用于改善成像中的散射估计和校正的方法和设备技术

提供了一种x射线成像设备和关联的方法，用于接收从宽轴向区域的宽孔径扫描和该宽轴向区域内的窄轴向区域的窄孔径扫描测得的投射数据，以及使用优化的散射估计技术确定该宽轴向区域中的估计的散射。优化的散射估计技术是基于窄轴向区域中测得的散射与窄轴向区域中估计的散射之间的差异。可以对基于核的散射估计/校正技术进行拟合，以最小化窄轴向区域中的散射差异，并且此后将拟合后的(优化的)基于核的散射估计/校正应用于宽轴向区域。优化可以在投射数据域或重建域中进行。还使用了迭代过程。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于改善成像中的散射估计和校正的方法和设备相关申请的交叉引用本申请要求以下11件美国临时专利申请的权益，包括：2018年11月30日提交的序列号为62/773,712的美国临时专利申请(代理人案卷号为38935/04001)；2018年11月30日提交的序列号为62/773,700的美国临时专利申请(代理人案卷号为38935/04002)；2019年1月25日提交的序列号为62/796,831的美国临时专利申请(代理人案卷号为38935/04004)；2019年2月1日提交的序列号为62/800,287的美国临时专利申请(代理人案卷号为38935/04003)；2019年2月5日提交的序列号为62/801,260的美国临时专利申请(代理人案卷号为38935/04006)；2019年3月4日提交的序列号为62/813,335的美国临时专利申请(代理人案卷号为38935/04007)；2019年3月20日提交的序列号为62/821,116的美国临时专利申请(代理人案卷号为38935/04009)；2019年4月19日提交的序列号为62/836,357的美国临时专利申请(代理人案卷号为38935/04016)；2019年4月19日提交的序列号为62/836,352的美国临时专利申请(代理人案卷号为38935/04017)；2019年5月6日提交的序列号为62/843,796的美国临时专利申请(代理人案卷号为38935/04005)；以及2019年7月25日提交的序列号为62/878,364的美国临时专利申请(代理人案卷号为38935/04008)。本申请还与同一天提交的十件非临时性美国专利申请有关，包括：代理人案卷号为38935/04019的题为“MULTIMODALRADIATIONAPPARATUSANDMETHODS(多模式放射装置和方法)”的非临时性美国专利申请；代理人案卷号为38935/04020的题为“APPARATUSANDMETHODSFORSCALABLEFIELDOFVIEWIMAGINGUSINGAMULTI-SOURCESYSTEM(使用多源系统进行可缩放视场成像的装置和方法)”的非临时性美国专利申请；代理人案卷号为38935/04011的题为“INTEGRATEDHELICALFAN-BEAMCOMPUTEDTOMOGRAPHYINIMAGE-GUIDEDRADIATIONTREATMENTDEVICE(图像引导放射治疗设备中的集成螺旋扇形射束计算机断层扫描)”的非临时性美国专利申请；代理人案卷号为38935/04010的题为“COMPUTEDTOMOGRAPHYSYSTEMANDMETHODFORIMAGEIMPROVEMENTUSINGPRIORIMAGE(使用先前图像进行图像改进的计算机断层扫描系统和方法)”的非临时性美国专利申请；代理人案卷号为38935/04013的题为“OPTIMIZEDSCANNINGMETHODSANDTOMOGRAPHYSYSTEMUSINGREGIONOFINTERESTDATA(使用关注区域数据的最佳扫描方法和断层扫描系统)”的非临时性美国专利申请；代理人案卷号为38935/04015的题为“HELICALCONE-BEAMCOMPUTEDTOMOGRAPHYIMAGINGWITHANOFF-CENTEREDDETECTOR(使用偏心检测器的螺旋锥形射束计算机断层扫描成像)”的非临时性美国专利申请；代理人案卷号为38935/04021的题为“MULTI-PASSCOMPUTEDTOMOGRAPHYSCANSFORIMPROVEDWORKFLOWANDPERFORMANCE(提高工作流程和性能的多通道计算机断层成像扫描)”的非临时性美国专利申请；代理人案卷号为38935/04012的题为“METHODANDAPPARATUSFORSCATTERESTIMATIONINCONE-BEAMCOMPUTEDTOMOGRAPHY(用于锥形射束计算机断层扫描中的散射估计的方法和装置)”的非临时性美国专利申请；代理人案卷号为38935/04014的题为“ASYMMETRICSCATTERFITTINGFOROPTIMALPANELREADOUTINCONE-BEAMCOMPUTEDTOMOGRAPHY(在锥形射束计算机断层扫描中用于优化面板读取的非对称散射拟合)”的非临时性美国专利申请；以及代理人案卷号为38935/04022的题为“METHODANDAPPARATUSFORIMAGERECONSTRUCTIONANDCORRECTIONUSINGINTER-FRACTIONALINFORMATION(利用段间信息进行图像重建和校正的方法和装置)”的非临时性美国专利申请。以上提到的所有专利申请和专利的内容通过引用的方式全部并入本文。
公开的技术的各方面涉及估计投射数据中的散射，并且更具体地，涉及在各种成像技术(包括x射线扫描、计算机断层成像(CT)扫描和锥形射束计算机断层成像(CBCT)扫描)期间利用窄孔径扫描来估计较宽孔径扫描中的散射。
技术介绍
锥形射束CT中的散射会占检测到的光子中的很大一部分，特别是在宽准直开口中不使用防散射光栅时。散射会对图像质量产生负面影响，包括对比度和定量准确度。因此，散射测量、估计和校正适用于锥形射束CT数据处理和图像重建，包括在图像引导放射治疗(IGRT)的背景下。IGRT可以利用医学成像技术(例如，CT)以在治疗之前、期间和/或之后收集患者的图像。对于使用平面面板的锥形射束计算机断层扫描(CBCT)，可以使用成对的高衰减叶片作为准直器的一部分来形成孔径，该孔径限制x射线束照射在患者体内/面板中的轴向范围。大孔径允许在扫描期间对患者进行大的轴向覆盖。因此，如果需要对患者的较大轴向范围进行成像，则通过使用较大的孔径，可以减少总扫描时间。但是，要权衡的是，散射量也随孔径而增加，而主要数据保持不变。在没有散射校正的情况下，增加的散射将对图像质量和定量产生负面影响。基于硬件的散射减少包括在检测器面板表面上使用防散射光栅，使用非常窄的孔径，领结过滤器，患者与检测器之间的空气分离等。常规的防散射光栅可以显著地降低x射线散射量。主要缺点在于，系统更加复杂，并且也减少了大量原始数据。使用非常窄的孔径，可以显著地减少散射(并有效地降低到可忽略的水平)，但是，轴向覆盖很小，以至于整个扫描时间变得不切实际。基于软件的散射减少/校正可以使用物理模型来估计采集到的数据中的散射。这些方法可以对数据采集系统以及x射线与材料之间的相互作用过程进行建模。前者需要详细了解整个成像链的主要组成部分以及患者的信息，这些可以通过在没有进行散射校正的情况下计划的CT或第一遍重建来获得。这些方法可以随机地(例如，基于蒙特卡洛模拟的方法)或确定性地(例如，基于放射传递方程的方法)来实现。前者在计算上是昂贵的，而后者通常被认为是该领域中未解决的问题。基于模型的方法通常是特定于患者的，并且可以更准确。但是，这些方法需要有关数据采集系统和患者的大量先验信息，使得这些方法的有效性高度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种成像设备，包括：/n旋转的成像源，用于发出放射束；/n检测器，定位成从所述成像源接收放射；以及/n射束成形器，被配置为调整由所述成像源发出的放射束的形状，使得所述放射束的形状被配置用于宽轴向区域的宽孔径扫描和所述宽轴向区域内的窄轴向区域的窄孔径扫描；/n其中，所述宽轴向区域中的估计的散射是基于来自所述窄轴向区域的投射数据。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181130 US 62/773,712;20181130 US 62/773,700;20191.一种成像设备，包括：
旋转的成像源，用于发出放射束；
检测器，定位成从所述成像源接收放射；以及
射束成形器，被配置为调整由所述成像源发出的放射束的形状，使得所述放射束的形状被配置用于宽轴向区域的宽孔径扫描和所述宽轴向区域内的窄轴向区域的窄孔径扫描；
其中，所述宽轴向区域中的估计的散射是基于来自所述窄轴向区域的投射数据。


2.根据权利要求1所述的成像设备，还包括：数据处理系统，被配置为：
接收所述宽轴向区域和所述窄轴向区域中的测得的投射数据；以及
使用基于核的技术确定所述宽轴向区域中的所述估计的散射。


3.根据权利要求1所述的成像设备，其中，所述宽孔径扫描和所述窄孔径扫描包括圆形扫描。


4.一种估计图像中的散射的方法，包括：
接收从宽轴向区域的宽孔径扫描和所述宽轴向区域内的窄轴向区域的窄孔径扫描测得的投射数据；
基于窄孔径扫描的投射数据和与所述窄轴向区域重叠的宽孔径扫描的投射数据，确定所述窄轴向区域中的测得的散射；
使用散射估计技术，基于与所述窄轴向区域重叠的宽孔径扫描的投射数据，确定所述窄轴向区域中的估计的散射；
计算所述窄轴向区域中的所述测得的散射与所述窄轴向区域中的所述估计的散射之间的差异；
基于所述窄轴向区域中的所述测得的散射与所述窄轴向区域中的所述估计的散射之间的差异，优化所述散射估计技术；以及
使用优化后的散射估计技术，基于所述宽孔径扫描的投射数据来确定所述宽轴向区域中的估计的散射。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，确定所述窄轴向区域中的所述测得的散射包括：从与所述窄轴向区域重叠的所述宽孔径扫描的投射数据中减去所述窄孔径扫描的投射数据。


6.根据权利要求4所述的方法，还包括：将与所述窄轴向区域重叠的所述宽孔径扫描的投射数据与所述宽孔径扫描的投射数据进行隔离。


7.根据权利要求4所述的方法，还包括：将所述窄轴向区域中的所述估计的散射与所述宽轴向区域中的所述估计的散射进行隔离。


8.根据权利要求4所述的方法，还包括：基于所述窄轴向区域中的所述测得的散射与所述窄轴向区域中的所述估计的散射之间的差异，确定是否应修正所述散射估计技术，其中，优化所述散射估计技术包括：迭代修正过程。


9.根据权利要求8所述的方法，其中，确定是否应修正所述散射估计技术包括：将所述窄轴向区域中的所述测得的散射和所述窄轴向区域中的所述估计的散射之间的差异与阈值进行比较。


10.根据权利要求4所述的方法，其中，所述散射估计技术包括基于核的散射估计技术，并且其中，优化所述散射估计技术包括：对所述基于核的散射估计技术加以约束。


11.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·加农，白传泳，喻智聪，A·杰恩，C·R·小毛雷尔，
申请(专利权)人：爱可瑞公司，
类型：发明
国别省市：美国;US