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專利名稱：用于x射線系統(tǒng)和磁系統(tǒng)操作同步操作的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于X射線系統(tǒng)和磁系統(tǒng)操作同步操作的方法和裝置，尤其涉及其中X射線系統(tǒng)具有平板(flat panel)X射線探測(cè)器的方法和裝置。
背景技術(shù)：
使用磁跟蹤系統(tǒng)來完成各種類型的醫(yī)療操作過程，其中在病人的外部產(chǎn)生磁場(chǎng)并且通過檢測(cè)和分析目標(biāo)所攜帶的一個(gè)或多個(gè)線圈感應(yīng)的電壓(由于目標(biāo)及其移動(dòng)引起的磁場(chǎng)改變而產(chǎn)生)跟蹤病人中的目標(biāo)或標(biāo)識(shí)其位置。這種磁跟蹤用在例如PCI(經(jīng)皮冠狀介入)和心臟EP(電生理)介入以及檢查中。這些磁跟蹤系統(tǒng)能夠在這種操作過程或檢查中跟蹤導(dǎo)管或斯滕特模(stent)。
X射線系統(tǒng)也用在這些操作過程中。直到最近，多數(shù)X射線系統(tǒng)仍采用X射線圖像增強(qiáng)器來檢測(cè)經(jīng)病人衰減的X射線，其連接到CCD相機(jī)根據(jù)檢測(cè)的X射線產(chǎn)生視頻圖像。這些檢測(cè)/成像系統(tǒng)不受磁跟蹤系統(tǒng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)影響，因此這些X射線系統(tǒng)與磁跟蹤系統(tǒng)可兼容使用。另一種類型的輻射探測(cè)器是平板X射線探測(cè)器。這種平板X射線探測(cè)器原本用在導(dǎo)管實(shí)驗(yàn)室(cathlab)C-臂系統(tǒng)中，然而近些年來，它們的使用對(duì)于所有類型的用于醫(yī)療介入目的的X射線系統(tǒng)變得廣泛起來，包括事實(shí)上在EP實(shí)驗(yàn)室中普遍使用。平板X射線探測(cè)器的使用變得如此廣泛以至于它們幾乎成為用于所有醫(yī)療X射線系統(tǒng)的X射線探測(cè)器的標(biāo)準(zhǔn)類型。
然而，這種平板X射線探測(cè)器容易受到這種類型的磁跟蹤系統(tǒng)或其他類型的產(chǎn)生磁場(chǎng)的設(shè)備(如切除系統(tǒng))所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響。這些磁場(chǎng)可以在平板X射線探測(cè)器產(chǎn)生的圖像中產(chǎn)生偽像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是使采用平板X射線探測(cè)器的X射線系統(tǒng)與產(chǎn)生能夠干擾平板探測(cè)器操作的磁場(chǎng)的磁系統(tǒng)可兼容使用。
根據(jù)本發(fā)明，上述目的是通過用于X射線系統(tǒng)和磁系統(tǒng)同步操作的方法和裝置實(shí)現(xiàn)的，該X射線系統(tǒng)具有平板X射線探測(cè)器和該磁系統(tǒng)產(chǎn)生能夠干擾平板探測(cè)器操作的磁場(chǎng)，其中僅在不會(huì)干擾平板X射線探測(cè)器的操作時(shí)才激勵(lì)磁系統(tǒng)。例如，磁系統(tǒng)的激勵(lì)可能僅僅發(fā)生在沒有進(jìn)行從平板X射線探測(cè)器讀出圖像數(shù)據(jù)時(shí)。
