本發(fā)明專利技術(shù)涉及用于生成包括軟組織的檢查對象(5)感興趣區(qū)域的軟組織對比度圖像的裝置。提出的裝置包括：X射線源單元(2、3)，其用于發(fā)射一個或多個脈沖X射線筆形射束(4)的；致動器(8、9)，其用于沿著和/或繞著所述感興趣區(qū)域致動所述X射線源單元(2、3)，以將所述一個或多個筆形射束(11)從各方向引導(dǎo)到所述感興趣區(qū)域上；電磁信號接收器(11)，其用于從所述感興趣區(qū)域接收源于感興趣區(qū)域之內(nèi)X射線光子吸收和散射的電磁信號；以及信號處理器單元(12)，其用于處理所接收的電磁信號并重建感興趣區(qū)域的軟組織對比度圖像。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及用于生成包括軟組織的檢查對象的感興趣區(qū)域的軟組織對比度圖像的裝置和對應(yīng)的方法。
技術(shù)介紹
計算機斷層攝影(CT)生成骨骼結(jié)構(gòu)和對比劑分布的高質(zhì)量圖像。然而，CT的弱點之一是對軟組織的辨別力。磁共振成像(MRI)具有優(yōu)異的軟組織對比度，但并非所有患者都允許由MRI流程成像。例如，當(dāng)患者有諸如起搏器的一些植入物時，則不能由MRI流程對患者成像。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供生成包括軟組織的諸如患者的檢查對象的感興趣區(qū)域的軟組織對比度圖像的裝置和對應(yīng)的方法，其也可以應(yīng)用于不能進(jìn)行MRI流程的患者。根據(jù)本專利技術(shù)的一個方面，提出了一種裝置，其包括-X射線源單元，其用于發(fā)射一個或多個脈沖筆形X射線射束，-致動器，其用于沿著和/或繞著所述感興趣區(qū)域致動所述X射線源單元，以將所述一個或多個筆形射束從各方向弓I導(dǎo)到所述感興趣區(qū)域上，-電磁信號接收器，其用于從所述感興趣區(qū)域接收源于感興趣區(qū)域之內(nèi)X射線光子的吸收和散射的電磁信號，以及-信號處理器單元，其用于處理所接收的電磁信號并重建感興趣區(qū)域的軟組織對比度圖像。根據(jù)本專利技術(shù)的另一方面，提出了一種如權(quán)利要求15中定義的對應(yīng)的方法。在從屬權(quán)利要求中限定了本專利技術(shù)的優(yōu)選實施例。應(yīng)當(dāng)理解，所主張的方法與所主張的并在從屬權(quán)利要求中限定的裝置具有相似和/或相同的優(yōu)選實施例。本專利技術(shù)基于采用由于X射線脈沖的動量而生成的電流來生成軟組織對比度圖像的構(gòu)思。康普頓二極管利用了這種效應(yīng)，它是響應(yīng)于X射線輻射的入射而生成電流的X射線探測器。物理原理類似于所謂的Askaryan效應(yīng)，例如，這種效應(yīng)用于南極洲的粒子探測。Askaryan效應(yīng)是這樣的現(xiàn)象在致密輻射透明介質(zhì)(諸如鹽、冰或月壤)中行進(jìn)比光快的粒子會產(chǎn)生二次帶電粒子雨，其包含電荷各向異性并從而在電磁譜的無線電或微波部分中發(fā)射相干輻射錐。為了利用這種效應(yīng)，根據(jù)本專利技術(shù)提出了生成強筆形X射線射束的短(優(yōu)選低于1 μ S，或者甚至低于< IOOns ；優(yōu)選低于1ns，但限制因素是檢查對象的尺寸)脈沖。這一個或多個筆形射束穿透檢查對象。在對象的軟組織中，光子主要被吸收并通過康普頓效應(yīng)被散射。康普頓效應(yīng)將光子的動量(部分)轉(zhuǎn)移到電子。假設(shè)ImJ的光子承載動量。在長度為IOcm的吸收器上沉積動量，這在理想情況下將對應(yīng)于6A的電流。如果吸收器具有11的體積，獲得0. 6mA/mm2的電流密度。令筆形射束跨整個表面運動，獲得lmj/l = ImGray的4施加劑量。因此，Imm的筆形射束在IOcm的距離中生成InT的磁場。作為對比，CT中典型的局部劑量為100mJ/l的量級。這種磁場信號被諸如線圈或天線的電磁信號接收器接收，例如，線圈類似于MRI裝置中用于信號接收的RF線圈。然后進(jìn)一步處理這些信號，并且能夠重建檢查對象的感興趣區(qū)域的軟組織對比度圖像。患者生成的噪聲大約< 0. lfT/sqrt(Hz)。在Is上求平均，這比X射線生成的磁場低7個數(shù)量級。為了估計總的信噪比，必須要估計信號接收器接收的電磁信號的帶寬。人的反共振頻率質(zhì)量積(quality product)高于100ns，因此電流可以持續(xù)超過100ns。這意味著，單次投影的信噪比至少可以為3000。為了形成軟組織圖像，由致動器在檢查對象上掃描一個或多個筆形X射線射束。優(yōu)選地，像CT中通常做的那樣，針對不同的角度執(zhí)行這種掃描。一般有不同的效應(yīng)導(dǎo)致定向電流。