CN105960204B - 用于断层合成的***x射线摄影成像布置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种***X射线摄影情境中的断层合成过程，其中以不同的投影角度拍摄***的多个个体图像，并且其中采集关于如此采集的***的信息，借助于可应用的图像处理软件合成断层图像，通过在成像设备中布置校准结构(20)来根据本发明确定在拍摄这些个体图像时成像设备的成像装置的相互几何结构，校准结构(20)包括吸收X辐射的球(21)或其它小物体，它们被放置为使得它们的投影将变为成像在所述个体图像上。

Description

用于断层合成的***X射线摄影成像布置

技术领域

本发明涉及***X射线摄影情境中的断层合成过程，在该过程中，以不同投影角度(诸如在从垂直±15度的范围内)拍摄***的多个图像，并且其中人们能够借助于可应用的图像处理软件从由此采集的图像信息来合成断层图像。

背景技术

乳腺癌是女性中最常见类型的癌症。根据研究，每十位女性中约有一位在其一生中的某个时刻感染乳腺癌。当基于症状检测到乳腺癌时，疾病常常已经发展到其中预后恢复较差的阶段。一些病例是在许多国家为年龄40岁以上的女性安排的筛查计划中检测到的。筛查通常在非常早的阶段发现癌症，从而其治疗可及时地开始，因而更可能恢复。

作为临床研究方法以及在后续诊断中，***X射线摄影是乳腺癌筛查中的一种广泛使用的方法。***X射线摄影是一种X射线成像方法，其中，使用专为这个目的设计的设备。在筛查研究中，已经报道***X射线摄影具有90-93％的灵敏度和90-97％的特异性。这表明筛查研究是有用的，并且通过筛查的乳腺癌的早期检测可挽救人类的生命。已经发现，***X射线摄影在50岁以上的女性中将乳腺癌死亡率减小了35％，并且在40-50岁的年龄组中的女性中将乳腺癌死亡率减小了25％-35％。

检查***X射线摄影图像以检测在***中的各种异常，诸如钙化，即，在乳腺软组织中的小的钙沉积物。钙化一般不能通过触摸***检测到，但它在X射线图像中是可见的。大的钙化一般与癌症不相关联，但小的钙沉积物簇(即所谓的微小钙化)是额外的乳腺细胞活性的指示，该外部乳腺细胞活性可以与乳腺癌相关联。由***X射线摄影检测的其它特征包括囊肿和纤维腺瘤，然而，囊肿和纤维腺瘤一般与癌症不相关联。

在常规筛查***X射线摄影中，典型地将乳腺腺体在两块压缩板之间压紧，并且至少两次暴露于辐射，从上方和从倾斜方向。如有必要，从侧面成直角地拍摄额外的第三图像。由于在这种成像中，组织层在X射线束的方向上彼此重叠，所以这些照射产生两维图像，在所述两维图像中，强吸收结构可能妨碍位于它们下面的结构的检测。

***X射线摄影的不断发展已经产生新颖类型的***X射线摄影方法和装置，借助于这些方法和装置也能够通过除了二维图像之外的方式来检查***。当以多个投影角度对***进行成像时，可以通过使用可应用的重建算法建立***的3D分布。在断层合成中，通常从一组个体射线照片生成与X射线探测器的表面平行定向并且示出***的不同层的多个图像。能够从这些图像中检测出彼此重叠并且因此不能从个体射线照片中检测到的组织结构。

典型的现代数字***X射线摄影设备包括框架部分和可转动地连接到框架部分的C型臂或对应结构。在C型臂的第一端处布置有X射线源，并且在第二端处布置有辐射探测器。术语成像装置常常被用于这些装置。压缩板基本布置在所述X射线源与探测器之间的区域中，典型地紧邻探测器，这些压缩板被设计用于针对曝光的持续时间压缩地来定位***。

在现有技术中，在3D***X射线摄影的情境中，已经使用或建议以多个不同的投影角度来对***进行成像的各种方式。这些包括：沿在***周围的弯曲路径以恒定或交替的速度连续地转动X射线源，在X射线源保持静止的曝光之间逐步转动X射线源，以及使用多个静止X射线源。依赖于探测器和设备的构造，探测器可以保持静止、直线和/或倾斜地移动和/或移动以使得在每次投影中它关于X射线束保持在相同位置。

X射线源对于***X射线摄影设备的C型臂进行支撑来说通常是较重的部件。在X射线源逐步移动的情况下，在每次曝光之前，成像设备应该已经到达无振动状态。然后，应该鉴于包括在多相位成像过程中的加速、减速及停止(稳定时间)的数目来优化***X射线摄影设备的结构。对于像这样的成像过程所需要的整体时间趋于变得相当长。

另一方面，在X射线源连续移动的情况下，必须使用显著短的曝光时间(如小于50ms)以避免产生移动伪影。这又要求使用足够强的辐射源，这意味着使用甚至比在现有技术的2D***X射线摄影设备中通常使用的那些更重的X射线源，并且因此成像设备的其它构造也必须考虑该较大质量而设计。

将多个X射线源布置在***X射线摄影设备中再次要求对于***X射线摄影设备的完全新型的设计。在使用该机械结构时，能够提出一种考虑到将该设备用于常规2D筛查***X射线摄影同样实用的构造是一种挑战。

