Способ и устройство для формирования компьютерных томографических изображений с использованием геометрий со смещенным детектором

Способ и устройство для формирования компьютерных томографических изображений с использованием геометрий со смещенным детектором

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящая заявка относится, в общем, к области медицинской визуализации. В частности, настоящая заявка предлагает способы и устройства для формирования предварительных сканированных изображений методом компьютерной томографии (КТ-изображений) и реконструкции КТ-изображений и комбинированных изображений, полученных методом рентгеновской и однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (SPECT-визуализации). Предмет заявки находит применение, по меньшей мере, при КТ-визуализации и другой рентгеновской визуализации и комбинированной рентгеновской и SPECT-визуализации и поясняется ниже с конкретными ссылками на упомянутые виды визуализации. Однако предмет заявки находит также более общее применение при других способах визуализации и в других областях техники, например, в позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ).

Обычное устройство КТ-визуализации содержит рентгеновский источник и рентгеночувствительный детектор, расположенные с противоположных сторон от области исследования. Пациент или другой объект, подлежащий обследованию, помещается в области исследования на подходящей опоре. Источник излучает рентгеновское излучение, которое пересекает область исследования и регистрируется детектором по мере того, как источник и детектор поворачиваются вокруг центра вращения. Устройство КТ-визуализации, допускающее применение геометрии со смещенным детектором, содержит рентгеновский источник и рентгеночувствительный детектор, который, в некоторых конфигурациях, может быть поперечно смещенным от центра вращения в трансаксиальной плоскости. Упомянутые устройства КТ-визуализации с геометрией со смещенным детектором могут потребоваться вследствие того, что данные устройства обеспечивают увеличение поля обзора или допускают использование детектора меньшего размера и, следовательно, меньшей стоимости.

Устройства КТ-визуализации с возможностями смещенной геометрии допускают исполнение с возможностью предоставления пользователю выбора расстояния, на которое источник и/или детектор смещают от центра вращения, из диапазона доступных расстояний смещений. Таким образом, смещение рентгеновского источника и/или детектора можно изменять или регулировать соответственно конкретному пациенту или конкретной процедуре медицинской визуализации. Кроме того, устройства КТ-визуализации со смещенной геометрией могут предусматривать регулировку смещения в течение процедур медицинской визуализации или между ними. Например, смещение источника или детектора можно непрерывно изменять в течение процедуры визуализации. В соответствии с данными устройствами, конкретную процедуру медицинской визуализации (или участок процедуры медицинской визуализации) можно также выполнять в положении первоначального смещения. Затем последующие процедуры медицинской визуализации (или участки процедур медицинской визуализации) можно выполнять в разных положениях смещения.

Существует потребность в создании способа и устройства для формирования полных предварительных сканированных изображений с помощью устройств КТ-визуализации с геометриями со смещенным детектором. Кроме того, существует потребность в создании способа и устройства для увеличения реконструируемого поля обзора для устройств КТ-визуализации с геометриями со смещенным детектором. Существует также потребность в создании способа и устройства для визуализации области интереса и всего тела с помощью устройств КТ-визуализации с геометриями со смещенным детектором. Существует также потребность в создании системы визуализации для комбинированной рентгеновской и однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (SPECT) визуализации.

Аспекты настоящего изобретения направлены на решение приведенных и других вопросов. В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, предлагаются способ и устройство для формирования полного предварительного сканированного изображения визуализируемого объекта с помощью устройств КТ-визуализации, имеющих геометрии со смещенным детектором.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предлагаются способ и устройство для увеличения реконструируемого поля обзора устройств КТ-визуализации, имеющих геометрии со смещенным детектором, посредством формирования объединенного набора данных на основании, по меньшей мере, пары операций сбора данных, проводимых с разными смещениями детекторов.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предлагаются способ и устройство для реконструкции изображения зоны интереса с помощью устройств КТ-визуализации, имеющих геометрии со смещенным детектором, посредством непрерывного изменения смещения детектора в течение сбора данных сканирования (например, сбора данных с 180-градусным поворотом). В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предлагаются способ и устройство для реконструкции изображения всего тела визуализируемого объекта с помощью устройств КТ-визуализации, имеющих геометрии со смещенным детектором, путем формирования комбинированного набора данных на основе, по меньшей мере, пары операций сбора данных сканирования в неполном диапазоне углов, с разными смещениями детекторов.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предлагается устройство для комбинированной рентгеновской и SPECT-визуализации, содержащее рентгеновский источник, рентгеновский детектор и две гамма-камеры для SPECT-визуализации на общем поворотном гентри. В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предлагается устройство для комбинированной рентгеновской и SPECT-визуализации, содержащее рентгеновский источник, рентгеновский детектор и две гамма-камеры для SPECT-визуализации на первой шарнирной раме, которая закреплена с возможностью поворота на второй шарнирной раме.

