生成具有光谱信息的高分辨率CT图像制造技术

本公开涉及生成具有光谱信息的高分辨率CT图像。描述了生成具有光谱信息的CT图像数据(BD)的方法。将检查部位暴露于多色X辐射。借助具有多个能量门限的光子计数检测器(16)从检查部位捕获第一投影测量数据记录(D

High resolution CT images with spectral information

This disclosure relates to the generation of high-resolution CT images with spectral information. The method of generating CT image data (BD) with spectral information is described. The examination site was exposed to polychromatic X radiation. The first projection measurement data record (D) is captured from the inspection part by means of a photon counting detector (16) with a plurality of energy thresholds.

【技术实现步骤摘要】
生成具有光谱信息的高分辨率CT图像
本专利技术涉及一种生成具有光谱信息的CT图像的方法。本专利技术还涉及一种图像生成系统。本专利技术还涉及一种计算机断层摄影系统。
技术介绍
通常借助于先进的成像方法来生成二维或三维图像数据，所述数据被用于可视化所描绘的检查对象并且还用于其他应用。成像方法通常基于对X辐射的捕获，其中生成所谓的投影测量数据。例如，可以借助于计算机断层摄影系统(CT系统)来采集投影测量数据。在CT系统的情况下，在台架上彼此相对布置的X射线源和X射线检测器的组合通常围绕测量室旋转，而检查对象(下文中被称为患者，而不限制一般适用性)处于测量室中。在这样的情况下，旋转中心(也称为“等中心点”)与所谓的系统轴线z重合。在一次或多次旋转的过程中，患者被来自X射线源的X辐射穿透，投影测量数据或X射线投影数据由位于对面的X射线检测器而捕获。特别地，所生成的投影测量数据取决于X射线检测器的设计格式。X射线检测器通常具有多个检测单元，这些检测单元通常以有规律的像素阵列的形式布置。针对撞击这些检测单元的X辐射，每个检测单元生成一个检测信号，在特定时间点从强度和光谱分布方面分析所述X辐射，以便得出关于检查对象的结论并生成投影测量数据。为了检测X辐射，可以使用例如所谓的量子计数检测器。在量子计数或光子计数X射线检测器的情况下，从X辐射的强度和光谱分布方面，以计数率的形式来分析针对X辐射的检测信号。计数率被提供作为所谓的检测器通道的输出数据，检测器通道分别被分配给检测单元。在具有多个能量门限值的量子计数检测器或光子计数检测器的情况下，每个检测器通道通常基于检测单元的相应检测信号，来针对每个投影生成一组计数率。在这样的情况下，一组计数率可以包括针对多个不同能量门限值(特别是同时核查的能量门限值)的计数率。能量门限值以及分别被分配能量门限值的能量门限的数目通常被预设为用于捕获投影的信号分析参数。在临床计算机断层扫描环境中应用这样的光子计数检测器，这允许使用通常在2至4个光谱范围中的多色辐射源进行光谱成像。先前引用的要核查的能量门限值对应于这些范围。这样的双能量或多能量CT方法允许标识和量化不同的材料，例如患者中的碘和骨。除此之外，还可以使用光子计数检测器来实现相当高的检测器分辨率，其是常规CT检测器分辨率的约2至5倍。利用量子计数检测器的这两个优点(即，光谱成像和更高分辨率)意味着要处理的数据量的大幅增加。所述增加与以下两者都有关：由图像记录产生的原始数据量，以及为了产生图像数据后续对原始数据的处理。由于传递的是光谱信息，所以在2至4个通道的情况下，数据率增加了2至4倍。由于将空间分辨率提高2至5倍，所以数据率增加了22至52倍。因此，在所引用的条件下，数据量可以增加8到100倍。除此之外，所谓的帧率(即，在CT图像记录的情况下，从不同方向记录各个图像记录的频率)必须被调整(即，被提高)以适应更高空间分辨率，以便更高分辨率能够得以使用，从而进一步提高数据量。在光谱CT成像期间限制数据量的一种可能性是：通过所谓的像素融合(即多个像素的组合)来降低检测器分辨率。备选地，还可以限制光谱范围的数目，以减少所传递的数据量。限制数据量的另一种可能性是：减少检测器的分区。但是，所引用的措施需要用户提前决定哪些特性对于成像特别重要。例如，必须决定：最大分辨率或光谱信息的可用性或要描绘的成像部位的大小对于检查有多重要。必须在图像记录之前相应地进行设置，以获得期望的成像参数。然而，对所引用的特性之一的优化是以牺牲其他特性为代价的，反之亦然。因此，存在这样的问题：如果光子计数检测器的优点被充分利用，则要传递和处理的数据量会显著增加，因此设计所需硬件所涉及的成本同样也显著增加。
