BR112020009971A2

BR112020009971A2 - aparelho para gerar dados de imageamento por raios x de dupla energia, sistema para imageamento por raios x, método para gerar dados de imageamento por raios x de dupla energia, elemento de programa de computador para controlar um aparelho e mídia legível por computador

Info

Publication number: BR112020009971A2
Application number: BR112020009971-6A
Authority: BR
Inventors: Gereon Vogtmeier; Roger Steadman Booker
Original assignee: Koninklijke Philips N.V.
Priority date: 2018-01-05
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2020-11-03
Also published as: WO2019134881A1; RU2748430C1; JP7050938B2; JP7050938B6; EP3687408B1; CN111491564B; EP3508128A1; EP3687408A1; JP2021506527A; US10912527B2; US20200375556A1; CN111491564A

Abstract

A presente invenção se refere a um aparelho para gerar dados de imageamento por raios X de dupla energia. É descrito o posicionamento (210) de um detector de raios X em relação a uma fonte de raios X, de modo que ao menos uma parte de uma região entre a fonte de raios X e o detector de raios X seja uma região de exame para acomodar um objeto. Um filtro de grade é posicionado (220) entre a região de exame e a fonte de raios X. A fonte de raios X produz (230) um ponto focal em um alvo para produzir raios X. A fonte de raios X movimenta (240) o ponto focal em uma primeira direção através de uma superfície do alvo. O filtro de grade tem uma estrutura em uma primeira orientação, de modo que o movimento do ponto focal na primeira direção resulte em uma alteração associada em uma intensidade de raios X transmitidos pelo filtro de grade. A fonte de raios X movimenta (250) o ponto focal em uma segunda direção através da superfície do alvo que é ortogonal à primeira direção. O filtro de grade tem uma estrutura em uma segunda orientação ortogonal à primeira orientação, de modo que o movimento do ponto focal na segunda direção resulte em uma alteração associada em um espectro de energia de raios X transmitidos pelo filtro de grade. O detector de raios X detecta (260) ao menos alguns dos raios X transmitidos pelo filtro de grade.

Description

APARELHO PARA GERAR DADOS DE IMAGEAMENTO POR RAIOS X DE DUPLA ENERGIA, SISTEMA PARA IMAGEAMENTO POR RAIOS X, MÉTODO PARA GERAR DADOS DE IMAGEAMENTO POR RAIOS X DE DUPLA ENERGIA, ELEMENTO DE PROGRAMA DE COMPUTADOR PARA CONTROLAR UM

APARELHO E MÍDIA LEGÍVEL POR COMPUTADOR Campo da invenção

[001] A presente invenção se refere a um aparelho para gerar dados de imageamento de dupla energia, a um sistema para gerar dados de imageamento de dupla energia, a um método para gerar dados de imageamento de dupla energia, bem como a um elemento de programa de computador e uma mídia legível por computador. Antecedentes da invenção

[002] Os antecedentes gerais da presente invenção estão no campo de tomografia computadorizada (TC) espectral de raios X. Em um sistema de TC, uma fonte de raios X emite radiação de raios X. A radiação emitida atravessa uma região de exame com um indivíduo ou objeto nela localizado e é detectada por uma matriz detectora oposta à fonte de raios X. A matriz detectora detecta a radiação que atravessa a região de exame e o indivíduo e gera dados de projeção, por exemplo, dados brutos do detector ou imagens de projeção. Um reconstrutor processa os dados de projeção e reconstrói uma imagem volumétrica do indivíduo ou objeto. A TC espectral de raios X é uma modalidade de imageamento que amplia as capacidades de um sistema de TC convencional. A TC de dupla energia (DE), que é uma configuração específica de TC espectral, utiliza dois valores de atenuação adquiridos em dois espectros de energia distintos para solucionar a contribuição fotoelétrica e de efeito Compton que consiste no coeficiente de atenuação de massa de um material e, assim, identificar um material desconhecido por meio de seu valor de contribuição fotoelétrica e de efeito Compton.

Esse esquema funciona especialmente bem em materiais como o iodo, uma vez que o iodo pode ser diferenciado, por exemplo, do cálcio devido às propriedades fotoelétricas/de efeito Compton.

Uma vez que quaisquer duas somas linearmente independentes de duas funções de base abrangem todo o espaço do coeficiente de atenuação, qualquer material pode ser representado por uma combinação linear de outros dois materiais, assim chamados materiais de base, como água e iodo.

As imagens do material de base fornecem novas aplicações, por exemplo, imagem monocromática, imagem de cancelamento de material, imagem de número atômico efetivo e imagem de densidade de elétrons.

Há várias abordagens para se realizar a captura de TC de dupla energia, por exemplo, fonte dupla, alternância rápida de kVp e configurações de detector de camada dupla.

Entretanto, essas abordagens podem ter alto custo.

Ao mesmo tempo, o objeto sendo examinado, por exemplo, o corpo de um paciente, não é rotacionalmente simétrico.

Por exemplo, as seções transversais dos pacientes normalmente são relativamente elípticas, sendo a direção frontal-traseira normalmente mais delgada do que a direção esquerda-direita.

Uma economia de dose pode ser obtida reduzindo-se o fluxo de raios X (equivalente à intensidade dos raios X para uma captura tendo um período de tempo definido) quando o pórtico é posicionado na direção frontal-traseira (ou traseira-frontal). Entretanto, a modulação de dose não é fácil na escala de tempo de rotação rápida do pórtico (vários Hz). A alteração da corrente é normalmente muito lenta devido à alta capacidade dos cabos de alta tensão e à necessidade de se controlar termicamente o cátodo. A troca de grade é uma maneira rápida de controlar a corrente do feixe em um tubo de raios X pela compressão eletrostática do feixe. De preferência, pode-se mudar de uma corrente total para uma corrente igual a zero em poucos microssegundos. Isso possibilita a modulação de largura de pulso (PWM) da intensidade dos raios X por alteração do ciclo de trabalho do feixe de elétrons. A PWM é uma forma flexível de se alcançar rapidamente a modulação de intensidade. Entretanto, isso exige circuitos eletrônicos geradores caros e nem todos os tubos de raios X no campo são equipados com esses circuitos; e ainda, facilitar a captura de dupla energia ao mesmo tempo pode tornar os sistemas absurdamente caros.

[003] Há uma necessidade de abordar essas questões. Sumário da invenção

[004] Seria vantajoso ter um aparelho aperfeiçoado para gerar dados de imageamento de dupla energia.

[005] O objetivo da presente invenção é alcançado com o assunto das reivindicações independentes, sendo que modalidades adicionais são incorporadas às reivindicações dependentes. Deve ser observado que os seguintes aspectos e exemplos descritos da invenção também são aplicáveis ao aparelho para gerar dados de imageamento de dupla energia, ao sistema para gerar dados de imageamento de dupla energia, ao método para gerar dados de imageamento de dupla energia e ao elemento de programa de computador e à mídia legível por computador.

[006] De acordo com um primeiro aspecto, é fornecido um aparelho para gerar dados de imageamento por raios X de dupla energia, o qual compreende: - uma fonte de raios X; - um filtro de grade; e - um detector de raios X.

[007] A fonte de raios X é configurada para produzir um ponto focal em um alvo para produzir raios X. A fonte de raios X é também configurada para mover o ponto focal em uma primeira direção através de uma superfície do alvo. A fonte de raios X é também configurada para mover o ponto focal em uma segunda direção através da superfície do alvo que é ortogonal à primeira direção. O detector de raios X é posicionado em relação à fonte de raios X, de modo que ao menos uma parte de uma região entre a fonte de raios X e o detector de raios X seja uma região de exame para acomodar um objeto. O filtro de grade é posicionado entre a região de exame e a fonte de raios X. O filtro de grade tem uma estrutura em uma primeira orientação, de modo que um movimento do ponto focal na primeira direção seja configurado para resultar em uma alteração associada em uma intensidade de raios X transmitidos pelo filtro de grade. O filtro de grade tem uma estrutura em uma segunda orientação ortogonal à primeira orientação, de modo que um movimento do ponto focal na segunda direção seja configurado para resultar em uma alteração associada em um espectro de energia de raios X transmitidos pelo filtro de grade. O detector de raios X é configurado para detectar ao menos alguns dos raios X transmitidos pelo filtro de grade.

