УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ВИЗУАЛИЗАЦИИ Российский патент 2019 года по МПК A61B6/00 A61B6/03 G21K1/02 

Настоящее изобретение относится к устройству визуализации и соответствующему способу визуализации, в частности, для КТ (компьютерной томографии).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ Детекторы счета фотонов для компьютерной томографии (КТ-детекторы счета фотонов) имеют недостаток, так называемого, наложения импульсов. В экстремальном случае очень большого потока (т.е. излучения, падающего на детектор) возникает полная перегрузка сильным сигналом, когда детектор полностью насыщается и совсем не выдает никаких счетных импульсов. К сожалению, это может происходить регулярно для всех пикселей детектора, которые измеряют лишь очень небольшую длину луча пучка излучения сквозь объект исследования, например, пациента. Другими словами, все проекции могут быть усеченными, в частности, с обеих сторон, где излучение не проходит через объект или проходит только сквозь тонкую часть объекта. Данный тип усеченных проекций абсолютно нежелателен для реконструкции изображений. В частности, количественная реконструкция становится почти невозможной.

Было сделано несколько попыток, чтобы решить проблему этого эффекта наложения импульсов и усеченных проекций. Например, заявка WO 2013/093726 A1 раскрывает устройство обнаружения, содержащее блок определения наложения импульсов для определения, вызываются ли импульсы обнаруженного сигнала, указывающие на обнаруженные фотоны, кумулятивным событием или некумулятивным событием, при этом блок генерации значений обнаружения генерирует значения обнаружения в зависимости от импульсов сигнала обнаружения и в зависимости от определения, вызван ли соответствующий импульс сигнала обнаружения кумулятивным событием или некумулятивным событием. В случае вызова кумулятивными событиями, импульс сигнала обнаружения может отвергаться во время генерации значений обнаружения. Это позволяет повысить качество генерируемых значений обнаружения.

Международная патентная заявка WO2013/182928A1 раскрывает систему КТ, включающую в себя один или более процессоров, которые запрограммированы с возможностью приема сгенерированных рентгеновских данных и разложения принятых данных проекций изображения на показатели относительных положений множества элементов при разных ориентациях гентри.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является обеспечение устройства визуализации и соответствующего способа визуализации, обеспечивающих альтернативное решение для устранения проблем, проистекающих вследствие эффекта наложения импульсов и усеченных проекций.

В первом аспекте настоящего изобретения предлагается устройство визуализации, содержащее:

- источник излучения для испускания излучения из фокальной области через зону визуализации,

- блок обнаружения для обнаружения излучения из упомянутой зоны визуализации, при этом упомянутый блок обнаружения содержит антирассеивающую решетку и детектор,

- гентри, на котором установлены упомянутый источник излучения и упомянутый блок обнаружения, и который допускает поворот упомянутого источника излучения и упомянутого блока обнаружения вокруг упомянутой зоны визуализации, и

- контроллер для управления упомянутым блоком обнаружения, чтобы обнаруживать излучение во множестве положений проекций во время поворота вокруг упомянутой зоны визуализации, и для манипуляции положением, настройкой и/или ориентацией, по меньшей мере, части упомянутого источника излучения и/или упомянутого блока обнаружения в первых положениях проекций таким образом, что излучение, падающее на детектор в упомянутых первых положениях проекций, ослабляется упомянутой антирассеивающей решеткой в большей степени по сравнению со вторыми положениями проекций, представляющими собой остальные положения проекций.

В дополнительном аспекте настоящего изобретения предлагается соответствующий способ визуализации, содержащий следующие этапы, на которых:

- испускают излучение из фокальной области через зону визуализации посредством источника излучения,

- обнаруживают излучение из упомянутой зоны визуализации посредством блока обнаружения, содержащего антирассеивающую решетку и детектор,

- поворачивают упомянутый источник излучения и упомянутый блок обнаружения вокруг упомянутой зоны визуализации во время испускания излучения и обнаружения, и

- управляют упомянутым блоком обнаружения, чтобы обнаруживать излучение во множестве положений проекций во время поворота вокруг упомянутой зоны визуализации, и для манипуляции положением, настройкой и/или ориентацией, по меньшей мере, части упомянутого источника излучения и/или упомянутого блока обнаружения в первых положениях проекций таким образом, что излучение, падающее на детектор в упомянутых первых положениях проекций, ослабляется упомянутой антирассеивающей решеткой в большей степени по сравнению со вторыми положениями проекций, представляющими собой остальные положения проекций.

В других дополнительных аспектах настоящего изобретения предлагается компьютерная программа, которая содержит средство программного кода для предписания компьютеру выполнения этапов способа, раскрытого в настоящей заявке, когда упомянутая компьютерная программа выполняется на компьютере, а также долговременный машиночитаемый носитель записи, который хранит компьютерный программный продукт, который, при выполнении процессором, вызывает выполнение способа, раскрытого в настоящем описании.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения определяются в зависимых пунктах формулы изобретения. Следует понимать, что заявленный способ имеет варианты осуществления, подобные и/или идентичные вариантам осуществления заявленного устройства и определенным в зависимых пунктах формулы изобретения.

