[发明专利]用于谱成像的噪声降低

说明书

一种系统，包括：存储器(420)，其具有用于以下中的至少一项的指令：处理谱CT投影数据以减轻所述谱CT投影数据的噪声或所述谱CT投影数据的噪声引发的偏差中的至少一个，或生成减轻所述谱CT投影数据的所述噪声引发的偏差的分解算法。所述系统还包括：处理器(418)，其运行所述指令并且进行以下中的至少一项：处理所述谱CT投影数据，或者生成所述分解算法并将所述谱CT投影数据分解为基材料。所述系统还包括：重建器(434)，其重建所述基材料，从而生成谱图像。

技术领域

以下总体上涉及谱成像，并且利用对计算机断层摄影(CT)的特定应用来进行描述。

背景技术

谱(或多能量)CT利用在多个不同光子能量处采集的多个衰减值来求解光电效应、康普顿散射和(一个或多个)其他分量(例如，一个或多个K边缘)对材料的质量衰减系数的贡献。这允许对虚拟单色图像、碘浓度图、虚拟非对比图像等以及常规CT图像的重建。存在用于采集这样的衰减值的若干方法，包括使用多个X射线管、kVp切换、多层探测器，以及光子计数探测器。

利用双能量CT，文献已经指示材料的能量依赖性衰减(μ_i(E))能够被近似为如在公式1中示出的在水中的光电效应贡献与康普顿散射贡献的衰减分布图的线性组合：

公式1：

能够根据对应的线积分(l^p和l^s)来重建具有表示光电效应和康普顿效应的系数C^p和C^p的像素值的图像的集合。能够通过公式2从两个不同能量谱F_H和F_L(L＝低能量，并且H＝高能量)来获得线积分：

公式2：

这里，F_H/L(E)项是高谱和低谱的通量，所述高谱和低谱的通量是通过对从上游射束朝向探测器像素发出的通量以及探测器响应进行建模来获得的。因管调制或因两个探测器层而造成两个谱之间的差。

l^p/s项是水中的光电和散射等效路径，并且是这两种机制的能量依赖性衰减系数。能够通过转换公式2来求解l^p和l^s，其得到从p_s和p_p的域到p_L和p_H的域的映射函数：这里，p_s和p_p是通过将l^p/s乘以固定的标量衰减系数从l^p/s获得的，以便稍后为了方便在无维度预备值上进行处理。已经通过多项式函数或查找表求解出

遗憾的是，分解函数是非线性的。这样，在存在有噪声的数据的情况下，分解的平均值并不等于输入的平均值的分解，或者结果，分解将包括偏差。该噪声引发的偏差在正弦图内变化并传播到重建的光电图像和散射图像中的人为偏差。此外，这导致不准确的碘浓度估计结果，并且导致在虚拟单色图像中的可见的图像伪影。

低能量投影和高能量投影中的每个都好具有因X射线光子的偶然性(光子射击噪声)产生的统计分布，其能够由高斯函数在良好的近似内进行描述，作为光子泊松行为的结果。在单色近似内，并且忽略电子噪声，投影值将具有正态分布，所述正态分布具有等于光子计数值(μ)均方根的倒数的标准偏差(σ)。低能量投影和高能量投影对的分布并不相关且具有随机极性，每个极性组合(+,+)、(-,+)、(-,-)和(+,-)是相等的。根据图1，低能量投影和高能量投影对被均匀地分布在相同的极性象限Ⅰ和Ⅲ以及相反的极性象限Ⅱ和Ⅳ上。