专利名称：伪像抑制的制作方法
技术领域：
本发明在计算机断层摄影(CT)成像的伪像抑制中具有特定应用。本 发明还在期望标识和校正可疑探测器信号的情况下存在应用。
背景技术：
己经证明CT扫描仪在提供指示对象的内部结构的信息方面具有难以 估量的价值。例如，在医学成像中，广泛采用CT扫描仪来提供图像和与人 类患者的生理情况有关的其他信息。典型地，通过一幅或多幅人类可读图 像提供通过CT扫描生成的信息。当然， 一般期望所述图像准确地反映所扫 描对象的结构，并且含有最少的伪像。可能导致伪像的一个因素在于探测 器性能的变化。
近年来，多排(multislice) CT得到了迅速采用，并且朝向具有不断增 加的排数的探测器发展。其又导致了对更大、更为复杂的探测器阵列的需 求。 一般期望简化这些探测器阵列的制造和测试，以减少丢弃探测器或探 测器元件的必要，并降低探测器设计限制。对于能够标识并且动态校正由 否则具备功能性的探测器或探测器元件生成的可疑信号的情况尤为如此。
发明内容
本发明的各个方面解决了这些及其他问题。
根据本发明的第一方面， 一种方法包括如下步骤评估在对对象的计 算机断层摄影扫描的过程中由第一辐射敏感探测器生成的信号，评估所述 信号的校准版本，其中，所述校准版本包括探测器校准的结果。基于所述 信号的评估结果以及所述信号的校准版本的评估结果，采用在计算机断层 摄影扫描过程中由第二辐射敏感探测器生成的信号的校准版本来生成经校 正的校准第一探测器信号。针对多个辐射敏感探测器中的每个重复评估信 号、评估信号的校准版本以及生成校正版本的步骤。校正的探测器信号将
生成指示该对象的体积数据，并显示人类可读图像。
根据本发明的另一方面， 一种设备，包括第一、第二和第三探测器 元件，其生成指示在对象的计算机断层摄影扫描过程中探测到的辐射的各 个时变第一、第二和第三探测器信号。所述设备还包括探测器校准器，其 接收所述第一、第二和第三检测器信号，并生成各个时变校准第一、第二 和第三探测器信号，所述设备还包括校正所述第一探测器信号的瞬时部分 (temporal portion)的校正器。基于第一探测器信号的特征和校准第一探测 器信号的特征识别所述瞬时部分，并采用所述第二和第三校准探测器信号 的瞬时对应部分来校正所述第一探测器信号的识别部分。
根据本发明的另一方面， 一种计算机可读存储介质含有指令，在由计 算机处理器执行所述指令时，所述指令将使所述处理器执行一种包括如下 步骤的方法评估在对对象进行计算机断层摄影扫描过程中由第一辐射敏 感探测器元件生成的信号，以判断所述信号是否疑似含有由所述探测器元 件的特征导致的误差；以及相对于在所述扫描过程中由第二辐射敏感探测 器元件生成的瞬时对应信号的校准版本评估由所述第一探测器元件生成的 信号的校准版本，以判断由所述第一探测器元件生成的信号的校准版本是 否疑似含有所述误差；如果由所述第一探测器元件生成的信号和由所述第 一探测器元件生成的信号的校准版本二者均疑似含有所述误差，那么采用 由所述第二探测器元件生成的信号的校准版本校正由所述第一探测器元件 生成的信号的校准版本。
本领域技术人员在阅读并理解了附图和说明书的情况下将认识到本发 明的其他方面。
本发明通过举例说明且不限于附图，在附图中，采用类似的附图标记 表示类似的元件，其中
图1示出了CT扫描仪；
图2示出了用于示范性CT探测器元件的信号链；
图3示出了在探测器信号校正中执行的步骤序列；
图4示出了由示范性CT探测器元件生成的作为时间的函数的原始探测
器信号。
具体实施例方式
参考图1， CT扫描仪10包括围绕检查区域14旋转的旋转扫描架18。 扫描架18支持诸如x射线管的辐射源12。扫描架18还支撑对向位于检查 区域14的相对侧上的弧线的x射线敏感探测器20。 x射线源12生成的x 射线穿越检査区域14，并由探测器20探测。对象支架16支撑处于检查区 域14内的诸如患者的对象。支架16优选可以与扫描架18协调移动，以提 供螺旋扫描。
