产生多重能量图像的断层造影设备及其方法技术

本发明专利技术涉及一种用于产生多重能量图像（Ｈ，Ｌ）的断层造影设备以及用于该断层造影设备的方法，其中通过交替地调节电压（Ｕ）和另一个调节参数，也就是电流（Ｉ）或曝光时间（Ｂ），来采集高能量投影（ｈ）和低能量投影（１），使得在所设置的第一电压值（Ｕ１）和另一个调节参数（Ｉ，Ｂ）的第一调节值（Ｉ１，Ｂ１）下，以及在所设置的第二电压值（Ｕ２）和另一个调节参数（Ｉ，Ｂ）的第二调节值（Ｉ２，Ｂ２）下，由Ｘ射线发射器（１）产生的Ｘ射线辐射具有基本上相同的Ｘ射线剂量或光子流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于产生多重能量图像的断层造影设备以及一种利用这种断层造影设备来产生多重能量图像的方法。
技术介绍
多重能量图像应理解为在不同能量的X射线辐射下产生的X射线图像。例如可以通过基于低能量图像和高能量图像的加权相减，计算出其中基本上只能看见具有特定吸收特性的物质的图像。这种情况尤其是在诊断医疗中用于与软组织分离的骨骼组织的可视化以及与骨骼组织分离的软组织的可视化。多重能量图像可以通过不同方式产生。在FuJiFilm公司的Technical review no.12“Upright image reader that supportsenergy subtraction processing software”中公开了一种X射线设备，其借助能量选择探测器可以在固定设置的X射线辐射能量的条件下同时产生低能量图像和高能量图像。该能量选择探测器包括前后依次设置的两个探测器阵列，在该两个阵列之间为了减小X射线辐射的能量而设置了一个按照铜滤波器形式的吸收滤波器。这种探测器在制造时由于采用两个相互分离的探测器阵列而非常昂贵。此外在这种探测器中，用于产生高能量图像和低能量图像的X射线辐射的可达到的能量差非常小，由此在相应计算出的图像中无法总是完全将骨骼组织和软组织分离开来。US2004/0101087A1还公开了一种断层造影设备，可通过两次在不同的X射线辐射能量下的分开拍摄而产生低能量图像和高能量图像。在该公知情况下，通过不同电压设置X射线辐射的不同能量。在该公知情况中在电压值设置为80kV时采集低能量图像，在电压值设置为160kV时采集高能量图像。在电流值相同的情况下，X射线辐射根据所设置的电压值分别具有不同的X射线剂量或者说光子流。由于X射线剂量和光子流的意思相同，在下面的实施例中对这两个概念都只用X射线剂量的概念来表示。表1示出电压和相对X射线剂量之间的关系。关于140kV的电压值来标准化X射线剂量 表1电压与相对X射线剂量因此，在电压值为140kV(例如为了产生高能量图像而采用的)时的X射线剂量大约为在电压值为80kV(例如为了产生低能量图像而采用的)时的X射线剂量的5倍。因此，在产生高能量图像和低能量图像时患者被施以不同的辐射负担。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种断层造影设备和用于该设备的方法，可以通过简单方式用X射线辐射的基本上相同的X射线剂量来产生多重能量图像。根据本专利技术，在该断层造影设备和该方法中，具有用于采集高能量投影的第一电压值和与其不同的、用于采集低能量投影的第二电压值的第一调节，以及在第一调节值和与其不同的第二调节值之间的另一个调节参数的第二调节。设置第一调节值要根据所述第一电压值来进行，设置第二调节值要根据所述第二电压值来进行，使得分别产生的X射线辐射具有基本上相同的X射线剂量或者说光子流。两个调节参数、即所述电压和另一个调节参数在第一电压值和第二电压值之间以及在该另一个调节参数的第一调节值和该另一个调节参数的第二调节值之间的交替调节能以很小的代价实施，从而无需很多的修改就能采集高能量投影和低能量投影。根据本专利技术，投影的产生在基本上相同的X射线剂量下进行，从而能以基本上相同的图像质量拍摄高能量投影和低能量投影，同时对象或患者的辐射负担也很小。电压的调节总是在第一电压值和第二电压值之间进行。用于产生相同X射线剂量的另一个调节参数的相应调节值必须只在开始运行断层造影设备或该方法时一次性获得和确定。可以放弃对X射线辐射或X射线管电流的费事的动态调制，如在US6507639B1和US5822393中公开的。作为另一个调节参数，优选是可快速和通过简单方式交替调节的曝光时间。曝光时间的调节在电流至少基本上恒定的条件下进行。除了曝光时间作为另一个调节参数之外，优选还可以是借助简单调节电路调节的电流。电流的调节在曝光时间至少基本上恒定的条件下进行。在本专利技术的优选实施方式中，高能量投影和低能量投影的采集通过对电压和曝光时间的交替调节来进行，同时将对象区域和拍摄系统相对移动，使得可以按照内存储信息图示(Topogramm)的形式产生高能量图像和低能量图像。电压的交替调节例如可以这样进行，使得采集高能量图像和低能量图像的图像行。由此，可以只通过一次扫描过程来产生高能量图像和低能量图像。在本专利技术的优选实施方式中，在对象区域和拍摄系统相对移动时以及另外在拍摄系统旋转时交替调节电压和电流，从而螺旋形地扫描对象区域。交替调节电压和电流优选这样进行，可以交替地在旋转拍摄系统的不同角度区域中，在所设置的第一电压值和第一电流值下采集多个相继的高能量投影，而在所设置的第二电压值和第二电流值下采集多个相继的低能量投影。在这种设置中，电压和电流分别针对整个角度区域(例如120度)具有不改变的调节值，从而为了产生高能量投影和产生低能量投影也可以采用X射线管形式的传统X射线辐射器，该X射线管在第一和第二电流值之间具有缓慢的转换特性。为了也能在只采集低能量投影的角度区域中计算高能量投影，优选这样调节电压和电流，即对于每两次相继的旋转来说，在第二次旋转时在事先于第一次旋转时采集了低能量投影的角度区域内采集高能量投影。对于采集的每个低能量投影，优选基于在不同旋转中、并在相同角度区域内采集的高能量投影而内插出一个高能量投影。特别简单的内插例如通过对分别在相邻扫描位置上采集的投影进行相应的平均来实现，这些投影是在基本上相同的角度区域中采集的。来自两次相邻旋转的投影的重叠越大，或者所采集的对象区域的图像信息的几何位移越小，则在相应内插的投影中出现的干扰伪影越少。反过来，如果电压和电流这样调节，使得对于每两次相继的旋转来说，在第二次旋转时在事先于第一次旋转时采集了低能量投影的角度区域内采集高能量投影，则可以特别简单地计算出在只采集高能量投影的角度区域内的低能量投影。相应地，对于每个高能量投影，优选基于在不同旋转中的、并在基本上相同角度区域内采集的低能量投影而计算出一个低能量投影。在本专利技术的另一优选实施方式中，在螺旋形扫描时、也就是在对象区域和拍摄系统相对移动以及拍摄系统旋转时交替调节电压和曝光时间。优选交替地在所设置的第一电压值和第一曝光时间下采集一个高能量投影，和在所设置的第二电压值和第二曝光时间下采集一个低能量投影。分别在每个投影之后以及不是在绕整个角度区域旋转之后来调整调节参数同样也能用传统的X射线管实施，其中可以与电压一样快地调节曝光时间。优选地，将从所设置的高能量投影的第一电压值和第一曝光时间出发的电压直接转换为随后的低能量投影的第二电压值和第二曝光时间。反过来同样有利的是，从所设置的低能量投影的第二电压值和第二曝光时间出发直接转换为随后的高能量投影的第一电压值和第一曝光时间。在这种调节中，电压至少在投影交替时必须只变化第一电压和第二电压之间的差那么大，从而尤其是保证简单运行高压产生器。此外，优选可以这样进行电压和曝光时间的调节，关于一次投影的时间间隔来对所设置的第一电压值下的第一曝光时间以及所设置的第二电压值下的第二曝光时间进行平均。通过关于相应投影的时间间隔的均衡，保证按照相等的角度间隔采集所有投影。在本专利技术的优选实施方式中，对于每个高能量投影，基于在相同旋转中的、并在相邻扫描位置上采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生多重能量图像（Ｈ，Ｌ）的断层造影设备，具有－用于采集对象区域（Ｐ）的投影（ｈ，１）的拍摄系统（１，２），其中该拍摄系统（１，２）包括用于产生Ｘ射线辐射的Ｘ射线发射器（１），该Ｘ射线辐射具有可以通过该Ｘ射线发射器的电压（Ｕ ）、电流（Ｉ）和曝光时间（Ｂ）预先给定的Ｘ射线剂量或可预先给定的光子流，－第一调节单元（８．１），用于交替地在用于采集高能量投影（ｈ）的第一电压值（Ｕ１）和与该第一电压值不同的、用于采集低能量投影（１）的第二电压值（Ｕ２）之间调节电 压（Ｕ），－第二调节单元（８．２），用于交替地在对应于第一电压值（Ｕ１）的第一调节值（Ｉ１，Ｂ１）和与该第一调节值不同的、并对应于第二电压值（Ｕ２）的第二调节值（Ｉ２，Ｂ２）之间调节另一个调节参数（Ｉ，Ｂ），－调节装置（８） ，用于根据所述第一电压值（Ｕ１）来设置第一调节值（Ｉ１，Ｂ１），以及根据所述第二电压值（Ｕ２）来设置所述第二调节值（Ｉ２，Ｂ２），使得分别产生的Ｘ射线束具有基本上相同的Ｘ射线剂量或光子流。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬波普斯库，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]