CN110368006B - 用于提供关于图像数据组的转换信息的方法和x射线设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于提供关于图像数据组的转换信息的方法和X射线设备、计算机程序以及电子可读的数据载体。转换信息描述体素中的材料的至少一个物理特性值与该体素在利用X射线设备(17)记录的三维图像数据组(13)中的图像值的关联规则，其中，通过在X射线设备中对包括至少一种校准材料的体模(1)进行测量，来确定校准数据组(14)，使用所述校准数据组来确定所述关联规则，其中，利用在X射线设备的X射线检测器(21)上测量的接收谱记录图像数据组，所述接收谱由至少一个谱参数描述，其中，为了依据所述谱参数确定所述关联规则，使用从测量的校准数据组中导出的校准数据，所述测量的校准数据组描述不同的接收谱。

Description

用于提供关于图像数据组的转换信息的方法和X射线设备

技术领域

本发明涉及一种用于提供转换信息的方法，所述转换信息描述体素中的材料的至少一个物理特性值与该体素在利用X射线设备记录的三维图像数据组中的图像值的关联规则，其中，通过在X射线设备中对包括至少一种校准材料的体模(Phantom)进行测量来确定校准数据组，使用校准数据组来确定关联规则。此外，本发明涉及一种X射线设备、计算机程序和电子可读数据载体。

背景技术

在不同的情境下提出了从X射线设备、特别是计算机断层成像设备的三维图像数据组中导出特别是患者的医疗技术区域中的材料的物理特性值，因为作为图像信息包含在三维图像数据组中的衰减系数、特别是HU值(HU-Hounsfield Units(亨氏单位))，与这些物理特性值相关联，特别是与直接引入材料的衰减特性中的物理特性值相关联。特别是当关于记录区域中的材料的背景信息本来就存在时，因此可以推断出不同的物理特性值。不同的X射线设备具有不同的记录特性，其中，此外，具体获得的图像数据组中的衰减系数还可能与用于记录图像数据组的记录参数以及与所记录的对象、特别是患者的特性有关，因此为了从体素的衰减值中获得包含在其中的材料的物理特性值，已经提出了用于确定关联规则的已知方法，首先在包含限定的材料的体模上记录校准数据组，针对这些材料获得关于衰减特性的映射的信息。因为对于这些材料同样存在物理信息，因此可以作为转换信息导出与物理特性值的关联规则。

虽然这种转换信息可以在许多应用领域中、例如在钙化评分方面和/或在混合模态中使用，但是作为这种关联规则的一个重要的应用领域，要提到放射治疗或者更具体地放射治疗的规划。特别是关于粒子辐射、例如质子辐射的使用，为了在正确的位置进行治疗，必须考虑可以从X射线记录、特别是计算机断层成像记录中导出的物理特性值。在M.Witt等人的文章“Optimization of the stopping-power-ratio to Hounsfield-valuecalibration curve in proton and heavy ion therapy”,Z.Med.Phys.25(3)，第251至263页，2015中，可以找到关于粒子治疗的不同的转换方案的示例性比较，其中具体地涉及根据HU值确定作为物理特性值的阻止本领其中同样讨论的化学计量校准主要在U.Schneider等人的文章“The calibration of CTHounsfield units for radiotherapy treatment planning”,Phys.Med.Biol.41(1996)，第111至124页中进行了描述。

当在照射规划中应用物理特性值时，通常确定基于照射而预期的剂量分布。使用基于转换信息可确定的物理特性值在患者中的分布，其中，物理特性值例如可以再现电子密度、质量密度和/或阻止本领，来描述患者中由于辐射而产生的能量沉积并且相应地关于治疗目的进行优化。通常，在也可以用于进行照射的位置处获得患者的计算机断层成像记录，来作为图像数据组。

在此，在现有技术中，已知通过作为转换信息的所谓的转换表，将图像数据组中的图像值、具体为HU值，转换为物理特性值，其中，该转换表通过如开头已经说明的在体模上进行计算机断层成像测量来产生。合适的体模通常包含多种校准材料，这些校准材料在物理特性值和图像值方面模拟身体组织的带宽。在此，可以直接采用从校准测量中得到的物理参量与图像值之间的关联作为关联规则。

已经提及的化学计量校准使得能够实现更高的精度，其中，在此不直接采用体模测量的值。取而代之，使用依据材料的密度和化学计量组成得到的图像值的分析模型。模型包含依据在体模上进行的校准测量确定的自由参数。在此，在体模中使用的校准材料不受尽可能与组织类似的限制，而是可以使用如下校准材料，这些校准材料虽然关于化学计量组成与在身体中存在的材料具有一定的相似性，但是这些校准材料的组成是准确地已知的，并且可以利用数学模型良好地再现这些校准材料的组成。如果模型的自由模型参数是已知的，则可以根据真正的人体组织的已知的化学计量组成再次产生转换表或者其它的关联规则，并且例如存储在规划设备中，用于规划放射治疗。

在现有技术中，通常将关联规则、因此将转换信息直接存储在用来执行照射规划的规划设备、即规划系统中。在此，特别是存在以下问题：HU值对于所有X射线设备以及所有可用的X射线谱不是通用的。而将用于不同的设备、谱等的大量的转换信息存储在规划设备中与过大的开销相关联。此外，在此存在如下问题：患者本身在某种程度上也起“过滤”作用，这可能影响通过X射线设备的X射线检测器接收到的谱，因此可能影响HU值。X射线设备的特性也可能随着其寿命而改变。尤其是在进行粒子照射时，例如在使用在能量沉积中存在硬中断边缘的质子或者其它离子时，例如为了能够尽可能准确地治疗肿瘤，极其准确地预先计算剂量分布是非常重要的，因此这种较小的差异也可能非常显著。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种用于简单地提供高度准确的、适应于患者和/或所使用的X射线设备的、特别是用于照射规划的转换信息的可能性。

为了解决该技术问题，在开头提到的类型的方法中，根据本发明设置为，利用借助X射线设备的X射线检测器测量的接收谱记录图像数据组，所述接收谱由至少一个谱参数描述，其中，为了依据谱参数确定关联规则，使用从描述不同的接收谱的测量的校准数据组中导出的校准数据。

因此，根据本发明提出，适应于从X射线检测器接收到的接收谱，所述接收谱可以由不同的谱参数描述，这些谱参数通常在记录图像数据组时或者通过记录图像数据组也是已知的或者至少可以推导出。如果现在存在校准数据组，该校准数据组同样描述不同的接收谱，因此使得能够选择或推导出合适的校准数据，则可以产生高度准确的、适应于图像数据组的记录的具体过程和/或适应于具体患者的转换信息，这些转换信息因此使得更准确地确定至少一个物理特性值，从而例如照射规划、评分应用等可以提供关于患者、至少关于包含在图像数据组中的患者的记录区域的改善的信息。

如在现有技术中原则上已知的，关联规则可以是或者包括查找表(转换表)和/或映射函数，和/或转换信息可以包括转换使用的模型的自由模型参数，因此包括查找表或者将映射函数参数化的参量，如在现有技术中原则上已知的。X射线设备特别地是计算机断层成像设备，其提供特别准确的三维信息，因此以高质量作为在三维空间中定义的患者内的体素的图像值提供衰减系数(HU值)。基于转换信息，可以将相应地特别是作为HU值存在的图像值，换算为该体素中的物理特性值，例如电子密度、质量密度和/或阻止本领(stoppingpower)。

在X射线设备处实现校准方法，该校准方法使用适合用于确定所需的校准数据的预先定义的技术体模。为此，体模优选可以包含多种、例如五种合适的校准材料，这些校准材料在化学计量校准中例如可以包括特氟隆(Teflon)和PMMA。校准材料优选以圆柱形存在并且被嵌入由水当量体模材料构成的圆柱体中。如还要更详细地说明的，通过利用X射线设备在该体模上进行测量，可以针对不同的谱参数作为校准数据组记录校准数据，其中，(相应的当前的)校准数据组优选在X射线设备上保持持久可用。

如果现在利用具体的谱参数产生患者的记录区域的图像数据组，则可以使用校准数据组，以便在根据谱参数选择或者导出合适的校准数据之后，如在存在校准数据的情况下原则上已知的，得出合适的转换信息。在此，应当指出，优选将本发明应用于化学计量校准，然而可以使用任意类型的校准，在这些校准中可以基于校准数据得到转换信息，转换信息包含关联规则或者将关联规则参数化，以便将物理目标参量、即特性值与图像数据组的图像值相关联。

总的来说，通过这种方案，原则上使工作变得更容易，因为不再需要针对患者的每个单独的检查过程确定校准数据，而是可以基于当前检查过程的谱参数从更全面的校准数据组中导出合适的校准数据。特别是，在此可以进行一定的自动化，因为在知道谱参数的情况下，可以消除转换信息的手动选择或维护，由此也消除了可能的错误源。但是也可以特别有利地产生特定于患者的转换信息。

在这种情境下，本发明的一个特别有利的设计方案设置为，作为谱参数，使用特别是以特定于层的方式描述患者的范围(Ausdehnung)的范围参数，并且作为体模，使用围绕至少一个校准材料具有与水相当地衰减的体模材料的体模。这意味着，在本发明的范围内，通过谱参数中的一个是患者的范围参数，该范围参数使得相应地选择校准参数，可以特别有利地考虑患者对接收谱的过滤作用。最后，在此考虑用于记录图像数据组的X射线辐射必须穿过患者，因此要考虑水当量透射距离，水当量透射距离由患者的范围描述，并且在体模中可以由相应的水当量体模材料来映射。在此，可以特别有利地针对图像数据组覆盖的每一个层确定自己的一组转换信息，因为患者的范围可能从层到层(或者从截面图像到截面图像)发生变化。通过考虑影响接收谱的患者特性，由此使得能够特别是以特定于层的方式进行更准确的转换。

在此，特别适宜的是，作为体模，使用如下体模，该体模对于每一种校准材料具有包围校准材料的体模材料的多个几何范围、特别是直径。这意味着，为了对于体模也能够再现不同的水当量透射距离，体模可以具有合适的几何设计，在该几何设计中给出体模材料的多个不同的透射距离。为此，特别适合使用圆柱形的、具有阶梯式外直径的体模。因此，以这种方式，针对关于X射线记录表现为水当量体模材料的不同的透射距离得到校准数据，其中，例如可以想到，对于位于其之间的患者的范围参数，在校准数据中进行插值。因此，已经可以在校准数据组中表征图像数据组的图像值与有效的水透射距离的相关性。

范围参数优选可以包括患者的平均直径，其用于从校准数据组中导出校准数据作为体模的直径。在此，患者的平均有效直径已经被证明是针对引入图像数据组中的整个投影数据上的过滤效果的非常准确的估计。虽然原则上也可以想到使用患者是椭圆形的假设并且使用体模的相应的椭圆形的设计，但是这与明显更大的开销相关联，而其仅带来较小的精度改善。因此，根据本发明提出，使用患者的平均直径，因此使用患者的有效直径。如果存在针对体模的不同的直径的校准数据(这是优选的)，则可以从校准数据组中相应地选择校准数据，或者通过插值计算合适的校准数据。

可以适宜地根据图像数据组本身和/或根据为了规划图像数据组的记录而记录的定位片(Topogramm)确定范围参数。这意味着，使用当前在检查过程的范围内确定的信息，来特别有利地以特定于层的方式确定例如作为平均直径的范围参数。这在具体的示例中可以通过针对特别是作为图像数据组的一部分形成的截面图像进行简单的分割容易地实现。

在此，应当指出，在较不优选的实施例中，原则上也可以想到，例如根据患者信息、例如性别、身高、体重、BMI、记录区域等来估计范围参数。

如已经提到的，在本发明的范围内，特别优选在对于图像数据组的每个层存在范围参数时，以特定于层的方式确定转换信息。这意味着，对于每个层和每个物理特性值，转换信息包含关联规则或将关联规则参数化的陈述，例如模型参数。然后，关联规则可以以特别高的精度和质量，依据检测到的平均接收谱的特性，由此依据有效平均水当量透射距离，根据图像数据组的图像值、即特别是HU值，来确定至少一个物理特性值。这通过特定于患者的转换信息来实现。

在本发明的范围内，当然也可以使用可以与X射线设备本身相关的其它谱参数。因此，一个优选扩展方案设置为，作为谱参数，使用至少一个描述由X射线源产生的发射谱的产生参数、特别是管电压和/或至少一个描述所使用的至少一个滤波器的滤波器参数，其中，针对多个不同的产生参数或者滤波器参数测量校准数据组。因此，对于不同的产生参数和滤波器参数，在校准数据组中存在校准数据或者至少可以根据其特别是通过插值推导出校准数据。以这种方式，也针对与此相关的多个记录参数、例如可使用的不同的发射谱或者可使用的不同的滤波器设置，确定X射线设备的特性，并且使用其来进一步提高借助转换信息可确定的物理特性值的质量。

