CN103339497B - 探测值处理设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种探测值处理设备。提供了能量相关的探测值，其指示穿过检查区域（5）之后的多色辐射（4）。辐射由包括K边缘滤波材料的滤波器（15）进行滤波。将成分分解技术应用于探测值，以确定作为指示由K边缘滤波材料导致的衰减的第一成分衰减值的K边缘衰减值，以及指示由检查区域的附加成分导致的衰减的附加成分衰减值，其中用附加成分衰减值来重建检查区域的图像。因此能够重建不受滤波器不利影响的图像，因为未将K边缘衰减值用于重建图像。这样能够改善重建图像的质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种探测值处理设备、一种探测值处理方法和一种探测值处理计算机程序。本发明还涉及一种包括探测值处理设备的探测设备、一种对应的探测方法和一种对应的探测计算机程序。
背景技术
US2009/0052621A1公开了一种包括用于发射多色辐射的x射线源的计算断层摄影系统，多色辐射穿过计算断层摄影系统的检查区域。已穿过检查区域的辐射由探测器探测，以用于产生能量相关的探测值。计算断层摄影系统还包括一种用于在穿过检查区域之前对辐射进行滤波的领结滤波器（bowtiefilter）。将产生的能量相关的探测值用于重建检查区域的图像。领结滤波器减少了施加于对象的辐射剂量，对象可以被布置在检查区域之内。不过，领结滤波器也不利地影响了探测值，使得探测值的质量下降并且因此降低了用探测值重建的图像的质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种探测值处理设备、一种探测值处理方法和一种探测值处理计算机程序，其中可以处理探测值从而产生具有改进的质量的图像。本发明的另一目的是提供一种包括该探测值处理设备的探测设备、一种对应的探测方法和一种对应的探测计算机程序。
在本发明的第一方面中，提出了一种探测值处理设备，其中所述探测值处理设备包括：
-用于提供探测值的探测值提供单元，所述探测值是由探测器产生并指示已穿过检查区域之后的辐射的能量相关的探测值，所述辐射是由辐射源发射并由滤波器滤波的多色辐射，所述滤波器包括K边缘滤波材料，所述K边缘滤波材料具有在所述多色辐射的能量范围之内的K边缘，
-成分分解（componentdecomposition）单元，其适于将成分分解技术应用于所述探测值，以用所述探测值的能量相关性来确定作为第一成分衰减值的K边缘衰减值（其指示由所述K边缘滤波材料导致的衰减），以及指示由检查区域中附加成分导致的衰减的附加成分衰减值，
-重建单元，其适于用附加的成分衰减值重建检查区域的图像。
由于将成分分解技术应用于探测值，以确定作为第一成分衰减值的K边缘衰减值（其指示由K边缘滤波材料导致的衰减），以及指示由检查区域中附加成分导致的衰减的附加成分衰减值，其中用附加成分衰减值重建检查区域的图像，所以能够重建较少受到或根本不受滤波器的不利影响的图像，因为未将指示由滤波器的K边缘滤波材料导致的衰减的K边缘衰减值用于重建图像。这样改善了重建图像的质量。
重建单元可以适于用对应于单一附加成分的成分衰减值或用对应于几个附加成分的成分衰减值来重建检查区域的图像。
探测值提供单元优选是存储单元或数据连接，该存储单元中存储了已经采集的探测值，数据连接例如是因特网连接，用于经由数据连接向成分分解单元提供探测值。
探测值优选是通过彼此相对地移动多色x射线源和待成像的对象优选位于的检查区域而产生的计算断层摄影投影数据，其中辐射源发射的多色辐射穿过检查区域并被能量分辨探测器探测。优选由多色辐射在不同的角方向照射检查区域，以便产生对应于不同投影方向的投影数据。作为x射线辐射源的替代，也可以使用另一种辐射源，例如核辐射源。
优选的是，该滤波器为领结滤波器，尤其是动态可控的领结滤波器。领结滤波器优选位于辐射源和检查区域之间。领结滤波器优选由具有不同厚度的两个滤波器部分构成，该两个滤波器部分可以动态地从两个相对侧移动到x射线束中。滤波器的厚度向着射束的外部增大，用于减小相关探测元件的x射线强度。这种强度的减小能够补偿检查区域的周边区域中的较低衰减，这一较低衰减否则会导致过高的探测器辐射。可以使用动态领结滤波器来减小探测器上方的辐射强度的动态范围。如果探测器能够仅在有限的动态范围中工作（例如具有有限计数速率能力的光子计数探测器）这种减小可能非常有帮助。
进一步优选的是，该滤波器为领结滤波器。成分分解单元优选适于使用空间滤波器内核和时间滤波器内核中的至少一个对所述K边缘衰减值进行平滑。假设的是，用于对辐射进行滤波的滤波器的空间和时间影响是平滑功能。这意味着，探测器的相邻探测元件的探测值以及同一探测元件的时间上连续的探测值被假设为具有来自滤波器的类似衰减贡献。通过使用例如空间滤波器内核和/或时间滤波器内核对K边缘衰减值的滤波能够减小噪声对K边缘衰减值的影响，因此改善附加成分衰减值的质量，在给出受噪声影响较小的平滑后的K边缘衰减值的同时确定了该附加成分衰减值。
空间滤波器内核和时间滤波器内核例如是用于对K边缘衰减值求平均值的平均内核，用于对其进行平滑。
成分分解单元13优选适于向探测值应用基础材料分解技术和物理效应分解技术中的至少一种。所述成分分解单元可以适于向所述探测值应用成分分解技术，以用所述探测值的能量相关性来确定作为指示由所述K边缘滤波材料导致的衰减的第一成分衰减值的K边缘衰减值，以及作为指示由第二成分导致的衰减的第二成分衰减值的附加成分衰减值，以及指示由第三成分导致的衰减的第三成分衰减值。重建单元优选适于用第二成分衰减值和第三成分衰减值的组合来重建检查区域的图像。优选地，所述第二和第三成分之一是用于产生光电效应成分值的检查区域的光电效应成分，而第二和第三成分中的另一个是用于产生康普顿效应成分值的检查区域的康普顿效应成分。
在实施例中，所述成分分解单元适于通过如下方式来确定K边缘衰减值：使用针对能量相关性探测值的模型来求解针对能量相关性探测值的方程组，所述模型将能量相关性探测值描述为第一贡献和附加贡献的组合，第一贡献取决于第一成分的第一能量相关的衰减（为K边缘滤波材料的K边缘衰减），附加贡献取决于附加成分导致的附加的能量相关的衰减。具体而言，用于探测值的模型能够将能量相关的探测值描述为K边缘贡献、第一基础材料（例如骨骼）的贡献以及另一基础材料（如软组织）的另一贡献的组合。用于探测值的模型也可以将能量相关的探测值描述为K边缘贡献、光电效应贡献和康普顿效应贡献的组合。所述成分分解单元可以适于通过如下方式确定K边缘衰减值：使用针对能量相关的探测值的模型来求解针对能量相关的探测值的方程组，所述模型将能量相关的探测值描述为K边缘滤波材料的K边缘效应、光电效应和康普顿效应的组合，每种效应都为相应的能量相关的探测值贡献对应的衰减。这允许确定K边缘衰减值，可以利用例如空间滤波器内核和/或时间滤波器内核以较为简单的方式有效地对该K边缘衰减值进行平滑。
在已经确定K边缘衰减值之后，可以在空间和/或时间上对其进行平滑，可以将平滑后的K边缘衰减值用于再次求解针对能量相关的探测值的方程组，其中现在给出了平滑后的K边缘衰减值，方程组的解例如是光电效应衰减值和康普顿效应衰减值。可以将光电效应衰减值和/或康普顿效应衰减值用于重建检查区域的图像。
在实施例中，所述成分分解单元适于通过如下方式来校正关于滤波器的光电效应和康普顿效应的光电效应成分值和康普顿效应成分值：a）从所述光电效应成分值减去所述K边缘滤波材料的对应K边缘衰减值与所述滤波器的光电效应成分值和所述K边缘滤波材料的K边缘衰减值的给定比例之积，以及b）从所述康普顿效应成分值减去所述K边缘滤波材料的对应K边缘衰减值与所述滤波器的康普顿效应成分值和所述K边缘滤波材料的K边缘衰减值的给定比例之积。这进一步减小了滤波器对光电效应成分值和康普顿效应成分值的可能的不利影响，由此进一步改善了通过利用光电效应成分值和/或康普顿效应成分值重建的图像的质量。
所述成分分解单元可以适于向所述探测值应用成分分解技术，从而确定指示由第四成分导致的衰减的另一第四成分衰减值，所述第四成分为K边缘检查区域材料，即所述检查区域中的K边缘材料，其中所述K边缘检查区域材料的K边缘和所述K边缘滤波材料的K边缘不同。这允许还考虑到检查区域之内的K边缘检查区域材料（例如具有多色辐射的能量范围之内的K边缘的造影剂）。第四成分衰减值指示K边缘检查区域材料，因此能够与指示K边缘滤波材料导致的衰减的K边缘衰减值独立地被重建，仪以便重建检查区域之内存在的K边缘检查区域材料的图像。因为该独立重建，所以可以减小，尤其是消除由包括K边缘滤波材料的滤波器引起的对重建的负面影响。例如，如果检查区域中存在造影剂，这允许重建高质量的造影剂图像。
在本发明的另一方面中，提出了一种探测设备，其中该探测设备包括：
-用于发射辐射的辐射源，所述辐射为多色辐射，其中调整所述辐射源，使得所述辐射穿过所述探测设备的检查区域，
-用于产生能量相关的探测值的探测器，所述探测值指示已穿过所述检查区域之后的辐射，
-根据权利要求1所述的探测值处理设备。
在本发明的另一方面中，提出了一种探测值处理方法，其中该探测值处理方法包括：
-提供探测值，所述探测值是由探测器产生的并指示穿过检查区域之后的辐射的能量相关的探测值，所述辐射是由辐射源发射并由滤波器滤波的多色辐射，所述滤波器包括具有在所述多色辐射的能量范围之内的K边缘的K边缘滤波材料，
-将成分分解技术应用于所述探测值，以用所述探测值的能量相关性来确定作为指示由所述K边缘滤波材料导致的衰减的第一成分衰减值的K边缘衰减值，以及指示由检查区域中附加成分导致的衰减的附加成分衰减值，
-用所述附加成分衰减值来重建所述检查区域的图像。
在本发明的另一方面中，提出了一种探测方法，其中探测方法包括：
-发射穿过检查区域的多色辐射，
-产生能量相关的探测值，所述探测值指示已穿过所述检查区域之后的辐射，
-如权利要求12所述那样来处理所述探测值。
在本发明的另一方面中，提出了一种探测值处理计算机程序，其中所述探测值处理计算机程序包括程序代码模块，在控制根据权利要求1所述的探测值处理设备的计算机上运行所述探测值处理计算机程序时，所述程序代码模块用于使所述探测值处理设备执行根据权利要求12所述的探测值处理方法的步骤。
在本发明的另一方面中，提出了一种探测计算机程序，所述探测计算机程序包括程序代码模块，在控制根据权利要求11所述的探测设备的计算机上运行所述探测计算机程序时，所述程序代码模块使所述探测设备执行根据权利要求13所述的探测方法的步骤。
应当理解，权利要求1的探测值处理设备、权利要求11的探测设备、权利要求12的探测值处理方法、权利要求13的探测方法和权利要求14和15的计算机程序具有如从属权利要求中定义的类似和/或相同的优选实施例。
应当理解，本发明的优选实施例也可以是从属权利要求与相应独立权利要求的任意组合。
根据下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见，并参考下文描述的实施例来阐述本发明的这些和其他方面。
附图说明
在以下附图中：
图1示意性地和示例性地示出了包括探测值处理设备的探测设备的实施例，
图2和图3示意性地和示例性地示出了领结滤波器的实施例，
图4示出了流程图，该流程图示例性地示出了一种探测值处理方法的实施例，以及
图5示出了流程图，该流程图示例性地示出了一种探测方法的实施例。
具体实施方式
图1示意性地和示例性地示出了一种探测设备，在此实施例中该探测设备是计算机断层摄影系统。计算机断层摄影系统30包括台架1，台架1能够围绕平行于z方向延伸的旋转轴R旋转。将多色辐射源安装在台架1上，在此实施例中多色辐射源为x射线管。向辐射源2提供准直和滤波单元3以用于滤波由辐射源2发射的多色辐射并且在此实施例中用由辐射源2产生的辐射形成锥形辐射束4。辐射4穿过对象（未示出），例如检查区域5中的患者，检查区域5在此实施例中是圆柱形的。在已穿过检查区域5之后，辐射束4入射在能量分辨探测器6上，该探测器6包括二维探测表面。探测器6安装在台架1上。
能量分辨探测器例如工作在以下的原理：对入射光子进行计数并输出示出了特定能量区域中每一能量的光子数量的探测值。例如在如下文章中描述了这种能量分辨探测器：Llopart,X.等人的“Firsttestmeasurementsofa64kpixelreadoutchipworkinginasinglephotoncountingmode”，Nucl.Inst.andMeth.A,509(1-3):157-163,2003，Llopart,X.等人的“Medipix2:A64-kpixelreadoutchipwith55mumsquareelementsworkinginasinglephotoncountingmode”，IEEETrans.Nucl.Sci.49(5):2279-2283,2002，在此通过引用将上述文章并入本文。
图2和图3中示意性地并且示例性地示出了准直和滤波单元3的实施例。准直和滤波单元3包括用于准直从焦斑18开始延伸的辐射4的准直器17，以及滤波器15，在此实施例中滤波器15是动态可控的领结滤波器。领结滤波器15包括用于对辐射4进行衰减的两个部分16。所得的辐射4包括不被领结滤波器15滤波的中心部分19和被领结滤波器15滤波的外围部分20。部分16是如箭头24所示那样可移动的。部分16优选是通过使用由控制单元9控制的电动机26而可移动的。领结滤波器15的部分16的厚度向着辐射的中心减小。在实施例中，领结滤波器15的部分16被成形为如同已知的静态领结滤波器的对应部分，其中与静态领结滤波器相反，动态可控领结滤波器15的部分16在箭头24所示的方向上是可移动的。
在图2中，假设对象位于检查区域5的中心，于是，布置动态可控领结滤波器16以使辐射4的中心部分19不被滤波，而是仅滤波外围部分20。图3示出了动态可控领结滤波器15的布置，其中假设对象不位于检查区域5的中心，其中相应地使辐射4的非衰减部分19偏离中心。
滤波器15，特别是部分16，包括具有在多色辐射4的能量范围之内的K边缘的K边缘滤波材料。K边缘滤波材料包括具有在多色辐射4的能量范围之内的K边缘能量的原子。K边缘滤波材料包括，例如，钽、钨、金和铅中的至少一种。可以在它们的金属状态或其他化学状态（例如它们的氧化状态）中使用这些元素的一种或多种，或可以在承载低Z元素（例如，Z<50的元素）的其他稳定化合物之内使用它们。可以将它们用作具有其他低原子序数基质材料（像塑料、低原子序数的金属等）的夹层成分或甚至用作具有这些基质材料的混合物。在实施例中，多色辐射4的能量范围在约40keV和约110keV之间，其中在此情况下K边缘滤波材料的原子的原子序数Z优选地在约56至约90的范围之内。
计算断层摄影系统包括两台电动机7、8。电动机7以优选恒定但可调节的角速度来驱动台架1。提供电动机8以使对象平行于旋转轴R或z轴的方向位移，对象例如是被布置在检查区域5中的患者台上的患者。控制单元9控制这些电动机7、8，例如，使得辐射源2和检查区域5以及因此检查区域5之内的对象沿螺旋轨迹彼此相对移动。不过，辐射源2和检查区域5也可以沿另一轨迹彼此相对移动。例如，可以不移动对象和检查区域5，但是可以仅旋转辐射源2，即辐射源2可以沿相对于对象或检查区域5的圆轨迹移动。此外，在另一实施例中，准直和滤波单元可以适于形成另一束形，特别是扇形束。探测器6可以包括探测表面，该探测表面被成形为对应于其他束形，特别是对应于扇形束。
在辐射源2和检查区域5相对移动期间，探测器根据入射在探测器6的探测表面上的辐射产生能量相关的探测值。
通过包括探测值接收单元12的有线或无线数据连接，将在此实施例中为投影数据的探测值发送到探测值处理设备10。可以将探测值接收设备12视为探测值提供单元，探测值接收设备12向成分分解单元13提供探测值以将成分分解技术应用于探测值，用于用探测值的能量相关性来确定作为第一成分衰减值的K边缘衰减值（其指示由K边缘滤波材料引起的衰减），和附加成分衰减值（其指示由检查区域的附加成分引起的衰减）。重建单元14使用附加成分衰减值以用附加成分衰减值重建检查区域5之内的对象的图像。例如，重建单元可以适于执行滤波后的反投影、迭代重建算法、逆Radon反演算法等，以用附加成分衰减值重建图像。可以将重建的图像显示在显示器11上。
K边缘衰减值对应于沿引起相应探测值的射线的K边缘吸收系数的线积分。
成分分解单元可以适于对所确定的K边缘衰减值进行平滑并且再次应用成分分解技术，其中在给出平滑后的K边缘衰减值时确定附加成分衰减值。优选使用空间和时间滤波器内核来平滑K边缘衰减值。替代地，可以仅使用空间滤波器内核或时间滤波器内核。优选地通过采集时间、也可以被视为能量仓的能量区域以及探测器的探测元件来定义探测值。为了在空间上平滑K边缘衰减值，可以由平均K边缘衰减值来代替与特定采集时间和探测元件相关的K边缘衰减值，该平均K边缘衰减值是与特定探测元件和相邻于特定探测元件的探测元件和相同采集时间相关的K边缘衰减值的平均值。为了在时间上平滑K边缘衰减值，可以由平均K边缘衰减值代替与特定采集时间和探测元件相关的K边缘衰减值，该平均K边缘衰减值是对应于相同探测元件的特定采集时间和相邻采集时间的K边缘衰减值的平均值。换言之，可以在指数n的时空邻域之内对K边缘衰减值An k进行平滑，其中指数n表示由探测器6的相应的探测元件和采集时间定义的测量参数。
在此实施例中，成分分解单元13适于将一种物理效应分解技术应用于探测值。不过，成分分解单元也可以适于将基础材料分解技术应用于探测值。特别地，成分分解单元13适于将成分分解技术应用于探测值，以用探测值的能量相关性来确定作为第一成分衰减值的K边缘衰减值（其指示由K边缘滤波材料引起的衰减），作为第二成分衰减值的附加成分衰减值（其指示由第二成分引起的衰减）以及第三成分衰减值（其指示由第三成分引起的衰减）。然后，重建单元14适于用第二成分衰减值和第三成分衰减值的组合来重建检查区域的图像。不过，重建单元14也可以适于用第二成分衰减值或第三成分衰减值来重建检查区域的图像。第二成分是检查区域的光电效应成分，第三成分是检查区域的康普顿效应成分。为了确定K边缘衰减值和附加成分衰减值，成分分解单元适于求解针对能量相关的探测值的方程组，其中将模型用于探测值，其将能量相关的探测值描述为K边缘滤波材料的K边缘效应、光电效应和康普顿效应的组合，每种效应利用对应的衰减来对相应的能量相关的探测值做出贡献。此方程组可以，例如，被定义如下：
其中是由测量参数n和能量仓b定义的相应探测值，其中测量参数n是由探测器6的相应探测元件和采集时间定义。能量仓b之内的光谱灵敏度由Sb(E)表示，来自辐射源2的辐射通量由φ(E)表示，不同的效应（如K边缘效应、光电效应和康普顿效应，或换言之，不同的成分或不同的贡献）由来自效应组M的m表示，相应的效应m的能量相关的函数（或换言之，相应成分m的能量相关的衰减）由fm(E)表示，而表示对由测量参数n定义的探测值做出贡献的相应效应m的衰减值（即衰减线积分）。
在此实施例中，能量仓的数量最少是三个，以便可以利用已知的数值方法来求解方程组，其中量Sb(E)、φ(E)和fm(E)是已知的，求解方程组的结果是分别用于康普顿效应、光电效应和K边缘效应的衰减值和来自辐射源φ(E)的光谱灵敏度Sb(E)和辐射通量是探测设备的特性，并且根据例如探测设备的对应测量，该光谱灵敏度Sb(E)和辐射通量是已知的。根据测量和/或文献，建模后的效应的能量相关的函数fm(E)也是已知的。重建单元14可以适于重建仅基于康普顿效应衰减值的康普顿效应图像，仅基于光电效应衰减值的光电效应图像和/或基于光电效应衰减值和康普顿效应衰减值的组合图像，其中在后一种情况中，优选地反投影对应的光电效应衰减值和康普顿效应衰减值之和。
如果领结滤波器15不但包括具有K边缘的滤波材料，而且包括对光电效应和康普顿效应具有显著贡献的滤波材料，那么成分分解单元13就可以适于确定领结滤波器15的康普顿效应衰减值和光电效应衰减值，并且从根据上面提到的方程式（1）所确定的光电效应衰减值和康普顿效应衰减值减去这些滤波衰减值，以便校正这些衰减值以使其不被领结滤波器影响。优选地通过将K边缘滤波材料的K边缘衰减值乘以滤波器的光电衰减值与K边缘滤波材料的K边缘衰减值的给定比例RKP，来确定滤波器的光电效应。优选地通过将K边缘滤波材料的K边缘衰减值乘以滤波器的康普顿衰减值与K边缘滤波材料的K边缘衰减值的给定比例RKC，来确定滤波器的康普顿效应衰减值。可以调整成分分解单元13以便在确定K边缘衰减值的同时直接考虑领结滤波器15对光电效应和康普顿效应的可能贡献，使得在确定K边缘衰减值的同时也获得校正后的光电效应衰减值和康普顿效应衰减值，其不受领结滤波器15的光电效应和康普顿效应的影响。具体而言，成分分解单元13可以适于求解以下的方程组：
其中， 并且(3)
其中，fC(E)表示康普顿效应的能量相关的函数，fP(E)表示光电效应的能量相关的函数。K边缘材料的能量相关的函数由fK(E)表示。方程式(3)、(4)、表示检查区域的校正后的康普顿效应衰减值，表示检查区域的校正后的光电效应衰减值。重建单元14可以适于用校正后的康普顿效应衰减值和/或校正后的光电效应衰减值来重建检查区域的图像。
在实施例中，成分分解单元13可以适于通过求解例如方程式（1），来首先确定K边缘衰减值以对K边缘衰减值进行平滑以获得平滑后的K边缘衰减值Fn，并且再次执行分解技术，具体而言，根据以下方程式：
此外，如果领结滤波器15不但包括K边缘材料，而且对光电效应和康普顿效应做出贡献，那么成分分解单元13就可以适于根据以下方程式利用平滑后的K边缘衰减值Fn来确定检查区域的校正后的康普顿效应衰减值和检查区域的校正后的光电效应衰减值
其中，
并且
重建单元14可以利用所确定的光电效应衰减值和康普顿效应衰减值来重建出现在检查区域5中的对象的图像。
如果在检查区域5中出现了如造影剂的K边缘检查区域材料，该材料具有与K边缘滤波材料的K边缘不同的K边缘，那么成分分解单元13就可以适于将成分分解技术应用于探测值以便确定另外的第四成分衰减值，第四成分衰减值指示由作为K边缘检查区域材料的第四成分引起的衰减，具体而言，根据以下方程式来确定：
其中fZ(E)表示K边缘检查区域材料的能量相关性，表示第一成分衰减值（其指示由K边缘检查区域材料引起的衰减）。第一成分衰减值是沿相应射线的吸收的线积分，并且可以由重建单元14重建以产生检查区域5之内的K边缘检查区域材料的分布的图像。例如，如果K边缘检查区域材料是检查区域之内的造影剂，那么就可以重建造影剂图像。
在下文中，参考图4中所示的流程图来示例性地描述了一种探测值处理方法的实施例。
在步骤101中，提供探测值。探测值是能量相关的探测值，其由探测器6产生并且指示已穿过检查区域5之后的辐射4。辐射4是由辐射源2发射的多色辐射并且由领结滤波器15滤波，该领结滤波器15包括具有在多色辐射4的能量范围之内的K边缘的K边缘滤波材料。在步骤102中，将成分分解技术应用于探测值以用探测值的能量相关性来确定作为第一成分衰减值的K边缘衰减值（其指示由K边缘滤波材料引起的衰减）和附加成分衰减值（其指示由检查区域的附加成分引起的衰减）。在步骤103中，用附加成分衰减值来重建检查区域的图像。例如，在步骤102中，可以确定康普顿效应衰减值和光电效应衰减值，在步骤103中，可以利用康普顿效应衰减值和/或光电效应衰减值来重建检查区域的图像。在步骤104中，在显示器11上显示重建图像。
图5示例性示出了流程图，该流程图示出了一种探测方法的实施例。在步骤201中，辐射源2发射穿过检查区域5的多色辐射4，在步骤202中，探测器6产生能量相关的探测值，其中探测值指示穿过检查区域5之后的辐射4。在步骤203中，如上文参考图4所述那样处理探测值。
如果将动态可控的领结滤波器用于如上文所述的光子计数计算机断层摄影，那么主要困难通常就是领结滤波器的校准。与静态领结滤波器（其中可以利用参考扫描简单地测量滤波器对测量结果的影响）不同，动态领结滤波器在扫描对象（其可以是患者）期间，动态地改变针对特别是每个探测器像素（即每个探测器元件）的衰减。不过，针对每个探测器元件和每次投影测量，应该可获得对领结滤波器的影响的精确认知，以便针对领结滤波器的影响来校正探测值。
动态领结滤波器由包含可以利用K边缘成像来探测的原子的滤波材料构成，K边缘成像允许使用例如能量选择探测器（例如可以具有能量分离的光子计数探测器）来对特定原子进行选择性和定量的成像。动态领结滤波器由明确定义的浓度的这样的K边缘材料构成或包含明确定义的浓度的这样的K边缘材料。因此，可以容易地用探测值确定来自领结滤波器的衰减。
因为可以确定领结滤波器的衰减，所以处理和校准就可以变得简单。例如，可以像往常（在光束中没有任何领结滤波器）一样，校准扫描器（即探测设备），其中可以像往常一样利用提前获得的校准信息来校正每次扫描。对于每个探测器读数，都可以完成材料分解。用于分解的基础材料必须包括领结材料的K边缘材料。这是直接由领结滤波器K边缘材料引起的衰减。如果领结材料是K边缘材料和其他成分的混合物，则在给定领结材料的熟知构成的情况下就可以估算这些成分的衰减，例如，光电效应成分和康普顿效应成分的衰减。
给定测量和如例如方程式（1）中所定义的测量的上文所述的模型，上文所述的投影域成分分解估算如果领结滤波器材料包含K边缘元件，那么成分分解就传递相关的衰减积分因为领结滤波器K边缘材料具有其自己的成分库，所以它不会污染其他的基础成分并且被分离到独立种类的通道中。如果领结滤波器材料是K边缘材料和其他成分的混合物，那么就可以利用其他成分的已知的相对浓度和已知光谱吸收来校正其他基础成分积分。例如，可以利用如上文所述的它们的康普顿和光电吸收来对领结滤波器中的附加成分进行适当地建模。
带有校正后的康普顿和光电效应成分的初始成分分解可以被直接用作输出，因为如上文参考例如方程式(2)-(4)所述，从结果中减去了领结滤波器影响。在另一实施例中，可以利用修改后的模型来重复成分分解，在该修改后的模型中，如上文参考例如方程式(5)-(8)所述那样，利用当时已知的平滑后的K边缘衰减值Fn。
尽管在上文所述的实施例中，除了K边缘成分以外，不同的成分是光电效应成分和康普顿效应成分，但是不同的成分也可以代表不同的基础材料。此外，尽管在上文所述的实施例中，优选地对三个成分进行建模，但是探测值处理设备也可以适于对超过三个不同成分进行建模。
可以组合上文所述的方程式。例如，也可以在方程式(9)中利用已经确定的和平滑的K边缘衰减值。此外，也关于方程式(9)，也可以利用如方程式(3)、(4)和(7)、(8)所定义的光电效应成分衰减值和康普顿效应衰减值的校正。
通过研究附图、说明书和所附权利要求，本领域的技术人员在实践请求保护的本发明时能够理解和实现所公开实施例的其他变型。
在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，不定冠词“一”不排除多个。
单个单元或装置可以完成权利要求中列举的几个项目的功能。在互不相同的从属权利要求中列举特定手段的简单事实并不表示不能有利地使用这些手段的组合。
可以由任何其他数量的单元或装置执行由一个或几个单元执行的计算（例如确定K边缘衰减值和附加成分衰减值）。例如，可以由单个单元或由任何其他数量的不同单元来执行步骤102和103。可以将探测值处理设备根据该探测值处理方法的计算和/或控制，和/或探测设备根据探测方法的控制，实现为计算机程序的程序代码模块和/或专用硬件。
可以在适当的介质上存储和/或分布计算机程序，该介质例如是与其他硬件一起供应或作为其他硬件的一部分的光存储介质或固态介质，但也可以在其他形式中分布，例如通过互联网或其他有线或无线电信系统。
权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。
本发明涉及一种探测值处理设备。提供了能量相关的探测值，其指示穿过检查区域之后的多色辐射。辐射由包括K边缘滤波材料的滤波器进行滤波。将成分分解技术应用于探测值，以确定作为指示由K边缘滤波材料导致的衰减的第一成分衰减值的K边缘衰减值，以及指示由检查区域中附加成分导致的衰减的附加成分衰减值，其中用附加成分衰减值重建检查区域的图像。因此能够重建不受滤波器不利影响的图像，因为未将K边缘衰减值用于重建图像。这样能够改善重建图像的质量。
Claims (15)
1.一种探测值处理设备，所述探测值处理设备(10)包括：
-用于提供探测值的探测值提供单元(12)，所述探测值是能量相关的探测值，所述能量相关的探测值由探测器(6)产生并指示穿过检查区域(5)之后的辐射(4)，所述辐射(4)是由辐射源(2)发射并在穿过所述检查区域之前由滤波器(15)滤波的多色辐射，所述滤波器包括K边缘滤波材料，所述K边缘滤波材料具有在所述多色辐射的能量范围之内的K边缘，
-成分分解单元(13)，其适于将成分分解技术应用于所述探测值，以根据所述探测值的能量相关性来确定K边缘衰减值以及指示由所述检查区域的附加成分导致的衰减的附加成分衰减值，所述K边缘衰减值是指示由所述K边缘滤波材料导致的衰减的第一成分衰减值，
-重建单元(14)，其适于根据所述附加成分衰减值来重建所述检查区域的图像。
2.根据权利要求1所述的探测值处理设备，其中，所述滤波器(15)为领结滤波器。
3.根据权利要求1所述的探测值处理设备，其中，所述滤波器(15)为动态可控的领结滤波器。
4.根据权利要求1所述的探测值处理设备，其中，所述成分分解单元(13)适于对所确定的K边缘衰减值进行平滑并再次应用所述成分分解技术，其中，在给出平滑后的K边缘衰减值的同时确定所述附加成分衰减值。
5.根据权利要求4所述的探测值处理设备，其中，所述成分分解单元(13)适于使用空间滤波器内核和时间滤波器内核中的至少一个对所述K边缘衰减值进行平滑。
6.根据权利要求1所述的探测值处理设备，其中，所述成分分解单元(13)适于向所述探测值应用成分分解技术，以根据所述探测值的能量相关性来确定：K边缘衰减值其为指示由所述K边缘滤波材料导致的衰减的第一成分衰减值；以及所述附加成分衰减值，其为指示由第二成分导致的衰减的第二成分衰减值以及指示由第三成分导致的衰减的第三成分衰减值
7.根据权利要求6所述的探测值处理设备，其中，所述重建单元(14)适于根据所述第二成分衰减值和所述第三成分衰减值的组合来重建所述检查区域的图像。
8.根据权利要求6所述的探测值处理设备，其中，所述第二成分和所述第三成分之一是用于产生光电效应成分值的所述检查区域的光电效应成分，而所述第二成分和所述第三成分中的另一个是用于产生康普顿效应成分值的所述检查区域的康普顿效应成分。
9.根据权利要求8所述的探测值处理设备，其中，所述成分分解单元(13)适于通过如下方式关于所述滤波器的光电效应和康普顿效应来校正所述光电效应成分值和所述康普顿效应成分值：a)从所述光电效应成分值减去所述K边缘滤波材料的对应K边缘衰减值与所述滤波器的光电效应成分值和所述K边缘滤波材料的所述K边缘衰减值的给定比例之积，以及b)从所述康普顿效应成分值减去所述K边缘滤波材料的对应K边缘衰减值与所述滤波器的康普顿效应成分值和所述K边缘滤波材料的所述K边缘衰减值的给定比例之积。
10.根据权利要求6所述的探测值处理设备，其中，所述成分分解单元(13)适于向所述探测值应用所述成分分解技术，从而确定指示由第四成分导致的衰减的另外的第四成分衰减值，所述第四成分为K边缘检查区域材料，即为所述检查区域中的K边缘材料，其中，所述K边缘检查区域材料的K边缘与所述K边缘滤波材料的K边缘不同。
11.一种探测设备，所述探测设备包括：
-用于发射辐射(4)的辐射源(2)，所述辐射(4)为多色辐射，其中，调整所述辐射源(2)，使得所述辐射(4)穿过所述探测设备的检查区域(5)，
-用于产生能量相关的探测值的探测器(6)，所述探测值指示穿过所述检查区域之后的所述辐射(4)，
-根据权利要求1所述的探测值处理设备(10)。
12.一种探测值处理方法，所述探测值处理方法包括：
-提供探测值所述探测值是能量相关的探测值，所述能量相关的探测值由探测器产生并指示穿过检查区域之后的辐射，所述辐射是由辐射源发射并在穿过所述检查区域之前由滤波器滤波的多色辐射，所述滤波器包括K边缘滤波材料，所述K边缘滤波材料具有在所述多色辐射的能量范围之内的K边缘，
-将成分分解技术应用于所述探测值，以根据所述探测值的能量相关性来确定K边缘衰减值以及指示由所述检查区域的附加成分导致的衰减的附加成分衰减值，所述K边缘衰减值是指示由所述K边缘滤波材料导致的衰减的第一成分衰减值，
-根据所述附加成分衰减值重建所述检查区域的图像。
13.一种探测方法，所述探测方法包括：
-发射穿过检查区域的多色辐射，
-产生能量相关的探测值所述探测值指示穿过所述检查区域之后的所述辐射，
-如权利要求12所述那样处理所述探测值。
14.一种探测值处理装置，包括：
用于提供探测值的模块，所述探测值是能量相关的探测值，所述能量相关的探测值由探测器产生并指示穿过检查区域之后的辐射，所述辐射是由辐射源发射并在穿过所述检查区域之前由滤波器滤波的多色辐射，所述滤波器包括K边缘滤波材料，所述K边缘滤波材料具有在所述多色辐射的能量范围之内的K边缘，
用于将成分分解技术应用于所述探测值，以根据所述探测值的能量相关性来确定K边缘衰减值以及指示由所述检查区域的附加成分导致的衰减的附加成分衰减值的模块，所述K边缘衰减值是指示由所述K边缘滤波材料导致的衰减的第一成分衰减值，
用于根据所述附加成分衰减值重建所述检查区域的图像的模块。
15.一种探测装置，包括：
用于发射穿过检查区域的多色辐射的模块，所述多色辐射是在穿过所述检查区域之前由滤波器滤波的，所述滤波器包括K边缘滤波材料，所述K边缘滤波材料具有在所述多色辐射的能量范围之内的K边缘，
用于产生能量相关的探测值的模块，所述探测值指示穿过所述检查区域之后的所述辐射，
用于提供所述能量相关的探测值的模块，
用于将成分分解技术应用于所述探测值，以根据所述探测值的能量相关性来确定K边缘衰减值以及指示由所述检查区域的附加成分导致的衰减的附加成分衰减值的模块，所述K边缘衰减值是指示由所述K边缘滤波材料导致的衰减的第一成分衰减值，
用于根据所述附加成分衰减值重建所述检查区域的图像的模块。
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