專利名稱：緩和雙能量ct的低信號數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例大體 上涉及診斷成像，并且更加具體地涉及使用多能量成像源采 集在多個能量范圍的成像數(shù)據(jù)的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
典型地，在計算機斷層攝影(CT)成像系統(tǒng)中，χ射線源朝受檢者或?qū)ο?例如患 者或一件行李)發(fā)射扇形或圓錐形射束。在下文中，術(shù)語“受檢者”和“對象”將包括能夠 被成像的任何東西。射束在由受檢者衰減后撞擊到輻射檢測器的陣列上。在該檢測器陣列 接收的衰減射束輻射的強度典型地取決于由受檢者對X射線束的衰減。檢測器陣列的每個 檢測器元件產(chǎn)生指示由每個檢測器元件接收的衰減射束的單獨電信號。電信號傳送到數(shù)據(jù) 處理系統(tǒng)用于分析，其最終產(chǎn)生圖像。一般，χ射線源和檢測器陣列繞在成像平面內(nèi)的機架(gantry)并且圍繞受檢者旋 轉(zhuǎn)。X射線源典型地包括χ射線管，其在焦點發(fā)射χ射線束。X射線檢測器典型地包括用于 準(zhǔn)直在檢測器接收的χ射線束的準(zhǔn)直器、鄰近該準(zhǔn)直器用于將χ射線轉(zhuǎn)換為光能的閃爍體 和用于從該鄰近的閃爍體接收光能并且由此產(chǎn)生電信號的光電二極管。典型地，閃爍體陣 列的每個閃爍體將χ射線轉(zhuǎn)換為光能。每個閃爍體將光能釋放到鄰近其的光電二極管。每 個光電二極管檢測光能并且產(chǎn)生對應(yīng)的電信號。光電二極管的輸出然后傳送到用于圖像重 建的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。CT成像系統(tǒng)可包括能量敏感(ES)、多能(ME)和/或雙能(DE) CT成像系統(tǒng)，其可 稱為ESCT、MECT和/或DECT成像系統(tǒng)，以便采集材料分解或有效Z或單色圖像估計的數(shù) 據(jù)。ESCT/MECT/DECT提供能量區(qū)分。例如，在沒有對象散射時，系統(tǒng)基于來自光譜的光子 能量的兩個相對區(qū)域(入射χ射線譜的低能和高能部分)的信號推導(dǎo)在不同能量的材料衰 減。在與醫(yī)療CT有關(guān)的給定能量區(qū)域中，兩個物理過程支配χ射線衰減(1)康普頓散射和 (2)光電效應(yīng)。這兩個過程對光子能量敏感并且因此原子元素中的每個具有唯一能量敏感 衰減特征。因此，檢測到的來自兩個能量區(qū)域的信號提供足夠信息以解析正成像的材料的 能量相關(guān)性。此外，檢測到的來自兩個能量區(qū)域的信號提供足夠信息以從康普頓散射和光 電效應(yīng)方面確定材料衰減系數(shù)。備選地，材料衰減可表達為由兩個假定材料構(gòu)成的對象的 相對組成，或關(guān)于掃描對象的密度和有效原子序數(shù)。如在本領(lǐng)域內(nèi)理解的，使用基礎(chǔ)的數(shù)學(xué) 變化，能量敏感衰減可以在兩個基材、密度、有效Z序數(shù)方面表達，或作為兩個具有不同keV 的單色表示來表達。這樣的系統(tǒng)可使用直接轉(zhuǎn)換檢測器材料代替閃爍體。在示例中ESCT、MECT和/或 DECT成像系統(tǒng)配置成響應(yīng)于不同的χ射線譜。可使用能量敏感檢測器使得記錄到達檢測器 的每個χ射線光子的光子能量。采集材料分解的投影數(shù)據(jù)的一個技術(shù)包括使用能量敏感檢 測器，例如CZT或具有與其附連的電子像素化結(jié)構(gòu)或陽極的其他直接轉(zhuǎn)換材料等。然而，這 樣的系統(tǒng)典型地包括附加成本和操作復(fù)雜性以便分離和區(qū)別每個接收的χ射線光子的能 量含量。
在備 選中，常規(guī)基于閃爍體的第三代CT系統(tǒng)可用于提供能量敏感測量。這樣的系 統(tǒng)可在X射線管的不同峰值千伏電壓(kVp)操作水平順序地采集投影，該X射線管改變包 括發(fā)射的χ射線束的入射光子的能量峰值和能譜。用兩個獨特能譜掃描的基本目的是通 過利用處于不同多色能量狀態(tài)的兩個掃描獲得增強圖像內(nèi)的信息(對比分離、材料特異性 等)的診斷CT圖像。已經(jīng)提出一個技術(shù)以獲得能量敏感掃描，其包括采集在例如80kVp和140kVp的兩 個掃描。作為示例，該兩個掃描可如下方式獲得(1)在掃描要求機架圍繞受檢者的兩個旋 轉(zhuǎn)的情況下在時間上按順序緊接地(可相隔幾百毫秒至幾秒)，(2)在要求圍繞受檢者的一 個旋轉(zhuǎn)時作為旋轉(zhuǎn)角度的函數(shù)交叉地，或(3)使用具有相隔90度安裝的管/檢測器的兩管 /兩檢測器系統(tǒng)。高頻、低電容發(fā)生器使得在交替查看上切換高頻電磁能投影源的kVp電勢并且交 叉數(shù)據(jù)集是可能的。結(jié)果，兩個能量敏感掃描的數(shù)據(jù)可采用時間上交叉方式獲得，而不是用 相隔若干秒做出的單獨掃描或用兩管/兩檢測器系統(tǒng)來獲得。為了提高對比度并且減少或 消除射束硬化偽影，增加高和低kVp掃描之間的能量分隔是可取的。能量分隔可通過增加 高kVp掃描中的能量來增加。然而，高kVp掃描可能因高電壓處的系統(tǒng)穩(wěn)定性而被限制。備選地，能量分隔可通過減小低kVp掃描的能量而增加。然而，對于低kVp投影發(fā) 生的X射線衰減達到了系統(tǒng)噪聲可能淹沒了接收的信號的程度，并且X射線衰減典型地隨 成像對象的大小增加而增加。如可在常規(guī)單個kVp成像中經(jīng)歷的那樣，一些對象在例如高 達120kVp的成像可以使投影數(shù)據(jù)被污染，因為檢測的信號變得如此弱以致它們被其他干 擾信號(例如電子系統(tǒng)噪聲和散射χ射線噪聲等)淹沒。從而，在常規(guī)CT中用低信號緩和 算法(mitigation algorithm)干預(yù)以避免圖像中的低信號拖尾偽影。這樣的算法也可應(yīng) 用于在雙能應(yīng)用中的一個或兩個掃描數(shù)據(jù)集。然而，如在本領(lǐng)域內(nèi)理解的，低信號緩和算法典型是數(shù)據(jù)平滑濾波器，其沿檢測器 通道、檢測器行和/或視圖維度(view dimension)操作。并且，盡管已知算法可減少拖尾， 它們還可減少數(shù)據(jù)樣本的高空間頻率內(nèi)容，并且因此減少所得圖像的分辨率。從而，需要有 在潛在地進行大百分比的雙或多能量檢查中的低信號緩和。因此，對于低kVp成像設(shè)計不折中高空間頻率內(nèi)容的緩和方案將是可取的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例針對用于緩和低信號成像數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備，其克服上文提到的 缺點。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，CT系統(tǒng)包括具有用于收納要掃描的對象的開口的可旋轉(zhuǎn) 機架和控制器，該控制器配置成在第一 kVp獲得kVp投影數(shù)據(jù)，在第二 kVp獲得kVp投影數(shù) 據(jù)，從在第二 kVp獲得的kVp投影數(shù)據(jù)提取數(shù)據(jù)，將該提取的數(shù)據(jù)添加到在第一 kVp獲得的 kVp投影數(shù)據(jù)以產(chǎn)生在第一 kVp的緩和投影數(shù)據(jù)，并且使用該在第一 kVp的緩和投影數(shù)據(jù)并 且使用在第二 kVp獲得的投影數(shù)據(jù)產(chǎn)生圖像。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，CT成像的方法包括獲得一個或多個第一 kVp投影數(shù)據(jù) 集，獲得多個第二 kVp投影數(shù)據(jù)集，從多個第二 kVp投影數(shù)據(jù)集提取信息，將該提取的信息 添加到第一 kVp投影數(shù)據(jù)集中的一個以產(chǎn)生校正的第一 kVp投影數(shù)據(jù)集，并且至少使用該校正的第一 kVp投影數(shù)據(jù)集產(chǎn)生圖像。根據(jù)本發(fā)明的再另一個方面，計算機可讀存儲介質(zhì)上存儲包括指令的計算機程序，該指令當(dāng)由計算機執(zhí)行時使計算機獲得第一 kVp視圖數(shù)據(jù)，獲得第二 kVp視圖數(shù)據(jù)，從 第二 kVp視圖數(shù)據(jù)提取高頻數(shù)據(jù)，使用該提取的高頻數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)第一 kVp視圖數(shù)據(jù)以產(chǎn)生調(diào) 節(jié)的第一 kVp視圖數(shù)據(jù)以及使用該調(diào)節(jié)的第一 kVp視圖數(shù)據(jù)產(chǎn)生圖像。這些和其他的優(yōu)勢和特征將通過下列與附圖結(jié)合提供的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的 詳細(xì)說明更加容易理解。


圖1是CT成像系統(tǒng)的繪畫視圖。圖2是在圖1中圖示的系統(tǒng)的框示意圖。圖3是CT系統(tǒng)檢測器陣列的一個實施例的透視圖。圖4是檢測器的一個實施例的透視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于調(diào)節(jié)低kVp數(shù)據(jù)的流程圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于調(diào)節(jié)低kVp數(shù)據(jù)的流程圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于確定局部區(qū)域投影定標(biāo)比例(scaling)的流程 圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明的實施例的獲得低kVp和高kVp投影數(shù)據(jù)的圖示。圖9是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于與非侵入式包裹檢查系統(tǒng)一起使用的CT系統(tǒng) 的繪畫視圖。
具體實施例方式診斷裝置包括χ射線系統(tǒng)、磁共振(MR)系統(tǒng)、超聲系統(tǒng)、計算機斷層攝影(CT)系 統(tǒng)、正電子發(fā)射斷層攝影(PET)系統(tǒng)、超聲、核醫(yī)學(xué)和其他類型的成像系統(tǒng)。X射線源的應(yīng) 用包括成像、醫(yī)學(xué)、安全和工業(yè)檢查應(yīng)用。然而，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將意識到實現(xiàn)可應(yīng)用于 與單層片或其他多層片配置一起使用。此外，實現(xiàn)可用于χ射線的檢測和轉(zhuǎn)換。然而，本領(lǐng) 域內(nèi)技術(shù)人員將進一步意識到實現(xiàn)可用于其他高頻電磁能的檢測和轉(zhuǎn)換。實現(xiàn)可與“第三 代” CT掃描器和/或其他CT系統(tǒng)一起使用。本發(fā)明的操作環(huán)境關(guān)于64-層片計算機斷層攝影(CT)系統(tǒng)描述。然而，本領(lǐng)域內(nèi) 技術(shù)人員將意識到本發(fā)明同樣可應(yīng)用于與其他多層片配置和與具有在操作期間移動或“搖 晃”焦斑的能力的系統(tǒng)一起使用。此外，本發(fā)明將關(guān)于χ射線的檢測和轉(zhuǎn)換描述。然而，本 領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將進一步意識到本發(fā)明的實施例同樣可應(yīng)用于其他高頻電磁能的檢測和 轉(zhuǎn)換。本發(fā)明將關(guān)于“第三代” CT掃描器描述，但同樣可與其他CT系統(tǒng)一起應(yīng)用。公開了雙能CT系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的實施例支持醫(yī)學(xué)CT的對解剖細(xì)節(jié)以及組織 表征信息的采集和對于行李內(nèi)的部件的采集。能量區(qū)別信息或數(shù)據(jù)可用于減小射束硬化等 的影響。該系統(tǒng)支持組織區(qū)別數(shù)據(jù)的采集并且因此提供指示疾病或其他病理的診斷信息。 該檢測器還可以用于通過使用最佳能量權(quán)重以提升碘和鈣(和其他高原子或材料)的對比 度而檢測、測量和表征可注入受檢者的材料，例如造影劑和其他專用材料等。造影劑可以例 如包括為了更好的可視化而注入血流的碘。為了包裹掃描，從能量敏感CT原理產(chǎn)生的有效原子序數(shù)允許減少圖像偽影(例如射束硬化等)，以及提供用于假警報減少的附力區(qū)別信 肩、O參照圖1和2，計算機斷層攝影(CT)成像系統(tǒng)10示為包括代表“第三代”CT掃描 器的機架12。機架12具有朝在機架12的對邊上的包括準(zhǔn)直器的檢測器組件18投射χ射 線束16的χ射線源14。在本發(fā)明的實施例中，χ射線源14包括固定靶或旋轉(zhuǎn)靶。檢測器 組件18由多個檢測器20和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)32構(gòu)成。該多個檢測器20感測通過醫(yī)療 患者22的投射 χ射線，并且DAS32將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號用于隨后處理。每個檢測器20 產(chǎn)生代表碰撞χ射線束以及因此是當(dāng)它通過患者22時的衰減射束的強度的模擬電信號。在 掃描以采集χ射線投影數(shù)據(jù)期間，機架12和安裝在其上的部件繞旋轉(zhuǎn)中心24旋轉(zhuǎn)。機架12的旋轉(zhuǎn)和χ射線源14的操作由CT系統(tǒng)10的控制機構(gòu)26控制。控制機 構(gòu)26包括χ射線控制器28和發(fā)生器29 (其提供功率和定時信號給χ射線源14)和機架馬 達控制器30 (其控制機架12的轉(zhuǎn)速和位置)。圖像重建器34從DAS32接收取樣并且數(shù)字 化的χ射線數(shù)據(jù)并且進行高速重建。該重建的圖像和本文描述的實施例作為輸入應(yīng)用于計 算機36，其存儲圖像在大容量存儲裝置38中，該大容量存儲裝置38可包括計算機RAM、盤寸。計算機36還從操作者通過控制臺40接收命令和掃描參數(shù)，該控制臺具有例如鍵 盤、鼠標(biāo)、語音激活控制器或任何其他適合的輸入設(shè)備等操作者界面的某個形式。關(guān)聯(lián)的顯 示器42允許操作者觀察來自計算機36的重建圖像和其他數(shù)據(jù)。操作者提供的命令和參數(shù) 由計算機36使用以提供控制信號和信息給DAS32、x射線控制器28和機架馬達控制器30。 另外，計算機36操作臺架馬達控制器44，其控制電動臺架46以定位患者22和機架12。特 別地，臺架46移動患者22全部或部分通過圖1的機架開口 48。系統(tǒng)10可采用單極或雙極模式操作。在單極操作中，陽極接地并且負(fù)電勢施加于 陰極，或陰極接地并且正電勢施加于陽極。相反地，在雙極操作中，施加的電勢分裂給陽極 和陰極之間。在任一情況下，單極或是雙極，電勢施加在陽極和陰極之間，并且從陰極發(fā)射 的電子通過該電勢朝陽極加速。當(dāng)例如-140kV電壓差維持在陰極和陽極之間并且管是雙 極設(shè)計時，陰極可維持在例如_70kV，并且陽極可維持在+70kV。相比之下，對于在陰極和陽 極之間同樣具有-HOkV電壓間隔的單極設(shè)計，陰極因此維持在該-140kV的更高電勢而陽 極接地并且從而維持在大約OkV。因此，操作具有與管內(nèi)陰極的凈140kV差的陽極。如在圖3中示出的，檢測器組件18包括軌道17，其間設(shè)置有準(zhǔn)直葉片或板19。板 19放置成用于在這樣的射束碰撞在例如放置在檢測器組件18上的圖4的檢測器20上之前 準(zhǔn)直χ射線16。在一個實施例中，檢測器組件18包括57個檢測器20，例如將圖示的，每個 檢測器20具有像素元件50的64X 16陣列大小。結(jié)果，檢測器組件18具有64行和912列 (16X57檢測器)其允許64個同時的數(shù)據(jù)層片隨機架12的每個旋轉(zhuǎn)來收集。參照圖4，檢測器20包括DAS32，其中每個檢測器20包括許多設(shè)置在封裝件 (pack) 51中的檢測器元件50。檢測器20包括相對于檢測器元件50放置在封裝件51內(nèi)的 針腳(pin) 52。封裝件51放置在具有多個二極管59的背光式二極管陣列(backlit diode array)53上。背光式二極管陣列53進而放置在多層基底54上。隔離物55放置在多層基 底54上。檢測器元件50光學(xué)耦合于背光式二極管陣列53，并且背光式二極管陣列53進而 電耦合于多層基底54。柔性電路(flex circuit) 56附連至多層基底54的面57并且附連到DAS 32。檢測器2 0通過使用針腳52放置在檢測器組件18內(nèi)。在一個實施例的操作中，在檢測器元件50內(nèi)的χ射線碰撞產(chǎn)生穿越封裝件51的 光子，由此產(chǎn)生在背光式二極管陣列53內(nèi)的二極管上檢測到的模擬信號。該產(chǎn)生的模擬信 號被輸送通過多層基底54、通過柔性電路56到DAS 32，其中該模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。下列論述涉及包括來自具有單個檢測器和單個控制器的單個能量來源的高和低 kVp投影數(shù)據(jù)集的本發(fā)明的實施例。然而，要理解本發(fā)明同樣可應(yīng)用于大范圍的系統(tǒng)，其包 括但不限于具有兩個更多來源和兩個或更多檢測器。在這樣的系統(tǒng)中，單個控制器可用于 控制來源和檢測器，或可使用多個控制器。此外，下列論述涉及獲得低kVp和高kVp投影數(shù)據(jù)，并且使用該高kVp投影數(shù)據(jù)校 正該低kVp投影數(shù)據(jù)，如將進一步描述的。然而，要理解本發(fā)明一般可應(yīng)用于通過使用在另 一個kVp獲得的數(shù)據(jù)校正在一個kVp獲得的數(shù)據(jù)。例如，在下列論述中假定低kVP數(shù)據(jù)包 括比高kVp數(shù)據(jù)更高水平的噪聲(或更差的統(tǒng)計量)，其可以導(dǎo)致圖像偽影，從而高kVp數(shù) 據(jù)用于校正低kVp數(shù)據(jù)。但，在如與獲得的高kVp投影數(shù)據(jù)相比更低噪聲或更好統(tǒng)計量在 低kVp投影數(shù)據(jù)中獲得的情況下，本發(fā)明同樣可應(yīng)用于此，并且在該示例中低kVp投影數(shù)據(jù) 的高頻分量或來自其中的統(tǒng)計量可以同樣用于校正在高kVp投影數(shù)據(jù)中的高噪聲和/或差 統(tǒng)計量。參照圖5，示出用于采集和緩和低kVp CT成像數(shù)據(jù)的技術(shù)200。根據(jù)本發(fā)明的實 施例，技術(shù)200包括使用例如圖2的發(fā)生器29以使源14通電而在步驟202采集高和低kVP 投影數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)集，并且在步驟204確定是否應(yīng)用低kVp信號緩和或校正步驟。在步驟204 的確定可客觀地基于低信號閾(LST)值、系統(tǒng)特性、圖像采集設(shè)置等。備選地，在步驟204 的確定可主觀地基于當(dāng)例如拖尾或其他偽影在最終圖像中觀察到時的用戶觀察。如果沒有緩和或校正步驟要應(yīng)用(206)，那么最終圖像使用在步驟202采集的高 和低kVp投影數(shù)據(jù)在步驟208產(chǎn)生。然而，如果緩和或校正要應(yīng)用(210)，那么來自高kVp 投影數(shù)據(jù)的高頻數(shù)據(jù)在步驟212用于緩和低kVp投影數(shù)據(jù)，如將在圖6中進一步圖示的。雙 能圖像根據(jù)雙能圖像重建的已知方法、使用采集的高kVp投影數(shù)據(jù)和調(diào)節(jié)的低kVp投影數(shù) 據(jù)在步驟214產(chǎn)生。根據(jù)本發(fā)明的實施例，一旦已經(jīng)確定在圖5的步驟210緩和低kVp數(shù)據(jù)，那么高 頻分辨率圖案從高kVp投影中提取并且添加到采集的低kVp投影。根據(jù)一個實施例，如 在圖6中圖示的，低kVp信號分辨率通過使用相鄰高kVp投影數(shù)據(jù)來增強或緩和。在該實 施例中，相比LST來評估低kVp投影的通道，并且如果一個或多個通道低于LST，那么結(jié)合 鄰近高kVp投影并且從其中提取高頻分量。在一個實施例中，LST限定為其中低信號污損 (corruption)開始的點，并且可關(guān)于基本幻象并且基于操作條件經(jīng)驗地確定。例如，LST可 基于例如每轉(zhuǎn)視圖的數(shù)量、焦斑搖晃、機架旋轉(zhuǎn)周期、幾何效率、部件幾何結(jié)構(gòu)(即，源、檢 測器等)、檢測器光輸出、DAS效率、DAS電子噪聲、kVp、mA或類似物等一個或多個參數(shù)確定。從而，圖6代表在步驟302開始的用于低kVp數(shù)據(jù)緩和的循環(huán)300，其中識別低kVp 投影的可能的緩和。在步驟304，相比LST來評估識別的低kVp投影的通道。如果不低于 LST (306)，那么在步驟308進行查詢關(guān)于是否應(yīng)該評估更多低kVp數(shù)據(jù)集。如果如此(310)， 那么在步驟312考慮下一個低kVp投影數(shù)據(jù)集。然而，如果所有低kVp投影已經(jīng)評估并且 沒有一個剩余需要考慮(314)，那么如在步驟214關(guān)于圖5論述的，圖像使用高kVp數(shù)據(jù)和緩和的低kVp數(shù)據(jù)在步驟316重建。低kVp數(shù)據(jù)可如在圖6中 進一步圖示的那樣緩和。從而，當(dāng)相比LST來評估低kVp 投影數(shù)據(jù)時，如陳述的那樣，如果低kVp數(shù)據(jù)集中的一個或多個通道低于LST (318)，那么根 據(jù)本發(fā)明的實施例，低kVp投影數(shù)據(jù)集使用從高kVp投影數(shù)據(jù)H(n)中提取的高頻數(shù)據(jù)來校正。從而，根據(jù)該實施例，在步驟320確定鄰近要緩和的低kVp投影數(shù)據(jù)L(n)的 H(n-l)和H(n+1)。平均或加權(quán)平均高kVp投影Ha(η)在步驟322使用下列確定Ha(n) = (Η(η_1)+Η(η+1))/2 ；方程 1定標(biāo)的高kVp投影Hs (η)在步驟324使用平均或加權(quán)平均高kVp投影Ha (η)確定Hs (n) = (I-Ha (η)) *Sf (η) +1 ；方程 2本發(fā)明適用于數(shù)據(jù)平均，不管該平均是簡單平均或采用加權(quán)平均都可以。平均典 型地包括數(shù)據(jù)的簡單平均，而加權(quán)平均包括用非同量加權(quán)來平均數(shù)據(jù)，如本領(lǐng)域內(nèi)理解的。 也就是說，如本領(lǐng)域內(nèi)理解的，一些數(shù)據(jù)可具有比其他數(shù)據(jù)更多權(quán)重。然而并且無論如何， 加權(quán)和非加權(quán)平均兩者都包括在本發(fā)明的實施例內(nèi)，并且當(dāng)提及任何類型的平均時都包含 在內(nèi)。定標(biāo)因子Sf (η)可通過多種方法確定，并且將根據(jù)本發(fā)明的實施例在下文進一步 說明。濾波的高kVp投影Hsm(η)在步驟326通過從定標(biāo)的高kVp投影Hs(η)中濾除高頻分 量而形成。高頻在步驟328從定標(biāo)的高kVp投影Hs(η)中通過從其中扣除濾波的高kVp投 影Hsm(η)來提取，以形成高頻投影Hs (η)H5 (n) = Hs (η) -Hsm(η)；方程 3濾波的或基礎(chǔ)低kVp投影數(shù)據(jù)Lm(η)在步驟330通過從低kVp投影數(shù)據(jù)L(n)中 濾除高頻分量而形成。一旦濾波，高頻數(shù)據(jù)Hs (η)在步驟332添加到濾波的低kVp投影數(shù) 據(jù)Lffl (η)以形成低kVp投影Le (η)用于重建Le (n) = Lm (η)+H5 (η)；方程 4定標(biāo)因子Sf (η)可通過多種方法確定。根據(jù)一個實施例，平均或加權(quán)平均定標(biāo)因 子Sf (η)通過使用如從低kVp投影L(n)確定的平均低kVp投影LM(n)和平均或加權(quán)平均 高kVp投影Ha (η)(如上文確定的)兩者來確定Sm = ST1TFT^ ；方程 5根據(jù)另一個實施例，定標(biāo)因子Sf (η)在局部bin或亞區(qū)上確定。根據(jù)該實施例，確 定定標(biāo)因子Sf (η)的方法包括計算通道bin (例如75寬)的區(qū)域的局部定標(biāo)因子，和形成 通道依存定標(biāo)因子矢量并且低通濾波該定標(biāo)因子矢量(例如具有150點寬漢寧核(harming kernel)).該示例基于71個通道單維度低通信號校正濾波器。從而，參照圖7，在步驟400 對通道bin的區(qū)域確定局部區(qū)域定標(biāo)因子Sf,，在步驟402，根據(jù)在每個亞區(qū)bin內(nèi)的Sf, (j， η)來形成具有恒定值的通道依存定標(biāo)因子，并且在步驟404使用例如50點漢寧核來對定標(biāo) 因子進行低通濾波。為了進一步最小化或緩和低信號在低kVp CT成像數(shù)據(jù)中的影響，高和低kVp投影 數(shù)據(jù)可采用這樣的方式獲得，其可使用常規(guī)或已知低信號緩和方案或通過使用例如在上文 圖5中圖示的方案減少對緩和采集的數(shù)據(jù)的需要。根據(jù)一個方法，高和低kVp投影數(shù)據(jù)可采用不對稱采樣間隔采集使得低kVp積分周期大于高kVp積分周期。從而，參照圖8，例如 圖1和2的發(fā)生器29等發(fā)生器可配置成輸出低和高kVp 450。低kVp 452是第一周期454 的輸出，并且高kVp456是第二周期458的輸出。如圖示的，第一周期454出現(xiàn)比第二時間 段458更大的時間段。同樣如圖示的，kVp設(shè)置輪廓460圖示設(shè)置點或發(fā)生器輸出電壓，并 且圖示實際或獲得的kVp輸出462，其示出典型大于輸出低kVp452的所得的低kVp464。同 樣，所得的高kVp466典型小于輸出高kVp456。實際或獲得kVp輸出462包括由于系統(tǒng)電容 和其他已知效應(yīng)所導(dǎo)致的下降時間468和上升時間470。對應(yīng)地，低和 高kVp積分472包括低kVp積分周期474和高kVp積分周期476，使 它們與從低kVp到高kVp的切換結(jié)合來觸發(fā)，反之亦然。如此，低kVp信號的積分出現(xiàn)比高 kVp信號的積分的時間段更大的時間段。這允許每個樣品捕捉并且積分更多的χ射線光子， 由此增加上文期望的檢測信號，例如電子噪聲。在一個實施例中，可通過不對稱地結(jié)合固定 的觸發(fā)間隔而實現(xiàn)改進。在一個示例中，數(shù)據(jù)可在低kVp在三個固定采樣間隔期間順序采 集并且然后在高kVp在兩個固定采樣間隔期間順序采集。從而，當(dāng)采集的數(shù)據(jù)具有不對稱時間間隔或用多個/順序低kVp拍攝(shot)和隨 后多個/順序高kVp拍攝時，本發(fā)明的實施例則包括對采集的投影數(shù)據(jù)分配權(quán)重以考慮機 架的對應(yīng)位置，如本領(lǐng)域內(nèi)理解的。例如，當(dāng)在步驟320確定相鄰高kVp投影數(shù)據(jù)時，并且 隨后如上文關(guān)于方程1描述的那樣對采集的數(shù)據(jù)取平均時，然后方程1通過對相鄰的高kVp 投影H(n-l)和H(n+1)分配權(quán)重而被適當(dāng)?shù)匦薷囊钥紤]采集的數(shù)據(jù)的不對稱性。此外，本 領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將認(rèn)識到多個相鄰高kVp投影可用于在步驟322獲得平均或加權(quán)平均的高 kVp 投影 Ha (η)?？梢元毩⒒蚺c本文公開的任何方法和技術(shù)中任一個結(jié)合使用的再另一個方法是 通過減少投影數(shù)量來增加低kVp積分間隔。這可以完成且同時考慮并且優(yōu)化方位角分辨率 損失和視圖失真。此外，從偵察數(shù)據(jù)(scout data)確定何時投影可能被折中是可能的。在一個實施 例中，對橫向和前后(AP)偵察掃描兩者都采集正交掃描投影數(shù)據(jù)。在考慮了蝴蝶結(jié)領(lǐng)結(jié)衰 減后，對于每轉(zhuǎn)覆蓋的每個Z寬度，可獲得視圖平均并將其分成中心和邊緣區(qū)。投影測量 (PM)(規(guī)格化到水的項的衰減)與掃描器的操作條件的函數(shù)的低信號閾值(LST)進行比較。 在本發(fā)明的實施例中，患者衰減和LST可以直接在預(yù)先記錄的信號強度方面或通過使用后 記錄PM和LST來陳述。因此，使用橫向和AP偵察掃描兩者，可以對相應(yīng)橫向和AP視圖確 定LST-PM，并且如果LST-PM低于設(shè)置極限，那么可使用對應(yīng)部分(section)或視圖中的減 小的視圖率(view rate)。在上文的論述中，應(yīng)該理解“低kVp”數(shù)據(jù)是描述在雙能采集期間具有較差統(tǒng)計量 的投影數(shù)據(jù)集的一般術(shù)語。例如，在雙管-檢測器配置(作為示例，通過大致上90度角補 償?shù)膬山M管_檢測器對)中，附加濾波可以應(yīng)用于高kVp管-檢測器(例如，140kVp設(shè)置 的附加Sn濾波器)和其他管-檢測器對的增加的低kVp (例如，從80kVp增加到IOOkVp)。 然而，如陳述的，具有較低kVp設(shè)置(IOOkVp)的數(shù)據(jù)集具有低于較高kVp設(shè)置(HOkVp)的 噪聲是可能的。在該情況下，上文概述的校正方式應(yīng)用于較高kVp設(shè)置(HOkVp)而不是較 低 kVp 設(shè)置(IOOkVp)。還應(yīng)該理解上文概述的過程(“低kVp”數(shù)據(jù)的低通過濾和高通濾波的“高kVp”數(shù)據(jù)的添加)用于說 明目的以證明“高kVp”信息對“低kVp”缺陷校正的補充支持作用。然 而，根據(jù)本發(fā)明，其他方式可以用于校正這樣的缺陷。例如，對于展現(xiàn)顯著噪聲的“低kVp” 通道，可以擬合對應(yīng)的“高kVp”通道到“低kVp”通道以獲得對出錯“低kVp”通道的估計。 更具體地，如果“低kVp”通道的通道k不通過閾值測試，“高kVp”數(shù)據(jù)的從k-n至k+n的附 近通道可用于執(zhí)行“低kVp”數(shù)據(jù)從k-n至k+n的多項式擬合以獲得“低kVp”通道k的估 計(采用擬合的“高kVp”通道k)。還應(yīng)該理解濾波參數(shù)(例如，在圖6中描述的高通和低通兩者)可以取決于測量 的投影數(shù)據(jù)動態(tài)地改變?，F(xiàn)在參照圖9，包裹/行李檢查系統(tǒng)510包括可旋轉(zhuǎn)機架512，在其中具有包裹或 多件行李可通過其中的開口 514。該可旋轉(zhuǎn)機架512容置高頻電磁能量來源516以及檢測 器組件518，其具有與在圖4中示出的那個相似的閃爍體單元構(gòu)成的閃爍體陣列。傳送系統(tǒng) 520也被提供并且包括由結(jié)構(gòu)524支撐的傳送帶522以自動并且連續(xù)地傳遞包裹或行李件 526通過開口 514以被掃描。對象526由傳送帶522饋送通過開口 514，然后采集成像數(shù)據(jù)， 并且傳送帶522采用受控并且連續(xù)的方式將包裹526從開口 514移走。結(jié)果，郵政檢查員、 行李搬運者和其他安全人員可非侵入式地檢查包裹526的內(nèi)容中的爆炸物、刀、槍、走私貨寸。本發(fā)明的實施例的實現(xiàn)在示例中包括多個部件，例如電子部件、硬件部件和/或 計算機軟件部件中的一個或多個等。許多這樣的部件可以在本發(fā)明的實施例的實現(xiàn)中組合 或分開。本發(fā)明的實施例的實現(xiàn)的示范性部件采用和/或包括采用許多編程語言中的任何 編寫的或由此實現(xiàn)的計算機指令集和/或系列，如將由本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員意識到的。本發(fā)明的實施例的實現(xiàn)在示例中采用一個或多個計算機可讀存儲介質(zhì)。用于本發(fā) 明的實施例的實現(xiàn)的計算機可讀信號承載介質(zhì)的示例包括圖像重建器34的可記錄數(shù)據(jù)存 儲介質(zhì)和/或計算機36的大容量存儲裝置38。用于本發(fā)明的實施例的實現(xiàn)的計算機可讀 存儲介質(zhì)在示例中包括磁性、電、光學(xué)、生物和/或原子數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)中的一個或多個。例 如，計算機可讀信號承載介質(zhì)的實現(xiàn)包括軟盤、磁帶、CD-ROM、DVD-ROM、硬盤驅(qū)動器和/或 電子存儲器。公開的方法和設(shè)備的技術(shù)貢獻是它提供計算機實現(xiàn)的、使用多能量成像源采集在 多個能量范圍的成像數(shù)據(jù)的設(shè)備和方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，CT系統(tǒng)包括具有用于收納要掃描的對象的開口的可旋轉(zhuǎn)機 架和控制器，該控制器配置成在第一 kVp獲得kVp投影數(shù)據(jù)，在第二 kVp獲得kVp投影數(shù)據(jù)， 從在第二 kVp獲得的kVp投影數(shù)據(jù)提取數(shù)據(jù)，將該提取的數(shù)據(jù)添加到在第一 kVp獲得的kVp 投影數(shù)據(jù)以產(chǎn)生在第一 kVp的緩和投影數(shù)據(jù)，并且使用該在第一 kVp的緩和投影數(shù)據(jù)并且 使用在第二 kVp獲得的投影數(shù)據(jù)產(chǎn)生圖像。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，CT成像的方法包括獲得一個或多個第一 kVp投影數(shù) 據(jù)集，獲得多個第二 kVp投影數(shù)據(jù)集，從多個第二 kVp投影數(shù)據(jù)集提取信息，將該提取的信 息添加到第一 kVp投影數(shù)據(jù)集中的一個以產(chǎn)生校正的第一 kVp投影數(shù)據(jù)集，并且至少使用 該校正的第一 kVp投影數(shù)據(jù)集產(chǎn)生圖像。根據(jù)本發(fā)明的再另一個實施例，計算機可讀存儲介質(zhì)上存儲包括指令的計算機程 序，該指令當(dāng)由計算機執(zhí)行時使計算機獲得第一 kVp視圖數(shù)據(jù)，獲得第二 kVp視圖數(shù)據(jù)，從第二 kVp視圖數(shù)據(jù)提取高頻數(shù)據(jù)，使用該提取的高頻數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)第一 kVp視圖數(shù)據(jù)以產(chǎn)生調(diào) 節(jié)的第一 kVp視圖數(shù)據(jù)以及使用該調(diào)節(jié)的第一 kVp視圖數(shù)據(jù)產(chǎn)生圖像。盡管本發(fā)明已經(jīng)與僅有限數(shù)量的實施例結(jié)合詳細(xì)描述，應(yīng)該容易理解本發(fā)明不限 于這樣的公開的實施例。相反，本發(fā)明可以修改以包含任意數(shù)量在此之前沒有描述的變化、 改動、替代或等同設(shè)置，但是其與本發(fā)明的精神和范圍相當(dāng)。此外，盡管上文論述單能和雙 能技術(shù)，本發(fā)明包含具有多于兩個能量的方式。另外，盡管已經(jīng)描述本發(fā)明的各種實施例， 要理解本發(fā)明的方面可僅包括描述的實施例中的一些方面。因此，本發(fā)明將不被視為由之 前的說明限制，而僅由附上的權(quán)利要求的范圍限制。部件列表
權(quán)利要求
1.一種CT系統(tǒng)(10)包括具有用于收納要掃描的對象02)的開口 08)的可旋轉(zhuǎn)機架(12)；以及控制器(26)，其配置成在第一 kVp獲得kVp投影數(shù)據(jù)(302)；在第二 kVp獲得kVp投影數(shù)據(jù)(320)；從在所述第二 kVp獲得的kVp投影數(shù)據(jù)中提取數(shù)據(jù)(3 )；將所提取的數(shù)據(jù)添加到在所述第一 kVp獲得的kVp投影數(shù)據(jù)以產(chǎn)生在所述第一 kVp的 緩和投影數(shù)據(jù)(332)；以及使用在所述第一 kVp獲得的緩和投影數(shù)據(jù)并且使用在所述第二 kVp獲得的投影數(shù)據(jù)產(chǎn) 生圖像C316)。
2.如權(quán)利要求1所述的CT系統(tǒng)(10)，其中所提取的數(shù)據(jù)是高頻數(shù)據(jù)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)中的一個。
3.如權(quán)利要求1所述的CT系統(tǒng)(10)，包括χ射線源(14)，其耦合于所述機架(12)并 且配置成在第一 kVp投射χ射線(16)通過所述開口 08)并且朝向所述對象02)以產(chǎn)生 在所述第一 kVp獲得的kVp投影數(shù)據(jù)，并且配置成在第二 kVp投射χ射線(16)通過所述開 口 G8)并且朝向所述對象0 以產(chǎn)生在所述第二 kVp獲得的kVp投影數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的CT系統(tǒng)(10)，其中所述第一kVp處于低于(464)所述第二 kVp (462)的電壓。
5.如權(quán)利要求1所述的CT系統(tǒng)(10)，其中所述控制器06)進一步配置成從在所述第 一 kVp獲得的投影數(shù)據(jù)中提取數(shù)據(jù)以產(chǎn)生濾波的kVp基礎(chǔ)投影數(shù)據(jù)(330)；以及其中所述控制器06)在配置成將提取的數(shù)據(jù)添加到在所述第一 kVp獲得的kVp投影 數(shù)據(jù)(332)時配置成將所提取的數(shù)據(jù)添加到濾波的kVp基礎(chǔ)投影數(shù)據(jù)集。
6.如權(quán)利要求1所述的CT系統(tǒng)(10)，其中所述控制器06)在配置成提取數(shù)據(jù)時，配 置成對在所述第二 kVp獲得的投影數(shù)據(jù)取平均以產(chǎn)生平均的第二 kVp投影數(shù)據(jù)(322)； 將平均的第二 kVp投影數(shù)據(jù)乘以定標(biāo)因子函數(shù)以產(chǎn)生定標(biāo)投影(3M)；以及 從平均的第二 kVp投影數(shù)據(jù)中扣除所述定標(biāo)投影以產(chǎn)生所述提取的數(shù)據(jù)(328)。
7.如權(quán)利要求6所述的CT系統(tǒng)(10)，其中所述控制器06)配置成將在所述第一kVp 獲得的投影數(shù)據(jù)乘以所述定標(biāo)因子函數(shù)(330)。
8.如權(quán)利要求6所述的CT系統(tǒng)(10)，其中所述定標(biāo)因子函數(shù)是至少所述平均的第二 kVp投影數(shù)據(jù)和在所述第一 kVp獲得的kVp投影數(shù)據(jù)的函數(shù)(400)。
9.如權(quán)利要求1所述的CT系統(tǒng)(10)，其中在所述第一kVp獲得的kVp投影數(shù)據(jù)(464) 在大于在所述第二 kVp獲得的投影數(shù)據(jù)(46 的取樣周期058)的取樣周期(454)期間獲 得。
10.如權(quán)利要求1所述的CT系統(tǒng)(10)，其中在所述第一kVp獲得的投影數(shù)據(jù)(464)在 第一數(shù)量視圖期間獲得，并且在所述第二 kVp獲得的投影數(shù)據(jù)(46 在第二數(shù)量視圖期間 獲得，其中所述第二數(shù)量的視圖少于所述第一數(shù)量的視圖。
全文摘要
一種CT系統(tǒng)(10)包括具有用于收納要掃描的對象(22)的開口(48)的可旋轉(zhuǎn)機架(12)，以及控制器(26)，其配置成在第一kVp獲得kVp投影數(shù)據(jù)(302)，在第二kVp獲得kVp投影數(shù)據(jù)(320)，從在第二kVp獲得的kVp投影數(shù)據(jù)提取數(shù)據(jù)(328)，將提取的數(shù)據(jù)添加到在第一kVp獲得的kVp投影數(shù)據(jù)以產(chǎn)生在第一kVp的緩和投影數(shù)據(jù)(332)，以及使用在第一kVp的緩和投影數(shù)據(jù)并且使用在第二kVp獲得的投影數(shù)據(jù)產(chǎn)生圖像(316)。
文檔編號A61B6/03GK102090900SQ20101060174
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者N·錢德拉, T·L·托思, X·吳, 謝強 申請人:通用電氣公司