用于根据投影图像重建三维数据集的X－射线检查装置

摘要

一种X－射线检查装置包括X－射线源和X－射线探测器且被设置成在相对于预定参照系的X－射线源(1)和X－射线探测器(2)的相应取向处提供系列投影图像。投影图像的取向相对于这个参照系被校准。根据所述投影图像，基本的三维数据集(23)被重建。若干观察方向(121－123)相对于相同的参照系被校准。针对被校准的观察方向形成一个或更多个附加的X－射线图像(111－113)，即优选地从时间上处于连续的瞬时。通过借助于附加的X－射线图像更新基本的三维数据集形成动态系列的三维数据集。

说明书

本发明涉及一种X-射线检查装置，所述装置包括X-射线源和X-射线探测器并且被设置成

-在相对于预定参照系的X-射线源和X-射线探测器的相应取向处形成一系列投影图像，

-所述取向相对于所述参照系被校准，以及

-根据所述系列投影图像重建基本的三维数据集。

根据国际申请WO 00/75872这种类型的X-射线检查装置是公知的。

所述公知的X-射线检查装置根据系列投影图像重建三维数据集。显著地通过从相应取向照射待被检查的患者，同时通过使用由X-射线源发射的X-射线束，投影图像被获取。投影图像被形成的取向被精确地校准，因此使能没有过度假象的精确三维重建。造影剂被用药给正在检查的患者并且当待被检查的解剖体的一部分内的血管被填充有照影剂时投影图像被获取。三维重建产生将数据值同三维空间位置相联系的三维数据集。这个数据集表示在血管被填充有照影剂的瞬时的血管结构。在实践中已经发现由三维数据集的显示所提供的诊断信息仍然是不充分的。

本发明的一个目的是提供一种X-射线检查装置，其使三维重建的空间图像信息能够与除被包含在投影图像中用于三维重建的图像信息以外的图像信息相组合。

借助于根据本发明的X-射线检查装置，这个目的得到实现，在所述X-射线检查装置中相对于参照系的X-射线源和X-射线探测器的位置针对一个或更多个附加的观察方向被校准。结果是，针对一个或更多个附加观察方向可用的图像信息可以与三维数据集相配准被再现。三维数据集和与一个或更多个附加观察方向相联系的图像信息的组合重现如实地表示待被检查的对象的空间方面，其由据此基本的三维数据集得以重建的投影图像，以及由与附加的观察方向相联系的图像信息加以表示。本发明的这些以及其它方面将在此后基于在独立权利要求中所定义的本发明下述实施例被详细阐述。

例如，与附加的观察方向相联系的图像信息以一个或更多个附加的X-射线图像形式可得到。优选地，这样的附加X-射线图像被形成为阴影图像，每个阴影图像具有其自己的投影方向。然后从中附加的X-射线图像被形成的投影方向构成附加的观察方向。所述附加的X-射线图像和三维基本数据集利用正确的相互关系被再现。例如，有利地是在比较低的X-射线能量和强度时形成系列投影图像并且在较高的X-射线强度和/或能量时获取附加的X-射线图像。因此待被检查的患者被显露于低的X-射线剂量用于基本三维数据集的投影图像采集。附加的X-射线图像具有低的噪声水平且因此具有高的诊断质量。根据本发明的X-射线检查装置使附加的X-射线图像的高诊断质量能够与基本三维数据集中的空间图像信息相组合。

此外，连同基本的三维数据集，还有可能再现在投影图像之前或之后所获取的图像信息，其中基本的三维数据集根据所述投影图像被重建。因此利用待被检查对象的空间结构，在所述对象中的时间变化被如实且精确地再现。例如，将有血的待被检查患者的血管系统的一部分填充有造影剂的过程重现的有利结果被获得。优选地，形成了一连串附加的X-射线图像，其示出将有血的血管系统填充有照影剂的连续阶段。根据基本的三维数据集血管的空间结构是公知，并且附加的X-射线图像提供通过血管的血流动态。因为附加X-射线图像的投影方向，即附加的观察方向及三维数据集的投影方向已经相对于相同的参照系被校准，所以可使两种类型的信息精确地对应。因而，通过血管系统的血流动态可以在空间上被精确地视觉化，同时比较低的X-射线剂量却足够。

优选地，基本的三维数据集在附加的X-射线图像的基础上被连续地加以更新；例如，每当新的附加X-射线图像可用时，执行更新是便利的。由此动态系列的三维数据集被形成，则以这种动态系列的连续数据关系到将有血的血管填充有照影剂的连续阶段。

此外，有利地是事先在存储器中存储若干优选的附加观察方向及/或X-射线源和X-射线探测器的对应位置。这便利于X-射线源和X-射线探测器的定位，以用于附加X-射线图像的采集。当用户自己被允许存储多个优选的附加观察方向及/或相联系的X-射线源和X-射线探测器的位置时，相关用户，例如放射科医师个体的个人偏爱可以被加以考虑。

优选地，确保：对于用于一个或更多个附加X-射线图像采集的X-射线源和X-射线探测器的放置，X-射线源和X-射线探测器被从预定的起始位置移动到所希望的位置。因而，总是从相同的方向达到用于附加X-射线图像采集所希望的位置。已经发现所希望的位置由此被准确地达到，因为其中机械滞后效应特别地被避免。

作为实例，基于下述实施例且参考所附的附图，本发明的这些及其它方面将在此后被详细地加以说明，其中：

图1是其中使用本发明的3D旋转血管造影术程序的示意性表示，以及

图2是其中使用本发明的X-射线检查装置的示意性表示。

图1是3D旋转血管照影术程序建立的示意性表示。图1示出相对于待被检查的患者20在多个取向上的X-射线源1和X-射线探测器2。正如由箭头所指示，X-射线源和X-射线探测器一起绕着旋转轴3被旋转。为此，例如，X-射线源和X-射线探测器两者被从架如C-臂20悬挂下来。两维投影图像10₁-10₇之一被形成在这些取向中的每一处。这样的投影图像经常是通过从瞬时的投影图像中减去从前所获取的屏蔽图像而获得的减法图像，这样减法图像实际上仅表示瞬时投影图像与屏蔽图像之间的差。通过使用校正单元21，若干几何校正被施加到投影图像10₁-10₇以为了校正投影图像的已知畸变，如桶形和垫形畸变，当带有电视摄像机的X-射线图像增强器被用作X-射线探测器时所述畸变显著地发生。重建单元22根据投影图像10₁-10₇重建三维数据集23。这个三维数据集被再现在例如适合于三维数据集的(准)空间显示的监视器24上。

与本发明相一致，不仅投影图像10₁-10₇被形成，而且附加的X-射线图像11₁、11₂、11₃被形成。所示的实例利用三个附加的X-射线图像。在每次的附加观察方向12₁、12₂和12₃之一上，这样的附加X-射线图像被形成。这样的附加观察方向可位于这样的平面内，在所述平面内X-射线源和X-射线探测器被旋转用于投影图像10₁-10₇的采集；这是附加观察方向12₂的情况。附加的观察方向还可位于所述平面外，在所述平面内X-射线源和X-射线探测器被旋转用于投影图像10₁-10₇的采集；这是附加观察方向12₁和12₃的情况。附加的观察方向连同投影图像10₁-10₇的取向一起，例如相对于与在3D数据集的投影图像取向的校准期间位于相同位置处的校准模型6被加以定义。用于投影图像取向校准及用于附加观察方向校准的参照系由处于其中它被设置成用于校准的位置处的校准模型加以定义。

图2是其中使用本发明的X-射线检查装置的示意性表示。在这种情况下被构造成X-射线图像增强器的X-射线源1和X-射线探测器2，被从在这种情况下为C-臂20的架悬挂下来。C-臂20可通过套筒30移动，则X-射线源1和X-射线探测器2一起在图纸平面内旋转。这个运动还被称为滚动旋转。套筒30还可绕旋转轴3旋转，则X-射线源和X-射线探测器2横向于图纸平面旋转；后者旋转还被称为“推进器运动”。显著地在这种心脏病学情况下，这个推进器运动使能待被检查患者心脏的高诊断质量的三维重建。

在优选的校准版本中，校准模型6被设置在塔19上。塔19被放置在患者台31上。在所示情形中，于是校准模型位于等中心9的外部且靠近X-射线图像增强器2。在校准控制单元7的控制下，形成了X-射线图像，即校准模型的第一校准图像。因而，C-臂20绕旋转轴3被旋转经过180°，即再次在校准单元7的控制下。X-射线源1和X-射线探测器的位置因此被互换且校准模型位于与等中心9相比更靠近X-射线源处。在校准控制单元7的控制下，模型的另一X-射线图像，即第二校准图像被形成。通过比较两个校准图像以便于探测校准模型的图像的相对移位，可以校核中央束线4是否精确地垂直于旋转轴3延伸。通过在监视器24上显示两个校准图像，这可以由肉眼完成。因而，X-射线源和X-射线探测器的取向被确定在其中投影图像10₁-10₇精确地垂直于中央束线的位置处。在本实例中，仅示出投影图像的七个取向，但是实际上经常数十个取向或甚至一百个或更多的取向被用于投影图像。在这样的大数目情况下，基于其中C-臂从预先选择的起始位置已经旋转的时间，确定投影图像个体相对于被校准的中央轴4的取向是便利的。这是因为已经发现C-臂的机械运动精确地具有可重现性。此外，附加X-射线图像12₁-12₃的附加观察方向相对于中央束线被精确地加以确定。这些附加的观察方向对应于投影方向12₁、12₂、12₃，从所述投影方向待被检查的患者借助于X-射线源被照射，以为了形成附加的X-射线图像。附加的观察方向12₁和12₃并不位于图2中的图纸平面内而通过绕旋转轴3的旋转可达到。附加观察方向12₂位于图纸平面内且通过将C-臂旋转通过套筒30而达到。最终，还有可能使用由通过套筒30的运动、绕轴3的旋转以及围绕中央束线4的旋转的组合而达到的附加观察方向。通过将由套筒和C-臂20所形成的组件安装在支撑(未示出)上，围绕中央束线的旋转变为可能，其中所述支撑被从天花板悬挂下来以便于可旋转或被如此安装以使在地板上的底座(未示出)上可旋转。

在当代X-射线检查装置中，校准控制单元7和校正单元21连同重建单元21通常被结合在可编程处理器25内。例如，校准结果、零点取向可以被存储在例如校准控制单元的存储器内。零点取向因此可被容易地再次取出。