校准体模、方法和系统技术方案
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及校准体模(calibration phantom)以及用于校准成像扫描仪的相关联的系统和方法。
技术介绍
1、放射治疗装置通常包括由被配置为提供患者的图像的成像系统提供的成像能力。这些图像有助于制定治疗计划和对患者的定位。成像系统可例如包括千伏(kv)能量辐射源(例如x射线)和检测器(诸如平板检测器)。这样的成像系统通常以相对于治疗设备的一定角度安装在放射治疗装置的可旋转机架上。可并入放射治疗装置中的示例性成像模式是锥形射束计算机断层扫描(或cbct)。cbct图像用于在放射治疗领域确定在治疗前与形成患者的治疗计划的基础的图像相比患者在治疗表面上的位置的准确程度。
2、cbct是一种涉及使用成像辐射源(诸如x射线)的成像模式。成像辐射以锥形形状被发射。这些发散的成像辐射束穿过患者，被检测器检测到，并且投影图像被采集到。可根据在成像对象周围以不同角度采集的多个这样的投影图像来生成成像对象的三维图像。
3、在完全刚性的、数学上理想的系统中，成像设备的每个部件之间的相对距离将是固定且稳定的，并且这些部件的相对定向不会改变。然而，在实践中，成像设备的部件的相对距离和定向并不固定且不稳定。当成像系统通过机架旋转时，成像系统、机架以及将成像系统联接至机架的机械装置经历作为机架角度的函数的小的机械偏移或“弯曲”。在成像系统形成放射治疗设备的一部分的实施方式中，重型治疗设备加剧了机架和成像系统部件在重力作用下的弯曲。该治疗设备可包括大型治疗辐射源，并且例如可采用线性加速器的形式。这种重型治疗设备导致机架作为旋转
4、为了解决这种弯曲并确保良好的图像重建质量，必须根据机架旋转角度来精确且准确地了解检测器和kv源的位置。这可以通过以下方式实现：在不同的机架旋转角度、拍摄具有已知特征的体模的图像，并使用所得的投影图像来计算关于作为机架角度的函数的检测器和kv源的位置和/或定向的信息。图2描绘了根据现有技术的体模300，其迄今为止已被用于这样的校准方法中。
5、体模300包括以特定图案排列的一组不透射线的球轴承330，其包括围绕体模的圆周间隔开的球轴承的上环310和围绕体模的圆周间隔开的球轴承的下环320。体模300是起作用的，然而使用这样的体模300来校准成像设备存在若干缺点。例如，球轴承330的位置必须以非常高的准确度与图案对准，从而使得体模300的制造变得复杂而且很贵。即使滚珠轴承330位置有微小失准也会导致校准不是最佳的。此外，在滚珠轴承330的投影图像中，滚珠轴承中的每一者占据少量像素，并且在该投影图像中，滚珠轴承的子像素位置是基于滚珠边缘处的较少数量的像素来确定的。每个滚珠轴承的像素数量较少，增加了确定滚珠轴承中心的子像素位置的方法的额外不确定性。
6、此外，一些现代cbct系统允许检测器移动到偏移的“半扇形”位置，以增加成像对象的视场。当以半扇形模式成像时，如果将体模300放置在成像系统的视场中央，则投影图像将可能不会捕获整个体模300。然而，当在每个投影图像中只有体模300的一部分可见时，使用体模300的校准方法的鲁棒性受到影响。因此，为了确保具有偏移检测器的成像模式所需的校准精确度，期望体模300的替代方案。此外，如果整个体模不被包含在针对每个机架角度的投影图像中，当以半扇形模式扫描时，可在不同的投影图像中观察到不同的轴承滚珠300，从而增加了对相对滚珠轴承位置中的小偏差的灵敏度。
7、本专利技术试图解决现有技术中遇到的这些和其他缺点。
技术实现思路
1、在权利要求中阐述了专利技术。
2、根据一方面，提供了一种用于校准成像扫描仪的校准体模。成像扫描仪包括可旋转的机架以及均被配置为与机架一起旋转的成像辐射源和检测器。该校准体模包括：支撑结构和多个板，其中，每个板包括由不透射线材料形成的平面校准图案，其中，板沿着第一轴线定位。每个板通过支撑结构定位成相对于其他板中的每一者成一定角度，使得每个平面校准图案面向不同的方向，其中，每个平面校准图案所面向的方向基本上垂直于第一轴线。
3、可选地，成像辐射源和检测器被配置为因联接至机架而与机架一起旋转。
4、可选地，多个板包括至少三个板，每个所述板通过支撑结构定位成相对于其他板成倾斜角度，使得每个平面校准图案面向不同的方向。
