[发明专利]涉及X射线成像的方法和系统

说明书

本发明提供了一种用于基于能量分辨X射线数据的图像重建的方法和对应系统。该方法包括：收集(S1)能量分辨X射线数据的至少一个表示；以及基于能量分辨X射线数据的所述至少一个表示来执行(S2)至少两个基材料分解，以生成至少两个原始基图像表示集。该方法还包括：从所述原始基图像表示集中的至少两个原始基图像表示集获得或选择(S3)至少两个基图像表示；以及通过基于机器学习的数据处理来处理(S4)所述获得或选择的基图像表示，以生成输出图像数据的至少一个表示。

提出本专利申请的项目已经从欧盟地平线2020研究和创新项目根据第830294号拨款协议得到资助。

提出本专利申请的项目也已经从欧盟地平线2020研究和创新项目根据MarieSklodowska-Curie第795747号拨款协议得到资助。

提出本专利申请的项目也已经得到瑞典战略研究基金会的财政支持。

技术领域

所提出的技术涉及X射线技术和X射线成像以及对应的成像重建和成像任务。特别地，所提出的技术涉及一种用于图像重建的方法和系统、一种对应X射线成像系统和一种对应计算机程序和计算机程序产品。

背景技术

放射照相成像(诸如X射线成像)多年来一直在医疗应用中用于无损检测。

通常，X射线成像系统包括X射线源和X射线检测器阵列，其中X射线检测器阵列由包括一个或许多个检测器元件(测量X射线强度/能量密度的独立装置)的多个检测器组成。X射线源发射X射线，这些X射线穿过待成像的对象或物体，然后被检测器阵列记录。由于一些材料比其他材料吸收更大一部分X射线，因此形成对象或物体的图像。

X射线成像检测器面临的挑战是从检测到的X射线中提取最大信息以提供对物体或对象的图像的输入，其中该物体或对象根据密度、组成和结构来描绘。

在典型的医用X射线成像系统中，X射线由X射线管产生。典型的医用X射线管的能谱很宽，范围从0直到160keV。因此，检测器通常检测具有变化能量的X射线。

参考图1简要概述说明性的整体X射线成像系统可能是有用的。在该说明性而非限制性的示例中，X射线成像系统100总的来说包括X射线源10、X射线检测器系统20和相关联的图像处理系统或设备30。一般来讲，X射线检测器系统20被配置为记录来自X射线源10的辐射，该辐射任选地已被任选的X射线光学器件聚焦并且已穿过物体、对象或其部分。X射线检测器系统20可经由合适的模拟和读出电子器件连接到图像处理系统30，该模拟和读出电子器件至少部分地集成在X射线检测器系统20中，以使图像处理系统30能够进行图像处理和/或图像重建。

例如，X射线计算机断层扫描(CT)系统包括X射线源和X射线检测器，其被布置成使得可以覆盖至少180度的不同视角采集对象或物体的投影图像。这最常见地通过将源和检测器安装在能够围绕对象或物体旋转的支撑件上来实现。包含针对不同视角在不同检测器元件中记录的投影的图像称为正弦图。在下文中，针对不同视角在不同检测器元件中记录的投影的集合将称为正弦图，即使检测器是二维的也是如此，从而使正弦图成为三维图像。

X射线成像的进一步发展是能量分辨X射线成像，也称为光谱X射线成像，其中针对若干不同能级测量X射线透射。这可通过使源在两个不同发射光谱之间快速地切换、通过使用发射不同X射线光谱的两个或更多个X射线源或通过使用测量两个或更多个能级下的入射辐射的能量区分检测器来实现。这种检测器的示例是多仓光子计数检测器，其中每个记录的光子生成一个电流脉冲，将该电流脉冲与一组阈值进行比较，从而对入射到多个能量仓中的每个能量仓中的光子的数量进行计数。

光谱X射线投影测量产生每个能级的投影图像。可进行这些投影图像的加权和以优化用于指定成像任务的对比度-噪声比(CNR)，如在Tapiovaara和Wagner,“SNR and DQEanalysis of broad spectrum X-ray imaging”，Phys.Med.Biol.30,519中所述。