成像校準設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及校準設備、其用途以及用于從成像設備(例如x射線放射攝影儀)所獲得的數(shù)據(jù)的在線幾何和灰度值校正的方法。根據(jù)本發(fā)明的校準設備包括兩個或更多個已互連的校準組件的組以及用于在身體上安裝所述組的校準組件的裝置。
【專利說明】成像校準設備
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及校準設備、其用途以及用于從成像設備(例如X射線放射攝影儀、超聲波檢查儀、MRI或CT)所獲得的數(shù)據(jù)的在線幾何和灰度值校正的方法。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)上，例如X射線放射攝影術的醫(yī)學成像技術主要用于定量測量和診斷，例如，以查看骨是否損壞，或查看腫瘤是否存在。然而，用于定量測量的X射線成像的現(xiàn)代應用已經(jīng)帶來了涉及X射線成像的精度的新的要求。
[0003]首先，幾何精度在尺寸測量法中是一個普遍的問題。如果圖像的幾何精度優(yōu)異，則可以例如通過將圖像上的距離乘以特定比例因子而從物體的圖像上的兩個特征之間的距離無歧義地推導該物體上的這些特征之間的距離。然而，歸因于機械和光學效應，放射攝影圖像(例如X射線圖像)可能失真。已知的效應是枕形效應以及各個身體部分相對于它們距成像表面的距離的放大或縮小。結果是:圖像上的特定距離未給出真實距離(例如特定解剖部分的尺寸)的精確估計。因此，未校準的X射線圖像僅提供定性信息，而不是定量信肩、O
[0004]第二個問題是放射攝影圖像的灰度值精度。例如歸因于輻射源的不均一性或放射攝像板或檢測器的不穩(wěn)定的靈敏度，灰度值可以在不同的測量之間并且甚至在單次測量內變化。
[0005]作為有限精度的 結果，當對在不同時間所拍攝的相同身體部分的兩個X射線圖像進行比較時，例如難以在腫瘤的大小的百分之五的增加或減少之間進行區(qū)分。另一方面，當測量骨質疏松癥時，我們可以基于特定圖像區(qū)域中的灰度值來發(fā)現(xiàn)骨密度，但不能對該圖像中的灰度級別與在稍后時間所拍攝的圖像中的級別進行比較。原理上，可以通過一致地使用校正過的X射線機器來解決該問題。實際上，這是如此棘手以至于其鮮有使用。
[0006]過去，對于這些問題中的一些已經(jīng)提出了解決方案。
[0007]美國專利申請2008/273665 (Rolle，Boots)描述了一種利用附連到柔性部件的已知尺寸的球體來精確地測量經(jīng)歷放射攝影過程的患者的解剖的設備和方法。球體被操控到正確的位置中并且在該過程期間保持靜止。美國專利6459772 (Wiedenhoefer等人)描述了一種放射攝影基準標記器，包含可透射線的殼體中所包含的已知大小的球體。球體在與X射線的解剖靶標相同的平面上附連到患者。雖然這些發(fā)明可以用于確定圖像的放大或縮小，但它們不允許圖像中的幾何失真的更嚴格的校正，并且標記器的高射線不透性不允許灰度值校正。此外，雖然這些設備提供用于相對于身體定位標記器的高自由度，但它們不提供以可再現(xiàn)方式來進行該操作的手段。此外，這些技術僅在圖像的一個區(qū)域內提供基準標記器。
[0008]美國專利5951475 (Gueziec等人)描述了用于使用包括不透射線標記器的校準設備來幾何地校準X射線投影圖像的方法和系統(tǒng)，其中，所述校準設備可以由機器人操控。然而，該系統(tǒng)需要特殊并且昂貴的設備，并且還需要獲得感興趣區(qū)域的多個圖像。此外，該系統(tǒng)僅允許幾何校準，而不是灰度值校正。
[0009]相應地，需要用于圖像校準的改進方法和工具。

【發(fā)明內容】

[0010]本發(fā)明涉及成像校準設備以及用于通過成像技術所獲得的數(shù)據(jù)的校準的方法。更具體地說，方法和工具包括通過成像技術(例如放射攝影術、超聲、X射線計算機斷層掃描(CT)以及磁共振成像(MRI))所獲得的數(shù)據(jù)的(在線)幾何和/或灰度值校正。
[0011]根據(jù)一方面，提供用于物體的圖像的校正和/或校準的方法，其使用具有所指定的射線不透性以及幾何位置的校準組件。在特定實施例中，所述方法可以包括以下步驟:
[0012]I)提供圖像，其中，所述圖像包括一組或多組兩個或更多個不相同的已互連的校準組件的圖像；以及
[0013]II)基于從所述校準組件的圖像的測量所獲得的信息來校正所述圖像。
[0014]更具體地說，所述圖像包括物體的圖像以及一組或多組兩個或更多個不相同的已互連的校準組件的圖像，并且物體的圖像基于從所述校準組件的圖像的測量所獲得的信息而被校正。
[0015]典型地，所述兩個或更多個不相同的已互連的或校準組件至少射線不透性不同。
[0016]在特定實施例中，校準組件的組中的至少一個包括三個或更多個不相同的校準組件，其中，兩個或更多個至少射線不透性不同，并且所述三個校準組件互連以形成固定三維幾何圖。
·[0017]在特定實施例中，步驟I)可以包括:提供圖像，其中，所述圖像包括如本文所描述的一組或多組校準組件的圖像。在特定實施例中，提供的方法是用于患者的感興趣區(qū)域的至少一部分的圖像的校正和/或校準的方法，并且步驟I)包括以下步驟:
[0018]a.將如本文所描述的醫(yī)學成像校準設備應用于感興趣區(qū)域中的患者；以及
[0019]b.獲取包括所述醫(yī)學成像校準設備的感興趣區(qū)域的圖像。
[0020]在特定實施例中，用于如本文所提供的圖像校正的方法包括圖像的灰度值校正。在進一步的實施例中，所述方法可以包括以下步驟:
[0021].標識所述圖像中的兩個或更多個校準組件；
[0022].確定所述圖像中所標識的校準組件的灰度值；
[0023].基于所確定的灰度值與所計算的灰度值之間的差來計算灰度值誤差；
[0024].對所述圖像應用所述校正。
[0025]在特定實施例中，所述方法可以包括:使用包括一組或多組兩個或更多個不相同的已互連或可互連的校準組件的成像校準設備，其中，所述不相同的已互連或可互連的校準組件射線不透性不同。
[0026]在特定實施例中，根據(jù)本發(fā)明的用于圖像校正的方法包括圖像的幾何校正。在進一步的實施例中，所述方法可以包括以下步驟:
[0027].標識所述圖像中的至少三個校準組件；
[0028].確定每個校準組件的3D位置；
[0029].計算所述圖像上的幾何誤差；以及
[0030].對所述圖像應用所述校正。[0031]在特定實施例中，提供用于校正和/或校準圖像的方法，所述方法包括:
[0032]I)提供圖像，其中，所述圖像包括一組或多組兩個或更多個不相同的已互連或可互連的校準組件的圖像；以及
[0033]II)基于從所述校準組件的所述圖像的所述幾何以及灰度值的測量所獲得的信息來校正圖像。
[0034]在特定實施例中，提供用于圖像校正的方法，其為用于校正患者(的至少一部分)的圖像的方法，并且可以包括:提供關于患者(的有關部分)的位置和形狀的信息。
[0035]在特定實施例中，本文所提供的用于圖像的校正和/或校準的方法進一步基于確定圖像中的多于一個的區(qū)域中的誤差。
[0036]在特定實施例中，所提供的用于圖像校正的方法可以還包括從圖像移除所述校準組件的圖像的步驟。在特定實施例中，所述校正是在線校正。
[0037]在另一方面中，提供校準設備，其包括兩個或更多個不相同的已互連或可互連的校準組件的組，其中，至少兩個校準組件具有在O與I之間并且不包括O和I的射線不透性。更具體地說，所述設備的兩個或更多個不相同的已互連或可互連的校準組件至少具有不同的射線不透性。在進一步的特定實施例中，所述組包括三個或更多個不相同的校準組件，并且還包括用于互連所述校準組件以形成固定三維幾何圖的裝置。
[0038]所述校準組件的組可以還包括用于在身體上安裝和/或定位所述校準組件的組的裝置，更具體地說，分立結構。在特定實施例中，所述已互連的校準組件具有固定相對位置。
[0039]本文所要求保護的校準設備允許圖像(例如醫(yī)學圖像)的幾何和/或灰度值校正。更具體地說，它們允許圖像的幾何和灰度值校正的組合。在特定實施例中，本發(fā)明的設備允許校正物體中的局部不均一性。這明顯地增強了圖像的質量，這在醫(yī)學圖像的情況下是尤其感興趣的。因此，在特定實施例中，本文所要求保護的醫(yī)學成像校準設備的用途是增加醫(yī)學圖像的質量。
[0040]在特定實施例中，本文所要求保護的校準設備可以用于圖像(例如醫(yī)學圖像)的灰度值校正。在特定實施例中，所述組中的至少兩個校準組件具有不同的射線不透性。在特定實施例中，所述校準組件是球形的。
[0041]在特定實施例中，所述已互連的校準組件的中心或縱軸(即當互連時)分別形成假想多面體的頂點或邊。在進一步的實施例中，所述已互連的校準組件的中心形成假想多面體的頂點。在特定實施例中，所述已互連的校準組件形成四面體。在特定實施例中，所述已互連的校準組件的組形成具有放置在多面體內部的至少一個校準組件的多面體。在進一步的實施例中，所述已互連的校準組件的組形成具有放置在多面體的中心中的至少一個校準組件的多面體。
[0042]在特定實施例中，所述校準組件中的至少一個是空心體。在進一步的實施例中，至少一個校準組件的外徑與內徑的`比率與另一校準組件的外徑與內徑的比率不同。
[0043]在特定實施例中，至少一個校準的外徑與另一校準組件的外徑不同。
[0044]有利地，本文所要求保護的校準設備可以用于(獨立地)校正一個圖像中的不同區(qū)域。以此方式，圖像的一個區(qū)域中的局部不均一性不影響圖像的另一部分中的校正。為了確保該效果，在特定實施例中，根據(jù)本發(fā)明的校準設備包括至少兩組校準組件。[0045]在特定實施例中，所述校準組件由包含金屬、金屬氧化物或金屬硫酸鹽顆粒的聚合物制成。
[0046]在特定實施例中，所要求保護的校準設備還包括:殼體，其覆蓋所述校準組件的至少一部分。在特定實施例中，所述殼體可以包括促進所述設備在感興趣物體(例如人身體部分)上的定位的部件。在特定實施例中，所述殼體包括(患者特異性)接合表面。
[0047]在特定實施例中，用于安裝一組或多組校準組件的裝置是衣服。
[0048]在具體實施例中，根據(jù)本發(fā)明的校準設備中的校準組件適用于身體的感興趣的特定組織類型或特定區(qū)域。
[0049]在特定實施例中，根據(jù)本發(fā)明的校準設備包括具有O與I之間但不包括O與I的X射線不透性的至少五個不同的球體的組，其中，所述球體以這樣的方式互連或可互連:所述球體中的至少四個的中心形成假想多面體的頂點，并且一個球體位于所述多面體內部。
[0050]提供本文所描述的醫(yī)學成像校準組件的用途的另一方面，用于對X射線、超聲、CT和MRI所獲得的數(shù)據(jù)的定量測量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0051]對本發(fā)明具體實施例的附圖的以下描述在本質上僅僅是示例性的，并且不意圖限制本發(fā)明的教導、它們的應用或用途。貫穿附圖，相應的附圖標記指示相同或對應的部分和特征。
[0052]圖1放射攝影成像的圖示，示出輻射源(7)、x射線輻射束⑶、感興趣區(qū)域(9)以及檢測器(10)。
[0053]圖2根據(jù)本發(fā)明特定實施例的醫(yī)學成像校準設備(I)，包括若干組(2)校準組件，以及用于在身體上安裝所述組的校準組件的裝置(3)。
[0054]圖3根據(jù)本發(fā)明特定實施例的已互連的校準組件(4，5)的組(2)，包括四個外部校準組件(4)、內部校準組件(5)以及內部校準組件(5)與外部校準組件(4)之間的連接
(6)。四個外部校準組件(4)的中心點形成假想多面體(即四面體)的頂點。內部校準組件(5)位于四面體的中心中。
[0055]圖4根據(jù)本發(fā)明特定實施例的已互連的校準組件(4，5)的組(2)，包括五個外部校準組件⑷、內部校準組件(5)以及內部校準組件(5)與外部校準組件⑷之間的連接(6)。五個外部校準組件(4)的中心點形成假想多面體(即(正方形)棱錐體)的頂點。內部校準組件(5)位于棱錐體的中心中。
[0056]圖5用于放射攝影圖像的在線校正的根據(jù)本發(fā)明特定實施例的方法中的示例性步驟的流程圖。
[0057]圖6A-G:殼體(11)中所設置的根據(jù)本發(fā)明特定實施例的4個已互連的校準組件
(4.5)的組(2)。
[0058]圖7A-D:殼體(11)中所設置的根據(jù)本發(fā)明特定實施例的4個已互連的校準組件
(4.5)的組(2)。
[0059]圖8A-D:殼體(11)中所設置的根據(jù)本發(fā)明特定實施例的4個已互連的校準組件
(4.5)的組(2)。
[0060]圖9A、B:根據(jù)本發(fā)明特定實施例的已互連的校準組件(4，5)的多個組(2)的配置。
[0061]圖10A-C:殼體(11)中所設置的根據(jù)本發(fā)明特定實施例的已互連的校準組件(4，5)的組⑵。
[0062]在附圖中，使用以下編號:
[0063]1-校準設備；2_校準組件的組；3_用于安裝的裝置；4，5_校準組件；6-連接；7-輻射源；8_輻射束；9_感興趣區(qū)域；10_檢測器；11_殼體；12_接合表面；13_蓋子。
【具體實施方式】
[0064]將關于特定實施例來描述本發(fā)明，但本發(fā)明不限于此，而是僅由權利要求限定。權利要求中的任何附圖標記不應理解為限制其范圍。
[0065]當在本文中使用時，單數(shù)形式“一個”、“某個”以及“所述”包括單數(shù)和復數(shù)指代物，除非上下文另外清楚指明。
[0066]當在本文中使用時術語“包括”以及“由...構成(comprised of) ”與“包含”或“含有”同義，并且是包括性或開放式的，并且不排除附加的、未陳述的成員、要素或方法步驟。術語“包括”、“包含”和“由...構成”還包括術語“由...組成”。
[0067]此外，說明書和權利要求書中的術語第一、第二、第三等用于在相似要素之間進行區(qū)分，并不一定用于描述相繼或按時間的順序，除非指定。應理解，如此使用的術語在適當?shù)那闆r下是可互換的，并且在此所描述的本發(fā)明實施例能夠以除了在此所描述或示出的之外的順序而操作。
[0068]當在本文中使用時術語“大約”當指可測量值(例如參數(shù)、量、時間持續(xù)時間等)時表示涵蓋+/-10 %或更少，·優(yōu)選地+/-5 %或更少，更優(yōu)選地+/-1 %或更少，并且再更優(yōu)選地+/-0.1 %或更少的和距所指定的值的變化，以至這些變化在公開的本發(fā)明中適于實施的程度。應理解，修飾語“大約”所指的值自身也是具體地并且優(yōu)選地公開的。
[0069]由端點所述及的數(shù)值范圍包括各個范圍內歸入的所有數(shù)字和小數(shù)以及所述及的端點。
[0070]本說明書中所引用的所有文獻的全部內容通過引用而合并于本文中。
[0071]除非另外定義，在公開本發(fā)明中所使用的所有術語，包括技術和科學術語，具有如本發(fā)明所屬領域的普通技術人員所普遍理解的意義。通過進一步的指導，包括用于說明書中所使用的術語的定義以更好地理解本發(fā)明的教導。本文使用的的術語或定義僅提供用于輔助理解本發(fā)明。
[0072]貫穿說明書對“一個實施例”或“實施例”的提及表示本發(fā)明至少一個實施例中包括結合實施例描述的特定特征、結構或特性。因此，貫穿本說明書在各個地方出現(xiàn)短語“在一個實施例中”或“在實施例中”不一定但可以全部指同一實施例。此外，在一個或多個實施例中，如本領域技術人員從本公開顯而易見的那樣，以任何合適的方式可以組合特定特征、結構或特性。此外，如本領域技術人員應理解的那樣，雖然在此描述的一些實施例包括其它實施例中包括的一些但非其它特征，但不同實施例的特征的組合意味著包含在本發(fā)明的范圍內，并且形成不同實施例。例如，在權利要求中，可以通過任何組合來使用任一所要求保護的實施例。
[0073]當在本文中使用時術語“灰度值”是指用于圖像中的強度或強度變化的任何度量。該強度可以表示為從白色到黑色的特定灰度等級或例如如在偽色圖像中的特定色調。強度也可以表示為特定數(shù)字。
[0074]當在本文中使用時術語“組”當指校準組件的組時包括兩個或更多個已互連或可互連的組件。
[0075]當在本文中使用時術語“不透性”指物體或材料對于特定類型輻射的不透過性的度量。術語“射線不透性”盡管原則上特指X射線以及類似的輻射，但在本文中還通常與“不透性”可互換地使用。不透性取決于所考慮的光的頻率。不透性可以以包括質量衰減系數(shù)或吸收率的不同方式被量化。
[0076]當在本文中使用時術語“比吸收率”是指當暴露于電磁輻射、聲音、粒子或其它能量或物質時物體或解剖部分吸收能量的速率的度量。其被定義為每質量所吸收的功率，并且具有瓦特每千克的單位。比吸收率的值根據(jù)電磁輻射或聲音的頻率，或粒子或其它能量或物質的類型而變化。每當在此情況下提及比吸收率時，相應電磁輻射、聲音、粒子或其它能量或物質就是醫(yī)學成像技術中所使用的輻射、聲音、粒子或其它能量或物質的類型。例如，在X射線放射攝影術中，電磁輻射是特定頻率范圍中的X輻射。
[0077]當在本文中使用時術語“衰減系數(shù)”指表征光束、聲音、粒子或其它能量或物質可以穿透材料或介質的容易程度的量。大衰減系數(shù)意味著波束隨著其通過介質而快速地“衰減”(變弱)，小衰減系數(shù)意味著介質對于波束是相對透明的。使用互易長度的單位來測量衰減系數(shù)。每當在此情況下提及衰減系數(shù)時，相應電磁福射、聲音、粒子或其它能量或物質就是成像技術中所使用的輻射、聲音、粒子或其它能量或物質的類型。例如，在X射線放射攝影術中，電磁輻射是特定頻率范圍中的X射線輻射。
[0078]對于本發(fā)明的應用可想象得到的成像技術包括例如放射攝影、超聲、X射線計算機斷層掃描(CT)、溫度記錄法、磁共 振成像(MRI)以及核醫(yī)學(例如正電子發(fā)射斷層掃描(PET))的技術。
[0079]當在本文中使用時術語“醫(yī)學成像”指用于創(chuàng)建人或動物身體(或其部分和功能)的技術和過程，典型地用于臨床的目的(尋求揭示、診斷或檢查疾病的醫(yī)療操作)或醫(yī)學科學(包括正常解剖和生理學的研究)。
[0080]當在本文中使用時術語“(醫(yī)學)圖像”指通過(醫(yī)學)成像技術所獲得的圖像。術語“圖像”還包括還當用于非醫(yī)療目的時通過放射攝影、超聲、CT、溫度記錄法、MRI和核醫(yī)學所獲得的圖像。
[0081]在一個方面中，提供成像校準設備。更具體地說，提供校準設備，其使得可以獲得更具體地身體的感興趣區(qū)域的X射線、超聲、X射線計算機斷層掃描(CT)和/或磁共振成像(MRI)圖像的改進的幾何精度和灰度值精度。在特定實施例中，所提供的成像校準設備是放射攝影校準設備。
[0082]圖1示出示例性放射攝影成像的示意性圖示。(X射線)輻射源(7)產(chǎn)生(X射線)輻射束(8)。感興趣區(qū)域(9)(例如身體部分)位于輻射源與檢測器(10)之間。由于波束發(fā)散，因此檢測器上的感興趣區(qū)域的圖像失真。例如，波束的邊緣附近的感興趣區(qū)域中的區(qū)域比波束的中心中的區(qū)域被放大得更多。此外，更靠近檢測器的感興趣區(qū)域中的區(qū)域比遠離檢測器的區(qū)域被放大得更少。波束源的不穩(wěn)定性和不均一性可能導致圖像中的進一步失真。因此，對于定量測量，需要校準圖像。優(yōu)選地，基于圖像的不同區(qū)域中的誤差(失真)的測量來校準圖像。
[0083]本文所要求保護的校準設備包含兩個或更多個(更具體地，三個或更多個)不相同的可互連或已互連的校準組件的組。更具體地說，在此可預期的校準設備包括至少一組兩個或更多個不相同的已互連或可互連的校準組件，其中，兩個或更多個不相同的已互連或可互連的校準組件具有不同的射線不透性。更具體地說，校準組件的射線不透性在O與I之間，并且不包括O和I?？梢酝ㄟ^不同方式(諸如但不限于材料的光密度、大小等)來確保射線不透性的差異，如以下將詳述的那樣。使用具有不同的射線不透性的至少兩個校準組件進一步改進了灰度值校正。
[0084]預期在使用校準設備期間，校準組件的位置相對于彼此是固定的。相應地，在校準組件被設置為單獨可互連組件的情況下，所述組還包括用于互連所述校準組件以形成固定三維幾何圖的裝置或部件。
[0085]預期互連校準組件的不同實現(xiàn)方式。因此，組中的每個校準組件可以直接或間接地連接到組中的其它校準組件。例如，每個校準組件可以直接鏈接到組中的每個其它校準組件。在特定實施例中，組中的一些校準組件僅鏈接到該組中的一個另外的校準組件。因此，組中的一些校準組件可以間接地連接或可連接。例如，在三個校準組件的組中，第一組件可以直接連接到第二組件，第三組件也可以直接連接到第二組件，但不直接連接到第一組件。在該實施例中，在第一組件與第三組件之間存在間接連接。以此方式，連接的數(shù)量最小化，從而減少了歸因于連接而導致的醫(yī)學圖像中的偽像的量。此外，所有組件可以直接連接或可連接到彼此。
[0086]如上所述，在此預期的校準設備可以包括一個或多個校準組件。組件的數(shù)量將在某種程度上取決于校準設備的應用。包括I個或2個校準組件的組允許校準圖像中的灰度級別，并且允許計算圖像中的放大或縮小的程度(2維(2D)校正)。對于3D幾何校正，需要至少3個校準組件。因此，在特定實施例中，已互連的校準組件的組包括至少兩個，更具體地，至少三個校準組件。根據(jù)本發(fā)明的設備中存在四個校準組件允許灰度值和幾何校正，并且允許評估醫(yī)學成像設備的 校準。因此，在特定實施例中，已互連的校準組件的組包括至少四個校準組件。五個校準組件的組允許完全空間、3D和灰度值校正，無需關于醫(yī)學成像設備的校準的進一步信息。因此，在特定實施例中，已互連的校準組件的組包括至少五個校準組件。除了上述情況之外，還應注意，空間偽像的校正精度隨著在圖像中的不同位置處所提供的校準組件的數(shù)量而進一步增加。因此，還預期在特定實施例中，在根據(jù)本發(fā)明的設備中提供6、7、8、9、10或更多個校準組件的組。
[0087]在每個組內，提供校準組件，使得它們可以相對于彼此而設置在一個或多個固定位置中。在特定實施例中，當互連時，校準組件不觸碰彼此。實際上，圖像中的校準組件的重疊應最小化，并且如果可能，應避免。優(yōu)選但并不要求的是(如以下所示)各校準組件或至少其部分之間的距離是醫(yī)學圖像上的至少10個像素。此外，校準組件的大小優(yōu)選地是這樣的:每個校準組件的大小是圖像中的若干像素，優(yōu)選地10個或更多個像素。典型地，如果校準組件在圖像中的更多像素上伸展，則幾何和/或灰度值校準的精度增加。
[0088]各校準組件之間的連接的性質不是關鍵。例如，校準組件可以由連接元件(例如，但不限于直的或彎曲的銷(Pin)或桿)連接。另外地或備選地，可以經(jīng)由各校準組件之間的直接接觸來獲得組中的兩個或更多個校準組件的連接。當校準組件中的至少一個是桿狀時，各校準組件之間的直接接觸是特別合適的。
[0089]在特定實施例中，校準設備的組被設置為不可逆固定的互連結構，由此可以通過任何方式(例如膠合或一件式制造)來確保互連。在其它實施例中，校準組件是可逆互連的，并且所述組可以包括用于允許校準組件的連接從而形成固定的二維以及更特別地三維結構的裝置或部件。在特定實施例中，優(yōu)選的是，在使用設備時的連接是穩(wěn)定并且強的，并且不干擾校準組件的成像。在特定實施例中，一個或多個專用連接部件和/或連接元件確保所述組中的各校準組件之間的連接。在進一步的特定實施例中，連接可以確保校準組件的固定相對位置。更特別地，連接部件和/或連接元件的性質確保校準組件可以定位在至少等于連接元件的最小直徑的距一個或多個其它校準組件的距離處。
[0090]連接部件可以合并在校準組件自身中。例如，連接元件可以是例如帶螺紋的柱體，其納入到一個或多個校準組件上存在的帶螺紋開口中(作為連接部件)。另外地或備選地，連接部件可以是外部組件(例如確保不同組件相對于彼此放置在固定位置中的殼體)。組可以還包括剛性互連和可互連的校準組件的組合(例如，以減少封裝尺寸)。在任何情況下，重要的是，校準組件或可以在使用之前相對于每個剛性地固定在所指定的位置中，使得例如當在身體部分上固定所述組時，組件的相對位置不改變。
[0091]在特定實施例中，專用連接部件和/或連接元件確保組中的校準組件中的一個或多個可以通過以下方式通過不同方式連接到其它校準組件:校準組件的相對位置是可調整的，但可以此后在使用之前穩(wěn)固地固定。
[0092]因此，組中的校準組件具有固定的相對位置，或可以互連以呈現(xiàn)固定相對位置。在特定實施例中，已互連的校準組件的組被設置為校準組件的固定組。更特別地，校準設備被提供并且任選地被制造為單件。
[0093]如本文所預期的校準設備可以任選地包括用于在身體或身體部分上安裝或定位一組或多組校準組件的裝置。在該上下文中的“定位”意味著對校準組件的組的正確放置的強調的同時，在該上下文中的“安裝”更多是指用于在感興趣物體(例如身體部分)上保持固定位置的能力。更特別地，用于`將校準組件的組安裝或定位在身體或身體部分上的裝置是這樣的結構:其并非故此是校準組件的部分，而是可以(可拆卸地)與其附接。在特定實施例中，用于安裝或定位的裝置通過以下方式來促進校準組件的組在身體或身體部分上的定位和安裝:校準組件靠近任選地在預定位置中的身體上的特定感興趣區(qū)域。在特定實施例中，部件是這樣的:其允許安裝多個校準組件靠近感興趣區(qū)域。在特定實施例中，用于定位和/或安裝的部件進一步確保校準組件的組對感興趣區(qū)域的相對位置在圖像獲取期間不變化。感興趣區(qū)域可以是骨、組織的區(qū)域、已知或期望包括腫瘤的區(qū)域等。以下在此詳述對于定位和/或安裝所預期的部件的示例。
[0094]另外地或備選地，可以通過殼體緊固組中的兩個或更多個校準組件的相對位置。該殼體典型地是這樣的結構:其保護校準組件中的至少一個，和/或相對于彼此而緊固校準組件中的至少兩個或更多個。該殼體可以進一步有助于保護例如當以易碎材料制成時的校準組件的形狀和完整性。在這些實施例中，殼體優(yōu)選地覆蓋校準組件的至少一部分。在特定實施例中，殼體覆蓋校準組件中的一個或多個的至少30 %。在特定實施例中，殼體覆蓋校準組件的表面上形成校準組件的組的外表面的校準組件的至少30%。在特定實施例中，殼體由單個部分組成，并且可以經(jīng)由搭扣配合(snap-fit)或夾式(clip-on)機構連接到一個或多個(組)的校準組件。在其它實施例中，殼體可以包括兩個或更多個可拆卸地可連接的部分，用于促進校準組件的組到殼體的插入和移除。在特定實施例中，殼體的兩個或更多個部分是經(jīng)由搭扣配合系統(tǒng)可拆卸地可連接的。
[0095]典型地，殼體以具有可忽略的衰減系數(shù)和/或射線不透性的材料制成，使得其不干擾校準組件的圖像。合適的材料包括但不限于聚合物(例如聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺或其共混物)。這些材料在仍提供必要強度以用于緊固校準組件的位置的同時具有低射線不透性。在特定實施例中，在此所描述的校準設備的每組校準組件配備有分立殼體。在其它實施例中，校準設備的兩組或更多組校準組件可以被包括在同一殼體中。
[0096]殼體可以進一步適于作為用于在感興趣物體(例如身體)上定位和/或安裝校準組件的組的裝置。因此，在特定實施例中，用于定位和/或安裝的裝置集成在殼體中。然而，設備可以還包括專用殼體以及定位或安裝部件。將在本文中進一步解釋該情況。
[0097]在特定實施例中，組中的各校準組件通過包埋在射線可透材料(即具有O或接近O的射線不透性的材料)中而連接。
[0098]根據(jù)本發(fā)明的校準設備的校準組件的形狀和大小并非關鍵。在特定實施例中，校準組件是球體、半球體、橢圓體、立方體、四面體、棱錐體、桿、盤、墊圈、絲線或其任意組合。
[0099]在特定實施例中，校準組件中的一些是球體。在特定實施例中，所有校準組件是球形或基本上球形的。球體在度量上對于測量是十分穩(wěn)定的，通過圖像處理軟件容易在圖像中檢測到，并且各易精確地制造。
[0100]在特定實施例中，校準組件中的一個或多個是桿。典型地，桿是圓柱形的，并且具有范圍在2至10之間的寬高比(即長度除以寬度)。在特定實施例中，所有校準組件是桿。
[0101]在特定實施例中，·校準組件包括一個或多個球體和一個或多個桿的組合。除了充當校準組件之外，桿可以還充當用于連接球體的連接元件。在特定實施例中，一個或多個校準組件包括連接到球體的桿。
[0102]組中的每個校準組件可以經(jīng)由該校準組件的唯一特征或經(jīng)由其相對于可標識校準組件的相對位置而在圖像中被標識。相應地，組中的多數(shù)或所有校準組件是不相同的，以確保圖像中的校準組件的明確標識。組中的校準組件可以因此具有不同的形狀、大小、內徑、外徑、標記、標識碼、射線不透性或其組合。以下將在此更詳細地解釋這些特征。
[0103]如果校準組件是空心體，則可以促進并且改進校準組件的標識。因此，在特定實施例中，組中的校準組件中的一個或多個是空心體。在其它特定實施例中，組中的一個校準組件是實心的，并且組中的一個或多個，更特別地，所有其它校準組件是空心體。在備選特定實施例中，組中的所有校準組件是空心體。更特別地，提供校準設備，其中，組中的校準組件中的一個或多個是空心球體。在特別預期的實施例中，組中的一個校準組件是實心球體，并且組中的所有其它校準組件是空心球體。在備選特定實施例中，組中的所有校準組件是空心球體?？招那蝮w的大半徑與小半徑(即外半徑與內半徑)之間的比率在投影下是不變的，這促進了對圖像中校準組件的標識。在其它實施例中，校準組件都不是空心體。
[0104]如果組中的校準組件具有不同的(外部)直徑或大小，則對圖像中的校準組件的標識也得以促進。因此，在特定實施例中，一個組中的校準組件具有不同的外徑或大小。如果在此所描述的校準設備包括兩個或更多個桿形校準組件，則桿可以具有不同的寬度和/或長度。在特定實施例中，校準設備包括兩個或更多個桿形校準組件，全都具有不同的寬度。
[0105]在本發(fā)明的校準設備的特定實施例中，至少一個校準組件的(最大)外徑與組中的另一校準組件的外徑不同。
[0106]注意，在預期包括空心體校準組件的校準設備的情況下，外徑與內徑之間的比率可以變化。在特定實施例中，空心體校準組件中的至少一個的外徑與內徑的比率與另一校準組件的外徑與內徑的比率不同。在特定實施例中，已互連的校準組件的組中的每個校準組件具有與該組中的所有其它校準組件的外徑與內徑的比率不同的外徑與內徑的比率。如果每個校準組件具有唯一的外徑與內徑的比率，則這促進了對圖像中不同校準組件的標識。在本發(fā)明設備的更特定實施例中，校準組件是空心球體，且用于每個球體的內徑與外徑之間的比率是不同的。
[0107]例如，作為空心球體或圓柱體桿的校準組件的內徑典型地在9.9至0.1cm之間，優(yōu)選地在2.9至0.2cm之間，更優(yōu)選地在0.9至0.2cm之間，甚至更優(yōu)選地在0.6至0.3cm之間。倘若外徑大于內徑，那么作為空心球體或圓柱體桿的校準組件的外徑典型地在10至0.4cm之間，優(yōu)選地在3至0.4cm之間，更優(yōu)選地在I至0.4cm之間，甚至更優(yōu)選地在0.7至0.5cm之間。作為實心球體的校準組件的直徑典型地在10至0.1cm之間，優(yōu)選地在3至0.3cm之間，更優(yōu)選地在I至0.3cm之間，甚至更優(yōu)選地在0.7至0.3cm之間。
[0108]在特定實施例中，可以通過不同的方式(例如通過標記校準組件)來另外地或可備選地標識校準組件。校準組件可以配備有允許其在圖像中的標識的標識標簽或代碼。用于標記物體使得該標記在所拍攝的圖像上可見的合適方法取決于成像設備的性質，并且是本領域技術人員公知的。此外或備選地，校準組件可以具有不同的大小和/或形狀。
[0109]所預期的對本發(fā)明的校準設備和方法的使用在特定實施例中基于提供用于圖像的灰度值的基準值。實際上，在特定實施例中，本發(fā)明的校準設備用于校準醫(yī)學成像中的灰度值。為此，校準組件中的至少兩個必須確保吸收醫(yī)學成像中所使用的一些但并非全部輻射。這意味著，根據(jù)本發(fā)明的設備的組中存在的校準組件中的至少兩個應具有在O與I之間但不包括O和I的射線不透性。具有射線不透性O的材料或物體允許用于醫(yī)學成像的輻射的全部透過。具有射線不透性I的材料或物體完全阻擋從輻射源到薄膜或檢測器的用于醫(yī)學成像的輻射。如果校準組件具有O與I之間的射線不透性，則這說明校準組件的圖像將包括最小灰度值與最大灰度值之間的灰度值。由于射線不透性取決于所使用的頻率，因此校準組件的射線不透性由它們的預期用途來確定。因此，在目的是校準X射線圖像的情況下，組件的射線不透性對于X射線等應在O與I之間。然而，可以預期提供包括至少一組組件的設備，其中，組中存在的校準組件中的至少兩個針對所預期的不同成像方法具有O與I之間的不透性。
[0110]因此，在優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的校準設備的校準組件中的至少兩個具有O與I之間的射線不透性。更特別地，這些校準組件以具有O與I之間但不包括O和I的射線不透性的材料制成。在更特定實施例中，組中的所有校準組件具有O與I之間的射線不透性。
[0111]還應注意， 當校準組件的不透性在感興趣區(qū)域的不透性值的范圍中時，校正的質量將改進。因此，在進一步的特定實施例中，每個校準組件的射線不透性或比吸收率(SAR)具有預定值，更具體地，基于感興趣區(qū)域的不透性所選擇的值。此外，為了確保灰度值的最適校正，還感興趣的是提供具有不同的不透性的校準組件。因此，在特定實施例中，具有O與I之間的射線不透性的根據(jù)本發(fā)明的設備的組內的兩個或更多個校準組件具有彼此不同的射線不透性。在特定實施例中，組中的所有校準組件具有不同的射線不透性。
[0112]當校準感興趣區(qū)域的灰度值時，尤其感興趣的是，具有處于感興趣區(qū)域的圖像上存在的最小灰度值與最大灰度值之間的范圍內的灰度值的基準。在特定實施例中，組中的一個校準組件的所得灰度值小于身體的感興趣區(qū)域的平均灰度值，而組中的另一校準組件的所得灰度值大于感興趣區(qū)域的平均灰度值。實際上，在特定實施例中，這意味著，一個校準組件的SAR小于感興趣區(qū)域中的平均SAR，并且另一校準組件的SAR大于感興趣區(qū)域中的平均SAR。關于射線不透性，這意味著，一個校準組件的射線不透性小于感興趣區(qū)域中的平均射線不透性，并且另一校準組件的射線不透性大于感興趣區(qū)域中的平均射線不透性。
[0113]更特別地，預期對于本發(fā)明設備中的校準組件的組，一個校準組件的所得灰度值等于或小于身體的感興趣區(qū)域的最低灰度值，而另一校準組件的所得灰度值等于或大于感興趣區(qū)域的最高灰度值。實際上，這說明，在特定實施例中，一個校準組件的SAR等于或小于感興趣區(qū)域中的最低SAR，且另一校準組件的SAR等于或大于感興趣區(qū)域中的最高SAR。關于射線不透性，這說明，一個校準組件的射線不透性等于或小于感興趣區(qū)域中的最低射線不透性，且另一校準組件的射線不透性等于或大于感興趣區(qū)域中的最高射線不透性。
[0114]本領域技術人員應理解，校準組件和感興趣區(qū)域的射線不透性和SAR以及對應灰度值取決于校準組件和感興趣區(qū)域的組成材料的衰減系數(shù)。具體地說，介質的射線不透性和SAR取決于該介質的組成材料的衰減系數(shù)以及該介質中存在的這些材料的量。因此，通過改變校準組件的尺寸，改變空心校準組件的內徑與外徑之間的比率,改變校準組件的組成材料或其任意組合，可以改變校準組件的射線不透性和SAR。為了標識用于校準組件的最適材料、尺寸和/或內徑和外徑，校準組件的潛在組成材料的衰減系數(shù)可以與感興趣區(qū)域中所期望的骨和組織的衰減系數(shù)相比較。多種材料、組織等的衰減系數(shù)可從文獻獲得(例如 J.H.Hubbell 和 S.M.Seltzer, Tables of X-Ray Mass Attenuation Coefficientsand Mass Energy-Absorption Coefficients fromlkeV to20MeV for Elements Z =lto92and48Additional Substances of Dosimetric Interest (用于劑量測定的兀素 Z =I至92和48種其他物質的X-射線質量衰減系數(shù)和lkeV-20MeV的質量能量-吸收系數(shù)的列表)，National Institute of Standards and Technology，Gaithersburg，MD)。
[0115]本領域技術人員還應理解,Beer-Lambert定律給定醫(yī)學成像技術中所使用的福射的衰減與衰減系數(shù)之間的關系。
[0116]如上所述，本發(fā)明的設備的校準組件的射線不透性至少部分地由制成它們的材料來確定。在特定實施例中，以一種單一材料制成校準組件。在其它特定實施例中，以包括聚合物的材料制成校準組件。聚合物一般是容易模制和/或燒結的，這促進了校準組件的制造。為了改變校準組件的射線不透性，具有不同射線不透性的粒子可以添加到聚合物。因此，在特定實施例中，以包含粒子的聚合物制成校準組件。在進一步的特定實施例中，以具有比聚合物更高的衰減系數(shù)，優(yōu)選地具有比聚合物更高的X射線衰減系數(shù)的材料制成粒子。
[0117]合適的聚合物包括但不限于天然或合成橡膠或膠乳、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、芳酰胺、聚對苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯或其混合物。在特定實施例中，聚合物是聚酰胺(例如尼龍)。在特定實施例中，聚合物是古塔膠。粒子可以包括金屬、金屬氧化物、金屬硫酸鹽或包含金屬的任何化合物。合適的金屬包括但不限于鋇、鐵、鉛、鈦、銅、鉬、銀、金、鎳、鋅或其合金。另外或備選地，粒子可以包括碘或含碘化合物。在特定實施例中，校準組件和/或各校準組件之間的連接包括含有硫酸鋇粒子的聚合物。在特定實施例中，校準組件和/或各校準組件之間的連接包含尼龍(聚酰胺)與硫酸鋇粒子的共混物。
[0118]優(yōu)選地，各校準組件之間的連接在醫(yī)學圖像不可見。因此，預期在兩個或更多個校準組件經(jīng)由連接元件連接的情況下，連接元件可以包括與校準組件相同或不同的材料。在特定實施例中，連接元件可以包括具有比校準組件更低衰減系數(shù)和/或射線不透性的材料。在更特別的實施例中，連接元件具有零或接近于零的射線不透性。
[0119]對于最適圖像校正，一個圖像中的不同的感興趣區(qū)域可能需要不同規(guī)格的校準組件。在特定實施例中，例如在表中列出用于特定感興趣區(qū)域的校準組件的規(guī)格。在進一步的特定實施例中，基于可以包括一個圖像內的不同區(qū)域的指示哪些校準設備用于特定感興趣區(qū)域的列表或表來選取、設計或制造校準組件。
[0120]例如，如上所述，所需的校準組件的射線不透性或校準組件的最適組合可以取決于感興趣區(qū)域中預期的骨和組織。各種組織類型和骨的衰減系數(shù)是已知的，因此可以設計和/或使用用于特定感興趣區(qū)域或甚至用于感興趣區(qū)域中的特定區(qū)域的校準組件。例如，可以制作指示待用于特定感興趣區(qū)域的校準組件的類型(形狀、大小、材料等)的表。該表或列表可以指身體(的部分)的圖，其中，指示(例如編號)不同的感興趣區(qū)域，或特定感興趣區(qū)域內的不同區(qū)域。
[0121]因此，在特定實施例中，組中的校準組件中的至少兩個適用于身體的特定組織類型或特定感興趣區(qū)域。在進一步的實施例中，所有校準組件適用于身體的感興趣的特定組織類型或特定區(qū)域。
[0122]可以通過不同方式來確保校準組件的制造和/或形成單件的已互連的校準組件的組的制造。在特定實施例，通過增材制造(Additive Manufacturing, AM)技術來制作根據(jù)本發(fā)明的校準組件的組。增材制造(AM)可以定義為用于典型地使用物體的3D計算機輔助設計(CAD)數(shù)據(jù)來制造物體的有形模型的一組技術。當前，大量增材制造技術是可用的，包括立體光刻、選擇性激光燒結、熔融沉積成形、基于箔的技術等。
[0123]選擇性激光燒結使用高功率激光或另一聚焦的熱源來將小塑料粒子、金屬或陶瓷粉燒結或焊接成表示待形成的3D物體的大塊。
[0124]熔融沉積成形和有關的技術利用從固體材料到液體狀態(tài)的臨時轉變，通常由加熱引起。材料以受控方式通過噴嘴而受驅動，并且沉積在所需的地方，如尤其在美國專利N0.5,141, 680中所描述的那樣。
[0125]基于箔的技術通過膠合或光子聚合或其它技術將涂層彼此固定，并且從這些涂層切割物體或聚合物體。在美國專利N0.5，192，539中描述了該技術。
[0126]典型地，AM技術從待形成的3D物體的數(shù)字表示開始。通常，數(shù)字表示被切成可以被覆蓋的一系列截面層，從而整體地形成物體。AM裝置使用該數(shù)據(jù)，以用于逐層地構建物體。可以使用計算機系統(tǒng)和計算機輔助設計和制造(CAD/CAM)軟件來生成表示3D物體的層數(shù)據(jù)的截面數(shù)據(jù)。[0127](例如經(jīng)由增材制造)所制造的校準設備的尺寸和形狀可以與所設計的校準設備的尺寸和形狀稍微不同。為了考慮這些制造容限，可以在制造這些設備之后收集關于設備的實際形狀和尺寸的信息。在特定實施例中，在此所描述的校準設備的一組或多組校準組件與在制造校準設備之后的(數(shù)字)標識符關聯(lián)。標識符可以包含關于校準組件的組的形狀和尺寸的信息，并且可以基于對設備的(數(shù)字)掃描。這樣確保了可以對于圖像校準考慮校準設備的實際尺寸和形狀，這增加了所校準的圖像的可靠性。
[0128]在根據(jù)本發(fā)明的校準設備中，組內的校準組件被固定并且可以被設置在不同的位置處，所述位置確保不同的校準組件的吸收生成用于幾何和灰度值校準的最適信息。這更特別地通過確保連接校準組件的中心點(例如在球體、半球體、橢圓體、立方體、四面體、棱錐體、盤形和/或墊圈形校準組件的情況下)和或校準組件的縱軸(例如在桿形或絲線形校準組件的情況下)的線形成3D結構的固定位置來實現(xiàn)。
[0129]在特定實施例中，校準組件的組形成多面體；取決于校準組件的性質，這可以通過不同方式來實現(xiàn)。在特定實施例中，這通過這樣的事實來確保:校準組件中的至少一些的中心點形成假想多面體的頂點(例如在球體、半球體、橢圓體、立方體、四面體、棱錐體、盤形和/或墊圈形校準組件的情況下)。另外地或備選地，一個或多個校準組件的縱軸可以被定位，從而形成假想多面體的邊(例如在桿形或絲線形校準組件的情況下)。在此情況下，由于組可以包括位于假想多面體的中心處的一個或多個校準組件，因此典型地僅考慮外部校準組件。校準組件的這種布置允許校準組件的3D位置的穩(wěn)定計算。在特定實施例中，校準組件的組形成假想四面體。在特定實施例中，校準組件中的至少一個位于假想多面體內。在特定實施例中，校準組件之一位于假想多面體的中心中。在特定實施例中，位于假想多面體的內部或中心中的校準組件是實心的，更優(yōu)選的是實心球體。內部校準組件的存在促進了確定圖像中的空間誤差，此外，確保已互連的校準組件的組形成穩(wěn)固和緊湊的結構。在特定實施例中，中心中的校準組 件是直接或間接連接到其它校準組件(例如更小球體和/或桿)的大球體。
[0130]在特定實施例中，形成假想多面體的校準組件中的每一個直接連接到位于假想多面體的內部或中心中的校準組件。
[0131]包括一組校準組件的在此所公開的校準設備可以用于圖像的完全幾何和灰度值校正。然而，圖像中的不同區(qū)域可能展現(xiàn)出不同的失真。因此，基于圖像的僅一個區(qū)域(即，校準組件的組所位于其中的區(qū)域)中的失真的圖像校正可能導致在圖像的某些其它區(qū)域中的不正確的校正。因此，為了允許圖像中的更多區(qū)域的改進的校正，優(yōu)選的是，根據(jù)本發(fā)明的校準設備包括多于一組的校準組件。因此，在特定實施例中，根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)學成像校準設備包括多于一組的上述已互連(或可互連)校準組件。已互連的校準組件的組中的一些或全部可以彼此相同。在特定實施例中，校準設備不包括相同組的已互連的校準組件。在特定實施例中，校準設備的一組或每組已互連的校準組件包括唯一標識符，以對該組與校準設備的其它組進行區(qū)分。例如，其校準組件的組或其校準組件中的一個或多個可以配備有允許標識圖像中的組的標識標簽或碼。
[0132]在此所預期的校準設備包括一組或多組校準組件，所述校準組件位于設備中的特定位置中，從而在使用設備時，在感興趣區(qū)域附近提供組件。更特別地，這樣確保了從感興趣區(qū)域所拍攝的圖像包括一組或多組校準組件的圖像。[0133]在特定實施例中，除了一組或多組校準組件之外，根據(jù)本發(fā)明的校準設備還包括用于在感興趣物體(例如身體或身體部分)上定位和/或安裝一組或多組校準組件的裝置。典型地，該部件并不集成在校準組件中，而是分立部件。在特定實施例中，校準設備包括多于一個的可以用于在感興趣物體上定位和/或安裝一組或多組校準組件的部件。
[0134]在特定實施例中，適合于定位和/或安裝一組或多組已互連的校準組件的部件是下文中又稱為“用于安裝的裝置”(例如衣服)的部件。在特定實施例中，用于安裝的裝置是彈性衣服(例如長襪或短襪)。
[0135]在特定實施例中，在此所描述的校準設備的至少一組校準組件配備有如上所述的殼體，其中，所述殼體可以用作用于定位的裝置或部件。實際上，例如，殼體可以包括適合于在身體或身體部分上安裝殼體(支撐校準組件的組)的接合表面。在特定實施例中，接合表面是患者特異性的，即，接合表面與人或動物患者的解剖的至少一部分對應。這允許以預定方式在患者的解剖上定位校準設備，并且可以因此增加患者的解剖的校正的圖像的可靠性。典型地基于患者的解剖的部分的3D模型來設計患者特異性接合表面?？梢曰诮馄实?D或3D圖像來獲得該模型。在特定實施例中，殼體可以包括配合解剖表面的至少一部分的一個或多個自由結構。當在本文中使用時術語“自由結構”指具有不規(guī)則和/或不對稱流動形狀或輪廓，更特別地，配合解剖的輪廓的至少一部分的結構。因此，在特定實施例中，自由結構是自由表面。自由表面指3D幾何空間中所包含的(實質上)2D形狀。實際上，如以下將詳述的那樣，該表面可以被看作實質上2D的，但可以具有變化的厚度。典型地，與規(guī)則表面(例如平面、柱體和圓錐表面)不同，通過缺少剛性徑向維度來表征自由結構或表面。自由表面對于本領域技術人員是公知的，并且廣泛地用在工程設計學科中。典型地，非均勻有理B樣條(NURBS)數(shù)學用于描述表面形式；然而，存在其它方法，例如Gorden表面或Coons表面。自由表面的形式不是關于多項式方程而是通過它們的極、度和塊(具有樣條曲線的區(qū)段)的數(shù)量而被表征和定義的。自由表面也可以定義為三角表面，其中，三角形用于近似3D表面。三角形表面用在CAD設計中本領域技術人員公知的STL(標準三角語言)文件中。在此所描述的自由結構被構造成使得它們特異性地配合身體部分的表面，由此對所述結構賦予它們的自由特性。
