技术领域
本发明涉及一种通过使用多次拍摄曝光技术来在数字放射显影（radiography）检测器上获取多幅部分X射线图像以生成拉长的身体的辐射图像的方法。
背景技术
在放射显影术中，有时获取诸如整个脊柱或腿部之类的具有长的长度的区域的图像。在计算机放射显影术（CR）中，用彼此部分重叠的成像板（IP）来获取图像，并且通过合成这些部分图像来创建长的长度的图像。通过对覆盖待成像区域的已知几何形状的对象进行叠加并且对部分图像进行校正和对准以对已知几何形状的对象进行重构，可以获得精确的对准和测量（参见EP0919858、EP0866342）。由于在单次X射线曝光中采集全部图像，所以该技术不遭受患者移动。
在近些年，数字放射显影术（DR）已经成为CR的有价值的替代。在DR中使用的平板检测器（FPD）比针对CR的IP的检测器更昂贵，因此需要对CR的一次拍摄长的长度的成像技术的替代。通过移动FPD的位置同时转动X射线管或使X射线管平行于FPD移动来获取多幅部分图像，并且粘贴这些部分图像以获得合成的长的长度的图像，这被实现。在该FDP和X射线管移动期间，患者可能移动，由此引入了需要在图像合成中补偿的伪影（artifact）。
通常获取的长的长度的图像以对超过穿过大于单个FPD的区域的患者执行长度和角度测量。
因此，重要的是，创建在其中患者的部分图像的对准和校准为精确的图像。如果患者能够完全站着不动，这就可以用公知技术来实现，诸如在2011年3月7日提交的题目为“Radiographic imaging method and apparatus”的共同未决欧洲申请EP11157111.3中描述的公知技术。不幸地，大多数需求长的长度的检查的患者遭受了这样的状况，所述这样的状况使得在图像采集的时间期间难以站着不动。因此，用一定量的重叠对部分图像进行定位，使得用户能够对部分图像进行定位，以基于重叠区域中的图像内容来形成合成图像。
为了减少X射线曝光量，需要具有不同大小的图像。这可以通过操控准直器来实现，所述准直器基于曝光的大小来调节以阻挡X射线，由此减少了对患者的曝光。
欧洲专利申请1 484 016 A1涉及用数字检测器采集合成图像。计算合成图像的单独分量图像的位置。首先，识别趋向移动的结构，并且随后可以将不均匀准直角度用于不同分量图像，以避免将这些结构放置在重叠的区域中。该方法需求对这些结构的位置的识别或估计。
本发明的目的是，优化部分图像的大小的计算，以致减少在对拉长的身体成像中发生的且源于多次拍摄曝光和图像记录期间的患者移动的上述问题。
发明内容
通过具有权利要求1中陈述的具体特征的方法来实现上述方面。在从属权利要求中陈述针对本发明的优选实施例的具体特征。
本发明的方法包括步骤：通过多次拍摄辐射以及读取直接放射显影检测器来生成所述拉长的身体的部分重叠的部分辐射图像的序列，以及粘贴部分图像以形成合成图像。
根据本发明，基于部分图像的计算的数目来确定部分图像的大小和位置，使得相比于由表示不易移动的拉长的身体的部分的部分图像所覆盖的区域而言，表示在所述多次拍摄辐射期间最易移动的拉长的身体的部分的部分图像覆盖了较大区域。
优选地，如果使用的成像系统的物理限制允许该配置，则在多次拍摄曝光期间最易移动的部分图像的长度基本上覆盖检测器的整个辐射敏感区域。
在优选的实施例中，计算部分图像的长度，使得在多次拍摄曝光期间最易移动的患者的部分在单个检测器区域上在一个拍摄中被记录。部分图像的宽度通常是恒定的。部分图像的长度的设置由X射线源和辐射快门（shutter）或准直器的适当的设置来实现。
对于诸如患者在直立的位置上的全脊柱或全部腿部图像之类的拉长的身体的图像而言，已经观察到的是，针对从地面起较高的位置，移动量较大。对于该观察存在两个主要原因。首先，由固有定位于高位置处的患者的呼吸引入移动。其次，在靠近地面的位置处患者是更稳定且稳固的。这在图1中图示。用该观察，决定的是，（给定检测器的尺寸的情况下）最好尽可能大地获取最高图像，以使需要补偿患者移动的校正最小化。
当从在水平位置上的患者获取全脊柱图像时，最易移动的身体部分可以是较上的身体部分。然而在获取全腿部图像的躺着的患者的情况下，这可以是腿部的较低部分。
在直立的位置上，物理限制可以暗指较低图像是覆盖检测器最大部分的图像。在那种情况下，计算其它的部分图像的长度，使得在多次拍摄曝光期间对应于最易移动的身体部分的部分图像基本上覆盖辐射检测器的整个辐射敏感部分。
根据本发明的实施例，首先确定待成像的拉长的身体的总长度。
接下来，基于确定的长度和所述部分图像之间的重叠的预确定的一个或多个量，来计算对拉长的身体进行成像所需求的部分图像的数目。
然后，基于部分图像的计算的数目，计算部分图像的大小和位置，使得相比于由其它的部分图像所覆盖的区域而言，在X射线敏感检测器区域的较大区域（优选地为基本上整个区域）上对在多次拍摄曝光期间包括最易移动的身体部分的部分图像进行成像。部分图像的大小和位置可以由X射线源和准直器或X射线快门的设置来表示。
部分图像的大小（长度）可以由用户输入，或者或可以由处理器计算。可替换地，部分图像的大小（长度）可以由能够指示患者大小的装置输入。
读出通过多次拍摄曝光来生成的部分图像，并且将其粘贴以形成拉长的图像。
根据以下的描述和附图，本发明的另外的优点和实施例将变得显而易见。
附图说明
图1是在直立位置上的患者越靠近地面越稳定这一事实的图示。腿的高度处的位移（d）远小于胸部处的位移（D），
图2是支持管旋转的吊顶式系统和落地式系统的图示，
图3是针对具有长度L的给定输入区域的四个部分图像的位置的图示。左图使用针对最高的三个图像的完整的检测器。右图是仅仅两个最高的图像使用完整的检测器的设置的图示，
图4是底部图像需要大于第二最低图像的设置的图示，这是因为否则检测器将与地板碰撞，
图5是以这样的方式定位的U型臂的图示，所述这样的方式是保持X射线源针对三个位置是稳定的，
图6是几何形状及其变量的描述，其在计算中使用以在三个图像设置中计算U型臂的位置，
图7图示了在给定了df=1、dm=0.8、S=0.43、ov=0.07的情况下以β1为函数的y3的函数关系，
图8是描述涉及选择针对能够执行长的长度的成像的系统的图像数目和几何形状配置的步骤的流程图。
具体实施方式
能够实执行长的长度的成像的X射线系统是以不同的配置可用的，其中每个配置都区别地控制，以获得关于长的长度的成像的最优结果。这些配置的共同部分是：包括生成X射线的X射线源的X射线生成单元；可调节并且减少X射线投影在其上的区域的准直器单元；能够基于生成的X射线来收集图像的X射线成像单元。
大多数现代系统包括控制器，以控制X射线生成单元和X射线成像单元。需要执行自动的长的长度的成像的自动系统还包括用于X射线生成单元与X射线成像单元的位置的定位机构和控制器。在诸如C型臂或U型臂之类的系统中，组合了一些机构和控制器。
根据本发明，已经决定，（在给定检测器尺寸的情况下）尽可能大地在多次拍摄曝光期间获取表示最易移动的那部分拉长的身体的部分图像，以使需补偿偶然的患者移动的校正最小化。这具有额外的优点：对于起始于寰椎的通常的直立的全脊柱图像而言，对大多数患者，在单个拍摄中对包含肺和心脏的区域进行成像。这进一步减少了由患者移动引入的伪影，并且避免了心脏的双倍曝光。
大多数现有技术系统将需要成像的区域划分为相等的部分。这正确地减少了涉及对X射线生成单元和X射线成像单元进行定位的计算的复杂性和数目。
在下一部分中，当患者在直立的位置上时，针对吊顶式系统和U型臂的公式将被导出，以在最高位置处获取最大的图像。
清楚的是，当最易移动的身体部分在另一个位置上时，类似的公式可以被导出，用于计算部分图像的尺寸（借助关于X射线源、准直器和检测器的设置来表示），并且在给定检测器的尺寸的情况下，那个部分图像的尺寸尽可能大。
吊顶式系统或落地式系统
对于X射线源可以从图2中描绘的X射线成像单元独立地旋转的吊顶式（或落地式）系统而言，在下文中给出涉及的计算。
给定顶部位置T和底部位置B，用于成像的总长度L通过以下获得：
。
在图3和图4中给出使变量和几何形状清晰的图示。在其中该区域需要划分的部分图像的数目N是：
其中，S是检测器可以成像的最大高度，而ov是重叠的期望数目。
这允许我们计算针对每个部分图像的顶部位置ti和底部位置bi，其中
根据每对位置ti、bi，用以下等式容易计算针对每个部分图像的中央高度的位置和准直器大小：
大多数形式（模式）支持作为对检测器进行定位并且对准直器进行调节的输入的部分的值（yi、hi）的组合。
当看图3的左侧部分时，我们看到这种计算方案可以在区域底部导致非常小的部分图像。如果诸如例如以下之类的条件是真实的，则可以通过改变计算方案来容易地防止这点。
在这种条件下可以使用的新方案为：
图3图示了新计算方案（右侧）与旧计算方案（左侧）之间的区别。
因为长的长度的成像经常用来从腿部采集图像，所以以上描述的计算方案可以对成像单元进行定位到无法达到的位置。在图4中图示了这点。因为成像单元已经固定了尺寸，所以不可以使用先前提出的计算方案，这是因为成像单元将定位到地面以下。假设e是可以由检测器在其最低位置成像的最低点，我们可以重新定义变量B’，针对所述变量B’我们可以应用以上的计算方案，但是现在B’作为底部位置，并且N’+1个位置的最终得到的数目：
。
U型臂配置
在下文中给出了涉及当保持X射线源稳定时对U型臂的检测器部分进行正确定位的计算。在图5中给出了典型的U型臂配置的图示。在图6中给出了针对具有三个部分图像的序列的U型臂的示意表示，在其中线[sy1-sy2]表示U型臂的旋转点仅可以以垂直方式移动的位置。如果我们使用针对第一个部分图像的完整检测器：
，
并且将X射线源放置在位置y2=0处，我们就可以用以下等式描述几何形状：
其中，df是检测器与U型臂的旋转点之间的距离，而dm是从U型臂的旋转点到针对顶部部分图像的X射线源的距离。针对T求解这些等式给出：
与以上推导类似，我们可以通过求解一下来推断出作为df、dm、β1的函数的t2的位置：
针对t2：
与针对吊顶式系统的计算方案的推导类似，我们可以描述2种情况。在第一种情况下，我们假设通过使用完整检测器来获取第二个部分图像。在第二种情况下，（t2-ov/2，b2+ov/2）之间的区域将是（b2+ov/2，B）之间区域的两倍大。
第一种情况可以探究如下：
当给定ov、S、dm、df时在β1针对t2求解两个等式是可能的，但是是计算上昂贵的。由于在β1针对t2的等式对于优化表现良好（参见图7），所以还可能的是在数值上确定针对β1的值。
在第二种情况下，针对t2的值应该为（再次在这种假设下，即将我们的X射线源定位在y2=0处，并且B是负值）：
再次，解析解与数值解针对β1都是可能的，其中优选数值解，这是因为长度计算包括在解析解中。
以上公式生成了针对最初的2个图像的位置的全部必需信息，以发现最后的部分图像的位置，我们首先确定作为β1、β2的函数的y3的位置：
这导致
。
为了发现作为β1、β2的函数的y3的另一个函数，首先确定针对t3和b3的函数。给定：
我们发现：
给定：
针对b3的解为
如果我们在以下中替代针对t3和b3的函数：
我们得到：
再次，针对β2的解析解存在，但是需要许多计算努力。具有全部固定参数（除了β2）的等式1与等式2之间的针对平方差的数值解将快速地收敛于β2的解。清楚的是，类似的计算可以用于具有2个或更多个图像的设置，或用于检测器定位于地面附近的情况。
为了确定需要覆盖给定区域的部分图像的数目，不存在单个的公式。解使用选择合适的几何形状的算法。在图8中描绘了这种算法。
针对U型臂的几何形状的示例顺序为：
针对1个部分图像的几何形状，
针对2个部分图像的几何形状：顶部部分图像覆盖区域的2/3，底部部分图像覆盖1/3，
针对2个部分图像的几何形状：顶部部分图像使用完整的检测器，
针对3个部分图像的几何形状：顶部部分图像使用完整的检测器，中间的部分图像覆盖减去顶部图像的区域的2/3，底部部分图像覆盖1/3，
针对3个部分图像的几何形状：顶部部分图像和中间的部分图像使用完整的检测器
……。