CN111656225A - 使用旋转谱滤波器的谱成像 - Google Patents

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Abstract

一种成像系统，包括：X射线管(202)，其具有焦斑(204)和端口窗口(206)；以及滤波器(208)，其至少具有第一区域(310)和第二区域(312)，所述第一区域具有第一材料，所述第一材料具有针对预定感兴趣X射线光子能量范围的第一X射线衰减特性，所述第二区域具有不同的X射线衰减特性。所述滤波器被设置在所述端口窗口与检查区域(108)之间，并且被配置为旋转，使得至少第一区域和第二区域扫过并且滤波从所述焦斑发射的X射线辐射。所述系统还包括：X射线辐射通量探测器(2802、2902)，其被配置为探测经滤波的X射线辐射的X射线辐射通量；探测器阵列(112)，其被配置为探测穿过所述检查区域的经滤波的X射线辐射并且产生指示其的信号；以及重建器(114)，其被配置为基于探测到的通量来处理所述信号以重建体积图像数据。

Description

使用旋转谱滤波器的谱成像
技术领域
以下总体上涉及谱(多能量)成像并且更具体地涉及使用旋转谱滤波器来滤波发射的X射线辐射射束，并且特别应用于计算机断层摄影(CT)谱成像来描述。
背景技术
被配置用于谱成像的计算机断层摄影已经使用不同的方法来获得不同的能量谱处的数据。一种方法包括使用各自发射具有特定能量谱的X射线射束的多个X射线管以及对应的多个探测器阵列。遗憾的是，该方法相对于具有单个X射线管和单个探测器阵列的扫描器增加总体系统成本。此外，X射线辐射是能够损害和杀死细胞的电离辐射，并且该方法相对于单个X射线管系统能够增加患者辐射剂量。另一方法使用双层探测器，其中，顶层探测较低能量X射线光子并且底层探测较高能量X射线光子。这能够导致相对于仅具有单个探测器层的配置的增加的探测器成本。另一方法使用快速kVp切换。通常，针对双能量的快速kVp切换意指跨管的电压在每个积分时段内在两个不同的电压之间切换，使得两个不同的能量测量结果占用每个积分时段。然而，采样带宽由kVp切换的速度限制，并且存在空间分辨率/图像质量与时间分辨率之间的折中。例如，针对更好的时间分辨率，要求更快的机架旋转；然而，由于kVp切换速度限制，在每个旋转处采集更小数量的数据，这消极地影响空间分辨率和图像质量。
发明内容
本文所描述的方面解决了上文提到的问题和其他问题。
在一个方面中，一种成像系统，包括：X射线管，其具有焦斑和端口窗口；以及滤波器，其至少具有第一区域和第二区域，所述第一区域具有第一材料，所述第一材料具有针对预定感兴趣X射线光子能量范围的第一X射线衰减特性，所述第二区域具有不同的X射线衰减特性。所述滤波器被设置在所述端口窗口与检查区域之间并且被配置为旋转使得至少第一区域和第二区域扫过并且滤波从焦斑发射的X射线辐射。所述系统还包括：X射线辐射通量探测器，其被配置为探测经滤波的X射线辐射的X射线辐射通量；探测器阵列，其被配置为探测穿过所述检查区域的经滤波的X射线辐射并且产生指示其的信号；以及重建器，其被配置为基于探测到的通量来处理所述信号以重建体积图像数据。
在另一方面中，一种方法包括：在扫描期间旋转从成像系统的X射线管发射的X射线辐射的路径中的滤波器。所述滤波器至少包括第一区域和第二区域，所述第一区域具有第一材料，所述第一材料具有针对预定感兴趣X射线光子能量范围的第一X射线衰减特性，所述第二区域具有不同的X射线衰减特性。所述方法还包括：基于X射线辐射通量来探测所述滤波器的位置；并且基于探测到的通量来重建所采集的数据以重建感兴趣体积图像数据。
在另一方面中，一种计算机断层摄影成像系统，包括：X射线管；以及滤波器，其至少具有第一区域和第二区域，所述第一区域具有第一材料，所述第一材料具有针对预定感兴趣X射线光子能量范围的第一X射线衰减特性，所述第二区域具有不同的X射线衰减特性。所述滤波器是圆柱形的，被配置为围绕所述X射线管，并且被配置为旋转，使得至少第一区域和第二区域扫过并且滤波从所述X射线管发射的X射线辐射。所述系统还包括：探测器阵列，其被配置为探测穿过所述滤波器的X射线辐射并且产生指示其的信号；以及重建器，其被配置为处理所述信号以重建体积图像数据。
