CN107106109B - 计算机断层扫描系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种计算机断层扫描系统(30)。对应于辐射源(2)沿着旋转轴线(R)的不同位置的若干组光谱投影被分解成表示造影剂的第一投影和不表示造影剂的第二投影。通过下述方式生成影像：a)针对每个第一投影确定表示造影剂总量的对比值，并按比例缩放所述第一投影，使得针对同一组的不同的第一投影确定相同的对比值，并基于按比例缩放的第一投影来重构影像，和/或b)针对所述不同组重构第一影像，按比例缩放所述第一影像，使得它们在重叠区域内具有相同的强度，并组合按比例缩放的第一影像。因此，可平衡不同的造影剂量，因此允许实现改善的影像品质。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于生成包括造影剂的受试者的影像的计算机断层扫描系统、方法和计算机程序。
背景技术
计算机断层扫描系统包括：发射辐射的辐射源，所述辐射穿过待成像的受试者；和检测器，所述检测器用于根据已经穿过受试者的辐射来生成检测值。在辐射源与受试者相对于彼此移动时，例如辐射源绕受试者旋转时，生成检测值。计算机断层扫描系统进一步包括基于所生成的检测值重构影像的重构单元。
如果已将造影剂注射到受试者体内，则造影剂在受试者体内的分布会随时间改变。因此，已在不同时间生成的检测值与造影剂在受试者体内的不同浓度相关，这可能导致在最终的重构影像中产生影像伪影。
US2013/0261441A1公开了根据模拟的单色对比增强的影像来确定影像中的造影剂量，其中所述每一模拟的单色对比增强的影像是以不同的能量获得的。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于生成包括造影剂的受试者的影像的计算机断层扫描系统、方法和计算机程序，其中所述影像的质量得到改善。
在本发明的第一方面中，提供一种用于生成包括造影剂的受试者的影像的计算机断层扫描系统，其中所述计算机断层扫描系统包括：
-用于提供受试者的若干组光谱投影的投影提供单元，其中所述若干组投影已通过在检测器的检测表面上检测已由辐射源发射且已穿过受试者的辐射而获取，同时所述辐射源和受试者已相对于彼此绕旋转轴线旋转，其中不同组的光谱投影对应于所述辐射源沿着所述旋转轴线的不同位置，
-用于将所述光谱投影分解成第一投影和第二投影的分解单元，所述第一投影表示受试者体内的造影剂，且所述第二投影不表示受试者体内的造影剂，
-用于通过下述方式生成所述影像的影像生成单元：a)针对每个第一投影基于在所述检测表面上的相应的所关注区域内获取的相应的第一投影的投影值来确定表示造影剂总量的对比值，并按比例缩放所述第一投影，使得针对同一组的不同的第一投影确定相同的对比值，并基于按比例缩放的第一投影来重构所述影像，和/或b)针对所述不同组基于相应的第一投影重构第一影像，其中所述第一影像在重叠区域内部分地重叠，按比例缩放所述第一影像以使得重叠的第一影像在相应的重叠区域内关于预定义的相似性量度具有相同的强度，并组合按比例缩放的第一影像以生成所述影像。
通过可在投影域和/或影像域中执行的按比例缩放程序，在不同时间可能存在的造影剂量的不同可得到平衡，这允许实现最终重构影像的改良品质。
所述投影提供单元可以是存储单元，其中已经存储有所述投影且可从所述存储单元检索所述投影以提供所述投影。所述投影提供单元也可以是用于从投影获取单元接收投影并提供所接收的投影的接收单元。所述投影提供单元也可以是投影获取单元本身。所述投影获取单元可包括用于发射穿过受试者的辐射的辐射源和具有检测表面的检测器，在所述辐射已穿过受试者之后在所述检测表面上检测所述辐射，其中所述光谱投影是通过所述检测器生成的光谱检测值形成的。
在一实施例中，所述辐射源是多色辐射源且所述检测器适于以光谱方式检测穿过受试者之后的辐射。然而，所述光谱投影也可以用另一方式获取。例如，可使用至少两个单色辐射源，其中每个辐射源可发射具有另一能量的辐射。在此情况下，针对每个辐射源，可使用对应的非光谱检测器来生成所述投影。一般来讲，可使用已知技术来提供光谱投影，如双层及光谱光子计数检测技术，和/或双源及管电压切换技术。
所述辐射源和受试者相对于彼此绕旋转轴线旋转，即，受试者可沿着旋转轴线布置，且辐射源可绕受试者旋转。所述投影的获取优选是静态调强获取(step-and-shootacquisition)，其中在沿着受试者纵向轴线的不同位置处(所述纵向轴线与辐射源相对于受试者旋转移动的旋转轴线大致重合)，所述辐射源沿着圆形轨迹绕受试者移动。
所述分解单元适于将所述光谱投影分解成两个或更多个组分，其中这些组分中的形成第一投影的一个组分表示受试者体内的造影剂，且一个或多个其它组分不表示受试者体内的造影剂。所述分解单元适于将所述光谱投影仅分解成第一投影和第二投影，其中所述第一投影表示受试者体内的造影剂且所述第二投影不表示受试者体内的造影剂，或者所述分解单元适于将所述光谱投影分解成第一投影、第二投影、第三投影和可选的其它投影，其中所述第一投影表示受试者体内的造影剂且其它投影不表示受试者体内的造影剂。不表示受试者体内的造影剂的分解出的投影可表示受试者体内的其它不同物质和/或不同物理效应。例如，不表示造影剂的分解出的投影可表示受试者的骨骼和软组织，和/或光电效应和康普顿效应。
所述影像生成单元适于也基于第二投影来重构影像，即，具体地讲，所述影像生成单元适于通过下述方式来生成影像：针对每个第一投影基于在所述检测表面上的相应的所关注区域内获取的相应的第一投影的投影值确定表示造影剂总量的对比值，并按比例缩放所述第一投影，使得针对同一组的不同的第一投影实现相同的对比值，并基于按比例缩放的所述第一投影和所述第二投影来重构影像。此外，所述影像生成单元可适于基于相应的第二投影来重构第二影像，并组合按比例缩放的所述第一影像与所述第二影像以生成所述影像。
受试者优选是生物，且所提供的若干组光谱投影优选是心电门控的，尤其是前瞻性心电门控的。为了执行所述光谱投影的前瞻性心电门控获取，可使用通过连接到受试者的心电图单元产生的心电图信号。通过使用心电门控的光谱投影，可减少因心脏运动所致的影像伪影，从而进一步改善重构影像的品质。此外，通过执行所述光谱投影的前瞻性心电门控获取，可显著减少施加给受试者的辐射剂量。
预定义的相似性量度优选地取决于相应的第一影像在相应的重叠区域内的强度值的平均值。例如，所述平均值可以是算术均值或中位数或另一平均值。使用该平均值作为相似性量度导致影像品质改善，其中相应的第一影像在相应的重叠区域内的强度值的平均值可利用低的计算工作量来计算。如果在a)通过将所述相似性量度应用到所述第一影像中的一个在重叠区域内的强度而获得的相似性值与b)通过将所述相似性量度应用到所述第一影像中的另一个在重叠区域内的强度而获得的相似性值之间的差小于预定义阈值，则第一影像可被视为在重叠区域内具有相同的强度。所述预定义阈值可以是通过校准或其它方式使得影像品质得以改善而预定义的。在一实施例中，如果在a)通过将所述相似性量度应用到所述第一影像中的一个在重叠区域内的强度而获得的相似性值与b)通过将所述相似性量度应用到所述第一影像中的另一个在重叠区域内的强度而获得的相似性值相等，则第一影像可被视为在重叠区域内具有相同的强度。
在一实施例中，所述检测表面上的所关注区域是整个检测表面。因此，所述影像生成单元可适于按比例缩放所述第一投影，使得表示造影剂总量的对比值(其已经基于相应的整个第一投影而确定)针对同一组的每个第一投影都是相同的。由于使用相应的整个第一投影来确定对比值，即，由于未对用于确定对比值的某些投影值进行选择，因此对比值表示造影剂在受试者的整个被穿过部分中的总量，且对比值的计算和第一投影的对应的按比例缩放可利用相对低的计算工作量来执行。
在另一实施例中，所述检测表面上的相应的所关注区域对应于受试者体内的预定义的所关注对象在所述检测表面上的虚拟投影。优选地，所述投影提供单元适于提供用于获取相应投影的相应的获取几何形状，其中所述影像生成单元适于提供显示受试者体内的所关注对象的所关注对象影像，并在考虑到所提供的相应的获取几何形状和所提供的所关注对象影像的情况下，通过将所关注对象虚拟投影到所述检测表面上来确定在所述检测表面上的相应的所关注区域。例如，如果所关注对象是心脏，则所述检测表面上的所关注区域可对应于心脏在所述检测表面上的虚拟投影。因此，为了基于相应的第一投影的投影值来确定表示造影剂总量的对比值，可仅使用在所述检测表面上的所关注区域内的投影值，其中所关注区域对应于预定义的所关注对象在所述检测表面上的虚拟投影。所述对比值可因此表示仅在所关注对象内的造影剂总量。这可导致改善所关注对象的按比例缩放，且因此最终改善所关注对象的影像品质。
所述影像生成单元可适于在使用所述第一投影以及可选地也使用所述第二投影进行重构之前，尤其是在确定所述第一投影的对比值之前，平行重排(parallel rebin)所述第一投影以及可选地平行重排所述第二投影。所述平行重排可导致进一步减少用于生成影像的计算工作量。
在本发明的另一方面，给出一种用于生成包括造影剂的受试者的影像的计算机断层扫描方法，其中所述计算机断层扫描方法包括：
-通过投影提供单元提供受试者的若干组光谱投影，其中所述若干组投影已通过在检测器的检测表面上检测已由辐射源发射且已穿过受试者的辐射而获取，同时所述辐射源和受试者已相对于彼此绕旋转轴线旋转，其中不同组的光谱投影对应于所述辐射源沿着所述旋转轴线的不同位置，
-通过分解单元将所述光谱投影分解成第一投影和第二投影，所述第一投影表示受试者体内的造影剂，且所述第二投影不表示受试者体内的造影剂，
-由影像生成单元通过下述方式生成影像：a)针对每个第一投影基于在所述检测表面上的相应的所关注区域内获取的相应的第一投影的投影值来确定表示造影剂总量的对比值，按比例缩放所述第一投影，使得针对同一组的不同的第一投影确定相同的对比值，并基于按比例缩放的所述第一投影来重构所述影像，和/或b)针对所述不同组基于相应的第一投影重构第一影像，其中所述第一影像在重叠区域内部分地重叠，按比例缩放所述第一影像以使得重叠的第一影像在相应的重叠区域内关于预定义的相似性量度具有相同的强度，并组合按比例缩放的所述第一影像以生成所述影像。
在本发明的另一方面，提供一种用于生成包括造影剂的受试者的影像的计算机程序，其中所述计算机程序包括用于当所述计算机程序在控制所述计算机断层扫描系统的计算机上运行时，致使如权利要求1所述的计算机断层扫描系统执行如权利要求11所述的计算机断层扫描方法的步骤的程序代码工具。
应当理解，权利要求1所述的计算机断层扫描系统、权利要求11所述的计算机断层扫描方法以及权利要求12所述的计算机程序具有相似和/或相同的优选实施例，尤其是如从属权利要求中所限定的。
应当理解，本发明的优选实施例也可以是从属权利要求或者上述实施例与相应独立权利要求的任意组合。
参照下文所述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得明显并得以阐明。
附图说明
在下图中：
图1示意性地且示例性地示出用于生成包括造影剂的受试者的影像的计算机断层扫描系统的实施例，
图2示意性地且示例性地示出所述计算机断层扫描系统的检测器的检测表面，并且
图3示出示例性地说明用于生成包括造影剂的受试者的影像的计算机断层扫描方法的实施例的流程图。
具体实施方式
图1示意性地且示例性地示出用于生成受试者的影像的计算机断层扫描系统30。计算机断层扫描系统30包括：用于获取受试者的若干组光谱投影的投影获取单元31；用于处理所提供的若干组光谱投影尤其是用于生成影像的处理单元10；及用于显示所生成的影像的显示器11。在此实施例中，受试者是人且投影获取单元31适于执行光谱投影的前瞻性心电门控获取(prospective cardiac gated acquisition)。
投影获取单元31包括能够绕平行于z方向延伸的旋转轴线R旋转的门架1。多色辐射源2在此实施例中是x光射线管，被安装于门架1上。辐射源2设有准直器3，在此实施例中用于根据辐射源2生成的辐射形成锥形辐射束4。辐射束4在检查区5(在此实施例中是圆柱形的)内穿过受试者(未示出)，其中受试者体内已注入造影剂。在已经穿过检查区5之后，辐射束4射在包括二维检测表面的能量分辨检测器6上。检测器6安装在门架1上。在另一实施例中，准直器3可适于形成另一波束形状，尤其是扇形波束，且检测器6可包括检测表面，该检测表面的形状对应于所述另一波束形状，尤其是对应所述扇形波束。
例如，所述能量分辨检测器基于以下原理工作：对入射光子计数以及输出显示在一定能量范围内的每一能量的光子数的光谱检测值。例如，这种能量分辨检测器描述于Llopart,X.等人的文章“First test measurements of a64k pixel readout chipworking in a single photon counting mode”(以单光子计数模式运作的64k像素读数晶片的第一测试测量)、Nucl.Inst.and Meth.A,509(1-3):157-163,2003以及Llopart,X.等人的“Medipix2:A 64-k pixel readout chip with 55μm square elements working ina single photon counting mode”(Medipix2：以单光子计数模式运作的具有55μm2元件的64k像素读出晶片)(IEEE Trans.Nucl.Sci.49(5):2279-2283,2002)，这些文章以引用方式并入本文中。
投影获取单元31包括两个马达7、8。门架以优选为恒定但可调整的角速度由马达7驱动。马达8被用于使布置在检查区5中的受试者平台上的受试者平行于旋转轴线R或z轴线的方向发生位移。这些马达7、8由控制单元9控制，使得能够进行静态调强获取(step-and-shoot acquisition)，即在沿着旋转轴线R或z轴线的不同位置处获取光谱投影，同时辐射源2绕受试者沿圆形轨迹移动。在沿着旋转轴线R或z轴线的某一位置处获取的光谱投影被视为属于同一组光谱投影。
在沿着旋转轴线R或z轴线的相应位置处辐射源2绕着受试者沿圆形轨迹移动期间，检测器6根据射在检测器6的检测表面上的辐射生成能量相依的检测值，其中在同一时间获取的能量相依的检测值形成一个光谱投影。
在此实施例中，投影获取单元31还包括用于生成受试者的心电图信号的心电图单元14。该心电图信号被提供给控制单元9，以便允许控制单元9控制投影的获取，使得所述获取是前瞻性心电门控的。具体地讲，仅在心电图信号所表示的某一心脏阶段处获取光谱投影。这一心脏阶段优选地是心脏没有大运动的安静阶段。
所述光谱投影经由有线或无线数据连接被传输到处理单元10，所述处理单元也可以由控制单元9控制。处理单元10包括：用于将所述光谱投影分解成第一投影以及第二投影和第三投影的分解单元12，所述第一投影表示已经注入到受试者体内的造影剂，且所述第二投影和第三投影不表示受试者体内的造影剂。分解单元12优选地适于将组分分解技术(component decomposition technique)应用到所述光谱投影，以通过使用由投影获取单元31获取的形成光谱投影的检测值的能量相依度，来确定作为第一组分衰减值的K边缘衰减值以及确定其它组分衰减值，所述K边缘衰减值表示因造影剂的K边缘所致的衰减且形成第一投影，所述其它组分衰减值表示因受试者的其它组分所致的衰减且在此实施例中形成第二投影和第三投影。衰减值对应于沿着已导致形成相应的检测值的射线的吸收系数的线积分。
在此实施例中，分解单元12适于将物理效应分解技术应用到投影获取单元31所获取的光谱投影的检测值。然而，分解单元12也可适于将基材分解技术应用到所述检测值。具体地讲，分解单元12适于将组分分解技术应用到所述检测值，以根据所述检测值的能量相依度，来确定作为第一组分衰减值的K边缘衰减值以及确定作为第二组分衰减值和第三组分衰减值的其它组分衰减值，所述K边缘衰减值表示因造影剂所致的衰减且形成第一投影，所述第二组分衰减值表示因第二组分所致的衰减且形成第二投影，所述第三组分衰减值表示因第三组分所致的衰减且形成第三投影。所述第二组分是检查区的光电效应组分，且所述第三组分是检查区的康普顿效应组分。作为选择，所述第二组分和所述第三组分可以是诸如水和骨骼、锡和水、或锡和迭尔林(Delrin)组分的其它组分。为了确定K边缘衰减值和其它组分衰减值，分解单元12适于求解关于能量相依的检测值的方程组，其中为所述检测值使用模型，所述模型将能量相依的检测值描述为造影剂的K边缘效应、光电效应和康普顿效应的组合，每个效应为相应的能量相依的检测值提供对应的衰减。例如，此方程组可定义如下：
其中
是由测量参数n和能量仓b定义的相应的检测值，其中测量参数n由检测器6的相应检测元件和获取时间限定。能量仓b内的光谱敏感度由Sb(E)表示，来自辐射源2的辐射通量由φ(E)表示，诸如K边缘效应、光电效应和康普顿效应的不同效应、或换言之不同组分或不同贡献由来自一组效应M的m表示，相应的效应m的能量相依函数、或换言之相应的组分m的能量相依衰减由fm(E)表示，且
表示有助于测量参数n所限定的检测值的相应的效应m的衰减值，即衰减线积分。
在此实施例中，能量仓的数目至少为3，使得方程组可用已知的数学方法求解，其中量值Sb(E)、φ(E)和fm(E)是已知的，且方程组的求解结果分别是针对康普顿效应、光电效应和K边缘效应的衰减值
和
光谱敏感度Sb(E)和来自辐射源φ(E)的辐射通量是检测设备的特性，且根据(例如)检测设备的对应测量值是已知的。建模的效应的能量相依函数fm(E)根据测量值和/或根据资料也是已知的。
处理单元10还包括用于基于第一、第二和第三投影生成计算机断层扫描影像的影像生成单元13。在此实施例中，影像生成单元13适于针对每一组投影进行重构，即针对沿着旋转轴线R或z轴线的每一位置，基于相应的第一投影重构相应的第一影像，基于相应的第二投影重构相应的第二影像，以及基于相应的第三投影重构相应的第三影像。已获取所述光谱投影并执行重构，使得不同组的第一影像，即对应于沿着旋转轴线R或z轴线的不同位置的第一影像，在重叠区域内部分地重叠。
为了基于投影来重构影像，影像生成单元13可适于使用已知的重构算法，例如滤波反投影算法、迭代重构算法、拉冬(Radon)逆变换算法等。
影像生成单元13适于按比例缩放第一影像，使其在相应的重叠区域内关于预定义的相似性量度具有相同的强度，其中所述预定义的相似性量度优选地是相应的第一影像在相应的重叠区域内的强度值的平均值。按比例缩放的第一影像随后与第二影像和第三影像组合，以生成最终的重构影像。
影像生成单元13可进一步适于在使用这些投影重构影像之前将分解出的第一投影按比例缩放。具体地讲，影像生成单元13可适于针对每个第一投影基于在检测器6的检测表面上的相应的所关注区域内获取的相应的第一投影的投影值(即衰减值)来确定表示造影剂总量的对比值，其中所述第一投影按比例缩放以使得针对同一组的不同的第一投影来确定相同的对比值。影像生成单元13可适于在确定所述对比值和在按比例缩放分解出的所述第一投影之前并行重排(parallel rebin)分解出的投影。影像生成单元13可适于使用按比例缩放的所述第一投影以及所述第二投影和所述第三投影来重构受试者的影像。
影像生成单元13可适于执行投影按比例缩放程序或影像按比例缩放程序，或者影像生成单元13可适于首先执行投影按比例缩放程序且随后通过使用已经按比例缩放的第一投影来应用影像按比例缩放程序。
所述检测表面上的所关注区域可以是整个检测表面，其限定了使用第一投影的哪些投影值(即衰减值)来确定表示造影剂总量的对比值。在此情况下，使用相应的第一投影的所有投影值来确定对比值。然而，在优选实施例中，检测表面32上的所关注区域33对应于受试者体内的预定义的所关注对象在检测表面32上的虚拟投影，如图2示意性地且示例性地示出。具体地讲，投影获取单元31优选地适于提供用于获取相应投影的相应的获取几何形状，且影像生成单元13适于提供显示受试者体内的所关注对象的所关注对象影像，并在考虑到所提供的相应的获取几何形状和所提供的所关注对象影像的情况下，通过将所关注对象虚拟地投影到检测表面32上来确定检测表面32上的相应的所关注区域33。例如，如果所关注对象是心脏，则影像生成单元13可适于提供心脏的影像作为所关注对象影像。例如，在执行静态调强获取程序之前，可执行低剂量的计算机断层扫描，以便提供显示受试者心脏的低剂量的所关注对象影像。影像生成单元13可适于将所关注对象影像中的心脏分成区段，其中被分成区段的所关注对象影像可以与已知的获取几何形状一起使用，以便通过模拟对应的正向投影而针对辐射源2相对于受试者的每一位置来确定检测表面32上的所关注区域33。
为了基于相应的第一投影来确定表示造影剂总量的对比值，可使用投影值(即衰减值)与造影剂的量之间的预定义关系。此外，可基于沿着对应的射线而投影值与造影剂的总量成比例的假设来确定对比值，其中射线的发散被忽略。这一假设导致良好的结果，尤其是在确定对比值之前执行平行重排的情况下。具体地讲，由于对应于第一投影的所有射线并不重叠，因此第一投影在检测表面上的相应的所关注区域内的所有投影值的和可被视为与造影剂的总量成比例。作为对比值，可因此确定所有投影值的这一和。
在下文中，将参照图3中所示的流程图示例性地描述用于生成包括造影剂的受试者的影像的计算机断层扫描方法的实施例。
在已将造影剂注入到受试者体内后，在步骤101中，投影获取单元31以静态调强方式获取受试者的若干组光谱投影。不同组的光谱投影对应于辐射源沿着辐射轴线R的不同位置，且同一组光谱投影对应于在旋转轴线R上的同一位置处沿着圆形轨迹绕受试者的不同位置。优选地，在获取光谱投影期间，心电图单元14提供心电图信号，且根据所提供的心电图信号对光谱投影的获取进行门控。
在步骤102中，分解单元12将所获取的光谱投影分解成第一投影和其它投影，所述第一投影表示受试者体内的造影剂，且所述其它投影不表示受试者体内的造影剂。具体地讲，所述光谱投影被分解成表示造影剂的第一投影、表示光电效应的第二投影和表示康普顿效应的第三投影。
在步骤103中，影像生成单元13基于分解出的投影生成受试者的影像。具体地讲，针对每一个第一投影，可基于相应的第一投影的投影值来确定表示造影剂总量的对比值，所述第一投影已在检测表面32上的相应的所关注区域33内获取，其中所述第一投影可按比例缩放以使得针对同一组的不同的第一投影确定相同的对比值。影像生成单元13可随之基于按比例缩放的第一投影以及可选地基于第二投影和第三投影来重构所述影像。作为选择或另外，影像生成单元13可针对不同组基于相应的第一投影来重构第一影像，其中所述光谱投影的获取和重构优选地被执行成使得第一影像在重叠区域内部分地重叠。影像生成单元13可随之按比例缩放第一影像，使得重叠的第一影像在相应的重叠区域内关于预定义的相似性量度具有相同的强度。按比例缩放的第一影像以及可选地第二影像和第三影像(其可基于第二投影和第三投影来重构)可最终被组合，以便提供最终的影像。
所述投影获取单元优选地适于利用前瞻性心电图门控来执行静态调强获取，其中计算机断层扫描系统31优选地适于执行心脏计算机断层扫描，尤其是针对具有规律且相当低的心率的人。一般来讲，各步骤之间的暂时间断可能导致在最终的重构影像中形成强烈且干扰性强的条带伪影，因为在不同步骤之间，造影剂注团经常被大量地冲洗掉。因此，参照图1和2所述的计算机断层扫描系统适于利用使造影剂与周围组织分离的可能性。具体地讲，计算机断层扫描系统适于执行j＝1,...,N重叠轴向扫描，即投影获取单元适于在沿着旋转轴线R或z轴线的不同位置处获取光谱投影，其中在每个位置处，辐射源沿着圆形轨迹绕受试者移动，以便获取光谱投影，且在沿着旋转轴线R或z轴线的获取光谱投影的毗邻位置之间的距离被选择成使得针对这些位置中的每一个，可重构出与针对相邻位置重构的影像重叠的影像。这些光谱投影被分解成造影剂投影，即第一投影，和其它非造影剂投影，所述非造影剂投影可对应于不同的物质和/或不同的物理效应。
计算机断层扫描系统还适于针对获取过程的每一步骤j来重构仅造影剂影像Ij。这意味着在沿着旋转轴线R或z轴线的已获取投影的每一位置处，基于相应的第一投影来重构第一影像。这些影像Ij中的信号电平随之被调整，使得在各步骤之间获得平滑过渡，这导致形成重新按比例缩放的造影剂影像Kj，即重新按比例缩放的第一影像。优选地，不同的影像Ij重叠几毫米，使得可通过重新按比例缩放所述影像Ij来容易地实现调整，使得在相应的重叠区域内实现同样的均值信号电平。计算机断层扫描系统可进一步适于基于其它非造影剂投影来重构其它影像，并将这些其它影像与重新按比例缩放的造影剂影像Kj相组合，以便生成最终的计算机断层扫描影像。具体地讲，不同的影像可被组合成常规的影像，即显示能量平均吸收值的影像，或被组合成单色影像。
光谱检测还有助于补偿一个步骤内的造影剂的动态变化。具体地讲，针对每次轴向扫描，计算机断层扫描系统可执行下面的步骤。投影可被分解成造影剂投影(即第一投影)以及其它非造影剂投影。可选地，可将检测器的检测表面上的所关注区域遮蔽，即，可限定检测表面上的所关注区域，其中这一所关注区域优选地对应于诸如心脏的所关注对象的正向投影。此外，所述投影可被平行重排。随后，通过针对相应的轴向扫描的每个第一投影来计算造影剂投影的总信号强度，估计在计算机断层扫描系统的视场中、或者(如果已在检测器的检测表面上限定了所关注区域)在对应的所关注对象中的造影剂总量。这些第一投影随后被重新按比例缩放，使得在所述视场或所关注对象中分别实现同样的造影剂总量。最后，使用重新按比例缩放的造影剂投影(即重新按比例缩放的第一投影)来重构影像。而且，可使用其它非造影剂投影来重构所述影像。
针对每一组(即，静态调强获取的每一步骤)获取投影数据的角度范围可以是适于重构所关注对象(即，例如心脏)的任何范围。具体地讲，所述角度范围可以是超短扫描，其中辐射源沿着角度范围行进使得针对所关注对象的每个点，可在180°以上的范围内看到辐射源，辐射源移动180°以上加上计算机断层扫描系统的扇形角度可以是经典的短扫描，辐射源行进360°以上可以是全扫描，等等。因此，角度范围可以是超短扫描范围或任何较大的范围。
尽管在上述实施例中，所述分解单元适于使用某些分解技术以将光谱投影分解成表示受试者体内的造影剂的第一投影，以及不表示受试者体内的造影剂的第二投影，但在其它实施例中，可使用其它分解技术将光谱投影分解成第一投影和第二投影。此外，尽管在上述实施例中，已使用了某些相似性量度，但在其它实施例中，可使用允许对比第一影像在重叠区域内的强度的其它相似性量度。
根据对附图、公开内容和随附权利要求的研究，本领域的技术人员在实践所主张的本发明中可理解和实施所公开实施例的其它变化形式。
在权利要求书中，词语“包括”并不排除其它元件或步骤，而不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。
单个单元或装置可满足权利要求中记载的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中记载某些措施并不表明这些措施不能够有利地结合起来使用。
诸如光谱投影的分解、比例缩放程序、重构程序等由一个或数个单元或装置执行的程序可由任何其它数量的单元或装置执行。根据计算机断层扫描方法，计算机断层扫描系统的这些程序和/或控制可实施为计算机程序的程序代码工具和/或作为专用硬件。
计算机程序可存储/分布于适合的介质上，例如光存储介质或固态介质，其与其它硬件一起供应或作为其它硬件的一部分，但也可分布成其它形式，例如经由互联网或者其它有线或无线通信系统。
在权利要求中的任何附图标记不应解释为限制其范围。
本发明涉及一种计算机断层扫描系统。对应于辐射源沿着旋转轴线的不同位置的若干组光谱投影被分解成表示造影剂的第一投影和不表示造影剂的第二投影。通过以下方式生成影像：a)针对每个第一投影确定表示造影剂总量的对比值，并按比例缩放所述第一投影，使得针对同一组的不同的第一投影确定相同的对比值，并基于按比例缩放的第一投影来重构影像，和/或b)针对所述不同组重构第一影像，按比例缩放所述第一影像，使得它们在重叠区域内具有相同的强度，并组合按比例缩放的所述第一影像。因此，可平衡不同的造影剂量，因此允许实现改善的影像品质。
Claims (16)
1.一种用于生成包括造影剂的受试者的影像的计算机断层扫描系统，所述计算机断层扫描系统(30)包括：
-用于提供受试者的若干组光谱投影的投影提供单元(31)，其中所述若干组光谱投影已通过在检测器(6)的检测表面(32)上检测已由辐射源(2)发射且已穿过受试者的辐射而获取，同时所述辐射源(2)和受试者已相对于彼此绕旋转轴线旋转，
-用于将所述光谱投影分解成第一投影和第二投影的分解单元(12)，所述第一投影表示受试者体内的造影剂，且所述第二投影不表示受试者体内的造影剂，
-用于通过下述方式生成所述影像的影像生成单元(13)：针对每个第一投影基于在所述检测表面(32)上的相应的所关注区域(33)内获取的相应的第一投影的投影值来确定表示造影剂总量的对比值，且按比例缩放所述第一投影，使得针对同一组的不同的第一投影确定相同的对比值，并基于按比例缩放的第一投影来重构影像。
2.一种用于生成包括造影剂的受试者的影像的计算机断层扫描系统，所述计算机断层扫描系统(30)包括：
-用于提供受试者的若干组光谱投影的投影提供单元(31)，其中所述若干组光谱投影已通过在检测器(6)的检测表面(32)上检测已由辐射源(2)发射且已穿过受试者的辐射而获取，同时所述辐射源(2)和受试者已相对于彼此绕旋转轴线旋转，其中不同组的光谱投影对应于所述辐射源(2)沿着所述旋转轴线的不同位置，
-用于将所述光谱投影分解成第一投影和第二投影的分解单元(12)，所述第一投影表示受试者体内的造影剂，且所述第二投影不表示受试者体内的造影剂，
-用于通过下述方式生成所述影像的影像生成单元(13)：针对所述不同组基于相应的第一投影重构第一影像，其中所述不同组的第一影像在重叠区域内部分地重叠，按比例缩放所述不同组的第一影像，使得所述不同组的重叠的第一影像在相应的重叠区域内关于预定义的相似性量度具有相同的强度，并组合按比例缩放的所述第一影像以生成所述影像。
3.根据权利要求1或2所述的用于生成包括造影剂的受试者的影像的计算机断层扫描系统，所述计算机断层扫描系统(30)包括：
-用于提供受试者的若干组光谱投影的投影提供单元(31)，其中所述若干组光谱投影已通过在检测器(6)的检测表面(32)上检测已由辐射源(2)发射且已穿过受试者的辐射而获取，同时所述辐射源(2)和受试者已相对于彼此绕旋转轴线旋转，其中不同组的光谱投影对应于所述辐射源(2)沿着所述旋转轴线的不同位置，
-用于将所述光谱投影分解成第一投影和第二投影的分解单元(12)，所述第一投影表示受试者体内的造影剂，且所述第二投影不表示受试者体内的造影剂，
-用于通过下述方式生成所述影像的影像生成单元(13)：a)针对每个第一投影基于在所述检测表面(32)上的相应的所关注区域(33)内获取的相应的第一投影的投影值来确定表示造影剂总量的对比值，且按比例缩放所述第一投影，使得针对同一组的不同的第一投影确定相同的对比值，并基于按比例缩放的所述第一投影来重构影像，及b)针对所述不同组基于相应的第一投影重构第一影像，其中所述不同组的第一影像在重叠区域内部分地重叠，按比例缩放所述不同组的第一影像以使得所述不同组的重叠的第一影像在相应的重叠区域内关于预定义的相似性量度具有相同的强度，并组合按比例缩放的所述第一影像以生成所述影像。
4.根据权利要求3所述的计算机断层扫描系统，其特征在于，所述影像生成单元(13)适于基于按比例缩放的所述第一投影和所述第二投影来重构所述影像。
5.根据权利要求3所述的计算机断层扫描系统，其特征在于，所述影像生成单元(13)适于基于相应的第二投影重构第二影像，并组合按比例缩放的所述第一影像与所述第二影像以生成所述影像。
6.根据权利要求1或2所述的计算机断层扫描系统，其特征在于，受试者是生物，且所提供的若干组光谱投影是心电门控的。
7.根据权利要求6所述的计算机断层扫描系统，其特征在于，所提供的若干组光谱投影是前瞻性心电门控的。
8.根据权利要求3所述的计算机断层扫描系统，其特征在于，所述预定义的相似性量度取决于相应的第一影像在相应的重叠区域内的强度值的平均值。
9.根据权利要求1或2所述的计算机断层扫描系统，其特征在于，所述检测表面(32)上的所关注区域是整个检测表面(32)。
10.根据权利要求1或2所述的计算机断层扫描系统，其特征在于，所述检测表面(32)上的相应的所关注区域(33)对应于受试者体内的预定义的所关注对象在所述检测表面(32)上的虚拟投影。
11.根据权利要求10所述的计算机断层扫描系统，其特征在于，所述投影提供单元(31)适于提供用于获取相应投影的相应的获取几何形状，且所述影像生成单元(13)适于提供显示受试者体内的所关注对象的所关注对象影像，并在考虑到所提供的相应的获取几何形状和所提供的所关注对象影像的情况下，通过将所关注对象虚拟地投影到所述检测表面(32)上来确定所述检测表面(32)上的相应的所关注区域(33)。
12.根据权利要求1或2所述的计算机断层扫描系统，其特征在于，所述影像生成单元(13)适于在使用所述第一投影进行重构之前平行重排所述第一投影。
13.一种用于生成包括造影剂的受试者的影像的计算机断层扫描方法，所述计算机断层扫描方法包括：
-通过投影提供单元(31)提供受试者的若干组光谱投影，其中所述若干组光谱投影已通过在检测器(6)的检测表面(32)上检测已由辐射源(2)发射且已穿过受试者的辐射而获取，同时所述辐射源(2)和受试者已相对于彼此绕旋转轴线旋转，
-通过分解单元(12)将所述光谱投影分解成第一投影和第二投影，所述第一投影表示受试者体内的造影剂，且所述第二投影不表示受试者体内的造影剂，
-由影像生成单元(13)通过下述方式生成影像：针对每个第一投影基于在检测表面(32)上的相应的所关注区域(33)内获取的相应的第一投影的投影值来确定表示造影剂总量的对比值，按比例缩放所述第一投影，使得针对同一组的不同的第一投影确定相同的对比值，并基于按比例缩放的所述第一投影和所述第二投影来重构所述影像。
14.一种用于生成包括造影剂的受试者的影像的计算机断层扫描方法，所述计算机断层扫描方法包括：
-通过投影提供单元(31)提供受试者的若干组光谱投影，其中所述若干组光谱投影已通过在检测器(6)的检测表面(32)上检测已由辐射源(2)发射且已穿过受试者的辐射而获取，同时所述辐射源(2)和受试者已相对于彼此绕旋转轴线旋转，其中不同组的光谱投影对应于所述辐射源(2)沿着所述旋转轴线的不同位置，
-通过分解单元(12)将所述光谱投影分解成第一投影和第二投影，所述第一投影表示受试者体内的造影剂，且所述第二投影不表示受试者体内的造影剂，
-由影像生成单元(13)通过下述方式生成影像：(b)针对所述不同组基于相应的第一投影重构第一影像，且基于相应的第二投影重构第二影像，其中所述不同组的第一影像在重叠区域内部分地重叠，按比例缩放所述不同组的第一投影，使得所述不同组的重叠的第一投影在相应的重叠区域内关于预定义的相似性量度具有相同的强度，并组合按比例缩放的影像以生成所述影像。
15.一种用于生成包括造影剂的受试者的影像的计算机断层扫描方法，所述计算机断层扫描方法包括：
-通过投影提供单元(31)提供受试者的若干组光谱投影，其中所述若干组光谱投影已通过在检测器(6)的检测表面(32)上检测已由辐射源(2)发射且已穿过受试者的辐射而获取，同时所述辐射源(2)和受试者已相对于彼此绕旋转轴线旋转，其中不同组的光谱投影对应于所述辐射源(2)沿着所述旋转轴线的不同位置，
-通过分解单元(12)将所述光谱投影分解成第一投影和第二投影，所述第一投影表示受试者体内的造影剂，且所述第二投影不表示受试者体内的造影剂，
-由影像生成单元(13)通过下述方式生成影像：(a)针对每个第一投影基于在所述检测表面(32)上的相应的所关注区域(33)内获取的相应的第一投影的投影值来确定表示造影剂总量的对比值，按比例缩放所述第一投影，使得针对同一组的不同的第一投影确定相同的对比值，并基于按比例缩放的所述第一投影和所述第二投影来重构所述影像，及(b)针对所述不同组基于相应的第一投影重构第一影像，并基于相应的第二投影重构第二影像，其中所述不同组的第一影像在重叠区域内部分地重叠，按比例缩放所述不同组的第一影像以使得所述不同组的重叠的第一影像在相应的重叠区域内关于预定义的相似性量度具有相同的强度，并组合按比例缩放的影像以生成所述影像。
16.一种计算机程序存储介质，其存储有用于生成包括造影剂的受试者的影像的计算机程序，其中所述计算机程序包括用于当所述计算机程序在控制计算机断层扫描系统的计算机上运行时，致使如权利要求1至4中的任一项所述的计算机断层扫描系统执行如权利要求13至15中的任一项所述的计算机断层扫描方法的步骤的程序代码工具。
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