[发明专利]用在能量敏感的计算机断层成像中的带交替图案的滤波器

说明书

【技术领域】

本发明一般涉及计算机断层成像(computed tomography)系统及方法，并且尤其涉及采用滤波器(filter)的计算机断层成像系统及方法。

【背景技术】

通常地，能量敏感(energy-sensitive)的计算机断层成像系统使用两种技术中的一种：使用双能量原理获得投影数据，该技术通过选择X射线管的工作电压或通过光谱的滤波技术调制来自X射线管的光谱(spectrum)，或者采用探测器技术来提供能量敏感测量。在前一技术的一个示例中，使用X射线源的两个工作电压以获得两组使用不同的X射线光谱所测量的强度数据，从对象获得数据，这两组强度数据代表了在给定曝光时间期间撞击于探测器元件的X射线通量。然后，一般地，至少一个数据组被处理以表示沿着从源至单独的探测器元件的X射线辐射路径的对象的线性衰减系数的线积分。所处理的测量数据通常地被称为投影(projection)。通过使用重构技术，根据投影来确定(formulate)所扫描的对象的截面的图像。采用以不同的X射线光谱所获得的两组投影数据，两种被选择的基本材料的成像系统的视场(field of view)内的密度分布的线积分可以被生成。通过使用重构技术，可以确定(formulate)对于两种基本材料的密度分布的截面图像，或者可以计算在成像系统的视场内的有效原子序数(effective atomic number)分布。

由比如，但不限于，骨头或软组织等给定长度的材料所引起的X射线束衰减，可以通过用于该材料的衰减系数来表示。衰减系数模型将在X射线束穿过给定长度的材料时发生的物理事件分开。第一个事件，为众说周知的康普顿散射(Compton scatter)，其用能量的结果变化表示穿过该给定长度的材料的X射线光子被散射或者从原始束路径被转移的趋向。第二个事件，为众所周知的光电吸收，其指的是穿过材料该长度的X射线光子将被该材料吸收的趋向。

不同的材料在散射和吸收特性方面不同，这产生了不同的衰减系数。具体地，康普顿散射的概率(probability)部分地依赖于所成像的粒子的电子密度，而光电吸收的概率部分地依赖于所成像的材料的原子序数，也即，原子序数越大，吸收的可能性越大。另外，康普顿散射和光电吸收两者都部分地依赖于X射线束的能量。因此，基于光电吸收的相对重要性(importance)以及通过材料在X射线衰减中的康普顿散射效应可以将材料彼此区分。使用两组投影数据，可以获得密度分布以及有效原子序数分布。然而，因为必须测量对应于来自于X射线管的两个分开的能量光谱的投影数据组，所以该技术由于缓慢的获取机制而具有局限性。

在后一种技术中，使用能量敏感探测器，诸如但不限于，光子计数探测器以及双层探测器。然而，在高计数率，光子计数探测器经历电荷收集(charge tapping)，其限制了可以被容纳的绝对入射通量率。此外，双层探测器因为需要两个分开的探测器来生成必要的投影数据，所以是不节省成本的。

因此，需要使用能解决之前所述的问题中的一个或多个的能量敏感的计算机断层成像系统。

【发明内容】

按照本发明的实施方式，提供能量敏感的计算机断层成像系统。所述能量敏感的计算机断层成像系统包括被配置以发射由电子撞击靶材(target material)所产生的X射线的X射线源。所述能量敏感的计算机断层成像系统还包括位于所述X射线束中的对象。所述能量敏感的计算机断层成像系统进一步包括被配置以接收穿过所述对象的X射线的发射束的探测器。所述能量敏感的计算机断层成像系统还包括设置在所述X射线源和所述探测器之间具有多个(multiple)衰减材料的交替图案的滤波器，所述滤波器被配置以促进测量可以被用来生成低能量和高能量两者的光谱信息的投影数据。

按照本发明的又一实施方式，提供能量敏感的计算机断层成像的方法。所述方法包括设置X射线源以发射由电子撞击靶材所产生的X射线束。所述方法还包括设置位于所述X射线束中的对象。所述方法进一步包括设置探测器以接收穿过所述对象的X射线的发射束。所述方法还包括将包含衰减材料的交替图案的滤波器设置在所述X射线源和所述探测器之间，所述滤波器被配置以促进对可以被用来既生成低能量又生成高能量的光谱信息的投影数据的测量。

结合附图，根据以下所提供的对本发明的优选实施方式的详细描述，将更易于理解本发明的这些和其它的优点以及特征。

【附图说明】

图1是按照本发明的实施方式的包括滤波器的计算机断层成像系统的结构图的表示。