Дополнительные аспекты настоящего изобретения станут очевидными специалистам со средним уровнем компетентности в данной области техники после прочтения и изучения нижеследующего подробного описания. Многочисленные дополнительные преимущества и выгоды станут очевидными специалистам со средним уровнем компетентности в данной области техники после прочтения и изучения нижеследующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления.

Изобретение может быть выражено посредством различных компонентов и схем расположения компонентов и различных операций способа и схем расположения операций способа. Чертежи предназначены только для пояснения предпочтительных вариантов осуществления и не подлежат толкованию в смысле ограничения изобретения.

Фигура 1 - трансаксиальное изображение геометрии сбора КТ-данных со смещенным детектором в соответствии с вариантом осуществления изобретения, с источником и детектором, показанным в двух противоположных положениях.

Фигура 2 - система визуализации в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Фигура 3 - схема примерного способа получения предварительного сканированного изображения в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Фигура 4A - схематическое изображение первого прохода по всему визуализируемому объекту, с детектором в первом смещенном положении.

Фигура 4B - схематическое изображение второго прохода по всему визуализируемому объекту, с детектором во втором смещенном положении.

Фигура 4C - схематическое изображение полного предварительного сканированного изображения, сформированного посредством объединения предварительных сканированных изображений из первого и второго проходов.

Фигура 5 - изображение реконструкции субобъемов КТ-визуализации с коническим пучком, с использованием круговой траектории сбора данных.

Фигура 6 - схема примерного способа увеличения реконструируемого объема устройства КТ-визуализации со смещенной геометрией.

Фигура 7 - схематическое изображение первого сбора данных с 360-градусным поворотом, с детектором в первом смещенном положении.

Фигура 8 - схематическое изображение данных изображения, собранных в течение сбора данных с 360-градусным поворотом, изображенного на фигуре 7.

Фигура 9 - схематическое изображение второго сбора данных с 360-градусным поворотом, с детектором во втором смещенном положении с противоположной стороны от объекта, в сравнении со смещением детектора при первом сборе данных с 360-градусным поворотом.

Фигура 10 - схематическое изображение данных изображения, собранных в течение первого сбора данных с 360-градусным поворотом и второго сбора данных с 360-градусным поворотом.

Фигура 11 - схематическое изображение поля обзора обычного устройства КТ-визуализации с расположенным по центру детектором, который не охватывает всю ширину визуализируемого объекта.

Фигура 12 - схематическое изображение поля обзора устройства КТ-визуализации с детектором в смещенном положении с поперечным сдвигом.

Фигура 13 - схема примерного способа реконструкции изображения области интереса внутри визуализируемого объекта.

Фигура 14 - схематическое изображение данных изображения, собранных в процессе исполнения способа визуализации области интереса, представленного на фигуре 13.

Фигура 15 - схема примерного способа реконструкции изображения всего объекта на основании данных, собранных на основании пары операций сбора данных сканирования в неполном диапазоне углов.

Фигура 16 - схематическое изображение первого сбора данных сканирования в неполном диапазоне углов, с детектором в первом смещенном положении.

Фигура 17 - схематическое изображение второго сбора данных сканирования в неполном диапазоне углов, с детектором во втором смещенном положении с противоположной стороны от объекта, в сравнении со смещением детектора в течение первого сбора данных сканирования в неполном диапазоне углов.

Фигура 18 - схематическое изображение данных изображения, собранных в течение первого сбора данных сканирования в неполном диапазоне углов и второго сбора данных сканирования в неполном диапазоне углов, представленных на фигурах 16 и 17.

Фигура 19 - вид спереди комбинированной системы рентгеновской и SPECT-визуализации в вертикальном разрезе в соответствии с вариантом осуществления изобретения; и

фигура 20 - вид сбоку комбинированной системы рентгеновской и SPECT-визуализации в неполном диапазоне углов, представленной на фигуре 19.

На фигуре 1 представлено трансаксиальное изображение показанной в качестве примера геометрии 100 со смещенным детектором для устройства визуализации в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Геометрия 100 со смещенным детектором содержит рентгеновский источник 102, например, рентгеновскую трубку, и рентгеночувствительный детектор 104, например, детекторную решетку с плоской чувствительной поверхностью, проходящую в поперечном и осевом направлениях. Опора 110 объекта поддерживает обследуемый объект 108 в области 106 исследования. Центр 112 детектора в детекторе 104 в показанной в качестве примера геометрии 100 со смещенным детектором поперечно сдвинут или смещен от центра 114 вращения в трансаксиальной плоскости на расстояние «d».

Рентгеновский источник 102 и рентгеночувствительный детектор 104 поворачиваются вокруг центра 114 вращения в течение некоторых процедур визуализации. Источник 102 и детектор 104 обычно установлены на поворотном гентри (не показанном) для поворота вокруг области 106 исследования. Показанная в качестве примера траектория 120 сбора данных для источника 102 показана штриховой окружностью на фигуре 1. Однако в некоторых вариантах осуществления источник 102 и детектор 104 могут оставаться в постоянном угловом положении в то время, пока объект 108 перемещают и/или поворачивают для выборки требуемых углов. В течение других процедур визуализации источник 102 и детектор 104 могут проходить по всему визуализируемому объекту 108 в продольном направлении.

Как показано на фигуре 1, показанная в качестве примера геометрия 100 со смещенным детектором характеризуется поперечным полем 118 обзора («FOV»). На фигуре 1 рентгеновский источник 102 и детектор 104 в показанной в качестве примера геометрии 100 со смещенным детектором показаны в двух противоположных положениях в трансаксиальной плоскости, в положении A, обозначенном сплошными линиями, и в положении B, обозначенном пунктирными линиями. В показанном положении A источника источник 102 расположен над объектом 108, и детектор 104 расположен под объектом 108. В положении B источника рентгеновский источник 102 и детектор 104 повернуты на 180 градусов вокруг центра 114 поворота из положения A, и поэтому источник расположен под объектом 108. Как показано на фигуре 1, центр 112 детектора смещен от центра 114 поворота в трансаксиальной плоскости на расстояние «d» в обоих положениях. Как также показано на фигуре 1, источник 102 формирует конус 122 излучения в положении A источника и перекрывающийся конус 124 излучения в положении B источника.

Степень перекрытия конусов 122 и 124 можно изменять изменением расстояния «d» между центром 112 детектора и центром 114 вращения. Уменьшение расстояния «d» уменьшает размер поперечного FOV (поля обзора) 118. И наоборот, увеличение расстояния «d» увеличивает размер поперечного FOV (поля обзора) 118.

Рентгеновский источник 102 и/или детектор 104 могут быть смещены от центра 114 вращения в трансаксиальной плоскости на различные расстояния «d» в разных вариантах осуществления настоящего изобретения. Таким образом, смещение рентгеновского источника 102 и/или детектора 104 можно изменять или регулировать соответственно конкретному пациенту или конкретной процедуре медицинской визуализации. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения смещение рентгеновского источника 102 и/или детектора 104 можно регулировать в течение процедур медицинской визуализации или между ними. Например, смещение источника 102 и/или детектора 104 можно непрерывно изменять в течение процедуры визуализации. Конкретную процедуру медицинской визуализации (или участок процедуры медицинской визуализации) можно также выполнять с первоначальным смещением источника 102 и/или детектора 104. Затем последующие процедуры медицинской визуализации (или участки процедур медицинской визуализации) можно выполнять с разными расстояниями смещения.

Детектор 104 можно сдвигать для изменения размера поперечного FOV (поля обзора) 118 с помощью любого подходящего средства. Например, детектор 104 можно перемещать в различных направлениях относительно поворотного гентри и центра 114 вращения либо вручную, при участии пользователя, либо механическим приводом. Детектор можно сдвигать линейно, что полезно при плоскопанельном детекторе, или поворотно, что полезно при криволинейном детекторе. Хотя приведенная показанная в качестве примера геометрия 100 со смещенным детектором содержит центрированный источник и смещенный детектор, следует понимать, что предполагается возможность применения дополнительных геометрий устройств КТ-визуализации, которые содержат смещенный источник или смещенный источник и смещенный детектор.

Хотя фигуры и описание обращают внимание на применение плоскопанельных детекторов, возможно также использование детекторов в форме дуги или детекторов, имеющих другие формы. Кроме того, хотя фигуры и описание обращают внимание на систему КТ, в которой источник 102 является точечным источником, предполагается возможность других альтернатив. Например, источник 102 может быть линейным источником. Возможно также применение источников гамма- и другого излучения. Можно также обеспечить несколько источников 102 и детекторов 104, при этом соответствующие наборы источников и детекторов могут быть смещены по углу и/или продольно один относительно другого.

На фигуре 2 изображена система 200 КТ-визуализации, пригодная для применения с вышеописанной показанной в качестве примера геометрией 100 со смещенным детектором. Система 200 КТ-визуализации содержит систему 202 сбора КТ-данных, блок 204 реконструкции, процессор 206 изображений, пользовательский интерфейс 208 и устройство 210 пользовательского ввода. Система 202 сбора КТ-данных содержит источник 102 и детектор 104, которые установлены на поворотном гентри 212 для поворота вокруг области исследования. Предполагается возможность использования диапазонов круговой выборки или другой угловой выборки, а также аксиальной, спиральной, кольцевой и линейной, седлообразной или других требуемых траекторий сканирования. Вариант осуществления системы 200 КТ-визуализации, представленный на фигуре 2, содержит привод 214, например, микрошаговый двигатель, который обеспечивает требуемое усилие, необходимое для перемещения источника 102 и/или детектора 104.

Блок 204 реконструкции реконструирует данные, сформированные системой 202 сбора данных, с использованием методов реконструкции для формирования объемных данных, характеризующих визуализируемый объект. Процессор 206 изображения обрабатывает объемные данные, по требованию, например, для отображения требуемым образом на пользовательском интерфейсе 208, который может содержать, по меньшей мере, одно устройство вывода, например, монитор и принтер.

Пользовательский интерфейс 208, который предпочтительно выполнен с использованием программных команд, исполняемых универсальным или другим компьютером, для обеспечения графического пользовательского интерфейса («GUI»), позволяет пользователю управлять или иначе взаимодействовать с системой 200 визуализации, например, посредством выбора требуемой конфигурации или размеров FOV (поля обзора), запуска и/или прекращения сканирований, выбора требуемых протоколов сканирования или реконструкции, манипулирования объемными данными и т.п.

Устройство 210 пользовательского ввода, имеющее рабочее соединение с пользовательским интерфейсом 208, управляет работой системы 202 сбора КТ-данных, например, для выполнения требуемого протокола сканирования, позиционирования, по желанию, детектора 104 и/или источника 102 для обеспечения требуемого FOV (поля обзора) и т.п.

I. Формирование предварительного сканированного изображения

Один из аспектов настоящего изобретения относится, в общем, к способу и устройству для формирования полного предварительного КТ-изображения с помощью устройств КТ-визуализации, имеющих геометрии со смещенным детектором. Предварительные КТ-изображения можно использовать в качестве средства поддержки планирования процедур КТ-визуализации, средства диагностики или для других применений. Устройства КТ-визуализации со смещенными геометриями могут создавать затруднения формированию предварительных КТ-изображений обычным образом. Смещенные геометрии упомянутых устройств КТ позволяют охватывать только участок визуализируемого объекта в одной проекции.

Примерный способ 300 формирования предварительного сканированного изображения в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения представлен на фигуре 3. Примерный способ 300 формирует предварительное сканированное изображение с использованием данных проекций, полученных из устройств КТ-визуализации с геометрией со смещенным детектором. Как показано на фигуре 1, показанная в качестве примера смещенная геометрия 100 содержит рентгеновский источник 102 с коническим пучком и рентгеночувствительный детектор 104. Опора 110 объекта поддерживает обследуемый объект 108 в области 106 исследования. Центр 112 детектора в детекторе 104 в показанной в качестве примера геометрии 100 со смещенным детектором смещен от центра 114 вращения. Детектор 104 может быть смещен от центра 114 вращения в трансаксиальной плоскости на различные расстояния «d».

На этапе 302 систему 200 КТ-визуализации используют для выполнения первого прохода по всему визуализируемому объекту 108, с детектором 104 в первом смещенном положении. При выполнении данного прохода по всему визуализируемому объекту 108 рентгеновский источник 102 и детектор 104 не поворачивают вокруг визуализируемого объекта 108. Вместо этого, как показано на фигуре 4A, детектор 104 и источник 102 (не показанный) проходят вдоль визуализируемого объекта 108 в продольном направлении Z от положения 410 в положение 420. В течение прохода по всему визуализируемому объекту 108 сопровождается позиционная информация, относящаяся к местоположению детектора 104 относительно визуализируемого объекта 108. Например, положение опоры 110 объекта можно использовать в качестве вспомогательного показателя положения объекта 108 на опоре 110.

Хотя на фигуре 4A показано, что детектор 104 перемещается относительно визуализируемого объекта 108, однако в дополнительных вариантах осуществления визуализируемый объект 108 можно перемещать относительно рентгеновского источника 102 и детектора 104. В различных вариантах осуществления изобретения детектор 104 проходит от переднего конца к заднему концу визуализируемого объекта 108. Однако в других вариантах осуществления детектор 104 проходит от заднего конца к переднему концу визуализируемого объекта 108. В дополнительных вариантах осуществления детектор 104 может проходить по всему визуализируемому объекту в боковом направлении.

Как показано на фигуре 4A, детектор 104 установлен со смещением в течение первого прохода на этапе 302 таким образом, что детектор обычно охватывает, по меньшей мере, половину ширины визуализируемого объекта 108. В дополнительных вариантах осуществления детектор 104 можно устанавливать со смещением на различные расстояния в течение первого прохода на этапе 302. Первый проход на этапе 302 формирует первое предварительное сканированное изображение 304, по меньшей мере, половины визуализируемого объекта 108.

На этапе 306 систему 200 КТ-визуализации используют для выполнения второго прохода по всему визуализируемому объекту 108, с детектором 104 во втором смещенном положении. Для второго прохода на этапе 306 детектор 104 сдвигают в другую сторону от визуализируемого объекта 108 в сравнении с положением детектора 104 для первого сканирования на этапе 302. Упомянутый сдвиг можно выполнить либо поперечным сдвигом детектора 104 относительно визуализируемого объекта 108 или поворотом детектора 104 в плоскости, параллельной опоре 110 объекта и визуализируемому объекту 108, на 180 градусов. Как показано на фигуре 4B, детектор 104 и источник 102 (не показанный) проходят вдоль визуализируемого объекта 108 в продольном направлении Z от положения 430 в положение 440.

Как показано на фигуре 4B, детектор 104 установлен со смещением в течение второго прохода на этапе 306 таким образом, что детектор обычно охватывает половину ширины визуализируемого объекта 108, которая не была охвачена при первом проходе на этапе 302, а также область перекрытия. В дополнительных вариантах осуществления детектор 104 можно смещать на различные расстояния смещения при втором проходе на этапе 306. Второй проход на этапе 306 формирует второе предварительное сканированное изображение 308, по меньшей мере, половины визуализируемого объекта 108. В дополнительных вариантах осуществления настоящего изобретения можно выполнять, по меньшей мере, два прохода с детектором 104 в разных смещенных положениях в течение каждого упомянутого прохода.

На этапе 310 первое предварительное сканированное изображение 304 и второе предварительное сканированное изображение 308 объединяют для формирования окончательного предварительного сканированного изображения 312 визуализируемого объекта 108. На фигуре 4C показано показанное в качестве примера полное предварительное сканированное изображение 460. В различных вариантах осуществления первое предварительное сканированное изображение 304 и второе предварительное сканированное изображение 308 можно объединять с использованием, по меньшей мере, какого-либо одного из нескольких разных способов. Например, предварительные сканированные изображения 304, 308 можно представлять рядом. В дополнительных вариантах осуществления чередующиеся линии сбора данных каждого из предварительных сканированных изображений 304 или 308 можно перемежать для формирования окончательного предварительного сканированного изображения 312. В еще одних дополнительных вариантах осуществления усреднение значений перекрытия предварительных сканированных изображений 304 или 308 можно вычислять и отображать в виде окончательного предварительного сканированного изображения 312. В различных вариантах осуществления настоящего изобретения одно из предварительных сканированных изображений 304, 308 можно зеркально отображать по горизонтали или по вертикали перед объединением предварительных сканированных изображений 304, 308 для формирования окончательного предварительного сканированного изображения 312. В различных вариантах осуществления настоящего изобретения к рентгеновскому источнику 102 можно применить такую коллимацию, чтобы на детектор 104 проецировался тонкий веерный пучок излучения. Искажение проекций по ширине визуализируемого объекта 108 компенсируется посредством калибровочной карты или посредством геометрического вычисления на основании расстоянии между источником 102 и детектором 104.

Как упоминалось выше, в некоторых вариантах осуществления к рентгеновскому источнику 102 можно применить такую коллимацию, чтобы на детектор 104 проецировался тонкий веерный пучок излучения. В альтернативном варианте, данные, собранные детектором 104, можно коллимировать электронными методами таким образом, чтобы вводить небольшое (например, 1-2 мм) аксиальное вертикальное сечение в предварительное сканированное изображение по мере того, как детектор 104 проходит вдоль визуализируемого объекта 108. В альтернативном варианте, позиционную информацию из детектора 104 можно применять в процессе вычисления предварительного сканированного изображения с отбрасыванием информации за пределами искомой аксиальной зоны.

При формировании окончательного предварительного сканированного изображения 312 можно реализовать множество комбинаций. Предварительное изображение в полную длину по всей ширине визуализируемого объекта 108 можно получить объединением данных из проходов по всей длине, с детектором 104 в первом и втором смещенных положениях, как показано, например, на фигуре 4C. Предварительное сканированное изображение в полную длину приблизительно половины визуализируемого объекта 108 можно получать по данным от одного прохода по полной длине, с детектором в одном смещенном положении. Предварительное сканированное изображение по всей ширине только для участка длины визуализируемого объекта 108 можно получить объединением данных от проходов вдоль части длины, с детектором 104 в первом и втором смещенных положениях. Предварительное сканированное изображение по приблизительно половине ширины, только для участка длины визуализируемого объекта 108, можно получить в результате одного прохода вдоль части длины, с детектором 104 в одном смещенном положении. Одно изображение для участка длины можно получать для каждой противоположной ориентации детектора 104 из начального и конечного положений хода детектора 104, при соединении изображений от каждого положения для образования предварительного сканированного изображения. Данные, полученные в результате проходов, можно объединять множеством различных дополнительных способов.

