用于确定多能量x射线成像设备的虚拟输出的方法和系统技术方案

本公开涉及一种用于确定多能量x射线设备的虚拟输出的方法和设备。基于x射线设备正用于的应用，可以确定或选择通用算法。可以将从x射线设备接收的输入代入通用算法，以生成x射线设备的虚拟输出算法。然后可以使用该虚拟输出算法来计算虚拟输出。出算法来计算虚拟输出。出算法来计算虚拟输出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定多能量x射线成像设备的虚拟输出的方法和系统
[0001]对其他申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2018年6月8日提交的美国临时申请No.62/682,540的优先权，其内容通过引用合并在本文。


[0003]本公开总体上涉及x射线成像，更具体地涉及一种用于确定多能量x射线成像设备的虚拟输出的方法和系统。

技术介绍

[0004]医学图像的质量和通过扩展其作为工具的价值仅取决于它可以将正在被成像的患者的解剖传达给观察者(诸如医师)的程度。解剖被理解得越好，医师具有的用于做出决定的信息就越精确。
[0005]在x射线成像中，经常降低图像质量的大噪声源是解剖噪声。其由源自三维(3D)患者的二维(2D)投影的正常解剖的叠加引起。这种噪声可能使正在被成像的组织模糊或者可能被误读为解剖异常。这种的简单实例是出于评估肺解剖的意图而获取的胸片，该胸片在所获得的图像中不可避免地被肋骨遮住。在这种情况下，肋骨是解剖噪声的主要来源，因为它们不是感兴趣的解剖。
[0006]提出的一种降低解剖噪声的技术是双能量(Dual-Energy，DE)成像。这种技术利用了x射线和物质相互作用的基本属性：不同组织类型不仅在诊断能量范围上具有不同的质量衰减系数(μ/ρ(E))，而且这些系数的变化率也将不同。
[0007]在DE成像中的一个挑战来自需要获得两个单独的低能量图像和高能量图像。为了实现这一点，在针对低能量(LE)图像的诊断范围的低端，以及在针对高能量(HE)图像的高端，在检测器处吸收的x射线光谱应当被重加权。DE成像能够将患者的投影分解成仅软组织和仅硬组织的图像。存在用于从LE和HE输入获得这些DE图像的若干数学方法，最值得注意的是对数减法和基础分解。
[0008]实际上，特定组织类型的完全删除通常是不可能的。若干因数有助于形成不能由数学技术捕捉的非理想情景。这些包括：与数学分析中所使用的理想化源相反的将使每个图像形成的x射线通量的广谱；正在被删除的组织的密度或质量衰减系数的不均匀性，该不均匀性使得不可能确定在计算权重因数时应当使用的确切值；以及来自正在被成像的物体和检测器两者的未被比尔朗伯特定律解释的x射线散射。这些非理想性还意味着权重因数的理论值不可能提供最佳可能的删除，要求观察者实验地或定性地计算其理想值。
[0009]在实际中获得这种光谱分离是以两种根本不同的方式实现的：源光谱对于两张图像是不同的(在此被称为多发DE成像)，或者检测器选择性地吸收更宽光谱的不同部分以形成每张图像(在此被称为单发DE成像)。不管所使用的方法如何，在获得高质量的组织选择性图像中，两个光谱的大分离是必要的。
[0010]在不同能量下获得图像的一种方式是在时间上顺序地采集，不改变成像系统的部
分，而是改变x射线管生成的光谱。这是(有时称为kVp切换的)多发成像背后的概念，其中，第一图像是使用低x射线管kVp拍摄的，并且紧接着，第二图像是用高kVp获得的。由于低kVp束和高kVp束将具有不同的有效能量，因此得到的两个图像将主要包含分别在x射线诊断光谱的低端和高端中获得的信息。可替代地，代替修改曝光之间的源kVp，可以通过快速地将光谱滤波器移入束路径和移出束路径来改变源过滤。考虑到源过滤的能量谱上的选择性质，这将具有向检测器呈现两个不同光谱的效果。
[0011]还可以通过在不同的kVp值或源滤波器处获得若干连续图像来将这种方式扩展到多能量图像，这种方式然后允许更多的光谱信息以便以算法方式生成增强的图像。
[0012]不幸的是，这种技术中固有的时间间隔导致运动伪影出现在最终图像中，这可能对解释它的放射科医生或观察者造成很大挑战。这些伪影是图像中由连续图像中的解剖的轻微未对准引起的明显失真，并且通常源于在图像采集期间和在图像采集之间发生的患者运动或物体运动。
[0013]理想地，源管电压可以瞬时改变，使得一旦完成一次曝光，就可以开始下一次。然而，当前可商购的源要求至少150ms至200ms的连续曝光之间的间隔。这不仅归因于变化的电压，而且还因为需要改变管电流来实现图像的理想相对强度。虽然这个间隔对于大多数患者来说足够短以能够避免大的移动，但是心脏的、呼吸的和小的肌肉的运动被束缚在整个间隔中发生。由于这些移动，运动伪影将出现，由于心脏的大面积存在，这些移动可能是心脏的和肺部的成像中的特定障碍。此外，这个问题将随着为了允许更多的患者运动而在多能量成像中添加更多的图像采集而恶化，因为总采集时间将增加。
[0014]存在用于获得多能量图像的替代性方法，其通常被称为单发成像。该方法采取与多发成像相反的方式，并且在检测器而不是在源处实现光谱分离。这通过垂直地堆叠两个传感器层以形成已知为夹层构造的双层检测器来实现。一层(诸如顶层)主要吸收LE x射线，而第二层或底层吸收HE x射线。因此，使用这种技术，仅需要单次曝光，单次曝光在更高的kVp下进行以允许覆盖LE x射线和HE x射线两者的大光谱。该方法自此扩展到多层检测器，该多层检测器可在后续堆叠层处获得增加的有效能量的多个图像。
[0015]单发方式产生的实际问题是为了获得这些层之间的理想有效能量分离，必须针对特定组织类型和患者解剖调整敏感材料(其是闪烁体或直接转换材料)的质量负载(或等效地，它们的厚度)。由于在商业水平上，仅构建几个特定配置是可行的，这留下了一种折衷的解决方案，该解决方案可以最佳地拟合所有目标应用和患者类型为唯一的实际应用。
[0016]因此，提供了一种用于减轻或克服上述成像方法和设备的至少一个缺点的新颖的方法和设备。

