PL229430B1 - Sposób ustalania parametrów fizycznych badanego obiektu zobrazowanego tomografem komputerowym oraz układ do realizacji tego sposobu - Google Patents
Sposób ustalania parametrów fizycznych badanego obiektu zobrazowanego tomografem komputerowym oraz układ do realizacji tego sposobuInfo
- Publication number
- PL229430B1 PL229430B1 PL409092A PL40909214A PL229430B1 PL 229430 B1 PL229430 B1 PL 229430B1 PL 409092 A PL409092 A PL 409092A PL 40909214 A PL40909214 A PL 40909214A PL 229430 B1 PL229430 B1 PL 229430B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- template
- value
- physical
- determined
- image
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000012417 linear regression Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 abstract description 7
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 3
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 3
- 230000037182 bone density Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000010603 microCT Methods 0.000 description 2
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 description 2
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005510 radiation hardening Methods 0.000 description 1
- 208000012788 shakes Diseases 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
- G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
- G01N23/046—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using tomography, e.g. computed tomography [CT]
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
- G01N23/06—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption
- G01N23/083—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption the radiation being X-rays
- G01N23/085—X-ray absorption fine structure [XAFS], e.g. extended XAFS [EXAFS]
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
- G01N9/24—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity by observing the transmission of wave or particle radiation through the material
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
- G01N2223/30—Accessories, mechanical or electrical features
- G01N2223/303—Accessories, mechanical or electrical features calibrating, standardising
- G01N2223/3037—Accessories, mechanical or electrical features calibrating, standardising standards (constitution)
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
- G01N2223/40—Imaging
- G01N2223/419—Imaging computed tomograph
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Istotę wynalazku stanowi sposób ustalania parametrów fizycznych obiektu (3) zobrazowanego tomografem komputerowym, zwłaszcza ustalania bezwzględnych parametrów gęstości fizycznej i/lub współczynnika absorpcji promieniowania rentgenowskiego, charakteryzujący się tym, że wzornik (2) ustalanych parametrów fizycznych instaluje się pomiędzy źródłem (4) promieniowania rentgenowskiego a detektorem (1) lub korzystnie bezpośrednio na detektorze (1), poza platformą obrotową tomografu, na której umieszcza się skanowany obiekt (3), następnie przeprowadza się proces skanowania obiektu, podczas którego na obrazach projekcji tomograficznych zapisuje się równocześnie dwuwymiarowy obraz badanego obiektu oraz dwuwymiarowy obraz wzornika, przy czym dla co najmniej jednej projekcji dla co najmniej jednego obszaru wzornika odczytuje się wartość natężenia szarości obrazu w jednostkach względnych poprzez odczytanie z obrazu projekcji wartości piksela, która w skali szarości odzwierciedla natężenie promieniowania rentgenowskiego po przejściu przez komorę skanera i wzornik, a na podstawie otrzymanych wyników oblicza się współczynniki funkcji kalibracyjnej, korzystnie metodą regresji liniowej, następnie do funkcji kalibracyjnej podstawia się jako zmienną wartość ustaloną poprzez odczytanie z obrazu projekcji wartości piksela, która w skali szarości odzwierciedla natężenie promieniowania rentgenowskiego po przejściu przez komorę skanera i skanowany obiekt i oblicza się wartość funkcji kalibracyjnej stanowiącą wartość parametru fizycznego i zapisuje się, korzystnie w tym samym pikselu w projekcji, po czym dla tak wyznaczonych projekcji przeprowadza się komputerową rekonstrukcję obrazu, której wynik przedstawia w skali bezwzględnej rozkład wartości ustalanego parametru fizycznego. Istotę wynalazku stanowi również układ do stosowania tego sposobu.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób ustalania parametrów fizycznych, zwłaszcza ustalania bezwzględnych parametrów gęstości fizycznej i/lub współczynnika absorpcji promieniowania rentgenowskiego badanego obiektu zobrazowanego tomografem komputerowym oraz układ do realizacji tego sposobu.
Sposób rentgenowskiej tomografii komputerowej polega na rejestrowaniu tak zwanych projekcji tomograficznych, które stanowią podstawę komputerowej rekonstrukcji mającej na celu uzyskanie dwuwymiarowych obrazów uwidaczniających przekroje przez badany obiekt. Przekroje te mogą być następnie wykorzystane jako podstawa komputerowej rekonstrukcji trójwymiarowej bryły badanego obiektu. Zarówno dwuwymiarowe przekroje jak i zrekonstruowana bryła trójwymiarowa obrazują gęstość w postaci skali Hounsfielda, określającej stopień absorpcji promieniowania wewnątrz skanowanego obiektu. Skala ta najczęściej jest wizualizowana w postaci skali szarości, w której najmniejsze natężenie, na przykład kolor biały, oznacza maksymalny, a największe natężenie, na przykład kolor czarny, oznacza minimalny w danym przedziale stopień absorpcji promieniowania rentgenowskiego. Wartość stopnia absorpcji w tak zwanych jednostkach Hounsfielda dla tkanki została określona jako względna wielkość odniesienia do własności absorpcji promieniowania rentgenowskiego przez wodę. Skala Hounsfielda lub jakakolwiek inna skala szarości, zapewnia możliwości obrazowania badanego obiektu w stopniu wystarczającym do przeprowadzenia diagnostyki obrazowej. Jednak w tej metodzie nie ma możliwości ustalenia ilościowej i bezwzględnej wartości zobrazowanej gęstości badanego obiektu i praktycznej oceny tej wartości.
Ilościowa ocena gęstości fizycznej może odbywać się na podstawie powyższej metodyki ulepszonej o stosowanie wzornika gęstości.
W przypadku gdy badanie uwzględnia stosowanie wzornika, który jest skanowany w oddzielnym badaniu przed/lub po skanowaniu obiektu badanego, wciąż występuje problem wpływający na niedokładność obliczeń, spowodowany możliwością wystąpienia dryftu parametrów układu pomiarowego, to jest parametrów źródła i detektora promieniowania rentgenowskiego, oraz niedoskonałościami rekonstrukcji tomograficznej wykonywanej z zastosowaniem metod charakteryzujących się pewnym błędem.
Rozwiązanie ujawnione w patencie PL 213008 pozwoliło po części wyeliminować powyższy problem poprzez skanowanie fantomu (wzornika) równocześnie z badanym obiektem, jednakże nadal pozostał problem związany z pozycją i rozmiarem fantomu limitowaną/ograniczoną między innymi rozmiarami próbki, wymaganym współczynnikiem powiększenia czy też rozmiarami komory skanera. Obecność wzornika w obszarze skanowania oraz jego konstrukcja ograniczają uzyskanie optymalnego, czyli najczęściej możliwie największego powiększenia obrazu badanego obiektu.
Znane dotychczas rozwiązania, w tym ujawnione w patencie PL213008 nie sprawdzają się w przypadku stosowania automatycznego algorytmu do korekcji efektu twardnienia promieniowania, w przypadku niejednorodnej budowy skanowanego obiektu oraz w przypadku dryftu parametrów skanera.
Znane jak dotąd metody ilościowej tomografii nie pozwalają na pełne rozwiązanie problemu, na przykład w rozwiązaniu PL 213008 zaobserwowano zwiększone ryzyko poruszenia względem siebie badanego obiektu oraz wzornika. Poruszenie to skutkuje nieostrością zrekonstruowanego obrazu wzornika bądź obiektu, a przez to jego nieprzydatnością i koniecznością powtórzenia procesu skanowania. Słabą stroną tego rozwiązania jest również konieczność zmieszczenia w polu obrazowym zarówno badanego obiektu jak i wzornika, co skutkuje obniżeniem rozdzielczości obrazowania, w niektórych przypadkach nawet o 30%.
Z opisów US4782502A oraz US4870666A znany jest kalibracyjny wzornik dla tomografii komputerowej, który może być umieszczony bezpośrednio na ciele badanego pacjenta. Wadą tego rozwiązania jest ryzyko poruszenia oraz przeznaczenie głównie do stosowania ze skanerami klinicznymi.
Z opisu US4663772A znany jest wzornik do analizy gęstości kości, którego geometria reprezentuje cechy ciała pacjenta, tkanka miękka jest symulowana poprzez wypełnienie wnętrza wzornika wodą, a tkanka kostna reprezentowana jest przez cylinder wykonany z materiału o gęstości podobnej do tkanki kostnej. Rozmiary wzornika umożliwiają jego stosowanie do kalibracji urządzeń tomograficznych ale nie zapewniają możliwości równoczesnego pomiaru gęstości kości np. pacjenta.
Z opisu JP2003116830 znany jest wzornik referencyjny dla urządzeń tomograficznych z komorą na wodę, który również posiada wyżej wymienione niedogodności.
