СИСТЕМА ВИЗУАЛИЗАЦИИ ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ОБЪЕКТА Российский патент 2012 года по МПК G01T1/29 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к системе визуализации, способу визуализации и компьютерной программе для визуализации объекта. Настоящее изобретение относится, кроме того, к устройству для формирования соответствующего изображения, способу формирования изображения и компьютерной программе для формирования изображения объекта.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Известные системы визуализации, которые получают обрезанные проекции объекта, реконструируют изображение, используя данные обрезанные проекции. Это приводит к артефактам изображений. Указанные известные системы визуализации используют методы интерполяции для того, чтобы сформировать не полученные недостающие данные и дополнить обрезанную проекцию, чтобы получить необрезанную проекцию. Данные вычисленные необрезанные проекции являются только аппроксимациями, так что изображение, которое реконструировали при помощи данных вычисленных необрезанных проекций, содержит артефакты.

В документе «Efficient correction for CT image artefacts caused by objects extending outside the scan field of view», B.Ohnesorge, T.Flohr, K.Schwarz, J.P.Heiken и К.Т.Вае, Med. Phys. 27(1), pp.39-46 (2000), было также предложено делать обратную проекцию обрезанной проекции с помощью адаптивных фильтров обратной проекции, но указанные адаптивные фильтры обратной проекции также создают артефакты в реконструированных изображениях.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является предложить систему визуализации, которая формирует изображения, используя обрезанные проекции, в которой указанные изображения содержат меньше артефактов, чем изображения, сформированные известными системами визуализации с использованием обрезанных проекций, т.е. которая формирует изображения улучшенного качества. Более того, будут предложены соответствующий способ визуализации, соответствующее устройство для формирования изображения и соответствующий способ формирования изображения.

В первом аспекте настоящего изобретения предлагается система визуализации для визуализации объекта, содержащая:

- источник полихроматического излучения для испускания полихроматического излучения,

- детектор излучения с разрешением по энергиям для получения сигналов детектирования с разрешением по энергиям в по меньшей мере трех элементах разрешения по энергиям, зависящих от излучения после прохождения через объект,

- приводное устройство для движения объекта и источника излучения друг относительно друга для того, чтобы получать обрезанные проекции с разных направлений, при этом обрезанные проекции содержат сигналы детектирования,

- вычислительный блок для определения k-краевой составляющей по меньшей мере у одного из объекта и субстанции внутри объекта из обрезанных проекций и для определения необрезанных проекций из определенной k-краевой составляющей,

- блок реконструкции для реконструирования объекта с использованием необрезанных проекций.

Этап реконструирования объекта может представлять собой этап реконструирования самого объекта, например материала или ткани самого объекта, или этап реконструирования субстанции, которой заполнен объект, где объект представляет собой, например, корпус или сосуд, которые наполнены субстанцией, и где реконструированное изображение объекта, например корпуса или сосуда, представляет собой изображение субстанции внутри объекта. Например, реконструированное изображение контрастного вещества внутри сосудов сердца человека представляет собой реконструированное изображение сосудов сердца человека (коронарная ангиография). Если определена k-краевая составляющая только для объекта, субстанция не должна присутствовать внутри объекта.

Настоящее изобретение основано на идее, что k-краевая составляющая по меньшей мере одного из объекта и субстанции внутри объекта может быть определена из обрезанных проекций, и что необрезанные проекции могут быть определены из k-краевых составляющих. Поскольку изображение реконструируют с использованием только определенных необрезанных проекций, на реконструированных изображениях меньше артефактов, чем на изображениях, которые были реконструированы с помощью известных систем визуализации с использованием обрезанных проекций, т.е. качество изображения улучшено по сравнению с известными системами визуализации с использованием обрезанных проекций.