Настоящее изобретение основано на концепции ослабления потока, который падает на детектор время от времени, т.е. в некотором числе положений проекций из всех положений проекций, в которых излучение обнаруживается вокруг зоны визуализации, в которой расположен объект исследования, при этом упомянутые положения проекций распределены вокруг зоны визуализации. В данном контексте, термин «положение проекции» следует понимать как соответствующие положению гентри, углу гентри или углу проекции, т.е. угловому положению источника излучения и блока обнаружения, в котором обнаруживают излучение. Ослабление первичного потока (т.е. интенсивности первичного излучения, достигающего детектора) обеспечивают в соответствии с настоящим изобретением посредством манипуляции положением, настройкой и/или ориентацией, по меньшей мере, части источника излучения и/или блока обнаружения так, что антирассеивающая решетка, которую обычно обеспечивают только для ослабления рассеянного излучения так, что пиксели детектора полностью освещаются излучением, падающим из зоны визуализации, обеспечивает дополнительное ослабление упомянутого излучения. Другими словами, в упомянутых первых положениях проекций антирассеивающая решетка обеспечивает частичное затенение детектора, в частности, каждого пикселя детектора, чтобы ослаблять первичный поток на каждом пикселе детектора для исключения эффекта наложения импульсов на упомянутых пикселях детектора. Данное ослабление потока будет способствовать точному измерению полных проекций, т.е. ослабленный поток не будет (или будет, по меньшей мере, в меньшей степени) приводить к эффекту наложения импульсов на пикселях детектора в первых положениях проекций.

Необходимо отметить, что «первое положение проекции» следует понимать как положение проекции, в котором проекцию получают с настройкой положения и/или ориентации упомянутого источника излучения и/или упомянутого блока обнаружения, т.е. относительно друг друга, которая отличается от настройки упомянутых параметров, применяемых в упомянутых «вторых положениях проекций». Во вторых положениях проекций применяются стандартные (номинальные) настройки, как при традиционном сканировании, вследствие чего настройки, в общем, идентичны для всех вторых положений проекций. В первых положениях проекций применяются настройки, отличающиеся от настроек во вторых положениях проекций, вследствие чего, во всех первых положениях проекций можно применять одинаковые настройки или можно применять разные настройки для каждых отдельных первых положений проекций или групп положений проекций.

В варианте осуществления упомянутые положения проекций распределены вокруг упомянутой зоны визуализации. Например, первые положения проекций ровно распределены вокруг упомянутой зоны визуализации или расположены в соответствии с положением, ориентацией и/или размером объекта исследования. Другими словами, в одном варианте осуществления первые положения проекций предпочтительно расположены не рядом друг с другом в угловом направлении, но между последовательными первыми положениями проекций. Во вторых положениях проекций источник излучения и/или блок обнаружения располагают и/или ориентируют так, чтобы антирассеивающая решетка не приводила к дополнительному затенению элементов обнаружения (т.е. к дополнительному ослаблению падающего излучения), но чтобы все излучение падало на соответствующие элементы обнаружения. Упомянутое расположение повышает качество реконструированных изображений, которые реконструируются по излучению, обнаруженному в первых и вторых положениях проекций. В другом варианте осуществления, в некотором большем угловом диапазоне расположены только первые положения проекций, так как, при положениях проекций в данном угловом диапазоне, может проявляться эффект наложения импульсов, например, из-за положения пациента, которое может быть таким, что первичное излучение попадает непосредственно на детектор и не проходит сквозь пациента в боковых зонах детектора.

В другом варианте осуществления упомянутый контроллер сконфигурирован с возможностью управления упомянутым источником излучения и/или упомянутым блоком обнаружения, чтобы изменять их положение и/или ориентацию относительно друг друга в первых положениях проекций во время поворота вокруг упомянутой зоны визуализации. Например, если проекции получают непосредственно сверху или снизу пациента, то все испускаемое излучение может проходить сквозь пациента и, следовательно, ослабляется пациентом. Но, если проекции получают сбоку от пациента, то часть излучения (над и под пациентом) может попадать непосредственно на детектор, поскольку данная часть излучения не проходит сквозь пациента. Следовательно, в данных угловых диапазонах положением и/или ориентацией источника излучения и блока обнаружения или, по меньшей мере, их части относительно друг друга можно манипулировать для обеспечения первых положений проекций в данных угловых диапазонах, чтобы получать в них вышеописанное (искусственное) затенение, тогда как в остальных угловых диапазонах располагаются вторые положения проекций.

В дополнительном варианте осуществления упомянутое управление может быть даже более адаптивным настолько, что величину манипуляции относительными ориентацией и/или положением, и/или настройкой можно изменять непрерывно или несколько раз во время одного поворота. Например, при сравнении проекции с левой стороны пациента и с правой стороны пациента, манипуляцию можно даже производить в противоположном направлении.

В предпочтительном варианте, перед разными манипуляциями положением, настройкой и/или ориентацией, по меньшей мере, части источника излучения и/или блока обнаружения производят калибровочные измерения, чтобы определить степень, до которой ослабляется излучение, которое достигает разных элементов обнаружения, поскольку, в зависимости от конструкции источника излучения и блока обнаружения, элементы обнаружения могут затеняться неравномерно по всему детектору. Затем данные калибровочные измерения можно использовать в процессе реконструкции для коррекции обнаруженного излучения в первых положениях проекций.

