用于在锥形束计算机断层摄影中进行散射估计的方法和装置制造方法及图纸

提供了一种x射线成像装置和相关联的方法，以接收原发区中的测量的投影数据和阴影区中的测量的散射数据，以及基于来自相邻旋转的所述阴影区中的所述测量的散射数据来确定当前旋转期间的所述原发区中的估计的散射。在相邻旋转期间的所述阴影区的覆盖与在所述当前旋转期间的所述原发区重叠。波束成形器被配置成调整所述放射束的形状以在所述检测器上创建所述原发区和所述阴影区(包括在螺旋扫描期间遵循Tam‑Danielson窗口的实施例)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在锥形束计算机断层摄影中进行散射估计的方法和装置相关申请的交叉引用本申请要求十一项美国临时专利申请的权益，其包括2018年11月30日提交的序列号62/773,712(代理人案卷号38935/04001)；2018年11月30日提交的序列号62/773,700(代理人案卷号38935/04002)；2019年1月25日提交的序列号62/796,831(代理人案卷号38935/04004)；2019年2月1日提交的序列号62/800,287(代理人案卷号38935/04003)；2019年2月5日提交的序列号62/801,260(代理人案卷号38935/04006)；2019年3月4日提交的序列号62/813,335(代理人案卷号38935/04007)；2019年3月20日提交的序列号62/821,116(代理人案卷号38935/04009)；2019年4月19日提交的序列号62/836,357(代理人案卷号38935/04016)；2019年4月19日提交的序列号62/836,352(代理人案卷号38935/04017)；2019年5月6日提交的序列号62/843,796(代理人案卷号38935/04005)；以及2019年7月25日提交的序列号62/878,364(代理人案卷号38935/04008)。本申请还涉及在同一天提交的十个非临时美国专利申请，其包括题为“MULTIMODALRADIATIONAPPARATUSANDMETHODS”的代理人案卷号38935/04019；题为“APPARATUSANDMETHODSFORSCALABLEFIELDOFVIEWIMAGINGUSINGAMULTI-SOURCESYSTEM”的代理人案卷号38935/04020；题为“INTEGRATEDHELICALFAN-BEAMCOMPUTEDTOMOGRAPHYINIMAGE-GUIDEDRADIOATIONTREATMENTDEVICE”的代理人案卷号38935/04011；题为“COMPUTEDTOMOGRAPHYSYSTEMANDMETHODFORIMAGEIMPROVEMENTUSINGPRIORIMAGE”的代理人案卷号38935/04010；题为“OPTIMIZEDSCANNINGMETHODSANDTOMOGRAPHYSYSTEMUSINGREGIONOFINTERESTDATA”的代理人案卷号38935/04013；题为“HELICALCONE-BEAMCOMPUTHEDTOMOGRAPHYIMAGINGWITH”代理人案卷号38935/04015；题为“MULTI-PASSCOMPUTEDTOMOGRAPHYSCANSFORIMPROVEDWORKFLOWANDPERFORMANCE”的代理人案卷号38935/04021；题为“ASYMMETRICSCATTERFITTINGFOROPTIMALPANELREADOUTINCONE-BEAMCOMPUTEDTOMOGRAPHY”的代理人案卷号38935/04014；题为“METHODANDAPPARATUSFORIMPROVINGSCATTERESTIMATIONANDCORRECTIONINIMAGING”的代理人案卷号38935/04018；以及题为“METHODANDAPPARATUSFORIMAGERECONSTRUCTIONANDCORRECTIONUSINGINTER-FRACTIONALINFORMATION”的和代理人案卷号38935/04022。所有上述专利申请(一个或多个)和专利(一个或多个)的内容通过引用全部并入本文。
所公开的技术的方面涉及估计成像投影数据中的散射，并且更具体地涉及利用阴影区数据来估计原发区投影数据中的散射的装置和方法(其包括在锥形束计算机断层摄影(CT)扫描期间)。
技术介绍
在宽准直开口的情况下，锥形束CT中的散射可以占所探测光子(当没有使用抗散射栅格时)的显著部分。散射可负面地影响图像质量，包括对比度和定量精度。因此，散射测量和散射校正可应用于锥形束CT数据处理和图像重构，包括在图像引导放射治疗(IGRT)的情况下。IGRT可以利用诸如CT的医学成像技术来收集患者在治疗之前、期间和/或之后的图像。大多数散射测量和校正方法属于以下类别。第一类是基于模型的方法。这些方法模拟数据采集系统和x射线与材料之间的相互作用过程。前者需要整个成像链的主要部件的详细知识以及患者的信息，其可以从规划CT或没有散射校正的第一遍重构获得。这些方法可以随机地(例如，基于蒙特卡罗模拟的方法)或确定性地(例如，基于放射转移方程的方法)实现。前者可能在计算上是昂贵的，并且后者通常被认为是本领域中的开放问题。基于模型的方法通常是专用于患者的并且更准确。然而，这些方法需要关于数据采集系统和患者的大量在先信息，使得这些方法的有效性高度依赖于建模精度。此外，它们在计算能力和时间方面也是高要求的，导致对工作流程和吞吐量的显著负面影响。第二类是基于去卷积核的方法。所测量的x射线投影数据被认为是原发和散射核的卷积结果。这些方法执行去卷积过程，以通过使用提前建立的适当核来分离原发和散射。这些方法在一定程度上是实用和有效的。然而，它们对于核设计是敏感的，尤其是在被扫描对象的材料和形状方面。第三类是基于直接测量的方法，例如波束停止器阵列和原发调制。这些方法能够在采集投影数据的同时测量散射。它们不需要在先信息，因此非常鲁棒且实用。这种方法的缺点包括浪费的剂量和/或降低的图像质量。另一种基于直接测量的方法测量来自检测器的阴影区的纵向方向上的散射，然后该散射进一步用于估计位于准直开口内的散射(原发区)。然而，该方法被设计用于单个圆形扫描(即，在相同旋转期间同时发生在原发区和散射区中的测量)，要求在准直开口的两侧(在纵向方向上)外部的检测器可用性，并且在估计精度方面受到限制。
技术实现思路
在一个实施例中，一种成像装置包括旋转x射线源，用于发射放射束；x射线检测器，被定位成接收来自x射线源的放射；波束成形器，被配置成调整由x射线源发射的放射束的形状，使得x射线检测器的原发区直接暴露于所述放射束并且x射线检测器的至少一个阴影区由所述波束成形器阻挡以免于直接暴露于所述放射束成形器；以及数据处理系统，被配置成接收所述原发区中的测量的投影数据和所述至少一个阴影区中的测量的散射数据，并且基于在前一次旋转或下一次旋转中的至少一者期间至少一个阴影区中的测量的散射数据，确定在当前旋转期间所述原发区中的估计的散射，其中在所述前一次旋转或所述下一次旋转中的至少一者期间所述至少一个阴影区的覆盖与在所述当前旋转期间的原发区重叠。关于一个实施例描述和/或示出的特征可以以相同的方式或类似的方式用于一个或多个其它实施例和/或与其它实施例的特征组合或代替其它实施例的特征。本专利技术的描述不以任何方式限制权利要求中使用的词语或权利要求或专利技术的范围。权利要求中使用的词语具有其全部普通含义。附图说明在并入说明书并构成说明书的一部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种x射线成像装置，包括：/n旋转x射线源，用于发射放射束；/nx射线检测器，其被定位成接收来自所述x射线源的放射；/n波束成形器，其被配置为调整由所述x射线源发射的所述放射束的形状，使得所述x射线检测器的原发区被直接暴露于所述放射束，并且所述x射线检测器的至少一个阴影区被所述波束成形器阻挡而免于直接暴露于所述放射束；/n数据处理系统，其被配置为：/n接收所述原发区中的测量的投影数据和所述至少一个阴影区中的测量的散射数据；以及/n基于在前一次旋转或下一次旋转中的至少一者期间的所述至少一个阴影区中的所述测量的散射数据，确定在当前旋转期间的所述原发区中的估计的散射；/n其中在所述前一次旋转或所述下一次旋转中的至少一者期间的所述至少一个阴影区的覆盖与在所述当前旋转期间的所述原发区重叠。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181130 US 62/773,700;20181130 US 62/773,712;20191.一种x射线成像装置，包括：
旋转x射线源，用于发射放射束；
x射线检测器，其被定位成接收来自所述x射线源的放射；
波束成形器，其被配置为调整由所述x射线源发射的所述放射束的形状，使得所述x射线检测器的原发区被直接暴露于所述放射束，并且所述x射线检测器的至少一个阴影区被所述波束成形器阻挡而免于直接暴露于所述放射束；
数据处理系统，其被配置为：
接收所述原发区中的测量的投影数据和所述至少一个阴影区中的测量的散射数据；以及
基于在前一次旋转或下一次旋转中的至少一者期间的所述至少一个阴影区中的所述测量的散射数据，确定在当前旋转期间的所述原发区中的估计的散射；
其中在所述前一次旋转或所述下一次旋转中的至少一者期间的所述至少一个阴影区的覆盖与在所述当前旋转期间的所述原发区重叠。


