光谱X射线CT成像系统的制作方法

本发明涉及光谱x射线ct成像系统、光谱x射线ct成像方法，以及计算机程序元件和计算机可读介质。背景技术：1、在双层探测器光谱ct成像中，如果每个投影中的两个能量通道测量的光子数量大致相同，则基于投影的材料分解的稳定性是最佳的。由于每个通道的噪声水平相等，这保证了分解过程的稳健性。然而，在实际成像中很难做到这一点，因为管电压是在扫描前选定的，并且在成像期间不作修改。由于患者体型的变化以及线积分的角度相关性，每个通道的信号强度变化是不可避免的。x射线管电压在成像期间不变，这是因为单次扫描的投影会包含由不同的x射线管光谱导致的不同对比度信息。这在光谱必须是已知的并且在材料分解中保持恒定的光谱成像中会成为更严重的问题。2、这导致非最佳的材料分解。3、存在解决该问题的需要。技术实现思路1、在双层探测器光谱ct成像中提供改进的基于投影的材料分解将是有利的。本发明的目的利用独立权利要求的主题来解决，其中，另外的实施例并入从属权利要求中。应注意，下文描述的本发明的各方面和范例适用于光谱x射线ct成像系统、光谱x射线ct成像方法，以及计算机程序元件和计算机可读介质。2、在第一方面，提供一种光谱x射线ct成像系统，包括：3、-光谱x射线ct成像单元；4、-处理单元；以及5、-输出单元。6、所述光谱x射线ct成像单元包括x射线管和双层x射线探测器，并且待检查的对象的身体部分可以被定位于所述x射线管与所述双层x射线探测器之间。所述光谱x射线ct成像单元被配置为采集对所述身体部分的整体扫描，所述整体扫描包括在不同投影角度的多次采集。所述处理单元被配置为利用针对所述不同投影角度的每个投影有关所述身体部分的信息。所述处理单元被配置为针对所述多次采集中的每次采集确定所述x射线管的电压，包括利用针对与该次采集相关联的所述投影的有关所述身体部分的对应信息。所述处理单元被配置为控制所述光谱x射线ct成像单元执行对所述身体部分实施的整体扫描。所述控制包括针对在所述不同投影角度的所述多次采集中的每次采集控制所述x射线管以所确定的x射线管电压操作。所述处理单元被配置为针对所实施的整体扫描中的每次采集接收来自所述双层x射线探测器的数据。所述处理单元被配置为实施机器学习算法，以确定所述身体部分的材料分解影像，包括利用针对所实施的整体扫描中的每次采集的来自所述双层x射线探测器的所述数据和针对所实施的整体扫描中的每次采集所确定的x射线管电压。所述输出单元被配置为输出所述身体部分的所述材料分解影像。7、换言之，并非在ct光谱能量扫描期间保持x射线管电压恒定，而是在需要时根据身体部分投影来改变针对每次采集的x射线管电压。因此，可以考虑到光束硬化的影响，其中，可以调节管电压，以考虑到身体部分的不同厚度和/或衰减曲线。8、因此，例如针对均匀材料(比如说仅是水)但非均匀形状(比如说矩形)的身体部分，在通过身体部分的一个方向(比如说沿矩形的长轴延伸)的投影的采集，比在正交(沿矩形的短轴延伸)投影处采集穿过更多的水。双层x射线探测器中最先与x射线相互作用的顶层对低能x射线更敏感，而与已穿过顶层的x射线相互作用的底层对高能x射线更敏感。9、在以上情况下，穿过矩形的长轴的x射线变得“硬化”，因为低能x射线比高能x射线更容易被吸收。因此，撞击探测器的x射线束变得射束硬化，这是因为(相对于比如说均匀形状的身体部分)x射线光谱具有比低能x射线相对更多的高能x射线。探测器底层中的信号相对于探测器顶层中的信号则相对增加了。10、在以上情况下，穿过矩形短轴的x射线则发生相反的情况。相对于穿过矩形长轴的光束，撞击探测器的x射线束并未变得射束硬化，而是“软化”了。探测器底层的信号相对于探测器顶层的信号则相对减小了。11、则无法在两种情况下获得最佳信噪比，其中在理想情况下双层探测器的两层的信号强度应是相似的。12、然而，在新系统中，x射线管电压是变化的。因此，在上述情况下，相对于矩形短轴而言，沿矩形长轴的投影的x射线管电压更低。这是因为x射线光谱随x射线管电压变化，随着x射线管电压降低，电压峰值移向较低能量。整体x射线发射也随着x射线管电压降低而降低，然而这可以通过改变x射线管电流来抵消，这样保持了x射线管电压的x射线光谱形状，但改变整体x射线发射。13、因此，根据需要改变x射线管电压的新系统使得探测器的信噪比处于或接近针对整体扫描中的每个投影的最佳水平。然后，当根据(来自探测器这两层的)光谱能量数据进行材料分解时，探测器数据可与x射线管电压一起使用，这使得能够知道针对每次采集的x射线光谱及其关联投影，以提供改善的材料分解，总体上减少患者的x射线剂量，因为探测器是在针对每次采集及其关联投影的最佳水平或接近最佳水平的情况下操作的。14、在范例中，针对所述不同投影角度的每个投影的有关所述身体部分的所述信息包括针对所述不同投影角度的每个投影的所述身体部分的厚度。15、在范例中，针对所述不同投影角度的每个投影的有关所述身体部分的所述信息包括针对所述不同投影角度的每个投影的所述身体部分的x射线衰减。16、在范例中，确定所述身体部分的所述材料分解影像包括利用针对所实施的整体扫描中的每次采集的与每个所确定的x射线管电压相关联的x射线光谱。17、在范例中，所述处理单元被配置为控制所述光谱x射线ct成像单元执行所述身体部分的单个2d扫描图，并且所述处理单元被配置为针对所述身体部分的所述单个2d扫描图接收来自所述双层x射线探测器的数据。所述处理单元被配置为针对所述身体部分的所述单个2d扫描图基于来自所述双层x射线探测器的所述数据来确定针对所述不同投影角度的每个投影的有关所述身体部分的所述信息。18、在范例中，所述处理单元被配置为控制所述光谱x射线ct成像单元执行所述身体部分的两个2d扫描图，并且所述处理单元被配置为针对所述身体部分的所述两个2d扫描图接收来自所述双层x射线探测器的数据。所述处理单元被配置为针对所述身体部分的所述两个2d扫描图基于来自所述双层x射线探测器的所述数据来确定针对所述不同投影角度的每个投影的有关所述身体部分的所述信息。19、在范例中，所述身体部分的所述两个2d扫描图是所述身体部分的两个正交的2d扫描图。20、在范例中，所述系统包括至少一个可见或红外相机。所述处理单元被配置为控制所述至少一个可见和/或红外相机采集所述身体部分的可见和/或ir图像数据，并且所述处理单元被配置为接收所述身体部分的所述可见和/或ir图像数据。所述处理单元被配置为基于所述身体部分的所述可见和/或ir图像数据来确定针对所述不同投影角度的每个投影的有关所述身体部分的所述信息。21、因此，利用相机系统，可以根据所述相机系统，针对在患者周围不同角度的不同投影来确定患者的形状以及因此穿过患者的厚度。例如，所述相机系统可以是双相机立体系统，实现对深度数据的确定，或是基于lidar的深度确定系统。形状数据可单独用于确定每次采集的x射线管电压。然而，这可以与经由单个2d扫描图或双扫描图采集的x射线数据组合，以提供通过不同投影的身体部分的厚度信息和衰减曲线，使得能够更好地确定x射线电压。22、在范例中，针对所述多次采集中的每次采集确定所述x射线管的所述电压包括将针对该次采集相关联的所述投影的有关所述身体部分的所述对应信息与身体部分的不同信息相对于不同x射线管电压的参考数据进行比较。23、例如，因此数据库可以有不同厚度相对于提供最佳探测器性能的不同管电压的组合，使得能够基于每个投影的厚度来确定所需的x射线管电压。24、例如，因此数据库可以有不同衰减相对于提供最佳探测器性能的不同管电压的组合，使得能够基于每个投影的衰减来确定所需的x射线管电压。