一種手術用雙模態(tài)實時成像裝置或系統(tǒng)，包括由三個及以上X射線源組成的陣列，該X射線源陣列沿著固定圓弧掃描架間隔分布，固定掃描架橫跨大于要待成像體截面的最大橫截面跨度，以預定的頻率電切換X射線源陣列以可編程的序列發(fā)射X射線，以便掃描待成像體(如：患者手術部位)的截面。X射線源陣列在180°圓弧內(nèi)從不同的角度來成像患者手術部位，在X射線探測器處接收橫過患者的X射線，而不移動患者，實時獲取患者手術部位正位和側(cè)位圖像，同時通過所有角度場致發(fā)射X射線源來重建軸位斷層圖像。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及一種X射線成像系統(tǒng)，尤其涉及一種雙模態(tài)實時成像系統(tǒng)，以及采用若干X射線發(fā)射源發(fā)出的信號，對患者手術部位實時術中成像的架構、檢查裝置和檢測方法等。
技術介紹
當前的手術中X射線成像系統(tǒng)多為二維成像系統(tǒng)，存在組織混疊及誤判率高等問題，分辨率更高的三維術中成像系統(tǒng)已成為迫切需求。三維成像設備臨床應用的典型例子是傳統(tǒng)CT儀借助C型臂在X射線透視導引下的經(jīng)皮椎體成形術(PercutaneousVertebroPlasty, PVP)。屬微創(chuàng)介入手術性質(zhì)的PVP近年來被廣泛應用于骨質(zhì)疏松性壓縮骨折、椎體轉(zhuǎn)移瘤和椎體血管瘤等疾病引起的疼痛治療。傳統(tǒng)的PVP技術是在C型臂透視下，經(jīng)皮穿刺椎弓根向椎體注射骨水泥。由于脊柱結(jié)構復雜多變，毗鄰重要神經(jīng)，經(jīng)皮椎弓根穿刺手術對患者具有很大風險。即使在C型臂參與下，可由透視方式實時監(jiān)控手術過程，但操作的精準度仍較大程度地依賴操作者個人的經(jīng)驗。穿破椎弓根進入椎管所引起的脊髓或神經(jīng)根損傷，以及肋骨骨折時穿破胸膜等并發(fā)癥都時有發(fā)生。若結(jié)合CT儀導引，即可對重度壓縮椎體進行三維重建，幫助醫(yī)師于手術前準確設計穿刺點、進針方向、角度和深度等手術方案，避免了人為差錯和手術中因C型臂連續(xù)透視而致X射線輻射引起傷害，穿刺后尚可通過三維重建驗證穿刺針在病椎中位置，手術結(jié)束后還可通過三維圖準確評價治療效果。可見，研制具有C型臂結(jié)構特點，能安全、快速、靈活和可靠地實現(xiàn)三維成像，具有較大技術創(chuàng)新的手術中影像設備是介入醫(yī)學(也包括部分放射治療)臨床的迫切要求。但基于傳統(tǒng)熱電子X光源與機架固定圓弧掃描技術的三維術中成像系統(tǒng)，存在成像時間長、時間分辨率低、致有運動偽影和輻射量大等諸多缺陷。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的一個目的在于提供一種手術用雙模態(tài)實時成像裝置，對現(xiàn)有CT儀進行改進，采用若干場發(fā)射X攝像光源構建雙模成像系統(tǒng)態(tài)，實現(xiàn)雙模態(tài)快速投影數(shù)據(jù)采集并進行重構獲取三維斷層圖像，從而大大提高時間分辨率和手術中成像的有效性。本專利技術的另一個目的在于提供一種手術用雙模態(tài)實時成像系統(tǒng)，采用場發(fā)射X攝像光源構建雙模成像系統(tǒng)態(tài)，實現(xiàn)雙模態(tài)快速投影數(shù)據(jù)采集并進行重構獲取三維斷層圖像，從而大大提高時間分辨率和手術中成像的有效性。本專利技術的又一個目的在于提供一種手術用雙模態(tài)實時成像方法，實現(xiàn)手術用雙模態(tài)實時成像系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、處理和圖像重建。本專利技術
技術介紹
中描述的內(nèi)容，可能參考了現(xiàn)有設備所用的結(jié)構和方法。然而，這樣的參考沒有必要解釋為承認這些結(jié)構和方法在可應用的法律規(guī)定下有資格作為現(xiàn)有技術。申請人保留權力來證明，任何參考的主題相對于本專利技術不夠成現(xiàn)有技術。本專利技術特別應用于手術中實時診斷成像系統(tǒng)，如計算機斷層攝影(Computed Tomography，CT)，特別是涉及錐形束計算機斷層攝影(Cone Beam Computed Tomography, CT)。然而，還將意識到，所描述的技術還可以應用于混合或其他醫(yī)學方案或其他醫(yī)學技術當中。本專利技術提供的一種手術用雙模態(tài)實時成像裝置，包括掃描架，固定于CT儀；若干X射線源，沿180°半圓弧間隔設置于掃描架內(nèi)側(cè)面；控制器，與X射線源耦合，并對X射線源進行控制；X射線探測器，設置于掃描架，用于接收X射線；CT圖像重建器，用于接收來自X射線探測器的CT掃描數(shù)據(jù)，并重建CT圖像。本專利技術手術用雙模態(tài)實時成像裝置，X射線源和X射線探測器面對面設置于掃描架，即X射線探測器與X射線源發(fā)出的X射線方向正對。本領域技術人員可以理解，術語“正對”應當理解為部分或全部的X射線源發(fā)出的全部或部分X射線能為X射線探測器所探測到。如掃描架包括上架體和下架體，當X射線源設置在上架體架頂時，X射線探測器設置在下架體架底，以使所發(fā)出的X射線均能為X射線探測器所接收；當X射線源設置在下架體架底時，X射線探測器設置在上架體架頂。再如當X射線源設置在上架體時，X射線探測器設置在下架體兩側(cè)的內(nèi)側(cè)面；當X射線源設置在下架體時，X射線探測器設置在上架體兩側(cè)的內(nèi)側(cè)面。又如當X射線源設置在上架體時，X射線探測器設置在下架體架底和兩側(cè)的內(nèi)側(cè)面；當X射線源設置在下架體時，X射線探測器設置在上架體架頂和兩側(cè)的內(nèi)側(cè)面。又如當X射線源設置在上架體架頂(中心源)和兩側(cè)(側(cè)部源)的內(nèi)側(cè)面時，X射線探測器設置在下架體，以獲取患者手術部位正位和兩側(cè)側(cè)位圖像。X射線探測器，優(yōu)先選擇平板X射線探測器，具有相當于待成像體(如患者手術部位)最大橫截面跨度百分之六十的寬度。X射線探測器為電荷耦合裝置，如但不僅限于CMOS或CCD裝置。成像時，在控制器控制下，X射線源按順序以脈沖方式發(fā)出X射線，X射線探測器接收透過待成像體(以手術中的患者為例)的X射線，生成橫過患者手術部位橫截面的連續(xù)的X射線掃描帶而不移動患者。X射線探測器將獲取的CT掃描數(shù)據(jù)傳送至CT圖像重建器，以重建CT圖像，并對下一步手術提供參考。本領域技術人員可以理解，為提高掃描的分辨率，所采用的各個X射線源的間隔越小，分辨率越高，即單位面積上X射線源數(shù)量越多，分辨率越高。本專利技術手術用雙模態(tài)實時成像裝置，X射線源數(shù)量至少為3個，而形成一個陣列，以大于患者手術部位最大橫截面的跨度橫跨。為獲取有效的圖像，X射線源數(shù)量優(yōu)選選擇大于20個。本專利技術優(yōu)先選擇的一種X射線源，發(fā)出錐形X射線束，并定向到X射線探測器。本專利技術優(yōu)先選擇的另一種X射線源，為場致發(fā)射X射線管。場致發(fā)射X射線管的陰極材料為一維納米材料，如但不僅限于碳納米管、碳納米纖維、金屬、金屬氧化物、硅、碳化硅、二氧化硅、碳氮化物、氮化硼、碳化硼或者硫族化物中的至少一種的納米棒/納米線的組。本專利技術優(yōu)先選擇的另一種X射線源，其脈沖發(fā)生頻率范圍為0. ΙΚΗζ-ΙΟΟΚΗζ。控制器控制X射線源順序地發(fā)脈沖。其采用根據(jù)從傳感器信息、手動輸入或初始待成像體掃描數(shù)據(jù)中的至少一個生成的勁椎體積剖面圖的脈沖序列。本專利技術提供的一種手術用雙模態(tài)實時成像系統(tǒng)，包括若干X射線源，沿180°半圓弧間隔設置于掃描架的內(nèi)側(cè)面；X射線探測器，設置于掃描架，用于接收若干X射線源發(fā)出的X射線；若干X射線源按順序以脈沖方式發(fā)出X射線，并被X射線探測器所接收，在CT采集期間，生成穿過待成像體界面的連續(xù)的X射線掃描帶。本專利技術提供一種手術用雙模態(tài)實時成像方法，使若干沿180°半圓弧間隔設置的X射線源(或由若干X射線源組成的陣列)順序的發(fā)生脈沖，以生成穿過待成像體(以手術中的患者為例)的連續(xù)的X射線掃描帶；X射線探測器接收X射線，以采集CT掃描數(shù)據(jù)；將CT掃描數(shù)據(jù)重建成CT圖像數(shù)據(jù)。本專利技術提供的另一種手術用雙模態(tài)實時成像方法，使耦合至固定180°圓弧內(nèi)掃描架的若干個均勻間隔分布的X射線源順序地發(fā)生脈沖，以生成穿過待成像體(如患者手術部位)的橫向截面的連續(xù)的X射線掃描帶；在耦合至掃描架并由與X射線源呈扇形相對的X射線探測器處接收X射線，以采集CT掃描數(shù)據(jù)；實時獲取患者手術部位正位和兩側(cè)側(cè)位圖像，同時通過所有X射線源來重建軸位斷層圖像。X射線源的脈沖序列是根據(jù)待成像體(如患者手術部位)剖面圖確定的，或通過期望的圖像分辨率確定的。待成像體剖面圖由一個或多個傳感器、手動輸入或待成像體的掃描的初始部分確定。本專利技術還提供一種計算機可讀介質(zhì)或處理器，載有軟件以實施用于執(zhí)行本專利技術提供的手術用雙模態(tài)實時成像方本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：鄧敏，楊浩，劉瑞，李丁，
申請(專利權)人：鄧敏，楊浩，劉瑞，李丁，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。