具体实施方式

在本文中公开了相对传统成像系统维持或提高图像质量并且最小化患者的x射线剂量的成像系统和方法。所公开的成像系统可以被认为是监测、跟踪并且学习与在各种手术期间生成的x射线剂量相关联的成像系统和外科医生参数的智能成像系统。成像系统监测趋势并且向外科医生提供反馈以改善设置，以用于提高的图像质量和降低的x射线剂量。

以下说明书本质上仅是示例性的。应当理解，贯穿附图，对应的附图标记指示相同或对应的部分和特征。虽然以下的教示主要关于成像系统(诸如医疗成像系统(诸如，由美敦力公司售卖的那些)或C形臂(C-Arm)成像系统)被描述，但是该教示可应用于其他的成像系统。

图1示出可包括服务器12、中央提供者设备14、网络16以及手术操作系统18的成像网络10。手术操作系统可位于一部位处并且包括导航系统和成像系统，如以下进一步所描述的。手术操作系统18中的每一个包括源控制模块19。源控制模块19控制x射线源(其示例在图2中示出)用于由手术操作系统18执行的x射线成像。各种参数被监测、被跟踪并且被存储在手术操作系统18中，该各种参数可经由网络16被传输到中央提供者设备14。源控制模块19可生成用于x射线成像的推荐的设置和/或从中央提供者设备14接收推荐的设置。中央提供者设备14可基于从手术操作系统18接收的参数生成推荐的设置。服务器12、中央提供者设备14和手术操作系统18可包括相应的存储器和收发机用于存储和传输参数。网络16可以是局域网、广域网、无线网络等。网络16可包括因特网。

服务器12可存储记录，诸如，手术记录20、患者记录22、和外科医生记录24、以及表格26。手术记录20可存储对应于相应的手术的手术参数。手术参数可以包括推荐的参数和/或提供者参数。推荐的参数可以是基于被监测的、被跟踪的和/或历史的值、预定值和/或提供者参数而被推荐的参数。提供者参数可以是由提供者(例如，中央提供者设备14)推荐的参数。推荐的参数和提供者参数可各自包括在不同的手术期间使用的并且由不同的外科医生进行的成像系统设置。成像系统设置可包括x射线源电压(例如，以千伏为单位)、发电机电压、电流电平(例如，以毫安为单位)、剂量周期(例如，以秒为单位)和/或其他的成像系统设置。推荐的参数和提供者参数可由源控制模块19和/或中央提供者设备14确定。中央提供者设备14可基于由源控制模块19收集的和/或推荐的参数生成推荐的参数和/或提供者参数。

患者记录22可各自包括患者参数。患者记录中的每一条可包括针对特定患者和对应的手术的参数。可针对已经或将要经受多个手术的患者存储多于一条记录。每一条记录的患者参数可包括：患者标识符(ID)；患者的体重；一个或多个感兴趣的区域(ROI)；患者的大小(例如，患者的尺寸)；患者的一部分或者整个身体的体积；患者的器官、骨头、ROI或其他部分的形状；性别；年龄；病史；解剖结构的ID(例如，患者的头盖骨、膝盖、脊柱或其他部分的ID)；ROI的ID；和/或其他的患者参数。患者的大小和/或体重可以指示在患者体内的脂肪组织的百分比。ROI可包括一个或多个身体部分。患者的尺寸可包括患者的身体部分和/或整个身体的尺寸。尺寸可以简单地包括例如高度、宽度、长度或者可以是复杂的尺寸以标识身体部分或整个身体的外围(或外部尺寸)。尺寸可以是内部器官或骨头的尺寸。尺寸可以是ROI的尺寸。

外科医生记录可包括针对相应的外科医生以及对应的手术的参数。每一条记录可与特定外科医生、特定手术和/或具有类似患者参数的一个或多个患者相关联。每一条记录可包括外科医生参数，外科医生参数可包括：外科医生的ID；针对每一个患者的低和/或高x射线源电压；发电机电压；发电机电流电平；针对每一个患者的x射线源电流电平；针对特定手术的典型的外科医生低和/或高x射线源电压；针对特定手术的典型的外科医生x射线源电流电平；最后使用的低和/或高x射线源电压；最后使用的x射线源电流电平；针对特定患者的剂量周期；典型的和/或最后使用的剂量周期；x射线源占空比；x射线源开启周期；x射线源关闭周期等。

表格26可将存储在记录20、22、24中的参数和/或设置与推荐的x射线源设置进行联系。表格26不是静态的，而是可在执行手术之前、期间和/或之后被连续地修改和添加。推荐的x射线源设置可以基于所确定的图像质量值和x射线剂量。推荐的x射线源设置可以是预定的、由源控制模块19中的一个或多个确定的，和/或由中央提供者设备14确定的，如以上所描述的。推荐的x射线源设置可以基于在对应的被执行的手术期间和/或之后由图像控制模块(其示例在图2中被示出)和/或源控制模块19确定的和/或由外科医生指示的图像质量值。指示的图像质量值可由外科医生输入到源控制模块19。手术可在尸体上或活着的患者上做。

图2示出了手术室(或者手术房间的里面)30以及用户31(例如，医生)在对象(例如，患者)32上执行手术。在执行手术中，用户31使用成像系统33来获取患者32的图像数据。所获取的患者32的图像数据可包括二维(2D)或三维(3D)图像。可使用所获取的图像数据生成模型。该模型可以基于所获取的图像数据使用各种技术(包括代数迭代技术)生成的三维(3D)体积模型。图像数据(被指定为34)可被显示在显示设备35上，并且此外，可被显示在与成像计算系统36相关联的显示设备36a上。所显示的图像数据34可包括2D图像、3D图像、和/或时间变化的4D图像。所显示的图像数据34还可包括所获取的图像数据、所生成的图像数据、和/或所获得的图像数据与所生成的图像数据的组合。

所获取的患者32的图像数据可被获取为2D投影。2D投影可随后用于重建患者32的3D体积图像数据。而且，可从该3D体积图像数据生成理论的或前向的2D投影。因此，图像数据可用于提供2D投影和/或3D体积模型。

