CN107530041A - 与多个成像模态使用的量化体模 - Google Patents

与多个成像模态使用的量化体模 Download PDF

Info

Publication number
CN107530041A
CN107530041A CN201680022583.5A CN201680022583A CN107530041A CN 107530041 A CN107530041 A CN 107530041A CN 201680022583 A CN201680022583 A CN 201680022583A CN 107530041 A CN107530041 A CN 107530041A
Authority
CN
China
Prior art keywords
body mould
insert
scanning
patient
measured
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201680022583.5A
Other languages
English (en)
Inventor
A.E.尤伯三世
K.P.考恩
D.M.格里菲思
I.斯托扬诺维奇
D.柳施蒂克
M.霍伊科
R.芙洛
R.雷德蒙
H.赫尔内兹
S.巴拉苏布拉马尼恩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayer Healthcare LLC
Original Assignee
Bayer Healthcare LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayer Healthcare LLC filed Critical Bayer Healthcare LLC
Publication of CN107530041A publication Critical patent/CN107530041A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/58—Testing, adjusting or calibrating apparatus or devices for radiation diagnosis
    • A61B6/582—Calibration
    • A61B6/583—Calibration using calibration phantoms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0033—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room
    • A61B5/0035—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room adapted for acquisition of images from more than one imaging mode, e.g. combining MRI and optical tomography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Devices for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computerised tomographs
    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Devices for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computerised tomographs
    • A61B6/037—Emission tomography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/44—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis
    • A61B6/4417—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to combined acquisition of different diagnostic modalities
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/48—Diagnostic techniques
    • A61B6/488—Diagnostic techniques involving pre-scan acquisition
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/50—Clinical applications
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5211—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data
    • A61B6/5229—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data combining image data of a patient, e.g. combining a functional image with an anatomical image
    • A61B6/5235—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data combining image data of a patient, e.g. combining a functional image with an anatomical image combining images from the same or different ionising radiation imaging techniques, e.g. PET and CT
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5258—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5258—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise
    • A61B6/5264—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise due to motion
    • A61B6/527—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise due to motion using data from a motion artifact sensor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5288—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving retrospective matching to a physiological signal
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/54—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis
    • A61B6/542—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis involving control of exposure
    • A61B6/544—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis involving control of exposure dependent on patient size
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/54—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis
    • A61B6/545—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis involving automatic set-up of acquisition parameters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/58—Testing, adjusting or calibrating apparatus or devices for radiation diagnosis
    • A61B6/582—Calibration
    • A61B6/585—Calibration of detector units
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/58—Testing, adjusting or calibrating the diagnostic device
    • A61B8/587—Calibration phantoms
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/4808—Multimodal MR, e.g. MR combined with positron emission tomography [PET], MR combined with ultrasound or MR combined with computed tomography [CT]
    • G01R33/481—MR combined with positron emission tomography [PET] or single photon emission computed tomography [SPECT]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/58—Calibration of imaging systems, e.g. using test probes, Phantoms; Calibration objects or fiducial markers such as active or passive RF coils surrounding an MR active material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/29—Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2914—Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2985—In depth localisation, e.g. using positron emitters; Tomographic imaging (longitudinal and transverse section imaging; apparatus for radiation diagnosis sequentially in different planes, steroscopic radiation diagnosis)
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T7/00—Details of radiation-measuring instruments
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/04—Positioning of patients; Tiltable beds or the like
    • A61B6/0407—Supports, e.g. tables or beds, for the body or parts of the body
    • A61B6/0442—Supports, e.g. tables or beds, for the body or parts of the body made of non-metallic materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/10—Application or adaptation of safety means
    • A61B6/107—Protection against radiation, e.g. shielding
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/48—Diagnostic techniques
    • A61B6/482—Diagnostic techniques involving multiple energy imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/56—Details of data transmission or power supply, e.g. use of slip rings
    • A61B6/563—Details of data transmission or power supply, e.g. use of slip rings involving image data transmission via a network
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves

Abstract

描述了在成像程序期间使用的扫描中体模。该体模可以包含至少一个测量插入物和/或至少一个被测量插入物。测量插入物可以具有辐射检测能力，而被测量插入物可以包含放射性材料。还描述了包含成像模态和扫描中体模的成像模态系统，以及使用扫描中体模以将患者成像或者进行侦察扫描的方法。

