专利名称：产生断层造影图像数据组的方法和计算机断层造影系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于借助计算机断层造影系统(CT系统)产生测量对象的断层造影图像数据组的方法和计算机断层造影系统，该计算机断层造影系统具有至少两组可同时运行的探测器元件，其共同从多个投影角度扫描测量对象，其中至少一个第一组积分探测器元件在入射的射线的整个能量谱上积分地测量入射的射线并且至少一个第二组计数探测器将入射的射线在至少两个能量范围中分辨地进行测量。
背景技术：
具有常规的积分闪烁探测器和计数探测器的双源CT系统是一般公知的。在此两个测量系统同时扫描一个测量对象，通常是患者。这样的双源CT系统在此包含两个分别由X射线辐射器和分别对应的探测器组成的辐射器-探测器系统，其角度互相错开地布置在机架上。 利用能量选择性的计数探测器来测量的问题在于，由于前面的辐照，这样的探测器的相对高的漂移。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，找到一种用于扫描测量对象和由这样的扫描产生断层造影图像数据组的方法和计算机断层造影系统，其中不需要在每次测量之前校准计数探测器元件来均衡探测器元件的漂移。发明人具有以下认识在医学中使用的计算机断层造影(CT)设备目前作为现有技术构造为具有积分闪烁探测器。在其中将击中的X射线在两级的过程中首先转换为可见光，其然后由在后连接的光电二极管探测并且转换为电信号。对于相应的闪烁器的例子是氧化钆(Gadoliniumoxid)或硫氧化礼(Gadoliniumoxidsulfid)。这样的闪烁探测器具有非常宽的动态范围并且能够无问题地处理在医学计算机断层造影技术中使用的最小和最大X射线流密度。另一方面，其空间分辨率受到限制，因为探测器像素出于机械原因由于在像素之间的用于机械和光学分离的不活跃的死区而不能任意缩小。此外积分闪烁探测器不提供光谱的信息，从而在X射线谱的不同的能量情况下X射线吸收的特定于材料的区别不能被直接采集。此外从积分探测器探测的信号的对比度-噪声-比不是最佳的，因为携带大部分对比度信息的低能量的量子按照其小的能量在积分探测器中也仅小地被加权，从而特定的材料，例如脑白质和脑灰质的对比度由此被降低。与之相反存在计数的探测器，其中击中的X射线量子在直接过程中被转换为电信号并且被计数。对于相应的探测器材料的例子是締化镉(Cadmiumtellurid)或締化锌镉(Cadmium-Zinktellurid)o计数探测器能够在表面上非常精细地构造，因为像素不必机械地分离并且因此取消了死区。由此比传统的积分闪烁探测器明显更高的空间分辨率是可能的。此外击中的X射线量子对于光谱的分辨率在不同的能量带中被探测，由此在不同的能量的情况下X射线吸收的特定于材料的区别可以利用唯一的测量来采集。通过对整个信号的份额的取决于能量的加权可能性，此外还允许与积分闪烁探测器相比改善对象对比度并且由此改善对比度-噪声-比。然而计数探测器的缺陷是由于采用的探测器材料而只具有一个有限的动态范围，在所述材料情况下不允许超过最大X射线流密度，该X射线流密度按照目前的现有技术对于在医学CT中不受限制的采用是不够高的。另一个缺陷是在前面的辐照之后计数探测器的信号的高的漂移，其中在图像中可能产生难以校正的伪影。然而这些问题可以通过如下来解决既利用积分的探测器元件也利用计数探测器元件进行相同的或近似相同的射线的并行测量。在此可以将相同地透射检查对象的射线的这些测量互相比较并且一方面优选在扫描期间多次校正计数探测器元件的漂移。此外在高的剂量率范围中以及在饱和区域中在对于计数探测器来说过高的光子流的情况下的测量数据借助积分探测器的测量数据来补充。在此是来自于测量对象的边缘区域和对诊断不感 兴趣的区域的测量数据，从而也不会丢失对于图像重建是有价值的数据。相应地，发明人建议，用于产生测量对象的断层造影图像数据组的本身公知的方法借助具有至少两组可同时运行的从多个投影角度共同扫描测量对象的探测器的计算机断层造影系统(CT系统)来改进，其中在公知方法中至少一个第一组积分探测器元件在入射的射线的整个能量谱上积分地测量入射的射线并且至少一个第二组计数探测器元件将入射的射线在至少两个能量范围中分辨地进行测量。在此按照本发明的改进在于，通过至少一个第一组积分探测器元件的积分的测量，关于分别在空间上相同地穿过测量对象延伸的射线来校正至少一个第二组计数探测器元件的能量分辨的测量，并且至少由第二组计数探测器元件的校正的能量分辨的测量重建测量对象的至少一个断层造影的图像数据组。为了使得多个使用的探测器元件的特殊的特征和其单独的区别关于探测器元件的前面的射线负担的不同的历史也变得合适，有利的是，对于每个计数探测器元件形成特殊的校正系数。此外特别有利的是，计数探测器元件的测量数据在计数探测器元件的饱和区域中通过积分探测器元件的直接或插值的测量数据来代替。除了按照本发明的方法，还建议一种计算机断层造影系统(CT系统)，具有-至少两组可同时运行的用于从多个投影角度同时扫描检查对象的探测器元件，其中-至少一个第一组积分探测器元件被构造为用于积分的辐射测量，并且-至少一个第二组计数探测器元件被构造为将入射的射线谱分解为两个能量间隔(Energiebins)，和-计算机系统，用于分析探测器元件的测量结果，具有存储器和位于其中的计算机程序，-其中，在计算机系统的存储器中还存在至少一个计算机程序，其在运行中实施前面描述的方法。按照第一优选构造，在该计算机断层造影系统中，至少一个第一组积分探测器元件和至少一个第二组计数探测器元件分别布置在物理上不同的探测器上。然而替换地还可以，至少一个第一组积分探测器元件和至少一个第二组计数探测器元件布置在一个、优选唯一一个存在的探测器上。由此主要的成本开销的计数的探测器元件至少部分地通过由于不需要的第二辐射器探测器系统的节省来补偿。优选地在此至少一个第一组的积分探测器元件和至少一个第二组的计数探测器元件成行地或成排地分组地布置在探测器上。按照另一种构造，至少一个第一组的积分探测器元件和至少一个第二组的计数探测器元件还可以棋盘样地分组地布置在探测器上。此外，每个计数探测器元件所占据的面积可以比每个积分探测器元件的面积更小地构造。由此至少可以对于计数探测器元件实现明显更高的位置分辨率。
以下借助附图进一步描述本发明，其中仅示出为理解本发明必要的特征。使用以下的附图标记1 :CT系统；2 :第一 X射线管；3 :第一探测器；4 :第二 X射线管；5 :第二探测 器；6 :机架壳体；7 :患者；8 :患者卧榻；9 :系统轴；10 :计算机系统；11 :造影剂施加器；12 EKG导线；1 :积分探测器元件；Prgl-Prgn :计算机程序；Z :计数探测器元件。附图中图I示出CT系统；图2示出了一方面具有成排成组的积分探测器元件另一方面具有计数探测器元件的探测器的俯视图；图3示出了一方面具有成行成组的积分探测器元件另一方面具有计数探测器元件的探测器的俯视图；图4示出了具有蜂窝状布置的八角形积分探测器元件和在间隙中的计数探测器元件的探测器的俯视图。
具体实施例方式图I示出示例性的CT系统1，具有在机架壳体6中未详细示出的机架上的两个辐射器-探测器系统。这两个辐射器-探测器系统一方面由第一 X射线管2和与第一 X射线管对应的相对的探测器3而另一方面由第二 X射线管4和与第二 X射线管对应的相对的探测器5组成，两个辐射器-探测器系统在旋转平面中角度错开地布置在机架上。按照本发明，这两个探测器3和5分别可以配备有在其功能上不同的探测器元件，从而构造为一个探测器具有计数的、另一个探测器具有积分的探测器元件。替换地，通过在一个探测器中构造部分积分的、部分计数的探测器元件，还存在探测器或至少一个探测器的混合化的可能性。关于不同工作的探测器元件的示例性划分也参考图2至4。两个辐射器-探测器系统掠过一个在中央的圆形开口中设置的测量场。患者7借助患者卧榻8沿着系统轴9被移动通过该测量场。原则上在此既可以实施螺旋形扫描也可以实施顺序扫描。为了改善血管或其他结构的成像还可以通过造影剂施加器11向患者注射造影剂。此外还可以通过EKG导线12扫描心脏动作，以便进行心脏动作触发的扫描和/
或重建。CT系统I的控制和患者7的扫描的分析通过与之相连的计算机系统10来进行，其中该计算机系统具有至少一个存储器，在所述存储器中存储了计算机程序Prgl-Prgn。按照本发明在其中也包含或存储了程序，它们被构造为在系统的运行中执行按照本发明的方法的不同实施方式。图2至4示出了对于CT系统的一个，必要时唯一一个探测器中积分的和计数的探测器元件的不同的混合布置的例子。图2示出了具有成排交替布置的积分的(非阴影示出的)和计数的(阴影示出的)探测器元件I、Z的混合探测器的实施。这样的布置特别适合于圆形扫描的情况，因为此处在回转(Umlauf)中每个积分探测器元件I都由一个计数探测器元件Z跟随并且可以非常简单地找到穿过扫描的测量对象的一致的射线，其由两种探测器元件I、Z扫描，以便能够将所述射线进行比较并且必要时对计数探测器元件的测量数据进行校正。特别是对于在螺旋扫描中的使用，在图3中示出的划分是有利的。在此成行交替地布置积分的(非阴影示出的)和计数的(阴影示出的)探测器元件I、Z。因为在螺旋扫描中实施在系统轴方向上的进给，所以两种探测器元件I、Z又掠过穿过检查对象的相同的或 至少近似相同的射线，以便能够比较相关的测量结果并且必要时能够对计数探测器元件Z的测量数据进行校正。如果不能由两个测量数据找到恰好重叠的射线，则存在如下可能性通过相应的，本身公知的插值操作，找到对于一致的、必要时也相对的射线的插值的测量数据。要指出，在本发明的范围内的还有，对于计数探测器关于其投影面积使用比在积分探测器元件的情况下更小的探测器元件Z。例如每个此处示出的计数探测器元件的面积也可以多重划分，例如划分为2X2、3X3或4X4分离可读的部分面积，从而得到明显更高的位置分辨率。在图4中示出了计数的和积分的探测器元件Z、I的混合布置的另一种有利变形。在此将积分的(非阴影示出的)探测器元件I蜂窝状由八角形平面建立，其中在面积的形成的四角的中间空间中放入明显更小的计数探测器元件Z，其由此不仅可以实现拍摄的谱的能量分辨率，而且还限定更精细的测量射线。有利的还有，在弃用探测器之前的散射射线格栅的条件下借助计数的、也就是能量分辨的探测器元件Z确定由于与最初的射线谱不同的散射射线谱而在探测器的每个位置中当前的散射射线分布，并且将这些散射射线值分别直接从总共击中的射线中(即使在积分探测器元件I的情况下)减去。总之，利用本发明描述了一种用于产生测量对象的断层造影图像数据组的方法和计算机断层造影系统，该计算机断层造影系统具有至少两组可同时运行的探测器元件，其中基本上至少一个第一组入射的射线在入射的射线的整个能量谱上积分地测量并且至少一个第二组入射的射线在至少两个能量范围中分辨地进行测量，其中此外通过积分的测量关于分别在空间上相同地穿过测量对象延伸的射线校正能量分辨的测量并且至少从校正的能量分辨的测量中重建测量对象的断层造影的图像数据组。尽管通过优选实施例详细解释并描述了本发明，但是本发明不受所公开的例子限制并且专业人员可以从中导出其他变形，而不脱离本发明的保护范围。
权利要求
