CN114828749A - 谱ct kv纹波检测和校正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及谱校正。描述了一种谱校正装置，所述谱校正装置被配置为识别X射线管中的电压波动并对高电压波动进行参数化以校正每个个体帧的有效X射线谱。
Description
技术领域
本发明涉及谱校正装置、谱校正系统、X射线成像系统、谱校正方法、以及计算机程序单元和计算机可读介质。
背景技术
对于能量分辨的X射线成像(例如谱CT)，已经开发了不同的方法来测量能量相关的X射线投影数据。除了双层探测器和直接转换器探测器之外，用于工业级谱的有前景的方法是高压发生器(HVG)中的快速电压切换，即kV切换。HVG必须实现用于X射线辐射的两个不同能量谱的快速序列。对于快速切换性能，必须最小化高电压线缆和X射线管的电容负载。然而，降低电容可以产生X射线管中的更高电压波动。达到峰值电压的几个百分数的这些电压变化将对X射线谱具有直接影响。由于该波动可以依赖于HVG的操作点，所以对能量谱的影响可以跨成像协议而不同。WO 2017/093520 A1描述了用于确定X射线管的有效谱的方法。
发明内容
可以存在对具有用于校正X射线管的有效能量谱的改进的技术的需要。
本发明的目的由独立权利要求的主题解决，其中，另外的实施例被并入在从属权利要求中。应当指出，以下描述的本发明的方面还适用于谱校正装置、谱校正系统、X射线成像系统、谱校正方法、计算机程序单元和计算机可读介质。
根据本发明的第一方面，提供了一种谱校正装置。所述谱校正装置包括：
-输入单元，
-处理单元，以及
-输出单元。
所述输入单元被配置为接收由电压发生器生成的电压信号，所述电压发生器将电输入功率提供到成像模态的X射线源中。所述处理单元被配置为识别所述电压信号中的电压波动并确定描述所述电压信号中的所述电压波动的参数集，并使用所述参数集来校正每成像帧的所述X射线源的有效谱。所述输出单元被配置为输出每成像帧的所述X射线源的经校正的有效谱。
换言之，提供了装置以接收由电压发生器生成的电压信号。由于高电压线缆和X射线管的较低电容负载，电压信号可以具有不可预测的波动，例如电压纹波。由于电压波动在每个成像帧处是不同的，所以每成像帧的这些电压波动由装置识别，并且代替于存储完整系列，被参数化以用于进一步谱校正。例如，频域滤波可以用于移除电压信号的低频分量，例如DC信号，并且找出高频分量，即电压波动，其在切换频率加谐波的二倍处，通常超过100kHz。这可以使用标准低成本集成电路(例如ADC、FPGA等等)来完成。针对波动的主参数可以包括波动幅度、主谐波频率、平均值等等。主参数还可以包括kV切换事件的上升/下降时间。由于波动被参数化，所以简单查找表可以用于将电压波动的参数关联到用于校正每成像帧的X射线源的有效谱的一组谱校正信息。谱校正还可以由机器学习模型执行，该机器学习模型已经被训练以学习电压波动的参数与谱校正信息之间的相关性。
在示例中，对电压波动的参数的采集可以在常规操作期间完成。
在另一示例中，对电压波动的参数的采集可以在工厂处完成。
在另一示例中，对电压波动的参数的采集可以在诸如常规管调节的管调节期间完成，以考虑随时间或环境条件的潜在漂移。
所提出的装置可以具有以下优点中的至少一个：
谱校正被数字地执行，即无需修改任何硬件。
谱校正可以离线执行。例如，连续时间电压轮廓可以每成像帧被采集并且对每成像帧的有效谱的计算和校正被离线完成。
更高kV波纹被接受而没有用于每探测器帧的数据采集的未知谱输入信号的缺点。这将允许具有更快切换时间的低电容系统并且甚至允许不完美切换性能和/或电压过冲/欠冲情况。
电压发生器可以通过降低监管方面的严格规范来简化。这可以降低在使上升/下降时间尽可能独立于电压发生器的操作点的方面的要求。
电压信号可以使用诸如ADC和FPGA的标准低成本集成电路来恰当地采样和处理。
根据本发明的实施例，所述参数集包括每投影的以下参数中的至少一个：所述电压波动的幅度、主谐波频率以及电压切换事件的上升/下降时间。
根据本发明的实施例，所述参数集包括跨若干投影的一组导出的参数值。
例如，针对一组同时采集的图像，例如，针对在能量分离光子计数探测器的情况下的特定能量间隔的光子计数率，跨这些投影的一组导出的参数值用于校正每成像帧的X射线源的有效谱。
根据本发明的实施例，所述输入单元还被配置为接收以下中的至少一个：每成像帧的所述X射线源的阳极电流；以及每成像帧的X射线强度测量结果。所述处理单元还被配置为基于所述电压信号和总X射线通量来确定每成像帧的所述X射线源的所述有效谱。所述总X射线通量基于每成像帧的所述X射线源的所述阳极电流和每成像帧的所述X射线强度测量结果中的至少一个来确定。
根据本发明的实施例，所述处理单元被配置为应用预定义的每电压谱校准表以将每成像帧的所述电压波动的所述参数集映射到用于校正所述X射线源的所述有效谱的每成像帧的谱校正信息。预定义的谱到电压校准表被配置为存储表示所述电压信号中的各种电压波动的多个参数集，每个参数集与用于校正每成像帧的所述X射线源的所述有效谱的相应的谱校正信息相关联。备选地或额外地，所述处理单元被配置为应用模拟模型以将每成像帧的所述电压波动的所述参数集映射到用于校正所述X射线源的所述有效谱的每成像帧的谱校正信息，其中，所述模拟模型基于每成像帧的所述电压波动的所述参数集和每成像帧的所述谱校正信息的示例性对而被参数化。备选地或额外地，所述处理单元被配置为应用机器学习模型以将每成像帧的所述电压波动的所述参数集映射到用于校正所述X射线源的所述有效谱的每成像帧的谱校正信息，其中，所述机器学习模型已经基于每成像帧的所述电压波动的所述参数集和每成像帧的所述谱校正信息的示例性对而被训练。
预定义的每电压谱校准表是将谱校正信息与电压波动的参数集相关的查找表。
根据本发明的实施例，所述电压信号能在工厂处和/或在X射线源调节期间在所述X射线源的操作点处获得。
因此，可以在用于采集电压波动的参数的常规操作期间不要求电压信号的主动测量结果。在这种情况下，谱校正可以基于针对给定协议的电压发生器的操作点来完成。对电压波动的参数的采集可以在工厂处完成。电压波动的参数可以在诸如常规管调节的管调节期间完成，以考虑随时间或环境条件的潜在漂移。
根据本发明的实施例，所述电压信号包括在至少两个不同的电压电平之间交替的高电压信号。
例如，成像模态可以包括双能量CT，也称为谱CT，其使用两个单独的X射线光子能量谱，从而允许对在不同能量处具有不同衰减性质的材料的询问。
根据本发明的实施例，所述成像模态包括以下中的至少一项：计算机断层摄影(CT)、数字X射线摄影(DXR)、以及图像引导的治疗(IGT)。
根据本发明的第二方面，提供了一种谱校正系统。所述谱校正系统包括：
-电压采集设备，以及
-根据第一方面和任何相关联的示例的谱校正装置。
所述电压采集设备被配置为测量由电压发生器生成的电压信号，所述电压发生器将电输入功率提供到成像模态的X射线源中。所述谱校正装置被配置为输出每成像帧的所述X射线源的经校正的有效谱。
根据本发明的实施例，所述谱校正系统还包括以下中的至少一项：
-阳极电流采集设备，其被配置为测量每成像帧的所述X射线源的阳极电流；以及
-X射线强度采集设备，其被配置为测量每成像帧的X射线强度测量结果；
所述装置被配置为基于所述电压信号和总X射线通量来确定每成像帧的所述X射线源的有效谱。所述总X射线通量基于每成像帧的所述X射线源的所述阳极电流和每成像帧的所述X射线强度测量结果中的至少一项来确定。
测量时间分辨的X射线强度的X射线强度采集设备可以替代测量每帧的积分强度的现有技术X射线通量参考探测器。备选地，可以引入与参考探测器互补的X射线强度采集设备。
根据本发明的第三方面，提供了一种X射线成像系统，包括：
-图像采集装置；
-根据第二方面和任何相关联的示例的谱校正系统；以及
-重建装置。
所述图像采集装置被配置为扫描感兴趣对象以生成包括一个或多个图像切片的X射线图像数据，每个图像切片表示以特定投影角扫描的所述对象的特定厚度。所述谱校正系统被配置为输出所述X射线成像系统的每成像帧的X射线源的经校正的有效谱。所述重建装置被配置为应用每成像帧的所述X射线源的经校正的有效谱以用于图像重建。
如本文中所使用的，术语“X射线图像数据”可以是单幅“X射线衰减”图像。术语“X射线图像数据”还可以是指双能量数据(在两个能量谱下的衰减值)或多能量数据(在多于两个能量谱下的衰减值)，其能够用于重建许多图像类型，诸如：加权平均图像(模拟单个能量谱)；
-虚拟单能图像(在单个光子能量而非谱处的衰减)；
-材料分解图像(映射或移除已知衰减特性的物质，诸如碘、钙或尿酸)
-虚拟非对比图像(移除了碘)；
-碘浓度(碘图)；
-钙抑制(移除了钙)；
-尿酸抑制(移除了尿酸)；
-电子密度图；以及
-有效原子序数(Zeff)图。
在示例中，重建装置和谱校正装置可以是两种不同的装置。
在示例中，重建装置和谱校正装置可以是相同的装置。换言之，重建装置可以被配置为具有谱校正功能。
根据本发明的第四方面，提供了一种谱校正方法。所述方法包括：
-接收由电压发生器生成的电压信号，所述电压发生器将电输入功率提供到成像模态的X射线源中；
-确定所述电压信号中的电压波动和描述所述电压信号中的所述电压波动的参数集；
-使用所述参数集来校正每成像帧的所述X射线源的有效谱；并且
-输出每成像帧的所述X射线源的经校正的有效谱。
在示例中，所述参数集可以包括每投影的以下参数中的至少一项：所述电压波动的幅度、主谐波频率以及电压切换事件的上升/下降时间。
在示例中，所述参数集可以包括跨若干投影的一组导出的参数值。
在示例中，步骤a)还可以包括接收以下中的至少一个：每成像帧的X射线源的阳极电流；以及每成像帧的X射线强度测量结果。步骤c)还包括基于所述电压信号和总X射线通量来确定每成像帧的所述X射线源的所述有效谱。所述总X射线通量基于每成像帧的所述X射线源的所述阳极电流和每成像帧的所述X射线强度测量结果中的至少一项来确定。
在示例中，步骤c)还可以包括应用预定义的每电压谱校准表以将每成像帧的所述电压波动的所述参数集映射到用于校正所述X射线源的所述有效谱的每成像帧的谱校正信息。预定义的谱到电压校准表存储表示所述电压信号中的各种电压波动的多个参数集，每个参数集与用于校正每成像帧的所述X射线源的所述有效谱的相应的谱校正信息相关联。
在示例中，步骤c)还可以包括应用模拟模型以将每成像帧的所述电压波动的所述参数集映射到用于校正所述X射线源的所述有效谱的每成像帧的谱校正信息。所述模拟模型基于每成像帧的所述电压波动的所述参数集和每成像帧的所述谱校正信息的示例性对而被参数化。
在示例中，步骤c)还可以包括应用机器学习模型以将每成像帧的所述电压波动的所述参数集映射到用于校正所述X射线源的所述有效谱的每成像帧的谱校正信息，其中，机器学习模型已经基于每成像帧的所述电压波动的所述参数集和每成像帧的所述谱校正信息的示例性对而被训练。
在示例中，电压信号可以能在工厂处和/或在X射线源调节期间在所述X射线源的操作点处获得。
在示例中，所述电压信号可以包括在至少两个不同的电压电平之间交替的高电压信号。
在示例中，成像模态可以包括以下中的至少一项：CT、DXR和IGT。
根据本发明的实施例，该方法还包括以下步骤：应用每成像帧的所述X射线源的经校正的有效谱以用于图像重建。
在示例中，该方法还包括输出表示图像重建的结果的数据。
根据本发明的另一方面，提供了一种控制如先前所描述的装置的计算机程序单元，如果所述计算机程序单元由处理单元运行，则所述计算机程序单元适于执行如先前所描述的方法的步骤。
根据本发明的另一方面，提供了一种存储有如先前所描述的计算机单元的计算机可读介质。
有利地，由以上方面和示例中的任何提供的益处同样地适用于所有其他方面和示例，反之亦然。
如本文中所使用的，术语“电压波动”可以是指从利用校准的X射线谱设置的定义的电压的电压的任何变化和偏差，诸如漂移、常规频率分量、以及不可预测的影响。各种影响因子可以被考虑在内以用于谱校正。
如本文中所使用的，术语“成像帧”可以是指来自模拟或数字系列的单幅图像。
如本文中所使用的，术语“投影”可以是指一维或二维衰减轮廓。针对在数据收集期间探测器的每个角度位置存在一个投影，并且针对要重建的每个断层摄影图存在完整投影集。