Description

与多个成像模态使用的量化体模
本申请要求于2015年2月27日提交的申请号为62/121,835的美国临时专利申请的优先权，上述申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及典型地用于医学成像操作(诸如计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)、正电子发射断层扫描(PET)、核医学、光学、超声及其组合)中的量化体模。更特别地，本公开涉及量化体模的使用，该量化体模包含一个或多个插入物或者元件，该插入物或元件在宽范围的操作条件下允许增强的信息收集。
背景技术
早期的CT机器在其图像的测量和创建上具有许多变化源。常常在一周期间周期性地使用校准体模，以校准亨氏单位(HU)的输出图像计算。该方法的难点在于，在操作者或者放射科医生不知道的情况下，情况经过一段时间后或者从患者到患者可能改变，因为体模(参见图1A、1B)在患者扫描期间不可以使用。在1980年发布的US 4,233,507中讨论了使用扫描中体模以解决这个问题，其全部内容通过引用明确地并入本文。
随着CT机器的改善，因为这些机器的操作变得更加稳定，对扫描中体模的需求和期望在很大程度上消失了。此外，由于将患者放置于束源和扫描中体模之间，需要对患者的额外的辐射以成像体模和患者。此外，许多设备制造商和放射科医生的关注点在获得图像质量以允许人类观察者的诊断上，而不是在扫描中体模可以提供的客观测量上。然而，某些扫描中体模依然用作定量计算断层扫描(QCT)体模，因为当测量骨矿物质密度以评估骨质疏松症时，定量测量的期望精确度和精密度很高。
最近，已经努力通过使用对骨骼、食道中或患者外侧的空气、以及从患者到患者相对一致的一种或两种类型的组织(例如肌肉和脂肪的更大区域)的测量来消除用于骨密度测量的这些体模的需求。
然而，考虑到CT和其他成像模态被越来越多地用于评估随着时间的推移对患者的治疗的反应，必须确保在不同时间(可选地在具有不同协议和重构算法的不同成像器上)所拍摄的图像之间测量的肿瘤或关注的组织中的变化真实表现了患者条件的改变，并且没有被成像过程自身中的差异破坏。此外，存在可能影响成像过程的许多因素。
通过在足够数量的图像中带有具有已知性质的已知材料，可以对定量测量或定性图像进行线性和非线性校正。至少，可以使用户和读者警觉到，除了患者生理学之外的一些事物也已经改变。
发明内容
根据一些方面，描述了在成像程序期间使用的扫描中体模，其中体模包含至少一个测量插入物。
根据其他方面，描述了在成像程序中使用的扫描中体模，其中体模包含包含放射性材料的至少一个被测量插入物。
根据其他方面，描述了一种成像模态系统，该成像模态系统包含成像模态和扫描中体模，该扫描中体模包含至少一个测量插入物和/或含有放射性材料的至少一个被测量插入物。
根据其他方面，描述了一种方法，该方法包含将患者放置在成像模态系统的成像模态内，其中成像模态还含有扫描中体模，该扫描中体模包含至少一个测量插入物包括放射性材料的和/或至少一个被测量插入物，以及使用成像模态来对患者和扫描中体模成像。
根据其他方面，描述了一种方法，该方法包含将患者放置在成像模态系统的成像模态内，其中成像模态还含有扫描中体模，该扫描中体模包含至少一个测量插入物和/或包括放射性材料的至少一个被测量插入物，以及使用成像模态进行侦察扫描。
本公开的各方面还可以由以下一个或多个项表征：
项1：在成像程序期间使用的扫描中体模，该体模包括：至少一个测量插入物。
项2：项1的扫描中体模，还包括至少一个被测量插入物。
项3：项2的扫描中体模，其中被测量插入物包括放射性材料。
项4：项3的扫描中体模，其中放射性材料是正电子发射体。
项5：项3的扫描中体模，其中包括放射性材料的被测量插入物的长度短于体模的至少一个其他被测量插入物的长度。
项6：项3的扫描中体模，其中包括放射性材料的被测量插入物配置为随着成像程序的发生沿体模的Z轴移动。
项7：项3的扫描中体模，其中包括放射性材料的被测量插入物包括含有放射性材料的囊，其中囊配置为随着成像程序的发生沿被测量插入物的Z轴移动。
项8：项3的扫描中体模，其中选择放射性材料以在标称患者剂量和体重中表现近似为1的标准化摄取值的活性。
项9：项3的扫描中体模，还包括第二被测量插入物，第二被测量插入物包含低密度泡沫、极低密度泡沫和X射线活性气体中的至少一种。
项10：项3的扫描中体模，还包括由充水管构成的第二测量插入物。
项11：项1的扫描中体模，其中测量插入物包含辐射检测性质。
项12：项11的扫描中体模，其中测量插入物配置为在成像程序期间测量在插入物上的总辐射入射。
项13：项11的扫描中体模，其中测量插入物包括沿插入物长度间隔的系列的空间编码的辐射传感器。
项14：项1的扫描中体模，其中测量插入物能够测量成像程序期间的患者运动、成像程序期间的患者心脏活动、成像程序期间的辐射照射以及患者体重中的至少一个。
项15：项1的扫描中体模，其中体模与计算机通信，并且体模配置为向计算机传输由测量插入物所收集的信息。
项16：项11的扫描中体模，还包括被测量插入物。
项17：项16的扫描中体模，其中被测量插入物包括低密度泡沫、极低密度泡沫和X射线活性气体中的至少一个。
项18：项17的扫描中体模，其中被测量插入物包括极低密度泡沫。
项19：在成像程序中使用的扫描中体模，该体模包括：包括放射性材料的被测量插入物。
项20：项19的扫描中体模，其中包括放射性材料的被测量插入物配置为随着成像程序的发生沿体模的Z轴移动。
项21：项19的扫描中体模，其中包括放射性材料的被测量插入物配置为沿体模的Z轴是不均匀的。
项22：项19的扫描中体模，还包括第二被测量插入物，第二被测量插入物包含低密度泡沫、极低密度泡沫、X射线活性气体和水中的至少一种。
项23：项22的扫描中体模，还包括测量插入物。
项24：项23的扫描中体模，其中测量插入物包含辐射检测性质。
项25：项23的扫描中体模，其中测量插入物能够测量成像程序期间的患者运动、成像程序期间的患者心脏活动以及患者体重中的至少一个。
项26：项1-25中任一项的扫描中体模，其中插入物中的至少一个是从扫描中体模可移除的。
项27：项1-26中任一项的扫描中体模，其中插入物中的至少一个永久固定到体模或者体模内。
项28：成像模态系统，包括：
成像模态；以及
根据项1-27中任一项的扫描中体模。
项29：项28的成像模态系统，其中成像模态系统是选自组合了PET/CT的模态和组合了PET/MR的模态中的组合成像模态系统。
项30：项28的成像模态系统，该成像模态系统还包括辅助装置系统，该辅助装置系统接收由扫描中体模的测量插入物所测量的信息。
项31：方法，该方法包括：
将患者放置于成像模态系统的成像模态内，其中该成像模态也包含根据项1-27中任一项的扫描中体模；
使用成像模态将患者和扫描中体模成像。
项32：项31的方法，还包括在将患者和扫描中体模成像之前从扫描中体模移除至少一个插入物或者将至少一个插入物插入到扫描中体模中。
项33：方法，包括：
将患者放置于成像模态系统的成像模态内，其中该成像模态也包含根据项1-27中任一项的扫描中体模；
使用成像模态进行侦察扫描。
参考附图，考虑以下的说明书和权利要求，对比成像剂的这些和其他特征和特点、以及操作的方法和结构的相关元素的功能、零件的组合和制造的经济性将变得更加显而易见，所有这些形成本申请的部分，其中相同的附图标记指定各图中的对应部分。
附图说明
与本公开相关联的附图描述了具体实施例，并且不应被认为是对权利要求中阐述的整体公开的限制。
图1A和1B示出了专利号为4,233,507的美国专利中的现有技术成像平台，该美国专利的公开通过引用整体并入本文。
图2示出了根据本公开的具有多个插入物的台中体模的一个实施例的截面图。
图3示出了根据本公开的在成像模态的孔内的体模的另一个实施例的截面图。
图4示出了根据本公开的在成像模态的孔内的体模的另一个实施例的截面图。
图5示出了插入物的平面图，示出了沿插入物的Z轴的Z轴变化的概念。
图6A-6F各自示出了根据本公开的用于包含在体模中的插入物的实施例的平面图。
图7示出了根据本公开的具有放射性插入物的体模的实施例的平面图。
图8示出了根据本公开的具有含有可展开放射性囊的插入物的体模的实施例的平面图。
图9示出了系统的一个实施例的系统示意图，其中可以使用本公开的体模。
图10示出了系统的另一个实施例的系统示意图，其中可以使用本公开的体模。
图11示出了系统的另一个实施例的系统示意图，其中可以使用本公开的体模。
具体实施方式
图示总体上示出了本公开的优选和非限制性方面。虽然描述呈现了本文所述的装置、系统和/或方法的各个方面，但其不应以任何方式解释为限制本公开。此外，本公开的方面的修改、概念和应用将被本领域技术人员解释为包含但不限于本文所提供的图示和描述。
提供以下描述以使本领域技术人员能够制作和使用为实现本公开而预期的所描述的方面。然而，对于本领域技术人员而言，各种修改、等同、变型和替代将是显而易见的。任何和所有这些修改、变型、等同和替代旨在落入本公开的精神和范围内。
此外，为了后文说明的目的，术语“端部”、“上”、“下”、“右”、“左”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“横向”、“纵向”及其衍生应与在图中定向的公开相关。然而，应当理解，本公开可以假设各种替代的变型和步骤的顺序，除非其中明确指定为相反。还应当理解，附图中所示并且在以下说明书中描述的具体装置和过程仅仅是本公开的示例性方面。因此，与本文公开的方面相关的具体尺寸和其它物理特性不被认为是限制性的。为了促进对本公开的理解，附图和说明书示出了其中优选的方面，从中可以理解和领会本公开、其结构的各个方面、构造和操作方法以及许多优势。
本公开的各种实施例描述了体模，其具有为与个体、多个个体或成像模态(例如PET/CT或PET/MR)的组合相互作用而选择的材料，其用于单个或多个进程或协议。作为本公开的主题的体模提供了灵活性和定量的信息收集能力，其在行业中已知的体模中无法得到。
如本文所使用的，术语“体模”描述了物理结构，当其经受成像程序时，提供独立于患者测量的、可用于通知、调整或解释成像系统和/或患者测量的附加信息。如本文所使用的，“扫描中”体模是在将患者成像时的至少部分时间期间在成像模态内存在并且相应地与患者同时或接近同时成像的体模。扫描中体模通常是尺寸化和配置为使得随着成像程序捕获患者的图像，体模的对应部分被同时成像。因此，在成像程序期间所捕获的患者的一个或多个图像切片或体积也可以包含插入物的测量或图像。本文所述的体模作为扫描中体模具有最大的实用性，尽管附加地或者替代地，其也可以通过扫描与患者分离的体模来用于校准成像模态，以用于质量控制(QC)或者成像器或过程的校准。
本文所述的体模可以包含一个或多个“被测量插入物”，该被测量插入物是具有与所使用的成像模态和程序相关的已知的性质的对象，性质的类型或值可以相同或不同。在由成像系统进行图像的测量或创建期间测量这些性质中的一个或多个。被测量插入物可以由一个或多个成像测量化合物或材料构成。在这个意义上，当进行成像程序以帮助图像分析时，被测量插入物可以用作参考物或多个参考物。体模可以含有至少一个被测量插入物，其几何和/或性质被选择为和/或已知为相对于使用中的成像模态或多个模态(例如通过第一原理，间接测量和计算、直接测量(包含通过使用剂量校准器)、或者与已校准的标准比较或参考已校准的标准)具有足够的精确度和/或精密度。一个或多个被测量插入物可以具有的示例性性质包含但不限于用于CT的原子成分、浓度以及/或密度，用于MR的质子浓度、T1以及T2，用于PET的正电子活性或放射性，用于超声的声音传播速度和界面反射率及其他。本文所述的体模还可以含有一个或多个“测量插入物”，其进行测量或关于成像程序的捕获数据。被测量插入物或测量插入物可以从体模中移除，或者其可以永久地固定到体模或者体模内，或者构成体模主体自身的部分。在具体成像扫描模态期间，可以使用具有不同性质的多个插入物，以提供对这些性质的定性和/或定量测量。
根据本公开的各种实施例的体模可以用在个体模态系统和组合图像模态系统中。如本文所使用的，单独的模态系统是仅使用单个模态来创建患者图像的系统，例如CT成像器、PET成像器、SPECT成像器、超声成像器或MR成像器。如本文所使用的，组合的或组合成像模态系统是使用两个或更多个成像模态来创建单个或复合图像的系统。可以在相同的成像器(诸如组合了PET/CT的模态)中融合组合的图像模态，其被同时产生(例如如组合了PET/MR的模态可以完成的或后续地完成的)。为了在组合的图像模态系统中使用，体模应该整合在可应用的成像模态和所选择的(一个或多个)协议中的每一个中以已知方式响应的至少一种材料。
