專利名稱：包括針對散射輻射的校正單元的成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生對象的感興趣區(qū)域的圖像的成像裝置、成像方法和計(jì)算機(jī)程序。本發(fā)明還涉及一種用于校正由成像裝置采集的探測值的校正裝置、校正方法和校正計(jì)算機(jī)程序。
背景技術(shù)：
US 7，065, 234B2公開了一種計(jì)算斷層攝影系統(tǒng)，其包括輻射源，其發(fā)射輻射；以及探測器，其用于探測穿過感興趣區(qū)域之后的輻射，以用于根據(jù)所探測的輻射產(chǎn)生探測值。 針對散射效應(yīng)校正探測值，并使用經(jīng)校正的探測值重建感興趣區(qū)域的圖像。這一經(jīng)重建的圖像仍然包括由散射效應(yīng)引起的圖像偽影，由此降低了經(jīng)重建的圖像的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于產(chǎn)生對象的感興趣區(qū)域的圖像的成像裝置、成像方法和成像計(jì)算機(jī)程序，其中改善了感興趣區(qū)域的重建圖像的質(zhì)量。本發(fā)明的另一目的是提供一種用于校正探測值的校正裝置、校正方法和校正計(jì)算機(jī)程序，其校正探測值，從而改進(jìn)利用經(jīng)校正的探測值重建的圖像的質(zhì)量。在本發(fā)明的第一方面中，提供了一種用于產(chǎn)生對象的感興趣區(qū)域的圖像的成像裝置，其中所述成像裝置包括-輻射源，其用于發(fā)射輻射，-探測器，其用于測量穿過所述感興趣區(qū)域之后的輻射并且根據(jù)所測量的輻射產(chǎn)生測量的探測值，-衰減元件，其用于在輻射穿過所述感興趣區(qū)域之前衰減所述輻射，-衰減元件散射值提供單元，其用于提供衰減元件散射值，該值取決于所述衰減元件引起的輻射的散射，-探測值校正單元，其用于基于所提供的衰減元件散射值校正所述測量的探測值，-重建單元，其用于根據(jù)經(jīng)校正的探測值重建感興趣區(qū)域的圖像。探測器測量的探測值受到輻射在衰減元件中散射的不利影響。于是，通過針對衰減元件中的輻射散射校正探測值，即，通過提供取決于衰減元件引起的輻射散射的衰減元件散射值并且通過基于所確定的衰減元件散射值校正探測值，改善了探測值的質(zhì)量，從而改善了根據(jù)經(jīng)校正的探測值重建的圖像的質(zhì)量。成像裝置優(yōu)選是計(jì)算斷層攝影裝置，其中X射線源發(fā)射X射線輻射并相對于對象的感興趣區(qū)域旋轉(zhuǎn)，以從不同角度方向照射感興趣區(qū)域。探測器探測從不同方向照射感興趣區(qū)域的，穿過衰減元件和感興趣區(qū)域之后的輻射并且產(chǎn)生取決于所探測的輻射的探測值。計(jì)算斷層攝影裝置的衰減元件優(yōu)選為楔形物。可以將楔形物稱為蝴蝶結(jié)或射束成形器。 在計(jì)算斷層攝影裝置中使用楔形物是為了降低在橫向?qū)ο髤^(qū)域中通過對象的輻射量，對象優(yōu)選為患者。具體而言，楔形物在要成像的這種對象(具體而言，患者)薄的地方是厚的，
5而楔形物在要成像的這種對象預(yù)計(jì)厚的地方是薄的。衰減元件散射值提供單元提供取決于楔形物中X射線輻射的散射的衰減元件散射值，探測值校正單元基于所確定的衰減元件散射值校正測量的探測值。重建單元優(yōu)選適于使用反投影算法或另一種計(jì)算斷層攝影重建算法根據(jù)經(jīng)校正的探測值重建感興趣區(qū)域的圖像。術(shù)語“感興趣區(qū)域的”包括整個(gè)對象或僅包括對象的一部分。輻射優(yōu)選形成像錐形射束或扇形射束的射束，其中對象的尺寸和布置優(yōu)選使得， 如果輻射源適于在測量探測值的同時(shí)繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，則對象在垂直于旋轉(zhuǎn)軸的方向上完全位于射束之內(nèi)。應(yīng)當(dāng)指出，“基于所提供的衰減元件散射值校正測量的探測值”這一表述也包括進(jìn)一步處理衰減元件散射值，例如以便考慮對象的衰減，其中優(yōu)選基于這些進(jìn)一步處理的衰減元件散射值校正測量的探測值。優(yōu)選成像裝置還包括用于確定對象散射值的對象散射確定單元，對象散射值取決于對象對輻射的散射，其中探測值校正單元適于基于所確定的對象散射值校正測量的探測值。由于探測值也可能受到輻射在對象中的散射的不利影響，因此考慮這些額外的散射效應(yīng)，即，確定取決于輻射在對象中的散射的對象散射值以及還基于所確定的對象散射值校正探測值，進(jìn)一步提高了探測值的質(zhì)量，從而提高了利用經(jīng)校正的探測值重建的感興趣區(qū)域的圖像的質(zhì)量。優(yōu)選通過已知方法，具體而言，通過例如在WO 2007/148263A1中公開的基于與對象特有卷積核的卷積的獨(dú)立方法，確定對象散射值并基于所確定的對象散射值校正測量的探測值，在此通過引用將該文獻(xiàn)并入。進(jìn)一步優(yōu)選地，該成像裝置包括對象所處的檢查區(qū)以及用于準(zhǔn)直輻射源發(fā)射的輻射的準(zhǔn)直器，準(zhǔn)直器位于衰減元件和檢查區(qū)之間，其中輻射源、探測器和準(zhǔn)直器適于針對輻射的不同準(zhǔn)直測量校準(zhǔn)值，并且其中衰減元件散射值提供單元適于基于校準(zhǔn)值確定衰減元件散射值。優(yōu)選地，衰減元件散射值提供單元適于通過將一函數(shù)擬合到校準(zhǔn)值來確定衰減元件散射值，所述函數(shù)考慮了校準(zhǔn)值的衰減元件散射部分和未散射部分并且取決于不同的準(zhǔn)直。進(jìn)一步優(yōu)選地，該函數(shù)對于描述校準(zhǔn)值的衰減元件散射部分隨準(zhǔn)直變大而變大具有平方根相關(guān)性，對于描述校準(zhǔn)值的未散射部分具有常數(shù)相關(guān)性，其中衰減元件散射值取決于衰減元件散射部分。由于探測值中由輻射在衰減元件中的散射引起的部分具有取決于輻射準(zhǔn)直的平方根特性，因此可以通過將具有平方根相關(guān)性的函數(shù)擬合到針對輻射的不同準(zhǔn)直測量的校準(zhǔn)值，而容易且高精度地確定這一部分，從而確定取決于這一部分的衰減元件散射值。進(jìn)一步優(yōu)選地，-探測器包括若干探測器元件，-輻射源、探測器和準(zhǔn)直器適于為探測器元件的子組針對輻射的不同準(zhǔn)直測量校準(zhǔn)值，-衰減元件散射值提供單元適于針對探測器元件的子組確定衰減元件散射值，-成像裝置還包括衰減元件散射值比提供單元，其用于提供探測器元件的子組的衰減元件散射值與子組之外的探測器元件的衰減元件散射值的比值，-所述衰減元件散射值提供單元適于通過將針對子組的衰減元件散射值乘以所提供的比值來確定針對子組之外的探測器元件的衰減元件散射值。這允許測量校準(zhǔn)值并基于僅針對探測器元件的子組的校準(zhǔn)值確定衰減元件散射值，并且簡單地通過將探測器元件的子組的衰減元件散射值乘以所提供的比值來確定針對其他探測器元件的衰減元件散射值， 由此減少確定衰減元件散射值所需的工作量和時(shí)間。進(jìn)一步優(yōu)選地，探測器包括二維探測表面，其中探測器元件的子組是所述探測表面上的一條線上的探測器。這條線優(yōu)選是中心線，具體而言，如果成像裝置為計(jì)算斷層攝影裝置，這條線優(yōu)選相對于平行于旋轉(zhuǎn)軸的方向位于中心。優(yōu)選調(diào)整輻射源、準(zhǔn)直器和探測器，從而使得對于用于確定校準(zhǔn)值的每種準(zhǔn)直，探測器元件的子組，優(yōu)選地探測器元件的線，進(jìn)一步優(yōu)選探地測器元件的中心線，被完全照射。衰減元件散射值比提供單元優(yōu)選為模擬單元，其中通過對成像裝置建模，具體而言，通過對輻射源、探測器和衰減元件建模，并通過執(zhí)行Monte-Carlo模擬來對衰減元件散射值的產(chǎn)生建模。如果成像裝置為計(jì)算斷層攝影裝置，則衰減元件散射值比提供單元優(yōu)選適于針對垂直于旋轉(zhuǎn)軸的探測器元件的中心線與也垂直于旋轉(zhuǎn)軸的另一條探測器元件的線的每種組合提供衰減元件散射值比，具體而言，衰減元件散射值的單一比值。在實(shí)施例中，衰減元件散射值比提供單元是已經(jīng)存儲了衰減元件散射值比的存儲單元，或者它可以例如通過使用上述模擬計(jì)算這些比值，其中優(yōu)選地，對于位于平行于旋轉(zhuǎn)軸的同一條線上且位于垂直于旋轉(zhuǎn)軸的探測器元件的中心線上以及也垂直于旋轉(zhuǎn)軸的另一條探測器元件的線上的每一對探測器元件，確定衰減元件散射值比，并且其中對針對中心線和單根另一條線確定的衰減元件散射值比求平均值，以針對垂直于旋轉(zhuǎn)軸的中心線和也垂直于旋轉(zhuǎn)軸的另一條單根線的組合確定單一衰減元件散射值比。這減少了衰減元件散射值比提供單元必須要提供的衰減元件散射值比的量。進(jìn)一步優(yōu)選地，該成像裝置還包括-空氣掃描值提供單元，其用于提供空氣掃描值，以及-空氣掃描值校正單元，其用于基于所述衰減元件散射值校正空氣掃描值，其中所述探測值校正單元適于基于經(jīng)校正的空氣掃描值校正探測值。成像裝置例如是計(jì)算斷層攝影裝置，并且其從不同方向照射感興趣區(qū)域，其中優(yōu)選以不同角范圍，例如10度，劃分不同方向。優(yōu)選通過以下方式確定空氣掃描值在感興趣區(qū)域中沒有對象且輻射源繞感興趣區(qū)域轉(zhuǎn)動的同時(shí)采集探測值，并對屬于相同角度范圍的探測值求平均值來確定相應(yīng)角度范圍的空氣掃描值。于是，優(yōu)選針對不同采集條件，針對每個(gè)角度范圍確定空氣掃描值。例如，如果輻射源為X射線管，則由輻射源的管電流、準(zhǔn)直、旋轉(zhuǎn)速度等定義采集條件。由于探測值校正單元使用已經(jīng)基于衰減元件散射值校正的空氣掃描值來校正探測值，所以進(jìn)一步提高了探測值的質(zhì)量，從而提供了利用經(jīng)校正的探測值重建的圖像的質(zhì)量?？諝鈷呙柚堤峁﹩卧獌?yōu)選是已經(jīng)存儲了空氣掃描值的存儲單元。在另一實(shí)施例中，空氣掃描值提供單元例如通過如上所述對感興趣區(qū)域中沒有對象時(shí)采集的探測值求平均值來確定空氣掃描值。進(jìn)一步優(yōu)選地，探測值校正單元適于針對已經(jīng)在衰減元件中被散射并被對象(如果在衰減元件和探測器之間存在對象)衰減的輻射的衰減，調(diào)整衰減元件散射值，并基于所調(diào)整的衰減元件散射值校正所測量的探測值。優(yōu)選基于測量的探測值執(zhí)行這種調(diào)整。由
7于在用于測量對象的探測值的測量中，已經(jīng)被衰減元件散射的輻射被對象衰減，因此必須要調(diào)整衰減元件散射值，從而考慮對象的這種衰減，所述衰減元件散射值考慮到衰減元件引起的輻射散射而未考慮對象造成的散射輻射的衰減。也可以將這定義為衰減元件散射值通過對象的傳播。分別針對對象的衰減或衰減元件散射值通過對象的傳播對衰減元件散射值進(jìn)行這種調(diào)整進(jìn)一步改善了經(jīng)校正的探測值的質(zhì)量，從而改善了利用經(jīng)校正的探測值重建的圖像的質(zhì)量。進(jìn)一步優(yōu)選地，通過將相應(yīng)衰減元件散射值乘以取決于對象引起的衰減的相應(yīng)對象衰減值執(zhí)行衰減元件散射值的調(diào)整。對象衰減值優(yōu)選是由對象引起的相應(yīng)衰減或?qū)ο笠鸬倪@種衰減的低通濾波值。這種低通濾波器優(yōu)選包括低通濾波器系數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)和位于探測器的探測器元件間的所用抗散射網(wǎng)格的接收角度調(diào)整低通濾波器系數(shù)。調(diào)整這些低通濾波器系數(shù)，從而使得由對象引起的濾波后衰減，在這種情況下即對象衰減值，反映了從探測器像素看到的且在抗散射網(wǎng)格的整個(gè)接收角度上積分的由對象引起的平均衰減。因此，進(jìn)一步優(yōu)選地，低通濾波器是二維的，且針對每種探測器尺度單獨(dú)地選擇低通系數(shù)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，將低通濾波器實(shí)現(xiàn)為二項(xiàng)式低通濾波器。進(jìn)一步優(yōu)選地，-成像裝置包括a)空氣掃描值提供單元，其用于提供空氣掃描值，以及b)空氣掃描值校正單元，其用于基于衰減元件散射值校正空氣掃描值，-探測值校正單元適于迭代地校正測量的探測值，其中a)在迭代步驟中，通過從除以相應(yīng)經(jīng)校正的空氣掃描值的相應(yīng)測量的探測值減去乘以相應(yīng)對象衰減值的相應(yīng)衰減元件散射值來計(jì)算經(jīng)校正的探測值，所述相應(yīng)對象衰減值取決于由所述對象(31)引起的衰減，b) 一開始，相應(yīng)對象衰減值取決于相應(yīng)測量的探測值除以相應(yīng)經(jīng)校正的空氣掃描值，在進(jìn)一步迭代步驟中，對象衰減值取決于計(jì)算的相應(yīng)經(jīng)校正的探測值，即在前面的迭代步驟中計(jì)算出的所計(jì)算的相應(yīng)探測值。進(jìn)一步優(yōu)選地，探測值校正裝置，尤其是在迭代步驟中，還適于也從除以相應(yīng)經(jīng)校正的空氣掃描值的相應(yīng)測量的探測值減去除以相應(yīng)經(jīng)校正的空氣掃描值的相應(yīng)對象散射值，以計(jì)算經(jīng)校正的探測值。應(yīng)當(dāng)理解，將衰減元件散射值、對象散射值、經(jīng)校正的空氣掃描值和對象衰減值分配給相應(yīng)探測值。例如，將衰減的衰減元件散射值、對象散射值、經(jīng)校正的空氣掃描值和對象衰減值分配給對應(yīng)于探測器的相同探測器元件和相同采集條件，即例如輻射源的相同角度位置、相同準(zhǔn)直、相同管電流(如果輻射源為X射線管)等的探測值。優(yōu)選將相應(yīng)的衰減元件散射值、相應(yīng)的對象散射值、相應(yīng)的經(jīng)校正的空氣掃描值和相應(yīng)的對象衰減值分配給同一探測值。成像裝置優(yōu)選適于針對探測器的探測器元件和采集條件的每種組合確定衰減元件散射值。進(jìn)一步優(yōu)選地，成像裝置針對這些組合的每種確定對象散射值、對象衰減值和經(jīng)校正的空氣掃描值。在實(shí)施例中，衰減元件散射值提供單元是已經(jīng)存儲了衰減元件散射值的存儲單元。衰減元件散射值提供單元還可適于例如通過Monte-Carlo模擬的成像裝置的模擬，來確定衰減元件散射值。在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種用于校正測量的探測值的校正裝置，為所述校正裝置提供根據(jù)測量的輻射產(chǎn)生的探測值，所述輻射是由輻射源發(fā)射的并已穿過衰減元件，所述衰減元件用于在輻射穿過感興趣區(qū)域之前衰減所述輻射，所述校正裝置包括-衰減元件散射值提供單元，其用于提供取決于衰減元件引起的輻射的散射的衰減元件散射值，-探測值校正單元，其用于基于所提供的衰減元件散射值校正測量的探測值。優(yōu)選地，校正裝置還包括用于根據(jù)經(jīng)校正的探測值重建感興趣區(qū)域的圖像的重建單元。在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種用于產(chǎn)生對象的感興趣區(qū)域的圖像的成像方法，其中該成像方法包括以下步驟-由輻射源發(fā)射輻射，-在輻射穿過感興趣區(qū)域之前，由衰減元件衰減所述輻射，-探測器測量穿過感興趣區(qū)域之后的輻射并根據(jù)所測量的輻射產(chǎn)生測量的探測值，-衰減元件散射值提供單元提供取決于衰減元件引起的輻射的散射的衰減元件散射值，-探測值校正單元基于所提供的衰減元件散射值校正測量的探測值，-重建單元根據(jù)經(jīng)校正的探測值重建感興趣區(qū)域的圖像。在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種用于校正測量的探測值的校正方法，其中該校正方法包括以下步驟-提供根據(jù)測量的輻射產(chǎn)生的測量的探測值，所述輻射是由輻射源發(fā)射的并且已經(jīng)穿過衰減元件，所述衰減元件用于在輻射穿過感興趣區(qū)域之前衰減所述輻射，-衰減元件散射值提供單元提供取決于衰減元件引起的輻射的散射的衰減元件散射值，-探測值校正單元基于所提供的衰減元件散射值校正所測量的探測值。優(yōu)選地，校正方法還包括重建單元根據(jù)經(jīng)校正的探測值重建感興趣區(qū)域的圖像的步驟。在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種用于產(chǎn)生對象的感興趣區(qū)域的圖像的成像計(jì)算機(jī)程序，其中該成像計(jì)算機(jī)程序包括用于當(dāng)成像計(jì)算機(jī)程序在控制根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，令所述成像裝置執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求12所述的成像方法的步驟的程序代碼段。在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種用于校正探測值的校正計(jì)算機(jī)程序，其中校正計(jì)算機(jī)程序包括用于當(dāng)校正計(jì)算機(jī)程序在控制根據(jù)權(quán)利要求11所述的校正裝置的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，令所述校正裝置執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求13所述的校正方法的步驟的程序代碼段。應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置、根據(jù)權(quán)利要求11所述的校正裝置、根據(jù)權(quán)利要求12所述的成像方法、根據(jù)權(quán)利要求13所述的校正方法、根據(jù)權(quán)利要求14所述的成像計(jì)算機(jī)程序和根據(jù)權(quán)利要求15所述的校正計(jì)算機(jī)程序具有與從屬權(quán)利要求中限定的類似和/或相同的優(yōu)選實(shí)施例。
應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例還可以是從屬權(quán)利要求與相應(yīng)的獨(dú)立權(quán)利要求的任意組合。


參考下文描述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其他方面將顯而易見并得到闡述。在下述附圖中圖1示意性和示范性地示出了用于產(chǎn)生對象的感興趣區(qū)域的圖像的成像裝置的實(shí)施例；圖2示意性和示范性地示出了成像裝置的若干元件的布置；圖3示意性和示范性地示出了成像裝置的探測器的探測表面；圖4示意性和示范性地示出了校準(zhǔn)值與不同準(zhǔn)直的相關(guān)性；圖5示出了流程圖，其圖示出了用于產(chǎn)生對象的感興趣區(qū)域的圖像的成像方法的實(shí)施例；圖6示出了流程圖，其圖示出了衰減元件散射值的確定；圖7示意性和示范性地示出了衰減元件散射值與不同準(zhǔn)直的相關(guān)性；以及圖8根據(jù)不同準(zhǔn)直和沿探測器探測表面上的中心線定位的不同探測器元件示意性和示范性地示出了衰減元件散射值。
具體實(shí)施例方式圖1示意性和示范性地示出了用于對對象的感興趣區(qū)域進(jìn)行成像的成像裝置。在這一實(shí)施例中，成像裝置為計(jì)算斷層攝影裝置。該計(jì)算斷層攝影裝置包括能夠圍繞旋轉(zhuǎn)軸 R旋轉(zhuǎn)的掃描架1，所述旋轉(zhuǎn)軸R平行于ζ方向延伸。將輻射源2安裝到掃描架1上，在這一實(shí)施例中，所述輻射源2為X射線管。輻射源2設(shè)有準(zhǔn)直器3，在這一實(shí)施例中，所述準(zhǔn)直器從輻射源2產(chǎn)生的輻射形成錐形輻射束4。所述輻射穿過諸如患者的對象(圖1中未示出)和優(yōu)選在檢查區(qū)5中位于對象內(nèi)的感興趣區(qū)域，在這一實(shí)施例中，所述檢查區(qū)是圓柱形的。在穿過檢查區(qū)5之后，輻射4入射到探測器6上，探測器6包括二維探測表面。探測器 6安裝在掃描架1上。計(jì)算斷層攝影裝置包括兩個(gè)電機(jī)7、8。優(yōu)選通過電機(jī)7以恒定的但是可調(diào)整的角速度驅(qū)動掃描架。電機(jī)8被設(shè)置為使諸如患者的對象平行于旋轉(zhuǎn)軸R或ζ軸的方向發(fā)生位移，所述對象被安置在檢查區(qū)5內(nèi)的患者臺上。例如，由控制單元9控制這些電機(jī)7、8，從而使得輻射源2和檢查區(qū)5，并且因此檢查區(qū)5內(nèi)的感興趣區(qū)域沿著螺旋形軌跡彼此相對移動。但是，也可能不使對象或檢查區(qū)5移動，而只旋轉(zhuǎn)輻射源2，即，輻射源2相對于對象或檢查區(qū)5沿著圓形軌跡移動。此外，在另一實(shí)施例中，準(zhǔn)直器3可以適于形成另一種射束形狀，具體而言為扇形射束，探測器6可以包括探測表面，其根據(jù)另一種射束形狀，具體而言， 扇形射束成形。在輻射源2和檢查區(qū)5的相對運(yùn)動期間，探測裝置6根據(jù)入射在探測器6的探測表面上的輻射產(chǎn)生探測值。成像裝置，在這一實(shí)施例中即計(jì)算斷層攝影裝置，還包括衰減元件30，其用于在輻射4穿過對象31，從而穿過感興趣區(qū)域之前對其進(jìn)行衰減。圖2中示范性和示意性地示出了衰減元件30。圖2中所示的衰減元件30是楔形的，從而使得其在區(qū)域32中具有更大的厚度，其中輻射束4穿過該區(qū)域32并且僅穿過對象(應(yīng)當(dāng)是患者)的較薄部分，并且具有較薄區(qū)域33，其沿穿過對象31較厚區(qū)域的輻射束定位。衰減元件30的形狀優(yōu)選像具有中心凹陷的長方體，在垂直于旋轉(zhuǎn)軸R或ζ方向的相交平面中為橢圓形。參考圖2，探測器6包括二維探測表面34，探測表面34包括若干探測器元件和抗散射網(wǎng)格。圖2中示意性和示范性地示出了分配到探測器元件35的抗散射網(wǎng)格的葉片36。 虛線37表示角度范圍，從該角度范圍，輻射可以進(jìn)入葉片36之間的空間并被探測器元件35 探測到。圖2還圖示了衰減元件30和對象31中的若干散射事件。射束42在衰減元件30中的散射位置43處被散射，由此產(chǎn)生散射輻射束44，其在對象31中的散射位置45處也被散射，由此產(chǎn)生被探測器元件35探測到的另一散射束40。 射束46在衰減元件30中的散射位置47處被散射，由此產(chǎn)生散射束41，散射束41穿過對象31而未被再次散射，其也被探測器元件35探測到。輻射束48穿過衰減元件30而在衰減元件30中未被散射，但這一輻射束48在對象31中的散射位置49處被散射，由此產(chǎn)生散射束39，其也被探測器元件35探測到。最后，輻射束38穿過衰減元件30和對象31，均未被散射，這一輻射束可以被視為初級輻射，其也被探測器元件35探測到。于是，探測器元件 35探測到的探測值不僅包括初級輻射38，而且還包括散射輻射39、40和41。在下文中，忽略了兩次散射輻射40，因?yàn)樗鼘μ綔y值的貢獻(xiàn)小到可以忽略。應(yīng)當(dāng)指出，附圖僅僅是示范性和示意性的，并未按比例繪制。例如，在圖2中，與總的探測器表面34相比，探測器元件35過大。在這一實(shí)施例中，探測值是投影值并是由探測器6探測到的，將探測值提供給校正設(shè)備10，用于針對散射輻射校正探測值。具體而言，校正設(shè)備適于減少或消除探測值中的散射部分39、40和41，以便獲得優(yōu)選僅取決于初級輻射38的經(jīng)校正的探測值。可以將校正設(shè)備10視為校正裝置。校正裝置10包括衰減元件散射值提供單元12，其用于提供取決于衰減元件30引起的輻射散射的衰減元件散射值。為了確定這些衰減元件散射值，輻射源2、探測器6和準(zhǔn)直器3適于針對輻射4的不同準(zhǔn)直情況測量校準(zhǔn)值，其中衰減元件散射值提供單元12適于基于校準(zhǔn)值確定衰減元件散射值。準(zhǔn)直器3位于檢查區(qū)5和衰減元件30之間，其中準(zhǔn)直器 3適于提供準(zhǔn)直，平行于ζ方向或旋轉(zhuǎn)軸R準(zhǔn)直是不同的，即，不同的準(zhǔn)直對應(yīng)于在平行于ζ 方向或旋轉(zhuǎn)軸R的方向上的不同延伸。優(yōu)選地，準(zhǔn)直器3包括兩個(gè)葉片，它們形成狹縫，其中不同準(zhǔn)直對應(yīng)于在平行于ζ方向或旋轉(zhuǎn)軸R的方向上不同的狹縫寬度。優(yōu)選地，在沒有對象31時(shí)，針對探測器6探測表面34上的探測器元件50的中心線51確定校準(zhǔn)值。這一中心線51相對于旋轉(zhuǎn)軸R位于探測表面34的中心，在圖3中示意性且示范性地示出了這一中心線。中心線51垂直于旋轉(zhuǎn)軸R。改變準(zhǔn)直器3的準(zhǔn)直并測量中心線51的探測值，其中針對不同準(zhǔn)直測量的這些探測值為校準(zhǔn)值。選擇不同的準(zhǔn)直，從而使得中心線51始終完全被輻射源2發(fā)射的輻射4的初級輻射照射。圖4示意性和示范性地示出了分別由中心線51的探測器元件以兩種校準(zhǔn)coll 1、 coll 2測量的兩個(gè)校準(zhǔn)值M(C011 1)、M(C011 2)。衰減元件散射值提供單元12適于通過將一函數(shù)擬合到校準(zhǔn)值來確定衰減元件散射值，該函數(shù)考慮了校準(zhǔn)值的衰減元件散射部分和未散射部分并且取決于不同的準(zhǔn)直。在這一實(shí)施例中，該函數(shù)對于描述校準(zhǔn)值的衰減元件散射部分隨準(zhǔn)直變大而變大具有平方根相關(guān)性，對于描述校準(zhǔn)值的未散射部分具有常數(shù)相關(guān)性，其中衰減元件散射值取決于衰減元件散射部分。被擬合到校準(zhǔn)值的函數(shù)優(yōu)選由以下方程定義M^ {coll) = P1 +S^{coll) (1)其中Slw}{coll)=bl}4coTl (2)在方程(1)中，MU(Coll)表示探測值，在這種情況下為校準(zhǔn)值，是利用i表示的探測器元件和j表示的輻射源角位置以準(zhǔn)直coll測量的。Pu這一項(xiàng)表示針對i表示的探測器元件和j表示的輻射源位置擬合的探測值(在這種情況下為校準(zhǔn)值)的未散射部分。探測值(在這種情況下即校準(zhǔn)值)的衰減元件散射部分由SU(Coll)表示，其具有如方程(2) 所示的平方根特性。b"這一項(xiàng)表示針對衰減元件散射部分S" (coll)的平方根特性的擬合參數(shù)。在這一實(shí)施例中，由以下方程定義針對i表示的探測器元件和j表示的輻射源位置的衰減元件散射值SPRU(C0Il)
eDD!;V ,,、Mu(Coll)-Pu Mll(Coll) 1SPR^coll) = ^/-=-I ⑶也可以將衰減元件散射值SPRU(C0Il)視為衰減元件散射特征。在實(shí)施例中，并非根據(jù)輻射源的角位置確定衰減元件散射值。在這種情況下，可以針對單個(gè)輻射源位置確定校準(zhǔn)值，或者可以對針對不同輻射源位置且針對相同準(zhǔn)直和相同探測器元件確定的衰減元件散射值求平均值。在已經(jīng)針對探測器6的探測表面34的中心線51確定衰減元件散射值之后，衰減元件散射值比提供單元13提供中心線51的衰減元件散射值與中心線51之外的探測器元件的衰減元件散射值的比值，其中所述中心線51形成探測表面34上探測器元件50的子組。在這一實(shí)施例中，衰減元件散射值比提供單元13適于針對垂直于旋轉(zhuǎn)軸R且不是中心線51的線和中心線51的每種組合提供衰減元件散射值比，具體而言，提供單一衰減元件散射值比。例如，如果已經(jīng)針對中心線51的第一探測器元件53確定了衰減元件散射值，則將這一衰減元件散射值乘以已針對中心線51和第二探測器元件M所在的外部線52提供的比值，以確定第二探測器元件M的衰減元件散射值。通過這種方式，對于中心線51之外的所有探測器元件，通過將已針對中心線51的探測器元件確定的相應(yīng)衰減元件散射值乘以衰減元件散射值比提供單元13提供的相應(yīng)比值來確定衰減元件散射值。在另一實(shí)施例中， 衰減元件散射值比提供單元13適于針對沿平行于旋轉(zhuǎn)軸R的線定位的探測器元件和中心線51上位于平行于旋轉(zhuǎn)軸R的同一條線上的相應(yīng)探測器元件的每種組合提供衰減元件散射值比，即，在這一另一實(shí)施例中，并不是通過將為中心線51確定的對應(yīng)衰減元件散射值乘以同一衰減元件散射值比來確定線52的所有衰減元件散射值。衰減元件散射值比提供單元13優(yōu)選為存儲衰減元件散射值比的存儲單元，并且/ 或者衰減元件散射值比提供單元13可以適于通過如下方式確定衰減元件散射值比模擬探測器6探測的探測值的衰減元件散射部分的產(chǎn)生，從而通過對探測過程建模，即，例如通過對輻射源、衰減元件和探測器建模，并利用Monte-Carlo模擬來模擬衰減元件散射值的產(chǎn)生，其中通過計(jì)算模擬的衰減元件散射值的相應(yīng)比值來確定該比值。在另一實(shí)施例中，衰減元件散射值提供單元可以適于在不使用校準(zhǔn)值的情況下， 利用整個(gè)成像系統(tǒng)的Monte Carlo模擬來確定衰減元件散射值。校正設(shè)備10還包括對象散射確定單元14，其用于確定取決于對象31對輻射的散射的對象散射值。優(yōu)選通過基于如WO 2007/148263A1中公開的，與對象特有卷積核的卷積的獨(dú)立方法來確定這些對象散射值，在此通過引用將該文獻(xiàn)并入。校正設(shè)備10還包括用于提供空氣掃描值的空氣掃描值提供單元15和用于基于衰減元件散射值校正空氣掃描值的空氣掃描值校正單元16。優(yōu)選根據(jù)以下方程執(zhí)行對經(jīng)校正的空氣掃描值的確定
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生對象(31)的感興趣區(qū)域的圖像的成像裝置，所述成像裝置包括 -輻射源O)，其用于發(fā)射輻射G)，-探測器(6)，其用于在所述輻射(4)穿過所述感興趣區(qū)域之后測量所述輻射(4)并且根據(jù)所測量的輻射(4)產(chǎn)生測量的探測值，-衰減元件(30)，其用于在所述輻射(4)穿過所述感興趣區(qū)域之前衰減所述輻射G)， -衰減元件散射值提供單元(12)，其用于提供取決于所述衰減元件(30)引起的所述輻射的散射的衰減元件散射值，-探測值校正單元(17)，其用于基于所提供的衰減元件散射值校正所測量的探測值， -重建單元(18)，其用于根據(jù)經(jīng)校正的探測值重建所述感興趣區(qū)域的圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中，所述成像裝置包括要在其中放置所述對象 (31)的檢查區(qū)(5)以及用于準(zhǔn)直所述輻射源( 發(fā)射的所述輻射的準(zhǔn)直器(3)，所述準(zhǔn)直器C3)位于所述衰減元件(30)和所述檢查區(qū)( 之間，其中，所述輻射源O)、所述探測器 (6)和所述準(zhǔn)直器C3)適于針對所述輻射(4)的不同的準(zhǔn)直測量校準(zhǔn)值，并且其中，所述衰減元件散射值提供單元(1 適于基于所述校準(zhǔn)值確定所述衰減元件散射值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像裝置，其中，所述衰減元件散射值提供單元(1 適于通過將一函數(shù)擬合到所述校準(zhǔn)值來確定所述衰減元件散射值，所述函數(shù)考慮了所述校準(zhǔn)值的衰減元件散射部分和未散射部分并且取決于所述不同的準(zhǔn)直。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成像裝置，其中，所述函數(shù)對于描述所述校準(zhǔn)值的衰減元件散射部分隨準(zhǔn)直變大而變大具有平方根相關(guān)性，并且對于描述所述校準(zhǔn)值的未散射部分具有常數(shù)相關(guān)性，其中，所述衰減元件散射值取決于所述衰減元件散射部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像裝置，其中，-所述探測器(6)包括若干探測器元件(50)，-所述輻射源O)、所述探測器(6)和所述準(zhǔn)直器(3)適于為所述探測器元件的子組 (51)針對所述輻射的不同的準(zhǔn)直測量校準(zhǔn)值，-所述衰減元件散射值提供單元(1 適于針對所述探測器元件的子組(51)確定所述衰減元件散射值，-所述成像裝置還包括衰減元件散射值比提供單元(13)，其用于提供探測器元件的所述子組(51)的衰減元件散射值與所述子組之外的探測器元件的衰減元件散射值的比值，-所述衰減元件散射值提供單元(1 適于通過將針對所述子組(51)的所述衰減元件散射值乘以所提供的比值來確定針對所述子組之外的探測器元件的衰減元件散射值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的成像裝置，其中，所述探測器(6)包括二維探測器表面，其中， 探測器元件的所述子組(51)是所述探測器表面上的探測器元件的線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中，所述成像裝置還包括 -空氣掃描值提供單元(15)，其用于提供空氣掃描值，以及-空氣掃描值校正單元(16)，其用于基于所述衰減元件散射值校正所述空氣掃描值， 其中，所述探測值校正單元(17)適于基于經(jīng)校正的空氣掃描值校正所測量的探測值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中，所述探測值校正單元(17)適于針對已經(jīng)在所述衰減元件(30)中被散射并且被當(dāng)在所述衰減元件(30)和所述探測器(6)之間存在對象(31)時(shí)的所述對象(31)衰減的輻射的衰減，調(diào)整所述衰減元件散射值，并且基于所調(diào)整的衰減元件散射值校正所測量的探測值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的成像裝置，其中，通過將相應(yīng)的衰減元件散射值乘以取決于所述對象(31)引起的衰減的相應(yīng)的對象衰減值來執(zhí)行所述衰減元件散射值的調(diào)整。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中， -所述成像裝置包括a)空氣掃描值提供單元(15)，其用于提供空氣掃描值，以及b)空氣掃描值校正單元(16)，其用于基于所述衰減元件散射值校正所述空氣掃描值， -所述探測值校正單元適于迭代地校正所測量的探測值，其中a)在迭代步驟中，通過從除以相應(yīng)的經(jīng)校正的空氣掃描值的相應(yīng)的所測量的探測值中減去乘以相應(yīng)的對象衰減值的相應(yīng)的衰減元件散射值來計(jì)算所述經(jīng)校正的探測值，所述相應(yīng)的對象衰減值取決于由所述對象(31)引起的衰減，b)一開始，所述相應(yīng)的對象衰減值取決于所述相應(yīng)的所測量的探測值除以所述相應(yīng)的經(jīng)校正的空氣掃描值，并且在進(jìn)一步迭代步驟中，所述對象衰減值取決于計(jì)算的相應(yīng)的經(jīng)校正的探測值。
11.一種用于校正測量的探測值的校正裝置，為所述校正裝置提供根據(jù)測量的輻射產(chǎn)生的探測值，所述輻射是由輻射源( 發(fā)射的并且穿過衰減元件(30)，所述衰減元件用于在所述輻射(4)穿過感興趣區(qū)域之前衰減所述輻射G)，所述校正裝置包括-衰減元件散射值提供單元(12)，其用于提供取決于所述衰減元件(30)引起的所述輻射的散射的衰減元件散射值，-探測值校正單元(17)，其用于基于所提供的衰減元件散射值校正所測量的探測值。
12.一種用于對對象(31)的感興趣區(qū)域進(jìn)行成像的成像方法，所述成像方法包括 -由輻射源⑵發(fā)射輻射⑷，-衰減元件(30)在所述輻射(4)穿過所述感興趣區(qū)域之前衰減所述輻射G)， -探測器(6)在所述輻射(4)穿過所述感興趣區(qū)域之后測量所述輻射(4)并根據(jù)所測量的輻射(4)產(chǎn)生測量的探測值，-衰減元件散射值提供單元(1 提供取決于所述衰減元件(30)引起的所述輻射(4) 的散射的衰減元件散射值，-探測值校正單元(17)基于所提供的衰減元件散射值校正所測量的探測值， -重建單元(18)根據(jù)經(jīng)校正的探測值重建所述感興趣區(qū)域的圖像。
13.一種用于校正測量的探測值的校正方法，所述校正方法包括以下步驟-提供根據(jù)測量的輻射產(chǎn)生的測量的探測值，所述輻射是由輻射源( 發(fā)射的并且穿過衰減元件(30)，所述衰減元件用于在所述輻射穿過感興趣區(qū)域之前衰減所述輻射，-衰減元件散射值提供單元(1 提供取決于所述衰減元件(30)引起的所述輻射的散射的衰減元件散射值，-探測值校正單元(17)基于所提供的衰減元件散射值校正所述測量的探測值。
14.一種用于對對象(31)的感興趣區(qū)域進(jìn)行成像的成像計(jì)算機(jī)程序，所述成像計(jì)算機(jī)程序包括用于當(dāng)所述成像計(jì)算機(jī)程序在控制根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，令所述成像裝置執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求12所述的成像方法的步驟的程序代碼段。
15.一種用于校正測量的探測值的校正計(jì)算機(jī)程序，所述校正計(jì)算機(jī)程序包括用于當(dāng)所述校正計(jì)算機(jī)程序在控制根據(jù)權(quán)利要求11所述的校正裝置的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，令所述校正裝置執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求13所述的校正方法的步驟的程序代碼段。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生對象的感興趣區(qū)域的圖像的成像裝置。所述成像裝置包括輻射源(2)，其用于發(fā)射輻射(4)；以及探測器(6)，其用于測量穿過所述感興趣區(qū)域之后的輻射(4)并用于根據(jù)所測量的輻射(4)產(chǎn)生測量的探測值。所述成像裝置還包括衰減元件，其用于在所述輻射(4)穿過所述感興趣區(qū)域之前衰減所述輻射(4)；以及衰減元件散射值提供單元(12)，其用于提供衰減元件散射值，該值取決于所述衰減元件引起的輻射(4)的散射。探測值校正單元(17)基于所提供的衰減元件散射值校正所述測量的探測值，并且重建單元(18)根據(jù)經(jīng)校正的探測值重建感興趣區(qū)域的圖像。
文檔編號G06T11/00GK102160085SQ200980136061
公開日2011年8月17日 申請日期2009年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月16日
發(fā)明者J·維格特, M·貝爾特拉姆 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司