专利名称：放射图像噪声减少系统和方法
技术领域：
本文公开的主旨涉及数字X射线成像系统，并且具体地涉及用于校正用这样的系统采集的图像数据中的电磁干扰(EMI)的影响的技术。
背景技术：
许多具有各种设计的放射成像系统是已知的并且目前正在使用中。这样的系统一般基于被引导朝向感兴趣受检者的X射线的产生。这些X射线穿越该受检者并且撞击膜或数字检测器。日益地，这样的X射线系统使用数字电路来检测这些X射线，其由该受检者的介入结构衰减、散射或吸收。例如，在医疗诊断背景中，这样的系统可用于使内部组织可视化并且诊断患者疾病。在其他背景中，可将部件、行李、包裹和其他受检者成像来评定它们·的容纳物以及用于其他目的。基本的X射线系统可设计成用于仅生成投影图像。尽管图像数据自身可以进行各种呈现，这样的投影图像可呈现为众所周知的倒像。除投影X射线系统外，该技术现在提供基于相似的X射线辐射产生和检测的荧光透视系统、计算机断层摄影系统和层析系统。例如，在计算机断层摄影和层析系统中，图像基于应用于多个收集的图像的各种重建技术计算为通过受检者的切片。荧光透视系统用于获得受检者的实时移动图像。在前述类型系统的任一个中收集的放射系统数据中可存在各种伪像。某些类型的伪像是众所周知的并且可以采用各种已知方式处理、消除或校正。然而，至少通过已知技术还仍然存在无法被轻易校正或避免的伪像。例如，具有数字检测器的X射线系统遭受由于电磁干扰(EMI)的存在引起的伪像的影响。EMI的源可包括例如各种可在X射线成像系统附近使用的电气和电子部件，例如射频烧灼体、磁性导管导航系统等(仅提到少数几个)。取决于这样的EMI的相位、频率和幅度，重建图像中的伪像一般可采取叠加在基本图像上的较深和较淡平行行的形式。这样的伪像不仅分散注意力，并且可损害图像的例如在医疗背景中用于诊断等的有效使用。特别地，这样的伪像可使微小或更详细的特征难以检测和辨明，这些特征否则在图像中将是可见的。它们还可干扰计算机辅助技术的有效使用，计算机辅助技术例如是在医疗诊断和部件与包裹检查背景中变得日益盛行的计算机辅助检测和诊断算法、分割算法等。因此，需要有消除放射图像数据中的伪像和噪声的改进方式。特别需要有可以解决X射线图像中源自EMI的噪声的技术。
发明内容
根据本公开的一个方面，用于控制X射线放射照相系统的方法包括从数字X射线检测器采集数据；基于该采集的数据表征电磁干扰；基于该表征的电磁干扰选择电磁干扰补偿算法；基于该选择的电磁干扰补偿算法经由该数字X射线检测器采集X射线成像数据；以及处理该X射线成像数据来产生能够采用用户看得见的形式重建的图像数据。根据另一个方面，成像系统包括X射线源、数字X射线检测器和控制电路。该控制电路配置成经由该数字X射线检测器采集数据(包括X射线图像数据和产生于电磁干扰的数据)；基于该采集的数据表征该电磁干扰；基于该表征的电磁干扰选择电磁干扰补偿算法；以及基于该选择的电磁干扰补偿算法经由该数字X射线检测器采集X射线成像数据。该成像系统还包括处理电路，其配置成处理该X射线成像数据来产生能够采用用户看得见的形式重建的图像数据。根据另外的方面，制品包括计算机可读存储介质，其具有存储在其上的可执行应用指令。这些应用指令包括适应于从数字图像检测器接收第一数据的指令、适应于基于该接收的数据表征电磁干扰的指令、适应于基于该表征的电磁干扰选择电磁干扰补偿算法的指令、适应于基于该选择的电磁干扰补偿算法从该数字图像检测器采集第二数据的指令，以及适应于处理该第二数据来产生能够采用用户看得见的形式重建的图像数据的指令。 根据另一个方面，用于动态选择数字X射线检测器积分时间的方法包括确定由该数字X射线检测器外部的源产生的电磁干扰信号的时段，并且基于该电磁干扰信号的时段调节该数字X射线检测器的积分时间。调节包括设置该积分时间使其尽可能地接近该电磁干扰信号时段的整数倍。根据另外的方面，用于动态选择数字X射线检测器扫描线顺序的方法包括使用第一扫描线顺序确定由该数字X射线检测器外部的源产生的电磁干扰信号的多个值，并且将该电磁干扰信号的该多个值分类来获得第二扫描线顺序。该电磁干扰信号的能见度在使用该第二扫描线顺序获得的数字X射线图像中降低。
