KR20220106811A - 엑스레이 이미징 시스템 - Google Patents
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Abstract
엑스레이 시스템 및 방법은 CT와 같은 종래의 이미징 기술에 비해 이미징 속도를 향상시키고 방사선량을 줄일 수 있다. 이 시스템은 피사체 내에서 관심 볼륨을 식별할 수 있다. 이 시스템은 산란 제거 알고리즘 및/또는 빔 선택 장치를 포함할 수 있다. 이미징된 피사체의 재료 분해는 에너지 응답 함수 방정식 시스템을 풀기 위해 반복될 수 있는 듀얼 에너지 분해 방법을 기반으로 할 수 있다. 엑스레이 엑스레이 엑스레이 엑스레이 엑스레이 엑스레이 엑스레이
Description
본 출원은 2019년 11월 26일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제62/940,682호; 2019년 11월 28일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제62/941,728호; 2019년 12월 15일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제62/948,290호; 2019년 12월 20일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제62/951,458호; 2019년 12월 29일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제62/954,508호; 2020년 1월 18일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제62/962,959호; 2020년 2월 26일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제62/981,545호; 2020년 3월 17일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제62/990,449호; 2020년 3월 24일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제62/993,726호; 2020년 3월 26일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제62/994,869호; 2020년 5월 1일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제63/019,214호; 2020년 5월 19일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제63/026,741호; 2020년 5월 28일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제63/031,573호; 2020년 6월 17일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제63/040,003호; 2020년 6월 22일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제63/042,013호; 2020년 7월 1일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제63/046,712호; 2020년 7월 10일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제63/050,122호; 2020년 8월 11일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제63/063,976호; 2020년 8월 15일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제63/066,170호; 2020년 9월 3일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제63/073,945호; 2020년 9월 10일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제63/076,914호; 2020년 9월 14일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제63/078,004호; 2020년 9월 16일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제63/078,946호; 2020년 9월 22일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제63/081,344호; 2020년 9월 28일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제63/084,019호; 2020년 10월 4일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제63/087,227호; 2020년 10월 3일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제63/087,185호; 2020년 10월 19일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제63/093,320호; 2020년 10월 27일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제63/105,912호; 2020년 10월 29일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제63/106,908호; 2020년 10월 30일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제63/107,462호; 2020년 10월 31일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제63/108,291호; 2020년 11월 7일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제63/110,986호; 2020년 11월 13일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제63/113,258호의 이익을 주장한다. 각각의 개시 내용은 본 출원에 참고로 포함되며 본 명세서의 일부가 된다.
본 출원은 진단, 모니터링, 감시 및 이미지 지침, 의학에서의 식별 및 특성화, 약물 발견 및 생명 과학 연구, 비파괴 검사(NDT), 현장 검사, 광물 특성화 및 보안을 위한 엑스레이 이미징 시스템 및 관련 기술에 관한 것이다.
CT 이미징은 인체의 다른 조직과 같은 겹치는 물질에 내장된 정보의 더 나은 해부를 가능하게 한다. 현재 겹치는 조직에 내장된 정보를 분석하기 위해 CT 이미징이 자주 필요하다.
그러나, CT 방사선은 안전 문제를 제기하고, 일반적으로 빈번한 감시 및 모니터링을 위해 일상적으로 사용되지 않는다.
종래의 CT 스캐너는 부피가 크고 복잡할 뿐만 아니라 운송이 어렵고 환자 및 의사의 접근성에 공간적으로 제한된다. CT는 제공하는 이미징 방법의 타입과 관련하여 유연성이 없으며 하드웨어 기능의 확장이 일반적으로 이용될 수 없다는 점에서 폐쇄 시스템이다.
CT 재구성 방법은 일반적으로 시간 소모적이며, 산란, 빔 경화, 및 이미지 획득 시의 복잡한 로봇 공학적 움직임의 요건으로 인해 광범위한 아티팩트(artifact) 보정 및 움직임 보정을 필요로 한다.
CT를 구입하고 지불하는 것은 비싼 자본 장비이기 때문에 느리고 어려운 과정이다. CT 시스템을 취득하고 유지하는 시설을 위해 필요한 시간과 노력은 작은 작업이 아니다.
산란 제거 기술을 통해 달성할 수 있는 SPR(Scatter to Primary Ratio)이 1% 미만 또는 5% 미만인 스펙트럼 이미징과 결합된 토모그래피 이미징은 이전에는 CT를 통해서만 달성할 수 있었던 진단, 모니터링 및 추적 애플리케이션을 위한 관련 자동화 어셈블리 및 소프트웨어 방법, 및 평면 패널 검출기 또는 2D 검출기를 사용하여 개선된 엑스레이 이미징 및 토모그래피를 가능하게 한다.
예를 들어, 점, ID, 2D, 3D, 6D 또는 6D 및 시간(때때로 "7D"라고도 함)의 스펙트럼 이미징 또는 토모그래피 측정에 의해 제공되는 데이터의 경우 " 특정 애플리케이션에서 요구하는 결과를 제공하기 위해 "관심 볼륨" 및 관심 영역 "ROI"의 감도, 해상도, 볼륨 및 공간적 위치에 대한 요구 사항, 데이터 유형 및 데이터 완전성이 다를 수 있다.
진단 및 중재 절차 및 엑스레이 이미징에 적합한 기타 애플리케이션에서 각각의 이미징 시나리오에 의한 무수히 다양한 요구로 인해, 각 애플리케이션에 대한 실시간으로 사용자가 미세조절할 수 있게 하고 시스템 구성 및/또는 각 샘플 또는 환자에 대한 이미징 방법을 맞춤화하여 빠르고 개선되고 충분히 정확하고 정확한 결과를 얻는 동시에 이미징 절차에 필요한 엑스레이 노출 및 시간을 제한하는 엑스레이 측정 시스템 및 방법을 갖는 것이 바람직하다.
예를 들어, 수술 추적에서 점, ID, 2D 또는 3D의 저해상도 스펙트럼 엑스레이 측정으로 충분할 수 있다. 암 진단 시 제한된 VOI에서 매우 높은 해상도의 토모그래피 이미지가 필요할 수 있습니다. 중재 절차의 또 다른 예에서 VOI 및/또는 스펙트럼 내부의 구성요소와 선택한 VOI의 저해상도 토모그래피 이미지의 빠른 측정을 결합하여 추적 및 모니터링한다. 2D 이미징은 임플란트 식립 및 최소 침습 수술에 필요한 정밀도 수준으로 시간, 공간 및 주파수 영역에서 구성요소를 정확하게 특성화할 수 있다.
각각의 지정된 애플리케이션 및 이미징 조건에 있어서, 본 개시에서는, 하드웨어 및 소프트웨어의 선택, 및/또는 엑스레이 튜브, 검출기, 엑스레이 광학장치, 광학 측정 광학장치 및/또는 로봇 공학의 공간적 위치는 서로 다른 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 하나의 엑스레이 튜브와 하나의 검출기 쌍, CT 또는 농도계, 토모신서스 시스템 또는 C 암 또는 U 암 및 O링 엑스레이가 있는 일반 엑스레이 이미징 시스템과 같은 일반적인 엑스레이 이미징 시스템보다 상이한 구성을 가질 수 있다.
지정된 VOI에 대해 2D 또는 3D에서 가변 해상도 및/또는 정량적 스펙트럼 이미징을 달성하기 위해, 예를 들어 샘플 및/또는 검출기에 대해 동일한 공간 위치에서 방출되는 엑스레이 소스를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 그러나 현재 하나의 소스 또는 하나의 검출기는 정확한 스펙트럼 이미징 또는 토모그래피에 필요한 에너지 레벨이나 해상도 또는 속도를 전달할 수 없다.
본 개시는 유연한 동적 시스템 구성을 가능하게 하여 다양한 애플리케이션에 대한 다양한 이미징 요구 및 요구를 수용하는 동시에 기존의 CT에 비해 폼 팩터 및 중량을 감소시켜 진료 현장에서의 휴대성 및 접근성을 가능하게 한다.
포인트 투 7D 엑스레이 이미징 시스템, 또는 3D 실시간 투시 시스템은 엑스레이 광학장치, 변조 모듈, 광학 장치, 엑스레이소스, 검출기, 시준기, 빔 입자 스토퍼 플레이트, 빔 선택기, 필터, 격자 시스템, 빔 스플리터, 쵸퍼, 다양한 이동기, 빔 조정 장치 등의 다수의 소프트웨어 이미지 처리 기능 및/또는 하드웨어 구성 요소를 포함할 수 있고, 이미징 기능을 더욱 확장할 수 있다.
각각의 하드웨어 요소는 마이크로프로세서의 소프트웨어 제어에 의해 또는 필요에 따라 사용자에 의해 구동되는 하드웨어 장치의 하나 이상의 다른 요소와 독립적으로 또는 동기적으로 하나 이상의 이동 메커니즘에 의해 엑스레이 조명 경로 안팎으로 이동할 수 있다. 각 응용 분야에 대한 다양한 요구의 특성에 따라 다양한 방식으로 엑스레이 빔을 조작하기 위한 기반이다다. 어떤 경우에는 이러한 스펙트럼 엑스레이 토모그래피가 별도의 엑스레이 2D 또는 3D 이미징 장치 및/또는 시료 고정 장치의 일부 또는 전체 장치와 결합되어 특정 애플리케이션에 필요한 이미징 기능 및 분석을 확장한다.
일부 경우에, 상이한 시간 및/또는 다양한 엑스레이 방출 위치에서 동일한 엑스레이 방출 위치에 있는 하나 이상의 엑스레이 소스가 사용될 수 있다.
진단 또는 추적에 필요한 추가 정보를 나타내기 위해 샘플을 조사할 때 공간 또는 주파수 영역에서 가변 엑스레이 감쇠 및 간섭 특성이 측정될 수 있다.
다양한 엑스레이 소스 또는 검출기 또는 엑스레이 또는 광학 장치는 2D 또는 3D 형식의 정확한 엑스레이 스펙트럼 이미징을 가능하게 하고 엑스레이 빔을 생성하는 데 사용되는 엑스레이 빔 또는 전자 빔의 조작을 가능하게 할 수 있다. 다양한 시스템 및/또는 공간 구성에서 이미징 모드의 수에 대한 유연성과 최적화를 허용하거나 엑스레이 시스템이 작동할 수 있는 절차에 대한 이미지 프리젠테이션을 허용한다.
선택된 ROI에 대한 다양한 이미징 요구에 대한 요구사항을 수용할 수 있는 엑스레이 다차원 이미징 또는 스펙트럼 이미징 또는 토모드래피 시스템은 다음과 같은 유연성을 위한 여지가 있다.
VOI는 선택될 수 있는 ROI의 투영된 이미지에 대응하는 검출기 상의 영역에 의해, 예를 들어 엑스레이 빔 크기가 피사체의 ROI를 충분히 비추도록 시준기 또는 MAD 필터에 의해 시준된 X선 소스. ROI는 검출기의 ROI라고 부를 수 있는 검출기 상의 영역에 의해 공간적으로 측정되도록 선택될 수 있다. 검출기의 그러한 ROI는 예를 들어 크기 또는 제한되거나 선택된 빔 크기, 또는 빔 위치를 통해 엑스레이 소스 FOV의 미리 보정에 의해 이미징 프로세스 이전에 또는 도중에 결정될 수 있다.
예를 들어, 이동기(수동 또는 자동, 예를 들어 기계적)는 VOI의 최적화된 이미징 각도에 대해 엑스레이 원추 빔 중심 축이 적절하게 정렬되는 위치로 엑스레이 소스를 이동할 수 있다.
이동기는 또한 VOI의 투영된 이미지를 수집하기 위해 하나 이상의 검출기를 독립적으로 또는 동기적으로 이동할 수 있다. 동일한 무버가 소스와 검출기 쌍을 모두 이동할 수 있습니다. 소스 및/또는 검출기는 하나 이상의 이동기에 의해 이동되어 물체의 다른 VOI를 조명하고 이미지화할 수 있다.
엑스레이 원뿔 빔 크기는 엑스레이 소스로부터 다운스트림에 위치될 수 있는 시준기 셔터를 제어하는 사용자 또는 디지털 프로그램에 의해 선택될 수 있다. 검출기에 도달하기 위해 ROI를 통과한 엑스선 신호만을 수집하는 검출기의 영역은 검출기 상의 ROI를 둘러싸는 영역이 상이한 측정 또는 신호 레벨을 가질 수 있기 때문에 측정 및/또는 처리되도록 선택될 수 있다. 이 상관관계는 또한 검출기에 대한 엑스레이 소스 공간 위치에 기초하여 수학적으로 결정될 수 있다. 검출기의 ROI는 예를 들어 선택적으로 정규화되고 엑스레이 방출 빔 크기 및/또는 빔 위치가 조정됨에 따라 이미징 속도를 최적화하도록 조정될 수 있습니다.
한편, 전신 촬영의 경우와 같이 큰 VOI가 필요한 경우가 있다. 2개 이상의 검출기 및 대응하는 엑스레이 소스(들)가 사용될 수 있고, 및/또는 소스 및 검출기 쌍이 이동되어 더 큰 FOV를 이미지화하기 위해 더 많은 ROI를 조명하고 이미지화할 수 있습니다. 토모드래피 재구성에 필요한 영상 획득 및 데이터 획득 속도를 높이기 위해 여러 소스 또는 X선 방출 위치를 함께 사용할 수 있으며 때로는 하나의 VOI를 영상화하기 위해 동기식 또는 비동기식으로 이동할 수 있다.
2개 이상의 VOI는 엑스레이 빔에 의해 조명될 수 있고, 그들의 투영은 엑스레이 조명 경로에서 검출기 또는 다른 검출기에 걸쳐 분포될 수 있는 검출기의 다른 영역에 의해 수집될 수 있다. 검출기는 엑스레이 측정을 순차적으로 및/또는 동시에 수집할 수 있습니다. 다른 ROI가 결정된 후 여러 ROI를 선택적으로 측정하여 이미지 측정 및 처리를 최적화할 수 있으며, 경우에 따라 검출기의 ROI 외부 영역을 생략할 수 있다.
간섭 제거 및 더 나은 시각화
다중 에너지 메커니즘 또는 단일 에너지 물질 분해 방법에 의해 분리된 엑스선 영상의 영상 표현은 3D CT 시스템의 영상 획득 후 영상 처리에 의해 달성될 수 있다. 이미지 재구성은 또한 엑스레이 측정 또는 이미지가 획득되는 동안 수행될 수 있다. 이미지 재구성은 이미 획득된 이미지의 분석을 기반으로 우선 순위가 지정되고 맞춤화될 수 있다. 일부 이미지가 결합되어 표시를 위해 처리되는 최종 제공된 이미지를 재구성할 때 일부 경우에 다른 재료 또는 구성 요소가 다른 색상으로 표시되거나 강도 또는 동적 범위를 조정하여 시각적 표현을 향상하고 동적 구성 요소 움직임 그리고 서로에 대한 그리고 배경에 대한 분포를 설명할 수 있다.
높은 처리량 시스템
본 개시는 동일하거나 상이한 시간에 동일한 피사체상 또는 둘 이상의 피사체에서 ROI의 2D 및/또는 3D 스펙트럼 측정이 가능한 시스템을 포함하는 고처리량 X선 시스템을 포함한다.
인간 또는 동물의 엑스레이 영상화의 경우, 생체내 또는 생체외 및 시험관내 샘플, 일반적으로 하나 또는 이중 엑스레이 소스, 소스에 대응하는 하나 또는 두 개의 검출기와 함께 샘플 홀더 또는 테이블에 놓인 하나의 샘플이 있으며, 작은 동물 영상이나 비파괴 검사(NDT)의 경우 한 번에 촬영할 수 있는 샘플 수에 제한이 있다. 일반적으로 기존 CT의 회전 설계에 의해 제한을 받기 때문에 FOV, 샘플 크기 및 이미지화할 샘플 수가 제한된다.
고해상도 스펙트럼 및 공간 영역 2D 이미징은 물론 비관계형 단층 촬영을 가능하게 하는 본 개시는 접근성 및 FOV를 허용하여 이제 기존의 CT보다 더 많은 수의 샘플이 동시에 이미징되는 것을 가능하게 한다.
본 명세서에 개시된 엑스레이 시스템 및 방법은 예를 들어, 현재의 기존 CT 시스템보다 더 큰 달성 가능한 FOV에서 때때로 움직이거나 정지할 수 있는 2개 이상의 살아있는 물체를 이미징하는 경우에 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 엑스레이 시스템 및 방법은 또한 종래의 CT 스캐너로 수행될 수 있는 것보다 2개 이상의 살아있는 정적 또는 움직이는 물체를 진단, 모니터링 및 추적하기 위해 보다 자연스러운 환경에서 이미징하는 경우에 사용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 개체는 케이지 또는 동물 취급 또는 주택 시설의 다른 영역에서 움직이는 두 마리의 마우스일 수 있습니다.
각 객체 내부의 VOI 내의 하나 이상의 VOI 또는 하나 이상의 구성요소의 공간적 위치 및/방향은 동시에 모니터링될 수 있다.
X선 단층촬영 및/또는 스펙트럼 이미징은 하나 이상의 물체에서 X선 이미징을 사용하여 모션을 추적하고, 움직임 특성을 식별하고, 동시에 하나 이상의 VOI를 이미지화하기 위해 카메라 및/또는 AI 기능과 결합될 수 있다. 객체는 움직이고 정지되어 있지 않을 수 있다.
약물 발견, 진단 및 생명 과학 연구, 정보 통신 기술(ICT) 생산 및 보안 애플리케이션의 품질 검사 및 실패 분석에서 분석 및 사실 조사를 위한 데이터를 수집하기 위해 다양한 샘플의 빠른 데이터 수집이 필수적이다다.
일부 경우에 하나 또는 다중 x-선 시스템을 갖는 X-선 시스템은 동일한 종류의 다른 샘플 또는 다른 샘플에서 동시에 실행된다. 예를 들어, 미세유체 칩에 대한 3D 조직 연구, 작은 동물 또는 생체 외 동물 조직에 대한 약물 테스트 또는 리드 스크리닝의 경우, 또는 예를 들어 다양한 환자 스캔의 여러 조직 또는 샘플을 동시에 스크리닝하는 디지털 병리학에서 수행된다.
일부 예에서, 검출기는 X선, UV 또는 근적외선(NIR) 신호와 같은 광학 신호를 동시에 또는 실질적으로 동시에 측정할 수 있다. 모든 측정에 동일한 픽셀을 사용할 수 있다. 동일한 검출기의 다른 픽셀 또는 다른 검출기가 다른 양식의 측정에 사용될 수 있다.
ROI 식별
기존의 CT 시스템에서는 일반적으로 VOI에 내부적으로 내장된 구성요소의 공간적 위치 및/또는 방향을 얻기 위해 전체 ROI 또는 피사체를 이미징하고 3D 이미지를 재구성해야 한다. 본 개시는 해상도, 속도, FOV, 측정 유형, 스펙트럼 이미징 측면에서 VOI 및 구성 요소의 x-선 측정을 조정하고 결과를 최적화하고 동시에 방사선을 줄이기 위해 재구성 방법 및 프레젠테이션을 개선하기 위해 최적화되고 맞춤화된 방법을 제공한다.
본 명세서에 개시된 x-선 이미징 시스템 및 장치는 국제 특허 출원 번호 PCT/US2019/044226, PCT/US2019/014391 및 PCT/US2019/022820을 포함하는 참조 국제 특허 출원("PCT 출원")의 개시 내용을 개선하고 확장한다. 이들 각각의 전체 내용은 본 명세서에 참고로 포함되며 본 개시내용의 일부로 간주되어야 한다.
여기에 개시된 x-선 시스템 및 방법은 빔 입자 스토퍼 어레이 플레이트, 이중 또는 다중 검출기 및/또는 스펙트럼 이미징 및 재료 분해 방법을 사용하는 산란 제거 방법을 통합할 수 있으며, 여기서 내삽된 플롯은 다중 알려진 다양한 밀도 및 두께의 물질 및 역에너지 응답 함수 시스템 룩업 테이블 방법을 사용하여 하나 이상의 물질의 물질 분해에 필요한 정확한 밀도 및 두께 정보를 얻는다. 이러한 이미징 장치 및 방법의 예가 도 43a-b에 도시되어 있다. 이미징 방법은 여기에 개시된 임의의 이미징 방법, 예를 들어 저해상도 또는 단일, 이중 또는 다중 에너지 이미징 방법, 및 전술한 PCT 출원 및 본 개시내용에 기재된 바와 같은 2D 또는 3D 이미징을 사용하여 ROI를 식별하는 프로세스를 포함할 수 있다.
맞춤형 ROI는 하나 이상의 이미징 방법에 의해 추가로 설정될 수 있다. 장치는 ROI를 추가로 조사하기 위해 특정 애플리케이션 요구 사항 및 방사선 수준을 기반으로 컴퓨터 또는 워크 스테이션에 의해 실행되는 하나 이상의 소프트웨어 프로그램에 의해 제어되는 사용자(들) 또는 자동화 시스템(들)에 의해 선택될 수 있다. ROI의 식별 및/또는 분석 및/또는 특성화 프로세스는 사례별로 반복적인 방법으로 달성할 수 있습니다.
ROI 및/또는 이미징 방법 및/또는 처리의 선택은 각각의 대상 및/또는 각각의 애플리케이션에 대해 맞춤화될 수 있다. 엑스레이 및/또는 기타 방법 또는 기타 방식을 사용한 초기 조사의 결과에 따라 피사체를 더 잘 분석하기 위해 이미징 방법을 추가로 조정하고 미세 조정할 수 있다.
맞춤형 단층 촬영 및/또는 스펙트럼 이미징을 위한 장치 및 방법은 데이터 및 애플리케이션 요건의 우선순위를 정함으로써 결정될 수 있다. 예를 들어, 더 높은 공간적, 시간적 또는 스펙트럼 분해능의 측정 및/또는 재구성은 하드웨어, 소프트웨어 및 화학 성분의 동일하거나 다른 세트로 수행될 수 있다. 이러한 프로세스는 궁극적으로 진단, 검사, 이미지 안내 또는 추적 및 모니터링이 될 수 있는 이미지 측정 및 분석의 목표 사양을 달성하기 위해 반복적일 수 있다. 여기에 개시된 X선 영상 시스템 및 장치에서 설명되거나 참조되는 하드웨어, 소프트웨어 또는 화학 성분 각각은 사용자 또는 디지털 또는 소프트웨어 프로그램의 애플리케이션 및 요구 사항에 따라 선택 및/또는 결합 또는 혼합 일치된다.
본 개시의 일부 측면은 실시간 2D 및/또는 3D 및/또는 6D 형광투시 및 치수 측정이 다음의 기술을 사용하는 것이 가능한 1% 미만 또는 5% 미만의 SPR로 다중 축 매트릭스 이미지 획득 및 재구성을 사용하는 정량적 스펙트럼 X선 2D/3D/단층 촬영을 포함한다.
단일 펄스 이미지 획득 프로세스를 사용하여 5% 미만의 SPR 또는 1% 미만의 SPR까지 산란 제거를 통해 빠른 1차 X선 이미지 측정이 가능하다.
빔 입자 스토퍼 어레이를 사용하여 하나 또는 두 개의 노출에 대해 2개의 검출기 또는 1개의 검출기 구성에서 산란을 제거한다. 에너지 응답 함수 방정식 시스템 구축으로 스펙트럼 이미징이 가능하고 인버스 룩업 테이블을 통해 비선형 에너지 응답 방정식 시스템을 풀 수 있다.
1% SPR 미만 또는 5% SPR 미만에서 거의 완전한 산란 제거, 스펙트럼 이미징 및/또는 밀도 측정에서 물질 분해, 단순화된 시스템 매트릭스를 통해 고속 단층 촬영 및 고도로 정량적인 3D 이미지 및/또는 스펙트럼 3D 재구성 모델 기반 반복 재구성, 푸리에 변환 기반 재구성, 분석 및/또는 결정론적, 반복 알고리즘, SART, SIRT 기술, 광선 추적 방법, 몬테카를로 시뮬레이션 방법 및 확장된 하드웨어 구성, 중재 장치 설계, 관련 화학 물질 및 조영제와 관련된 복잡성. 이미지 획득 및 재구성 전, 도중 및 후에 ROI 결정. 2D 및/또는 3D 형식의 겹치는 물질의 차등 표현, 다이내믹 레인지의 증폭, 강도, 선택적 색상 표현 및 다른 물질의 배경 이미지와 별도로 선택된 물질의 향상된 대비 표현. 스펙트럼 2D 및 3D 단층 촬영에 적합한 조영제는 점, 구조, ID-7D 이미징에서 정량적 이미징 방법을 사용하여 극적으로 적은 양(예: 2x에서 IO, OOOc 이하)을 사용하여 독성을 줄일 수 있다. 중재 장치를 더 잘 제어하고 시각화하고 중재 절차 및 치료 수준을 더 잘 안내 및/또는 모니터링할 수 있도록 설계한다. 자율 주행 메커니즘에 의해 활성화된 앞서 언급한 엑스레이 시스템을 기반으로 하는 휴대용 장치. X선 단층촬영 시스템의 공간적 구성으로 구현된 고처리량 장치는 자연 환경에서 살아있는 동물의 활동과 삶에 대한 높은 처리량 모니터링을 가능하게 한다. AI는 X선 단층 촬영 이미지 획득과 단층 촬영 재구성 및 분석을 가능하게 하여 영상 처리 속도를 높이고 정밀도와 개인화를 개선한다. 정량적 데이터 분석 및 AI 분석 및 단층 영상 재구성의 극적인 개선 및 채택을 가능하게 하는 위의 표준화 방법 및 비산 제거 방법, 보다 구체적으로, 정량적 개인화 x-선 영상/단층 촬영 시스템, 고해상도(서브 마이크로 범위) 구현 및/또는 고감도, 103 몰 초과 및/또는 고 스펙트럼 분해능(다중 에너지), 및/또는 3D 이미지 획득당 1초 미만 및/또는 인간 진료소에서 재구성 미만.
정량적 데이터 분석 및 AI 분석의 극적인 개선 및 채택 및 단층 촬영 이미지의 재구성, 보다 구체적으로 정량적 개인화 x-선 이미징/단층 촬영 시스템, 고해상도(미세 범위 미만) 및/또는 고감도 구현, 뛰어난 인간 진료소에서 103 어금니 초과 및/또는 높은 스펙트럼 분해능(다중 에너지) 및/또는 3D 이미지 획득당 1초 미만 및/또는 재구성 미만.
본 개시는 개선된 컴퓨터 토모그래피 이미징 시스템을 제공한다. 이 시스템은 복수의 발산 빔을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 엑스레이 소스; 복수의 방출 위치로부터 방출되고 이미징될 피사체의 적어도 일부에 의해 감쇠된 엑스레이 빔을 수신하도록 구성된 복수의 검출기로서, 상기 복수의 방출 위치는 피사체 내의 관심 볼륨(" VOI")에 대한 제1 위치를 포함하고, 제1 방출 위치에서 방출된 빔은 6D 공간 또는 결합된 모든 가능한 투영 지오메트리(geometry)에서 적어도 하나의 x-y 평면 2축에 투영되는 복수의 검출기를 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 복수의 방출 위치는 제2 위치를 포함하고, 상기 제2 위치로부터 방출된 빔은 상기 적어도 하나의 평면 또는 다른 2D 또는 3D 차원에 투영되고, 상기 VOI 내의 적어도 하나의 복셀은 제1 위치로부터 방출된 빔에 의해 이동되는 투영 경로로서, 제1 방출 위치와 제2 방출 위치 사이의 거리는 z-축에서 원하는 해상도와 대략 동일하다.
일 구성에 있어서, 상기 VOI의 복셀은 대략적으로 투영 경로에 위치할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 복수의 방출 위치는 제3 위치를 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제3 위치에서 방출되는 빔은 토모그래피에 필요한 6D 공간 외부의 궤적을 따르고, 상이한 VOI가 선택되도록 상기 피사체 시야의 r 사이즈를 증가시키도록 구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제3 위치에서 방출된 빔은 완전한 이미지를 재구성하는 데 필요한 6D 공간 외부의 궤적을 따르도록 구성되고, 희박한 투영 상황에서 또는 적어도 하나의 상이한 에너지 레벨, 및/또는 상이한 초점 사이즈 또는 상이한 시야, 상이한 프레임 속도를 가지거나 에너지 수단 또는 전자 수단 또는 광학 수단에 의해 다르게 변조되는 엑스레이 소스로부터 투영을 위해 상이한 각도를 제공하도록 구성된다.
일 구성에 있어서, 상기 복수의 방출 위치 중 하나 이상으로부터 방출된 빔에 의해 이동된 경로는 상이한 엑스레이 소스로부터 방출된 빔에 의해 이동되며, 상기 상이한 엑스레이 소스는 복수의 상이한 에너지 레벨 및 초점 사이즈, 또는 복수의 상이한 프레임 속도, 또는 상이한 유형의 소스를 포함한다.
일 구성에 있어서, 시스템은 복수의 검출기로부터 엑스레이 감쇠 데이터를 획득하도록 구성된 획득 시스템; 및 상기 엑스레이 감쇠 데이터로부터 도출된 제1 데이터 세트를 수신하고 제1 재구성된 이미지를 재구성하기 위한 알고리즘을 수행하도록 구성된 이미지 재구성기;를 포함하는 제어기를 더 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제1 데이터 세트는 1% 미만 또는 5% 미만의 1차에 대한 산란을 갖는 1차 엑스레이 데이터를 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제1 데이터 세트는 1차 엑스레이가 시간 영역에서 산란으로부터 분리되는 비행시간 엑스레이 측정을 포함하는 산란 제거 방법을 사용하여 산란 제거 데이터로부터 도출된 1차 엑스레이 데이터를 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제1 데이터 세트는 이동 가능한 빔 입자 스토퍼 어레이 및/또는 조정 가능한 또는 이동 가능한 빔 선택기를 사용하고 고해상도 산란 이미지를 생성하는 저해상도 산란 보간을 사용하여 도출된 1% 미만 또는 5% 미만의 SPR을 갖는 1차 엑스레이 데이터를 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제1 데이터 세트는 전방 검출기, 빔 입자 스토퍼 어레이 및 후방 검출기로부터 상기 전방 검출기 또는 후방 검출기에서 고해상도 산란 이미지를 생성하는 저해상도 산란 보간을 사용하여 도출된 1% 미만 또는 5% 미만의 SPR을 갖는 1차 엑스레이 데이터를 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 전방 검출기는 이동 가능한 전방 검출기일 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제1 데이터 세트는 상기 복수의 방출 위치 및 VOI에 대응하는 복수의 검출기에 의한 투영 이미징 데이터로부터 도출된 데이터를 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제1 데이터 세트는 제1 위치와 제2 위치 중 하나 또는 둘 모두에서 선택된 검출기 영역에 의해 측정된 역 에너지 함수 시스템 룩업(look-up)으로부터 도출되는 듀얼 에너지 재료 분해 물질 데이터 세트로부터의 투영 이미징 데이터로부터 도출된 데이터를 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제1 데이터 세트는 복수의 방출위치 중 2 이상에서 선택된 검출기 영역에 의해 측정된 역 에너지 함수 시스템 룩업으로부터 도출되는 듀얼 에너지 재료 분해 물질 데이터 세트로부터 도출된 하우스피드(Housefied) 값을 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제어기는 적어도 하나의 물질에 대해 주의 데이터를 제공하기 위해 재료 분해를 실행하도록 추가로 구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제어기는 제1 방출 위치 또는 제2 방출 위치중 하나 또는 둘 모두에서 방출된 엑스레이로부터 VOI의 2D 듀얼 에너지 또는 다중 에너지 측정에 기초하여 재료 분해를 생성하도록 추가로 구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 재료 분해 방법은 VOI 두께의 측정을 위해 이전 엑스레이 노출, 또는 비행시간 센서 또는 카메라로부터의 측정을 사용하는 것을 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 비행시간 센서 및/또는 제어기는 제1 세트 데이터 및/또는 제2 데이터 세트 중 적어도 일부를 생성하는 엑스레이 측정의 노출 레벨을 결정하도록 구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 재구성 방법은 CT, 토모신서스(tomosynthesis), MRI, 전자 토모그래피, 광학 토모그래피, 열화상, PET, 또는 SPECT를 위한 토모그래피 재구성을 위한 알고리즘 또는 알고리즘의 파생물을 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제1 재구성된 이미지는 광선 추적 방법, 모델 또는 윤곽 기반 반복 재구성, 재료 분해 방법 기반, 스펙트럼 CT, ART, 몬테카를로 시뮬레이션 기반, 비공간 기반 재구성 방법, 반복 알고리즘 및 그 파생물, 필터링된 방법, 적어도 하나의 수정된 듀얼 변수 방법, 또는 분할 기반 하위 문제 방법, 또는 푸리에 변환의 오리지날(original) 또는 파생물을 포함하는 재구성 방법을 사용하여 재구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제어기는, 각각의 빔에 대한 엑스레이 감쇠 데이터를 역투영하여 그에 따라 데이터 포인트의 어레이를 형성하는 단계; 가중 계수 w(t)에 의해 각각의 역 투영된 데이터 포인트에 가중치를 부여하는 단계로서, r은 역 투영된 데이터 포인트와 가중된 역 투영된 데이터 포인트를 형성하기 위한 발산 빔의 소스 위치 사이의 거리인 단계; 획득된 k-공간 데이터 세트를 형성하기 위해 가중된 역 투영된 데이터 포인트를 포함하는 데이터 어레이를 푸리에 변환 및 처리하는 단계; 및 획득된 k 공간 데이터 세트를 참조 k 공간에 정렬하고, 역 푸리에 변환을 수행하여 참조 k 공간 데이터로부터 영상을 재구성하는 단계;를 포함하는 방법에 의해 제1 재구성된 이미지를 생성하도록 구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 시스템은 자율 주행 장치와 통합될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 시스템은 표준 도어를 통해 끼워지도록 구성되고, 상기 복수의 검출기는 환자와 환자 침대, 수술 테이블 또는 영상 테이블 사이에 배치되도록 구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 시스템은 스펙트럼 토모그래피 유방촬영 시스템일 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 시스템은 핸드 스위치, 디스플레이, 핸드헬드 디스플레이, 풋 페달, 디스플레이 멤브레인, 조이 스틱, 음성 인식, 스피커, 음향 잡음 하드웨어 및 전자 제품 및 소프트웨어를 더 포함할 수 있고, 상기 제어기는 하드웨어 및 소프트웨어 프로세스를 통합하기 위해 일부 하드웨어 및 동기화 소프트웨어를 제어하도록 구성된다.
일 구성에 있어서, 상기 시스템 또는 그 구성요소는 키트의 일부일 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 시스템은 금속 물질을 분해하기 위한 방법, 소프트웨어 및 하드웨어를 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 시스템은 개입 장치 또는 이러한 장치의 하나 이상의 부분, 임플란트 또는 조영제, 미세석회화, 조영제 라벨이 부착된 혈관, 조영제와 혼합된 석고 캐스트를 재료로 구성하는 방법 및 하드웨어를 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 조영제는 바륨 또는 비스무트를 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 조영제는 종래의 CT 및 일반 엑스레이 및 MRI 및 PET 및/또는 자성 입자 기반 이미징에서 사용되는 조영제보다 2x 내지 1000,000x 낮은 농도 수준 및/또는 몰 농도 수준으로 투여될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 조영제는 염화칼슘, 글루토네이트 칼슘, 요오드화 시약, 바륨, 비스무트, 스트론튬, 가드놀륨, PET 및/또는 MRI에 사용되는 조영제를 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 개입 장치는 인공 심장 판막, RF 절제 카테터, 케이지, 스텐트, 임플란트 또는 수술 도구를 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 시스템은 C 암, U 암, CT 시스템을 포함하거나, 또는 일반적인 엑스레이 또는 토모그래피 시스템의 것과 유사한 풋 프린트(foot print)를 가질 수 있다.
일 구성에 있어서, 하나 이상의 상기 엑스레이 소스 및 상기 복수의 검출기 중 하나 이상을 통합하도록 구성된 제1 시스템 매트릭스를 더 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제1 위치는 상기 적어도 하나의 엑스레이 소스와 상기 복수의 검출기의 원래 위치를 연결하는 중심축으로부터 1도 미만, 또는 2도 미만, 또는 3도 미만, 또는 4도 미만, 또는 5도 미만, 또는 6도 미만, 또는 7도 미만, 또는 8도 미만, 또는 10도 미만, 또는 2cm2 미만, 또는 5cm2 미만의 영역에 있을 수 있다.
일 구성에 있어서, 거리는 1um 미만, 또는 5um 미만, 또는 10um 미만, 또는 50um 미만, 또는 100um 미만, 또는 160um 미만, 또는 250um 미만, 또는 500um 미만, 또는 1mm 미만, 또는 2mm 미만, 또는 5mm 미만, 또는 1cm 미만, 또는 2cm 미만, 또는 5cm 미만일 수 있다.
일 구성에 있어서, 제어기는 10초 미만, 5초 미만, 또는 2.5초 미만, 또는 1초 미만인 제1 재구성된 이미지를 생성하도록 구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 시스템은 종래 CT와 비교하여 2×, 또는 5×, 또는 10×, 또는 100×, 또는 1000×, 또는 10,000× 또는 100,000×, 또는 1000,000×만큼 방사선 노출을 감소시키도록 구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 광학, 열, PET, SPECT, 초음파 및/또는 MRI를 포함하는 추가적인 이미징 모달리티를 통합하도록 구성된 제2 시스템 매트릭스를 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 기준 검출기는 엑스레이 엑스레이 빔 경로에 배치될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제1 데이터 세트 및 제2 데이터 세트는 데이터 획득을 위해 상기 VOI를결정하고 재구성을 위해 AI 알고리즘을 훈련하도록 사용될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제어기는 제1 이미지의 재구성 후 또는 재구성 중 상기 제2 데이터 세트를 사용하도록 구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제2 데이터 세트가 상기 제1 이미지의 재구성 후에 사용된다면, 제1 재구성은 상기 제2 데이터 세트를 포함하는 제2 재구성에 사용되는 모델 또는 윤곽선 또는 데이터를 제공할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제2 데이터 세트가 상기 제1 이미지의 재구성 중 사용되는 경우, 상기 제어기는 동일하거나 상이한 시스템 매트릭스 및 수정된 변수 및 분할 하위 문제 방법을 사용하도록 구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제2 데이터 세트는 상기 제1 데이터 세트를 생성하는 하나 이상의 엑스레이 이미지에 대한 획득 시와 동시에 촬영되는 복수의 검출기 중 상이한 검출기로부터 도출된 데이터를 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 상이한 검출기는 상기 제1 데이터 세트가 획득된 제1 검출기의 상류 또는 하류 또는 동일 공간 위치에 배치된 적어도 하나의 검출기를 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제2 데이터 세트는 상기 제1 데이터 세트를 생성하는 하나 이상의 엑스레이 이미지에 대한 획득 시간과 다른 시간에 촬영된 엑스레이 측정치로부터의 데이터를 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제2 데이터 세트는 상기 제1 데이터 세트가 획득된 제1 검출기에 의해 상이한 시간에 촬영된 데이터를 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제1 데이터 세트 및/또는 제2 데이터 세트는 경우에 따라 이미지 재구성 중, 이전 또는 이후에 잡음이 제거될 수 있다.
일 구성에 있어서, 잡음 제거 프로세스는 물질 또는 VOI에 대해 선택적으로 수행될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제1 데이터 세트 및/또는 제2 데이터 세트가 정규화될 수 있다.
일 구성에 있어서, 획득 시스템은 이미지 재구성 중 데이터를 선택적으로 획득하도록 구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 선택적 데이터 획득은 상기 제1 데이터 세트 또는 선택된 VOI의 재구성 결과에 기초하고, 재구성은 선택된 VOI에 대해 우선 순위화될 수 있다.
본 개시는 엑스레이 이미징, 관련 제품 및 서비스를 위한 지불 및 거래 전자 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 적어도 하나의 위치에서 촬영된 엑스레이 이미지 또는 관련 절차에 대한 측정 정보를 포함하는 전자 데이터베이스; 데이터, 통화 전송 및 통신을 암호화하도록 구성된 데이터 암호화 메커니즘; 구매자와 판매자가 합의한 디지털 화폐 또는 교환 매체로서, 디지털 화폐는 세포 화폐를 포함하는 디지털 화폐 또는 교환 매체; 적어도 하나의 시설로부터 계량기 정보를 수집하도록 구성된 서버; 및 이미징 위치의 현장 또는 클라우드를 통해 정보를 측정하도록 구성된 데이터 수집 메커니즘;을 포함하는 구매자 및 사용자를 위한 소프트웨어 플랫폼을 포함하고, 주기적으로 디지털 통화로 청구되는 금액은 구매자 계정에서 구독 및/또는 이미지 모델당 지불을 기반으로 할 수 있다.
일 구성에 있어서, 시스템은 모바일 앱, 데스크탑 앱, 또는 사용자 이름 및 비밀번호의 입력 및 로그인 및 등록 및 관련 정보를 허용하는 웹 포털, 및 개발자 포털을 포함하는 프론트 엔드 프리젠테이션; 코어 뱅킹 시스템, 클라이언트 데이터 및 기타 백오피스 관련 프로세스를 안착시키는 제품 층을 포함하는 백 엔드; 상기 프론트 엔드와 상기 백 엔드 사이의 정보를 조정하는 중간 층과 API 층을 포함하는 미들웨어;를 포함하는 판매자용 소프트웨어 플랫폼을 더 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 판매자용 소프트웨어 플랫폼은 회계 소프트웨어, 고객 계정 및/또는 사용자 계정, 대출, 지불, 시장, 디지털 온보딩, 지불 네트워크, 카드 및 카드 관리를 포함하는 외부 애플리케이션 및/또는 제3자 애플리케이션에 대한 연결을 가능하게 하도록 구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 판매자는 디지털 은행이거나, 또는 디지털 은행과 제휴하여 사용자 및/또는 고객의 계좌 번호에 기초한 이메일, 전화를 통해 와이어링(wiring), ACH 이체, 및/또는 디지털 은행 이체를 가능하게 할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 엑스레이 이미지는 산란 제거 엑스레이 이미징 시스템, 스펙트럼 엑스레이 이미징 시스템, CT, 하나 이상의 방사선 서비스가 있는 스펙트럼 CT, AI 관련 소프트웨어, 팩, 이미지 스토리지 및/또는 이미지 프로세싱에 의해 생성된 이미지를 포함할 수 있다.
본 개시는 적어도 하나의 엑스레이 소스 및 적어도 하나의 검출기를 포함하는 엑스레이 시스템을 사용하여 객체의 VOI의 3D 이미지를 재구성하는 예시적인 방법을 제공한다. 상기 방법은 적어도 하나의 엑스레이 소스 및/또는 복수의 검출기 중 하나 이상을 이동 및/또는 회전하는 단계; 시스템 매트릭스를 사용하여 적어도 하나의 엑스레이 소스 및 적어도 하나의 검출기의 다양한 위치와 투영 측정치를 상관시키는 단계;를 포함하고, 적어도 하나의 2D 투영 이미지에 대해, 적어도 하나의 엑스레이 소스는 VOI 내의 각각의 복셀에 있어서 복수의 검출기 중 하나에 도달하는 새로운 투영 경로가 존재하도록 상기 VOI의 적어도 대부분 또는 대략 전체를 조명하는 빔을 방출하도록 구성되고, 방출 위치들 사이의 각각의 움직임과 함께 대략 m x n개의 투영 경로가 있고, 상기 움직임은 적어도 하나의 엑스레이 소스의 엑스레이 튜브와 VOI를 통과하는 적어도 하나의 검출기를 연결하는 축을 따라 대략적으로 원하는 해상도이므로, 이에 따라 새로운 투영 경로가 m x n 투영 경로의 나머지와 적어도 대략 하나의 복셀만큼 다르거나 VOI 내의 각 복셀이 적어도 대략 하나의 복셀만큼 다른 경로와 다른 투영 경로를 가질 수 있다.
일 구성에 있어서, 투영의 총수는 상기 VOI의 두께에 의해 근사화될 수 있다.
일 구성에 있어서, 투영의 총수는 센서, 카메라 또는 엑스레이 이미지 노출 값, 또는 비행시간 센서의 기하학적 측정에 의해 근사화되고, 상기 근사화는 상기 VOI를 포함하는 피사체의 상부로부터 적어도 하나의 소스까지의 적어도 거리를 결정하는 단계; 소스-검출기 거리("SID")에서 피사체의 상단으로부터 적어도 하나의 엑스레이 소스까지의 거리를 감산하는 단계; 및 상기 VOI의 두께를 도출하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 엑스레이 노출 레벨은 자동 노출 방법 및 장치, 비행시간 검출기, 및/또는 기준 검출기에 의해 근사화될 수 있다.
일 구성에 있어서, 중심축으로부터의 전체 회전 엑스레이 방출 위치각은 5도 미만, 또는 4도 미만, 또는 3도 미만, 또는 2도 미만, 또는 1도 미만일 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 방법은 엑스레이 방출 빔 볼륨의 시야를 확장하거나 투영된 이미지들을 결합시키거나, 및/또는 종래 응용 프로그램 요구사항으로 인한 움직임의 유연성을 확장시키기 위해 다른 이동 궤적, 튜브 회전 각도 또는 검출기 각도를 결합시키도록 구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 요구사항은 상기 피사체의 각도 및 병진, 또는 VOI의 이동을 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 각각의 이동은 VOI의 각 복셀에 대한 새로운 투영 경로를 도입하도록 구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 엑스레이는 동일 위치 또는 상이한 방출 위치로부터 방출될 수 있다.
일 구성에 있어서, 엑스레이 시스템은 하나보다 많은 소스를 포함할 수 있고, 각각의 소스는 토모그래피 가능하다.
일 구성에 있어서, 하나 이상의 소스는 동일 시스템 매트릭스에서 사용 및 표시되도록 구성될 수 있고, 각각의 소스는 복수의 방출 위치를 갖거나 VOI의 투영 이미지를 생성하기 위해 이동하도록 구성되고, 투영된 이미지는 VOI의 3D 이미지를 재구성하기 위해 다른 이미지와 결합된다.
일 구성에 있어서, 각각의 소스는 VOI의 적어도 한 부분의 투영된 이미지를 투영하도록 구성될 수 있고, 3D 재구성은 둘 이상의 투영된 이미지 세트로부터 도출되고, 각각의 세트는 적어도 각각의 소스에 의해 생성된다.
일 구성에 있어서, 상기 동일 시스템 매트릭스는 상이한 소스를 포함할 수 있고, 측정된 데이터는 더 정확한 임시 3D 재구성을 설정하기 위해 결합된다.
일 구성에 있어서, 3D 재구성된 이미지는 적어도 하나의 상이한 엑스레이 방출 위치에서의 3D 재구성, 또는 단일 에너지 이미지, 또는 스펙트럼 이미징, 또는 에너지 레벨, 또는 상이한 해상도의 이전 3D 재구성을 통해 결정된 VOI를 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 투영된 이미지는 공간 영역에서의 보간을 포함하는 산란 제거 방법을 사용하고, 그리고/또는 이동 가능한 빔 입자 스토퍼 어레이, 및/또는 빔 입자 스토퍼 플레이트 또는 이동 가능한 빔 선택기를 사용한 적층 검출기 방법을 사용하여 이미징 처리될 수 있다.
일 구성에 있어서, 적어도 하나의 관심 물질 또는 관심 복합 물질에 대해 도출된 감쇠 값 및/또는 밀도 정보는 3D 이미지의 재구성에 존재할 수 있다.
일 구성에 있어서, 최종 3D 재구성은 VOI를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 엑스레이 시스템이 수직으로 장착될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 엑스레이 시스템이 C 암 또는 U 암에 장착될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 투영된 이미지는 큰 볼륨을 갖는 3D 이미지로 귀결되는 피사체 결합 3D 재구성 이미지상의 상이한 VOI에 위치할 수 있다.
본 개시는 엑스레이 이미징 장치로서, VOI를 조명하고 복수의 검출기에서 검출된 객체의 VOI 밖으로 나가는 방사선의 강도, 또는 제1 검출기에서 검출된 방사선 및 기준 검출기에서 검출된 방사선으로부터 도출된 VOI에 입사되는 방사선 강도에 대한 강도의 비율을 나타내는 투영 데이터를 획득하고, 그리고 획득된 투영 데이터에 기초하여 제1 데이터 세트 및 적어도 제2 데이터 세트를 생성하도록 구성된 제어기를 포함하고, 상기 제1 데이터 세트는 상기 제1 검출기에 의해 생성된 데이터를 포함하고, 적어도 상기 제2 데이터 세트는 상기 제1 검출기 또는 제2 검출기에 의해 생성된 데이터를 포함하고, 상기 투영 데이터는 상이한 방사선 방출 위치, 에너지 레벨, 노출 레벨, 및/또는 상이한 시스템 구성에 의한 것인 엑스레이 이미징 장치를 제공한다.
일 구성에 있어서, 상기 제어기는 동일 제1 검출기, 또는 동일 제2 검출기 또는 추가 검출기에 의해 생성된 데이터를 포함하는 더 많은 데이터 세트를 생성하도록 구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 장치는 상이한 방출 위치, 상이한 초점 사이즈, 및/또는 시야 제한 장치 또는 콜레메이터로 인한 상이한 시야를 갖는 단일 방사선 소스를 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 장치는 제1 방사선 소스 및 제2 방사선 소스를 포함할 수 있고, 상기 제2 방사선 소스는 상기 제1 방사선 소스와 다르지만 상기 제1 방사선 소스의 방출 위치의 동일 영역에서 이동하며, 제2 소스에 의해 방출된 방사선은 상이한 초점 사이즈 및/또는 상이한 에너지 레벨 및/또는 펄스 생성 속도를 갖는 다.
일 구성에 있어서, 장치는 제1 검출기 및 제2 검출기를 포함할 수 있고, 상기 제1 검출기는 상기 제2 검출기와 상이한 검출기 구성을 갖는다.
일 구성에 있어서, 장치는 제3 검출기 이상의 검출기를 포함할 수 있고, 상기 제1 검출기 및 제2 검출기 및 제3 검출기 이상의 검출기 각각의 구성은 검출기 타입에 의해 결정된다.
일 구성에 있어서, 장치는 투영 기하학 및/또는 픽셀 요소가 각각의 제1 검출기 및 제2 검출기 내에 배치될 수 있고, 상기 제어기는 복수의 데이터 세트를 사용하여 결합된 이미지를 재구성하도록 구성된다.
일 구성에 있어서, 상기 복수의 데이터 세트의 각 데이터 세트는 복수의 데이터 세트에 대응하는 각각의 투영 기하학을 나타내는 각각의 시스템-매트릭스 방정식에 대응할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 복수의 데이터 세트의 각각의 데이터 세트는 상기 복수의 데이터 세트에 대응하는 각각의 투영 기하학을 나타내는 대략 동일하거나 유사한 시스템 매트릭스 방정식 또는 상이한 시스템 매트릭스 방정식에 대응할 수 있다.
일 구성에 있어서, 이미지는 1% 미만 또는 5% 미만의 1차 비율에 대한 산란을 갖는 데이터를 포함하는 복수의 데이터 세트에 대해 동일한 시스템 매트릭스를 사용하여 낮은 산란 VOI, 시간 영역에서 산란을 제거하여 비행시간 1차 측정을 사용하는 것, 저해상도 산란 이미지의 보간으로부터 도출된 고해상도 산란의 감산에 의해 도출된 1차 엑스레이 이미지를 포함하는 산란 제거 방법을 사용하는 것, 및 ART 또는 그것의 파생 알고리즘 및/또는 반복적인 방법 중 하나 이상에 의해 재구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 이미지는 복수의 데이터 세트, 적어도 하나의 수정된 듀얼 변수에 대한 상이한 시스템 매트릭스를 사용하고 분할 기반 하위 문제 방법을 사용하여 재구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 이미지는 복수의 데이터 세트, 적어도 하나의 수정된 듀얼 변수에 대한 동일한 시스템 매트릭스를 사용하고 분할 기반 하위 문제 방법을 사용하여 재구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 하위 문제는 데이터 생성 시간에 의해 분리된 데이터 세트에 대해 수행될 수 있다.
일 구성에 있어서, 장치는 적어도 하나의 추가 데이터 세트를 더 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 시스템 매트릭스는 표면 이미지를 사용하기 위해 AI에 의해 그리고 ROI를 선택하기 위해 AI에 의해 안내되는 광학 센서 및 카메라의 사용을 통합할 수 있다.
일 구성에 있어서, 장치는 잡음을 감소시키는 데 사용되는 AI 소프트웨어를 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 이미지가 1% 미만 또는 5% 미만의 SPR로 산란 제거되어 시뮬레이션에서 산란을 고려할 필요가 없을 수 있다.
일 구성에 있어서, 제1 위치에서 제2 위치로 엑스레이 소스에 의해 이동된 거리는 제1 위치로부터 5cm 미만, 및/또는 2cm 제곱 미만, 또는 5cm 제곱 미만, 또는 1cm 제곱 미만, 및 4cm 제곱 미만, 또는 3cm 제곱 미만, 및/또는 3cm 제곱 미만일 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제2 위치에서 방출된 엑스레이는 상기 제1 위치로부터의 엑스레이와 동일한 볼륨 또는 6D 공간 위치로 이동하도록 구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 엑스레이 소스는 엑스레이 필라멘트 튜브 또는 다른 타입의 엑스레이 소스, 또는 다양한 타입의 소스, 또는 초점 사이즈, 에너지 레벨, 프레임 속도 및/또는 기하학을 포함하거나 또는 상이한 엑스레이 광학 장치에 의해 조작되거나 또는 상이한 메커니즘에 의해 조정되는 동일하거나 상이한 매개변수를 갖는 변조된 버전이 사용될 수 있으며, 여기서 동일 공간 매트릭스, 수정된 듀얼 변수 방법 또는 다중 변수 방법 또는 분할 하위 문제 방법이 사용된다.
일 구성에 있어서, 광학적 방법은 상기 시스템 매트릭스를 사용하여 본 엑스레이 시스템과 함께 사용될 수 있다.
일 구성에 있어서, 벡터는 상기 시스템 매트릭스에서 사용될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제어기는 픽셀 단위로 투영된 이미지의 대략적인 면적 및 분포를 결정하기 위해 듀얼 에너지 엑스레이 또는 다중 에너지 엑스레이를 사용하도록 구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 데이터 세트는 3D 이미지를 재구성하기 위해 사용될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제어기는 재료 볼륨 및 공간 분포를 분할하고, 그리고/또는 재료 분해를 수행하도록 구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제어기는 추가 스펙트럼 이미징을 위한 재구성 전 및/또는 후에 ROI를 결정하도록 구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제어기는 소스 및/또는 검출기의 움직임을 토모그래피 시스템의 움직임과 결합하도록 구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제어기는 조영제 분해를 수행하도록 구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제어기는 엑스레이 흡수 재료를 구별하기 위해 듀얼 에너지 분해 또는 다중 에너지 분해를 수행하도록 구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 엑스레이 흡수 재료는 바륨과 혼합된 금속 캐스트 또는 석고 캐스트; 하나의 세그먼트를 다른 세그먼트와 구별하기에 충분한 픽셀 기반으로 잘 특성화된 엑스레이 흡수 특성을 포함하거나, 동일 카테터 또는 임플란트 내의 배경 및 다른 세그먼트와 비교하여 공간 분포를 결정하기에 충분한 엑스레이 투영 재료와 결합된 특정 공간 위치에 분산된 엑스레이 흡수 재료로 만들어지거나, 상이한 엑스레이 흡수 특성 또는 원자 z로 제조된 루멘 및 외장을 갖고 그리고/또는 하나 이상의 재료를 갖는 카테터 및/또는 임플란트; 석고 캐스트; 혈관; 조영제 라벨이 붙은 혈관; 미세석회화; 및/또는 조영제 라벨이 붙은 분자;를 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제어기는 잡음을 제거하도록 훈련된 AI 소프트웨어를 사용하여 잡음을 제거하도록 구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제어기는 재구성을 위한 AI 알고리즘의 훈련에서 생성된 데이터를 사용하도록 구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 장치는 토모그래피 장치의 일부일 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 피사체는 엑스레이 투과성인 테이블 또는 침대에 로딩되고, 상기 테이블 또는 침대는 토모그래피 장치의 검출기 갠트리 상부에 배치될 수 있다.
일 구성에 있어서, 환자는 엑스레이에 대해 투명한 검출기 갠트리의 표면에 눕도록 구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 장치 또는 그 일부는 클리닉 내부 또는 병원 외부의 원격 위치로 이송될 자율 주행 장치에 연결함으로써 휴대 가능하다.
일 구성에 있어서, 상기 장치는 표준 도어의 개구부 치수보다 작을 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 장치는 현장 진료 장치로 사용되거나 그리고/또는 환자의 방에서 사용될 수 있다.
일 구성에 있어서, 장치는 이동가능하고 환자의 침대와 환자 사이에 배치될 수 있는 검출기 모듈을 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 제어기는 빔 입자 스토퍼 재구성 방법을 사용하여 재료 분해를 수행하도록 구성될 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 빔 입자 스토퍼 재구성 방법은 동일 엑스선 방출 위치 및 1차 엑스레이가 차단되는 상이한 빔 입자 스토퍼 어레이 위치에서 촬영된 이미지로부터 데이터 갭을 채우는 단계를 포함할 수 있다.
일 구성에 있어서, 상기 빔 입자 스토퍼 재구성 방법은 재구성 프로세스 동안 데이터 갭을 채우는 단계를 포함할 수 있고, 빔 입자 스토퍼로부터 누락된 각각의 투영 경로는 데이터 입력이 없는 것으로 설명되어서 이에 따라 희소 데이터 3D 재구성 알고리즘을 사용하거나 또는 동일한 X선 방출 위치에서 생성될 추가 투영 데이터를 필요로 한다.
일 구성에 있어서, 상기 제어기가 카테터 또는 임플란트의 대략적인 밀도 및/또는 두께를 알고 있는 경우, 물질 분해는 서로 오버래핑되는 하나 이상의 물질을 포함하는 카테터 또는 임플란트에서 금속 및/또는 기타 흡수 물질에 대해 수행될 수 있다.
다양한 실시 예가 예시의 목적으로 첨부된 도면에 도시되어 있으며, 실시 예의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 더욱이, 개시된 상이한 실시 예의 다양한 특징이 결합되어 본 개시의 일부인 추가적인 실시 예를 형성할 수 있다. 해당 숫자는 해당 부분을 나타낸다.
도 1은 빔 입자 스토퍼를 포함하는 단일 검출기 어셈블리로 산란이 제거되는 하나의 방사 위치에 있는 다양한 초점의 2개의 소스를 도시한다.
도 2는 4개의 상이한 엑스레이 소스를 갖는 엑스레이 소스 터릿(turret)의 측면도를 도시한다.
도 3은 다수의 엑스레이 소스를 갖는 엑스레이 소스 터릿의 저면도를 도시하고, 예를 들어 5개의 상이한 엑스레이 소스가 여기에 도시되어 있다.
도 4는 2개 이상의 엑스레이 소스 및 이러한 소스들이 직선 축으로 이동하는 것을 도시한다.
도 5는 회전 스테이지와 같은 회전 운동 장치가 엑스레이 소스를 회전축을 따라 이동시키는 실시 예를 도시한다.
도 6은 xy 평면상의 하나 이상의 소스를 xy 변환 스테이지 및 회전 스테이지에 의해 이동시키는 회전 스테이지와 결합된 xy 이동기의 평면도를 도시한다.
도 7은 일 예에서, 제1검출기의 하류에 배치된 ROI의 이미징을 위한 2개 이상의 검출기를 구비한 이미징 시스템의 유연성 및 확장성을 도시한다.
도 8은 인클로저에 포함된 본 개시 내용에 기재된 엑스레이 이미징 시스템을 도시한다.
도 9는 VOI가 선택된 후에 전방 검출기를 선택된 VOI로 이동시킬 수 있고, VOI의 이미징이 전방 검출기 및 후방 검출기 모두에서 동시에 수행될 수 있는 고해상도 전방 검출 방법 또는 이중 검출기 방법을 도시한다.
도 10은 데이터 치환 방법의 흐름도를 도시한다.
도 11은 이미지 취득 전, 이미지 취득 중, 이미지 취득 후, 재구성 전 및 재구성 후의 이미지 처리 방법의 예를 열거한 흐름도를 도시한다.
도 12는 2D 및/또는 3D 스펙트럼 측정이 가능한 시스템을 포함하는 고 처리량 엑스레이 시스템을 도시한다.
도 13은 2D 및/또는 3D 스펙트럼 측정이 가능한 시스템을 포함하는 다른 고 처리량 엑스레이 시스템을 도시한다.
도 14는 2D 및/또는 3D 스펙트럼 측정이 가능한 시스템을 포함하는 고 처리량 엑스레이 시스템을 도시한다.
도 15a 및 도 15b는 검출기 어셈블리(22)에 의해 조명되고 이미징되는 피사체(2ROI-1)의 내부 컴포넌트(2C-1)를 공간적으로 배치하는데 사용되는 외부 참조 컴포넌트 ERC를 도시한다.
도 16은 ROI의 탄성을 측정하기 위한 에너지 변조와 통합된 엑스레이 측정 장치를 도시한다.
도 17은 거의 실시간 위상차 및/또는 푸리에 변환 장치가 가능한 엑스레이 시스템을 도시한다.
도 18은 탄성 측정을 위한 전단력 발생기와 결합된 전형적인 엑스레이 측정 장치를 도시한다.
도 19는 관심 영역을 통과하는 엑스레이 빔의 배율을 도시한다.
도 20은 단일 빔 경로에서 복셀을 도시한다.
도 21은 엑스레이 이미징 장치의 넓은 시야를 확대하는 방법과, 엑스레이 이미징 시스템 및 현재 개시된 장치 및 방법에서 참조 및 설명된 방법을 도시한다.
도 22는 전자 상 스테핑에서의 전자빔 조향을 도시한다.
도 23은 전동 기어에 장착되거나 전동 기어와 통합된 전체 엑스레이 시스템 또는 그 서브 모듈을 포함하는 휴대용 엑스레이 시스템을 도시한다.
도 24는 다른 휴대용 엑스레이 시스템을 도시한다.
도 25는 소스와 검출기의 쌍을 이동시킴으로써 넓은 시야 엑스레이 시스템을 이용하여 다양한 신체 부분 또는 조직 또는 기관을 이미징 하는 장치를 도시한다.
도 26은 스펙트럼 토모드래피 맘모그래피(mammography) 시스템의 정면도를 도시한다.
도 27은 엑스레이 시스템에 부착되거나 엑스레이 시스템으로부터 제거된 유방 조영술 지지 장치의 측면도를 도시한다.
도 28은 엑스레이 시스템에 부착되거나 엑스레이 시스템으로부터 제거된 스펙트럼 토모드래피 맘모그래피 장치의 측면도를 도시한다.
도 29는 토모드래피 시스템의 구성 및 방법, n 매트릭스 또는
매트릭스를 도시한다.
도 30은 경우에 따라 넓은 시야를 갖는 엑스레이 이미징 시스템, 엑스레이 토모그래피 시스템, 또는 스펙트럼 이미징 시스템 또는 스펙트럼 토모그래피 시스템의 예를 도시한다. 이것은 각 검출기마다 개별 빔 입자 스토퍼 어레이 플레이트를 사용하는 듀얼 또는 다중 검출기 이미징 시스템이다. 하나의 검출기의 이미징은 ROI 및/또는 ROI를 두 번째 검출기로 측정하기 위해 선택하는 데 도움이 된다.
도 31은 엑스레이 측정 시스템에 의해 생성된 푸리에 변환 분광기를 개략적으로 도시한다.
도 32는 홀로 그래픽 엑스레이 영상 시스템을 도시한다.
도 33은 매트릭스 엑스레이 토모드래피 재구성 방법을 수행하도록 구성된 시스템의 일예를 도시한다.
도 34a는 엑스레이 소스의 하류, 이미징된 피사체의 상류에 배치된 센서를 사용하여 기준값으로서 엑스레이 입력 강도를 측정하는 것을 도시한다.
도 34b는 엑스레이 노출을 모니터링하기 위한 콜리메이터 내의 센서를 도시한다.
도 35a, 도 35b, 도 35c 및 도 35d는 각각 VOI에 치료 시약 및/또는 액체 또는 조영제 시약을 주입하기 위한 개구를 갖는 카테터 또는 RF 절제 프로브와 같은 개입 장치의 예를 도시한다.
도 36 내지 도 40은 1차 X선 빔을 차단하기 위해 분산 영역에 빔 입자 스토퍼를 구비한 빔 입자 스토퍼 플레이트의 예를 도시한다.
도 41은 카테터 내의 임플란트를 포함하는 개입 장치의 예를 도시하며, 하나 이상의 영역 또는 컴포넌트는 보다 양호한 시각화, 및 이에 따른 각 컴포넌트의 제어를 위한 미분 엑스레이 측정용으로 설계되었다.
도 42는 엑스레이 소스 모듈을 도시한다.
도 43a는 에너지 간격 당 엑스레이 에너지 광자 수의 그래프이다.
도 43b는 IKev 당 엑스레이 에너지 수의 그래프이다.
도 44는 스펙트럼 이미징에 기초한 재료 분해 방법의 예를 도시한다.
도 45a 및 도 45b는 두 물질의 에너지 응답 함수 시스템을 나타내는 그래프이다. 이 시스템은 밀도를 2개의 재료 또는 2개의 물질을 포함하는 복합 재료의 듀얼 에너지 레벨에서의 측정치와 상관시키기 위한 상호작용 플롯을 수립한다.
도 45c 및 도 45d는 역 에너지 응답 함수를 사용하여 에너지 응답 함수를 푸는 것을 나타내는 그래프이며, 듀얼 에너지 측정에 기초하여 각 재료의 대응하는 밀도 값을 조사한다.
도 1은 빔 입자 스토퍼를 포함하는 단일 검출기 어셈블리로 산란이 제거되는 하나의 방사 위치에 있는 다양한 초점의 2개의 소스를 도시한다.
도 2는 4개의 상이한 엑스레이 소스를 갖는 엑스레이 소스 터릿(turret)의 측면도를 도시한다.
도 3은 다수의 엑스레이 소스를 갖는 엑스레이 소스 터릿의 저면도를 도시하고, 예를 들어 5개의 상이한 엑스레이 소스가 여기에 도시되어 있다.
도 4는 2개 이상의 엑스레이 소스 및 이러한 소스들이 직선 축으로 이동하는 것을 도시한다.
도 5는 회전 스테이지와 같은 회전 운동 장치가 엑스레이 소스를 회전축을 따라 이동시키는 실시 예를 도시한다.
도 6은 xy 평면상의 하나 이상의 소스를 xy 변환 스테이지 및 회전 스테이지에 의해 이동시키는 회전 스테이지와 결합된 xy 이동기의 평면도를 도시한다.
도 7은 일 예에서, 제1검출기의 하류에 배치된 ROI의 이미징을 위한 2개 이상의 검출기를 구비한 이미징 시스템의 유연성 및 확장성을 도시한다.
도 8은 인클로저에 포함된 본 개시 내용에 기재된 엑스레이 이미징 시스템을 도시한다.
도 9는 VOI가 선택된 후에 전방 검출기를 선택된 VOI로 이동시킬 수 있고, VOI의 이미징이 전방 검출기 및 후방 검출기 모두에서 동시에 수행될 수 있는 고해상도 전방 검출 방법 또는 이중 검출기 방법을 도시한다.
도 10은 데이터 치환 방법의 흐름도를 도시한다.
도 11은 이미지 취득 전, 이미지 취득 중, 이미지 취득 후, 재구성 전 및 재구성 후의 이미지 처리 방법의 예를 열거한 흐름도를 도시한다.
도 12는 2D 및/또는 3D 스펙트럼 측정이 가능한 시스템을 포함하는 고 처리량 엑스레이 시스템을 도시한다.
도 13은 2D 및/또는 3D 스펙트럼 측정이 가능한 시스템을 포함하는 다른 고 처리량 엑스레이 시스템을 도시한다.
도 14는 2D 및/또는 3D 스펙트럼 측정이 가능한 시스템을 포함하는 고 처리량 엑스레이 시스템을 도시한다.
도 15a 및 도 15b는 검출기 어셈블리(22)에 의해 조명되고 이미징되는 피사체(2ROI-1)의 내부 컴포넌트(2C-1)를 공간적으로 배치하는데 사용되는 외부 참조 컴포넌트 ERC를 도시한다.
도 16은 ROI의 탄성을 측정하기 위한 에너지 변조와 통합된 엑스레이 측정 장치를 도시한다.
도 17은 거의 실시간 위상차 및/또는 푸리에 변환 장치가 가능한 엑스레이 시스템을 도시한다.
도 18은 탄성 측정을 위한 전단력 발생기와 결합된 전형적인 엑스레이 측정 장치를 도시한다.
도 19는 관심 영역을 통과하는 엑스레이 빔의 배율을 도시한다.
도 20은 단일 빔 경로에서 복셀을 도시한다.
도 21은 엑스레이 이미징 장치의 넓은 시야를 확대하는 방법과, 엑스레이 이미징 시스템 및 현재 개시된 장치 및 방법에서 참조 및 설명된 방법을 도시한다.
도 22는 전자 상 스테핑에서의 전자빔 조향을 도시한다.
도 23은 전동 기어에 장착되거나 전동 기어와 통합된 전체 엑스레이 시스템 또는 그 서브 모듈을 포함하는 휴대용 엑스레이 시스템을 도시한다.
도 24는 다른 휴대용 엑스레이 시스템을 도시한다.
도 25는 소스와 검출기의 쌍을 이동시킴으로써 넓은 시야 엑스레이 시스템을 이용하여 다양한 신체 부분 또는 조직 또는 기관을 이미징 하는 장치를 도시한다.
도 26은 스펙트럼 토모드래피 맘모그래피(mammography) 시스템의 정면도를 도시한다.
도 27은 엑스레이 시스템에 부착되거나 엑스레이 시스템으로부터 제거된 유방 조영술 지지 장치의 측면도를 도시한다.
도 28은 엑스레이 시스템에 부착되거나 엑스레이 시스템으로부터 제거된 스펙트럼 토모드래피 맘모그래피 장치의 측면도를 도시한다.
도 29는 토모드래피 시스템의 구성 및 방법, n 매트릭스 또는
도 30은 경우에 따라 넓은 시야를 갖는 엑스레이 이미징 시스템, 엑스레이 토모그래피 시스템, 또는 스펙트럼 이미징 시스템 또는 스펙트럼 토모그래피 시스템의 예를 도시한다. 이것은 각 검출기마다 개별 빔 입자 스토퍼 어레이 플레이트를 사용하는 듀얼 또는 다중 검출기 이미징 시스템이다. 하나의 검출기의 이미징은 ROI 및/또는 ROI를 두 번째 검출기로 측정하기 위해 선택하는 데 도움이 된다.
도 31은 엑스레이 측정 시스템에 의해 생성된 푸리에 변환 분광기를 개략적으로 도시한다.
도 32는 홀로 그래픽 엑스레이 영상 시스템을 도시한다.
도 33은 매트릭스 엑스레이 토모드래피 재구성 방법을 수행하도록 구성된 시스템의 일예를 도시한다.
도 34a는 엑스레이 소스의 하류, 이미징된 피사체의 상류에 배치된 센서를 사용하여 기준값으로서 엑스레이 입력 강도를 측정하는 것을 도시한다.
도 34b는 엑스레이 노출을 모니터링하기 위한 콜리메이터 내의 센서를 도시한다.
도 35a, 도 35b, 도 35c 및 도 35d는 각각 VOI에 치료 시약 및/또는 액체 또는 조영제 시약을 주입하기 위한 개구를 갖는 카테터 또는 RF 절제 프로브와 같은 개입 장치의 예를 도시한다.
도 36 내지 도 40은 1차 X선 빔을 차단하기 위해 분산 영역에 빔 입자 스토퍼를 구비한 빔 입자 스토퍼 플레이트의 예를 도시한다.
도 41은 카테터 내의 임플란트를 포함하는 개입 장치의 예를 도시하며, 하나 이상의 영역 또는 컴포넌트는 보다 양호한 시각화, 및 이에 따른 각 컴포넌트의 제어를 위한 미분 엑스레이 측정용으로 설계되었다.
도 42는 엑스레이 소스 모듈을 도시한다.
도 43a는 에너지 간격 당 엑스레이 에너지 광자 수의 그래프이다.
도 43b는 IKev 당 엑스레이 에너지 수의 그래프이다.
도 44는 스펙트럼 이미징에 기초한 재료 분해 방법의 예를 도시한다.
도 45a 및 도 45b는 두 물질의 에너지 응답 함수 시스템을 나타내는 그래프이다. 이 시스템은 밀도를 2개의 재료 또는 2개의 물질을 포함하는 복합 재료의 듀얼 에너지 레벨에서의 측정치와 상관시키기 위한 상호작용 플롯을 수립한다.
도 45c 및 도 45d는 역 에너지 응답 함수를 사용하여 에너지 응답 함수를 푸는 것을 나타내는 그래프이며, 듀얼 에너지 측정에 기초하여 각 재료의 대응하는 밀도 값을 조사한다.
본 개시의 양태는 도면 및 다양한 실시 예와 관련하여 제공된다. 그러나, 당업자는 본 명세서에 개시된 장치 및 방법의 다른 실시 예 및 구성이 일부 다른 실시 예와 동일하게 상세히 설명되지 않더라도 여전히 본 개시의 범위 내에 속할 것이라고 이해할 것이다. 논의된 다양한 실시 예의 양태는 본 명세서의 개시의 범위를 제한하지 않으며, 대신에 이 상세 설명 이후의 청구 범위에 의해 정의된다.
2D, 3D 엑스레이 애플리케이션 및 CT 계산의 정성적 및/또는 정량적 측정을 위해서는 대량의 메모리와 계산이 필요할 수 있다. 무선 또는 테더 통신을 통해 기존 검출기에 연결된 검출기 모듈 또는 어셈블리 또는 서브모듈은 메모리 스토리지 및/또는 데이터베이스 스토리지 또는 데이터베이스 기능을 포함할 수 있다. 검출기 측에서 로컬 스토리지 및 계산, 프로세싱, 이미지 재구성 및/또는 스토리지를 위한 하나 이상의 마이크로프로세서가 제공된다. 디스플레이는 로컬 또는 마이크로프로세서에서 직접 수행하거나, 무선 또는 이더넷을 통해 원격으로 수행하거나 디스플레이 및 경우에 따라 추가 계산 및 저장을 위해 두 번째 마이크로프로세서에 연결된 통신 방식으로 수행할 수 있다.
이미지 재구성은 종래의 회전 CT 및/또는 토모신시시스 전자선 토모그래피, MRI, PTE, SPECT 및 투과광 토모그래피의 알고리즘 및 방법을 포함할 수 있으며, 이는 재구성의 정확도, 정밀도, 속도를 향상시키기 위해 이미징된 객체 스펙트럼의 2D 또는 3D 이미지에서 각 재료의 재료 분해, 감쇠값 측정 및 밀도 측정을 포함할 수 있다. 이는 정규화된 픽셀 기반 개별 물질의 밀도 데이터를 도출하고, 획득 전과 획득 중 및 획득 후 재구성을 위한 관심 영역(ROI) 또는 ROI의 선택된 영역 식별을 통한 이미지 획득 및 재구성 최적화가 포함될 수 있다.
엑스레이 측정 또는 컴퓨터 토모드래피 장치는 애플리케이션에 의해 요구되는 새로운 기능적 능력, 특징 및 해상도에 기초하여 이미지, 측정 및 특징을 획득 및 제공하는 것 외에, 토모드래피 이미지 및 관련 데이터로부터 추출하여 CT 슬라이스 이미지와 농도계의 측정치 등과 같은, 유저에게 친숙한 유저인터페이스나 절차로 측정치나 이미지를 표시하는 표시 모드를 제공한다. 그리고, 예컨대, CT 이미지를 사용하여 사용할 수 없는 많은 프레젠테이션 모드를 허락하는 가상현실 디스플레이를 위해 이전에 사용할 수 없었던 이미지와 값을 제공할 수도 있다.
엑스레이 이미징 시스템은 다중 소스 구성을 갖는 엑스레이 소스[예를 들어, 다양한 X선 방출 영역, 방사 위치의 수, 에너지 레벨, 다양한 기술 플랫폼의 시야 또는 다양한 소스, 파라미터의 다양한 값 및/또는 다양한 초점 사이즈]와 같은 다양한 타입의 하나, 둘 또는 그 이상의 엑스레이 소스를 가질 수 있다. 파라미터는 준비 시간, 노출, 속도, 전력, 에너지 레벨, 에너지 레벨의 수, 스펙트럼 파형 특성, 펄스 지속 시간, 펄스 특성, 및/또는 동시에 또는 다양한 시간 프레임에서 대략 하나 이상의 엑스레이 방사 위치의 폼 팩터 등이 있다. 도 2 내지 도 6은 하나 이상의 엑스레이 소스(12-a ~ 12-d, 12-e, 13-1 ~ 13-4)를 이동 가능하게 하여 VOI, 2위에 배치할 수 있는 시스템 구성을 도시한다, 이렇게 하면 동일한 VOI를 다양한 종류의 엑스레이 소스로 검사할 수 있다. 예를 들어, 12-a는 넓은 시야를 갖는 핫 필라멘트의 통상적인 튜브일 수 있다. 12-b는 필드 이미터 소스일 수 있다. 12-c는 시야가 제한되거나 낮은 에너지 레벨의 엑스레이만을 방출하는 소스일 수 있다. 12-d는 높은 플럭스이고, 초고휘도의 소스일 수 있다. 이 소스는 엑스레이를 생성하고 필터링하고, 에너지 대역폭을 선택하고, VOI 이미징에 필요한 플럭스를 유지할 수 있다.
도 7은 동일한 또는 상이한 엑스레이 소스를 사용하는 애플리케이션 요건의 요구에 따라 하나 이상의 검출기를 이동시켜 동일한 ROI를 이미징할 수 있음을 보여준다.
예를 들어, 도 1은 단일 광원의 2개의 겹치는 방사 위치(12-1, 12-2)를 도시하며, 각각의 방사 위치는 다양한 초점 사이즈를 가질 수 있다.
도시된 엑스레이 시스템은 단일 검출기 어셈블리(22)를 사용하여 산란 제거될 수 있으며, 원추형 빔 또는 발산 3D 형상을 갖는 복수의 빔으로서 소스로부터 방출되는 엑스레이 방사선으로, VOI를 통과하는 투사 빔의 일부는 빔 입자 스토퍼 플레이트(100) 상의 빔 스토퍼 입자에 의해 차단된다. 엑스레이 투과성인 엑스레이 샘플 홀더(40)가 있을 수 있다. 이미지 프로세싱은 존재하는 경우 샘플 홀더(40)의 감쇠 효과 및 산란을 제거할 수 있다.
경우에 따라, 빠른 3D 재구성을 위해 2개 이상의 소스가 함께 이동된다. 예를 들어, 각 광원은 관심 볼륨(VOI)을 조명할 수 있고, 2개 이상의 이러한 VOI가 결합되어 최종 VOI를 형성한다. 소스는 이미징 절차와 작동 속도를 최적화하기 위해 서로 독립적으로 이동할 수 있다. 작동 속도는 애플리케이션 요구 사항, 예를 들어 Z축의 해상도 요구 사항에 따라 달라진다. 엑스레이 소스는 동일한 3D VOI를 이미징하기 위해 동기식 또는 비동기식으로 조작될 수 있다. 하나 이상의 엑스레이 소스와 쌍을 이루는 하나 이상의 검출기를 포함하는 엑스레이 이미징 시스템은 엑스레이 검출기 어셈블리(22)의 상류 또는 하류, 또는 검출기(22) 대신에 VOI를 이미지화할 위치로 이동할 수 있다.
각 프로젝트 지오메트리 구성으로부터 일부 또는 실질적으로 모든 투영된 이미지는 재구성된 이미지 프로세싱 및 데이터 분석을 위해 조정된 수의 좌표 및/또는 벡터를 사용하여 표현되며, 시스템 매트릭스에 통합될 수 있다.
토모그래피 또는 3D 이미징 또는 다차원 이미징 - 스펙트럼 3D, 스펙트럼 토모그래피, 비 회전 CT, 개인화된 CT, n 매트릭스 방법
실시간 2D 및/또는 3D 및/또는 6D 투시 및 치수 측정이 가능한 1% 미만 또는 5% 미만의 SPR을 가진 다축 매트릭스 이미지 획득 및 재구성을 사용하는 스펙트럼 엑스레이 2D/3D/토모그래피는 다음의 장치 및 방법을 포함할 수 있다.
도 29는 장치의 일례를 도시하고, 이 장치는 토모그래피, 또는 3D 이미징, 또는 다차원 이미징, 또는 스펙트럼 3D, 또는 스펙트럼 토모그래피, 또는 비회전 CT, 또는 n매트릭스, n2 매트릭스 방법 및 스펙트럼 이미징 방법을 사용하는 개인화된 CT라고 할 수 있다.
장치는 소스(12); 엑스레이 방사 위치(16)의 2D 영역을 포함할 수 있다. 엑스레이 방사 위치(16)는 또한 3D-6D 공간 위치 또는 볼륨에 있을 수 있다. 장치는 또한 이미징된 피사체(2) 및/또는 관심 볼륨(VOI2), 검출기 또는 검출기 어셈블리 또는 검출기 모듈(20)을 포함할 수 있다.
VOI의 Z축을 따른 분해능은 대략 Xc이다. Xc는 방사 위치(16)의 공간적 위치 또는 볼륨 또는 2D 영역에서의 엑스레이 방사 위치에서 위치 1과 위치 2 사이의 대략적인 거리이다.
위치 1 및 위치 2는 엑스레이 토모그래피의 제1위치로 지칭될 수 있다. 방사 위치들 사이의 거리가 작을수록 VOI 및/또는 이미징된 피사체(2)를 더 이미징 하여 토모그래피 또는 이미지 분석 및 프로세싱 목적으로 추가적인 영상을 제공할 수 있다. 방사 위치 사이의 더 작은 거리, 또는 제2위치로 지칭될 수 있는 제1위치 이외의 방사 위치는 필요에 따라 VOI 외부에 새로 도입된 미지수를 해결하는데 사용될 수 있다. 대안으로, 제2위치는 객체의 깊이를 따라 검출기 또는 검출기 모듈(20)에 수직으로 더 높은 해상도로 복셀을 분해하는데 사용될 수 있다.
본 개시의 이미징 시스템은 선택적으로 진정한 또는 완전한 3D 볼륨 재구성이 가능한 비회전, 비접촉 이미징 시스템 구성일 수 있다. 이 기술의 추가 세부 사항은 국제 특허 WO/2019/183002에 설명되어 있다. 이 방법의 기본은 2D 프로젝션 이미지가 6D 볼륨 또는 적어도 2D 영역에서(예를 들어 검출기 또는 검출기 모듈(20)에 평행한 2D 평면상에서) Xc의 정수배로 캡처되는 경우, VOI의 전체 3D 이미지를 재구성하기 위해 엑스레이 소스의 매우 작은 영역 또는 작은 각도 모션 및/ 또는 전체 움직임만 필요하다는 것이다. 전술한 바와 같이, Xc는 z축 또는 깊이에서 VOI 2를 이미징하는데 필요한 해상도이며, 경우에 따라 엑스레이 조명의 중심축에 평행하다. 이미징 형상은 객체 또는 Vol 2에 대해 검출기에 평행한 2D 평면에서 엑스레이 소스/엑스레이 방사 위치의 이동 영역을 축소하거나 최소화하도록 구성될 수 있다. VOI 2의 알려지지 않은 복셀을 해결하기 위해, VOI 2 외부에 새로 도입된 미지의 복셀은 "복셀니(Voxelni)"라고 불리며, VOI 2의 미지의 복셀의 총 수보다 훨씬 적을 수 있다. 이에 따라, 입자 투영 경로에 새로 도입된 알 수 없는 복셀 수는 ROI 내의 미지의 복셀의 경로보다 상당히 적을 수 있다. 따라서 ROI 외부의 영역 내의 미지의 복셀에 의한 기여를 무시하는 것이 허용된다. 이 방법과 시스템 구성을 사용하여 "NTT"라고 하는 최소화된 총수의 2D 이미지를 획득하여 전체 3D 이미지 또는 전체 토모그래피 이미지를 재구성할 수 있습니다.
경우에 따라, 고 정밀도 또는 고 정확도의 토모그래피 측정이 필요한 경우 ROI 외부에 새로 도입된 알 수 없는 복셀의 해결은 동일한 영역 또는 동일한 부피의 제1위치를 제2위치로 이동하여 달성될 수 있지만, 첫 번째 위치와 다른 공간 위치에 있는 두 번째 위치에서 엑스레이를 방출한다. 그리고, 제2위치들 사이의 거리는 변할 수 있고, Xc보다 짧거나, Xc보다 길거나, Xc와 동일할 수 있다. 또한, 엑스레이 조사 볼륨은, 예를 들어 콜리메이터에 의해 감소 될 수 있고, 그 결과, 엑스레이 빔의 투영 경로에서, 새로 도입된 미지의 복셀 및 ROI 내의 대응하는 복셀을 포함하는 볼륨만이 반복적으로 조사된다. 나머지 엑스레이 빔은 ROI 외부에 새로 도입된 미지의 복셀(복셀니)의 조명 경로에 없는 ROI 부분에 불필요한 추가 노출을 피하기 위해 크로핑(cropping)될 수 있다.
도 29는 그 방법을 도시한다. 이 지오메트리 "nMatrix"의 이론적 기초는 위치 1과 위치 2와 같은 각 X선 방사 위치에서 복셀의 공간 위치에 따라 구별된 엑스레이 조사 경로의 고유한 세트(검은색으로 강조 표시됨)가 VOI의 각 경로에서 검출기(20)의 대응하는 픽셀에 의해 측정된다. 엑스레이 방사 위치들 사이의 거리는 Xc만큼 작기 때문에, 2D 평면상에서 이동한 총 면적(16)이 VOI의 깊이와 같을 경우, 원래 위치에 대한 2D 영역(16)의 총 이동 각도는 1도 미만이라 할 수 있다. 이것은 엑스레이 방사 위치의 이동에 의해 VOI 외부로 도입된 미지의 복셀의 수를 최소화한다. 이론적으로 달성 가능한 해상도는 XYZ 치수로 1자리 미크론 미터까지 높으며 시판되는 검출기를 사용하여 달성할 수 있다. 3D 이미지를 얻는 데는 CT 슬라이스와 동등하거나 높은 해상도를 달성하는 데 1초 미만이 소요될 수 있다.
복셀 감쇠 값을 해결할 때, 각 복셀은 0 또는 1의 값을 가질 수 있고, 전송되는 경우 0, 전송되지 않은 경우 1, 또는 특정 값으로 감쇠될 수 있다.
각 복셀은 0에서 특정 감쇠값 또는 1까지의 투과 값을 가질 수 있거나, 다른 범위의 감쇠값에서의 투과를 위해 설정될 수 있다. 따라서, 경우에 따라서는, 대략적인 값의 범위를 0으로 설정하고, 다른 값의 범위를 1로 설정할 수 있다. 예를 들어, 인간의 진단에서 공기 감쇠가 0으로 정의되는 경우, 나머지 체조직의 부피 영역은 대략 1로 설정될 수 있다.
다른 예에서, 뼈 재료로 채워진 복셀은 1일 수 있고, 나머지 체조직의 부피 영역은 대략 0으로 설정될 수 있다.
선형 방정식의 복수의 세트를 사용하여 상이한 근사 범위 및 임계치로 설정된 0 또는 1을 가진 미지의 복셀을 해결할 수 있다.
이 방법은 다른 감쇠 값의 범위에 대응하도록 1 또는 0을 다시 설정하고 알려지지 않은 복셀 값을 1 또는 0로 해결할 수 있다. 이 방법은 상이한 범위의 감쇠 값으로 프로세스를 반복할 수 있다.
일부 경우에, 이러한 방법은 전술한 PCT 출원에 개시된 바와 같은 듀얼 에너지 분해 방법 또는 다중 에너지 분해 방법과 조합될 수 있다.
경우에 따라, 복수의 에너지 측정을 사용하여 각 복셀을 특성화하고 식별할 수 있다. 하나 이상의 복셀은 감쇠값의 범위에 기초하여 VOI 내의 다른 복셀로부터 세분화될 수 있다. 각 세그먼트의 두께 또는 공간 부피와 위치를 도출할 수 있다. 복셀의 단일 또는 다중 에너지 측정치 및/또는 각 물질 및/또는 복합물에 대응하는 참조 데이터베이스가 있는 경우, 정확한 밀도를 결정할 수 있다.
토모드래피 방법은 다음을 포함할 수 있으며, 넘버링은 반드시 단계의 순서를 나타내는 것은 아니며, 오히려 가능한 단계들의 리스트를 나타낸다.
1) 측정된 2D 이미지는 1차 이미지와 산란 간섭으로 분리될 수 있고, 따라서 검출기에 의해 달성가능한 최고 해상도 및 정량적 2D 1차 이미지를 달성할 수 있다.
2) 소스에 의해 방출된 엑스레이는 이미징된 피사체를 조명하는 원추형 빔이며, 제1위치(위치 1)에 있는 경우, 엑스레이는 검출기 또는 각 검출기 영역에서 각 픽셀의 측정을 위해 VOI를 조명한다. 투영된 경로의 VOI 내에 엑스레이 방사 위치로 거슬러 올라갈 수 있는 다수의 복셀이 있다. 도 29에 도시된 바와 같이, 엑스레이 방사 위치가 다른 위치(예를 들어 위치 1에서 1픽셀 피치 떨어진 작은 xy 평면의 위치 2)로 이동하면, 도 29에 도시된 바와 같이 새로운 투영 경로의 각각에서 공간 위치의 뚜렷한 조합을 가진 복셀을 포함하므로 투영 경로의 첫 번째 세트와 구별되는 새로운 조명 경로 세트가 측정된다. 위치 1과 위치 2 사이의 거리는 검출기에 수직인 Z축에서 VOI의 바람직한 해상도인 Xc일 수 있다. (m × n × p)의 부피 차원에서 VOI 내의 모든 미지의 복셀을 풀기 위해(여기서, m, n, p는 각 축을 따르는 복셀의 수를 나타내고, m 및 n은 각각 x 및 y 방향의 복셀의 수에 해당함), 각 투사 경로에 포함된 공간적으로 다른 복셀을 기반으로 서로 다른 p 세트의 조명 경로는 완전한 3D 볼륨 구조를 해결하기 위해 검출기로 측정되어야 하는 것이 최소화될 수 있다.
3) VOI 외부의 미지의 복셀의 최소화. 이미징 프로세싱 동안 VOI 외부에 도입되는 미지의 복셀의 수를 최소화하기 위해, 원래의 시작 위치로부터의 엑스레이 방사 위치의 이동을 최소화하는 것이 바람직하다. 하나의 구성은 xy 평면의 발광 위치로 이동하고 인접한 발광 위치를 픽셀 피치 또는 단위 측정 = Xc만큼 멀어지게 제한하는 것이다. 도 29에 도시된 바와 같이, Xc는 검출기의 x 및 y 방향을 따라 각각 픽셀 피치 치수인 Xa 및 Xb와 같거나 더 크다. 또는 엑스레이 방사 위치를 3D 이상의 차원으로 이동시켜 토모그래피의 총 이동 각도를 최소화할 수 있다.
4) 필요한 엑스레이 방사 위치의 총수 P는 Z축을 따르는 Xc의 총수이다. 필요한 엑스레이 방사 위치를 2D 평면에 배치하여 이미징 프로세싱 중에 새로 도입된 미지 복셀의 이동과 수를 최소화할 수 있다. 예를 들어, 선형으로 이동하려면 VOI의 미지의 복셀을 해결하기 위해 20cm가 필요하지만, 동시에 엑스레이 콘 빔이 이동하는 동안 VOI 외부 영역을 비추기 때문에 이미징 프로세싱에서 알려지지 않은 것이 도입될 것이다. 다만, 엑스레이 방사 위치가 xy 차원으로 이동하는 경우, 총 조사 볼륨이 최소화될 수 있으며, 소스로부터 검출기까지의 거리(SID)=1미터인 경우 총 이동각은 1도 미만이 될 수 있다. 그 결과, VOI 외부의 미지의 복셀의 수는 극적으로 감소한다. 예를 들어, 필요한 해상도가 0.5mm이면 완전한 3D 볼륨 영역에서 미지 복셀을 해결하려면 20x20mmA2의 영역만 필요하다. 이러한 기능은 완전한 3D 이미지 재구성을 위한 엑스레이 소스 이동 메커니즘 설계의 복잡성을 크게 줄여준다. 엑스레이 방사 위치 이동을 구현하기 위한 하드웨어는 a) 전동 기계식 변환 스테이지, b) 엑스레이 발생시에 전자빔용 전자 조향 장치, c) 복수의 엑스레이 픽셀 사이즈의 소스가 2D 평면상에 서로 인접하게 배치되는 픽셀화된 엑스레이 소스를 포함할 수 있다. 전자빔 조향 장치는 다음과 같은 이유로 전동 구현보다 선호된다. :a) 스텝 사이즈와 해상도는 미크론 범위에서 작고 저렴한 비용이 될 수 있다. b) 전자빔 조향 장치는 기계적 이동 부분 없이 엑스레이 방사 위치를 이동시킨다. 이는 복잡성을 크게 줄이고 동적 유연성 및 진동으로 인한 수차를 최소화하고, 컴팩트함과 노이즈 성능을 향상시킨다. 전자빔 조향 장치는 전술한 PCT 애플리케이션에서 설명된 바와 같은 엑스레이 튜브에 장착될 수 있다.
전자빔 조향 장치가 스티어링할 때 빔 선택기를 이동시켜 엑스레이 방사 위치와 정렬시키기 위해 기계적 이동기가 사용될 수 있다. 후방 검출기의 1차 빔의 사이즈는 mm의 범위이므로 엑스레이 방사 위치를 이동할 때마다 엑스레이 소스와 정렬하기 위해 선택기를 이동할 필요가 없을 수 있다.
단일 검출기가 사용되는 경우, 이러한 검출기의 이동은 토모그래피에 필요하지 않을 수 있다.
토모그래피 또는 3D 이미지 획득-회전
일부 경우에, 소스 또는 엑스레이 방사 위치, 또는 소스 및 검출기 쌍은 객체와 관련하여 피치 또는 요 또는 롤로, 바람직하게는 적어도 2개의 회전 방향으로 회전될 수 있다.
엑스레이 방사 위치 및 검출기 쌍의 회전 운동은 검출기에 평행한 2D 평면 상의 한 축 방향으로 엑스레이 방사 위치 이동과 결합될 수 있다. 이 경우 검출기는 엑스레이 방사 위치에서 움직이거나 움직이지 않을 수 있다.
ROI 두께에 필요한 해상도를 달성하기 위해 생성되는 총 투사 이미지 수를 줄이기 위해 각 위치는 다른 위치와 달리 ROI를 가로지르는 새로운 조명 경로 세트를 허락하고, 단계(즉, 한 위치에서 다른 위치로 이동) 사이즈가 z축(검출기에 수직인 축)을 따라 해상도의 약 한 단위일 수 있다. 조명 경로의 변동은 동일한 픽셀 또는 검출기 영역에 의해 수집된 대응 경로로부터 적어도 약 1 복셀이다.
엑스레이 소스는 평행 빔 또는 엑스레이 팬 빔 또는 콘 빔을 생성할 수 있으며, 이는 평행 빔 또는 팬 빔의 포맷의 제시로 변환될 수 있다. 시스템의 복잡성을 줄이고 이미지 획득 속도를 높이기 위해 움직임과 스텝 사이즈를 최소화할 수 있다. 매번 새로운 투영 경로 세트는 앞뒤로 촬영한 투영 이미지 세트에 비해 고유할 수 있다.
본 명세서에 개시된 3D 엑스레이 영상 시스템은 적어도 2개의 축 또는 2개의 차원에서(예를 들어 6자유도, xyz 회전, 요, 피치 각각에서, 감소 및/또는 최소화된 단계 수로) 피사체에 대해 엑스레이 방사 위치가 이동하는 것을 포함할 수 있다. 각 단계는 대략 z 방향에 필요한 검출기 해상도의 1픽셀 피치이다. 움직임은, 예를 들어, 엑스레이 소스 각각에 포함되거나 첨부될 수 있는, 자기 렌즈 또는 전자 렌즈, 또는 기계식 또는 전동식 방법, 또는 전자적 방법에 의해 수행될 수 있다.
엑스레이 시스템은 엑스레이 소스(들) 및 이에 대응하는 검출기(들)(둘 다 1차원 또는 다차원으로 이동하고 선택적으로 동기화될 수 있는)를 포함할 수 있다. 또는 검출기 또는 소스가 정지 상태를 유지하고, VOI 또는 이미징된 피사체가 움직일 수 있다. 또는 소스는 해당 검출기와 독립적으로 이동할 수 있다.
엑스레이 소스 및 그에 대응하는 검출기(들)를 포함하는 엑스레이 시스템은 센서 어셈블리(하나 이상의 검출기 및 빔 선택기를 포함할 수 있음)가 비교적 작고 그 움직임이 소스의 초점을 센서와 정렬시킬 수 있기 때문에, 특히, 센서가 본 명세서에 개시된 2개의 검출기 사이에 끼워진 빔 선택기, 또는 전면에 저에너지 검출기 및 후방에 고에너지 검출기를 갖는 적층된 검출기를 포함하는 3중층 버전인 경우, 1차원 또는 복수 차원으로 이동할 수 있다.
엑스레이 조사 볼륨(예를 들어 콘빔 또는 평행한 빔), 및 이에 따라서 엑스레이 방사 위치 또는 엑스레이를 방사하는 엑스레이 튜브는 피치, 요 또는 롤로 또는 적어도 객체를 기준으로 한 축으로 회전할 수 있다.
대응하여, 검출기 또는 검출기 어셈블리는 객체를 향하는 엑스레이 조명의 중심축, 또는 도 29의 VOI 2와 정렬되도록 회전될 수 있다. 어떤 경우에는 소스(12) 또는 객체(2)의 회전 운동 및 움직임으로 인해 VOI를 통과하는 엑스레이 조명이 검출기 또는 검출기 모듈(20)에 의해 포착될 수 있으면, 그러한 회전이 필요하지 않다.
검출기 및 검출기 모듈(20)은 엑스레이 방사 위치 또는 엑스레이 튜브의 이동과 함께 토모그래피 또는 스펙트럼 토모그래피 이미지 획득을 위한 객체에 대해 xyz 볼륨 내에서 이동할 수 있다.
도 42는 엑스레이 토모그래피 시스템의 복수의 소스를 도시한다. 경우에 따라 3D 재구성을 가속화하기 위해 소스가 함께 이동한다. 각 소스는 관심 볼륨(VOI)을 조명하고 2개 이상의 이러한 VOI가 결합되어 최종 VOI를 형성한다. 소스는 서로 독립적으로 이동할 수 있어, Z축 해상도 요구사항 등 애플리케이션 요구사항에 따라 이미징 절차와 속도를 최적화한다. 엑스레이 소스는 동일한 3D VOI를 이미징하기 위해 동기식 또는 비동기식으로 조향될 수 있다. 하나 이상의 엑스레이 소스와 쌍을 이루는 하나 이상의 검출기를 포함하는 엑스레이 이미징 시스템은 엑스레이 검출기의 상류 또는 하류로 이동할 수 있다.
장치 및 방법은 데이터 갭의 누락이 없는 또는 거의 없이 완전한 토모그래피 이미지의 재구성을 위해 최소 노출 횟수를 취하기 때문에, 완전한 토모그래피에 필요한 시간을 최소화한다.
본 토모그래피 방법은 예를 들어 재료를 분해하고 각 재료의 밀도와 두께를 풀 수 있는 역 에너지 응답 함수 방정식 방법을 사용하여 평판 검출기 및/또는 2D 검출기와 쌍을 이루는 광대역 엑스레이 소스를 포함하는 듀얼 에너지 또는 다중 엑스레이 시스템을 이용하는 재료 분해 방법과 조합될 수 있다.
대안으로, 물질 분해 방법은 각각 에너지 임계값이 있는 에너지 감도를 갖는 메디픽스(medipix)와 유사한 다중 단위 픽셀 검출기, 또는 광자 계수 검출기 또는 적층 듀얼 에너지 검출기, 검출기가 있는 필터링된 준 단색 또는 단색 소스와 같은 에너지 민감 검출기를 갖는 기존 CT 시스템을 사용하는 스펙트럼 CT 방법을 사용할 수 있다.
스펙트럼 CT의 변형은 평면 패널 또는 2D 검출기, 및 토모그래피 또는 스펙트럼 토모그래피 또는 스펙트럼 이미징을 위한 소스와 검출기 또는 검출기 모듈 쌍의 세트를 이용하는 전체 시야 이미징의 사용을 포함할 수 있다. 검출기는 선택적으로 분광계 또는 분광 흡수계(예를 들어 에너지 분산 회절격자 및 공간감도 검출기)일 수 있다.
경우에 따라, 예를 들어 저해상도 토모그래피 이미지를 사용하여 토모그래피 이미지를 재구성할 필요가 없을 수 있으며, 관심 볼륨은 식별될 수 있다. 또한 적절한 스펙트럼 이미징을 사용하여 "2차 VOI" 또는 "VOI2nd"라고 하는 관심 물질이 배치된 선택된 VOI 층 외부에 있는 것과 VOI 내의 물질을 추가 조사할 수 있다. 이 경우, 2차 VOI 내의 물질을 식별하고, 특성화하고 그리고 결정하기 위해 적은 수의 이미지가 필요할 수 있다. 토모그래피가 필요한 경우, 2차 VOI의 아래층 및 2차 VOI의 위층은 통합된 유닛으로 잘 특징지어지고, 이미지를 획득하여 2차 VOI에서 필요한 해상도로 작은 치수의 VOI를 확대하고 해결할 수 있다.
토모그래피 시스템과 듀얼 에너지 및 스펙트럼 이미징 시스템의 파생물
본 개시의 엑스레이 시스템 및 방법의 모듈러 기능 때문에, 본 명세서에 개시된 시스템 및/또는 측정 시스템의 변형 및/또는 확장, 및/또는 분석, 측정, 진단 및 검사 기능을 갖는 하이브리드 측정 시스템을 형성하기 위한, 일부 또는 완전한 상기 엑스레이 이미징 시스템의 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 변형 및/또는 확장 도 본 개시의 일부이다.
CT, CD 링, C 암, 농도계, 마이크로 CT, 디지털 토모신서시스, 다양한 구성의 일반적인 엑스레이 이미징, 형광경, 로봇용 수술 지침 시스템 및 최소 침습적 개입 절차를 포함한 기존의 엑스레이 측정 및 이미징 시스템과, 스펙트럼 이미징, 방사선 요법, 헬리컬 CT, k-에지 이미징, 휴대용 이미징, 모바일 이미징 시스템과, 다양한 공간 시스템 구성은 해상도 및/또는 프레임 속도 및/또는 정확도 및/또는 낮은 방사선을 증가시키고, 그리고/또는 토모그래피에서 획득 및 재구성에 필요한 시간을 단축하여 재료 분해를 포함한 스펙트럼 이미징 기능을 제공하고, 그리고/또는 1% 미만 또는 5% 미만의 SPR로 산란을 줄이는 산란 제거 기능을 제공하기 위해, 본 개시의 일부 또는 완전한 엑스레이 이미징 시스템을 통합함으로써 개선될 수 있다.
일부 경우에, 애플리케이션 요건은 검사, 진단, 또는 모니터링 또는 추적을 달성하는데 필요한 ROI 정보가 고해상도 3D보다 훨씬 적도록 하는 것이다. 이 경우 전체 토모그래피를 재구성하기 위해 촬영될 총 이미지 수가 (m x n x p)일 필요가 있는 NTT보다 획득할 총 이미지 수가 적을 수 있다.
재료 분해 측정 및/또는 포인트 투 3D 측정 및 ROI 또는 ROI의 분산 부분 사이에서의 임의의 수의 측정은, 본 개시의 방법 및 구성을 이용하거나, 그리고/또는 본 개시의 방법을 종래의 CT 및/또는 그의 파생물, 또는 그의 변형 또는 토모신세시스 또는 다른 양식과 조합하여 이용함으로써, 소정의 정보 및/또는 토모그래피 이미지에 기초하여, ROI 또는 ROI의 하나 이상의 부분을 충분히 식별 및/또는 특성화하기 위해 계측될 수 있다.
ROI를 식별하고 특성화하기 위한 충분성을 보장하는 방법은 저장된 기존 데이터베이스 내의 사용자 프로그램 또는 디지털 프로그램 또는 설정된 데이터에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 애플리케이션별, 측정 유형별 또는 미리 정해진 ROI에 대해, 사용자가 결정하거나 디지털 프로그램이 ROI 특성과 애플리케이션 요구사항에 기초하여 ROI 이미지를 재구성하는 데 필요한 측정 수를 결정할 수 있다.
AI 또는 딥러닝은 제한된 수의 측정에 기초하여 ROI를 식별하고 특성화하는데 사용될 수 있다. AI 또는 딥러닝 알고리즘은 경우에 따라 딥러닝이 없이 디지털 프로그램과 결합하거나 사용자 입력과 결합하여 ROI의 특성 및 애플리케이션 요구 사항을 기반으로 ROI 식별 및/또는 재구성에 필요한 측정값을 선택하기 위해 최적화된 절차 및/또는 방법을 결정하는 데 사용될 수 있다.
딥러닝 또는 AI 프로그램은 노출이 감소되고 그리고/또는 노출이 최소화된 ROI 또는 다중 ROI를 식별 또는 재구성 또는 특성화하기 위한 미리 결정된 수의 측정 및 측정 단계 및/또는 절차를 포함하는 데이터 세트에 의해 학습될 수 있다. 따라서, 이러한 알고리즘은 미지의 복셀의 ROI를 이미징할 때 사용되어 미지의 복셀의 ROI를 식별 및/또는 특성화 및/또는 재구성할 수 있다.
이러한 일련의 측정은 이미징 프로세싱 전에 한번 재구성된 고해상도 CT 이미지 대신 압축 및 스파스 이미징 방법(compressed and sparsed imaging method)이 사용되는 현재 측정 방법과 다를 수 있다. 차이점은 다음과 같다.
측정 및/또는 측정 단계의 수는 CT 이미지로 설정된 압축 및 스파스 이미지보다 훨씬 적으며, 또는 슬라이스된 CT 이미지는 ROI를 식별하거나 특성화하기 위해 재구성할 필요가 없다.
픽셀 레벨에서의 재료 분해의 측정은 본 개시에서 ROI를 식별하기 위해 사용될 수 있다.
본 개시에서, ROI의 특성화 및 식별은 재구성 전에 수행될 수 있지만, ROI가 충분히 특성화되기 전에 재구성을 수행할 필요가 있다.
밀도 값과 같은 정량적 측정은 ROI 식별, 특성화 및 결정에 사용되거나, 그리고/또는 스파스 및 압축 이미징 방법과 관련된 현재 CT 방법에 사용되지 않는 딥러닝 프로세스에서 사용된다.
스파스 토모그래피 방법에 있어서, 각 투영 이미지에서 전체 VOI를 조명하여 총투영 수를 줄일 수 있다. 본 개시에서, 각 프로젝트 측정치는 VOI의 선택된 영역의 단지 하나의 포인트 또는 ID이거나 이미지와 분산된 2D일 수 있고,
총투사 수는 애플리케이션 요구사항에 따라 줄어들 수 있다. 일부 경우에, 투영된 이미지의 수는 이미지 자체가 토모그래피 재구성을 직접 제공하지 않는 레벨로 감소하고, 필요에 따라 측정 데이터와 독립적인 추가 데이터를 토모그래피 재구성에 사용할 수 있다. 이에 따라 이미지 획득 또는 재구성을 위한 노출 및/또는 시간을 줄이는 방법을 제공한다.
VOI 내의 다양한 공간 위치, 및/또는 치수, 및/또는 상이한 유형의 측정을 포함할 수 있는 토모그래피 및 절차 최적화에 필요한 감소된 투영 수가 필요할 때, 훨씬 덜 복잡한 기하학적 구성, 최적화된 측정 단계로 인해, 본 개시에서 방사선 레벨은 현저히 낮다.
압축 및/또는 스파스(sparsed) 이미징 조건을 위한 CT 및 토모신서시스의 이미지 재접속을 위해 개발된 이전의 방법은 여전히 사용될 수 있다. 압축 및/또는 스파스 이미징 방법이 사용될 수 있는데, 여기서, 획득된 총 이미지 수는 NTT 미만이거나, 또는 각 2D 이미지의 해상도는 Xc의 해상도보다 낮고 Z에서 원하는 해상도,
또는 스텝 사이즈가 Xc보다 현저하게 크다.
압축 및 스파스 이미징 방법에서, 엑스레이 소스는 객체에 대해 하나의 축 내에서만 이동한다. ROI 외부 영역에서 새로 도입된 미지의 Voi는 특히 각 엑스레이 빔 경로에서 ROI 내의 복셀 수에 비해 비례적으로 커진다.
정량적 이미지의 준비 및 표준화
재료 분해 및/또는 이미지 재구성 또는 정량적 데이터 및 이미지 분석은 엑스레이 시스템 구성에 관계없이 이미징된 객체의 조성 및 구조를 정확하고 반영하기 위해 측정된 데이터가 필요할 수 있다.
이 목표를 달성하기 위해, 정량적 데이터를 획득하고 재구성하기 전, 도중 및 후에 엑스레이 시스템 간의 표준화와, 준비 절차, 처리 모델, 알고리즘 및 측정 절차의 개발이 있을 수 있다.
정규화 및 데이터/이미지 처리
데이터 및 이미지 획득 전 및/또는 후, 및/또는 잡음 제거, 다크 노이즈, 백색 이미지, 플랫 필드, 게인, 검출기 일관성, 아티팩트(artifact), 데드 픽셀, 빔 경화, 뷰 수정의 필드, 위상 검색, 및/또는 정규화하기 위한 재구성 후에, 그리고/또는 CT 및 토모시서시스에 사용되는 기타 전처리 및 후처리 방법을 사용하여, 데이터 및 이미지에 대해 이미지 처리가 필요할 수 있다. 기하학적 움직임과 계산에 의해 유발된 아티팩트는 이미지 재구성 후에도 제거될 수 있다.
광자 계수 및/또는 흡수 및/또는 투과에 관한 측정은 처리에 사용될 수 있다.
전처리 및 후처리 방법은 동일한 엑스레이 시스템의 사용을 통한 일관된 측정을 위해 그리고/또는 엑스레이 시스템과 이와 같은 다른 것(특히 시스템의 동일한 제조자 및/또는 시스템에서 사용되는 구성 요소) 사이의 일관성을 위해 데이터 및 이미지를 준비해야 한다. 또한 정량 분석과, 스펙트럼 이미징 재료 분해, 유체 공학의 동적 분석 및 모델링, 및 3D 재구성와 같은 기능적 이미징 처리에도 사용할 수 있다. 도 11은 데이터 및 이미지 처리 사전 이미징 처리, 영상 획득 후의 처리 및 토모그래피 재구성 후의 처리의 다양한 절차의 예를 열거한 흐름도를 도시한다. 일례에서, 산란 제거는 산란을 1% 미만의 SPR로 감소시킨다.
데이터 전처리(PCP) 및 후처리 모델(PRP)은 데이터베이스, 에너지 응답 함수 방정식 시스템 및/또는 플롯 시스템, 또는 엑스레이 이미징 시스템 상에 구축된 기준 데이터 라이브러리에 기초한 표준 및 알고리즘을 이용하기 위하여 생성될 수 있다. 엑스레이 이미징 시스템은 비교할 수 있는 하드웨어 또는 비교할수 없는 하드웨어(광원, 검출기, 필터, 신틸레이터, 검출기 유형, 콜리메이터, 빔 입자 스토퍼 어레이 플레이트 등의 산란 제거 하드웨어, 피사체와 검출기 사이의 샘플 홀더, 및/또는 엑스레이 광학계 등), 활성 엑스레이 변조기, 수동 변조기, 엑스레이 또는 엑스레이에서 얻은 광 신호를 조향, 조작 및 관통하는 데 사용되는 광학 시스템을 포함한다. 이들 구성요소들은 각각 검출기 및 다른 모달리티 측정에 영향을 미친다.
예를 들어, 하나의 모델은 시스템을 하나 이상의 공지된 재료의 측정, 또는 공지된 공간 또는 재료 조성을 갖는 하나 이상의 팬텀의 측정을 통해 다른 표준 엑스레이 시스템과 상관시킬 수 있게 한다. 측정 데이터로부터 얻은 물리적 특성 및 특성 값의 편차는 표준 엑스레이 시스템으로부터의 도출된 값과 비교할 때, 엑스레이 시스템을 표준엑스레이 시스템과 상관시킨다.
표준 엑스레이 시스템은 다수의 측정을 수행하고, 데이터베이스를 구축하거나, 또는 단일, 이중 또는 복수의 에너지 시스템의 재료 분해와 같은 정량 분석 모델을 구축할 수 있다.
상관은 엑스레이 영상 시스템이 데이터베이스를 이용할 수 있게 하거나, 또는 표준 엑스레이 시스템에 기초한 정량 분석 알고리즘 및 모델이 유용할 수 있게 한다.
전처리 및 후처리 알고리즘과 모델은 상이한 제조자 간, 상이한 제조자와 상이한 제조자에 의해 제조된 동일한 유형의 시스템 간, 그리고 동일하거나 상이한 제조자에 의해 제조된 상이한 유형의 시스템 간에서 엑스레이 이미징 시스템을 상관시키기 위해 개발되었다.
트레이서빌리티(Traceability)
소스, 검출기 및 하드웨어 세트를 포함하는 기준 엑스레이 측정 시스템을 사용하여 측정이 어떻게 되어야 하는지에 대한 기준을 설정할 수 있다. 이러한 기준 엑스레이 시스템 또는 표준 엑스레이 시스템은 가장 빈번하게 이용가능한 다른 엑스레이 표준과 비교될 수 있으며, 이러한 표준의 광범위한 채용 및 사용을 허용하여 상이한 유형 샘플을 측정하게 하고, 그리고/또는 보다 기능적인 및/또는 정확한 및/또는 정밀한 및/또는 추적 가능한 정량 분석 모델 및 알고리즘을 확립할 수 있게 한다.
이러한 트레이서빌리티는 표준 엑스레이 시스템 또는 기준 엑스레이 시스템에서 확립될 수 있으며, 이는 전처리 및 후처리 절차에서 교정되고, 노이즈 제거되고, 데이터가 수정된다. 이 과정은 NIST에서의 온도 측정 또는 시간 측정과 유사하다.
데이터 및/또는 이미지 프로세싱 및 산란 제거 전, 후 및/또는 도중의 데이터 및/또는 이미지 프로세싱(정규화, 노이즈 제거 및 기타 전술한 PCP 및 PRP 프로세스) 및/또는 산란 제거, 및/또는 이미지 구축 및/또는 재료 분해 및/또는 정량 분석, 및/또는 유체 역학과 결합된 이러한 트레이서빌리티 및/또는 표준화는 AI 및 심층 학습 알고리즘이 진단, 이미지 가이드, 모니터링, 검사, 테스트를 위해 충분히 준비된 데이터 세트로 학습할 수 있게 하여, 제조 업체 및 빌더에 관계없이 다양한 엑스레이 이미징 시스템 및 하이브리드 시스템을 통해 추적할 수 있다.
정량적 이미징을 위한 전처리 및/또는 정규화 방법은 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
동시에 및/또는 한 시간 간격 또는 여러 시간 간격으로, 또는 실제 측정(예를 들어, 실제 측정과 유사한 엑스레이 에너지 레벨의 하이(High) 레벨, 로(low) 레벨, 중간 레벨에서의 펄스 측정)과 유사한 설정된 일련의 이미징 및 측정에서 다수의 픽셀에서 백색 이미지 측정값의 편차. 이 편차는 동일한 에너지 레벨 또는 유사한 에너지 레벨에서 각 픽셀의 평균 또는 평균값으로부터의 평균 편차를 갖는다.
ROI 하류에서 측정된 엑스레이 데이터 및 입력 엑스레이 데이터가 알려진 경우, 임의의 특정 엑스레이 시스템의 플롯 보간은 예를 들어 에너지 응답 함수 방정식 시스템을 설정하기 위해 이러한 표준 시스템을 사용하는 표준 엑스레이 시스템과 엑스레이 시스템 사이의 정량적 관계에 기초한 측정 편차의 조정에 기초할 수 있고, 여기서 재료 분해를 위한 비선형 다중 에너지 방정식의 해법은 역 에너지 응답 함수 시스템 조회 테이블에 의해 설정된다. 경우에 따라, 상관은 거의 동일한 샘플 표준을 사용하여 검출기 또는 검출기들의 각 픽셀에 대한 엑스레이 소스와 검출기 쌍을 측정하여 달성될 수 있다.
ROI가 검출기의 시야보다 작은 경우, ROI의 강도 범위는 전체 이미지의 강도 범위보다 작을 수 있다. 따라서, 경우에 따라 ROI 측정값만 정규화하는 것이 바람직하다.
보간법을 사용하여 공간 영역에서 산란을 제거할 경우, 산란 제거는 ROI보다 약간 큰 영역에서 수행될 수 있다. 예를 들어 ROI가 15mm2로 매우 작으면 약 2cm2 이상의 영역에서 산란 제거를 수행할 수 있다.
강도 레벨의 정규화 또는 감소는 종종 동시에 수행될 수 있다.
일 예에서, 강도 레벨의 수는 범위 (0, ..., 2k-l)로 감소한다. 절차는 다음 방정식으로 나타낼 수 있다.
Inorm(x, y) = {2k-l(N(x, y) > 2k-l인 경우)
{N(x, y) (0<N(x, y)<2k-l인 경우)
{0(0<N(x, y)인 경우)
여기서:
N(x, y) = round_to_int(((I(x, y)-minnorm))/(maxnorm-minnorm))(2k-1)))
minnorm은 최소 정규화 값이며,
maxnorm은 최대 정규화 값이며,
k는 정규화 후 픽셀 당 이미지 비트 수(no.)이다.
이미지 정규화 기술 또는 방법의 예는, 예를 들면, 다음 중 하나이다:
최소-최대-이 유형의 정규화에서 방정식 [1]의 minnor 및 maxnorm는 히스토그램에서 직접 얻은 최소 강도와 최대 강도이다.
1%-99%-이러한 정규화에 대해 C=arg(누적 히스토그램=
1%) 및 maxnorm=arg(누적 히스토그램=99%).
이 유형의 정규화는 예를 들어 제한된 수의 이상값이 있는 범위 균일 강도 분포의 경우에 유용하다. 이러한 이상값은 종종 이미지 센서의 데드 픽셀 또는 스퓨리어스 노이즈로 인해 발생한다.
±3s-이 정규화의 강도 범위는 다음과 같이 정의할 수 있다.
minnorm = m-3s
및
maxnorm = m+3s
여기서, m은 평균 강도이고, s는 ROI에서의 이미지 강도의 표준 편차이다. 이러한 정규화는 텍스처의 강도 히스토그램이 가우스 분포에 가까울 때 유용하다.
이미징된 샘플이 전체 이미지를 차지하지 않는 경우, 디지털 프로그램 또는 사용자는 조직의 영역을 자동으로 검출하는 옵션을 포함하므로, 이미지의 무관한 영역의 정규화 또는 이미지 처리를 피할 수 있다. 이 기능은 ROI의 상대적인 사이즈가 크게 달라질 때 특히 중요하다. 자동 검출 옵션은 가우스 혼합 기대치 최대화(E.M.) 알고리즘 또는 을 적용하거나 ROI에 속하는 픽셀을 검출하기 위한 K 메커니즘 클러스터링이 이어지는 주성분 분석(PCA)을 기반으로 한다. 이 단계는 이미지를 가로지르는 경계로 인한 정규화된 아티팩트를 최소화하고 이미지를 가로지르는 조직 사이즈의 변경을 설명한다.
치료 절차의 지원 및 진단에서 AI의 대규모 채택에 대한 장벽 중 하나는 동일한 제조자 또는 상이한 제조자에 의한 엑스레이 시스템 및 이미징 방법의 변동에 의한 표준 측정의 부족이다.
정규화, 교정, X선 시스템 간의 상관, 1% 산란대 1차 비(SPR) 미만으로 제거된 산란, 경우에 따라서, 시간 영역의 포인트 1D, 2D-3D, 및 6D에서 3D 토모그래피 및/또는 스펙트럼 이미징을 위한 본 개시의 방법에 기초한 엑스레이 이미징 방법 및 장치는 다중 엑스레이 이미징 시스템에 걸쳐 표준화된 이미징 시스템을 생성할 수 있다. 선택된 샘플 표준의 측정은 피사체의 ROI를 측정하는 데 사용되는 엑스레이 시스템을 엑스레이 이미징 시스템 표준과 상관시킨다. 본 개시의 방법 및 장치에 의해 생성된 이미지는 AI 알고리즘(특히 형상 및 패턴과 같은 시각적 파라미터 이외에 밀도, 시간 및 기타 중요한 정량적 측정의 사용을 포함하는 AI 방법)을 학습시키기 위해 사용되어, 진단, 검사, 이미지 유도 수술 또는 의료 치료 및/또는 테라퓨틱 치료(therapeutic treatment)의 제공을 위해 관심 영역 또는 피사체를 식별, 특성 평가, 모니터링, 추적 및 선택할 수 있다. 엑스레이 이미징에 기초한 인공 지능은 개시된 일련의 표준화 방법을 채택하여 보다 널리 사용될 수 있다.
이미징된 샘플이 전체 이미지를 차지하지 않는 경우, 디지털 프로그램 또는 사용자는 조직의 영역을 자동으로 검출하는 옵션을 포함하고, 이에 따라서 이미지의 무관한 영역의 정규화 또는 이미지 처리를 회피한다. 이 기능은 ROI의 상대적인 사이즈가 크게 변화될 때 특히 중요하다.
예를 들어, 자동 검출 옵션은 가우스 혼합 기대치 최대화(E.M.) 알고리즘 또는 ROI에 속하는 픽셀을 검출하기 위한 K 메커니즘 클러스터링이 이어지는 주성분 분석(PCA)을 기반으로 한다. 이 단계는 이미지를 가로지르는 경계로 인한 정규화된 아티팩트를 최소화하고 이미지를 가로지르는 조직 사이즈의 변경을 설명한다.
전후의 이미지 취득 처리 - 노이즈 제거.
검출기로부터 오는 이미지 노이즈(예를 들어 다크 노이즈의 측정, 또는 백색 이미지 또는 게인 보정)을 제거하기 위해, 플랫 필드, 검출기의 일관성은 각 측정 전에 또는 선택된 VOI, 시퀀싱 및 타이밍 측면에서 실제 측정과 유사한 절차를 통해 수행될 수 있다.
대안으로, 이미징 방법(예를 들어, 이중 또는 다중 에너지 이미징, 이미지 추적 또는 토모그래피 이미징)에 기초하여, 이미징된 피사체의 실제 측정전에 상이한 세트의 이미지 또는 노이즈 측정이 수행되고 기록될 수 있다. 노이즈 제거 처리는 이미징된 피사체의 대응하는 측정 세트에 대해 피사체 없이 노이즈 측정 및/또는 보정 알고리즘의 더 많은 세트를 선택할 수 있다. 소프트웨어는 측정마다 노이즈를 계산하고 제거할 수 있다.
예를 들면, 스펙트럼 3D 이미지에서는, 복수의 에너지 엑스레이 이미지가 복수의 위치에서 이미징된 피사체로부터 촬영된다. 각 에너지 레벨에서의 총 측정수는 수백 또는 수천이며, 노이즈는 여러 이미지의 각 에너지 레벨에서 측정된다. 경우에 따라, 수백 또는 수천번의 측정이 수행되고, 알고리즘이 적용되어 이미징된 피사체를 측정하기 전에 동일한 이미징 조건하에서 노이즈를 제거하거나 감소시킨다. 영상 처리 중 이미징된 피사체의 측정값은 이미징된 피사체의 관심 영역에서 수행된 측정에 대한 노이즈를 제거하기 위한 각 에너지 레벨과 관련된 해당 노이즈보정값으로 처리된다.
상이한 엑스레이 시스템, 또는 동일한 유형의 엑스레이 시스템, 및/또는 동일한 구성의 엑스레이 시스템을 정량적으로 상관시키기 위해 데이터베이스를 설정할 필요가 있지만, 동일하거나 유사한 팬텀 또는 팬텀들 또는 알려진 샘플의 측정에 기초하여 서로 관련하여 서로 다른 제조 업체의 다양한 구성 요소가 있다.
엑스레이 시스템의 데이터베이스는 하나 이상의 지정된 팬텀 또는 샘플의 실제 측정치를 서로 상관시키는 엑스레이 시스템 내의 상이한 하드웨어 요소의 상세한 리스트를 포함할 수 있다. 전처리 및/또는 후처리 및 데이터 알고리즘 및 방법의 처리 중 데이터 처리 알고리즘, 방법 및 절차는 상이한 엑스레이 시스템 결과의 학습 및 비교를 위해 지정된 이미징 절차에 따라 정량적 측정 및 도출이 달성되도록 적절한 시간에 수행될 수 있다.
산란 제거, 빔 입자 스토퍼 어레이 사용
현재, 산란을 제거하기 위해 빔 입자 스토퍼 어레이 또는 콜리메이터 선택 1차 이미징 방법을 사용하여 고해상도 1차 이미지를 획득하기 위해 2회의 노광이 필요하다.
"빔 입자 스토퍼" 플레이트는 "빔 입자 스토퍼" 플레이트 또는 빔 스톱 입자 플레이트로도 지칭될 수 있다. "빔 입자 스토퍼" 또는 "빔 입자 스토퍼"라고도 불리는 것은 분산 위치에서 1차 엑스레이를 감쇠시키기 때문에, 검출기에 의해 측정된 신호는 그에 따라 산란 엑스레이 만을 포착하는 분산 영역을 가질 것이다.
빔 입자 스토퍼의 선택된 형상 및 크기는, 예를 들어, 엑스레이 소스가 토모그래피 이미징을 위해 x, y 평면 내의 상이한 위치로 이동할 때, 또는 피사체 및/또는 검출기에 대해 복수의 공간 위치로부터 피사체를 비추는 2개 이상의 엑스레이가 있는 경우, 엑스레이의 감쇠가 모든 방향으로부터 거의 일관성을 가질 수 있게 할 수 있다. 예를 들어, 구형 또는 볼 형상을 사용하여 엑스레이를 많이 감쇠시키고, 거의 동일한 레벨의 엑스레이를 감쇠시키는 볼을 통과하는 중심축 또는 볼륨이 항상 존재하도록 할 수 있다.
이러한 빔 입자 스토퍼는 또한 예를 들어 99.99%에서 적어도 2개 이상의 에너지 레벨의 감쇠를 가능하게 하는 재료로 설계될 수 있다.
엑스레이 방출 위치에 대한 빔 스토퍼 입자의 수집된 그림자를 사용하여 엑스레이 소스에 의해 방출되는 콘 빔 또는 엑스레이 튜브의 중심축 위치를 도출할 수 있다.
빔 입자 스토퍼. 도 29에 도시된 바와 같이, 검출 모듈은 다수의 요소들(예를 들어, 피사체(2) 하류 및 빔 입자 스토퍼 플레이트(100) 상류의 검출기(29), 및 입자 스토퍼 플레이트(100) 하류의 다른 검출기(22)를 포함할 수 있다. 검출기(29)는 저에너지 엑스레이를 수집할 수도 있고, 검출기(22)에 비해 해상도가 높을 수도 있다. 검출기(29) 및 제2 검출기(22)의 복수의 위치 또는 분산된 위치 또는 영역은 제1 검출기(29) 및 제2 검출기(22) 상의 엑스레이 측정에 의해 정량적으로 상관될 수 있다. 검출기(29) 및 검출기(22) 상의 공간 엑스레이 투영 경로와, 단일 또는 복수의 재료 유형의 공지된 밀도 및 조성의 물질, 및 엑스레이 빔의 단일 에너지 레벨 또는 듀얼 에너지 레벨 또는 다중 에너지 레벨에서의 두께 및 특정 밀도를 갖는 각각의 재료의 측정에 의해 정량적 관계가 설정될 수 있다.
이 설계는 도 9에 도시 된 바와 같이 산란 제거뿐만 아니라 전방 검출기 (29) 및 후방 검출기 (22) 모두에서 1차 엑스레이 측정의 고해상도를 가능하게 한다.
예를 들어, 빔 입자 스토퍼를 구비한 후방 검출기에서의 엑스레이 측정은 분산 위치(l, m)에서 후방 검출기의 저해상도 산란 측정을 가능하게 하고, 저해상도 산란 측정의 보간은 후방 검출기 상의 고해상도 산란 신호를 발생시킨다. 이것은 후방 검출기의 합성 이미지(빔 입자 스토퍼 그림자 영역 제외)에서 고해상도 후방 검출기의 산란 이미지를 뺀 후 후방 검출기에서 고해상도의 1차 측정을 유발한다.
도 9는 산란을 1% 미만의 SPR 또는 5% 미만의 SPR로 제거하기 위한 한번의 노출에 의한 이중 또는 복수의 검출기 구성 및 빔 입자 스토퍼 어레이의 산란 제거 장치 및 방법의 예를 도시한다.
도 9는 고해상도 전방 검출기 방법의 예를 도시한다. 피사체(2)와 빔 입자 스토퍼 플레이트, 또는 빔 입자 스토퍼 플레이트(100), 또는 빔 업소버 플레이트 사이에 피사체용 엑스레이 반투명 테이블이 존재한다. 반투명 테이블과 플레이트(100) 사이에 검출기(29)가 배치된다. 검출기(29)는, 예를 들어, 더 높은 해상도의 픽셀 요소 또는 더 높은 프레임 레이트 측정을 갖거나, 또는 광자 카운트 센서일 수 있거나, 또는 에너지 민감성 검출기일 수 있다. 대안으로, 중간층에 콜리메이터를 갖는 이중 검출기 어셈블리의 경우, 검출기(29)는 후방 검출기(22) 상에 직접 적층될 수 있다. 후방 검출기(22)는 에너지에 민감한 측정을 갖거나, 광자 계수 검출기이거나, 저 해상도 검출기일 수 있다. 이러한 검출기(29)의 선택된 영역의 1차 신호와 검출기(22) 상의 대응하는 위치의 1차 신호 사이의 정량적 관계가 도출되는 경우, 검출기(29) 상의 저해상도 산란 이미지는 검출기(29) 상의 선택된 영역에서 1차 신호 + 산란 신호의 복합 신호를 이들 영역에서의 검출기(29) 상의 계산된 1차 신호로부터 감산함으로써 얻어질 수 있다. 다음으로, 검출기(29)의 저해상도 산란을 보간함으로써 고해상도 산란을 얻을 수 있다. 그런 다음 검출기(29)의 고해상도 산란 신호를 1차 및 산란 신호를 모두 포함하는 검출기(29)에서 측정된 고해상도의 복합 신호에서 빼서 검출기(29)의 최종 고해상도 1차 신호를 얻을 수 있다. 검출기(29)는 검출기(22)에 비해 형상 계수(form factor)가 작을 수 있다. 검출기(29)는 검출기(22)에 평행한 평면상의 선형 액추에이터 또는 2축 액추에이터(210)와 같은 무버(mover)에 의해 위치로 이동하여, 검출기(22)에 의해 제1 이미지가 촬영된 후의 피사체에 대한 관심 영역을 통과하는 엑스레이를 캡쳐한다.
검출기(22)는 1축 또는 2축 병진 스테이지 또는 다축 스테이지에 의해 이동가능한 병진 스테이지, 또는 기계적 고정구, 또는 액추에이터 상에 배치될 수 있고, 액추에이터는 전면 검출기가 대상(2)으로부터 멀어짐에 따라 검출기(22) 및 때때로 플레이트(100)를, 또는 일부 경우에, 검출기(22)를 포함하는 이중 검출기 및 콜리메이터 어셈블리를 이동시키기 위해 종방향으로 움직일 수 있다. 검출기(22)와 플레이트(100) 사이의 거리는 서브 인치일 수 있다. 또한, 산란 제거용으로 설계된 듀얼 검출기 어셈블리의 경우, 플레이트(100)와 검출기(29) 사이 또는 검출기(29)와 검출기(22) 사이에 스페이서가 있을 수도 있고 없을 수도 있다.
도 6에 도시 된 바와 같이, 일부 경우에, 하나 이상의 추가적인 엑스레이 소스 및 검출기 쌍, 소스(13) 및 그에 대응하는 검출기(27)는 소스(12) 및 검출기 (22) 쌍과 동일한 평면에 배치될 수 있다. 엑스레이 소스(13)는 원래의 엑스레이 소스(12) 및 검출기(22) 쌍의 중심축으로부터 최대 90도까지 배치될 수 있어, 예를 들어 VOI의 두께를 유도하거나 VOI 내부의 다른 투시도를 갖기 위해 대각선 각도에서 VOI를 볼 수 있다. 예를 들어, 투영 경로에 뼈나 금속 객체가 없는 연조직 만의 영역을 볼수 있다. 엑스레이 소스(13)는 피사체를 조명하고, 빔 입자 스토퍼 플레이트(100-2)를 통과하여 검출기(27)에 도달할 수 있다.
이러한 설정은 이미지 획득 속도를 증가시키거나, 피사체의 다른 기하학적 정보를 제공하거나, 피사체 내의 특정 관심 영역의 액세스 가능성을 증가시킬 수 있다. 이러한 추가 엑스레이 소스 및 검출기는 해상도, 이미지 획득 속도, 초점 사이즈, 이동도, 폼 팩터, 또는 스펙트럼 파장 또는 에너지 레벨 등에서 소스(12) 및 검출기(22) 쌍과 다르거나 또는 동일한 파라미터 값을 가질 수 있다. 설정에는 추가 하드웨어 부품, 또는 추가 엑스레이 광학계, 또는 위의 두 가지 이상의 조합이 포함될 수 있다.
대안으로, 서로에 대해 다양한 각도로 배치되고 하나의 엑스레이 소스를 공유하는 2개 이상의 검출기가 존재할 수 있다.
하나의 검출기에 의해 획득된 데이터는 제2 검출기 또는 다른 검출기에 대한 데이터 획득 프로세스 및 방법을 유도하며, 그 반대도 마찬가지이다. 또는 모든 검출기의 엑스레이 측정값 및 이미지 세트의 합계가 데이터 분석에 필요하다.
이것은 다수의 위치로부터 다양한 각도의 조합 된 이미지로 투영된 이미지를 제공하여 단일 토모그래피 이미지를 재구성함으로써 다차원 이미지 재구성을 위해 상이한 검출기가 사용되는 종래 기술의 엑스레이 토모그래피 구성과는 다르다. 본 개시에서, 각각의 엑스레이 소스는 엑스레이 토모그래피 측정이 가능하며, 상이한 공간 위치에 있는 복수의 소스를 사용하여 측정, 특히 스펙트럼 측정을 조합하여 고속 획득을 보장하거나 다차원 측정을 수행한다. 복수의 엑스레이 소스를 동시에 이동하고, 예를 들어 필요한 측정 수를 결합하여 토모그래피 속도를 높일 수 있다. 종래의 토모그래피 또는 토모신서시스 방법과의 차이는, 엑스레이 소스 또는 방출 위치의 엑스레이 소스 및 검출기 쌍의 중심축이, 엑스레이 소스 및 검출기의 ROI와 중심축에 대해 예를 들면, 10도 또는 5도 또는 4도 또는 3도 또는 2도 또는 1도 미만으로 다른 것과 바람직하게 가깝다는 것이다.
또 다른 차이점은 엑스레이 빔 입자 스토퍼에 의해 감쇠되는 엑스레이 빔에 의해 조사되는 피사체 영역으로 인해 이미지 데이터 갭이 존재할 때 빔 입자 스토퍼 플레이트(100)의 사용에 있다. 다른 검출기, 또는 다른 X선 소스와 검출기 세트를 다른 각도로 사용할 때, 다른 각도로 봄으로써 누락된 데이터 정보를 캡처할 수 있다. 특정 구성 요소, 예를 들어 병변 조직 또는 조영제로 표지 된 종양 또는 줄기 세포의 위치에서 존재를 스캔할 때, 누락된 데이터의 전부는 아니더라도 적어도 일부를 검색할 수 있다. 소량의 영역이 누락된 경우, 누락된 정보에 기여하는 영역의 두 번째 데이터 세트가 동시에 검색될 수 있다. 이렇게 하면 시스템 모션 요구 사항이 줄어들고 데이터 타입의 유연성이 향상되고 추가 타입의 정보를 얻을 가능성이 높아진다.
도 41-45는 분포 영역에 빔 입자 스토퍼가 있는 빔 입자 스토퍼 플레이트의 예를 도시한다. 빔 입자 스토퍼는 플레이트 또는 엑스레이 투과성 재료의 플레이트 에 내장되거나 배치되는 엑스레이를 감쇠시킬 수 있는 재료이며, 이 재료는 엑스레이 측정시 빔 입자 스토퍼를 한 위치에 배치하기 위하여 단단한 구조가 될 수 있다.
플레이트 등은 기계적, 전기적 또는 전자적 또는 자기적으로 움직이거나 에너지원에 의해 구동되어 빔 입자 스토퍼가 공간 내의 다른 위치에 있을 수 있도록 ID 또는 2D 및 3D 차원으로 이동할 수 있다.
각 빔 입자 스토퍼는 모터 또는 전자기 스티어러에 의해 기계적 또는 전기적 또는 자기적 또는 전자적으로 구동되는 것과 같이 플레이트 내에서 이동할 수 있으며, 그 결과 공간 내의 다양한 위치에서 각 빔 입자 스토퍼를 이용하여 엑스레이 측정을 하여 엑스레이 빔을 차단할 수 있다.
빔 입자 스토퍼는 산란 제거를 위해 빔을 차단하는데 사용될 수 있거나, 엑스레이 빔 에너지를 필터링 하는데 사용될 수 있거나, 또는 피사체와 소스 사이 또는 피사체와 검출기 사이에 배치될 수 있기 때문에 가능한 방사선을 줄이는 데 사용할 수 있다. 다른 광학 시스템 및 엑스레이 광학 시스템은 엑스레이 또는 엑스레이로부터 변환된 광학적 광을 추가로 조작 또는 조종 또는 필터링하기 위해 빔 경로의 임의의 위치에 배치될 수 있다.
도 39는 하나 또는 두 개의 회전 모터 또는 이동 기어를 구비한 회전 디스크를 포함하는 빔 입자 스토퍼의 설계를 도시한다. 100s는 빔 입자 스토퍼 플레이트를 움직이는 회전 기어이고, 100c는 회전 중심이다.
도 40은 하나의 회전 모터 또는 이동 기어를 갖는 회전 디스크를 포함하는 빔 입자 스토퍼 모터 설계의 이동 방법의 예를 도시한다. 100R은 빔 입자 스토퍼 플레이트를 회전시키는 가동 회전 기어이다. 100c는 회전의 중심이다. 빔 입자 스토퍼 플레이트(100)는 중심 주위를 100R에서 약 0-360도 회전시킬 수 있다.
도 9를 계속 참조하면, 전방 검출기(29)의 (i', j')는 엑스레이 방출 위치의 조명 경로가 주어진 경우의 후방 검출기의 (i, j)에 대응한다. (i,j)는 분산 위치이고, 이 분산 위치는 후방 검출기(22) 및 전방 검출기(29) 모두에 분산된 100 내지 10,000개의 위치 사이일 수 있다. 빔 입자 스토퍼의 사이즈는 0.5mm 내지 10mm일 수 있다. 후방 검출기(22)에서의 엑스레이 측정은, 전방 검출기(29) 및 빔 입자 스토퍼 플레이트(100)에 의한 측정치를 제거하여, 후방 검출기의 각 빔 입자 스토퍼에 해당하는 그림자 영역(l, m)을 제외한 모든 영역에서 1차 엑스레이 측정치를 발생시킬 수 있다. (i, j)는 후방 검출기(22) 상의 빔 입자 스토퍼의 그림자 외부 영역으로부터 선택된다.
후방 검출기(22) 상의 각 (i, j)와 전방 검출기(29)상의 대응하는 (I', j') 사이에 정량적 관계가 설정되는 즉시, (i', j')의 1차 엑스레이 측정치는 후방 검출기로부터의 1차 엑스레이 신호(i, j)로부터 도출할 수 있다. (i'j')에서의 C 복합 측정치는 프론트 검출기(29)에서의 직접 측정치로부터 도출할 수 있다.
[1]
이것은 전방 검출기(29) 상의 저해상도 산란 신호이다. 프론트 검출기(29) 상의 저산란 신호의 보간은 고해상도 산란 이미지를 생성한다. C 복합 측정에서 검출기 29의 고해상도 산란 이미지를 뺀 것은 전면 검출기(29)의 고해상도 1차 엑스레이 이미지를 생성한다. 그러므로, 하나의 엑스레이 조명에서 전면 검출기(29)와 후면 검출기(22)의 2개의 고해상도 1차 측정이 수행되는 동시에 도출된다.
저해상도 농도계는 애노드 표적을 회전시킴으로써 생성된 엑스레이 얇은 빔을 사용하거나 광원(12)의 하류이지만, 각각 완전 투과 영역 또는 부분 투과 영역을 포함하는 하나 이상의 잎(leaf)을 갖는 이미징된 객체(2) 상류인 광학 콜리메이터를 사용하여 만들 수 있다. 각 잎은 특정 밀도의 다양한 분산 투과 영역을 가질 수 있다. 이에 따라 빔 입자 스토퍼 플레이트를 사용하는 대신 엑스레이의 얇은 빔이 생성되고 변조된다. 특정 잎은 해상도, 방사선 레벨 및 선택된 관심 영역을 제한할 수 있다.
이러한 특징은 특정 애노드 설계에 의해 가능해질 수 있다.
엑스레이 얇은 빔은 또한 전술한 PCT 출원에 설명된 바와 같이 시스템을 교정하고 산란을 제거하는데 사용될 수 있다. 이러한 시스템은 예를 들어, 상이한 에너지 레벨 또는 상이한 해상도 또는 상이한 이미징 속도를 포함하는 관련 측정을 위한 적층된 검출기와 같은 검출 메커니즘의 하나 이상의 층과 연동할 수 있다.
다양한 산란 제거 장치 및 소프트웨어가 사용될 수 있다. 예를 들어, 빔 선택기가 사이에 끼워진 전면 검출기 및 후면 검출기를 사용한 구현. 이러한 구성의 예는 각각의 전체가 본 명세서에 참고로 인용되어 본 개시의 일부로 간주되어야 하는 미국 특허 제5,648,997호, 제5,771,269호 및 제6,052,433호, 그리고 PCT/US2019/044226, PCT/US2019/014391, PCT/US2019/02280을 포함하는 PCT 출원에 설명되어 있다. 이러한 설계는 다양한 엑스레이 소스 구성과 결합될 수 있다. 게다가, 별도의 엑스레이 소스 및 검출기를 구비한 추가 엑스레이 어셈블리가 사용될 수 있고, 여기서, 이중 검출기 어셈블리에 의해 제1 이미지 또는 제1 이미지 세트가 촬영된 후, 엑스레이 검출기는 이미지 선택 관심 영역으로 이동할 수 있다.
본 시스템의 일실시예에서, 빔 입자 플레이트(100) 내의 감쇄된 빔 입자 스토퍼인 피사체를 조명하는 빔 경로에서 누락 된 이미지 데이터를 획득하고, 각각의 이미지가 촬영된후, 빔 입자 스토퍼 플레이트를 포함하는 플레이트가 이동한다. 예를 들어, 한 에너지 레벨에서 각 이미지를 촬영한 후 플레이트를 xy 평면으로 이동하면 다른 이미지가 다른 에너지 레벨로 촬영된다. 결과적으로, 데이터 갭은 첫 번째와 다른 에너지 레벨에서의 엑스레이 측정에 의해 얻어질 수 있다. 또는 두 개의 이미지를 각기 xy 평면의 다른 빔 입자 스토퍼 플레이트의 위치에서 동일 에너지 레벨로 촬영할 수 있고, 각 위치는 하나의 빔 입자 정지 또는 몇 배 더 큰 치수만큼 다른 위치와 상이하거나 멀리 위치할 수 있다. 도 10은 데이터 대체 방법의 예의 흐름도를 도시한다.
빔 입자 스토퍼 플레이트 또는 빔 입자 스토퍼 플레이트 또는 빔 입자 흡수 플레이트 기반 토모그래피 방법의 데이터 갭
일부 추적 및 밀도 측정 애플리케이션에서는 데이터 갭이 무시될 수 있다.
고해상도 진단 애플리케이션에서, 엑스레이 소스가 빔 입자 스토퍼 플레이트에 대해 이동된 후에 또는 그 반대로, 상이한 빔 입자 스토퍼 위치에서 측정이 반복될 수 있다.
실시간 산란 제거에서 빔 입자 스토퍼 플레이트를 사용하여 빔 입자 스토퍼의 하류에 있는 하나의 검출기로 이미징하고, 하나의 엑스레이 방사 위치와 하나의 빔 입자 스토퍼 플레이트 위치에서 하나의 이미지로 측정 또는 두 개의 검출기로 실시간 산란 제거를 측정할 수 있다. 동시에, 중앙에 빔 입자 스토퍼를 끼우면서 엑스레이 방사 위치마다 1회, 정량 분석, 토모그래피 및 스펙트럼 이미징에 의해, CT와 동등 또는 그 이상의 해상도로 저방사 및 고속 이미징의 취득이 가능하게 된다. 경우에 따라, 필요한 해상도가 CT 스캐너가 제공하는 해상도보다 낮을 수 있다. 본 개시는 제한된 수의 측정 위치를 선택하거나, ROI 또는 ROI내의 컴포넌트 및/또는 피사체를 재구성 및/또는 추적하는데 필요한 이미지의 수를 줄임으로써 이미징 과정에서 방사를 최소화할 수 있도록 해상도 목표를 조정할 수 있다.
하기 방법 및 장치가 사용될 수 있다:
ROI의 제1 이미지가 하나의 엑스레이 소스 및 그에 대응하는 검출기를 사용하여 획득된 후, 제2 엑스레이 소스는 엑스레이가 피사체의 대부분의 영역에 도달하는 것을 차단하는, 특히 빔 입자 스토퍼 플레이트 내의 빔 입자에 의해 차단되는 피사체 영역에 엑스레이가 도달하는 것을 차단하는 콜리메이터를 조명할 수 있다. 예를 들어, 이러한 빔 입자 스토퍼들 각각은 치수가 0.1mm 내지 10mm일 수 있다. 제1 소스로부터 오는 엑스레이는 빔 입자 스토퍼 플레이트로 인해 엑스레이에 의해 조명된 피사체 내의 체적 영역 또는 복수의 체적 영역으로부터 투영된 신호를 생성하지 않을 수 있다. 제2 엑스레이 소스는 이러한 부피 V를 조명하고, 제1 엑스레이의 방출 위치와 다르게 설계된 방출 위치 때문에, 제2 소스로부터의 엑스레이는 빔 입자 스토퍼에 의해 누락 데이터 갭이 있는 VOI를 조명하고, 검출기에 도달하여 수집될 수 있다.
대안적인 구성은 제1 광원에 의해 생성된 제1 이미지가 촬영된 후, 빔 입자 블록 플레이트를 제1 위치와 겹치지 않는, 제1 위치와 다른 위치 또는 제2 위치로 이동시키는 것이다. 이에 따라 누락된 데이터 갭은 제 2 위치에 있는 제1 소스의 제2 이미지에 의해 제공될 수 있다.
일부 경우에, 빔 입자 스토퍼 플레이트가 기준 위치 또는 홈 위치로 이동된 후, 제1 위치로 이동된다. 이미지를 촬영한 후 제2 위치로 이동하여 제2 이미지를 촬영한다.
일부 경우에는 특정 노출 시간의 제1 이미지 + 특정 노출 시간의 제2 이미지가 추가 이미지 처리를 위한 시각화 또는 정량적 측정에 필요한 충분한 노출이 있는 완전한 이미지를 제공할 수 있다.
빔 입자 스토퍼 플레이트(100)는 소스로부터 오는 엑스레이에 대해 대략 동일한 치수의 투명 영역 및 불투명 영역을 갖도록 설계될 수 있다. 플레이트가 각 투명 영역 또는 불투명 영역의 치수에 가깝게 이동함에 따라 완전한 데이터 세트가 수집된다. 플레이트(100)는 소스 사이 또는 피사체와 검출기 사이에 배치될 수 있다.
완전한 다차원 이미지를 도출하기 위해, 피사체는 거리 또는 적어도 2D 이상의 차원만큼 제1 소스에 대해 상대적이므로, 피사체를 통과하는 제1 엑스레이 소스에 의해 생성된 제1 이미지가 촬영될 때 플레이트(100)의 빔 입자 스토퍼로 인해 일부 이미지 데이터 갭이 존재할 수 있다. 피사체가 이동함에 따라 추가 이미지, 또는 적어도 하나 이상의 추가 이미지 또는 엑스레이 측정이 2D에 필요한, 또는 피사체의 다차원 또는 3D 이미지 구성에 필요한 데이터 세트를 완성하기 위한 측정값으로 데이터 갭을 채우기 위해 수행된다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 적어도 2개의 엑스레이 소스가 사용될 수 있다. 때때로, 각 소스는 관심 영역을 조명할 수 있는 방출 위치 안팎으로 이동할 수 있으며, 투영된 신호는 제1 검출기에 의해 캡처된다. 이러한 소스는 다중 에너지 소스 또는 단일 에너지 소스 또는 준 단색 소스일 수 있다. 이러한 소스는 다른 에너지 레벨을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 소스는 40-150Kev에 있을 수 있고 제2 소스는 20-40Kev에 있을 수 있다.
엑스레이 소스를 방출 위치 또는 방출 위치들로부터 출입하는 이동기는 회전 터릿 또는 선형 스테이지, 또는 2차원 스테이지 또는 3차원 이상의 스테이지, 회전 이동 스테이지일 수 있다. 대안으로, 이러한 엑스레이 소스는, 예를 들어, 전자빔 편향을 통해, 예를 들어, 일련의 전기 광학 렌즈에 의해, 경우에 따라서 자기 플레이트 또는 솔레노이드 코일을 사용하는 것과 같은 전자기 방법 또는 자기 방법으로, 전자빔을 조향함으로써, 방출 위치로 들어오거나 나가도록 변조된다.
도 5 내지 도 8에서 예로 도시된 바와 같이, 본 명세서에 개시된 엑스레이 이미징 시스템 및 장치는 2이상의 검출기(때때로, 제2 검출기 또는 검출기들이라 지칭됨)를 소스, 또는 관심 볼륨 또는 이미징된 피사체에 대해 제1 검출기의 하류 또는 상류에 포함할 수 있다.
또한, 도 9를 계속 참조하면, 제2 검출기 또는 제3 검출기 또는 제4 검출기는 소스가 관심 영역을 조명할 수 있는 방출 위치로 출입할 수 있다. 애플리케이션의 요구에 따라 측정을 할 수 있다. 이러한 검출기는 수동 또는 전동 스테이지에 장착될 수 있고, 회전하여 제1 검출기(22)의 하류 또는 상류의 각 사분면에 도달할 수 있다. 각 사분면에서 검출기 또는 검출기들은 사분면 내 선형 또는 2D 또는 다차원 병진 스테이지로 이동할 수 있다. 이러한 검출기는 산란 제거 장치가 없거나 VOI의 하류 또는 VOI의 상류의 빔 입자 스토퍼 플레이트(100)와 함께 사용될 수 있다. 이러한 검출기는 제1 검출기가 VOI의 조명 경로로부터 이동한 후, 제1 검출기의 위치로 이동할 수 있다. 경우에 따라, 제2 검출기 또는 제3 검출기를 사용하는 경우, 전술한 PCT 출원에서 설명한 바와 같이, 각 검출기는 두 검출기 사이에 끼워진 빔 선택기를 포함할 수 있다.
스펙트럼 엑스레이 측정을 위한 산란 제거.
정량적 스펙트럼 이미징 또는 토모그래피를 산란 제거는 5% 미만의 SPR 또는 1% 미만의 SPR일 때 수행될 수 있다.
각각의 엑스레이 측정은 시간 영역 방법을 사용하는 "비행 시간(time of flight)"과 같은 산란 제거 프로세스를 사용하는 화상 처리 방법을 거칠 수 있다. 예를 들어, 초고속 소스 또는 피코초 소스를 사용하여 다른 시간 창에서 1차 엑스레이를 캡처하거나, 또는 주파수 영역에서 1차 변조기 기반 산란 제거를 사용하거나, 산란 제거는 각각 빔 입자 스토퍼 플레이트, 빔 입자 스토퍼 어레이 플레이트 또는 빔 선택기를 포함하는 산란 전용 측정 또는 1차 엑스레이 측정 중 선택적 공간 측정을 기반으로 할 수 있다.
빔 입자 스토퍼 또는 빔 입자 스토퍼 어레이 또는 빔 입자 스토퍼 플레이트(BPSP) 또는 빔 스토퍼 입자 플레이트는 모두 예를 들어, 중합체 재료를 포함하는 일반적으로 경량이고 강성인 구조 플레이트인 엑스레이 투과 플레이트에 내장된 분산 엑스레이 감쇠 요소를 갖는 하드웨어 플레이트를 지칭한다. 일부 경우에, 이러한 요소 또는 이러한 요소의 일부는, 복수 에너지로 엑스레이를 감쇠시킬 수 있는 다수의 상이한 및/또는 동일한 감쇠 재료를 혼합함으로써, 및/또는 충분한 두께를 가짐으로써 전형적으로 하나 또는 복수의 엑스레이 스펙트럼 에너지로 엑스레이를 거의 완전히 감쇠시킬 수 있다. 감쇠 특성은 변조기를 사용하여 MEM 장치와 같은 각 요소를 지향(orient)함으로써 조정될 수 있거나, 초음파 또는 결정과 같은 변조기 또는 조정 가능한 격자 시스템을 사용하여 조정될 수 있다. 각 요소 및/또는 BPSP는 데이터 획득 동안 기계적 장치 또는 전동 장치에 의해 이동할 수 있으므로, 1차 엑스레이 감쇠로 인한 누락된 데이터 갭을 BPSP의 동일 위치 또는 상이한 위치에서의 동일한 엑스레이 방출 위치, 및/또는 상이한 엑스레이 방출 위치에서 다른 획득 이벤트로부터 추출 및/또는 복구할 수 있다. 데이터 갭의 복구는 상이한 BPSP 위치에서 상이한 에너지 레벨의 엑스레이 이미지를 획득함으로써 달성될 수 있다.
일부 적용에서, BPSP를 사용하여 1% 미만의 SPR 또는 5% 미만의 SPR의 엑스레이 산란 제거를 위한 거의 완전한 토모그래피 또는 토모그래피에서, 엑스레이 감쇠는 하나의 엑스레이 방출 위치 및 BPSP의 한 위치에서 한 번만 측정할 수 있다. 완전한 3D 이미지를 재구성하기 위해 획득할 필요가 있는 투영 2D 이미지의 총 수는 Tj에 의해 나타낼 수 있다. 누락된 데이터는 다른 BPSP 위치에서 측정 데이터를 보간하거나 추출하여 보완할 수 있다. 누락 데이터가 없거나 거의 없는 완전한 3D 이미지를 재구성하기 위해 획득해야 하는 투영 2D 이미지의 총 수는 약 >2Tj일 수 있다. BPSP 사용으로 인한 누락 데이터는 동일한 엑스레이 방출 위치에 있는 검출기상의 투영 이미지의 다른 위치에서 엑스레이가 감쇠되는 다른 위치로 BPSP를 이동하거나, 또는 BPSP를 다음 위치로 이동하고 엑스레이 방출 위치를 이동함으로써 보완할 수 있다. 후자의 경우 엑스레이 측정의 총수는 토모그래피를 위해 늘릴 수 있지만 일반적으로 2 x Tj 이하이다. 이는 거의 완전히 재구성된 토모그래피 이미지의 각 BPSP 위치에서의 총 측정치와 동일하다. 예를 들어, BPSP의 가능한 다른 위치가 4개 있는 경우, 모든 위치에서 각 위치의 감쇠된 1차 엑스레이는 다른 위치와 겹치지 않는다. 4개의 위치 중 3개로 3개의 엑스레이 이미지를 촬영하면 각 위치에서 Tj/3의 이미지가 촬영된다. 이 경우, 데이터 갭이 없거나 실질적으로 없는 VOI의 완전한 토모그래피를 재구성하기 위해 획득해야 하는 총 이미지 수는 대략 ((4*Tj)/3)이다. 네 번째 투영 세트는 첫 번째 3세트의 투영에 의해 이동되는 동일한 2d 영역 내의 엑스레이 방출 위치 이동으로 촬영될 수 있다. 네 번째 투영 세트는 첫 번째 3세트와 다른 방출 위치에 있는 엑스레이 방출 위치에서 촬영될 수 있다. 이 네 번째 투영 세트는 엑스레이 방출 위치가 첫 번째 3세트의 투영으로 이동할 때 ROI 외부로 도입된 새로운 알 수 없는 복셀을 해결하는 데 사용할 수 있다.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 피사체(본 개시를 통해 "객체"라 고도 함)(2)는 소스 또는 소스들로부터 하류에 있고, 피사체(2)를 지지하기 위한 하드웨어 픽스처(fixture)에 의해 지지되는 샘플 홀더(40)가 존재할 수 있다.
도 1에 도시 된 바와 같이, 적어도 2개의 소스가 있고, 하나의 소스는 제 1 소스라고 불리며, 엑스레이를 생성하고, 피사체를 조명하고, 엑스레이가 빔 입자 스토퍼 또는 빔 입자 스토퍼 또는 빔 입자 스토퍼 어레이(100)를 포함하는 분포 영역을 갖는 플레이트를 통과한다. 각각의 입자는 특정 용도에 적합한 형상, 예를 들어 복수의 방향으로부터 오는 엑스레이 감쇠에 적합한 구형 또는 볼 형상(도 41-44에 도시된 바와 같은)을 가질 수 있고, 감쇠되지 않은 엑스레이 빔은 검출기(22)에 도달한 후 검출기(22)에 의해 수집되고 등록된다.
현재, 빔 스토퍼 플레이트는 본 개시에 제시된 것과는 다른 디스크와 같은 상이한 형상의 감쇠 영역을 가질 수 있다. 현재의 빔 스토퍼 어레이는 엑스레이 소스, 빔 스토퍼 어레이 및/또는 검출기 사이에 상대적으로 고정된 형상을 위해 특별히 설계되었다. 그러나, 엑스레이 방출 위치가 이동하면 디스크를 통과하는 1차 엑스레이에 대해 디스크의 각 부분에 대한 감쇠값이 변경되어 결과적으로 1차 엑스레이 감쇠가 불균일 해질 수 있으므로, 이러한 설계는 토모그래피에는 적합하지 않다. 대조적으로, 본 개시에서, 빔 입자 스토퍼 또는 빔 입자 스토퍼 각각의 바람직한 형상은 구형이기 때문에, 엑스레이 방출 위치가 이동할 때 1차 엑스레이 빔이 완전히 또는 실질적으로 완전히 차단된 영역이 항상 존재한다. 동시에 볼의 사이즈 및 모양에 따라 각 감쇠 위치에서 1차 엑스레이의 차단 영역을 최소화할 수 있다. 이는 빔 입자 스토퍼 요소에 의한 감쇠 없이 충분히 통과하는 투과 엑스레이가 존재한다는 것을 보장한다.
도 40에 도시된 바와 같이, 본 발명은 다른 BPSP 위치에서 획득된 이미지 데이터로부터 누락된 데이터 갭을 복구 또는 추출하기 위해 빔 입자 스토퍼를 이동시킬 수 있는 방법을 설명한다.
도 9 및 도 16에 설명된 바와 같이, 이동기의 유무에 관계없이 BPSP 플레이트 상부에 적층된 하나의 검출기가 있을 수 있다. 이와 같은 구성으로 한 번의 단일 노출로 엑스레이 방출 위치에서 획득된 단 하나의 이미지를 이용하여 모든 스펙트럼 측정에서 1% 미만의 SPR 또는 5% 미만의 SPR을 갖는 검출기가 가능한 최고의 해상도로 데이터를 누락되는 갭 없이 고해상도 2D 이미지를 도출할 수 있다.
이러한 방법은, 누락 데이터 갭이 비교적 작거나 없는 완전한 토모그래픽 이미지의 재구성을 위해 최소수의 노출이 획득되기 때문에, 완전한 토모그래피 이미지에 필요한 시간을 최소화한다.
대조적으로, 전통적으로 산란을 제거하기 위해 빔 입자 스토퍼 어레이 또는 콜리메이터 선택 1차 이미징 방법을 사용하여 고해상도 1차 이미지를 얻으려면 2 회 노출이 필요하다.
본 개시에서, 빔 입자 스토퍼는 분산 위치에서 1차 엑스레이를 감쇠시키고, 결과적으로 검출기 상에서 측정된 신호는 산란 엑스레이만을 캡쳐하는 대응하는 분산 영역을 가질 것이다.
빔 입자 스토퍼의 선택된 형상 및 사이즈는, 예를 들어, 엑스레이 소스가 토모그래피 이미징을 위해 x, y 평면 내의 상이한 위치로 이동할 때, 또는 피사체 및/또는 검출기에 대해 복수의 공간 위치로부터 피사체를 조명하는 2개 이상의 엑스레이가 있는 경우, 엑스레이 감쇠가 모든 방향으로부터 거의 일관성을 가질 수 있게 한다. 또 다른 예에서, 구형 또는 볼 모양 빔 입자 스토퍼를 사용하여 엑스레이를 가장 감쇠시키고 거의 동일한 레벨의 엑스레이를 감쇠시키는 볼을 통과하는 볼륨 또는 중심축이 항상 존재하도록 할 수 있다.
이러한 빔 입자 스토퍼는 또한 적어도 2개 이상의 에너지 레벨, 예를 들어 99.99%의 감쇠를 허용하는 재료로 설계될 수 있다.
엑스레이 방출 위치에 대한 빔 스토퍼 입자의 수집된 그림자를 사용하여 엑스레이 소스에 의해 방출되는 콘 빔 또는 엑스레이 튜브의 중심축 위치를 도출할 수 있다.
스펙트럼 이미징 - 복셀 또는 복셀 서브 유닛과 같은 측정 단위 또는 재료의 데이터베이스 설정
하나 이상의 에너지 피크를 갖는 광역 스펙트럼 엑스레이와 같은 하나 이상의 에너지의 엑스레이를 사용하는, 하나의 재료 또는 둘 이상의 재료 조합에 대한 측정치가 데이터베이스에 저장될 수 있다.
단일, 듀얼 에너지 또는 그 이상의 에너지에서 하나의 측정치 또는 값의 고유한 조합에 대응하는 하나의 물질 또는 하나의 재료, 또는 둘 이상의 물질 또는 재료의 고유한 수의 두께 및 감쇠 계수가 존재한다.
이 고유 수는 단일 물질 또는 2개 이상의 물질의 복셀 감쇠의 값[여기서, 각 물질의 가중 기여는 복셀의 사이즈를 더 작은 단위(예를 들어, 1 um, 100nm 이하)로 감소시킴으로써 결정될 수 있다], 및 하나의 서브 유닛 볼륨의 각 재료의 단일 또는 다중 에너지 측정치, 및 각기 하나의 물질인 2개 이상의 서브유닛의 조합으로 추가로 정의될 수 있다.
합리적인 정확성, 및 두께 또는 감쇠의 고유한 룩업 값, 또는 하나 이상의 재료의 식별을 얻기 위해, 측정치의 많은 조합이 기능 데이터베이스를 설정할 필요가 있을 수 있다.
하나 이상의 물질의 서로 다른 에너지 레벨로 하나의 측정값 또는 측정값의 조합을 프로팅(plotting)하여 고유한 관계를 설정할 수 있다. 측정할 재료의 수, 필요한 해상도 또는 측정할 엑스레이의 에너지 레벨에 따라, 한 재료의 측정값의 고유값을, 상이한 에너지 레벨의 하나 또는 조합의 측정치의 고유값과 연관시키는 프로팅된 공간 관계는 상이한 유형의 재료, 두께, 복셀 치수, 및/또는 서브 유닛 치수의 관심 범위 내의 가능한 측정치의 수보다 적은 다수의 측정치에 의해 설정될 수 있다. 이는 각 재료의 감쇠값, 서브 유닛 측정치, 또는 복셀 측정치 및/또는 상이한 에너지 레벨에서의 측정치에 대응하는 2개 이상의 재료 조합의 고유한 상관관계를 프로팅함으로써 실현된다. 이러한 값은 직접 도출 또는 측정할 수 있다.
플롯(plot)은 다수의 측정치(예를 들어 삼중 에너지 시스템의 경우 6×6×6, 또는 다중 에너지 시스템의 경우 8×8×8×8와 같은 6 또는 8 또는 10 또는 12)에 기초하여 보간될 수 있고, 이는 고유한 일대일 관계가 비교적 높은 정밀도로 확립되는 한, 두께 또는 복셀 감쇠값 또는 서브 유닛 감쇠값의 예측값이 결정될 수 있도록 도출될 수 있다. 예를 들어, 더 많은 측정값, 또는 더 많은 가능한 설정과 에너지 레벨의 조합으로 설정된 측정값을 사용하더라도 두 값을 연결하는 데 사용되는 알고리즘은 에러율 또는 편차 또는 예를 들어 <0.05% 또는 <0.5%의 표준 편차 내의 플롯에서의 예측값과 다른 변형을 제공하지 않을 것이다.
두 값을 연결하는 데 사용되는 알고리즘이 블랙박스처럼 도출되지 않더라도, 고유한 값 세트가 도출될 수 있는 한, 하나의 재료의 측정치의 임의 단일 값의 관계가 하나 이상의 에너지 레벨에 대응하는 한, 하나의 측정치가 에너지 레벨의 고유값에 대응한다.
스펙트럼 이미징 시스템의 예
소스는, 일부 경우에, 하나 이상의 에너지 레벨에 에너지 피크를 갖는 광역 스펙트럼 소스, 또는 단일 에너지 또는 단색 소스를 갖는 소스일 수 있다.
검출기는 평면 패널 검출기, 또는 에너지 민감성 검출기, 또는 듀얼 에너지 스택 검출기, 또는 인접한 각 픽셀과 비교하여 상이한 에너지 레벨에서 에너지 민감한 픽셀의 서브 유닛을 갖는 검출기일 수 있다.
콜리메이터는 엑스레이 빔의 시야를 제한하거나 확대하여 사용자 또는 컴퓨터에 의한 관심 영역(ROI) 또는 관심 볼륨(VOI)을 조명하기 위해 사용되거나 제어될 수 있다
더 큰 FOV를 갖는 제2 검출기 또는 제3 검출기는 검출기 앞 또는 하류에 배치될 수 있다.
스펙트럼 이미징은 k-에지의 것을 포함하거나, 스펙트럼 이미징은 역 도출이 보간 및 기능적 응답 방정식 시스템에 기초한 이중 또는 다중 에너지 응답 함수 방정식 시스템 기반 재료 분해에 기초할 수 있다.
역 선형 방정식 시스템은 각 재료의 밀도 및/또는 두께의 고유 값과 그것의 복합 값에 대응하는 이중 또는 복수의 에너지로 이전 측정치로부터 설정된 에너지 기능 응답 방정식 시스템에 기초하여 대응하는 물질 및 재료의 정량적 정보를 도출함으로써 설정될 수 있다.
상기한 엑스레이 에너지에서의 산란 제거
산란은 전방 검출기 상의 선택된 분산 위치에서 산란 이미지를 보간하여 고해상도 산란 이미지를 도출하는 소프트웨어 프로그램을 사용하여 제거된 후, 프론트 검출기의 합성 이미지에서 제외되어 고해상도 1차 엑스레이 이미지를 생성한다.
단일 검출기 기반의 산란 제거 방법도 빔 입자 스토퍼 플레이트를 사용하여 가능할 수 있다.
주파수 또는 1차 변조기 기반의 산란 제거도 가능할 수 있다.
초고속 엑스레이 소스 및 검출기를 이용한 비행 시간 산란 제거도 가능하다.
정량적 이미징을 위해, 산란을 1차 엑스레이의 1% 또는 1차 엑스레이의 5% 미만으로 감소시키는 것이 바람직하다.
특정 상황에서, 이미징된 피사체 또는 VOI는 고도로 산란되지 않고, 이 경우 산란 제거 단계가 생략될 수 있다.
캘리브레이션
종래의 CT 스캐너 또는 일반적인 엑스레이 이미징에서, 캘리브레이션은 데이터의 정리 및 노이즈 제거 등을 설명하는 용어로서 종종 사용될 수 있다. 그러나 정량적 이미징에서 일관된 데이터와 정확한 데이터에 대한 요구는 훨씬 높다. 그리고 종종 이미지 획득 전, 획득 중, 획득 후 및 이미지 재구성, 재료 분해, 농도계, 유체 역학, 정확한 운동 측정 및 정량적 이미지 분석, AI 관련 절차 및 측정 중에 적용되는 프로세스와 알고리즘의 수는 인터레이싱(interlacing)되어 있다. 따라서 캘리브레이션이라는 용어는 모든 관련 프로세스를 충분하거나 정확하게 설명하지 못할 수 있다.
따라서, 용어 PCP(전처리) 및 PRP(후처리)는 다양한 단계들을 설명하기 위해 사용된다. 이 절차에는 캘리브레이션이 포함될 수 있다.
정량적 이미징, 정량적 측정, 정성적 측정, 밀도 측정, 스펙트럼 이미징 또는 다차원 이미징, 또는 3D 이미징 또는 토모그래피 애플리케이션, 또는 2D 이미징과 같은 일부 경우에 검출기의 노이즈는 본 명세서의 개시에 기초한 공지된 캘리브레이션 방법 등의 공지된 방법을 사용하여 제거될 수 있다. 측정에서의 노이즈는 암전류, 이득, 다크 노이즈, 백색 이미지, 환경으로부터의 주변광 또는 엑스레이의 간섭, 광학광, 스퓨리어스 노이즈, 또는 정량적 노이즈 및/또는 플랫 필드에 영향을 미칠수 있는 어떤 간섭 또는 노이즈를 포함할 수 있습니다. 노이즈의 측정 또는 계산은 소프트웨어 및/또는 알고리즘을 사용하여 수행될 수 있고, 일부 경우에, 본 명세서의 개시에 기초한 공지된 캘리브레이션을 수반할 수 있다. 일부 경우에, 전자파를 감쇠 또는 조작하는데 사용되는 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함하는 필터 또는 엑스레이 광학계 또는 광학계 또는 다른 유형의 필터가 사용될 수 있다. 경우에 따라, 전자기파를 감쇠하고 조작하는데 사용되는 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함하는 필터 또는 엑스레이 광학계 또는 광학계 또는 기타 유형의 필터를 사용할 수 있다.
종래의 CT 또는 일반적인 엑스레이 이미징에서, 일반적으로 노이즈 캘리브레이션은 드물게 수행되거나, 또는 측정이 수행되기 직전에 캘리브레이션이 수행될 수 있다. 따라서 일반적으로 교정 데이터는 한 번만 저장되며 이전 캘리브레이션을 오버라이딩(overriding)할 수 있다.
따라서, 예를 들어, 에너지, 속도, 노출 시간, 이득 값 또는 오프셋, 및 로컬 또는 원격 마이크로프로세서의 검출기로의 프레임 수에 있어서 동일하거나 상이한 설정으로 하나 이상의 측정치 또는 하나 이상의 측정치 세트의 캘리브레이션 데이터를 저장하는 방법을 포함하는 캘리브레이션에 대한 본 개시의 일부이다. 이미지 분석을 위한 이미지 프로세싱 동안, 피사체에 대해 수행된 측정 유형에 기초하여 노이즈를 제거하기 위해, 하나 이상 또는 한 세트 이상의 캘리브레이션 데이터가 선택된다. 일부 경우에, 본 개시에서 사용되는 캘리브레이션 방법 및 산란 제거 방법, 재료 분해 방법, 다차원 이미징 방법 및 장치, 하나 이상의 엑스레이 광학계 또는 광학계 또는 하드웨어, 또는 소프트웨어는 예컨대, 스펙트럼, 주파수 또는 시간 도메인에서 빛을 조작, 조향, 또는 필터링하기 위해 추가 또는 제거될 수 있고, 그리고 진단, 추적, 특성화, 모니터링 및 감시, 검사, 정량화, 또는 시각화를 위한 AI를 포함한 기타 이미징 방법 또는 포지셔닝 방법 또는 측정 방법으로 사용될 수 있다,
듀얼 에너지 재료 분해, 삼중 에너지 이상의 에너지 스펙트럼 이미징 및 측정 및 재료 분해는 밀도를 측정하고 유체의 콘트라스트 라벨의 유무에 관계없이 유체 역학을 특성화할 수 있다.
기본적인 원리는 실험실 엑스레이 또는 광대역 소스의 경우 물질의 검출기 측정이 특정 밀도와 두께에 대해 고유할 수 있다는 것입니다. 이 미분 방정식을 수학적으로 푸는 것은 어렵고, 현재의 수학적 방법은 정확하거나 만족스러운 결과를 얻지 못한다. 그러나 물질 밀도 또는 복합 물질과 다양한 에너지 레벨에서의 검출기 측정치 사이에는 고유한 관계가 있다. 이 관계는 광대역 엑스레이 소스를 사용한 물질의 산란 없는 측정을 기반으로 한다. 그러므로 미분 방정식을 수학적으로 풀려고 시도하는 대신 역 에너지 응답 함수 방정식 시스템이라고 하는 플롯에 기반한 데이터베이스를 작성하여 다양한 에너지 레벨에서의 검출기 측정값을 물질 또는 물질들의 다양한 밀도와 상관시킬 수 있다. 또한, 각 물질 또는 2종 이상의 물질을 포함하는 물질의 측정 횟수는 밀도 및 두께를 변화시켜 측정할 수 있다. 보간을 사용하여 -5000의 밀도 변동에 대한 데이터베이스를 설정하려면 측정 수를 10 미만 또는 20 미만으로 설정할 수 있다. 플롯은 다양한 에너지 레벨에서의 측정, 및 고정 또는 다양한 두께에서 물질(들)의 다양한 밀도에 기초한 스플라인 방법과 같은 보간에 의해 도출된다. 측정 횟수가 특정 포인트를 넘어 증가하면, 도출된 플롯으로부터의 예측값의 정확도는 크게 향상되지 않고 측정값에 비해 0.5%의 에러율도 감소하지 않는다. 따라서 정확한 데이터베이스 또는 에너지 응답 함수 시스템을 수설정하고 물질 밀도를 다양한 에너지 레벨에서 검출기 측정치와 상관시키기 위해서는 제한된 수의 측정이 필요할 수 있다. 예를 들어, 삼중 에너지 역 에너지 함수 방정식의 설정에서, 각각의 재료 또는 각 컴포넌트는 각각 상이한 두께 및/또는 밀도를 갖는 5개의 상이한 측정 샘플을 가질 수 있다. 예를 들어, 2개의 상이한 물질이 존재하는 경우, 6 x 6의 상이한 변동, 및 변동의 조합이 측정되고, 2개의 상이한 에너지 레벨 H 및 L에서 플롯이 설정된다. 3개의 상이한 물질이 있는 경우 6 x 6 x 6, 또는 두께 및/또는 밀도 변형의 총 216개의 상이한 조합이 존재할 수 있다. 각 조합은 고에너지(H), 중간 에너지(M), 저에너지(L) 또는 총 216 x 3 = 648의 여러 측정값으로 측정될 수 있다. 데이터베이스는 역 에너지 응답 함수 방정식 시스템이라고 하는 플롯으로 설명할 수 있으며, 검출기가 다르면 응답 함수도 다르므로 검출기를 사용하여 설정할 수 있다.
경우에 따라, 목표는 2D 이미징 레벨에서 가능한 한 가장 정확한 재료 조성을 갖는 것이 아닐 수 있다. 두 개 이상의 조직 층이 인터레이싱되어 있기 때문에 분해의 복잡성은 물질의 두께 또는 밀도를 단순히 결정하는 것보다 훨씬 커진다. 대신, 목표는 적어도 하나의 물질을 나머지 물질로부터 분리하고 진단, 3D 이미징 및/또는 기타 정량 분석에 필요한 최소 VOI를 결정하기 위해 최선의 밀도 평가 및 재료 분해를 달성하는 것이다. 조직은 일반적으로 천천히 변화한다는 사실로 인해, VOI는 비정상 및 표준 편차를 나타내는, 또는 상이한 조직으로 이루어진 인접 영역에 의해 야기되는 급격한 변화에 기초하여 선택될 수 있다.
일부 경우에, 에너지 응답 함수 방정식 시스템의 이러한 플롯은 하나 이상의 별개의 물질 또는 재료의 두께 또는 밀도를 특성화하기 위해 설정된다.
특정 공간 위치에 있는 각 복셀은 다양한 에너지와의 상호작용에 의해 추가로 특성화될 수 있으므로, 정량적 측정 및 재료 분해 및 측정은 측정을 3D 이미지 재구성과 조합함으로써 보다 정확할 수 있다. 최종 결과는 데이터베이스 구축을 위한, 또는 재료 밀도의 역 룩업을 위한, 복셀 유닛 또는 복수의 복셀 유닛들 내의 물질보다 정확한 밀도 측정이다. 역 룩업은 다양한 밀도에서의 검출기 측정 또는 데이터베이스 또는 플롯을 생성하기 위해 보간되어야 하는 다양한 공지된 밀도 및 두께 성분에 대해 다양한 재료 또는 재료 조합의 다양한 에너지 레벨에서의 몇몇 측정 결과에 기초하여 설정된 역 에너지 응답 함수 방정식 시스템에 기초한다. 이러한 플롯을 확장하여, 이중 이상의 에너지에서 검출기의 측정치를 복합 재료 또는 개별 재료 또는 물질, 그리고 특정 재료 또는 재료들 또는 이중 이상의 재료 조합의 고유값 또는 다른 밀도 값 또는 두께 값과 상관시킬 수 있다.
3D 재구성 및 스펙트럼 이미징 및 정량적 이미징을 위한 전처리, 후처리 및/또는 데이터 정리
2D 검출기 측정은 개별 픽셀 응답에서 고정 패턴 변동을 보정하기 위해 수행될 수 있다.
DICOM 형식으로 또는 원시 이미지로 기록된 원시 데이터는 이미징 시스템 서버로부터 내장형 화상 아카이브 및 통신 시스템(PACS)으로 전송되고, 여기서 자동 이미지 처리가 수행된다.
측정된 재료 특징 또는 ROI 특징의 도출 또는 재료 분해, 노이즈 제거, 산란 제거, 데이터 정규화와 같은 이미지 처리, 또는 시간 경과에 따른 다차원 이미지 재구성 또는 추적, 데이터베이스의 전송 및 설정, 다른 기록과의 링크, AI, 다른 카메라 측정치 및/또는 다른 모달리티 측정치와의 상관, 공동 위치, 정량화, 진단, 이미지 지침은 하나 이상의 마이크로프로세서에 의해 수행되고 그리고/또는 하나 이상의 위치에서 수행될 수 있다.
이미지 프로세싱은 또한 검출기의 일부로서 마이크로프로세서에서 수행될 수 있거나, 국부적으로 또는 원격으로 검출기에 링크될 수 있다.
DICOM 포맷 또는 원시 이미지의 원시 데이터는 워크스테이션 내의 로컬 스토리지 또는 데이터베이스로부터 이미지 시스템 서버 및/또는 PACS로 전송될 수 있으며, 여기서 추가적인 자동 이미지 프로세싱이 수행될 수 있다.
이미지 프로세싱은 이미지 시스템 서버에서도 수행될 수 있다.
이미징 시스템에 포함된 하드웨어 및 소프트웨어의 내부 또는 외부 이벤트 및 활동의 제어, 동기화, 외부 통신 및 트리거링은 또한 이미징 시스템 서버 또는 PACS 저장 장치 또는 전자 기록 시스템 또는 사용자 선호도에 기초한 이러한 작업 전용 위치 내의 하나 이상의 마이크로프로세서 또는 하나 이상의 제어기에서 국부적으로 수행될 수 있다.
예를 들어, 한 유형의 이미지 처리 프로세스는 복수의 단계 또는 복수의 단계들을 포함할 수 있다: 전처리 또는 전-이미지 프로세싱 노이즈 정리, 또는 데이터를 정규화하여 ROI에서 벗어난 파생 데이터와 같은 예외 데이터 제거, 또는 예를 들어 VOI에 도달하기 전에 입력 엑스레이 강도를 검출하기 위해 추가 검출기 또는 참조점을 사용하는 소스 입력 교정.
투과성 복셀 및 감쇠 복셀을 포함하는 볼륨으로의 재구성은 하나 또는 이중 또는 다수의 에너지 레벨에서 수행될 수 있다.
각각이 투과 복셀 또는 감쇠 복셀을 포함하는 재료 부피들로의 분해가 수행될 수 있다.
전처리는 불량 픽셀의 식별 및/또는 제거 및/또는 플랫 필드 보정, 또는 게인, 다크 노이즈, 화이트 노이즈, 스퓨리어스 노이즈의 처리를 포함할 수 있다.
여러 검출기 셀에 다양한 에너지 카운터가 포함된 경우, 중복된 낮은 임계값 카운터를 사용하여 감쇠 볼륨을 생성할 수 있다. 각 픽셀 영역 내에는 에너지 카운터 세트가 있다. 전체 검출기는 에너지 카운터의 반복 유닛을 포함할 수 있다.
재구성의 일례에서, 데이터를 측정하는 중첩 저 임계 카운터가 동시에 처리되어 측정된 스펙트럼에 걸친 비중첩 에너지 빈(bin)을 나타내는 감쇠 볼륨을 생성하는 비어-램버트 베일 법칙(Beer-Lambert Law)의 다색 형태의 저해상도 버전이 사용된다.
예를 들어, 각각 30-120keV, 45-120keV, 60-120keV 및 78-120keV의 에너지 범위를 나타내는 4개의 개별 카운터는 30-45keV, 45-60keV, 60-78keV, 78-120keV의 에너지 범위를 나타내는 4개의 감쇠 볼륨을 동시에 생성할 것이다.
예를 들어, 에너지 범위 30-45keV, 45-60keV, 60-78keV 및 78-120keV를 나타내는 카운터는 에너지 범위 30-45keV, 45-60keV, 60-78keV 및 78-120keV를 나타내는 4개의 감쇠 볼륨을 동시에 생성할 것이다.
복수의 에너지 피크가 하나의 엑스레이 펄스 또는 하나의 노광에 존재하는 경우, 에너지 민감 검출기의 반복 유닛을 포함하는 검출기를 사용할 수 있다. 하나의 펄스 측정 또는 노광 측정으로 VOI에 대해 여러 에너지 측정을 수행할 수 있다.
대안적으로, 일련의 단일 에너지 엑스레이 펄스 또는 이중 또는 복수의 에너지 레벨에서의 노출은 하나 이상의 검출기에 의해 측정될 수 있다.
각 에너지 측정에 대해 알려지지 않은 복셀 값을 1 또는 0으로 설정할 수 있으며, 여기서 1은 감쇠 값이 에너지 레벨에 가장 민감한 복셀일 수 있고, 0은 다른 복셀에 할당될 수 있다.
복셀의 감쇠값이 다양한 에너지 레벨에서 VOI 내의 미지의 복셀마다 결정된 후, 복셀의 밀도 및/또는 구성이 도출될 수 있다. 도출 프로세스는 다양한 에너지 레벨에서 특정 감쇠값 범위를 갖는 복셀을 식별하고 제거할 수 있는 제거 프로세스일 수 있다. 이 과정에서 공기 또는 물로 채워진 복셀을 식별할 수도 있다. 혼합 재료를 포함하는 복셀은 두 조직 타입 사이의 경계면, 또는 정상 및 이환 영역의 경계면에서 있을 수 있는 다양한 에너지 측정을 기준으로 분리될 수 있다. 본 개시에 설명된 재료 분해를 이용하여 각 재료의 값 밀도 및/또는 두께, 및 도출된 측정치와 관련된 대응하는 물질 및 재료의 정량화 정보를 도출하도록 데이터베이스 또는 역 선형 방정식 시스템을 설정할 수 있다.
세그멘테이션은 감쇠값, 임계값을 사용하는 복셀의 선형 계수, 또는 임계 세그먼테이션에 기초하여 발생될 수 있다. 이미지 데이터의 표시는 CT 커팅을 통해 처리될 수 있다.
단색 필터가 엑스레이 방출 위치 하류 및 이미징된 피사체 상류의 반복 단위로서 사용되는 경우, 각 필터에 대응하는 검출기의 검출 영역은 사용되는 특정 에너지 범위의 엑스레이 측정치를 수집할 수 있을 것이다. 각각의 반복 단위는 서로 인접하게 배치된 다수의 필터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 필터는 K-에지 필터일 수 있다. 경우에 따라 필터 영역은 코딩된 개구일 수 있이며, 이것은 K-에지 필터일 수 있지만 K-에지 필터와는 다른 단색 필터일 수 있다.
다른 예에서, 검출기는 2D 검출기이고, 상기 역함수 응답 방법이 사용된다. 설명한 바와 같이, 역함수 응답 방법은 다양한 밀도 또는 두께에서 적은 수의 측정을 기반으로 하나 이상의 에너지 레벨, 재료 밀도 및 두께에서 하나 이상의 재료와 검출기 측정의 정량적 값의 고유한 대응 관계를 설정하기 위해 보간을 사용한다.
보간된 값으로부터 재료 밀도에서 검출기 측정의 플롯을 설정하는데 필요한 측정 수는 실제 측정으로부터 프로팅된 값의 편차에 의해 결정될 수 있다.
예를 들어, 다수의 측정으로부터 생성된 플롯으로부터의 편차가 0.5% 미만인 경우, 이 플롯으로 충분할 수 있다.
측정의 수가 적당히 매끄러운 플롯을 생성할 수 있는 경우, 플롯도 마찬가지로 충분할 수 있다.
재구성 알고리즘 자체는 통계적 반복 기술에 기초할 수 있다. 통계 요소는 정규화된 포아송 분포를 통해 볼륨 보정을 웨이팅함으로써 도입되어 솔루션에 접근할 때 수렴을 늦추고, 노이즈를 줄인다.
재구성 알고리즘은 또한 요구된 것보다 8배 큰 복셀을 먼저 재구성하는 다단계 접근법을 채용할 수 있다. 다음 단계는 요청된 복셀 사이즈에 도달할 때까지 총 4개의 스테이지로 반복 분할된다. 이 접근법을 통해 재구성을 비교적 빠르게 진행할 수 있다. 큰 복셀은 같은 값의 작은 복셀 세트와 동일하기 때문에 이것은 희소성 제약의 약한 형식이기도 하다. 마지막으로 복셀이 클수록 투영된 이미지의 픽셀이 이미지에 기여하여, 데드 영역의 영향이 줄어든다. 이것은 데드 영역의 영향이 가장 중요한 초기 재구성 단계에서 특히 유용하다.
전처리
게인, 암시야 및 화이트 노이즈가 조정되거나 제거된다. 데드 픽셀은 인접한 픽셀로부터 기록되거나 보간된다. 데드 픽셀이 너무 많으면 이미징을 중지할 수 있다. 정의된 수보다 적은 수가 기록되는 경우, 전처리기는 인접하는 픽셀로부터 보간되거나, 픽셀이 데드 상태에 있는 것을 주목해야 한다. 데드 픽셀은 계산에 사용되는 데이터에서 제거된다.
K 에지 코딩 개구, 또는 각각 상이한 에너지 레벨에 사용되는 단색 필터, 또는 단색 필터의 반복 단위는 K-에지이거나 ROI 내의 하나 이상의 구성요소의 감도를 최적화하기 전에 미리 최적화될 수 있다.
대안으로, 하나의 픽셀 영역에 q개의 픽셀이 있고 q개의 선택적인 픽셀 각각이 에너지 범위를 측정하는 2q에서 각각이 에너지 선택적인 경우(예를 들어 2개 이상의 에너지에서) 다중 픽셀이 처리될 수 있다.
빔 입자 스토퍼 플레이트 또는 빔 입자 스토퍼를 이용한 산란 제거 방법을 사용하여 빔 감쇠 블록 중 하나에 직접 대응하는 검출기에서 적어도 하나의 픽셀 영역이 차단된다. 예를 들어, 픽셀 영역의 한 픽셀 q가 하나의 에너지 레벨 또는 하나의 에너지 범위에 대해서만 산란을 읽는 경우 해당 픽셀 q에서 수집된 산란 이미지 또는 데이터는 다른 픽셀 영역이지만 다른 픽셀 영역의 대응하는 위치 q에서만 보간될 수 있다.
1-q 에너지 선택 필터가 필터 영역에서 사용되어 필터 영역의 각 필터 위치에서 피사체를 조명하기 위해 하나의 에너지 범위가 선택적으로 전송되도록 하면, 동일한 에너지 레벨에 대해 해당 필터 위치에서만 가능하지만 하나의 필터 영역에 있는 필터 각각에 대응하는 검출기의 1차 이미지 또는 산란 이미지가 다른 필터 영역에서 산란 이미지를 유도하는 데 사용될 수 있다.
3개의 에너지에 대한 스펙트럼 이미징은 에너지 함수 응답 역 플롯을 설정하기 위한 계산 방법으로 3D 큐빅 스플라인을 사용할 수 있거나, 대안적으로 4D 큐빅 스플라인 보간이 사용될 수 있다. 4개의 에너지에 대해 4D 또는 5D 큐빅 스플라인 보간법 등을 사용하여 에너지 함수 응답 역 플롯을 설정할 수 있다
1차 이미지 검증.
데드 픽셀이 검출되면, 데드 픽셀을 제거하거나 나중에 계산하기 위해 기록하거나 인접한 픽셀 데이터를 사용하여 데드 픽셀을 보간할 수 있다. 이것은 사례별로 결정할 수 있다.
시스템의 다양한 부분, 예를 들어 온도 유지 및 검증이 요구되는 전자 제어기 또는 검출기에 대해, 온도 센서는 1차 표시기 또는 2차 검증 시스템으로서 사용될 수 있다.
그 자체 및/또는 표적을 이용한 검출기에서의 측정을 위한 하나 이상의 기준점은 각각의 측정 검증을 위해 사용될 수 있다.
스펙트럼 이미징의 예 - 듀얼 에너지 재료 분해 및 다중 에너지 레벨로의 확장
듀얼 에너지 및 다중 에너지 엑스레이 이미징을 수행하기 위한 장치 및 방법은 대형 2차원 검출기를 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 듀얼 에너지 엑스레이 이미징을 수행하는 데는 최소한 두 가지 목표가 있다. 첫 번째는 듀얼 에너지 이미징 방법을 사용하여 산란을 제거하는 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 검출기 및 빔 입자 스토퍼 플레이트 또는 빔 입자 스토퍼가 하나만 사용되는 경우, 이 방법은 필요하지 않다.
다른 예에서, 엑스레이 소스는 비행 시간이고, 산란 및 1차 엑스레이 이미지는 시간 영역에서 분리될 수 있다.
다른 예에서, 피사체의 상류에 있는 엑스레이 소스의 하류에 있는 1차 엑스레이 변조기를 이용하여 주파수 영역에서 1차 엑스레이로부터 산란 엑스레이를 분리한다.
제2 목표는 피사체가 적어도 2개의 재료를 포함하는 경우, 이미지 피사체의 2개 이상의 재료 조성 이미지를 결정하는 것이다.
전방에서 뒤로의 물리적 순서로 장치의 몇몇 하드웨어 구성요소가 있을 수 있다. (1) 엑스레이 소스는 엑스레이를 방출한다. (2) 전방의 2차원 검출기 어레이는 1차 엑스레이 및 산란 엑스레이를 수신한다. (3) 빔 선택 장치는 다른 방향을 따라 1차 엑스레이의 통과를 허용하면서 여러 진행 방향을 따라 1차 엑스레이의 통과를 차단한다. 산란 엑스레이는 일반적으로 영향을 받지 않고 통과한다. (4) 후방 2차원 검출기 어셈블리는 빔 선택 장치를 통과한 산란 엑스레이와 1차 엑스레이를 수신한다. 빔 선택 장치의 동작으로 후방 검출기 어셈블리는 다수의 검출 위치에서 산란 엑스레이만을 수신하지만, 다른 검출 위치에서는 후방 검출기 어셈블리가 1차 엑스레이와 산란 엑스레이를 모두 수신한다.
선형화 근사에 의존하지 않고 듀얼 에너지 또는 다중 에너지 엑스레이 이미징 방정식 시스템을 직접 풀어주는 데이터 분해 방법이 사용될 수 있다. 이 방법은 듀얼 에너지 1차 엑스레이 이미지 쌍 또는 다중 에너지 이미지 세트와 재료 조성 이미지 쌍 또는 재료 조성 이미지 세트 사이에 직접적인 양방향 관계를 설정한다. 듀얼 에너지 또는 다중 에너지 데이터 분해 방법에 기초하여, 듀얼 에너지 1차 이미지 쌍 또는 다중 에너지 이미지 세트가 주어지면, 재료 조성 이미지는 사용자의 개입 없이 자동으로 계산될 수 있다. 듀얼 에너지 분해 이미지 프로세싱은 3개 이상의 재료 또는 컴포넌트를 포함하는 피사체에 대해 반복적일 수 있다. 각 듀얼 에너지 분해 계산 처리 단계 후에, 적어도 하나의 물질 또는 하나의 물질이 대상 이미지로부터 추출된다.
듀얼 에너지 엑스레이 데이터 분해법의 요약은 다음과 같으며, 다중 에너지 데이터 분해법은 그 확장이다. 위의 방법은 선형 또는 2차 근사에 의존하지 않는 원래 형식으로 비선형 듀얼-에너지 엑스레이 이미징 기본 방정식 시스템을 직접 해결한다. 위의 방법은 다음을 포함한다: (1) 비선형 듀얼 에너지 엑스레이 이미징 기본 방정식 시스템에 따라 원래 형식으로 각 검출기에 대해 명시적 정량적 방정식 시스템 D.sub.H = F.sub.DH(b, s) 및 D.sub.L = F.sub,DL(b, s)를 구축하고, 구축된 방정식 시스템을 나중에 사용할 수 있도록 저장한다. 여기서, D.sub.H는 저에너지 1차 엑스레이 신호를 나타내고, D.sub.L은 고에너지 1차 엑스레이 신호를 나타낸다. 전형적인 단일 검출기 셀에 대해 두 방정식과 그 안의 모든 양은 존재한다; 전체 검출기 어레이는 정규화 후, 단일 검출기 셀로 표현될 수 있다. (2) 수치적으로 1단계의 방정식 시스템을 반전하고 나중에 사용할 수 있도록 재구성된 방정식 시스템을 저장함으로써, 3차원 표면 방정식 시스템 b=b(D.sub.H, D.sub.L) 및 s×s(D.sub.H, D.sub.L)를 재구성한다. (3) 사용 가능한 데이터 쌍(D.sub.H, D.sub.L)을 2단계의 수식에 삽입함으로써 각각의 개별 검출기 셀의 위치에서 b와 s의 원하는 값을 결정하거나, 반대로 b, s 값의 쌍이 주어지면, 1단계의 수치 방정식에 사용 가능한 데이터 쌍(b, s)을 삽입함으로써 각각의 개별 검출기 셀 위치에서 D.sub.H 및 D.sub.L의 원하는 값을 결정한다. 4) 각 단계의 정확도를 실수 분석 솔루션이 제공할 수 있는 한 높게 유지한다.
다중 에너지 방법에서, 듀얼 에너지 엑스레이 데이터 합성 방법은 반복적일 수 있고, 듀얼 에너지 엑스레이 데이터 분해 방법은 각 물질 또는 각 재료를 피사체의 나머지로부터 한번에 분리하기 위해 실행된다. 적용 요건에 따라 반복 과정은 복수의 물질이 나머지 물질로부터 개별적으로 분리될 때까지 계속될 수 있다. 충분한 수의 물질이 얻어지면 공정이 중단되거나, 또는 각 물질이 하나의 물질만을 설명하는 개별 이미지 또는 분해 데이터로 분리될 때까지 이러한 분해 처리가 계속될 수 있다.
듀얼 에너지 엑스레이 이미징을 수행하는 절차의 예는 다음 단계를 포함한다: (1) 엑스레이의 하이 에너지 레벨 H와 로우 에너지 레벨 L에서 후방 검출기 어셈블리(예컨대, 도 9 및 16을 참조)에 대한 한 쌍의 이미지 데이터를 취득한다. 빔 선택 장치의 기능 때문에, 취득한 이미지 데이터에서는 다수의 검출기 셀이 산란 엑스레이 신호만을 포함하고, 다른 검출기 셀은 1차 엑스레이 신호와 산란 엑스레이 신호의 조합을 포함한다. (2) 1단계에서 직접 수신한 데이터에서 후방 검출기 어셈블리의 듀얼 에너지 1차 이미지 데이터 쌍을 도출한다. 듀얼 에너지 엑스레이 이미징에 1차 엑스레이 이미지 데이터만 사용될 수 있다. 파생이 어떻게 수행되는지는 아래에 설명되어 있다. (3) 듀얼 에너지 데이터 분해 방법을 사용하여 후방 검출기의 듀얼 에너지 1차 이미지 쌍에서 전방 검출기의 저해상도 1차 이미지를 계산한다. 이것은 본 개시의 가장 중요한 에스팩트(aspect) 중 하나이다. (4) 필요한 경우, 하이 에너지 레벨 H 또는 로우 에너지 레벨 L 중에서 전방 검출기(예를 들어, 도 9 및 도 16 참조)의 고해상도 이미지를 획득한다. 전방 검출기의 저해상도 1차 엑스레이 이미지는 획득한 고해상도 이미지 데이터와 계산된 저해상도 1차 이미지 데이터를 사용하여 계산되므로, 산란 이미지와 고공간 해상도의 1차 이미지는 전방 검출기에 대해 계산될 수 있다. 4단계가 완료되면, 전방 검출기 신호로부터 불필요한 산란을 제거함으로써 전방 검출기의 화질이 향상된다(위에 설명된 1차 목표). (5) 앞으로 나아가기 위해 4단계와 같이 단 하나의 이미지 대신에 2개의 에너지 레벨 L과 H에서 전방 검출기의 1차 엑스레이 이미지 쌍을 얻을 수 있다. 또한 듀얼 에너지 데이터 분해법을 사용함으로써, 고공간 분해능으로 이미지 피사체의 두 가지 재료 합성 이미지를 얻을 수 있다. 따라서, 5단계는 위에서 설명한 듀얼 에너지 엑스레이 이미징의 두 번째 목표를 달성한다.
본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제5,648,997호 및 미국 특허 제5,771,269호는 빔 선택 장치의 상이한 구조를 설명한다. 이 특허에서 빔 선택 장치는 후방 검출기의 선택된 위치로의 산란 엑스레이를 차단한다.
전술한 바와 같이, 본 개시의 빔 선택 장치는 후방 검출기의 특정 위치로의 1차 X선을 차단한다. 다양한 신호가 후방 검출기에 도달할 수 있기 때문에, 저해상도 1차 엑스레이 이미지를 도출하는 다양한 방법이 사용된다. 본 개시내용에 포함된 것은, 앞서 설명된 바와 같이 저해상도 1차 엑스레이 이미지가 후방 검출기로부터 직접 획득된다. 저해상도 1차 엑스레이 이미지는 저해상도 산란 엑스레이 이미지와 후방 검출기로부터 획득한 저해상도 산란/1차 합성 엑스레이 이미지로부터 계산될 수 있다.
대형 2차원 검출기를 사용하는 듀얼 에너지 또는 다중 에너지 엑스레이 이미징을 위한 장치 및 방법은 2차원 검출기 어레이가 제공할 수 있는 만큼 높은 공간 해상도를 가진 피사체의 2개의 재료 구성 이미지를 제공할 수 있다. 스펙트럼 이미징을 가능하게 하는 것에 더하여, 본 명세서에 기재된 장치 및 방법은 토모그래피 이미지 및 다차원 이미징을 재구성하는데 사용되는 2D 이미지를 제공한다.
이중 에너지 또는 다중 에너지 이미지 데이터 분해는 사용자의 개입 없이 컴퓨터에 의해 자동으로 수행될 수 있다.
도 43a 및 43b는 본 개시에서 사용되는 하이 에너지 레벨 H 및 로우 에너지 레벨 L에서의 전형적인 엑스레이 소스 에너지 스펙트럼을 설명하는 곡선이다. 도 43a는 고전압 HV=70kV에서의 에너지 스펙트럼을 나타내고, 도 43b는 고전압 HV=150kV에서의 에너지 스펙트럼을 나타낸다.
도 44는 설명된 듀얼 에너지 데이터 분해 방법 및 하드웨어를 사용하는 기본 절차의 흐름도이다.
도 45a 내지 도 45d는 비선형 듀얼 에너지 방정식 시스템을 반전시키는 방법의 그래프 표시이다.
듀얼 에너지 이미징의 예
검사중인 피사체는 엑스레이 소스와 전방 검출기 사이에 위치한다. 엑스레이 소스는 평균 에너지 레벨 H의 고에너지 펄스에 이어지는 평균 에너지 레벨 L의 저에너지 펄스인 두 개의 연속적인 펄스를 방출한다. 대안 구성에서는 저에너지 펄스가 먼저 방출된다. 바람직하게는, 두 구성에서, 고에너지 펄스는 약 25keV 내지 약 250keV의 평균 엑스레이 에너지를 가지며, 저에너지 펄스는 약 15keV 내지 약 60keV의 평균 엑스레이 에너지를 갖는다. 항상 고-에너지 펄스가 저-에너지 펄스보다 에너지가 높다.