用于許多醫(yī)療應(yīng)用(特別是心臟應(yīng)用)的X射線系統(tǒng)提供一系列圖像。對(duì)于每個(gè)圖像，必須從平板X射線探測(cè)器中讀出數(shù)據(jù)。典型地，獲得并顯示具有30Hz幀速率的圖像系列。無論何時(shí)想要從平板X射線探測(cè)器中生成圖像，將所謂的“幀請(qǐng)求”信號(hào)提供給平板探測(cè)器的控制電子設(shè)備。對(duì)于具有30Hz幀速率的圖像序列，這意味著將以33ms的間隔向平板探測(cè)器提供幀請(qǐng)求。在幀請(qǐng)求之后是啟用X射線源以發(fā)射X射線的時(shí)間段，在這段時(shí)間內(nèi)平板探測(cè)器對(duì)檢測(cè)X射線輻射是敏感的，X射線輻射被平板探測(cè)器積分。當(dāng)X射線的有效生成停止時(shí)，即，X射線源不再啟用時(shí)，進(jìn)行平板X射線探測(cè)器的讀出。本發(fā)明方法和裝置是基于這樣的認(rèn)識(shí)的，即，只有在該讀出時(shí)段內(nèi)平板X射線探測(cè)器容易受到磁系統(tǒng)所生成的磁場(chǎng)影響。因此，根據(jù)本發(fā)明，磁系統(tǒng)與X射線系統(tǒng)同步操作，從而僅在讀出時(shí)段之外的時(shí)間激勵(lì)磁系統(tǒng)。例如，可以在X射線源啟用的同一時(shí)段激勵(lì)磁系統(tǒng)。由于通過基本上同時(shí)地退出磁系統(tǒng)，在平板X射線探測(cè)器的讀出之前就退出X射線源，因此在從平板探測(cè)器讀取數(shù)據(jù)期間磁系統(tǒng)不是激勵(lì)的，因而與磁系統(tǒng)操作相關(guān)的磁場(chǎng)不會(huì)對(duì)該讀出產(chǎn)生不利影響。
本發(fā)明可以用于的磁系統(tǒng)的例子是磁跟蹤或定位系統(tǒng)以及切除系統(tǒng)。如上所述，然而本發(fā)明可適合于由產(chǎn)生能夠干擾平板探測(cè)器操作的磁場(chǎng)的任何類型的設(shè)備或系統(tǒng)使用。


圖1是根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)成和操作的、用于X射線系統(tǒng)和磁系統(tǒng)同步操作的裝置的示意方框圖。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的圖1的裝置操作時(shí)采用的不同信號(hào)的時(shí)間關(guān)系。
圖3是圖1的裝置的一部分的方框圖，用來說明另一實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖1所示的本發(fā)明裝置的示范性實(shí)施例包括在導(dǎo)管實(shí)驗(yàn)室操作過程中通常采用的X射線成像系統(tǒng)，盡管圖1中沒有示出導(dǎo)管(catheter)，這是由于它對(duì)于說明本發(fā)明原理并不重要。然而，本發(fā)明的方法和裝置不限于任何特定類型的X射線系統(tǒng)或用X射線系統(tǒng)進(jìn)行的介入或檢查類型，而是可以應(yīng)用到其中任何具有平板X射線探測(cè)器的X射線系統(tǒng)與產(chǎn)生能夠干擾平板X射線探測(cè)器操作的磁場(chǎng)的系統(tǒng)結(jié)合使用的情形。
在圖1所示的實(shí)施例中，X射線源和平板X射線探測(cè)器裝在C-臂(C-arm)3上，從而用X射線源1發(fā)出的X射線照射位于X射線源1和平板X射線探測(cè)器2之間的病人承重體5上的病人4。經(jīng)病人4衰減的X射線由平板X射線探測(cè)器2檢測(cè)。
盡管在圖1的示范性實(shí)施例中示出了在C-臂3上的X射線源1和平板X射線探測(cè)器2的承重體，但可以使用任何類型的承重體或安裝設(shè)備，例如，地板安裝(floor mount)、吊頂安裝(ceiling mount)、臺(tái)架(gantry)等。
平板X射線探測(cè)器2具有公知的與其相關(guān)的操作平板X射線探測(cè)器2的平板電子設(shè)備6，包括實(shí)現(xiàn)從中讀出圖像數(shù)據(jù)。通過平板電子設(shè)備6從平板X射線探測(cè)器讀出的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)由線路16提供到圖像計(jì)算機(jī)，后者以公知的方式生成檢查目標(biāo)4的照射區(qū)域的圖像，以在監(jiān)視器8上顯示。在某些情況下，可以不必使用圖像計(jì)算機(jī)7，而可以通過平板電子設(shè)備6直接產(chǎn)生視頻信號(hào)。
從電壓發(fā)生器9以公知的方式向X射線源1提供適當(dāng)?shù)碾妷汉碗娏鳌ｋ妷喊l(fā)生器9由控制單元10操作。