除了康普頓效應(yīng)之外，光電效應(yīng)也生成磁場。光電效應(yīng)一般僅生成不定向的快電子，快電子從生成它們的體素汽化，并且然后必須返回成為電流。在均勻介質(zhì)中，這不會導(dǎo)致可測量場，但患者包括針對快電子分開不同電導(dǎo)率和/或吸收常數(shù)的邊緣。由這些邊緣打破了對稱，并生成了也可以由電磁信號接收器測量的外部磁場。根據(jù)優(yōu)選實施例，利用模型重建感興趣區(qū)域的軟組織對比度圖像，所述模型使用一個或多個參數(shù)作為模型參數(shù)，所述參數(shù)表征光子與感興趣區(qū)域之內(nèi)組織的生成電流的交互作用。電磁信號接收器適于所生成電流的頻率范圍，并且頻率范圍使得生成的電流能夠穿透檢查對象。優(yōu)選地，電磁信號接收器適于接收至少從50到250MHz，尤其從10到400MHz，甚至高達(dá)1000MHz (對于更小的對象，諸如四肢或小動物，高達(dá)3GHz)的頻率范圍中的電磁信號。在重建中使用模型是圖像重建領(lǐng)域中公知的。模型預(yù)測多個測量數(shù)據(jù)。通過比較模型的預(yù)測和實際測量數(shù)據(jù)，能夠正確地設(shè)置模型參數(shù)。為此目的，改變模型的參數(shù)，直到測量數(shù)據(jù)和模型參數(shù)彼此盡可能相等。為了確定這種均衡，使用誤差測量，例如歐幾里德范數(shù)。根據(jù)優(yōu)選實施例，信號處理器單元適于利用模型重建感興趣區(qū)域的軟組織對比度圖像，所述模型使用(復(fù))電導(dǎo)率分布、X射線吸收分布和X射線光子的吸收和散射以及從X射線光子向感興趣區(qū)域電子的動量轉(zhuǎn)移的效率的效率分布作為模型參數(shù)。通過利用所接收的電磁信號優(yōu)化模型參數(shù)，能夠重建示出電導(dǎo)率分布、X射線吸收分布和/或效率分布的感興趣區(qū)域的一個或多個軟組織對比度圖像。如上文簡述，所述電磁信號接收器優(yōu)選包括一個或多個線圈、電極和/或偶極子天線，用于在操作期間布置在檢查對象緊鄰處或檢查對象處。優(yōu)選地，為了接收信號，使用線圈和電極(例如，附著于檢查對象)。電極可以類似于用于ECG的電極，而線圈類似于MRI中使用的RF接收線圈。然而，在兩種情況下信號放大器都是寬帶頻率放大器，至少高達(dá)250MHz，優(yōu)選高達(dá)IGHz。 根據(jù)另一優(yōu)選實施例，提供X射線探測單元，尤其是每個筆形X射線射束至少一個X射線探測器，用于探測來自通過所述檢查對象的感興趣區(qū)域透射的X射線輻射的X射線信號。因此，根據(jù)本實施例，不僅獨立接收到電磁信號，而且獨立接收到X射線信號。X射線信號不僅能夠用于生成獨立的X射線圖像，而且還能夠用于優(yōu)化從電磁信號重建軟組織圖像，尤其是通過改善或調(diào)整優(yōu)選用于重建軟組織圖像的模型。具體而言，可以使用從所測量的X射線信號獲得的信息在從電磁信號重建軟組織圖像之前通過所述一個或多個模型參數(shù)改善所述模型。如其他從屬權(quán)利要求中定義的那樣，這種優(yōu)化存在各種選擇。例如，在實施例中，從探測的X射線信號獲得感興趣區(qū)域之內(nèi)X射線吸收分布的信息，而根據(jù)另一實施例，從探測的X射線信號獲得關(guān)于檢查對象的位置的信息。優(yōu)選通過將檢查對象外部的電導(dǎo)率分布、X射線吸收分布和效率分布設(shè)置為零，在模型中使用后一種信息，這樣大大減少了重建軟組織圖像的計算工作。根據(jù)另一實施例，生成電磁信號接收器相對于感興趣區(qū)域的位置的信息，尤其是信號接收器元件相對于感興趣區(qū)域的位置的信息，并在模型中使用。所有這些實施例最終導(dǎo)致計算時間減少以及軟組織對比度圖像的信號質(zhì)量的改善。由于掃描一般是像常規(guī)CT中那樣做的，所以能夠從探測的X射線信號生成CT圖像。從這一 CT圖像，可以例如利用包括一個或多個能量分辨X射線探測器的X射線探測單元估計或重建吸收的康普頓部分。因此，初始電流源分布是已知的。如果組織中的電導(dǎo)率分布是已知的，則能夠在電磁信號接收器處計算信號。另一方面，盡管逆問題不是線性的，并且因此需要高的計算能力，但可以從所測量的電磁信號開始計算電導(dǎo)率分布。最后，可以生成高分辨率的組織電導(dǎo)率圖像，因為電流源很小并且位于被成像區(qū)域之內(nèi)。為了從X射線探測單元接收的X射線信號導(dǎo)出與康普頓效應(yīng)相關(guān)的X射線信號本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：B·格萊希，
申請(專利權(quán))人：皇家飛利浦電子股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。