엑스레이 소스는 넓은 에너지 범위를 커버하는 에너지 스펙트럼을 갖는다. 연속적인 제동 방사 스펙트럼에 더하여, 에너지 스펙트럼은 또한 도 38에 도시된 바와 같이 고전압 값이 충분히 높은 경우 이산 라인 구조를 포함할 수 있다. 현재, 의료 이미징을 위한 단일 에너지 엑스레이를 제공하는 공지된 효과적인 방법은 없다. 따라서, 모든 정량적 계산은 넓은 에너지 범위를 커버하는 엑스레이 에너지를 사용하여 수행되어야 한다. 엑스레이 소스에는 점 소스가 포함될 수 있다. 즉, 엑스레이는 더 넓은 영역이 아닌 단일 지점에서 방출되는 것처럼 보인다. 엑스레이의 일부는 전파 방향을 변경하지 않고 피사체를 직접 통과하여 전방 검출기 어셈블리에 도달한다. 이 엑스레이를 1차 엑스레이라고 하며 피사체에 대한 진정한 정보를 전달한다. 나머지 엑스레이는 피사체 재료와의 상호 작용의 결과로 랜덤하게 산란된다. 이러한 엑스레이를 산란이라고 하며 진정한 정보의 왜곡을 유발한다.
전방 검출기는 2차원 어레이 내의 다수의 개별 검출기 셀을 포함한다. 본 개시는 특정 타입의 엑스레이 검출기 어레이에 한정되지 않지만, 2가지 기본 타입이 존재한다. 첫 번째는 광 검출 매체로 박막 비정질 실리콘을 사용한다. 비정질 실리콘 필름은 전형적인 두께가 1 마이크로미터(㎛)이고 가시광에 민감하다. 가시 광자에 의해 유도된 전하는 전극의 어레이에 의해 수집된다. 엑스레이 민감성 매체인 섬광 스크린은 광검출기 어레이의 감광 영역 전체와 밀접하게 접촉하여 배치된다. 엑스레이는 섬광 스크린에서 가시 광자를 생성하게 하고, 비정질 실리콘 광검출기 어레이에 의해 감지되어, 스크린에 흡수된 엑스레이 에너지에 비례하는 전하를 유도한다. 이 타입의 엑스레이 검출기 어레이를 외부 변환 타입의 엑스레이 검출기라고 한다. 바람직하게는, 검출기 어레이는 단일 검출기 모듈의 경우 20cm(cm)×20cm 또는 40cm×40cm의 치수를 갖는다. 더 큰 검출기를 제공하기 위해, 다수의 이러한 검출기 모듈은 인접할 수 있다. 이러한 검출기 어레이의 셀 사이즈는 약 50㎛×50㎛ 내지 약 1mm×1mm의 범위일 수 있다.
제2 타입의 검출기 어레이는 엑스레이 민감성 매체로서 비정질 셀레늄 필름, 셀레늄 합금 필름, CdZnTe 필름, 또는 다른 비정질 또는 다결정 반도체 필름과 같은 중간 정도의 고 원자 번호 Z를 갖는 반도체 재료를 사용한다. 검출 매체에서 직접 엑스레이에 의해 유도된 전하는 전극의 어레이에 의해 수집되고 필름에 닿는 엑스레이의 에너지에 비례한다. 셀레늄 플림의 전형적인 두께는 약 100㎛ 내지 약 800㎛의 범위에 있다. 이 타입의 엑스레이 검출기 어레이를 내부 변환 타입의 엑스레이 검출기라고 한다. 전형적인 비정질 셀레늄 또는 셀레늄 합금 검출기 어레이 모듈은 20cm×20cm 또는 40cm×40cm의 치수를 가지며, 셀 사이즈는 약 50㎛×50㎛ 내지 약 1mm×1mm이다. 이와 같은 다수의 검출기 모듈을 인접시켜 더 큰 검출기 어레이를 만들 수 있다.
다른 전형적인 2차원 검출기 어레이는 전하 결합 디바이스(CCD) 검출기, CMOS 검출기, 박막 탈륨-브롬화 기반 검출기 어레이, 눈사태 실리콘 검출기 어레이 및 인-자극가능 컴퓨터 라디오그래피 스크린(phosphor-stimulatable computed radiography screen)을 포함한다.
전방 검출기 어셈블리의 셀은 그들의 응답 특성에 변동이 있다. 그러나 이러한 변동은 미미하고 정규화될 수 있으므로 정규화 후 검출기의 모든 검출기 셀은 동일한 응답 특성을 가진다고 가정한다.
모든 셀로부터 신호의 조합은 전방 검출기의 영역에 걸쳐 엑스레이 강도의 이미지를 전달한다. 검출기 셀은 1차 엑스레이와 산란을 구별할 수 없기 때문에 전방 검출기는 1차 엑스레이와 산란의 조합인 이미지를 전달하고, 다음 식과 같이 나타낸다.
D.sub.fh(x, y) = D.sub.fph(x, y) + D.sub.fsh(x, y) (1)
여기서, D.sub.f는 전방 검출기 내의 이미지를 나타내고, (x, y)는 전방 검출기(16)의 셀의 2차원 데카르트 좌표를 나타낸다. 예를 들어, 전방 검출기(16)가 1024-셀 정방 행렬을 갖는 경우, x 및 y는 각각 1~1024 범위의 정수값을 가질 것이다. D.sub. fph(x, y)는 1차 엑스레이로부터의 기여를 나타내고, D.sub. fsh(x, y)는 산란으로부터의 기여를 나타낸다.
실린더는 그 축이 1차 엑스레이의 진행 방향과 정렬되도록 제조되어, 실린더는 서로 정확하게 평행하지 않지만, 엑스레이 소스에 대해 방사상이다. 엑스레이 소스가 빔 선택기에서 멀리 떨어져 있기 때문에, 실린더들은 서로 평행하게 접근한다. 바람직하게는, 엑스레이 소스는 빔 선택기의 후면으로부터 20cm 내지 150cm 사이에 배치된다. 엑스레이 소스가 유한한 사이즈를 가지는 경우, 본 개시는 유사하게 적용된다.
또한, 예를 들어, 건축 재료의 벽 또는 바닥으로부터의 이미지 피사체 이외의 소스로부터의 산란 엑스레이가 있을 수 있다. 이러한 산란 엑스레이는 기존 방법을 사용하므로 제외된다.
바람직하게는, 후방 검출기 셀은 한 변이 8 내지 1,024개의 셀을 갖는 직사각형 행렬로 배치되고, 각 셀은 일반적인 2차원 좌표(I,J)에 의해 식별된다. 후방 검출기 어셈블리(22)에 의해 수신된 이미지는 데이터의 2개의 서브세트를 포함하고, 첫 번째는 그림자 위치에서의 산란 엑스레이 신호이다. 이 위치는 (i', j')로 식별된다. 데이터의 두 번째 서브세트는 그림자가 없는 위치에서 1차 엑스레이와 산란 엑스레이의 조합을 포함한다. 이 위치는 (i, j)로 식별된다.
본 개시에서, 이들 2개의 데이터 서브세트를 이용하여 선택된 위치의 후방 검출기에서 저해상도의 1차 엑스레이 영상 데이터를 도출한다. 도출 순서는 다음과 같다. 용어 "선택된 위치"는 후방 검출기 상의 위치들의 어레이로서 정의되며, 빔 선택기의 기능 및 본 개시의 절차 사용으로 인해, 신호는 도출된 1차 엑스레이만을 포함한다.
선택된 위치에 있는 후방 검출기 셀은 몇몇 전방 검출기 셀과 고정된 기하학적 관계를 갖는다. 이 관계는 엑스레이 소스로부터 빔 선택기(18)를 통해 선택된 위치까지 선택된 투영 라인을 그려서 설정된다. 이 선택된 투영선은 좌표(i, j)에서 후방 검출기 셀의 후방 검출기 표면과 교차하고, 좌표(x(i), y(j))에서 전방 검출기 셀의 전방 검출기 표면과 교차한다. 여기서 (x(i), y(j))는 선택된 투영선에 가장 가까운 전방 검출기 셀의 좌표(x, y)를 나타낸다. 선택된 위치에 있는 이미지 파일(D.sub.rl(i,j))은 저해상도의 이미지 파일이다. 이미지 픽셀(i, j)의 데이터는 단일 검출기 셀로부터 또는 선택된 투영선 주위의 적은 수의 검출기 셀의 조합으로부터 획득된 데이터이다. 유사하게, D.sub.fl(x(i), y(j))는 낮은 공간 해상도를 갖는 전방 검출기(26)로부터의 이미지 파일을 나타낸다. 본 개시에서, "해상도 "라는 용어는 진폭 해상도가 아니라 공간 해상도를 나타내기 위해서만 사용된다. 이미지 위치(x(i), y(j))의 데이터는 단일 검출기 셀 데이터 또는 선택된 투영선 주위의 적은 수의 검출기 셀 조합의 데이터이다. (i, j)와 (x(i), y(j))의 관계는 실험적으로 설정되고 저장된다. 선택된 투영선의 이미지 데이터는 저해상도 이미지이며 아래 첨자의 소문자 1로 표시된다. 모든 전방 검출기 셀의 이미지 데이터는 고해상도 이미지이며 아래 첨자 소문자 h로 표시된다.
이미지 피사체의 물질 조성과 관련하여 네 가지 양이 정의된다. b(i,j) 및 s(i,j)는 선택된 투영선(i,j)을 따라 선택된 투영 질량 밀도의 저해상도 이미지로 정의된다. b(x, y) 및 s(x, y)는 투영선(x, y)을 따라 투영 질량 밀도로 정의된다. "투영 질량 밀도"는 단위 면적당 투영선을 따라 이미지 피사체의 통합된 총 질량으로 정의된다. 투영 질량 밀도는 검출기 셀의 사이즈에 의존하지 않기 때문에 b(x(i), y(j)) = b(i, j) 및 s(x(i), y(j)) = s(i , j)이다.
본 개시의 듀얼-에너지 이미징 절차의 수학적 기초 및 물리적 기초는 다음과 같이 상세히 설명된다.
바람직하게는, 평균 에너지 레벨 H에서의 고에너지 엑스레이 펄스 및 평균 에너지 레벨 L에서의 저에너지 펄스에 이어서, 후방 검출기의 2개의 이미지가 획득된다. 이 두 이미지의 각 좌표는 1 = 1, 2, 3,...N이고 J=1,2,3,. . . M인 일반적인 표기(I, J)를 갖는다. 여기서 M과 N은 정수이다. (I, J)는 (i, j)와 (i', j')의 2개의 서브세트를 갖는다. (i', j')의 데이터 서브세트는 D.sub.rHsl(i',j') 및 D.sub.rLsl(i',j')로 식별되는 산란 전용 엑스레이 신호이다. (i,j)의 데이터 서브세트는 D.sub.rHl(i,j) 및 D.sub.rLl(i,j)로 식별되는 1차 엑스레이 신호와 산란 엑스레이 신호의 조합을 갖는다. 위치 (i, j)는 후방 검출기의 전체 이미지 평면을 균일하게 커버하고 위치 (i ', j')에 근접하도록 선택된다. 이미지 D.sub.rHsl (i',j') 및 D.sub.rLsl (i',j')는 둘 다 산란 전용 엑스레이 신호이기 때문에, 보간을 통해 후방 검출기의 전체 이미지 평면으로 확장될 수 있다. 산란 엑스레이의 물리적 특성으로 인해 보간은 무시할 수 없는 오류를 유발하지 않는다. 산란은 주로 콤프턴 산란에 의해 유발된다. 콤프턴 산란은 바람직한 엑스레이 에너지 범위에서 실질적으로 균일한 각도 분포를 갖는다. 경험적 데이터와 이론 계산 모두 산란이 항상 2차원 이미지 평면에서 실질적으로 매끄러운 분포를 가짐을 보여준다. 즉, 인접 셀 사이의 산란 강도의 변화는 작고 부드럽다. 따라서 충분한 수의 데이터 포인트가 있는 한 엑스레이 광자 수의 통계적 변동과 같은 다른 에러 소스와 비교하여 보간에 의해 발생하는 에러는 무시할 수 있다. 따라서, 선택된 위치(i, j)에서의 산란 전용 신호는 보간에 의해 획득되고, D.sub.rHsl(i,j), 및 D.sub.rLsl (i,j)로 식별된다. 따라서, 1차 이미지 신호의 쌍 D.sub.rHpl(i,j) 및 D.sub.rLpl (i,j)는 다음과 같이 계산될 수 있다.
D.sub.rHpl (i,j)=D.sub.rHl(ij)-D.sub.rHsl(i,j) (2a)
D.sub.rLpl(i,j)=D.sub.rLl(ij)-D.sub.rLsl(i,j) (2b)
여기서, D.sub.rHpl (i,j) 및 D.sub.rLpl(i,j)는 직접 획득된 데이터이고, D.sub.rHsl(i,j) 및 D.sub.rLsl(i,j)는 보간된 데이터이다.
다음 단계는 1차 영상 쌍 D.sub.rHpl(i,j), 및 D.sub.rLpl(i,j)로부터 전방 검출기의 1차 이미지를 계산하는 것이다. 고해상도 이미지 D.sub.fHh (x,y)는 평균 에너지 레벨(H)에서의 고에너지 엑스레이 펄스 다음에 전방 검출기(29)로부터 획득된다. 고해상도 이미지 D.sub.fLh(x,y)는 평균 에너지 레벨 L의 저에너지 엑스레이 펄스 다음에 전방 검출기로부터 얻어진다. 전방 검출기의 고해상도 이미지 쌍은 ##EQU1##로 표시될 수 있다. 반면에, 방정식의 쌍(2a, 2b)에서 도출된 후방 검출기의 저해상도 1차 이미지는 ##EQU2##으로 표시될 수 있다. 여기서, .PHL.sub.0H(E) 및 .PHL.sub.0L(E)은 고에너지 레벨(H) 및 저에너지 레벨(L)에서의 엑스레이 소스의 에너지 스펙트럼이다. 피사체(12)의 투영 질량 밀도 b(i, j) 및 s(i, j)는 그램/센티미터.sup.2(g/cm.sup.2).의 단위이고, .mu..sub.b(E)는 뼈 조직의 질량 감쇠 계수이고, .mu.. sub.s(E)는 연조직의 질량 감쇠 계수이며, .mu..sub.b(E) 및 .mu..sub.s(E)는 모두 센티미터.sup.2/그램(cm.sup.2/g)의 단위로 표시된다. 이 두 값은 모두 알려져 있으며 실험적으로 결정되며 이전에 표로 표시된다. 용어 [.PHL.sub.O(E).times.exp(-(.mu..sub.b(E).times.b(x,y)+.mu..sub.s (E).times.s(x,y))]는 피사체를 통과한 후 전방 검출기에 입사하는 1차 엑스레이의 에너지 스펙트럼이며, 여기서 expo()는 괄호 안에 지정된 제곱의 값 e를 나타낸다.
S.sub.f(E)는 전방 검출기의 엑스레이 스펙트럼 감도(엑스레이가 이미지 피사체를 통과한 후 에너지 E를 갖는 엑스레이 수의 함수로서 검출기로부터의 전기 신호 진폭)이다. S.sub.f(E)는 검출기 자체의 엑스레이 스펙트럼 감도뿐만 아니라 피사체와 전방 검출기 사이의 엑스레이 흡수를 설명하는 엑스레이 투과 계수를 포함한다. 이러한 흡수는 예를 들어 전방 검출기의 보호 케이스의 재질 때문이다. 용어 " .intg..PHI..sub.s (E).times. S.sub.f (E)dE"는 산란에 의해 유발된 신호를 나타낸다. 산란 과정은 너무 복잡하여 정확히 모델링 할 수 없으므로 산란의 정확한 표현은 알 수 없다. 좌표(x, y)는 전방 검출기 셀에 해당한다.
방정식 쌍(2a, 2b)에서, 저해상도 듀얼 에너지 이미지 쌍은 1차 신호를 포함하며, 산란 왜곡이 없다. 위에서 요약되어 있고 아래에 설명된 듀얼 에너지 데이터 분해 방법을 사용함으로써 연립 방정식 쌍(2a, 2b)을 풀고, 재료 조성 b(i, j) 및 s(i, j)의 이미지 쌍에 대한 해를 찾는다. 데이터 분해 방법을 사용하기 때문에, 고도로 진화된 방정식 시스템(2a, 2b)을 컴퓨터 소프트웨어 작업으로 해결하고, 입력으로서 특정 데이터 쌍[D.sub.rHpl(i,j), D.sub.rLpl(i,j)]의 출력으로 b(i,j) 및 s(i,j) 값 쌍을 생성할 수 있다.
전술한 바와 같이, 후방 검출기 셀(i, j) 및 전방 검출기 셀(x(i), y(j))은 동일한 선택된 투영선 상에 있기 때문에, 저해상도 전방 검출 1차 이미지 쌍 [D.sub.fHpl (x(i),y(j)), D.sub.fLpl (x(i),y(j))]은 다시 분해 방법을 적용함으로써 후방 검출기의 1차 이미지 쌍[D.sub.rHpl (i,j), D.sub.rLpl (i,j)]으로부터 더 결정될 수 있다. 또한, 전방 검출기의 산란 이미지 쌍[D.sub.fHsl(x(i),y(j)), D.sub.fLsl(x(i),y(j))]은 다음의 방정식들에 의해 구해진다.
D.sub.fHsl(x(i),y(j))=D.sub.fHl(x(i),y(j))-D.sub.fHpl(x(i),y(j))(3a) 및
D.sub.fLsl (x(i)y(j))=D.sub.fLl(x(i),y(j))-D.sub.fLpl (x(i),y(j))(3b)
다음 단계는 저해상도 산란 이미지 D.sub.fHsl(x(i),y(j)) 및 D.sub.fLsl (x(i),y(j))의 값을 보간하여, 선택된 투영선에 없는 검출기 셀을 포함하고, 두 개의 고해상도 산란 이미지 D.sub.fHsh(x,y) 및 D.sub.fLsh(x,y)를 생성한다. 위에서 언급했듯이 물리적 산란 과정의 특성 때문에, 보간에 의해 정확도가 떨어지지 않는다. 산란 특성 때문에 산란 이미지를 보간할 수 있지만, 1차 이미지는 검출기 셀로부터 검출기 셀로 피사체(12)와 함께 변화하기 때문에 1차 이미지를 보간할 수 없다.
계속해서, 전방 검출기 상의 고해상도 1차 이미지는 D.sub.fHph(x,y) 및 D.sub.fLph(x,y)로 표시되고,
D.sub.fHph(x,y)=D.sub.fHh(x,y)-D.sub.fHsh (x,y) (4a)
및
D.sub.fLph (x,y)=D.sub.fLh(x,y)-D.sub.fLsh(x,y)(4b)
이미지 쌍 D.sub.fHph (x,y), D.sub.fLph (x,y)는 산란이 없는 듀얼 에너지 엑스레이 이미지의 쌍이다. 이 이미지 쌍은 방정식 ##EQU3##에 의해 피사체 재료 조성과 관련이 있다.
연립 방정식 시스템(3a, 3b)과는 달리, 연립 방정식 시스템(4a, 4b)은 산란 왜곡이 없는 1차 엑스레이 신호만을 갖는다. 이 방정식의 쌍은 산란 방사선이 2차원 검출기에서 본질적으로 제거되었다는 전례 없는 기능을 가진 기본적인 듀얼 에너지 엑스레이 이미징 방정식 시스템이다. 방정식 쌍(4a, 4b)에서, D.sub.fHph(x,y) 및 D.sub.fLph(x,y)의 값은 전방 검출기로부터 직접 측정된 이미지 쌍[D.sub.fHh(x,y), D.sub.fLh(x,y)] 및 후방 검출기로부터 직접 측정된 이미지[D.sub.rHsl(i',j'), D.sub.rLsl(i',j'), D.sub.rHl(i,j), 및 D.sub.rLl(i,j)]에 대해 수행된 상기 계산으로부터 알 수 있다. 미지의 값은 두 가지 재료 구성 이미지 b(x, y)와 s(x, y)이다.
이중 에너지 엑스레이 데이터 분해 방법은 방정식 쌍(4a, 4b)에 추가로 적용될 수 있다. 그 결과, 데이터 분해법에 의해 제공되는 정량적 관계 b=b(D.sub.H, D.sub.L) 및 s=s(D.sub.H, D.sub.L)를 사용하여 고해상도 이미지의 쌍[b(x, y) 및 s( x, y)]을 모든 전방 검출기 셀(x, y)에 대해 포인트별로 얻을 수 있다. 두-성분 재료 조성 이미지 b(x, y) 및 s(x, y)의 해는 전방 검출기(29)가 제공할 수 있는 것만큼 높은 공간 해상도를 갖는다.
대안으로, 스위칭 고전압 전원 공급 장치를 갖는 엑스레이 소스가 사용될 수있다. 스위칭 고전압 엑스레이 소스는 저에너지 엑스레이와 고에너지 엑스레이를 교대하로 반복하는 엑스레이를 연속적으로 생성한다. 스위칭 고전압 엑스레이 소스는 반복 더블 펄스 엑스레이 소스로 취급될 수 있다.
산란 효과를 줄이기 위해 빔 스톱 방법을 사용하는 것과 관련된 Lo 등 다른 저널 기사가 발표되었다. Lo 등은 두 개의 자극된 인광 스크린 사이에 끼워진 빔 스톱 어레이를 사용하여 후방 스크린의 산란만의 이미지를 얻었다. 검출기의 형상은 본 개시와 일정한 유사성을 갖지만, 유사성은 표면적인 것일 뿐이다. 본 개시와 Lo 등 사이의 한 가지 차이점은 다음과 같습니다
(1) Lo 등은 단일 에너지 방법을 사용한다. 후방 검출기에서 단일 엑스레이 에너지 스펙트럼으로 획득된 산란만의 이미지에 상수를 곱하고, 그 곱의 이미지를 전방 검출기의 산란 이미지로 사용한다. 따라서, Lo 등의 방법은 본 개시와는 다르다. 본 개시의 수학적 및 물리적 이론에 따르면, 전술한 바와 같이, 엑스레이 에너지 스펙트럼이 넓은 에너지 분포를 갖기 때문에, 미지의 이미지 피사체에 대한 지식 없이 전방 검출기의 단일 이미지와 후방 검출기의 단일 이미지 사이에 기능적 관계는 존재하지 않는다. 미지의 이미지 피사체가 계산에 포함되면, 관계의 유용성은 매우 제한된다. 지금까지 Lo 등의 기사를 포함한 기존의 엑스레이 이미징에서는 미지의 이미지 피사체에 의존하지 않고 이러한 기능적 관계를 설정할 수 있는 방법은 없다. 본 개시는 한 쌍의 듀얼 에너지 1차 엑스레이 신호를 통해 전방 검출기의 이미지와 후방 검출기의 이미지 사이에 명확하게 정의된 기능적 관계를 설정한다. 이 상황은 다음 방정식 8a-8f로 나타낼 수 있다. 먼저,
D.sub.fp (x(i),y(j)).noteq.constant.×.D.sub.rp (i,j) (8a)
후방 검출기 이미지에 캘리브레이션 상수를 곱함으로써 전방 검출기의 1차 이미지를 얻으려는 시도는 전방 검출기의 진정한 1차 엑스레이 이미지를 초래하지 않을 것이다. 산란 엑스레이 이미지에 대해서도 마찬가지이다.
D.sub.fs (x(i),y(j)).noteq.constant.times.D.sub.rs (i,j) (8b)
둘째,
D.sub.fp (x(i),y(j)).noteq.F(D.sub.rp (i,j)) (8c)
여기서, F는 정의된 임의의 기능적 관계를 나타낸다.
후방 검출기의 이미지에 수학적 조작을 적용함으로써 전방 검출기의 1차 이미지를 획득하려는 시도는 전방 검출기의 진정한 1차 엑스레이 이미지를 초래하지 않을 것이다. 산란 이미지에도 마찬가지이다.
D.sub.fs (x(i),y(j)).noteq.F(D.sub.rs (i,j)) (8d)
제1 실시예의 하드웨어 시스템에서 기본적인 물리적 법칙이 확립될 수 있게 하는 유일한 관계식은 다음과 같다.
D.sub.fHp (x(i),y(j))=D.sub.fHp (D.sub.rH (i,j),D.sub.rL (i,j))(8e)
D.sub.fLp (x(i),y(j))=D.sub.fLp (D.sub.rH (i,j),D.sub.rL (i,j))(8f)
즉, 듀얼 에너지 엑스레이 이미징이 수행되는 경우, 전방 검출기의 저에너지 1차 엑스레이 이미지는 후방 검출기(8e)의 1차 이미지 쌍과 정확하고 엄격하며 고유한 관계를 갖는다. 전방 검출기(8f)의 고에너지 1차 에너지에 대해서도 마찬가지이다. 이러한 관계는 이미지 피사체와 무관하므로, 이미지 피사체가 존재하지 않는경우에는 캘리브레이션을 통해 설정할 수 있다. 이러한 관계는 픽셀별로 이미지 전체에 보편적으로 적용된다. 본 개시의 데이터 분해 방법은 이러한 관계를 정량적으로 확립하는 방법이다.
(2) Lo 등과 본 개시 사이에서 이론과 방법의 차이로 인해. 하드웨어도 다르다. 하드웨어의 차이점 중 하나는 위의 바람직한 예에서 엑스레이 소스가 듀얼 에너지 엑스레이 소스인 반면, Lo 등에서는 단일 에너지 엑스레이 소스만 사용된다.
듀얼 에너지 분해의 다른 예
대안으로, 전방 검출기 및 빔 선택 장치를 동일하게 유지하면서, 엑스레이 소스는 피사체를 조명할 때 단일 에너지 스펙트럼을 방출할 수 있다. 또한, 후방 검출기 어셈블리는 듀얼-에너지-엑스레이 이미징 검출기 어셈블리로 구성되어 있다. 후방 검출기 어셈블리는 저에너지 2차원 검출기, 엑스레이 에너지 스펙트럼 필터, 및 고에너지 2차원 검출기를 가질 수 있다. 필터는 본 명세서의 개시에 기초한 통상적인 방식으로 동작할 수 있고, 필터는 exp(-.mu.(E).times.d)의 투과 함수를 가질 수 있으며, 여기서 E는 엑스레이의 에너지이다. (E)는 필터 재료의 질량 감쇠 계수이고, d는 필터의 두께이다. 엑스레이의 흡수는 엑스레이 에너지에 의존하기 때문에(질량 감쇠 계수는 E의 함수이다), 필터는 고-에너지 엑스레이보다 많은 저-에너지 엑스레이를 흡수한다. 따라서, 필터 뒤 저-에너지 엑스레이에 대한 고-에너지 엑스레이의 비율은 필터 전보다 크고, 필터 뒤의 평균 정규화 엑스레이 에너지는 필터 전보다 크다. 바람직하게는, 저-에너지 엑스레이는 10keV 내지 100keV의 평균 에너지를 가지며, 고-에너지 엑스레이는 30keV 내지 500keV의 평균 에너지를 가지며, 고-에너지 엑스레는 저-에너지 엑스레이보다 높은 에너지를 갖는다.
엑스레이 조사 후, 후방 검출기의 2개의 이미지를 취득할 수 있다. 이 두 이미지의 각 좌표는 1 = 1, 2, 3, . . . N 및 J=1, 2, 3,. . . M(여기서 M과 N은 정수이다)인 일반적인 표기법(I, J)을 갖는다. (I, J)는 위치의 두 개의 서브세트 (i, j)와 (i', j')를 갖는다. 위치(i', j')의 데이터 세트는 D.sub.rHsl (i',j') 및 D.sub.rLsl (i',j')로 식별되는 산란 전용 엑스레이 신호이다. 위치(i,j)의 데이터 세트는 D.sub.rHl(i,j) 및 D.sub.rLl(i,j)로 식별되는 1차 엑스레이 신호와 산란 엑스레이 신호의 조합을 갖는다. 위치(i,j)는 후방 검출기의 전체 이미지 평면을 균일하게 커버하고 위치(i',j')에 물리적으로 근접하도록 선택된다. 이미지 D.sub.rHsl (i',j'), D.sub.rLsl (i',j')는 산란 엑스레이 신호만을 포함하며, 보간에 의해 후방 검출기의 이미지 평면 전체로 확장될 수 있다. 위에서 설명한 것처럼 보간으로 무시할 수 없는 에러는 발생하지 않는다. 따라서, 선택된 위치(i, j)에서의 산란 전용 신호는 보간에 의해 획득되고 D.sub.rHsl (i,j), D.sub.rLsl (i,j)로 식별된다. 따라서, 1차 영상 신호의 쌍 D.sub.rHpl (i,j), D.sub.rLpl (i,j)를 계산할 수 있다:
D.sub.rHpl (i,j)=D.sub.rHl (ij)-D.sub.rHsl (i,j) (9a)
D.sub.rLpl (i,j)=D.sub.rLl (ij)-D.sub.rLsl (i,j) (9b)
여기서, D.sub.rHl(i,j) 및 D.sub.rLl(i,j)은 (i, j)에서 직접 취득된 데이터이고, D.sub.rHsl(i,j) 및 D.sub.rLsl(i,j)는 서브 세트(i'J)에서 보간된 산란 데이터이다.
다음 단계는 1차 이미지 쌍[D.sub.rHpl(i,i), D.sub.rLpl(i,j)]으로부터 전방 검출기에서의 1차 이미지를 계산하도록 할 수 있다. 전방 검출기의 고해상도 이미지는 ##EQU4##로 나타낼 수 있다. PHL.sub.s (E).times.S.sub.f (E)dE는 산란에 의해 야기된 신호를 나타낸다.
후방 검출기 어셈블리는 2개의 검출기를 가질 수 있으므로, ##EQU5##인, (9a) 및 (9b)에서 도출되는 2개의 저-해상도 1차 이미지[D.sub.rHpl(i,j) 및 D.sub.rLpl(i,j)이 존재한다. 전술한 바와 같이, S.sub.rH(E) 및 S.sub.rL(E)은 피사체(12)와 각각의 후방 검출기(22) 사이의 엑스레이 흡수를 설명하는 엑스레이 투과 계수를 포함한다. S.sub.rH(E)의 경우, 예를 들어, 전방 검출기 어셈블리, 스펙트럼 필터, 후방 검출기 보호 케이스, 및 후방 저-에너지 검출기에 의한 것이다.
방정식(9a 및 9b)은 연립 방정식 시스템을 구성하는데, 여기서 신호 쌍[ D.sub.rHpl(i,j), D.sub.rLpl(i,j)]의 값은 알려진 양이다. 에너지 의존 함수[.PHL.sub.O(E).times.S.sub.rH(E) 및 .PHL.sub.O(E).times.S.sub.rL(E)] 는 직접 알려지지 않았지만 캘리브레이션 과정에서 결정될 수 있다. 아래에 설명된 데이터 분해 방법은 이미지 조작 전에 이러한 양을 결정하는 방법을 제공한다. b(i, j)와 s(i, j)는 아래에 설명된 대로 방정식의 쌍(9a, 9b)을 풀 수 있는 미지의 양이다.
정확한 b(i, j) 및 s(i, j)는 아래에 설명된 바와 같이 본 개시의 데이터 분해 방법에 의해 계산된다. b(i, j)와 s(i, j)의 값을 알았으므로, ##EQU6##에 의해 선택된 투영선에 있는 전방 검출기 셀[x(i), y(j)]에 대해 전방 저-해상도 산란 없는 이미지 D.sub.fpl(x,y)가 획득될 수 있다. 여기서 에너지 의존 함수 .PHL.sub.O(E).times.S.sub.f(E)가 아래의 데이터 분해 섹션에 설명된 대로 캘리브레이션에 주어질 수 있다.
다음, 저-해상도 전방 산란 이미지 D.sub.fsl (x(i),y(j))은 방정식 1을 적용함으로써 결정된다.
D.sub.fsl(x(i),(j))=D.sub.fl(x(i),y(j))-D.sub.fpl(x(i),y(j))
산란의 물리적 특성 때문에, 전술한 바와 같이, 저해상도 산란 이미지 [D.sub.fsl(x(i),y(j))]는 정확도를 잃지 않고 보간에 의해 (x, y) 평면 전체로 확장될 수 있다. 고해상도 산란 이미지[D.sub.fsh (x,y)]를 생성하고, 이것은 실험적으로 측정된 이미지[D.sub.fh(x,y)]에서 감산되어 고해상도 1차 이미지[D.sub.fph (x,y)]를 생성한다. 듀얼 에너지 이미징은 전방 검출기의 화질을 향상시키고 전방 검출기의 이미지에서 산란을 제거하기 위해 수행될 수 있다.
데이터 분해 방법
다음은 위에서 요약된 데이터 분해 방법의 단계적 설명이다.
제1 단계는 2개의 동시 수치 표면 방정식 D.sub.H =F.sub.DH(b,s) 및 D.sub.L =F.sub.DL(b,s)를 3차원 공간으로 구성하는 것이다. 이를 수행하는 바람직한 방법은 검출 시스템의 에너지 의존 함수를 결정하고, 이들 함수를 사용하여 D.sub.H 및 D.sub.L.의 수치 배열을 계산하는 것이다.
방정식 쌍(9a, 9b)과 방정식 쌍(2a, 2b) 사이에는 차이가 있다. 통일 표기법을 사용하는 경우 두 쌍은 같은 형식을 갖는다. sps(E)로 표시되는 검출기의 시스템 에너지 의존 함수는 다음과 같이 정의된다.
sps(E)=.PHI..sub.O (E).times.S(E) (13)
여기서, .PHL.sub.O(E)은 엑스레이 소스(12)로부터 방출된 엑스레이 에너지 스펙트럼이고, S(E)는 검출기의 에너지 응답 함수이다. 방정식의 쌍(4a, 4b)은 다음과 같다.
sps.sub.H (E)=.PHI..sub.0H (E).times.S.sub.f(E)(14a)
및
sps.sub.L (E)=.PHI..sub.0L (E).times.S.sub.f (E) (14b)
제2 실시예에서, 방정식의 쌍(11a, lib)은
sps.sub.H (E)=.PHI..sub.O (E).times.S.sub.fH (E) (15a)
및
sps.sub.L (E)=.PHI..sub.O (E).times.S.sub.fL (E) (15b)
함수 sps(E)는 듀얼 에너지 이미징 시스템의 완전한 에너지 종속 기능을 포함한다. sps(E)를 결정하는 이점 중 하나는 모든 후속 데이터 처리 방법이 피사체(2)와 독립적이라는 점이다.
이미징 시스템의 에너지 의존 함수 sps(E)를 결정하기 위한 바람직한 방법은 잘 확립된 흡수 방법을 사용하는 것이다. 흡수 곡선은 시준 된 좁은 1차 엑스레이 빔을 사용하여 측정된다. 알루미늄, 루사이트.RTM 또는 구리와 같은 알려진 재료로 구성된 흡수 플레이트가 엑스레이 소스와 검출기 사이에 배치된다. 흡수판 두께(t)의 함수로서 단일 검출기 셀[D(t)]로부터의 전기 신호는 실험적으로 결정되고 방정식에 의해 sps(E)와 관련된다.
D(t)=.intg.sps(E).times.exp(-.mu.(E).times.t)dE (16)
흡수판 재료의 질량 감쇠 계수 .mu.(E)가 알려져 있기 때문에, 함수 sps(E)는 이중 에너지 엑스레이 이미징에 의해 요구되는 정밀도로 결정될 수 있다. 이 방법은 2차원 엑스레이 검출기의 내부 변환 유형에 특히 유용하다. 이러한 검출기에서 검출 효율과 검출기의 에너지 응답 함수는 풀어야 할 미지의 매개 변수가 거의없는 간단한 분석 공식으로 나타낼 수 있다. 내부 변환 유형 검출기의 에너지 응답 함수는 ##EQU7##으로 표시된다. 여기서, S.sub.O (E)=[l-exp(-.mu..sub.O (E).times.d)].times..alpha.E는 에너지 E를 갖는 엑스레이 광자에 의해 유도되는 전기 신호 진폭이며, .mu..sub.O(E)는 검출기의 변환 층의 질량 감쇠 계수이며, d는 검출기 셀의 변환 층의 두께이고, 여기서 S.sub.l(E)=exp(-.mu..sub.l (E).times.d.sub.l -.mu..sub.2 (E).times.d.sub.2)는 이미지 피사체를 검출기 표면에 놓은 후 엑스레이 투영이고, mu..sub.1(E) 및 .mu..sub.2(E)는 주어진 두 재료의 감쇄 계수이며, d.sub.l 및 d.sub.2는 이러한 재료의 두께 값이다.
엑스레이 에너지 스펙트럼[.PHL.sub.O(E)]이 개별적으로 측정되는 경우, 이들 미지의 파라미터[.alpha., d, d.sub.l, 및 d.sub.2]는 방정식 16에 의한 표준 최소 제곱 파라미터 피팅 기법을 사용하여 결정된다. 그런 다음 에너지 의존 함수[sps(E)]가 단일 셀에 대해 고정밀도로 획득된다. 정규화 후, 한 셀의 에너지 의존 함수[sps(E)]는 동일한 검출기의 모든 셀에 대한 에너지 의존 함수를 나타낸다.
sps(E)의 값이 원하는 정확도로 결정되면, 피사체의 재료 조성의 함수로서 듀얼 에너지 신호는 방정식을 통해 계산된다.
D.sub.H =.intg.sps.sub.H(E).times.exp(-(.mu..sub.b
(E).times.b+.mu..sub.s(E).times. s))dE(18a)
및
D.sub.L =.intg.sps.sub.L(E).times.exp(-(.mu..sub.b
(E).times.b+.mu..sub.s(E).times. s))dE (18b)
여기서, .mu..sub.b(E) 및 .mu..sub.s(E)는 각각 골조직 및 연조직에 대해 잘 문서화된 질량 감쇠 계수이다. 질량 표면 밀도(b 및 s)에는 피사체의 실제 범위를 충분히 커버하는 값이 할당된다.
정량적 명시적 함수 D.sub.H =F.sub.DH(b,s) 및 D.sub.L =F.sub.DL(b,s)를 구축하는 다른 바람직한 방법은 다수의 선택된 b 및 s 값에서 신호 D.sub.H 및 D.sub.L의 직접 측정을 수행하는 것이다. b 및 s에 대한 데이터 포인트의 수는 약 5 내지 약 30 범위에 있다. 사용되는 데이터 포인트가 많을수록 결과의 정확도가 높아진다. 그러나 데이터 포인트의 수는 허용되는 작업량에 의해 제한된다. 전체 함수 D.sub.H=F.sub.DH(b,s) 및 D.sub.L=F.sub.DL(b,s)은 표준 2차원 보간 알고리즘을 사용하여 직접 측정된 데이터 포인트에서 획득된다. 보간 후, b와 s에 대해서 약 50 내지 약 50,000의 데이터 포인트가 존재한다. 이 경우의 보간은 함수 D.sub.H=F.sub.DH(b,s) 및 D.sub.L=F.sub.DL(b,s)가 연속적이고 부드럽고 단조로워서 유효하다.
제2 단계는 이미지 쌍(D.sub.H, D.sub.L.)의 함수로서 재료 조성 이미지(b 및 s)를 결정하는 것이다. b(D.sub.H, D.sub.L) 및 s(D.sub.H, D.sub.L)의 연립 방정식 시스템을 획득하기 위한 절차는 도 45a ~ 45에 그래프로 도시된다. 이를 위해서는 연립 방정식의 쌍 pair D.sub.H=F.sub.DH(b,s) 및 D.sub.L=F.sub.DL(b,s)을 반전해야 한다. 반전의 바람직한 방법은 다음과 같다: (1) 도 45a 및 45b에서와 같이 원하는 범위의 값 쌍을, b=bn 및 s=s.sub.m(여기서 n=0, l, 2,..., N, m=0, l, 2,...,M)이 되도록 (b, s)평면 내의 좌표 점 중 하나에 대응하는 b 및 s로 할당한다. 전형적인 N값과 M값은 약 50~약 5,000의 범위에 있다. N과 M이 클수록 결과의 정확도가 높아진다. 그러나 N과 M의 최대값은 컴퓨터 메모리의 사용 가능한 용량과 계산 속도에 의해 제한된다. 3차원 표면 F.sub.DL(b,s) 및 F.sub.DH(b,s)를 나타내는 2개의 수치 방정식으로부터, D.sub.H 및 D.sub.L 값의 쌍을 결정하여, 그 결과 D.sub.H[n,m]=D.sub.H(b=b.sub.n, s=s.sub.m) 및 D.sub.L[n,m]=D.sub.L (b=b.sub.n, s=s.sub.m)이다. 여기서 D.sub.H [n,m] 및 D.sub.L [n,m]은 두 개의 특정 실수이며, (2) 도 45c 및 45d에서와 같이, 4개의 숫자 D.sub.H[n,m], D.sub.L [n,m], b.sub.n, 및 s.sub.m을 다시 프로팅하여 3차원 표면 b(D.sub.H, D.sub.L) 및 s(D.sub.H, D.sub.L) 위의 데이터 포인트 쌍을 제공한다. 3차원 표면 b(D.sub.H, D.sub.L) 상의 데이터 포인트는 D.sub.H=D.sub.H[n,m], D.sub.L=D.sub.L[n,m], b=b.sub.n이고, 3차원 표면 s(D.sub.H, D.sub.L) 상의 데이터 포인트는 D.sub.H=D.sub.H [n,m], D.sub.L=D.sub.L [n,m], s=s.sub.m이다. 모든 b=b.sub.n 값(b.sub.0,b.sub.l,b.sub.2, . . . ,b.sub.N) 및 모든 s=s.sub.m 값(s.sub.0, s.sub.l,s.sub.2, . . . ,s.sub.M)을 통과한 후에, 반전 작업의 일부분이 완료된다. 그러나, 반전된 배열 b=b(D.sub.H, D.sub.L) 및 s=s(D.sub.H, D.sub.L)를 저장하기 위한 목적으로, D.sub.H=D.sub.H[n,m] 및 D.sub.L=D.sub.L[n,m]의 스텝 사이즈를 조정할 필요가 있다. 반전 공간에서 D.sub.H 및 D.sub.은 기본 좌표이다. N×M 데이터 포인트로부터, D.sub.H에 대해서는 J 데이터 포인트만이 선택되고, D.sub.L에 대해서는 K 데이터 포인트만이 선택되며, 여기서 J 및 K는 N 및 M 과 거의 동일한 범위에 있다. 두 번째 단계 이후의 최종 형식에서는 두 개의 2차원 배열이 검색되고 저장된다: b=b(D.sub.H, D.sub.L) 및 s=s(D.sub.H, D.sub.L), 여기서 D.sub.H=D.sub.H[j], D.sub.L=D.sub.L[k]; j=0,l,2,...,J, D.sub.H[j]>D.sub.H[j+l] 및 k=0,l,2,...,K, D.sub.L[k]>D.sub.L[k+1]. 두 개의 추가 1차원 배열 D.sub.H [j] 및 D.sub.L [k]도 저장된다. 배열 D.sub.H[j] 및 D.sub.L[k]를 저장할 수 있으므로 실수 계산에서 제공할 수 있을 만큼 높은 정밀도가 유지된다.
다음으로, 수치 반전 프로세스의 이론적 기초를 설명한다. 수학 및 물리학 논의를 사용하여 합리적인 듀얼 에너지 이미징 조건하에서 진정한 물리적 현실에 해당하는 고유한 솔루션이 항상 존재한다는 것을 일반적으로 증명할 수 있다. 수학적 증명에 사용되는 특징은 원래 형태의 듀얼 에너지 기본 방정식 시스템의 각 방정식이 연속적이며 임의의 고차까지 미분에 대해 연속적이며 변수 b와 s 둘 다에 대해 균일하게 단조롭다는 사실을 포함한다. 솔루션의 고유성 때문에 위의 반전 프로세스는 의미가 있으며 올바른 솔루션을 제공한다.
세 번째 단계는 확립된 방정식에 따라 입력 데이터로부터 원하는 결과를 찾는 것이다. 각 셀 위치에서의 b 및 s의 원하는 값은 이용 가능한 데이터 쌍(D.sub.H, D.sub.L)을 2 단계의 수치 방정식에 삽입함으로써 결정된다. 반대로, 각각의 이산적 셀 위치에서, D.sub.H, D.sub.L 중 원하는 값, 또는 단 하나만 필요한 경우 그것들 중 하나가 사용 가능한 데이터 쌍(b, s)을 1단계의 수치 방정식에 삽입하여 결정된다.
제4 단계는 연속 영역 함수를 유지하기 위해 b 및 s 값의 정확도를 유지하는 것이다. 계산의 정확도는 실수 분석 계산에서 얻은 결과만큼 높은 레벨로 유지된다. 컴퓨터의 디지털 특성 때문에 컴퓨터에 저장된 데이터 배열에는 유한 단계가 있으며, 여기에서는 실수 배열의 인덱스로 정수값을 가진다고 가정한다. 다음 단계를 통해 데이터 처리시 이러한 유한 단계와 관련된 에러를 제거할 수 있다.
단계 1에서, D.sub.H [n,m]=D.sub.H (b=b.sub.n, s=s.sub.m) and D.sub.L [n,m]=D.sub.L (b=b.sub.n, s=s.sub.m)에 대한 방정식 쌍을 구축하는 처리에 있어서, b.sub.n 및 s.sub.m의 값의 각 쌍에 대해. D.sub.H[n,m] 및 D.sub.L[n,m]은 실수 정밀도로 측정되거나 계산된다. D.sub.H[n,m] 및 D.sub.L[n,m]은 실수 배열로서 컴퓨터에 저장된다.
단계 2에서, D.sub.H 공간 및 D.sub.L 공간에서의 재프로팅을 포함하는 반전 프로세스는 데이터 처리로 인한 에러를 도입하지 않는다. 조건 D.sub.H[j-l]>D.sub.H [j]>D.sub.H[j+1]를 만족하는 D.sub.H[n,m] 값 중 하나와 정확히 동일한 D.sub.H =D.sub.H[j]의 값이 선택되고, 조건 D.sub.L [k-l]>D.sub.L [k]>D.sub.L [k+1]을 만족하는 D.sub.L[n,m] 값 중 하나와 정확히 동일한 D.sub.L =D.sub.L [k]의 값이 선택되는 한, 스텝 사이즈는 정밀도를 잃지 않고 변경될 수 있다.
단계 3에서, 측정된 각각의 듀얼 에너지 신호 데이터 쌍(D.sub.HEX, D.sub.LEX)에 대해, 기준에 따라 가장 가까운 j 및 k 값이 발견된다: D.sub.H [jkgtoreq.D.sub.HEX.gtoreq.D.sub.H[j+1] 및 D.sub.L[k].gtoreq.D.sub.LEX .gtoreq.D.sub.L[k+1]. 인덱스 값 j 및 k로부터, 가장 가까운 b 및 s는 먼저 b.sub.O=b.sub.O(D.sub.H[j], D.sub.L [k]) 및 s.sub.O=s.sub.O(D.sub.H[j], D.sub.L[k])로 결정된다. 다음 방정식은 b와 s 값에 실수 계산이 제공할 수 있을 만큼 높은 정확도를 제공한다; ##EQU8##, 여기서 고차 항의 값은 표준 미적분 교과서에 설명되어 있다.
또한, 단계 3에서, 주어진 재료 조성 데이터 쌍(b.sub.ex,s.sub.ex)으로부터의 이미지 쌍(D.sub.L 및 D.sub.H)이 발견되는 경우, D.sub.H 및 D.sub.L은 유사한 표준 테일러 표현식을 사용하여 실수 정확도로 획득된다.
따라서 위의 절차는 실수 분석 계산을 사용하는 것만큼 높은 정확도로 합리적으로 선택된 엑스레이 에너지 스펙트럼을 사용하여 원래 형태의 비선형 듀얼 에너지 엑스레이 이미징 기본 방정식 시스템을 직접 푸는 방법을 제공한다.
다음은 상기 실시예로부터 고려되는 변형 리스트이다. 본 명세서에 개시된 엑스레이 시스템 및 방법은 하기 변형들 중 임의의 하나 이상, 및 본 명세서의 개시에 기초한 임의의 다른 변형을 포함할 수 있다.
(1) 현재의 이론에 의하면, 엑스레이와 상호작용의 관점에서, 로우(low)에서 중간 정도의 원자 번호의 재료 조성을 가지는 광범위한 이미지 피사체는, 질량 감쇠가 계수가 다른 광범위한 2개의 재료로 분해될 수 있다. 예를 들어, 인체의 연조직은 듀얼 에너지 엑스레이 이미징 방법을 사용하여 쓸모없는 조직 및 지방 조직으로 분해될 수 있다.
(2) (b, s)의 함수로서 (D.sub.H, D.sub.L) 쌍을 구축하는 전체 프로세스는 로그 눈금 등의 선형 스케일 이외의 기능 스케일 또는 그리드 단계를 사용하여 수행될 수 있다.
(3) 정렬 알고리즘 또는 데이터베이스 프로시저와 같은 몇몇 잘 확립된 계산 툴이 위에서 설명한 반전 프로세스를 수행하는데 사용될 수 있다.
(4) 상기 절차에서, 일부 경우에, 종래 또는 현재의 듀얼 에너지 엑스레이 데이터 분해 방법을 사용하여 저해상도 전방 검출기 이미지 D.sub.fpl 또는 이미지 쌍[D.sub.fHpl 및 D.sub.fLpl]를 획득할 수도 있다. 이러한 방법은 빔 경화 효과를 보정한 선형화 근사법에 의해 비선형 기본 듀얼 에너지 엑스레이 방정식 시스템을 풀어서 특성화될 수 있다. 보정에는 2차 근사가 포함된다. 그러나, 그렇게 함으로써, 결과는 프로세스에서 사용되는 이러한 근사 방법에 고유한 정확도 및 기능에 의해 제한될 것이다.
(5) 데이터 분해법 및 산란 제거법을 포함하는 상기 단계 중 하나 이상(모두를 포함)은 임의의 두 단계를 조합하는 것으로부터 모든 단계를 하나로 조합할 때까지 다양한 정도로 함께 조합될 수 있다. 예를 들어, (b, s)를 명시적으로 결정하지 않고, (D.sub.rH, D.sub.rL)로부터 (D.sub.fHp, D.sub.fLp)를 계산하기 위한 4개의 방정식 시스템이 확립될 수 있다. 그렇게 하는 한 가지 방법은 D.sub.fHp =(D.sub.rH, D.sub.rL) 및 D.sub.fLp=(D.sub.rH, D.sub.rL)의 한 쌍의 정량적 관계를 데이터베이스에 구축하고 관계를 저장하는 것이다. 후방 검출기 어셈블리의 측정 데이터 쌍(D.sub.rH, D.sub.rL)에서 전방 검출기 어셈블리의 새로운 데이터 쌍 (D.sub.fHp, D.sub.fLp)을 직접 찾을 수 있다.
본 개시의 바람직한 예에 대한 상기 설명들은 예시 및 설명의 목적으로 제시되었다. 이들은 포괄적이거나 공개를 개시된 정확한 형태로 제한하려는 의도가 아니다. 상기 지적에 비추어 많은 수정 및 변형이 가능하다.
피사체의 2차원 이미지를 촬영하기 위한 듀얼 에너지 또는 다중 엑스레이 이미징 시스템은 다음을 포함한다:
(a) 전방으로부터 후방으로의 물리적 순서로, 엑스레이 소스, 전방 2차원 엑스레이 검출기, 빔 선택 장치, 및 후방 2차원 엑스레이 검출기. 상기 엑스레이 소스와 상기 전방 검출기 사이에 상기 피사체가 위치된다;
(b) 상기 피사체를 통과하기 위해 2개 이상의 상이한 에너지 스펙트럼을 갖는 엑스레이를 방출하도록 구성된 상기 엑스레이 소스, 상기 엑스레이는 상기 피사체와의 상호 작용에 의해 진행방향이 변경되지 않는 1차 엑스레이를 포함하고, 상기 엑스레이는 상기 피사체와의 상호작용에 의해 진행 방향이 변경된 산란 엑스레이를 포함한다;
(c) 상기 1차 엑스레이 및 산란 엑스레이를 수신하는 상기 전방 검출기;
(d) 상기 빔 선택 기기에 의해 통과된 상기 엑스레이를 수신하고, 복수의 선택된 위치와 복수의 그림자가 있는 위치를 가진 상기 후방 검출기; 및
(e) 상기 1차 엑스레이의 상기 그림자 위치로의 통과를 방지하고, 상기 산란 엑스레이의 상기 그림자 위치로의 통과를 가능하게 하고, 상기 1차 엑스레이 및 산란 엑스레이의 상기 선택된 위치로의 통과를 가능하게 하는 상기 빔 선택 장치.
엑스레이 소스는 상기 2개의 상이한 에너지 스펙트럼의 엑스레이 펄스를 교대로 방출할 수 있다.
엑스레이 이미징 시스템에서, 상기 빔 선택 장치는 축을 갖는 실린더 어레이를 포함할 수 있으며, 상기 실린더는 엑스레이 흡수 재료로 구성되고 무시할 수 있는 엑스레이 흡수 특성을 갖는 재료에 의해 지지된다. 상기 축은 상기 1차 엑스레이의 진행 방향에 평행하다.
엑스레이 이미징 시스템에서, 상기 빔 선택 장치의 두께는 약 0.5mm 내지 5cm일 수 있다.
엑스레이 이미징 시스템에서, 상기 실린더는 약 1.0mm 내지 약 10mm의 직경 및 약 2mm 내지 약 50mm의 피치를 가질 수 있다.
엑스레이 이미징 시스템에서, 후방 검출기 어셈블리는 대략 측면상에 복수의 검출기 셀을 갖는 실질적으로 정사각형 매트릭스 또는 직사각형 매트릭스 내에 배치된 복수의 엑스레이 민감성 검출기 셀을 갖는 후방 검출기 어레이를 포함할 수 있다.
피사체의 2차원 이미지를 촬영하기 위한 듀얼 에너지 엑스레이 이미징 시스템은 다음을 포함할 수 있다:
(a) 전방으로부터 후방으로의 물리적 순서로, 엑스레이 소스, 2차원 엑스레이 검출기, 빔 입자 스토퍼 장치;
(b) 상기 피사체를 통과하기 위해 단일 에너지 스펙트럼의 엑스레이를 방출하도록 구성된 상기 엑스레이 소스, 상기 엑스레이는 상기 피사체와의 상호 작용에 의해 진행방향이 변경되지 않는 1차 엑스레이를 포함하고, 상기 엑스레이는 상기 피사체와의 상호작용에 의해 진행 방향이 변경된 산란 엑스레이를 포함한다;
(e) 상기 1차 엑스레이의 상기 그림자 위치로의 통과를 방지하고, 상기 산란 엑스레이의 상기 그림자 위치로의 통과를 가능하게 하고, 상기 1차 엑스레이 및 산란 엑스레이의 상기 선택된 위치로의 통과를 가능하게 하는 상기 빔 입자 스토퍼 장치;
에너지 스펙트럼은 약 15keV 내지 약 250keV 범위의 평균 에너지를 가질 수 있다.
전방 검출기 어레이는 한 변에 약 2 내지 약 16,384개의 검출기 셀을 구비하는 실질적으로 정사각형 매트릭스 또는 직사각형 매트릭스에 배치된 복수의 엑스레이 민감성 검출기 셀을 포함할 수 있다.
빔 입자 스토퍼 장치는 엑스레이 흡수성 재료로 구성되고 무시할 정도의 엑스레이 흡수 특성을 갖는 재료에 의해 지지되는 요소 어레이를 포함할 수 있다.
엑스레이 입자 스토퍼 장치는 엑스레이 흡수 재료로 구성되고 무시할 수 있는 엑스레이 흡수 특성을 갖는 재료에 의해 지지되며, 경우에 따라 제자리에 있는 빔 흡수 재료를 밀봉하고 배치하도록 구성된 요소 어레이 포함할 수 있다.
엑스레이 빔 입자 스토퍼 장치는 이동기에 의해 이동할 수 있다.
엑스레이 빔 입자 스토퍼 장치는 이동기에 의해 이동할 수 있고, 빔 입자 스토퍼 장치는 호밍(homing) 위치 또는 기준 위치, 이동 가능한 위치 A 또는 B 또는 C와 같은 하나 이상의 위치를 가질 수 있다.
경우에 따라, 빔 입자 스토퍼가 1차 엑스레이를 흡수하는 위치 A에서, 위치 B 또는 위치 C와는 다를 수 있다.
빔 입자 스토퍼 플레이트가 위치 A 또는 위치 B에 있을 때 엑스레이 흡수 재료 또는 요소의 그림자에 수집된 산란 이미지는 고해상도 산란 이미지를 도출하기 위해 보간될 수 있다. 이 이미지는 1차 이미지 및 산란 이미지를 모두 포함하는 검출기로부터 획득된 이미지로부터 감산되어 1차만의 엑스레이 이미지를 도출할 수 있다. 위치 A와 B에서 획득한 이미지는 엑스레이 방사 위치가 같은 위치에 있을 때 결합되고, 빔 입자 스토퍼에 의해 생성된 데이터 갭이 없는 고해상도 1차 엑스레이 이미지를 도출할 수 있다. 위치 C, D의 빔 입자 스토퍼와 같은 추가 이미지를 추가할 수 있다.
경우에 따라 빔 입자 스토퍼의 각 위치에서 노출을 크게 줄일 수 있어, 위치 A 또는 B 또는 C의 조합 이미지는 검출기 상의 충분한 신호에 필요한 총 노출을 갖는다.
빔 선택 또는 빔 입자 스토퍼 장치의 두께는 약 0.5mm 내지 5cm일 수 있다.
흡수 재료의 엑스레이 빔 입자 스토퍼 요소는 약 0.1mm 내지 약 10mm의 직경 및 약 2mm 내지 약 50mm의 피치를 가질 수 있다.
본 개시는 2차원 엑스레이 검출기를 갖는 이미징 시스템을 이용하여 피사체의 듀얼 에너지 엑스레이 이미징을 수행하는 방법을 포함할 수 있으며, 상기 피사체는 실질적으로 적어도 2개의 재료, 엑스레이와 다르게 상호 작용하는 M.sub.A 및 M.sub.B로 구성된다. 상기 재료 M.sub.A는 2차원 투영 질량 밀도 A를 가지고, 상기 M.sub.B는 2차원 투영 질량 밀도 B를 갖는다. 상기 이미징 시스템은 전방에서 후방으로의 물리적 순서로, 듀얼 에너지 또는 다중 에너지 엑스레이 소스, 표기 (x, y)에 의해 식별되는 복수의 검출 위치를 갖는 2차원 엑스레이에 평행한 플레이트의 분포 영역에 복수의 빔 흡수 재료를 구비한 빔 입자 스토퍼 플레이트, 빔 선택 장치, 및 표기(i ', j')에 의해 식별되는 복수의 그림자가 있는 후방 검출 위치를 포함할 수 있다. 상기 선택된 검출 위치 및 상기 음영 처리된 후방 검출 위치는 상호 배타적일 수 있다. 상기 피사체는 상기 엑스레이 소스와 상기 전방 검출기 사이에 있을 수 있고, 상기 엑스레이 소스는 상기 피사체를 통과하기 위해 적어도 2개의 상이한 평균 에너지 레벨, H 및 L로 엑스레이를 방출하도록 구성되며, 상기 피사체와의 상호작용에 의해 변하지 않는 진행 방향을 갖는 1차 엑스레이, 및 상기 피사체와의 상호작용에 의해 변화하는 진행 방향을 갖는 산란 엑스레이를 포함한다. 상기 검출기는, 표기법(x(i), y(j))에 의해 식별되는, 상기 엑스레이 소스로부터 상기 검출 위치(i, j)까지 연장되는 엑스레이 투영선과 교차하는 선택된 검출 위치 을 가질 수 있다. 상기 빔 입자 스토퍼 장치는 상기 1차 엑스레이 및 상기 산란 엑스레이가 상기 선택된 검출 위치로 통과하는 것을 가능하게 하고, 상기 1차 엑스레이가 상기 그림자가 있는 검출기 위치로 통과하는 것을 방지하고, 산란 엑스레이가 상기 그림자가 있는 감지 위치를 통과 할 수 있게 한다. 이 방법은 다음 단계를 포함할 수 있다:
(a) 상기 피사체에 상기 평균 에너지 레벨 H의 엑스레이; 또는 피크 에너지 레벨 H의 상기 에너지 스펙트럼을 조명하는 단계;
(b) 상기 검출 위치(x, y)로부터 고해상도 이미지 I.sub.fHh를 취득하고, 상기 이미지 I.sub.fHh를 처리하여, 이미지 I.sub.fHh를 정규화하고, 어두운 신호(dark signal)와 같은 노이즈를 빼고, 그리고/또는 백색 노이즈를 조정 또는 감산함으로써, 상기 1차 엑스레이 및 상기 산란 엑스레이를 포함하는 이미지 D.sub.fHh (x,y)를 생성하는 단계;
(c) 상기 이미지 D.sub.fHh (x,y)로부터, 선택된 검출 위치(x(i), y(j))를 나타내는 이미지 D.sub.fHl(x(i), y(j))을 생성하는 단계;
(d) 상기 그림자가 있는 검출 위치(i, j)로부터 저해상도 산란 이미지 I.sub.rHsl를 취득하고, 이미지 I.sub.rHsl을 처리하여, 이미지 I.sub.rHsl을 정규화하고, 어두운 신호를 감산하여, 신호, 이미지 D.sub.rHsl(i,j)를 생성하는 단계;
(e) 적어도 하나의 상이한 에너지(L)의 엑스레이에 대해 (a) 내지 (d)를 반복하는 단계;
(f) 상기 피사체에 상기 평균 에너지 레벨 L의 엑스레이 또는 L에 에너지 피크를 갖는 에너지 스펙트럼을 조명하는 단계;
(o) 상기 저해상도 산란 이미지 D.sub.fHsl (x(i),y(j))을 보간에 의해 검출기의 전체 이미지 영역으로 확장하여 고해상도 산란 이미지 D.sub.fHsh (x,y)를 계산하고, 상기 저해상도 산란 이미지 D.sub.fLsl (x(i),y(j))을 보간에 의해 상기 검출기의 전체 이미지 영역으로 확장함으로써 고해상도 산란 이미지 D.sub.fLsh (x,y)을 계산하는 단계;
p) 상기 이미지 D.sub.fHh(x,y)로부터 상기 이미지 D.sub.fHsh(x,y)를 감산함으로써, 상기 검출기에서 고해상도 1차 엑스레이 이미지 D.sub.fHph (x,y))를 계산하고, 상기 이미지 D.sub.fLsh(x,y)를 상기 이미지 D.sub.fLh(x,y)로부터 감산함으로써, 상기 검출기에서 고해상도 1차 엑스레이 이미지 D.sub.fHph(x,y))를 계산하는 단계;
(q) 상기 이미지 D.sub.fHph (x,y) 및 D.sub.fLph (x,y)는 상기 산란 엑스레이가 실질적으로 제거된 후에 상기 전방 검출기에서 상기 피사체의 고해상도, 2차원, 듀얼 에너지 1차 엑스레이 이미지 쌍을 형성할 수 있고, 상기 이미지 쌍은 상기 전방 검출기로부터 이용 가능한 최상의 공간 해상도와 실질적으로 동일한 공간 해상도를 갖는다.
상기 투영선을 따른 2차원 투영 질량 밀도 A 및 B는 상기 이미지 쌍 D.sub.fHph(x,y) 및 D.sub.fLph(x,y)로부터 계산될 수 있다.
투영에 따라, 질량 밀도 A 및 B는 듀얼 에너지 데이터 분해 방법을 사용하여 상기 투영 질량 밀도 A 및 B에 대한 비선형 듀얼 에너지 방정식 시스템을 풀어 계산될 수 있다.
이미지 쌍 D.sub.fHpl (x(i),y(j)) and D.sub.fLpl (x(i),y(j))는 다음 단계에 의해 계산될 수 있다:
(a) 방정식 시스템을 사용하는 수치 반전법에 의해, 상기 투영 질량 밀도 A 및 B에 대한 비선형 듀얼 에너지 방정식 시스템을 푸는 단계.
(b) 상기 A 및 B 해를 상기 이미지의 방정식에 삽입하는 단계;
이미지 쌍 D.sub.fHpl(x(i),y(j)) 및 D.sub.fLpl(x(i),y(j))는 전방 검출기 및 후방 검출기가 사용되는 경우, 직접의 정량적 관계를 사용함으로써 상기 이미지 쌍 D.sub.rHpl(i,j) 및 D.sub.rLpl(i,j)로부터 계산될 수 있다.
이미지 쌍 D.sub.fHpl(x(i),(j)) 및 D.sub.fLpl(x(i),y(j))는 빔 경화와 고차 효과를 보정한 선형화 근사법에 의해 듀얼 에너지 1차 엑스레이 이미징 방정식 시스템을 풂으로써 상기 이미지 쌍 D.sub.rHpl(i,j) 및 D.sub.rLpl(i,j)로부터 계산될 수 있다.
2차원 엑스레이 검출기를 갖는 이미징 시스템을 사용하여 피사체의 듀얼 에너지 엑스레이 이미징을 수행하는 방법은 상기 피사체가 엑스레이와는 다르게 상호작용하는 2개의 물질, M.sub.A 및 M.sub.B를 포함할 수 있도록 한다. 상기 재료 M.sub.A는 2차원 투영 질량 밀도(A)를 가지며, 상기 재료 M.sub.B는 2차원 투영 질량 밀도(B)를 갖는다. 검출기 어셈블리는 다음을 포함할 수 있다:
표기법(x, y)에 의해 식별되는 복수의 전방 검출 위치를 갖는 전방 2차원 엑스레이 검출기, 빔 선택 장치, 및 표기법(i, j)에 의해 식별되는 복수의 선택된 후방 검출 위치 및 표기법(i', j')에 의해 식별되는 복수의 그림자가 있는 후방 검출 위치(상기 선택된 후방 검출 위치 및 상기 그림자가 있는 후방 검출 위치는 상호 배타적임)를 갖는 후방 2차원 엑스레이 검출기 어셈블리. 상기 검출기 어셈블리는 대안으로 다음을 포함할 수 있다:
표기법(x, y)에 의해 식별되는 복수의 검출 위치를 갖는 2차원 엑스레이 검출기, 빔 입자 스토퍼 장치[검출기 상의 그림자 영역이 검출기의 분산 영역에서 표기법(I, j)에 의해 식별됨]
상기 피사체는 상기 엑스레이 소스와 상기 전방 검출기 사이에 있을 수 있으며, 상기 엑스레이 소스는 상기 피사체를 통과하기 위해 엑스레이를 방출하도록 구성되며, 상기 엑스레이는 상기 피사체와의 상호 작용에 의해 변화하지 않는 진행 방향을 갖는 1차 엑스레이를 포함하고, 상기 엑스레이는 상기 피사체와의 상호작용에 의해 진행 방향이 변화하는 산란 X선을 포함한다.
상기 전방 검출기는 상기 엑스레이 소스로부터 상기 선택된 후방 검출기 위치(i, j)로 연장하는 엑스레이 투영선이 교차하는, 표기법(x(i), y) j)으로 식별되는 선택된 후방 검출 위치를 가질 수 있다. 상기 빔 선택 장치는 상기 1차 엑스레이 및 상기 산란 엑스레이가 상기 선택된 후방 검출 위치로 통과하는 것을 가능하게 하고, 상기 1차 엑스레이가 상기 그림자가 있는 후방 검출기 위치로 통과하는 것을 방지하고, 상기 산란 엑스레이가 상기 그림자가 있는 후방 감지 위치로 통과하는 것을 가능하게 할 수 있다. 상기 후방 검출기 어셈블리는 전방으로부터 후방으로의 물리적 순서로 저에너지 검출기, 엑스레이 에너지 스펙트럼 필터, 및 고에너지 검출기를 포함할 수 있다. 방법은 다음 단계들을 포함할 수 있다.
(a) 상기 피사체를 엑스레이로 조명하는 단계;
(b) 상기 정면 검출 위치(x, y)로부터 고해상도 이미지 I.sub.fh를 취득하고, 상기 이미지 I.sub.fh를 처리하여 정규화하고, 어두운 신호를 감산하여 1차 엑스레이와 산란 엑스레이로 구성되는 이미지 D.sub.fh(x,y)를 생성하는 단계;
(c) 상기 이미지 D.sub.fh(x,y)로부터 상기 선택된 전방 검출 위치(x(i), y(j))를 나타내는 저해상도 이미지 D.sub.fl (x(i),y(j))를 생성하는 단계;
(d) 상기 고에너지 검출기의 상기 선택된 후방 검출 위치(i, j)로부터 저해상도 이미지 I.sub.rHl를 획득하고, 상기 이미지 I.sub.rHl를 처리하여 정규화하고 어두운 신호를 감산함으로써 이미지 D.sub.rHl(i,j))를 생성하는 단계;
(e) 상기 저에너지 검출기의 상기 선택된 후방 검출 위치(i, j)로부터 저해상도 이미지 I.sub.rLl를 획득하고, 이를 정규화하여 어두운 신호를 감산함으로써 이미지 D.sub.rLl(i,j)를 생성하는 단계;
(f) 상기 고에너지 검출기의 상기 그림자가 있는 후방 검출 위치(i', j')로부터 저해상도 산란 이미지 I.sub.rHsl를 취득하고, 상기 이미지 I.sub.rHsl을 처리하여 그것을 정규화하고, 어두운 신호를 감산함으로써 이미지 D.sub.rHsl(i'J')를 생성하는 단계;
(g) 상기 저에너지 검출기의 상기 그림자가 있는 후방 검출 위치(i'J')로부터 저해상도 산란 이미지 I.sub.rLsl을 취득하고, 상기 이미지 I.sub.rLsl을 처리하여 그것을 정규화하고, 어두운 신호를 감산함으로써 이미지 D.sub.rLsl(i'J')을 생성하는 단계;
(h) 상기 저해상도 산란 이미지 D.sub.rHsl (i'J')를 보간에 의해 상기 선택된 후방 검출 위치(i, j)로 확장함으로써 상기 저해상도 산란 이미지 D.sub.rHsl(i,j)를 계산하고, 상기 저해상도 산란 이미지 D.sub.rLsl(i'J')를 보간을 통해 상기 선택된 후방 검출 위치(i, j)로 확장함으로써 저해상도 산란 이미지 D.sub.rLsl (i,j)를 계산하는 단계;
(i) 상기 이미지 D.sub.rHl(i,j)로부터 상기 이미지 D.sub.rHsl(i,j)를 감산함으로써 저해상도 1차 엑스레이 이미지 쌍 D.sub.rLpl(i,j) 및 D.sub.rHpl(i,j)을 계산하여 D.sub.rHpl(i,j)를 생성하고, 상기 이미지 D.sub.rLl(i,j)로부터 상기 이미지 D.sub.rLsl(i,j)를 감산하여 D.sub.rLpl(i,j)를 생성하는 단계;
(j) 상기 저해상도 듀얼 에너지 1차 엑스레이 영상 쌍 D.sub.rHpl(i,j) 및 D.sub.rLpl(i,j)로부터 저해상도의 1차 엑스레이 이미지 D.sub.fpl(x(i),y(j))을 계산하는 단계;
(k) 상기 이미지 D.sub.fpl(x(i),y(j))를 상기 이미지 D.sub.fl(x(i),y(j))로부터 감산하여 저해상도 산란 엑스레이 이미지 D.sub.fsl(x(i),y(j))를 계산하는 단계;
(1) 상기 저해상도 산란 이미지 D.sub.fsl(x(i),y(j))를 보간에 의해 상기 전방 검출기의 전체 이미지 영역으로 확장함으로써 고해상도 산란 이미지 D.sub.fsh(x,y)을 계산하는 단계;
(j) 이미지 D.sub.fsh(x,y)를 상기 이미지 D.sub.fh(x,y)에서 감산함으로써 상기 전방 검출기에서 고해상도 1차 엑스레이 이미지 D.sub.fph(x,y)를 계산하는 단계;
(k) 상기 이미지 D.sub.fph(x,y)는 상기 산란 엑스레이가 실질적으로 제거된후, 상기 전방 검출기에서 상기 피사체의 고해상도 2차원 1차 엑스레이 이미지일 수 있고, 상기 이미지는 상기 전방 검출기로부터 이용 가능한 최상의 공간 해상도와 실질적으로 동일한 공간 해상도를 가진다.
듀얼 에너지 엑스레이 이미징을 수행하는 방법은 상기 이미지 D.sub.fpl (x(i),y(j))를 다음 단계에 의해 계산하도록 할 수 있다.
(a) 방정식 시스템을 이용한 듀얼 에너지 데이터 분해법에 의해, 상기 투영 질량 밀도 A 및 B에 대하여 비선형 듀얼 에너지 방정식 시스템을 푸는 단계;
(b) 상기 A 및 B의 해를 상기 이미지의 방정식에 삽입하는 단계
D.sub.fpl(x(i),y(j))=.intg.[.PHI..sub.O(E).times.S.sub.f (E)].times.exp(-(.mu..sub.A (E).times.A(i,j)+.mu..sub.B (E).times.B(i,j)))dE.
듀얼 에너지 엑스레이 이미징을 수행하는 방법은 직접 정량 관계 D.sub.fPl ((x(i),y(j))=D.sub.fLPl[D.sub.rLpl(i,j)), D.sub.rHpl(i,j)]를 이용하여 상기 이미지 쌍(D.sub.rLpl(i,j), D.sub.rHpl (i,j))로부터 상기 이미지 쌍 D.sub.fHpl(x(i),y(j)) 및 D.sub.fLpl(x(i),y(j))를 계산하도록 할 수 있다.
듀얼 에너지 엑스레이 이미징을 수행하는 방법은 빔 경화 및 고차 효과 보정을 포함하는 선형화 근사법을 사용하여 듀얼 에너지 1차 엑스레이 이미징 방정식 시스템을 풂으로써 상기 이미지 쌍 D.sub.rHpl(i,j) 및 D.sub.rLpl(i,j)으로부터 상기 이미지 D.sub.fpl(x(i),y(j))를 계산하도록 할 수 있다.
본 개시는 2차원 이미징 시스템을 이용하여 피사체의 듀얼 에너지 엑스레이 이미징에서 데이터 분해를 수행하는 방법을 포함할 수 있으며, 상기 이미징 시스템은 엑스레이 소스, 표기법(x, y)에 의해 식별되는 이산적인 검출기 셀의 매트릭스를 갖는 2차원 엑스레이 검출기, 및 상기 검출기 셀에서 상기 피사체의 정규화된 2차원 듀얼 에너지 1차 엑스레이 이미지 쌍을 결정하는 검출 메커니즘을 포함한다. 상기 피사체는 엑스레이와 다르게 상호작용하는 2개의 재료, M.sub.A 및 M.sub.B, 로 표시되며, 상기 재료 M.sub.A는 상기 전형적인 셀에서 2차원 투영 질량 밀도 A(x, y)를 갖고, 상기 재료 M.sub.B는 2차원 투영 질량 밀도 B(x, y)를 갖고, 상기 A(x, y) 및 B(x, y)는 상기 엑스레이 소스와 상기 검출기 셀(x, y)을 연결하는 투영선을 따라 정의된다. 상기 검출기 셀(x, y) 각각은 상기 투영 질량 밀도의 함수로서 엑스레이 신호에 관하여 전형적인 셀(x.sub.0,y.sub.0)로 표현될 수 있다. 상기 데이터 분해 방법은 다음 단계를 포함할 수 있다.
(a) 상기 검출을 적용하여 평균 에너지 레벨 H로 상기 검출기 셀에서의 2차원 1차 엑스레이 이미지 신호 D.sub.H (x,y)를 결정하고, 상기 에너지 레벨 H과 다른 평균 에너지 레벨 L로 상기 검출기 셀에서의 이미지 신호 D.sub.L(x,y)를 결정하는 단계;
(b) 제1 명시적 양적 함수 쌍을 구축하는 단계;
(c) 상기 제1 함수 쌍을 수치적으로 반전시켜 제2 명시적 양적 함수 쌍을 획득하는 단계;
(d) 상기 모든 검출기 셀(x, y)에 대한 상기 제2 함수 쌍에서의 상기 값 D.sub.H(x.sub.0,y.sub.0), D.sub.L(x.sub.0,Y.sub.0)을 상기 1차 엑스레이 이미지 신호 쌍 D.sub.H (x,y), D.sub.L (x,y)로 대체함으로써 상기 피사체 에 대한 재료 성분 A(x,y) 및 B(x,y)를 계산하는 단계;
(e) 상기 피사체의 상기 재료 조성 A(x, y) 및 B(x, y)는 검출기 셀(x, y)에서의 상기 투영선을 따르는 한 쌍의 2차원 투영 질량 밀도 이미지를 나타낼 수 있다.
상기 방법은 하기 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
(a) 상기 제1 함수 쌍 D.sub.H=F.sub.DH(A,B), D.sub.L=F.sub.DL(A,B)은 기본 듀얼 에너지 엑스레이 방정식에 명시적인 정량적 형태로 상기 이미징 시스템 sps.sub.H(E) 및 sps.sub.L(E)의 에너지 의존 함수를 제공함으로써 구축될 수 있다.
(b) 상기 함수 sps.sub.H(E)는 상기 엑스레이 소스와 상기 엑스레이 검출기 사이에 두께 t의 기준 재료 M을 사용하고, 상기 에너지 레벨 H에서의 좁은 빔 1차 엑스레이 신호값 P.sub.H(t)을 측정하고, 최소 제곱 파라미터 피팅법을 이용하여 방정식으로부터 sps.sub.H(E)를 구함으로써 흡수법에 의해 개별적으로 결정될 수 있다.
(c) 상기 함수 sps.sub.L(E)은 상기 엑스레이 소스와 상기 엑스레이 검출기 사이에 두께 t의 상기 기준 재료 M을 사용하고, 상기 에너지 레벨 L에서의 좁은 빔1차 엑스레이 신호값 P.sub.L(t)을 측정하고, 최소 제곱 파라미터 피팅법을 이용하여 방정식으로부터 sps.sub.L(E)를 구함으로써 흡수법에 의해 개별적으로 결정될 수 있다.
상기 방법은 (A, B)의 원하는 범위에서 A와 B의 알려진 값을 가진 다수의 포인트에서 상기 전형적인 셀(x.sub.0,y.sub.0)에 대한 D.sub.H 값 및 D.sub.L 값을 직접 측정하고 상기 D.sub.H 값 및 D.sub.L 값을 연속 도메인으로 분석적으로 확장함으로써 상기 제1 함수 쌍 D.sub.H =F.sub.DH(A,B), D.sub.L=F.sub.DL ((A,B)을 획득하도록 할 수 있다.
듀얼 에너지 또는 다중 에너지 이미징 방법은 상기 제1 함수쌍 D.sub.H =F.sub.DH(A,B), D.sub.L=F.sub.DL(A,B)로부터 상기 제2 함수쌍 A=F.sub.A(D.sub.H, D.sub.L), B=F.sub.B(D.sub.H, D.sub.L)로의 수치 반전이 다음 단계에 의해 수행될 수 있도록 할 수 있다.
(a) 정수 그리드 (A.sub.n,B.sub.m) 상의 연립 방정식 D.sub.H=F.sub.DH (A.sub.n,B.sub.m) 및 D.sub.L=F.sub.DL(A.sub.n,B.sub.m)으로부터 배열의 제1 쌍을 계산하는 단계, 여기서 A.sub.n=A.sub.0,A.sub.l,A.sub.2,...,A.sub.N 및 B.sub.m =B.sub.0,B.sub.l,B.sub.2,...,B.sub.m는 배열의 제1 쌍의 정수 인덱스이다;
(b) 상기 연립 방정식 D.sub.H=F.sub.DH(A.sub.n, B.sub.m) 및 D.sub.L=F.sub.DL(A.sub.n, B.sub.m)을 수치 반전시켜 상기 연립 방정식 A.sup.O=F.sub.A.sup.O(D.sub.H [j], D.sub.L [k]) 및 B.sup.O =B.sub.B.sup.O(D.sub.H [j], D.sub.L [k])를 획득하는 단계;
(c) 상기 연립 방정식 A.sup.O =F.sub.A.sup.O(D.sub.H [j], D.sub.L [k]) 및 B.sup.O=F.sub.B.sup.O(D.sub.H [j], D.sub.L [k])으로부터 값의 배열의 제2 쌍을 계산하는 단계, 여기서 D.sub.H[j]=D.sub.H[0], D.sub.H[1], D.sub.H [2],...,D.sub.H[J] 및 D.sub.L[k]=D.sub.L[0], D.sub.L[1], D.sub.L [2],...,D.sub.L[K]는 정수 또는 실수이며, D.sub.H[j]<D.sub.H[j+l] 및 D.sub.L [k]<D.sub.L [k+1], j, k, J, 및 K는 상기 배열의 제2 쌍의 좌표 배열의 정수 인덱스이다;
(d) 상기 측정된 듀얼 에너지 신호 데이터 쌍 D.sub.H(x,y), D.sub.L(x,y) 각각에 대하여, 기준 D.sub.H[j].ltoreq.D.sub.H(x,y).ltoreq.D.sub.H[j+l] 및 D.sub.L [k].ltoreq.D.sub.L(x,y).ltoreq.D.sub.L[k+1]에 따라 가장 근접한 인덱스 (j 및 k) 값을 결정하고, 상기 가장 근접한 인덱스(j 및 k)로부터 상기 연립 방정식 A.sup.O=F.sub.A.sup.O(D.sub.H [j], D.sub.L [k]) 및 B.sup.O=F.sub.B.sup.O (D.sub.H [j], D.sub.L [k])에 의해 상기 A(x,y) 및 B(x,y)를 결정하는 단계;
(e) 상기 A(x, y) 및 B(x, y)를 방정식 ##EQU9##로부터 제공된 실수만큼 높은 정밀도로 리파이닝(refining)하는 단계.
ROI 또는 VOI
ROI 또는 VOI의 식별 및 선택적 측정, 및/또는 이 방법을 포함하는 반복 프로세스는 개인화 또는 맞춤형 엑스레이 이미징 또는 스펙트럼 이미징 또는 토모그래피 또는 CT에 있어서 방사선 노출을 감소시키고 그리고/또는 이미지 획득 및 재구성을 가속화하여 달성 가능한 해상도와 감도를 크게 향상시킬 수 있게 할 수 있다.
추가 조사할 ROI 또는 VOI 결정 또는 식별
이전에, 관심 영역은 단일 또는 듀얼 에너지 측정, 또는 복수의 에너지 측정에 의해 식별되거나 결정될 수 있으며, 때로는 재료 분해 또는 3D 또는 CT 또는 다차원 이미징 또는 CT 슬라이스 또는 스펙트럼 토모그래피와 결합된다. 본 명세서에 개시된 엑스레이 이미징 장치 및 방법에서, 관심 영역의 결정은 다음 중 하나 이상을 포함하는 방법에 의해 달성될 수 있다.
사용자 입력.
디지털 프로그램.
예를 들어, 하나의 기준 또는 다수의 기준에 기초하여 미리 결정된다.
하나 이상의 검출기(여기서는 제1 검출기 또는 제1 검출기들로 지칭됨)를 사용하는 하나 이상의 엑스레이 이미지의 AI 분석 및/또는 측정, 또는 실시간 측정으로부터 도출된 결정.
광학, 초음파, MRI, PET, SPECT, 물리적 측정 또는 화학적 또는 전기화학적 측정을 사용한 포지셔닝 및/또는 거리 및/또는 단일, 2개 이상의 치수 측정과 같은 외부 감지 요소에 대한 분석, 또는 AI 분석 및/또는 분석, 및/또는 측정, 또는 실시간 측정으로부터 도출된 결정.
공간, 주파수 또는 시간 영역에서 SPR이 1% 미만 또는 5% 미만으로 산란 제거된 하나 이상의 엑스레이 이미지 및/또는 SPR이 1% 미만 또는 5% 미만인 재구성된 토모그래피 이미지에 대한 분석, 또는 AI 분석 및/또는 측정, 또는 실시간 측정으로부터 도출된 결정.
본 명세서에 개시된 방법 및 장치를 사용하여, 포인트, 및/또는 1차원, 및/또는 2차원 또는 다차원의 분석, 또는 AI 분석 및/또는 측정, 또는 실시간 측정으로부터 도출된 결정.
예를 들어, 본 개시에 기재된 재료 분해 방법 및 장치(또는 본 명세서의 개시에 기초한 다른 방법)를 사용하거나, 에너지 민감성 검출기, 단일 물질 또는 복합 물질의 개별 이미지의 합성된 이미지 또는 딥러닝 이미지들을 이용하는 재료 분해 데이터에서 도출된 결정.
엑스레이의 다차원, 3D, 또는 최대 7D, 및/또는 재료 분해 이미지를 사용하여 엑스레이 이외의 모달리티를 사용하는 측정, 개입, 치료, 모니터링, 및/또는 추적 및/또는 진단에 대한 이미지 지침을 제공하는 것
관심 영역의 측정은 하기 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다:
ROI는 정적 피사체에 있어서의 정적 ROI(예를 들어 거의 동일한 공간적 위치, 변하지 않는 화학적 상태 또는 물리적 상태)일 수 있다.
ROI는 예를 들어, 객체 또는 피사체 내의 구성요소 또는 표적을 모니터링하거나 추적하기 위한 동적 상태 또는 거의 동적 상태일 수 있다.
ROI의 측정은 하나 이상의 다음의 항목들을 포함하는 장치 및 방법에 의해 달성될 수 있다:
제 1 검출기를 사용하는 것,
동일하거나 상이한 엑스레이 소스를 사용하는 것,
상이한 설정(예를 들어 상이한 초점 사이즈 또는 상이한 엑스레이 방출 위치)을 갖는 동일한 엑스레이 소스를 사용하는 것,
프레임 속도 또는 해상도 또는 피치 사이즈에 대한 상이한 설정(예를 들어, 1 검출기 또는 검출기 위치의 선택된 영역을 사용하고, 비닝이 있거나 없이)으로 제1 검출기를 사용하는 것,
제1 검출기 앞 또는 뒤에 배치된 상이한 검출기와 조합된 동일한 검출기를 사용하는 것,
제1 검출기의 거의 공간적인 위치에 배치된 상이한 검출기를 사용하는 것,
ROI의 엑스레이 측정을 수집하기 위해 제1 검출기가 이동된 후, 제1 검출기의 공간적 위치에 배치될 다른 검출기를 사용하는 것, 또는
광학 현미경, 전기광학 현미경, 광 음향 현미경, 비선형 현미경, OCT, PTE, SPECT, MRI 또는 압력 측정, 동역학 측정, 온도 측정, 전기 생리학 측정, 전기적 측정 등과 같은 상이한 모달리티를 사용하는 것.
객체 내의 ROI의 측정 및/또는 ROI의 결정, 및 ROI의 식별은 동일한 기준 또는 상이한 기준에 기초하여 매번 반복 및/또는 반복될 수 있다.
매번 객체 내의 ROI 결정 및/또는 ROI 측정을 위한 기준은 다를 수 있고/또는 측정 방법 또는 측정 방법의 조합은 상이하거나 동일할 수 있다.
예를 들어, 듀얼 또는 트리플 에너지 또는 다중 에너지 이미징 방법 및/또는 재료 분해 방법을 사용하여 하나 이상의 ROI를 결정한다.
ROI의 3D 또는 다차원 또는 합성된 2D 이미지를 재구성하기 위해, 각 ROI로부터 저해상도의 3D 또는 2D 이미지를 도출할 수 있다. 도출된 결과 및/또는 정보는 다음의 일련의 측정을 위한 ROI를 다시 결정하고, 그리고/또는 어떤 측정 방법이 사용될 수 있는지를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어 2D 이미지를 이전보다 여러 번 더 촬영하여 고해상도 이미지와 같은 다른 해상도를 재구성하고 ROI의 깊이를 따라 이전보다 작은 치수의 미지의 복셀을 다시 해결하여 고해상도를달성할 수 있다. 엑스레이 방출 위치는 이전 3D 이미지 재구성에 사용된 첫 번째 측정 세트보다 작은 단계로 이동할 수 있다.
그리고, 하나 이상의 복셀 내의 추가 재료 또는 물질을 분해하기 위해, 스펙트럼 이미지 또는 복수의 에너지 이미지 또는 측정치를 획득할 수 있고, 그리고/또는 ROI내의 복셀의 속성을 더 나타내고 ROI 내의 각 복셀의 측정 감도를 향상시키기 위해 복수의 에너지 측정치로부터 재구성된 3D 이미지를 도출할 수 있다.
경우에 따라 엑스레이 이미지를 제1 이미지 및/또는 제1 측정치로 사용하는 것은 조영제에 의해 인식되는 해부학 마커 또는 타켓의 공동 위치 또는 공간적 근접에 따라 다른 이미징 방법의 모달리티와 동일한 위치에 배치하거나 동시 등록할 수 있다.
광학 방법 또는 다른 모달리티의 사용은 수술에서 추적을 위해 엑스레이 이미지와 조합될 수 있다.
VOI는 영역 또는 종양의 하위 영역일 수 있다. VOI는 눈 또는 눈의 일부에 있을 수 있다.
밀도 측정치, 다양한 에너지의 검출기 측정치와 상관되는 밀도 정보를 도출하기 위한 보간은 2개 이상의 검출기로부터의 밀도 측정을 상관시키기 위해 다양한 검출기에서 수행될 수 있다. 다양한 밀도의 하나 이상의 일반적인 기준 재료 또는 물질을 사용하여 제1 검출기로부터 제2 검출기와 같은 다른 검출기까지 설정된 정량적인 관계가 존재하는 한, 데이터베이스 및/또는 에너지 응답 함수 방정식 시스템은 제1 검출기 또는 제1 검출기로 설정될 수 있고, 다른 형태의 검출 또는 다른 형태의 엑스레이 검출기로 측정되는 물질의 밀도 측정에 사용될 수 있다.
큰 관심 영역 및/또는 시야의 이미징은 하나의 엑스레이 소스가 허용하는 것보다 더 클 수 있다.
도 21에 도시된 바와 같이, 여기서는 예를 들어, 인간 전신 이미징을 위한 큰 관심 영역(2), 2개 이상의 영역 검출기(예를 들어, D1, D2, D3, D4, D5), 및/또는 2개 이상의 엑스레이 소스(예를 들어 12-1, 12-2, ..., 12-5)는 점, 2차원 또는 다중 또는 3D로 전체 관심 영역의 빠른 이미지 수집에 필요할 수 있다.
예를 들어, 각 소스 또는 각 소스 + 적어도 하나의 검출기를 사용하여 엑스레이 소스에 의해 조명되는 관심 영역의 대응하는 부분(2-1, 2-2..2-5)의 3D 또는 다차원 이미징을 수행할 수 있다.
엑스레이 소스 또는 엑스레이 방출 위치의 배치 및/또는 이동, 또는 엑스레이 빔의 조향은 단일 축을 따라, 또는 2D 또는 3D로, 또는 6D 공간에서 각 축의 하나 이상의 조합일 수 있다.
엑스레이 소스의 배치는 패턴, 예를 들어 관심 영역을 향하는 나선형 패턴을 형성할 수 있다.
엑스레이 소스 및 검출기는 모두 피사체 또는 관심 영역에 대해 6D의 적어도 2개의 축 또는 2차원 축 또는 한 축으로 동기적으로 또는 비동기적으로 이동하여 큰 관심 영역에 대한 3D 또는 2D 측정을 완료할 수 있다.
도 21은 하나 이상의 엑스레이 소스, 및 대응하는 하나 이상의 검출기 또는 2개 이상의 검출기를 포함하는 매우 큰 검출기 또는 모든 소스로부터의 엑스레이 신호를 측정하는 큰 검출기를 사용하는 것을 나타낸다.
각각의 엑스레이 소스 및 대응하는 검출기 쌍은 점, 선형, 2D 및 다차원 측정 또는 3D 측정 또는 본 명세서에 기재된 다른 기술을 가능하게 할 수 있다. 일부 측정값은 1차 비율에 대해 1% 미만의 산란이 있고, 일부 측정값은 1차 비율에 대해 5% 미만의 산란이 있다.
광시야 3D 이미징은 또한 테이블 상에 배치될 수 있고 방사선 투과성이거나 샘플 홀더에 의해 유지될 수 있는 피사체와 관련해 적어도 하나의 엑스레이 소스 및 적어도 하나의 영역 검출기를 포함하는 엑스레이 측정 모듈들의 세트를 이동시킴으로써 달성될 수 있다.
엑스레이 측정은 다른 이미징 기술에 의해 추가로 확장될 수 있으며, 이들 기술 중 일부는 개시된 엑스레이 이미징 장치 및 방법에 설명되어 있다.
상이한 공간 해상도 또는 스펙트럼 해상도, 위상 콘트라스트, 푸리에 변환, 상이한 속도 또는 상이한 에너지 레벨 측정에 있어서 추가 측정을 위해, 추가의 엑스레이 소스, 엑스레이 광학 시스템 또는 다양한 유형 및 형태 인자의 검출기를 사용할 수 있다. 경우에 따라, 인텐시파이어 또는 신틸레이터, 광학계, 카메라를 포함하는 엑스레이 및 광 측정 장치를 감지용으로 추가할 수 있다.
경우에 따라, 시준, 조향 또는 집속 장치와 같은 엑스레이 광학 시스템이 엑스레이 소스와 관심 영역 사이에 사용될 수 있다. 콘덴서 또는 존 플레이트를 사용할 수 있다. 선택한 사이즈의 빔 개구부를 관심 영역 바로 위쪽에 배치할 수 있다. 빔 개구부를 통과하는 엑스레이는 엑스레이 검출기로 직접 측정하거나, 또는 피사체의 바로 하류에 대물렌즈를 배치할 수 있고, 신틸레이터를 대물렌즈의 상류 또는 대물렌즈 하류에 배치한다. 검출기는 대물렌즈 또는 신틸레이터에서 나오는 엑스레이 출력을 측정하는 데 사용된다.
엑스레이 소스는 경우에 따라 피사체의 바로 상류에 배치할 수 있고, 피사체로부터의 출력 엑스레이을 카메라로 확대하는 영역 검출기 또는 인텐시파이어, 광학 시스템 및 대물렌즈 및 기타 요소에 의해 수집될 수 있다.
엑스레이 파장 범위 또는 광학 범위에서 위상 콘트라스트 또는 간섭계 광학계가 사용될 수 있다.
ROI의 복수의 세그먼트 또는 복수의 부분
엑스레이 소스(2) 및/또는 대응하는 검출기(22)는 다차원 또는 3차원 이상의 측정치를 획득하기 위해 mm 또는 sub mm의 매우 작은 거리를 이동할 수 있다. 예를 들어, 엑스레이 소스 또는 엑스레이 소스와 검출기 쌍은 관심 층의 상부 영역과 관심층의 하부 영역 사이의 거리와 거의 동일하거나 또는 검출기에 수직인 관심 영역의 깊이와 동일한 영역에 있다.
엑스레이 소스(2) 및 대응하는 검출기(22)는 치수가 1mm보다 큰 거리 또는 면적 또는 부피로, 또는 그 치수로 이동하여, 동일한 엑스레이 소스가 관심 영역 전체를 조명할 수 있다. 예를 들어, 엑스레이 소스의 시야가 엑스레이를 관심 영역 전체에 투영할 만큼 충분히 크지 않은 경우, 엑스레이 소스 및/또는 대응하는 검출기는 관심 영역의 제1 세그먼트 또는 제1 부분에 대해 완전 3D 또는 하나 이상의 2D 측정이 수행된 후 관심 영역과 관련해 이동할 수 있다. 첫 번째 세그먼트 또는 첫 번째 부분은 엑스레이가 관심 영역과 관련해 첫 번째 위치에서 조명하는 것이다. 첫 번째 세그먼트 또는 첫 번째 부분의 이미지가 촬영된 후, 이러한 이미지 중 적어도 하나는 1% 미만의 SPR 또는 5% 미만의 SPR로 산란 제거된다. 일부 경우에, 본명세서에 기재된 3D 재구성 방법을 사용하여 제1 세그먼트 또는 관심 영역의 제1 부분에 대해 다차원 이미지 또는 3D 이미지를 구축할 수 있다. 일부 경우에, 이러한 측정은 2개 이상의 에너지를 가지며, 그리고/또는 위상 콘트라스트 이미징 측정이며, 그리고/또는 본 명세서에 개시된 엑스레이 이미징 장치 및 방법에 설명되어 있는 에너지 섭동 후 또는 에너지 섭동 중의 관심 영역의 측정이다.
이어서, 엑스레이 소스 및/또는 대응하는 검출기는 피사체 또는 관심 영역에 대해 이동하여 관심 영역의 상이한 세그먼트 또는 제2 세그먼트를 측정할 수 있다. 관심 영역의 제1 세그먼트 또는 제1 부분에 대해 수행되는 것과 유사한 하나 이상의 측정이 제2 세그먼트에 대해 수행될 수 있다. 유사하게, 제3 세그먼트 또는 제3 부분이 수행될 수 있다.
관심 영역 전체를 측정하고, ROI의 2개 이상의 세그먼트 또는 부분을 함께 연결함으로써 이미지를 재구성할 수 있다.
2개 이상의 세그먼트를 함께 연결하는 것은 해부학적 마커를 매칭시키거나, 또는 두 개의 세그먼트 또는 부분이 서로 오버랩핑되는 선택된 하위 영역을 갖도록 정의된 경우 세그먼트 또는 부분에서 ROI의 선택된 하위 영역에 대한 두 개의 서로 다른 세그먼트 또는 부분의 오버랩핑 측정 매칭을 기반으로 수행될 수 있습니다
엑스레이 소스 및/또는 검출기의 움직임은 촬영된 이미지가 끝에서 끝까지 함께 연결되도록 정확하게 정렬될 수 있다. 또한 갭이 누락된 경우, 세그먼트 경계에 있는 인접한 픽셀 또는 픽셀들 영역으로부터의 값들이 두 세그먼트들 또는 부분들 사이의 인터페이스 영역의 누락된 픽셀로 보간될 수 있다.
세그먼트들 또는 부분들은 ROI의 일부로서 정의된다. 이러한 부분들 조합에는 전체 ROI가 포함될 수 있다. ROI는 두 유닛 이상의 부분들 및/또는 세그먼트들로 분할될 수 있다. 여기에서 사용되는 세그먼트는 중복된 다른 조직 구성요소에 대한 ROI의 세그먼테이션과 동일한 것을 의미하지 않을 수 있다. 여기서 사용되는 세그먼트는 공간적으로 ROI를 부분 또는 세그먼트로 분할하고, 각각은 다른 부분들 또는 세그먼트들과 독립적으로 엑스레이 빔에 의해 질의되고 동일한 투영에 의해 검출기에 수집된다. 본 개시의 이 섹션에서 이러한 세그먼트 또는 부분은 서로 중첩되는 여러 조직 유형 및 컴포넌트를 포함할 수 있다. 보다 정확한 정의에서 부분 이라는 용어는 이 시나리오를 보다 잘 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이는 세그먼트들이 이미지 획득 후, ROI 세그먼트들로의 분할 및 재료 분해와 같은 다른 설정에서 사용될 수 있으며, 동일한 엑스레이 투영 경로(예를 들어 검출기의 해당 픽셀에 도달하는 투영선)에 의해 조명되고 측정될 지라도 각각은 나머지로부터 분리할 수 있는 고유한 특성을 가지고 있기 때문이다.
적어도 하나의 추가 엑스레이 소스 및/또는 적어도 하나 이상의 추가 검출기를 사용하거나 그리고/또는 이동하여 추가 조사를 위해 제1 관심 부분에서 하나 이상의 선택 표적을 측정할 수 있다. 엑스레이 소스 또는 검출기는 관심 영역에서 수행되는 첫 번째 측정 또는 첫 번째 측정 세트에 사용되는 엑스레이 소스 또는 검출기와 사이즈, 해상도, 속도, 에너지 레벨 또는 파장이 다를 수 있다.
일부 예들에서, 각각의 엑스레이 소스는 다수의 검출기에 의해 측정된 관심 영역을 조명하는 엑스레이 빔을 생성할 수 있다. 또는 도 25에 도시된 바와 같이 하나의 위치에 있는 하나 이상의 엑스레이 소스로 전신을 조명할 수 있다. 검출기는 2개 이상의 검출기를 함께 사용하거나 큰 검출기로 전신인 전체 피사체를 커버할 수 있다. 대안으로, 검출기 및/또는 소스와 검출기 세트를 이동하여 전체 피사체인 ROI의 다양한 부분을 커버할 수 있다. 예를 들어, 피사체가 전체 인체인 경우, 소스 및 검출기는 한 번에 ROI의 일부를 이미징할 수 있고, 피사체 전체가 이미징될 때까지 이미징 프로세스를 반복하여 다른 부분을 이미징할 수 있다. 휴대용 넓은 시야 엑스레이 이미징 시스템은 시야를 확장할 수 있다. 이미징된 피사체(2)가 배치되는 방사선 투과성 병원 침대 또는 샘플 홀더(40)와 같은 지지 메커니즘 또는 방사선 투과성 테이블. 엑스레이는 소스(12)로부터 방출될 수 있고, 관심 영역에서 피사체(2)를 조명하고, 빔 입자 스토퍼 플레이트(100) 및 검출기(22)를 통과하여 도달할 수 있다.