`[0136]因此，在此所描述的校準設備中所提供的一個或多個用于定位和/或安裝的裝置典型地被分開地提供，或包括附連至其上或容納于其中的校準組件組中的一組或多組。在特定實施例中，一組或多組校準組件可以是固定的，或通過固定裝置而固定到用于定位和/或安裝的裝置。固定裝置可以是在用于安裝的裝置和/或校準組件的組或其部分上存在的互鎖部件。例如，校準組件或連接元件可以包含孔，其匹配于用于安裝的裝置上的銷。所述組也可以經(jīng)由搭扣配合系統(tǒng)安裝到用于安裝的裝置上。在特定實施例中，校準設備配備有用于安裝的裝置，其為被設計成使其包含可以容納校準組件的組的“開口”或“口袋”的衣月艮。另外地或備選地，校準組件的組或特定校準組件或其連接可以縫合、釘在或膠合到用于安裝的裝置上。
[0137]在特定實施例中，可以在感興趣物體上的預定和/或固定位置中提供一組或多組校準組件。用于通過用于定位的裝置在預定位置(例如殼體的接合表面)中定位一組或多組校準組件的能力確保校準組件可以相對于患者的解剖以可再現(xiàn)的方式在身體上定位。另外地或備選地，用于通過用于安裝的裝置在一個位置中固定一組或多組校準組件的能力確保了校準組件可以緊固到身體上。用于定位和安裝的兩方面可以由不同的部件來確保，但也可以組合在一個部件中。例如，如果感興趣區(qū)域位于患者的足部或腿部區(qū)域中，則用于安裝的裝置可以是一組或多組校準組件處于特定位置或可以固定在特定位置中的長襪，從而在患者上重復放置短襪時，每次以相同方式在相對于感興趣區(qū)域的位置中提供一組或多組校準組件。用于定位和/或安裝的裝置可以是標準的或患者特異性的。在特定實施例中，用于定位和/或安裝的裝置(例如，比如殼體或衣服)可以包括一個或多個對準部件，其可以用作視覺輔助，以確保在患者上以相同方式重新定位用于安裝的裝置。然而，鑒于校準組件的存在允許無論它們的確切位置如何都校準圖像這樣的事實，意味著校準組件的位置的確切再現(xiàn)性并非關鍵。然而，感興趣的是，確保在感興趣區(qū)域附近的校準組件的最大數(shù)量。
[0138]在特定實施例中，用于安裝的裝置包括具有優(yōu)選地O或接近O的低射線不透性的材料。對于用于安裝的裝置，尤其是衣服，所預期的材料的典型實例包括但不限于棉、聚酯、尼龍、羊毛、絲綢、亞麻及其組合。在特定實施例中，用于安裝的裝置以彈性材料(例如但不限于橡膠、膠乳、彈力棉、Spandex?、Lycra?或尼龍)制成。
[0139]在另一方面中，提供兩個或更多個不相同的具有在O與I之間的射線不透性的幾何物體用于醫(yī)學圖像的灰度值校正的用途。在進一步的實施例中，提供三個或更多個不相同的具有固定相對位置的幾何物體用于醫(yī)學圖像(例如用于經(jīng)由放射攝影、超聲、CT、溫度記錄法、MRI或PET所獲得的圖像)的幾何和灰度值校正的用途，所述校準組件中的至少兩個具有在O與I之間的射線不透性。優(yōu)選地，幾何物體是在此所描述的校準組件，更特別地，校準組件是在此所描述的校準設備的部分。
[0140]另一方面提供用于獲取并且校正物體的圖像(例如醫(yī)學圖像)的方法。更特別地，提供用于校正和/或校準圖像的方法，包括以下步驟:
[0141]i)提供圖像，其中，除了所述物體的圖像之外，所述圖像還包括一組或多組兩個或更多個不相同的已互連或可互連的校準組件的圖像；以及
[0142]ii)基于從所述校準組件的所述圖像的所述幾何以及灰度值的測量所獲得的信息來校正所述物體的圖像。
[0143]在特定實施例中，物體是身體部分或其區(qū)域。在特定實施例中，提供用于獲取醫(yī)學圖像的方法，包括以下步驟:
[0144](I)將上述不相同的幾何物體或醫(yī)學成像校準設備應用于所述感興趣區(qū)域中的患者，以及
[0145](II)獲取所述感興趣區(qū)域的醫(yī)學圖像。
[0146]可以校正通過這些方法所獲得的圖像，以用于感興趣區(qū)域的空間定位、灰度值等。這允許感興趣區(qū)域的更精確的估計，并且還允許在不同時間點、或甚至不同患者或不同感興趣區(qū)域所拍攝的圖像的更精確的比較。相應地，在另一方面中，提供用于校準和/或校正圖像(例如醫(yī)學圖像)的方法。實際上，在此所描述的方法和工具允許校準醫(yī)學圖像，從而可以比較不同圖像上的特定特征。更特別地，提供用于校正醫(yī)學圖像以改進其幾何和/或灰度值精度的方法。基于此，可以基于特征的幾何數(shù)據(jù)(例如反映大小、形狀)和/或灰度值(反映例如密度)來比較不同的圖像。在特定實施例中，本發(fā)明提供用于校正放射攝影圖像的方法。
[0147]在特定實施例中，用于獲取和/或校正醫(yī)學圖像的方法對于人或動物身體是無創(chuàng)的。
[0148]在特定實施例中，感興趣的是，對來自在不同時間點所拍攝的同一患者的同一解剖特征的不同圖像進行比較。另外地或備選地，感興趣的是，對不同患者中的相同解剖特征的不同圖像進行比較。其它應用對于本領域技術人員將是明顯的。根據(jù)本發(fā)明該方面的方法典型地包括圖像的校正?？梢浴艾F(xiàn)場地(live)”或“在線地(in-line) ”執(zhí)行校正。
[0149]用于通過根據(jù)本發(fā)明的校準來校正和/或校準(醫(yī)學)圖像的方法典型地需要可以“離線”確定的以下輸入數(shù)據(jù)中的一個或多個:
[0150]a)不同幾何物體或校準組件的相對固定位置。這些是每個組中的幾何物體或校準組件的相對位置。
[0151]b)幾何物體或校準組件的相對變化位置。這是幾何物體或已互連的校準組件的組相對于彼此和相對于患者的解剖的位置。例如，歸因于對患者的解剖的改變，由于每次獲取圖像時距平均相對位置的可能出現(xiàn)某種偏離，因此該相對位置是可變的。
[0152]c)幾何物體或校準組件的形狀參數(shù)。這包括形狀、內部尺寸和外部尺寸等。對于作為空心球體的幾何物體或校準組件，參數(shù)包括外徑、內徑，以及幾何物體或校準組件為球體的信息。
[0153]d)幾何物體或校準組件的比吸收率。備選地，校準組件的組成材料的衰減系數(shù)可以給出為輸入數(shù)據(jù)?？梢允褂蒙鲜鏊p系數(shù)和形狀參數(shù)來計算幾何物體或校準組件的比吸收率。
[0154]本發(fā)明的方法包括:每次拍攝醫(yī)學圖像，就在特定位置中應用包括感興趣身體部分附近的校準組件的本發(fā)明的幾何物體或設備。雖然這并非關鍵，但根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)學成像校準設備可以進一步促進相同位置中身體上的校準組件的重復定位。
`[0155]在特定實施例中，根據(jù)本發(fā)明的用于校正醫(yī)學圖像的方法包括以下步驟:
[0156](I)提供感興趣區(qū)域的圖像，其中，所述圖像包括一組或多組兩個或更多個不相同的幾何物體或不相同的已互連或可互連的校準組件的圖像；以及
[0157](II)基于從所述幾何物體或校準組件的圖像的測量所獲得的信息來校正所述圖像。
[0158]因此，本發(fā)明的方法基于從患者所獲得的圖像，由此幾何物體或校準設備靠近感興趣區(qū)域定位。在特定實施例中，步驟(1)包括:提供圖像，其中，所述圖像包括一組或多組幾何物體或校準組件的圖像。
[0159]在本發(fā)明的進一步特定實施例中，所述方法還包括:獲取圖像。更特別地，所述方法包括以下步驟:
[0160](I)將在此所描述的醫(yī)學成像校準設備應用于感興趣區(qū)域中的患者；
[0161](II)獲取所述感興趣區(qū)域的醫(yī)學圖像；以及
[0162](III)基于從校準組件所獲得的信息來校正所述醫(yī)學圖像。
[0163]在特定實施例中，優(yōu)選地使用在此所描述的校準設備來提供用于校正和/或校準圖像的方法。當利用校準設備(例如在此所描述的設備)時，獲得圖像，每當這被認為必需時所述圖像可以被校正。
[0164]在本文所預期的用于校正和/或校準的方法的特定實施例中，校正包括圖像的灰度值校正。實際上，校準組件或幾何物體的圖像可以用于校正感興趣區(qū)域的灰度值。校準組件或幾何物體具有已知的吸收率，并且可以計算理論灰度值。它們可以然后與所測量的灰度值進行比較，以確定誤差。然后可以通過將誤差應用于X射線而在X射線上校正灰度值。在特定實施例中，這使用提供用于圖像中的不同區(qū)域的誤差的誤差校正表來執(zhí)行。
[0165]另外地或備選地，本發(fā)明的用于校正的方法包括圖像的幾何校正。實際上，幾何精度在尺寸測量法中是普遍的問題。歸因于各種機械和光學效應，圖像可能失真?；诓煌M件或幾何物體的3D位置來進行幾何校正。這可以包括:確定組中的每個組件或物體的2D位置，并且基于組件的已知形狀來推導3D位置。然而，其中，組件或物體具有已知固定相對位置，并且可能的位置可以被計算并且與所獲得的圖像進行比較。組件或物體的已知相對位置與所測量的位置的比較提供幾何誤差。再次，誤差可以使用誤差表而應用于圖像。
[0166]在特定實施例中，本發(fā)明的方法包括:圖像的灰度值與幾何校正的組合。
[0167]另外地或備選地，校正醫(yī)學圖像可以包括:對準患者。為此，使用在設備中的固定位置上所提供的不同組的校準組件或幾何物體。關于校準組件或幾何物體的信息可以提供關于患者或患者的身體部分(即感興趣區(qū)域)的位置和/或形狀(部分)的信息。
[0168]在特定實施例中，用于校正和/或校準圖像的方法包括以下步驟:
[0169](I)將在此所描述的三個或更多個不相同的幾何物體應用于感興趣區(qū)域中的患者；