Для обеспечения манипуляции положением, настройкой и/или ориентацией, по меньшей мере, части источника излучения и/или блока обнаружения существуют различные возможности, которые можно использовать по-отдельности или в произвольной комбинации.

В одном варианте осуществления контроллер сконфигурирован с возможностью управления упомянутым источником излучения или, по меньшей мере, его частью, чтобы изменять его относительное положение и/или ориентацию относительно блока обнаружения в упомянутых первых положениях проекций по сравнению с упомянутыми вторыми положениями проекций. Другими словами, в упомянутых вторых положениях проекций источник излучения находится в его «номинальных» (или «стандартных») положении и ориентации относительно блока обнаружения, тогда как в первых положениях проекций упомянутые «номинальные» положение и ориентация больше не задаются, а в некоторой степени изменяются с целью достижения требуемого затенения элементов обнаружения.

В другом варианте осуществления контроллер сконфигурирован с возможностью управления источником излучения, чтобы изменять его фокальное пятно относительно детектора в упомянутых первых положениях проекций по сравнению с упомянутыми вторыми положениями проекций. В частности, можно изменять положение фокального пятна в трансаксиальной плоскости, проходящей через фокальное пятно. Положение фокального пятна может быть идентичным для всех первых положений проекций или может быть даже варьирующимся между первыми положениями проекций, например, адаптируемым на основании параметров объекта исследования, например, положения объекта, как поясняется ниже. Это обеспечивает простое средство для получения требуемого затенения в первых положениях проекций посредством всего лишь изменения настройки (например, блока фокусировки) источника излучения или манипуляции положением и/или ориентацией части (например, блока фокусировки) источника излучения. Источники излучения, имеющие изменяемое и управляемое фокальное пятно, широко известны в данной области техники, например, из заявки WO 2010/133920 A1, при этом изменение фокального пятна можно получать, например, с помощью подходящей электронной оптики. Изменение фокального пятна может быть от нескольких мм до нескольких см. При этом, соответствующие изменения интенсивности могут составлять несколько 10%.

В еще одном варианте осуществления контроллер сконфигурирован с возможностью управления упомянутым блоком обнаружения или, по меньшей мере, его частью, чтобы изменять его относительное положение и/или ориентацию относительно источника излучения в упомянутых первых положениях проекций по сравнению с упомянутыми вторыми положениями проекций. Следовательно, вместо манипуляции источником излучения, в данном варианте осуществления манипулируют блоком обнаружения или, по меньшей мере, его частью. Методы манипуляции положением и/или ориентацией блока обнаружения широко известны в данной области техники. Например, заявка WO 2010/133920 A1 описывает наклон антирассеивающей решетки, который можно использовать как одно возможное средство для достижения требуемого изменения положения, настройки и/или ориентации, по меньшей мере, части блока обнаружения. Следовательно, в конкретных исполнениях можно управлять только антирассеивающей решеткой (т.е. частью блока обнаружения), только детектором или обоими элементами, чтобы изменять их относительное положение и/или ориентацию относительно источника излучения. Например, блок обнаружения в целом можно сдвигать до некоторой степени в направлении поворота вокруг зоны визуализации.

Данное изменение положения, настройки и/или ориентации блока обнаружения или, по меньшей мере, его части можно получать в варианте осуществления посредством управления упомянутой антирассеивающей решеткой, чтобы изменять угол ее пластин в упомянутых первых положениях проекций по сравнению с упомянутыми вторыми положениями проекций. Следовательно, в то время, как пластины находятся в «номинальном» положении, когда источник излучения и блок обнаружения находятся в упомянутых вторых положениях проекций, чтобы блокировать только рассеянное излучение, пластинам придают разный наклон относительно фокального пятна источника излучения, чтобы они обеспечивали требуемое затенение элементов обнаружения. Таким образом, в данном варианте осуществления пластины являются наклоняемыми, по меньшей мере, до некоторой степени.

В другом варианте осуществления обеспечен исполнительный механизм для манипуляции относительным положением и/или ориентацией источника излучения относительно блока обнаружения и/или для манипуляции относительным положением и/или ориентацией блока обнаружения относительно источника излучения. Упомянутый исполнительный механизм может быть реализован произвольным образом, например, с помощью электродвигателя, пьезоэлемента или любого другого подходящего средства.

В еще одном варианте осуществления устройство визуализации содержит блок реконструкции для реконструкции изображения от обнаруженного излучения. Такая реконструкция на основе обнаруженного излучения широко известна в данной области техники и не нуждается в подробном описании в настоящей заявке.

В предпочтительно варианте упомянутый блок реконструкции сконфигурирован с возможностью использования излучения, обнаруженного в упомянутых первых положениях проекций для экстраполяции данных усеченных проекций, полученных от излучения, обнаруженного во вторых положениях проекций. Усеченные проекции являются общеизвестной проблемой в КТ. По данной причине настоящее изобретение направлено на решение упомянутой проблемы посредством полного устранения перегрузки детектора сильным сигналом. В случае, если усеченные проекции неизбежны, но с умеренной степенью усечения, проекции могут быть завершены (для случаев усечения <20%) с приемлемыми результатами визуализации. Преимущества состоят в уменьшении числа артефактов изображения, а также снижении шума, так как детекторы, подвергаемые воздействию наложений импульсов большой величины, снижают свой DQE (квантовый выход регистрации). Если первичный поток снижается, то DQE повышается, несмотря на меньшее число фотонов, попадающих на детектор. В результате, снижается шум в реконструированном изображении.

