用于确定X射线管的有效能谱的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于确定X射线管的有效能谱的装置。本发明专利技术描述了以下内容：提供(210)在一时间段内的X射线管的随时间变化的加速电压；还提供(220)在所述时间段内的随时间变化的X射线管电流；确定(230)所述随时间变化的X射线管电流与时间区间的至少一个乘积；根据所述随时间变化的X射线管电流与所述时间区间的所述至少一个乘积并根据所述X射线管的所述电压来确定(250)所述X射线管的有效能谱。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定X射线管的有效能谱的装置
本专利技术涉及用于确定X射线管的有效能谱的装置，用于基于X射线图像数据来确定目标相关量的系统，用于确定X射线管的有效能谱的方法，用于基于X射线图像数据来确定目标相关量的方法，以及计算机程序单元和计算机可读介质。
技术介绍
与使用光谱积分探测器的传统“灰度”成像相比，下一代X射线成像在用光谱灵敏探测器采集图像时看到了“X射线颜色”。从相同的图像视图得到在光谱上不同的加权信息的能力实现了众所周知且广泛讨论的新的诊断特征，例如，材料分离、材料识别、射束硬化校正，以及定量成像。对于光谱成像，需要对暴露X射线光谱的确切了解。即使是非常小的光谱变化(例如，高能量X射线光子与低能量X射线光子之间的比率)，也会在诊断特征(如材料分离)中造成严重的伪影。通常，在校准流程期间测量确切的管谱，然而，在很短的时间范围内有很多影响谱的效应，并且在实际成像过程期间不能考虑到这些影响。例如，施加的管电压可能在成像流程期间漂移，或者可能发生不同强度的电压纹波。US2014/0014828A1描述了用于断层摄影成像系统的自适应校准的方法和系统。
技术实现思路
具有用于在X射线图像创建的特定时间段期间确定X射线管的有效能谱的改进技术将是有利的，由此实现针对时间光谱变化对X射线图像进行校正，或者使用直接用于导出特定目标性质(例如，被检查目标的材料组成或特定材料浓度)的特定光谱。本专利技术的目的通过独立权利要求的主题来解决，其中，进一步的实施例被包含在从属权利要求中。应当注意，本专利技术的以下描述的方面也适用于用于确定X射线管的有效能谱的装置，用于基于X射线图像数据来确定目标相关量的系统，用于确定X射线管的有效能谱的方法，用于基于X射线图像数据来确定目标相关量的方法，以及计算机程序单元和计算机可读介质。根据第一方面，提供了一种用于确定X射线管的有效能谱的装置，包括：-输入单元；以及-处理单元。所述输入单元被配置为向所述处理单元提供在一时间段内的X射线管的随时间变化的加速电压。所述随时间变化的加速电压是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电压纹波的时间采样频率而被提供的。所述输入单元还被配置为向所述处理单元提供在所述时间段内的随时间变化的X射线管电流。所述随时间变化的X射线管电流是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电流纹波的时间采样频率而被提供的。所述处理单元被配置为确定所述随时间变化的X射线管电流与时间区间的至少一个乘积。所述处理单元还被配置为根据所述随时间变化的X射线管电流与所述时间区间的所述至少一个乘积并根据所述X射线管的所述电压来确定所述X射线管的有效能谱。通过这种方式，能够在不同时间段内确定X射线管的有效能谱。换句话说，在X射线管被用于采集光谱X射线图像的不同时间段上，能够确定针对这些时间段中的每个时间段内的X射线管的有效能谱。然后，如果X射线管的特性变化使得能谱在不同时间段之间变化，则能够使用针对这些不同时间段的X射线管的有效能谱来校正所采集的依赖光谱的X射线图像。换句话说，通过确定X射线管的有效能谱，能够对在X射线管发射具有不同能谱的X射线时的不同时间处采集的X射线图像进行校正或归一化，使得这些图像看起来是已经用未改变其光谱输出的X射线管采集的。而且，能够根据相应确定的X射线光谱来解读X射线图像，使得进一步的数据处理步骤展现出对感兴趣的特定目标性质的改善的准确度。