作为本公开的主题的体模辅助收集关于成像程序的信息。特别地，由将本文所描述的体模成像中所获得的信息允许对成像程序的更好的定性和/或定量，并且此外在不同的模态(诸如CT、PET、SPECT、MR、超声、光学、光声，和其它成像模式，及其组合)上是有用的。包含具有已知质量和/或性质的插入物有助于确保图像分析随时间的一致性。优势中的一些包含：改善对于单个患者、对于相同成像器随着时间的推移、在成像器之间以及无论是在相同或不同的成像器上的跨不同成像协议和/或重构算法的图像分析的一致性；帮助促进成像模态之间的传递；检查多个模态(例如PET&CT或者MR)的配准；检查患者运动；检查运动校正或者补偿的精确度；验证正确的3D重构；检查几何和/或时间的失真和/或分辨率、调制传递函数(MTF)和/或其他图像图案、纹理或质量特性。具体地，在CT成像的情况下，此体模可以允许对束能谱的选择及对其的修改的评估和/或校正，诸如束硬化和实际束能谱对成像系统测量(无论是单一能量还是双能量系统)的效果。来自体模的信息可以用于告知以各种方式进行图像重构，其示例将在本文中讨论。在体模元件位于各种位置的实施例中，还可以评估和/或调整本文所讨论的性质的径向的、轴向的和圆周的变化。对于PET，对于评估和校正衰减校正不精确度可以尤其有用。在放射性体模元件的情况下，可以改善与外部标准或剂量校准器的互相关或量化。
本文所涉及的体模和体模的组合的各种实施例不限于特定(一个或多个)结构，并且根据相对于患者或成像器的预期位置可以采用各种形式。作为示例，并且如将在本文更具体地解释的，体模可以是成像模态的部分，诸如作为患者安置于其上的成像台的部分，并且因此随着患者台的移动而移动。替代地，体模的一个或多个方面可以永久地位于成像器的成像体积中并且因此不随着患者台移动。体模还可以是放置在成像模态内的装置的部分，诸如放在患者的下面、之上或附近的泡沫、空气或水所形成的防滚垫、缓冲垫或者枕头。体模还可以是设计为放置在患者旁边的结构。替代地，体模可以是设计为由患者穿戴的、放置于患者上的、或者固定于患者的结构，诸如背心、毯子或患者标记。替代地，体模可以通过粘合剂、条带或其他方式固定于患者。如此的体模可以随患者的一些移动而移动或者经受力或者压力，并且因此用于评估患者的运动。与患者或者成像器相关的体模的位置可以取决于患者的身体习惯和/或正在进行的研究。在一些非限制性实施例中，体模还可以是表面线圈(诸如MR表面线圈)的部分或者在超声耦合垫中。此外，体模可以包括独特的和分开的结构，包含本文所描述的一起运行以提供关于患者测量的附加信息的个体体模的各种组合。作为示例，体模可以包含可穿戴背心和成像台的部分的组合，其各自含有整体地运行以提供关于成像程序的附加信息的一个或多个插入物。在一些实施例中，如果需要附加空间以容纳更大的患者，则体模可以配置为可移除的。此外，在体模包含放射性材料的程度上，体模(或至少其放射性部分)可以配置为在进行背景扫描或者不需要放射性体模的其他程序之前被快速地移除。辐射还可以通过包含(手动或自动)移动到位的屏蔽元件来限制，以在不需要放射性时屏蔽患者或成像系统，使其免于来自放射性插入物的曝露。
图2示出了可以在本公开中使用的成像台100的实施例的截面。成像台100具有给一个或多个插入物的空间，其在该实施例中形成体模。台具有用以抓住患者的顶表面110和可选的底表面112，底表面112用于结构上的完整性以及将台与相对于成像器保持和移动台的支撑支架相接。台可以配置为在各方向上移动，诸如出入成像器以及向上和向下以将患者居中。台具有将顶表面从底表面和/或台支撑件分开的桥接材料114。在该示例中，桥接材料114是相对坚固的刚性材料(例如碳纤维材料)，相似于台顶部和底部材料。替代地，桥接材料可以包括刚性泡沫或其他材料。台100的材料通常对图像模态无活性，或者可以从图像模态中删除，使得台在图像中不出现。体模的图像中的一些或者全部可以相似地从展现给医生或患者的图像中删除，尽管仍然可以如本文所描述地由成像系统来使用来自体模的数据。桥接材料114可以形成蜂窝状或网状以进一步加强台100的Z轴。体模还包含用于一个或多个插入物的插入的开口、通道或者孔116。孔116可以是不同形状的，诸如圆形、正方形、三角形、梯形、六边形等。在某些实施例中，台100可以整合一个或多个插入物，插入物中的每一个可以是可移除的或者永久整合到台100中，以形成体模。插入物可以在患者之间交换或者可以以更低的频率交换，诸如根据成像程序的调度和需要的体模性质每周一次或每天一次。使用具有相同或不同的体模性质的插入物允许技术人员如期望地调整总体体模性质。还可以使用具有其他形状/结构的台。
图3示出了可以在本公开中使用的体模的另一个实施例的截面。在该实施例中，体模1000是与成像台100分开的元件，并且设置在成像模态202的钻孔200内、在患者204和成像台100之间。体模1000可以是以放置在成像台100上的垫的形式，患者204则可以躺在成像台100上。体模可以包含用于插入物208a-c的开口、通道或者孔116，诸如本文所描述的。
图4示出了可以在本公开中使用的体模的另一个实施例的截面。在该实施例中，体模2000是与成像台100分开的元件，并且设置在成像模态202的钻孔200内、在成像台100的下面。体模可以包含用于插入物208a-c的开口、通道或者孔116，诸如本文所描述的。在该实施例中，成像台100可以在患者204在其上休息的情况下轴向移入和移出孔200，而体模2000可以在钻孔200内停留并且不随着患者204和成像台100轴向移动。成像模态202可以具有与其相关联的插入物储存区域206，以储存在给定程序中未使用的各种插入物，其诸如为嵌入在成像模态中的可缩回室的形式。根据这些实施例，储存区域206可以从成像区域屏蔽，以防止不期望的图像噪声或对插入物中的放射性材料的曝露。该实施例的优势是插入物可以更小和更轻。插入物自身不需要比远小于患者床的长度的成像器敏感长度更长。此外，可以整合类似于在自动化计算机数控(CNC)机加工工具中使用的工具更换器的自动或机器人机构，以基于成像程序自动更换插入物，从而简化操作员或技术人员的工作并减少人为错误的机会。在手动进行插入切换的实施例中，具有为每个插入物的限定位置的储存区域206再次简化了程序并且减少了人为错误的机会。
本文所描述的各种实施例包含具有一个或多个“被测量”插入物的体模、具有一个或多个“测量”插入物的体模以及具有“被测量”和“测量”插入物两者的各种组合的体模。为了本公开的目的，“被测量”插入物是由成像器测量的插入物并且提供定性和/或定量的参考点或基准，其可以在设定图像采集、创建、重构和/或解释图像时使用。“测量”插入物是除被成像系统测量之外或者代替被成像系统测量，还进行测量和/或捕获数据(诸如与患者的心脏活动(例如，脉搏或ECG)、呼吸、体重、脑活动(例如EEG)、运动或体模(以及从而患者)发射或经受的辐射水平相关的测量)的插入物。由于数据捕获元件，测量插入物可以包含必要的电子器件和通信模块，以允许捕获的数据被储存和/或传送(可选地实时地)到适当的位置，诸如在图像构造或重构期间用于处理的成像器处理器。替代地，必要的电子器件可以是成像系统的部分。来自测量插入物的数据可以被传送到成像器，以在测量和图像创建、图像或成像仪QC中使用和/或可以被发送到一个或多个附加系统，例如剂量记录和评估系统和医院信息系统(HIS)或图片归档系统(PACS)。来自测量插入物的图像数据可以由有线或无线系统(例如蓝牙或WiFi)发送到成像器、图像处理器或其他系统。
被测量插入物可以含有一种或多种参考材料，其各自具有与所使用的成像模态和程序相关的性质和/或浓度，例如以用于形成插入物的图像活性化合物或材料的形式。被测量插入物可以是均质的，并且延伸为均匀地且纵向地沿着体模区域的长度，或横向地或倾斜地跨体模区域。然而，如本文所描述的，本公开的被测量插入物不限于均质且均匀的插入物，并且沿其纵向或横向长度的一些变化是可能的并且可以是有用的。如本文所讨论的，当用作扫描中体模的部分时，成像程序期间捕获的患者的每个切片根据插入物的位置可以还包含一个或多个插入物中的一个或多个的切片。得到的图像将显示为例如截面切片或切片的集合、3D渲染、多个图像的叠加(可选地来自多个模态)、图像的时间序列或影片、或者去除运动的图像或插入物的系列图像，其可以用作参考以进行与成像程序相关的各种确定和计算。例如，通过将患者的衰减与插入物和/或体模中已知成分的参考材料的衰减进行比较，参考图像或图像的部分可以用于确定患者的身体成分。参考图像还可以用于评估患者图像相对于插入物/体模参考材料的噪声和/或质量，并且例如确定是否应该采用束硬化或其他校正算法。此外，基于来自插入物/体模的参考图像的实际衰减与预期衰减之间的任何差异，可以在图像创建过程期间进行调整，诸如用于迭代重构。例如，调整可以包含在通过基于来自插入物和/或体模的图像数据而移动直方图或者调整或移动要显示的图像的灰度或色彩来计算后以亨氏单位(Hounsfield Unit)进行校正。该调整可以包含确定与所测量的亨氏单位相关联的有效束能或能谱(所谓的“光谱亨氏单位”)。被测量插入物或体模的图像还可以用于确定随着时间的推移在患者图像中的改变是由于在患者中的实际变化，还是代替地是成像程序自身中不一致(例如所示的插入物的图像性质中的改变)的结果。根据各种实施例，关注的时间框架可以在单个成像会话内(例如来自时间序列或系列图像，或者作为生理过程演变(例如用于心脏跳动、肺呼吸、蠕动和/或消除的药代动力学-药效动力学建模))；或在后续成像会话之间(例如在不同的小时、天、周、月或年中)。由于一个或多个插入物中的参考材料的成分是已知的，所以跨不同成像模态所观察的一个或多个插入物的参考图像中的差异，随着时间的推移在不同患者的相同模态中或者随着时间的推移在同一患者的相同模态中可以归因于成像模态自身中的漂移或改变或者与患者中的改变相反的与患者的模态相互作用。然后可以对成像模态的操作或者对得到的图像的解释进行适当的校正。
用于形成在特定体模中使用的一个或多个被测量插入物的各种材料的选择取决于各种因素，包含所使用的模态或多个模态、成像程序的目的(例如，目标诊断是什么)、扫描关注的区域、患者大小、成像器参数等。可以整合到一个或多个插入物中的示例性质包含但不限于用于CT的原子组成、浓度以及密度，用于MR的质子密度、T1和T2、用于PET的正电子活性或放射性、用于超声的声传播速度和界面反射率等，包含在单个插入物中的这些性质的两种或更多种的组合。
可以用于形成插入物的材料的非限制性示例包含已知浓度的磷灰石钙、碘(诸如聚合物中的碘、与诸如水的适当的溶剂混合的CT或MR对比剂、四碘乙烯(tetraiodoethylene)、交联聚(乙烯基吡咯烷酮)-碘复合物、和/或在Arnold的美国专利4,724,110(其全部内容通过引用并入本文)中引用的那些材料)、尿酸晶体、水、组织等同塑料(例如，由Shonka开发的A-150塑料)、聚合物(诸如尼龙、丙烯酸酯、聚苯乙烯或聚丙烯)、材料的各种混纺物或混合物(例如，尼龙和尿酸晶体的混纺物)和/或在量化体模中已知可用的其他材料(诸如描述于Kirby等人的美国专利申请公开2014/0294140(其全部内容明确地通过引用并入本文)中的材料)。在其它实施例中，插入物还可以包含一种或多种放射性材料，诸如长寿命的同位素(诸如可用于PET(例如Ge-68)或SPECT同位素(例如Co-57)的同位素)。其他潜在有用的放射性材料包含在QC模型中制造和使用的材料，例如由EckertZigler所提供的材料。在某些非限制性实施例中，放射性插入物可包含在同位素材料周围的散射材料圆柱体或在PET同位素插入物周围的重组合材料。通常，插入物可以是固体容器中的固体、液体或气体以及其组合(诸如，例如在液体中的包含气体的固体球)。可以如本文所描述地移动固体和流体流动。体模或插入物可以包含填充气体或液体的中空球体，其在流体(气体或者液体)中移动，诸如在伽利略温度计(Galileo thermometer)中发生的。运动可以是主动的(例如由操作者或成像器机动化和控制)或者是被动的。
