X-射线计算机断层系统和束硬化后处理方法技术方案

本发明专利技术的一个目的是即使在通过扫描相对较大的对象采集数据时根据束硬化效应相对于每个通道高精度地校正数据。本发明专利技术包括：根据束硬化效应校正第一投影信息以产生第二投影信息的束硬化校正块；将第一函数拟合到第二投影信息以产生第三投影信息的第一拟合块；将第二函数拟合到第三投影信息值的第二拟合块，该第三投影信息值作为将具有相对于所有的视图和Ｘ－射线检测器的每个通道采样的第二投影信息值作为独立变量的函数提供；和使用通过第一模型计算的第一校正系数修正使用比第一模型的尺度更大的第二模型计算的第二校正系数的校正系数修正块。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于基于模型数据校正由对象透射的X-射线的强度的束硬化后处理方法和X-射线计算机断层(CT)系统。
技术介绍
在X-射线CT系统中使用的X-射线源产生落在一定的能量范围的X-射线。在另一方面，通过对象透射的X-射线的吸收系数取决于在X-射线中的能量。X-射线在对象中透射的长度越大，平均能量越大。这种现象称为束硬化效应。因此，在所透射的X-射线的强度(即投影信息值)和透射X-射线的长度之间没有建立成比例的关系，而是非线性关系。束硬化效应引起杯化效应(cupping effect)，这种杯化效应意味着在所重构的图像的中心检测的强度较低。根据X-射线检测器的每个通道计算用于校正投影信息值的校正系数，基于该投影信息值产生具有均匀强度的重构的图像，由此实现了校正(例如，参考专利文献1)。为了获得更高的精度校正扫描具有不同直径的多个圆柱模型，这些圆柱模型的直径足够大到基本覆盖在X-射线场的中心界定的整个视场(FOV)(扫描野)。从模型中采集的投影信息用于改善校正精度。日本专利申请No.Hei 5(1993)-130987(p.2和3，Fig.1和Fig.2)顺便指出，为更高精度地校正投影信息值，对于X-射线检测器的每个通道需要最大可能数量的不同的投影信息值。因此，必须扫描具有不同的直径的多个模型。在另一方面，模型的直径越大，在所采集的投影信息值中反映的信号噪声比越低。如果从反映较低的信号噪声比的投影信息值中计算的校正系数用于校正投影信息，则重构的图像可能因环形假像等造成图像质量降低。因此，在扫描具有较大的尺寸的对象时，图像质量可能劣化。专利技术概述本专利技术的一个目的是提供一种X-射线CT系统，在该X-射线CT系统中即使在扫描具有相对较大尺寸的对象时，仍然能够相对于X-射线检测器的每个通道根据束硬化效应高精度地校正投影数据，以及提供一种用于X-射线CT系统的束硬化后处理方法。根据本专利技术，提供一种X-射线CT系统，在该X-射线CT系统中使用具有多通道的X-射线检测器采集投影信息，其由穿过扫描野的X-射线束作为从多个方向的多个视图(view)而提供；和根据束硬化效应校正在每个通道上检测的投影信息。该X-射线CT系统包括从放置在扫描野中的模型中采集的投影信息中计算用于校正的校正系数的校正系数产生装置；使用第一校正系数修正第二校正系数的校正系数修正装置，该校正系数产生装置使用从第一模型中采集的投影信息计算该第一校正系数，该校正系数产生装置使用从在尺度上比第一模型更大的第二模型中采集的投影信息计算该第二校正系数；和使用第一校正系数和经校正的第二校正系数校正从设置在扫描野中的对象中采集的投影信息的校正装置。优选地，校正系数产生装置包括相对于所有的视图从由模型中采集的投影信息中采样第一校正投影信息以产生一个正弦图(sinogram)的产生装置；根据束硬化效应校正第一投影信息以产生第二投影信息的束硬化校正装置；将第一函数拟合到第二投影信息以产生第三投影信息的第一拟合装置；和将第二函数拟合到第三投影信息值的第二拟合装置，该第三投影信息值作为具有将相对于所有的视图和X-射线检测器的每个通道采样的第二投影信息值作为独立变量的函数提供。更为优选的是，X-射线检测器以多个检测模块形成，每个检测模块具有预定数量的通道。校正系数修正装置将高频分量的反映从使用第二模型计算的校正系数数据中分离出来以剩下对检测模块的检测特征的相关性。校正系数修正装置然后将从其中分离高频分量的反映的校正系数数据与在使用第一模型计算的校正系数数据中的高频分量的反映组合。根据本专利技术的X-射线CT系统的束硬化后处理方法包括扫描放置在X-射线管和X-射线检测器之间的第一模型和在尺度上比第一模型更大的第二模型并使用具有多通道的X-射线检测器从多个方向采集投影信息作为多个视图的采集步骤；从自第一和第二模型中采集的投影信息中计算第一和第二校正系数的产生步骤，该第一和第二校正系数用于校正在X-射线检测器的每个通道上检测的投影信息；使用第一校正系数修正第二校正系数的修正步骤；和使用第一校正系数和经修正的第二校正系数校正从设置在扫描野中的对象中采集的投影信息的校正步骤。根据本专利技术，扫描第一模型和在尺度上比第一模型更大的第二模型以采集投影信息。从该投影信息中计算用于校正的第一和第二校正系数。模型的尺度越大，信号噪声比越低。因此，通过使用第二校正系数执行校正产生的CT图像比使用第一校正系数执行校正产生的CT图像更可能受到由于环形假像等引起的图像质量的劣化。根据本专利技术，从反映相对较高的信号噪声比的投影信息中计算的第一校正系数用于修正第二校正系数。因此，即使在使用具有较大的尺度的模型计算校正系数时，也能够高度精确地实现校正。根据本专利技术，可以改善校正从较大的对象中采集的投影信息的精度。通过下文对如在附图中所示的本专利技术的优选实施例的描述将会清楚本专利技术的进一步的目的和优点。附图描述附附图说明图1所示为X-射线CT系统的整个构造的方块图。附图2所示为数据处理单元的功能性方块图。附图3所示为描述在数据处理单元中执行的动作的流程图。附图4所示为从模型中采集的投影信息值中产生的正弦图和投影信息值。附图5所示为在模型和旋转组件之间的位置关系。附图6所示为存储在存储装置中的文件的方块图。附图7所示为在通道的方向上对投影信息值执行的处理。附图8所示为在视图的方向上对投影信息值执行的处理。附图9所示为从投影信息值中计算的校正系数的实例。附图10所示为从具有不同的直径的模型中采集的投影信息值中计算的校正系数的实例。附图11所示为解释修正校正系数信息的方法的实例的曲线图。附图12所示为使用具有不同的直径的两个模型计算的校正系数的实例的曲线图。附图13所示为拟合高阶函数的实例的曲线图。本专利技术的详细描述参考附图，下文描述根据本专利技术的束硬化后处理方法和X-射线CT系统的优选实施例。下文首先描述一种实施例的X-射线CT系统的整体构造。附图1所示为一种X-射线CT系统的方块图。如附图1所示，该X-射线CT系统包括扫描器台架2和操作台6。扫描器台架2包括X-射线管20。从X-射线管20中辐射的X-射线(未示)通过准直器22重组成例如扇形的X-射线束(即扇形束X-射线)，然后辐射到X-射线检测器24上。X-射线检测器24在扇形束X-射线传播的方向上具有以阵列设置的多个X-射线检测元件。X-射线检测器24因此是一种具有呈阵列形式设置的多个X-射线检测元件的多通道检测器。X-射线检测器24形成整体上类似于圆柱凹面表面的弧面X-射线入射表面。X-射线检测器24例如使用闪烁器和光电二极管的组合形成。本专利技术并不限于这种组合。例如，使用碲化镉(CdTe)的半导体X-射线检测元件或使用氙气的离子室型X-射线检测元件均可使用。X-射线管20、准直器22和X-射线检测器24构成了X-射线辐射/检测单元。数据采集单元26连接到X-射线检测器24。数据采集单元26采集由构成X-射线检测器24的相应的X-射线检测元件所检测的数据项。X-射线控制器28控制来自X-射线管20的X-辐射。对在X-射线管20和X-射线控制器28之间的连接关系和在准直器22和准直器控制器30之间的连接关系的说明将被省去。准直器控制器30控制准直器22。从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｘ－射线ＣＴ系统，其中使用具有多通道的Ｘ－射线检测器从多个方向采集由已经穿过扫描野的Ｘ－射线束提供的投影信息作为多个视图；和根据束硬化效应校正在每个通道上检测的投影信息，包括：从设置在扫描野中的模型中采集投影信息并从该投影信息中 计算用于校正的校正系数的校正系数产生装置；使用第一校正系数修正第二校正系数的校正系数修正装置，所说的校正系数产生装置使用从比第一模型更大的第二模型中采集的投影信息计算该第二校正系数，所说的校正系数产生装置使用从所说的第一模型中采集的 投影信息计算该第一校正系数；和使用第一校正系数和经校正的第二校正系数校正从设置在扫描野中的对象中采集的投影信息的校正装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：贯井正健，谷川俊一郎，
申请(专利权)人：GE医疗系统环球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]