MXPA05010120A - Sistema y metodo para un haz de rayos x para morfologia adaptable en un sistema de rayos x. - Google Patents

Abstract

La presente invencion proporciona un sistema y metodo de rayos X que usa modulacion espacial dinamica automatizada de un haz de rayos X. El sistema incluye una fuente de rayos X que transmite un haz modulado espacialmente hacia un objeto del cual se va a formar una imagen, un detector de rayos X que recibe el haz y mide una pluralidad de intensidades a traves del haz, y un procesador de imagen que produce una senal de salida de imagen. El detector produce una imagen residual con base en por lo menos las intensidades medidas en el detector. El perfil de intensidad del haz puede estar basado en por lo menos alguno de los siguientes: (a) la imagen residual del detector de rayos X, (b) las intensidades de haz normales, (c) regiones de interes en la imagen, y (d) movimiento predicho o medido del objeto en la imagen. La imagen de salida del sistema se base en uno o mas de dicha imagen residual y dicha senal de intensidad de haz.

Description

SISTEMA Y METODO PARA UN HAZ DE RAYOS X PARA MORFOLOGIA ADAPTABLE EN UN SISTEMA DE RAYOS X Solicitudes Relacionadas No aplicable.

Investigación o Desarrollo con Subvención Federal No aplicable.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION La presente invención se refiere generalmente a un sistema de formación de imágenes con rayos X. En particular, la presente invención se refiere a un sistema y un método para imágenes con rayos X con modulación espacial del haz de rayos X. Los sistemas convencionales de formación de imagen con rayos X consisten de una fuente de rayos X que expone un objeto a un haz de rayos X esencialmente uniforme. Conforme el haz pasa a través de un objeto, las densidades radiográficas variables a través del objeto causan que las porciones variables del flujo de rayos X sean atenuadas (por ejemplo, absorbidas o dispersadas) en el objeto. Después de pasar a través del objeto, el haz restante choca con un detector. En la medida que el detector recibe el haz con intensidades variables, el detector mide y comunica las intensidades del haz a un sistema de adquisición de datos. El sistema de adquisición de datos puede usar entonces las intensidades del haz para crear una imagen de sombra. Existen varios problemas fundamentales en este enfoque convencional. Por ejemplo, la totalidad del objeto en imagen recibe una dosis de rayos X relativamente alta independientemente del espesor radiográfico variable a través del objeto, sin importar la presencia de movimiento en los objetos en imagen y/o el grado en el cual los varios volúmenes de objeto son de interés para el observador.

Se usa comúnmente una dosis grande para asegurar que los volúmenes del objeto que atenúan la cantidad más grande del haz reciban suficiente flujo de fotones para proporcionar una imagen de esos volúmenes. Si un haz que choca con un volumen de un objeto con un espesor radiográfico grande tiene intensidad insuficiente para permitir que un número suficiente de fotones alcancen el detector, entonces la imagen de sombra resultante no puede producir suficiente contraste en el volumen del objeto. Un número suficiente de fotones debe alcanzar el detector para permitir diferenciar las variaciones de espesor radiográfica de los objetos de fluctuaciones en los números de fotones detectados de fotones. Estas fluctuaciones son conocidas como ruido o mancha cuántico. Sin embargo, las dosis elevada de rayos X chocan también con volúmenes de objetos con espesores radiográficos más pequeños, los cuales requieren dosis mucho menor para ser formados en imagen adecuadamente. Las exposiciones excesivas de los volúmenes de objetos delgados puede ser dañino. Además pueden causar problemas adicionales de formación de imagen, tales como, por ejemplo, (a) d ispersió n aumentada de rayos X, (b) resplandor de velo , y (c) satu ració n de detector. Los detectores de rayos X de alto rend imiento actuales puede n permitir volúmenes d e objetos de imagen con espesores radiográficos tanto g randes como pequeños sin saturación . Sin em bargo , tales sistemas pueden exponer aun volú menes de objetos con densidades rad iográficas menores a grandes dosis de rayos X de manera innecesaria . Además, tales detectores de alto rend im iento agregan costos co nsiderables a u n sistema de rayos X. Otro p roblema con formación de imágenes de rayos X convencionales son las altas dosis a volúmenes de objetos de formación d e imagen para referencia solamente sin la necesidad d e alta resolución espacial y de escala intermedia. Estos volúmenes pueden ser formados en imagen con u n régimen de dosis dismin uido y proporcionar aun información adecuada mientras que los volúmenes de objetos que requieren resoluciones altas de escala intermedia y espacial pueden necesitar todavía ser expuestos a dosis usuales. Otro problema con la fluoroscopia convencional es los regímenes de exposición excesiva a volúmenes d e objetos donde ocurre poco cambio de cuadro a cuadro y, por lo tanto , esta presente poca información nueva. Si se sabe que una región de imagen contien e poco movimiento de objeto , puede ser pos ible reducir la dosis e incrementar la reutilización de información d e cuadros previos para hacer una representación exacta del objeto . Los volúmenes de objetos móviles o cambiantes pueden necesitar todavía ser expuestos a reg ímenes de dosis regula res para proporcion ar una calidad de imagen adecuada. Ya se han propuesto varias técnicas de modulación de haz. Estas técnicas pueden ser clasificadas en dos categorías g enerales con base en las metas q ue persiguen: (a) métodos de Igualación de Haz para ig ualar u homogeneizar la exposición del detector espacialmente ; y (b) métodos de Radiografía y Fluoroscopia de Región de Interés intentan red ucir la exposición a vol úmenes anatómicos de menor interés clínico . Algunos ejemplos de cada u na serán dados más adelante . Otra clasificación de métod os de modulación de haz se basa en si la imagen desplegada se compensa o no para la modulación de brillantez introducida. E n muchas aplicaciones esta compensación es innecesaria ya que las imágenes no com pensadas son de ig ual valor o mayor para el usuario como las imágenes no compensadas. En otros aplicaciones , pu ede ser necesario presentar intensidades de i mágenes que representan de manera precisa el espesor radiográfico verdadero en los objetos de imagen y, antes de presen tar la imagen de salida , el sistema puede necesitar invertir la variación de intensidad introducida en el haz de rayos X. Los métodos para modulación d e haz pueden ser clasificados también con ba se en si la modulación del haz está configurada e invocada auto mática o manualmente. Así , se d istinguen los métodos de modulación de haz automáticos y manuales . Se han propuesto varias técnicas para ig ualar o hacer uniforme la exposición al detector de rayos X para el pro pósito de red ucción de dosis, reducción de dispersión de rayos X, o para prevenir la saturación del detector. Estas técnicas consisten típicamente en colocar un filtro de haz de igualación entre la fuente de rayos X y los objetos para hacerles imagen. Por ejemplo, en Sirvin, patente de E. U. No. 5,185,775, titulada "Aparato de Rayos X Que Incluye un Filtro de Homogeneización", un filtro que iguala la morfología del objeto de la imagen se coloca entre la fuente de rayos X y el objeto de la imagen para homogeneizar la exposición del detector y para mejorar la calidad de las imágenes angiográficas. Se han propuesto varias tecnologías para producir rápidamente filtros que igualen la morfología de objetos arbitrarios. Una de tales tecnologías se describe en Boone, patente de E. U. No. 5,107,529 titulada "Aparato y Método Para Igualación Radiográfica". Boone describe la utilización de una pluralidad de discos yuxtapuestos usados en la filtración de un haz de rayos X. Cada disco incluye un patrón de atenuación complejo y es giratorio individualmente con el fin de obtener numerosos patrones de atenuación. Con base en una imagen de exploración sencilla, los discos son girados para crear un patrón de atenuación óptima. El patrón de atenuación proporciona una atenuación de haz incrementada en áreas del objeto de la imagen que corresponden a áreas superpuestas de la imagen preliminar. De esta manera, Boone describe un aparato para filtración de rayos X y un método para igualar la intensidad del haz de rayos X recibida en un detector. Otra solución propuesta se describe en Edholm y colaboradores, patente de E. U. No.3,755,672, titulada "Dispositivo de Compensación de Exposición Para Aparato Radiográfico". Edholm describe un filtro para rayos X que puede alterar una cantidad de absorción de rayos X. El filtro tiene una forma visible de manera que la cantidad de absorción de rayos X con diferentes porciones del filtro puede ser alterada de manera independiente. Además, las cantidades de absorción de rayos X en porciones del filtro se ajustan automáticamente en respuesta a las señales con base en una imagen preliminar o exploratoria detectada mediante medios detectores de radiación colocados debajo del plano de la imagen. Edholm describe por lo tanto un filtro para rayos X que puede alterar automáticamente una cantidad de atenuación de rayos X con base en las intensidades detectadas de rayos X durante una imagen preliminar. Otra solución propuesta se describe en Dobbins, III, patentes de E. U. Nos. 4,868,857 y 5,081,659, tituladas "Método y Aparato de Compensación Variable Para Imágenes Radiológicas". Dobbins describe la modulación de un haz de rayos X con base en una imagen de rayos X de baja dosis preliminar o exploratoria. Como antes con respecto a Boone y Edholm, Dobbins describe por io tanto un método y aparato para filtración de rayos X estéticos. La modulación se basa en una máscara atenuadora de haz digital que proporciona un haz de rayos X que es ecualizado cuando se recibe en el detector. La máscara atenuada de haz digital de Dobbins se combina digitaimente con intensidades de rayos X detectados para formar una imagen final de rayos X.

