REPRESENTACIÓN DE UN OBJETO POR MEDIO DE UNA IRRADIACIÓN ASÍ COMO RECONSTRUCCIÓN UTILIZANDO DATOS DE IRRADIACIÓN SIMULADOS.

Procedimiento para la representación de un objeto (10) por medio de un dispositivo (12) de medición adecuado para la irradiación del objeto (10),

con las siguientes etapas: proporcionar (30, 32, 34) datos simulados, que corresponden a una irradiación simulada del objeto (10); y utilizar (36, 40) los datos simulados para medir (42) una irradiación del objeto (10), evaluándose, para el ajuste de un parámetro de medición del dispositivo (12) de medición, los datos simulados con el fin de obtener datos medidos adecuados para una reconstrucción tomográfica del objeto, caracterizado porque la evaluación de los datos simulados para el ajuste del parámetro de medición se realiza de tal manera que el número de direcciones de irradiación con una alta absorción sea el menor posible

La presente invención se refiere a la representación de objetos por medio de una irradiación y a la reconstrucción de un objeto basándose en tal representación del objeto, tal como es el caso por ejemplo en la tomografía computarizada.

La tomografía computarizada se desarrolló en los años 70 y se basa en una reconstrucción de un objeto basándose en proyecciones del objeto desde distintas direcciones de irradiación. Cada plano de proyección ofrece información sobre una distribución de absorción o extinción del objeto en perpendicular a la dirección de irradiación. A partir de las proyecciones en distintas direcciones de irradiación puede determinarse entonces el objeto con respecto a sus propiedades de extinción o su densidad.

En un tomógrafo computarizado de rayos X, por ejemplo un tubo de rayos X y un detector de rayos X situado enfrente del tubo de rayos X sobre el objeto, que se compone de una fila o un segmento circular de sensores, rodean el objeto. El tubo de rayos X irradia el objeto por medio de un abanico de rayos, recibiéndose los rayos que penetran en el objeto por los sensores del detector de rayos X. Esta operación se repite para distintas direcciones de irradiación, discurriendo los planos de rotación y los planos del abanico de rayos siempre en paralelo entre sí. En la reconstrucción del objeto con ayuda de los datos de proyección obtenidos se genera una imagen en sección a través del objeto. Mediante el movimiento relativo del tomógrafo computarizado con respecto al objeto en perpendicular al plano de rotación se generan imágenes en sección adyacentes sucesivas, a partir de las cuales puede generarse una imagen tridimensional del objeto. En los tomógrafos computarizados de rayos X modernos con técnicas de tomografía computarizada espiral, el movimiento de desplazamiento relativo del objeto con respecto al tomógrafo computarizado y el movimiento de rotación de la disposición del tubo rayos X/detector de rayos X se realizan de manera continua, de modo que la reconstrucción del objeto no tiene lugar mediante imágenes en sección sino en forma de espiral.

En la figura 3 se muestra una disposición convencional para la reconstrucción de un objeto basándose en datos de tomografía computarizada. El tomógrafo 900 computarizado obtiene en una entrada parámetros 902 de medición, que determinan por ejemplo las direcciones de irradiación, intensidades y tiempos de exposición a la luz que van a emplearse durante una medición de un objeto 903, indicado en la figura 3 en general con un círculo. El tomógrafo computarizado mide las irradiaciones del objeto según las especificaciones de los parámetros 902 de medición y entrega los datos medidos, que contienen datos de proyección de las irradiaciones en distintas direcciones de irradiación, como valores 904 de reconstrucción al dispositivo 906 de reconstrucción. El dispositivo 906 de reconstrucción reconstruye a partir de los datos de reconstrucción datos 908 de imagen, que corresponden a una imagen del objeto, y que contienen por ejemplo información sobre la densidad de material del objeto 903.

