CN1768707A

CN1768707A - 多能量断层造影的方法和系统

Info

Publication number: CN1768707A
Application number: CN200510107000.2A
Authority: CN
Inventors: J·W·埃伯哈德; J·P·考夫霍尔德; B·E·H·克劳斯; K·N·雅布里; G·B·阿维纳什; J·M·萨波尔
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2006-05-10
Also published as: US20060067473A1; DE102005047420A1; JP2006102491A; US20080144767A1; US7352885B2; US7440603B2

Abstract

多能量断层造影的方法和系统简而言之，根据一个实施例，本发明提供一种多能量断层造影成像系统(10)。该系统包括被配置成在有限的角度范围内相对成像体积从多个位置发射X射线(24)的X射线源(14)。成像系统(10)还包括具有探测器元件阵列的数字探测器(18)，用于响应于所发射的X射线(24)产生图像。该成像系统还包括从数字探测器(18)采集多幅图像的探测器采集电路(34)。成像系统(10)还包括被配置成根据能量特征分解多幅图像和重建多幅图像以产生三维多能量断层造影图像的处理电路(36)。

Description

多能量断层造影的方法和系统

技术领域

本发明基本涉及非介入成像领域，更具体地说，涉及多能量断层造影(tomosynthesis)成像的使用。

背景技术

在现代医疗保健(healthcare)设备中，成像系统可用于治疗患者，例如用于疾病或其它情况的识别和诊断。例如以X射线为基础的系统，例如X射线照相系统、计算机X射线断层摄影(CT)系统、双能量系统以及断层造影根据穿过患者的X射线的衰减，也就是不同组织对X射线的吸收或反射不同，产生患者的内部图像或视图。相反，其它成像形式，例如超声、核磁共振成像(MRI)和正电子发射断层摄影可以以其它物理现象为基础通过非介入方式产生患者的内部图像或视图。

如上所述，断层造影是基于X射线技术的、用于产生患者的内部图像的一个例子。在断层造影系统中，从相对患者的不同位置发射X射线，从而可在所采集的图像中得到三维或深度信息。在这种方式中，可以获得患者内部区域中的三维图像。然而，虽然断层造影技术能够有效重建患者内部区域中的三维图像，但是如果诊断感兴趣区域被不透明的组织遮挡或掩盖，骨骼或软组织(或其它组织类型)在图像中的同时出现可能限制图像的有效性。

用以改善基于X射线的成像中的被遮挡的组织的可见性的一个技术利用了具有不同能量光谱或分布的X射线辐射。例如，可以使用两种不同的X射线能量分布(即，双能量)获得患者或患者的一部分的X射线图像，从而获得每个能量分布的不同的图像数据集。在处理时，不同的图像数据集可用于构造以成像体积的密度或衰减特性为特征的不同图像。通过分解所采集的图像数据，也可以产生有区别地反映成像体积的成份(例如在医学领域中的骨骼或软组织)的图像。

然而，使用两个或多个能量的断层造影技术仍然存在降低其有用性的缺点。例如，由于在向查看图像的放射科医生提供上下文时有用的解剖结构(例如由于诸如骨骼结构)被去除，使用双能量X射线成像所采集的断层造影图像难以理解。或者，图像质量可能由于患者的运动(例如呼吸或心脏运动)而降低，这可能导致在图像中引入与运动相关的伪影。本发明可以解决这些问题以及其它问题。

发明内容

简而言之，根据一个实施例，本发明提供一种多能量断层造影成像系统。该系统包括一个被配置成相对成像体积在有限的角度范围内从多个位置发射X射线的X射线源。该成像系统还包括具有探测器元件阵列的数字探测器，用于响应于所发射的X射线产生图像。该成像系统还包括从数字探测器采集图像的探测器采集电路。该成像系统还包括配置成根据能量特征分解多幅图像和重建该多幅图像以产生三维多能量断层造影图像的处理电路。

根据另一方案，本发明提供了一种获得多能量断层造影图像的方法。该方法包括在有限的角度范围上采集多能量投影图像，并分解所述多能量投影图像以产生分解的投影图像。该方法还包括重建所分解的投影图像以产生一个或多个三维成分像或重建该多个多能量投影图像以产生一个或多个三维能量图像。该方法还包括显示一个或多个三维组成物图像或三维能量图像中的至少一个图像。

附图说明

参考后面的附图阅读说明书，可以更好的了解本发明的这些和其它的特征，方案和优点，在附图中，相同的附图标记表示相同的部件，其中：

图1显示了根据本发明的方案的多能量断层造影系统的示例性实施例；

图2是根据本发明的方案采集和重建多能量断层造影图像的示例性过程步骤的流程图；

图3是根据本发明的另一实施例采集和重建多能量断层造影图像的示例性过程步骤的流程图；

图4是根据本发明的方案、根据预定的选通采集选通的多能量断层造影图像的示例性过程步骤的流程图；

图5是根据本发明的方案、根据回溯的选通采集选通的多能量断层造影图像的示例性过程步骤的流程图；

图6是根据本发明的方案配准多能量断层造影图像的示例性过程步骤的流程图；

图7是根据本发明的另一实施例配准多能量断层造影图像的示例性过程步骤的流程图；

图8是根据本发明的又一实施例配准多能量断层造影图像的示例性过程步骤的流程图；

图9是根据本发明的方案使用多能量断层造影图像的计算机辅助诊断(CAD)的示例性过程步骤的流程图。

具体实施方式

本发明广义上涉及产生对医疗和非医疗应用的有用的图像的断层造影成像技术。本领域普通技术人员应当理解，本发明可用于各种医疗和非医疗的应用，例如乘客和/或行李筛选，以提供有用的三维数据和上下文(context)。然而，为了便于阐释本技术，在本文中将仅讨论医疗应用，但是应当理解本发明也包括非医疗应用。

断层造影成像利用了在相对于患者的有限角度范围(通常小于180度)采集的多个投影图像。组合和重建这些投影图像以产生患者的全部或部分的三维图像。例如，可以使x射线源在平行于探测器的平面内移动，或者相对于探测器和/或患者弧形移动来产生投影图像。当组合和重建时，从其采集投影图像的不同视角和位置提供了所需的三维信息。

现在首先参考附图，首先参考图1，图1示意性示出了根据本发明的技术使用的多能量断层造影系统10的一个示例性实施例。如图所示，断层造影系统10包括支撑X射线源14的支撑器12或定位器。支撑器12可以包括一个或多个可根据需要定位在射线源14和成像体积之间的x射线滤波器16。诸如平板探测器的数字探测器18通常从X射线源14越过成像体积放置，而且可以是固定的或与X射线源14和/或支撑板12协同移动或独立于X射线源14和/或支撑板12移动。可以在数字探测器18和成像体积之间提供抗散射栅格20。当提供抗散射栅格时，该抗散射栅格20通常靠近数字探测器18安装以减少散射的X射线入射到数字探测器18上。在一个实施例中，抗散射栅格是可操纵的。在另一实施例中，可以不提供抗散射栅格，而是用算法散射校正代替以获得定量的投影图像。

X射线源14被配置成在有限的角度范围内，从多个位置朝位于成像体积内的患者22的全部或部分发射X射线，该成像体积包括患者22的感兴趣区域。X射线源14可以以人工或自动的方式在一维、二维或三维上移动到不同位置，从而X射线源14可以相对患者22和/或数字探测器18改变位置。典型地，在X射线源14的极限位置之间的角度范围可以是80度左右，但不限于该范围。通常在X射线源14的极限位置之间的角度范围典型地小于180度。

通常，X射线源配置成对成像所需的物体或患者22有用的一个或多个光谱的X射线。例如，在医疗领域，X射线源可以发射可能对于成像患者有用的宽光谱的X射线辐射，或者可以根据所需的X射线透射特性发射一个或多个分别对于将患者成像有用的窄光谱的X射线辐射。可以由X射线源14在一个或多个位置发射X射线或由一个或多个X射线辐射发生器发射X射线。例如，X射线源14可以是被配置成当成像时在X射线源14的角度范围内移动到多个位置的X射线管。或者，X射线源14可以包括多个在所需发射位置的固定X射线管(即，位于每个所需发射位置的X射线管)或位于所需发射位置的固定X射线管和能够在角度范围内移动到所需发射位置的可移动X射线管的组合。

虽然用X射线管作为X射线源14产生X射线是一种可能的技术方案，但是在其它实施例中，X射线源14可以采用其它的X射线产生和发射技术。例如在上述实施方案中可以用固态X射线发射器，也就是说用一个或多个可移动的或固定的固态发射器代替X射线管作为X射线源14。然而，虽然X射线管和固态X射线发射器是可以使用的X射线产生和发射技术的两个例子，但是也可以将其它能够产生具有医疗(或工业)有用光谱的X射线的X射线产生技术或设备与本发明一起使用。

如上所述，X射线源14穿过患者22向数字探测器18发射X射线辐射24。数字探测器18通常包括配置成响应于X射线辐射24产生数字信号的探测器元件阵列。在本发明的一个实施例中，数字探测器18不会辨别照射到像素上的不同光子的能量，也就是说，每个像素积分并表现各种X射线光谱的电荷信息。在这一实施例中，X射线滤波器16可通过在不同的时间限制或改变所发射的光谱，例如对于交变的X射线辐射，来区分X射线的能量。X射线滤波器16可以由铜、铝、铁、钼、锡、钡、钆、钨、铅或其它合适材料制造。或者，在本发明的另一实施例中，X射线源14可以被配置成以两个或更多个光谱发射X射线，使得可以在不同的时间透射具有偏移(offset)光谱或能量分布的X射线而不用滤波器16。

或者，在又一实施例中，X射线源14不被过滤或配置成以两个或更多个光谱发射X射线，而数字探测器18是能量辨别探测器，其自身能够识别具有不同能量分布或水平的X射线辐射。例如，在一个实施例中，能量辨别探测器用于捕捉在一次曝光中X射线源的特定位置的高能量和低能量图像。同样，在另一实施例中，数字探测器18可以包括堆叠的闪烁器和光电二极管阵列，其中每个堆垛被配置成探测具有不同光谱或能量分布的X射线。在这个实施例中，数字探测器18可用于同时捕捉高能量和低能量的图像。

X射线源14的工作可以由系统控制器26控制。例如系统控制器26通过X射线控制器30控制X射线源14的激励和工作，包括准直和定时。另外，在X射线源被配置成发射多于一个能量分布的X射线的实施例中，系统控制器26可以被配置成通过能量分布切换电路28控制或选择X射线发射的能量分布。

X射线源14和/或数字探测器18的运动也可以由系统控制器26，例如电机控制器32来控制，从而彼此独立地或同步地移动。例如，在一个实施例中，电机控制器32可以控制诸如C形臂的定位器12的工作，X射线源14和/或数字探测器18物理连接到该C形臂。通常，定位器12根据预定的或操作者选择的成像轨迹使X射线源14和/或数字探测器18物理运动。因此依靠定位器12，系统控制器26可以方便地采集以各种角度通过患者的X射线照相投影。或者，在X射线源14和数字探测器18固定的实施例中，也就是其中X射线源14包括多个相对探测器18以不同角度固定的X射线管或固态发射器的实施例中，不提供定位器12。也可以采用可替换的和混和的结构，例如，在一个实施例中，也可以使用作为一个集合(即，不单独地)移动的多个X射线源14。另外，在一些实施例中，可以相对(多个)X射线源和/或探测器移动被成像的患者或物体以在有限的角度范围中的不同视角产生投影角度。

系统控制器26通过例如探测器采集电路34也可以控制数字探测器18的运转和读出。在一个实施例中，数字探测器18将响应于X射线辐射所采集的模拟信号转换成数字信号，并将该数字信号提供给探测器采集电路34用于进一步处理。处理电路36通常用于处理和重建由探测器采集电路34从数字探测器18读出的数据。特别是，投影数据或投影图像典型地由探测器采集电路34响应于由X射线源14发射的X射线产生。在X射线被产生或过滤成在不同的时间具有不同的光谱或能量分布的实施例中，可以在所有限定的位置采集特定能量分布的投影图像，而且可以对其它能量分布重复该过程。或者，也可以在特定的位置采集所有能量分布范围的投影图像，而且可以对所有限定的位置重复该过程。也可以采用其它的采集次序。然而，在使用能量辨别探测器作为数字探测器18的实施例中，由于每个投影图像包括所需的能量信息，因此通常在每个位置仅采集一个投影图像。由探测器18收集的投影数据可以在探测器采集电路34和/或处理电路36预先处理。另外，处理电路36可以重建该投影数据以产生一个或多个用于显示的三维图像。

示例性断层造影系统10也包括感测装置38，例如，但不限于心脏运动传感器或呼吸运动传感器。感测装置38可以连接到患者22以监测与成像体积内的内部或外部运动相关的活动，例如与成像体积内一个或多个器官相关的电活动、移动、加速、变形、速度、压力和声音。感测装置38获得的数据也可以由处理电路36采集和处理。

处理电路36可以根据能量特征分解投影图像，从而使不同的能量特征与不同的材料类型相连系。处理电路36可以进一步重建投影图像以产生三维断层造影图像。如下所述，重建和分解的步骤可以以任一顺序完成，但是，通常在两个步骤都完成时，产生表现不同材料或组织类型的成分三维断层造影图像。例如，成分断层造影图像可以包括软组织断层造影图像、骨骼断层造影图像和/或对比图像。相反，如果处理电路重建所采集的投影数据而并不分解该投影数据，那么可以产生能量断层造影图像，例如低能量断层造影图像、中能量断层造影图像和高能量断层造影图像。这些能量断层造影图像显示了由成像体积中的患者22或物体导致的各能量分布的X射线的衰减。在医疗领域中，各种断层造影图像揭示了患者22的内部感兴趣区域，这可以用于进一步的诊断。处理电路36也可以包括存储电路以储存已处理的和待处理的数据。存储电路也可以储存处理参数和/或计算机程序。

处理电路36可以连接到操作者工作站40。由处理电路36产生的图像可以发送到操作操作者工作站40用以显示，例如在显示器42上显示。处理电路36可以配置成从操作者工作站40接收与处理或图像或图像数据有关的命令或处理参数，该操作者工作站40可以包括诸如键盘、鼠标和其它用户互动装置的输入装置(未示出)。操作者工作站40也可以连接到系统控制器26，以允许操作者将与X射线源14和/或探测器18的工作有关的命令和扫描参数提供给系统控制器26。因此操作者可以通过操作者工作站40控制系统10的全部或部分的运转。

操作者工作站40通常连接到能够再现由处理电路36产生的断层造影图像的显示器42和/或打印机44。操作者工作站40内的显示器和/或打印机电路通常将断层造影图像提供给相应的显示器42或打印机44用于再现。另外，操作者工作站40也可以连接到图片存档系统(PACS)46，该系统可以通过网络连接到内部工作站48和/或外部工作站50，使得在不同位置的人们可以得到断层造影图像和/或图像数据。类似，操作者工作站40可以通过PACS 46访问图像或数据，用于由处理电路36处理和/或由显示器42或打印机44再现。

请记住图1的系统，图2显示了根据本发明的技术方案用于采集、重建和显示多能量断层造影图像的示例性过程步骤。所示的示例性方法包括对每个能量分布(即，X射线光谱)和每个感兴趣位置(即，X射线发射点)采集多能量投影图像52。例如，如上所述，可以在所有限定的位置采集特定能量分布的投影图像，并且可以对其它能量分布重复该过程。或者，也可以在特定的限定位置采集所有能量分布的投影图像，并且可以在其它位置重复该过程。

如上所述，可以将所采集的多能量投影图像52分解以根据材料密度或成份(例如所示出的第一和第二组织类型)区分图像数据，这在步骤54中示出。投影图像可以用能指出的log减影(logsubtraction)、基材料分解方法分解，但是可用于分解投影图像的方法很少。本领域普通技术人员应当理解，在步骤54可以根据所采集的投影数据的能量特征分解投影图像，使得不同的能量特征与不同的材料种类相连系。如步骤58所示，然后重建被分解的投影图像56以产生一个或多个相应材料种类的三维成分像60。例如，在步骤58的重建可以使用重建算法来实现，可说出的重建算法有例如虑波反投影、代数重建技术、移位加(shift and add)、傅立叶重建、基于目标函数的重建，但这种重建算法很少。在一个实施例中这些三维成分像60可以包括软组织断层造影图像62、骨骼断层造影图像64和对比介质断层造影图像66。另外，也可以在步骤68通过重建而不是分解多能量投影图像52产生三维能量图像70。三维能量图像70可以包括高能量断层造影图像72、中能量断层造影图像74和低能量断层造影图像76。上述的三维图像可以提供定量数据，例如材料种类的密度和其它特征。

上述的一个或多个断层造影图像可以在步骤78进行后处理以最小化或避免伪影或以其它方式改进或提高图像质量。然后在步骤80，三维断层造影图像可以由操作者工作站40显示或呈现在相应的显示器42或打印机44上。

例如，在步骤80显示电路通过允许操作者在三维图像中的两个或两个以上之间切换，可以显示这些图像中的一个或多个。在另一实施例中，显示电路被配置成在一个或多个显示器42上同时或交替地显示两个或两个以上三维图像。在其它实施例中，显示电路也可以配置成显示叠加在第二三维图像(诸如软组织断层造影图像62)上的第一三维图像(例如，对比介质断层造影图像66)的结构特征。在又一实施例中，显示电路配置成显示一个或多个三维图像的组合。在另一实施例中，显示电路配置成使用同步电影显像技术显示两个或两个以上的三维图像。

或者，如图3所示，可以进行采集、重建和显示多能量断层造影图像的过程，使得在产生成分三维图像70的过程中，在分解之前重建，如图3所示。在这个实施例中，在步骤84重建多能量投影图像52以产生多能量三维图像70。如图3所示，在缺少随后的分解步骤88时，重建的三维能量图像70相当于结合图2描述的那些图像，即高能量断层造影图像72、中能量断层造影图像74和高能量断层造影图像76。然而，如果在步骤88分解重建的三维能量图像70，则产生三维成分像60。如上所述，这些三维成分像60可以包括软组织断层造影图像62、骨骼断层造影图像64和对比介质断层造影图像66。然后这些断层造影图像可以在步骤78进行后处理并在步骤80显示和可视化。

在一个实施例中，为有限数量的X射线源14的位置或发射点采集多能量投影图像，且为其它位置或发射点采集单能量投影图像(或以少于在第一数量位置中的能量分布采集的图像)。然后可以根据图2和3的技术处理多能量投影图像，以根据从有限数量的多能量投影图像得到的成分信息产生成分断层造影图像60。然后可以将成分断层造影图像60投影在单能量图像上并将其减影以产生诸如软组织的其它结构的图像。在一个例子中，对X射线源的发射点的第一子集采集双能量图像，这些图像随后用于重建三维骨骼断层造影图像。使用这个三维骨骼断层造影图像中的信息，在其它采集的投影图像(对应X射线发射点的第二子集)中骨骼的微分贡献可以通过如下方式确定和除去，即，通过例如重新投影骨骼断层造影图像并从所采集的投影图像中减影该重新投影。最后得到的图像(对应X射线发射点的第二子集)仅显示软组织信息，因而能够用于与对应于X射线发射点的第一子集的软组织图像结合以重建高质量的软组织断层造影图像。

在一些实施例中，将投影图像的采集限制在与循环或重复性运动(例如心跳或呼吸)相对应的所需周期或阶段可能是理想的。图4是使用预期的选通采集选通的多能量断层造影图像的一个示例性实施例的流程图。该示例性的过程包括：如步骤114所示，基于具有第一能量分布的X射线采集第一投影图像；和如步骤118所示，基于具有第二能量分布的X射线采集第二投影图像。而且，本领域普通技术人员应当理解，如步骤120所示，可以用另外的X射线能量分布采集另外的投影图像。

步骤114、118和120的投影图像采集是基于一个或多个相应的选通时间间隔112的。选通时间间隔112可以根据感兴趣周期(例如最小的心脏或呼吸运动周期)确定，并在一个实施例中根据感测的运动数据116确定。在这个实施例中，感测的运动数据116包括从其它装置(例如感测装置38)得到的数据，所述装置记录了在图像采集过程中成像区域内的患者或器官运动。在另一实施例中，选通时间间隔112可以从所采集的投影数据中得到，例如从投影图像的初始或预先的设置中得到，通过这些投影图像确定视野内的器官的循环或重复运动。

在步骤122作出在全部限定的或所需的位置采集投影图像的过程是否完成的判定。如果未在所有所需的位置采集图像，如步骤124所示，X射线源移动到下一位置或在下一位置被激励，并且基于选通时间间隔112采集投影图像。或者，可以以不同的顺序或次序采集投影图像。一旦完成图像的采集，如在步骤122作出的判定，可以根据前面讨论的方案处理最后得到的选通的多能量投影图像126以产生一个或多个所需的断层造影图像。

在另一实施例中，如图5所示，可以使用回溯选通产生一组选通的多能量投影图像。例如，在这个实施例中，(例如可使用绕患者旋转小于180度的体积成像系统采集的)多能量投影图像128的扩展组，可以被回溯地选通，使得仅处理那些对应一个或多个所需的阶段的投影图像。例如，如步骤134所示，那些对应一个或多个所需的运动阶段的多能量投影图像可以根据一个或多个选通时间间隔130从多能量投影图像128的扩展组中选出。选通时间间隔130可以如上所述得自感测得的运动数据116，或者得自从多能量投影图像128的扩展组的投影图像获得的运动数据。从而可以根据前面的讨论选通多能量投影图像136以产生一个或多个所需的断层造影图像。在一个实施例中，选通的多能量投影图像136的集合可用于产生包括时间信息的用于观看的四维数据集。特别是，在该实施例中，多能量投影图像128的扩展组和多个感兴趣期间的选择，如在选通时间间隔130中所反应的，可以允许在步骤134在不止一个阶段选择投影图像。

虽然前面的讨论通过选通技术致力于最小化可归因于时序的图像差别，但是也会出现由非归因于循环或重复行为的运动导致的所采集的图像中的空间差别。这些空间差别可以在不同时间通过图像配准来解决。本领域普通技术人员应当清楚，图像的配准是一种技术，通过该技术，将在不同时间、以不同方式或从不同位置(即视角)产生的图像彼此相配，使得图像中所示的一个或多个特征对准。配准可以根据有意置于图像内的标记或指示符或根据未处理或已处理的图像数据内的可识别结构或特征实现。也可以使用其它配准技术。

在一个实施例中，配准可用于对准在一对(或更多)投影图像中出现的结构，所述投影图像在相同位置或略微偏移的位置以不同能量水平采集。例如，参考图6，该图显示了根据这个实施例用于平配准多能量投影图像的示例性过程。该示例性的过程包括：在步骤138基于具有第一能量分布的X射线采集第一投影图像，并在步骤140在相同的或略微偏移的位置基于具有第二能量分布的X射线采集第二投影图像。另外，本领域普通技术人员应当理解，如步骤142所示，可以在相同或略微偏移的位置以另外的X射线能量分布采集另外的投影图像。如果在判定框144做出了采集过程未完成的判定，如步骤146所示，在下一位置激励X射线源。然而如果在判定框144做出了采集过程完成的判定，可以为所采集的投影图像进行空间配准。

在步骤148中在待配准的图像中识别用于配准的标记。根据所识别出的标记，在步骤150配准或对准图像以产生配准的投影图像152，该图像可以通过例如重建和/或重建并分解来处理以产生一个或多个所需的断层造影图像。

除了投影图像的配准外，也可以使用其它的配准技术。例如，在一个实施例中，可以在显示或可视化前配准二维多能量图像。例如参考图7，描述了根据本发明的一个实施例用于配准多能量图像的一种技术。特别是，所示的过程可用于配准二维多能量图像，所述二维图像然后可以组合以产生三维或图像体积。该示例性过程包括：在步骤156识别二维图像中的配准标记。在步骤158根据识别出的标记配准这些图像以产生配准的二维图像160。在步骤162分解配准的二维图像160以产生配准的二维成分和/或能量像164。然后将这些配准的二维图像相关联或组合以在步骤168产生成像体积166。

或者，在另一实施例中，与在二维空间中相反，可以在图像体积中，也就是三维空间中进行配准过程。例如参考图8，该图显示了根据本技术的一个实施例配准成像体积的过程。在这个实施例中，在步骤170，在分解或不分解的情况下处理多能量投影图像154以产生二维成分和/或能量像172。然后处理过的二维图像172用于在步骤176产生图像体积174。在一个例子中，为每个处理过的二维图像产生单独的图像体积174。在步骤178在图像体积174内识别配准标记。然后在步骤180根据所识别的标记配准图像体积174以产生配准的图像体积182，该图像体积在所有的三维空间都是对准的。然后在步骤184以合适的方式组合配准的图像体积182以产生重建的图像体积186。在一个实施例中，例如如果不执行另外的分解过程，那么通过简单的平均在步骤184实现组合。在另一实施例中，在步骤184的组合除了通过简单平均或加权平均或其它组合技术之外，还包括另一分解步骤。

也可以将二维和三维配准技术结合使用。在一个例子中，使用二维配准技术配准对应于相同X射线发射位置的所有图像，同时在三维中配准对应于不同发射位置的数据。

前面的讨论内容基本涉及处理多能量投影图像以减少由时间或者空间采集差导致的变化。另外，在本发明的一个实施例中，可以将一个或多个自动例行程序和/或算法应用于所采集的投影数据，应用于重建的能量断层造影图像或重建和分解的成分断层造影图像。例如，现在参考图9，在步骤192可将一个或多个计算机辅助检查和/或诊断(CAD)用于多能量投影图像52以产生一组CAD结果194。本领域普通技术人员应当理解，CAD结果194可以提供诊断数据，该诊断数据可用于帮助诊断医生检测或诊断在数据或图像中观察到的结构或异常。例如，CAD结果194可以包括一个或多个确定的损伤、钙化或其它结构异常的识别，与所识别的结构相关的统计可能性，根据一个或多个严重度标准给所识别的结构分级或其它设计成帮助诊断医生的检查和/或诊断。

同样，在另一实施例中，可以在步骤192将CAD算法用于一组能量和/或成分断层造影图像190，该能量和/或成分断层造影图像由多能量投影图像52在步骤192重建或重建并分解。在该实施例中，如上所述，最后得到的CAD结果194也提供对诊断医生有用的检测和/或诊断。在这两个示例性实施例中，CAD结果194可以在步骤196与它们所相关的一幅或多幅三维图像190一起显示(如关于图1所讨论的)，这可以通过例如将CAD结果194叠加到(多幅)图像上或显示从CAD结果194得到的可视标记、彩色编码或文本数据的方式实现。此外，在另一实施例中，可将CAD结果自动地或通过操作者互动用于实现一个或多个由CAD结果194识别的感兴趣区域的另外的目标图像的采集，如步骤198所示。然后可以将通过这种目标采集产生的特定多能量投影图像200重建或重建并分解以产生在CAD结果中识别的区域的目标能量和/或成分视图，作为有保证的附加检查。

虽然在这里仅阐释和描述了本发明的某些特征，但是许多的改进和变化对本领域普通技术人员是显而易见的。因此，应当明白后附的权利要求覆盖了所有在本发明真正精神内的改进和变化。

附图标记列表

10多能量断层造影医学成像系统

12断层造影医学成像系统的定位器

14多能量X射线源

16X射线滤波器

18数字探测器

20抗散射栅格

22患者

24X射线辐射流

26系统控制器

28能量分布切换电路

30X射线控制器

32电机控制器

34探测器采集电路

36处理电路

38感测装置

40操作者工作站

42显示电路

44打印机

46图片存档系统(PACS)

48内部工作站

50外部工作站

52多能量投影图像

54分解多能量投影图像

56被分解的投影图像

58重建所分解的图像以产生三维成分像

60三维成分像

62软组织断层造影图像

64骨骼断层造影图像

66对比断层造影图像

68重建多能量投影图像以产生三维能量图像

70三维能量图像

72高能量断层造影图像

74中能量断层造影图像

76低能量断层造影图像

78后处理一个或多个断层造影图像

80显示一个或多个断层造影图像

84重建多能量投影图像

86多能量三维投影图像

88分解多能量三维投影图像以产生三维成分像

112选通时间间隔

114基于具有第一能量分布的X射线采集第一投影图像

116感测得的运动数据

118基于具有第二能量分布的X射线采集第二投影图像

120基于具有第N个能量分布的X射线采集第N个投影图像

122检查是否在所有所需的位置完成采集的判定框

124在下一位置激励X射线源或将X射线源移动到下一位置

126选通的多能量投影图像

128多能量投影图像

130选通时间间隔

134选择对应一个或多个所需阶段的多能量投影图像

136选通的多能量投影图像

138基于具有第一能量分布的X射线采集第一投影图像

140基于具有第二能量分布的X射线采集第二投影图像

142基于具有第N个能量分布的X射线采集第N个投影图像

144检查是否在所有所需的位置完成采集的判定框

146在下一位置激励X射线源或将X射线源移动到下一位置

148找到在一个位置采集的每个图像内的标记

150根据标记配准在一个位置采集的每一个图像

152配准的投影图像

154多能量投影图像

156找到在一个位置采集的每个二维图像内的标记

158根据标记配准每个图像

160配准的二维图像

162分解配准的多能量投影图像

164配准二维成分和/或能量像

166图像体积

168产生图像体积

170处理和/或分解多能量投影图像

172二维成分和/或能量像

174图像体积

176产生图像体积

178找到图像体积内的标记

180根据标记配准图像体积

182配准的图像体积

184组合的配准的图像体积

186重建图像体积

188分解和重建多能量投影图像

190三维能量和/或成分像

192将一个或多个CAD算法应用于图像

194CAD结果

196显示一个或多个三维图像和CAD结果

198进行目标采集

200特定的多能量投影图像

Claims

1.一种多能量断层造影成像系统(10)，该系统包括：

的X射线源(14)，配置成在有限的角度范围内相对成像体积在多个位置发射X射线(24)；

数字探测器(18)，包括探测器元件的阵列，其中该数字探测器被配置成响应于所发射的X射线产生多幅图像；

探测器采集电路(34)，被配置成从数字探测器(18)采集所述多幅图像；以及

处理电路(36)，被配置成根据能量特征分解所述多幅图像并重建所述多幅图像以产生三维多能量断层造影图像。

2.根据权利要求1的系统，其中X射线源(14)包括被配置成移动到多个位置中的每个位置的X射线管。

3.根据权利要求1的系统，其中X射线源(14)包括多个固态X射线发射器，其中该多个固态X射线发射器中的每个固态X射线发射器可以定位在所述多个位置中的至少一个位置。

4.根据权利要求1的系统，其中数字探测器(18)包括非能量辨别探测器。

5.根据权利要求4的系统，还包括被配置成过滤不同能量水平的X射线的滤波器(16)。

6.根据权利要求1的系统，其中数字探测器(18)包括能量辨别探测器。

7.根据权利要求1的系统，其中数字探测器(18)响应于所发射的X射线产生数字信号。

8.根据权利要求1的系统，还包括用于监测患者(22)的运动或患者的一个或多个器官的运动的感测装置(38)。

9.根据权利要求1的系统，其中所述三维图像包括低能量断层造影图像、中能量断层造影图像、高能量断层造影图像、软组织断层造影图像、骨骼断层造影图像或对比介质断层造影图像中的至少一个。

10.根据权利要求1的系统，还包括最接近数字探测器(18)设置并且被配置成减少散射X射线在数字探测器(18)上的入射的抗散射栅格(20)。