在另一方面中，一种计算机断层摄影成像系统，包括：X射线管；多个可移动滤波器，每个可移动滤波器包括具有不同的X射线衰减特性的不同的第一材料和具有第二X射线衰减特性的第二区域；以及驱动系统，其被配置为将所述多个可移动滤波器中的预定一个移动到从所述X射线管发射的X射线辐射的路径中。所述系统还包括：探测器阵列，其被配置为探测穿过所述滤波器的X射线辐射并且产生指示其的信号；以及重建器，其被配置为处理所述信号以重建体积图像数据。
附图说明
本发明可以采取各种部件和部件布置的形式，并且可以采取各种步骤和各步骤安排的形式。附图仅出于图示优选实施例的目的并且不应被解释为对本发明的限制。
图1示意性地图示了具有被配置用于谱成像的X射线子系统的范例CT成像系统。
图2示意性地图示了X射线子系统的范例。
图3示意性地图示了图2的X射线子系统的X射线能量谱滤波器的范例。
图4示意性地图示了与成像系统的x-y平面内的X射线管和探测器阵列连接的图3的滤波器的范例。
图5示意性地图示了与具有X射线射束路径外部的滤波器的成像系统的z-y平面内的X射线管连接的图3的滤波器的范例。
图6示意性地图示了与具有完全地在X射线射束路径内的滤波器的成像系统的z-y平面内的X射线管连接的图3的滤波器的范例。
图7示意性地图示了与具有部分地在X射线射束路径内的滤波器的成像系统的z-y平面内的X射线管连接的图3的滤波器的范例。
图8示意性地图示了图3的滤波器的变型，其中，滤波器区域在滤波器支撑体的内部。
图9示意性地图示了图3的滤波器的另一变型，其中，滤波器区域跨越滤波器支撑体的外部和内部。
图10示意性地图示了图3的滤波器的又一变型，其中，滤波器区域在滤波器支撑体内。
图11示意性地图示了具有滤波器区域和配重的图3的滤波器的又一变型。
图12示意性地图示了范例，其中，图2的滤波器包括多个图3的滤波器，其可以选择性地移动进出X射线射束路径。
图13示意性地图示了具有X射线射束路径中的多个滤波器之一的图12的范例滤波器。
图14示意性地图示了具有X射线射束路径中的多个滤波器中的另一个的图12的范例滤波器。
图15示意性地图示了范例，其中，图2的滤波器包括具有X射线射束路径中的区段之一的多个滤波器区段。
图16示意性地图示了具有X射线射束路径中的多个滤波器区段中的另一个的图15的范例滤波器。
图17示意性地图示了图2的滤波器的另一实施例。
图18示意性地图示了图17的滤波器的透视图。
图19示意性地图示了与成像系统的z-y平面内的X射线管连接的图17的滤波器的范例。
图20示意性地图示了与成像系统的z-y平面内的X射线管连接的图17的滤波器的另一范例。
图21示意性地图示了图1的X射线子系统的另一范例。
图22示意性地图示了图21的X射线子系统的滤波器的范例。
图23示意性地图示了范例，其中，图21的滤波器包括图22的多个滤波器，其可以选择性地移动进出X射线射束路径。
图24示意性地图示了范例，其中，图22的滤波器包括具有X射线射束路径中的区段之一的多个滤波器区段。
图25示意性地图示了具有X射线射束路径中的多个滤波器区段中的另一个的图24的滤波器的范例。
图26示意性地图示了设置在源准直器与蝴蝶结滤波器之间的滤波器的范例。
图27示意性地图示了设置在X射线管与源准直器之间的滤波器的范例。
图28示意性地图示了与具有(一个或多个)参考探测器的探测器阵列连接的滤波器的范例。
图29示意性地图示了与设置在滤波器与检查区域之间的(一个或多个)参考探测器连接的滤波器的范例。
图30和31示意性地图示了旋转通过X射线射束的图17的滤波器的范例。
图32示意性地图示了与积分时段的角范围连接的图17的滤波器的滤波器材料的角范围的范例。
图33图示了根据本文中的(一个或多个)实施例的范例方法。
图34和35示意性地图示了包括可移动到X射线辐射射束路径中以将滤波辐射完全衰减的衰减器的范例。
具体实施方式
图1示意性地图示了成像系统100，诸如计算机断层摄影(CT)扫描器。成像系统102包括大致固定机架104和旋转机架106。旋转机架106由固定机架104(例如，经由轴承等)可旋转地支撑并且关于纵轴或者z轴围绕孔108(在本文中还被称为膛或检查区域)旋转。
