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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich allgemein auf das CT-Abbilden und, mehr im Besonderen, ein Phantom zum Kalibrieren eines CT-Spektralabbildungssystems.
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Typischerweise emittiert in CT-Abbildungssystemen eine Röntgenstrahlquelle einen fächerförmigen Strahl zu einer Person oder einem Gegenstand, wie einem Patienten oder einem Gepäckstück. Im Folgenden sollen die Begriffe „Person” und „Gegenstand” irgendeine Sache einschließen, die abgebildet werden kann. Der Strahl, nachdem er durch die Person geschwächt worden ist, trifft auf eine Anordnung von Strahlungsdetektoren. Die Intensität der geschwächten Strahlung, die von der Detektoranordnung empfangen wird, ist typischerweise abhängig von der Schwächung der Röntgenstrahlen durch die Person. Jedes Detektorelement der Detektoranordnung erzeugt ein separates elektrisches Signal, das den geschwächten Strahl, der von jedem Detektorelement empfangen wird, anzeigt. Die elektrischen Signale werden zu einem Datenverarbeitungssystem zur Analyse übertragen, das schließlich ein Bild erzeugt.
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Im Allgemeinen werden die Röntgenstrahlquelle und die Detektoranordnung um das Gerüst bzw. Gantry innerhalb einer Abbildungsebene und um die Person herum rotiert. Röntgenstrahlquellen schließen typischerweise Röntgenstrahlröhren ein, die den Röntgenstrahl an einem Brennpunkt emittieren. Die Detektoranordnung ist typischerweise aus einer Vielzahl von Detektormodulen hergestellt. Daten, die die Intensität des empfangenen Röntgenstrahls an jedem der Detektorelemente repräsentieren, werden über einen Bereich von Gerüstwinkeln gesammelt. Die Daten werden schließlich zum Bilden einer Abbildung verarbeitet.
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Konventionelle Computertomografie(CT)-Systeme emittieren einen Röntgenstrahl mit einem polychromatischen Spektrum. Die Röntgenstrahlschwächung jedes Materials in der Person hängt von der Energie des emittierten Röntgenstrahls ab. Werden die CT-Projektionsdaten bei mehreren Röntgenstrahl-Energieniveaus oder Spektren gesammelt, dann enthalten die Daten zusätzliche Information über die abgebildete Person oder den abgebildeten Gegenstand, die in einer konventionellen CT-Abbildung nicht enthalten ist. So können, z. B., CT-Spektraldaten benutzt werden, um ein neues Bild mit Röntgenstrahlen-Schwächungskoeffizienten äquivalent einer ausgewählten monochromatischen Energie zu erzeugen. Ein solches monochromatisches Bild schließt Bilddaten ein, bei denen die Intensitätswerte der Voxels zugeordnet werden, als würde ein CT-Bild durch Sammeln von Projektionsdaten von der Person mit einem monochromatischen Röntgenstrahl erzeugt.
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Eine prinzipielle Aufgabe des energieempfindlichen Abtastens ist es, diagnostische CT-Abbildungen zu erhalten, die Information (Kontrasttrennung, Materialspezifität usw.) innerhalb der Abbildung durch Benutzen von zwei oder mehr Abtastungen in verschiedenen chromatischen Energiezuständen fördern. Es wurde ein Anzahl von Techniken vorgeschlagen, um ein energieempfindliches Abtasten zu erzielen, einschließlich des Sammelns von zwei oder mehr Abtastungen von entweder (1) Rücken-zu-Rücken nacheinander in der Zeit, wobei die Abtastungen mehrere Rotationen des Gerüstes um die Person erfordern, oder (2) alternierend als eine Funktion des Rotationswinkels, was eine Rotation um die Person erfordert, bei der die Röhre bei, z. B., Potenzialen von 80 kVp und 140 kVp betrieben wird.
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Hochfrequenzgeneratoren haben es ermöglicht, das kVp-Potenzial der hochfrequenten elektromagnetischen Energieprojektionsquelle auf alternierende Ansichten zu schalten. Als ein Resultat können Daten für zwei oder mehr energieempfindliche Abtastungen in einer temporär alternierenden Weise statt durch zwei separate Abtastungen erhalten werden, die mehrere Sekunden im Abstand vorgenommen werden, wie dies typischerweise mit der früheren CT-Technologie der Fall war. Die Daten der alternierenden Projektion können weiter registriert werden, sodass die gleichen Pfadlängen bei jedem Energieniveau definiert sind, wozu man, z. B., eine gewisse Form der Interpolation benutzt. CT-Spektraldaten erleichtern eine bessere Unterscheidung von Geweben, machen es einfacher, zwischen Materialien, wie Geweben, zu unterscheiden, die, z. B., Calcium und Iod enthalten.
