[發明專利]利用非譜成像系統的譜成像

在審

• 申請號: 201980008806.6
• 申請日: 2019-01-07
• 公開（公告）號: CN111615363A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: L·戈申;M·P·弗賴曼
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03;A61B6/00;G16H50/00;G06N3/02
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 劉兆君

一種成像系統(102)包括輻射源(112)、探測器陣列(114)和重建器(116)，所述輻射源被配置為發射X射線輻射，所述探測器陣列被配置為探測X射線輻射并且生成指示所述X射線輻射的信號，所述重建器被配置為重建所述信號并且生成非譜圖像數據。所述成像系統還包括處理器(124)，所述處理器被配置為使用深度學習回歸算法來處理所述非譜圖像數據以根據包括譜基本分量和譜圖像的組來估計譜數據。

技術領域

以下總體涉及成像，并且更具體涉及根據由非譜成像系統產生的非譜圖像來估計譜圖像，并且利用對計算機斷層攝影(CT)的具體應用加以描述，但是也適合于其他非譜成像系統。

背景技術

傳統計算機斷層攝影(CT)掃描器一般包括被安裝在可旋轉機架上對著探測器陣列的X射線管，所述探測器陣列包括一行或多行探測器像素。X射線管圍繞位于X射線管與探測器陣列之間的檢查區域旋轉，并且發射穿過檢查區域和被設置在其中的物體或對象的多色輻射。探測器陣列探測穿過檢查區域的輻射，并且生成指示檢查區域和被設置在其中的物體或對象的投影數據。

重建器處理投影數據，并且生成指示檢查區域和被設置在其中的物體或對象的體積圖像數據。體積圖像數據能夠被處理以生成包括物體或對象的被掃描部分的一幅或多幅圖像。(一幅或多幅)得到的圖像包括通常根據對應于相關放射密度的灰度值來表示的像素。這種信息反映被掃描對象和/或物體的衰減特性，并且一般示出諸如患者內的解剖結構、無生命物體內的物理結構等的結構。

探測到的輻射還包括譜信息，因為由對象和/或物體對輻射的吸收取決于穿過其中的光子的能量。這種譜信息能夠提供額外的信息，諸如指示對象和/或物體的組織和/或物質的元素或物質成分(例如，原子序數)的信息。然而，在這種掃描器的情況下，投影數據不反映譜特性，因為由探測器陣列輸出的信號與在能量譜內積分的能量注量成比例。如本文中所使用的，這種配置的掃描器在本文中被稱為非譜掃描器。

被配置用于譜成像的計算機斷層攝影掃描器(譜掃描器)利用該譜信息來提供指示元素或物質成分的另外的信息。一種方法包括使用多個X射線管，每個X射線管發射具有不同能量譜的X射線射束。另一方法包括快速kVp切換，其中跨管的電壓在不同電壓之間進行切換使得在多個能量下的測量結果被獲取。另一方法包括具有探測更低能量X射線的最上層和探測更高能量X射線的最底層的多層間接轉換探測器。另一方法使用在多個能量范圍內將光子進行能量分箱的直接轉換光子探測器。

雙能量掃描器是利用在兩個光子能量下同時采集的兩個衰減值來求解光電效應和康普頓散射基本分量的特定配置。因為兩個基函數的任何兩個線性獨立加和跨越整個衰減系數空間，任何物質能夠通過兩種基本物質的線性組合來表示。基本物質分量能夠用來產生例如非譜圖像和/或譜圖像，諸如針對能量帶的圖像、虛擬單色圖像、對比劑定量圖像、虛擬非對比圖像、物質取消圖像、有效原子序數圖像、電子密度圖像和/或其他譜圖像。

遺憾的是，這種系統的專門采集硬件(即多個X射線管、kVp切換硬件和電路、和/或譜探測器(間接轉換多層或直接轉換))能夠是昂貴的，并且增加總體掃描器成本。此外，被配置用于譜成像的掃描器一般不能利用非譜掃描器的現有采集協議、重建設置和/或數據流和存儲配置，并且因此，可能需要調整采集協議、重建設置和/或數據流和存儲配置。因此，圖像質量可能退化(例如，時間分辨率可能被降低)，產生非譜圖像的能力可能喪失，和/或數據存儲容量可能必須被顯著增加。

發明內容

本文中描述的方面解決了上面提及的問題和其他問題。

在一個方面中，一種成像系統包括輻射源、探測器陣列和重建器，所述輻射源被配置為發射X射線輻射，所述探測器陣列被配置為探測X射線輻射并且生成指示所述X射線輻射的信號，所述重建器被配置為重建所述信號并且生成非譜圖像數據。所述成像系統還包括處理器，所述處理器被配置為使用深度學習回歸算法來處理所述非譜圖像數據以根據包括譜基本分量和譜圖像的組來估計譜數據。