[008] Em outras palavras, é utilizado um filtro de grade que fornece modulação de intensidade e, dessa forma,

como a fonte de raios X e o detector giram em torno de um objeto, por exemplo, um corpo humano que não tem uma seção transversal constante em função da posição rotacional, a intensidade de raios X pode ser modulada para corresponder à profundidade através do alvo para otimizar a dosagem.

Isso é realizado pelo ponto focal a partir do qual os raios X estão sendo emitidos desde um alvo em movimento (ou que é movido, em que o ponto focal de feixe de elétrons não precisa estar ativo quando estiver sendo movimentado de uma posição para outra) em uma primeira direção, de modo que os raios X sejam agora emitidos a partir de uma posição diferente da fonte de raios X e, então, tenha trajetórias ligeiramente diferentes através de um filtro de grade, em que a alteração na trajetória resulta em uma alteração na intensidade total devido à estrutura do filtro de grade na direção associada de movimento.

Ao mesmo tempo (o termo “mesmo tempo” aqui se refere ao exemplo conforme um pórtico gira e não necessariamente significa exatamente ao mesmo tempo) quando o ponto de emissão de raios X é movido na direção ortogonal, o filtro de grade é estruturado de modo que as diferentes vias de raios X através do filtro interajam com diferentes materiais e, dessa forma, o espectro dos raios X pode ser alterado, por exemplo, de um primeiro espectro de energia para um segundo espectro de energia.

Assim, dessa forma, é fornecido um aparelho de dupla energia que pode modular o espectro de energia de forma extremamente rápida conforme uma fonte de raios X e um detector de raios X giram em torno de um alvo através do ponto focal que é focalizado em dois pontos espaçados entre si em uma direção e, ao mesmo tempo, um movimento menos rápido do ponto focal na direção ortogonal pode modular a intensidade do feixe de raios X para otimizar os níveis de dosagem conforme a espessura através do objeto se altera.

[009] Dessa maneira, para cada nível de intensidade obtido pelo posicionamento do ponto focal em uma primeira “posição” através do movimento na primeira direção para obter esse nível de intensidade, o ponto focal naquela “posição” pode ser movimentado na segunda direção para modular os raios X de um espectro de energia para um espectro de energia diferente, fornecendo assim a capacidade de dupla energia com capacidade de intensidade variável.

[010] Em outras palavras, a modulação é fornecida por meio de uma alteração na passagem de raios X através de um filtro de grade realizado por um movimento do ponto de emissão de raios X a partir da fonte de raios X em uma primeira direção que possibilita que o perfil de intensidade do feixe seja adaptado ao inverso do corpo do paciente dependendo da posição angular do pórtico. Isso possibilita perfis de intensidade ideais. Ao mesmo tempo, uma modulação espectral é fornecida por meio de uma alteração na passagem de raios X através do filtro de grade realizada por um movimento do ponto de emissão de raios X a partir da fonte de raios X em uma segunda direção ortogonal à primeira direção, assim essas alterações de posição podem ser obtidas de quadro a quadro (ou de múltiplos quadros a múltiplos quadros, ou assimetricamente com um quadro em um determinado espectro e N quadros em um segundo dado espectro, por exemplo, 1:2, 1:3, 1:5 ...) possibilitando que um conjunto de dados de dupla energia seja fornecido em todas as posições angulares, onde a rápida alteração do ponto focal na segunda direção possibilita que os dois diferentes espectros de energia do paciente sejam adquiridos praticamente na mesma posição angular do pórtico.

[011] O controle do ponto de emissão dos raios X a partir da fonte de raios X em duas direções ortogonais, fornecendo alterações associadas nas direções do feixe de raios X através do filtro de grade para fornecer modulação tanto da intensidade quanto do espectro de energia, possibilita grande flexibilidade nos protocolos de captura e também possibilita capturas de imagem que são compatíveis com a maioria dos antigos sistemas de TC (em outras palavras, as características do presente aparelho podem ser adaptadas aos sistemas de TC existentes) fornecendo uma maneira eficiente e de baixo custo de realizar capturas de dupla energia nos níveis exigidos de dosagem.

[012] Em um exemplo, o filtro de grade tem um comprimento focal associado à estrutura na primeira orientação, e em que o filtro de grade é espaçado na direção oposta ao ponto focal da fonte de raios X por uma distância igual ao comprimento focal.

[013] Dessa maneira, em uma posição do ponto focal, o filtro de grade tem um valor máximo de intensidade e os movimentos na primeira direção levam a uma redução geral da intensidade ao longo do feixe de raios X e para todas as energias. Quaisquer efeitos de dependência de energia são muito menores que aqueles da grade espectral; entretanto, com base no conhecimento das propriedades de material do filtro de grade utilizado, os efeitos de dependência de energia podem ser calculados e levados em consideração. Em vez de cálculos, pode ser realizada uma calibração dos espectros com movimento.

[014] Em outras palavras, um filtro feito a partir de um retículo ou estrutura focalizada similar a grade próxima(o) ao tubo de raios X também pode ser utilizado para modular o fluxo de raios X que sai desse filtro pelo uso de deflexão do ponto focal em uma primeira direção. A deflexão pode ser utilizada para modular o fluxo de raios X de uma forma rápida e dinâmica com um retículo ou estrutura similar a grade próxima(o) ao tubo. Dessa maneira, é possível alterar o fluxo de raios X do tubo posicionando-se a estrutura similar a grade bem próxima ao tubo de raios X (então, no outro lado do paciente em comparação ao uso da grade antidispersão normal). Mediante o uso de uma grade focalizada com uma distância focal igual à distância em relação ao foco de raios X, garante-se que a transmissão de raios X através da grade resulta em um perfil plano para todos os deslocamentos do ponto focal. Entretanto, somente para uma posição (nominal), a transmissão é máxima e o deslocamento do ponto focal na direção oposta a essa posição resulta em uma menor transmissão total. Dessa forma, é possível modular o fluxo de uma maneira muito rápida sem ter quaisquer partes mecanicamente móveis, fornecendo uma intensidade que se altera rapidamente e que corresponde à seção transversal de mudança de um paciente visto conforme o pórtico gira.

[015] Em um exemplo, a estrutura na primeira orientação compreende uma pluralidade de primeiras lamelas espaçadas entre si. As primeiras lamelas são feitas de um primeiro material e o filtro de grade entre as primeiras lamelas é feito do primeiro material ou de um material relativamente transparente aos raios X.

[016] Dessa maneira, o movimento do ponto focal na primeira direção resulta em raios X que passam através de diferentes espessuras do primeiro material e, assim, a intensidade total é modulada e o espectro de energia permanece o mesmo uma vez que houve apenas uma alteração na quantidade de material através do qual os raios X precisam passar. Conforme discutido acima, qualquer alteração nos espectros pode ser contabilizada por meio de cálculos ou por uma calibração.

[017] Em um exemplo, a pluralidade de primeiras lamelas aponta em direção a uma linha no alvo, de modo que o ponto focal, quando focalizado em uma posição naquela linha, seja associado a uma máxima transmissão de raios X em relação ao movimento na primeira direção.

[018] Em outras palavras, um retículo unidimensional ou estrutura de filtro recebe lamelas que se estendem na direção oposta de um plano de reticulação que aponta em direção a uma linha focal no alvo. Quando o ponto focal é focalizado naquela linha, obtém-se um local de máxima intensidade uma vez que os raios X que interagem com o retículo ou filtro de grade se propagam através do filtro de grade paralelo às lamelas, em que a maioria dos raios X interage com o material mais delgado entre as lamelas (ou um material transparente entre as lamelas) e em que uma fração dos raios X interage com as lamelas. Entretanto, um movimento do ponto focal na primeira direção resulta nos raios X que agora se posicionam em ângulo através do filtro de grade, de modo que os raios X não fiquem agora paralelos às lamelas e, assim, o movimento na primeira direção resulta em uma alteração associada conhecida na intensidade dos raios X.

Dessa maneira, a modulação de intensidade é fornecida para um espectro de energia invariante. Conforme discutido acima, uma certa quantidade de endurecimento pode ocorrer, mas que é corrigível.

[019] Em um exemplo, a estrutura na primeira orientação compreende um perfil de absorção espacialmente variável com uma absorção mínima associada ao centro da pluralidade de primeiras lamelas e um perfil de absorção crescente associado à estrutura na primeira orientação que se estende em qualquer lado do centro das primeiras lamelas.

