X射線ct成像器的運動層分解校準的制作方法
【專利摘要】一種X射線計算機斷層攝影系統(tǒng)，包括機架(15)、多個元件(18)和一個或多個處理器(28)。所述機架(15)運動到不同取向并且生成包括為多個所述取向的圖像投影數(shù)據(jù)的X射線數(shù)據(jù)。所述多個元件(18)連接到所述機架并且引起所生成的投影數(shù)據(jù)的X射線衰減。所述一個或多個處理器(28)被編程為接收(60)所生成的X射線數(shù)據(jù)并且將接收到的圖像投影數(shù)據(jù)分解(62)為對處于所述機架的不同位置的所述多個元件的相對位置的指示。
【專利說明】X射線CT成像器的運動層分解校準

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]下文總體上涉及X射線計算機斷層攝影。其特別應(yīng)用于與掃描器校準及圖像偽影補償相結(jié)合，并且特別參考掃描器校準及圖像偽影補償來進行描述。然而，應(yīng)當理解，本發(fā)明也應(yīng)用于其他使用情形，而不必限于上述應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]諸如錐形束計算機斷層攝影(CBCT)、3D旋轉(zhuǎn)血管造影、X射線CT (XCT)、介入X射線、C型臂之類的X射線計算機斷層攝影系統(tǒng)發(fā)射X射線并且探測穿過對象之后的所發(fā)射的X射線，以重建圖像?？諝庑驶蛐D(zhuǎn)增益校準投影圖像通常在沒有對象時在多個機架位置中的每個處被收集并且被存儲以進行針對對應(yīng)位置的均勻性校正。存儲的針對每個機架位置的均勻性校正數(shù)據(jù)被用在圖像重建中?？諝庑蚀_定不是由對象引起、而是由其他源和掃描器的元件引起的X射線衰減及強度改變。理論、理想成像系統(tǒng)在每個機架角度處的空氣投影圖像是均勻空白圖像。在實踐中，空氣投影圖像包括:來自于射束路徑中的衰減結(jié)構(gòu)的非均勻性、X射線源的非均勻照射、不均勻的探測器敏感性等。當對患者成像時，這些非均勻性重疊在所述患者的吸收外觀上。通過利用每個機架角度處的空氣投影圖像來規(guī)一化在相同機架角度處的患者投影圖像來補償非均勻性，以產(chǎn)生校正的患者投影圖像。來自圍繞患者的多個機架角度的經(jīng)校正的投影圖像能夠被重建為3D圖像。
[0003]由于CT系統(tǒng)發(fā)展出諸如C型臂系統(tǒng)及更簡單、更為靈活(less rigid)的機架的更開放的系統(tǒng)，可以發(fā)現(xiàn)一個采集之內(nèi)以及在不同采集之間的非均勻性(以及相應(yīng)的空氣投影圖像)的改變。改變不必是可重現(xiàn)的。開放系統(tǒng)中的空氣投影圖像的一些改變是由相對彼此運動的元件引起的。例如，定位于一個臂的元件可以與在另一個臂上的元件不同地運動。在一端處的源可以與在另一端的探測器不同地運動。在系統(tǒng)磨損臂運動、意外沖擊、熱膨脹/收縮及其他環(huán)境因素的情況下，即使處于相同的臂上的個體元件也能相對于彼此運動。例如，盡管防散射光柵固定于探測器，探測器的傾斜引起由光柵的薄板引起的陰影的改變。針對每次運動能夠發(fā)生位置的不同改變，當對對象成像時，這能夠?qū)е挛囱a償?shù)膱D像偽影機不精確地重建吸收系數(shù)。從生成空氣校準的時間到對對象成像的時間，校正由于掃描器元件而產(chǎn)生的衰減和強度改變的空氣校準可能并不仍然有效。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]下文公開了新的并且改進的斷層攝影圖像校準的系統(tǒng)和方法，其解決了上述及其他問題。
[0005]根據(jù)一個方面，一種X射線計算機斷層攝影系統(tǒng)包括機架、多個元件和一個或多個處理器。所述機架運動到不同取向并且生成包括為多個所述取向的圖像投影數(shù)據(jù)的X射線數(shù)據(jù)。所述多個元件連接到所述機架并且引起所生成的投影數(shù)據(jù)的X射線衰減。所述一個或多個處理器被編程為接收所生成的X射線數(shù)據(jù)，并且將接收到的圖像投影數(shù)據(jù)分解為對處于所述機架的不同位置的所述多個元件的相對位置的指示。
[0006]根據(jù)另一個方面，一種X射線計算機斷層攝影校準的方法包括接收X射線數(shù)據(jù)，所述X射線數(shù)據(jù)包括為繞成像區(qū)域的多個機架取向中的每個的圖像投影數(shù)據(jù)。對接收到的圖像投影數(shù)據(jù)進行分解，以導(dǎo)出處于一個或多個機架取向的多個元件的相對位置，所述元件中的每個引起接收到的圖像投影數(shù)據(jù)中可歸因于所述元件的X射線衰減?；谒龆鄠€元件的所述相對位置來生成對測量到的衰減的校正。
[0007]根據(jù)另一個方面，一種X射線計算機斷層攝影系統(tǒng)包括可旋轉(zhuǎn)機架、存儲器、分解單元以及校正單元。所述可旋轉(zhuǎn)機架承載元件，所述元件包括X射線源、X射線濾波器、快門/準直器、X射線探測器以及防散射光柵，并且所述機架運動到不同取向。所述存儲器存儲可歸因于所述元件中的每個的衰減。所述分解單元將為所述不同取向的空氣掃描投影圖像分解為所述元件中的每個的相對位置。所述校正單元基于所述元件中的每個的所述相對位置，來針對投影圖像數(shù)據(jù)調(diào)整對衰減的校正。
[0008]一個優(yōu)點是偽影降低。
[0009]另一個優(yōu)點在于在成像會話期間動態(tài)調(diào)整的動態(tài)偽影補償。
[0010]另一個優(yōu)點在于用于校正由于掃描器元件運動而產(chǎn)生的偽影的后處理技術(shù)。
[0011]另一個優(yōu)點在于更精確地重建吸收系數(shù)。
[0012]另一個優(yōu)點在于并入已存在的系統(tǒng)和程序。
[0013]另一個優(yōu)點在于靈活地適應(yīng)于已存在的和新的更開放CT機架設(shè)計。
[0014]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀并理解了下面的【具體實施方式】后將意識到進一步的優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]本發(fā)明可以采取各種部件和各部件的布置的形式，并且可以采取各種步驟和各步驟安排形式。附圖僅是為了圖示優(yōu)選實施例而不應(yīng)被解釋為對本發(fā)明的限制。
[0016]圖1示意性圖示了示范性現(xiàn)有技術(shù)X射線成像系統(tǒng)的元件。
[0017]圖2示出了圖1的系統(tǒng)的一個機架位置處的示范性空氣校準投影圖像。
[0018]圖3描繪了C型臂成像系統(tǒng)的實施例。
[0019]圖4示意性圖示了在一個實施例中在分解之后在多層中包含衰減以及由個體系統(tǒng)部件引起的非均勻性的成像數(shù)據(jù)。
[0020]圖5示意性圖示了系統(tǒng)及分解的系統(tǒng)元件運動的實施例。
[0021]圖6以流程圖示出使用系統(tǒng)的實施例的一種方法。

【具體實施方式】
[0022]參考圖1，典型的平板X射線計算機斷層攝影系統(tǒng)包括源2、濾波器4、快門/準直器6、探測器8及防散射光柵10。源2例如是X射線管陽極發(fā)射X射線。X射線濾波器4包括對X射線進行過濾的波束整形器或過濾單元。快門/準直器6限定穿過所述對象并且沖擊所述探測器的X射線波束的范圍。源2、濾波器4、快門/準直器6通常定位于系統(tǒng)的一個臂上或在系統(tǒng)的臂的末端處。然而，也預(yù)期諸如環(huán)等的其他幾何結(jié)構(gòu)。在穿過對象12之后，所述X射線穿過防散射光柵10并且被X射線探測器8所探測。探測器8和防散射光柵10通常定位于源2、濾波器4、快門/準直器6的對側(cè)，例如，在所述系統(tǒng)的所述臂的另一端或另一個臂上。所述準直器通常將X射線束的橫斷面限制于探測器的橫斷面或限制于感興趣解剖區(qū)域，以限制患者對于X射線的暴露。X射線探測器8探測穿過在視場中的患者的X射線。探測器8通常包括探測器單元的陣列，所述探測器單元探測在均對應(yīng)于像素的區(qū)中的X射線。諸如薄板組件或盤組件的、通常垂直于探測器表面的防散射光柵10而限制在成像中的散射的沖擊。
[0023]參考圖2，示出了在典型空氣校準掃描的一個機架位置處的投影圖像?？諝庑蕭呙柙诿總€探測器元件或每個像素測量從源2接收的X射線的強度。生成針對多個機架取向的空氣校準投影圖像。圖2的投影圖像在右側(cè)上示出了暗區(qū)，其中，濾波器4是最薄的并且X射線是最強的。左側(cè)的亮區(qū)指示濾波器4最厚的部分，其中，X射線是最不強的。盡管難以辨別，但是空氣校準圖像在防散射光柵的薄板阻擋X射線并且將陰影投射在探測器處具有一系列均勻分隔的細白線?？諝馔队皥D像表示諸如圖1的偏離中心的探測器。來自于具有對稱探測器的系統(tǒng)的空氣校準投影圖像將在兩端示出亮區(qū)，而強區(qū)居中。
