異質(zhì)物體成像的設(shè)備及方法
【專利說明】異質(zhì)物體成像的設(shè)備及方法
[0001]交叉引用
[0002]本專利申請要求于2012年10月25日提出的、申請?zhí)枮?3/660，235、標(biāo)題為“異質(zhì)物體成像的設(shè)備及方法”并且發(fā)明人為Jonathan O’ Hare與Stephen Darrouzet的美國專利申請的優(yōu)先權(quán)，該申請的公開內(nèi)容的全部通過引用合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明總體涉及對物體進(jìn)行成像的操作，并且更具體地說，本發(fā)明涉及對異質(zhì)物體進(jìn)行詳細(xì)成像的操作。
【背景技術(shù)】
[0004]坐標(biāo)測量機(jī)(CMM)是用于精確測量各種各樣的工件的優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。例如，CMM可測量飛行器發(fā)動機(jī)部件、手術(shù)工具以及槍筒的關(guān)鍵尺寸。精準(zhǔn)測量有助于確保其基礎(chǔ)系統(tǒng)(例如飛行器部件情況下的飛行器)按規(guī)定操作。
[0005]近來，本領(lǐng)域的技術(shù)人員已經(jīng)開始將計算機(jī)斷層掃描(CT)系統(tǒng)作為CMM用于坐標(biāo)計量學(xué)。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員公知的，CT系統(tǒng)根據(jù)物體的X射線衰減來生成物體的三維圖像。諸如金屬之類的一些材料可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的X射線能量設(shè)定使X射線充分衰減以產(chǎn)生合適的圖像。但是，其它材料(例如聚合物)在相同或相似的功率設(shè)定下不能使X射線充分衰減。
[0006]這給異質(zhì)物體造成麻煩。更具體地說，發(fā)明人所知的CT成像技術(shù)無法以非侵入或非破壞性的方式對由異質(zhì)材料制成的物體適當(dāng)成像。例如，這些技術(shù)不能對由支撐一個或多個聚合物的金屬網(wǎng)架制成的支架適當(dāng)?shù)爻上?。盡管金屬網(wǎng)會使X射線充分衰減，但是通常聚合物不會使X射線充分衰減。因此，所述技術(shù)不會產(chǎn)生整個支架的圖像，而是會產(chǎn)生沒有聚合物的金屬網(wǎng)的圖像。事實(shí)上，這樣的圖像不具有足以用來估量支架的諸如由聚合物構(gòu)成的那些特征的一些重要特征的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，一種對異質(zhì)物體成像的方法將所述異質(zhì)物體定位在具有室的固定裝置內(nèi)。所述異質(zhì)物體具有第一部分與第二部分，所述第一部分具有比所述第二部分更能使X射線衰減的性能。在所述物體處于所述室中之后，所述方法將惰性氣體添加至所述室，密封室以基本將所述氣體包含在所述室內(nèi)，并根據(jù)所述物體的所述第二部分的密度來增大所述密封室內(nèi)的壓力。所述氣體可包括氙氣、氬氣以及氪氣中的一種或多種。所述氣體的密度隨所述密封室內(nèi)的增大的壓力而增大，從而產(chǎn)生對比度。所述方法還使X射線穿透所述物體以產(chǎn)生所述物體的多個圖像。在所述多個圖像的至少一些圖像中，所述增壓氣體與所述物體的所述第二部分形成對比。在使X射線指向物體后，所述方法利用所述多個圖像中由所述增壓氣體產(chǎn)生的(至少)對比度來生成所述物體的三維表征。
[0008]此外，所述氣體可以是諸如氙氣之類的稀有氣體。這樣，所述氣體不會與所述物體發(fā)生破壞性反應(yīng)。所述X射線可由產(chǎn)生X射線的CT機(jī)控制。為了獲得所述物體的三維圖像，所述方法還可使所述室旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生所述多個圖像。
[0009]所述壓力可在任何多個壓力范圍內(nèi)變動，例如從約I個大氣壓至約50個大氣壓。而且，當(dāng)改變所述密封室內(nèi)的所述壓力時，所述方法可在第一壓力下產(chǎn)生所述物體的至少一個測試圖像，并且然后根據(jù)所述測試圖像中所示的所述第二部分與所述氣體之間的所述對比度來改變所述室內(nèi)的所述壓力。在示例性實(shí)施方式中，所述物體的所述三維表征示出拓?fù)涞奈矬w細(xì)節(jié)，從而能夠測量所述拓?fù)涞奈矬w細(xì)節(jié)中的至少一個細(xì)節(jié)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，一種對異質(zhì)物體成像的方法將所述異質(zhì)物體定位在具有室的固定裝置內(nèi)。所述固定裝置還具有用于接收氣體并且通常密封所述室的閥。因此，所述物體在所述室內(nèi)。接著，所述方法將所述固定裝置定位在CT機(jī)的活躍區(qū)，將輸氣管道流體連接至所述閥，并且使惰性氣體通過所述輸氣管道與所述閥輸入所述室中。所述惰性氣體可包括氙氣、氬氣以及氪氣中的一種或多種。所述方法接著增大所述密封室內(nèi)的壓力以增大所述室內(nèi)的所述氣體的密度，然后將X射線能量指向所述CT機(jī)的所述活躍區(qū)以產(chǎn)生所述物體與所述增壓氣體的多個二維圖像。最后，所述方法由所述多個圖像生成所述物體的三維表征。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施方式，一種用于對所述異質(zhì)物體成像的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具有固定裝置，該固定裝置具有:1)具有用于接納物體的室；以及2)用于接收氣體并且通常密封所述室的閥。所述系統(tǒng)還具有其尺寸被確定為接納所述固定裝置的活躍區(qū)的CT機(jī)、用于通過閥將惰性氣體添加至所述室中的機(jī)構(gòu)以及用于增大所述密封室內(nèi)的壓力以增大所述室內(nèi)的所述氣體的密度的機(jī)構(gòu)。此外，所述系統(tǒng)還具有用于操縱X射線能量朝向所述CT機(jī)的所述活躍區(qū)以產(chǎn)生所述物體與所述增壓氣體的多個圖像的裝置。所述多個圖像示出具有對比陰影的所述增壓氣體與所述物體。最后，所述系統(tǒng)具有用于由所述多個圖像生成所述物體的三維表征/圖像的裝置。
[0012]本發(fā)明的示例性實(shí)施方式實(shí)施成具有其上具有計算機(jī)可讀程序代碼的計算機(jī)可用媒介的計算機(jī)程序產(chǎn)品。根據(jù)常規(guī)操作，計算機(jī)系統(tǒng)可讀取并且利用計算機(jī)可讀代碼。
【附圖說明】
[0013]本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)下文參照以下馬上要概述的附圖論述的“示例性實(shí)施方式的描述”會更理解本發(fā)明的多種實(shí)施方式的優(yōu)勢。
[0014]圖1示意性示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的可成像的異質(zhì)物體。
[0015]圖2示意性示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的諸如圖1的異質(zhì)物體之類的異質(zhì)物體成像用的系統(tǒng)。
[0016]圖3示意性示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的異質(zhì)物體成像用的成像固定裝置的側(cè)視圖。
[0017]圖4示意性示出圖3的固定裝置沿剖切線4-4的剖面圖。
[0018]圖5示意性示出圖3的固定裝置經(jīng)過與圖4中所示的剖面大體正交的剖面的剖切立體圖。
[0019]圖6示意性示出圖3中所示固定裝置的立體分解圖。
[0020]圖7示出使用圖2的系統(tǒng)使根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的異質(zhì)物體成像的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0021]在示例性實(shí)施方式中，X射線成像系統(tǒng)捕獲異質(zhì)物體的X射線可見的低密度/衰減部分。事實(shí)上，系統(tǒng)可在不損壞或基本不改變物體的任何部分的情況下捕獲圖像。為達(dá)到此目的，系統(tǒng)使異質(zhì)物體密封在填充設(shè)備室的氣體內(nèi)。設(shè)定室內(nèi)的壓力并選定氣體以在物體的低衰減部分與增壓氣體之間提供足夠的影像對比度。增壓系統(tǒng)形成與物體的低衰減部分的邊界，由此使氣體具有基本與物體的受氣體束縛部分相同的邊界拓?fù)洹?br>[0022]利用這種技術(shù)，X射線系統(tǒng)捕獲增壓氣體與物體的多個二維圖像，這些二維圖像提供物體的低衰減部分的拓?fù)?、尺寸以及形狀的?xì)節(jié)。當(dāng)然，X射線系統(tǒng)還捕獲這些相同圖像中捕獲物體的高衰減部分。然后，這些二維圖像可轉(zhuǎn)換成實(shí)際物體在尺寸與結(jié)構(gòu)上的準(zhǔn)確三維表征。因此，傳統(tǒng)的度量技術(shù)可在不接觸物體的情況下準(zhǔn)確測量物體的尺寸。以下論述示例性實(shí)施方式的細(xì)節(jié)。
[0023]圖1示意性示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的可被成像的異質(zhì)物體10。具體而言，圖1中所示的物體10是意圖在受損動脈內(nèi)通過手術(shù)植入的傳統(tǒng)支架。例如，心臟病科醫(yī)師會在移除導(dǎo)致心臟病的動脈斑塊后將支架植入患者的動脈中。因此，支架的物理結(jié)構(gòu)與構(gòu)成可能是生與死之間的差異。換而言之，不準(zhǔn)確的尺寸或不完善的結(jié)構(gòu)可給患者招致災(zāi)難性后果。
[0024]如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知，支架是通常具有柔韌的金屬框架或網(wǎng)格12的管狀裝置，其支撐織物或聚合物基材14。此外，基材14可包括意圖確?；颊邉用}不再被堵塞的藥物或其它物質(zhì)。據(jù)發(fā)明人所知，為了核查支架的尺寸，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在顯微鏡下手動檢查支架。此過程耗時，并且固有地具有不準(zhǔn)確性。
[0025]使用當(dāng)前最先進(jìn)的計算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)16( “圖2的CT系統(tǒng)16”)也不可行，因?yàn)橹Ъ艿木酆衔锘蚩椢锊糠謱τ赬射線而言是不可見的。換而言之，支架的聚合物