2.根据权利要求1所述的x射线成像装置，其中确定在所述当前旋转期间的所述原发区中的所述估计的散射还基于在所述当前旋转期间的所述至少一个阴影区中的所述测量的散射数据。


3.根据权利要求1所述的x射线成像装置，其中所述x射线检测器的所述至少一个阴影区包括：在从所述原发区起的负纵向方向上的后阴影区和在从所述原发区起的正纵向方向上的前阴影区。


4.根据权利要求3所述的x射线成像装置，其中在所述前一次旋转期间的所述前阴影区的覆盖和在所述下一次旋转期间的所述后阴影区的覆盖与在所述当前旋转期间的所述原发区重叠，以及其中确定在所述当前旋转期间的所述原发区中的所述估计的散射是基于在所述前一次旋转期间的所述前阴影区中的所述测量的散射数据和在所述下一次旋转期间的所述后阴影区中的所述测量的散射数据的。


5.根据权利要求4所述的x射线成像装置，其中确定在所述当前旋转期间的所述原发区中的所述估计的散射还基于在所述当前旋转期间的至少一个阴影区中的所述测量的散射数据。


6.根据权利要求1所述的x射线成像装置，其中所述波束成形器基于所述x射线源的旋转之间的纵向距离来调整所述放射束的所述形状。


7.根据权利要求6所述的x射线成像装置，其中所述纵向距离是连续的圆形扫描之间的步进距离。


8.根据权利要求6所述的x射线成像装置，其中所述纵向距离是螺旋扫描期间的节距，以及其中所述放射束的所述形状是被配置成捕获与所述节距相关联的Tam-Danielson窗口的平行四边形。


9.根据权利要求1所述的x射线成像装置，其中所述x射线检测器在横向方向上偏移。


10.一种估计x射线图像中的散射的方法，包括：
从x射线检测器的原发区接收测量的投影数据，其中所述x射线检测器的所述原发区在扫描期间被直接暴露于来自放射源的放射束；
从所述x射线检测器的至少一个阴影区接收测量的散射数据，其中所述x射线检测器的所述至少一个阴影区被阻挡而免于直接暴露于所述放射束；以及
基于在所述扫描的前一次旋转或下一次旋转中的至少一者期间的所述至少一个阴影区中的所述测量的散射数据，...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻智聪，C·白，A·贾恩，D·加农，
申请(专利权)人：爱可瑞公司，
类型：发明
国别省市：美国;US