[020] Em outras palavras, o retículo unidimensional associado à estrutura na primeira orientação tem um perfil de absorção subjacente do tipo Bowtie [gravata borboleta], fornecendo uma máxima intensidade de raios X em um plano central com intensidades decrescentes de raios X com movimento na direção oposta ao plano central que pode levar em consideração um objeto, como um corpo humano, para um ângulo de visualização fixo tendo uma máxima espessura no centro que se torna mais delgada em direção às bordas do corpo. Entretanto, uma vez que o corpo não é cilíndrico com uma seção transversal circular, mas tem uma seção transversal do tipo elíptica, conforme a orientação de visualização altera a espessura da linha central e o movimento do ponto focal resulta em uma alteração de intensidade total da intensidade inversa do tipo Bowtie para manter a dosagem exigida. Assim, em uma orientação, o filtro de grade atua como um filtro dinâmico do tipo Bowtie que possibilita uma alteração na intensidade do Bowtie com um movimento do ponto focal na primeira direção. Enquanto isso, ao mesmo tempo, a capacidade de dupla energia é fornecida através do movimento do ponto focal na segunda direção ortogonal.

[021] Em um exemplo, o perfil de absorção espacialmente variável compreende uma variação na espessura de lamelas individuais da pluralidade de primeiras lamelas.

[022] Em um exemplo, a estrutura na primeira orientação compreende uma pluralidade de lamelas adicionais espaçadas entre si e espaçadas lateralmente a partir da pluralidade de primeiras lamelas. A estrutura na primeira orientação compreende um perfil de absorção espacialmente variável com uma absorção mínima associada ao centro da pluralidade de lamelas adicionais. Um perfil de absorção crescente associado à estrutura na primeira orientação se estende para qualquer lado do centro das lamelas adicionais, o qual é diferente do perfil de absorção crescente associado à estrutura na primeira orientação que se estende em qualquer lado do centro das primeiras lamelas.

[023] Em um exemplo, a pluralidade de lamelas adicionais aponta em direção a uma linha no alvo, de modo que o ponto focal, quando focalizado em uma posição naquela linha, seja associado a uma máxima transmissão de raios X em relação ao movimento na primeira direção.

[024] Em outras palavras, na primeira orientação o filtro de grade não tem somente um Bowtie dinâmico associado a um conjunto de lamelas, mas tem um segundo Bowtie dinâmico associado a um outro conjunto de lamelas ao lado do primeiro conjunto de lamelas. Dessa maneira, os movimentos do ponto focal na primeira direção podem resultar em uma alteração de intensidade de um Bowtie associada a um conjunto de lamelas. Então, um movimento muito maior do ponto focal na primeira direção pode resultar em raios X que interagem com um conjunto diferente de lamelas do filtro de grade para fornecer um segundo Bowtie dinâmico. Por exemplo, um Bowtie poderia ser proporcional à interação com pequenos objetos, como os corpos de crianças, fornecendo os níveis exigidos de dosagem ao longo do corpo, ao passo que um segundo Bowtie poderia ser proporcional a interações com os corpos de adultos. Pode haver adicionalmente terceiro ou quarto Bowties fornecidos dessa maneira.

[025] Em um exemplo, o filtro de grade tem um comprimento focal associado à estrutura na segunda orientação. O filtro de grade é espaçado na direção oposta ao ponto focal da fonte de raios X por uma distância igual ao comprimento focal.

[026] Dessa maneira, em uma posição do ponto focal, o filtro de grade tem a máxima intensidade.

[027] Em um exemplo, a estrutura na segunda orientação compreende uma pluralidade de segundas lamelas espaçadas entre si. As segundas lamelas são feitas de um material diferente das primeiras lamelas.

[028] Em um exemplo, a estrutura na segunda orientação compreende uma pluralidade de seções com diferentes materiais para uma filtragem básica diferente.

[029] Dessa maneira, quando em uma máxima intensidade, os raios X emitidos pela fonte somente propagam através do primeiro material uma certa fração do material diferente das segundas lamelas e possuem um primeiro espectro de energia. Entretanto, o movimento do ponto focal na segunda direção resulta em raios X que agora propagam também mais do segundo material do que das segundas lamelas, e dessa forma, o espectro de energia é alterado. Em outras palavras, o movimento do ponto focal de feixe de elétrons na segunda direção, de uma primeira posição para uma segunda posição, possibilitou que um primeiro feixe de raios X recebesse um primeiro espectro de energia associado à primeira posição, e então, possibilita que um segundo feixe de raios X receba um segundo espectro de energia associado à segunda posição. Assim, feixes de raios X de dupla energia podem ser eficientemente fornecidos e, ao mesmo tempo, o movimento do ponto de emissão dos raios X na primeira direção possibilita que a intensidade dos raios X seja alterada sem alterar o espectro de energia.

[030] Assim, as segundas lamelas são ortogonais às primeiras lamelas. Em um exemplo, as segundas lamelas são empilhadas sobre as primeiras lamelas. Em um exemplo, as primeiras lamelas são empilhadas sobre as segundas lamelas. Em um exemplo, as primeiras e segundas lamelas são posicionadas substancialmente no mesmo plano, formando um padrão cruzado naquele plano, de modo que determinadas lamelas das primeiras lamelas se estendam através de determinadas lamelas das segundas lamelas e vice-versa.

[031] Em um exemplo, a pluralidade de segundas lamelas aponta em direção ao ponto focal quando na posição associada à máxima transmissão de raios X.

[032] Em outras palavras, o filtro de grade tem um segundo retículo unidimensional ou uma estrutura de filtro recebe lamelas que se estendem na direção oposta a um plano de reticulação que aponta em direção a uma linha focal no alvo, sendo essa linha focal no alvo ortogonal à linha focal associada à pluralidade de primeiras lamelas. Quando o ponto focal é focalizado naquela linha, obtém-se um local de máxima intensidade uma vez que os raios X que interagem com o retículo ou filtro de grade se propagam através do filtro de grade paralelo às lamelas, em que a maioria dos raios X interage com o material mais delgado entre as lamelas e em que uma fração dos raios X interage com as lamelas. Assim, os raios X terão um espectro característico associado à transmissão através das primeiras lamelas e o material entre as lamelas que é o mesmo das primeiras lamelas e associado à transmissão através de uma pequena quantidade do material das segundas lamelas. Entretanto, um movimento do ponto focal na segunda direção resulta nos raios X que agora se posicionam em ângulo através do filtro de grade, de modo que os raios X não fiquem agora paralelos à pluralidade de segundas lamelas, porém não há alteração na interação com as primeiras lamelas e, dessa forma, o espectro de raios X dos raios X que passam através do filtro de grade é agora caracterizado por aquele espectro associado à maior transmissão através do material das segundas lamelas. Assim, o movimento do ponto focal na segunda direção possibilita que os raios X transmitidos pelo filtro de grade sejam modulados entre dois espectros de energia diferentes e conhecidos, fornecendo capacidades de dupla energia com modulação de intensidade para levar em consideração geometrias alvo simétricas não circulares.

[033] De acordo com um segundo aspecto, é fornecido um sistema para imageamento de um objeto por raios X, o qual compreende: - um aparelho para gerar dados de imageamento por raios X de dupla energia de acordo com o primeiro aspecto; - uma unidade de processamento; e

- uma unidade de saída.

[034] A unidade de processamento é configurada para controlar o aparelho e é configurada para controlar a unidade de saída. O detector de raios X é configurado para fornecer à unidade de processamento dados relacionados à detecção de raios X. A unidade de saída é configurada para fornecer dados representativos do objeto.

[035] De acordo com um terceiro aspecto, é fornecido um método para gerar dados de imageamento por raios X de dupla energia, o qual compreende: a) posicionamento de um detector de raios X em relação a uma fonte de raios X, de modo que ao menos uma parte de uma região entre a fonte de raios X e o detector de raios X seja uma região de exame para acomodar um objeto; b) posicionamento de um filtro de grade entre a região de exame e a fonte de raios X; c) produção, pela fonte de raios X, de um ponto focal em um alvo para produzir raios X; d) movimentação, pela fonte de raios X, do ponto focal em uma primeira direção através de uma superfície do alvo; em que o filtro de grade tem uma estrutura em uma primeira orientação, de modo que o movimento do ponto focal na primeira direção resulte em uma alteração associada em uma intensidade de raios X transmitidos pelo filtro de grade; e) movimentação, pela fonte de raios X, do ponto focal em uma segunda direção através da superfície do alvo que é ortogonal à primeira direção; em que o filtro de grade tem uma estrutura em uma segunda orientação ortogonal à primeira orientação, de modo que o movimento do ponto focal na segunda direção resulte em uma alteração associada em um espectro de energia de raios X transmitidos pelo filtro de grade; f) detecção, com o detector de raios X, de ao menos alguns dos raios X transmitidos pelo filtro de grade.

[036] De acordo com um outro aspecto, é fornecido um elemento de programa de computador que controla o aparelho conforme anteriormente descrito que, quando o elemento de programa de computador é executado por uma unidade de processamento, é adaptado para executar as etapas do método conforme anteriormente descrito.

[037] De acordo com um outro aspecto, é fornecida uma mídia legível por computador que armazena o elemento de computador conforme anteriormente descrito.

[038] Vantajosamente, os benefícios fornecidos por quaisquer dos aspectos acima se aplicam igualmente a todos os outros aspectos e vice-versa.

[039] Os aspectos e exemplos acima se tornarão evidentes e serão elucidados com referência às modalidades doravante descritas. Breve descrição dos desenhos

[040] As modalidades exemplificadoras serão descritas a seguir com referência aos seguintes desenhos:

[041] A Figura 1 mostra uma configuração esquemática de um exemplo de um aparelho para gerar dados de imageamento de dupla energia;

[042] A Figura 2 mostra uma configuração esquemática de um exemplo de um sistema para gerar dados de imageamento de dupla energia;

[043] A Figura 3 mostra um método para gerar dados de imageamento de dupla energia;

[044] A Figura 4 mostra um exemplo esquemático de uma estrutura de um filtro de grade em uma primeira orientação com o movimento da posição de emissão de raios X em uma primeira direção que resulta em uma alteração na intensidade dos raios X;

[045] A Figura 5 mostra um exemplo esquemático de uma estrutura de um filtro de grade em uma primeira orientação que atua como um filtro do tipo Bowtie;

[046] A Figura 6 mostra um exemplo esquemático de uma estrutura de um filtro de grade em uma primeira orientação com o movimento da posição de emissão de raios X em uma primeira direção que resulta em uma troca de um filtro do tipo Bowtie para outro filtro do tipo Bowtie; e

[047] A Figura 7 mostra um exemplo de um filtro de grade tendo uma estrutura unidimensional de modulação de intensidade de feixe e uma estrutura unidimensional de modulação de energia espectral de feixe ortogonalmente orientada. Descrição detalhada das modalidades

[048] A Figura 1 mostra um exemplo de um aparelho 10 para gerar dados de imageamento por raios X de dupla energia. O aparelho 10 compreende uma fonte de raios X 20, um filtro de grade 30 e um detector de raios X 40. A fonte de raios X 20 é configurada para produzir um ponto focal em um alvo para produzir raios X. A fonte de raios X 20 é também configurada para mover o ponto focal em uma primeira direção através de uma superfície do alvo. A fonte de raios X 20 é também configurada para mover o ponto focal em uma segunda direção através da superfície do alvo que é ortogonal à primeira direção. O detector de raios X 40 é posicionado em relação à fonte de raios X 20, de modo que ao menos uma parte de uma região entre a fonte de raios X 20 e o detector de raios X 40 seja uma região de exame para acomodar um objeto. O filtro de grade 30 é posicionado entre a região de exame e a fonte de raios X 20. O filtro de grade 30 tem uma estrutura em uma primeira orientação, de modo que um movimento do ponto focal na primeira direção seja configurado para resultar em uma alteração associada em uma intensidade de raios X transmitidos pelo filtro de grade 30. O filtro de grade 30 também tem uma estrutura em uma segunda orientação ortogonal à primeira orientação, de modo que um movimento do ponto focal na segunda direção seja configurado para resultar em uma alteração associada em um espectro de energia de raios X transmitidos pelo filtro de grade 30. O detector de raios X 40 é configurado para detectar ao menos alguns dos raios X transmitidos pelo filtro de grade.

[049] Em um exemplo, o material da estrutura na primeira orientação do filtro de grade pode ser qualquer um ou mais entre: molibdênio, tungstênio, chumbo, alumínio, e o material da estrutura na segunda orientação do filtro de grade pode ser qualquer um ou mais dentre: molibdênio, tungstênio, chumbo, alumínio, titânio, estanho (e mais), porém sendo um material ou uma combinação de materiais diferentes do material da estrutura na primeira orientação, de modo que um movimento na segunda direção leve a uma alteração no espectro de energia de raios X.

[050] Em um exemplo, uma frequência de movimento na segunda direção é maior que uma frequência de movimento na primeira direção. Em um exemplo, uma frequência de movimento na segunda direção é maior que uma ordem de magnitude maior que uma frequência de movimento na primeira direção.

Assim, a modulação de intensidade obtida através do movimento na primeira direção pode ser por meio de movimentos de frequência relativamente baixa que gradualmente altera a intensidade do feixe de raios X para corresponder à alteração na espessura do objeto sendo visto.

Entretanto, ajustes muito finos na primeira direção poderiam ser feitos para fornecer uma alteração semicontínua na intensidade.

Há, portanto, uma ligação entre a fidelidade de movimento e a frequência de modulação, com ajustes finos sendo realizados de maneira mais frequente do que movimentos mais amplos.

Ao mesmo tempo, o movimento na segunda direção, em vez de movimentos que resultam em alterações graduais, pode ser movimentos escalonados de uma primeira posição para uma segunda posição, e então de volta para uma primeira posição novamente para fornecer feixes de raios X com dois diferentes espectros de energia.

Então, a alternância de retrocesso e avanço pode ocorrer, então, em uma frequência muito alta, de modo que um pórtico girando em torno de um objeto não tenha se movimentado substancialmente para os dois diferentes feixes de raios X, fornecendo um imageamento de feixe duplo a partir do qual as características do material do objeto e/ou os coeficientes de dispersão de efeito Compton e de dispersão fotoelétrica podem ser determinados para fornecer um grau adicional de informação a partir do aparelho de raios X.

De fato, na segunda direção, o movimento poderia ser de uma primeira para uma segunda posição e para uma terceira posição, com movimento de volta à primeira posição e repetido ou outras combinações de movimentos são realizadas.

Entretanto, em cada posição, o feixe de raios X terá um diferente espectro de energia e, portanto, além do imageamento de dupla energia, é possível o imageamento de tripla energia ou mesmo de quádrupla energia, possibilitando que um número maior de materiais seja separado um do outro após o processamento adequado.

[051] De acordo com um exemplo, o filtro de grade tem um comprimento focal associado à estrutura na primeira orientação. O filtro de grade é, então, espaçado na direção oposta ao ponto focal da fonte de raios X por uma distância igual ao comprimento focal.

[052] De acordo com um exemplo, a estrutura na primeira orientação compreende uma pluralidade de primeiras lamelas espaçadas entre si. As primeiras lamelas são feitas de um primeiro material e o filtro de grade entre as primeiras lamelas é feito do primeiro material ou de um material relativamente transparente aos raios X.

[053] Em um exemplo, o posicionamento do filtro de grade não próximo do detector, mas próximo da fonte de raios X, bem como a presença do filtro de grade na primeira orientação em uma distância focal muito curta igual à sua distância em relação à fonte de raios X, possibilita explorar um fenômeno de alterações de transmissão homogênea com movimento de ponto focal na primeira direção para modular o fluxo de raios X que passa pela grade por meio da condução eletrônica do feixe de elétrons na direção oposta à sua posição nominal ideal na primeira direção. Somente pequenos desvios da ordem de milímetros precisam ser realizados para se obter reduções relativamente grandes na transmissão. Segue uma fórmula analítica que pode ser utilizada para calcular a transmissão para deslocamentos arbitrários na primeira direção.

[054] Em que r é a razão da grade (ou seja, a razão de aspecto do material interespaçador) e f é a distância focal nominal da grade. Para uma razão de grade modesta de 10 e uma distância focal de 100 mm, um deslocamento de 1 mm proporcionaria uma redução de transmissão de 10%.

