錐束計算機斷層掃描體積成像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】用于射線照相成像的方法和/或設(shè)備的實施例能夠包括按照曲線布置的多個x射線源以及配置成相對于其旋轉(zhuǎn)的探測器。在一個實施例中，CBCT成像方法和/或設(shè)備能夠包括：使用靜止的成角度分布x射線源以第一速度執(zhí)行第一掃描，以獲取照射第一視場(FOV)的探測器的第一CBCT投影數(shù)據(jù)；識別第一FOV內(nèi)的感興趣區(qū)域；以及使用x射線源、以第二速度執(zhí)行第二掃描，使用由x射線源進行的第二放射來獲取照射包括第一FOV內(nèi)感興趣區(qū)域的第二較小FOV的探測器的一部分的第二CBCT投影數(shù)據(jù)，其中第二速度大于第一速度。
【專利說明】錐束計算機斷層掃描體積成像系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般涉及數(shù)字成像領(lǐng)域，以及更具體地涉及醫(yī)療數(shù)字射線照相成像。

【背景技術(shù)】
[0002]快速評估疑似患有中風(fēng)的患者是合意的。實際上，一些開業(yè)醫(yī)生認(rèn)為，狀況的類型和嚴(yán)重性的快速評估極為重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本申請的一個方面是完全或部分解決相關(guān)領(lǐng)域中的至少上述和其它缺陷。
[0004]本申請的另一方面是完全或部分提供至少本文所述的優(yōu)點。
[0005]本申請的另一方面是提供能夠解決中風(fēng)診斷的射線照相圖像方法和/系統(tǒng)。
[0006]本申請的另一方面是提供能夠提供體積成像系統(tǒng)和/或方法的方法和/系統(tǒng)，其能夠比具有滑環(huán)技術(shù)的CT(計算機斷層掃描)系統(tǒng)具有更小的占用面積和/或更簡單的機械設(shè)計。
[0007]本申請的另一方面是提供能夠提供體積成像系統(tǒng)和/或方法的方法和/系統(tǒng)，其能夠包括多功能能力。
[0008]本申請的另一方面是提供能夠提供體積成像系統(tǒng)和/或方法的方法和/系統(tǒng)，其能夠包括與輻射源分離地旋轉(zhuǎn)和/或分離地供電的數(shù)字探測器。
[0009]按照一個實施例，本發(fā)明能夠提供一種以射線照相CT成像系統(tǒng)來執(zhí)行射線照相檢查的方法，該射線照相CT成像系統(tǒng)包括按照曲線布置的多個X射線源以及配置成相對于多個X射線源旋轉(zhuǎn)的探測器，射線照相檢查方法能夠包括:使用多個X射線源和探測器、以第一速度執(zhí)行第一掃描，以使用由照射探測器的多個X射線源進行的第一放射來獲取對象的第一視場(FOV)的第一 CT投影數(shù)據(jù)；識別第一 FOV內(nèi)的感興趣平面；使用多個X射線源和探測器、以第二速度執(zhí)行第二掃描，以使用由照射探測器的一部分的多個X射線源進行的第二放射來獲取包括第一 FOV內(nèi)的感興趣平面的第二較小FOV的第二 CT投影數(shù)據(jù)，其中第二速度大于第一速度；以及從探測器輸出第一 CT投影數(shù)據(jù)和第二 CT投影數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。
[0010]按照一個實施例，本發(fā)明能夠提供射線照相CT成像系統(tǒng)，能夠包括按照曲線布置的多個X射線源放射、配置成相對于多個X射線源放射旋轉(zhuǎn)的電池供電探測器以及限定多個X射線源放射的橫截面的至少一個空間限制裝置，其中多個X射線源放射、探測器和至少一個空間限制裝置按照下列兩種配置來配置:(i)第一配置，得到照射探測器的彎曲的X射線源放射的第一放射的第一視場(FOV);以及(ii)第二配置，得到照射探測器的彎曲X射線源放射的第二放射的第二較小F0V，并且其中第一放射和第二放射確定重疊FOV的體積圖像。
[0011]這些目的僅作為說明性示例給出，并且這類目的可以是本發(fā)明的一個或多個實施例的示范。通過所公開的本發(fā)明固有地實現(xiàn)的其它合意的目標(biāo)和優(yōu)點可能存在或?qū)Ρ绢I(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的。本發(fā)明由所附權(quán)利要求限定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]通過以下如附圖中所例示的、本發(fā)明的實施例的更具體描述，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)點將會顯而易見。
[0013]附圖中的元件不一定相互按比例繪制。
[0014]圖1是按照本申請、示出體積成像系統(tǒng)實施例能夠配置為錐束計算機斷層掃描(CBCT)系統(tǒng)的示圖。
[0015]圖2是按照本申請、示出能夠使用準(zhǔn)直X射線束和/或探測器的小的讀出段、按照窄層面(narrow slice)配置(例如扇束、條帶)的體積成像系統(tǒng)實施例的框圖。
