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锥束计算机断层扫描体积成像系统

阅读:548发布:2020-05-13

专利汇可以提供锥束计算机断层扫描体积成像系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且用于射线照相成像的方法和/或设备的 实施例 能够包括按照曲线布置的多个x射线源以及配置成相对于其旋转的探测器。在一个实施例中,CBCT成像方法和/或设备能够包括:使用静止的成 角 度分布x射线源以第一速度执行第一扫描,以获取照射第一视场(FOV)的探测器的第一CBCT投影数据;识别第一FOV内的感兴趣区域;以及使用x射线源、以第二速度执行第二扫描,使用由x射线源进行的第二放射来获取照射包括第一FOV内感兴趣区域的第二较小FOV的探测器的一部分的第二CBCT投影数据,其中第二速度大于第一速度。,下面是锥束计算机断层扫描体积成像系统专利的具体信息内容。

1.一种由射线照相CT成像系统执行射线照相检查的方法,所述射线照相CT成像系统包括按照曲线布置的多个静止x射线源以及配置成相对于所述多个x射线源旋转的探测器,所述射线照相检查方法包括:
使用所述多个x射线源和所述探测器、以第一旋转速度执行第一扫描,以使用由照射所述探测器的所述多个x射线源进行的第一放射来获取对象的第一视场(FOV)的第一CT投影数据;
识别所述第一FOV内的感兴趣平面;
使用所述多个静止x射线源和所述探测器、以第二旋转速度执行第二扫描,以使用由照射所述探测器的一部分的所述多个x射线源进行的第二放射来获取包括所述第一FOV内的所述感兴趣平面的第二较小FOV的第二CT投影数据,
其中所述第二旋转速度大于所述第一旋转速度;以及
从所述探测器输出所述第一CT投影数据和所述第二CT投影数据的数据。
2.如权利要求1所述的方法,还包括:
在所述第一扫描和所述第二扫描期间与所述静止的多个x射线源无关地旋转所述探测器。
3.如权利要求1所述的方法,其中第一照射度由至少一个空间限制装置来保持所述第一扫描的持续时间,以限定来自所述多个x射线源的所述第一放射的横截面,以及其中第二照射角度由所述至少一个空间限制装置来保持所述第二扫描的持续时间,以限定来自所述多个x射线源的所述第二放射的横截面。
4.如权利要求1所述的方法,其中所述第一放射和所述第二放射确定重叠FOV的体积图像。
5.如权利要求1所述的方法,还包括在得到所述第二扫描中的所述第二FOV之前相对于所述第一FOV移动所述多个x射线源和所述探测器,其中所述多个x射线源与所述第二扫描中的感兴趣平面对齐。
6.如权利要求1所述的方法,还包括在得到所述第二扫描中的所述第二FOV之前相对于所述多个x射线源和所述探测器移动对象。
7.如权利要求1所述的方法,其中所述探测器配置成按照下列方式输出第一CT投影数据和第二CT投影数据:(i) 在所述第一扫描和所述第二扫描的每个期间无线地,(ii) 在所述第一扫描和所述第二扫描的每个之后无线地,或者(iii) 在所述第一扫描和所述第二扫描的每个之后从停驻的、系留位置
8.如权利要求1所述的方法,其中所述多个x射线源在所述第一扫描和所述第二扫描期间按次序地发射,并且其中所述探测器是电池供电的,并且无线地输出所述第一CT投影数据和所述第二CT投影数据的数据。
9.如权利要求1所述的方法,还包括注入造影剂以定量地测量所述第二CT扫描期间的对比摄入和对比流出,其中所述第二CT扫描包括以所规定时间间隔多次重复地执行所述第二扫描。
10.如权利要求9所述的方法,其中所述多个x射线源的子集在所述第二扫描期间各自以不同能量进行发射,其中在所述第二扫描的每个中通过所述多个x射线源的所述探测器的每一电路包括少于3秒。
11.一种射线照相CT成像系统,包括:
按照曲线布置的多个x射线源放射;
电池供电探测器,其配置成相对于所述多个x射线源放射旋转;以及
至少一个空间限制装置,限定所述多个x射线源放射的横截面;
其中所述多个x射线源放射、所述探测器和所述至少一个空间限制装置按照下列两种配置来配置:(i) 第一配置,获得照射所述探测器的所述弯曲的x射线源放射的第一放射的第一视场(FOV);以及(ii) 第二配置,获得照射所述探测器的所述弯曲的x射线源放射的第二放射的第二较小FOV,以及
其中所述第一放射和所述第二放射确定重叠FOV的体积图像。
12.如权利要求11所述的射线照相CT成像系统,其中第一扫描使用所述第一配置的第一弯曲空间布置中的多个x射线源、以第一旋转速度来执行,以及第二扫描更快扫描使用所述第二配置的所述第一弯曲空间布置中的所述多个x射线源、以第二旋转速度来执行。
13.如权利要求12所述的射线照相CT成像系统,其中所述多个x射线源和所述探测器在获得所述第二扫描中的所述第二FOV之前相对于所述第一FOV移动。
14.如权利要求12所述的射线照相CT成像系统,其中所述多个x射线源按连续封闭曲线来固定,其中所述探测器配置成相对于所述静止的多个x射线源在机械上独立地旋转,其中所述射线照相CT成像系统是CBCT系统,其中所述CBCT系统配置成按第一体积射线照相成像模式、第二一般射线照相成像模式、或第三荧光射线照相成像模式的每个来进行操作。
15.如权利要求11所述的射线照相CT系统,其中所述探测器配置成以下列方式、按照所述第一配置输出第一CT投影数据并且按照所述第二配置输出第二CT投影数据:(i) 在第一扫描和第二扫描的每个期间无线地,(ii) 在所述第一扫描和所述第二扫描的每个之后无线地,或者(iii) 在所述第一扫描和所述第二扫描的每个之后从停驻的、系留位置。
16.如权利要求11所述的射线照相CT成像系统,其中所述至少一个空间限制装置包括多个准直仪,
其中每一准直仪配置成与至少一个关联的x射线源协调操作,以准直朝所述探测器的x射线的束,以用于针对所述第一FOV的所述第一配置和针对所述第二FOV的所述第二配置中的每个。
17.如权利要求11所述的射线照相CT成像系统,其中所述多个弯曲的x射线源放射由单个电池操作的x射线源来提供。
18.如权利要求11所述的射线照相CT成像系统,其中所述至少一个空间限制装置包括多个准直仪,
其中每一准直仪配置成与两个或更多关联的x射线源协调操作,以准直朝所述(患者)探测器的x射线的束,以用于针对所述第一FOV的所述第一配置和针对所述第二FOV的所述第二配置中的每个。
19.如权利要求11所述的射线照相CT成像系统,其中所述至少一个空间限制装置包括至少一个准直仪,其在至少所述第一配置中的第一位置与所述第二配置中的第二位置之间成角度地移动,其中所述第二位置基于所述第一FOV内的感兴趣区域。

说明书全文

锥束计算机断层扫描体积成像系统

技术领域

[0001] 本发明一般涉及数字成像领域,以及更具体地涉及医疗数字射线照相成像。

背景技术

[0002] 快速评估疑似患有中的患者是合意的。实际上,一些开业医生认为,状况的类型和严重性的快速评估极为重要。

发明内容

[0003] 本申请的一个方面是完全或部分解决相关领域中的至少上述和其它缺陷
[0004] 本申请的另一方面是完全或部分提供至少本文所述的优点。
[0005] 本申请的另一方面是提供能够解决中风诊断的射线照相图像方法和/系统。
[0006] 本申请的另一方面是提供能够提供体积成像系统和/或方法的方法和/系统,其能够比具有滑环技术的CT(计算机断层扫描)系统具有更小的占用面积和/或更简单的机械设计。
[0007] 本申请的另一方面是提供能够提供体积成像系统和/或方法的方法和/系统,其能够包括多功能能
[0008] 本申请的另一方面是提供能够提供体积成像系统和/或方法的方法和/系统,其能够包括与辐射源分离地旋转和/或分离地供电的数字探测器。
[0009] 按照一个实施例,本发明能够提供一种以射线照相CT成像系统来执行射线照相检查的方法,该射线照相CT成像系统包括按照曲线布置的多个x射线源以及配置成相对于多个x射线源旋转的探测器,射线照相检查方法能够包括:使用多个x射线源和探测器、以第一速度执行第一扫描,以使用由照射探测器的多个x射线源进行的第一放射来获取对象的第一视场(FOV)的第一CT投影数据;识别第一FOV内的感兴趣平面;使用多个x射线源和探测器、以第二速度执行第二扫描,以使用由照射探测器的一部分的多个x射线源进行的第二放射来获取包括第一FOV内的感兴趣平面的第二较小FOV的第二CT投影数据,其中第二速度大于第一速度;以及从探测器输出第一CT投影数据和第二CT投影数据的数据。