在利用双能量CT成像器的某些实施例中，例如，可以通过材料分解软件测量在患者的一个或多个组织或器官中存在的、在一个或多个其他插入物中存在的和/或例如在分段的放射性插入物的一个或多个冷分段中出现的一个或多个其他材料的量。例如，根据一个实施例，可以相对于插入物确定血液中碘的量，并且可以用于测量患者中的灌注，并且可以与组织密度相对独立地进行评估。替代实施例可以用于评估患者中的痛风，其评估尿酸晶体的存在或不存在以及当存在于患者中时其相对于尿酸插入物的量。在另一个实施例中，可以在肺成像中评估和利用在氙气吸入期间的氙浓度。如果正在完成评估上述一项或多项的研究，则期望具有分别包含例如已知浓度的碘或含碘材料、尿酸晶体和/或含钙晶体或氙气的插入物。
作为另一个示例，在诸如肺的某些器官或组织的CT成像中，测量非常低密度的区域。在本公开的实施例中，插入物可以是铝、碳纤维材料或其他CT非活性材料的薄壁管，以提供结构完整性和刚度，其填充有具有已知的、测量的或校准的密度的超低密度泡沫填充。示例泡沫是可以为0.015gm/cm3的聚氨酯或Singhal等人在美国专利申请公开2014/0142207(其全部内容通过引用并入本文)中所描述的泡沫，其可以低至0.005gm/cm3。插入物管可以是向大气开放的，或者是封闭的并填充有已知压力的已知气体。泡沫可以填充有空气或者在某些实施例中在成像程序中有活性的气体，诸如在CT X射线程序中的氙气或氪气)。在其他实施例中，泡沫可以填充有用于MR的液体(诸如纯水)或者具有一种或多种图像活性化合物的水溶液(诸如已知浓度的CT或MR对比剂)。替代地，薄壁管可以填充有许多微小的中空球体，其各自具有足够薄的壁以具有所期望的密度。根据其他实施例，中空球体可以填充有如本文所描述的气体或液体，诸如空气、氙气、氪气、水等。替代地，体模或其中的一个或多个插入物的一个或多个方面可以包含一种或多种全氟化碳或者如在2016年2月19日提交的国际申请PCT/US2016/018707(其公开通过引用整体并入本文)中所描述的其他气体演变对比材料。
包含一种或多种不同类型的被测量插入物的组合的体模(诸如由不同材料、不同浓度或具有不同大小或形状的相同材料组成的体模)可以在单一的成像模态并且特别是如果将多种成像模态用于成像程序期间提供附加的定性和/或定量信息，其超出使用单一类型的被测量插入物所可以提供的信息。例如第一插入物可以含有具有已知CT性质和未知MR性质的材料。其可以与已知MR性质但未知CT性质的第二插入物配对。在某些实施例中，第一和/或第二插入物可以具有已知CT和MR性质，或者第一和第二插入物可以分别仅具有CT性质或者仅具有MR性质。替代地，单一插入物，例如纯水或者空气可以在多种模态中以已知性质作用。在另一个示例中，PET同位素插入物可以由基于与放射性性质相关的稳定性和可用性的材料制成，但是不必要关于CT是标准化的或有用的。因此包含插入物的PET发射体可以与一个或多个CT标准插入物配对，以用于PET/CT体模，或与一个或多个MR标准插入物配对，以用于PET/MR体模。
例如，体模可以包含诸如本文所描述的具有PET活性材料的至少一个插入物。相同的体模还可以包括一个或多个插入物，其可以是诸如图2中的插入物120a的充水管，其确定了用于CT程序的亨氏单位(HU)刻度的0校准值。对于PET成像程序，填充水的插入物可以含有如本文所描述的已知放射性。具有纯水的插入物还可以充当对于MR有用的体模的至少部分。MR体模和PET体模的组合或者含有在MR和PET两者中都有用的插入物的体模可以提供组合的模态成像程序。在该体模中，存在例如在台100上的不同位置处的三个水管120a、120b和120c，以评估成像期间的任何束硬化、几何失真、噪声和/或其他不均匀的效果。替代地在其他实施例中，诸如对于CT肺研究，可能期望在体模的多个位置处具有多个超低密度泡沫插入物作为均匀性检查，因为该材料的HU在HU尺度的对于肺呼吸的成像在诊断上最重要的HU尺度的成像区域中。包含填充超低密度泡沫的插入物与正电子发射体插入物的组合的实施例允许组合的PET/CT模态。在Melo等人的发表于J Nucl.Med.的2003；44：1982-1991的“Regional Ventilation-Perfusion Ratios with PET”中描述了肺成像研究的示例，其通过引用明确地并入本文。替代地在其他实施例中，将诸如氙气或氪气的具有X射线活性的气体(可选地在不同插入物中是不同浓度的)的一个或多个插入物整合为与包含正电子发射体的一个或多个插入物组合可以提供组合的PET/X射线或者PET/CT模态。
根据本公开的与PET、PET/CT、PET/MR成像模式一起使用的本发明的某些实施例，体模可以包含整合了长寿命PET发射体(例如正电子发射体Ge-68(T1/2＝270.8天))的至少一个插入物，但是也可以使用其他适当的正电子发射体。典型地，具有长半衰期的正电子发射体可用于限制由于短时期内的放射性衰变对更换或重新校准体模的需求。然而，具有更长或更短半衰期的正电子发射体也在本公开的范围内。例如，含有具有长半衰期并衰变成正电子发射体Ga-68的Ge-68的棒已经用作PET成像器中的发射源棒，例如由EckertZeigler制造的发射源棒。这些棒通常含有大量的Ge-68，其产生大量的正电子放射性，例如高达120Mbq或3.24mCi。发射源棒用于进行透射测量的组并且创建衰减图，以用于调整用于由患者衰减的后续PET扫描，其大体上起到CT成像器中X射线管的功能。这些棒被认为是在创建衰减图中使用的X射线(伽马射线)源，并且不用于在患者扫描期间获取信息。出于安全原因，这些棒在不使用时必须屏蔽，以保护患者和医院人员免受不必要的辐射曝露。此外，它们还需要被屏蔽或者从成像系统中移除，以免干扰PET患者成像。在本发明中，可以如本文所描述地使用具有显着较低浓度的Ge-68的插入物。
根据本公开的各种实施例，充当用于PET或SPECT程序的成像体模的插入物的放射性可以显著低于在现有技术的发射源中所使用的放射性。在特定实施例中，本公开的体模中的正电子发射体的浓度使得放射性足够低，以致于屏蔽不是必须的。表1示出了根据本公开的某些实施例，适合用作插入物的Ge-68PET发射棒的活性的一个示例计算。
表1
此类棒可以适合于被插入到在组合的PET/CT体模中所使用的体模中。可以选择插入物，以在标称患者剂量和体重中表示标准化摄取值(“SUV”)为1的活性。例如，如果患者以患者体重为70kg(行2)接收10mCi或370Mbq(表1，行1)的注射的放射性剂量，则每gm组织所递送的平均活性是0.143Ci/gm或5.3kBq/gm(行4)。SUV限定为在区域中以kBq/gm计的组织活性浓度除以被除以总患者体重的给定总活性。在该示例性实施例中，插入物可以是直径为1cm的圆形均匀的棒(行5)。对于2米长的棒(行7)，体积为157cm3(行8)。因此，为了使棒表现具有SUV为1的关注区域，活性浓度需要是在表1中为患者所计算的活性浓度(表1，行3和4)。对于此计算，总插入物活性为22Ci或830kBq。该活性近似为给予患者的辐射剂量的1/450，因此在图像中具有带有此放射性的插入物既不会显著增加对患者的放射性剂量，也不会显著影响计数统计。此外，与其已经从与患者紧密接近中所接收的剂量相比，与体模PET插入物相关联的放射性将不会显著影响医院工作人员所接收的放射性曝露剂量。通过使插入物的仅离散片段仅包含期望的浓度或数量的放射性，可以进一步减少总放射性。例如，对于直径为1cm的棒的插入物，1cm的长度可以具有放射性材料，并且9cm的长度可以具有非放射性材料，并且然后1cm的长度可以再次是放射性的，等等。对于具有至少20cm床距离的PET成像器，该插入物将在有效体积中提供至少2个放射性插入物，虽然不是在所有时间、在每个重构的切片中。与在现有技术中所使用的插入物相比，这些实施例或者这些实施例的组合中的每一个提供了显著的安全优势。仍然，当不在成像程序中使用时，对于设备清洁或维修，可能期望提供将屏蔽件放在插入物之上或者将插入物移除到屏蔽容器中的能力。插入物的放射性将足以允许被用作体模，以在PET或者组合的(一个或多个)PET/CT或PET/MR成像模态期间确定各种定性和/或定量值。
在各种实施例中，形成插入物的材料可以是固体、液体或气体或其各种组合或其溶液。如本文所描述的，对于具体实施例，材料可以是被包含在中空容器内的泡沫(诸如低密度泡沫或超低密度泡沫)，或者替代地可以是悬浮在泡沫基质中的气体或液体。在其他非限制性实施例中，图像活性材料可以是低密度纤维缠结物，或者中空容器内的系列的中空球体或珠状容器。
在各种实施例中，插入物也可以呈现各种物理形状。在一个示例中，插入物是细长管的形式，其成形为沿着或跨过患者身体的至少部分延伸。管的截面不受限制，并且可以是例如正方形、三角形、矩形、圆形或椭圆形。参考图2，插入物122和128具有圆形截面，而插入物140是椭圆形的。还可以使用不同尺寸和/或长度的管，包含具有直径为1cm的圆形，0.5cm的圆形或者0.5×1.0cm的椭圆形的管。插入物也可以采用其他形状，具有用于特定体模的插入物的各种形状。例如在图2中，插入物130由具有期望的成像性质的彼此相邻的两个或更多个小圆棒形成，并且可以可选地包含用于支撑的外管。在其他实施例中，插入物124可以是保持在管内的具有期望的成像性质的小珠的组件，其可以或可以不由在考虑的模态单独可分解。替代地在其它实施例中，同心管可以用于插入物，其中每个管可以含有不同的图像活性化合物或不同浓度的相同图像活性化合物或其组合。假如材料足够坚固以为管提供必备的结构完整性，则用于形成插入物的各种实施例的管的壁的材料可以与管内的材料相同。替代地，插入物容器壁还可以由例如碳纤维、铝或诸如热密封的聚对苯二甲酸乙二醇酯或其他适当的聚合物材料的薄塑料形成。
插入物的形状、几何结构、成分、浓度和/或沿其纵轴(其还可以被称为Z轴)的相对取向上的变化可以提供关于成像过程的附加信息，诸如评估患者位置的几何精确度或评估束硬化的均匀度。因此，在某些实施例中，插入物的形状、几何结构、成分、浓度和/或相对取向可以沿其纵轴变化，如图5所示，其示出了沿Z轴在插入物的各点(由点线表示的每个点)处将获得的普遍化体模图像。Z轴变化的模式可以是无、最小、伪随机、随机、周期性、图案式或信息编码(例如z轴位置)、连续或不连续。不存在一个正确或最佳的形状变化，并且期望的变化取决于成像程序。线性改变最容易由插入物或插入物的元件实现，例如具有斜升或逐渐变小的轮廓。在一个非限制性实施例中，如图6A所示，插入物301可以由总体上沿Z方向上布置的系列的球302形成。球可以由相同或不同的成分形成，可以具有不同的大小和/或形状，并且可以散布有间隔或非活性球或形状。该配置可以设计为提供插入物中的诸如密度、浓度和/或放射性等沿其Z轴的变化。如图6B所示，根据某些实施例，插入物303可以替代地沿公共轴由相互对准的系列的盘304形成，其中盘可以具有不同的直径和/或厚度。在具有与间隔体不同的相关图像性质的不同材料的盘的实施例中，该配置再次提供了插入物中沿Z轴的变化。
根据某些实施例，还可以设想提供该效果的其他配置，包含如图6C所示的螺旋形或螺线形的插入物305、如图6D中的沿细棒或线的系列的球体所形成的插入物307、或者如图6E所示的由在不同角度的细棒310所构成的插入物309。作为其他示例，插入物311可以具有“哑铃”形状，其中直径在插入物的中间附近变窄，如图6F所示。插入物可以替代地成形为具有变化的表面宽度/直径的类似于阶梯锲形或者其他形状，诸如在Aufrichtig等人的美国专利5,841,835(其全部内容通过引用并入本文)中所示的。例如，两个或更多个Z轴变化的插入物可以用于确定成像扫描内的绝对Z轴位置，例如Z轴材料的改变可以表现数字编码的Z轴位置，其分辨率取决于使用的插入物或其他元件的数量。两个或多个Z轴变化的插入物可以是相同的材料或者可以是不同的材料，因此其可以在测量评估的不同方面(例如衰减校正或HU或放射性调整)中使用。
根据与体模一起使用的模态，其他插入物形状/配置/组合也可以是有利的。例如，在插入物容器内侧或者在插入物内的具有较小形状PET、具有较大CT形状的插入物在组合了CT/PET的模态系统的情况下具有特定效用。作为另一个示例，对于PET模态有用的插入物可以在更大的塑料管或者球体内侧具有非常小的PET种子或者球体，使得种子对于PET有效地是点源，但是仍然是十分少量的材料，以致于不影响插入物球体或棒的CT成像性质。
