Формирование спектральных изображений

Авторы патента:

КЕЛЕР Томас (NL)

ТРАН Аксель (NL)

ШЕФЕР Дирк (NL)

G01T1/29 - измерение направленного излучения, например для определения положения или сечения луча; измерение пространственного распределения радиации (сцинтиграфия G01T 1/164; масс-спектрометры H01J 49/00)

Владельцы патента RU 2597073:

КОНИНКЛЕЙКЕ ФИЛИПС Н.В. (NL)

Изобретение относится к формированию спектральных изображений. Сущность изобретения заключается в том, что система формирования изображений содержит источник излучения, который испускает излучение, которое проходит область обследования и часть субъекта в ней; детекторную матрицу, которая обнаруживает излучение, которое проходит через область обследования и часть субъекта в ней, и генерирует сигнал, указывающий на это; дающее рекомендации по параметрам объемного сканирования устройство, которое рекомендует, по меньшей мере, одно значение параметра спектрального сканирования для объемного сканирования части субъекта на основе спектрального разложения первой и второй 2D проекций, полученных с помощью источника излучения и детекторной матрицы, причем первая и вторая 2D проекции имеют разные спектральные характеристики; и консоль, которая использует рекомендованное, по меньшей мере, одно значение параметра спектрального сканирования для выполнения объемного сканирования части субъекта. Технический результат - повышение качества объемного изображения, получаемого при выполнении компьютерной томографии. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

Последующее в целом относится к формированию спектральных изображений и более конкретно к определению подходящего напряжения на трубке для спектрального объемного сканирования на основе двух или нескольких двумерных (2D) проекционных сканирований (сканограмм), выполняемых при двух или более различных пиковых напряжениях в киловольтах при приблизительно одном и том же ракурсе получения, и описывается в конкретном применении к компьютерной томографии (КТ).

Традиционный сканер компьютерной томографии (CT) включает в себя рентгеновскую трубку, установленную на способном вращаться гентри напротив детекторной матрицы, поперек области обследования. Способный вращаться гентри и, таким образом, рентгеновская трубка вращаются вокруг области обследования. Рентгеновская трубка испускает излучение, которое проходит через область обследования и часть субъекта в ней и обнаруживается детекторной матрицей. Детекторная матрица генерирует и выводит сигнал, указывающий на сканируемую часть субъекта. Сигнал реконструируется для того, чтобы генерировать данные трехмерного объемного изображения, указывающие на сканируемую часть субъекта.

Данные объемного изображения включают в себя вокселы, представленные в показателях значений шкалы серого, соответствующие относительной рентгенопроницаемости. Показатели значений шкалы серого отражают характеристики затухания сканируемого субъекта и, как правило, показывают анатомические структуры внутри сканируемого субъекта. Так как поглощение фотона материалом зависит от энергии фотона, проходящего через материал, обнаруживаемое излучение также включает в себя спектральную информацию. Однако данные изображений обычной КТ не отражают спектральную информацию, так как сигнал пропорционален интегральной плотности потока энергии, интегрированной по энергетическому спектру.

Спектральный сканер КТ получает спектральную информацию, которая показывает элементарный или материальный состав (например, атомное число) материала сканируемой части субъекта. Конфигурации спектрального сканера КТ включают в себя две или более рентгеновские трубки с угловым смещением друг от друга и выполнены с возможностью испускать излучение, имеющие различные пиковые эмиссионные напряжения, одна рентгеновская трубка выполнена с возможностью переключения между, по меньшей мере, двумя различными пиковыми напряжениями в киловольтах (например, 80 кВт пикового напряжения и 140 кВт пикового напряжения), одну рентгеновскую трубку широкого спектра, и детекторы с энергетическим разрешением, и/или их сочетания.

Объемные сканирования обычно планируются (т.е., положение сканирующего пучка и длина сканирования) с использованием 2D проекционного изображения из 2D проекционного сканирования при фиксированном пиковом напряжении в киловольтах. Однако 2D проекционное изображение, как правило, не дает достаточной информации для оптимального выбора параметров сканирования, таких как пиковые напряжения в киловольтах для спектрального объемного сканирования, а качество изображения зависит от пикового напряжения в киловольтах. Например, хорошие спектральные рабочие характеристики могут быть достигнуты при более низком значении (например, 80 кВт пикового напряжения) для нижнего пикового напряжения в киловольтах. Однако при большем субъекте незначительное количество фотонов с 80 кВт пикового напряжения проходят через субъект, и данные объемного изображения могут быть зашумленными при ухудшенном качестве изображения.

Аспекты, описываемые в настоящем документе, обращены к вышеозначенным проблемам и другим.

В одном из аспектов система формирования изображений включает в себя источник излучения, который испускает излучение, которое проходит область обследования и часть субъекта в ней, и детекторную матрицу, которая обнаруживает излучение, которое проходит через область обследования и часть субъекта в ней, и генерирует сигнал, указывающий на это. Дающее рекомендации по параметрам объемного сканирования устройство рекомендует, по меньшей мере, одно значение параметра для объемного сканировании части субъекта на основе спектрального разложения первой и второй 2D проекций, полученных с помощью источника излучения и детекторной матрицы. Первая и вторая 2D проекции имеют разные спектральные характеристики. Консоль использует, по меньшей мере, одно рекомендованное значение параметра спектрального сканирования для выполнения объемного сканирования части субъекта.

В другом аспекте способ включает в себя прием первой 2D проекции, имеющей первую спектральную характеристику и прием второй 2D проекции, имеющей вторую спектральную характеристику, где первая и вторая спектральные характеристики различны. Способ дополнительно включает в себя спектральное разложение первых и вторых данных, по меньшей мере, на две различные компоненты. Способ дополнительно включает в себя определение физической характеристики сканируемого субъекта на основе разложенных данных. Способ дополнительно включает в себя определение, по меньшей мере, одного значения параметра спектрального сканирования для объемного сканирования субъекта на основе определенной физической характеристики. Способ дополнительно включает в себя выполнение объемного сканирования субъекта с использованием, по меньшей мере, одного значения параметра спектрального сканирования.

В другом аспекте машиночитаемый носитель информации кодируется с помощью машиночитаемых инструкций. Машиночитаемые инструкции, при исполнении их процессором, побуждают процессор получать несколько 2D проекций, по меньшей мере, для двух различных эмиссионных спектров, по меньшей мере, при одном угле получения и определять, по меньшей мере, одну установку параметров спектрального сканирования для объемного сканирования на основе нескольких полученных 2D проекций.

Изобретение может принимать форму в виде различных компонент и вариантов сочетания компонент, а также в виде различных этапов и компоновок этапов. Чертежи имеют целью только проиллюстрировать предпочтительные варианты осуществления и не должны толковаться как ограничивающие данное изобретение.

На Фиг. 1 схематично представлена примерная система формирования изображений вместе с устройством, дающим рекомендации по параметрам объемного сканирования.

На Фиг. 2 схематично представлен пример устройства, дающего рекомендации по параметрам объемного сканирования.

На Фиг. 3 схематично представлен многослойный сцинтиллятор/фотодатчик на основе детектора с энергетическим разрешением.

На Фиг. 4 схематично представлен другой многослойный сцинтиллятор/фотодатчик на основе детектора с энергетическим разрешением.

На Фиг. 5 схематично представлена электронная обработка выходных сигналов детектора подсчета фотонов с прямым преобразованием.

На Фиг. 6 представлен примерный способ определения пикового напряжения в киловольтах для спектрального объемного сканирования.

На Фиг. 1 схематично представлена система 100 формирования изображений, такая как сканер 100 компьютерной томографии (CT). Система 100 формирования изображений включает в себя стационарный гентри 102 и вращающийся гентри 104. Вращающийся гентри 104 поддерживается с возможностью вращения стационарным гентри 102. Вращающийся гентри 104 выполнен с возможностью вращения вокруг области 108 обследования вокруг продольной оси или по z оси.

По меньшей мере, один источник 106 излучения, такой как рентгеновская трубка, поддерживается вращающимся гентри 104 и вращается с ним. Вращающийся гентри 104 поворачивается, чтобы переместить источник 106 излучения в заданное статическое углового положение, если он еще не на месте, например для 2D проекционного сканирования. Вращающийся гентри 104 также поворачивается, чтобы поворачивать источник 106 излучения вокруг области 108 обследования для объемного сканирования.

Определитель 112 напряжения источника излучения выполнен с возможностью переключения пикового эмиссионного напряжения между двумя или более напряжениями (например, 80 кВт пикового напряжения, 100 кВт пикового напряжения, 140 кВт пикового напряжения и т.д.) для 2D проекционного и/или объемного сканирований. В качестве не имеющего ограничительного характера примера, для 2D проекционного сканирования можно использовать одно пиковое напряжение в киловольтах для переднезаднего (ПЗ) проекционного сканирования (и/или латерального сканирования) в одном направлении вдоль z оси и другое пиковое напряжение в киловольтах можно использовать для ПЗ сканирования (и/или латерального сканирования) в том же или противоположном направлении вдоль z оси.

Альтернативно, две разные 2D проекции при разных пиковых напряжениях в киловольтах и при приблизительно одном и том же угле получения могут быть получены посредством быстрого переключения пикового напряжения в киловольтах и обратного скачка фокусного пятна. Это может способствовать снижению искажения расхождения за счет движения гентри. Нижнее значение пикового напряжения в киловольтах, как правило, достаточно велико, чтобы смягчить последствия нехватки фотонов, вызванной поглощением всех или существенной части фотонов. Определитель 112 напряжения источника излучения также можно использовать для управления источником 106 с одним фиксированным пиковым напряжением в киловольтах.

Одно- или двумерная чувствительная к излучению детекторная матрица 114 охватывает угловую дугу напротив области 108 обследования по отношению к источнику 106 излучения. Детекторная матрица 114 обнаруживает излучение, которое проходит через область 108 обследования и генерирует выходной сигнал, показывающий его. Показанная детекторная матрица 114 включает в себя матрицу 116 фотодатчиков с фотодатчиками, такими как фотодиоды или т.п., и матрицу 118 сцинтилляторов, которая оптически соединена с матрицей 116 фотодатчиков на светочувствительной стороне матрицы 116 фотодатчиков.

Детекторная матрица 114 расположена в сканере 100 таким образом, что матрица 118 сцинтилляторов принимает излучение, испускаемое источником 106, который освещает детекторную матрицу 114. Альтернативно, детекторная матрица 114 может включать в себя детекторную матрицу с энергетическим разрешением, такую как детекторная матрица многослойных сцинтилляторов/фотодатчиков (Фиг. 3 и 4 ниже), матрица детекторов подсчета фотонов с прямым преобразованием с соответствующим электронным устройством (Фиг. 5), и/или другой детектор с энергетическим разрешением. С детекторной матрицей многослойных сцинтилляторов/фотодатчиков можно использовать одно или несколько пиковых напряжений в киловольтах для многоэнергетического получения. В основном, m пиковых напряжений в киловольтах можно использовать с n различными слоями детектора для m×n получений энергии и выходных сигналов детектора, зависящих от энергии. С детектором подсчета фотонов с прямым преобразованием используется одно пиковое напряжение в киловольтах для получения одной проекции, и спектральная информация получается путем анализа амплитуды импульсов электрического выходного сигнала детектора прямого преобразования.

Дающее рекомендации по параметрам объемного сканирования устройство 120 рекомендует один или несколько параметров протокола спектрального объемного сканирования, таких как напряжение на трубке (пиковое напряжение в киловольтах), ток трубки (мА-с), энергетический порог (для детекторов подсчета фотонов) и/или другие параметры протокола спектрального сканирования. Показанное дающее рекомендации устройство 120 спектрально разлагает 2D проекции и рекомендует параметр на основе спектрального разложения. Как правило, для спектрального разложения, данные для двух разных пиковых напряжений в киловольтах, полученных при приблизительно одном и том же угле получения, разлагаются, по меньшей мере, на две различные компоненты, например кости и мягкие ткани. Примерное спектральное разложение обсуждается в Alvarez, R. E. & Macovski, A. "Energy-selective Recon in X-ray Computerized Tomography", Phys Med Biol, 1976, 21, 733-44.

На Фиг. 2 схематично показан не имеющий ограничительного характера пример дающего рекомендации устройства 120. Определитель 202 характеристик определяет характеристику сканируемого субъекта из разложенных данных. Например, на основе разложения, устройство 120 может экстраполировать затухание объекта, даже при нижних установках пикового напряжения в киловольтах. Исходя из этих данных, устройство 120 может определить, будет ли объемное сканирование при определенном пиковом напряжении в киловольтах (например, 80 кВт пикового напряжения) испытывать нехватку фотонов. Это позволяет дающему рекомендации устройству 120 рекомендовать надлежащее значение пикового напряжения в киловольтах для объемного сканирования, которое реализует компромисс между риском нехватки фотонов и хорошими спектральными рабочими характеристиками.

В одном из примеров, не имеющих ограничительного характера, дающее рекомендации устройство 120 выполняет это определение на основе отображения 204 характеристики на пиковое напряжение в киловольтах, которое отображает значения уровней затухания (и/или другие характеристики) на значения пикового напряжения в киловольтах и которое основано на одном или нескольких заранее определенных компромиссах между риском нехватки фотонов и хорошими спектральными рабочими характеристиками и/или другими критериями. Например, определитель 202 характеристик размещает определенную(ые) характеристику(и) в отображение 204 характеристики на пиковое напряжение в киловольтах и извлекает значение пикового напряжения из отображения 204. Отображение 204 может генерироваться во время калибровки с соответствующим фантомом и сохраняться в виде таблицы соответствия (LUT) и/или другим способом. Извлеченное значение пикового напряжения в киловольтах может автоматически загружаться в систему 100, отображаться для рассмотрения оператором, использоваться для того, чтобы уведомить оператора о том, что установка пикового напряжения в киловольтах может привести к переполнению детектора или более высокой дозе для пациента и т.д.

В качестве не имеющего ограничительного характера примера, первое 2D проекционное сканирование, выполненное при 100 кВт пикового напряжения, и второе 2D проекционное сканирование, выполненное при 140 кВт пикового напряжения, можно спектрально разложить для предоставления данных, которые показывают, что нижняя установка пикового напряжения в киловольтах двухэнергетического сканирования может быть установлена ниже, чем 100 кВт пикового напряжения, например на 80 кВт пикового напряжения. Альтернативно, характеристика(и) может указывать на то, что нижняя установка пикового напряжения в киловольтах должна быть 100 кВт пикового напряжения или больше. Другие подходы также рассматриваются в данном описании. Например, дающее рекомендации устройство 120 может альтернативно вычислить одно или несколько значений пикового напряжения в киловольтах на основе набора правил, алгоритма и/или другой информации.

Как правило, дающее рекомендации устройство 120 позволяет определить и/или оптимизировать одно или несколько пиковых напряжений в киловольтах для спектрального объемного сканирования. Дающее рекомендации по параметрам объемного сканирования устройство 120 может быть реализовано с помощью, по меньшей мере, одного процессора, выполняющего исполняемые компьютером инструкции, встроенные или закодированные на машиночитаемом носителе данных, таком как физическая память или другой постоянный носитель. Дополнительно или альтернативно, дающее рекомендации по параметрам объемного сканирования устройство 120 может быть реализовано, по меньшей мере, посредством одного процессора, выполняющего исполняемые компьютером инструкции, переносимые несущей, сигналом или другой промежуточной средой.

Ссылаясь на Фиг. 1, компьютер общего назначения служит в качестве операторской консоли 122 и включает в себя устройство вывода, пригодное для понимания человеком, такое как монитор или дисплей, и устройство ввода, такое как клавиатура и мышь. Программное обеспечение, постоянно установленное на консоли 122, позволяет оператору взаимодействовать со сканером 100 через графический интерфейс (ГИП) пользователя или иным образом. Такое взаимодействие включает в себя выбор двух или более 2D проекционных сканирований (например, режим мульти-2D проекционного сканирования), установку и/или изменение параметров сканирования (например, пикового напряжения в киловольтах, мА·с и т.д.) для выбранных 2D проекционных сканирований, выбор протокола спектрального объемного сканирования, установку и/или изменение параметров протокола (например, пикового напряжения в киловольтах, мА·с и т.д.) для выбранного спектрального объемного сканирования.

Взаимодействие также может включать в себя отображение с помощью ГИП визуальной информации о рекомендуемых параметрах (например, пиковых напряжений в киловольтах) и дает возможность подтверждать, модифицировать и/или отклонять их оператором системы 100 формирования изображений с помощью мыши, сенсорного экрана, клавиатуры, кнопочной панели и т.д. Альтернативно, рекомендуемые параметры могут быть автоматически загружены в системе 100. Альтернативно, там, где рекомендуемые параметры отличаются от соответствующих выбираемых пользователем параметров или параметров по умолчанию, консоль 122 может уведомить оператора с помощью сообщения или предупреждения посредством визуального и/или звукового индикатора.

Реконструктор 124 реконструирует выходной сигнал детекторной матрицы и генерирует данные объемного изображения. Реконструктор 124 использует один или несколько обычных, спектральных, итеративных и/или других алгоритмов реконструкции. Данные объемного изображения могут включать в себя данные, соответствующие конкретной спектральной составляющей и/или составные данные, аналогичные данным изображения традиционной КТ. Реконструктор 124 также может генерировать 2D проекционные изображения, соответствующие определенной спектральной составляющей. Опора 126 для субъекта, такая как кушетка, поддерживает субъект в области 108 обследования. Опора 126 для субъекта может перемещаться во взаимодействии со сканированием для того, чтобы направлять субъект по отношению к области 108 обследования для выполнения 2D проекционного и/или объемного сканирований.

ОБСУЖДЕНИЕ ВАРИАНТОВ

Как кратко отмечалось выше, детекторная матрица 114 может альтернативно включать в себя детекторную матрицу многослойных сцинтилляторов/фотодатчиков и/или детектор подсчета фотонов с прямым преобразованием. На Фиг. 3 и 4 схематично показаны не имеющие ограничительного характера примеры детекторных матриц 300 и 400 двуслойных сцинтилляторов/фотодатчиков, и на Фиг. 5 показана электронная обработка выходных сигналов детекторной матрицы подсчета фотонов с прямым преобразованием.

На Фиг. 3 первый и второй слои 302 и 304 сцинтиллирующего вещества соединены таким образом, что первый слой 302 находится на стороне детектора, принимающей падающее излучение. Фотодатчики 310 и 312 соединены со второй противоположной стороной детектора 300. Поглощение энергии, как правило, зависит от толщины. Таким образом, большинство нижних энергетических фотонов поглощаются в первом слое 302 и большинство фотонов более низкой энергии поглощаются во втором слое 304. Слои 302 и 304 сцинтилляторов соответственно имеют эмиссионные спектры, которые соответствуют спектральной чувствительности фотодатчиков 310 и 312.

Таким образом, по существу, только свет, испускаемый первым слоем 302, поглощается фотодатчиком 310, и, по существу, только свет, испускаемый вторым слоем 304, поглощается фотодатчиком 312. Выходные сигналы фотодатчиков 310 и 311 указывают на излучение из различных энергетических зон, которые соответствуют первому и второму слоям 302 и 304. На Фиг. 4 фотодатчики 310 и 312 соединены со стороной сцинтилляционных слоев 302 и 304, которая перпендикулярна направлению падающего излучения.

Согласно Фиг. 5 выходной сигнал детекторной матрицы 114 обрабатывается предусилителем 502, который усиливает электрический сигнал, выводимый детекторной матрицей 114. Формирователь 504 импульсов обрабатывает усиленный электрический сигнал и генерирует импульс, такой как напряжение или другой импульс, указывающий на энергию обнаруженного фотона. Дискриминатор 506 энергии дискриминирует по энергии импульс. В показанном примере дискриминатор 506 энергии включает в себя компаратор 508, включающий в себя, по меньшей мере, два подкомпаратора, которые сравнивают амплитуду импульса с двумя или более различными энергетическими порогами, которые соответствуют различным энергиям, представляющим интерес. Компаратор 508 производит выходной сигнал, указывающий на энергию фотона на основе сравнения.

Счетчик 510 увеличивает значение счетчика для каждого порога на основании выходного сигнала от дискриминатора 506 энергии. Например, когда выходной сигнал компаратора 508 для определенного порога указывает, что амплитуда импульса превышает соответствующее пороговое значение, значение счетчика для этого порога увеличивается. Группировщик 512 энергии присваивает подсчитанные импульсы двум или более энергетическим интервалам на основе подсчетов. Каждый энергетический интервал охватывает диапазон энергии или окно. Например, интервал может быть определен для диапазона энергии между двумя порогами, где фотон, приводящий к подсчету для нижнего порога, но не для более высокого порога, будет присвоен этому нижнему интервалу.

Дающее рекомендации по параметрам объемного сканирования устройство 120 обрабатывает сгруппированные данные и дающее рекомендации устройство120 рекомендует параметры спектрального сканирования, такие как пиковое напряжение в киловольтах, мА·с, один или несколько энергетических порогов, и/или другой параметр(ы).

Другие варианты могут включать в себя больше сцинтилляционных слоев, и отдельные сцинтилляционные слои могут иметь одинаковую толщину и/или разную толщину. С помощью детектора с двумя пиковыми напряжениями в киловольтах и двумя слоями, дающее рекомендации устройство 120 рекомендует установки для четырех различных получений энергии. В основном, для М пиковых напряжений в киловольтах и N слоев, дающее рекомендации устройство 120 рекомендует установки для M×N различных получений энергии. Что касается детектора с регистрацией счета фотонов, с N энергетическими интервалами, дающее рекомендации устройство 120 рекомендует установки для N различных получений энергии.

В другом варианте 2D проекции могут дополнительно или альтернативно использоваться для определения фильтра, который улучшают спектральные рабочие характеристики системы с двумя слоями. В случае, когда фильтр улучшает рабочие характеристики только для маленьких пациентов и ухудшает рабочие характеристики для толстых пациентов, дающее рекомендации устройство 120 рекомендует, следует ли использовать фильтр.

В другом варианте система 100 формирования изображений включает в себя более одного источника 106. Например, система 100 формирования изображений может включать в себя два источника 106 с угловым смещением относительно друг друга примерно на девяносто градусов вдоль поперечного направления, которое перпендикулярно z оси, три источника 106 с угловым смещением относительно друг друга примерно на шестьдесят градусов вдоль поперечного направления и т.д. Каждый из этих источников может работать, как описано в настоящем документе, для переключения между пиковыми напряжениями в киловольтах и/или парой детекторных матриц с энергетическим разрешением.

В другом варианте дающее рекомендации устройство 120 использует разложение 2D проекций для определения тока трубки (мА-с) для источника 106.

В другом варианте дающее рекомендации устройство 120 для переключения пикового напряжения в киловольтах, может рекомендовать параметр периодического повторения пикового напряжения в киловольтах. Например, устройство 120, дающее рекомендации, может рекомендовать, сколько собрать проекций при каждой установке пикового напряжения в киловольтах. Таким образом, отношение данных, полученных с двумя установками пикового напряжения в киловольтах можно регулировать для того, чтобы удовлетворить заранее определенному критерию вывода. Например, критерий может указывать, что данные для обеих установок пикового напряжения в киловольтах имеют одинаковое качество изображения. Таким образом, для более полного пациента, дающее рекомендации устройство 120 может рекомендовать больше проекций при низкой установке пикового напряжения в киловольтах по отношению к высокой установке пикового напряжения в киловольтах или альтернативно продолжительные периоды получения при низкой установке пикового напряжения в киловольтах относительно высокой установки пикового напряжения в киловольтах для компенсации недостаточности статистических данных. Фиг. 6 иллюстрирует примерный способ.

Следует иметь в виду, что порядок действий в способах, описываемый в настоящем документе, не является ограничивающим. Таким образом, другие порядки рассматриваются в данном документе. Кроме того, одно или несколько действий может быть опущено и/или одно или несколько дополнительных действий могут быть добавлены.

На этапе 602 получают первую 2D проекцию под углом получения, используя первое пиковое напряжение в киловольтах.

На этапе 602 получают вторую 2D проекцию под углом получения, используя второе пиковое напряжение в киловольтах, которое отличается от первого пикового напряжения в киловольтах.

На этапе 606 первая и вторая 2D проекции спектрально разлагаются, по меньшей мере, на две компоненты.

На этапе 608, по меньшей мере, одна характеристика (например, толщина, количество костной и/или мягкой ткани и т.д.) от сканируемого субъекта определяется из данных спектрального разложения.

На этапе 610, по меньшей мере, одно значение пикового напряжения в киловольтах для спектрального объемного сканирования субъекта определяется на основании, по меньшей мере, определенной физической характеристики.

На этапе 612 определенное пиковое напряжение в киловольтах, наряду, по меньшей мере, с одним другим определенным или заданным пользователем пиковым напряжением в киловольтах, используется для выполнения спектрального объемного сканирования.

Как описано в настоящем документе, альтернативно первая и вторая 2D проекции могут быть получены с помощью одного пикового напряжение в киловольтах и либо детекторной матрицы многослойных сцинтилляторов/фотодатчиков, детекторной матрицы подсчета фотонов с прямым преобразованием и/или другой детекторной матрицы с энергетическим разрешением.

По меньшей мере часть указанного выше может быть реализована в виде машиночитаемых инструкций, закодированных или встроенных на машиночитаемом носителе данных, которые при выполнении процессором(ами) компьютера, побуждают процессор(ы) выполнять описанные действия. Кроме того или альтернативно, по меньшей мере, одни из машиночитаемых инструкций переносятся сигналом, несущей или другой промежуточной средой.

Изобретение было описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления. После прочтения и понимания предшествующего подробного описания могут возникнуть другие модификации и изменения. Предполагается, что изобретение было построено как включающее в себя все такие модификации и изменения постольку, поскольку они входят в объем прилагаемой формулы изобретения или ее эквивалентов.

1. Система (100) формирования изображений, содержащая:
источник (106) излучения, который испускает излучение, которое проходит область обследования и часть субъекта в ней;
детекторную матрицу (114), которая обнаруживает излучение, которое проходит через область обследования и часть субъекта в ней, и генерирует сигнал, указывающий на это,
дающее рекомендации по параметрам объемного сканирования устройство (120), которое рекомендует, по меньшей мере, одно значение параметра спектрального сканирования для объемного сканирования части субъекта на основе спектрального разложения первой и второй 2D проекций, полученных с помощью источника излучения и детекторной матрицы, причем первая и вторая 2D проекции имеют разные спектральные характеристики; и
консоль (122), которая использует рекомендованное, по меньшей мере, одно значение параметра спектрального сканирования для выполнения объемного сканирования части субъекта.

2. Система формирования изображений по п. 1, в которой параметром спектрального сканирования является значение kVp (пикового напряжения в киловольтах), и источник излучения выполнен с возможностью переключения между, по меньшей мере, двумя различными значениями пикового напряжения в киловольтах, причем значение первого пикового напряжения в киловольтах используется для получения первой 2D проекции, а значение второго отличного пикового напряжения в киловольтах используется для получения второй 2D проекции, причем значение первого пикового напряжения в киловольтах меньше значения второго пикового напряжения в киловольтах.

3. Система формирования изображений по п. 2, в которой, по меньшей мере, одно рекомендованное значение пикового напряжения в киловольтах равно первому пиковому напряжению в киловольтах.

4. Система формирования изображений по п. 2, в которой, по меньшей мере, одно рекомендованное значение пикового напряжения в киловольтах меньше, чем значение первого пикового напряжения в киловольтах.

5. Система формирования изображений по любому из пп. 2-4, в которой консоль (122) использует как, по меньшей мере, одно значение пикового напряжения в киловольтах, так и значение второго пикового напряжения в киловольтах для выполнения многоспектрального объемного сканирования.

6. Система формирования изображений по любому из пп. 2-4, в которой детекторная матрица является детекторной матрицей с энергетическим разрешением, имеющей, по меньшей мере, первый и второй фотодатчики с различными первой и второй спектральными чувствительностями, и причем первый фотодатчик генерирует первую 2D проекцию и третью 2D проекцию, имеющие первую и третью спектральные характеристики, и второй фотодатчик генерирует вторую 2D проекцию и четвертую 2D проекцию, имеющие вторую и четвертую спектральные характеристики, и дающее рекомендации по параметрам объемного сканирования устройство рекомендует, по меньшей мере, одно значение пикового напряжения в киловольтах на основе спектрального разложения первой, второй, третьей и четвертой 2D проекций.

7. Система формирования изображений по п. 1, в которой детекторная матрица является детекторной матрицей с энергетическим разрешением, имеющей, по меньшей мере, первый и второй фотодатчики с различными первой и второй спектральными чувствительностями, и причем первый фотодатчик генерирует первую 2D проекцию и второй фотодатчик генерирует вторую 2D проекцию.

8. Система формирования изображений по п. 1, в которой детекторная матрица является детектором подсчета фотонов, первая 2D проекция соответствует первому энергетическому интервалу детектора подсчета фотонов, вторая 2D проекция соответствует второму энергетическому интервалу детектора подсчета фотонов, и по меньшей мере, один параметр спектрального сканирования включает в себя одно или несколько значений пикового напряжения в киловольтах, значение мА·с или значение энергетического порога.

9. Система формирования изображений по любому из пп. 1-4, в которой консоль визуально представляет рекомендуемое, по меньшей мере, одно значение параметра спектрального сканирования на графическом интерфейсе пользователя.

10. Система формирования изображений по п. 9, в которой консоль принимает входной сигнал, указывающий на подтверждение, по меньшей мере, одного значения параметра спектрального сканирования.

