获取多能量CT成像数据的系统及方法技术方案

本发明专利技术名称为“获取多能量CT成像数据的系统及方法”。一种CT系统(10)，包括：旋转机架(12)，具有用于接收要扫描的目标(22)的开口(48)，以及控制器(28)，配置成：对于第一时间时期(454)应用第一kVp(452)，对于第二时间时期(458)应用第二kVp(456)，其中第二时间时期(458)不同于第一时间时期(454)，在第一时间时期(454)的至少一部分期间获取第一非对称视图数据集(550)，在第二时间时期(458)的至少一部分期间获取第二非对称视图数据集(554)，以及使用所获取的第一和第二非对称视图数据集(550，554)来生成图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例一般涉及诊断成像，并且更具体地涉及改善多能量CT成像应用中噪声的设备及方法。
技术介绍
通常，在计算X射线断层摄影(CT)成像系统中，X-射线源朝着对象或目标(例如患者或者一件行李)发射扇形或圆锥形束。在下文中，术语“对象”和“目标”将包括能够成像的任何事物。束在通过对象衰减后，撞击至辐射检测器的阵列上。在检测器阵列所接收的衰减的束辐射的强度通常取决于由对象引起的X-射线束的衰减。检测器阵列的每个检测器元件产生单独的电信号，其指示每个检测器元件接收的衰减束。所述电信号被传送至数据处理系统以用于分析，其最终产生图像。通常，X-射线源和检测器阵列围绕成像平面内的机架(gantry)以及围绕对象来旋转。X-射线源通常包括X-射线管，其在焦点处发射X-射线束。X-射线检测器通常包括用于使在检测器接收的X-射线束准直的准直器、邻近准直器的用于将X-射线转换为光能的闪烁体(scintillator)、以及用于接收来自于邻近闪烁体的光能以及从其产生电信号的光电二极管。通常，闪烁体阵列的每个闪烁体将χ-射线转换为光能。每个闪烁体将光能释放至邻近其的光电二极管。每个光电二极管检测光能并生成对应的电信号。然后，将光电二极管的输出传送至数据处理系统以用于图像重构。CT成像系统可包括能量敏感的(ES)、多能量(ME)、和/或双能量(DE) CT成像系统 (其可被称为ESCT、MECT、和/或DECT成像系统)，以便获取数据用于材料分解或有效Z或单色图像估计。ESCT/MECT/DECT提供能量区别。例如，在无目标散射的情况下，系统基于来自谱的光子能量的两个相对区(入射χ-射线谱的低能量部分和高能量部分)的信号而推导在不同能量的材料衰减。在与医疗CT有关的给定能量区中，两个物理过程支配X-射线衰减(1)康普顿散射和(2)光电效应。这两个过程对于光子能量敏感，并且因此每个原子元素具有独特的能量敏感衰减特征(signature)。因此，从两个能量区检测的信号提供足够的信息以解析正在成像的材料的能量依赖性。而且，从两个能量区检测的信号提供足够的信息以确定在康普顿散射和光电效应方面的材料衰减系数。备选的是，材料衰减可表达为由两种假定材料组成的目标的相对组成，或扫描的目标内的密度和有效原子序数。如本领域中理解的，使用基本的数学改变，能量敏感衰减能根据两个基本材料、密度、有效Z数来表达，或表达为具有不同KeV的两个单色表示。此类系统可使用直接的转换检测器材料来替代闪烁体。在一示例中，ESCT、MECT 和/或DECT成像系统之一配置成响应不同的X-射线谱。可使用能量敏感检测器，使得到达检测器的每个X-射线光子与其光子能量一起被记录。一种获取投影数据以用于材料分解的技术包括使用能量敏感检测器，例如CZT或其他直接转换材料，具有电像素化结构 (electronically pixelated structure)或附连到其的阳极。然而，此类系统通常包括操作的附加费用和复杂性，以便分开及区别每个接收的χ-射线光子的能量含量。在一备选中，常规的基于闪烁体的第三代CT系统可用于提供能量敏感测量。此类系统可依次在X-射线管的不同峰值千伏特(kVp)操作级别来获取投影，其改变入射光子的能量的谱和峰值，包括发射的X-射线束。用两种不同能量谱的扫描的原则目的是获得诊断的CT图像，其通过在不同多色能量状态利用两种扫描来增强图像内的信息(对比度分离、 材料特异性等)。已提出了一种技术来实现能量敏感扫描，包括在例如80kVp和140kVp获取两个扫描。这两个扫描可用以下方式来获得(1)在时间中依次背靠背地获得，其中扫描要求机架围绕对象的两次旋转，两次旋转可能分隔数百毫秒至几秒，(2)作为旋转角度的函数来交错，要求围绕对象的一次旋转，或(3)使用双管/双检测器系统，其中管/检测器分隔 90 度安装(作为示例)。高频、低电容发电机已使得有可能在交替视图和交错数据集上切换高频电磁能量投影源的kVp电位。结果，用于两个能量敏感扫描的数据可在时间交错的模式中获得，而不是用使得分隔数秒的单独扫描或用双管/双检测器系统。为了改善对比度以及降低或消除束硬化伪影，期望增加高和低kVp扫描之间的能量分离。能量分离可通过增加高kVp扫描中的能量来增加。