CN101868183A - 用于执行k缘成像的医学x射线检查装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于执行K缘成像的医学X射线检查装置(1)。所述医学X射线检查装置(1)包括成像单元(21)，其被配置为谱分解X射线吸收谱，从而将所述X射线吸收谱成像为常规X射线吸收图像(23a)以及K缘吸收图像(23b)。所述常规X射线吸收图像(23a)包括表示感兴趣对象的解剖背景的数据元素。所述K缘吸收图像(23b)包括表示在感兴趣所述目标内的K缘吸收的材料的局部强度的量化信息。所述成像单元(21)包括空间分辨率降低器，其用于降低K缘吸收图像的空间分辨率，从而使得与已知医学X射线检查装置对K缘吸收图像进行选择性成像的敏感度相比，使用根据本发明的医学X射线检查装置改善了对K缘吸收图像进行选择性成像的敏感度。

Description

用于执行K缘成像的医学X射线检查装置
技术领域
本发明涉及一种用于执行K缘成像的医学X射线检查装置，其包括成像单元，所述成像单元被配置为谱分解X射线吸收谱，从而将所述X射线吸收谱成像为：
-常规的X射线吸收图像，其包括表示感兴趣对象的解剖背景的数据元素，以及
-K缘吸收图像，其包括表示示出了在感兴趣对象内的K缘吸收的材料的局部密度的量化信息的数据元素。
背景技术
从科技文献“K-edge imaging in X-ray computed tomography usingmulti-bin photon counting detectors”(Phys.Med.Biol.，2007年第52卷第4679-4696页)中已知有此类医学X射线检查装置。所已知的医学X射线检查装置是计算机断层摄影(CT)扫描器，其包括具有多箱X射线光子计数探测器的成像单元。该成像单元允许谱分解X射线吸收谱，以便将X射线吸收谱成像为常规的X射线吸收图像以及K缘吸收图像。
常规的X射线吸收图像等价于使用包括常规整流X射线探测器(currentintegrating X-ray detector)的成像单元所采集的常规X射线吸收谱的图像。所述常规的X射线吸收图像包括表示感兴趣对象的解剖背景的数据元素。所述K缘吸收图像是在感兴趣对象内的材料的X射线吸收图像，所述材料在已知的医学X射线检查装置的能量范围内具有其自己的K缘吸收。所述K缘吸收图像包括表示示出了在感兴趣对象内的K缘吸收的材料的局部密度的量化信息的数据元素。
除了解剖背景的常规成像之外，所已知的医学X射线检查装置允许对在已知的医学X射线检查装置能量范围内具有其自己的K缘吸收的材料进行选择性成像，(例如基于钆的靶向造影剂)。
所已知的医学X射线检查装置的缺点是对K缘吸收图像进行选择性成像的敏感度相对较低。当使用所已知医学X射线检查装置时，大量的潜在临床应用要么受到该有限的灵敏度的影响，要么因为较低的灵敏度而完全不可能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在首段所提到类型的医学X射线检查装置，其提高了对K缘吸收图像进行选择性成像的敏感度，这样根据本发明的医学X射线检查装置可以比已知的医学X射线检查装置用于更多的临床应用。
该目标是通过根据本发明的医学X射线检查装置实现的，其特征在于，成像单元包括用于降低K缘吸收图像的空间分辨率的空间分辨率降低器。
通过使用空间降低器以降低K缘吸收图像的空间分辨率，组合了包含K缘吸收图像的图像信息的多个互连数据元素。通过组合这些数据元素，改善了K缘吸收图像的信噪比(SNR)。因为对K缘吸收图像进行选择性成像的灵敏度至少部分地是由K缘吸收图像的SNR确定的，所以改善的SNR直接有助于对K缘吸收图像进行选择性成像有更好的灵敏度。借助对K缘吸收图像进行选择性成像的提高的灵敏度，根据本发明的医学X射线检查装置可以比已知的医学X射线检查装置用于更多的临床应用。
根据本发明的医学X射线检查装置的另一优点是，当所述K缘吸收图像的SNR得到改善时，已经结合到感兴趣对象上的K缘材料的局部密度的量化信息将变得更加精确(即当K缘吸收图像的SNR得到改善时，已经结合到感兴趣对象(例如肿瘤、冠状动脉内的软斑块、损伤等等)上的、具有K缘材料有效载荷的靶向造影剂(如基于钆的靶向造影剂)的局部密度的量化信息将变得更加精确)。这很好地符合对于量化测度的临床需求的临床进展，所述量化测度将告知物理师大约有多少K缘材料已经结合到感兴趣对象上。
根据本发明的医学X射线检查装置的优选实施例的特征在于，所述空间分辨率降低器包括聚类定义单元，其用于定义在K缘吸收图像中互连的多个个别数据元素的聚类，并且所述空间分辨率降低器包括替换单元，其用于将由个别数据元素所表示的量化信息替换为由数据元素的聚类所表示的量化信息。为了确保改善K缘吸收图像的SNR，因而确保改善对K缘吸收图像进行选择性成像的敏感度，所述聚类定义单元定义聚类，其中，所有的个别数据元素都包含图像信息，即其中，所有的个别数据元素表示K缘材料的局部密度的量化信息。将有个别数据元素表示的量化信息替换为由数据元素的聚类表示的量化信息的所述替换单元提供针对每个聚类有关已经有多少K缘材料结合到感兴趣对象上的单一量化测度。连同每个聚类的该量化测度一起，对于每个聚类而言，在常规X射线吸收图像中示出在解剖背景内的所述聚类的位置以及其形状。
根据本发明的医学X射线检查装置的另一优选实施例的特征在于，所述替换单元包括用于将由个别数据元素表示的量化信息替换为由数据元素的聚类表示的量化信息的滤波器。该实施例的优点是，滤波器是将由个别数据元素表示的量化信息替换为由数据元素的聚类表示的量化信息的相对简单的解决方案。由个别数据元素的聚类表示的量化信息可以是由所述聚类的个别数据元素表示的量化信息的求和或平均，但是也可以有其它滤波器算法。
根据本发明的医学X射线检查装置的另一优选实施例的特征在于，空间分辨率降低器包括用于将由个别数据元素的聚类表示的量化信息组合为单一量化测度的替换组合器单元。所述替换组合器单元将在感兴趣对象内的所有聚类表示的量化信息组合为单一量化测度，这可以减少临床输出。由于临床输出的减少，即所述单一量化测度连同在常规X射线吸收图像中示出的在所述解剖背景内的聚类的位置以及聚类的形状的信息一起，与已知的医学X射线检查装置相比，医师将能够以更加高效的方式得出他们的诊断决定。
根据本发明的医学X射线检查装置的又一优选实施例的特征在于，所述聚类定义单元被配置为基于模型约束，定义在K缘吸收图像中互连的多个个别数据元素的聚类。为了最优化定义聚类过程，从而使得所述聚类表示(部分)真实的解剖对象(例如肿瘤、冠状动脉内的软斑块、损伤等等)，所述聚类定义单元被配置为基于模型约束，定义聚类，其中，使用大量不同模型或试探来提供好的分类结果。
根据本发明的医学X射线检查装置的又一实施例的特征在于，所述医学X射线检查装置是CT扫描器。
附图说明
本发明的这些和其他方面将参考附图加以阐述，在附图中
图1是根据本发明的CT扫描器的概略图示。
具体实施方式
图1是根据本发明的CT扫描器1的概略图示。CT扫描器1包括固定机架3和旋转机架5，其定义检查区域7。旋转机架5悬挂在固定机架3上，用于关于检查区域7旋转。诸如X射线管的辐射源9被布置在旋转机架5上以随之旋转。辐射源9产生穿透性的辐射束，当旋转机架5通过外部马达(未示出)关于检查区域7的纵轴旋转时，所述辐射束通过检查区域7。准直器和光闸组件11将穿透性的辐射束形成锥形并选择性门控所述辐射束的打开和关闭。或者，在源9处电子地门控所述辐射束的打开和关闭。患者支撑台13支撑待检的对象或患者。患者支撑台13这样放置，即，使得待检的对象或患者至少部分位于检查区域7内部。锥形辐射束定义了通过待检对象或患者的体积，并在一段时间内对所述体积重复进行成像。
当使用根据本发明的CT扫描器执行K缘成像时，通常将具有K缘有效载荷的靶向造影剂提供给待检对象和患者。此类靶向造影剂的实例是基于钆的造影剂，但是也可以是基于金、铋或类似元素的其他靶向造影剂。K缘材料的有效载荷结合到感兴趣对象(例如肿瘤、冠状动脉内的软斑块、损伤等等)上。根据本发明的CT扫描器要么包括辐射探测器15的阵列，其被安装到在旋转机架5上与所述源相对的周边，要么包括辐射探测器17的固定环，其安装在固定机架3的周围。要么辐射探测器15的阵列，要么辐射探测器17的固定环测量由辐射源9所发射的穿透性辐射以及由至少部分位于检查区域7内的待检对象或患者对该辐射的吸收所产生的X射线吸收谱。经由数据线19将所测量的X射线吸收谱提供给成像单元21。成像单元21谱分解所测量的X射线吸收谱，从而将其在显示器23上成像为常规X射线吸收图像23a，其包括表示感兴趣对象的解剖背景的数据元素，以及K缘吸收图像23b，其包括表示在感兴趣对象内的K缘吸收的材料的局部密度的量化信息的数据元素。所述成像单元包括空间分辨率降低器(未示出)，其降低K缘吸收图像的所述空间分辨率，从而使得与已知医学X射线检查装置对K缘吸收图像进行选择性成像的敏感度相比，使用根据本发明的CT扫描器可以改善对K缘吸收图像进行选择性成像的敏感度。

Claims (6)

1.一种用于执行K缘成像的医学X射线检查装置(1)，其包括成像单元(21)，所述成像单元(21)被配置为谱分解X射线吸收谱，从而将所述X射线吸收谱成像为：
-常规的X射线吸收图像(23a)，其包括表示感兴趣对象的解剖背景的数据元素，以及
-K缘吸收图像(23b)，其包括表示示出了在所述感兴趣对象内的K缘吸收的材料的局部密度的量化信息的数据元素，
其特征在于，所述成像单元包括用于降低K缘吸收图像的空间分辨率的空间分辨率降低器。
2.如权利要求1所述的医学X射线检查装置(1)，其特征在于，所述空间分辨率降低器包括聚类定义单元，其用于定义在所述K缘吸收图像(23b)中互连的多个个别数据元素的聚类，并且所述空间分辨率降低器包括替换单元，其用于将由所述个别数据元素表示的量化信息替换为由数据元素的所述聚类表示的所述量化信息。
3.如权利要求2所述的医学X射线检查装置(1)，其特征在于，所述替换单元包括用于将由所述个别数据元素表示的所述量化信息替换为由数据元素的所述聚类表示的所述量化信息的滤波器。
4.如权利要求2或3所述的医学X射线检查装置(1)，其特征在于，所述空间分辨率降低器包括替换组合器单元，其用于将由个别数据元素的所述聚类表示的所述量化信息组合为单一量化测度。
5.如权利要求2、3或4所述的医学X射线检查装置(1)，其特征在于，所述聚类定义单元(21)被配置为基于模型约束，定义在所述K缘吸收图像(23b)中互连的多个个别数据元素的聚类。
6.如先前任意一项权利要求所述的医学X射线检查装置(1)，其特征在于，所述医学X射线检测装置是CT扫描器。
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