[发明专利]多能量计算机断层摄影中的能量分离

说明书

根据本发明的方法，kV切换X射线源诸如kV切换X射线管与双层检测器结合使用。在此类方法中，能够操作双层检测器以便忽略或丢弃可归因于在高kV发射间隔或视图期间生成的低能量光子的信号。

背景技术

本文所公开的主题涉及多能量x射线成像。

非侵入性成像技术允许获得患者的内部结构或特征的图像，而无需对患者执行侵入性操作。具体地，此类非侵入式成像技术依赖于各种物理原理(诸如X射线通过目标体积的差分传输或声波的反射)，以获取数据和构建图像或以其他方式表示患者的观察到的内部特征。

例如，在计算机断层摄影(CT)和其他基于X射线的成像技术中，X射线辐射跨越感兴趣的受检者(诸如人类患者)，并且一部分辐射影响收集强度数据的检测器。在基于闪烁体的检测器系统中，闪烁体材料在暴露于X射线时生成光学或其他低能量光子，然后光电检测器产生表示在检测器的该部分上所观察到的辐射的量或强度的信号。然后可以处理信号以生成可显示以供查看的图像。在CT系统中，当机架围绕患者旋转时，在各种角度位置收集该X射线传输信息，以允许生成体积重建。

在临床实践中，可期望获取多于一个X射线能量或光谱下的此类X射线传输数据，因为可利用不同能量下X射线传输的差异来生成对应于不同组织类型的图像或传送与成像区域内的空间材料组成相关的信息。在计算机断层摄影背景中，此类方法可表征为光谱CT、双能量CT或多能量CT。

如本文所讨论，光谱可由用于生成X射线的X射线管的最大操作电压(kVp)来表征，该最大操作电压也表示为X射线管的操作电压电平。虽然此类X射线发射可在本文中一般描述或讨论为处于特定能级(例如，指具有例如70kVp、150kVp等的操作电压的管中的电子束能级)，但是相应的X射线发射实际上包括能量的连续体或光谱，并且因此可构成以目标能量为中心、终止于目标能量或在目标能量下具有峰值强度的多色发射。

此类多能量成像方法需要能够将可归因于不同能谱或可归因于单个光谱的不同区域的信号分离，即，良好的能量分离。当前实现能量分离的方法都具有与不同能级的较差分离或较差同步性(即，获取不同光谱的对应信号的时间之间的时间偏移)和/或较差径向对应(即，可使用单独的发射和检测部件在彼此径向偏移的位置处获取不同能量信号)相关的缺点或折衷。时间偏移误差是双管系统和采用在发射状态之间切换的单管的系统的主要缺点。相反，采用双层检测器(针对单个光谱发射生成两个能量信号)的系统遭受相对差的能量分离，因为在整个光谱范围内测量的低能谱和高能谱存在重叠。考虑到这一点，在光谱CT背景中的能量分离的改善可能是有用的。

发明内容

在一个实施方案中，提供了一种获取和处理双能量X射线传输数据的方法。根据该方法，交替地从X射线源发射具有第一keV分布的第一X射线束和具有不同于第一keV分布的第二keV分布的第二X射线束。响应于每个发射的第一X射线束，从双层检测器的第一层读出至少低能量闪烁体信号。响应于每个发射的第二X射线束，从双层检测器的第二层读出至少高能量闪烁体信号。至少对低能量闪烁体信号和高能量闪烁体信号进行处理以生成图像。

在另一个实施方案中，提供一种成像系统。根据该实施方案，成像系统包括：X射线源，该X射线源被配置为在操作期间在对应于第一发射光谱的第一操作电压和对应于第二发射光谱的第二操作电压之间切换；双层X射线检测器，该双层X射线检测器具有第一层和第二层；数据采集系统，该数据采集系统被配置为当X射线源在第一操作电压下操作时读出至少第一层，并且当X射线源在第二操作电压下操作时读出至少第二层；以及图像处理电路，该图像处理电路被配置为当X射线源在第一操作电压下操作时使用至少从第一层获取的信号并当X射线源在第二操作电压下操作时使用仅从第二层获取的信号来生成图像。

在另外的实施方案中，提供了一种用于获取双能量X射线数据的方法。根据该方法，当双能量检测器被在第一操作电压下操作的X射线源照射时，读出双层检测器的至少低能量闪烁体层以生成第一信号。当双能量检测器被在第二操作电压下操作的X射线源照射时，读出双层检测器的高能量闪烁体层以生成第二信号。使用第一信号和第二信号来生成组织类型或材料分解图像。