В конечном счете, это обеспечивает повышение точности реконструированных изображений.

В предпочтительном варианте упомянутый контроллер сконфигурирован с возможностью манипуляции положением, настройкой и/или ориентацией, по меньшей мере, части упомянутого источника излучения и/или упомянутого блока обнаружения в первых положениях проекций, которые составляют более, чем 0,1% и менее, чем 50%, в частности, более, чем 1% и менее, чем 25% от всех положений проекций.

В другом предпочтительном варианте осуществления упомянутый контроллер сконфигурирован с возможностью манипуляции положением, настройкой и/или ориентацией, по меньшей мере, части упомянутого источника излучения и/или упомянутого блока обнаружения в первых положениях проекций в зависимости от положения объекта исследования внутри зоны визуализации. В таком случае, положение объекта исследования (например, пациента) предпочтительно получают заранее, например, с использованием первоначального поискового сканирования или с помощью другого средства определения положения.

Кроме того, в варианте осуществления упомянутый контроллер сконфигурирован с возможностью манипуляции положением, настройкой и/или ориентацией, по меньшей мере, части упомянутого источника излучения и/или упомянутого блока обнаружения в первых положениях проекций так, что излучение, падающее на зоны детектора с максимальным потоком излучения в упомянутых вторых положениях проекций, в наибольшей степени ослабляется упомянутой антирассеивающей решеткой.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Приведенные и другие аспекты изобретения будут очевидны из последующего пояснения со ссылкой на нижеописанные варианты осуществления. На последующих чертежах

Фиг. 1 – схематическое изображение устройства визуализации в соответствии с настоящим изобретением,

Фиг. 2 – позиционирование источника излучения относительно блока обнаружения во втором положении проекции (фиг. 2A) и первом положении проекции (фиг. 2B),

Фиг. 3 – позиционирование блока обнаружения относительно источника излучения во втором положении проекции (фиг. 3A) и первом положении проекции (фиг. 3B),

Фиг. 4 – изображение изменения наклона пластин антирассеивающей решетки между вторым положением проекции (фиг. 4A) и первым положением проекции (фиг. 4B),

Фиг. 5 - пример распределения первых и вторых положений проекций вокруг зоны визуализации, и

Фиг. 6 – блок-схема последовательности операций способа визуализации в соответствии с настоящим изобретением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 1 схематично представляет пример устройства 12 визуализации в соответствии с настоящим изобретением для визуализации объекта, являющегося в настоящем примере устройством компьютерной томографии (КТ-устройством). КТ-устройство 12 включает в себя гентри 1, который выполнен с возможностью поворота вокруг оси R вращения, которая продолжается параллельно z-направлению. Источник 2 излучения (называемый также источником фотонов), который в настоящем варианте осуществления представляет собой полихроматическую рентгеновскую трубку, установлен на гентри 1. Источник 2 излучения снабжен коллиматором 3, который формирует в настоящем варианте осуществления конический пучок 4 излучения из излучения (фотонов), генерируемого(ых) источником 2 излучения. Излучение пересекает объект исследования, например, пациента, расположенный в зоне 5 визуализации (называемой также зоной исследования), которая в настоящем варианте осуществления является цилиндрической. После пересечения зоны 5 визуализации, пучок 4 излучения падает на блок 6 обнаружения, который содержит двумерную поверхность обнаружения. Блок 6 обнаружения также установлен на гентри 1.

КТ-устройство 12 содержит два электродвигателя 7, 8. Гентри 1 приводится в движение с, предпочтительно, постоянной, но регулируемой угловой скоростью электродвигателем 7. Электродвигатель 8 предназначен для смещения объекта, например, пациента, который расположен на столе для пациента в зоне 5 визуализации, параллельно направлению оси R вращения или z-оси. Данные электродвигатели 7, 8 управляются блоком 9 управления, например, таким образом, что источник 2 излучения, блок 6 обнаружения и зона 5 визуализации перемещаются друг относительно друга по спиральной траектории. Однако, возможно также, что объект не перемещается, но поворачиваются только источник 2 излучения и блок 6 обнаружения, т.е. что источник 2 излучения перемещается по кольцевой траектории относительно объекта или зоны 5 визуализации. Кроме того, в другом варианте осуществления коллиматор 3 может быть предназначен для формирования пучка другой формы, в частности, веерного пучка, и блок 6 обнаружения может содержать поверхность обнаружения, которая выполнена по форме, соответствующей пучку другой формы, в частности, веерному пучку.

Во время относительного перемещения источника 2 излучения и зоны 5 визуализации, блок 6 обнаружения генерирует значения обнаружения (предпочтительно, одно значение обнаружения на пиксель, т.е. на элемент обнаружения, предпочтительно, двумерной матрицы элементов обнаружения) в зависимости от излучения, падающего на поверхность обнаружения блока 6 обнаружения. Значения обнаружения предпочтительно подаются в блок 10 реконструкции для реконструкции изображения объекта на основании значений обнаружения. Изображение, реконструированное блоком 10 реконструкции, может подаваться в блок 11 отображения для отображения реконструированного изображения. Блок 9 управления предпочтительно также выполнен с возможностью управления источником 2 излучения, блоком обнаружения 6 и блоком 10 реконструкции.

В соответствии с настоящим изобретением, блок 6 обнаружения содержит детектор 61 и антирассеивающую решетку 62, предпочтительно содержащую множество пластин 63, как показано на фиг. 2A. Антирассеивающая решетка предназначена, в общем, для ослабления рассеянного излучения, чтобы гарантировать падение только первичного излучения (первичного потока) на элементы 64 обнаружения детектора 61. Кроме того, блок 9 управления сконфигурирован с возможностью управления упомянутым блоком 6обнаружения, чтобы обнаруживать излучение во множестве положений проекций во время поворота вокруг упомянутой зоны визуализации, и для манипуляции положением, настройкой и/или ориентацией, по меньшей мере, части упомянутого источника 2 излучения и/или упомянутого блока 6 обнаружения в первых положениях проекций (или положением гентри, углом гентри или углом проекции) таким образом, что излучение, падающее на детектор 61 в упомянутых первых положениях проекций, ослабляется упомянутой антирассеивающей решеткой 62 в большей степени по сравнению со вторыми положениями проекций, представляющими собой остальные положения проекций.

Первый вариант осуществления для иллюстрации данного управления схематично изображен на фиг. 2. Фиг. 2A показывает положение фокального пятна 20 источника 2 излучения во втором положении проекции, и фиг. 2B показывает положение фокального пятна, обозначенного на данной фигуре позицией 20’, в первом положении проекции. Фиг. 2A показывает два примерных пучка 4a, 4b излучения, испускаемых из фокального пятна 20 источника 2 излучения и приводящих, после распространения через зону визуализации, к соответствующему элементу 64a обнаружения, 64b вдоль соответствующей пары пластин 63a, 63b антирассеивающей решетки 62. Как показано на фиг. 2A, поясняющей «стандартное» положение фокального пятна 20 источника излучения относительно блока 6 обнаружения, элементы 64 обнаружения полностью освещены, и антирассеивающая решетка 62 ослабляет только рассеянное излучение, но не ослабляет первичный поток пучков 4a, 4b излучения.

Фиг. 2B показывает другое состояние, в котором фокальное пятно, обозначенное позицией 20’, отклонено относительно «стандартного» положения или настройки (обозначенного позицией 20 для сравнения). Теперь пучки 4a’, 4b’ излучения больше не попадают непосредственно на соответствующие элементы 64a, 64b, обнаружения но, по меньшей мере, частично попадают на пластины 63a, 63b решетки, которая, следовательно, частично затеняет элементы 64a, 64b обнаружения, т.е. первичный поток пучка 4a’, 4b’ излучения, падающий, в конечном счете, на элементы 4a, 64b обнаружения, ослабляется по сравнению с состоянием, изображенным на фиг. 2A.

В данном варианте осуществления может быть обеспечен исполнительный механизм (не показанный) для механического изменения положения фокального пятна (т.е. посредством изменения положения части источника излучения), или фокальное пятно может смещаться электронными средствами (т.е. может изменяться настройка источника излучения). В других вариантах осуществления положение источника 2 излучения (в целом) может слегка изменяться, например, электродвигателем 7 или отдельным электродвигателем (не показанным) для перемещения источника излучения относительно гентри 1.

В варианте осуществления фокальное пятно, предпочтительно, сдвинуто в первых положениях проекций в зависимости от положения объекта исследования в пределах зоны 5 визуализации. Положение объекта получают, например, предварительно с помощью первоначального поискового сканирования, на основании которого можно достаточно точно оценить положение. Например, если пациент лежит на столе для пациента не точно посередине, но ближе к левому краю стола для пациента, то часть первичного излучения падает непосредственно на зону 61a детектора с правой стороны (на фиг. 2) детектора 61, без прохождения сквозь пациента, т.е. в данной зоне имеется интенсивный поток излучения. Тогда на элементах обнаружения в пределах упомянутой зоны 61a, вероятно, должно происходить описанное наложение импульсов. В данном случае полезно сдвинуть фокальное пятно, как показано на фиг. 2B, в правую сторону, в результате чего излучение, падающее на элементы обнаружения на правой стороне детектора 61 (т.е., в частности, в зоне 61a), ослабляется упомянутой антирассеивающей решеткой 62 в большей степени, чем излучение, падающее на элементы обнаружения на левой стороне детектора 61 (т.е., в частности, в зоне 61b). Таким образом, эффект наложения импульсов эффективно ослабляется или полностью исключается.

Следовательно, для управления зоной и величиной ослабления излучения (т.е. зоной и величиной затенения) обычно можно использовать величину сдвига фокального пятна. С данной целью можно также использовать вышеупомянутые первоначальные калибровочные измерения.

Кроме того, когда фокальное пятно будут изменять, часто применяемый фильтр-бабочка, содержащий очень крутые края, также будет оказывать значительное влияние на изменения потока. Фильтр-бабочка также можно перемещать в данной ситуации.

Фиг. 3 представляет другой вариант осуществления, в котором положением, настройкой и/или ориентацией источника 2 излучения не манипулируют для первых положений проекций в отличие от вторых положений проекций, но положением, настройкой и/или ориентацией блока 6 обнаружения манипулируют. Фиг. 3A показывает «стандартное» положение, которое уже было показано на фиг. 2A, и фиг. 3B показывает манипулированное положение блока 6 обнаружения. Как указано стрелкой 70, в отличие от стандартного положения, блок 6 обнаружения (в целом) наклонен вокруг оси, которая перпендикулярна плоскости чертежа. В результате данного наклона, элементы 64 обнаружения детектора 61 затемнены по сравнению с ситуацией, показанной на фиг. 3A, что приводит к требуемому ослаблению первичного потока.

В других вариантах осуществления (не показанных), блок 6 обнаружения (в целом) можно сдвигать поступательно (например, в горизонтальном направлении или в направлении вдоль оси, перпендикулярной плоскости чертежа) или поворотно (т.е. вокруг оси поворота вокруг зоны визуализации), что приводит к, по существу, такому же техническому эффекту затенения элементов обнаружения. В еще одних вариантах осуществления, для достижения данной цели можно предусматривать две или более манипуляций в одном или более направлений и/или вдоль одной или более осей с положением и/или ориентацией блока 6 обнаружения.

В данном варианте осуществления можно обеспечить исполнительный механизм 71 для механического изменения положения и/или ориентации блока 6 обнаружения или даже только детектора 61. В других вариантах осуществления положение блока 6 обнаружения (или детектора 61) может немного изменяться, например, с помощью электродвигателя 7 или отдельного электродвигателя (не показанного), например, посредством перемещения блока 6 обнаружения относительно гентри 1.

Фиг. 4 представляет другой вариант осуществления в соответствии с настоящим изобретением. Данная фигура показывает небольшую часть блока обнаружения, в котором пластинами антирассеивающей решетки 62 можно манипулировать для изменения их наклона относительно падающего излучения. Фиг. 4A показывает «стандартное» положение пластин, наглядно представленное примерными пластинами 63a, 63b, в котором падающее излучение 4a, 4b попадает на элементы 64a, 64b обнаружения во вторых положениях проекций. Фиг. 4B показывает манипулированное положение для обнаружения излучения в первых положениях проекций, при этом пластины, обозначенные позициями 63a’, 63b’, расположены с наклоном под отличающимся углом по сравнению с пучками 4a, 4b излучения. Данное решение вновь дает такой технический эффект, что элементы 64a, 64b обнаружения частично затеняются, и поэтому первичный поток, падающий на элементы обнаружения, ослабляется по сравнению с ситуацией, показанной на фиг. 4A.

В данном варианте осуществления можно обеспечить исполнительный механизм 72 для механического изменения наклона пластин, например, пьезоэлементы или небольшие электродвигатели.

Фиг. 5 схематично представляет пример распределения первых и вторых положений проекций вокруг зоны 5 визуализации. Первые положения 80 проекций обозначения символом «×», и вторые положения 81 проекций обозначены символом «o». В практических случаях, более, чем 0,1% и менее, чем 50%, или более, чем 1% и менее, чем 25% от всех положений проекций является первыми положениями проекций. Кроме того, как показано на фиг. 5, первые положения 80 проекций распределены предпочтительно в предварительно заданных первых угловых диапазонах 90, 91 (например, с левой и правой сторон зоны 5 визуализации), а в других вторых угловых диапазонах 92, 93 расположены только вторые положения 81 проекций.

Первых и/или вторых угловых диапазонов может быть даже больше, например, в зависимости от размера, положения и/или ориентации объекта исследования внутри зоны визуализации. Данная информация может быть получена, например, в ходе первоначального поискового сканирования или любым другим блоком обнаружения (например, блоком визуализации, использующим алгоритм обнаружения объекта), или может быть даже введена пользователем, например, оператором устройства или медсестрой. Затем данную информацию можно использовать для обеспечения еще более точного управления координатами первых положений проекций и величиной манипуляции положением и/или ориентацией источника излучения и блока обнаружения относительно друг друга в первых положениях проекций.

Например, обычно для каждого углового положения вокруг зоны 5 визуализации можно определить, является ли оно первым или вторым положением проекции, и, если данное положение является первым положением проекции, можно определить степень, с которой следует выполнять манипуляцию положением и/или ориентацией источника излучения и блока обнаружения относительно друг друга, чтобы получить требуемое затенение. Следовательно, обычно для каждого первого положения можно применять разную манипуляцию (или настройку) положением и/или ориентацией источника излучения и блока обнаружения относительно друг друга. Данные быстрые изменения возможны, например, с использованием электронной оптики, посредством которой фокальное пятно источника излучения можно изменять от одного углового положения на следующее угловое положение. В менее точном варианте осуществления данное управление можно выполнять только после некоторого числа x положений проекций, при этом x находится, например, в пределах от 2 до 500, или манипуляция может быть идентичной для всех первых положений проекций.

Следует понимать, что число первых и вторых положений проекций и процентное выражение их распределения, а также их распределение вокруг зоны 5 визуализации следует считать только примерным. Возможно множество других исполнений, и суммарное число, показанное на фиг. 5, также не дает реального примера, но представляет упрощенный пример, который приведен только с целью иллюстрации распределения.

Фиг. 6 представляет блок-схему последовательности операций способа визуализации в соответствии с настоящим изобретением. На первом этапе 101 излучение испускается источником излучения из фокальной области (фокального пятна) через зону визуализации. На втором этапе 102 излучение из упомянутой зоны визуализации обнаруживается блоком обнаружения, содержащим антирассеивающую решетку и детектор. На третьем этапе 103 упомянутый источник излучения и упомянутый блок обнаружения поворачивают вокруг упомянутой зоны визуализации в процессе испускания и обнаружения излучения. На четвертом этапе 104 упомянутым блоком обнаружения управляют для обнаружения излучения во множестве положений проекций в процессе поворота вокруг упомянутой зоны визуализации и для манипуляции положением, настройкой и/или ориентацией, по меньшей мере, части упомянутого источника излучения и/или упомянутого блока обнаружения в первых положениях проекций таким образом, что излучение, падающее на детектор в упомянутом первом положении проекции ослабляется упомянутой антирассеивающей решеткой в большей степени, чем во вторых положениях проекций, представляющих остальные положения проекций. Очевидно, что существуют дополнительные варианты осуществления способа визуализации, которые, по существу, соответствуют вышеописанным вариантам осуществления устройства визуализации в соответствии с настоящим изобретением.

Хотя настоящее изобретение подробно представлено на чертежах и охарактеризовано в вышеприведенном описании, упомянутые чертежи и описание следует считать наглядными или примерными, а не ограничивающими; изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления. Специалистами в данной области техники в процессе практического применения заявленного изобретения, в результате изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения могут быть разработаны и выполнены другие разновидности раскрытых вариантов осуществления.

В формуле изобретения термин «содержащий» не исключает других элементов или этапов, и признак единственного числа (в виде неопределенного артикля в оригинале) не исключает множественного числа. Единственный элемент или другой блок может выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в формуле изобретения. Очевидное обстоятельство, что некоторые признаки упомянуты во взаимно различающихся зависимых пунктах формулы изобретения, не означает невозможность применения комбинации упомянутых признаков в подходящем случае.

Компьютерная программа может храниться/распространяться на подходящем носителе, например, оптическом носителе данных или полупроводниковом носителе, поставляемом совместно с другими аппаратным обеспечением или в его составе, но может также распространяться в других формах, например, по сети Интернет или в других проводных или беспроводных телекоммуникационных системах.

Никакие позиции в формуле изобретения нельзя считать ограничивающими объем изобретения.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам визуализации при проведении компьютерной томографии. Устройство содержит источник излучения для испускания излучения из фокальной области через зону визуализации, блок обнаружения излучения из зоны визуализации, который содержит антирассеивающую решетку и детектор, гентри, на котором установлены источник излучения и блок обнаружения, и который допускает поворот источника излучения и блока обнаружения вокруг зоны визуализации, и контроллер для управления блоком обнаружения, чтобы обнаруживать излучение во множестве положений проекций во время поворота вокруг зоны визуализации, при этом контроллер выполнен с возможностью для манипуляции положением, настройкой и/или ориентацией, по меньшей мере, части упомянутого источника излучения и/или упомянутого блока обнаружения в первых положениях проекций таким образом, что излучение, падающее на детектор в первых положениях проекций, ослабляется антирассеивающей решеткой в большей степени по сравнению со вторыми положениями проекций, представляющими собой остальные положения проекций. Способ визуализации осуществляется посредством устройства, снабженного машиночитаемымы носителем. Использование изобретений позволяет устранить недостатки эффекта наложения импульсов в блоке обнаружения. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство визуализации при проведении компьютерной томографии, содержащее:

- источник (2) излучения для испускания излучения из фокальной области (20) через зону (5) визуализации,

- блок (6) обнаружения для обнаружения излучения из упомянутой зоны (5) визуализации, при этом упомянутый блок обнаружения содержит антирассеивающую решетку (62) и детектор (61),

- гентри (1), на котором установлены упомянутый источник (2) излучения и упомянутый блок (6) обнаружения и который допускает поворот упомянутого источника (2) излучения и упомянутого блока (6) обнаружения вокруг упомянутой зоны визуализации, и

- контроллер (9) для управления упомянутым блоком (6) обнаружения, чтобы обнаруживать излучение во множестве положений проекций во время поворота вокруг упомянутой зоны визуализации, отличающийся тем, что контроллер выполнен с возможностью для манипуляции положением, настройкой и/или ориентацией по меньшей мере части упомянутого источника (2) излучения и/или упомянутого блока (6) обнаружения в первых положениях (80) проекций таким образом, что излучение, падающее на детектор (61) в упомянутых первых положениях проекций, ослабляется упомянутой антирассеивающей решеткой (62) в большей степени по сравнению со вторыми положениями (80) проекций, представляющими собой остальные положения проекций.

2. Устройство визуализации по п. 1,

в котором упомянутые первые положения (80) проекций распределены вокруг упомянутой зоны визуализации.

3. Устройство визуализации по п. 1,

в котором упомянутый контроллер (9) сконфигурирован с возможностью управления упомянутым источником (2) излучения и/или упомянутым блоком (6) обнаружения, или по меньшей мере их частью, чтобы изменять их положение и/или ориентацию относительно друг друга в первых положениях (80) проекций во время поворота вокруг упомянутой зоны визуализации.

4. Устройство визуализации по п. 1,

в котором упомянутый контроллер (9) сконфигурирован с возможностью управления упомянутым источником (2) излучения или по меньшей мере его частью, чтобы изменять его относительное положение и/или ориентацию относительно блока (6) обнаружения в упомянутых первых положениях (80) проекций по сравнению с упомянутыми вторыми положениями (80) проекций.

5. Устройство визуализации по п. 1,

в котором упомянутый контроллер (9) сконфигурирован с возможностью управления упомянутым источником (2) излучения, чтобы изменять его фокальное пятно относительно детектора (61) в упомянутых первых положениях (80) проекций по сравнению с упомянутыми вторыми положениями (80) проекций.

6. Устройство визуализации по п. 1,

в котором упомянутый контроллер (9) сконфигурирован с возможностью управления упомянутым блоком (6) обнаружения или по меньшей мере его частью, чтобы изменять его относительное положение и/или ориентацию относительно источника (2) излучения в упомянутых первых положениях (80) проекций по сравнению с упомянутыми вторыми положениями (80) проекций.

7. Устройство визуализации по п. 1,

в котором упомянутый контроллер (9) сконфигурирован с возможностью управления упомянутой антирассеивающей решеткой (62), чтобы изменять угол ее пластин в упомянутых первых положениях (80) проекций по сравнению с упомянутыми вторыми положениями (80) проекций.

8. Устройство визуализации по п. 1,

дополнительно содержащее исполнительный механизм (7, 71, 72) для манипуляции относительным положением и/или ориентацией источника (2) излучения или по меньшей мере его части относительно блока (6) обнаружения и/или для манипуляции относительным положением и/или ориентацией блока (6) обнаружения или по меньшей мере его части относительно источника (2) излучения.

9. Устройство визуализации по п. 1,

дополнительно содержащее блок (10) реконструкции для реконструкции изображения от обнаруженного излучения.

10. Устройство визуализации по п. 9,

в котором упомянутый блок (10) реконструкции сконфигурирован с возможностью использования излучения, обнаруженного в упомянутых первых положениях проекций, для экстраполяции данных усеченных проекций, полученных от излучения, обнаруженного во вторых положениях проекций.

11. Устройство визуализации по п. 1,

в котором упомянутый контроллер (9) сконфигурирован с возможностью манипуляции положением, настройкой и/или ориентацией по меньшей мере части упомянутого источника (2) излучения и/или упомянутого блока (6) обнаружения в первых положениях (80) проекций, которые составляют более чем 0,1% и менее чем 50%, в частности более чем 1% и менее чем 25%, от всех положений проекций.

12. Устройство визуализации по п. 1,

в котором упомянутый контроллер (9) сконфигурирован с возможностью манипуляции положением, настройкой и/или ориентацией по меньшей мере части упомянутого источника (2) излучения и/или упомянутого блока (6) обнаружения в первых положениях проекций в зависимости от положения объекта исследования внутри зоны визуализации.

13. Устройство визуализации по п. 1,

в котором упомянутый контроллер (9) сконфигурирован с возможностью манипуляции положением, настройкой и/или ориентацией по меньшей мере части упомянутого источника (2) излучения и/или упомянутого блока (6) обнаружения в первых положениях проекций так, что излучение, падающее на зоны детектора (61) с максимальным потоком излучения в упомянутых вторых положениях проекций, в наибольшей степени ослабляется упомянутой антирассеивающей решеткой (62).

14. Способ визуализации при проведении компьютерной томографии, содержащий этапы, на которых:

- испускают излучение из фокальной области (20) через зону визуализации посредством источника (2) излучения,

- обнаруживают излучение из упомянутой зоны (5) визуализации посредством блока обнаружения, содержащего

антирассеивающую решетку (62) и детектор (61),

- поворачивают упомянутый источник (2) излучения и упомянутый блок (6) обнаружения вокруг упомянутой зоны визуализации во время испускания излучения и обнаружения, и

- управляют упомянутым блоком (6) обнаружения, чтобы обнаруживать излучение во множестве положений проекций во время поворота вокруг упомянутой зоны визуализации, и для манипуляции положением, настройкой и/или ориентацией по меньшей мере части упомянутого источника (2) излучения и/или упомянутого блока (6) обнаружения в первых положениях (80) проекций таким образом, что излучение, падающее на детектор (61) в упомянутых первых положениях проекций, ослабляется упомянутой антирассеивающей решеткой (62) в большей степени по сравнению со вторыми положениями (80) проекций, представляющими собой остальные положения проекций.

15. Машиночитаемый носитель, содержащий компьютерную программу, содержащую средство программного кода для предписания компьютеру управлять устройством визуализации по п. 1, для выполнения этапов способа по п. 14 при выполнении указанной компьютерной программы на компьютере.