如本文中所使用的，术语“单元”可以是指以下项、是以下项的部分、或包括以下项：专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享、专用或组)和/或存储器(共享、专用或组)，其运行一个或多个软件或固件程序、组合逻辑电路和/或提供所描述的功能的其他适当的部件。
本发明的这些和其他方面将从后文描述的实施例变得明显并参考后文描述的实施例得到阐述。
附图说明
在下文中将参考以下附图来描述本发明的示例性实施例：
图1示意性地示出了根据本公开的一些实施例的谱校正装置。
图2示意性地示出了根据本公开的一些实施例的谱校正系统。
图3示意性地示出了根据本公开的一些实施例的X射线成像系统。
图4示出了根据本发明的一些实施例的谱校正方法。
具体实施方式
用于HVG的典型操作频率处在10至100kHz的范围内；然而，取决于HVG中使用的控制技术，一些低频分量也可以存在于输出电压中。在切换频率和采集频率不同步的情况下，较低频贡献将导致每探测器帧时间的不同有效电压。因此，每探测器帧时间的有效X射线谱将从帧到帧不同。
使采集频率与变压器切换频率同步的解决方案不是优选的技术方案，因为帧时间应当被同步到机架角度位置，其将依赖于旋转速度和定时。发生器切换频率到角度速度的同步也不是优选的，因为为了最大化HVG的效率，HVG在由HVG的部件(其公差可以超过10％)给出的可变频率和瞬时功耗下操作。
为此目的，图1示出了根据本公开的一些实施例的谱校正装置10。
装置10可以适用于谱系统和非谱系统。在谱系统中，针对通过对象的每个空间投影采集至少两个测量结果。每个值采用依赖于有效谱的个体方式，其可以被认为是具有特定加权函数的谱积分。在非谱系统中，在单个值中针对通过对象的每个空间投影仅确定单个积分谱。
谱校正装置10包括输入单元12、处理单元14和输出单元16。输入单元12被配置为接收由电压发生器生成的电压信号，所述电压发生器将电输入功率提供到成像模态的X射线源中。例如，对电压发生器的控制可以包括借助于分压器来测量在电压发生器的输出部处的电压信号。表示X射线源的电压的低电压信号因此可用。这些幅度变化具有高频分量和低频分量。高频分量表示电压波动，其在切换频率加谐波的二倍处，通常超过100kHz。低频分量表示颤振，其能够在降至DC的任何频率处。这两个频率分量可以使用标准低成本集成电路来恰当地采样和处理。
在示例中，电压信号可以在常规操作期间被采集。
然而，对于采集电压波动的参数集，在常规操作期间不要求电压信号的主动测量结果。例如，可以在工厂处测量电压信号以采集电压波动的参数集。例如，可以在管调节期间测量电压信号以采集电压波动的参数集从而考虑随时间或环境条件的潜在漂移。
在示例中，所述成像模态包括以下中的至少一种：CT、数字X射线摄影(DXR)、以及图像引导的治疗(IGT)。
处理单元14被配置为识别所述电压信号中的电压波动并确定描述所述电压信号中的所述电压波动的参数集，并使用所述参数集来校正每成像帧的X射线源的有效谱。换言之，每个投影可以由谱校正装置分析并被参数化以用于进一步校正。
在示例中，所述参数集包括每投影的以下参数中的至少一个：所述电压波动的幅度、主谐波频率以及电压切换事件的上升/下降时间。
在示例中，电压信号包括在至少两个不同的电压电平之间交替的高电压信号。换言之，X射线图像数据可以是具有与谱敏感X射线探测器一起操作的宽带X射线源的谱X射线图像数据。例如，在CT中，具有不同元素成分的材料能够由CT图像上的相同像素值表示，这取决于材料的质量密度。因此，不同组织类型和对比剂的区分和分类能够极其具有挑战性。在双能量CT中，利用第二X射线谱(即，第二“能量”)获得额外的衰减测量结果，从而允许对多种材料的区分。备选地，这允许对具有已知元素成分的混合物中的两种或三种材料的质量密度的量化。在使用能量分辨的光子计数探测器用于CT成像中，可以在多个能量分箱中采集X射线图像数据，其预期进一步改进用于材料特异性成像的信噪比。因此，X射线图像数据可以包括一组同时采集的图像。在这种情况下，参数集可以包括跨具有已知管条件的若干投影的电压波动的一组导出的参数值。例如，针对kV切换协议的kV信号可以具有一对参数，其表示在例如低峰千伏电压(kVp)和高kVp的平均性能。
在示例中，可以从外部谱处理设备获得有效谱。
在示例中，输入单元12还可以被配置为接收每成像帧的所述X射线源的阳极电流。备选地或额外地，输入单元还被配置为接收每成像帧的X射线强度测量结果。处理单元14还被配置为基于所述电压信号和总X射线通量来确定每成像帧的所述X射线源的有效谱。所述总X射线通量基于每成像帧的所述X射线源的所述阳极电流和每成像帧的所述X射线强度测量结果中的至少一个来确定。
作为对比电子能量E的直方图的X射线谱是管电压V(t)和阳极电流I(t)的函数，其由通过阳极收集的电子构建，两者作为时间t的函数。X射线通量谱的计算采用以下函数：
ψ(E,V,I)＝I(t)·ψ(E,V(t))
其中，ψ(E,V)提供在以每立体角每s每mA的光子为单位的发射到特定方向上的能量E处的光子的数量。在给定时间依赖性V(t)和I(t)已知(即，被测量)的情况下，以每立体角的光子为单位给出的有效谱N(E)能够被计算为在时间上的积分(或分别求和)：
N(E)＝∫I(t)·ψ(E,V(t))·dt
在I(t)和V(t)被直接测量的情况下，有效谱能够直接从该积分导出。在代替于I(t)的情况下，X射线通量S(t)从时间分辨参考探测器测量，中间步骤需要被采取，即，表示针对各种
的平均通量
的表在校准测量结果中被采用。从该表，通过计算下式来导出函数I(t)：
存在用于利用电压波动的参数集来校正每成像帧的X射线源的有效谱的各种方法。
在示例中，可以使用机器学习。机器学习模型可以被训练用于学习电压波动的参数集与用于谱校正的谱校正信息之间的相关性。
在示例中，可以应用模拟模型以将每成像帧的所述电压波动的所述参数集映射到用于校正所述X射线源的所述有效谱的每成像帧的谱校正信息。所述模拟模型基于每成像帧的所述电压波动的所述参数集和每成像帧的所述谱校正信息的示例性对而被参数化。
在示例中，处理单元14还可以被配置为应用预定义的每电压谱校准表以将每成像帧的所述电压波动的所述参数集映射到用于校正所述X射线源的所述有效谱的每成像帧的谱校正信息。所述预定义谱到电压校准表可以被配置为存储表示所述电压信号中的各种电压波动的多个参数集，每个参数集与用于校正每成像帧的所述X射线源的所述有效谱的相应的谱校正信息相关联。预定义的每电压谱校准表可以将例如以下中的一个或多个关联到以每立体角的光子为单位的一组谱校正信息：波动幅度、主谐波频率、kV切换事件的上升/下降时间。预定义的每电压谱校准表可以从先前测量的结果(例如，实验室实验的经验发现)导出。插值可以用于构建离散的一组先前测量的结果的范围内的新数据点。
输出单元16被配置为输出每成像帧的所述X射线源的经校正的有效谱，例如用于图像重建。
在示例中，装置可以被使用在医学X射线成像或图像显示器中。例如，装置可以被使用在利用X射线内的谱信息的C型臂或CT X射线系统中。
在示例中，装置可以被使用在非医学X射线成像或图像显示器中。例如，装置可以被使用在非破坏性测试系统中或筛查系统(例如机场行李筛查系统)中。
在示例中，装置可以被使用在断层合成成像或图像显示器中。
图2示出了根据本公开的一些实施例的谱校正系统100。谱校正系统100包括电压采集设备110和根据参考图1描述的装置的谱校正装置10。
电压采集设备110被配置为测量由电压发生器生成的电压信号，所述电压发生器将电输入功率提供到成像模态的X射线源中。例如，电压采集设备110可以借助于分压器来测量在电压发生器的输出部处的电压信号。
谱校正装置被配置为基于电压信号来输出每成像帧的所述X射线源的经校正的有效谱。
任选地，谱校正系统100还可以包括被配置为测量每成像帧的所述X射线源的阳极电流的阳极电流采集设备120。作为另一选项(示出为点线)，谱校正系统100还可以包括被配置为测量每成像帧的X射线强度测量结果的X射线强度采集设备130。谱校正装置被配置为基于所述电压信号和总X射线通量来确定每成像帧的所述X射线源的有效谱。总X射线通量基于每成像帧的所述X射线源的所述阳极电流和每成像帧的所述X射线强度测量结果中的至少一个来确定。
在示例中，测量时间分辨的X射线强度的X射线强度采集设备130可以替代测量每帧的积分强度的现有技术X射线通量参考探测器。备选地，可以引入与参考探测器互补的X射线强度采集设备130。
图3示出了根据本公开的一些实施例的X射线成像系统200。X射线成像系统的示例包括但不限于C型臂系统、CT系统、DXR系统和IGT系统。
X射线成像系统200包括图像采集装置210、根据参考图2描述的谱校正系统的谱校正系统100、以及重建装置220。
图像采集装置210包括与X射线源212相对的X射线探测器214。图像采集装置210被配置为扫描感兴趣对象230以生成X射线图像数据，即原始数据，其包括一个或多个图像切片，每个图像切片表示以特定投影角扫描的对象的特定厚度。
谱校正系统100可以被配置为获得由电压发生器生成的电压信号，所述电压发生器将电输入功率提供到X射线源中。谱校正装置100还可以被配置为以下中的至少一个：每成像帧的X射线源的阳极电流；以及每成像帧的X射线强度测量结果。谱校正系统100被配置为输出每成像帧的所述X射线源的经校正的有效谱。
重建装置220被配置为应用每成像帧的所述X射线源的经校正的有效谱以用于图像重建。
图4示出了根据本公开的一些实施例的谱校正方法300。该方法包括：
在步骤310(即，步骤a))中，接收由电压发生器生成的电压信号，所述电压发生器将电输入功率提供到成像模态的X射线源中。
任选地，电压信号可以能在工厂处和/或在X射线源调节期间在所述X射线源的操作点处获得。
任选地，所述电压信号可以包括至少两个不同的电压电平之间交替的高电压信号。
任选地，步骤a)还可以包括接收以下中的至少一个：每成像帧的X射线源的阳极电流；以及每成像帧的X射线强度测量结果。步骤c)还包括基于所述电压信号和总X射线通量来确定每成像帧的所述X射线源的所述有效谱。所述总X射线通量基于每成像帧的所述X射线源的所述阳极电流和每成像帧的所述X射线强度测量结果中的至少一个来确定。
任选地，成像模态可以包括以下中的至少一个：CT、DXR和IGT。
在步骤320(即步骤b))中，确定所述电压信号中的电压波动和描述所述电压信号中的所述电压波动的参数集。作为示例，频域滤波可以用于移除电压信号的低频分量，例如DC信号，并且找出高频分量，即电压波动，其在切换频率加谐波的二倍处，通常超过100kHz。这可以使用标准低成本集成电路(例如ADC、FPGA等等)来完成。
在步骤330(即步骤c))中，使用所述参数集来校正每成像帧的所述X射线源的有效谱。
任选地，步骤c)还可以包括应用预定义的每电压谱校准表以将每成像帧的所述电压波动的所述参数集映射到用于校正所述X射线源的所述有效谱的每成像帧的谱校正信息。预定义的谱到电压校准表存储表示所述电压信号中的各种电压波动的多个参数集，每个参数集与用于校正每成像帧的所述X射线源的所述有效谱的相应的谱校正信息相关联。
任选地，步骤c)还可以包括应用模拟模型以将每成像帧的所述电压波动的所述参数集映射到用于校正所述X射线源的所述有效谱的每成像帧的谱校正信息。所述模拟模型基于每成像帧的所述电压波动的所述参数集和每成像帧的所述谱校正信息的示例性对而被参数化；并且/或者
任选地，步骤c)还可以包括应用机器学习模型以将每成像帧的所述电压波动的所述参数集映射到用于校正所述X射线源的所述有效谱的每成像帧的谱校正信息。机器学习模型已经基于每成像帧的所述电压波动的所述参数集和每成像帧的所述谱校正信息的示例性对而被训练。
在步骤340(即步骤d))中，输出每成像帧的所述X射线源的经校正的有效谱。
任选地，方法300还可以包括以下步骤：应用每成像帧的所述X射线源的经校正的有效谱以用于图像重建。
在本发明的另一示例性实施例中，提供了一种计算机程序或一种计算机程序单元，其特征在于适于在适当的系统上执行根据前面的实施例之一所述的方法的方法步骤。
因此，所述计算机程序单元可以被存储在计算机单元上，所述计算机单元也可以是本发明的实施例的部分。该计算单元可以适于执行以上描述的方法的步骤或诱发以上描述的方法的步骤的执行。此外，其可以适于操作以上描述的装置的部件。所述计算单元能够适于自动地操作和/或执行用户的命令。计算机程序可以被加载到数据处理器的工作存储器中。所述数据处理器由此可以被装备为执行本发明的方法。
本发明的该示例性实施例涵盖从一开始就使用本发明的计算机程序和借助于更新将现有程序转变为使用本发明的程序的计算机程序两者。
更进一步地，所述计算机程序单元能够提供实现如以上所描述的方法的示例性实施例的流程的所有必需步骤。
根据本发明的另一示例性实施例，提出了一种计算机可读介质，例如CD-ROM，其中，所述计算机可读介质具有存储在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部分描述。
计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的部分提供的光学存储介质或固态介质，但计算机程序可也可以以其他形式来分布，例如经由因特网或者其他有线或无线电信系统分布。
然而，所述计算机程序也可以存在于诸如万维网的网络上并能够从这样的网络中下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的另一示例性实施例，提供了一种用于使得计算机程序单元可用于下载的介质，其中，所述计算机程序单元被布置为执行根据本发明的之前描述的实施例之一所述的方法。
必须指出，本发明的实施例参考不同主题加以描述。具体而言，一些实施例参考方法类型的权利要求加以描述，而其他实施例参考设备类型的权利要求加以描述。然而，本领域技术人员将从以上和下面的描述中了解到，除非另行指出，除了属于一种类型的主题的特征的任何组合之外，涉及不同主题的特征之间的任何组合也被认为由本申请公开。然而，所有特征能够被组合以提供超过特征的简单加和的协同效应。
尽管已经在附图和前面的描述中详细说明和描述了本发明，但这样的说明和描述被认为是说明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。通过研究附图、说明书和从属权利要求，本领域的技术人员在实践请求保护的本发明时能够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”不排除其他单元或步骤，并且，词语“一”或“一个”并不排除多个。单个处理器或其他单元可以履行权利要求书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。权利要求中的任何附图标记不应被解释为对范围的限制。
Claims (15)
1.一种谱校正装置(10)，包括：
-输入单元(12)；
-处理单元(14)；以及
-输出单元(16)；
其中，所述输入单元被配置为接收由电压发生器生成的电压信号，所述电压发生器将电输入功率提供到成像模态的X射线源中；
其中，所述处理单元被配置为识别所述电压信号中的电压波动并且确定描述所述电压信号中的所述电压波动的参数集，并且使用所述参数集来校正每成像帧的所述X射线源的有效谱；并且
其中，所述输出单元被配置为输出每成像帧的所述X射线源的经校正的有效谱。
2.根据权利要求1所述的谱校正装置，
其中，所述参数集包括每投影的以下参数中的至少一项：
-所述电压波动的幅度；
-主谐波频率；以及
-电压切换事件的上升/下降时间。
3.根据权利要求2所述的装置，
其中，所述参数集包括跨若干投影的一组导出的参数值。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的谱校正装置，
其中，所述输入单元还被配置为接收以下各项中的至少一项：
-每成像帧的所述X射线源的阳极电流；以及
-每成像帧的X射线强度测量结果；并且
其中，所述处理单元还被配置为基于所述电压信号和总X射线通量来确定每成像帧的所述X射线源的所述有效谱，其中，所述总X射线通量是基于每成像帧的所述X射线源的所述阳极电流和每成像帧的所述X射线强度测量结果中的至少一项来确定的。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的谱校正装置，
其中，所述处理单元还被配置为：
i)应用预定义的每电压谱校准表以将每成像帧的所述电压波动的所述参数集映射到用于校正所述X射线源的所述有效谱的每成像帧的谱校正信息；并且
其中，所述预定义谱到电压校准表被配置为存储表示所述电压信号中的各种电压波动的多个参数集，每个参数集与用于校正每成像帧的所述X射线源的所述有效谱的相应的谱校正信息相关联；
ii)应用模拟模型以将每成像帧的所述电压波动的所述参数集映射到用于校正所述X射线源的所述有效谱的每成像帧的谱校正信息，其中，所述模拟模型是基于每成像帧的所述电压波动的所述参数集和每成像帧的所述谱校正信息的示例性对来参数化的；并且/或者
iii)应用机器学习模型以将每成像帧的所述电压波动的所述参数集映射到用于校正所述X射线源的所述有效谱的每成像帧的谱校正信息，其中，所述机器学习模型已经基于每成像帧的所述电压波动的所述参数集和每成像帧的所述谱校正信息的示例性对而被训练。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的谱校正装置，
其中，所述电压信号能在工厂处和/或在X射线源调节期间在所述X射线源的操作点处获得。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的谱校正装置，
其中，所述电压信号包括在至少两个不同的电压电平之间交替的高电压信号。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的谱校正装置，
其中，所述成像模态包括以下各项中的至少一项：
-计算机断层摄影CT；
-数字X射线摄影DXR；以及
-图像引导的治疗IGT。
9.一种谱校正系统(100)，包括：
-电压采集设备(110)；以及
-根据前述权利要求中的任一项所述的谱校正装置(10)；
其中，所述电压采集设备被配置为测量由电压发生器生成的电压信号，所述电压发生器将电输入功率提供到成像模态的X射线源中；并且
其中，所述谱校正装置被配置为基于所述电压信号来输出每成像帧的所述X射线源的经校正的有效谱。
10.根据权利要求9所述的谱校正系统，还包括以下各项中的至少一项：
-阳极电流采集设备(120)，其被配置为测量每成像帧的所述X射线源的阳极电流；以及
-X射线强度采集设备(130)，其被配置为测量每成像帧的X射线强度测量结果；
其中，所述谱校正装置被配置为基于所述电压信号和总X射线通量来确定每成像帧的所述X射线源的有效谱，其中，所述总X射线通量是基于每成像帧的所述X射线源的所述阳极电流和每成像帧的所述X射线强度测量结果中的至少一项来确定的。
11.一种X射线成像系统(200)，包括：
-图像采集装置(210)；
-根据权利要求9或10所述的谱校正系统(100)；以及
-重建装置(220)；
其中，所述图像采集装置被配置为扫描感兴趣对象以生成包括一个或多个图像切片的X射线图像数据，每个图像切片表示以特定投影角扫描的所述对象的特定厚度；
其中，所述谱校正系统被配置为输出所述X射线成像系统的每成像帧的X射线源的经校正的有效谱；并且
其中，所述重建装置被配置为应用每成像帧的所述X射线源的所述经校正的有效谱以用于图像重建。
12.一种谱校正方法(300)，包括：
-接收(310)由电压发生器生成的电压信号，所述电压发生器将电输入功率提供到成像模态的X射线源中；
-确定(320)所述电压信号中的电压波动和描述所述电压信号中的所述电压波动的参数集；
-使用(330)所述参数集来校正每成像帧的所述X射线源的有效谱；并且
-输出(340)每成像帧的所述X射线源的经校正的有效谱。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：
应用每成像帧的所述X射线源的所述经校正的有效谱用于图像重建。
14.一种计算机程序单元，其被配置为在运行期间执行根据权利要求12或13所述的方法的步骤的。
15.一种计算机可读介质，其包括根据权利要求14所述的计算机程序单元。
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