專利名稱：輻射計(jì)算機(jī)斷層掃描裝置及斷層圖像產(chǎn)生的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輻射計(jì)算機(jī)斷層掃描裝置(此后被稱為輻射CT裝置)及一種根據(jù)在患者上的輻射投影數(shù)據(jù)用于計(jì)算患者的斷層圖像的斷層圖像產(chǎn)生方法。
背景技術(shù)：
已知的輻射CT裝置包括利用例如X射線作為輻射的X射線CT裝置。已知的X射線CT裝置包括這樣的裝置，所述裝置包括以兩維方式被設(shè)置的多個(gè)X射線探測器。所述多個(gè)X射線探測器被放置成在沿著相對(duì)于患者的預(yù)定軸的方向上具有一寬度。由于X射線探測器以預(yù)定寬度被形成在軸向方向上，所以以兩維方式被設(shè)置的X射線探測器總體上被稱為多排探測器。
采用多排探測器用于重建斷層圖像的已知技術(shù)是錐形BP(反投影)過程(見例如，專利文件1)。
當(dāng)在具有多排探測器的X射線CT裝置中使用錐形BP過程時(shí)，例如在具有正交于軸的扇形橫斷面的錐形狀X射線被發(fā)射時(shí)，多排探測器繞著所述軸被旋轉(zhuǎn)一次。然后穿過患者的X射線被多排探測器探測，以便由此掃描患者內(nèi)的待檢區(qū)域。在一個(gè)掃描已經(jīng)被完成之后，多排探測器以預(yù)定間距在軸向方向上被移位，且下一掃描被進(jìn)行。這樣的掃描技術(shù)總體上被稱為軸向掃描。由于多排X射線探測器位于軸向方向上，所以在一個(gè)掃描中可以獲得對(duì)應(yīng)于X射線探測器排數(shù)的患者的若干斷層圖像。
通過錐形BP過程產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于X射線探測器排的斷層圖像不僅使用由那個(gè)X射線探測器排所獲得的被探測數(shù)據(jù)，而且使用那些來自穿過對(duì)應(yīng)于斷層圖像的待檢區(qū)域的X射線且由其它X射線探測器排所探測的探測數(shù)據(jù)。通過如此增加用于圖像產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量，斷層圖像的圖像質(zhì)量可以得到一定程度的改善。
日本專利申請(qǐng)公開號(hào)2002-336239。
然而，在傳統(tǒng)的錐形BP過程中，在產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于處于軸向方向末端的探測器排的斷層圖像時(shí)，可用于圖像產(chǎn)生的被探測數(shù)據(jù)量被減少。因此，特別對(duì)于對(duì)應(yīng)于在末端的探測器排的斷層圖像，存在進(jìn)一步改善圖像質(zhì)量的需要。
此外，在傳統(tǒng)的錐形BP過程中，斷層圖像僅通過使用在繞患者軸線的一個(gè)掃描中所獲得的探測數(shù)據(jù)而產(chǎn)生。因此，在軸向掃描中，在軸向方向上的一個(gè)位置處的掃描中所獲得的斷層圖像與在另一位置處的另一掃描中所獲得的圖像之間的數(shù)據(jù)連續(xù)性差。這種差的數(shù)據(jù)連續(xù)性導(dǎo)致這樣的缺陷，如存在對(duì)由多平面再建(MPR)所獲得的斷層圖像的圖像質(zhì)量的不利的作用，所述多平面再建(MPR)使用通過錐形BP過程所獲得的正交于軸向方向的多個(gè)其它的斷層圖像。所述缺陷的實(shí)例是在由多平面再建所獲得的MPR圖像中不足夠的光滑度，其中條帶偽影出現(xiàn)在對(duì)應(yīng)于掃描之間邊界的部分上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種輻射計(jì)算機(jī)斷層掃描裝置(輻射CT裝置)，其可以改善在通過軸向掃描的斷層圖像重建時(shí)在患者軸向方向上位于預(yù)定圖像產(chǎn)生位置處的斷層圖像的圖像質(zhì)量。