用于生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的系統(tǒng)(31)。包括能量分辨探測(cè)器的譜投影數(shù)據(jù)生成設(shè)備(6)基于已經(jīng)由輻射設(shè)備(2)提供的已經(jīng)穿過(guò)檢查區(qū)(5)之后的多色輻射(4)來(lái)生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)，并且參考值生成設(shè)備基于尚未穿過(guò)所述檢查區(qū)的輻射來(lái)生成能量相關(guān)的參考值。譜參數(shù)提供單元(12)基于所述能量相關(guān)的參考值來(lái)提供指示所述輻射設(shè)備的譜性質(zhì)的譜參數(shù)。特別地，可以隨時(shí)間監(jiān)測(cè)所述輻射設(shè)備的譜性質(zhì)，其中，該信息能夠被用于例如校正所述譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)和/或如果指示所述輻射設(shè)備的不期望的譜性質(zhì)，則觸發(fā)所述輻射設(shè)備的替換。
【專利說(shuō)明】
用于生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明還涉 及一種用于控制所述系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)程序以及一種包括用于生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù) 據(jù)的所述系統(tǒng)的譜計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] US 2014/0072098 A1公開了一種X射線系統(tǒng)，其包括用于發(fā)射X射線輻射的X射線 源和用于探測(cè)已經(jīng)穿過(guò)待檢查的對(duì)象之后的X射線輻射的輻射探測(cè)器。所述X射線系統(tǒng)還包 括通過(guò)由X射線源所發(fā)射的尚未穿過(guò)對(duì)象的輻射所照射的監(jiān)測(cè)探測(cè)器，其中，監(jiān)測(cè)探測(cè)器被 配置為能量分辨探測(cè)器，其提供表示X射線輻射的當(dāng)前劑量的能量分辨的當(dāng)前劑量測(cè)量數(shù) 據(jù)。
[0003] 為了生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)，譜計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)包括輻射設(shè)備和探 測(cè)器，所述輻射設(shè)備提供穿過(guò)待成像的對(duì)象的多色輻射，并且所述探測(cè)器探測(cè)已經(jīng)穿過(guò)所 述對(duì)象之后的多色輻射。所述譜計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)適于針對(duì)不同的投影方向生成譜計(jì)算 機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)并且基于譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)來(lái)重建計(jì)算機(jī)斷層攝影圖像。
[0004] 由于例如輻射設(shè)備的X射線管的陽(yáng)極的粗化、所施加的管電壓的非預(yù)期變化、非預(yù) 期焦斑移動(dòng)等，輻射設(shè)備的譜性質(zhì)可以隨時(shí)間變化。輻射設(shè)備的譜性質(zhì)的變化能夠?qū)е陆?jīng) 重建的計(jì)算機(jī)斷層攝影圖像中的偽影。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種用于生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法，其 允許計(jì)算機(jī)斷層攝影圖像的經(jīng)改進(jìn)的質(zhì)量。本發(fā)明的另一目標(biāo)是提供一種用于控制所述系 統(tǒng)的計(jì)算機(jī)程序以及提供一種包括用于生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的所述系統(tǒng)的計(jì) 算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)。
[0006] 在本發(fā)明的第一方面中，提出了一種用于生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的系 統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括：
[0007] -輻射設(shè)備，其用于提供用于穿過(guò)所述系統(tǒng)的檢查區(qū)的多色輻射，
[0008] -譜投影數(shù)據(jù)生成設(shè)備，其用于基于已經(jīng)穿過(guò)所述檢查區(qū)之后的輻射來(lái)生成譜計(jì) 算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)，
[0009] -參考值生成設(shè)備，其用于基于尚未穿過(guò)所述檢查區(qū)的輻射來(lái)生成能量相關(guān)的參 考值，以及
[0010]-譜參數(shù)提供單元，其用于基于所述能量相關(guān)的參考值來(lái)提供指示所述輻射設(shè)備 的譜性質(zhì)的譜參數(shù)。
[0011]由于能量相關(guān)的參考值是基于尚未穿過(guò)所述檢查區(qū)的輻射而確定的并且由于指 示所述輻射設(shè)備的譜性質(zhì)的譜參數(shù)是基于所述能量相關(guān)的參考值而確定的，因而能夠隨時(shí) 間監(jiān)測(cè)所述輻射設(shè)備的譜性質(zhì)，其中，該譜性質(zhì)信息能夠被用于改進(jìn)基于所述譜計(jì)算機(jī)斷 層攝影投影數(shù)據(jù)重建的計(jì)算機(jī)斷層攝影圖像的質(zhì)量。例如，所述譜性質(zhì)信息能夠被用于校 正所述譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)，其中，所述經(jīng)校正的譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)可以 被用于重建所述計(jì)算機(jī)斷層攝影圖像，以便增加所述圖像質(zhì)量?；蛘?，如果所述譜性質(zhì)信息 指示所述輻射設(shè)備的不期望的譜性質(zhì)，則所述輻射設(shè)備可以由具有期望的譜性質(zhì)的輻射設(shè) 備來(lái)替換，其導(dǎo)致具有經(jīng)改進(jìn)的圖像質(zhì)量的計(jì)算機(jī)斷層攝影圖像。
[0012] 所述譜參數(shù)能夠是例如指示隨時(shí)間由所述輻射設(shè)備提供的多色輻射的譜的改變 的參數(shù)。所述譜參數(shù)還能夠定義由所述輻射設(shè)備所提供的所述多色輻射的當(dāng)前譜。一般而 言，所述譜參數(shù)提供單元能夠適于提供與所述當(dāng)前譜和/或所述多色輻射的所述譜的改變 有關(guān)的一個(gè)或若干譜參數(shù)。在實(shí)施例中，所述譜參數(shù)提供單元能夠適于將所述能量相關(guān)的 參考值直接提供作為譜參數(shù)，所述能量相關(guān)的參考值取決于由所述輻射設(shè)備所提供的多色 輻射的譜。
[0013] 所述譜投影數(shù)據(jù)生成設(shè)備包括能量分辨探測(cè)器，尤其是能量分辨光子計(jì)數(shù)探測(cè) 器，用于生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)。所述光子計(jì)數(shù)探測(cè)器能夠包括像Cd(Zn)Te的直 接轉(zhuǎn)換材料。此外，所述參考值生成設(shè)備能夠包括用于生成所述能量相關(guān)的參考值的能量 分辨參考探測(cè)器。在實(shí)施例中，所述譜投影數(shù)據(jù)生成設(shè)備的所述能量分辨探測(cè)器和所述能 量分辨參考探測(cè)器具有相同的類型。例如，兩者可以都是光子計(jì)數(shù)探測(cè)器，尤其是具有像Cd (Zn)Te的直接轉(zhuǎn)換材料的光子計(jì)數(shù)探測(cè)器。如果被用于生成所述譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù) 據(jù)的所述能量分辨探測(cè)器和所述能量分辨參考探測(cè)器具有相同的類型，則能夠假定所述能 量相關(guān)的參考值和所述譜計(jì)算計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)至少部分以相同的方式生成。因 此，所述能量相關(guān)的參考值可以非常適于根據(jù)所述輻射設(shè)備的當(dāng)前譜性質(zhì)來(lái)校正所述譜計(jì) 算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)，其進(jìn)而能夠?qū)е伦詈蠼?jīng)重建的計(jì)算機(jī)斷層攝影圖像的進(jìn)一步改進(jìn) 的質(zhì)量。
[0014] 譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)是已經(jīng)在不同的采集方向上生成的能量相關(guān)的投影 數(shù)據(jù)。因此，用于生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的所述系統(tǒng)優(yōu)選適于在相對(duì)于要被放置 在所述檢查區(qū)內(nèi)的待檢查對(duì)象的不同采集方向上來(lái)采集譜投影。特別地，用于生成譜計(jì)算 機(jī)投影數(shù)據(jù)的所述系統(tǒng)適于相對(duì)于所述待檢查對(duì)象移動(dòng)所述輻射設(shè)備并且任選地移動(dòng)所 述能量分辨探測(cè)器以生成所述譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)，尤其是沿著圓形或螺旋形軌跡 圍繞所述對(duì)象移動(dòng)所述輻射設(shè)備并且任選地移動(dòng)所述能量分辨探測(cè)器以便在不同的采集 方向上采集所述譜投影。
[0015] 在實(shí)施例中，所述輻射設(shè)備包括用于發(fā)射所述多色輻射的輻射源和用于使所發(fā)射 的多色輻射準(zhǔn)直的準(zhǔn)直器，其中，所述能量分辨參考探測(cè)器被布置在所述輻射源與所述準(zhǔn) 直器之間。特別地，所述參考值生成設(shè)備可以包括被布置在所述輻射源與所述準(zhǔn)直器之間 的至少兩個(gè)參考探測(cè)器，其中，這些參考探測(cè)器中的至少一個(gè)是能量分辨參考探測(cè)器。例 如，所述參考值生成設(shè)備可以包括被布置在所述輻射穿過(guò)的所述準(zhǔn)直器的開口的相對(duì)側(cè)處 的所述輻射源與所述準(zhǔn)直器之間的兩個(gè)能量分辨參考探測(cè)器。
[0016] 所述參考值生成設(shè)備可以包括K邊緣元件，所述K邊緣元件具有由所述輻射設(shè)備所 提供的多色輻射的譜之內(nèi)的能量處的K邊緣，其中，對(duì)所述參考值生成設(shè)備和所述輻射設(shè)備 進(jìn)行布置，使得由所述輻射設(shè)備所發(fā)射的多色輻射撞擊在所述K邊緣元件上，其中，所述參 考值生成設(shè)備適于基于來(lái)自所述K邊緣元件的所述輻射來(lái)生成所述能量相關(guān)的參考值。此 外，所述參考值生成設(shè)備可以包括能量分辨參考探測(cè)器，其中，可以對(duì)所述參考值生成設(shè)備 和所述輻射設(shè)備進(jìn)行布置，使得已經(jīng)穿過(guò)所述K邊緣元件并且因此已經(jīng)由所述K邊緣元件過(guò) 濾的所述輻射是由所述能量分辨參考探測(cè)器能探測(cè)的，其中，所述能量分辨參考探測(cè)器適 于基于所探測(cè)的輻射來(lái)生成所述能量相關(guān)的參考值。特別地，所述參考值生成設(shè)備可以包 括若干K邊緣元件，其具有由所述輻射設(shè)備所提供的多色輻射的譜之內(nèi)的不同能量處的K邊 緣，以用于在由所述能量分辨參考探測(cè)器探測(cè)之前對(duì)所述輻射進(jìn)行過(guò)濾。所述能量分辨參 考探測(cè)器優(yōu)選地包括對(duì)由所述輻射設(shè)備所發(fā)射的所述輻射敏感的探測(cè)表面，其中，K邊緣材 料在所述探測(cè)表面上被并排地布置和/或被布置在彼此之上。所述譜參數(shù)提供單元可以適 于:a)基于在所述K邊緣存在的所述能量處的譜參考值來(lái)確定所述譜參數(shù)，和/或b)通過(guò)概 括針對(duì)小于在K邊緣存在處的最低能量的能量和/或針對(duì)在不同的K邊緣存在處的能量之間 的能量和/或針對(duì)大于在K邊緣存在處的最大能量的能量的譜參考值來(lái)計(jì)算一個(gè)或若干加 和值，并且基于一個(gè)或若干加和值來(lái)確定所述譜參數(shù)。例如，所述譜參數(shù)提供單元能夠適于 基于在所述K邊緣存在的不同能量處的譜參考值的比率，來(lái)確定所述譜參數(shù)。此外，所述譜 參數(shù)提供單元能夠適于基于加和值的比率來(lái)確定所述譜參數(shù)。例如，能夠針對(duì)不同的時(shí)間 確定所述加和值的比率和/或所述K邊緣存在的不同能量處的所述譜參考值的比率，并且能 夠比較針對(duì)不同的時(shí)間所確定的比率以便確定指示隨時(shí)間所述多色輻射的譜的改變的譜 參數(shù)。這允許對(duì)隨時(shí)間的所述輻射設(shè)備的譜性質(zhì)的改變的非常準(zhǔn)確的確定。
[0017] 所述參考值生成設(shè)備可以適于生成針對(duì)不同位置和/或時(shí)間的能量相關(guān)的參考 值，其中，所述譜參數(shù)提供單元可以適于基于所生成的能量相關(guān)的參考值來(lái)將能量相關(guān)的 參考值的空間和/或時(shí)間分布計(jì)算為所述譜參數(shù)。特別地，所述參考值生成設(shè)備能夠包括布 置在不同位置處的若干能量分辨參考探測(cè)器，其中，每個(gè)能量分辨參考探測(cè)器適于探測(cè)尚 未穿過(guò)所述檢查區(qū)的所述輻射，并且取決于所探測(cè)的輻射而生成所述能量相關(guān)的參考值， 并且其中，所述譜參數(shù)提供單元適于基于所生成的能量相關(guān)的參考值將能量相關(guān)的參考值 的空間分布(其優(yōu)選地也是時(shí)間分布)計(jì)算為所述譜參數(shù)。例如，通過(guò)外插和/或內(nèi)插針對(duì)未 布置所述能量分辨參考探測(cè)器的位置和/或針對(duì)尚未確定能量相關(guān)的參考值的時(shí)間的能量 相關(guān)的參考值能夠被確定并用于計(jì)算能量相關(guān)的參考值的空間分布和/或時(shí)間分布。所述 譜參數(shù)提供單元能夠適于根據(jù)所生成的譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)來(lái)確定能量相關(guān)的參 考值的所述空間分布和/或所述時(shí)間分布，使得對(duì)于對(duì)應(yīng)于被用于生成所述譜計(jì)算機(jī)斷層 攝影投影數(shù)據(jù)的探測(cè)器的對(duì)應(yīng)探測(cè)元件的特定位置和/或特定采集時(shí)間的每個(gè)所生成的譜 計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)值而言，能量相關(guān)的參考值的所確定的空間分布和/或時(shí)間分布 提供對(duì)應(yīng)的能量相關(guān)的參考值。能量相關(guān)的參考值的該空間分布和/或時(shí)間分布可以被用 于校正所述譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)，其能夠?qū)е驴梢曰诮?jīng)校正的譜計(jì)算機(jī)斷層攝影 投影數(shù)據(jù)而重建的計(jì)算機(jī)斷層攝影圖像的另外的經(jīng)改進(jìn)的質(zhì)量。
[0018] 在實(shí)施例中，所述參考值生成設(shè)備包括:a)不同的熒光元件，其用于在所述多色輻 射撞擊在所述熒光元件上時(shí)發(fā)射熒光輻射，b)若干非能量分辨參考探測(cè)器，其被分配給若 干不同的熒光元件，以便探測(cè)所述熒光輻射并基于所探測(cè)的熒光輻射來(lái)生成熒光探測(cè)值， 以及c)能量相關(guān)的參考值生成單元，其用于基于所生成的熒光探測(cè)值來(lái)生成所述能量相關(guān) 的參考值。優(yōu)選地，所述不同的熒光元件包括由所述輻射設(shè)備所提供的多色輻射的譜內(nèi)的 不同能量處的K邊緣。因此，所述熒光元件還能夠被認(rèn)為是K邊緣元件。所述能量相關(guān)的參考 值生成單元可以適于將熒光探測(cè)值建模為相應(yīng)的熒光元件的熒光產(chǎn)量、針對(duì)相應(yīng)的熒 光元件的光電效應(yīng)的吸收的線性吸收系數(shù)yk(E)和由所述輻射設(shè)備所提供的多色輻射Φ (E)的能量整合的（integrated)組合，并且適于基于所述模型、已知熒光產(chǎn)量ω k、已知吸收 系數(shù)yk(E)和所生成的熒光探測(cè)值來(lái)將所述多色輻射Φ(Ε)確定為能量相關(guān)的參考值。因 此，所述能量相關(guān)的參考值可以通過(guò)使用非能量分辨參考探測(cè)器來(lái)確定，所述非能量分辨 參考探測(cè)器一般地比能量分辨探測(cè)器技術(shù)上較不復(fù)雜、更容易生產(chǎn)并且因此較不昂貴。所 述熒光元件優(yōu)選在由所述輻射設(shè)備所提供的多色輻射的方向上布置在一條線上，其中，所 述非能量分辨參考探測(cè)器被布置為探測(cè)由所述輻射設(shè)備所提供的的多色輻射的方向橫向 的探測(cè)方向上的熒光輻射。
[0019] 在實(shí)施例中，所述參考值生成設(shè)備包括:a)非能量分辨探測(cè)器，其用于探測(cè)已經(jīng)由 所述輻射設(shè)備提供并且尚未穿過(guò)所述檢查區(qū)的輻射并且用于基于所探測(cè)的輻射來(lái)生成非 能量相關(guān)的探測(cè)值，和b)參考值生成單元，其用于基于所生成的非能量相關(guān)的探測(cè)值、光子 的已知能量相關(guān)的數(shù)目、所述譜投影數(shù)據(jù)生成設(shè)備的已知能量相關(guān)的死區(qū)時(shí)間、已知能量 相關(guān)的平均線性衰減和已知材料厚度，來(lái)生成所述能量相關(guān)的參考值。同樣地，這允許通過(guò) 使用非能量分辨參考探測(cè)器的能量相關(guān)的參考值的生成，其一般比能量分辨探測(cè)器在技術(shù) 上較不復(fù)雜、更容易生產(chǎn)并且因此較不昂貴。在該實(shí)施例中，所述譜參數(shù)提供單元優(yōu)選適于 將所述能量相關(guān)的參考值提供為所述譜參數(shù)。
[0020] 優(yōu)選從先前的校準(zhǔn)測(cè)量獲知光子的所述能量相關(guān)的數(shù)目、所述能量相關(guān)的死區(qū)時(shí) 間和所述能量相關(guān)的平均線性衰減，其中，優(yōu)選針對(duì)校準(zhǔn)材料的不同的厚度執(zhí)行所述校準(zhǔn) 測(cè)量，所述校準(zhǔn)材料優(yōu)選是類水材料。
[0021 ]優(yōu)選地，所述能量相關(guān)性涉及將相應(yīng)的參數(shù)分配給相應(yīng)的能量分組。例如，光子的 所述能量相關(guān)的數(shù)目和所述能量相關(guān)的死區(qū)時(shí)間和所述能量相關(guān)的平均線性衰減分別優(yōu) 選是光子的能量分組相關(guān)的數(shù)目、能量分組相關(guān)的死區(qū)時(shí)間和能量分組相關(guān)的平均線性衰 減。
[0022]在本發(fā)明的另一方面中，提出了一種譜計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)，其中，所述譜計(jì)算機(jī) 斷層攝影系統(tǒng)包括：
[0023] -根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，以及
[0024] -重建單元，其用于基于所生成的譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)來(lái)重建圖像。
[0025] 在本發(fā)明的另一方面中，提出了一種用于生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的方 法，其中，所述方法包括：
[0026] -通過(guò)輻射設(shè)備提供用于穿過(guò)所述系統(tǒng)的檢查區(qū)的多色輻射，
[0027]-通過(guò)譜投影數(shù)據(jù)生成設(shè)備基于已經(jīng)穿過(guò)所述檢查區(qū)之后的所述輻射來(lái)生成譜計(jì) 算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)，
[0028]-通過(guò)參考值生成設(shè)備基于已經(jīng)由所述輻射設(shè)備生成并且尚未穿過(guò)所述檢查區(qū)的 輻射來(lái)生成能量相關(guān)的參考值，并且
[0029] -通過(guò)譜參數(shù)提供單元基于所述能量相關(guān)的參考值來(lái)提供指示所述輻射設(shè)備的譜 性質(zhì)的譜參數(shù)。
[0030] 在本發(fā)明的另一方面中，提出了一種用于控制根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生成譜 計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)程序，其中，所述計(jì)算機(jī)程序包括用于在所述計(jì) 算機(jī)程序運(yùn)行在控制所述系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)上時(shí)令所述系統(tǒng)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于 生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的方法的步驟的程序代碼單元。
[0031] 應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的系統(tǒng)、根 據(jù)權(quán)利要求13所述的譜計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)、根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于生成譜計(jì)算機(jī)斷 層攝影投影數(shù)據(jù)的方法以及根據(jù)權(quán)利要求15所述的計(jì)算機(jī)程序具有相似和/或相同的優(yōu)選 實(shí)施例，特別地，如在從屬權(quán)利要求中所限定的。
[0032] 應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例還能夠是所述從屬權(quán)利要求或以上實(shí)施例與相 應(yīng)的獨(dú)立權(quán)利要求的任意組合。
[0033]本發(fā)明的這些和其他方面將從在下文中所描述的實(shí)施例而顯而易見并且將參考 在下文中所描述的實(shí)施例得以闡述。
【附圖說(shuō)明】
[0034] 圖1示意性并且示范性示出了譜計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)的實(shí)施例，
[0035] 圖2示意性并且示范性示出了包括參考值生成設(shè)備的實(shí)施例的譜計(jì)算機(jī)斷層攝影 系統(tǒng)的輻射設(shè)備的實(shí)施例，
[0036] 圖3示意性并且示范性示出了輻射設(shè)備的陽(yáng)極的實(shí)施例的頂視圖，
[0037] 圖4示意性并且示范性圖示了在輻射設(shè)備的陽(yáng)極的實(shí)施例的成角表面上的不同的 焦斑，
[0038] 圖5示意性并且示范性示出了陽(yáng)極的實(shí)施例的成角表面的一部分的截面視圖和撞 擊在成角表面上的該部分上的電子束，
[0039] 圖6至圖8示意性并且示范性示出了參考值生成設(shè)備的其他實(shí)施例，
[0040] 圖9示意性并且示范性圖示了具有在不同能量處的K邊緣的不同材料的衰減，
[0041] 圖10示意性并且示范性圖示了具有在不同能量處的K邊緣的兩個(gè)不同K邊緣的組 合的衰減，
[0042] 圖11示意性并且示范性示出了參考值生成設(shè)備的另一實(shí)施例，
[0043]圖12示意性并且示范性圖示了由輻射設(shè)備的實(shí)施例所提供的多色輻射的譜和具 有在不同能量處的K邊緣的不同材料的衰減譜的K殼層(she 11)貢獻(xiàn)，
[0044] 圖13示意性并且示范性地示出了參考值生成設(shè)備的另一實(shí)施例，
[0045] 圖14圖示了所述譜投影數(shù)據(jù)生成設(shè)備的實(shí)施例的能量分辨譜計(jì)數(shù)探測(cè)器的輸出 計(jì)數(shù)率對(duì)施加到輻射設(shè)備的實(shí)施例的X射線管的管電流的相關(guān)性，并且
[0046] 圖15示出了示范性圖示譜計(jì)算機(jī)斷層攝影方法的實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 圖1示意性并且示范性示出了用于生成對(duì)象的圖像的譜計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)的實(shí) 施例。譜計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)17包括支撐體1，其能夠關(guān)于平行于z方向延伸的旋轉(zhuǎn)軸R旋 轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)設(shè)備2安裝在支撐體1上，所述旋轉(zhuǎn)設(shè)備2包括X射線管并且其適于提供用于穿過(guò)譜 計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)17的檢查區(qū)5的多色輻射4。在該實(shí)施例中，輻射設(shè)備2適于將圓錐形輻 射束4提供為多色輻射。在另一實(shí)施例中，輻射設(shè)備2能夠適于提供具有另一射束形狀(例 如，具有扇形射束形狀)的多色輻射。輻射4穿過(guò)諸如檢查區(qū)5中的患者的對(duì)象(未示出），所 述檢查區(qū)在該實(shí)施例中是圓柱形的。在已經(jīng)穿過(guò)檢查區(qū)5之后，輻射束4入射在譜投影數(shù)據(jù) 生成設(shè)備6上，其包括二維探測(cè)表面。譜投影數(shù)據(jù)生成設(shè)備6被安裝在支撐體1上。
[0048] 譜計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)17包括兩個(gè)電機(jī)7、8。通過(guò)電機(jī)7以優(yōu)選恒定但是可調(diào)節(jié)的 角速度來(lái)驅(qū)動(dòng)支撐體1。提供電機(jī)8以用于使對(duì)象(例如，布置在檢查區(qū)5中的桌臺(tái)上的患者） 平行于旋轉(zhuǎn)軸R或z軸的方向而位移。例如，電機(jī)7、8由控制單元9進(jìn)行控制，使得輻射設(shè)備2 和檢查區(qū)5內(nèi)的對(duì)象沿著螺旋形軌跡相對(duì)于彼此移動(dòng)。然而，還可能的是，不移動(dòng)檢查區(qū)5內(nèi) 的對(duì)象，而是僅旋轉(zhuǎn)輻射設(shè)備2，即輻射設(shè)備2相對(duì)于對(duì)象沿著圓形軌跡移動(dòng)。
[0049] 在輻射設(shè)備2相對(duì)于對(duì)象的移動(dòng)期間，譜投影數(shù)據(jù)生成設(shè)備6基于入射在譜投影數(shù) 據(jù)生成設(shè)備6的探測(cè)表面上的輻射4來(lái)生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)。因此，輻射設(shè)備2、 用于相對(duì)于對(duì)象移動(dòng)輻射設(shè)備2的元件，尤其是電機(jī)7、8以及支撐體1和譜投影數(shù)據(jù)生成設(shè) 備6能夠被認(rèn)為是用于生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的系統(tǒng)31的部件。
[0050] 譜計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)17,尤其是用于生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的系統(tǒng) 31，還包括:參考值生成設(shè)備，其用于基于尚未穿過(guò)檢查區(qū)5的輻射設(shè)備2的輻射來(lái)生成能量 相關(guān)的參考值;譜參數(shù)提供單元12,其用于基于能量相關(guān)的參考值來(lái)提供指示輻射設(shè)備2的 譜性質(zhì)的譜參數(shù)；以及校正單元13,其用于基于所確定的譜參數(shù)來(lái)校正所生成的譜計(jì)算機(jī) 斷層攝影投影數(shù)據(jù)。重建單元14基于通過(guò)使用已知重建算法所生成的譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投 影數(shù)據(jù)來(lái)重建計(jì)算機(jī)斷層攝影圖像。所述重建可以基于例如濾過(guò)反向投影技術(shù)、迭代重建 技術(shù)、Radon逆變換技術(shù)等等。所述重建可以包括將譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)分解為不同 的分量，其可以與檢查區(qū)5內(nèi)的對(duì)象的不同材料和/或不同物理效應(yīng)有關(guān)，并且基于頸分解 的譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)來(lái)生成一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)斷層攝影圖像。例如，可以重建計(jì) 算機(jī)斷層攝影圖像，其指示經(jīng)分解的分量中的僅單個(gè)或若干經(jīng)分解的分量。經(jīng)重建的計(jì)算 機(jī)斷層攝影圖像可以示出在顯示器16上。同樣地，所確定的譜參數(shù)可以示出在顯示器16上， 所述譜參數(shù)指示輻射設(shè)備2的譜性質(zhì)。為了將譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)分解為不同的分 量，能夠使用已知分解算法，像Physics in Medicine and Biology，第53卷，第4031至4047 頁(yè)（2008年）的J· P· Schlomka等人的 "Experimental feasibility of multi-energy photon-counting K-edge imaging in pre-clinical computed tomography" 中所公開的 算法，在此通過(guò)引用將其并入本文。
[0051] 計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)還包括像計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)、鍵盤、觸摸板等的輸入單元15,以便允 許用戶例如輸入像開始或停止命令的命令和/或設(shè)定像采集和重建參數(shù)的參數(shù)?？刂茊卧? 還可以控制參考值生成設(shè)備、譜參數(shù)確定設(shè)備12、校正單元13和/或重建單元14。
[0052] 譜投影數(shù)據(jù)生成設(shè)備6優(yōu)選包括用于生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的光子計(jì)數(shù) 探測(cè)器，其中，光子計(jì)數(shù)探測(cè)器優(yōu)選包括像Cd(Zn)Te的直接轉(zhuǎn)換材料。例如，在Nuc 1 ear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers,Detectors and Associated Equipment，第648卷，附錄 1，第S211 至S215頁(yè) (2011年）的R. Steadman等人的 "ChromAIX: Fast photon-counting ASIC for Spectral Computed Tomography"已知這樣的光子計(jì)數(shù)探測(cè)器，在此通過(guò)引用將其并入本文。
[0053] 圖2示范性并且示意性更詳細(xì)地圖示了輻射設(shè)備2和參考值生成設(shè)備的實(shí)施例的 部件。在該實(shí)施例中，輻射設(shè)備2包括具有電子束33撞擊在其上的陽(yáng)極32的輻射源，以便生 成多色輻射34。所生成的多色輻射34由準(zhǔn)直器35進(jìn)行準(zhǔn)直，以便生成圓錐形輻射束4。參考 值生成設(shè)備的能量分辨參考探測(cè)器36、37被布置在準(zhǔn)直器35與輻射源（即陽(yáng)極32)之間，使 得能量分辨參考探測(cè)器36、37不干擾圓錐形輻射束4并且探測(cè)不通過(guò)準(zhǔn)直器35的多色輻射 34。其可以布置在指向陽(yáng)極32的準(zhǔn)直器35的表面上。能量分辨探測(cè)器36、37優(yōu)選具有與譜投 影數(shù)據(jù)生成設(shè)備6的探測(cè)器相同的類型，即，優(yōu)選地，能量分辨參考探測(cè)器36、37也是光子計(jì) 數(shù)探測(cè)器。
[0054]在其他實(shí)施例中，參考探測(cè)器能夠被布置在其他位置處。特別地，參考探測(cè)器能夠 連同蝶形結(jié)濾波器和/或譜濾波器集成在準(zhǔn)直器箱中，其中，參考探測(cè)器能夠被布置在濾波 器之前和/或之后。此外，所述參考探測(cè)器能夠被集成在X射線管的外殼中，尤其是靠近外殼 或在外殼的X射線窗口中。此外，所述參考探測(cè)器能夠被安裝在支持具有X射線管的輻射設(shè) 備2和譜投影數(shù)據(jù)生成設(shè)備6(尤其是靠近譜投影數(shù)據(jù)生成設(shè)備6)的旋轉(zhuǎn)支撐體上，使得所 述參考探測(cè)器能夠探測(cè)尚未由待成像的對(duì)象阻擋，即尚未穿過(guò)檢查區(qū)5的輻射。所述參考探 測(cè)器還可以被安裝在可以被附接到輻射設(shè)備2(尤其是X射線管和/或準(zhǔn)直器箱）的固定裝 置、旋轉(zhuǎn)支撐體等上，以便探測(cè)尚未穿過(guò)檢查區(qū)5的輻射。
[0055] 能量分辨參考探測(cè)器36、37被布置在不同的位置處，尤其是準(zhǔn)直器開口的相對(duì)側(cè) 處，并且每個(gè)能量分辨參考探測(cè)器36、37包括探測(cè)像素的陣列，其中，不同的探測(cè)像素當(dāng)然 定位在不同的位置處。因此，能量分辨參考探測(cè)器36、37能夠生成能量相關(guān)的參考值，其對(duì) 應(yīng)于不同的位置。此外，能量分辨參考探測(cè)器36、37能夠生成能量相關(guān)的參考值，其對(duì)應(yīng)于 不同的時(shí)間，即對(duì)應(yīng)于不同的采集時(shí)間。
[0056]參考值生成設(shè)備還包括計(jì)算單元38,其用于基于所生成的能量相關(guān)的參考值，將 能量相關(guān)的參考值的空間分布和時(shí)間分布計(jì)算為譜參數(shù)。特別地，通過(guò)外插和/或內(nèi)插，針 對(duì)能量分辨參考探測(cè)器36、37尚未生成參考值的位置和/或時(shí)間來(lái)計(jì)算能量相關(guān)的參考值， 以便計(jì)算能量相關(guān)的參考值的空間分布和時(shí)間分布。優(yōu)選地，計(jì)算單元38適于計(jì)算針對(duì)準(zhǔn) 直器35的開口內(nèi)的位置和/或針對(duì)已經(jīng)采集譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的時(shí)間的參考值。
[0057]由能量分辨參考探測(cè)器36所生成的參考值可以通過(guò)表示，其中， Ei表示生成參考值的不同的能量，表示參考探測(cè)器36的探測(cè)像素的不同的X位置，表示 參考探測(cè)器36的探測(cè)像素的不同的y位置，并且^表示參考值已經(jīng)由參考探測(cè)器36生成的 不同的時(shí)間。由參考探測(cè)器37所生成的參考值可以通過(guò)表示，其中，xf表示 參考探測(cè)器37的探測(cè)元件的不同的X位置，并且yf表示參考探測(cè)器37的探測(cè)元件的不同的y 位置?？梢酝ㄟ^(guò)內(nèi)插和/或外插計(jì)算的所計(jì)算的參考值優(yōu)選對(duì)應(yīng)于譜投影數(shù)據(jù)生成設(shè)備6的 探測(cè)元件，其中，這些所計(jì)算的參考值可以通過(guò)乂，表示，其中乂表示譜投影 數(shù)據(jù)生成設(shè)備6的探測(cè)元件的不同的X位置，并且表示譜投影數(shù)據(jù)生成設(shè)備6的探測(cè)元件 的不同的y位置。譜參數(shù)提供單元12能夠適于將所測(cè)量的參考值嚴(yán)匕U和 ，為;)和/或所計(jì)算的參考值提供為譜參數(shù)，因?yàn)檫@些參考值當(dāng)然 直接指示輻射設(shè)備2的譜性質(zhì)。校正單元13能夠適于基于所計(jì)算的參考值 對(duì)譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。例如，通過(guò)劃分已經(jīng)針對(duì)特定能量、探測(cè)表面上的 位置和時(shí)間而采集的相應(yīng)的譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)值、通過(guò)對(duì)應(yīng)的參考值 尤其通過(guò)將相應(yīng)的譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)值乘以對(duì)應(yīng)的商 /；^,乂，3；>。)/，(馬乂，)，；^)，能夠?qū)ψV計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，其中， 表示針對(duì)參考時(shí)間to的所計(jì)算的參考值。
[0058] 所計(jì)算的參考值給出關(guān)于參考探測(cè)器而且關(guān)于主探測(cè)器（即，譜投影數(shù)據(jù)生成設(shè) 備6)的位置以外插和/或內(nèi)插方式的譜的空間分布。對(duì)來(lái)自參考探測(cè)器的數(shù)據(jù)的處理導(dǎo)致 能夠被用于分析位置相關(guān)的譜信息的信息，<,<々；)、隨時(shí)間的譜改變和/或可能取 決于X射線管的實(shí)際操作模式的隨局部位置的譜改變，包括加速電壓、發(fā)射電流、聚焦和射 束成形和焦斑的位置的改變。差異以及時(shí)間相關(guān)的處理可以被用于歷史相關(guān)的處理，而且 也能夠被用于性能的未來(lái)預(yù)測(cè)。特別地，所述參考值能夠被保存和用于例如通過(guò)使用多變 量回歸形成隨時(shí)間的譜退化的模型。在實(shí)施例中，該模型被用于預(yù)測(cè)未來(lái)系統(tǒng)的譜狀態(tài)和/ 或例如預(yù)測(cè)性維護(hù)。
[0059] 譜參數(shù)提供單元12還能夠適于基于所測(cè)量的參考值和/或 /?(￡,·，☆.和/或所計(jì)算的參考值戶fe，圮夕來(lái)計(jì)算指示輻射設(shè)備2的譜性質(zhì)的其 他實(shí)體。例如，能夠確定由參考探測(cè)器36所測(cè)量的參考值與由參考探測(cè)器37所測(cè)量的參考 值之間的差，其中，該差可以是平均差，即，可以針對(duì)參考探測(cè)器36來(lái)確定平均值，可以針對(duì) 參考探測(cè)器37確定另一平均值，并且這些平均值可以從彼此中減去。所述平均值可以是時(shí) 間平均和/或空間平均并且可以取決于能量，使得能夠計(jì)算能量相關(guān)的平均差。還可能的 是，譜參數(shù)提供單元12針對(duì)相同參考探測(cè)器36、37的每個(gè)探測(cè)元件來(lái)確定不同時(shí)間處所探 測(cè)的參考值之間的差，其中，這些差被提供為譜參數(shù)。
[0060] 存在能夠?qū)е掳╔射線管的輻射設(shè)備的譜改變的若干過(guò)程。例如，陽(yáng)極上的焦點(diǎn) 軌跡可以示出歸因于由高能電子射束引起的磨損和腐蝕的隨時(shí)間的增加的表面粗糙度。所 述粗糙度可以在陽(yáng)極表面上是不均勻的，因?yàn)榭梢孕薷年?yáng)極上的電子束（即焦斑），其可以 導(dǎo)致不均勻的磨損和腐蝕。在實(shí)施例中，X射線管可以是雙焦斑(DFS)X射線管，其中，焦斑在 陽(yáng)極上重復(fù)地位移使得輻射從兩個(gè)或兩個(gè)以上不同的位置發(fā)出和/或X射線管可以適于使 用不同的焦斑大小。增加的表面粗糙度將導(dǎo)致輻射的硬化，因?yàn)檩^低的能量在粗糙化的陽(yáng) 極中比較高的能量更強(qiáng)烈地衰減，并且該效應(yīng)隨著增加的粗糙度增加。此外，譜改變能夠由 可以用在DFS的情況中的不同焦斑位置處的陽(yáng)極表面上的電子束的不同的撞擊角度和歸因 于陽(yáng)極旋轉(zhuǎn)場(chǎng)的無(wú)意的焦斑移動(dòng)而造成。
[0061] 圖3示意性并且示范性示出了包括具有在圖2和圖5中所指示并且可能大約例如為 7度的成角角度邱勺成角表面70。此外，在圖3中，圖示了焦斑區(qū)域71，其更詳細(xì)地在圖4中示 出。圖4圖示了陽(yáng)極32的成角表面70的一部分上的頂視圖，其中，在焦斑區(qū)域71中，尤其是在 X射線管是DFS管的情況下，則焦斑可以重復(fù)地移動(dòng)到成角表面70上的不同的位置。圖5示意 性并且示范性示出了通過(guò)陽(yáng)極32的一部分的截面視圖，其中，在導(dǎo)致增加的足跟效應(yīng)的成 角表面70上示意性圖示了粗糙度72。
[0062] 輻射設(shè)備的多色輻射的譜還能夠隨著沿著扇角（即，相對(duì)于陽(yáng)極表面70的角度）的 位置而變化，因?yàn)檠刂摲较虻妮椛涞淖晕眨醋愀?yīng))對(duì)由輻射設(shè)備所提供的多色輻 射的譜的較低能量部分具有較大的影響并且對(duì)譜的較高能量部分具有較小的影響。由于足 跟效應(yīng)，X射線強(qiáng)度還隨著相應(yīng)的X射線與陽(yáng)極表面70之間的減少的角度而減少。足跟效應(yīng) 的影響隨著在管壽命期間增加的陽(yáng)極表面粗糙度而增加。對(duì)于這些效應(yīng)的外插而言，具有 由輻射設(shè)備2所提供的多色輻射的譜的角分布的詳細(xì)理解可以是有幫助的。
[0063] 計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)，尤其是參考圖1和圖2上文所描述的用于生成譜計(jì)算機(jī)斷層 攝影投影數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，優(yōu)選適于確定隨著時(shí)間和位置的管輸出譜的變化。為了確定隨著時(shí) 間和位置的管輸出譜，使用包括若干探測(cè)元件（即，探測(cè)像素）的兩個(gè)參考探測(cè)器36、37。然 而，在另一實(shí)施例中，還可能的是，使用具有若干探測(cè)元件（即探測(cè)像素)的僅一個(gè)能量分辨 參考探測(cè)器或使用兩個(gè)或兩個(gè)以上能量分辨參考探測(cè)器，其中，每個(gè)能量分辨參考探測(cè)器 僅包括單個(gè)探測(cè)元件。因此，至少兩個(gè)探測(cè)像素能夠被用作用于生成參考探測(cè)值的能量分 辨探測(cè)器，其中，至少兩個(gè)探測(cè)像素當(dāng)然布置在不同的位置處。所述參考探測(cè)值能夠被用于 解釋例如在管壽命期間將增加的足跟效應(yīng)，g卩，隨著在相應(yīng)的X射線束與陽(yáng)極表面之間的減 少的角的強(qiáng)度下降將在管壽命期間變得越來(lái)越顯著。此外，譜硬化將隨著時(shí)間并且隨著在 相應(yīng)的X射線束與陽(yáng)極表面之間的減少的角而增加。
[0064] 譜計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)優(yōu)選適于估計(jì)隨著時(shí)間并且隨著位置的譜改變并且使用 這些估計(jì)的改變以用于在圖像重建期間的校準(zhǔn)，即，用于在使用相同內(nèi)容以重建圖像之前 對(duì)所生成的譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。該估計(jì)優(yōu)選基于被布置在X射線管的陽(yáng) 極與準(zhǔn)直器之間的兩個(gè)或兩個(gè)以上參考探測(cè)器，其中，這些參考探測(cè)器中的至少一個(gè)提供 能量相關(guān)的參考值。所述參考探測(cè)器優(yōu)選被定位在譜計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)中的固定地點(diǎn)處 并且優(yōu)選包括濾波器元件，其用于在待由參考探測(cè)器探測(cè)的輻射撞擊在所述參考探測(cè)器的 探測(cè)表面上之前對(duì)其進(jìn)行過(guò)濾以便確保待探測(cè)的輻射在由參考探測(cè)器可探測(cè)的強(qiáng)度范圍 之內(nèi)。校正單元能夠適于逐幀地校正譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)。特別地，針對(duì)每個(gè)幀，即 針對(duì)已經(jīng)采集相應(yīng)的幀的采集時(shí)間，能夠估計(jì)參考值的空間分布并且將其用于校正相應(yīng)的 幀。還可以存儲(chǔ)所述參考值，以便執(zhí)行例如基于直方圖或多變量回歸的分析，其能夠被用于 陽(yáng)極老化的趨勢(shì)分析以及焦點(diǎn)、譜和強(qiáng)度退化監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)。
[0065] 能夠針對(duì)若干成像系統(tǒng)存儲(chǔ)和分析像根據(jù)這些所計(jì)算的.V): Λ)/ /e (￡,, X〗,,?,)_ 的能量和空間分辨參考值和/或校正因子。分析方法可以包括，但不限于，機(jī)器學(xué)習(xí)算法、支 持向量機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、多變量回歸和直方圖分析。通過(guò)這種方式，能夠建立譜、強(qiáng)度和/或焦 斑大小退化的模型。這樣的模型能夠被用在對(duì)X射線源或成像系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)中以便提供退化 預(yù)測(cè)，其對(duì)于主動(dòng)式服務(wù)并且例如對(duì)于最小化無(wú)計(jì)劃的停機(jī)時(shí)間是有用的。
[0066] 由準(zhǔn)直器與X射線管的陽(yáng)極之間的參考探測(cè)器所生成的能量相關(guān)的參考值優(yōu)選不 僅被用于校正譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)，并且還用于提供系統(tǒng)狀態(tài)信息。對(duì)于處理能量 相關(guān)的參考值所使用的數(shù)據(jù)處理優(yōu)選包括分割以，便出于這兩個(gè)不同的目的使用能量相關(guān) 的參考值。
[0067]例如，用于監(jiān)測(cè)輻射設(shè)備的譜性質(zhì)的技術(shù)能夠被用于醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)中的X射線管、 材料分析和質(zhì)量保證系統(tǒng)以及行李掃描系統(tǒng)和其他安全系統(tǒng)。
[0068]圖6示意性并且示范性圖示了參考值生成設(shè)備40的另一實(shí)施例，其可以類似于圖2 中所圖示的參考探測(cè)器的布置而被布置在準(zhǔn)直器與輻射設(shè)備的X射線管的陽(yáng)極之間或者被 布置在能夠探測(cè)尚未穿過(guò)檢查區(qū)5的輻射設(shè)備2的輻射的另一位置處。
[0069] 參考值生成設(shè)備40包括兩個(gè)K邊緣元件42、43,其具有在多色輻射41的譜內(nèi)的不同 能量處的Κ邊緣。Κ邊緣元件42、43被布置在能量分辨參考探測(cè)器44的探測(cè)表面上，使得福射 41在由參考探測(cè)器44探測(cè)之前由Κ邊緣元件42、43進(jìn)行過(guò)濾。參考探測(cè)器44包括在陰極73與 像素化陽(yáng)極46之間的像Cd (Zn) Te的直接轉(zhuǎn)換晶體。像素化陽(yáng)極46被連接到能量分辨光子計(jì) 數(shù)專用集成電路(ASIC)47,以便生成能量相關(guān)的參考值。在圖6中所示的范例中，K邊緣元件 42、43被并排布置在參考探測(cè)器44的探測(cè)表面上。此外，在該范例中，K邊緣元件42是碘，并 且K邊緣元件43是釓。兩個(gè)K邊緣元件42、43能夠以與X射線管的傾斜陽(yáng)極32的法線相同角度 放置，以便不混淆關(guān)于歸因于增加的足跟效應(yīng)的位置靈敏度的結(jié)果。
[0070] 在圖6中，示意性圖示了兩個(gè)K邊緣元件42、43被放置在參考探測(cè)器44上的兩個(gè)不 同的區(qū)域上。然而，K邊緣元件還能夠以另一種方式被布置在參考探測(cè)器44上。例如，如圖7 中示意性并且示范性圖示的，兩個(gè)K邊緣元件52、53可以在彼此之上被布置在參考探測(cè)器44 的探測(cè)表面上，即，其可以形成被布置在參考值生成設(shè)備50的參考探測(cè)器44的探測(cè)表面上。 在圖7中所示的范例中，K邊緣元件52可以是IL，并且K邊緣元件53可以是碘。所述參考值生 成設(shè)備還可以包括超過(guò)兩個(gè)K邊緣元件，尤其是三個(gè)K邊緣元件。此外，可以并排地并且在彼 此之上布置不同的K邊緣元件，如圖8中示意性并且示范性圖示的。
[0071 ] 圖8中示意性并且示范性圖示的參考值生成設(shè)備51包括三個(gè)K邊緣元件42、43、49， 其中，兩個(gè)K邊緣元件42、43被并排地布置在參考探測(cè)器44的探測(cè)表面上，并且第三K邊緣元 件49被布置在第一K邊緣元件42和第二K邊緣元件43二者之上。在該范例中，第一K邊緣元件 42可以是碘，第二K邊緣元件43可以是釓，并且第三K邊緣元件49可以是鉛。
[0072] 譜參數(shù)提供單元12能夠適于:a)基于K邊緣存在的能量處的譜參考值來(lái)確定譜參 數(shù)，和/或b)通過(guò)概括針對(duì)小于K邊緣存在的最低能量的能量和/針對(duì)不同的K邊緣存在的能 量之間的能量和/或針對(duì)大于K邊緣存在的最大能量的能量的譜參考值來(lái)計(jì)算不同的加和 值，并且基于所述加和值來(lái)確定譜參數(shù)。例如，譜參數(shù)提供單元12能夠適于基于K邊緣存在 的不同能量處的譜參考值的比率來(lái)確定譜參數(shù)。此外，譜參數(shù)提供單元12能夠適于基于加 和值的比率來(lái)確定譜參數(shù)。特別地，能夠針對(duì)不同的時(shí)間來(lái)確定加和值的比率和/或K邊緣 存在的不同能量處的譜參考值的比率，并且能夠比較針對(duì)不同的時(shí)間所確定的比率，以便 確定指示隨時(shí)間多色輻射的譜的改變的譜參數(shù)。
[0073] 為了分解譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)并使用經(jīng)分解的譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù) 據(jù)以重建計(jì)算機(jī)斷層攝影圖像，由輻射設(shè)備所提供的多色輻射的譜和譜投影數(shù)據(jù)生成設(shè)備 的探測(cè)系統(tǒng)的譜響應(yīng)需要是已知的。如上文已經(jīng)提到的，在管壽命期間，撞擊的電子束能夠 腐蝕陽(yáng)極上的焦點(diǎn)軌跡，這引起增加的表面粗糙度和小軌跡。這能夠?qū)е码S時(shí)間的管輸出 劑量的減少并且也引起譜硬化以及歸因于粗糙陽(yáng)極中的較低能量處的增加的自吸收的增 加的足跟效應(yīng)。因此，譜計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)優(yōu)選適于評(píng)估譜改變以便校正系統(tǒng)的假定的 譜響應(yīng)。通過(guò)連續(xù)地監(jiān)測(cè)管的譜輸出，能夠采取措施補(bǔ)償管的標(biāo)稱譜輸出的改變并且從而 避免隨時(shí)間由這些改變所引起的圖像偽影，尤其是由譜的硬化所引起的圖像偽影。為了獲 得譜管退化的可量化度量，K邊緣濾波器(即上文所提到的K邊緣元件)能夠被放置在能量分 辨參考探測(cè)器上。濾波器的使用還影響參考探測(cè)器上的撞擊譜。然而，K邊緣特征的分析允 許通過(guò)限制對(duì)坐落在不同的能量處的兩個(gè)或兩個(gè)以上K邊緣的相對(duì)差或比率的評(píng)價(jià)的分析 來(lái)忽略濾波器對(duì)撞擊譜的效應(yīng)，尤其是硬化效應(yīng)，其中，優(yōu)選至少兩個(gè)不同的材料被用于K 邊緣元件，其中，第一材料具有較低能量K邊緣位置，并且第二材料具有較高能量K邊緣位 置。
[0074] 因此，可以使用由展示針對(duì)計(jì)算機(jī)斷層攝影應(yīng)用的相關(guān)能量范圍（其可以是從大 約25keV到160keV)內(nèi)的Κ邊緣不連續(xù)性的材料所引起的Κ衰減/邊緣的譜足跡。這些材料的 目的是不僅減少通量，而且使得能夠探測(cè)和量化所得到的探測(cè)譜中的K邊緣。圖9示意性并 且示范性示出了取決于具有相關(guān)譜范圍中的K邊緣的不同材料的以keV為單位的能量E的任 意單位的衰減系數(shù)μ。在圖9中，線74指示具有33.2keV處的K邊緣的碘的衰減系數(shù)，線75指示 具有50.2keV處的K邊緣的釓的衰減系數(shù)，線76指示具有88.OkeV處的K邊緣的鉛的衰減系 數(shù)，并且線77指示具有80.7keV處的K邊緣的金的衰減系數(shù)。
[0075] 能量分辨參考探測(cè)器能夠量化被放置在能量分辨參考探測(cè)器的探測(cè)表面上的材 料的K邊緣特性。為了評(píng)估管譜退化，譜參數(shù)提供單元12能夠適于連續(xù)地監(jiān)測(cè)存在于由參考 值生成設(shè)備所生成的能量相關(guān)的參考值中的K邊緣不連續(xù)性。展示歸因于例如陽(yáng)極退化的 硬化譜的管將使得例如碘的K邊緣步長(zhǎng)相對(duì)于例如坐落在較高能量處的釓的K邊緣步長(zhǎng)變 得更小。因此，能夠評(píng)價(jià)兩個(gè)或兩個(gè)以上K邊緣步長(zhǎng)的相對(duì)差，并且評(píng)價(jià)結(jié)果能夠被用作給 定管的譜退化的指示的譜參數(shù)。由于在該范例中僅考慮K邊緣不連續(xù)性中間的比率的相對(duì) 改變，因而由K邊緣濾波器所引起的譜硬化是不相關(guān)的。
[0076] 能量分辨參考探測(cè)器的探測(cè)表面上的K邊緣元件優(yōu)選覆蓋一個(gè)或多個(gè)探測(cè)元件， 即能量分辨參考探測(cè)器的探測(cè)像素。優(yōu)選選擇K邊緣元件的厚度，使得到達(dá)能量分辨參考探 測(cè)器的探測(cè)表面的光子速率足夠高以用于提供好的統(tǒng)計(jì)結(jié)果但是不太高，以便不使能量分 辨參考探測(cè)器飽和。K邊緣元件能夠被布置在如參考圖6至圖8上文所描述的能量分辨參考 探測(cè)器的探測(cè)表面上或者其能夠以另一方式進(jìn)行布置。特別地，能夠使用多個(gè)K邊緣材料， 其中，兩個(gè)、三個(gè)或更多個(gè)K邊緣材料能夠被布置在能量分辨參考探測(cè)器的探測(cè)表面上，其 中，探測(cè)表面上的這些K邊緣材料的布置可以是如參考圖6至圖8上文所描述的或者其可以 以另一種方式進(jìn)行布置。
[0077] 所生成的參考值可以不僅被用于評(píng)估壽命期間的管的譜退化，而且用于根據(jù)由輻 射設(shè)備所提供的輻射的實(shí)時(shí)通量來(lái)提供用于生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的參考信號(hào)。 因此，該實(shí)時(shí)通量能夠由校正單元用于校正所生成的譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)。在下文 中，將示范性地描述譜參數(shù)，其可以由譜參數(shù)提供單元12確定以便定量地評(píng)估管的譜質(zhì)量 的退化。
[0078] 圖10示出了指示針對(duì)同一射束的碘和釓的濾波器組合的衰減系數(shù)μ的相關(guān)性的 線，即具有在彼此之上的對(duì)應(yīng)的Κ邊緣元件，例如，如圖7中示意性并且示范性圖示的。歸因 于老化的射束的硬化影響能量分辨參考探測(cè)器的譜中所探測(cè)的功率的比率，即影響相應(yīng)地 高于和低于碘和釓的Κ邊緣的對(duì)應(yīng)的所生成的能量相關(guān)的參考值。譜參數(shù)提供單元12能夠 適于確定利用高達(dá)碘(Β1)的Κ邊緣的能量配準(zhǔn)的計(jì)數(shù)和（即參考值）、利用碘的Κ邊緣與釓 (Β2)之間的能量配準(zhǔn)的計(jì)數(shù)和以及利用釓(Β3)的Κ邊緣的以上能量配準(zhǔn)的計(jì)數(shù)和。所述譜 參數(shù)提供單元還可以適于將比率Β1/Β2和比率Β2/Β3計(jì)算為指示輻射設(shè)備的譜性質(zhì)的譜參 數(shù)，所述比率Β1/Β2指示譜的低能量方案中的射束硬化，并且所述比率Β2/Β3指示譜的中能 量方案中的射束硬化。這些比率能夠與遞送時(shí)的相應(yīng)的比率相比較。如果以上比率與遞送 時(shí)的標(biāo)稱比率偏離了預(yù)定義值，則管質(zhì)量可能不足以保證足夠的譜性能。在這種情況下，可 以借助于處理或管替換來(lái)采取計(jì)數(shù)器措施。相同結(jié)果能夠通過(guò)迫使參考探測(cè)器獲得以提供 起因于閾值掃描（即，能量掃描)的譜。這能夠以規(guī)則間隔執(zhí)行以評(píng)價(jià)K邊緣特征周圍的計(jì)數(shù) 的下降，即利用閾值掃描，小能量窗能夠被用于獲得必要的信息。
[0079] 當(dāng)執(zhí)行閾值掃描時(shí)，一個(gè)或多個(gè)閾值能夠以離散步長(zhǎng)增加。例如，單個(gè)閾值能夠隨 后增加(或減少）以對(duì)每個(gè)單個(gè)位置處的所探測(cè)的計(jì)數(shù)的數(shù)目進(jìn)行配準(zhǔn)。這樣的掃描的結(jié)果 是累計(jì)譜，即，在區(qū)分之后能夠獲得由探測(cè)器所分解的實(shí)際譜。此外，備選地，可以使用兩個(gè) 或兩個(gè)以上的閾值。增加這兩個(gè)閾值同時(shí)導(dǎo)致更好統(tǒng)計(jì)質(zhì)量的區(qū)分的譜，即，由于這兩個(gè)閾 值"看到"相同噪聲，因而有效地消除了相關(guān)噪聲。
[0080] 使用K邊緣元件具有以下優(yōu)點(diǎn)：像比率B1/B2和B2/B3的比率能夠是相對(duì)大并且能 夠以相對(duì)高的信噪比探測(cè)。能量相關(guān)的參考值能夠被本地或遠(yuǎn)程地記錄并且被用作磨損的 度量和實(shí)時(shí)地或例如以特定時(shí)間間隔分析管的使用對(duì)其譜性能/退化的影響。高于特定預(yù) 定義閾值的譜退化可以被傳遞給服務(wù)組織和/或顧客并且被用于觸發(fā)例如替換部件的服務(wù) 調(diào)度和主動(dòng)運(yùn)送。因此，所述譜計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)能夠提供與例如陽(yáng)極和劑量退化有關(guān) 的管故障的早期探測(cè)。
[0081] 在另一實(shí)施例中，譜計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)17可以包括參考值生成設(shè)備60,如圖11 中示意性并且示范性圖示的。特別地，參考值生成設(shè)備60可以包括不同的熒光元件63,其用 于當(dāng)通過(guò)使用用于使多色輻射準(zhǔn)直的準(zhǔn)直器79已經(jīng)生成的多色輻射束61撞擊在熒光元件 63上時(shí)發(fā)射焚光福射64。參考值生成設(shè)備60還包括若干非能量分辨參考探測(cè)器62,其被分 配至若干不同的熒光元件63以便探測(cè)熒光輻射64并且基于所探測(cè)的熒光輻射64來(lái)生成熒 光探測(cè)值。
[0082] 不同的熒光元件63包括由輻射設(shè)備2所提供的多色輻射的譜內(nèi)的能量處的K邊緣。 因此，熒光元件還63能夠被認(rèn)為是K邊緣元件。熒光元件63在多色射束61的方向上布置在一 條線上，其中，對(duì)非能量分辨參考探測(cè)器62進(jìn)行布置使得其探測(cè)多色射束61的方向橫向的 探測(cè)方向上的熒光輻射64。沿著由輻射設(shè)備2所提供的輻射61對(duì)熒光元件63進(jìn)行布置，使得 具有最低K邊緣能量的熒光元件63首先由射束61輻射，跟隨有具有第二最低K邊緣能量的一 個(gè)等。在射束61已經(jīng)通過(guò)最后的熒光元件63之后，其由射束阻擋器65阻擋。參考值生成設(shè)備 60能夠包括在各種位置處的其他準(zhǔn)直器78和/或射束阻擋器，以便使熒光信號(hào)最大化，同時(shí) 減少到達(dá)非能量分辨參考探測(cè)器62的非熒光輻射的量。為了優(yōu)化在個(gè)體熒光元件63處的有 效初始通量，后續(xù)的熒光元件63可以包括相同或不同截面的孔。特別地，孔的截面可以在入 射束61的下游減小。在實(shí)施例中，在不同的熒光元件中的孔可以在射束61的方向橫向的方 向上彼此偏移，或者非能量分辨參考探測(cè)器和熒光元件的后續(xù)對(duì)可以尤其在圖11中所示的 繪圖平面中或在繪圖平面外彼此橫向位移。
[0083] 因此，參考值生成設(shè)備因此優(yōu)選包括集成（即，非能量分辨)參考探測(cè)器的陣列，其 優(yōu)選是基于閃爍體的，組合熒光元件的陣列，其還可以被認(rèn)為是熒光目標(biāo)。每個(gè)熒光元件的 熒光輸出由個(gè)體非能量分辨參考探測(cè)器探測(cè)，以便分析由輻射設(shè)備2所提供的初級(jí)光子通 量的譜分布。
[0084] 熒光元件63被用于探查由具有不同的譜窗口的輻射設(shè)備2所提供的多色輻射的 譜，即，探查譜的不同的譜部分。這示意性并且示范性圖示在圖12中，圖12示出了X射線管的 過(guò)濾譜81和對(duì)于不同的熒光元件63的任意單位的衰減系數(shù)μ的K殼層貢獻(xiàn)的能量相關(guān)性，其 中，線82涉及錫，線83涉及釓，線84涉及鎢并且線85涉及鉛。
[0085]熒光元件63的K邊緣應(yīng)當(dāng)在由輻射設(shè)備2所提供的多色輻射的譜的能量范圍中。優(yōu) 選的熒光K邊緣材料是具有在10.3keV處的K邊緣的鎵、具有在11. IkeV處的K邊緣的鍺、具有 在19. OkeV處的K邊緣的鈮、具有在25.5keV處的K邊緣的銀、具有在29.2keV處的K邊緣的錫、 具有在37.4keV處的K邊緣的鋇、具有在50.2keV處的K邊緣的釓、具有在61.3keV處的K邊緣 的鐿、具有在67.4keV處的K邊緣的鉭、具有在69.5keV處的K邊緣的鎢、具有在80.7keV處的K 邊緣的金、具有在88. OkeV處的K邊緣的鉛和具有在90.5keV處的K邊緣的鉍。當(dāng)然，熒光元件 63還能夠包括其他熒光材料，其具有由輻射設(shè)備2所提供的多色輻射的譜內(nèi)的K邊緣。
[0086]熒光元件63優(yōu)選是箱，其是相對(duì)薄的，例如，其具有大約100μπι的厚度，并且其被布 置在相對(duì)于來(lái)自輻射設(shè)備2的初級(jí)射束61的45度的角處。此外，優(yōu)選在與初級(jí)射束為90度的 角下探測(cè)熒光。
[0087]參考值生成設(shè)備60還包括能量相關(guān)的參考值生成單元66,其用于基于所生成的熒 光探測(cè)值來(lái)生成能量相關(guān)的參考值。特別地，能量相關(guān)的參考值生成單元66適于將熒光探 測(cè)值建模為相應(yīng)的熒光元件的熒光產(chǎn)量ω κ、針對(duì)相應(yīng)的熒光元件的光電效應(yīng)的吸收的線 性吸收系數(shù)μκ(Ε)和由輻射設(shè)備2所提供的多色輻射Φ(Ε)的能量整合的組合，并且基于模 型、已知熒光產(chǎn)量ω κ、已知吸收系數(shù)μκ(Ε)和所生成的熒光探測(cè)值，將多色輻射確定為能量 相關(guān)的參考值。因此，能量相關(guān)的參考值生成單元66可以適于使用以下等式以確定能量相 關(guān)的參考值：
[0088] Υκ = JcIEYk(E) Φ (E) =J"dE ω κμκ(Ε) Φ (Ε) (1)
[0089] 其中，Υκ表示相應(yīng)的熒光元件的Κ?dú)訜晒猱a(chǎn)量，即，相應(yīng)的熒光探測(cè)值指示來(lái)自 相應(yīng)的K邊緣元件63的熒光輻射。K殼層電子y k的光電效應(yīng)的吸收的線性吸收系數(shù)可以被解 釋為給定譜通道的分組靈敏度。
[0090] 譜成像能夠改進(jìn)例如醫(yī)學(xué)成像。例如，可以將造影劑與組織更好地區(qū)分和/或可以 更好地區(qū)分不同種類的組織。為了對(duì)這些不同的材料進(jìn)行區(qū)分，優(yōu)選分解譜計(jì)算機(jī)斷層攝 影投影數(shù)據(jù)，其中，該分解取決于由輻射設(shè)備所提供的多色輻射的譜。為了提供該譜并且也 為了監(jiān)測(cè)例如一個(gè)陽(yáng)極旋轉(zhuǎn)期間的短時(shí)間尺度上的X射線管輸出并且在長(zhǎng)時(shí)間尺度上為了 監(jiān)測(cè)陽(yáng)極的退化或者為了分析陽(yáng)極上的不同的軌跡，可以使用關(guān)于圖11上文所描述的參考 值生成設(shè)備60,其中，能夠以高通量使用的常規(guī)積分探測(cè)器技術(shù)被應(yīng)用于最后確定針對(duì)不 同的譜通道的強(qiáng)度，即，最后生成能量相關(guān)的參考值。
[0091] 所生成的能量相關(guān)的參考值能夠被用于確定輻射設(shè)備2的總光子輸出的改變的起 源。例如，通過(guò)電子產(chǎn)生、射束成形改變、取決于陽(yáng)極上的焦斑的時(shí)間、位置和大小的陽(yáng)極的 自吸收的改變等引起總光子輸出的這些改變。如果通過(guò)電子產(chǎn)生引起總光子輸出的改變， 則其可以由被用于產(chǎn)生電子束的電壓和/或電流的不穩(wěn)定性或由冷發(fā)射引起。如果所生成 的譜參考值指示輸出以相同的方式在所有譜通道中減少，則陽(yáng)極吸收已經(jīng)增加是不可能 的，然而，如果譜輸出針對(duì)不同的譜通道不同地改變，則該改變由陽(yáng)極的自吸收的改變引起 是可能的。能夠提供定義針對(duì)基于所生成的能量相關(guān)的參考值的總光子輸出的改變的可能 原因的規(guī)則，其中，這些規(guī)則能夠由例如譜參數(shù)提供單元12或譜計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)的另 一單元用于確定總光子輸出的改變的原因。
[0092]在另一實(shí)施例中，在圖13中示意性并且示范性圖示的參考值生成設(shè)備70被用于基 于由輻射設(shè)備2所提供的尚未穿過(guò)檢查區(qū)5的輻射來(lái)生成能量相關(guān)的參考值。參考值生成設(shè) 備70包括非能量分辨探測(cè)器72,其用于探測(cè)已經(jīng)由輻射設(shè)備2提供并且尚未穿過(guò)檢查區(qū)5的 輻射并且用于基于所探測(cè)的輻射來(lái)生成非能量相關(guān)的探測(cè)值。參考值生成設(shè)備70還包括參 考值生成單元73,其用于基于所生成的非能量相關(guān)的探測(cè)值、光子的已知能量分組相關(guān)的 數(shù)目no, b、譜投影數(shù)據(jù)生成設(shè)備6的已知能量分組相關(guān)的死區(qū)時(shí)間Tb、已知能量分組相關(guān)的 平均線性衰減系數(shù)Μ和已知材料厚度D，來(lái)生成能量相關(guān)的參考值。優(yōu)選從先前的校準(zhǔn)測(cè)量 獲知這些能量分組相關(guān)的參數(shù)，其中，優(yōu)選依賴于探測(cè)器的相應(yīng)像素來(lái)執(zhí)行校準(zhǔn)測(cè)量。例 如，其能夠通過(guò)掃描針對(duì)不同厚度的類水材料來(lái)執(zhí)行。優(yōu)選地，從基于來(lái)自待成像的對(duì)象的 實(shí)際掃描的空間投影數(shù)據(jù)執(zhí)行的估計(jì)和已知能量分組相關(guān)的參數(shù)no, b、Tb和yb來(lái)獲知材料厚 度D。
[0093] 計(jì)算機(jī)斷層攝影中的參考探測(cè)器的使用是預(yù)處理掃描原始數(shù)據(jù)（即，投影數(shù)據(jù)）以 便補(bǔ)償管輸出熒光或成拱的現(xiàn)有技術(shù)措施。主要思想在于，參考探測(cè)器被放置在接近X射線 管或接近數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)(DMS)(即，接近投影數(shù)據(jù)生成設(shè)備）的某處，以便感測(cè)管輸出的時(shí)間 相關(guān)的波動(dòng)或歸因于管成拱的強(qiáng)度的突然下降。由于參考探測(cè)器通常具有像計(jì)算機(jī)斷層攝 影探測(cè)器自身的閃爍器類型，因而由參考探測(cè)器拾取的波動(dòng)指示由DMS自身拾取的波動(dòng)對(duì) 于極好的擴(kuò)展有效。換言之，如果特定探測(cè)器像素上的所測(cè)量的強(qiáng)度η通過(guò)比爾定律與源no 的強(qiáng)度有關(guān)，則忽略射束硬化效應(yīng)
[0094] n = n〇e-μΙ)， (2)
[0095] 由使管輸出波動(dòng)所引起的η和no中的波動(dòng)通過(guò)下式相關(guān)：
[0096]
(3)
[0097] 因此，在假定管輸出波動(dòng)由參考探測(cè)器(δΙ/Ι)以相同的方式拾取的情況下，能夠 基于當(dāng)前參考探測(cè)器讀數(shù)執(zhí)行對(duì)于DMS的所有像素的原始數(shù)據(jù)η的以下校正：
[0098]
(4)
[0099] 減號(hào)指示正的所測(cè)量的相對(duì)強(qiáng)度波動(dòng)必須引起像素中的所測(cè)量的讀數(shù)的負(fù)的校 正。
[0100] 然而，參考等式(2)至(4)上文所描述的流程不僅對(duì)于經(jīng)受高水平的拾取的能量分 辨光子計(jì)數(shù)探測(cè)器失效，而且能夠通過(guò)檢查能量分辨光子計(jì)數(shù)探測(cè)器的所測(cè)量的輸出計(jì)數(shù) 率(OCR)對(duì)施加到X射線管的管電流的相關(guān)性看到使情況更糟，如圖14中所描繪的。在圖14 中，m表示任意單位的0CR，并且TC表示以mA為單位的管電流。如從該附圖清楚的，如由積分 所拾取的X射線強(qiáng)度波動(dòng)SI/I，即非能量分辨參考探測(cè)器不能夠被用于以與等式(4)中所表 達(dá)的類似的方式來(lái)校正對(duì)于整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍的OCR。對(duì)于其中標(biāo)稱管輸出對(duì)應(yīng)于250mA但是電 弧作用事件有效地使得積分強(qiáng)度到僅150mA的情況而言，當(dāng)前參考探測(cè)器讀數(shù)將提出將增 加當(dāng)前光子計(jì)數(shù)探測(cè)器讀數(shù)(OCR)的當(dāng)前幀的校正，然而OCR將需要向著較低值進(jìn)行校正， 如能夠從圖14理解的。因此，當(dāng)結(jié)合能量分辨光子計(jì)數(shù)DMS使用積分參考探測(cè)器時(shí)，存在對(duì) 于更復(fù)雜的流程的需要。
[0101] 能夠經(jīng)由以下關(guān)系以對(duì)于一側(cè)能量分組的麻痹性、無(wú)射束硬化前向模型表示根據(jù) 記錄源強(qiáng)度ln(nQ, b)和長(zhǎng)度D的類水吸收體的衰減和線性衰減系數(shù)yb的能量分辨光子計(jì)數(shù) 探測(cè)器期望的記錄OCR:
[0102]
(5)
[0103] 其中，Tb表示對(duì)于分組b的有效死區(qū)時(shí)間。通過(guò)取得關(guān)no,b的等式（5)的導(dǎo)數(shù)，源輸 出中的波動(dòng)能夠與m b(0CR)中的波動(dòng)相關(guān)：
[0104]
(6) mb !\b
[0105] 由此，跟隨參考探測(cè)器以與DMS自身相同的方式拾取管輸出的改變的假定(如參考 等式(2)至(4)示范性描述的積分計(jì)算機(jī)斷層攝影情況中所假定的）：
[0106]
(7)
[0107] 能夠立即獲得對(duì)于該能量分組的所要求的參考探測(cè)器校正：
[0108]
(8)
[0109] 通過(guò)等式(8)中的減號(hào)，再考慮所測(cè)量的波動(dòng)和校正具有相反符號(hào)(在線性近似方 案中）的事實(shí)。等式(8)的右手邊可以被認(rèn)為定義能量相關(guān)的參考值，即，能量分組相關(guān)的參 考值，其是基于所生成的非能量相關(guān)的探測(cè)值、光子的能量分組相關(guān)的數(shù)目no, b、能量分組 相關(guān)的死區(qū)時(shí)間ib、能量分組相關(guān)的平均線性衰減yb和材料厚度D來(lái)確定的。等式(8)優(yōu)選被 獨(dú)立地應(yīng)用于探測(cè)器的每個(gè)像素，但是具有非譜參考探測(cè)器的相同相對(duì)讀數(shù)。其能夠被用 于校正在存在堆積的情況下的管波動(dòng)。
[0110] 等式(8)正確地考慮圖14中所圖示的OCR對(duì)管電流的相關(guān)性。對(duì)于低管通量no,b和/ 或具有小死區(qū)時(shí)間η和/或大衰減y bD的探測(cè)器(或分組)而言，圓括號(hào)中的第二項(xiàng)與單位一 相比較是可忽略的，并且等式(8)減少到針對(duì)積分情況的等式(4)。這是其中計(jì)數(shù)探測(cè)器對(duì) 低于圖14中的大約25mA的電流的通量改變線性地反應(yīng)的方案。對(duì)于高管通量no, b和/或具有 大死區(qū)時(shí)間的探測(cè)器(或分組)和/或幾乎沒(méi)有衰減ybD而言，等式(8)中的圓括號(hào)中的第二 項(xiàng)主導(dǎo)第一項(xiàng)。在該后者情況下，所述校正根據(jù)期望來(lái)改變符號(hào)。在(或稍微圍繞)其中兩個(gè) 項(xiàng)取消(接近OCR最大值)的單數(shù)情況中，管波動(dòng)對(duì)m b沒(méi)有影響并且因此不需要應(yīng)用校正。
[0111] 與針對(duì)積分情況的等式(4)相比較，等式(8)中所表達(dá)的針對(duì)能量分辨光子計(jì)數(shù)探 測(cè)器的參考探測(cè)器歸一化中的一個(gè)重要差異在于，針對(duì)相應(yīng)的能量分組的平均線性衰減 W、有效死區(qū)時(shí)間和no,b需要在校正之前獲知。然而，如上文已經(jīng)提到的，這能夠容易地實(shí) 現(xiàn)并且通常從針對(duì)不同長(zhǎng)度D的類水材料的一系列校準(zhǔn)掃描來(lái)獲得。在校準(zhǔn)no, b之后，^和說(shuō) 對(duì)于所有分組是已知的。如果現(xiàn)在執(zhí)行掃描，則分組原始數(shù)據(jù){n}b，即，待成像的實(shí)際掃描 的譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)，能夠被用于估計(jì)有效材料厚度D。一旦D是已知的，則參考探 測(cè)器校正能夠被應(yīng)用于所有能量分組，并且能夠執(zhí)行新的重建。當(dāng)然，以上流程能夠迭代地 重復(fù)，但是期望非常迅速地收斂。
[0112] 在下文中，將參考圖15中所示的流程圖示范性地描述譜計(jì)算機(jī)斷層攝影方法的實(shí) 施例。
[0113] 在步驟101中，通過(guò)輻射設(shè)備2提供穿過(guò)檢查區(qū)5的多色輻射，并且通過(guò)譜投影數(shù)據(jù) 生成設(shè)備6基于已經(jīng)穿過(guò)檢查區(qū)5之后的輻射來(lái)生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)，同時(shí)輻射 設(shè)備2圍繞被布置在檢查區(qū)5中的待成像的對(duì)象周圍旋轉(zhuǎn)。此外，在步驟101中，通過(guò)參考值 生成設(shè)備基于已經(jīng)由輻射設(shè)備2生成并且尚未穿過(guò)檢查區(qū)5的輻射來(lái)生成能量相關(guān)的參考 值。在步驟102中，通過(guò)譜參數(shù)提供單元12基于能量相關(guān)的參考值來(lái)確定指示輻射設(shè)備2的 譜性質(zhì)的譜參數(shù)，并且在步驟103中，校正單元13基于所確定的譜參數(shù)來(lái)校正所生成的譜計(jì) 算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)。例如，作為譜參數(shù)，可以針對(duì)對(duì)應(yīng)于已經(jīng)生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投 影數(shù)據(jù)的位置和針對(duì)已經(jīng)采集譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的時(shí)間來(lái)確定能量相關(guān)的參考 值的空間分布和時(shí)間分布，其中，能量相關(guān)的參考值的該空間分布和時(shí)間分布能夠被用于 校正譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)?；蛘?，上文所描述的k邊緣相關(guān)的比率能夠被確定并且被 用于校正譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)。在步驟104中，經(jīng)校正的譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù) 由重建單元14用于重建計(jì)算機(jī)斷層攝影圖像，并且在步驟105中，經(jīng)重建的計(jì)算機(jī)斷層攝影 圖像被示出在顯示器16上。
[0114] 步驟101至103還能夠被認(rèn)為是用于生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的方法的步 驟。此外，所述方法能夠包括像輸出所確定的譜參數(shù)和/或存儲(chǔ)所確定的譜參數(shù)的其他步 驟，其中，所輸出和/或所存儲(chǔ)的所確定的譜參數(shù)能夠被用于指示輻射設(shè)備的譜性質(zhì)的改 變，其可以要求例如輻射設(shè)備的替換。
[0115] 通過(guò)研究附圖、說(shuō)明書和隨附的權(quán)利要求書，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在實(shí)踐所主張的 本發(fā)明時(shí)可以理解和實(shí)現(xiàn)所公開的實(shí)施例的其他變型。
[0116]在權(quán)利要求中，詞語(yǔ)"包括"不排除其他元件或者步驟，并且不定冠詞"一"或"一 個(gè)"不排除多個(gè)。
[0117] 單個(gè)單元或設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求中記載的若干項(xiàng)目的功能?；ゲ幌嗤膹膶贆?quán) 利要求中記載了特定措施的僅有事實(shí)并不指示不能有利地使用這些措施的組合。
[0118] 可以通過(guò)任何其他數(shù)目的單元或設(shè)備執(zhí)行由一個(gè)或若干單元或設(shè)備所執(zhí)行的像 指示輻射設(shè)備的譜性質(zhì)的譜參數(shù)的確定、基于所確定的譜參數(shù)對(duì)譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù) 據(jù)的校正、計(jì)算機(jī)斷層攝影圖像的重建等等的流程。這些操作和/或根據(jù)計(jì)算機(jī)斷層攝影方 法的計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)的控制和/或根據(jù)用于生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的方法的 譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的裝置的控制可以實(shí)現(xiàn)為計(jì)算機(jī)程序的程序代碼裝置和/或?qū)?用硬件。
[0119] 計(jì)算機(jī)程序可以存儲(chǔ)/分布在諸如連同其他硬件或者作為其一部分提供的光學(xué)存 儲(chǔ)介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)的適合的介質(zhì)上，而且可以以諸如經(jīng)由因特網(wǎng)或其他有線或無(wú)線電信系 統(tǒng)的其他形式分布。
[0120] 權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不得被解釋為對(duì)范圍的限制。
[0121] 本發(fā)明涉及一種用于生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。包括能量分辨探測(cè) 器的譜投影數(shù)據(jù)生成設(shè)備基于在已經(jīng)由輻射設(shè)備提供的已經(jīng)穿過(guò)檢查區(qū)之后的多色輻射 來(lái)生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)，并且參考值生成設(shè)備基于尚未穿過(guò)檢查區(qū)的輻射了生 成能量相關(guān)的參考值。譜參數(shù)提供單元基于能量相關(guān)的參考值來(lái)提供指示輻射設(shè)備的譜性 質(zhì)的譜參數(shù)。特別地，可以隨時(shí)間監(jiān)測(cè)輻射設(shè)備的譜性質(zhì)，其中，該信息能夠被用于例如校 正譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)和/或如果指示輻射設(shè)備的不期望的譜性質(zhì)，則觸發(fā)輻射設(shè) 備的替換。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： -輻射設(shè)備(2)，其用于提供用于穿過(guò)所述系統(tǒng)(31)的檢查區(qū)的多色輻射(4、34)， -譜投影數(shù)據(jù)生成設(shè)備（6)，其包括用于基于已經(jīng)穿過(guò)所述檢查區(qū)（5)之后的所述輻射 (4;34)來(lái)生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的能量分辨探測(cè)器， -參考值生成設(shè)備（36、37、38;40;50;51;60;70)，其用于基于尚未穿過(guò)所述檢查區(qū)（5) 的輻射(34; 41; 61)來(lái)生成能量相關(guān)的參考值，以及 -譜參數(shù)提供單元（12)，其用于基于所述能量相關(guān)的參考值來(lái)提供指示所述輻射設(shè)備 (2)的譜性質(zhì)的譜參數(shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)（31)還包括校正單元（13)，所述校正單 元用于基于所確定的譜參數(shù)來(lái)校正所生成的譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述參考值生成設(shè)備(36、37;40; 50; 51)包括能量 分辨參考探測(cè)器(36、37;44)，所述能量分辨參考探測(cè)器用于探測(cè)所述輻射(34;41)并且用 于根據(jù)所探測(cè)的輻射來(lái)生成所述能量相關(guān)的參考值。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述譜投影數(shù)據(jù)生成設(shè)備(6)的所述能量分辨探 測(cè)器和所述能量分辨參考探測(cè)器(36、37; 44)具有相同的類型。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述輻射設(shè)備（2)包括用于發(fā)射所述多色輻射 (34;41)的輻射源(32、33)和用于使所發(fā)射的多色輻射(4)準(zhǔn)直的準(zhǔn)直器(35)，其中，所述能 量分辨參考探測(cè)器(36、37;44)被布置在所述輻射源(32、33)與所述準(zhǔn)直器(35)之間。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述參考值生成設(shè)備（40;50;51;60)包括具有由 所述輻射設(shè)備（2)所提供的所述多色輻射的所述譜內(nèi)的能量處的K邊緣的K邊緣元件(42、 43、49; 52、53; 63 )，其中，所述參考值生成設(shè)備(40; 50; 51; 60)和所述輻射設(shè)備(2)被布置為 使得由所述輻射設(shè)備（2)所發(fā)射的多色輻射撞擊在所述K邊緣元件(42、43、49;52、53;63) 上，其中，所述參考值生成設(shè)備(36、37; 40; 50; 51; 60)適于基于來(lái)自所述K邊緣元件(42、43、 49; 52、53; 63)的所述輻射來(lái)生成所述能量相關(guān)的參考值。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述參考值生成設(shè)備(40; 50; 51)包括能量分辨參 考探測(cè)器(44)，其中，所述參考值生成設(shè)備(40;50;51)和所述輻射設(shè)備(2)被布置為使得已 經(jīng)穿過(guò)所述K邊緣元件(42、43、49 ; 52、53)并且因此已經(jīng)由所述K邊緣元件（42、43、49; 52、 53)過(guò)濾的所述輻射是能由所述能量分辨參考探測(cè)器(44)探測(cè)到的，其中，所述能量分辨參 考探測(cè)器(44)適于基于探測(cè)到的輻射來(lái)生成所述能量相關(guān)的參考值。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述參考值生成設(shè)備(40; 50; 51)包括具有在由所 述輻射設(shè)備(2)所提供的所述多色輻射的所述譜內(nèi)的不同能量處的K邊緣的若干K邊緣元件 (42、43、49;52、53)，以用于在由所述能量分辨參考探測(cè)器(44)探測(cè)之前過(guò)濾所述輻射，其 中，所述譜參數(shù)提供單元（12)適于:a)基于所述K邊緣存在的能量處的所述譜參考值來(lái)確定 所述譜參數(shù)，和/或b)通過(guò)概括針對(duì)小于K邊緣存在的最低能量的能量和/或針對(duì)不同K邊緣 存在的能量之間的能量和/或針對(duì)大于K邊緣存在的最大能量的能量的譜參考值來(lái)計(jì)算一 個(gè)或若干加和值，并且基于所述一個(gè)或若干加和值來(lái)確定所述譜參數(shù)。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述參考值生成設(shè)備(36、37、38)適于生成針對(duì)不 同位置和/或時(shí)間的能量相關(guān)的參考值，其中，所述譜參數(shù)提供單元(12)適于基于所生成的 能量相關(guān)的參考值將能量相關(guān)的參考值的空間分布和/或時(shí)間分布計(jì)算為所述譜參數(shù)。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述參考值生成設(shè)備(60)包括： -不同的熒光元件(63)，其用于當(dāng)所述多色輻射撞擊在所述熒光元件(63)上時(shí)發(fā)射熒 光福射(64)， -若干非能量分辨參考探測(cè)器(62)，其被分配給若干不同的熒光元件(63)，以便探測(cè)所 述熒光輻射(64)并且基于探測(cè)到的熒光輻射(64)來(lái)生成熒光探測(cè)值，以及 -能量相關(guān)的參考值生成單元(66)，其用于基于所生成的熒光探測(cè)值來(lái)生成所述能量 相關(guān)的參考值。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述能量相關(guān)的參考值生成單元(66)適于將熒 光探測(cè)值建模為各自的熒光元件的熒光產(chǎn)量ω κ、針對(duì)所述各自的熒光元件的光電效應(yīng)的 吸收的線性吸收系數(shù)μκ(Ε)和由所述輻射設(shè)備(2)所提供的所述多色輻射Φ(Ε)的能量整合 的組合，并且所述能量相關(guān)的參考值生成單元適于基于模型、已知熒光產(chǎn)量ω κ、已知吸收 系數(shù)Μ(Ε)和所生成的熒光探測(cè)值來(lái)將所述多色輻射Φ(Ε)確定為能量相關(guān)的參考值。12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述參考值生成設(shè)備(70)包括： -非能量分辨探測(cè)器(72)，其用于探測(cè)已經(jīng)由所述輻射設(shè)備(2)提供并且尚未穿過(guò)所述 檢查區(qū)（5)的所述輻射，并且用于基于探測(cè)到的輻射來(lái)生成非能量相關(guān)的探測(cè)值，以及 -參考值生成單元(73)，其用于基于所生成的非能量相關(guān)的探測(cè)值、光子的已知能量相 關(guān)的數(shù)目no,b、所述譜投影數(shù)據(jù)生成設(shè)備(6)的已知能量相關(guān)的死區(qū)時(shí)間Tb、已知能量相關(guān) 的平均線性衰減m和已知材料厚度D來(lái)生成所述能量相關(guān)的參考值。13. -種譜計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)，包括： -根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的系統(tǒng)(31)，以及 -重建單元（14)，其用于基于所生成的譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)來(lái)重建圖像。14. 一種用于生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括： -由輻射設(shè)備（2)提供用于穿過(guò)系統(tǒng)的檢查區(qū)（5)的多色輻射(4)，-由包括能量分辨探 測(cè)器的譜投影數(shù)據(jù)生成設(shè)備(6)基于已經(jīng)穿過(guò)所述檢查區(qū)（5)的所述輻射來(lái)生成譜計(jì)算機(jī) 斷層攝影投影數(shù)據(jù)， -由參考值生成設(shè)備（36、37; 40; 50; 51; 60; 70)基于已經(jīng)由所述輻射設(shè)備（2)生成并且 尚未穿過(guò)所述檢查區(qū)（5)的輻射來(lái)生成能量相關(guān)的參考值，并且 -由譜參數(shù)提供單元（12)基于所述能量相關(guān)的參考值來(lái)提供指示所述輻射設(shè)備（2)的 譜性質(zhì)的譜參數(shù)。15. -種用于控制根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生成譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的系統(tǒng) 的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序包括程序代碼單元，所述程序代碼單元用于，當(dāng)所述計(jì)算機(jī) 程序運(yùn)行在控制所述系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)上時(shí)，令所述系統(tǒng)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于生成 譜計(jì)算機(jī)斷層攝影投影數(shù)據(jù)的方法的步驟。
【文檔編號(hào)】A61B6/00GK105939667SQ201580006738
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2015年12月1日
【發(fā)明人】H·德爾, R·斯特德曼布克, G·福格特米爾, E·勒斯?fàn)? G·馬滕斯, C·里賓
【申請(qǐng)人】皇家飛利浦有限公司