[0010] 按照一个实施例,本发明能够提供射线照相CT成像系统,能够包括按照曲线布置的多个x射线源放射、配置成相对于多个x射线源放射旋转的电池供电探测器以及限定多个x射线源放射的横截面的至少一个空间限制装置,其中多个x射线源放射、探测器和至少一个空间限制装置按照下列两种配置来配置:(i) 第一配置,得到照射探测器的弯曲的x射线源放射的第一放射的第一视场(FOV);以及(ii) 第二配置,得到照射探测器的弯曲x射线源放射的第二放射的第二较小FOV,并且其中第一放射和第二放射确定重叠FOV的体积图像。
[0011] 这些目的仅作为说明性示例给出,并且这类目的可以是本发明的一个或多个实施例的示范。通过所公开的本发明固有地实现的其它合意的目标和优点可能存在或对本领域的技术人员是显而易见的。本发明由所附权利要求限定。附图说明
[0012] 通过以下如附图中所例示的、本发明的实施例的更具体描述,本发明的上述及其它目的、特征和优点将会显而易见。
[0013] 附图中的元件不一定相互按比例绘制。
[0014] 图1是按照本申请、示出体积成像系统实施例能够配置为锥束计算机断层扫描(CBCT)系统的示图。
[0015] 图2是按照本申请、示出能够使用准直x射线束和/或探测器的小的读出段、按照窄层面(narrow slice)配置(例如扇束、条带)的体积成像系统实施例的框图
[0016] 图3是按照本申请、示出用于体积成像系统实施例的成像组合件(例如由源环、数字探测器和束准直仪组成)相对于待成像的静止对象的平移的示图。
[0017] 图4是按照本申请、示出待成像对象相对于静止成像组合件(例如由源环、数字探测器和束准直仪组成)的平移的示图。
[0018] 图5是按照本申请、示出包括配置为弧线(例如,小于360度)的多个x射线源的另一体积成像系统实施例的示图。
[0019] 图6是按照本申请、示出包括多个准直仪的另一体积成像系统实施例的示图。
[0020] 图7是示出用于常规CBCT扫描的组件和架构的示意图。
[0021] 图8是示出用于常规CBCT体积图像重构的过程的序列的逻辑流程图

具体实施方式

[0022] 要求共同受让的、待决美国临时专利申请序列号61/648,905(以John Yorkston的名义于2012年5月18日提交,标题为“CONE BEAM COMPUTED TOMOGRAPHY VOLUMETRIC IMAGING SYSTEM”)的优先权,通过引用结合其公开。
[0023] 下面是参照附图对本发明的示范实施例的详细描述,附图中,相同参考标号标识若干附图的每个中的结构的相同元件。
[0024] 一种通用中风评估实践是执行两个不同CT扫描(例如使用滑环技术)。第一CT扫描在没有造影剂的情况下进行,以便评估“出血”或阻塞。第二CT扫描采用造影剂进行,以便定量地测量血液/对比摄入和流出。
[0025] 这第二CT扫描能够使用相隔数秒执行、在数分钟内获取的若干个体CT扫描来实现。例如,第二CT扫描能够包括在全周期或第二间隔(例如数分钟或5分钟)期间内以第一间隔重复地(例如,诸如每30秒周期性地重复地)进行的多个个体比较CT扫描,以便评估在第二间隔内对比的进展(例如,中风的严重性和状况)。但是,这类个体扫描的捕获要求从多个度对数据的高速获取,以允许随时间变化的病理特征的重构(例如,造影剂的分布)。
[0026] 一些开业医生认为通用CT系统(例如,使用滑环技术)对急诊室中的使用是笨重和昂贵的。因此,得到CT扫描的典型工作流程是使患者被运送到放射区以供CT扫描。
[0027] 申请人认识到,能够在急诊室中执行这两个不同的CT扫描,以加速对患者的评估过程将是有利的。
[0028] 本公开描述体积射线照相成像系统和/或方法的示范实施例,其适合于头部成像并且具有足以允许至少对中风患者的状况的评估的成像能力(例如准确地、快速地和/或没有从紧急治疗区域移开)。