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Es ist wichtig, dass das CT-Spektralsystem Materialdichte-Abbildungen liefert, die genau sind. Dem entsprechend benötigen CT-Spektralsysteme eine Kalibrierung, um die Genauigkeitsanforderungen für verschiedene Materialabbildungen zu erfüllen. Bekannte Kalibrierungsverfahren für die Materialdomäne schließen das Erzeugen einzelner Materialphantome für eine Vielfalt von Materialien und das separate Analysieren jedes einzelnen ein. Diese individuellen Materialphantome werden im Allgemeinen unmittelbar vor dem Kalibrieren erzeugt und sie werden nach dem Kalibrieren verworfen, da sie nicht gespeichert werden können. Das für ein Material erzeugte Phantom kann von dem für das gleiche Material zu einer anderen Zeit und durch einen anderen Techniker erzeugte Phantom variieren. Es mag außerdem schwierig sein, ein CT-Spektralsystem für verschiedene Patientengrößen unter Benutzung solcher Phantome zu kalibrieren.
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Röntgenstrahl- oder CT-Phantome für nicht-spektrale CT-Abbildungssysteme können hergestellt werden, die eine lange Zeit erhalten bleiben. Solche Phantome umfassen typischerweise synthetische Materialien, die konfiguriert sind, die Röntgenstrahlschwächung von klinisch relevanten Materialien, wie Iod, Fett, Wasser, Calcium und Ähnlichen, in Hounsfield-Einheiten (HU) nachzuahmen. Diese synthetischen Materialphantome ahmen jedoch die gleichen Materialien in spektralen CT-Abbildungssystemen nicht genau nach. So wurde, z. B., Polytetrafluorethylen (PTFE) oder ein ähnliches Material in der Abbildungsdomäne eingesetzt, um den HU-Bereich von Calcium zu simulieren. In der Materialdomäne simuliert PTFE Calcium nicht.
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Es wäre daher erwünscht, ein Phantom für die spektrale CT zu entwerfen, das die obenerwähnten Nachteile überwindet.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Aspekt schließt ein Phantom ein Gehäuse ein, das ein inneres Volumen umschließt und eine Vielzahl von darin ausgebildeten Durchgängen aufweist, worin jeder Durchgang strömungsmittelmäßig von dem inneren Volumen isoliert ist. Ein erster Einsatz ist eingeschlossen und konfiguriert, um in einem ersten Durchgang der Vielzahl von Durchgängen angeordnet zu werden und er umfasst ein erstes Material, das eine bekannte Materialdichte von einem von Iod, Hydroxyapatit (HAP), Tricalciumphosphat (TCP), Körperfett, fettige Plaque, Natriumchlorid (NaCl), Gold (Au) und Eisen (Fe) aufweist. Ein zweiter Einsatz ist auch eingeschlossen und konfiguriert, in einem zweiten Durchgang der Vielzahl von Durchgängen angeordnet zu sein und er umfasst ein zweites Material, das eine bekannte Materialdichte von einem von Iod, Hydroxyapatit (HAP), Tricalciumphosphat (TCP), Körperfett, fettiger Plaque, Natriumchlorid (NaCl), Gold (Au) und Eisen aufweist. Die bekannte Materialdichte des zweiten Materials ist eine von einer unterschiedlichen Materialdichte eines gleichen Materials wie das erste Material und einer bekanten Materialdichte eines anderen Materials als das erste Material.
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Gemäß einem anderen Aspekt schließt eine Vorrichtung ein Gehäuse ein, in dem ein Paar von Schlitzen ausgebildet ist und das ein inneres Volumen aufweist, das hermetisch von dem Paar von Schlitzen abgedichtet ist. Ein erster Materialeinsatz ist konfiguriert, in einem der Paare von Schlitzen angeordnet zu sein und er umfasst eine erste Dichte eines ersten Materials, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Iod, Hydroxyapatit (HAP), Tricalciumphosphat (TCP), Körperfett, fettige Plaque, Natriumchlorid (NaCl), Gold (Au) und Eisen (Fe). Ein zweiter Materialeinsatz ist konfiguriert, in einem anderen des Paares von Schlitzen angeordnet zu sein und er umfasst eine bekannte Dichte eines zweiten Materials, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Iod, Hydroxyapatit (HAP), Tricalciumphosphat (TCP), Körperfett, fettige Plaque, Natriumchlorid (NaCl), Gold (Au) und Eisen (Fe). Das zweite Material ist eines von einem unterschiedlichen Material als das erste Material und eines gleichen Materials, wie das erste Material.
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Gemäß noch einem anderen Aspekt schließt ein Phantom zur Kalibrierung für das spektrale CT-Abbilden eine Umhüllung ein, die ein Volumen einschließt und eine Vielzahl von darin ausgebildeten Durchgängen aufweist, wobei das Volumen hermetisch gegen die Vielzahl von Durchgängen abgedichtet ist. Ein erster Einsatz ist konfiguriert, in einem ersten Durchgang der Vielzahl von Durchgängen angeordnet zu sein und er umfasst eine bekannte Dichte eines ersten Materials, umfassend eines von Iod, Hydroxyapatit (HAP), Tricalciumphosphat (TCP), Körperfett, fettige Plaque, Natriumchlorid (NaCl), Gold (Au) und Eisen (Fe). Ein zweiter Einsatz ist konfiguriert, in einem zweiten Durchgang der Vielzahl von Durchgängen angeordnet zu sein und er umfasst eine bekannte Dichte eines zweiten Materials, das sich von dem ersten Material unterscheidet und eines von Iod, Hydroxyapatit (HAP), Tricalciumphosphat (TCP), Körperfett, fettiger Plaque, Natriumchlorid (NaCl), Gold (Au) und Eisen (Fe) umfasst. Eine Hülse mit einer Öffnung darin ist konfiguriert, das Gehäuse aufzunehmen.
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Verschiedene andere Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen deutlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die Zeichnung veranschaulicht bevorzugte Ausführungsformen, die derzeit zum Ausführen der Erfindung vorgesehen sind.
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In der Zeichnung:
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ist 1 eine Bildansicht eines CT-Abbildungssystems;
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ist 2 ein schematisches Blockdiagramm des in 1 veranschaulichten Systems;
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ist 3 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer CT-System-Detektoranordnung;
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ist 4 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Detektors;
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ist 5 eine perspektivische Ansicht eines Spektral-CT-Phantoms gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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ist 6 eine Draufsicht des Spektral-CT-Phantoms von 5 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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ist 7 eine Draufsicht des Spektral-CT-Phantoms von 5 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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ist 8 eine Draufsicht des Spektral-CT-Phantoms von 5 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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ist 9 eine Bildansicht eines CT-Systems zum Einsatz in einem System zur nicht-invasiven Gepäckinspektion.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die Betriebsumgebung der Erfindung wird mit Bezug auf ein Computertomografie(CT)-System mit vierundsechzig Schichten beschrieben. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass die Erfindung gleichermaßen zum Gebrauch mit anderen Multischicht-Konfigurationen anwendbar ist. Außerdem wird die Erfindung mit Bezug auf den Nachweis und die Umwandlung von Röntgenstrahlen beschrieben. Der Fachmann wird erkennen, dass die Erfindung gleichermaßen für den Nachweis und die Umwandlung anderer hochfrequenter elektromagnetischer Energie anwendbar ist. Die Erfindung wird mit Bezug auf einen CT-Scanner einer „dritten Generation” beschrieben, doch ist sie gleichermaßen bei anderen CT-Systemen anwendbar.
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Zusätzlich bieten gewisse Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Systeme, Verfahren und Computerinstruktionen zum Analysieren von Multi-Energiedaten, wie, z. B., dualen Energiedaten. Gewisse Multi-Energiedaten können in spektralen Abbildungssystemen, wie, z. B., Photonenzählsystemen, benutzt werden. Duale Energiedaten, die eine Art von Multi-Energiedaten sind, können in monochromatischen Abbildungen, Materialdichte-Abbildungen und/oder effektiven Z-Abbildungen verkörpert sein. Während viele der hierin beschriebenen Ausführungsformen in Verbindung mit dualen Energiedaten erläutert sind, sind die Ausführungsformen nicht auf duale Energiedaten beschränkt und können in Verbindung mit anderen Arten von Multi-Energiedaten benutzt werden, wie der Fachmann erkennen wird. Während viele der Ausführungsformen, die hierin erläutert sind, eine interessierende Region beschreiben, die in einer Abbildung ausgewählt werden kann, kann auch ein interessierendes Volumen in einer Abbildung ausgewählt werden, wie der Fachmann erkennen wird.
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In 1 ist ein ein Gerüst 12 einschließendes Computertomografie(CT)-Abbildungssystem 10 gezeigt, das für einen CT-Scanner einer „dritten Generation” repräsentativ ist. Das Gerüst 12 hat eine Röntgenstrahlenquelle 14, die einen Strahl von Röntgenstrahlen in Richtung auf eine Detektorbaueinheit oder einen Kollimator 16 auf der gegenüberliegenden Seite des Gerüstes 12 projiziert. Die Detektorbaueinheit 16 ist, wie in 2 gezeigt, aus einer Vielzahl von Detektoren 18 und Datenerfassungssystemen (DAS) 20 gebildet. Die Vielzahl von Detektoren 18 nimmt die projizierten Röntgenstrahlen 22, die durch einen Patienten 24 hindurchgehen, wahr und DAS 20 wandelt die Daten in digitale Signale zur nachfolgenden Verarbeitung um. Jeder Detektor erzeugt ein analoges elektrisches Signal, das die Intensität eines auftreffenden Röntgenstrahles und somit den geschwächten Strahl repräsentiert, wie er durch den Patienten 24 hindurchgeht. Während einer Abtastung zum Erwerben von Röntgenstrahlen-Projektionsdaten rotieren das Gerüst 12 und die darauf montierten Komponenten um ein Rotationszentrum 26.
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Die Rotation des Gerüstes 12 und der Betrieb der Röntgenstrahlenquelle 14 werden durch einen Regelmechanismus 28 des CT-Systems 10 beherrscht. Der Regelmechanismus 28 schließt einen Röntgenstrahlenregler 30, der Energie- und Zeitgeber-Signale an eine Röntgenstrahlenquelle 14 gibt, und einen Gerüstmotorregler 32 ein, der die Rotationsgeschwindigkeit und Position des Gerüstes 12 regelt. Eine Vorrichtung 34 zum Rekonstruieren einer Abbildung empfängt die gesammelten und digitalisierten Röntgenstrahldaten von dem DAS 20 und führt eine Hochgeschwindigkeits-Rekonstruktion durch. Die rekonstruierte Abbildung wird als eine Eingabe an einen Computer 36 gelegt, der die Abbildung in einer Massenspeichervorrichtung 38 speichert.
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Computer 36 empfängt auch Anweisungen und Abtastparameter von einer Bedienungsperson über eine Konsole 40, die eine gewisse Form eines Bedienungsperson-Interface hat, wie eine Tastatur, eine Maus, einen mittels Stimme aktivierten Regler oder irgendeine andere Eingabevorrichtung. Eine dazugehörige Anzeige 42 gestattet es der Bedienungsperson, die rekonstruierte Abbildung und andere Daten vom Computer 36 zu beobachten. Die von der Bedienungsperson gelieferten Anweisungen und Parameter werden vom Computer 36 benutzt, um Regelsignale und Information an das DAS 20, den Röntgenstrahlenregler 30 und Gerüstmotorregler 32 zu geben. Zusätzlich betreibt Computer 36 einen Tischmotorregler 44, der einen motorisierten Tisch 46 regelt, um einen Patienten 24 und das Gerüst 12 zu positionieren. Insbesondere bewegt Tisch 46 Patienten 24 gänzlich oder teilweise durch eine Gerüstöffnung 48 von 1.
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Wie in 3 gezeigt, schließt die Detektorbaueinheit 16 Schienen 50 ein, zwischen denen kollimierende Schaufeln oder Platten 52 angeordnet sind. Die Platten 52 sind angeordnet, um Röntgenstrahlen 22 zu kollimieren, bevor diese Strahlen auf, z. B., Detektor 18 von 4 auftreffen, der auf der Detektoranordnung 16 angeordnet ist. In einer Ausführungsform schließt Detektoranordnung 16 siebenundfünfzig Detektoren 18 ein, wobei jeder Detektor 18 eine Anordnungsgröße von 64×22 Pixelelementen 54 aufweist. Als ein Resultat hat die Detektoranordnung 16 vierundsechzig Reihen und neunhundertundzwölf Spalten (22 × 57 Detektoren), die es gestatten, dass mit jeder Rotation des Gerüstes 12 vierundsechzig gleichzeitige Datenschichten gesammelt werden.
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In 4 schließt Detektor 18 DAS 20 ein, wobei jeder Detektor 18 eine Anzahl von Detektorelementen 54 einschließt, die in Packung 56 angeordnet sind. Detektoren 18 schließen Stifte 58 ein, die innerhalb der Packung 56 relativ zu den Detektorelementen 54 angeordnet sind. Packung 56 ist auf einer hintergrundbeleuchteten Diodenanordnung 60 angeordnet, die eine Vielzahl von Dioden 62 aufweist. Die hintergrundbeleuchtete Diodenanordnung 60 ist wiederum auf einem Mehrschichtsubstrat 64 angeordnet. Abstandshalter 66 sind auf dem Mehrschichtsubstrat 64 angeordnet. Detektorelemente 54 sind optisch mit der hintergrundbeleuchteten Diodenanordnung 60 gekoppelt und die hintergrundbeleuchtete Diodenanordnung 60 ist wiederum elektrisch mit dem Mehrschichtsubstrat 64 gekoppelt. Flexible Stromkreise 68 sind an eine Fläche 70 des Mehrschichtsubstrates 64 und an dem DAS 20 angebracht. Detektoren 18 sind durch Benutzung von Stiften 58 innerhalb der Detektorbaueinheit 16 positioniert.
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Beim Betrieb einer Ausführungsform erzeugen Röntgenstrahlen, die innerhalb von Detektorelementen 54 auftreffen, Photonen, die durch Packung 56 hindurchgehen und dadurch ein Analogsignal erzeugen, das durch eine Diode innerhalb der hintergrundbeleuchteten Diodenanordnung 60 nachgewiesen wird. Das erzeugte analoge Signal wird durch das Mehrschichtsubstrat 64, durch flexible Stromkreise 68 zur DAS 20 getragen, worin das Analogsignal in ein Digitalsignal umgewandelt wird.
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In 5 ist ein Phantom 72 für eine Kalibrierung der spektralen CT-Abbildung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Phantom 72 schließt ein Gehäuse oder eine Umhüllung 74 ein, das/die ein hohles inneres Volumen 76 aufweist. In einer Ausführungsform ist das innere Volumen 76 mit Wasser gefüllt. Es ist eine Vielzahl von Schlitzen 78–80 in dem Gehäuse 74 gebildet, die die Anordnung von Materialeinsätzen 86 darin gestatten. Schlitze 78–80 können sich teilweise in oder vollständig durch das Gehäuse 74 erstrecken. Wie gezeigt, erstrecken sich Schlitze 78 durch das Gehäuse 74 von einer ersten Oberfläche oder Seite 88 bis zu einer zweiten Oberfläche oder Seite 90 und Schlitz 80 erstreckt sich nur teilweise in das Gehäuse von einer ersten Seite 88 in Richtung der zweiten Seite 90, erstreckt sich aber nicht bis dorthin. Das innere Volumen 78 ist hermetisch von der Umgebung abgedichtet und ist strömungsmittelmäßig von jedem der Schlitze 78–80 isoliert.
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Materialeinsätze 86 sind feste Einsätze, die Materialien enthalten, die relevant für solche Materialien sind, die typischerweise beim Abbilden von Patienten gefunden werden. So können, z. B., Materialeinsätze 86 klinisch relevante Materialien, wie Iod, Hydroxyapatit (HAP) oder Tricalciumphosphat (TCP), Körperfett oder fettartige Plaque, Natriumchlorid (NaCl) oder andere Biomarkierungs-Materialien, wie Gold (Au) oder Eisen (Fe), enthalten. Diese aufgeführten Materialien sind jedoch nicht erschöpfend für die Vielzahl von Materialien, die benutzt werden können, und Ausführungsformen der Erfindung sind darauf nicht beschränkt.
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Die klinisch relevanten Materialien können suspendiert und in einer Matrix aufbewahrt werden, um den festen Einsatz 86 zu bilden. Die Matrix kann, z. B., eine Polymer- oder Epoxymatrix sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Matrix ein neutrales Mittel zum Einkapseln, das das suspendierte klinisch relevante Material nicht beeinträchtigt und auch nicht damit reagiert. Die Polymer- oder Epoxymatrix hilft sicherzustellen, dass das darin suspendierte klinisch relevante Material im Laufe der Zeit sein Eigenschaften nicht verliert. Die Konzentration (z. B. mg/cm3) des klinisch relevanten Materials in dem festen Einsatz 86 ist bekannt und kann während der Kalibrierung berücksichtigt werden.
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In einer Ausführungsform können die festen Materialeinsätze 86 eine ähnliche Größe haben, sodass sie miteinander austauschbar sind und in jedem der entsprechenden Schlitze 78 angeordnet werden können, um eine Vielfalt von verschiedenen Phantomkombinationen zur Kalibrierung zu erzeugen. Phantom 72 kann somit für spezielle Kalibrierungsparameter maßgemacht sein. In einer anderen Ausführungsform können die Größen von ein oder mehreren der Einsätze 86 anders als die anderer Einsätze 86 sein, um eine größere oder kleinere Menge des entsprechenden klinisch relevanten Materials zur Kalibrierung zu erzeugen.
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Wie in 6 gezeigt, ist gemäß einer Ausführungsform eine Vielzahl von Einsätzen 92–104 einer ersten Kombination in einem Phantomgehäuse 74 angeordnet. Einsätze 92–104 sind gemäß einem ersten Anordnungsschema positioniert. In diesem Beispiel sind die Einsätze 92–94 Calciumeinsätze, die eine bekannte Dichte eines Calciummaterials aufweisen, wie HAP oder TCP, Einsatz 96 ist ein Weichgewebeeinsatz, der eine bekannte Dichte von Wasser und NaCl hat, und Einsatz 98 ist ein Fett/Öl-Einsatz, der eine bekannte Dichte von Fett oder Öl hat. Einsätze 100–104 schließen, in diesem Beispiel, iodierten Kontrast in verschiedenen bekannten Konzentrationen oder Dichten ein. Die Kalibrierung eines speziellen CT-Abbildungssystems unter Einsatz dieser Phantomkonfiguration schließt das gleichzeitige Kalibrieren für vier verschiedene Materialien und das Kalibrieren für drei verschiedene bekannte Konzentrationen eines der Materialien ein.
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7 veranschaulicht eine Anordnung der Kombination von Materialeinsätzen 92–104 in einem zweiten Anordnungsschema gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ein. Wie veranschaulicht, sind die Einsätze 92–104 mit Bezug auf die Darstellung in 6 repositioniert. Zusätzlich zum bloßen Gestatten der Repositionierung von Materialeinsätzen 92–104 in verschiedenen Schlitzen 78, 80, kann eine andere Kombination von Einsätzen im Gehäuse 74 positioniert sein. So mag es, z. B., erwünscht sein, nur eine einzige Art von Materialeinsatz in Gehäuse 74 positioniert zu haben. In diesem Falle können ein oder mehrere Einsätze einer einzigen Materialart in den Schlitzen 78, 80 positioniert sein. Alternativ mag es erwünscht sein, jeden Schlitz 78, 80 mit einer Kombination von Materialeinsätzen zu füllen, die ein unterschiedliches Material für jeden der Einsätze einschließt.
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Eine Hülse 106 mit einer Öffnung 108 ist ebenfalls in 7 um Gehäuse 74 herum angeordnet gezeigt. Hülse 106 ist vom Gehäuse 74 entfernbar und schwächt Röntgenstrahlen, um eine besondere Patientengröße zu simulieren. Eine Vielzahl von Hülsen 106 verschiedener Größen und Gestalten kann konfiguriert werden, um entfernbar mit Gehäuse 74 in Eingriff zu treten, um das spektrale CT-Abbildungssystem auf der Grundlage einer Vielzahl von Patientengrößen zu kalibrieren.
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Ausführungsformen der Erfindung schließen jede Gestalt für das Gehäuse 74 oder die Materialeinsätze 92–104 und die Durchgänge 78, 80 ein. Während die Querschnittsgestalten des Gehäuses 74 oder der Materialeinsätze 92–104 und der Durchgänge 78–80 in den 5–7 als kreisförmige Zylinder dargestellt sind, können Ausführungsformen der Erfindung andere elliptische oder polygonale Gestalten einschließen. So sind, z. B., wie in 8 gezeigt, das Gehäuse 74, die Materialeinsätze 92–104 und die Durchgänge 78 mit einer elliptischen Querschnittsgestalt gezeigt, während der Durchgang 80 und der Einsatz 94 mit einer quadratischen Querschnittsgestalt gezeigt sind. Es ist vorgesehen, dass sich jeder der Einsätze 92–104 mit seinen entsprechenden Durchgängen 78, 80, wie in 8 gezeigt, entweder nur teilweise in das oder vollständig durch das Gehäuse 74 erstrecken kann.
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Ausführungsformen der Erfindung gestatten das Ausschalten der verschiedenen Materialkonzentrations-Module/Einsätze für anwendungsspezifische Verwendungen einschließlich der Kalibrierung. Das hierin beschriebene Phantom gestattet das Einschätzen der quantitativen Genauigkeit und Qualität eines spektralen CT-Systems für verschiedene Materialien gleichzeitig.
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Während Ausführungsformen der Erfindung als brauchbar bei spektralen CT-Abbildungssystemen beschrieben sind, wird der Fachmann erkennen, dass die hierin beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung auch anwendbar sind auf die Kalibrierung irgendeines Abbildungssystems auf der Grundlage des Röntgenstrahlennachweises. Die hierin beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können auch in einem Röntgenstrahlen- oder CT-System zur Kalibrierung auf der Grundlage von Hounsfield-Einheiten eingesetzt werden.
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In 9 schließt ein Paket/Gepäck-Inspektionssystem 110 ein rotierbares Gerüst 112 mit einer durchgehenden Öffnung 114 ein, durch die Pakete oder Gepäckstücke hindurchgehen können. Das rotierbare Gerüst 112 enthält eine elektromagnetische Hochfrequenz-Energiequelle 116 ebenso wie eine Detektorbaueinheit 118, die Szintillatoranordnungen aufweist, die aus Szintillatorzellen ähnlich denen, die in den 3 oder 4 gezeigt sind, zusammengesetzt sind. Ein Förderbandsystem 120 ist auch vorgesehen und schließt einen Förderbandgurt 122 ein, der von einer Struktur 124 gestützt ist, um automatisch und kontinuierlich Pakete oder Gepäckstücke 126 zum Abtasten durch Öffnung 114 zu befördern. Gegenstände 126 werden durch den Förderbandgurt 122 durch die Öffnung 114 geführt, dann werden Abbildungsdaten erfasst und der Förderbandgurt 122 entfernt die Pakete 126 aus der Öffnung 114 in einer kontrollierten und kontinuierlichen Weise. Als ein Resultat können Postinspektoren, das Gepäck handhabende Personen oder anderes Sicherheitspersonal nicht-invasiv den Inhalt der Pakete 126 auf Explosivstoffe, Messer, Feuerwaffen, Schmuggelware usw. inspizieren.
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Gemäß einer Ausführungsform schließt daher ein Phantom ein Gehäuse ein, das ein inneres Volumen einschließt und eine Vielzahl von Durchgängen darin ausgebildet aufweist, wobei jeder Durchgang strömungsmittelmäßig vom inneren Volumen isoliert ist. Ein erster Einsatz ist eingeschlossen und konfiguriert, um in einem ersten Durchgang der Vielzahl von Durchgängen positioniert zu sein, und er umfasst ein erstes Material, das eine bekannte Materialdichte von einem von Iod, Hydroxyapatit (HAP), Tricalciumphosphat (TCP), Körperfett, fettiger Plaque, Natriumchlorid (NaCl), Gold (Au) und Eisen (Fe) aufweist. Ein zweiter Einsatz ist auch eingeschlossen und konfiguriert, in einem zweiten Durchgang der Vielzahl von Durchgängen positioniert zu sein, und er umfasst ein zweites Material, das eine bekannte Materialdichte von einem von Iod, Hydroxyapatit (HAP), Tricalciumphosphat (TCP), Körperfett, fettiger Plaque, Natriumchlorid (NaCl), Gold (Au) und Eisen (Fe) aufweist. Die bekannte Materialdichte des zweiten Materials ist eines von einer anderen Materialdichte des gleichen Materials wie das erste Material und einer bekannten Materialdichte eines anderen Materials als das erste Material.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt eine Vorrichtung ein Gehäuse ein, in dem ein Paar von Schlitzen ausgebildet ist und das ein inneres Volumen aufweist, das hermetisch von dem Paar von Schlitzen abgedichtet ist. Ein erster Materialeinsatz ist konfiguriert, in einem des Paares von Schlitzen angeordnet zu sein und er umfasst eine bekannte Dichte eines ersten Materials, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Iod, Hydroxyapatit (HAP), Tricalciumphosphat (TCP), Körperfett, fettiger Plaque, Natriumchlorid (NaCl), Gold (Au) und Eisen (Fe). Ein zweiter Materialeinsatz ist konfiguriert, in einem anderen Schlitz des Paares von Schlitzen angeordnet zu sein und er umfasst eine bekannte Dichte eines zweiten Materials, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Iod, Hydroxyapatit (HAP), Tricalciumphosphat (TCP), Körperfett, fettiger Plaque, Natriumchlorid (NaCl), Gold (Au) und Eisen (Fe). Das zweite Material ist eines von einem verschiedenen Material zum ersten Material und einem gleichen Material wie das erste Material.
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Gemäß noch einer anderen Ausführungsform schließt ein Phantom für die Kalibrierung zum spektralen CT-Abbilden eine Umhüllung ein, die ein Volumen einschließt und in der eine Vielzahl von Durchgängen ausgebildet ist, wobei das Volumen hermetisch gegen die Vielzahl von Durchgängen abgedichtet ist. Ein erster Einsatz ist konfiguriert, in einem ersten Durchgang der Vielzahl von Durchgängen angeordnet zu sein, und er umfasst eine bekannte Dichte eines ersten Materials, umfassend eines von Iod, Hydroxyapatit (HAP), Tricalciumphosphat (TCP), Körperfett, fettiger Plaque, Natriumchlorid (NaCl), Gold (Au) und Eisen (Fe). Ein zweiter Einsatz ist konfiguriert, in einem zweiten Durchgang der Vielzahl von Durchgängen angeordnet zu sein, und er umfasst eine bekannte Dichte eines zweiten Materials, das sich vom ersten Material unterscheidet und eines von Iod, Hydroxyapatit (HAP), Tricalciumphosphat (TCP), Körperfett, fettiger Plaque, Natriumchlorid (NaCl), Gold (Au) und Eisen (Fe) umfasst. Eine Hülse mit einer Öffnung darin ist dahingehend konfiguriert, dass sie das Gehäuse aufnimmt.
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Diese Beschreibung benutzt Beispiele zum Offenbaren der Erfindung einschließlich der besten Art und auch, um es einem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung auszuführen, einschließlich des Herstellens und Benutzens irgendwelcher Vorrichtungen oder Systeme und des Ausführens irgendwelcher einbezogener Verfahren. Der patentierbare Umfang der Erfindung wird durch die Ansprüche definiert und er kann andere Beispiele einschließen, die sich dem Fachmann ergeben. Solche anderen Beispiele sollen in den Umfang der Ansprüche fallen, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich vom Wortlaut der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden zum Wortlaut der Ansprüche einschließen.
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Ein Phantom 72 schließt ein Gehäuse 74 ein, das ein inneres Volumen 76 einschließt und eine Vielzahl darin ausgebildeter Durchgänge 78, 80 aufweist, wobei jeder Durchgang 78, 80 strömungsmittelmäßig vom inneren Volumen 76 isoliert ist. Ein erster und ein zweiter Einsatz 92–104 sind eingeschlossen und konfiguriert, in einem ersten Durchgang 78, 80 der Vielzahl von Durchgängen 78, 80 positioniert zu sein und sie schließen Materialien mit einer bekannten Materialdichte ein. Das Material ist ausgewählt aus Iod, Hydroxyapatit (HAP), Tricalciumphosphat (TCP), Körperfett, fettiger Plaque, Natriumchlorid (NaCl), Gold (Au) und Eisen (Fe). Das Material des Einsatzes 92–104 können verschiedene Materialien oder das gleiche Material bei unterschiedlichen Dichten sein.