[0170](II)獲取所述感興趣區(qū)域的醫(yī)學圖像；以及
[0171](III)基于從幾何物體所獲得的信息來對所述醫(yī)學圖像進行灰度值和幾何校正。
[0172]在特定實施例中，在此所預期的用于校正醫(yī)學圖像校準的方法包括以下步驟中的一個或多個或全部:
[0173](i)將上述幾何物體或醫(yī)學成像校準設備應用于所述感興趣區(qū)域處的患者。在特定實施例中，患者穿戴包含一組或多組已互連的校準組件的衣服，或包括校準組件的一個或多個殼體被定位在患者上，使得已互連的校準組件的組靠近感興趣區(qū)域，并且在成像技術的視野中。在進一步的實施例中，衣服或殼體包含若干組校準組件。這允許圖像的若干區(qū)域中的可靠校正。
[0174](ii)獲取所述感興趣區(qū)域的醫(yī)學圖像。在繼續(xù)進行步驟(ii)之前，必須完成步驟
(i)。除了感興趣區(qū)域之外，還有至少一個，并且優(yōu)選地，所有組的幾何物體或已互連的校準組件應在醫(yī)學圖像上可見。在該步驟期間可以獲取多于一個的圖像。
[0175]本發(fā)明的方法也可以被看作包括從在步驟⑴和(ii)中如上所述而獲得的圖像開始的僅校正步驟。
[0176](iii)標識醫(yī)學圖像(即在步驟(ii)中所獲得的一個或多個醫(yī)學圖像)中的幾何物體或校準組件。在組內幾何物體或校準組件彼此不同的情況下，標識不同物體或組件將是必要的，以允許校準。在特定實施例中，標識至少兩個幾何物體或校準組件，以用于灰度值校正。相似地，預期在特定實施例中，對于幾何校正，標識在所需的一個組中的至少三個幾何物體或校準組件。優(yōu)選地，標識一個組中的所有幾何物體或校準組件。在感興趣的情況下，標識所有組的所有校準組件?？梢允褂糜嬎銠C來使得該步驟自動化。例如，該步驟可以包括:在醫(yī)學圖像上搜索空心球體，即幾何物體或校準組件，(的圖像)。由此，確定圖像上的每個球體的2D位置。然后，例如經(jīng)由球體的外半徑和內半徑的比率來標識每個幾何物體或校準組件。在特定實施例中，組件被標記或標貼，以允許圖像中的立即標識。[0177](iv)確定每個幾何物體或校準組件的3D位置。該步驟是可選的。在特定實施例中，校準組件的組和在每個組中具有固定的已知相對位置。例如，每個組可以包括在四面體的中心中形成具有空心或實心球體的四面體的四個空心球體。然后，四面體的每個可能位置與醫(yī)學圖像上的不同投影輪廓對應，因此可以從圖像標識校準組件的每個可能位置。
[0178]如上所述，取決于所預期的校正的性質，所述方法可以包括以下步驟中的一個或多個:
[0179]1.計算醫(yī)學圖像上的幾何誤差。可以從在步驟(iv)中所獲得的信息、每個組中的中心校準組件的位置以及醫(yī)學圖像上的中心校準組件的2D位置確定幾何誤差。通過使用多組校準組件來獲得幾何誤差的更精確的計算。
[0180]2.對醫(yī)學圖像進行幾何校正。在特定實施例中，基于在步驟(V)中所計算的幾何誤差來構建誤差表，并且該誤差表應用于圖像。
[0181]3.校正幾何物體或校準組件組位置。在特定實施例中，基于步驟2中所構建的誤差表來校正一組或多組校準組件的位置。
[0182]4.確定患者的位置和一些形狀參數(shù)。從先前步驟獲知幾何物體或校準組件的位置。通過以下方式來設計用于在身體上安裝一組或多組幾何物體或校準組件的裝置:其總是相對于患者的解剖以相同方式定位所述一組或多組校準組件。然后，從醫(yī)學圖像獲得患者的位置。雖然校準組件的相對位置可以偏離到某種程度，但在配準(registration)的優(yōu)化時，偏離達到平均。距平均值的偏離于是還給出關于解剖的基本信息，并且因此關于患者的一些形狀參數(shù)的信息。
[0183]5.計算圖像中的灰度值誤差。幾何物體或校準組件的比吸收率是已知的并且輸入的部分，因此對于未被患 者的解剖阻擋的所有幾何物體或校準組件，可以確定理論灰度值。與所測量的灰度值的差于是成為誤差。
[0184]6.校正醫(yī)學圖像上的灰度值。在特定實施例中，基于在步驟5中所計算的灰度值誤差來構建誤差表，并且該誤差表應用于圖像。優(yōu)選地，該誤差表是可以空間上插值的局部灰度值誤差表的組。可以通過在圖像中的不同區(qū)域中放置校準組件的組來獲得不同的局部灰度值誤差表。
[0185]在特定實施例中，在此所預期的用于校正醫(yī)學圖像的方法還包括從醫(yī)學圖像移除幾何物體或醫(yī)學成像校準組件的步驟。由于校準組件的位置是已知的，并且此外，它們對醫(yī)學圖像的作用經(jīng)由它們的已知比吸收率是已知的，因此校準組件的作用可以從醫(yī)學圖像移除。這樣產(chǎn)生不再顯示源于校準組件的偽像的醫(yī)學圖像。
[0186]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的用于校正醫(yī)學圖像的方法中的示例性步驟的流程圖。該圖連同用于每個步驟(平行四邊形和具有虛線的箭頭)的輸入和輸出一起示出該方法的可能步驟(矩形和具有實線的箭頭)。
[0187]根據(jù)本發(fā)明的校準設備和方法可以用于X射線放射攝影儀、超聲成像儀、MRI或CT所獲得的圖像的校準。相應地，本發(fā)明的另一方法提供如上所述的醫(yī)學成像校準設備用于對從X射線放射攝影儀、超聲成像儀、MRI或CT所獲得的數(shù)據(jù)的定量測量的用途。
[0188]在另一方面中，提供用于如上所述對醫(yī)學成像所獲得的圖像執(zhí)行幾何和/或灰度值校正的計算機程序產(chǎn)品，包括:
[0189].計算機可讀介質；和[0190].所述計算機可讀介質上的軟件指令，用于使得所述計算機能夠執(zhí)行以下操作中的一些或全部:
[0191]-標識醫(yī)學圖像中的校準組件(或幾何物體)；
[0192]-基于校準組件(或幾何物體)的圖像來計算醫(yī)學圖像上的幾何誤差，并且對醫(yī)學圖像進行幾何校正；
[0193]-校正校準組件(或幾何物體)組位置；
[0194]-基于校準組件(或幾何物體)的圖像來確定患者的位置和形狀參數(shù)；
[0195]-基于校準組件(或幾何物體)的圖像來計算醫(yī)學圖像上的灰度值誤差，并且校正醫(yī)學圖像中的灰度值；
[0196]-從醫(yī)學圖像移除醫(yī)學成像校準偽像。
[0197]將通過以下非限制性實施方案舉例說明本發(fā)明。
[0198]實施例
[0199]實施例1-校準設備的開發(fā)和使用
[0200]a)校準設備的開發(fā)
[0201]校準設備(I)包括若干組(2)校準組件，如圖2所示。
[0202]圖3示出根據(jù)本發(fā)明·的特定實施方案的組(2)的實施例。組(2)包括五個校準組件(4，5)，其可以是具有變化直徑的實心球體和/或具有變化的大半徑與小半徑之間的比率的空心球體(未示出)。變化的直徑和/或比率促進對球體的標識。此外，外殼的整個直徑和/或厚度的差確保各球體之間的吸收率的差。外部校準組件(4)互連，從而連接它們的中心的線形成在中心中具有一個校準組件(5)的四面體的邊。因此，存在四個外部校準組件(4)和一個內部校準組件(5)。所有外部校準組件經(jīng)由連接(6)直接連接到內部校準組件。
[0203]圖4示出本發(fā)明的另一實施方案的組(2)的實施例。組(2)包括六個校準組件(4，5)，其可以是實心或空心球體、四面體或棱錐體。四面體和棱錐體可以是規(guī)則或不規(guī)則的。外部校準組件(4)互連，從而連接它們的中心的線形成在中心中具有一個校準組件(5)的棱錐體的邊。因此，存在五個外部校準組件(4)和一個內部校準組件(5)。所有外部校準組件經(jīng)由連接(6)直接連接到內部校準組件。
[0204]如圖2所示，校準設備⑴還包括用于安裝校準組件的組的裝置(3)。用于安裝的裝置(3)是通過如下方式所設計的衣服:其相對于患者的解剖總是以相同方式來定位所述校準組件的組。此外，校準組件的組通過以下方式定位在感興趣區(qū)域附近或其上，并且在長襪上的不同地方上:圖像中的不同區(qū)域各自包含一組或多組校準組件。
[0205]b)應用設備并且掃描患者
[0206]在特定位置中的患者上應用包括校準組件的組的長襪，并且拍攝一張或多張X射線圖像。
[0207]c)標識長襪組件
[0208]計算機程序用于(基于內半徑/外半徑的比率)標識空心球體，并且確定球體在2D圖像中的位置。
[0209]d)確定每個組件的3D位置
[0210]理論上可能的是，基于其投影輪廓的2D位置和形狀參數(shù)來確定球體的3D位置。空心球體的投影輪廓是2個“同軸”橢圓體。這兩個橢圓體的偏心率指示距垂直投影軸的(投影)距離。所測量的(小)半徑與已知3D半徑之間的比率給出球體的Z位置(比例因子)。
[0211]然而，由于組中的球體具有固定的已知相對位置，在四面體的中心中形成四面體和空心球體，因此使用度量上更穩(wěn)定的解決方案。實際上，四面體的每個可能位置與不同的投影輪廓對應，并且可以因此從X射線被標識。
[0212]e)計算X射線上的幾何誤差
[0213]已經(jīng)使用4個外部球體來標識每組校準組件的3D位置并且獲知中心球體的標稱位置，我們將其與其所測量的位置進行比較，為我們提供局部誤差。由于校準設備包括多于一組的校準組件，因此可以計算多于一個的局部誤差。然后，局部誤差可以在空間上被插值。 [0214]f) X射線圖像的幾何校正
[0215]這是標準程序。制作誤差表并且將其簡單地應用于X射線?；谡`差表來校正所述組的校準組件的位置。