Un problema en la tomografía computarizada consiste ahora en que, si el objeto 903, tal como por ejemplo un objeto de ensayo industrial, sólo presenta en una pequeña parte de las direcciones de irradiación necesarias para el dispositivo 906 de reconstrucción para la reconstrucción por tomografía computarizada, una combinación de una alta densidad de absorción por un lado y una gran trayectoria del rayo por otro lado, como por ejemplo en presencia de nervios de material de fuerte absorción en el objeto 903 de ensayo, esta alta absorción lleva a menudo, debido a la dinámica de detección limitada aprovechable del tomógrafo 900 computarizado, a intensidades reducidas que no pueden medirse y, por lo tanto, a datos de proyección erróneos o incompletos en los datos 904 de reconstrucción. Esta parte errónea de los datos de medición lleva, en la reconstrucción por tomografía computarizada en el dispositivo 906 de reconstrucción, a artefactos característicos en los datos 908 de imagen, que no están limitados localmente a los campos de alta densidad. En un examen de calidad de un objeto de ensayo estos artefactos pueden impedir por ejemplo la detección de defectos de material en otras zonas distintas de aquéllas de alta densidad de absorción. Por lo general, debido a estos artefactos, se dificultará esencialmente cualquier evaluación de imagen automática posterior de los datos 908 de imagen con el fin de reconocer defectos.

En el pasado se trató de paliar este problema de los artefactos, que aparece debido a datos 904 de reconstrucción incompletos o erróneos, simplemente omitiendo datos 904 de reconstrucción, debido a los cuales aparecen en la imagen 908 reconstruida artefactos no locales, dependientes del objeto en su forma, tales como por ejemplo áreas cilíndricas con información de densidad de material errónea, de modo que se influye en la reconstrucción en su totalidad. Los datos de proyección parcialmente erróneos debían tratarse durante la reconstrucción mediante algoritmos de reconstrucción especializados. Las áreas ausentes en la imagen reconstruida aumentan además el esfuerzo del reconocimiento de defectos subsiguiente basándose en la imagen reconstruida.

En Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, B, septiembre de 2000, volumen 170, n.º 1 - 2, p. 245 - 258 se presenta un programa de simulación para la simulación de una captación de imágenes tomográficas o radioscópicas. Además se describen en el mismo posibles aplicaciones de este programa. En particular, a partir de la geometría del objeto que va a irradiarse, que se describe por ejemplo utilizando software CAD mediante una triangulación, se calculan mediante el programa las irradiaciones resultantes. Como aplicación a modo de ejemplo se menciona el uso de la simulación para optimizar parámetros experimentales. En particular se propone, para mejorar la capacidad de detección de defectos del objeto, calcular a partir de las irradiaciones simuladas mapas de relación señal a ruido (CNR), y utilizar estos mapas CNR para la determinación de parámetros de detección óptimos, que pueden comprender el tiempo de exposición a la luz, la corriente del tubo y el voltaje del tubo.

El documento US 4.920.491 describe un esquema de mejora de la calidad de imagen utilizando información a priori. En particular se describe una posible mejora de la calidad de imágenes CT por rayos X. A este respecto, los datos de proyección medidos, obtenidos mediante exploración de una pieza con rayos X a través de un área angular delimitada, se completan en el área angular ausente mediante datos de proyección calculados, que se calculan mediante atenuación de radiación a partir de parámetros físicos conocidos de la pieza y de la fuente de radiación. A continuación se reconstruye una imagen de la pieza a partir de los datos de proyección medidos y calculados. De esta manera puede adquirirse información de irradiación para direcciones en las que la pieza atenúa demasiado los rayos X como para permitir que la atraviesen.

El objetivo de la presente invención consiste en crear un procedimiento y un dispositivo para la representación de un objeto por medio de una irradiación, de modo que la representación sea mejor para una posterior reconstrucción del objeto, y/o de modo que la irradiación del objeto no sea costosa.

Este objetivo se resuelve mediante un procedimiento según la reivindicación 1 y un dispositivo según la reivindicación 2.

La invención se basa en el reconocimiento de que una representación de un objeto por medio de una irradiación con vistas a una posterior reconstrucción del objeto con ayuda de la representación puede mejorarse utilizando datos simulados, que corresponden a una irradiación simulada del objeto, ya antes de una reconstrucción como información previa para medir una irradiación del objeto y/o para generar la representación a partir de una irradiación medida.

Una ventaja de la presente invención consiste en que posibilita determinar datos de objetos por medio de irradiación de tal manera que también sea posible una reconstrucción en lugares en los que los procedimientos convencionales provocan artefactos.

Según un primer aspecto de la presente invención se utilizan datos simulados para medir una irradiación del objeto. Según un ejemplo de realización se utiliza información previa o un modelo del objeto, tal como por ejemplo un modelo CAD de una estructura teórica de un objeto de ensayo, ya antes de la adquisición... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la representación de un objeto (10) por medio de un dispositivo (12) de medición adecuado para la irradiación del objeto (10), con las siguientes etapas:

proporcionar (30, 32, 34) datos simulados, que corresponden a una irradiación simulada del objeto (10); y

utilizar (36, 40) los datos simulados para medir (42) una irradiación del objeto (10), evaluándose, para el ajuste de un parámetro de medición del dispositivo (12) de medición, los datos simulados con el fin de obtener datos medidos adecuados para una reconstrucción tomográfica del objeto, caracterizado porque la evaluación de los datos simulados para el ajuste del parámetro de medición se realiza de tal manera que el número de direcciones de irradiación con una alta absorción sea el menor posible.

2. Dispositivo para la representación de un objeto (10) por medio de un dispositivo (12) de medición adecuado para la irradiación, con

un dispositivo (18, 20, 22) para proporcionar datos simulados, que corresponden a una irradiación simulada del objeto (10); y

un dispositivo (24, 26) para utilizar los datos simulados para medir una irradiación del objeto (10) evaluando los simulados para ajustar un parámetro de medición del dispositivo (12) de medición con el fin de obtener datos medidos adecuados para una reconstrucción tomográfica, caracterizado porque la evaluación de los datos simulados para ajustar el parámetro se realiza de tal manera que el número de direcciones de irradiación con una alta absorción sea el menor posible.

3. Dispositivo según la reivindicación 2, en el que el dispositivo (18, 20, 22) para proporcionar datos simulados presenta la siguiente característica:

un dispositivo (18) para proporcionar un modelo del objeto (10), que presenta información sobre una geometría y una irradiabilidad del objeto (10); y

un dispositivo (22) para simular una irradiación del objeto (10) basándose en el modelo del objeto (10), para obtener los datos simulados.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 2 a 3, en el que el dispositivo para utilizar los datos simulados está configurado para ajustar, además de un conjunto de direcciones de irradiación, también un tiempo de exposición a la luz y/o una intensidad de radiación para las respectivas direcciones de irradiación.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 2 a 4, en el que los datos simulados de una pluralidad de irradiaciones simuladas del objeto (10) se corresponden con diferentes direcciones de irradiación, los datos medidos de una pluralidad de irradiaciones medidas del objeto (10) se corresponden con diferentes direcciones de irradiación, y el parámetro de medición presenta un conjunto de una dirección de irradiación, tiempo de exposición a la luz e intensidad de radiación para diferentes direcciones de irradiación.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 2 a 5, en el que el dispositivo (26) de utilización presenta la siguiente característica:

un dispositivo (26) para sustituir al menos una parte de los datos medidos, que corresponden a la irradiación medida, por una parte correspondiente de los datos simulados, para obtener datos de reconstrucción.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 2 a 6, en el que el dispositivo (26) de utilización presenta la siguiente característica:

un dispositivo (26) para completar los datos medidos, que corresponden a la irradiación medida, mediante al menos una parte de los datos simulados, para obtener datos de reconstrucción.

8. Dispositivo según la reivindicación 6 ó 7, en el que los datos medidos corresponden a una pluralidad de irradiaciones medidas.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 a 8, en el que los datos medidos sustituidos o los datos de reconstrucción completados corresponden a irradiaciones en las que aparece a través del objeto (10) una alta absorción.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 2 a 9, que presenta además la siguiente característica:

un dispositivo para entregar o bien los datos medidos o bien los datos de reconstrucción a un dispositivo de reconstrucción (14) para reconstruir el objeto (10) a partir de los mismos.

11. Dispositivo según la reivindicación 10, que presenta además la siguiente característica: un dispositivo (12) de medición para medir la irradiación del objeto (10), para obtener datos medidos.

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones 2 a 11, en el que la representación del objeto (10) es adecuada para una evaluación tomográfica computarizada.

5 13. Procedimiento para reconstruir por tomografía computarizada un objeto (10), con las siguientes etapas:

representar un objeto según la reivindicación 1, para obtener una representación del objeto (10); y reconstruir (46) el objeto (10) basándose en la representación del objeto (10).

14. Dispositivo para reconstruir por tomografía computarizada un objeto (10), con un dispositivo para representar un objeto según una de las reivindicaciones 2 a 12, para obtener una representación del objeto (10); y un dispositivo (14) para reconstruir el objeto (10) basándose en la representación del objeto (10).