在某些实施例中，特定体模中的一个或多个插入物可以附加地含有标识物，其对成像模态是“激活的”或者“可读的”，以便通过其图像的检阅允许体模被容易地识别和/或定性和/或定量测量。例如，体模可以含有数字、条形码、二维码或其他识别标记的形式的独特ID代码，其被模制到或以其他方式固定到可以由成像模态读取的体模的部分中。例如，适当取向的字母可以通过CT侦察扫描由用户和/或成像系统容易地可读取。另一个潜在的替代是创建插入物的条形码或者数字代码修饰，例如通过穿过其钻孔或者以其他方式修饰插入物的结构。当检阅图像时，独特ID代码将是可视的，允许放射科医生或技术人员、或者成像系统检索特定(一个或多个)插入物和/或体模的性质，并且在创建或者解释图像中使用这些性质。该检索过程还可以是自动化的，由此计算机系统识别(一个或多个)插入物和/或体模并且从相关的数据库自动化地检索关于该体模的信息。还可以设想识别各种插入物和/或得到的体模的替代方式，诸如通过插入物或体模或其中的至少部分的独特形状。在某些实施例中，(一个或多个)插入物和/或体模的方面中的一些或全部可以与成像器永久地相关联，使得可以由系统技术人员或者操作者完成识别一次，并且在之后保留。还可以使用替代识别方法。
在一些非限制性实施例中，在成像程序之前、期间和/或之后，体模中的一个或多个插入物可以是可移动的或者包含可展开的部件。例如，由于提供了限制对患者的放射性曝露的方式，可展开的特征可以对于含有放射性材料的插入物特别地有用，诸如本文所描述的PET插入物。在一个实施例中，如图7所示，体模400包含含有放射性材料的插入物405，其中插入物405的纵向长度显著短于典型患者的长度，并且还可选地短于在体模内的其他插入物410。在一个示例中，对于特定扫描，插入物405与关注的区域(例如躯干、头等)近似为同长。在扫描之前，插入物405手动地或者自动地展开到位置中，使得其仅与关注的区域重合。因为插入物在长度上更短，其相较于全长的插入物可以含有更少量的放射性材料，因此限制了放射性材料对患者的总体曝露。在某些实施例中，如果在扫描期间能够移动，则可以使用甚至更短的插入物。例如，体模可以包含至少一个插入物(诸如以上讨论的更短的插入物405)，其在Z方向上以与在该相同方向上移动的成像束大致相同的步伐来移动，因此随着扫描的进行将插入物相对于成像器有效地保持在相同的位置中。以这种方法，在扫描中任何给定的点，放射性插入物总体上与身体正在被成像的部分相一致。然而，在给定的时间，插入物总体上不与身体未正在被成像的部分相一致，因此减少了身体的这些部分的放射性曝露。根据某些实施例，可以手动或者通过可以从也与成像模态通信的计算机或者技术人员接收控制命令的电机元件来完成插入物的移动。实现该相同总体效果的其他实施例也是可能的。例如，参考图8，插入物407自身可以由长的、中空的管构成，管具有其内的含有放射性材料的可移动囊409。囊409可以在插入物407内在Z方向上与该相同方向上的扫描的进行近似为序列地移动。实现相似效果的替代方法包含(单独或者与以上组合)随着扫描的进行相对于具有需要的放射性的静止的体模(或者体模的部分)移动患者。另一替代实施例包含填充有介质的插入物，介质可以接收放射性材料至插入物中的注入，其中放射性材料通过介质从插入物的一点到另一点的流动或扩散速率相似于扫描进行的速率。还可以通过将气泡或者中空球体流过填充有放射性材料的插入管来实现相似的效果。可移动插入物不限于包含放射性材料的插入物。这些各种方法还可以与CT、MR或者其他对比剂使用。插入物的被控制的运动还可以用于评估、测量、定量、定性和/或验证扫描的动力学、运动模糊，或测量扫描的速度和/或距离。插入物的移动也不限于Z方向，诸如具有非圆对称的(例如捻转杆(barber pole)或自动悬浮线圈弹簧)或静态叶片混合器配置的可旋转插入物也是有用的。插入物可以在X平面、Y平面或者更复杂的轨道或者二维或三维的图案中移动。来自可移动的体模的信息的一个潜在用途是评估成像系统的运动模糊。例如，将具有1cm直径和SUV为1的小球形的体模元件或者插入物放置在患者的胸部上可以评估在肺癌成像检查期间发生的衰减校正和运动模糊两者。如果成像过程采用运动校正(例如使用呼吸监控器)，则体模成像元件得到的图像(例如由锐度、总SUV等示出)将是运动校正算法的良好性、精确度或质量的指示。还可以指示运动校正算法是否将任何伪影或不精确性引入到测量或图像中。替代地，运动校正算法(特别是当使用迭代重构时)可以迭代操作以最大化体模元件的锐度。在替代实施例中，可以在若干厘米的直径的轨道中旋转具有SUV为1的点源(例如小球体)的插入物，使得在PET采集时间之中，其移动通过至少一个循环和可选地若干循环。这可以用于评估系统或者图像重构算法的运动模糊。
如本文所描述的，体模可以包含单独的或者与一个或多个被测量插入物组合的一个或多个测量插入物。测量插入物还可以含有具有已知性质的参考材料，并且提供与以上所描述的被测量插入物的附加于测量方面之外的大体相同的优点。此外，本公开的测量插入物提供了附加的信息收集能力，在于其可以用于主动地进行患者或者成像系统的测量。
测量插入物的一个非限制性示例是包含辐射检测性质的插入物。该插入物可以在扫描期间用于测量和跟踪患者所经受的实际辐射剂量。插入物可以采用各种物理形式，诸如作为体模的部分、放置在患者上的可穿戴背心或者毯子的部分、或者本文所描述的其他物理形式的任一个。在一个实施例中，检测辐射测量插入物是长的、均匀的管(诸如与图7-8中的插入物410形状上相似的)，例如充当离子室，沿Z方向延伸，用于整个扫描程序测量在管上的总辐射入射。在一个实施例中，此插入物可以填充有已知气体(例如标准压力和温度下的空气(STP))，并且因此还充当相对于其内容物的被测量插入物。在另一个非限制性实施例中，辐射检测插入物包含沿着插入物的Z方向间隔的系列的空间上离散的传感器。该实施例提供了允许切片接着切片地(或者至少区域接着区域地)确定入射辐射的附加优点。其他实施例包含离子室、闪烁体和纤维、固态二极管、其它电子辐射检测器、以及以上中的任意的组合。在另一个非限制性实施例中，辐射测量检测器可以是例如患者床的表面之上或者在包裹患者周围的毯子中的传感器的2D或者3D布置或者阵列。可选地，传感器的实际位置是成像扫描序列或者可以从成像扫描序列中评估。可以实时或者随后将由插入物收集的数据发送到计算机，在计算机中例如在图像消旋(image deconvolution)期间可以储存并且分析数据。可以使用该信息，例如以确定由患者和/或患者身体的某些区域所接收的实际辐射量，以测量散射和/或评估束硬化来用于图像创建。在某些实施例中，关于由患者接收的实际辐射的信息可以与预期的/预测的辐射曝露相比较，以试验预测算法的精确度并帮助开发接下来的更精确的协议。此外，关于由患者接收的辐射的信息可以被加入到患者的档案以引导对于该患者的将来的成像程序，并且帮助确保患者不被过量辐射。数据可以加入例如相关联的DICOM图像。例如，该信息可以被馈送到类似于在Couch等的美国专利申请公开2012/0150505中所公开的系统，该专利全部内容通过引用明确地并入本文。该辐射剂量估计系统可以例如使用从侦察扫描确定的扫描位置和由成像系统输出的剂量长度乘积来评估各患者身体几何结构和其他特性，以计算对各器官的辐射剂量，并且从而计算对患者的有效辐射剂量。具有在一段时间内的来自剂量测量插入物或者测量插入物的1D、2D或3D阵列的实际测量将比目前必须使用的辐射剂量估计软件提供明显更多的数据。例如，CT常常使用管流调制以减少辐射剂量。因此，管流随着管旋转且随着患者移动穿过成像器而改变。然而，因为剂量长度乘积在整个扫描中加和，可以估计其随患者和管位置的变化。在扫描期间取得独立辐射剂量测量数据的情况下，软件可以使用该附加数据来产生辐射场的更精确的角度和位置相关的估计，并且因此可以产生更精确的有效剂量估计。在一个实施例中，如由辐射检测插入物所测量的关于在扫描中的特定点处由患者接收的辐射剂量的量的数据，可以实时与用于扫描的该部分的预期量相比较，以允许成像器的成像协议和/或操作条件在运行中校正。可选地，一个或多个(一个或多个)测量插入物可以放置在成像体积之外，并且因此不接收直接的辐射而是仅接收散射的辐射。(一个或多个)位置可以是在相对于成像体积的固定和/或已知位置处。
还可以使用其他类型的测量插入物。例如，在成像程序期间测量患者或者某些身体部分或组织的运动的测量插入物可以整合到体模中。该信息可以用于确定图像中的不规则是否由患者运动引起。作为另一个示例，可以使用测量心脏活动(脉搏、ECG)的测量插入物。这些插入物可以在成像程序期间收集关于患者心脏的信息。该信息可以用于例如通过仅允许在心脏周期的某些相期间成像来控制图像采集。这些插入物还可以追溯地用于将图像放入“筐(bin)”中，以允许创建例如在许多不同的心脏周期上建立的心脏运动的复合影片。作为另一个示例，如果例如由插入物测量的体重与在第一实例中用于确定参数的体重不同(诸如如果先前的协议被重复并且患者的体重在其间已经改变，或者例如如果操作者输入了对于患者不精确的体重)，则测量患者体重的插入物可以用于确定基于体重的对比剂量或者用于调整成像参数。
图9-11示出了在其中可以使用本文所描述的扫描中体模的系统的非限制性实施例。应该理解的是，图7-9中的系统不是相互排斥或限制的，并且来自任何一个系统的元件都可以与任何其他系统组合。
图9示出了系统501的一个实施例，其中包含一个或多个被测量插入物的扫描中体模520可以用于收集关于成像程序的信息。系统包含成像模态系统505，其通过使用已知模态(例如，来自GE、东芝、日立和其他公司的商业可得的CT、MR或者PET成像器)的传统成像技术将患者成像。捕获并且显示包含如本文所描述的一个或多个整合的插入物的体模520的图像，使得操作者或者成像系统可以在必要时调整成像参数。根据某些实施例，体模图像还可以用于正在进行的或者周期的质量控制，以评估噪声和图像质量、在数据分析步骤中调整亨氏单位和/或通知图像创建过程，诸如通过使用体模或者各种插入物性质以在重构期间调整迭代的核或者次数。
图10示出了系统601的另一个实施例，其中使用了包含含有发射性元件(诸如在本文所描述的棒或者其他插入物中的一个或多个PET发射体)的一个或多个被测量插入物的扫描中体模602。该系统相似于在图7中示出的系统，但在此实施例中扫描中体模自身是能量源。
图11示出了系统701的另一个实施例，其中使用了包含一个或多个测量插入物以及潜在地一个或多个被测量插入物的扫描中体模720。系统701包含成像系统705，成像系统705通过使用已知成像器(诸如来自GE、东芝、日立和其他公司的商业可得CT、MR或者PET成像器)的传统成像技术将患者成像。系统701还可以包含辅助装置系统710，辅助装置系统710收集、积累和分析关于成像程序的其他信息，包含由扫描中体模720(或其他辅助装置)的(一个或多个)测量插入物所收集的信息。辅助装置系统710可以包含例如用户界面、具有图像分析软件的处理器和电源。辅助装置系统710可以与成像系统705通信，并且提供可以在创建和/或调整由成像系统705所输出的图像/数据中使用的数据。替代地或者附加地，辅助装置系统710可以与研究检阅系统730通信。可以诸如通过在创建图像之前调整注入器对比递送、成像器kV等，来使用来自辅助装置系统710的数据，以例如通知或者自动地影响研究协议。来自辅助装置系统的数据还可以传输到一个或多个附加系统。作为示例，由测量插入物所进行的辐射测量可以通信到类似于在Couch等人的美国专利申请公开2012/0150505(该专利通过引用并入本文)中所描述的系统，其中其可以用于校正用于该患者的测量和/或改善用于患者剂量测量的系统和算法。
如本文其他部分提到的，因为例如扫描中体模的使用涉及在技术人员部分中的将其移入和移出成像器的额外工作，因此很少使用扫描中体模。此外，通过在扫描中具有附加的吸收材料，常规的插入物可能增加对患者的辐射剂量。此外，对于许多程序，不需要体模可以提供的量化、精密度、准确性和可重复性的水平。
本文所描述的实施例可以减轻辐射剂量的增加。例如，可以使用最小尺寸的体模，诸如对于大部分体模的包含0.5cm或者0.2cm直径的元件的体模。在一些实施例中，1cm直径的段或者元件可以在各种Z轴位置处插入，以允许诸如噪声统计的其他的评估。另一个替代是包含在Z轴上连续的元件，以减少吸收材料的量并且允许材料在扫描中以足够的频率出现。在替代实施例中，扫描的至少一些并且在一些情况中尽可能多的扫描是用在体模或插入物侧上的X射线管或者其他辐射源完成的，使得辐射首先被体模/插入物吸收。
还描述了使用体模和各种成像器插入物的方法。对于扫描中体模，该方法可以包含将体模放置在有患者的成像模态内以及使用成像模态来扫描患者和体模。在一些非限制性实施例中，在将患者放置于其中时(诸如在体模是成像模态的部分时的情况下)，扫描中体模已经存在于成像模态中。在其他非限制性实施例(诸如其中体模从成像模态中是可移除的)中，可以在相同或者大致相同的时间上将患者和体模放置在成像模态中。因为可以将本公开中描述的扫描中体模配置为使得插入物是可移除的和/或可替换的，以允许体模为每个检查类型和/或患者定做，该方法还可以包含在成像程序之前将具有相同或不同成像性质的一个或多个插入物移除和/或插入到体模中。例如，容纳在成像模态的室中的插入物可以从室移除并且放置在体模中。因为由体模吸收的辐射将引起到达患者的辐射量减少，在一些非限制性实施例中，将患者成像使得辐射从体模侧或者穿过体模接近患者(是背部(假设体模在患者的下面并且患者躺在背部上))，使得体模定位在束源和患者之间。由于CT扫描需要最多180度加上束角度，因此如果此方向优选于束首先穿透患者然后穿透模体的方向，则可以可测量地降低对患者的剂量。在成像程序期间收集体模和患者的一个或多个性质。这可以包含由成像器测量的(一个或多个)被测量插入物的性质，以及由体模通过一个或多个测量插入物所测量的性质。在解释由成像程序所得到的图像时以及出于其他目的(诸如确定成像协议的精确度或者成像模态的操作条件、运行中调整或者用于将来的程序的图像参数和/或确定由患者接收的辐射剂量)可以使用关于体模或者由体模收集的信息。本公开的扫描中体模还可以在侦察扫描期间使用。作为侦察扫描的部分的本公开的体模的使用可以帮助患者对准，以确保可以正确地完成分析。
可以在成像扫描或系列的扫描之前、期间和/或之后使用来自测量体模插入物的数据或信息和/或来自成像系统的关于被测量插入物的数据和信息。例如，在实际图像或者数据测量采集之前，常常完成一些类型的或初步的测量或评估。对于CT，例如通常进行侦察扫描以确认正确的患者定位并且指定身体/台的要扫描的区域。本公开的扫描中体模可以用于提供关于系统操作(例如，基于已知插入物(特别是不在患者下面的那些插入物)的衰减)的信息。如果例如被测量插入物包含辐射测量插入物，则还可以用于评估X射线管的功能。此外，扫描中体模可以用于评估患者的呼吸、心率和/或运动，以用于设定或调整扫描或注入协议。此外，在侦察扫描期间，可以确认患者与(一个或多个)扫描中体模插入物的存在和正确的几何关系。如果插入物具有辐射检测能力，则该信息可以是特别有用的，因为插入物相对于患者的位置将影响由插入物收集的数据与患者吸收的有效剂量如何关联。测量插入物信息的附加使用可以是警告操作者或者图像系统到达了不适当的条件，例如患者对于计划的协议过大或过重。
在MR中，例如，在首先将患者插入到成像器中时，可以完成微调序列。在微调序列期间，例如，插入物可以用于测量特定吸收率(SAR)以确认正确的操作。此外，如在其他部分所描述的，(一个或多个)被测量插入物的测量可以与其已知值相比较，可以确认患者和扫描中体模之间的正确的几何关系，和/或可以进行相关测量以对扫描或注入参数提供输入。
作为另一个示例，在PET/CT成像程序中的实际PET扫描之前，CT成像器可以用于使用本公开的扫描中体模来计算PET的衰减校正映射。这可以除了本问提及的CT设置用途之外进行。该衰减映射有效地是低分辨率CT图像，并且因此本文所描述的确认和调整(包括对于亨氏单位)可以在后续PET扫描之前应用于该过程。在PET中，辐射检测测量插入物可以用于确认患者接收了适当的放射示踪剂剂量，以便避免不必要的CT。如将在阅读本公开时被本领域技术人员领会的，其他单一和组合成像模态可以采用相似或者相同的准备测量序列。
作为其他示例，在扫描期间可以利用含有类似本文所描述的插入物的(一个或多个)测量插入物的体模，以诸如通过例如测量辐射、SAR和/或患者运动来监测正在进行的成像序列。在一些实施例中，可以将该信息(诸如在正弦图的段中的剂量对管角位置和/或噪声)传输到成像器控制系统，并且可以在采集期间由成像器控制使用以自动调整图像采集过程或者协议。替代地，由(一个或多个)测量插入物收集的信息可以通过用户界面向用户显示，向用户提供采取行动所需要的信息，或者至少记录在成像采集期间存在的条件。
在扫描后或者在连续扫描之间，诸如在不同序列或者床的位置的情况下，来自被测量插入物和测量插入物两者的数据或者信息也可以以其他方式使用。例如，在CT中对于被测量插入物的“如所获取的”或者所测量的亨氏单位(HU)可以与对于那些插入物的已知HU值相比较，其差异用于估计或者评估测量辐射的能谱和/或将所测量的HU调整至校准的、调整的或实际的HU，以在图像创建和后续的量化或比较中使用。校正算法可以以各种方式施加于该信息，方式将在阅读本公开时被本领域技术人员领会。算法的类型之中有线性、逐步线性或样条转移函数(spline transfer function)。包含体模中的不同材料的多个被测量插入物的示例性优点为信息可以从体模中收集，其将允许束的有效谱和HU校正两者的估计。从体模收集的信息还可以用于移动正被显示的图像的灰度/色彩。此外，信息可以用于对于束硬化效果的识别和校正。信息还可以用作迭代重构算法的部分，其复杂版本将包含关于角辐射积分通量、噪声的信息，并且可以包含有效能谱对角度和/或位置的计算。
还可以通过本文所描述的体模的使用来收集关于患者运动的信息。例如，一个或多个几何固定的插入物可以由成像系统使用以检测患者运动。测量插入物还可以提供患者的移动或运动的主动指示。替代地，与患者一起移动的被测量插入物可以提供参考的一致点，其可以由图像生成算法用于补偿或校正对于患者运动(诸如呼吸或头部移动)的体元(图像体积元素)位置。
一个或多个旋转的、平移的或者其他移动的插入物(诸如本文所描述的插入物)可以由成像系统用作例如机械钟以给在序列中的单独的图像定时间戳(timestamp)，以确认成像系统的定时，与重构图像序列的时间线比较，评估与速度或定时有关的模糊，并且评估对成像系统的量化的与运动相关的影响。可以机动化插入物的移动，且移动的速度和几何细节由操作者控制或者在成像系统的控制之下。例如，插入物可以沿在体模内或者在体模上的轨道或通道移动。例如在超声成像中，可以由操作者手动移动插入物。插入物的移动可以与患者、成像系统或两者相关。
对来自扫描中体模的数据或信息的另一个用途是将一个或多个体模插入物的所测量的、所校准的或者实际的性质告知操作者。例如，可以在所创建的图像中将插入物的HU的数值或者成分印在适当插入物上或者靠近适当插入物。这可以允许技术人员或者医生评估图像的精确度。该信息还可以由成像系统或物理学家(physicist)或者医院QC系统用作正在进行的QC和成像器调整或预防性维护程序的部分。如果例如插入物的图像也是或者不是模糊的或者有噪声的，则在扫描中具有插入物可以帮助指示相比于模糊的其他原因的患者运动或者模糊。替代地，在患者上的插入物的重构的质量可以用于给出运动校正算法(例如对于呼吸的校正)的质量的指示。在扫描后，也可以确认和记录测量插入物(例如辐射或者SAR测量插入物)的位置，以由剂量计算或者估计软件后续使用。
为了进一步说明本文所描述的体模的利用和优势，提供以下示例。
CT肺部密度：
肺部疾病的CT评估是可以从本文所讨论的扫描中体模的使用获益的一个领域。亨氏单位刻度是指原始线性衰减系数测量的线性变换，其中在标准压力和温度(STP)下蒸馏水的放射密度定义为零亨氏单位(HU)，而在STP下空气的放射密度定义为-1000HU。因此在具有平均线性衰减系数的体元中，对应的HU值由下式给定：
其中μ水和μ空气分别是水和空气的线性衰减系数。
对于含空气的组织，正常肺成像涉及在-850至-950HU的范围内的HU值。这是相对较小的范围，并且刻度的校准点是0HU处的水以及-1000HU处(STP下)的空气。特别是为了评估患者对治疗的反应，在该范围内使CT图像包含扫描中体模插入物(例如低和超低密度泡沫)可能是有益的。这将提供一个或多个校准点，其比水可以提供的校准点远远更接近于所使用的HU区域。可以将插入物封闭或密封为具有固定量的气体(例如STP下的1个大气压)，或者开放使得其含有取决于环境条件的气体密度。对环境条件插入物的使用的优势可以是插入物将反映患者的肺中的空气压力，并且因此使用相同插入物在后续患者扫描之间的差异或调整仅表现患者组织中的改变，而不表现空气压力上的改变。此外，如果进行气体增强的对比和/或双能量肺部CT(如在2016年2月19日提交的国际申请PCT/US2016/018707中所讨论的)，则可以使用具有或不具有泡沫的具有诸如氙气或溴全氟化碳的气体密封的插入物。
CTA-CT血管造影：
在CT血管造影(特别是心脏的)中，使用测量插入物以及被测量插入物可以存在若干优势。对于循环性影片的重建，测量插入物可以用于评估心脏循环。患者运动插入物可以用于指示过度的患者移动。
可以使用具有水中变化浓度的碘的被测量插入物来校正或调整血管中碘浓度的估计。当经由图像的序列测量流动或灌注时，其可以是有用的。在评估小血管中的部分体积效应时也可以是有用的。当表征有时在动脉壁中发生的钙沉积时，具有变化浓度的钙的附加插入物或多个插入物可以是有用的。在单一能量CT的情况下，有时碘浑浊化(opacification)或HU可能类似于钙，导致错误的解释。发生这种情况的浓度将取决于所选择的束能。通过具有具有不同材料的两个或更多个插入物，操作者或成像评估程序可以指示是否可能已经发生了错误的解释，并且警告操作者或医生。在替代实施例中，可以使用双能量CT以帮助将钙与碘区分。在该实施例中，如果存在包含已知量的碘和钙的被测量插入物，或者存在具有已知量的钙和碘两者的单个插入物，则可以参考亨氏单位如在本文所讨论的来调整材料分解算法/软件。
不具有双能量的CT肾结石：
在治疗肾结石时，因为优选的治疗方法不同，期望将尿酸肾结石与非尿酸肾结石区分。如在Primak等人发表于Acad Radiol 2007年12月14(12)：1441-1447中的“Noninvasive Differentiation of Uric Acid versus Non-Uric Acid Kidney StonesUsing Dual-Energy CT”(其通过引用并入本文)中所讨论过的，当前的单能量CT区分有一些成功性，但是对普遍使用不够好。两个结石类型之间在HU中的该重叠的成因可以是在本文所讨论的HU中的变化的各种来源，包含束谱、身体习惯和/或束硬化的差异。将具有尿酸和/或草酸钙或其他结石材料的一个或多个插入物包含在扫描体积中使得可以如本文其他部分所讨论的来评估或移除这些影响可以是有益的。如本文其他部分所讨论的双能量CT可以受益于具有不同原子性质(例如在该情况下是草酸钙和尿酸晶体)的插入物的体模，以便改善在双能量CT成像系统的确定中的精确度或者置信度。此外，具有相关材料的扫描中体模插入物可以允许以更低的辐射剂量扫描的诊断，因为更高噪声的HU测量将仍然是充分的。
PET&PET-CT：
对于PET扫描，标准化摄取值(SUV)上的改变通常用于表征肿瘤对治疗的反应。存在的问题是，SUV可以基于许多因素而变化，包含例如运动、衰减校正、剂量和系统校准以及自剂量的给药以来的时间。如本文所讨论的具有一个或多个被测量放射性插入物的扫描中体模可以提供已知量的放射性，并且允许补偿或识别变化的来源(除了给药放射性药物剂量的不精确度或者在不同扫描之间的摄取持续时间上的改变)中的一些。此外，CT扫描中体模的优势适用于由CT完成的衰减校正。
PET-MR：
对于PET-MR，上述关于对于PET使用扫描中体模的优势也适用于PET-MR。此外，使用MR活性被测量插入物存在优势，例如在如在“Improvements in Diagnostic Accuracywith Quantitative Dynamic Contrast Enhanced MRI；Pineda；奖项号：W81XWH-11-1-0042；报告日：December 2012”和Jansen等人在AJR：193，2009年9月的“Kinetic Curves ofMalignant Lesions Are Not Consistent Across MRI Systems：Need for ImprovedStandardization of Breast Dynamic Contrast-Enhanced MRI Acquisition”(两者均通过引用并入本文)中所讨论的MR对比剂的不同浓度的情况下。当进行狄克逊序列或类似序列以用于PET图像的衰减校正时，第三类型的插入物可以包含与骨骼相似行为的材料和原子。因为采用MR通常比CT更难以进行适当的衰减校正，具有放射性PET插入物在PET-MR中甚至可以更有价值。
虽然为了说明的目的已经详细描述了各种实施例，但是应当理解的是，这样的细节仅仅是为了该目的，并且本公开不限于所公开的实施例，而是相反地，旨在覆盖修改和等效布置。例如，应当理解的是，本公开预期，在可能的范围内任何实施例中的一个或多个特征可以与任何其他实施例中的一个或多个特征组合。

Claims (33)

1.在成像程序期间使用的扫描中体模，所述体模包括：
至少一个测量插入物。
2.如权利要求1所述的扫描中体模，还包括至少一个被测量插入物。
3.如权利要求2所述的扫描中体模，其中所述被测量插入物包括放射性材料。
4.如权利要求3所述的扫描中体模，其中所述放射性材料是正电子发射体。
5.如权利要求3所述的扫描中体模，其中包括所述放射性材料的所述被测量插入物的长度短于所述体模的至少一个其他被测量插入物的长度。
6.如权利要求3所述的扫描中体模，其中包括所述放射性材料的所述被测量插入物配置为随着所述成像程序的发生沿所述体模的Z轴移动。
7.如权利要求3所述的扫描中体模，其中包括所述放射性材料的所述被测量插入物包括含有所述放射性材料的囊，其中所述囊配置为随着所述成像程序的发生沿所述被测量插入物的Z轴移动。
8.如权利要求3所述的扫描中体模，其中选择所述放射性材料从而在标称患者剂量和体重下表现近似为1的标准化摄取值的活性。
9.如权利要求3所述的扫描中体模，还包括第二被测量插入物，所述第二被测量插入物包括低密度泡沫、极低密度泡沫以及X射线活性气体中的至少一种。
10.如权利要求3所述的扫描中体模，还包括由充水管构成的第二被测量插入物。
11.如权利要求1所述的扫描中体模，其中所述测量插入物包含辐射检测性质。
12.如权利要求11所述的扫描中体模，其中所述测量插入物配置为在所述成像程序期间测量入射在所述插入物上的总辐射。
13.如权利要求11所述的扫描中体模，其中所述测量插入物包括沿所述插入物的长度间隔的系列的空间编码的辐射传感器。
14.如权利要求1所述的扫描中体模，其中所述测量插入物能够测量所述成像程序期间的患者运动、所述成像程序期间的患者心脏活动、所述成像程序期间的辐射曝露以及患者体重中的至少一个。
15.如权利要求1所述的扫描中体模，其中所述体模与计算机通信，并且所述体模配置为将由所述测量插入物所收集的信息传输到所述计算机。
16.如权利要求11所述的扫描中体模，还包括被测量插入物。
17.如权利要求16所述的扫描中体模，其中所述被测量插入物包括低密度泡沫、极低密度泡沫以及X射线活性气体中的至少一种。
18.如权利要求17所述的扫描中体模，其中所述被测量插入物包括极低密度泡沫。
19.在成像程序中使用的扫描中体模，所述体模包括：
包括放射性材料的被测量插入物。
20.如权利要求19所述的扫描中体模，其中包括所述放射性材料的所述被测量插入物配置为随着所述成像程序的发生沿所述体模的Z轴移动。
21.如权利要求19所述的扫描中体模，其中包括所述放射性材料的所述被测量插入物配置为沿所述体模的Z轴是不均匀的。
22.如权利要求19所述的扫描中体模，还包括第二被测量插入物，所述第二被测量插入物包含低密度泡沫、极低密度泡沫、X射线活性气体以及水中的至少一种。
23.如权利要求22所述的扫描中体模，还包括测量插入物。
24.如权利要求23所述的扫描中体模，其中所述测量插入物包含辐射检测性质。
25.如权利要求23所述的扫描中体模，其中所述测量插入物能够测量所述成像程序期间的患者运动、所述成像程序期间的患者心脏活动以及患者体重中的至少一个。
26.如权利要求1-25中任一项所述的扫描中体模，其中所述插入物中的至少一个是从所述扫描中体模可移除的。
27.如权利要求1-26中任一项所述的扫描中体模，其中所述插入物中的至少一个永久固定到所述体模或者所述体模内。
28.成像模态系统，包括：
成像模态；以及
如权利要求1-27中任一项所述的扫描中体模。
29.如权利要求28所述的成像模态系统，其中所述成像模态系统是选自组合了PET/CT的模态和组合了PET/MR的模态的组合成像模态系统。
30.如权利要求28所述的成像模态系统，还包括辅助装置系统，所述辅助装置系统接收由所述扫描中体模的测量插入物所测量的信息。
31.方法，包括：
将患者放置于成像模态系统的成像模态内，其中所述成像模态还含有如权利要求1-27中任一项所述的扫描中体模；
使用所述成像模态成像所述患者和所述扫描中体模。
32.如权利要求31所述的方法，还包括在对所述患者和所述扫描中体模进行成像之前从所述扫描中体模移除至少一个插入物或者将至少一个插入物插入到所述扫描中体模中。
33.方法，包括：
将患者放置于成像模态系统的成像模态内，其中所述成像模态还含有如权利要求1-27中任一项所述的扫描中体模；
使用所述成像模态进行侦察扫描。
CN201680022583.5A 2015-02-27 2016-02-26 与多个成像模态使用的量化体模 Pending CN107530041A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562121835P 2015-02-27 2015-02-27
US62/121,835 2015-02-27
PCT/US2016/019893 WO2016138449A1 (en) 2015-02-27 2016-02-26 Quantification phantom for use with multiple imaging modalities