Вычислительный блок предпочтительно адаптирован для определения k-краевой составляющей путем решения системы уравнений, описывающей сигналы детектирования обрезанных проекций как комбинацию k-краевого эффекта по меньшей мере одного из объекта или субстанции внутри объекта, фотоэлектрического эффекта и эффекта Комптона, причем каждый вносит соответствующую составляющую в сигналы детектирования. В частности, детектор излучения с разрешением по энергиям выдает ряд разрешенных по энергиям сигналов детектирования различных элементов дискретизации разрешения по энергиям. Данные различные элементы дискретизации разрешения по энергиям включают в себя, предпочтительно, различные спектральные чувствительности, в частности, каждый элемент дискретизации разрешения по энергиям представляет собой часть всего энергетического диапазона, в котором сигнал детектирования доступен и представляет интерес. Ослабление излучения, после того как излучение прошло через по меньшей мере одно из объекта или субстанции внутри объекта, предпочтительно моделируют как комбинацию фотоэлектрического эффекта с первым спектром, эффекта Комптона со вторым спектром и оставшегося ослабления по меньшей мере с одним из объекта или субстанции внутри объекта с k-краем в интересующем энергетическом диапазоне с третьим спектром (k-краевой эффект). Произведение плотности на длину для каждой из составляющих в каждом сигнале детектирования моделировано в виде дискретной линейной системы, которую решают, чтобы получить по меньшей мере k-краевую составляющую по меньшей мере одного из объекта и субстанции внутри объекта. Из k-краевой составляющей по меньшей мере одного из объекта и субстанции внутри объекта могут быть определены необрезанные проекции, которые используют, чтобы реконструировать объект. Реконструкция может быть осуществлена при помощи обычных способов реконструкции. Использование такой системы уравнений позволяет определить k-краевые составляющие из сигналов детектирования, т.е. из обрезанных проекций, и определить из k-краевых составляющих необрезанные проекции, имеющие высокое качество, причем качество артефактов в реконструированном изображении еще более улучшено.

Систему уравнений для множества разрешенных по энергиям сигналов детектирования предпочтительно решают численным методом. Предпочтительным методом является метод максимального правдоподобия, который принимает во внимание статистику шума измерения.

В следующем предпочтительном варианте осуществления используют модель, которая принимает во внимание эмиссионный спектр источника излучения и спектральную чувствительность детектора. Это приводит к более высокой точности вычисленных составляющих и, следовательно, определенных необрезанных проекций и, поэтому, в конечном итоге, к еще более улучшенному качеству реконструированных изображений.

В предпочтительном варианте осуществления источник полихроматического излучения представляет собой полихроматический рентгеновский источник, а детектор излучения с разрешением по энергиям представляет собой рентгеновский детектор с разрешением по энергиям. Применение рентгеновского источника и рентгеновского детектора позволяет получать обрезанные проекции, имеющие отношение сигнал - шум, которое позволяет определять k-краевые составляющие и, следовательно, необрезанные проекции и изображения, реконструированные с использованием данных необрезанных проекций, имеющие еще более улучшенное качество.

Предпочтительно, чтобы система визуализации была адаптирована для визуализации объекта, являющегося первым объектом, находящимся внутри второго объекта, причем источник полихроматического излучения адаптирован для облучения только первого объекта, так что получают обрезанные проекции, которые достаточны для реконструирования первого объекта. Поскольку облучают только первый объект, так что получают обрезанные проекции, которые достаточны для реконструирования первого объекта, общая доза, получаемая объектом, которым является, например, пациент, уменьшается. Или же интенсивность излучения может быть увеличена без увеличения общей дозы, поскольку, в данном варианте осуществления, облучение ограничено так, что получают обрезанные проекции, которые достаточны для реконструирования только первого объекта. Если известные системы визуализации ограничивают облучение таким же образом, изображения могут быть реконструированы только с использованием обрезанных проекций, что ведет к изображению плохого качества. Чтобы улучшить качество изображений, сформированных известными системами визуализации, нужно модифицировать геометрию облучения так, чтобы получать только необрезанные проекции, т.е. источник излучения должен быть адаптирован для облучения первого объекта и второго объекта так, чтобы получать только необрезанные проекции двух данных объектов, но это приводит к дозе, получаемой объектом, например, получаемой пациентом, что недопустимо, если необходимо реконструировать только первый объект. Напротив, указанный предпочтительный вариант осуществления в соответствии с настоящим изобретением позволяет сформировать высокое качество изображения первого объекта без повышения общей дозы, полученной первым объектом и вторым объектом.

Кроме того, предпочтительно, чтобы система визуализации была адаптирована для осуществления стадии предварительного получения для получения проекций, достаточных для определения участка внутри второго объекта, в котором расположен первый объект, и чтобы источник полихроматического излучения был адаптирован для облучения только определенного участка, так что получают обрезанные проекции, которые достаточны для реконструирования определенного участка. Это позволяет определить участок внутри второго объекта, в котором расположен первый объект, и обеспечивает, следовательно, что облучают только определенный участок, так что получают обрезанные проекции, которые достаточны для реконструирования определенного участка. Таким образом, можно быть уверенным, что доза, полученная объектом, не больше необходимой для реконструирования первого объекта.

Адаптации системы визуализации и источника полихроматического излучения могут быть реализованы в самих системе визуализации и источнике полихроматического излучения или в блоках управления, управляющих системой визуализации и/или источником полихроматического излучения.

Тип проекций, т.е. геометрия сбора данных, необходимая для реконструирования объекта, т.е. которая достаточна, чтобы реконструировать первый объект или определенный участок, известен, например, из условий достаточности.

Условием достаточности является, например, то, что первый объект расположен полностью в луче источника полихроматического излучения во время визуализации первого объекта, т.е. что первый объект постоянно, т.е. для каждого направления проецирования, полностью освещен во время измерения. Данное условие достаточности предпочтительно достигается с помощью активного или пассивного коллиматора. Активный коллиматор адаптирует луч источника полихроматического излучения так, что только первый объект постоянно находится в луче источника полихроматического излучения, предпочтительно с запасом для надежности, для того, чтобы быть уверенным, что первый объект постоянно находится в луче излучения источника полихроматического излучения. Пассивный коллиматор коллимирует луч излучения источника полихроматического излучения так, что размеры луча излучения фиксированы во время измерения, и что первый объект постоянно находится в луче излучения во время измерения.

Если объект представляет собой сосуд или корпус, содержащие субстанцию, например сосуд сердца человека, субстанция предпочтительно представляет собой контрастное вещество, например йод или йодсодержащее контрастное вещество или гадолинийсодержащее контрастное вещество.

Соответствующий способ визуализации и соответствующая компьютерная программа определены в пунктах формулы изобретения 8 и 10. Соответствующее устройство для формирования изображения, соответствующий способ формирования изображения и соответствующая компьютерная программа для формирования изображения объекта определены в пунктах формулы изобретения 7, 9 и 11. Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Следует понимать, что система визуализации по пункту формулы изобретения 1, соответствующее устройство для формирования изображения по пункту формулы изобретения 7, соответствующий способ визуализации по пункту формулы изобретения 8, соответствующий способ формирования изображения по пункту формулы изобретения 9, а также соответствующие компьютерные программы по пунктам формулы изобретения 10 и 11 имеют соответствующие предпочтительные варианты осуществления, как определено в зависимых пунктах формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Указанные и другие аспекты настоящего изобретения могут быть поняты и объяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные далее. На следующих чертежах:

фиг.1 демонстрирует схематическое представление системы визуализации в соответствии с настоящим изобретением,

фиг.2а схематически демонстрирует геометрию сбора данных для получения необрезанных проекций,

фиг.2b схематически демонстрирует необрезанную проекцию,

фиг.3а схематически демонстрирует геометрию сбора данных для получения обрезанных проекций,

фиг.3b схематически демонстрирует обрезанную проекцию и необрезанную проекцию в соответствии с настоящим изобретением,

фиг.4 демонстрирует пример спектра полихроматического рентгеновского источника, и

