[发明专利]生成光谱计算机断层扫描图像数据集的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用于借助具有光子计数X射线探测器的探测单元并借助X射线源单元生成CT图像数据集的方法，探测单元设计为将探测到的X射线转换为至少被分解为第一和第二能量范围的测量信号，X射线源单元设计为发射具有第一能谱的X射线和具有不同于第一能谱的第二能谱的X射线，该方法包括步骤:调整第一和第二能量范围，分别调整相应能量范围的至少一个极限能量；发射具有第一能谱和第二能谱的X射线；探测发射的X射线，根据第一能量范围和第一能谱生成至少一个第一测量信号，并根据第二能量范围和第二能谱生成第二测量信号；借助光谱图像处理技术，至少基于所生成的第一和第二测量信号生成光谱CT图像数据集；输出光谱CT图像数据集。

技术领域

本发明涉及一种用于生成光谱计算机断层扫描X射线图像数据集的方法、装置、计算机断层扫描系统和计算机程序。

背景技术

计算机断层扫描(CT)是一种成像过程，主要用于医学诊断。在CT中，辐射源、例如X射线源以及与其相互作用的X射线探测器围绕被检查的检查对象、特别是患者旋转，以记录空间的三维图像数据。在旋转运动期间，分别在角扇区内记录测量数据、即所谓的投影测量数据。投影测量数据是一个投影或多个投影，其包含有关检查对象从不同投影角度使辐射衰减的信息。从这些投影测量数据(也称为原始数据集)，例如可以借助所谓的滤波反投影或借助迭代重建方法来重建检查对象的二维截面图像或三维体积图像。

测量数据还包含光谱信息，因为检查对象中的吸收取决于X射线的能量，即穿过检查对象的X射线光子的能量。该光谱信息可以提供关于检查对象的成分的指示，并且能够区分检查对象中的不同材料。但是，通常无法借助带有能量集成的X射线探测器的常规CT设备通常无法访问这些信息。

访问光谱信息的一种可能性是使用具有至少两个彼此不同的能谱(例如低能和高能能谱)的X射线记录投影测量数据，并借助光谱数据处理技术共同处理由此得到的测量数据。在此已知使用所谓的“双源”CT装置，其具有两个角度偏移地布置的X射线源并且每个X射线源具有相对置的X射线探测器，并且其中两个X射线源发射两个彼此不同的能谱。还已知将X射线管与所谓的“分离滤波器”一起使用，即与例如沿CT设备的旋转轴分开的预滤器，其中在不同的空间范围中同时发射两个彼此不同的能谱，进而X射线探测器的不同范围被不同的能谱照射。此外，还应该提到的可能性是所谓的“kV切换”，其中使用了X射线源，该X射线源设计为通过在两个电子管电压之间时间连续地快速交替切换而时间连续地快速交替地发射具有两个不同能谱的X射线。

除了使用具有至少两个不同能谱的X射线之外，还可以通过使用能量分辨X射线探测器来进行光谱CT检查。例如，可以使用光子计数直接转换的X射线探测器。可以通过合适的转换器材料在这种X射线探测器中将入射的X射线或光子转换成电脉冲。例如，CdTe、CZT、HgI2、GaAs等可用作转换材料。电脉冲由评估电子装置、例如集成电路(专用集成电路，ASIC)来评估。在计数的X射线探测器中，然后通过对电脉冲进行计数来测量入射的X射线，所述电脉冲由吸收转换材料中的X射线光子而触发。生成的电脉冲的高度或长度通常与吸收的X射线光子的能量成比例。由此，可以通过将电脉冲的高度或长度与能量阈值进行比较来提取光谱信息。如果例如提供两个能量阈值以进行比较，则可以生成或输出测量信号，测量信号被分解为两个能量阈值所定义的两个能量范围，也称为势阱。另外，已知所谓的双层X射线探测器，其能够访问光谱信息。

在光谱CT检查中，光谱原始数据或图像处理算法的质量(例如用于计算基础材料图像、用于计算伪单能量图像或用于对CT图像中的材料进行分类)的基本标准是用于光谱数据处理技术的至少两个光谱不同的原始数据集或测量数据集的光谱分离。理想情况下，将使用在X射线能量范围内完全分离的光谱输入数据集，但是这用已知方法无法实现。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于生成光谱CT图像数据集的改进方法，其中能够实现改善测量信号的光谱分离。

该目的通过独立权利要求的特征来解决。在从属权利要求和下面的描述中提出了本发明的进一步有利的且部分自身有创造性的实施方式和改进方案。