[发明专利]用于生成目标的多光谱图像的方法和系统

说明书

技术领域

本发明主要涉及图像重建领域。特定地，本发明涉及用于定义多光谱图像的先验信息的技术。更加特定地，本发明涉及用于基于先验信息生成多光谱图像的技术。

背景技术

成像系统通常通过从X射线源发射穿过诸如患者的衰减目标的X射线束运行。可以在源和目标之间将X射线束校准成扇形或锥形，这取决于探测器最佳患者辐照的配置或其它因素。然后由一组探测器元件探测衰减束。探测器元件基于X射线束的强度产生信号。然后处理测量信号以表示目标衰减沿射线路径的线积分。通常将处理数据称为投影。通过使用诸如滤波反投影的重建技术，从投影构建断面图像。可以将相近的断面图像一起显示以描述表示目标或患者成像区域的体积。

如本领域技术人员所熟知的那样，材料的线性衰减系数是当X射线束穿过材料时可能发生的两个独立事件的函数。第一个事件称为康普顿散射，表示穿过材料的X射线光子被从初始射束路径散射或转向的趋势，伴随着能量的改变。第二个事件称为光电吸收，表示穿过材料的X射线光子被材料吸收的趋势。

正如人们所预料的，不同材料的散射和吸收性能不同，导致不同材料的衰减系数不同。特别地，康普顿散射概率部分地取决于成像材料的电子密度而光电吸收概率部分地取决于成像材料的原子序数，即原子序数越大，吸收的可能性越大。此外，康普顿散射效应和光电吸收均部分地取决于X射线束的能量。作为结果，可以基于由材料引起的X射线衰减中光电吸收和康普顿散射效应的相对重要性来将材料彼此区分。特别地，在两个或多个X射线能级测量材料产生的X射线衰减或使用两个或多个能谱，即多能量或多光谱CT，可以定量康普顿散射和光电吸收对于材料的各自贡献。

由于将衰减分解为康普顿散射和光电吸收贡献不是很好的定义过程，需要基于材料中康普顿散射和光电吸收的贡献的相关现有技术建立图像的光谱相关性。另外，需要使用该现有技术以生成具有改进图像质量的多光谱图像。

发明内容

在一个实施例中，提供了用于生成目标的多光谱图像的方法。该方法包括在多个X射线能级获得测量数据并在包括目标的一个或多个区域中定义多个图像体素。该方法随后包括获得与包括目标的多个图像体素相关的先验信息。由多个基本组分之间的联合概率密度函数(PDF)定义先验信息。该方法还包括重建测量数据以基于先验信息生成目标的多光谱重建图像。

在另一个实施例中，提供了图像分析系统。该图像分析系统包括用于发射辐射束的X射线源和用于探测辐射束以生成响应辐射束的一个或多个信号的探测器。探测器包括多个探测器元件。该图像分析系统还包括系统控制器和计算机。系统控制器用于控制X射线源并通过数据获取系统从一个或多个探测器元件在多个X射线能级获得测量数据。计算机用于在包括目标的一个或多个区域中定义多个图像体素并获得与包括目标的多个图像体素相关的先验信息。由多个基本组分之间的联合概率密度函数(PDF)定义先验信息。计算机还用于重建测量数据以基于先验信息生成目标的多光谱重建图像。

附图说明

参考附图阅读下面的详细描述时，可以更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优势，在附图中相似符号表示相似的部分，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的用于获得并处理图像数据的图像分析系统的图例；

图2是描述根据本发明的一个实施例的成像目标的图像体素在二维(2D)空间中的成分和密度信息的图例；

图3是描述根据本发明的另一个实施例的成像目标的图像体素在二维(2D)空间中的成分和密度信息的图例；

图4是描述根据本发明的另一个实施例的成像目标的图像体素在二维(2D)空间中的成分和密度信息的图例；

图5是描述根据本发明的另一个实施例的成像目标的图像体素在二维(2D)空间中的成分和密度信息的图例；

图6描述了根据本发明的一个实施例的用于生成目标的多光谱图像的过程。

具体实施方式

图1图解描述了根据本发明的一个实施例的用于获得并处理图像数据的图像分析系统10。在描述的该实施例中，系统10是用于在两个或多个X射线能级或光谱获得图像数据并根据本技术处理用于显示和分析的图像数据的多能量计算机层析(ME-CT)系统。可以将成像系统10设计成使用具有能量分辨能力的探测器在单个X射线源光谱获得图像数据，这种探测器允许估计每个探测光子的能级或探测光子子集的平均能级。在图1描述的实施例中，成像系统10包括放置在准直仪14附近的X射线辐射源12。在该示范实施例中，X射线辐射源12通常是X射线管。