CN108957515B - 确定探测器的能量响应函数的方法、装置和成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种确定探测器的能量响应函数的方法、装置和成像系统。该方法包括以下步骤：将已知线性衰减系数分布的模体放置在辐射源和所述探测器之间的辐射路径上时，获取所述辐射源的辐射在探测器处所产生的投影图像；根据所述模体的线性衰减系数分布，确定所述辐射源的辐射经过所述模体后所形成的合成图像；以及根据所述投影图像和所述合成图像，确定所述探测器的能量响应函数。

Description

确定探测器的能量响应函数的方法、装置和成像系统

技术领域

本发明主要涉及成像系统，尤其涉及一种确定探测器的能量响应函数的方法和装置。

背景技术

目前用于确定探测辐射的探测器的能量响应的方法主要有蒙特卡洛模拟方法和测量方法。

蒙特卡洛模拟方法可以使用例如DOSZYZnrc的模拟工具来预测探测器，例如电子射野影像装置(Electronics Portal Image Device,EPID)的响应。但是，实际的探测器与模拟的理想探测器并不一致。模拟方法并未考虑探测器的闪烁体散射和反向散射对信号处理的影响，这些影响包括探测单元之间共享电荷(charge sharing)或者串扰(crosstalk)。因此所获得的能量响应需要经过额外的校准或者微调以获得更好的结果。

测量方法使用能够以单色辐射来照射探测器的辐射源。这一单色辐射具有可调波长以确定频谱响应函数。然而具有可调波长的单色辐射源并非普通设备，需要特别配置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种不需要通过特别的辐射源就能确定探测器的能量响应函数的方法、装置和成像系统。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种确定探测器的能量响应函数的方法，包括以下步骤：将已知线性衰减系数分布的模体放置在辐射源和所述探测器之间的辐射路径上时，获取所述辐射源的辐射在探测器处所产生的投影图像；根据所述模体的线性衰减系数分布，确定所述辐射源的辐射经过所述模体后所形成的合成图像；以及根据所述投影图像和所述合成图像，确定所述探测器的能量响应函数。

在本发明的一实施例中，所述模体被悬挂在所述辐射路径上。

在本发明的一实施例中，上述方法还包括预先获得所述模体的位置。

在本发明的一实施例中，上述方法还包括限制辐射源和所述模体之间的准直器在所述探测器沿成像系统旋转轴方向上的射野范围。

在本发明的一实施例中，上述方法还包括根据所述投影图像获得重建图像，且根据所述重建图像的正投影图像和所述合成图像，确定所述探测器的能量响应函数。

在本发明的一实施例中，根据所述模体的线性衰减系数分布，确定所述辐射源的辐射经过所述模体后所形成的合成图像的步骤包括：将所述辐射分为多个分箱，所述多个分箱的每个分箱具有对应的频谱权重；根据所述线性衰减系数分布，累计所述多个分箱的每个分箱在所述辐射路径上的线性衰减系数；根据各个线性衰减系数与对应的频谱权重来确定各个基本图像；以及累加所述各个基本图像以获得所述合成图像。

在本发明的一实施例中，所述线性衰减系数分布与模体的密度分布和/或材料分布有关。

在本发明的一实施例中，所述模体对所述辐射源的辐射的衰减量是不均匀的。

在本发明的一实施例中，所述获取所述辐射源的辐射在探测器处所产生的投影图像包括：获取所述辐射源的辐射在探测器处所产生的多幅不同的投影图像。

在本发明的一实施例中，所述获取所述辐射源的辐射在探测器处所产生的多幅不同的投影图像包括：移动所述模体至不同位置，在每个位置处，获取所述辐射源的辐射在探测器处所产生的投影图像。

在本发明的一实施例中，所述获取所述辐射源的辐射在探测器处所产生的多幅不同的投影图像包括：更换不同尺寸的模体，对于每个模体，获取所述辐射源的辐射在探测器处所产生的投影图像。

本发明提出一种确定探测器的能量响应函数的装置，包括存储器和处理器。存储器用于存储可由处理器执行的指令。处理器用于执行所述指令以实现如上所述的方法。

本发明还提出一种成像系统，包括辐射源、与所述辐射源相对的探测器；以及处理器。所述处理器配置为：在将已知线性衰减系数分布的模体放置在所述辐射源和所述探测器之间的辐射路径上时，获取所述辐射源的辐射在探测器处所产生的投影图像；根据所述模体的线性衰减系数分布，确定所述辐射源的辐射经过所述模体后所形成的合成图像；以及根据所述投影图像和所述合成图像，确定所述探测器的能量响应函数。