探测器20包括按照多个纵向的行或排以及横向的列布置的探测器元件 IOO的弓形阵列。在一种实现方式中，所述探测器包括64个或更多的排。 每一探测器元件100包括与光电二极管光学连通的闪烁器。优选采用背照 明光电二极管(BIP)的阵列制造光电二极管，但是也可以采用其他光电二 极管或光电探测器技术。还可以实现一种所谓的第四代扫描仪配置以及平 板探测器，在所述第四代扫描仪配置中，探测器20跨越360度的弧度，并 且在x射线源12旋转的同时保持固定。类似地，可以实现具有更多或更少 的排数的探测器。
优选位于旋转扫描架18上的数据获取系统22接收源自于各种探测器 元件100的信号，并提供必要的信号调节、模数转换、多路复用以k类似 的功能。随着扫描架18围绕检查区域14旋转，在多个视图或帧中的每个 上获取由每一探测器元件100生成的信号。从指定探测器元件100的角度 来看，可以将数据获取系统26视为提供作为时间的函数的指示由探测器元 件100探测的辐射的时变信号。从指定视图的角度来看，可以将数据获取 系统22视为提供指示由各个探测器元件100在所述视图覆盖的时间周期内 探测的辐射的信号。
如下文中给出的更为详细的说明，自适应信号校正器24接收数据获取 系统22生成的信号，并校正可能在重建图像中导致伪像的探观幡元件100 的信号。重建器26重建所校正的数据，以生成指示所检查对象的体积数据， 例如，患者的内部解剖情况。
通用计算机作为操作员控制台44。控制台44包括诸如监视器或显示器
的人类可读输出装置以及诸如键盘和鼠标的输入装置。存在于控制台上的 软件允许操作者通过建立预期扫描协议、启动和终止扫描、查看并操纵体 积图像数据、且否则与扫描仪交互等，来控制扫描仪的操作。
控制器28根据实施预期扫描协议的需要协调各种扫描参数，包括x射 线源12参数、患者躺椅16的移动和数据获取系统26的操作。
如上所述，每个探测器元件100包括光电二极管。这些光电二极管可 以含有杂质，其俘获空穴载流子，并在跨越很多视图或帧延展的延迟周期 内释放这些空穴载流子。因此，在指定视图内获取的信号既包括直接的(即 非延迟的)又包括间接的(即延迟的)信号分量。
在一些情况下，延迟信号被作为探测器元件100输出的伪增量(artificial increase)来表示，并且可能在重建图像中导致擦痕或环状伪像。在延迟f言 号分量相对较小或者所述条件仅在短时间周期内存在时，伪像一般无关紧 要。但是，随着间接信号分量变成探测器元件100信号的相对较大的分量， 尤其当所述条件在越来越多的视图内存在时，伪像将变得越来越明显。当 在连续的视图之间，在所探测到的x射线束通过在若干连续视图上的对象 的衰减程度相对较大的部分的情况下来自特定光电二极管的信号迅速降低 时，这种情况尤为如此。对于给定的间接信号与直接信号的比率而言，对 于观察更加靠近等中心通过的射线的探测器元件100来说，伪像也更加显 著。期望减少由延迟信号导致的伪像。
图2示出了示范性第一探测器元件100,的信号链的一部分。为了对第 一探测器元件100,的信号链进行说明，示出了示范性的第二 1002和第三 1003探测器元件的信号链的一部分；应当理解的是，完整的第二 1002和第 三1003探测器元件信号链与第一探测器元件100,的类似。
优选被实现为数据获取系统22的一部分的信号调节电路202,接收探测 器元件100,响应于所探测到的辐射而生成的信号，并提供必要的放大、噪 声过滤、模数转换等功能，以生成原始探测器信号。
由对探测器信号取对数的对数算子20+对信号调节器202t提供的数据 进行处理。探测器校准器204对所记录的信号实施校准，以生成校准第一 探测器信号。所述探测器校准通常校正各个探测器元件100之间的增益和 偏移量的变化。还可以实施其他的预期校准，例如，射束硬化、温度和几