[0029] 体积成像系统的示范实施例没有包括滑环技术。这类体积成像系统则能够比具有滑环技术的CT系统具有更小的占用面积和/或更简单的机械设计。在一个实施例中,体积成像系统实施例能够配置为CBCT系统。如果期望的话,体积成像系统实施例能够包括多功能能力,例如获取患者头部的标准投影射线照片,和/或提供荧光镜成像能力。虽然适合于头部成像,但是体积成像系统和/或方法的实施例能够对适合装置的膛的大小的人体或者其它身体部位(诸如四肢)进行成像。
[0030] 在一个示范实施例中,体积成像系统使用x射线源的环来配置。例如,按照具有大约1米的直径的弧形或圆形来布置的大约300至600个源。X射线源能够安装有高速、大面积数字探测器以及准直系统,准直系统提供入射到患者和数字探测器上的x射线场的调节。体积成像系统实施例的膛的直径具有足够大小/开口,以在垂直位置、成角度位置、仰卧或俯卧位置(例如,躺在担架上)为患者头部提供舒适和/或简便进口。患者头部能够搁置于支撑(例如支撑板)中/上,该支撑补充/紧密配合到体积成像系统实施例中(例如,系统的膛)。大面积数字探测器和准直系统能够通过围绕患者旋转进行操作,同时静止x射线源按次序地发射/激活。
[0031] 在一个实施例中,所公开的体积成像系统能够配置为锥束计算机断层扫描(CBCT)系统。通过这种示范CBCT系统配置,为了得到患者头部的全CBCT体积,准直系统布置成使得数字探测器采用x射线来照射(例如,预期覆盖或者经过患者头部的整体),以及数字探测器能够以符合足够2D投影的获取的速度旋转至少180度加上“扇角”,以便允许足够图像质量的全3维重构,供开业医生提供患者头部或身体部位的评估。例如,以解决开业医生的围绕出血问题的难题。旋转速度能够由大面积数字探测器的数据获取速率来确定。在一个实施例中,这种检查能够用来评估以上相对于两个不同CT扫描的第一CT扫描所述的中风“出血”或“阻塞”。这在图1中例示。
[0032] 更具体来说,图1例示具有CBCT配置的体积成像系统实施例。如图2所示,CBCT系统实施例100配置能够包括静止圆形阵列的x射线源110(例如,源环)、束准直仪120和大面积数字探测器150(例如,便携的、无线的、无系留的(untethered))。数字探测器150能够以适当速度旋转,以获取患者的全头部数据。
[0033] 一旦体积(无论是完全体积还是部分体积)被获取并重构,开业医生能够识别特定的或者更受限的患者的感兴趣区域(ROI)。本文的体积成像系统的实施例能够调节准直和探测器读出区、源辐射控制和/或患者在膛130中位置(例如,成像区)的相对定位,以控制/限定对这个所识别ROI的获取。这在图2中例示。
[0034] 例如,图3例示按窄层面配置(例如扇束、条带)的体积成像系统实施例100,该配置示出准直x射线束和探测器150的小的读出段152。如图2所示,来自x射线源110中示范的一个的所发射束能够准直到薄层面142,并且由探测器150的小的读出段152来探测。探测器150以快速率(例如,大约2-3 rev/sec)旋转,以获取薄CT层面数据。但是,探测器150能够以特定配置所期望的更快速度旋转。在一个实施例中,示范薄CT层面数据的总获取时间能够为1-10秒。在一个实施例中,探测器150能够移动(例如,在总获取时间之内),以使用探测器150的成像区的不同部分来接收辐射,以生成薄CT层面数据。虽然小读出段152示出为探测器的薄平层面,但是小读出段152能够配置成使用其他形状,包括垂直定向层面或矩形、多边形、球形、正方形、闭环、金字塔等。
[0035] 使用数字探测器150的较小段(诸如图2所示)提供重构感兴趣区域所需的角数据的范围的更快速获取。数字探测器150能够在这个获取阶段期间以高速率的速度(例如,大约2-3 rev/sec)旋转。这个高速率的旋转速度和/或从探测器150的较小段读取能够允许更准确地确定诊断所需的临床信息的时间发展。在一个实施例中,这种检查能够用来为以上相对于用于中风评估的两个不同CT扫描的第二CT扫描所述的周期重复地评估“对比支付(contrast disbursement)”。
[0036] 在其中患者的扩展/较大区域(例如,对象)将被成像的情况下,有可能沿患者的体轴来平移源环、数字探测器和束准直仪。在一个布置中,一般在图3中例示,成像组合件(例如,由源环、数字探测器和束准直仪组成)相对于静止患者的平移允许数据的螺旋CT集合的获取。成像组合件360能够沿与患者大体平行的轴(在A示出;其大体垂直于旋转的弧线)平移,以便获取相对于静止患者的图像数据。成像组合件360能够沿单个方向平移,或者能够在连续或后续平移中沿相对的方向相反地移动(例如,相对于患者)。当成像组合件360平移时,数字探测器350和束准直仪320与按次序发射的x射线源相对应地旋转,以便获取相对于静止患者的图像数据。通过各种组件的平移和/或旋转移动,所产生数据集是螺旋的(例如,螺旋形或者包括与垂直相对移动相结合的角)。在一个实施例中,由x射线扇束进行的平移的程度(例如,待成像头部或身体的部分)能够基于第一检查或者患者头部或身体部位的CBCT体积来自动确定(例如,通过体积成像系统,由操作员输入等)。
[0037] 备选地,成像组合件能够保持为静止(例如,在固定位置)而患者能够被平移。这种布置一般在图4中例示,其中成像组合件360是固定的,而患者相对于成像组合件360平移(在箭头B示出)。患者的平移能够例如依靠轮床来实现。在这种布置中,数字探测器和束准直仪进行旋转但没有平移。在一个实施例中,体积成像系统能够配置为多个静止x射线源的环。
[0038] 虽然图1-4例示x射线源的360度环,但是体积成像系统实施例能够配置成在小于360度之内进行操作。例如,一个系统能够一般配置为诸如图5例示的弧线(即,小于360度)。如图5所示,成像组合件能够包括采取弧线的形式的源环510。通过这种布置,该系统能够包括单个x射线源,其在弧线之内移动,或者沿弧线布置的多个静止x射线源。
[0039] 图1-5示出能够使用单个束准直仪的示范成像系统和/或方法,其中单个束准直仪能够旋转,并且因此能够与源环的每个x射线源一起操作,以形成关联的准直x射线束。在一备选布置中,该系统能够包括多个准直仪(C1、C2至Cn),如图6例示。如图6所示,示范系统包括与x射线源的环相邻布置的准直仪的环,其中x射线源与准直仪(C1、C2至Cn)成对。在操作中,激活每个x射线源,其中它经过其相邻准直仪来发射x射线,以发射准直x射线束(例如,以照射探测器)。在一种布置中,多个准直仪相对于x射线源的环是静止的。在一个实施例中,多个准直仪的每个(例如,静止的)能够与x射线源的多于一个进行协作。
[0040] 在另一个布置中,该系统能够包括静止的多个准直仪,以与单个旋转x射线源(例如,一个或多个旋转x射线源)进行协作。例如,单个旋转x射线源能够是电池供电的,并且接收(例如,无线通信)与放射特性、旋转速度、空间放射控制(例如,准直)等有关的指令。在操作中,x射线源围绕弧线或源环来旋转,并且在它是静止准直仪的相邻一个时被激活。
[0041] 在一个实施例中,当放射成像组合件相对于(例如,静止的)待成像对象平移时,只有数字探测器进行旋转,以获取图像数据。例如,一个体积成像系统实施例配置成当探测器围绕患者旋转时按次序激活空间上准直成扇形的、x射线源的环的所选x射线源。在一个实施例中,源环和/或探测器能够封入独立壳体中。此外,例如,一个实施例能够包括连续积分准直仪,并且使用由x射线源环进行的脉冲放射。
[0042] 已经表明非晶平板数字探测器适合于受限读出段(例如,层面、条带、所规定ROI)的每秒数千的等效。CMOS类型数字探测器也能够以充分高的读出速率来进行操作,而成为适合的。能够使用固态数字射线照相探测器。为了进一步增强图像获取,通过在x射线获取期间修改x射线源的能量,来获取双能量数据可能是合意的。例如,交替x射线源(例如,在x射线源环中)可将不同的双能量用于探测。这允许碘对比信号的分段,以改进数据的定量评估的精度。在一个实施例中,至少三个不同放射特性x射线源的物理位置能够具有所规定序列,或者备选地,一个或多个x射线源能够在所规定序列中按三倍或更多倍的能量水平(例如,kVp和/或mA)来进行发射。在一个实施例中,多个x射线源的放射水平(例如,能量水平)能够对应于造影剂。在一个实施例中,能够选择多个x射线源的一组放射水平(例如,能量水平),以增加或优化对于来自探测器的2D或3D图像中的造影剂的可视化。因而,能够通过定位不同的x射线源或者可变地驱动个体x射线源,以按照与本文所述体积成像系统实施例的这种双能量实施例相似的方式、按多个能量水平(或它们的组合)进行发射,来获取多能量数据。
