專利名稱：用于立體地進(jìn)行x 射線成像的方法和系統(tǒng)單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種用于立體地進(jìn)行X射線成像的方法。此外本發(fā)明涉及ー種用于立體地進(jìn)行X射線成像的相應(yīng)系統(tǒng)単元。
背景技術(shù)：
為了例如在心臟病學(xué)、放射學(xué)或外科學(xué)中進(jìn)行診斷的檢查以及為了進(jìn)行介入式干預(yù)，通常采用X射線系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行成像。這些X射線系統(tǒng)包括至少ー個(gè)C形臂、患者臥榻和系統(tǒng)控制和顯示單元，其中在該C形臂上X射線管和X射線檢測(cè)器設(shè)置在相対的位置上。具有兩個(gè)平面、也就是具有兩個(gè)C形臂的系統(tǒng)同樣在介入式放射學(xué)中采用。單平面系統(tǒng)、也就是具有一個(gè)管和一個(gè)檢測(cè)器的X射線系統(tǒng)既用于診斷，例如在·天然的由造影剤支持的血管顯示、數(shù)字減影血管造影(DSA)或用于產(chǎn)生體積數(shù)據(jù)組的錐形束計(jì)算機(jī)斷層造影中，也用于介入式干預(yù)，例如經(jīng)皮腔內(nèi)冠狀動(dòng)脈成形術(shù)(PTCA)、球囊擴(kuò)張術(shù)、盤旋、經(jīng)血管碘油化療物栓塞術(shù)、或消融術(shù)。當(dāng)尤其是為了進(jìn)行介入式干預(yù)而需要從不同視角幾乎同時(shí)顯示例如血管或動(dòng)脈瘤，以獲得對(duì)實(shí)際空間比例的改善設(shè)想時(shí)，采用雙平面系統(tǒng)。應(yīng)用領(lǐng)域例如是神經(jīng)放射學(xué)、心臟病學(xué)的電生理學(xué)或兒童心臟病學(xué)。但是，利用兩個(gè)檢測(cè)器平面、也就是雙平面系統(tǒng)從兩個(gè)投影方向上來(lái)顯示ー個(gè)器官不允許對(duì)器官的不同結(jié)構(gòu)(例如血管的交叉或動(dòng)脈瘤的位置或其它對(duì)象)產(chǎn)生空間的或三維的印象。前景和背景的感覺(jué)只能是有限的。用于獲得對(duì)象的空間印象的方法提供所謂的立體視法。Wikipedia (http://de. wikipedia. org/wiki/Stereoskopie;狀態(tài):I. 08. 2011)描述了立體視法的以下特性“立體視法(Stereoscopie,希臘語(yǔ)stereos=空間/空間的，固定-skopeo=觀察)是再現(xiàn)具有深度的空間印象的圖像，該空間印象在物理上不存在。通俗地說(shuō)立體視法也總是錯(cuò)誤地稱為“3D”，雖然立體視法僅涉及傳遞空間印象的ニ維成像?！币约啊霸撛砜偸腔谂c所有靈長(zhǎng)類和食肉動(dòng)物一祥，人通過(guò)兩只眼睛同時(shí)從兩個(gè)視角觀察他的周圍環(huán)境。由此他的大腦可以向所有所觀察的對(duì)象有效地分配一個(gè)距離并且獲得其周圍環(huán)境的三維圖像，而無(wú)需使頭運(yùn)動(dòng)。立體視法因此僅涉及分別從兩個(gè)稍微不同的觀察視角將不同的ニ維圖像帶入左眼和右眼中。但是用于此的各自方法是不同的”。同樣可以在X射線成像的領(lǐng)域中采用立體視法。例如在US4769701中描述了ー種實(shí)施。在此使用兩個(gè)X射線焦點(diǎn)，它們以一定的間距定位并且它們的中心射線在拍攝平面中相交。這些中心射線產(chǎn)生連續(xù)的、在ー個(gè)X射線檢測(cè)器上記錄的射線。然后，分別從不同的視點(diǎn)拍攝的圖像通過(guò)合適的設(shè)備單獨(dú)地分別被輸送到觀察者的左眼和右眼中。由此產(chǎn)生
三維印象。在醫(yī)療X射線成像中應(yīng)用立體視法的情況下存在需要解決的特殊的任務(wù)。ー種任務(wù)涉及對(duì)象或器官的可能運(yùn)動(dòng)。在介入式檢查和同類型的診斷檢查中，例如存在基本上不運(yùn)動(dòng)的器官，例如固定的頭或手足。其它僅具有很小的運(yùn)動(dòng)，例如肝臟。還有ー些處于具有可能顯著的幅度的連續(xù)運(yùn)動(dòng)中，例如心臟或主動(dòng)脈。在介入式檢查中，例如導(dǎo)管、導(dǎo)線或盤管的對(duì)象是運(yùn)動(dòng)的。并且最后通過(guò)以下方式存在運(yùn)動(dòng)，即患者執(zhí)行運(yùn)動(dòng)或者患者臥榻或X射線設(shè)備的C形臂移動(dòng)。一種應(yīng)用情況例如是介入式心臟血管造影或電生理學(xué)，例如在用經(jīng)間隔穿刺針對(duì)心臟壁進(jìn)行穿刺吋。但是在對(duì)象運(yùn)動(dòng)的情況下需要確保從兩個(gè)投影方向的成像幾乎同時(shí)地進(jìn)行，由此在兩個(gè)投影圖像之間的時(shí)間相關(guān)性得到保證。如果在兩個(gè)圖像之間的差異不僅由于不同的投影設(shè)置導(dǎo)致，而且還通過(guò)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致，則在立體圖像中不能對(duì)對(duì)象進(jìn)行空間上相同的對(duì)應(yīng)。兩個(gè)圖像的同時(shí)拍攝由于所述ー個(gè)X射線檢測(cè)器而在原理上不可能，從而在兩個(gè)圖像的拍攝之間總是存在一定的時(shí)間間隔。結(jié)果是在對(duì)象運(yùn)動(dòng)的情況下惡化了圖像質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