Se ha propuesto la Fluoroscopía de Región de Interés ("ROIF") para tratar el problema de exposiciones excesivas a volúmenes de objetos menos importantes (por ejemplo, Rudin y colaboradores, "Región de Fluoroscopía de Interés", J. of Med. Phys., 1992 Sep-Oct; 19(5):pp 1183 -9). En la ROIF, un filtro específico de procedimiento se coloca entre la fuente de rayos X y el objeto en imagen para atenuar selectivamente el haz de rayos X en regiones de menos interés clínico. Antes del procedimiento, se adquieren imágenes de máscara de compensación tomando una imagen del filtro de atenuación solo. Durante el procedimiento, la imagen de la máscara se sustrae digitalmente, de manera similar a técnicas angiográficas de sustracción digital, para recuperar atenuaciones verdaderas del objeto en imagen. Muchos de los sistemas propuestos requieren la intervención humana para producir o seleccionar filtros para haz, para colocarlos en el haz y realizar la compensación de imagen. Se han propuesto varias soluciones para porciones automatizadas o la totalidad deí proceso de ecualización de haz. Estas soluciones se conocen colectivamente como Radiografía de Equiparación Computada. Algunas categorías de tales soluciones son: (a) sistemas de barrido o ráster, (N.T.: es el área de la pantalla de exhibición de video que es cubierta mediante barrido del haz de electrones del exhibidor en una serie de líneas horizontales de arriba abajo) (por ejemplo, Vlasbloem y colaboradores, "AMBER: Un Sistema de Equiparación de Haz Múltiple de Barrido Para Radiografía de Pecho", Radiology, vol. 169, No. 1, pp. 29-34), (b) soluciones que usan líquidos absorbentes de rayos X o sustancias deformables cuyas formas volumétricas se controlan mecánica o electrónicamente (por ejemplo, Tang, Mather and Zhou, "equiparación de haz de rayos X de área para angiografía digital", J. of Med. Phys., 1999, 26(12):pp. 2684-92), (c) imprimir patrones de atenuación deseados con tinta absorbente de rayos X, (Hasegawa y colaboradores, "Propiedades geométricas de un sistema atenuador de haz digital", Med. Phys., 14:3, 314-21, May-Jun, 1987) (d) soluciones que usan filtros semi-transparentes de hojas múltiples o capas múltiples de varios espesores cuyas posiciones se ajustan independientemente para producirlos patrones de atenuación deseada (por ejemplo, Boone, patente de E. U. No. 5,107,529, titulada "Aparato y Método de Equiparación Radiográfica"). Las referencias anteriores describen técnicas de modulación, en las cuales el campo de intensidad de rayos X requerido se calcula a a partir de una imagen de exploración preliminar o se programa manualmente. Sin embargo, como muchos procedimientos de rayos X pueden requerir cientos o miles de cuadros continuos de múltiples vistas, estas soluciones no proporcionan un mecanismo para una formación de imagen de punto y disparo sin interrupción con modulación optimizada de haz. Algunas de las soluciones propuestas tales como sistemas de barrido de haz de ráster o haz de rendija (tal como AMBER) incrementan significativamente los requerimientos de carga del tubo de rayos X porque se usa solamente una pequeña porción del haz de rayos X en cualquier momento. Las soluciones que usan sustancias semi-transparentes para atenuar selectivamente el haz son sensibles a las energías de fotones en el haz de rayos X. Los filtros diseñados para atenuar el haz de rayos X con energías efectivas de fotones de rayos X de alrededor de 35 keV serían muy opacos para la modulación de haz significativa cuando la energía efectiva de fotones cae hasta, por ejemplo, 20 keV, o muy transparentes cuando la energía efectiva de fotones aumenta hasta, por ejemplo, 70 keV. Tratar el problema con filtros especializados que trabajan con haces de baja y alta energía requeriría un incremento sustancial en la complejidad de tales sistemas. Las cantidades o espesores de esta sustancias absorbentes de rayos X necesitarían ser variadas mediante factores significativos cuando la técnica de rayos X experimenta un cambio significativo. Para que tales sistemas proporcionen factores de modulación de haz significativa en un amplio rango de técnicas de rayos X, sus diseños podrían ser prohibitivamente complejos. Además, los sistemas automatizados de modulación de haz propuestos en las referencias anteriores pueden ser muy voluminosos, lentos y costosos para proporcionar un rango de alta velocidad, resolución y dinámica que los haría útiles en un amplio espectro de aplicaciones de imagen. Para hacer útil un sistema de modulación de haz en entornos de imagen dinámica tales como en imágenes de intervención médica, existe una necesidad de un sistema y método mejorados que permita la modulación de un haz de rayos X de manera continua sin usar la intervención y sin la necesidad de una to ma de explo ración . Tales sistema y método pueden controlar las intensidades del haz de rayos X a través del cam po de visió n antes de q ue el haz de rayos X golpee el objeto de imagen . El grado de variación pued e necesita r ser suficientemente alto , por ejemplo, hasta de uno a dos órdenes de magnitud mie ntras q ue resuelve un n úmero suficiente de valores de inten sidad intermedia en un ampl io rango de técnicas de rayos X. Los sistema y método pueden reducir también automáticamente la exposición de rayos X a regiones de un objeto de imagen donde una dosis menor es suficiente para convertir aspectos de interés adecuadamente, tal co mo en regiones radiográficamente delgadas, estáticas o menos inte resantes, por ejemplo. El sistema puede convertir también la imagen exh ibida sin comp rometer varios aspectos de la calidad del imagen, que distraen al observador, o distorsionan las imágenes exh ibidas. En breve, tal sistema puede entregar los beneficios de equiparación de haz y fluoroscopia de reg ión de interés (por ejemplo , dosis reducida , dispersión reducida de rayos X, resplandor óptico reducido y saturación reducida) mientras que hace aparecer las imágenes exhibidas como si fueran prod ucidas con un haz un iforme de alta exposición . Además, tal es sistema y método pueden proporcionar calidad mejorada de imagen mediante la irradiación con volúmenes de objetos con dosis mayores de interés, volúmenes de objetos con altos espesores radiográficos y volúmenes de objetos con movimiento anticipado.

B REVE DESCRI PC ION D E LA I NVE NCION La presente invención proporciona un sistema de rayos X q ue usa la mod ulación espacial de un haz de rayos X y la remoción digital subsiguiente de distorsiones por brillantes o ruido introducidas por la mod ulación del haz a partir d e la imagen de salida. E l sistema incl uye u na fuente de rayos X, un d etector de rayos X, un procesador de haz y un procesador de imagen . El haz incluye un campo d e intensidad de haz con base en por lo menos una señal de intensidad del haz. E l detector recibe el haz y mide una pluralidad de intensidades del haz. El detector produce también una señal de imagen residual con base en por lo menos las intensidades medidas. El procesador de haz actualiza la señal de intensidad del haz continua o periódicamente para mantener u n campo de intensidad de haz óptimo. El procesador de imagen prod uce un a señal de imagen de salida con base en u na o más de la señal de imagen residual y la señal de intensidad del haz. La presente invención proporciona también un méto do de formación de imagen de rayos X con mod u lación espacial de u n haz de rayos X. El método incluye trasmitir un haz de rayos X modu lado espacialmente hacia un objeto del qu e se va a formar una imagen , recibir el haz en un d etector de rayos X, medir una pluralidad d e intensidades de haz en el detector, crear una seña l de imagen residual con base en por lo menos las intensidades medidas y prod ucir una señal de imagen de salida. Las intensidades de los rayos X a través del haz inicial son causadas para variar espacialmente con base en por lo menos una señal de intensidad del h az. La señal de intensidad del haz está basada en, por lo menos, alguno de los siguientes: (a) espesores radiográficos medidos o predichos en objetos en imagen, los cuales, a su vez, pueden ser determinados a partir de la imagen residual normal y el campo de intensidad del haz, (b) espesores radiográficos medidos o predichos en objetos en imagen, y (c) movimiento detectado o predicho del objeto. La señal de imagen de salida está basada en una o más de la señal de imagen residual y la señal de intensidad del haz. La presente invención proporciona también un sistema y método para "evadir rayos X", una técnica para modulación espacial automática y dinámica de un haz de rayos X con base en una señal de intensidad de haz. La evasión de rayos X consiste en colocar arreglos de elementos de bloqueo de rayos X en el haz. Algunos de los elementos pueden traslapar en varios grados variando así las áreas de las porciones bloqueadas del haz. Se provoca entonces que el arreglo entero experimente un movimiento periódico de alta frecuencia mientras que se provoca que la intensidad del haz bar y e en tiempo en sincronización con el movimiento periódico. El efecto combinado de este proceso suaviza las porciones bloqueadas del haz para resultar en un patrón de atenuaciones semitransparentes suaves que varían continuamente con un alto número y rango de niveles de graduación.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La Figura 1 ¡lustra un diagrama esquemático de un sistema de rayos X que usa modulación del haz de rayos X de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La Figura 2 ilustra un diagrama de flujo de acuerdo con un método para generar una señal de imagen de salida con base en el circuito de retroalimentación antes descrito de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La Figura 3 ilustra ejemplos de campo de intensidad de haz de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La Figura 4 ilustra un diagrama esquemático de un sistema de rayos X que usa modulación espacial de haz de rayos X usada de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La Figura 5 ilustra un diagrama de flujo de acuerdo con un método para generar una señal de imagen de salida con base en el circuito de retroalimentación antes descrito que usa un filtro para modulación de haz de acuerdo con una modalidad de la presente invención. Las Figuras 6 y 7 ilustran una modalidad del filtro modulador de haz de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La Figura 8 ilustra el efecto de evasión de rayos X de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La Figura 9 ilustra una forma de onda de corriente de tubo de rayos X tal como 920 puede ser usada para suavizar el movimiento vago producido por la oscilación armónica tal como 910 de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La Figura 10 ilustra una manera más flexible para ajusfar el nivel de atenuación local con el uso de oclusiones inter-elemento de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La Figura 11 ¡lustra un sistema 1100 de modulación de haz agregado que trabaja en combinación con un sistema 1105 fluoroscópico convencional de formación de imagen usado de acuerdo con una modalidad de la presente invención. El resumen precedente, así como también la descripción detallada a continuación de ciertas modalidades de la presente invención, serán entendidos mejor cuando se lean en conjunto con los dibujos adjuntos. Para el propósito de ilustración de la invención, en los dibujos se muestran ciertas modalidades. Se debe entender, sin embargo, que la presente invención no está limitada a los arreglos y la instrumentación mostrados en los dibujos adjuntos.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La Figura 1 ilustra un diagrama esquemático de un sistema 100 de rayos X que usa modulación de haz de rayos X de acuerdo con una modalidad de la presente invención. El sistema 100 incluye una fuente 105 de rayos X que produce un haz 110 modulado espacialmente, un objeto 120 en imagen, un detector 140 de rayos X, un procesador 160 de haz de rayos X, un procesador 170 de imagen, y un dispositivo 195 de exhibición. El haz 110 modulado pasa a través del objeto 120 en imagen, se atenúa hasta varios grados mediante sus características y forma el haz 130 residual. El detector 140 mide las intensidades del haz en el haz 130 residual y comunica una imagen 150 residual al procesador 160 de haz y el procesador 170 de imagen. Una señal 180 de intensidad de haz puede ser comunicada desde el procesador 160 de haz a la fuente 105 de rayos X y al procesador 170 de imagen. El procesador de imagen produce una señal 190 de imagen exhibida y la comunica al dispositivo 195 de exhibición. Como se mencionó antes, la fuente 105 es capaz de trasmitir un haz 110 modulado espacialmente hacia el objeto 120 en imagen. Más específicamente, la fuente 105 puede ser capaz de alterar las intensidades de los rayos X a través del haz 110 de manera no uniforme de acuerdo con una señal de intensidad del haz. Una señal de intensidad del haz es una representación digital del campo de intensidad de un haz 110 de rayos X modulado espacialmente. La fuente 105 puede ser capaz de alterar el campo de intensidad de rayos X en el haz 110 mediante cualquiera de las varias modalidades. Por ejemplo, el sistema 100 puede usar un haz 110 ráster moviendo un haz 110 angosto hacia atrás y hacia delante en un patrón de ráster sobre áreas particulares del objeto 120 mientras que varía la intensidad del haz temporalmente e integra la imagen en el detector 140. En otra modalidad, la fuentes 05 puede incluir múltiples fuentes de haces, cada una exponiendo diferentes porciones del objeto 120 en imagen. La fuente 105 puede modular entonces el haz 110 de manera espacial mediante el control de salidas de las fuentes individuales de rayos X. Se puede construir un haz 110 de rayos X modulado espacialmente para igualar una distribución de espesores radiográficos del objeto 120. Por ejemplo, el objeto 120 puede tener una distribución conocida, medida o anticipada de espesores (por ejemplo, con base en cuadros previos en una secuencia fluoroscópica). Con base por lo menos en esta distribución, se puede crear una señal de intensidad de haz para aumentar la exposición a regiones radiográficamente gruesas y/o disminuir la exposición a regiones radiográficamente delgadas del objeto 120 en imagen, por lo cual resulta posiblemente en la equiparación aproximada de intensidades en el haz 130 residual, por ejemplo. El haz 130 residual puede incluir un haz de rayos X después de que ha sido atenuado mediante por lo menos el objeto 120 en imagen, por ejemplo. Se puede construir un haz 110 de rayos X modulado espacialmente para igualar una distribución de región de interés en el objeto 120. Las regiones de interés pueden ser áreas o volúmenes en el objeto 120 que un usuario del sistema 100 desea tener en imagen. Las regiones de interés en el objeto 120 pueden ser conocidas a priori a partir de exploraciones previas o de atlas generales, programados, inferidos o anticipados. Con base en por lo menos la distribución de estas regiones de interés, se puede crear una señal de intensidad de haz que resulta en exposiciones incrementadas de rayos X para las regiones de mayor interés y/o disminuir las exposiciones de rayos X a regiones de menor interés, por ejemplo. Se puede establecer también un haz 110 de rayos X modulado espacialmente para igualar una distribución de regiones de movimiento sostenido en el objeto 120. El objeto 120 puede tener regiones o volúmenes que es probable que se muevan con relación al sistema 100 de imágenes. Es más probable que otras regiones permanezcan estáticas. Por ejemplo, si el objeto 120 es una cavidad del pecho de un paciente humano, puede incluir el movimiento del corazón del paciente con relación al resto de la cavidad del pecho. Las regiones de movimiento en el objeto 120 puede ser programadas por los usuarios, conocidas a priori, medidas o anticipadas. Es necesario menor exposición en regiones con poco movimiento donde se pueden emplear técnicas de procesamiento para reutilizar la información de cuadros anteriores para producir una representación de alta calidad de estas regiones estáticas. Con base en por lo menos la distribución anticipada de movimiento, se puede crear una señal de intensidad de haz que resulte en exposiciones incrementadas de rayos X a regiones con movimiento y/o exposiciones disminuidas de rayos X a regiones con poco movimiento o sin movimiento. Finalmente, se puede establecer un haz 110 de rayos X modulado espacialmente para igualar una combinación de las tres distribuciones antes descritas, por ejemplo, (a) espesores radiográficos, (b) regiones de interés, y (c) regiones de movimiento del objeto pueden ser combinadas para producir una señal de intensidad de haz mejorada. Una vez que el haz 10 pasa a través del objeto 120, el detector 140 recibe el haz 130 residual. El detector 140 es un dispositivo capaz de medir o registrar el patrón de intensidad proyectado por la imagen 130 residual. Por ejemplo, el detector 140 puede ser un detector de rayos X de estado sólido, o un intensificador acoplado con una cámara de video con dispositivo acoplado cargado. Con base por lo menos en intensidades medidas en el haz 130 residual, el detector 140 puede crear una imagen 150 residual. Por ejemplo, la imagen 150 residual puede comprender información electrónica que representa varias intensidades del haz 130 residual recibidas por el detector 140. El detector 140 comunica la imagen 150 residual a por lo menos uno del procesador 160 de haz y procesador 170 de imagen. El procesador 160 de haz es un componente procesador de imagen del sistema 100. El procesador 160 de haz puede ser cualquier procesador capaz de recibir la imagen 150 residual a partir del detector 140, creando la señal 180 de intensidad de haz, y comunicando la señal 180 de intensidad de haz a por lo menos uno de la fuente 105 y el procesador 170 de imagen. El procesador 160 de haz puede ser incorporado en un microprocesador de propósito general de computadora, un componente de software, o un circuito de procesamiento de señal digital ("DSP") especializado, por ejemplo. El procesador 160 de haz puede estar empotrado en un sistema que suministra procesamiento para el sistema 100, el cual puede realizar también tareas adicionales para el sistema 100, tales como aquellas realizadas por el procesador 170 de imagen. Después de que el procesador 160 de haz recibe la imagen 150 residual, el procesador 150 de haz examina la imagen 150 residual para determinar como necesita ser modificada la señal 180 de intensidad de haz. Así, el procesador 160 de haz completa un circuito de retroalimentación que puede actualizar periódica o continuamente el campo de intensidad del haz 1 0 con base por lo menos en cambios en el objeto 120 de imagen. Debido a que el procesador 160 de haz puede "conocer" cual campo de intensidad del haz 110 fue aplicado para producir la imagen 130 residual recibida, el procesador 160 de haz puede no requerir una toma de exploración de haz uniforme para estimar los espesores radiográficos en el objeto 120 de imagen y puede ser capaz además de actualizar periódica y/o continuamente la señal 180 de intensidad de haz conforme el objeto 120 de imagen se mueve o cambia durante una sesión de formación de imagen. Cuando la señal 180 de intensidad de haz que está basada principalmente en espesores radiográficos en el objeto 120 de imagen, el circuito de retroalimentación puede resultar en que la imagen 130 residual sea esencialmente uniforme, dentro de las limitaciones de rendimiento de modulación de haz de la fuente 105 de rayos X. Es decir, que en algunos casos, las limitaciones de resolución espacial, las limitaciones de rango dinámico o las limitaciones de resolución de escala intermedia de la modulación de haz en la fuente 105 de rayos X no permitirá la equiparación completa del haz, aún cuando se pueda producir una mejoría significativa gracias a la equiparación parcial. Estos límites incluyen resolución espacial, resolución de intensidad y rango dinámico. La imagen residual puede incluir información de movimiento del objeto u otros cambios así como también detalles que no se resuelven por el modulador de haz en la fuente 105 de rayos X..

Si las capacidades de modulación de haz del enfoque de la fuente 105 de rayos X que corresponden a las capacidades de adquisición de imagen del detector 140 de rayos X, entonces la imagen 140 residual puede incluir solamente ruido y movimiento, si es que incluye algo. Así, se puede incluir información considerable útil sobre el objeto de imagen en la señal 80 de intensidad de haz. Cuando la señal 180 de intensidad de haz se basa también en regiones de movimiento anticipadas y regiones de interés en el objeto 120, entonces el procesador 160 de haz puede crear una señal 180 de intensidad de haz para provocar intensidad de haz incrementada en esas regiones. La imagen 140 residual puede ser, por lo tanto, no uniforme y puede no representar con precisión los espesores radiográficos en el objeto 120 de imagen. Como se describió anteriormente, el procesador 160 de haz puede comunicar también la señal 180 de intensidad de haz al procesador 170 de imagen. El procesador 170 de imagen puede ser cualquier procesador capaz de combinar dos o más señales de imagen a una tercera señal de imagen que usa operadores de álgebra. Por ejemplo, el procesador 170 de imagen puede ser un componente de hardware especializado, un dispositivo programable o un componente de software empotrado que corre en un microprocesador de propósito general, por ejemplo. El procesador 170 de imagen sustrae la señal 180 de intensidad de haz de la imagen 150 residual para crear la imagen 190 de salida. Esta sustracción puede ocurrir, por ejemplo, en una base de píxel a píxel. El significado específico de la operación de sustracción depende de las transformadas de escala intermedia aplicadas a las imágenes constituyentes. Por ejemplo, si se ha aplicado una transformada de escala intermedia logarítmica a la imagen residual y a la señal de intensidad de haz, entonces se puede usar una simple sustracción aritmética. La imagen 190 combinada puede representar entonces de manera precisa el espesor radiográfico verdadero en el objeto 120, como si fuera adquirido con un haz de rayos X. uniforme, por ejemplo. Puede ser necesario que se construyan retrasos de señal en el sistema para asegurar que las señales 180 de intensidad de haz se combinen con las imágenes 150 residuales de igualación. El procesador 170 de imagen puede adaptar también su procesamiento de acuerdo con la misma información de región de interés y la información de región de movimiento usadas para producir la señal 180 de intensidad de haz en el procesador 160 de haz. Estas adaptaciones pueden incluir filtración espacial, filtración temporal, incrementos de características, supresión de ruido y otros. Por ejemplo, cuando el procesador 160 de haz causa una reducción de dosis a una región de menor interés, el procesador 170 de imagen puede aumentar la reducción de ruido en regiones de imagen correspondientes. Como otro ejemplo, cuando el procesador 160 de haz causa una reducción de dosis para una región donde se anticipa poco movimiento de objeto, entonces la filtración temporal incrementada puede usarse para aumentar la reutilización de cuadros previos para presentar una imagen de alta calidad. Los esquemas de procesamiento de imagen de escala múltiple pueden facilitar estas soluciones. En otra modalidad de la presente invención, la presente invención puede ser incorporada como un dispositivo externo agregado a un sistema de imágenes existente. En la Figura 11, el sistema 1100 incluye un sistema 1105 convencional existente, delimitado por una caja en líneas punteadas, la cual, a su vez, incluye una fuente 405 de rayos X y un detector 140 de rayos X. Un dispositivo externo de modulación de haz comprende un procesador 1130 externo agregado, un modulador 1115 de haz y un dispositivo 1140 de exhibición. La salida 1110 de video de sistema convencional se conecta al procesador 1130 agregado. El modulador 1115 de haz se une a la fuente 405 de rayos X del sistema 1115 convencional. El procesador 1130 agregado juega los papeles del procesador 160 de haz y el procesador 170 de imagen como en la Figura 4. La señal 420 de configuración de haz que es transportada a la modulación 1115 de haz a lo largo de la conexión 1120 de modulador. La señal 1110 de video transporta la señal de imagen residual al procesador 1130 agregado. Un sistema convencional de formación de imágenes de rayos X de fluoroscopia digital incluye típicamente una fuente 05 de rayos X, un detector 140 y es capaz de producir una señal 1110 de salida de video. En operación, la fuente 105 transmite un haz 110 de rayos X hacia el objeto 120. Después de que el haz 110 pasa a través del objeto 120 y se vuelve el haz 130 residual (como se describió antes), el detector 140 mide las intensidades de rayos X del haz 130 residual.

El sistema 1105 convierte de después este haz residual en una señal 1110 de video la cual puede ser alimentada a otros sistemas. Sin embargo, en esta modalidad, el dispositivo 1115 de modulación de haz externo puede ser agregado a tal sistema para agregar la funcionalidad de la presente invención a un sistema de formación de imagen existente. El dispositivo 1115 es controlado mediante un procesador 1130 agregado. En operación, el bloque de procesamiento recibe la salida 1110 de video desde el sistema 1105 convencional. El procesador 1130 agregado actúa entonces para lograr la misma funcionalidad del procesador 160 de haz y el procesador 170 de imagen, como se describió antes. Por ejemplo, el procesador 1130 agregado recibe la imagen 1110 residual, un procesador de haz similar al procesador 160 de haz examina la señal 1120 de video de imagen residual para determinar cómo necesitan ser modificadas las intensidades de haz en el haz 110. El procesador de haz del procesador 1130 agregado completa un circuito de retroalimentación que puede actualizar periódica o continuamente el campo de intensidad del haz 110 con base por lo menos en cambios en el objeto 120 de imagen, como se describió antes. El dispositivo 1120 puede comunicar entonces la señal 180 de intensidad de haz al modulador de haz vía la conexión 1120 de modulador de haz. Además, una vez que el procesador de haz del procesador 1130 agregado determina una señal de intensidad de haz, el procesador 1130 agregado puede comunicar también la señal de intensidad de haz a un procesador de imagen interno similar al procesador 170 de imagen del sistema 100. El procesador de imagen del 1 30 agregado sustrae entonces la señal 180 de intensidad de haz de la imagen 150 residual para crear la imagen 190 de salida. Esta sustracción puede ocurrir, por ejemplo, en una base de píxel por píxel. El dispositivo mi 120 puede comunicar entonces la imagen 190 a un dispositivo 1140 de exhibición externo para exhibir a un usuario del sistema 00. Por lo tanto, la modalidad descrita actualmente proporciona la adición simple de un dispositivo 1120 de modulación de haz a un sistema de formación de imagen de rayos X existente con el fin de lograr la funcionalidad de la presente invención. La Figura 2 ilustra un diagrama de flujo de acuerdo con un método 200 para generar una señal 190 de imagen de salida con base en el circuito de retroalimentacion antes descrito de acuerdo con una modalidad de ia presente invención. Primero, en el paso 210, una fuente 105 de rayos X transmite un haz 110 de rayos X hacia un objeto 120. Enseguida, en el paso 220, el haz 110 modulado espacialmente pasa a través y es atenuado por el objeto 120. El haz resultante que sale del otro lado del objeto 120 es un haz 130 residual. En el paso 230, un detector 140 mide las intensidades de rayos X en el haz 130 residual con el fin de crear una imagen 150 residual. Enseguida, el paso 240, el detector 140 comunica la imagen 150 residual a un procesador 160 de haz y un procesador 170 de imagen. Después, en el paso 250, el procesador 150 de haz genera una señal 180 de intensidad de haz y comunica la señal 180 a la fuente 105 y el procesador 170 de imagen. Después, en el paso 260, el procesador 170 de imagen integra la imagen 150 residual con la señal 180 de intensidad de haz con el fin de producir una señal 190 de salida de imagen. Esta señal 190 de salida puede ser exhibida entonces en un dispositivo 195 de exhibición, por ejemplo. Enseguida, el método 200 puede retroceder al paso 210. De esta manera, el método 200 puede avanzar en una manera de circuito de retroalimentación. El procesador 160 de haz puede crear y comunicar una señal 180 de intensidad de haz en una base repetida o continua regularmente tal como regímenes de cuadro fluoroscópico de 30, 15 o 7.5 cuadros por segundo. Además de combinar los dos constituyentes en la imagen de salida, el procesador 170 de haz puede realizar también otras tareas de procesamiento de imagen tales como el incremento de características, supresión de rango dinámico, reducción de ruido, angiografía por sustracción digital ("DSA"), y transformaciones de escala intermedia, por ejemplo. Estas tareas de procesamiento en eí procesador 170 de imagen pueden ser correlacionadas con tareas de modulación de haz en el procesador 160 de haz. Por ejemplo, regiones que no se anticipa que tengan movimiento pueden recibir exposiciones reducidas de rayos X, controladas por el procesador 160 de haz, pero también pueden ser promediadas más intensamente de manera temporal para reducir el ruido de imagen en el procesador 170 de imagen. Como otro ejemplo, regiones de menor interés pueden recibir exposiciones reducidas de rayos X, pero también pueden ser promediadas más espacialmente para reducir el ruido en el procesador 170 de imagen, por ejemplo. El dispositivo 195 de exhibición recibe la imagen 190 de salida del procesador 170 de imagen y la presenta a un observador. La Figura 3 ilustra ejemplos de haz 110 modulado espacialmente de acuerdo con una modalidad de la presente invención, imagen 150 residual y señal 190 de imagen exhibida después de que el circuito de retroalimentación ha producido un campo de intensidad de haz casi óptimo. En la Figura 3, el procesador de haz se programa para equiparar la imagen residual sin consideración de regiones de interés o movimiento anticipado de objeto. Además, la resolución espacial del modulador de haz que está limitado en la Figura 3, de manera que la señal de intensidad de haz comprende solamente la información de imagen de baja frecuencia y la imagen residual contiene la Información restante de imagen de alta frecuencia. La imagen 190 de salida combinada aparece como si fuera adquirida con un sistema de haz uniforme en una dosis elevada y alta resolución, cuando, de hecho, la dosis promedio para el objeto de imagen se reduce de manera significativa. La Figura 4 ilustra un diagrama esquemático de un sistema 400 de rayos X que usa modulación espacial de haz 110 de rayos X usado de acuerdo con una modalidad de la presente invención. El sistema 400 incluye una fuente 405 de rayos X que emite un haz 410 de rayos X esencialmente uniforme, un filtro 415 modulador de haz, un objeto 120 para imagen, un detector 140 de rayos X, un procesador 160 de haz, un procesador 170 de imagen y un dispositivo 195 de exhibición. El haz 410 inicial puede ser no completamente uniforme debido al efecto Heel, por ejemplo. El filtro 415 modulador de haz se coloca entre la fuente 405 de rayos X y el objeto 120 para imagen. La fuente de 405 de rayos X transmite un haz 410 de rayos X esencialmente uniforme hacia el filtro 415 de modulación, el objeto 120 de imagen y el detector 140. Por lo menos alguna porción del haz 410 uniforme pasa a través del filtro 415 de modulación para formar el haz 110 modulado. El haz 110 modulado pasa a través del objeto 120 de imagen, es atenuado en varios grados en sus características y forma el haz 130 residual. El detector 140 de rayos X mide las intensidades en el haz 130 residual, forma la imagen 150 residual y la comunica al procesador 160 de haz y el procesador 170 de imagen. El procesador 160 de haz forma la señal 180 de intensidad de haz y comunica la señal 180 al procesador 170 de imagen. El procesador 160 de haz traduce después la señal 180 de intensidad de haz en una señal 420 de configuración de modulador y la comunica al filtro 415 de modulación de haz. De esta manera, tanto la señal 180 de intensidad de haz como la señal 420 de configuración de modulador actúan para determinar la modulación espacial de un haz de rayos X. El procesador 170 de imagen crea la imagen 190 de salida y la comunica al dispositivo 195 de exhibición. El procesador 170 de imagen puede crear la imagen 190 de salida mediante la integración de la señal 180 de intensidad y la señal 420 de configuración de modulador, similar a como se describe anteriormente con respecto a la Figura 1.

El filtro 415 de modulación de haz puede atenuar el haz 410 inicial de acuerdo con la señal 420 de configuración de modulador en varios grados a través del campo del haz. El filtro 415 de modulación de haz puede ser cualquier dispositivo capaz de alterar selectivamente una cantidad de atenuación del haz 410 inicial hasta varios grados a través del campo del haz, creando así el haz 110 modulado espacialmente. De manera similar al haz 1 0 modulado espacialmente en la Figura 1 , el filtro 415 de modulación de haz puede atenuar el haz 410 inicial para crear un campo de intensidad del haz 110 deseado, como se describió anteriormente. En un ejemplo, la habilidad del filtro 415 de modulación de haz para alterar selectivamente las atenuaciones del haz a través del campo del haz puede ser comparada con un dispositivo de exhibición de cristal líquido ("LCD"). Por ejemplo, un dispositivo de LCD puede controlar el paso de luz mediante píxeles aplicando una corriente eléctrica a una matriz de cristales líquidos. Mediante la aplicación de la corriente apropiada, los píxeles individuales del LCD pueden cambiar para permitir cantidades variables de luz a través de un LCD. De manera similar, el filtro 415 de modulación de haz puede emplear una matriz de píxeles que, con base en una señal 420 de configuración de modulador puede cambiar para permitir que pasen varias cantidades de haz 410 de rayos X, por ejemplo. Las funciones de los componentes restantes del sistema 400 son similares a aquellas del sistema 00 representado en la Figura 1 y se describen antes. La funcionalidad, aplicaciones y beneficios del sistema 400 son similares a la funcionalidad del sistema 100 de la Figura 1. Por ejemplo, las fuentes 105 y 405, el objeto 120, el detector 140, el procesador 160 de haz, el procesador 170 de imagen y el dispositivo 195 de exhibición pueden comportarse de manera similar en ambas Figuras 1 y 4. La Figura 5 ilustra un diagrama de flujo de acuerdo con un método 500 para generar una señal 190 de imagen de salida con base en el circuito de retroalimentacion antes descrito que usa un filtro de modulación de haz de acuerdo con una modalidad de la presente invención. Primero, en el paso 505, una fuente 405 de rayos X transmite en un haz 410 de rayos X hacia un filtro o atenuador 415 de haz, como se describió antes. Después, en el paso 510, un atenuador 415 de haz (o filtro) atenúa el haz 410, como se describió antes. Por ejemplo, el atenuador 415 puede atenuar el haz 410 de manera no uniforme de acuerdo con una señal 420 de configuración de modulador. Una vez que el haz 410 ha salido del atenuador 415, el haz 410 se convierte en el haz 110 modulado, como se describió antes. El haz 110 modulado pasa después a través de un objeto 120 de imagen y se convierte en un haz 130 residual, como se muestra en el paso 520. El haz 130 residual colisiona después con un detector 140, en el paso 530 el detector 140 mide las intensidades de los rayos X del haz 130 residual con el fin de crear una imagen 150 residual. Enseguida, en el paso 540, el detector 140 comunica la imagen 150 residual a un procesador 160 de haz y un procesador 170 de imagen, como se describió antes. En el paso 550, el procesador 160 de haz genera una señal 180 de intensidad de haz y comunica la señal 180 de intensidad al procesador 170 de imagen. Después, en el paso 560, el procesador 160 de haz traduce la señal 180 de intensidad de haz en una señal 420 de configuración, como se describió antes, y comunica la señal 420 al atenuador 415 de haz. Enseguida, en el paso 570, el procesador 170 de imagen integra la imagen 150 residual con la señal 180 de intensidad de haz con el fin de producir una señal 190 de imagen de salida, como se describió antes. Esta señal 190 de imagen puede ser comunicada entonces a un dispositivo 195 de exhibición para exhibición. Después, el método 500 puede avanzar al paso 505. De esta manera, el método 500 puede proceder en una manera de circuito de retroalimentación. La base de una modalidad práctica de un filtro de modulación de haz de acuerdo con esta invención se alude como "eludir rayos X". El término se origina de las técnicas de evasión y quemado en fotografía de luz en cuarto oscuro. Para controlar la exposición de una porción de una fotografía, los fotógrafos pueden introducir una máscara opaca en el haz de luz durante una porción calculada del tiempo de exposición. Para aligerar los bordes agudos de la máscara en la fotografía, los fotógrafos pueden agitar la máscara horizontal o verticalmente. El papel fotográfico integra la exposición con el tiempo, de manera que las variaciones de la exposición total para el papel fotográfico pueden ser controladas a través de la imagen mediante la duración de tiempo durante el cual la región permanece bloqueada por la máscara.

Los filtros de modulación de haz previamente descritos (por ejemplo, como se describen anteriormente) modulan el haz mediante la variación de los espesores de las substancias semitransparentes colocadas en el haz de rayos X. En contraste, la evasión de rayos X usa elementos opacos radiográficamente para bloquear el haz completamente, pero solamente para una porción controlada de un periodo de integración de cuadro. Esta estrategia le da al modulador de haz flexibilidad, un alto número de niveles de graduación, alta resolución espacial y alto rango dinámico. Además, a diferencia de las soluciones previas intentadas (como se describió antes), la modulación de haz usando evasión de rayos X no es tan sensible a las energías de fotones de rayos X. siempre que los elementos de bloqueo de los rayos X permanezcan opacos radiográficamente. En el rango de técnicas de rayos X usadas para fluoroscopía médica de intervención y radiografía de diagnóstico, pueden ser suficientes elementos hechos de 0.8 a 1.5 mm para bloquear efectivamente el haz de rayos X. Para controlar los tiempos de exposición, los elementos de evasión de rayos X pueden ser movidos, girados y/u oscilados a velocidades o frecuencias elevadas con alta precisión. Para ayudar a reducir la complejidad del movimiento, la intensidad del haz uniforme debe ser variada con sincronización con el movimiento de los elementos de evasión de rayos X. En la práctica, puede ser más fácil hacer estos movimientos y variaciones periódicas en la intensidad de haz con el tiempo. Por lo tanto, la técnica de evasión de rayos X puede definirse como el uso de arreglos controlados de elementos de bloqueo de rayos X en el haz de rayos X que experimentan un movimiento periódico de alta frecuencia sincronizado con las modulaciones de haz de rayos X y periodos de integración de cuadro detector temporales para producir la modulación espacial deseada del haz de rayos X. La Figura 8 ilustra el efecto de la evasión de rayos X de acuerdo con una modalidad de la presente invención. En esta modalidad el área 615 expuesta está dividida en celdas 720 de imagen. Se puede introducir un elemento 710 radiográficamente opaco en cualquier celda de imagen. Cuando elemento 710 experimenta un movimiento 810 oscilatorio a una alta frecuencia en un plano perpendicular al haz de rayos X con la amplitud de aproximadamente un ancho de celda, se puede producir un patrón 800 de atenuación borrosa semitransparente. Aquí la oscilación 810 se supone que es armónica o sinusoidal. El movimiento 810 oscilatorio puede no remover completamente las características agudas del patrón 800 de atenuación. Estas características agudas pueden introducir artefactos en una imagen 90 de salida. Para remover estas características agudas, el sistema puede variar la intensidad del haz 410 uniforme inicial sincronizado con la fase del movimiento 810 oscilatorio. Por ejemplo, haciendo F (?,?) e [0,1] la función de atenuación del disco de base kih definido en las coordenadas polares ?,? de manera que el centro de la rotación 630 del disco está en p = 0. El sistema cambiará entonces las fases 640 de cada disco k mediante desviaciones angulares ??< apropiadas para producir una función de atenuación combinada deseada del montón Los indicadores 640 que representan uno o más cambios de fase están incluidos en la Figura 6 para propósitos de demostración solamente. El montón 610 de discos entero es provocado para experimentar una oscilación rotacional de manera que su desviación e varía como donde t es el tiempo, T es el periodo de oscilación y ? es la amplitud de oscilación angular (por ejemplo _JL) Ahora, una porción del montón de discos está expuesta a un haz uniforme con intensidad l0(t) que varía con el tiempo. Después en cualquier momento en el tiempo f, la intensidad del haz modulado será ?(?,?,?) = ?0{?)·F{?+e{?),?). La intensidad media durante cada medio periodo será: l{0,p) = ;¡lo{ty<!>{e+s{t),p)-dt. o Sustituyendo la variable de integración por e, esta expresión se vuelve Esto se puede escribir como una integral de circunvolución ?(?,?) ??{?)*F(?,?), donde: Ahora se puede demostrar que, modificando la forma de onda de la intensidad de tiempo /0(í) del haz 410 de rayos X uniforme, se puede circunvolucionar efectivamente el patrón de atenuación F(?,?) con una función g{9) arbitraria a lo largo del eje T. Por ejemplo, se puede seleccionar g{6) para que sea un núcleo limitador de banda de suavización tal como núcleos Gaussiano o de Hanning. Después h(6) = g{0) y la forma de onda de intensidad de haz pueden ser calculados como (un pulso sencillo). Los pulsos pueden ser difundidos o seguir uno a otro en secuencia, según se requiera por la aplicación de la imagen. La Figura 9 ilustra un ejemplo de una función 910 de desviación de oscilación que puede corresponder a la función s(t) de oscilación armónica antes descrita y la forma de onda 920 de corriente del tubo de rayos X (mA) que produce la intensidad /0(r) del haz 410 uniforme proporcional como se describió antes. La forma de onda 920 del tubo de rayos X provoca que el núcleo h{0) de suavización se vuelva un núcleo Gaussiano, lo que resulta en un efecto de suavización tal como el que se ilustra en la Figura 8. Notar que el movimiento vago en la Figura 8 suaviza el patrón de atenuación a lo largo de la dirección de la oscilación 810 solamente. La uniformidad o suavidad a lo largo del eje radial se logra debido a las variaciones suaves de los anchos de los elementos 710 de bloqueo de rayos X. Cuando una columna de elementos 830 de bloqueo de rayos X se suaviza mediante oscilaciones 810 sincronizadas con la modulación 920 de intensidad del haz de la Figura 9, el patrón 840 de modulación del haz resultante puede ser completamente uniforme a lo largo de la dirección de la oscilación 810 debido por lo menos en parte al núcleo de circunvolución de banda limitada ?(?). Hileras de elementos 850 de bloqueo de haz pueden resultar en la atenuación uniforme ortogonal para la oscilación 810 debido por lo menos en parte a las variaciones en ancho de banda limitada de los elementos 710 de bloqueo de rayos X. De esta manera, los elementos 710 de bloqueo de rayos X combinados con el movimiento periódico 810 y la modulación de intensidad del haz temporal se pueden usar para producir patrones de atenuación que varían de manera suave. Estos patrones pueden ser críticos para evitar los artefactos de imagen o la necesidad de alineación perfecta del haz. El movimiento vago y la modulación de haz temporal remueven las características agudas del patrón de atenuación. El área bloqueada por un elemento 710 de bloqueo de haz contribuirá a la atenuación producida en la celda de imagen en la cual se coloca. El sistema puede regular la atenuación local que seleccionando a partir de un conjunto de elementos de bloqueo de haz posibles de varios anchos. La Figura 10 ilustra una manera más flexible de ajustar el nivel de atenuación local con el uso de oclusiones inter-elementos de acuerdo con una modalidad de la presente invención. Dos elementos 1001 y 1002 de bloqueo de haz pueden ser colocados en el haz. Los elementos 1001, 1002 pueden diferir en tamaño y/o forma. Si estos elementos 1001, 1002 están colocados en planos diferentes, se pueden ocluir uno a otro. Como resultado, las áreas de bloqueo de haz total se pueden variar gradualmente, estando limitado el número de niveles de atenuación solamente por la precisión mecánica.

Por ejemplo, cuando los dos elementos 1001, 1002 no se ocluyen uno a otro, como en el arreglo 1010 de elementos, la celda 1020 de atenuación resultante puede ser más oscura que cuando los elementos 1001, 1002 se ocluyen uno a otro en varios grados, como en los arreglos 1030 y 1050 de elementos y que corresponden a las celdas 1040 y 1060 de atenuación. Además, se pueden usar otras maneras para cambiar el área proyectada de un elemento de bloqueo de haz tal como rotación del elemento o moviendo el elemento más cerca o más lejos del punto focal. En el diseño de los elementos de bloqueo de rayos X se puede tomar en consideración también cómo interactúan las celdas adyacentes. Por ejemplo, puede ser deseable tener la capacidad de bloquear una porción del haz de rayos X completamente. Con el fin de hacer eso, se pueden inter-mezclar apretadamente hileras y/o columnas de elementos de manera que el haz de rayos X es bloqueado completamente. Los elementos de bloqueo de haz están diseñados para inter-cerrar con elementos de hileras adyacentes para ser configurable para bloquear un área entera sin espacios. Por ejemplo, dos columnas adyacentes de celdas 1070 y 1075 de de e/ementos puestos para máxima atenuación, cuando se combinan, pueden cerrarse apretadamente como en el arreglo 1080. Después de que son borroneadas por el movimiento, el patrón 1085 de atenuación suavizada contiene áreas donde el haz es bloqueado completamente. Las oclusiones de inter-elemento son sólo uno de los varios enfoques posibles de porciones de variación de bloqueo del haz de rayos X con uno o varios elementos de bloqueo de haz. Por ejemplo, se puede emplear el giro o la rotación de los elementos o moviéndolos hacia o lejos de la fuente de rayos X. Tampoco las oclusiones inter-elemento necesitan estar limitadas a dos elementos. Los elementos múltiples que se ocluyen uno a otro en varios arreglos pueden proporcionar aún mayor flexibilidad al crear patrones de atenuación deseada. La Figura 6 y la Figura 7 ¡lustran, cada una, una modalidad del filtro 415 de modulación de haz de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La fuente 105 de rayos X produce un haz 410 de rayos X esencialmente uniforme, como se describió antes. El haz 410 de rayos X uniforme atraviesa un montón de filtros 620 con base en forma de disco. Los filtros 620 de base están hechos de un material radiográficamente translúcidos y contienen arreglos de elementos 710 de bloqueo de rayos X. Las desviaciones 640 angulares relativas de los discos de base colocan porciones diferentes de cada disco en el área 615 expuesta. Por ejemplo, la desviación 640 angular de un disco dado puede ser determinada mediante una desviación 640 angular de un elemento 710 de bloqueo de rayos X en particular u otro marcador de posición conocido indicado por la referencia 635. Las desviaciones angulares de los discos pueden ser controladas de manera independiente. Variando el número de discos 620, los varios arreglos de elementos 710 y los varios desplazamientos angulares de los varios discos 620, es posible un gran número de arreglos posibles de elementos de bloqueo de rayos X en el área 615 expuesta. Puede provocarse que la pila de discos entera experimente una oscilación rotacional de alta frecuencia alrededor del eje 630 sincronizada con la modulación temporal periódica del haz 410 uniforme. Las desviaciones rotacionales de los discos de base pueden ser controladas mediante la señal 420 de configuración de modulador que se origina en el procesador 160 de haz, como se describió antes. Los motores y mecanismos que impulsan estas desviaciones no se muestran en la Figura 6, pero pueden ser incorporados, por ejemplo, en una configuración de motor gradual conocido por aquellos expertos en la técnica. En un ejemplo de una modalidad de la presente invención, el área 615 circular expuesta de un filtro 620 de base puede ser dividida en columnas e hileras de celdas 720, como se muestra en la Figura 7. Por ejemplo, en la Figura 7, el área 615 circular expuesta esta dividida en cinco columnas centrales de siete celdas y dos columnas limitantes de tres celdas. El nivel de atenuación de haz de cada una de las 41 celdas puede ser controlado independientemente con transiciones suaves entre ellos. Dos discos de base están asignados a cada una de las cinco columnas centrales de celdas de imagen (10 discos de base en total). Cada disco 620 puede ser girado o rotado hasta tal posición que cada celda 720 en la columna expuesta incluirá un elemento de bloqueo de rayos X o no contendrá ninguno. Para una columna de siete celdas, son posibles tales séptuplos 27 = 128. Si 1 que representa la presencia de un elemento de bloqueo de rayos X y 0 representa la ausencia de un elemento de bloqueo de rayos X, entonces arreglando los elementos circularmente alrededor de un disco de base de acuerdo con el patrón de 128 elementos 0 000 1 1 1 000 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 00 1 1 1 1 1 1 1 00 1 1 00 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 000 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 000 1 00 1 000 1 1 1 1 0 1 00 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 000 0 1 0 1 1 00000 1 00 puede permitir la rotación del disco 620 hasta una posición que produce cualquier séptuplo posible. Puesto que pueden estar asignados dos discos a cada columna, para cada una de las 35 celdas centrales, son posibles cuatro configuraciones posibles: (1) no hay presentes elementos de bloqueo de rayos X, (2) un elemento presente de bloqueo de rayos X del primer disco de base, (3) un elemento presente de bloqueo de rayos X del segundo disco de base, y (4) dos elementos presentes de bloqueo de rayos X, uno del primero y otro del segundo disco de base. Por ejemplo, si la atenuación de celda resultante de un elemento del primer disco es de 0.33 y del segundo disco 0.67, entonces ambos elementos están presentes en la celda, la atenuación puede ser variada en graduación continua desde 0.67 hasta 1.0 mediante el ajuste del grado de oclusiones inter-elemento. Son posibles muchos otros diseños de patrones, no necesariamente con base en matrices de celdas. Por ejemplo, en un área circular expuesta tal como 615 en la Figura 7, las columnas de frontera verticales contienen solamente tres celdas. En lugar de usar dos discos con un patrón binario de elementos de bloqueo de haz tal como 715 como se describió anteriormente para proporcionar cuatro niveles de atenuación independientes, se puede usar un patrón de atenuación quintenaria para proporcionar cualquiera de cinco patrones de atenuación en cada celda, independientemente. Un ejemplo de tales patrones circulares de 125 celdas es 00 1 1 1 222333444 1 1 3 30 02244 220 03 3 1 1 443322 1 1 004401 234023 0 1 34 1 2403434232 3 1 2 1 2 02424 1 3 1 303020 1 0 1 4 1 42 0 3 1 4 04 1 02 1 32 43 042 1 43 1 03204 32 1 040. En este patrón se puede encontrar cualquier tripleta contigua de dígitos 0 a 4. Si se arreglan cinco tipos de elementos de bloqueo de haz, que corresponden a estos dígitos, en un círculo, entonces se puede seleccionar cualquier combinación de tales elementos en las tres celdas expuestas. Aunque se han mostrado y descrito elementos, modalidades y aplicaciones particulares de la presente invención, se entiende que la invención no está limitada a los mismos puesto que se pueden hacer modificaciones por aquellos expertos en la técnica, particularmente a la luz de las enseñanzas precedentes. Por lo tanto, se contempla que las reivindicaciones adjuntas cubran tales modificaciones e incorporen estas características que vienen dentro del espíritu y el alcance de la invención.

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES 1. Un sistema para formación de imágenes por rayos X que usa modulación espacial de un haz de rayos X, dicho sistema que incluye: una fuente (105, 405) de rayos X que transmite dicho haz (110) hacia un objeto (120) del cual se va a formar una imagen, dicho haz (110) que contiene una pluralidad de intensidades de rayos X que varían espacial y temporalmente y con base en por lo menos una señal ( 80) de intensidad de haz; un detector (140) de rayos X que recibe dicho haz (130) después de una interacción entre dicho haz (110) y dicho objeto (120), dicho detector (140) que mide una pluralidad de intensidades residuales de dicho haz y que produce una señal (150) de imagen residual con base en por lo menos dichas intensidades residuales; un procesador (160) de haz que crea dicha señal (180) de intensidad de haz con base en por lo menos uno de una señal (180) de intensidad de haz previa, dichas intensidades residuales, una región de interés en dicho objeto (120) y movimiento anticipado del objeto; y un procesador (170) de imagen que produce una señal (190) de imagen de salida, dicha señal (190) de imagen de salida con base en uno o más de dicha señal (150) de imagen residual y dicha señal (180) de intensidad de haz.
2. 2. El sistema de la reivindicación 1, en donde dicha pluralidad de intensidades de rayos X es alterada dinámicamente.
3. 3. El sistema de la reivindicación 1, en donde dicha pluralidad de intensidades de rayos X es alterada para igualar uno o más de una distribución de espesores radiográficos anticipados en dicho objeto (120) en imagen, una distribución de dichas regiones de interés en dicho objeto (120) en imagen y una distribución de regiones de movimiento en dicho objeto (120) en imagen.
4. 4. Un método para formación de imágenes con rayos X con modulación espacial de un haz de rayos X., dicho método que incluye: transmitir dicho haz hacia un objeto (120) del cual se va a formar una imagen, un campo de intensidad de rayos X de dicho haz (120) que varía a través de dicho haz (120), dicho campo de intensidad con base en por lo menos una señal (180) de intensidad de haz; recibir dicho haz en un detector (140) de rayos X; medir una pluralidad de intensidades de dicho haz (110) en dicho detector (140); crear una señal (150) de imagen residual con base en por lo menos dichas intensidades medidas en dicho detector (140); y producir una señal (190) de imagen de salida, dicha señal (190) de salida de imagen con base en uno o más de dicha señal (150) de imagen residual y dicha señal (180) de intensidad de haz, en donde dicha señal (180) de intensidad de haz esta basada err uno o más de una densidad de información predicha y dichas intensidades medidas en dicho detector (140).
5. 5. El método de la reivindicación 4, que incluye además alterar dinámicamente dicho campo de intensidad de haz.
6. 6. El método de la reivindicación 1, en donde dicho campo de intensidad de haz incluye uno o más de una distribución de espesores radiográficos en el objeto (120) en imagen, una distribución de regiones de interés y una distribución de regiones de movimiento anticipado del objeto (120).
7. 7. Un sistema para crear una imagen con rayos X usando una modulación espacial de un haz de rayos X, dicho sistema que incluye: una fuente (105, 405) de rayos X que produce dicho haz (110), dicho haz (110) que incluye un campo de intensidades de rayos X que varían continuamente; un objeto (120 del cual se va a formar una imagen que incluye por lo menos una densidad de información predicha, dicha densidad de información predicha que incluye por lo menos uno de un espesor radiográfico, una región de interés y una región de movimiento de objeto (120); un detector (140) que crea una imagen (150) residual con base en por lo menos las intensidades de rayos X de dicho haz (110) recibido en dicho detector (140) y atenuado mediante uno o más de dicho objeto (120) y dicha densidad de información predicha; y una unidad (160) de procesamiento de haz que examina dicha imagen (150) residual con el fin de determinar por lo menos una modificación de dicho campo de intensidades de rayos X que varían continuamente trasmitidas en por lo menos un haz (110) subsiguiente trasmitido por dicha fuente (105, 405).
8. 8. El sistema de la reivindicación 7, en donde dicha unidad (160) de procesamiento de haz comunica dicha modificación a dicho campo de intensidades de rayos X que varían continuamente a uno o más de dicha fuente (105, 405) y un filtro (415) dispuesto entre dicha fuente (105, 405) y dicho objeto (120).
9. 9. El sistema de la reivindicación 7, en donde dicha unidad (160) de procesamiento de haz modifica continuamente dicho campo de intensidades de rayos X que varían continuamente en haces (110) subsiguientes transmitidos por dicha fuente (105, 405).
10. 10. El sistema de la reivindicación 9, en donde dicha unidad (160) de procesamiento de haz y una unidad (170) de procesamiento de imagen están incluidas en un dispositivo (1130) de modificación de haz externo para aumentar un sistema (1100) convencional con capacidades dinámicas de modulación de haz.