当下列详细描述参照附图(其中类似的符号在整个附图中代表类似的部件)阅读时，本发明的这些和其他特征、方面和优势将变得更好理解，其中图I是其中可利用本技术的示范性数字X射线成像系统的图解概观；图2是可包括在图I的系统的检测器中来产生图像数据供重建的某个功能电路的图解表示；图3是用于从X射线图像数据消除源自EMI的伪像的示范性的目前设想的系统的图解概观；图4是采集序列中的一部分的图解表示，其中采集图像数据、偏移数据和EMI表征数据用于校正EMI数据伪像；图5是根据实施例示出线时间和积分时间的时序图；图6是根据实施例通过改变线时间或积分时间而易于减少的源自EMI的伪像的图形表示；图7是根据实施例通过将线扫描重新排序而易于减少的源自EMI的伪像的图形表示；并且图8是用于从X射线图像数据消除源自EMI的伪像的方法的流程图。
具体实施例方式图I图解图示用于采集和处理离散像素图像数据的成像系统10。在该图示的实施例中，系统10是根据本技术设计成采集原始图像数据并且处理该图像数据供显示的数字X射线系统。在图I中图示的该实施例中，成像系统10包括邻近准直器14安置的X射线辐射源12。准直器14允许辐射流16传递进入例如人类患者18等受检者所安置的区域。辐射的一部分20通过或绕过该受检者并且撞击数字X射线检测器(一般以标号22表示)。如下文更充分描述的，检测器22将在它的表面上接收的X射线光子转换成较低能量的光子，并且随后转换成电信号，其被采集并且处理来重建该受检者内的特征的图像。源12由电力供应/控制电路24控制，该电力供应/控制电路24向检查序列供给电力和控制信号两者。此外，检测器22耦合于检测器控制器26，其命令检测器22中产生的信号的采集。检测器控制器26还可执行各种信号处理和过滤功能，例如用于动态范围的初始调节、数字图像数据的间插等。电力供应/控制电路24和检测器控制器26两者都响应于来自系统控制器28的信号。一般,系统控制器28命令成像系统10的操作来执行检查规程并且处理采集的图像数据。在本上下文中，系统控制器28还包括典型地基于通用或专用数字计算机的信号处理电路、用于存储由该计算机执行的程序和例程以及配置参数和图像数据的关联存储器电路、接口电路等。
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在图I中图示的实施例中，系统控制器28链接到至少一个输出装置，例如以标号30指示的显示器或打印机等。该输出装置可包括标准或专用计算机监视器和关联的处理电路。一个或多个操作者工作站32可进一步链接在系统中用于输出系统参数、请求检查、观察图像等。一般，系统10内供应的显示器、打印机、工作站和相似装置对于数据采集部件可是本地的，或可远离这些部件，例如在机构或医院内的其他地方，或在完全不同的位置，经由一个或多个可配置网络(例如互联网、虚拟专用网络等)链接到图像采集系统。根据本技术，由系统10采集的数据可被各种EMI源(没有示出)扰乱，这取决于使用该系统的背景和可环绕该系统或与其结合使用的装置。各种频率和幅度的干扰(其中一些可与采集的数据同相和异相)可在收集采集的数据时有效叠加在采集的数据上。系统10允许表征和校正这样的干扰，从而允许减少伪像，否则伪像将在图像数据中存在并且在基于该数据重建的图像中可见。系统10可根据EMI的特性使用若干方法中的一个或多个。例如，一些方法可能比其他方法更适合某些类型的EMI。从而，系统10可分析EMI来确定一个或多个方法中的哪个要应用于图像数据。它自身的表征和校正可在前述电路(包括检测器电路、检测器控制器26或系统控制器28)中的任何电路中进行。此外，在期望的情况下，干扰可在后处理步骤中表征和校正，该后处理步骤可部分或完全远离成像系统10自身。图2是数字检测器22的功能部件的图解表示。图2还表示成像检测器控制器或IDC 34，其将典型地配置在检测器控制器26内。IDC34包括CPU或数字信号处理器，以及存储器电路以用于命令从检测器采集感测信号。IDC 34经由双路光纤导线耦合于检测器22内的检测器控制电路36。在某些目前设想的实施例中，还可使用其他通信系统和技术，例如以太网通信协议和无线通信装置与协议等。IDC 34由此在操作期间对于检测器22内的图像数据交换命令信号。检测器控制电路36从一般以标号38表示的电源接收DC电力。