本發(fā)明的目的還是提供一種用在輻射CT裝置的斷層圖像產(chǎn)生方法，所述方法可以改善在圖像產(chǎn)生位置處的斷層圖像的圖像質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明的輻射計(jì)算機(jī)斷層掃描裝置包括輻射探測裝置，其用于在沿著預(yù)定軸方向的不同位置處繞待檢區(qū)域的預(yù)定軸進(jìn)行多個(gè)掃描以用于探測穿過待檢區(qū)域的輻射；以及圖像重建裝置，其用于基于在所述多個(gè)掃描中所采集的探測數(shù)據(jù)，獲得在所述待檢區(qū)域內(nèi)相同位置處的多個(gè)數(shù)據(jù)集合，以及基于所述多個(gè)數(shù)據(jù)集合重建在所述預(yù)定軸方向上的圖像產(chǎn)生位置處待檢區(qū)域的一個(gè)斷層圖像的數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的輻射計(jì)算機(jī)斷層掃描裝置可具有這樣的配置，其包括輻射探測裝置，用于在沿著所述預(yù)定軸方向的不同位置處圍繞所述待檢區(qū)域的預(yù)定軸進(jìn)行多個(gè)掃描以用于探測穿過待檢區(qū)域的輻射；以及圖像重建裝置，其用于針對(duì)所述多個(gè)掃描中的每個(gè)，通過基于在所述掃描中所采集的探測數(shù)據(jù)的計(jì)算重建在所述預(yù)定軸向方向上的圖像產(chǎn)生位置處待檢區(qū)域的斷層圖像的數(shù)據(jù)，將所述多個(gè)斷層圖像的所述重建數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，以在所述圖像產(chǎn)生位置處產(chǎn)生經(jīng)組合的斷層圖像的數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的斷層圖像產(chǎn)生方法包括下述步驟進(jìn)行多個(gè)掃描，以用于在沿著所述預(yù)定軸方向的不同位置處圍繞所述待檢區(qū)域的預(yù)定軸進(jìn)行多個(gè)掃描以便探測穿過待檢區(qū)域的輻射；以及基于在所述多個(gè)掃描中所采集的探測數(shù)據(jù)，獲得在所述待檢區(qū)域內(nèi)相同位置處的多個(gè)數(shù)據(jù)集合，以及基于所述多個(gè)數(shù)據(jù)集合，計(jì)算和重建在所述預(yù)定軸方向上的一圖像產(chǎn)生位置處待檢區(qū)域的一個(gè)斷層圖像的數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的斷層圖像產(chǎn)生方法可具有包括下述步驟的配置在沿著所述預(yù)定軸方向的不同位置處圍繞所述待檢區(qū)域的預(yù)定軸進(jìn)行多個(gè)掃描，以用于探測穿過待檢區(qū)域的輻射；針對(duì)所述多個(gè)掃描中的每個(gè)，基于在所述掃描中所采集的探測數(shù)據(jù)計(jì)算和重建在所述預(yù)定軸向方向上的圖像產(chǎn)生位置處待檢區(qū)域的斷層圖像的數(shù)據(jù)；以及將所述多個(gè)斷層圖像的所述重建數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，以產(chǎn)生在所述圖像產(chǎn)生位置處組合的斷層圖像的數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明，輻射探測裝置繞待檢區(qū)域的預(yù)定軸探測穿過待檢區(qū)域的輻射，以由此掃描待檢區(qū)域。輻射探測裝置在沿著軸向方向的不同位置處的待檢區(qū)域上進(jìn)行多個(gè)掃描。在所述多個(gè)掃描中的每個(gè)中，采集穿過待檢區(qū)域的探測數(shù)據(jù)。圖像重建裝置基于在所述多個(gè)掃描中所采集的探測數(shù)據(jù)，獲得待檢區(qū)域內(nèi)相同位置處的多個(gè)數(shù)據(jù)集合?；谒龆鄠€(gè)數(shù)據(jù)集合，圖像重建裝置計(jì)算且重建在軸向方向上的預(yù)定圖像產(chǎn)生位置處待檢區(qū)域的斷層圖像的數(shù)據(jù)。
在那時(shí)，圖像重建裝置根據(jù)在多個(gè)掃描中所采集的探測數(shù)據(jù)重建在圖像產(chǎn)生位置處的待檢區(qū)域的斷層圖像的數(shù)據(jù)。圖像重建裝置將在圖像產(chǎn)生位置處所采集的對(duì)應(yīng)于掃描數(shù)量的多個(gè)斷層圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，以產(chǎn)生組合的斷層圖像的數(shù)據(jù)。組合的斷層圖像的數(shù)據(jù)是在圖像產(chǎn)生位置處待檢區(qū)域的最終斷層圖像數(shù)據(jù)。