由此本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種用于立體地進(jìn)行X射線成像的方法和系統(tǒng)單元，它們相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)已知的方法和系統(tǒng)提供更好的圖像質(zhì)量，尤其是在對(duì)象運(yùn)動(dòng)的情況下。
本發(fā)明的基本思想是ー種借助立體X射線管、X射線檢測(cè)器進(jìn)行立體的X射線成像的方法，該立體X射線管包括兩個(gè)以很小的間距設(shè)置的X射線源，該X射線檢測(cè)器具有將到達(dá)X射線檢測(cè)器的X射線量子轉(zhuǎn)換為光量子的閃爍器，并且所述X射線檢測(cè)器還具有檢測(cè)器單元柵格，其中每個(gè)檢測(cè)器單元具有光敏接收器，在該光敏接收器上通過(guò)入射到該接收器上的光量子改變測(cè)量值，并且其中每個(gè)檢測(cè)器單元具有用于存儲(chǔ)從光敏接收器讀取的測(cè)量值的中間存儲(chǔ)器，其中該方法包括以下方法步驟SI)將所有光敏接收器中的測(cè)量值復(fù)位為預(yù)定值；S2)從第一 X射線源輸出X射線，從而該X射線在穿過(guò)圖像對(duì)象之后到達(dá)X射線檢測(cè)器；S3)從所有光敏接收器中將測(cè)量值讀取到所屬的中間存儲(chǔ)器中，然后將每個(gè)接收器中的測(cè)量值復(fù)位為預(yù)定值；S4)從第二 X射線源輸出X射線，從而該X射線在穿過(guò)圖像對(duì)象之后到達(dá)X射線檢測(cè)器；S5)從所有中間存儲(chǔ)器中將測(cè)量值讀取到中央存儲(chǔ)器中，從而獲得來(lái)自第一 X射線源的投影方向的第一 X射線圖像數(shù)據(jù)組；S6)從所有光敏接收器中將測(cè)量值讀取到中央存儲(chǔ)器中，從而獲得來(lái)自第二 X射線源的投影方向的第二X射線圖像數(shù)據(jù)組。由此立體X射線成像借助立體X射線管進(jìn)行，該立體X射線管的兩個(gè)X射線源、SP其焦點(diǎn)以很小的間距設(shè)置。很小的間距尤其被理解為大約65mm的間距，即平均人眼間距，為了加強(qiáng)立體效果是從例如IOcm到20cm或更大的間距。X射線源焦點(diǎn)的間距也稱為立體基礎(chǔ)。此外立體X射線成像借助X射線檢測(cè)器進(jìn)行，該X射線檢測(cè)器除了閃爍器和具有光敏接收器(例如實(shí)施為光電ニ極管)的檢測(cè)單元的柵格之外，還在每個(gè)檢測(cè)器単元上具有用于存儲(chǔ)從光敏接收器讀取的測(cè)量值的中間存儲(chǔ)器。該方法包括方法步驟SI至S6。在方法步驟SI中，首先復(fù)位在所有光敏接收器上的測(cè)量值，即將電壓置為固定的負(fù)值，即所謂的偏置電壓。
現(xiàn)在在方法步驟S2中從X射線管的第一 X射線源發(fā)出X射線，從而該X射線在穿過(guò)圖像對(duì)象之后到達(dá)X射線檢測(cè)器。在此，光電ニ極管與到達(dá)的光有關(guān)地被部分或甚至完全放電。然后在方法步驟S3中，從所有光敏接收器中將測(cè)量值讀取到所屬的中間存儲(chǔ)器中，即同一個(gè)檢測(cè)器元件的中間存儲(chǔ)器。此外在每個(gè)光敏接收器中該測(cè)量值被置為負(fù)偏置電壓。然后在方法步驟S4中從X射線管的第二 X射線源輸出X射線，從而該X射線在穿過(guò)圖像對(duì)象之后到達(dá)X射線檢測(cè)器。接著或與方法步驟S4同時(shí)地在方法步驟S5中，從所有中間存儲(chǔ)器中將測(cè)量值讀 取到中央存儲(chǔ)器中，從而獲得來(lái)自第一 X射線源的投影方向的第一 X射線圖像數(shù)據(jù)組。此外在方法步驟S6中，從所有光敏接收器中將測(cè)量值讀取到中央存儲(chǔ)器中，從而獲得來(lái)自第二 X射線源的投影方向的第二 X射線圖像數(shù)據(jù)組。通過(guò)本發(fā)明，利用不同的投影在兩個(gè)X射線圖像的拍攝之間，也就是在獲得兩個(gè)X射線圖像數(shù)據(jù)組之間失去最小量的時(shí)間，因?yàn)闇y(cè)量值從光敏接收器中不是直接耗費(fèi)時(shí)間地讀取到中央存儲(chǔ)器中，而是節(jié)省時(shí)間地讀取到中間存儲(chǔ)器中。由此，在圖像對(duì)象可能運(yùn)動(dòng)的情況下來(lái)自稍微錯(cuò)開(kāi)的投影的兩個(gè)X射線圖像的差異是最小的，從而立體圖像在這種困難的拍攝條件下也具有高的質(zhì)量。在本發(fā)明的ー種優(yōu)選實(shí)施方式中，測(cè)量值在方法步驟S6中首先被讀取到中間存儲(chǔ)器中或從光敏接收器讀取到中間存儲(chǔ)器中，然后所述測(cè)量值從中間存儲(chǔ)器讀取到中央存儲(chǔ)器中。在該優(yōu)選實(shí)施方式中，不需要特殊的讀取機(jī)構(gòu)來(lái)從光敏接收器讀取到中央存儲(chǔ)器，而是只要用于將測(cè)量值從各自的光敏接收器讀取到中間存儲(chǔ)器的讀取裝置以及同時(shí)用于將測(cè)量值從中間存儲(chǔ)器讀取到中央存儲(chǔ)器中的讀取裝置就足以。