便攜式x-射線外圍骨密度檢測方法及成像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例提供了一種便攜式X-射線外圍骨密度檢測方法及成像系統(tǒng)，包括：X-射線源，通過過濾器定位裝置發(fā)射X-射線束，所述過濾器定位裝置包括高能量過濾器、低能量過濾器，以及用于阻止X-射線束傳輸?shù)拈_閉器；X-射線成像檢測器；殼體，用于將X-射線源和X-射線成像檢測器固定并保持一個(gè)前臂的距離；嵌入式系統(tǒng)，用于啟動(dòng)X-射線源，并控制過濾器定位裝置的位置以及進(jìn)行成像數(shù)據(jù)的采集和分析。
【專利說明】便攜式X-射線外圍骨密度檢測方法及成像系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，尤其涉及一種便攜式X-射線外圍骨密度檢測方法及成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]骨質(zhì)疏松癥是一種全身性骨骼疾病，其特點(diǎn)是骨密度較低，并且骨組織微架構(gòu)惡化，導(dǎo)致骨脆性增加?；加泄琴|(zhì)疏松癥的人數(shù)眾多，如在歐洲、美國和日本超過75萬人患有骨質(zhì)疏松癥。僅僅在美國，每年花費(fèi)在骨質(zhì)疏松性骨折病人身上的護(hù)理費(fèi)用估計(jì)超多130?180億美元。目前，對骨質(zhì)疏松癥的診斷一般都通過測量質(zhì)量損失或骨密度(BMD)來進(jìn)行。
[0003]目前常用的測量骨密度的設(shè)備是雙能X-射線骨密度儀(DXA)，定量超聲(QUS)和定量CT (QCT)，由于測量精度高，輻射低，使用DXA測量骨密度往往被認(rèn)為是最優(yōu)的測量方式，目前DXA全身掃描儀在美國、歐洲和加拿大得到非常廣泛的應(yīng)用。然而DXA測量骨密度執(zhí)行的是標(biāo)準(zhǔn)測試，需要對患者進(jìn)行全身掃描，因此費(fèi)用昂貴。另外，DXA設(shè)備本身非常龐大，啟動(dòng)和運(yùn)行過程中對電力的需求較高，因此目標(biāo)只有城市里的大醫(yī)院或者醫(yī)學(xué)成像中心才能配置，在大多數(shù)社區(qū)醫(yī)院或者偏遠(yuǎn)的地區(qū)由于尚無法大量配置來服務(wù)于患者。
[0004]另外，目前常用的DXA技術(shù)的X-射線束呈扇形，并且成像的質(zhì)量也較差。定量超聲(QUS)無法準(zhǔn)確的測量骨密度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種便攜式X-射線外圍骨密度檢測方法及成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)體積較小、便于攜帶，并且成 像質(zhì)量較高。本發(fā)明可同時(shí)應(yīng)用于移動(dòng)雙能X-線骨密度儀(DXA)和小型數(shù)碼診斷影像儀(MiniC-arm)。對骨密度測量可以滿足WHO和ISCD建議的標(biāo)準(zhǔn)性測量，可用于骨質(zhì)疏松分析和骨折危險(xiǎn)評(píng)估。MiniC-arm系統(tǒng)可用于高分辨度肢體X-線診斷，用途包括骨科手術(shù)，兒童骨齡評(píng)估和獸醫(yī)/寵物醫(yī)院應(yīng)用等等。本發(fā)明實(shí)施例所提供的產(chǎn)品是一種真正具備手提、使用電池供電的X-線影像系統(tǒng)。最適用于基層普及診斷，不受城市、農(nóng)村、房間或環(huán)境設(shè)置的限制。不僅適用于社區(qū)醫(yī)院、門診部，也適用于急救現(xiàn)場的緊急救護(hù)、體育俱樂部醫(yī)務(wù)部及偏遠(yuǎn)地區(qū)的鄉(xiāng)村診所等。
[0006]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，一種便攜式X-射線外圍骨密度檢測及成像系統(tǒng)包括:X-射線管、X-射線成像檢測器、殼體、和嵌入式系統(tǒng)。X-射線管通過過濾器定位裝置發(fā)射X-射線，該過濾器定位裝置包括高能量過濾器、低能量過濾器，和用于阻止X-射線束的傳輸開閉器。殼體用于將X-射線源和X-射線束的檢測器固定并保持一個(gè)前臂的距離，嵌入式系統(tǒng)，用于啟動(dòng)X-射線源，并控制過濾器定位裝置的位置以及進(jìn)行成像數(shù)據(jù)的采集和分析。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，嵌入式系統(tǒng)是操作系統(tǒng)。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，在另外一個(gè)實(shí)施例中，嵌入式系統(tǒng)用于處理數(shù)據(jù)、控制液晶顯示/觸摸、控制電源，以及管理USB通信和無線通信。[0007]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，每次曝光時(shí)所述X-射線源啟動(dòng)時(shí)間不超過2秒。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置定位于高能量過濾器處，使包含高能量成分傳輸通過和限制低能量成份的傳輸。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，高能量過濾器吸收較低的能量。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，高能量過濾器提供了能通過過濾器定位裝置、并且在40-50千伏以上高能量成分的傳輸。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，高能量過濾器的材料包括銅、錫和銠等中的至少一種。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，低能量過濾器提供了能通過過濾器定位裝置并且能量較低的傳輸。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，低能量過濾器提供了能通過過濾器定位裝置、在40?50千伏以下的能量傳輸。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，低能量濾波器的材料包括鋁和至少一種40-50千伏之間的K邊吸收類型材料。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，具有40-50千伏之間的K邊吸收材料包括鈰、釤、鋇和釓中至少一種。
[0008]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置是由與嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行電子通信的步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)的。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置是過濾交換器，所述過濾交換器由步進(jìn)電機(jī)可旋轉(zhuǎn)或線性驅(qū)動(dòng)。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，步進(jìn)電機(jī)是高轉(zhuǎn)矩和高轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)，允許在100毫秒之內(nèi)從一個(gè)位置轉(zhuǎn)換到另一個(gè)位置。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，嵌入式系統(tǒng)提供高速和/或高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸，所述嵌入式系統(tǒng)傳輸成像數(shù)據(jù)小于100毫秒。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線成像檢測器通過千兆以太網(wǎng)(Gig-Ethernet)和/或相機(jī)鏈路(Camer·a Link)傳輸成像數(shù)據(jù)。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，嵌入式系統(tǒng)以值為1/60工作周期驅(qū)動(dòng)X-射線源，所述值為1/60的工作周期是I秒脈沖輻射活動(dòng)周期到60秒的非輻射活動(dòng)周期。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，嵌入式系統(tǒng)在工作周期內(nèi)驅(qū)動(dòng)X-射線源，所述工作周期包括2秒脈沖輻射活動(dòng)周期到120秒非輻射活動(dòng)周期。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，嵌入系統(tǒng)包括操作系統(tǒng)，所述操作系統(tǒng)用于處理數(shù)據(jù)、控制液晶顯示/觸摸、控制電源，以及管理USB通信和無線通信。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)是電池供電的移動(dòng)設(shè)備。
[0009]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，一種外圍骨密度測量方法，包括:
[0010]將前臂放置在X-射線系統(tǒng)中的X-射線源和光束檢測器之間，X-射線源通過過濾器定位裝置發(fā)射X-射線束，過濾器定位裝置包括第一能量過濾器、第二能量過濾器，以及用于阻止X-射線光束傳輸?shù)拈_閉器；啟動(dòng)所述X-射線系統(tǒng)中的嵌入式芯片，所述嵌入式芯片用于啟動(dòng)所述X-射線源，并控制過濾器定位裝置的位置。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，在不超過2秒的時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)所述X-射線源；將高能量過濾器的過濾器定位裝置從開閉器的位置移動(dòng)到低能量位置，獲取低能量數(shù)據(jù)；將低能量過濾器的過濾器定位裝置從低能量位置移動(dòng)至高能量位置，以獲取高能量數(shù)據(jù)。
[0011]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，一種外圍骨密度測量方法，包括將前臂放置在X-射線系統(tǒng)中的X-射線源和光束檢測器之間，所述X-射線源通過過濾器定位裝置發(fā)射X-射線束，所述過濾器定位裝置包括第一能量過濾器、第二能量過濾器，以及用于阻止X-射線光束傳輸?shù)拈_閉器。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，啟動(dòng)所述X-射線系統(tǒng)中的嵌入式芯片，所述嵌入式芯片用于啟動(dòng)所述X-射線源，并控制過濾器定位裝置的位置。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，在不超過2秒的時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)所述X-射線源。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，第一能量過濾器將濾器定位裝置從開閉器的位置移動(dòng)到第一能量位置。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，還包括獲取第一能量的數(shù)據(jù)。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，還包括第二能量過濾器將過濾器定位裝置從所述第一能量位置移動(dòng)至第二能量位置。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，還包括獲取第二能量的數(shù)據(jù)。
[0012]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，一種便攜式單能量X-射線成像系統(tǒng)(在另外一個(gè)實(shí)施例中，也可以叫做小型C-臂(minic-arm)系統(tǒng))，包括:一體式X-射線源，用于通過過濾器定位裝置發(fā)射X-射線束，所述過濾器定位裝置包括理想能量過濾器，以及用于阻止X-射線束傳輸?shù)拈_閉器。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，理想能量過濾器可以是高能量過濾器，或低能量過濾器。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)還包括X-射線成像檢測器。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)還包括防散射光柵，位于所述一體式X-射線源與X-射線成像檢測器之間。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)還包括殼體，用于將X-射線源和X-射線束的檢測器保持一個(gè)前臂的距離。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)還包括嵌入式系統(tǒng)，用于啟動(dòng)所述X-射線源，并控制所述過濾器定位裝置的位置并進(jìn)行成像數(shù)據(jù)的采集和分析。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)是單次曝光。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)是持續(xù)脈沖曝光。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)是電池供電的移動(dòng)設(shè)備。
[0013]需要說明的是，本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中的特征可以被任意的組合、取代、合并或修改。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]本發(fā)明實(shí)施例中的附圖僅作為對本發(fā)明的說明，為了便于理解本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明的范圍，其中:
[0015]圖1是本發(fā)明實(shí)施例所提供的X-射線系統(tǒng)第一方框示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明實(shí)施例所提供的X-射線系統(tǒng)第二方框示意圖；
[0017]圖3是本發(fā)明實(shí)施例所提供的X-射線系統(tǒng)第三方框示意圖；
[0018]圖4A是X-射線系統(tǒng)在恒定的X-射線管高電壓(HV)下，在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)執(zhí)行操作的示意圖；
[0019]圖4B是不包含過濾交換器的X-射線系統(tǒng)在可控的X-射線管高電壓(HV)下，在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)執(zhí)行操作的示意圖；
[0020]圖4C是包含過濾交換器的X-射線系統(tǒng)在可控的X-射線管高電壓(HV)下，在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)執(zhí)行操作的示意圖；
[0021]圖4D是本發(fā)明實(shí)施例中X-射線系統(tǒng)在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)執(zhí)行單一能量操作的示意圖；
[0022]圖4E是本發(fā)明實(shí)施例中X-射線系統(tǒng)在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)執(zhí)行單一能量操作和持續(xù)脈沖曝光動(dòng)作的示意圖；
[0023]圖4F是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例中X-射線系統(tǒng)執(zhí)行各個(gè)步驟的流程圖；
[0024]圖5A是本發(fā)明實(shí)施例中過濾器定位裝置俯視示意圖；
[0025]圖5B是如圖5A所示的過濾器定位裝置的側(cè)視示意圖；
[0026]圖6是如圖5A所示包括X-射線管的過濾器定位裝置的立體圖；
[0027]圖7A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的X-射線系統(tǒng)的立體正視圖；
[0028]圖7B是如圖7A所示的X-射線系統(tǒng)的側(cè)視圖；
[0029]圖7C是如圖7A所示的X-射線系統(tǒng)的立體后視圖；[0030]圖8是如圖7A所示的X-射線系統(tǒng)的殼體的立體正視圖；
[0031]圖9是如圖7A所示的X-射線系統(tǒng)的立體正視圖；
[0032]圖10是如圖7A所示的X-射線系統(tǒng)的立體視圖；
[0033]圖11是如圖7A所示的X-射線系統(tǒng)的立體后視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下文中對本發(fā)明實(shí)施例的描述，并不意味著限制本發(fā)明、或者本發(fā)明的教導(dǎo)、應(yīng)用或用途。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，在整個(gè)附圖中，相應(yīng)的參考標(biāo)號(hào)表示相同或相應(yīng)的的部分或特征。本發(fā)明各種實(shí)施例的具體描述只是為了說明其目的，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0035]在本發(fā)明實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以被用作各種用途，例如:對有骨折風(fēng)險(xiǎn)的人來說，骨折風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估主要是通過測量骨密度或骨礦物質(zhì)密度(BMD)。傳統(tǒng)的檢測設(shè)備往往體積、重量都較大，并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴，不利于普及和推廣。市場上也有一些成本較低的檢測設(shè)備，但是其在檢測骨密度和/骨折的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，往往不夠準(zhǔn)確或者分辨率不夠，因此對骨折的識(shí)別不足，導(dǎo)致整體醫(yī)療成本的增加。
[0036]在本發(fā)明實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100通過各種配置實(shí)現(xiàn)對骨密度和/或骨結(jié)構(gòu)的評(píng)估，來評(píng)估和/或診斷骨折的風(fēng)險(xiǎn)。其中，在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以被用來增強(qiáng)空間的分辨率。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以被用來增強(qiáng)時(shí)間的分辨率。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以被用來增強(qiáng)特異性。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以被用來測量BMD。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以被用來進(jìn)行骨幾何分析。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以被用來進(jìn)行骨強(qiáng)度.分析。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，上述X-射線系統(tǒng)100可以進(jìn)行任意組合，其組分和/或功能可以任意的組合和/或配置。
[0037]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以是放射顯影和/或照相系統(tǒng)。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以是骨密度測量系統(tǒng)。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以是放射成像系統(tǒng)和骨密度的測量系統(tǒng)。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以是任意實(shí)施例或組件、功能和/或性能的組合。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以是雙功能的系統(tǒng)。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以是數(shù)字X-射線成像系統(tǒng)。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以是雙能X-射線骨密度儀(DXA)系統(tǒng)。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以被用在外圍骨骼系統(tǒng)。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以是小型C-臂(Mini C-arm)影像系統(tǒng)。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100是可移動(dòng)的前臂數(shù)字X-射線攝影和雙能X線骨密度儀系統(tǒng)。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以是電池驅(qū)動(dòng)的的移動(dòng)設(shè)備。
[0038]在本發(fā)明的部分實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以有一種或多種功能。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100是小領(lǐng)域X-射線攝影。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以被用來成像和/或骨質(zhì)密度的測量，其適用于臂、前臂、手、手指、手腕、腿、踝、愈合、腳、和/或腳趾。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100以較好的成像效果來分析骨骼結(jié)構(gòu)/強(qiáng)度(如骨幾何形狀、皮質(zhì)骨厚度等)。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100使用診斷結(jié)果和骨密度圖像來評(píng)估兒童骨齡。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100被用來進(jìn)行前臂骨質(zhì)密度篩選。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100用于測試超末梢半徑(UDR)和/或在33%半徑為主導(dǎo)的臂、非主導(dǎo)臂，或兩者的結(jié)合。由于超末梢半徑(UDR)敏感區(qū)域比中間軸部的半徑具有更大的梁狀骨密質(zhì)比率，如果測量M)R，可能更多的患者將被歸類為骨質(zhì)疏松。2004年，ISCD (國際臨床密度測量協(xié)會(huì))公布了其官方立場，建議敏感的區(qū)域半徑為33%。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100被用來做小動(dòng)物研究。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100被用來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室研究。
[0039]測量骨密度可以由世界衛(wèi)生組織(“世衛(wèi)組織”)T評(píng)分來分類別，T分評(píng)分類這一般是基于在白人婦女的骨質(zhì)密度。例如，對白人成年婦女來說，一個(gè)正常的骨T分?jǐn)?shù)大于-1。骨量減少癥對應(yīng)的T值是在于-1和-2.5之間。骨質(zhì)疏松癥的T評(píng)分小于-2.5。嚴(yán)重骨質(zhì)疏松癥的患者的T值小于-2.5。在其他種族群體，男人和兒童的骨密度測量的分類，會(huì)有一些特殊的考慮和調(diào)整，本發(fā)明的部分實(shí)施例可以解決。
[0040]一般來說，兒童尚未完全發(fā)育好，其骨量比成年人少，因此兒童骨密度小于成人的參考數(shù)據(jù)(計(jì)算T評(píng)分)。世衛(wèi)組織對成人骨質(zhì)疏松癥和骨量減少癥的分類不能適用于兒童，否則將導(dǎo)致為兒童骨量減少的過度診斷。為了避免骨礦物質(zhì)虧絀的過高估計(jì)，通過引用T-得分的數(shù)據(jù)，測量BMD指數(shù)通常要參考性別、種族和年齡。另外，除了年齡因素外，其他一些因素也會(huì)導(dǎo)致DXA測量骨密度的方法更加復(fù)雜化。其中一個(gè)重要的因素是骨骼的大小。對骨骼較大的受試者，DXA測量的骨密度往往比實(shí)際的大，而對于骨骼較小的受試者，DXA測量的骨密度往往比實(shí)際的小，造成這個(gè)錯(cuò)誤的原因是由于通常使用DXA來計(jì)算BMD。在DXA中，骨礦物質(zhì)含量(作為被X-射線掃描的骨骼衰減測量)是被劃分為區(qū)域(也由機(jī)器測量)進(jìn)行掃描的。因?yàn)橥ǔ；驑?biāo)準(zhǔn)DXA測量BMD是利用區(qū)域(aBMD:區(qū)域骨礦物密度)來計(jì)算的，它不是真實(shí)的骨密度，只是一個(gè)估量。為了區(qū)分于體積骨礦物密度的區(qū)別，研究人員有時(shí)將DXA測量處的BMD稱為面積骨密度(aBMD)。由于骨骼大小而導(dǎo)致骨密度測量差異是由于在測量骨密度時(shí)缺少深度值。解決這個(gè)問題的方法包括使用DXA測量的投影面積進(jìn)行近似體積計(jì)算。這種調(diào)整后的以DXA測量BMD結(jié)果的方式被稱為，骨礦物質(zhì)表觀密度(BMAD),即骨礦物質(zhì)含量相對于骨體積立方的比例估計(jì)。與aBMD的結(jié)果類似，BMAD結(jié)果也無法準(zhǔn)確的反映真正的骨密度，因?yàn)樗麄兪褂媒乒趋赖捏w積。BMAD主要用于研究目的，在臨床上尚未使用。有些診所可能定期對患有營養(yǎng)佝僂病、軟骨病、紅斑狼瘡、特納氏綜合癥等疾病的兒童開展DXA掃描。DXA·技術(shù)已被用來測量骨骼發(fā)育成熟度和身體脂肪的組份，并被用于評(píng)價(jià)藥物治療的效果。它也可以幫助專業(yè)人員在診斷和監(jiān)測治療兒童骨密度的分歧。
[0041]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100被用在人口老齡化上。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100被用在骨質(zhì)疏松癥的診斷上。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100被用在兒科上。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100被用在診斷或評(píng)估兒童骨齡增長上。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100被用在診斷生長障礙上。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100被用在預(yù)測成年人身高上。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100被用在配合藥物治療和/或治療的進(jìn)展監(jiān)測，和/或藥物或治療的有效性。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100被用在小領(lǐng)域X線攝影。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100被用在小動(dòng)物研究領(lǐng)域。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以是一個(gè)低成本的移動(dòng)設(shè)備(例如，相比較對于全身DXA掃描儀或QCT系統(tǒng))。
[0042]圖1-圖3是X-射線系統(tǒng)100與組成部分110 (在圖中未示出)在不同實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)圖。任何組成部分110可以單獨(dú)或者和其他組成部分一起應(yīng)用在其他實(shí)施例中。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100的制造成本較低。在本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100的服務(wù)成本比較低。在本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100被設(shè)計(jì)為便于制造，增強(qiáng)了系統(tǒng)間的融合。在本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100被設(shè)計(jì)為可與其他任何組成部分構(gòu)造在一起。在本發(fā)明其他實(shí)施例中，組成部分110包括任何裝置、模塊、接口、系統(tǒng)、連接器，或其它單元。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，X-射線成像是通過千兆以太網(wǎng)(Gig-Ethernet)從平板成像檢測器采集數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線成像是通過相機(jī)連接(Camera Link)從平板成像檢測器獲取數(shù)據(jù)。
[0043]在多個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括殼體120。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，殼體120包含X-射線系統(tǒng)100的其他組成部分。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括一個(gè)改進(jìn)的形式因素。在本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100是一種便攜式系統(tǒng)。在本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100是一個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)。在本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例中，便攜式X-射線系統(tǒng)100與殼體120的體積較小，質(zhì)量較輕，因此方便移動(dòng)。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以是手提式。在本發(fā)明一些實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以是40磅或更輕。在本發(fā)明另外一些實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以是30磅或更輕。在本發(fā)明另外一些實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以是25磅或更輕。在本發(fā)明另外一些實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以是20磅或更輕。在本發(fā)明另外一些實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以是15磅或更輕。在本發(fā)明另外一些實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以是10磅或更輕。在本發(fā)明另外一些實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以是5磅或更輕。在本發(fā)明另外一些實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以在任何重量范圍內(nèi)的最大重量，0-50磅，10-40磅，10-30磅，10-20磅，10-15磅，15-20磅，或任何其他范圍當(dāng)中。在本發(fā)明另外一些實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100是在1 0至15磅之間。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100是在10至20磅之間。在本發(fā)明另外一些實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以是手提式。在本發(fā)明另外一些實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以適合在任何房間、任何環(huán)境下，如一家診所、醫(yī)生辦公室、醫(yī)療專業(yè)單位、帳篷、移動(dòng)設(shè)備、分流中心、或其他地方。在本發(fā)明另外一些實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100具有的各種尺寸的長度，寬度和/或高度以提高便攜性，如約100厘米、90厘米、80厘米、70厘米、60厘米、50厘米、40厘米、30厘米、20厘米、10厘米或更小、或其中的任何范圍。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100被配置為具有一個(gè)物理尺寸約35厘米長、35厘米寬、50厘米的高度尺寸。在在本發(fā)明另外一些實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100具有的各種尺寸以提高便攜性，例如長度，寬度與/或高度約為30、25、20、15、10、5英寸或更小，或其中的任何范圍。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100被封裝為物理大小約為14X9英寸。
[0044]在本發(fā)明的部分實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包含組成部分110，該組成部分110能和外部的一個(gè)或者多個(gè)組成部分110進(jìn)行通信和/或連接。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)組成部分Iio在殼體120內(nèi)部相連接。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)組件110在殼體120外部相連接。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)組成部分110在殼體120內(nèi)部和外部連接。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100被用來改進(jìn)連接關(guān)系。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括連接其它外部電子設(shè)備的電路連接。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括連接其它外部電子設(shè)備的無線連接。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括連接器130。在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例中，連接器130可以是下述連接方式中的一種或者多種=USB連接、無線連接、Blue-tooth/W1-Fi連接，和/或其它連接。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100是自給式，并不需要額外的連接器130、電纜/電線、或外部計(jì)算機(jī)或個(gè)人計(jì)算機(jī)來操作它。在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括接口 140。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，接口 140是一個(gè)或多個(gè)按鍵、按鈕、鍵盤、開關(guān)，或其它通信接口。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，接口 140是觸摸屏。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，接口 140是顯示器。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，接口 140是液晶顯示器(IXD)。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，接口 140是液晶觸摸屏。在本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例中，接口 140可以顯示圖像、數(shù)據(jù)、信息、和/或X-射線系統(tǒng)100的狀態(tài)。在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例中，接口140可用于輸入數(shù)據(jù)、信息、指令、或其它到X-射線系統(tǒng)100中去。
[0045]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括嵌入式系統(tǒng)150。在本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例中，嵌入式系統(tǒng)150可以包括芯片、中央處理器(CPU)、和/或包括一個(gè)微處理器的系統(tǒng)芯片(SoC)、集成電路(ICs)、和/或任何的電子控制系統(tǒng)。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，嵌入式系統(tǒng)150是一個(gè)操作系統(tǒng)。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，嵌入式系統(tǒng)150管理電源的需求、處理數(shù)據(jù)、控制液晶/觸摸屏和所有系統(tǒng)通信，包括USB和/或無線通信。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括由系統(tǒng)芯片(SoC)操作的嵌入式系統(tǒng)150。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括由定制設(shè)計(jì)的印刷電路板(PCB)或系統(tǒng)電路板(SoB152)操作的嵌入式系統(tǒng)150。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括由SoC和SoB152操作的嵌入式系統(tǒng)150。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括嵌入式系統(tǒng)150，所述嵌入式系統(tǒng)150用于增強(qiáng)系統(tǒng)性能，特別是對于高速/高帶寬之間的連接和數(shù)據(jù)管理。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線高壓控制電路板151是用來控制X-射線管。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施.例中，X-射線系統(tǒng)100可以降低材料成本，從而減少BOM (物料清單)成本。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100比其它常規(guī)系統(tǒng)使用相對較少的組件110和材料。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，SoB152可以有多個(gè)芯片(集成電路)和特殊的電路設(shè)計(jì)，以控制和管理多個(gè)外圍設(shè)備(如一個(gè)液晶顯示器/觸摸屏，電機(jī)，X-射線電源等)。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)SoB152集成多種功能到單一的模塊。在本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例中，X-射線和步進(jìn)電機(jī)控制器控制X-射線和電機(jī)行動(dòng)。在本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例中，電源管理模塊可以提供任何或所有外圍設(shè)備的電源要求。SoB152擁有有線、無線和顯示/觸摸屏界面。在多種實(shí)施方式，SoB152包括一個(gè)千兆以太網(wǎng)(Gib-Ethernet)，一個(gè)攝像頭鏈接(Camera Link)，和/或DDR3內(nèi)存設(shè)計(jì)用于高速/高帶寬數(shù)據(jù)的傳輸和存儲(chǔ)。
[0046]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100從電源160處獲得動(dòng)力。在本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例中，電源160可以是AC、DC、AC/DC、電池或其它電源。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以是交流電源。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以是直流電源。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以是可轉(zhuǎn)換成電池供電的移動(dòng)設(shè)備。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以是電池供電的移動(dòng)設(shè)備。[0047]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括X-射線源200。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線源可以是一體化X-射線源200，在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線管200又可以稱為X-射線源200。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線管200包含X-射線管和內(nèi)置的X-射線高壓控制電路板。在本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例中，X-射線源可以是一體式的X-射線。X-射線的產(chǎn)生原理是經(jīng)過高電壓加速的電子束(通常在約40到150千伏范圍內(nèi))，當(dāng)它撞擊在真空管中的金屬靶(如鎢、鑰或錸)時(shí)，突然減速，然后產(chǎn)生X-射線。傳統(tǒng)X-射線管浸沒在金屬殼中的高密度絕緣油或一些其他的介質(zhì)中。金屬外殼可以由鋁、鋼或鉛制成。這種典型的反應(yīng)造成約I %的動(dòng)能被轉(zhuǎn)換成X-射線輻射，剩余的大約99%的動(dòng)能變成熱量，這些熱量需要消散以避免過熱導(dǎo)致系統(tǒng)的損壞。傳統(tǒng)X-射線管需要被冷卻。冷卻一般可以由泵循環(huán)絕緣油，通過空氣或水或其他冷卻介質(zhì)。X-射線高壓電源通常被埋在一體式X-射線源內(nèi)，以避免人和/或外部環(huán)境與高電壓接觸的潛在危險(xiǎn)。在一般情況下，許多醫(yī)療用X-射線設(shè)備工作在一個(gè)連續(xù)的工作循環(huán)。其直接結(jié)果是，效果較好的醫(yī)用X-射線設(shè)備都很笨重，體積太大，不是便攜式。
[0048]在產(chǎn)生X-射線輻射時(shí)，減少潛在的過熱是通過改變工作循環(huán)210以縮短X-射線的輻射暴露時(shí)間和允許自動(dòng)冷卻。因此，在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以在縮短的工作循環(huán)210下操作，而不是在連續(xù)的工作循環(huán)下連續(xù)產(chǎn)生熱量。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100單次曝光時(shí)間小于I秒。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100單次曝光時(shí)間小于2秒。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100單次曝光時(shí)間小于3秒。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100用于快速檢查，有助于消除由于患者移動(dòng)造成的假影和減少輻射照射時(shí)間。在各種實(shí)施方式中，X-射線系統(tǒng)100在雙能量密度檢查時(shí)總曝光時(shí)間為I秒到1.5秒，總的檢查時(shí)間小于2秒。在本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例中，曝光時(shí)間可以是5,4.5,3.5、3、2.5、2、1.5、1、和 / 或 0.5 秒或更少。
[0049]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括成像檢測器300和質(zhì)量較輕的X-射線管200，X-射線管200被封裝在低密度的絕緣材料中，如硅橡膠，以減輕絕緣體的重量，以及使外殼結(jié)構(gòu)簡單化，并不需要外部循環(huán)冷卻。在本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100的工作周期210可以是 任意的。在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例中，工作周期210可以是1/1000、1/900、1/800、1/700、1/600、1/500、1/400、1/300、1/200 或 1/5 和 / 或其他任何范圍。在本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例中，工作周期210可以是1/100、1/90、1/80、1/70、1/60、1/50、1/40、1/30、1/20、1/10、1/5，和/或其他任何范圍。例如，在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100的工作周期210是1/60。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線源可以產(chǎn)生一個(gè)具有1/60工作周期和兩秒鐘延遲的脈沖輻射。也就是說，1/60工作周期內(nèi)先產(chǎn)生一個(gè)脈沖，然后延遲120秒，再產(chǎn)生下一個(gè)順序的脈沖。
[0050]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100使用雙曝光技術(shù)，與其他外圍DXA系統(tǒng)相比，其使用相對較大的成像視圖和較大的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)格式。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以使用定量成像的方法測量骨密度，其測量骨量的分辨率的精度和準(zhǔn)確度高達(dá)1%。
[0051]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以是雙能量X射線骨密度儀(DXA)，是一種測量骨密度(BMD)的方法。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，DXA包括兩個(gè)不同能量級(jí)別的X-射線束，在除去軟組織吸收的信號(hào)后，可以由骨頭的射線吸收率計(jì)算骨密度(BMD)。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，DXA掃描用于診斷和跟蹤骨質(zhì)疏松癥患者。
[0052]在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例中，無論什么技術(shù)制成的雙能量成像和骨密度儀都可以使用。多種方法都可以產(chǎn)生兩個(gè)截然不同的能量束。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100是雙能量成像和骨密度儀的系統(tǒng)，它使用無源被動(dòng)的方法，該方法采用K邊過濾使X-射線譜劃分為兩個(gè)能量區(qū)域。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100是雙能量成像和骨密度儀系統(tǒng)，使用了有源主動(dòng)的方法，該方法利用兩個(gè)峰值電壓開關(guān)(kVp的切換)交替地產(chǎn)生兩個(gè)能量光譜。一般來說，當(dāng)使用雙能的醫(yī)療成像系統(tǒng)時(shí)，由于兩個(gè)能源曝光之間的時(shí)間間隔，可能會(huì)導(dǎo)致病人移動(dòng)造成的偽影假象問題。因此，在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100被設(shè)置為保持盡可能短的時(shí)間延遲。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，時(shí)間延遲是2秒或更短、I秒或更短、500毫秒或更短、250毫秒或更短、100毫秒或更短、50毫秒或更短、或10個(gè)毫秒或更短。在某些情況下，兩個(gè)主要影響時(shí)間間隔的要素是雙能量的交換和第一曝光數(shù)據(jù)的采集和記錄。在一個(gè)實(shí)施例中，在第一個(gè)輻射照射后，每一個(gè)運(yùn)作需要進(jìn)行同步化操作。
[0053]在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以使用電子管電壓的切換。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，雙能量是由供給X-射線管的兩個(gè)不同的高電壓(HV)產(chǎn)生，它不包含過濾交換器。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)可分辨能譜的是可以通過不同方法實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以使用能量過濾。在本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例中，能量過濾使用放置于射線束管出口前面的高能與低能濾波器得到的高能和低能量譜。這帶來的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)是a)X-射線電源的設(shè)計(jì)簡單，和b)切換時(shí)間短，切換時(shí)間可以被限制在小于100毫秒內(nèi)。
[0054]在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以使用能量過濾交換與射線電子管電壓變化的組合。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，利用技術(shù)上的綜合優(yōu)勢以達(dá)到最佳的可分辨的能量譜，良好的雙能量分隔，從而獲得高成像信號(hào)-噪聲比(SNR)和低射束硬化的假效果。在本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例中，接近單色的雙能譜和良好的高低能量之間的能量分離可以是改善信噪比和減少定量成像的射束硬化度的重要因素。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，本體尺寸(厚度和重量)增 加，信噪比減小，射線束硬化效果增加，這可能會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)定量測量的損失，即精度和準(zhǔn)確度的損失。然而，前臂是人體中最小、最薄的部分之一，骨顯像和/或測量生產(chǎn)的不利影響也最小，如果需要可以通過后數(shù)據(jù)演算法，進(jìn)行糾正。
[0055]在某些情況下，高分辨率的成像要具備大型的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。由于大成像數(shù)據(jù)的格式，平板檢測器數(shù)據(jù)采集和記錄可能會(huì)耗費(fèi)時(shí)間。一個(gè)用來提高其效率和性能的簡單并且陳本較低的方式是讓設(shè)備檢測模塊300和嵌入式系統(tǒng)150設(shè)置在X-射線成像系統(tǒng)100內(nèi)部。
[0056]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，檢測器300包括芯片倒裝的檢測器芯片和集成電子元件的芯片。在芯片上的集成，可以允許電子信號(hào)較快的轉(zhuǎn)換和放大。每個(gè)處理后的圖像幀可以通過千兆以太網(wǎng)(Gig-Ethernet)、攝像頭鏈接(Camera Link)、或通過其他形式或手段被導(dǎo)出。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，集成嵌入式系統(tǒng)150的芯片接收和處理圖像幀，并且存儲(chǔ)在相鄰DDR3SRDRAM。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，處理48Mbit數(shù)據(jù)的時(shí)間大約為60毫秒。
[0057]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100可以是雙能成像和密度測量。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括過濾器定位裝置400，所述過濾器定位裝置400通過位置改變向X-射線系統(tǒng)100提供雙能量成像和密度測量的功能。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置400可以是過濾器交換器。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置400是過濾器車輪。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置400是可以滑動(dòng)的。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置400是皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)的。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置400是線性交換器。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置400是可旋轉(zhuǎn)的交換器。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置400是可移動(dòng)的系統(tǒng)，有一、二、三、四、五、六或更多個(gè)位置的過濾器處理從X-射線管200發(fā)射X-射線。例如，過濾器定位裝置400可以包括一個(gè)或多個(gè)過濾器定位裝置的位置410。在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置400可以包含1、2、3、4、5、6或更多的過濾器定位裝置的位置410。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置位置410可以包括高能量過濾器420，該高能量過濾器420允許高能量X-射線從過濾器定位裝置400中通過。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，高能量過濾器420用于幫助高能量成分傳輸從過濾器定位裝置中通過，并限制低能量的傳輸。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，高能量濾波器420吸收較低的能量。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)過濾器定位裝置的位置410可以包括一個(gè)低能量過濾器430，該低能量過濾器430允許低能量X-射線透射從過濾器定位裝置400中通過。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，低能量過濾器430提供較低的能量從過濾器定位裝置中傳輸。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，低能量過濾器430提供第二高的能量通過從過濾器定位裝置中傳輸。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置位置410可以包含用于阻止X-射線透射通過過濾器定位裝置400的開閉器440。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置位置410可以包括基準(zhǔn)指示器450，該基準(zhǔn)指示器450標(biāo)明過濾器在X-射線系統(tǒng)100的定位機(jī)構(gòu)400的位置。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置的位置410可以包含任意數(shù)量的過濾器、開閉器、指標(biāo)、或其他裝置、鏡片、對象、接口、或其他功能可以改變X-射線系統(tǒng)100的功能。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，過濾器的交換器可以是一個(gè)高轉(zhuǎn)矩和高轉(zhuǎn)速的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，過濾器的交換器從一個(gè)位置到另一個(gè)位置的變換需要100毫秒或更少的時(shí)間。
[0058]在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100被用于雙能量成像和骨密度儀。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，特定的時(shí).間范圍或時(shí)間值可以作為例子提供，但可能會(huì)相應(yīng)變化。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，時(shí)間標(biāo)度170顯示了 X-射線系統(tǒng)100中采取的各個(gè)步驟。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，時(shí)間標(biāo)度170顯示了帶有過濾器定位裝置400的X-射線系統(tǒng)100所采取的各種措施。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，時(shí)間標(biāo)度170提供以2秒鐘間隔的示例性時(shí)間序列。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100啟動(dòng)X-射線管200，顯示出X-射線在時(shí)間刻度170上的狀態(tài)172 (例如，“開啟”，“關(guān)閉”，“高壓”，“低壓”等)。
[0059]圖4A-4C說明了由配置為雙能量成像和骨密度儀的X-射線系統(tǒng)100在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)執(zhí)行的各種操作的實(shí)施例。在圖示的實(shí)施例中，提供的時(shí)間范圍或時(shí)間值是特定的例子，在不同的情況下可能會(huì)有所改變，本發(fā)明實(shí)施例對此不做任何限制。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100在時(shí)間標(biāo)度170處所執(zhí)行的各個(gè)步驟。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，帶有過濾器定位裝置400的X-射線系統(tǒng)100在時(shí)間刻度170處所執(zhí)行的各個(gè)步驟。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，時(shí)間尺度170提供間隔為2秒的示例性時(shí)間序列。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，在時(shí)間尺度170的期間內(nèi)，X-射線系統(tǒng)100啟動(dòng)X-射線管200，顯示X-射線的狀態(tài)172(例如，“打開”，“關(guān)閉”，“高壓”，“低壓”等)，與過濾器的車輪位置174和攝像機(jī)狀態(tài)176。[0060]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置位置174可以是過濾交換器的位置。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置位置174可以是過濾器輪的位置。
[0061]在圖4A所示的實(shí)施例中(恒定的高電壓(HV) X-射線管)，X-射線狀態(tài)172顯示X-射線管200從關(guān)閉位置打開，在00.8秒之間上升至“打開”狀態(tài)，直到2.8秒之前，X-射線狀態(tài)172仍然保持“打開”狀態(tài)，然后狀態(tài)可以下降到關(guān)閉狀態(tài)。在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)可以是一個(gè)步驟，而不是一個(gè)斜線區(qū)間，或一些其他的曲線。
[0062]在圖4A所示的實(shí)施例中(恒定的高電壓(HV) X-射線管)，在時(shí)間尺度170之間，X-射線系統(tǒng)100啟動(dòng)過濾器定位裝置400，顯示過濾器定位裝置的位置174(或過濾交換器的位置)。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，在時(shí)間尺度170之間，在零時(shí)刻時(shí)，過濾器定位裝置的位置174在開閉器440處，過濾器定位裝置的位置174在0.81.0秒之間轉(zhuǎn)換到高能量過濾器420處，并停留1.0秒至1.9秒，過濾器定位裝置的位置174在1.9到2.1秒之間轉(zhuǎn)換到低能濾波器430處，并停留在2.1秒到2.6秒之間，然后在2.6秒到2.8秒之間返回到開閉器440的位置處。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，高能量過濾器420被用來傳輸?shù)谝桓吣芰?。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，低能量過濾器430被用來傳輸?shù)诙吣芰?，第二高能量低于第一高能量。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，高能量過濾器420和低能濾波器430操作順序可以對換。
[0063]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集的狀態(tài)176可以是攝像頭狀態(tài)176。
[0064]在圖4A所示的實(shí)施例中(恒定的高電壓(HV) X-射線管)，在高能量過濾器420的位置，曝光時(shí)間為0.4至0.9秒之間，X-射線系統(tǒng)100數(shù)據(jù)采集狀態(tài)176開啟至“開”位置，以采集數(shù)據(jù)。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，在1.9秒至2.1秒之間，數(shù)據(jù)采集狀態(tài)176切換到“傳送和錄制”狀態(tài)。在低能量過濾器430的位置，曝光時(shí)間在0.1至0.5秒之間，X-射線系統(tǒng)100將數(shù)據(jù)采集狀態(tài)176開啟至“開”位置，以獲取數(shù)據(jù)。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，在2.6秒至2.8秒之間，數(shù)據(jù)采集狀態(tài)176切換到“傳送和錄制”狀態(tài)。在本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例中，成像數(shù)據(jù)傳送和/或記錄手段可以通過千兆以太網(wǎng)(Gig-Ethernet)和/或照相機(jī)鏈接(Camera Link)，從檢 測器模塊移動(dòng)到SoC，也可以暫時(shí)保存在DDR3內(nèi)存。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)和/或圖像可永久保存。
[0065]在圖4B所示的實(shí)施例中(可切換的高壓X-射線管不包含過濾器交換器)，在X-射線狀態(tài)172顯示X-射線管200在第一高壓位置被打開，在O至0.8秒之間，上升到第一高壓的狀態(tài)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，X-射線的狀態(tài)172保持第一高壓狀態(tài)直到1.9秒處，在1.9至2.1秒之間，電源斜線下降到第二高壓狀態(tài)，并保持在第二高壓位置，直到第2.8秒。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線的狀態(tài)172保持在第一高壓狀態(tài)直到1.9秒標(biāo)記處，在1.9至2.1秒之間，電源斜坡下降到一個(gè)低壓或更低的電壓的狀態(tài)，并保持在低壓位置，直到第2.8秒。在其它實(shí)施例中，交換可以是一個(gè)步驟，而不是一個(gè)斜線區(qū)間，或一些其他的曲線。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一高壓位置和第二高壓位置操作順序可以對換。
[0066]在圖4B所示的實(shí)施例中(可切換的高壓X-射線管不包含過濾器交換器)，在高能量過濾器420的位置，當(dāng)曝光時(shí)間在0.4至0.9秒之間時(shí)，X-射線系統(tǒng)100將數(shù)據(jù)采集狀態(tài)176開啟至“開”的位置，以采集數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在1.9秒至2.1秒之間，數(shù)據(jù)采集狀態(tài)176切換到“傳送和錄制”狀態(tài)。在低能量過濾器430的位置，當(dāng)曝光時(shí)間在
0.1至0.5秒之間時(shí)，X-射線系統(tǒng)100將數(shù)據(jù)采集狀態(tài)176開啟至“開”的位置，以獲取數(shù)據(jù)。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，在2.6秒至2.8秒之間，數(shù)據(jù)采集狀態(tài)176切換到“傳送和錄制”狀態(tài)。在本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例中，成像數(shù)據(jù)傳送和/或記錄手段可以通過千兆以太網(wǎng)(Gig-Ethernet)和/或照相機(jī)鏈接(Camera Link),從檢測器模塊移動(dòng)到SoC,也可以暫時(shí)保存在DDR3內(nèi)存。在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)和/或圖像可永久保存。在一些實(shí)施例中，交換可以是一個(gè)步驟，而不是一個(gè)斜線區(qū)間，或一些其他的曲線。
[0067]在圖4C所示的實(shí)施例中(帶有高壓切換功能的過濾器交換器)，X_射線狀態(tài)172顯示出X-射線管200在第一高壓位置處打開，在O至0.8秒之間，上升到第一高壓狀態(tài)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，X-射線的狀態(tài)172保持在第一高壓狀態(tài)，直到1.9秒，從1.9秒到
2.1秒，電源斜線下降到第二高壓狀態(tài)，并保持在所述第二高壓狀態(tài)直到第2.8秒。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線的狀態(tài)172保持在第一高壓狀態(tài)，直到1.9秒，從1.9秒到2.1秒，電源斜線下降至低壓或更低的電壓的位置，并保持在低壓狀態(tài)，直到第2.8秒。在本發(fā)明其他實(shí)施例中，交換可以是一個(gè)步驟，而不是一個(gè)斜線區(qū)間，或一些其他的曲線。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一高壓位置和第二高壓位置操作順序可以對換。
[0068]在圖4C所示的實(shí)施例中(帶有高壓切換功能的過濾器交換器)，在時(shí)間尺度170之內(nèi)，X-射線系統(tǒng)100啟動(dòng)過濾器定位裝置400，顯示過濾器定位裝置174的位置。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，在時(shí)間尺度170之內(nèi)，過濾器定位裝置位置174在零時(shí)刻位于開閉器440處，在0.81.0秒之間，過濾器定位裝置174轉(zhuǎn)換到高能量過濾器420的位置，在1.0秒至
1.9秒之間保持在高能量過濾器420的位置，在1.9到2.1秒之間過濾器定位裝置174轉(zhuǎn)換到低能濾波器430的位置，在2.1秒到2.6秒之間保持在低能量過濾器430的位置，然后在2.6秒到2.8秒之間返回到開閉器的位置440。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，高能量過濾器420和低能濾波器430操作順序可以對換。
[0069]在圖4C所示的實(shí)施例中(帶有高壓切換功能的過濾器交換器)，在高能量過濾器420的位置，當(dāng)曝光時(shí)間在0.4至0.9秒之間時(shí)，X-射線系統(tǒng)100將數(shù)據(jù)采集狀態(tài)176開啟至“開”的位置以獲取數(shù)據(jù)。.在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，在1.9秒至2.1秒之間，數(shù)據(jù)采集狀態(tài)176切換到“傳送和錄制”狀態(tài)。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，在低能量過濾器430的位置，當(dāng)曝光時(shí)間在0.1至0.5秒之間時(shí)，X-射線系統(tǒng)100將數(shù)據(jù)采集狀態(tài)176開啟至“開”的位置以獲取數(shù)據(jù)。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，在2.6秒至2.8秒之間，數(shù)據(jù)采集狀態(tài)176切換到“傳送和錄制”狀態(tài)。在本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例中，成像數(shù)據(jù)傳送和/或記錄手段可以通過千兆以太網(wǎng)(Gig-Ethernet)和/或照相機(jī)鏈接(Camera Link),從檢測器模塊移動(dòng)到SoC,也可以暫時(shí)保存在DDR3內(nèi)存。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)和/或圖像可永久保存。
[0070]圖4D-4E給出了在一個(gè)段時(shí)間內(nèi)由單能量X線攝影成像配置的X-射線系統(tǒng)100在不同實(shí)施例中的具體操作。在與附圖對應(yīng)的實(shí)施例中，特定的時(shí)間范圍或時(shí)間值是作為例子來進(jìn)行說明的，在不同的實(shí)施例中可能會(huì)有變化，本發(fā)明實(shí)施例并不做限定。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，時(shí)間尺度170顯示了 X-射線系統(tǒng)100所執(zhí)行的各個(gè)步驟。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，時(shí)間刻度170顯示了帶有過濾器定位裝置400的X-射線系統(tǒng)100所執(zhí)行的各個(gè)步驟。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，時(shí)間尺度170提供了示例性的時(shí)間序列。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100啟動(dòng)的X-射線源200中，表示在時(shí)間尺度170期間X-射線的狀態(tài)172 (例如，“上”，“關(guān)閉”，“高壓”，“低壓”等)，與過濾器的車輪位置174和攝像機(jī)狀態(tài)176。
[0071]如圖8所示的實(shí)施例中，一個(gè)可選的防散射格柵122可以放置在的檢測器面板300的上方。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，防散射格柵122可以在單一能量高分辨率的X線攝影中使用。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，防散射格柵122通常不在雙能操作(即雙能量骨密度測定儀)中使用。
[0072]在圖4D對應(yīng)的一個(gè)實(shí)施例中(X-射線系統(tǒng)具有單一能量的射線照相操作，以及單一曝光)，X-射線的狀態(tài)172顯示X-射線源200從關(guān)閉位置打開，在00.8秒之間，上升至“打開”狀態(tài)。X-射線狀態(tài)172保持“打開”直到1.5秒，然后電源斜坡下降至關(guān)閉位置。在本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)可以是一個(gè)步驟，而不是一個(gè)斜線區(qū)間，或一些其他的曲線。
[0073]在圖4D對應(yīng)的一個(gè)實(shí)施例中(X-射線系統(tǒng)具有單一能量的射線照相操作，以及單一曝光)，X-射線系統(tǒng)100啟動(dòng)過濾器定位裝置400，顯示在時(shí)間尺度170之間過濾器輪的位置174。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，過濾器輪的位置174在零時(shí)刻位于開閉器440處,在0.81.0秒之間，過濾器輪的位置174轉(zhuǎn)換為理想能量過濾器處，在1.01.5秒之間，然后轉(zhuǎn)換返回到開閉器位置440。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，理想能量過濾器可以是高能量過濾器420。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，理想能量過濾器可以是低能量過濾器430。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，理想能量過濾器可以是其他優(yōu)化能量過濾器。
[0074]在圖4D對應(yīng)的一個(gè)實(shí)施例中(X-射線系統(tǒng)具有單一能量的射線照相操作，以及單一曝光)，x-射線系統(tǒng)100將相機(jī)狀態(tài)176開啟至“開”的位置，以采集在高能量過濾器420位置曝光5-100毫秒時(shí)的數(shù)據(jù)。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線脈沖啟動(dòng)5毫秒。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線脈沖啟動(dòng)10毫秒。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線脈沖啟動(dòng)20毫秒。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線脈沖啟動(dòng)30毫秒。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線脈沖啟動(dòng)40毫秒。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線脈沖啟動(dòng)50毫秒。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線脈沖啟動(dòng)100ms。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，在1.5秒，相機(jī)狀態(tài)176切換到“轉(zhuǎn)移及錄制”狀態(tài)。在理想能量過濾器位置，X-射線系統(tǒng)100激活相機(jī)狀態(tài)176到“開”的位置來采集數(shù)據(jù)。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，相機(jī)狀態(tài)176切換到“傳送與存儲(chǔ)”狀態(tài)。在本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例中，成像數(shù)據(jù)傳送和/或記錄手段可以通過千兆以太網(wǎng)(Gig-Ethernet)和/ 或照相機(jī)鏈接(Camera Link),從檢測器模塊移動(dòng)到SoC,也可以暫時(shí)保存在DDR3內(nèi)存。在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)和/或圖像可永久保存。
[0075]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)單能量、持續(xù)脈沖曝光的X線攝影系統(tǒng)可以通過濾光片輪從開閉器的位置轉(zhuǎn)換到預(yù)期的位置下運(yùn)作。X-射線可以被設(shè)置為理想的高電壓等級(jí)。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，檢測器曝光0.05-0.1秒，并且在X-射線關(guān)閉后，這些數(shù)據(jù)可以被保存。在本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)可以執(zhí)行曝光期間和停機(jī)時(shí)間期間的工作周期比率，如1/2、1/5、1/10、1/20、1/30或1/60，或以其他。在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例中，X-射線電壓等級(jí)、檢測器曝光、數(shù)據(jù)保存和關(guān)X-射線關(guān)閉等動(dòng)作可以重復(fù)。在本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例中，只要有需要，該過程會(huì)持續(xù)。
[0076]在圖4E所示的實(shí)施例中(單能X線攝影、持續(xù)脈沖照射)，X-射線狀態(tài)172表示了X-射線源200開啟到步進(jìn)式“開”的位置，這個(gè)過程是可以重復(fù)的。
[0077]在圖4E所示的實(shí)施例中(單能X線攝影、持續(xù)脈沖照射)，X-射線系統(tǒng)100激活相機(jī)狀態(tài)176到“打開”位置，在X-射線狀態(tài)172為“開”的狀態(tài)下采集數(shù)據(jù)。
[0078]在圖4F所示的實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例中任一所述的X-射線系統(tǒng)執(zhí)行的各個(gè)步驟的流程圖。[0079]圖5A-5B是本發(fā)明實(shí)施例中的過濾器定位裝置400的結(jié)構(gòu)圖。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置400具有過濾器定位裝置的位置410，包括高能量濾波器420和低能量過濾器430。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置400具有過濾器定位裝置的位置410，包括高能量過濾器420、低能量過濾器430和開閉器440。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置400具有過濾器定位裝置的位置410，包括高能量過濾器420、低能量過濾器430、開閉器440以及基準(zhǔn)指示符450。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置400用電機(jī)進(jìn)行定位。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置400利用步進(jìn)電機(jī)460的旋轉(zhuǎn)或線性進(jìn)行定位。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，馬達(dá)傳感器462用來檢測步進(jìn)電機(jī)460的位置。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置傳感器470用來檢測過濾器定位裝置400的位置。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置傳感器470與過濾器定位裝置400上的基準(zhǔn)指示符450相互作用來注冊位置。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，基準(zhǔn)指示符450設(shè)置在過濾器定位裝置中。當(dāng)基準(zhǔn)指 示符450通過或者在過濾器定位裝置的傳感器470之間時(shí)，過濾器定位裝置傳感器470包括一對用來檢測的發(fā)射器/檢測傳感器(例如一個(gè)LED和一個(gè)光電二極管)。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，射線束準(zhǔn)直器480的材料由鉛制成，并用來阻擋落在圖像接收器的視圖范圍以外的以及未使用的X-射線。
[0080]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例中任意一個(gè)X-射線系統(tǒng)100，圖6給出了如圖5所示的包含X-射線管200的過濾器定位裝置400。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線源200發(fā)射的X-射線光束202指向成像檢測器300。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線束202是一個(gè)錐形束。
[0081]圖7A-7C是如圖7所示的包含過濾器定位裝置400的X-射線系統(tǒng)的示意圖。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括殼體120,包含印刷電路板的嵌入式系統(tǒng)150,發(fā)射一個(gè)錐形X-射線束202的X-射線源200，液晶/觸摸屏接口 140，X-射線檢測器300，過濾器定位裝置400和電機(jī)460?；颊叩墓趋辣环胖迷赬-射線源200之下和在檢測器300之上。例如，在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，前臂(圖中未示出)被放置在X-射線系統(tǒng)100中進(jìn)行雙能量成像和骨密度測量。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100使用主導(dǎo)臂、非主導(dǎo)臂，或者兩者的結(jié)合，用來進(jìn)行超前端半徑(“UD”)骨密度測量和/或在33%半徑的骨密度測量。圖8-11是與圖7A-7C相對應(yīng)的X-射線系統(tǒng)100的實(shí)施例。
[0082]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，便攜式攝像與骨質(zhì)密度檢測的X-射線系統(tǒng)100是體積較小和質(zhì)量較輕的雙能量成像設(shè)備，該雙能成像設(shè)備設(shè)用來使用X-射線源和具有高的分辨率/速度成像檢測器拍攝骨骼圖像，并估計(jì)骨質(zhì)密度。在本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例中，骨頭部位可以是外周骨骼部位，如(但不限于)的臂、前臂、手、手腕、手指、腿、膝、脛、腳踝、腳后跟、腳、腳趾、或其它身體部位。
[0083]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括平板檢測器300，X-射線源200和使用嵌入式系統(tǒng)150的集成設(shè)計(jì)(包括微處理器、觸摸屏140和USB連接132和/或與無線接口 134)。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括單一脈沖的X-射線源(小于2秒)，以獲取雙能成像數(shù)據(jù)。平板檢測器300模塊與內(nèi)部高速電子設(shè)備和各種連接器130集成，例如(但不限于)，以太網(wǎng)(Gig-Ethernet)和/或照相機(jī)連結(jié)(Camera Link)。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括“芯片上系統(tǒng)”(SOC)/ “系統(tǒng)板”(SoB) 152的技術(shù)為系統(tǒng)集成(雙能曝光，電機(jī)控制，高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移和存儲(chǔ)等)。本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100是類似于到PDXA設(shè)備，但也可以作為高分辨率成像設(shè)備或小領(lǐng)域X線攝影。本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100使用雙能量的方法測量前臂骨密度，在從前臂的最前端(UD)到33%位點(diǎn)。它采集前臂或手或腳(可以選擇的單或雙能量成像)的放射線成像。它可以采集小動(dòng)物的放射線成像(可以選擇的單或雙能量成像)。
[0084]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括低重量的一體式X-射線源200和脈沖輻射的X-射線光束202。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線源200可以是整體式的，無需額外冷卻實(shí)用設(shè)備。本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線源200有一個(gè)在7080千伏范圍內(nèi)的固定管電壓和在2?5毫安范圍內(nèi)的固定管電流。本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線管200有一個(gè)從40至80千伏，可變/可調(diào)節(jié)的管電壓和在2?5毫安范圍內(nèi)的固定管電流。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線源200有一個(gè)2秒(最大)的脈沖寬度和為1/60的占空比(工作周期)。本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線管200從10%至90%的額定電壓上升，時(shí)間小于200毫秒。本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線源200有一個(gè)焦點(diǎn)尺寸小于0.4毫米。本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線源200發(fā)射錐形束幾何結(jié)構(gòu)的光束202。本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100的質(zhì)量較輕，整體式X-射線源200和控制板小于5磅的總重量。
[0085]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括高分辨率的平板X-射線檢測器模塊300。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，平板檢測器300間距之間的像素尺寸為75至150微米。在本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例中，有效面積可以約為13X13厘米或15X12厘米或12X7厘米。在本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例中，有效面積是大于從最前端(UD)到33%半徑位點(diǎn)的前臂圖像。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，像·素?cái)?shù)約為140微米尺寸的150萬像素和約為75微米尺寸的300萬像素。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)字輸出是14或16位(Bit)/像素。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，輸出成像數(shù)據(jù)的大小是16位(Bit) /像素X300萬像素=48兆位(Mbit)。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，平板檢測·器模塊包含用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)那д妆忍匾蕴W(wǎng)(Gig-Ethernet)。比如，一組48兆位(Mbit) 80%圖像的發(fā)送時(shí)間是60毫秒(=48/0.8)。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，平板檢測器模塊提供了攝像頭連接(Camera Link)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線的光轉(zhuǎn)換可以使用碘化銫閃爍器、Gadox閃爍體、或其他閃爍體。
[0086]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括使用系統(tǒng)電路板(SoB) 152設(shè)計(jì)和系統(tǒng)芯片(SoC)動(dòng)力的嵌入式系統(tǒng)150。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100采用了一種定制設(shè)計(jì)PCB (印刷電路板)的并有系統(tǒng)芯片(SoC)動(dòng)力的系統(tǒng)電路板(SoB) 152。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，PCB是一個(gè)系統(tǒng)電路板(SoB) 152。
[0087]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括系統(tǒng)電路板(SoB) 152,其中含有一個(gè)PBGA的集成電路(SoC或系統(tǒng)芯片)，一個(gè)內(nèi)部微處理器(例如，操作于500MHz，700MHz，或其他頻率)用于系統(tǒng)控制和操作系統(tǒng)(OS)的支持。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括低功耗的SOB152，例如在7毫瓦的待機(jī)功耗和700毫瓦的有功功率。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括集成3-D圖像和觸摸屏控制器140的SOB152。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括SoB152，SoB152能快速與網(wǎng)絡(luò)連接，還可以包括千兆位以太網(wǎng)(Gig-Ethernet)控制器、DDR3SDRAM的接口和/或USB控制器。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括SoB152，該SoB152帶有芯片上的外圍設(shè)備，如用于連接到傳感器、驅(qū)動(dòng)器、設(shè)備，并且成本較低。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括SoB152，該SoB152包含印刷電路板尺寸(5 “X6”)、并且高速/高帶寬能力的PCB層來容納千兆位以太網(wǎng)(Gig-Ethernet)和/或DDR3 (雙數(shù)據(jù)速率3型)的數(shù)據(jù)速率。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括SoB152，該SoB152可以有DDR3SDRAM (同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取記憶體)的集成電路(相鄰于SoC)，允許數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)移和存儲(chǔ)在快速(例如，在小于100毫秒以獲取和保存一組圖像幀)。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包括與一個(gè)、多個(gè)或任意個(gè)SoB152，閃速存儲(chǔ)集成電路，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的微控制器，步進(jìn)電機(jī)，電源轉(zhuǎn)換器/穩(wěn)壓器和/或一個(gè) W1-Fi/blue-tooth 模塊。
[0088]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100是雙能量過濾。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，X-射線系統(tǒng)100包含由步進(jìn)電機(jī)和定位機(jī)構(gòu)裝配的過濾器交換器(或過濾器定位裝置400)。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置400包含高能量濾波器420的位置，可以提供40-50千伏以上的高能量分量。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，高能量過濾器420包括銅(Cu)+ 錫(Sn)和 / 或銅(Cu) +銠(Rh)。
[0089]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置400包含低能量過濾器430的位置，能夠提供40-50千伏以下的低能量成分的分量。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，低能量過濾器430的材料包括鋁(Al)和具有在40至50千伏左右的K邊吸收類型的材料。在不同的實(shí)施例中，K邊材料可以是鈰(Ce，K邊-為40千伏)，釤(Sm，K邊-為46.8千伏)，釓(Gd，K邊-為50.2千伏)和鋇(Ba，K邊-為37.45千伏)中的一個(gè)或者多個(gè)。
[0090]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置400包含開閉器440 (永久封閉)的位置，在不檢測的期間為安全目的防止輻射。在本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例中，在需要時(shí)，過濾器定位裝置400還可以添加或刪除一個(gè)或多個(gè)位置和/或過濾器。
[0091]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，過濾器定位裝置400被安裝在高轉(zhuǎn)矩步進(jìn)電機(jī)460上，在系統(tǒng)的指引下旋轉(zhuǎn)過濾器定位裝置400。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，高轉(zhuǎn)矩步進(jìn)電機(jī)允許快速變換過濾器或位置。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，估計(jì)從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置的切換時(shí)間約50-100毫秒。
[0092]在一個(gè)實(shí)施例中，.X-射線系統(tǒng)100存在散射，可能對成像質(zhì)量產(chǎn)生消極影響。散射影響隨著本體尺寸的增大(厚度和重量)而增加。然而，前臂是人體最小也是最薄的部分，如果有必要，散射的影響也可以通過后數(shù)據(jù)的算法來估算和糾正。
[0093]結(jié)合圖4F，在本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例中，雙能量骨密度測定儀的X-射線系統(tǒng)100的操作過程包括下述步驟中的一個(gè)或者多個(gè)(以下各步驟沒有嚴(yán)格的先后順序):
[0094]a、打開電源，預(yù)熱機(jī)器。
[0095]b、內(nèi)置測試(BIT)。
[0096]C、測量患者前臂的長度(33%橈骨BMD測定)。
[0097]D、從觸摸屏、或者外部電腦通過網(wǎng)線(USB)或無線(W1-Fi或藍(lán)牙)輸入病人的信
肩、O
[0098]e、放置患者前臂。
[0099]f、執(zhí)行病人檢查。如圖4A-4C所示的實(shí)施例，X-射線管電源開啟后有0.8秒的延遲(包括燈絲預(yù)熱和管電壓的上升時(shí)間)。定位機(jī)構(gòu)保持在一個(gè)關(guān)閉的位置，以避免輻射照射。定位機(jī)構(gòu)切換到低能量位置后有0.2秒的延遲。檢測器開啟并采集低能量數(shù)據(jù)，曝光
0.1-0.5秒。SNR可以根據(jù)患者前臂的厚度，通過調(diào)整曝光時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化。低能量數(shù)據(jù)的傳輸和記錄(低能量圖像的傳送并保存在DDR3SDRAM暫時(shí))總時(shí)間約0.2秒。與此同時(shí)，定位機(jī)制切換到高能量的位置(0.2秒延遲)。檢測器采集高能量數(shù)據(jù)，曝光0.4-0.9秒。SNR可以通過調(diào)整曝光時(shí)間，根據(jù)患者前臂的厚度進(jìn)行優(yōu)化。高能量數(shù)據(jù)的傳輸和記錄(高能量圖像的傳輸并保存在DDR3SDRAM暫時(shí))總時(shí)間約0.2秒。同時(shí)，定位機(jī)構(gòu)切換回關(guān)閉的位置(0.2秒延遲)和X-射線管的電源并關(guān)閉(0.2秒延遲)。
[0100]g、數(shù)據(jù)處理和顯示。
[0101]h、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在閃存中作為永久存儲(chǔ)。
[0102]1、用戶選項(xiàng):如果需要，通過有線(USB)或無線(W1-Fi或藍(lán)牙)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠侩娔X/存儲(chǔ)。
[0103]j、下一個(gè)檢查:從先前的的檢查時(shí)間算起，系統(tǒng)將被鎖定“電源關(guān)閉”，120秒的延遲。
[0104]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，使用高能量的X-射線和低能量的X-射線對前臂拍攝一對X-射線圖。由于前臂對高能量的X-射線和低能量的X-射線衰減系數(shù)不同，所以兩個(gè)X-射線圖的光密度分部不相同。單一高能或低能X-射線圖均可用于單能診斷成像，作為主觀的或非定量的圖像。對得到的兩個(gè)X-射線圖進(jìn)行加權(quán)相減，就可以得出前臂的雙能X-射線診斷圖(主觀的或非定量的圖像)。
[0105]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，對于骨密度的定量成像，在高能量曝光和低能量曝光的過程中，檢測器收集的數(shù)據(jù)包括區(qū)域內(nèi)未衰減的輻射強(qiáng)度、和/或相同的能量區(qū)域內(nèi)衰減的輻射強(qiáng)度等，根據(jù)系統(tǒng)的校準(zhǔn)、衰減系數(shù)和檢測器收集的收據(jù)來計(jì)算前臂的骨密度(即，骨的厚度)。
[0106]在雙能X-線骨密度儀(DXA)原理中，人體被劃分為兩個(gè)隔室的骨和軟組織。如果人體受X-射線束照射，兩種材料被分解了線性衰減方程:
【權(quán)利要求】
1.一種便攜式雙能X-射線成像及骨質(zhì)密度檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括:X-射線源，通過過濾器定位裝置發(fā)射X-射線束，所述過濾器定位裝置包括高能量過濾器、低能量過濾器，以及用于阻止X-射線束傳輸?shù)拈_閉器；X-射線成像檢測器；殼體，用于將X-射線源和X-射線成像檢測器固定并保持一個(gè)前臂的距離；嵌入式系統(tǒng)，用于啟動(dòng)X-射線源，并控制過濾器定位裝置的位置以及進(jìn)行成像數(shù)據(jù)的米集和分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，每次曝光時(shí)所述X-射線源啟動(dòng)時(shí)間不超過2秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述高能量過濾器提供通過過濾器定位裝置傳輸?shù)?、大?0至50千伏的高能量X-射線。
4.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述高能量過濾器的材料包括錫和銠中的至少一種、以及銅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述低能量過濾器通過過濾器定位裝置傳輸?shù)腦-射線的能量限制于40至50千伏。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述低能量過濾器的材料包括鋁和至少一種在40至50千伏之間的K邊吸收材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述低能量過濾器的材料包括至少一種在40至50千伏之間的K邊吸收材料，所述K邊吸收材料包括鈰、釤、釓、和鋇中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述過濾器定位裝置是由與嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行電子通信的步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其特征在于，所述過濾器定位裝置是過濾交換器，所述過濾交換器由步進(jìn)電機(jī)可旋轉(zhuǎn)或線性驅(qū)動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其特征在于，所述步進(jìn)電機(jī)是高轉(zhuǎn)矩和高轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)，允許在100毫秒之內(nèi)從一個(gè)位置轉(zhuǎn)換到另一個(gè)位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述嵌入式系統(tǒng)提供高速和/或高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸，所述嵌入式系統(tǒng)傳輸成像數(shù)據(jù)小于100毫秒。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述X-射線成像檢測器通過千兆以太網(wǎng)(Gig-Ethernet)和/或相機(jī)鏈路(CameraLink)傳輸成像數(shù)據(jù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述嵌入式系統(tǒng)以值為1/60的工作周期驅(qū)動(dòng)X-射線源，所述值為1/60的工作周期是I秒脈沖輻射活動(dòng)周期到60秒的非輻射活動(dòng)周期。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述嵌入式系統(tǒng)在工作周期內(nèi)驅(qū)動(dòng)X-射線源，所述工作周期包括2秒脈沖輻射活動(dòng)周期到120秒非輻射活動(dòng)周期。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述嵌入系統(tǒng)包括操作系統(tǒng)，所述操作系統(tǒng)用于處理數(shù)據(jù)、控制液晶顯示/觸摸、控制電源，以及管理USB通信和無線通信。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)是電池供電的移動(dòng)設(shè)備。
17.—種外圍骨密度測量方法，其特征在于，包括:將前臂放置在X-射線系統(tǒng)中的X-射線源和X-射線成像檢測器之間，所述X-射線源通過過濾器定位裝置發(fā)射X-射線束，所述過濾器定位裝置包括第一能量過濾器、第二能量過濾器，以及用于阻止X-射線光束傳輸?shù)拈_閉器；啟動(dòng)所述X-射線系統(tǒng)中的嵌入式系統(tǒng)，所述嵌入式系統(tǒng)用于啟動(dòng)所述X-射線源，并控制過濾器定位裝置的位置，其中所述啟動(dòng)嵌入式系統(tǒng)包括:在不超過2秒的時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)所述X-射線源；將濾器定位裝置從開閉器的位置移動(dòng)到第一能量位置，所述第一能量位置是所述第一能量過濾器所在的位置；獲取第一能量的數(shù)據(jù)；將過濾器定位裝置從所述第一能量位置移動(dòng)至第二能量位置，所述二能量位置是所述第二能量過濾器所在的位置；獲取第二能量的數(shù)據(jù)。
18.一種便攜式單能量X-射線成像系統(tǒng)，其特征在，包括:一體式X-射線源，用于通過過濾器定位裝置發(fā)射X-射線束，所述過濾器定位裝置包括理想能量過濾器，以及用于阻止X-射線束傳輸?shù)拈_閉器；X-射線成像檢測器；防散射光柵，位于所述一 體式X-射線源與X-射線成像檢測器之間；殼體，用于將X-射線源和X-射線束的檢測器保持一個(gè)前臂的距離；嵌入式系統(tǒng)，用于啟動(dòng)所述X-射線源，并控制所述過濾器定位裝置的位置并進(jìn)行成像數(shù)據(jù)的采集。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)是單次曝光。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)是持續(xù)脈沖曝光。
21.根據(jù)權(quán)利要求18的所述系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)是電池供電的移動(dòng)設(shè)備。
【文檔編號(hào)】A61B6/00GK103431871SQ201310397149
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】馬文 申請人:馬文