何校准。也可以在对数算子204,之前执行部分或全部探测器校准。
如图2所示，第二 1002和第三1003探测器元件的信号链与第一探测器
元件10(^的类似。尽管为了便于说明进行了单独图示，但是一般期望在多
个探测器元件100当中复合信号调节202、对数算子204和探测器校准器
206的功能中的部分或全部。
信号电平探测器208判断第一探测器元件100,生成的输出信号在预期
的时间周期内(即，在预期数量的获取视图上)是否具有预期值。信号变
化探测器210探测在连续视图或帧之间第一探测器元件IOO,信号中的瞬时变化。
信号内插器212对校准第二 1002和第三1003探测器信号进行内插，以 生成内插探测器信号。第二 1002和第三1003探测器元件优选是第一探测器 元件100,的相邻元件，例如在同一行或列内与第一探测器元件10(^处于相 邻位置。就此而言，应当注意到，内插器214还可以对由不同或者额外的 探测器元件，例如，第一探测器元件IOO,的额外的第一或更高阶相邻元件 生成的信号进行内插。此外，可以省略内插器212，并且可以采用来自单个 探测器元件(例如，1002)的信号。
信号比较器214将校准第一探测器信号与内插探测器信号进行比较。 更具体而言，比较器对预期时间周期上(即，多个获取视图上的)的相应 信号的值进行比较。
逻辑与算子216在满足其输入条件的时间周期(即，视图)内接收信 号电平探测器208、信号变化探测器210和信号比较器214的时间相关输出，
并生成逻辑真输出信号。
校正器218接收校准第一探测器信号、内插探测器信号以及与算子216 的输出。如果与算子216的输出为真，那么校正器218采用内插信号替代 校准第一探测器信号，以生成经校正的校准第一探测器信号。如果与算子 216的输出为假，那么不执行校正，该经校正的校准第一探测器信号等于校 准第一探测器信号。
在一个实施例中，通过由适当的计算机可读介质承载的，并且由与重 建器26相关的计算机处理器(或处理器)执行的计算机软件实现对数算子 204、探测器校准器206、信号电平探测器208、信号变化探测器210、信号
内插器212、信号比较器214、逻辑与算子216和校正器218。还可以通过 采用硬件中单独的计算机或计算机处理器等实现全部或部分所述功能。
在任何情况下，信号校正器24均优选通过与上文针对示范性的第一探 测器100,描述的类似的方式为探测器20中的每一探测器元件100生成校正 输出信号。注意，位于探测器20的边缘或角点(corner)上的探测器元件 100可能在指定行或列内不具有两个相邻元件。在这种情况下，可能希望放 弃对这些探测器元件的校正，或者基于单个相邻元件的值提供校正信号。
重建器26采用校正的探测器信号生成指示对象的体积数据。
在工作过程中，数据获取系统22在多个视图的每个当中提供指示由每 一探测器元件100探测的辐射的信号。由于所检查的患者和大多数对象具 有非均匀的辐射衰减特性，因而能够预期每一探测器元件100生成的信号 在视图之间存在变化(即，是时间的函数)。具体参考图2、图3和图4， 将再次结合示范性的第一探测器元件100,说明信号校正，应当理解对各个 探测器元件100提供的信号执行类似的校正。
在302中，对原始的第一探测器信号进行评估，以识别所述信号是否 疑似为将导致伪像的信号。如图2中所示，信号电平探测器208评估所述 原始信号的幅度是否小于阈值402，当探测器元件接收到的辐射横越 (traverse) 了衰减较高的路径时将产生这种情况。信号电平探测器208还 优选判断所述条件的持续时间周期是否足以导致显著的伪像。信号变化探 测器210评估所述原始信号是否已经在相对较短的时间周期上经历了显著 的下降，当探测器元件观察到的x射线束在横越衰减较高的路径之前穿过 对象的衰减较低的部分时将产生这种情况。如果这两种情况均满足，那么 怀疑延迟信号分量在直流分量中占据相对较大的百分比，因此将导致伪像， 从而在303中将所述信号标识为可疑信号。通过在区域404中示出的探测 器信号的下降描绘了这种情况。如在406中所示，所述信号的可疑瞬时部 分在这一下降之后变为正常。如果不满足所述条件，那么不将所述信号标 识为可疑信号。
