用于校正层析X射线摄影图像中的时间伪像的系统和方法

摘要

本发明涉及用于对对象(4)进行成像的成像系统，所述成像系统包括：检测单元(3)，用于接连地采集对象(4)的投影数据组(Pi)，所述检测单元(3)具有由至少一个时间常数(τ)所表征的时间响应函数；旋转单元，它在投影数据组(Pi)被采集时以基本上恒定的角速度(ω)围绕对象(4)移动检测单元(3)；重建单元(9)，用于根据投影数据组(Pi)来计算对象(4)的图像数据组(13)；以及滤波器单元(10)，它在工作状态下把滤波器(f)应用到图像数据组(13)上，以便计算校正值，该滤波器基本上用作为对于被扰动的图像在与角速度方向相对应的方向上的导数，并且基本上正比于时间常数(τ)和基本上正比于角速度(ω)，所述滤波器单元(10)被安排成从图像数据组(13)中减去校正值。

说明书

本发明涉及用于校正在计算的层析X射线摄影(CT)或类似的成像技术中出现的时间伪像的系统和方法。

在对象的医疗X射线检查中，X射线源发射由准直单元准直的X辐射。X辐射通过正在被检查的对象，透射的X辐射在X射线敏感的检测器上被检测。通过使用X射线敏感的检测器而采集透射数据可得到X射线投影图像。如果这样的医疗X射线检查包括一系列接连的采集，后面采集的X射线图像会被X射线检测器的时间性能恶化，在这里时间性能是指从接收的X射线信号到电荷的变换(的多步骤过程)并不立即发生，而是在时间上延伸的，正如下面描述的那样。

典型的X射线检测器单元包括一个把X射线量子变换成光子的变换器层(也称为闪烁器)和一个用于把光子变换成电荷的光电二极管。当由短的X射线脉冲进行照射时，这样的检测器单元显示一种信号响应，它可以用多个指数衰减曲线之一或其总和来建模，每个衰减曲线由衰减时间常数表征。例如，如果在接连的采集中被检查的对象的投影大于在以前的采集时的投影，则由于对象引起的衰减，以前的被充分照射的区域仅仅以一个减小的X射线强度被曝光。一个残余信号在以前未遮蔽的检测器区域中被检测，它起源于在这个区域中检测器单元的延迟的时间响应。这个残余信号恶化对比分辨率，而且把平均信号电平移位到比起没有恶化时的实际数值更高的数值。同样，对于在以前的和接连的采集之间改变的所有的信号强度，都出现这样的信号模糊，但差值越大，则影响越大。如果接连的采集用于被检查的对象的截面图像的层析X射线摄影图像的重建，则检测器的时间响应导致重建的图像中的时间伪像。层析X射线摄影图像是在计算的层析X射线摄影术(CT)扫描器或其它装置中生成的，在其中X射线源和/或检测器被安排成围绕对象旋转，以使得对象的截面图像或体积图像可被重建。

从美国专利5,249,129知道，通过对投影图像应用递归滤波器来校正CT检测器的时间响应和使用滤波的投影图像来重建对象的截面图像。

本发明的目的是为时间伪像校正的替换的概念提供一种系统和方法。

这个目的是通过一个用于成像对象的成像系统而达到的，所述成像系统包括：检测单元，用于接连地采集对象的投影数据组，所速检测单元具有由至少一个时间常数表征的时间响应函数；旋转单元，它在投影数据组被采集时以基本上恒定的角速度围绕对象移动检测单元；重建单元，用于根据投影数据组计算对象的图像数据组；以及滤波器单元，它在工作状态下把滤波器应用到图像数据组上以计算校正值，其中滤波器基本上用作为对于扰动的图像在与角速度方向相对应的方向上的导数，并且基本上正比于时间常数和基本上正比于角速度，所述滤波器单元被安排成从图像数据组中减去该校正值。

所描述的系统把滤波器应用到重建的图像上。这允许滤波器单元远离检测单元本身。图像可以在新的图像已经被检测单元采集的同时被校正。通过对重建的图像应用校正，校正操作的次数也被减小。校正本身也变为与汉字(sinogram)数据(投影图像)无关的。而且，也有可能在不用知道滤波器参数的情况下应用校正。校正可以被迭代直至被校正的图像给出如检查人员判断的最好的视觉结果为止，或直至达到给定的清晰度为止。

这个目的也是通过一种校正对象的图像数据组中的时间伪像的方法而达到的，该方法包括以下步骤：在围绕对象的不同的角度位置处接连地采集对象的投影数据组(Pi)，其中角度位置的改变以基本上恒定的角度速度进行，所述投影数据组被至少以一个时间常数表征的时间响应函数所恶化，藉助于重建操作根据投影数据组而确定图像数据组，把滤波器应用到图像数据组以便计算校正值，其中该滤波器基本上用作为对于被扰动的图像在与角速度方向相对应的方向上的导数，并且基本上正比于时间常数和基本上正比于角速度，所述滤波器单元被安排成从图像数据组中减去校正值。

本发明还涉及一种计算机程序产品，它包含可被下载到作为本发明成像系统的一部分的处理装置上的软件，然后它执行按照上述方法的步骤。

参照此后描述的实施例和参照附图将明白和阐述本发明的这些和其它方面。

在图上：

图1是时间响应函数的示意图，

图2是时间响应函数对强度信号的影响的示意图，

图3是由两个具有不同的时间常数的时间响应函数组成的时间响应函数的示意图，

图4是被用来获得在第一时刻显示的对象的投影数据组和最终的投影数据组的示例性成像设备图，

图5是成像设备和在第二时刻的最终的投影数据组的图，

图6是成像设备以及重建单元、滤波器单元和显示单元的示意图，

图7是具有滤波器操作指示的重建的图像数据组的示意图，

图8a显示表示时间性能对图像细节的影响的仿真结果，以及

图8b显示表示与图8a相同的图像细节，但在应用本发明的校正方案后的仿真结果。

图1显示由时间常数τ表征的示例性时间响应函数R(t)＝αexp(-t/τ)。这样的时间响应函数描述在由脉冲函数(狄拉克δ函数)激励后的系统的性能。如果系统是一个用于检测辐射和生成表示辐射强度的电子信号的检测单元，则时间响应函数导致时间上恶化的电子信号。从辐射到电子信号的变换被延时。假设一个辐射信号s(u，t)，其中u是位置参数和t是时间，则由检测单元生成的电子信号被给出为：