用于對(duì)對(duì)象進(jìn)行成像的成像系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于對(duì)對(duì)象進(jìn)行成像的成像系統(tǒng)
[0001]本申請(qǐng)是2007年10月24日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?00780039830.3、名稱(chēng)為“用于對(duì)對(duì)象進(jìn)行成像的成像系統(tǒng)”的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種用于對(duì)對(duì)象進(jìn)行成像的成像系統(tǒng)、成像方法和計(jì)算機(jī)程序。本發(fā)明還涉及用于生成對(duì)象的圖像的對(duì)應(yīng)的圖像生成設(shè)備、圖像生成方法和計(jì)算機(jī)程序。
【背景技術(shù)】
[0003]已知的成像系統(tǒng)，其采集對(duì)象的截?cái)嗤队?，通過(guò)使用這些截?cái)嗤队皝?lái)重建圖像。這導(dǎo)致圖像偽影。這些已知的成像系統(tǒng)使用插值技術(shù)以生成非采集缺失數(shù)據(jù)和完成截?cái)嗤队耙垣@得非截?cái)嗤队?。這些所計(jì)算的非截?cái)嗤队爸皇墙浦担虼耸褂眠@些所計(jì)算的非截?cái)嗤队爸亟ǖ膱D像包括偽影。
[0004]在B.0hnesorge>T.Flohr、K.Schwarz、J.P.Heiken 和 Κ.T.Bae 的文章“Efficientcorrect1n for CT image artefacts caused by objects extending outside the scanfield of view”(Med.Phys.27 (I) ,39-46頁(yè)(2000))中，還提出了使用適合的反投影濾波器對(duì)截?cái)嗤队斑M(jìn)行反投影，但是這些合適的反投影濾波器在重建圖像中一定也生成偽影。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種成像系統(tǒng)，其通過(guò)使用截?cái)嗤队皝?lái)生成圖像，其中，這些圖像包括比由已知成像系統(tǒng)使用截?cái)嗤队吧傻膱D像少的偽影，即:其生成提高的圖像質(zhì)量的圖像。另外，將提供對(duì)應(yīng)的成像方法、對(duì)應(yīng)的圖像生成設(shè)備和對(duì)應(yīng)的圖像生成方法。
[0006]在本發(fā)明的第一方面，提供用于對(duì)對(duì)象進(jìn)行成像的成像系統(tǒng)，其包括:
[0007]多色輻射源，其用于發(fā)射多色輻射，
[0008]能量分辨輻射探測(cè)器，用于根據(jù)穿過(guò)所述對(duì)象之后的輻射獲得探測(cè)信號(hào)，
[0009]驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其用于彼此相對(duì)地移動(dòng)對(duì)象和輻射源，從而從不同方向采集截?cái)嗤队?，其中，所述截?cái)嗤队鞍ㄌ綔y(cè)信號(hào)，
[0010]計(jì)算單元，其用于根據(jù)截?cái)嗤队按_定對(duì)象和對(duì)象內(nèi)物質(zhì)中的至少一個(gè)的k邊緣分量，并且用于根據(jù)所確定的k邊緣分量確定非截?cái)嗤队埃?br>[0011]重建單元，其用于使用非截?cái)嗤队爸亟▽?duì)象。
[0012]重建對(duì)象的步驟可以是重建例如對(duì)象自身的材料或組織的對(duì)象自身的步驟，或者重建填充在對(duì)象內(nèi)的物質(zhì)的步驟，其中，對(duì)象是所述物質(zhì)被填充在其中的例如套管(casing)或脈管，并且其中，例如套管或脈管的對(duì)象的重建圖像是對(duì)象內(nèi)物質(zhì)的圖像。例如，人體心臟的脈管內(nèi)的造影劑的重建圖像是人體心臟的脈管的重建圖像(冠狀動(dòng)脈血管造影術(shù))。如果僅確定對(duì)象的k邊緣分量，物質(zhì)不必存在于對(duì)象內(nèi)。
[0013]本發(fā)明基于如下構(gòu)思，即根據(jù)截?cái)嗤队翱梢源_定對(duì)象和對(duì)象內(nèi)物質(zhì)中的至少一個(gè)的k邊緣分量以及根據(jù)k邊緣分量可以確定非截?cái)嗤队?。由于僅使用所確定的非截?cái)嗤队皝?lái)重建圖像，則重建圖像示出比由已知成像系統(tǒng)使用截?cái)嗤队爸亟ǖ膱D像更少的偽影，即與使用截?cái)嗤队暗囊阎上裣到y(tǒng)相比提高了圖像質(zhì)量。
[0014]計(jì)算單元優(yōu)選地用于通過(guò)求解方程組確定k邊緣分量，所述方程組將截?cái)嗤队暗奶綔y(cè)信號(hào)描述為對(duì)象或?qū)ο髢?nèi)物質(zhì)中的至少一個(gè)的k邊緣效應(yīng)、光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)的組合，每個(gè)效應(yīng)作為對(duì)應(yīng)的分量對(duì)探測(cè)信號(hào)做出貢獻(xiàn)。特別地，能量分辨輻射探測(cè)器提供不同能量箱的多個(gè)能量分辨探測(cè)信號(hào)。這些能量箱優(yōu)選地包括不同的譜靈敏性，特別地，每個(gè)能量箱是完全能量范圍的一部分，在所述完全能量范圍中可以獲得探測(cè)信號(hào)并且對(duì)所述探測(cè)信號(hào)感興趣。將在輻射穿過(guò)對(duì)象或?qū)ο髢?nèi)的物質(zhì)中的至少一個(gè)之后的輻射衰減優(yōu)選地模擬為具有第一譜的光電效應(yīng)、具有第二譜的康普頓效應(yīng)和具有第三譜(k邊緣效應(yīng))的在感興趣能量范圍內(nèi)具有k邊緣的對(duì)象或?qū)ο髢?nèi)的物質(zhì)中的至少一個(gè)的剩余衰減的組合。將針對(duì)每個(gè)探測(cè)信號(hào)中的每個(gè)分量的密度長(zhǎng)度積模擬為離散線(xiàn)性系統(tǒng)，對(duì)所述離散線(xiàn)性系統(tǒng)進(jìn)行求解以獲得對(duì)象和對(duì)象內(nèi)物質(zhì)中的至少一個(gè)的至少k邊緣分量。根據(jù)對(duì)象和對(duì)象內(nèi)物質(zhì)中的至少一個(gè)的k邊緣分量可以確定非截?cái)嗤队?，所述非截?cái)嗤队坝糜谥亟▽?duì)象。通過(guò)傳統(tǒng)的重建方法可以執(zhí)行重建。使用這樣的方程組允許根據(jù)探測(cè)信號(hào)即根據(jù)截?cái)嗤队按_定k邊緣分量，并且能根據(jù)k邊緣分量確定具有高質(zhì)量的非截?cái)嗤队埃渲?，進(jìn)一步提高重建圖像中偽影的質(zhì)量。
[0015]通過(guò)使用數(shù)值法優(yōu)選地對(duì)針對(duì)多個(gè)能量分辨探測(cè)信號(hào)的方程組進(jìn)行求解。優(yōu)選的方法是考慮測(cè)量的噪聲統(tǒng)計(jì)的最大似然法。
[0016]在另一優(yōu)選實(shí)施例中，使用考慮輻射源的發(fā)射譜和探測(cè)器的譜靈敏性的模型。這引起所計(jì)算的分量的更高的精確性，以及，從而所確定的非截?cái)嗤队暗母叩木_性，以及因此，最終進(jìn)一步提高重建圖像的質(zhì)量。
[0017]在優(yōu)選實(shí)施例中，多色輻射源是多色X線(xiàn)射源，且能量分辨輻射探測(cè)器是能量分辨X射線(xiàn)探測(cè)器。X射線(xiàn)源和X射線(xiàn)探測(cè)器的使用允許采集具有信噪比的截?cái)嗤队?，其允許確定k邊緣分量以及從而非截?cái)嗤队?，以及通過(guò)使用這些非截?cái)嗤队爸亟ǖ木哂羞M(jìn)一步提高的質(zhì)量的圖像。
[0018]優(yōu)選地，成像系統(tǒng)適于對(duì)作為存在于第二對(duì)象內(nèi)的第一對(duì)象的對(duì)象進(jìn)行成像，其中，多色輻射源適于僅照射第一對(duì)象從而采集足以重建第一對(duì)象的截?cái)嗤队啊Ｓ捎谥徽丈涞谝粚?duì)象從而采集足以重建第一對(duì)象的截?cái)嗤队?，可以減少給予例如患者的對(duì)象的總劑量?？蛇x地，不必增加總劑量就可以增加輻射強(qiáng)度，這是因?yàn)樵谠搶?shí)施例中，已經(jīng)對(duì)照射進(jìn)行限制，從而采集足以?xún)H重建第一對(duì)象的截?cái)嗤队啊Ｈ绻阎上裣到y(tǒng)以相同方式對(duì)照射進(jìn)行限制，則僅能夠使用導(dǎo)致低質(zhì)量圖像的截?cái)嗤队皝?lái)重建圖像。如果由已知成像系統(tǒng)生成的圖像的質(zhì)量提高，則必須對(duì)照射幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改從而僅采集非截?cái)嗤队埃?輻射源必須適于照射第一對(duì)象和第二對(duì)象，從而只采集這兩個(gè)對(duì)象的非截?cái)嗤队埃沁@導(dǎo)致如果僅必須重建第一對(duì)象，則給予例如患者的對(duì)象的劑量是不能接受的。相反地，根據(jù)本發(fā)明的該優(yōu)選實(shí)施例允許生成第一對(duì)象的高質(zhì)量圖像，而不必增加給予第一對(duì)象和第二對(duì)象的總劑量。
[0019]進(jìn)一步優(yōu)選地，成像系統(tǒng)適于執(zhí)行用于采集足以確定第一對(duì)象存在于其中的第二對(duì)象內(nèi)的區(qū)域的投影的預(yù)采集步驟，以及多色輻射源適于只照射所確定的區(qū)域從而采集足以重建所確定區(qū)域的截?cái)嗤队?。這允許確定第一對(duì)象存在于其中的第二對(duì)象內(nèi)的區(qū)域，并且因此確保只照射所確定區(qū)域從而采集足以重建所確定區(qū)域的截?cái)嗤队?。因此，可以確保應(yīng)用于對(duì)象的劑量不大于用于重建第一對(duì)象的必要?jiǎng)┝俊?br>[0020]成像系統(tǒng)和多色輻射源的適配可以實(shí)現(xiàn)為成像系統(tǒng)和多色輻射源自身或者控制成像系統(tǒng)和/或多色輻射源的控制單元。
[0021]重建對(duì)象所需要的(即:足以重建第一對(duì)象或所確定的區(qū)域的)投影的類(lèi)型(即:采集幾何結(jié)構(gòu))例如從充分條件中知曉。
[0022]充分條件為例如在第一對(duì)象的成像過(guò)程中第一對(duì)象完全位于多色輻射源的束內(nèi)，即針對(duì)每個(gè)投影方向在測(cè)量過(guò)程中第一對(duì)象總是被完全照射。通過(guò)使用主動(dòng)式或被動(dòng)式準(zhǔn)直器來(lái)優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)該充分條