显示设备35可以是计算系统37的一部分。计算系统37可包括多种计算机可读介质。该计算机可读介质可以是由计算系统37访问的任何可用介质，并可包括易失性和非易失性介质、以及可移动、不可移动介质。作为示例，计算机可读介质可包括计算机存储介质和通信介质。存储介质包括，但不限于，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光盘存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其它磁性存储设备、或者可用于存储计算机可读指令、软件、数据结构、程序模块、以及其他数据且可以由计算机37访问的任何其它介质。计算机可读介质可被直接访问或通过诸如因特网之类的网络被访问。

在一个示例中，计算系统37可包括输入设备38(诸如，键盘)、以及可与计算系统37合并的一个或多个处理器39(该一个或多个处理器可包括多处理核处理器、微处理器等)。输入设备38可包括任何合适的设备，以使用户能够与计算系统37交互，诸如，触摸板、触摸笔、触摸屏、键盘、鼠标、操纵杆、轨迹球、无线鼠标、可听控件或者它们的组合。进一步地，虽然计算系统37在本文中被描述和被示为包括与显示设备35分立的输入设备38，但是计算系统37可包括触摸板或平板计算设备，并且可被集成在计算系统37内或者成为计算系统37的一部分。可在计算系统37与显示设备35之间提供连接件(或通信线)40以用于数据通信，以允许驱动显示设备35示出图像数据34。

成像系统33可以是O形臂成像系统、C形臂成像系统或其他合适的成像系统。成像系统33可包括移动推车41、成像计算系统36以及台架42(或者x射线扫描仪台架)。台架42包括x射线源43、准直器(未示出)、多行检测器44、平板检测器45以及转子46。x射线源43可包括发电机和/或可与发电机连接。参考图2，移动推车41可从一个手术室或房间被移动到另一手术室或房间，并且台架42可相对于移动推车41被移动。这允许成像系统33可移动并用于各种手术，而不需要资金花费或专用于固定成像系统的空间。虽然台架42被示作可移动，但是台架42可不与移动推车41连接并且可以在固定的位置中。

台架42可限定成像系统33的等中心点(isocenter)。就此，穿过台架42的中心线C1限定成像系统33的等中心点或中心。通常，患者32可沿着台架42的中心线C1被放置，使得患者32的纵轴与成像系统33的等中心点对齐。

成像计算系统36可独立地控制多行检测器44、平板检测器45和转子46的移动、定位和调整，以经由处理器39的图像处理模块47实现图像数据获取。经处理的图像可被显示在显示设备35上。

在操作期间，x射线源43发射穿过患者32的x射线，该x射线被多行检测器44或平板检测器45检测到。由x射线源43发射的x射线可由准直器进行成形(shape)并发射以被多行检测器44或平板检测器45检测到。准直器可包括可被控制以对由x射线源43发射的x射线进行成形的一个或多个叶(leaf)。准直器可将由x射线源43发射的x射线成形为与多行检测器44以及平板检测器45的形状对应的光束。多行检测器44可被选择成获取解剖结构的低对比度区域(诸如，软组织的区域)的图像数据。平板检测器45可被选择成获取解剖结构的高对比度区域(诸如，骨头)的图像数据。x射线源43、准直器、多行检测器44以及平板检测器45可各自被耦合到和/或被安装到转子46上。

多行检测器44和平板检测器45可被耦合到转子46以：(i)与台架42内的x射线源43以及准直器在直径上相对，并且(ii)相对于彼此独立地可移动并且可移动成与x射线源43和准直器对齐。在一个示例中，多行检测器44可被定位成使得平板检测器45可与多行检测器44相邻。在一个替代示例中，平板检测器45可在使用平板检测器45的图像被获取时在多行检测器44之上被移动成与x射线源43对齐。在另一示例中，多行检测器44可被定位在平板检测器45之上。作为进一步的替代，多行检测器44以及平板检测器45可各自分开地移动，使得所选择的多行检测器44或平板检测器45可与x射线源43以及准直器对齐。当多行检测器44与平板检测器45中的所选的那个检测器与x射线源43以及准直器基本上相对或分开大约180度时，多行检测器44与平板检测器45中的所选的那个检测器可与x射线源43以及准直器对齐。

因为x射线源43、准直器、多行检测器44以及平板检测器45被耦合到转子46，所以x射线源43、准直器、多行检测器44以及平板检测器45在台架42内绕患者32可移动。因此，多行检测器44和平板检测器45能够围绕患者32在360°运动中被旋转，如由箭头48所指示的。x射线源43和准直器可与多行检测器44和平板检测器45中的至少一个一致地移动，使得x射线源43和准直器保持与多行检测器44或平板检测器45大体180°分开并与多行检测器44或平板检测器45相对。

台架42具有多个运动自由度。台架42可相对于患者32被放置在上面的桌子49被等轴地(isometrically)摆动(sway)或摇摆(swing)(本文也称为等摆(iso-sway))。等轴的摇摆由箭头50指示。台架42可以是：相对于患者32倾斜(如由箭头51所指示的)；相对于患者32纵向地移动(如由箭头52所指示的)；相对于移动推车41以及横切于患者32上下移动(如由箭头53所指示的)；以及远离或朝向移动推车41移动(如由箭头54所指示的)。台架42的这些不同的运动自由度允许x射线源43、准直器、多行检测器44和平板检测器45相对于患者32被定位。

成像系统33可被成像计算系统36精确地控制，以相对于患者32移动x射线源43、准直器、多行检测器44和平板检测器45，以生成患者32的精确图像数据。此外，成像系统33可经由连接件55与处理器39连接，连接件55包括从成像系统33到处理器39的有线或无线的连接或物理介质转移。因此，用成像系统33收集的图像数据也可从成像计算系统36被转移至计算系统37以用于导航、显示、重建等。

还可在非导航手术或导航手术期间使用成像系统33。在导航手术中，定位器(包括光学定位器60和电磁定位器62中的任一者或两者)可被用于在相对于患者32的导航域内生成场、或接收或发送信号。如果需要的话，与执行导航手术相关联的部件可被集成在成像系统33内。可将相对于患者32的导航空间或导航域登记至图像数据34来允许登记被定义在导航域内的导航空间以及由图像数据34所定义的图像空间。患者跟踪器(或动态参考框架)64可与患者32连接以允许动态的登记并且维持将患者32登记到图像数据34。

随后可相对于患者32来跟踪仪器66以允许经由导航系统81的导航手术。仪器66可包括光学跟踪设备68和/或电磁跟踪设备70，以允许利用光学定位器60或电磁定位器62中的任一者或两者来跟踪仪器66。仪器66可包括与导航接口设备74的通信线72，该导航接口设备74可与电磁定位器62和/或光学定位器60通信。导航接口设备74可随后经由通信线80与处理器47通信。连接件或通信线40、55、76、78、或80可以是如所示的基于线的，或者对应的设备可彼此无线地通信。

仪器66可以是介入性仪器和/或植入物。植入物可包括心室或血管支架、脊柱植入物、神经支架等。仪器66可以是介入性仪器，诸如，深脑刺激器或神经刺激器、消融设备或其他合适的仪器。跟踪仪器66允许利用登记的图像数据34而无需直接查看患者32体内的仪器66的情况下查看仪器66相对于患者32的位置。例如，仪器66可被图解地示作叠加在图像数据34上的图标。

进一步地，成像设备33可包括跟踪设备，诸如，将利用相应的光学定位器60或电磁定位器62跟踪的光学跟踪设备82或电磁跟踪设备84。跟踪设备82、84可直接与x射线源43、多行检测器44、平板检测器45、转子46、台架42、或成像系统33的其他合适的部件相关联，以确定x射线源43、多行检测器44、平板检测器45、转子46、和/或台架34相对于所选参考框架的位置或定位。如所示的，跟踪设备82、84可被定位在台架42的壳体的外部上。因此，包括仪器66的成像系统33的各部分可相对于患者32被跟踪，以允许对患者32相对于图像数据34的初始登记、自动登记或继续登记。

图像处理模块(IPM)47可从输入设备36c接收用户输入数据，并且可将图像数据34输出到显示设备35或者显示设备36a。用户输入数据可包括获取患者32的图像数据的请求。基于用户输入数据，IPM 47可生成检测器信号与运动信号。检测器信号可包括用于图像获取的所选检测器。运动信号可包括转子46移动到所选择的位置以获取图像数据的运动轮廓。运动信号可以是从IPM 47被提供给台架控制模块85的命令或指令信号。台架控制模块85可被包括在台架42中和转子46上，并且基于指令信号定位转子46。

处理器39或者移动推车41可包括导航控制模块(NCM)87和源控制模块(SCM)89(例如，图1的SCM 19中的一个)。NCM 87相对于患者32跟踪仪器66，以允许示出仪器66相对于图像数据34的被跟踪位置，以用于执行手术。SCM 89可控制、监测、跟踪、调整和/或设置x射线源参数(例如，x射线源电压、电流电平和/或剂量周期)。SCM 89可基于先前使用的、当前的和/或被输入的x射线源参数访问手术参数、患者参数、外科医生参数和/或推荐的参数。SCM89可基于被访问的手术参数、患者参数、外科医生参数和/或推荐的参数和/或先前使用的、当前的和/或被输入的x射线源参数提供推荐的x射线源参数。这在下面更详细地予以描述。IPM 47、NCM 87和SCM 89可与彼此通信并且分享数据。IMP 47、NCM 87和SCM 89可被实现为如所示的分开的模块，或者可被实现为单个模块。

IMP 47、NCM 87和SCM 89可被实现在成像计算系统36中、被实现在移动推车30上、或作为处理器26的一部分。IPM 47和/或SCM 89可向x射线源43发送源信号。源信号可命令x射线源36输出或发射至少一个或多个x射线脉冲。x射线脉冲基于由SCM 89设置的x射线源参数被生成。IPM 47和/或SCM 89可向准直器发送准直器信号。准直器信号可指示一个或多个经准直的x射线脉冲的所选形状。经准直的x射线脉冲的所选形状可对应于多行检测器44与平板检测器45中的所选的那个检测器。在这点上，如果选择了多行检测器44，则经准直的x射线脉冲可被准直器成形成匹配多行检测器44的形状。如果选择了平板检测器45，则经准直的x射线脉冲可被准直器成形成匹配平板检测器45的形状。

IPM 47还可接收多行检测器信号作为输入，该多行检测器信号可包括由多行检测器44检测到的一个或多个经准直的x射线脉冲。图像处理模块47还可接收平板检测器信号作为输入，该平板检测器信号可包括由平板检测器45检测到的一个或多个经准直的x射线脉冲。基于所接收到的经准直的x射线脉冲，图像处理模块47可生成图像数据34。

在一个示例中，图像数据34可包括单个2D图像。在另一示例中，图像处理模块47可执行患者32的感兴趣的区域的初始3D模型的自动重建。可以以任何合适的方式执行3D模型的重建，诸如使用代数技术以进行优化。代数技术可包括期望最大化(EM)、有序子集期望最大化(OS-EM)、同时代数重建技术(SART)以及总变差最小化。可基于2D投影提供3D体积重建。

代数技术可包括迭代过程以执行对患者32的重建以用于显示为图像数据34。例如，基于“理论上的”患者的图谱(atlas)或程式化模型或者从其生成的纯粹的或理论的图像数据投影可被迭代地改变，直到理论投影图像与所获取的患者32的2D投影图像数据匹配。随后，程式化模型可被适当地改变为所获取的患者32的2D投影图像数据的3D体积重建模型，并且可在外科手术干预中使用，诸如导航、诊断、或计划干预。就这点而言，程式化的模型可提供关于患者32的解剖结构的附加的细节，这可使得用户31能够有效地计划外科手术干预。理论模型可与理论图像数据相关联以重建理论模型。以此方式，可基于利用成像系统33所获取的患者32的图像数据构建模型或图像数据34。IPM 47可将图像数据34输出到显示设备36a。

处理器39可接收来自IPM 47的检测器信号和运动信号作为输入。基于检测器信号和/或运动信号，处理器39可将控制信号传输(经由线或无线地)到GCM 85。GCM 85可位于转子46上。基于检测器信号，GCM 85可生成第一移动信号以将多行检测器44或平板检测器45中的所选的一个检测器移动成与x射线源43以及准直器对齐。基于运动信号，GCM 85还可生成第二移动信号，以用于在台架42内相对于患者32移动转子46或旋转转子42。可控制x射线源43、准直器、多行检测器44以及平板检测器45围绕患者32的移动，以在相对于患者32的所选位置和取向处获取图像数据。

可在转子46的多个环形位置中的每个处获取2D图像数据。可基于2D图像数据生成3D图像数据。而且，台架42、x射线源43、多行检测器44以及平板检测器45可不在圆圈中被移动，而是可以另一图案被移动，诸如，螺旋形，或围绕患者32或相对于患者32的其他旋转移动。这可减少将患者暴露于辐射。图案(或路径)可以基于成像系统33(诸如，台架42)的移动的非对称的和/或非线性。换言之，路径可以不是连续的，因为台架42可被停止并且以沿着台架42先前跟随的路径的方向往回移动。这可包括跟随台架42的先前振动。

对成像系统33的输入可在输入设备36c、输入设备38、或计算系统37或成像计算系统36内的其他控制模块(未示出)处被接收，和/或由IPM 47内的其他子模块(未示出)来确定。IPM 47可接收请求获取患者32的图像数据的用户输入数据。输入数据可包括关于患者32上的感兴趣的区域是高对比度区域(例如，骨组织)还是低对比度区域(例如，软组织)的信息。在一个示例中，用户输入数据可包括患者32的解剖结构上的感兴趣的区域。IPM 47可基于感兴趣的区域自动地确定使用多行检测器44还是平板检测器45。例如，用户可选择(i)多行检测器44以获得软组织的图像，以及(ii)平板检测器45以获取骨组织的图像。

基于用户输入数据，IPM 47和/或SCM 89可生成源数据与检测器类型数据。IPM 47还可生成运动轮廓数据和准直器数据。源数据可包括输出x射线脉冲或者对成像系统33断电的信号的信息。检测器类型数据可包括用于获取图像数据的所选的多行检测器44或平板检测器45。运动轮廓数据可包括用于台架42内的转子46的移动的所选轮廓。准直器数据可包括将x射线脉冲成形成准直的x射线脉冲以匹配多行检测器44与平板检测器45中的所选的一个检测器的信息。

IPM 47还可接收多行检测器数据与平板检测器数据作为输入。多行检测器数据可指示来自由多行检测器44所接收的经准直的x射线脉冲的能量。平板检测器数据可指示来自由平板检测器45所接收的经准直的x射线脉冲的能量。基于多行检测器数据以及平板检测器数据，IPM 47可生成图像数据34并可将该图像数据34输出到显示设备36a或显示设备35。

处理器39可接收检测器类型数据和运动轮廓数据作为输入。基于检测器类型数据，处理器39可生成平板移动数据或多行移动数据(和/或对应的信号)。平板移动数据可包括平板检测器45移动到的以便与x射线源43以及准直器对齐的所选位置。多行移动数据可包括多行检测器44移动到的以便与x射线源43以及准直器对齐的所选位置。

处理器39或它的模块基于源数据可使x射线源43生成脉冲数据用于准直器的控制。脉冲数据可包括至少一个x射线脉冲的脉冲数据。处理器39和/或它的模块可接收多行移动数据与经准直的脉冲数据作为输入。基于多行移动数据，多行检测器44可移动成与x射线源43对齐。基于所接收的脉冲数据，处理器39和/或它的模块可生成多行检测器数据(和/或对应的信号)以用于IPM 47。处理器39和/或它的模块可接收平板移动数据与经准直的脉冲数据作为输入。基于平板移动数据，平板检测器45可移动成与x射线源43对齐。基于所接收的脉冲数据，平板控制模块可生成平板检测器数据(和/或对应的信号)以用于IPM 47。

基于运动轮廓数据，处理器39可生成转子移动数据(和/或对应的信号)以用于GCM85。转子移动数据可指示转子42在台架34内移动的所选移动轮廓，以实现图像数据的获取。GCM 85可接收转子移动数据作为输入。基于转子移动数据，转子46可在台架42内被移动到期望的位置，以便获取图像数据。

图3示出图2的成像系统33的部分100。部分100可包括x射线源43、GCM 85、SCM 89、x射线检测器44、45以及电源102。GCM 85可包括台架收发机104、台架处理模块106以及台架功率控制模块108。台架收发机104可包括台架媒体访问控制(MAC)模块110和台架物理层(PHY)模块112。台架收发机104、台架处理模块106以及功率控制模块108可从电源102接收功率。

SCM 89包括源收发机114、源处理模块116以及源功率控制模块118。源收发机114包括源PHY模块120和源MAC模块122。源收发机114和源处理模块116可从源功率控制模块118接收功率，源功率控制模块118从第二电源124接收功率。

台架处理模块106可经由收发机104、114和相应的天线130、132与源处理模块116无线地通信。台架处理模块106可直接从传感器140或从源控制模块89接收传感器信号和/或信息。基于来自源处理模块116的信号，台架处理模块106可控制(i)供应至转子46的功率和/或转子46的定位和速度，以及(ii)供应到x射线源43的功率。源处理模块116可生成模式信号，该模式信息被提供给台架功率控制模块108。台架功率控制模块108可基于由模式信号指示的操作模式向致动器、电机、x射线源43和/或检测器44、45供应功率。被供应到x射线源43和检测器44、45的功率被示为POW1和POW2。

源MAC模块122基于从源处理模块116接收的数据和/或信息生成控制信号。源PHY模块120将控制信号无线地传输到台架PHY模块112。源MAC模块122可基于从源处理模块116接收的数据和/或信息生成信息信号。信息信号经由源PHY模块120被无线地传输到台架PHY模块112。台架处理模块106可基于信息信号和/或来自传感器140的信号控制设备(例如，x射线源43、x射线检测器44、45、功率控制模块108等)的操作。

台架功率控制模块108可从发电机(例如，电源102)或其他电源接收功率。电源102、124可以是相同的或不同的电源。功率可以基于来自可以与台架控制模块85和/或源控制模块89连接的传感器140的传感器信号。

源控制模块89和/或源处理模块116可与存储器150连接和/或访问存储器150。存储器150可存储各种参数(或设置)152和表格154。参数152可包括本文中所描述的包括手术参数、患者参数、外科医生参数、推荐的参数等的参数中的任一项。表格154可将手术参数、患者参数和外科医生参数与推荐的参数进行联系。表格154不是静态的，而是可在执行手术之前、期间和/或之后被连续地修改和添加。

图4示出源处理模块(SPM)116的示例，源处理模块116可包括模式模块200、初始化模块202、图像模块204、对齐模块206、图像质量模块208、设置模块210、外科医生评估模块212、连续性模块214、后处理模块216、反馈模块218、确认模块220以及阈值检查和警告模块222。这些模块在以下相对于图5A-5B被描述。

对于图1-4的模块的进一步定义的结构，参见以下图5A-5B4所提供的方法以及以下所提供的术语“模块”的定义。图1-2的系统和/或它们的各部分可使用多种方法(示例性方法在图5A-5B中被示出)被操作。在图5A-5B中，对手术操作系统或它的一部分进行操作的方法被示出。虽然主要关于图1-4的实现描述了以下任务，但是这些任务可容易地被修改成适用于本公开的其他实现。可迭代地执行这些任务。

该方法可在250处开始。在252处，经由输入设备(例如，输入设备38和/或扫描仪)获取外科医生信息。外科医生信息可包括例如外科医生ID或其他标识信息。当外科医生的ID证章(badge)经由输入设备被刷过和/或扫描时，外科医生信息可自动地被上传。外科医生信息可包括所选的手术和/或包括用于由外科医生进行的手术的x射线源参数的外科医生参数。所选的手术可经由输入设备由外科医生来指示。

在254处，SPM 116可接收来自外科医生的输入，该输入激活x射线源参数控制方法。SPM 116可基于输入激活方法。如果方法被激活，则任务258可被执行。x射线源参数控制方法可包括以下任务258-318。当外科医生例如输入外科医生信息和/或在输入设备处刷过或扫描ID证章时，该方法可被激活。SPM 116可在准许方法被激活之前验证外科医生信息。如果方法没有被激活和/或外科医生信息没有被批准，则方法可在256处结束。

在258处，SPM 116执行设置和/或初始化过程，以设置和/或初始化成像系统33。这可包括选择操作模式(258A)、如果还没有获得手术参数则获得手术参数(258B)、如果还没有获得外科医生参数则获得外科医生参数(258C)、如果还没有获得患者参数则获得所选手术的患者参数(258D)、获得正被执行的手术的推荐的参数(258E)以及定向成像系统的成像获取部分(258F)。可基于在任务258期间所获得的参数中的一个或多个按以下所描述地设置初始的x射线源设置。例如，x射线源电压、电流电平和剂量周期可基于患者参数(诸如，身体大小、感兴趣的区域、骨头和/或器官的形状等)被选择。作为另一个示例，可基于其它参数(诸如对于所选的手术的先前存储的图像的像素强度等)设置x射线源参数。x射线源设置可被设置为用于外科医生、部位、成像系统、患者和/或正被执行的手术的最后的设置或预设的设置。

在258A处，模式模块200选择操作模式。模式模块200选择SPM 116和/或成像系统33的其他模块的操作模式。模式可包括自动学习模式、手动模式、后处理模式、患者特定模式和/或非患者特定模式。模式模块200可在相同的时间周期期间选择模式中的一个或多个来操作。例如，模式模块200可在自动学习模式、手动模式和后处理模式中的一个中选择操作，并且还可在患者特定模式和非患者特定模式中的一个中选择操作。

在自动学习模式期间，参数被监测、被跟踪并且被用于将x射线源设置调整到推荐的水平。在自动学习模式期间，设置可被自动地调整到推荐的水平，并且可从外科医生(或用户)请求对推荐的水平的确认。在手动模式期间，参数被监测、被跟踪并且被用于推荐x射线源设置。在手动模式期间，虽然推荐的水平被指示，但是x射线源水平没有被自动地调整。在没有外科医生接受和/或推荐的水平的设置的情况下，x射线源设置不会被调整。自动学习模式和手动模式可在手术之前和/或在手术期间被执行。

后处理模式可在手术之后和/或当手术不在被执行时被执行。后处理模式允许外科医生查看并且评估在手术期间被拍摄的图像，并且基于与在手术期间被使用的x射线源设置不同的x射线源设置后处理图像。这允许外科医生确定改善的x射线源设置以用于后续手术。系统推荐的设置可如以下所描述的在后处理模式期间被提供给外科医生。

在258B、258C、258D、258E处，参数可从存储器(例如，存储器150)、中央提供者设备14和/或其他的存储设备和/或中央地可访问的设备被加载到SPM 116。参数可全部与所选的手术和/或类似的手术相关联。如果例如参数对于所选的手术不是可用的或者是部分可用的，则参数可包括默认参数。默认参数可以是外科医生特定的或者独立于执行所选的手术的外科医生的。x射线源参数可由设置模块210和/或由外科医生来选择。外科医生可批准所选的设置。例如，设置模块210可(i)选择推荐的、预设的、默认的和/或外科医生优选的设置，并且随后(ii)生成对外科医生确认设置的请求。外科医生可随后在继续到任务260之前，确认设置和/或修改设置。在258F处，成像获取部分(例如，检测器44、45)可在进行所选的手术之前被定向到目标和/或预定的初始位置。

在260处，后处理模块216和/或SPM 116可确定后处理模块是否已经被选择。如果SPM 116没有正在后处理模块中操作，则任务262被执行，否则任务272被执行。

在262处，图像模块204可确定是否获取图像或图像集合。图像或图像集合可以是(i)初始(或基线)图像或图像集合、(ii)附加的图像或图像集合、(iii)被用作主图像或主图像集合的图像或图像集合。感兴趣的区域的单个图像可被获取，或者感兴趣的区域或身体部分(例如，一个或多个骨头和/或器官)的图像集合(例如，图像切片)可被获取。在任务264的迭代期间获取的每一个图像或图像集合可被称作样本集合。是否要获取图像或图像集合的确定可基于主图像/图像集合是否可用和/或是否满足预定的最小样本集合。预定的最小样本集合可需要感兴趣的区域的一个或多个图像，和/或区域和/或一个或多个身体部分的每个切片的一个或多个图像。如果图像或图像集合要被获取，则任务264被执行，否则任务272被执行。

在任务264处，图像模块204可获取初始图像或图像集合，或者另一图像或图像集合，如针对任务262所描述的。图像模块204可控制x射线源43和检测器44、45以获取图像。可使用在前面的任务中被加载和/或被选择的x射线源参数操作x射线源43。

在266处，图像模块204和/或质量模块208可确定在264处获取的图像的质量大于预定的阈值。这可包括确定像素强度和/或其他的像素参数(对比度、亮度水平等)，并且与预定的值进行比较以确定图像的质量。图像质量值可基于指示图像的质量水平的外科医生排名的外科医生输入。如果有多于一个图像，则可确定图像的平均质量值并且将图像的平均质量值与预定的阈值进行比较。如果所获取的图像的质量低于预定的阈值，则任务267可被执行，否则任务268可被执行。如果任务267被执行，则所获取的图像可被丢弃和/或被存储用于未来参考。

在267处，x射线源设置可被调整。外科医生可手动地调整设置，或者设置可被自动地调整，并且可基于操作模式提示外科医生确认设置。如果以手动模式操作，则可基于历史数据推荐经调整的设置，并且外科医生可随后接受设置、维持当前的设置或输入不同的设置。如果以自动学习模式操作，则推荐的调整(更新的设置)可被提供并且被设置，并且可提示外科医生确认更新的设置。如果外科医生不接受更新的设置，则维持先前的设置，除非外科医生输入不同的设置和/或调整值。类似的任务在302-318处被执行。任务262在任务267之后被执行。

在268处，图像模块204可确定是否将所获取的图像或图像集合设置为主图像或主图像集合。例如，如果先前的主图像或主图像集合还没有被存储和/或被获取，则这可发生。如果外科医生经由输入设备指示最近所获取的图像或图像集合是主(或预设)图像或主(或预设)图像集合，则这也可发生或替代地发生。如果最后被获取的图像或图像集合将要是主图像或主图像集合，则任务270被执行，否则任务280被执行。在270处，最后被获取的图像或图像集合被标记以被标识为主图像或主图像集合。后续被获取的图像可与主图像进行比较。任务280可在任务270之后被执行。

在272处，图像模块204可确定是否访问先前被存储的主图像或主图像集合。当以自动学习模式、手动模式或后处理模式操作时，任务272可被执行。这可以基于从外科医生接收的输入、和/或被存储并且与外科医生相关联的指示主图像或主图像集合的访问的设置。主图像/图像集合可被存储在以上提及的存储器中。主图像/图像集合可以是最后被获取的图像/图像集合。如果主图像/图像集合被访问，则任务274被执行，否则任务276被执行。在274处，图像模块204访问先前被存储的主图像/图像集合。任务280可在任务274之后被执行。

在276处，图像模块204可确定是否访问先前被存储的图像或图像集合(即，非主图像/图像集合)。这可以基于从外科医生接收的输入、和/或被存储并且与外科医生相关联的指示图像或图像集合的访问的设置。图像/图像集合可被存储在以上提及的存储器中。图像/图像集合可以是最后被获取的图像/图像集合或者其他的图像/图像集合。如果图像/图像集合被访问，则任务278被执行，否则任务280被执行。在278处，图像模块204访问先前被存储的图像/图像集合。

在280处，图像模块204可确定是否已经满足预定的最小样本集合阈值。如果该阈值已经被满足，则任务282被执行，否则任务260可被执行。

在282处，对齐模块206可调整缩放水平，和/或将所获取的和/或所访问的图像(多个)中的一个或多个旋转到主图像(多个)中的对应的主图像。在284处，对齐模块206执行边缘对齐，以将主图像、所获取的图像和/或所访问的图像和/或它们的各部分相对于彼此进行对齐。这可包括比较图像的像素参数(例如，亮度、强度水平、颜色、对比度、锐度值等)，以找到骨头、组织、器官、身体部分、感兴趣的区域等的边缘。相邻像素中的差异可被确定为定位边缘。可以比较在图像的相应象限中的图像中的每一个的预定数量的像素。作为示例，预定数量的最亮像素和/或提供预定图案的像素可被比较，以对齐图像和/或它们的部分。可比较像素的水平行和/或垂直行。图像的全部或部分可被扫描，以提供“最佳拟合(best-fit)”对齐。作为另一个示例，每一个像素具有唯一的一组值(例如，红色值、绿色值和蓝色值)，该唯一的一组值可被比较以提供最佳拟合对齐。每一个图像的相邻像素的红色值、绿色值和蓝色值之间的差异可与其他图像的相邻像素的红色值、绿色值和蓝色值之间的差异进行比较，以提供最佳拟合对齐。边缘对齐可以被执行，以最小化和/或消除图像和/或它们的各部分之间的偏移。可在对齐之前和/或在对齐期间基于被用于每一个图像的x射线源设置缩放图像。

在286处，对齐模块286可确定是否已经建立图像或其部分的有效对齐。如果不同图像的对应像素之间的差异平均起来在预定范围内，或者如果每一个图像的转变(相邻像素之间的差异)在彼此的预定范围内，则有效的对齐可能已经被执行。如果有效的对齐已经被执行，则任务288可被执行，否则任务294可被执行。

在288处，对齐模块288可确定是否已经针对当前图像尝试对齐(任务284已经被执行)超过预定次数。如果对齐已经被尝试超过预定次数，则任务290被执行，否则对齐模块288返回到任务286。在290处，可经由例如显示设备35向外科医生报告对齐错误。如果任务290被执行，则SPM 116可返回到任务260，以获取和/或访问附加的图像。在任务290之后，方法可在292处结束。

在294处，质量模块208可处理包括经对齐的图像的对齐结果。这可包括：处理像素感兴趣的区域，以及(i)在对齐之前分开地评估图像的分开的图像质量值和/或(ii)评估在对齐之后的经对齐的图像的组合结果的组合的图像质量值。在一个实施例中，对齐之后的最新的图像样本集合的像素感兴趣的区域被单独处理以提供图像质量值。

在任务294期间，第二组图像质量值(或一组或多组图像质量值)可被确定。对齐的结果的处理可以基于像素参数(例如，像素强度值、连续性值或其他在本文中所公开的像素参数)和/或患者参数，其可与预定值进行比较和/或被加权并且随后与预定值进行比较。经加权的值可以基于像素参数；基于图像的平均像素强度水平；基于患者参数；基于图像的年龄；基于图像是否属于当前的患者；基于图像是否是用于当前的手术或类似的手术；基于如由外科医生所指示的质量水平；和/或基于其他被存储的质量值等。所确定的第二组质量值可基于具有在预定的相应范围内的像素参数的感兴趣的区域内的像素的数量和/或百分比来被确定。

在296处，如果没有以后处理模式操作，则SPM 116和/或后处理模块216可前进到任务300，否则可前进到任务312。在300处，设置模块210可确定自x射线源设置的最后调整以来的时间量是否大于或等于预定的周期。如果自最后调整以来的时间量大于或等于预定的周期，则任务302可被执行。

在302处，如果以自动学习模式操作，则SPM 116继续到任务304，否则SPM 116执行任务312。在304处，设置模块210、连续性模块214、和/或SPM 116将当前的x射线源设置调整到更新的值。这可包括确定对当前值的调整和/或更新的值。这可包括提供经计算的、经查找的和/或推荐的调整和/或更新的值。调整和/或更新的值可基于表格154被确定，表格154可将手术参数、患者参数、外科医生参数、x射线源参数和图像质量值进行联系，以用于患者32、成像系统33和/或其他的患者和成像系统以针对最高的图像质量和最小的x射线剂量来提供推荐的x射线源设置。在患者特定模式期间，只有与患者32有关的值可被使用。在非患者特定模式期间，其他患者的值可被使用。最高的图像质量和最小的x射线剂量值可能先前已经被验证了。更新的设置可提供与先前被使用的设置相比降低的x射线剂量值。这可以基于在294处被确定的第二组质量值和/或在任务258期间被获得的任何参数。表格可以是具有任何数量的不同参数的多维表格。

如果在当前的图像(或当前被获取的图像)和先前存储的图像之间缺乏连续性，则默认的x射线源设置或最佳拟合设置可被选择。例如，如果缺乏患者(非标准患者或非典型患者)的图像和/或手术正被执行的患者的状况的记录，则这可能发生。例如，可能缺乏罕见状况(诸如，脊柱侧凸或其他罕见的状况)的图像。

在306处，并且当以自动学习模式操作时，确认模块220可请求外科医生来确认更新的设置。如果更新的设置被确认，则任务308被执行，否则任务310被执行。在308处，经调整的设置被维持用于后续的成像和/或处理，并且可被存储在存储器中，和/或被提供给中央提供者设备14，以供由成像系统33和/或其他成像系统未来使用。在310处，确认模块220返回到在更新之前被使用的x射线源设置并且不维持更新的设置。可在任务308、310之后执行任务260。

在312处，当以后处理模式或手动模式操作时，设置模块210和/或后处理模块216提供在304处确定的设置。可经由显示器向外科医生指示设置。外科医生可随后继续当前的设置和/或接受推荐的设置。如果推荐的设置被接受，如在316处所确定的，则设置模块更新设置。如果设置没有被接受，则任务360可被执行。任务312还可包括显示基于更新的设置的被修改的图像，以提供如果更新的设置被使用则图像将会看起来如何的示例。这可包括使用滤波器和/或其他的图像增强技术来后处理图像。这可包括调整图像的像素强度。外科医生可被提示关于相对于针对被用于提供先前被获取和/或被访问的图像的x射线源设置所呈现的x射线剂量，更新的x射线源设置的x射线剂量的差异。

在314处，更新的设置可被存储为针对外科医生和/或手术的另一组设置，如在308处所执行的。在316处，如果更新的设置被接受和/或要被存储为预设(或主)设置，则任务318被执行，否则任务260被执行。外科医生可被提示关于更新的设置是否要被存储为预设或主设置，以供该方法的未来迭代。

以上描述的任务旨在是说明性示例；取决于应用，可顺序地、同步地、同时地、连续地、在重叠的时间周期期间或以不同的顺序执行任务。而且，根据事件的实现和/或事件的序列，任务中的任何一个可不被执行或被跳过。

成像系统33的SPM 116和/或外科医生评估模块212可监测外科医生的趋势。这可包括监测针对类似患者参数和手术参数的相对于其他外科医生的x射线源趋势的特定外科医生的x射线源参数趋势。这些趋势还可与推荐的x射线源设置进行比较。反馈模块218可经由显示设备35向外科医生和/或其他用户提供反馈，该反馈指示外科医生是否正跟随其他外科医生的趋势或者是否正使用导致较差的图像质量和/或较高的x射线剂量的x射线源设置。反馈可被提供给中央提供者设备14，和/或由中央提供者设备14类似地确定。反馈还可指示外科医生的趋势是否远离推荐的设置和/或在外科医生设置和推荐的设置之间的典型的差异。外科医生评估模块212还可以预测针对特定患者和/或手术的外科医生的趋势。例如，如果外科医生随时间逐渐地增大或减小x射线源设置，或始终使用特定x射线源设置，则该信息可经由显示设备被指示。

后处理模式允许外科医生使用以上所描述的方法来评估在外科手术期间所获取的图像，并且随后在后续手术中使用由该方法确定的更新的设置，以用于提高的图像质量和/或降低的x射线剂量。

阈值检查/警告模块222可确定由外科医生选择的x射线源设置是否在(i)典型地由其他的外科医生用于类似患者和类似手术的设置的预定范围之外，和/或(ii)推荐的(中央证明者和/或行业推荐的)设置的预定范围之外。如果在所述的预定范围之外和/或x射线源设置中的任何设置大于或等于预定的最大值，则阈值检查/警告模块222可提示外科医生改变所选择的设置。可向外科医生指示典型的外科医生设置和/或推荐的设置，并且可提示外科医生典型的外科医生设置和/或推荐的设置是否是可接受的。可针对典型的外科医生设置和/或推荐的设置提供样本图像，如以上所描述的。如果x射线源设置中的一个或多个在预定范围之外(这将导致x射线剂量大于预定水平)，则阈值检查/警告模块222可提示用户和/或阻止成像。