[0043] 通过所公开的体积成像系统的一些实施例,x射线源是静止的,而数字探测器和准直系统按照范围从零至360度的弧线或圆形轨道旋转。
[0044] 为了降低系统设计的复杂度,一种配置会将纳米管源用于圆形x射线源。这种碳纳米管源正被研发用于各种医疗应用(例如,XinRay和XinTek)。
[0045] 另一种配置会降低大面积探测器的旋转底座的复杂度。这种配置会包括电池供电探测器,其会消除用于电力和数据的分配的滑环技术的必要性。适合的电池供电探测器(例如,便携探测器)会是包括增强成像读出能力的Carestream Health的DRX-1探测器。
[0046] 在本文所公开的某些实施例中,探测器或便携探测器能够从体积成像系统中移除(例如,供与其他射线照相成像系统一起使用)。此外,探测器或便携探测器能够在体积成像系统中被替换(例如,用于再充电),以允许体积成像系统的增强使用。
[0047] 示范数字电池供电探测器也可能是无线的,其会允许数据的实时卸载以供远程工作站进行的快速重构、数据的半实时卸载,或者备选地,数字探测器可在获取期间将投影层面/区域存储在板载存储器中,并且然后在获取期间或者在获取完成之后以更慢速度来传送数据。
[0048] 备选地,数字探测器可停止旋转,与定位在特定角位置的数据接头对齐,并且经过红外/微波/有线连接来卸载数据。虽然体积成像系统没有用于成像,但是这个连接能够用来对数字探测器的电池进行充电。取决于旋转运动的斜升和斜降速度,探测器可在特定ROI数据的不同时间获取之间停止,或者它可保持旋转直到完全检查/扫描完成。
[0049] 申请人描述了体积成像系统和/或方法的实施例,其能够获取患者头部的传统CBCT数据集,和/或然后将x射线束控制或准直到窄层面,以及采取一系列高速层面获取,其允许在患者头部的一部分中或者贯穿患者头部的造影剂灌注的评估。一种系统包括角度分布辐射源,诸如x射线源的静止环或样条,诸如碳纳米管源。
[0050] 虽然按各种方式描述为角度移位/分布x射线源或者按环形、弧线或圆形布置来布置的多个x射线源,但是本文的实施例能够包括但不限于3D路径、曲线、弓形布置、样条等,如针对本文中对体积成像系统和/或使用相同x射线源的方法所述的多个x射线源的x射线源路径或布置的配置所期望的。
[0051] 已经描述了用于对患者进行成像的体积成像系统,其中该系统包括至少一个x射线源、至少一个探测器,以及至少一个放射控制装置(例如,准直仪)。
[0052] 在布置A中,该系统包括:按照弧线布置的多个x射线源;
单个探测器,相对于该弧线旋转;以及
单个准直仪,在该多个x射线源内侧布置,准直仪定位在x射线源和探测器中间,准直仪在与x射线源的协调操作中相对于弧线是可旋转的,以便朝探测器发射准直x射线束。
[0053] 对于布置A-A,x射线源、探测器和准直仪沿与旋转的弧线大体垂直的方向平移。在这种布置中,患者是静止的。采用布置A-B,x射线源、探测器和准直仪没有平移。而是患者沿与旋转的弧线大体垂直的方向平移。
[0054] 在布置B中,该系统包括:按照曲线布置的多个x射线源;
单个探测器,相对于曲线旋转;以及
至少一个或多个静止准直仪,在多个x射线源内侧布置,每一准直仪与多个x射线源的一个或多个关联,每一准直仪与其关联的x射线源协调操作,以准直朝(患者)探测器的x射线的束。
[0055] 对于布置B-A,x射线源、探测器和准直仪沿与旋转的弧线大体垂直的方向平移。在这种布置中,患者是静止的。对于布置B-B,x射线源、探测器和准直仪没有平移。而是患者沿与旋转的弧线大体垂直的方向平移。
[0056] 在布置C中,该系统包括:单个x射线源,其相对于弧线旋转;
单个探测器,其相对于该弧线旋转;以及
多个静止准直仪,在该x射线源内侧布置,x射线源与每一准直仪协调操作,以朝患者和探测器发射准直的x射线的束。