[055] De acordo com um exemplo, a pluralidade de primeiras lamelas aponta em direção a uma linha no alvo, de modo que o ponto focal, quando focalizado em uma posição naquela linha, seja associado a uma máxima transmissão de raios X em relação ao movimento na primeira direção.

[056] De acordo com um exemplo, a estrutura na primeira orientação compreende um perfil de absorção espacialmente variável com uma absorção mínima associada ao centro da pluralidade de primeiras lamelas. O filtro de grade também tem um perfil de absorção crescente associado à estrutura na primeira orientação que se estende em qualquer lado do centro das primeiras lamelas.

[057] Em um exemplo, o perfil de absorção espacialmente variável compreende uma variação na espessura do material entre a pluralidade de primeiras lamelas. Em outras palavras, o filtro de grade pode ser mais delgado no centro da pluralidade de primeiras lamelas e se tornar mais espesso com o movimento na direção oposta ao centro da pluralidade de primeiras lamelas.

[058] De acordo com um exemplo, o perfil de absorção espacialmente variável compreende uma variação na espessura de lamelas individuais da pluralidade de primeiras lamelas.

[059] Em um exemplo, o perfil de absorção espacialmente variável compreende uma variação no ângulo de inclinação de lamelas individuais da pluralidade de primeiras lamelas.

[060] De acordo com um exemplo, a estrutura na primeira orientação compreende uma pluralidade de lamelas adicionais espaçadas entre si e espaçadas lateralmente a partir da pluralidade de primeiras lamelas. A estrutura na primeira orientação compreende, então, um perfil de absorção espacialmente variável com uma absorção mínima associada ao centro da pluralidade de lamelas adicionais. O filtro de grade também tem um perfil de absorção crescente associado à estrutura na primeira orientação que se estende em qualquer lado do centro das lamelas adicionais, o qual é diferente do perfil de absorção crescente associado à estrutura na primeira orientação que se estende em qualquer lado do centro das primeiras lamelas.

[061] Em um exemplo, as lamelas adicionais são feitas do primeiro material e o material entre as lamelas adicionais é feito do primeiro material ou do material relativamente transparente aos raios X.

[062] Em um exemplo, com relação a um “salto” maior do ponto focal para diferentes subseções das lamelas (grade de intensidade estática) para interagir com diferentes estruturas do tipo Bowtie, alguma compensação de posição pode ser necessária para mover o ASG totalmente em relação aos subsegmentos. Dessa maneira, o ajuste do ASG ao ponto focal possibilita que um desempenho simétrico seja fornecido.

[063] De acordo com um exemplo, a pluralidade de lamelas adicionais aponta em direção a uma linha no alvo, de modo que o ponto focal, quando focalizado em uma posição naquela linha, seja associado a uma máxima transmissão de raios X em relação ao movimento na primeira direção.

[064] Em um exemplo, a pluralidade de lamelas adicionais é feita do mesmo material das primeiras lamelas, e as espessuras e ângulos de inclinação de lamelas individuais das lamelas adicionais são utilizados para fornecer o perfil de absorção do tipo Bowtie exigido.

[065] De acordo com um exemplo, o filtro de grade tem um comprimento focal associado à estrutura na segunda orientação. O filtro de grade é, então, espaçado na direção oposta ao ponto focal da fonte de raios X por uma distância igual ao comprimento focal.

[066] De acordo com um exemplo, a estrutura na segunda orientação compreende uma pluralidade de segundas lamelas espaçadas entre si. As segundas lamelas são feitas de um material diferente das primeiras lamelas.

[067] De acordo com um exemplo, a pluralidade de segundas lamelas aponta em direção ao ponto focal quando na posição associada à máxima transmissão de raios X.

[068] A Figura 2 mostra um exemplo de um sistema 100 para imageamento de um objeto por raios X. O sistema 100 compreende um aparelho 10 para gerar dados de imageamento por raios X de dupla energia conforme descrito acima com relação à Figura 1. O sistema 100 também compreende uma unidade de processamento 110 e uma unidade de saída 120. A unidade de processamento 110 é configurada para controlar o aparelho 10 e é configurada para controlar a unidade de saída 120. O detector de raios X 40 é configurado para fornecer à unidade de processamento os dados relacionados à detecção de raios X. A unidade de saída 120 é configurada para fornecer dados representativos do objeto.

[069] Em um exemplo, a unidade de saída é configurada para fornecer dados representativos da transmissão de raios X de ao menos parte do objeto.

[070] Em um exemplo, a unidade de saída é configurada para fornecer dados de dupla energia. Assim, por exemplo, o sistema possibilita que dois conjuntos de base de dados de múltipla energia para um objeto sejam gerados a partir dos dados de dupla energia. Os dois conjuntos de base poderiam ser dados, como dados de efeito Compton e dados fotoelétricos, ou conjuntos de dados para dois materiais, por exemplo, água e iodo. Os conjuntos de base, a saber, de efeito Compton, fotoelétrico, água, iodo, podem ser considerados “materiais de base” e não precisam estar relacionados a materiais reais, mas também podem ser considerados materiais virtuais. Entretanto, a região de interesse do objeto pode ser, então, representada no domínio de múltipla energia, por exemplo, ser representada como duas imagens, uma da água e uma do iodo, ou uma da dispersão de efeito Compton e uma de dispersão fotoelétrica etc. Dessa maneira, o presente sistema possibilita que dados de dupla energia, a partir dos quais informações adicionais além dos dados de atenuação, possam ser derivados e realiza essa operação de uma maneira simples que pode ser combinada com um feixe de raios X cuja intensidade é modificada para corresponder ao tamanho do objeto.

[071] A Figura 3 mostra um método 200 para gerar dados de imageamento por raios X de dupla energia em suas etapas básicas. O método 200 compreende:

[072] em uma etapa de posicionamento 210, também denominada etapa a), o posicionamento de um detector de raios X em relação a uma fonte de raios X, de modo que ao menos uma parte de uma região entre a fonte de raios X e o detector de raios X seja uma região de exame para acomodar um objeto;

[073] em uma etapa de posicionamento 220, também denominada etapa b), o posicionamento de um filtro de grade entre a região de exame e a fonte de raios X;

[074] em uma etapa de produção 230, também chamada de etapa c), a produção, pela fonte de raios X, de um ponto focal em um alvo para produzir raios X;

[075] em uma etapa de movimentação 240, também chamada de etapa d), a movimentação, pela fonte de raios X, do ponto focal em uma primeira direção através de uma superfície do alvo; em que o filtro de grade tem uma estrutura em uma primeira orientação, de modo que o movimento do ponto focal na primeira direção resulte em uma alteração associada em uma intensidade de raios X transmitidos pelo filtro de grade;

[076] em uma etapa de movimentação 250, também chamada de etapa e), a movimentação, pela fonte de raios X, do ponto focal em uma segunda direção através da superfície do alvo que é ortogonal à primeira direção; em que o filtro de grade tem uma estrutura em uma segunda orientação ortogonal à primeira orientação, de modo que o movimento do ponto focal na segunda direção resulte em uma alteração associada em um espectro de energia de raios X transmitidos pelo filtro de grade;

[077] em uma etapa de detecção 260, também chamada de etapa f), a detecção, com o detector de raios X, de ao menos alguns dos raios X transmitidos pelo filtro de grade.

[078] Em um exemplo, detectores adicionais podem ser colocados atrás do filtro de grade com o objetivo de medir um sinal de referência para verificar se a posição na primeira e segunda direções está correta, e se a filtragem de atenuação e espectral fora do feixe do objeto está compatível com aquela exigida para o feixe do objeto. Com efeito, isso possibilita uma verificação de desempenho fornecida por uma calibração adequada.

[079] Em um exemplo, o filtro de grade tem um comprimento focal associado à estrutura na primeira orientação, e em que a etapa b) compreende o espaçamento do filtro de grade na direção oposta ao ponto focal da fonte de raios X por uma distância igual ao comprimento focal.

[080] Em um exemplo, a estrutura na primeira orientação compreende uma pluralidade de primeiras lamelas espaçadas entre si, e em que as primeiras lamelas são feitas de um primeiro material e em que o filtro de grade entre as primeiras lamelas é feito do primeiro material ou de um material relativamente transparente aos raios X.

[081] Em um exemplo, a pluralidade de primeiras lamelas aponta em direção a uma linha no alvo, de modo que o ponto focal, quando focalizado em uma posição naquela linha, seja associado a uma máxima transmissão de raios X em relação ao movimento na primeira direção.

[082] Em um exemplo, a estrutura na primeira orientação compreende um perfil de absorção espacialmente variável com uma absorção mínima associada ao centro da pluralidade de primeiras lamelas e um perfil de absorção crescente associado à estrutura na primeira orientação que se estende em qualquer lado do centro das primeiras lamelas.

[083] Em um exemplo, o perfil de absorção espacialmente variável compreende uma variação na espessura de lamelas individuais da pluralidade de primeiras lamelas.

[084] Em um exemplo, a estrutura na primeira orientação compreende uma pluralidade de lamelas adicionais espaçadas entre si e espaçadas lateralmente a partir da pluralidade de primeiras lamelas, e em que a estrutura na primeira orientação compreende um perfil de absorção espacialmente variável com uma absorção mínima associada ao centro da pluralidade de lamelas adicionais. Um perfil de absorção crescente está associado à estrutura na primeira orientação que se estende em qualquer lado do centro das lamelas adicionais, o qual é diferente do perfil de absorção crescente associado à estrutura na primeira orientação que se estende em qualquer lado do centro das primeiras lamelas.

[085] Em um exemplo, a pluralidade de lamelas adicionais aponta em direção a uma linha no alvo, de modo que o ponto focal, quando focalizado em uma posição naquela linha, seja associado a uma máxima transmissão de raios X em relação ao movimento na primeira direção.

[086] Em um exemplo, o filtro de grade tem um comprimento focal associado à estrutura na segunda orientação, e em que o filtro de grade é espaçado na direção oposta ao ponto focal da fonte de raios X por uma distância igual ao comprimento focal.

[087] Em um exemplo, a estrutura na segunda orientação compreende uma pluralidade de segundas lamelas espaçadas entre si, e em que as segundas lamelas são feitas de um material diferente das primeiras lamelas.

[088] Em um exemplo, a pluralidade de segundas lamelas aponta em direção ao ponto focal quando na posição associada à máxima transmissão de raios X.

[089] Diferentes elementos do aparelho, sistema e método para gerar dados de imageamento de dupla energia serão agora descritos mais detalhadamente em conjunto com as Figuras 4 a 7.

[090] A Figura 4 mostra esquematicamente uma estrutura de um filtro de grade em uma primeira orientação. Essa estrutura do filtro de grade é colocada próxima à janela de saída da fonte de raios X, entre a fonte de raios X e o paciente. A estrutura do filtro de grade nessa orientação tem um retículo unidimensional ou estrutura semelhante a grade que consiste em uma série de lamelas que são posicionadas em ângulo em direção ao ponto focal da fonte de raios X; em que os elétrons são focalizados na superfície-alvo do ânodo e a partir da qual os raios X são emitidos. Quando o ponto focal estiver nessa posição alinhada, haverá uma transmissão máxima através dessa estrutura unidimensional do filtro de grade. Entretanto, o movimento do ponto focal, por exemplo, focalizando novamente em uma posição lateralmente deslocada, resulta nos raios X agora se posicionando em ângulo através das lamelas e gerando uma queda na intensidade de raios X, uma vez que o filtro de grade nessa orientação tem uma transmissão menor. Isso é mostrado na Figura 4. Assim, o filtro de grade formado por um retículo ou estrutura similar a grade focalizada próxima(o) de um tubo de raios X pode ser utilizado para modular o fluxo de raios X que sai desse filtro utilizando-se a deflexão X do ponto focal.

A maioria dos tubos de corrente possui meios para mover o ponto de elétron que atinge o ânodo.

Esse movimento é frequentemente utilizado para contornar certos problemas na reconstrução da imagem.

Mediante o uso de um algoritmo de reconstrução que não necessita dessa deflexão, a deflexão pode ser utilizada para modular o fluxo de raios X de uma forma rápida e dinâmica juntamente com um retículo ou estrutura similar a grade próxima(o) ao tubo.

Assim, uma nova forma de poder alterar o fluxo de raios X do tubo colocando a estrutura similar a grade muito próxima ao tubo de raios X (então, no outro lado do paciente em comparação ao uso da grade antidispersão normal) e utilizando uma grade focalizada com uma distância focal igual à distância em relação ao foco de raios X, garante-se que a transmissão de raios X através da grade produzirá um perfil plano para todos os deslocamentos do ponto focal nessa direção.

Entretanto, somente para uma posição (nominal), a transmissão é máxima e o deslocamento do ponto focal na direção oposta a essa posição na direção perpendicular às lamelas resulta em uma menor transmissão total.

Dessa maneira, é fornecida uma redução homogênea na transmissão quando o ponto focal é movimentado na direção oposta à posição ideal perpendicular à direção das lamelas para modular o fluxo de raios X que passa pela grade por meio da condução eletrônica do feixe de elétrons na direção oposta à sua posição nominal ideal.

Dessa forma, o fluxo (intensidade) de raios X pode ser variado (modulado) de uma maneira muito rápida sem ter quaisquer partes mecanicamente móveis, e isso pode ser utilizado com a maioria dos atuais sistemas de TC. Também deve ser observado que com apenas essa estrutura unidimensional, um movimento do ponto focal na direção ortogonal não resulta em uma alteração na transmissão do filtro, uma vez que os raios X possuem a mesma angulação através das lamelas.

[091] Para relembrar, nos atuais sistemas, conforme o tomógrafo gira em torno do paciente, a seção transversal do paciente não é constante, sendo relativamente elíptica. Na projeção AP ou PA, o paciente é geralmente mais delgado do que na projeção lateral para imageamento abdominal. Nos atuais sistemas de TC, o fluxo de raios X é controlado de maneira tal que a projeção mais desafiadora tem SNR suficiente e, assim, cada projeção é útil para a reconstrução; para as projeções AP e PA, o SNR é melhor do que a exigência mínima e uma economia de dose poderia ser alcançada se o fluxo de raios X nessas projeções fosse reduzido. Nos atuais sistemas, devido às altas frequências de rotação do sistema de TC, é difícil alterar o fluxo de raios X com a velocidade e precisão exigidas. Normalmente, o fluxo de raios X é controlado pela corrente do feixe de elétrons no tubo, o que depende da temperatura do cátodo e discretamente da tensão de aceleração (dependendo do desenho exato do tubo). A temperatura do cátodo é controlada por uma corrente que é sobreposta na alta tensão na qual está a maioria dos cátodos de raios X. Nos atuais sistemas, devido à alta capacidade dos cabos de tensão, é difícil alterar a corrente do cátodo de maneira rápida. Além disso, é necessário algum tempo para que o cátodo aqueça ou resfrie, assim a troca da corrente do feixe de elétrons dessa maneira é inerentemente lenta. Recentemente, uma abertura eletrostática (chamada de chaveamento rápido de grade de tubo GS) pôde ser introduzida no tubo, o que pode rapidamente ligar ou desligar a corrente do feixe. Dessa maneira, a corrente média do feixe pode ser controlada pela modulação de largura de pulso. Entretanto, essa é uma solução cara que exige cabos adicionais e fontes de alimentação de alta tensão. Essa solução é, portanto, restrita aos tubos de raios X para TC de alta tecnologia.

[092] Entretanto, um filtro de grade que possui a estrutura unidimensional discutida acima com relação à Figura 4 não exige modificações de hardware de alto custo; em vez disso, é utilizada uma estrutura similar a grade de fácil produção que pode ser fabricada com baixo custo, bem como a possibilidade de muitos tubos de raios X (TC) movendo ligeiramente o ponto focal dos raios X em relação ao ânodo. Isso possibilita, então, a modulação do fluxo de raios X (intensidade dos raios X) através do paciente. Podem ser utilizados outros tubos de raios X que possibilitam um movimento maior do ponto focal dos raios X.

[093] Continuando com a estrutura unidimensional nessa orientação do filtro de grade conforme mostrado na Figura 4, entre o material interespaçador, as lamelas feitas de chumbo ou tungstênio ou molibdênio são posicionadas de tal modo que todas elas apontem para um ponto ou linha no espaço. Essa combinação produz uma grade focalizada caso esse ponto esteja em uma distância finita. A grade pode ter uma placa de cobertura para proteger a delicada pilha de lamelas contra danos físicos e/ou umidade. Um processo de empilhamento pode ser utilizado para produzir a grade, sendo cada lamela posicionada de maneira muito precisa e, então, colada à pilha já existente. Dessa maneira, com os modernos equipamentos de produção, pode-se produzir grades com vários parâmetros, por exemplo, pares de linha/cm, razão ou distância focal. Mediante o posicionamento dessa estrutura de retículo unidimensional próxima ao tubo de raios X, de preferência dentro ou logo abaixo do colimador, pode-se realizar uma transmissão fortemente reduzida quando o ponto focal for ligeiramente movido. Isso é possível quando a estrutura de retículo unidimensional tiver razão suficiente (=razão de aspecto do material interespaçador entre as lamelas de absorção de raios X), possibilitando que o fluxo de raios X que entra no paciente seja variado (modulado).

[094] A Figura 5 mostra esquematicamente detalhes adicionais referentes à estrutura unidimensional do filtro de grade discutido com relação à Figura 4. O perfil de absorção da estrutura unidimensional tem, na verdade, um perfil do tipo Bowtie. Dessa maneira, além de poder alterar homogeneamente a intensidade de todo o feixe de raios X através de um movimento do ponto focal, conforme discutido com relação à Figura 4, o centro do feixe de raios X tem uma intensidade maior do que as bordas para corresponder à seção transversal do corpo humano. Isso é alcançado quando se tem a estrutura subjacente entre as lamelas com um perfil de absorção adequado, sendo menos absorvente no centro e tendo maior absorção nas laterais e/ou por alteração da espessura das lamelas, com maior espessura na direção oposta ao centro e/ou por leve posicionamento em ângulo das lamelas, de modo que nem todas apontem para o ponto focal na posição nominal máxima, de maneira que haja uma maior absorção em direção às bordas.

[095] Assim, com referência às Figuras 4 e 5, uma estrutura unidimensional do filtro de grade fornece uma capacidade Bowtie dinâmica, em que um perfil de absorção Bowtie pode ter a intensidade modulada.

[096] Além disso, os pacientes têm diferentes estaturas, por exemplo, as crianças pequenas têm um tórax menor do que homens de maior estatura. Entretanto, conforme mostrado na Figura 6, a estrutura do filtro de grade nessa orientação não possui apenas uma estrutura Bowtie dinâmica unidimensional, mas tem mais que uma estrutura empilhada ao lado da outra. Um pequeno movimento do ponto focal possibilita a modulação de intensidade para um Bowtie específico, por exemplo, aquele otimizado para adultos. Então, ao examinar uma criança pequena, um movimento maior do ponto focal pode ser empregado para utilizar um diferente Bowtie otimizado para crianças. Para aquele Bowtie, pequenos movimentos do ponto focal podem ser utilizados para modular a intensidade daquele Bowtie para crianças da mesma maneira descrita acima.

[097] Entretanto, informações diagnósticas adicionais podem ser fornecidas a partir de um exame por raios X, se conjuntos de dados de dupla energia forem fornecidos. Portanto, como mostrado na Figura 7, o filtro de grade tem uma segunda estrutura unidimensional que é ortogonal à primeira estrutura unidimensional. Para fins de simplicidade, a primeira estrutura unidimensional pode ser denominada uma grade de modulação de feixe, e a segunda estrutura unidimensional pode ser denominada uma grade de filtro espectral. O filtro de grade espectral é similar à grade de modulação de feixe, sendo feito de lamelas, porém essas são de um material diferente das primeiras lamelas. Assim, conforme discutido acima, à medida que o ponto focal é movido na primeira direção, ocorre uma alteração homogênea na intensidade do feixe, sendo que esse feixe de raios X tem um primeiro espectro de energia. Entretanto, o ponto focal pode ser movido em uma direção perpendicular às lamelas do filtro de grade espectral, o que resulta em uma alteração no espectro de energia. Dessa maneira, conforme o pórtico gira em torno do paciente, a intensidade pode ser gradualmente modulada possivelmente em uma baixa frequência para corresponder ao perfil rotacionalmente assimétrico dos pacientes. Porém, de um quadro de captura para o seguinte, o ponto focal pode ser movido nessa segunda direção de uma primeira posição para uma segunda posição e de volta para a primeira, repetitivamente. Dessa maneira, em cada ângulo de visualização, embora com um movimento rotacional muito leve entre as capturas, foram adquiridos dados de dupla energia as partir dos quais as imagens resultantes podem ser reveladas em conjuntos de base de material. Assim, a modulação de intensidade pode estar na frequência de Hz, dezenas de Hz ou centenas de Hz, enquanto a modulação espectral pode estar na frequência de 5 kHz, 10 kHz ou em torno disso. Também pode existir a situação em que nenhuma filtragem é utilizada para um quadro e, então, 2, 3, 4 ou 5 quadros subsequentes são capturados na filtragem superior.

[098] Assim, o filtro de grade tem uma primeira grade otimizada para a funcionalidade dinâmica do tipo Bowtie e alinhada com a posição de ponto focal de alteração lenta controlada em uma direção. O filtro de grade também tem uma segunda grade que está em cima (ou embaixo) da primeira grade, que é girada e principalmente projetada como um filtro espectral. O movimento do ponto focal na direção ortogonal então controla a trajetória através das lamelas do filtro ou a trajetória direta não filtrada para fornecer dois diferentes espectros de energia de feixe de raios X. Devido ao empilhamento girado e alinhado de ambos os elementos, é possível um controle independente da modulação de intensidade (lenta) sobre a modulação espectral rápida.

[099] Conforme discutido acima, as estruturas lamelares para ambas as grades podem ser produzidas em tecnologias de empilhamento de folha metálica. Então, para realizar a interface de ambas as grades com uma grade empilhada, a extensão de algumas lamelas (a cada x lamelas) seria a intersecção mecânica com o encaixe da outra grade em uma fenda cortada em cubos que é, então, colada ou soldada. Tecnologias de produção adicionais também possibilitam estruturas complicadas, como a fixação de elementos de duas grades no quadro ou apenas o quadro simples em torno das duas camadas individuais com elementos mecânicos de posicionamento fino antes da colagem ou fixação em uma posição definida. Um quadro tridimensional impresso individual com materiais absorventes de raios X, como chumbo ou tungstênio ou molibdênio por sinterização a laser é uma tecnologia que pode ser utilizada para construir o quadro para as lamelas empilhadas de folha metálica.

[0100] Em uma outra modalidade exemplificadora, é fornecido um programa de computador ou elemento de programa de computador que é caracterizado por ser configurado para executar as etapas do método de acordo com uma das modalidades anteriores, em um sistema adequado.

[0101] O elemento de programa de computador pode, portanto, ser armazenado em uma unidade de computador, que poderia também fazer parte de uma modalidade. Essa unidade de computação pode ser configurada para executar ou induzir a execução das etapas do método descrito acima. Além disso, ela pode ser configurada para operar os componentes do aparelho e/ou sistema acima descritos. A unidade de computação pode ser configurada para operar automaticamente e/ou para executar os comandos de um usuário. Um programa de computador pode ser carregado para uma memória de trabalho de um processador de dados. O processador de dados pode, assim, ser equipado para executar o método de acordo com uma das modalidades anteriores.

[0102] Essa modalidade exemplificadora da invenção abrange tanto um programa de computador, que desde o início usa a invenção, quanto um programa de computador que, por meio de uma atualização, converte um programa existente em um programa que usa a invenção.

[0103] Adicionalmente, o elemento do programa de computador pode ter capacidade de fornecer todas as etapas necessárias para satisfazer o procedimento de uma modalidade exemplificadora do método, conforme descrito acima.

[0104] De acordo com uma modalidade exemplificadora adicional da presente invenção, é apresentada uma mídia legível por computador, como um CD-ROM, sendo que a mídia legível por computador tem um elemento de programa de computador nela armazenado, cujo elemento de programa de computador é descrito pela seção anterior.

[0105] Um programa de computador pode ser armazenado e/ou distribuído em uma mídia adequada, como uma mídia de armazenamento óptico ou uma mídia de estado sólido, fornecida juntamente com ou como parte de outro hardware, mas pode também ser distribuído em outras formas, como através da internet ou de outros sistemas de telecomunicação com ou sem fio.

[0106] No entanto, o programa de computador pode também ser apresentado através de uma rede, como a World Wide Web, e pode ser transferido por download para a memória de trabalho de um processador de dados a partir de tal rede. De acordo com uma modalidade exemplificadora adicional da presente invenção, é fornecida uma mídia para disponibilizar um elemento de programa de computador para transferência por download, cujo elemento de programa de computador está disposto de modo a executar um método de acordo com uma das modalidades anteriormente descritas da invenção.

[0107] Deve-se notar que as modalidades da invenção são descritas com referência a diferentes assuntos. Em particular, algumas modalidades são descritas com referência a reivindicações do tipo de método, enquanto outras modalidades são descritas com referência às reivindicações do tipo de dispositivo. No entanto, um versado na técnica entenderá a partir do exposto acima e da descrição a seguir que, exceto onde notificado em contrário, em adição a qualquer combinação de recursos pertencentes a um tipo de assunto, também qualquer combinação entre recursos relacionados a diferentes assuntos é considerada como estando revelada com este pedido. No entanto, todos os recursos podem ser combinados, fornecendo efeitos sinérgicos que são mais que a simples soma dos recursos.

[0108] Embora a invenção tenha sido ilustrada e descrita com detalhes nos desenhos e na supracitada descrição, tal ilustração e tal descrição devem ser consideradas ilustrativas ou exemplificadoras, e não restritivas. A invenção não se limita às modalidades reveladas. Outras variações das modalidades reveladas podem ser entendidas e executadas pelos versados na técnica ao praticar uma invenção reivindicada, a partir de um estudo dos desenhos, da revelação e das reivindicações dependentes.

[0109] Nas reivindicações, a expressão “que compreende” não exclui outros elementos ou outras etapas, e o artigo indefinido “um” ou “uma” não exclui uma pluralidade. Um único processador ou outra unidade pode executar as funções de vários itens mencionados nas reivindicações. O simples fato de que certas medidas são citadas em reivindicações dependentes mutuamente diferentes não indica que uma combinação dessas medidas não possa ser usada com vantagem. Quaisquer sinais de referência nas reivindicações não devem ser interpretados como limitadores do escopo.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. APARELHO (10) PARA GERAR DADOS DE IMAGEAMENTO POR RAIOS X DE DUPLA ENERGIA, caracterizado por compreender: - uma fonte de raios X (20); - um filtro de grade (30); - um detector de raios X (40); em que a fonte de raios X é configurada para produzir um ponto focal em um alvo para produzir raios X; em que a fonte de raios X é configurada para mover o ponto focal em uma primeira direção através de uma superfície do alvo; em que a fonte de raios X é configurada para mover o ponto focal em uma segunda direção através da superfície do alvo que é ortogonal à primeira direção; em que o detector de raios X é posicionado em relação à fonte de raios X, de modo que ao menos uma parte de uma região entre a fonte de raios X e o detector de raios X seja uma região de exame para acomodar um objeto; em que o filtro de grade é posicionado entre a região de exame e a fonte de raios X; em que o filtro de grade tem uma estrutura em uma primeira orientação, de modo que um movimento do ponto focal na primeira direção seja configurado para resultar em uma alteração associada em uma intensidade de raios X transmitidos pelo filtro de grade; em que o filtro de grade tem uma estrutura em uma segunda orientação ortogonal à primeira orientação, de modo que um movimento do ponto focal na segunda direção seja configurado para resultar em uma alteração associada em um espectro de energia de raios X transmitidos pelo filtro de grade; e em que o detector de raios X é configurado para detectar ao menos alguns dos raios X transmitidos pelo filtro de grade.

2. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo filtro de grade ter um comprimento focal associado à estrutura na primeira orientação, e em que o filtro de grade é espaçado na direção oposta ao ponto focal da fonte de raios X por uma distância igual ao comprimento focal.

3. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado pela estrutura na primeira orientação compreender uma pluralidade de primeiras lamelas espaçadas entre si, e em que as primeiras lamelas são feitas de um primeiro material, e em que o filtro de grade entre as primeiras lamelas é feito do primeiro material ou de um material relativamente transparente aos raios X.

4. APARELHO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pela pluralidade de primeiras lamelas apontar em direção a uma linha no alvo, de modo que o ponto focal, quando focalizado em uma posição naquela linha, seja associado a uma máxima transmissão de raios X em relação ao movimento na primeira direção.

5. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 e 4, caracterizado pela estrutura na primeira orientação compreender um perfil de absorção espacialmente variável com uma absorção mínima associada ao centro da pluralidade de primeiras lamelas e um perfil de absorção crescente associado à estrutura na primeira orientação que se estende em qualquer lado do centro das primeiras lamelas.

6. APARELHO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo perfil de absorção espacialmente variável compreender uma variação na espessura de lamelas individuais da pluralidade de primeiras lamelas.

7. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 e 6, caracterizado pela estrutura na primeira orientação compreender uma pluralidade de lamelas adicionais espaçadas entre si e espaçadas lateralmente a partir da pluralidade de primeiras lamelas, e em que a estrutura na primeira orientação compreende um perfil de absorção espacialmente variável com uma absorção mínima associada ao centro da pluralidade de lamelas adicionais e um perfil de absorção crescente associado à estrutura na primeira orientação que se estende em qualquer lado do centro das lamelas adicionais, o qual é diferente do perfil de absorção crescente associado à estrutura na primeira orientação que se estende em qualquer lado do centro das primeiras lamelas.

8. APARELHO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pela pluralidade de lamelas adicionais apontar em direção a uma linha no alvo, de modo que o ponto focal, quando focalizado em uma posição naquela linha, seja associado a uma máxima transmissão de raios X em relação ao movimento na primeira direção.

9. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo filtro de grade ter um comprimento focal associado à estrutura na segunda orientação, e em que o filtro de grade é espaçado na direção oposta ao ponto focal da fonte de raios X por uma distância igual ao comprimento focal.

10. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pela estrutura na segunda orientação compreender uma pluralidade de segundas lamelas espaçadas entre si, e em que as segundas lamelas são feitas de um material diferente das primeiras lamelas.

11. APARELHO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pela pluralidade de segundas lamelas apontar em direção ao ponto focal quando na posição associada à máxima transmissão de raios X.

12. SISTEMA (100) PARA IMAGEAMENTO POR RAIOS X, caracterizado por compreender: - um aparelho (10) para gerar dados de imageamento por raios X de dupla energia de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores; - uma unidade de processamento (110); e - uma unidade de saída (120); em que a unidade de processamento é configurada para controlar o aparelho, e é configurada para controlar a unidade de saída; em que o detector de raios X é configurado para fornecer à unidade de processamento dados relacionados à detecção de raios X; em que a unidade de saída é configurada para fornecer dados representativos do objeto.

13. MÉTODO (200) PARA GERAR DADOS DE IMAGEAMENTO POR RAIOS X DE DUPLA ENERGIA, caracterizado por compreender: a) posicionamento (210) de um detector de raios X em relação a uma fonte de raios X, de modo que ao menos uma parte de uma região entre a fonte de raios X e o detector de raios X seja uma região de exame para acomodar um objeto; b) posicionamento (220) de um filtro de grade entre a região de exame e a fonte de raios X; c) produção (230), pela fonte de raios X, de um ponto focal em um alvo para produzir raios X; d) movimentação (240), pela fonte de raios X, do ponto focal em uma primeira direção através de uma superfície do alvo; em que o filtro de grade tem uma estrutura em uma primeira orientação, de modo que o movimento do ponto focal na primeira direção resulte em uma alteração associada em uma intensidade de raios X transmitidos pelo filtro de grade; e) movimentação (250), pela fonte de raios X, do ponto focal em uma segunda direção através da superfície do alvo que é ortogonal à primeira direção; em que o filtro de grade tem uma estrutura em uma segunda orientação ortogonal à primeira orientação, de modo que o movimento do ponto focal na segunda direção resulte em uma alteração associada em um espectro de energia de raios X transmitidos pelo filtro de grade; f) detecção (260), com o detector de raios X, de ao menos alguns dos raios X transmitidos pelo filtro de grade.

14. ELEMENTO DE PROGRAMA DE COMPUTADOR PARA CONTROLAR UM APARELHO, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, e/ou para controlar um sistema, conforme definido na reivindicação 12, caracterizado por, quando executado por um processador, ser configurado para executar o método, conforme definido na reivindicação 13.

15. MÍDIA LEGÍVEL POR COMPUTADOR, caracterizada por armazenar o elemento de programa conforme definido na reivindicação 14.