通過(guò)這種方式，在該方法中使用的X射線檢測(cè)器可以緊湊和不費(fèi)事地構(gòu)成。在ー種有利的擴(kuò)展中，用可預(yù)定的周期重復(fù)地執(zhí)行方法步驟SI至S6，直到滿足中斷標(biāo)準(zhǔn)，尤其是操作按鍵為止。在該實(shí)施方式中，使得圖像對(duì)象在立體顯示中的時(shí)間上的變化可見(jiàn)，也就是立體透射或場(chǎng)景運(yùn)行。在此，所述可預(yù)定的周期與期望圖像頻率的倒數(shù)相等，例如在圖像頻率為IOHz時(shí)該周期是100ms，也就是每秒10個(gè)立體圖像。如果中斷標(biāo)準(zhǔn)得到滿足，則圖像獲取結(jié)束。該中斷標(biāo)準(zhǔn)例如可以是對(duì)按鍵的按壓、特定數(shù)量的圖像的達(dá)到或者持續(xù)時(shí)間的達(dá)到。在另ー種有利的設(shè)計(jì)中，外圍檢測(cè)器電子裝置控制該方法的流程和/或執(zhí)行測(cè)量值的模數(shù)轉(zhuǎn)換和/或制備X射線圖像數(shù)據(jù)組，其中尤其是可以改變幾何布置，可以執(zhí)行特定于檢測(cè)器的校正，或者X射線圖像數(shù)據(jù)組的元素可以組合，和/或?qū)射線圖像數(shù)據(jù)組輸送到系統(tǒng)計(jì)算単元中。外圍檢測(cè)器電子裝置有利地可以實(shí)施為微電子電路，例如實(shí)施為特定于應(yīng)用的開(kāi)發(fā)，ASIC (專用集成電路)或?qū)嵤榭蛻艨膳渲玫臄?shù)字集成電路FPGA (現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)。外圍檢測(cè)器電子裝置的ー個(gè)重要任務(wù)可能在于對(duì)該方法的時(shí)間流程控制，即通過(guò)合適的控制信號(hào)例如引起測(cè)量值的復(fù)位，觸發(fā)通過(guò)X射線源之ー輸出X射線，將測(cè)量值存儲(chǔ)在中間存儲(chǔ)器中等等。此外，借助諸如X射線脈沖持續(xù)時(shí)間、數(shù)據(jù)傳輸所需要的持續(xù)時(shí)間或在可以采集另ー個(gè)立體圖像之前的周期的時(shí)間參數(shù)對(duì)該方法的可執(zhí)行性的檢查是一個(gè)任務(wù)。為了例如在外圍檢測(cè)器電子裝置內(nèi)或者在系統(tǒng)計(jì)算単元中進(jìn)行進(jìn)一步處理，合適的是對(duì)模擬測(cè)量值進(jìn)行數(shù)字化，即執(zhí)行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換。外圍檢測(cè)器電子裝置的另ー個(gè)任務(wù)可能是第一次制備X射線圖像數(shù)據(jù)組。例如，這應(yīng)當(dāng)被理解為簡(jiǎn)單的圖像操作，如數(shù)據(jù)組的切割、旋轉(zhuǎn)或伸縮，或特定于檢測(cè)器的校正，如對(duì)像素錯(cuò)誤的模糊或者對(duì)來(lái)自傳感器的暗電流的偏移的校正，或者像素的組合，即所謂的“Binning”。有利的是，借助實(shí)施為用于進(jìn)行立體顯示的顯示裝置對(duì)第一和第二 X射線數(shù)據(jù)組的至少一部分進(jìn)行可視化。本發(fā)明的另ー個(gè)基本思想涉及ー種用于進(jìn)行立體X射線成像的系統(tǒng)單元。該系統(tǒng)単元包括X射線檢測(cè)器、立體X射線管和外圍檢測(cè)器電子裝置。X射線檢測(cè)器具有閃爍器，該閃爍器被構(gòu)造為將到達(dá)X射線檢測(cè)器的X射線量子轉(zhuǎn)換為光量子，此外X射線檢測(cè)器還具有檢測(cè)器単元的柵格，其中每個(gè)檢測(cè)器單元具有光敏接收器，在該光敏接收器上可以通過(guò)入射到該光敏接收器上的光量子改變測(cè)量值，并且其中每個(gè)檢測(cè)器單元具有用于存儲(chǔ)可從光敏接收器讀取的測(cè)量值的中間存儲(chǔ)器。立體X射線管包括兩個(gè)以很小的間距設(shè)置的X 射線源，其中X射線源共同設(shè)置在ー個(gè)殼體中，并且其中X射線源實(shí)施為使得在輸出X射線的狀態(tài)下中心射線在拍攝平面中相交。系統(tǒng)單元的部件還被構(gòu)造為執(zhí)行上述方法。X射線檢測(cè)器使得可以幾乎同時(shí)地從兩個(gè)視角進(jìn)行成像。這對(duì)拍攝諸如心臟、主動(dòng)脈或肝臟的運(yùn)動(dòng)器官或者諸如引線、導(dǎo)管或盤管的運(yùn)動(dòng)對(duì)象來(lái)說(shuō)是重要的。為了在立體圖像中對(duì)運(yùn)動(dòng)的對(duì)象進(jìn)行空間上相同的對(duì)應(yīng)，理想的是同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)投影圖像。但是這由于ー個(gè)X射線檢測(cè)器而在原理上是不可能的，從而用于立體X射線成像的系統(tǒng)單元的任務(wù)在于盡可能短地先后拍攝兩個(gè)圖像。為此需要ー種支持這種定時(shí)的檢測(cè)器技木。目前的技術(shù)和系統(tǒng)，例如圖像放大器/電視管相機(jī)、圖像放大器/巾貞傳送CCD相機(jī)、基于CsI或a-Si的平面檢測(cè)器，不允許在最短的時(shí)間內(nèi)先后生成兩幅記錄諸如器官的對(duì)象的幾乎相同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的照片。本發(fā)明使用優(yōu)選采用CMOS技術(shù)(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)或變換了的、基于晶體硅的技術(shù)來(lái)制造并且具有特殊特性、尤其是快速中間存儲(chǔ)器(所謂的陰影寄存器)的檢測(cè)器，所述特殊特性允許以短的間距進(jìn)行兩次分離的X射線拍攝并且在時(shí)間不太重要的階段中執(zhí)行典型的相對(duì)緩慢的讀取過(guò)程。因此該規(guī)則特別適合于對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)象的立體成像。在立體X射線管中重要的是兩個(gè)X射線源以很小的間距設(shè)置并且可以先后產(chǎn)生在X射線檢測(cè)器上記錄的射線。在大約6. 5cm至IOcm的最小可能間距的情況下，有利的是將X射線源共同設(shè)置在ー個(gè)殼體中。但是替換的以及尤其是對(duì)于更大的間距來(lái)說(shuō)，還可以將兩個(gè)分離的輻射器并排設(shè)置。尤其是為此具有接地的陽(yáng)極的輻射器是有利的，因?yàn)檫@種輻射器在結(jié)構(gòu)上可以實(shí)施得更小。本發(fā)明的ー種優(yōu)選設(shè)計(jì)規(guī)定，X射線源分別包括沿著軸線設(shè)置的陽(yáng)極盤-陰極對(duì)，并且這些陽(yáng)極盤-陰極對(duì)以與垂直于軸線的鏡像平面成鏡像位置地設(shè)置。其中陽(yáng)極盤和陰極設(shè)置在軸線上的X射線源是現(xiàn)有技術(shù)已知的。在本發(fā)明的該設(shè)計(jì)中，現(xiàn)在建議將兩個(gè)這樣的X射線源設(shè)置在一個(gè)軸線上并且這樣來(lái)實(shí)施陽(yáng)極盤和陰極的幾何順序，即X射線源的位置與軸線的垂直線成鏡像分布。在此原則上可以實(shí)現(xiàn)其中兩個(gè)陰極設(shè)置在兩個(gè)陽(yáng)極盤之間或者兩個(gè)陽(yáng)極盤設(shè)置在兩個(gè)陰極之間的順序。后一種情況的優(yōu)點(diǎn)是，兩個(gè)陽(yáng)極盤可以構(gòu)建得更靠近，由此X射線源的中心射線的間距非常小。在另ー種有利的設(shè)計(jì)中，立體X射線管被實(shí)施為旋轉(zhuǎn)活塞管，其中軸線形成旋轉(zhuǎn)軸。旋轉(zhuǎn)活塞管是現(xiàn)有技術(shù)已知的。所描述的立體X射線管可以比旋轉(zhuǎn)活塞管的附加費(fèi)用更小地實(shí)施，其中優(yōu)選軸線形成旋轉(zhuǎn)軸。


下面詳細(xì)圖示的實(shí)施例是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
其它有利的擴(kuò)展從下面的附圖以及描述中得到。附圖中圖I示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的X射線管的實(shí)施例；圖2示出了本發(fā)明的具有兩個(gè)相鄰陰極的立體X射線管的實(shí)施例；圖3示出了本發(fā)明的具有兩個(gè)相鄰陽(yáng)極盤的立體X射線管的實(shí)施例；圖4示出了可以在本發(fā)明中采用的X射線檢測(cè)器的透視的、部分截面的顯示；圖5示出了 X射線檢測(cè)器元件的電路的實(shí)施例，該電路具有光敏接收器，在該光敏接收器上可以通過(guò)入射到光敏接收器上的光量子改變測(cè)量值；圖6示出了用于說(shuō)明在本發(fā)明中使用的X射線檢測(cè)器的檢測(cè)器元件的結(jié)構(gòu)的草圖；圖7示出了本發(fā)明方法的示例性流程圖；圖8至圖11示出了不同數(shù)字參數(shù)的時(shí)間分布曲線圖，借助這些數(shù)字參數(shù)示例性說(shuō)明本發(fā)明方法的四個(gè)不同的變型；圖12示意性示出了用于立體X射線成像的本發(fā)明系統(tǒng)單元的實(shí)施例；圖13示意性示出了立體X射線成像的示例性流程。
具體實(shí)施例方式圖I示出了 X射線源21的實(shí)施例，該X射線源21包括根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于產(chǎn)生X射線22的X射線管。更確切地，X射線源包括陰極23和陽(yáng)極盤26，它們?cè)O(shè)置在抽空的玻璃體27中。從陰極23發(fā)射的電子24通過(guò)高壓加速并且必要時(shí)通過(guò)偏轉(zhuǎn)線圈25控制飛行軌道地到達(dá)陰極盤26，在那里這些電子減速并且產(chǎn)生特征性的X射線、阻滯射線以及利林菲爾德射線(Lilienfeldstrahlung)。X射線源21實(shí)施為所謂的旋轉(zhuǎn)活塞管。這意味著，在位置30處被引導(dǎo)的玻璃體27、陰極23和陽(yáng)極盤26關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸32旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地構(gòu)成，并且借助象征性示出的電動(dòng)機(jī)33來(lái)執(zhí)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)31。為了冷卻由于電子轟擊而變熱的陽(yáng)極盤，可以通過(guò)輸入管28和輸出管29將冷卻液體(例如冷卻油)抽入該裝置中。在圖2中示出了按照本發(fā)明的立體X射線管20的實(shí)施例，該X射線管具有兩個(gè)以間距35 (即所謂的立體基礎(chǔ))設(shè)置的X射線源21和21'。各個(gè)X射線源21或21'的功能和結(jié)構(gòu)原則上與圖I所示的X射線源21相應(yīng)，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。具有撇號(hào)的附圖標(biāo)記表示X射線管20的第二 X射線源21'的相應(yīng)部件。兩個(gè)X射線源21和21'沿著相同的軸線32設(shè)置。此外，陽(yáng)極盤-陰極對(duì)26、23或26'、23'以與垂直于軸線32的鏡像平面34處于鏡像対稱的位置設(shè)置。由此兩個(gè)陰極23和23'相鄰地并且在兩個(gè)陽(yáng)極盤26和26'之間設(shè)置。該布置允許X射線源21和21'的兩個(gè)中心射線22和22'的間距35足夠小。在ー種替換實(shí)施方式中，兩個(gè)玻璃體27和27'相互連接，這帶來(lái)了結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點(diǎn)，例如機(jī)械部件的花費(fèi)更小，因?yàn)橛绕涫窃阽R像平面上的放置只需要一次性實(shí)施或者有ー個(gè)真空用于兩個(gè)玻璃體27和27'就足以。圖3示出了按照本發(fā)明的具有兩個(gè)以間距35設(shè)置的X射線源21和21'的立體X射線管20的替換實(shí)施例。各個(gè)X射線源21或21'的功能和結(jié)構(gòu)原則上與圖I所示的X射線源21相應(yīng)，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。具有撇號(hào)的附圖標(biāo)記還是表示X射線管20的第二 X射線源21'的相應(yīng)部件。兩個(gè)X射線源21和21'仍然沿著相同的軸線32設(shè)置。此外，陽(yáng)極盤-陰極對(duì)26、23或26'、23'以與垂直于軸線32的鏡像平面34處于鏡像対稱的位置設(shè)置。在該實(shí)施方式中，兩個(gè)陽(yáng)極盤26和26'相鄰地并且在兩個(gè)陰極23和23'之間設(shè)置。該布置允許X射線源21和21'的兩個(gè)中心射線22和22'的間距35比圖2的實(shí)施方式還要小。兩個(gè)玻璃體27和27'仍然相互連接。圖4示出了可以在本發(fā)明中采用的X射線檢測(cè)器40的透視的、部分截面的顯示。每個(gè)X射線檢測(cè)器40由多個(gè)X射線檢測(cè)器元件45組成，其中在圖4中放大地示出ー個(gè)X射線檢測(cè)器元件。在檢測(cè)器元件45上存在由閃爍器材料41形成的層，所述閃爍器材料將至IJ達(dá)的X射線量子“hv”轉(zhuǎn)換為光量子。圖5示出了 X射線檢測(cè)器元件的電路的實(shí)施例，該電路具有光敏接收器，在該光敏接收器上可以通過(guò)入射到光敏接收器上的光量子改變測(cè)量值。該電路有利地可以用CMOS 技術(shù)來(lái)制造。在第一步驟中，晶體管63通過(guò)合適的開(kāi)關(guān)信號(hào)62 (所謂的復(fù)位信號(hào))被置于導(dǎo)通狀態(tài)，由此在節(jié)點(diǎn)68上的電壓，也就是在晶體管64的基極上以及在光電ニ極管50的陰極上的電壓被置于偏置電壓60。通過(guò)入射到光電ニ極管50上的光量子，晶體管64的基極上的節(jié)點(diǎn)放電。在該放電結(jié)束之后，讀取X射線檢測(cè)器元件的測(cè)量值。這分別借助晶體管66來(lái)進(jìn)行，該晶體管通過(guò)激活行65來(lái)選擇并且通過(guò)列67啟動(dòng)讀取過(guò)程。具有電壓源61的作為源隨器(source-follower)開(kāi)關(guān)的晶體管64用作緩沖器，并且對(duì)節(jié)點(diǎn)68上的電壓進(jìn)行放大，而不會(huì)在此過(guò)程中對(duì)光電ニ極管50放電，也就是這時(shí)無(wú)損的讀取，由此可以例如多次讀取信號(hào)，以便例如改善噪聲。圖6示意性示出了單個(gè)檢測(cè)器元件45的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。光電ニ極管50將離開(kāi)閃爍器的光量子轉(zhuǎn)換為與光量子的數(shù)量成比例的電壓，直到該電壓被復(fù)位為特定的值、即偏置電壓為止。除了光電ニ極管50之外，還設(shè)置所謂的傳輸門51，其任務(wù)是將電荷傳遞給光電ニ極管50，在此也就是中間存儲(chǔ)器52。在中間存儲(chǔ)器52之后設(shè)置放大器53和開(kāi)關(guān)晶體管54，從而通過(guò)逐行的讀取線路55和逐列的讀取線路56從中間存儲(chǔ)器52中讀取數(shù)據(jù)值，也就是電荷測(cè)量值或與該電荷相應(yīng)的電壓測(cè)量值到中央存儲(chǔ)器中。在此，各個(gè)檢測(cè)器元件45應(yīng)當(dāng)以CMOS技術(shù)或變換了的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)圖5和圖6的檢測(cè)器元件類型的檢測(cè)器元件的結(jié)構(gòu)原則上是已知的。在此，感興趣的中心是說(shuō)明一種借助立體X射線管在立體X射線成像中的特殊應(yīng)用。圖7示例性示出了按照本發(fā)明的用于借助X射線檢測(cè)器的立體X射線管進(jìn)行立體X射線成像的方法的流程圖，該立體X射線管包括兩個(gè)以很小的間距設(shè)置的X射線源，所述X射線檢測(cè)器具有將到達(dá)X射線檢測(cè)器的X射線量子轉(zhuǎn)換為光量子的閃爍器，并且還具有檢測(cè)器単元的柵格，其中每個(gè)檢測(cè)器單元具有光敏接收器，在該光敏接收器上通過(guò)入射到該光敏接收器的光量子改變測(cè)量值，并且其中每個(gè)檢測(cè)器單元具有用于存儲(chǔ)從光敏接收器讀取的測(cè)量值的中間存儲(chǔ)器。該方法包括方法步驟SI至S6并且在方法步驟S6之后以“結(jié)束”來(lái)結(jié)束。各個(gè)方法步驟如下所示SI)將所有光敏接收器中的測(cè)量值復(fù)位為預(yù)定值；S2)從第一 X射線源輸出X射線，從而該X射線在穿過(guò)圖像對(duì)象之后到達(dá)X射線檢測(cè)器；S3)從所有光敏接收器中將測(cè)量值讀取到所屬的中間存儲(chǔ)器中，然后將每個(gè)接收器中的測(cè)量值復(fù)位為預(yù)定值；S4)從第二 X射線源輸出X射線，從而該X射線在穿過(guò)圖像對(duì)象之后到達(dá)X射線檢測(cè)器；S5)從所有中間存儲(chǔ)器中將測(cè)量值讀取到中央存儲(chǔ)器中，從而獲得來(lái)自第一 X射線源的投影方向的第一 X射線圖像數(shù)據(jù)組；S6)從所有光敏接收器中將測(cè)量值讀取到中央存儲(chǔ)器中，從而獲得來(lái)自第二 X射線源的投影方向的第二X射線圖像數(shù)據(jù)組。在一種替換的實(shí)施方式中，該方法周期性地重復(fù)執(zhí)行，直到滿足中斷標(biāo)準(zhǔn)?！D8至圖11示出不同數(shù)字信號(hào)的時(shí)間分布曲線100至103，借助這些數(shù)字信號(hào)示例性說(shuō)明按照本發(fā)明的方法的時(shí)間流程的四個(gè)不同的變型。首先借助圖8描述根據(jù)ー個(gè)替換的過(guò)程。在此存在根據(jù)曲線110提供脈沖111的系統(tǒng)觸發(fā)器。通過(guò)該系統(tǒng)觸發(fā)器引起光電ニ極管的所謂的積分窗ロ被開(kāi)啟，參見(jiàn)曲線120中的脈沖。之后立即開(kāi)始根據(jù)曲線130從第一 X射線源輸出X射線。光電ニ極管在積分窗ロ期間測(cè)量光量子，其中以公知的方式對(duì)測(cè)量值進(jìn)行積分。在X射線脈沖結(jié)束之后，根據(jù)曲線150進(jìn)行從光電ニ極管向各自中間存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)傳輸脈沖151。接著根據(jù)曲線160和脈沖161進(jìn)行光電ニ極管的復(fù)位?，F(xiàn)在繼續(xù)同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)過(guò)程根據(jù)曲線170在脈沖171期間將所有檢測(cè)器元件的中間存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)值讀取到中央存儲(chǔ)器中。同時(shí)根據(jù)曲線120再次打開(kāi)光電ニ極管積分窗ロ，并且現(xiàn)在根據(jù)曲線140進(jìn)行對(duì)第二 X射線源的X射線的讀取。在拍攝了該圖像之后，還要經(jīng)過(guò)ー些時(shí)間來(lái)進(jìn)行根據(jù)曲線170的讀取。只要從第一X射線源讀取了第一圖像，就可以根據(jù)曲線150、脈沖152從光電ニ極管向各自的中間存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。但是只要電壓值從光電ニ極管被讀取到相應(yīng)的中間存儲(chǔ)器中，就可以根據(jù)曲線160、脈沖162進(jìn)行光電ニ極管的復(fù)位，并且然后可以將第二 X射線圖像讀取到中央存儲(chǔ)器中，也就是來(lái)自第二 X射線源的2D圖像數(shù)據(jù)組，還是參見(jiàn)曲線170、脈沖172。接著仍然存在通過(guò)系統(tǒng)觸發(fā)器的脈沖111，并且按照可預(yù)定的周期持續(xù)時(shí)間105來(lái)重復(fù)該方法，拍攝由來(lái)自第一X射線源的第二圖像和來(lái)自第二X射線源的第二圖像組成的第二立體圖像
對(duì)坐坐
ス」，"rf* -rf- o圖9在時(shí)間分布曲線101中示出了按照本發(fā)明方法的時(shí)間流程的ー種替換。一般來(lái)說(shuō)，針對(duì)檢測(cè)器的特定圖像頻率預(yù)先給定積分窗ロ。相應(yīng)的X射線脈沖應(yīng)當(dāng)越來(lái)越短或者最多與積分窗ロ相同長(zhǎng)度，否則會(huì)施加與圖像無(wú)關(guān)的射線，這對(duì)例如患者來(lái)說(shuō)造成不需要的射線負(fù)擔(dān)。一般來(lái)說(shuō)，X射線脈沖比積分窗ロ短，其最大長(zhǎng)度在X射線發(fā)射之前就是系統(tǒng)已知的。如果現(xiàn)在將來(lái)自第一 X射線源的X射線脈沖延遲到使得該X射線脈沖在檢測(cè)器積分窗ロ的末端結(jié)束，并且另一方面將來(lái)自第二 X射線源的X射線脈沖設(shè)置為使得該X射線脈沖在第二積分窗ロ的起點(diǎn)處開(kāi)始，則兩個(gè)X射線脈沖最大在時(shí)間上緊靠，這對(duì)產(chǎn)生立體圖像來(lái)說(shuō)是有利的，也就是最佳可能的“同時(shí)性”。圖10在時(shí)間分布曲線102中示出了按照本發(fā)明方法的時(shí)間流程的另ー種替換。在此描述ー種定時(shí)變型，其中利用CMOS檢測(cè)器的特性，也就是偏移特性或暗電流對(duì)積分長(zhǎng)度的依賴性很小。在一定的積分窗ロ范圍期間(例如IOms至IOOms或甚至5ms至200ms)的偏移很小或偏移不變的情況下，一般在X射線成像的靜止階段期間在校準(zhǔn)周期中產(chǎn)生、也就是當(dāng)不輸出射線或者沒(méi)有患者位于X射線輻射器的輻射路徑中時(shí)的偏移圖像，可以可變地調(diào)節(jié)積分時(shí)間。于是該積分時(shí)間可以就在輻射開(kāi)始之前開(kāi)始并且隨著輻射的結(jié)束而結(jié)束。于是積分窗ロ總是最佳的，也就是最小的，并且通過(guò)該應(yīng)用，尤其是臨床應(yīng)用，與劑量、對(duì)象運(yùn)動(dòng)、X射線譜、患者的解剖結(jié)構(gòu)等等有關(guān)地來(lái)被確定。通過(guò)可變地X射線窗ロ，現(xiàn)在確保兩個(gè)X射線源的脈沖對(duì)所有圖像對(duì)來(lái)說(shuō)在時(shí)間上都最佳地緊靠在一起。圖11在時(shí)間分布曲線103中示出了按照本發(fā)明方法的時(shí)間流程的另ー種替換。在該變型中，從中間存儲(chǔ)器的讀取不是與來(lái)自第二 X射線源的X射線圖像的獲取同時(shí)進(jìn)行，而是在獲取之后才進(jìn)行，參見(jiàn)圖11的曲線170。由此總的來(lái)說(shuō)延長(zhǎng)了持續(xù)時(shí)間。但是為了盡可能無(wú)干擾地獲取數(shù)據(jù)，該方法可能更有效。圖12示出了用于立體X射線成像的系統(tǒng)單元10的實(shí)施例。該系統(tǒng)単元包括具有C形臂11的X射線設(shè)備，在C形臂上設(shè)置X射線檢測(cè)器40和立體X射線管20，該立體X射線管包括兩個(gè)以很小的間距設(shè)置的X射線源21和21'。X射線設(shè)備由系統(tǒng)計(jì)算単元14控 制。具有患者13的患者臥榻12位于這樣的位置，使得從立體X射線管20發(fā)出的X射線22和22'在到達(dá)X射線檢測(cè)器40之前穿過(guò)患者13的身體。外圍檢測(cè)器電子裝置17包括中央存儲(chǔ)器15和電子電路16。外圍檢測(cè)器電子裝置17的ー個(gè)重要任務(wù)是控制用于立體X射線成像的方法的流程并且為此尤其是還與X射線源21和21'以及X射線檢測(cè)器40通信。在獲取ー個(gè)或多個(gè)立體X射線圖像期間或之后，外圍檢測(cè)器電子裝置17將圖像數(shù)據(jù)例如發(fā)送給系統(tǒng)計(jì)算單元14。最后圖13示意性示出了立體X射線成像的示例性流程。利用短的時(shí)間間隔，立體X射線管20的兩個(gè)X射線源21和21'發(fā)射兩個(gè)X射線脈沖22和22'。兩個(gè)X射線源21和21'或它們的X射線焦點(diǎn)共同地設(shè)置在ー個(gè)殼體中并且以很小的間距(例如6. 5cm至20m)設(shè)置，并且被構(gòu)造為，使得在輸出X射線的狀態(tài)下中心射線在拍攝平面中相交。從立體X射線管20發(fā)出的X射線22和22'穿過(guò)檢查對(duì)象，例如患者13的身體，并且然后到達(dá)X射線檢測(cè)器40。在外圍檢測(cè)器電子裝置17中可以進(jìn)行不同的方法步驟例如模數(shù)轉(zhuǎn)換器70對(duì)檢測(cè)到的測(cè)量值進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)解釋為像素的測(cè)量值的簡(jiǎn)單再處理?；蛘咴紙D像數(shù)據(jù)處理裝置71可以借助校準(zhǔn)數(shù)據(jù)72對(duì)所采集的像素進(jìn)行校正。或者圖像分離器73可以按照合適的方式劃分兩個(gè)立體圖像。兩個(gè)立體圖像接著被輸送給用于顯示立體圖像的裝置74。該裝置74例如可以是被設(shè)計(jì)為顯示立體圖像的監(jiān)視器。借助用于觀察立體圖像的裝置76，例如偏振眼鏡，可以由觀察者觀察具有深度印象的立體圖像，所述偏振眼鏡將借助ー個(gè)X射線源獲得的圖像輸送給觀察者的左眼并且將借助另ー個(gè)X射線源獲得的圖像輸送給觀察者的右眼。不采用監(jiān)視器和適當(dāng)?shù)难坨R，也可以替換地使用半透明的立體眼鏡，其例如配備LED或OLED顯示器。該立體眼鏡允許改變觀察方向，例如朝著導(dǎo)管或患者，并且盡管如此也能同時(shí)察覺(jué)立體成像。在此，交替地將第一 X射線源的信息(即圖像)投影到一個(gè)眼睛中，而將第二 X射線源的信息(即圖像)投影到另ー個(gè)眼睛中。
權(quán)利要求
1.一種借助立體X射線管(20)和X射線檢測(cè)器(40)進(jìn)行立體X射線成像的方法(1)，該立體X射線管包括兩個(gè)以很小的間距設(shè)置的X射線源(21，21')，該X射線檢測(cè)器具有將到達(dá)X射線檢測(cè)器(40)的X射線量子轉(zhuǎn)換為光量子的閃爍器(41)，并且所述X射線檢測(cè)器還具有檢測(cè)器單元(45 )的柵格，其中每個(gè)檢測(cè)器單元(45 )具有光敏接收器(50 )，在該光敏接收器上通過(guò)入射到該接收器上的光量子改變測(cè)量值，并且其中每個(gè)檢測(cè)器單元(45)具有用于存儲(chǔ)從光敏接收器(50)讀取的測(cè)量值的中間存儲(chǔ)器(52)，其中，該方法(I)包括以下方法步驟 51)將所有光敏接收器(50)中的測(cè)量值復(fù)位為預(yù)定值； 52)從第一X射線源(21)輸出X射線(22)，從而該X射線在穿過(guò)圖像對(duì)象(13)之后到達(dá)X射線檢測(cè)器(40); S3 )從所有光敏接收器(50 )中將測(cè)量值讀取到所屬的中間存儲(chǔ)器(52 )中，然后將每個(gè)接收器(30)中的測(cè)量值復(fù)位為預(yù)定值； 54)從第二X射線源(22')輸出X射線(21')，從而該X射線在穿過(guò)圖像對(duì)象(13)之后到達(dá)X射線檢測(cè)器(40)； 55)從所有中間存儲(chǔ)器(52)中將測(cè)量值讀取到中央存儲(chǔ)器(15)中，從而獲得來(lái)自第一X射線源(21)的投影方向的第一 X射線圖像數(shù)據(jù)組； 56)從所有光敏接收器(50)中將測(cè)量值讀取到中央存儲(chǔ)器(15)中，從而獲得來(lái)自第二X射線源(22')的投影方向的第二 X射線圖像數(shù)據(jù)組。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法(1)，其中，測(cè)量值在方法步驟S6中通過(guò)中間存儲(chǔ)器(52)讀取。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法(1)，其中，用可預(yù)定的周期(105)重復(fù)地執(zhí)行方法步驟S I至S6，直到滿足中斷標(biāo)準(zhǔn)，尤其是操作按鍵為止。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法(1)，其中，外圍檢測(cè)器電子裝置(17)控制該方法(I)的流程和/或執(zhí)行測(cè)量值的模數(shù)轉(zhuǎn)換和/或制備X射線圖像數(shù)據(jù)組，尤其是改變幾何布置，執(zhí)行特定于檢測(cè)器的校正，或者將X射線圖像數(shù)據(jù)組的元素組合，和/或?qū)射線圖像數(shù)據(jù)組輸送到系統(tǒng)計(jì)算單元(14)中。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法(1)，其中，借助實(shí)施為用于進(jìn)行立體顯示的顯示裝置(74)對(duì)第一 X射線數(shù)據(jù)組的至少一部分和第二 X射線數(shù)據(jù)組的一部分進(jìn)行可視化。
6.一種用于進(jìn)行立體X射線成像的系統(tǒng)單元(10)，該系統(tǒng)單元具有X射線檢測(cè)器(40)和立體X射線管(20)，所述X射線檢測(cè)器具有閃爍器(41)，該閃爍器被構(gòu)造為將到達(dá)X射線檢測(cè)器(40)的X射線量子轉(zhuǎn)換為光量子，此外X射線檢測(cè)器還具有檢測(cè)器單元(45)的柵格，其中每個(gè)檢測(cè)器單元(45)具有光敏接收器(50)，在該光敏接收器上能通過(guò)入射到該光敏接收器上的光量子改變測(cè)量值，并且其中每個(gè)檢測(cè)器單元(45 )具有用于存儲(chǔ)可從光敏接收器(50)讀取的測(cè)量值的中間存儲(chǔ)器(52)，所述立體X射線管包括兩個(gè)以很小的間距設(shè)置的X射線源(21，21')，其中X射線源(21，21')被共同設(shè)置在一個(gè)殼體中，使得在輸出X射線的狀態(tài)下中心射線在拍攝平面中相交，以及該系統(tǒng)單元還包括外圍檢測(cè)器電子裝置(17)，其中所述系統(tǒng)單元(10)的部件被構(gòu)造用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的方法。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)單元(10)，其中，X射線源(21,21')分別包括沿著軸線(32)設(shè)置的陽(yáng)極盤-陰極對(duì)，并且其中這些陽(yáng)極盤-陰極對(duì)以與垂直于該軸線(32)的鏡像平面(34)成鏡像位置地設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)單元(10)，其中，所述立體X射線管(20)被實(shí)施為旋轉(zhuǎn)活塞管，其中所述軸線(32 )形成旋轉(zhuǎn)軸。
全文摘要
在X射線檢測(cè)器(40)的檢測(cè)器元件(45)上的中間存儲(chǔ)器(52)可以被用于在借助立體X射線管(20)獲得立體X射線圖像時(shí)以相對(duì)短的間隔先后獲得2D圖像數(shù)據(jù)組，這些2D圖像數(shù)據(jù)組具有特別好的質(zhì)量。說(shuō)明了具有兩個(gè)以很小的間距設(shè)置的X射線源(21，21′)的立體X射線管(20)的特殊結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H05G1/61GK102949203SQ20121030868
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者P.伯恩哈特, M.斯潘 申請(qǐng)人:西門子公司