專利名稱：X射線成像裝置和用于校準(zhǔn)x射線成像裝置的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于校準(zhǔn)x射線成像裝置的校準(zhǔn)設(shè)備。
而且，本發(fā)明涉及x射線成像裝置。
此外，本發(fā)明涉及用于校準(zhǔn)x射線成像裝置的方法。
除此之外，本發(fā)明還涉及程序單元。 而且，本發(fā)明還涉及計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
背景技術(shù)：
X射線成像在包括醫(yī)療應(yīng)用、行李檢測或材料科學(xué)的很多技術(shù)領(lǐng)域中
很重要。
在過去的幾年里，x射線行李檢測已經(jīng)從完全依賴于與操作員交互的 簡單x射線成像系統(tǒng)發(fā)展成為能夠自動(dòng)識別特定類型的材料并且在出現(xiàn)危
險(xiǎn)材料時(shí)引發(fā)警報(bào)的復(fù)雜自動(dòng)系統(tǒng)。檢測系統(tǒng)已經(jīng)采用用于發(fā)射x射線的
X射線輻射源，這些X射線透射通過接受檢查的包裹到達(dá)探測器或者從接
受檢査的包裹散射到探測器。
校準(zhǔn)x射線成像裝置以提高精確性是有利的。
WO 2005/006257 A2公開了一種包括偽影消除裝置的成像系統(tǒng)，其中將 該偽影消除裝置布置為校正三維重建體積中的環(huán)形偽影。該偽影消除裝置 包括第一級校正裝置，將該第一校正裝置布置為利用第一校正圖像消除X 射線成像裝置的圖像增強(qiáng)器的輸出屏的結(jié)構(gòu)噪聲。該第一校正圖像可以被 預(yù)計(jì)算或存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的適當(dāng)存儲(chǔ)單元。首先用第一校正圖像處理病人的 原始圖像。將如此獲得的增益校正圖像轉(zhuǎn)送至圖像變形校正工具，在該圖 像變形校正工具中預(yù)存儲(chǔ)適當(dāng)?shù)呐でＵ?unwarping)函數(shù)。然后使所得 到的增益校正的扭曲校正圖像可用于第二級增益校正工具，在第二級增益 校正工具中將第二校正圖像應(yīng)用于產(chǎn)生環(huán)形偽影基本減少的最后一組圖像 的圖像。使該最后一組圖像可用于圖像重建工具，將該圖像重建工具布置為進(jìn)一步處理最后一組圖像，為了檢測目的將其結(jié)果顯示在計(jì)算機(jī)監(jiān)視器 上。
然而，WO 2005/00657 A2的系統(tǒng)在非預(yù)期情況下可能會(huì)經(jīng)受不足的 增益校正能力的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是能夠?qū)射線裝置進(jìn)行適當(dāng)校準(zhǔn)。
為了實(shí)現(xiàn)上述既定目標(biāo)，提供了根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的用于校準(zhǔn)x射線 成像裝置的校準(zhǔn)設(shè)備、x射線成像裝置、用于校準(zhǔn)x射線成像裝置的方法、
程序單元和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，提供了用于校準(zhǔn)x射線成像裝置的校
準(zhǔn)設(shè)備，該設(shè)備包括接收單元，其用于接收由X射線成像裝置的探測單 元在參考條件下獲取的圖像；分析單元，其用于分析所獲取的圖像以得到 增益校正信息；以及校準(zhǔn)單元，其用于基于所得到的忽略足跟效應(yīng)增益校 正的增益校正信息來提供校準(zhǔn)信息以便校準(zhǔn)X射線成像裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，提供了用于檢測感興趣對象的X 射線成像裝置，該X射線成像裝置包括X射線源，其用于發(fā)射X射線束 到感興趣對象；探測單元，其用于探測已傳播通過感興趣對象的X射線束； 以及確定單元，其用于在考慮由具有上述特征的校準(zhǔn)設(shè)備提供的校準(zhǔn)信息 的情況下確定關(guān)于感興趣對象的結(jié)構(gòu)信息。
根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施方式，提供了用于校準(zhǔn)X射線成像裝置 的方法，該方法包括接收由X射線成像裝置的探測單元在參考條件下獲 取的圖像；分析所獲取的圖像以得到增益校正信息；并且基于所得到的忽 略足跟效應(yīng)增益校正的增益校正信息，提供校準(zhǔn)信息以校準(zhǔn)X射線成像裝 置。
根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施方式，提供了計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中存 儲(chǔ)了用于校準(zhǔn)X射線成像裝置的計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)處理器執(zhí)行該計(jì)算機(jī)程序 時(shí)，該計(jì)算機(jī)程序適合于控制或執(zhí)行具有上述特征的方法。根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施方式，提供了校準(zhǔn)x射線成像裝置的程
序單元，當(dāng)處理器執(zhí)行該程序單元時(shí)，該程序單元適合于控制或執(zhí)行具有 上述特征的方法。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式執(zhí)行的出于校準(zhǔn)目的數(shù)據(jù)處理可通過以下方式
實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)程序，即通過軟件；或使用一個(gè)或多個(gè)專用電子優(yōu)化電路， 即通過硬件；或以混合形式，即通過軟件組件和硬件組件的方式。
根據(jù)示例性實(shí)施方式，可以以有效方式校準(zhǔn)X射線成像裝置。為此目 的，可以應(yīng)用比傳統(tǒng)增益校正方案更不易失敗的增益校正方案。具體地， 當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)基本二維的探測器時(shí)，可以有效抑制由于足跟效應(yīng)補(bǔ) 償引起的偽影。
為此目的，在參考條件下接收圖像是可能的，也就是說，在X射線束 路徑中沒有感興趣對象，整個(gè)探測器區(qū)域恒定暴露于X射線。換言之，參 考測量可以在X射線源和探測器之間沒有對象，或者在X射線源和探測器 之間放置"中性"對象(例如均質(zhì)材料制成的對象)。通過進(jìn)行這樣的測 量，可以保證在有效探測區(qū)域內(nèi)基本不會(huì)出現(xiàn)由在X射線束路徑內(nèi)的感興 趣對象引起的強(qiáng)度差。
然后分析單元關(guān)于不同增益校正貢獻(xiàn)分析該參考圖像，例如確定探測 器增益特性的各個(gè)分量、旋轉(zhuǎn)對稱分量和由所謂的足跟效應(yīng)引起的一維梯 度。該分析包括執(zhí)行計(jì)算機(jī)擬合以便參考對偽影的不同貢獻(xiàn)的理論模型得 到表示所獲取的參考圖像的擬合參數(shù)。
校準(zhǔn)單元可基于該分析的一個(gè)或多個(gè)分量執(zhí)行實(shí)際校準(zhǔn)，但可選擇性 地忽視足跟效應(yīng)貢獻(xiàn)。通過進(jìn)行該測量，可能出現(xiàn)的是，因未補(bǔ)償?shù)淖愀?效應(yīng)而保持微弱強(qiáng)度分布。然而，在探測器旋轉(zhuǎn)的情況下，忽略足跟效應(yīng) 補(bǔ)償可以顯著提高增益校正的精確性。
術(shù)語"足跟效應(yīng)"(或陽極足跟效應(yīng))的起源在于X射線束強(qiáng)度貫穿 其始終可能不均勻。例如，從靶區(qū)域以錐形發(fā)射X輻射，可能出現(xiàn)陽極方 向的強(qiáng)度低于陰極方向的強(qiáng)度的情況。強(qiáng)度以這種方式變化的事實(shí)可能引 起在探測到的頻譜上產(chǎn)生的密度可見差異?？蓪⑦@種現(xiàn)象稱為足跟效應(yīng)。本發(fā)明的示例性實(shí)施方式可以通過以修正方式考慮足跟效應(yīng)而允許
對旋轉(zhuǎn)的x射線探測器的改進(jìn)的增益校正。具體來說，這一方案可以用于
包括多個(gè)校正分量的平板CT增益校正。
在平板X射線探測器領(lǐng)域，執(zhí)行"增益校正"是常見的。為此目的， 可以得到均勻暴露的圖像G g并將其作為參考存儲(chǔ)。利用這個(gè)增益參考劃分 所有后面的X射線圖像。這一概念適于固定在系統(tǒng)中的方形探測器。利用 該校正，不僅可以校正探測器增益，還可以同時(shí)校正來自幾何因素的影響。
在幾何條件不發(fā)生太大變化情況下，該方案是有利的。通?？梢允咕?有矩形形狀(各側(cè)長度不同)的探測器相對于系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，這會(huì)導(dǎo) 致規(guī)則的增益校正問題。本發(fā)明的示例性實(shí)施方式涉及克服或抑制這些問 題的過程。
G全的詳細(xì)分析顯示三個(gè)分量-
-G,f根據(jù)探測器硬件的探測器增益特性。該探測器增益特性會(huì)導(dǎo) 致條紋狀圖案(參見圖3)。
-G樹增益的旋轉(zhuǎn)對稱分量，其取決于SID (源像距離)和從圖像 中心起的半徑。該分量可以提供一項(xiàng)，也就是沿矩形或方形探測器元件的 強(qiáng)度的徑向分布，其中r可以是從探測器中心起的距離(參見圖3)。
-G足跟由X射線管的"足跟效應(yīng)"引起的一維梯度。這一貢獻(xiàn)可能 導(dǎo)致沿探測器元件的一個(gè)軸線的強(qiáng)度差，而該貢獻(xiàn)沿第二維是基本恒定的 (參見圖3)。
"G4"項(xiàng)可具體表示用于增益校準(zhǔn)(平均)的均勻暴露的圖像。G全 是每個(gè)像素一個(gè)數(shù)字的全分辨率矩陣。
G豐徑可表示增益的旋轉(zhuǎn)對稱分量，其取決于SID (源像距離)和從圖 像中心起的半徑。G半徑可以是由x和y確定的多項(xiàng)式。
G足跟可表示根據(jù)X射線管的"足跟效應(yīng)"的線性梯度。G足跟可以是僅 由y確定的多項(xiàng)式。
"G探測器"項(xiàng)表示根據(jù)探測器硬件的探測器增益特性。G探測器可以是由
G，)計(jì)算得出的全分辨率矩陣。 G《可根據(jù)如下等式確定
G全=G探測器* G半徑* G足跟按照常規(guī)，可以通過采用該等式來執(zhí)行對旋轉(zhuǎn)探測器的增益校正G全。 當(dāng)原始增益參考校正基于從旋轉(zhuǎn)了 90度的探測器得到的圖像時(shí)，足
跟效應(yīng)可能會(huì)導(dǎo)致明顯的圖像偽影。可以不考慮"新"足跟效應(yīng)，并且增
益校正根本不對其進(jìn)行校正。相反，相反的"舊"足跟效應(yīng)作為由底至頂
的圖案而被引入，其產(chǎn)生對角線方向的不均勻性。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，不刻意執(zhí)行足跟效應(yīng)校正，也就是說
僅執(zhí)行探測器增益特性校正和/或旋轉(zhuǎn)對稱增益校正。
G半徑和G足跟項(xiàng)可根據(jù)對(實(shí)驗(yàn))G纟數(shù)據(jù)的(理論)擬合得到-G半徑:r(x,y)二r,(x2 + y2) + r2:x2 + y2 +r3，其具有系數(shù)n， r2, r3，
G足跟h(y) = h!y5 + h2y4 + h3y3 + h4 y2 + h5y + h6。 原始足跟效應(yīng)在增益校正之后被重新引入
u全 1 u探測器101 u半徑
圖5顯示了真實(shí)足跟效應(yīng)的示例性圖像，僅圖示說明由右至左的原始 足跟效應(yīng)。垂直的足跟效應(yīng)已經(jīng)不存在。在該示例中，仍校正依賴于半徑 的項(xiàng)。也有另一種跳過該校正的選擇，結(jié)果僅校正由探測器確定的項(xiàng)。這 將產(chǎn)生與關(guān)于CR影像板相似的校正概念，其也顯示出未修改的X射線分 布。
本發(fā)明的示例性實(shí)施方式可以具有關(guān)于校準(zhǔn)基本不依賴于探測器的 空間方位的優(yōu)勢?？梢砸韵嗤绞綀?zhí)行任何方位，方位甚至可以不必是已 知的(例如，在無線便攜式X射線探測器的情況下)。
此外，經(jīng)校正的圖像可以顯示出"真實(shí)X射線分布"，局部信號與局 部X射線強(qiáng)度相關(guān)聯(lián)。
除此之外，從平板探測器獲取的圖像看起來更類似從CR板獲取的圖像。
接著，將闡述本發(fā)明的更多示例性實(shí)施方式。下面，將進(jìn)一步闡述校 準(zhǔn)設(shè)備的示例性實(shí)施方式。然而，這些實(shí)施方式也適用于X射線成像裝置、 校準(zhǔn)X射線成像裝置的方法、程序單元和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。參考條件可以包括在基本均勻的x射線暴露的條件下獲取圖像。換言
之，不在X射線輻射源和探測器之間提供會(huì)導(dǎo)致在探測器區(qū)域上的暗光圖
案的顯著不均質(zhì)的對象。與此相反，在x射線源和探測器之間不放置對象
或放置對于對探測器的輻射暴露沒有顯著影響的均質(zhì)參考對象。這會(huì)允許 探測參考圖案，該參考圖案允許對增益校正貢獻(xiàn)的分析。
分析單元可以適于在考慮由探測器單元的硬件特性引起的增益校正
(G探測器)、由旋轉(zhuǎn)對稱偽影引起的增益校正(G半徑)和由足跟效應(yīng)引起的 增益校正(G &跟)組成的組中的至少一個(gè)的情況下得出增益校正信息。有 利的是，分析單元可以考慮所有三個(gè)貢獻(xiàn)，特別是在沒有其他貢獻(xiàn)的情況 下。換言之，分析單元有可能分離只有這三個(gè)干擾效應(yīng)的貢獻(xiàn)。
此外,分析單元可以適于通過對所獲取的圖像擬合理論模型來得到增 益校正信息。該計(jì)算機(jī)擬合可以基于最小二乘法擬合算法，以最小化所測 得的頻譜和所擬合的頻譜之間的最小平方偏差。通過進(jìn)行該測量，可以提 取在理論模型背景中的增益校正的不同貢獻(xiàn)的參數(shù)。
而且，校準(zhǔn)單元可以適于基于在考慮由所述探測單元的硬件特性引起 的增益校正(G探測器)和由旋轉(zhuǎn)對稱偽影引起的增益校正(G半徑)的組中的 至少一個(gè)的情況下所得到的增益校正信息，來提供校準(zhǔn)信息。然而，校準(zhǔn) 單元可以忽略任何由足跟效應(yīng)引起的貢獻(xiàn)(G ，)，從而抑制由探測器運(yùn) 動(dòng)(例如旋轉(zhuǎn))引起的偽影。根據(jù)示例性實(shí)施方式，可以考慮探測單元的 硬件特性的影響和由于旋轉(zhuǎn)對稱偽影引起的增益校正以用于校準(zhǔn)。根據(jù)另 一示例性實(shí)施方式，僅考慮探測單元的硬件特性引起的增益校正，而忽略 足跟效應(yīng)和由旋轉(zhuǎn)對稱偽影引起的增益校正。
校準(zhǔn)單元可以適于通過計(jì)算增益校正因子來提供校準(zhǔn)信息，所述增益 校正因子是通過將表示由探測單元的硬件特性引起的增益校正的增益校正 因子和表示由旋轉(zhuǎn)對稱偽影的增益校正因子相乘而得到的。通過進(jìn)行該測 量，可以考慮這兩個(gè)貢獻(xiàn)，而選擇性地忽略足跟效應(yīng)。
校準(zhǔn)單元可以適于通過計(jì)算由探測單元的硬件特性引起的增益校正 的增益校正因子來提供校準(zhǔn)信息。根據(jù)該實(shí)施方式，僅將探測單元的硬件 特性用于增益校正，這允許以低計(jì)算負(fù)擔(dān)得到相對良好的增益校正。下面，將闡述x射線成像裝置的更多示例性實(shí)施方式。然而，這些實(shí)
施方式還應(yīng)用于校準(zhǔn)設(shè)備、校準(zhǔn)方法、程序單元和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
x射線成像裝置可包括可旋轉(zhuǎn)掃描架，其中將電磁輻射源(例如x射
線管)和探測單元(例如具有二極管陣列的閃爍探測器或CCD攝像機(jī))布 置在掃描架上。因此掃描架可圍繞感興趣對象(例如患者或行李箱)旋轉(zhuǎn)， 并且可能任選地相對于旋轉(zhuǎn)的掃描架平移對象(這取決于需要螺旋掃描還 是圓周掃描)。還可能旋轉(zhuǎn)安裝在可旋轉(zhuǎn)的掃描架上的探測單元，即圍繞 與可旋轉(zhuǎn)掃描架的旋轉(zhuǎn)軸不同的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。這種可移動(dòng)的探測器配置可 以提高使用這種X射線成像裝置的靈活性。采用根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施 方式的增益校正方案，這種探測單元相對于掃描架的旋轉(zhuǎn)是可能的，由于 與傳統(tǒng)系統(tǒng)相反，這種旋轉(zhuǎn)不會(huì)在頻譜內(nèi)引入另外的偽影。
X射線成像裝置可以適于作為計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置?？梢詫⒂?jì)算機(jī)斷 層攝影裝置表示為采用數(shù)字處理以根據(jù)繞單個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)得到的一系列二維 X射線圖像生成對象內(nèi)部的三維圖像的裝置。可以通過應(yīng)用適當(dāng)算法來完 成CT圖像的重建。例如這種CT裝置可以是CSCT ("相干散射計(jì)算機(jī)斷 層攝影")裝置。
X射線成像裝置可以適于作為行李檢測裝置、醫(yī)療應(yīng)用裝置、材料檢 測裝置和材料科學(xué)分析裝置。然而，所有其他目的在本發(fā)明的范圍內(nèi)也是 可能的。
探測器單元可以相對于電磁輻射源移動(dòng)。換言之，此外或作為探測單 元相對于掃描架的可旋轉(zhuǎn)配置的替換，掃描架還可以相對于電磁輻射源旋 轉(zhuǎn)(例如采用平移和/或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式關(guān)于校 準(zhǔn)消除足跟效應(yīng)能夠抑制按常規(guī)由這種運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的偽影。
探測單元可以是矩形和非方形。雖然方形探測單元是可能的，但是可
移動(dòng)探測單元與矩形和非方形探測單元的組合是非常有利的，這是由于它 可以提高系統(tǒng)的靈活形。
本發(fā)明上面限定的方面和其他方面根據(jù)下文描述的實(shí)施方式的示例 將顯而易見，并且通過參考這些實(shí)施方式的示例對其進(jìn)行闡述。


下面將參考實(shí)施方式的示例更詳細(xì)地描述本發(fā)明，但本發(fā)明不限于此。
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置；
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的帶有校準(zhǔn)設(shè)備的細(xì)節(jié)的計(jì)算
機(jī)斷層攝影裝置；
圖3至圖5圖示說明了增益校正的不同貢獻(xiàn)和相應(yīng)的偽影；
圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式用于校準(zhǔn)X射線成像裝置的方
法的方框圖7顯示了在本發(fā)明的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)處理設(shè)備的示例性實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式
附圖的說明是示意性的。在不同附圖中，為相似或相同元件提供相同 的附圖標(biāo)記。
下面參考圖1，將描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的計(jì)算機(jī)斷層攝影 裝置100。
圖1中示出的計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置100是扇束CT掃描儀。圖l示出的 掃描儀包括掃描架101，該掃描架101可繞旋轉(zhuǎn)軸102旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)架IOI 由電機(jī)103驅(qū)動(dòng)。附圖標(biāo)記104表示諸如X射線源的輻射源，根據(jù)本發(fā)明 的一方面該輻射源可發(fā)射多色輻射或基本單色輻射。
附圖標(biāo)記105表示孔徑系統(tǒng)，該孔徑系統(tǒng)將從輻射源104發(fā)射的輻射 束形成為扇形輻射束106。定向扇形束106以4吏其穿透布置在掃描架101中 心(即掃描儀100的檢測區(qū)域內(nèi))的感興趣對象107，并且使其撞擊到探測 器108上。如可從圖1得出的，將探測器108布置在掃描架101上與輻射 源104相對的位置，從而使扇形束106覆蓋探測器108的表面。圖1示出 的探測器108包括多個(gè)探測器元件123，每個(gè)探測器元件都能夠以能量分解 的方式探測透射通過感興趣對象107的X射線。
在掃描感興趣對象107的過程中，以箭頭116所指示的方向沿掃描架 101旋轉(zhuǎn)輻射源104、孔徑系統(tǒng)105和探測器108。為了和掃描架101 —起 旋轉(zhuǎn)輻射源104、孔徑系統(tǒng)105和探測器108，將電機(jī)103連接到電機(jī)控制 單元117，將該電機(jī)控制單元117連接到計(jì)算或確定單元118。
在圖1中，感興趣對象107是一箱行李，其被設(shè)置在傳送帶上(未示出)。在掃描感興趣對象107的過程中，當(dāng)掃描架101圍繞該箱行李107 旋轉(zhuǎn)時(shí)，傳送帶沿著與掃描架101的旋轉(zhuǎn)軸102平行的方向移動(dòng)感興趣對 象107。通過這樣的方式，沿螺旋掃描路徑掃描該感興趣對象107。在掃描 過程中也可以停止傳送帶，從而測量信號切片。例如在感興趣對象107是 患者的醫(yī)療應(yīng)用中，可使用可移動(dòng)患者床而不是提供傳送帶。然而，應(yīng)注 意的是，在所有描述的情況中，還可能執(zhí)行圓周掃描，在圓周掃描中在與 旋轉(zhuǎn)軸102平行的方向上沒有位移，而僅圍繞旋轉(zhuǎn)軸102旋轉(zhuǎn)掃描架101。
如圖1所示，本發(fā)明可被實(shí)現(xiàn)為扇束配置。為了產(chǎn)生初級扇束，將孔 徑系統(tǒng)105配置為狹縫準(zhǔn)直器。
將探測器108連接到確定單元118。該確定單元118接收探測結(jié)果， 即來自探測器108的探測器元件123的讀出，并且基于這些讀出確定掃描 結(jié)果。此外，確定單元118與電機(jī)控制單元117相通信，以便協(xié)調(diào)掃描架 101和電機(jī)103以及電機(jī)120和傳送帶的運(yùn)動(dòng)。
確定單元118可以適于利用斷層攝影重建技術(shù)重建根據(jù)探測器108的 讀出的圖像。顯示單元130可以輸出由計(jì)算單元118生成的重建圖像。
確定單元118可由數(shù)據(jù)處理器實(shí)現(xiàn)，以處理來自探測器108的探測器 元件123的讀出。
此外，如從圖l可得出的，可將確定單元118連接到揚(yáng)聲器121，以 便例如當(dāng)在該箱行李107中檢測到可疑物時(shí)自動(dòng)輸出警報(bào)。
如進(jìn)一步從圖1得出的，提供校準(zhǔn)設(shè)備140以校準(zhǔn)X射線成像裝置
100。
將該校準(zhǔn)設(shè)備140與確定單元118相耦合以進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，并且該校 準(zhǔn)設(shè)備140為確定單元118提供校準(zhǔn)信息。用于確定感興趣對象107的三 維結(jié)構(gòu)的確定單元118然后可以考慮由校準(zhǔn)設(shè)備140提供的校準(zhǔn)信息，從 而提高確定圖像的質(zhì)量或精確性。
參考圖2將更詳細(xì)地闡述校準(zhǔn)設(shè)備140的功能性，圖2顯示了 X射線 裝置100的示意圖。
用于校準(zhǔn)X射線成像裝置100的校準(zhǔn)設(shè)備140包括接收單元200，其 用于接收由X射線成像裝置100的探測單元108在參考條件下獲取的圖像。 參考條件包括在基本均勻的X射線暴露的條件下獲取圖像。換言之，該參考圖像是在X射線管104和探測器108之間沒有定位感興趣對象107的情 況下獲取的，以獲取"僅"包括如偽影或背景的干擾分量的參考圖像。
該圖像數(shù)據(jù)可由接收單元200預(yù)處理以將其變?yōu)榉治鰡卧?01可解釋 的格式，該分析單元201用于分析所獲取的圖像以得到增益結(jié)構(gòu)信息。分 析單元201分析該參考圖像并從該圖像中提取不同增益校正起因的貢獻(xiàn)， 更具體地說，由探測單元108的硬件特性引起的增益校正貢獻(xiàn)(G柳幡)、 由旋轉(zhuǎn)對稱偽影引起的增益校正貢獻(xiàn)(G半徑)以及由足跟效應(yīng)引起的增益 校正(G足跟)。分析單元201可以為這些對所獲取的參考圖像的貢獻(xiàn)中的 每一種擬合理論模型，并且例如應(yīng)用最小二乘法擬合(如Marquardt擬合) 得到擬合參數(shù)。
將所提取的該增益校正的分量從分析單元201提供給校準(zhǔn)單元202以 基于所得到的忽略足跟效應(yīng)的增益校正的增益校正信息生成校準(zhǔn)信息，來 對X射線成像裝置IOO進(jìn)行校準(zhǔn)。換言之，由校準(zhǔn)單元202計(jì)算的增益校 準(zhǔn)因子僅包括G柳m分量和/或G蹄分量，而不考慮G足跟分量。通過進(jìn)行該 測量，可以改進(jìn)另外的偽影的引入，這些偽影源源于探測器108在例如與 圖2的紙平面垂直的平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)。
然后將所得到的增益校準(zhǔn)信息從校準(zhǔn)單元202提供給確定單元118， 該確定單元118考慮所得到的增益校準(zhǔn)信息來確定感興趣對象107的具有 高精確性的(真實(shí))圖像?？衫眯?zhǔn)單元202所估計(jì)的增益參考劃分所 獲取的在X射線管104和探測器108之間的射束路徑中的對象107的這種 X射線圖像。
接下來，將更詳細(xì)地闡述根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的校準(zhǔn)方案。
可以使用未修正的參考圖像G A以傳統(tǒng)方式校正系統(tǒng)中的探測器。具 有與參考相同的條件的X射線圖像是完全平坦的，表示局部信號值處處相 等。 一些具有源像距離(SID)變化的偽影按常規(guī)是已知并可接受的。低于 或高于校準(zhǔn)值的管電壓導(dǎo)致足跟效應(yīng)的過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償。
然而，如將考圖4所示的成像板400闡述的，采用傳統(tǒng)校正方案會(huì)出 現(xiàn)關(guān)于旋轉(zhuǎn)的探測器的問題。
當(dāng)將原始增益參考G g應(yīng)用于從已旋轉(zhuǎn)90度的探測器得到的圖像時(shí)， 足跟效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致明顯的圖像偽影。圖4中由右至左的"新"的足跟效應(yīng)未完全被增益校正所校正，相反，相反的"舊"足跟效應(yīng)反而被引入，成為
由底至頂?shù)膱D案，這導(dǎo)致所校正的圖像的對角線方向不均勻性(SH>110 厘米)。
增益校正因子=I G。
參考圖4的闡述顯示了由于包括增益效應(yīng)的方法按傳統(tǒng)方式可能將偽 影引入到校正過程。
對縱向和橫向圖像方位的獨(dú)立校準(zhǔn)是系統(tǒng)的選擇。系統(tǒng)應(yīng)知道探測器 的方位并且選擇適當(dāng)?shù)脑鲆鎱⒖?。然而這對于便攜式探測器在自由暴露模 式下是不適當(dāng)?shù)摹?br> 根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，規(guī)則的增益參考圖像G A的詳細(xì)分析 顯示了上述三個(gè)分量G糊幡、G半徑和G足跟。下面的等式仍成立 G全=^探測器* ^半徑"G足跟
圖3顯示了所得到的增益圖案300，其由探測器增益貢獻(xiàn)G探a器301、 一項(xiàng)貢獻(xiàn)G蹄302和足跟效應(yīng)項(xiàng)G足跟303的組合產(chǎn)生。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，僅將G探,或G探讓，G半徑的乘積用于 校正或計(jì)算校準(zhǔn)參數(shù)，而不用G，。
在該過程中，不執(zhí)行足跟效應(yīng)校正。然而，首先定義模擬G^的擬合 函數(shù)。 一種適當(dāng)?shù)倪x擇是
/(X,力=+ + +血3 + 一 +々2 + gy2 + ^ + & + y
可以從G全數(shù)據(jù)的擬合得出G半徑和G足跟項(xiàng)
G半徑r(x，y) = r,(x2 + y2) + r2Vx2 +r3 ，具有系數(shù)ri， r2， r3，
G足跟h(y) = hj5 + h2y4 + h3y3 + h4 y2 + h5y + h6 。
這在數(shù)學(xué)上相當(dāng)于在規(guī)則的增益校正之后重新引入原始的增益效應(yīng) (增益乘數(shù)=或僅校正特定的探測器項(xiàng)和半徑項(xiàng)(增益乘數(shù)=
'探測器""半徑圖5的圖解500顯示了真實(shí)足跟效應(yīng)。
圖5的示例圖像僅顯示了由右至左的原始足跟效應(yīng)。垂直的足跟效應(yīng) 己經(jīng)不存在。在該示例中，仍然校正依賴于半徑的項(xiàng)。也有跳過該校正的 另一種選擇，結(jié)果僅校正依賴于探測器的項(xiàng)。這將產(chǎn)生與關(guān)于CR成像板相 似的校正概念，其也顯示出未修改的X射線分布。
下面，參考圖6，將闡述圖示說明了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的 校準(zhǔn)方法的方框圖600。
在該增益校準(zhǔn)方案610中，獲取增益參考圖像615。然后如方框620 所指示的，以傳統(tǒng)方式估算該增益參考圖像615，即通過考慮G探測器、G半徑 和G足跟。然而，可替換地，如方框625所指示的，本發(fā)明的實(shí)施方式允許 采用模型函數(shù)f(x，y)執(zhí)行擬合。如方框630所指示的，該擬合的結(jié)果允許將 頻譜分解為三個(gè)分量。這允許區(qū)分探測器貢獻(xiàn)G探涯635、半徑貢獻(xiàn)G半徑640 和足跟效應(yīng)貢獻(xiàn)G足跟645。
根據(jù)一種選擇，如方框650所指示的，僅執(zhí)行基于G鄉(xiāng)』器的校正。作 為替換，如方框655所指示的，執(zhí)行考慮G探濯和G半徑的校正。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理設(shè)備700的示例性實(shí)施方式，該數(shù) 據(jù)處理設(shè)備700用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的示例性實(shí)施方式。
圖7示出的數(shù)據(jù)處理設(shè)備700包括連接到存儲(chǔ)器702的中央處理單元 (CPU)或圖像處理器701，該存儲(chǔ)器702用于存儲(chǔ)描繪感興趣對象(如患 者或行李箱)的圖像或參考圖像。數(shù)據(jù)處理器701可連接到多個(gè)輸入/輸出 網(wǎng)絡(luò)或諸如CT設(shè)備的診斷設(shè)備。數(shù)據(jù)處理器701可進(jìn)一步連接到例如計(jì)算 機(jī)監(jiān)視器的顯示設(shè)備703，用于顯示在數(shù)據(jù)處理器701計(jì)算或修改的信息或 圖像。操作員或用戶可以通過鍵盤704和/或其他輸出設(shè)備(在圖7中未示 出)與數(shù)據(jù)處理器701交互。此外，通過總線系統(tǒng)705，還可能將圖像處理 和控制處理器701連接到例如運(yùn)動(dòng)監(jiān)控器，該運(yùn)動(dòng)監(jiān)控器監(jiān)控感興趣對象 的運(yùn)動(dòng)。例如在對患者的肺進(jìn)行成像的情況下，運(yùn)動(dòng)傳感器可以是呼吸傳 感器。在對心臟進(jìn)行成像的情況下，運(yùn)動(dòng)傳感器可以是心電圖(ECG)。
可有利地應(yīng)用本發(fā)明的示例性技術(shù)領(lǐng)域包括行李檢測、醫(yī)療應(yīng)用、材 料測試和材料科學(xué)?？梢詫?shí)現(xiàn)改進(jìn)的成像質(zhì)量和減少的低效計(jì)算量。本發(fā) 明還可應(yīng)用于心臟掃描領(lǐng)域以檢測心臟疾病。應(yīng)注意的是，術(shù)語"包括"不排除其他元件或特征，而"一"或"一 個(gè)"不排除多個(gè)。也可以對結(jié)合不同實(shí)施方式描述的元件進(jìn)行組合。
還應(yīng)注意的是，權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不應(yīng)被解釋為對權(quán)力要求范圍 的限制。
權(quán)利要求
1、一種用于校準(zhǔn)X射線成像裝置(100)的校準(zhǔn)設(shè)備(140)，所述校準(zhǔn)設(shè)備(140)包括接收單元(200)，其用于接收由所述X射線成像裝置(100)的探測單元(108)在參考條件下獲取的圖像；分析單元(201)，其用于分析在所述參考條件下獲取的所述圖像以得到增益校正信息；校準(zhǔn)單元(202)，其用于基于所得到的忽略足跟效應(yīng)增益校正的增益校正信息來提供校準(zhǔn)信息以便校準(zhǔn)所述X射線成像裝置(100)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的校準(zhǔn)設(shè)備(140)，其中，所述參考條件包括在基本均勻的X射線暴露的條件下獲取所述圖像。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的校準(zhǔn)設(shè)備(140)，其中，所述分析單元(201)適于在考慮包括由所述探測單元(108) 的硬件特性引起的增益校正、由旋轉(zhuǎn)對稱偽影引起的增益校正和由所述足 跟效應(yīng)引起的增益校正的組中的至少一個(gè)的情況下，得到所述增益校正信 息。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的校準(zhǔn)設(shè)備(140)，其中，所述分析單元(201)適于通過對在所述參考條件下獲取的所 述圖像執(zhí)行理論模型的擬合，來得到所述增益校正信息。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的校準(zhǔn)設(shè)備(140)，其中，所述校準(zhǔn)單元(202)適于基于在考慮包括由所述探測單元(108 ) 的硬件特性引起的增益校正和由旋轉(zhuǎn)對稱偽影引起的增益校正的組中的至 少一個(gè)的情況下所得到的增益校正信息，來提供所述校準(zhǔn)信息。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的校準(zhǔn)設(shè)備(140)，其中，所述校準(zhǔn)單元(202)適于通過計(jì)算增益校正因子來提供所述 校準(zhǔn)信息，所述增益校正因子是通過將表示由所述探測單元(10S)的硬件 特性引起的增益校正的增益校正因子和表示旋轉(zhuǎn)對稱偽影的增益校正因子 相乘而得到的。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的校準(zhǔn)設(shè)備(140)，其中，所述校準(zhǔn)單元(202)適于通過計(jì)算表示由所述探測單元(108) 的硬件特性引起的增益校正的增益校正因子，來提供所述校準(zhǔn)信息。
8、 一種用于檢測感興趣對象(107)的X射線成像裝置(100)，所 述X射線成像裝置(100)包括X射線源(104)，其用于對所述感興趣對象(107)發(fā)射X射線束； 探測單元(108),其用于探測已傳播通過所述感興趣對象(107)的 X射線束；確定單元(118)，其用于在考慮如權(quán)利要求1所述的校準(zhǔn)設(shè)備(140) 提供的校準(zhǔn)信息的情況下，基于所探測到的X射線束確定關(guān)于所述感興趣 對象(107)的結(jié)構(gòu)信息。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的X射線成像裝置(100)， 其包括可旋轉(zhuǎn)掃描架(101)，其中，將所述X射線源(104)和所述探測單元(108)布置在所述掃描架(101)上。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的X射線成像裝置(100)， 其適于作為計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的X射線成像裝置(100)， 將其配置為包括以下的組中之一行李檢測裝置、醫(yī)療應(yīng)用裝置、材料檢測裝置和材料科學(xué)分析裝置。
12、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的X射線成像裝置(100)，其中，所述探測單元(108)可相對于所述X射線源(104)移動(dòng)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的X射線成像裝置(140)，其中，所述探測單元(108)是矩形的并且其兩側(cè)的長度不同。
14、 一種用于校準(zhǔn)X射線成像裝置(100)的方法，所述方法包括 接收由所述X射線成像裝置(100)的探測單元(108)在參考條件下獲取的圖像；分析在所述參考條件下獲取的所述圖像，以得到增益校正信息； 基于所得到的忽略足跟效應(yīng)增益校正的增益校正信息來提供校準(zhǔn)信 息以便校準(zhǔn)所述X射線成像裝置(100)。
15、 一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中存儲(chǔ)了用于校準(zhǔn)X射線成像裝置(100) 的計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)處理器(140)執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)，所述計(jì)算機(jī)程序 適于控制或執(zhí)行如權(quán)利要求14所述的方法。
16、 一種用于校準(zhǔn)X射線成像裝置(100)的程序單元，當(dāng)處理器(140) 執(zhí)行所述程序單元時(shí)，所述程序單元適于控制或執(zhí)行如權(quán)利要求14所述的 方法。
全文摘要
描述了一種用于校準(zhǔn)X射線成像裝置的校準(zhǔn)設(shè)備(140)，所述設(shè)備(140)包括接收單元(200)，其用于接收由所述X射線成像裝置(100)的探測單元(108)在參考條件下獲取的圖像；分析單元(201)，其用于分析所獲取的圖像以得到增益校正信息；以及校準(zhǔn)單元(202)，其用于基于所得到的忽略足跟效應(yīng)增益校正的增益校正信息來提供校準(zhǔn)信息以便校準(zhǔn)所述X射線成像裝置(100)。
文檔編號A61B6/00GK101460098SQ200780020283
公開日2009年6月17日 申請日期2007年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月2日
發(fā)明者C·庫爾策, H-I·馬克 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司