如已经指出的，根据本发明的方法的一个有利的设计方案设置为，对于在校准数据组中不存在校准数据的图像数据组的至少一个谱参数，可以通过插值推导出匹配的校准数据。这意味着，例如通过针对多个预先给定的体模直径和/或不同的产生参数和/或滤波器参数情况下的多个测量过程阶梯式地形成体模，针对每个谱参数确定合适数量的支持点，其中，对于其它具体的谱参数，可以通过根据这些支持点处的校准数据组进行插值来推导出相应的校准数据，并且使用其来确定转换信息。以这种方式，给出了比在使用最近的支持点的校准数据的情况下更准确的物理特性值的确定。

在根据本发明的方法的范围内，特别有利地使用化学计量校准，其中，校准数据依据至少一个谱参数，描述用于确定关联规则的化学计量模型的自由模型参数。关于化学计量校准的基本描述，参见开头引用的Uwe Schneider等人的文章。因此，在这种情境下，特别是可以依据谱参数，根据例如可以推导出自由模型参数与谱参数之间的相应的关系的校准数据，确定自由模型参数，来作为转换信息。

在这种情况下，在一个优选的扩展方案中可以设置为，针对通过化学计量描述的、在患者内出现的多种患者材料，确定转换信息，其中，基于患者信息限制和/或限定确定转换信息的患者材料的数量和/或类型。这意味着，转换支持点/患者材料的选择不需要强制性地固定地预先给定，而是也可能受患者信息影响。例如可以想到，患者信息包括图像数据组的记录区域和/或所使用的记录协议和/或患者的年龄和/或性别。选择也可能受其它生理/解剖特征影响。在此，具体地可以想到，患者信息至少部分自动地由X射线设备确定和/或至少部分手动地通过用户输入确定。例如，如果X射线设备能够识别记录的身体区域，和/或能够以其它途径、例如经由与信息系统的连接获得患者信息，则可以自动地确定至少一部分患者信息。然而，如果操作者能够影响相应的选择，特别是对特定患者材料进行限制，则也是适宜的。在一个实施例中特别是可以想到，操作者可以作为用户输入例如在合适的用户接口中直接配置患者材料的密度和化学计量组成。

因此，这种设计方案最终使得能够使用关于患者或者图像数据组的记录区域的先验知识(Vorabwissen)。例如，如果作为患者信息，已知在女性的胸部区域进行了记录，则在转换信息中应当覆盖乳腺组织，而这对于男性是不需要的。相应地，在胸部区域中，在转换信息中可以省略仅在腹部区域出现的组织类型，因此转换信息总体上以针对当前的应用情况“定制”的方式提供，因此向图像数据组和患者提供。在此，要覆盖的患者材料的数量减少的相应的设计方案是有利的，特别是在为了进行覆盖转换信息的量将显著增加的查找表和/或其它关联规则的情况下。然而，通过在此提出的考虑患者信息，可以保持转换信息的数据量小，这特别是在将转换信息例如传输到规划设备时可能是有利的。

本发明的一个特别有利的设计方案设置为，在X射线设备侧确定转换信息，并且与图像数据组一起传输到进一步分析图像数据组的分析设备。由于所确定的转换信息不仅特定于X射线设备，而且特定于具体的图像数据组/患者，因此转换信息适宜地已经在X射线设备侧生成，并且与图像数据组一起提供给下游的设备、特别是规划设备。由于也可以基于校准数据组在X射线设备侧自动创建转换信息，因此省去了特别是在规划设备侧用于创建和维护转换信息的手动开销，因为对X射线设备的已有的可能性进行扩展使用。省去了在分析设备、特别是规划设备中对转换信息的可能的手动选择，因此也消除了可能的错误源。由此，提供工作的明显变容易。

在此，在这种情况下，应当特别注意，虽然原则上可以想到，除了图像数据组之外，也已经在X射线设备侧创建物理特性值作为特性数据组并且传输到分析设备，但是这较不优选，因为操作员倾向于获得图像数据组，以进行观察，而往往拒绝其它数据组、在此是没有观察用处的特性数据组。此外，要传输的数据的量明显减少，并且可以在需要时立即在分析设备、特别是规划设备中根据转换信息确定物理特性值。这在仅在图像数据组的特定区域中需要物理特性值或者类似的情况下是特别有利的。

