CN102727234A - 产生检查对象的图像数据的方法、处理装置和x射线系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于从检查对象(O)的X射线投影数据(P)中产生检查对象(O)的图像数据(BD)的方法，其中在重建图像数据(BD)之前，X射线投影数据(P)经受基于散射测量值的散射校正。在此，散射测量值在其用于散射校正之前首先经受焦外辐射校正。此外，本发明涉及一种用于执行这种方法的投影数据处理装置(C20)和X射线系统(C1)，特别是具有这种投影数据处理装置(C20)的计算机断层造影系统(C1)。

Description

产生检查对象的图像数据的方法、处理装置和X射线系统

技术领域

本发明涉及一种用于从检查对象的X射线投影数据中产生检查对象的图像数据的方法，其中投影数据在重建图像数据之前经受基于散射测量值的散射校正。此外，本发明涉及一种用于执行这种方法的投影数据处理装置和一种具有这种投影数据处理装置的X射线系统，特别是计算机断层造影系统。

背景技术

用于以计算机断层造影系统(CT系统)扫描检查对象的方法是一般地已知的。在此，例如使用圆扫描、带有进给的连续圆扫描或螺旋形的扫描(所谓的“螺旋扫描”)。在这些扫描中，借助于至少一个X射线源和至少一个相对布置的检测器接收来自不同接收角度的检查对象的吸收数据，并且借助相应的重建方法将这样收集的吸收数据或投影数据计算为穿过检查对象的截面图像或三维立体图像数据。在计算机断层造影系统中，通常使用检测器系统，所述检测器系统被构造为由多个布置为行和列的X射线检测器元件组成。在此，检测器系统主要被构造为部分圆形的检测器，所述检测器与X射线源对置地布置在所谓的机架上，并且与机架或X射线源一起转动。此外，存在具有完整检测器圆的计算机断层造影系统，其中与X射线源的位置相匹配地读取单独的X射线检测器元件。

为根据计算机断层造影设备(CT设备)的X射线CT数据组，即根据所采集的投影数据重建计算机断层造影图像，目前使用的标准方法是所谓的滤波反投影方法(Filtered Back Projection；FBP)。

在目前的双源CT系统(即具有两个或多个焦点/检测器-系统的CT系统)中，以及在单源CT系统中，随着检测器在进给方向上、即平行于X射线系统的旋转轴线的方向(通常称为“Z方向”，也是检测器间隙(也称为检测器通道)走向的方向)上的宽度增加，散射的影响增加。在迄今为止市场上的双源CT设备内，试图借助散射校正来补偿散射特别是横向散射对于图像的图像质量的负面影响。基本上，将散射区分为前向散射和横向散射。

对于从4cm起的检测器宽度，或对于如其特别地例如在双能CT测量中所使用的定量方法，散射校正基于通过传感器测量横向散射来进行，该传感器安装在z方向上X射线管的锥形束的半影(Halbschatten)外侧。典型地，沿检测器的两侧各具有一行散射传感器。这些散射传感器可以一方面作为布置在X射线的使用扇区的外侧(也就是布置在用于检测初级辐射所使用的检测器阵列外侧)的通常的检测器元件。而在一些CT系统中，除了主检测器外还使用专用的散射传感器。这意味着沿检测器在每侧都存在散射传感器，通常对于每个检测器模块，分别具有在z方向上在主检测器之前的散射传感器和在z方向上在主检测器之后的散射传感器，其中检测器模块总是包括多个并列布置的在z方向上走向的检测器间隙。

对于理想的焦斑(例如具有矩形的强度轮廓)，管侧的光圈可设置为使得仅在待测量对象中形成的散射可以到达散射传感器并被测量。但在实际情况中，焦斑被强度较低的晕圈，即所谓的空间扩展的光晕围绕。在所有其中电子在阳极上制动的X射线辐射器中，该光晕原理性地存在。与使用焦点中不同，靠近管的光圈不能将从该扩展的光晕发出的辐射，即所谓的焦外辐射完全地远离散射传感器。

因为叠加了散射的该焦外辐射也横穿待测量对象并且最后在散射传感器中被测量，所以导致了不希望的与使用扇区相邻的区域的断层造影。这意味着散射测量值也包含由于附加的断层造影数据导致的附加强度。因为散射校正基本上由减去使用扇区外的测量的或计算的散射组成，所以在用于对比度反转的重建的图像数据内出现了该错误地一同测量的结构，使得出现“幻影图像(Geisterbild)”的形式。随着检测器宽度在z方向上的增加，该“幻影图像”现象特别地成为双源CT系统中的不断增加的问题，因为来自位于更远处的身体区域的信息投影在错误的位置上。

原因在于，随着检测器宽度在检测器的z方向上的增加，靠近管的光圈也必须在z方向上具有更宽的开口。由此，相应地更多的焦外辐射到达在实际的使用扇区外的传感器上。

在利用散射传感器测量散射中影响叠加的焦外辐射的幅值的另一个参数是传感器距焦点的半影的距离。因此，这意味着传感器距半影的距离越小，则落在传感器上的焦外辐射越多。因此，用于测量散射的传感器通常被安装为与半影相距足够间距。随着检测器在z方向上的宽度的增加，可供检测器以及散射传感器使用的结构空间在临床CT中通常起重要作用，从而由于这个原因，传感器与检测器的更远的间距是不利的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供基于改进的散射校正的用于由X射线投影数据产生图像数据的一种改进的方法和一种改进的投影数据处理装置。

上述技术问题通过按照本发明的校正方法并且通过按照本发明的投影数据处理装置来解决。

在根据本发明的方法中，根据检查对象的X射线投影数据产生检查对象的图像数据，其中在重建图像数据之前，X射线投影数据基于散射测量值经受散射校正。根据本发明，散射测量值在其用于散射校正之前首先经受焦外辐射校正。

在该焦外辐射校正步骤中，例如估计在测量的散射测量值中所含有的干扰性的焦外辐射分量，以便能将所述焦外辐射分量在散射校正之前从为此使用的散射测量值中减去。通过该改进的方法，尤其可以从所测量的散射测量值中很大程度地消除到达散射传感器的并且如前文所解释的在重建时导致所谓的“幻影图像”的通过焦外辐射导致的检查对象的断层造影数据。在投影数据的焦外辐射校正和随后的散射校正之后，可随之例如根据常规的方法进行图像数据的重建。

特别优选地，根据本发明的方法，还基于强度层面校正所测量的散射测量值，即例如不执行到CT中通常使用的对数坐标的转换(也就是强度的负对数)，这随后基于先前校正的用于重建图像数据的X射线投影数据进行。因此，根据本发明的方法的目的在于分离散射和焦外辐射，而非如通常情况在于分离焦外辐射和初级辐射。

用于处理检查对象的X射线投影数据的相应的投影数据处理装置首先需要用于接收X射线投影数据和来自计算机断层造影系统的扫描器的散射测量值的接口设备。在此，所述接口设备可以是分开的接口设备，但也可以是组合的接口设备。此外，投影数据处理装置必须具有用以在焦外辐射校正的范围内校正所测量的散射测量值的焦外辐射校正单元，和用以基于所校正的散射测量值在散射校正的范围内校正X射线投影数据的散射校正单元。最后，投影数据处理装置需要重建单元，以用于基于校正的X射线投影数据重建检查对象的图像数据。在此，所述重建单元可以是常规的重建单元。

根据本发明的投影数据处理装置也可以是具有至少一个X射线源和至少一个用以采集检查对象的投影数据组的检测器系统的X射线系统的部分。这意味着，投影数据处理装置例如可安装在X射线系统的控制和分析计算机上。基本上，这样的投影数据处理装置也能在另外的计算单元内实现，所述另外的计算单元例如与这样的X射线系统通过网络连接以用于数据接收，或能以其他方式被提供以相应的X射线投影数据。X射线系统优选地是计算机断层造影系统，因为在该系统中，如前文所解释的那样，特别地出现了散射校正的问题和与之相关联的由于焦外辐射导致的幻影图像的出现的问题。但X射线系统也可以是另外类型的X射线系统，特别是具有可相对慢地围绕患者移动的X射线源和可分别合适定位的检测器的C形臂设备。

投影数据处理装置的焦外辐射校正单元、散射校正单元和重建单元也可作为软件模块在合适的计算机上实现。在这种情况中，计算机可包含用于存储程序代码的程序存储器，其中在程序存储器内存在程序代码，所述程序代码执行根据本发明的方法。接口设备同样也可以纯软件的形式实现，就此而言仅要求从例如在相同的计算机单元上实现的另外的预处理装置或存储器接收数据组。但基本上，该接口也可实现为组合的硬件/软件接口，以便实现例如借助于特殊配置的硬件接口的软件部件的外部接收。

通常地，投影数据处理装置也具有输出接口以用于输出校正的图像数据，例如输出到合适的存储器内和/或直接在显示器或打印机上输出给操作者。该输出接口也可以是纯软件或组合的硬件/软件接口。

很大程度上根据软件的实现具有如下优点，即能以简单的方式通过软件升级将已存在的投影数据处理装置升级，以便通过根据本发明的方式工作。就此而言，该技术问题也通过具有包含计算机程序的程序代码的程序代码装置的计算机程序产品来解决，所述计算机程序产品例如可直接载入可编程的投影数据处理装置的存储器内，以便当在计算机内，例如在投影数据处理装置内执行计算机程序时，执行根据本发明的校正方法的所有步骤。

本发明的其它有利的构造和扩展从从属权利要求以及随后的描述中得到。在此，一个类型的权利要求也可扩展为类似于另一个权利要求类型的从属权利要求。

根据本发明的方法的优选实施方式，如所提到的那样，在焦外辐射校正中将代表所测量的散射测量值中的焦外辐射分量的值从所测量的散射测量值中减去。代表焦外辐射分量的值通常是由多个测量值，即至少一个通常多个测量值，通过根据所考虑的参数与散射测量值的实际的焦外辐射分量或多或少的偏差而计算确定的或估计的值。在确定用于校正所考虑的焦外辐射分量中引入的参数越多，则用于计算校正的散射测量值的焦外辐射校正可进行得越精确。

优选地，散射测量值借助多个散射传感器，即至少一个通常多个传感器测量，并且X射线投影数据借助投影数据检测器系统的检测元件测量。在计算机断层造影系统中，以及在其它X射线系统中，如前面所述的那样通常使用检测器系统，所述检测器系统由多个检测器模块构造，每个检测器模块具有由多个检测器元件构造的、部分圆形的、与X射线源对置的并与之环绕的或环形的检测器。检测器元件是X射线敏感的元件，例如闪烁元件，在其上可读取取决于所捕获的剂量的特定电压或特定电流作为测量值。检测器模块的检测器元件通过所谓的隔板相互分离，但也通常固定相连地例如布置在共同的载体上作为组件。这种检测器系统的结构和工作方式对于本领域一般技术人员是已知的，并且因此不详细解释。在本发明的范围内，可使用任意的检测器系统。辐射散射传感器在本发明的范围内可视为可用以测量散射的任意的传感器或检测器，而与是否是特殊构造为散射传感器的传感器元件无关，或者与是否是检测器系统的检测器元件，例如为测量散射而考虑或为此保留的检测器系统的边缘上的检测器元件无关。

在根据本发明的实施方式进行焦外辐射校正时，在所测量的散射测量值中含有的焦外辐射分量可从投影数据检测器系统的检测器元件的检测器测量值来确定。严格地讲，这意味着在散射传感器上的不希望出现的投影数据，特别是通过焦外辐射出现的、透过检查对象的断层造影数据借助在检测器元件内测量的检测器测量值来估计，并且然后从所测量的散射测量值中减去以用于对其进行校正。

有利的是，基于检测器值的加权和形成在利用散射传感器测量的散射测量值中的焦外辐射分量，所述加权和通过使用与有关的散射传感器在环境中相邻的检测器元件的检测器测量值借助定义的和权重κ_q来确定。在此，“在环境中相邻的检测器元件”是位于散射传感器的可预先给定的定义的邻近处的检测器元件，而与所述检测器元件直接还是间接地与散射传感器相邻无关，也就是例如位于散射传感器的下一个相邻处或位于更远处的相邻位置处。

例如，作为在环境中相邻的检测器元件，可以是在z方向上与散射传感器直接相邻的检测器元件，在z方向上跟随散射传感器的检测器元件(属于相同的检测器通道k)，以及来自相邻的，即来自直接毗邻的检测器通道k＝k-1或k＝k+1的或来自间隔开一个或多个通道的检测器通道(例如k＝k-2，k＝k-1，k＝k+1，k＝k+2)的与该检测器元件垂直的检测器元件。在此，可分别规定，在z方向上至何种深度将检测器元件或多少个检测器通道视作散射传感器的“环境”。

如上面所解释的那样，散射传感器通常沿投影数据检测器系统的边缘布置或靠近所述边缘布置。例如，散射传感器可通过多行检测器或平面检测器的边缘行内的位于所设置的使用扇区之外的传感器实现，或者通过具有与主检测器相比尽可能另外的空间扫描的专用传感器实现。用于确定在利用该散射传感器测量的散射测量值中的焦外辐射分量的加权和则可优选地基于检测器值通过使用多个检测器元件的检测器测量值形成，所述多个检测器元件布置在与有关的散射传感器在沿垂直于投影数据检测器系统的边缘走向的方向上，即布置在所谓的z方向上。

严格地讲，优选地对于在传感器行ζ(也称为传感器列)内的每个传感器通道l并且对于每个焦点位置r在所测量的散射测量值m(ζ，l，r)内的干扰性的焦外辐射分量通过由所测量的散射测量值m(ζ，l，r)得出的加权和确定，即通过在散射传感器上出现的强度，和对于不同的检测器行q＝1至q＝N_k的在检测器上出现的强度的一系列检测器测量值

确定，并且然后从所测量的散射测量值中减去，以便得到校正的散射测量值m_corr(ζ，l，r)：

$m_{\mathrm{corr}}(\mathrm{\ζ},l,r)=m(\mathrm{\ζ},l,r)\·{\mathrm{\κ}}_1(\mathrm{\ζ},r)+\underset{q=2}{\overset{N_k}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\κ}}_q(\mathrm{\ζ},r)\·\tilde{s}(l,q,r)---\left(1\right)$

在此，成立：

m_corr(ζ，l，r)    ＝校正的散射测量值

m(ζ，l，r)        ＝测量的散射测量值

κ₁(ζ，r)   ＝对于q＝1的权重因数

κ_q(ζ，r)   ＝和权重

ζ           ＝传感器行

l            ＝传感器通道

q            ＝检测器行

r            ＝在X射线辐射器上的焦点位置

和权重κ_q(ζ，r)在此取决于焦点位置r和传感器行ζ，其中焦点位置r仅是在使用具有跳焦点的X射线辐射器时对于当前焦点位置的逻辑值，并且传感器行ζ可给出在z方向上散射传感器位于检测器前方还是后方。如上面提到的那样，N_k是在z方向上要考虑的检测器元件的数量，即该值限制了要考虑的检测器元件在z方向上的上面描述的“邻近处”。在确定该数量N_k时，优选地注意到在精度和所要求的计算时间上的合适的折衷。为实现焦外辐射校正的合适的品质，例如对于具有总计64行直至32行、优选地直至16行的检测器，例如在z方向上第1至第10个相邻的检测器值可用于加权和，即对于具有64行的检测器，N_k优选地小于等于32，优选地小于等于16，但至少为10。和权重κ_q(ζ，r)是负值，并且权重因数κ₁(ζ，r)是正数，由此如所希望地从所测量的散射测量值m(ζ，l，r)减去检测器值的加权和

在此，有利的是将此处所述的校正在检测器的间隙方向上(即在检测器的通道内或在z方向上)以非对称和权重κ_q执行。检测器值

涉及与使用扇区的扇区角度的相同值对应的具有指数k的检测器通道，诸如具有值l的通道的散射传感器。

测量值m(ζ，l，r)代表了在传感器位置处出现的辐射强度。因为传感器位于使用扇区(即检测器模块)外侧，所以该测量量表示在使用扇区内所存在的散射强度的近似值。其原因除了别的之外在于如下事实，即散射以球面波的形式传播，更确切地说从位于使用扇区内的散射中心发出。与此相反，在检测器处出现的强度，即在使用扇区内的检测器测量值除散射外还包含了直接辐射，所述直接辐射从管焦点发出被对象削弱。在焦外辐射校正中，将测量值优选地在强度层面上处理。

以上结合等式(1)描述的检测器值

原理上可以是通道(在z方向上)的检测器元件的检测器测量值。但在另一个优选的方案中，检测器值基于多个与边缘平行放置的(即分别在一行检测器内的)检测器元件的检测器测量值形成。特别优选地，通过由来自多个通道的检测器测量值形成平均值可以使用宽基础的测量值，特别是在改进信噪比方面，以便改进焦外辐射校正。随后的等式(2)示例地给出了用于通过由多个相邻的通道(分别为k＝6至9)的检测器测量值s(k，q，r)确定该平均值来确定检测器值

的可能性，如果例如在此使用其检测器模块分别包括16个通道并且其中每个检测器模块分别在右侧和左侧(在z方向上观察的前侧和后侧)使用散射传感器的检测器：

$\tilde{s}(l,q,r)=\frac{1}{4}\underset{k=16\·l+6}{\overset{16\·l+9}{\mathrm{\Σ}}}s(k,q,r)---\left(2\right)$

该平均值形成例如分开地对于每个投影角度(即对于每个管位置)执行。等式(2)可直接在等式(1)中使用。

如果散射传感器与投影数据检测器系统的边缘具有间距地布置，例如位于焦点的半影外，则在检测器边缘和传感器行之间的间隙范围内缺失的测量数据的难度更大。典型地，该传感器行位于使用扇区外直至大约2cm，优选地直至大约1cm，并且由此远离下一个检测器元件。但结果显示，该缺失的数据可以很好的近似于在散射测量值和第一检测器行的最外的即指向散射传感器的边缘上的检测器元件的测量值之间线性插值。这意味着，检测器阵列矩阵可被补充以多个行N_virt.，即至少一个通常多个行的“虚拟检测器元件”，以便相应地通过该虚拟检测器元件填充具有检测器元件的使用扇区的边缘和传感器元件之间的间隙。在焦外辐射校正时，可在加权和中考虑内插和/或外插的检测器值，所述插值的检测器值代表了在散射传感器和投影数据检测器系统的边缘之间布置的多个虚拟检测器元件的检测器测量值。等式(1)则改变为：

$m_{\mathrm{corr}}(\mathrm{\ζ},l,r)=m(\mathrm{\ζ},l,r)\·{\mathrm{\κ}}_1(\mathrm{\ζ},r)+\underset{q=2}{\overset{N_{\mathrm{virt}}+1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\κ}}_q(\mathrm{\ζ},r)\·s^{\mathrm{virt}}(l,q,r)+\underset{q=N_{\mathrm{virt}}+2}{\overset{N_k}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\κ}}_q(\mathrm{\ζ},r)\·\tilde{s}(l,q,r)---\left(3\right)$

该“虚拟检测器元件”的检测器值S^virt.(l，q，r)可通过由“真实”的检测器测量值(例如，z方向上的相应的间隙的检测器值

)的内插或外插确定。

为保证在散射校正中不考虑负的校正的散射测量值，优选地在散射校正中，如果有关的散射测量值在焦外辐射校正之后具有负值，则在散射校正中将校正的散射测量值赋予0。为此，对等式(3)进行如下修改：

$m_{\mathrm{corr}}(\mathrm{\ζ},l,r)=$

$\max (0,m(\mathrm{\ζ},l,r)\·{\mathrm{\κ}}_1(\mathrm{\ζ},r)+\underset{q=2}{\overset{N_{\mathrm{virt}}+1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\κ}}_q(\mathrm{\ζ},r)\·s^{\mathrm{virt}}(l,q,r)+\underset{q=N_{\mathrm{virt}}+2}{\overset{N_k}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\κ}}_q(\mathrm{\ζ},r)\·\tilde{s}(l,q,r))---\left(4\right)$

如果不考虑虚拟检测器行，则也可以以相应的方式修改等式(1)。

优选地，所测量的散射测量值m(ζ，l，r)在求减以进行焦外辐射校正之前与正的加权因数κ₁(ζ，r)相乘，以便满足边缘条件，即所有加权因数的和为1，即满足如下等式：

$\underset{q}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\κ}}_q=1---\left(5\right)$

这保证了校正的正确的归一化，例如在z方向上精确均匀的辐射场的(假设)的情况下，在实施加权和之后再现原始传感器测量值必须复现。

在根据本发明的方法的优选的实施方式中，事先为计算机断层造影系统提供多个(至少一个但通常多个)不同的和权重κ_q的组以用于焦外辐射校正。在此，根据参数组合分别得出不同的和权重的组。该和权重可借助于在有关的计算机断层造影系统或合适类型的计算机断层造影系统上的试验测量来确定。

为确定和权重κ_q，可首先例如实验地确定和权重。和权重的一组示例在图5中示出。这样的实验确定能有利地通过如下方式估计：测量z方向上焦外辐射的脉冲响应，例如通过独立的第二检测器的测量，以及将脉冲响应反转(例如，通过傅里叶变换、反转以后随后的傅里叶逆变换)。由此得到了作为q的函数的关于q＝1的对称和权重。

然后，改变这样获得的和权重κ_q的第一值，直至在散射校正和由校正的散射测量值重建图像数据之后，重建的测量模体的图像和患者扫描的图像不再具有“幻影图像”。在此，对于q＜1，将和权重恒定地设置为零，并且和仅在正指数(包含1)上进行，即仅改变q＞1的权重。q＝1的和权重由等式(4)中给出的边缘条件得到，使得所有和权重的和等于1。

在此，和权重的值附加地还取决于所考虑的传感器行ζ，因为焦外辐射在z方向上不必是对称的，而是有利地为非对称的。此外，和权重可取决于焦点位置r和/或管电压和/或X射线源的管侧的准直器的打开宽度。因此，根据参数组合得到了不同的和权重的组。该和权重然后可对于扫描器类型固定地确定，并且然后在散射测量值的焦外辐射校正的范围中不在改变。

附图说明

本发明将在下文中通过参考附图结合实施例更详细地解释。在此，在不同的附图中，相同的部件具有相同的附图标号。附图中：

图1示出了根据本发明的计算机断层造影系统的实施例的示意图，所述计算机断层造影系统具有根据本发明的投影数据处理单元和图像重建单元，

图2示出了具有焦外辐射的X射线管的截面的示意图，

图3示出了由检测器模块构造的具有散射传感器的检测器系统的示意性结构，

图4示出了通过使用根据本发明的焦外辐射校正方法从X射线投影数据重建图像数据的实施例的流程图，和

图5示出了加权和的系数κ_q的示例的简图。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了具有图像重建装置C21c的计算机断层造影系统C1。在机架壳体C6内具有在此未示出的机架，在所述机架上布置了第一X射线管C2和对置的检测器C3。可选地，在此处所示的CT系统中布置了具有对置的第二检测器C5的第二X射线管C4，使得通过附加的供使用的辐射器/检测器组合可实现更高的时间分辨率，或在辐射器/检测器系统中使用不同的X射线能量谱时也可执行“双能”检查。

CT系统C1此外具有患者卧榻C8，在所述患者卧榻C8上，患者或检查对象O在检查时沿着也称为z轴线的系统轴线C9可被移动到测量场内，其中扫描自身可作为无患者进给的纯连续圆扫描仅在感兴趣的检查区域内进行。在此，X射线源C2以及C4分别围绕患者旋转。并行地，在此检测器C3或C5相对于X射线源C2或C4运行，以便采集X射线投影数据P，所述投影数据然后用于重建截面图像。作为其中患者在单独的扫描之间逐步地移动穿过检查场的这种连续扫描的替代，当然也提供了螺旋形扫描的可能性(通常称为“螺旋扫描”)，其中患者在以X射线辐射进行的旋转扫描期间沿系统轴线C9在X射线管C2或C4和检测器C3或C5之间被连续移动穿过检查场。通过患者沿轴线C9的移动和X射线源C2或C4的同时旋转，在螺旋扫描时在测量期间产生了X射线源C2或C4相对于患者的螺旋形轨迹。该轨迹也可通过如下方式实现，即使得机架在患者不运动的情况下沿轴线C9移动。

CT系统C1通过具有存在于存储器内的计算机程序代码Prg₁至Prg_n的控制和计算单元C10控制。可经由控制接口C24从控制和计算单元C10传输采集控制信号AS，以便根据特定的测量协议控制CT系统C1。

在此除了别的之外，控制和计算单元C10具有根据本发明的投影数据处理单元C20。由检测器C3或C5采集的投影数据P经由用于接收投影数据P和散射测量值的、可构造为一个或两个分开的接口的接口设备C23传输到投影数据处理单元C20。散射测量值通过使用检测器测量值，即投影数据的单独的值在焦外辐射校正单元C21a内在焦外辐射校正的范围内校正，如上文和下文中所描述的那样。X射线投影数据P然后必要时在合适的预处理后在投影数据处理单元C20的散射校正单元C21b内在散射校正的范围内通过使用校正的散射测量值来校正，并且在图像重建单元C21c内被进一步处理，即由此重建图像数据BD。校正和图像重建单元C21a、21b、21c在该实施例中以软件的形式作为投影数据处理单元C20的部分在控制和计算单元C10的处理器上实现，例如实现为计算机程序代码Prg₁至Prg_n的一个或多个形式。由图像重建单元C21c重建的图像数据BD然后存储在控制和计算单元C10的存储器22内，和/或以通常的方式在控制和计算单元C10的显示屏上输出。所述图像数据BD也可经由在图1中未示出的接口馈入到连接在计算机断层造影系统C1上的网络内，例如馈入到放射学信息系统(RIS)内，并且存储于在该处可访问的大容量存储器内，或作为图像输出。

控制和计算单元C10附加地也可执行EKG的功能，其中导线C12用于在患者和投影数据处理单元C20之间传递EKG电势。附加地，在图1中示出的CT系统C1也具有造影剂注射器C11，通过所述注射器C11可附加地将造影剂注射到患者的血液循环内，使得患者的血管特别是搏动的心脏的心室可更好地显示。

图2示出了如其可在图1的CT系统内使用的具有焦外辐射的X射线管的截面示意图。产生由X射线管发射的X射线辐射，这通过以阴极K和阳极A之间施加的高电压加速从灼热阴极K发出的电子e^-来实现。在快电子e^-进入到例如钨的阳极材料时，产生了X射线辐射。这主要对应于电子e^-的制动辐射。

重建的图像的清晰度主要取决于在X射线管的阳极A上的焦斑大小。使用焦斑Fok，即阳极A的发出X射线辐射的大部分的区域，被称为使用焦点。通常，在诊断性X射线管中，焦斑尺寸在0.3mm至2mm之间。根据X射线管的结构类型，在实际的使用焦点Fok之外可在多个厘米的区域上发出X射线辐射，由此这使得图像的对比度显示变差。

寄生性X射线辐射称为焦外辐射，简称为EFS(英语：EFR，extra focalradiation，或：off-focus radiation)。对于EFS的形成，解释如下：以高速到达阳极A的电子e^-的部分被阳极A弹性地反向散射或在阳极A内触发次级电子，所述次级电子脱离阳极表面。这些散射的初级或次级电子e^- _streu的能量相对于初级电子e^-的能量降低了大约20％。由于阳极A的电场的吸引，电子e^- _streu再次到达阳极A。由此电子e^- _streu产生的X射线辐射是焦外辐射。由于电子e^- _streu的先前的能量损失，EFS平均上比焦点X射线辐射更弱。散射电子e^- _streu的到达位置通常远离实际的使用焦斑Fok。电子e^- _streu放大了发射区并且由此放大了成像辐射源，并且导致了使用焦斑Fok的扩宽。这在图2中通过使用焦斑Fok旁的距离区域Δ表示。EFS在全部从X射线管发射的辐射中的分量根据X射线管的结构类型典型地直至大约10％。

在图3中示出了具有多个检测器模块M的投影数据检测器系统D(在下文中简称为检测器D)的示意性结构，所述检测器模块由多个矩阵形地并排布置在行q和列(＝检测器通道)k内的检测器元件E构成(图中的箭头在此给出了行q或列k并排布置的方向)。检测器D在机架(未示出)内相对于X射线管成部分圆形地布置，其中在该图中仅示意性表示了X射线管的焦点位置F和X射线辐射的使用扇区。每个检测器模块M在此包括多个z方向(即其中列k走向的方向)上的检测器通道。沿着使用扇区或检测器D，在每个检测器模块M的每侧上，即在z方向上在检测器模块M的前方和后方，与检测器D的边缘R间隔开地分别存在散射传感器。散射传感器SS一方面可以是定位在使用扇区外的通常的检测器元件，但也可以是专用的散射传感器。

在图中右侧放大的简图示出了具有散射传感器SS的检测器模块M的结构。检测器D的像素或检测器元件E位于模块M的中间，其侧面分别是散射传感器SS。在图3中，例如对于检测器模块M的16个检测器通道，散射传感器SS在z方向上布置在检测器模块M的前方和后方。在激活的检测器和传感器面上还设置了散射光栅G，以便将垂直于或横行于z方向，即在圆周方向或检测器D或机架的行方向上的散射在其出现在检测器元件E和散射传感器SS上之前尽可能滤除。

在图4中示意性示出了通过使用根据本发明的校正方法从X射线投影数据确定图像数据的方法的实施例的流程图，所述方法包括如下步骤：

-DI-M：对于每个投影角度，测量使用扇区内的检测器上的信号强度，即同时也作为X射线投影数据P的检测器测量值s(k，q，r)，并且测量散射传感器SS上的信号强度，即散射测量值m(ζ，l，r)，

-SU-B：确定和权重κ_q，取决于传感器行、焦点位置、管电压和准直，

-SD-B：执行焦外辐射校正，即计算校正的散射测量值M_corr，

-SS-K：通过使用校正的散射测量值M_corr执行X射线投影数据的散射校正，

-D-L：对校正的投影数据P_corr求对数，

-B-R：借助对数化的校正的投影数据P_corr，L重建图像数据。

在第一步骤DI-M中，对于每个投影角度测量在使用扇区的检测器上的信号强度，即检测器测量值s(k，q，r)(在下文中也称为投影数据P)，以及散射传感器上的信号强度，即所测量的散射测量值m(ζ，l，r)。该投影数据P和散射测量值m然后必要时在合适的预处理之后借助合适的接口传输到投影数据处理单元C20。

在步骤SU-B中，此外取决于传感器行、焦点位置、管电压和准直来选择和权重，并且将和权重传输到焦外辐射校正单元C21a或事先存储在其内。如上所述结合等式(5)所述的那样，该和权重κ_q的确定对于各计算机断层造影设备或结构类型事先进行。

在另外的步骤SD-B中，在信号强度层面上，如其上面根据等式(1)至(4)所解释的那样，在焦外辐射校正的范围内进行散射测量值的校正，其中在检测器D中校正的散射测量值m_corr的计算根据图3优选地借助等式(4)执行，因为散射传感器SS与检测器D的各边缘R具有距离。

在下一个步骤中，然后在散射校正单元C21b内借助事先校正的散射测量值m_corr进行散射校正(SS-K)，然后将在该步骤中产生的校正的X射线投影数据P_corr，如通常那样，在步骤D-L中对数化。根据对数化的校正的X射线投影数据P_corr，L最后(在步骤B-R中)借助图像重建单元C21c重建图像数据BD。

在图5中示出了加权和的系数κ_q的示例，其中和权重κ₁(q＝1)，即对于所测量的散射测量值的加权因数大约为1.15，也就是表示正的值。q＝2-25的和权重κ_q小于零。在此，该和权重κ_q在0至0.1之间。

最后，再次指出如下事实，即前述详细描述的校正方法以及示出的投影数据处理装置和X射线系统仅是实施例，所述实施例可由专业人员以不同的方式修改，而不脱离本发明的范围。例如，CT系统也可以是C形臂系统，其中与图1的CT系统不同，壳体具有C形弓臂，即所谓的C形臂，在所述C形臂上一方面固定了X射线管并且另一方面固定了对置的检测器。此外，校正方法基本上也可用于另外的CT系统，例如具有形成完整环的检测器的CT系统。此外，不定冠词“一”或“一个”的使用不排除有关的特征也能多次出现。此外，“单元”可由一个或多个也在空间上分布地布置的部件组成。同样，“装置”也可由一个部件或多个部件组成。

Claims (15)

1.一种用于基于检查对象(O)的X射线投影数据(P)产生检查对象(O)的图像数据(BD)的方法，其中，在重建图像数据(BD)之前，所述X射线投影数据(P)经受基于散射测量值的散射校正，其中所述散射测量值在其用于散射校正之前首先经受焦外辐射校正。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述焦外辐射校正中，将代表了所测量的散射测量值中的焦外辐射分量的值从所测量的散射测量值中减去。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，借助多个散射传感器(SS)测量所述散射测量值，并且借助投影数据检测器系统(D)的检测器元件测量所述X射线投影数据(P)，并且其中，从所述投影数据检测器系统(D)的检测器元件(E)的检测器测量值中确定在所述散射测量值中所包含的焦外辐射分量。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，基于检测器值的加权和形成在利用散射传感器(SS)测量的散射测量值中的焦外辐射分量，通过使用与有关的散射传感器(SS)在环境中相邻的检测器元件(E)的检测器测量值借助于定义的和权重(κ_q)来确定所述加权和。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，将散射传感器(SS)布置在所述投影数据检测器系统(D)的边缘(R)上或旁边，并且在利用该散射传感器(SS)测量的散射测量值中基于检测器值形成用于确定焦外辐射分量的加权和，所述检测器值通过使用多个检测器元件(E)的检测器测量值形成，所述检测器元件(E)相对于有关的散射传感器(SS)布置在沿垂直于投影数据检测器系统(D)的边缘(R)走向的方向(z)上。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，通过使用由多个平行于边缘(R)的检测器元件(E)的检测器测量值形成所述检测器值。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，将所述散射传感器(SS)与所述投影数据检测器系统(D)的边缘(R)间隔开地布置，并且在加权和中考虑代表了布置在该散射传感器(SS)和该投影数据检测器系统(D)的边缘(R)之间的多个虚拟检测器元件的检测器测量值的内插和/或外插的检测器值。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，其中，将散射测量值在求减之前与正的加权因数相乘。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，对于散射校正，如果有关的散射测量值在焦外校正之后具有负值，则为校正的散射测量值赋予0值。

10.根据权利要求4至9中任一项所述的方法，其中，对于X射线系统(C1)，特别是计算机断层造影系统(C1)，为焦外辐射校正事先提供多个不同的和权重(κ_q)的组。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，借助于在有关的计算机断层造影系统(C1)上或相匹配类型的计算机断层造影系统(C1)上的试验测量来确定所述和权重(κ_q)。

12.根据权利要求4至11中任一项所述的方法，其中，取决于传感器行(ζ)并且可选地取决于焦点位置(F)和/或管电压和/或X射线源(C2、C4)的管侧的准直器的打开宽度来确定所述和权重。

13.一种用于处理检查对象(O)的X射线投影数据(P)的投影数据处理装置(20)，具有：

-接口设备(C23)，用于接收X射线投影数据(P)以及散射测量值，

-焦外辐射校正单元(C21a)，用于在焦外辐射校正的范围内校正散射测量值，

-散射校正单元(C21b)，用于基于校正的散射测量值在散射校正的范围内校正X射线投影数据(P)，和

-重建单元(C21c)，用于基于校正的X射线投影数据(P_corr)重建检查对象(O)的图像数据(BD)。

14.一种X射线系统(C1)，具有至少一个X射线源(C2、C4)和至少一个用于采集检查对象(O)的X射线投影数据(P)的检测器系统(C3、C5)，所述X射线系统(C1)特别是具有根据权利要求13所述的投影数据处理装置(20)的计算机断层造影系统(C1)。

15.一种计算机程序，具有包括程序代码(Prg₁至Prg_n)的程序代码装置，以便在所述计算机程序在计算机上运行时执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法。

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