[0216]g)確定患者的位置和形狀參數(shù)(的部分)
[0217]長襪可以現(xiàn)在還用于確定患者的對準。我們已經(jīng)計算了球體組的不同位置。這些組附連到長襪。由于以其相對于患者的解剖總是以相同方式來定位球體組的方式來設計長襪，因此距球體的位置的偏離指示患者的解剖的改變。因為患者是不同的，所以將明顯地存在偏離。但如果使用對配準的優(yōu)化，則這些差可以達到平均值。對平均值的變化給出關于患者的解剖的一些基本信息。該信息也是輸出的部分。
[0218]h)計算X射線的灰度值誤差和灰度值校正
[0219]空心球體現(xiàn)在用于計算灰度值誤差。我們獲知吸收率應該是什么，并且其可以被測量。對于未被患者阻擋的所有球體，可以計算理論灰度值。與所測量的灰度值的差是誤差。通過應用誤差校正表來執(zhí)行X射線的灰度值校正。該誤差校正表是可以在空間上插值的局部灰度值誤差表的組。
[0220]實施例2-已互連的校準組件的特定實施方案
[0221]圖6(A_G)示出根據(jù)本發(fā)明特定實施方案的已互連的校準組件(4，5)的組(2)。該組包括一個球形校準組件(4)，其連接到各自由實心柱體桿和球體組成的三個校準組件(4')。桿形成四面體的邊，而球形成四面體的頂點。球體和桿的組合允許醫(yī)學圖像(例如放射攝影圖像)的完全3D幾何和灰度值校正。球體是相同的，但因為校準組件的桿中的每一個具有唯一寬度，所以可以在X射線圖像中被標識。
[0222]球體的相對位置經(jīng)由桿被固定，并且經(jīng)由支撐球體的殼體(11)被進一步緊固。殼體還封裝球體，由此保護它們的結構完整性。殼體包括兩個可移除可拆卸部分，從而組(2)可以容易地插入到殼體中并且從其移除。殼體以具有低射線不透性的材料(例如聚合物)制成。殼體還包括患者特異性接合表面(12)，用于在患者的身體部分上定位殼體。這樣確保校準組件在身體部分上的精確定位。
[0223]圖7 (A-D)示出在不同殼體(11)中的與圖6所示的已互連的校準組件(4，5)的相似組(2)。殼體(11)具有三角形狀并且夾住校準組件的兩個最長桿，由此緊固它們的相對位置。最短桿的剛度和強度同樣是足夠的，并且無需來自殼體的進一步支撐。殼體還包括接合表面(12),用于在患者的身體部分上定位殼體。
[0224]圖8 (A-D)示出在不同殼體(11)中的與圖6所示的已互連的校準組件(4，5)的相似組(2)。殼體(11)包括四個空心半球體，并且被設計成其夾住校準設備的球體之一而支撐其他三個球體，由此緊固它們的相對位置。
[0225]實施例3-已互連的校準組件的特定實施方案
[0226]圖9A和圖9B示出根據(jù)本發(fā)明特定實施方案的已互連的校準組件(4，5)的三個組
(2)的配置。每個組(2)包括一個球形校準組件(4)和三個桿狀校準組件(5)。桿形成四面體的邊，而球形成四面體的頂點。
[0227]來自三個組的球形校準組件具有不同的直徑，這促進了對組的標識。此外，球體的不同直徑產(chǎn)生用于每個球體的不同射線不透性。
[0228]每個組的桿狀校準組件彼此不同。更特別地，桿具有不同的直徑和/或長度。這促進了對桿的標識， 并且產(chǎn)生各種射線不透性。組中的每個桿垂直于該組中的其它桿而被定位。這促進了圖像校正。
[0229]對于圖像校正的進一步促進，組(2)可以被布置成使得不同組的兩個或更多個桿彼此平行。這些組可以進一步相對于可以屬于或可以不屬于已互連的校準組件的組的一個或多個校準組件(4')以特定方式被布置。
[0230]實施例4-已互連的校準組件的特定實施方案
[0231]圖1O(A-C)示出根據(jù)本發(fā)明特定實施方案的已互連的校準組件(4，5)的組(2)。所述組包括五個球形校準組件(4，5)。外部球形校準組件(5)的中心形成四面體的頂點。外部校準組件(5)經(jīng)由桿狀連接元件(6)連接到內部球形校準組件(4)。各校準組件之間的桿(6)也可以用作校準組件。
[0232]球形校準組件(4，5)具有不同的直徑和不同的射線不透性。因此，球體(以及任選地，桿)的組合允許醫(yī)學圖像(例如放射攝影圖像)的完全3D幾何和灰度值校正。
[0233]球體的相對位置經(jīng)由桿被固定，并且經(jīng)由夾住桿(6)的殼體(11)被進一步緊固。殼體可以在運輸期間保護所述組的已互連的校準組件。另外地或備選地，殼體可以由射線可透材料制成，并且可以用于在獲取醫(yī)學圖像期間保護所述組。殼體可以包括蓋(13)，用于進一步保護所述組(2)。
【權利要求】
1.一種用于圖像校正的方法，包括以下步驟: i)提供圖像，其中，所述圖像包括一組或多組兩個或更多個不相同的已互連的校準組件的圖像，其中，所述兩個或更多個不相同的校準組件至少射線不透性不同；以及 ii)基于從所述校準組件的所述圖像的幾何以及灰度值的測量所獲得的信息來校正所述圖像。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其包括: -標識所述圖像中的兩個或更多個校準組件； -確定所述圖像中的所述兩個或更多個組件的位置和灰度值； -基于所確定的灰度值與所計算的灰度值之間的差來計算灰度值誤差；以及 -對所述圖像應用所述校正。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的用于圖像校正的方法，其中，步驟i)包括:提供圖像，其中，所述圖像包括一組或多組三個或更多個不相同的校準組件的圖像，其中，所述兩個或更多個不相同的校準組件至少射線不透性不同并且互連以形成固定三維幾何圖。
4.根據(jù)權利要求1至3中的任一項所述的方法，其包括: -標識所述圖像中的至少三個校準組件； -確定每個校準組件的3D位置； -計算所述圖像上的幾何誤差；以及 -對所述圖像應用所述校正。
5.根據(jù)權利要求1至4中的任一項所述的方法，其中，所述圖像包括患者的至少一部分的圖像，并且所述校正包括:提供關于所述患者的所述部分的位置和形狀的信息。
6.根據(jù)權利要求1至5中的任一項所述的方法，其中，所述校正還基于對所述圖像中多于一個的區(qū)域中的誤差的確定。
7.根據(jù)權利要求1至6中的任一項所述的方法，其中，所述校正是在線校正。
8.一種用于成像例如用于醫(yī)學成像的校準設備，包括兩個或更多個不相同的已互連或可互連的校準組件的組，其中，所述校準組件中的至少兩個具有在O與I之間并且不包括O和I的不同的射線不透性。
9.根據(jù)權利要求8所述的校準設備，包括三個或更多個不相同的已互連或可互連的校準組件的組，其中，所述校準組件中的至少兩個具有在O與I之間并且不包括O和I的不同的射線不透性，并且其中，所述組還包括用于互連所述校準組件以形成固定三維幾何圖的>j-U ρ?α裝直。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的校準設備，其還包括:用于在身體上定位和/或安裝所述組的校準組件的分立部件。
11.根據(jù)權利要求8至10中的任一項所述的校準設備，其中，所述已互連的校準組件具有固定相對位置。
12.根據(jù)權利要求8至11中的任一項所述的校準設備，其中，所述校準組件包括選自球體和桿的一個或多個兀件。
13.根據(jù)權利要求8至12中的任一項所述的校準設備，其中，所述已互連的校準組件的中心或縱軸分別形成假想多面體的頂點或邊。
14.根據(jù)權利要求13所述的校準設備，其中，所述組的已互連的校準組件形成四面體。
15.根據(jù)權利要求13或14所述的校準設備，其中，所述組的已互連的校準組件形成具有放置在多面體內的至少一個校準組件的多面體。
16.根據(jù)權利要求8至15中的任一項所述的校準設備，其中，所述校準組件中的至少一個是空心體。
17.根據(jù)權利要求8至16中的任一項所述的校準設備，還包括:殼體，所述殼體用于支撐兩個或更多個所述校準組件。
18.根據(jù)權利要求17所述的校準設備，其中，所述殼體包括:用于在身體上定位所述殼體的患者特異性接合表面。
19.根據(jù)權利要求8至18中的任一項所述的校準設備，其中，所述校準組件中的至少一個的外徑與另一校準組件的外徑不同。
20.根據(jù)權利要求8至19中的任一項所述的校準設備，包含至少兩組校準組件。
21.根據(jù)權利要求8至20中的任一項所述的校準設備，其中，所述用于定位和/或安裝所述組的校準組件的專用部件是衣服。
22.根據(jù)權利要求8至21中的任一項所述的校準設備，其中，所述校準組件適用于身體的感興趣的特定組織或骨類型或特定區(qū)域。
23.一種校準設備，包括具有O與I之間但不包括O和I的X射線射線不透性的至少五個不相同球體的組，其中，所述球體以這樣的方式互連或可互連:所述球體中的至少四個的中心形成假想多面體的頂點，并且所述球體之一位于所述多面體內部。
24.根據(jù)權利要求8至22中的任一項所述的校準設備用于對從X射線、超聲、CT和MRI所獲得的數(shù)據(jù)的量化測量的用途。
25.具有固定相對位置的三個或更多個不相同的幾何物體用于通過醫(yī)學成像方法所獲得的圖像的幾何和灰度值校正的用途，所述幾何物體中的至少兩個具有在O與I之間的不同的射線不透性。
26.根據(jù)權利要求25所述的用途，其中，所述幾何物體選自球體和桿。
【文檔編號】A61B6/00GK103596501SQ201280021759
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年5月4日 優(yōu)先權日:2011年5月4日
【發(fā)明者】米歇爾·漢森斯 申請人:美特瑞公司