利用调整的能量阈值用于生成能量分辨x射线图像的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于生成包括大量像素的能量分辨X射线图像的方法，所述方法尤其用于乳房摄影或计算机断层摄影应用。此外，本发明涉及一种用于执行这样的方法的设备，涉及一种控制这样的方法的计算机程序产品，并且涉及一种在其上存储有这样的计算机程序产品的计算机可读介质。
【背景技术】
[0002]X射线成像用于各种应用。其中，来自X射线源的X射线射束通常被导向通过目标的感兴趣区域，并且X射线探测器用于探测X射线射束在透射通过目标之后的X射线强度。
[0003]总体上，生成的X射线图像包括被布置在2维矩阵中的大量像素。针对像素中的每个，使用例如X射线探测器来采集X射线强度值。X射线探测器可以包括一个或多个探测器元件。例如，探测器元件的数目可以与图像的像素的数目相同，并且多个探测器元件中的每个探测器元件可以采集针对图像的像素中的一个的X射线强度值。备选地，探测器仅包括与像素的数目相比为小数目的探测器元件，并且可以沿着感兴趣区域被扫描，以便相继地采集针对图像的像素中的每个的X射线强度值。
[0004]例如，可以使用包括X射线探测器元件的2维矩阵阵列的X射线探测器同时采集针对这些像素中的每个的X射线强度值。其中，例如每个单个X射线探测器元件可以提供针对一个图像像素的X射线强度值，或者来自若干X射线探测器元件的信号的总和可以提供针对一个单个图像像素的X射线强度值。
[0005]备选地，可以通过扫描X射线射束和/或X射线探测器通过感兴趣区域来按次序地采集针对多个像素的X射线强度值。其中，探测器可以具有一个或小数目的探测器元件，所述一个或小数目的探测器元件在一个步骤中采集针对一个单个像素或小数目的像素的X射线强度值，并且然后被扫描到下一位置。
[0006]X射线成像对于医学应用可以是尤其有益的。其中，可以检查患者的身体中的各种内部结构，这是因为这样的内部结构一般具有不同的X射线吸收性质。例如，在乳房摄影应用中，可以检查在女性乳房的组织之内的结构，以便寻找任何恶性组织。
[0007]已经开发出能量分辨X射线成像系统，并且其现在正变得适用于常规筛查和临床使用。这样的成像系统被调整为在探测到的X射线的光子能量之间进行区分，并且因此获取谱X射线信息。在这样的能量分辨X射线成像系统中，X射线探测器不仅可以测量撞击到其探测器元件中的一个上的总体X射线强度，而且还可以被调整以用于在光子的能量(即，波长谱)之间进行区分，提供这样的撞击X射线强度。
[0008]例如，在能量分辨X射线成像中，一个或若干能量阈值或波长阈值可以是在X射线检查之前以及在实际X射线图像采集期间预定的，探测器然后可以在整个撞击X射线强度中光子能量或波长在这样的(一个或多个)阈值以下的部分与总体X射线强度中光子能量/波长在这样的(一个或多个)阈值以上的其他部分之间进行区别。这样的信息对于随后的图像解读而言可以是有价值的。
[0009]US 2010/232669 Al公开了一种用于动态优化与两种不同的X射线能量有关的衰减数据的信噪比的方法，所述衰减数据用于重建被检查目标的图像。所述方法包括(a)以多个不同的投影角度估计目标的厚度和物质组成，(b)针对各个投影角度中的每个，针对不同的第一 X射线能量和第二 X射线能量的各种组合计算对应的共同信噪比，(C)针对各个投影角度中的每个，选择引起最大的对应的共同信噪比的第一 X射线能量和第二 X射线能量，并且(d)针对各个投影角度中的每个，采集目标的X射线衰减数据，从而两个X射线能量为引起最大信噪比被分配给各自的投影角度的X射线能量。
[0010]US 2010/301224 Al公开了一种X射线成像设备，所述X射线成像设备包括单色X射线源和具有适合于在受至少一个可调节阈值界定的至少一个能量窗口之内以光子计数模式操作的像素的探测器，以及至少一个计数器，使得每个像素递送输出，所述输出取决于在预定时间间隔期间由像素接收到的在能量窗口中的光子的数目。US 8442184 Al公开了一种具有能量分辨探测器阵列的谱CT。WO 2013/093684 A2公开了一种光子计数X射线探测器。US 2012/0087463 Al公开了光子计数与能量区分探测器阈值校准。
[0011]能量分辨X射线图像的质量并且尤其是关于其中包括谱信息的信息的质量可以取决于对阈值的特定设定。例如，对这样的阈值的不恰当设定可以导致采集到的能量分辨X射线图像示出过多噪声。然而，已经发现优化对这样的阈值的设定并非无关紧要，这是因为例如目标性质可以在正被成像的面积或体积上明显地变化。
【发明内容】
[0012]可以存在针对用于生成具有高图像质量的能量分辨X射线图像的方法的需要，所述高图像质量来源于优选地针对图像中的所有点而优化的能量阈值设定。此外，可以存在针对用于生成能量分辨X射线图像的对应设备的需要以及针对对计算机发出指令以控制这样的能量分辨X射线成像方法的计算机程序产品和包括这样的计算机程序产品的计算机可读介质的需要。
[0013]这样的需要可以通过独立权利要求的主题得以满足。本发明的实施例在从属权利要求得到定义并在下面的描述中得到描述。
[0014]根据本发明的第一方面，描述了一种用于生成包括大量像素的优化的能量分辨X射线图像的方法。所述方法包括以下步骤:(a)将X射线射束导向通过目标的感兴趣区域，并且针对所述像素中的每个采集透射通过所述感兴趣区域的X射线的初始X射线强度值；
(b)取决于所采集的X射线强度值，针对所述像素中的每个调整至少一个能量阈值；并且
(c)将具有X射线谱的X射线射束导向通过所述目标的所述感兴趣区域，并且针对所述像素中的每个分别进行对透射通过所述感兴趣区域的X射线中在第一部分X射线谱范围之内的第一主X射线强度值的采集和对透射通过所述感兴趣区域的X射线中在第二部分X射线谱范围之内的第二主X射线强度值的采集，其中，在所述第一部分X射线谱范围之内，能量在所调整的能量阈值以下，在所述第二部分X射线谱范围之内，能量在所调整的能量阈值以上。最终，基于针对所述像素中的每个的所述第一主X射线强度值和所述第二主X射线强度值来生成所述能量分辨X射线图像。
[0015]本发明的第二方面涉及一种用于生成包括大量像素的能量分辨X射线图像的设备，其中，所述设备被调整为执行根据本发明的以上第一方面所述的方法。
[0016]本发明的第三方面涉及一种包括计算机可读指令的计算机程序产品，所述计算机可读指令当在计算机上被运行时控制根据本发明的以上第一方面所述的方法。
[0017]本发明的第四方面涉及一种计算机可读介质，所述计算机可读介质具有在其上存储有根据本发明的以上第三方面所述的计算机程序产品。
[0018]并非对本发明的范围进行限制，可以将本发明的概念理解为基于以下观察和想法:
[0019]为了采集能量分辨X射线图像，至少一个能量阈值必须被设定为使得在使用所述阈值对透射通过目标的感兴趣区域的X射线的实际探测期间，使得能够在透射的X射线的高能量部分与透射的X射线的低能量部分之间进行区分，所述高能量部分包括具有在所述阈值以下的能量或波长的X射线光子，并且所述低能量部分包括具有在这样的阈值以上的能量或波长的X射线光子。
[0020]在现有技术的途径中，X射线探测器的探测器元件的能量阈值通常在实际X射线检查之前例如通过针对平均同质目标进行优化的校准流程而被设定在全局水平上。相应地，在针对采集到的X射线图像的所述大量像素中的每个来采集X射线强度值时，没有所述阈值水平值的空间变化。
[0021]然而，已经发现，被检查目标不仅影响透射通过所述目标并且然后撞击到所述探测器上的辐射的强度，而且通常还影响透射通过所述目标的X射线谱的能量分布。
[0022]例如，由于低能量X射线光子通常比高能量X射线光子更可能被吸收，因此高衰减密度目标相比较弱吸收目标可以使透射的X射线谱移位到更高的能量。这样的效应也被称作“射束硬化”。