[发明专利]X射线成像的散射估计和/或校正

说明书

本发明提供了在多级光子计数X射线探测器(102、103)中估计和/或补偿目标散射和/或内部散射的方法和装置，以及用于目标的X射线断层成像同时校正目标散射和/或内部散射的方法和装置。该X射线探测器具有安装在几何形的边缘上的至少两层探测器二极管，例如被设计用于：1)在目标散射具有缓慢变化的空间分布的假设下，基于在顶层和底层之间计数的差异来估计对所述至少两层的顶层中的计数的目标散射贡献；和/或2)基于通过将高衰光束截止置停留于探测器元件的顶部而选择性地遮蔽来自首次辐射的一些探测器元件来在底层中或在顶层和底层中估计具有在所述探测器内部的康普顿散射的光子的再吸收的计数，以及测量在那些探测器元件中的计数。

技术领域

本发明在这里提出的技术一般涉及X射线成像中的散射估计和/或校正，更具体地涉及用于在多层堆叠(直接转换)光子计数X射线探测器中对于目标散射和/或内部(探测器串扰)散射进行估计和/或补偿的方法和装置。

背景技术

X射线成像是一种在医学成像中的常见方法，X射线的能量范围通常为10keV至200keV，在非破坏性测试或安全筛选中，能量可能更高。在此范围内，X射线主要通过康普顿效应和光电效应反应作用于物体。在第一种情况中，只有一部分X射线光子能量被传递到电子上，并且X射线在这个散射事件之后以减小的能量继续传播。在后一种情况下，所有能量都被传递给电子上，并且X射线被完全吸收。

X射线成像探测器的一个挑战是如何从检测到的X射线中提取最大量信息以提供对于目标图像的输入，该目标是以密度、组成和结构来描述的。虽然仍然普遍使用胶片屏幕作为探测器，但目前大多数探测器已经提供数字图像。

探测器需要将入射的X射线转换成电子，这通常是通过光效应或通过康普顿相互作用而发生的，所得到的电子通常产生二次可见光，直到其能量消失，然后用光敏材料检测该光。还需要不常见的探测器，它们是基于半导体的探测器，例如无定形硒或硅，在这种情况下，由X射线产生的电子根据电子和空穴对而产生电荷，它们是通过以足够的强度所施加的电场收集的。

在计算机断层摄影(CT)中，优选的是需要大型探测器；在旋转方向上的探测器尺寸确定视场和与旋转方向(在扫描方向上的长度)相切的大z覆盖，这对于螺旋模式扫描中的快速全体采集和在单个旋转中覆盖整个器官的能力是必不可少的。然而，以较大的探测器对大目标(如人体)成像，会导致大的散射-初射比，它降低了图像质量，因为减小对比度和引入伪像。现有几种用于对抗散射的退化效应的方法。实际上，所有这些方法都落入以下的两种类型中：

A.消除到达探测器的目标散射；

B.通过简单减去空间散射轮廓或某些类型的解卷积来估计散射分布并对其进行校正。

消除到达探测器的目标散射的方法包括气隙和防散射栅，而后一种类型的技术是增加吸收首次X射线的成本，并且降低了系统的剂量效率。

用于估计目标散射的空间分布的方法包括：

A.光束截止方法(美国专利6,618,466B1)，其中,小的和高吸收的目标(例如铅珠)被放置在X射线源和目标之间的光束路径中。因此，探测器上的对应位置对首次辐射是遮蔽的，探测器元件仅测量在该点处的散射辐射。由于散射轮廓是空间缓慢变化的(低频部件)，光阑可以不是稀疏地分布的，而仍然能够获得对散射轮廓的适当测量。

B.蒙特卡罗或半分析仿真模型，通过对象的轮廓或者重建的切片，这种方法用于估计所述探测器上的目标散射轮廓。第二种方法是当前迭代重构方法中的关键步骤。