25、例如，因此数据库可以有不同厚度和衰减曲线相对于提供最佳探测器性能的不同管电压的组合，使得能够基于每个投影的厚度和衰减曲线来确定所需的x射线管电压。26、在范例中，针对所述多次采集中的每次采集确定所述x射线管的所述电压包括通过以下方式确定x射线管电压：所述x射线管电压被确定为，针对与该次采集相关联的所述投影的有关所述身体部分的所述对应信息，在所述双层x射线探测器的顶层探测器和底层探测器两者上得到基本相等的信号强度。27、在范例中，针对所述多次采集中的每次采集确定所述x射线管的所述电压包括通过以下方式确定x射线管电压：所述x射线管电压被确定为针对与该次采集相关联的所述投影的有关所述身体部分的所述对应信息，得到针对来自所述双层x射线探测器的所述数据的最大信噪比。28、在范例中，所述处理单元被配置为针对所述多次采集中的每次采集确定所述x射线管的电流。所述针对每次采集的确定包括利用针对与该次采集相关联的所述投影的有关所述身体部分的所述对应信息。29、因此，针对均匀材料构成的身体部分，针对较厚投影的x射线管电压将小于针对较薄投影的x射线管电压，这是因为这两种情况可以得到在探测器的两个层中相似的信号强度。然而，为了考虑到随着x射线管电压减小而在总体x射线发射上的减小，如果需要的话可以增大x射线管电流，以增大x射线发射而不改变x射线光谱。30、而且，可以以类似于传统剂量调制技术的方式改变x射线管电流，以考虑到患者各部分的全局性的不同形状和厚度，以经由对x射线管电流的调制维持均匀剂量。31、在范例中，针对所述多次采集中的每次采集确定所述x射线管的所述电流包括通过以下方式确定x射线管电流：所述x射线管电流被确定为针对每次采集得到由所述身体部分接收的基本相同的x射线剂量。32、在第二方面，提供一种光谱x射线ct成像方法，包括：33、a)将待检查对象的身体部分定位在光谱x射线ct成像单元的x射线管与双层x射线探测器之间，并且其中，所述光谱x射线ct成像单元被配置为采集对所述身体部分的整体扫描，所述整体扫描包括在不同投影角2021p00820wocn34、度的多次采集；35、c)由处理单元利用针对所述不同投影角度的每个投影的有关所述身体部分的信息，并由所述处理单元针对所述多次采集中的每次采集确定所述x射线管的电压，其中，针对每次采集的确定包括利用针对与该次采集相关联的所述投影的有关所述身体部分的所述对应信息；36、e)由所述处理单元控制所述光谱x射线ct成像单元执行对所述身体部分所实施的整体扫描，其中，所述控制包括针对在所述不同投影角度的所述多次采集中的每次采集控制所述x射线管以所确定的x射线管电压操作；37、f)由所述处理针对所实施的整体扫描中的每次采集接收来自所述双层x射线探测器的数据；38、g)由所述处理单元实施机器学习算法并通过所述机器学习算法确定所述身体部分的所述材料分解影像，其中，所述确定包括利用针对所实施的整体扫描中的每次采集的来自所述双层x射线探测器的所述数据和针对所实施的整体扫描中的每次采集所确定的x射线管电压；以及39、h)由输出单元输出所述身体部分的材料分解影像。40、根据另一方面，提供一种计算机程序元件，所述计算机成像元件控制前文所述系统中的一个或多个，所述计算机程序元件在被处理器运行时，被适配为执行前文所述的方法。41、根据另一方面，提供一种计算机可读介质，存储有前文所述的计算机元件。42、所述计算机程序元件可以例如为软件程序，但也可以为fpga、pld或任意其他合适的数字装置。43、有利地，以上各方面中的任一个提供的益处同样适用于全部其他方面，反之亦然。44、根据后文描述的实施例，以上各方面和范例将变得明显，并将参考这些实施例得以阐明。