[发明专利]产生断层造影图像数据组的方法和计算机断层造影系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于借助具有两个在机架上角度错开布置的探测器的双源CT系统产生测量对象的至少周期性运动的部位（特别是患者的心脏）的断层造影图像数据组的方法和计算机断层造影系统，其中，积分探测器元件在入射的射线的整个能量谱上积分地测量入射的射线，并且同时计数探测器元件将入射的射线在至少两个能量范围中分辨地进行测量。

背景技术

具有常规的积分闪烁探测器和计数探测器的双源CT系统是一般公知的。在此两个测量系统同时扫描一个测量对象，通常是患者。这样的双源CT系统在此包含两个分别由X射线辐射器和分别对应的探测器组成的辐射器-探测器系统，其角度互相错开地布置在机架上。

问题是，当测量对象运动时，重建可很好识别的断层造影图像数据，其中同时还应当显示关于测量对象的材料特性的信息。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，找到一种借助双源CT系统产生测量对象的至少周期性运动的部位（特别是患者的心脏）的断层造影图像数据组的方法和计算机断层造影系统，其允许一方面获得时间上高分辨率的图像数据并且另一方面还识别在该图像数据中关于特殊的材料的存在的信息，例如造影剂或色斑。

发明人具有以下认识：

在医学中使用的计算机断层造影（CT）设备目前作为现有技术构造为具有积分闪烁探测器。在其中将击中的X射线在两级的过程中首先转换为可见光，其然后由在后连接的光电二极管探测并且转换为电信号。对于相应的闪烁器的例子是氧化钆（Gadoliniumoxid）或硫氧化钆（Gadoliniumoxidsulfid）。这样的闪烁探测器具有非常宽的动态范围并且能够无问题地处理在医学计算机断层造影技术中使用的最小和最大X射线流密度。另一方面，其空间分辨率受到限制，因为探测器像素出于机械原因由于在像素之间的用于机械和光学分离的不活跃的死区而不能任意缩小。此外，积分闪烁探测器不提供光谱的信息，从而在X射线谱的不同的能量情况下X射线吸收的特定于材料的区别不能被直接采集。此外，从积分探测器探测的信号的对比度-噪声比不是最佳的，因为携带大部分对比度信息的低能量的量子按照其小的能量在积分探测器中也仅小地被加权，从而特定的材料，例如脑白质和脑灰质的对比度由此被降低。

与之相反存在计数探测器，其中击中的X射线量子在直接过程中被转换为电信号并且被计数。对于相应的探测器材料的例子是碲化镉（Cadmiumtellurid）或碲化锌镉（Cadmium-Zinktellurid）。计数探测器能够在表面上非常精细地构造，因为像素不必机械地分离并且因此消除了死区。由此，比传统的积分闪烁探测器明显更高的空间分辨率是可能的。此外，击中的X射线量子对于光谱的分辨率在不同的能量带中被探测，由此在不同的能量的情况下X射线吸收的特定于材料的区别可以利用唯一的测量来采集。通过对整个信号的份额的取决于能量的加权可能性，此外，还允许与积分闪烁探测器相比改善对象对比度并且由此改善对比度-噪声比。

然而，计数探测器的缺陷是由于采用的探测器材料而只具有一个有限的动态范围，在所述材料情况下不允许超过最大X射线流密度，该X射线流密度按照目前的现有技术对于在医学CT中不受限制的采用是不够高的。另一个缺陷是在前面的辐照之后计数探测器的信号的高的漂移，其中在图像中可能产生难以校正的伪影。

本发明现在看到，可以在组合来自于积分的和计数的探测器的投影数据的情况下利用计数探测器的至少潜在的更高的位置分辨率得到断层造影图像的总体上更好的图像分辨率，通过组合两个角度错开的同时扫描的探测器的测量数据，相对于仅利用一个探测器的扫描改进了时间分辨率并且通过利用能量分辨率获得了材料选择的信息，其可以与时间上和空间上更高的分辨率的显示组合地被反映。

相应地，发明人提出，对借助具有两个在机架上角度错开地布置的探测器的双源CT系统产生测量对象的至少周期性运动的部位、特别是患者的心脏的断层造影图像数据组的本身公知的方法的改进，其中，积分探测器元件在入射的射线的整个能量谱上积分地测量入射的射线，并且同时计数探测器元件将入射的射线谱在至少两个能量范围中分辨地进行测量。按照本发明该方法通过如下来改进：

-为了重建第一断层造影图像数据组一起使用积分的和计数的探测器的来自于机架的四分之一圈（Umlauf）的投影数据，

-为了重建至少一个材料选择的第二断层造影图像数据组，使用来自于机架的至少半个圈的、计数探测器的能量分辨的投影数据，并且

-通过重叠第一断层造影图像数据组与第二图像数据组的材料选择性，来形成至少一个断层造影结果图像数据组。