5、可选地，每个板通过支撑结构定位，使得当经由从与第一轴垂直的任意方向入射的成像辐射对校准体模进行成像时，至少两个平面校准图案的至少一部分被包含在图像中。
6、可选地，所述多个板至少包括：第一板，其包括第一平面校准图案；第二板，其包括第二平面图案；以及第三板，其包括第三平面图案。第一平面图案通过支撑结构定位成面向第一方向，第二平面图案通过支撑结构定位成面向第二方向，并且第三平面图案通过支撑结构定位成面向第三方向。第一方向、第二方向和第三方向均相对于彼此以倾斜角度相交。
7、可选地，多个板中的板沿着第一轴线彼此分开。
8、可选地，多个板中的每一者包括衬底，并且平面校准图案由层叠在衬底上的金属形成。校准图案中的每一者可经由减材制造工艺形成。减材制造工艺可包括以下工艺中的一者或多者：化学蚀刻、物理铣削、数字光刻、光刻。
9、可选地，支撑结构具有与第一轴线对准或平行的中心轴线。
10、可选地，支撑结构包括多个可堆叠元件，每个可堆叠元件沿着第一轴线堆叠，每个可堆叠元件包括至少一个凹部，该至少一个凹部被配置为将多个板中的一者保持就位。
11、可选地，平面校准图案各自包括多个相交的线。平面校准图案可以是包括菱形的重复图案的棋盘格图案。
12、本文公开了一种用于校准成像扫描仪的校准体模。成像扫描仪包括可旋转的机架以及均被配置为与机架一起旋转的成像辐射源和检测器。校准体模包括支撑结构和多个板，其中，每个板包括由不透射线材料形成的平面校准图案，其中，板沿着堆叠轴线相对于彼此堆叠。每个板通过支撑结构被定位成与其他板中的每一者成一定角度，使得每个平面校准图案面向不同的方向，其中，每个平面校准图案所面向的方向基本上垂直于堆叠轴线。
13、根据一个方面，提供了一种校准成像扫描仪的方法，该成像扫描仪包括可旋转机架以及均被配置为与该机架一起旋转的成像辐射源和检测器。该方法包括：接收定位在成像扫描仪的视场内的体模的多个投影图像，所述投影图像是从多个机架旋转角度拍摄的。体模包括多个板，每个所述板包括由不透射线材料形成的校准图案，并且每个板通过支撑结构定位成与其他板中的每一者成倾斜角度，使得每个平面校准图案面向不同的方向。该方法还包括基于投影图像确定至少一个校准参数。并且每个板通过支撑结构定位为与每个其他板成倾斜角，使得每个平面校准图案面向不同的方向。该方法还包括基于投影图像确定至少一个校准参数。该至少一个校准参数指示成像扫描仪的部件的标称位置或定向与成像扫描仪的部件的真实位置或定向相比的差异。
14、至少一个校准本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于校准成像扫描仪的校准体模，所述成像扫描仪包括可旋转的机架、以及均被配置为与所述机架一起旋转的成像辐射源和检测器；所述校准体模包括：
2.根据权利要求1所述的校准体模，其中，所述多个板包括至少三个板，且每个所述板通过所述支撑结构定位成相对于其他板成倾斜角度，使得每个平面校准图案面向不同的方向。
3.根据权利要求2所述的校准体模，其中，每个所述板通过所述支撑结构定位，使得当经由从与所述第一轴线垂直的任意方向入射的成像辐射对所述校准体模进行成像时，至少两个平面校准图案的至少一部分被包含在图像中。
4.根据任一前述权利要求所述的校准体模，其中，所述多个板至少包括：第一板，其包括第一平面校准图案；第二板，其包括第二平面图案；以及第三板，其包括第三平面图案，
5.根据任一前述权利要求所述的校准体模，其中，所述多个板中的板沿着所述第一轴线彼此分开。
6.根据任一前述权利要求所述的校准体模，其中，所述多个板中的每一者包括衬底，并且所述平面校准图案由层叠在所述衬底上的金属形成。
7.根据权利要求6所述的校准体模，其
8.根据权利要求7所述的校准体模，其中，所述减材制造工艺包括以下工艺中的一者或多者：化学蚀刻、物理铣削、数字光刻、光刻。
9.根据任一前述权利要求所述的校准体模，其中，所述支撑结构具有与所述第一轴线对准或平行的中心轴线。
10.根据任一前述权利要求所述的校准体模，其中，所述支撑结构包括多个可堆叠元件，每个所述可堆叠元件沿着所述第一轴线堆叠，每个所述可堆叠元件包括至少一个凹部，所述至少一个凹部被配置为将所述多个板中的一者保持就位。
11.根据任一前述权利要求所述的校准体模，其中，所述平面校准图案各自包括多个相交的线。
12.根据权利要求11所述的校准体模，其中，所述平面校准图案是包括菱形的重复图案的棋盘格图案。
13.一种校准成像扫描仪的方法，所述成像扫描仪包括可旋转机架以及被配置为与所述机架一起旋转的部件，所述部件包括成像辐射源和检测器，所述方法包括：
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述部件的标称位置或定向与所述部件的真实位置或定向之间的所述差异指示所述部件在重力作用下的弯曲。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，所述方法还包括识别每个投影图像中的边缘点的位置，并且将识别出的所述边缘点的位置与所述校准图案的线相关联。
16.根据权利要求13、14或15所述的方法，其中，所述校准图案还包括多个相交的线，所述线相交形成交叉点，并且所述方法还包括：
17.一种用于校准成像扫描仪的系统，所述成像扫描仪包括可旋转的机架以及被配置为与所述机架一起旋转的部件，所述部件包括成像辐射源和检测器，所述系统包括：
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述部件的标称位置或定向与所述部件的真实位置或定向之间的所述差异指示所述部件在重力作用下的弯曲。
19.根据权利要求13至16所述的方法或根据权利要求17所述的系统，其中，所述体模是根据权利要求1至12中任一项所述的体模。
20.根据权利要求13至16所述的方法或根据权利要求16至17所述的系统，其中，所述至少一个校准参数涉及所述成像辐射源的位置、所述检测器的位置和所述检测器的定向中的至少一者。
21.根据权利要求13至16所述的方法或根据权利要求17至19所述的系统，其中，所述至少一个校准参数是作为机架旋转角度的函数来确定的。
22.一种包括计算机可执行指令的计算机可读介质，当所述计算机可执行指令由处理器执行时，使所述处理器执行根据权利要求13至16或18至21中任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于校准成像扫描仪的校准体模，所述成像扫描仪包括可旋转的机架、以及均被配置为与所述机架一起旋转的成像辐射源和检测器；所述校准体模包括：
2.根据权利要求1所述的校准体模，其中，所述多个板包括至少三个板，且每个所述板通过所述支撑结构定位成相对于其他板成倾斜角度，使得每个平面校准图案面向不同的方向。
3.根据权利要求2所述的校准体模，其中，每个所述板通过所述支撑结构定位，使得当经由从与所述第一轴线垂直的任意方向入射的成像辐射对所述校准体模进行成像时，至少两个平面校准图案的至少一部分被包含在图像中。
4.根据任一前述权利要求所述的校准体模，其中，所述多个板至少包括：第一板，其包括第一平面校准图案；第二板，其包括第二平面图案；以及第三板，其包括第三平面图案，
5.根据任一前述权利要求所述的校准体模，其中，所述多个板中的板沿着所述第一轴线彼此分开。
6.根据任一前述权利要求所述的校准体模，其中，所述多个板中的每一者包括衬底，并且所述平面校准图案由层叠在所述衬底上的金属形成。
7.根据权利要求6所述的校准体模，其中，所述校准图案中的每一者经由减材制造工艺形成。
8.根据权利要求7所述的校准体模，其中，所述减材制造工艺包括以下工艺中的一者或多者：化学蚀刻、物理铣削、数字光刻、光刻。
9.根据任一前述权利要求所述的校准体模，其中，所述支撑结构具有与所述第一轴线对准或平行的中心轴线。
10.根据任一前述权利要求所述的校准体模，其中，所述支撑结构包括多个可堆叠元件，每个所述可堆叠元件沿着所述第一轴线堆叠，每个所述可堆叠元件包括至少一个凹部，所述至少一个凹部被配置为将所述多个板中的一者保持就位。
11.根据任一前述权利要求所述的校准体模，其中，所述平面校准图案各自包括多个相交的线。
12.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯·埃里克森，乔金·达·席尔瓦，
申请(专利权)人：伊利克塔有限公司，
类型：发明
国别省市：
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0来自[未知地区] 2024年03月28日 21:03e