如果将所述原始第一探测器信号标识为可疑信号，那么在304中对瞬 时对应的校准第一探测器信号进行评估，从而进一步判断来自所述第一探 测器元件的信号是否疑似为将导致伪像的信号。可以通过将校准第一探测
器信号与一个或多个相邻探测器元件生成的瞬时对应信号进行比较而完成
这一操作。如图2中所示，信号比较器214将校准第一探测器信号与通过 对另两个相邻元件生成的校准信号内插得到的信号进行比较。比其相邻元 件的校准信号低的校准第一探测器信号通常表明，第一探测器元件探测到 了横越了辐射衰减相对较低的路径的辐射。但是，在与这样的事实，艮口， 原始第一探测器信号被视为可疑信号，结合时，这一比较的结果倾向于确 认所述第一探测器信号含有显著的延迟分量，因而可能导致伪像。优选在 预期的时间周期上(即，在预期数量的视图上)比较所述校准信号，以判 断所述条件是否在所述时间周期上持续。其还倾向于确认，相对较低的校 准信号是由延迟信号分量造成的。此外，只有在所述条件在若干视图上持 续时，所产生的伪像才倾向于在重建图像内变得明显。在图4的区域406 中示出了这种情况。如果满足了这些条件，那么在305中将第一探测器元 件信号确认为可疑信号。如果不满足，那么不对探测器信号进行校正。还 要注意，可以在步骤302之前执行步骤304。
在306中对校准第一探测器信号进行校正。如图2所示，校正器218 采用瞬时对应的内插信号替代校准第一探测器信号。优选针对对应于被识 别为图4中的406的瞬时区域的视图中的每个执行所述替代。采用信号电 平探测器、信号变化探测器和校准信号比较器，可以仅基于在扫描过程中 获取的信息对被怀疑具有由空穴俘获现象导致的伪像增大的探测器信号部 分执行校正，所述校正不需要常规执行的探测器校准以外的任何特殊的预 扫描校准。
在308中，针对多个所述探测器元件中的每个重复所述处理。在310 中，重建器26采用所得到的校正信号生成用于显示在操作员控制台44等 上面的指示对象的体积图像数据。
可以针对具体的探测器20和扫描仪10的构造根据经验确定空穴俘获 现象的影响和所产生的伪像的显著性。作为对特定光电二极管类型的测试 或仿真的结果，可以针对所有的探测器元件IOO，全面表征间接信号的最大 预期幅度和延迟周期的特征。还能够针对处于探测器20的指定位置的探测 器元件100估计间接信号相对于直接信号的百分比或比率，以及导致可见 伪像的估计时间周期。
例如，可以发现特定光电二极管类型在大约IOO毫秒(mS)的延迟周 期内表现出了大约0.4纳安(nA)的最大延迟信号。对于观察从距等中心 大约100毫米(mm)的位置经过的射线的探测器元件而言，当延迟信号变 得比直接信号的大约百分之五(5%)大时，伪像也可能变得明显。结合这 些事实，将预期只有在光电二极管信号降至低于7nA左右时，大多数伪i象 才会出现。基于对重建图像的检查，在所述情况的持续时间周期大约大于 除以IO的扫描架旋转时间时，所产生的伪像将变得明显。可以相应地确定 信号电平探测器208、信号变化探测器210和信号内插器212所采用的参数。 由于延迟信号对探测经过等中心附近的辐射的探测器元件100的影响相对 更为显著，因而各个参数可能根据具体探测器元件100在探测器20中的位 置而具有不同的值。还可能期望通过(例如)在校准第一探测信号明显偏 离内插信号的情况下縮短所需的时间周期来动态地调整一个或多个参数。
还应当注意，上述技术不限于抑制由空穴俘获现象导致的伪像。相应 地，可以将所述技术更为一般地应用于期望校正可疑探测器信号的情况。