도 30에 도시된 바와 같이, 검출기(22)는 전동화될 수 있고, 그리고/또는 엑스레이 소스(22)는 공간적으로 전동화될 수 있어, 큰 피사체(예컨대, 전체 인체 또는 화물 및 웨이퍼 생산 기계)의 상이한 영역을 이미징한다. 피사체(2)는 소스(12)와 검출기(22) 사이에 배치된다. 소스, 검출기, 및 이동기를 연결하기 위한 기계적 구조(예를 들어, 빔, 아암, 또는 기타)(104)가 존재할 수 있다.
소스(12)를 구동하는 모터는 본 개시에 설명된 바와 같이 3D 또는 다차원 이미지를 구축하기 위해 작은 차원으로 소스 또는 엑스레이 방출 위치를 이동시킬 수 있다.
경우에 따라, 엑스레이 방출 위치를 보다 미세한 단계로 이동시키기 위해, 제1 모터와 동일한 지지 구조물(104)의 공간 위치에 상이한 모터가 장착될 수 있다.
전자기 조향 장치는 동일한 구조(104)에 부착되고, 표적에 도달하기 전에 전자 빔을 조향함으로써 엑스레이 방출 위치를 이동시키기 위해 사용될 수 있다.
예를 들어, 하나의 큰 검출기(D5)는 각각의 소스가 관심 영역(12)의 일부를 조명하는 복수의 엑스레이 소스(2-1...2-5)로부터 오는 엑스레이를 측정할 수 있다.
ROI의 3D 인쇄 및 표시를 위한 데이터
인쇄, 유형 물질 및 전자 디스플레이를 이용한 3D 인쇄, 컴퓨터 모니터 또는 스크린 디스플레이와 같은 투명 디스플레이, 투영 및 투영 디스플레이 또는 3D 투영 디스플레이 및 3D 디스플레이는 본 개시에 설명된 장치 및 방법을 사용하는 측정에 기초하거나, 이 측정으로부터 도출되거나 또는 이 측정과 합성될 수 있다.
현재 개시된 방법 및 장치에 기초하여 측정 또는 합성 또는 재구성된 엑스레이 이미지는 원 피사체 및 관심 영역의 하나 이상의 유사 또는 변형을 사용하는 관심 영역 또는 표적 또는 피사체의 3D 인쇄에 사용될 수 있다. 3D 인쇄는 관심 영역 또는 피사체를 나타내기 위해 하나 이상의 재료를 포함하는 인쇄 툴 또는 구축 툴을 포함하는 기계에 의해 수행될 수 있다.
3D 및 토모그래픽 재구성
재구성에 사용되는 이미지는 SPR이 1% 미만 또는 5% 미만이 되도록 1차 엑스레이 이미지 및/또는 측정값을 포함할 수 있다.
토모그래피 재구성 및 재구성을 위한 데이터 준비의 예를 이하에 설명한다.
ROI가 결정되고, 토모그래피 이미지를 촬영하는 명령이 사용자에 의해 마이크로프로세서로 전송되거나 디지털 프로그램 또는 명령 또는 알고리즘에 의해 생성되고, 단일 에너지 및/또는 스펙트럼 이미징 명령이 생성되는 동안, VOI는 x, y, z 좌표로 VOI 경계를 결정하여 토모그래피를 위해 정의된다. VOI의 두께는 VOI의 상부 표면으로부터 엑스레이 방사 위치까지의 거리를 측정하기 위해, 측정에 의해 또는 비행시간 센서와 같은 센서의 사용에 의해 사용자에 의해 결정될 수 있다. 샘플 홀더 상단에서 검출기 표면까지의 거리를 알 수 있으므로 VOI 두께가 결정된다.
투영된 이미지가 촬영된 후, 샘플 홀더, 빔 입자 스토퍼 플레이트 및 검출기와 VOI 사이의 임의의 다른 감쇠 물질로부터 검출기 측정에 대한 소정의 기여는 개별적으로 결정 및 특성화될 수 있다. 경우에 따라서는, 이것이 픽셀마다 행해질 수 있다.
VOI는 객체의 두께 내에 매립된 내부 VOI일 수 있다. 이 경우, Vai(엑스레이 방출 위치에 가장 가까운 VOI 위의 부피), 또는 Vbi(VOI의 바닥에 가장 가까운 VOI 아래의 재료의 부피)는 개별적으로 또는 상이한 방식으로 및/또는 이전에 재구성된 이미지를 사용한 VOI와 적어도 부분적으로 다른 기술 또는 기타 재구성 기술로 결정될 수 있다.
다중 개구 장치(MAD)는 광범위한 플루언스 패턴을 제공할 수 있는 순차 바이너리 필터로서, 소스와 객체 사이에 배치될 수 있고, 일부가 축에서 이격될 수 있는 VOI를 선택하기 위해 비교적 작은 움직임으로 동적으로 조정될 수 있다.
재구성과 관련된 정보는 공간 투영 기하학을 포함하는 마이크로프로세서에 저장될 수 있다.
투영된 이미지를 촬영할 때, 공간 투영 기하학은 엑스레이 방출 위치의 공간 위치를 VOI의 중심 및 검출기와 관련시키기 위해 사용된다. 이러한 공간 투영 기하학은, 예를 들어, 이하에 설명되는 바와 같이 정의될 수 있다.
엑스레이 방출 위치가 검출기에 평행한 xy 평면 위로 이동하는 경우, 3자유도를 가진 하나의 좌표를 사용하여 엑스레이 소스, 객체 및/또는 검출기의 모든 공간 위치 및 상대적인 이동을 기술할 수 있다. VOI 중심까지의 엑스레이 소스의 거리를 정의할 수 있고, 검출기 중심축의 VOI 중심까지의 거리를 정의할 수 있다.
엑스레이 소스 및/또는 검출기의 보다 복잡한 움직임의 경우, 상대적인 회전 운동이 포함되는 경우와 같은 추가 좌표가 각각 엑스레이 소스 또는 검출기에 대해 사용될 수 있다.
초점 사이즈, 에너지 레벨, 전류, 노광 특성, 중심축, 검출기 픽셀 피치 사이즈, 요소의 수, 검출기의 공간 위치 등의 엑스레이 소스 정보는 본 명세서에 개시된 엑스레이 시스템의 메모리 장치에 저장될 수 있다.
마이크로프로세서에서 촬영된 투영 이미지의 재구성과 관련된 파라미터에 대한 정보를 저장하기 위한 메타파일이 생성될 수 있다.
시스템 매트릭스는 엑스레이 방출 위치의 공간 위치 또는 상대 공간 위치, 엑스레이 빔의 중심축(예를 들어 엑스레이 콘 빔의 중심축), SID[소스(12)에서 검출기 모듈(22)까지의 거리], 관심 영역을 조명하기 위한 소스 및/또는 검출기 쌍의 이동 및/또는 정렬, 예를 들어 중심축 uO 및 vO과 관련된 검출기 상의 투영 위치 u, v를 결정하기 위한 소스 및 검출기에 대한 복셀 위치의 설정, 검출기의 중심축과 엑스레이 소스 중식축의 오프셋을 모델링하도록 설계될 수 있다. 엑스레이 소스의 움직임에 대한 표현은 제1 요소 및 제2 요소가 엑스레이 소스의 좌표 변환인 벡터일 수 있다.
엑스레이 소스 및/또는 엑스레이 검출기의 공간적 위치 및/또는 움직임, 및 VOI 움직임에 기초하여, 마이크로프로세서는 상이한 하드웨어의 움직임 및 관련 공간 위치의 자유도를 설명할 수 있는 좌표의 수를 결정할 수 있다.
알루미늄 또는 구리와 같은 필터는 경우에 따라 빔 경화 효과를 감소시키기 위해 엑스레이 방출 위치의 하류 및 소스와 객체 사이에 사용될 수 있다.
투영 이미지로부터 토모그래피 이미지를 재구성하는 것은 다음 단계를 포함할 수 있다. 첫 번째 단계에서는 VOI의 각 복셀을 0 또는 1의 값으로 설정하여 복셀의 감쇠 계수 범위를 대략 정의할 수 있다. 감쇠 계수 값의 임계값을 사용하여 이러한 값을 1 또는 0으로 설정할 수 있다. 응용 및 필요한 정확도에 따라 엑스레이 소스에 대한 특정 공간 위치에서의 복셀의 실제 감쇠 계수 값에 기여할 수 있는 다양한 요인을 고려할 수 있다. 예를 들어, 요인은 엑스레이 튜브, 에노드 타입, 엑스레이 튜브 설계, 검출기, 특정 복셀의 ROI 상류에서 복셀 감쇠에 대한 기여, 특정 두께의 샘플을 통하는 콘 빔의 확대율, 특정 공간 위치에서 특정 볼륨에서의 광 유입 변동, 소스로부터의 특정 거리에서의 광자 변동의 수, 특정 조성 또는 감쇠 값의 물질 또는 재료와의 상호 작용을 포함할 수 있다.
방사선 요법, 엑스레이 이미징, 핵 이미징, SPECT, 전자 현미경 및 광선 추적 방법에 사용되는 몬테카를로 방법 또는 다른 시뮬레이션 툴과 같은 시뮬레이션 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, ART에 기초한 결정론적 접근이 이용될 수 있다. 몬테카를로 방법과 결정론적 방법을 모두 결합하여 재구성 방법을 만들 수 있다. 엑스레이 방사 위치의 이동 및 엑스레이 측정을 수행할 수 있고, 미지의 복셀이 복셀의 감쇠 범위에 기초한 정의에 따라 1 또는 0 중 하나인 다수의 선형 방정식에 기초하여 미지의 복셀을 해결할 수 있다. 예를 들어, 뼈에 1의 값을 할당하고 연조직에 0의 값을 부여할 수 있다. 이것은 투과성과 동일하다.
검출기는 ROI의 2D 투영 이미지를 측정한다. 동일한 ROI가 대응하는 검출기의 중심축에 대한 다양한 엑스레이 방출 위치에서 측정된다. 검출기의 중심축에 대한 엑스레이 방출 위치의 전체적인 움직임은 엑스레이 콘 빔, 엑스레이 방출 위치, ROI 및 검출기에 의해 정의된 중심축의 제1 위치로부터 10도 미만, 5도 미만, 2도 미만, 또는 1도 미만 이격될 수 있다. 복셀의 감쇠 계수 값은 ART 또는 ART의 파생물 및/또는 대체 시뮬레이션 방법을 사용하여 각각이 임계값 위 또는 아래의 감쇠 값을 나타내는 1 또는 0의 값을 갖도록 해결될 수 있다. 임계값은 뼈 및 연조직과 같은 두 물질을 분리하는 특정 감쇠 계수 값으로 설정되거나, 또는 배경 조직의 것과 조영제를 분리할 수 있다. 이 프로세스는 시뮬레이션 된 투영 측정값이 실제 투영 측정값과 수렴할 때까지 임계값 조정을 계속해서 반복할 수 있다.
종래의 CT 이미지 및 토모신서시스, c-암 또는 O-링의 재구성, 및 재구성 방법의 파생물은 획득된 이미지로부터 재구성하기 위해 전술한 투영 기하학과 함께 사용될 수 있다. 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법과 종래의 CT 간의 차이, 및 다른 엑스레이 이미징 다차원 이미징은 다음을 포함할 수 있다:
공간 기하학 행렬 또는 구성에서 투영 기하학의 변환 및/또는 계산. 종래의 CT와 같은 기술은 일반적으로 더 복잡한 모양을 가지고 있다.
재구성을 위한 반복 알고리즘은 종래의 CT와 같은 기술에서 잡음이 많은 기하학적 인공물을 가질 수 있다.
투영된 이미지는 종래의 CT와 같은 기술에서의 산란으로 인해 노이즈가 많으므로, 각 복셀의 초기 추정 감쇠 계수 값으로 인해 재구성 시간을 연장시킨다.
특정의 일반적으로 받아들여지는 알고리즘은, 일부 알고리즘이 큰 각도의 회전 투영 기하학을 위한 것이기 때문에, 종래의 CT와 같은 기술에서는 사용되지 않을 수 있다.
엑스레이 방출 위치는 xy 평면 내에서 이동할 수 있으며, 소스로부터 검출기까지의 거리, 및 소스의 ROI 및 검출기에 대한 상대적인 평면 위치가 거의 동일하거나 동일해진다. 그 결과, 기하학적 행렬은 이 움직임을 설명하기 위해 변경된다. 세 개의 변수로 벡터 표현식을 얻을 수 있다. 처음 두 개는 x 및 y 방향의 움직임을 설명한다. 세 번째 변수는 z축에서의 엑스레이 방출 위치의 움직임과 관련이 있을 수 있다.
일부 경우에, "제2" 또는 "제3" 소스로 표시된 보다 많은 엑스레이 소스가 제1 소스와 동일한 공간 위치에서 동일한 VOI를 측정하는데 사용될 수 있다. 제2 소스를 이동하여 제1 광원과 동일한 위치에서 VOI의 이미지를 투영하는 경우, 예를 들어, 제2 소스가 상이한 에너지 레벨의 엑스레이 빔을 방출하는 경우, 토모그래피의 재구성은 다수의 에너지 측정을 갖는 투영 이미지의 두 번째 세트를 사용하여 수행할 수 있고, 따라서 각 복셀의 감쇠 계수의 보다 정확한 도출 및/또는 적은 반복이 필요하다.
종래의 스펙트럼 CT와 같은 기술과 유사한 소스 및 검출기 쌍을 사용하는 스펙트럼 엑스레이 이미징 시스템의 경우, 선량 및 방사선 노출은 시뮬레이션 방법에 의해 획득될 수 있다.
각 복셀의 감쇠 계수 상수 및/또는 각 복셀의 감쇠는 시뮬레이션 툴로부터 획득된 그 값에 기초한 실제 가중치로 인해 수정될 수 있다. 복셀이 있는 ROI의 층에 따라 각 복셀의 가중치를 원래 값과 결합하면 변경된 감쇠 계수 또는 감쇠 값 X가 생성될 수 있다. 그러나 이러한 값 X는 감쇠 값 또는 감쇠 계수 상수의 함수이다.
각 에너지에서 이러한 복셀 값이 결정될 수 있다. 이 정보는 ROI의 볼륨을 세분화하고, 밀도와 두께를 결정하고, 미지의 것을 특성화하고, 각 물질과 복합물질을 식별하고 시각화하는 데 사용할 수 있다.
재구성 모델의 일 예는 ART 및 그 파생물에 기초한 재구성 방법, 또는 몬테카를로 시뮬레이션 방법, 또는 둘 모두의 조합을 사용하는 것이다. 이 예에는 모델에 따라 데이터를 정보 및 잡음으로 분해하기 위해 로컬 신호 대 잡음비 분석을 수행하는 통계 모델링이 포함되어 있다. 이 경우, 산란 간섭이 1차측의 5% 미만 또는 1% 미만으로 제거되기 때문에, 본 개시와 같이 종래의 CT와 비교하여, 데이터는 산란 노이즈를 포함하지 않을 수 있다. 따라서, 산란 제거 방법이 1차 엑스레이의 1%를 초과하는 것으로 추정되는 경우, 산란을 고려할 수 있다. 그러나 동적 범위에 영향을 미치는 산란의 기여로 인해 1차 엑스레이 측정 신호 대 잡음비가 떨어지기 때문에 이 단계가 경우에 따라 필요할 수 있다.
산란과는 다른 유형의 노이즈가 있을 수 있다. 산란 이외의 노이즈를 제거하기 위해 이미지 획득 후 재구성 처리가 필요할 수 있다.
경우에 따라, 측정된 산란값을 사용하여 시뮬레이션된 산란값을 대체하여 정보 또는 예상되는 투영된 이미지를 추출할 수 있다. 어떤 경우에는, 도출된 투영 이미지의 산란의 부족 및 재료의 분해로 인해, 재구성은 보정을 위한 반복 프로세스를 필요로 하지 않을 수 있다. 조정은 케이스 바이 케이스로 할 수 있다.
재구성 방법은 엑스레이 투영 시뮬레이션 및 모델링을 수행하는 데 사용되는 시뮬레이션 방법 또는 몬테카를로 시뮬레이션을 포함할 수 있는데, 이는 일부 예에서 감쇠값 범위에 대해 복셀 값을 0 또는 1로 설정하는 것과 조합될 수 있고, 각 복셀 유닛의 값을 각각 검출기에서 측정된 값과 상관시킬 수 있다.
공간적 및 시간적 빔 프로파일이 모니터링될 수 있다.
각 복셀 Vxyz에는 설정된 수의 서브유닛이 포함될 수 있다.
각 서브유닛(Sub)은 특정 치수일 수 있다. 관심 볼륨 또는 관심 영역 내의 각 복셀은, 예를 들어, 검출기 및/또는 특정 픽셀 또는 픽셀들 또는 측정 영역(검출기 또는 임의의 참조 및/또는 임의의 공간 참조 및/또는 이미징 또는 측정된 피사체의 일부 또는 전체에 수직인 하나 이상의 픽셀, 및/또는 엑스레이 소스 및/또는 엑스레이 소스의 중심축을 포함함)까지의 거리 및/또는 적어도 하나의 축의 공간 좌표에 의해 정량적으로 설명될 수 있는 공간 관계 또는 위치가 있다. 각 복셀의 이러한 정량적 관계는 복셀을 정의하는 파라미터들중 하나일 수 있다. 복셀은 조성에 기초한 엑스레이 측정값을 가질 수 있다. 각 복셀의 조성 및 그 주위에 있는 것에 대한 그 공간적 위치는 검출기, 이미징된 피사체의 해부학적 마커 또는 이미징된 피사체 또는 외부 참조 객체(때로는, 검출기일 수 있음) 또는 소스 또는 추상 객체(엑스레이 방출 위치 또는 검출기 및/또는 이미징된 객체의 일부 또는 전체에 의해 정의되는 중심축 등)를 포함할 수 있다.
일 예에서, 엑스레이 방출 위치가 x축 또는 y축 또는 z축, 또는 공간적으로 6d, 또는 시간적 마커를 포함하는 7d 위치로 이동할 때, 특정 복셀(Vxyz)은 이동하지 않을 수 있다. 단, 엑스레이 방출 위치의 중심축이 움직이는 경우가 있다. 특정 Vx,y,z에 대응하는 검출기의 픽셀 또는 영역은 동일하거나 상이할 수 있다.
특정 공간 위치의 복셀 또는 복셀의 일부와, 엑스레이 방출 위치가 이동할 때 이러한 복셀 또는 복셀의 일부를 통과하는 엑스레이 신호를 측정하는 검출기 상의 대응하는 픽셀 또는 픽셀 영역이 기록되고 추적된다. 복셀의 부분은 복셀의 백분율로 설명될 수 있다. 복셀의 부분은 다수의 서브유닛에 의해 설명될 수 있고, 픽셀 또는 검출기 영역의 측정에 기여할 수 있는 부분에 포함될 수 있다. 예를 들어, 복셀(Vxyz)에 100 Sub, 또는 100 lum 서브유닛이 있는 경우, 복셀의 일부에 64 서브유닛 또는 10 서브유닛이 포함될 수 있고, 이는 복셀의 공간 위치, 엑스레이 방출 위치 및 측정을 수행하는 검출기의 영역에 의해 정의되는 엑스레이 조명 경로에 의해 결정되는 검출기의 픽셀 또는 영역에서의 측정에 기여할 수 있다.
특정 복셀(Vxyz)의 전자기 측정 및/또는 다른 물리적 또는 화학적 특성 또는 측정 또는 시뮬레이션된 특성은 검출기의 픽셀의 측정 및 공간적 관계와 상관된다. 데이터는 정량적 이미징, 정성적 이미징, 재료 분해 및/또는 재구성 방법(다차원 이미징 또는 토모그래피 또는 토모신서시스를 위한 재구성 방법)과 같은 분석을 위한 데이터의 일부로서 사용된다.
관심 볼륨 또는 관심 볼륨(VOI) 내의 복셀 또는 VOI와 그 경계를 포함하는 관심 영역은, 예를 들어, 위치 a, b, c, d에서의 모서리들과의 경계로 설명된 단면에서 엑스레이 조명 경로 및 검출기 측정 영역에 의해 설명될 수 있다. 경계의 공간 형상은 대칭이거나 그렇지 않을 수 있다. 예를 들어, b에서 소스에 가장 가까운 최상층의 C까지의 거리로 설명되는 치수는 검출기에 가장 가까운 최하층 치수의 일부를 나타내는 ad보다 작을 수 있다.
재구성의 예 - 볼륨 데이터의 3D 구축.
엑스레이 빔은 원추형이기 때문에, 엑스레이 소스에 가장 가까운 관심 영역은 검출기에 가장 가까운 관심 영역보다 작을 수 있다. 또는 엑스레이 소스에 가장 가까운 관심 영역에서 복셀 또는 복셀들을 조명하는 엑스레이는 측정 시 검출기의 더 넓은 영역에 투영될 수 있다.
예를 들어, 관심 영역 ROItotal(x, y)은 소스에 가장 가까운 피사체의 표면으로부터 검출기에 가장 가까운 피사체의 표면까지 연장되는 볼륨을 포함할 수 있다.
도 19 및 20에 도시된 바와 같이, ROItotal(x, y) = R1 +R2 +....Rp, 여기서, 각 R은 엑스레이 투영 경로를 따르는 관심 영역 내의 별개의 층이다. 예를 들어, z를 따르는 깊이가 20cm이고 복셀의 해상도를 Z를 따라 해결해야 하고 Xz가 200um이면, 1000개의 데이터 포인트 또는 복셀의 미지의 층을 해결해야 한다.
예를 들어, 소스로부터 검출기까지의 거리(SID)가 1미터이고 엑스레이 소스에 가장 가까운 관심 영역 R1이 32cm이고 ROI R1 하류 관심 영역(Rn)이 40cm일 경우, R1으로부터 모든 관심 영역을 캡처하기 위해 검출기 영역은 적어도 40cm일 수 있다. R2의 경우, R1 바로 하류의 관심층 영역은 R1과 유사할 수 있지만, 약간 클 수 있으며(예를 들어, 경우에 따라 무시할 수 있는 1.00004×rl), Rp는 약간 크다. 여기서, 관심 영역이 1000층인 경우(각 층은 두께 또는 해상도가 동일함) p는 1000이다.
도 19에 도시된 일 예에서, 엑스레이 콘 빔 각도 a=ArcTan(20cm/100cm)= 0.1974.
각 축을 따라, 각 픽셀이 200㎛인 경우, 관심 영역의 마지막 층에서는 검출기 상에서 20cm/200㎛=1000 픽셀, 또는 검출기에 가장 가까운 관심 영역의 층 내에는 1000복셀이 존재한다. 검출기 픽셀의 영역 사이즈(xy)는 약 200um× 200um=40,000um2이다.
관심 영역의 최하층 Rp과 엑스레이 소스에 가장 가까운 관심 영역의 최상층에서의 x 방향의 치수 사이즈의 비는 다음과 같다.
Ratio 1=16cm:20cm=0.8/1
엑스레이 소스에 가장 가까운 관심 영역의 최상층 R1의 xy차원의 면적 사이즈와 최하층 Rp의 면적의 비는 다음과 같다.
Ratio a=0.82:12=0.64:1
이 예에서는, 도 19에 도시 된 바와 같이, 관심 영역의 마지막 층의 복셀에 대한 최상층의 복셀의 면적 사이즈 비율은 관심 영역의 최하층 복셀 크기의 약 0.64이다. 예를 들어, 엑스레이 빔이 최상층의 64개의 인접한 복셀을 통과할 경우, 콘 빔의 특성으로 인해 관심 영역을 통과할 때 동일한 빔 경로가 확대되고, 검출기 의 약 100픽셀의 면적 영역에 투영된다. 동일한 빔 경로에 의해 조명되는 관심 영역의 z방향을 따른 최하층은 약 100 복셀이다.
이 예에서는, 0.64×M1000=1이다. 여기서 M은 관심 영역 내의 층으로부터 이에 인접하고 그 상부에 있는 층까지의 배율이다. (M-1)은 매우 작을 수 있으므로, z를 따라 인접한 층은 거의 동일할 수 있다. 그러나 관심 영역의 최상층과 최하층 사이에 있으면 배율이 훨씬 커진다.
도 20에서, 최상층의 xy 방향에서의 복셀의 상대적인 사이즈 또는 엑스레이 소스에 가장 가까운 z를 따른 제1 층의 상대적인 사이즈 대 최하층[검출기의 약 하나의 픽셀에 신호를 생성하는 동일한 투영 엑스레이 빔에 대해서 관심 영역의 z방향을 따르는 p번째 층(Rp)]의 상대적인 사이즈는 0.64:1입니다.
Rl...R2에서의 상이한 복셀들로부터 복셀들을 상관시키는 하나 이상의 방법이 있다.
예를 들어, R1 내의 각 복셀(Rfl)이 서로 인접한 64개의 상이한 2차 복셀 유닛(R)으로 구성된다고 가정하면, Rp, Rfp 내의 각 복셀은 약 100개의 상이한 2차 복셀 유닛(Rs)을 포함할 수 있다. 하나의 복셀 Rfl 내의 모든 Rs에 의한 엑스레이 빔의 감쇠 값의 합계, 이에 대응하여, 동일한 입력 엑스레이 빔에 의해 조명된 Rp의 복셀(Rfp) 내의 Rs를 통과하는 엑스레이 빔의 감쇠의 합계, 및 Rfl과 Rpl 사이의 임의의 복셀은 엑스레이 출력의 최종 신호 레벨에 기여할 수 있다. 엑스레이 출력은 사이즈가 약 1픽셀 피치인 Rfp 바로 아래의 검출기 영역 d(x, y)에 의해 투영되고 측정된다. 경우에 따라, Rfl을 통과하는 엑스레이 투영의 중심은 픽셀의 활성 중심일 수 있는 검출기 영역의 중심에 도달할 것이다.
일부 경우에, 2차 복셀 유닛 각각은 더 작은 복셀 유닛인 Rt 또는 Rq로 더 분할될 수 있다.
각각의 2차 복셀은 번호가 매겨질 수 있거나, 또는 그것과 연관된 식별자를 가지므로, 소스, R1...Rp 내의 복셀, 및 다른 2차 복셀에 대한 관계 및 위치를 지정할 수 있다.
각 층의 미지의 복셀(Rf)을 해결하는 경우, 하나 또는 복수의 2차 복셀의 조합 또는 Rf 복셀의 세그먼트를 해결할 수 있고, 경우에 따라서는 이들 각각 또는 전부를 사용하여 하나 이상의 관심 영역 층에서 완전한 개별 RF를 도출하기 위한 인접 영역 또는 인접 관심 영역내의 2차 복셀과 조합될 수 있다.
다차원 이미지 재구성의 다른 예는 검출기에 가장 가까운 최대 복셀 또는 하나의 검출기 피치를 복셀 유닛으로 가정할 수 있다. 소스에 가까운 관심 영역의 복셀은 복셀 유닛의 일부일 수 있다. Rfl=0.64Rfp와 같은 세그먼트화 된 복셀 지정을 사용할 수 있다.
각각의 검출기 픽셀은 관심 영역의 각 층의 복셀을 통과하는 엑스레이 입력 빔의 결과로서 엑스레이 신호를 측정할 수 있다. 2차 복셀 또는 제1 복셀의 xy 위치는 xy 좌표값을 가질 수 있는 검출기 픽셀과 특정 엑스레이 투영 경로에 대응하는 엑스레이 측정값 또는 X선 측정값들과 상관될 수 있다.
경우에 따라, z를 따르는 관심층 영역이 복셀(RF)인지를 지정하는 제3 값이 있을 수 있다.
따라서, 도 20에 도시된 바와 같이, 해결된 각 Rf는 3축 좌표(X, Y, Z)로 기술될 수 있다. 그러나, x, y 값은 검출기에 대한 실제 공간 위치와 동일하지 않을 수 있지만, 관심 영역의 최상층(R1)의 복셀 사이즈(Rf) 또는 관심 영역의 최하층 의 복셀 사이즈(Rp)와 비교하여 확대율 또는 축소율 M을 고려하여 조정되었다.
대안으로 또는 추가적으로, 관심 영역 내의 각 복셀의 RF는 또한 실제 공간 좌표로 표현될 수 있다. 데이터베이스 C는 각각의 복셀과 그 복셀이 배치되는 관심 영역 층 내의 인접한 복셀 사이의 관계, 및 그 복셀이 존재하는 장소 이외의 관심 영역 층 내의 복셀에 대한 상대적인 관계를 포함할 수 있다. 각 층으로부터의 복셀(RF) 각각은 다른 층의 복셀과 상관될 수 있다.
엑스레이 방출 위치 특정 또는 엑스레이 소스가 이동할 때, 데이터베이스 C는 관심 영역의 복셀들 사이의 새로운 관계들의 세트를 상관시킬 것이다.
각각의 복셀(Rf 또는 Rs)은 감쇠 계수일 수 있는 값, 또는 각각의 파장 또는 에너지 레벨과 관련된 감쇠 계수 및 복셀 사이즈에 기초한 값을 가질 수 있다. 그리고 값 또는 값의 세트 또는 범위 값을 하나 이상의 시뮬레이션된 매터(matter) 또는 조성 복셀의 하나 이상의 합성 매터, 하나 이상의 재료, 물질 또는 성분과 정량적으로 및 결정론적으로 또는 통계적으로 관련시키는 다른 참조 데이터베이스가 존재할 수 있다.
경우에 따라 엑스레이 소스가 한 방향으로(예를 들어, x, y, z로 픽셀 당 선형으로) 이동할 수 있거나, 또는 엑스레이 소스가 매회 피사체를 가로지르는 다양한 엑스레이 투영 경로가 도입된 각도가 있는 형태의 공간으로 이동할 수 있다. 본 명세서에 개시된 시스템은 동시에 도입된 새로운 미지의 양을 줄이거나, 또는 적어도 가능한 한 많은 투영 경로 내의 미지의 복셀 수를 줄일 수 있다. 이러한 투영 기반 기하학 계산은 3D 이미지를 재구성하는 데 사용될 수 있다.
각 엑스레이 소스의 움직임 또는 엑스레이 조향각에서 검출기에 도달하고 동시에 측정할 수 있는 엑스레이 조사 경로의 새로운 세트를 포함하는 새로운 투영선이 있는 한, 이동의 각 단계에서 도입된 미지수, 또는 3D 이미징 프로세스 전체에 도입된 미지의 복셀의 총수는 종래의 방법에 의한 평판 검출기를 사용한 3D 이미징에 도입된 것과 비교하여 감소 및/또는 최소화될 수 있다.
따라서, 다차원 및 3D 이미징, 또는 시간 기반 3d 및/또는 6D 이미징, 및 추적을 위한 이미징 동안 도입되는 미지수의 복셀이 감소 및/또는 최소화되는 경우, 엑스레이 신호를 측정하는 방법은 도입되는 방사선이 적을 것입니다. 방사선량의 감소는 관심 영역의 정의된 치수의 특정 복셀에만 방사선량을 적용하고, 및/또는 관심 영역에 대한 방사선의 총 선량, 및/또는 관심 영역에 근접하거나 인접하게 복셀 또는 영역으로 방사선량을 감소시킴으로써 달성될 수 있다.
방사선량은 이미징될 관심 영역 또는 관심 성분, 또는 단일 또는 복수의 에너지 엑스레이 이미징 또는 다른 모달리티에 의해, 또는 다른 전자기 측정 방법(초고속 펄스를 사용하거나, 스티어링 메카니즘, 확장 메카니즘, 축소 메커니즘을 사용하는 등의 시간 기반일 수 있는)에 의해, 또는 간섭계 기반 기술에 의해 추가로 조사되거나 재구성될 다차원을 정의함으로써 감소될 수 있다. 하나 이상의 관심 영역을 정의하는 프로세스 및/또는 이미징될 피사체의 영역을 삭제하는 프로세스(시간 영역, 주파수 영역 및 공간 영역에 관심이 없기 때문에 엑스레이 또는 기타 모달리티에 의해 조사될 관심 영역을 결정하는 프로세스)는 반복적이나 그리고/또는 반복될 수 있다. 각 측정 후, 이전 측정 및/또는 과거 측정의 일부 또는 전부에서 획득된 데이터, 및 화학 기반 및/또는 개인 게노믹스 기반 및/또는 면역 프로파일 기반 및/또는 환경 기반 및/또는 통계 기반의 모든 관련 데이터는 다음에 어디에서 이미징 또는 측정할지를 결정하기 위해 분석을 고려할 수 있다.
관심 영역의 선택은 사용자에 의해 수행되거나 또는 사전 프로그래밍 된 디지털 프로세스 또는 AI 훈련된 알고리즘 또는 AI 구동 또는 딥 뉴럴 네트워크 학습 또는 훈련 프로세스로부터의 소프트웨어를 갖춘 마이크로프로세서에 의해 이루어질 수 있다. 자연계의 엑스레이 측정은 점 측정, 선형 측정, 2D 측정 또는 2D 치수 이상의 측정이 될 수 있다.
복셀 내의 물질 또는 복합 물질의 밀도 및/또는 특성, 하나 이상의 에너지 레벨에서의 측정에 대응하는 측정값 및/또는 보간값에 기초하여, 관심 영역 또는 피사체의 각 복셀 내의 관련 복셀 또는 하나 이상의 서브 복셀 유닛마다 데이터베이스를 구축할 수 있다.
관심 영역과 관련된 다양한 밀도의 복셀 치수 또는 서브 복셀 치수에서 물질 또는 복합 물질의 다양한 에너지 레벨에서의 보간 플롯은 다양한 관련 에너지 레벨에서 둘 이상의 밀도 값을 갖는 물질 또는 복합 물질에 대한 다수의 측정을 수행하여 생성된다.
엑스레이 측정 결과는 VOI의 선택된 영역을 훈련 또는 식별 또는 진단 또는 예측하기 위한 파라미터 중 하나로서 AI 또는 딥 머신러닝에 사용될 수 있다. VOI는 종양, 조직, 기관 또는 수술 도구일 수 있다.
재료 분해는 이미지 프로세스의 요건에 기초하여, 또는 진단 또는 예후의 요건, 또는 결과의 예측, 또는 치료 또는 요법의 계획 또는 모니터링에 기초하여 반복적일 수 있다.
재료 분해는 각 파라미터의 범위 내의 측정치를 포함하는 데이터베이스에 기초할 수 있다. 예를 들어, 연조직의 경우 특정 에너지로 측정할 때 적용될 수 있는 값의 범위가 있다.
관심 영역이 결정되면, 엑스레이 소스 또는 방출 위치를 이동 또는 정지시킬 수 있고, 콜리메이터 또는 애노드 표적 또는 엑스레이 빔을 조작하여 ROI를 포함하는 시야만을 조명할 수 있다. 엑스레이 소스 또는 방출 위치가 기계적 또는 전동 포지셔너(positioner)에 의해, 또는 경우에 따라 전자기 조향 메커니즘을 포함할 수 있는 디플렉터에 의해 이동될 때, 엑스레이 방출 위치는 엑스레이 방출 영역의 중심축 및/또는 ROI의 중심축 또는 중심 영역 바로 위에 있을 수 있다.
포인트, ID 치수 또는 2D 치수의 검출기로부터의 측정으로부터 3D 이미지를 재구성하기 위해, 다음의 요인이 고려될 수 있다:
에너지 분해 이미징 시스템은 2개 이상의 광자 에너지 레벨에서 객체를 조사한다. 일반적인 이미징 시스템에서, q가 입사 광자의 수이며, f가 정규화된 입사 에너지 스펙트럼이며, r이 검출기의 응답 함수인 경우, 검출기 요소에 투영된 신호는 WE{El. . . En}의 에너지 레벨에 있다. 객체를 구성하는 재료의 선형 감쇠 계수와 적분 두께는 m과 t로 표시된다(Lambert-Beers law에 따른 감쇠). 스펙트럼 정보를 얻는 두 가지 가능한 방법은 q x f에 따라 달라지거나, 또는 W-특정 r을 갖는 것이며, 여기에서는 각각 발생률 기반 방법과 검출 기반 방법으로 표시된다.
엑스레이 방출 위치로부터 오는 엑스레이 조사 경로 또는 칼럼(column)에 대응하는 검출기의 각 픽셀 또는 검출 영역을 고려하여, 감쇠 기반 선형 방정식이 구성되는 경우, 예를 들어,
XI + X2 + X3.... Xp = DQ or n Q
각 XI, , , , Xn은 VOI의 각각의 대응 Xc 계층의 엑스레이를 감쇠시키는 VOI의 볼륨이다. 각 층의 각 엑스레이 감쇠 볼륨은 엑스레이 방출 위치에 가장 가까운 상류층에 비해 확대율을 가질 수 있고, 따라서 볼륨의 사이즈를 나타내는 서브유닛의 개수도 확대율을 가질 수 있다. 그리고 각 층에는 검출기의 영역에 투영되고 투영 경로에서 각 복셀의 미지의 값을 해결하기 위해 선형 방정식 중 하나를 구축하는 데 사용되는 측정 신호를 생성하는 엑스레이 빔의 감쇠에 기여하는 VOI의 동일층에 있는 특정 공간 위치를 갖는 하나 이상의 복셀의 서브복셀이 존재할 수 있다.
각각의 XI는, 다수의 서브유닛으로 표현되는 경우, 통과하는 다수의 입사 광자를 가질 수 있다. 또한, 콘 빔의 특성상, 엑스레이 빔이 하류로 이동하여 검출기에 도달함에 따라 각 층을 통과하는 광자의 유입 또는 밀도가 감소할 것으로 예상된다. 그러므로, 일부 경우에, 엑스레이 빔 경로의 ROI의 각 층에서 각 복셀에 의한 감쇠에 대한 기여의 표현에 배율이 고려되기 때문에 상류 ROI 계층과 비교할 때 ROI 계층의 광자 밀도 또는 하류 유입이 감소할 것으로 예상된다.
따라서, 다음과 같이 표현될 수 있다.
여기서, 1/M은 동일 부피의 복셀을 통과하는 감소 된 입사 광자를 지칭할 수 있다. 1/M이 각 복셀 층에서 동일하면 또한 각 감쇠 유닛(X2)의 볼륨을 사용하여 각 복셀을 설명할 수 있거나, 또는 복셀의 일부는 각각의 검출 영역 또는 픽셀에 대응하는 엑스레이 빔 경로에서 서브유닛의 비례수로 표현될 수 있는 복셀의 일부또는 복셀의 전체 단위일 수 있다. 예를 들어, XI의 볼륨 사이즈는 (0.64) 복셀(xl, yl, zl)이고, Xp의 볼륨 사이즈는 (1x복셀(xp, yp, zp))일 수 있다.
재구성 고려에 대한 다른 예
3D 이미징에서, 관심 영역의 상면 영역은 피사체 내의 관심 영역을 통과하는 엑스레이를 측정하는 검출기의 영역과 다를 수 있다.
예를 들어, 한쪽 상면 치수는 16cm일 수 있는 반면, 검출기의 최소 활성 영역은 관심 영역의 상면 영역 전체를 조명하는 엑스레이를 포착하는 20cm일 수 있다.
관심 영역의 깊이를 따라 1000개의 복셀 포인트가 있는 경우(예를 들어, 깊이가 20cm인 경우), 예를 들어, 검출기의 픽셀 피치의 64인, 상면의 픽셀 피치보다 작은 영역 또는 복셀을 통과하고 감쇠되는 엑스레이는 검출기에 도달할 때 전체 픽셀을 차지할 것이다. VI가 0.64이면 관심 영역이 상면에서 16cm이고 검출기에 도달하면 20cm이면 V1000은 1이다.
엑스레이 소스가 제1 위치로부터 정확히 1픽셀 피치 떨어진 새로운 위치로 이동할 때, 배율에 맞게 조정된 사이즈를 갖는 관심 영역을 통과하는 엑스레이는 검출기의 대응하는 픽셀에 바르고 완전하게 도달할 수 있다.
1000개의 데이터 포인트가 존재하는 경우, 검출기에 수직인 축 내의 인접한 각 복셀에 배율을 곱하여 복셀을 통과하는 엑스레이가 투영된 엑스레이 빔을 수신하기 위해 약간 커질 수 있고, 따라서 관심 영역에 대해 빔으로 인코딩된 정보는 약간 확대된다.
엑스레이 방출 위치가 이동하는 xy 2D 평면은 검출기에 평행할 수도 있고 아닐 수도 있다.
고해상도 3D를 구축하기 전에 저해상도 3D 이미지를 촬영하는 경우, 저해상도 3D를 형성하기 위해 엑스레이가 방출되는 2D 평면상의 공간 위치는 고해상도 3D를 형성하는 데 사용되는 공간 위치 중 하나가 될 수 있다. 이전에 촬영한 이미지는 고해상도로 완전한 3D를 구축하는 데 필요한 많은 이미지 중 하나로 사용할 수 있으므로 특정 엑스레이 복사 위치에서 이미징을 반복하지 않아도 된다.
다양한 구현은 관심 영역에서 미지의 복셀 값의 3D 이미지 재구성 및 도출을 달성할 수 있다. 다음은 단계의 다양한 조합의 비제한적인 예이다.
1단계:
엑스레이 콘 빔의 중심축 또는 엑스레이 소스 아래의 중심축 라인, 및 엑스레이가 피사체의 관심 영역을 통과하여 생성된 중심축 신호를 수신하는 검출기 상의 픽셀 또는 픽셀 영역을 결정한다.
엑스레이 소스 및 검출기에 대한 관심 영역의 상대 위치, 및 검출기 및/또는 중심축 및/또는 엑스레이 소스에 대한 관심 영역 내의 복셀들의 공간 상대 위치를 기록한다.
단계 2: 빔 입자 스토퍼 또는 빔 입자 스토퍼 아래의 그림자에 의해 배향을 결정한다.
예를 들어, 빔 입자 스토퍼 플레이트(100)와 엑스레이 소스 사이에 이미징할 피사체를 배치하기 전에, 빔 입자 스토퍼 플레이트만을 제자리에 놓은 상태에서 엑스레이가 촬영된다. 일부 경우에, 빔 입자 스토퍼 플레이트가 xy 평면으로 이동하고 두 개의 빔 입자 스토퍼의 중간 지점이 미리 빔 입자 스토퍼 플레이트 상에 존재하는 위치에 각 빔 입자 스토퍼가 배치된 경우와 같은 하나 이상의 공간 위치에 빔 입자 스토퍼 플레이트가 배치된 상태에서 엑스레이가 촬영된다. 빔 입자 스토퍼 플레이트의 공간적 위치는 빔 스토퍼 플레이트가 피사체와 검출기 사이에 배치되는 포지셔너의 위치에 의해서도 알 수 있다. 빔 입자 플레이트의 치수와 빔 입자 스토퍼의 정확한 조성 및 분포를 알 수 있으므로, 빔 입자 스토퍼의 각 위치를 도출할 수 있다. 빔 입자 스토퍼의 그림자 위치에서 상당히 감소된 엑스레이 측정에 기초하여, 피사체가 빔 입자 스토퍼 플레이트와 엑스레이 소스 사이에 놓일 때, 그림자의 위치를 결정할 수 있다. 그리고, 이러한 위치 또는 위치들의 세트는, 피사체가 제자리에 없는 경우, 1차 엑스레이의 부족으로 인해 엑스레이 측정이 최소인 픽셀의 위치와 비교될 수 있고, 따라서 엑스레이 소스의 위치가 특정될 수 있다. 엑스레이 소스의 중심축 및 이에 대응하는 픽셀의 위치를 획득할 수 있다.
또한 저해상도 산란 이미지를 도출하기 위해 산란 전용 픽셀의 위치를 도출한다.
엑스레이 소스의 중심축을 결정하기 위해, 예를 들어, 하나의 엑스레이 측정은 빔 입자 스토퍼 플레이트(100)의 피사체 없이 수행될 수 있다. 각각의 빔 입자 스토퍼의 위치 및/또는 사이즈 또는 치수 또는 두께를 결정할 수 있다. 그리고, 엑스레이 소스가 입자 빔 입자 스토퍼 바로 위에 있는 경우, 빔 입자 스토퍼의 경로를 직접 따르는 픽셀 또는 픽셀 영역의 위치를 결정할 수 있다. 엑스레이 소스 또는 엑스레이 방출 위치가 이동하기 때문에, 각 빔 입자 스토퍼의 그림자가 그 위치를 변경할 수 있다. 방사상 중심축은 그림자 위치로부터 도출되거나 합성된 동심원에 의해 형성된 방사상 맵의 중심으로서 결정될 수 있다.
엑스레이 방출 위치의 방향 및/또는 정확한 공간 위치는 후방 검출기 또는 외부 장치에서 1차 엑스레이를 수신하기 위한 엑스레이의 초점과 정렬되는 빔 선택기의 방향에 의해 결정될 수 있다. 외부 장치는 엑스레이 소스에 대한 형상 및/또는 방향을 감지하고, ROI 또는 VOI의 두께, VOI의 상대적인 공간 위치 및 형상, VOI를 통과하는 엑스레이 소스의 중심축 선의 위치, 및 검출기와 검출기의 각 픽셀과 관련한 VOI 및 VOI 내의 각 복셀의 상대적인 공간 위치에 대한 엑스레이 소스의 거리를 결정한다.
장치는 VOI를 이미징하는데 필요한 두께 또는 노출, 또는 VOI의 형상을 결정할 수 있고, 거리를 감지하기 위한 비행 시간 센서와 같은 광학 센서일 수 있다. 장치는 소스로부터 소스에 가장 가까운 관심 영역의 표면까지의 거리, 또는 소스로부터 검출기까지의 거리, 또는 관심 영역 및 관련 위치의 3D 형상, 또는 검출기 및/또는 엑스레이 소스 및 이에 따른 엑스레이 방출 위치까지의 거리를 결정할 수 있다.
장치는 조정 가능한 크기의 조명 개구를 갖는 엑스레이 튜브 또는 콜리메이터에 부착될 수 있거나, 엑스레이 튜브를 이동시키는 이동 장치, 또는 검출기, 또는 장치는 검출기(22) 또는 엑스레이 소스(12)로부터 분리된 공간 위치에 설치될 수 있다.
VOI의 영상화에 필요한 두께 또는 노출, 또는 VOI의 형상을 결정할 때 측정하기 위한 장치는 상대 거리 및 공간 위치 및 관심 부피 또는 이미징된 피사체의 공간 위치 및 형상을 감지하기 위해 사용될 수 있는 라이다 또는 라이다와 같은 장치일 수 있다. VOI 또는 VOI의 형상을 이미징하는데 필요한 두께 또는 노출을 결정할 때 측정하기 위한 장치는 초음파 장치일 수 있다.
VOI의 3D 재구성에 사용되는 방법에는 다음이 포함된다:
각 복셀을 라벨링하거나 검출기에 평행 한 x, y 좌표로 각 복셀을 설명한다.
검출기에 가장 가까운 검출기 바로 위에 있는 각 복셀을 예를 들어 층 1 인 x, y, z, z로 라벨링한다. 그리고 엑스레이 방출 위치에 가장 가까운 VOI의 상부 층인 층 p에 도달할 때 까지, 관심 영역 내의 검출기로부터 보다 멀리 떨어져 있는 각 층을 순서대로 라벨링한다. 각 층은 애플리케이션 또는 3D 재구성의 현재 반복에 의해 요구되는 해상도와 동일한 또는 거의 동일한 z축을 따르는 해상도 Xc를 갖는다.
검출기에 가장 가까운 각각의 복셀은 100 또는 1000 또는 10,000 서브유닛과 같은 더 많은 서브유닛으로 더 분할될 수 있다. 이러한 서브유닛과 관심 영역 내의 또는 엑스레이 소스 또는 검출기에 대한 그것의 상대 위치는 그 공간 좌표뿐만 아니라 관심 영역 밖의 영역과 비교하여 관심 영역의 일부라는 사실에 의해 결정 및 넘버링 또는 기록될 수 있다. 새로운 복셀의 미지수가 도입되었거나 서브유닛의 미지수가 도입된 경우, 미지수는 현재 관심 영역의 일부로서 카운트되거나 그리고/또는 다양한 엑스레이 방출 위치 이전의 관심 영역 내에 없는 것으로 분류된다.
관심 영역의 최하층으로부터 검출기까지의 최단 거리 DB를 결정한다. 이는 미리 결정된 수일 수 있거나, 사용자 또는 AI에 의해 설정된 기준에 기초한 사용자 선택 또는 컴퓨터 선택에 의해 주어지거나, 또는 장치를 사용하는 측정에 의해 결정될 수 있다.
관심 영역의 최하층에서 검출기까지의 최단 거리 DB를 결정한다. 이는 미리 결정된 수일 수 있거나, 또는 사용자 또는 AI에 의해 설정된 기준에 기초한 사용자 선택 또는 컴퓨터 선택에 의해 주어지거나, 또는 장치를 사용하는 측정에 의해 결정될 수 있다.
관심 영역의 최상층으로부터 검출기까지의 거리를 결정한다. 최상층이 검출기와 평행하지 않은 경우, 최상층을 덮는 평면과 검출기 DT 사이의 거리를 결정한다.
사용자에 의해 또는 DT_DB를 차감함으로써 관심 영역의 두께(TR)를 결정한다.
두께를 복셀 단위로 분할하고, 각 복셀은 x, y 및 z로 설명된다. z의 각 유닛의 치수는 z 방향의 원하는 해상도이다.
관심 영역의 상부 면의 x, y 및 z 공간에서 관심 영역의 가장 바깥쪽 가장자리에서 복셀 VTO의 위치를 결정한다. 그리고 x 좌표와 y 좌표의 관심 영역의 가장 바깥쪽 층으로부터의 엑스레이 경로와 검출기의 해당 픽셀 및/또는 관심 영역의 최하위 층에 해당하는 복셀 VBO를 결정한다. 복셀 및 복셀의 서브유닛이 서로 공간적으로 결정될 수 있도록, 각 서브유닛을 나타내고 그리고/또는 각 복셀을 나타낸다. 최하층의 복셀 서브유닛은 관심 영역의 최상층의 각 복셀보다 더 많은 서브유닛을 가질 수 있다. 2D 또는 3D의 각 서브유닛의 치수는 서로 동등할 수 있다.
관심 영역에 상층 및 하층보다 많이 있고, 그리고/또는 관심 영역에 2개 이상의 층 또는 복셀 층이 있는 예에서, 각 층의 각 복셀은 각 복셀이 검출기의 대응하는 픽셀 상의 신호 레벨에 기여하는 상이한 층 내의 대응하는 복셀과 비교하여 동일한 사이즈가 아닐 수 있다. 일 예에서, 각 복셀 내의 서브 유닛의 수는 VBO와 VTO 사이의 각 층의 검출기 상의 각 픽셀에 대응하여 결정된다.
일 예에서, 복셀 및/또는 서브 유닛의 사이즈, 및/또는 복셀 내의 서브 유닛의 수는 동일하다. 그러나, 도 33에 도시된 바와 같이, 검출기의 각 측정에서, 각 복셀 또는 서브 복셀의 일부는 검출기의 대응하는 픽셀에서의 측정값에 기여할 수 있다.
관심 영역으로부터의 신호를 포착하는 검출기의 각 픽셀에서의 각 에스레이 측정에 대해, 선형 방정식은 각 복셀 또는 그것의 서브 복셀, 및 대응 픽셀에서 수집된 측정에 기여하는 관심 영역의 대응하는 서브 유닛의 감쇠값에 기초하여 생성될 수 있다.
검출기에 대한 엑스레이 방출 위치 및 방향 및 공간 위치에 기초하여, 관심 영역 내의 각 층의 각 서브 유닛은 검출기 상의 관심 영역 및 대응하는 픽셀 위치를 조명하는 엑스레이 소스에 대해 정확한 상대 공간 위치를 갖는다. 각 엑스레이 경로를 따르는 관심 영역의 서브 유닛의 합계 감쇠는 검출기 상의 대응하는 픽셀 측정으로 귀결된다. 관심 영역, ROI 또는 VOF 내의 복셀, 그것의 서브 복셀 볼륨 영역 및 검출기 상의 대응하는 픽셀에 신호를 생성하는 각 엑스레이 경로를 따르는 그 안의 서브 유닛의 공간 맵은 엑스레이 방출 위치가 변화됨에 따라 관심 영역에 대한 그리고 검출기에 대한 엑스레이 방출 위치에 기초하여 도출될 수 있다.
엑스레이 검출기상의 대응하는 픽셀에 도달하는 각 빔 경로에 의해 조명되는 관심 볼륨 내의 복셀의 일부 또는 전체를 나타내는 복셀의 서브 유닛을 결정하기 위해, 계산은 다음과 같이 실행될 수 있다.
예를 들어, SID가 1미터이고 픽셀 크기가 100㎛인 경우, 중심축에 직접 인접하여 도달하는 관심 영역을 통과하는 엑스레이 빔 경로에 있어서 1/3 × 1000 × 0.1 × 0.1 = 10/3mm3의 부피 측정치가 존재한다.
V=l/3a2h, 여기서, h는 SID이고, a는 픽셀의 측면이다. 또한 V는 검출기에 도달하기 전에 통과하는 엑스레이의 전체 볼륨이다.
그러나 각 층에 대해 높이를 따라 볼륨 수가 다르다. 관심 영역의 경우 볼륨 측정은 다음과 같다.
V = 1/3(a2+ab+b2)h, 여기서, a는 픽셀의 측면이고, b는 복셀 층의 측면 치수이고, h는 관심 영역의 깊이이다.
관심 영역 내의 각 층의 b는 X선 빔의 경사진 경사각, 및 이러한 층으로부터 최하층 또는 최상층 또는 엑스레이 방출 위치까지의 거리로부터 도출될 수 있다. (|=tan-l(2h /a), 여기서 h는 X선 경로를 따라 소스 방출 위치로부터 대응하는 복셀 층까지의 최단 거리일 수 있고, a는 관심 내의 이러한 복셀 층에서의 복셀 측면이다.
예를 들어, 경사각은 검출기상의 하나의 픽셀에 대응하는 엑스레이 빔 경로에 있어서 일정하게 유지되기 때문에, h는 관심 영역의 각 층에 있어서 변하게 되고, 사이즈 a의 치수 또는 사이즈로 설명되는 복셀의 치수도 변화될 수 있다.
예를 들어, h가 SID의 0.8이면, a는 검출기에 직접 인접한 최하층 복셀 치수의 0.8이다. 이러한 치수는 서브유닛으로 표현될 수 있고, 각각은 치수가 서로 동일할 수 있지만, 가장 인접한 층들 사이에서도 복셀의 치수 차이가 서브유닛의 정수배로 표현될 수 있도록 더 작은 치수일 수 있다. 그리고, 각각의 서브유닛은 그 xyz 좌표, 및/또는 서브유닛을 포함하는 복셀 및/또는 각 엑스레이 방출 위치, 및 그 xy 위치에 의해 표시되는 검출기 상의 대응하는 픽셀 위치에 대한 상대 복셀 공간 위치에서 참조될 수 있다. 각 복셀은 또한 xyz 위치 및 대응하는 픽셀 위치 및/또는 엑스레이 방출 위치에 대한 상대 위치 또는 엑스레이 콘 빔의 중심축 위치에 대한 상대 위치에 의해 참조될 수 있다.
SID 또는 픽셀 사이즈의 두 값이 다를 수 있으며, SID는 1.2 또는 0.8 또는 다른 숫자일 수 있다. 또한 픽셀 사이즈가 다를 수 있다. 또는 경우에 따라 필요한 해상도가 1픽셀 피치보다 훨씬 크면 하나 이상의 픽셀에서의 측정이 사용되거나, 비닝(binning)되거나 또는 통합하여 데이터 분석 세트를 줄임으로써 재구성을 위해 필요한 계산 능력과 계산 시간을 줄일 수 있다.
또한, 복셀 값의 도출 및 3D 측정을 이용하여 특정 컴포넌트의 두께를 도출할 수 있다. 예를 들어, 하나의 컴포넌트는 거의 특정 밀도 또는 밀도 범위를 갖는 물질로 정의될 수 있다. 서브유닛 값 또는 복셀 값의 결정, 부피와 공간 위치의 조합, 및 각각의 상대값을 사용하여 컴포넌트 두께의 값을 결정할 수 있다.
또한, 하나의 컴포넌트가 엑스레이의 하나의 에너지에 대해 민감도가 낮을 때, 이는 특정한 상이한 엑스레이 에너지 레벨에 있어서 보다 민감하거나 또는 더 감쇠될 수 있고, 따라서 특정 구성 요소의 밀도 또는 두께 정보는 다양한 에너지 레벨에서의 측정을 기반으로 더 구별될 수 있다. 하나의 컴포넌트의 다중 엑스레이 에너지에서의 복합 측정을 통해 컴포넌트를 추가로 구별하거나 컴포넌트를 식별할 수 있다. 한 물질의 스펙트럼 측정은 그러한 물질의 특징일 수 있으며, 다른 유사한 물질과 더욱 차별화시킨다. 예를 들어 폐 조직을 심장 조직 또는 다른 유형의 제지방 조직 또는 지방 조직과 차별화시킬 수 있다.
전술한 3D 재구성 방법의 설명된 예는 전술한 PCT 출원에서 개시되고 참조된 하드웨어 및/또는 소프트웨어와 조합될 수 있다.
다음에, 중심축 복셀 경로의 계산에 대하여 설명한다.
관심 영역의 최상층에서의 부피 계산 = 100㎛ x 100㎛ × 1000000㎛ = 0.333 × 10 10㎛3인 VOI의 경우, H가 각 층의 복셀 높이이면, 예를 들어 100㎛이면, a는 관심 영역 내의 하나의 복셀 층의 최하층 측면 치수이며, b는 복셀 층의 최상층 측면 치수이다.
V=l/3(a2+ab+b2)d
각은 (|=tan-l(2d Sla/a)이다.
중심축 엑스레이 콘 빔의 경우, 엑스레이 소스에 가장 가까운 상면의 단면 측면이 a로 기술되는 경우, 관심 영역은 ax이고, 관심 영역의 깊이는 d이며, 관심 영역을 조명하는 엑스레이를 캡처하는 검출기의 픽셀 영역은 정사각형이며 사이즈는 b이다.
획득되는 관심 영역의 해상도가 깊이를 따른 Rr이면, 미지의 복셀 포인트의 수는 대략 d/Rr일 수 있다.
확대 계수 Mf는 엑스레이 콘 빔 확대 계수이며, 이는 영역의 영역에 대해 
로서 기술된 볼륨으로부터 치수
의 영역을 초래한다.
여기서, n은 대략 d/Rr이다. Mf가 1.00004인 경우, 엑스레이 서브유닛의 수는 검출기의 각 픽셀 바로 위의 하부 복셀에 대해 100,000유닛으로 설정되며, 중앙 픽셀을 포함하는 각 픽셀 바로 위의 복셀에 포함되는 서브유닛(각각은 동일 사이즈의 입방체가 되며 서로 사이즈가 같다)의 330행 및 열이 존재한다. 예를 들어, 검출기에 b x b 치수가 있고 b x b에 Nb 복셀이 포함되고, 각 복셀이 검출기의 픽셀 피치 이상이거나 또는 깊이에 필요한 해상도와 유사한 사이즈인 경우, 하단 복셀 층을 나타내는 서브 유닛의 수는 100,000 x b x b이다. z에 따른 해상도가 Rr인 경우, 검출기의 Rr=gx픽셀 피치가 존재한다. 각 복셀에는 서브유닛의 g층이 있다. 각 복셀에는 상부층과 하부층이 있다. bs x bs가 최하층의 일측 서브 유닛의 수이고, ts x ts가 하나의 복셀 내의 서브 유닛 최상층의 서브 유닛 수인 경우,
g층의 각 층은 최하층에 도달하거나 g번째 층에 도달할 때까지, mf의 계수로 최하층 서브 유닛에 가까운 다음 층으로 확되되는 복셀 내의 서브 유닛을 갖는다.
서브 유닛 및 복셀은 아래에 설명된 방법에 의해 결정될 수 있다. 엑스레이 소스의 중심축은 4픽셀의 중간에 정확히 놓인다.
엑스레이 방출 위치의 중심점에 대응하는 검출기 상의 중심점 주위에는 4개의 동일 복셀이 있다.
제1 X선 위치의 경우, 검출기 상의 영역 R은 픽셀 피치의 정수배일 수 있고, z는 IRr이다.
XlR x YlR 볼륨에는 g번째 층이 존재하고, 
이다. 여기서 g는 Rr/검출기의 픽셀 피치이다. 그러므로 동일 복셀의 하부 서브 유닛 층으로부터 제2 서브유닛 층은 총 330×330×mf의 서브 유닛을 가지며, 서브 유닛 층의 각 측면은 g번째 층까지 330×V(mf)의 치수를 갖는다. 제1 복셀에 인접한 중심축 포인트로부터 떨어진 제2 복셀 내의 서브 유닛은 서브 유닛의 수에 있어서 중심축으로부터의 공간적 위치를 카운트할 수 있다. 중심축에서 멀리 떨어진 서브 유닛의 수를 계산하기 위해, 각각은 선택된 서브 유닛 층이 있는 복셀 위치의 수에 특정 복셀 위치마다 서브 유닛층에 고유한 서브 유닛의 수를 곱한다.
엑스레이이 소스가 이동되거나 엑스레이 방출 위치가 이동되면, 중심축 위치가 다시 결정된다. 또한, 엑스레이 조명 경로가 변화하기 때문에, 엑스레이 경로가 통과하는 관심 영역이 재정의된다. 최상층의 표면이 변경될 수 있고, 관심 영역을 통과하는 엑스레이 빔을 측정하는 최하층의 픽셀의 수가 변경될 수 있다. 특정 픽셀 또는 2개 이상의 픽셀 영역을 통과하여 신호를 생성하는 엑스레이 빔에 대응하는 관심 영역 내의 각 복셀 층으로부터의 복셀은 이전과 다를 수 있으며, 동일층의 각 복셀은 어떤 서브 유닛이 볼륨에 있는지에 따라 다를 수 있다. 대안으로 각 서브 유닛과 중심축에 대한 그것의 상대 위치와 소스에 대한 그것의 상대 공간 위치는 동일하게 유지될 수 있다. 유사한 방법을 사용하여 각 복셀과 중심축에 대한 그것의 상대적인 위치에 이름을 지정하고 각 복셀에 어떤 서브유닛이 얼마나 많이 존재하는 지를 결정할 수 있다.
대략 d/Er 수의 이미지가 다양한 엑스레이 방출 위치에서 촬영되는 경우, 엑스레이 방출 위치는 대략 깊이의 거리이고 그리고/또는 인접한 엑스레이 방출 위치가 공간에서 약 Xr을 벗어나는 영역 내에서 이동하고, 이때 관심 영역을 통과하는 엑스레이를 측정하는 각 픽셀에 대한 각 측정값과 각 엑스레이 빔 경로의 복셀과 그 복셀 내의 서브 유닛에 대응하여 여러 선형 방정식이 공식화된다. 검출기 상의 2개 이상의 픽셀을 포함하는 각 픽셀 영역 또는 각 픽셀에서의 측정값의 총 개수는 그 안에 복셀 및 서브 유닛을 포함하는 선형 방정식의 총 개수를 생성할 수 있다. 이러한 방법의 몇 가지 예는 앞서 설명한 PCT 출원에 자세히 설명되어 있다.
픽셀 영역이 포함되는 경우, 각 픽셀에 평균화된 총 측정치가 사용된다.
또한, 특히 선형 방정식이 대부분의 계산에서 서브 유닛의 서브 세트 각각을 포함하는 경우, 서브 유닛의 서브 세트를 조합하여 합성 의사 복셀 유닛을 형성할 수 있다. 또한, 각 측정에서 복셀의 일부는 서브 유닛의 서브 세트로 표시될 수 있다. 그 감쇠 값은 미지의 유닛으로서도 기능할 수 있다. 다만, 그러한 서브 세트의 일부가 카운트되는 경우가 있다. 예를 들어, 확률이 높은 경우, 복셀은 주위의 복셀과 같은 측정치를 갖거나, 조성이 천천히 변화하거나 균일하며, 인접 영역에 있어서 주변의 복셀 또는 동일 복셀의 다른 부분과 왜 다른지를 나타내는 어떠한 다른 표시가 없다. 반복 방법을 사용하여 복셀의 서브 세트가 동일 밀도 값을 가지며 복셀 및/또는 주변의 하나 이상의 복셀에 볼륨이 비례하는 경우를 체크할 수 있다. 또한, 이는 관심 영역 및 다른 컴포넌트에 대한 복셀의 위치, 및 동일 컴포넌트 내의 복셀의 위치로부터 도출될 수 있다.
관심 영역 내의 특정 영역 또는 볼륨의 특정 부분을 조명하기 위한 엑스레이 방출 위치들 사이의 더 작은 이동 단계는 미지의 복셀 또는 복셀의 서브 유닛이 존재하거나 또는 복셀의 서브 세트를 해결하지 못할 경우, 존재할 수 있다.
측정 및 동일 프로세스는 더 작은 복셀 사이즈 및 더 높은 해상도의 검출기를 사용하여 수행될 수 있거나, 명확하게 해결되지 않은 영역의 값을 추가로 해결하기 위해, 또는 그러한 도출 또는 보간의 명확한 징후가 있는 경우, 깊이에서 더 나은 해상도가 필요할 수 있다. 또한 기존 측정치 및 기타 정보 및 데이터 소스에서 제공된 표시, 및 도출된 사실 또는 결론으로 인해 근사치가 발생하지 않을 수 있다.
정성적 및 정량적 3D, CT 계산, 엑스레이 측정은 때때로 많은 양의 메모리 및 계산을 필요로 한다. 여기서 설명하는 nMatrix 또는 n2Matrix 방법 및 장치에서, 기존 검출기에 또는 무선 통신 또는 테더 메커니즘(tethered mechanism)을 통해 장착된 서브모듈 또는 검출기 모듈 또는 어셈블리는 메모리 스토리지, 및/또는 데이터베이스 기능, 및/또는 데이터베이스, 및/또는 마이크로프로세서, 및/또는 검출기 측에서 국부화된 스토리지 및 계산을 위한 프로세싱 및/또는 스토리지를 포함할 수 있다. 디스플레이는 마이크로프로세서로부터 직접 또는 국부적으로 수행되거나, 또는 디스플레이 및 경우에 따라서는 추가의 계산 및 저장을 위해 제2 마이크로프로세서로 무선 또는 이더넷 또는 다른 테더 통신 방법을 통해 원격으로 수행될 수 있다.
32 비트 이상의 ADC 해상도를 갖는 소프트웨어 및/또는 전자 장치 및/또는 이미지 센서는 기존의 CT의 일부를 이용한 고속의 정확한 토모그래피 재구성, 또는 다차원 엑스레이 이미징, 2D 이미지 획득, 프로세싱 및 스펙트럼 이미징, 동적 이미지 프로세싱, 추적, 높은 동적 범위를 통한 다차원 애플리케이션을 포함하는 이미지 프로세싱 사용될 수 있고, 특히 토모그래피 이미징을 위한 VOI 선택과 결합된 이미지 프로세싱에 사용될 수 있다. 예를 들어, 작은 모세 혈관의 치수 범위에서 z 축을 따라 한 자리 미크론 또는 서브 미크론 범위와 같은 고해상도 이미지는 인간 등의 큰 물체의 토모그래피 이미징을 위한 합리적인 방사선 수준과 속도로 달성할 수 있다. 이전에 이러한 해상도는 microCT를 사용하는 작은 샘플에서는 가능했지 만 의료용 CT에서는 불가능했다.
조영제
검출에서의 향상된 민감도 및 정량적 이미징으로 인해, 엑스레이 또는 다른 모달리티에 대한 기존의 조영제가 여전히 사용될 수 있지만, 피사체에 대한 독성 및 악영향을 감소시키기 위해 이전보다 심지어 낮은 수준일 수 있다. 예를 들어, 가돌리늄, 요오드화, 비스무트, 바륨, 칼슘, 나노입자, 및 킬레이트화된 복합체와 같은 이들의 유도체는 마이크로, 나노, 피코, 펨토, 또는 그보다 낮은 몰 레벨까지 소량으로 사용할 수 있으며, 검출 밀도 측정값 등과 같은 애플리케이션에서의 검출값은 그 표시에 있어서 증폭 또는 변경되거나, 사용자나 디지털 프로그램이나 컴퓨터용으로 상이한 색 또는 신호 레벨로 표시되어 진단, 물질의 특성화, ROI에서의 모니터 이벤트, AI 알고리즘(딥 머신 러닝, 신경망 및 기타 산업에서 사용되는 다른 방법을 사용하여 개발된 알고리즘)에 기반한 가이드 절차를 향상시킬 수 있다. 조영제는 밀도, 두께, 원자 z 식별 및 기타 일반적으로 사용되는 AI 기준의 정량적 측정과 결합하여 의료 어플리케이션, 산업 어플리케이션 및 보안 어플리케이션의 절차를 지원할 수 있다.
n-매트릭스 방법에 기초한 M3-개인화된 CT 또는 3D 이미징은 필요한 방사선, 조영제의 독성을 최소화하고, 개입 장치 및 치료 레벨의 보다 양호한 제어, 및 ROI와 관련된 각 절차에서 관심 있는 각 재료 또는 물질의 정량적 평가를 제공하는 맞춤형 이미징 방법이다.
nMatric 방법은 분산 측정 영역 또는 분산 측정 시간 간격, 토모드래피 대신 2D 스펙트럼, 저해상도 2D, 낮은 노출 레벨에서의 구조 조명 또는 비닝 검출기 측정을 사용함에 의한 저해상도 3D, 및 절차별로 결정된 큰 Xc 단계, 및 SPR이 1% 미만 또는 5% 미만으로 감소된 고공간 및 스펙트럼 해상도 검출기를 사용함에 의한 높은 감도의 고속 획득 검출기 및 작은 검출기를 사용한 고도로 제한된 집중 ROI와 같은 특징을 포함할 수 있다. 그리고 이러한 시스템은 고속 밀리초 전환 가능 또는 마이크로초 전환 가능 필드 이미터 엑스레이 튜브와 함께 사용되며, 이 엑스레이 튜브는 종래의 튜브와 조합하여 상이한 시간에 동일한 방출 위치 또는 동일하거나 상이한 시간에 상이한 위치에서 엑스레이를 방출할 수 있다.
스펙트럼 이미징 장치 및 방법의 장치 및 방법, 및/또는 다차원 이미저(imager) 또는 3D 이미저 또는 6D 이미저 또는 7D 이미저 및/또는 SPR의 1% 미만, 또는 5% 미만의 SPR까지 산란 제거가 가능한 스펙트럼 CT 시스템 또는 3D 시스템은 마커 및/또는 조영제를 사용할 수 있습니다. 여기에는 치수가 1600cm2 이상, 400cm2 이상, 40cm2 이상, 20cm2 이상, 10cm2 이상, 5cm2 이상, 1cm2 이상, 0.5cm2 이상, 0.1cm2 이상, 또는 0.01cm2인 엑스레이 검출기 또는 2D 검출기 또는 포토다이오드와 사용되는 다른 모달리티, CT, 마이크로CT, 또는 PET를 사용하는 어플리케이션을 위해 이전에 사용된 분자 이미징 조영제 및 마커가 포함되지만 이에 국한되지 않는다.
조영제는 분자 복합체에 결합될 수 있다. 예를 들어, 이는 표적 단백질, 또는 소분자를 포함할 수 있거나, 또는 단백질 및/또는 지질 및/또는 다른 화학물질로 이루어질 수 있고, 때로는 더 큰 복합체 또는 복합체 들(리포좀, 알부민, 폴리클로날 항체, 모노클로날 항체, 합성 항체 및 항체 유도체 등), 또는 변이체(scfv, fab, 미니바디 또는 나노바디, vh 도메인, DART, AFP, 알부민 등), 또는 결합 유닛 또는 결합 화학(티오브리지, cyPEG 또는 말레이미드 또는 NHS-에스테르, 또는 클릭 화학 또는 옥심 또는 효소 매개 컨쥬게이션 등)에 제공되어, 표적 단백질을 조영제 또는 복합체의 다른 요소, 및/또는 조영제를 유지하는 복수의 반복 단위를 안정화 또는 형성할 수 있는 중합체와 연결하거나, 또는 생체 내 분자 복합체, 및/또는 방출 링크[디설파이드, 효소 또는 pH 절단가능, 탄산염, 또는 비절단 가능한 및/또는 페이로드 등(예를 들어, 인간 또는 동물의 체내 또는 exvivo에서, 다른 객체 또는 조직 또는 다른 성분, 또는 조직 또는 물질의 조합과는 달리 측정 및 정량화될 수 있는 다양한 유기 또는 합성 약제)]를 안정화시킨다.
이러한 분자 분석 시스템은 라벨이 엑스레이 조영제인 유동 세포 계측기에 사용될 수 있다. 레이저 기반 검출 대신 엑스레이 조영제에 민감한 엑스레이 측정 시스템을 사용하거나, 엑스레이 측정 시스템을 하이브리드화하거나 형광 신호 및 엑스레이 신호가 모두 기록될 수 있는 형광 염료 기반의 전통 흐름 유량계와 결합할 수 있다.
예를 들어, 생물학적으로 칼슘처럼 동작하는 PET 또는 MRI, 또는 PET/CT, 단일 광자 방사선 토모그래피에 사용되는 조영제는 엑스레이 이미징 조영제로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 스트론튬의 방사성 동위 원소가 있다. 이는 스트론튬이 엑스레이에서 쉽게 검출 가능하며 독성이 낮고 안전성 프로파일이 잘 이해되기 때문에 필요하지 않을 수 있다. 대신 원소의 비방사성 동위원소를 엑스레이 조영제로 사용할 수 있다.
PET 용으로 설계된 조영제는 특정 질병과 관련된 단백질과 같은 중요한 단백질에 높은 특이성을 갖는 표적 에피토프를 인식하는 분자와 조합될 수 있다. 원소의 방사성 동위원소는 동일한 원소 또는 물질의 비방사성 동위원소로 대체되거나 대체되지 않을 수 있으며, 항체 및 그 유도체와 같은 단백질 에피토프 결합 단백질에 결합된다.
예를 들어, 이들 제제는 Ca, Cr, Co, Ga, Se, Kr, Tc, In, I, Xe, Sm, T1, 또는 다른 예에서 F-플루오로데옥시 글루코스의 비방사성 동위원소 또는 안정성 동위원소일 수 있다.
단백질, 단백질 또는 항체의 서브유닛, 또는 나노바디 또는 핵산-기반 올리고 또는 단백질 복합체 또는 리포좀과 같은 복합 소포를 생성하여, Ca++ 또는 다른 양이온 및/또는 조영제(이전에 정상 상태의 세포와 구별할 수 있는 나노입자, 바륨, 스트론튬 및 루비듐 등을 포함하는 PTE, MRI, CT에 사용하였던 조영제)를 캡쳐한다.
관심 영역 또는 ROI 일부에서의 유체 또는 혈관의 투과성과, 유동 특성은 예를 들어, 진단, 검사, 모니터링 및 추적에 사용될 수 있다.
종양을 갖는 조직, 관절염 영역, 골절 영역, 초음파 또는 RF 또는 레이저와 같은 에너지 치료 영역과 같은 질환 영역은 생리학적 및 생물학적으로 정상 또는 치료되지 않은 조직과 상이하다. 설명된 엑스레이 이미징 시스템 및 방법은 이러한 질환을 검출, 진단, 모니터링 및 조사하기 위해 사용될 수 있다.
심장 조직 또는 신장 조직의 RF 절제와 같은 개입 절차 전에 조직의 일부, ROI의 일부는 치료 및 절차가 ROI에서 수행될 때 변형되고 구별될 수 있는 특정 투과성 특징을 가질 수 있다. 조영제 또는 표지 물질은 주변 조직과 구별될 수 있는 투과성 특성을 가진 ROI의 일부 또는 전체 영역에 주입, 흡입 또는 흡수될 수 있다. 조영제와 조합된 이 장치는 개입 절차 동안 치료적 치료(therapeutic treatment)를 모니터링하기 위한 개입 절차의 이미지 가이던스에 사용될 수 있다. 일부 개입 절차에서는 개입 과정과 결과를 보다 적절하게 모니터링하기 위해 독성이 최소화된 절제 영역 모니터링 또는 진단이 선호될 수 있다. 예를 들어, 심장 절제에서, 조영제를 포함하는 액체는 치료 중에 절제 부위에 흡입될 수 있고, 절제 부위는 건강하거나 절제되지 않은 부위와는 다른, 절제 부위의 투과성 패턴 또는 투과 속도 등의 다른 투과성을 갖는다. 이는 치료의 효능을 유도하고, 치료 레벨을 조정하고, 수술에 필요한 시간을 단축하고, 그리고/또는 수술 중 주변 조직에 대한 손상을 제한할 수 있다.
본 명세서에 기재된 엑스레이 이미징 시스템은 생체외 이미징 시스템으로서 사용될 수 있고, 따라서 제약 개발 및 생명 과학 연구를 위한 생체내 및 생체외 측정 모두를 위한 보편적인 이미징 및 측정 시스템을 제공한다. 생체내 설정에서 사용되는 경우, 샘플은 유체 장치 또는 미세유체 장치를 포함할 수 있다; 콘트라스트 라벨은 표면에 대해 1D-3D 공간 위치에서 표면에 고정될 수 있다. 분자의 혼합물, 분자의 복합체, 또는 분자와의 세포 혼합물에서 상호작용하거나 함께 존재할 수 있는 하나 이상의 분자와 결합된 하나 이상의 콘트라스트 라벨이 존재할 수 있다. 라벨링은 종양 또는 종양 영역을 연구하고 치료 지침을 돕기 위해 생체 외 및 생체 내에서 CA19-9와 같은 종양 마커에 대한 콘트라스트 라벨 항체를 사용하여 수행할 수 있다. 조영제는 방사성 물질이 없는 PET 조영제, MRI 조영제, 엑스레이/CT 조영제, 또는 칼슘, 아연, 요오드 및 이들의 유도체와 같은 내인성 천연 원소일 수 있다.
종양 마커는 표면에 고정될 수 있고, 콘트라스트 라벨 항체 또는 소분자는 정지되거나 이동하는 입자 상에서 움직일 수 있는 기능화된 표면과 함께 인큐베이션될 수 있다. 입자는 내부 병원체 또는 외부 병원체 또는 둘 다의 하이브리드와 같은 항원일 수 있다. 혼합물의 하나 이상의 성분은 광학 핀셋 또는 에너지 핀셋 또는 매니퓰레이터에 의해, 또는 나선형 미세유체 칩 상에서와 같은 중량에 의해 입자를 중량으로 분리하는 회전 운동에 의해 분류되거나 조작될 수 있다. 하나 이상의 분자 검정이 수행될 수 있다.
활성 영역이 올리고뉴클레오티드의 일부, DNA 또는 RNA의 일부, 또는 RNA-유사 분자, 또는 하이브리드 분자, 또는 항체 또는 올리고뉴클레오티드 복합체의 조합인 경우, 천연 또는 합성인 경우, 표적 및 접합체의 결합은 염기쌍 하이브리드화를 통해 이루어질 수 있다.
생체 내 이미징의 예 및 인체 이미징의 예를 이하에 설명한다.
치료 목적으로 사용될 수 있는 내인성 화합물 및 분자 또는 물질 또는 이의 변형된 버전은 관련 분자 또는 조직 또는 컴포넌트 또는 객체의 정량적 특성화, 또는 ROI 내의 재료를 식별하고 측정하기 위한 조영제로서 본 개시내용에 기재된 엑스레이 시스템 기반 이미징과 함께 사용할 수 있다. 이는 종래의 방법을 기반으로 하는 엑스레이 측정 또는 CT 시스템에서 즉시 또는 쉽게 구별할 수 없다. 일반적인 종래의 엑스레이 시스템에서는, 감쇠 기능이 중복되어 있기 때문에, 엑스레이 시스템에서 조영제와 뼈의 화상을 구별하는 것은 곤란하다. 이들 장치는 주로 해부학적 마커에 의해 구성요소 또는 이미지를 분리하기 때문에, 내인성 화합물이 투영 경로에 내장된 경우, 일반적인 종래의 엑스레이 시스템에서는 정량 측정이 불가능하여 조영제에 대한 충분한 감도를 얻을 수 있다. 정량적 측정은 하나 이상의 에너지 레벨에서 뼈의 밀도 또는 두께 및/또는 일관된 감쇠 특성의 측정으로서 정의되며, 따라서 내인성 분자 및 물질에 기초한 이들 시스템 및/또는 조영제는 객체의 중첩된 조직에 포함된 조영제의 양 또는 존재를 식별하거나 또는 양을 결정하기 위한 종래의 이미징 방법에서는 적절하지 않을 수 있다.
본 개시의 엑스레이 이미징 시스템은, 예를 들어, 산란이 제거되어 SPR이 1% 미만 또는 5% 미만인 경우, 및/또는 복수의 엑스레이 에너지로 측정을 수반하는 경우, 및/또는 3D 및/또는 CT 토모그래피 이미지 재구성의 경우, 정량적일 수 있다.
조영제의 존재로 인해 측정 전후에 차이가 발생할 수 있는 경우, 조영제를 확인하고 정량화할 수 있다. 이것은 특히 뼈의 구조와 모양이 대개 강성으로 인해 정지하거나 움직일 때 변하지 않기 때문일 수 있다. 그러나, 조영제는 그것이 어떻게 투여되는지에 따라 일련의 설정된 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 액체의 형태로 주입되는 경우, 조영제는 뼈와 현저히 상이한 액체의 형태로 이동되거나 유지될 수 있다. 또는 조영제를 임플란트 또는 프로브로 만들면 뼈와 구별하기 쉽게 만드는 설계 및 조성을 위해 일련의 설정된 엑스레이 이미징 특성이 존재할 수 있다.
나머지 이미징된 객체 또는 ROI에 대한 제시 및 표시에서, 조영제를 포함하는 재료는 ROI 내의 뼈 및 다른 조직 또는 객체와는 상이한 선택된 색조 또는 텍스처 또는 시각적 특징으로 표현될 수 있다.
유동 방향의 특성화에서, 하나 또는 두 개의 조영제가 사용될 수 있다. 예를 들어, 칼슘계 조영제를 먼저 주입한 후 요오드화 조영제를 주입할 수 있다. 두 흐름 특성 및/또는 이들이 시간이 지남에 따라 다른 위치와 상대 위치를 병합하거나 유지하는지 여부에 따라 흐름 방향이 결정된다. 마이크로 버블 기반 조영제는 유동 방향 연구에 사용되는 조영제 중 하나로 사용할 수 있다.
다른 예에서, 조영제는 토모드래피의 이미지 전후에 측정될 수 있다. 환자, 특히 소아 환자가 받는 방사선이 너무 많기 때문에 일반적으로 절차 전후에 CT를 사용하는 것은 권장하지 않는다. 개시된 이미징 시스템에서, 방사선 레벨은 종래의 CT에 비해 매우 낮다. 게다가 이미징도 대상이 되어 건강한 조직을 불필요한 방사선 피폭으로부터 보호한다. 본 명세서에 개시된 이미징 시스템은 CT를 갖는 칼슘과는 대조적으로 진단 절차로서 칼슘과 같은 조영제와 조합될 수 있다.
글루콘산칼슘과 같은 칼슘 결합 분자는 일반적으로 저칼슘 혈증을 치료하는데 사용되며, 때로는 예를 들어 다음 용량으로 NaCl과 혼합된다: 500mg; 100mg/mL; 650mg; 1000mg; 1g/50ml, -NaCl 0.9%; 1g/100mL-NaCl 0.9%; 2g/100 mL-NaCl 0.9%; 1g/50mL-D5%; 20mg/mL-NaCl 0.67%; 2g/50mL-NaCl 0.9%; 1g/25mL-NaCl 0.9%; 1g/100mL-D5%; 2g/100mL-D5%; 20g/1000ml, -NaCl 0.9%, 치료용. 동일한 화합물을 복용량이 조정된 혈관 조영제로 사용할 수 있다. 주입된 글루콘산칼슘 용액의 투여 전후 또는 글루콘산칼슘의 혈액 또는 체액이 ROI에 도달하기 전에, 뼈의 이미지 또는 칼슘 또는 미량 칼슘이 측정 및 등록 또는 결정될 수 있고, 나머지 신체 이미지로부터 삭제되거나 참조 객체로 사용될 수 있다. 투여된 칼슘은 때때로 실시간으로 측정되고 정확하게 결정될 수 있다. 필요에 따라, 본 개시의 엑스레이 이미징에서 훨씬 적은 선량으로 조영제로서 요오드 또는 요오드화 이오프로미드 대신에 칼슘을 사용할 수 있다.
또한, 칼슘 글루코네이트 또는 칼슘 클로라이드는 악성 고열증의 위기 동안 고칼륨혈증의 심장독성을 치료하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 염화칼슘(4-10 mg/kg)을 사용할 수 있다. 안전상의 이유로 다른 복용량이 필요하거나 조정될 수 있다. 일반적으로 생명을 위협하는 고칼륨혈증은 10mg/kg 염화칼슘(최대 용량 2,000mg) 또는 30mg/kg 글루콘산칼슘(최대 용량 3,000mg)을 사용하기 때문에 두 칼슘 제형의 안전성 프로파일이 잘 확립된다.
염화칼슘, 칼슘염 및 글루콘산칼슘과 같은 동일한 시약은 수술 프로브 또는 도구 또는 생검 프로브, 임플란트, 카테터 팁, 또는 가이드 와이어, 에너지 기반 치료 또는 화학 요법의 표적, 또는 환부, 또는 다양한 기준 또는 ROI에 의해 식별된 ROI, 또는 엑스레이 이미징 시스템의 참조 대상 또는 엑스레이 및 기타 모달리티를 포함한 하이브리드 측정 및 이미징 시스템에 대한 혈관의 상대적 위치 또는 공간적 위치를 결정하기 위한 최소 침습적 외과적 지침으로 인해 혈관 조영에서 혈액을 시각화하기 위한 조영제로 사용할 수 있습니다.
정맥내 사용의 경우, 일반적인 제형은 100mg/mL(13.6mEq 칼슘/10mL)이다. 삼투압 2.04mOsmol/mLEach mL에는 다음이 포함된다: 염산 및/또는 수산화나트륨으로 조정된 주사용 수 q.s.pH(범위 5.5-7.5) 중 염화칼슘 이수화물 100mg. 각 10mL에는 13.6mEq의 칼슘과 13.6mEq의 염화물이 포함되어 있다. 분자량은 147.02이고 분자식은 CaC12ㅋ2H20이다. 제형은 조영제로서 사용하기 위해 조정될 수 있거나, 요건 또는 감도 또는 엑스레이 시스템의 구성에 따라 동일할 수 있다.
예를 들어, 이들 시약은 1분의 주사 기간에 10mg/ml로 주사될 수 있다.
예를 들어, 10% 염화칼슘 주사, USP는 천천히 정맥내 주사(예를 들어, 1mL/min)에 의해 투여될 수 있다.
아연 주사는 또한 혈액 및 혈관의 존재를 시각화하기 위한 조영제로서 사용될 수 있다. 전형적인 농축 황산아연 주사액인 USP는 완전 비경구 영양(TPN) 용액에 첨가제로 사용하기 위한 멸균 비발열 용액이다. 일반적으로 각 mL에는 황산아연(무수) 12.32mg, 황산으로 pH가 조정된 주사용수 q.s가 포함되어 있다. 배합에는 방부제가 포함되지 않을 수 있다. 1mL당 5mg의 아연 원소를 공급한다. 조영제로서의 엑스레이 이미징에 필요한 양 또는 농도는 안전성 프로파일 내에서 실험적으로 결정될 수 있고, 그 의도된 목적에 맞게 조정될 수 있다.
Mg 또는 Mn 컨쥬게이트 용액은 유사한 방식으로 사용될 수 있다. 일부 경우에, 다양한 엑스레이 감쇠 특성을 갖는 조영제를, 예를 들어 혈액과 같은 체액의 유동 방향을 특성화하기 위해 연속적으로 또는 다양한 시간에 및/또는 상이한 투여 경로를 통해 투여할 수 있다.
칼슘과 같은 내인성 원소계 조영제의 측정 및 정량화는 다음을 포함하는 여러 가지 방법으로 수행될 수 있다:
조영제의 투여 전 또는 조영제가 시스템으로부터 거의 제거된 후, 하나 이상의 에너지 레벨에서의 스펙트럼 이미징 또는 스펙트럼 다차원 이미징, 및 일부 예에서, 다양한 조직 또는 ROI의 세그먼테이션 이미징 또는 디지털 분석을 수행할 수 있다. 또한, 뼈 조직 또는 다른 조직, 및/또는 양이온이 풍부한 영역, 및/또는 미세 석회화 및/또는 칼슘 스코어링의 확인 및 정량화가 수행될 수 있다.
염화칼슘과 같은 조영제가 투여된 후, 조영제가 순환하여 체내의 하나 이상의 목적지에 도달하도록 지정된 시간 프레임 내에서, 측정은 1개 또는 2개 또는 3개 이상의 에너지 레벨에서 수행되고, 이에 따라 모든 칼슘이 풍부한 영역을 특성화한다. 조영제에 의한 추가 측정치는 분리하여 배치하고 조영제 없는 이미지 또는 측정치와 비교할 수 있다. 예를 들어, 하나의 투영 경로를 따르는 측정치가 동일한 투영선 상에 칼슘 제형을 투여하기 전의 측정치와 상이한 경우, 측정치의 차이는 염화칼슘의 존재를 나타낼 수 있고, 본 개시에 기재된 임의의 방법을 사용하여 정량화할 수 있다. 예를 들어, 도출된 칼슘 또는 뼈의 측정치의 두께가 조영제를 투여하기 전의 값보다 큰 경우, 측정치의 차이는 투영된 경로 내의 혈관의 일부에 있는 조영제에 의한 것이라고 생각하는 것이 합리적이다. 혈관 부분의 두께는 투영된 경로에 뼈가 없는 인접한 영역에서의 동일 혈관의 측정으로부터 도출될 수 있다. 이어서, 측정된 혈관 내의 조영제의 밀도를 결정할 수 있다.
일부 경우에, 예를 들어, 세그먼트화된 3D 재구성 데이터 세트로부터의 칼슘 풍부 영역의 상대적 위치 또는 공간적 위치는 칼슘 풍부 영역의 어느 부분이 뼈 재료인지 또는 ROI에 이미 존재하는지에 관한 정보를 제공할 수 있고, 이는 측정의 일부는 뼈 조직이 없는 ROI이거나 어떤 부분이 혈관이나 심장과 같은 조직 내 조영제 때문이다.
일부 경우에, 조영제 및 이미징될 관련 표적을 식별하고 특성화하고 정량화하기 위해 조영제의 투여 전후에 측정을 수행할 필요가 없다. 예를 들어 ROI의 다양한 공간 위치에서의 점 또는 ID 또는 2D-7D 다차원 이미지의 분석은 다양한 칼슘 풍부 영역의 위치를 식별하고 특성화하거나 측정 소스(예를 들어, 조직, 뼈 조직 또는 조영제를 주입한 미세 석회화 또는 혈관)를 추측하기에 충분할 수 있다.
뼈 또는 연조직 또는 혈관과 같은 관심 조직의 공간적 위치, 밀도 및 천천히 변화하는 성질, 또는 참조 객체(예를 들어, 흉골의 일부 또는 두개골의 일부 또는 치아의 일부)로서 조직의 천천히 변화하는 성질에 기초하여 측정치를 분석하는 디지털 분석을 사용하는 방법은 표적 조직 또는 성분 또는 ROI의 적어도 하나의 부분에서 하나 이상의 개별 물질 또는 성분 또는 재료들을 찾아 배치하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 이 방법은 조영제 풍부 영역이 뼈에서 멀리 떨어져 있지만 일부 영역에서 뼈와 겹치는 연조직의 한 영역 내에 있는지 여부를 결정할 수 있다. 그러나, 뼈 조직 또는 연조직의 공간 부피 및/또는 밀도는 천천히 변하기 때문에, 중첩이 없는 측정의 한 영역으로부터 추정된 데이터를 사용하여 조영제 접합체 및 관련 대상과 중첩되는 영역의 뼈 밀도를 추정할 수 있다. 게다가, 뼈의 모양과 공간적 위치와 치수는 겹치는 영역 주위의 측정치로부터 추정될 수 있다. 따라서, 뼈 조직으로부터 추정된 데이터를 사용하여 투영선의 칼슘 및 뼈에 대한 측정에서 뼈 조직으로부터의 기여를 뺀 칼슘 조영제의 밀도 및 두께와 같은 정량화된 값을 도출할 수 있다. 예를 들어, 혈관인 경우, 조영제의 치수 및 밀도를 추정하는 것이 바람직하다. 뼈 조직과 겹치는 혈관의 공간 부피는 겹치는 영역에 인접한 영역으로부터 도출될 수 있다. 따라서, 혈관에 포함된 조영제의 밀도는 이 방법으로 얻을 수 있다.
이미징에서 조영제 및 그 표적의 표현은, 칼슘 또는 아연과 같은 내인성 조직 또는 분자와 유사하거나 거의 동일한 경우, 배경에서의 증가된 콘트라스트 또는 동적 범위 또는 강도 및/또는 색과 같은 명확한 시각적 표현으로 할 수 있고, 이는 조영제를 포함하거나 상호작용하는 볼륨을 내인성 조직의 볼륨과 구별한다. 예를 들어, 청색 또는 적색 색상은 칼슘 조영제와 혼합되거나 칼슘 조영제를 포함하는 정맥 또는 동맥을 나타내는데 사용될 수 있다.
조영제의 독성을 감소시키기 위해, 예를 들어 요오드화된 조영제의 투여량을 극적으로 감소시키는 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 혈관을 시각화하기 위해 요오드화 시약이 주입된다. 측정 및 포인트, ID, 2D 내지 3D 또는 7D 측정으로 얻은 결과로 인해 용량이 급격히 감소한 경우(특히, 밀도, 공간 위치 및 두께, 및/또는 다른 구성요소 또는 조직 또는 참조 대상 및 다른 양식의 기타 측정과의 관계를 기반으로 표적을 식별하는 AI의 도움으로), 조영제는 저용량으로 사용할 수 있으며, 정량적 포인트, ID 또는 2D 또는 3D의 이미지 사용하여 조영제의 존재를 감지할 수 있다(몇몇 경우, 조영제의 양을 정량화할 수 있다). 조영제가 검출되고 측정되고, 정량화되고, 그리고 순수한 또는 상대적인 순수한 물질 수준으로 물질 분해되는 경우, 시각적으로 물질 분해된 이미지가 추출되어 제공될 수 있다. 그러나, 승인된 투여량에 비해 양이 매우 적은 경우, 예를 들어, 매우 적은 양의 조영제가 혈관에 투여되는 경우, 조영제의 양을 즉시 측정할 수 있고, 그리고/또는 측정된 ROI 또는 피사체 또는 조영제의 자연색과 다르거나, 유사하거나 동일한 색으로 시각적으로 나타낼 수 있고, 배경에 대해 표적 또는 VOI를 포함하는 조영제를 명확하게 나타내도록 투여량을 조정할 수 있다. 조영제 및 그 라벨링된 객체 또는 혈관 및 신경 조직과 같은 조직을 표시하기 위해 선택된 색의 강도 및 표시되는 동적 범위는 사용된 조영제의 밀도 및 두께에 정량적이고 비례적으로 관련될 수 있다. 경우에 따라, 표시되는 색상의 밝기와 조영제 농도 사이에 비례 관계가 필요하지 않다.
조영제로서의 칼슘계 용액의 추가 예를 이하에 설명한다.
소아의 고급 생활 지원에서 10% 염화칼슘이 고칼륨 혈증, 저칼슘 혈증, 칼슘 채널 차단제의 과다 복용, 및 고 마그네슘 혈증에서 나타났다. 심정지 중에는 20 mg/kg(0.2mL/kg) IV/IO로 천천히 투여하고 필요에 따라 반복적으로 투여해야 한다.
주사 이외에, 조영제의 혈관 내 투여, 경구 또는 직장 투여는 모두 개시된 엑스레이 이미징 장치-시간 영역에서의 스펙트럼 CT, 또는 2D 또는 ID 또는 포인트의 측정 및 이미징에 적합한 조영제 투여 경로의 예이다.
다른 투여 경로는 예를 들어, 척수강내, 관절내, 근육내, 피내, 복강내, 방광내 및 자궁내를 포함할 수 있다.
유사하게, 다른 모달리티 및 엑스레이 이미징에 사용된 다른 조영제가 본 발명의 엑스레이 시스템에서 사용될 수 있으며, 일부는 종래 기술에서 사용된 것보다 낮은 농도에서 사용될 수 있다. 예를 들어, MRI, CT, 초음파 및 PET 가돌리늄 기반 조영제(GBCA)에 사용되는 생체내 조영제도 사용할 수 있다.
추적은 외부 구성요소 또는 공지된 구조 및 밀도의 구성요소를 사용하며, 미지의 구성요소 및 관심 영역과는 다르지만, 피사체의 내부이며, 다음 특징 중 하나 이상이 있는 경우에 실행될 수 있다.
알려진 복잡성 - 엑스레이 측정가능하거나 또는 광학, 음향, MRI, PTE, SPECT와 같은 하나 이상의 다른 모달리티로 측정할 수 있다.
1차원 이상의 공간 구조; 1차원 이상의 공간 미세구조.
다양한 위치에서 하나 이상의 엑스레이 빔이 먼저 개별적으로 인가되고, 측정은 구성요소 또는 피사체 또는 관심 표적의 부피 측정, 또는 다차원 측정을 위해, 또는 구성요소가 관심 피사체의 내부에 있는지 또는 피사체 내의 다른 구성요소 내부에 있는지를 알기 전에 수행된다.
이러한 외부 컴포넌트 ECR 또는 ICR은 검출기 상의 관심 영역을 투영하는 조명 경로로부터 떨어져 관심 영역 또는 관심 피사체 측에 배치될 수 있거나, 또는 그러한 ECR 또는 ICT는 조명이지만 피사체와 엑스레이 소스 또는 피사체와 검출기 사이에 배치될 수 있다.
경우에 따라, 관심 영역의 다차원 이미징 시스템 또는 3D 측정, 또는 본 명세서에 기재된 것 이외의 모달리티 및 시스템 또는 미리 정해진 공간 위치를 사용하는 측정과 같은 다른 측정이 공지되어 있을 때, 이러한 외부 컴포넌트 ECR 또는 ICR은 필요하지 않다.
일부 경우에, ECR 또는 ICR은 다른 공지된 값, 또는 다른 시스템 및 모달리티 및 방식으로 수행된 측정값과 조합된다.
경우에 따라, 공간 센서 또는 광학 또는 열 카메라 또는 비디오카메라를 사용하여 피사체의 내부 또는 피사체의 외부일 수 있는 기준 객체에 대해 공간적으로 피사체를 위치시킨다. 또는 피사체 내의 다른 ROI에 대한 ROI를 식별하거나 관심 영역 또는 피사체를 정적 또는 동적으로 이미징하고, 컴포넌트, 또는 피사체의 관심 영역, 또는 피사체 또는 컴포넌트 또는 관심 영역(선택적으로 참조 객체) 사이의 상대적인 공간적 또는 시간적 관계를 추적 및/또는 식별 및/또는 특성화하기 위해 필요한 정보를 제공하기 위한 엑스레이 측정 시, 또는 측정 전 또는 후에 관심 영역 또는 피사체의 완전한 또는 부분적인 형상을 결정하기 위해 이러한 센서가 사용될 수 있다.
경우에 따라 인공 지능 또는 딥머신러닝 또는 기계 학습 알고리즘은 공간적 또는 시간적 측정의 하나 이상의 세트에 기초한 각 컴포넌트, 표적, 또는 관심 영역 또는 피사체의 기록된 추적에 기초를 두어 훈련된다. 추가 이벤트는 추적 활동에서 학습한 결과에 의해 트리거될 수 있다.
예를 들어, 수술 중에 임플란트를 배치하거나 RF 또는 레이저 또는 초음파와 같은 에너지를 사용하여 절제하는 하나 이상의 수술 절차를 AI를 사용하여 추적 및 분석할 수 있다. 외과의사 또는 로봇 수술 시스템은 AI 결과의 권장 사항을 사용하여 안내되거나 다양한 시나리오에서의 교육 결과를 기반으로 자동으로 이동하여 수술을 수행할 수 있다.
진단 또는 결론을 이끌어내는 것과 같은 하나 이상의 사실 도출은 조영제 표지 분자 또는 엑스레이 측정 가능 분자, 또는 분자 복합체 또는 (피사체 또는 피사체 자체에서 라벨링된 세포 또는 성분 또는 관심 영역과 같은) 하나 이상의 분자 또는 요소로 정의된 영역 또는 세포와 같은 운동 또는 상호작용 분자의 추적 중 하나 이상의 사례에 근거할 수 있다.
진단 또는 결론을 도출하는 것과 같은 하나 이상의 사실 도출은 성분 또는 표적, 예를 들어 콘트라스트 라벨링된 분자 또는 엑스레이 측정 가능한 분자 또는 분자 복합체, 또는 하나 이상의 분자 또는 요소로 정의된 영역 또는 세포(라벨링된 세포 또는 성분 또는 피사체 또는 피사체 자체의 관심 영역 등)와 같은 분자의 패턴 또는 형상, 또는 형상, 조성, 움직임 또는 상호작용의 변환에 사용된다.
플로우 트래킹
예컨대, 2D 이미지 또는 슬라이스된 이미지 ID 또는 포인트 이미지 또는 다차원 이미지를 사용하거나, 혈류 추적에서 관심 영역을 볼륨 또는 플로우 볼륨의 슬라이스, 또는 피사체 내의 선택된 볼륨으로 제한하는 경우, 모니터링할 관심 영역은 혈관의 중심을 따라 선으로 선택될 수 있다. 경우에 따라서는 혈관 중심을 따라 선택된 2D 평면 또는 선택된 3D 볼륨이 이미징되거나, 혈관을 따르는 슬라이스 라인 또는 분산된 위치에서 유동 방향에 수직인 것과 같은 축에서 떨어진 단면이 된다. 이는 방사선을 제한할 수 있고, 그리고/또는 샘플링된 위치의 넓은 영역을 포함할 수 있다. 이러한 측정은 동시에 피사체의 상이한 영역으로부터의 흐름 분석을 가능하게 하고, 상이한 영역들 간의 동적 관계를 특성화할 수 있다. 혈류, 질병, 신체 조건 및 체액 거동의 진단, 추적 및 특성화는 지표 중 하나로서 엑스레이 측정에 포함될 수 있다. 흐름의 상이한 성분 및 상이한 요소를 추적하기 위해, 복수의 엑스레이 에너지 레벨이 이용될 수 있다. 예를 들어, 백혈구와 적혈구는 다른 엑스레이 측정 특성을 가질 수 있거나, 또는 특정 마커를 표적으로 하는 조영제는 구별될 수 있다.
자동화된 알고리즘을 사용하여 이러한 데이터 세트로부터 세포 속도를 추출할 수 있다. 이미지를 사용하여 변형되거나, 속도가 범위를 벗어나거나, 정체되거나 적혈구와 같은 움직이는 마커가 없거나, 또는 종양에 의해 생성된 모세 혈관 및 혈관 변성과 같은 유체 역학이 흐트러진 모세 혈관을 확인할 수 있다. 엑스레이용 추가 마커와 조영제는 구조적 및 기능적 측정 기능을 제공할 수 있다.
위상차 영상을 이용하여 혈류의 다양한 상태 또는 유체 시스템의 유체 역학을 특성화하고 진단할 수 있다. 다중 시스템 및 유체 공학 및 유체 통계 분석은 피사체의 하나 이상의 관심 영역 또는 하나 이상의 컴포넌트 또는 하나 이상의 표적에 대한 진단 및 문제 해결 또는 식별에 디지털 프로그램 및 AI를 사용하여 모델링하기 위한 데이터를 제공할 수 있다.
둘 이상의 모달리티 병치(colocation)
엑스레이 시스템은 PTE, 또는 MRI, 또는 광학 모달리티 또는 초음파 모달리티와 병치될 수 있다. 하나 이상의 해부학적 마커 또는 일반적인 조영제 및 각 모달리티에 대한 적어도 하나의 조영제를 포함하는 공액 조영제의 측정에 의해 병치가 수행될 수 있다.
또한, 다양한 원자 z 번호 또는 조직을 갖는 적어도 2개의 재료 또는 엔티티를 포함하는 객체의 이미지를 분리 및 재구성하기 위한 이러한 방법은 (다른 위치에서 다른 검출기 또는 엑스레이 소스를 사용하거나, 3D 공간에서 객체를 이동하거나, 또는 다른 시간에 두 번째 이상의 이미지를 촬영하는 바와 같이) 공간에서 추가 이미지를 촬영함으로써, 공간과 시간 모두에서 다차원으로 확장될 수 있다. 객체 재료의 엑스레이 이미지가 3D 공간의 여러 위치에서 객체를 촬영한 엑스레이 이미지로부터 도출된 경우, 동일 재료의 결과 이미지를 결합하여 객체 및 3D 공간에서의 그것의 개별 복합 재료의 위치 및 특성에 대한 자세한 정보를 제공할 수 있다. 엑스레이 이미지가 다양한 시간에 촬영되는 경우, 예를 들어 객체의 이미지가 촬영되는 경우 매번 복합 재료의 선택한 포인트의 동적 위치를 추적하여 객체의 개별 복합 재료의 이미지를 도출할 수 있다. 객체 구성에서 개별 재료의 위치 또는 기능 또는 움직임 특성에 대한 정보를 얻을 수 있다. 예를 들어, 요추의 굴곡 신전 운동과 같은 척추 운동 역학, 또는 두경부 운동 또는 관절의 역학, 또는 심박수의 역학이 획득될 수 있다. 그러므로 이 방법을 사용하면 전체 객체뿐만 아니라 개별 복합 재료의 공간과 시간에 있어서의 움직임과 특성을 포함하는 기능 분석이 가능하다.
개입
이미지 가이던스에서, 수술 및 프로세스 지침 또는 자동 조종 치료 프로세스는 수술 로봇 공학 또는 치료적 치료 및 전기 생리학과 같은 진단을 포함할 수 있고, 시간 감수성 측정을 포함한 측정으로부터 얻은 프로세스 및 분석 프로세스를 한 번 및/또는 실시간 처리 기간 이상 학습하고, 소프트웨어를 사용하여 증거 기반 지침, 컴퓨터 명령, 사용자(인간 및/또는 기계 둘 다) 입력, 시간에 민감한 측정치 및 피사체로부터의 사실 도출, 및/또는 이전 절차 또는 시뮬레이션된 절차 및 데이터세트로부터의 측정값 분석으로부터의 림트 기능(leamt capabilities)에 기초하여 치료 또는 치료 과정을 안내한다.
방사선 불투과성 마커는 피사체 내의 하나 이상의 성분 또는 표적 또는 관심 영역의 더 나은 시각화를 위해 배치될 수 있다. 예를 들어, 방사선 불투과성 마커는 임플란트 또는 카테터 또는 수술 프로브 및 생검 프로브에 배치되거나 통합될 수 있다.
임플란트 설계
조직과 상호 작용하는 카테터 또는 스텐트 또는 심장 판막 또는 수술 도구 팁과 같은 임플란트, 또는 생검 또는 에너지 치료를 위한 비접촉 프로브 또는 접촉 프로브 외부는 각각 패턴 또는 형상과 엑스레이로 측정가능한 기하학적 구성을 가진 밀도, 두께, 또는 둘 다, 또는 원자 z, 또는 재료의 조합과 같은 동일하거나 다양한 재료 특성을 가진 상이한 영역을 갖도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 다양한 원자 z의 상이한 재료가 엑스레이에 의해 측정되고 구별되는 위치에 배치될 수 있고, 이에 따라 상이한 영역 및 임플란트 또는 객체의 방향 및 공간 위치는 상대적인 공간 위치 및 서로의 거리에 기초하여 결정될 수 있다.
생검 프로브, 로봇 수술 프로브 또는 툴팁, 카테터, 임플란트, 온도 프로브, 초음파 프로브, 압력 센서, 에너지 트랜스듀서 등의 개입 장치는 장치의 일부가 다른 레벨에서 엑스레이를 감쇠시킬 수 있거나, 또는 루멘, 가이드 와이어 또는 밸브 구동 액체 처리 튜브와 같은 내부 구성 요소(들), 또는 장치의 나머지와는 다른 엑스레이 감쇠 특성을 갖는 외장을 포함할 수 있다. 엑스레이 이미징 또는 토모그래피 시스템과 결합된 개입 설계의 통합된 설계로, 경우에 따라 엑스레이 측정의 피드백을 사용하여 개입 장치의 선택된 부분을 이동, 제어 및 모니터링할 수 있다.
도 41은 엑스레이 측정 및/또는 이미징에 의해 보다 잘 시각화되도록 설계된 에너지 개입 프로브, 또는 스텐트 또는 심장 밸브와 같은 임플란트 또는 카테터의 영역 예를 도시한다.
임플란트 또는 프로브(2000) 상에 하나 이상의 영역이 있을 수 있다.
예를 들어, 임플란트의 영역 A는 하나 이상의 엑스레이 에너지에서 특정 측정 프로파일을 갖는 재료 또는 합성 재료로 이루어질 수 있다. 영역 B는 다른 재료 또는 동일한 재료로 이루어질 수 있다. 카테터(3000)의 루멘 및 카테터(3001)의 외장은 상이한 엑스레이 측정 특성을 가질 수 있고, 임플란트(2000)의 A 또는 B와 독립적으로 움직일 수 있다.
A 및 B의 거리 및 상대적 공간 방향은 공간적으로 임플란트(2000)의 방향을 결정하기 위해 측정되거나 사용자가 임플란트를 더 잘 제어하기 위해 또는 사용자가 A 또는 B의 동적 공간 변화를 서로 독립적으로, A에 대해 B 또는 그 반대의 동적 공간 변화를 모니터링하거나 및/또는 A 및 B와 임플란트가 있는 피사체의 다른 해부학적 마커 또는 참조 구성요소 또는 참조 위치에 상대적인 A의 동적 공간 변화를 모니터링하기 위해 사용된다.
일부 경우에, 영역 A의 재료는 상이한 공간 위치에서 상이할 수 있는 상이한 밀도에 의해 분할될 수 있다.
그리고 이러한 하드웨어 및 소프트웨어 시스템은 PET 또는 SPECT와 같은 광학, MRI, 초음파, 광음향, 자기 입자, 핵 의학 기반 시스템과 통합될 수 있다.
카테터 또는 유선 프로브, 또는 개입 절차를 위한 소형화된 전동 로봇, 및 치료제 또는 진단제(조영제 등)를 전달하기 위한 컴퓨터 제어 밸브 또는 사용자 제어 밸브는 보다 잘 시각화될 수 있다. 도 35a, b, c 및 d는 에너지 브레이션 프로브 또는 카테터(clOl) 또는 전극의 다양한 예를 도시하고, 액체 흡입을 위한 개구(hlOO), 또는 다수의 기능을 수행할 수 있고 말단 위치에서 컴퓨터 또는 사용자에 의해 제어될 수 있는 소형 로봇이 시약을 운반하기 위한 튜브에 평행한 시스의 내부일 수 있다. 미니 로봇의 여러 부분은 개입 장치의 다른 부분과 구별하기 위해 엑스레이 감쇠 특성을 가질 수 있다. 도 35b의 카테터에는 치료, 처치 및 진단, 전기 생리학적 매핑과 같은 이미징을 위한 구성요소, 및 RF 절제 또는 초음파 절제용 전극(elOO), 광 프로브가 포함될 수 있다. 카테터 또는 프로브 내에, 예를 들어 액체 또는 용액을 보유하기 위한 중합체 재료 또는 섬유 또는 광섬유 재료로 구성된 액체를 보유하기 위한 구조적 수단을 포함하는 튜브와 같은 물질을 보유하기 위한 외장 및/또는 하드웨어 메커니즘이 있을 수 있다. 경우에 따라서는, 엑스레이 감쇠 재료는 다른 부분과 구별할 수 있는 스펙트럼 이미징법 등의 엑스레이 측정으로 구별할 수 있도록 충분히 구조내에 교차되어 있을 수 있다. 튜브의 외피 또는 홀더 또는 개구부는 액체, 용액 또는 물질이 튜브 외부의 조직 또는 영역에 주입되거나 분무 가능하며, 원격 위치 또는 먼 위치에서 기계적 또는 압력 제어를 통해 컴퓨터 또는 사용자에 의해 주어진 디지털 명령에 기초하여 개폐될 수 있는 밸브가 있을 수 있다. 액체를 흡입하기 위해 동일한 사이즈 또는 다른 사이즈의 개구가 하나 이상 있을 수 있다. 개구(hluO0)는 최대 표면적에 도달하기 위해 다양한 방향이거나 커버리지를 보장하기 위해 다양한 밀도일 수 있다.
액체 또는 용액 또는 물질은 약물 또는 약물 접합체, 조영제 또는 접합체 조영제 또는 항원 결합 항체 또는 이의 접합체, 표적 분자, 또는 ROI 및/또는 VOI 조직에 있는 여러 마커 또는 마커와 결합하여 복합체를 형성하는데 사용되는 중간 분자일 수 있다.
액체 또는 물질을 방출하기 위한 개구 또는 구멍(hlOO)은 카테터 또는 프로브의 선단, 또는 로봇 또는 카테터 또는 프로브의 외부 영역과 접촉하는 소형 로봇의 임의의 부분일 수 있다.
카테터 또는 프로브 또는 튜브 또는 로봇 내의 액체 또는 물질에 대한 홀더의 몸체 또는 외부 표면은 가요성 형상, 예를 들어 도 40b 및 도 40c 및 도 40d와 같은 케이지 또는 풍선 형상일 수 있다. 그리고 유연하고 제어가능한 메카니즘에 의해 제어 가능하고, 이에 따라 물질 또는 액체를, 예를 들어 주입 장치의 압력 또는 다른 에너지, 또는 사용자의 힘에 의한 수동 조작을 통한 전기 또는 자기 메커니즘, 또는 사용자가 디지털 방법을 제어하여 용액 또는 물질의 흡입 또는 주입과 관련된 움직임을 제어하는 자동화된 메커니즘을 통해 전달할 수 있는 영역의 최대 커버리지를 보장한다.
개구의 영역 또는 개구의 사이즈는 경우에 따라 기계적 메커니즘에 의해 조정될 수 있다. 대안으로, 프로브 또는 카테터 또는 소형 로봇은 와이어 없이 원격 제어될 수 있다.
일 실시예에서, 최적의 전달을 보장하기 위해, 제어기 단부 또는 용액 소스의 가장 말단 개구는 보다 근접한 영역보다 큰 크기를 가질 수 있다.
볼 또는 캡슐 또는 다른 3D 형상의 전달 용기는 프로브, 로봇 또는 카테터 또는 액체 또는 용액을 투명성 평가 또는 표적 이미징 또는 표적 솔루션 전달을 위한 영역에 분무하기 위한 전달 튜브의 하나 이상의 방향 또는 영역에 하나 이상의 구멍 또는 개구(hlOO)를 포함될 수 있다.
또한, 임플란트 또는 수술 도구의 관심 영역, 또는 치료 영역을 식별하는 상황에서, 카테터 또는 임플란트와 통합 또는 부착된 전술한 프로브 또는 튜브 또는 액체 주사 가능한 장치를 사용하여 관심 영역 또는 관심 영역의 일부에 특이적으로 결합할 수 있는 표적 리간드로 기능화된 조영제를 주입 또는 분무함으로써 영역을 식별한다. 조영제의 변위 또는 조영제 결합 영역의 국소화를 이용하여 수술 도구 또는 프로브 또는 생검 도구의 임플란트의 배치를 안내할 수 있다.
일부 경우에, 프로브, 로봇 또는 카테터, 임플란트 또는 수술 프로브 또는 수술 도구 또는 생검 도구는 방사선 불투과성이다.
일부 경우에, 프로브, 로봇 또는 카테터, 임플란트 또는 수술용 프로브 또는 수술용 도구 또는 생검 도구의 하나 이상의 부분은 방사선 불투과성이며, 칼슘 또는 아연, 인간 또는 살아있는 피사체에 내인성인 금속 또는 방사선 불투과성 재료의 밀도 또는 두께가 유사하거나 변화하는 하나 이상의 영역이 포함할 수 있다.
도 41은 엑스레이 측정을 위해 설계된 하나 이상의 영역을 갖는 임플란트의 예를 도시한다.
일부 경우에, 프로브, 로봇 또는 카테터, 임플란트 또는 수술용 프로브 또는 수술용 도구 또는 생검 도구는 방사선 불투과성이거나, 프로브 또는 카테터 또는 가이드 와이어의 상이한 일부 또는 상이한 구성요소 또는 상이한 부분의 상이한 레벨로 감쇠된다. 수술 툴팁 또는 카테터, 또는 생검 프로브 또는 온도 프로브 또는 초음파 프로브 및/또는 임플란트는 다수의 구성요소를 포함할 수 있으며, 각각 또는 각각의 일부는 배경 및 다른 부분과 구별하기 위하여 상이한 감쇠 특성을 가질 수 있다. 따라서, 동맥 접근 시스와 같은 엑스레이 측정 피드백이 주어지면 각 부분을 제어하고 모니터링할 수 있다. 또는, 시스의 일부가 개입 장치와 다른 감쇠 특성을 가질 수 있고, 시스의 내부 루멘이 시스 또는 개입 장치의 다른 부분과 다른 감쇠 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 41의 스텐트(2000)의 전달을 위해, 카테터는 루멘을 갖는 시스(2001)를 가질 수 있다. 루멘에는 가이드 와이어(2002)에 연결된 스텐트가 있다. 각각의 스텐트 또는 시스 또는 가이드 와이어는 상이한 엑스레이 감쇠 특성의 동일하거나 상이한 조영제, 또는 상이한 밀도를 갖는 동일한 조영제를 가질 수 있다. 그리고 각각의 일부는 방사선 불투과성이 될 수 있으므로 추적이 가능하다. 개입 장치 또는 그 일부의 주어진 규격에 기초한 시뮬레이션된 측정은, 낮은 방사선이 어플리케이션에 요구되는 경우에 사용될 수 있다. 경자궁경부 시술에서 다수의 장치 또는 장치의 구성요소가 사용될 수 있으며, 예를 들어 원위 단부와 근위 단부, 혈액 유입 포트, 및 상기 제1 폐쇄 부재로부터 근위 방향으로 연장되는 제1 샤프트 부분을 포함하는 카테터가 사용될 수 있다. 제1 샤프트 부분은 총 경동맥 내로 삽입가능하며, 총 경동맥의 경자궁경부 접근에 적합한 사이즈의 단면을 가질 수 있다.
장치는 혈액이 카테터를 통해 유체 도관으로 흐를 수 있도록 카테터의 혈액 진입 포트와 유체 연통하는 유체 도관을 포함할 수 있다.
장치는 유체 도관에 직접 연결된 흐름 센서를 포함할 수 있으며, 여기서 흐름 센서는 유체 도관을 통하는 혈류를 감지한다.
장치는 혈액을 수집하고 상기 카테터에 연결되고 유체 도관을 통해 상기 혈액 진입 포트와 유체 연통하도록 배치되는 밀폐된 챔버를 형성하는 리셉터클(receptacle)을 포함하는 수집 저장소를 포함할 수 있다. 유체 연통은 동맥 혈압 이외의 유체 압력 소스의 도움 없이 상기 혈액 진입 포트로부터 상기 수집 저장소로의 유체 흐름 경로를 통한 연통을 포함할 수 있다.
장치는 유체 도관에 연결된 계량 밸브를 포함할 수 있으며, 여기서 계량 밸브는 유체 도관을 통하는 유량을 조정한다.
장치는 총경동맥에 삽입되도록 구성된 동맥 접근 장치를 포함할 수 있으며, 동맥 접근 장치는 동맥 접근 장치의 원위 영역에 있는 원위 개구에서 동맥 접근 장치의 근위 영역에 있는 근위 개구까지 연장되는 루멘을 가지고 있다. 루멘은 총경동맥으로부터 원위 개구를 통해 역행성 혈류를 수용하도록 구성된다.
장치는 동맥 접근 장치의 원위 개구와 근위 개구 사이의 위치에서 동맥 접근 장치의 내부 루멘에 유체 연결된 내부 션트 루멘을 갖는 션트를 포함할 수 있으며, 여기서 내부 션트 루멘은 동맥 접근 장치의 원위 및 근위 개구 사이의 위치에서 동맥 접근 장치의 내부 루멘 밖으로 혈액이 흐르는 경로를 제공한다.
장치는 션트에 결합되고 션트를 통하는 혈류를 제어하도록 구성된 흐름 제어 메커니즘을 포함할 수 있다.
이들 장치 구성요소 각각은 스펙트럼 이미징을 사용한 엑스레이 측정에 의해 구별될 수 있는 재료로 만들어질 수 있다.
연구, NDT, 높은 처리량 측정
사람이 아닌 어플리케이션의 경우에는 방사선 안전을 위해 인클로저가 필요할 수 있다. 도 8은 인클로저(99)에 둘러싸인 엑스레이 토모그래피 이미징 시스템(200)을 도시한다. 광학 감지 또는 모션 감지 시스템(200)은 광원을 포함할 수 있다. 센서는 인클로저(99) 내부에 배치되어 인클로저(99) 내부의 관련 활동을 모니터링할 수 있다. 이러한 인클로저는 납 차폐 및/또는 음향 차폐를 가져올 수 있다. 그리고 일반적인 마이크로 CT, 생체 내 광학 이미징 및 PET/CT 장치에서 수행되는 것처럼 다수의 액체 취급 및 샘플 취급 및 저장 및 보존 장치가 인클로저 내부에 통합될 수 있다.
약물 발견, 진단 및 생명 과학 연구, ICT 생산 및 보안 애플리케이션의 품질 검사 및 실패 분석에서 분석 및 사실 조사를 위한 데이터를 수집하기 위해 다양한 샘플에 대한 빠른 데이터 수집이 필요하다.
하나의 엑스레이 시스템 또는 여러 시스템이 동일한 종류 또는 상이한 종류 샘플의 상이한 샘플에서 동시에 실행되는 엑스레이 시스템은 예를 들어 미세유체 칩에 대한 3D 조직 연구에, 또는 작은 동물 또는 생체 외 동물 조직에 대한 약물 테스트 또는 리드 스크리닝에, 또는 디지털 병리학에서 다른 환자의 여러 조직 또는 샘플의 동시 스크리닝에 사용될 수 있다.
일부 경우에, 검출기는 엑스레이, UV와 같은 광학 신호 또는 NIR 신호를 모두 동시에 측정할 수 있다. 모든 측정에 동일한 픽셀을 사용할 수 있다. 동일한 검출기 또는 상이한 검출기의 상이한 픽셀들이 다른 모달리티의 측정에 사용될 수 있다.
도 12는 2D 및/또는 3D 스펙트럼 측정이 가능한 시스템을 포함하는 고처리량 엑스레이 시스템을 도시한다.
예를 들어, 하나의 검출기의 선택된 영역은 각각 피사체 #2, 3, 4, 5, 6을 측정한다. 이러한 측정은 동기화되거나 동기화되지 않을 수 있다(예: 전송된 엑스레이가 각 피사체에서 빠져나가는 경우). 일반적으로 피사체는 각 샘플 위치에서 상이하거나 동일하다. 그러나, 상이한 세트의 프로브 또는 분자 프로브 또는 조영제 또는 분자 조영제가 사용될 수 있다. 일부 예에서, 피사체 #2, 3, 4, 5, 6은 분자, 마커, 특정 재료와 같은 구성요소들을 상관시키고 모니터링하고 시간, 위치, 순서, 존재 및/또는 변경 및/또는 가시성, 경우에 따라 상호 작용 측면에서 상대적 관계를 특성화하기 위해 하나의 피사체에서 대응하여 2S1, 3S1, 4S1, 5S1, 6S1와 같은 상이한 ROI를 가질 수 있다.
도 13은 2D 및/또는 3D 스펙트럼 측정이 가능한 시스템을 포함하는 다른 고처리량 엑스레이 시스템을 도시한다. 200-2, 200-3, 200-4, 200-5 및 200-6과 같은 상이한 검출기를 사용하여 하나의 방사선 방출 위치를 사용하여 각각의 해당 피사체 또는 관심 영역을 모니터링할 수 있다.
도 14는 2D 및/또는 3D 스펙트럼 측정이 가능한 시스템을 포함하는 고처리량 엑스레이 시스템을 도시한다. 하나의 엑스레이 소스 대신에, 하나의 소스에 2개 이상의 상이한 엑스레이 방출 위치가 사용될 수 있고, 각각의 엑스레이 방출 소스는 독립적으로 제어될 수 있다. 이러한 소스는 다중 픽셀화된 소스, 전계 방출기 소스, 빔 스플리터, 격자 또는 콜리메이터 생성 엑스레이 방출 소스일 수 있다. 12-1 내지 12-5의 각각의 소스는 하나 이상의 검출기와 쌍을 이룰 수 있다.
일부 경우에, 엑스레이 확대 장치는 엑스레이 빔을 시준하는 엑스레이 콜리메이터와 같은, 엑스레이 광원과 검출기 사이의 엑스레이 조명 경로에 배치되어, 영역에서 및 일시적으로 자속을 증가시키고, 엑스레이 집광기, 빔 조리개, 대물렌즈는 작은 관심 영역을 확대하고 측정하는 데 사용될 수 있다.
도 15a 및 도 15b는 사람 및 사람 아닌 이미지 설정에서 사용될 수 있는 엑스레이 토모그래피 장치의 예를 도시한다. 외부 참조 구성요소 ERC, 예를 들어 MBR-1 및/또는 MBR 2는 검출기 어셈블리(22)에 의해 조명되고 이미징되는 피사체 (2ROI-1) 내부에 구성요소(2C-1)를 공간적으로 배치하는 데 사용된다. 검출기 어셈블리는 하나의 검출기, 또는 도시된 바와 같이 빔 선택기가 있는 이중 검출기 어셈블리일 수 있고, 또는 빔 입자 스토퍼 및 검출기를 포함할 수 있거나, 또는 검출기 층의 스택일 수 있으며, 일부 경우에 에너지 레벨에 대한 각 층 검출기(예를 들어, 상부 검출기 층은 낮은 에너지 신틸라 층 또는 더 높은 에너지 레벨을 가진 바닥을 가짐)일 수 있다. ERC, MBR-1 또는 2를 통과한 1차 레이(ray) PR1-34는 2c-1을 통과하는 1차 엑스레이 PRx-34에 공간적으로 위치한다. 2c-1이 엑스레이 측정 가능한 속성을 기반으로 물질분해나 측정을 통해 피사체의 나머지 부분과 분리되는 경우, 2c-1의 위치를 결정할 수 있다. MBR-1과 2c-1 모두에 대해 소스와 다른 엑스레이 방출 위치에서 두 번째 측정을 수행하면 엑스레이에 수직인 좌표축을 포함하는 상대 공간 위치를 관심 성분(2-1)에 대해 얻을 수 있다. MBR-1 및/또는 MBR-2는 엑스레이 조명 경로 아래 아무 곳에나 배치될 수 있다. MBR-1 또는 MBR-2는 피사체 내부에 있을 수 있다. 예를 들어, 밀도, 모양, 구성, 및 소스에 대한 공간적 위치가 알려진 구성요소일 수 있다. 어떤 경우에는 MBR-1 또는 MBR-2가 필요하지 않다.
도 16은 ROI의 탄성 측정을 통합할 수 있는 엑스레이 토모그래피 장치의 예를 도시한다. 초음파 트랜스듀서(UST-1)는 소스(12)와 검출기(29) 사이에서 이미징될 연조직 옆에 위치한다. 예를 들어, 뇌 이미징에서 트랜스듀서는 두개골, 공기, 눈 또는 기타 구멍 내부의 연조직에 대한 구멍 바로 옆에 배치될 수 있다. 검출기(29)는 몇몇 경우에 제거될 수 있다. 그리고 플레이트(100)에 의한 비산 제거는 대안적인 장치 및 방법으로 구현될 수 있다. 그리고 어떤 경우에는 비산 제거가 필요하지 않을 수 있다. 그리고 엑스레이 콘 빔은 대안적으로 소스(12) 하류의 콜리메이터를 사용하여 분포된 엑스레이 얇은 빔 또는 팬 빔에 의해 구현될 수 있다.
도 17은 거의 실시간 위상차를 갖고 그리고/또는 푸리에 변환 장치가 가능한 엑스레이 시스템의 예를 도시하며, 일부 경우에는 앞서 언급한 PCT 출원에 설명되어 있는 바와 같다. 빔 스플리터, 격자와 같은 엑스레이 광학 장치는 검출기에서 측정할 간섭 패턴을 생성하는 데 사용된다. 엑스레이 시스템은 거의 실시간 위상차를 갖고 그리고/또는 (예컨대, 빔 입자 스토퍼 장치 및 보간을 이용하여 주파수 영역뿐만 아니라 공간에서의 측정을 개선하기 위해 산란 대 1차 비를 1% 미만 또는 5% 미만으로 줄이도록) 산란 제거 처리 기술과 결합된 푸리에 변환이 가능한 장치일 수 있다.
도 18은 엑스레이 토모그래피 장치의 다른 예를 도시한다. 초음파 트랜스듀서는 소스와 검출기 사이에서 이미징될 연조직 옆에 위치한다. 예를 들어, 뇌 영상에서 트랜스듀서는 두개골, 공기, 눈 또는 기타 구멍 내부의 연조직으로 통하는 구멍 바로 옆에 배치될 수 있다.
초음파 트랜스듀서(UST-1) 또는 음향 발생기와 같은 2D 전단력 발생기는 소스와 검출기 사이에서 이미징될 연조직 옆에, 접촉 여부에 관계없이 위치된다. 예를 들어, 뇌 이미징에서 트랜스듀서는 두개골, 공기, 눈 또는 기타 구멍의 내부 연조직의 관심 영역에 대한 구멍 바로 옆에 배치될 수 있다. S20은 장치를 제어하는 컴퓨터 프로세서가 있는 제어 박스이다. 경우에 따라 이러한 제어 박스는 이미징 시스템 내의 다른 하드웨어를 제어하는 마더보드와 통합된다. 엑스레이 시스템은 빔 선택기 모듈이 있는 이중 검출기, 검출기와 통합된 빔 입자 스토퍼 플레이트(100), 또는 하나 이상의 PMT, 또는 광자 카운팅 검출기, 분광계, 분광 흡수계 모듈일 수 있다. 그리고 어떤 경우에는 산란 제거가 필요하지 않을 수 있다. 그리고 어떤 경우에는 산란을 기본의 <1% 또는 기본의 <5%로 줄이기 위해 산란 제거가 수행된다. 일부 경우에, 엑스레이 빔은 하나 이상의 콘 빔, 또는 하나 이상의 팬 빔 또는 다수의 분산된 엑스레이 사물 빔일 수 있으며, 이는 소스(2) 하류에 있는 콜리메이터를 사용하거나 양극 표적(엑스레이를 생성하지 않는 영역 또는 선택한 영역만 엑스레이를 생성하는 조정 가능한 양극 표적이 있음)을 사용하여 구현될 수 있다.
DNA 또는 RNA 시퀀싱
분자 식별 및 검출에서, 예를 들어, 조영제로 태깅된 나노바디 또는 소분자는 본 명세서에 기재된 엑스레이 이미징 및 측정 시스템 및 방법에 의해 측정가능하다. 분자는 아미노산 기반 분자 및 복합체, 단백질 단편, 및/또는 핵산 기반 분자, 지질, 당단백질, 희귀 원소 및 복합체, 또는 나노입자와 같은 상기 원소 및 다른 금속 원소의 조합을 포함할 수 있다.
본 개시는 DNA 및 RNA 시퀀싱 이미징 및 엑스레이 측정을 사용한 측정, 특히 단일 세포 DNA 및/또는 RNA 시퀀싱의 경우, 예를 들어 단일 세포를 검출하기 위해 자석 및 항체 접합체를 사용하는 측정을 포함한다.
본 개시는 형광 염료와 같은 광학 측정 염료 대신에 사용되고 그리고/또는 광학 측정을 위한 분자 프로브 또는 염료, 또는 하이브리드 이미징 시스템 또는 다중 도달리티 이미징 및 측정 시스템을 위한 질량 사양 또는 말디(maldi)와 결합되는 조영제에 기초한 엑스레이 측정을 고려한다.
본 개시는 단일 세포 RNA 또는 DNA 시퀀싱에서와 같은 피코그램에 이르기까지 소량의 분자에 접합하는 나노입자 또는 조영제의 측정을 고려한다. 특히, 자연적으로 단일 세포는 특정 서열의 충분한 RNA 사본을 생성하며, 나노바디 또는 항체 변이체 또는 소분자에 연결되거나 연결된 엑스레이 측정 가능한 요소 또는 분자와 같은 분자는 전사 및 해석을 위한 분자 경로, 예를 들어 RNA 또는 이의 상보적 DNA 쌍, 또는 RNA에 의해 생성된 펩티드, 또는 전사 및 해석을 위한 분자 경로에서 하나 또는 여러 분자에 결합될 수 있고, 검출 및 확인될 수 있다.
이러한 시퀀싱 및 소분자 검출은 생체내 또는 생체외 또는 시험관내 형식으로 수행될 수 있다.
현재의 단일 분자 검출 및 단일 세포 RNA 및 DNA 시퀀싱 기술에서, 세포 또는 조직은 예를 들어 레이저 미세 절개와 같은 다양한 방법에 의해 분리된 다음, 예를 들어 미세 유체 메커니즘, 액적 미세 유체에 의해 분리되고, cDNA 상보적 가닥이 부착되거나 증폭이 일어나 cDNA 라이브러리를 생성하여 샘플을 얻는다. 이러한 샘플은 정렬되고, 중복이 제거되고, 고유한 판독을 수행되고 정량화된다. 이 과정에서 사용되는 라벨 및 조영제는 하나 이상의 엑스레이 조영제일 수 있으며, 고유한 판독값은 형광성 라벨 대신 엑스레이 측정에 의해 검출될 수 있다. 엑스레이 측정은 투과 엑스레이, 형광 엑스레이, 산란 엑스레이 또는 비선형 엑스레이일 수 있다.
대조적으로, 여기에 설명된 시스템은 단일 광자 방출 토모드래피(SPECT) 이미징 시스템 및 그 부속 장치, 초고에너지 콜리메이터(UHEC), 감쇠 보정 장치(ACD), 양전자 방출 토모그래피(PET) 이미징 시스템 및 그 부속 장치, 일치 이미징 장치(CID) 및 핵 토모그래피 시스템(NTS) 및 그 부속 장치, 광학 측정 시스템, 사운드 측정 시스템, 열 기반 측정 시스템, 에너지 기반 측정 시스템과 함께 배치될 수 있다. 이는 내부 또는 외부에서 해부학적 마커 또는 포지션 마커 또는 로케이션 마커를 사용하여 수행할 수 있다. 공동 배치 시스템의 경우, 하나의 모달리티에 대한 조영제가 본 시스템에 사용될 수 있거나, 또는 한 가지 모달리티에 대한 이러한 조영제가 본 시스템에 의해 식별되고 배치된 하나 이상의 마커 및/또는 하나 이상의 물질과 접합될 수 있다.
본 개시는 살아있는 세포 및 살아있는 동물 이미징을 제공한다.
피사체는 살아있는 및/또는 자유 로밍, 예를 들어 우리에 있는 살아있는 동물, 미세 유체 채널 또는 샘플 슬라이드에서 움직이는 세포 또는 분자가 아니라 샘플 스테이지에 고정되지 않는다.
본 명세서에 개시된 엑스레이 이미징 시스템 및 장치의 엑스레이 측정, 예를 들어, 복셀 또는 특정 영역의 스펙트럼 측정 또는 유도 값 및 그 또는 그것들의 공간적 위치 또는 시간 도메인 또는 주파수 도메인에서의 측정은 관심 영역의 측정에 사용된다.
종래의 이미징 시스템에서, 3D 및/또는 스펙트럼 방법, 및 피사체 또는 관심 영역에 내장된 세부사항을 사용할 수 없다.
광학 측정 또는 분광학 측정에 사용되는 조영제 또는 라벨 또는 염료를 전통적으로 사용하는 다른 시험관내 측정은 엑스레이 조영제와 결합된 엑스레이 측정으로 대체될 수 있다.
예를 들어, DNA 시퀀싱 또는 단백질 웨스턴 블롯, 또는 조영제 또는 지시자를 사용하는 임의의 광학적 방법 및 전기화학적 방법은 엑스레이 감응성 조영제 또는 조영제로 대체될 수 있다.
물질 분해 방법을 사용하여 금속 또는 엑스레이 민감 물질의 결합 또는 비결합 요소의 측정 및 검출은 다차원 이미징 및 측정과 결합될 수 있다.
엑스레이 측정 장치 또는 컴퓨터 토모그래피 장치는 2D 및 3D 형식으로 3D 엑스레이 이미징, 및 2D 측정으로부터의 재구성, 및 이미징으로부터 유도된 데이터의 디스플레이를 제공할 수 있다. 이러한 장치의 사용에는 의료 또는 이미징 및 측정 절차 및/또는 종래 CT를 사용하는 것과 유사한 방법, 또는 정량적 엑스레이 이미징, 또는 농도계, CT, 농도계 및 정량적 엑스레이 또는 (PET 또는 광학 이미징 방법, 광음향 방법과 같은 다른 모달리티를 사용하는) 하이브리드 시스템의 절차와 유사한 의료 절차가 포함될 수 있다. 이러한 장치는 해상도, 에너지 레벨, 노출, 시야 및/또는 관심 영역, 바이오마커, PET 및 기타 이미징 및 측정 모달리티를 사용한 하이브리드 이미징, CT 유사 또는 농도계 유사 또는 정량적 엑스레이 유사 또는 PET/CT 하이브리드 유사, SPECT 유사 또는 엑스레이 하이브리드 유사 또는 엑스레이 없는 엑스레이와 다른 모달리티의 측정 및/또는 이미징을 제공하는 조영제에 있어서 최적화된 이미징 방법에 사용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 이미징 또는 측정은 직접 사용하거나 훈련에 사용하거나 나중에 디지털 프로그램에서 사용되어 CT, PET, SPECT, MRI, 광학 이미징 및/또는 분석, 광음향, 초음파, 열 이미징 등에 의해 p 측정 및/또는 이미징 및/또는 프리젠테이션을 시뮬레이션한다.
이러한 이미지 및/또는 측정 및 관련 주석, 라벨, 텍스트 및 음성 마커 및 라벨은 (농도계 또는 PET/CT 하이브리드, SPECT 현미경, 광학 측정, MRI 및 기타 앞서 언급한 방식과 같은) 정량적 엑스레이 이미징 및 측정 및/또는 종래 CT 유사 이미지 및/또는 측정의 분석 및 이미징 및/또는 측정 방법을 위해 개발된 인공 지능 알고리즘에 의한 분석 및/또는 교육 및 사후 처리를 위한 것일 수 있다.
기존 CT 및 기타 모달리티의 이러한 분석에는 분할, 마커의 공간적 위치 지정, 정량화, 추적, 유체 역학, 관류, 칼슘 스코어링, 바이오마커 평가, 재료 분해, 스펙트럼 CT, 딥머신러닝, 체적 측정 및 주석, 라벨, 진단, 예후 및 추적 및 결함 분석, 모니터링 및 감시에 대한 참조가 포함된다. ,
이미지 및 측정값은 합성된 및/또는 추출된 또는 분할된, 또는 종래 CT 또는 농도계 또는 기타 정량적 엑스레이 이미징 방법과 유사한 ROI 데이터, 및 광학 이미징, MRI, 데이터 및 이미지 표시(예를 들어, 설명된 엑스레이 이미징 장치 및 방법, 및 여기에 설명된 이러한 시스템을 이용하여, 회전 스캐너 CT가 하나 이상의 영역 검출기, 또는 광자 카운팅 검출기, 또는 광자 감지 검출기 또는 PMT, 또는 분광계 어셈블리의 측정에 의해 도출된 3D 또는 다차원 데이터로부터 대략적으로 유사한 정량적 값을 표시하고 제공할 수 있는 것과 거의 유사한 특정 두께의 하나 이상의 슬라이스 이미지)와 같은 기타 상기 모달리티를 제공할 수 있다. 엑스레이 측정의 표시는 엑스레이 측정값을 다른 모달리티 또는 엑스레이 하이브리드 모달리티에 대한 공간 및 시간 및 주파수 측정값과 연관시키고, 광학 형광 및/또는 나노입자 또는 양자점 마커 측정뿐만 아니라 광간섭 토모그래피 및/또는 다광자 현미경의 측정, 라만 산란, 광학 분광 및 MRI의 측정을 시뮬레이션하는 데 사용할 수 있다.
의사 및/또는 방사선 전문의 및/또는 연구원, AI 개발 분석자와 같은 사용자의 경험과 훈련된 지식으로 인해 3D 엑스레이 이미지 또는 2D 엑스레이 측정 및 프리젠테이션이 더 나은 해상도 및 스펙트럼 데이터로 재구성되더라도, 결과 데이터를 방사선 전문의 및 기타 전문가가 습득한 사전 지식과 연결하기 어려울 수 있으며 학습 곡선이 있을 수 있다. CT 스캐너 및/또는 기타 모달리티를 사용하여 이미징 히스토리에서 이전 측정 사례의 결과와 데이터를 훈련하고 상호 연관시켜야 하는 시간 동안 엑스레이 시스템을 더 유용하게 만들려면 다음 형식으로 3D 데이터를 숙련된 전문가에게 친숙한 형식으로 제시하는 것이 유용할 수 있다. 그러나 기존 인터페이스와 다를 수 있는 새로운 이미징 시스템 인터페이스의 컨텍스트에서 제공된 단 하나의 CT 슬라이스 이미지는 전체 이미지 데이터가 CT 스캐너의 이미지 형식으로 제공되지 않는 한 이해되지 않을 수 있다.
이러한 엑스레이 이미징 시스템은 다양한 모달리티의 AI 프로그램을 훈련하기 위한 데이터를 제공하거나, 또는 엑스레이 측정 또는 다른 모달리티의 시뮬레이션된 측정을 사실을 도출하고 다른 시간과 장소에서 얻은 모달리티와 측정 간의 관계 또는 데이터베이스를 구축하기 전에 실제 측정에 의해 수행된 사례와 상호 연관시키기 위해 디지털 병리학 또는 약물 발견 또는 연구에 사용되는 사용자 및 디지털 프로그램에 데이터를 제공할 수 있다.
엑스레이 관련 모달리티, 다른 모달리티 또는 하이브리드 모달리티의 엑스레이 정량적 측정값 데이터베이스를 구축하여 엑스레이 소스, 또는 다른 검출기와 같은 다른 하드웨어를 사용하고, 그리고/또는 (각각의 물질, 또는 복합 물질 또는 구성 요소 또는 둘 이상의 구성 요소에 대한 노출 시간, 전류, 에너지 준위 및 시야 및 엑스레이 입력 레벨과 같은) 다른 설정에서 정량적 측정값을 상호 연관시킬 수 있다. 이에 따라 본 개시의 엑스레이 측정 및 측정, 기존의 CT, MRI, 다른 설정을 사용하는 다른 시간 및 조건에서 기타 양식 및 하이브리드는 정량적으로 상관될 수 있다.
예를 들어, 조영제가 있거나 없는 시간 및 공간에서 심장의 MRI 측정은 본 개시의 시뮬레이션된 엑스레이 측정과 상관될 수 있다.
특정 설정 및 시스템 설계 및 방법을 사용한 기존의 CT 측정은 본 개시의 엑스레이 측정과 상관될 수 있다.
인간의 시각 및 기타 감각 관련 측정 또는 디지털 이미징 및/또는 측정은 본 개시의 엑스레이 측정과 상관될 수 있다.
본 개시의 엑스레이 측정은 인간의 시각 및/또는 다른 디지털 머신 비전 프로그램에 친숙한 이미지를 합성하고, 진단, 인간의 결정, 인간 계계 인터페이스, 추적, 객체 고장 분석 및 결함 분석, 시간 추적, 예후, 모니터링 및 감시, 동작 검출, 유체학 특성화, 동적 움직임, 및 (생리적, 기계적, 공간적, 시간적, 인공적, 합성적, 관계적, 운동적, 에너지 교란, 화학적 특성, 기계적, 탄성 특성 및 기타 매개변수의) 기타 관련 측정을 위한 사용자 또는 디지털 프로그램에 친숙한 측정 데이터 및/또는 그 표시를 제공할 수 있다.
MRI 및 기존 CT 및 농도계에서 훈련된 AI 프로그램 및 알고리즘 및 정량적 엑스레이 측정값은 본 개시의 엑스레이 시스템에 의해 제공되는 측정 데이터와 함께 사용될 수 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
엑스레이 시스템 및 장치는 특히 정량적 측정에 대한 다양한 이미징 및/또는 측정 모달리티로부터 데이터를 정량적으로 관련시키기 위한 표준으로 사용될 수 있다.
엑스레이 시스템은 다음 중 하나 이상의 요소를 포함할 수 있다.
모드에서 가질 수 있거나, CT 스캐너 이미지 형식의 이미지 세트를 생성할 수 있거나, 이미지 및 측정값을 디스플레이할 수 있거나, 사용자 또는 디지털 프로그램에 의해 선택되거나 스위칭될 수 있는 디스플레이를 가질 수 있는[예를 들어, 슬라이스 이미지, 2D 이미지 또는 토모그래피 이미지 또는 분할된 이미지, 및 CT 이미지 뷰잉 또는 디스플레이 또는 분석 소프트웨어(예컨대, 조영제가 있거나 콘트라스트가 없는 기존 CT 스캐너 또는 스펙트럼 CT 스캐너와 거의 유사한 분석 소프트웨어)에 일반적으로 디스플레이되는 하나 이상의 파라미터의 값을 표시하기 위함] "개인 CT" 또는 "맞춤형 CT"의 하나 이상의 기능 및 특징 또는 장치 및/또는 방법. 이러한 이미지는 AI를 포함한 CT 데이터 판독 및 분석 프로그램과 기존 CT 뷰어에 의해 판독할 수 있도록 CT 스캐너 이미지 형식의 파일 세트로 저장 및 출력할 수 있다.
엑스레이 시스템은 또한 기존의 장치 및 방법을 사용하거나 형광경 모드와 유사한 일련의 익숙한 엑스레이 이미지를 표시하는, 기존의 방사선 전문의 또는 의사에게 친숙한 투시 모드와 같이 시간적으로 변하는 직렬 3D 이미지 모드에서 실행될 수 있다.
엑스레이 시스템은 부품 또는 완전한 개인화 CT 시스템을 포함하거나 여기에 설명된 측정을 사용할 수 있다.
엑스레이 시스템은 하나의 모드 또는 설정을 가지거나 이미지(개인화 CT 이미지, 정밀 이미지 또는 개인화 정밀 CT 이미지라고 부를 수 있고, 또는 이미지 또는 관심 영역 및/또는 이미지 피사체의 측정에서 직접 측정값, 합성 이미지 또는 재구성 이미지 및 구성된 이미지를 표시할 수 있음)의 형식을 제공할 수 있다. 그리고 이러한 이미지의 배경은 2D 또는 3D 이미지 또는 다차원 이미지일 수 있다.
2개 이상의 검출기, 각각의 검출기에 대한 하나의 빔 입자 차단기 플레이트, 및 하나의 이동자(예를 들어 각 빔 입자 차단기 플레이트에 대한 작동기의 한 세트)가 있을 수 있다. 어떤 경우에는 검출기의 첫 번째 세트인 빔 입자 차단기에 대해 검출기, 빔 입자 차단기 및 빔 입자 차단기 이동기를 움직일 수 있는 다른 세트의 작동기 또는 이동기가 존재한다.
미세혈관 구조 밀도 및 형태 및 유체 역학, 종양 및 주변 조직의 밀도, 종양 마커 표적 조영제 라벨, 및 분자 프로필(전체 신체의 분자, 세포 내부 및 외부의 분자, 종양 성장 단계 및 전이 단계와 관련된 하나 이상의 분자 농도)은 측정되고 AI를 이용한 진단, 예후, 치료 결과 및 처치 결과 예측, 치료 계획, 모니터링 및 감시를 위한 머신러닝 알고리즘의 입력으로 사용될 수 있다.
종양 이외의 질병은 동일 방식으로 모니터링될 수 있다.
또한, 2개 이상의 검출기가 빔 입자 스토퍼 플레이트 아래에 적층될 수 있거나(예를 들어, 하나는 고에너지로, 다른 하나는 저에너지로 적층됨), 또는 검출기가 적층되는 상이한 스펙트럼 감도 및 프레임 속도를 가질 수 있다. 그리고 엑스레이 빔 조향기 또는 전자 빔 조향기 또는 이동기가 있는 하나 이상의 엑스레이 소스는 하나 이상의 위치에 배치되어 둘 이상의 에너지에 대한 이미지가 동시에 획득될 수 있다. 각 엑스레이 소스는 시야를 제한하거나 시야를 조향할 수 있다.
칼슘 스코어링은 다차원 측정 없이 또는 다차원 측정으로 또는 3D 측정으로 달성될 수 있다. 다중 엑스레이 에너지 분해 방법에서 칼슘은 연조직에서 분리될 수 있다. 여기에 설명된 2D 이중 에너지 방법 또는 스펙트럼 이미징 방법을 사용하는 경우, 칼슘과 뼈가 겹치면 먼저 뼈를 제거하여 심장 또는 기타 연조직에 묻힌 칼슘 함량을 분리할 수 있다. 뼈의 천천히 변화하는 특성으로 인해 보간 값이 인접한 픽셀의 측정에서 파생될 수 있기 때문에, 심장의 칼슘과 뼈가 분리될 수 있다. 3개의 3D 이미징의 경우, 뼈 영역이 측정된 부피에서 분할될 수 있으며, 따라서 칼슘 측정값이 도출될 수 있다. 여러 각도 측정을 다른 엑스레이 방출 위치에 배치하여 가슴 뼈와 심장의 칼슘 영역이 겹치는 투영된 이미지 효과를 제거할 수 있다.
특정 용어의 정의
"개인화 또는 맞춤형 CT" 시스템은 99% 이상 또는 95% 이상의 산란 제거가 가능하거나, 또는 빔 입자 스토퍼 플레이트, 빔 선택기 또는 비행시간 광원을 사용하여 상기한 바와 같이 산란을 1차의 5% 미만 또는 1차의 1% 미만으로 감소시킬 수 있고; 이중 에너지 또는 스펙트럼 이미징이 가능하거나 또는 다차원 엑스레이 이미징이 가능할 수 있고; 또는 점, ID 또는 2D, 3D 내지 7D(시간을 갖는 6d)에서 시간에 민감한 엑스레이 측정 및 추적 또는 엑스레이 측정 모니터링이 가능하거나, 또는 위상차 이미징, 또는 다른 모달리티 및 기타 이미징 경로에 추가된 엑스레이 광학장치를 사용한 이미징이 가능한 장치 및 방법을 포함하는 엑스레이 이미징을 지칭한다. 매번 수행되는 측정 또는 이미징의 유형은 사례별로 다르다(예컨대, 그러한 측정 또는 측정들이 유용하고 필요한 경우). 예를 들어, 진단 이미징에서 엑스레이 빔은 피사체에 포함된 관심 영역 또는 구성 요소의 움직임 또는 골밀도를 측정하기 위해 농도계가 필요할 때 이중 또는 다중 에너지로 측정된다.
특발성 폐 섬유증 또는 바이러스 또는 코비드 19 또는 TB와 같은 세균 유발 병리와 같은 폐 질환의 진단에서, 전체 가슴 대신에 폐 일부만의 관심 영역을 이미징하거나 정량화해야 할 필요가 있다. 이러한 측정을 기반으로 전달될 수 있는 임상 값을 기초로 하는 깊이의 선택된 해상도로, 폐 일부만 3D로 이미지화되도록 선택된다. 이러한 관심 영역은 하나 이상의 에너지 레벨 및 물질 분해에서 전체 흉부의 2D 이미징이 필요할 수 있고, 그리고/또는 3D 저해상도 이미징이 필요할 수 있거나 하나 이상의 고정되거나 이동할 수 있는 엑스레이 소스를 사용하는 여러 각도에서 ID, 2D 또는 3D 이미징이 필요할 수 있다.
암 조직 이미징에서 조영제(예를 들어 이미징전에 투여되는 종양 지표 또는 마커에 특이적인 분자 조영제)가 있을 수 있다.
관심 영역은 조직 유형, 혈관계 및 미세혈관, 혈액의 흐름 역학, 또는 세포외 마커 또는 세포내 마커 또는, 밀도, 형태 및 기타 화학 테스트 및 환자 프로필 및 영상 기록의 정량화에 기반한 하나 이상의 선택 기준 중 하나의 조합과 같은 하나 이상의 매개변수를 기반으로 정의될 수 있다.
수술 안내에서 관심 영역은 지속적으로 정의되고 수정된다.
뼈 골절의 경우, 손상된 뼈의 밀도 및 이미지, 인접 뼈 또는 인접 뼈들 및/또는 연조직의 상대적 거리에 기초하여 관심 영역이 다르게 정의된다.
각각의 경우에, 관심 영역을 정의하는 프로세스는 예를 들어 절차 프로세스 및/또는 이미지 방법에서 다를 수 있다.
그리고 3D 이미징 해상도는 애플리케이션 및 이미징 케이스마다 다를 수 있다.
그리고 산란 제거 프로세스는 각 측정에 필요할 수도 있고 필요하지 않을 수도 있다.
점, 1d 또는 2D 또는 재구성 3D 이미지의 선택은 이미징 프로세스 동안 또는 각 애플리케이션에 있어서 다르고, 그리고/또는 개별 경우에 따라 선택된다.
상이한 구성요소 및 재료는 2D 및 다중 차원에서 더 나은 표현 및 시각화를 위해 하나 이상의 가시광 협 광파장 및/또는 넓은 광파장으로 표현될 수 있다.
중첩 조직의 교체 및 시각화 방법
2D 스펙트럼 이미징 데이터는 CT에 의해 이전에 수행된 진단 및 모니터링 및 추적을 위해 제공 및 표시될 수 있다. 그러나 이미지 조정에 사용되는 소프트웨어 도구가 밀도 및 두께 기반 측정과 다른 프로세스 및 기준 세트를 갖기 때문에 디스플레이에서 생성될 수 있는 인공물로 인해 데이터를 표시하는 데 어려움이 있다.
다음은 2D 정량적 데이터의 개선된 시각적 표현의 예이다.
본 개시는 중첩된 연조직 엑스레이 투영 이미지에서 뼈 간섭을 제거하거나 대안적으로 뼈 엑스레이 이미지에서 연조직을 제거하는 방법을 제공할 수 있다. 이 방법은 2차원 듀얼 에너지 엑스레이 이미징 하드웨어 시스템의 사용을 기반으로 한다. 이 방법은 세 가지 주요 절차를 포함할 수 있다. (A) 듀얼 에너지 엑스레이 이미징 하드웨어 시스템을 통해 뼈 구조에 의해 중첩된 관심 연조직을 포함하는 피사체에 대한 고에너지 레벨 H 및 저에너지 레벨 L에서 한 쌍의 듀얼 에너지 이미지를 획득; (B) 듀얼 에너지 분해 방법을 사용하여 획득한 듀얼 에너지 엑스레이 이미지 쌍 데이터를 인체 연조직 이미지와 뼈 이미지의 두 가지 재료 구성 이미지로 변환함. 이는 원하는 이미지 정보가 있는 연조직 이미지에 가해지는 뼈 이미지의 직접적인 간섭을 제거하기 위함이다. (C) 연조직 내부의 뼈가 원래 점유하는 빈 공간으로 인해 뼈와 관련된 간접 간섭 효과를 보상하여 연조직 이미지를 지속적으로 개선. 보상 방법은 두 단계를 포함할 수 있다. (1) 원래 분해된 뼈 이미지를 동일 기하학적 조건이 유지되는 방식으로 뼈와 같은 연조직 이미지로 교체하며, 뼈 재료에 의해 생성된 엑스레이 흡수 이미지는 픽셀 단위로 뼈와 같은 연조직 물질에 의해 예측 가능하게 생성된 엑스레이 흡수 이미지로 대체된다; (2) 원래 분해된 뼈 이미지가 있는 정확한 기하학적 위치에 원래 분해된 연조직 이미지에 뼈 등가 연조직 이미지를 다시 설치한다.
투영된 이미지에서 뼈 조직이 겹치는 경우와 같이 뼈 이미지에서 연조직 이미지를 제거하기 위해 위에서 설명한 것과 반대의 작업이 수행될 수 있다.
하나의 혈관, 하나의 뼈 조직, 하나의 신경 조직 및 중첩된 연조직을 시각화하는 경우와 같이 서로 겹치는 구성 요소가 더 많은 상황에서 혈관 이미지 및 뼈 조직 이미지, 그리고 신경 조직의 이미지가 도출될 수 있고, 듀얼 에너지 시스템과 유사한 처리를 사용하여 (1) 동일 기하학적 조건이 유지되는 방식으로 세 개의 조직 각각이 동등한 연조직으로 대체되고 있는 반면, 각각의 조직 재료에 의해 생성된 엑스레이 흡수 이미지는 픽셀 단위로 특정 대응하는 조직-등가 연조직 재료 각각에 의해 예측 가능하게 생성된 엑스레이 흡수 이미지로 대체된다;
(2) 원래 분해된 개별 조직(뼈, 혈관 또는 신경 조직 이미지 등) 각각이 위치한 정확한 기하학적 위치에서 원래 분해된 연조직 이미지에 각각의 조직 등가 연조직 이미지를 재설치한다.
종종, 예를 들어 촬영된 각각의 원본 이미지를 기반으로 여러 다른 유형의 중첩 조직이 있는 경우, 해부학적 마커 및 기하학적 위치, 다른 것들과 비교한 각 구성요소의 포지션 및 로케이션은 원래 측정값 및 이미지를 기반으로 재료 분해에 근사할 수 있다. 또한 유사한 해부학 또는 신체 부위 또는 피사체를 기반으로 구축된 참조 데이터베이스에 기초하여 다른 가정이 이루어질 수 있다.
예를 들어, 선택된 영역의 3차원 이미지가 도출될 수 있으므로, 선택된 영역에 대해 제3 축에 임베딩된 정보가 획득될 수 있다. 인체는 대부분의 조직 또는 장기에 대해 느리게 변하기 때문에 3D 분해 영역을 둘러싸는 영역 또는 영역들에 대해 조직층 또는 다른 조직층의 두께 및 기하학적 로케이션 및 포지션을 얻을 수 있다. 예를 들어, 서로 분포된 하나 이상의 선택된 영역은 피사체 전체에 걸쳐 다양한 조직 또는 구성요소의 기하학적 위치 또는 상대적 위치 및 분포에 대한 정보를 제공하는 데 사용될 수 있다.
일부 경우에, 이러한 3D 측정 각각은 피사체에 대한 방사선을 줄이고 시간을 절약하기 위해 가능한 한 작은 영역으로 제한된다.
또한, 관심 영역의 2D 또는 3D 형식의 이중 또는 삼중 또는 다중 에너지 측정은 이러한 데리베이션(derivation)을 보완할 수 있다.
이물질이 잘 정의된 경우, 환경을 왜곡하거나 방해하거나 사용자를 오도하지 않는 한, 예측 가능한 값을 기반으로 하거나 시각적 표현 및 사용 용이성을 위한 예측값의 증폭을 기반으로 하는 모의 측정은 색상 선택, 비례적 또는 불균형적 신호 증폭, ROI 동작의 나머지 부분을 방해하지 않으므로 신호를 완전히 제거하는 등 다양한 표현 형식으로 표현될 수 있다.
예를 들어, 참조 객체 이외의 흉골은 특히 심장 추적 및 폐 연구를 위해 그리고 조영제로서 칼슘의 사용 또는 종양 및 전영병의 칼슘 스코어링 또는 미세석회화 평가를 위해 표시되는 신호의 간섭일 수 있다. 흉골 데이터를 꺼내어 폐기하거나 그 일부를 해부학적 마커가 있는 참조 객체로 따로 보관하여 시각화 및 안내 및 정량화할 관심 재료의 위치를 더 잘 잡을 수 있다.
겹치는 조직이 있는 경우 여기에 공개된 엑스레이 이미징 방법은 다음 절차를 포함할 수 있다.
(A) 두 개의 구성 요소 또는 그 이상의 구성 요소 재료 분해에 대한 듀얼 에너지 또는 다중 이미지 데이터 획득을 위한 절차; (B) 듀얼 에너지 또는 다중 에너지를 수행하기 위한 절차 또는 듀얼 에너지 및 스펙트럼 이미지 데이터 분해를 수행하기 위한 스펙트럼 이미지 데이터 절차; (C) 연조직에서 뼈가 제거된 빈 공간 또는 중첩된 조직에서 여러 개의 개별 조직이 제거된 빈 공간으로 인한 간섭을 보상하기 위한 절차.
다음은 더 나은 시각화 및 정량화를 위해 다중 구성 요소 상상 및 이미지 분리 및 표시를 위한 다중 에너지 시스템으로 확장될 수 있는 듀얼 에너지 방법의 예이다.
(A) 듀얼 에너지 이미지 데이터 획득을 위한 절차;
듀얼 에너지 이미지 데이터 획득을 수행하기 위해 엑스레이 소스는 고에너지 엑스레이 펄스를 방출하고, 그동안 검출기는 고에너지에서 이미지 데이터 획득을 수행한다. 그런 다음 엑스레이 소스는 저에너지 엑스레이 펄스를 방출하고 검출기는 저에너지에서 이미지 데이터 획득을 수행한다. 기존 검출기를 사용하는 경우, 획득한 영상 데이터는 절차(B)에 직접 사용된다. 산란 제거 기능이 있는 검출기를 사용하는 경우, 전방 검출기와 후방 검출기 모두 데이터 획득을 수행한다. 여기에 설명된 특정 추가 데이터 처리로 전방 검출기로부터의 한 쌍의 이미지 데이터가 절차(B)를 위해 전송된다.
(B) 듀얼 에너지 이미지 데이터 분해를 위한 절차.
본 개시에서 제공되는 바와 같은 임의의 듀얼 에너지 데이터 평가 방법이 사용될 수 있다. 설명을 위해 두 가지 예를 간략하게 설명한다. 그러나 절차(A)는 이러한 방법에 국한되지 않는다.
(a) 산란 간섭을 철저히 제거하고 포괄적인 듀얼 에너지 방정식을 직접 푸는 듀얼 에너지 데이터 분해 방법. 산란을 제거하고 듀얼 에너지 분해를 수행하는 것은 특별히 설계된 3층 엑스레이 검출기 어셈블리를 사용하여 작동하는 하나의 일관된 프로세스로 불가분하게 결합된다. 시스템 작동에 대한 간략한 요약이 아래에 나와 있다.
엑스선 검출기는 전방(제1 층) 검출기로서 고해상도 엑스레이 검출기, 엑스선 빔 선택기(제2 층), 및 후방(제3 층) 검출기로서 저해상도 엑스레이 검출기를 포함할 수 있다. 빔 선택기는 한 가지 유형의 엑스레이만 통과하게 하고 후방 검출기에 의해 수신될 수 있다. 즉, 산란된 엑스레이만 허용하거나 산란 없이 직접 투과된 엑스레이만 허용할 수 있다. 다른 유형의 엑스레이는 후방 검출기에 실질적으로 차단된다. 듀얼 에너지 이미지 데이터 획득의 결과로서, 전방 검출기는 직접 투과된 엑스레이(엑스레이 소스에서 방출되고 피사체를 통해 직선을 따라 직접 투과됨) 및 랜덤하게 산란된 엑스레이를 모두 포함하는 한 쌍의 고해상도 엑스레이 이미지를 획득한다. 반면에 후방 검출기는 한 가지 유형의 엑스레이(투과 전용 또는 산란 전용 엑스레이)에 의해 제공되는 한 쌍의 저해상도 이미지를 획득한다.
후방 검출기에서 획득한 영상 쌍을 처리함으로써 전방 검출기에서 산란된 엑스레이에 대한 정보가 정확하게 예측되고, 따라서 산란 간섭이 없는 직접 투과된 엑스레이에 대한 영상 데이터 세트 쌍은 고에너지 EH에서의 엑스레이에 대한 전방 검출기(고해상도 검출기) 및 저에너지 EL에서의 엑스레이 에너지에서 정확하게 획득된다.
더 나아가, 고에너지 EH와 저에너지 EL에서 얻은 전방 검출기의 고해상도 이미지 쌍을 기반으로 듀얼 에너지 데이터 분해 방법을 사용하여 한 쌍의 재료 구성 이미지(뼈 이미지 및 이미지 연조직 이미지)를 얻는다. 본 명세서에 개시된 하나의 듀얼 에너지 데이터 분해 방법은 임의의 단순화 가정 또는 임의의 단순화 근사에 의존하지 않고 비선형 듀얼 에너지 방정식 시스템의 직접 해(direct soulution)에 기초할 수 있다. 중요한 단순화 근사가 이루어지지 않았기 때문에 중요한 산란 간섭이 관련되지 않으며 솔루션은 가장 정확한 결과를 제공할 수 있는 기능을 가져야 한다.
다른 한편으로, 특정 단순화 가정 및 특정 단순화 근사로 이중 에너지 방정식을 푸는 수많은 방법이 있다. 산란 간섭은 상이한 레벨에서 실제 이미지 데이터에 혼합될 수도 있다. 결과적으로 결과의 정확도가 상이한 정도로 저하된다. 이러한 단순화 근사의 공통 특징은 다음을 포함할 수 있다: (i) 산란 간섭 제거 없이; (ii) 잘 문서화 된 선형 근사 또는 비선형 듀얼 에너지 방정식을 풀기 위해 비선형 수정이 있는 선형 근사를 사용한다. 단순화 근사화 방법의 특정 형태는 다양할 수 있으며, 본 개시는 정당화된 단순화 또는 근사화의 사용을 제한하지 않고 이러한 모든 유사한 방법을 고려한다. 예시로 듀얼 에너지 방정식을 풀기 위한 산란 허용 선형화가 아래에 설명되어 있다.
(b) 산란 내성, 선형화 방법. 첫 번째 근사 가정은 이미지 신호에 대한 산란 간섭 기여를 무시하는 것이다. 두 번째 근사 가정은 피사체의 모든 비선형 흡수 효과를 무시할 수 있으며 엑스레이 소스가 스펙트럼 분포 없이 단일 에너지 값만을 가진 엑스레이를 방출한다는 것이다. 이러한 근사에서 비선형 듀얼 에너지 방정식 시스템은 각 점(x,y)에 대해 픽셀 단위로 2개의 선형 동시 대수 방정식을 풀기 위한 표준 방법으로 찾을 수 있는 한 쌍의 단순 양 b(x,y), s(x,y)를 제공하도록 선형화될 수 있다. 선형화 방법은 비선형 방법보다 구현하기 쉬울 수 있다. 더 높은 정확도의 정량적 결과가 필요한 경우, 본 명세서의 개시에 기초하여 비선형 효과에 대한 추가 수정이 이루어질 수 있다.
(C) 연조직에서 뼈가 제거된 빈 공간으로 인해 새로 생성된 간섭 효과를 보상하기 위한 절차. 절차(B)의 결과, 연조직 이미지에 직접 부과된 강한 골 흡수 이미지가 제거된다. 따라서 연조직에 포함되고 뼈에 의해 가려진 원하는 이미지 정보를 시각적으로 식별하는 것이 훨씬 용이하다. 그러나 뼈의 존재 및 제거와 관련하여 다른 형태의 간섭이 존재할 수 있다: 원래 뼈가 차지했던 빈 공간은 이제 연조직의 공동 이미지를 제공한다. 캐비티 이미지는 불리한 배경 패턴의 역할을 하여 연조직에 포함된 정보를 시각적으로 더이상 식별하지 못하게 한다. 절차(B)의 목적은 흉벽 연조직 이미지에서 뼈가 제거된 빈 공간을 보상하는 것이다. 보상 기술은 두 단계를 포함할 수 있다: (i) 원래 분해된 뼈 이미지를 뼈와 기하학적으로 동일하지만 물리적으로 모든 엑스레이 흡수 속성 조직 이미지를 가진 뼈와 같은 연조직 이미지로 변환하고 원래 분해된 뼈 이미지가 있던 정확한 기하학적 위치의 원래 분해된 연조직 이미지로 변환한다.
(C) 절차를 통해 뼈가 연조직에 중첩되어 발생하는 간섭을 제거할 수 있다.
콘트라스트/밝기 변화 및 이미지 제거 방법과 같은 다른 표준 이미징 처리 기술은 연조직에 포함된 숨겨진 정보를 시각적으로 더 식별하기 위해 추가로 사용될 수 있다.
위에서 설명된 주요 보상 절차에 대한 선택 사항으로, 생성된 연조직의 균일성을 추가로 개선할 수 있는 특정 방법이 있다. 이러한 방법은 고차 근사에 속한다. 예를 들어, 생리학적 특징에 따라 흉벽에 대한 뼈 등가 연조직 이미지는 매우 매끄럽고 천천히 변화하는 공간 분포를 가져야 한다. (ii) 단계에서 곱셈 인자만을 사용하여 국부적 결함과 같은 특정 내부 골 구조 또는 속이 빈 코어 구조를 골유사 연조직 이미지로 가져와 내부 장기 연조직 이미지 분석에 불필요한 혼란을 야기할 수 있다. 이러한 고차 효과를 추가로 제거하기 위해 다음 방법을 사용할 수 있다. (a) 각 특정 뼈 구조를 참조하여 원래 획득된 뼈 이미지를 원하는 부드러운 형상으로 약간 수정한다. 따라서 (B)(i), (B)(ii) 단계에서는 실제 뼈 이미지 대신 약간 변형된 뼈 이미지를 사용한다. (b) 이미지 처리 기술에서 표준 이미지 평활화, 피사체 경계 검출 방법 등을 사용하여 뼈 등가 연조직 이미지 구성에 더 나은 뼈 이미지를 제공할 수 있다. 이들 및 모든 다른 고차 개선 방법이 본 개시에 의해 고려된다.
본 개시는 2개 이상의 구성 요소 또는 구성 요소 들을 포함하는 피사체로 더 확장된다. 적어도 하나의 재료 또는 물질, 즉 제1 구성 요소 또는 제1 물질이 나머지와 분리되는 경우, 더 나은 시각화를 위해 제1 구성 요소가 아닌 다른 구성 요소가 차지하는 공간을 제1 재료의 복합 등가물로 대체할 수 있다(예를 들어 연조직 시각화를 위해 뼈가 연조직으로 대체될 때).
제어기
도 37은 엑스레이 촬영 시스템 내의 제어 유닛을 도시한다.
모터, 엑스레이 콜리메이터, 발생기, 검출기와 같은 전자 구동 하드웨어의 일부 또는 전부에 연결된 제어 유닛(200)은 각 하드웨어의 작동 및/또는 온, 오프를 제어하기 위한 CPU 또는 마이크로프로세서, 또는 내장된 회로 및 펌웨어를 갖는다.
제어 유닛(200)은 터치 스크린 또는 핸드헬드 디스플레이와 같은 디스플레이 패널을 가질 수 있는 제어기(1200)에 유선으로 연결되거나, 또는 무선 네트워크, 이더넷 또는 블루투스와 같은 무선으로 연결될 수 있으며, 조이스틱 또는 컴퓨터 입력 장치, 다른 마이크로프로세서 전원 제어기에 연결될 수 있다.
일부 경우에, 제어 유닛(200)은 제어기(1200)와 통합된다. 제어기(1200)는 검출기 또는 엑스레이 소스를 이동하는 데 사용되는 모터를 이동하거나, 그리고/또는 콜리메이터를 작동하고, 그리고/또는 이미지에 대한 관심 체적을 선택하고, 그리고/또는 센서와 상호 작용하여 측정하거나, 카메라에서와 같이 3D 이미지를 촬영하거나, 엑스레이 튜브, 환자, 검출기와 같은 객체의 거리 및 형상을 측정하여 사용자 또는 컴퓨터가 제공한 기준에 따라 자동 측정 결정을 내리기 위해 사용된다.
물리적 제어 유닛(200) 또는 통합 제어 유닛(200 및 1200)은 구조적 지지대(104), 또는 엑스레이 소스용 스탠드 또는 엑스레이 시스템용 지지 구조의 일부와 통합되거나 이에 부착될 수 있거나, 또는 검출기 어셈블리(109)로부터 분리되거나, 또는 엑스레이 소스 어셈블리로부터 분리될 수 있거나, 또는 독립형 유닛일 수 있거나, 또는 엑스레이 시스템의 일부와 통합될 수 있다.
제어 유닛(200) 또는 제어기(1200)는 LED 디스플레이 또는 디스플레이 패널을 가질 수 있다. 디스플레이 패널은 이동 명령을 표시할 수 있으며, 또는 이미징된 피사체(2) 및/또는 ROI 영역 또는 이미징된 피사체에 대한 컴퓨터 선택 ROI 영역의 이미지를 가질 수 있다. 사용자는 디스플레이에서 이미징된 피사체의 일부를 탭할 수 있다. 엑스레이 소스 어셈블리(12) 및 검출기(22) 또는 어셈블리(23)는 선택된 ROI를 이미지화하도록 대략 최적화된 공간적 위치에 있도록 배치될 수 있다.
ROI의 선택 또는 이미징, 및 엑스레이 소스 및 검출기의 정렬은 결정되거나 미리 결정된 기준에 기초하여 자동으로 달성되고 워크 스테이션 또는 제어기(1200) 또는 제어 유닛(200)에 저장될 수 있다.
제어 유닛(1200)은 디스플레이(1015) 능력이 있거나 없는 워크스테이션(1010) 또는 랩탑 또는 마이크로프로세서에 대한 무선 메커니즘 또는 유선 연결을 통해 통신할 수 있다.
제어 유닛(200) 및/또는 워크스테이션(1010)은 엑스레이 튜브 및 검출기와 같은 이미징 장치의 일부 및 이미징된 피사체와 다른 위치에 배치될 수 있다.
제어기 유닛(200)은 사용자에 의해 검출기 또는 엑스레이와 같은 엑스레이 장치의 일부를 이동시키는 데 사용될 수 있다. 사용자는 콜리메이터 또는 엑스레이 소스에 의해 또는 감지 요소에 의해 제공되는 정보에 의해 이미징된 객체의 LED 라이트 마크를 직접 관찰하여 움직임을 결정할 수 있다.
여기에 공개된 엑스레이 시스템은 액세서리 및 주변 장치를 포함할 수 있다.
선량계는 엑스레이 노출 동안 또는 전체 시간 동안 실시간으로 이미징된 피사체 및 기타 피사체에 대한 선량 및 가능한 노출을 모니터링하기 위해 콜리메이터 또는 구조물의 어느 곳에나 부착될 수 있다. 그리고 선량계, 데이터 관리 및/또는 측정 분석을 제어하는 전자 장치는 마이크로프로세서, 및/또는 엑스레이 시스템의 다른 구성요소를 제어하는 데 사용되는 마이크로프로세서에 의해 선량계에 로컬로, 그리고 엑스레이 시스템에 대해 로컬로, 또는 마이크로프로세서에 의해 원격으로 수행될 수 있다. 마이크로프로세서 중 어느 하나와 선량계 간의 통신 방법은 유선 또는 USB, 케이블 또는 WIFI 또는 블루투스, 또는 광학 또는 RF 또는 (통신 및 데이터 전송에 사용되는) 기타 무선 방법을 통해 이루어질 수 있다.
본 명세서에 개시된 엑스레이 시스템은 자동 노출 제어를 포함할 수 있다.
일부 경우에, 복수의 이벤트 검출기가 이미지 센서의 칩 상에서 서로 관련하여 배치될 수 있다. 특히, 액티브 픽셀 센서("APS") 장치가 이미지 센서로 사용될 수 있다. 따라서 이벤트 검출기는 APS 센서의 동일한 칩에, 바람직하게는 그 안의 활성 픽셀 어레이와 관련하여 주변 위치에 위치하는 추가 포토사이트 픽셀로 만들어진다.
검출기는 ROI 하류에 배치될 수 있다.
광학 측정 및 이미징 장치 방법, 내시경, MRI 장치, 자기 입자 이미징, 초음파, 열 이미징 및 전기 생리학은 조영제, 해부학적 마커, 또는 식별자(카테터 또는 전기 생리학 장치의 프로브 등), 식별가능한 피사체(미세 조작기, 반도체 구성 요소, 광학 시스템의 부품 또는 물리적 또는 화학적 특성 측정 시스템의 부품), 또는 샘플 또는 피사체를 교란할 수 있거나 또는 하나 이상의 내부 구성 요소 또는 마커의 위치에 대한 참조가 가능한 치료 장치 및 에너지 장치의 하나 이상의 부품, 또는 마커 또는 참조와 같은 하나 이상의 공간적으로 외부 마커 또는 참조 객체를 코로케이션하거나 참조함으로써 본 개시에 통합될 수 있다. 소프트웨어 또는 디지털 자동화 프로그램을 제어하는 사용자는 코로케이션, 마이크로프로세서에 입력될 수 있는 기존 데이터 또는 측정값을 설정하는 데 필요한 측정을 수행하는 데 사용될 수 있다. 여기서 측정값은 이러한 상대적 공간 위치를 계산하는 데 사용되는 메모리 장치에 저장된다.
일부 경우에 NIR 광원과 같은 야간 투시 기능이 있는 비행 시간 센서, 센서, 또는 카메라 또는 비디오카메라와 같은 적어도 하나의 센서는 선택된 관심 영역, 또는 선택된 관심 영역 내의 마커, 또는 관심 영역 내부 또는 외부의 참조 객체를 찾을 수 있다. 다양한 모달리티에 의해 측정된 관심 영역 또는 선택된 영역이 있는 마커의 상대적 공간 위치는 측정 시야 내에서 관심 영역, 피사체 및 구성 요소 및 선택된 객체를 공간적으로 병치하는 데 사용될 수 있다.
하나 이상의 센서가 두께, 또는 모션 추적, 공간 위치 및/또는 방향 또는 형상 또는 치수 측정에 사용될 수 있다. 또한 AI는 얼굴 감지를 사용하여 얼굴 메쉬, 홍채, 손, 포즈, 머리 분할, 객체 검출 사용, 상자 추적 및 인스턴트 모션 추적을 탐지하는 바와 같은 사람의 얼굴 또는 신체 일부 및 포즈의 인식, 오브젝트론(Objectron)(3D 객체 감지), KNIFT(템플릿 기반 특징 일치)에 사용될 수 있다.
AutoFlip(돌출성 인식 비디오 자르기)
AI는 디지털로 선택하거나 사용자가 예를 들어 모양과 기하학, 하나 이상의 관심 영역의 상대적인 공간적 위치, 각 관심 영역 및/또는 객체의 표면 색상을 결합하여 시각화하는 데 도움을 주어 실시간으로 관심 영역 및 관심 볼륨을 식별하는 데 사용할 수 있고, 그리고 엑스레이 측정 또는 이미징을 위해 그리고/또는 실시간 엑스레이 이미징 및 측정을 위해 관심 체적 또는 관심 영역의 하나 이상의 기준에 따라 수동 또는 디지털 선택을 허용한다. 관심 영역이 선택된 후, 제어기는 모션 시스템(예를 들어 엑스레이 튜브 및/또는 대응하는 검출기를 이동하여 관심 영역을 이미징하는 병진 스테이지)에 명령을 전송한다. 병진 스테이지는 시간적으로 적어도 하나의 축에서 6개의 축으로 이동될 수 있다.
X선 소스와 검출기 쌍은 기존 엑스레이 시스템, C-암, U 암, 업라이트(Upright) 등과 유사한 엑스레이 이미징 시스템에 장착될 수 있다. 토모그래피가 가능한 엑스레이 소스 어셈블리는 기존 시스템에 통합될 수 있다. 예를 들어, 방출 위치는 U 암에서와 같이 전자 조향기 또는 이동기에 의해 이동할 수 있다. 시간 및 다차원 이미징에서 2D, 스펙트럼, 또는 토모그래피, 3D 내지 6D 및 7D, 또는 위의 모든 조합이 AI 기능이 있는 카메라 또는 비디오카메라에 의해 선택된 관심 영역에 대해 사용될 수 있다. 경우에 따라, 마커는 6D 또는 7D 측정을 지원하는 데 사용되거나 두 개 이상의 카메라 또는 이미지 센서가 사용될 수 있다.
사용자는 엑스레이 이미징 전에 관심 체적의 선택에 개입하거나 확인할 수 있다.
VOI 또는 동작 추적의 자동화된 선택은 예를 들어 디지털 방식으로 자동화된 엑스레이 측정을 직렬로 트리거할 수 있는 동작 중에 무릎 또는 척추의 움직임을 연구함으로써 연속적으로 수행될 수 있다.
엑스레이 이미징과 조합된 카메라와 AI 모션 추적의 조합에서, 두 가지 모달리티 각각의 이미지가 시간적으로 동기화될 수 있고 신체 또는 조직의 모션 기능을 특성화하고 이전보다 훨씬 더 정확하게 ROI 또는 VOI를 탐색하기 위해 엑스레이를 사용하는 동안 방사선량을 줄일 수 있다.
엑스레이 측정과 함께 배치된 광학 카메라에서 AI의 사용 결합은 측정의 정밀도와 정확성을 높이고, 신체 부위 및 관련 동작의 특성화를 완료하는 동시에 예컨대 광학 카메라가 엑스레이 카메라보다 훨씬 빠를 때, 엑스레이 노출을 줄인다.
카메라 측정과 엑스레이 측정의 병합은 또한 이미지를 보는 사람에게 시각적으로 더 친숙하게 만들 수 있다. AI는 이러한 측정을 병합하여 각 모달리티에 의해촬영된 이미지 및 측정값의 연속성과 병치를 형성하는 데 사용될 수 있다.
병치된 객체 또는 피사체의 표시, 또는 관심 영역 이미지 또는 관심 부피 이미지는 엑스레이를 사용한 내부 및 외부 부피 측정을 위해 카메라 캡처 이미지를 사용하여 실생활 표시를 갖도록 병합될 수 있다. 서로 다른 색 구성표가 서로 다른 데이터 세트에 적용되어 관심 영역의 서로 다른 구성 요소 또는 객체 또는 세그먼트, 또는 재표 분해 물질을 나타내거나 공간 및 시간에서의 완전한 측정을 기반으로 합성된 추출 이미지 데이터 또는 데이터의 서브 세트를 나타낼 수 있다.
동일 방법 및 장치가 로봇, 자동차 또는 자동차 부품과 같은 전동 기계 객체들의 비파괴 검사에 사용될 수 있다.
디스플레이 및 입력 장치
조이스틱은, 예를 들어, 이미징될 피사체를 향하도록 검출기 및/또는 엑스레이 튜브를 상대적으로 위치시키기 위해 이미징을 위한 모션 시스템의 국부적 제어용 입력 장치로 사용될 수 있다.
전자 제어기 또는 마이크로프로세서는 디스플레이 패널 박스와 함께 및/또는 내부에 배선될 수 있다. 디스플레이 박스 또는 디스플레이 패널은 이미징 시스템 또는 이미징 시스템의 서브 모듈을 이미징된 피사체에 상대적으로 위치시키는 메커니즘을 가질 수 있다. 이러한 디스플레이 패널 또는 디스플레이 박스는 터치스크린일 수 있다.
이미징 시스템에 국한된 비상 버튼이 워크스테이션이나 마이크로프로세서 및 획득 및/또는 보기 애플리케이션이 상주하는 디스플레이 세트와 별도로 시스템을 차단할 수 있다.
아이패드 또는 다른 전자 태블릿 장치를 디스플레이 시스템으로 사용할 수 있다.
제어기는 마이크 또는 스피커와 연결될 수 있다. 때로는 증폭기가 사용될 수 있다.
소리 알람은 환자 또는 사용자 시스템 장애, 서브 모듈 장애, 너무 많은 방사선 또는 적절하게 촬영되지 않은 이미지, 또는 시스템이 작동하지 않는 문제, 환자 또는 사용자 안전에 대한 경고 또는 시스템 또는 하위 모듈이 액세스 인증 없이 열린 것를 경고하기 위한 시스템의 일부일 수 있다.
수행된 각 소프트웨어 활동 또는 하드웨어 기능이 기록될 수 있다. 이러한 로그는 진단 또는 유지 관리 또는 다른 위치 또는 시간의 모니터링 또는 원격 모니터링을 위한 보고에 표시될 수 있다.
안전 관련 문제 또는 하드웨어 오류 또는 오작동 또는 소프트웨어 오류에 대한 경고를 위한 황색 표시등, 및 엑스레이 시스템을 손상시키거나 또는 환자 또는 사용자의 안전이 위협받을 수 있는 치명적인 오류 또는 오작동에 대한 적색 표시등과 같은 확대 경고 시스템이 포함될 수 있다.
감지 요소는 다양한 하드웨어 요소, 엑스레이 이미징의 서브 모듈, 제어기 및 디스플레이 및 제어 유닛의 거리, 기하학적 위치 또는 상대적인 공간적 위치를 감지하는 데 사용될 수 있다.
탭 콜리메이터는 엑스레이 소스 초점 사이즈를 줄이기 위해 사용될 수 있다. 시야가 넓은 엑스레이 토모그래피 시스템은 엑스레이 소스 초점 사이즈를 줄이기 위해 테이퍼형 콜리메이터를 사용할 수 있다. 모터와 부착물은 테이퍼형 콜리메이터를 엑스레이 튜브 하우징 또는 엑스레이 튜브 아래에 부착된 다른 콜리메이터에 부착하는 데 사용될 수 있다.
부착 하드웨어는 VOI 소스 사이의 경로 라인 안팎으로 테이퍼형 콜리메이터를 이동시키기 위해 이동기 또는 로봇 팔에 의해 모터라이징(moterizing)되거나 조정될 수 있다.
초점 사이즈를 줄이기 위해 테이퍼형 콜리메이터를 사용할 수 있다.
관심 영역을 제한하기 위해 테이퍼형 콜리메이터를 사용할 수 있다.
테이퍼형 콜리메이터는 노광 시간을 조절하기 위한 조리개의 개폐가 가능하도록 셔터와 유사한 디자인을 갖는 종래의 콜리메이터로 사용될 수 있다.
일부 경우에, 테이퍼형 콜리메이터는 빔 감쇠기의 적층된 층을 가질 수 있으며, 각 층은 그 위의 층보다 약간 큰 구멍을 갖고 투과를 위한 테이퍼진 구멍을 형성한다.
감지 요소는 엑스레이 튜브용 이동기에 부착될 수 있거나, 엑스레이 튜브에 부착될 수 있거나, 엑스레이 튜브(12), 및/또는 검출기(22), 및/또는 유지 구조(104), 또는 이동기, 또는 엑스레이 소스(12) 또는 검출기(22) 또는 검출기(22)를 포함하는 검출 모듈을 포함하는 서브 모듈, 빔 입자 스토퍼 또는 빔 입자 스토퍼 플레이트(100) 또는 빔 선택기, 또는 이미징된 피사체(2)를 이미징하기 위한 하나 이상의 다른 검출기로부터 분리될 수 있다.
감지 요소는 광학 센서 또는 비행 시간 센서 또는 카메라 또는 라이더 장치일 수 있으며, 엑스레이 소스 및 검출기에 대한 치수 또는 기하학 또는 공간적 위치와 VOI 또는 ROI 또는 이미징된 피사체의 두께를 측정할 수 있다. 두께 측정은 선량 또는 노출 시간을 결정하여 콜리메이터 셔터를 제어하거나 또는 VOI 또는 ROI에 대한 엑스레이 소스 및/또는 검출기의 정렬을 제어하거나, VOI의 3D 이미지를 완벽하게 재구성하기 위해 필요한 측정 또는 투영된 이미지의 수를 결정하는 데 사용될 수 있다.
일부 예에서, 초음파 장치는 ROI가 있는 이미징된 피사체 내의 관심 영역을 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 의복을 포함한 전체 두께에 대해 필요한 이미지의 수를 결정하는 대신, 초음파 측정에서 이미징된 피사체로서의 인체의 두께를 추출하여 촬영되는 이미지의 수를 더욱 줄일 수 있다. 예를 들어, 환자가 착용하는 의료 가운은 이미 미리 결정된 공간 부피 및 엑스레이 측정 특성을 가지고 있으므로, 의료 가운을 포함하는 층에 대해 추가적인 엑스레이 이미지를 촬영할 필요가 없다.
음성 명령 및 상호 작용
여기에 공개된 엑스레이 이미징 시스템은 사용자 및/또는 환자 및/또는 마이크로프로세서와의 통신 및 상호 작용 및 제어 및 피드백 시스템을 위한 음성 인식 시스템 및/또는 컴퓨터 생성 음성 통신 시스템과 통합될 수 있다.
가상현실 및 하드웨어
여기에 공개된 엑스레이 이미징 시스템은 가상현실 뷰어 또는 가상현실 안경을 사용하여 엑스레이 측정에서 추출된 엑스레이 이미지를 일부 경우에 실시간으로 기존의 이미징 시스템과 비교하여 훨씬 축소되거나 최소화된 이미지 처리로 볼 수 있다.
가상현실 이미지는 가상현실 뷰어 및/또는 가상현실 안경, 카메라 뷰어가 있는 가상현실 헤드 마운트, 특히 CT의 토모그래피 촬영 이미지를 위해 구성될 수 있으며, 이는 완전한 이미징 경험을 위해 스티칭 및/또는 보간이 필요할 수 있다. 확대 및 축소와 같은 기능은 뷰잉(viewing) 전에 이미지 처리가 필요하다. 일반적으로 3D 뷰잉은 내비게이션 소프트웨어를 사용하지 않는 한 현재의 휴대용 CT 또는 CT 시스템을 사용하는 실시간이 아니다. 그리고 소프트웨어 지원으로 표시되는 정보는 충분히 정확하지 않거나 인공물과 함께 있을 수 있다.
본 개시를 통해, 예를 들어, 헤드 마운트 및 아이피스를 갖는 가상 현실 뷰어는 최소화된 이미지 프로세싱과 통합되어 실시간으로 제공될 수 있다.
실시간 뷰잉이 필요하지 않은 시나리오에서 엑스레이 측정 및 이미징 시스템에 의해 획득된 이미지 데이터는 본 개시에 설명된 바와 같이 재구성으로 직접 3D 뷰잉을 가능하게 할 수 있지만 소프트웨어 이미지 조작 및 데이터 갭 필링(filling)이 훨씬 감소된 직접 3D 뷰잉을 가능하게 하고, 기존 CT 또는 토모신서스 이미지에서 필요에 따라 더 큰 인공물 및 노이즈 보정이 가능합니다.
인간 클리닉에서 사용되는 의료용 CT 시스템에서, 일반적으로 해상도는 현재 두께(예를 들어 검출기에 수직인 엑스레이 빔의 중심 축을 따르는 두께)의 축을 따라 최대 100um에 있다. 예를 들어 수천 개 이상의 많은 수의 이미지를 촬영해야 하고 더 높은 해상도에 도달하기 위해 필요한 피사체에 대한 방사선 노출량으로 인해 더 높은 해상도는 실제로는 불가능할 수 있다.
그러나, 본 개시에서 설명된 3D 기술은 선택된 VOI가 xy 방향으로 서브 밀리미터 범위만큼 작게 할 수 있다. 또한 높은 스펙트럼 해상도 또는 동일 VOI를 조사하는 데 사용할 수 있는 다중 에너지의 실행 가능성은 측정 감도를 증가시킬 수 있다. 작은 단면에서 촬영한 이미지 수가 많으면, 총 방사선 레벨이 허용되어 마이크로미터 범위 또는 마이크로미터 범위보다 작은 조사가 가능하다. 이는 작은 혈액 모세관 또는 치수가 매우 작은 물질의 이미징을 허용할 수 있으며, 이는 진단, 모니터링 및 추적 기능, 마이크로미터 범위 또는 서브 마이크로 범위의 작은 특징으로의 확대와 같은 뷰잉 기능을 향상시킬 수 있다. 가상현실 뷰어가 있거나 없는 작은 기능의 측정이 구현될 수 있다. 경우에 따라, 이러한 구현은 토모그래피 재구성 후 추가 소프트웨어 처리가 필요하지 않을 수 있다.
메모리 또는 컴퓨팅 장치 및 방법
3D, CT 계산, 엑스레이 측정은 때때로 많은 양의 메모리와 계산을 필요로 한다. 여기에 설명된 nMatrix 방법 및 장치에서, 무선 통신 또는 테더링 메커니즘을 통해 기존 검출기 또는 검출기에 부착된 검출기 모듈 또는 어셈블리 또는 서브모듈은 메모리 스토리지, 및/또는 데이터베이스 기능 및/또는 국부적 계산, 처리 및/또는 저장을 위한 데이터베이스 및 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 디스플레이는 로컬로 또는 직접 마이크로프로세서에서 또는 무선, 이더넷 또는 기타 테더링 된 통신 방법을 통해 원격으로 디스플레이를 위해 그리고 일부 경우에는 추가 계산 및 저장을 위해 제2 마이크로프로세서로 수행될 수 있다.
검출기에 대한 32비트 이상의 ADC 변환 및 그 동적 범위는 2D 이미지 획득, 처리 및 높은 동적 범위가 유용한 다차원 애플리케이션에 유용한 이미지 처리에 사용될 수 있다.
마이크로프로세서 또는 메모리 또는 데이터베이스 저장 및 관리는 32비트 이상의 ADC 해상도로 로컬에 있을 수 있으며, 도 29에 도시된 바와 같은 엑스레이 이미징 장치 및 방법을 사용하여 이미지 처리, 획득 제어 및 AI에 사용될 수 있다.
듀얼 또는 그 이상의 에너지 레벨과 이미지 안내 및 추적 애플리케이션을 사용한 토모그래피 및/또는 스펙트럼 이미징이 위의 구성에 적합할 수 있다.
국부적 메모리 및 마이크로프로세서 기능은 산란 제거 장치 및/또는 방법, 또는 1차 간섭에 대한 산란이 1% 미만인 산란 제거된 또는 엑스레이 이미지와 함께 사용될 수 있다.
국부적 메모리 및 마이크로프로세서 기능은 심혈관 또는 폐 이미징, 동적 관류 이미징 또는 대략적인 전신 어플리케이션과 같은 2개 이상의 기관에 대한 엑스레이 이미징과 함께 사용될 수 있다.
12-16비트 또는 32비트 이상의 ADC 해상도를 갖는 국부적 메모리 및 마이크로프로세서 기능은 산업용 애플리케이션에서 사용될 수 있다.
광학 이미징 어셈블리
듀얼 또는 다중 에너지 2D 및 3D 이미징, 또는 nMatrix 방법을 사용하는 3D 이미징, 산란 제거 방법, 또는 위의 방법들 중 하나 이상의 조합을 위해, 피사체의 관심 영역 하류의 엑스레이 검출기를 사용하는 대신, 강화기 또는 섬광, 광학 및 광학 카메라를 포함하는 감지 어셈블리가 사용될 수 있다.
큰 형식의 엑스레이 센서는 속도, 해상도, 또는 성능에 제한이 있을 수 있으므로 작은 광 센서가 넓은 관심 영역을 촬영하는데 사용될 수 있다.
예를 들어, 신틸레이터 또는 강화기가 엑스레이 소스에 대해 관심 볼륨 하류에 배치될 때, 신틸레이터 또는 강화기는 엑스레이를 광학 신호로 변환할 수 있다. 감지 어셈블리는 이미지를 강화기에서 광학 센서로 초점을 맞추는 광학 렌즈 또는 대물렌즈와 같은 광학 장치를 포함할 수 있다.
광학 렌즈는 이중 렌즈이거나 다중 렌즈를 포함할 수 있다. 광학 렌즈는 강화기의 하나 이상의 영역에서 나오는 광학 빛을 시각화하기 위해 확대 또는 축소하도록 자동으로 조정될 수 있다.
경사(예를 들어, 45도) 미러는 강화기에 형성된 이미지와 센서의 감지 평면 사이의 거리를 줄이는 데 사용될 수 있다. 센서는 2D 광학 센서일 수 있다.
네거티브 렌즈는 강화기에 의해 수집된 엑스레이 이미지에서 변환된 광학 이미지를 감지 어셈블리의 입력 조리개에 더 포커싱하는데 사용될 수 있다.
2개 이상의 그러한 감지 어셈블리는 VOI가 투영된 이미지를 갖는 강화기 상의 관심 영역으로 이동되거나 사용될 수 있다. 이러한 감지 어셈블리는 사이즈 또는 프레임 속도 또는 에너지 감도 면에서 서로 다를 수 있다.
입력 조리개와 센서 이미지 평면이 강화기에 투영된 엑스레이 조명 VOI로 인해 강화기에 의해 형성된 이미지를 캡처할 수 있도록 이동기를 사용하여 각 어셈블리를 배치한다. 대안으로, 대물 포탑은 관심 영역 또는 관심 체적에서 엑스레이 신호를 수집하기 위해 둘 이상의 광학 어셈블리를 배치하는 데 사용될 수 있다.
어떤 경우에는 적절한 사이즈의 강화기가 광학 감지 어셈블리의 입력 구멍에 결합될 수 있다.
그리고 그러한 어셈블리는 관심 영역을 이미지화하기 위해 강화기와 함께 이동하거나 강화기에 대해 이동할 수 있다.
엑스레이 빔 초퍼
빔 초퍼는 하나 이상의 분산된 ROI를 조명하는 데 사용될 수 있거나, 하나 이상의 공간 위치에서 ROI를 추적하는 데 사용될 수 있다. 그 목적은 다음 중 하나일 수 있다:
방사선 감소, 예를 들어 초퍼는 구멍이 분포된 콜리메이터로 만들어질 수 있고, 이것은 방사선을 감소시키거나, ROI 또는 필터의 구조 조명을 형성하여 에너지 레벨을 감소시킬 수 있다(예: 연조직에 민감한 저에너지 엑스레이를 걸러내어 뼈만 이미징한다).
예를 들어 빔 경로 안팎에서 하나 이상의 전동 테이퍼형 콜리메이터를 사용하여 소스의 초점 사이즈를 줄인다.
방사선 노출 시간을 감소, 예를 들어 하나 이상의 엑스레이 방출 위치에서 방사선 노출 시간을 감소.
엑스레이 빔 초퍼를 사용하여 더 짧은 엑스레이 펄스를 생성할 수 있다. 회전이 동기화되고 엑스레이 소스의 전자 신호에 위상 고정되고 광빔으로 모니터링될 수 있는 작은 질량 및 작은 관성 모멘트를 갖는 빠르고 경제적이며 컴팩트한 엑스레이 빔 초퍼가 개시된다. 3ns 미만의 지터 시간으로 2.5마이크로초 미만의 엑스레이 버스트를 생성할 수 있다.
소스에서 나오는 엑스레이 빔을 절단하기 위한 장치는 회전 디스크를 포함할 수 있으며, 상기 디스크는 소스가 맥동하는 상기 디스크의 직경을 따라 연장되는 채널을 정의하며, 여기서 상기 회전 디스크 상의 상기 채널의 각도 위치는 상기 맥동 소스에 위상 고정될 수 있고, 채널의 회전 속도의 각 회전에 필요한 시간의 변화는 5ppm 미만일 수 있다.
엑스레이 빔 절단 장치는 제1 측면과 제2 측면을 갖는 회전 디스크를 포함할 수 있으며, 상기 디스크는 디스크의 전체 직경을 따라 연장되는 통로를 정의한다.
엑스레이 빔 절단 장치는 다음을 포함할 수 있다:
상기 디스크의 직경을 따라 연장되고 상기 디스크의 베이스 면과 관련해 특정 높이에 위치된 채널을 갖는 디스크;
상기 디스크를 모터에 연결하는 샤프트;
상기 모터에 전력을 공급하기 위한 제1 전기 회로 및 상기 모터의 속도를 제어하기 위한 제2 전기 회로;
상기 디스크와 관련된 속도를 결정하고 상기 속도를 상기 제2 전기 회로에 전달하기 위한 광학 센서;
상기 디스크의 베이스에 대한 상기 채널의 위치와 일치하는 디스크 상의 위치 및 특정 입사 주파수에서 상기 디스크에 엑스레이 빔이 접촉하는 상기 디스크 상에 입사하는 엑스레이 빔;
엑스레이 빔 초퍼 고정 장치는 콜리메이터 또는 바로 아래에 부착될 수 있으며, 대안으로 엑스레이 빔 초퍼는 콜리메이터와 엑스레이 방출 위치 사이에 있을 수 있다.
다중 디스크 초퍼가 사용될 수 있다. 각 디스크는 서로 다른 초점을 생성하기 위해 서로 다른 스팟 사이즈를 가질 수 있다. 예를 들어, 그 일부는 특히 z축 방향의 고해상도 Xc의 경우 원래 초점 사이즈보다 작을 수 있다.
엑스레이 빔을 생성하기 위해, 자기 요소의 제1 세트는 자기 또는 전자기 요소의 제2 세트에 의해 생성된 자기장으로 전자빔을 전달할 수 있다. 여기서, 자기 또는 전자기 엘리먼트에 의해 생성된 자기장은 상기 전자빔을 유발하여 전자기 또는 자기 엘리먼트의 제1 세트에 의해 생성된 엑스레이 방출 위치의 위치와 다른 위치에서 엑스레이 빔을 생성할 수 있다. 방출 위치의 이동은 3D 이미징 재구성을 위한 것이다. 대안으로, 움직임은 선택된 관심 영역을 조명하기 위한 것이다. 표적이 다양한 재료를 포함하는 경우, 전자빔은 다른 표적 재료를 포함할 수 있는 다른 표적 영역으로 이동할 수 있고, 엑스레이 소스는 상이한 에너지 레벨의 엑스레이를 생성하여 여러 스펙트럼 측정에서 상이한 에너지 레벨의 엑스레이의 빠른 스위칭을 허락한다.
경우에 따라 회전하는 빔 초퍼를 이동할 필요가 없을 수도 있다.
대안으로. 투과 구멍이 있는 회전 디스크를 빔 초퍼로 사용할 수 있다. 스피닝 디스크의 중심축은 콘 빔의 중심과 평행하고 나란한 것이 바람직하다.
이러한 빔 초퍼는 상당히 가벼워서 휴대가 가능하다.
클라우드 컴퓨팅
엑스레이 이미징 시스템, 장치 및 방법에 개시된 엑스레이 측정값의 획득, 분석, 처리 및 뷰잉은 점, ID 또는 2D, 또는 다차원 또는 3D 이미지 구성, 이미지 처리 및/또는 세분화 및/또는 주석, 및/또는 프레젠테이션 및 AI 및 관련 분석 및 데이터 마이닝 프로세스 및 기능을 생성하는 데 사용될 수 있다. 이 처리는 측정 사이트 또는 하나 이상의 클라우드 위치 또는 원격 서버에서 하나 이상의 로컬 컴퓨팅 장치 또는 마이크로프로세서 로컬 워크스테이션에서 수행될 수 있다.
소프트웨어 오류 및 버그의 업데이트 및 수정은 검출기 위치 및/또는 디스플레이 장치에 연결된 마이크로프로세서에서 그리고/또는 원격 서버 또는 원격 프로세서에서 엑스레이 이미지가 획득 및/또는 저장되는 로컬에서 수행될 수 있다. .
게이트 측정.
콘트라스트가 있는 지연된 강화 또는 다중 위상 이미징, 그리고 다른 모달리티에서 사용되는 확산 또는 게이트 측정은 화학 또는 전기, 전자기 및 기타 에너지 소스와 유사한 외부 변조를 사용하는 현재 엑스레이 측정과 함께 사용될 수 있다.
어쿠스틱 노이즈
배경 및/또는 엑스레이 기계 및 관련 모터로부터의 음향 잡음을 제거 및 감소시키기 위해, 하나 이상의 음향 제거 재료가 시스템을 차폐하기 위해 사용될 수 있거나, 또는 음향 잡음을 제거 또는 감소시키기 위해 다양한 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 재료는 발포체 또는 나노입자 또는 발포체 내에 분포된 나노채널, 또는 자가-조립된 그래핀 발포체를 포함할 수 있다. 예에는 또한 고리와 같은 구조를 사용하는 것이 포함된다. 링은 두께를 따르는 나선형 채널을 포함할 수 있다.
능동 잡음 제어는 잡음을 감소 또는 제거하기 위해 사용될 수 있다.
음향 잡음 감소 시스템은 잡음이 사전에 또는 실시간으로 기록되는 개방 루프 또는 폐쇄 루프 시스템에 있을 수 있다. 잡음 제어는 기록된 음향 잡음 신호의 주요 주파수 성분의 위상을 반전시켜 생성되는 합성된 역 위상 신호를 생성하거나 주입하는 데 사용될 수 있다. 이 합성된 신호는 펄스 시퀀스와 정렬하기 위해 스캐너 컴퓨터에서 생성된 트리거로 스캐너 사운드와 동기화될 수 있다.
일 예에서, 한 쌍의 압전 스피커가 환자 또는 사용자 근처에 배치될 수 있다. 다중 채널 필터링 x 최소 평균 제곱(FXLMS) 알고리즘이 있는 적응형 제어기를 사용하여 잡음 제거 음향 신호를 생성할 수 있다.
일례에서, 캐스케이드 신경망 아키텍처를 갖는 피드백 제어기 시스템은 엑스레이 시스템 음향 잡음의 감소를 달성할 수 있다. 이 시스템은 미리 기록된 소음을 제공하는 확성기를 사용하여 테스트되었다.
일 예에서, 통신 시스템의 피드포워드 ANC 시스템은 잡음 제거를 위해 광음향(즉, 광 신호에 의해 구동되는 압전 스피커)을 이용할 수 있다.
일례로, 피드포워드 루프와 피드백 루프가 모두 내장된 하이브리드 제어기가 사용될 수 있다.
휴대성
현재의 엑스레이 이미징 시스템은 사이즈 때문에 휴대가 제한된 차트나 휠을 밀어 휴대될 수 있다.
기존의 모바일 엑스레이, 또는 휴대용 엑스레이 시스템, 또는 휠이 있는 엑스레이 시스템은 제한된 기능(빔 선택기 또는 빔 입자 스토퍼를 사용하는 산란 제거 방법이 없는), 또는 다차원 이미징 기능, 여기에 설명된 스펙트럼 또는 듀얼 에너지 이미징 기능을 갖는다.
휴대용 또는 모바일 및/또는 자율 또는 원격 제어 휴대용 엑스레이 머신이 이제 설명될 것이다.
그 예는 도 23 및 도 24에 도시된 바와 같다. 도 23-24에서는, 이동식 엑스레이 머신(510)이 자율적 자가 이동 또는 자가 운전 또는 원격 제어가 가능하거나, 또는 비행기 메커니즘 또는 헬리콥터 메커니즘 또는 우주선을 통해 공중에 떠 있을 수 있거나, 또는 인간 운전자 또는 조종사 또는 우주 비행사에 의해 제어될 수 있다.
도 23은 전동 기어에 부착되거나 통합된 휴대용 엑스레이 시스템 또는 그 하위 모듈을 도시하며, 이는 한 명의 사용자 또는 그 이상의 사용자가 조향할 수 있는 전동 기어일 수 있거나, 또는 자가 구동 장치일 수 있거나, 또는 병원 내 또는 진료소 밖 이동을 위한 원격 제어 기어일 수 있다. 이러한 휴대용 시스템은 단순히 사용자가 수동으로 푸시할 수 있다. 이러한 시스템은 CT 시스템, 또는 일반 엑스레이 시스템, 또는 CT 토모그래피, 일반 엑스레이 및 개인 맞춤형 정밀 CT 이미징인 시스템을 포함할 수 있다.
도 24는 추가 하드웨어(예를 들어 엑스레이의 액세서리 및 서브모듈, 또는 하나 이상의 트레일러 구획)의 휴대성을 허용하는 추가 영역 또는 갠트리를 포함하는 휴대용 엑스레이 시스템을 도시한다.
여기에에 개시된 엑스레이 이미징 장치 및 방법은 원격 제어 모바일 시스템(500), 또는 자율 주행 로봇, 또는 전동 로봇 또는 동원 시스템(mobilized system)을 사용하여 기계적으로 또는 자기적으로 엑스레이 시스템(400)에 부착되거나 또는 기계 부품에 의해 엑스레이 시스템에 통합되는 것을 포함할 수 있다.
엑스레이 시스템은 예를 들어 2개 이상의 휠(505), 또는 엑스레이 시스템에 부착된 이동 메커니즘을 갖는 휴대성을 허용하는 휴대용 시스템을 포함한다.
휴대용 엑스레이 이미징 장치 및 방법은 설명된 바와 같은 시간 또는 주파수 또는 공간적 방법과 같은 산란 제거 기능, 및 스펙트럼 또는 듀얼 에너지 이미징 기능을 갖는 엑스레이 시스템(400)을 포함할 수 있다.
휴대용 시스템은 발전기(503), 또는 디스플레이(502), 또는 컴퓨터(503), 또는 엑스레이 시스템과 관련되거나 그 일부인 하드웨어와 같은 엑스레이 시스템과 관련된 액세서리 또는 서브 모듈에 대한 추가 구획(502) 또는 기계적 부착을 위한 추가 룸을 가질 수 있다.
이러한 모바일 시스템, 휴대용 시스템, 또는 엑스레이 시스템이 있는 자율 주행 또는 원격 제어 시스템은 소형일 수 있으며, 표준 문이나 엘리베이터, 환자 문 또는 수술실 문을 통해 들어갈 수 있다. 예를 들어, 휴대용 엑스레이 시스템은 대략 너비가 약 35인치이고 높이가 6피트 8인치일 수 있다.
휴대용 엑스레이 시스템은 시스템이 보관되어 있는 방 밖에서 사용자가 원격 제어할 수 있거나 룸 안에서 사용자 A가 제어할 수 있으며, 때때로 이러한 시스템은 앞치마 또는 리드 패널을 포함하는 엑스레이 차폐물로 차폐될 수 있다. 이러한 리드 패널은 제거될 수 있거나 엑스레이 시스템에 부착될 수 있다.
휴대용 엑스레이 시스템은 하나 이상의 위치 센서 또는 하나 이상의 카메라를 가지고 피사체를 촬영하고 피사체를 위치시킬 수 있다.
도 25는 전체 인체를 이미징할 수 있는 넓은 시야의 엑스레이 시스템을 사용하여 다양한 신체 부위 또는 조직 또는 기관을 이미징하기 위한 장치(602)를 도시한다. 장치(602)는 소스 또는 검출기와 함께 엑스레이 시스템에 부착될 수 있거나 독립형 장치일 수 있다. 그리고 이 장치는 환자 의자와 같은 추가 지지 장치에 배치되거나 부착될 수 있다. 엑스레이 소스(12)는 직립 스탠드(400)에 부착된다. 다중 검출기(22)를 포함하는 검출기 모듈 및/또는 검출기는 다른 스탠드(401)에 부착될 수 있다.
도 26a는 엑스레이 유방 조영술 또는 토모그래피 또는 CT 토모그래피 또는 개인화된 또는 맞춤형 CT의 다용도 또는 넓은 시야를 갖는 엑스레이 시스템에 탈착되는 유방조영술 장치(602)의 정면도를 도시한다.
도 26b는 스펙트럼 토모그래피 유방촬영 장치의 측면도를 도시한다.
도 27은 3D 이미징이 가능한 엑스레이 시스템, CT, 또는 유방 조영술 이외의 영역을 이미징할 수 있는 개인화된 맞춤형 CT 시스템에 탈착되는 유방 조영술 지원 장치(620)의 측면도이다.
도 37에 도시된 바와 같이, 제어기 유닛(200)에는 스피커 및/또는 마이크로폰이 부착될 수 있다. 스피커 또는 마이크로폰은 고정식 엑스레이 시스템 또는 휴대용 엑스레이 시스템에 부착되거나 또는 엑스레이 시스템 일부에서 분리될 수 있다. 이러한 장치는 사용자와 기계 사이, 조작자와 기계 사이 및/또는 사용자와 환자 사이의 통신 시스템으로 사용된다(특히 환자와 엑스레이 시스템이 사용자 또는 디지털 컴퓨터 워크스테이션과 별도의 위치에 있을 때). 사용자 또는 컴퓨터는 환자에게 원하는 위치로 지시하거나 엑스레이 이미징 관련 움직임, 활동 및 통신에 참여하도록 지시할 수 있다. 장치에는 마이크로프로세서가 있을 수 있다. 마이크로프로세서는 음파 신호를 디지털 신호로 변환하고 이더넷, 광섬유 네트워크를 통해 환자와 동일 위치 또는 원격 위치에 있는 컴퓨터 기능이 있는 컴퓨터 또는 전화에 무선으로 전송하는 것과 같이 환자에게 지시하여 환자 또는 환자와 동일한 위치에 있는 사용자로부터 소리를 디지털화하거나 소리 또는 디지털 명령을 기록할 수 있는 음성 인식 기능 및 소리 변환 시스템을 가질 수 있다.
원격 위치에 있는 사용자 및/또는 마이크로프로세서는 환자 또는 사용자 A의 원래 의도에 따라 이러한 정보를 이해하고 소프트웨어 및/또는 하드웨어를 사용하거나 음성 또는 사운드(셀룰러 통신과 같은 원격 통신 메커니즘을 사용하거나 위성 또는 인터넷 또는 유선 전화를 사용하여 디지털 정보로 변환되고 사운드 또는 디지털 형태로 장치 또는 엑스레이 시스템에 다시 전송됨)를 사용함으로써 디지털 명령을 이용하여 다시 통신할 수 있다. 엑스레이 시스템은 음성 인식 또는 토킹 능력을 가질 수 있고 그리고/또는 음성 또는 사운드에서 번역 또는 변환된 디지털 정보를 처리하거나 원격 위치 또는 로컬에서 사용자 A 및/또는 사용자 B 및/또는 마이크로프로세서의 입력으로부터 디지털 정보를 직접 처리할 수 있다.
엑스레이 시스템 및/또는 환자 또는 촬영된 피사체에서 멀리 떨어진 위치에 있는 사용자 A는 광학 방법 또는 다른 방법을 통해 촬영된 피사체의 측정 또는 광학 이미지 또는 열 이미지를, 인터넷 또는 다른 원격 통신 방법을 통해 엑스레이 이미지를 볼 수 있고, 그리고 전화, TV 또는 컴퓨터 모니터 또는 디지털 디스플레이와 같은 디스플레이 장치에 표시되는 이미지 또는 이미지들 또는 투영된 이미지에 기초하여, 엑스레이 시스템 위치에 있는 통신 장치, 및/또는 대략 엑스레이 시스템 위치 또는 근방에 있는 사용자 B에 대해서 지시하거나 통신할 수 있다.
상기 엑스레이 이미지는 디지털 영역 검출기 또는 광자 계수 검출기로 촬영되고 그리고/또는 빔 입자 스토퍼 플레이트(100) 또는 빔 선택기 또는 1차 주파수 변조기를 사용하거나 또는 비행시간 엑스레이 소스를 사용하여 제거된 산란으로 촬영된. 도출된 이미지는 엑스레이 이미징 시스템의 위치에서 처리되거나 엑스레이 이미징 시스템과 다른 위치에서 처리될 원시 이미지일 수 있다. 재구성된 이미지 또는 실시간 측정값은 와이파이, 블루투스 및 유선 연결을 통해 전송되어 진단 또는 이미지 안내를 위해 디지털 방식으로 추가 분석되거나, 하나 이상의 마이크로프로세서 및/또는 사용자가 있는 원격 위치에서 처리 또는 표시될 수 있다.
대안으로, 진단 또는 이미지 안내를 위한 모든 이미지 처리 또는 재구성 또는 분석은 하나의 마이크로프로세서 또는 둘 이상의 마이크로프로세서 및/또는 사용자에 의해 엑스레이 시스템의 위치에서 수행될 수 있다.
검출기 또는 2개 이상의 층이 적층된 검출기는 2개의 검출기 사이에서 빔 입자 스토퍼 플레이트 또는 빔 선택기를 이동시키기 위해 부착된 이동기를 가질 수 있다. 그리고 홀더와 같은 기계적 구성요소는 각각의 검출기, 또는 빔 입자 스토퍼 플레이트 또는 빔 선택기를 제자리에 고정시키는 스토퍼 및 브래킷 또는 프레임을 가질 수 있다. 그리고 주변 간섭을 줄이기 위해 어셈블리와 프레임 주위에 빔 스토퍼가 있을 수 있다.
각 검출기의 상부에는 검출기가 손상되는 것을 방지하기 위해 탄소 또는 폴리머와 같은 보호층이 있을 수 있다. 레이어는 선택 사항이다.
환자 테이블 또는 수술 테이블 또는 샘플 테이블은 피사체 또는 환자와 검출기 갠트리 사이에 배치될 수 있으며, 여기에는 빔 입자 스토퍼 플레이트(100) 및 관련 어셈블리, 검출기(22) 및 나머지 이동기 하드웨어가 존재한다.
엑스레이 시스템의 각 부분은 배터리로 전원을 공급받거나 벽 또는 중앙 전원 장치에 연결되거나 방의 전원 콘센트에 연결될 수 있다. 전원 장치에는 하나 이상의 전원 플러그가 있어 전원이 필요한 엑스레이 시스템의 하나 이상의 부품이 전선과 플러그 또는 플러그들을 통해 전원 장치에 연결될 수 있다. 하나의 검출기용 이동기, 또는 검출기 어셈블리, 또는 콜리메이터, PCI 카드, 제어기, 또는 통신 장치, 및/또는 이미지 처리 및/또는 이미지 저장용 마이크로프로세서와 같은 하드웨어의 각 요소를 이동하기 위한 발전기, 열교환기 또는 X선 튜브 또는 이동기 또는 이동기들과 같은 엑스레이 시스템의 하나 이상의 부품은 직렬 또는 병렬로 연결된 하나 이상의 배터리로 전원을 공급받을 수 있는 배터리일 수 있거나, 또는 벽 소켓에 플러그인 될 수 있다. 배터리 또는 배터리들은 충전식 배터리 또는 충전식 배터리들일 수 있고, 거기에는 X선 시스템과 연결되거나 별도의 유닛으로서 엑스레이 시스템에서 분리된 충전식 스테이션이 존재할 수 있다.
자율주행 유닛 ADU-1 또는 자동 안내 장치 또는 자동 이동 장치는 엑스레이 시스템과 통합되거나 엑스레이 시스템에서 분리될 수 있지만, 엑스레이 시스템 또는 엑스레이 시스템의 일부와 연결되고 부착된 시스템과 함께 위치에서 위치로 이동하는 기차 구획 또는 클램프 또는 기계적 버클 사이에서의 결합 장치와 같은 기계적 부착 또는 자기 부착이 있다.
구동 유닛(ADU-1)은 밴과 같은 이동 차량의 일부일 수 있다.
구동 유닛(ADU-1)은 다음 중 하나 이상을 가질 수 있다:
카메라.
위치 센서 및 모션 센서 및 구동 기어.
근접 객체까지의 거리를 감지하기 위한 라이더 또는 레이저 또는 카메라 기타 센서.
엑스레이 시스템 및 관련 장치의 치수 및 3D 형상을 저장하는 마이크로프로세서. 사용자 또는 컴퓨터의 명령을 처리하기 위해 음성 처리 마이크로프로세서를 가질 수 있는 마이크로프로세서. 소리 및 코멘트 및 소리들 또는 사운드 알람을 발생하거나 필요할 때 말할 수 있는 스피커를 가질 수 있는 마이크로프로세서. 속도를 조정하고 회전하고 조향하고 방향을 바꾸고, 후진하고, 전진하고, 제동하고 움직임을 따라 충돌을 피하기 위해, 엑스레이 시스템 또는 엑스레이 시스템이 그 주위와 관련하여 포함된 컨테이너 사이의 상대적 공간 위치를 주변 환경에 대해 감지하고 계산할 수 있는 센서에 연결될 수 있는 마이크로프로세서
기계 학습 알고리즘을 가능하게 하는 소프트웨어.
센서와 소프트웨어를 결합하여 차량을 제어, 탐색 및 운전한다. 이러한 소프트웨어에는 주변 환경의 지속적인 렌더링 및 주변 환경의 가능한 변화 예측과 같은 자율 주행 자동차의 모든 기계 학습 알고리즘의 주요 작업 중 하나가 포함될 수 있다. 이러한 작업은 주로 4가지 하위 작업으로 나뉜다.
물체 감지
객체 식별 또는 인식 객체 분류
물체 위치 파악 및 움직임 예측
기계 학습 알고리즘은 회귀 알고리즘, 패턴 인식, 클러스터 알고리즘 및 결정 행렬 알고리즘으로 나눌 수 있다.
엑스레이 시스템과 통합된 것은 바닥에 표시된 긴 선이나 전선을 따라가거나 전파, 비전 카메라, 자석 또는 레이저를 탐색에 사용하는 휴대용 로봇이다. 그러한 로봇은 조향 제어 시스템 및/또는 경로 결정 기능을 가질 수 있다. 그러한 로봇은 엑스레이 시스템과 통합될 수 있고, 그리고/또는 트레일러와 부착될 수 있으며, 여기서 엑스레이 시스템의 하나 이상의 부품은 트레일러에 배치될 수 있고, 그리고/또는 외부 객체의 액세서리는 트레일러에 배치될 수 있다.
그러한 휴대용 엑스레이 시스템은, 예컨대, 위험 지역의 필드 또는 작업자에게 적합하지 않은 방에서, 또는 케어 포인트(Point of Care), 환자의 방, 운동장 또는 경기장에서 움직이거나 또는 접근할 수 없는 현장 또는 위치로 이동하기 위한 자율 주행 마이크로프로세서 및 센서를 갖는 그리고/또는 자가 운전 및/또는 원격 위치 또는 원격 룸에서 마이크로프로세서 및/또는 엑스레이 시스템의 공간적 위치 측정 또는 위치 또는 이미지를 디스플레이하고, 마이크로프로세서와 함께 오퍼레이터에 의해, 그리고/또는 원격 마이크로프로세서의 또는 오퍼레이터의 시야 라인의 가까운 위치에서 원격으로 제어될 수 있다.
이러한 엑스레이 시스템의 소프트웨어 오류의 업데이트 및 업그레이드, 및 엑스레이 시스템의 운영 및 관련 소프트웨어의 위치 또는 위치 이동은 클라우드 서버 또는 원격 서버를 통해 무선으로(예: 블루투스, 와이파이, 셀룰러 또는 위성 메커니즘) 또는 유선 연결(예: 이더넷 케이블, 광섬유 케이블, USB 케이블 또는 로컬 마이크로프로세서)을 통해, 소프트웨어를 통해 또는 소프트웨어를 사용하는 사용자에 의해 자동으로 이루어질 수 있다.
일반적으로 본 개시의 임의의 부분은 설명된 장치 및 방법을 전체적으로 제공할 필요 없이 의도된 목적을 달성하기 위해 하나 이상의 기존 시스템에 추가될 수 있다.
엑스레이 시스템 구조는 공간적으로 조절 가능한 지지대 또는 다리를 가질 수 있어 다리가 조정 가능한 위치에 배치되어 휴대성과 컴팩트함을 보장할 수 있다. 예를 들어, 일부 다리 또는 지지 구조는 이동 또는 이동 중에 선호되는 소형화를 보장하기 위해 접히거나 움직일 수 있는 특징을 포함할 수 있다.
예를 들어, 신축식 디자인을 사용하여 구조의 조정 가능한 높이 기능은 이미징 중 또는 다른 소스에서 검출기 거리까지의 이미징을 위해 및/또는 운송 중에 선호되거나 요구되는 안정성 및 소형화를 위해 구조의 전체 높이를 조정할 수 있다. 경우에 따라서, 이러한 조정 또는 설계가 필요하지 않을 수 있다.
하나 이상의 검출기는 검출기(22) 또는 검출기 어셈블리를 이동시키는 동일 모터에 의해 이동될 수 있다. 시스템의 무게를 지지하고 엑스레이 시스템의 안정성에 기여하도록 설계된 기계적 구조로 엑스레이 소스가 이동 및/또는 검출기가 이동하는 동안 엑스레이 시스템은 불안정성이 없거나 제한적이다. 전체 시스템의 진동 및/또는 움직임이 제한되거나 이미징 프로세스를 방해하지 않는다.
일례로, 전동 액츄에이터 AI와 같은 하나의 이동자 또는 그 이상의 이동자가 검출기 전면에 위치한 빔 입자 스토퍼 플레이트(100)를 관심 영역 또는 피사체를 향하여 이동시킬 수 있다. 두 개의 이동기가 사용되는 경우 하나는 제1 면에 배치되고 다른 모터는 빔 입자 플레이트(100)의 제2 반대쪽에 장착될 수 있다. 두 개의 이동기는 빔 입자 스토퍼 바로 아래의 평면 또는 빔 입자 스토퍼 플레이트의 동일 평면에 대략 위치할 수 있다.
일 예에서, 알루미늄으로 만들어질 수 있는 플레이트(300)와 같은 기계적 장치는 검출기를 이동기(400)(도 30 참조) 또는 병진 스테이지 또는 병진 스테이지에 장착된 갠트리에 장착하는 데 사용된다. 그러한 이동기는 인클로저(405)에 의해 둘러싸일 수 있다.
그리고 엑스레이 시스템 아래에 위치한 엑스레이 시스템의 하나 이상의 부분에 엑스레이 시스템에 장착된 하나 이상의 휠(108) 또는 움직이는 기어가 있을 수 있다. 휠은 한 명 이상의 사용자에 의해 수동으로 이동할 수 있도록 만들어지거나 전동 모터 또는 전동 기어로 동력화될 수 있으며, 두 경우, 사용자는 이동을 조향해야 한다.
대안으로, 엑스레이 시스템의 일부 또는 대략 전체는 전체 엑스레이 시스템의 일부 또는 전체에 부착된 자율 이동 및 조향 장치 또는 원격 제어 자율 이동 장치에 의해 동력화된다.
탐지기는 알루미늄 플레이트에 장착될 수 있다. 검출기의 양쪽에는 예를 들어 알루미늄 플레이트(300)에 장착된 모터 A1 및/또는 A2가 있을 수 있다. 각 모터의 캐리지와 같은 모터의 이동 메커니즘은 알루미늄 플레이트 반대편에 있는 검출기 측면에 있는 빔 입자 플레이트에 장착될 수 있다. 모터는 검출기에 평행한 x, y 평면에서 빔 입자 스토퍼 플레이트(100)를 이동할 수 있다. 각 모터는 벽면 플러그 또는 분산 전원 플러그 또는 전원에 연결된 전원 공급 장치에 연결되거나, 엑스레이 시스템의 일부로 전원을 공급할 수 있는 장치에 연결되거나, 엑스레이 시스템에서 분리하여 배터리로 작동되거나 구동될 수 있다.
모터는 병렬로 작동할 수 있습니다. 각각은 빔 입자 스토퍼 플레이트를 거리만큼 구동할 수 있다.
전기, 자기 또는 광학 위치 센서를 모터 또는 모터들과 함께 사용하여 모터의 위치를 지정할 수 있다.
정보 갭 없이 완전한 이미지를 도출하기 위해, 빔 입자 스토퍼가 이전 위치에서 변위될 수 있도록 선형 방식으로 적어도 한 번 적어도 하나의 이동이 이루어질 수 있다.
대안으로, 관심 영역을 조명하는 엑스레이를 차단하는 각 빔 입자 스토퍼의 위치가 이전 위치에서 이동할 수 있는 한, 임의 유형의 구동 메커니즘 또는 이동 또는 임의의 방향으로 충분할 수 있다.
현장 진료 토모그래피 또는 스펙트럼 토모그래피 또는 POC 산란 제거 엑스레이 이미저
여기에 공개된 엑스레이 이미징 시스템은 휴대가 가능하고 진료 현장에서 사용될 수 있다. 시스템의 부분들 또는 일부 또는 전체는 이동할 수 있으며 휴대성과 소형화로 인해 현장에서 사용될 수 있다. 이러한 시스템은 다차원 이미징 장치 또는 듀얼 에너지 또는 다중 에너지 또는 스펙트럼 이미징 장치 및/또는 3D 이미징 또는 4D 이미징 또는 최대 7D 이미징 장치일 수 있고, 그리고/또는 하나 이상의 신체 섹션(예를 들어, 대략적인 전신 이미징)의 이미저일 수 있다. 7D 장치는 시간에 따라 6차원 정보를 추적할 수 있는 이미징 시스템이다.
현재의 전자 장치는 형광 투시 이미지와 이미지의 모든 빠른 저장을 허용하고 검출기에서 멀리 떨어진 컴퓨터로 전송할 수 있다. 현장 또는 필드에서 엑스레이 검출기, 또는 엑스레이 검출기 어셈블리(예: 두 개의 검출기 사이에 끼워진 빔 선택기 또는 두 개의 검출기 사이에 끼워진 빔 입자 스토퍼 플레이트 또는 빔 입자가 있는 단순히 하나의 검출기), 또는 단지 빔 입자 스토퍼 플레이트를 가진 검출기, 또는 단지 검출기, 또는 적어도 하나의 검출기를 포함하는 검출기 어셈블리는 20개 이상의 이미지를 저장할 수 있는 메모리 저장 기능을 가질 수 있다. 이러한 검출기 및 저장 장치는 인터넷 와이파이 또는 블루투스 또는 기타 무선 통신 방법을 통해 무선으로 연결되거나, 또는 집적 회로 또는 광섬유 또는 이더넷 케이블 또는 RS232 또는 기타 연결된 메커니즘을 통해 직접 연결될 수 있다.
관심 영역(ROI)의 식별을 위해, 다양한 각도에서 촬영된 피사체의 하나 이상의 2D 이미지가 관심 영역을 식별하기에 충분할 수 있다. ROI의 식별은 VOI 또는 관심 영역이 필요한 경우에만 이미지화되고 가능한 경우 피사체에 대한 선량을 줄이기 위해 치수가 최소화되도록 이미징 프로세스를 최적화할 수 있다.
일부 경우에, 이미징된 관심 영역은 ROI보다 큰 피사체의 치수로 배경에 표시될 수 있으므로 ROI를 찾거나 방향을 지정하는 데 필요한 참조를 제공한다. 배경 이미지는 더 높거나 더 낮은 해상도 및/또는 다양한 스펙트럼 감도를 가질 수 있다.
검출기는 도 52a-e의 병원 침대, 엑스레이 테이블, 또는 수술대(40), 또는 침대와 같은 지지대일 수 있거나 연결될 수 있는 모든 표면과 같은 환자가 자거나 앉거나 휴식하는 곳과 환자 사이에 배치될 수 있다.
이전에 휴대용 엑스레이 소스는 산란 제거 없이 사용되어 적용이 제한되었다. 본 개시에서, 휴대용 엑스레이 소스를 사용한 스펙트럼 이미징 엑스레이 이미징은 조직 밀도 측정, 조직 분화, 및 더 높은 해상도로 질병의 더 나은 진단, 예를 들어 치과 응용, 스포츠 의학 등에서의 질병의 진단에서의 정량적 이미징 방법 및 인공 분석의 사용을 허용한다.
휴대용 엑스레이 이미징 시스템은 여기에 개시된 보간 방법을 사용하여 산란을 제거할 수 있다.
휴대용 엑스레이 이미징 시스템은 평면 패널 검출기 또는 에너지 민감 검출기 세트가 있는 다중 에너지 엑스레이 소스(예를 들어 2개 이상의 에너지 선택 검출기를 포함하는 엑스레이 검출 영역의 반복 단위)를 사용하여 스펙트럼 이미징 기능을 가질 수 있다. 이러한 이미징 시스템은 산란 제거 장치를 가질 수 있고, 휴대가 가능하고, 병원이나 치과의사 사무실의 하나 이상의 설정 또는 다른 룸에서 사용될 수 있다.
휴대용 엑스레이 소스는 전자기 조향 장치 또는 픽셀화된 엑스레이 소스를 사용하여 3D 이미징 및/또는 스펙트럼 이미징이 가능하다.
여기에 공개된 엑스레이 시스템의 유연성 및 다양성
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 적어도 2개의 엑스레이 소스가 사용될 수 있다. 각 소스는 관심 영역을 조명할 수 있는 방출 위치 안팎으로 이동할 수 있다. 투영된 신호는 제1 검출기에 의해 캡처될 수 있다. 이러한 소스는 다중 에너지 소스 또는 단일 에너지 소스 또는 준 단색 소스일 수 있다. 이러한 소스는 상이한 에너지 레벨을 가질 수 있다. 예를 들어, 하나는 40-150Kev에 있을 수 있고 두 번째는 20-40Kev에 있을 수 있다.
엑스레이 소스를 방출 위치 또는 방출 위치 안팎으로 이동시키는 이동기는 회전식 터렛 또는 선형 스테이지, 또는 2차원 스테이지 또는 3차원 이상의 스테이지, 회전 이동 스테이지를 포함할 수 있다. 엑스레이 소스는 예를 들어 전자빔 편향을 통해(예를 들어, 전자광학 렌즈 또는 전자기 렌즈의 세트에 의해), 또는 자기 플레이트 또는 솔레노이드 코일과 같은 자기 방법에 의해 전자빔을 조향으로써 방출 위치 안팎으로 움직이도록 변조될 수 있다.
도 5-8을 참조하면, 도시된 예에서, 여기에 개시된 엑스레이 이미징 시스템 및 장치는 소스 또는 관심 체적 또는 이미징된 피사체에 대해 제1 검출기의 하류 또는 상류에 있는 제2 검출기 또는 검출기들로 지칭될 수 있는 하나 이상의 검출기를 갖는다.
제2 검출기 또는 제3 검출기 또는 제4 검출기는 관심 영역을 조명할 수 있는 방출 위치 안팎으로 이동될 수 있고, 측정은 애플리케이션에 기초하여 취해질 수 있다. 이러한 검출기는 수동 또는 전동식 스테이지에 장착될 수 있고, 그리고/또는 회전하여 제1 검출기(22)의 하류 또는 상류의 각 사분면에 도달할 수 있다. 각 사분면에서 검출기 또는 검출기들은 선형, 2D 또는 사분면 내의 다중 차원 변환 스테이지에 의해 이동할 수 있다. 이러한 검출기는 산란 제거 장치가 없을 수도 있고, VOI 하류 또는 피사체 상류에 있는 빔 입자 스토퍼 플레이트(100)와 함께 사용될 수도 있다. 이 검출기는 제1 검출기가 VOI의 조명 경로 밖으로 이동된 후 제1 검출기의 위치로 이동된다. 일부 경우에, 제2 검출기 또는 제3 검출기가 사용될 수 있고, 각각은 본 명세서에 기재된 바와 같이 2개의 검출기 사이에 끼워진 빔 선택기를 포함할 수 있다.
하드웨어 및 소프트웨어를 사용하여 치료 프로브 또는 장치의 움직임을 소스 및/또는 검출기의 움직임 또는 선택된 시야 및/또는 피사체의 움직임과 상대적으로 또는 독립적으로 동기화할 수 있다. 등록, 캡처, 기록 및 엑스레이 측정 및 이미지의 이미지 재구성 및 시간 절약에서 엑스레이 측정에 대응하는 상대 이동 데이터 또는 절대 이동 데이터를 통합하기 위해 해당 알고리즘이 도출될 수 있다. 측정값 및 이미지의 추론은 피사체 및 피사체의 구성요소 속성에 대한 추가 분석을 위한 사실을 제공할 수 있다.
본 시스템은 6D 공간 및 시간의 다양한 로케이션 및 포지션에서 특정 측정 임계값을 초과하는 엑스레이 측정을 감지하여, 하나 이상의 선택된 영역, 구성요소, 표적 또는 피사체의 분석 및 엑스레이 측정에 대한 하나 이상의 이벤트 또는 엑티비티를 트리거하는 것을 포함할 수 있다.
본 시스템의 측정 및 측정 처리 방법은 하나 이상의 사실을 결정 및 도출할 수 있고, 데이터를 구성 및 구조화하고, 분석을 통해 하나 이상의 사실을 결정 및 예측하고, 시나리오를 생성하거나, 이론을 개발하거나, 또는 가능한 결론을 구성하고, 구성요소와 피사체를 특성화, 식별, 진술, 서브젝트(subject) 및/또는 모니터링하고 이미지 안내를 위해 하나 이상의 사실 확률을 평가할 수 있다.
어떤 경우에는 이러한 측정, 분석 및 측정 프로세스 방법이 사용자 입력 또는 디지털 입력의 데이터 및 동일하거나 다른 방식의 측정 데이터와 결합된다.
엑스레이 토모그래피 시스템은 다른 형태의 토모그래피 장치와 결합될 수 있다. 예를 들어, 엑스레이 토모그래피가 ROI의 복셀을 통해 다양한 조명 경로를 생성하기 위해 회전 이동을 기반으로 재구성되는 경우이다. 최소화된 회전 단계는 VOI 주위의 순환기 영사기에서 소스의 회전 운동이 적어도 실질적으로 하나의 복셀만큼 다른 새로운 투영 경로를 생성하는 한 병진 운동과 유사하게 사용될 수 있다.다음, 두 축에서 또는 병진 선형 운동과 결합된 적어도 하나의 축에서, 또는 나선형 영사기에서 VOI를 중심으로 소스가 회전하면, 본질적으로 VOI의 완전한 토모그래피 이미지를 생성하기 위해 대략 유사한 총 투영수가 필요할 수 있다. 이것은 xy 평면에서 소스를 이동하는 것보다 조금 더 복잡하다. 그러나 방사선 요법이 시행되는 상황에서는 조합 영사 이미징이 필요할 수 있다. 조합 투영법의 재구성에서 조합 투영 기하학의 표현을 허용하기 위해 추가 벡터가 형성될 수 있다.
엑스레이 토모그래피 장치는 다음과 같은 이미징 방법과 결합될 수 있다. 예를 들어 C 암 또는 O 링에 장착되거나 단층 합성 시 이미지 재구성을 위해, 시스템 매트릭스는 좌표 또는 벡터의 개수를 조정하여 자유도 수를 조정함으로써 예컨대 시스템에서 각각의 구성요소 생성 투영 이미지 데이터에 대한 이러한 방사선 투영 지오메트리를 표현할 수 있다.
방사선을 사용하여 객체를 이미징하는 방법은 다음을 포함할 수 있다: 적어도 하나의 검출기 어레이로부터 투영 데이터를 획득하는 단계, 적어도 하나의 실제 검출기 어레이는 객체에 대한 상대적인 엑스레이 방출 위치의 둘 이상의 위치에서 투영 데이터를 획득하고, 선택적으로 적어도 하나의 검출기 어레이 및/또는 엑스레이 소스 방출 위치는 등선형 또는 등각형이 아닌 지오매트리를 갖는 2개 이상의 위치를 가지며; 등선형 또는 등각형인 지오매트리를 갖는 가상 검출기 어레이에 투영 데이터를 재투영하는 단계; 및 가상 검출기 어레이로부터 재투영된 데이터를 재구성하는 단계.
선택적으로, 적어도 하나의 실제 검출기 어레이는 둘 이상의 위치에서 투영 데이터를 획득하도록 구성된 둘 이상의 검출기를 포함할 수 있다.
선택적으로, 적어도 하나의 실제 검출기 어레이는 둘 이상의 위치에서 프로젝션 데이터를 획득하기 위해 이동 가능한 적어도 하나의 검출기를 포함할 수 있다.
선택적으로, 이 방법은 소스로부터의 방사선을 적어도 하나의 실제 검출기 어레이로 투영하는 단계를 더 포함할 수 있다.
선택적으로 방사선은 엑스레이 방사선을 포함할 수 있다.
이 방법에서, 가상 검출기 어레이는 등선형이거나 또는 가상 검출기 어레이는 등각형이다.
가상 어레이 상에 투영 데이터를 투영하는 단계는: 거리 또는 각도에서 균등하게 이격된 가상 픽셀을 포함할 수 있는 가상 어레이를 할당하는 단계; 각각의 가상 픽셀에 대해, 가상 픽셀을 투영된 방사선의 소스에 연결하는 라인에 의해 교차되는 실제 검출기 어레이에서 대응하는 실제 검출기 픽셀을 결정하는 단계; 및 가상 픽셀에 대한 방사선 진폭 값을 결정하기 위해 대응하는 실제 검출기 픽셀에서 검출된 방사선 진폭 값을 사용하는 단계를 포함할 수 있다.
가상 픽셀에 대한 방사선 진폭 값을 결정하기 위해, 대응하는 실제 검출기 픽셀 및 이웃하는 실제 검출기 픽셀의 방사선 진폭 값으로부터의 값이 보간될 수 있다.
이 방법은 가상 검출기 어레이로부터의 데이터를 필터링하고, 가상 검출기 어레이로부터 데이터를 역 투영할 수 있다.
이 방법은 적어도 하나의 1차원 라인 검출기, 또는 적어도 포인트 검출기 또는 적어도 하나의 2차원 평면 패널 검출기를 포함하는 적어도 하나의 실제 검출기 어레이를 가질 수 있다.
이러한 방법은 독립적으로 작동하거나 또는 적어도 엑스레이 방출 위치가 객체에 대해 이동하는 본 개시에서 설명된 엑스레이 이미징 시스템과 결합될 수 있다.
다면 식별
예를 들어 특정 뇌 관련 질병에서 다음과 같은 측면 중 하나 이상에서 여러 요인이 진단에 사용될 수 있다.
회백질과 백질, 심실 용적, 구조적 및 기능적 연결성, 신경전달물질 레벨의 변화는 특정 질병에 기여하거나 이를 나타낼 수 있다.
또한, 장 병리 및 변경과 같은 추가 정보는 예를 들어 장을 통한 면역계 조절로 인해 다른 곳의 질병에 기여할 수 있다.
이러한 요인들 각각은 나노바디 또는 소분자와 같은 항체에 부착된 조영제를 사용하거나 사용하지 않고 측정하여 뇌 혈액 장벽을 쉽게 통과할 수 있는 분자 복합체를 형성할 수 있다.
도 42는 하나의 엑스레이 소스에서 다중 방출 위치의 예를 도시한다. 엑스레이 소스 모듈(12)은 예를 들어 xy 평면에서 공간적으로 분포된 복수의 엑스레이 방출 위치(12-1, 2, 3, 4) 또는 둘 이상의 엑스레이 소스(12-1, 2, 3, 4)를 포함할 수 있다. 전체 모듈(12)은 위치 P1에서 위치 P2로 이동할 수 있고, 사실상 감소 된 이동 단계 수로 다수의 상이한 엑스레이 방출 위치를 생성하여 이미지 획득에 필요한 시간을 감소시킨다.
하나 또는 둘 이상의 엑스레이 소스 또는 방출 위치를 포함할 수 있는 엑스레이 소스(12)는 각각 다른 것과 다른 공간적 위치에 있다. 어떤 경우에는 이러한 소스가 동일 xy 평면의 한 위치에서 엑스레이가 방출되는 것처럼 배치된다. 소스(12)는 다수의 엑스선 방출 위치를 허용하도록 xy 평면에서 이동될 수 있다. 엑스레이는 소스 중 하나, 엑스레이 소스 모듈(12), 또는 둘 이상의 방출 위치로부터 순차적으로 방출될 수 있다. 엑스레이 소스(12)가 위치 PI에서 위치 P2로 이동함에 따라, PI와 P2 사이의 거리는 Xc일 수 있으며, 이는 검출기에 수직인 z축 또는 축에서 원하는 해상도일 수 있다. 예를 들어, 소스(12)가 4개의 방출 위치를 가지고 있다면, 소스가 위치 p2로 이동함에 따라 추가로 다른 4개의 방출 위치가 생성되며, 각각은 동일 소스의 PI(소스의 대략 이전 위치)로부터 대략 약 Xc만큼 변한다. 4개의 소스(12-1, 12-2, 12-3, 12-4)는 서로 분산될 수 있다. 일부 경우에 거리가 대략 2Xc보다 크거나 같으며 Xc는 검출기에 수직인 축에서 원하는 해상도이다.
일부 경우에, 소스 모델(12) 내의 소스 또는 소스들의 방출 위치들 사이의 거리는 검출기의 피치 또는 Xc보다 작을 수 있다.
일부 경우에, 엑스레이 방출 위치의 이동기가 Xc보다 멀리 이동하면 완전한 3D 이미지를 재구성하는 데 필요한 이미지 수가 증가할 수 있지만, 그 증가는 계산 복잡성에서 허용될 수 있다.
이동기 또는 전자 빔 조향기는 원하는 Xc가 dl2보다 크거나 작을 때 검출기의 4 x 픽셀 피치에 10um을 더한 거리로 dl2의 단위 또는 단계로 이동될 수 있다. 최소화된 방사선을 달성하기 위해 촬영되는 이미지의 수를 최소화하기 위해, 촬영된 엑스레이 이미지의 수는 dl2 = Xc일 때 완전한 3D 영상을 재구성하기 위해 촬영한 이미지의 수보다 많을 수 있다. 그러나 특히 방사선이 문제가 되지 않거나 이동기가 제한된 증분으로만 이동할 수 있거나 전자빔 조향기가 3D 재구성을 위한 최적화된 이미징 루틴 및 사양에 필요한 조향 기능이 제한되는 경우에는 허용될 수 있다.
일부 경우에, 방출 위치 사이의 거리는 예를 들어 이동 스테이지에 의해 조정될 수 있습니다.
일부 경우에, 여기에 개시된 토모그래피에서 영상화 방법의 조합, 2D, 다중 에너지 또는 토모신서스, 또는 다중 차원 이미징이 사용될 수 있다.
일부 경우에, 1-5도 이상을 이미징에 사용할 수 있다. 1-10도는 정밀도, 정확도 또는 방사선의 최소화 또는 이미징 시간 또는 복잡성이 성능 우선순위가 아닌 경우 이미징에 사용될 수 있다.
일부 경우에, 필요한 총 방출 위치는 방출 소스 수의 배수일 수 있다. 예를 들어 3D 이미지를 완전히 재구성하기 위해 100개의 이미지를 촬영해야 하는 경우 소스 모델(12)에는 4개의 소스만 있다. 4개의 소스 각각의 주변의 전체 면적은 떨어져 있는 면적 사이즈인 대략 
이상이거나, 또는 예를 들어 12-1 내지 12-2 또는 12-3 내지 12-4 사이인 인접한 엑스레이 방출 소스로부터 대략 10 Xc 이상 떨어져 있을 수 있다. 4개의 소스가 있는 소스 모듈(12)은 대략 25 단계 또는 24단계의 Xc 단계로 이동하거나 
의 영역을 이동할 수 있다.
일부 경우에, 방출 위치 12-1은 12-2, 12-3 또는 12-4와 같은 다른 방출 위치 옆에 있을 수 있으며, 4개의 소스를 포함하는 전체 소스는 이전 위치와 겹치지 않는 영역 위치로 이동할 수 있다.
다중 방출 위치 설계의 한 가지 이점은 다차원 이미징을 위한 이미징 속도를 높이는 것이다.
일부 예에서, 하나의 소스(12)의 각방출 위치는 다양한 에너지 레벨 또는 다양한 매개변수 값의 엑스레이를 방출할 수 있다. 예를 들어, 방출 위치 12-1은 40Kev-60Kev 사이의 피크를 갖는 엑스레이 빔을 방출할 수 있다. 12-2는 각각 20-40Kev 사이의 피크로 방출할 수 있고, 12-3은 80-100Kev 사이의 피크로 각각 방출할 수 있으며, 12-4는 110-145Kev 사이의 피크로 각각 방출할 수 있다. 따라서 소스의 각 위치는 하나 또는 여러 엑스레이 에너지 레벨이 같거나 다른 시간에 대략적으로 같거나 다른 관심 볼륨을 조명할 수 있게 할 수 있다.
X선 소스(12)는 하나 이상의 나노튜브, 전계 방출기 기반, 냉음극 소스, 또는 하나 이상의 픽셀이 있는 픽셀 소스일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 엑스레이 소스 모듈(12)은 단일 위치에서 방출되는 하나 이상의 소스(예를 들어 이중 필라멘트 12-1 및 12-2 또는 그 이상의 필라멘트)를 가질 수 있다. 각 소스는 다른 소스와 다른 초점 사이즈를 가질 수 있고, 그리고/또는 다른 소스보다 다양한 에너지 레벨을 생성할 수 있다.
하나 이상의 검출기가 제1 검출기 또는 제1 검출기 어셈블리의 상류 또는 하류에 사용될 수 있다. 각각의 검출 메커니즘은 도 8에 도시된 바와 같이 듀얼 검출기 어셈블리를 가질 수 있거나, 또는 검출기의 상류에 위치하는 빔 입자 스토퍼 플레이트(100)를 가질 수 있다.
생성된 엑스레이 이미지의 사이즈를 증폭 또는 소형화 또는 조정 또는 변조하거나, 또는 엑스레이 신호를 변조하거나, 또는 엑스레이 간섭도를 생성하거나, 또는 다른 파장에서 변조된 엑스레이 신호를 생성하는 데 사용되는 추가 엑스레이 광학 장치. 추가 광학 장치는 엑스레이 소스와 검출기 사이 또는 엑스레이 소스와 피사체 사이, 또는 피사체와 검출기 사이 또는 검출기의 하류에 배치될 수 있다.
본 개시에서, 전술한 검출기는 광다이오드, 또는 광자 증배관, 또는 광자 계수기, 또는 엑스레이 검출기, 실리콘 드리프트 검출기, 또는 증착된 섬광 층 또는 광섬유 플레이트 또는 섬광 결정으로 섬광 물질을 갖는 임의의 광학 검출기 및 센서일 수 있다. 일부 경우에, 이러한 검출기는 빔 입자 스토퍼 플레이트(100)를 갖거나 여기에 설명된 바와 같이 빔 선택기가 그 사이에 끼워진 듀얼 검출기 어셈블리의 형식일 수 있다.
일부 경우에, C 암 또는 U 암이 엑스레이 소스(12)와 통합되고, 일부 경우에는 시야를 선택하거나 엑스레이 조명 또는 ROI를 선택하고, 도 30에 도시된 바와 같은 하나 이상의 대응하는 검출기 모듈(22, 23)을 조향하기 위한 콜리메이터에 부착된다. 엑스레이 반투명 물질을 포함하는 엑스레이 테이블(400) 또는 도 30에 도시된 바와 같은 샘플 지지 표면(400)은 이미징된 피사체 또는 샘플을 배치시키고 지지하기 위해 사용될 수 있다.
일부 경우, 엑스레이 소스 및 검출기는 병원 휴대용 엑스레이 소스 시스템과 같은 휴대용 형식이며 4개의 휠로 지지되는 케이스에서 이동할 수 있다. 검출기 또는 검출기 어셈블리는 슬롯에 저장될 수 있고, 필요할 때 검출기 모듈은 피사체의 이미지 캡처를 허용하는 위치에 수동으로 배치될 수 있다.
일부 예에서, 여기에 공개된 엑스레이 시스템은 탁상형 형식으로 만들 수 있으며, 여기서 하나 이상의 작은 동물 또는 시험관 내 샘플, 또는 생체 외 샘플, 또는 비파괴 검사 또는 보안 스캐닝의 샘플을 케이스 용기 또는 인클로저 내부에 배치할 수 있다. 케이스나 인클로저는 납으로 라이닝될 수 있다. 샘플은 컨베이어 벨트나 샘플 홀더에 놓을 수 있다. 샘플 홀더는 전동될 수 있다. 샘플은 사용자가 샘플 홀더에 접근할 수 있도록 하는 개구부 또는 샘플 처리 로봇에서 샘플 홀더에 배치될 수 있다. 이러한 샘플 홀더는 케이스로부터 돌출된 위치 또는 케이스 내부에서 동력화될 수 있으며, 샘플 홀더가 케이스 외부에 위치하는 동안 샘플은 샘플 홀더에 위치될 수 있다. 이러한 샘플 홀더는 케이스 내부로 이동하도록 동력화될 수 있으며, 일부 경우에는 샘플을 이미징할 수 있는 엑스레이 투영 경로에 있을 수 있다. 샘플은 미세유체 칩 또는 실험실의 칩 장치 또는 조직 칩 또는 페트리 접시 또는 현미경 슬라이드 또는 조직 또는 동물 또는 세포 유지 또는 지지 장치, 또는 조직 성장 또는 세포 성장에 도움이 되는 장치에 배치될 수 있다.
케이스, 또는 인클로저, 또는 케이스 또는 인클로저의 하나 이상의 측면 또는 부품 및/또는 전체는 가시광선과 같은 빛에 반투명할 수 있으며, 동시에 엑스레이를 감쇠한다. 예를 들어 인클로저의 한 측면에는 예컨대 납 유리 또는 붕규산 유리를 포함하는 창이 포함될 수 있다. 이러한 창은 임의의 형상일 수 있으며, 바람직한 구현에서는 직사각형 또는 원형 또는 정사각형 형상이다.
다른 구현에서, 이러한 인클로저 내부에는 샘플 또는 샘플의 구성요소의 움직임을 검출 또는 감지하거나 또는 인클로저 내부의 하나 이상의 영역을 모니터링하기 위한 하나 이상의 광원, 하나 이상의 센서 또는 카메라가 있을 수 있다.
일부 경우, 이러한 케이스 또는 인클로저는 최대 6개의 측면을 가질 수 있다. 인클로저는 방 또는 건물의 일부일 수 있다. 일부 경우에, 이러한 인클로저는 임의의 공간 구성 및 치수(예를 들어 구형 또는 벅 장관 풀러 구형 또는 원통형 또는 직사각형 체적 또는 입방 체적)일 수 있다. 한 구현에서, 인클로저 내의 이러한 엑스레이 이미징 시스템은 휴대성을 허용하기 위해 4개의 바퀴에 배치되고 다른 경우에는 인클로저가 있는 엑스레이 이미징 및 측정 시스템이 엑스레이 감쇠 재료로 라이닝될 수 있으며, 사용을 위해 탁상 위에 배치될 수 있다.
인클로저는 다수의 생체 신호, 온도, 습도, 압력 및 생리학적 모니터링 장치 및/또는 인클로저 내부에 배치된 객체를 측정하고 이미징하기 위한 기타 모달리티를 포함할 수 있다.
엑스레이 소스 하류의 모듈 또는 하드웨어는 하나 이상의 필터가 있는 전동 콜리메이터와 같이 피사체에 대한 엑스레이 조명을 제한하거나 선택하기 위해 통합될 수 있다. 시스템의 엑스레이 소스 또는 검출기 또는 기타 광학 장치에 대해 샘플을 위치 지정하기 위한 광 마커 또는 레이저 마커를 포함하는 것이 본 개시의 한 실시형태이다.
여기에 개시된 엑스레이 시스템은 전원 공급 장치, 엑스레이 튜브, 검출기 또는 검출기 어셈블리, 그리고 일부 경우에는 추가 센서들, 또는 검출기들, 또는 광학 장치들, 또는 (피사체, 검출기 및 기타 모듈 또는 하위 어셈블리를 배치하기 위한) 엑스레이 광학 장치 또는 콜리메이터 또는 레이저 마킹 시스템이 있는 펠리컨 브리프 케이스에 접힐 수 있다.
엑스레이 이미징 장치 및 방법은 2개 이상의 엑스레이 소스 또는 듀얼 또는 그 이상의 필라멘트 소스, 또는 다양한 초점 또는 초점 위치, 사이즈 및/또는 기타 매개변수[준비 시간, 노출, 속도, 전력, 에너지 레벨, 에너지 레벨 수, 스펙트럼 파형 특성, 펄스 지속 시간, 펄스 특성 및/또는 대략 하나 이상의 엑스레이 방출 위치에서의 폼 팩터(form factor) 등]의 다양한 값을 갖는 소스를 포함할 수 있다. 엑스레이 이미징 시스템은 엑스레이 검출기의 상류 또는 하류로 이동 가능한 하나 이상의 검출기를 포함할 수 있다. 검출기는 해상도, 속도, 스펙트럼 값, 파장, 감도, 동적 범위, 광자 감도, 양자 효율, 스펙트럼 감도 또는 검출기를 다른 것과 구별할 수 있는 기타 특성에서 서로 같거나 다를 수 있다.
하나의 예에서, 엑스레이 시스템은 적어도 하나의 컴퓨터 또는 마이크로프로세서, 적어도 하나의 디스플레이 모니터, 사용자 또는 프로그램이 측정 활동을 물리적으로 트리거하기 위한 핸드 스위치 및/또는 풋 페달 또는 풋 스위치, 및/또는 다수의 하드웨어 구성 요소 및 전자 장치(예를 들어 다음 항목 중 하나 이상을 제어할 수 있는 하나 이상의 제어기)에 대한 연결 및 조립된 커넥터가 있는 하나 이상의 통합 칩을 포함할 수 있다. 모션 메커니즘 또는 변조 메커니즘은 엑스레이 소스 또는 엑스레이 방출 위치, 엑스레이 이미징 시스템의 관심 영역 또는 시야를 조정하기 위한 콜리메이터, 빔 선택기 또는 빔 입자 스토퍼 플레이트용 모션 시스템을 이동할 수 있다. 모션 메커니즘 또는 변조 메커니즘은 모션 시스템 및/또는 다양한 엑스레이 광학 장치에 대한 변조 프로그램을 이동할 수 있다. 모션 메커니즘 또는 변조 메커니즘은 각각의 검출기, 데이터 획득을 위한 검출기 또는 센서 각각에 대한 제어 유닛, 엑스레이 측정의 둘 이상의 에스펙트(aspect)를 동기화하기 위한 소프트웨어 유닛, 및/또는 하나 이상의 샘플 조작 및 교란 또는 물리적 또는 화학적 측정 시스템에 대한 제어 유닛을 움직일 수 있다. 시스템의 다양한 구성 요소는 하나 이상의 와이어, 및/또는 하나 이상의 케이블, 광섬유 케이블, 또는 무선 메커니즘(와이파이, 광학 메커니즘 또는 안테나, 또는 이더넷 또는 블루투스를 통한 무선 통신을 포함함)에 의해 중앙 컴퓨터 유닛 또는 집적 회로 칩에 연결될 수 있다. 이러한 시스템은 무선 프로토콜 또는 인터넷 프로토콜 또는 유선 프로토콜, 하드웨어 및 방법을 통해 PAC 시스템 또는 의료 기록 시스템 또는 데이터베이스에 연결될 수 있다.
엑스레이 측정 장치 또는 컴퓨터 토모그래피 장치는 새로운 기능, 특징 및 해상도의 기능을 기반으로 하는 이미지 및 측정값 및 특징을 제공하는 것 외에도 사용자 인터페이스에 표시 모드 및 현재 값 및 이미지를 제공할 수 있다.
엑스레이 이미징 시스템은 준비 시간, 노출, 속도, 전력, 에너지 레벨, 에너지 레벨의 수, 스펙트럼 파형 특성, 펄스 지속 시간, 펄스 특성 및/또는 (대략 하나 이상의 엑스레이 방출 위치에서의) 폼 팩터와 같은 매개변수에 있어서 다양한 초점 사이즈 및/또는 기타 다양한 값을 가진 둘 이상의 엑스레이 소스 또는 듀얼 이상의 소스를 포함할 수 있다. 엑스레이 이미징 시스템은 엑스레이 검출기의 상류 또는 하류로 이동 가능한 하나 이상의 검출기를 포함할 수 있다. 검출기는 공간 해상도, 속도, 스펙트럼값에 대한 감도, 단일 파장 또는 듀얼 파장 또는 다중 파장에 대한 감도 또는 상이한 에너지 레벨, 프로그래밍 가능성, 동적 범위, 광자 감도, 양자 효율, 스펙트럼 감도 또는 하드웨어 설계, 및 검출기를 다른 것과 구별할 수 있는 기타 특성에 있어서 서로 같거나 다를 수 있다.
예를 들어, 제1 검출 시스템은 빔 스토퍼 입자 플레이트(100)와 피사체 사이에 배치될 수 있다. 제2 검출기는 빔 스토퍼 입자 플레이트의 하류에 배치된다. 제1 검출 시스템은 점 검출기, 또는 선형 검출기, 2D 검출기 또는 분광계일 수 있다.
또 다른 예에서, 엑스레이 소스와 제1 감지 시스템 사이에는 빔 스토퍼 입자 플레이트가 없다. 이는 제2 검출기 또는 검출기 시스템이 상류에 빔 스토퍼 입자 플레이트를 가질 수 있고 제2 검출기의 산란 신호가 제2 검출기의 저해상도 산란 측정값에서 보간된다는 사실 때문이다. 그 결과, 제2 검출기에서 고해상도 1차 엑스레이를 도출할 수 있다. 제1 검출기의 해당 위치에 대한 1차 신호는 상이한 관심 재료를 사용하여 다양한 두께에서 제2 검출기의 1차 신호와 상관되므로, 각 재료는 피사체, 관심 영역 또는 구성 요소에 대한 재료 분해를 위해 선택된 에너지 레벨 각각의 얇은 빔에 의해 캘리브레이션된다. 제1 검출기의 저해상도 및 고해상도 산란 신호를 계산하고 도출할 수 있다. 마지막 단계에서 제1 검출기의 1차 신호는 복합 측정 신호에서 고해상도 산란을 빼서 도출될 수 있다. 따라서 제1 검출기의 상류에 있는 빔 스토퍼 입자 플레이트가 필요하지 않을 수 있다. 특정 위치에서 단일 또는 듀얼 또는 세트의 에너지 레벨의 1차 신호는 특정 밀도 및 두께를 가진 특정 조직의 도출된 값, 또는 참조 데이터베이스로부터의 시뮬레이션된 값 또는 측정된 데이터에 해당할 수 있다. 참조 데이터베이스는 제1 검출기 및 제2 검출기 모두에서 두 개 이상의 에너지 레벨 각각에서 두 개 이상의 재료에 대한 여러 임페리얼(imperial) 측정으로 설정될 수 있다. 밀도 및 두께 데이터는 각 데이터 포인트의 각 에너지에서 6개 이상의 대응 측정 데이터를 보간하여 도출될 수 있다. 각 재료에 대한 측정 횟수를 늘릴 때, 예측값은 에너지 레벨 세트에서 실제 측정값과 0.05% 차이가 나지 않을 수 있다. 결과적으로 다양한 에너지 레벨 세트의 나머지 값을 보간하여 참조 데이터베이스에 저장할 수 있다. 제1 검출기 및 제2 검출기는 각각 다양한 에너지 레벨에서 특정 물질에 대해 상이한 검출기 응답 함수를 가질 수 있다. 본 개시는 이러한 방법을 3개 이상의 재료에 대응하는 3개 이상의 에너지 레벨로 확장한다.
예를 들어 뼈와 연조직을 포함하는 신체의 개별 조직 또는 객체의 관심 영역에 있는 표적의 개별 구성요소, 또는 각각이 피사체에서 적어도 하나의 엑스레이 측정 가능한 속성의 상이한 값 또는 원자 z 수를 갖는 적어도 두 개의 구성 요소를 더 잘 시각화하고 정량화하는 방법
엑스레이 이미지에서 제2 구성요소 또는 조직으로부터의 이미지 간섭은 상이한 구성요소 또는 구성요소들의 이미지에서 제거될 수 있다. 예를 들어, 여기에 개시된 이 방법은 중첩된 연조직 엑스레이 투영 이미지에 대한 뼈 간섭을 제거할 수 있다. 이 방법은 2차원 듀얼 에너지 또는 삼중 에너지 또는 다중 에너지의 사용을 기반으로 할 수 있다. 듀얼 에너지 시스템 엑스레이 이미징 시스템이 사용되는 하나의 바람직한 예에서, 본 개시가 다음 세 가지 절차를 포함하는 방법을 제공한다. (A) 듀얼 에너지 엑스레이 이미징 하드웨어 시스템을 통해 뼈 구조에 의해 중첩된 관심 연조직을 포함하는 피사체에 대한 고에너지 레벨 및 저에너지 레벨 L에서 듀얼 에너지 이미지를 획득하는 단계. (B) 듀얼 에너지 분해 방법을 사용하여 획득된 듀얼 에너지 엑스레이 이미지 쌍 데이터를 인체 연조직 이미지와 뼈 이미지의 두 가지 재료 구성 이미지로 변환하는 단계. 이는 원하는 이미지 정보가 있는 연조직 이미지에 가해지는 뼈 이미지의 직접적인 간섭을 제거하기 위함이다. (C) 연조직 내부의 뼈가 원래 차지하고 있던 빈공간으로 인한 뼈와 관련된 간접 간섭 효과를 보상하는 단계. 이 보상 방법은 다음의 두 단계를 포함할 수 있다. (1) 원래 분해된 뼈 이미지를 뼈 등가 연조직 이미지로 교체한다. (2) 원래 분해된 뼈 이미지가 위치한 정확한 기하학적 위치에 원래 분해된 연조직 이미지에 뼈 등가 연조직 이미지를 재설치한다.
연질 재료, 연질 매체 또는 연 조직 이미징 엑스레이 시스템의 엑스레이 이미징을 개선하기 위한 장치 및 방법은 예를 들어 일반 엑스레이 시스템, CT 스캐너 또는 CT 스캐너와 다른 3D 또는 다차원 엑스레이 시스템, 또는 (빔 선택기 또는 빔 입자 스토퍼 플레이트를 포함하는 산란 제거 장치와 방법 및/또는 스펙트럼 측정 또는 다차원 이미징 또는 스펙트럼 이미징 또는 포인트, ID, 2D 및 3D 추적이 가능한 보간 방법이 있는) 엑스레이 시스템일 수 있다. 시스템은 휠과 같은 이동 메커니즘이 있고 때때로 자가 운전 또는 원격 제어 이동 기능이 있는 모바일 또는 휴대용 시스템과 통합되거나 부착될 수 있다. 이러한 시스템은 예를 들어 너비가 약 35인치, 높이가 6피트 및 8피트인 문 또는 의료용 문을 통과할 수 있을 만큼 충분히 작을 수 있다.
제한된 파장, 프레임 속도 또는 해상도, 감도 또는 에너지 감도 또는 품질과 같은 하드웨어의 제한으로 인해 엑스레이 시스템의 기능을 확장하기 위해, 시스템 구성은 기존의 고온 필라멘트 기반 튜브와 함께 나노튜브 또는 전계 방출 기반 튜브와 같은 새로운 하드웨어의 사용을 수용할 수 있다. 한 가지 예는 선택한 엑스레이 튜브 및/또는 대응 검출기를 이동하여 측정 위치를 최적화할 수 있다. 제2 측정은 동일 검출기로 수행할 수 있지만 다른 튜브를 동일 엑스레이 방출 위치로 이동할 수 있다. 엑스레이 튜브와 검출기 쌍은 모두 C 암 또는 이와 유사하거나 독립적것과 함께 이동할 수 있다. 동일 피사체 및/또는 ROI에서 제1 이미징 위치 또는 상이한 공간 위치 대신 상이한 검출기가 사용될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 엑스레이는 엑스레이 소스 모듈(12)에서 발생될 수 있고, 빔 입자 스토퍼 플레이트(100)를 통과하고 검출기(22)에 의해 수집되는 피사체(2)를 조명할 수 있다. 일부 경우에, 엑스레이 반투명 프레이트와 같은 피사체를 지지하는 메커니즘이 피사체와 빔 입자 스토퍼 플레이트 및 검출기 사이에 배치될 수 있다.
엑스레이 검출기가 듀얼 검출기와 빔 입자 스토퍼 플레이트를 포함할 수 있는 경우, 빔 입자 스토퍼 플레이트(100)는 액추에이터에 의해 이동되어 빔 입자 스토퍼로 인한 조명된 피사체(2)의 누락 데이터가 제2 이미지에서 획득될 수 있다. 일부 경우에 제2 이미지는 다른 에너지 레벨에서 촬영될 수 있다.
도 2 및 도 3에서 다중 엑스레이 소스(12-a...12-e)는 이미징을 위해 사용될 수 있다. 바람직한 구현에서, 엑스레이 소스는 회전에 의해 피사체에 대한 조명 경로 안팎으로 각각의 소스가 이동할 수 있도록 터렛(turret)에 배치될 수 있다.
도 4는 2개 이상의 엑스레이 소스를 포함하고 이러한 소스를 선형 축으로 이동시키는 메커니즘을 도시한다.
도 5는 회전 스테이지와 같은 회전 운동 장치가 회전축을 따라 엑스레이 소스를 이동시키는 구현을 도시한다.
도 6은 소스가 xy평면 상에 있고, xy 병진 스테이지 및 회전 스테이지에 의해 이동될 수 있음을 도시한다. 도 6은 다중 엑스레이 및 검출기 쌍, 예를 들어 하나 이상의 엑스레이 소스 및 검출기 쌍의 예를 도시한다. 소스(13) 및 대응 검출기(27)는 소스(12) 및 검출기(22) 쌍의 평면과 동일 평면에 배치될 수 있다. 엑스레이 소스(13)는 원래의 엑스레이 소스(12)와 검출기(22) 쌍의 중심축으로부터 90도까지 위치될 수 있다. 엑스레이 소스(13)는 빔 입자 스토퍼 플레이트(100-2)를 통과하여 검출기(27)에 도달할 수 있다.
이러한 설정은 이미지 획득 속도를 높이거나 피사체의 다른 기하학적 정보를 제공하거나 피사체의 특정 관심 영역에 대한 접근성을 높일 수 있다. 이러한 추가 엑스레이 소스 및 검출기는 해상도, 이미지 획득 속도, 초점 크기, 이동성, 폼 팩터 또는 스펙트럼 파장 또는 에너지 레벨 또는 추가 하드웨어 부품 또는 추가 엑스레이 광학 장치 또는 위의 모든 것의 둘 이상의 조합과 같은 상이한 또는 동일한 매개변수 값을 가질 수 있다.
서로에 대해 다양한 각도로 배치된 2개 이상의 검출기가 있을 수 있다. 그들은 하나의 엑스레이 소스를 공유할 수 있다.
하나의 검출기에 의해 획득된 데이터는 제2 검출기 또는 다른 검출기의 데이터 획득 프로세스 및 방법을 안내할 수 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 데이터 분석을 위해 모든 검출기의 엑스레이 측정 및 이미지 세트의 합계가 필요할 수 있다.
이는 다양한 각도의 이미지 및 여러 위치의 결합 된 이미지를 제공하여 하나의 단일 토모그래피 이미지를 재구성함으로써 다차원 이미지 재구성을 위해 상이한 검출기를 사용하는 기존의 이미징 방법과 다르다. 본 개시에서, 각각의 엑스레이 소스는 엑스레이 토모그래피 측정이 가능하고, 상이한 공간 위치에 있는 다중 소스는 측정, 특히 빠른 획득을 보장하기 위해 또는 다중 차원의 측정을 위해 특정 스펙트럼 측정을 결합할 수 있다. 예를 들어, 측정 횟수를 결합하여 토모그래피 속도를 높이기 위해 여러 엑스레이 소스를 동시에 다시 이동할 수 있다. 전통적인 토모그래피 또는 토모신서스 방법과의 한 가지 차이점은 하나의 엑스레이 소스 또는 방출 위치의 엑스레이 소스 및 검출기 쌍 중심축이 바람직하게는 서로 가까이에 있다는 것이다(예: ROI 및 엑스레이 소스 및 검출기의 중심축에 대해 10도 또는 5도 또는 4도 또는 3도 또는 2도 또는 1도 미만).
빔 입자 스토퍼 플레이트(100)를 사용하는 경우, 엑스레이 빔 입자 스토퍼에 의해 감쇠되는 엑스레이 빔에 의해 조명되는 피사체의 영역으로 인해 이미지 데이터 갭이 존재한다. 상이한 각도에서 다른 검출기 또는 다른 세트의 엑스레이 소스 및 검출기를 사용하면 상이한 각도에서 피사체 또는 VOI를 조명하여 누락된 데이터 정보를 캡처할 수 있다. 누락된 데이터가 전부는 아니더라도 최소한 일부는 검색할 수 있다. 병든 조직 또는 대조 표지된 종양 또는 줄기세포의 특정 구성 요소의 위치에서 존재를 스캔할 때, 약간의 영역이 누락된 경우 누락된 정보에 기여하는 영역에 대한 제2 데이터 세트가 획득될 수 있습니다. 이에 따라 시스템 동작 요구 사항을 줄이고 데이터 유형 유연성을 높이고 추가 유형의 정보를 얻을 가능성을 높인다.
도 7은 하나의 바람직한 예에서 제1 검출기(22)의 하류에 위치된 2개 이상의 검출기(44)(각각의 검출기는 성능 파라미터, 예를 들어 프레임 속도 또는 해상도의 댜양한 값을 가짐)를 도시하며, 여기서 검출기는 공간적으로 및/또는 회전 스테이지에서 적어도 하나의 축으로 이동하는 스테이지에 배치된다. 다른 구현에서, 검출기를 이동시키기 위해 다른 유형의 로봇 또는 이동 메커니즘이 사용될 수 있다. 도 7은 R1과 같은 회전 스테이지가 전방 검출기(22)의 하류에 배치되는 구성을 도시한다. 하나 이상의 검출기(29)는 회전 스테이지에 의해 이동될 수 있다. 각각은 피사체(2)의 관심 영역에 대한 엑스레이 측정값을 수집하는 위치로 이동할 수 있다.
요구되는 해상도 및 요구되는 프레임 속도에 따라, 엑스레이 소스 및 일부 경우에는 검출기가 피사체에서 선택된 관심 영역을 이미징하도록 선택될 수 있다.
본 개시는 예를 들어, 측정 및 이미징을 위해 하나 이상의 관심 영역을 확대 또는 축소하거나 탐색하거나, 또는 샘플, 및/또는 샘플 내의 구성요소 및/또는 표적의 특징 및 특성을 동일하거나 다양한 하드웨어 및/또는 소프트웨어 알고리즘 옵션의 세트를 사용하여 상세하게 탐색하는 것을 허용한다. 예를 들어, 추적을 위해 때때로 저해상도 측정이 충분할 수 있지만 하나 이상의 선택된 관심 영역을 측정하기 위해 더 빠른 프레임 속도가 필요할 수 있다. 본 시스템은 사용자 입력 및 애플리케이션 요구 사항에 따라 상이한 하드웨어 및/또는 소프트웨어 기능을 사용하여 하나 또는 한 세트의 제1 엑스레이 이미지 또는 측정을 먼저 수행하고 하나 이상의 제2 이미지를 촬영할 수 있다. 본 개시에서 엑스레이 시스템은 선택된 관심 영역에 대한 다양한 이미징 요구의 요구사항을 수용할 수 있고, 그리고/또는 속도, 해상도, 스펙트럼 정보 또는 타이밍 또는 옵션의 다양한 조합의 다양한 측정에서 옵션의 유연성을 허용할 수 있다. 또한, 특정 성장 또는 세포 이벤트 또는 세포간 이벤트 또는 생리학적 이벤트 또는 화학적 현상이 발생하는 경우, 엑스레이, 또는 광학 방법 또는 전기 측정 또는 에너지 측정과 같은 기타 측정 모달리티로 측정 또는 측정값이 감지되고 트리거링 엑티비티(triggering activity)로 규정된다. 그런 다음 이러한 엑티비티는 소프트웨어 프로그램 또는 사용자가 추가 측정 또는 이미징을 수행하기 위해 엑스레이 시스템을 구동하도록 컴퓨터에게 권한을 부여하거나 명령하도록 트리거한다. 예를 들어, 모니터링 측정에서 특정 세포 상호 작용 또는 종양 성장 또는 줄기세포 생착 성장 또는 조직 성장 또는 질병이 존재하는 것으로 측정되는 경우, 추가 측정 또는 이미징을 수행하여 추가로 이러한 엑티비티 또는 엑티비티 영향을 받는 영역을 특성화하기 위해 엑티비티가 발생하는 영역을 분석하거나, 또는 시간에 민감한 방식으로 선택적으로 관심 영역에서 이벤트 또는 엑티비티의 연쇄를 추가로 모니터링할 수 있다.
일반적으로 전방 검출기(22)는 제1 이미지 또는 제1 이미지 세트 및/또는 측정이라고 하는 이미지를 캡처한다. 제1 이미지에서 하나 이상의 관심 영역은 피사체에서 선택될 수 있다. 3D 이미지가 촬영 및 재구성되거나, 검출기(22)의 하류 또는 상류에 있는 제2 검출기 또는 검출 모듈이 포인트 또는 ID 또는 2D 또는 3D 형식으로 관심 영역의 엑스레이 측정을 캡처하도록 배치된다. 검출 모듈은 흡수 측정 장치, 또는 분광계, 또는 한 쌍의 검출기에 의해 샌드위치된 빔 선택기, 또는 빔 입자 스토퍼 플레이트, 및 검출기일 수 있으며, 일부 경우에 빔 입자 스토퍼 플레이트는 빔 입자 스토퍼 플레이트를 검출기보다 약간 높게 위치시키기 위해 포스트와 클램프의 세트와 같은 하드웨어에 의해 지지될 수 있고, 검출기 표면에서 um, mm, cm 또는 인치 범위와 같은 약간의 간격을 남긴다. 그리고 일부 경우에 액추에이터 또는 선형 병진 이동 스테이지 또는 2축 이상의 병진 스테이지는 피사체(2) 및/또는 검출기(22) 및/또는 엑스레이 소스(12)에 대해 빔 입자 스토퍼 플레이트(100)를 이동시키는 데 사용될 수 있다.
엑스레이 이미징 장치 및 방법은 세포 분류, 세포 분리 및/또는 세포 조작 장치, 조직 공학 및 성장 장치, 생체 외 조직 및 생체 내 절차에서 장치, 소프트웨어, 방법 및 광학 이미징 방법 및 광학 측정 방법과 통합될 수 있다.
한 예에서, 적어도 하나의 엑스레이 소스와 하나의 검출기가 샘플의 다른 하드웨어로부터 시야 방해 없이 기하학적 구조에 배치되고 엑스레이가 세포 샘플과 같은 피사체의 관심 영역을 조명한다.
구성 요소, 표적 및 관심 영역은 다차원 또는 대략 완전한 3D 이미지를 재구성하기 위해 단일 또는 그 이상의 에너지 레벨, 단색 또는 다색 2D 투영 이미지, 점 또는 ID 투영 측정을 사용하여 측정할 수 있다. 따라서 형상, 두께, 공간적 위치 및 6D 측정값, 그리고 일부 경우에 각 구성요소 또는 표적 또는 관심 영역의 시간적 특성과 흐름 역학이 결정될 수 있다. 일부 경우, 조영제는 이러한 구성요소 또는 이러한 구성요소의 해부학적 마커 또는 해부학적 마커들을 라벨링하는데 사용되거나, 이러한 구성요소는 방사선 불투과성 영역을 포함할 수 있다.
피사체 또는 관심 영역의 복잡성에 따라, 격자 간섭계를 사용한 엑스레이 위상 방사선 사진과 단일 또는 다중 에너지 레벨에서의 역투영 기술을 사용하여 공간 위치, 두께 및 형상의 측정이 이용될 수 있다. 두께 측정은 엑스레이 소스를 이동하거나 여러 엑스레이 소스를 사용하여 수행할 수 있다. 두께 측정은 엑스레이 소스를 이동하거나, 각기 하나의 에너지 레벨 또는 그 이상의 에너지 레벨을 갖는 하나 이상의 엑스레이 소스를 가짐으로써 달성될 수 있다. 완전한 3D 재구성이 없는 다차원 이미지는 구성 요소의 두께 및/또는 형상을 측정하는 데 충분할 수 있다. 저해상도 3D 이미지를 사용하여 구성 요소의 형상, 공간적 위치 및 두께를 측정할 수 있다. 해부학적 마커는 구성 요소의 두께와 형상을 계산하는 데 사용할 수 있다. 뼈의 다른 영역 및 뼈 조직 또는 다른 유형의 조직의 해부학적 마커와의 공간적 근접성이 사용될 수 있다.
하나의 엑스레이 방출 위치에서 하나 이상의 에너지 측정으로, 해당 두께 및 그에 따른 3D 형상을 갖는 하나 이상의 밀도를 갖는 데이터베이스가 관심 영역에 구축될 수 있다. 하나 이상의 상이한 엑스레이 소스 방출 위치에서의 측정을 수행할 수 있다. 측정은 단일 에너지 또는 더 많은 에너지 레벨에서 수행될 수 있으며 데이터베이스를 매칭시키는 데 사용될 수 있다.
3D 또는 다차원 데이터 세트의 각 복셀은 측정될 수 있고, 따라서 스펙트럼 응답(예를 들어 가중 스펙트럼 응답 또는 가중 감쇠 값 또는 하나 이상의 파장 또는 엘라스토그래프 측정에서의 감쇠 값 등)에 의해 또는 절제 또는 에너지 변조 또는 위상 대비 측정 전, 후에 특성화될 수 있다. 느리게 변화하는 밀도의 특정 세그먼트의 두께 데이터 및 공간적 위치는 컴퓨터가 제공한 일련의 기준에 따라 각각 또는 그 이상의 복셀 및 범주 또는 세그먼트의 밀도 및 감쇠 값을 기반으로 분석하여 결론을 도출하거나 또는 참조 데이터베이스에 올리거나 사용자가 제공함으로써 도출할 수 있다.
단일, 둘 또는 그 이상의 격자 기반 위상차 및 암시야 이미징은 두께 및 형상 측정을 달성하기 위해 단일 에너지 또는 그 이상의 레벨 측정과 함께 사용될 수 있다. 해당 두께 및 형상 또는 밀도 측정값이 있는 데이터베이스는 측정값과 별도로 설정될 수 있다. 하나 이상의 엑스레이 방출 위치에서 단일 에너지 또는 그 이상의 에너지 또는 위상차 측정은 일부 경우에 외부 ERC 또는 IRC를 사용하여 구성요소의 두께와 형상을 결정하는 데 사용될 수 있다.
또한, 엑스레이 광학 미러를 사용하는 단일 또는 둘 이상의 격자 시스템 기반 간섭계는 피사체를 통과하는 엑스레이 빔과 분리되고 검출기에서 결합된 지연 라인을 생성하고 간섭 패턴(공간의 구조, 형상, 두께 및 위치를 나타낼 수 있음)을 형성할 수 있다.
예측 데이터 및/또는 임페리얼 측정값이 포함된 참조 데이터베이스는 구조, 형상, 두께 및 밀도, 공간 위치 및 시간을 결정하는 데 사용될 수 있다.
참조 데이터베이스는 기존 데이터 및 현재 피사체에 대한 측정 데이터를 기반으로 하여 하나 이상의 조직 유형을 결합하는 실시간 시뮬레이션 데이터를 기반으로 할 수 있다. 예를 들어, 골밀도 측정에서 골조직과 바로 인접한 연조직의 밀도를 측정할 수 있다. 조직 변화가 느리게 변하는 경우, 연조직 두께에 대한 보다 정확한 예측은 하나의 측정을 수행하고 데이터베이스와 일치시키거나 두께를 결정하기 위해 두 개의 이미지를 촬영함으로써 도출될 수 있다. 연조직의 두께 및 밀도가 결정되고, 피사체의 외형에 대한 기하학적 형태가 결정됨에 따라, 뼈의 두께 및/또는 밀도가 결정될 수 있다.
대부분의 이미지 또는 측정값에는 여기에 설명된 대로 엑스레이 산란이 제거되거나 엑스레이 산란 속성이 낮은 피사체가 있을 수 있다. 그리고/또는 측정은 관심 있는 검출기 픽셀 영역에서 충분한 산란을 생성하지 않는 엑스레이 얇은 빔으로 수행될 수 있다. 이러한 엑스레이 얇은 빔은 산란 신호를 생성하거나 검출기에 투영된 각각의 엑스레이 측정에 대해 무시할 수 있는 산란 신호를 생성하기 위해 인접한 엑스레이 빔에서 멀리 떨어져 분포된다.
예를 들어, 엑스레이 필터를 사용한 생성 및/또는 엑스레이 측정을 위한 관심 영역의 결정 및/또는 식별은 하나 이상의 기준 세트에 기반한 컴퓨터 분석을 기반으로 하는 실시간으로 이루어질 수 있거나 미리 결정될 수 있다.
관심 영역 또는 구성 요소 또는 표적은 사용자 입력 또는 디지털 입력을 기반으로 연속적으로 결정 및 식별되거나, 이미징 프로세스 전반에 걸쳐 컴퓨터로부터의 하나 이상의 기준에 따라 시뮬레이션될 수 있다.
예를 들어, 구성 요소의 3차원 이미지가 재구성됨에 따라 이러한 정보로 인해 사실이 도출될 수 있다. 인접한 구성 요소 또는 관심 영역 또는 표적은 이제 관심 영역이 되어 해당 영역에서 하나 이상의 구성 요소를 추가로 특성화하거나 추적할 수 있다.
대안으로, 저해상도 3D 이미지는 새로운 관심 영역 또는 더 많은 관심 영역을 결정하기 위해 촬영될 수 있으므로 더 높은 해상도의 이미지가 촬영될 수 있거나, 더 자세한 측정을 위해 더 작은 볼륨에서 더 높은 프레임 속도 이미지가 촬영될 수 있다.
이러한 프로세스는 반복적일 수 있다.
반대로 작은 관심 영역의 고해상도 이미지가 촬영될 때 사용자 또는 컴퓨터는 매크로 환경을 특성화하기 위해 더 큰 관심 영역을 선택할지 아니면 추가 특성화 또는 분석을 위한 상이한 공간적 위치의 관심 영역을 선택할지 결정할 수 있다. 예를 들어, 암세포 또는 조직 영역이 특성화될 때, 혈관신생을 추가로 연구하기 위해 암 영역을 둘러싸는 혈관과 모세혈관을 특성화하고 모니터링해야 할 필요가 있을 수 있다. 그리고 암세포의 영향을 이해하고 수술 절개가 필요한 부위를 결정하기 위해 암세포 영역에 인접한 세포와 세포 기질을 더 연구할 수 있다. 뉴런 회로 분석에서 개별 세포가 공간적으로 배치되고 식별되면 세포 간의 상호 작용을 평가하기 위해 더 큰 시야가 필요할 수 있다. 방사선 치료 및 로봇 수술 또는 이미징 유도 수술 및 에너지 기반 절제술에서는 수술 중 잔상 및/또는 수술 계획 또는 수술 결과를 기반으로 관심 영역을 지속적으로 식별할 수 있다.
여기에 설명된 2D 측정, 다차원 측정 및/또는 3D 측정은 엑스레이 이미지 및 측정의 확대 및/또는 조작 또는 조향 또는 소형화를 위해 엑스레이 광학 장치 및/또는 강화기 또는 신틸레이터 + 광학 장치를 사용할 수 있다.
포커싱 요소 또는 콜리메이팅 요소, 또는 다모세관 광학 장치 또는 타원형 또는 단일 포물면, 무채색 또는 KB 미러, 트윈 포물면, 타원체 또는 올터(Wolter) 유형, 무채색 또는 단색 콜리메이팅 또는 포커싱 또는 확대 또는 축소와 같은 엑스레이 광학 장치를 사용하면 엑스레이 초점 렌즈의 후면 조리개와 빔 필터 및 핀 홀 요소로 엑스레이를 유도하여 피사체 또는 관심 영역의 상류 초점 사이즈인 빔 조리개를 생성할 수 있다.
미러, 감쇠기 및/또는 필터 및/또는 격자 및/또는 빔 스플리터 및/또는 광학 장치 또는 수정 또는 프리즘 또는 굴절 광학 장치 또는 디플랙트(defract) 광학 장치 및 광학 모듈 또는 광학 파장 범위의 전기 광학 모듈 및 엑스레이 광학 장치를 경로에 사용하여, 간섭, 동기화 또는 비동기화 측정과 같은 다양한 분석을 위해 간섭을 조향, 선택, 필터링, 조작 및 형성하고, 빛 및 광학 모듈, 전자빔 조작기, 또는 (광학 경로 또는 샘플 또는 관심 영역의 요동에서 엑스 전자빔 발생기, 전자빔, 엑스레이 발생기, 엑스레이 광학기, 엑스레이 엘리먼트, 에너지 발생기, 검출기들 내의 광학 장치 및 서브 모듈의 각각을 조작하기 위한) 기계적 또는 에너지 기반 변조기 또는 모션 시스템을 선택적으로 조작할 수 있다.
검출 및 빔 조향에 대한 변형으로 피사체로부터의 엑스레이 출력은 광학 카메라 및 (일부 경우에는 축소 또는 초점 조정, 콜리메이팅 또는 조향 및/또는 대형 엑스레이 검출기 또는 대형 신틸레이터 + 이미지 센서 또는 X선 광학 장치 또는 광학 결합 센서)와 예를 들어 신틸레이터가 있거나 없는 이미지 센서로 테이퍼링하기 위해 광섬유 테이퍼를 사용하여 결합된 강화기에 의해 수집될 수 있다. 대안으로 디지털 엑스레이 검출 요소가 사용될 수 있는 사이즈로 엑스레이를 테이퍼링하기 위한 대물렌즈[UV 내지 NIR 파장의 빛에 대한 엑스레이 광학 장치 또는 광학 장치(optical optics)] 또는 신틸레이터와 광학 센서의 조합이 사용될 수 있다.
신틸레이터 또는 강화기는 광학 장치 및 센서의 상류에 배치되거나 또는 엑스레이 광학 장치의 하류 및 이미지 센서의 상류에 배치될 수 있다.
본 개시에서, 분광법, 또는 광학 생검(비선형 현미경을 사용함)을 사용한 이미징을 이용하여 일부 경우에 구조 조명 또는 초분광 분광기를 사용하는 것과 같은 초해상도 이미징 및 이미징과 결합하여 하나 이상의 세부 사항 및 사실을 식별, 특성화 및 진단할 수 있거나, 기계 훈련, 기계 학습, 이미지 안내 또는 사실 찾기를 위한 AI 알고리즘의 기반이 된다. 또한 관심 영역을 추가로 식별하고 분석할 수 있다.
사전 정렬 종양 병변에는 여러 마커와 비정상적인 혈관 성장이 있을 수 있다. 그러나 추가 검사를 수행하고 다른 요인을 고려하지 않는 한 악성 종양의 예후는 결정되지 않을 수 있다. 단일 분자, 단일 세포 또는 세포 클러스터를 추가로 분석하고 이미징하고 분자 이벤트 및 상호 작용의 역학을 조사하기 위해, 실리콘 포토닉스 내시경, 모놀리식 포토닉 회로 기반 이미징 장치 및 현미경과 같은 광학 방법을 사용하여 고해상도 기능 이미징을 수행할 수 있다. 이미지는 세부 사항을 확대하거나 생체 내 샘플 분석을 위한 다른 데이터 포인트를 제공할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 듀얼 에너지 또는 삼중 에너지 또는 스펙트럼 엑스레이 이미징 시스템은 2개의 에너지 레벨(12)보다 크거나 같은 다중 에너지 엑스레이 소스, 엑스레이 검출기(22)를 포함할 수 있다. 피사체(2)는 수반되는 뼈에 의해 겹친 연조직을 포함할 수 있는 관심 영역을 포함하는 신체일 수 있다. 인간 또는 동물의 흉부 투영 이미징에서, 피사체는 갈비뼈, 흉골 및 척추뼈를 포함하는 흉곽 벽 뼈와 흉곽 벽에 수반되는 연조직, 내부 장기(폐, 심장, 심부, 간, 비장, 흉부 횡격막 등)를 포함한다. 모든 내부 장기는 연조직으로 이루어져 있다. 상이한 내부 장기와 흉벽 근육에 대한 연조직의 정확한 구성은 약간 다른 엑스레이 흡수 계수를 갖지만, 엑스레이 에너지 E의 함수로서의 평균 공통 엑스레이 흡수 계수 ps(E )를 갖는 바와 거의 동일하게 처리될 수 있다. 이미지 피사체(2)는 엑스레이 소스(12)와 엑스레이 검출기(22) 사이에 위치할 수 있다. 엑스레이 소스는 제어 가능한 에너지를 가진 2개 이상의 펄스 엑스레이를 방출하는 능력을 가질 수 있다. 엑스레이 소스는 평균 에너지 레벨 H의 고에너지 펄스에 이어지는 평균 에너지 레벨 L의 저에너지 펄스인, 두 개의 연속적인 펄스를 방출할 수 있다. 각 펄스는 재현 가능한 단일 에너지 스펙트럼을 가질 수 있다. 엑스레이 검출기(22)는 2차원 엑스레이 이미지 정보를 컴퓨터에 전송하기에 적합한 디지털 데이터 세트로 변환하는 임의의 2차원 디지털 엑스레이 검출기일 수 있다. 현재 다음의 두 타입의 2D 엑스레이 검출기가 있다: 미국 특허 제5,648,997호 공보 및 5,771,269호 공보(이들 각각의 전체 내용은 참고로 여기에 포함되며 명세서의 일부로 간주되어야 함)에 기술되어 있는, 종래의 2D 엑스레이 검출기, 및 산란 제거 기능이 있는 2D 엑스레이 검출기 어셈블리. 종래의 2차원(영역) 엑스레이 검출기는 분리할 수 없는 산란 간섭으로서 출력 신호에 믹싱된 일정량의 무작위 산란 엑스레이를 불가피하게 수신한다. 미국 특허 제5,648,997 및 5,771,269는 향상된 3층 검출기 어셈블리 구조를 사용하여 산란 간섭을 제거하는 효과적인 방법을 제공한다. 고품질 결과를 얻으려면 엑스레이 검출기의 구성 및 데이터 처리 절차를 위해 이러한 특허의 지침을 따를 수 있다. 엑스레이 소스, 1차 엑스레이 변조기 또는 단일 콜리메이터, 또는 하나의 빔 입자 스토퍼 플레이트를 포함하는 산란 제거의 다른 방법이 여기에 개시되어 있다. 한편, 본 개시는 기존의 2차원 엑스레이 검출기의 사용을 배제하지 않는다. 산란 간섭은 결과의 품질에 부정적인 영향을 미친다. 그러나 엑스레이 검출기가 산란 간섭을 충분히 적게 받으면 특정 상황에서 질적으로는 정확하지만 양적으로는 부정확한 이미징 결과를 얻을 수 있다. 산란 간섭을 수용할 수 있는 정도는 사례에 따라 다르며 사례별 분석을 통해 결정될 수 있다.
방사선을 사용하여 객체를 이미징하기 위한 시스템은 다음과 같은 방사선 소스를 포함할 수 있다: 둘 이상의 위치에서 투영 데이터를 획득하고 등선도 등각도 아닌 기하학적 구조를 갖는 적어도 하나의 실제 검출기 어레이; 및 등선형 또는 등각형 기하학을 갖는 가상 검출기 어레이 상에 투영 데이터를 재투영하고, 가상 검출기 어레이로부터 재투영된 데이터를 재구성하기 위한 데이터 프로세서.
이미징 시스템은 엑스레이 소스 및/또는 콜리메이터를 지지하는 구조 및/또는 이동기, 및/또는 엑스레이 검출기 또는 엑스레이 검출기들을 지지하고 이동시키는 동일한 구조 또는 별도의 구조를 포함할 수 있다. 엑스레이 소스의 조명선과 객체에서 나오는 엑스레이는 검출기에 의해 수집될 수 있다. 시스템은 엑스레이 방출 위치를 이동시키기 위한 전자기 조향기 및/또는 모터와 같은 이동 메커니즘, 전원 공급 장치 및/또는 제어 회로, 평면 패널 검출기를 ROI 및/또는 검사 또는 조사 영역에 가까이 및 멀리 이동시키기 위한 기계적 메커니즘을 더 포함할 수 있다. 타이밍 및 제어 회로는 검사 영역 주변의 내부 레이스를 인덱싱하는 모터, 검사 영역 주변의 선택된 위치에서 엑스레이 튜브를 순차적으로 펄싱(pulsing)하는 엑스레이 전원 공급 장치, 및 엑스레이 튜브의 각 펄스 후에 데이터 프레임을 판독하는 판독 회로를 제어할 수 있다. 데이터의 판독된 프레임은 프레임 메모리에 저장될 수 있고 재구성 프로세서에 의해 볼륨 이미지 메모리에 저장하기 위한 볼륨 이미지 표현으로 재구성될 수 있다. 프로세서는 데이터 또는 2D 프리젠테이션 프레임 메모리 또는 이미지 메모리 또는 볼륨 이미지 표현의 선택된 부분을 볼륨 이미지 메모리에서 모니터에 표시하기 위한 적절한 형식으로 추출할 수 있다. 시야 또는 관심 체적은 콜리메이터의 조정 및/또는 평판 검출기의 이동 및/또는 검사 영역 및 ROI를 향하거나 멀어지는 엑스레이 튜브의 이동을 조정할 수 있다
도 30은 각각의 검출기에 대해 별도의 빔 입자 스토퍼 플레이트를 사용하는 다중 검출기 이미징 시스템을 도시한다. 하나의 검출기의 이미징은 ROI 및/또는 두 번째 검출기로 측정할 ROI를 선택하는 데 도움이 될 수 있다.
도 30의 시스템은 검출기 상부에 빔 입자 스토퍼 플레이트를 포함한다. 제1 검출기(22)는 대형 검출기일 수 있고, 제2 검출기(23)는 상이한 사이지의 검출기일 수 있다. 각 검출기의 상부에는 빔 입자 스토퍼 플레이트(100)가 배치될 수 있다. 검출기용 빔 입자 스토퍼는 서로 다를 수도 있고 동일 피이스일 수도 있다.
빔 입자 스토퍼의 이동기는 스피너일 수 있으며, 여기서 빔 입자 스토퍼 플레이트는 검출기의 상단에서 회전하는 디스크이다.
하나의 예에서, 이동기는 제2 검출기(23)를 이동시키는 액추에이터(900)일 수 있고 검출기(23)의 바닥에 부착되는 대신 검출기(23)의 한쪽 또는 양쪽에 있을 수 있다.
빔 입자 스토퍼(100)는 검출기의 치수가 작은 경우에는 필요하지 않을 수 있다.
예를 들어, 엑스레이 소스에 가까운 개구부를 갖는 테이퍼형 콜리메이터는 더 작거나 또는 더 큰 소스에서 더 멀리 떨어져 있어 기하학적으로 더 작은 초점(12fs)을 생성할 수 있다.
생성된 콘 빔 또는 생성된 빔 볼륨은 원 엑스레이 소스에 의해 조명될 수 있는 볼륨보다 이미징된 피사체에서 더 작은 볼륨을 조명할 수 있다. 엑스레이 빔 또는 1차 엑스레이는 피사체를 조명하고 시료 홀더(40)를 통과하고 검출기 갠트리[트랜스레이션 스테이지에서 피사체(2) 상의 상이한 관심 영역으로 이동될 수 있음]에 포함된 검출기 어셈블리(22)에 도달한다. 엑스레이 소스(12)는 조명할 피사체를 목표로 하기 위해 소스(12)를 이동시키기 위한 구조 및 트랜스레이션 스테이지에 장착된다.
콜레메이터는 엑스레이 튜브 하우징 또는 엑스레이 튜브와 하우징을 제자리에 고정하는 하드웨어에 장착될 수 있으며, 또는 예를 들어 필터 및/또는 셔터가 콜리메이터 및 소스(12) 사이에 장착된 표준 콜리메이터가 있을 수 있다. 콜리메이터 또는 추가 콜리메이터를 사용하여 관심 영역 또는 관심 볼륨을 선택할 수 있다. 그리고 콜리메이터는 필터와 하드웨어 및/또는 셔터가 있는 기존의 콜리메이터와 결합될 수 있으며, 필요할 때 제자리로 이동할 수 있다. 이러한 움직임과 설계는 셔터나 필터에 사용되는 것과 유사할 수 있다.
구조 하드웨어(125) 및 지지 하드웨어(130)는 소스(12) 및 검출기 및 그 어셈블리를 제자리에 고정하고 기계적 지지 및 안정성을 제공할 수 있다. 휠(108)은 휴대성을 위해 사용될 수 있고 수축될 수 있다.
엑스레이 빔 포커싱 메커니즘은 콜리메이터 대신 다른 기계적 또는 에너지 또는 광학 기반 메커니즘, 예를 들어 MEM 기반 또는 회절 격자 기반 광학 장치, 또는 구역 플레이트 또는 기타 엑스레이 포커싱 광학 장치일 수 있다. 경우에 따라 빔 조리개가 사용될 수 있다. 또한 빔의 초점을 맞추기 위해 브래그 회절을 사용하는 라우에 렌즈(보통 기울어진 수정 사용)를 사용할 수 있다. 다층 라우에 렌즈(MLL)는 초점 요소로 사용될 수 있다.
어떤 경우에는 광학 경로에 적절한 엑스레이 위상 플레이트가 회절 제한 포커싱을 달성할 수 있다. 위상 플레이트는 투과에서 작동하며 굴절을 기반으로 한다. 따라서 위상 플레이트는 pm 범위의 작은 형상과 표면 부정확성에 크게 둔감하며 반사 광학장치의 표면 오류, 회절 광학 장치의 구역 변형 및 더 큰 굴절 렌즈 스택의 누적된 표면 오류로 인한 잔류 수차를 수정할 수 있다.
검출기(22)는 빔 선택기 또는 빔 입자 스토퍼 플레이트(100) 또는 빔 입자 스토퍼(22b)가 있는 검출기 어셈블리의 일부일 수 있다. 그리고 샘플 홀더(40) 또는 환자 테이블(40) 아래에 2개 이상의 검출기 또는 검출기들이 있을 수 있다.
엑스레이 튜브, 하우징 어셈블리, 및/또는 콜리메이터를 포함할 수 있는 콜리메이터 어셈블리를 포함하는 제2 또는 제3 소스 어셈블리가 지지대(120)에 장착될 수 있다. 제2 자원은 선택된 관심 영역 및/또는 유사한 이미징된 피사체(2)를 조명하기 위해 이동할 수 있다. 제2 소스 어셈블리는 지지대(120 및 125)와 다른 구조에 의해 지지되는 별도의 구조로 장착될 수 있다.
전자 집속 렌즈는 기존의 엑스레이 튜브에서 보다 작은 엑스레이 초점을 갖도록 전자빔을 집속시킬 수 있다.
엑스레이 시스템은 방사선 레벨이 높아지거나 하드웨어 시스템 또는 소프트웨어 시스템의 오작동과 같은 엑스레이 시스템과 관련된 이벤트에 의해 트리거될 수 있는 경고 또는 경보를 위한 하나 이상의 LED 디스플레이를 포함할 수 있다. 엑스레이 시스템은 하나 이상의 비상 버튼을 포함할 수 있다. 사용자는 누르거나 다른 기계적 메커니즘을 사용하여 시스템을 종료할 수 있다. 버튼은 밝은 색상 또는 모든 색상일 수 있거나, 그리고/또는 시각적으로 쉽게 식별될 수 있다.
엑스레이 시스템 제어기는 발전기를 대기모드에서 빠져 나오게 하는 마스터 전력 제어를 포함할 수 있다.
도 32는 홀로그래픽 엑스레이 시스템의 예를 도시한다. 소스(12)는 엑스레이를 방출할 수 있고, 일부 경우에는 간섭성 엑스레이를 방출할 수 있다. 엑스레이 빔 스플리터와 같은 요소(2000)에 도달한 엑스레이는 두 개의 빔을 생성한다. 하나의 빔(32)은 샘플 또는 이미징된 피사체(2)를 통과할 수 있고, 두 번째 빔(38)은 기준 암의 역할을 할 수 있다. 존 플레이트와 같은 포커싱 요소가 있을 수도 있고 없을 수도 있다. 샘플 앞에 핀 홀(2002) 또는 빔 구멍이 있을 수 있다. 이미징된 피사체(2)는 빔 스플리터(2000), 초점 렌즈(2003)의 하류 및 대물렌즈(2004)의 상류에 배치된다. 일부 경우에는 이러한 대물렌즈가 필요하지 않은 반면에 엑스레이 미러(2001)와 같은 엑스레이 광학 장치에 의해 조정되는 기준 빔(38)이 있고, 다른 빔 결합기 또는 결합기 요소(2005)와 결합된다. 간섭 패턴이 검출기(2020)에 형성된다. 32의 빔 폭에 따라 빔 입자 스토퍼 플레이트(100)가 있을 수 있고 산란을 제거하지 않을 수 있다.
일부 경우에는 듀얼 검출기 및 빔 선택기 어셈블리가 검출기(2020) 대신에 사용될 수 있다. 대물렌즈(2004)와 이미징된 피사체(2) 사이에 신틸레이터 또는 이미지 강화기가 있을 수 있으며, 또는 광학 카메라일 수 있는 검출기(2020)의 전방에 신틸레이터가 있을 수 있다. 미러(2001)와 빔 결합 요소(2005) 사이에 핀 홀이 배치될 수 있다. 간섭 패턴은 이미진된 피사체를 통과하는 엑스레이 파면의 위상 정보 도출을 위해 푸리에 변환 및/또는 분석될 수 있다. 광학 파장의 홀로그램 이미징 또는 현미경의 재구성 및 분석 방법 및 알고리즘이 유사하게 적용될 수 있다. 이러한 이미징 시스템 또는 위상 이미징 시스템은 스펙트럼, 또는 3D 또는 산란 제거 시스템 및 방법과 같은 전술한 엑스레이 이미징 시스템을 사용하여 선택된 관심 영역을 측정하는 데 사용될 수 있다.
설명된 바와 같이 엑스레이를 사용한 위상 이미징은 투과형 엑스레이 이미징 모달리티에 추가하여 이미징된 객체(2)의 분석을 위한 정보의 또 다른 층을 제공할 것이다.
위상 및/또는 시간 투과 이미지의 홀로그램 엑스레이 이미징이 도출될 수 있다.
다양한 하드웨어 요소, 엑스레이 이미징의 서브모듈, 제어기 및 디스플레이 및 제어 유닛의 거리, 기하학 또는 상대적인 공간 위치를 감지하기 위한 감지 요소는 엑스선 튜브 근처에 장착될 수 있다.
모터 및 부착물은 테이퍼형 콜리메이터를 엑스레이 튜브 하우징에 부착하거나 엑스레이 튜브 아래에 부착된 다른 콜리메이터를 부착하는 데 사용할 수 있다.
부착 하드웨어는 VOI와 소스 사이의 경로 라인 안팎으로 테이퍼형 콜리메이터를 이동시키기 위해 이동기 또는 로봇 암에 의해 동력화되거나 조정될 수 있다.
테이퍼형 콜리메이터는 초점 사이즈를 줄이기 위해 사용될 수 있다. 테이퍼형 콜리메이터를 사용하여 관심 영역을 제한할 수 있다. 테이퍼형 콜리메이터는 셔터와 유사한 디자인의 기존 콜리메이터를 사용하여 노출 시간을 조절하기 위해 조리개를 열고 닫을 수 있다. 일부 경우에는 테이퍼형 콜리메이터에 빔 감쇠기의 적층된 층이 있을 수 있으며, 각 레이어는 그 위의 층보다 약간 더 큰 조리개를 가지고 있어 투과용 테이퍼 구멍을 형성한다.
감지 요소는 엑스레이 튜브용 이동기에 부착될 수 있거나 엑스레이 튜브에 부착될 수 있거나, 또는 엑스레이 튜브(12) 및/또는 검출기(22) 및/또는 고정 구조 또는 이동기 또는 (엑스레이 소스(12) 또는 검출기(22) 또는 검출기(22), 빔 입자 스토퍼 또는 빔 입자 스토퍼 플레이트(100) 또는 빔 선택기 또는 이미징된 피사체(2)를 이미징하기 위한 하나 이상의 다른 검출기를 포함하는) 서브모듈로부터 분리된 공간적 위치에 배치될 수 있다.
감지 요소는 광학 센서 또는 비행 시간 센서 또는 카메라 또는 라이더 장치가 될 수 있으며, 엑스레이 소스 및 검출기에 대한 치수 또는 기하학 또는 공간 위치와 VOI 또는 ROI 또는 이미징된 피사체의 두께를 측정할 수 있다. 두께의 측정은 선량 또는 노출 시간을 결정하여 콜리메이터 셔터를 제어하거나, VOI 또는 ROI에 대한 엑스레이 소스 및/또는 검출기의 정렬, 또는 투영된 이미지 또는 VOI의 3D 이미지를 완전히 재구성하는 데 필요한 측정 수를 결정하는 데 사용될 수 있다.
엑스레이 빔은 원뿔 형태이므로 엑스레이 소스에 가장 가까운 관심 영역은 검출기에 가장 가까운 관심 영역보다 작을 수 있다. 또는 엑스레이 소스에 근접한 관심 영역에서 복셀 또는 복셀들을 조명하는 엑스레이는 측정 시 검출기의 더 넓은 영역으로 투영될 수 있다. 예를 들어, 관심 영역(ROI)total(x, y)은 소스에 근접한 피사체 표면으로부터 센서 및/또는 카메라까지 확장된 볼륨을 포함할 수 있다.
TOF(Time of Flight Sensor)와 같은 하나 이상의 센서를 사용하여 피사체의 두께를 측정하여 토모그래피 획득을 위해 촬영할 이미지 수를 결정할 수 있다.
센서를 사용하여 각 이미지 또는 ROI 측정에 필요한 노출을 추정할 수 있다.
센서는 엑스레이 방출 위치 및/또는 검출기의 이동 및/또는 정렬을 결정하고 안내하는 데 사용될 수 있으며, 예를 들어 ROI가 이미징 경로에 있도록 엑스레이 소스와 검출기 모두를 이동하고, 적절히 정렬되었다.
방사선 불투과성 마커
방사선 민감성 마커 또는 방사선 불투과성 마커 및/또는 광학 마커 또는 반사기는 엑스레이 조명 경로 내 및/또는 경로 밖의 다른 영역에 배치되어 이미징 하드웨어를 적절하게 정렬하고 개선되고 보다 정확한 공간 위치 지정을 통한 이미지 재구성을 한다.
엑스레이 이미징 시스템은 준비 시간, 노출, 속도, 전력, 에너지 레벨, 에너지 레벨 수, 스펙트럼 파형 특성, 펄스 지속 시간, 펄스 특성 및/또는 대략 하나 이상의 엑스레이 방출 위치에서의 폼 팩터와 같은 매개변수에서 다양한 초점 사이즈 및/또는 기타 다양한 값을 갖는 하나, 둘 또는 그 이상의 엑스레이 소스 또는 듀얼 또는 그 이상의 소스를 포함할 수 있다. 엑스레이 검출기의 상류 또는 하류로 이동할 수 있는 하나 이상의 검출기가 있는 엑스레이 이미징 시스템. 검출기는 공간 해상도, 속도, 스펙트럼 값에 대한 감도, 하나 또는 듀얼 또는 다중 파장에 대한 감도, 또는 다른 에너지 레벨, 프로그래밍 가능성, 동적 범위, 광자 감도, 양자 효율, 스펙트럼 감도 또는 하드웨어 설계, 및 검출기를 다른 것과 구별할 수 있는 기타 특성에서 서로 같거나 다를 수 있다.
예를 들어, 제1 검출 시스템은 빔 스토퍼 입자 플레이트(100)와 피사체 사이에 배치될 수 있다. 그리고 제2 검출기는 빔 스토퍼 입자 플레이트의 하류에 배치될 수 있다. 제1 검출 시스템은 점 검출기, 또는 선형 검출기, 2D 검출기 또는 분광계일 수 있다.
다른 예에서, 엑스레이 소스와 제1 검출 시스템 사이에는 빔 스토퍼 입자 플레이트가 존재하지 않는다. 이는 제2 검출기 또는 검출기 시스템이 상류에 빔 스토퍼 입자 플레이트를 가질 수 있고, 제2 검출기의 산란 신호가 제2 검출기의 저해상도 산란 측정값에서 보간될 수 있다는 사실 때문이다. 결과적으로 제2 검출기에서 고해상도 1차 엑스레이가 도출된다. 제1 검출기의 대응 위치에 대한 1차 신호는 관심 있는 다른 재료를 사용하여 다양한 두께에서 제2 검출기의 1차 신호와 상관되므로, 각 재료는 피사체, 관심 영역 또는 구성 요소에 대한 재료 분해를 위해 선택된 각 에너지 레벨에서 얇은 빔으로 캘리브레이션될 수 있다. 제1 검출기의 저해상도 및 고해상도 산란 신호를 계산하고 도출할 수 있다. 마지막 단계에서 제1 검출기의 1차 신호는 복합 측정 신호에서 고해상도 산란을 빼서 도출될 수 있다. 따라서 제1 검출기의 상류에 있는 빔 스토퍼 입자 플레이트가 필요하지 않다.
특정 위치에서의 하나 또는 듀얼 또는 세트의 에너지 레벨에서 1차 신호는 특정 밀도 및 두께를 가진 특정 조직의 도출된 값, 또는 참조 데이터베이스의 시뮬레이션된 값 또는 측정된 데이터에 해당할 수 있다. 참조 데이터베이스는 제1 검출기 및 제2 검출기 모두에서 두 개 이상의 에너지 레벨 각각에서 두 개 이상의 재료에 대한 여러 임페리얼 측정으로 설정할 수 있다. 밀도 및 두께 데이터는 각 데이터 포인트의 각 에너지에서 6개 이상의 대응 측정 데이터를 보간하여 도출할 수 있다. 각 재료에 대한 측정 횟수를 늘릴 때 예측 값은 에너지 레벨 세트에서 실제 측정 값과 0.5% 차이가 나지 않을 수 있다. 결과적으로 다양한 에너지 레벨 세트의 나머지 값을 보간하여 참조 데이터베이스에 저장할 수 있다. 제1 검출기 및 제2 검출기는 각각 다양한 에너지 레벨에서 특정 재료에 대해 상이한 검출기 응답 함수를 가질 수 있다. 본 개시는 이러한 방법을 3개 이상의 재료에 대응하는 3개 이상의 에너지 레벨로 확장한다.
예를 들어 뼈와 연조직 또는 적어도 두 개의 구성요소(각기 피사체에서 적어도 하나의 엑스레이 측정 가능한 속성의 다른 값 또는 상이한 원자 z 번호를 사용함)를 포함하는 신체의 개별 조직 또는 객체의 관심 영역에서 피사체의 개별 구성요소의 더 나은 시각화 및 정량화를 위한 방법이 제공된다.
엑스레이 영상에서 제2 구성 요소 또는 조직으로부터의 이미지 간섭은 다른 구성 요소 또는 구성 요소들의 이미지에서 제거될 수 있다. 예를 들어, 이 개시는 중첩된 연조직 엑스레이 투영 이미지에 대한 뼈 간섭을 제거할 수 있다. 이 방법은 스펙트럼 엑스레이 이미징 하드웨어 시스템이라고도 하는 2차원 듀얼 에너지 또는 삼중 에너지 또는 다중 에너지의 사용을 기반으로 할 수 있다. 하나의 바람직한 예에서, 듀얼 에너지 시스템 엑스레이 이미징 시스템이 사용되는 경우, 방법의 본 개시는 3가지 절차를 포함할 수 있다: (A) 고에너지 레벨 H 및 저에너지 레벨 L에서 듀얼 에너지 엑스레이 이미징 하드웨어 시스템을 통해 뼈 구조에 의해 중첩된 관심 연 조직을 포함하는 피사체에 대한 한 쌍의 듀얼 에너지 이미지 획득; (B) 듀얼 에너지 분해 방법을 사용하여 획득된 듀얼 에너지 엑스레이 이미지 쌍 데이터를 인체 연조직 이미지와 뼈 이미지의 두 가지 재료 구성 이미지로 변환한다. 원하는 이미지 정보가 있는 연 조직 이미지에 가해지는 뼈 이미지의 직접적인 간섭을 제거하기 위함이다. (C) 연 조직 내부의 뼈가 원래 차지하고 있던 빈 공간으로 인한 뼈와 관련된 간접 간섭 효과를 보상한다. 보상 방법은 다음의 두 단계를 포함할 수 있다. (1) 원 분해된 뼈 이미지를 뼈 등가 연조직 이미지로 교체한다. (2) 원 분해된 뼈 이미지가 위치하는 정확한 기하학적 위치에서 뼈 등가 연조직 이미지를 원 분해된 연 조직 이미지에 다시 설치한다.
엑스레이 시스템은 예를 들어, 일반적인 엑스레이 시스템, CT 스캐너 또는 CT 스캐너와 다른 3D 또는 다차원 엑스레이 시스템, 또는 산란 제거 장치가 있는 엑스레이 시스템일 수 있다. 빔 선택기 또는 빔 입자 스토퍼 플레이트를 포함하는 방법 및/또는 스펙트럼 측정, 다차원 이미징 또는 스펙트럼 이미징 또는 포인트, ID, 2D 및 3D 추적이 가능한 보간 방법은 휠과 같은 이동 메커니즘이 있는 때로는 자가 운전 또는 원격 제어 이동 기능이 있는 모바일 또는 휴대용 시스템과 통합되거나 이에 부가될 수 있다. 이러한 시스템은 대략 예를 들어 너비가 35인치, 높이가 6피트 및 8피트인 문, 또는 의료용 문, 응급실 문, 환자 문 또는 의료실 문 또는 수술실 문을 통과할 수 있을 만큼 충분히 컴팩트할 수 있다.
여기에 개시된 시스템 및 방법은 예를 들어 테이퍼형 콜리메이터 구조, 또는 집속 광학 장치 또는 전자기 포커싱 렌즈를 통해 엑스레이 방출 영역의 초점을 감소시킴으로써 엑스레이 측정 해상도를 향상시킬 수 있다.
조직의 다른 부분에서의 절차 동안 조영제 또는 조영제를 함유한 용액의 투과성을 측정하기 위해 엑스레이 측정을 수행할 수 있다. 이 절차는 에너지 치료 또는 생검, 또는 기타 치료 또는 약물 전달 방법일 수 있다. ROI에 대한 조영제 용액의 액체를 흡인하는 모세관과 같은 조영제 흡인 기능이 있는 카테터를 사용할 수 있다. 시간 경과에 따른 측정은 한 번에 또는 시간에 따라 진단을 위한 투과성을 측정하고 구별하는 데 사용될 수 있으며, 개입 전, 도중 및 후에 투과성을 측정하는 데 사용할 수 있다.
엑스레이 노출 측정은 엑스레이 광학 장치, 신틸레이터와 또는 신틸레이터 없이 결합된 엑스레이 파장 또는 광학 파장의 센서를 사용하여 엑스레이가 이미징된 피사체에 도달하기 전에 센서로 수행된다.
엑스레이 시스템 및 관련 토모그래피 시스템 또는 관련 산란 제거 시스템은 병원체 침착에 내성이 있거나, 병원체 수명을 단축시키거나, 구리 코팅 또는 은 코팅과 같은 병원체 보유에 내성을 가질 수 있다.
엑스레이 시스템은 하나의 기계에 둘 이상의 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 하나는 운송용으로, 하나는 작동용으로, 하나는 저장용으로 또는 하나는 척추 이미징과 같은 하나의 애플리케이션용으로, 다른 하나는 심혈관 또는 골반 이미징과 같은 다른 애플리케이션에 사용할 수 있으며, 엑스레이 튜브 또는 검출기의 거리, 엑스레이 튜브와 검출기 사이의 거리, 구성요소의 선택을 높이 또는 이동의 변화에 있어서 변형 및 조정이 가능하고, 시스템은 하나 이상의 축에서 치수를 줄이도록 컴팩트한 구성을 위해 접힌 지지 구조를 가질 수 있기 때문에 구조적이다. 접힌 구조는 이미징 이외의 목적을 위해 또는 이미징 작업 사이 또는 이미징 작업 중 또는 절차 중에 일시적일 수 있다.
시스템은 밀도 측정, 치수, 형상, 패턴 또는 ID 내지 7D 차원과 같은 수치 형식으로 nMatrix 및 관련 데이터 표시를 사용하여 최적화된 이미지 획득 및 처리 및 표시 방법에 대한 설정을 가질 수도 있다. 7D는 임시 마커 또는 어플리케이션 요구 사항에 맞게 사용자 정의된 다양한 해상도를 가진 6D이다.
엑스레이 소스는 기존의 엑스레이 소스, 또는 냉음극, 전계 방출 소스, 비행 시간, 선형 가속기 기반 또는 액체 금속 제트 또는 광 기반일 수 있다.
제한된 파장, 또는 프레임 속도 또는 해상도, 또는 감도 또는 에너지 감도 또는 품질과 같은 하드웨어의 제한으로 인해 엑스레이 시스템의 기능을 확장하기 위해 시스템 구성은 기존의 핫 필라멘트 기반 튜브와 함께 나노튜브 또는 필드 에미터 기반 튜브와 같은 새로운 하드웨어의 사용을 도모할 수 있다. 한 가지 예는 선택한 엑스레이 튜브 및/또는 대응 검출기를 이동하여 측정 위치를 최적화하는 데 사용하는 것이다. 두 번째 측정은 동일 검출기로 수행될 수 있지만 동일 엑스레이 방출 위치로 이동되는 다른 튜브로 수행될 수 있다. 엑스레이 튜브와 검출기 쌍은 C 암 등으로 함께 이동하거나 독립적으로 이동할 수 있다. 동일 피사체 및/또는 ROI에서 제1 이미징 위치 또는 상이한 공간 위치 대신 상이한 검출기가 사용될 수 있다.
에너지 기반 개입 및 광학 분광법 또는 온도 센서 측정과 같은 측정 도구와 같은 기타 측정 모달리티 및 치료 절차 및 진단 절차를 사용하여 선택된 ROI를 추가로 조사하거나 개입 절차를 전개할 수 있다.
다양한 개입 절차의 설계는 원자 z, 감쇠 계수, 두께와 같은 미분 가능한 엑스레이 측정 속성을 가지거나 엑스레이 유도 절차 또는 측정 방법에 더 잘 시각화되고 응답함으로써 최적화될 수 있다.
예를 들어 2D, 3D 또는 최대 7D의 동적 추적(예: 6D 시간 추적 또는 3D 또는 최대 6D 플루오로)의 경우 1s 미만 또는 100ms 미만 또는 10ms 미만 또는 1ms 미만의 2D 또는 3D 고속 또는 실시간 추적은 전체 절차에 대해, ROI 및/또는 ROI를 포함하는 피사체에 대해서, 약 2x 더 적은 방사선량, 절차 중 5x 더 적은 방사선량, 또는 10x 더 적은 방사선량, 또는 25x 더 적은 방사선량 및/또는 100x 더 적은 방사선량, 또는 1000x 더 적은 방사선량, 또는 10,000x 더 적은 방사선량, 또는 100,000배 더 적은 방사선량, 약 1000,000x 더 적은 방사선량으로 총량은 비슷하지만 특정 영역에 대한 노출은 더 적고 총 복용량은 휠씬 적은 대략 유사한 이미징 목표를 달성할 수 있다. 이는 한 점 또는 여러 점, 한 영역 또는 여러 영역, 시간에서 1D, 2D, 3D 내지 6D로 측정하여 수행할 수 있다. 각 전체 측정 주기는 1초 미만 또는 30초 미만이며, 측정 또는 절차의 상이한 시간에 애플리케이션에 필요한 해상도를 선택적으로 선택한다.
선택된 ROI의 이미징에 기반한 진단은 예컨대, 기존 CT 스캐너 시스템에 비해 2x, 또는 3x, 또는 4x, 또는 5x, 또는 10x, 또는 100x, 또는 1000x, 또는 IO,OOOx, 또는 100,000x, 또는 1000,000x 적은 방사선량을 가지고, 그리고/또는 기준 CT 시스템에 필요한 시간과 같거나 더 짧은 시간에서 z 방향을 따라, 의료 클리닉의 기존 CT 시스템과 같거나 더 나은 해상도를 생성할 수 있다.
2개 이상의 에너지 레벨에서 각 픽셀에 대한 백색 이미지에 걸친 검출기 측정들 또는 검출기 측정은 알려진 물리적 특성을 갖는 재료 샘플에 있어서 캡처될 수 있다. 이는 각 픽셀에 대한 검출기 측정이 특정 밀도 및 두께의 둘 이상의 재료의 감쇠 또는 전송과 고유하게 상관되는 에너지 응답 함수 시스템의 보간 및 설정을 허용할 수 있다. 빔 경화 효과에 대한 보정이 포함된 선형화 근사법을 사용하여 듀얼 에너지 1차 엑스레이 이미징 방정식 시스템을 풀면 듀얼 또는 다중 에너지 측정을 사용하여 적어도 하나의 재료 또는 물질을 나머지로부터 분리할 수 있다. 재료 분해는 또한 빔 경화 효과에 대한 수정으로 에너지 응답 함수 방정식 시스템을 풀기 위해 반복될 수 있는 듀얼 에너지 분해 방법을 기반으로 수행될 수 있다. 에너지 응답 함수 방정식 시스템을 풀기 위해 사용되는 다중 에너지에서의 측정값은 정규화될 수 있고, 그리고/또는 신호가 차감되고, 그리고/또는 스퓨리어스 필터 신호가 적용되고, 그리고/또는 결함이 있는 픽셀이 식별되고, 같은 픽셀 위치에서 인접한 픽셀 측정값 또는 다른 시간의 측정값으로 대체될 수 있다.
여기에 개시된 토모그래피는 완전한 체적 데이터 n2 토모그래피 또는 3D 측정의 구성을 포함할 수 있다.
이미지는 예를 들어 전동 스테이지 또는 전자기 메커니즘 또는 솔레노이드 코일에 의해 이동되는 다수의 엑스레이 방출 위치에서 촬영될 수 있다. 방출 위치는 검출기 또는 소스 쌍 중심 축에 대략 수직 또는 축 방향인 z축에서 원하는 대략적인 해상도 Xc만큼 이격된다. 이미지의 수는 대략 z축 해상도 Xc에 대한 샘플의 두께 P에 의해 결정될 수 있다. 엑스레이 위치는 z축에 수직인 xy 평면이나 또는 xyz 볼륨 또는 선형일 수 있다. 동일 이동 영역 또는 볼륨 내에서 위치를 방출하여 추가 측정을 수행함으로써 볼륨의 복셀을 보다 정확하게 측정할 수 있다.
중심 위치에서 VOI를 통과하는 검출기의 중심축에 대한 엑스레이 방출 위치의 총 이동은 10도 미만, 또는 5도 미만, 또는 4도 미만, 또는 3도 미만, 또는 2도 미만, 또는 1도 미만일 수 있다.
여기에 개시된 엑스레이 이미징 시스템은 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
발전기.
제어기에 내장되거나 내장되지 않을 수 있는 디지털 스위치.
제어기에 내장되거나 내장되지 않을 수 있는 마이크로프로세서에 저장된 합성 프로그램.
엑스레이 검출기 이미지 획득 또는 셔터 개방 시간을 디지털 방식으로 온 동작된 발생기와 동기화하는 적어도 하나의 마이크로프로세서가 있는 적어도 하나의 제어기. 이 제어기는 시스템에 로컬로 있을 수도 있고 아닐 수도 있으며, 적어도 하나의 디스플레이 시스템과 연결된 컴퓨터에 있을 수도 있다.
엑스레이 튜브를 이동시키기 위한 적어도 하나의 모션 시스템, 또는 하나 이상의 검출기.
제어기는 모션 시스템 및/또는 생성기를 제어할 수 있습니다.
데이터베이스가 있거나 없는 적어도 하나의 메모리 저장 하드웨어 및 소프트웨어.
메모리 저장 장치가 있는 마이크로프로세서.
제어기를 제어하기 위한 적어도 하나의 마이크로프로세서.
무선 또는 유선으로 연결된 적어도 하나의 디스플레이와 연결된 적어도 하나의 마이크로프로세서.
빔 입자 스토퍼 플레이트 및 관련 모션 시스템과 같은 산란 제거 하드웨어.
산란 제거 하드웨어에 사용되는 모션 시스템.
산란 제거를 포함하는 이미지 처리에 사용되는 소프트웨어.
재료 분해, 밀도, 두께 도출 및/또는 보간 알고리즘 및 프로그램, 및/또는 이미지 재구성을 포함하는 이미지 처리에 사용되는 소프트웨어.
전자식 조향기를 제어하는 데 사용되는 소프트웨어.
3D 획득을 위한 모션 시스템을 제어하기 위해 사용되는 소프트웨어.
이미지 ROI로 하나 이상의 소스를 이동하는 데 사용되는 소프트웨어.
ROI를 조명하는 하나 이상의 소스를 제어하는 데 사용되는 소프트웨어.
다음 중 하나 이상을 포함할 수 있는 이미지 획득 프로세스 동안 동기화를 위한 소프트웨어 또는 전자 회로:
고전압 발생기(예: 0 ~ 500KeV)
o 고전압 전원, 저전압 드라이버, 전자 방출기
o 스위치, 저전압 전원 공급 장치 및 고전압 변압기와 같은 전자 트리거 회로가 있는 고전압 콘덴서
o 프레임당 ㎲ 내지 프레임당 1s의 고전압 엑스레이 발생기.
냉음극, 전계 발생기, 고온 필라멘트, 또는 기존 엑스레이 튜브일 수 있는 나노초 내지 마이크로초 내지 밀리초 내지 1초 펄스 전자 방출기.
저전압 드라이버를 제어하여 온, 오프 동작시킴으로써 하나 이상의 펄스 생성을 위한 디지털 스위치, 또는 하나 이상의 원하는 전압으로 발전기를 램프업(ramp up)하고 발전기를 하나 이상의 원하는 전압으로 턴다운(turn dowm)시기고 0으로 되돌리는 트리거링 회로일 수 있는 스위칭 유닛.
스위치 타이머와 통신하는 적어도 하나의 제어기(C1) 및/또는 C1을 제어하기 위한 신호를 동기화하는 동기화 장치, 및 측정을 위한 검출기 셔터 및/또는 고전압 발생기, 및/또는 검출기 셔터를 제어하는 셔터 제어기, 예를 들어 다음을 제어한다.
o 검출기의 셔터가 열리면서 엑스레이 발생기의 마스터 클록 주파수를 위상 고정.
o 일정한 시간 간격으로 생성된 일련의 신호와 고정된 셔터 및 펄스 지속 시간을 포함하는 셔터 신호.
o 빛에 의해 모니터링되는 엑스레이 소스로부터의 전자 신호. 마이크로초 또는 마이크로초의 엑스레이 버스트는 셔터 펄스에 의해 펄스 트리거로 작동 가능한 트리거 셔터에 의해 캡처될 수 있다. 엑스레이 검출기의 셔터 작동은 엑스레이 소스 또는 전자 발생기 트리거 회로 또는 고전압 발생기의 마스터 잠금으로 위상 고정될 수 있다.
또한 동기화는 소프트웨어 동기화 및 다음을 제어하는 프로세스를 포함할 수 있다:
엑스레이 튜브 및/또는 검출기를 이미지로 이동하기 위한 모션 시스템.
ROI.
예를 들어, 관심 영역을 선택하기 위한 적어도 하나의 콜리메이터, 및/또는 적어도 하나의 필터, 및/또는 셔터를 제어.
엑스레이 방출 위치 제어.
전자기 조향기와 같은 전자빔 조향기 제어
시스템은 또한 예를 들어 검출기 셔터 개폐, 디지털 스위치, 저전압 펄스 발생기, 저전압 회로, 고전압 저장 장치, 고전압 증폭기, 고전압 애플리케이터, 전계 발생기를 제어함으로써, 하나 이상의 전자기 조향기 또는 적어도 하나의 검출기의 위치, 주파수 및 전력을 포함하는 조향 활동과 같은 하나 이상의 보조 하드웨어를 포함할 수 있다.
시스템은 이미지 처리 및/또는 이미지 저장 및/또는 이미지 전송 및/또는 이미지 버퍼링, 통신 소프트웨어를 수행할 수 있다.
보조 하드웨어는 다음 중 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다.
ROI에서 소스 또는 비행시간 센서까지의 치수 또는 거리 측정에 사용될 수 있고 소스에서 검출기까지의 거리에서 차감하여 ROI의 두께가 도출되는 적어도 하나의 비행시간 센서. 센서 데이터는 엑스레이 다차원 이미지 재구성을 위한 엑스레이 방출 위치 이동에 필요한 이미지 수에 따라 몇 단계가 필요한지를 결정하는 데 사용될 수 있다. 두께와 같은 센서에서 측정된 데이터는 보간 플롯 및 역 에너지 응답 함수 시스템을 사용할 때 각개별 구성 요소 또는 물질의 두께 및 밀도를 결정하는 데 사용할 수도 있다.
관심 영역의 두께, 치수 또는 형상 및/또는 원격 제어 또는 엑스레이 시스템의 작동 및/또는 환자와의 상호 작용 및/또는 이미징된 객체의 제어와 같은 하나 이상의 물리적 매개변수 측정을 위한 환자 측정 또는 이미징된 객체의 시각적 표현을 위한 적어도 하나의 카메라.
방출된 엑스레이 강도 또는 실시간 노출 또는 선량 측정을 위한 적어도 하나의 센서.
기하학적 측정을 위한 적어도 하나의 센서, 및/또는 엑스레이 시스템의 위치 또는 엑스레이 시스템의 적어도 하나 이상의 부분 및/또는 이(이들)의 하나 이상의 참조 개체에 대한 상대 위치(들)의 측정을 위한 적어도 하나의 카메라.
보조 하드웨어는 LED 디스플레이의 텍스트 또는 그래픽과 같은 시각적 표시 또는 특정 문구가 있는 소리 또는 음성과 같은 청각 표시기, 또는 멤브레인 디스플레이의 온, 오프 스위치 또는 LED 조명 온, 오프 스위치, 디스플레이 온, 오프, 컴퓨터 디스플레이의 디지털 신호 스위치, 전원 온, 오프, 또는 기타 일반적으로 사용되는 하드웨어(이미지 획득 프로세스에서 일반적으로 사용되지는 않지만 지원 기능, 원격 통신, 유선 통신, 디지털 및 전기 또는 광학 통신, 자동 저장, 원격 통신의 역할을 할 수 있음)와 같은 광학 표시기, 이미징 시스템의 기타 모든 하드웨어 및 소프트웨어를 포함하는 표시기를 더 포함할 수 있습니다.
소프트웨어는 이미지 획득 및 절차를 위해 사용자 인터페이스와 상호 작용할 수 있다.
시각적 프리젠테이션에는 측정, 숫자로 된 디지털 디스플레이, 텍스트 디스플레이, 온도 또는 하드웨어 유지 관리 소프트웨어에 의해 트리거되는 경고 신호, 오류 트리거, 소프트웨어 오류, 하드웨어 트리거 등이 포함될 수 있다.
다음을 포함하는 엑스레이 이미징 시스템과 통합 또는 하이브리드화될 수 있는 추가 시스템 제어:
에너지 처리 장치.
광학 이미징 또는 측정 시스템, 광음향 시스템, 초음파 시스템과 같은 상이한 이미징 모달리티 또는 측정 장치.
매니퓰레이터.
수술 도구의 프로브.
방사선 치료 장치.
생검 장치 및 그 프로브의 움직임.
로봇 공학 프로브 및 시스템.
카테터 및/또는 가이드 와이어, 및/또는 기타 최소 침습 수술 기구.
여기에 개시된 다중 스펙트럼 엑스레이 소스는 스위칭 가능한 엑스레이 방출 시스템을 포함할 수 있으며, 여기서 고전압 발생기는 시간이 지남에 따라 기능이 변화하도록 구성되고 작동 가능하며, 스위치는 전자 회로를 트리거하여, 전자가 필요한 가속 전압으로 방출되도록 선택된 시간에 ms 범위의 짧은 펄스 생성을 드라이빙하여 신체 이미징에 적합한 필요 전압(이상적으로는 0-500KeV 사이)으로 엑스레이를 방출한다.
검출기에 의한 획득 또는 반복된 획득을 동기화하는 마스터 클록이 있을 수 있다. 마스터 클록의 작동에는 다음과 같은 가능성이 포함될 수 있다.
1. 내부 타이밍이 있는 검출기 연속 작동 모드. 제어 메시지 또는 신호를 수신하면 검출기는 내부 타이밍으로 작동한다. 이미지의 검출기 획득을 엑스레이의 엑스레이 방출, 또는 발생기, 및/또는 모션 시스템 또는 전자 조향 장치와 같은 엑스레이 방출 위치 이동기 및/또는 발전기 작동과 동기화하는 마스터 클럭이 있을 수 있다. 내부 트리거는 컨트롤러가 소스에 대한 모션 시스템 또는 소스 및 검출기용 이동기와 같은 다른 하드웨어를 제어하도록 트리거할 수 있다.
2. 검출기는 외부 동기화가 있는 연속 작동 모드에 있을 수 있으며, 발생기 또는 엑스레이 방출 위치 이동기의 신호는 동기화되어 검출기가 지정된 간격으로 이미지를 계속 획득하는 동안 노출되도록 작동한다. 예를 들어, 각 노출이 100ms인 경우, 엑스레이 튜브가 일정 시간 동안 고정되어 있거나 엑스레이 튜브가 각 위치에서 체류 시간 동안 엑스레이를 방출할 때 발전기는 예를 들어 이동기와 정확하게 동기화된 엑스레이를 생성할 수 있다. 체류 시간은 엑스레이 방출 지속 시간이 충분한 노출을 갖도록 허용하거나 검출기의 타이머 셔터 개방 또는 연속 작동 모드 내에 있다. 노출 시간은 발전기 스위치로 제어할 수 있다. 이 수집 프로세스에서 각 구성 요소의 시간을 지정하고 작업을 동기화하는 마스터 클럭이 있을 수 있다.
3. 외부 동기화가 있는 비연속 작동 모드: 마스터 클럭을 사용하여 제어기의 모든 부분 또는 일부를 동기화하여 이미지 획득 타이밍을 제어하고 이어서 이동기의 움직임 움직임을 트리거하고 검출기 셔터가 개폐된다..
모든 모드에서 사용자는 트리거 아웃 극성이 로우 레벨 또는 하이 레벨인 경우 트리거 아웃 및/또는 선택을 활성화/비활성화할 수 있습니다. 출력 트리거 활성 시간은 판독 시간일 수 있다.
도 31은 엑스레이 스펙트럼 이미징과 통합된 푸리에 변환 장치 및/또는 관심 영역에 대한 토모그래피 장치 2D 투영 측정이 하나 이상의 엑스레이 소스 및 엑스레이 검출기를 사용하여 측정될 수 있음을 도시한다. 빔 스플리터와 같은 엑스레이 광학 장치는 빔을 두 개로 분할할 수 있다. 하나는 피사체를 조명하고, 다른 하나는 엑스레이 광학 장치로 이동하여 엑스레이 빔을 엑스레이 검출기 상의 간섭 패턴을 형성할 수 있는 경로로 반사한다. 엑스레이 광학 장치는 미러 또는 스펙트럼 격자일 수 있다. 예를 들어 푸리에 변환에 의해 시간 영역의 측정값이 공간 영역으로 변환될 수 있도록 엑스레이 반사 광학 장치가 이동하게 하는 지연 라인이 있을 수 있다.
분광학의 한 가지 작업은 광원의 스펙트럼을 특성화하는 것이다. 즉, 서로 다른 파장에서 얼마나 많은 빛이 방출되는지이다. 스펙트럼을 측정하는 한 가지 방법은 특정 파장의 빛을 제외한 모든 빛을 차단하는 장비인 모노크로메이터를 통해 빛을 통과시키는 것이다(차단되지 않은 파장은 모노크로메이터의 손잡이로 설정됨). 그런 다음 이 남아 있는(단일 파장) 빛의 강도를 측정한다. 측정된 강도는 해당 파장에서 방출되는 빛의 양을 직접 나타낸다. 모노크로메이터의 파장 설정을 변경하여 전체 스펙트럼을 측정할 수 있다. 이 체계는 어떤 일부 분광계가 단순화된 방식으로 작동하는 것을 설명한다.
푸리에 변환 시스템은 엑스레이 빔의 서로 다른 복수의 파장을 포함하는 빔을 한 번에 입력으로 수신하여 전체 빔 강도를 측정할 수 있다. 다음, 빔은 상이한 파장 조합을 포함하도록 수정되어 두 번째 데이터 포인트를 제공한다. 이 과정이 여러 번 반복된다. 그 후, 컴퓨터는 이 모든 데이터를 가져와 역방향으로 작동하여 각 파장에 얼마나 많은 빛이 존재하는지 추론한다.
일부 경우에, 엑스레이 소스와 검출기 사이에는 일부 파장은 통과하지만 다른 파장은 차단하는 엑스레이 미러의 특정 구성이 있다(파동 간섭으로 인해). 빔은 미러 중 하나를 이동하고 통과할 수 있는 파장 세트를 변경하여 각각의 새로운 데이터 포인트에 대해 수정된다.
원시 데이터(각 미러 위치에 대한 광 강도)를 원하는 결과(각 파장에 대한 광 강도)로 바꾸려면 컴퓨터 처리가 필요할 수 있다. 푸리에 변환과 같은 알고리즘이 사용된다. 원시 데이터는 "인터페로그램"일 수 있다. 이러한 간섭 영상은 다양한 엑스레이 방출 위치에서 획득될 수 있으며, ROI의 추가 분석을 위해 토모그래피 인터페로그램이 형성될 수 있다. 저에너지 측정의 경우, 인터페로그램이 사용할 수 없는 정보를 나타낼 수 있다. 1% 미만의 SPR 또는 5% 미만의 SPR을 사용하여 이러한 측정은 이전에 볼 수 없었던 연조직에 숨겨진 특성을 자세히 설명할 수 있다. 스펙트럼 이미징과 결합하여 추가 정보를 추가로 나타낼 수 있다. "원시 데이터"는 실제 스펙트럼으로 푸리에 변환될 수 있다. 중앙의 피크는 ZPD 위치("경로 차이 제로")이다. 여기에서 모든 엑스레이는 두 팔의 길이가 같기 때문에 간섭계를 통과한다.
푸리에 변환 분광법은 흡수 분광법에도 사용할 수 있다.
예를 들어, 엑스레이 흡수 분광법은 샘플이 각각의 상이한 파장에서 빛을 얼마나 잘 흡수하거나 투과하는지 측정할 수 있다. 흡수 분광법과 방출 분광법은 원칙적으로 다르지만 실제로는 밀접하게 관련되어 있다. 방출 분광법에 대한 모든 기술은 흡수 분광법에도 사용할 수 있다. 먼저, 광대역 엑스레이 소스의 방출 스펙트럼을 측정한다(이를 "배경 스펙트럼"이라고 함). 둘째, 피사체를 통해 비추는 동일 광원의 방출 스펙트럼을 측정한다(이를 "샘플 스펙트럼"이라고 함). 샘플은 빛의 일부를 흡수하여 스펙트럼이 달라진다. "배경 스펙트럼"에 대한 "샘플 스펙트럼"의 비율은 샘플의 흡수 스펙트럼과 직접적인 관련이 있다.
따라서, "푸리에 변환 분광법"의 기술은 방출 스펙트럼(예: 피사체의 방출 스펙트럼) 및 흡수 스펙트럼(예: 피사체의 흡수 스펙트럼) 측정에 모두 사용할 수 있다.
푸리에 변환 분광계는 2개의 완전 반사 미러 중 하나가 움직일 수 있어 빔 중 하나에 포함되는 가변 지연(빛의 이동 시간에 있어서)을 허용한다는 점을 제외하고는 연속파-마이클슨 간섭계와 같은 마이컬슨 간섭계의 예이다.
소스에서 나온 엑스레이 빔은 반은 미러(half-silvered mirror)에 의해 두 개의 빔으로 분할되는데, 하나는 고정 미러에서 반사되고 다른 하나는 이동 미러에서 반사되어 시간 지연이 발생한다. 빔은 서로 간섭하여 서로 다른 시간 지연 설정에서 빛의 시간적 일관성을 측정하여 시간 영역을 공간 좌표로 효과적으로 변환한다. 움직일 수 있는 미러의 많은 개별 위치에서 신호를 측정함으로써 스펙트럼은 빛의 시간적 일관성의 푸리에 변환을 사용하여 재구성될 수 있다.
엑스레이 투영 이미지는 다양한 엑스레이 방출 위치 또는 엑스레이 소스 위치에서 피사체 없이 먼저 수행될 수 있으며, 여기서 동일 세트의 위치 또는 엑스레이 방출 위치가 피사체가 조명 경로에 배치될 때 관심 영역을 조명하는 데 사용될 것이다.
엑스레이 소스 또는 소스 상의 방출 위치가 적어도 2차원 평면에서 이동함에 따라, 측정을 기반으로 다차원 이미지가 재구성될 수 있다. 엑스레이 소스 또는 방출 위치의 이동은 여기에 설명된 대로 수행될 수 있다.
예를 들어, 조정 가능한 자기력을 생성하는 전류 코일과 같은 전자기 메커니즘을 사용하여 전자빔이 양극 표적에 부딪힐 때 전자빔을 조향할 수 있다. 대안으로, 전동식 이동기와 같은 기계적 메커니즘은 엑스레이 소스 또는 양극 표적을 이동시켜 엑스레이 방출 위치가 적어도 2D 평면 또는 그 이상의 차원에서 변할 수 있다.
이동의 각 단계는 대략 제3 축에서 달성하고자 하는 해상도일 수 있다. 일부 경우에는 더 높거나 더 작은 단계 사이즈로 측정을 수행할 수 있다.
각각의 복셀에 대해, 푸리에 변환 측정은 여기에 설명된 스펙트럼 다차원 측정을 사용하여 해결될 수 있다.
3D 또는 다차원 이미징은 X선 측정, 선택된 파장의 점 또는 2D 또는 ID을 취함으로써 재구성된다. 관심 영역의 각 복셀 또는 표적 또는 구성 요소는 각 파장에서 알려진 값을 갖도록 분해될 수 있다. 각 복셀에 대한 각 파장에서 값의 푸리에 변환은 구성 요소의 재료 및 물질과 구성 요소, 타겟 또는 관심 영역의 구조 또는 미세구조를 추가로 특성화하기 위해 획득될 수 있다.
이미징 또는 속성 측정 이외의 데이터 세트의 조합이 이제 설명된다.
분자 측정, 또는 당면한 피사체와 관련된 속성 측정 및 거시 환경 평가는 사용자가 결론을 도출하거나, 사실을 도출하거나, 확률을 기반으로 결정론적 결정 또는 결론을 내리거나, 분석 또는 추측 또는 이론 형성 또는 데이터 프레젠테이션을 위한 그리고 특정 데이터 세트, 비정형 및/또는 구조 및 기준 선택(프레젠테이션 및 합의, 또는 진단 및 사전 계획을 위한)을 위한 데이터 모델을 형성한다는 사실을 제시하는 데 사용될 수 있다.
예를 들어, 질병의 진단 또는 약물 표적의 선택에서, 또는 통계적 분석 또는 모델링을 위해, 질병 또는 외부 장애 전후의 항체 레벨의 모니터링 또는 일시적인 모니터링과 같은 면역 프로파일에 관한 데이터, 특이적 또는 비특이적 면역 반응의 프로파일은 피사체를 평가하거나 모니터링 또는 평가 또는 질병 감시 또는 치료 후 모니터링을 위해 포함될 수 있다. 또한 바이오마커 또는 이미지 마커 또는 세포 신호 또는 분자 경로의 변화, 특정 분자의 농도 또는 혼합 분자 환경의 특성, 생리적 상태, 환경 관련 요소, 피사체의 개인 게놈 또는 유전자 데이터 및 그의 또는 그녀의 이력 데이터, 또는 MRI, 초음파, 음향, 엘라스토그래프(Elastograph)에서의 측정, 광학 모달리티 또는 기계적 특성 및 동적 특성 및 구성 요소 및 혼합물 또는 구성은 데이터 세트의 일부로 함께 사용할 수 있다. 여기에 공개된 엑스레이 이미징은 하나 이상의 데이터 유형 각각 또는 조합과 함께 사용될 수 있다. 그리고 엑스레이 이미징은 데이터 세트의 일부로서 여기에 개시된 하나 이상의 유형의 데이터를 획득하는 데 사용될 수 있다.
콜리메이터 기반 빔 필터링 기술은 예를 들어 분산된 공간 위치에서 피사체의 1차 엑스레이 측정을 수행할 때 선택된 영역에서 저해상도 1차 엑스레이 신호를 생성하기 위해 산란을 제거하는 데 사용할 수 있다.
전자빔이 표적과 상호작용할 때 표면에 구성을 갖는 양극 표적과 같은 엑스레이 빔을 생성하기 위해 선택된 영역을 갖는 엑스레이 생성 메커니즘은 선택된 영역에서만 엑스레이를 생성할 수 있다. 나머지 영역은 전자빔을 흡수하고, 엑스레이 빔을 생성하거나, 공간 영역에서 전자빔 또는 엑스레이 빔을 방향 전환 또는 조향하거나, 또는 시간 영역에서 전자빔 또는 엑스레이 빔을 지연시키거나 둘 모두를 지연시키거나 할 수 있다.
선택된 파장 및/또는 에너지 레벨 또는 광대역 빔에 대한 투과 영역, 및 선택된 엑스레이 빔에 대한 불투명 영역이 있는 빔 선택기 또는 콜리메이터는 엑스레이 소스와 피사체 사이 또는 피사체와 검출기 사이에 배치하여, 이러한 광선이 투과되는 분산된 공간 위치에서 1차 엑스레이를 통과시킨다.
선택된 영역에서 저해상도 산란 신호를 도출하기 위해, 선택된 영역의 저해상도 1차 엑스레이는 1차 엑스레이 또는 1차 신호 + 산란 신호의 차단 없이 예를 들어, 빔 선택기 또는 콜리메이터를 제거하거나 양극 표적 영역을 변위 및 수정 또는 변조함으로써 피사체에 대한 2차 엑스레이 측정을 수행한 결과에 기인한 선택된 영역의 엑스레이 측정에서 뺄 수 있다.
저해상도 산란 신호는 검출기의 전체 이미징 영역에 삽입되어 고해상도 산란을 도출할 수 있다.
고해상도 1차 이미지를 생성하기 위해 제2 엑스레이 측정에서 고해상도 산란을 뺄 수 있다.
대안으로, 피사체와 소스 또는 피사체와 검출기 사이에 빔 입자 스토퍼 플레이트(100)가 있을 수 있다. 빔 입자 스토퍼 플레이트는 텅스텐 또는 합금, 납 또는 구리, 아연 또는 혼합 합금과 같은 라운드 형상의 엑스레이 빔 감쇠 재료를 포함할 수 있다. 이러한 재료는 대부분 엑스레이 투과 영역이 있는 플레이트에 분포될 수 있다. 이런 재표의 위치는 선택된 위치에서 1차 엑스레이가 차단되고 산란 신호만 검출기에서 수집되도록 할 수 있다. 이러한 산란 신호를 전체 이미지로 보간하면 고해상도 산란 신호를 도출할 수 있다. 그리고 고해상도 1차 엑스레이는 측정값에서 고해상도 산란 이미지를 빼서 도출될 수 있다. 이러한 시스템은 도 20에 도시된다.
사용된 검출기는 단일 검출기 또는 적층형 검출기일 수 있으며, 각각의 적층형 검출기는 에너지 또는 스펙트럼 감도 또는 광자 감도 또는 속도면에서 서로 동일하거나 상이할 수 있거나 엑스레이 검출기 또는 광학 검출기일 수 있다.
신틸레이터는 상부 저에너지 검출기 및 하부 고 또는 중간 에너지 검출기, 각 층 검출기가 하나 이상의 에너지 레벨 또는 엑스레이 파장 또는 광학 파장용인 삼중 이상의 층을 이룬 검출 시스템을 허용할 수 있다.
엑스레이 에너지 레벨 또는 속도는 펄스에서 펄스로 변경될 수 있다. 예를 들어, 상단 층이 20-70KeV를 감지할 수 있고 하단 층이 70kev에서 150KeV를 감지할 수 있는 경우, 제1 펄스에서 30Kev 및 80KeV에서 펄스 피크가 있는 엑스레이 펄스가 생성될 수 있다. 적층형 검출기는 동시에 검출할 수 있다. 산란은 여기에 설명된 방법을 사용하여 제거할 수 있다. 그리고 제2 엑스레이 생성인 엑스레이는 50Kev 및/또는 90Kev에서 에너지 피크를 포함할 수 있다. 2개 대신 4개의 에너지 레벨이 측정된다. 대안으로, 광자 계수 검출기는 상단 층 또는 하단 층에서 사용될 수 있다.
대안적으로, 신틸레이션 층 후에, 파장 감도 및 속도의 변화가 검출될 제2 광학 검출기를 허용하기 위해 투명한 광학 검출기가 사용될 수 있다. 그리고 빔 선택기를 사용하여 1차 엑스레이 생성 광학 광만 제2 검출기로 통과할 수 있다. 광학 검출기를 사용하여 산란을 제거하는 유사한 방법을 사용할 수 있다.
넓은 시야가 필요한 경우, 다중 검출기 및 소스 세트가 사용될 수 있거나, 빔 스플리터가 있는 하나의 소스를 사용하여 피사체의 다른 영역을 대상으로 하는 엑스레이 소스를 생성할 수 있다. 예를 들어, 전신 이미징에서 하나 또는 여러 개의 엑스레이 소스 또는 소스 세트가 분산된 공간 위치 또는 동일 위치에서 사용될 수 있다. 엑스레이 범위 또는 광학 범위의 조향 요소를 사용할 수 있다. 다른 엑스레이 광학 장치 또는 광학 장치 또는 모듈을 사용하여 전자기 파장을 조작하여 더 큰 시야를 가진 피사체의 하나 이상의 이미지를 생성할 수 있다. 이러한 이미지는 전체 이미지 또는 ID, 2D 또는 3D로 분할된 이미지일 수 있으며, 작은 시야의 이미지에서 함께 스티칭된다. 이러한 획득된 이미지는 1차의 1% 미만 또는 5% 미만 또는 10% 사이로 산란 제거된 이미지와 산란 제거 이미징 처리 없는 이미지의 조합일 수 있다. 이러한 전신 이미징 장치의 예가 도 37에 도시되어 있다.
산란 제거의 한 예는 다음과 같다.
산란 제거는 엑스레이 소스의 엑스레이로 피사체를 조명하는 단계, 후방 검출기에서 저해상도 1차 엑스레이 이미지를 생성하는 단계, 전방 검출기에서 저해상도 1차 이미지를 계산하는 단계, 전방 검출기로부터 고해상도 이미지를 판독하는 단계, 전방 고해상도 이미지로부터 전방 검출기에서의 저해상도 이미지를 생성하는 단계, 전방 저해상도 이미지에서 전방 저해상도 1차 이미지를 빼서 전방 저해상도 산란 이미지를 결정하는 단계, 고공간 주파수 성분을 제거하여 저해상도 산란 이미지를 평활화하는 단계, 평활화된 저해상도 산란 이미지를 보간하여 고해상도 산란이미지를 계산하는 단계, 및 고해상도 이미지로부터 고해상도 산란 이미지를 빼 전방 검출기에서 고해상도 1차 엑스레이 이미지를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
표준 이미지 처리 절차를 사용하여 산란 이미지의 높은 공간 주파수 변동을 제거함으로써 저해상도 산란 이미지를 평활하게 하고, 이미지에 존재하는 산란의 특성과 일치하는 낮은 공간 주파수 신호만 보장할 수 있다. 컴프톤(Compton) 산란 이론과 실험 데이터에 따르면, 2차원 엑스레이 검출기의 산란에 의해 생성된 이미지는 매우 매끄럽거나 상대적으로 낮은 공간 주파수만을 갖는다.
단일 에너지법을 이용하여 전방 검출기의 1차 이미지 
과 후방 검출기의 1차 이미지 
의 관계는 대략적으로만 설정할 수 있다. 계산된 1차 전방 검출기 엑스레이 이미지와 전방 검출기의 실제 1차 이미지 사이에는 항상 약간의 편차가 있다. 실제 1차 엑스레이 이미지와 계산된 1차 엑스레이 이미지의 차이는 산란으로 인한 것보다 공간 주파수가 훨씬 높은 이미지이다. 따라서 1차 이미지의 정확한 편차를 알 수 없더라도 계산된 산란 이미지에서 고주파 성분을 제거함으로써 근사 정확도를 크게 향상시킬 수 있다.
다음, 평활화된 저해상도 산란 이미지는 선택된 투영 라인에 있지 않은 전방 검출기 셀에 대해 보간되어 고해상도 산란 이미지를 생성할 수 있다. 마지막으로, 합성 전방 검출기 이미지에서 고해상도 산란 이미지를 빼서 (산란 엑스레이가 거의 제거된 후 전방 검출기에서의 피사체의 완전 2차원 이미지인) 1차 엑스레이를 포함하는 이미지를 생성할 수 있다.
여러 피사체 또는 한 피사체의 여러 관심 영역에 대한 엑스레이 이미징을 위한 엑스레이 시스템은 하나 이상의 엑스레이 소스 또는 엑스레이 소스 모듈(예: 예를 들어 픽셀화된 엑스레이 소스 또는 단일, 듀얼 또는 다중 필라멘트 엑스레이 소스, 또는 조정 가능한 초점 사이즈 또는 하나 이상의 초점 사이즈가 있는 엑스레이 소스, 선형 가속기의 엑스레이 소스 또는 싱크로트론 소스에서 상대적인 고정된 위치를 갖는 2개 이상의 엑스레이 소스 또는 엑스레이 방출 장치를 갖는 도 14에 도시된 바와 같은 12-1 또는 12-2 또는 12-3 또는 12-4 또는 12-5)을 포함할 수 있다. 엑스레이 소스 모듈 각각은 예를 들어 기계적 또는 전기적, 전기기계적, 자기적 또는 에너지 기반 이동 메커니즘에 의해 서로에 대해 또는 피사체에 대해 상대적으로 이동할 수 있다.
엑스레이 시스템의 검출 메커니즘은 하나 이상의 검출기 또는 검출기 어셈블리를 포함할 수 있으며, 각각의 검출기 또는 검출기 세트는 대응하는 엑스레이 소스 또는 소스들로부터 엑스레이를 수신하는 하나 이상의 검출기를 포함한다. 일부 경우에는 다양한 위치에 있는 여러 소스가 피사체 또는 관심 영역을 조명하고 적어도 하나의 검출기에 투영하는 엑스레이를 생성할 수 있다. 검출기에는 하나 이상의 영역이 있을 수 있다. 각 영역은 하나 이상의 엑스레이 소스에 대응할 수 있다. 이러한 엑스레이 소스 및 검출기 세트 또는 검출기의 영역에 의해 획득된 측정은 다른 엑스레이 소스에 의해 획득된 측정과 동기화될 수 있거나, 관심 영역에서 획득된 측정을 기반으로 비동기화될 수 있다. 예를 들어, 동일 엑스레이와 검출기 쌍에 의한 이미징 경로 또는 이미징 프로세스, 관심 영역에서 이미징할 위치는 다양한 버전이 있을 수 있으며, 어떤 경로 또는 프로세스를 취할 것인지는 이전 측정에서 결정될 수 있다.
엑스레이 소스 모듈은 본질적으로 초고속 엑스레이 소스를 포함할 수 있다. ns, ps 또는 펨토초 이상의 펄스 속도 및 hz, khz, mhz 이상의 주파수에서 초고속 엑스레이 펄스. 이러한 초고속 펄스는 광증배관을 통과하는 빛, LED 광, 레이저광에 의해 생성되어 전자를 발생시키고, 이에 따라서 초고속 펄스 속도로 또는 입자 가속기 선형 가속기에 의한 엑스레이 펄스를 발생시키고, 초고속 레이저에 의해 전자 변조되고, 초고속 엑스레이를 발생시키거나 초고속 레이저, 플라즈몬 레이저, 히팅 나노와이어 또는 나노 재료를 사용하여 엑스레이를 발생시킨다. 초고속 레이저 변조 전자 및 표적과 상호 작용하여 엑스레이를 생성하는 소스로 사용할 수 있다. 액체 금속 기반 X선 소스를 사용할 수 있다.
엑스레이 소스는 예를 들어, 광대역 소스 및 코딩된 조리개 케지 필터일 수 있는 하나 이상의 엑스레이 필터와 같은 하나 이상의 모노크로메이터를 사용하여 하나 이상의 이산 에너지 레벨을 생성할 수 있다. 엑스레이 소스는 시간에 의해 또는 동시에 분리될 수 있는 하나 이상의 에너지 피크를 갖는 광대역 소스일 수 있다.
엑스레이 소스는 시간에 따라 변할 수 있거나 더 많이 변할 수 있는 하나 이상의 에너지 피크와 함께 초고속 펄스 및/또는 이산 에너지 레벨 또는 스펙트럼 엑스레이 레벨을 생성할 수 있다.
엑스레이 소스는 전계 방출기 또는 냉음극 소스, 싱크로트론 또는 선형 가속기 소스, 선형 가속기 기반 소스, 기존의 엑스레이 튜브 소스, 잉크젯 기반 소스 및/또는 하나 이상의 초점이 있고 일부는 초점의 직경이 다른 엑스레이 소스를 포함할 수 있다.
본 개시의 한 실시형태는 격자, 빔 스플리터 및 간섭계에 사용되는 엑스레이 광학 장치, 또는 포커싱 빔 또는 빔 스플리터, Mems, 애플리케이션의 요구 사항을 기반으로 하는 각 소스의 조명 경로 안팎에 있는 엑스레이 현미경 시스템의 엑스레이 광학 장치 및 검출기 및 엑스레이 소스를 포함하는 전동 메커니즘 및 수동 메커니즘을 갖는 것이다.
대안으로, 샘플은 유사한 메커니즘을 사용하여 소스 또는 검출기에 대해 이동할 수 있다.
엑스레이 광학 장치 구성 및/또는 엑스레이 이미지를 확대하거나 엑스레이 이미지를 소형화하거나 엑스레이 빔 또는 조명을 조작하거나 엑스레이 빔 또는 전자 빔을 조종하는 데 사용되는 하나 이상의 엑스레이 또는 광학 장치 요소는 토모그래피, 3D, 2D 또는 1D 또는 점 측정의 애플리케이션 요구에 따라 엑스레이 소스와 검출기 사이의 빔 경로에 사용될 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 엑스레이 소스와 검출기 사이, 예를 들어 테이블 탑(400) 및 빔 입자 스토퍼 플레이트(100) 사이의 ROI 이외의 빔 경로의 임의의 요소는 엑스레이를 감쇠시킬 수 있고, 엑스레이 빔을 교란시킬 수 있다. 스펙트럼 이미징, 추적 및 토모그래피와 같은 정량적 분석을 위해 검출기의 엑스레이 측정을 사용할 때 이러한 효과를 고려해야 할 수도 있다. 효과는 필터와 유사할 수 있으며 단일 에너지에서의 정량적 분석, 스펙트럼 측정, 산란 제거 및/또는 토모드래피 또는 다차원 재구성 및 분석 및/또는 (진단, 치료/처치 절차 및 개입 절차 및 모니터링 및 추적에 필요한) AI 분석에서 필요한 데이터 및 측정치의 교정을 위해 ROI의 정량적 측정 및 분석마다 ROI의 측정과 다른 시간에 측정 및 특성화될 수 있다.
카테터 프로브나 생검 프로브, 레이저나 초음파와 같은 에너지 변조용 프로브 또는 전기 프로브와 같은 측정될 피사체에 대한 외부 객체 또는 수술 도구 안내는 사용될 수 있고, 객체의 전체 또는 영역에 있는 다양한 엑스레이 감쇠 특성을 사용하여 설계될 수 있고, 개별적으로 이미징될 수 있고, x, y z, 피치, 요 롤 + 7차원(시간)에서 공간적으로 6D와 같은 7D 차원으로 추적될 수 있다.
프로브, 로봇 또는 카테터, 임플란트 또는 수술 프로브 또는 수술 도구 또는 생검 도구는 신체의 다른 영역에서 하나 이상의 에너지 수준의 엑스레이 빔을 다르게 감쇠할 수 있습니다.
프로브, 로봇 또는 카테터, 임플란트 또는 수술 프로브 또는 수술 도구 또는 생검 도구의 하나 이상의 부분은 엑스레이 빔을 감쇠할 수 있고, 그리고/또는 서로 다른 감쇠 레벨로 엑스레이 빔을 감쇠할 수 있고, 그리고/또는 상이한 레벨에서 상이한 파장의 엑스레이 빔을 감쇠할 수 있다.
제1 방출 위치로부터의 이러한 엑스레이는 엑스레이 미러, 회절격자 또는 메모리 장치와 같은 엑스레이 광학 장치에 의해 제2 디렉터로 조향될 수 있다.
제2 소스로부터 하류 또는 이동된 엑스선 소스로부터 하류에 있는 콜리메이터는 생략될 수 있다.
제1 검출기는 VOI를 조명하고 통과하는 엑스레이를 측정하는 제1 검출기로 규정될 수 있다.
상이한 엑스레이 소스 또는 상이한 검출기 쌍, 또는 상이한 엑스레이 소스 및 검출기 쌍을 사용하여 사용자에 의해 선택된, 또는 마지막 엑스레이 측정 또는 이전 엑스레이 측정의 관심 체적 내에서 선택된 VOI, 또는 관심 영역, 관심 체적을 이미지화하기 위해, 다양한 특징 및 기능의 엑스레이 검출기는 VOI를 통하는 엑스레이를 수집하기 위해 제1 검출기 위치에 배치될 수 있거나, 또는 제1 검출기의 상류 또는 하류에 배치될 수 있습니다. 제 1 검출기(22) 및 검출기(29)는 제1 검출기(22)에 평행한 xy 평면에서 회전하여 또는 선형으로 이동된다. 프레임 속도 및 픽셀 형식이 다양한 2개 이상의 검출기(29)는 제1 검출기의 하류 및 제1 소스로부터 투영된 라인에 배치될 수 있다. 검출기(29)는 평판 검출기, 다중 픽셀 에너지 민감 검출기, 또는 작은 영역 검출기 또는 점 검출기, 또는 ID 검출기, 또는 광다이오드, 또는 (엑스레이 빔을 에너지에 민감한 격자에 분산시키고 엑스레이 빔을 사용하여 공간적으로 민감한 검출기 또는 검출기 어레이에 의해 수집되는 회절격자와 같은 엑스레이 광학 장치를 포함하는) 광전자 증배관 또는 점 검출 시스템 또는 분광계일 수 있다.
검출기(29)는 제1 검출기(22)의 상류 및/또는 빔 입자 스토퍼 플레이트(100)의 상류에 배치될 수 있다.
검출기(22 및/또는 29) 및/또는 빔 입자 스토퍼 플레이트(100)을 포함할 수 있는 검출기 어셈블리와 환자 사이에 선택적 환자 탁상 또는 샘플홀더가 있을 수 있다.
엑스선 이미지의 해상도는 측정 이상으로 확장될 수 있다. 한 가지 방법은 증가된 유효 해상도를 생성하고 이미지 품질을 향상시키기 위해 스캐닝 프로토콜을 사용하여 물리적 픽셀 사이즈를 넘어 특징을 캡처하기 위해 픽셀 피치 이상으로 해상도를 높이는 것이다.
공간 및 주파수에서 더 높은 해상도를 얻을 수 있다. 예를 들어, 패치 기반 초 해상도(PBSR)와 같은 공간 영역 초 해상도는 이미지 중복성을 사용하여 제2 모드에서 저해상도 이미지의 재구성을 안내하기 위해 고해상도 모달리티의 공간적 특징을 참조로 사용하는 방법이다. 이 방법은 이미지에서 유사한 패치를 찾은 다음 유사한 인접 픽셀의 정보를 사용하여 픽셀을 재구성하려고 시도한다. 병렬 임상 환경에서 PBSR은 고해상도 자기 공명 이미지를 참조로 사용하여 공간 영역에서 저해상도 자기 공명 분광 이미지를 재구성할 수 있는 의료 이미징 분야에 적용될 수 있다.
에너지 기반 개입 및 광학 분광법 또는 온도 센서 측정 등의 측정 도구와 같은 다른 측정 모달리티, 및 치료 절차 및 진단 절차를 사용하여 선택된 ROI를 추가로 조사하거나 개입 절차를 배포할 수 있다.
다양한 개입 절차의 설계는 원자 z, 감쇠 계수, 두께와 같은 미분 가능한 엑스레이 측정 속성을 가지거나 엑스레이 유도 절차 또는 측정 방법에 대해 더 잘 시각화되고 응답함으로써 최적화될 수 있다.
에너지 변조 측정이 추가될 수 있습니다. 예를 들어, 전단파 생성기를 사용하여 특정 관심 영역을 이미징할 수 있다.
미세 조작기 또는 기타 기계적 도구 또는 에너지 프로브는 피사체의 추가 조작 및 후속 이미징 및 측정에 사용될 수 있다.
피사체는 RF, 방사선 요법, 전자기 에너지, 음향 또는 화학적 메커니즘과 같은 에너지 메커니즘에 의해 수정될 수 있다. 엑스레이 이미징 전, 도중 또는 후에 엑스레이 이미징은 절차를 계획하고 안내하거나 시간에 걸쳐 피사체를 모니터링 또는 조사하는 데 사용될 수 있다.
음향 초음파 변환기 또는 음향 발생기, 변환기 또는 열 기반 초음파 변환기와 같은 에너지 자극 메커니즘은 강성, 동적 기계적 분석과 같은 기계적 특성을 측정하여 피사체 또는 관심 영역을 특성화하기 위해 구현될 수 있다. 저장 탄성률(E')은 재료의 탄성 응답의 척도이다. 저장된 에너지를 측정한다. 손실 계수(E")는 재료의 점성 응답의 척도이다.
MR 측정에 사용되는 패시브 드라이버 또는 베개와 같은 패시브 드라이브는 기계적 파동을 유도하거나 조직 또는 피사체에서 전파하는 전단파를 생성할 수 있다. 자극은 2차원 유한 요소 시뮬레이션일 수 있으며, 엑스레이는 피사체의 기계적 파동 전파 패턴 또는 변위 패턴을 평가하는 데 사용될 수 있다. 강성 맵은 엘라스토그램(elastogram)이라고 하며 질병이 있는 상태와 정상 상태와 같은 다양한 상태에서 피사체 또는 조직을 구별하거나 조직 또는 구성 요소 또는 피사체의 생리학적 변화의 스테이지 또는 발달 진행을 특성화하는 데 사용될 수 있다.
위상차 엑스레이는 연성 미디어 이미징과 같은 감도 및 해상도를 개선하기 위해 구현될 수 있다.
어떤 경우에는 이러한 방법을 에너지 자극 시스템 및/또는 비 회전 3D 토모그래피 또는 산란 제거 방법과 결합하여 속도를 높이고 방사선을 낮추고 감도와 해상도를 높임으로써 선행 기술의 엑스레이 영상을 더욱 개선할 수 있다.
시간적 및/또는 공간적 섭동 또는 성형을 통한 에너지 변조 엑스레이 이미징은 여기에 개시된 엑스레이 장치 및 방법에 의해 수행될 수 있다. CT와 같은 기존의 이미징 시스템은 생물학적 연조직과 같은 연질 재료의 식별 및 특성화에서 상대적으로 제한적일 수 있다.
뇌 이미징에서 혈관, 모세혈관, 기타 조직 및 뇌의 재료(뉴런 및 세포 기질 포함)에 대한 뇌 외상의 영향을 확인하기 위해, 탄성 측정은 생검, 이미징 도구, 에너지 기반 치료 및 약물 전달을 포함한 수술 메커니즘 및 치료 메커니즘의 특성화, 진단, 모니터링 및/또는 안내에 유용할 수 있다.
종양, 낭종 또는 정상 조직 또는 그 주변 미세환경 및 혈관계 또는 혈관신생과 같은 질병이 있는 조직은 감도를 개선하기 위해 설명된 바와 같이 탄성 조영술에 의해 특성화되고 식별될 수 있다.
연질 매체 또는 연질 재료, 예를 들어 생물학적 조직과 같은 재료는 탄성과 같은 기계적 특성에 의해 추가로 특성화될 수 있다.
음향 메커니즘은 열 기반 또는 자기 또는 광음향 기반일 수 있다. 진동기, 정적 압축기, 공기 퍼프 및 음향 복사력과 같은 변형 소스는 재료 변위를 생성할 수 있으며, 광학 시스템 및 방법을 포함하는 엑스레이 이미징 시스템 및/또는 하이브리드 모달리티는 이러한 변위를 추적할 수 있다. 앞서 언급한 전파 전단파 또는 유도파를 추적하여 피사체의 탄성을 매핑할 수 있으며, 때로는 감도와 공간 해상도가 증가한다. 하나 이상의 주파수(예: Hz, KHz 또는 MHz, 또는 GHz), 및/또는 시간 및/또는 공간에서 점, ID 또는 2D 또는 3D 또는 그 이상의 차원, 및/또는 시간 및/또는 주파수 및/또는 공간에서의 차원(예를 들어 변위, 또는 관심 구성요소 또는 관심 물질의 밀도)에서의 엑스레이 측정에서 하나 이상의 변형에 의해 동적 탄성법 또는 기계적 측정 또는 변형 특성 측정으로 이어질 수 있다. 정확한 공간적 및 시간적 형태를 가진 부드러운 매체의 비접촉 에너지 또는 기계적 자극은 동적 탄성의 측정 및 추적에 사용할 수 있다. 이러한 자극은 예를 들어 공기와 결합되고 반사 기반 복사력을 사용하여 연질 재료와 같은 재료 영역의 기계적 변위를 유도하기 위해 집중되는 초음파를 사용하는 음향 메커니즘일 수 있다. 자극은 고속, 다차원 엑스레이 측정, 예를 들어 산란 제거 방법 및/또는 다차원 엑스레이 측정 및/또는 스펙트럼 엑스레이 측정 또는 이미징, 및/또는 위상차 엑스레이 이미징 및 푸리에 변환 엑스레이 이미징, 또는 여기에 설명된 초저 방사선 추적과 결합될 수 있다.
엘라스토그래피(Elastography) 접근법은 도 16에 도시된 것과 같은 기계적 파동의 여기 및/또는 검출을 위해 관심 재료와 직접 접촉 또는 비접촉으로 구현될 수 있다.
공기/연질 매체 계면에서 반사된 공기 결합 US 빔은 반사 기반 음향 방사력(ARF)을 통해 전단 변위를 생성할 수 있다. ARF 기술은 음향 손실 및 산란 메커니즘을 사용하여 구현될 수 있다.
비접촉 기계적 여기는 공기-매체 인터페이스에 초점을 맞춘 초음파 빔을 공기를 통해 발사하는 압전 변환기로 수행될 수 있다. 이 인터페이스에서 빔 반사는 매질을 향해 상당한 ARF를 생성하여 전단을 포함하여 표면에서 과도 변위를 유도하고 표면 법선 방향을 가로지르는 측방에서 전파하는 기계적 파동을 생성한다. 동작은 표적에 국부적인 일시적인 힘이 그 힘에 대해 가로 방향으로 상당한 변위를 생성하는 해머로 두드리는 나무 또는 스틱 빔 드럼과 유사하다. 공기와 조직과 같은 부드러운 매체의 음향 임피던스의 큰 차이로 인해 음향 에너지 변환 효율은 100%에 가깝다. 과도 변위는 한 자리 미크론 단위일 수 있고, 음압은 조직에 대한 잠재적 손상 임계값보다 훨씬 낮은 레벨인 수 kPa일 수 있으며 비침습성으로 간주된다.
예를 들어, 공기를 통해 조직 표면으로 가는 1MHz US 펄스는 높은 프레임 속도 엑스레이 이미징 시스템으로 쉽게 캡처할 수 있는 ㎛ 스케일 변위로 수 ㎑를 대역폭을 런칭하기 위해 공기를 통해 조직 표면으로 효율적으로 전달할 수 있는 공기 결합 압전 변환기에 의해 달성될 수 있다.
예를 들어, 여기에 설명된 엑스레이 시스템은 체적 내의 평면당 음향 메커니즘에 의해 단일 마이크로 탭 여기에서 3D 탄성 맵을 재구성하기 위해 초 분율로 조직 볼륨에 대한 기계적 파동 전파를 캡처하는 데 사용될 수 있다.
하나 이상의 얇은 엑스레이 빔은 조직 볼륨 또는 ID, 2D 또는 3D 측정에 대한 기계적 파동 전파를 추적하고 캡처할 수 있다. 이러한 시스템은 본 명세서에 기술된 바와 같이 빔 스토퍼 입자 플레이트(100)를 사용하는 산란 제거 방법 및 장치에 기초할 수 있다.
도 18에 예시된 바와 같이, 투과 격자(30)와 같은 격자를 포함하는 위상차 엑스레이 이미징 시스템은 조직 또는 조직 볼륨에 걸친 기계적 파동 전파를 추적하고 캡쳐하는 데 사용될 수 있다. 이러한 시스템은 사용된 소스 및 검출기에 따라 거의 실시간 또는 초고속일 수 있으며 산란 제거 방법과 결합될 수 있다.
조영제는 이 에너지 자극 기반 탄성 측정에서 추적된 물질 또는 연질 재료를 구별하는 데 사용될 수 있다. 어떤 경우에는 조영제가 생략된다.
음향 방사력 임펄스 및 2D 전단파 탄성법을 사용하는 변형 탄성법, 점 전단파 탄성법, 예를 들어 UST1은 변위 또는 전단 패턴을 생성하고 본 개시의 엑스레이 이미징 시스템 및 방법에 의해 측정될 수 있도록 구현될 수 있다.
전파 기반 이미징(PBI)은 위상차 3D 이미징 방법이며, 객체 내의 굴절로 인한 위상 편이가 객체와 검출기 사이의 전파를 통해 강도 변화로 변환되며 경로를 따라 광학 구성 요소가 필요하지 않다. 파면이 전파됨에 따라 대조 재료 및/또는 변화하는 두께 사이에 위상의 작은 차이가 축적되어 프레넬 무늬가 검출기에서 명확하게 표시된다. PBI의 설정은 이미징된 객체와 검출기 사이의 거리와 충분히 높은 공간 일관성을 가진 소스의 요구 사항에서 기존의 엑스레이 흡수 이미징과 다르다. 여기에 설명된 3D 재구성 방법 및 장치를 위해 조정된 기존 CT 위상 검색 알고리즘에서 일반적으로 알려진 하나, 둘 이상의 재료 위상 검색 알고리즘을 사용하여 거의 실시간 또는 초고속 측정 및 추적이 가능한 완전한 위상차 다차원 시스템이 구현될 수 있다.
대안으로, 격자, 빔 스플리터, 경우에 따라서는 추가 격자 요소가 도 17에 도시된 위상차 시스템을 구성하는 데 사용된다. 이러한 시스템은 여기에 설명된 산란 제거 방법과 결합될 수 있다.
도 17에 도시된 바와 같은 엑스레이 광학 기반 위상차 시스템의 예는 2가지 유형의 간섭계, 즉 2개의 격자(G1 및 G2)를 사용하는 탈봇(Talbot)형 간섭계 및 탈봇-라우(Talbot-Lau)형 간섭계(추가 격자(GO)를 사용함)를 포함한다. 빔 스플리터 격자 또는 G1은 거리 d=dm에서 최대 강도 진동을 갖는 주기 p2의 주기적인 간섭 패턴을 생성하는 위상 격자이고, h=1의 경우 G1은 주기적으로 위상을 p/2 및 0만큼 시프트하고, 이에 따라 p/2-시프팅 위상 격자라고 한다. h=2인 경우 Gl은 p와 0의 주기적인 위상 편이를 도입한다.
소스 격자 또는 GO는 빔의 공간적 일관성이 간섭 형성에 있어서 너무 작은 경우 사용할 수 있다(탈봇-라우 구성). G2는 주기 p2의 주기적인 흡수 구조를 가진 분석기 격자이며, 간섭 무늬의 약간의 변화를 검출기의 강도 변화로 변환한다. G1과 G2 사이의 기하학적 관계는 격자 간섭계를 사용하여 제공될 수 있으며, 이러한 신호의 측정은 변위(굴절, 위상 편이) 또는 진폭 감소(산란)로 인한 변화에 대한 주기적인 간섭 패턴을 분석하여 달성할 수 있다.
위상 편이 상호 작용은 경질 엑스레이의 흡수에 의한 상호 작용보다 더 높은 단면적을 가지지만, 두 재료의 콘트라스트 대 잡음비(CNR)의 최종 이득은 이미징 기술 자체에 크게 의존한다. 격자 간섭계의 경우, 이 이득은 주로 빔 일관성에 따라 달라지지만 신호의 공간 샘플링(예: 픽셀 사이즈)에도 영향을 받는다.
격자 간섭계에 의한 관심 영역의 다색 특성은 더 높은 대역폭에서 에너지 종속 및 에너지 통합(다색) 간섭무늬 가시성을 도출하여 측정할 수 있다. 일반적으로 p/2-편이 격자가 p-편이 격자보다 성능이 약간 더 우수한 제1 분수 탈봇 차수(m=1)를 제외하고 p-편이 위상 격자는 대역폭이 넓은 엑스레이 빔에 더 유리하다.
격자 간섭계의 위상 스테핑 접근 방식에서, 위상 스테핑 곡선 Ip(x)는 격자 기간 동안 가로 빔 방향으로 격자 중 하나를 이동하고 여러 등거리 단계에서 픽셀 강도를 기록함으로써 획득된다. 투영된 소스 프로파일 S'(x)는 GO가 있는 엑스레이 튜브(탈봇형 간섭계)의 초점 형상이거나 또는 소스 격자(탈봇-라우형 간섭계의 GO)에 의해 생성된 어레이 소스일 수 있다.
격자 간섭계의 다색 성능은 간섭무늬 가시성과 광자 에너지 사이의 관계를 분석적으로 도출함으로써 정량적으로 연구되었다. 설계 에너지 주변의 간섭무늬 가시성의 두 영교차 사이의 스펙트럼 너비인 스펙트럼 수용도는 다색 성능의 지표이다. 그러나 간섭무늬 가시성의 사이드 로브는 스펙트럼 수용 외부의 에너지를 가진 광자도 신호에 기여하고 다색 빔을 고려해야 한다는 것을 보여주었다. p/2-편이 격자에 있어서, m>l인 경우, 스펙트럼 수용 범위를 벗어난 파장에서 프린지 콘트라스트 반전(fringe contrast inversion)이 발생하여 빠른 감쇠를 이끈다.
엑스레이 소스의 전자 위상 스테핑 또는 전자빔 조향은 격자의 기계적 스캐닝을 제거하고 최대 공간 해상도를 여전히 유지하는 예를 보여주는 도 22에 도시되며, 전자 위상 스테핑이다. 전자 위상 스테핑의 예는 솔레노이드 코일을 사용하는 것과 같은 전자기장을 사용하여 에스레이 튜브의 소스 지점을 스캔한다. 이로 인해 객체의 투영이 반대 방향으로 이동하고, 투영과 모아레 무늬 사이의 상대적인 이동도 발생한다. 이미지는 디지털 방식으로 시프트되어 투영을 재정렬한다. 최종 결과는 객체의 투영이 고정되어 있는 반면, 무아레 무늬는 객체 위로 이동한다는 것이다. 이 기술은 위상 스테핑 프로세스를 효과적으로 합성한다.
예를 들어, 도 22에 도시된 바와 같이 전자 위상 스테핑은 전류 생성 솔레노이드 코일과 같은 전자 자기 조향기를 사용하여 전자빔을 조향하고 따라서 엑스레이 튜브의 양극 상의 초점 위치를 조향한다. 생성된 엑스레이는 다른 초점에서 생성된 엑스레이와 위상이 다를 수 있다. G1 및/또는 G2는 경우에 따라 생략될 수 있다.
동일 장치 및 방법이 여기에 설명된 다차원 및 3D 이미징을 위한 초점을 조향하는 데 사용될 수 있다. 메커니즘 및 구현 모두는 하나 이상의 전자기 조향 장치로 3D 및/또는 위상 콘트라스트 이미징 및/또는 위상 스테핑을 모두 달성하기 위해 결합될 수 있다.
이 장치 및 방법은 또한 매우 작은 관심 영역, 특히 검출기에 평행한 xy 방향에 있어서의 얇은 엑스레이 빔을 생성하는 데 사용될 수 있다. 스펙트럼 엑스레이 빔이 생성되거나 순차적인 단색 엑스레이 빔이 생성되는 경우, 픽셀 사이즈가 가장 작은 소형 검출기 또는 광자 계수 검출기 또는 PMT 또는 포토다이오드 또는 실리콘 시프트 검출기, 또는 점 검출기 또는 선형 검출기가 사용될 수 있기 때문에, 고해상도 스펙트럼 측정 또는 공간 측정의 고해상도 또는 속도의 고해상도가 달성될 수 있다.
전자기 조향기를 사용한 엑스레이 측정은 전단력 발생 장치, 샘플의 탄성을 측정하기 위한 초음파 발생 장치 또는 음향 장치로서의 음향과 결합될 수 있다.
솔레노이드 코일과 같은 전자기 조향기를 사용하면 관심 영역을 통과하는 가변 조명 경로를 생성하기 위해 2차원 또는 다차원으로 전자빔과 그것의 X선 소스 초점을 이동한다. 검출기에 수직인 축을 따라 미지의 복셀을 풀고 굴절률의 실수 부분과 허수 부분의 3차원 분포를 재구성한다. 암시야 신호의 토모그래피 재구성은 위상 스테핑 기술과 모아레 패턴 접근 방식에 대해서도 구현될 수 있다.
격자 간섭계를 사용한 암시야 이미징을 사용하여 검출 시스템의 공간 해상도를 넘어 서브마이크로미터 영역에서 구조적 세부 사항의 방향 정보를 추출할 수 있음이 입증되었다. 격자선에 수직인 방향으로 엑스레이 산란이 암시야 콘트라스트를 제공하는 동안, 격자선과 평행한 방향의 산란은 이미지를 흐리게 하여 검출기의 저해상도에서는 보이지 않는다. 이러한 설정의 고유한 물리적 특성은 설정 광축을 중심으로 샘플을 회전하고 각각의 암시야 이미지 세트를 수집하여 샘플의 로컬 산란력의 각도 변화에 대한 방향 정보를 추출하는 데 활용된다. 암시야 이미지 각각은 특정 방향에 대한 격자선에 수직인 산란 성분을 측정한다. 이것은 뼈의 국부적 각도와 방향 정도를 결정하는 데 사용될 수 있으며, 골다공증이나 골관절염과 같은 뼈 질환의 연구 및 진단을 개선하는 데 유용한 정보를 제공할 수 있다.
그 구성은 소스의 공간적 일관성을 요구하고 결과적으로 높은 브릴리언트 싱크로트론 방사선 소스로 제한된다. 이 문제는 탈봇-라우 간섭계로 알려진 엑스레이소스에 가까운 제2 격자를 추가하여 처리될 수 있다. 일반적으로 투과 슬릿이 있는 흡수 격자인 이 소스 격자는 "개별적으로 일관성이 있지만 상호 일관성이 없는 소스의 배열"을 생성한다. 소스 격자는 각각 충분히 일관된 가상 라인 소스를 생성하는 다수의 개별 구멍을 포함할 수 있으므로, 소스 사이즈가 수 평방밀리미터인 표준 엑스레이 발생기를 효율적으로 사용할 수 있으며 시야를 크게 늘릴 수 있다.
빔 스플리터 격자 뒤에 형성된 간섭무늬의 위치는 입사 방사선의 넓은 에너지 범위에 걸친 파장과 무관하기 때문에, 위상 스테핑 구성의 간섭계는 다색 방사선과 함께 여전히 효율적으로 사용될 수 있다. 모아레 패턴 구성의 경우 방사 에너지에 대한 제약이 더 엄격할 수 있다. 이는 단색 방사선 대신에 유한한 에너지 대역폭이 모아레 무늬의 가시성을 감소시켜 이미지 품질을 저하시키기 때문이지만 중간 정도의 다색성은 여전히 허용된다. 다색방사선 사용의 가장 큰 장점은 노출 시간의 단축이며, 최근에는 백색 싱크로트론 방사선을 사용하여 최초의 동적(시간 분해) 위상차 토모그래피를 실현함으로써 활용했다.
위상 격자만을 사용하는 엑스레이 원거리 간섭계는 위상 모아레 효과를 기반으로 한다. 중간 격자는 첫 번째 격자의 푸리에 이미지를 형성한다. 이 이미지는 세 번째 격자와 충돌하여 적절한 거리에서 검출기에 넓은 모아레 무늬를 생성한다. 객체에 의한 파면의 위상 시프트 및 비간섭은 프린지 이동 및 프린지 콘트라스트의 감쇠를 유발한다.
격자 제조 문제는 다색 원거리 간섭계(오른쪽 도면 참조)라고 하는 소형 소스와 함께 작동하는 모든 위상 격자 간섭계를 제공하는 위상 모아레 효과의 발견으로 완화되었다. 위상 시프트를 유발하는 데 필요한 격자 깊이가 엑스레이를 흡수하는 데 필요한 것보다 훨씬 작기 때문에, 위상 격자는 위에서 언급한 소스 및 분석기 격자와 비교할 때 만들기가 더 쉽다. 200 - 400 나노미터 주기의 위상 격자를 사용하여 탁상용 PFI 이미저에서 위상 감도를 향상시킬 수 있다. PFI에서 위상 격자는 위상 모아레 효과를 기반으로 원위 평면에서 미세한 간섭무늬를 넓은 강도 패턴으로 변환하는 데 사용된다. 더 높은 감도 외에도 더 작은 격자 주기에 대한 또 다른 인센티브는 소스의 측방 일관성이 적어도 하나의 격자 주기가 되어야 한다는 것이다. 산란이 제거되고 위상 스테핑과 결합하여 생성된 토모그래피 이미지는 이전에 사용할 수 없었던 VOI에 대한 추가 정보를 밝힐 수 있다.
엑스레이 토모그래피 시스템의 예
엑스레이 토모그래피 시스템 또는 엑스레이 스펙트럼 이미징 시스템 및/또는 엑스레이 산란 이동 시스템은 하나 이상의 컴퓨터 디스플레이 시스템이 있거나 없는 마이크로프로세서와 다른 관점에서 하나 이상의 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 시스템은 예를 들어 대략 전신 이미징 및/또는 토모그래피 지지 구조, 기둥 지지대, 검출기 갠트리 어셈블리와 같은 넓은 시야를 가진 엑스레이 이미징을 위한 이동기를 포함할 수 있다. 환자 테이블은 검출기 갠트리 측면에 맞게 롤링될 수 있다. 대안으로, 환자는 환자를 지지하는 표면을 가질 수 있는 검출기 갠트리 어셈블리에 직접 눕거나 앉을 수 있다.
엑스레이 CT 시스템 또는 스펙트럼 이미징 시스템 또는 산란 제거 시스템은 다음을 포함할 수 있다.
엑스레이 소스;
하나 이상의 엑스레이 방출 위치 또는 엑스레이 방출 위치에 있는 소스를 이동시키기 위한 이동 메커니즘,
선택적으로 로터,
선택적으로, 시준기,
선택적으로, 검출기를 독립적으로 이동시키기 위한 제2 이동 메커니즘. 검출기와 엑스레이 소스는 모두 구조 기둥에 부착되거나 별도로 장착될 수 있다. 예를 들어, 소스는 천장이나 직립 스탠드에 장착될 수 있으며, 검출기는 그에 따라 테이블과 같은 지지 구조에 배치될 수 있거나, 검출기와 모터는 엑스레이 테이블, 수술 테이블과 같은 구조 또는 지지 장치, 또는 휠 또는 업라이트 스탠드에 의해 지지되는 갠트리와 같이 단순히 바닥에 고정된 메커니즘에 장착될 수 있으며, 업라이트 스탠드 위에 놓인 엑스레이 소스의 엑스레이 방출 위치를 향한다.
선택적으로, 로터가 보어 주위에서 회전하는 중심 이미징 보어;
선택적으로 로터에 장착된 엑스레이 소스;
선택적으로 로터에 장착된 이동 메커니즘이 있는 엑스레이 소스;
로터에 장착된 검출기 시스템은 다음을 포함할 수 있다: 강성 프레임을 포함하는 검출기 섀시; 검출기 섀시 내에 있고 강성 프레임에 배치된 복수의 검출기 요소; 및 검출기 섀시 상에 또는 내에 위치되고, 산란 제거 측정을 생성하기 위해 복수의 검출기 요소로부터 수신된 이미지 데이터의 병렬 처리를 수행하기 위한 복수의 프로세싱 코어, 실질적으로 1% 미만 또는 5% 미만의 산란대 1차 비율로 제거된 산란을 갖는 1차 X선 측정, 및/또는 재료 분해 측정 또는 이미지, 및/또는 보어에 또는 소스와 검출기 사이에 또는 테이블 또는 소스와 검출기 사이의 홀더에 배치된 객체의 3차원 토모그래피 재구성을 포함하는 프로세싱 유닛
1% 미만 또는 5% 미만의 일차 비율에 대한 산란 비율을 갖는 엑스레이 CT 또는 산란 제거 엑스레이 이미징 시스템, 및/또는 스펙트럼 이미징 시스템에서 처리 유닛은 그래픽 처리 유닛(GPU)을 포함할 수 있다. GPU는 적어도 2기가 바이트의 내부 메모리와 적어도 2048개의 프로세싱 코어를 포함할 수 있다.
토모그래피 재구성, 및/또는 물질 분해, 및/또는 비산 제거 영상 처리, 및/또는 진단, 추적, 치료 전 계획, 모니터링, 감시 및 영상 안내를 위한 데이터 분석 결과는 엑스레이 방출 위치가 객체와 관련하여 이동할 때 적어도 부분적으로 생성된다.
엑스레이 이미징 시스템은 이미지 획득 위치 및/또는 회전자로부터 로터에서 떨어진 위치 또는 장치로 토모그래피 재구성을 전송하는 처리 유닛에 결합된 무선 및/또는 유선 송신기를 더 포함할 수 있다.
엑스레이 이미징 시스템, 또는 엑스레이 토모그래피 시스템, 또는 스펙트럼 엑스레이 토모그래피 시스템, 또는 스펙트럼 엑스레이 시스템 또는 산란 제거 엑스레이 시스템, 또는 구조적 조명 엑스레이 이미징 시스템은 추가로 엑스레이 튜브 소스에서 방출되는 방사선에 대한 시야 FOV를 조정하거나 관심 영역 ROI를 제한하거나 소스 하류에 선택한 필터를 배치하기 위한 콜리메이터를 포함할 수 있다.
검출기 모듈 또는 검출기 모듈들은 각각의 검출기를 이미징 경로 안팎으로 이동시키는 모터를 포함하는 강성 프레임에 배치된 복수의 검출기 모듈을 포함할 수 있으며, 각 검출기 모듈은 검출기 요소의 어레이로부터 이미지 데이터를 판독하도록 구성된 복수의 검출기 요소 및 관련 전자 구성요소의 검출기 요소 어레이를 포함한다.
전술한 엑스레이 시스템은 독립적으로 이동가능하거나 적층될 수 있는 복수의 검출기 모듈을 포함할 수 있고, 그리고/또는 적층된 검출기 모듈 사이에 빔 선택기 또는 빔 입자 스토퍼 플레이트/어레이를 추가로 포함하거나, 또는 검출기 모듈의 상류 스토퍼 플레이트빔 입자를 가질 수 있다.
각 검출기 모듈은 프로세서 실행 가능 명령어로 구성된 프로세서를 포함하여 모듈의 검출기 요소 어레이에서 이미지 데이터를 판독하고, 소스 및/또는 검출기가 선택된 위치에 있음을 나타내는 마스터 클록 또는 모션 시스템으로부터 및/또는 콜리메이터로부터 클록 신호 중 적어도 하나를 수신하는 것에 응답하여 검출기 모듈에서 이미지 데이터를 전송한다. 콜리메이터는 선택된 시야 FOV 및/또는 관심 영역 ROI가 이미징을 위해 선택되고 이용가능하고, 그리고/또는 선택된 필터 또는 필터들이 제자리에 있고, 그리고/또는 발생기 동기 신호 또는 트리거 신호, 또는 현재 영상 획득 단계 이전의 영상 획득 단계 후 프로세서 명령에 응답하는 것을 나타낸다.
각 검출기 모듈의 프로세서는 검출기 모듈로부터 결합된 이미지 데이터를 전송하기 전에 동일 갠트리에 있는 하나 이상의 검출기 모듈로부터 수신된 이미지 데이터와 검출기 모듈의 이미지 데이터를 결합하기 위해 프로세서 실행 가능 명령으로 구성될 수 있다. 전술한 엑스레이 시스템은 모든 이미징 검출기 모듈에서 검출기 시스템의 처리 유닛으로 결합된 이미지를 전송하여 토모그래피 재구성 및/또는 스펙트럼 이미지 또는 적어도 하나의 물질 또는 구성요소로 분해된 재료를 사용한 측정 및/또는 본질적으로 1차 엑스레이의 측정 및/또는 1% 미만 또는 5% 미만의 1차 산란에 대한 비율을 갖는 이미지 처리 측정을 생성할 수 있다.
전술한 엑스레이 시스템은 광자가 이미징 경로에 위치한 객체에 충돌하기 전에 엑스레이 소스에 의해 방출된 광자의 플럭스를 측정하도록 위치된 검출기 요소를 포함하는 기준 검출기를 더 포함할 수 있다. 기준 검출기는 검출기 시스템의 적어도 부분적으로 외부에 위치할 수 있고 엑스레이 소스에 의해 방출된 광자의 플럭스 측정의 전자 표현을 생성하는 전자 모듈을 포함할 수 있으며, 여기서 광자의 플럭스 측정의 전자 표현은 토모그래피 재구성을 생성하는 데 사용하기 위해 검출기 시스템의 처리 유닛으로 보내진다.
기준 검출기는 엑스레이 소스의 엑스레이 빔 출구 포트에 근접하게 위치한 검출기 요소를 포함하는 하우징 및 검출기 요소에서 전자 모듈로 광학 신호를 전송하기 위해 검출기 요소에 결합된 광섬유 케이블을 포함할 수 있다.
선택적으로 검출기 요소는 직접 변환된 엑스레이 검출기이다.
선택적으로, 전자 모듈 및/또는 기준 검출기는 콜리메이터 내에 또는 콜리메이터에 의해 위치한다.
선택적으로, 에너지 필터는 하나 이상의 에너지 레벨의 적어도 하나의 엑스레이가 통과하여 기준 검출기에 도달하는 것을 허용할 수 있다.
선택적으로 이 에너지 필터는 기준 검출기에 물리적으로 부착될 수 있다.
전자 모듈은 검출기 요소의 광학 신호를 검출기 시스템의 처리 장치로 전송되는 전자 신호로 변환하는 포토다이오드를 포함할 수 있다.
기준 검출기는 엑스레이 소스 내의 온도를 나타내는 전자 신호를 생성하는 온도 센서를 포함할 수 있으며, 여기서 엑스레이 소스 내의 온도를 나타내는 전자 신호는 토모그래피 재구성을 생성하는 데 사용하기 위한 검출기 시스템의 처리 유닛으로 전송된다.
본 개시의 엑스레이 이미징, 예를 들어 스펙트럼 엑스레이 이미징, 산란 제거 엑스레이 이미징, 3D 엑스레이 이미징은 관심 영역을 찾고 내시경 또는 생검 바늘 또는 치료 프로브, 또는 신체 내부의 종양 부위와 같은 관심 부위 또는 관심 영역에 대한 광학 이미징 초점을 안내하는 데 사용될 수 있다. 엑스레이 이미징은 내시경용 형광 염료를 활성화하거나 이미징을 위한 광학 센서를 활성화하는 데 사용할 수 있으며, 외과적 안내 또는 치료 안내 또는, 형광 표지 영역의 진단 및 모니터링, 또는 형광 이미징 보조 절차 또는 엑스레이 이미징 및 광학 이미징의 듀얼 모달리티 이미징 방식에 대한 정량적 측정 및 특이성으로 사용할 수 있다.
여기에 설명된 구조 조명은 선택된 관심 영역에서 조영제의 엑스레이 활성화에 사용될 수 있다.
자유 라디칼 형광 센서는 엑스레이 활성화 엑티비티를 모니터링하고 종양 정량화 및 진단과 같은 진단을 가능하게 하는 데 사용될 수 있다.
대안으로, 광학 이미징 또는 초음파 또는 MRI는 진단 또는 모니터링을 위해 관심 영역에 대한 엑스레이 이미징을 지시하기 위한 정보를 함께 배치하거나 안내하거나 제공할 수 있다.
예를 들어, PET 또는 MRI는 진단 단계, 및 스펙트럼 또는 다차원 이미징 또는 산란 제거 방법 및 장치를 사용하여 본 개시의 엑스레이 이미징에서 종양 위치를 찾을 수 있고, 조영제 없이 표적 특이적 조영제 또는 종양 마커를 사용하여 실시간으로 또는 시간이 지남에 따라 종양 사이즈를 추적 및 탐색 및 모니터링을 할 수 있다.
기존의 방법에서는, 단일 에너지를 사용하여 관심 영역을 선택한 다음 ROI의 CT 스캔을 한다. 이 방법의 한계는 겹치는 조직 및 분산, 많은 세부 사항이 누락으로 인해 관심 영역 선택이 최적화되지 않는 것을 포함할 수 있다. 스펙트럼 이미징 또는 예를 들어 저해상도 3D 이미징, 또는 산란이 제거되고 재료가 분해된 콘트라스트 라벨이 붙은 엑스레이 이미징을 사용하여, 관심 영역을 선택할 수 있다. CT 이미지의 분석은 선택된 ROI에 초점을 맞추더라도 ROI를 둘러싼 전체 영역을 이미징해야 하기 때문에 CT 이미징에는 높은 방사선과 긴 이미징 시간이 필요하다.
본 개시는 스펙트럼 이미징, 산란 제거 이미징 및 3D 이미징과 같은 ROI를 결정하는 방법을 포함하며, 또는 CT 이미징이 실시간으로 이루어질 수 있고, 여러 ROI 또는 점점 작아지는 ROI가 이미징 프로세스 전반에 걸쳐 실시간으로 결정될 수 있다. 즉, 각 이미지 또는 측정을 통해 새로운 정보가 학습됨에 따라 ROI 결정이 반복되거나 반복될 수 있다.
다음 개시는 맞춤형 이미징 및 스펙트럼 토모그래피의 몇 가지 예를 제시한다.
도 1-8에 도시된 바와 같이, 다양한 엑스레이 소스는 VOI의 이미징을 위한 검출기와 정렬된 엑스레이 방출 위치 안팎으로 이동하도록 배치된다. 또는, 각각은 고정된 위치에 있지만 다른 것과 떨어져 있을 수 있고, 예를 들어 초점, 시야 FOV, 펄스 속도, 에너지 레벨, 다양한 펄스 특성, 변조 특성과 같은 다양한 상이한 매개변수를 사용하여 동일 피사체 또는 VOI 또는 VOI의 일부를 조명할 수 있거나, 그것들은 광학 장치 또는 엑스레이 광학 장치에 의해 다르게 조작될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 동일 시간 또는 다양한 시간대에 대략적으로 동일한 엑스레이 방출 위치에서 엑스레이를 방출하는 둘 이상의 소스는 동일하거나 다양한 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 소스는 소스 초점 사이즈, 구조 조명, 시야 FOV, 프레임 속도 또는 에너지 레벨과 같은 빔 공간적 및 시간적 특성, 다양한 펄스 특성 및/또는 위상 및 진폭에서 변조된 펄스, 간섭성 또는 부분 간섭성 소스에 있어서 다를 수 있다. 대안으로, 이러한 소스는 동일 엑스레이 튜브에 포함될 수 있거나, 또는 각각의 엑스레이 튜브는 기계 장치 또는 로봇 장치 또는 모션 시스템에 의해 분리되거나 함께 이동되거나, 또는 초음파, 전자기력과 같은 변조된 에너지 소스 및 방법에 의해 조향될 수 있습니다(예를 들어 엑스레이 진공관 주위의 솔레노이드 코일 또는 전기 광학적 힘 또는 MEM 미러와 같은 전자 제어 장치 등).
소스 각각은 스펙트럼 이미징 및/또는 토모그래피 및/또는 완전한 3D 토모신서스 또는 다차원 이미징을 허용하도록 소스 어셈블리에서 구성될 수 있다. 어셈블리는 공간 및 시간에서 빔 프로파일을 조작하고, 전자 빔 및/또는 엑스레이 빔을 분할하고, 변조되고 그리고/또는 전자기 조향 장치 또는 전자 광학 렌즈와 같은 에너지 메커니즘에 의해 이동 또는 조향되는 될 추가 신호를 생성하는 장치 및 방법을 포함할 수 있다.
재구성은 3차원에서 거리 구동형 투영 및 역 투영을 사용하여 달성할 수도 있다.
1% 미만, 또는 5% 미만으로 1차비로 산란을 줄이기 위한 산란 제거 프로세싱을 하는 이동식 및/또는 고정식 방법, 또는 스펙트럼 2D 또는 3D 이미징 시스템 및/또는 토모그래피 및/또는 스팩트럼 토모그래피(도 35, 37, 48 및 도 52, 54, 55, 28, 30에 도시됨)는 다음을 포함할 수 있다.
바닥을 가로질러 모바일 베이스를 추진하기 위해 모바일 베이스의 하나 이상의 휠에 기어가 장착된 모터를 작동함으로써 모바일 베이스에 장착된 이미징 시스템을 운반하는 단계;
모바일 카트 및/또는 휴대용 환자 지지대 또는 휴대용 수술 테이블을 사용하여 환자의 관심 볼륨이 이미징 경로에 있도록 환자 지지대를 이미징 시스템으로 이송하는 단계;
이미징 시스템의 이미지 수집 장치를 사용하여 환자 지지대에 있는 환자의 이미지 데이터를 획득하는 단계;
이미징 시스템에서 환자 지지대를 이동하는 단계; 그리고
모바일 카트를 사용하여 이미징 시스템으로부터 환자 지지대를 멀리 운송하는 단계; 및
선택적으로, 하나 이상의 휠로 수술 테이블을 이미징 시스템으로부터 멀리 이동시키는 단계.
적어도 하나의 병진 이동기에 장착된 검출기 시스템 및 엑스선 소스를 포함하는 영상 시스템으로 엑스선 CT 재구성을 생성하는 방법은 O-링 시스템의 재구성 방법으로 확장될 수 있다. 다음은 n2Matrix 방법에 대해 최적화된 이미징 관점의 각도에서 여러 복잡한 재료가 있는 영역에 액세스하기 위한 회전 운동을 포함합니다.
회전자가 회전하는 동안 검출기 시스템의 복수의 검출기 요소에서 수신된 이미지 데이터의 전자적 표현을 생성하는 단계;
관심 영역을 결정하고;
병진 이동자는 VOI에 대해 적어도 하나의 선형 축에서 x선 방출 위치를 이동할 수 있습니다. 로터는 X선 방출 위치 이동을 위한 병진 스테이지 또는 전자기 조향 장치 및 개인화 토모드래피 방법을 위한 X선 소스를 이동합니다.
이미지가 획득되는 동안 이미지 데이터의 전자 표현을 검출기 섀시 상에 또는 내에 위치한 처리 유닛으로 전송하는 단계;
3차원 토모드래피 재구성을 생성하기 위해 프로세싱 유닛의 복수의 프로세싱 코어를 사용하여 이미지 데이터의 병렬 프로세싱을 수행하는 단계; 그리고
이미징 위치에서 회전자 밖의 독립체로 토모드래피 재구성을 전송하는 단계.
엑스레이 소스 및 적어도 하나의 병진 이동기에 장착된 검출기 시스템을 포함하는 이미징 시스템으로 엑스레이 CT 재구성을 생성하는 방법은 O-링 시스템의 재구성 방법으로 확장될 수 있다. 다음은 n2Matrix 방법에 대해 최적화된 이미징 관점의 각도에서 여러 복잡한 재료가 있는 영역에 액세스하기 위한 회전 운동을 포함한다.
로터가 회전하는 동안 검출기 시스템의 복수의 검출기 요소에서 수신된 이미지 데이터의 전자적 표현을 생성하는 단계;
관심 영역을 결정하는 단계;
병진 이동자는 VOI에 대해 적어도 하나의 선형 축에서 엑스레이 방출 위치를 이동할 수 있습니다. 로터는 엑스레이 방출 위치 이동을 위한 병진 스테이지 또는 전자기 조향 장치 및 개인화 토모그래피 방법을 위한 엑스레이 소스를 이동한다.
이미지가 획득되는 동안 이미지 데이터의 전자 표현을 검출기 섀시 상에 또는 내에 위치한 처리 유닛으로 전송하는 단계;
3차원 토모드래피 재구성을 생성하기 위해 프로세싱 유닛의 복수의 프로세싱 코어를 사용하여 이미지 데이터의 병렬 프로세싱을 수행하는 단계; 그리고
이미징 위치에서 로터 밖의 엔티티로 토모그래피 재구성을 전송하는 단계.
전술한 엑스레이 시스템, 여기서 처리 유닛은 그래픽 처리 유닛(GPU)을 포함할 수 있다.
전술한 엑스레이 시스템, 여기서 GPU는 적어도 2 기가바이트의 내부 메모리와 적어도 2048개의 프로세싱 코어를 포함할 수 있다.
전술한 엑스선 시스템은 이미지 획득 및/또는 엑스레이 방출 위치가 이동하는 동안 토모그래피 재구성을 생성하는 단계를 더 포함한다.
전술한 재구성 방법은 객체 및/또는 검출기에 대한 엑스레이 소스의 서로 다른 기하학적 위치에서 투영 측정을 연관시키기 위해 기하학적 행렬 결합 알고리즘의 계산을 사용하고 VOI의 일련의 투영 측정 또는 일련의 투영 측정을 통해 대상에 대한 미지의 관심 볼륨을 해결하는 바와 같이 기존의 CT 시스템에서 사용되는 알고리즘을 포함할 수 있다. 두 번째 기하학적 행렬이 생성되거나 두 토모그래피 방법을 결합하기 위해 새로운 좌표 또는 새로운 벡터가 생성될 수 있다.
알고리즘은 검출기의 대응 픽셀 또는 픽셀 영역에 대한 투영 경로 및 측정 데이터에 대한 측정, ROI의 각 층 및 각 복셀에 대한 광자 플럭스의 계산 및 측정으로부터 감쇠 값의 도출에 기반한 재구성에 사용될 수 있다. 반복 알고리즘 및/또는 모델 기반 반복 알고리즘은 ART 또는 몬테카를로와 같은 재구성 모델 및 VOI의 일부로 결정되는 복셀의 투영 경로의 픽셀 또는 픽셀 영역에 기반한 알려진 것의 직접 해결에서 시뮬레이션된 측정 데이터의 수렴을 개선시키는데 사용될 수 있다.
전술한 엑스레이 시스템의 재구성 알고리즘은 기하 행렬 변환에 대한 설명을 제외하고는 토모신서스 및/또는 CT 및/또는 스펙트럼 CT 알고리즘과 동일하거나 유사하거나 파생물일 수 있다. 이는 객체에 대한 엑스레이 방출 위치의 상대적인 이동(예를 들어, xy 평면, xyz 볼륨 또는 6D 차원에서 작은 거리 이동 단계, 경우에 따라 일부 시스템 구성에서의 대응 검출기 이동) 을 설명하는 데 사용될 수 있다.
실질적으로 부재 및/또는 제거된 산란 엑스레이 간섭, 및/또는 데이터 세트 및/또는 듀얼 또는 다중 에너지 물질 분해 방법의 실질적인 완전성, 제한된 동작 이동 요구사항 또는 일부 예에서의 엑스레이 소스 방출 위치의 움직이지 않는 특성으로 인해, CT 및 토모신서스 알고리즘의 동일하거나 유사하거나 파생물을 사용하는 재구성 시간은 훨씬 더 짧을 수 있다.
재구성 알고리즘은 딥러닝 기반 재구성의 강점으로서 데이터 기반 지식 향상 능력을 강조할 수 있다.
프로젝션 도메인의 누락된 데이터로부터 2단계 딥러닝 아키텍처가 구현될 수 있다. 첫 번째 단계에서는 투영 영역에서 누락된 데이터를 설명하고 강도 변화를 수정하는 보정 가중치를 부여할 수 있다. 두 번째 단계에서 이미지 복원 문제는 변형 네트워크를 사용하여 공식화되어 일관된 줄무늬 아티팩트를 제거할 수 있다.
이러한 누락 데이터 보상 방법은 다음 예에서 사용될 수 있다.
낮은 방사선이 필요한 경우, 예를 들어 검출기에 수직인 Z축의 낮은 해상도가 허용되는 경우 이러한 누락 데이터 보상이 사용될 수 있다.
다차원 이미지 재구성을 위해 투영 측정을 획득하는 동안 관심 영역의 외부 영역에 도입된 새로운 행 및 열에서 새로운 미지의 복셀을 복구하기 위해 검출된 영역이 기하학적으로 제한된 경우와 같이 관심 영역 외부 영역에 새로 도입된 미지수의 경우.
빔 스토퍼 입자 플레이트/어레이를 사용하는 경우. 듀얼 또는 다중 에너지 레벨 엑스레이 이미징이 수행되는 경우, 빔 스토퍼 입자 플레이트 상의 엑스레이 감쇠 영역은 대응하는 각 에너지에 대한 픽셀 또는 픽셀 영역에 의해 수집된 각 엑스레이 투영 경로와 관련하여 단일한 위치에서 이동될 수 있다. 관련 픽셀 또는 픽셀 영역과 관련한 동일 빔 스토퍼 입자 플레이트 위치에 대해 서로 다른 에너지에서 측정을 반복하는 대신, 빔 스토퍼 입자가 다른 위치에 있을 때 다른 에너지 레벨 또는 다른 에너지 레벨들의 측정에서 직접 도출하거나, VOI의 동일한 투영 라인에 대한 다른 에너지 레벨 또는 다른 에너지 레벨의 측정에서 보상 데이터를 재구성하기 위한 딥러닝 AI 알고리즘에 의해 엑스레이 감쇠 영역에 의해 차단된 1차 엑스레이로 인해 누락된 이미징 데이터는 보상되거나 도출될 수 있다.
하나의 예에서, 측정은 토모그래피 및/또는 스펙트럼 이미징, 및/또는 스펙트럼 CT 및/또는 스펙트럼 토모신서스, 및/또는 토모신서스 또는 산란 제거 처리된 이미지(예를 들어, 1차 엑스레이 이미지)에 대한 개폐식 엑스레이 이미징 시스템에서 존재한다. 이러한 개폐식 시스템은 호흡식, 모션 또는 심장 모션 주기 개폐식 이미징 시스템 및/또는 ECG 또는 신호 처리 개폐식 이미징 시스템을 기반으로 하는 다른 측정 또는 중재 절차, 모니터링 및 진단 장치일 수 있다.
ROI의 하위 영역이 동시에 재구성되는 경우 로컬 재구성 알고리즘에 기반한 병렬 반복 CT 재구성이 사용될 수 있다.
맞춤형 재구성은 관심 영역을 재구성할 때 재구성 프로세스 내 임의의 시간 동안 사용자가 선택 기준을 입력하거나 미리 결정된 선택 기준을 입력하고, 질병 영역 및/또는 참조에 대한 해부학적 마커 또는 공간 위치의 인식과 같은 디지털 프로그램에 의해 제어되는 것을 의미한다. 초점 영역은 추가로 식별 및 선택될 수 있으며, 재구성 알고리즘 및 반복 알고리즘 또는 기타 CT 또는 토모신서스 관련 알고리즘이 재구성에 사용될 수 있으며, 이에 따라 다른 영역에 우선순위를 가지며, 이네 따라 우선 순위가 지정된 영역에 대한 재구성 속도를 높일 수 있거나, 또는 재구성 및 이미지 처리 측면에서 다른 지역에 비해 우선 순위가 높다. 이 프로세스는 가장 중요하거나 집중적이거나 맞춤화된 및/또는 개인화된 이미징을 위한 데이터를 획득하기 위해 재구성 속도를 증가시킬 수 있다. 이미지 획득과 동시에 이미지 재구성이 수행되는 경우, 이미지 획득 프로세스 중에 초점 영역의 우선 순위 지정 또는 사용자 지정이 수행될 수 있다.
딥러닝 알고리즘은 데이터, 측정, 하나 이상의 마이크로프로세서 및 아티팩트 감소에 의한 이미지 획득 성능, 관련 데이터 등록의 속도 향상 및 노이즈, 이미지 획득 동안 및 이후에 재구성 프로세스뿐만 아니라 영역을 선택하고 식별함으로써 이러한 프로세스의 수집 및 처리 및/또는 반복을 최적화하는 데 사용될 수 있다. 도 11은 획득 및/또는 구축 이전, 도중 및 이후에 데이터 및 이미지 처리의 예를 도시한다.
맞춤형 재구성은 두 단계에 의해 달성될 수 있다. 첫 번째 단계에서, 시야 및/또는 관심 영역에 대한 하나 이상의 영역을 선택하기 위해 콜리메이터를 사용하고, 에너지 레벨을 필터링하기 위해 전동 필터를 사용하고, 관심 영역 또는 움직이는 엑스레이 소스 및/또는 기타 엑스레이 빔, 전자빔 및/또는 광학 빔 배율, 집중, 회절, 굴절, 분할 및 콜리메이팅 및/또는 조향, 및/또는 사이즈, 수량, 차원, 강도, 시간의 위상, 주파수 및 공간 영역의 변조 또는 조작을 선택하기 위해 빔 초퍼를 사용하여, 예를 들어 단일, 듀얼 또는 다중 에너지 엑스레이 소스의 사용 제어, 하나 이상의 엑스레이 소스 및/또는 엑스레이 방출 위치 및 또는 검출기의 객체 및/또는 관심 영역 또는 관심 볼륨의 이미징 경로로의 이동을 포함하는 측정, 이미지 획득이 수행된다. 두 번째 단계에서, 재구성은 하나 이상의 에너지 레벨에서 하나 이상의 스펙트럼 토모그래피 및 토모신서스 및/또는 2D 이미지, 및/또는 데이터 세트 재구성 알고리즘 또는 프로세스 또는 단계를 사용하여 수행되지만 사용자 안내 최적화 프로세스 없이 수행된다. 최적화된 프로세스를 기반으로 맞춤화 및/또는 최적화될 객체의 이미지 획득 및/또는 재구성을 위한 절차 및 프로세스는 사용자 간섭이 있거나 없이 개발될 수 있다. 딥러닝 알고리즘은 원시 이미지와 처리된 이미지에 대한 수집 및 재구성 프로세스를 훈련하고 학습하기 위해 사용될 수 있다.
딥러닝 알고리즘은 재구성 및/또는 측정의 영역, 및/또는 측정의 해상도, 및/또는 측정의 희소성, 및/또는 측정의 압축된 구성, 및/또는 이미지 획득 및/또는 재구성 및/또는 데이터 도출 동안 ROI의 선택된 영역의 우선순위 지정과 같은 재구성 프로세스를 최소화하는 요인을 결정함으로써 이미지 획득을 제어하는 데 사용될 수 있다.
멀티그리드 재구성은 본 엑스레이 시스템의 토모그래피 재구성에 사용될 수 있다.
다수의 투영 이미지가 획득될 수 있으므로, Z에 따른 해상도가 조정될 수 있다. 완전한 3차원 재구성에 필요한 것보다 적은 경우, 누락된 데이터가 잘리거나 획득한 데이터가 너무 희박한 경우 누락된 데이터의 갭을 채우기 위해 CT 토모그래피 재구성의 다양한 방법 또는 알려진 방법을 사용할 수 있다.
이미지 재구성 방법은 직접 방법 및/또는 변형(정규화된 반복) 방법을 사용할 수 있다. 직접 방법은 연속 영역에서 도출된다. 측정 횟수가 많을 때 적용이 빠르고 좋은 결과를 제공한다. 시간, 공간 또는 주파수 영역의 재구성이 사용될 수 있다.
변형 방법은 일반적으로 데이터 항과 하나 이상의 정규화 항목을 포함하는 목적 함수를 최소화하는 것을 포함한다.
여기에 개시된 엑스레이 시스템은 추가로 엑스레이 측정 시스템의 키트 또는 하나 이상의 요소 세트를 추가하거나, 개조 또는 교체하여 수정될 수 있다.
각각의 하드웨어 피스 또는 모듈 또는 이미지 처리 또는 여기에 설명된 하드웨어 구성 요소의 제어 또는 통합을 위한 관련 소프트웨어 구성요소 또는 알고리즘 은 개조 품목 또는 교체 품목 또는 모듈 품목으로 추가될 수 있다.
이러한 이미징 또는 그 이상의 요소 중 적어도 하나는 이미징을 위한 완전한 시스템을 제공하기 위해 시스템의 다른 부분을 보완하는 키트로 사용될 수 있다.
결제 방법
엑스레이 이미징 기록 보관 및 결제 처리 장치 및 방법에 대해 설명한다.
다음 방법 및 장치를 포함하는 영상 촬영 장치는 하나 이상의 마이크로프로세서, 유무선 통신 장치 및 프로토콜 및 소프트웨어 프로세스, 클라우드, 서버 또는 하드웨어 저장소를 로컬 또는 원격으로 포함할 수 있다.
마이크로프로세서는 획득, 처리 또는 처리되지 않거나, 추출, 선택될 수 있는 이미지 수 또는 절차 수를 기록하는 방법을 포함할 수 있으며, 그리고/또는 각각은 존재하는 상환 코드로 추적되거나 미래에 생성될 수 있다.
마이크로프로세서는 연구, 또는 연구 유형, 또는 이미지, 이미지 유형, 이미지를 활용하는 절차, 또는 절차와 관련된 측정, 또는 측정 및 재구성된 이미지에서 추출된 이미지, 측정 및 재구성된 이미지에서 추출된 데이터와 같은 하나 이상의 기준에 따라 각 이미지를 저장하고 분류하는 하나 이상의 데이터베이스 또는 데이터베이스 구조를 포함할 수 있다.
마이크로프로세서는 이미지에 레이블을 지정하거나 타임 스탬프를 찍기 위해 사용하는 소프트웨어 또는 알고리즘과 연관될 수 있다.
마이크로프로세서는 촬영된 각 이미지에 대해 2D 또는 3D, 또는 DICOM 레이블을 부착하거나 시간 레이블을 추가하는 것과 같이 더 다차원적으로 마이크로프로세서에 저장된 데이터베이스에 저장할 타임스탬프를 생성할 수 있다.
마이크로프로세서는 이미지 또는 이미지 세트를 식별할 수 있다. 예를 들어, 각 이미지는 적어도 이름 및/또는 피사체 또는 관심 영역의 설명, 또는 적어도 고유 식별 번호 또는 이진 식별 번호, 또는 앞서 언급한 모든 ID 정보로 레이블링 될 수 있다.
마이크로프로세서는 각 이미징 프로세스 또는 각 이미징 세션 또는 각 연구 또는 치료, 진단 또는 모니터링 또는 치료 계획, 연구 프로젝트 또는 추적 기간에 대한 DICOM 라벨 또는 고유 식별자를 기반으로 피사체당 촬영된 이미지 수를 기록할 수 있다.
마이크로프로세서는 컴퓨터, 엑스레이 하드웨어 및 소프트웨어; 및 하나 이상의 문서를 전자적으로 저장하는 메모리 저장 유닛을 포함하는 각 엑스레이 시스템에 대해 촬영 및/또는 처리된 이미지의 수를 기록하고 집계할 수 있다. 각 메모리 저장 장치에는 하루, 한 달 또는 일년과 같은 기간 동안 또는 시스템이 사용된 이후로 촬영된 이미지 수에 대한 보고서 또는 최신 기록이 있을 수 있다. 보고서 또는 문서는 인터넷이나 인트라넷을 통해 원격으로 컴퓨터 및 관련 엑스레이 이미징 시스템 또는 전자 메모리 저장 유닛에 물리적으로 액세스하거나 디지털 정보를 저장 및 처리할 수 있는 메모리 스틱 또는 보안 키와 같은 직접 물리적 액세스를 통해 액세스할 수 있다. 엑스레이 시스템은 문서를 기반으로 보고서를 생성하도록 프로그래밍된 컴퓨터를 포함할 수 있으며, 보고서를 전자적으로 저장하고, 주기적으로 보고서를 이메일이나 하드카피 또는 기타 전자 메커니즘(서버에 저장되고, 암호로 보호되고, 엑스레이 시스템 위치 및/또는 원격 위치에서 암호를 사용하여 기록에 액세스하기 위해 로그인을 통해 액세스할 수 있는 미리 결정된 수신자가 액세스할 수 있음)을 통해 미리 결정된 수신자에게 자동으로 보낸다.
여기에 개시된 장치는 여기에 개시된 장치에 의해 생성된 이미지 및/또는 여기에 개시된 이미징 방법을 사용하여 생성된 이미지를 저장하는 도 8에 도시된 바와 같은 스토리지 및/또는 데이터베이스를 포함할 수 있다. 각 이미지 또는 이미지 및/또는 데이터를 포함하는 데이터세트는 시간 t = t0, tl, t2에서 시간 레이블과 연관될 수 있고, 시간 단위는 초, 분, 시간, 월 또는 년 또는 서브 초에서 년까지 다양한 임의의 범위일 수 있다. 이러한 시간 라벨은 이미지 또는 데이터가 획득된 시간과 연관될 수 있다. 각 이미지 또는 데이터세트는 동일한 시설에서 획득될 수도 있고, 획득되지 않을 수도 있다. 시간에 민감한 데이터베이스는 하나 이상의 위치 또는 시설 또는 도 8의 위치 1, 2 또는 3과 같은 상이한 이미징 사이트에서 피사체의 이미지를 저장할 수 있다. 이미징 사이트는 동일 식별자 또는 관련 식별자를 가진 피사체와 관련하거나 그 피사체의 엑스레이 이미지 이외의 비정형 및 구조화된 데이터와 연결될 수 있다. 이러한 데이터는 시간 t = t0, t1, t2...에서 시간 라벨로 라벨링 될 수 있다. 이러한 데이터베이스는 데이터 및/또는 이미지에서 추출되고 특정 시간과 관련된 사실과 관련된 비정형 데이터 및 구조화된 데이터를 포함할 수 있다. 이러한 시스템은 초과 근무 시간 동안 피사체의 동일 관심 영역의 이미지를 추적하고 모니터링하는 것을 허용한다.
여기에 개시된 장치는 예를 들어 재료 분해 후에 시간에 민감한 산란 제거 엑스레이 이미지 및 후처리 이미지를 생성할 수 있다. 이러한 이미지는 시간 지정자, 일반적으로는 이미지를 촬영하는 시간으로 라벨링될 수 있다. 공간적 및/또는 시간적으로 피사체에 대해 촬영한 이러한 이미지 및 관련 이미지 세트는 각 이미지 또는 이미지 세트에 대한 특정 시간과 연관시키기 위해 타임 스탬프 및/또는 고유 식별자, 및 피사체와 연관된 식별자로 라벨링 될 수 있다. 시간에 민감한 데이터를 포함하는 이러한 데이터베이스에서 하나 이상의 사실을 추출할 수 있다.
위에서 설명한 라벨 및 데이터베이스 시스템은 DICOM 라벨의 모든 기능을 통합할 수 있으며, 여기에는 사용자 지정 DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine) 라벨이 포함되지만 이에 국한되지는 않는다. 일부 경우, 특정 시간과 고유 식별자가 있는 라벨은 두 번째 ID, 예를 들어 상대적으로 영구적인 피사체(즉, 사람 환자)의 사회 보장 번호 또는 피사체에 의해 선택된 식별자로 만들 수 있다. 이러한 식별자는 난수와 통합되어 암호화를 생성할 수 있다. 식별자는 피사체와 관련된 하나의 사실이거나 피사체와 관련된 둘 이상의 사실의 세트일 수 있다. 식별자는 피사체에 대한 제2 사실 또는 제2 키이거나, 또는 피사체에 할당되거나 피사체에 의해 선택된 두 개 이상의 사실 또는 숫자의 세트일 수 있으므로, 제1 식별자 또는 제1 식별자 집합은 공개되지 않거나 피사체의 이미지 또는 이미지 세트에 액세스할 때 숨겨질 수 있다. 제2 키 또는 제2 식별자에는 개인 정보에 액세스하지 않고도 특정 피사체의 이미지 검색 및/또는 이미지의 연속성을 연결할 수 있는 제2 식별자를 사용하는 추가 보안 조치가 포함될 수 있다. 제2 식별자는 물리적 키와 같은 접근 방법 또는 번호, 또는 휴대폰과 같은 장치일 수 있다.
데이터베이스는 피사체의 개인 정보를 포함하지 않을 수 있지만, 피사체에 할당되거나 피사체가 선택하거나 피사체에 대한 고유 식별자와 같은 피사체와 관련된 키(미국에서 사회 보장 번호일 수 있음)를 포함할 수 있다. 피사체 및/또는 지정된 엔티티는 액세스 권한을 확인하거나 추가로 확인하기 위해 액세스 될 수 있다. 액세스 보안을 높이기 위해 제2 식별자의 다른 조합을 함께 사용할 수 있다. 데이터베이스에는 피사체와 관련된 일부 또는 완전한 개인 정보가 포함될 수 있다. 개인 정보가 없거나 부분적인 개인 정보가 있는 경우, 암호화 또는 액세스 또는 추적 방법을 사용하여 시간 경과에 따른 피사체와 관련된 이미지 데이터 및 기타 데이터의 연속성을 보장할 수 있다. 보조 키와 난수 혼합과 같은 다음 방법 중 하나 이상이 사용될 수 있다. 원격 및/또는 현장의 제2 액세스 장치; 및/또는 동일 장치로부터의 제2 액세스 컴포넌트. 보조키는 사회 보장 번호와 같이 장기적이고 변경되지 않는 특성을 가질 수 있다. 제2 엑세스 장치는 물리적인 키일 수 있고, 무선 또는 유선 장치가 현장에서 사용될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 데이터베이스에 대한 인터넷 또는 인트라넷 통신이 있는 경우 장치를 원격으로 사용할 수 있다.
따라서 데이터베이스 시스템은 피사체에 대해 시간이 지남에 따라 연속적으로 및/또는 간헐적으로 이미지 데이터를 연결, 검색 및/또는 저장할 수 있다. 예를 들어, 환자의 질병 또는 건강 상태를 진단, 치료 및/또는 치료 후 모니터링하기 위해 이러한 시스템은 시간이 지남에 따라 환자의 이미지에 액세스하고 평가할 수 있다.
데이터베이스는 특정 시간 프레임 동안 하나 또는 여러 위치에서 촬영한 이미지 수에 대한 기록을 포함할 수 있다. 한 번에 또는 시간이 지남에 따라 얼마나 많은 이미지 또는 측정 또는 사실이 측정 또는 이미지에서 도출되었는지에 대한 계산은 집계 또는 기록 또는 실제 데이터를 포함하는 사실 및 데이터 저장 데이터베이스로부터 새로운 측정 또는 이미지가 촬영되고 또는 오버타임되기 때문에 실시간으로 촬영될 수 있다. 계산된 집계 또는 데이터는 엑스레이 이미징 획득 시스템의 일부 또는 그래픽 카드 및 디스플레이를 구비한 이미징 디스플레이 시스템의 일부로서 로컬 마이크로프로세서의 데이터베이스에 저장되거나, 환자의 전자 기록, 히스토리, 진단 및 개인 정보 또는 데이터베이스를 포함하는 다른 유형의 기록을 포함하는 중앙 데이터베이스가 사용되어 분류된 이미지 또는 측정 또는 측정에서 도출된 사실의 수를 집계할 수 있다.
예를 들어, 데이터베이스는 적어도 하나의 마이크로프로세서가 있는 하나 이상 또는 여러 이미지 획득 시스템에서 디지털 방식으로 수집하도록 구성될 수 있다. 데이터베이스는 이미지 획득 시스템에 로컬로 저장될 수 있으며, 데이터베이스는 별도의 위치 또는 서버 또는 클라우드 저장 장치의 마이크로프로세서에 저장될 수 있다. 하나의 특정 이미징 획득 시스템당 또는 하나의 시설에서 적어도 하나의 이미징 획득 시스템에 대해 촬영한 이미지의 수는 실시간으로 또는 일정 기간에 걸쳐 기록될 수 있다.
적은 금액의 이미지당 지불외에 촬영된 이미지 또는 촬영한 이미지의 개수를 포함하는 촬영된 이미지 또는 연구 및 환자와 관련된 결제 장치 및 방법은 촬영된 이미지 각각에 대해서, 구독 기반 또는 선결제 기반으로 존재할 수 있다.
일반적으로 CT 시스템이나 일반적인 엑스레이 시스템이나 스펙트럼 이미징 시스템은 자본 장비로 판매된다. 여기에 설명된 장치와 방법의 좋은 판매 비용이 일반 방사선 수준에 있을 수 있다는 점을 감안할 때 덜 복잡하고 덜 필요한 로봇 장치로 인해 이전에는 CT 시스템을 살 수 없었던 병원이나 진료소는 이제 유닛을 구입할 여유가 있게 된다. 사용에 관심이 있는 환자와 의사가 더 쉽게 액세스할 수 있도록 새로운 지불 프로세스가 사용될 수 있다.
엑스레이 이미징, 측정 또는 분석에 대해 설명된 장치 및 방법, 하드웨어 및 소프트웨어의 전체 시스템 또는 일부 또는 몇몇을 사용하는 데 회원 기반 요금 또는 구독 구매가 부과될 수 있다.
정기 지불을 위해 당좌 또는 저축 계좌 또는 신용 카드를 사용한 자동 지불 프로세스 또는 은행 계좌에서 예정된 전신 송금 또는 자동 입금이 수행될 수 있다.
예를 들어, 고객은 엑스레이 이미징 및 측정을 사용하는 이미징 안내를 포함하는 다수의 이미지 또는 다수의 절차에 대해 연간 또는 월간 고정 요금을 지불할 수 있다. 예상되는 볼륨 또는 시스템 사용에 따라 다양한 구독 수준 및 지불 수준이 있다. 시스템이 예상보다 사용량이 많다고 판단하면 클리닉, 긴급 치료 또는 외과 센터와 같은 고객에게 이메일 또는 전자 메시지를 통해 소프트웨어를 통해 알릴 수 있다. 그런 다음 구매자는 선택한 지불을 사용할 수 있다. 예를 들어 온라인 지불 프로세스를 사용하여 해당 월의 추가 금액을 지불하거나 구독 수준을 더 높은 수준으로 업그레이드할 수 있다. 하드웨어 및 소프트웨어에 대한 서비스와 무료 업데이트가 구독에 포함될 수 있다. 전자적으로 또는 수표를 통해 지불하는 선불 결제 또는 초기에 약간의 고정 수수료가 없을 수 있다. 전자결제는 온라인 또는 매월 수표, 전신환 또는 계좌이체를 통해 전자적으로 이루어진다.
데이터베이스, 계산된 수의 이미지 또는 측정값 또는 측정값에서 추출된 사실, 및/또는 이미지 및 측정값에서 도출되거나 기반으로 분류된 데이터가 절차당 지불 방식 또는 이미지 또는 이미지 세트당 지불, 또는 분석 또는 이미지 처리 서비스 구매의 경우, 진료소 또는 병원은 장치 판매자 또는 이미징 서비스 판매자에게 현금 또는 현금 등가 보상을 지불하거나 보상할 수 있다.
서비스는 인터넷 또는 웹 스토어 또는 모바일 앱 기반 스토어, 또는 마켓 플레이스에 리스팅(listing)될 수 있다.
다음은 다른 제품 및 서비스와 함께 번들 서비스에서 이미지 획득, 보기 및 측정 프레젠테이션 및 관련 또는 파생 데이터를 제공할 수 있는 방법의 예이다.
사용자는 인터넷에서 또는 인터넷에서 한 번 또는 몇 번의 클릭으로 이미징 서비스 및 제품을 구매할 수 있다. 이는 책을 구매하는 것과 유사하지만 이미징 또는 진단 또는 분석 서비스 또는 제품을 구매하기 위해 여기에서만 가능하다. 구매는 휴대폰, 휴대폰 앱 또는 웹 기반 앱을 통해서도 수행할 수 있다. 구매 결과는 소프트웨어가 판매자 또는 판매자 관련 파트너의 창고 및 판매자 및/또는 그의 관련 파트너의 설치 서비스 제공업체에 메시지를 전송하도록 트리거한다. 소프트웨어에 의해 생성된 전자 메시지는 인터넷을 통해 전송될 수 있으며, 그리고/또는 판매 확인 및/또는 설치 준비를 위해 구매자에게 전화를 걸 수 있다.
하나 이상의 이미징 시스템 및/또는 관련 뷰어, 저장 및 통신 하드웨어 및 소프트웨어는 선호하거나 구매자가 지정한 사이트에 설치할 수 있다. 이러한 시스템은 독립형이거나 클라우드 및 인트라넷 또는 로컬 네트워크를 통해 연결될 수 있다.
본 방법 및 장치는 인터넷 상에서 또는 디지털 방식을 사용하는 모바일 플랫폼을 통해 구매 및 판매될 수 있다. 구매 방법은 통화, 블록체인 또는 암호 화폐, 신용 카드, 은행 계좌 또는 구매자와 판매자 모두가 허용하는 기타 방법을 사용할 수 있다.
지불은 암호화 통화로 이루어질 수 있으며 판매자와 구매자는 통화로 합의하거나 모바일 또는 인터넷 또는 제어 네트워크 메커니즘을 통해 온라인으로 동등한 상품 및 서비스 교환을 할 수 있다.
서비스를 업그레이드 또는 갱신하거나 새로운 이미징 및 진단 및 절차 서비스를 추가하기 위해 사용자는 판매자의 웹사이트에 로그인하여 결제할 수 있습니다. 또는 이러한 결제 포털이 사용자의 구매 회로망과 직접 연결될 수 있다. 다양한 서비스 계층이 나열될 수 있으며, 사용자의 사용 이력 또는 선호도에 따라 최적화된 서비스 모델이 제안될 수 있다.
제안된 모델은 온라인 또는 워크스테이션 응용 프로그램을 통해 소프트웨어에서 제공한 질문 목록을 기반으로 할 수 있다. 사용자는 객관식 질문에서 선택하거나 숫자, 단어 또는 구절 답변을 제공할 수 있습니다. 자동화된 소프트웨어 및/또는 파트너 또는 담당자의 온라인 지원 또는 직접 지원을 통해 질문에 답변할 수 있다. 사용자 또는 구매는 소프트웨어에서 제공하는 하나 이상의 질문을 건너뛰도록 선택할 수 있다.
전체 구매 프로세스 및/또는 거래는 암호화되거나 보안 포털에서 수행될 수 있다.
계좌 입금 또는 자금 이체를 사용할 수 있다. 그리고 사전에 적격한 구매자의 경우 판매자가 지정한 기간 동안 결제 거래가 지연될 수 있으며 이 프로세스는 소프트웨어에서 관리될 수 있다.
판매자는 이미징 서비스를 제공하는 제조업체 또는 고객 또는 파트너 또는 둘 다일 수 있다.
판매자는 디지털 은행 및/또는 디지털 지갑 서비스를 통해 비투비(B to B) 및 비투씨(B to C) 제품 및 서비스를 제공할 수 있다.
비투비는 예를 들어 판매자로부터 병원 또는 진료소로의 비즈니스 대 비즈니스를 의미한다.
비투씨는 기업 대 소비자를 나타낸다. 예를 들어 이미징 서비스 또는 진단 서비스 제공자로부터 환자 또는 개인에게, 그리고/또는 기구 제공자로부터 진료소 또는 병원, 및/또는 이미징 서비스 제공자를 통해, 예를 들어 클리닉 및/또는 병원과 같은 고객 또는 파트너의 현장에 이미징 장치를 설치하고, 그리고/또는 클리닉 또는 병원의 환자이기도 한 개인에게 이미징 서비스를 직접 제공한다.
일반적으로 지불 허브는 지불 거래를 처리하는 데 사용될 수 있다. 지불 허브는 가맹점 은행에 추가로 지불해야 하는 수수료 금액으로 인해 전자 지불에서 교환 수익 지분을 생성할 수 있다. 수수료 및 관련 비용은 일반적으로 고객(병원/진료소/의료 기관/영상 센터)이 처리 비용, 사기 및 대손 비용 및 지불 승인과 관련된 위험을 충당하기 위해 거래 처리 가맹점 은행에 많은 금액을 지불한다. 또한, 달러 금액이 큰 거래의 경우 긴 프로세스로 인해 각 거래에 필요한 시간이 더 길어질 수 있다.
엑스레이 촬영 가입 서비스, 엑스레이 촬영 시스템 또는 엑스레이 촬영 서비스를 구매할 때 필요한 비용과 시간을 줄이고 금융 거래의 효율성을 높이기 위해 엑스레이 촬영 시스템의 판매자 및/ 또는 관련 제품 및 서비스가 은행 또는 디지털 지갑 서비스와 제휴할 수 있다. 이미징 서비스 또는 장비의 판매자는 디지털 은행 및/또는 전자 지갑 또는 디지털 지갑 소프트웨어 플랫폼 및/또는 관련 금융 서비스를 고객에게 제공하는 디지털 은행이 될 수 있다. 디지털 뱅크 상태는 뱅킹 라이선스 또는 전자 화폐 라이선스 또는 서비스 모델로 라이선스된 제3 자의 라이선스를 통해 달성될 수 있다.
디지털 은행은 고객이 사용자 이름 및 암호, 및/또는 전화번호 또는 이메일 및/또는 세금 ID, 및/또는 사회 보장 번호 또는 기타 식별자 정보로 가입하여 은행 계좌를 갖도록 할 수 있다.
엑스레이 이미징 장치 및 관련 제품 및 서비스의 판매자는 고객이 전자 장치또는 서버에 원격으로 돈을 보관할 수 있는 전자 지갑을 제공하고, 디지털 지갑, 전자 지갑 또는 디지털 계정을 휴대폰의 소프트웨어, 모바일 지갑 또는 데스크탑, 또는 무선 장치 또는 온라인 인터페이스를 통해 생성할 수 있다. 디지털 은행 계좌 및/또는 디지털 지갑은 하나 이상의 은행 계좌 및 신용 카드와 연결될 수 있고, 은행 계좌와 신용 카드 간 전환과 같은 여러 기능을 지원하고, 그리고/또는 통화, 송금, 지불 거래의 예치 또는 저장을 허락한다.
디지털 은행을 위한 소프트웨어 플랫폼 방법은 다음을 포함할 수 있다:
정보의 얇은 프리젠테이션 층을 포함하는 프런트 엔드, 예를 들어 모바일 앱, 앱, 또는 사용자 이름 및 비밀번호 입력 및 로그인 및 등록 및 관련 정보를 허용하는 웹 포털, 개발자 포털.
핵심 뱅킹 시스템, 클라이언트 데이터 및 기타 백오피스 관련 프로세스가 있는 제품 층을 포함하는 백엔드.
프론트엔드와 백엔드 사이의 정보를 오케스트레이팅(orchestrating)하는 중간 층과 API 층을 포함하는 미들웨어. 미들웨어는 외부/제3자 애플리케이션에 대한 모든 연결을 가능하게 하는 API 층이라고 하는 하위 계층을 포함할 수 있으며, 이는 서비스 제공, 기타 금융 및 제품 서비스 제공업체 또는 회계 소프트웨어를 강화할 수 있다. 미들웨어에는 고객 계정, 대출, 지불, 시장, 디지털 온보딩, 지불 네트워크, 카드 및 카드 관리도 포함될 수 있다.
플랫폼은 유통 채널, 제품 및 고객/클라이언트 데이터를 분리하는 것을 허용할 수 있으며, 모두 API로 연결되어 미래의 변화에 대한 회복력을 가능하게 한다다.
컴플라이언스 소프트웨어를 사용하여 심각한 잠재적 위험을 모니터링할 수 있다. ERP 또는 CRM 소프트웨어와 같은 지능형 고객 지원 도구는 예를 들어 이메일 캠페인, 화상 채팅, 소셜 미디어 기능을 통해 채널 관리를 최적화하는 데 사용할 수 있다.
디지털 은행 계좌 및/또는 디지털 지갑을 통해 사용자는 다음 방법을 사용하여 결제할 수 있다.
NFC(근거리 무선 통신)를 사용하여 휴대 전화 사용. NFC가 휴대 전화에 장착되어 있는 경우 지문 및/또는 홍채 스캐너 또는 생체 인식을 사용하여 완전한 보안을 보장할 수 있다.
고객의 하드웨어 장치 또는 모바일 가제트 또는 판매자 또는 판매자 판매점의 파트너에 의해 생성된 광학/QR 코드와 같은 클라우드 기반 기술. 고객의 가제트 또는 하드웨어 장치는 온라인 또는 오프라인으로 작동할 수 있다. 오프라인 예로는 결제를 처리하기 위해 이러한 가젯을 판독할 수 있는 바코드 리더 또는 카드 리더가 있다.
인터넷을 통해 결제가 이루어지는 암호화된 소프트웨어 응용 프로그램인 디지털 온라인 배송 기술.
SMS 명령을 사용하여 계정을 관리하는 SMS 기반 결제(결제 확인용); 간혹 인터넷 연결 없이 결제가 가능한 경우가 있으며, 고객은 판매자 또는 판매자의 파트너인 서비스 제공자에게 전화번호 및 결제 확인 코드를 알려줄 수 있다.
이러한 거래 및 거래 기록은 다음 유형의 네트워크 중 하나에서 작동하는 전달 기술과 함께 사용될 수 있다:
판매자 또는 제조업체의 네트워크 또는 은행 및 지불 거래에서 판매자 파트너의 네트워크를 위해 독점적으로 설계됨(예컨대, 엑스레이 이미징 장치, 관련 제품 및 서비스의 가입, 이미지 처리, 보기를 위한 클라우드 컴퓨팅 서비스, 저장 서비스, PAC 서비스, 의료 기록 보관 서비스, 진단 서비스 및 원격 방사선 서비스의 가입을 포함하는 서비스 또는 다수의 제품을 제공하는, 시장을 지원하는 네트워크), 대안으로, 그러한 네트워크는 이미징 서비스를 위해 독점적으로 전용될 수 있거나, 스캔당 또는 절차 서비스 및/또는 이미징 장비의 가입 서비스 및/또는 이미징 장비 구매 당 지불할 수 있다.
병원/진료소/영상센터와 디지털 뱅킹 또는 전자지갑 서비스 제공자(X선 영상 시스템 및 관련 제품 및 서비스의 판매자 및/또는 제조업체의 파트너) 간의 협약이 있는 경우, 고객이 병원/진료소/영상센터 방문 시 전자지갑 앱을 사용할 수 있는 반폐쇄형.
병원/클리닉/영상 센터 또는 영상 서비스 제공자의 구매 네트워크 또는 의료 벤더 결제 프로그램이 장비 및 관련 제품 서비스 및/또는 구독 서비스 및/또는 절차 또는 스캔 서비스당 지불의 판매자 및/또는 제조업체의 디지털 뱅크 네트워크와 통합되는 통합형. 고객 및/또는 판매자의 기존 회계 시스템과 포탈 인터페이스하여 공급망 프로세스를 조정하고 지불 프로세스를 자동화한다. 지불 허브는 공급자 지불 유형(카드, ACH, 수표, 특수)의 최적화를 통해 자동화된 지불 전략을 생성하는 동시에 월간 수익 공유 기회를 제공하는 데 사용할 수 있다. 지불 허브는 단일 통합 지불 파일로 시작하고, 지불 및 해당 세부 정보(이메일 송금을 포함함)를 용이하게 할 수 있으며, 조정 보고서가 생성된다. 그러나 이제 이미징 제품 또는 이미징 서비스 제공자의 공급자 또는 판매자가 은행이거나 지불 거래 및 관련 금융 처리 요청을 처리하는 은행의 금융 네트워크와 통합되었을 수 있으므로 관련된 지불 거래 비용은 거래 금액 및 지불 처리 수수료가 크게 감소할 수 있다. 따라서 거래 량 및 지불 처리 수수료가 크게 감소할 수 있다. 판매자는 구매 당사자의 거래에 대해 거의 또는 대략 0을 청구할 수 있으므로 고객 측에서 가맹점 은행의 거래 수수료를 기록할 필요가 없다.
여기에 개시된 디지털 은행은 고객이 IBAN을 통해 판매자 또는 은행이 될 수 있는 디지털 은행에 지불을 받거나 직접 지불할 수 있도록 허락한다.
개시된 디지털 지갑은 온라인, 모바일 장치 및/또는 키오스크에서 실행되는 암호화된 앱일 수 있다. 디지털 지갑을 사용하면 고객이 미국 달러, 유로, 비트코인, 이더리움과 같은 암호화 통화 및 기타 암호화 통화와 같은 다양한 통화로 선불 "현금"을 디지털 지갑에 저장하고 예치할 수 있으며, 특정 장소에서 그들과 함께 지불할 수도 있다.
비트코인은 블록체인 네트워크에 저장되고 있다. 디지털 지갑에는 개인 키와 공개 키가 포함될 수 있으며 이를 사용하여 작업할 수 있다. 디지털 지갑의 예로는 데스크탑 지갑, 하드웨어 데이터 저장 장치를 사용하는 하드웨어 지갑, 온라인 디지털 지갑, 모바일 디지털 지갑과 같은 암호 화폐 지갑이 있다.
디지털 지갑 또는 디지털 통화 또는 디지털 은행 계좌 사용자는 다음 구성 요소를 둘 이상 가질 수 있다.
소프트웨어 구성요소는 보안 및 강력한 데이터 암호화, 비즈니스 고객 데이터(이름, 은행 계좌 세부 정보, 지불 옵션, 주소)를 포함하는 데이터베이스를 포함하는 정보 구성요소를 보장한다.
연락처 정보, 이미징 장비 및/또는 장치 유형, 제품 및 서비스 가입 서비스를 포함한 고객 프로필,
개인 데이터 사용자 데이터(이름, 카드 세부 정보, 지불 옵션 등)를 포함하는 데이터베이스를 포함하는 정보 구성요소,
정보 구성요소는 처방 및/또는 (영상 서비스 및/또는 의료 기록에 관한) 기타 관련 정보를 포함하는 환자에 대한 의료 기록 데이터베이스를 구비하는 데이터베이스를 포함하는 네트워크에 연결될 수 있다.
다양한 수준의 이미징 제품 및/또는 관련 의료 관련 제품 및 서비스를 디지털 지갑 또는 디지털 은행 계좌를 통해 직접 구매할 수 있다.
고객은 데스크탑 또는 스마트 폰 또는 온라인 키오스크의 소프트웨어 인터페이스를 통해 디지털 결제 시스템을 선택할 수 있다. 디지털 지불 시스템은 미래의 온라인 거래를 위해 통화를 저장하는 선불 및 암호로 보호된 계정일 수 있다. 사용자 또는 고객은 결제 카드를 고객의 계정에 연결할 수 있다.
판매자가 디지털 은행 서비스를 제공하는 한 가지 이점은 거래 비용을 낮추고 비즈니스 효율성과 거래 속도를 개선하여 고객이 엑스레이 영상 장치, 관련 이미지 및/또는 이미징 서비스 구독과 같은 제품 및 서비스를 구매할 수 있다는 것이다.
디지털 뱅크 및/또는 디지털 지갑을 통한 거래 처리를 통한 구독 또는 결제 절차 방법 외에도, 이미지 획득 소프트웨어 또는 이미지 뷰어(환자가 자신의 의료 데이터에 액세스 규칙을 할당할 수 함)에서 이미지 처리 전 또는 환자에게 제공된 이미지 처리 후에 온라인 설문지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 엑스레이 이미징 데이터 또는 이미징 데이터의 일부, 경우에 따라서는 의료 기록 또는 의료 기록의 일부를 이미징 구독 서비스 제공업체에 의해 관리 및/또는 유지되며 경우에 따라 소유되는 서버 또는 블록체인 저장하고 또는 절차별 또는 이미지 서비스별로 지불한다. 블록체인 기술과 판매자 또는 서비스 제공업체는 환자에게 의료 데이터에 대한 액세스 규칙을 할당할 수 있다(예를 들어 특정 연구원이 일정 기간 동안 데이터에 액세스할 수 있게 한다).
경우에 따라, 의료 데이터 자체 대신 태그 정보가 데이터 블록에 저장될 수 있다. 그리고 엑스레이 측정치 및 이미지를 포함한 실제 의료 데이터는 환자가 설정한 액세스 규칙에 따라 병원이나 판매자가 관리하는 관계형 데이터베이스의 오프체인 스토리지에 저장될 수 있다.
온체인 데이터는 이 오프체인 데이터에 대한 메타데이터를 실제 데이터가 상주하는 위치에 대한 포인터 및 오프체인 데이터의 무결성을 확인하는 데 사용할 수 있는 해시 코드와 함께 저장될 수 있다. 이 기술은 또한 식별 및 액세스 제어, 즉 오프체인에 저장된 이 데이터에 대한 액세스 권한을 제어하는 메커니즘으로 사용될 수 있다.
AI는 고객 서비스에 사용될 수 있다. 거래 내역은 블록체인에 디지털 증거로 기록될 수 있다.
빅 데이터는 정밀 언더라이팅을 수행하는 데 사용할 수 있다.
오픈 뱅킹은 디지털 뱅킹 및 디지털 지갑 거래 프로세스의 특정 부분에 사용될 수 있다.
고객은 디지털 지갑 애플리케이션을 다운로드하거나 온라인 웹 포털에 접속하여 금융 네트워크를 통해 디지털 화폐를 구매하거나 금융 네트워크에서 이체하여 지갑에 디지털 화폐를 저장하고, 저장된 디지털 화폐를 결제하고, 독립 실행형 앱 또는 웹 포털을 통해 금융 거래를 특징으로 하는 다른 디지털 지갑을 수행할 수 있다.
가입 엑스레이 이미징 서비스, 엑스레이 이미징 시스템, 관련 제품 및 서비스의 결제를 위한 거래 비용을 줄이고 거래 속도를 개선하는 방법은 금융 네트워크 내에서 발생하는 결제를 포함할 수 있으며, 상기 네트워크는 예를 들어 매월 1일과 같은 시간 간격 동안 미리 정의된 기간에 발송되도록 자동화된 금융 처리 요청을 기반으로 하는 결제 처리 프로세스를 포함한다.
지불 처리 소프트웨어는 고객 정보를 조회하고, 고객이 등록한 구독 서비스의 수준을 추적하고, 정기 지불이 이루어질 구독 기간 동안 이미지 또는 절차의 총 수를 조회하기 위해 생성된 데이터베이스를 조회하고, 구독 수준을 고객의 하나 이상의 이미징 사이트에 설치된 하나 이상의 엑스레이 이미징 시스템에서 촬영한 총 이미지 또는 이미징 절차와 비교하고, 구독 수준과 지불 수준을 일치시키고, 지불을 처리하고 지불 및 촬영한 총 이미지 또는 절차 수에 대한 이메일을 보고하고, 환급 코드를 기반으로 하면 수익 공유 정보를 생성한다. 구독 등급 및/또는 결제 등급과 실제 결제 기간에 촬영된 총 이미지 수에 차이가 있는 경우.
촬영된 총 이미지 수는 이미지 획득 시스템에 의해 집계될 수 있고, 로컬 마이크로프로세서의 데이터베이스에 저장되거나, 자동화된 이메일을 통해 이미징 제품 및 서비스 제공자가 또는 정기적으로 관리자 또는 엑스레이 기술자가 네트워크를 통해 지불 처리 소프트웨어로 보낼 수 있다. 로컬 마이크로프로세서는 엑스레이 검출기 제어 유닛 위치 또는 이미지 처리를 위한 워크스테이션에 있을 수 있으며, 워크스테이션은 푸시버튼 또는 터치 스크린 제어 디스플레이 또는 데스크탑 소프트웨어 앱이 있는 모니터를 갖는 컴퓨터를 통해 엑스레이 시스템을 제어하기 위한 멤브레인 제어기와 같은 기타 제어 유닛 및 디스플레이 하드웨에 연결될 수도 있다. 사용자는 컴퓨터에 액세스하기 위한 암호 인증 방법이 포함된 데스크톱 앱을 통해 컴퓨터 또는 마이크로프로세서에 액세스할 수 있다. 컴퓨터에는 촬영된 총 이미지 수에 대한 정보를 저장하는 데이터베이스도 포함하는 이미지 획득 또는 뷰잉 소프트웨어가 포함될 수 있다. 사용자는 물리적 키인 하드웨어 인증 방법을 사용하여 데이터베이스에 액세스할 수도 있다.
결제 처리 앱 기능 및 관련 소프트웨어는 데이터베이스의 이미지 또는 절차 수와 구독 수준을 비교하고, 자동 이메일 또는 전화 문자 메시지를 생성하여 비교 결과 및 결제 금액을 고객에게 알릴 수 있다. 소프트웨어는 구독이 적용되지 않는 추가 이미지에 대한 추가 요금 청구서를 생성할 수 있다.
고객은 동일한 지불 네트워크를 통해 차액을 지불하거나 시스템에 로그인하여 다음 지불 기간 동안 더 높은 수준의 가입 서비스를 선택할 수 있다.
고객이 둘 다 하지 않는 경우, 결제 처리 앱은 데이터베이스의 다음 기간에 대한 집계에 구독을 통해 결제되지 않은 추가 이미지를 적용할 수 있다. 동일한 프로세스가 미리 설정된 횟수만큼 계속될 것이다.
고객 서비스 담당자는 이러한 프로세스가 시정되지 않고 계속되는 경우 경고 보고서를 보낼 수 있습니다. 고객은 사전 설정된 정책 및 절차에 따라 해당 경고에 대한 적절한 대응을 결정할 수 있다.
위에서 설명한 것은 엑스레이 이미징 시스템을 구매하고, 엑스레이 이미징 서비스 가입, 및 엑스레이 이미징 시장을 안전하고 호환되는 디지털 은행 방식 및 시스템과 통합하여 절차 및 이미지당 지불하기 위한 빠르고 비용 효율적인 디지털 지불 방법이다.
사용된 용어
빔 입자 스토퍼 "빔 입자 차단 플레이트", "빔 흡수기 플레이트", "빔 입자 스토퍼 플레이트"는 예를 들어 구 또는 기타 형상을 포함하고, 예를 들어, 베릴륨 또는 폴리머를 포함하는 X선 투과 플레이트 상단에 배치되거나 내장되어 있는 다수의 분산된 엑스레이 감쇠 피스가 있는 하드웨어 부품을 나타낸다.
구성요소
"구성요소" 또는 "재료" 또는 "물질"은 엑스레이로 측정될 수 있고 배경과 구별될 수 있는 요소를 지칭한다. 구성요소의 예로는 유체 도관, 조영제, 금속, 뼈 또는 조직, 또는 심장 또는 혈관의 일부와 같은 개입 장치의 구성요소가 있다.
본 개시는 특정 실시예 및 예의 맥락에서 설명되었지만, 본 개시는 구체적으로 개시된 실시예를 넘어 다른 대안적인 실시예 및/또는 용도, 명백한 수정 및 등가물로 확장된다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 또한, 본 개시의 실시예의 여러 변형이 상세하게 도시되고 설명되었지만, 본 개시의 범위 내에 있는 다른 수정은 당업자에게 용이하게 명백할 것이다. 또한, 실시예의 특정 특징 및 양태의 다양한 조합 또는 하위 조합이 이루어질 수 있고 여전히 본 개시의 범위 내에 속하는 것으로 고려된다. 예를 들어, 일 실시예와 관련하여 위에서 설명된 특징은 여기에 설명된 다른 실시예와 함께 사용될 수 있고 그 조합은 여전히 본 발명의 범위 내에 속한다. 개시된 실시예의 다양한 특징 및 양태는 본 개시의 실시예의 다양한 모드를 형성하기 위해 서로 결합되거나 대체될 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 본 명세서의 개시 내용의 범위가 위에서 설명된 특정 실시예에 의해 제한되어서는 안 된다. 따라서, 달리 명시되지 않는 한, 또는 명백하게 양립할 수 없는 경우가 아니라면, 본 개시의 각 실시예는 본 명세서에 기재된 본질적인 특징에 추가하여 본 명세서에 개시된 내용의 서로 다른 실시형태로부터 본 명세서에 기재된 바와 같은 하나 이상의 특징을 포함할 수 있다.
특정 측면, 실시예 또는 예와 관련하여 설명된 특징, 재료, 특성 또는 그룹은 양립할 수 없는 경우를 제외하고 이 섹션 또는 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 임의의 다른 측면, 실시예 또는 예에 적용 가능한 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에 개시된 모든 특징(첨부된 청구범위, 요약 및 도면 포함) 및/또는 그렇게 개시된 방법 또는 프로세스의 모든 단계는 그러한 특징 중 적어도 일부 및/또는 단계는 상호 배타적이다. 보호는 임의의 전술한 실시예의 세부사항으로 제한되지 않는다. 보호는 본 명세서에 공개된 특징의 새로운 것 또는 새로운 조합(첨부된 청구범위, 요약 및 도면 포함), 또는 개시된 모든 방법 또는 프로세스 단계의 새로운 것 또는 새로운 조합으로 확장된다.
또한, 별도의 구현과 관련하여 본 개시에 설명된 특정 기능은 단일 구현에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 구현의 맥락에서 설명된 다양한 기능은 개별적으로 또는 임의의 적절한 하위 조합으로 다중 구현으로 구현될 수도 있다. 더욱이, 특징이 특정 조합으로 작용하는 것으로 위에서 설명될 수 있지만, 청구된 조합의 하나 이상의 특징은 일부 경우에 조합에서 제거될 수 있으며 조합은 하위 조합 또는 하위 조합의 변형으로 청구될 수 있다.
또한, 작업이 도면에 도시되거나 명세서에 특정 순서로 설명될 수 있지만, 이러한 작업은 표시된 특정 순서 또는 순차적인 순서로 수행되거나 모든 작업이 수행되어 원하는 결과를 얻을 필요는 없습니다. 도시되거나 설명되지 않은 다른 작업은 예시적인 방법 및 프로세스에 포함될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 추가 작업이 설명된 작업 중 임의의 것 이전, 이후, 동시에 또는 사이에 수행될 수 있다. 또한, 동작은 다른 구현에서 재배열되거나 재정렬될 수 있다. 당업자는 일부 실시예에서 예시 및/또는 개시된 프로세스에서 취해진 실제 단계가 도면에 도시된 단계와 다를 수 있음을 이해할 것이다. 실시예에 따라, 위에서 설명한 특정 단계가 제거될 수 있고 다른 단계가 추가될 수 있다. 또한, 위에 개시된 특정 실시예의 특징 및 속성은 다른 방식으로 결합되어 추가적인 실시예를 형성할 수 있으며, 이들 모두는 본 개시의 범위 내에 속한다. 또한, 위에서 설명된 구현에서 다양한 시스템 구성 요소의 분리가 모든 구현에서 이러한 분리를 요구하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 설명된 구성 요소 및 시스템은 일반적으로 단일 제품으로 함께 통합되거나 여러 제품으로 패키징될 수 있음을 이해해야 한다.
본 개시의 목적을 위해, 특정 측면, 이점 및 신규 한 특징이 본 명세서에서 설명된다. 반드시 그러한 모든 이점이 임의의 특정 실시 예에 따라 달성될 수 있는 것은 아니다. 따라서, 예를 들어, 당업자는 본 명세서에서 교시되거나 제안될 수 있는 다른 이점을 반드시 달성하지 않고도 본 명세서에서 교시된 바와 같은 하나의 이점 또는 이점의 그룹을 달성하는 방식으로 개시가 구현되거나 수행될 수 있음을 인식할 것이다.
달리 구체적으로 언급되지 않거나 그 안에서 달리 이해되지 않는 한, "할 수 있다", "예를 들어,"등과 같이 본 명세서에서 사용되는 조건부 언어 사용된 문맥은 일반적으로 특정 실시 예는 특정 특징, 요소 및/또는 단계를 포함하는 반면 다른 실시 예는 포함하지 않는다는 것을 전달하기 위한 것이다. 따라서, 이러한 조건부 언어는 일반적으로 특징, 요소 및/또는 단계가 하나 이상의 실시 예에 대해 어떤 식으로든 필요하다는 것을 암시하거나 하나 이상의 실시 예가 다른 입력 또는 프롬프트 여부에 관계없이 결정을 위한 로직을 반드시 포함한다는 것을 의미하는 것은 아닙니다. 이러한 특징, 요소 및/또는 단계는 포함되거나 임의의 특정 실시 예에서 수행 될 것이다. 용어 "포함하는", "포함하는", "갖는" 등은 동의어이며 포괄적으로 사용되며 개방형 방식으로 사용되며 추가 요소, 기능, 행위, 작업 등을 배제하지 않다. 또한 "또는"이라는 용어는 포괄적인 의미(배타적인 의미가 아님)로 사용되므로 예를 들어 요소 목록, 목록의 요소를 연결하는 데 사용되는 경우 "또는"이라는 용어는 다음 중 하나, 일부 또는 모두를 의미한다.
달리 구체적으로 언급되지 않는 한, "X, Y 및 Z 중 적어도 하나"라는 문구와 같은 결합 어는 항목, 용어 등을 전달하기 위해 일반적으로 사용되는 문맥에서 달리 이해된다. X, Y, 또는 Z일 수 있다. 따라서, 이러한 결합 어는 일반적으로 특정 구체 예가 X 중 적어도 하나, Y 중 적어도 하나 및 Z 중 적어도 하나의 존재를 필요로 한다는 것을 의미하는 것은 아니다.
본원에 사용된 용어 "대략", "약", "일반적으로" 및 "실질적으로"와 같은 본원에 사용된 정도의 언어는 명시된 값, 양에 가까운 값, 양 또는 특성을 나타냅니다. 또는 원하는 기능을 수행하거나 원하는 결과를 얻는 특성. 예를 들어, 용어 "대략", "약", "일반적으로" 및 "실질적으로"는 다음의 10 % 미만, 5 % 미만, 1 % 미만, 명시된 금액의 0.1 % 미만 및 0.01 % 미만. 또 다른 예로서, 특정 실시 양태에서, 용어 "일반적으로 평행한" 및 "실질적으로 평행한"은 15도, 10도, 5도, 3도, 1도, 0.1도 또는 기타 이하로 정확히 평행한 값, 양 또는 특성을 지칭한다.
본 명세서에 개시된 임의의 방법은 인용된 순서대로 수행될 필요는 없다. 여기에 공개된 방법은 개업의에 의해 취해진 특정 행동; 그러나 명시적으로 또는 함축적으로 이러한 조치에 대한 제3자 지침을 포함할 수도 있다. 예를 들어, "피사체를 비추는 것"과 같은 동작에는 "피사체의 조명을 지시하는 것"이 포함된다.
여기에 설명된 모든 방법 및 작업은 컴퓨터 시스템에 의해 수행되고 완전히 자동화될 수 있다. 일부 경우에, 컴퓨터 시스템은 설명된 기능을 수행하기 위해 네트워크를 통해 통신하고 상호 운용하는 다수의 별개의 컴퓨터 또는 컴퓨팅 장치 (예를 들어, 물리적 서버, 워크 스테이션, 스토리지 어레이, 클라우드 컴퓨팅 리소스 등)를 포함할 수 있다. 각각의 그러한 컴퓨팅 장치는 전형적으로 메모리 또는 다른 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 또는 장치 (예를 들어, 고체 상태 저장 장치, 디스크 드라이브 등)에 저장된 프로그램 명령 또는 모듈을 실행하는 프로세서 (또는 다중 프로세서)를 포함한다. 본 명세서에 개시된 다양한 기능은 그러한 프로그램 명령으로 구현 될 수 있고 / 있거나 컴퓨터 시스템의 애플리케이션 특정 회로 (예를 들어, ASIC 또는 FPGA)에서 구현될 수 있다. 컴퓨터 시스템이 다수의 컴퓨팅 장치를 포함하는 경우, 이러한 장치는 함께 배치될 수 있지만 반드시 필요한 것은 아니다. 개시된 방법 및 작업의 결과는 고체 상태 메모리 칩 및/또는 자기 디스크와 같은 물리적 저장 장치를 다른 상태로 변환함으로써 지속적으로 저장 될 수 있다. 일부 실시 예에서, 컴퓨터 시스템은 처리 자원이 다수의 별개의 사업체 또는 다른 사용자에 의해 공유되는 클라우드 기반 컴퓨팅 시스템일 수 있다.
본 개시의 범위는 본 섹션 또는 본 명세서의 다른 곳에서 바람직한 실시 예의 특정 개시에 의해 제한되는 것으로 의도되지 않으며, 본 섹션 또는 본 명세서의 다른 곳에서 제시된 청구 범위에 의해 정의될 수 있다. 또는 미래에 제시된 대로. 청구 범위의 언어는 청구 범위에 사용된 언어에 기초하여 광범위하게 해석되어야 하며, 본 명세서에 설명된 예에 한정되지 않고 또는 출원의 기소 중에 제한되지 않으며, 예는 비 배타적인 것으로 해석되어야 한다.
Claims (123)
- 개선된 컴퓨터 토모그래피 이미징 시스템으로서,
복수의 발산 빔을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 엑스레이 소스;
복수의 방출 위치로부터 방출되고 이미징될 피사체의 적어도 일부에 의해 감쇠된 엑스레이 빔을 수신하도록 구성된 복수의 검출기로서, 상기 복수의 방출 위치는 피사체 내의 관심 볼륨(" VOI")에 대한 제1 위치를 포함하고, 제1 방출 위치에서 방출된 빔은 6D 공간 또는 결합된 모든 가능한 투영 지오메트리(geometry)에서 적어도 하나의 x-y 평면 2축에 투영되는 복수의 검출기를 포함하는 시스템.
- 제1 항에 있어서,
상기 복수의 방출 위치는 제2 위치를 포함하고, 상기 제2 위치로부터 방출된 빔은 상기 적어도 하나의 평면 또는 다른 2D 또는 3D 차원에 투영되고, 상기 VOI 내의 적어도 하나의 복셀은 제1 위치로부터 방출된 빔에 의해 이동되는 투영 경로로서, 제1 방출 위치와 제2 방출 위치 사이의 거리는 z-축에서 원하는 해상도와 대략 동일한 시스템.
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 VOI의 복셀은 대략적으로 투영 경로에 위치하는 시스템.
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 복수의 방출 위치는 제3 위치를 포함하는 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 제3 위치에서 방출되는 빔은 토모그래피에 필요한 6D 공간 외부의 궤적을 따르고, 상이한 VOI가 선택되도록 상기 피사체 시야의 r 사이즈를 증가시키도록 구성된 시스템.
- 제4 항에 있어서,
상기 제3 위치에서 방출된 빔은 완전한 이미지를 재구성하는 데 필요한 6D 공간 외부의 궤적을 따르도록 구성되고, 희박한 투영 상황에서 또는 적어도 하나의 상이한 에너지 레벨, 및/또는 상이한 초점 사이즈 또는 상이한 시야, 상이한 프레임 속도를 가지거나 에너지 수단 또는 전자 수단 또는 광학 수단에 의해 다르게 변조되는 엑스레이 소스로부터 투영을 위해 상이한 각도를 제공하도록 구성되는 시스템.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 방출 위치 중 하나 이상으로부터 방출된 빔에 의해 이동된 경로는 상이한 엑스레이 소스로부터 방출된 빔에 의해 이동되며, 상기 상이한 엑스레이 소스는 복수의 상이한 에너지 레벨 및 초점 사이즈, 또는 복수의 상이한 프레임 속도, 또는 상이한 유형의 소스를 포함하는 시스템.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 검출기로부터 엑스레이 감쇠 데이터를 획득하도록 구성된 획득 시스템; 및
상기 엑스레이 감쇠 데이터로부터 도출된 제1 데이터 세트를 수신하고 제1 재구성된 이미지를 재구성하기 위한 알고리즘을 수행하도록 구성된 이미지 재구성기;를 포함하는 제어기를 더 포함하는 시스템.
- 제8 항에 있어서,
상기 제1 데이터 세트는 1% 미만 또는 5% 미만의 1차에 대한 산란을 갖는 1차 엑스레이 데이터를 포함하는 시스템.
- 제8항에 있어서,
상기 제1 데이터 세트는 1차 엑스레이가 시간 영역에서 산란으로부터 분리되는 비행시간 엑스레이 측정을 포함하는 산란 제거 방법을 사용하여 산란 제거 데이터로부터 도출된 1차 엑스레이 데이터를 포함하는 시스템.
- 제8 항에 있어서,
상기 제1 데이터 세트는 이동 가능한 빔 입자 스토퍼 어레이 및/또는 조정 가능한 또는 이동 가능한 빔 선택기를 사용하고 고해상도 산란 이미지를 생성하는 저해상도 산란 보간을 사용하여 도출된 1% 미만 또는 5% 미만의 SPR을 갖는 1차 엑스레이 데이터를 포함하는 시스템.
- 제8 항에 있어서,
상기 제1 데이터 세트는 전방 검출기, 빔 입자 스토퍼 어레이 및 후방 검출기로부터 상기 전방 검출기 또는 후방 검출기에서 고해상도 산란 이미지를 생성하는 저해상도 산란 보간을 사용하여 도출된 1% 미만 또는 5% 미만의 SPR을 갖는 1차 엑스레이 데이터를 포함하는 시스템.
- 제12 항에 있어서,
상기 전방 검출기는 이동 가능한 전방 검출기인 시스템.
- 제8 항에 있어서,
상기 제1 데이터 세트는 상기 복수의 방출 위치 및 VOI에 대응하는 복수의 검출기에 의한 투영 이미징 데이터로부터 도출된 데이터를 포함하는 시스템.
- 제8 항에 있어서,
상기 제1 데이터 세트는 제1 위치와 제2 위치 중 하나 또는 둘 모두에서 선택된 검출기 영역에 의해 측정된 역 에너지 함수 시스템 룩업(look-up)으로부터 도출되는 듀얼 에너지 재료 분해 물질 데이터 세트로부터의 투영 이미징 데이터로부터 도출된 데이터를 포함하는 시스템.
- 제8 항에 있어서,
상기 제1 데이터 세트는 복수의 방출위치 중 2 이상에서 선택된 검출기 영역에 의해 측정된 역 에너지 함수 시스템 룩업으로부터 도출되는 듀얼 에너지 재료 분해 물질 데이터 세트로부터 도출된 하우스피드(Housefied) 값을 포함하는 시스템.
- 제8 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는 적어도 하나의 물질에 대해 주의 데이터를 제공하기 위해 재료 분해를 실행하도록 추가로 구성되는 시스템.
- 제8 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는 제1 방출 위치 또는 제2 방출 위치중 하나 또는 둘 모두에서 방출된 엑스레이로부터 VOI의 2D 듀얼 에너지 또는 다중 에너지 측정에 기초하여 재료 분해를 생성하도록 추가로 구성되는 시스템.
- 제18 항에 있어서,
상기 재료 분해 방법은 VOI 두께의 측정을 위해 이전 엑스레이 노출, 또는 비행시간 센서 또는 카메라로부터의 측정을 사용하는 것을 포함하는 시스템.
- 제19 항에 있어서,
상기 비행시간 센서 및/또는 제어기는 제1 세트 데이터 및/또는 제2 데이터 세트 중 적어도 일부를 생성하는 엑스레이 측정의 노출 레벨을 결정하도록 구성되는 시스템.
- 제8항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
재구성 방법은 CT, 토모신서스(tomosynthesis), MRI, 전자 토모그래피, 광학 토모그래피, 열화상, PET, 또는 SPECT를 위한 토모그래피 재구성을 위한 알고리즘 또는 알고리즘의 파생물을 포함하는 시스템.
- 제8항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 재구성된 이미지는 광선 추적 방법, 모델 또는 윤곽 기반 반복 재구성, 재료 분해 방법 기반, 스펙트럼 CT, ART, 몬테카를로 시뮬레이션 기반, 비공간 기반 재구성 방법, 반복 알고리즘 및 그 파생물, 필터링된 방법, 적어도 하나의 수정된 듀얼 변수 방법, 또는 분할 기반 하위 문제 방법, 또는 푸리에 변환의 오리지날(original) 또는 파생물을 포함하는 재구성 방법을 사용하여 재구성되는 시스템.
- 제8 항 내지 제22 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는,
각각의 빔에 대한 엑스레이 감쇠 데이터를 역투영하여 그에 따라 데이터 포인트의 어레이를 형성하는 단계;
가중 계수 w(t)에 의해 각각의 역 투영된 데이터 포인트에 가중치를 부여하는 단계로서, r은 역 투영된 데이터 포인트와 가중된 역 투영된 데이터 포인트를 형성하기 위한 발산 빔의 소스 위치 사이의 거리인 단계;
획득된 k-공간 데이터 세트를 형성하기 위해 가중된 역 투영된 데이터 포인트를 포함하는 데이터 어레이를 푸리에 변환 및 처리하는 단계; 및
획득된 k 공간 데이터 세트를 참조 k 공간에 정렬하고, 역 푸리에 변환을 수행하여 참조 k 공간 데이터로부터 영상을 재구성하는 단계;를 포함하는 방법에 의해 제1 재구성된 이미지를 생성하도록 구성된 시스템.
- 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시스템은 자율 주행 장치와 통합되는 시스템.
- 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시스템은 표준 도어를 통해 끼워지도록 구성되고, 상기 복수의 검출기는 환자와 환자 침대, 수술 테이블 또는 영상 테이블 사이에 배치되도록 구성된 시스템.
- 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시스템은 스펙트럼 토모그래피 유방촬영 시스템인 시스템.
- 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시스템은 핸드 스위치, 디스플레이, 핸드헬드 디스플레이, 풋 페달, 디스플레이 멤브레인, 조이 스틱, 음성 인식, 스피커, 음향 잡음 하드웨어 및 전자 제품 및 소프트웨어를 더 포함하고, 상기 제어기는 하드웨어 및 소프트웨어 프로세스를 통합하기 위해 일부 하드웨어 및 동기화 소프트웨어를 제어하도록 구성된 시스템.
- 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시스템 또는 그 구성요소는 키트의 일부인 시스템.
- 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시스템은 금속 물질을 분해하기 위한 방법, 소프트웨어 및 하드웨어를 포함하는 시스템.
- 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시스템은 개입 장치 또는 이러한 장치의 하나 이상의 부분, 임플란트 또는 조영제, 미세석회화, 조영제 라벨이 부착된 혈관, 조영제와 혼합된 석고 캐스트를 재료로 구성하는 방법 및 하드웨어를 포함하는 시스템.
- 제30 항에 있어서,
상기 조영제는 바륨 또는 비스무트를 포함하는 시스템.
- 제30 항에 있어서,
상기 조영제는 종래의 CT 및 일반 엑스레이 및 MRI 및 PET 및/또는 자성 입자 기반 이미징에서 사용되는 조영제보다 2x 내지 1000,000x 낮은 농도 수준 및/또는 몰 농도 수준으로 투여되는 시스템.
- 제30 항에 있어서,
상기 조영제는 염화칼슘, 글루토네이트 칼슘, 요오드화 시약, 바륨, 비스무트, 스트론튬, 가드놀륨, PET 및/또는 MRI에 사용되는 조영제를 포함하는 시스템.
- 제30 항에 있어서,
상기 개입 장치는 인공 심장 판막, RF 절제 카테터, 케이지, 스텐트, 임플란트 또는 수술 도구를 포함하는 시스템.
- 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시스템은 C 암, U 암, CT 시스템을 포함하거나, 또는 일반적인 엑스레이 또는 토모그래피 시스템의 것과 유사한 풋 프린트(foot print)를 갖는 시스템.
- 제1 항 내지 제35 항 중 어느 한 항에 있어서,
하나 이상의 상기 엑스레이 소스 및 상기 복수의 검출기 중 하나 이상을 통합하도록 구성된 제1 시스템 매트릭스를 포함하는 시스템.
- 제1 항 내지 제36 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 위치는 상기 적어도 하나의 엑스레이 소스와 상기 복수의 검출기의 원래 위치를 연결하는 중심축으로부터 1도 미만, 또는 2도 미만, 또는 3도 미만, 또는 4도 미만, 또는 5도 미만, 또는 6도 미만, 또는 7도 미만, 또는 8도 미만, 또는 10도 미만, 또는 2cm2 미만, 또는 5cm2 미만의 영역에 있는 시스템.
- 제1 항 내지 제37 항 중 어느 한 항에 있어서,
거리는 1um 미만, 또는 5um 미만, 또는 10um 미만, 또는 50um 미만, 또는 100um 미만, 또는 160um 미만, 또는 250um 미만, 또는 500um 미만, 또는 1mm 미만, 또는 2mm 미만, 또는 5mm 미만, 또는 1cm 미만, 또는 2cm 미만, 또는 5cm 미만인 시스템.
- 제8 항 내지 제38 항 중 어느 한 항에 있어서,
제어기는 10초 미만, 5초 미만, 또는 2.5초 미만, 또는 1초 미만인 제1 재구성된 이미지를 생성하도록 구성되는 시스템.
- 제1 항 내지 제39 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시스템은 종래 CT와 비교하여 2×, 또는 5×, 또는 10×, 또는 100×, 또는 1000×, 또는 10,000× 또는 100,000×, 또는 1000,000×만큼 방사선 노출을 감소시키도록 구성된 시스템.
- 제8 항 내지 제40 항 중 어느 한 항에 있어서,
광학, 열, PET, SPECT, 초음파 및/또는 MRI를 포함하는 추가적인 이미징 모달리티를 통합하도록 구성된 제2 시스템 매트릭스를 포함하는 시스템.
- 제41 항에 있어서,
기준 검출기는 엑스레이 엑스레이 빔 경로에 배치되는 시스템.
- 제42 항에 있어서,
상기 제1 데이터 세트 및 제2 데이터 세트는 데이터 획득을 위해 상기 VOI를결정하고 재구성을 위해 AI 알고리즘을 훈련하도록 사용되는 시스템.
- 제41 항 내지 제43 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는 제1 이미지의 재구성 후 또는 재구성 중 상기 제2 데이터 세트를 사용하도록 구성된 시스템.
- 제44 항에 있어서,
상기 제2 데이터 세트가 상기 제1 이미지의 재구성 후에 사용된다면, 제1 재구성은 상기 제2 데이터 세트를 포함하는 제2 재구성에 사용되는 모델 또는 윤곽선 또는 데이터를 제공하는 시스템.
- 제45 항에 있어서,
상기 제2 데이터 세트가 상기 제1 이미지의 재구성 중 사용되는 경우, 상기 제어기는 동일하거나 상이한 시스템 매트릭스 및 수정된 변수 및 분할 하위 문제 방법을 사용하도록 구성된 시스템.
- 제43 항 내지 제46 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 데이터 세트는 상기 제1 데이터 세트를 생성하는 하나 이상의 엑스레이 이미지에 대한 획득 시와 동시에 촬영되는 복수의 검출기 중 상이한 검출기로부터 도출된 데이터를 포함하는 시스템.
- 제47 항에 있어서,
상기 상이한 검출기는 상기 제1 데이터 세트가 획득된 제1 검출기의 상류 또는 하류 또는 동일 공간 위치에 배치된 적어도 하나의 검출기를 포함하는 시스템.
- 제43 항 내지 제48 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 데이터 세트는 상기 제1 데이터 세트를 생성하는 하나 이상의 엑스레이 이미지에 대한 획득 시간과 다른 시간에 촬영된 엑스레이 측정치로부터의 데이터를 포함하는 시스템.
- 제43 항 내지 제49 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 데이터 세트는 상기 제1 데이터 세트가 획득된 제1 검출기에 의해 상이한 시간에 촬영된 데이터를 포함하는 시스템.
- 제43 항 내지 제50 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 데이터 세트 및/또는 제2 데이터 세트는 경우에 따라 이미지 재구성 중, 이전 또는 이후에 잡음이 제거되도록 구성된 시스템.
- 제51 항에 있어서,
잡음 제거 프로세스는 물질 또는 VOI에 대해 선택적으로 수행되는 시스템.
- 제43 항 내지 제52 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 데이터 세트 및/또는 제2 데이터 세트가 정규화되는 시스템.
- 제8 항 내지 제53 항 중 어느 한 항에 있어서,
획득 시스템은 이미지 재구성 중 데이터를 선택적으로 획득하도록 구성된 시스템.
- 제54 항에 있어서,
선택적 데이터 획득은 상기 제1 데이터 세트 또는 선택된 VOI의 재구성 결과에 기초하고, 재구성은 선택된 VOI에 대해 우선 순위화되는 시스템.
- 엑스레이 이미징, 관련 제품 및 서비스를 위한 지불 및 거래 전자 시스템으로서,
적어도 하나의 위치에서 촬영된 엑스레이 이미지 또는 관련 절차에 대한 측정 정보를 포함하는 전자 데이터베이스;
데이터, 통화 전송 및 통신을 암호화하도록 구성된 데이터 암호화 메커니즘;
구매자와 판매자가 합의한 디지털 화폐 또는 교환 매체로서, 디지털 화폐는 세포 화폐를 포함하는 디지털 화폐 또는 교환 매체;
적어도 하나의 시설로부터 계량기 정보를 수집하도록 구성된 서버; 및
이미징 위치의 현장 또는 클라우드를 통해 정보를 측정하도록 구성된 데이터 수집 메커니즘;을
포함하는 구매자 및 사용자를 위한 소프트웨어 플랫폼을 포함하고,
주기적으로 디지털 통화로 청구되는 금액은 구매자 계정에서 구독 및/또는 이미지 모델당 지불을 기반으로 하는 시스템.
- 제56항에 있어서,
모바일 앱, 데스크탑 앱, 또는 사용자 이름 및 비밀번호의 입력 및 로그인 및 등록 및 관련 정보를 허용하는 웹 포털, 및 개발자 포털을 포함하는 프론트 엔드 프리젠테이션;
코어 뱅킹 시스템, 클라이언트 데이터 및 기타 백오피스 관련 프로세스를 안착시키는 제품 층을 포함하는 백 엔드;
상기 프론트 엔드와 상기 백 엔드 사이의 정보를 조정하는 중간 층과 API 층을 포함하는 미들웨어;를
포함하는 판매자용 소프트웨어 플랫폼을 더 포함하는 시스템.
- 제57 항에 있어서,
상기 판매자용 소프트웨어 플랫폼은 회계 소프트웨어, 고객 계정 및/또는 사용자 계정, 대출, 지불, 시장, 디지털 온보딩, 지불 네트워크, 카드 및 카드 관리를 포함하는 외부 애플리케이션 및/또는 제3자 애플리케이션에 대한 연결을 가능하게 하도록 구성된 시스템.
- 제56 항 내지 제58 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 판매자는 디지털 은행이거나, 또는 디지털 은행과 제휴하여 사용자 및/또는 고객의 계좌 번호에 기초한 이메일, 전화를 통해 와이어링(wiring), ACH 이체, 및/또는 디지털 은행 이체를 가능하게 하는 시스템.
- 제56 항 내지 제59 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 엑스레이 이미지는 산란 제거 엑스레이 이미징 시스템, 스펙트럼 엑스레이 이미징 시스템, CT, 하나 이상의 방사선 서비스가 있는 스펙트럼 CT, AI 관련 소프트웨어, 팩, 이미지 스토리지 및/또는 이미지 프로세싱에 의해 생성된 이미지를 포함하는 시스템.
- 적어도 하나의 엑스레이 소스 및 적어도 하나의 검출기를 포함하는 엑스레이 시스템을 사용하여 객체의 VOI의 3D 이미지를 재구성하는 방법으로서,
적어도 하나의 엑스레이 소스 및/또는 복수의 검출기 중 하나 이상을 이동 및/또는 회전하는 단계;
시스템 매트릭스를 사용하여 적어도 하나의 엑스레이 소스 및 적어도 하나의 검출기의 다양한 위치와 투영 측정치를 상관시키는 단계;를 포함하고,
적어도 하나의 2D 투영 이미지에 대해, 적어도 하나의 엑스레이 소스는 VOI 내의 각각의 복셀에 있어서 복수의 검출기 중 하나에 도달하는 새로운 투영 경로가 존재하도록 상기 VOI의 적어도 대부분 또는 대략 전체를 조명하는 빔을 방출하도록 구성되고,
방출 위치들 사이의 각각의 움직임과 함께 대략 m x n개의 투영 경로가 있고, 상기 움직임은 적어도 하나의 엑스레이 소스의 엑스레이 튜브와 VOI를 통과하는 적어도 하나의 검출기를 연결하는 축을 따라 대략적으로 원하는 해상도이므로, 이에 따라 새로운 투영 경로가 m x n 투영 경로의 나머지와 적어도 대략 하나의 복셀만큼 다르거나 VOI 내의 각 복셀이 적어도 대략 하나의 복셀만큼 다른 경로와 다른 투영 경로를 갖는 방법.
- 제61 항에 있어서,
투영의 총수는 상기 VOI의 두께에 의해 근사화되는 방법.
- 제61 항에 있어서,
투영의 총수는 센서, 카메라 또는 엑스레이 이미지 노출 값, 또는 비행시간 센서의 기하학적 측정에 의해 근사화되고,
상기 근사화는
상기 VOI를 포함하는 피사체의 상부로부터 적어도 하나의 소스까지의 적어도 거리를 결정하는 단계;
소스-검출기 거리("SID")에서 피사체의 상단으로부터 적어도 하나의 엑스레이 소스까지의 거리를 감산하는 단계; 및
상기 VOI의 두께를 도출하는 단계;를 포함하는 방법.
- 제63 항에 있어서,
엑스레이 노출 레벨은 자동 노출 방법 및 장치, 비행시간 검출기, 및/또는 기준 검출기에 의해 근사화되는 방법.
- 제63 항 또는 제64 항에 있어서,
중심축으로부터의 전체 회전 엑스레이 방출 위치각은 5도 미만, 또는 4도 미만, 또는 3도 미만, 또는 2도 미만, 또는 1도 미만인 방법.
- 제61 항 내지 제65 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은 엑스레이 방출 빔 볼륨의 시야를 확장하거나 투영된 이미지들을 결합시키거나, 및/또는 종래 응용 프로그램 요구사항으로 인한 움직임의 유연성을 확장시키기 위해 다른 이동 궤적, 튜브 회전 각도 또는 검출기 각도를 결합시키도록 구성된 방법.
- 제66 항에 있어서,
상기 요구사항은 상기 피사체의 각도 및 병진, 또는 VOI의 이동을 포함하는 방법.
- 제61 항 내지 제67 항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 이동은 VOI의 각 복셀에 대한 새로운 투영 경로를 도입하도록 구성된 방법.
- 제61 항 내지 제68 항 중 어느 한 항에 있어서,
엑스레이는 동일 위치 또는 상이한 방출 위치로부터 방출되는 방법.
- 제61 항 내지 제69 항 중 어느 한 항에 있어서,
엑스레이 시스템은 하나보다 많은 소스를 포함하고, 각각의 소스는 토모그래피 가능 방법.
- 제70 항에 있어서,
하나 이상의 소스는 동일 시스템 매트릭스에서 사용 및 표시되도록 구성되고, 각각의 소스는 복수의 방출 위치를 갖거나 VOI의 투영 이미지를 생성하기 위해 이동하도록 구성되고, 투영된 이미지는 VOI의 3D 이미지를 재구성하기 위해 다른 이미지와 결합되는 방법.
- 제71 항에 있어서,
각각의 소스는 VOI의 적어도 한 부분의 투영된 이미지를 투영하도록 구성되고, 3D 재구성은 둘 이상의 투영된 이미지 세트로부터 도출되고, 각각의 세트는 적어도 각각의 소스에 의해 생성되는 방법.
- 제72 항에 있어서,
상기 동일 시스템 매트릭스는 상이한 소스를 포함하고, 측정된 데이터는 더 정확한 임시 3D 재구성을 설정하기 위해 결합되는 방법.
- 제61 항 내지 제73 항 중 어느 한 항에 있어서,
3D 재구성된 이미지는 적어도 하나의 상이한 엑스레이 방출 위치에서의 3D 재구성, 또는 단일 에너지 이미지, 또는 스펙트럼 이미징, 또는 에너지 레벨, 또는 상이한 해상도의 이전 3D 재구성을 통해 결정된 VOI를 포함하는 방법.
- 제74 항에 있어서,
투영된 이미지는 공간 영역에서의 보간을 포함하는 산란 제거 방법을 사용하고, 그리고/또는 이동 가능한 빔 입자 스토퍼 어레이, 및/또는 빔 입자 스토퍼 플레이트 또는 이동 가능한 빔 선택기를 사용한 적층 검출기 방법을 사용하여 이미징 처리되는 방법
- 제74 항 또는 제75 항에 있어서,
적어도 하나의 관심 물질 또는 관심 복합 물질에 대해 도출된 감쇠 값 및/또는 밀도 정보는 3D 이미지의 재구성에 존재하는 방법.
- 제61 항 내지 제76 항 중 어느 한 항에 있어서,
최종 3D 재구성은 VOI를 결정하기 위해 사용되는 방법.
- 제61 항 내지 제77 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 엑스레이 시스템이 수직으로 장착되는 방법.
- 제78 항에 있어서,
상기 엑스레이 시스템이 C 암 또는 U 암에 장착되는 방법.
- 제72 항 내지 제79 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투영된 이미지는 큰 볼륨을 갖는 3D 이미지로 귀결되는 피사체 결합 3D 재구성 이미지상의 상이한 VOI에 위치하는 방법.
- 엑스레이 이미징 장치로서,
VOI를 조명하고 복수의 검출기에서 검출된 객체의 VOI 밖으로 나가는 방사선의 강도, 또는 제1 검출기에서 검출된 방사선 및 기준 검출기에서 검출된 방사선으로부터 도출된 VOI에 입사되는 방사선 강도에 대한 강도의 비율을 나타내는 투영 데이터를 획득하고, 그리고
획득된 투영 데이터에 기초하여 제1 데이터 세트 및 적어도 제2 데이터 세트를 생성하도록
구성된 제어기를 포함하고,
상기 제1 데이터 세트는 상기 제1 검출기에 의해 생성된 데이터를 포함하고, 적어도 상기 제2 데이터 세트는 상기 제1 검출기 또는 제2 검출기에 의해 생성된 데이터를 포함하고, 상기 투영 데이터는 상이한 방사선 방출 위치, 에너지 레벨, 노출 레벨, 및/또는 상이한 시스템 구성에 의한 것인 장치.
- 제81 항에 있어서,
상기 제어기는 동일 제1 검출기, 또는 동일 제2 검출기 또는 추가 검출기에 의해 생성된 데이터를 포함하는 더 많은 데이터 세트를 생성하도록 구성된 장치.
- 제81 항 또는 제82 항에 있어서,
상이한 방출 위치, 상이한 초점 사이즈, 및/또는 시야 제한 장치 또는 콜레메이터로 인한 상이한 시야를 갖는 단일 방사선 소스를 포함하는 장치.
- 제81 항 또는 제82 항에 있어서,
제1 방사선 소스 및 제2 방사선 소스를 포함하고, 상기 제2 방사선 소스는 상기 제1 방사선 소스와 다르지만 상기 제1 방사선 소스의 방출 위치의 동일 영역에서 이동하며, 제2 소스에 의해 방출된 방사선은 상이한 초점 사이즈 및/또는 상이한 에너지 레벨 및/또는 펄스 생성 속도를 갖는 장치.
- 제84 항에 있어서,
제1 검출기 및 제2 검출기를 포함하고, 상기 제1 검출기는 상기 제2 검출기와 상이한 검출기 구성을 갖는 장치.
- 제85 항에 있어서,
제3 검출기 이상의 검출기를 포함하고, 상기 제1 검출기 및 제2 검출기 및 제3 검출기 이상의 검출기 각각의 구성은 검출기 타입에 의해 결정되는 장치.
- 제84 항 내지 제86 항 중 어느 한 항에 있어서,
투영 기하학 및/또는 픽셀 요소가 각각의 제1 검출기 및 제2 검출기 내에 배치되고, 상기 제어기는 복수의 데이터 세트를 사용하여 결합된 이미지를 재구성하도록 구성된 장치.
- 제87 항에 있어서,
상기 복수의 데이터 세트의 각 데이터 세트는 복수의 데이터 세트에 대응하는 각각의 투영 기하학을 나타내는 각각의 시스템-매트릭스 방정식에 대응하는 장치.
- 제87 항에 있어서,
상기 복수의 데이터 세트의 각각의 데이터 세트는 상기 복수의 데이터 세트에 대응하는 각각의 투영 기하학을 나타내는 대략 동일하거나 유사한 시스템 매트릭스 방정식 또는 상이한 시스템 매트릭스 방정식에 대응하는 장치.
- 제87 항 내지 제89 항 중 어느 한 항에 있어서,
이미지는 1% 미만 또는 5% 미만의 1차 비율에 대한 산란을 갖는 데이터를 포함하는 복수의 데이터 세트에 대해 동일한 시스템 매트릭스를 사용하여
낮은 산란 VOI,
시간 영역에서 산란을 제거하여 비행시간 1차 측정을 사용하는 것,
저해상도 산란 이미지의 보간으로부터 도출된 고해상도 산란의 감산에 의해 도출된 1차 엑스레이 이미지를 포함하는 산란 제거 방법을 사용하는 것, 및
ART 또는 그것의 파생 알고리즘 및/또는 반복적인 방법
중 하나 이상에 의해 재구성되는 장치.
- 제87 항 내지 제89 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이미지는 복수의 데이터 세트, 적어도 하나의 수정된 듀얼 변수에 대한 상이한 시스템 매트릭스를 사용하고 분할 기반 하위 문제 방법을 사용하여 재구성되는 장치.
- 제87 항 내지 제89 항 중 어느 한 항에 있어서,
이미지는 복수의 데이터 세트, 적어도 하나의 수정된 듀얼 변수에 대한 동일한 시스템 매트릭스를 사용하고 분할 기반 하위 문제 방법을 사용하여 재구성되는 장치.
- 제81 항 내지 제92 항 중 어느 한 항에 있어서,
하위 문제는 데이터 생성 시간에 의해 분리된 데이터 세트에 대해 수행되는 장치.
- 제81 항 내지 제93 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 추가 데이터 세트를 더 포함하는 장치.
- 제88 항에 있어서,
시스템 매트릭스는 표면 이미지를 사용하기 위해 AI에 의해 그리고 ROI를 선택하기 위해 AI에 의해 안내되는 광학 센서 및 카메라의 사용을 통합하는 장치.
- 제81 항 내지 제95 항 중 어느 한 항에 있어서,
잡음을 감소시키는 데 사용되는 AI 소프트웨어를 포함하는 장치.
- 제81 항 내지 제96 항 중 어느 한 항에 있어서,
이미지가 1% 미만 또는 5% 미만의 SPR로 산란 제거되어 시뮬레이션에서 산란을 고려할 필요가 없는 장치.
- 제81 항 내지 제97 항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 위치에서 제2 위치로 엑스레이 소스에 의해 이동된 거리는 제1 위치로부터 5cm 미만, 및/또는 2cm 제곱 미만, 또는 5cm 제곱 미만, 또는 1cm 제곱 미만, 및 4cm 제곱 미만, 또는 3cm 제곱 미만, 및/또는 3cm 제곱 미만인 장치.
- 제98 항에 있어서,
상기 제2 위치에서 방출된 엑스레이는 상기 제1 위치로부터의 엑스레이와 동일한 볼륨 또는 6D 공간 위치로 이동하도록 구성된 장치.
- 제98 항에 있어서,
상기 엑스레이 소스는 엑스레이 필라멘트 튜브 또는 다른 타입의 엑스레이 소스, 또는 다양한 타입의 소스, 또는 초점 사이즈, 에너지 레벨, 프레임 속도 및/또는 기하학을 포함하거나 또는 상이한 엑스레이 광학 장치에 의해 조작되거나 또는 상이한 메커니즘에 의해 조정되는 동일하거나 상이한 매개변수를 갖는 변조된 버전이 사용될 수 있으며, 여기서 동일 공간 매트릭스, 수정된 듀얼 변수 방법 또는 다중 변수 방법 또는 분할 하위 문제 방법이 사용되는 장치.
- 제88 항에 있어서,
광학적 방법은 상기 시스템 매트릭스를 사용하여 본 엑스레이 시스템과 함께 사용되는 장치.
- 제88 항에 있어서,
벡터는 상기 시스템 매트릭스에서 사용되는 장치.
- 제81 항 내지 제102 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는 픽셀 단위로 투영된 이미지의 대략적인 면적 및 분포를 결정하기 위해 듀얼 에너지 엑스레이 또는 다중 에너지 엑스레이를 사용하도록 구성된 장치.
- 제81 항 내지 제103 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 데이터 세트는 3D 이미지를 재구성하기 위해 사용되는 장치.
- 제81 항 내지 제104 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는 재료 볼륨 및 공간 분포를 분할하고, 그리고/또는 재료 분해를 수행하도록 구성된 장치.
- 제81 항 내지 제105 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는 추가 스펙트럼 이미징을 위한 재구성 전 및/또는 후에 ROI를 결정하도록 구성된 장치.
- 제81 항 내지 제106 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는 소스 및/또는 검출기의 움직임을 토모그래피 시스템의 움직임과 결합하도록 구성된 장치.
- 제81 항 내지 제107 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는 조영제 분해를 수행하도록 구성된 장치.
- 제81 항 내지 제107 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는 엑스레이 흡수 재료를 구별하기 위해 듀얼 에너지 분해 또는 다중 에너지 분해를 수행하도록 구성된 장치.
- 제109 항에 있어서,
상기 엑스레이 흡수 재료는
바륨과 혼합된 금속 캐스트 또는 석고 캐스트;
하나의 세그먼트를 다른 세그먼트와 구별하기에 충분한 픽셀 기반으로 잘 특성화된 엑스레이 흡수 특성을 포함하거나, 동일 카테터 또는 임플란트 내의 배경 및 다른 세그먼트와 비교하여 공간 분포를 결정하기에 충분한 엑스레이 투영 재료와 결합된 특정 공간 위치에 분산된 엑스레이 흡수 재료로 만들어지거나, 상이한 엑스레이 흡수 특성 또는 원자 z로 제조된 루멘 및 외장을 갖고 그리고/또는 하나 이상의 재료를 갖는 카테터 및/또는 임플란트;
석고 캐스트;
혈관;
조영제 라벨이 붙은 혈관;
미세석회화; 및/또는
조영제 라벨이 붙은 분자;
를 포함하는 장치.
- 제81 항 내지 제110 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는 잡음을 제거하도록 훈련된 AI 소프트웨어를 사용하여 잡음을 제거하도록 구성된 장치.
- 제81 항 내지 제111 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는 재구성을 위한 AI 알고리즘의 훈련에서 생성된 데이터를 사용하도록 구성된 장치.
- 제81 항 내지 제112 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는 토모그래피 장치의 일부인 장치.
- 제113 항에 있어서,
상기 피사체는 엑스레이 투과성인 테이블 또는 침대에 로딩되고, 상기 테이블 또는 침대는 토모그래피 장치의 검출기 갠트리 상부에 배치되는 장치.
- 제113 항에 있어서,
환자는 엑스레이에 대해 투명한 검출기 갠트리의 표면에 눕도록 구성되는 장치.
- 제113 항 내지 제115 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치 또는 그 일부는 클리닉 내부 또는 병원 외부의 원격 위치로 이송될 자율 주행 장치에 연결함으로써 휴대 가능한 장치.
- 제113 항 내지 제116 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는 표준 도어의 개구부 치수보다 작은 장치.
- 제113 항 내지 제117 항 중 어느 한 항에 있어서,
장치는 현장 진료 장치로 사용되거나 그리고/또는 환자의 방에서 사용되는 장치.
- 제113 항 내지 제118 항 중 어느 한 항에 있어서,
장치는 이동가능하고 환자의 침대와 환자 사이에 배치될 수 있는 검출기 모듈을 포함하는 장치.
- 제81 항 내지 제119 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는 빔 입자 스토퍼 재구성 방법을 사용하여 재료 분해를 수행하도록 구성된 장치.
- 제120 항에 있어서,
상기 빔 입자 스토퍼 재구성 방법은 동일 엑스선 방출 위치 및 1차 엑스레이가 차단되는 상이한 빔 입자 스토퍼 어레이 위치에서 촬영된 이미지로부터 데이터 갭을 채우는 단계를 포함하는 장치.
- 제120 항에 있어서,
상기 빔 입자 스토퍼 재구성 방법은 재구성 프로세스 동안 데이터 갭을 채우는 단계를 포함하고, 빔 입자 스토퍼로부터 누락된 각각의 투영 경로는 데이터 입력이 없는 것으로 설명되어서 이에 따라 희소 데이터 3D 재구성 알고리즘을 사용하거나 또는 동일한 X선 방출 위치에서 생성될 추가 투영 데이터를 필요로 하는 장치.
- 제120 항에 있어서,
상기 제어기가 카테터 또는 임플란트의 대략적인 밀도 및/또는 두께를 알고 있는 경우, 물질 분해는 서로 오버래핑되는 하나 이상의 물질을 포함하는 카테터 또는 임플란트에서 금속 및/또는 기타 흡수 물질에 대해 수행되는 장치.
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