[0016]圖3是按照本申請、示出用于體積成像系統(tǒng)實施例的成像組合件(例如由源環(huán)、數(shù)字探測器和束準(zhǔn)直儀組成)相對于待成像的靜止對象的平移的示圖。
[0017]圖4是按照本申請、示出待成像對象相對于靜止成像組合件(例如由源環(huán)、數(shù)字探測器和束準(zhǔn)直儀組成)的平移的示圖。
[0018]圖5是按照本申請、示出包括配置為弧線(例如，小于360度)的多個X射線源的另一體積成像系統(tǒng)實施例的示圖。
[0019]圖6是按照本申請、示出包括多個準(zhǔn)直儀的另一體積成像系統(tǒng)實施例的示圖。
[0020]圖7是示出用于常規(guī)CBCT掃描的組件和架構(gòu)的示意圖。
[0021]圖8是示出用于常規(guī)CBCT體積圖像重構(gòu)的過程的序列的邏輯流程圖。

【具體實施方式】
[0022]要求共同受讓的、待決美國臨時專利申請序列號61/648，905(以John Yorkston的名義于 2012 年 5 月 18 日提交，標(biāo)題為 “CONE BEAM COMPUTED TOMOGRAPHY VOLUMETRICIMAGING SYSTEM”)的優(yōu)先權(quán)，通過引用結(jié)合其公開。
[0023]下面是參照附圖對本發(fā)明的示范實施例的詳細描述，附圖中，相同參考標(biāo)號標(biāo)識若干附圖的每個中的結(jié)構(gòu)的相同元件。
[0024]一種通用中風(fēng)評估實踐是執(zhí)行兩個不同CT掃描(例如使用滑環(huán)技術(shù))。第一 CT掃描在沒有造影劑的情況下進行，以便評估“出血”或阻塞。第二CT掃描采用造影劑進行，以便定量地測量血液/對比攝入和流出。
[0025]這第二 CT掃描能夠使用相隔數(shù)秒執(zhí)行、在數(shù)分鐘內(nèi)獲取的若干個體CT掃描來實現(xiàn)。例如，第二 CT掃描能夠包括在全周期或第二間隔(例如數(shù)分鐘或5分鐘)期間內(nèi)以第一間隔重復(fù)地(例如，諸如每30秒周期性地重復(fù)地)進行的多個個體比較CT掃描，以便評估在第二間隔內(nèi)對比的進展(例如，中風(fēng)的嚴(yán)重性和狀況)。但是，這類個體掃描的捕獲要求從多個角度對數(shù)據(jù)的高速獲取，以允許隨時間變化的病理特征的重構(gòu)(例如，造影劑的分布)。
[0026]一些開業(yè)醫(yī)生認(rèn)為通用CT系統(tǒng)(例如，使用滑環(huán)技術(shù))對急診室中的使用是笨重和昂貴的。因此，得到CT掃描的典型工作流程是使患者被運送到放射區(qū)以供CT掃描。
[0027] 申請人:認(rèn)識到，能夠在急診室中執(zhí)行這兩個不同的CT掃描，以加速對患者的評估過程將是有利的。
[0028]本公開描述體積射線照相成像系統(tǒng)和/或方法的示范實施例，其適合于頭部成像并且具有足以允許至少對中風(fēng)患者的狀況的評估的成像能力(例如準(zhǔn)確地、快速地和/或沒有從緊急治療區(qū)域移開)。
[0029]體積成像系統(tǒng)的示范實施例沒有包括滑環(huán)技術(shù)。這類體積成像系統(tǒng)則能夠比具有滑環(huán)技術(shù)的CT系統(tǒng)具有更小的占用面積和/或更簡單的機械設(shè)計。在一個實施例中，體積成像系統(tǒng)實施例能夠配置為CBCT系統(tǒng)。如果期望的話，體積成像系統(tǒng)實施例能夠包括多功能能力，例如獲取患者頭部的標(biāo)準(zhǔn)投影射線照片，和/或提供熒光鏡成像能力。雖然適合于頭部成像，但是體積成像系統(tǒng)和/或方法的實施例能夠?qū)m合裝置的膛的大小的人體或者其它身體部位(諸如四肢)進行成像。
[0030]在一個示范實施例中，體積成像系統(tǒng)使用X射線源的環(huán)來配置。例如，按照具有大約I米的直徑的弧形或圓形來布置的大約300至600個源。X射線源能夠安裝有高速、大面積數(shù)字探測器以及準(zhǔn)直系統(tǒng)，準(zhǔn)直系統(tǒng)提供入射到患者和數(shù)字探測器上的X射線場的調(diào)節(jié)。體積成像系統(tǒng)實施例的膛的直徑具有足夠大小/開口，以在垂直位置、成角度位置、仰臥或俯臥位置(例如，躺在擔(dān)架上)為患者頭部提供舒適和/或簡便進口。患者頭部能夠擱置于支撐(例如支撐板)中/上，該支撐補充/緊密配合到體積成像系統(tǒng)實施例中(例如，系統(tǒng)的膛)。大面積數(shù)字探測器和準(zhǔn)直系統(tǒng)能夠通過圍繞患者旋轉(zhuǎn)進行操作，同時靜止X射線源按次序地發(fā)射/激活。
[0031]在一個實施例中，所公開的體積成像系統(tǒng)能夠配置為錐束計算機斷層掃描(CBCT)系統(tǒng)。通過這種示范CBCT系統(tǒng)配置，為了得到患者頭部的全CBCT體積，準(zhǔn)直系統(tǒng)布置成使得數(shù)字探測器采用X射線來照射(例如，預(yù)期覆蓋或者經(jīng)過患者頭部的整體)，以及數(shù)字探測器能夠以符合足夠2D投影的獲取的速度旋轉(zhuǎn)至少180度加上“扇角”，以便允許足夠圖像質(zhì)量的全3維重構(gòu)，供開業(yè)醫(yī)生提供患者頭部或身體部位的評估。例如，以解決開業(yè)醫(yī)生的圍繞出血問題的難題。旋轉(zhuǎn)速度能夠由大面積數(shù)字探測器的數(shù)據(jù)獲取速率來確定。在一個實施例中，這種檢查能夠用來評估以上相對于兩個不同CT掃描的第一 CT掃描所述的中風(fēng)“出血”或“阻塞”。這在圖1中例示。
[0032]更具體來說，圖1例示具有CBCT配置的體積成像系統(tǒng)實施例。如圖2所示，CBCT系統(tǒng)實施例100配置能夠包括靜止圓形陣列的X射線源110 (例如，源環(huán))、束準(zhǔn)直儀120和大面積數(shù)字探測器150(例如，便攜的、無線的、無系留的(untethered))。數(shù)字探測器150能夠以適當(dāng)速度旋轉(zhuǎn)，以獲取患者的全頭部數(shù)據(jù)。
[0033]一旦體積(無論是完全體積還是部分體積)被獲取并重構(gòu)，開業(yè)醫(yī)生能夠識別特定的或者更受限的患者的感興趣區(qū)域(ROI)。本文的體積成像系統(tǒng)的實施例能夠調(diào)節(jié)準(zhǔn)直和探測器讀出區(qū)、源輻射控制和/或患者在膛130中位置(例如，成像區(qū))的相對定位，以控制/限定對這個所識別ROI的獲取。這在圖2中例示。
[0034]例如，圖3例示按窄層面配置(例如扇束、條帶)的體積成像系統(tǒng)實施例100，該配置示出準(zhǔn)直X射線束和探測器150的小的讀出段152。如圖2所示，來自X射線源110中示范的一個的所發(fā)射束能夠準(zhǔn)直到薄層面142，并且由探測器150的小的讀出段152來探測。探測器150以快速率(例如，大約2-3 rev/sec)旋轉(zhuǎn)，以獲取薄CT層面數(shù)據(jù)。但是，探測器150能夠以特定配置所期望的更快速度旋轉(zhuǎn)。在一個實施例中，示范薄CT層面數(shù)據(jù)的總獲取時間能夠為1-10秒。在一個實施例中，探測器150能夠移動(例如，在總獲取時間之內(nèi))，以使用探測器150的成像區(qū)的不同部分來接收輻射，以生成薄CT層面數(shù)據(jù)。雖然小讀出段152示出為探測器的薄水平層面，但是小讀出段152能夠配置成使用其他形狀，包括垂直定向?qū)用婊蚓匦?、多邊形、球形、正方形、閉環(huán)、金字塔等。
[0035]使用數(shù)字探測器150的較小段(諸如圖2所示)提供重構(gòu)感興趣區(qū)域所需的角數(shù)據(jù)的范圍的更快速獲取。數(shù)字探測器150能夠在這個獲取階段期間以高速率的速度(例如，大約2-3 rev/sec)旋轉(zhuǎn)。這個高速率的旋轉(zhuǎn)速度和/或從探測器150的較小段讀取能夠允許更準(zhǔn)確地確定診斷所需的臨床信息的時間發(fā)展。在一個實施例中，這種檢查能夠用來為以上相對于用于中風(fēng)評估的兩個不同CT掃描的第二 CT掃描所述的周期重復(fù)地評估“對比支j寸(contrast disbursement) ”。
[0036]在其中患者的擴展/較大區(qū)域(例如，對象)將被成像的情況下，有可能沿患者的體軸來平移源環(huán)、數(shù)字探測器和束準(zhǔn)直儀。在一個布置中，一般在圖3中例示，成像組合件(例如，由源環(huán)、數(shù)字探測器和束準(zhǔn)直儀組成)相對于靜止患者的平移允許數(shù)據(jù)的螺旋CT集合的獲取。成像組合件360能夠沿與患者大體平行的軸(在A示出；其大體垂直于旋轉(zhuǎn)的弧線)平移，以便獲取相對于靜止患者的圖像數(shù)據(jù)。成像組合件360能夠沿單個方向平移，或者能夠在連續(xù)或后續(xù)平移中沿相對的方向相反地移動(例如，相對于患者)。當(dāng)成像組合件360平移時，數(shù)字探測器350和束準(zhǔn)直儀320與按次序發(fā)射的x射線源相對應(yīng)地旋轉(zhuǎn)，以便獲取相對于靜止患者的圖像數(shù)據(jù)。通過各種組件的平移和/或旋轉(zhuǎn)移動，所產(chǎn)生數(shù)據(jù)集是螺旋的(例如，螺旋形或者包括與垂直相對移動相結(jié)合的角)。在一個實施例中，由X射線扇束進行的平移的程度(例如，待成像頭部或身體的部分)能夠基于第一檢查或者患者頭部或身體部位的CBCT體積來自動確定(例如，通過體積成像系統(tǒng)，由操作員輸入等)。
[0037]備選地，成像組合件能夠保持為靜止(例如，在固定位置)而患者能夠被平移。這種布置一般在圖4中例示，其中成像組合件360是固定的，而患者相對于成像組合件360平移(在箭頭B示出)?；颊叩钠揭颇軌蚶缫揽枯喆瞾韺崿F(xiàn)。在這種布置中，數(shù)字探測器和束準(zhǔn)直儀進行旋轉(zhuǎn)但沒有平移。在一個實施例中，體積成像系統(tǒng)能夠配置為多個靜止X射線源的環(huán)。
[0038]雖然圖1-4例示X射線源的360度環(huán)，但是體積成像系統(tǒng)實施例能夠配置成在小于360度之內(nèi)進行操作。例如，一個系統(tǒng)能夠一般配置為諸如圖5例示的弧線(S卩，小于360度)。如圖5所示，成像組合件能夠包括采取弧線的形式的源環(huán)510。通過這種布置，該系統(tǒng)能夠包括單個X射線源，其在弧線之內(nèi)移動，或者沿弧線布置的多個靜止X射線源。
[0039]圖1-5示出能夠使用單個束準(zhǔn)直儀的示范成像系統(tǒng)和/或方法，其中單個束準(zhǔn)直儀能夠旋轉(zhuǎn)，并且因此能夠與源環(huán)的每個X射線源一起操作，以形成關(guān)聯(lián)的準(zhǔn)直X射線束。在一備選布置中，該系統(tǒng)能夠包括多個準(zhǔn)直儀(C1、C2至Cn),如圖6例示。如圖6所示,示范系統(tǒng)包括與X射線源的環(huán)相鄰布置的準(zhǔn)直儀的環(huán)，其中X射線源與準(zhǔn)直儀(C1、C2至Cn)成對。在操作中，激活每個X射線源，其中它經(jīng)過其相鄰準(zhǔn)直儀來發(fā)射X射線，以發(fā)射準(zhǔn)直X射線束(例如，以照射探測器)。在一種布置中，多個準(zhǔn)直儀相對于X射線源的環(huán)是靜止的。在一個實施例中，多個準(zhǔn)直儀的每個(例如，靜止的)能夠與X射線源的多于一個進行協(xié)作。
[0040]在另一個布置中，該系統(tǒng)能夠包括靜止的多個準(zhǔn)直儀，以與單個旋轉(zhuǎn)X射線源(例如，一個或多個旋轉(zhuǎn)X射線源)進行協(xié)作。例如，單個旋轉(zhuǎn)X射線源能夠是電池供電的，并且接收(例如，無線通信)與放射特性、旋轉(zhuǎn)速度、空間放射控制(例如，準(zhǔn)直)等有關(guān)的指令。在操作中，X射線源圍繞弧線或源環(huán)來旋轉(zhuǎn)，并且在它是靜止準(zhǔn)直儀的相鄰一個時被激活。
[0041]在一個實施例中，當(dāng)放射成像組合件相對于(例如，靜止的)待成像對象平移時，只有數(shù)字探測器進行旋轉(zhuǎn)，以獲取圖像數(shù)據(jù)。例如，一個體積成像系統(tǒng)實施例配置成當(dāng)探測器圍繞患者旋轉(zhuǎn)時按次序激活空間上準(zhǔn)直成扇形的、X射線源的環(huán)的所選X射線源。在一個實施例中，源環(huán)和/或探測器能夠封入獨立殼體中。此外，例如，一個實施例能夠包括連續(xù)積分準(zhǔn)直儀，并且使用由X射線源環(huán)進行的脈沖放射。
[0042]已經(jīng)表明非晶硅平板數(shù)字探測器適合于受限讀出段(例如，層面、條帶、所規(guī)定R0I)的每秒數(shù)千幀的等效。CMOS類型數(shù)字探測器也能夠以充分高的讀出速率來進行操作，而成為適合的。能夠使用固態(tài)數(shù)字射線照相探測器。為了進一步增強圖像獲取，通過在X射線獲取期間修改X射線源的能量，來獲取雙能量數(shù)據(jù)可能是合意的。例如，交替X射線源(例如，在X射線源環(huán)中)可將不同的雙能量用于探測。這允許碘對比信號的分段，以改進數(shù)據(jù)的定量評估的精度。在一個實施例中，至少三個不同放射特性X射線源的物理位置能夠具有所規(guī)定序列，或者備選地，一個或多個X射線源能夠在所規(guī)定序列中按三倍或更多倍的能量水平(例如，kVp和/或mA)來進行發(fā)射。在一個實施例中，多個X射線源的放射水平(例如，能量水平)能夠?qū)?yīng)于造影劑。在一個實施例中，能夠選擇多個X射線源的一組放射水平(例如，能量水平)，以增加或優(yōu)化對于來自探測器的2D或3D圖像中的造影劑的可視化。因而，能夠通過定位不同的X射線源或者可變地驅(qū)動個體X射線源，以按照與本文所述體積成像系統(tǒng)實施例的這種雙能量實施例相似的方式、按多個能量水平(或它們的組合)進行發(fā)射，來獲取多能量數(shù)據(jù)。
[0043]通過所公開的體積成像系統(tǒng)的一些實施例，X射線源是靜止的，而數(shù)字探測器和準(zhǔn)直系統(tǒng)按照范圍從零至360度的弧線或圓形軌道旋轉(zhuǎn)。
[0044]為了降低系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜度，一種配置會將碳納米管源用于圓形X射線源。這種碳納米管源正被研發(fā)用于各種醫(yī)療應(yīng)用(例如，XinRay和XinTek)。
[0045]另一種配置會降低大面積探測器的旋轉(zhuǎn)底座的復(fù)雜度。這種配置會包括電池供電探測器，其會消除用于電力和數(shù)據(jù)的分配的滑環(huán)技術(shù)的必要性。適合的電池供電探測器(例如，便攜探測器)會是包括增強成像讀出能力的Carestream Health的DRX-1探測器。
[0046]在本文所公開的某些實施例中，探測器或便攜探測器能夠從體積成像系統(tǒng)中移除(例如，供與其他射線照相成像系統(tǒng)一起使用)。此外，探測器或便攜探測器能夠在體積成像系統(tǒng)中被替換(例如，用于再充電)，以允許體積成像系統(tǒng)的增強使用。
[0047]示范數(shù)字電池供電探測器也可能是無線的，其會允許數(shù)據(jù)的實時卸載以供遠程工作站進行的快速重構(gòu)、數(shù)據(jù)的半實時卸載，或者備選地，數(shù)字探測器可在獲取期間將投影層面/區(qū)域存儲在板載存儲器中，并且然后在獲取期間或者在獲取完成之后以更慢速度來傳送數(shù)據(jù)。
[0048]備選地，數(shù)字探測器可停止旋轉(zhuǎn)，與定位在特定角位置的數(shù)據(jù)接頭對齊，并且經(jīng)過紅外/微波/有線連接來卸載數(shù)據(jù)。雖然體積成像系統(tǒng)沒有用于成像，但是這個連接能夠用來對數(shù)字探測器的電池進行充電。取決于旋轉(zhuǎn)運動的斜升和斜降速度，探測器可在特定ROI數(shù)據(jù)的不同時間獲取之間停止，或者它可保持旋轉(zhuǎn)直到完全檢查/掃描完成。
[0049] 申請人:描述了體積成像系統(tǒng)和/或方法的實施例，其能夠獲取患者頭部的傳統(tǒng)CBCT數(shù)據(jù)集，和/或然后將X射線束控制或準(zhǔn)直到窄層面，以及采取一系列高速層面獲取，其允許在患者頭部的一部分中或者貫穿患者頭部的造影劑灌注的評估。一種系統(tǒng)包括角度分布輻射源，諸如X射線源的靜止環(huán)或樣條，諸如碳納米管源。
[0050]雖然按各種方式描述為角度移位/分布X射線源或者按環(huán)形、弧線或圓形布置來布置的多個X射線源，但是本文的實施例能夠包括但不限于3D路徑、曲線、弓形布置、樣條等，如針對本文中對體積成像系統(tǒng)和/或使用相同X射線源的方法所述的多個X射線源的X射線源路徑或布置的配置所期望的。
[0051]已經(jīng)描述了用于對患者進行成像的體積成像系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括至少一個X射線源、至少一個探測器，以及至少一個放射控制裝置(例如，準(zhǔn)直儀)。
[0052]在布置A中，該系統(tǒng)包括:
按照弧線布置的多個X射線源；
單個探測器，相對于該弧線旋轉(zhuǎn)；以及
單個準(zhǔn)直儀，在該多個X射線源內(nèi)側(cè)布置，準(zhǔn)直儀定位在X射線源和探測器中間，準(zhǔn)直儀在與X射線源的協(xié)調(diào)操作中相對于弧線是可旋轉(zhuǎn)的，以便朝探測器發(fā)射準(zhǔn)直X射線束。
[0053]對于布置A-A，X射線源、探測器和準(zhǔn)直儀沿與旋轉(zhuǎn)的弧線大體垂直的方向平移。在這種布置中，患者是靜止的。采用布置A-B，X射線源、探測器和準(zhǔn)直儀沒有平移。而是患者沿與旋轉(zhuǎn)的弧線大體垂直的方向平移。
[0054]在布置B中，該系統(tǒng)包括:
按照曲線布置的多個X射線源；
單個探測器，相對于曲線旋轉(zhuǎn)；以及
至少一個或多個靜止準(zhǔn)直儀，在多個X射線源內(nèi)側(cè)布置，每一準(zhǔn)直儀與多個X射線源的一個或多個關(guān)聯(lián)，每一準(zhǔn)直儀與其關(guān)聯(lián)的X射線源協(xié)調(diào)操作，以準(zhǔn)直朝(患者)探測器的X射線的束。
[0055]對于布置B-A，X射線源、探測器和準(zhǔn)直儀沿與旋轉(zhuǎn)的弧線大體垂直的方向平移。在這種布置中，患者是靜止的。對于布置B-B，X射線源、探測器和準(zhǔn)直儀沒有平移。而是患者沿與旋轉(zhuǎn)的弧線大體垂直的方向平移。
[0056]在布置C中，該系統(tǒng)包括:
單個X射線源，其相對于弧線旋轉(zhuǎn)；
單個探測器，其相對于該弧線旋轉(zhuǎn)；以及
多個靜止準(zhǔn)直儀，在該X射線源內(nèi)側(cè)布置，X射線源與每一準(zhǔn)直儀協(xié)調(diào)操作，以朝患者和探測器發(fā)射準(zhǔn)直的X射線的束。
[0057]對于布置C-A，X射線源、探測器和準(zhǔn)直儀沿與旋轉(zhuǎn)的弧線大體垂直的方向平移。在這種布置中，患者是靜止的。對于布置C-B，x射線源、探測器和準(zhǔn)直儀沒有平移。而是患者沿與旋轉(zhuǎn)的弧線大體垂直的方向平移。
[0058]在布置D中，該系統(tǒng)包括:
至少一個角度可移位的X射線源；
探測器，配置成相對于該至少一個角度可移位的X射線源旋轉(zhuǎn)；以及至少一個空間限制裝置，用于該至少一個角度可移位的X射線源，
其中該至少一個角度可移位的X射線源、該探測器和該至少一個空間限制裝置按照下列兩種配置來配置:第一配置，得到由照射探測器的X射線源進行的、第一放射的第一視場(FOV);以及第二配置，得到由照射探測器的X射線源進行的、第二放射的第二 F0V，其中第二 FOV小于第一 F0V，并且其中第一放射和第二放射確定重疊FOV的體積圖像。
[0059]在一個實施例中，診斷患者中的中風(fēng)的方法能夠使用射線照相CT成像系統(tǒng)，該射線照相CT成像系統(tǒng)包括按照曲線布置的多個X射線源以及配置成相對于多個X射線源旋轉(zhuǎn)的探測器，該方法包括:使用多個X射線源和探測器、以第一速度執(zhí)行第一掃描，以使用由照射探測器的多個X射線源進行的第一放射來獲取對象的第一視場(FOV)的第一 CT投影數(shù)據(jù)；使用多個X射線源和探測器、以第二速度執(zhí)行第二掃描，以使用由照射探測器的一部分的多個X射線源進行的第二放射來獲取第一 FOV內(nèi)的第二較小FOV的第二 CT投影數(shù)據(jù)，其中第二速度大于第一速度；以及比較體積圖像以確定醫(yī)療狀況(例如，挫傷或中風(fēng))。
[0060]應(yīng)當(dāng)注意，雖然本描述和示例主要針對人類或其他受檢者的射線照相醫(yī)療成像，但是本申請的設(shè)備和方法的實施例也能夠適用于其它射線照相成像應(yīng)用。這包括諸如無損測試(NDT)的應(yīng)用，對于其而言射線照相圖像可被獲得并且擁有不同的處理治療，以便強調(diào)被成像的受檢者的不同特征。
[0061]應(yīng)當(dāng)注意，本文所述的數(shù)字或便攜探測器的實施例能夠使用照射輻射的直接或間接圖像感測。例如，由探測器進行的圖像感測能夠通過直接檢測來執(zhí)行，在這種情況下，圖像感測元件直接吸收X射線，并且將其轉(zhuǎn)換為電荷載流子。但是，在大多數(shù)商業(yè)數(shù)字射線照相系統(tǒng)中，間接檢測由探測器來使用，其中中間閃爍器元件將X射線轉(zhuǎn)換成可見光光子，其然后能夠由光敏圖像感測元件來感測。此外，光子計數(shù)像素元件能夠用于由探測器進行的示范圖像感測中。
[0062]CBCT 設(shè)備
計算機斷層掃描(CT)成像設(shè)備、錐束(CB)CT成像設(shè)備以及用來使用這種系統(tǒng)來獲得3-D體積圖像的成像算法在診斷成像領(lǐng)域是眾所周知的，并且因此在本申請中不作詳細描述。
[0063]在典型應(yīng)用中，用于獲得、處理和存儲圖像數(shù)據(jù)的計算機或其它類型的專用邏輯處理器，連同用于查看圖像結(jié)果的一個或多個顯示器，是CBCT系統(tǒng)的一部分。還提供計算機可訪問存儲器，其可以是供較長期存儲的非易失性存儲器存儲裝置，諸如使用磁、光或其它數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的裝置。另外，計算機可訪問存儲器能夠包括電子存儲器，諸如隨機存取存儲器(RAM)，其用作供較短期數(shù)據(jù)存儲的易失性存儲器，諸如用作用于對數(shù)據(jù)進行操作的工作空間或者與顯示裝置結(jié)合用于將圖像內(nèi)容作為顯示緩沖來暫時存儲的存儲器，或者用來存儲具有用于控制一個或多個計算機來實施按照本申請的方法和/或系統(tǒng)實施例的指令的計算機程序的存儲器。
[0064]參照圖7的透視圖，采取示意形式并且為了描述的清楚起見而使用放大距離來示出，用于獲得個體2-D圖像(其用來形成3-D體積圖像)的示范常規(guī)CBCT成像設(shè)備的活動。輻射源722經(jīng)過束整形設(shè)備(未示出)將輻射導(dǎo)向受檢者720，諸如患者或其他被成像的受檢者。在掃描角度范圍內(nèi)按受檢者周圍變化的角度、以快速的連續(xù)性來獲得受檢者720的圖像序列，諸如在360度軌道中按每個I度的角度增量來得到一個圖像。DR探測器724與輻射源722的對應(yīng)移動一致地移動到受檢者720周圍的不同成像位置。例如，這種對應(yīng)移動能夠具有所規(guī)定的2D或3D關(guān)系。圖7示出DR探測器724位置的代表性取樣，以例示這些圖像如何相對于受檢者720的位置來獲得。一旦所需的2-D投影圖像按照所規(guī)定序列被捕獲，適合的成像算法，諸如FDK濾波反投影或其它常規(guī)技術(shù)，能夠用于生成3-D體積圖像。圖像獲取和程序執(zhí)行由計算機730或者由聯(lián)網(wǎng)的一組計算機730 (其與DR探測器724進行圖像數(shù)據(jù)通信)來執(zhí)行。圖像處理和存儲使用與DR探測器724進行圖像數(shù)據(jù)通信的計算機可訪問存儲器來執(zhí)行，諸如計算機可訪問存儲器732。3-D體積圖像或示范2-D圖像數(shù)據(jù)能夠在顯示器734上呈現(xiàn)。
[0065]圖8的邏輯流程圖示出使用部分掃描的用于CBCT重構(gòu)的常規(guī)圖像處理序列S800。掃描步驟S810將錐束照射導(dǎo)向受檢者，從而在圖像數(shù)據(jù)獲取步驟S820中使能針對在角度范圍內(nèi)投影的2-D原始數(shù)據(jù)圖像的序列的收集。圖像校正步驟S830然后執(zhí)行投影圖像的標(biāo)準(zhǔn)處理，諸如但不限于幾何校正、散射校正、增益和偏移校正以及束硬化校正。對數(shù)運算步驟S840獲得線積分?jǐn)?shù)據(jù)，其用于常規(guī)重構(gòu)方法，諸如體積圖像重構(gòu)領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知的FDK方法。
[0066]在有必要校正約束掃描數(shù)據(jù)或圖像截取以及涉及貫穿掃描軌道將探測器定位在被成像受檢者周圍的相關(guān)問題時，然后執(zhí)行可選的部分掃描補償步驟S850?？蛇x步驟S850能夠用于CBCT，其中典型地能夠使用受限或部分角度掃描(例如，220-度或180-度加扇角)。斜坡濾波步驟S860接著進行，其提供逐行線性濾波，其在常規(guī)處理中采用噪聲抑制窗口來規(guī)則化。然后執(zhí)行反投影步驟S870，以及圖像形成步驟S880使用非截取校正圖像的一個或多個來重構(gòu)3-D體積圖像。FDK處理一般包含步驟S860和S870的過程。所重構(gòu)3-D圖像然后能夠存儲在計算機可訪問存儲器中并且被顯示。
[0067]在本公開的上下文中，術(shù)語“代碼值”能夠指與所重構(gòu)3-D體積圖像中各體積圖像數(shù)據(jù)元素或體素關(guān)聯(lián)的值。CBCT圖像的代碼值經(jīng)常但不總是，采用亨氏單位(HU)來表達。
[0068]本文所述的射線照相成像系統(tǒng)和/或方法的實施例考慮任何計算機可讀介質(zhì)上的方法和程序產(chǎn)品以用于實現(xiàn)其操作。某些示范實施例相應(yīng)地能夠使用現(xiàn)有計算機處理器、或者通過為這個或另一個目的所結(jié)合的專用計算機處理器、或者通過硬連線系統(tǒng)來實現(xiàn)。
