[發明專利]相襯錐束CT成像

無效

• 申請號: 200780014350.1
• 申請日: 2007-02-27
• 公開（公告）號: CN101622526A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發明（設計）人: 寧若拉;W·蔡
• 申請（專利權）人: 羅切斯特大學
• 主分類號: G01N23/00
• 分類號: G01N23/00;G03H5/00;G01N23/04;G01N23/20;G01T1/36;G01N23/201
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 王 岳;王小衡

相關申請的引用

本申請要求2006年2月27日提交的美國臨時專利申請第60/776684號的權益，這里通過引用將其公開內容結合到本說明書中。

政府利益聲明

研發本發明的工作部分由NIH?Grants?8?R01?EB?002775、R01?9HL078181和4?R33?CA94300支持。政府擁有本發明中的某些權利。

技術領域

本發明涉及相襯成像，特別是使用同軸全息的技術的相襯成像。

背景技術

在過去幾十年間，相襯方法在X射線成像領域得到了快速發展。通常，X射線通過僅獲得物體的衰減系數圖來對物體進行成像，而相襯成像同時使用相位系數和衰減系數對物體進行成像。因此，在投影圖像中，相襯成像可以分辨一些具有與周圍環境相似的衰減系數但是具有不同相位系數的結構。在大多數情況下，相襯成像還由于其相干性和干涉性，是一種邊緣增強的成像技術。從而，可以很容易地確定小結構內的邊界。相襯是一種特別適于弱衰減情況下的很有前景的技術，在這種情況下的當前的基于衰減的X射線CT圖像不能顯示足夠的分辨率或對比度。因而，這種方法可以作為常規X射線成像失敗時的替代選項和/或提供額外的信息。

通常，相襯方法可以被分成三類。第一，X射線干涉測量法，直接通過干涉計測量投影的相位。第二，衍射增強成像(DEI)，沿著軸向測量相位梯度。這兩種方法不僅需要同步加速器作為相干單色X射線源，而且還需要相對復雜的光學設置。第三，同軸全息術，主要測量投影相位系數的拉普拉斯算子(Laplacian)。在這種情況下，可以使用一種具有多色X射線譜的微焦(micro-focus)X射線管。用于同軸全息術的光學設置可以被布置成像常規的X射線錐束CT(CBCT)或微CT那樣。這些優點使得它成為實際應用的一種很有前景的技術。

對于使用相襯投影的重建方案已經進行了一些研究。在DEI和同軸全息術的情況下，由于不能直接測量投影相位，會有兩種重建。第一種是首先獲得投影相位系數，然后對目標區域中的每個點重建局部相位系數。第二種是直接重建其他相關量例如局部相位系數的梯度或拉普拉斯算子，而不是獲得原始的相位系數。

發明內容

因此，本領域需要將該同軸方法結合到當前的CBCT或微CT系統中。因此本發明的一個目的是提供這種系統。

為了實現上述和其他目的，本發明提出了一種使用相位系數而不是僅僅使用衰減系數來成像物體的錐束方法和系統。本發明可以分辨一些具有與周圍環境相似的衰減系數但是具有不同相位系數的結構。相襯成像還是一種邊緣增強的成像技術。因而，可以很容易地確定小結構內部的邊界。

本發明將該相襯同軸方法結合到當前的錐束CT(CBCT)系統中來。從同軸全息術的干涉公式開始，可以進行一些數學假定，從而可以將該干涉公式中的項近似表示為一個線積分，這是所有CBCT算法的需要。所以，CBCT重建算法例如FDK算法可以被應用到同軸全息術投影中，伴有一些數學缺陷(imperfection)。

假定使用點X射線源和高分辨率檢測器以進行計算機模擬。錐束CT成像的重建被研究。結果顯示，該數字幻象(numerical?phantom)中的所有損傷都能被觀察到增強的邊緣。然而，由于該同軸全息投影的邊緣增強特性，該重建圖像具有各種條紋偽像(artifacts)和數值誤差。可以通過在濾波過程期間使用哈明(Hamming)窗來改善該圖像質量。在存在噪聲的情況下，該同軸全息投影的重建顯示出比通常的CT重建更清晰的邊緣。最后，它定性地顯示出優選地使用較小的錐角和弱衰減。