在本发明的一实施例中，所述模体对所述辐射源的辐射的衰减量是不均匀的。

本发明在辐射源和探测器之间加入一个已知衰减系数分布的模体，然后分别获得辐射经过模体后的合成图像和经过探测器后的投影图像，再使用合成图像和投影图像计算能量响应函数。与现有技术相比，本发明的这种方式既能够确定实际探测器的能量响应函数，又不必使用特别的辐射源，例如单色辐射源。

附图说明

图1是根据本申请的一些实施例所示的一种示例性CT系统的示意图。

图2是根据本申请的一些实施例所示的一种示例性CT系统的示意图。

图3是根据本申请的一些实施例所示的示例性计算设备的示例性硬件和/或软件组件的示例图。

图4是根据本申请的一些实施例所示的一种示例性移动设备的示例性硬件和/或软件组件的示意图。

图5是根据本申请的一些实施例所示的一种示例性处理引擎的示意图。

图6是根据本申请的一些实施例示出的确定探测器的能量响应函数的示例性流程的流程图。

图7是根据本申请的一些实施例示出的确定合成图像的示例性流程的流程图。

图8是根据本申请的一些实施例示出的辐射经过模体的合成图像的示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

应当理解的是，本申请使用的术语“系统”、“引擎”、“单元”、“模块”和/或“区块”是一种以降序的形式来区分不同组件、元件、部件、部件或组件的级别方法。然而，如果其他表达方式达到相同的目的，则这些术语可能被其他表达方式所取代。

通常，如本申请所使用的“模块”、“单元”或“区块”是指以硬件或固件或软件指令的集合体现的逻辑。本申请描述的模块、单元或区块可以通过软件和/或硬件的方式实现，并且可以被存储在任何类型的非暂时性计算机可读介质或其他存储设备中。在一些实施例中，软件模块、单元、区块可以被编译并连接到可执行程序中。应当理解的是，软件模块可以从其他模块、单元、区块或其自身调用和/或可以响应于检测到的事件或中断而被调用。

配置用于在计算设备上执行的软件模块/单元/区块(例如，如图3所示的处理器310)可以被提供在计算机可读介质上，诸如光盘、数字视频盘、闪存驱动器、磁盘或任何其他有形介质或作为数字下载(并且可以原始地以压缩或可安装的格式存储，在执行之前需要安装、解压缩或解密)。软件代码可以部分或全部存储在执行计算设备的存储设备上供计算设备执行。软件指令可以被嵌入到固件当中，例如可擦可编程只读存储器(EPROM)。应当理解的是，硬件模块、单元或区块可以包括在连接的逻辑组件中，例如门和触发器和/或可以包括在诸如可编程门阵列或处理器之类的可编程单元中。本申请描述的模块、单元、区块或计算设备功能可以被实现为软件模块/单元/区块，但是可以用硬件或固件来表示。通常，这里描述的模块、单元、区块是指可以与其他模块、单元、区块组合或者分成子模块、子单元、子区块的逻辑模块、单元、区块，不管它们的物理组织或存储。所述描述可以适用于系统、引擎或其一部分。

应当理解的是，当单元、引擎、模块或区块被称为“在…上”、“连接到”或“耦合到”另一单元、引擎、模块或区块时，其可以直接“在…上”、“连接到”或“耦合到”、或者与另一单元、引擎、模块或区块通信，或者可以存在中间的单元、引擎、模块或区块，除非上下文明确提示例外情形。如本申请所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何一种和所有的组合。

参照附图并考虑以下描述，本申请的这些和其他特征以及相关的结构元件以及制造的部件和经济的结合的操作和功能的方法可以变得更加明显，且都构成本申请的一部分。然而，应当明确地理解，附图仅仅是为了说明和描述的目的，并不意图限制本申请的范围。应当理解的是，附图不是按比例的。

本申请提供了用于医学成像和/或医学治疗的系统和组件。在一些实施例中，医疗系统可以包括成像系统。成像系统可以包括计算机断层扫描(CT)系统、单光子发射计算机断层扫描(SPECT)系统、多模态系统等中的一种或多种的组合。示例性CT系统可以包括锥形束计算机断层扫描(CBCT)系统。示例性多模态系统可以包括计算机断层扫描-正电子发射断层扫描(CT-PET)系统、计算机断层扫描-磁共振成像(CT-MRI)系统等。在一些实施例中，医疗系统可以包括治疗系统。治疗系统可以包括LINAC、Co-60γ辐射器等。仅作为示例，医疗系统可以包括CT引导放射治疗系统。

为了说明的目的，并不旨在限制本申请的范围，本申请描述了用于确定成像系统的探测器的能量响应函数的系统和方法。所述系统和方法可以通过测量的方式确定成像系统的探测器的能量响应函数，而不需要特别的辐射源。

本申请中使用的术语“图像”可以指2D图像、3D图像、4D图像和/或任何相关数据(例如，CT数据、对应于CT数据的投影数据)。这并不是为了限制本申请的范围。对于本领域的技术人员来说，在本申请的指导下可以进行各种修正和改变。

本申请使用的术语“辐射”可以包括粒子辐射、光子辐射等中的一种或多种的组合。粒子可以包括正电子、中子、质子、电子、μ-介子、重离子等中的一种或多种的组合。光子可以是γ光子、β光子、X射线光子等中的一种或多种的组合。各种修正和/或改变并不脱离本申请的范围。

图1和2是根据本申请的一些实施例所示的一种示例性CT系统100的示意图。如图所示，CT系统100可以包括CT扫描仪110、网络120、一个或多个终端130、处理引擎140和存储器150。CT系统100中的各组件之间的连接方式是可变的。仅作为示例，如图1所示，CT扫描仪110可以通过网络120连接到处理引擎140。作为另一示例，如图2所示，CT扫描仪110可以直接连接到处理引擎140。在一些实施例中，可以省略CT系统100中的一个或多个组件。仅作为示例，CT系统100可以不包括终端130。

CT扫描仪110可以包括机架111、探测器112、探测区域113、床台114和辐射源115。机架111可以支撑探测器112和辐射源115。辐射源115刚性地附接到机架111，而探测器112有弹性地或刚性地附接到机架111。对象116可以放置在床台114上用于扫描。为了进行扫描，辐射源115可向对象发射X射线。探测器112可以探测到至少部分辐射源115发射的X射线。对象116可以是生物体或非生物体。仅作为示例，对象116可以是患者、人造对象等。示例性人造对象可以是模体。如本申请中所使用的，模体可以指由CT扫描仪110扫描或成像的物体，以评估、分析和/或调整CT系统100的成像性能。

在一些实施例中，对象116可以是成像对象。如本申请中所使用的，成像对象可以指在成像扫描期间被扫描以提供成像数据的对象。如本申请中所使用的，成像扫描可以指为了成像而对对象进行的扫描。成像对象可以是患者、人造对象等。示例性人造对象可以是模体。模体可以是衰减系数分布已知的模体，可以用来帮助确定探测器的能量响应函数。示例性成像数据可以包括与成像对象有关的投影数据。模体的材料可以是水、亚克力(acrylic)或者其它塑料。模体可以由单一材料制成，或者由多种材料的部件组合而成。较佳地，模体是位于成像系统的已知参考坐标系上，例如模体位于由多个激光灯确定的等中心坐标系上。较佳地，模体是悬挂的，以免在辐射路径上引入其他物质。在替代实施例中，模体可由支撑部件支撑在床台114上，并且支撑部件的材料和厚度是已知的。

辐射源115可以向对象116发射放射线(例如，X射线)。在一些实施例中，辐射源115可以围绕旋转轴旋转，使得可以从辐射源的多个角度(或称为多个机架角度)扫描位于探测区域113中的对象116。仅作为示例，辐射源115刚性地附接到机架111上，而探测器112刚性地或有弹性地附接到机架111上。当机架111围绕旋转轴以圆形路径旋转时，辐射源115和探测器112可以相应地旋转，并且可以从多个机架角度扫描模体。在一些实施例中，多个机架角度的数量可以是偶数。如本申请中所使用的，辐射源的角度(或称为机架角度)可能与CT扫描仪110的辐射源的位置相关。所述多个机架角度可以包括第一机架角度，不同于第一机架角度的第二机架角度，不同于第一机架角度和第二机架角度的第三机架角度。第一机架角度、第二机架角度和第三机架角度可以是等间距的或不等间距的。在一些实施例中，第一机架角度、第二机架角度和第三机架角度可以是等间距的。仅作为示例，第一机架角度和第二角度之间的第一角度差可以与第二机架角度和第三角度之间的第二角度差相同。在一些实施例中，第一角度差和/或第二角度差可以在0°至360°的范围内。在一些实施例中，第一角度差和/或第二角度差可以在0°至20°的范围内。仅作为示例，机架角度每改变1°时，辐射源115扫描对象116。机架角度总共变化360°。在一些实施例中，第一机架角度、第二机架角度和第三机架角度可以是不等间距的。第一角度差和第二角度差可以不相等。

探测器112可以探测由辐射源115发射的辐射(例如，X射线光子)。探测器112可以布置成与辐射源115相对。探测器112可以在大致垂直于辐射源115发射的放射线(例如，X射线)的中心轴的方向上延伸。在一些实施例中，探测器112可以与辐射源115一起围绕探测区域113旋转。所述探测器可以包括闪烁体探测器(例如，碘化铯探测器)、气体探测器等。在一些实施例中，探测器112可以包括一个或多个探测单元。探测单元可以布置成单行或多行。结合辐射源115描述，在成像扫描期间，探测器112和辐射源115可围绕被扫描的模体旋转，并且可以从多个机架角度扫描模体。因此，探测器可以收集与模体相关的多个机架角度的投影数据。

在一实施例中，当辐射源115处于某一角度时，模体对不同路径的放射线的衰减量可以是不同的。例如，放射线透过圆柱形模体内的不同辐射路径时衰减不完全相同，探测器112的各探测单元探测到的衰减量也是不完全相同的。

网络120可以包括有助于CT系统100交换信息和/或数据的任何适合的网络。在一些实施例中，CT系统100的一个或多个其他组件(例如，CT扫描仪110、终端130、处理引擎140、数据库150等)可以通过网络120相互交互信息和/或数据。例如，处理引擎140可以通过网络120从CT扫描仪110获取图像数据。又例如，处理引擎140可以通过网络120获取来自CT扫描仪110的投影数据(例如，和模体相关投影数据)。又例如，处理引擎140可以通过网络120获取来自终端130的用户指令。网络120可以是和/或包括公共网络(例如，互联网)、专用网络(例如，局域网(LAN)、广域网(WAN)等)、有线网络(例如，以太网)、无线网络(例如，802.11网络、Wi-Fi网络等)、蜂窝网络(例如，LTE网络)、帧中继网络、虚拟专用网络(VPN)、卫星网络、电话网络、路由器、集线器、转换器、服务器计算机和/或其中的一种或多种的组合。例如，网络120可以包括电缆网络、有线网络、光纤网络、电信网络、局域网、无线局域网(WLAN)、城域网(MAN)、公用电话交换网(PSTN)、蓝牙^TM网络、ZigBee^TM网络、近场通信网络(NFC)等中的一种或多种的组合。在一些实施例中，网络120可以包括一个或多个网络接入点。例如，网络120可以包括有线和/或无线网络接入点，如基站和/或CT系统100的一个或多个组件可以被接入到网络120以进行交换数据和/或信息所通过的网络交换点。

终端130可以包括移动设备131、平板电脑132、笔记本电脑133等中的一种或多种的组合。在一些实施例中，移动设备131可以包括智能家庭设备、可穿戴设备、移动设备、虚拟现实设备、增强现实设备等中的一种或多种的组合。在一些实施例中，智能家用设备可以包括智能照明装置、智能电器控制装置、智能监控装置、智能电视、智能摄像机、对讲机等中的一种或多种的组合。在一些实施例中，可穿戴设备可能包括手环、鞋袜、眼镜、头盔、手表、服装、背包、智能配件等一种或多种的组合。在一些实施例中，移动设备可以包括移动电话、个人数字助理(PDA)、游戏设备、导航设备、销售点(POS)设备、笔记本电脑、平板电脑、台式机等中的一种或多种的组合。在一些实施例中，虚拟现实设备和/或增强现实装置可以包括虚拟现实头盔、虚拟现实眼镜、虚拟现实眼罩、增强现实头盔、增强现实眼镜、增强现实眼罩等中的一种或多种的组合。例如，虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括GoogleGlass^TM、Oculus Rift^TM、Hololens^TM、Gear VR^TM等。在一些实施例中，终端130可以是处理引擎140的一部分。

处理引擎140可以处理从CT扫描仪110、终端130和/或存储器150获得的数据和/或信息。获得的数据和/或信息可以包括成像数据等。

在一些实施例中，处理引擎140可处理辐射数据和模体的衰减系数分布以确定辐射经过模体后的合成图像数据。成像数据可以视为合成图像数据经过探测器的能量响应后产生的数据。基于此，处理引擎140可根据成像数据与合成图像数据计算探测器的能量响应函数。

在一些实施例中，处理引擎140可以是服务器或服务器群组。所述服务器群组可以是集中式的或者分布式的。在一些实施例中，处理引擎140可以是本地的或远程的。例如，处理引擎140可以通过网络120访问存储在CT扫描仪110、终端130和/或数据库150的信息和/或数据。又例如，处理引擎140可以直接与CT扫描仪110、终端130和/或数据库150连接从而访问其存储的信息和/或数据。在一些实施例中，处理引擎140可以在云平台上被执行。例如，云平台可以包括私有云、公有云、混合云、社区云、分布式云、互联云、多重云等中的一种或多种的组合。在一些实施例中，处理引擎140可以由具有一个或多个组件的计算设备300(如图3所示)执行。

数据库150可以存储数据、指令和/或其他信息。在一些实施例中，数据库150可以存储从终端130和/或处理引擎140中获得的数据。在一些实施例中，数据库150可以存储处理引擎140为执行本申请中描述的示例性方法所执行或使用的数据和/或指令。在一些实施例中，数据库150可以包括大容量存储器、可移动存储器、易失读写存储器、只读存储器(ROM)等中的一种或多种的组合。示例性的大容量存储器可包括磁盘、光盘、固态驱动器等。示例性的可移动存储器可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、存储卡、拉链盘、磁带等。示例性的易失读写存储器可以包括随机存取存储器(RAM)。示例性的RAM可以包括动态随机存储器(DRAM)、双倍数据率同步动态随机存取存储器(DDRSDRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、晶闸管随机存取存储器(T-RAM)和零电容随机存取存储器(Z-RAM)等。示例性的ROM可以包括掩模只读存储器(MROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、光盘只读存储器(CD-ROM)和数字多用途光盘等。在一些实施例中，数据库150可以在云平台上被执行。例如，云平台可以包括私有云、公有云、混合云、社区云、分布式云、互联云、多重云等中的一种或多种的组合。

在一些实施例中，数据库150可以连接到网络120与CT系统100中的一个或多个其他组件(例如，处理引擎140、终端130等)进行通信。CT系统100中的一个或多个组件可以通过网络120访问存储在数据库150中的数据或指令。在一些实施例中，数据库150可以直接与CT系统100中的一种或多个其他组件(例如，处理引擎140、终端130等)连接或通信。在一些实施例中，数据库150可以是处理引擎140的一部分。

图3是根据本申请的一些实施例所示的示例性计算设备300的示例性硬件和/或软件组件的示例图。数据处理引擎140可以在该计算设备300上实施。如图3所示，计算设备300可以包括处理器310、存储器320、输入/输出(I/O)330和通信端口340。

处理器310可以根据本申请所描述的技术执行计算机指令(例如，程序代码)和处理引擎140的功能。计算机指令可以包括例如执行本申请描述的特定功能的例程、程序、对象、组件、数据结构、过程、模块和功能。例如，处理器310可以处理从CT扫描仪110、终端130、数据库150和/或CT系统100的任何其他组件中获得的图像数据。在一些实施例中，处理器310可以包括一个或多个硬件处理器，诸如微控制器、微处理器、精简指令集计算机(RISC)、专用集成电路(ASIC)、应用特定指令集成处理器(ASIP)、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、物理处理单元(PPU)、微控制器单元、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、高级RISC机(ARM)、可编程逻辑器件(PLD)、能够执行一个或多个功能的任何电路或处理器等中的一种或多种的组合。

仅仅为了说明，在计算设备300中仅描述了一个处理器。然而，应当注意的是，本申请中的计算设备300还可以包括多个处理器，因此本申请中描述的处理器执行的操作和/或方法步骤也可以由多个处理器联合或单独执行。例如，如果在本申请中，计算设备300的处理器执行步骤A和步骤B，则应当理解，步骤A和步骤B也可以由计算设备300的两个或多个不同的处理器共同或分开执行(例如，第一处理器执行步骤A、第二处理器执行步骤B或者第一和第二处理器共同执行步骤A和B)。

存储器320可以存储从CT扫描仪110、终端130、数据库150和/或CT系统100的任何其他组件中获得的数据/信息。在一些实施例中，存储器320可以包括大容量存储器、易失性读写存储器、只读存储器(ROM)等中的一种或多种的组合。例如，大容量存储器可以包括磁盘、光盘、固态驱动器等。可移除存储器可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、存储卡、压缩盘、磁带等。易失性读写存储器可以包括随机存取存储器(RAM)。RAM可以包括动态随机存取存储器(DRAM)、双倍数据率同步动态随机存取存储器(DDR SDRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、晶闸管随机存取存储器(T-RAM)和零电容随机存取存储器(Z-RAM)等。ROM可以包括掩模只读存储器(MROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、光盘只读存储器(CD-ROM)和数字通用盘只读存储器等。在一些实施例中，存储器320可以存储一个或多个程序和/或指令以执行在本申请中描述的示例性方法。例如，存储器320可以存储处理引擎140用于处理投影数据的的程序。

输入/输出(I/O)330可以输入和/或输出信号、数据、信息等。在一些实施例中，输入/输出(I/O)330可以使用户能够与处理引擎140进行交互。在一些实施例中，输入/输出(I/O)330可以包括输入装置和输出装置。示例性的输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风等中的一种或多种的组合。示例性的输出设备可以包括显示设备、扬声器、打印机、投影仪等中的一种或多种的组合。示例性的显示装置可以包括液晶显示器(LCD)、基于发光二极管(LED)的显示器、平板显示器、弯曲屏幕、电视设备、阴极射线管(CRT)、触摸屏幕等中的一种或多种的组合。

通信端口340可以连接到网络(例如，网络120)以便于数据通信。通信端口340可以建立处理引擎140与CT扫描仪110、终端130和/或数据库150之间的连接。连接可以是有线连接、无线连接、任何其他可以实现数据传输和/或接收的通信连接等中的一种或多种的组合。有线连接可以包括例如，电缆、光缆、电话线等中的一种或多种的组合。无线连接可以包括例如，蓝牙^TM连接、Wi-Fi^TM连接、WiMax^TM连接、无线局域网连接、ZigBee连接、移动网络连接(例如，3G、4G、5G等)等中的一种或多种的组合。在一些实施例中，通信端口340可以是和/或包括标准化通信端口，诸如RS232、RS485等。在一些实施例中，通信端口340可以是专门设计的通信端口。例如，通信端口340可以根据医学数字成像和通信(DICOM)协议进行设计。

图4是根据本申请的一些实施例所示的一种示例性移动设备400的示例性硬件和/或软件组件的示意图。终端130可以在该移动设备400上实施。如图4所示，移动设备400可以包括天线410、显示器420、图形处理单元(GPU)430、中央处理单元(CPU)440、输入/输出(I/O)450、内存460和存储器490。在一些实施例中，任何其它合适的组件包括但不限于系统总线或控制器(未示出)，也可以包括在移动设备400中。在一些实施例中，移动操作系统470(例如，iOS^TM、Android^TM、Windows Phone^TM等)和一个或多个应用程序480可以从存储490加载到存储器460中，以便由中央处理单元(CPU)440执行。应用程序480可以包括浏览器或任何其他合适的移动应用用于接收和呈现与处理引擎140有关的图像处理信息或其他信息。信息流的用户交互可以通过输入/输出(I/O)450获得，也可以通过网络120提供给处理引擎140和/或CT系统100的其他组件。

为了实现在本申请中描述的各种模块、单元及其功能，计算机硬件平台可以用作本申请所描述的一个或多个元件的硬件平台。具有用户界面元件的计算机可以用于执行个人计算机(PC)或任何其他类型的工作站或终端设备。通过适当的编程，计算机也可以充当服务器。

图5是根据本申请的一些实施例所示的一种示例性处理引擎140的示意图。如图5所示，处理引擎140可以包括获取模块510、计算模块520、和存储模块530。

获取模块510可以从CT系统100的一个或多个组件(例如，CT扫描仪110、终端130、存储器150等)获取数据。获取模块510可以获取与模体有关的投影数据以及衰减系数分布数据。与模体相关的投影数据可以对应于多个机架角度(例如，第一机架角度、第二机架角度、第三机架角度等)。衰减系数分布数据包括模体中的各个位置的衰减系数。在一些实施例中，衰减系数分布数据可以通过例如终端130自用户处获得。在一些实施例中，衰减系数分布数据可通过网络120接收自其它设备。

在一些实施例中，获取模块510可以将获取的数据发送到计算模块520、和/或存储模块530。

计算模块520可以处理模体的衰减系数分布数据，以确定辐射源的辐射经过所述模体后所形成的合成图像数据。计算模块520还可以处理投影图像数据和合成图像数据，确定探测器的能量响应函数。

在一些实施例中，计算模块520可以和存储模块530相连接或通信。

存储模块530可以存储数据和/或信息。仅作为示例，存储模块530可以存储由计算模块520生成的能量响应函数。

应当注意的是，对处理引擎140的上述描述仅仅是为了说明的目的，而非限制本申请的范围。对于本领域的技术人员，在本申请的教导下可以进行各种修正和改变。然而，各种修正和改变并没有脱离本申请的范围。例如，可以省略计算模块520，并且CT扫描仪110和/或终端130可以被配置为执行本申请中所描述的计算模块520的一个或多个功能。

图6是根据本申请的一些实施例示出的用于计算标记物位置的示例性流程600的流程图。所述过程或其一部分可以在如图3所示的计算系统或如图4所示的移动设备上实现。为了说明的目的，下面的描述参考图1和2示出的CT系统100。如所描述的，CT系统100包括计算模块520(如图5所示)。

首先参考图1，在将模体作为对象116置于辐射源115和探测器112之间的辐射路径上。模体的衰减系数分布数据是已知的，这些衰减系数分布数据可以预先录入CT系统100中，或者在放置模体的时候录入CT系统100中。模体的放置方式最好是悬挂的以避免在辐射路径上引入其他物质。作为替代，可使用材料和厚度已知的支撑物，将模体支撑在床台114上。在此，辐射源115可以是一个普通的辐射源，就如在已知的成像系统中使用的辐射源。特别是，辐射源115不必是一个单色辐射源。在一些实施例中，模体对辐射源115的辐射的衰减量是不均匀的。

在步骤602中，获取辐射源的辐射在探测器处所产生的投影图像。这一投影图像是与模体相关的投影数据。投影数据可以由获取模块510从CT系统100的一个或多个组件(例如，CT扫描仪110)获取。在一些实施例中，当CT扫描仪110的辐射源处于一个或多个机架角度(例如，第一机架角度、第二机架角度、第三机架角度等)时，可以采集不同机架角度下的模体的投影数据。在一些实施例中，模体的投影数据可以存储在存储器150内，方便获取模块510获取。

在一些实施例中，可以使用全扫描(full scan)或者短扫描(short scan)的方式来获取投影数据。

在一些实施例中，可以使用所谓的窄缝成像(narrow-collimation imaging)的方式。具体地说，沿成像系统的旋转轴方向，即床台114的延伸方向上的辐射宽度是比较窄的。辐射宽度例如是0.4-2cm。这有利于降低探测器112的散射。可以通过限制辐射源115和模体之间的准直器(图未示出)在床台114的延伸方向上的射野范围来实现窄缝成像。在一些实施例中，可以通过多次位置不同的窄缝成像来获得探测器宽范围内的探测信号。在一些实施例中，可以通过移动床台114来获得探测器宽范围内的探测信号。

在步骤604中，根据模体的衰减系数分布，确定辐射源的辐射经过模体后所形成的合成图像。计算模块520可以处理衰减系数分布数据，来确定辐射源的辐射经过模体后的强度，从而获得合成图像数据。

在一实施例中，步骤604中计算的合成图像对应的辐射源的角度与步骤602中获取的投影图像对应的辐射源115的角度一致。

在步骤606中，根据投影图像和合成图像，确定探测器的能量响应函数。

在此，投影数据可以视为合成图像数据经过探测器的能量响应后产生的数据。基于此，计算模块520可根据成像数据与合成图像数据计算探测器的能量响应函数。

在步骤602中，期望模体的位置是可预先获得的，例如模体对准激光灯所确定的等中心坐标系中，又如可以采集模体在三维坐标系中至少两个相互垂直的坐标平面的图像(例如，3个相互垂直的坐标平面的图像)，从而确定模体相对参考坐标系的偏差。

在一个替代实施例中，不要求模体的位置已知。此时，在步骤602之后可以有额外的步骤，即根据投影图像获得重建图像，且根据重建图像进行正投影得到正投影图像，根据正投影图像和合成图像，来确定探测器的能量响应函数。在此，正投影图像可以是一个或多个机架角度的正投影图像。利用多个机架角度的正投影图像和合成图像可以提高确定的探测器的能量响应函数的准确性。

图7是根据本申请的一些实施例示出的确定合成图像的示例性流程的流程图。图8是根据本申请的一些实施例示出的辐射经过模体的合成图像的示意图。参考图7和图8所示，在步骤604中，确定合成图像的示例性过程可包括：

在步骤701，将辐射分为多个分箱(bin)。在这些射束中的每个射束具有对应的频谱权重。

举例来说，按照某种方法将辐射分为M个分箱(E_i(i＝1～M))。这些分箱可以是按照均匀的能量间隔或者能量对数间隔划分，也可以是按照均匀的能量权重划分。在此，设每个射束E_i的频谱权重为。在此，i代表第i个能量分箱，M代表能量分箱总数。

在步骤702，根据线性衰减系数分布，累计每个分箱在辐射路径上的线性衰减系数。

设模体中各个体素的线性衰减系数为μ_(i，s)(i＝1～M，s＝1～S)，其中i代表第i个能量分箱，s代表辐射路径上的第s个体素，代表辐射路径上的体素总数，各个体素在辐射路径上的等效厚度为t_(j，s)(j＝1～N)，j代表探测器的第j个探测单元，N代表探测单元的总数，则第i个能量分箱下沿辐射路径上的衰减量如下：

p(i，j)＝exp(-∑_s(μ_(i，s)t_(j，s))) (1)

在一实施例中，假设模体为密度均匀的相同材料构成的模体，则模体中各个体素的线性衰减系数μ_(i，s)相等，记为μ_i，在辐射路径上各个体素的等效厚度之和记为t_j(j＝1～N)，则上述公式(1)可以简化如下：

p(i，j)＝exp(-μ_it_j)，j＝1～N (2)

在此，j代表探测器的第j个探测单元，N代表探测单元总数。

如果在辐射路径上有会对辐射造衰减的部件，例如bowtie滤线器或者防散射栅(anti-scatter grid)，假设该部件为密度均匀的相同材料构成，记其在第i个能量分箱下对应的线性衰减系数为μ_i，add，在辐射路径上的该部件的等效厚度为t_add，则对应的线性衰减量可变为：

p(i，j)＝exp(-μ_it_j-μ_i，addt_add)，j＝1～N (3)

在一个实施例中，线性衰减系数μ_i可根据质量衰减系数(Mass attenuationcoefficient，MAC)和密度计算而成。具体来说，为模体的各个体素分配一个对应的物理密度ρ和MAC，将二者相乘即可以得到线性衰减系数μ_i。

在步骤703，根据各个线性衰减系数与对应的频谱权重来确定各个基本图像。

在此步骤中，可以将各个射束的线性衰减系数与对应的频谱权重φ_i相乘来得到基本图像，即：

p′(i，j)＝p(i，j)φ_i (4)

在步骤704，累加各个分箱下的基本图像以获得合成图像。

在此步骤中，将各个分箱下的基本图像累加，以得到合成图像：

设探测器在各个探测单元处的响应权重为ψ_i，那么可以得到下述方程：

在上述方程中，第一个二维矩阵代表上述的合成图像，第二个一维矩阵代表探测器的能量响应函数，第三个矩阵代表投影图像。在本实施例中，探测器的各个探测单元的能量响应相同。

在合成图像和投影图像为已知的情况下，可以通过解方程得到第二个一维矩阵所代表的能量响应函数。

在一些实施例中，探测器的各个探测单元的能量响应不完全相同。为了确定确定探测器的各探测单元的能量响应函数，可以获取所述辐射源的辐射在探测器上所产生的多幅不同的投影图像，以使得同一个探测单元可以探测到不同的辐射衰减量。例如，可以移动模体至不同位置，在每个位置处，获取所述辐射源的辐射在探测器处所产生的投影图像，或更换不同尺寸(例如沿辐射路径方向的厚度不同)的模体，对于每个模体，获取所述辐射源的辐射在探测器处所产生的投影图像。利用不同的投影图像结合上述的合成图像确定各探测单元的能量响应函数。

假设在第i个能量分箱下，第j个探测单元的响应权重为ψ_(i，j)，则对于第j个探测单元可以得到下述方程：

其中，M为能量分箱总数，1为第1个投影图像，L为投影图像的总数。求解上述方程，可以确定每个探测单元的能量响应函数[ψ_(1，j) … ψ_(i，j) … ψ_(M，j)]^T，其中T表示矩阵的转置。

在一些实施例中，图6所示的流程可以在成像系统出厂前进行。在其他实施例中，图6所示的流程可以在成像系统出厂后，使用前进行或者使用过程的定期或者不定期进行。

应当注意的是，对所述流程图的上述描述仅仅是为了说明的目的，而非限制本申请的范围。对于本领域的技术人员，根据本申请可以进行各种修正和改变。然而，这些修正和和改变并没有脱离本申请的范围。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述发明披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (14)

1.一种确定探测器的能量响应函数的方法，包括以下步骤：

在将已知线性衰减系数分布的模体放置在辐射源和所述探测器之间的辐射路径上时，获取所述辐射源的辐射在探测器处所产生的投影图像；

根据所述模体的线性衰减系数分布，确定所述辐射源的辐射经过所述模体后所形成的合成图像；以及

根据所述投影图像和所述合成图像，确定所述探测器的能量响应函数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模体被悬挂在所述辐射路径上。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括预先获得所述模体的位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括限制辐射源和所述模体之间的准直器在所述探测器沿成像系统旋转轴方向上的射野范围。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括根据所述投影图像获得重建图像，且根据所述重建图像的正投影图像和所述合成图像，确定所述探测器的能量响应函数。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述模体的线性衰减系数分布，确定所述辐射源的辐射经过所述模体后所形成的合成图像的步骤包括：

将所述辐射分为多个分箱，所述多个分箱的每个分箱具有对应的频谱权重；

根据所述线性衰减系数分布，累计所述多个分箱的每个分箱在所述辐射路径上的线性衰减系数；

根据各个线性衰减系数与对应的频谱权重来确定各个基本图像；以及

累加所述各个基本图像以获得所述合成图像。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线性衰减系数分布与模体的密度分布和/或材料分布有关。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模体对所述辐射源的辐射的衰减量是不均匀的。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述辐射源的辐射在探测器处所产生的投影图像包括：获取所述辐射源的辐射在探测器处所产生的多幅不同的投影图像。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述获取所述辐射源的辐射在探测器处所产生的多幅不同的投影图像包括：移动所述模体至不同位置，在每个位置处，获取所述辐射源的辐射在探测器处所产生的投影图像。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述获取所述辐射源的辐射在探测器处所产生的多幅不同的投影图像包括：更换不同尺寸的模体，对于每个模体，获取所述辐射源的辐射在探测器处所产生的投影图像。

12.一种确定探测器的能量响应函数的装置，包括：

存储器，用于存储可由处理器执行的指令；

处理器，用于执行所述指令以实现如权利要求1-11任一项所述的方法。

13.一种成像系统，包括：

辐射源；

与所述辐射源相对的探测器；以及

处理器，配置为：

在将已知线性衰减系数分布的模体放置在所述辐射源和所述探测器之间的辐射路径上时，获取所述辐射源的辐射在探测器处所产生的投影图像；

根据所述模体的线性衰减系数分布，确定所述辐射源的辐射经过所述模体后所形成的合成图像；以及

根据所述投影图像和所述合成图像，确定所述探测器的能量响应函数。

14.如权利要求13所述的成像系统，其特征在于，所述模体对所述辐射源的辐射的衰减量是不均匀的。

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