[发明专利]差分相位衬度X射线成像中暗场信号的优化能量加权

说明书

技术领域

本发明涉及信号处理器装置、成像系统、信号处理方法、计算机程序单元和计算机可读介质。

背景技术

在过去的几年间，已经关于针对诊断成像(尤其是在整形手术和乳房摄影的领域中)的潜在益处广泛地研究了使用Talbot-Lau类型干涉仪的差分相位衬度成像。该成像方法除了X射线衰减的常规图像以外还提供两幅另外的图像，即，差分相位衬度图像(其反映被成像目标内的电子密度的信息)和暗场图像(其中，通过小角度散射来创建衬度)。具体地，由于有证据显示在该图像中在非常早的阶段，甚至在钙化足够大到在衰减衬度图像中可见之前，显现出微小钙化，并且有证据显示暗场信号能够被用于对不同类型的钙化进行分类，因此，最近暗场信号/图像才得到相当的关注。

医学X射线图像中的另一可得到的技术是使用能量解析光子计数探测器。在衰减衬度成像的区中，由于光电效应和康普顿散射，使用探测器类型允许在X射线的衰减之间进行区分。其还允许借助于所谓的能量加权(P M Shikhaliev，“Projection x-ray imaging with photon energy weighting:experimental evaluation with a prototype detector”(Physics in Medicine and Biology，第54卷，第16期，第4971-4992页，2009年))提供具有改善的衬度噪声比的衰减衬度图像。在差分相位衬度成像(G Pelzer等人，“Grating-based x-ray phase-contrast imaging with a multi energy-channel photon-counting pixel detector”(OPTICS EXPRESS，2013年11月4日，，第21卷，第22期，第25677-25684页))和暗场成像(G Pelzer等人，“Energy weighted x-ray dark-field Imaging”(OPTICS EXPRESS，2014年10月6日，第22卷，第20期，第24507-24515页))的领域中，已经使用类似的概念，其中，能量加权也可以改善信噪比。

发明内容

存在对备选的暗场成像装置和方法的需要。

本发明的目的通过独立权利要求的主题来解决，其中，另外的实施例被并入从属权利要求。应当注意，本发明的以下描述的方面等效地应用于成像系统、信号处理方法、计算机程序单元和计算机可读介质。

根据本发明的第一方面，提供了一种信号处理装置，包括：

输入端口，其用于接收在不同能量通道中的各自的暗场信号数据，所述暗场信号数据对应于在暴露于来自X射线源的X射线辐射之后的探测器处探测到的所述不同能量通道中的信号；

对数单元，其被配置为对所述暗场信号数据取对数，以获得对数暗场信号数据；

任选的线性变换器，其被配置为对所述对数暗场信号数据进行变换；

信号积分器，其被配置为通过使用对应于至少两个能量通道的能量权重将所述至少两个能量通道的经变换的对数暗场信号数据或所述对数暗场信号数据积分成能量加权的对数暗场信号；以及

输出端口，其被配置为输出所述能量加权的对数暗场信号。

所述暗场信号涉及由在暴露于X射线辐射之后的被成像目标引起的X射线辐射散射(即，小角度散射)。

通过合适的直接暗场成像技术能够直接获得每个能量通道的暗场信号数据，其中，确保由探测器探测到的信号能够在很大程度上归因于小角度散射。备选地，能够使用诸如干涉仪的设置物，其中，暗场信号被间接地测量。更具体地，如果使用间接暗场成像，在一个实施例中，所述装置包括暗场信号提取器，所述暗场信号提取器被配置为针对所述通道中的至少两个通道从先前获得的强度数据中提取各自的暗场信号数据。所述强度数据可以根据在暴露于来自X射线源的X射线辐射之后的探测器处探测到的不同能量通道中的投影数据来导出。

在投影数据上测量强度。更具体地，优选地在2D探测器处探测“投影”强度，所述2D探测器进行操作以对垂直于X射线通量的两个空间方向上的强度进行空间解析，由此量化“投影”强度。

根据一个实施例，所述强度形成由X射线波与要被成像的目标和被布置在X射线源与探测器之间的技术设置物的相互作用引起的干涉图案。如所提及的，在一个实施例中，投影强度是干涉测量的，即，所述设置物是基于光栅的干涉仪。然而，也可以设想其他的基于非光栅设置物。