技术实现思路

[0017]在本公开的一个方面中，提供了一种确定多能量x射线成像设备的至少一个虚拟输出的方法，该方法包括：从该多能量成像设备接收由不同x射线光谱生成的多个输出；基于x射线成像设备应用、x射线成像设备的物理属性或x射线源曝光设置来确定通用算法；将该多个输出作为输入代入该通用算法以确定参数，并生成用于该多能x射线成像设备和所确定的应用的虚拟输出算法；以及利用该虚拟输出算法来生成至少一个虚拟输出。
[0018]在另一方面，从多能量x射线成像设备接收的多个输出是从多能量x射线成像设备
的一些层或所有层获得的；该多能量x射线成像设备为单发多层x射线成像设备。在进一步的方面，从多能量x射线成像设备接收的多个输出是从以不同的x射线源曝光设置进行的两次或更多次x射线曝光获得的；该多能量x射线成像设备为多发x射线成像设备。在另一方面，x射线源曝光设置包括源电压、源电流或源过滤。在又一方面，确定通用算法包括：确定多能量x射线成像设备正在用于的x射线应用；以及基于所确定的应用来选择通用算法。
[0019]在另一方面，选择通用算法包括：针对多层x射线成像设备选择的作为该通用算法(其中，a、b和c为参数，S
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为每层处的信号以及l
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为所定义的层数)。在另一方面，选择通用算法包括：针对多层x射线成像设备选择作为该通用算法(其中b和c为参数，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种确定多能量x射线成像设备的至少一个虚拟输出的方法：从所述多能量成像设备接收由不同x射线光谱生成的多个输出；基于x射线成像设备应用、所述x射线成像设备的物理属性或x射线源曝光设置来确定通用算法；将所述多个输出作为输入代入所述通用算法以确定参数，并生成用于所述多能量x射线成像设备和所确定的应用的虚拟输出算法；以及利用所述虚拟输出算法来生成所述至少一个虚拟输出。2.根据权利要求1所述的方法，其中，从所述多能量x射线成像设备接收的所述多个输出是从所述多能量x射线成像设备的一些层或所有层获得的；其中，所述多能量x射线成像设备为单发多层x射线成像设备。3.根据权利要求1所述的方法，其中，从所述多能量x射线成像设备接收的所述多个输出是从以不同x射线源曝光设置进行的两次或更多次x射线曝光获得的；其中，所述多能量x射线成像设备为多发x射线成像设备。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述x射线源曝光设置包括源电压、源电流或源过滤。5.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述通用算法包括：确定x射线应用，其中，所述多能量x射线成像设备正在用于所述x射线应用；以及基于所确定的应用来选择所述通用算法。6.根据权利要求5所述的方法，其中，选择所述通用算法包括：针对多层x射线成像设备选择作为所述通用算法(其中，a、b和c为参数，S
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为每层处的信号以及l
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为所定义的层数)。7.根据权利要求5所述的方法，其中，选择所述通用算法包括：针对多层x射线成像设备选择作为所述通用算法(其中，b和c为参数，S
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为每层处的信号以及l
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为所定义的层数)。8.根据权利要求5所述的方法，其中，选择所述通用算法包括：针对多层x射线成像设备选择作为所述通用算法(其中，b和c为参数，为每层的闪烁体预过滤的厚度以及t
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为层的闪烁体厚度)。9.根据权利要求5所述的方法，其中，确定所述通用算法包括：选择最小化算法作为所述通用算法。10.根据权利要求1所述的方法，其中，利用所述虚拟输出算法包括：获得具有比从所述多能量x射线成像设备获得的输出更小的噪声分量的虚拟输出。11.根据权利要求1所述的方法，其中，利用所述虚拟输出算法包括：获得具有比从所述多能量x射线成像设备获得的输出更小的物体散射辐...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡里姆，
申请(专利权)人：KA影像公司，
类型：发明
国别省市：