此外，一般来说还应当指出，转换信息优选还包括关于相应地包含的关联规则/模型参数适合于哪些物理特性值的信息。

优选可以将转换信息作为元数据、特别是作为DICOM元数据添加到图像数据组中，和/或可以以处理的方式通过分析传输图像数据组，以关于显示进行对比度优化。特别有利地，作为元数据添加到图像数据组中的转换信息因此可以在分析设备侧形成图像数据组或者相应的数据对象的组成部分，从而可以对限定的类型进行直接访问，并且可以特别容易地确定物理特性值。在DICOM格式中本来就设置了用于在用户侧可定义的元数据的空闲空间，可以有利地将该空闲空间用于转换信息。

此外，为了显示的目的而对图像数据组进行对比度优化也是有利的。由此，相对于例如直接向分析设备提供物理特性值的层图像的方法，给出了另一个显著的优点。相反，例如在作为分析设备的规划设备中，在根据本发明的扩展方案中，可以容易地进一步为了显示的目的而使用图像数据组，例如以便根据图像数据组的图像值推断出治疗区域、例如肿瘤的位置，并且对应地纳入规划中。然后，在需要时、在该示例中在进行计量计算时，可以基于一起提供的转换信息快速并且简单地确定物理特性值。已经证明，在将图像数据组换算为物理特性值时，可能出现对比度损失，因为例如电子密度比常见的衰减系数具有更低的对比动态。因为与转换信息一起传输为了进行显示而优化的图像数据组，因此可以以紧凑的方式联合地提供两种数据形式的优点。

在此，在这一点上还应当注意，转换信息的确定不一定必须在X射线设备本身中进行，而是也可以使用例如中间设备，将图像数据组传输到中间设备，并且中间设备可以访问校准数据组，从而由中间设备确定转换信息，并且在需要时可以将转换信息作为元数据添加到图像数据组中，以便将图像数据组转发到分析设备。也可以想到转换信息的分布式确定。在这种情况下，一般来说还应当指出，与X射线设备相关的谱参数、即特别是产生参数和/或滤波器参数，在使用DICOM格式时通常本来就存储在图像数据组的相应的数据对象内部，因此也存在于其它位置处。

特别有利地，根据本发明的方法可以在放射治疗规划、特别是粒子治疗规划中使用。因此可以设置为，将转换信息用于放射治疗规划，特别是分析设备是规划系统的规划设备。尤其是在粒子治疗中，即特别是在利用质子或重离子进行照射时，物理特性值、例如阻止本领、电子密度和/或质量密度的确定的高精度非常重要，以便能够尽可能广泛地确保治疗成功。

适宜地，可以循环地、特别是在维护间隔中重复校准数据组的测量。特别是，可以作为例如每天和每年之间的X射线设备上的定期的质量保障措施的一部分，在体模上进行校准测量，之后存储相应的当前的校准数据组。因此，在X射线设备发生变化的情况下，在校准数据组中也始终存在合适的校准数据。

优选除了由操作者引入体模之外，可以由X射线设备根据校准程序完全自动地执行校准数据组的测量。也就是说，例如操作者可以将体模安装在X射线设备的患者床处和/或上。随后，X射线设备可以自动对体模进行定位，并且在另一个步骤中特别是在不同的产生参数和/或滤波器参数下在体模上执行合适的X射线测量，为此使用校准程序。然后，对测量结果进行分析，以便与谱相关地确定位于体模中的所有校准材料的图像值，这也可能涉及不同的体模直径。由此得到校准数据组。特别优选特别是至少将相应的当前的校准数据组存储在X射线设备的数据库中。因为校准数据组对于不同的谱参数有效，因此可以将其应用于利用X射线设备进行的多个测量，从而不需要在每次记录图像数据组之前首先在体模上进行测量。

还应当指出，根据本发明的方法当然也可以转用于多能量计算机断层成像或谱成像。在这种情况下，相应的关联规则对(不同的能量/发射谱的)至少两个图像值分配物理特性值。

除了所述方法之外，本发明还涉及一种X射线设备，特别是计算机断层成像设备，其包括具有X射线检测器和X射线源的记录装置以及被构造为用于执行根据本发明的方法的控制设备。关于根据本发明的方法的所有描述可以类似地转用于根据本发明的X射线设备，因此利用X射线设备同样可以获得已经提及的优点。控制设备可以具有至少一个处理器和至少一个存储装置，通过存储装置特别是实现用于存储校准数据组的数据库。除了记录单元之外，如原则上已知的，记录单元控制X射线设备的记录运行或测量运行，并且也可以用于记录校准数据组和图像数据组，控制设备特别是还可以具有转换信息确定单元，用于使用谱参数并且确定合适的转换信息。还可以根据所描述的根据本发明的方法的可能的步骤设置其它功能单元。

根据本发明的计算机程序例如可以直接加载到计算设备、特别是X射线设备的控制设备和/或中间设备的存储器中，并且具有程序装置，用于当在计算设备中执行计算机程序时，执行根据本发明的方法的步骤。计算机程序可以存储在根据本发明的电子可读的数据载体上，电子可读的数据载体因此包括存储在其上的电子可读的控制信息，电子可读的控制信息至少包括根据本发明的计算机程序，并且电子可读的控制信息被设计为，当在计算设备中使用数据载体时，电子可读的控制信息执行根据本发明的方法。数据载体可以是非瞬态数据载体、特别是CD-ROM。

附图说明

本发明的其它优点和细节从下面描述的实施例中以及根据附图得到。在此：

图1示出了根据本发明的方法的实施例在校准阶段中的流程图，

图2示出了可使用的体模，

图3示出了根据本发明的方法的实施例在转换信息确定阶段的流程图，

图4示出了模型参数与谱参数的可能的相关性，

图5示出了根据本发明的X射线设备，以及

图6示出了用于放射治疗的规划系统的可能的设计。

具体实施方式

图1和3示出了根据本发明的方法的实施例的流程图，该方法可以用于放射治疗规划的准备。在此，图1首先涉及校准阶段中的用于产生校准数据组的步骤，其中，相应的校准数据组可以用于随后利用相应的X射线设备对患者进行的多个具体的检查过程，其中，根据图3详细地说明存储在X射线设备的数据库中的校准数据组的相应的使用。

周期性地、例如以一般的维护间隔重复在图1中示出的校准阶段，维护间隔可以从每一天到每一年。在此，首先，在步骤S1中，在操作者侧将特殊设计的体模固定在X射线设备的患者床上。

图2更详细地示出了这种体模1的可能的设计。体模1具有由体模材料3构成的、以多个直径成阶梯式的圆柱形基体2，体模材料3关于X射线辐射的衰减基本上表现为相当于水。在体模材料3内部还嵌入了分别由校准材料6、7构成的、构造为圆柱形的校准材料体4、5，其中，通常使用适合用于化学计量校准的、多于一种的校准材料，特别是五种校准材料。例如，校准材料6可以是特氟隆，校准材料7可以是PMMA。

在校准阶段要产生的校准数据组应当适合于描述由X射线设备的X射线检测器接收到的接收谱的不同的谱参数。在此，在体模1的区域8、9、10和11中具有不同的直径的阶梯式实施方式的目的是描述患者的范围的范围参数，因为在进一步的过程中将使用患者的有效直径作为范围参数。由于在此基本上可以完整地对体模1进行测量，因此省去了针对不同的直径的不同的测量，因为这些直径已经通过体模1的相应的几何设计给出。由于体模材料3相当于水，因此可以将区域8至11中的不同的直径理解为类似于患者的水当量透射距离

在将体模1安装在患者床上之后，在步骤S2中操作者开始校准程序。随着校准程序的开始，X射线设备自动合适地定位体模1，并且在步骤S3中对体模1执行第一校准测量，其中，使用一组特定的预先给定的与X射线设备相关的谱参数，这些谱参数可以包括描述由X射线源产生的产生谱的产生参数、例如管电压和/或描述所使用的滤波器或其设置的滤波器参数。首先存储测量结果。

在步骤S4中检查是否还有针对其它组的特定于X射线设备的谱参数的测量等待处理。如果是这种情况，则针对下一组预先给定的要测量的谱参数返回到步骤S3，否则当存在所有测量结果时，则以步骤S5继续。

在步骤S5中分析步骤S3的测量结果，以获得校准数据组。由于在此要使用化学计量校准，因此创建通过自由模型参数参数化的化学计量模型，该化学计量模型依据材料的密度和化学计量组成，将图像值、特别是具体地是HU值与物理特性值相关联，因此定义关联规则。特别是可以使用电子密度、质量密度和阻止本领(stopping power)作为一个或多个物理特性值。

