用于检查感兴趣对象的计算机断层摄影装置和方法制造方法及图纸

一种用于检查感兴趣对象（１０７）的计算机断层摄影装置（１００），该计算机断层摄影装置（１００）包括探测元件（１２３），适于以能量分辨方式探测从感兴趣对象（１０７）相干散射的电磁辐射，以及确定单元（１１８），适于根据对从探测元件（１２３）接收的探测信号进行的统计分析，确定关于感兴趣对象（１０７）的结构信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及X射线成像领域。特别地，本专利技术涉及计算机断层摄影装置，涉及使用计算机断层摄影装置检查感兴趣对象的方法，涉及计算机可读介质和程序单元。
技术介绍
在过去的几年中，X射线行李安检已经从完全依赖于操作者的干涉的简单X射线成像系统，发展到可以自动辨认某些类型的物质并且在存在危险物质时触发警报的更完善的自动系统。安检系统已经使用了X射线辐射源，用于发射X射线，X射线透射穿过所检查的包裹或者从其散射回探测器。计算机断层摄影(CT)是一种使用数字处理而从围绕旋转的单一轴获取的一系列二维X射线图像中产生对象内部的三维图像的方法。可以通过应用适当的算法来完成CT图像的重建。基于相干散射的X射线光子或量子的成像技术是所谓的“相干散射计算机断层摄影”(CSCT)。CSCT是产生感兴趣对象的散射特性(尤其是小角度)的图像的技术。这些取决于对象的分子结构，使可以产生每个部分的特定材料图。小角度散射的主要部分是相干散射。由于相干散射光谱取决于散射样本的原子排列，相干散射计算机断层摄影(CSCT)是用于穿过二维对象截面对行李或生物组织的分子结构的空间变化成像的灵敏技术。所需的是拥有一种高度有效的图像重建方案。
技术实现思路
本专利技术提供了一种计算机断层摄影装置、一种使用计算机断层摄影装置检查感兴趣对象的方法，一种具有根据独立权利要求的特征的计算机可读介质和一种程序单元。根据本专利技术，用于检查感兴趣对象的计算机断层摄影装置包括适于以能量分辨方式(energy-resolving manner)探测从感兴趣对象相干散射的X射线的探测元件，以及适于根据对从探测元件接收的探测信号进行的统计分析而确定关于感兴趣对象的结构信息的确定单元。此外，本专利技术提供了一种用计算机断层摄影装置检查感兴趣对象的方法，该方法包括这些步骤，以能量分辨方式探测从感兴趣对象相干散射的X射线，并且根据对探测的信号进行的统计分析来确定关于感兴趣对象的结构信息。而且，本专利技术提供了一种计算机可读介质，其中存储了用于使用计算机断层摄影装置检查感兴趣对象的计算机程序，其当由处理器执行时，适于执行上述方法步骤。除此之外，提供了用于检查感兴趣对象的程序单元，其当由处理器执行时，适于执行上述方法步骤。通过计算机程序、即通过软件，或通过使用一个或多个特定电子最优电路、即以硬件形式，或者以混合形式、即借助于软件部件和硬件部件，实现根据本专利技术对感兴趣对象的检查。本专利技术的特征尤其具有这样的优点，即，与纯确定性分析相比，使用统计分析实现了从能量分辨探测信号重建三维图像，所述分析的对象是从多个探测元件接收的探测信号。因而，本专利技术的重建方案考虑光子统计，并且优选允许使用每个光子各自的位置和能量信息进行重建。随着能量分辨探测器实现在本专利技术的CSCT系统中，可以使用每个光子的信息实现可能的最高图像质量。因而，本专利技术引入了一种对相干散射计算机断层摄影的统计评估模型，从而可以计算概率分布，且其根据在先执行的统计分析来确定，其中感兴趣对象的三维图像确实存在的概率高或最高。因而，与纯确定性模型相比，本专利技术考虑了获自相干散射电磁辐射、尤其是X射线的能量分辨统计分析的随机信息。优选用于本专利技术的统计分析的统计模型是所谓的极大似然模型。根据“极大似然”的统计分析包括具有关于灵敏度的显著优点的重建运算法则。优选根据用于CSCT的获取的对数似然函数，可以分别地考虑每个独立光子的能量信息和位置信息。此外，可以在分析中引入能量相关衰减图，以及任何轨线和任何探测器形状。本专利技术提供了极大似然函数，其考虑了每个独立光子的贡献，因而提高了信噪比。通过使用大量可获取的信息，即每个散射光子各自的信息，可以从测量结果获得最大信息，并且因而计算机断层摄影分析的精确度显著增加。本专利技术提供了用于CSCT的对数似然函数，其可以通过导出的迭代更新步骤被最大化。对数似然函数考虑光子统计并且分别考虑每个光子的信息。另外，本专利技术的方法对于任何轨线、探测器形状、束几何形状(例如，扇形束、锥形束等)有效，并且其支持能量相关衰减图。由于对数似然对于每个q-平面各自有效，对于每个q-平面的独立计算是可能的，其促进了并行处理。在统计学中，“极大似然”是点估计的方法，其用作无法观察的总体参数、最大化似然函数的参数空间的成员。变量h表示将要估计的可观察总体参数。X表示观察到的随机变量。观察到的结果X＝x(或者随机变量X的概率密度函数的x处的值作为x保持固定的h的函数)的概率是似然函数LX＝x(h)LX＝x(h)＝P(X＝x|h)(1)最大化L(h)的h值是h的极大似然估计值。对似然取对数产生了所谓的对数似然项。本专利技术提供了照顾到光子统计和考虑每个光子各自信息的对数似然函数。另外，本专利技术的方法对于任何轨线和束几何形状(例如，扇形束、锥形束)有效。由于对数似然对于每个q-平面各自有效，对于每个q-平面的独立计算是可能的，其促进了并行处理。与全面对数似然最大化相比，这还增加了重建的速度。另外，对数似然支持能量相关衰减图。本专利技术可以有利地实施在相干散射计算机断层摄影(CSCT)中，用于单层探测器和用于多层探测器，尤其其中至少一部分探测器是能量分辨的。因而，本专利技术涉及CSCT/CT设备，其中通过考虑到至少一些独立光子统计数字(位置和能量)的测量值而重建图像，并且其中使用测量值和极大似然模型重建图像。根据本专利技术，可以考虑并且可以由探测元件测量光子的任何能量值。因而，本专利技术可以-但不局限于-仅使用两个不同的能量值，但也可以允许至少三个不同的能量值，或者可以允许所探测的光子的连续(或准连续)能量谱。参考从属权利要求，还将在下文中描述本专利技术的优选实施例。接着，将描述本专利技术的计算机断层摄影装置的优选实施例。这些实施例也可以应用于使用计算机断层摄影装置检查感兴趣对象的方法、应用于计算机可读介质或应用于程序单元。在计算机断层摄影装置中，确定单元可以适于根据探测信号的位置和能量的分析而确定关于感兴趣对象的结构信息。通过实现能量分辨探测元件，通过考虑-在统计分析模型的框架中-在由多个探测元件形成的阵列探测器处的探测信号的位置，以及所探测的信号的能量，所有可用的信息可以用于重建感兴趣对象的三维图像。此外，确定单元可以适于根据对电磁辐射的每个量子各自的探测信号的分析而确定关于感兴趣对象的结构信息。对探测元件探测得到的各个光子中的每个的考虑，允许增加本专利技术统计模型的结果的可靠性。该确定单元可以适于根据探测信号的极大似然分析而确定关于感兴趣对象的结构信息。虽然任何备选统计模型可以应用于本专利技术的计算机断层摄影装置，但是将实现的优选统计模型是极大似然，因为该结构尤其适于使用每个独立光子的能量和位置信息，因而增加了感兴趣对象的重建图像的效率和精确性。确定单元可以适于根据探测信号的对数似然分析，即通过分析极大似然函数的对数，来确定关于感兴趣对象的结构信息。确定单元可以适于在考虑了吸收系数的实验和/或理论预定或预知值的情况下，确定关于感兴趣对象的结构信息。吸收系数的试验估计可以包括执行透射断层摄影的参考扫描。用于吸收系数的可靠值也可以从相当合理的近似值(例如，参见2003年Med.Phys.30(9)，van Stevendaal，U.等人的“A reconstruction algorith本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检查感兴趣对象（１０７）的计算机断层摄影装置（１００），该计算机断层摄影装置（１００）包括探测元件（１２３），适于以能量分辨方式探测从感兴趣对象（１０７）相干散射的电磁辐射；确定单元（１１８），适于根据对从所述探测元件（１２３）接收的探测信号进行的统计分析，确定关于所述感兴趣对象（１０７）的结构信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：安迪齐格勒，托马斯克勒，米夏埃多格拉斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]