[0024]參考圖3，示出了系統(tǒng)14的C型臂實施例。所示系統(tǒng)包括機架15，機架15在這一范例中包括“C”型臂16。系統(tǒng)元件18包括設(shè)置于一端的源2、濾波器4、快門/準直器6，以及設(shè)置于相對端的探測器8及防散射光柵10。所述C型臂附著于具有樞軸22的水平臂20。驅(qū)動器(不可見)沿圍繞所述樞軸的軸線的軌跡24旋轉(zhuǎn)C型臂16，以使源和探測器組件圍繞所述C型臂的相對端之間的成像區(qū)運動(通常為360° )?；颊叩囊上竦膮^(qū)域被支撐在成像區(qū)中的患者桌或患者支撐體上。C型臂16安裝在水平臂中的滑塊25中，所述水平臂承載驅(qū)動器(不可見)，所述驅(qū)動器(不可見)用于沿軌跡26運動所述C型臂，以選擇性地在大約180°的投影方向上對所述對象成像。通過處理一個或多個校準采集來獲取校準信息。所述校準信息用于校正在對受試者的掃描期間采集的圖像，例如，在創(chuàng)建斷層攝影橫斷面圖像中。
[0025]系統(tǒng)元件18生成并且探測穿過成像區(qū)的X射線。由探測器探測的X射線被傳達到在所述機架中經(jīng)由電路連接的分解單元28。能夠由一個或多個處理器來實現(xiàn)分解單元28。在所述空氣校準掃描期間，X射線被系統(tǒng)元件接收并且被傳送到分解單元。所述分解單元使用空氣掃描采集并且選擇性地處理來自于幾何模型采集的結(jié)果，以將一系列投影圖像分解為針對不同機架取向的所述元件中的每個的相對位置。所述相對位置是基于與從設(shè)計信息獲取的它們的目標位置相比不具有變形或未對準的系統(tǒng)中的理想位置的。參考單元29存儲并且保存參考圖像及諸如設(shè)計信息、系統(tǒng)保存信息等的其他信息。所述系統(tǒng)包括顯示設(shè)備30及至少一個輸出設(shè)備32。醫(yī)療保健從業(yè)者能夠通過輸入設(shè)備32控制系統(tǒng)的操作。顯示設(shè)備30顯示圖像、菜單、面板及用戶控制，并且顯示設(shè)備30包括以下中的一個或多個:IXD顯示器、LED顯示器、等離子顯示器、投影顯示器、觸摸屏顯示器等。所述顯示設(shè)備及所述輸入設(shè)備能夠充當諸如臺式計算機、便攜式電腦、平板電腦、移動計算設(shè)備、智能手機等的計算機的一部分。輸入設(shè)備能夠是鍵盤、鼠標、麥克風(fēng)等。所述系統(tǒng)能夠包括諸如存儲器、磁盤、連接于網(wǎng)絡(luò)的存儲設(shè)備等的存儲設(shè)備34。
[0026]參考掃描包括由參考單元或參考存儲器29存儲并且保存的投影圖像。在對對象掃描期間，X射線投影數(shù)據(jù)被系統(tǒng)元件接收并且被傳送到校正單元。一個或多個傳感器36與所述X射線投影數(shù)據(jù)一起提供諸如操作溫度、應(yīng)變測量、機架位置測量、系統(tǒng)磨損測量等的數(shù)據(jù)。任選地，能夠通過分析所述X射線投影數(shù)據(jù)來實施這樣的傳感器，以確定并且更新位置測量。測量單元37接收測量數(shù)據(jù)并且基于測量到的數(shù)據(jù)來確定所述元件中的每個的相對位置。與來自于所述參考單元29的X射線投影數(shù)據(jù)一起，能夠包括其他數(shù)據(jù)，例如，基于系統(tǒng)類型或系統(tǒng)的歷史的期望機械漂移、工程說明書、基于制造商的參考掃描等。校正單元38生成用于針對所述系統(tǒng)元件中的每個的每個位置的校正。校正單元能夠?qū)⑸傻男Ｕ鎯υ诖鎯υO(shè)備34中或者實時地或追溯地計算其。針對每個機架取向及每個元件的校正能夠包括針對通常被表述為探測器像素的元件的部分或每個元件的疊加或向量平移、強度調(diào)整等。組合校正形成均勻性校正。重建單元39使用從分解單元28接收到并由校正單元38校正的X射線數(shù)據(jù)來重建圖像，所述X射線數(shù)據(jù)包括投影數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)等。能夠由所述校正單元將均勻性校正生成為完全調(diào)整或相對調(diào)整。在圖像重建期間，重建單元39使用均勻性校正，所述均勻性校正基于來自于校正單元38的針對不同機架取向的各元件的組合校正。
[0027]由以下來適合地實現(xiàn)各種單元:電子數(shù)據(jù)處理設(shè)備，例如分解單元的電子處理設(shè)備或電子處理器；或通過網(wǎng)絡(luò)操作性地與系統(tǒng)連接的基于網(wǎng)路的服務(wù)器計算機，等等。此夕卜，所公開的校準技術(shù)適于被實施為存儲指令的非瞬態(tài)存儲介質(zhì)(例如，軟件)，所述指令可以由電子數(shù)據(jù)處理設(shè)備讀取并且可以由電子數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行的，以執(zhí)行所公開的校準技術(shù)。
[0028]圖4示意性圖示了用于分解系統(tǒng)元件運動的圖像投影數(shù)據(jù)的一個實施例。諸如在圖2中所示的采集的空氣掃描校準投影圖像被分解為用于各元件的校準投影圖像，例如，濾波器空氣掃描投影圖像38、快門空氣掃描投影圖像40以及防散射光柵空氣掃描投影圖像42。所述分解使用已知圖像處理技術(shù)，所述已知圖像處理技術(shù)考慮系統(tǒng)部件的已知屬性，例如，其空間尺度或重復(fù)空間圖樣。備選地，系統(tǒng)部件的單獨空氣掃描投影圖像能夠被創(chuàng)建為初始制造過程的部分。然后例如每日、在每個患者之前等，能夠從對空氣掃描校準圖像的分解來更新單獨校準圖像。
[0029]在范例圖像中，濾波器掃描投影圖像40示出濾波器4的非均勻性質(zhì)。圖示的濾波器是不對稱的并且在右側(cè)示出更大的強度，其向左逐漸減小并且更強地向左下逐漸減小。范例快門掃描投影圖像42在中心中示出最大的強度。盡管肉眼并不容易看到，但是如果存在，則快門和準直器的邊緣中的不一致展現(xiàn)在所述圖像中。防散射光柵空氣掃描投影圖像44在所述薄板或光柵將陰影投射在探測器處示出均勻分隔的線。薄板相對于探測器的移位或X射線源相對于薄板的移位使所述線移位。此外，如果所述移位引起薄板與X射線源的未對準，則所述線變得更寬并且通過所述防散射光柵的輻射的整體通過量在探測器上非均勻地減小。在分解中，使用針對其當前位置的傳感器信息來將各元件分開或分解。例如，當使用圖像分析來實施這一傳感器時，那么能夠基于以下來使用最小平方誤差最小化來確定薄板的相對布置和取向:初始空氣掃描校準投影圖像的個體像素值和/或防散射光柵的已知幾何結(jié)構(gòu)以及不同機架位置處的隨后的空氣掃描。多層分解例如基于空氣掃描校準投影圖像中的線和陰影，來測量防散射光柵的探測的位置。針對濾波器和快門/準直器，執(zhí)行類似的分解。
[0030]圖5示意性圖示了系統(tǒng)及分解的系統(tǒng)元件運動的實施例。幾何模型44用于校準諸如源2和探測器8元件的一些元件18的例如相對于掃描器的等量點的位置。來自于幾何模型的信息也能夠用于優(yōu)化或校正每個元件的相對位置。例如，防散射光柵牢固地附著于探測器，但是光柵能夠改變其相對于所述源的聚焦點的位置。在另一個范例中，濾波器或射束整形器附著于具有已知機械自由度或調(diào)位精確性的源室或管。能夠從諸如以下的數(shù)據(jù)來確定每個元件相對于中心的運動:空氣掃描校準投影圖像、幾何校準投影圖像、對對象的成像、傳感器等。例如，能夠測量來自于對對象的成像的圖像特征，從而捕捉個體元件的位置。能夠從圖像移除由于諸如防散射光柵薄板、射束整形輪廓或準直器邊緣而產(chǎn)生的偽影效應(yīng)。
[0031]能夠圖表地示出所述分解，針對每個元件，y軸為距離理想中心的偏差或偏移量，并且X軸表示從諸如位置傳感器、幾何模型等的各種源確定的機架旋轉(zhuǎn)角。
[0032]再次參考圖4，在對患者成像之前或在固定的使用間隔，實施空氣校準掃描和幾何校準掃描。在每個角度步驟處生成空氣投影圖像和幾何投影圖像，首先執(zhí)行幾何校準掃描并且在從X射線系統(tǒng)移除幾何校準模型之后，執(zhí)行空氣校準掃描。在每個角度步驟或角度步驟的子集處的空氣投影圖像存儲在存儲器34中。備選地，使用系統(tǒng)知識及圖像模擬方法來生成每個系統(tǒng)元件的理想空氣投影圖像。從幾何校準掃描導(dǎo)出并還存儲幾何校準信息，即，針對每個需要的機架位置的X射線源及探測器相對于等量點的位置。對于每個角度步驟而言，從以下選擇表示一個或多個系統(tǒng)元件的一幅或多幅參考圖像:理想空氣投影圖像、存儲在存儲器34中的空氣投影圖像的子集或在這一角度步驟處采集的空氣投影圖像。
[0033]分解單元28生成校準數(shù)據(jù)。分解單元28使用圖像處理分析方法來確定針對每個系統(tǒng)元件的空氣投影圖像與這些空氣投影圖像的幾何變換的組合，所述組合最好地表示在每個角度步驟處采集的空氣投影圖像。空氣投影圖像與幾何變換的確定的組合用于生成校準數(shù)據(jù)。針對每個角度步驟，能夠與幾何變換一起將校準數(shù)據(jù)存儲為一系列針對如圖4所示的每個系統(tǒng)元件的一幅或多幅空氣校準投影圖像。在圖5中利用圖表來表示幾何變換的確定的參數(shù)及其在機架旋轉(zhuǎn)過程中的改變。為了根據(jù)對對象的采集校正投影數(shù)據(jù)，校正單元38:選擇針對每個系統(tǒng)元件及機架位置的空氣投影圖像；執(zhí)行在校準期間由分解單元28確定的幾何變換；并且利用這些校正圖像來執(zhí)行對象投影圖像的均勻性校正。
[0034]能夠在校準期間獲取幾何變換參數(shù)，并且在對象成像期間使用從外部傳感器或?qū)ο蟪上褡陨慝@取的數(shù)據(jù)來更新幾何變換參數(shù)。能夠使用其他測量，來確定在校準期間的幾何變換與在對受試者的采集期間的幾何變換之間的差異。元件位置是參考測量結(jié)果和每個機架取向處的圖像與參考圖像之間的差異的函數(shù)。例如，臂的操作溫度的增加可以引起膨脹，所述膨脹引起與元件的相對運動相關(guān)的差異。取決于每個臂上的元件的重量，與橫向軌道有關(guān)的系統(tǒng)磨損可以改變元件的相對位置。系統(tǒng)磨損能夠在每個取向處的圖像與參考圖像之間的差異方向進行考慮，或者可以包括從傳感器測量的系統(tǒng)磨損、操作時間表等。對在每個取向處的參考圖像的位置調(diào)整能夠存儲在存儲器中。校準單元38或處理器從分解單元28接收移位信息或位置改變信息，將由每個元件引起的衰減校正，例如，基于當前測量結(jié)果利用調(diào)整對圖像進行反演。校正單元相應(yīng)地調(diào)整參考均勻性校正并且將其存儲在存儲器中。
[0035]當對患者進行掃描時，在一個或多個機架取向處生成投影圖像。由參考單元從存儲器獲得對應(yīng)于所述機架取向的空氣掃描校正，或由校正單元使用來自于測量單元的當前信息來計算對應(yīng)于所述機架取向的空氣掃描校正。能夠通過根據(jù)患者掃描的投影圖像來確定系統(tǒng)部件的相對移位并且使用這些移位生成更精確的校正圖像，來改善所述校正。所述校正改善使用已知圖像處理方法，所述已知圖像處理方法考慮了系統(tǒng)部件的幾何特性。
[0036]均勻性校正投影圖像能夠被顯示在顯示單元30上或存儲在存儲器或諸如圖像存檔及通信系統(tǒng)(PACS)、放射信息系等的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中。重建單元或重建處理器39將投影圖像重建為一幅或多幅圖像，例如，切片圖像、2D圖像、3D圖像、數(shù)字重建放射圖等。
[0037]在圖6中，以流程圖示出了系統(tǒng)的實施例。在步驟60中，接收X射線校準數(shù)據(jù)。所述X射線校準數(shù)據(jù)能夠包括由分解單元接收的空氣掃描校準投影圖像及幾何掃描校準投影圖像。X射線校準數(shù)據(jù)能夠包括由測量單元從諸如應(yīng)變規(guī)、溫度傳感器、位置傳感器等的一個或多個傳感器接收的數(shù)據(jù)。X射線校準數(shù)據(jù)能夠包括系統(tǒng)磨損效應(yīng)、溫度效應(yīng)、機架取向、期望機械漂移、系統(tǒng)規(guī)格以及由參考單元存儲并保存的制造掃描(manufacturingscan)ο
[0038]在步驟62中，使用多層分解來分解X射線校準數(shù)據(jù)，這生成特定于每個元件的投影圖像。例如，能夠?qū)D2的掃描投影圖像進行分解，以生成圖4的特定于每個元件的投影圖像。每個元件的投影圖像能夠被存儲為參考投影圖像或存儲為對已存在的參考投影圖像的更新。
[0039]在步驟64中，將來自于所述分解的針對每個元件的投影圖像與其他X射線校準數(shù)據(jù)相組合，以確定每個元件的參考位置。針對每個元件的參考位置能夠被表示為諸如圖5的圖表。確定的參考位置能夠包括針對在機架的運動范圍內(nèi)的每個位置的平移和旋轉(zhuǎn)。每個元件與機架角度有關(guān)的位置的改變能夠存儲在存儲設(shè)備中。
[0040]在步驟66中，接收對象X射線數(shù)據(jù)。對象X射線數(shù)據(jù)包括由分解單元接收的具有對象的圖像投影數(shù)據(jù)。對象X射線數(shù)據(jù)能夠包括由測量單元從諸如應(yīng)變規(guī)、溫度傳感器、位置傳感器等的一個或多個傳感器接收的數(shù)據(jù)。
[0041]在步驟68中，類似于對校準X射線數(shù)據(jù)的分解，使用多層分解來分解對象X射線圖像投影數(shù)據(jù)。所述分解生成特定于每個元件的投影圖像。系統(tǒng)使用分解投影圖像、對象X射線數(shù)據(jù)以及來自于參考單元的諸如每個單元的參考位置的參考信息，來確定每個元件的實際位置。例如，能夠基于來自于參考單元的先前參考掃描及來自于測量單元的當前測量或基于圖像處理方法，來將對象的X射線數(shù)據(jù)或毗鄰與所述對象的圖像區(qū)域的X射線數(shù)據(jù)分解為按照個體元件地起效應(yīng)。將薄板陰影用作范例，所述線能夠用于計算估計的薄板陰影圖案與實際圖案之間的相對差異。能夠針對每個元件執(zhí)行相同的比較，以得出針對多個元件的方差組。
[0042]在步驟72中每個元件的實際位置能夠用于更新參考位置，或能夠被記錄以進一步分析系統(tǒng)的性能。還能夠基于對包括所述對象的當前投影圖像的投影的分解，來調(diào)整由測量調(diào)整過的參考掃描的比較。
[0043]在步驟74中，從每個元件的實際位置或參考位置生成均勻性校正?？梢栽诔上襁^程期間動態(tài)更新校正，例如利用對象的X射線數(shù)據(jù)或利用對來自于用來自測量單元的測量結(jié)果調(diào)整的參考單元的參考相對位置的獲取來動態(tài)地使用變化的集合。所述校正能夠包括強度調(diào)整值或均勻性校正值。在一個實施例中，使用針對每個元件的疊加來構(gòu)造校正，所述疊加包括對針對體積位置的每個單元的強度的相對調(diào)整。
[0044]在步驟76中，使用利用生成的校正修改的對象X射線數(shù)據(jù)，來執(zhí)行對具有受試者的圖像或投影圖像的重建。所述校正通過校正測量中的非均勻性效應(yīng)來對用于重建對象的圖像或投影圖像的衰減進行校正。所述重建將諸如2D投影圖像的圖像重建為3D體積圖像。從3D體積圖像提取的切片圖像、表面繪制圖像等能夠被顯示在顯示設(shè)備上和/或存儲在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備或存儲器中。
[0045]決策步驟考慮所述操作步驟，使得周期性地執(zhí)行校準掃描，例如，在每個患者之前、每天、每周、每月等。即使在掃描每個患者之前執(zhí)行校準掃描，關(guān)于一個或多個患者的一個或多個掃描能夠發(fā)生在校準掃描之間。
[0046]應(yīng)意識到，結(jié)合本文呈現(xiàn)的具體說明性實施例，某些結(jié)構(gòu)和/或功能特征被描述為被并入限定的元件和/或部件。但是，預(yù)期這些特征，為了同樣或類似的益處，也可類似地被并入合適的其它元件和/或部件中。也應(yīng)意識到，選擇性采用示范性實施例的不同方面以適當?shù)赝瓿蛇m于期望應(yīng)用的其它備選實施例，其它備選實施例從而實現(xiàn)并入本文的方面的各個優(yōu)勢。
[0047]還應(yīng)意識到，本文描述的具體元件或部件可以令其功能經(jīng)由硬件、軟件、固件或其組合來適合地實施。此外，應(yīng)意識到，一起并入的本文描述的某些元件可在合適的環(huán)境下是單機元件或以其它方式分開。類似地，描述為通過一個具體元件執(zhí)行的多個具體功能可由單獨起作用以執(zhí)行個體功能的多個不同元件來執(zhí)行，或某些單個功能可分開并由協(xié)同起作用的多個不同元件來執(zhí)行。備選地，彼此不同的本文以其它方式描述和/或示出的一些元件或部件可物理上或功能上適當?shù)亟M合。