因此，本發(fā)明提供一種輻射計(jì)算機(jī)斷層掃描裝置，其可以在通過軸向掃描的斷層圖像重建中改善在患者軸向方向上的預(yù)定圖像產(chǎn)生位置處斷層圖像的圖像質(zhì)量。本發(fā)明還提供一種用在輻射CT裝置中的斷層圖像產(chǎn)生方法，所述方法可以改善在圖像產(chǎn)生位置處的斷層圖像的圖像質(zhì)量。
如所附附圖所示例，從本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的下述說明中本發(fā)明進(jìn)一步的目的和優(yōu)點(diǎn)將是顯然的。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的X射線CT裝置的一個(gè)實(shí)施例的裝置配置。
圖2示出圖1中所示X射線CT裝置的主要部分的配置。
圖3是用于解釋在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中產(chǎn)生斷層圖像的方法的簡圖，其中(a)示出在包含z軸的平面中X射線束和斷層圖像之間的關(guān)系，以及(b)是斷層圖像的透視圖。
圖4是用于解釋圖3(a)思想的簡圖。
圖5是用于推導(dǎo)在斷層圖像中具有零加權(quán)的區(qū)域的簡圖。
圖6示出示范性加權(quán)變化的圖形，其中(a)示出根據(jù)在對(duì)應(yīng)于探測器排的斷層圖像的z軸上的距離而變化的加權(quán)，以及(b)示出根據(jù)在z軸方向上的距離而變化的加權(quán)。
圖7示出在斷層圖像中加權(quán)的變化，其中(a)和(b)示出在不同斷層圖像中加權(quán)的分布。
圖8(a)示出在yz平面中在z方向上所產(chǎn)生的多個(gè)組合的斷層圖像，以及圖8(b)示出在yz平面中通過使用多個(gè)經(jīng)組合的斷層圖像所產(chǎn)生的示范性MPR圖像。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的斷層圖像產(chǎn)生方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
圖10示出傳統(tǒng)MPR圖像的實(shí)例。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考所附附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例加以說明。本發(fā)明中的輻射包括X射線。將對(duì)X射線CT裝置進(jìn)行下述說明，其作為輻射CT裝置的一個(gè)實(shí)例。
裝置配置圖1示出根據(jù)本發(fā)明的X射線CT裝置實(shí)施例的裝置配置，且圖2示出圖1中所示X射線CT裝置的主要部分的配置。圖1中所示的X射線CT裝置1是本發(fā)明中輻射計(jì)算機(jī)斷層掃描裝置的實(shí)施例。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的X射線CT裝置包括掃描架2、操作控制臺(tái)3、以及成像臺(tái)4。
掃描架2包括X射線管20、移動(dòng)部21、準(zhǔn)直器22、探測器陣列23、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)24、X射線控制器25、準(zhǔn)直器控制器26、旋轉(zhuǎn)部27、以及旋轉(zhuǎn)控制器28。
在本發(fā)明中X射線管20是輻射管的實(shí)施例，并且移動(dòng)部21、旋轉(zhuǎn)部27和旋轉(zhuǎn)控制器28構(gòu)成本發(fā)明中移動(dòng)裝置的實(shí)施例。
此外，X射線管20、移動(dòng)部21、探測器陣列23、旋轉(zhuǎn)部27以及旋轉(zhuǎn)控制器28構(gòu)成本發(fā)明中輻射探測裝置的實(shí)施例。
如圖2中所示，X射線控制器25被連接到X射線管20和X射線管移動(dòng)部21。準(zhǔn)直器控制器26被連接到準(zhǔn)直器22。探測器陣列23被連接到DAS 24，以及旋轉(zhuǎn)控制器28被連接到旋轉(zhuǎn)部27。
X射線管20基于來自X射線控制器25的控制信號(hào)CTL251以所確定的強(qiáng)度向準(zhǔn)直器22發(fā)射X射線。
準(zhǔn)直器22基于來自準(zhǔn)直器控制器26的控制信號(hào)CTL261通過調(diào)節(jié)孔徑221的開度修改由X射線管20所發(fā)射的X射線的發(fā)射程度。