X射线子系统110由旋转机架104可旋转地支撑，与旋转机架104协调旋转，并且发射X射线辐射。如下文更详细地描述的，在一个实例中，X射线子系统110包括X射线源(例如，X射线管)和谱滤波器，其被配置为基于光子能量选择性地滤波由源发射的X射线光子以产生N个不同的X射线射束(其中，N是等于或大于二的整数，N≥2)，包括第一能量谱X射线射束、...、以及第N不同的能量谱X射线射束。
成像系统100还可以包括一个或多个其他X射线辐射滤波器。例如，系统100可以包括射束硬化滤波器，其滤波通常将总是由扫描对象吸收的低能量光子。额外地或者备选地，系统100可以包括补偿对象的形状以提供更均匀的通量强度的“蝴蝶结”滤波器。额外地或者备选地，系统100可以包括整形穿过检查区域108的射束的源准直器。这些中的一个或多个可以与X射线子系统110集成或者分离。
辐射敏感探测器阵列112沿着跨检查区域108与X射线子系统110相对的角弧由旋转机架104可旋转地支撑。探测器阵列112包括沿着z轴方向相对于彼此布置的一行或多行探测器。探测器阵列112探测穿过检查区域108的辐射并且生成指示其的投影数据(线积分)，包括针对探测到的第一能量谱X射线光子的第一投影数据、...、以及针对探测到的第N能量谱X射线光子的第N投影数据。
重建器114利用一个或多个重建算法116重建投影数据。在一个实例中，一个或多个重建算法116包括一个或多个谱重建算法和至少一个非谱重建算法。一个或多个重建算法116重建对应于一个或多个不同的能量谱的谱体积图像数据。至少一个非谱重建算法重建对应于X射线射束的平均能量谱的非谱(例如，宽带)体积图像数据。
对象支撑体118(诸如卧榻)支撑检查区域108中的物体或对象从而相对于检查区域108引导对象或物体以用于加载、扫描和/或卸载对象或物体。计算系统用作操作者控制台120，并且包括人类可读输出设备(诸如显示器)、输入设备(诸如键盘、鼠标和/或类似物)、一个或多个处理器和计算机可读存储介质。驻留在控制台120上的软件允许操作者控制系统100的操作。
图2示意性地图示了X射线子系统110的范例。
在该范例中，X射线子系统110包括X射线管202，其包括焦斑204(或利用来自管202的阴极的电子轰击以产生X射线的管202的阳极的区域)和X射线管端口窗口206(其是用于产生的X射线的出口端口)，以及X射线能量谱(谱)滤波器208。X射线能量谱滤波器208至少部分地空间位于X射线管端口窗口206与检查区域108之间，并且在X射线射束穿过检查区域108之前滤波X射线射束能量谱。
图3和4示意性地图示了X射线能量谱滤波器208的范例。
在该范例中，X射线能量谱滤波器208是圆柱形的，其具有中心轴300、高度(h)302、距原点306的半径(r)304、以及周长308。X射线能量谱滤波器208包括(一个或多个)材料的一个或多个滤波器区域130。每个滤波器区域310具有沿着高度302的长轴、沿着周长308的弧的宽度、以及在原点306的径向方向上的深度。在该范例中，每个滤波器区域310的几何结构相似或者相同，并且滤波器区域310围绕周长308彼此平行布置并且利用之间的空间312交错。
每个滤波器区域310的(一个或多个)特定材料和/或厚度对应于滤波器208的感兴趣预定能量谱。例如，在一个实例中，每个滤波器区域310是Tin(Sn)的一毫米(1mm±容限)厚滤波器区域310。空间312可以包括(一个或多个)另一材料或是空的。适合的其他材料是X射线透明材料，诸如低密度和低z材料。另一适合的材料是对应于另一感兴趣能量谱的材料。滤波器区域310和空间312的宽度可以相等或者不相等，其中，滤波器区域310的宽度大于或小于空间312的宽度。
图3中的滤波器区域310和空间312的数量和几何结构是为了解释目的并且是非限制性的。图4示出了具有一个或多个滤波器310和空间312的更一般的情况，但是滤波器区域310的几何结构同样地是为了解释目的并且是非限制性的。滤波器208可以被定位在距端口窗口206预定距离处，例如，尽可能接近于端口窗口206，或其他预定距离。(图26和27的以下说明描述了适合的位置的范例)。此外，滤波器208被定位为使得其长轴(高度302)和滤波器区域310相对于X射线管202沿着z方向延伸，如图4中所示。