[0048]簡言之，已經(jīng)參考優(yōu)選實施例闡述了本說明書。顯然，其他人在閱讀和理解了本說明書后，可以做出修改和變化。本發(fā)明旨在被解釋為包括所有這些修改和變化，只要它們落入權(quán)利要求書或其等價方案的范圍內(nèi)。換言之，應(yīng)意識到，各種以上公開的和其他的特征和功能或其備選可令人滿意地并入許多其他不同系統(tǒng)或應(yīng)用中，另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可隨后作出各種目前未預(yù)見或未料到的備選、修改、變化或改善，類似地，權(quán)利要求書也旨在涵蓋其。
【權(quán)利要求】
1.一種X射線計算機斷層攝影系統(tǒng)(14)，包括: 機架(15)，其運動到不同取向并且生成包括為多個所述取向的圖像投影數(shù)據(jù)的X射線數(shù)據(jù)； 連接到所述機架的多個元件(18)，所述多個元件引起所生成的投影數(shù)據(jù)的X射線衰減； 一個或多個處理器(28),其被編程為: 接收￠0)所生成的X射線數(shù)據(jù)； 將接收到的圖像投影數(shù)據(jù)分解￠2)為對處于所述機架的不同位置的所述多個元件的相對位置的指示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(14)，其中，所述多個元件包括: X射線源⑵； X射線濾波器⑷； 快門/準直器(6)； X射線探測器⑶；以及 防散射光柵(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中的任一項所述的系統(tǒng)(14)，其中，所述一個或多個處理器還被編程為: 接收(60)X射線數(shù)據(jù)，所述X射線數(shù)據(jù)包括對象圖像投影數(shù)據(jù)并且對應(yīng)于所述多個取向； 基于處于每個取向的所述元件的所述相對位置，利用測量到的衰減的對應(yīng)的校正，來校正￠4)來自每個取向的所述對象圖像投影數(shù)據(jù)； 將經(jīng)校正的對象圖像投影數(shù)據(jù)重建￠6)為3D圖像表示。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項所述的系統(tǒng)(14)，其中，所生成的X射線數(shù)據(jù)包括對可歸因于所成像的對象的衰減的測量結(jié)果和對可歸因于所述元件的衰減的測量結(jié)果，并且可歸因于所述元件的衰減隨所述機架的所述取向而改變。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項所述的系統(tǒng)(14)，還包括: 至少一個傳感器(36)，其測量所述元件中的任一個的運動，并且所生成的X射線數(shù)據(jù)包括測量到的運動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)(14)，其中，所述運動是通過對所述對象投影數(shù)據(jù)的圖像分析來測量的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中的任一項所述的系統(tǒng)(14)，其中，所述處理器還被編程為: 生成對應(yīng)于所述元件的相對位置的一系列校正疊加，并且所述疊加的對準隨所述元件的所述相對位置的改變而移位。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中的任一項所述的系統(tǒng)(14)，還包括: 測量單元(37)，其接收來自多個傳感器的測量結(jié)果，并且基于接收到的測量結(jié)果來計算處于不同機架取向的所述元件的所述相對位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中的任一項所述的系統(tǒng)(14)，還包括: 參考單元(39)，其按機架位置針對每個元件保存以下中的至少一個: 針對每個元件的空氣投影圖像； 針對每個元件的幾何校準信息；以及 由設(shè)計、溫度、系統(tǒng)磨損指標及時間造成的每個元件的相對位移；
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中的任一項所述的系統(tǒng)(14)，還包括: 校正單元(38)，其根據(jù)處于每個機架取向的所述元件的所分解的位置來執(zhí)行對測量到的衰減的校正。
11.一種X射線計算機斷層攝影校準的方法，包括: 接收^0)X射線數(shù)據(jù)，所述X射線數(shù)據(jù)包括來自繞成像區(qū)域的多個機架取向中的每個的圖像投影數(shù)據(jù)； 對接收到的圖像投影數(shù)據(jù)進行分解￠2)，以提取處于一個或多個機架取向的多個元件的相對位置，所述元件中的每個引起接收到的圖像投影數(shù)據(jù)中可歸因于所述元件的X射線裳減；并且 基于所述多個元件的所述相對位置來生成(74)對測量到的衰減的校正。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括: 接收￠6)對象X射線數(shù)據(jù)，所述對象X射線數(shù)據(jù)包括來自所述不同機架取向的圖像投影數(shù)據(jù)； 基于所述元件的所述相對位置，利用對應(yīng)的校正來校正(74)處于每個取向的所述對象圖像投影數(shù)據(jù)； 將經(jīng)校正的對象圖像投影數(shù)據(jù)重建(76)為3D圖像表示。
13.根據(jù)權(quán)利要求11和12中的任一項所述的方法，還包括: 執(zhí)行(40、42、44)空氣校準掃描以按機架取向來生成空氣投影參考圖像； 執(zhí)行幾何校準掃描以按機架取向來測量至少一個X射線源以及X射線探測器的相對位置； 分解(62)所述空氣投影參考圖像，以生成至少針對X射線濾波器、X射線快門/準直器和防散射光柵的元件參考圖像； 基于所分解的元件參考圖像和所述幾何校準掃描，來按機架取向確定所述X射線濾波器、所述X射線快門/準直器、所述防散射光柵、所述X射線源以及所述X射線探測器的相對位置。 基于所述X射線濾波器、所述X射線快門/準直器、所述防散射光柵、所述X射線源以及所述X射線探測器的所分解的相對位置，利用針對測量到的衰減的校正來校正(74)所述對象圖像投影數(shù)據(jù)；以及 將經(jīng)校正的對象圖像投影數(shù)據(jù)重建(76)為3D圖像表示。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13中的任一項所述的方法，還包括: 基于所述空氣校準掃描和所述幾何校準掃描，針對每個機架(15)取向計算相對于參考位置的每個元件(18)的距離和取向。
15.根據(jù)權(quán)利要求11-14中的任一項所述的方法，其中，分解還包括: 基于至少一次傳感器(36)測量來調(diào)整至少一個元件(18)的所述相對位置。
16.根據(jù)權(quán)利要求11-15中的任一項所述的方法，其中，生成針對所述衰減測量的所述校正包括: 基于所述元件的所分解的相對位置來針對每個元件構(gòu)建對所述圖像投影數(shù)據(jù)的強度調(diào)整。
17.根據(jù)權(quán)利要求11-16中的任一項所述的方法，其中，生成針對所述衰減測量的校正包括: 構(gòu)建針對每個元件的校正疊加； 根據(jù)所述元件的所述相對位置來對所述疊加進行移位，以形成針對每個機架取向的校正。
18.—種承載有軟件的非瞬態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)，所述軟件控制一個或多個電子數(shù)據(jù)處理設(shè)備以執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求11-17中的任一項所述的方法。
19.一種被配置為執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求11-17中的任一項所述的方法的電子數(shù)據(jù)處理設(shè)備。
20.一種X射線計算機斷層攝影系統(tǒng)(14)，包括: 承載元件的可旋轉(zhuǎn)機架(15)，所述元件包括X射線源(2)、X射線濾波器(4)、快門/準直器^)、X射線探測器(8)以及防散射光柵(10)，所述機架(15)能夠運動到不同取向；存儲器(34)，其存儲可歸因于所述元件中的每個的對空氣掃描投影圖像的貢獻； 分解單元(28)，其將為所述不同取向的所述空氣掃描投影圖像分解為所述元件中的每個的相對位置； 校正單元(38)，其基于所述元件中的每個的所述相對位置來針對投影圖像數(shù)據(jù)調(diào)整所述校正。
【文檔編號】A61B6/03GK104334081SQ201380029896
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月5日
【發(fā)明者】J·布雷多諾, E·S·漢西斯 申請人:皇家飛利浦有限公司