[发明专利]多能量成像

说明书

技术领域

下文总体上涉及多能量成像，并且关于对计算机断层摄影（CT）的具体应用加以描述；然而，下文也可处理其他成像模态。

背景技术

在双能量CT成像中，由于射束硬化效应，非水材料的亨氏单位（HU）依赖于被扫描物体的尺寸和组分可以具有不同的值。因此，特定材料如碘造影剂在双能量HU-HU平面上的位置可以变化并且依赖于患者的组分和尺寸。这一现象可以劣化对患者内材料的分类和量化。在下文中提出了两种方法来减少这种劣化。

R.Carmi,G.Naveh和A.Altman在IEEE Nuclear Science Symposium records(2005)“Material separation with dual layer CT”中提出了基于针对每个图像像素计算平均射束硬化因数来在图像域中进行校正。以上提及的不稳定性敏感地依赖于射束硬化和所考虑的材料（例如碘）的能量衰减曲线之间的相互影响。这一图像域方法没有考虑这一相互影响，并且，因此遗憾地具有有限的精确性和鲁棒性。

R.E.Alvarez和A.Macovski于Phys.Med.Bioi.21,733(1976)中提出了一种双基础模型，其包括将投影域内的衰减系数分解为由散射和光电效应吸收所导致的两个分量。根据这一模型，不同材料的衰减能量依赖曲线被表示为联合针对所有材料的散射和光电效应曲线的线性组合。遗憾的是，这一近似的有限的精确性，结合射束硬化，限制了这一方法的精确性和鲁棒性。

图1、图2和图3图示了后一方法的有限的精确性可以如何导致射束硬化失真。对于这一范例，两个仿真体模，肝脏体模102（图1）以及肝脏与胸腔体模202（图2），包括在肝脏器官106和206中的相同浓度的碘104和204。以80和140kVp模拟这些体模的单个切片圆形扫描，随后进行基于水的校正以及针对水的散射和光电效应分量的投影域分解。注意到，模拟的结果酷似或者类似于通过执行实际扫描而将获得的结果。

图3示出了在双能量散射/光电效应HU-HU平面300上针对两个不同材料所产生的碘溶液位置。在图3中，y轴302表示散射HU，并且x轴304表示光电效应HU。当将双基础模型应用于在相关能量范围内具有K边缘的碘时内含的近似具有有限的精确性。由于这一有限的精确性，结合射束硬化失真，尽管碘点306和308具有相同的浓度，但是碘点306和308位于对于两个不同的体模102和202的不同的（x，y）坐标。考虑到至少上述内容，对降低这种射束硬化失真的用于处理多能量成像数据的其他方法的需要仍未得到解决。

发明内容

本申请的各方面解决了以上提及的问题和其他问题。

根据一个方面，一种方法包括针对在被扫描结构中的不同材料组分生成界标，其中界标表示在多能量亨氏单位空间中通过射束硬化失真的材料组分的位置，以及使用所述界标来执行图像域的材料分离和量化。

在另一方面中，一种系统包括线积分计算器，其被配置为基于被分解为至少两个不同分量的所收集的线积分、感兴趣材料的人工路径长度、所述感兴趣材料的衰减曲线、以及多能量处的多色谱来计算线积分。所述系统进一步包括分解器，其将所述所收集的线积分以及由所述线积分计算器计算出的所述线积分分解为至少两个不同的分量。所述系统进一步包括位移向量确定器，其从所述经分解的计算出的线积分分量中减去经分解的所收集的线积分分量，生成差分经分解线积分分量。所述系统进一步包括位移向量确定器，其将所述差分经分解线积分分量除以所述人工路径长度。所述系统进一步包括反投影器，其将所述差分经分解线积分分量进行反投影。该系统进一步包括缩放器，其将所述经反投影的差分经分解线积分分量缩放为亨氏单位，生成界标。界标表示在多能量亨氏单位空间中通过射束硬化失真的材料组分的位置。

在另一方面中，一种被编码具有计算机可读指令的计算机可读存储介质，在由计算系统的处理器执行所述计算机可读指令时，其使得所述处理器：利用从所述所收集的线积分经分解分量中重建的所述图像以及所述计算出的界标，来执行基本上无射束硬化伪迹的图像域的材料分离和量化。

在阅读和理解以下详细描述的情况下，本领域技术人员将意识到本发明的还存在的其他方面。

附图说明

本发明可采取各种部件和部件布置的形式，以及采取各种步骤和步骤安排的形式。附图仅出于图示优选实施例的目的，并且不被解释为限制本发明。

图1、图2和图3图示了与现有技术的双基础分解方法有关的射束硬化伪迹。

图4示意性图示了与界标确定器有关的范例成像系统。