检测器控制电路36配置成产生用于行和列电子设备的时序和控制命令，该行和列电子设备在系统操作的数据采集阶段期间用于采集图像数据。电路36因此将电力和控制信号传送给参考/调整器电路40，并且从电路40接收数字图像像素数据。在本实施例中，检测器22由将检查期间在检测器表面上接收的X射线光子转换成较低能量(可见)光子的闪烁体构成。光电检测器阵列然后将这些可见光子转换成电信号，其表示撞击检测器表面的个体像素区域的光子数目或辐射强度。在某些目前设想的实施例中，X射线光子可直接转换成电信号。读出电子设备将所得的模拟信号转换成数字值，其可以被处理、存储并且在重建图像后例如在显示器30或工作站32中显示。采用目前的形式，光电检测器的阵列用非晶硅形成。阵列元件采用行和列组织，其中每个元件由光电二极管和薄膜晶体管构成。每个二极管的阴极连接到该晶体管的源极，并且所有二极管的阳极连接到负偏压。每行中的晶体管的栅极连接在一起并且行电极连接到如下文描述的扫描电子设备。列中的晶体管的漏极连接在一起并且每列的电极连接到读出电子设备的个体通道。在图2中图示的特定实施例中，通过示例，行总线42包括多个导线，用于启用从检测器22的各种行的读出，以及用于停用行并且对选择的行施加电荷补偿电压(在期望的情况下)。列总线44包括另外的导线，用于当顺序地启用行时命令从列的读出。行总线42耦合于一系列行驱动器46，其中的每个命令检测器22中的一系列行的启用。相似地，读出电子设备48耦合于列总线44，用于命令检测器22的所有列的读出。在图示的实施例中，行驱动器46和读出电子设备48耦合于检测器面板50，其可细·分成多个段52。每段52耦合于行驱动器46中的一个，并且包括一定数量的行。相似地，每个列驱动器48耦合于一系列的列。上文提到的光电二极管和薄膜晶体管设置由此限定采用行56和列58设置的一系列像素或离散图片元素54。这些行和列限定具有高度62和宽度64的图像矩阵60。如也在图2中图示的，每个像素54—般限定在行和列交叉点处，列电极68与行电极70在该交叉点处交叉。如上文提到的，薄膜晶体管72提供在每个像素的每个交叉点位置，光电二极管74也是这样。当行驱动器46启用每个行时，来自每个光电二极管74的信号可经由读出电子设备48访问，并且转换成数字信号供随后处理和图像重建。从而，当起动附连到行上的像素的所有晶体管的栅极的扫描线时，同时控制阵列中的该整行像素。因此，该特定行中像素中的每个通过开关连接到数据线，其由读出电子设备使用来使电荷回复到光电二极管74。应该注意到在某些系统中，当关联的专用读出通道中的每个使电荷同时回复到行中的所有像素时，读出电子设备将来自之前行的测量从模拟电压转换成数字值。此外，读出电子设备可在采集子系统之前从行传递这些数字值，该采集子系统将在监视器上显示诊断图像或将它写入胶片之前进行一些处理。用于启用行的电路可在本上下文中基于场效应晶体管对这样的启用(行驱动)的使用称为行启用或场效应晶体管(FET)电路。与上文描述的行启用电路关联的FET处于“导通”或传导状态用于启用行，并且当行没有被启用用于读出时被“关断”或处于非传导状态。尽管这样说，应该注意到用于行驱动器和列读出电子设备的特定电路部件可改变，并且本发明不限于使用FET或任何特定的电路部件。如下文更充分描述的，一般已经确定可在图像数据中存在的源自EMI的伪像可以通过采集图像数据(其将包括期望图像数据和EMI噪声两者)并且处理该数据来表征EMI噪声(其然后可被去除来获得校正图像)而表征。在下文描述的目前设想的实施例中，图像数据连同偏移数据一起读出，并且这些读出操作都包括其中启用行(即，“FET导通”)以及其中停用行(即，“FET关断”)的读出数据。这样的校正的总体方案在图3中图解表示。
如在图3中示出的，作为过程中的第一步，采集如由标号76指示的X射线图像数据。这可使用上文描述的类型的数字检测器采用常规方式完成。此外，采集图像数据，其中启用行以便读出由X射线被受检者衰减、散射或吸收引起的检测器中的光电二极管的电荷耗尽。该读出伴随有如一般由标号78表示的EMI表征数据的读出。进行该读出，其中停用行来获得仅关于源自EMI的噪声(和在数据处理中使用的任何偏移)的信息。然后在如由标号80指示的EMI估计过程中使用后一个数据集，其中EMI数据采用频率、相位和幅度表征干扰。在目前设想的实施例中，因为EMI表征数据的采集在采集序列中紧接着图像数据采集，确保EMI表征数据的相位与图像数据的相位相同。接着，表征的EMI分量从原始图像数据(其否则将包括EMI分量和它们可能引起的任何伪像)扣除，如由求和器82指示的，来达成校正的图像数据84。已经发现该技术允许非常准确地表征数据中源自EMI的伪像、去除这些伪像以及呈现从校正的数据重建的大大增强的校正的图像。下文更详细地描述收集用于表征EMI并且校正图像数据来消除任何源自EMI的伪像的数据的特定方式。然而，为表征目的分析EMI的方式通过下列论述呈现。根据本发明，则如下文更充分描述的那样，采用该方式来一旦采集并且存储图像数据和EMI表征数据则表征EMI。·EMI可以描述为时域中的正弦信号。因为同时采集图像的每行上的所有像素的数据，它们受具有相同相位的EMI影响。如果EMI的强度跨越整个检测器是相同的(如在大多数临床图像中看见的)，扰乱程度对于图像的一行上的所有像素是相同的。从而，由于EMI引起的伪像可以通过将图像的每行上的像素值平均来减少由测量系统引入的随机附加噪声而获得。当EMI强度跨越检测器变化时，该平均操作不能在整行上进行。在该情况下，图像应该分成ROI (感兴趣区域)并且然后关于这些ROI中的每个进行平均。因为EMI伪像一般是正弦曲线信号，图像中伪像的对比度通过正弦曲线的幅度确定。估计伪像对比度的问题变成估计正弦曲线的幅度。如果fEMI和aEMI分别是正弦曲线的频率和幅度，伪像可以通过下列公式描述y(n) =+e(n)(I);其中e(n)是平均后的测量系统噪声。感兴趣的问题是从测量数据序列{y(0)，y(l), "^y(N-I)I估计aEMI，其中N是扫描线的数目。此外，多个扫描线的伪像可以由变量Y表示，使得Y = [y(0)y(l)…y(N_l)]T (2)；并且C1 (aEME，fEMI) — I I Y_aEMI EMI I(3)；其中( )T指示转置矩阵。和{aEMI，fEMI}的值的估计可通过最小化下
列非线性最小二乘方(NLS)准则而获得C1 (aEMI，fEMI) — I I Y_aEMI EMI I(4)；其中I 指示欧几里德范数。当噪声e(n)是零均值白色高斯随机过程时，NLS估计与最大可能性(ML)估计相合。然而，当噪声被着色时，NLS估计不再是ML估计，但它们仍然可以具有优异的统计表现。
关于aEMI最小化方程(4)中的成本函数C1给出aEMI的估计a爾=匕小麵)■'=(5)；其中( )H指示复数共轭转置。通过将方程(5)代入方程⑷ Y —= Y _ 髓 髓Y —(6)；= YhY -其通过将以下最大化而最小化
·
C20W)= ^emi^(7);因此fEMI可以由以下确定
H 2 /'Am = arg max/N\(8);
JBMI/一旦获得，准备好从方程(5)确定幅度aEMI _(9)；
fsMi =Iemi看出项
M-\<PLjY = Iyi^ei27lfmrn(10);
n=0在方程(8)和(9)两者中是可以经由FFT计算的序列[y(0), y⑴，…，y (N-I)]的离散傅立叶变换。因此，正弦曲线的幅度可以从FFT的幅度的最高峰值除以N计算。应该注意到来自上文的FFT的频率估计的分辨率可受行的数目N限制。在一些情况下，这可能被认为不足以准确地校正伪像。在该情况下，分辨率可通过在进行FFT之前在序列[y(0),y(l),…，y(N-l),0,…,0]中补零而增加,或可在从FFT获得的初始频率估计周围进行精炼搜索。更准确的幅度估计然后用该精炼的频率估计从方程(9)更新。可以示出当EMI由多个频率构成时，幅度也可以采用相似的方式计算。当峰在频域中被很好地分开时，每个峰的高度给出这些频率中的每个的幅度。当两个频率太靠近而不能在频域中被分开时，这些频率的幅度可以通过从数据序列[y(0)，y(l)，-,y(N-l)]去除获得的正弦曲线而迭代地获得。上文描述的方式可以获得正弦曲线幅度的最好估计。它对可能例如随检测器的面板温度等变化的电子噪声不敏感。前述估计过程可用于EMI的幅度和频率。如下文论述的，因为用于表征EMI的数据与对X射线图像收集的数据固有地同相，在当前设想的方式中EMI的相位不是难题。即，如下文论述的，EMI表征数据采用相同的数据采集序列或规程采集，但其中行启用的FET简单地切换到关断状态。从而，当表征EMI时，它可采用简明的方式从图像数据扣除，而不要求考虑或进行相移。应该注意到该EMI估计方式可发现在本文描述的表征和图像数据校正实现以外的应用。例如，在其中图像采集期间实时计算正弦曲线的频率和幅度的EMI监测系统中，在存在EMI的情况下发送警告信号给操作者。因为不同的观察者对具有不同频率的伪像具有不同的视觉敏感度，警告阈值也是依赖频率的。另外的应用可牵涉根据干扰的频率和幅度调节曝光技术(包括kvp、ma、mas、过滤等)来减少或消除X射线图像中的伪像。再另一个应用可牵涉一旦伪像超出阈值，警告操作者安装屏蔽设备，例如检测器上的屏蔽壳等。对于空间中的给定点，电磁干扰(EMI)可以描述为时域中K个正弦曲线的总和e(i) = j^a(k).e^k)t(11)，
k=\·
其中f (k)是频率并且
α(Λ) = |α(時刷(12)是代表第k个正弦曲线的幅度|a(k) I和相位识(々)的复数。从一处到另一处，正弦曲线的频率保持不变，然而，幅度和相位可根据源和观察点之间的取向和距离变化。干扰通过上文描述的检测器面板和读出电路增加到X射线图像数据或更一般地影响X射线图像数据。特别地，如上文论述的，面板上的像素设置为二维矩阵，其中一列通过特定读出电路经由数据线读取。扫描线控制像素读出的顺序和时刻。面板的一行上的像素由一个扫描线连接，使得在相同时间读出每行。结果，附加干扰表现为行相关噪声(RCN)类型的伪像，其视为在图像的行方向上的线或带。位于行m和列η处的像素的附加值可以由以下表示em^Yan(kye^J^m(13),
k=\其中/(免)是伪像在列方向上的频率，并且
an(k) = \an{k)\e]^k)( 14)代表图像的列η上的第k个正弦曲线的幅度|5 {是)|和相位氣认)。注意取决于EMI
频率和检测器线扫描频率之间的关系，图像伪像的频率/(A)可不同于EMI频率f(k)。例如，如果便携式检测器的线时间是O. 122496ms，这对应于1/0. 122496ms = 8. 164KHz的线扫描频率。根据信号采样定理，当f (k)小于线扫描频率的一半(其是8. 164/2 = 4. 082KHz)时，两个频率相等。当f(k)在该示例中高于4.082KHZ (其在该领域中通常是这样)时，两个频率是不同的。由于列的物理位置不同，由忑^).表示的幅度和相位是列η的函数。毛(幻和a(k)之间的关系不仅取决于检测器外壳对EMI的衰减，而且取决于干扰拾取机构的阻抗。这里感兴趣的问题是要估计正弦曲线的参数良(以/(幻丨^，以便重建图像伪像
,然后将它从图像去除pmn = pmn -emn (m = 0,1,---,M - I; η = O,I,··-I)(15)，其中M和N代表图像大小，Pm, n是位于EMI污染图像的行m和列η处的像素，是由方程(13)限定的对应附加像素值，并且.是EMI校正的像素值。由于图像包含的结构，正弦曲线的參数( (幻,/(幻￡库以从含EMI的图像数据估计。然而，已经发现伪像独立于FET状态。即，由检测器拾取的附加噪声不改变，而不管FET状态(即，导通或关断)如何。从而，EMI信息可通过在任何偏移或光图像的FET导通帧之前采集ー帧FET关断的图像数据来获得。本技术使用该采集和上文描述的表征方式来校正含EMI的图像数据。该校正算法可以是由系统使用来減少EMI的影响的若干方法(如下文详细论述的)中的第一个。从其中FET导通和关断的检测器采集数据允许估计伪像的參数，其由来自图像的“扩展”行(即，图像数据的行和EMI表征数据的行)的K个正弦曲线的总和描述。因为数据中的一些根据下文描述的本技术在FET关断时采集，结构可以容易地从无EMI的偏移(其在无EMI存在的情况下用相同技术获得)去除。从而，如果{(!。，も，…，(VpdM, -,CIm^1I是从行扩展的图像获得的矢量，其中{dQ，·Cl1,…，(ImJ对应于正常图像，并且{dM，…，dM+M}对应于其中FET关断的行的数据，该矢量可以是图像的列或图像的若干列的平均(但在目前设想的实施例中，其然而定域于检测器的一部分)。如果新矢量通过使用具有颠倒顺序的{dM，…，dM^}而限定e (I) = dM+L_H，I =0,1, ---L-I (16),包含在{仏，…，dpdj中的正弦曲线变成在矢量トのだ中的那些的延续。从而，Wm+…，dpdj中的伪像可通过从估计正弦曲线的參数而重建。从而，可去除由于EMI引起的图像伪像。为了实现该技术，频率估计为准确的是可取的。例如，假设M = L = 2048，为了校正图像的第一行上的伪像，计算ム的值。从而，频率估计中的误差可被显著放大。频率估计的初始值可以通过FFT获得，但期望精炼搜索来达到更准确的估计。为了本目的，假设许多已知技术中的任何技术可用于估计正弦曲线的參数。如上文指出到的，可以在检测器中实现校正算法。它还可以在检测器或系统控制电路中实现，或甚至在远程计算机中通过后处理实现。在后一个情况下，具有图像和EMI表征数据的整行可传递到处理电路，或者这些结合的行的大小可通过将若干列平均以及然后保存图像的未使用区域中的矢量而减小。例如，图像的一定数量的线(例如，在图像边缘中的每个上的12条线)可用于存储平均列矢量。在该情况下，图像大小将与之前相同。备选地，可扩展图像的大小。此外，可校正所有偏移和X射线图像的图像伪像。假使没有EMI存在，正弦估计的幅度将等于或接近零。从而，当EMI不存在时，可实行正常图像采集和处理。当检测到EMI时，可采集具有行和EMI表征数据的“扩展”图像并且进行EMI校正。再另外，可存储图像的未使用区域中行和EMI表征数据的矢量，并且当观察者(在医疗背景中的医生)在图像中看见伪像时可进行EMI校正。此外，无EMI的參考FET关断图像可以通过检测器质量检查或检测器校准而有规律地获得。当没有检测到EMI时，它也可以从包括行数据和EMI表征数据的图像获得。可使用最后获得的无EMI的FET关断图像，或可将最后若干图像平均。在使用平均图像的情况下，可采用简单平均或加权平均，其中最近的图像具有最大权重。
图4表示设计成允许根据第一方法的前述原理的EMI的表征和图像数据的校正的图像数据采集规程时间线。如上文指出的，检测器的行典型地通过改变在该驱动器电路中使用的ー个或多个FET的状态而由驱动器电路启用。为了从行读取数据，则接通FET电路来实现这样的读出。一般由标号100指代的时间线可包括数据读出的两个时段102和104。在偏移时段102中，读出偏移数据，其在EMI存在时受这样的EMI影响。如上文论述的，源自EMI的伪像独立于FET状态。即，对于FET导通和FET关断，由检测器检测的EMI伪像是相同的。从而，偏移时段102包括后跟ー个或多个FET导通帧108的FET关断帧106。另夕卜，FET导通帧108可以包括其中FET导通的正常行和其中FET关断的“扩展”行，用于连续EMI估计和变化跟踪。在数据采集规程中接着偏移时段102，在接收时段104期间起动X射线源。由于上文论述的原因，该接收时段104以FET关断帧106开始。在FET关断帧106期间，停用行。在FET关断帧106期间收集的数据将受系统处存在的EMI影响，但由于行停用将不包括图像数据。接着，检测器在X射线脉冲110期间受X射线辐射撞击。在该X射线脉冲110期 间，X射线辐射将引起每个像素位置处的光电检测器的电荷(其对应于在闪烁体上该位置接收的X射线辐射量)耗尽。X射线脉冲110后跟数据读出的FET导通帧108，在该数据读出的FET导通帧108期间启用行。如上文论述的，根据本技术，该读出108将包括读出受EMI影响的图像数据(当EMI在系统处存在吋)，以及用于重建有用图像的数据。S卩，与偏移108相似，对于X射线图像采集的FET导通帧108还可包括其中FET导通的正常行和其中FET关断的“扩展”行用于连续EMI估计来重建。接着，可进行后跟FET导通帧108的X射线脉冲110的一个或多个另外循环来完成荧光透视程序。使用第一方法收集的数据用于表征EMI，使得它可以如上文描述的那样从图像数据扣除。用于读出图像数据、偏移数据和EMI表征数据的时段的持续时间可变化，其中这些时段彼此相等或典型地其中EMI表征数据读出是较短的。然而，该时段可以更长(在期望的情况下)。一般，进行读出期间的持续时间将由于检测器中行的数目而是已知的。图5是示出扫描线152和复位/串行输出154的时序图150。该扫描线152指示FET是导通还是关断的。该复位/串行输出154示出积分器复位时间156、第一样本建立时间(sample settling time) 158、FET导通时间160和第二样本建立时间162。积分时间164是该第一样本建立时间158、FET导通时间160和第二样本建立时间162的和。线时间166是该积分器复位时间156、第一样本建立时间158、FET导通时间160和第二样本建立时间162之和。在减少EMI影响的第二方法中，可改变积分时间164同时维持线时间166。在减少EMI影响的第三方法中，可改变线时间166同时维持积分时间164。这些方法中的两者在下文详细论述。例如，线时间166可以通过调节FET导通时间160和/或第二样本建立时间162改变。EMI噪声源常常以比成像检测器的线读出频率高得多的频率发生。这引起EMI噪声信号混杂到检测器带宽内的较低频率。如果可以确定EMI噪声信号的真正频率，检测器的线时间166可以采用这样的方式调节来将混杂的EMI噪声信号置于对于检测器无效。为了图示可如何使用第二和第三方法，图6是作为时间的函数的RCN的图120。具体地，采用毫秒的时间在X轴122上示出，并且RCN在Y轴124上示出。如在图6中示出的，EMI信号126在时域中具有正弦曲线形状。另外，该EMI信号126具有规律时段128，其在图示的实施例中是近似18. 5毫秒。如果该EMI信号126的频率固定或不变，积分时间164可使用第二方法改变以等于该EMI信号126的时段128。如果积分时间164与该EMI信号126的时段128相同，源自EMI的伪像可从图像去除。使用第三方法，线时间166可改变以等于该EMI信号126的时段128。因为积分时间164典型地小于线时间166,积分时间将不与时段128相同。从而，源自EMI的伪像可在原始图像中保留。然而，因为EMI信号126的频率固定，积分时间164和时段128之间的差别(即，剰余)对于每个被扫描的线是恒定的，使得在最终图像中将没有源自EMI的伪像可见。也就是说，在原始图像中存在的时段128和积分时间164之间的剩余可在偏移校正后去除。如果积分时间164和/或线时间166是时段128的整数倍，也可以使用第二和第三方法。例如，图6中的时间130指示乘以整数ニ的时段128，其在图示的实施例中近似等于37毫秒。如果积分时间164改变以等于时间130，源自EMI的伪像可从最终图像去除。如果线时间166改变以等于时间130，剰余可以是恒定的并且在偏移校正后去除。从而在两个情况下，源自EMI的伪像从最终图像去除。然而，如果积分时间164和/或线时间166不是时段128的整数倍，源自EMI的伪像将保留在最終的图像中。如在图6中示出的，线132近似等于30毫秒，其不是18. 5毫秒的时段128的整数倍。另外，如上文提到的，改变积分时间164和改变线时间166的第二和·第三方法假设EMI信号126的频率保持恒定。如果EMI信号126的频率在荧光透视程序期间随时间漂移，RCN伪像在随后的图像上将是可见的。此外，可应用改变积分时间164和线时间166的第二和第三方法来去除单频率伪像，或具有单个基频和它的谐振频率的伪像，并且当EMI源具有多个频率(其中每个无法按整数缩放)时可能不被使用。图7是图示牵涉将要扫描的线重新排序来减少EMI的影响的第四方法的图180。具体地，该图180在X轴182上示出时间，并且在Y轴184上示出RCN。在图7中示出采集的图像上具有正弦曲线形状的EMI信号186。点190、192、194、196、198和200中的每个指示获得图像线的时间。点190、192、194、196、198和200中的每个可由规律时段188间隔开。如在图7中示出的，图像上EMI信号186的大小在点190、192、194、196、198和200中的每个处可是不同的，在最终图像中导致RCN伪像。然而，代替按在图7中示出的点190、192、194、196、198和200的顺序扫描图像，扫描线可被重新排序来减少EMI信号186在最终图像上的影响。具体地，点190、192、194、196、198和200可如在下列表格中示出的被重新排序，该表格还示出点190、192、194、196、198和200中的每个的RCN值。
权利要求
1.一种用于控制X射线放射照相系统(10)的方法，其包括 从数字X射线检测器(22)采集数据； 基于所采集的数据表征电磁干扰； 基于所表征的电磁干扰选择电磁干扰补偿算法； 基于所选择的电磁干扰补偿算法经由所述数字X射线检测器(22)采集X射线成像数据(76);以及 处理所述X射线成像数据(76)来产生能够采用用户看得见的形式重建的图像数据(84)。
2.如权利要求I所述的方法，其包括选择多个电磁干扰补偿算法以便一起使用来减少所述表征的电磁干扰对所述成像数据(76)的影响。
3.如权利要求2所述的方法，其包括确定所述电磁干扰的至少两个频率和/或相位，并且对所述至少两个频率和/或相位的每个选择至少两个电磁干扰补偿算法。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述电磁干扰补偿算法包括至少一个算法，其采用采集所述成像数据(76)所采用的方式指导改动。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述至少一个算法指导与所述表征的电磁干扰同相的所述成像数据(76)的采集。
6.如权利要求4所述的方法，其中所述至少一个算法指导对于所述数字X射线检测器(22)的线的所述成像数据(76)的采集，其在所述表征的电磁干扰的大致上相同的相位开始。
7.如权利要求4所述的方法，其中所述至少一个算法以基于所述表征的电磁干扰的频率的顺序指导从所述数字X射线检测器(22)采集成像数据(76)的线。
8.如权利要求4所述的方法，其中选择两个不同的电磁干扰补偿算法，其包括采用采集所述成像数据(76)所采用的方式指导改动的第一算法，和在采集后对所述成像数据(76)进行的第二算法。
9.如权利要求2所述的方法，其中所述电磁干扰补偿算法包括在采集后对所述成像数据(76)进行的至少一个算法。
10.如权利要求9所述的方法，其包括采用荧光透视操作模式进行一系列成像数据采集，并且采集数据用于表征成像数据(76)的连续采集之间的电磁干扰。
11.如权利要求I所述的方法，其中自动选择所述电磁干扰补偿算法而无需人为干预。
12.如权利要求4所述的方法，其包括基于所述表征的电磁干扰的时段(128)调节所述数字X射线检测器(22)的积分时间(164)，其中调节包括设置所述积分时间(164)使其尽可能地接近所述表征的电磁干扰的时段(128)的整数倍。
13.如权利要求4所述的方法，其中所述至少一个算法使用第一扫描线顺序确定所述表征的电磁干扰的多个值，并且将所述表征的电磁干扰的所述多个值分类来获得第二扫描线顺序，其中所述表征的电磁干扰的能见度在使用所述第二扫描线顺序获得的图像数据(84)中降低。
14.一种成像系统(10)，其包括 X射线源(12)； 数字X射线检测器(22)；控制电路(24)，其配置成经由所述数字X射线检测器(22)采集数据，其包括X射线图像数据(76)和产生于电磁干扰的数据(78)，基于所采集的数据表征所述电磁干扰，基于所表征的电磁干扰选择电磁干扰补偿算法，以及基于所选择的电磁干扰补偿算法经由所述数字X射线检测器(22)采集X射线成像数据(76);以及 处理电路(28)，其配置成处理所述X射线成像数据(76)来产生能够采用用户看得见的形式重建的图像数据(84)。
15.如权利要求14所述的成像系统，其中所述控制电路(24)配置成选择多个电磁干扰补偿算法以便一起使用来减少所表征的电磁干扰对所述成像数据(76)的影响。
全文摘要
本公开涉及放射图像噪声减少系统和方法。用于控制X射线放射照相系统(10)的方法包括从数字X射线检测器(22)采集数据；基于该采集的数据表征电磁干扰；基于该表征的电磁干扰选择电磁干扰补偿算法；基于该选择的电磁干扰补偿算法经由该数字X射线检测器(22)采集X射线成像数据(76)；以及处理该X射线成像数据(76)来产生能够采用用户看得见的形式重建的图像数据(84)。
文档编号A61B6/00GK102783958SQ20121014608
公开日2012年11月21日 申请日期2012年5月2日 优先权日2011年4月29日
发明者G·G·贝拉, J·R·兰伯蒂, P·R·格兰富斯, R·G·克伦斯, 刘整社, 张诗嘉, 张风超, 薛平 申请人:通用电气公司