在范例中，所述随时间变化的加速电压是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电压纹波的时间采样频率而被提供的。在范例中，所述随时间变化的X射线管电流是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电流纹波的时间采样频率而被提供的。换句话说，X射线管的电压和电流中的时间纹波能够被分辨并被考虑。通过这种方式，能够分辨导致X射线管的发射光谱中的相关联的时间变化的电压纹波和电流纹波，并且通过这种方式，在图像采集期间的X射线管输出的随时间变化的光谱能够被考虑，使得图像能够得到适当校正。在范例中，所述随时间变化的加速电压和/或所述随时间变化的X射线管电流是基于建模来确定的。在范例中，所述随时间变化的加速电压和/或所述随时间变化的管电流是通过测量相关量来导出的。在范例中，在所述时间区间上，所述随时间变化的X射线管电流具有离散值，并且其中，在所述时间区间上，所述随时间变化的加速电压具有离散值，并且其中，所述至少一个乘积被确定为所述X射线管电流的所述离散值与所述时间区间的乘积，并且所述乘积与所述加速电压的所述离散值相关联。通过这种方式，连续变化的电压和电流被设定为离散值，其能够应用于固定持续时间的时间区间，从而使得能够确定有效能谱。在范例中，所述处理单元被配置为根据所述X射线管的所述电压来确定所述随时间变化的X射线管电流与所述时间区间的所述至少一个乘积的直方图，并且其中，所述处理单元被配置为根据所述直方图来确定所述有效能谱。通过这种方式，提供了对处理的简化。在范例中，直方图值是针对电压区间来计算的，并且直方图值表示所有X射线管电流的总和乘以在该电压区间内发现随时间变化的电压的时间区间。换句话说，在范例中，直方图包括多个具有特定电压宽度的渐增的电压段，该特定电压宽度在电压区间中不需要相等。针对第一电压区间，在该时间段上的早期时间处和中期时间处以及晚期时间处，该区间内的电压可能存在于随时间变化的加速电压中。针对这些加速电压中的每个，将早期、中期和晚期的相关联的X射线管电流乘以采样时间区间并将它们相加起来。然后对第二电压区间和第三电压区间等执行上述步骤。通过这种方式，在通过暴露的每个时间步骤处(其中发生加速电压和相关联的X射线管电流)，适当的直方图电压分箱被确定，并且只需要执行(X射线管电流)与直方图值一个相加就能够生成X射线管的有效能谱。这在计算上是高效的。在范例中，所述处理单元被配置为根据X射线管谱函数来确定所述X射线管的所述有效能谱。在范例中，所述输入单元被配置为向所述处理单元提供在采集时间段上利用从所述X射线管生成的X射线采集的目标的X射线图像数据；其中，所述处理单元被配置为确定在采集所述X射线图像数据时所述X射线管的有效能谱；其中，所述处理单元被配置为根据所述X射线图像数据并根据所述有效能谱来确定至少一个目标相关量。这里的“X射线图像数据”可以是单个“X射线衰减”图像，也可以是一组同时采集的图像，例如，在能量分离光子计数探测器的情况下针对特定能量范围的光子计数率。通过这种方式，能够基于根据图像数据导出的目标相关量来改善光谱X射线图像的准确度。在范例中，目标相关量是如将针对具有参考光谱的X射线管所采集的图像，在这种情况下，能够认为图像已经被“校正”。通过这种方式，能够确定经校正的光谱X射线图像，如已经用发射恒定参考能谱的X射线管所测量的光谱X射线图像。这意味着所有采集的图像都能够被校正，就好像这些图像是用使得X射线管产生恒定的参考能谱而工作的X射线管所采集的一样。换句话说，相对于特定的X射线管，能够考虑在X射线管的输出特性的变化的影响，并且不同的X射线管能够被校正，使得它们都表现为以恒定的参考能谱进行工作。