PL 229 430 Β1
Z opisu CN102940503 (A) znany jest wzornik do stosowania w stomatologicznej tomografii i ocenie gęstości szczęki. Jego niedogodnością jest także przeznaczenie do umieszczenia w sąsiedztwie rekonstruowanego obiektu.
Z opisu CN102917641 (A) znane jest urządzenie i wzornik stosowane do obrazowania tomograficznego. Podobnie jak wyżej umieszczane w sąsiedztwie rekonstruowanego obiektu.
Zadaniem niniejszego wynalazku jest stworzenie możliwości praktycznego ilościowego ustalania parametrów fizycznych, zwłaszcza gęstości fizycznej i współczynnika absorpcji promieniowania rentgenowskiego badanego obiektu, z wykorzystaniem tomografii komputerowej, w tym mikrotomografii i nanotomografii.
Zadanie to udało się rozwiązać poprzez opracowanie sposobu ustalania parametrów fizycznych obiektu zobrazowanego tomografem komputerowym, zwłaszcza ustalania bezwzględnych parametrów gęstości fizycznej i/lub współczynnika absorpcji promieniowania rentgenowskiego, oraz opracowanie układu z charakterystycznym wzornikiem ustalanych parametrów, a przede wszystkim odpowiednią lokalizacją wzornika w komorze skanera, umożliwiającymi realizację tego sposobu.
Istotą wynalazku jest sposób ustalania parametrów fizycznych obiektu zobrazowanego tomografem komputerowym, zwłaszcza ustalania bezwzględnych parametrów gęstości fizycznej i/lub współczynnika absorpcji promieniowania rentgenowskiego, wzornik ustalanych parametrów fizycznych instaluje się pomiędzy źródłem promieniowania rentgenowskiego a detektorem lub korzystnie bezpośrednio na detektorze, poza platformą obrotową tomografu, na której umieszcza się skanowany obiekt znamienny tym, że, następnie przeprowadza się proces skanowania obiektu, podczas którego na obrazach projekcji tomograficznych zapisuje się równocześnie dwuwymiarowy obraz badanego obiektu oraz dwuwymiarowy obraz wzornika, przy czym dla co najmniej jednej projekcji dla co najmniej jednego obszaru wzornika odczytuje się wartość natężenia szarości obrazu w jednostkach względnych poprzez odczytanie z obrazu projekcji wartości piksela, która w skali szarości odzwierciedla natężenie promieniowania rentgenowskiego po przejściu przez komorę skanera i wzornik, a na podstawie otrzymanych wyników oblicza się współczynniki funkcji kalibracyjnej, korzystnie metodą regresji liniowej, następnie do funkcji kalibracyjnej podstawia się jako zmienną wartość ustaloną poprzez odczytanie z obrazu projekcji wartości piksela, która w skali szarości odzwierciedla natężenie promieniowania rentgenowskiego po przejściu przez komorę skanera i skanowany obiekt i oblicza się wartość funkcji kalibracyjnej stanowiącą wartość parametru fizycznego i zapisuje się, korzystnie w tym samym pikselu w projekcji, po czym dla tak wyznaczonych projekcji przeprowadza się komputerową rekonstrukcję obrazu, której wynik przedstawia w skali bezwzględnej rozkład wartości ustalanego parametru fizycznego, przy czym wzornik instaluje się w taki sposób, że jego pozycja jest stała względem detektora.
Istotą wynalazku jest także układ do ustalania parametrów fizycznych badanego obiektu zobrazowanego tomografem komputerowym, zawierający źródło promieniowania rentgenowskiego, detektor promieniowania rentgenowskiego, zwłaszcza w postaci płaskiego detektora panelowego, oraz wzornik ustalanych parametrów fizycznych skanowanego obiektu, zwłaszcza jego gęstości fizycznej i współczynnika absorpcji promieniowania rentgenowskiego, wzornik ustalanych parametrów fizycznych zainstalowany jest pomiędzy źródłem promieniowania rentgenowskiego a detektorem lub korzystnie bezpośrednio na detektorze, poza platformą obrotową tomografu, na której umieszcza się skanowany obiekt, w taki sposób, aby obraz rentgenowski wzornika zawierał się w obrazie projekcji zapisywanej podczas procesu skanowania obiektu, znamienny tym, że wzornik składa się z listwy, w której wykonany jest co najmniej jeden przelotowy lub nieprzelotowy otwór, korzystnie cylindryczny, wypełniony materiałem stanowiącym wyznacznik ustalanego parametru fizycznego, umożliwiającym pośrednie lub bezpośrednie wyznaczenie wartości parametru fizycznego w skanowanym obiekcie, przy czym wzornik zainstalowany jest w taki sposób by był nieruchomy względem detektora i wyposażony jest w szczelne zamknięcie co najmniej jednego otworu. Korzystnie materiał stanowiący wyznacznik ustalanego parametru fizycznego posiada odmienny współczynnik absorpcji rentgenowskiej niż materiał bazowy listwy wzornika. Korzystnie materiał stanowiący wyznacznik ustalanego parametru fizycznego wprowadzany do otworu/ów wzornika ma postać pręta/prętów o trwałej postaci. Korzystnie materiał stanowiący wyznacznik ustalanego parametru fizycznego wprowadzany do otworu/ów wzornika ma postać cieczy lub gazu.
Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie realizacji na rysunku, na którym fig. 1, przedstawia przykładowy schemat układu do ustalania parametrów fizycznych badanego obiektu zobrazowanego tomografem komputerowym, fig. 2 przedstawia w rzucie aksonometrycznym wzornik ustalanych parametrów fizycznych badanego obiektu, z jednym otworem przelotowym wypełnianym materiałem stanowiącym wyznacznik ustalanego parametru fizycznego, natomiast fig. 3 przedstawia w rzucie
PL 229 430 Β1 aksonometrycznym wzornik ustalanych parametrów fizycznych badanego obiektu, z siedmioma otworami przelotowymi wypełnianymi materiałem stanowiącym wyznacznik ustalanego parametru fizycznego.
Przykład 1
Układ do ustalania parametrów fizycznych badanego obiektu zobrazowanego tomografem komputerowym wyposażony w charakterystyczny wzornik gęstości fizycznej tkanki kostnej, z pojedynczym otworem.
Układ zawiera źródło 4 promieniowania rentgenowskiego, płaski panelowy detektor 1 promieniowania rentgenowskiego oraz wzornik 2 ustalanych parametrów fizycznych skanowanego obiektu 3, zwłaszcza jego gęstości fizycznej i współczynnika absorpcji promieniowania rentgenowskiego.
Głównym elementem konstrukcyjnym wzornika 2 jest listwa 5, wewnątrz której wykonany jest wzdłużnie cylindryczny otwór przelotowy 6. Wewnątrz otworu 6 umieszczony jest szczelnie pręt o kształcie cylindrycznym i średnicy dopasowanej do średnicy otworu 6 w listwie. Istotnym elementem jest materiał, z którego wykonano wzornik 2. Listwa 5 wykonana jest z żywicy polimetakrylanowej (PMMA), która posiada gęstość fizyczną równą około 1,13 mg/ccm, tj. zbliżoną do gęstości tkanek miękkich zbudowanych w większości z wody. Pręt wykonany jest z mieszaniny żywicy i syntetycznego hydroksyapatytu HA, materiału o gęstości fizycznej równej około 3,175 mg/ccm tj. gęstości hydroksyapatytu, który jest głównym składnikiem tkanki kostnej. Proporcje wagowe mieszaniny obu materiałów dobrane są w taki sposób, żeby wypadkowa gęstość fizyczna wynosiła 1,39 mg/ccm. Wzornik 2 umieszcza się bezpośrednio na detektorze 1, w taki sposób by był względem niego nieruchomy, a badany obiekt 3 umieszcza się na platformie obrotowej, w taki sposób, aby obraz rentgenowski wzornika 2 zawierał się w obrazie projekcji zapisywanej podczas procesu skanowania obiektu 3. Następnie przeprowadza się proces skanowania obiektu 3, podczas którego na obrazach projekcji tomograficznych zapisuje się równocześnie dwuwymiarowy obraz badanego obiektu 3 oraz dwuwymiarowy obraz wzornika 2.
Przykład 2
Układ do ustalania parametrów fizycznych badanego obiektu zobrazowanego tomografem komputerowym wyposażony w charakterystyczny wzornik gęstości fizycznej tkanki kostnej, z siedmioma otworami.
Układ zawiera źródło 4 promieniowania rentgenowskiego, płaski panelowy detektor 1 promieniowania rentgenowskiego oraz wzornik 2 ustalanych parametrów fizycznych skanowanego obiektu, zwłaszcza jego gęstości fizycznej i współczynnika absorpcji promieniowania rentgenowskiego.
Głównym elementem konstrukcyjnym wzornika 2 jest listwa 5, wewnątrz której wykonanych jest wzdłużnie i równolegle do siebie siedem cylindrycznych przelotowych otworów 6. Wewnątrz otworów 6 umieszczonych jest szczelnie siedem prętów o kształcie cylindrycznym i średnicy dopasowanej do średnicy otworów 6 w listwie 5. Listwa 5 wykonana jest z żywicy polimetakrylanowej (PMMA), która posiada gęstość mineralną tkanki kostnej równą 0. Pręty wykonane są z mieszaniny żywicy syntetycznego hydroksyapatytu HA. Proporcje wagowe mieszaniny obu materiałów dobrane są w taki sposób, aby wypadkowa gęstość mineralna wynosiła odpowiednio 50, 100, 200, 400, 800, 1000, 1200 mgHA/ccm. Wzornik 2 umieszcza się bezpośrednio na detektorze 1, a badany obiekt 3 na platformie obrotowej. Następnie przeprowadza się proces skanowania obiektu 3, podczas którego na obrazach projekcji tomograficznych zapisuje się równocześnie dwuwymiarowy obraz badanego obiektu 3 oraz dwuwymiarowy obraz wzornika 2.
Przykład 3
Sposób ustalania współczynnika absorpcji promieniowania rentgenowskiego badanego obiektu zobrazowanego tomografem komputerowym.
Badany obiekt 3 skanuje się z zastosowaniem tomografu wyposażonego we wzornik 2 ustalanych parametrów fizycznych, który jest wzornikiem reprezentującym ustalone wartości współczynników absorpcji promieniowania rentgenowskiego dla wody i badanego obiektu w postaci tkanki kostnej. Wzornik 2 instaluje się bezpośrednio na detektorze 1, poza platformą obrotową tomografu, na której umieszczony jest skanowany obiekt 3. Następnie przeprowadza się proces skanowania obiektu 3, podczas którego na obrazach projekcji tomograficznych zapisuje się równocześnie dwuwymiarowy obraz badanego obiektu 3 oraz dwuwymiarowy obraz wzornika 2. Dla zarejestrowanych projekcji w obszarze listwy 5 wzornika 2 oraz obszarze otworu 6 (fig. 2) odczytuje się wartość natężenia szarości obrazu w jednostkach względnych poprzez odczytanie z obrazu projekcji wartości piksela, która w skali szarości odzwierciedla wartość względną natężenia promieniowania rentgenowskiego po przejściu przez komorę skanera i wzornik 2, a na podstawie otrzymanych wyników oblicza się współczynniki funkcji kalibracyjnej
PL 229 430 Β1 z wykorzystaniem metody regresji liniowej, następnie do funkcji kalibracyjnej podstawia się jako zmienną wartość ustaloną poprzez odczytanie z obrazu projekcji wartości piksela, która w skali szarości odzwierciedla natężenie promieniowania rentgenowskiego po przejściu przez komorę skanera i skanowany obiekt 3 i oblicza się wartość funkcji kalibracyjnej stanowiącą wartość współczynnika absorpcji i zapisuje się w projekcji, po czym dla tak wyznaczonych projekcji, z wykorzystaniem standardowej metody stosowanej w danym typie tomografu przeprowadza się komputerową rekonstrukcję obrazu przedstawiającego w skali bezwzględnej rozkład wartości współczynnika absorbcji promieniowania rentgenowskiego.
Przykład 4
Sposób ustalania gęstości fizycznej materiału badanego obiektu zobrazowanego tomografem komputerowym.
W podobny do powyższego sposobu ocenia się gęstość fizyczną. W tym przypadku wzornik 2 ustalanych parametrów fizycznych jest wzornikiem reprezentującym ustalone wartości gęstości fizycznej dla wody i badanego obiektu np. tkanki kostnej. Pozostałe etapy pomiaru przebiegają identycznie, przy czym w wyniku rekonstrukcji obrazu otrzymuje się obraz warstwowy przedstawiający rozkład gęstości badanego obiektu 3.
Sposób i układ według wynalazku mają następujące cechy i zalety. Umożliwiają ustalenie konkretnej wartości współczynnika absorpcji, bądź gęstości fizycznej, bądź wartości parametru fizycznego np. porowatości itp., badanego obiektu obrazowanego z wykorzystaniem tomografii komputerowej. Zapewnia wykorzystanie wzorca współczynnika tłumienia do wyznaczenia równania krzywej pozwalającej na obliczenie współczynnika absorpcji, bądź gęstości fizycznej, bądź wartości parametru fizycznego np. porowatości itp. na podstawie obrazu z tomografii komputerowej. Eliminuje błędy oceny gęstości, powstające w wyniku niedoskonałości algorytmów rekonstrukcji obrazów warstwowych z projekcji. Również pozwala na ocenę gęstości mineralnej, w całej objętości badanego obiektu, co stanowi dodatkową zaletę wynalazku przy ustalaniu parametrów jakościowych i ilościowych, co może pozwolić na eliminację konieczności wykonywania badania densytometrycznego. Ponadto przy dostosowaniu rozmiarów wzornika, metoda może być z powodzeniem stosowana w badaniach o większej niż w tomografii komputerowej rozdzielczości, jak na przykład w mikrotomografii lub nawet nanotomografii.
Rozwiązanie pozwoliło na wyeliminowanie ryzyka poruszenia względem siebie badanego obiektu oraz wzornika, co w znanych dotychczas rozwiązaniach skutkowało nieostrością zrekonstruowanego obrazu wzornika bądź obiektu, a przez to jego nieprzydatnością i koniecznością powtórzenia procesu skanowania.
Zaletą rozwiązania jest fakt wykonania kalibracji przed etapem rekonstrukcji tomograficznej, dzięki czemu rekonstruowany obraz jest od razu obrazem przedstawiającym rozkład parametrów fizycznych badanego obiektu w skali bezwzględnej.
W znanym dotychczas rozwiązaniu według patentu PL 213008 obraz wzornika rejestrowany jest na każdej warstwie, a w rozwiązaniu według niniejszego wynalazku obraz wzornika znajduje się wyłącznie na obrazach projekcji i nie zawiera się w żadnym obrazie warstwowym. Umożliwia to ograniczenie objętości pliku z zapisem wyników, wyeliminowanie ryzyka poruszenia się obiektu i wzornika względem siebie w trakcie skanowania, ułatwienia podczas montowania obiektu na platformie skanera.
Claims (5)
1. Sposób ustalania parametrów fizycznych obiektu zobrazowanego tomografem komputerowym, zwłaszcza ustalania bezwzględnych parametrów gęstości fizycznej i/lub współczynnika absorpcji promieniowania rentgenowskiego, wzornik (2) ustalanych parametrów fizycznych instaluje się pomiędzy źródłem (4) promieniowania rentgenowskiego a detektorem (1) lub korzystnie bezpośrednio na detektorze (1), poza platformą obrotową tomografu, na której umieszcza się skanowany obiekt (3), znamienny tym, że, następnie przeprowadza się proces skanowania obiektu, podczas którego na obrazach projekcji tomograficznych zapisuje się równocześnie dwuwymiarowy obraz badanego obiektu oraz dwuwymiarowy obraz wzornika, przy czym dla co najmniej jednej projekcji dla co najmniej jednego obszaru wzornika odczytuje się wartość natężenia szarości obrazu w jednostkach względnych poprzez odczytanie z obrazu projekcji wartości piksela, która w skali szarości odzwierciedla natężenie promieniowania rent
PL 229 430 Β1 genewskiego po przejściu przez komorę skanera i wzornik, a na podstawie otrzymanych wyników oblicza się współczynniki funkcji kalibracyjnej, korzystnie metodą regresji liniowej, następnie do funkcji kalibracyjnej podstawia się jako zmienną wartość ustaloną poprzez odczytanie z obrazu projekcji wartości piksela, która w skali szarości odzwierciedla natężenie promieniowania rentgenowskiego po przejściu przez komorę skanera i skanowany obiekt i oblicza się wartość funkcji kalibracyjnej stanowiącą wartość parametru fizycznego i zapisuje się, korzystnie w tym samym pikselu w projekcji, po czym dla tak wyznaczonych projekcji przeprowadza się komputerową rekonstrukcję obrazu, której wynik przedstawia w skali bezwzględnej rozkład wartości ustalanego parametru fizycznego, przy czym wzornik (2) instaluje się w taki sposób, że jego pozycja jest stała względem detektora (1).
2. Układ do ustalania parametrów fizycznych badanego obiektu zobrazowanego tomografem komputerowym, zawierający źródło promieniowania rentgenowskiego, detektor promieniowania rentgenowskiego, zwłaszcza w postaci płaskiego detektora panelowego, oraz wzornik ustalanych parametrów fizycznych skanowanego obiektu, zwłaszcza jego gęstości fizycznej i współczynnika absorpcji promieniowania rentgenowskiego, wzornik (2) ustalanych parametrów fizycznych zainstalowany jest pomiędzy źródłem (4) promieniowania rentgenowskiego a detektorem (1) lub korzystnie bezpośrednio na detektorze (1), poza platformą obrotową tomografu, na której umieszcza się skanowany obiekt (3), w taki sposób, aby obraz rentgenowski wzornika (2) zawierał się w obrazie projekcji zapisywanej podczas procesu skanowania obiektu (3), znamienny tym, że wzornik (2) składa się z listwy (5), w której wykonany jest co najmniej jeden przelotowy lub nieprzelotowy otwór (6), korzystnie cylindryczny, wypełniony materiałem stanowiącym wyznacznik ustalanego parametru fizycznego, umożliwiającym pośrednie lub bezpośrednie wyznaczenie wartości parametru fizycznego w skanowanym obiekcie, przy czym wzornik (2) zainstalowany jest w taki sposób by był nieruchomy względem detektora (1) i wyposażony jest w szczelne zamknięcie co najmniej jednego otworu (6).
3. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że materiał stanowiący wyznacznik ustalanego parametru fizycznego posiada odmienny współczynnik absorpcji rentgenowskiej niż materiał bazowy listwy wzornika (2).
4. Układ według zastrz. 2 lub 3, znamienny tym, że materiał stanowiący wyznacznik ustalanego parametru fizycznego wprowadzany do otworu/ów (6) wzornika (2) ma posiać pręta/prętów o trwałej postaci, w celu dostosowania wzornika do potrzeb pomiarowych.
5. Układ, według zastrz. 2 lub 3, znamienny tym, że materiał stanowiący wyznacznik ustalanego parametru fizycznego wprowadzany do otworu/ów (6) wzornika (2) ma postać cieczy lub gazu.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL409092A PL229430B1 (pl) | 2014-08-04 | 2014-08-04 | Sposób ustalania parametrów fizycznych badanego obiektu zobrazowanego tomografem komputerowym oraz układ do realizacji tego sposobu |
| EP14194827.3A EP2982970A1 (en) | 2014-08-04 | 2014-11-25 | Computer tomography for determining physical parameters of an object |
| US14/553,906 US20160245761A1 (en) | 2014-08-04 | 2014-11-25 | Method of determination of physical parameters of an object imaged using computer tomograph and equipment for implementation of said method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL409092A PL229430B1 (pl) | 2014-08-04 | 2014-08-04 | Sposób ustalania parametrów fizycznych badanego obiektu zobrazowanego tomografem komputerowym oraz układ do realizacji tego sposobu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL409092A1 PL409092A1 (pl) | 2016-02-15 |
| PL229430B1 true PL229430B1 (pl) | 2018-07-31 |
Family
ID=52102396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL409092A PL229430B1 (pl) | 2014-08-04 | 2014-08-04 | Sposób ustalania parametrów fizycznych badanego obiektu zobrazowanego tomografem komputerowym oraz układ do realizacji tego sposobu |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20160245761A1 (pl) |
| EP (1) | EP2982970A1 (pl) |
| PL (1) | PL229430B1 (pl) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL229533B1 (pl) | 2014-09-08 | 2018-07-31 | Univ Slaski | Sposób mapowania rozkładu parametrów fizycznych wzornika stosowanego w badaniach z wykorzystaniem fal elektromagnetycznych |
| KR102665958B1 (ko) * | 2017-03-09 | 2024-05-13 | 엔-랩 마르친 빈코브스키 | 구강 내 스캐닝 장치, 상기 장치 및 스캐너 시스템의 작동 방법 |
| CN110779938A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-02-11 | 江苏省建筑科学研究院有限公司 | 一种预制混凝土柱子套筒节点施工质量现场无损检测方法及装置 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL115142B4 (en) | 1979-01-26 | 1981-03-31 | Electronic starting system | |
| US4663772A (en) | 1985-09-30 | 1987-05-05 | Picker International, Inc. | Bone mineral analysis phantom |
| US4870666A (en) | 1986-08-07 | 1989-09-26 | General Electric Company | Computer tomographic phantom |
| US4782502A (en) | 1986-10-01 | 1988-11-01 | Schulz Eloy E | Flexible calibration phantom for computer tomography system |
| US4985906A (en) * | 1987-02-17 | 1991-01-15 | Arnold Ben A | Calibration phantom for computer tomography system |
| US7660453B2 (en) * | 2000-10-11 | 2010-02-09 | Imaging Therapeutics, Inc. | Methods and devices for analysis of x-ray images |
| JP2003116830A (ja) | 2001-10-17 | 2003-04-22 | Ge Medical Systems Global Technology Co Llc | Ｘ線ｃｔ装置の基準検査体および測定方法 |
| JP3607285B2 (ja) * | 2004-05-17 | 2005-01-05 | 東芝Ｉｔコントロールシステム株式会社 | コンピュータ断層撮影装置 |
| WO2011142343A1 (ja) | 2010-05-11 | 2011-11-17 | 株式会社テレシステムズ | 放射線撮像装置及び同装置に用いるファントム |
| KR101255224B1 (ko) * | 2011-06-15 | 2013-04-17 | 한국과학기술원 | Ｘ선 단층촬영 시스템 및 이를 이용한 산란 보정 방법 |
| CN102940503B (zh) | 2012-10-31 | 2014-12-31 | 东北大学 | 一种用于口腔ct系统的测量颌骨密度的装置及方法 |
-
2014
- 2014-08-04 PL PL409092A patent/PL229430B1/pl unknown
- 2014-11-25 EP EP14194827.3A patent/EP2982970A1/en not_active Withdrawn
- 2014-11-25 US US14/553,906 patent/US20160245761A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL409092A1 (pl) | 2016-02-15 |
| US20160245761A1 (en) | 2016-08-25 |
| EP2982970A1 (en) | 2016-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Manske et al. | Human trabecular bone microarchitecture can be assessed independently of density with second generation HR-pQCT | |
| Bouxsein et al. | Guidelines for assessment of bone microstructure in rodents using micro–computed tomography | |
| Weitkamp et al. | ANKAphase: software for single-distance phase retrieval from inline X-ray phase-contrast radiographs | |
| Nazarian et al. | Quantitative micro-computed tomography: a non-invasive method to assess equivalent bone mineral density | |
| Stauber et al. | Micro-computed tomography: a method for the non-destructive evaluation of the three-dimensional structure of biological specimens | |
| Kazakia et al. | Assessment of bone tissue mineralization by conventional x‐ray microcomputed tomography: comparison with synchrotron radiation microcomputed tomography and ash measurements | |
| Du Plessis et al. | Not all scans are equal: X-ray tomography image quality evaluation | |
| Hemmatian et al. | Accuracy and reproducibility of mouse cortical bone microporosity as quantified by desktop microcomputed tomography | |
| Vos et al. | Quantitative measurement of periodontal bone changes by digital subtraction | |
| JPWO2015012323A1 (ja) | Ｘ線ｃｔ装置 | |
| JPWO2016129682A1 (ja) | 骨解析装置 | |
| KR20200004392A (ko) | 광자 계수형의 x선 검출 데이터를 처리하는 방법 및 장치, 및 x선 장치 | |
| Kolbeck et al. | Digital Radiography: A Predictor of Regenerate Bone Stiffness in Distraction Osteogenesis. | |
| PL229430B1 (pl) | Sposób ustalania parametrów fizycznych badanego obiektu zobrazowanego tomografem komputerowym oraz układ do realizacji tego sposobu | |
| JP2007521905A (ja) | 断面画像の処理装置及び方法 | |
| Obata et al. | Quantitative and qualitative bone imaging: A review of synchrotron radiation microtomography analysis in bone research | |
| Wachsmuth et al. | High-resolution imaging of osteoarthritis using microcomputed tomography | |
| van’t Hof et al. | Analysis of bone architecture in rodents using micro-computed tomography | |
| EP3098780A1 (en) | A method, a system and a computer program for determining data defining an estimate of the thickness and density of a tissue structure of interest from imaging data | |
| Hamm et al. | Quantitative dual-energy CT as a nondestructive tool to identify indicators for fossilized bone in vertebrate paleontology | |
| Soltan et al. | Cortical porosity assessment in the distal radius: a comparison of HR-pQCT measures with synchrotron-radiation micro-CT-based measures | |
| Smith et al. | Assessment of technical and biological parameters of volumetric quantitative computed tomography of the foot: a phantom study | |
| Lin et al. | Microcomputed tomography | |
| Nishikawa et al. | Is application of a quantitative CT technique helpful for quantitative measurement of bone density using dental cone-beam CT? | |
| Connor et al. | Comparison of diffraction-enhanced computed tomography and monochromatic synchrotron radiation computed tomography of human trabecular bone |