X射线系统和图像重建方法技术方案

描述了一种用于获取检查受试者(2)的投影数据(P11，P12，...，P1i，P21，P22，...，P2i)的X射线系统(1)，该X射线系统(1)特别地是计算机断层摄影系统(1)。该X射线系统(1)包括X射线发射器布置，该X射线发射器布置包括多个X射线辐射源(3，3')、以及具有至少两个检测阈值的多个光子计数检测器(4，4')。在该配置中，X射线发射器布置(3)被实施为使得该X射线发射器布置(3)生成具有至少两个X射线辐射光谱的X射线辐射(S1，S2)。更进一步地，多个光子计数检测器(4，4')被布置和被实施为使得多个光子计数检测器(4，4')以能量分辨的方式将至少通过检查受试者(2)的X射线辐射(S1，S2)检测为投影数据(P11，P12，...，P1i，P21，P22，...，P2i)的形式。还公开了一种图像重建方法(REC)。

X ray system and image reconstruction method

A X ray system (1) for obtaining projection data (P11, P12,..., P1i, P21, P22,..., P2i) for examination of subjects (2) is described, the X ray system (1), in particular a computerized tomography system (1). The X ray system (1) includes a X ray emitter arrangement that includes a plurality of X ray radiation sources (3, 3'), and a plurality of photon counting detectors (4, 4') having at least two detection thresholds. (X). In this configuration, the X ray emitter arrangement (3) is implemented so that the X ray transmitter arrangement (3) generates X ray radiation (S1, S2) with at least two X ray radiation spectra. Further, a plurality of photon counting detector (4, 4') are arranged and implemented for the multiple photon counting detector (4, 4') to the energy resolution at least through the examination subjects (2) X radiation (S1, S2) for the detection of projection data (P11, P12, P1i, P21,..., P22,..., P2i) form. An image reconstruction method (REC) is also disclosed.

【技术实现步骤摘要】
X射线系统和图像重建方法
本专利技术涉及一种用于获取投影数据的X射线系统和一种图像重建方法。
技术介绍
当X射线辐射通过检查受试者投影时，根据所使用的光谱和待被穿透的物质，会产生不同的吸收或散射特性，光谱中低能量相对于高能量的比例更快被吸收(射束硬化)。关于待被重建的图像的对比度或噪声，因此可能有利的是，适配用于适合通过检查受试者的计划投影的光谱。基本上，出于该目的考虑两种途径：一方面，可以通过源来调节发射光谱，而另一方面，可以实施检测器，并且如果需要，可以适应于以其仅检测相对宽的射入光谱的限定范围的这种方式来调节，例如，通过滤波器。这种情况下的光谱分离的指示器是光谱灵敏度分布，其由从检测器的光谱和灵敏度得出的乘积来给出。从真实世界实践中已知用于如何在源侧修改光谱的若干种途径。如已知的这些多能量技术被分类成下文简要描述的变型。通过所谓的“kV切换”，管电压(也被称为加速电压)在一个或多个读出周期内以短时间间隔来更改，使得电子吸收不同的能量，最终导致不同的X射线光谱下的韧致辐射(“制动辐射”)。“双螺旋”变型涉及使用不同的X射线光谱进行的相同受试者区域的两次扫描。“拆分滤波器”途径代表另一变型，其预滤波器由允许不同X射线光谱通过的两种不同材料组成。然后，在每种情况下，仅在与对应的预滤波器相关联的检测器元件中检测X射线辐射。从真实世界实践中已知的是所谓的“双源”技术，其中两个管-检测器系统同时生成具有不同X射线光谱的X射线辐射并且彼此分开地测量这些X射线辐射。先前，在大多数情况下使用在X射线辐射的整个能量范围(被称为总光谱)上积分的检测器来获取投影数据，以便获取测量数据。为了实现一定的能量分辨率，所述检测器还可以被布置在两层中作为“双层检测器”，其中主要在第一层中检测低能量子，而剩余的较高能量X射线量子在第二层中进行检测。与此相反，光子计数检测器以光谱分辨的方式测量输入光谱。在这种情况下，根据所实现的阈值的数目，生成多个光谱不同的数据集。然而，因为只有一个输入光谱，所以在这种情况下各个数据集的光谱分离可能不如在先前所描述的多能量途径的情况下好。在出版物DE102007027460A1中描述了这种光子计数检测器在成像系统中的使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是公开一种提供改进的光谱分离的X射线系统和图像重建方法。该目的通过如权利要求1所要求保护的X射线系统、以及如权利要求9所要求保护的图像重建方法来实现。为了获取检查受试者的投影数据，在介绍中引用的X射线系统包括X射线发射器布置，该X射线发射器布置包括多个X射线辐射源、以及具有至少两个检测阈值的多个光子计数检测器。在该配置中，多个X射线辐射源被实施为使得该多个X射线辐射源生成具有至少两个X射线辐射光谱的X射线辐射。更进一步地，多个光子计数检测器被布置和被实施为使得该多个光子计数检测器以能量分辨的方式将至少通过检查受试者的X射线辐射检测为投影数据的形式。术语“X射线系统”被理解为优选是计算机断层摄影系统，尽管“X射线系统”也可以包括简单的X射线机或血管造影设备。因此，将在以下不失一般性的情况下应用于计算机断层摄影系统。待检查的受试者可以是对象或动物，虽然优选地待检查的受试者可能是人类患者。X射线系统的X射线发射器布置优选地包括一个或两个X射线辐射源。X射线辐射源又包括X射线管，并且因此构成了射束生成单元。进一步地，元件(诸如例如，准直器、滤波器、快门等)还可以被所述单元涵盖。术语X射线辐射光谱(简称为光谱)等效于具有在X射线辐射源中生成作为韧致辐射的不同能量或波长的分布的发射辐射的量。在这种情况下，光谱通常由存在于X射线管中的电压来表征，例如，140kV等。X射线发射器布置被实施为具有用于生成具有至少两个光谱的X射线辐射的多个X射线辐射源的事实意味着单个X射线辐射源能够生成至少两个(优选地，不同的)光谱、或多个X射线辐射源生成优选地不同的光谱。因此，即使对于多个X射线辐射源，每个单独的源也可以被实施用于生成不同的光谱。除了X射线辐射源之外，X射线系统优选地包括一个或两个光子计数检测器。这些又包括优选地半导体传感器的传感器阵列，例如，由硅(Si)、碲化镉(CdTe)或碲化锌镉(CZT)制成，其将入射光子直接转换成电信号。光子优选地在传感器阵列上被局部地检测(即，以空间分辨的方式被检测)，并且根据它们的能量而同时被分类成被称为仓(bin)的分组。因此，半导体传感器可以针对至少两个不同的能量范围而分别检测光量子。能量阈值可以根据需要被指定用于所述分类的目的并且通过控制设备来电子地设定。这使得各个检测器能够适应于检查的要求。然后，将其全部表示投影数据的电信号转发给评估单元。后者可以结合在控制单元中并且例如在计算机单元中实现。通过多个检测器来获取检查受试者的投影数据。因此，所述数据以空间分辨的方式指示X射线辐射的强度和能量分布，其作为通过检查受试者的定义光谱通过在主照射方向上的多个X射线辐射源而投影到检测器上。在该过程中，X射线辐射可以由检查受试者不同地局部吸收和/或散射，这取决于检查受试者的厚度和材料。结果，在逻辑反转中，投影数据包含关于检查受试者的局部信息。到达检查受试者后面的检测器的X射线辐射的能量分布(即，投影的能量分布)在这种情况下通过空间和能量分辨检测器的检测阈值来测量。因此，要被理解为原始数据的投影数据可以形成用于生成检查受试者的图像数据的基础。在这种情况下，投影数据可以优选地分配给由X射线辐射源发射的相应光谱。投影数据因此包括关于在源侧上使用的光谱的信息、空间信息、关于主照射方向的信息、以及关于沉积在检测器中的各个光子的能量的信息。与现有技术相反，根据本专利技术的X射线系统因此将已知的多能量技术与光子计数检测器组合，而不与能量积分检测器组合。这使得能够实现更好的光谱分离，即，针对成像所检测的X射线光谱的更精细的分割，因为光谱在发射期间在源侧上和在检测期间在检测器侧上被细分为范围。这最终的效果是成像的改进。在介绍中引用的通过X射线系统进行图像重建的方法包括以下步骤。在第一步骤中，借助于包括多个X射线辐射源的X射线发射器布置来生成具有至少两个X射线辐射光谱的X射线辐射。在第二步骤中，借助于多个光子计数检测器来检测以能量分辨投影数据形式的至少穿透检查受试者的X射线辐射。在第三步骤中，基于检查受试者的投影数据来重建图像。优选地，根据本专利技术的X射线系统用于执行该方法。X射线系统可以例如借助于特定的检查协议通过控制设备来自动控制，和/或检查所需的各个参数的设置可以由操作员经由输入界面来录入。特别地，可以在此时指定所使用的X射线光谱和检测阈值。在获取之后，投影数据可以直接传送到评估单元和/或存储在缓冲器中，其中投影数据被存储为原始数据。因此，可以根据需要立即或在稍后的时间执行图像重建步骤。在重建过程中，其中应用适当修改以实现更精细的光谱分辨率的已知图像生成方法，基于检查受试者的投影数据来生成检查受试者的图像。这可以是表示检查受试者的图像，例如，以截面图像(切片)、3D图像或甚至4D图像数据(具有时间分量)的形式。在这种情况下，图像可以以灰度级表示，或者也可以根据材料或组织成分以颜色来突出显示，基于投影数据来确定成分。这对于检测血管、对比的对象和/或肿瘤的钙化是特别有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于获取检查受试者(2)的投影数据(P11，P12，...，P1i，P21，P22，...，P2i)的X射线系统(1)，所述X射线系统(1)特别地是计算机断层摄影系统(1)，所述X射线系统(1)包括：‑包括多个X射线辐射源(3，3')的X射线发射器布置，和‑具有至少两个检测阈值的多个光子计数检测器(4，4')，其中所述X射线发射器布置(3)被实施为使其生成具有至少两个X射线辐射光谱的X射线辐射(S1，S2)，并且所述多个光子计数检测器(4，4')被布置和实施为使得所述多个光子计数检测器(4，4')以能量分辨的方式将至少通过所述检查受试者(2)的所述X射线辐射(S1，S2)检测为投影数据(P11，P12，...，P1i，P21，P22，...，P2i)的形式。

【技术特征摘要】
2015.12.22 DE 102015226489.01.一种用于获取检查受试者(2)的投影数据(P11，P12，...，P1i，P21，P22，...，P2i)的X射线系统(1)，所述X射线系统(1)特别地是计算机断层摄影系统(1)，所述X射线系统(1)包括：-包括多个X射线辐射源(3，3')的X射线发射器布置，和-具有至少两个检测阈值的多个光子计数检测器(4，4')，其中所述X射线发射器布置(3)被实施为使其生成具有至少两个X射线辐射光谱的X射线辐射(S1，S2)，并且所述多个光子计数检测器(4，4')被布置和实施为使得所述多个光子计数检测器(4，4')以能量分辨的方式将至少通过所述检查受试者(2)的所述X射线辐射(S1，S2)检测为投影数据(P11，P12，...，P1i，P21，P22，...，P2i)的形式。2.根据权利要求1所述的X射线系统，其中用于生成具有至少两个X射线辐射光谱的所述X射线辐射(S1，S2)的X射线辐射源(3，3')被实施为使其在控制设备(5)的控制下在不同的加速电压之间切换，并且通过所述光子计数检测器(4，4')以同步的方式检测所述X射线辐射(S1，S2)。3.根据权利要求1或2所述的X射线系统，其中用于生成具有至少两个X射线辐射光谱的X射线辐射(S1，S2)的所述X射线辐射源(3，3')中的至少一个X射线辐射源(3，3')包括至少一个预滤波器(9)。4.根据权利要求3所述的X射线系统，其中所述至少一个预滤波器(9)将X射线辐射光谱的范围在空间上分布到所述光子计数检测器(4，4')的限定角度范围(11)。5.根据权利要求3或4所述的X射线系统，其中所述至少一个预滤波器(9)在时间上修改所述X射线辐射光谱，所述X射线辐射光谱由所述光子计数检测器(4，4')以同步方式进行检测。6.根据前述权利要求中的任一项所述的X射线系统，包括控制设备(5)，所述控制设备(5)被实施为使其控制X射线辐射源(3，3')和所述多个光子计数检测器(4，4')，...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·弗洛尔，S·卡普勒，B·克劳瑟，B·施密特，F·舍克，K·施蒂尔施托费尔，
申请(专利权)人：西门子医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE