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计算吸收物质加权系数和改善图像对比度-噪声比的方法技术

技术编号:2846937 阅读:413 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术涉及一种用于计算特定于吸收物质的加权系数(1、2、3、4)的方法和一种用于改善在由X射线设备产生的待检查对象(15)的X射线图像(14)中取决于吸收物质(13)的对比度-噪声之比的方法,其中可以通过对来自选择能量的检测器(5)的不同能量窗(7、8、9、10)的检测器输出信号进行加权的累加,用简单的手段改善取决于吸收物质(13)的对比度-噪声之比。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于计算特定于吸收物质的加权系数的方法,和一种用于改善由X射线设备产生的检查对象的X射线图像中取决于吸收物质的对比度与噪声之比的方法。
技术介绍
不同的吸收物质或者说不同的对象物质之间在由X射线设备产生的X射线图像中的对比度是通过这些物质具有相对于X射线的不同吸收特性而引起的。在医疗诊断中通常需要以在该X射线图像中比较高的对比度-噪声之比来对唯一的一个对诊断很重要的物质(例如骨骼组织或造影剂)进行成像。由此在这种情况下,所产生的X射线图像的质量和诊断的成功与否基本上取决于一种特殊的重要物质和该对象中存在的所有其它物质之间可达到的对比度-噪声之比。为了采集对象的作为再现X射线图像的基础的投影,通常采用能量加权的检测器,其中在每次投影时检测到的检测输出信号基本上与检测器中转换的X射线能量成正比。对于这样的检测器,X射线图像中取决于吸收物质的对比度-噪声之比可以只通过X射线物理措施、如对应的滤波、选择X射线管电压或X射线管电流或通过选择合适的检测器材料来匹配。US 2004/0101087A1例如公开了一种用于检测3D结构的断层造影设备,利用该设备可以通过对每个投影方向分别在不同的管电压下采集两个投影并相减,来改善再现后的X射线图像中不同吸收物质之间的对比度-噪声之比。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于X射线设备的方法,利用该设备可以利用简单的手段改善由X射线设备产生的X射线图像中取决于吸收物质的对比度-噪声之比。该技术问题通过一种用于计算特定于吸收物质的加权系数以改善取决于吸收物质的对比度-噪声之比的方法来解决。此外该技术问题还通过一种用于改善取决于吸收物质的对比度-噪声之比的方法来解决。专利技术人认识到,通过对穿过对象的X射线进行取决于能量区域的加权,可以改善由X射线设备产生的X射线图像中可达到的对比度-噪声之比。通过对X射线的能量区域的不同加权,尤其是可以对那些向诸如骨骼组织或Iod的重要吸收物质的对比度提供比对象中的其它吸收物质(如周围的软组织)更大份额的区域进行更强的加权。在不同能量区域内的X射线在此可以利用具有多个能量窗的能量分辨的检测器来采集。在此基于能量分辨的检测器的检测器输出信号而从X射线的两个频谱中推导出合适的加权系数,其中利用具有重要吸收物质的对象获得第一频谱,利用没有该重要吸收物质的对象获得第二频谱。因此根据本专利技术提供一种用于计算特定于吸收物质的加权系数以改善在由X射线设备产生的检查对象的X射线图像中取决于吸收物质的对比度-噪声之比的方法,其中所述X射线设备包括具有多个检测器元件的能量分辨的检测器,这些检测器至少包括两个能量窗,在其中分别采集穿过对象的X射线的不同能量区域,该方法包括步骤,a)为没有吸收物质的第一参考对象确定第一频谱,其中针对所述检测器的两个能量窗中的每一个确定与该第一频谱对应的检测器输出信号,b)为具有吸收物质的第二参考对象确定第二频谱,其中针对所述检测器的两个能量窗中的每一个确定与该第二频谱对应的检测器输出信号,c)针对该检测器的每一个能量窗从所确定的第一和第二频谱的检测器输出信号中分别计算出对应于检测器的该能量窗的特定于吸收物质的加权系数。由此可以通过简单的方式利用简单的手段为改善X射线图像中对比度-噪声之比对不同的吸收物质提供特定于吸收物质的加权系数。可以选择从所产生的两个参考对象的频谱中没有很大数值计算开销地实验地确定或者利用模拟来确定加权系数。在这两种情况下加权系数的计算都基于针对检测器的不同能量窗而为两个频谱确定的检测器输出信号进行。在模拟的情况下,首先基于一个数值模型确定由X射线源产生的X射线的频谱,然后在考虑吸收特性的情况下计算X射线穿过参考对象之后的频谱,接着在考虑检测器的对应响应函数的情况下针对X射线的这样计算出的频谱模拟出不同能量窗中的检测器输出信号。通过提供特定于吸收物质的加权系数,能够以涉及对诊断重要的对比度的高度灵活性来改善取决于吸收物质的对比度-噪声之比。除了涉及需要以X射线图像可视化特定吸收物质(例如骨骼组织或造影剂)的特殊医疗问题的高度灵活性之外,通过提供特定于吸收物质的加权系数,较之传统获得的X射线图像能在更少X射线剂量的情况下获得预先给定的对比度-噪声之比。从而使对象(如患者)在诊断时承受更少的辐射负担。特定于吸收物质的加权系数优选根据下面的计算规则计算wk=(n1k-n2k)/(n1k+n2k),其中k是区分不同能量窗的下标,wk是能量窗k的特定于吸收物质的加权系数,n1k是能量窗k的第一频谱的检测器输出信号,n2k是能量窗k的第二频谱的检测器输出信号。这种计算规则保证两个参考对象在检测器的相应能量窗中的频谱差异越大,或者说X射线的能量区域对检查很重要的吸收物质和其它吸收物质之间的对比度的作用越大,加权系数就越高。在本专利技术的优选变形中,从数据库中加载特定于吸收物质的加权系数,从而可以就任意吸收物质根据医疗问题动态地匹配X射线图像中的对比度-噪声之比。从而例如可以考虑基于相同的检测器输出信号连续产生X射线图像,其中针对不同吸收物质的对比度得到了改善。为了检查骨骼组织,吸收物质优选具有骨骼的衰减特性。在本专利技术的另一个优选变形中,吸收物质还可以通过动态转换特定于吸收物质的加权系数而具有Iod的衰减特性,从而可以分析身体内部造影剂的分布。可以通过简单的方式利用计数的半导体检测器同时采集多个能量窗中的检测器输出信号。根据本专利技术,所计算的特定于吸收物质的加权系数可用于改善由X射线设备产生的检查对象的X射线图像中取决于吸收物质的对比度-噪声之比的方法,其中X射线设备包括具有多个检测器元件的能量分辨的检测器,该检测器至少包括两个能量窗,在其中采集穿过对象的X射线的不同能量区域。其中a)针对每个检测器元件为检测器的至少两个不同的能量窗分别采集一个检测器输出信号作为X射线在对应能量区域中的强度的度量, b)将两个不同能量窗的对应于各检测器元件的检测器输出信号用特定于吸收物质的系数进行加权并相加,从而针对每一个检测器元件都形成一个校正的检测器输出信号,c)将该校正的检测器输出信号换算为其中取决于吸收物质的对比度-噪声之比得到了改善的X射线图像。由此通过对能量分辨的检测器的被采集到的检测器输出信号进行简单的加权,如上所述,可以高度的灵活性就对诊断重要的对比度而改善取决于吸收物质的对比度-噪声之比。正如同样已经提到的,除了涉及其中需要以X射线图像可视化特定吸收物质的特殊医疗问题的高度灵活性之外,较之传统获得的X射线图像能在更少X射线剂量的情况下获得预先给定的对比度-噪声之比。从而对象(如患者)在诊断时就可承受更少的辐射负担。附图说明本专利技术的实施例以及本专利技术的其它优选实施方式在下面示意性地用附图示出。其中图1以透视图示出X射线设备,用于执行本专利技术的计算特定于吸收物质的加权系数并改善X射线图像中对比度-噪声之比的方法,图2示出两个Iod形式的用于计算没有吸收物质的第一参考对象和具有吸收物质的第二参考对象的特定于吸收物质的加权系数的频谱,图3以草图形式示出量子计数的检测器的不同能量窗的响应函数作为X射线的量子能量的函数,图4以图表示出第一和第二参考对象的第一和第二频谱以及针对不同能量窗确定的特定于吸收物质的加权系数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于计算特定于吸收物质的加权系数(1,2,3,4)以改善在由X射线设备产生的检查对象(15)的X射线图像(14)中取决于吸收物质(13)的对比度-噪声之比的方法,其中,所述X射线设备包括具有多个检测器元件(6)的能量选择检测器(5),该检测器(5)至少具有两个能量窗(7,8,9,10),在这些能量窗中分别采集穿过对象(15)的X射线的不同能量区域,该方法包括步骤,a)为没有吸收物质的第一参考对象(16)确定第一频谱(11),其中针对所述检测器的两个能量窗中的每一个确定与该第一频谱对应的检测器输出信号,b)为具有吸收物质的第二参考对象(17)确定第二频谱(12),其中针对所述检测器(5)的两个能量窗(7,8,9,10)中的每一个确定与该第二频谱(12)对应的检测器输出信号,以及c)针对该检测器(5)的每一个能量窗(7,8,9,10)从所确定的第一和第二频谱(11,12)的检测器输出信号中分别计算出对应于该检测器(5)的能量窗(7,8,9,10)的特定于吸收物质的加权系数(1,2,3,4)。

【技术特征摘要】
DE 2005-6-14 102005027436.61.一种用于计算特定于吸收物质的加权系数(1,2,3,4)以改善在由X射线设备产生的检查对象(15)的X射线图像(14)中取决于吸收物质(13)的对比度-噪声之比的方法,其中,所述X射线设备包括具有多个检测器元件(6)的能量选择检测器(5),该检测器(5)至少具有两个能量窗(7,8,9,10),在这些能量窗中分别采集穿过对象(15)的X射线的不同能量区域,该方法包括步骤,a)为没有吸收物质的第一参考对象(16)确定第一频谱(11),其中针对所述检测器的两个能量窗中的每一个确定与该第一频谱对应的检测器输出信号,b)为具有吸收物质的第二参考对象(17)确定第二频谱(12),其中针对所述检测器(5)的两个能量窗(7,8,9,10)中的每一个确定与该第二频谱(12)对应的检测器输出信号,以及c)针对该检测器(5)的每一个能量窗(7,8,9,10)从所确定的第一和第二频谱(11,12)的检测器输出信号中分别计算出对应于该检测器(5)的能量窗(7,8,9,10)的特定于吸收物质的加权系数(1,2,3,4)。2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述特定于吸收物质的加权系数(1,2,3,4)根据下面的计算规则计算wk=(n1k-n2k)/(n1k+n2k),其中k是区分不同能量窗(7,8,9,10)的下标,wk是能量窗k的特定于吸收物质的加权系数,n1k是能量窗k的第一频谱(11)的检测器输出信号,n2k是能量窗k的第二频谱(12)的检测器输出信号。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员:托马斯弗洛尔迈克尔格拉斯拉克卡尔斯蒂尔斯托弗
申请(专利权)人:西门子公司
类型:发明
国别省市:DE[德国]

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