[发明专利]用于在断层摄影图像捕获序列的确切采集时刻处记录移动图像模态组件的位置信息的系统和方法

说明书

本发明通常涉及一种方法和系统，其允许准确地计算针对断层摄影曝光的序列的移动图像模态组件的位置信息。该方法允许准确地确定所述可移动图像模态组件的确切位置，并因此确定断层摄影采集时的采集几何形状，这允许更准确的图像重建。

技术领域

本发明涉及医学中使用的断层摄影（tomographic）成像系统。在现代医学中，不同的断层摄影技术处于使用中，其中CT（计算断层摄影术）和数字断层合成是最著名的示例。在所有情况下，断层摄影图像的产生基于针对断层摄影重建的数学过程，诸如X射线计算断层摄影术在技术上是从多个投影射线照相产生的。断层合成，也称为数字断层合成（DTS），是一种用于在与投影射线照相术相当的辐射剂量水平下执行高分辨率有限角度断层摄影术的方法。该技术已被研究用于多种临床应用，包括血管成像、牙科成像、骨科成像、乳房摄影成像（mammographic imaging）、肌肉骨骼成像和胸部成像。

在断层合成中，如果与CT（其中需要至少180度的旋转）相比，仅需要源和检测器围绕对象的有限旋转角度（例如，15-60度），从而导致较少数量的离散曝光（例如，7-51次）。这组不完整的投影被数字地处理，以产生类似于具有有限景深的传统断层摄影术的图像。因为图像处理是数字的，所以可以根据相同采集重建不同深度处和具有不同厚度的一系列切片。然而，由于比CT需要更少的投影来执行重建，因此辐射曝光和成本两者都被降低了。

因此，断层合成要求在其上执行该技术的传统X射线模态支持由X射线源和数字图像检测器围绕患者的有限角度旋转。此外，为了允许计算的图像重建，当发生不同的图像采集时，必须知道X射线源和数字图像检测器的确切位置。

背景技术

在本领域中，已经提议了不同的方法来试图获得和记录在图像重建计算中是至关重要的X射线源和数字图像检测器的确切位置。优选的方法是通过测量在断层合成成像系统的断层摄影序列中对X射线源和数字图像检测器的移动有贡献的（移动）组件的位置来间接获得该信息。该位置数据可以被认为是表达为一组坐标或角度的位置信息和标识移动图像模态组件的标识符的集合。位置数据以数字格式来编码，并通过数字通信接口（诸如计算机数据网络或类似的）作为数字数据来传输。

断层合成成像系统通常包括多个可移动图像模态组件。在本发明的上下文中使用的可移动图像模态组件的术语被定义为对由X射线源和数字成像检测器执行的断层摄影轨迹有贡献的机械构建块。在通用断层合成射线照相系统中，有两种类型的可移动图像模态组件对断层摄影轨迹有贡献；驱动和控制X射线源的移动的设备和驱动检测器的移动的设备。因此，可移动成像组件在实践中并且例如是高架管起重机（携带装配X射线管的X射线准直器），或者任何其他类型的X射线源悬架（诸如例如：独立式支架），并且例如是装配到壁架或桌子中的检测器滤线器（bucky）。需要非常准确地确定“活动”组件（检测器或X射线源）的物理坐标，以便能够在图像采集时重建断层摄影系统的采集几何形状。

位置事件是标记采集轨迹上某个物理位置中某个可移动图像模态组件的存在的事件。采集事件是标记由数字图像检测器执行的图像采集的开始或完成的事件。为了将可移动图像模态组件的位置信息与采集事件相关联，确切位置和采集事件的关联将经由采集事件的时间参数来进行。在实践中，采集事件例如可以触发对可移动图像模态组件的位置数据的即时查询，以便实时收集位置数据。

在本领域中已知的其他系统中，中央主时钟被用于对与位置事件或采集事件或两者相关联的事件盖时间戳。在这样的情况下，事件数据由可移动图像模态组件或检测器根据发出（putting out）对位置信息的查询的组件的要求来生成。例如，由检测器报告的采集事件可以触发主时钟以日志记录时间，并且同时触发对可移动图像模态组件的查询以报告它们的位置信息。数据可以由与所述主时钟相关联的中央组件来收集。结果是，与上面提到的事件相关联的所有传入信息（位置信息或图像信息）都将用由主时钟提供的定时数据来标记。在这样的情况下，时间戳将被实时（即，一旦事件被宣布或被与主时钟相关联的中央组件接收到）归因于传入的事件。