小視場(chǎng)x射線成像的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種X射線成像的系統(tǒng)和方法包括X射線發(fā)射器，其對(duì)X射線進(jìn)行投射。X射線接收器接收來(lái)自所述X射線發(fā)射器的X射線以產(chǎn)生多幅投影圖像。具有至少一個(gè)過濾器葉片的過濾器吸收來(lái)自所述X射線發(fā)射器的所述X射線的至少一部分以限定完全視場(chǎng)內(nèi)的有限視場(chǎng)，其中，所述X射線在所述完全視場(chǎng)的至少一個(gè)經(jīng)衰減的部分中被衰減。處理器基于所述完全視場(chǎng)的投影圖像來(lái)重建三維圖像。所述有限視場(chǎng)位于經(jīng)重建的三維圖像內(nèi)。根據(jù)經(jīng)重建的三維圖像來(lái)確定至少一個(gè)校正參數(shù)。基于所述有限視場(chǎng)和所述至少一個(gè)校正參數(shù)來(lái)重建三維圖像。
【專利說明】
小視場(chǎng)X射線成像的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本公開涉及X射線成像系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]美國(guó)專利N0.8，155，415公開了一種用于擴(kuò)大截?cái)嗟挠?jì)算機(jī)斷層攝影(CT)掃描的視場(chǎng)的裝置和方法。在原始CT圖像上執(zhí)行迭代計(jì)算以產(chǎn)生對(duì)圖像的估計(jì)。對(duì)經(jīng)重建的圖像的經(jīng)計(jì)算的估計(jì)包括原始圖像中心和在圖像中心外的截?cái)嗟牟糠值墓烙?jì)。所述計(jì)算使用關(guān)于圖像中心的圖像掩碼作為一個(gè)邊界。
[0003]美國(guó)專利N0.8，107，708公開了一種用于在用于計(jì)算機(jī)斷層攝影記錄的重建方法中校正截?cái)鄠斡暗姆椒āＭ队皥D像由通過確定在針對(duì)像素的投影圖像外的輻射的衰減擴(kuò)展的X射線圖像檢測(cè)器記錄。出于截?cái)嘈Ｕ哪康模撬竭^濾器線由X射線圖像檢測(cè)器的經(jīng)軸和軸人工延伸來(lái)擴(kuò)展。
[0004]美國(guó)專利N0.7，756，315公開了一種用于擴(kuò)大體積計(jì)算機(jī)斷層攝影掃描的視場(chǎng)的方法。所述方法包括基于一個(gè)或多個(gè)邊緣通道的平均值來(lái)識(shí)別具有投影截?cái)嗟慕財(cái)嘁晥D和沒有投影截?cái)嗟姆墙財(cái)嘁晥D。至少基于一個(gè)鄰近的非截?cái)嗟囊晥D來(lái)計(jì)算針對(duì)截?cái)嗟囊晥D中的每個(gè)的估計(jì)的缺少的投影?；谒烙?jì)的缺少的投影來(lái)計(jì)算針對(duì)截?cái)嗟囊晥D中的每個(gè)的投影輪廓，并且投影輪廓提供針對(duì)在視場(chǎng)外的區(qū)的衰減數(shù)據(jù)和投影數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)。
[0005]美國(guó)專利N0.5，278，887公開了一種用于在熒光透視檢查流程期間減少X射線的劑量的裝置和方法。過濾器構(gòu)件用于選擇性地使撞擊患者的身體的X射線輻射衰減。過濾器構(gòu)件允許未衰減的X射線對(duì)由醫(yī)師選擇的感興趣區(qū)進(jìn)行成像，由此產(chǎn)生高強(qiáng)度低噪聲圖像。感興趣區(qū)周圍的區(qū)利用經(jīng)衰減的輻射來(lái)成像以產(chǎn)生較少?gòu)?qiáng)度較多噪聲的圖像。
[0006]美國(guó)專利申請(qǐng)N0.12/990，285公開了一種使用未經(jīng)衰減校正的PET發(fā)射圖像來(lái)補(bǔ)償不完整解剖圖像的方法。未經(jīng)衰減校正的(NAC)PET圖像的經(jīng)分割的輪廓用于識(shí)別截?cái)嗟膮^(qū)域的輪廓。合適的組織類型用于填充在截?cái)嗟腃T或MR圖像或衰減圖的截?cái)嗟膮^(qū)域中。經(jīng)校正的衰減圖之后用于生成患者或感興趣區(qū)域的經(jīng)衰減校正的PET圖像。
[0007]美國(guó)專利申請(qǐng)如.13/113，714(通過引用將其整體并入本文)公開了一種乂射線成像系統(tǒng)和方法，其利用一種成像設(shè)備，所述成像設(shè)備包括將X射線發(fā)射通過對(duì)象的發(fā)射器和接收X射線的接收器?？刂齐娐房刂瓢l(fā)射器并處理由接收器接收到的X射線以生成對(duì)象的X射線圖像?？刂齐娐房刂骑@示器以顯示對(duì)象的初始視圖。對(duì)對(duì)象的初始視圖的顯示能由用戶修改。成像設(shè)備被控制以基于對(duì)初始視圖的顯示的用戶修改來(lái)生成對(duì)象的X射線位置圖像。顯示器被控制以顯示定位圖像。對(duì)定位圖像的顯示能由用戶修改并且成像設(shè)備被控制以基于對(duì)定位圖像的顯示的用戶修改來(lái)生成對(duì)象的X射線圖像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]X射線成像系統(tǒng)的示范性實(shí)施例包括X射線發(fā)射器，其將X射線投射通過至少部分地吸收所述X射線的對(duì)象。X射線接收器被配置為接收來(lái)自所述X射線發(fā)射器的未吸收的X射線并根據(jù)接收到的未吸收的X射線產(chǎn)生所述對(duì)象的投影圖像。過濾器被布置在所述X射線發(fā)射器與所述X射線接收器之間。所述過濾器包括至少一個(gè)過濾器葉片，其吸收來(lái)自所述X射線發(fā)射器的所述X射線的至少一部分。所述至少一個(gè)過濾器葉片是能調(diào)節(jié)的，以調(diào)節(jié)施加到在至少完全視場(chǎng)和有限視場(chǎng)中的所述對(duì)象的X射線強(qiáng)度的量。處理器連接到所述X射線接收器。所述處理器運(yùn)行在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)可讀代碼并且在運(yùn)行所述計(jì)算機(jī)可讀代碼之后處理來(lái)自所述X射線接收器的所述投影圖像。所述處理器基于所述完全視場(chǎng)的投影圖像來(lái)重建三維圖像。所述處理器基于所述完全視場(chǎng)來(lái)將所述有限視場(chǎng)定位在經(jīng)重建的三維圖像內(nèi)。所述處理器根據(jù)經(jīng)重建的三維圖像來(lái)識(shí)別至少一個(gè)校正參數(shù)。所述處理器利用所述至少一個(gè)校正參數(shù)基于所述有限視場(chǎng)來(lái)重建三維圖像。
[0009]—種X射線成像的方法包括對(duì)來(lái)自X射線發(fā)射器的X射線進(jìn)行投射。所述X射線利用吸收所投射的X射線的至少一部分以限定完全視場(chǎng)內(nèi)的有限視場(chǎng)的至少一個(gè)過濾器葉片來(lái)過濾。所述X射線強(qiáng)度在所述完全視場(chǎng)的至少一個(gè)經(jīng)衰減的部分中被衰減。在X射線接收器處接收所述X射線以從所述有限視場(chǎng)和所述完全視場(chǎng)采集多幅投影圖像。處理器基于來(lái)自所述完全視場(chǎng)的所投影的圖像來(lái)重建三維圖像。所述處理器將所述有限視場(chǎng)定位在所重建的三維圖像內(nèi)。所述處理器根據(jù)所定位的有限視場(chǎng)來(lái)限定至少一個(gè)校正參數(shù)。所述處理器基于來(lái)自所述有限視場(chǎng)的所投影的圖像和所述至少一個(gè)校正參數(shù)來(lái)重建三維圖像。
【附圖說明】
[0010]圖1是示范性的X射線成像設(shè)備的透視圖。
[0011]圖2是X射線成像系統(tǒng)的示范性實(shí)施例的示意性表示。
[0012]圖3是描繪X射線成像的方法的示范性實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]在本說明書中，為了簡(jiǎn)潔、清楚和理解已經(jīng)使用了某些術(shù)語(yǔ)。沒有不必要的限制由此要被暗示在現(xiàn)有技術(shù)的要求之外。因?yàn)檫@樣的術(shù)語(yǔ)僅僅用于說明性目的并且意圖要被寬泛地解釋。本文中描述的不同的系統(tǒng)和方法可以單獨(dú)地或與其他系統(tǒng)和方法組合地使用。各種等效方案、備選和修改在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)是可能的。權(quán)利要求書中的每個(gè)限制意圖基于35U.S.C.§112(f)來(lái)喚起解釋，僅僅在術(shù)語(yǔ)“用于…的裝置”或“用于…的步驟”被明確記載在相應(yīng)的限制中的情況下。
[0014]圖1描繪了用于采集對(duì)象的X射線圖像的示范性X射線成像設(shè)備，對(duì)象示范性地為牙科患者或醫(yī)學(xué)患者。在示出的具體示例中，成像設(shè)備10被配置用于對(duì)人類顱骨的牙頌面部復(fù)合體的3D成像;然而，用于對(duì)患者的解剖結(jié)構(gòu)的其他部分進(jìn)行成像的設(shè)備的其他配置能夠代替地與本發(fā)明的構(gòu)思一起采用。X射線成像設(shè)備10能夠任選地被配置為進(jìn)行不同類型的成像流程，包括但不限于全景成像(標(biāo)準(zhǔn)、兒科、正交帶、寬拱、正交、等等)、頭部測(cè)量成像(頭部?jī)嚎茩M向投影、頭部橫向投影、頭部后前位、等等)和/或3D成像。圖1描繪了用于與本公開中的構(gòu)思一起使用的X射線成像設(shè)備的僅僅一個(gè)示例。X射線成像設(shè)備的其他示例能夠代替地被采用，包括但不限于計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)和熒光透視檢查成像。本文中公開的技術(shù)和設(shè)備還可以結(jié)合醫(yī)學(xué)成像和醫(yī)學(xué)成像模態(tài)的其他形式一起使用，并且要意識(shí)到牙科成像僅僅是示范性應(yīng)用。
[0015]成像裝置10包括外殼12，外殼12可移動(dòng)地被支撐在支撐柱14上。外殼12能夠經(jīng)由常規(guī)引導(dǎo)電機(jī)(未示出)在垂直方向V向上和向下移動(dòng)，所述常規(guī)引導(dǎo)電機(jī)被配置為沿軌道16垂直地向上和向下移動(dòng)外殼12，軌道16沿支撐柱14延伸。外殼12包括被設(shè)置在支撐柱14上的大體垂直延伸的引導(dǎo)部件18和從引導(dǎo)部件18大體水平延伸的大體水平延伸的支撐部件20。支撐部件20支撐旋轉(zhuǎn)部件22，其可相對(duì)于固定支撐部件20在水平平面H中旋轉(zhuǎn)。支撐部件20和/或旋轉(zhuǎn)部件22可以包含被配置為使旋轉(zhuǎn)部件22旋轉(zhuǎn)的常規(guī)引導(dǎo)電機(jī)(未示出)。在備選實(shí)施例中，成像設(shè)備10能夠被安裝到支撐結(jié)構(gòu)(未描繪出)，所述支撐結(jié)構(gòu)示范性地為墻壁代替或者除了由柱14支撐。
[0016]X射線發(fā)射器外殼24和X射線接收器外殼26被放置在旋轉(zhuǎn)部件22的相對(duì)端部上并且從旋轉(zhuǎn)部件22大體垂直向下延伸。發(fā)射器外殼24包含大體位于28處(盡管未描繪出)并且被支撐在發(fā)射器外殼24中的X射線發(fā)射器。X射線發(fā)射器被放置為將來(lái)自X射線發(fā)射器的X射線發(fā)射通過被成像的對(duì)象(例如，患者)到達(dá)大體位于30處(盡管未描繪出)并且被支撐在X射線接收器外殼26中的X射線接收器?；颊叻胖猛鈿?2從引導(dǎo)部件18延伸并且包括用于將患者的頭部(未描繪出)放置在相對(duì)的X射線發(fā)射器28與X射線接收器30之間的下顎支撐物34。頭部支撐物36從水平支撐部件20延伸通過旋轉(zhuǎn)部件22。下顎支撐物34和頭部支撐物36可以是任選的，并且對(duì)患者的放置可以以備選的方式來(lái)執(zhí)行。成像設(shè)備10的實(shí)施例還包括圖形顯示器38，其用于呈現(xiàn)如本文中公開的圖像。在額外的實(shí)施例中，圖形顯示器38可以為觸敏圖形顯示器，其還用作輸入設(shè)備以接收針對(duì)成像設(shè)備10的用戶輸入或控制命令。
[0017]圖2是X射線成像系統(tǒng)40的示范性實(shí)施例的示意性表示。如以上簡(jiǎn)單描述的，X射線成像系統(tǒng)40包括X射線發(fā)射器42和X射線接收器4LX射線接收器44與X射線發(fā)射器42分隔開以將對(duì)象容納在X射線發(fā)射器42與X射線接收器44之間，所述對(duì)象示范性地為患者的頭部P。X射線的束46從X射線發(fā)射器42被投射到X射線接收器44，穿過被設(shè)置在其間的對(duì)象P。在非限制性實(shí)施例中，束46是錐形束，盡管將意識(shí)到備選實(shí)施例可以使用其他束形狀，包括但不限于扇形束或線形束，如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以意識(shí)到的。
