专利名称：产生检查对象的图像数据的方法、处理装置和x射线系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于从检查对象的X射线投影数据中产生检查对象的图像数据的方法，其中投影数据在重建图像数据之前经受基于散射测量值的散射校正。此外，本发明涉及一种用于执行这种方法的投影数据处理装置和一种具有这种投影数据处理装置的X射线系统，特别是计算机断层造影系统。
背景技术：
用于以计算机断层造影系统(CT系统)扫描检查对象的方法是一般地已知的。在此，例如使用圆扫描、带有进给的连续圆扫描或螺旋形的扫描(所谓的“螺旋扫描”)。在这些扫描中，借助于至少一个X射线源和至少一个相对布置的检测器接收来自不同接收角度的检查对象的吸收数据，并且借助相应的重建方法将这样收集的吸收数据或投影数据计算为穿过检查对象的截面图像或三维立体图像数据。在计算机断层造影系统中，通常使用检测器系统，所述检测器系统被构造为由多个布置为行和列的X射线检测器元件组成。在此，检测器系统主要被构造为部分圆形的检测器，所述检测器与X射线源对置地布置在所谓的机架上，并且与机架或X射线源一起转动。此外，存在具有完整检测器圆的计算机断层造影系统，其中与X射线源的位置相匹配地读取单独的X射线检测器元件。为根据计算机断层造影设备(CT设备)的X射线CT数据组，即根据所采集的投影数据重建计算机断层造影图像，目前使用的标准方法是所谓的滤波反投影方法(FilteredBack Projection ;FBP)。在目前的双源CT系统(即具有两个或多个焦点/检测器-系统的CT系统)中，以及在单源CT系统中，随着检测器在进给方向上、即平行于X射线系统的旋转轴线的方向(通常称为“Z方向”，也是检测器间隙(也称为检测器通道)走向的方向)上的宽度增加，散射的影响增加。在迄今为止市场上的双源CT设备内，试图借助散射校正来补偿散射特别是横向散射对于图像的图像质量的负面影响。基本上，将散射区分为前向散射和横向散射。对于从4cm起的检测器宽度，或对于如其特别地例如在双能CT测量中所使用的定量方法，散射校正基于通过传感器测量横向散射来进行，该传感器安装在z方向上X射线管的锥形束的半影(Halbschatten)外侧。典型地，沿检测器的两侧各具有一行散射传感器。这些散射传感器可以一方面作为布置在X射线的使用扇区的外侧(也就是布置在用于检测初级辐射所使用的检测器阵列外侧)的通常的检测器元件。而在一些CT系统中，除了主检测器外还使用专用的散射传感器。这意味着沿检测器在每侧都存在散射传感器，通常对于每个检测器模块，分别具有在z方向上在主检测器之前的散射传感器和在z方向上在主检测器之后的散射传感器，其中检测器模块总是包括多个并列布置的在z方向上走向的检测器间隙。对于理想的焦斑(例如具有矩形的强度轮廓)，管侧的光圈可设置为使得仅在待测量对象中形成的散射可以到达散射传感器并被测量。但在实际情况中，焦斑被强度较低的晕圈，即所谓的空间扩展的光晕围绕。在所有其中电子在阳极上制动的X射线辐射器中，、该光晕原理性地存在。与使用焦点中不同，靠近管的光圈不能将从该扩展的光晕发出的辐射，即所谓的焦外辐射完全地远离散射传感器。因为叠加了散射的该焦外辐射也横穿待测量对象并且最后在散射传感器中被测量，所以导致了不希望的与使用扇区相邻的区域的断层造影。这意味着散射测量值也包含由于附加的断层造影数据导致的附加强度。因为散射校正基本上由减去使用扇区外的测量的或计算的散射组成，所以在用于对比度反转的重建的图像数据内出现了该错误地一同测量的结构，使得出现“幻影图像(Geisterbild) ”的形式。随着检测器宽度在z方向上的增力口，该“幻影图像”现象特别地成为双源CT系统中的不断增加的问题，因为来自位于更远处的身体区域的信息投影在错误的位置上。原因在于，随着检测器宽度在检测器的z方向上的增加，靠近管的光圈也必须在z方向上具有更宽的开口。由此，相应地更多的焦外辐射到达在实际的使用扇区外的传感器上。 在利用散射传感器测量散射中影响叠加的焦外辐射的幅值的另一个参数是传感器距焦点的半影的距离。因此，这意味着传感器距半影的距离越小，则落在传感器上的焦外辐射越多。因此，用于测量散射的传感器通常被安装为与半影相距足够间距。随着检测器在z方向上的宽度的增加，可供检测器以及散射传感器使用的结构空间在临床CT中通常起重要作用，从而由于这个原因，传感器与检测器的更远的间距是不利的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供基于改进的散射校正的用于由X射线投影数据产生图像数据的一种改进的方法和一种改进的投影数据处理装置。上述技术问题通过按照本发明的校正方法并且通过按照本发明的投影数据处理装置来解决。在根据本发明的方法中，根据检查对象的X射线投影数据产生检查对象的图像数据，其中在重建图像数据之前，X射线投影数据基于散射测量值经受散射校正。根据本发明，散射测量值在其用于散射校正之前首先经受焦外辐射校正。在该焦外辐射校正步骤中，例如估计在测量的散射测量值中所含有的干扰性的焦外辐射分量，以便能将所述焦外辐射分量在散射校正之前从为此使用的散射测量值中减去。通过该改进的方法，尤其可以从所测量的散射测量值中很大程度地消除到达散射传感器的并且如前文所解释的在重建时导致所谓的“幻影图像”的通过焦外辐射导致的检查对象的断层造影数据。在投影数据的焦外辐射校正和随后的散射校正之后，可随之例如根据常规的方法进行图像数据的重建。特别优选地，根据本发明的方法，还基于强度层面校正所测量的散射测量值，即例如不执行到CT中通常使用的对数坐标的转换(也就是强度的负对数)，这随后基于先前校正的用于重建图像数据的X射线投影数据进行。因此，根据本发明的方法的目的在于分离散射和焦外辐射，而非如通常情况在于分离焦外辐射和初级辐射。用于处理检查对象的X射线投影数据的相应的投影数据处理装置首先需要用于接收X射线投影数据和来自计算机断层造影系统的扫描器的散射测量值的接口设备。在此，所述接口设备可以是分开的接口设备，但也可以是组合的接口设备。此外，投影数据处理装置必须具有用以在焦外辐射校正的范围内校正所测量的散射测量值的焦外辐射校正单元，和用以基于所校正的散射测量值在散射校正的范围内校正X射线投影数据的散射校正单元。最后，投影数据处理装置需要重建单元，以用于基于校正的X射线投影数据重建检查对象的图像数据。在此，所述重建单元可以是常规的重建单元。根据本发明的投影数据处理装置也可以是具有至少一个X射线源和至少一个用以采集检查对象的投影数据组的检测器系统的X射线系统的部分。这意味着，投影数据处理装置例如可安装在X射线系统的控制和分析计算机上。基本上，这样的投影数据处理装置也能在另外的计算单元内实现，所述另外的计算单元例如与这样的X射线系统通过网络连接以用于数据接收，或能以其他方式被提供以相应的X射线投影数据。X射线系统优选地是计算机断层造影系统，因为在该系统中，如前文所解释的那样，特别地出现了散射校正的问题和与之相关联的由于焦外辐射导致的幻影图像的出现的问题。但X射线系统也可以是另外类型的X射线系统，特别是具有可相对慢地围绕患者移动的X射线源和可分别合适定位的检测器的C形臂设备。投影数据处理装置的焦外辐射校正单元、散射校正单元和重建单元也可作为软件 模块在合适的计算机上实现。在这种情况中，计算机可包含用于存储程序代码的程序存储器，其中在程序存储器内存在程序代码，所述程序代码执行根据本发明的方法。接口设备同样也可以纯软件的形式实现，就此而言仅要求从例如在相同的计算机单元上实现的另外的预处理装置或存储器接收数据组。但基本上，该接口也可实现为组合的硬件/软件接口，以便实现例如借助于特殊配置的硬件接口的软件部件的外部接收。通常地，投影数据处理装置也具有输出接口以用于输出校正的图像数据，例如输出到合适的存储器内和/或直接在显示器或打印机上输出给操作者。该输出接口也可以是纯软件或组合的硬件/软件接口。很大程度上根据软件的实现具有如下优点，即能以简单的方式通过软件升级将已存在的投影数据处理装置升级，以便通过根据本发明的方式工作。就此而言，该技术问题也通过具有包含计算机程序的程序代码的程序代码装置的计算机程序产品来解决，所述计算机程序产品例如可直接载入可编程的投影数据处理装置的存储器内，以便当在计算机内，例如在投影数据处理装置内执行计算机程序时，执行根据本发明的校正方法的所有步骤。本发明的其它有利的构造和扩展从从属权利要求以及随后的描述中得到。在此，一个类型的权利要求也可扩展为类似于另一个权利要求类型的从属权利要求。根据本发明的方法的优选实施方式，如所提到的那样，在焦外辐射校正中将代表所测量的散射测量值中的焦外辐射分量的值从所测量的散射测量值中减去。代表焦外辐射分量的值通常是由多个测量值，即至少一个通常多个测量值，通过根据所考虑的参数与散射测量值的实际的焦外辐射分量或多或少的偏差而计算确定的或估计的值。在确定用于校正所考虑的焦外辐射分量中引入的参数越多，则用于计算校正的散射测量值的焦外辐射校正可进行得越精确。优选地，散射测量值借助多个散射传感器，即至少一个通常多个传感器测量，并且X射线投影数据借助投影数据检测器系统的检测元件测量。在计算机断层造影系统中，以及在其它X射线系统中，如前面所述的那样通常使用检测器系统，所述检测器系统由多个检测器模块构造，每个检测器模块具有由多个检测器元件构造的、部分圆形的、与X射线源对置的并与之环绕的或环形的检测器。检测器元件是X射线敏感的元件，例如闪烁元件，在其上可读取取决于所捕获的剂量的特定电压或特定电流作为测量值。检测器模块的检测器元件通过所谓的隔板相互分离，但也通常固定相连地例如布置在共同的载体上作为组件。这种检测器系统的结构和工作方式对于本领域一般技术人员是已知的，并且因此不详细解释。在本发明的范围内，可使用任意的检测器系统。辐射散射传感器在本发明的范围内可视为可用以测量散射的任意的传感器或检测器，而与是否是特殊构造为散射传感器的传感器元件无关，或者与是否是检测器系统的检测器元件，例如为测量散射而考虑或为此保留的检测器系统的边缘上的检测器元件无关。在根据本发明的实施方式进行焦外辐射校正时，在所测量的散射测量值中含有的焦外辐射分量可从投影数据检测器系统的检测器元件的检测器测量值来确定。严格地讲，这意味着在散射传感器上的不希望出现的投影数据，特别是通过焦外辐射出现的、透过检 查对象的断层造影数据借助在检测器元件内测量的检测器测量值来估计，并且然后从所测量的散射测量值中减去以用于对其进行校正。有利的是，基于检测器值的加权和形成在利用散射传感器测量的散射测量值中的焦外辐射分量，所述加权和通过使用与有关的散射传感器在环境中相邻的检测器元件的检测器测量值借助定义的和权重Kq来确定。在此，“在环境中相邻的检测器元件”是位于散射传感器的可预先给定的定义的邻近处的检测器元件，而与所述检测器元件直接还是间接地与散射传感器相邻无关，也就是例如位于散射传感器的下一个相邻处或位于更远处的相邻位置处。例如，作为在环境中相邻的检测器元件，可以是在z方向上与散射传感器直接相邻的检测器元件，在z方向上跟随散射传感器的检测器元件(属于相同的检测器通道k)，以及来自相邻的，即来自直接毗邻的检测器通道k = k-Ι或k = k+Ι的或来自间隔开一个或多个通道的检测器通道(例如k = k-2, k = k-1, k = k+1, k = k+2)的与该检测器元件垂直的检测器元件。在此，可分别规定，在z方向上至何种深度将检测器元件或多少个检测器通道视作散射传感器的“环境”。如上面所解释的那样，散射传感器通常沿投影数据检测器系统的边缘布置或靠近所述边缘布置。例如，散射传感器可通过多行检测器或平面检测器的边缘行内的位于所设置的使用扇区之外的传感器实现，或者通过具有与主检测器相比尽可能另外的空间扫描的专用传感器实现。用于确定在利用该散射传感器测量的散射测量值中的焦外辐射分量的加权和则可优选地基于检测器值通过使用多个检测器元件的检测器测量值形成，所述多个检测器元件布置在与有关的散射传感器在沿垂直于投影数据检测器系统的边缘走向的方向上，即布置在所谓的z方向上。严格地讲，优选地对于在传感器行ζ (也称为传感器列)内的每个传感器通道I并且对于每个焦点位置!■在所测量的散射测量值mU，I, r)内的干扰性的焦外辐射分量通过由所测量的散射测量值mU，l,r)得出的加权和确定，即通过在散射传感器上出现的强度，和对于不同的检测器行q = I至q = Nk的在检测器上出现的强度的一系列检测器测量值 确定，并且然后从所测量的散射测量值中减去，以便得到校正的散射测量值mcorr ( ζ , I, r)
权利要求
1.一种用于基于检查对象(O)的X射线投影数据(P)产生检查对象(0)的图像数据(BD)的方法，其中，在重建图像数据(BD)之前，所述X射线投影数据(P)经受基于散射测量值的散射校正，其中所述散射测量值在其用于散射校正之前首先经受焦外辐射校正。
2.根据权利要求I所述的方法，其中，在所述焦外辐射校正中，将代表了所测量的散射测量值中的焦外辐射分量的值从所测量的散射测量值中减去。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其中，借助多个散射传感器(SS)测量所述散射测量值，并且借助投影数据检测器系统(D)的检测器元件测量所述X射线投影数据(P)，并且其中，从所述投影数据检测器系统(D)的检测器元件(E)的检测器测量值中确定在所述散射测量值中所包含的焦外辐射分量。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，基于检测器值的加权和形成在利用散射传感器(SS)测量的散射测量值中的焦外辐射分量，通过使用与有关的散射传感器(SS)在环境中相邻的检测器元件(E)的检测器测量值借助于定义的和权重(Kq)来确定所述加权和。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，将散射传感器(SS)布置在所述投影数据检测器系统(D)的边缘(R)上或旁边，并且在利用该散射传感器(SS)测量的散射测量值中基于检测器值形成用于确定焦外辐射分量的加权和，所述检测器值通过使用多个检测器元件(E)的检测器测量值形成，所述检测器元件(E)相对于有关的散射传感器(SS)布置在沿垂直于投影数据检测器系统(D)的边缘(R)走向的方向(z)上。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，通过使用由多个平行于边缘(R)的检测器元件(E)的检测器测量值形成所述检测器值。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，将所述散射传感器(SS)与所述投影数据检测器系统(D)的边缘(R)间隔开地布置，并且在加权和中考虑代表了布置在该散射传感器(SS)和该投影数据检测器系统(D)的边缘(R)之间的多个虚拟检测器元件的检测器测量值的内插和/或外插的检测器值。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，其中，将散射测量值在求减之前与正的加权因数相乘。
9.根据权利要求I至8中任一项所述的方法，其中，对于散射校正，如果有关的散射测量值在焦外校正之后具有负值，则为校正的散射测量值赋予0值。
10.根据权利要求4至9中任一项所述的方法，其中，对于X射线系统(Cl)，特别是计算机断层造影系统(Cl)，为焦外辐射校正事先提供多个不同的和权重(Kq)的组。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，借助于在有关的计算机断层造影系统(Cl)上或相匹配类型的计算机断层造影系统(Cl)上的试验测量来确定所述和权重(Kq)。
12.根据权利要求4至11中任一项所述的方法，其中，取决于传感器行“)并且可选地取决于焦点位置(F)和/或管电压和/或X射线源(C2、C4)的管侧的准直器的打开宽度来确定所述和权重。
13.一种用于处理检查对象(0)的X射线投影数据(P)的投影数据处理装置(20)，具有 -接口设备(C23)，用于接收X射线投影数据(P)以及散射测量值， -焦外辐射校正单元(C21a)，用于在焦外辐射校正的范围内校正散射测量值， -散射校正单元(C21b)，用于基于校正的散射测量值在散射校正的范围内校正X射线投影数据(P)，和 -重建单元(C21c)，用于基于校正的X射线投影数据(PM )重建检查对象(O)的图像数据(BD)。
14.一种X射线系统(Cl)，具有至少一个X射线源(C2、C4)和至少一个用于采集检查对象(0)的X射线投影数据(P)的检测器系统(C3、C5)，所述X射线系统(Cl)特别是具有根据权利要求13所述的投影数据处理装置(20)的计算机断层造影系统(Cl)。
15.一种计算机程序，具有包括程序代码(Prg1至Prgn)的程序代码装置，以便在所述计算机程序在计算机上运行时执行根据权利要求I至12中任一项所述的方法。
全文摘要
本发明涉及一种用于从检查对象(O)的X射线投影数据(P)中产生检查对象(O)的图像数据(BD)的方法，其中在重建图像数据(BD)之前，X射线投影数据(P)经受基于散射测量值的散射校正。在此，散射测量值在其用于散射校正之前首先经受焦外辐射校正。此外，本发明涉及一种用于执行这种方法的投影数据处理装置(C20)和X射线系统(C1)，特别是具有这种投影数据处理装置(C20)的计算机断层造影系统(C1)。
文档编号A61B6/03GK102727234SQ201210082178
公开日2012年10月17日 申请日期2012年3月26日 优先权日2011年3月31日
发明者M.彼得西尔卡, S.卡普勒 申请人:西门子公司