一种新颖的方案是实施成像以使得X射线源的移动是恒定实施的，但为了避免移动伪影，另外，例如压缩***的压缩板，并且任选地同时，探测器在短的曝光时段期间被移动以使得它们跟随X射线源的移动。然后，在曝光期间不产生移动伪影，并且压缩板能够始终在下一照射脉冲之前返回至它们的开始位置。这种技术已经尤其在WO公开2010/061062中描述。

在***X射线摄影中，从图像信息搜索其尺寸极小的发现。从与断层合成成像相关的图像信息处理的角度来看，优选地是尽可能精确地知道与成像相关的占优的成像几何结构。当某些间隙和公差通常涉及机械结构时，成像设备及其部件的尺寸和路径的理论知识并且不一定使得能够实现所需的精度。对于该过程中拍摄的所有图像中的一部分，在成像事件之前校准***X射线摄影成像布置不一定会产生将与成像期间实现的实际成像几何结构对应的信息。在成像设备的部件在成像过程期间移动的同时，它们易遭受到外力(诸如重力)并且甚至被定位以供成像的患者当在成像期间将她自身倚靠或支撑在成像设备上时也会引起设备结构的弯曲或它们的移动从所计算的偏离。

通常来说，修改设计用于传统筛查的***X射线摄影设备来同样可应用于断层合成成像并不那么简单，并且相应地，使得设计用于断层合成成像的***X射线摄影设备同样可应用于传统筛查并不那么简单。

发明内容

本发明及其优选实施例的目的是使得能够进行由***X射线摄影设备拍摄的个体2D图像的断层合成，从而使得当拍摄图像时针对每个个体图像单独地确定成像设备的成像装置的相互几何结构。该目的因此是如下的方案，归功于该方案，实际成像设备不一定需要其机械结构和移动极其精确，因为成像几何结构能够始终基于投影到每个个体2D图像上的校准信息来计算。本发明的优选实施例包括使得传统***X射线摄影设备能够进行相对简单的更新以同样可应用于断层合成成像的方案。

本发明的目的由在此所附的独立权利要求的方案来实现。本发明的一些优选实施例被呈现在所附的从属权利要求中。

本发明及其优选实施例使得能够不论成像设备的机械属性而生成精确的断层合成图像。设计用于传统***X射线摄影成像的现有成像装置可以用于断层合成，所述现有成像装置包括自身不一定包括用以产生关于成像过程期间成像装置的位置或移动的精确信息的装置。本发明的特定优选实施例使得能够通过为该设备仅布置一个可更换部件以及通过更新成像布置的软件，来对至少一些传统现有技术***X射线摄影设备进行修改以同样可应用于断层合成成像。

附图说明

在下文中，将同样借助于附图更加详细地描述本发明的一些实施例和它们的益处，在附图中：

-图1表示典型***X射线摄影设备的基本构造，

-图2表示断层合成的原理，

-图3表示与***X射线摄影设备相连使用的一个典型下托盘结构，

-图4表示可应用于与本发明相连使用的***X射线摄影设备的一个下托盘结构，根据本发明的一个校准结构集成至该下托盘结构，

-图5、6a和6b表示属于根据图4的下托盘结构的校准球如何以不同的投影角度被成像，

-图7表示根据图4的下托盘结构所附接至的根据图1的***X射线摄影设备，

-图8表示根据本发明的一个成像过程的操作原理，以及

-图9是根据本发明的一个布置的基本部件的示意图。

具体实施方式

图1-3示出了***X射线摄影设备的典型构造。图1的***X射线摄影设备(1)由框架部分(10)和附接至其的C型臂(11)(更通常为臂结构(11))组成。在C型臂(11)的顶部部分中，在其盖内部布置有辐射源(12)，其被布置为生成束，该束穿过***X射线摄影设备的上压缩板(14)(当这样的上压缩板被附接至设备时)，并且朝向定位在探测器外壳(13)内的探测器(18)。探测器外壳(13)或对应结构通常布置在下托盘结构(15)中，下托盘结构(15)可以与所述探测器外壳(13)或对应结构相连地集成栅格结构(17)，其吸收从正被成像的对象散射的辐射。下托盘结构(15)可以是设备中的固定结构或它可以布置为可拆卸地连接。因为下托盘结构(15)的上表面通常用作在其上***被定位以供成像的平台，所以该结构通常也被称作为下压缩板。在根据图1的方案中，下托盘结构(15)被布置有连接装置(16)以使得下托盘结构(15)可拆卸地连接至***X射线摄影设备(1)。

当前的典型***X射线摄影设备可应用于在根据本发明的布置中使用。这种设备被电机化以使得C型臂(11)被布置为在垂直方向上可移动以及围绕通常是将C型臂(11)连接至设备的框架部分(10)的物理水平轴的轴可旋转。C型臂(11)可以以两个部分实现，由此该设备的基本构造可以包括基本垂直站立的框架部分(10)或可以固定至壁或天花板的框架部分(10)，以及与其相连并且布置为相对于水平旋转轴可转动的臂结构(11)，在臂结构(11)的相对端之中，基本在第一端处布置有包括焦点的辐射源(12)，并且在第二端处布置有图像数据接收装置(18)。臂结构(11)可以被实现以使得它能够使得臂结构(11)的第一端和/或第二端相对于水平旋转轴独立转动。该布置还可以包括控制装置，其包括信息记录装置和用于处理与成像相关的信息、尤其用于处理图像信息的装置。