技术实现思路
这一问题由根据权利要求1所述的用于生成具有光谱信息的CT图像的方法、根据权利要求11所述的图像生成系统和根据权利要求12所述的计算机断层摄影系统来解决。根据本专利技术的从患者的检查部位生成具有光谱信息的CT图像数据的方法，检查部位暴露于多色X辐射。然后，通过光子计数检测器从检查部位捕获光谱分辨投影测量数据，光子计数检测器具有多个能量门限。光谱分辨投影测量数据包括第一投影测量数据记录和至少一个第二投影测量数据记录，第一投影测量数据被分配给第一能量门限，至少一个第二投影测量数据记录被分配给至少一个第二能量门限。基于至少一个第二投影测量数据记录，来生成具有降低的分辨率的至少一个第二投影测量数据记录。该过程以基于检测器的方式进行，即在附接到检测器并跟随检测器的移动的数据减少单元中进行。接着，将第一投影测量数据记录和具有降低的分辨率的至少一个第二投影测量数据记录传送到图像生成单元。图像生成单元位于跟随台架的旋转移动的系统外部。借助于本专利技术的方法，有利地，可以至少部分地以降低的分辨率、并且因此以减小的数据量来执行投影测量数据记录的传递。然后，在图像生成单元中进行设定，用以将第一投影测量数据记录的分辨率传递到具有降低的分辨率的至少一个第二投影测量数据记录上，和/或传递到基于具有降低的分辨率的至少一个第二投影测量数据记录的图像数据记录上。因此，对于基于第一投影测量数据记录和至少一个第二投影测量数据记录的光谱图像数据记录而言，实现了与第一投影测量数据记录对应的分辨率，使得尽管在检测器和图像生成单元之间传递的数据量有所减少，依然能够获得高分辨率光谱图像数据。本专利技术的图像生成系统包括具有多个能量门限的量子计数检测器，其用于从患者的检查部位捕获光谱分辨投影测量数据。光谱分辨投影测量数据包括第一投影测量数据记录和至少一个第二投影测量数据记录，第一投影测量数据记录被分配给第一能量门限，至少一个第二投影测量数据记录被分配给至少一个第二能量门限。本专利技术的图像生成系统的另一部分是数据减少单元，其用于基于至少一个第二投影测量数据记录来生成具有降低的分辨率的至少一个第二投影测量数据记录。如上所述，数据减少单元以基于检测器的方式布置。本专利技术的图像生成系统还包括数据传送单元，用于将投影测量数据从量子计数检测器传送到图像生成单元。例如，这样的数据传送单元可以包括数据线、用于在检测器和图像生成系统的静止部分之间传递数据的滑环、或者无线传递系统。本专利技术的图像生成系统还包括图像生成单元，其用于将第一投影测量数据记录的分辨率传递到具有降低的分辨率的至少一个第二投影测量数据记录上和/或传递到基于具有降低的分辨率的至少一个第二投影测量数据记录的图像数据记录上。此外，图像生成单元被配置为基于所传送的投影测量数据来重建图像数据。分辨率的传递可以在重建图像数据之前进行，但也可以在图像重建的各个步骤之间进行。本专利技术的计算机断层摄影系统具有X射线源和本专利技术的图像生成系统，X射线源用于利用多色X辐射来照射患者的检查部位。本专利技术的图像生成系统的多个重要部件可以以软件部件的形式来开发。这特别适用于数据减少单元和图像生成单元。然而，原则上，还可以以软件辅助的硬件(例如，FPGA或类似)的形式来实现这些部件中的一些部件，特别是在需要非常快速的计算的情况下。大部分基于软件的实现具有以下优点：已经使用的计算机断层摄影系统也可以通过软件更新的方式而被容易地升级，以便以本专利技术的方式工作。在这方面，本专利技术的目的还由一种计算机程序产品来实现，该计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从一位患者(P)的一个检查部位生成具有光谱信息的CT图像数据(BD)的方法，包括以下步骤：‑将所述检查部位暴露于多色X辐射，‑借助于一个光子计数检测器(16)从所述检查部位捕获光谱分辨投影测量数据(D

【技术特征摘要】
2016.11.29 DE 102016223698.91.一种用于从一位患者(P)的一个检查部位生成具有光谱信息的CT图像数据(BD)的方法，包括以下步骤：-将所述检查部位暴露于多色X辐射，-借助于一个光子计数检测器(16)从所述检查部位捕获光谱分辨投影测量数据(D1i、D2i)，所述光子计数检测器(16)具有多个能量门限，其中所述光谱分辨投影测量数据(D1i、D2i)包括一个第一投影测量数据记录(D1i)和至少一个第二投影测量数据记录(D2i)，所述第一投影测量数据记录(D1i)被分配给一个第一能量门限，所述至少一个第二投影测量数据记录(D2i)被分配给至少一个第二能量门限，-基于所述至少一个第二投影测量数据记录(D2i)来生成具有降低的分辨率的至少一个第二投影测量数据记录(M2j)，-向一个图像生成单元(25)传送所述第一投影测量数据记录(D1i)和具有降低的分辨率的所述至少一个第二投影测量数据记录(M2j)，-将所述第一投影测量数据记录(D1i)的较高分辨率传递到具有降低的分辨率的所述至少一个第二投影测量数据记录(M2j)上和/或传递到一个图像数据记录(BD2)上，所述图像数据记录(BD2)基于具有降低的分辨率的所述至少一个第二投影测量数据记录(M2j)。2.根据权利要求1所述的方法，其中一个组合图像(BD)通过以下步骤被生成：-基于所述第一投影测量数据记录(D1i)并且基于具有降低的分辨率的所述至少一个第二投影测量数据记录(M2j)来重建一个第一图像数据记录(BD1)和至少一个第二图像数据记录(BD2)，应用所述第一投影测量数据记录(D1i)的所述分辨率到具有降低的分辨率的所述至少一个第二投影测量数据记录(M2j)上和/或到所述至少一个第二图像数据记录(BD2)上的所述传递，-通过组合所述第一图像数据记录(BD1)和所述至少一个第二图像数据记录(BD2)来生成一个组合图像(BD)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第一能量门限具有比所述至少一个第二能量门限低的能量值。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中具有降低的分辨率的所述至少一个第二投影测量数据记录(M2j)的所述降低的分辨率通过降低所述检测器(16)在以下多个方向中的至少一个方向上的分辨率而被生成：-在通道方向上，-在行方向上，-在投影方向上。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述至少一个第二投影测量数据记录(M2j)的所述降低的分辨率通过降低通道方向、行方向和投影方向上的所述分辨率来实现。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中与所述至少一个第二测量投影数据记录(D2i)相比，所述第一投影测量数据记录(D1i)通过使用一个更短的帧时间而被采集。7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述较高分辨率的所述传递通过使用一个带通滤波器来进行。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述较高分辨率的正则化通过梯度比较来执行。9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中在以下多个处理阶段中的一个处理阶段中，所述较高分辨率的所述传递作为所述图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·阿尔门丁格，S·卡普勒，
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