專利名稱：斷層造影設備以及用于斷層造影設備的方法
技術領域：
本發明一種帶有X射線輻射器和探測器的斷層造影設備，其中探測器包括多個用于產生探測器輸出信號的探測器元件。此外，本發明還涉及一種用于斷層造影設備的方法。
背景技術：
例如，DE 19502574 C2中公開了一種帶有X射線輻射器和探測器的斷層造影設備。該探測器具有多個探測器元件，這些探測器元件被設置成一個由行和列構成的矩形探測器陣列。在此，X射線輻射器可以是一個X射線管。不過，也可以考慮任意其它的X射線源。探測器元件用來產生探測器輸出信號，作為對從X射線輻射器發出并穿過測量區域而到達的X射線吸收的量度。探測器和X射線輻射器設置為可以圍繞一個轉動軸轉動。在從不同的轉動角度位置獲得的、并針對放置在測量區域中的對象的探測器輸出信號的基礎上，例如為了檢查患者的體內而可以再現一幅空間圖像。
在斷層造影設備中例如可以采用閃爍體探測器或者半導體探測器。一種由DE 10051162A1公開的閃爍體探測器的探測器元件分別具有一個閃爍體和一個對應于該閃爍體的光電二極管。在這種探測器中，探測器輸出信號間接地通過由于在閃爍體中吸收X射線量子而引起的光脈沖產生。與此相反，由US 5777338公開的半導體探測器的探測器元件分別具有一個帶有對X射線敏感的絕緣層的p摻雜和n摻雜的半導體材料。這種半導體探測器的探測器輸出信號直接從由絕緣層中的X射線量子所引起的載流子產生。
優選地，將閃爍體探測器作為集成的探測器運行。在該運行方式下，對探測器輸出信號在一定的時間上進行積分。尤其是在探測器元件的衰減時間較短時，可以實現良好的圖像質量。
與此相反，優選地將半導體探測器作為計數探測器運行。計數探測器在出現一個事件之后需要一個確定的時間(所謂的靜止時間)來處理該事件。而所有在該時間期間出現的其它事件被丟失。在計數運行形式下探測器的特性分為兩種情形(1)非癱瘓的情形在每個經過證明的事件之后，探測器對于一個固定的時間τ不敏感，其中τ對應于靜止時間。探測器在該時間期間不能記錄出現的事件(“非可擴展的靜止時間”)。
(2)癱瘓的情形探測器在該靜止時間也保持敏感。由此靜止時間可以通過另一個事件的出現而被延長(“可擴展的靜止時間”)。
在到達的X射線量子較多時，在所測量的計數率和在實際對探測器元件起作用的計數率之間形成了非線性的關系。
所測量的計數率和實際計數率之間的非線性關系，對于具有非癱瘓特性的探測器來說可以通過m＝n/(1+n*τ)給出，而對于具有癱瘓特性的探測器來說可以通過m＝n*e-nτ給出，其中，m是所測量的計數率、n是實際的計數率、而τ是探測器元件的靜止時間。
也可以將所測量的計數率理解為所測量的X射線強度，而將實際計數率理解為實際對探測器元件起作用的X射線強度。因此，為了簡化描述下面也使用一般描述性的概念“強度”來代替計數率。
在檢查時或者在校準斷層造影設備時，在針對相應探測器元件所確定的X射線強度的錯誤，在基于從不同角度位置繪制的不同投影圖像來進行空間圖像再現時，會導致可以達到的圖像質量變差。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種斷層造影設備以及一種用于斷層造影設備的方法，其形成了這樣的前提，即可以按照簡單的方式確定實際對探測器元件起作用的X射線強度。
上述技術問題是通過一種帶有X射線輻射器和探測器的斷層造影設備解決的，其中探測器包括多個用于產生探測器輸出信號的探測器元件。按照本發明，該斷層造影設備包括計算裝置，其從至少一個探測器元件的探測器輸出信號以及X射線輻射器的至少一個可以預定的X射線輻射器輸入值中，計算取決于探測器輸出信號的強度函數的針對探測器元件的系數以及取決于X射線輻射器輸入值的強度函數的針對X射線輻射器的系數，其中，對系數的計算可以通過求解一個包括這些系數、探測器輸出信號和至少一個X射線輻射器輸入值的方程組來進行，該方程組的方程建立了在所述取決于探測器輸出信號的強度函數和所述取決于X射線輻射器輸入值的強度函數之間的關系。
按照本發明的斷層造影設備使得可以簡單地計算取決于探測器輸出信號的強度函數的針對探測器元件的系數以及取決于X射線輻射器輸入值的強度函數的針對X射線輻射器的系數，從而可以在極低花費的條件下，緊接著可在檢查之前進行的對系數的計算之后，隨時確定實際對探測器元件起作用的X射線強度。對系數的計算僅僅在探測器輸出信號和所設定的X射線輻射器輸入值的基礎上進行。
在按照本發明的斷層造影設備中，在特定探測器元件位置上的X射線強度，在計算了的針對探測器元件的系數之后，也可以在檢查時與取決于探測器輸出信號的強度函數進行結合。對于在測量區域不存在對象的情況，也可以通過將針對X射線輻射器的系數與取決于探測器輸出信號的強度函數結合來計算對探測器元件起作用的強度。也就是說，對實際起作用的X射線強度的確定可以不必在完整的測量構造的條件下進行。
在本發明的一個優選的實施方式中，可以將針對探測器元件的系數結合取決于探測器輸出信號的強度函數，用于校正由探測器測量的強度和在該探測器元件位置上實際起作用的X射線強度之間的非線性關系。通過這種對探測器輸出信號的校正保證了，在不同的探測器元件特性(例如不同的靜止時間)下，相鄰的探測器元件對于相同的起作用的X射線強度也產生相同的結果。因此，通過對探測器輸出信號的校正，特別在空間圖像的再現中改善了可以實現的圖像質量。
此外，也可以按照特別廉價的方式在探測器輸出信號結合可確定的強度函數系數的基礎上對非線性進行校正，因為對于信號校正來說不需要對電子部件進行昂貴的均衡以便與探測器元件特性匹配。
通常為了實現高的圖像對比度，在檢查開始之前在對斷層造影設備進行校正的范圍內設置一個取決于檢查對象的X射線強度。優選地，將針對X射線輻射器的系數結合取決于X射線輻射器輸入值的強度函數，用于非常精確地設置對探測器元件起作用的X射線強度，由此可以改善可以實現的圖像質量以及X射線拍攝的可以實現的圖像對比度。
在按照本發明的斷層造影設備中，優選地，將X射線輻射器設置為X射線管，而X射線輻射器輸入值是管電流，使得可以通過設定的管電流來預定由X射線管產生的X射線強度。即，在這種情況下，管電流和X射線強度之間的函數關系由取決于管電流的強度函數結合可以計算的針對管電流的系數而產生。
取決于X射線輻射器輸入值的強度函數，可以根據不同的針對確定強度的精度要求或者針對系數計算的計算時間要求而具有不同的表示。
在按照本發明的斷層造影設備的一個優選的、可以用特別短的計算時間計算強度函數的系數的實施方式中，取決于X射線輻射器輸入值的強度函數是一個具有下列形式的線性函數Q1(y(i))＝q0(i)+q1(i)*y(i) (1)其中，i是測量的下標，q0(i)、q1(i)是測量i的針對X射線輻射器的系數，y(i)是測量i的X射線輻射器輸入值。
另一種對取決于X射線輻射器輸入值的強度函數的表示與線性函數相比更精確地確定由X射線輻射器產生的X射線強度，其具有下列形式的二次函數Q2(y(i))＝q0(i)+q1(i)*y(i)+q2(i)*y(i)2(2)其中，i是測量的下標，q0(i)、q1(i)、q2(i)是測量i的針對X射線輻射器的系數，y(i)是測量i的X射線輻射器輸入值。
一種優選的對取決于X射線輻射器輸入值的強度函數的表示可以保證按照非常小的誤差計算由X射線輻射器產生的X射線的強度，但是該計算為了確定系數需要較多的計算時間，該表示具有下列形式的三次函數Q3(y(i))＝q0(i)+q1(i)*y(i)+q2(i)*y(i)2+q3(i)*y(i)3(3)其中，i是測量的下標，q0(i)、q1(i)、q2(i)、q3(i)是測量i的針對X射線輻射器的系數，
y(i)是測量i的X射線輻射器輸入值。
優選地，通過下列方程給出在探測器元件的位置上取決于探測器輸出信號的強度函數和取決于X射線輻射器輸入值的強度函數之間的關系Q(y(i))＝S(x(i，j))，其中，Q(y(i))是取決于X射線輻射器輸入值y(i)的強度函數的一般形式，而S(x(i，j))是取決于探測器輸出信號的強度函數的一般形式。
按照本發明的斷層造影設備的探測器可以按照不同的運行方式運行。
諸如半導體探測器的探測器優選可以按照計數探測器來運行。在計數探測器具有非癱瘓特性的條件下，通過下列函數給出取決于探測器輸出信號的強度函數S(x(i，j))S1(x(i，j))＝x(i，j)/(1-x(i，j)*τ(j))(4)其中，i是測量的下標，j是探測器元件的下標，x(i，j)是測量i的第j探測器元件的探測器輸出信號，τ(j)是第j探測器元件的靜止時間。
在此，靜止時間τ(j)對應于探測器元件為了對出現的X射線量子進行處理所需要的處理時間。在該處理時間期間探測器元件不能記錄其它X射線量子。該處理時間對于不同探測器元件可以是極其不同的，因此應該根據探測器對每個探測器元件進行了解。靜止時間τ(j)對應于針對探測器元件的系數，利用該系數可以表征探測器特性以及在探測器輸出信號和對探測器元件起作用的X射線強度之間的非線性關系。
按照本發明的一種優選的實施方式，可以通過下列方程為計數探測器構成可以來計算強度函數的系數的方程組Q1(y(i))＝S1(x(i，j)) (5)其對應于下列形式q0(i)+q1(i)*y(i)＝x(i，j)/(1-x(i，j)*τ(j))。
不過，對于按照本發明的斷層造影設備也可以將探測器(例如閃爍體探測器)作為集成的探測器運行。在此，取決于探測器輸出信號的強度函數優選地可以借助于具有下列形式的二次函數表示S2(x(i，j))＝s0(j)+s1(j)*x(i，j)+s2(j)*x(i，j)2(6)
其中，i是測量的下標，j是探測器元件的下標，x(i，j)是測量i的第j探測器元件的探測器輸出信號，s0(j)、s1(j)、s2(j)是第j探測器元件的針對探測器元件的系數。
按照二次函數形式的取決于探測器輸出信號的強度函數，使得可以僅僅按照很小的誤差對探測器元件特性進行描述，同時保證了對構成該函數的方程組進行迅速和簡單的求解來確定系數。
對于用于確定針對探測器元件和針對X射線輻射器的系數的方程組的求解，優選地可以在一個非線性的優化方法的基礎上進行。非線性的優化方法，例如單形法(Simplex-Verfahren)或者萊溫貝格-馬夸德方法(Levenberg-Marqard-Verfahren)，首先使得可以在極小的花費條件下有效確定所求解的針對探測器元件和針對X射線輻射器的系數。
在本發明的一種優選的實施方式中，斷層造影設備具有一個用于存儲針對探測器元件和針對X射線輻射器的系數的存儲器。通過這種方式，在任何時刻(包括在計算之后)保證了對這些系數的直接調用。
此外，本發明的技術問題還通過一種用于帶有X射線輻射器和探測器的斷層造影設備的方法而得到解決，其中探測器包括多個用于產生探測器輸出信號的探測器元件，該方法包括下列方法步驟-針對X射線輻射器的至少一個可以預定的X射線輻射器輸入值，確定至少一個探測器元件的探測器輸出信號，-在所確定的探測器輸出信號以及至少一個X射線輻射器輸入值的基礎上，計算取決于探測器輸出信號的強度函數的針對探測器元件的系數以及取決于X射線輻射器輸入值的強度函數的針對X射線輻射器的系數，其中，對這些系數的計算可以通過求解一個包括這些系數、探測器輸出信號和至少一個X射線輻射器輸入值的方程組來進行，該方程組的方程建立了在取決于探測器輸出信號的強度函數和取決于X射線輻射器輸入值的強度函數之間的關系。
在下面附圖中示出了本發明的實施方式，圖中
圖1部分透視、部分按照框圖地示出按照本發明的、帶有探測器和X射線輻射器的斷層造影設備，圖2按照詳細圖示出圖1中的計算裝置，圖3按照框圖形式示出按照本發明的、用于校正探測器輸出信號和用于再現立體圖像的方法。
具體實施例方式
圖1以X射線計算機斷層造影設備的形式示出了按照本發明的斷層造影設備的部分透視、部分按照框圖的表示。該斷層造影設備基本上包括按照X射線管1形式的X射線輻射器，具有按照探測器矩陣設置成列和行的探測器元件3的探測器2，用于計算針對探測器元件和針對X射線管的系數以及用于確定X射線強度的計算裝置4，再現單元5和顯示單元6。通過按照管電流形式的、可以預定的X射線輸入值設置由按照X射線管形式的X射線輻射器所產生的X射線。
X射線管1和探測器2是拍攝系統的一部分，并且被這樣相對地安裝在一個沒有示出的轉動架上，即，在斷層造影設備運行時從X射線管1的焦點F發出并由邊沿射線12限制的X射線束到達探測器2。
可以使得轉動架借助于一個沒有示出的驅動裝置圍繞轉動軸D進行轉動。在此，轉動軸D平行于在圖1中示出的空間直角坐標系的z軸。對于沒有示出的、位于測量臺13上的對象，可以按照該方式從不同的投影方向以及拍攝系統的不同轉動角位置完成X射線拍攝以用于再現空間圖像。
借助于一個由控制單元8設置的并由發電機11轉換的管電流，通過X射線管1產生確定強度的X射線，該X射線透視一個位于測量區域中的對象并隨后到達探測器2的探測器元件3上。可以借助于個人計算機的鍵盤9或者鼠標10預定由控制單元8設置的管電流。在此，由探測器元件3產生并通過讀出單元7讀出的探測器輸出信號代表著在測量區域中所吸收的X射線的強度，其中，所測量的強度與實際對探測器元件3起作用的強度相互間存在偏差。在所測量的和起作用的強度之間存在一種非線性的關系，該關系取決于函數原理和探測器2的用于信號處理的電子部件。
在該實施方式中采用的探測器2是半導體探測器并且具有一個介于n摻雜和p摻雜半導體材料之間的對X射線敏感的絕緣層。在該實施方式中的探測器被運行在計數的運行方式下。
計算裝置分別通過連線與讀出單元7和控制單元8連接。在每個測量中可以按照這種方式將所讀出的探測器輸出信號以及對應設置的管電流傳送至計算裝置4。
為了確定針對探測器元件的系數和針對X射線管的系數，通常在測量區域沒有對象的條件下利用不同的管電流進行多個測量。將每個測量所讀出的探測器輸出信號連同相應的管電流一起傳送至計算裝置4。在此，探測器輸出信號和管電流分別形成一個測量序列。
例如，可以利用管電流y(i)＝50mA、100mA和150mA進行共計M＝3個測量，其中，探測器輸出信號分別由探測器2的例如N＝3×3＝9個相鄰的探測器元件3讀出，并連同相應的管電流傳送至計算裝置4。在該實施方式的情況下，管電壓在每個測量中分別保持為常數并例如為80kV。
N個相鄰的探測器元件3應該暴露于基本上同樣強度的X射線下。該條件以充分形式如下得到滿足即，通過探測器元件3所采集的空間角相對于焦點F和探測器元件3之間的距離而言比較小。在一個通過形狀濾波器投射進的X射線下，為了計算系數優選地采用沿著z軸設置的探測器元件3。
在這樣確定的M個測量的測量值的基礎上，計算裝置4計算取決于探測器輸出信號的強度函數的針對探測器元件的系數以及取決于管電流的強度函數的針對X射線管的系數。
可以將針對探測器元件的系數結合取決于探測器輸出信號的強度函數，用于校正由探測器元件測量的強度或者說探測器輸出信號和對探測器元件實際起作用的X射線強度之間的非線性關系。因此，針對探測器元件的、并給出起作用的強度和所產生的探測器輸出信號之間關系的傳遞函數，可以這樣補償探測器元件之間的差別，即，例如在X射線的強度分布均勻時所有探測器元件提供相同的結果。
與計算裝置連接的存儲器S保證了對所計算的針對探測器元件和針對X射線管的系數的存儲，使得可以在計算之后(例如在對被置于測量區域中的對象進行檢查期間)隨時對這些系數進行直接調用。
與計算裝置4連接的再現單元5使得在一個從不同投影方向對一個對象進行投影拍攝的檢查中，可以在校正的探測器輸出信號的基礎上進行空間圖像的計算，以便改善可以達到的圖像質量。
與再現單元5連接的顯示單元6用來顯示空間圖像。
圖2按照詳細圖示出了圖1中表示的計算裝置1。如對于圖1已經解釋的那樣，在M個測量的基礎上計算取決于探測器輸出信號的強度函數S(x(i，j))的針對探測器元件的系數sn(j)以及取決于管電流的強度函數Q(y(i))的針對X射線管的系數qm(i)，其中，對于每個測量由N個探測器輸出信號x(i，j)和對應的管電流y(i)組成一個測量序列。
對探測器元件3實際起作用的X射線強度，既可以通過具有n個針對探測器元件的未知系數sn(j)并取決于探測器輸出信號的強度函數S(x(i，j))，又可以通過具有m個針對X射線管的未知系數qm(i)并取決于管電流的強度函數Q(y(i))來確定。該函數一同構成具有共計n+m個未知系數的強度方程S(x(i，j))＝Q(y(i))。
在檢測器探測器的癱瘓特性的條件下，在本實施方式中采用的半導體探測器的、取決于探測器輸出信號的強度函數S(x(i，j))通過下列方程給出S1(x(i，j))＝x(i，j)/(1-x(i，j)*τ(j))，其中，i表示測量的下標，j表示探測器元件的下標，x(i，j)表示測量i的第j探測器元件的探測器輸出信號，而τ(j)表示第j探測器元件的針對探測器元件的系數sn(j)。
可以按照特別簡單的方式通過一個具有下列形式的線性函數給出取決于管電流的強度函數Q(y(i))Q1(y(i))＝q0(i)+q1(i)*y(i)，其中，i表示測量的下標，q0(i)、q1(i)表示測量i的針對X射線管的兩個系數，而y(i)表示測量i的管電流。
因此，對于強度方程存在下列關系S1(x(i，j))＝Q1(y(i))，以及x(i，j)/(1-x(i，j)*τ(j))＝q0(i)+q1(i)*y(i)。
這里給出的強度函數僅僅具有示例的性質，并且可以根據不同的探測器2或者X射線輻射器1而具有其它的形式或者其它數目的針對探測器元件的系數sn(j)和針對X射線管的系數qm(i)。
將從測量中獲得的測量序列帶入到強度方程中。這樣，在圖2用4.2表示的方程組共具有M*m+N*n個未知數，其中，M是為了計算系數而執行的測量的數量、N是被讀出的探測器元件的數量、m是針對X射線管的系數qm(i)的數量、而n是針對探測器元件的系數sn(j)的數量。
為了能夠求解該方程組，下列關系必須成立M*N＞＝M*m+N*n，從該關系中直接得出，為了求解該方程組必須至少讀出兩個探測器元件。
對于未知的針對探測器元件的系數sn(j)和針對X射線管的系數qm(i)的計算，在一個非線性的優化方法4.3的基礎上通過求解方程組4.2來進行。例如，這種方程組4.2可以按照由Kosmol的Optimierung und Approximation，De Gruyter 1991所公開的單形法(Simplex-Verfahren)或者萊溫貝格-馬夸德方法(Levenberg-Marqard-Verfahren)以有效和簡單的方式求解。
可以將這樣確定的針對探測器元件的系數sn(j)和針對X射線管的系數qm(i)存儲在存儲器S中，并且在計算之后也用于校正探測器輸出信號x(i，j)或者用于在管電流y(i)的基礎上計算強度。
可以將所計算的或者從存儲器S中讀出的系數sn(j)、qm(i)結合相應的強度函數S(x(i，j))、Q(y(i))，用于確定對相應探測器元件3起作用的X射線強度。于是，可以將針對探測器元件的系數sn(j)結合取決于探測器輸出信號的強度函數S(x(i，j))用于對輸入的探測器輸出信號x(i，j)進行校正，使得校正后的探測器輸出信號與實際對探測器元件3起作用的強度對應。可以將針對X射線管的系數qm(i)連同取決于管電流的強度函數Q(y(i))，在測量區域中不存在對象的條件下用于調整對探測器元件3起作用的X射線的強度。
針對探測器元件的系數sn(j)歸屬于在這些測量中被讀出的探測器元件。為了節省計算時間，在假設所有探測器元件3具有類似探測器元件特性的條件下，將已知的針對探測器元件的系數sn(j)還用來為測量中沒有考慮的探測器元件計算(例如通過建立平均值)校正所需的針對探測器元件的系數。通過這種方式，可以校正探測器2所屬的所有探測器元件3的探測器輸出信號x(i，j)，盡管在測量中只考慮到了很小數量的N個探測器元件。
將校正后的探測器輸出信號傳遞到再現單元5，并且由該單元計算為立體圖像。借助于與再現單元5連接的顯示單元6對結果圖像進行顯示。
圖3按照框圖形式示出了用于計算實際對探測器元件起作用的X射線強度以及用于校正探測器輸出信號x(i，j)和用于再現空間圖像的方法。在第一方法步驟V1中，借助于在圖1中示出的讀出單元7和控制單元8將探測器輸出信號x(i，j)和用于拍攝的有關管電流y(i)傳送至計算裝置4。在第二方法步驟V2中，從存儲器S中讀出此前已經計算的針對探測器元件的系數sn(j)。在隨后的第三方法步驟V3中，借助于取決于探測器輸出信號的強度函數S(x(i，j))，分別從針對探測器元件的系數sn(j)和探測器輸出信號x(i，j)中，計算出對相應探測器元件3起作用的X射線的強度。在第四方法步驟V4中，將這樣校正后的探測器輸出信號傳遞到再現單元5并且用于計算立體圖像，該立體圖像在第五方法步驟V5中被顯示在顯示單元6上。
可以將本發明的基本方面思路總結如下本發明的斷層造影設備以及本發明的用于斷層造影設備的方法，使得可以按照簡單和有效的方式，在所測量的探測器輸出信號x(i，j)以及至少一個X射線輻射器輸入值y(i)的基礎上，計算取決于探測器輸出信號的強度函數S(x(i，j))的針對探測器元件的系數sn(j)以及取決于X射線輻射器輸入值的強度函數Q(y(i))的針對X射線輻射器的系數qm(i)，從而可以精確地確定由X射線輻射器1發出的并對相應探測器元件3起作用的X射線的強度。
權利要求
1.一種帶有X射線輻射器(1)和探測器(2)的斷層造影設備，其中探測器包括多個用于產生探測器輸出信號x(i，j)的探測器元件(3)，該斷層造影設備包括計算裝置(4)，其從至少一個探測器元件(3)的探測器輸出信號x(i，j)以及X射線輻射器(1)的至少一個可以預定的X射線輻射器輸入值y(i)中，計算取決于探測器輸出信號的強度函數S(x(i，j))的針對探測器元件的系數sn(j)以及取決于X射線輻射器輸入值的強度函數Q(y(i))的針對X射線輻射器的系數qm(i)，其中，對系數sn(j)、qm(i)的計算可以通過求解一個包括這些系數sn(j)、qm(i)、探測器輸出信號x(i，j)和至少一個X射線輻射器輸入值y(i)的方程組(4.2)來進行，該方程組的方程建立了在所述取決于探測器輸出信號的強度函數S(x(i，j))和所述取決于X射線輻射器輸入值的強度函數Q(y(i))之間的關系。
2.根據權利要求1所述的斷層造影設備，其中，可以將所述可計算的、針對探測器元件的系數sn(j)結合所述取決于探測器輸出信號的強度函數S(x(i，j))，用于校正在所述探測器輸出信號x(i，j)和由X射線輻射器(1)發出的并對探測器元件(3)起作用的X射線的強度之間的非線性關系。
3.根據權利要求1或2所述的斷層造影設備，其中，可以將所述可計算的針對X射線輻射器的系數qm(i)結合所述取決于X射線輻射器輸入值的強度函數Q(y(i))，用于調整由X射線輻射器(1)發出的并對探測器元件(3)起作用的X射線的強度。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的斷層造影設備，其中，所述X射線輻射器(1)是一個X射線管，而所述X射線輻射器輸入值y(i)是管電流。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的斷層造影設備，其中，所述取決于X射線輻射器輸入值的強度函數Q(y(i))是一個具有下列形式的線性函數Q1(y(i))＝q0(i)+q1(i)*y(i)，其中，i是測量的下標，q0(i)、q1(i)是測量i的針對X射線輻射器的系數，y(i)是測量i的X射線輻射器輸入值。
6.根據權利要求1至4中任一項所述的斷層造影設備，其中，所述取決于X射線輻射器輸入值的強度函數Q(y(i))是一個具有下列形式的二次函數Q2(y(i))＝q0(i)+q1(i)*y(i)+q2(i)*y(i)2，其中，i是測量的下標，q0(i)、q1(i)、q2(i)是測量i的針對X射線輻射器的系數，y(i)是測量i的X射線輻射器輸入值。
7.根據權利要求1至4中任一項所述的斷層造影設備，其中，所述取決于X射線輻射器輸入值的強度函數Q(y(i))是一個具有下列形式的三次函數Q3(y(i))＝q0(i)+q1(i)*y(i)+q2(i)*y(i)2+q3(i)*y(i)3，其中，i是測量的下標，q0(i)、q1(i)、q2(i)、q3(i)是測量i的針對X射線輻射器的系數，y(i)是測量i的X射線輻射器輸入值。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的斷層造影設備，其中，通過下列等式給出所述在取決于探測器輸出信號的強度函數S(x(i，j))和取決于X射線輻射器輸入值的強度函數Q(y(i))之間的關系Q(y(i))＝S(x(i，j))。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的斷層造影設備，其中，可以將所述探測器(2)作為計數探測器運行。
10.根據權利要求9所述的斷層造影設備，其中，在所述探測器的癱瘓特性的條件下，通過下列函數給出所述取決于探測器輸出信號的強度函數S(x(i，j))S1(x(i，j))＝x(i，j)/(1-x(i，j)*τ(j))，其中，i是測量的下標，j是探測器元件的下標，x(i，j)是測量i的第j探測器元件的探測器輸出信號，τ(j)是第j探測器元件的靜止時間。
11.根據權利要求10所述的斷層造影設備，其中，通過下列等式給出所述在取決于探測器輸出信號的強度函數S(x(i，j))和取決于X射線輻射器輸入值的強度函數Q(y(i))之間的關系Q1(y(i))＝S1(x(i，j))。
12.根據權利要求1至8中任一項所述的斷層造影設備，其中，可以將所述探測器(2)作為集成的探測器運行。
13.根據權利要求12所述的斷層造影設備，其中，所述取決于探測器輸出信號的強度函數S(x(i，j))可以借助于一個具有下列形式的二次函數表示S2(x(i，j))＝s0(j)+s1(j)*x(i，j)+s2(j)*x(i，j)2，其中，i是測量的下標，j是探測器元件的下標，x(i，j)是測量i的第j探測器元件的探測器輸出信號，s0(j)、s1(j)、s2(j)是第j探測器元件的針對探測器元件的系數。
14.根據權利要求1至13中任一項所述的斷層造影設備，其中，在求解所述方程組(4.2)時可以在一個非線性的優化方法(4.3)的基礎上進行。
15.根據權利要求1至14中任一項所述的斷層造影設備，其中，設置了一個用于存儲所述系數sn(j)、qm(i)的存儲器(S)。
16.一種用于帶有X射線輻射器(1)和探測器(2)的斷層造影設備的方法，其中探測器包括多個用于產生探測器輸出信號x(i，j)的探測器元件(3)，該方法包括下列方法步驟-針對X射線輻射器(1)的至少一個可以預定的X射線輻射器輸入值y(i)確定至少一個探測器元件(3)的探測器輸出信號x(i，j)，-在所確定的探測器輸出信號x(i，j)以及至少一個X射線輻射器輸入值y(i)的基礎上，計算取決于探測器輸出信號的強度函數S(x(i，j))的針對探測器元件的系數sn(j)以及取決于X射線輻射器輸入值的強度函數Q(y(i))的針對X射線輻射器的系數qm(i)，其中，對系數sn(j)、qm(i)的計算可以通過求解一個包括這些系數sn(j)、qm(i)、探測器輸出信號x(i，j)和至少一個X射線輻射器輸入值y(i)的方程組(4.2)來進行，該方程組的方程建立了在所述取決于探測器輸出信號的強度函數S(x(i，j))和所述取決于X射線輻射器輸入值的強度函數Q(y(i))之間的關系。
17.根據權利要求16所述的方法，其中，將所述可計算的針對探測器元件的系數sn(j)結合所述取決于探測器輸出信號的強度函數S(x(i，j))，用于校正在所述探測器輸出信號x(i，j)和由X射線輻射器(1)發出的并對探測器元件(3)起作用的X射線的強度之間的非線性關系。
18.根據權利要求16或17所述的方法，其中，將所述計算的針對X射線輻射器的系數qm(i)結合所述取決于X射線輻射器輸入值的強度函數Q(y(i))，用于調整由X射線輻射器(1)發出的并對探測器元件(3)起作用的X射線的強度。
19.根據權利要求16至18中任一項所述的方法，其中，所述X射線輻射器(1)是一個X射線管，而所述X射線輻射器輸入值y(i)是管電流。
20.根據權利要求16至19中任一項所述的方法，其中，所述取決于X射線輻射器輸入值的強度函數Q(y(i))是一個具有下列形式的線性函數Q1(y(i))＝q0(i)+q1(i)*y(i)，其中，i是測量的下標，q0(i)、q1(i)是測量i的針對X射線輻射器的系數，y(i)是測量i的X射線輻射器輸入值。
21.根據權利要求16至19中任一項所述的方法，其中，所述取決于X射線輻射器輸入值的強度函數Q(y(i))是一個具有下列形式的二次函數Q2(y(i))＝q0(i)+q1(i)*y(i)+q2(i)*y(i)2，其中，i是測量的下標，q0(i)、q1(i)、q2(i)是測量i的針對X射線輻射器的系數，y(i)是測量i的X射線輻射器輸入值。
22.根據權利要求16至19中任一項所述的方法，其中，所述取決于X射線輻射器輸入值的強度函數Q(y(i))是一個具有下列形式的三次函數Q3(y(i))＝q0(i)+q1(i)*y(i)+q2(i)*y(i)2+q3(i)*y(i)3，其中，i是測量的下標，q0(i)、q1(i)、q2(i)、q3(i)是測量i的針對X射線輻射器的系數，y(i)是測量i的X射線輻射器輸入值。
23.根據權利要求16至22中任一項所述的方法，其中，通過下列等式給出所述在取決于探測器輸出信號的強度函數S(x(i，j))和取決于X射線輻射器輸入值的強度函數Q(y(i))之間的關系Q(y(i))＝S(x(i，j))。
24.根據權利要求16至23中任一項所述的方法，其中，將所述探測器(2)作為計數探測器運行。
25.根據權利要求24所述的方法，其中，在所述探測器的癱瘓特性的條件下，通過下列函數給出所述取決于探測器輸出信號的強度函數S(x(i，j))S1(x(i，j))＝x(i，j)/(1-x(i，j)*τ(j))，其中，i是測量的下標，j是探測器元件的下標，x(i，j)是測量i的第j探測器元件的探測器輸出信號，τ(j)是第j探測器元件的靜止時間。
26.根據權利要求25所述的方法，其中，通過下列等式給出所述在取決于探測器輸出信號的強度函數S(x(i，j))和取決于X射線輻射器輸入值的強度函數Q(y(i))之間的關系Q1(y(i))＝S1(x(i，j))。
27.根據權利要求16至23中任一項所述的方法，其中，將所述探測器(2)作為集成的探測器運行。
28.根據權利要求27所述的方法，其中，所述取決于探測器輸出信號的強度函數S(x(i，j))可以借助于一個具有下列形式的二次函數表示S2(x(i，j))＝s0(j)+s1(j)*x(i，j)+s2(j)*x(i，j)2，其中，i是測量的下標，j是探測器元件的下標，x(i，j)是測量i的第j探測器元件的探測器輸出信號，s0(j)、s1(j)、s2(j)是第j探測器元件的針對探測器元件的系數。
29.根據權利要求16至28中任一項所述的方法，其中，在求解所述方程組(4.2)時可以在一個非線性的優化方法(4.3)的基礎上進行。
30.根據權利要求16至29中任一項所述的方法，其中，設置了一個用于存儲所述系數sn(j)、qm(i)的存儲器(S)。
全文摘要
本發明的斷層造影設備以及本發明的用于斷層造影設備的方法，使得可以按照簡單和有效的方式在所測量的探測器輸出信號x(i，j)以及至少一個X射線輻射器輸入值y(i)的基礎上，計算取決于探測器輸出信號的強度函數S(x(i，j))的針對探測器元件的系數s
文檔編號G06F19/00GK1737549SQ20051009206
公開日2006年2月22日 申請日期2005年8月16日 優先權日2004年8月16日
發明者比約恩·海斯曼, 西爾克·詹森 申請人:西門子公司