基于多针模型的检测器位置和源运动的重建校准的方法和设备技术

一些实施例涉及校准成像系统（１００）的方法和设备，该成像系统具有相对于参考位置设置的检测器元件阵列（１６０）和以一模式运动以辐射检测器元件阵列（１６０）的能量源（１１０）。该方法包括以估计的检测器元件阵列（１６０）的检测器位置和估计的能量源（１１０）的运动模式开始（３１０）。相对于在成像系统（１００）中的参考位置确定估计的检测器位置和运动模式。该方法进一步包括扫描在其中的位置上具有针（２２０－２２７）的模型（２００）和基于所说的估计的检测器位置和运动模式中的至少一个计算在该模型（２００）中的针（２２０－２２７）相对于参考位置的估计的针（２２０－２２７）位置（３２０，３３０）。该方法进一步包括基于所说的估计的检测器位置、运动模式和针（２２０－２２７）位置中的至少两个修正所说的估计的检测器位置和运动模式中的至少一个（３４０，３５０）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一般地说，本专利技术涉及医疗诊断成像系统的校准。具体地说，本专利技术涉及基于多针模型的检测器位置和源运动的重建校准。
技术介绍
医疗诊断成像系统包括许多成像形式，比如x-射线系统、计算机断层成像(CT)系统、超声系统、电子束断层成像(EBT)系统、磁共振(MR)系统等。医疗诊断成像系统例如通过将对象(比如患者)暴露在能量源(比如穿过患者的x-射线)中产生该对象的图像。所产生的图像可以用于许多目的。例如，可以检测在对象中的内部缺陷。此外，可以确定内部结构的变化或定位。也可以表示在对象内部的流体流。从医疗诊断成像中获得的信息在许多方面具有应用，包括医药和制造业。为了有助于确保获得可靠的医疗诊断图像，有利的是校准医疗诊断成像系统。由于下述的几种原因成像系统的校准很重要，包括图像质量和系统性能。较差的图像可能妨碍可靠的图像分析。例如，图像对比度质量的降低可能导致图像无法在临床上应用。医疗成像系统的校准有助于产生对象的清晰可用的图形表示。从安全方面考虑校准医疗诊断系统也很重要。例如，暴露在过高的x-射线能量等级中可能对健康产生危害。基于健康的原因，已经建立了使用x-射线系统的政府标准。由x-射线系统所发射的x-射线能量等级可以根据辐射剂量进行测量。X-射线系统和其它的医疗诊断成像系统的校准可以确保目标所受到的辐射剂量不超过临床标准。在医疗诊断成像系统参数(比如图像质量和辐射剂量)的校准中可以使用的一个装置称为模型。已经提出了许多类型的模型。例如，模型可以是对目标(比如人体部位)成像的物理复制品。另一种类型的模型实例是物理模型。物理模型可能包括固定到公共基底的不同的结构。物理模型的结构可以具有不同的特征，比如形状、尺寸、密度、成分和排列。此外，物理模型可以由不同的材料构成，包括金属和塑料。物理模型的结构可以影响穿透物理模型的能量源的特性，比如x-射线。例如，金属结构可以阻挡x-射线。此外，塑料结构可能仅减小接收的x-射线的能量等级。通过接收的x-射线的能量等级的变化模式(pattern)可以表示在x-射线图像中。由于在所接收的x-射线能量等级的差所产生的因素(比如对比度)，因此可以容易地检测并分析在x-射线图像中得到的模式。模型可以起多种目的。例如，模型可以用于成像目标的实际定位。此外，模型可以用于测试医疗成像系统的参数。此外，模型可以用于对通过医疗诊断成像系统发射的辐射剂量进行计量。此外，模型可以用于校准和图像质量评价。但是，对于精确定位和系统校准，常规的模型较昂贵并且在制造的过程中要求较高的精度。因此，需要一种精确并容易确定在医疗诊断成像系统中的部件位置的模型。需要一种可以用于校准医疗诊断成像系统的低廉的模型，这种医疗诊断成像系统在制造或使用的过程中不要求较高的精度。例如，在CT成像系统中，以来自多个角度的x-射线照射对象比如患者或模型以产生一组x-射线投影。在成像系统中多个检测器中的每个检测器多次采样x-射线信号，并且在来自每个检测器的集合(aggregate data)数据集合有在一个轴上的采样数和在另一个上的检测器数据时，将该结果称为窦腔X线照相(sinogram)。例如，如果在CT系统中有1728个检测器并且每个检测器采样864次，则窦腔X线照相为864×1728个x-射线衰减值的矩阵。术语“窦腔X线照相”源自存在固体目标比如针的窦状隙阴影。CT成像系统从窦腔X线照相数据中计算或“重建”二维图像数据。在CT成像系统中的不精确性可能导致模糊、产生条纹或在所得到的图像中产生幻象或假像。例如，如果检测位置或医疗成像系统的中心不精确，则以不正确的角度投影x-射线并在所得到的图像中产生误差。因此，需要一种用于医疗诊断成像系统的更精确校准的方法和设备。当前的校准方法通常涉及时间紧张或复杂的程序。要求经常校准以确保一致的图像质量。此外，已有的校准方法依赖于已经精确地定位并设置的系统部件比如检测器。即，常规的系统依赖于制造者所述的检测器和能量束源相对于成像系统的中心的位置。达到较高精度可能比较费时，并且难以实现，而且制造者的定位误差可能在图像中产生条纹。此外，当前的校准方法要求模型的精确定位以正确地校准成像系统。因此，需要一种快速且容易的系统校准的方法和设备。此外还需要一种使用低精度模型的成像系统校准。此外，EBT系统利用电子能量束来撞击目标并产生辐射要成像的对象的x-射线。电子撞击目标的点称为“束点”。偶极子、四极子和聚焦线圈都可以用于沿着目标偏转电子以产生x-射线。电子束的运动必需“调谐”以使束运动最佳并更精确地产生束点。当前调谐EBT扫描器的方法包括在“w”形导线(“W-导线”)上扫描电子束并评价束点形状和位置作为时间函数。但W-导线昂贵。因此，需要一种“调谐”或校准电子束的低廉的方法。此外，在当前的EBT系统中，仅仅较小数量的W-导线才可能适合(例如，在当前的扫描器中15根导线)，这减小了调谐校准的精度。因此，需要一种更精确的调谐电子束运动的系统。此外，在当前的系统中，W-导线与扫描目标分离。因此，目前，需要一种使该束从W-导线目标运动到扫描目标的理论传递函数。因此，需要一种在扫描目标本身上而不是在W-导线上精确测量调谐的方法。还需要基于实际的成像x-射线对电子束电流进行直接测量和修正。专利技术概述本专利技术的一些实施例涉及一种校准成像系统的方法和设备。一些实施例涉及校准成像系统的方法，该成像系统具有相对于参考位置设置的检测器元件阵列和以一模式运动以辐射检测器元件阵列的能量源。校正可以得到检测器位置和电子束随着时间的运动的更加精确的测量，这种更精确的测量给成像系统提供了改善的图像质量。该方法包括开始估计的检测器元件阵列的检测器位置和估计的能量源的运动模式。相对于在成像系统中的参考位置确定估计的检测器位置和运动模式。该方法也包括扫描具有针的模型和基于估计的检测器位置和运动模式中的至少一个计算在该模型中针相对于参考位置的估计的针位置。该方法进一步包括基于估计的检测器位置、运动模式和针位置中的至少两个修正估计的检测器位置和运动模式中的至少一个。一些实施例涉及用于诊断成像系统的改善校准的系统。该系统包括相对于参考点设置的检测器元件阵列、以一模式运动以辐射检测器元件阵列的能量源、包括针的模型和基于估计的检测器位置和能量源的估计的运动模式中的至少一个计算在模型中针相对于参考位置的估计的针位置的重建系统。该重建系统基于估计的检测器位置、运动模式和针位置中的至少两个修正估计的检测器位置和运动模式中的至少一个。在某些实施例中，该重建系统通过计算误差矢量E＝h*P来修正所说的估计的检测器位置和运动模式中的至少一个，其中E表示与所说的估计的检测器位置、运动模式和/或针位置(几何参数)中至少一个相关的误差，h代表产生更加精确的估计的检测器位置、运动模式和针位置的调节值，以及P表示相对于所说的检测器位置、运动模式和针位置检测器针采样的导数矩阵。误差矢量E表示在窦腔X线照相中的经验数据和通过将估计在该系统的模型中的几何参数获得的理论值之间的误差。求解h矢量并使用它的值来修正检测器位置、针位置和束点运动模式可以得到对成像系统的实际的几何参数的进一步的知识。一些实施例涉及校准成像系统的多针模型。该模型包括用于容纳多个针的块和放置在该块中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于校准成像系统（１００）的多针模型（２００），所说的模型（２００）包括：容纳多个针（２２０－２２７）的块（２１０）；和放置在所说的块（２１０）中以便能够计算成像系统（１００）的检测器元件位置的多个针（２２０－２２７）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：E彻尔，J库克，P马努森，
申请(专利权)人：GE医疗系统环球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]