以上所公开的方法允许使用图像检测算法和感兴趣的区域对图像进行后分析以提供辐射趋势。目标和/或推荐的x射线源设置可随后基于估计的和/或确定的患者参数(例如，身体习性)被提供，以随后将推荐的设置提供回给用户。这包括特定部位处的成像系统针对推荐的设置通常提供的图像的类型。与成像系统在特定部位处是如何被使用的有关的信息可被提供回给中央提供者设备，和/或被指示给用户和/或技术人员。

在以上描述的方法中，图像样本集合可以以预定的频率被获取，使得图像的后处理可被执行。与图像集合中的每一个相关联的参数可被记录，以供未来评估。每一个图像集合可以是针对特定患者、外科医生、一个或多个手术、一个或多个感兴趣的区域等的。

本公开中所描述的无线通信可完全或部分遵从IEEE标准802.11-2012、IEEE标准802.16-2009、IEEE标准802.20-2008,和/或蓝牙核心规范v4.0来实施。在各种实现中，蓝牙核心规范v4.0可由蓝牙核心规范附录2、3、或4中的一个或多个来修改。在各种实现中，IEEE802.11-2012可由草案IEEE标准802.11ac、草案IEEE标准802.11ad,和/或草案IEEE标准802.11ah补充。

以上描述本质上仅是示例性的并且绝非旨在限制本公开、其应用或者使用。可以各种形式实现本公开的广泛教示。因此，虽然本公开包括特定示例，本公开的真实范围不应该如此受限，因为当研究附图、说明书以及所附权利要求书时，其他修改将变得显而易见。应当理解，可在不改变本公开的原理的情况下以不同的顺序(或者同时地)执行方法内的一个或多个步骤。进一步地，虽然每一个实施例在以上被描述为具有某些特征，但是相对于本公开的任何实施例被描述的这些特征中的任何一个或多个可被实现和/或与任何其他实施例的特征进行组合，即使该组合未被明确描述。换言之，所描述的实施例并不互相排斥，并且一个或多个实施例彼此的排列保持在本公开的范围内。

使用包括“连接”、“接合”、“耦合”、“相邻”、“紧邻”、“在……顶部”、“之上”、“之下”和“设置”的各种术语来描述元素之间(例如，模块、电路元素、半导体层等之间)的空间和功能关系。除非明确地被描述为“直接的”，当第一和第二元素之间的关系在以上的公开中被描述时，虽然该关系可以是没有其他的介入元素存在在第一和第二元素之间的直接的关系，但是还可以是一个或多个介入元素存在(空间上或功能上)在第一和第二元素之间的间接关系。如本文中所使用的，词组A、B、以及C中的至少一个应该被解释成意味着使用非排他逻辑“或”的逻辑(A“或”B“或”C)，并且不应当被解释成意味着“A中的至少一个、B中的至少一个、以及C中的至少一个。”

在本申请中(包括以下的定义)，术语“模块”或术语“控制器”可用术语“电路”来代替。术语“模块”可指代以下各项、是以下各项的一部分、或者包括：专用集成电路(ASIC)；数字电路、模拟电路、或混合的模拟/数字分立电路；数字电路、模拟电路、或混合的模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享的，专用的，或者组)；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享的，专用的，或者组)；提供所描述功能的其他合适的硬件部件；或者以上中的一些或所有的组合，诸如在片上系统中。

模块可包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可包括与局域网(LAN)、互联网、广域网(WAN)或者它们的组合连接的有线或无线的接口。本公开的任何给定模块的功能可在经由接口电路被连接的多个模块之间分配。例如，多个模块可允许负载平衡。在进一步的示例中，服务器(也被称为远程、或云)模块可代表客户模块实现一些功能。

如以上所使用的术语代码可包括软件、固件和/或微码，并且可指代程序、例程、功能、类、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路包含执行来自多个模块的一些代码或所有代码的单个处理器电路。术语组处理器电路包含执行来自一个或多个模块的一些代码或所有代码的与附加处理器电路组合的处理器电路。对多个处理器电路的引用包括在分立管芯上的多个处理器电路、在单个管芯上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个核、单个处理器电路的多条线程、或者以上的组合。术语共享存储器电路包含存储来自多个模块的一些代码或所有代码的单个存储器电路。术语组存储器电路包含存储来自一个或多个模块的一些代码或所有代码的与附加存储器组合的存储器电路。

术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。如本文中所使用的术语计算机可读介质不包含通过介质传播的暂态电信号或电磁信号(诸如，在载波上的)；术语计算机可读介质可因此被认为是有形的并且非暂态的。非暂态、有形的计算机可读介质的非限制示例是非易失性存储器电路(诸如，闪存存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路、或掩码只读存储器电路)、易失性存储器电路(诸如，静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁存储介质(诸如，模拟或数字磁带或硬盘驱动器)、以及光存储介质(诸如，CD、DVD、或者蓝光盘)。

本公开中所描述的装置和方法可部分地或完全地由专用计算机来实现，该专用计算机通过将通用计算机配置成执行计算机程序中体现的一个或多个特定功能来创建。以上描述的功能块、流程图部件、以及其他元件用作软件规范，其可通过有技能的技术员或程序员的日常工作被翻译成计算机程序。

计算机程序包括存储在至少一个非暂态、有形计算机可读介质上的计算机可执行指令。计算机程序还可包括或依赖于存储的数据。计算机程序可包含与专用计算机的硬件交互的基础输入/输出系统(BIOS)、与专用计算机的特定设备交互的设备驱动器、一个或多个操作系统、用户应用、背景服务、背景应用等。

计算机程序可包括：(i)将被解析的描述性文本，诸如HTML(超文本标记语言)或者XML(可延伸标记语言)，(ii)汇编码，(iii)从源代码由编译器生成的目标代码，(iv)由解释器执行的源代码，(v)由即时编译器编译并执行的源代码等。仅作为示例，源代码可使用来自以下语言的语法被写出：C、C++、C#、Objective C、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、HTML5、Ada、ASP(动态服务器网页)、PHP、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、VisualLua、以及

权利要求书中所记载的元件都不是旨在成为35U.S.C.§112(f)的含义内的装置加功能元件，除非元件使用词组“用于……的装置”明确记载，或者在方法权利要求的情况中使用词组“用于……的操作”或“用于……的步骤”的明确记载。