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107530041A true CN107530041A (zh) 2018-01-02

Family

ID=56789781

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680022583.5A Pending CN107530041A (zh) 2015-02-27 2016-02-26 与多个成像模态使用的量化体模

Country Status (6)

Country Link
US (2) US10507003B2 (zh)
EP (1) EP3261542A4 (zh)
JP (1) JP2018511791A (zh)
KR (1) KR20170120154A (zh)
CN (1) CN107530041A (zh)
WO (1) WO2016138449A1 (zh)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2547727B (en) * 2016-02-29 2022-05-04 Gold Standard Phantoms Ltd Perfusion phantom
KR101789421B1 (ko) * 2016-05-17 2017-10-23 가톨릭대학교 산학협력단 다중 인공물 보정 자기공명영상 및 컴퓨터단층촬영 성능평가용 팬텀
EP3544509A4 (en) * 2016-11-23 2020-06-03 Gammex, Inc. AUTOMATED PHANTOM DETECTION AND IDENTIFICATION
JP7150234B2 (ja) * 2017-01-10 2022-10-11 メディア株式会社 骨密度測定システム
US20190374659A1 (en) * 2017-06-08 2019-12-12 Synaptive Medical Inc. System and method for imaging macrophage activity using delta relaxation enhanced magnetic resonance imaging
EP3421086B1 (en) * 2017-06-28 2020-01-15 OptiNav Sp. z o.o. Determination of geometrical information about a medical treatment arrangement comprising a rotatable treatment radiation source unit
US20200412541A1 (en) * 2018-01-27 2020-12-31 Redrock Biometrics Inc Authentication ledger interactions for decentralized biometric authentication
WO2019144948A1 (en) 2018-01-27 2019-08-01 Redrock Biometrics Inc Decentralized biometric authentication platform
KR101982435B1 (ko) * 2018-01-29 2019-05-24 한국표준과학연구원 의료 영상 길이 측정 표준용 팬텀
US11051782B1 (en) * 2018-02-23 2021-07-06 Robert Edwin Douglas Image quality by incorporating data unit assurance markers
GB2570011B (en) * 2018-03-23 2020-10-21 Gold Standard Phantoms Ltd A phantom for multi-parametric calibration
US10859508B2 (en) 2018-05-29 2020-12-08 Board Of Regents, The University Of Texas System Devices and methods for evaluation of deformable image registration (DIR) systems
KR102235880B1 (ko) * 2019-03-05 2021-04-05 한국표준과학연구원 부착형 팬텀을 이용한 의료 영상 보정 장치 및 방법
US10682115B1 (en) * 2019-05-02 2020-06-16 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Light weight positron emission tomography phantom
DE102019207419B3 (de) * 2019-05-21 2020-10-29 Siemens Healthcare Gmbh Verfahren zur Generierung von Bilddaten, Computertomographie-System und Computerprogrammprodukt
CO2019005450A1 (es) * 2019-05-24 2019-08-20 Univ Los Andes Fantoma de calibración y diagnóstico
CN113330483A (zh) 2019-09-18 2021-08-31 拜耳公司 由监督学习训练的预测模型预测磁共振成像图像
CN113329688B (zh) 2019-09-18 2023-11-28 拜耳公司 用于确定组织体素的特征的方法、系统和计算机可读介质
CN112535488A (zh) 2019-09-23 2021-03-23 佳能医疗系统株式会社 解析装置
US11163030B2 (en) * 2019-11-27 2021-11-02 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Biomarker-consistent phantom for multiple imaging modalities
US11501436B2 (en) * 2020-01-07 2022-11-15 Cleerly, Inc. Systems, methods, and devices for medical image analysis, diagnosis, risk stratification, decision making and/or disease tracking
JP2023523798A (ja) 2020-04-30 2023-06-07 バイエル・ヘルスケア・エルエルシー 流体注入のために患者の健康を保護するためのシステム、デバイス、および方法
CN113671455A (zh) * 2021-09-07 2021-11-19 辽宁工程技术大学 一种中高轨道sar卫星几何定位精度仿真分析方法
EP4215116A1 (en) * 2022-01-20 2023-07-26 Ecential Robotics Device for an x-ray imaging system

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4233507A (en) * 1979-05-07 1980-11-11 General Electric Company Computer tomography table containing calibration and correlation samples
US4499375A (en) * 1982-05-10 1985-02-12 Jaszczak Ronald J Nuclear imaging phantom
US20030021749A1 (en) * 2000-12-18 2003-01-30 Yeung Alex Wah Hin Treatment of cancer and other diseases by administration of positron-emitting radiopharmaceuticals
US20040167387A1 (en) * 2003-02-21 2004-08-26 Wollenweber Scott David Methods and apparatus for improving image quality
US20080240364A1 (en) * 2007-03-29 2008-10-02 Main William T Phantom insert for quality assurance
US20080298540A1 (en) * 2007-05-29 2008-12-04 Mcgill University Deformable phantom apparatus
US20100167251A1 (en) * 2007-06-03 2010-07-01 The Regents Of The University Of California Human torso phantom for imaging of heart with realistic modes of cardiac and respiratory motion
US20130033700A1 (en) * 2011-08-05 2013-02-07 Abdelbasset Hallil Radiation dosimeter with localization means and methods
US20130228696A1 (en) * 2009-08-27 2013-09-05 Douglas S. McGregor Gas-filled neutron detectors and imaging system and array of such detectors

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2116001B (en) * 1981-12-23 1985-10-16 Gen Electric Radioactive test body
US4724110A (en) 1983-11-28 1988-02-09 Arnold Ben A Method of making a test phantom
US4782502A (en) * 1986-10-01 1988-11-01 Schulz Eloy E Flexible calibration phantom for computer tomography system
JP2778707B2 (ja) * 1988-11-16 1998-07-23 株式会社東芝 断層画像診断装置
US5521955A (en) * 1992-05-29 1996-05-28 Ge Yokogawa Medical Systems, Limited Method for quantitatively determining bone mineral mass by CT system
US5506884A (en) * 1995-08-25 1996-04-09 Phantom Laboratory, Incorporated Radiation phantom and test methods employing the same
US5841835A (en) 1997-03-31 1998-11-24 General Electric Company Apparatus and method for automatic monitoring and assessment of image quality in x-ray systems
FR2849697B1 (fr) 2003-01-07 2005-03-18 Centre Nat Rech Scient Dosimetre temps reel radio-transparent pour les procedures radiologiques interventionnelles
US6987270B2 (en) * 2003-05-07 2006-01-17 General Electric Company Method to account for event losses due to positron range in positron emission tomography and assay of positron-emitting isotopes
DE10333295A1 (de) * 2003-07-22 2005-02-24 Siemens Ag Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Patientenlagerungstich
US20130006649A1 (en) * 2008-09-26 2013-01-03 Vasu Rangadass System and Method Healthcare Diagnostics and Treatment
US8186880B1 (en) * 2008-11-27 2012-05-29 Arnold Ben A Extended and fixed INTable simultaneously imaged calibration and correction methods and references for 3-D imaging devices
US20130195255A1 (en) * 2010-05-12 2013-08-01 Ricardo Avila Calibration Phantom Device and Analysis Methods
EP2648621B1 (en) 2010-12-08 2018-07-04 Bayer HealthCare, LLC Generating a suitable model for estimating patient radiation dose resulting from medical imaging scans
WO2012155137A2 (en) 2011-05-12 2012-11-15 The Regents Of The University Of California Radiographic phantom apparatuses
US20140142207A1 (en) 2012-05-24 2014-05-22 Lawrence Livermore National Security, Llc Ultra low density biodegradable shape memory polymer foams with tunable physical properties
DE102013219117A1 (de) * 2013-09-24 2015-03-26 Siemens Aktiengesellschaft Korrektur von kapazitiv aufgenommenen EKG-Signalen in Verbindung Messungen mit einem medizinischen bildgebenden Untersuchungsgerät
KR101943247B1 (ko) * 2014-12-30 2019-01-28 한국표준과학연구원 다목적, 다중융합영상을 위한 모듈단위 매핑팬텀
EP3258850B1 (en) 2015-02-20 2020-06-24 Bayer HealthCare LLC Contrast imaging agent with dissolved gas-evolving fluid

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4233507A (en) * 1979-05-07 1980-11-11 General Electric Company Computer tomography table containing calibration and correlation samples
US4499375A (en) * 1982-05-10 1985-02-12 Jaszczak Ronald J Nuclear imaging phantom
US20030021749A1 (en) * 2000-12-18 2003-01-30 Yeung Alex Wah Hin Treatment of cancer and other diseases by administration of positron-emitting radiopharmaceuticals
US20040167387A1 (en) * 2003-02-21 2004-08-26 Wollenweber Scott David Methods and apparatus for improving image quality
US20080240364A1 (en) * 2007-03-29 2008-10-02 Main William T Phantom insert for quality assurance
US20080298540A1 (en) * 2007-05-29 2008-12-04 Mcgill University Deformable phantom apparatus
US20100167251A1 (en) * 2007-06-03 2010-07-01 The Regents Of The University Of California Human torso phantom for imaging of heart with realistic modes of cardiac and respiratory motion
US20130228696A1 (en) * 2009-08-27 2013-09-05 Douglas S. McGregor Gas-filled neutron detectors and imaging system and array of such detectors
US20130033700A1 (en) * 2011-08-05 2013-02-07 Abdelbasset Hallil Radiation dosimeter with localization means and methods

Also Published As

Publication number Publication date
US11246558B2 (en) 2022-02-15
EP3261542A4 (en) 2019-01-16
KR20170120154A (ko) 2017-10-30
JP2018511791A (ja) 2018-04-26
US20180242944A1 (en) 2018-08-30
WO2016138449A1 (en) 2016-09-01
US10507003B2 (en) 2019-12-17
EP3261542A1 (en) 2018-01-03
US20200146647A1 (en) 2020-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107530041A (zh) 与多个成像模态使用的量化体模
US7468513B2 (en) Fast dynamic imaging protocol using a multi-head single photon emission computed tomography system
Bettinardi et al. Performance evaluation of the new whole-body PET/CT scanner: Discovery ST
CN101861185B (zh) 放射线治疗计划装置以及放射线治疗计划方法
Boellaard et al. The Netherlands protocol for standardisation and quantification of FDG whole body PET studies in multi-centre trials
JP5155304B2 (ja) 撮像基準の幾何解析に基づく、４次元ｃｔの呼吸位相への遡及的ソーティング
JP4782680B2 (ja) Ｐｅｔ−ｃｔシステムにおける較正画像アライメント装置及び方法
CN103260522A (zh) 用于ct-mri和核混合成像、交叉校准以及性能评估的设备
US20130131422A1 (en) Systems and methods for communicating dose calibration information
WO2009009223A2 (en) Co-registration for dual pet-transrectal ultrasound (pet-trus) prostate imaging
Dolovich et al. Positron emission tomography (PET) for assessing aerosol deposition of orally inhaled drug products
Alqahtani et al. Optimization of 99mTc whole‐body SPECT/CT image quality: A phantom study
Boellaard Methodological aspects of multicenter studies with quantitative PET
US20080319305A1 (en) Method for determining at least one pet parameter
JP2004313785A (ja) 断層撮影システム及びｘ線投影システムの組み合わせ装置
JP6975329B2 (ja) 動く物体のｐｅｔデータの減衰補正
Zaidi Optimisation of whole-body PET/CT scanning protocols
Olaya D et al. Determination of spatial resolution of positron emission tomograph of clear PET-XPAD3/CT system
Teräs Performance and methodological aspects in positron emission tomography
Schwahofer et al. On the feasibility of performing dosimetry in target and organ at risk using polymer dosimetry gel and thermoluminescence detectors in an anthropomorphic, deformable, and multimodal pelvis phantom
Hansen et al. Special Considerations in Pediatric Nuclear Medicine
WO2022073744A1 (en) System and method for automated patient and phantom positioning for nuclear medicine imaging
CN101536913B (zh) 校正多模态成像数据的方法和装置
Cebula Design and Evaluation of Novel SPECT Systems for Organ Specific Imaging
CN116898468A (zh) D-spect系统的动态质控方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180102

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication