[发明专利]单色图像的生成

说明书

本发明题为单色图像的生成。公开了用于显示单色图像的最佳单色能量的确认。在某些实施例中，最佳单色能量的确定可以通过生成基于一组获得的多能投影所生成的各种单色图像的直方图以及通过估计相应直方图的直方图离差来执行。

技术领域

本文公开的主题涉及多能成像，包括多能计算机断层扫描(CT)，以及多能成像环境下最佳单色图像的生成。

背景技术

在基于X射线的成像系统中，X射线辐射跨越感兴趣的主题，例如病人，并且该辐射的一部分撞击探测器，该探测器采集图像数据。在数字X射线系统中，光探测器通常产生表示撞击探测器表面的离散像素区域的辐射量或辐射强度的信号。然后可以处理这些信号，以生成可以被显示来查看的图像。在计算机断层扫描(CT)系统中，当台架围绕病人移位时，包括一系列探测器元件的探测器阵列在各个位置处产生类似的信号。

在这些系统所产生的图像中，基于X射线穿透病人组织时所碰到物质对X射线的不同衰减，产生了对比度。通常，具有原子数越大的原子的物质，将越强烈地衰减穿过成像容积的X射线。因此，例如骨头的组织可以在图像内相对于其它组织(例如脂肪组织)产生相对高的对比度。用于基于X射线的成像的一些技术使用造影剂人为地在通常不会具有相对高对比度的区域例如血管内产生对比度。这些造影剂可以包括能够相对高效率地衰减X射线的一个或多个原子，例如碘。例如，在CT血管造影中，通常将造影剂注入病人，之后进行CT成像。造影剂通常灌注进病人的某些组织，并且所产生的CT图像包含对应于灌注有造影剂的区域的对比度增强的区域。

对于典型的基于单能X射线的成像，基于病人对由X射线源发射并且被X射线探测器探测的X射线的衰减，所产生的X射线图像基本上表示各个被分析体素的平均密度。然而，对于多能X射线成像，对于各个像素或体素将收集更大量的成像数据，例如对各个被分析像素或体素中物质类型的估计。例如，在双能X射线成像系统中，采用具有两个不同能量分布的X射线谱。较高能量的X射线光子对病人组织的作用通常远低于较低能量的X射线。在CT环境下，为了重构多能投影数据，在被称为物质分解(MD)的方法中，考虑了X射线与物质相互作用的基础物理效应，即康普顿散射效应和光电效应。通过使用这些技术，有可能确认各个被分析体素中的两个或更多组成部分。

因此，双能或多能成像可以提供允许组织或物质特性表征的好处。在某些环境下，这些物质分解图像可以允许生成模拟单色图像，其描述如果使用单能(keV)带成像将出现的成像区域，与多色能谱形成对照。

然而，已经观察到，这些模拟单色图像质量不一，并不必然在预期质量优良的那些能带上具有期望的图像质量。尤其是，执行扫描的人无法控制的一个变量是成像主体所引入的差异性。即，在医学环境下，经历成像的病人在他们的组成和路径长度方面引入差异性，这些无法建模或预料。因此，即使当光子通量在扫描期间保持恒定时，这种差异性会在探测器处看到的所观察的信噪比中引入差异。而且，这种差异性的一些部分即使在不同能量上获得的扫描中可能都会显示，从而导致在不同能量上观察到相关噪声。反之，在不同能量上观察到的噪声的一些部分将是不相关的。总之，无论是由于主体所引入的差异性、源处所引入的漂移还是探测器处所引入的噪声效应，这种差异性会导致低于生成模拟单色图像时预期的图像质量，即使在理论上应当产生最高图像质量的单色能量上。

发明内容