[0018]在操作時(shí)，X射線發(fā)射器42在X射線接收器44的方向?qū)κ?6進(jìn)行投射。X射線穿過患者的頭部P并且患者的頭部P的解剖結(jié)構(gòu)吸收不同量的X射線。在穿過患者的頭部P之后，在X射線接收器44處吸收經(jīng)衰減的X射線，X射線接收器44將接收到的X射線的強(qiáng)度樣式轉(zhuǎn)換成在X射線接收器44處的未吸收的X射線的數(shù)字化輸出表示。X射線接收器44將該輸出提供到處理器48。與來(lái)自X射線發(fā)射器42的X射線的束的單次發(fā)射對(duì)應(yīng)的來(lái)自X射線接收器44的數(shù)字化輸出的集合可以被稱為對(duì)象P的投影圖像，對(duì)象P示范性地為患者的頭部。如本文中所使用的，投影圖像是指數(shù)據(jù)的二維數(shù)組或矩陣，其中，每個(gè)矩陣元素與對(duì)應(yīng)的像素中的檢測(cè)到的X射線通量相關(guān)聯(lián)。應(yīng)理解，在使用存儲(chǔ)或發(fā)射的實(shí)施例中，數(shù)據(jù)可以被發(fā)送或被存儲(chǔ)為一維序列。應(yīng)意識(shí)到，在某些實(shí)施例中，并且如以上簡(jiǎn)單描述的，X射線發(fā)射器42和X射線接收器44保持彼此對(duì)應(yīng)并且繞要被成像的對(duì)象P旋轉(zhuǎn)，示范性地繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。在實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)軸與要被成像的對(duì)象P的中心對(duì)齊。在圖2中描繪的實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)軸與患者的頭部P內(nèi)的感興趣的具體解剖特征50對(duì)齊。在又一個(gè)實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)軸可以是可變的，并且在一個(gè)示例中，旋轉(zhuǎn)軸可以沿圓或其他路徑移動(dòng)。還可以使用針對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的其他技術(shù)或?qū)R，如將由本領(lǐng)域技術(shù)人員意識(shí)到的。
[0019]處理器48接收來(lái)自X射線接收器44的投影圖像數(shù)據(jù)并且處理器運(yùn)行在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)52上存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)可讀代碼。由處理器48對(duì)計(jì)算機(jī)可讀代碼的運(yùn)行使得處理器執(zhí)行如本文中進(jìn)一步詳細(xì)公開的數(shù)據(jù)處理和控制功能，包括運(yùn)行如本文中進(jìn)一步詳細(xì)公開的X射線成像的方法的實(shí)施例。在由處理器48執(zhí)行的處理和功能的非限制性示例中，處理器48根據(jù)接收到的投影圖像來(lái)重建3D圖像。如本文中所使用的重建是根據(jù)如本文中更詳細(xì)描述的投影圖像、經(jīng)修改的投影圖像和/或其他額外的數(shù)據(jù)來(lái)生成3D數(shù)據(jù)的圖像處理算法的應(yīng)用。處理器48還連接到圖形顯示器54。處理器48可以以使得呈現(xiàn)X射線成像數(shù)據(jù)的方式來(lái)操作顯示器54，所述X射線成像數(shù)據(jù)在實(shí)施例中能夠?yàn)?D X射線圖像和3D X射線圖像。在如以上提及的示范性實(shí)施例中，顯示器54還可以包括觸敏控制。例如，顯示器54還可以用作供醫(yī)師或技術(shù)員輸入控制參數(shù)或命令的用戶輸入設(shè)備。盡管未描繪出，但是在額外的實(shí)施例中，還可以出于這樣的目的而使用單獨(dú)的用戶輸入設(shè)備。處理器48通信地連接到X射線發(fā)射器42以將操作信號(hào)和控制信號(hào)提供到X射線發(fā)射器42，包括但不限于與X射線的所發(fā)射的束46的計(jì)時(shí)和強(qiáng)度有關(guān)的控制。
[0020]盡管在圖2中描繪的X射線成像系統(tǒng)40的實(shí)施例描繪了單個(gè)處理器48，但是將意識(shí)到在備選實(shí)施例中，兩個(gè)或更多個(gè)處理器可以一起協(xié)同工作使用以執(zhí)行如本文中描述的功能和操作。因此，如本文中找到的對(duì)處理器的引用應(yīng)當(dāng)被解釋為包括這樣的多處理器系統(tǒng)。
[0021]X射線成像系統(tǒng)40還包括過濾器56。過濾器56包括至少一個(gè)過濾器葉片58。在圖2中描繪的示范性實(shí)施例中，過濾器56任選地但未必包括多個(gè)過濾器葉片58。每個(gè)過濾器葉片58由X射線吸收性材料構(gòu)造，所述X射線吸收性材料示范性地為鉛、鋁、銅或鎢。在實(shí)施例中，至少一個(gè)過濾器葉片58是能在位置上進(jìn)行調(diào)節(jié)的以至少部分地延伸到束46中。穿過一個(gè)或多個(gè)過濾器葉片58的束46的部分將由過濾器葉片58的材料衰減。因此，過濾器56修改束46使得例如束46包括(I)有限視場(chǎng)束部分60，其中，X射線到達(dá)要被成像的對(duì)象P，未由過濾器56的過濾器葉片58中的任何衰減，以及(2)至少一個(gè)經(jīng)衰減的束部分62，其中，要被成像的對(duì)象P被暴露于減少的X射線強(qiáng)度。因此，束46的完全視場(chǎng)64包括有限視場(chǎng)束部分60和至少一個(gè)經(jīng)衰減的束部分62兩者。在示出的實(shí)施例中，完全視場(chǎng)64包括有限視場(chǎng)束部分60和兩個(gè)經(jīng)衰減的束部分62。盡管示出的實(shí)施例描繪束46的部分在大體水平的維度上被衰減，但是其他實(shí)施例可以在垂直維度上或在兩個(gè)維度上使束46衰減。
[0022]盡管在圖2中未描繪出，但是示范性實(shí)施例還可以包括被放置在X射線發(fā)射器42與過濾器56之間的準(zhǔn)直器。準(zhǔn)直器阻斷從X射線發(fā)射器42發(fā)射的X射線的部分以將所發(fā)射的X射線成形為束46。將意識(shí)到，在示范性備選實(shí)施例中，過濾器56還可以用作準(zhǔn)直器因?yàn)槌浞謹(jǐn)?shù)目的過濾器葉片58可以撞擊在束46上例如以完全地阻斷束46的部分。
[0023]根據(jù)非限制性且僅僅示范性的實(shí)施例，完全視場(chǎng)的直徑可以在30毫米與180毫米之間。在某些實(shí)施例中，優(yōu)選的是，完全視場(chǎng)大于要被成像的對(duì)象或?qū)ο蟛糠諴的最大直徑，因此例如當(dāng)獲得來(lái)自繞要被成像的對(duì)象或?qū)ο蟛糠諴的各個(gè)角度的投影圖像時(shí)，這樣的投影圖像捕獲要被成像的完整對(duì)象或?qū)ο蟛糠諴的完整大小。在非限制性實(shí)施例中，有限視場(chǎng)能夠具有30毫米到130毫米的直徑，其能夠呈現(xiàn)顯著減少的視場(chǎng)以聚集于感興趣的特定解剖結(jié)構(gòu)。類似地，在實(shí)施例中，優(yōu)選的是，有限視場(chǎng)的直徑至少與感興趣的解剖結(jié)構(gòu)的最大直徑一樣大或稍大，因此例如感興趣的完整解剖結(jié)構(gòu)被捕獲在有限視場(chǎng)投影圖像內(nèi)。
[0024]在實(shí)施例中，處理器48將控制信號(hào)提供到過濾器56以操作過濾器56，例如以調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)準(zhǔn)直器葉片58的位置以調(diào)節(jié)有限視場(chǎng)束部分60的大小或調(diào)節(jié)X射線的在束46的經(jīng)衰減的部分62中的衰減量或者兩者。在實(shí)施例中，提供多個(gè)過濾器葉片58，每個(gè)葉片58具有已知的X射線吸收特性。任選地，過濾器能夠針對(duì)束46的每側(cè)具有一個(gè)過濾器葉片58，或者甚至僅僅具有單個(gè)過濾器葉片58。每個(gè)過濾器葉片58的已知的X射線吸收特性能夠取決于過濾器葉片的物理特性。過濾器葉片的特性的兩個(gè)非限制性示例包括材料或厚度。在示范性實(shí)施例中，過濾器葉片可以具有一個(gè)或多個(gè)孔或穿孔，其與實(shí)心結(jié)構(gòu)的過濾器葉片相比較減少X射線吸收特性。在示范性實(shí)施例中，過濾器葉片每個(gè)具有相同的X射線吸收特性，同時(shí)在其他示范性實(shí)施例中，葉片每個(gè)具有不同的X射線吸收特性。
[0025]過濾器56能夠被操作以基于從X射線發(fā)射器42投射的X射線束的強(qiáng)度來(lái)將適當(dāng)數(shù)目的過濾器葉片58放置為延伸到X射線束46以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)衰減。在實(shí)施例中，成像系統(tǒng)可以執(zhí)行校準(zhǔn)流程以對(duì)由至少一個(gè)過濾器葉片58對(duì)X射線的實(shí)際衰減進(jìn)行映射。在所發(fā)射的X射線功率或強(qiáng)度中的自然差異以及過濾器葉片58中的自然差異、雜質(zhì)以及制造公差能夠得到在經(jīng)衰減的部分中的實(shí)際X射線強(qiáng)度中的一些差異。因此，下面參考圖3進(jìn)一步詳細(xì)描述的映射或校準(zhǔn)能夠提供比默認(rèn)假設(shè)更準(zhǔn)確的X射線強(qiáng)度的表示。
[0026]在臨床成像中，期望將X射線劑量限于患者被暴露于的劑量，同時(shí)使用充分的X射線強(qiáng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量醫(yī)學(xué)圖像。其中這已經(jīng)被實(shí)現(xiàn)的一個(gè)先前方式在于當(dāng)感興趣的特定解剖結(jié)構(gòu)50比被成像的完整對(duì)象P(示范性地為患者的頭部)小時(shí)，常規(guī)準(zhǔn)直器可以用于將X射線束的視場(chǎng)限制于僅僅對(duì)感興趣的解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像必需的大小。然而，這已經(jīng)由發(fā)明人發(fā)現(xiàn)以在3D圖像重建中創(chuàng)建問題在于提供了與在感興趣的解剖結(jié)構(gòu)50周圍的解剖結(jié)構(gòu)有關(guān)的不充分的信息，這得到更低質(zhì)量3D圖像重建和經(jīng)重建的3D圖像中的更高偽影發(fā)生率。因此，如本文中公開的系統(tǒng)和方法提供在(一個(gè)或多個(gè))感興趣的特定解剖結(jié)構(gòu)50周圍的額夕卜上下文信息，同時(shí)限制施加到患者的X射線劑量。在實(shí)施例中，如本文中所公開的新圖像處理技術(shù)與對(duì)過濾器56中的過濾器葉片58的受控制的調(diào)節(jié)一起組合以便使X射線束46在有限視場(chǎng)束部分60之外的部分衰減，但是不完全阻斷。由該經(jīng)衰減的X射線劑量產(chǎn)生的投影圖像提供進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)的背景以改進(jìn)對(duì)來(lái)自有限視場(chǎng)束部分60的投影圖像的3D圖像重建，有限視場(chǎng)束部分60已經(jīng)被變窄以特別靶向感興趣的解剖結(jié)構(gòu)。
[0027]在一些情況下，引起偽影的對(duì)象可以仍然出現(xiàn)在經(jīng)衰減的部分中，但是這些能夠仍然被識(shí)別到并且經(jīng)ROI補(bǔ)償以移除任何殘余偽影。例如，引起偽影的對(duì)象，包括但不限于牙科植入物能在有限視場(chǎng)之外的投影圖像中識(shí)別到，不論經(jīng)衰減的X射線劑量如何。對(duì)這些引起偽影的對(duì)象的識(shí)別能夠用于改進(jìn)圖像質(zhì)量或從對(duì)來(lái)自有限視場(chǎng)的投影圖像的3D圖像重建移除這些引起偽影的對(duì)象的效應(yīng)。在非限制性示例中，來(lái)自有限視場(chǎng)之外的投影圖像與來(lái)自有限視場(chǎng)的投影圖像一起歸一化。根據(jù)該經(jīng)歸一化的圖像，能夠執(zhí)行完全視場(chǎng)重建。在完全視場(chǎng)重建內(nèi)，感興趣對(duì)象(例如，患者的頭部)能夠被限定，即使感興趣對(duì)象的邊緣中的一些或全部未位于有限視場(chǎng)內(nèi)，而且相反位于有限視場(chǎng)之外的經(jīng)衰減的部分中。在一個(gè)非限制性示例中，這可以通過將經(jīng)重建的圖像分離成空氣部分和非空氣(例如，對(duì)象)部分來(lái)執(zhí)行，因?yàn)檫@些空氣/非空氣邊緣仍然容易能在經(jīng)衰減的部分內(nèi)識(shí)別到。因此，根據(jù)經(jīng)重建的完全視場(chǎng)圖像，實(shí)施例能夠識(shí)別對(duì)象的形狀和/或大小并且對(duì)有限視場(chǎng)相對(duì)于完整感興趣對(duì)象的位置進(jìn)行定位。該信息以及如本文中進(jìn)一步詳細(xì)描述的其他信息能夠用于例如改進(jìn)經(jīng)重建的體積的質(zhì)量。在還有另外的示范性實(shí)施例中，經(jīng)重建的體積的質(zhì)量能夠通過利用感興趣對(duì)象的已知衰減來(lái)校準(zhǔn)重建來(lái)改進(jìn)。
[0028]有限視場(chǎng)的重建可以易受非均勻密度分布影響并且還可以易受由位于有限視場(chǎng)之外的高密度團(tuán)塊一切你的增大的密度值影響。在非均勻密度分布的示例中，偏心視場(chǎng)投影圖像采集和根據(jù)具有均勻密度的頭部大小的對(duì)象的對(duì)應(yīng)重建得到具有非均勻密度的重建圖像。在該示例中的偽影為非均勻密度分布。非均勻性由根據(jù)投影圖像的重建引起，其中，不能確定出現(xiàn)在投影圖像中的高密度團(tuán)塊是在有限視場(chǎng)之內(nèi)還是之外。類似地，當(dāng)高密度團(tuán)塊位于有限視場(chǎng)之外時(shí)，這錯(cuò)誤地引起有限視場(chǎng)重建內(nèi)的增大的密度值。如果在有限視場(chǎng)之外的團(tuán)塊主要位于來(lái)自視場(chǎng)的特定方向上，則有限視場(chǎng)中的在該方向上的密度值增大得比在有限視場(chǎng)的其他部分中的密度值更多。如果有限視場(chǎng)位于團(tuán)塊的中心，則當(dāng)這可以得到如以上所描述的最小非均勻偽影時(shí)，完整有限視場(chǎng)的絕對(duì)密度值被向上偏移(例如，未知量)。因此，通過將有限視場(chǎng)以及根據(jù)有限視場(chǎng)的重建定位在感興趣的對(duì)象內(nèi)，能夠做出與位于有限視場(chǎng)內(nèi)或之外的具有增大的強(qiáng)度的團(tuán)塊的位置和對(duì)如本文中進(jìn)一步詳細(xì)描述的由此改進(jìn)的有限視場(chǎng)的重建有關(guān)的確定。
[0029]圖3是描繪根據(jù)本發(fā)明的X射線成像100的方法的示范性實(shí)施例的流程圖。應(yīng)注意，方法100僅僅被呈現(xiàn)為示例，并且其他實(shí)施例可以包括比在方法100中描繪的步驟更多或更少的步驟，或者可以以備選的順序來(lái)執(zhí)行這樣的步驟，同時(shí)實(shí)現(xiàn)如本文中所公開的相同的或相似的功能。在102處，至少一個(gè)過濾器葉片的位置被調(diào)節(jié)以便限定X射線束的未經(jīng)衰減的部分的有限視場(chǎng)直徑和X射線束的經(jīng)衰減的部分中的X射線的衰減中的一個(gè)或兩者。在一些實(shí)施例中，過濾器調(diào)節(jié)包括期望的X射線強(qiáng)度的考慮，其可以基于要被成像的對(duì)象來(lái)選擇，并且因此可以需要更多或更少的過濾器來(lái)實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)乃p。
[0030]接下來(lái)在104處，X射線從X射線發(fā)射器在X射線接收器的方向上投射。要被成像的對(duì)象P(示范性地為患者的頭部)被設(shè)置在X射線發(fā)射器與X射線接收器之間的所投射的X射線的路徑中。X射線能夠以各種束形狀中的任何來(lái)投射，包括但不限于扇形、線形或錐形，盡管將理解還可以使用其他束形狀。在本文中描述的示范性實(shí)施例中，X射線束具有錐形形狀。在其中X射線以錐形的束來(lái)投射的實(shí)施例中，束和X射線接收器的尺寸能夠被選擇為大于要被成像的對(duì)象P的最大直徑，因此完全捕獲在束內(nèi)的要被成像的對(duì)象Pc3X射線成像系統(tǒng)能夠控制X射線束的功率或強(qiáng)度，其能夠取決于要被成像的特定對(duì)象P或要被成像的對(duì)象內(nèi)的感興趣的解剖結(jié)構(gòu)來(lái)增大或減小。
[0031]在106處，所投影的X射線由過濾器過濾，所述過濾器包括至少一個(gè)過濾器葉片并且被設(shè)置在X射線發(fā)射器與如被放置在102處的要被成像的對(duì)象之間的位置中。至少一個(gè)過濾器葉片(其能夠例如為多個(gè)過濾器葉片)部分地延伸到X射線束中并使束的那些部分衰減以限定(I)有限視場(chǎng)，其中，X射線束在完全強(qiáng)度處，以及(2)至少一個(gè)經(jīng)衰減的部分，其中，X射線束已經(jīng)部分地由至少一個(gè)過濾器葉片吸收。因此，準(zhǔn)直器能操作用于(I)限定聚集于要被成像的對(duì)象P內(nèi)的感興趣的解剖結(jié)構(gòu)的有限視場(chǎng)，以及(2)減少在有限視場(chǎng)之外的X射線的強(qiáng)度。如以上所公開的，在一些實(shí)施例中，X射線束在被過濾器過濾之外利用準(zhǔn)直器進(jìn)行準(zhǔn)直。在又一個(gè)示范性實(shí)施例中，過濾器還可以用作準(zhǔn)直器，在充分的過濾器葉片撞擊在X射線束上例如以完全地吸收X射線束的部分的情況下。
[0032]現(xiàn)在具有完全強(qiáng)度X射線的有限視場(chǎng)束部分和至少一個(gè)經(jīng)衰減的束部分的X射線束穿過要被成像的對(duì)象P并且在108處由X束接收器接收以采集投影圖像。總體上，存在X射線強(qiáng)度與采集到的圖像的信噪比(“SNR”)之間的關(guān)系，直到傳感器的飽和點(diǎn)。因此，利用完全X射線強(qiáng)度以有限視場(chǎng)成像的感興趣的解剖結(jié)構(gòu)將大體具有投影圖像中的更高SNR，同時(shí)接收經(jīng)衰減的X射線的要被成像的對(duì)象的部分將具有更低SNR。將理解，在如本文中公開的實(shí)施例中，多幅投影圖像通過以增量方式將X射線發(fā)射器和X射線接收器繞要被成像的對(duì)象旋轉(zhuǎn)并重復(fù)步驟104、106和108來(lái)采集以便采集從繞要被成像的對(duì)象P的多個(gè)角度獲取的投影圖像。
[0033]如以上所指出的，接收完全強(qiáng)度X射線的要被成像的對(duì)象P的部分將具有更高強(qiáng)度的測(cè)量結(jié)果和比接收到經(jīng)衰減的X射線的要被成像的對(duì)象的那些部分更高的SNR兩者。因此，在110處，采集到的投影圖像被歸一化以調(diào)節(jié)投影圖像的這些部分之間的圖像質(zhì)量和圖像強(qiáng)度中的差異。在一個(gè)實(shí)施例中，基于在針對(duì)系統(tǒng)的校準(zhǔn)階段捕獲到的測(cè)試圖像來(lái)執(zhí)行歸一化。在對(duì)系統(tǒng)的校準(zhǔn)期間獲取的測(cè)試圖像提供與在由準(zhǔn)直器衰減之后的X射線的強(qiáng)度和分布有關(guān)的信息，以及與衰減對(duì)投影圖像的各個(gè)像素值的影響有關(guān)的信息。因此，在110處的歸一化能夠基于在系統(tǒng)校準(zhǔn)期間映射的衰減來(lái)對(duì)投影圖像的各個(gè)像素值進(jìn)行歸一化。結(jié)果是2D投影的集合，每個(gè)不僅包含感興趣的具體解剖特征50，而且當(dāng)區(qū)域包圍感興趣特征50時(shí)，任選地(但是未必)包含完整對(duì)象P。每個(gè)投影能夠例如由(如下面所描述的)3D重建算法以如同完整投影是利用均勻X射線劑量來(lái)創(chuàng)建的相同的方式來(lái)處理。表示在感興趣特征50之外的區(qū)域的每個(gè)投影的經(jīng)歸一化的部分將傾向于由于在那些區(qū)域中的減少的劑量而更具噪聲(即，具有更低SNR)，但是它們的質(zhì)量足以減少截?cái)鄠斡啊⒒趯?duì)象的偽影、以及否則可能出現(xiàn)在對(duì)感興趣特征50的3D重建中的其他偽影，同時(shí)投影的高SNR部分允許對(duì)感興趣特征的高SNE 3D重建。
[0034]在112處，根據(jù)經(jīng)歸一化的投影圖像來(lái)重建3D圖像。在該3D重建中，要被成像的對(duì)象P使用在有限視場(chǎng)和X射線束的經(jīng)衰減的部分兩者中采集到的投影圖像數(shù)據(jù)來(lái)重建。3D圖像重建能夠使用各種技術(shù)和算法來(lái)執(zhí)行，如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以意識(shí)到的。
[0035]在114處，識(shí)別到要被成像的對(duì)象P的大小。由于感興趣的解剖結(jié)構(gòu)通常位于要被成像的對(duì)象P內(nèi)部，要被成像的對(duì)象P的外側(cè)或邊緣將由X射線束的經(jīng)衰減的部分成像。盡管經(jīng)衰減的X射線將要被成像的對(duì)象P的這些部分的重建的細(xì)節(jié)和/或質(zhì)量限制甚至在該減少的圖像質(zhì)量處，要被成像的對(duì)象P的外邊緣能夠由于投影圖像中的對(duì)象與空氣之間的固有對(duì)比度來(lái)確定。一旦識(shí)別到對(duì)象大小和邊緣，在感興趣的解剖結(jié)構(gòu)周圍的有限視場(chǎng)能夠被識(shí)別到并位于較大的限定的圖像對(duì)象內(nèi)。在非限制性實(shí)施例中，繞要被成像的對(duì)象的視場(chǎng)在30毫米與180毫米之間，同時(shí)有限視場(chǎng)直徑在30毫米與130毫米之間，其中，有限視場(chǎng)小于完全視場(chǎng)。
[0036]備選地或另外，可以在有限視場(chǎng)之外的3D重建中識(shí)別到一個(gè)或多個(gè)引起偽影的對(duì)象。對(duì)引起偽影的對(duì)象的識(shí)別能夠如本文中所公開的被用于改進(jìn)有限視場(chǎng)的重建的質(zhì)量。如以上所描述的，這些對(duì)象可以是產(chǎn)生在有限視場(chǎng)重建的密度分布中的偽影的更高密度對(duì)象。在其中引起偽影的對(duì)象是位于有限視場(chǎng)之外的團(tuán)塊的實(shí)施例中，對(duì)團(tuán)塊的識(shí)別能夠用于估計(jì)在有限視場(chǎng)重建的密度中的錯(cuò)誤增大。
[0037]—旦在要被成像的較大限定的對(duì)象P內(nèi)識(shí)別到有限視場(chǎng)，在116處使用與被成像的對(duì)象內(nèi)的有限視場(chǎng)的位置有關(guān)的該額外的信息來(lái)限定用于在對(duì)來(lái)自有限視場(chǎng)的投影圖像的3D重建中使用的至少一個(gè)校正參數(shù)。至少一個(gè)校正參數(shù)能夠包括例如在有限視場(chǎng)之外的解剖結(jié)構(gòu)中的局部團(tuán)塊分布和/或與被成像的對(duì)象內(nèi)的有限視場(chǎng)的相對(duì)位置和大小相關(guān)的位置信息。至少一個(gè)校正參數(shù)能夠?yàn)槟軌蛲ㄟ^利用完整對(duì)象的推導(dǎo)出的經(jīng)外插的和/或一般化的信息補(bǔ)充不完整信息來(lái)消除來(lái)自有限視場(chǎng)經(jīng)重建的圖像的密度的非均勻分布的函數(shù)或值。在實(shí)施例中，校正參數(shù)可以為線性函數(shù)，示范性為3D平面的函數(shù)。這樣的校正參數(shù)施加到或替換密度分布以改進(jìn)在經(jīng)重建的圖像中的總體密度分布。校正參數(shù)可以在其他實(shí)施例中以試驗(yàn)方式、通過模擬或者以解析方式來(lái)產(chǎn)生。
[0038]如本文中所公開的實(shí)施例推導(dǎo)出與在對(duì)象延伸在有限視場(chǎng)之外時(shí)(例如，在水平尺寸中的)對(duì)象的完整大小有關(guān)的信息。作為非限制性示例，實(shí)施例通過以下來(lái)實(shí)現(xiàn)該額外的信息:I)兩種重建解決方案，其中，對(duì)象的完整大小是從第一經(jīng)重建的體積圖像來(lái)推導(dǎo)出，以及(2)對(duì)象的完整大小直接根據(jù)投影圖像使用位置幾何結(jié)構(gòu)的已知投影圖像來(lái)推導(dǎo)出。
[0039]在兩個(gè)重建實(shí)施例中，在第一重建之外，投影圖像被分割成兩個(gè)分量的經(jīng)修改的投影圖像:空氣分量(無(wú)衰減)和對(duì)象分量(例如，剩余的投影圖像數(shù)據(jù))。接下來(lái)，經(jīng)修改的投影圖像根據(jù)經(jīng)分割的投影圖像來(lái)創(chuàng)建。經(jīng)修改的投影圖像包含僅僅來(lái)自空氣分量和對(duì)象分量中的一個(gè)的圖像數(shù)據(jù)。在實(shí)施例中，對(duì)象分量還利用同質(zhì)衰減來(lái)表示。完整對(duì)象(例如，頭部)大小信息根據(jù)對(duì)經(jīng)修改的投影圖像的重建來(lái)推導(dǎo)出。在第二重建中，完全對(duì)象大小信息用于補(bǔ)充可從有限視場(chǎng)投影圖像獲得的不完整信息。
[0040]在其中完整對(duì)象的大小直接根據(jù)投影圖像推導(dǎo)出的實(shí)施例中，對(duì)象的外邊緣(例如，皮膚空氣邊界)常常是在投影圖像的邊緣附近的某處可見。根據(jù)甚至在投影圖像的經(jīng)衰減的部分中的投影圖像，可以識(shí)別到皮膚空氣邊緣。通過識(shí)別皮膚空氣邊界，該實(shí)施例直接確定存在于有限視場(chǎng)之外的對(duì)象的量。
[0041]—旦推導(dǎo)出對(duì)象完整大小信息，示范性地在如以上所討論的兩個(gè)實(shí)施例中的一個(gè)中，則該信息能夠用于改進(jìn)對(duì)圖像(例如，人類醫(yī)學(xué)和3D牙科應(yīng)用)的重建。這些重建可以通過進(jìn)一步假設(shè)頭部平均密度大致與水相同來(lái)改進(jìn)。在有限視場(chǎng)之外的對(duì)象的部分的密度能夠被假設(shè)為水的密度或者如在應(yīng)用中預(yù)定的或由用戶選擇的另一密度。如以上所提到的至少一個(gè)校正參數(shù)能夠施加到投影圖像，示范性地施加到表示對(duì)象衰減的投影圖像強(qiáng)度。
[0042]在理想狀況下，在沒有對(duì)投影圖像到有限視場(chǎng)投影圖像的截?cái)嗟那闆r下，在投影圖像中表示的總衰減獨(dú)立于掃描角度。該理想狀況僅僅在完整對(duì)象完全在投影圖像的全部中可見的情況下成立。當(dāng)使用有限視場(chǎng)投影圖像時(shí)，理想狀況能夠在已經(jīng)確定完整對(duì)象大小的情況下通過經(jīng)由外插將在一般化密度處的完整對(duì)象的缺少的部分添加到投影圖像來(lái)近似，示范性地以在如以上所解釋的方式中的一個(gè)。通過將在投影圖像的近似的缺少的部分中的投影圖像外插到完整對(duì)象的投影圖像的總衰減能夠被歸一化以由此在投影圖像之間是相同的并且獨(dú)立于投影角度。在實(shí)施例中，通過保持每個(gè)掃描角度的總衰減恒定來(lái)將經(jīng)外插的衰減重新分布在每幅投影圖像內(nèi)。對(duì)來(lái)自在有限視場(chǎng)之外的對(duì)象的部分的值的重新分布能夠是不均勻的并且盡可能多地近似原始完整對(duì)象。在非限制性實(shí)施例中，如果僅僅存在被成像的對(duì)象的左邊的截?cái)?，則重新分布將主要被分享給有限視場(chǎng)投影圖像的左邊。
