[发明专利]从光谱计算机断层扫描数据再现常规计算机断层扫描图像

说明书

提供一种用于基于针对至少两种不同的有效能量而获得的光谱图像数据来重构图像的方法及相应装置。该方法包括：获得与待成像对象相关的第一组光谱图像数据和与包括至少一种参考物质的校准体模相关的第二组光谱图像数据(S1)；基于第一组光谱图像数据执行基础分解，以根据相关联的基础函数提供待成像对象的估计的基础图像(S2)；基于第二组光谱图像数据执行基础分解，以提供与所述至少一种参考物质相应的参考基系数的校准估计(S3)；并且基于待仿真的成像系统的系统模型、已估计的基础图像及其相关联的基础函数、以及参考基系数的校准估计，来确定表示待成像对象的图像值(S4)。

技术领域

所提出的技术整体涉及x射线成像，并且更具体地，涉及一种利用新的成像技术产生的数据模仿或模拟常规的x射线检测器产生的图像的方法，以在技术转型期利用X射线学领域中的大量的经验和知识。

具体地，所提出的技术涉及一种用于图像重构的方法和系统、相应的x射线成像系统、计算机断层扫描CT系统、以及相应的计算机程序和计算机程序产品的方法与系统。

背景技术

诸如x射线成像等X射线成像技术已经在医疗应用及非破坏性的测试中使用多年。

通常，x射线成像系统包括x射线源和由多个检测器元件构成的x射线检测器。x射线源发射x射线，x射线穿过待成像的对象(subject)或对象，然后由检测器检测。因为一些物质比其他物质吸收x射线的更大部分，所以图像由物体或对象构成。

常规x射线检测器是能量整合，因此，从每个检测到的光子至检测信号的贡献与其能量成比例，并且在常规CT中，获取对单一有效能量的测量。因此，通过常规CT系统生成的图像具有特定的特点，其中，不同的组织和物质在某些范围内显示典型值。

光谱CT是CT成像技术的统一术语，CT成像技术通过多种有效能量获取测量数据。光谱CT数据中的能量信息允许创建新的各种各样的图像，其中，新的信息是可用的并且能够除去常规技术中固有的图像伪影。

为了利用使用常规设备的多年经验累积的知识和经验法则，希望与新的图像一起从模拟常规CT图像特性的光谱CT数据生成单一图像。

在现有技术中，存在出于其他目的使用图像混合技术的方法，诸如，对于给定任务优化对比度噪声比或检测能力[4,5]。[3]中提供了与本申请中提供的方法具有相同目的的方法，但是，缺少用于准确结果的关键步骤。

发明内容

当通过常规CT系统对组织进行成像时，它们最终以每个组织的典型范围内的(灰度)像素值进行显示。随着光谱CT技术的出现，希望利用所有相关组织的相同特性(灰度)值来模拟常规的CT图像，以易于技术转变。

对于给定的组织，常规CT图像中的典型灰度值的范围取决于物质本身、系统参数，而且还取决于诸如高度衰减组织的大小和存在性等对象参数。光谱CT技术能够消除对对象参数的依赖性。因此，为了从其中获益并且还模拟常规的系统，有必要导出仅取决于系统参数的物质特定(灰度)值。举例说明，实现此的简单方式是考虑薄样本，其中，将所得到的值称为理想的亨氏单位。

可以使用光谱CT数据执行所谓的基础分解。在理论上，其表明可以以特定方式加权所得到的数据集，以再现所有组织的理想亨氏单位，实际上是在模拟常规CT系统。实践中，事实证明，使用两个基函数以再现基础分解中的组织的标准选择导致了偏差值(灰度)，因此在基础分解结果中，不能准确地再现理想的亨氏单位。

通过增加基础函数的数量，至少能够部分解决此问题，但是，因为噪音也增加，所以这不是个令人满意的方案。发明人意识到，通过引入包括诸如水和空气等参考物质的体模的校准测量，可以在代表性的(灰度)值计算中考虑偏差值，并且当使用诸如两个基础函数等较小数量的基础函数时，也能够实现理想亨氏单位的准确再现。

该方法能够仿真常规CT系统的多个不同系统参数。熟悉一组特定参数的放射科医师可以选择仿真该特定组，同时，还获益于可能通过光谱CT技术实现了图像质量改进。