圖1所示的裝置還包括磁跟蹤系統(tǒng)11，它作為產(chǎn)生能夠干擾平板X射線探測(cè)器2操作的磁場(chǎng)的磁系統(tǒng)的例子。磁跟蹤系統(tǒng)11以公知的方式操作來發(fā)出前述磁場(chǎng)。磁跟蹤系統(tǒng)11要跟蹤的目標(biāo)(例如，導(dǎo)管15)帶有線圈。當(dāng)導(dǎo)管移動(dòng)穿過磁跟蹤系統(tǒng)11所產(chǎn)生的磁場(chǎng)時(shí)，由于磁場(chǎng)改變?cè)诰€圈上感應(yīng)電壓，從而產(chǎn)生測(cè)量的電流。為此，必須在導(dǎo)管15和磁跟蹤系統(tǒng)11之間提供導(dǎo)線或無線通信，但這些項(xiàng)目是公知的，因此為了清晰起見將其省略。通過以公知的方式分析電流，跟蹤導(dǎo)管15的位置和路徑。磁跟蹤系統(tǒng)11可以具有它自己的顯示介質(zhì)，或者可以提供輸出信號(hào)給單獨(dú)的顯示器或某些其他利用跟蹤或定位信息的部件。
控制單元10通過標(biāo)準(zhǔn)的控制線12控制電壓發(fā)生器9。控制單元10還以公知的方式通過線14向平板探測(cè)器電子設(shè)備提供幀請(qǐng)求信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明，為控制單元10提供額外的控制線13以允許控制單元10額外控制磁跟蹤系統(tǒng)11。根據(jù)本發(fā)明，以同步的方式進(jìn)行電壓發(fā)生器9、磁跟蹤系統(tǒng)11和平板電子設(shè)備6的控制，這將使用圖2所示的信號(hào)為例進(jìn)行說明。
圖2從上至下示出了幀請(qǐng)求信號(hào)、X射線啟用信號(hào)、讀出信號(hào)和磁系統(tǒng)激勵(lì)信號(hào)。在指示增加的時(shí)間t的各個(gè)水平軸上示出這些信號(hào)。
當(dāng)要生成圖像序列中的圖像時(shí)，控制單元10通過控制線14發(fā)出幀請(qǐng)求信號(hào)給平板電子設(shè)備6。這使平板2準(zhǔn)備或激勵(lì)來檢測(cè)其上入射的X射線。基本上即刻之后，平板電子設(shè)備6通過線19向電壓發(fā)生器9提供X射線啟用信號(hào)。電壓發(fā)生器9進(jìn)而基本上在X射線啟用信號(hào)期間向X射線源1提供適當(dāng)?shù)牟僮麟妷簛硎顾l(fā)射X射線。X射線經(jīng)病人承重體5上的病人4衰減，并且由平板X射線探測(cè)器2檢測(cè)。
基本上即刻在X射線啟用信號(hào)結(jié)束之后，平板電子設(shè)備6自動(dòng)讀出平板X射線探測(cè)器2在X射線啟用信號(hào)存在期間所匯集的數(shù)據(jù)。基本上在平板X射線探測(cè)器2的讀出結(jié)束即刻之后，控制單元10產(chǎn)生另一幀請(qǐng)求信號(hào)或脈沖，并且重復(fù)該循環(huán)。
如上所述，幀請(qǐng)求脈沖信號(hào)中的脈沖典型地以30Hz的幀速率出現(xiàn)，這意味著連續(xù)幀請(qǐng)求脈沖之間的時(shí)間間隔是33ms。
根據(jù)本發(fā)明，通過僅在磁跟蹤系統(tǒng)11所產(chǎn)生的磁場(chǎng)不會(huì)干擾平板X射線探測(cè)器2操作時(shí)激勵(lì)磁跟蹤系統(tǒng)11，控制單元同步磁跟蹤系統(tǒng)11的操作與平板X射線探測(cè)器2的前述操作。例如，這可以是僅僅在不進(jìn)行平板X射線探測(cè)器2的讀取時(shí)。這可以通過當(dāng)平板探測(cè)器2將不會(huì)被干擾時(shí)(例如，在讀出信號(hào)中的脈沖占用的周期之外的時(shí)間)從控制單元10經(jīng)由控制線12向磁跟蹤系統(tǒng)11發(fā)出磁系統(tǒng)激勵(lì)信號(hào)來完成。在圖2所示的示范性實(shí)施例中，示出磁跟蹤系統(tǒng)11的激勵(lì)基本上與X射線源1的X射線發(fā)射具有共同的時(shí)間范圍，即，X射線啟用信號(hào)的脈沖持續(xù)時(shí)間基本上等于磁系統(tǒng)激勵(lì)信號(hào)的脈沖持續(xù)時(shí)間。然而，這兩個(gè)信號(hào)的脈沖不必一致或基本一致，它們也更不必重疊。唯一必要的是磁系統(tǒng)激勵(lì)信號(hào)中的激勵(lì)脈沖不與讀出信號(hào)的脈沖重疊。