фиг.5 демонстрирует пример спектров фотоэлектрического эффекта, эффекта Комптона и субстанции внутри объекта.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Система визуализации, показанная на фиг.1, представляет собой систему компьютерной томографии (КТ систему). КТ система включает в себя гентри 1, который способен вращаться вокруг оси вращения R, которая расположена параллельно направлению z. Источник 2 полихроматического излучения, который в данном варианте осуществления представляет собой рентгеновскую трубку, испускающую полихроматическое рентгеновское излучение, установлен на гентри 1. Рентгеновский источник 2 снабжен коллиматором 3, который формирует в данном варианте осуществления конический луч 4 излучения из излучения рентгеновской трубки 2. Излучение проходит через объект (не показан), такой как пациент или сосуды сердца человека, в представляющем интерес участке в зоне 5 исследования, которая в данном варианте осуществления является цилиндрической. После прохождения зоны 5 исследования рентгеновский луч 4 падает на детектор излучения с разрешением по энергиям, который в данном варианте осуществления представляет собой блок 6 рентгеновского детектора с разрешением по энергиям, являющийся двумерным детектором, установленным на гентри 1. Система визуализации включает в себя приводное устройство с двумя моторами 7, 8. Гентри 1 перемещается с предпочтительно постоянной, но регулируемой угловой скоростью мотором 7. Другой мотор 8 предусмотрен для перемещения объекта, например пациента, расположенного на столе для пациента в зоне 5 исследования, параллельно направлению оси вращения R или оси z. Данные моторы 7, 8 управляются блоком 9 управления, например, так, что источник 2 излучения и зона исследования двигаются друг относительно друга по спиральной траектории. Однако также возможно, что объект или зона 5 исследования не двигаются, а только вращается рентгеновский источник 2, т.е. что источник излучения двигается по круговой траектории относительно объекта. Кроме того, в другом варианте осуществления коллиматор 3 может быть адаптирован для формирования веерного луча, и блок рентгеновского детектора с разрешением по энергиям может также представлять собой одномерный детектор.

Рентгеновские детекторы с разрешением по энергиям работают, например, по принципу подсчета падающих фотонов и выдачи сигнала, который показывает количество фотонов с энергией в определенном диапазоне энергий. Такой детектор с разрешением по энергиям описан, например, в документе Llopart, X., et al. «First test measurements of a 64k pixel readout chip working in a single photon counting mode», Nucl. Inst, and Meth. A, 509(1-3): 157-163, 2003 и в Llopart, X., et al., «Medipix2: A 64-k pixel readout chip with 55 mum square elements working in a single photon counting mode», IEEE Trans. Nucl. Sci. 49(5): 2279-2283, 2002. Предпочтительно, детектор с разрешением по энергиям адаптирован так, что выдает по меньшей мере три сигнала детектирования с разрешением по энергиям для по меньшей мере трех различных элементов дискретизации разрешения по энергиям. Однако выгодно иметь даже более высокое разрешение по энергиям для того, чтобы увеличить чувствительность и устойчивость к шуму КТ системы визуализации.

Данные, полученные блоком 6 детектора, предоставляются устройству 10 для формирования изображения для формирования изображения по меньшей мере одного из объекта и субстанции, которая может присутствовать внутри объекта, например контрастной субстанции в сосудах сердца человека.

Реконструированное изображение может, наконец, быть передано на дисплей 11 для показа изображения. Также устройство для формирования изображения предпочтительно управляется блоком 9 управления.

Субстанция внутри объекта предпочтительно представляет собой контрастное вещество, например, содержащее гадолиний или йод.

В дальнейшем, вариант осуществления способа визуализации для визуализации объекта в соответствии с настоящим изобретением будет описан более подробно.

Вначале рентгеновский источник 2 вращается вокруг оси вращения R или направления z, а объект не двигается, т.е. рентгеновский источник 2 перемещается по круговой траектории вокруг объекта. В другом варианте осуществления рентгеновский источник может двигаться по другой траектории, например спиральной траектории, относительно объекта. Рентгеновский источник 2 испускает рентгеновское излучение, проходящее через объект, в котором в данном варианте осуществления присутствует субстанция. Субстанция представляет собой, например, контрастное вещество, такое как йод или гадолинийсодержащее контрастное вещество, которое было заранее введено. Объект представляет собой, например, сосуд сердца человека, причем контрастное вещество присутствует в данном сосуде после того, как было введено контрастное вещество. Рентгеновское излучение, которое прошло через объект и субстанцию внутри объекта, детектируют детектором 6, который формирует сигналы детектирования. Сигналы детектирования, которые соответствуют одному и тому же положению рентгеновского источника 2 и детектора 6 относительно объекта, и которые получены в одно и то же время, образуют проекцию. Геометрия сбора данных адаптирована так, что получают обрезанные проекции.

Далее обрезанные проекции и необрезанные проекции будут описаны в примерах более подробно применительно к фиг.2а, 2b, 3а, 3b.

Фиг.2а схематически демонстрирует геометрию сбора данных для получения необрезанных проекций. Луч 4, который испускается источником 2 излучения, детектируется детектором 6 после прохождения через первый объект 20 и второй объект 21. Размеры детектора 6 и луча 4 заданы таким образом, что второй объект 21, в котором расположен первый объект 20, расположен полностью в луче 4. Соответствующая необрезанная проекция P_n схематически показана на фиг.2b, на которой поглощение µ показано в зависимости от положения ν на детекторе 6. В положении ν₁ и в положении ν₃ луч 4 не проходит через объект 21, так что поглощение µ равно нулю. В положении ν₂ соответствующий рентгеновский луч 4 проходит через первый объект 21 вдоль траектории, являющейся длиннейшей из возможных траекторий через первый объект 21, так что поглощение µ достигает максимума в указанном положении ν₂.

Фиг.3а схематически демонстрирует геометрию сбора данных для получения обрезанных проекций. Источник 2 излучения формирует луч 4 излучения, проходящий через первый объект 20 и второй объект 21, причем луч 4 излучения детектируют детектором 6 после прохождения через первый объект 20 и второй объект 21. Размер луча 4 излучения задан так, что первый объект 20 полностью расположен в луче 4 излучения. Размер луча 4 излучения, кроме того, задан так, что получают проекции, которые достаточны для реконструирования первого объекта 20. Более того, размер луча 4 излучения задан так, что второй объект 21 не полностью расположен в луче 4 излучения. Предпочтительным является, чтобы размеры луча 4 излучения были заданы так, чтобы доза, получаемая вторым объектом 21, была настолько мала, насколько это возможно, при получении проекций, достаточных для реконструирования первого объекта 20. Фиг.3b схематически демонстрирует обрезанную проекцию P_t, которая может быть получена с использованием геометрии сбора данных, показанной на фиг.3а. Фиг.3b демонстрирует поглощение µ, зависящее от положения ν на детекторе 6. В положениях на детекторе ν₁ и ν₂ излучение не детектировали, и детектируемое поглощение µ поэтому равно нулю. Поскольку по сравнению с проекцией P_n, показанной на фиг.2b, на проекции P_t данные проецирования потеряны, и поскольку проекция P_t содержит ступеньки в положениях ν₃ и ν₄, реконструкция первого объекта 20 с использованием обрезанных проекций, таких как проекция P_t, при осуществлении с помощью известных систем визуализации дает артефакты в соответствующем реконструированном изображении.

На фиг.2а, 2b, 3а, 3b и в соответствующем описании обрезанные и необрезанные проекции в качестве примера описаны в одной плоскости, перпендикулярной оси z или оси вращения R. В данном варианте осуществления детектор 6 представляет собой двумерный детектор, и луч 4 представляет собой конический луч. Поэтому получают двумерные проекции. В данном варианте осуществления необрезанная проекция, следовательно, представляет собой проекцию, которая, например, также не обрезана по направлению z.

В соответствии с настоящим изобретением необрезанные проекции определяют из полученных обрезанных проекций с помощью вычислительного блока 12. Для того чтобы определить такие необрезанные проекции k-краевую составляющую субстанции внутри первого объекта 20 определяют из обрезанных проекций, т.е. из сигналов детектирования. Далее это будет описано более подробно.

Информацией на входе вычислительного блока 12 являются разрешенные по энергиям сигналы d_i детектирования для множества из минимум 3-х элементов b_i дискретизации разрешения по энергиям. Каждый элемент b_i дискретизации разрешения по энергиям обладает известной спектральной чувствительностью D_i(E). Кроме того, эмиссионный спектр Т(Е) полихроматической рентгеновской трубки 2, как правило, известен или может быть измерен заранее. Пример такого эмиссионного спектра Т(Е) полихроматической рентгеновской трубки схематически показан на фиг.4. В устройстве для формирования изображения 10, в частности в вычислительном блоке 12, формирование сигналов d_i детектирования моделируется в виде линейной комбинации фотоэлектрического эффекта со спектром Р(Е), эффекта Комптона со спектром С(Е) и k-краевого эффекта субстанции с k-краем в представляющем интерес энергетическом диапазоне и спектром К(Е). В другом варианте осуществления, если субстанция, такая как контрастное вещество, не присутствует внутри объекта, формирование сигналов d_i детектирования моделируется в виде линейной комбинации фотоэлектрического эффекта, эффекта Комптона и k-краевого эффекта объекта.

Примеры спектров Р(Е), С(Е) и К(Е) показаны на фиг.5.

Формирование сигналов детектирования и, следовательно, обрезанных проекций может быть смоделировано следующей линейной системой:

где ρ_photo, ρ_compton и ρ_k-edge являются произведениями плотности на длину для фотоэлектрической составляющей, комптоновской составляющей и k-краевой составляющей, соответственно.

Поскольку по меньшей мере три сигнала d₁, d₂, d₃ детектирования доступны для по меньшей мере трех элементов дискретизации разрешения по энергиям b₁, b₂, b₃ детектора 6, получается система из по меньшей мере трех уравнений с тремя неизвестными, которыми являются три произведения плотности на длину, которая может, таким образом, быть решена известными численными методами в вычислительном блоке 12. Если доступно более трех элементов дискретизации разрешения по энергиям, предпочтительным является применение метода максимального правдоподобия, который принимает во внимание статистику шума измерения. Как правило, трех элементов дискретизации разрешения по энергиям достаточно. Для того чтобы увеличить чувствительность и устойчивость к шуму, однако, предпочтительным является получение большего количества сигналов детектирования для большего количества элементов дискретизации разрешения по энергиям. Каждый элемент дискретизации разрешения по энергиям имеет другую спектральную чувствительность D_i(E).

Поскольку, например, при использовании уравнения (1), для каждого сигнала детектирования, который детектирует рентгеновский луч, который прошел через вещество внутри первого объекта 20, определено k-краевое произведение плотности на длину ρ_k-edge, поскольку произведение плотности на длину ρ_k-edge k-краевой составляющей включает в себя только значения в положении детектора, в котором был детектирован рентгеновский луч, который прошел через вещество, и поскольку луч 4 излучения имеет такую форму, что первый объект 20, содержащий вещество, полностью расположен в данном луче 4 излучения, определенные произведения плотности на длину ρ_k-edge k-краевой составляющей формируют необрезанную проекцию Р_х, которая схематически показана на фиг.3b.

Определенные необрезанные проекции передаются в блок реконструкции 13. Поскольку рентгеновский источник 2 двигается относительно объекта, сигналы детектирования и, следовательно, определенные необрезанные проекции соответствуют рентгеновским лучам, прошедшим через объект и вещество в различных угловых направлениях. Таким образом, k-краевое изображение может быть реконструировано с помощью обычных методов реконструкции КТ, таких как обратная проекция с фильтрацией произведений плотности на длину ρ_k-edge, формирующих необрезанные проекции. Поскольку блок 13 реконструкции использует только необрезанные проекции, реконструированное изображение первого объекта, т.е. субстанции внутри первого объекта, содержит меньше артефактов, чем изображения, которые были реконструированы с помощью известной системы визуализации с использованием обрезанных проекций.

Если объект 20 представляет собой, например, сосудистую структуру сердца человека и если, например, субстанция в сосудистой структуре представляет собой контрастное вещество, такое как йодсодержащее или гадолинийсодержащее контрастное вещество, может быть реконструировано контрастное вещество в сосудистой структуре сердца человека, т.е. сосудистой структуре в сердце человека, являющейся в данном примере первым объектом 20 (коронарная ангиография).

Поскольку только первый объект 20 должен быть облучен так, что получают проекции, достаточные, чтобы реконструировать первый объект, может применяться геометрия сбора данных, такая как схематически показанная на фиг.3а, которая позволяет уменьшить общую дозу, полученную вторым объектом 21, являющимся, например, пациентом, без понижения качества реконструированных изображений. Или же качество реконструированных изображений может быть еще улучшено посредством увеличения интенсивности луча 4 излучения, без увеличения общей дозы, полученной вторым объектом 21, поскольку, по сравнению с геометрией сбора данных, показанной на фиг.2а, облучают только небольшую часть второго объекта 21.

При том, что настоящее изобретение было проиллюстрировано и подробно описано с помощью чертежей и вышеприведенного описания, такие иллюстрация и описание должны рассматриваться как пояснительные или типичные, а не ограничительные. Настоящее изобретение не ограничено описанными вариантами осуществления.

Объект, в частности первый объект, может представлять собой целый объект или только часть объекта. Указанная часть объекта может являться представляющей интерес областью, которая предварительно определена, например, пользователем. Вместо определения k-краевой составляющей субстанции внутри объекта k-краевая составляющая самого объекта может быть определена и использована, чтобы определить необрезанные проекции.

Объект может представлять собой любой объект, в частности, объект может также представлять собой технический объект. Более того, субстанция может представлять собой любую субстанцию, k-краевая составляющая которой может быть определена системой визуализации, в частности, k-краевая составляющая которой расположена внутри энергетического диапазона, детектируемого системой визуализации.

Другие вариации описанных вариантов осуществления могут быть поняты и осуществлены специалистами в данной области техники при применении на практике заявленного изобретения, начиная с изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения.

В формуле изобретения слово "содержащий" не исключает другие элементы и этапы, а использование единственного числа не исключает множественного числа.

Компьютерная программа может храниться/распространяться на подходящем носителе, таком как оптический носитель хранения или твердотельный носитель, поставляемый вместе с или как часть других аппаратных средств, но может также распространяться в других формах, таких как через Интернет или другие проводные или беспроводные телекоммуникационные системы.

Никакие ссылочные позиции в формуле изобретения не должны пониматься как ограничивающие объем.

Изобретение относится к системе визуализации, способу визуализации и компьютерной программе для визуализации объекта. Сущность изобретения заключается в том, что система визуализации содержит источник (2) полихроматического излучения и детектор (6) излучения с разрешением по энергиям. Система визуализации, кроме того, содержит приводное устройство для движения объекта (20) и источника излучения (2) друг относительно друга для того, чтобы получать обрезанные проекции с разных направлений. Вычислительный блок определяет k-краевую составляющую по меньшей мере одного из объекта (20) и субстанции внутри объекта (20) из обрезанных проекций и определяет необрезанные проекции из определенной k-краевой составляющей. Блок реконструкции реконструирует объект с использованием необрезанных проекций. Технический результат - повышение качества изображения. 6 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система визуализации для визуализации объекта (20), содержащая:
- источник (2) полихроматического излучения для испускания полихроматического излучения,
- детектор (6) излучения с разрешением по энергиям для получения сигналов детектирования с разрешением по энергиям в, по меньшей мере, трех элементах дискретизации разрешения по энергиям, зависящих от излучения после прохождения через объект (20),
- приводное устройство (7, 8) для движения объекта (20) и источника излучения относительно друг друга, для того чтобы получать обрезанные проекции (P_t) с разных направлений, причем обрезанные проекции (P_t) содержат сигналы детектирования,
- вычислительный блок (12) для определения k-краевой составляющей по меньшей мере одного из объекта (20) и субстанции внутри объекта (20) из обрезанных проекций (P_t) и для определения необрезанных проекций (Р_х) из определенной k-краевой составляющей,
- блок реконструкции (13) для реконструирования объекта (20) с использованием необрезанных проекций (Р_х).

2. Система визуализации по п.1, в которой вычислительный блок (12) адаптирован для определения k-краевой составляющей путем решения системы уравнений, описывающей сигналы детектирования обрезанных проекций (P_t) как комбинацию k-краевого эффекта по меньшей мере одного из объекта (20) или субстанции внутри объекта (20), фотоэлектрического эффекта и эффекта Комптона, причем каждый вносит соответствующую составляющую в сигналы детектирования.

3. Система визуализации по п.2, в которой вычислительный блок (12) адаптирован для применения модели, которая принимает во внимание эмиссионный спектр (Т(Е)) источника излучения и спектральную чувствительность (D_i(E)) детектора (6).