11. Система формирования изображений по п. 9, в которой консоль принимает входной сигнал, указывающий на изменение, по меньшей мере, одного значения параметра спектрального сканирования и загружает, по меньшей мере, одно подтвержденное значение параметра спектрального сканирования для объемного сканирования.

12. Система формирования изображений по любому из пп. 1-4, в которой консоль визуально представляет предупреждение о том, что, по меньшей мере, одно значение параметра спектрального сканирования не совпадает с выбранным пользователем параметром спектрального сканирования для объемного сканирования.

13. Способ формирования изображения, содержащий:
прием первой 2D проекции, имеющей первую спектральную характеристику;
прием второй 2D проекции, имеющей вторую спектральную характеристику, причем первая и вторая спектральные характеристики различны;
спектральное разложение первых и вторых данных, по меньшей мере, на две различные компоненты;
определение физической характеристики сканируемого субъекта на основе разложенных данных;
определение, по меньшей мере, одного значения параметра спектрального сканирования для объемного сканирования субъекта на основе определенной физической характеристики; и
выполнение объемного сканирования субъекта с использованием, по меньшей мере, одного значения параметра спектрального сканирования.

14. Способ по п. 13, дополнительно содержащий:
визуальное представление, по меньшей мере, одного значения параметра спектрального сканирования;
прием входного сигнала, указывающего на подтверждение пользователем, по меньшей мере, одного значения пикового напряжения в киловольтах; и
выполнение объемного сканирования субъекта с использованием, по меньшей мере, одного подтвержденного пользователем значения параметра спектрального сканирования.

15. Способ по п. 13, дополнительно содержащий:
автоматическую загрузку, по меньшей мере, одного значения параметра спектрального сканирования в протокол формирования изображений для объемного сканирования; и
выполнение объемного сканирования субъекта с использованием, по меньшей мере, одного автоматически загруженного значения параметра спектрального сканирования.

Изобретение относится к области регистрации излучения. Способ детектирования излучения содержит этапы, на которых регистрируют событие; генерируют инициирующий сигнал, ассоциированный с регистрацией события; генерируют первую метку (TS1) времени для инициирующего сигнала с использованием первого аналого-цифрового преобразователя времени (TDC); генерируют вторую метку (TS2) времени для инициирующего сигнала с использованием второго TDC, имеющего фиксированное смещение по времени относительно первого TDC; и связывают метку времени с событием на основе первой метки времени, второй метки времени и сравнения разницы по времени между второй меткой времени и первой меткой времени и фиксированного смещения по времени.

Калибровка рет с изменяющимися интервалами совпадений // 2582887

Изобретение относится к системам позитронной эмиссионной томографии (PET), в частности с использованием калибровки сканера PET. При калибровке сканера позитронной эмиссионной томографии (PET) радиоактивный калибровочный фантом сканируют в течение периода нескольких времен полураспада, чтобы получить множество кадров данных сканирования.

Времяпролетные измерения в позитронной эмиссионной томографии // 2581724

Изобретение относится к позитронной эмиссионной томографии (PET) и, в частности, к обнаружению совпадающих событий в процессе времяпролетной (TOF) PET. Сущность изобретения заключается в том, что детектор первого сигнала генерирует первый выходной сигнал, если сигнал фотоприемника удовлетворяет первому критерию сигнала; причем критерий первого сигнала распознает сигнал фотоприемника как показывающий первоначальные во времени сцинтилляционные фотоны, генерируемые сцинтиллятором в ответ на полученные фотоны излучения; детектор второго сигнала генерирует второй выходной сигнал, если сигнал фотоприемника альтернативно удовлетворяет критерию второго сигнала, причем критерий второго сигнала распознает сигнал фотоприемника как показывающий последующие во времени сцинтилляционные фотоны, генерируемые сцинтиллятором в ответ на полученные фотоны излучения; и детектор сигнала излучения оценивает первый и второй выходные сигналы для определения того, получен ли второй выходной сигнал в пределах временного окна приема, причем полученный первый выходной сигнал определяет начальную точку временного окна приема, и если второй выходной сигнал получен в пределах временного окна приема, детектор сигнала излучения распознает сигналы фотоприемника, показывающие излучение, полученное сцинтиллятором; и если второй выходной сигнал не получен в пределах временного окна приема, детектор сигнала излучения не распознает сигналы фотоприемника, показывающие излучение, полученное сцинтилятором.

Способ и устройство для патрульной инспекции и локализации радиоактивного вещества // 2575582

Использование: для патрульной инспекции и локализации радиоактивного вещества. Сущность изобретения заключается в том, что способ патрульной инспекции и локализации радиоактивного вещества содержит этапы: обеспечение значения фоновой радиоактивной интенсивности среды; сбор значений радиоактивной интенсивности с инспектируемой области посредством детектора во множестве точек пробоотбора на маршруте патрульной инспекции; вычисление распределения радиоактивной интенсивности в инспектируемой области на основе собранных значений радиоактивной интенсивности и значения фоновой радиоактивной интенсивности; и определение позиции радиоактивного вещества на основе распределения радиоактивной интенсивности; разделение инспектируемой области на множество подобластей.

Блок детектирования гамма-излучения в составе беспилотных летательных аппаратов легкого класса // 2565335

Изобретение относится к средствам поиска и обнаружения источников гамма-излучения и предназначается для оснащения беспилотных летательных аппаратов. Блок детектирования гамма-излучения в составе двух счетчиков сцинтилляционных, контроллера с установленным модулем GPS, аккумуляторной батареи, при этом для связи между блоком детектирования и пультом дистанционного управления используется GSM-канал, образованный размещенным в блоке детектирования модулем GSM и установленным в пульте управления GSM-модемом, а сцинтилляторы выполнены в виде круглых прямых цилиндров с высотой больше диаметра основания, причем сцинтилляторы ориентированы основанием перпендикулярно направлению полета беспилотного летательного аппарата.

Способ поиска, обнаружения и локализации источников ионизирующих излучений // 2562142

Изобретение относится к области радиационного контроля (РК) и предназначено для поиска, обнаружения и локализации источников ионизирующих излучений (ИИИ) наземными или морскими мобильными комплексами РК и стационарными устройствами РК.

Способ улучшения временного разрешения цифровых кремниевых фотоумножителей // 2550581

Изобретение относится к области детекторов. Модуль (10) детектора излучения для использования во времяпролетном позитронно-эмиссионном (TOF-PET) томографическом сканере (8) формирует триггер-сигнал, указывающий обнаруженное событие излучения.

Динамическое формирование изображений посредством позитронно-эмиссионной томографии с компенсацией загрязнений изотопами // 2535635

Изобретение относится к области формирования ядерных изображений, а также находит применение при изучении поглощения совместно с формированием изображений посредством позитронно-эмиссионной томографии (PET).

Способ непрерывного моделирования времяпролетного рассеяния // 2524053

Изобретение относится к области визуализации и, в частности, к корректировке рассеяния фотонов во времяпролетных позитронно-эмиссионных томографах (PET). Сущность изобретения заключается в том, что способ корректировки данных времяпролетной визуализации PET, приобретенных детекторами фотонов в томографе (200) PET, чтобы учитывать рассеяние фотонов, где поле зрения (230) томографа (200) PET делится на базисные функции (232) и выявляется одна или несколько точек (S) рассеяния, чтобы применить имитационную модель рассеяния, причем способ содержит этапы, на которых задают, для каждой точки (S) рассеяния фотона, траекторию (ASB) рассеяния, соединяющую точку (S) рассеяния фотона по меньшей мере с одной парой детекторов (А, В) фотонов, и вычисляют вклад рассеяния в данные визуализации PET, записанные по меньшей мере одной парой детекторов (А, В) фотонов, от каждой базисной функции (232) в наборе (PS) базисных функций (р), расположенных вдоль траектории (ASB) рассеяния, и где вклад рассеяния от любой базисной функции (р) вычислен независимо от вклада рассеяния от других базисных функций (р).

Устройство для мониторинга параметров пучка ионов // 2520940

Изобретение относится к способам и устройствам определения положения и интенсивности пучка заряженных частиц. Устройство для мониторинга параметров пучка ионов содержит сцинтиллятор, установленный перпендикулярно направлению пучка ионов, фотоприемники, расположенные равномерно по периметру сцинтиллятора, схему регистрации и обработки сигналов с фотоприемников, при этом сцинтиллятор выполнен в виде дискообразной светонепроницаемой камеры, а фотоприемники установлены в отверстиях, выполненных в ее боковой стенке, и снабжены светофильтрами, прозрачными для инфракрасного излучения, при этом сцинтиллятор вместе с фотоприемниками заключен в герметичную оболочку с отверстиями для впуска и выпуска сцинтиллирующего газа.

Усовершенствование пространственной выборки для сбора данных пэт в виде списка, использующее спланированное перемещение стола/гентри // 2597074

Использование: для позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Сущность изобретения заключается в том, что устройство ПЭТ включает в себя детекторную матрицу, включающую в себя отдельные детекторы, которые принимают события излучения из области визуализации. Контроллер перемещения управляет, по меньшей мере, одним из относительного продольного перемещения между опорой для субъекта и детекторной матрицей или кругового перемещения между детекторной матрицей и субъектом. Процессор временной метки времени присваивает временную метку каждому принятому событию излучения. Буферная память для хранения событий в режиме списка сохраняет события с временной меткой. Процессор верификации событий отбирает одновременно принятые события излучения, местоположения которых для каждой пары соответствующих одновременно принятых событий определяют линию отклика. Процессор реконструкции реконструирует достоверные события в виде изображения области визуализации. Технический результат: улучшение пространственной выборки данных ПЭТ, а также улучшение разрешения изображения и обеспечение большего эффективного поля обзора. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

Риометрический способ определения жёсткости геомагнитного обрезания // 2599333

Изобретение относится к способам определения «жесткости геомагнитного обрезания» (ЖГО) - одного из геофизических параметров, который используется для мониторинга радиационной обстановки и распространения коротких радиоволн в магнитосфере и ионосфере высоких авроральных широт после мощных солнечных вспышек в период повышенного аномального поглощения радиоволн в полярных районах (в период так называемого «Поглощения типа Полярной Шапки» - ППШ). Риометрический способ определения жесткости геомагнитного обрезания содержит этапы, на которых измеряют поглощение с помощью риометра на выбранной станции авроральной зоны с одновременным измерением интенсивности потоков солнечных протонов с помощью детекторов, установленных на геостационарном спутнике, рассчитывают известным методом поглощение радиоволн, сравнивают это значение с измеренным и в случае их несовпадения увеличивают значение нижней границы энергетического спектра потоков солнечных протонов, производят новый расчет поглощения, повторяя процедуру до совпадения расчетного поглощения с измеренным, и в этом случае значение нижней границы энергетического спектра потока солнечных протонов пересчитывают известным способом в единицы жесткости. Технический результат - получение более точных и оперативных значений ЖГО для исследования ППШ. 2 ил.

Устройство для диагностики импульсных пучков ионизирующих частиц // 2603231

Изобретение относится к области ядерной физики и может быть использовано в ускорительной технике для измерения распределения ионизирующих частиц в поперечном сечении импульсных пучков. Устройство для диагностики профиля пучка ионизирующих частиц содержит систему регистрации распределения ионизирующих частиц в поперечном сечении пучка, включающую ускоряющий электрод, микроканальные пластины, печатную плату с линией задержки, соединенную с блоком обработки сигналов, при этом вдоль направления пучка ионизирующих частиц ортогонально системе регистрации распределения ионизирующих частиц расположена такая же система регистрации, печатная плата которой соединена с блоком обработки сигналов, линии задержки на печатных платах имеют форму меандра, а блок обработки сигналов имеет по два входа для каждой из ортогональных систем регистрации. Технический результат - повышение объема получаемой информации о распределении ионизирующих частиц вдоль двух ортогональных координат. 3 ил.

Позиционно-чувствительный датчик для измерения амплитудно-временных параметров и профиля импульсного электронного пучка // 2625601

Изобретение относится к датчикам для измерения тока электронного пучка и может найти применение в исследовательских и промышленных установках. Позиционно-чувствительный датчик для измерения амплитудно-временных параметров и профиля плотности тока импульсного электронного пучка содержит нижнюю коллекторную пластину, трансформаторы тока, надетые на стержневые тоководы, нижние концы которых соединены с нижней коллекторной пластиной, верхнюю коллекторную пластину с отверстиями, соосными с верхними концами тоководов, расположенными компланарно верхней коллекторной пластине, при этом в качестве преобразователей измеряемого тока в напряжение используются миниатюрные трансформаторы тока, изолированные от силовой (первичной) электрической цепи и подключенные к регистрирующей аппаратуре по симметричной схеме. Технический результат – повышение помехозащищенности датчика. 1 ил.

Способ и система рентгеновского сканирования // 2629059

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам рентгеновского сканирования. Способ, включающий сбор данных фона без испускания рентгеновских лучей, сбор данных воздушной среды при испускании рентгеновских лучей и без сканируемого объекта в исследуемом канале, сканирование объекта для сбора исходных данных сканирования, и предварительную обработку исходных данных сканирования на основании данных фона и данных воздушной среды с тем, чтобы получить данные сканированного изображения, где стадия предварительной обработки исходных данных сканирования на основании данных фона и данных воздушной среды с тем, чтобы получить данные сканированного изображения, дополнительно включает сегментирование области сканирования на занимаемую объектом область, внутри которой находится объект, и занимаемую воздушной средой область без объекта на основании исходных данных сканирования, и поиск данных воздушной среды для конкретных данных воздушной среды, ближайших к значению исходных данных сканирования для занимаемой воздушной средой области, и осуществление коррекции усиления для исходных данных сканирования на основании данных фона и ближайших данных воздушной среды с тем, чтобы получить данные сканированного изображения. Система содержит генератор рентгеновского излучения, адаптированный для испускания рентгеновских лучей, детектор, который остается неподвижным относительно генератора рентгеновского излучения и адаптирован для сбора детекторных сигналов рентгеновских лучей, и процессор, связанный с детектором и адаптированный для обработки детекторных сигналов рентгеновских лучей, собранных детектором, при этом указанная обработка включает применение детекторных сигналов, собранных детектором, когда генератор рентгеновского излучения не испускает рентгеновских лучей, в качестве данных фона, применение детекторных сигналов, когда генератор рентгеновского излучения испускает рентгеновские лучи и сканируемый объект отсутствует в исследуемом канале, в качестве данных воздушной среды, применение детекторных сигналов, собранных детектором, когда генератор рентгеновского излучения испускает рентгеновские лучи для сканирования объекта, в качестве исходных данных сканирования, и предварительную обработку исходных данных сканирования на основании данных фона и данных воздушной среды с тем, чтобы получить данные сканированного изображения. Использование изобретений позволяет снизить влияние шума, вызванного механической вибрацией на получение изображения. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

Виртуальные кадры для распределительной времяпролетной реконструкции данных в режиме списка с непрерывным движением стола // 2640787

Группа изобретений относится к медицинской визуализации, а именно к позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Система ПЭТ содержит память, сконфигурированную с возможностью непрерывной записи обнаруживаемых совпадающих пар событий, обнаруживаемых ПЭТ-детекторами, опору субъекта для поддержки субъекта и перемещения в режиме непрерывного движения через поле видения ПЭТ-детекторов, группирующий блок для группировки записанных совпадающих пар в каждый из множества пространственно ограниченных виртуальных кадров на основании времяпролетной информации, при этом обнаруженные события некоторых из обнаруженных совпадающих пар событий расположены в двух разных виртуальных кадрах, и группирующий блок распределяет совпадающую пару событий одному из двух виртуальных кадров, и блок реконструкции сгруппированных совпадающих пар каждого виртуального кадра в изображение кадра и объединения изображений кадров в общее удлиненное изображение. Способ ПЭТ содержит этапы, на которых перемещают субъект на опоре субъекта непрерывно через поле видения ПЭТ-детекторов, группируют записанные совпадающие пары событий в каждый из множества пространственно ограниченных виртуальных кадров на основании времяпролетной информации, при этом этап группирования включает в себя этап, на котором распределяют совпадающие пары одному из двух виртуальных кадров там, где обнаруженная совпадающая пара событий находится в двух разных виртуальных кадрах, реконструируют сгруппированные совпадающие события каждого виртуального кадра в общее удлиненное изображение. Система времяпролетной ПЭТ содержит решетку ПЭТ-детекторов, которая обнаруживает и записывает совпадающие события в режиме списка, опору субъекта, один или более процессоров, сконфигурированных с возможностью группировки записанных совпадающих пар событий в один из множества пространственно ограниченных виртуальных кадров, когда совпадающие события одной из совпадающих пар событий сгруппированы в смежные виртуальные кадры, распределения указанных обоих совпадающих событий общему виртуальному кадру на основании времяпролетной информации, реконструкции изображения кадра из каждого виртуального кадра и объединения изображений кадра в непрерывное удлиненное изображение. Использование изобретений позволяет получить распределенную реконструкцию данных в режиме списка при непрерывном движении стола. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ определения расстояния до источника гамма-излучения // 2645770

Изобретение относится к технике измерения ионизирующих излучений, области охраны окружающей среды, поиска и обнаружения радиоактивных источников, в частности источников гамма-излучения, контролю радиационного состояния ядерно-физических объектов. Способ определения расстояния до источника гамма-излучения включает измерение энергетического спектра в областях его характеристического пика полного поглощения и комптоновского рассеяния, выполнение гамма-физических расчетов, определение расстояния по выведенным зависимостям. Гамма-физические расчеты включают определение количества импульсов в пике полного поглощения и выбранной области комптоновского рассеяния, корректировку измерений с учетом функции отклика детектора, алгоритм перехода к величине расстояния. Технический результат – повышение точности и упрощение определения расстояния до источников гамма-излучения. 2 ил.