圖3示意性示出的另一實(shí)施例可應(yīng)用于在接近幀請(qǐng)求信號(hào)頻率的頻率上周期地出現(xiàn)對(duì)平板X射線探測(cè)器2操作的擾動(dòng)或干擾的情況。在這種情況下，可以以任何適合的方式(例如，通過利用公知的方式對(duì)平板X射線探測(cè)器2的輸出進(jìn)行適當(dāng)分析)檢測(cè)干擾，并且可以從平板電子設(shè)備6經(jīng)由線18向鎖相環(huán)(PLL)17提供信號(hào)。鎖相環(huán)17位移內(nèi)部幀請(qǐng)求信號(hào)使得擾動(dòng)僅僅發(fā)生在平板X射線探測(cè)器2不被干擾的時(shí)間(階段)。在這個(gè)實(shí)施例中，不需要從控制單元10到磁系統(tǒng)的控制線13。
因此本發(fā)明方法和裝置允許磁跟蹤系統(tǒng)11與具有平板X射線探測(cè)器2的X射線裝置同時(shí)操作，而不會(huì)干擾平板X射線探測(cè)器2操作，因此不會(huì)引入偽像。因此可以在其他部件產(chǎn)生磁場(chǎng)的環(huán)境下(例如導(dǎo)管實(shí)驗(yàn)室和EP實(shí)驗(yàn)室)可靠地使用采用平板X射線探測(cè)器的現(xiàn)代X射線系統(tǒng)。不需要將這些實(shí)驗(yàn)室中使用的X射線成像系統(tǒng)僅限制為采用X射線圖像增強(qiáng)器作為輻射探測(cè)器的系統(tǒng)。
盡管本領(lǐng)域技術(shù)人員可以建議修改和改變，但本發(fā)明者意圖將落入所屬領(lǐng)域范圍的所有合理和適當(dāng)改變和修改包含在授權(quán)的專利中。
權(quán)利要求
1.一種X射線裝置，包括X射線源；平板X射線探測(cè)器，其放置用來檢測(cè)所述X射線源發(fā)出的X射線，并且可按周期操作；磁系統(tǒng)，其發(fā)出所述平板X射線探測(cè)器位于其中的磁場(chǎng)，所述磁場(chǎng)在所述周期的一部分內(nèi)具有足以干擾所述平板X射線探測(cè)器的場(chǎng)強(qiáng)；和與所述平板X射線探測(cè)器和所述磁系統(tǒng)通信的控制單元，所述控制單元激勵(lì)所述磁系統(tǒng)來僅在所述周期除了所述周期的所述一部分之外的時(shí)間發(fā)出所述磁場(chǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述的X射線裝置，其中所述控制單元向所述平板X射線探測(cè)器提供信號(hào)來開始所述周期。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，包括連接到所述X射線源的電壓發(fā)生器，用于向所述X射線源提供操作電壓，并且包括平板探測(cè)器電子設(shè)備，用于在所述周期中電操作所述平板探測(cè)器，并且與所述電壓發(fā)生器通信來使所述電壓發(fā)生器能僅在所述周期的所述部分之外向所述X射線源提供所述操作電壓。
4.如權(quán)利要求3所述的X射線裝置，其中，所述控制單元基本上與所述電壓發(fā)生器的啟用具有共同時(shí)間范圍地激勵(lì)所述磁系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求1所述的X射線裝置，其中，所述周期的所述部分包括讀出階段，并且其中所述控制單元僅在所述周期啟動(dòng)之后、所述讀出階段之前的時(shí)間內(nèi)激勵(lì)所述磁系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求1所述的X射線裝置，其中所述磁系統(tǒng)是磁跟蹤系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求1所述的X射線裝置，其中所述磁系統(tǒng)是切除系統(tǒng)。
8.如權(quán)利要求1所述的X射線裝置，包括C-臂，其上裝有所述X射線源和所述平板X射線探測(cè)器。
9.一種用于操作X射線裝置的方法，所述X射線裝置具有X射線源；平板X射線探測(cè)器，其放置用來檢測(cè)所述X射線源發(fā)出的X射線，并且可在一周期內(nèi)操作；磁系統(tǒng)，其發(fā)出所述平板X射線探測(cè)器位于其中的磁場(chǎng)，所述磁場(chǎng)在所述周期的一部分內(nèi)具有足以干擾所述平板X射線探測(cè)器的場(chǎng)強(qiáng)，并且所述方法包括步驟將控制單元放置得與所述平板X射線探測(cè)器和所述磁系統(tǒng)通信；和通過所述控制單元開始所述周期并激勵(lì)所述磁系統(tǒng)來僅在所述周期的所述部分之外的時(shí)間發(fā)出所述磁場(chǎng)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述X射線裝置包括連接到所述X射線源的電壓發(fā)生器，用于向所述X射線源提供操作電壓，并且包括平板探測(cè)器電子設(shè)備，用于電操作所述平板探測(cè)器，并且其中所述方法還包括放置所述平板探測(cè)器電子設(shè)備以與所述電壓發(fā)生器通信，從而使所述電壓發(fā)生器能通過所述平板探測(cè)器電子設(shè)備僅在所述周期的所述部分之外向所述X射線源提供所述操作電壓。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，包括通過所述控制單元，基本上與所述電壓發(fā)生器的啟用具有共同時(shí)間范圍地激勵(lì)所述磁系統(tǒng)。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述周期的所述部分包括讀出階段，并且所述方法包括通過所述控制單元，僅在所述周期啟動(dòng)之后、所述讀出階段之前的所述時(shí)間內(nèi)激勵(lì)所述磁系統(tǒng)以發(fā)出所述磁場(chǎng)。
13.一種X射線裝置，包括X射線源；平板X射線探測(cè)器，其放置用來檢測(cè)所述X射線源發(fā)出的X射線；平板X射線探測(cè)器電子設(shè)備，用于在一周期內(nèi)電操作所述平板X射線探測(cè)器；連接到所述平板X射線探測(cè)器電子設(shè)備的控制單元，用于向所述平板X射線探測(cè)器電子設(shè)備提供信號(hào)來開始所述周期，所述信號(hào)具有一頻率；磁系統(tǒng)，其發(fā)出所述平板X射線探測(cè)器位于其中的磁場(chǎng)，所述磁場(chǎng)在所述周期的一部分內(nèi)、在接近所述信號(hào)的所述頻率的頻率上具有足以干擾所述平板X射線探測(cè)器的場(chǎng)強(qiáng)；和連接在所述平板X射線探測(cè)器電子設(shè)備和所述控制單元之間的鎖相環(huán)，用于使得僅在所述周期的所述部分之外的時(shí)間從所述控制單元向所述平板X射線探測(cè)器電子設(shè)備提供所述信號(hào)。
全文摘要
X射線裝置具有平板X射線探測(cè)器，其操作容易受到強(qiáng)磁場(chǎng)的干擾。為了允許X光系統(tǒng)與磁系統(tǒng)同時(shí)操作，提供控制單元來操作平板X射線探測(cè)器和磁系統(tǒng)，其中磁系統(tǒng)是諸如磁跟蹤系統(tǒng)或磁定位系統(tǒng)這樣發(fā)出場(chǎng)強(qiáng)足以干擾平板X射線探測(cè)器操作的磁場(chǎng)的系統(tǒng)。控制單元使磁系統(tǒng)的操作與平板X射線探測(cè)器同步操作，使得磁系統(tǒng)僅在不干擾平板X射線探測(cè)器的操作時(shí)才發(fā)出磁場(chǎng)。
文檔編號(hào)G01T1/00GK1860998SQ20061007148
公開日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2006年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月24日
發(fā)明者烏爾里克·比爾, 安東·尼科瓦, 伯恩哈德·桑德坎普 申請(qǐng)人:西門子公司