图2示出了典型断层合成成像的原理，在典型断层合成成像中以不同的投影角度(例如以距垂直约±15度的角度)拍摄***的个体图像。对于由此采集的图像信息，能够通过可应用的图像处理软件来合成各种断层图像。图2示出了其中仅偏转辐射源(12)相对于正被成像的***的位置的布置，但这种布置也被已知为其中C型臂(11)作为整体被转动以使得***保持定位在其位置处，而探测器(18)在正被成像的***的相对侧上跟随辐射源(12)的移动。

如上面所提及的，辐射源(12)可以被布置为从成像过程的开始位置至其结束位置连续移动，并且在该移动期间，辐射源(12)针对多个短的照射期将是可切换的，以生成X辐射脉冲。另一可能性是按阶段移动辐射源(12)以使得针对每次曝光，C型臂(11)的移动停止在预定角位置处。尽管如此，这些布置中第一个布置的问题是尤其由曝光期间辐射源的移动引起的成像的不精确性，以及后者布置的问题是由在多个不同成像位置处停止C型臂引起的成像过程的长持续时间。因此，已经开发了可替代方案，其中***在短的照射期期间连同辐射源(12)的移动始终同步地转动，从而使得它跟随辐射源的移动，即它在由辐射源(12)生成的束中保持静止。在这种布置中，在辐射脉冲之间的时段期间，在需要时，***仍然可以以相反方向往回转动，例如返回至其在先前辐射脉冲之前的位置。***的这种来回转动移动可以被布置为例如小于一度，由此它实际上足够小以至于患者甚至不一定注意到它。

在图2和3中示出于下托盘结构(15)下方的栅格结构(17)通常在拍摄传统***X射线摄影图像时使用，而在束与栅格结构(17)的入射角度在不同投影处将显著改变的成像过程中，则不一定使用这种结构。栅格结构(17)的操作原理包括将薄片中的每个基本朝向辐射源焦点定向，并且必须能够在曝光期间在成像区域内移动该结构以使得在对***所拍摄的图像中的任意特定点处它将不被投影。如果薄片的定向被布置为不可调节，则成像布置的维度可能使得在根据图2的成像中不能够使用栅格结构(17)。当辐射接触栅格结构的角度变得足够大以至于已穿透***的量子再也不能行进穿过薄片间隙至探测器而将被在栅格结构中吸收时，产生了这种情形。

图4示出了适于在本发明中使用的***X射线摄影设备的下托盘结构(15)。这种结构可以包括图3中所示的栅格结构(17)或其可以已被省略，但必需的是该结构被布置有吸收X辐射的参照球(21)或其它小物体。在根据图4的方案中，这些球(21)集成在校准结构(20)中的不同位置中，校准结构(20)包括附接至下托盘结构(15)的翼状支撑结构(24)。图4中所示的校准结构(20)基本在下托盘结构(15)的两个相对边缘上包括两个基础部分(22)，所述两个基础部分(22)平行于下托盘结构(15)的表面水平地延伸，并且其中至少一个，但在图4中为两个都包括球(21)，并且其中两个基础部分(22)分支出基本垂直延伸的支撑臂(23)，这些支撑臂(23)在它们之间支撑了支撑结构(24)，支撑结构(24)也包括吸收X辐射的所述球(21)或其它小物体。

在根据图4的方案中，4个球(21)被布置在两个基础部分(22)中并且9个球布置在支撑结构(24)中。在本发明的优选实施例中，球(21)或其它小物体被特别布置到至少两个不同的平面上，也就是作为三维结构，从而使得具有它们中的至少五个球，并且因此它们中的至少一个处于与其它的不同的平面上。根据本发明的一个优选方案是布置至根据图4的校准结构(20)，或对应的结构，6-8个球(21)或其它小物体基本处于靠近探测器(18)的表面的平面的相同平面上，优选地为在所述平面的相对边缘上相对于探测器表面平均地划分或尽可能平均地划分，以及另一方面，8-12个球(21)或其它小物体处于比靠近探测器(18)的表面布置的上述球(21)或其它小物体距离探测器(18)的表面的平面更远的距离处。

在根据图4的方案中，球(21)与用于传统***X射线摄影成像(图3)所使用的对应下托盘结构(15)集成在一起。该布置使得仅简单地通过将合适的下托盘结构(15)更换至成像设备从传统***X射线摄影成像转换至断层合成成像，以及反之亦然。然而还能够以不同于图4中所示的结构(20)的一些其它方式来将球(21)布置在***X射线摄影设备中。这种校准结构(20)可以是一些其它形状并且它能够附接或可附接至***X射线摄影设备中甚至不同于下托盘结构(15)的一些其它位置。还能够将球(21)仅布置在一个平面上。

例如，在根据图4的方案中，球(21)被定位在位于下托盘结构(15)的顶表面上方的平面上。另一方面，在例示了球(21)如何在不同成像投影处(即在由辐射源(12)生成的束的不同位置处)被投影的图5中，球(21)被定位在下托盘结构(15)的顶表面的下方，在其基本邻近处但仍然使得他们不附接至下托盘结构(15)的表面。球(21)的这种定位目的为确保例如下托盘结构(15)的顶表面在使用情形中的可脂弯曲不会影响球(21)相对于探测器(18)的位置。

考虑参照球(21)在成像装置中的定位，优选地是将它们布置在这样的点(一个或多个)处，在这样的点处，与成像事件相关，它们可能将不会被投影在定位在成像设备中的***顶部上。因此，例如在根据图4的结构中，球(21)没有被布置至从其方向患者被定位在成像设备中的下拖盘结构(15)的那侧的邻近处，而是布置至与它相邻的各侧处。另一方面，从校准结构(20)的翼状支撑结构(24)的探测器(18)到球(21)所附接到的位置距离，以及另一方面从探测器(18)的后边缘至高于它的延伸程度被实现为使得球(21)基本成像到图像的相对边缘上，而不是从其方向患者被定位至成像设备的边缘上。图6a和6b示出了参照球(21)的投影(21’)如何在图5中所示的辐射源(12)的极限位置处成像。

上述呈现的布置描述了一个方案，其中辐射源(12)从臂结构(11)的垂直位置的一侧至其另一侧移动特定断层成像角度。然而，本发明的一个优选实施例包括一种方案，其中通过始终从臂结构的使得可以以其整体远离被定位以供成像的患者实现其移动的这样一个位置开始，来实现臂结构(11)的移动。该方案尤其提供了这样的优点，使得能够避免由臂结构(11)朝向患者移动引起的可能的惊吓以及因此的移动，其甚至会导致整个成像的失败。

图7示出了根据图1的***X射线摄影设备，其上附接的是下托盘结构(15)，下托盘结构(15)包括根据图4的校准结构(20)。断层合成成像过程可以利用例如根据图8中所示的成像设备布置来进行。该过程通过定位患者以供成像来开始，其结合上述布置意味着将***放置在下托盘结构(15)的顶部上并且可能地通过上压缩板(14)将其压缩至不可动。如果设备的臂结构(11)或臂结构的包括辐射源(12)的部分还没有被驱动至成像过程的第一投影角度，则它被驱动到那里，在这之后该装置已准备好第一次曝光。由探测器(18)所探测的与曝光相关的图像信息被读出以记录并且以小的投影角度间隔(例如以2度的投影角度间隔)来重复成像。在成像阶段后，在每个所记录图像中识别球(21)的投影(2l’)的位置，以及关于每个图像执行迭代过程，其中从预订初始值开始，确定辐射源(12)的焦点的坐标点，其对应于投影在图像上的球(21)的位置。涉及每个个体曝光的图像信息的该过程还可以在实际成像过程期间已经被实现，始终作为新的曝光结束。在图像信息的实际重建中，则考虑已经从该投影特定的成像几何结构确定过程中的默认值偏离的辐射源(12)的焦点的可能坐标，在该过程后，断层图像(一个或多个)准备好进行显示。

图9是根据本发明的一个布置的基本部件的示意图。该布置包括***X射线摄影成像设备，***X射线摄影成像设备包括控制***，包括吸收X辐射的球或其它小物体的校准结构可以附接至该设备。关于这些球或其它小物体的相互几何结构的信息被记录在存储器中，该信息与从由***X射线摄影设备产生的投影图像获得的信息一起被用于断层合成计算过程中，用于形成并且显示断层图像。

在上述本发明的优选实施例中，参照球(21)被布置为形成三维相互几何结构。该布置使得不仅能够确定拍摄图像时辐射源(12)的焦点相对于探测器(18)的位置(例如，其中心的位置)的位置，而且能够确定探测器(18)的定向，而不管在成像过程期间设备结构随着从计算默认值偏离如何可能弯曲或移动。

如果愿意不考虑例如球(21)所附接至的下托盘结构(15)在成像过程期间能够弯曲的可能性，还能够基于仅布置在一个平面上的球几何结构来在理论上确定焦点的位置。换言之，如果假定参照上述布置，探测器(18)、其外壳(13)、下托盘结构(15)以及支撑球(21)的校准结构(20)形成刚性块，并且在成像过程期间其各部分的相应位置不发生变化，能够同样基于布置在一个平面上的球几何结构的投影来确定拍摄每个图像时焦点的位置。然后，球(21)被优选地布置在距离探测器(18)一定距离(诸如优选地为至少5cm的距离)的平面上。

在成像过程期间控制***X射线摄影设备的一个优选方式包括上述已经提到的过程，其中辐射源(12)以恒定速度移动并且其中***始终设置为在短照射脉冲期间跟随辐射源(12)的移动。由于这种同步移动，能够避免由于曝光期间辐射源(12)和***的相互移动而引起的将不可避免产生的移动伪影。这种布置还使得能够使用稍微更长的曝光脉冲并且因此，用于传统***X射线摄影成像的设备也可以用于断层摄影成像，而无需采用比传统***X射线摄影设备中所使用的类型更强并且因此更重的X辐射源。另一方面，与其中辐射源(12)在每个个体曝光持续时间始终停止的方案对比，通过该布置，成像过程所需要的整个时间变得明显缩短。

当执行上述类型的成像过程以使得照射脉冲的持续时间总是显著地短于脉冲之间的时间，由此辐射源(12)在脉冲期间移动的距离与在脉冲之间的时间期间移动的距离相比是短的时，如果愿意，在该过程中始终具有大量时间来在下一照射脉冲之前将***返回至其原始定向。实现这种方案的一个优选方式是针对照射脉冲的持续时间始终将臂结构(11)的下部(其包括用于定位***不可动的装置(14、15))机械地连接至臂结构(11)的上部(其包括辐射源(12))，由此它沿着臂结构(11)的上部的移动以相同角速度自动地转动，并且在脉冲之间的时间将臂结构(11)的下部驱动回至先前脉冲开始之前其所处的位置。

本发明及其优选实施例因此包括用于断层合成的***X射线摄影成像布置，该布置包括***X射线摄影成像设备(1)，***X射线摄影成像设备(1)包括基本垂直站立的框架部分(10)或可以固定至壁或天花板的框架部分(10)，与所述框架部分(10)相连并且相对于水平旋转轴可转动的臂结构(11)，其中在臂结构(11)的相对端之中，基本在第一端处布置有包括焦点的X辐射源(12)，并且基本在第二端处布置有图像数据接收装置(18)。与臂结构(11)的所述第二端相连另外布置有下托盘结构(15)，其基本定位在图像数据接收装置(18)的顶部上。该布置还包括控制装置，用于移动臂结构(11)的至少一个部件和用于控制图像数据接收装置(18)的操作，以及包括信息记录装置和用于处理信息的装置的处理装置。

附接至***X射线摄影成像设备(1)的是一个或多个校准结构部件(20)，其包括吸收X辐射的球(21)或其它小物体，并且该校准结构部件(20)及其至设备(1)的附接被实现以使得在设备的断层合成成像投影中，所述球(21)或其它小物体或它们的至少一部分在设备中定位到被从辐射源(12)的焦点延伸至图像数据接收装置(18)的辐射束所覆盖的体积中。关于这些球(21)或其它小物体的相互几何结构的信息被记录在该布置的处理装置中。

在这种布置中，球(21)或其它小物体可以被布置为定位在辐射束中从而使得它们或它们的至少一部分将基本投影在图像数据接收装置(18)的一个或多个边缘上，但排除从其方向待成像的对象定位在***X射线摄影设备中以供成像的边缘。属于该布置的校准结构可以附接至例如在其上布置所述下托盘结构(15)的臂结构(11)的末端，或直接附接至下托盘结构(15)。

球(21)或其它小物体的相互几何结构可以实现为三维结构，例如使得它们被布置在至少两个不同的平面上，这些平面中的一个基本靠近下托盘结构(15)的顶面，并且另一个平面在下托盘结构(15)的顶表面上方的距下托盘结构(15)的顶表面更远的距离处。在基本靠近下托盘结构(15)的平面上，优选地是将球(21)或其它小物体放置于下托盘结构(15)的一个或两个边缘的邻近处，以及在所述下托盘结构(15)的顶表面上方的距所述下托盘结构(15)的顶表面更远的距离处的所述平面上，在与从其方向待成像的对象被放置以供在***X射线摄影设备中成像的边缘相对的下托盘结构(15)的边缘邻近但距其一定距离处，其中所述下托盘结构(15)的一个或两个边缘是从其方向待成像的对象被放置以供在***X射线摄影设备中成像的边缘的侧边缘。

***X射线摄影设备的控制***可以被布置为控制臂结构(11)的移动和辐射源(12)，从而使得在臂结构(11)的一定移动角度范围内，辐射源(12)多次生成辐射束，该辐射束被朝向所述图像数据接收装置(18)引导，使得所述球(21)或其它小物体或它们的至少一部分同样被投影至每个图像，并且所述处理装置布置为包括用于基于所述球(21)或其它小物体的投影(21’)来确定在拍摄给定图像时辐射源(12)的焦点相对于图像数据接收装置(18)所位于的坐标点的装置。当球(21)或其它小物体被以三维几何结构布置时，该设备的处理装置可以被布置为包括如下装置，该装置用以基于所述球(21)或其它小物体在每个图像中的投影(21’)的位置来确定辐射源(12)的焦点和图像数据接收装置(18)的有源面的中心之间的距离，以及由图像数据接收装置(18)的有源面所限定的平面相对于穿过辐射源(12)的所述焦点和图像数据接收装置(18)的有源面的中心的直线的定向。

在该布置的一个实施例中，臂结构(11)被以使得臂结构(11)的第一端、臂结构(11)的第二端、或它们两者相对于水平旋转轴独立地转动的方式来实现。臂结构(11)还可以被实现以使得它使得包括辐射源(12)的臂结构(11)的第一端能够转到不同的断层合成成像投影，从而使得包括图像数据接收装置(18)的臂结构(11)的第二端不跟随臂结构(11)的第一端的移动而保持静止。

此外，***X射线摄影设备的结构可以被实现以使得在所述下托盘结构(15)上方，上压缩板(14)被布置至所述臂结构(11)，上压缩板(14)被布置为沿着臂结构(11)可移动，并且所述下托盘结构(15)和上压缩板(14)被布置为相对于臂结构(11)可转动，其中所述控制***被布置为以基本均匀的角速度转动支撑辐射源(12)的臂结构(11)，并且在该移动期间，控制辐射源(12)来生成辐射脉冲，并且所述下托盘结构(15)和上压缩板(14)被布置为在这些辐射脉冲期间以相同角速度和以与臂结构(11)移动辐射源(12)相同的方向转动，并且在所述辐射脉冲之间的时段期间，保持静止或以不同角速度移动或以与辐射源(12)不同的方向移动。

包括球(21)或其它小物体的属于该布置的一个或多个校准结构(20)可以被实现为附接至所述下托盘结构(15)，并且下托盘结构(15)布置为可拆卸地附接至***X射线摄影成像设备(1)。因此，该布置可以包括第一下托盘结构(15)和第二下托盘结构(15)，其中，第一下托盘结构(15)布置为可拆卸地可附接并且包括用于所述球(21)或其它小物体的一个或多个校准结构(20)，第二下托盘结构(15)布置为可拆卸地可附接并且在其上布置有辐射吸收栅格结构(17)。

当下托盘结构(15)用于该布置中时，其中球(21)或其它小物体在至少两个不同的平面上布置至一个或多个校准结构(20)，这种校准结构(20)可以被布置为基本在下托盘结构(15)的至少两个边缘处包括平行于下托盘结构(15)的表面水平地延伸的基础部分(22)，基础部分(22)中的至少一个包括球(21)或其它小物体，并且从这些基础部分(22)的至少一个之中分支出基本垂直延伸的支撑臂(23)，支撑臂(23)支撑同样包括X辐射吸收球(21)或其它小物体的支撑结构(24)。例如在该类型的布置中，能够在下托盘结构(15)的表面下方将球(21)或其它小物体布置至其紧邻处。

本发明的实施例还可以被认为包括***X射线摄影成像方法，该方法利用包括布置为相对于旋转轴可转动并且支撑辐射源(12)的臂结构(11)的***X射线摄影成像设备(1)，在该方法中，***被定位至该设备以供成像并且辐射源(12)被在给定角度范围上沿曲线轨迹移动，在该移动期间，在辐射源(12)处多次生成辐射束，该束被朝向定位于该设备中的***和图像数据接收装置(18)引导。在该方法中，包括以已知的相互几何结构的X辐射吸收球(21)或其它小物体的一个或多个校准结构(20)被附接至***X射线摄影设备，并且校准结构(20)及其至设备(1)的附接被实现以使得球(21)或其它小物体或它们中的至少一部分将在辐射源的所述移动角度范围内被放置进由从辐射源(12)的焦点向图像数据接收装置(18)延伸的辐射束所覆盖的体积中。现在，球(21)或其它小物体或它们中的至少一部分被投影到以该方法拍摄的每个图像，由此关于每个图像，可以基于所述球(21)或其它小物体的投影(2l’)的位置来确定在拍摄给定图像时辐射源(12)的焦点相对于图像数据接收装置(18)所位于的坐标点。然后，可以通过在针对每个图像的计算中使用根据该方法确定的辐射源(12)的焦点位置的知识来重建正在成像的***的断层图像或一系列层。

当球(21)或其它小物体被以已知的相互三维几何结构放置在校准结构部件(20)中时，能够基于每个图像中它们的投影(21’)的位置来确定辐射源(12)的焦点和图像数据接收装置(18)的有源面中心之间的距离，以及由图像数据接收装置(18)的有源面限定的平面相对于穿过辐射源的所述焦点和图像数据接收装置(18)的有源面的中心的直线的定向。

Claims (19)

1.一种用于断层合成的***X射线摄影成像布置结构，所述布置结构包括：

***X射线摄影成像设备(1)，包括：

-基本垂直站立的框架部分(10)或能够固定至壁或天花板的框架部分(10)，

-与所述框架部分(10)相连并且相对于水平旋转轴可转动的臂结构(11)，

-其中在所述臂结构(11)的相对端当中，基本在第一端处放置有包括焦点的X辐射源(12)，并且基本在第二端处放置有图像数据接收装置(18)，以及

-其中与臂结构(11)的所述第二端相连另外布置有下托盘结构(15)，所述下托盘结构(15)基本定位在图像数据接收装置(18)的顶部上，以及

-控制装置，用于移动臂结构(11)的至少一个部件和用于控制图像数据接收装置(18)的操作，

以及处理装置，包括信息记录装置和用于处理信息的装置，

其特征在于包括吸收X辐射的球(21)或其它小物体的一个或多个校准结构部件(20)被

-附接为基本与所述下托盘结构(15)所布置到的臂结构(11)的所述第二端相连，或

-附接至所述下托盘结构(15)，

所述球(21)或其它小物体的相互几何结构实现为三维结构，并且其中所述一个或多个校准结构部件(20)及其到设备(1)的附接被实现为使得在设备的断层合成成像投影中，所述球(21)或其它小物体或它们的至少一部分在设备中定位到从辐射源(12)的焦点延伸至图像数据接收装置(18)的辐射束所覆盖的体积中，以及关于所述球(21)或其它小物体的相互几何结构的信息被记录在所述处理装置中。

2.根据权利要求1所述的布置结构，其特征在于，所述球(21)或其它小物体被布置到所述一个或多个校准结构部件(20)以便相对于所述辐射束定位以使得它们或它们的至少一部分被基本投影在图像数据接收装置(18)的一个或多个边缘上，但排除如下的边缘，从所述边缘的方向待成像的物体定位在***X射线摄影设备中以供成像。

3.根据权利要求1或2所述的布置结构，其特征在于，所述球(21)或其它小物体在至少两个不同的平面上布置至所述一个或多个校准结构部件(20)，这些平面中的一个基本靠近所述下托盘结构(15)的顶表面，并且另一个平面在所述下托盘结构(15)的顶表面之上距所述下托盘结构(15)的顶表面更远的距离处。

4.根据权利要求3所述的布置结构，其特征在于，所述球(21)或其它小物体中的至少五个被布置到所述一个或多个校准结构部件(20)，它们中的至少一个在与其余不同的平面上。

5.根据权利要求4所述的布置结构，其特征在于，所述球(21)或其它小物体中的6-8个基本在靠近图像数据接收装置(18)的表面的平面的相同平面上被布置到所述一个或多个校准结构部件(20)，并且在平面的相对边缘上关于所述图像数据接收装置(18)的表面平均地划分或尽可能平均地划分，另一方面，8-12个球(21)或其它小物体处于比靠近所述图像数据接收装置(18)的表面布置的所述球(21)或其它小物体距离所述图像数据接收装置(18)的表面的平面更远的距离处。

6.根据权利要求3所述的布置结构，其特征在于，在基本靠近下托盘结构(15)的所述平面上，将所述球(21)或其它小物体放置在下托盘结构(15)的一个或两个边缘的邻近处，所述一个或两个边缘是如下边缘的侧边缘，从所述边缘的方向待成像的物体被放置以供在***X射线摄影设备中成像，以及在处于所述下托盘结构(15)的顶表面之上距所述下托盘结构(15)的顶表面更远的距离处的所述平面上，将所述球(21)或其它小物体放置在邻近但距离与如下边缘相反的下托盘结构(15)的边缘一定距离处，从所述边缘的方向待成像的物体被放置以供在***X射线摄影设备中成像。

7.根据权利要求1或2所述的布置结构，其特征在于，所述一个或多个校准结构部件(20)被实现为附接至所述下托盘结构(15)，以及所述下托盘结构(15)被布置为可拆卸地附接至***X射线摄影成像设备(1)。

8.根据权利要求1或2所述的布置结构，其特征在于，所述布置结构包括布置为可拆卸地可附接并且包括用于所述球(21)或其它小物体的一个或多个校准结构部件(20)的第一下托盘结构(15)，以及布置为可拆卸地可附接的第二下托盘结构(15)，且辐射吸收栅格结构(17)被布置到所述第二下托盘结构(15)。

9.根据权利要求1或2所述的布置结构，其特征在于，所述控制装置被布置为控制臂结构(11)的移动和辐射源(12)，使得在臂结构(11)的一定移动角度范围内，辐射源(12)多次生成辐射束，所述辐射束被朝向所述图像数据接收装置(18)引导以使得所述球(21)或其它小物体或它们中的至少一部分也被投影至每个图像，以及其中所述处理装置被布置为包括如下装置，所述处理装置被布置为包括的装置用于基于所述球(21)或其它小物体的投影(21’)的位置来确定在拍摄正在考虑的图像时辐射源(12)的焦点相对于图像数据接收装置(18)所位于的坐标点。

10.根据权利要求1或2所述的布置结构，其特征在于，所述处理装置被布置为包括如下装置，所述处理装置被布置为包括的装置用以基于所述球(21)或其它小物体的投影(21’)的位置来限定辐射源(12)的焦点和图像数据接收装置(18)的有源面的中心之间的距离，以及由图像数据接收装置(18)的有源面所限定的平面相对于穿过所述辐射源(12)的焦点和所述图像数据接收装置(18)的有源面的中心的直线的定向。

11.根据权利要求1或2所述的布置结构，其特征在于，所述臂结构(11)被以如下方式来实现，所述方式使得臂结构(11)的第一端、臂结构(11)的第二端或第一端和第二端两者能够相对于水平旋转轴独立地转动。

12.根据权利要求1或2所述的布置结构，其特征在于，所述臂结构(11)被以如下方式来实现，所述方式使得包括辐射源(12)的所述臂结构(11)的第一端能够转至不同的断层合成成像投影，使得包括图像数据接收装置(18)的臂结构(11)的第二端不跟随臂结构(11)的第一端的移动，而保持静止。

13.根据权利要求1或2所述的布置结构，其特征在于

-布置为沿着臂结构(11)可移动的上压缩板(14)在所述下托盘结构(15)之上被布置到所述臂结构(11)，

-所述下托盘结构(15)和上压缩板(14)被布置为相对于臂结构(11)可转动，

-所述控制装置被布置为以基本均匀的角速度转动支撑辐射源(12)的臂结构(11)，以及在所述移动期间控制辐射源(12)以生成辐射脉冲，以及

-所述下托盘结构(15)和上压缩板(14)被布置为在所述辐射脉冲期间以相同角速度和以与臂结构(11)移动辐射源(12)的方向相同的方向转动，以及在所述辐射脉冲之间的时段期间，保持静止或以不同角速度移动或以与辐射源(12)不同的方向移动。