4. Система визуализации по п.1, в которой источник (2) полихроматического излучения представляет собой полихроматический рентгеновский источник (2) и в которой детектор (6) излучения с разрешением по энергиям представляет собой рентгеновский детектор (6) с разрешением по энергиям.

5. Система визуализации по п.1, причем система визуализации адаптирована для визуализации объекта (20), являющегося первым объектом (20), расположенным внутри второго объекта (21),
причем источник (2) полихроматического излучения адаптирован для облучения только первого объекта (20), так что получают обрезанные проекции (P_t), которые достаточны для реконструирования первого объекта (20).

6. Система визуализации по п.5, в которой система визуализации адаптирована для осуществления этапа предварительного получения для получения проекций, достаточных для определения участка внутри второго объекта (21), в котором расположен первый объект (20), и
в которой источник (2) полихроматического излучения адаптирован для облучения только определенного участка, так что получают обрезанные проекции (P_t), которые достаточны для реконструирования определенного участка.

7. Устройство формирования изображения для формирования изображения объекта (20), причем устройству для формирования изображения предоставляются обрезанные проекции (P_t), содержащие сигналы детектирования с разрешением по энергиям в, по меньшей мере, трех элементах дискретизации разрешения по энергиям, обрезанные проекции (P_t) получают с разных направлений посредством движения объекта (20) и источника (2) полихроматического излучения для испускания полихроматического излучения относительно друг друга, сигналы детектирования получают в зависимости от излучения после прохождения через объект (20) посредством детектора (6) излучения с разрешением по энергиям, где устройство для формирования изображения включает в себя:
- вычислительный блок (12) для определения k-краевой составляющей по меньшей мере одного из объекта (20) и субстанции внутри объекта (20) из обрезанных проекций (P_t) и для определения необрезанных проекций (Р_х) из определенной k-краевой составляющей,
- блок (13) реконструкции для реконструирования объекта (20) с использованием необрезанных проекций (Р_х).

8. Способ визуализации для визуализации объекта (20), включающий в себя этапы:
- испускания полихроматического излучения источником (2) полихроматического излучения,
- получения сигналов детектирования с разрешением по энергиям в, по меньшей мере, трех элементах дискретизации разрешения по энергиям, зависящих от излучения после прохождения через объект (20), детектором (6) излучения с разрешением по энергиям,
- движения объекта (20) и источника излучения относительно друг друга с помощью приводного устройства для того, чтобы получать обрезанные проекции (P_t) с разных направлений, причем обрезанные проекции (P_t) содержат сигналы детектирования,
- определения k-краевой составляющей по меньшей мере одного из объекта (20) и субстанции внутри объекта (20) из обрезанных проекций (P_t) и определения необрезанных проекций (Р_х) из определенной k-краевой составляющей вычислительным блоком,
- реконструирования объекта (20) с использованием необрезанных проекций (Р_х) блоком (13) реконструкции.

9. Способ формирования изображения для формирования изображения объекта (20), причем способу формирования изображения предоставляются обрезанные проекции (P_t), содержащие сигналы детектирования с разрешением по энергиям в, по меньшей мере, трех элементах дискретизации разрешения по энергиям, обрезанные проекции (P_t) получают с разных направлений посредством движения объекта (20) и источника (2) полихроматического излучения для испускания полихроматического излучения относительно друг друга, сигналы детектирования получают в зависимости от излучения после прохождения через объект (20) посредством детектора (6) излучения с разрешением по энергиям, где способ формирования изображения включает в себя этапы:
- определения k-краевой составляющей по меньшей мере одного из объекта (20) и субстанции внутри объекта (20) из обрезанных проекций (P_t),
- определения необрезанных проекций (Р_х) из определенной k-краевой составляющей вычислительным блоком,
- реконструирования объекта (20) с использованием необрезанных проекций (Р_х) блоком реконструкции (13).

10. Машиночитаемый носитель, имеющий код, сохраненный на нем, предписывающий компьютеру осуществлять этапы способа визуализации по п.8.

11. Машиночитаемый носитель, имеющий код, сохраненный на нем, предписывающий компьютеру осуществлять этапы способа формирования изображения по п.9.