自由模型参数与谱参数有关。由于校准材料6、7的化学计量组成和相应的密度是已知的，并且根据测量结果存在针对不同的谱参数的图像值，因此可以在步骤S5中的分析中推导出模型参数与谱参数之间的关系。在此，通过插值也可以针对测量的值之间的谱参数的值得到校准数据或完整的映射规则，从而在步骤S6中持久地存储在X射线设备的存储装置中、具体地存储在数据库中的、形成的校准数据组的校准数据，最终以改变的接收谱来描述模型的变化。

图4示出了模型参数υ与谱参数(在此是水当量透射距离d)之间的示例性关系，其中，示出了校准测量的测量点12以及位于其之间的插值。

图3现在详细地示出了如何在患者的具体检查过程中使用校准数据组。由于X射线设备在此是计算机断层成像设备，因此在进行记录和重建之后，如原则上已知的，三维图像数据组13因此作为针对患者的不同层的截面图像或者层图像的图像堆叠而存在。在此，图像数据组13作为DICOM数据对象存在，从而作为谱参数使用的记录参数同样也作为元数据包含在该数据对象中，例如描述所使用的产生谱的产生参数也包含在该数据对象中。为了在化学计量校准的意义上确定转换信息，现在，在步骤S7中首先通过分析每一层的图像数据组13来确定患者的范围参数，在此作为平均直径。作为根据图像堆叠的各个层图像进行确定的替代方案，也可以以特定于层的方式根据为了准备图像数据组13的记录而记录的定位片来确定范围参数。

由于在步骤S7中确定了作为谱参数的范围参数，因此所有的谱参数都存在，从而在步骤S8中可以以特定于层的方式(基于特定于层的范围参数)编制转换信息，为此使用校准数据组14并且附加地使用患者信息15。

患者信息15例如描述患者的记录区域、性别和/或其它生理/解剖特征，并且最终用于确定由转换信息覆盖的患者材料。因此，例如可以将转换信息限制为实际上在记录区域中出现的组织类型。患者信息15可以至少部分由X射线设备本身确定，但是也可以至少部分由操作者借助用户输入确定。此外，特别是还可以想到使用用户接口，在用户接口中，操作者可以针对性地配置患者材料的密度和化学计量组成，以应对特殊情况。

由此，由于在步骤S8中针对相应的谱参数的模型参数以特定于层的方式根据校准数据组14的校准数据是已知的或者可以从中导出，并且还可以确定哪些患者材料需要转换信息，因此可以在常见的化学计量校准的过程中，特别是作为要使用的自由模型参数和患者材料的密度/化学计量数据，编制转换信息；但是也可以例如作为查找表(转换表)立即确定相应的关联规则，并确定为转换信息。

结果是患者信息、X射线设备信息以及基于对水当量透射距离的考虑的甚至特定于层的转换信息16，在步骤S9中将其作为元数据添加到图像数据组13中。这以在此使用的DICOM格式可以容易地实现。在步骤S10中，X射线设备向相应的分析设备、这里为规划设备提供如此补充的图像数据组13的数据对象。由于图像数据组13以其针对显示进行了对比度优化的形式包含有图像值(HU值)，因此可以容易地为了进行照射规划进行显示，特别是也为了定位视为目标的具体的规划区域、例如肿瘤。然而，基于一起提供的转换信息16，可以容易地以高度准确的方式快速地进行剂量分布计算，因此可以整体上简单地进行规划，并且在提供紧凑的信息包的情况下进行计划。

图5示出了根据本发明的X射线设备17、在此是计算机断层成像设备的示意图，如原则上已知的，其相应地包括机架18，可以借助患者床19将患者(或体模1)移入机架18中。具有X射线源20和X射线检测器21的记录装置以可旋转的方式布置在机架内部，用于产生患者的相应的要记录的记录区域的投影图像，根据投影图像，可以以已知的方式确定图像数据组13或者相应的衰减系数作为图像值。

X射线设备17的运行由控制设备22控制，控制设备22被构造为用于执行根据本发明的方法。这意味着，在这种情况下，X射线设备17本身提供具有图像数据组13和匹配的转换信息16的完整的DICOM数据对象。在替换的设计方案中，也可以设置中间设备，中间设备确定转换信息16或者提供转换信息16的分布式确定。

图6示出了用于治疗规划的完整的治疗系统，除了具有控制设备22和在此同样示出的用于存储校准数据组14的数据库23的X射线设备17之外，该治疗系统还包括作为分析设备25的规划设备24。X射线设备17经由相应的通信连接向规划设备24提供具有图像数据组13和转换信息16的DICOM数据对象26。

在此，在这一点上还应当注意，X射线设备直接向分析设备完整地提供作为元信息补充了转换信息的图像数据组单独已经是一种有利的构造，这种构造也可以有利地与谱参数相关性无关地使用。

虽然通过优选实施例进一步详细示出并描述了本发明，但是本发明不限于所公开的示例，本领域技术人员可以得出其它变形，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种用于提供转换信息(16)的方法，所述转换信息描述体素中的材料的至少一个物理特性值与该体素在利用X射线设备(17)记录的三维图像数据组(13)中的图像值的关联规则，其中，通过在X射线设备(17)中对包括至少一种校准材料的体模(1)进行测量，来确定校准数据组(14)，使用所述校准数据组来确定所述关联规则，

其特征在于，利用在X射线设备(17)的X射线检测器(21)上测量的接收谱记录图像数据组(13)，所述接收谱由至少一个谱参数描述，其中，为了依据所述谱参数确定所述关联规则，使用从测量的校准数据组(14)中导出的校准数据，所述测量的校准数据组描述不同的接收谱。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，作为谱参数，使用以特定于层的方式描述患者的范围的范围参数，并且作为体模(1)，使用如下体模(1)，该体模围绕所述至少一种校准材料(6，7)具有与水相当地衰减的体模材料(3)。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，作为体模(1)，使用如下体模(1)，该体模对于每一种校准材料(6，7)具有围绕校准材料(6，7)的体模材料(3)的多个几何范围。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述几何范围是直径。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，范围参数包括患者的平均直径，其用于选择校准数据作为体模(1)的直径。

6.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，根据图像数据组(13)本身和/或根据为了规划图像数据组(13)的记录而记录的定位片确定范围参数。

7.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，在对于图像数据组(13)的每个层存在范围参数的情况下，以特定于层的方式确定转换信息(16)。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，作为谱参数，使用至少一个描述由X射线源(20)产生的发射谱的产生参数和/或至少一个描述所使用的至少一个滤波器的滤波器参数，其中，针对多个不同的产生参数或者滤波器参数测量校准数据组(14)。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述产生参数是管电压。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，对于在校准数据组(14)中不存在校准数据的图像数据组(13)的至少一个谱参数，通过插值推导出匹配的校准数据。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，使用化学计量校准，其中，通过校准数据依据至少一个谱参数，描述用于确定关联规则的化学计量模型的自由模型参数。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，针对通过化学计量描述的、在患者内出现的多种患者材料，确定转换信息(16)，其中，基于患者信息(15)限制和/或限定确定转换信息(16)的患者材料的数量和/或类型。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，患者信息(15)至少部分自动地由X射线设备(17)确定和/或至少部分手动地通过用户输入确定，和/或包括图像数据组(13)的记录区域和/或使用的记录协议和/或患者的年龄和/或性别。

14.根据权利要求中1至4任一项所述的方法，其特征在于，在X射线设备(17)侧确定转换信息(16)并且与图像数据组(13)一起传输到进一步分析图像数据组(13)的分析设备。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，将转换信息(16)作为元数据添加到图像数据组(13)中，和/或通过分析以进行处理的方式传输图像数据组(13)，以关于显示进行对比度优化。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述元数据是DICOM元数据。

17.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，校准数据组(14)的测量可以循环地、以维护间隔重复，和/或除了由操作者引入体模(1)之外，校准数据组的测量由X射线设备(17)根据校准程序完全自动地执行，和/或将相应的当前的校准数据组(14)存储在X射线设备(17)的数据库(23)中。

18.一种X射线设备(17)，作为计算机断层成像设备，其包括具有X射线检测器(21)和X射线源(20)的记录装置以及控制设备(22)，所述控制设备被构造为用于执行根据上述权利要求中任一项所述的方法。

19.一种计算机程序，当在计算设备上执行所述计算机程序时，所述计算机程序执行根据权利要求1至17中任一项所述的方法的步骤。

20.一种电子可读的数据载体，其上存储有根据权利要求19所述的计算机程序。