使用用于计算机断层摄影的分段光子计数检测器进行相干散射成像的系统和方法技术方案

本发明专利技术题为“使用用于计算机断层摄影的分段光子计数检测器进行相干散射成像的系统和方法”。本发明专利技术提供了用于使用具有分段检测器阵列的计算机断层摄影系统进行相干散射成像的方法和系统。在一个实施方案中，一种方法包括：利用x射线源和分段光子计数检测器阵列对感兴趣区域成像，检测感兴趣区域中的感兴趣对象的位置，经由x射线源和分段光子计数检测器阵列选择性地扫描感兴趣对象，利用分段光子计数检测器阵列检测来自感兴趣对象的相干散射信号，以及基于所检测的相干散射信号确定感兴趣对象的材料。以这种方式，相干散射信号可以用于识别和调查成像体积内的病灶或其他感兴趣对象。趣对象。趣对象。

【技术实现步骤摘要】
使用用于计算机断层摄影的分段光子计数检测器进行相干散射成像的系统和方法


[0001]本文公开的主题的实施方案涉及医疗和工业成像系统，并且更具体地，涉及经由包括分段光子计数检测器的计算机断层摄影(CT)成像系统进行相干散射成像。

技术介绍

[0002]非侵入式成像技术允许获得患者或对象的内部结构的图像，而无需对该患者或对象执行侵入式程序。具体地，诸如计算机断层摄影(CT)之类的技术使用各种物理原理(诸如通过靶体积的X射线的差分传输)来获取图像数据和构建断层摄影图像(例如，人体或其他成像结构的内部的三维表示)。

技术实现思路

[0003]在一个实施方案中，一种方法包括：利用x射线源和分段光子计数检测器阵列对感兴趣区域成像，检测感兴趣区域中的感兴趣对象的位置，经由x射线源和分段光子计数检测器阵列选择性地扫描感兴趣对象，利用分段光子计数检测器阵列检测来自感兴趣对象的相干散射信号，以及基于所感测的相干散射信号确定构成感兴趣对象的材料。以这种方式，相干散射信号可以用于识别和表征成像体积内的病灶或其他感兴趣对象。
[0004]应当理解，提供上面的简要描述来以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的精选概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，该主题的范围由具体实施方式后的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或本公开的任何部分中提到的任何缺点的具体实施，并且可以更普遍地应用于无生命对象的医疗成像和非破坏性评估两者。
附图说明
[0005]通过参考附图阅读以下对非限制性实施方案的描述将更好地理解本专利技术，其中以下：
[0006]图1示出了根据一个实施方案的成像系统的绘画视图；
[0007]图2示出了根据一个实施方案的示例性成像系统的方框示意图；
[0008]图3示出了根据一个实施方案的图示利用非分段检测器的相干散射成像的图解；
[0009]图4示出了根据一个实施方案的图示相干散射信号如何由非分段检测器的背景信号支配的曲线图；
[0010]图5示出了根据示例性实施方案的图示利用分段检测器的相干散射成像的图解；
[0011]图6示出了根据示例性实施方案的图示分段检测器的区段的接收视野的曲线图；
[0012]图7示出了根据示例性实施方案的图示如何利用分段检测器检测相干散射信号的曲线图；
[0013]图8示出了根据示例性实施方案的图示利用标准协议采集一个或多个图像的图
解；
[0014]图9示出了根据示例性实施方案的图示从单个切片采集相干散射数据的图解；
[0015]图10示出了根据示例性实施方案的图示用于相干散射CT的示例性方法的概要流程图；并且
[0016]图11示出了根据示例性实施方案的用于调整x射线源和患者检查台以将相干散射射线与分段检测器对准的过程的图解。
具体实施方式
[0017]以下描述涉及医学成像系统的各种实施方案。具体地，提供了利用计算机断层摄影(CT)成像系统进行相干散射成像的系统和方法。在图1和图2中提供了可以用于根据本专利技术技术采集图像的CT成像系统的示例。相干散射在临床上有用的x射线能量下贡献衰减系数或被材料散射或吸收的x射线的量的大约7％(例如，在60keV时，相干散射占水的总质量衰减系数的百分比)。相干散射信号在特定的光子散射角处显示出特定于材料的唯一峰。因此，相干散射x射线包含有价值的材料鉴别信息。在常规的CT系统中，与相干散射x射线有关的信息通常被忽略。利用相干散射x射线的主要障碍是检测器的接收视野相对较宽，如图3所示，因此由于来自照射视野内的其他源的散射x射线，难以确定来自感兴趣对象的相干散射x射线，如图4所示。从感兴趣对象(作为说明性和非限制性的示例，该感兴趣对象可以包括病灶)采集相干散射x射线的一种方法包括利用分段光子计数检测器检测相干散射x射线，如图5所示。如图6所示，分段光子计数检测器的区段提供不同的角灵敏度，使得区段中的至少一个区段的接收视野可以主要检测来自感兴趣对象的相干散射x射线，如图7所示。因此，用于相干散射成像的方法可以包括：如图8所示，最初使用标准CT协议采集体积的图像，然后如图9所示，对x射线源和检测器进行取向以照射包括感兴趣对象的体积的切片。来自感兴趣对象的相干散射数据然后可以被采集并用于确定感兴趣对象的材料成分，如图10所示。在一些实施方案中，可以一前一后地调整x射线源和患者检查台，使得来自感兴趣对象的相干散射x射线与分段光子计数检测器最佳地对准，如图11所示。
[0018]CT成像系统可以首先使用标准协议采集图像，以获得包含感兴趣对象的初始体积。然后，CT成像系统使用附加协议进一步详细地表征感兴趣对象。首先，可以对x射线源进行准直，并且可以调整机架的取向以定位感兴趣对象的成像。然后，可以在对于感兴趣对象的选择性成像优化的条件下进行使用CT系统的后续扫描。由分段x射线检测器阵列提供的角度鉴别和能量分辨率可被用于捕获来自感兴趣对象的相干散射特征，使得可以隔离对应于感兴趣对象的各个峰。最后，各个峰可用于改善感兴趣对象的材料识别。以这种方式，可以基于相干散射特征确定感兴趣对象的一种或多种材料，从而帮助和改善基于CT的诊断。
[0019]本领域普通技术人员将理解，本公开的分段光子计数检测器的实施方案可结合相衬CT成像的一种或多种功能。一般来讲，相衬CT成像系统利用x射线相移对受检者成像，同时在成像期间仍然测量衰减、电子密度和相干散射。本公开的实施方案还可以测量衰减、电子密度和相干散射，但是还可以允许使用标准协议进行CT成像。因此，可以实现两种模式：第一模式，其用于对较大的感兴趣区域进行CT成像；以及第二模式，其用于对较大的感兴趣区域内的感兴趣对象进行成像，并且经由接收的相干散射信号表征感兴趣对象。
[0020]图1示出了被配置用于CT成像的示例性CT系统100。具体地，CT系统100被配置为对
受检者112(诸如患者、无生命对象、一个或多个制造部件)和/或外来对象(诸如存在于身体内的牙科植入物、支架和/或造影剂)进行成像。在一个实施方案中，CT系统100包括机架102，该机架102继而还可以包括至少一个x射线源104，该至少一个x射线源104被配置为投射x射线辐射束106以用于对受检者112进行成像。具体地，x射线源104被配置为将x射线106朝向定位在机架102的相对侧上的检测器阵列108投射。尽管图1仅示出了单个x射线源104，但是在某些实施方案中，可以采用多个x射线辐射源和/或检测器来投射多条x射线106，以便在对应于患者的不同能量水平或角度取向采集投影数据。在一些实施方案中，x射线源104可以通过x射线管的工作电压的快速千伏(kVp)电压峰值切换实现双能量成像。在一些实施方案中，所采用的x射线检测器是能够区分不同能量的x射线光子的光子计数检测器。在其他实施方案中，两组x射线管/检测器对用于生成双能量投影，其中一组在x射线管的低kVp设置下采集，并且另一组在x射线管的高kVp设置下采集。因此应当理解的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方法，包括：利用x射线源和分段光子计数检测器阵列对感兴趣区域成像；检测所述感兴趣区域中的感兴趣对象的位置；经由所述x射线源和所述分段光子计数检测器阵列选择性地扫描所述感兴趣对象；利用所述分段光子计数检测器阵列检测来自所述感兴趣对象的相干散射信号；以及基于所检测的相干散射信号确定构成所述感兴趣对象的材料。2.根据权利要求1所述的方法，其中选择性地扫描所述感兴趣对象包括对所述x射线源进行准直并且调整所述x射线源、所述分段光子计数检测器阵列和所述感兴趣对象的位置，以照射包含所述感兴趣对象的所述感兴趣区域中的体积的单个切片。3.根据权利要求2所述的方法，其中调整所述x射线源、所述分段光子计数检测器阵列和所述感兴趣对象的所述位置使所述相干散射信号与所述分段光子计数检测器阵列上的初级x射线束的分离最大化。4.根据权利要求1所述的方法，其中选择性地扫描所述感兴趣对象包括：估计初级x射线束和所述相干散射信号之间的角度；以及基于所述感兴趣对象的所述位置和所估计的角度调整所述x射线源和所述感兴趣对象中的每一者，使得所述分段光子计数检测器阵列中的一个或多个检测器的区段与所述相干散射信号最佳地对准。5.根据权利要求1所述的方法，其中基于所检测的相干散射信号确定构成所述感兴趣对象的所述材料包括从所述分段光子计数检测器阵列中的一个或多个检测器的区段获得所述感兴趣对象的相干散射光谱特征，所述相干散射光谱特征包括特定于构成所述感兴趣对象的所述材料的至少一个峰。6.根据权利要求1所述的方法，其中对所述感兴趣区域成像包括重建描绘所述感兴趣对象的可视图像，所述可视图像包括二维切片或三维绘制。7.一种医疗成像系统，包括：x射线源；分段x射线检测器阵列，所述分段x射线检测器阵列被配置为检测由所述x射线源发射并由感兴趣对象衰减的x射线辐射；和控制器，所述控制器通信地耦接到所述分段x射线检测器阵列并将指令存储在非暂态存储器中，所述指令能够执行以：经由所述分段x射线检测器阵列接收从所检测的x射线辐射生成的一个或多个传输分布；从所述一个或多个传输分布重建一个或多个图像，所述一个或多个重建图像中的至少一个重建图像描绘感兴趣对象；基于所述一个或多个重建图像自动检测所述感兴趣对象；经由所述分段x射线检测器阵列采集与所述感兴趣对象对应的相干散射数据；以及基于所述相干散射数据确定所述感兴趣对象的材料成分。8.根据权利要求7所述的医疗成像系统，其中接收所...

【专利技术属性】
技术研发人员：雅各布，
申请(专利权)人：通用电气精准医疗有限责任公司，
类型：发明
国别省市：