[发明专利]对光子计数探测器的缺陷的动态建模

说明书

技术领域

本发明涉及一种探测器数据处理装置、一种探测器数据处理方法、一种X射线成像系统、一种计算机程序单元以及一种计算机可读介质。

背景技术

已经观察到，在计算机断层摄影(CT)成像任务中使用能量分散光子计数探测器有时由于探测器中的缺陷而导致不正确的探测器读数。探测器测量结果中的误差能够导致根据探测器测量结果而重建的图像中的伪影。一些探测器缺陷甚至能够在CT扫描期间改变探测器的性能。

US2008/0253503描述了一种包括探测器的谱CT系统。

发明内容

因此，存在以不同方式来处理探测器读数的装置的需求。本发明的目的通过独立权利要求的主题得以解决，其中，进一步的实施例被包含在从属权利要求中。应当指出，本发明的以下描述的方面同样适用于探测器数据处理方法、X射线成像系统、计算机单元和计算机可读介质。

根据本发明的一个方面，提供了一种探测器数据处理装置，所述探测器数据处理装置包括：

-输入接口，其用于接收由包括许多探测器箱的多箱辐射能量探测器探测的测量数据、在先前与感兴趣对象相互作用的辐射的测量期间探测的数据、由所述探测器在针对M小于探测器箱的数量(B≥3)的M(≥2)倍材料分解的测量操作期间探测的数据；

-数据转换器，其被配置为将所探测的测量数据转换成辐射衰减数据，同时校正由所述探测器在所述测量操作期间改变其响应度而引起的测量误差，所述转换器使用辐射-物质相互作用模型，所述辐射-物质相互作用模型包括：

i)数据参数，其是由所述探测器箱探测的数据的参数；

ii)M重材料分解变量；以及

iii)探测器状态的变量，其引起所述探测器的响应度的变化；

所述转换器被配置为针对所述材料分解变量及所述探测器状态变量对所述模型进行求解，由此实现所述校正；

-输出单元，其被配置为将所解出的材料分解变量输出为经校正的辐射衰减数据。

根据一个实施例，所述转换器的操作包括输出所解出的探测器状态变量。这允许分析探测器特性，例如允许比较由制造商提供的不同批次的探测器。

在M重材料分解中，所述对象的每个点被先验假设为M种基础材料的混合物。在该材料点上经历的X射线衰减的效应可被分解成针对该M重材料分解的M(≥2)种基础材料中的每种的衰减效应的线性组合。所述M重材料分解对于每种材料描述当所述辐射穿过所述对象并因此穿过所述材料时所述辐射的相互作用或衰减。所述M重材料分解允许“谱CT”，所以能够构造图像，每幅图像仅示出所述M种基础材料中的一种的分布。以这种方式，能够辨别例如来自剩余骨骼结构的钙沉积物。常规CT成像装置对这种钙和非钙衰减贡献的分辨将依然是“盲目的”。假设不同的基础材料的数量M在整个成像操作中是固定的，并且应理解，M是最适合M重分解寻求的具体对象的建模需要的大于或等于2的任何自然数。根据一个实施例，所述装置允许用户根据需要来调节M。所述状态变量可以是随时间变化的标量值或具有超过一个分量的随时间变化的向量。每个描述由各自材料引起的辐射衰减的所述材料分解变量可以被合并为单个多维(≥2)变量。无论如何表示，不同材料的个体贡献必须是可区分的。

根据一个实施例，所述模型由积分方程组来限定，每个积分方程包括在所述辐射的能量谱上的积分，其中，每个能量谱元素由衰减因子加权，每个方程包括所述数据参数和/或所述探测器状态变量和/或所述材料分解变量中的至少一个。

根据一个实施例，所述模型由联合概率质量函数来限定，所述联合概率质量函数表示所述探测器箱登记特定测量事件的概率，所述联合概率质量函数包括所述数据参数和/或所述状态变量和/或所述材料分解变量中的至少一个。

根据一个实施例，所述转换器的操作包括通过使用最大似然性方法来针对所述材料分解变量和/或所述状态变量对所述联合概率质量函数进行求解。

根据一个实施例，针对所述状态变量和所述材料分解变量的求解包括将所述状态的解空间限制为满足正则化条件的函数，其中，所述条件由惩罚函数来施行。

根据一个实施例，所述惩罚函数是二次的。

根据一个实施例，所述联合概率质量函数是泊松类型的。

根据一个实施例，所述探测器的状态表示所述探测器的初级变换器中的变化的持续电流，其中，所述探测器是光子计数类型的。在该实施例中，所述变化的持续电流改变了所述探测器的能量响应(函数)的能量灵敏度。