Хотя описание настоящего изобретения приведено в связи с устройствами КТ-визуализации, настоящее изобретение применимо также с устройствами комбинированной медицинской визуализации, например, устройствами SPECT/КТ или ПЭТ (позитронной эмиссионной томографии)/КТ. Формирование предварительного сканированного изображения в целях планирования можно выполнять с использованием либо эмиссионных (SPECT, ПЭТ), либо просвечивающих (КТ) методов. Способ формирования предварительных сканированных изображений, предлагаемый в настоящей заявке, может, например, исключать потребность в использовании (ПЭТ или SPECT) изображения с низким разрешением для планирования сбора данных в системах комбинированной медицинской визуализации.

II. Увеличенный аксиальный диапазон для устройств КТ-визуализации со смещенными геометриями

Реконструируемый объем системы КТ-визуализации со смещенной геометрией ограничен вокселями, которые «освещаются» конусом сбора данных в течение сбора данных от конкретного визуализируемого объекта 108. Полученный реконструируемый объем имеет форму, подобную области, обозначенной «c» на фигуре 5, так как только данный объем является областью, которая освещается источником 102 в течение сбора данных с 360-градусным поворотом системой КТ-визуализации, имеющей смещенную геометрию.

Один из аспектов настоящего изобретения относится, в общем, к способу и устройству сбора данных, которые позволяют реконструировать изображение с увеличенным полем обзора вдоль продольной оси визуализируемого объекта 108, в сравнении с объемом, который можно реконструировать на основании единственного сбора данных с 360-градусным поворотом системой КТ-визуализации, имеющей смещенную геометрию. Примерный способ 600 получения изображения в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения изображен на фигуре 6. Примерный способ 600 получения изображения позволяет увеличить аксиальный диапазон реконструируемого объема визуализируемого объекта 108 посредством включения областей, обозначенный «c» и «b» на фигуре 5.

На этапе 602 выполняют первый сбор данных визуализируемого объекта 108 детектором 104 в первом смещенном положении. Например, на этапе 602 можно выполнять сбор данных с полным поворотом на 360 градусов. Как показано на фигуре 7, в течение первого сбора данных на этапе 602 детектор 104 установлен в положении «C» со смещением в одну сторону от визуализируемого объекта 108 таким образом, что упомянутый детектор, в общем, охватывает приблизительно половину ширины визуализируемого объекта 108. В дополнительных вариантах осуществления детектор 104 можно устанавливать со смещением на различные расстояния в течение первого сбора данных на этапе 602. Хотя стрелкой на фигуре 7 показано, что рентгеновский источник 102 и детектор 104 поворачиваются относительно визуализируемого объекта 108, Однако в дополнительных вариантах осуществления визуализируемый объект 108 можно поворачивать относительно рентгеновского источника 102 и детектора 104. Хотя, на фигуре 7 показано, что рентгеновский источник 102 и детектор 104 поворачиваются относительно визуализируемого объекта 108 против часовой стрелки, в дополнительных вариантах осуществления упомянутые источник и детектор могут поворачиваться по часовой стрелке.

В течение первого сбора данных на этапе 602 формируется первый набор 604 собранных данных. Противоположные изображения в наборе 604 данных, например, показанные на фигуре 8, можно объединять для охвата всего объекта 108. Однако так как каждое противоположное изображение является усеченным и не охватывает само по себе весь объект, то реконструкция на основе одного только набора 604 данных будет ограничена областью, обозначенной «c» на фигуре 5.

На этапе 606 выполняют второй сбор данных визуализируемого объекта 108 детектором 104 во втором смещенном положении. Например, на этапе 606 можно производить сбор данных с полным поворотом на 360 градусов. Как показано на фигуре 9, для второго сбора данных на этапе 606 детектор 104 сдвигают в положение «D» с другой стороны от визуализируемого объекта 108, в сравнении с положением «C» детектора 104 на этапе 602. В дополнительных вариантах осуществления детектор 104 можно устанавливать со смещением на различные расстояния в течение второго сбора данных на этапе 606. Хотя на фигуре 9 показано, что рентгеновский источник 102 и детектор 104 поворачиваются относительно визуализируемого объекта 108 по часовой стрелке, в дополнительных вариантах осуществления упомянутые источник и детектор могут поворачиваться против часовой стрелки. Рентгеновский источник 102 и детектор 104 могут поворачиваться в противоположных направлениях на этапах 602 и 606 сбора данных, или упомянутые источник и детектор могут поворачиваться в одном и том же направлении в течение каждого соответствующего сбора данных. В течение второго сбора данных на этапе 606 формируется второй набор 608 собранных данных.