[0057] 对于布置C-A,x射线源、探测器和准直仪沿与旋转的弧线大体垂直的方向平移。在这种布置中,患者是静止的。对于布置C-B,x射线源、探测器和准直仪没有平移。而是患者沿与旋转的弧线大体垂直的方向平移。
[0058] 在布置D中,该系统包括:至少一个角度可移位的x射线源;
探测器,配置成相对于该至少一个角度可移位的x射线源旋转;以及
至少一个空间限制装置,用于该至少一个角度可移位的x射线源,
其中该至少一个角度可移位的x射线源、该探测器和该至少一个空间限制装置按照下列两种配置来配置:第一配置,得到由照射探测器的x射线源进行的、第一放射的第一视场(FOV);以及第二配置,得到由照射探测器的x射线源进行的、第二放射的第二FOV,其中第二FOV小于第一FOV,并且其中第一放射和第二放射确定重叠FOV的体积图像。
[0059] 在一个实施例中,诊断患者中的中风的方法能够使用射线照相CT成像系统,该射线照相CT成像系统包括按照曲线布置的多个x射线源以及配置成相对于多个x射线源旋转的探测器,该方法包括:使用多个x射线源和探测器、以第一速度执行第一扫描,以使用由照射探测器的多个x射线源进行的第一放射来获取对象的第一视场(FOV)的第一CT投影数据;使用多个x射线源和探测器、以第二速度执行第二扫描,以使用由照射探测器的一部分的多个x射线源进行的第二放射来获取第一FOV内的第二较小FOV的第二CT投影数据,其中第二速度大于第一速度;以及比较体积图像以确定医疗状况(例如,挫伤或中风)。
[0060] 应当注意,虽然本描述和示例主要针对人类或其他受检者的射线照相医疗成像,但是本申请的设备和方法的实施例也能够适用于其它射线照相成像应用。这包括诸如无损测试(NDT)的应用,对于其而言射线照相图像可被获得并且拥有不同的处理治疗,以便强调被成像的受检者的不同特征。
[0061] 应当注意,本文所述的数字或便携探测器的实施例能够使用照射辐射的直接或间接图像感测。例如,由探测器进行的图像感测能够通过直接检测来执行,在这种情况下,图像感测元件直接吸收X射线,并且将其转换为电荷载流子。但是,在大多数商业数字射线照相系统中,间接检测由探测器来使用,其中中间闪烁器元件将X射线转换成可见光光子,其然后能够由光敏图像感测元件来感测。此外,光子计数像素元件能够用于由探测器进行的示范图像感测中。
[0062] CBCT设备计算机断层扫描(CT)成像设备、锥束(CB)CT成像设备以及用来使用这种系统来获得
3-D体积图像的成像算法在诊断成像领域是众所周知的,并且因此在本申请中不作详细描述。
[0063] 在典型应用中,用于获得、处理和存储图像数据的计算机或其它类型的专用逻辑处理器,连同用于查看图像结果的一个或多个显示器,是CBCT系统的一部分。还提供计算机可访问存储器,其可以是供较长期存储的非易失性存储器存储装置,诸如使用磁、光或其它数据存储介质的装置。另外,计算机可访问存储器能够包括电子存储器,诸如随机存取存储器(RAM),其用作供较短期数据存储的易失性存储器,诸如用作用于对数据进行操作的工作空间或者与显示装置结合用于将图像内容作为显示缓冲来暂时存储的存储器,或者用来存储具有用于控制一个或多个计算机来实施按照本申请的方法和/或系统实施例的指令的计算机程序的存储器。
[0064] 参照图7的透视图,采取示意形式并且为了描述的清楚起见而使用放大距离来示出,用于获得个体2-D图像(其用来形成3-D体积图像)的示范常规CBCT成像设备的活动。辐射源722经过束整形设备(未示出)将辐射导向受检者720,诸如患者或其他被成像的受检者。在扫描角度范围内按受检者周围变化的角度、以快速的连续性来获得受检者720的图像序列,诸如在360度轨道中按每个1度的角度增量来得到一个图像。DR探测器724与辐射源722的对应移动一致地移动到受检者720周围的不同成像位置。例如,这种对应移动能够具有所规定的2D或3D关系。图7示出DR探测器724位置的代表性取样,以例示这些图像如何相对于受检者720的位置来获得。一旦所需的2-D投影图像按照所规定序列被捕获,适合的成像算法,诸如FDK滤波反投影或其它常规技术,能够用于生成3-D体积图像。
图像获取和程序执行由计算机730或者由联网的一组计算机730(其与DR探测器724进行图像数据通信)来执行。图像处理和存储使用与DR探测器724进行图像数据通信的计算机可访问存储器来执行,诸如计算机可访问存储器732。3-D体积图像或示范2-D图像数据能够在显示器734上呈现。
[0065] 图8的逻辑流程图示出使用部分扫描的用于CBCT重构的常规图像处理序列S800。扫描步骤S810将锥束照射导向受检者,从而在图像数据获取步骤S820中使能针对在角度范围内投影的2-D原始数据图像的序列的收集。图像校正步骤S830然后执行投影图像的标准处理,诸如但不限于几何校正、散射校正、增益和偏移校正以及束硬化校正。对数运算步骤S840获得线积分数据,其用于常规重构方法,诸如体积图像重构领域的技术人员众所周知的FDK方法。
[0066] 在有必要校正约束扫描数据或图像截取以及涉及贯穿扫描轨道将探测器定位在被成像受检者周围的相关问题时,然后执行可选的部分扫描补偿步骤S850。可选步骤S850能够用于CBCT,其中典型地能够使用受限或部分角度扫描(例如,220-度或180-度加扇角)。斜坡滤波步骤S860接着进行,其提供逐行线性滤波,其在常规处理中采用噪声抑制窗口来规则化。然后执行反投影步骤S870,以及图像形成步骤S880使用非截取校正图像的一个或多个来重构3-D体积图像。FDK处理一般包含步骤S860和S870的过程。所重构3-D图像然后能够存储在计算机可访问存储器中并且被显示。
[0067] 在本公开的上下文中,术语“代码值”能够指与所重构3-D体积图像中各体积图像数据元素或体素关联的值。CBCT图像的代码值经常但不总是,采用亨氏单位(HU)来表达。
[0068] 本文所述的射线照相成像系统和/或方法的实施例考虑任何计算机可读介质上的方法和程序产品以用于实现其操作。某些示范实施例相应地能够使用现有计算机处理器、或者通过为这个或另一个目的所结合的专用计算机处理器、或者通过硬连线系统来实现。
[0069] 与示范实施例一致,能够使用具有存储指令的计算机程序,其对从电子存储器访问的图像数据进行执行。图像处理领域的技术人员能够理解,实现本文的实施例的计算机程序能够由适合的通用计算机系统,诸如个人计算机或工作站,所使用。但是,许多其他类型的计算机系统能够用来执行实现实施例的计算机程序,包括联网处理器。用于执行方法实施例或设备实施例的计算机程序可存储在各种已知计算机可读存储介质(例如磁盘、磁带、固态电子存储装置或者用来存储计算机程序的任何其他物理装置或介质)中,其能够通过因特网或其他通信介质直接或间接地连接到图像处理器。本领域技术人员将容易地认识到,这种计算机程序产品的等效也可采用硬件来构成。计算机可访问存储或存储器能够是易失性的、非易失性的或者易失性和非易失性类型的混合组合。
[0070] 将会理解,实现本申请的实施例的计算机程序产品可利用众所周知的各种图像操纵算法和过程。还将会理解,实现本申请的实施例的计算机程序产品可具体化对实现是有用的、在本文中没有具体示出或描述的算法和过程。这种算法和过程可包括常规实用程序,其处于图像处理领域的普通技能之内。这种算法和系统的附加方面,以及用于产生并且以其他方式处理图像、或与实现本申请实施例的计算机程序产品合作的硬件和/或软件在本文中没有具体示出或描述,并且可从本领域已知的这种算法、系统、硬件、组件和元件中选择。
[0071] 虽然已相对一个或多个实现来例示本申请,但是能够对所例示示例进行变更和/或修改,而没有背离所附权利要求的精神和范围。另外,虽然能够相对若干实现/实施例的至少一个公开了本发明的特定特征,但是这种特征能够与其他实现/实施例的一个或多个其他特征相结合,这对于任何给定或特定功能能够是期望的或有利的。术语“…的至少一个”用来表示能够选择所列示项的一个或多个。术语“大约”指示所列示的值能够略微改变,只要改变没有导致过程或结构对所例示实施例的不符合。最后,“示范”指示描述用作示例,而不是暗示它是理想的。通过仔细考虑本文所公开的本发明的说明和实践,本发明的其它实施例对本领域的技术人员而言将是显而易见的。意图在于,说明和示例被认为只是示范性的。
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