[发明专利]用于多能组织量化的设备和方法

说明书

技术领域

本发明的实施例一般来说涉及诊断成像，并且更具体地，涉及用于一个或多个感兴趣组织的多能组织量化的设备和方法。

背景技术

医学成像装置包括x射线系统、磁共振（MR）系统、超声系统、计算机断层摄影（CT）系统、正电子发射断层摄影（PET）系统、超声、核医学和其他类型的成像系统。典型地，在CT成像系统中，x射线源朝受检者或对象（例如患者或行李件）发射扇形束。在下文中，术语“受检者”和“对象”将包括能够被成像的任何东西。束在由受检者衰减后撞击辐射检测器的阵列。在该检测器阵列处接收的衰减束辐射的强度典型地取决于由受检者对x射线束的衰减。检测器阵列的每个检测器元件产生指示由每个检测器元件接收的衰减束的单独电信号。这些电信号传送到数据处理系统用于分析，其最终产生图像。

一般，x射线源和检测器阵列绕着在成像平面内并且围绕受检者的门架开口旋转。X射线源典型地包括x射线管，其在焦点处发射x射线。X射线检测器典型地包括用于使在检测器处接收的x射线束准直的准直器、邻近该准直器用于将x射线转换成光能的闪烁体和用于从该邻近的闪烁体接收光能并且从其产生电信号的光电二极管。

典型地，闪烁体阵列中的每个闪烁体将x射线转换成光能。每个闪烁体向邻近其的光电二极管释放光能。每个光电二极管检测该光能并且生成对应的电信号。光电二极管的输出然后传送到数据处理系统用于图像重建。然而，这样的典型系统不包括当x射线通过正成像的对象时辨别x射线的光谱能含量的能力。

然而，如本领域内已知的，已经开发多能光谱CT系统，其可以揭示对象中不同物质的密度并且生成以多个单色x射线能量水平采集的图像。在没有对象散射的情况下，系统基于来自光谱中的两个光子能量区域（入射x射线光谱的低能和高能部分）的信号得出处于不同能量的行为。已经开发不同的方式来实现双能或光谱成像。仅举几例，双x射线源和检测器、具有能量辨别检测器的单x射线源以及具有以不同kVp的多个采集或交错有快速kVp转换能力的单x射线源和检测器是技术的示例。

在双x射线源和检测器系统中，典型地提供两个x射线源，每个具有安置在其对面的相应检测器，使得x射线可从具有不同光谱能含量的每个源发射。从而，基于已知的源的能量差异，闪烁或能量积分装置可足以区分正成像的对象内的不同物质和能含量。

在具有能量辨别检测器的单x射线源中，可使用能量灵敏检测器使得到达检测器的每个x射线光子记录有它的光子能量。这样的系统可使用直接转换检测器物质来代替闪烁体。

肝脏脂肪的准确量化在脂肪肝疾病的诊断、表征和治疗中是重要的。脂肪肝疾病的早期诊断与为此关联的治疗可以帮助防止更严重的肝脏疾病的发病并且甚至可以引起一些形式的脂肪肝疾病的逆转。此外，肝脏脂肪的浓度可以用作肝脏切除术的临床诊断。

肝脏活检是用于肝脏脂肪量化的技术，但活检结果可能由于取样错误而遭受争议。另外，肝脏活检需要侵入性过程来获得对其执行活检的组织样本。

利用磁共振（MR）、超声（US）和计算机断层摄影（CT）扫描仪的非侵入性成像具有日益增加的兴趣和接受度。这三个模态中，MR最常被引用为肝脏脂肪量化的较好模态，因为它提供若干方法用于直接并且准确的肝脏脂肪量化。然而，期望MR的备选，因为MR扫描是昂贵并且耗时的。

当前存在许多技术用于肝脏脂肪用CT的量化，并且全部依赖肝脏脂肪含量和肝脏衰减之间的相反关系。第一技术牵涉采用Hounsfield单位（HU）的值的肝脏衰减的直接测量。第二和第三技术通过脾脏的平均HU值将肝脏的平均HU值正规化，并且牵涉计算差（肝脏减去脾脏）或比（典型地，脾脏对肝脏）。然而，这些技术是半量化的并且启发式地推断肝脏脂肪的浓度。

这些CT技术的一个限制是它们对于碘化造影增强CT采集是不实用的，其中碘化造影剂的存在使HU值大大偏斜。该变化性取决于给予哪个造影剂、造影介质的患者特定的吸收率和成像的造影增强阶段（动脉、门静脉、延迟的）。此外，肝脏和脾脏的HU值常常通过使用2D感兴趣区域（ROI）获得，其可导致安置和配准错误，并且可不代表整个肝脏。尽管双能CT（DECT）可经由物质分解来克服造影增强的限制，现有的方法仍然依赖HU值并且从而在性质上仍然是半量化的。

因此，具有克服前面提到的缺点的脂肪量化的系统和方法将是可期望的。

发明内容