在范例中，目标相关量是以下中的一个：-如利用参考能谱采集的X射线图像数据，-如利用单色X射线辐射采集的X射线图像数据，-根据参考参考光谱或单色X射线辐射对所采集的图像数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定X射线管(20)的有效能谱的装置(10)，包括：‑输入单元(30)；以及‑处理单元(40)；其中，所述输入单元被配置为向所述处理单元提供在一时间段内的X射线管的随时间变化的加速电压，其中，所述随时间变化的加速电压是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电压纹波的时间采样频率而被提供的；其中，所述输入单元被配置为向所述处理单元提供在所述时间段内的随时间变化的X射线管电流，其中，所述随时间变化的X射线管电流是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电流纹波的时间采样频率而被提供的；其中，所述处理单元被配置为确定所述随时间变化的X射线管电流与时间区间的至少一个乘积；并且其中，所述处理单元被配置为根据所述随时间变化的X射线管电流与所述时间区间的所述至少一个乘积并根据所述X射线管的所述随时间变化的加速电压来确定所述X射线管的有效能谱。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.03 EP 15197709.71.一种用于确定X射线管(20)的有效能谱的装置(10)，包括：-输入单元(30)；以及-处理单元(40)；其中，所述输入单元被配置为向所述处理单元提供在一时间段内的X射线管的随时间变化的加速电压，其中，所述随时间变化的加速电压是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电压纹波的时间采样频率而被提供的；其中，所述输入单元被配置为向所述处理单元提供在所述时间段内的随时间变化的X射线管电流，其中，所述随时间变化的X射线管电流是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电流纹波的时间采样频率而被提供的；其中，所述处理单元被配置为确定所述随时间变化的X射线管电流与时间区间的至少一个乘积；并且其中，所述处理单元被配置为根据所述随时间变化的X射线管电流与所述时间区间的所述至少一个乘积并根据所述X射线管的所述随时间变化的加速电压来确定所述X射线管的有效能谱。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述随时间变化的加速电压和/或所述随时间变化的X射线管电流是基于建模来确定的。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述随时间变化的加速电压和/或所述随时间变化的管电流是通过测量相关量来导出的。4.根据权利要求1-3中的任一项所述的装置，其中，在所述时间区间上，所述随时间变化的X射线管电流具有离散值，并且其中，在所述时间区间上，所述随时间变化的加速电压具有离散值，并且其中，所述至少一个乘积被确定为所述X射线管电流的所述离散值与所述时间区间的乘积，并且所述乘积与所述加速电压的所述离散值相关联。5.根据权利要求1-4中的任一项所述的装置，其中，所述处理单元被配置为根据所述X射线管的所述电压来确定所述随时间变化的X射线管电流与所述时间区间的所述至少一个乘积的直方图，并且其中，所述处理单元被配置为根据所述直方图来确定所述有效能谱。6.根据权利要求1-5中的任一项所述的装置，其中，所述处理单元被配置为根据X射线管谱函数来确定所述X射线管的所述有效能谱。7.根据权利要求1-6中的任一项所述的装置，其中，所述输入单元被配置为向所述处理单元提供在采集时间段上利用从所述X射线管生成的X射线采集的目标的X射线图像数据；其中，所述处理单元被配置为确定在采集所述X射线图像数据时所述X射线管的有效能谱；其中，所述处理单元被配置为根据所述X射线图像数据并根据所述有效能谱来确定至少一个目标相关量。8.一种用于基于X射线图像数据来确定目标相关量的系统(100)，所述系统包括：-图像采集单元(110)，其包括X射线管(20)；-电压采集单元(120)；-电流采集单元(130)；-根据前述权利要求中的任一项所述的用于确定X射线管的有效能谱的装置(10)；以及-输出单元(140)；其中，所述图像采集单元被配置为将目标的X射线图像数...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·J·恩格尔，G·福格特米尔，R·K·O·贝林，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL