CN108603849B - 用于确定x射线管的有效能谱的装置 - Google Patents
用于确定x射线管的有效能谱的装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108603849B CN108603849B CN201680080743.1A CN201680080743A CN108603849B CN 108603849 B CN108603849 B CN 108603849B CN 201680080743 A CN201680080743 A CN 201680080743A CN 108603849 B CN108603849 B CN 108603849B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- time
- ray tube
- varying
- ray
- image data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 title claims abstract description 143
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 71
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 54
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 49
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 37
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 32
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 18
- 230000006870 function Effects 0.000 description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 12
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 8
- 238000002083 X-ray spectrum Methods 0.000 description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 7
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 4
- GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 3-(2-methoxyethoxy)benzohydrazide Chemical compound COCCOC1=CC=CC(C(=O)NN)=C1 GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000003702 image correction Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000005461 Bremsstrahlung Effects 0.000 description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000012552 review Methods 0.000 description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000003936 working memory Effects 0.000 description 2
- FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 210000000481 breast Anatomy 0.000 description 1
- 238000000701 chemical imaging Methods 0.000 description 1
- 238000002059 diagnostic imaging Methods 0.000 description 1
- 238000005315 distribution function Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000013076 target substance Substances 0.000 description 1
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000004846 x-ray emission Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
- G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
- G01N23/046—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using tomography, e.g. computed tomography [CT]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Devices for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
- A61B6/03—Computerised tomographs
- A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
- A61B6/42—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
- A61B6/48—Diagnostic techniques
- A61B6/482—Diagnostic techniques involving multiple energy imaging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
- G01N2223/40—Imaging
- G01N2223/419—Imaging computed tomograph
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
- G01N2223/40—Imaging
- G01N2223/423—Imaging multispectral imaging-multiple energy imaging
Abstract
本发明涉及一种用于确定X射线管的有效能谱的装置。本发明描述了以下内容：提供(210)在一时间段内的X射线管的随时间变化的加速电压；还提供(220)在所述时间段内的随时间变化的X射线管电流；确定(230)所述随时间变化的X射线管电流与时间区间的至少一个乘积；根据所述随时间变化的X射线管电流与所述时间区间的所述至少一个乘积并根据所述X射线管的所述电压来确定(250)所述X射线管的有效能谱。
Description
技术领域
本发明涉及用于确定X射线管的有效能谱的装置，用于基于X射线图像数据来确定目标相关量的系统，用于确定X射线管的有效能谱的方法，用于基于X射线图像数据来确定目标相关量的方法，以及计算机程序单元和计算机可读介质。
背景技术
与使用光谱积分探测器的传统“灰度”成像相比，下一代X射线成像在用光谱灵敏探测器采集图像时看到了“X射线颜色”。从相同的图像视图得到在光谱上不同的加权信息的能力实现了众所周知且广泛讨论的新的诊断特征，例如，材料分离、材料识别、射束硬化校正，以及定量成像。
对于光谱成像，需要对暴露X射线光谱的确切了解。即使是非常小的光谱变化(例如，高能量X射线光子与低能量X射线光子之间的比率)，也会在诊断特征(如材料分离)中造成严重的伪影。
通常，在校准流程期间测量确切的管谱，然而，在很短的时间范围内有很多影响谱的效应，并且在实际成像过程期间不能考虑到这些影响。例如，施加的管电压可能在成像流程期间漂移，或者可能发生不同强度的电压纹波。
US2014/0014828A1描述了用于断层摄影成像系统的自适应校准的方法和系统。
发明内容
具有用于在X射线图像创建的特定时间段期间确定X射线管的有效能谱的改进技术将是有利的，由此实现针对时间光谱变化对X射线图像进行校正，或者使用直接用于导出特定目标性质(例如，被检查目标的材料组成或特定材料浓度)的特定光谱。
本发明的目的通过独立权利要求的主题来解决，其中，进一步的实施例被包含在从属权利要求中。应当注意，本发明的以下描述的方面也适用于用于确定X射线管的有效能谱的装置，用于基于X射线图像数据来确定目标相关量的系统，用于确定X射线管的有效能谱的方法，用于基于X射线图像数据来确定目标相关量的方法，以及计算机程序单元和计算机可读介质。
根据第一方面，提供了一种用于确定X射线管的有效能谱的装置，包括：
-输入单元；以及
-处理单元。
所述输入单元被配置为向所述处理单元提供在一时间段内的X射线管的随时间变化的加速电压。所述随时间变化的加速电压是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电压纹波的时间采样频率而被提供的。所述输入单元还被配置为向所述处理单元提供在所述时间段内的随时间变化的X射线管电流。所述随时间变化的X射线管电流是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电流纹波的时间采样频率而被提供的。所述处理单元被配置为确定所述随时间变化的X射线管电流与时间区间的至少一个乘积。所述处理单元还被配置为根据所述随时间变化的X射线管电流与所述时间区间的所述至少一个乘积并根据所述X射线管的所述电压来确定所述X射线管的有效能谱。
通过这种方式，能够在不同时间段内确定X射线管的有效能谱。换句话说，在X射线管被用于采集光谱X射线图像的不同时间段上，能够确定针对这些时间段中的每个时间段内的X射线管的有效能谱。然后，如果X射线管的特性变化使得能谱在不同时间段之间变化，则能够使用针对这些不同时间段的X射线管的有效能谱来校正所采集的依赖光谱的X射线图像。换句话说，通过确定X射线管的有效能谱，能够对在X射线管发射具有不同能谱的X射线时的不同时间处采集的X射线图像进行校正或归一化，使得这些图像看起来是已经用未改变其光谱输出的X射线管采集的。而且，能够根据相应确定的X射线光谱来解读X射线图像，使得进一步的数据处理步骤展现出对感兴趣的特定目标性质的改善的准确度。
在范例中，所述随时间变化的加速电压是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电压纹波的时间采样频率而被提供的。
在范例中，所述随时间变化的X射线管电流是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电流纹波的时间采样频率而被提供的。
换句话说，X射线管的电压和电流中的时间纹波能够被分辨并被考虑。通过这种方式，能够分辨导致X射线管的发射光谱中的相关联的时间变化的电压纹波和电流纹波，并且通过这种方式，在图像采集期间的X射线管输出的随时间变化的光谱能够被考虑，使得图像能够得到适当校正。
在范例中，所述随时间变化的加速电压和/或所述随时间变化的X射线管电流是基于建模来确定的。
在范例中，所述随时间变化的加速电压和/或所述随时间变化的管电流是通过测量相关量来导出的。
在范例中，在所述时间区间上，所述随时间变化的X射线管电流具有离散值，并且其中，在所述时间区间上，所述随时间变化的加速电压具有离散值，并且其中，所述至少一个乘积被确定为所述X射线管电流的所述离散值与所述时间区间的乘积，并且所述乘积与所述加速电压的所述离散值相关联。
通过这种方式，连续变化的电压和电流被设定为离散值，其能够应用于固定持续时间的时间区间，从而使得能够确定有效能谱。
在范例中，所述处理单元被配置为根据所述X射线管的所述电压来确定所述随时间变化的X射线管电流与所述时间区间的所述至少一个乘积的直方图，并且其中，所述处理单元被配置为根据所述直方图来确定所述有效能谱。
通过这种方式，提供了对处理的简化。在范例中，直方图值是针对电压区间来计算的，并且直方图值表示所有X射线管电流的总和乘以在该电压区间内发现随时间变化的电压的时间区间。换句话说，在范例中，直方图包括多个具有特定电压宽度的渐增的电压段，该特定电压宽度在电压区间中不需要相等。针对第一电压区间，在该时间段上的早期时间处和中期时间处以及晚期时间处，该区间内的电压可能存在于随时间变化的加速电压中。针对这些加速电压中的每个，将早期、中期和晚期的相关联的X射线管电流乘以采样时间区间并将它们相加起来。然后对第二电压区间和第三电压区间等执行上述步骤。
通过这种方式，在通过暴露的每个时间步骤处(其中发生加速电压和相关联的X射线管电流)，适当的直方图电压分箱被确定，并且只需要执行(X射线管电流)与直方图值一个相加就能够生成X射线管的有效能谱。这在计算上是高效的。
在范例中，所述处理单元被配置为根据X射线管谱函数来确定所述X射线管的所述有效能谱。
在范例中，所述输入单元被配置为向所述处理单元提供在采集时间段上利用从所述X射线管生成的X射线采集的目标的X射线图像数据；其中，所述处理单元被配置为确定在采集所述X射线图像数据时所述X射线管的有效能谱；其中，所述处理单元被配置为根据所述X射线图像数据并根据所述有效能谱来确定至少一个目标相关量。
这里的“X射线图像数据”可以是单个“X射线衰减”图像，也可以是一组同时采集的图像，例如，在能量分离光子计数探测器的情况下针对特定能量范围的光子计数率。
通过这种方式，能够基于根据图像数据导出的目标相关量来改善光谱X射线图像的准确度。
在范例中，目标相关量是如将针对具有参考光谱的X射线管所采集的图像，在这种情况下，能够认为图像已经被“校正”。
通过这种方式，能够确定经校正的光谱X射线图像，如已经用发射恒定参考能谱的X射线管所测量的光谱X射线图像。这意味着所有采集的图像都能够被校正，就好像这些图像是用使得X射线管产生恒定的参考能谱而工作的X射线管所采集的一样。换句话说，相对于特定的X射线管，能够考虑在X射线管的输出特性的变化的影响，并且不同的X射线管能够被校正，使得它们都表现为以恒定的参考能谱进行工作。
在范例中，目标相关量是以下中的一个：
-如利用参考能谱采集的X射线图像数据，
-如利用单色X射线辐射采集的X射线图像数据，
-根据参考参考光谱或单色X射线辐射对所采集的图像数据进行加权相加或相减而生成的X射线图像数据，
-被检查目标的性质的二维或三维表示，其中，所述性质表征目标长度、质量密度、一种材料或材料的组合的特定浓度、表示元素的平均原子序数的量、表示X射线衰减的量，或者表示X射线衰减方面的量(如因光电效应的衰减或因康普顿散射的衰减或因相干散射的衰减)。
在范例中，所述处理单元被配置为根据所述有效能谱来确定通过所述目标的至少一个长度。
在范例中，所述处理单元被配置为根据通过所述目标的所述至少一个长度并根据参考能谱来校正所述X射线图像。
在范例中，所述处理单元被配置为根据所述X射线图像并根据至少一个线性X射线衰减系数来确定通过所述目标的至少一个长度。
根据第二方面，提供了一种用于基于X射线图像数据来确定目标相关量的系统，所述系统包括：
-图像采集单元，其包括X射线管；
-电压采集单元；
-电流采集单元；
-根据第一方面和任何相关联的范例的用于确定X射线管的有效能谱的装置；以及
-输出单元；
所述图像采集单元被配置为将目标的X射线图像数据提供给所述输入单元，其中，所述X射线图像数据是在采集时间上采集的。所述电压采集单元被配置为向所述输入单元提供在所述X射线图像的所述采集时间期间所述X射线管的所述随时间变化的加速电压。所述电流采集单元被配置为向所述输入单元提供在所述X射线图像数据的所述采集时间期间的所述随时间变化的X射线管电流。所述装置被配置为确定在采集所述X射线图像数据时所述X射线管的有效能谱。所述处理单元被配置为根据所述X射线图像数据并根据所述有效能谱来确定至少一个目标相关量。所述输出单元被配置为输出表示所述目标相关量的数据。
在范例中，所述处理单元被配置为根据所述有效能谱来确定通过所述目标的至少一个长度。
在范例中，所述处理单元还被配置为根据通过所述目标的所述至少一个长度并根据参考能谱来校正所述X射线图像。
在范例中，所述输出单元被配置为输出表示经校正的X射线图像的数据。
在第三方面中，提供了一种用于确定X射线管的有效能谱的方法，包括：
a)提供在一时间段内的X射线管的随时间变化的加速电压，其中，所述随时间变化的加速电压是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电压纹波的时间采样频率而被提供的；
b)提供在所述时间段内的随时间变化的X射线管电流，其中，所述随时间变化的X射线管电流是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电流纹波的时间采样频率而被提供的；
c)确定所述随时间变化的X射线管电流与时间区间的至少一个乘积；并且
e)根据所述随时间变化的X射线管电流与所述时间区间的所述至少一个乘积并根据所述X射线管的所述电压来确定所述X射线管的有效能谱。
在第四方面中，提供了一种用于基于X射线图像数据来确定目标相关量的方法，所述方法包括：
a)提供目标的X射线图像数据，其中，所述X射线图像数据是在采集时间上采集的；
b)提供在所述X射线图像数据的所述采集时间期间的所述X射线管的随时间变化的加速电压，其中，所述随时间变化的加速电压是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电压纹波的时间采样频率而被提供的；
c)提供在所述X射线图像数据的所述采集时间期间的随时间变化的X射线管电流，其中，所述随时间变化的X射线管电流是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电流纹波的时间采样频率而被提供的；
d)确定所述随时间变化的X射线管电流与时间区间的至少一个乘积；
e)确定在采集所述X射线图像数据时所述X射线管的有效能谱，所述有效能谱是根据所述随时间变化的X射线管电流与所述时间区间的所述至少一个乘积并根据所述X射线管的所述电压来确定的；
f)根据所述X射线图像数据并根据所述有效能谱来确定至少一个目标相关量；并且
h)输出表示所述目标相关量的数据。
在范例中，所述方法包括步骤g)：根据所述有效能谱来校正所述X射线图像数据。
在范例中，所述方法包括根据所述有效能谱来确定通过所述目标的至少一个长度，并且根据通过所述目标的所述至少一个长度并根据参考能谱来校正所述X射线图像数据。
在范例中，所述方法包括输出表示经校正的X射线图像数据的数据。
根据另一方面，提供了一种控制如前所述的装置的计算机程序单元，所述计算机程序单元在由处理单元运行时适于执行如前所述的方法的步骤。
根据另一方面，提供了一种存储有如前所述的计算机单元的计算机可读介质。
有利地，由上述任何方面和范例提供的益处同样适用于所有其他方面和范例，反之亦然。
参考下文描述的实施例，上述方面和范例将变得明显并且得到阐明。
附图说明
下面将参考以下附图来描述示例性实施例：
图1示出了用于确定X射线管的有效能谱的装置的范例的示意性设置：
图2示出了用于基于X射线图像数据来确定目标相关量的系统的范例的示意性设置；
图3示出了用于确定X射线管的有效能谱的方法；
图4示出了用于基于X射线图像数据来确定目标相关量的方法；
图5示出了针对30kV至170kV之间的不同X射线管加速电压的建模的X射线光谱的范例；
图6示出了用于确定X射线管的有效光谱的详细工作流程的示意性表示；并且
图7示出了图像校正的示意性表示。
具体实施方式
图1示出了用于确定X射线管20的有效能谱的装置10。该装置包括输入单元30和处理单元40。输入单元30被配置为向处理单元40提供在一时间段内的X射线管20的随时间变化的加速电压。输入单元30还被配置为向处理单元40提供在该时间段内的随时间变化的X射线管电流。处理单元40被配置为确定随时间变化的X射线管电流与时间区间的至少一个乘积。处理单元40还被配置为根据随时间变化的X射线管电流与时间区间的至少一个乘积并根据X射线管的所述电压来确定X射线管的有效能谱。
在下面的讨论中，光谱X射线图像是利用使用光谱灵敏的X射线探测器操作的宽带X射线源采集的X射线图像。在范例中，光谱灵敏的X射线探测器是这样的探测器：它提供被计数为在高于针对X射线光子的特定阈值能量的单个X射线探测事件的数量，从而实现对被分配给所述特定阈值之间的能量范围的X射线光子进行计数。因此，确定在一时间段内由源发射的在所述能量范围中的光子的原始数量并将其与通过待检查目标之后测得的光子的数量进行比较，可以推断出目标的光谱依赖性X射线衰减，因此可以推断出被检查目标的材料组成。换句话说，探测器能够是光子计数探测器，它根据它们属于一个能量范围来对入射光子进行计数。换句话说，探测器会创建“计数数量”对“光子能量”的直方图分布。
根据范例，随时间变化的加速电压是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电压纹波的采样频率而被提供的。
根据范例，随时间变化的X射线管电流是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电流纹波的采样频率而被提供的。
在范例中，电压采集单元被配置为采集X射线管的随时间变化的加速电压。
在范例中，电流采集单元被配置为采集随时间变化的X射线管电流。
换句话说，能够以如下的采样频率对随时间变化的加速电压和随时间变化的X射线管电流进行直接测量：所述采样频率足够高，使得能够分辨电压纹波和电流纹波。
根据范例，随时间变化的加速电压和/或随时间变化的X射线管电流是基于建模来确定的。
在范例中，作为关于X射线管的实验室实验的部分采集的经验数据被用于建立一个或多个模型，根据所述一个或多个模型来确定随时间变化的加速电压和随时间变化的X射线管电流。
根据范例，随时间变化的加速电压和/或随时间变化的管电流是通过测量相关量来导出的。
在范例中，随时间变化的加速电压和/或随时间变化的管电流是通过测量阴极发射电流来间接导出的。在范例中，随时间变化的加速电压和/或随时间变化的管电流是通过测量时间分辨的X射线通量来间接导出的。
根据范例，在该时间区间上，随时间变化的X射线管电流具有离散值，并且其中，在该时间区间上，随时间变化的加速电压具有离散值，并且其中，至少一个乘积被确定为X射线管电流的离散值与时间区间的乘积，并且该乘积与加速电压的离散值相关联。
在范例中，该时间段被分成多个相同持续时间的时间区间。
通过这种方式，连续变化的电压和电流被设定为离散值，其能够应用于固定持续时间的时间区间，从而使得能够确定有效能谱。
根据范例，处理单元被配置为根据X射线管的电压来确定随时间变化的X射线管电流与时间区间的至少一个乘积的直方图，并且其中，处理单元被配置为根据直方图来确定有效能谱。
换句话说，在范例中，直方图包括多个具有特定电压宽度的渐增的电压段，该特定电压宽度在电压区间中不需要相等。针对第一电压区间，在该时间段上的早期时间处和中期时间处以及晚期时间处，该区间内的电压可能存在于随时间变化的加速电压中。针对这些加速电压中的每个，将早期、中期和晚期的相关联的X射线管电流乘以采样时间区间并将它们相加起来。然后对第二电压区间和第三电压区间等执行上述步骤。以下范例有助于解释这一点，其中，在范例中，加速电压被设定为10kV并且标称X射线管电流被设定为1A。然而，随着时间的推移，直接测量以下变化的(电压:电流)配对或通过建模或导出的测量结果(其引起X射线管的光谱输出的相关联的变化)来确定以下变化的(电压:电流)配对的发生。在该范例中，电压(单位例如为kV)和电流(单位例如为A)在采样时间段内随着时间的推移通过以下方式围绕这些标称值变化：(10.05:1.005)、(9.82:0.982)、(9.83:0.983)、(10.01:1.001)、(9.86:0.986)、(9.87:0.987)、(10.06:1.006)、(9.9:0.99)、(9.8:0.98)、(9.93:0.993)、(9.95:0.995)、(10.09:1.009)、(9.97:0.997)、(10.03:1.003)、(10.07:1.007)。然后，针对恒定的时间区间宽度Δt，在电压范围9.8-9.849上的直方图值等于Δt·(0.98+0.982+0.983)，在电压范围9.85-9.899上的直方图值等于Δt·(0.986+0.987)，在电压范围9.9-9.949上的直方图值等于Δt·(0.99+0.993)，在电压范围9.95-9.999上的直方图值等于Δt·(0.995+0.997)，在电压范围10.0-10.049上的直方图值等于Δt·(1.001+1.003)，并且在电压范围10.05-10.099上的直方图值等于Δt·(1.005+1.006+1.007+1.009)。
在范例中，直方图分箱的总数和宽度被选取为使得能够以足够的分辨率和范围对X射线暴露期间的电压变化进行采样。
根据范例，处理单元被配置为根据X射线管谱函数来确定X射线管的有效能谱。
在范例中，管谱函数根据X射线能量将每单位时间发射的每个能量分箱的光子和单位管电流表示为的立体角。在范例中，管谱函数是通过实验校准或通过理论建模来确定的。换句话说，管谱函数表示X射线管的辐射通量如何根据针对不同的固定加速电压的能量而变化。
在范例中，该装置能够用于医学X射线成像或图像显示，例如，该装置能够用于利用X射线内的光谱信息的C型臂或CT X射线图像系统。在范例中，该装置能够用于非医学X射线成像或图像显示，例如，该装置能够用于无损测试系统或筛检系统，例如，机场行李筛检系统。
在范例中，该装置能够用于断层合成成像或图像显示。在范例中，该装置能够用于乳房断层合成成像或图像显示。在范例中，该装置能够用于数字断层合成成像或图像显示。
关于术语“光谱信息”提供以下内容：在当前使用实践中，“光谱信息”意味着(通过目标的每个空间投影)采集至少两个测量值，其中，每个值以独立方式依赖于能谱(每个值能够被认为是具有特定加权函数的光谱积分)。这必须与其中在单个值中仅确定单个(加权)积分光谱的“非光谱信息”区分开来。目前，大多数X射线系统是“非光谱”的。这里描述的装置对光谱系统和非光谱系统都具有适用性。该装置对“非光谱”系统具有适用性，因为所采集的“每个投影一个信号”仍然依赖于光谱。然而，由于在发射的能量范围上明确使用X射线光子，因此所描述的装置的适用性对于“光谱”系统而言更加显着。
根据范例，输入单元被配置为向处理单元提供利用从X射线管生成的X射线在采集时间段上采集的目标的X射线图像数据；其中，处理单元被配置为确定在采集所述X射线图像数据时X射线管的有效能谱；其中，处理单元被配置为根据X射线图像数据并根据有效能谱来确定至少一个目标相关量。
根据范例，目标相关数量是以下中的一个：
-如利用参考能谱采集的X射线图像数据，
-如利用单色X射线辐射采集的X射线图像数据，
-通过参考参考光谱或单色X射线辐射对所采集的图像数据进行加权相加或相减而生成的X射线图像数据，
-被检查目标的性质的二维或三维表示，其中，所述性质表征目标长度、质量密度、一种材料或材料的组合的特定浓度、表示元素的平均原子序数的量、表示X射线衰减的量，或者表示X射线衰减方面的量(如因光电效应的衰减或因康普顿散射的衰减或因相干散射的衰减)。
根据范例，输入单元被配置为向处理单元提供利用从X射线管生成的X射线在采集时间上采集的目标的X射线图像，并且处理单元被配置为确定在采集X射线图像时X射线管的有效能谱。处理单元还被配置为根据有效能谱来确定通过目标的至少一个长度，并且处理单元被配置为根据通过目标的至少一个长度并根据参考能谱来校正X射线图像。
在范例中，X射线图像数据是X射线图像。
在范例中，X射线图像数据是以不同的光谱权重采集的X射线图像的集合。
在范例中，参考能谱是为针对X射线管所确定的较早的有效谱。在范例中，参考能谱是能够应用于所有类似的X射线管的标准“理想”能谱。
根据范例，处理单元被配置为根据X射线图像并根据至少一个线性X射线衰减系数来确定通过目标的至少一个长度。
在范例中，假设目标由均匀材料(例如，等密度水)组成并且通过目标的至少一个长度是通过目标的X射线路径上的水段的至少一个累积长度。在范例中，假设目标由线性X射线衰减系数(例如，水的线性衰减系数)表征。通过这种方式，能够使用所采集的光谱X射线图像和所确定的X射线管的有效能谱(以及探测器的已知或假设的光谱灵敏度)来确定通过目标的长度值。然后能够将长度值与X射线管的参考能谱一起用于校正光谱X射线图像，以创建在X射线管以该恒定的参考能谱工作时所采集的图像。
图2示出了用于基于X射线图像数据来确定目标相关量的系统100。系统100包括包含X射线管20的图像采集单元110，电压采集单元120，电流采集单元130，用于根据参考图1所描述的装置来确定X射线管的有效能谱的装置10，以及输出单元(未示出)。图像采集单元110具有与X射线管20相对的X射线图像探测器160，并且机械装置被提供为将X射线图像探测器160和X射线管160定位在目标周围。通信电缆140被示为在图像采集单元110与电压采集单元120之间延伸，然后延伸到装置10；通信电缆150被示为在图像采集单元110与电流采集单元130之间延伸，然后延伸到装置10。然而，也能够将通信布线提供为从图像采集单元110直接到装置10。图像采集单元110被配置为将目标的X射线图像数据(例如，X射线图像)提供给装置10的输入单元30，其中，X射线图像数据是在采集时间上采集的。电压采集单元120被配置为在X射线图像数据的采集时间期间向输入单元30提供X射线管20的随时间变化的加速电压。电流采集单元130被配置为在X射线图像数据的采集时间期间向输入单元30提供X射线管20的随时间变化的X射线管电流。装置10被配置为确定在采集X射线图像数据时X射线管20的有效能谱。装置10的处理单元40被配置为根据X射线图像数据并根据有效能谱来确定至少一个目标相关量。输出单元160(未示出)被配置为输出表示目标相关量的数据(例如，经校正的X射线图像)。
在范例中，处理单元40被配置为根据有效能谱来确定通过目标的至少一个长度。
在范例中，处理单元40被配置为根据通过目标的至少一个长度并根据参考能谱来校正X射线图像。
在范例中，图像采集单元包括X射线成像设备，例如，C型臂布置或CT布置或断层合成布置。
图3示出了用于在方法200的基本步骤中确定X射线管的有效能谱的方法200。该方法包括以下内容：
在第一提供步骤210(也被称为步骤a))中，提供在一时间段内的X射线管的随时间变化的加速电压。
在第二提供步骤220(也被称为步骤b))中，提供在该时间段内的随时间变化的X射线管电流。
在第一确定步骤230(也被称为步骤c))中，确定随时间变化的X射线管电流与时间区间的至少一个乘积。
在第二确定步骤250(也被称为步骤e))中，根据随时间变化的X射线管电流与时间区间的至少一个乘积并根据X射线管的电压来确定X射线管的有效能谱。
在范例中，随时间变化的加速电压是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电压纹波的时间采样频率而被提供的。在范例中，随时间变化的X射线管电流是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电流纹波的时间采样频率而被提供的。在范例中，随时间变化的加速电压和随时间变化的X射线管电流是基于建模来确定的。在范例中，随时间变化的加速电压和/或随时间变化的管电流是通过测量相关量来导出的。
在范例中，在时间区间上，随时间变化的X射线管电流具有离散值，并且其中，在时间区间上，随时间变化的加速电压具有离散值，并且其中，至少一个乘积被确定为X射线管电流的离散值与时间区间的总和，并且该总和与加速电压的离散值相关联。
在范例中，该方法包括步骤d)：根据X射线管的电压来确定240随时间变化的X射线管电流与时间区间的至少一个乘积的直方图，并且其中，步骤e)包括根据直方图来确定有效能谱。
在范例中，步骤e)包括根据X射线管谱函数来确定X射线管的有效能谱。
在范例中，该方法包括提供利用从X射线管生成的X射线在采集时间上采集的目标的X射线图像。该方法还包括确定在采集X射线图像时X射线管的有效能谱，并且根据有效能谱来确定通过目标的至少一个长度。该方法还包括根据通过目标的至少一个长度并根据参考能谱来校正X射线图像。
在范例中，该方法包括根据X射线图像并根据至少一个线性X射线衰减系数来确定通过目标的至少一个长度。
图4示出了在方法的基本步骤中基于X射线图像数据来确定目标相关量的方法。该方法包括以下内容：
在第一提供步骤310(也被称为步骤a))中，提供目标的X射线图像数据，其中，X射线图像数据是在采集时间上采集的。
在第二提供步骤320(也被称为步骤b))中，提供在X射线图像数据的采集时间期间的X射线管的随时间变化的加速电压。
在第三提供步骤330(也被称为步骤c))中，提供在X射线图像数据的采集时间期间的随时间变化的X射线管电流。
在第一确定步骤340(也被称为步骤d))中，确定随时间变化的X射线管电流与时间区间的至少一个乘积。
在第二确定步骤350(也被称为步骤e))中，确定在采集X射线图像数据时X射线管的有效能谱，该有效能谱是根据随时间变化的X射线管电流与时间区间的至少一个乘积并根据X射线管的电压来确定的。
在第三确定步骤360(也被称为步骤f))中，根据X射线图像数据并根据有效能谱来确定至少一个目标相关量。
在输出步骤380(也被称为步骤h))中，输出表示目标相关量的数据。
在范例中，该方法包括校正步骤370(也称为步骤g))，其中，根据有效能谱来校正X射线图像数据。
在范例中，根据有效能谱来确定通过目标的至少一个长度，并且步骤g)包括根据通过目标的至少一个长度并根据参考能谱来校正X射线图像数据。
在范例中，输出表示经校正的X射线图像的数据。
在范例中，确定360通过目标的至少一个长度包括利用362X射线图像中的衰减值。在范例中，确定360通过目标的至少一个长度包括利用364已知的探测器光谱灵敏度。在范例中，确定360通过目标的至少一个长度包括利用366已知材料的光谱线性X射线衰减系数。在范例中，确定360通过目标的至少一个长度包括利用368水的光谱线性X射线衰减系数。
图5示出了针对30kV至170kV之间的不同X射线管加速电压的建模的X射线光谱的范例。为了更详细地理解确定X射线管的有效能谱以使得能够校正光谱X射线图像的技术，对X射线生成过程进行回顾，其涉及图5所示的能谱。X射线管包括发射电子的阴极，用于电流高达1A的典型医学应用。电子在电场中朝着阳极靶加速，阳极靶通常是(但不限于)用高原子序数的材料(例如，钨或钼)覆盖的旋转盘。针对医学成像的典型加速电压范围从10kV到150kV。对应地，当击中阳极靶时，自由电子达到10keV至150keV之间的动能。在靶中，电子与靶物质相互作用并部分生成X射线光子。这些光子的能谱符合文献中提到的非常著名的“轫致辐射谱”，其由具有良好定义的能量的特性辐射的峰值所丰富。然而，如图5所示，轫致辐射谱辐射敏感地依赖于加速电压。
典型地，X射线光子的最高可能能量对应于入射电子的能量，例如，对于100kV加速电压，光谱确切地在100keV的X射线光子能量处截止。与加速电压相反，其他X射线管参数(如来自阳极的电子收集电流(以下缩写为“管电流”)和暴露时间)不影响光谱分布函数，但是线性地缩放X射线通量，即，针对每个能量的光子数。具体地，X射线通量dN(E,V,J,t,Ω)/dt对光子能量E、加速电压V、管电流J、时间t和X射线发射(极)角Ω的依赖性能够被写成：
其中，J(t)和V(t)指示作为时间的函数的管电流J和加速电压V，并且f指示管谱函数，例如如图5所示。
为了确定例如由被放置在空间中的X射线探测器元件接收的光子的能量分辨总数N(E)，需要在空间和时间上对光子通量进行积分，即：
其中，[t1,t2]指示X射线暴露的区间(即，t2-t1是探测器图像采集时间)，并且ΔΩ是由X射线源和探测区跨越的立体角。
在下文中，通过假设在空间上固定的源/探测器位置以使得空间积分被“管谱函数”F(E,V(t))所代替来简化公式符号。或者通过实验校准或者通过理论建模，假设后一个函数F对于所有E和V均是已知的，例如如图5所示。
看后一个公式，很明显，如果J和/或V不是常数，则由探测器接收的(光谱)分辨的光子数是时间的非平凡函数。对于每一个X射线管实际上都是这种情况，即使预想到提供恒定的加速电压和/或管电流。这是因为即使加速电压被认为是稳定的，加速电压上也存在“电压纹波”。换句话说，任何恒定电压实际上都是指平均管电压，并且在该平均值附近存在高达MHz状态发生的显着高频调制，具有依赖于高电压生成器的质量的“任意”幅度。换句话说，加速电压在时间上实际上并不是恒定的，而是在平均电压附近以高达MHz级别频率而变化。
因此，回到图5，当加速电压变化时，由X射线管发射的X射线能量的谱在幅度上变化，最高的发射能量变化，发射的峰值能量变化，并且特定的峰值发射特性变化。换句话说，整个能谱根据加速电压而变化，如以上所讨论的，即使对于被认为是恒定电压的情况，也会受到电压纹波的影响，其中，谱随着电压纹波而发生变化。
因此，与具有不同特性的真实X射线管有关的N(E)实际上表示包括针对不同(恒定)电压V的谱F(E,V)的加权和的有效谱。换句话说，随着加速电压的变化，在一时间段上的实际发射能谱将是表示略微不同的加速电压的所有略微不同的能谱的总和。这会导致对于没有明确定义但经平滑的谱中的最高能量的截止，并且积分X射线强度与电压纹波幅度具有非线性依赖性。这种非线性意味着即使对于相同的“平均”管电压，对于围绕该平均值的不同纹波幅度也观察到不同的总X射线强度。
如果X射线通量不是类似连续提供的，而是借助于针对在探测器采样时间期间出现的V(t)和/或J(t)的脉冲来提供的，则情况会变得更加复杂，因为(一个或多个)脉冲的上升沿和下降沿有助于整个X射线暴露。
为了得到有效谱，使得能够进行针对能谱变化的校正，如使用针对V和J的平均值进行比较，需要确定时间依赖性V(t)和J(t)。
一种可能性是对这些量进行建模，例如基于实验室实验的经验结果。然而，在实践中，这是一项复杂的任务，通常现有的信息不足以得到可接受的结果。
然而，以足够高的时间采样频率直接测量函数V(t)和J(t)，使得能够分辨电压纹波和电流纹波，也使得能够确定有效谱。换句话说，使用适当的高频电压和电流采集或测量单位。在这种情况下，连续函数变成在时间ti处采样的一系列离散值Vi和Ji，优选为在宽度Δt的等距时间区间中采样。在这种情况下，上述积分能够被写成离散形式之和：
在实践中，如果函数V(t)和J(t)是以高频率采样的，则在以下任一情况下可能发生问题：在存储高数据量的情况下，或者在所述和是由处理单元直接计算时需要高数据处理工作的情况下。因此，以这种方式，利用合适的电压和电流采集，能够确定X射线管的能谱变化，使得与只假设时间平均谱的情况相比能够以更高的准确度导出依赖于X射线光谱的目标相关量。
图6表示在特定范例中简化处理如何使得能够确定有效谱的详细的工作流程。如果未完全存储时间系列，而是创建采样值的直方图，则可以简化处理工作。图6中示出了示例性的“管负载直方图”。在这种情况下，直方图值hk表示在分配电压Vk周围的小电压区间ΔV内发现采样电压Vi的所有电流Ji的总和。直方图分箱的总数和宽度能够被选取为使得能够以足够的分辨率和范围对X射线暴露期间的电压变化进行采样。详细地，直方图采样工作如下：
通过为所有k设定hk＝0来初始化直方图。
在时间ti处，对一对Vi和Ji进行采样。
对于测得的Vi，找到直方图索引k。
将值Ji添加到第k个直方图分箱hk中。
每个k由谱Fk(E)＝F(E,Vk)表示，并且将ki定义为属于测得的电压Vi的分箱索引，我们发现：
其中，
这里，假设为恒定的采样时间区间Δt，然而也能够在更一般的公式中使用变化的时间区间Δti。
其中，
直方图方法的优点在于：对于每个时间步骤，只需执行一次加法，并且对于每个探测器暴露，只需存储最后的直方图阵列以允许稍后导出X射线光谱。
换句话说，参考图5和图6，图6中的直方图指示在图像采集时段上X射线管的特定加速电压存在的频率或存在多少次，并且参考图5，针对该电压的能谱的形状是已知的。然后，对于直方图的每个电压分箱，相关联的略微不同的能谱是已知的。然后能够将它们加在一起，但是由针对该电压分箱的管电流x时间(直方图的高度)进行加权，因为如前所述，在固定电压处电流不会改变谱的形状，仅改变谱的强度。
图像校正
为了演示如何能够更好地了解X射线光谱能够用于校正图像，我们考虑如何利用在X射线束内检测待检查目标来生成信号。不得不说，回顾所有可能的(光谱灵敏的)图像采集方法以及它们的当前校正是超出本文的范围的，因此我们参考最先进的文献并且在此描述一个特定范例情况。针对X射线信号采集的一个非常通用的公式是：
其中，S指代针对特定探测器像素的信号(对于整个图像，我们需要添加指示哪个像素被考虑的索引，这将在下文中跳过)，N(E)是管发射的有效谱(如先前章节所指示的)，D(E)是光谱探测器的灵敏度，即，描述能量E处的光子对信号的贡献的效率的加权函数，并且A(E)是目标衰减函数。
例如，对于理想的能量积分探测器(例如，闪烁体探测器)，假设D(E)＝E指示光子的整个能量被转换成信号。对于理想的光子计数探测器，假设D(E)＝1。对于理想的能量鉴别光子计数探测器，生成不是一个而是几个信号Si，其中，每个信号Si具有其作为矩形函数的个体光谱灵敏度函数Di(E)，即，如果E在所考虑的能量范围内，则Di(E)＝1；如果E在所考虑的能量范围外，则Di(E)＝0。
目标衰减函数是目标内材料布置的复杂函数。假设X射线束的路径由路径
参数化，则它能够用下式来描述：
其中，
是沿着路径
的依赖能量的线性X射线衰减系数。
现在，让我们考虑假设目标由等密度水组成的简化，因此指数积分能够被简化为：
其中，μ(E)是水的线性X射线衰减系数，并且L是X射线路径上的水段的累积长度，因此衰减函数变为：
A(E)＝exp(-μ(E)·L)
并且采集的X射线信号变为：
在不使用这里讨论的发明的情况下，假设N(E)为产生恒定信号S(在下文中被命名为Nref(E)和Sref)的静态参考谱。然而，实际测得的有效谱(在下文中被命名为Nmeas(E))可能被破坏，例如借助于变化的纹波电压而受到破坏，使得我们能够写出Nmeas(E,t)＝Nref(E)+ΔN(E,t)，其中，ΔN(E,t)表示谱的时间变化。因此，实际测得的信号变为：
能够看出，就谱而言，信号也随着变化ΔS(t)变成时间依赖性的。在不知道量ΔN(E,t)的情况下，结果将是不可校正的，并且会导致图像采集中的额外噪声。
利用这里提出的发明，能够测量实际有效谱Nmeas(E,t)(以及因此时间光谱变化ΔN(E,t))并将其用于校正目的，使得例如图像被创建为就好像用恒定的参考光谱Nref(E)测量的一样。
为此，能够应用两步法，假设D(E)(例如根据探测器校准)是已知的，并且μ(E)(此处来自材料水)取自本领域技术人员公知的文献。
步骤1：对于测量值Smeas，通过对方程进行数值求解来确定水的厚度L：
(这里有帮助的是S(t)是关于L的严格单调函数)。
步骤2：使用L的确定值连同定义的参考谱Nref(E)来使用下式计算校正值Scorr：
图7中示出了图像校正的图形表示。
总结上面的简化范例，提供了产生在采集特定图像帧期间施加的管电压的直方图的装置和方法，该直方图用于导出有效的X射线暴露谱，该有效的X射线暴露能够用于校正所采集的谱图像。
在另一示例性实施例中，提供了计算机程序或计算机程序单元，所述计算机程序或计算机程序单元的特征在于其被配置为在适当的系统上运行根据前述实施例中的一个所述的方法的方法步骤。
因此，计算机程序单元可以被存储在计算机单元中，该计算机程序单元也可以是本发明的实施例的部分。该计算单元可以被配置为执行或引发对上述方法的步骤的执行。此外，该计算单元可以被配置为操作上述装置的部件。该计算单元能够适于自动操作和/或运行用户的命令。计算机程序可以被加载到数据处理器的工作存储器中。因此，可以装备数据处理器来执行根据前述实施例中的一个所述的方法。
本发明的该示例性实施例覆盖从一开始就使用本发明的计算机程序，以及借助于将现有程序更新转换为使用本发明的程序的计算机程序二者。
另外，计算机程序单元可以能够提供所有必要步骤以完成如上所述的方法的示例性实施例的流程。
根据本发明的另外的示例性实施例，提出了一种计算机可读介质，例如，CD-ROM，其中，该计算机可读介质具有被存储于所述计算机可读介质上的计算机程序单元，所述计算机程序单元由前面的章节所描述。
计算机程序可以被存储和/或被分布在合适的介质上，例如，与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以以其他形式被分布，例如，经由互联网或其他有线或无线的电信系统被分布。
然而，计算机程序也可以被呈现在网络上，如万维网，并且能够从这样的网络被下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的另外的示例性实施例，提供了用于使计算机程序单元可用于下载的介质，所述计算机程序单元被布置为执行根据本发明的先前描述的实施例中的一个所述的方法。
必须注意，本发明的实施例是参考不同主题来描述的。尤其地，一些实施例是参考方法型权利要求来描述的，而其他实施例是参考装置型权利要求来描述的。然而，除非另有说明，本领域技术人员将从以上和以下的描述中推断出，除属于一种类型的主题的特征的任意组合之外，涉及不同主题的特征之间的任意组合也被认为在本申请中被公开。然而，所有的特征都能够被组合来提供多于特征的简单加合的协同效应。
尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示例性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。
在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。尽管某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。
Claims (13)
1.一种用于确定X射线管(20)的有效能谱的装置(10)，包括：
-输入单元(30)；以及
-处理单元(40)；
其中，所述输入单元被配置为向所述处理单元提供在一时间段内的X射线管的随时间变化的加速电压，其中，所述随时间变化的加速电压是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电压纹波的时间采样频率而被提供的；
其中，所述输入单元被配置为向所述处理单元提供在所述时间段内的随时间变化的X射线管电流，其中，所述随时间变化的X射线管电流是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电流纹波的时间采样频率而被提供的；
其中，所述处理单元被配置为确定所述随时间变化的X射线管电流与时间区间的至少一个乘积；并且
其中，所述处理单元被配置为根据所述随时间变化的X射线管电流与所述时间区间的所述至少一个乘积并根据所述X射线管的所述随时间变化的加速电压来确定所述X射线管的有效能谱。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述随时间变化的加速电压和/或所述随时间变化的X射线管电流是基于建模来确定的。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述随时间变化的加速电压和/或所述随时间变化的管电流是通过测量相关量来导出的。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的装置，其中，在所述时间区间上，所述随时间变化的X射线管电流具有离散值，并且其中，在所述时间区间上，所述随时间变化的加速电压具有离散值，并且其中，所述至少一个乘积被确定为所述X射线管电流的所述离散值与所述时间区间的乘积，并且所述乘积与所述加速电压的所述离散值相关联。
5.根据权利要求1-3中的任一项所述的装置，其中，所述处理单元被配置为根据所述X射线管的所述电压来确定所述随时间变化的X射线管电流与所述时间区间的所述至少一个乘积的直方图，并且其中，所述处理单元被配置为根据所述直方图来确定所述有效能谱。
6.根据权利要求1-3中的任一项所述的装置，其中，所述处理单元被配置为根据X射线管谱函数来确定所述X射线管的所述有效能谱。
7.根据权利要求1-3中的任一项所述的装置，其中，所述输入单元被配置为向所述处理单元提供在采集时间段上利用从所述X射线管生成的X射线采集的目标的X射线图像数据；
其中，所述处理单元被配置为确定在采集所述X射线图像数据时所述X射线管的有效能谱；
其中，所述处理单元被配置为根据所述X射线图像数据并根据所述有效能谱来确定至少一个目标相关量。
8.一种用于基于X射线图像数据来确定目标相关量的系统(100)，所述系统包括：
-图像采集单元(110)，其包括X射线管(20)；
-电压采集单元(120)；
-电流采集单元(130)；
-根据权利要求1-7中的任一项所述的用于确定X射线管的有效能谱的装置(10)；以及
-输出单元(140)；
其中，所述图像采集单元被配置为将目标的X射线图像数据提供给所述输入单元，其中，所述X射线图像数据是在采集时间上采集的；
其中，所述电压采集单元被配置为向所述输入单元提供在所述X射线图像的所述采集时间期间所述X射线管的所述随时间变化的加速电压；
其中，所述电流采集单元被配置为向所述输入单元提供在所述X射线图像数据的所述采集时间期间的所述随时间变化的X射线管电流；
其中，所述装置被配置为确定在采集所述X射线图像数据时所述X射线管的有效能谱；
其中，所述处理单元被配置为根据所述X射线图像数据并根据所述有效能谱来确定至少一个目标相关量；并且
其中，所述输出单元被配置为输出表示所述目标相关量的数据。
9.一种用于确定X射线管的有效能谱的方法(200)，包括：
a)提供(210)在一时间段内的X射线管的随时间变化的加速电压，其中，所述随时间变化的加速电压是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电压纹波的时间采样频率而被提供的；
b)提供(220)在所述时间段内的随时间变化的X射线管电流，其中，所述随时间变化的X射线管电流是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电流纹波的时间采样频率而被提供的；
c)确定(230)所述随时间变化的X射线管电流与时间区间的至少一个乘积；并且
e)根据所述随时间变化的X射线管电流与所述时间区间的所述至少一个乘积并根据所述X射线管的所述电压来确定(250)所述X射线管的有效能谱。
10.一种用于基于X射线图像数据来确定目标相关量的方法(300)，所述方法包括：
a)提供(310)目标的X射线图像数据，其中，所述X射线图像数据是在采集时间上采集的；
b)提供(320)在所述X射线图像数据的所述采集时间期间的X射线管的随时间变化的加速电压，其中，所述随时间变化的加速电压是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电压纹波的时间采样频率而被提供的；
c)提供(330)在所述X射线图像数据的所述采集时间期间的随时间变化的X射线管电流，其中，所述随时间变化的X射线管电流是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电流纹波的时间采样频率而被提供的；
d)确定(340)所述随时间变化的X射线管电流与时间区间的至少一个乘积；
e)确定(350)在采集所述X射线图像数据时所述X射线管的有效能谱，所述有效能谱是根据所述随时间变化的X射线管电流与所述时间区间的所述至少一个乘积并根据所述X射线管的所述电压来确定的；
f)根据所述X射线图像数据并根据所述有效能谱来确定(360)至少一个目标相关量；并且
h)输出(380)表示所述目标相关量的数据。
11.一种用于确定X射线管的有效能谱的设备，包括：
用于a)提供(210)在一时间段内的X射线管的随时间变化的加速电压的模块，其中，所述随时间变化的加速电压是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电压纹波的时间采样频率而被提供的；
用于b)提供(220)在所述时间段内的随时间变化的X射线管电流的模块，其中，所述随时间变化的X射线管电流是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电流纹波的时间采样频率而被提供的；
用于c)确定(230)所述随时间变化的X射线管电流与时间区间的至少一个乘积的模块；以及
用于e)根据所述随时间变化的X射线管电流与所述时间区间的所述至少一个乘积并根据所述X射线管的所述电压来确定(250)所述X射线管的有效能谱的模块。
12.一种用于基于X射线图像数据来确定目标相关量的设备，包括：
用于a)提供(310)目标的X射线图像数据的模块，其中，所述X射线图像数据是在采集时间上采集的；
用于b)提供(320)在所述X射线图像数据的所述采集时间期间的X射线管的随时间变化的加速电压的模块，其中，所述随时间变化的加速电压是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电压纹波的时间采样频率而被提供的；
用于c)提供(330)在所述X射线图像数据的所述采集时间期间的随时间变化的X射线管电流的模块，其中，所述随时间变化的X射线管电流是以被配置为分辨至少一些随时间变化的电流纹波的时间采样频率而被提供的；
用于d)确定(340)所述随时间变化的X射线管电流与时间区间的至少一个乘积的模块；
用于e)确定(350)在采集所述X射线图像数据时所述X射线管的有效能谱的模块，所述有效能谱是根据所述随时间变化的X射线管电流与所述时间区间的所述至少一个乘积并根据所述X射线管的所述电压来确定的；
用于f)根据所述X射线图像数据并根据所述有效能谱来确定(360)至少一个目标相关量的模块；以及
用于h)输出(380)表示所述目标相关量的数据的模块。
13.一种存储有以下项的计算机可读介质：
用于控制根据权利要求1至7中的任一项所述的装置的计算机程序，其在由处理器运行时被配置为执行根据权利要求9所述的方法；和/或，
用于控制根据权利要求8所述的系统的计算机程序，其在由处理器运行时被配置为执行根据权利要求10所述的方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP15197709 | 2015-12-03 | ||
| EP15197709.7 | 2015-12-03 | ||
| PCT/EP2016/079646 WO2017093520A1 (en) | 2015-12-03 | 2016-12-02 | Apparatus for determining an effective energy spectrum of an x-ray tube |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108603849A CN108603849A (zh) | 2018-09-28 |
| CN108603849B true CN108603849B (zh) | 2021-03-23 |
Family
ID=54782546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201680080743.1A Active CN108603849B (zh) | 2015-12-03 | 2016-12-02 | 用于确定x射线管的有效能谱的装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10648930B2 (zh) |
| EP (1) | EP3384277B1 (zh) |
| JP (1) | JP6751143B2 (zh) |
| CN (1) | CN108603849B (zh) |
| WO (1) | WO2017093520A1 (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019072190A (ja) * | 2017-10-16 | 2019-05-16 | キヤノン株式会社 | 放射線撮影装置及びその動作方法、並びに、プログラム |
| JP2022545086A (ja) * | 2019-08-19 | 2022-10-25 | ケアストリーム デンタル エルエルシー | スペクトルトモシンセシスシステムにおける幾何学的キャリブレーションマーカの検出 |
| EP3838155A1 (en) | 2019-12-19 | 2021-06-23 | Koninklijke Philips N.V. | Spectral ct kv ripple detection and correction method |
| CN114063138B (zh) * | 2021-11-16 | 2023-07-25 | 武汉联影生命科学仪器有限公司 | 扫描成像系统有效能量的测定方法、设备和扫描成像系统 |
| EP4199659A1 (en) | 2021-12-14 | 2023-06-21 | Koninklijke Philips N.V. | Apparatus for determining an effective spectrum of an x-ray tube and high voltage generator for spectral x-ray imaging |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5042465B2 (ja) * | 2005-05-18 | 2012-10-03 | 株式会社日立メディコ | 放射線撮影装置、画像処理方法 |
| CN101309643A (zh) * | 2005-11-18 | 2008-11-19 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 将x射线管光谱用于计算机断层摄影应用的系统和方法 |
| JP4670704B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2011-04-13 | 株式会社日立製作所 | エネルギー較正方法，エネルギー関心領域の設定方法、放射線検出装置及び核医学診断装置 |
| WO2007114470A1 (ja) * | 2006-04-04 | 2007-10-11 | Hitachi Medical Corporation | Ｘ線ｃｔスキャンシミュレータ装置、ｘ線ｃｔ装置、及びｘ線ｃｔスキャンシミュレータプログラム |
| CN101074937B (zh) * | 2006-05-19 | 2010-09-08 | 清华大学 | 能谱调制装置、识别材料的方法和设备及图像处理方法 |
| RU2465826C2 (ru) * | 2006-12-15 | 2012-11-10 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Устройство формирования рентгеновских изображений со спектральным разрешением |
| DE112009005291T5 (de) * | 2009-09-28 | 2012-12-27 | Hongguang Cao | Röntgenstrahlen-Bilddetektorvorrichtung |
| KR20110055870A (ko) | 2009-11-20 | 2011-05-26 | 삼성전자주식회사 | 엑스선 디텍터의 에너지 응답 특성을 추정하는 방법 및 장치 |
| JP4958052B2 (ja) * | 2010-02-24 | 2012-06-20 | ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー | 系統電力平準化装置および画像診断システム |
| US9299171B2 (en) | 2011-04-05 | 2016-03-29 | Koninklijke Philips N.V. | Adaptive calibration for tomographic imaging systems |
| WO2014003778A1 (en) * | 2012-06-29 | 2014-01-03 | Analogic Corporation | Estimating multi-energy data in a radiation imaging modality |
| DE102013200400A1 (de) * | 2012-09-24 | 2014-05-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der durch das zu untersuchende Objekt verursachten Abschwächung der Röntgenstrahlung |
| US9020092B2 (en) | 2013-02-19 | 2015-04-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Apparatus and method for angular response calibration of photon-counting detectors in sparse spectral computed tomography imaging |
| JP6289223B2 (ja) * | 2013-04-04 | 2018-03-07 | キヤノンメディカルシステムズ株式会社 | Ｘ線コンピュータ断層撮影装置 |
| US9936934B2 (en) | 2013-06-21 | 2018-04-10 | O.N.Diagnostics, LLC | Quantitative phantomless calibration of computed tomography scans |
| JP6215449B2 (ja) * | 2014-03-14 | 2017-10-18 | 株式会社日立製作所 | Ｘ線ｃｔ装置、及び処理装置 |
-
2016
- 2016-12-02 CN CN201680080743.1A patent/CN108603849B/zh active Active
- 2016-12-02 WO PCT/EP2016/079646 patent/WO2017093520A1/en active Application Filing
- 2016-12-02 US US15/780,992 patent/US10648930B2/en active Active
- 2016-12-02 JP JP2018528713A patent/JP6751143B2/ja active Active
- 2016-12-02 EP EP16805449.2A patent/EP3384277B1/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US10648930B2 (en) | 2020-05-12 |
| WO2017093520A1 (en) | 2017-06-08 |
| CN108603849A (zh) | 2018-09-28 |
| EP3384277A1 (en) | 2018-10-10 |
| US20180328865A1 (en) | 2018-11-15 |
| JP2019502436A (ja) | 2019-01-31 |
| JP6751143B2 (ja) | 2020-09-02 |
| EP3384277B1 (en) | 2022-09-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108603849B (zh) | 用于确定x射线管的有效能谱的装置 | |
| US10117628B2 (en) | Photon counting apparatus | |
| US9220469B2 (en) | Systems and methods for correcting detector errors in computed tomography imaging | |
| JP6608245B2 (ja) | コンピュータ断層撮影装置及び画像処理装置 | |
| CN110678125B (zh) | 能量鉴别光子计数检测器及其用途 | |
| US10067240B1 (en) | X-ray detector system based on photon counting | |
| JP5853123B2 (ja) | 光子計数検出装置のための不完全性の動的モデリング | |
| JP2009513220A (ja) | 分光コンピュータ断層撮影の方法および装置 | |
| JP6076363B2 (ja) | オフセット決定を伴う光子検出装置、該検出装置を有する撮像装置、光子検出方法、該方法を利用した撮像方法ならびに該検出方法・撮像方法に関するコンピュータプログラム | |
| EP2198324A2 (en) | Processing electronics and method for determining a count result, and detector for an x-ray imaging device | |
| CN108135562B (zh) | 用于确定空间依赖的x射线通量退化和光子谱改变的设备 | |
| JP2013512443A5 (zh) | ||
| EP3507620B1 (en) | Method and system for estimating the relative gain and offset of a converter | |
| JP2004329938A (ja) | Ｘ線検出器において時間遅れの信号再生により生じた誤差の修正方法、ｘ線検出器およびコンピュータトモグラフィ装置。 | |
| US20230008276A1 (en) | Spectral ct kv ripple detection and correction method | |
| CN107111888B (zh) | 用于校正能量依赖投影值的校正装置 | |
| EP4199659A1 (en) | Apparatus for determining an effective spectrum of an x-ray tube and high voltage generator for spectral x-ray imaging | |
| EP3466219B1 (en) | Apparatus for generating x-rays | |
| US11123026B2 (en) | Enhanced spectral x-ray imaging | |
| Liu et al. | Modelling the channel-wise count response of a photon-counting spectral CT detector to a broad x-ray spectrum |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |