[发明专利]用于低剂量多谱X射线断层扫描的系统和方法

说明书

一种多谱断层扫描成像系统包括：被配置为将多个谱中的辐射束引导到感兴趣区域(ROI)的一个或多个源设备，以及被配置为接收辐射束的一个或多个检测器。该系统包括处理器，该处理器被配置为在组件中的至少一个中引起移动，使得针对该ROI的小于360度的移动具有第一谱的第一辐射束被引导到ROI。处理器还被配置为处理由一个或多个检测器检测到的数据，其中该数据至少部分地来自具有第一谱的第一辐射束，该第一辐射束被引导到ROI，以使该ROI的移动小于360度。处理器还被配置为基于经处理的数据生成ROI的图像。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年9月22日提交的美国临时专利申请No.62/562,138的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

政府许可权

本发明是在美国国立卫生研究院授予的CA182264、CA158446和EB018102的政府支持下完成的。政府拥有本发明的某些权利。

背景技术

X射线断层扫描，包括计算机断层扫描(CT)，可以用于多种目的，诸如用于筛查、诊断、疾病评估、材料分析等。在筛查、诊断和评估案例中，包括CT图像的X射线断层扫描图像可以测量与诸如患者的成像主体中不同X射线能量下的X射线衰减值相关的量。使用X射线获取附加信息的一种方法是在多种不同能量下测量患者，因为所有材料的衰减都与能量相关。这种能量相关性对于不同的材料是不同的。在包括双能量CT成像的双能量X射线断层扫描中，用对应于两种不同能量分布的两种不同的X射线谱来照射主体。在医疗X射线成像能量范围内，通常存在两种主要的物理效应，即康普顿效应和光电效应。

发明内容

一种说明性的多谱断层扫描成像系统包括被配置为将多个谱中的辐射束引导到感兴趣区域(ROI)的一个或多个源设备。该系统还包括被配置为接收辐射束的至少一部分的一个或多个检测器。该系统还包括与一个或多个源设备和一个或多个检测器通信的处理器。处理器被配置为在一个或多个源设备、一个或多个检测器以及ROI中的至少一个中引起移动，使得针对所述ROI相对于所述一个或多个源设备和所述一个或多个检测器的小于360度的移动，具有第一谱的第一辐射束被引导到所述ROI。处理器还被配置为处理由所述一个或多个检测器检测到的数据，其中所述数据至少部分地来自针对所述ROI的小于360度的移动而被引导到所述ROI的具有所述第一谱的所述第一辐射束。处理器还被配置为基于经处理的数据生成ROI的图像。

一种执行多谱断层扫描的说明性方法包括由一个或多个源设备将多个谱中的辐射束引导到感兴趣区域(ROI)。该方法还包括由一个或多个检测器接收辐射束的至少一部分。该方法还包括由与一个或多个源设备和一个或多个检测器通信的处理器，引起在一个或多个源设备、一个或多个检测器和ROI中的至少一个中的移动。该方法还包括由处理器通过基于由一个或多个检测器检测到的数据求解最优化问题来处理由一个或多个检测器检测到的数据，其中，数据至少部分地来自被引导到ROI的具有第一谱的第一辐射束。该方法还包括由处理器基于经处理的数据生成ROI的图像。

附图说明

并入本说明书并构成本说明书一部分的附图图示了主题的各个方面，并且与说明书一起来解释其原理。为了方便起见，在所有附图中将使用相同的附图标记来指代相同或相似的元件。

图1A描绘了根据说明性实施例的单kVp切换成像技术，其中对于低kVp存在一个旋转，而对于高kVp存在另一个旋转。

图1B是示出根据说明性实施例的包括80kVp(120)、100kVp(125)、120kVp(130)和140kVp(135)的多个标准化谱的图。

图2图示了根据说明性实施例的稀疏视角配置的示例，其中在180度至360度之间的任何值的角度范围内的多组交错稀疏视角处收集多谱数据。

图3图示了根据说明性实施例的有限角度范围配置，其中在180度至360度之间的任何值的角度范围内的多组有限角度范围处收集多谱数据。