專利名稱：偽像抑制的制作方法
技術領域：
本發明在計算機斷層攝影(CT)成像的偽像抑制中具有特定應用。本 發明還在期望標識和校正可疑探測器信號的情況下存在應用。
背景技術：
己經證明CT掃描儀在提供指示對象的內部結構的信息方面具有難以 估量的價值。例如，在醫學成像中，廣泛采用CT掃描儀來提供圖像和與人 類患者的生理情況有關的其他信息。典型地，通過一幅或多幅人類可讀圖 像提供通過CT掃描生成的信息。當然， 一般期望所述圖像準確地反映所掃 描對象的結構，并且含有最少的偽像。可能導致偽像的一個因素在于探測 器性能的變化。
近年來，多排(multislice) CT得到了迅速采用，并且朝向具有不斷增 加的排數的探測器發展。其又導致了對更大、更為復雜的探測器陣列的需 求。 一般期望簡化這些探測器陣列的制造和測試，以減少丟棄探測器或探 測器元件的必要，并降低探測器設計限制。對于能夠標識并且動態校正由 否則具備功能性的探測器或探測器元件生成的可疑信號的情況尤為如此。
發明內容
本發明的各個方面解決了這些及其他問題。
根據本發明的第一方面， 一種方法包括如下步驟評估在對對象的計 算機斷層攝影掃描的過程中由第一輻射敏感探測器生成的信號，評估所述 信號的校準版本，其中，所述校準版本包括探測器校準的結果。基于所述 信號的評估結果以及所述信號的校準版本的評估結果，采用在計算機斷層 攝影掃描過程中由第二輻射敏感探測器生成的信號的校準版本來生成經校 正的校準第一探測器信號。針對多個輻射敏感探測器中的每個重復評估信 號、評估信號的校準版本以及生成校正版本的步驟。校正的探測器信號將
生成指示該對象的體積數據，并顯示人類可讀圖像。
根據本發明的另一方面， 一種設備，包括第一、第二和第三探測器 元件，其生成指示在對象的計算機斷層攝影掃描過程中探測到的輻射的各 個時變第一、第二和第三探測器信號。所述設備還包括探測器校準器，其 接收所述第一、第二和第三檢測器信號，并生成各個時變校準第一、第二 和第三探測器信號，所述設備還包括校正所述第一探測器信號的瞬時部分 (temporal portion)的校正器。基于第一探測器信號的特征和校準第一探測 器信號的特征識別所述瞬時部分，并采用所述第二和第三校準探測器信號 的瞬時對應部分來校正所述第一探測器信號的識別部分。
根據本發明的另一方面， 一種計算機可讀存儲介質含有指令，在由計 算機處理器執行所述指令時，所述指令將使所述處理器執行一種包括如下 步驟的方法評估在對對象進行計算機斷層攝影掃描過程中由第一輻射敏 感探測器元件生成的信號，以判斷所述信號是否疑似含有由所述探測器元 件的特征導致的誤差；以及相對于在所述掃描過程中由第二輻射敏感探測 器元件生成的瞬時對應信號的校準版本評估由所述第一探測器元件生成的 信號的校準版本，以判斷由所述第一探測器元件生成的信號的校準版本是 否疑似含有所述誤差；如果由所述第一探測器元件生成的信號和由所述第 一探測器元件生成的信號的校準版本二者均疑似含有所述誤差，那么采用 由所述第二探測器元件生成的信號的校準版本校正由所述第一探測器元件 生成的信號的校準版本。
本領域技術人員在閱讀并理解了附圖和說明書的情況下將認識到本發 明的其他方面。
本發明通過舉例說明且不限于附圖，在附圖中，采用類似的附圖標記 表示類似的元件，其中
圖1示出了CT掃描儀；
圖2示出了用于示范性CT探測器元件的信號鏈；
圖3示出了在探測器信號校正中執行的步驟序列；
圖4示出了由示范性CT探測器元件生成的作為時間的函數的原始探測
器信號。
具體實施例方式
參考圖1， CT掃描儀10包括圍繞檢查區域14旋轉的旋轉掃描架18。 掃描架18支持諸如x射線管的輻射源12。掃描架18還支撐對向位于檢查 區域14的相對側上的弧線的x射線敏感探測器20。 x射線源12生成的x 射線穿越檢査區域14，并由探測器20探測。對象支架16支撐處于檢查區 域14內的諸如患者的對象。支架16優選可以與掃描架18協調移動，以提 供螺旋掃描。
探測器20包括按照多個縱向的行或排以及橫向的列布置的探測器元件 IOO的弓形陣列。在一種實現方式中，所述探測器包括64個或更多的排。 每一探測器元件100包括與光電二極管光學連通的閃爍器。優選采用背照 明光電二極管(BIP)的陣列制造光電二極管，但是也可以采用其他光電二 極管或光電探測器技術。還可以實現一種所謂的第四代掃描儀配置以及平 板探測器，在所述第四代掃描儀配置中，探測器20跨越360度的弧度，并 且在x射線源12旋轉的同時保持固定。類似地，可以實現具有更多或更少 的排數的探測器。
優選位于旋轉掃描架18上的數據獲取系統22接收源自于各種探測器 元件100的信號，并提供必要的信號調節、模數轉換、多路復用以k類似 的功能。隨著掃描架18圍繞檢查區域14旋轉，在多個視圖或幀中的每個 上獲取由每一探測器元件100生成的信號。從指定探測器元件100的角度 來看，可以將數據獲取系統26視為提供作為時間的函數的指示由探測器元 件100探測的輻射的時變信號。從指定視圖的角度來看，可以將數據獲取 系統22視為提供指示由各個探測器元件100在所述視圖覆蓋的時間周期內 探測的輻射的信號。
如下文中給出的更為詳細的說明，自適應信號校正器24接收數據獲取 系統22生成的信號，并校正可能在重建圖像中導致偽像的探觀幡元件100 的信號。重建器26重建所校正的數據，以生成指示所檢查對象的體積數據， 例如，患者的內部解剖情況。
通用計算機作為操作員控制臺44。控制臺44包括諸如監視器或顯示器
的人類可讀輸出裝置以及諸如鍵盤和鼠標的輸入裝置。存在于控制臺上的 軟件允許操作者通過建立預期掃描協議、啟動和終止掃描、查看并操縱體 積圖像數據、且否則與掃描儀交互等，來控制掃描儀的操作。
控制器28根據實施預期掃描協議的需要協調各種掃描參數，包括x射 線源12參數、患者躺椅16的移動和數據獲取系統26的操作。
如上所述，每個探測器元件100包括光電二極管。這些光電二極管可 以含有雜質，其俘獲空穴載流子，并在跨越很多視圖或幀延展的延遲周期 內釋放這些空穴載流子。因此，在指定視圖內獲取的信號既包括直接的(即 非延遲的)又包括間接的(即延遲的)信號分量。
在一些情況下，延遲信號被作為探測器元件100輸出的偽增量(artificial increase)來表示，并且可能在重建圖像中導致擦痕或環狀偽像。在延遲f言 號分量相對較小或者所述條件僅在短時間周期內存在時，偽像一般無關緊 要。但是，隨著間接信號分量變成探測器元件100信號的相對較大的分量， 尤其當所述條件在越來越多的視圖內存在時，偽像將變得越來越明顯。當 在連續的視圖之間，在所探測到的x射線束通過在若干連續視圖上的對象 的衰減程度相對較大的部分的情況下來自特定光電二極管的信號迅速降低 時，這種情況尤為如此。對于給定的間接信號與直接信號的比率而言，對 于觀察更加靠近等中心通過的射線的探測器元件100來說，偽像也更加顯 著。期望減少由延遲信號導致的偽像。
圖2示出了示范性第一探測器元件100,的信號鏈的一部分。為了對第 一探測器元件100,的信號鏈進行說明，示出了示范性的第二 1002和第三 1003探測器元件的信號鏈的一部分；應當理解的是，完整的第二 1002和第 三1003探測器元件信號鏈與第一探測器元件100,的類似。
優選被實現為數據獲取系統22的一部分的信號調節電路202,接收探測 器元件100,響應于所探測到的輻射而生成的信號，并提供必要的放大、噪 聲過濾、模數轉換等功能，以生成原始探測器信號。
由對探測器信號取對數的對數算子20+對信號調節器202t提供的數據 進行處理。探測器校準器204對所記錄的信號實施校準，以生成校準第一 探測器信號。所述探測器校準通常校正各個探測器元件100之間的增益和 偏移量的變化。還可以實施其他的預期校準，例如，射束硬化、溫度和幾
何校準。也可以在對數算子204,之前執行部分或全部探測器校準。
如圖2所示，第二 1002和第三1003探測器元件的信號鏈與第一探測器
元件10(^的類似。盡管為了便于說明進行了單獨圖示，但是一般期望在多
個探測器元件100當中復合信號調節202、對數算子204和探測器校準器
206的功能中的部分或全部。
信號電平探測器208判斷第一探測器元件100,生成的輸出信號在預期
的時間周期內(即，在預期數量的獲取視圖上)是否具有預期值。信號變
化探測器210探測在連續視圖或幀之間第一探測器元件IOO,信號中的瞬時變化。
信號內插器212對校準第二 1002和第三1003探測器信號進行內插，以 生成內插探測器信號。第二 1002和第三1003探測器元件優選是第一探測器 元件100,的相鄰元件，例如在同一行或列內與第一探測器元件10(^處于相 鄰位置。就此而言，應當注意到，內插器214還可以對由不同或者額外的 探測器元件，例如，第一探測器元件IOO,的額外的第一或更高階相鄰元件 生成的信號進行內插。此外，可以省略內插器212，并且可以采用來自單個 探測器元件(例如，1002)的信號。
信號比較器214將校準第一探測器信號與內插探測器信號進行比較。 更具體而言，比較器對預期時間周期上(即，多個獲取視圖上的)的相應 信號的值進行比較。
邏輯與算子216在滿足其輸入條件的時間周期(即，視圖)內接收信 號電平探測器208、信號變化探測器210和信號比較器214的時間相關輸出，
并生成邏輯真輸出信號。
校正器218接收校準第一探測器信號、內插探測器信號以及與算子216 的輸出。如果與算子216的輸出為真，那么校正器218采用內插信號替代 校準第一探測器信號，以生成經校正的校準第一探測器信號。如果與算子 216的輸出為假，那么不執行校正，該經校正的校準第一探測器信號等于校 準第一探測器信號。
在一個實施例中，通過由適當的計算機可讀介質承載的，并且由與重 建器26相關的計算機處理器(或處理器)執行的計算機軟件實現對數算子 204、探測器校準器206、信號電平探測器208、信號變化探測器210、信號
內插器212、信號比較器214、邏輯與算子216和校正器218。還可以通過 采用硬件中單獨的計算機或計算機處理器等實現全部或部分所述功能。
在任何情況下，信號校正器24均優選通過與上文針對示范性的第一探 測器100,描述的類似的方式為探測器20中的每一探測器元件100生成校正 輸出信號。注意，位于探測器20的邊緣或角點(corner)上的探測器元件 100可能在指定行或列內不具有兩個相鄰元件。在這種情況下，可能希望放 棄對這些探測器元件的校正，或者基于單個相鄰元件的值提供校正信號。
重建器26采用校正的探測器信號生成指示對象的體積數據。
在工作過程中，數據獲取系統22在多個視圖的每個當中提供指示由每 一探測器元件100探測的輻射的信號。由于所檢查的患者和大多數對象具 有非均勻的輻射衰減特性，因而能夠預期每一探測器元件100生成的信號 在視圖之間存在變化(即，是時間的函數)。具體參考圖2、圖3和圖4， 將再次結合示范性的第一探測器元件100,說明信號校正，應當理解對各個 探測器元件100提供的信號執行類似的校正。
在302中，對原始的第一探測器信號進行評估，以識別所述信號是否 疑似為將導致偽像的信號。如圖2中所示，信號電平探測器208評估所述 原始信號的幅度是否小于閾值402，當探測器元件接收到的輻射橫越 (traverse) 了衰減較高的路徑時將產生這種情況。信號電平探測器208還 優選判斷所述條件的持續時間周期是否足以導致顯著的偽像。信號變化探 測器210評估所述原始信號是否已經在相對較短的時間周期上經歷了顯著 的下降，當探測器元件觀察到的x射線束在橫越衰減較高的路徑之前穿過 對象的衰減較低的部分時將產生這種情況。如果這兩種情況均滿足，那么 懷疑延遲信號分量在直流分量中占據相對較大的百分比，因此將導致偽像， 從而在303中將所述信號標識為可疑信號。通過在區域404中示出的探測 器信號的下降描繪了這種情況。如在406中所示，所述信號的可疑瞬時部 分在這一下降之后變為正常。如果不滿足所述條件，那么不將所述信號標 識為可疑信號。
如果將所述原始第一探測器信號標識為可疑信號，那么在304中對瞬 時對應的校準第一探測器信號進行評估，從而進一步判斷來自所述第一探 測器元件的信號是否疑似為將導致偽像的信號。可以通過將校準第一探測
器信號與一個或多個相鄰探測器元件生成的瞬時對應信號進行比較而完成
這一操作。如圖2中所示，信號比較器214將校準第一探測器信號與通過 對另兩個相鄰元件生成的校準信號內插得到的信號進行比較。比其相鄰元 件的校準信號低的校準第一探測器信號通常表明，第一探測器元件探測到 了橫越了輻射衰減相對較低的路徑的輻射。但是，在與這樣的事實，艮口， 原始第一探測器信號被視為可疑信號，結合時，這一比較的結果傾向于確 認所述第一探測器信號含有顯著的延遲分量，因而可能導致偽像。優選在 預期的時間周期上(即，在預期數量的視圖上)比較所述校準信號，以判 斷所述條件是否在所述時間周期上持續。其還傾向于確認，相對較低的校 準信號是由延遲信號分量造成的。此外，只有在所述條件在若干視圖上持 續時，所產生的偽像才傾向于在重建圖像內變得明顯。在圖4的區域406 中示出了這種情況。如果滿足了這些條件，那么在305中將第一探測器元 件信號確認為可疑信號。如果不滿足，那么不對探測器信號進行校正。還 要注意，可以在步驟302之前執行步驟304。
在306中對校準第一探測器信號進行校正。如圖2所示，校正器218 采用瞬時對應的內插信號替代校準第一探測器信號。優選針對對應于被識 別為圖4中的406的瞬時區域的視圖中的每個執行所述替代。采用信號電 平探測器、信號變化探測器和校準信號比較器，可以僅基于在掃描過程中 獲取的信息對被懷疑具有由空穴俘獲現象導致的偽像增大的探測器信號部 分執行校正，所述校正不需要常規執行的探測器校準以外的任何特殊的預 掃描校準。
在308中，針對多個所述探測器元件中的每個重復所述處理。在310 中，重建器26采用所得到的校正信號生成用于顯示在操作員控制臺44等 上面的指示對象的體積圖像數據。
可以針對具體的探測器20和掃描儀10的構造根據經驗確定空穴俘獲 現象的影響和所產生的偽像的顯著性。作為對特定光電二極管類型的測試 或仿真的結果，可以針對所有的探測器元件IOO，全面表征間接信號的最大 預期幅度和延遲周期的特征。還能夠針對處于探測器20的指定位置的探測 器元件100估計間接信號相對于直接信號的百分比或比率，以及導致可見 偽像的估計時間周期。
例如，可以發現特定光電二極管類型在大約IOO毫秒(mS)的延遲周 期內表現出了大約0.4納安(nA)的最大延遲信號。對于觀察從距等中心 大約100毫米(mm)的位置經過的射線的探測器元件而言，當延遲信號變 得比直接信號的大約百分之五(5%)大時，偽像也可能變得明顯。結合這 些事實，將預期只有在光電二極管信號降至低于7nA左右時，大多數偽i象 才會出現。基于對重建圖像的檢查，在所述情況的持續時間周期大約大于 除以IO的掃描架旋轉時間時，所產生的偽像將變得明顯。可以相應地確定 信號電平探測器208、信號變化探測器210和信號內插器212所采用的參數。 由于延遲信號對探測經過等中心附近的輻射的探測器元件100的影響相對 更為顯著，因而各個參數可能根據具體探測器元件100在探測器20中的位 置而具有不同的值。還可能期望通過(例如)在校準第一探測信號明顯偏 離內插信號的情況下縮短所需的時間周期來動態地調整一個或多個參數。
還應當注意，上述技術不限于抑制由空穴俘獲現象導致的偽像。相應 地，可以將所述技術更為一般地應用于期望校正可疑探測器信號的情況。
當然，在閱讀并理解了前述說明的情況下，本領域技術人員可以認識 到對其的修改和變化。這意味著，應當將本發明推斷為包括所有此類落在 權利要求及其等同要件的范圍內的修改和變化。
權利要求
1、一種方法，包括 評估在對對象進行計算機斷層攝影掃描過程中由第一輻射敏感探測器(1001)生成的信號；評估所述信號的校準版本，所述校準版本包括探測器校準的結果；基于所述信號的評估結果以及所述信號的校準版本的評估結果，采用在計算機斷層攝影掃描過程中由第二輻射敏感探測器(1002)生成的信號的校準版本生成經校正的校準第一探測器信號；針對多個輻射敏感探測器中的每個重復評估信號，評估所述信號的校準版本，并采用校準版本生成經校正的校準探測器信號的所述步驟；采用所述經校正的校準探測器信號生成指示所述對象的體積數據；顯示指示所述體積數據的人類可讀圖像。
2、 根據權利要求1所述的方法，其中，采用校準版本包括對計算機斷 層攝影掃描過程中由所述第二輻射敏感探測器生成的所述信號的校準版本 和由第三輻射敏感探測器生成的信號的校準版本進行內插，以生成內插信 號，其中，評估由所述第一輻射敏感探測器生成的信號包括在計算機斷層 攝影掃描過程中獲取的視圖之間探測由所述第一輻射敏感探測器生成的所 述信號的降低，并將由所述第一輻射敏感探測器生成的信號的值與閾值進 行比較，其中，評估所述信號的校準版本包括將所述信號的校準版本的值 與所述內插信號的值進行比較，并且其中，采用校準版本包括在多個獲取 的視圖內將所述經校正的校準第一探測器信號的值設為等于所述內插信號 的值。
3、 根據權利要求2所述的方法，其包括采用來自計算機斷層攝影掃描 過程中獲取的多個視圖的信號重復對校準版本進行比較的步驟。
4、 根據權利要求1所述的方法，其中，評估由所述第一輻射敏感探測 器生成的信號包括評估所述信號的幅度。
5、 根據權利要求4所述的方法，其中，評估幅度包括將所述幅度與閾 值進行比較。
6、 根據權利要求4所述的方法，其中，評估由所述第一輻射敏感探測 器生成的信號包括評估所述信號的幅度的變化。
7、 根據權利要求4所述的方法，其包括采用在所述對象的計算機斷層 攝影掃描過程中由第三輻射敏感探測器生成的信號的校準版本生成所述經 校正的校準第一探測器信號。
8、 根據權利要求7所述的方法，其包括對由所述第二和第三輻射敏感 探測器生成的所述信號的校準版本進行內插，以生成內插信號，并采用所 述內插信號生成所述經校正的校準第一探測器信號。
9、 根據權利要求8所述的方法，其包括將所述第一經校正的校準輻射 敏感探測器信號設為等于所述內插信號。
10、 根據權利要求8所述的方法，其中，評估由所述第一輻射敏感探 測器生成的所述信號的校準版本包括評估由所述第一輻射敏感探測器生成 的所述信號的校準版本的幅度。
11、 根據權利要求10所述的方法，其中，評估由所述第一輻射敏感探 測器生成的所述信號的校準版本的幅度包括將所述第一輻射敏感探測器生 成的所述信號的校準版本的幅度與所述內插信號的幅度進行比較。
12、 根據權利要求11所述的方法，其包括采用來自計算機斷層攝影掃 描過程中獲取的多個視圖的瞬時對應信號重復對校準版本進行比較的步
13、 根據權利要求1所述的方法，其中，所述探測器校準包括針對探 測器偏移量的校準。
14、 一種設備，包括第一 (100,)、第二 (1002)和第三(1003)探測器元件，其生成指示 在對象的計算機斷層攝影掃描過程中探測到的輻射的各個時變的第一、第二和第三探測器信號；探測器校準器(206)，其接收所述第一、第二和第三探測器信號，并 生成各個時變的校準第一、第二和第三探測器信號；校正所述第一探測器信號的瞬時部分的校正器(208),其中，基于所 述第一探測器信號的特征和所述校準第一探測器信號的特征識別所述瞬時 部分，并且其中，采用所述第二和第三校準探測器信號的瞬時對應部分校 正所識別的所述第一探測器信號的部分。
15、 根據權利要求14所述的設備，其包括對所述校準第二和第三探測 器信號進行內插以生成內插信號的信號內插器(212)，并且其中，所述校 正器(208)采用所述內插信號校正所識別部分。
16、 根據權利要求15所述的設備，其中，所述第一探測器信號的特征 包括變化速率。
17、 根據權利要求16所述的設備，其中，所述第一探測器信號的特征 包括幅度。
18、 根據權利要求15所述的設備，其中，所述校準第一探測器信號的 特征包括所述校準第一探測器信號的幅度相對于所述內插信號的幅度。
19、 根據權利要求14所述的設備，其中，所述第一探測器元件包括光 電二極管，所述第一探測器信號的特征和所述第一校準探測器信號的特征 包括指示由所述光電二極管中的雜質導致的誤差的特征。
20、 根據權利要求14所述的設備，其中，所述探測器校準器(206) 執行針對探測器增益和偏移量的校準。
21、 一種含有指令的計算機可讀存儲介質，在由計算機處理器執行所 述指令時，所述指令使所述處理器執行一種方法，所述方法包括評估在對象的計算機斷層攝影掃描過程中由第一輻射敏感探測器元件 (100》生成的信號，以判斷所述信號是否疑似含有由所述第一探測器元件 (100》的特征導致的誤差；相對于在所述掃描過程中由第二福射敏感探測器元件(1002)生成的瞬 時對應信號的校準版本評估由所述第一探測器元件(100。生成的信號的校 準版本，以判斷由所述第一探測器元件(1002)生成的信號的校準版本是否 疑似含有所述誤差；如果由所述第一探測器元件(100》生成的所述信號和由所述第一探測 器元件(100》生成的所述信號的校準版本二者均疑^(含有所述誤差，那么 采用由所述第二探測器元件(1002)生成的所述信號的校準版本校正由所述 第一探測器元件(100》生成的所述信號的校準版本。
22、 根據權利要求23所述的計算機可讀存儲介質，其中，所述誤差是 跟隨由所述第一探測器元件接收的輻射的強度變化的延遲信號分量。
23、 根據權利要求21所述的計算機可讀存儲介質，其中，所述方法包 括對所述掃描過程中由所述第二探測器元件(1002)生成的所述信號的校準 版本和由第三輻射敏感探測器元件(1003)生成的所述信號的瞬時對應校準 版本進行內插，以生成內插信號，并且其中，評估校準版本包括將由所述 第一探測器元件(100,)生成的所述信號的校準版本與所述內插信號進行比 較。
24、 根據權利要求23所述的計算機可讀存儲介質，其中，所述第一 (100》、第二 (1002)和第三(1003)探測器元件生成指示在所述掃描過 程中在多個視圖中探測到的輻射的信號，并且其中，所述方法還包括針對 在多個視圖的每個中生成的信號重復對所述校準版本進行比較的步驟。
25、 根據權利要求21所述的計算機可讀存儲介質，其中，評估由第一 輻射敏感探測器生成的信號包括確定由所述第一探測器生成的所述信號的 幅度和幅度變化。
26、 根據權利要求21所述的計算機可讀存儲介質，其中，所述方法包 括基于在所述掃描過程中獲取的信息識別可疑檢測器信號，并對其進行自 適應校正。
全文摘要
計算機斷層攝影掃描儀(10)包括多個探測器元件(100)。所述探測器元件(100)生成的信號可能包括將在重建圖像中導致偽像的誤差分量。一種設備包括信號電平探測器(208)和信號變化探測器(210)，其評估在掃描過程中由第一探測器元件生成的信號的特征。所述設備還包括信號比較器(214)，其相對于由第二輻射敏感探測器元件生成的信號評估由所述第一探測器生成的信號的校準版本。信號校正器(218)基于所述評估的結果校正被懷疑將導致偽像的校準第一探測器信號的瞬時部分。
文檔編號G01N23/04GK101365940SQ200780001885
公開日2009年2月11日 申請日期2007年1月2日 優先權日2006年1月5日
發明者G·謝克特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司