14.一种附接至或与***X射线摄影设备的臂结构相连附接的下托盘结构，所述臂结构支撑图像数据接收装置和辐射源，其特征在于下托盘结构(15)包括一个或多个校准结构部件(20)，所述一个或多个校准结构部件(20)包括布置到至少两个不同平面的X辐射吸收球(21)或其它小物体。

15.根据权利要求14所述的下托盘结构，其特征在于，所述一个或多个校准结构部件(20)基本在下托盘结构(15)的至少两个边缘上包括平行于下托盘结构(15)的表面水平延伸的基础部分(22)，基础部分(22)中的至少一个包括所述球(21)或其它小物体，以及从这些基础部分(22)当中至少一个分支出基本垂直延伸的支撑臂(23)，所述支撑臂(23)支撑同样包括所述X辐射吸收球(21)或其它小物体的支撑结构(24)。

16.根据权利要求14或15所述的下托盘结构，其特征在于，将所述球(21)或其它小物体的一部分在下托盘结构(15)的表面下方布置至其紧邻处。

17.一种用于断层合成的***X射线摄影成像布置结构，所述布置结构包括

***X射线摄影成像设备(1)，其包括：

-基本垂直站立的框架部分(10)或能够固定至壁或天花板的框架部分(10)，

-与所述框架部分(10)相连并且相对于水平旋转轴可转动的臂结构(11)，

-其中在所述臂结构(11)的相对端当中，基本在第一端处布置有包括焦点的X辐射源(12)，并且基本在第二端处布置有图像数据接收装置(18)，以及

-其中与臂结构(11)的所述第二端相连地另外布置有下托盘结构(15)，所述下托盘结构(15)基本定位在图像数据接收装置(18)的顶部上，以及

-控制装置，用于移动臂结构(11)的至少一个部件和用于控制图像数据接收装置(18)的操作，

其特征在于，所述布置结构包括布置为可拆卸地可附接至***X射线摄影成像设备(1)的至少两个不同的下托盘结构(15)，其中第一个下托盘结构包括传统的X辐射吸收栅格结构(17)，并且第二个下托盘结构包括一个或多个校准结构部件(20)，所述一个或多个校准结构部件(20)包括i)布置到至少两个不同的平面的X辐射吸收球(21)或其它小物体，和/或ii)基本在下托盘结构(15)的至少两个边缘处，平行于下托盘结构(15)的表面水平延伸的基础部分(22)，所述基础部分(22)中的至少一个包括X射线吸收球(21)或其它小物体，并且从这些基础部分(22)的至少一个之中分支出基本垂直延伸的支撑臂(23)，支撑臂(23)支撑同样包括所述X辐射吸收球(21)或其它小物体的支撑结构(24)。

18.一种***X射线摄影成像方法，其中使用包括布置为相对于旋转轴可旋转且支撑辐射源(12)的臂结构(11)的***X射线摄影成像设备(1)并且其中在所述臂结构(11)的相对端之中，基本在第一端处放置有包括焦点的X辐射源(12)，并且基本在第二端处放置有图像数据接收装置(18)，并且其中与臂结构(11)的所述第二端相连地另外布置有下托盘结构(15)，所述下托盘结构(15)基本定位在图像数据接收装置(18)的顶部上，在该方法中，***被定位至所述设备以供成像，并且辐射源(12)被在给定的角度范围上沿曲线轨迹移动，在移动期间，在辐射源(12)处多次生成辐射束，束被朝向图像数据接收装置(18)和定位于所述设备中的***引导，其特征在于，一个或多个校准结构部件(20)被连接为i)基本与所述下托盘结构(15)所布置到的臂结构(11)的所述第二端相连或ii)连接至所述下托盘结构(15)，以及，X辐射吸收球(21)或其它小物体以已知的相互三维几何结构放置至所述一个或多个校准结构部件(20)，其中所述一个或多个校准结构部件(20)及其到设备(1)的附接被实现为使得所述球(21)或其它小物体或它们中的至少一部分将在辐射源的移动的所述角度范围内被放置进从辐射源(12)的焦点向图像数据接收装置(18)延伸的辐射束所覆盖的体积中，由此所述球(21)或其它小物体或它们中的至少一部分被投影到以所述方法拍摄的图像中并且其中，基于所述球(21)或其它小物体的投影(21’)的位置来确定在拍摄给定图像时辐射源(12)的焦点相对于图像数据接收装置(18)所位于的坐标点，并且其中通过在针对每个图像的计算中使用根据所述方法确定的辐射源(12)的焦点位置的知识来重建正在成像的***的单个断层图像或一系列层。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，基于每个图像中所述球(21)或其它小物体的投影(21’)的位置，确定辐射源(12)的焦点和图像数据接收装置(18)的有源面的中心之间的距离，以及确定由图像数据接收装置(18)的有源面限定的平面相对于穿过辐射源的所述焦点和图像数据接收装置(18)的有源面的中心的直线的定向。