[0043]有限視場(chǎng)投影圖像包含來(lái)自在有限視場(chǎng)之外的一些細(xì)節(jié)，因?yàn)槊糠队皥D像是穿過被成像的對(duì)象的三維區(qū)域的X射線的二維表示。另外，所限定的至少一個(gè)校正參數(shù)能夠包含與被成像的對(duì)象內(nèi)的感興趣的解剖結(jié)構(gòu)的位置有關(guān)的信息。這提供針對(duì)有限視場(chǎng)投影圖像的3D重建的背景，這有助于識(shí)別在有限視場(chǎng)投影圖像內(nèi)找到的優(yōu)選視場(chǎng)體積之外的圖像信息。如以上所描述的，通過將感興趣的解剖結(jié)構(gòu)定位在被成像的對(duì)象內(nèi)，獲得與增大的密度團(tuán)塊的位置有關(guān)的信息。通過確定這些團(tuán)塊是位于有限視場(chǎng)重建之內(nèi)還是之外，非均勻密度分布或錯(cuò)誤地增大的密度值偽影可以被識(shí)別到并被校正。例如，通過識(shí)別在有限視場(chǎng)之外的增大的密度的團(tuán)塊的位置，完全對(duì)象的總密度分布能夠更準(zhǔn)確地被獲知并且被校正的有限視場(chǎng)投影圖像內(nèi)的密度分布反映該信息。在另一實(shí)施例中，至少一個(gè)校正參數(shù)基于重建中的引起偽影的對(duì)象。校正參數(shù)能夠用于減少或消除在有限視場(chǎng)的重建中找到的該引起偽影的對(duì)象的效應(yīng)。例如，如以上所描述的，識(shí)別到的非均勻密度分布能夠通過使重建中的具有被施加在投影圖像上的密度值或函數(shù)的密度分布變平坦來(lái)校正。額外地，如果基于在有限視場(chǎng)之外的團(tuán)塊的位置，則重建具有錯(cuò)誤地增大的密度分布，有限視場(chǎng)內(nèi)的密度分布能夠向下校正以維持完整對(duì)象的密度分布。
[0044]在118處使用至少一個(gè)校正參數(shù)來(lái)重建使用X射線束的完全強(qiáng)度部分采集到的投影圖像的有限視場(chǎng)部分的3D圖像，得到更高的信號(hào)質(zhì)量。如以上所描述的，非均勻密度分布能夠利用校正參數(shù)來(lái)校正以使在有限視場(chǎng)重建中的密度分布變平坦。有限視場(chǎng)重建還可以易受密度值的不準(zhǔn)確確定影響，其還可以被認(rèn)為是偽影的形式。在非限制性示例中，醫(yī)生或醫(yī)師可能不能夠根據(jù)重建來(lái)確定至少一個(gè)組織的真實(shí)密度(例如，骨骼是硬的還是軟的或者以確定經(jīng)重建的密度與實(shí)際密度之間的誤差量)。在示范性實(shí)施例中，校正參數(shù)可以用于模擬期望密度。例如，要被成像的完整對(duì)象的模擬和完整對(duì)象的密度分布能夠得到對(duì)具體解剖對(duì)象的期望密度的估計(jì)，或者在完整對(duì)象上的期望密度分布。來(lái)自該模擬的密度值可以用于減少經(jīng)重建的密度值中的誤差。在實(shí)施例中，至少一個(gè)校正參數(shù)的發(fā)展可以包括對(duì)有限視場(chǎng)內(nèi)的對(duì)象密度和密度分布的預(yù)假設(shè)的使用。當(dāng)預(yù)假設(shè)變得越來(lái)越復(fù)雜和詳細(xì)時(shí)，得到的校正參數(shù)可以進(jìn)一步改進(jìn)有限視場(chǎng)重建。投影圖像的有限視場(chǎng)部分的經(jīng)重建的3D圖像能夠被呈現(xiàn)在圖形顯示器上或被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上以供用戶稍后訪問。
[0045]本文中公開的系統(tǒng)和/或方法的實(shí)施例可以結(jié)合能夠提供普通完全視場(chǎng)成像或有限視場(chǎng)成像的X射線成像設(shè)備來(lái)使用。示范性地，完全視場(chǎng)成像可以通過將至少一個(gè)準(zhǔn)直器葉片調(diào)節(jié)為在X射線束之外來(lái)執(zhí)行，例如，沒有X射線束的部分被衰減。類似地，標(biāo)準(zhǔn)的有限視場(chǎng)成像可以通過使用多個(gè)準(zhǔn)直器葉片來(lái)執(zhí)行，例如X射線束的經(jīng)衰減的部分中的X射線中的大多數(shù)或全部由組合的準(zhǔn)直器葉片來(lái)吸收并且僅僅X射線束的有限視場(chǎng)穿過要被成像的對(duì)象并且被成像。
[0046]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在期望限制患者中的X射線劑量時(shí)，視場(chǎng)直徑的減少能夠消除用于提供高質(zhì)量3D重建的重要的上下文信息。因此，當(dāng)前公開的系統(tǒng)和方法提供一種解決方案，其中，X射線劑量能夠通過對(duì)能夠被緊密調(diào)節(jié)到要被成像的解剖結(jié)構(gòu)的尺寸的用于3D重建的小直徑有限視場(chǎng)投影的使用來(lái)限制，同時(shí)經(jīng)衰減的X射線示范性地被施加到要被成像的對(duì)象的周圍區(qū)或外周區(qū)以便采集用于實(shí)現(xiàn)有限視場(chǎng)投影圖像的高質(zhì)量3D重建的上下文信息。
[0047]該撰寫的說明書使用示例來(lái)公開本發(fā)明，包括最好模式，并且還使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠開發(fā)和使用本發(fā)明。本發(fā)明的可授予專利權(quán)的范圍由權(quán)利要求書限定，并且可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其他示例。如果它們具有與權(quán)利要求書的文字語(yǔ)言無(wú)不同的結(jié)構(gòu)元件或者如果它們包括與權(quán)利要求書的文字語(yǔ)言具有非實(shí)質(zhì)差異的等效結(jié)構(gòu)元件，則這樣的其他示例旨在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種X射線成像系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: X射線發(fā)射器，其被配置為產(chǎn)生第一 X射線束； 過濾器，其被布置為接收所述第一 X射線束并輸出包括較高強(qiáng)度束部分和較低強(qiáng)度束部分的第二 X射線束，所述過濾器包括至少一個(gè)過濾器葉片，所述至少一個(gè)過濾器葉片適于使所述第一 X射線束的一部分衰減以產(chǎn)生所述較低強(qiáng)度束部分，所述至少一個(gè)過濾器葉片是能調(diào)節(jié)的，以調(diào)節(jié)所述較低強(qiáng)度束部分的強(qiáng)度和所述較低強(qiáng)度束部分的幾何結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)，所述X射線發(fā)射器和所述過濾器被布置為將所述第二 X射線束指向?qū)ο螅?X射線接收器，其被放置為接收來(lái)自所述第二 X射線束的未吸收的X射線，其中，所述過濾器被布置在所述X射線發(fā)射器與所述X射線接收器之間，所述X射線接收器被配置為根據(jù)接收到的未吸收的X射線來(lái)產(chǎn)生對(duì)象的多幅投影圖像，所述多幅投影圖像中的每幅包括根據(jù)所述較低強(qiáng)度束部分生成的第一區(qū)域和根據(jù)所述較高強(qiáng)度束部分生成的第二區(qū)域;以及 處理器，其與所述X射線接收器通信，所述處理器適于運(yùn)行在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)可讀代碼，并且在運(yùn)行所述計(jì)算機(jī)可讀代碼之后，適于執(zhí)行以下步驟: 接收來(lái)自所述X射線接收器的所述多幅投影圖像，并且 基于所述多幅投影圖像來(lái)重建第一三維圖像。