X射线能量谱滤波器208被可旋转地支撑在该位置中。控制器、电机、驱动系统等(未示出)被用于旋转X射线能量谱滤波器208。X射线能量谱滤波器208关于中心轴300旋转，中心轴300是旋转轴或旋转的轴。旋转轴300大致平行于z方向(成像扫描器102的轴向轴)。这样一来，滤波器区域310和空间312两者平行于探测器阵列112中的探测器(探测器切片方向)的轴向轴。
图5、6和7示意性地图示了沿着图3的线A-A的X射线能量谱滤波器208的截面视图、以及X射线管202、X射线端口窗口206、焦斑204、以及检查区域108。图5示出了具有关于圆柱形支撑体502和X射线射束504外部直径相对的一对滤波器区域310的X射线能量谱滤波器208。图6示出了完全地在X射线射束504内部的一对滤波器区域310。图7示出了具有部分地在X射线射束504内部的滤波器区域310之一的一对滤波器310。
在一个实例中，滤波器区域310中的每个覆盖周长308上的三十度(30°)。剩余的三百(300°)包括X射线透明或其他材料，或是空空间。在其他实施例中，每个滤波器区域310的覆盖范围可以大于或小于三十度(30°)和/或可以存在超过一对滤波器区域310。例如，在另一实例中，X射线能量谱滤波器208包括以圆形均匀分布的多对滤波器区域310，每对覆盖更小的角。范例包括圆上分开的两对滤波器90°，其中，每个滤波器区域310延伸15°。
当X射线能量谱滤波器208旋转一个旋转时，一组未滤波数据S0利用射束的路径外部的滤波器区域310采集(图5)，一组完全滤波数据S1利用全部在路径中的滤波器区域310中的两者采集(图6)，并且一组部分滤波数据S2利用路径中的滤波器区域310中的仅一个采集(图7)。有效采集数据是S0、S1和S2的加权和。权重可以使用系统几何结构预计算，包括射束扇角、从圆柱体轴到X射线焦斑的距离、圆柱体半径、以及圆柱体表面上的滤波器区域310的宽度(或由薄滤波器延伸的角)。权重可以分别针对射线跟踪中的每个来计算为：aS0+bS1+cS2，其中，a、b、c分别是针对S0、S1和S2的权重。
在一个实例中，X射线能量谱滤波器208被驱动以以一速度旋转，所述速度足够快以容纳最高数据采集速率，成像系统102需要所述最高数据采集速率以采集数据来利用未滤波谱重建图像。例如，如果1000数据点需要在0.5秒内在机架旋转中采集，则X射线能量谱滤波器208在0.5秒内旋转1000次，或旋转2000rps(旋转每秒)。诸如非接触式电机的电机可以到达该速度。例如，小钻孔电机可以到达130000rpm。
在图8-11中，滤波器区域310在圆柱体502的外部表面上。在图8中，滤波器区域310在圆柱体502的内部表面上。在图9中，滤波器区域310在圆柱体502的内部表面和外部表面上或者跨越圆柱体502的内部表面和外部表面。在图10中，滤波器区域310在圆柱体502内。在图8-10中，直径相对的滤波器区域310的对倾向于彼此抵消平衡。这些实施例中的每个可以备选地具有单个滤波器区域310，其具有提供抵消平衡的与其相对的圆柱体502的另一材料或体积1102，例如，如图11所示。
图12、13和14示意性地图示了范例，其中，X射线能量谱滤波器208包括多个子滤波器2081、...、208N。
在该配置中，N个滤波器中的每个被配置有用于不同的谱滤波的不同的滤波器区域310。在扫描之前，感兴趣滤波器移动到端口窗口206下面的位置中。特定子滤波器208i可以对应于选定的成像协议、感兴趣解剖结构、扫描参数设置(例如，mA、kVP等)等。子滤波器2081、...、208N可以经由包括控制器、电机和驱动系统的子系统移动。在旋转机架106(图1)固定或者旋转时和/或在扫描之前或期间，滤波器2081、...、208N的子滤波器可以移动进出位置。
图15和16示意性地图示了滤波器区域310中的每个中的范例包括一行N个滤波器分段3101、...、310N。
在该配置中，N个滤波器分段310中的每个被配置用于不同的谱滤波，例如，经由不同的材料、不同的材料体积等。在扫描之前，感兴趣滤波器分段310移动到端口窗口206下面的位置中。特定滤波器分段310i可以对应于选定的成像协议、感兴趣解剖结构、扫描参数设置(例如，mA、kVP等)等。X射线能量谱滤波器208可以经由包括控制器、电机和驱动系统的子系统移动。在旋转机架106(图1)固定或者旋转时和/或在扫描之前或期间，X射线能量谱滤波器208可以移动(例如，平移)进出。
另一变型包括图12-16的范例与多个子滤波器的组合，每个子滤波器具有包括一行滤波器分段的滤波器区域。
图17和18示意性地图示了图2的X射线能量谱滤波器208的变型。
在该变型中，图3的X射线能量谱滤波器208被配置为具有其表面的第一区域310部分的圆盘。圆盘具有半径(r)1702和周长1704。在图17的范例中，四个滤波器区域310利用其之间的空间312均匀分布在圆盘上。然而，应理解，圆盘可以包括一个或多个滤波器区域310。在该范例中，每个滤波器区域310是梯形形状的。在另一实例中，滤波器区域310中的至少一个是矩形形状的、如饼或披萨的切片的形状、和/或其他形状的。图18示出了具有N个滤波器区域310的X射线能量谱滤波器208。
如图19和20所示，X射线能量谱滤波器208被定位为垂直于X射线射束的中心1900。CT轴向轴在圆盘的径向方向上。图19和20分别示出了用于支撑和/或旋转滤波器208的不同的配置。关于图19，X射线能量谱滤波器208经由朝向X射线管202延伸的支撑体1902支撑。关于图20，X射线能量谱滤波器208经由延伸远离X射线管202的支撑体2002支撑。在本文中还预期了其他配置。
在图17中，对于一个圆盘旋转，采集来自非滤波谱的四个数据集和来自有效滤波谱的四个数据集。在该范例中，在每个滤波器区域310是梯形形状的情况下，当X射线能量谱滤波器208穿过X射线射束时，针对滤波谱的权重径向相同，并且所有CT切片将具有相同有效谱。在每个滤波器区域310具有矩形(例如，正方形)形状的情况下，然后不同的CT切片将看到针对滤波谱的稍微不同的权重，其中，更远离圆盘的旋转中心的切片将比更接近于圆盘中心的切片具有来自滤波谱的更小权重。
由于射束仅由一个滤波器区域310滤波，因此在单个积分时段期间的有效谱是cS0+dS1，其中，权重c和d针对所有射线跟踪相同。当滤波器区域310扫掠进出X射线射束时，能够存在边缘效应，诸如角散射等。由于边缘均匀地扫过成像视场时，平均效应跨成像视场相同，如从探测器阵列112(图1)看到的。在该实例中，迭代重建算法可以在重建算法的投影器/反向投影器中的这样的效应进行建模。
图21示意性地图示了X射线子系统110的另一变型。
在该变型中，X射线能量谱滤波器208被配置为接收X射线管202。在图22中示意性地示出了这一点的范例，其中，X射线管202设置并且封入在滤波器208的圆柱体内。利用该实施例，X射线射束在当滤波器区域310越过端口窗口206时的时间处利用仅一个滤波器区域310滤波。
类似于图12-14，图23示意性地图示了具有图22的多个子滤波器2081、...、208N的X射线能量谱滤波器208的范例。类似于图15和16，图24和25示意性地图示了具有图22的一行滤波器分段3101、...、310N的X射线能量谱滤波器208的范例。
另一变型包括图23-25的范例与多个子滤波器的组合，每个子滤波器具有包括一行滤波器分段的滤波器区域。
图26示意性地图示了设置在源准直器2602与蝴蝶结滤波器2604之间的X射线能量谱滤波器208。在该实例中，波束首先整形并且然后滤波。图27示意性地图示了设置在X射线管202与源准直器2602之间的X射线能量谱滤波器。在该实例中，波束首先滤波并且然后整形。在任一实例中，X射线能量谱滤波器208可以设置在滤波器盘中或以其他方式使得其可以在X射线射束路径外部移动，例如，用于非谱扫描。备选地，滤波器208可以保持在静态位置中，其中，滤波器区域310在X射线射束路径外部并且未旋转，例如，以用于非谱扫描。
在本文所描述的实施例中，X射线能量谱滤波器208的旋转位置可以通过由(一个或多个)参考探测器探测到的X射线辐射通量来确定。即，X射线辐射通量将当在射束路径中不存在滤波器区域310时最大，当滤波器区域310完全在路径中时最小，并且当滤波器区域310进入路径和离开路径时在其之间并且在其之间变化(增加或者减小)。在图28中，(一个或多个)参考探测器被定位于通过视场2804的路径外部的探测器阵列112的(一个或多个)至少一个端部区域2802中，其是被扫描的对象或者物体被定位用于扫描的区域。在图29中，(一个或多个)参考探测器2902被定位于X射线能量谱滤波器208与检查区域108之间，在通过视场2804的路径外部。在一个实例中，多个参考探测器2920(例如，三个)可以在角范围内均匀分布。参考探测器2902相对于射束孔的位置是已知的。在这种情况下，X射线能量谱滤波器208的旋转速度可以探测到并且被用于准确地预测何时X射线能量谱滤波器208将进入或者离开射束孔。
在一个实例中，控制台120当(一个或多个)参考探测器的输出指示滤波器区域310进入射束路径时开始计时器并且当(一个或多个)参考探测器的输出指示滤波器区域310已经离开射束路径时停止计时器。所采集的数据与开始时间和停止时间同步。这样一来，所采集的数据可以基于开始时间和停止时间分离为未滤波数据集和滤波数据集。此外，可以检索对应于从开始时间到停止时间的范围内的特定时间点或者时间间隔的数据。这样一来，滤波数据集可以分离为多个不同的采集阶段。例如，所采集的数据可以分离为对应于S1和S2滤波数据。
在另一实例中，控制台120使用滤波器区域310进入射束路径和离开射束路径的探测来触发数据采集。例如，当(一个或多个)参考探测器的输出指示滤波器区域310在射束路径中时，采集数据。当(一个或多个)参考探测器的输出指示滤波器区域310正离开或已经离开射束路径时，X射线衰减或不透明滤波器可以移动到射束路径中以阻止射束穿过视场2804(如具有衰减器3402的图34和35中所示)，或X射线管的电流(mA)可以降低到较低的患者剂量。相反地，当滤波器区域310在射束路径外部时，采集数据，并且当滤波器区域310完全在射束的路径中时，X射线被阻挡或者管电流降低。
相对于图17-20、30和31，如果在两个探测器积分事件期间存在时间间隙(每个积分事件生成帧)，X射线能量谱滤波器208的位置和其旋转速度可以被配置为使得每个积分在准直X射线射束3002已经完全进入滤波器区域310之后开始(图30)并且仅在准直X射线射束3002开始离开滤波器区域310之前停止(图31)。
相对于图17-20和32，如果在两个探测器积分事件之间不存在时间间隙，则滤波器区域310将在积分事件期间进入/离开X射线射束3002。在X射线能量谱滤波器208在整个积分时段期间旋转α度并且滤波器区域310弧具有β度的角的情况下，滤波器区域310在X射线射束3002的一侧开始并且完全移动到X射线射束3002的另一侧。在该积分期间的探测器12处的有效谱是SEff＝(β/α)S1+((α-β)/α)S0，其中，S0和S1是原始谱和由滤波器区域310滤波的谱，并且
Figure BDA0002578651100000121
其中，E是能量分箱，μ(E)是能量E处的滤波器区域310的线性衰减系数，并且Δd是滤波器区域310的厚度。
图33图示了根据本文所描述的(一个或多个)实施例的范例方法。在3302处，X射线能量谱滤波器208在扫描期间在X射线射束的路径中旋转。在3304处，系统探测何时滤波器区域110在路径中(例如，部分地和/或完全地)。在3306处，所采集的数据被重建以基于滤波器区域110的探测来生成体积图像数据。所得到的体积图像数据包括谱和/或非谱体积图像数据，其可以显示、归档、进一步处理等。
以上可以通过编码或嵌入在计算机可读存储介质(其不包括瞬态介质)上的计算机可读指令来实施，其当由(一个或多个)计算机处理器(例如，中央处理单元(cpu)、微处理器等)运行时，使(一个或多个)处理器执行本文所描述的动作。额外地或者备选地，计算机可读指令中的至少一个由信号、载波或其他瞬态介质携带，其不是计算机可读存储介质。
尽管已经在附图和前述描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述要被认为是说明性或示范性而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、说明书和随附的权利要求书，本领域的技术人员在实践请求保护的本发明时可以理解和实现所公开的实施例的其他变型。
在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或者步骤，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履行权利要求中记载的若干项目的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
计算机程序可以被存储/分布在适合的介质上，诸如连同其他硬件一起提供或作为其一部分提供的光学存储介质或固态介质，但是计算机程序也可以以其他形式分布，诸如经由因特网或其他有线或无线电信系统分布。权利要求中的任何附图标记不应当被解释为对范围的限制。

Claims (25)

1.一种计算机断层摄影成像系统(102)，包括：
X射线管(202)，其具有焦斑(204)和端口窗口(206)；
滤波器(208)，其至少具有第一区域(310)和第二区域(312)，所述第一区域具有第一材料，所述第一材料具有针对预定感兴趣X射线光子能量范围的第一X射线衰减特性，所述第二区域具有不同的X射线衰减特性；
其中，所述滤波器被设置在所述端口窗口与检查区域(108)之间，并且被配置为旋转，使得至少所述第一区域和所述第二区域扫过从所述焦斑发射的X射线辐射并且对从所述焦斑发射的X射线辐射进行滤波；
X射线辐射通量探测器(2802、2902)，其被配置为探测经滤波的X射线辐射的X射线辐射通量；
探测器阵列(112)，其被配置为探测穿过所述检查区域的所述经滤波的X射线辐射并且产生指示其的信号；以及
重建器(114)，其被配置为基于探测到的通量来处理所述信号以重建体积图像数据。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括：
处理器(120)，其被配置为确定何时所述第一区域进入和离开发射的X射线辐射的路径。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述处理器还被配置为将所述信号与所述第一区域进入所述路径的进入时间和所述第一区域离开所述路径的离开时间进行同步。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述重建器被配置为仅处理与所述进入时间和所述离开时间相对应的所述信号的子部分。
5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述处理器将滤波器时间确定为从所述进入时间到所述离开时间的时间段，并且所述重建器被配置为仅处理与小于所述滤波器时间的所述滤波器时间的子时间范围相对应的所述信号的子部分。
6.根据权利要求3所述的系统，其中，所述处理器将滤波器时间确定为从所述进入时间到所述离开时间的时间段，并且所述重建器被配置为处理与所述滤波器时间的多个子时间范围相对应的所述信号的多个不同的子部分，所述多个子时间范围中的每个子时间范围与不同的阶段相对应。
7.根据权利要求3所述的系统，其中，所述处理器还被配置为基于所述进入时间和所述离开时间来触发数据采集。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述处理器还被配置为将X射线衰减滤波器(3402)移动到所述路径中以将所述滤波器时间外部的所述发射的X射线辐射进行衰减。
9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述处理器还被配置为降低所述滤波器时间外部的所述X射线管的管电流。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的系统，其中，滤波器是圆柱形的并且被配置为围绕所述X射线管。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，滤波器包括多个圆柱形滤波器，所述圆柱形滤波器中的每个圆柱形滤波器被配置为围绕所述X射线管，并且所述圆柱形滤波器中的仅单个圆柱形滤波器被定位为在给定时间处围绕所述X射线管。
12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述第一区域包括至少两个分段，每个分段具有不同的X射线衰减特性，并且所述滤波器被配置为进行平移，以将所述分段中的仅单个分段交替地定位在所述端口窗口的前面。
13.根据权利要求1至9中的任一项所述的系统，其中，滤波器包括多个滤波器，所述滤波器中的每个滤波器被配置为完全地在所述端口窗口与检查器区域之间移动，并且所述滤波器中的仅单个滤波器在给定时间处被定位在所述端口窗口的前面。
14.根据权利要求1至9中的任一项所述的系统，其中，所述第一区域包括至少两个分段，每个分段具有不同的X射线衰减特性，并且所述滤波器被配置为进行平移，以将所述分段中的仅单个分段交替地定位在所述端口窗口的前面。
15.一种方法，包括：
在扫描期间旋转在从成像系统的X射线管发射的X射线辐射的路径中的滤波器，
其中，所述滤波器至少包括第一区域和第二区域，所述第一区域具有第一材料，所述第一材料具有针对预定感兴趣X射线光子能量范围的第一X射线衰减特性，所述第二区域具有不同的X射线衰减特性；
基于X射线辐射通量来探测所述滤波器的位置；
基于探测到的通量来重建所采集的数据以重建感兴趣体积图像数据。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括：
提取与仅在其中所述第一区域扫过所述路径的时间段相对应的所采集的数据的子部分；并且
仅重建所述子部分以重建谱体积图像数据。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括：
提取与仅在其中所述第一区域在所述路径外部的时间段相对应的所采集的数据的子部分；并且
仅重建所述子部分以重建非谱体积图像数据。
18.一种计算机断层摄影成像系统，包括：
X射线管；
滤波器，其至少具有第一区域和第二区域，所述第一区域具有第一材料，所述第一材料具有针对预定感兴趣X射线光子能量范围的第一X射线衰减特性，所述第二区域具有不同的X射线衰减特性；
其中，滤波器是圆柱形的，被配置为围绕所述X射线管，并且被配置为旋转，使得至少所述第一区域和所述第二区域扫过从所述X射线管发射的X射线辐射并且对从所述X射线管发射的X射线辐射进行滤波；
探测器阵列，其被配置为探测穿过所述滤波器的所述X射线辐射并且产生指示其的信号；以及
重建器，其被配置为处理所述信号以重建体积图像数据。
19.根据权利要求18所述的系统，还包括X射线辐射通量探测器，所述X射线辐射通量探测器被配置为探测经滤波的X射线辐射的X射线辐射通量，其中，所述重建器被配置为基于探测到的X射线辐射通量来处理所述信号。
20.根据权利要求18所述的系统，其中，滤波器包括多个圆柱形滤波器，并且还包括：驱动系统，其被配置为将所述多个圆柱形滤波器中的预定一个圆柱形滤波器移动在所述X射线管之上并且移动到发射的X射线辐射的路径中。
21.根据权利要求18所述的系统，其中，所述第一区域和所述第二区域沿着所述圆柱形滤波器的高度延伸并且彼此平行。
22.一种计算机断层摄影成像系统，包括：
X射线管；
多个可移动滤波器，每个可移动滤波器包括具有不同的X射线衰减特性的不同的第一材料和具有第二X射线衰减特性的第二区域，
驱动系统，其被配置为将所述多个可移动滤波器中的预定一个可移动滤波器移动到从所述X射线管发射的X射线辐射的路径中；
探测器阵列，其被配置为探测穿过所述滤波器的所述X射线辐射并且产生指示其的信号；以及
重建器，其被配置为处理所述信号以重建体积图像数据。
23.根据权利要求22所述的系统，还包括X射线辐射通量探测器，所述X射线辐射通量探测器被配置为探测经滤波的X射线辐射的X射线辐射通量，其中，所述重建器被配置为基于所述经滤波的X射线辐射的探测到的X射线辐射通量来处理所述信号。
24.根据权利要求22所述的系统，其中，所述多个滤波器中的至少一个滤波器包括圆柱形滤波器，所述圆柱形滤波器被配置为当被移动到发射的X射线辐射的所述路径中时围绕所述X射线管。
25.根据权利要求22所述的系统，其中，所述多个可移动滤波器中的每个可移动滤波器的所述第一材料和所述第二区域沿着所述滤波器的高度延伸并且彼此平行。
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