当然，在阅读并理解了前述说明的情况下，本领域技术人员可以认识 到对其的修改和变化。这意味着，应当将本发明推断为包括所有此类落在 权利要求及其等同要件的范围内的修改和变化。
权利要求
1、一种方法，包括 评估在对对象进行计算机断层摄影扫描过程中由第一辐射敏感探测器(1001)生成的信号；评估所述信号的校准版本，所述校准版本包括探测器校准的结果；基于所述信号的评估结果以及所述信号的校准版本的评估结果，采用在计算机断层摄影扫描过程中由第二辐射敏感探测器(1002)生成的信号的校准版本生成经校正的校准第一探测器信号；针对多个辐射敏感探测器中的每个重复评估信号，评估所述信号的校准版本，并采用校准版本生成经校正的校准探测器信号的所述步骤；采用所述经校正的校准探测器信号生成指示所述对象的体积数据；显示指示所述体积数据的人类可读图像。
2、 根据权利要求1所述的方法，其中，采用校准版本包括对计算机断 层摄影扫描过程中由所述第二辐射敏感探测器生成的所述信号的校准版本 和由第三辐射敏感探测器生成的信号的校准版本进行内插，以生成内插信 号，其中，评估由所述第一辐射敏感探测器生成的信号包括在计算机断层 摄影扫描过程中获取的视图之间探测由所述第一辐射敏感探测器生成的所 述信号的降低，并将由所述第一辐射敏感探测器生成的信号的值与阈值进 行比较，其中，评估所述信号的校准版本包括将所述信号的校准版本的值 与所述内插信号的值进行比较，并且其中，采用校准版本包括在多个获取 的视图内将所述经校正的校准第一探测器信号的值设为等于所述内插信号 的值。
3、 根据权利要求2所述的方法，其包括采用来自计算机断层摄影扫描 过程中获取的多个视图的信号重复对校准版本进行比较的步骤。
4、 根据权利要求1所述的方法，其中，评估由所述第一辐射敏感探测 器生成的信号包括评估所述信号的幅度。
5、 根据权利要求4所述的方法，其中，评估幅度包括将所述幅度与阈 值进行比较。
6、 根据权利要求4所述的方法，其中，评估由所述第一辐射敏感探测 器生成的信号包括评估所述信号的幅度的变化。
7、 根据权利要求4所述的方法，其包括采用在所述对象的计算机断层 摄影扫描过程中由第三辐射敏感探测器生成的信号的校准版本生成所述经 校正的校准第一探测器信号。
8、 根据权利要求7所述的方法，其包括对由所述第二和第三辐射敏感 探测器生成的所述信号的校准版本进行内插，以生成内插信号，并采用所 述内插信号生成所述经校正的校准第一探测器信号。
9、 根据权利要求8所述的方法，其包括将所述第一经校正的校准辐射 敏感探测器信号设为等于所述内插信号。
10、 根据权利要求8所述的方法，其中，评估由所述第一辐射敏感探 测器生成的所述信号的校准版本包括评估由所述第一辐射敏感探测器生成 的所述信号的校准版本的幅度。
11、 根据权利要求10所述的方法，其中，评估由所述第一辐射敏感探 测器生成的所述信号的校准版本的幅度包括将所述第一辐射敏感探测器生 成的所述信号的校准版本的幅度与所述内插信号的幅度进行比较。
12、 根据权利要求11所述的方法，其包括采用来自计算机断层摄影扫 描过程中获取的多个视图的瞬时对应信号重复对校准版本进行比较的步
13、 根据权利要求1所述的方法，其中，所述探测器校准包括针对探 测器偏移量的校准。
14、 一种设备，包括第一 (100,)、第二 (1002)和第三(1003)探测器元件，其生成指示 在对象的计算机断层摄影扫描过程中探测到的辐射的各个时变的第一、第二和第三探测器信号；探测器校准器(206)，其接收所述第一、第二和第三探测器信号，并 生成各个时变的校准第一、第二和第三探测器信号；校正所述第一探测器信号的瞬时部分的校正器(208),其中，基于所 述第一探测器信号的特征和所述校准第一探测器信号的特征识别所述瞬时 部分，并且其中，采用所述第二和第三校准探测器信号的瞬时对应部分校 正所识别的所述第一探测器信号的部分。
15、 根据权利要求14所述的设备，其包括对所述校准第二和第三探测 器信号进行内插以生成内插信号的信号内插器(212)，并且其中，所述校 正器(208)采用所述内插信号校正所识别部分。
16、 根据权利要求15所述的设备，其中，所述第一探测器信号的特征 包括变化速率。
17、 根据权利要求16所述的设备，其中，所述第一探测器信号的特征 包括幅度。
18、 根据权利要求15所述的设备，其中，所述校准第一探测器信号的 特征包括所述校准第一探测器信号的幅度相对于所述内插信号的幅度。
19、 根据权利要求14所述的设备，其中，所述第一探测器元件包括光 电二极管，所述第一探测器信号的特征和所述第一校准探测器信号的特征 包括指示由所述光电二极管中的杂质导致的误差的特征。
20、 根据权利要求14所述的设备，其中，所述探测器校准器(206) 执行针对探测器增益和偏移量的校准。
21、 一种含有指令的计算机可读存储介质，在由计算机处理器执行所 述指令时，所述指令使所述处理器执行一种方法，所述方法包括评估在对象的计算机断层摄影扫描过程中由第一辐射敏感探测器元件 (100》生成的信号，以判断所述信号是否疑似含有由所述第一探测器元件 (100》的特征导致的误差；相对于在所述扫描过程中由第二福射敏感探测器元件(1002)生成的瞬 时对应信号的校准版本评估由所述第一探测器元件(100。生成的信号的校 准版本，以判断由所述第一探测器元件(1002)生成的信号的校准版本是否 疑似含有所述误差；如果由所述第一探测器元件(100》生成的所述信号和由所述第一探测 器元件(100》生成的所述信号的校准版本二者均疑^(含有所述误差，那么 采用由所述第二探测器元件(1002)生成的所述信号的校准版本校正由所述 第一探测器元件(100》生成的所述信号的校准版本。
22、 根据权利要求23所述的计算机可读存储介质，其中，所述误差是 跟随由所述第一探测器元件接收的辐射的强度变化的延迟信号分量。
23、 根据权利要求21所述的计算机可读存储介质，其中，所述方法包 括对所述扫描过程中由所述第二探测器元件(1002)生成的所述信号的校准 版本和由第三辐射敏感探测器元件(1003)生成的所述信号的瞬时对应校准 版本进行内插，以生成内插信号，并且其中，评估校准版本包括将由所述 第一探测器元件(100,)生成的所述信号的校准版本与所述内插信号进行比 较。
24、 根据权利要求23所述的计算机可读存储介质，其中，所述第一 (100》、第二 (1002)和第三(1003)探测器元件生成指示在所述扫描过 程中在多个视图中探测到的辐射的信号，并且其中，所述方法还包括针对 在多个视图的每个中生成的信号重复对所述校准版本进行比较的步骤。
25、 根据权利要求21所述的计算机可读存储介质，其中，评估由第一 辐射敏感探测器生成的信号包括确定由所述第一探测器生成的所述信号的 幅度和幅度变化。
26、 根据权利要求21所述的计算机可读存储介质，其中，所述方法包 括基于在所述扫描过程中获取的信息识别可疑检测器信号，并对其进行自 适应校正。
全文摘要
计算机断层摄影扫描仪(10)包括多个探测器元件(100)。所述探测器元件(100)生成的信号可能包括将在重建图像中导致伪像的误差分量。一种设备包括信号电平探测器(208)和信号变化探测器(210)，其评估在扫描过程中由第一探测器元件生成的信号的特征。所述设备还包括信号比较器(214)，其相对于由第二辐射敏感探测器元件生成的信号评估由所述第一探测器生成的信号的校准版本。信号校正器(218)基于所述评估的结果校正被怀疑将导致伪像的校准第一探测器信号的瞬时部分。
文档编号G01N23/04GK101365940SQ200780001885
公开日2009年2月11日 申请日期2007年1月2日 优先权日2006年1月5日
发明者G·谢克特 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司