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線成像系統(tǒng)，其中，所述重建步驟包括: 對(duì)每幅投影圖像的第一區(qū)域和第二區(qū)域中的至少一個(gè)進(jìn)行歸一化以產(chǎn)生經(jīng)歸一化的投影圖像的集合;并且 基于經(jīng)歸一化的投影圖像來(lái)重建所述第一三維圖像。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線成像系統(tǒng)，其中，所述重建步驟包括: 根據(jù)經(jīng)重建的第一三維圖像來(lái)確定至少一個(gè)校正參數(shù)，并且 至少基于所述至少一個(gè)校正參數(shù)和所述投影圖像的較高劑量區(qū)域來(lái)產(chǎn)生第二三維圖像。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線成像系統(tǒng)，其中，所述X射線發(fā)射器是錐束X射線發(fā)射器。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的X射線成像系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)過濾器葉片是能在位置上進(jìn)行調(diào)節(jié)的以限定所述較低強(qiáng)度束部分的所述幾何結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線成像系統(tǒng)，其中，所述過濾器被配置為通過來(lái)自所述X射線發(fā)射器的基本上未衰減的X射線以產(chǎn)生較高強(qiáng)度束部分并且被配置為將所述較高強(qiáng)度束部分指向所述對(duì)象的選定部分，并且其中，所述過濾器還被配置為將所述較低強(qiáng)度束部分指向位于所述對(duì)象的選定部分之外的所述對(duì)象的一部分。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線成像系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)過濾器葉片包括多個(gè)過濾器葉片，所述多個(gè)過濾器葉片中的每個(gè)過濾器葉片被配置為吸收預(yù)定部分的X射線，其中，所述多個(gè)過濾器葉片是能在所述過濾器內(nèi)調(diào)節(jié)的以限定所述較高強(qiáng)度束部分的所述幾何結(jié)構(gòu)，并且以限定所述較低強(qiáng)度束部分中的所述X射線的衰減。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線成像系統(tǒng)，還包括圖形顯示器，其能由所述處理器操作以呈現(xiàn)基于所述對(duì)象的選定部分的經(jīng)重建的三維圖像。9.一種X射線成像的方法，包括: 對(duì)來(lái)自X射線發(fā)射器的第一 X射線束進(jìn)行投射； 利用過濾器來(lái)對(duì)所述第一 X射線束進(jìn)行過濾以產(chǎn)生包括較高強(qiáng)度束部分和較低強(qiáng)度束部分的第二 X射線束，所述過濾器包括至少一個(gè)過濾器葉片，所述至少一個(gè)過濾器葉片吸收所投影的X射線的至少一部分以產(chǎn)生所述較低強(qiáng)度束部分； 在X射線接收器處接收來(lái)自所述第二 X射線束的X射線以采集多幅投影圖像，所述多幅投影圖像中的每幅包括根據(jù)所述較低強(qiáng)度束部分生成的第一區(qū)域和根據(jù)所述較高強(qiáng)度束部分生成的第二區(qū)域;并且 利用處理器基于所述多幅投影圖像來(lái)重建第一三維圖像。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述重建步驟包括: 對(duì)每幅投影圖像的第一區(qū)域和第二區(qū)域中的至少一個(gè)進(jìn)行歸一化以產(chǎn)生經(jīng)歸一化的投影圖像的集合;并且 基于經(jīng)歸一化的投影圖像來(lái)重建所述第一三維圖像。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述重建步驟包括: 根據(jù)經(jīng)重建的第一三維圖像來(lái)確定至少一個(gè)校正參數(shù)，并且 至少基于所述至少一個(gè)校正參數(shù)和所述投影圖像的較高劑量區(qū)域來(lái)產(chǎn)生第二三維圖像。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括將經(jīng)重建的第二三維圖像呈現(xiàn)在圖形顯示器上。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括通過識(shí)別要被成像的對(duì)象的大小和在經(jīng)重建的第一三維圖像內(nèi)的所述有限視場(chǎng)的位置來(lái)將有限視場(chǎng)定位在經(jīng)重建的第一三維圖像內(nèi)。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述至少一個(gè)校正參數(shù)基于被成像對(duì)象的所識(shí)別的大小和經(jīng)重建的第一三維圖像中的所述有限視場(chǎng)的所識(shí)別的位置。15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述至少一個(gè)過濾器葉片包括多個(gè)過濾器葉片，所述方法還包括調(diào)節(jié)所述多個(gè)過濾器葉片的相對(duì)位置以由此控制所述較低強(qiáng)度束部分中的所述X射線的衰減。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括調(diào)節(jié)所述多個(gè)過濾器葉片的所述相對(duì)位置以限定所述較高強(qiáng)度束部分的所述幾何結(jié)構(gòu)。17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括調(diào)節(jié)所述多個(gè)過濾器葉片的所述相對(duì)位置以通過將從所述X射線發(fā)射器投射的所述X射線的一部分完全阻斷來(lái)對(duì)從所述X射線發(fā)射器投射的所述X射線進(jìn)行準(zhǔn)直。
【文檔編號(hào)】A61B6/06GK105832355SQ201610073443
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年2月2日
【發(fā)明人】埃薩·卡萊維·埃羅寧
【申請(qǐng)人】帕洛代克斯集團(tuán)有限公司