[0069]與示范實施例一致，能夠使用具有存儲指令的計算機程序，其對從電子存儲器訪問的圖像數(shù)據(jù)進行執(zhí)行。圖像處理領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，實現(xiàn)本文的實施例的計算機程序能夠由適合的通用計算機系統(tǒng)，諸如個人計算機或工作站，所使用。但是，許多其他類型的計算機系統(tǒng)能夠用來執(zhí)行實現(xiàn)實施例的計算機程序，包括聯(lián)網(wǎng)處理器。用于執(zhí)行方法實施例或設(shè)備實施例的計算機程序可存儲在各種已知計算機可讀存儲介質(zhì)(例如磁盤、磁帶、固態(tài)電子存儲裝置或者用來存儲計算機程序的任何其他物理裝置或介質(zhì))中，其能夠通過因特網(wǎng)或其他通信介質(zhì)直接或間接地連接到圖像處理器。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地認(rèn)識到，這種計算機程序產(chǎn)品的等效也可采用硬件來構(gòu)成。計算機可訪問存儲或存儲器能夠是易失性的、非易失性的或者易失性和非易失性類型的混合組合。
[0070]將會理解，實現(xiàn)本申請的實施例的計算機程序產(chǎn)品可利用眾所周知的各種圖像操縱算法和過程。還將會理解，實現(xiàn)本申請的實施例的計算機程序產(chǎn)品可具體化對實現(xiàn)是有用的、在本文中沒有具體示出或描述的算法和過程。這種算法和過程可包括常規(guī)實用程序，其處于圖像處理領(lǐng)域的普通技能之內(nèi)。這種算法和系統(tǒng)的附加方面，以及用于產(chǎn)生并且以其他方式處理圖像、或與實現(xiàn)本申請實施例的計算機程序產(chǎn)品合作的硬件和/或軟件在本文中沒有具體示出或描述，并且可從本領(lǐng)域已知的這種算法、系統(tǒng)、硬件、組件和元件中選擇。
[0071] 雖然已相對一個或多個實現(xiàn)來例示本申請，但是能夠?qū)λ臼纠M行變更和/或修改，而沒有背離所附權(quán)利要求的精神和范圍。另外，雖然能夠相對若干實現(xiàn)/實施例的至少一個公開了本發(fā)明的特定特征，但是這種特征能夠與其他實現(xiàn)/實施例的一個或多個其他特征相結(jié)合，這對于任何給定或特定功能能夠是期望的或有利的。術(shù)語“…的至少一個”用來表示能夠選擇所列示項的一個或多個。術(shù)語“大約”指示所列示的值能夠略微改變，只要改變沒有導(dǎo)致過程或結(jié)構(gòu)對所例示實施例的不符合。最后，“示范”指示描述用作示例，而不是暗示它是理想的。通過仔細考慮本文所公開的本發(fā)明的說明和實踐，本發(fā)明的其它實施例對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將是顯而易見的。意圖在于，說明和示例被認(rèn)為只是示范性的。
【權(quán)利要求】
1.一種由射線照相CT成像系統(tǒng)執(zhí)行射線照相檢查的方法，所述射線照相CT成像系統(tǒng)包括按照曲線布置的多個靜止X射線源以及配置成相對于所述多個X射線源旋轉(zhuǎn)的探測器，所述射線照相檢查方法包括: 使用所述多個X射線源和所述探測器、以第一旋轉(zhuǎn)速度執(zhí)行第一掃描，以使用由照射所述探測器的所述多個X射線源進行的第一放射來獲取對象的第一視場(FOV)的第一 CT投影數(shù)據(jù)； 識別所述第一 FOV內(nèi)的感興趣平面； 使用所述多個靜止X射線源和所述探測器、以第二旋轉(zhuǎn)速度執(zhí)行第二掃描，以使用由照射所述探測器的一部分的所述多個X射線源進行的第二放射來獲取包括所述第一FOV內(nèi)的所述感興趣平面的第二較小FOV的第二 CT投影數(shù)據(jù)， 其中所述第二旋轉(zhuǎn)速度大于所述第一旋轉(zhuǎn)速度；以及 從所述探測器輸出所述第一 CT投影數(shù)據(jù)和所述第二 CT投影數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 在所述第一掃描和所述第二掃描期間與所述靜止的多個X射線源無關(guān)地旋轉(zhuǎn)所述探測器。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中第一照射角度由至少一個空間限制裝置來保持所述第一掃描的持續(xù)時間，以限定來自所述多個X射線源的所述第一放射的橫截面，以及 其中第二照射角度由所述至少一個空間限制裝置來保持所述第二掃描的持續(xù)時間，以限定來自所述多個X射線源的所述第二放射的橫截面。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一放射和所述第二放射確定重疊FOV的體積圖像。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在得到所述第二掃描中的所述第二FOV之前相對于所述第一 FOV移動所述多個X射線源和所述探測器，其中所述多個X射線源與所述第二掃描中的感興趣平面對齊。