[发明专利]具有集成的CT系统的C形臂

说明书

公开了混合成像系统，所述混合成像系统包括限定第一端和第二端的弓形臂，该弓形臂包括用于患者的2D X射线成像的第一探测器组件、和用于患者的CT成像的第二探测器组件，其中，成像系统包括内部驱动机构以用于使得弓形臂围绕患者旋转（例如，使得弓形臂沿着弓形路径平移）。

相关部分的交叉参考

本主题申请要求于2016年4月11日提交的且名称为“具有集成的CT系统的C形臂（C-Arm With Integrated CT System）”的美国临时专利申请序列号62/320,624的权益，所述文献的内容在此以其全部并入本文。

背景技术

本主题申请涉及便携式成像系统，例如移动透视（fluoroscopic）系统，其通常也被称为便携式C形臂，其可以在例如手术室中被使用。具体地，公开了新颖且改进的便携式成像系统，其提供混合平板X射线成像和计算机断层扫描（CT）成像二者。所公开的系统和方法关于如介入性放射的手术成像领域具有重大的启示和适用性。

现今，成像在许多手术场所中扮演着重要的角色，包括但不限于神经外科的脊柱和大脑、骨科的膝和髋、泌尿的前列腺和肾、创伤（ER）等。迄今为止，这些手术依赖于手术期间的2D X射线或超声成像以及手术前和手术后二者的3D CT和/或MRI。这主要是由于一直以来难以将常规CT或者MRI放到手术室（OR）中这一事实导致的。常规CT和MRI二者都非常大，需要患者被移动到孔内，并且具有导致担心和危害的例如辐射和强磁场的物理性质。然而，在最近10年中，我们已经看到了能够在OR中被操纵的便携式CT扫描仪的进步。不过即使这些扫描仪已经被证实是突破性技术，它们尚未代替在手术的主要部分期间2D X射线的效用，在所述主要部分中例如在物体的主动插入期间需要时间分辨率。2D 透视在外科医生的脚踏控制下给出极好的时间分辨率。2D影像在总辐射剂量上也低得多，这对患者和手术人员二者都是有益的。但是在手术中存在需要和欢迎3D高质量CT影像的关键时刻。在脊柱手术中，这种3D影像被用于确认椎弓根螺钉的插入角度并且也用于确认硬件在插入之后的正确放置。

因此最佳的是，外科医生在OR能够通达2D X射线C形臂和高质量CT扫描仪二者。然而，由三星（Samsung）/Neurologica和Mobius/Brainlab生产的现有的便携式CT扫描仪不具有2D C形臂能力并且因此使得手术场地非常拥挤且不便于带入另一机器。美敦力（Medtronic）的O形臂系统具有2D和3D能力，但是CT质量是经由伪平板CT产生的，其对比分辨率差、视野小且具有大量诸如条纹的伪影。O形臂2D X射线系统还缺少影像角度自由度并且比常规C形臂产生更差的影像质量。最后，虽然多个C形臂制造商已经使得其C形臂能够旋转并产生类CT影像（例如西门子 Orbic 3D），但是这些系统遭受与O形臂相同的影像质量问题。

因此，市场上缺失且外科医生真正需要的是能够用作2D X射线C形臂和高质量CT二者的一种机器。理想地，这样的机器保持C形臂的特定自由度、针对小的纵向扫描长度具有高质量对比分辨率CT，并且具有与手术台配准的能力以用于在手术中稍后必须从同一位置进行的重复扫描。因此，存在对于改进的便携式混合成像系统的需求，其能够提供高质量的CT和X射线成像二者且同时保持传统C形臂的可操作性和易用性。这些需求和其他需求通过本文公开的系统来满足。

发明内容

在示例性实施例中，提出了混合成像系统，所述混合成像系统包括：弓形臂，其限定第一端和第二端，并且包括一个或多个X射线生成组件、用于患者的2D成像的第一探测器组件、以及用于患者的CT成像的第二探测器组件，其中，所述成像系统包括用于使得弓形臂绕患者旋转的内部驱动机构。例如，旋转所述弓形臂可以包括使得弓形臂沿着弓形路径平移。替代性地，旋转所述弓形臂可以包括使得所述臂绕枢转点旋转。在一些实施例中，第一探测器组件是平板探测器组件，其可以被配置成用于患者的透视成像；并且第二探测器组件可以是弓形探测器组件（例如，包括探测器阵列中的多个弓形排的探测器元件），其可以被配置成用于改进形式的CT成像。在优选实施例中，第二探测器组件可以限定大于3 cm的探测宽度以使得能够以单次旋转通行实现宽切片（slice）的CT成像。