[發(fā)明專利]增大錐束計算機(jī)層析成像獲取中的視場的方法和成像設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410602285.6
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN104586417B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: G·梅內(nèi)加茲;R·莫爾夏尼;B·里瓦爾塔;C·山德里;F·西蒙內(nèi)蒂
• 申請（專利權(quán)）人: 塞弗拉合作社
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 呂俊剛;劉久亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及如下的方法和設(shè)備，該方法和設(shè)備用于錐束計算機(jī)層析成像(CBCT)，基于與部分交疊的不同解剖學(xué)(anatomic)區(qū)域有關(guān)的多個體積的獲取和重構(gòu)，并且基于隨后的所述體積的拼接，通過復(fù)合掃描協(xié)議而能夠增大最大視場(FOV)，以獲得具有比獲取系統(tǒng)的幾何允許的尺寸大的尺寸的單個最終體積作為最終結(jié)果。

背景技術(shù)

CBCT設(shè)備是本領(lǐng)域已知的，并且允許通過在包括X射線源和X射線檢測器的系統(tǒng)繞著要獲取的解剖學(xué)部分的旋轉(zhuǎn)期間獲取二維放射圖像的序列，來獲得解剖學(xué)部分的層析圖像。

CBCT設(shè)備大致包括：X射線源，其投射通過要獲取的對象的錐面X射線束(除非其隨后被準(zhǔn)直)；二維X射線檢測器，其定位成測量透過該對象之后的輻射強(qiáng)度；機(jī)械支撐件，其上面固定有所述X射線源和檢測器；機(jī)械系統(tǒng)，其允許所述支撐件繞著該對象旋轉(zhuǎn)和平移，以從不同位置獲取放射圖像；電子系統(tǒng)，其能夠調(diào)整和同步該設(shè)備的各個部件的功能作用；計算機(jī)或者類似物，其能夠允許操作者控制該設(shè)備的功能，并且能夠重構(gòu)并且可視化所獲取的圖像。市場上大致有兩種這種設(shè)備：第一種是患者在獲取期間豎直站立或者坐著，例如在Sirona的專利EP2018121B1中描述；以及第二種是患者躺臥在臺子上，例如在QR的專利IT1277796中描述。

在給定的CBCT設(shè)備中，要重構(gòu)的體積的最大尺寸(或者最大FOV)基本上由系統(tǒng)的幾何決定，即在以下方面決定：被X射線擊中的檢測器的靈敏區(qū)域的尺寸，X射線源和檢測器之間的距離以及系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)軸線。

獲得CBCT設(shè)備的目的在于獲取和重構(gòu)越來越大的體積的目的，最直接的解決方案將導(dǎo)致更大的X射線檢測器、具有充分束孔徑角的X射線源、和/或X射線源和對象之間的距離的增加。一般而言，這些解決方案中的每個都涉及明顯的缺點(diǎn)：例如，經(jīng)濟(jì)缺點(diǎn)，因?yàn)椴考嘿F；或者人體工學(xué)缺點(diǎn)，涉及增加設(shè)備的整體尺寸的需要。

在不修改系統(tǒng)的物理部件的情況下增加最大FOV的尺寸的技術(shù)問題已經(jīng)被解決，并且以不同方式解決，例如：

-偏移X射線傳感器，如在Carestream?Health/Trophy的US8363780B2中描述；

-執(zhí)行復(fù)合軌跡，如在Morita的US8300762B2中描述；

-在醫(yī)院二維射線成像的略微不同領(lǐng)域中，通過將長骨的不同部分的兩個隨后獲取結(jié)果相加，以獲得完整骨的圖像，如在Carestream?Health,Inc.的US7555100B2中描述。

以上解決方案均受到若干缺陷的影響。

關(guān)于US8363780，如從說明書和附圖中明顯可見，通過進(jìn)行傳感器有效區(qū)域的偏移，在所述有效區(qū)域上的輻射的強(qiáng)度分布上問題開始出現(xiàn)，因而使得必須進(jìn)行補(bǔ)償動作，其中一個補(bǔ)償動作包括調(diào)節(jié)產(chǎn)生器的方位，如在所述文件中參照所述文件的圖3c描述的那樣。如所例示的，補(bǔ)償?shù)男Ч煌耆謴?fù)輻射的分布沿著傳感器的有效區(qū)域的不均勻性。此外，在傳感器的有效區(qū)域的偏移和產(chǎn)生器的陽極的最佳方位之間存在一關(guān)系，使得在每次選擇特定偏移值時都必須進(jìn)行這個調(diào)節(jié)步驟。

在將傳統(tǒng)CBCT構(gòu)造的掃描處理與使用偏移傳感器(US8363780的圖2和圖3a)的掃描處理比較時可以看到另一個缺陷。在傳統(tǒng)構(gòu)造中，180°的旋轉(zhuǎn)允許針對成像區(qū)的各個部分沿著所述弧線收集2D圖像的完整集合。利圖3a到圖3c的偏移構(gòu)造沿著180°的軌跡進(jìn)行相同掃描處理，減少了周邊區(qū)域的所獲取的2D圖像的數(shù)量，使得與圖2的傳統(tǒng)構(gòu)造相比，獲得較少的信息用于這個區(qū)域中的體積重構(gòu)。

與根據(jù)US?8363780的解決方案的成像FOV的可能擴(kuò)展有關(guān)，盡管允許從更大的FOV獲得體積圖像，但是維持了FOV尺寸的限制，該限制依賴于傳感器的有效區(qū)域的尺寸和可能的最大偏移。因而在通過傳感器的偏移獲得的已擴(kuò)展FOV還是不足以覆蓋整個關(guān)注區(qū)域的情況下，US?8363780沒有提出用于進(jìn)一步擴(kuò)展FOV使得其覆蓋期望的關(guān)注區(qū)域的解決方案。

公開Out-of-core?Cone?Beam?Reconstruction?Using?Multiple?GPUS僅僅提出：如何在幾個圖形處理器上劃分從CBCT掃描期間獲取的2D圖像的集合的重構(gòu)體積圖像的計算負(fù)擔(dān)，以使得由兩個或者更多個處理單元中的每一個同時在獲取的圖像數(shù)據(jù)的不同部分上進(jìn)行的重構(gòu)處理并行化。這是在傳統(tǒng)CBCT體積成像中使用的傳統(tǒng)處理方法，用于減少體積圖像的重構(gòu)中使用的時間。在該文件中沒有公開FOV尺寸和放大。