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在得到所述第二掃描中的所述第二FOV之前相對于所述多個X射線源和所述探測器移動對象。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述探測器配置成按照下列方式輸出第一CT投影數(shù)據(jù)和第二 CT投影數(shù)據(jù):(i)在所述第一掃描和所述第二掃描的每個期間無線地，(ii)在所述第一掃描和所述第二掃描的每個之后無線地，或者(iii)在所述第一掃描和所述第二掃描的每個之后從停駐的、系留位置。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多個X射線源在所述第一掃描和所述第二掃描期間按次序地發(fā)射，并且其中所述探測器是電池供電的，并且無線地輸出所述第一 CT投影數(shù)據(jù)和所述第二 CT投影數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括注入造影劑以定量地測量所述第二CT掃描期間的對比攝入和對比流出，其中所述第二 CT掃描包括以所規(guī)定時間間隔多次重復(fù)地執(zhí)行所述第二掃描。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述多個X射線源的子集在所述第二掃描期間各自以不同能量進行發(fā)射，其中在所述第二掃描的每個中通過所述多個X射線源的所述探測器的每一電路包括少于3秒。
11.一種射線照相CT成像系統(tǒng)，包括: 按照曲線布置的多個X射線源放射； 電池供電探測器，其配置成相對于所述多個X射線源放射旋轉(zhuǎn)；以及 至少一個空間限制裝置，限定所述多個X射線源放射的橫截面； 其中所述多個X射線源放射、所述探測器和所述至少一個空間限制裝置按照下列兩種配置來配置:(i)第一配置，獲得照射所述探測器的所述彎曲的X射線源放射的第一放射的第一視場(FOV);以及(ii)第二配置，獲得照射所述探測器的所述彎曲的X射線源放射的第二放射的第二較小F0V，以及 其中所述第一放射和所述第二放射確定重疊FOV的體積圖像。
12.如權(quán)利要求11所述的射線照相CT成像系統(tǒng)，其中第一掃描使用所述第一配置的第一彎曲空間布置中的多個X射線源、以第一旋轉(zhuǎn)速度來執(zhí)行，以及第二掃描更快掃描使用所述第二配置的所述第一彎曲空間布置中的所述多個X射線源、以第二旋轉(zhuǎn)速度來執(zhí)行。
13.如權(quán)利要求12所述的射線照相CT成像系統(tǒng)，其中所述多個X射線源和所述探測器在獲得所述第二掃描中的所述第二 FOV之前相對于所述第一 FOV移動。
14.如權(quán)利要求12所述的射線照相CT成像系統(tǒng)，其中所述多個X射線源按連續(xù)封閉曲線來固定，其中所述探測器配置成相對于所述靜止的多個X射線源在機械上獨立地旋轉(zhuǎn)，其中所述射線照相CT成像系統(tǒng)是CBCT系統(tǒng)，其中所述CBCT系統(tǒng)配置成按第一體積射線照相成像模式、第二一般射線照相成像模式、或第三熒光射線照相成像模式的每個來進行操作。
15.如權(quán)利要求11所述的射線照相CT系統(tǒng)，其中所述探測器配置成以下列方式、按照所述第一配置輸出第一 CT投影數(shù)據(jù)并且按照所述第二配置輸出第二 CT投影數(shù)據(jù):(i)在第一掃描和第二掃描的每個期間無線地，(ii)在所述第一掃描和所述第二掃描的每個之后無線地，或者(iii)在所述第一掃描和所述第二掃描的每個之后從停駐的、系留位置。
16.如權(quán)利要求11所述的射線照相CT成像系統(tǒng)，其中所述至少一個空間限制裝置包括多個準(zhǔn)直儀， 其中每一準(zhǔn)直儀配置成與至少一個關(guān)聯(lián)的X射線源協(xié)調(diào)操作，以準(zhǔn)直朝所述探測器的X射線的束，以用于針對所述第一 FOV的所述第一配置和針對所述第二 FOV的所述第二配置中的每個。
17.如權(quán)利要求11所述的射線照相CT成像系統(tǒng)，其中所述多個彎曲的X射線源放射由單個電池操作的X射線源來提供。
18.如權(quán)利要求11所述的射線照相CT成像系統(tǒng)，其中所述至少一個空間限制裝置包括多個準(zhǔn)直儀， 其中每一準(zhǔn)直儀配置成與兩個或更多關(guān)聯(lián)的X射線源協(xié)調(diào)操作，以準(zhǔn)直朝所述(患者)探測器的X射線的束，以用于針對所述第一 FOV的所述第一配置和針對所述第二 FOV的所述第二配置中的每個。
19.如權(quán)利要求11所述的射線照相CT成像系統(tǒng)，其中所述至少一個空間限制裝置包括至少一個準(zhǔn)直儀，其在至少所述第一配置中的第一位置與所述第二配置中的第二位置之間成角度地移動，其中所述第二位置基于所述第一 FOV內(nèi)的感興趣區(qū)域。
【文檔編號】A61B6/03GK104284627SQ201380025915
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月18日
【發(fā)明者】J.約克斯頓, D.H.富斯 申請人:卡爾斯特里姆保健公司