На этапе 610 формируют объединенный набор 612 собранных данных посредством объединения первого набора 604 собранных данных и второго набора 608 собранных данных. Если на этапах 602 и 604 выполнены два сбора данных с полным поворотом на 360 градусов, то объединенный набор 612 собранных данных будет полным неусеченным набором данных для полной ширины визуализируемого объекта 108. Объединенный набор 612 собранных данных, полученный объединением данных, собранных детектором в положении «C», и данных, собранных детектором в положении «D», схематично изображен на фигуре 10 для одной проекции. На этапе 614 реконструируют объединенный набор 612 собранных данных. Объединенный набор 612 собранных данных можно реконструировать с использованием разных способов реконструкции. Например, объединенный набор 612 собранных данных можно реконструировать с использованием способа реконструкции, описанного в работе M. Grass и др., Angular Weighted Hybrid Cone-Beam CT Reconstruction for Circular Trajectories; Phys. Med. Biol. 46, 1595 (2001), включенной в настоящее описание посредством ссылки.

Реконструкция объединенного набора 612 собранных данных дает реконструируемый объем в областях, обозначенных «c» и «b» на фигуре 5. Форма поля обзора примерного способа 600 сбора данных является, в общем, цилиндром («c» и «b»), в сравнении с двухконическим полем обзора («c») обычного сбора данных с 360-градусным поворотом устройством КТ-визуализации со смещенной геометрией. Примерный способ 600 получения изображения увеличивает поле обзора при выполнении нескольких сборов данных устройством КТ-визуализации, имеющим смещенную геометрию, в сравнении с ранее применяемым единственным сбором данных с 360-градусным поворотом. Кроме того, для реконструкции объединенного набора 612 собранных данных можно применять стандартные способы реконструкции вместо различных специальных методов реконструкции, предложенных для реконструкции усеченных проекций. Соответственно, при использовании примерного способа 600 получения изображения исключают артефакты конического пучка и затеняющие артефакты, которые получаются в результате применения упомянутых специальных методов реконструкции к усеченным проекциям.

III. Усовершенствованный способ сбора и реконструкции данных для устройств КТ-визуализации, имеющих смещенные геометрии

Обычные устройства КТ-визуализации с плоскопанельными детекторами обеспечивают большое поле обзора и высокое пространственное разрешение. Однако основной недостаток упомянутых обычных устройств КТ-визуализации состоит в том, что обычные плоскопанельные детекторы часто не охватывают всю ширину тела пациента. Если детектор не охватывает пациента по всей ширине, то реконструируемый объем 1102 центрированного детектора 104 находится внутри визуализируемого объекта 108, как показано на фигуре 11. Данная «проблема реконструкции внутренней области» делает невозможной точную реконструкцию изображения всего визуализируемого объекта 108, без использования более крупного и потому более дорогого детектора.

Для реконструкции изображения объекта можно применить устройство КТ-визуализации с детектором, поперечно смещенным в одну сторону, посредством выполнения сбора данных с 360-градусным поворотом. Как показано на фигуре 12, реконструируемый объем 1202 при упомянутом сборе данных с 360-градусным поворотом, со смещенным детектором, является всем телом визуализируемого объекта 108. Однако усеченные проекции, получаемые в результате сбора данных с 360-градусным поворотом, при смещенном детекторе, требуют специальных способов реконструкции. Такие специальные способы реконструкции часто используют взвешивание избыточности и/или пополнение проекций для решения проблемы усечения проекций. Вследствие неидеальности упомянутых специальных методов реконструкции в реконструированное изображение часто привносятся сильные артефакты конического пучка и затеняющие артефакты.

A. Визуализация области интереса

Один из аспектов настоящего изобретения относится, в общем, к способу и устройству сбора и реконструкции данных, которые позволяют визуализировать о