然而，由于在高电压的系统稳定性，高kVp扫描可能受到限制。备选的是，能量分离可通过减少低kVp扫描中的能量来增加。然而，χ-射线衰减可能对于低kVp投影出现而达到以下程度系统噪声可能淹没接收的信号，而且X-射线衰减通常随着成像目标的大小增加而增加。正如可能在常规单个kVp成像中经历的，一些目标的成像例如在高达120kVp处能导致投影数据被污染，因为检测的信号变得如此之弱，以至于它们被其他干扰信号(例如电子系统噪声和散射的χ-射线噪声)淹没掉。这能导致减少的信噪比(SNR)。因此，差的SNR可能是由电子噪声引起的，其可通过例如增加低和高 kVp扫描之间的能量分离而缓和到一定程度。然而，存在一种限制，低于它可能不利于获得低kVp数据。可确定低信号阈值，低于该阈值信号可能被损坏。低信号阈值可基于例如与成像系统有关的几何因素和其他成像参数。通常，低信号阈值被确定并用于确立低kVP能量级别。因此，SNR和其他成像特性可通过增加高和低kVp扫描之间的能量分离来改进。然而，虽然通过指导发电机应用更大的高kVp能量和应用更小的低kVp能量可以增加能量分离，但总的益处可能由于高kVp端上的高电压稳定性问题和由于低kVp端上的电子和其他噪声而受到限制。因此，需要减少多能量成像应用中的噪声。因此，具有获得其中具有降低噪声的多能量成像数据的系统和方法将是合乎需要的。
技术实现思路
本专利技术的实施例针对用于获得其中具有降低噪声的成像数据的方法和设备。根据本专利技术的一方面，一种CT系统包括具有用于接收要扫描的目标的开口的可旋转机架和控制器，控制器配置成对于第一时间时期应用第一 kVp，对于第二时间时期应用第二 kVp，其中第二时间时期不同于第一时间时期，在第一时间时期的至少一部分期间获取第一非对称视图数据集，在第二时间时期的至少一部分期间获取第二非对称视图数据集， 以及使用所获取的第一和第二非对称视图数据集来生成图像。根据本专利技术的另一方面，一种成像的方法包括基于发电机的特性来选择上升时间偏移时期，基于发电机的特性来选择不同于上升时间偏移时期的下降时间偏移时期，在第一时间帧期间并基于下降时间偏移时期来触发低kVp数据集的获取，在第二时间帧期间并基于上升时间偏移时期来触发高kVp数据集的获取，其中第一时间帧是大于第二时间帧的时间持续期的时间持续期，并且使用至少所获取的低kVp数据集和所获取的高kVp数据集来生成图像。根据本专利技术的又一方面，一种计算机可读存储媒体具有存储于其上并表示指令集的计算机程序，所述指令集在由计算机执行时引起所述计算机优化要在第一能量级别获取的成像数据和要在第二能量级别获取的成像数据之间的能量分离(该优化基于发电机的上升时间特性和下降时间特性)，当发电机将第一能量级别应用于成像源时对于第一时间时期的至少一部分获取成像数据的第一视图，当发电机将第二能量级别应用于成像源时对于第二时间时期的至少一部分获取成像数据的第二视图，并且使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
二非对称视图数据集（５５０，５５４）来生成图像。第二时间时期（４５８）不同于所述第一时间时期（４５４）；在所述第一时间时期（４５４）的至少一部分期间获取第一非对称视图数据集（５５０）；在所述第二时间时期（４５８）的至少一部分期间获取第二非对称视图数据集（５５４）；以及使用所获取的第一和第１．一种ＣＴ系统（１０），包括：可旋转机架（１２），具有用于接收要扫描的目标（２２）的开口（４８）；以及控制器（２８），配置成：对于第一时间时期（４５４）应用第一ｋＶｐ（４５２）；对于第二时间时期（４５８）应用第二ｋＶｐ（４５６），其中所述

【技术特征摘要】
2010.04.15 US 12/7608621.一种CT系统(10)，包括可旋转机架(12)，具有用于接收要扫描的目标(22)的开口(48)；以及控制器(28)，配置成对于第一时间时期(454)应用第一 kVp(452)；对于第二时间时期(458)应用第二 kVp (456)，其中所述第二时间时期(458)不同于所述第一时间时期(454)；在所述第一时间时期(454)的至少一部分期间获取第一非对称视图数据集(550)； 在所述第二时间时期(458)的至少一部分期间获取第二非对称视图数据集(554)；以及使用所获取的第一和第二非对称视图数据集(550，554)来生成图像。2.如权利要求1所述的CT系统(10)，其中所述控制器(28)配置成在下降时间偏移时期(468)之后获取所述第一非对称视图数据集(550)，以及配置成在上升时间偏移时期 (470)之后获取所述第二非对称视图数据集(554)。3.如权利要求2所述的CT系统(10)，其中所述下降时间偏移...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·钱德拉，吴小页，T·L·托思，谢强，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US