1. 一种用于借助计算机断层造影系统(I)产生测量对象(7)的断层造影图像数据组的方法，该计算机断层造影系统具有至少两组可同时运行的探測器元件(I，Z)，其共同从多个投影角度扫描测量对象(7)，其中 I. I.至少ー个第一组积分探測器元件(I)在入射的射线的整个能量谱上积分地測量入射的射线，并且 I. 2.至少ー个第二组计数探測器元件(Z)将入射的射线在至少两个能量范围中分辨地进行测量， 其特征在干， 1.3.通过至少ー个第一组积分探測器元件(I)的积分的測量，关于分别在空间上相同地穿过测量对象延伸的射线来校正至少ー个第二组计数探測器元件(Z)的能量分辨的测量，并且 1.4.至少由第二组计数探測器元件(Z)的校正的能量分辨的测量重建测量对象(7)的至少ー个断层造影的图像数据组。
2.根据上述权利要求I所述的方法，其特征在于，对于每个计数探測器元件(Z)形成特殊的校正系数。
3.根据上述权利要求I至2中任一项所述的方法，其特征在于，计数探測器元件(Z)的測量数据在计数探測器元件(Z)的饱和区域中通过积分探測器元件(I)的直接或插值的测量数据来代替。
4.一种计算机断层造影系统(I)，具有 .4.I.至少两组可同时运行的用于从多个投影角度同时扫描检查对象(7)的探測器元件(I，Z)，其中 .4.2.至少ー个第一组积分探測器元件(I)被构造为用于积分的辐射测量，并且 . 4.3.至少ー个第二组计数探測器元件(Z)被构造为将入射的射线谱分解为至少两个能量间隔，和 . 4.4.计算机系统(10)，用于分析探測器元件的測量结果，具有存储器和位于其中的计算机程序(Prg1-Prgn), 其特征在干， .4.5.在所述计算机系统(10)的存储器中还存在至少ー个计算机程序，其在运行中实施根据上述方法权利要求所述的方法。
5.根据上述权利要求4所述的计算机断层造影系统(I)，其特征在于，所述至少ー个第一组积分探測器元件(I)和所述至少ー个第二组计数探測器元件(Z)分别布置被在物理上不同的探測器(3，5)上。
6.根据上述权利要求4所述的计算机断层造影系统(1)，其特征在于，所述至少ー个第一组积分探測器元件(I)和所述至少ー个第二组计数探測器元件(Z)布置在一个探测器(3)上。
7.根据上述权利要求6所述的计算机断层造影系统(I)，其特征在于，所述至少ー个第一组的积分探測器元件(I)和所述至少ー个第二组的计数探測器元件(Z)成行地分组地布置在一个探测器(3)中。
8.根据上述权利要求6所述的计算机断层造影系统(I)，其特征在于，所述至少ー个第一组的积分探測器元件(I)和所述至少ー个第二组的计数探測器元件(Z)成排地分组地布置在一个探测器(3)中。
9.根据上述权利要求6所述的计算机断层造影系统(I)，其特征在于，所述至少ー个第一组的积分探測器元件(I)和所述至少ー个第二组的计数探測器元件(Z)棋盘样地分组地布置在一个探测器(3)中。
10.根据上述权利要求4至9中任一项所述的计算机断层造影系统(I)，其特征在干，每个计数探測器元件(Z)所占据的面积比每个积分探測器元件(I)的面积小。
全文摘要
本发明涉及一种用于产生测量对象(7)的断层造影图像数据组的方法和计算机断层造影系统，该计算机断层造影系统具有多组可同时运行的探测器元件(I，Z)，其中至少一个第一组入射的射线在入射的射线的整个能量谱上积分地测量并且至少一个第二组入射的射线分解为至少两个能量范围地进行测量，其中此外通过积分的测量关于分别在空间上相同地穿过测量对象(7)延伸的射线校正能量分辨的测量并且至少从校正的能量分辨的测量中重建测量对象(7)的断层造影的图像数据组。
文档编号A61B6/03GK102793556SQ201210164389
公开日2012年11月28日 申请日期2012年5月24日 优先权日2011年5月24日
发明者T.弗洛尔, G.哈拉斯, D.尼德洛纳, S.弗劳姆 申请人:西门子公司