在本實(shí)施例中，孔徑221的開度被如此調(diào)節(jié)，以便于下面將加以討論的探測器陣列的整個(gè)兩維X射線探測表面被X射線照射。
探測器陣列23包括多個(gè)X射線探測器，以形成具有i列和j排的兩維矩陣(陣列)。
每個(gè)X射線探測器由例如閃爍器和光電二極管的組合組成。
在列方向上，大約i＝1000個(gè)X射線探測器被設(shè)置以構(gòu)成一個(gè)探測器排。圖2示出具有，作為實(shí)例八個(gè)探測器排，即j＝8的探測器陣列23。在下文中探測器排在探測器陣列的排方向上從中心到右按順序地被指定為探測器排1a，2a，3a和4a，以及從中心到左按順序地被指定為探測器排1b，2b，3b和4b。
多個(gè)探測器排1a-4a以及1b-4b被彼此并行地毗連。
通過將X射線探測器如此設(shè)置在矩陣中，則形成通常上的兩維X射線探測表面23S。
如圖1和2所示，探測器陣列23被放置在離準(zhǔn)直器某一距離處。準(zhǔn)直器22和探測器陣列23之間的空間形成X射線發(fā)射空間29。X射線發(fā)射空間29容納患者6。
探測器陣列23在X射線探測表面23S上探測在準(zhǔn)直器22的孔徑221處所發(fā)射的且穿過其中接收患者6的X射線發(fā)射空間29的X射線束5的強(qiáng)度。
基于來自操作控制臺(tái)3的控制信號(hào)CTL303，DAS24收集來自構(gòu)成X射線探測表面23S的單獨(dú)X射線探測器的X射線強(qiáng)度的探測數(shù)據(jù)，并且將所述數(shù)據(jù)發(fā)送到操作控制臺(tái)3。由DAS24所收集的探測數(shù)據(jù)有時(shí)被稱為原始數(shù)據(jù)。
DAS 24 A-D(模擬至數(shù)字)轉(zhuǎn)換所述原始數(shù)據(jù)且將它發(fā)送到操作控制臺(tái)3。
基于來自旋轉(zhuǎn)控制器28的控制信號(hào)，旋轉(zhuǎn)部27繞X射線發(fā)射空間29的預(yù)定旋轉(zhuǎn)軸AX旋轉(zhuǎn)。
旋轉(zhuǎn)部27支持X射線管20、移動(dòng)部21、準(zhǔn)直器22、探測器陣列23、DAS 24、X射線控制器25和準(zhǔn)直器控制器26，并且通過旋轉(zhuǎn)部27的旋轉(zhuǎn)繞旋轉(zhuǎn)軸AX旋轉(zhuǎn)，而同時(shí)在這些部件之間維持相對(duì)的位置關(guān)系。
在本實(shí)施例中，探測器陣列23中的探測器排沿著旋轉(zhuǎn)軸AX的方向被設(shè)置。探測器陣列23中旋轉(zhuǎn)軸AX的方向，即探測器排1a-4a及1b-4b的設(shè)置方向被定義為z方向。
X射線管20和探測器陣列23被如此放置，以便于在X射線管20中X射線的發(fā)射中心在z方向上與探測器陣列23的中心對(duì)準(zhǔn)。
基于來自X射線控制器25的控制信號(hào)CTL252，移動(dòng)部21在z方向上移動(dòng)X射線管20、準(zhǔn)直器22和探測器陣列23，同時(shí)維持它們的相對(duì)位置關(guān)系。
患者躺在成像臺(tái)4上。成像臺(tái)4的位置可以通過例如電機(jī)被改變，以及響應(yīng)于來自操作控制臺(tái)3的控制信號(hào)CTL30b成像臺(tái)4攜帶著患者6進(jìn)入X射線發(fā)射空間29?；颊?被攜帶進(jìn)入空間29，以便于患者從頭到腳的身體軸線方向與例如z方向?qū)?zhǔn)。
基于來自操作控制臺(tái)3的中央處理裝置30的控制信號(hào)CTL301，X射線控制器25輸出用于控制由X射線管20所發(fā)射的X射線強(qiáng)度的控制信號(hào)CTL251以及用于控制移動(dòng)部21的控制信號(hào)CTL252，這將在后面加以討論。
響應(yīng)于控制信號(hào)CTL252，X射線控制器25在z方向上以 定間距移動(dòng)移動(dòng)部21。
響應(yīng)于來自操作控制臺(tái)3的控制信號(hào)CTL302，準(zhǔn)直器控制器26通過輸出到準(zhǔn)直器22的控制信號(hào)CTL261來控制孔徑221的開度。
在本實(shí)施例中，孔徑221的開度被如此調(diào)節(jié)，以便于穿過準(zhǔn)直器22的X射線束5被發(fā)射到探測器陣列23的整個(gè)X射線探測表面23S上。
基于來自操作控制臺(tái)3內(nèi)的中央處理裝置30的控制信號(hào)CTL304，旋轉(zhuǎn)控制器28將控制信號(hào)輸出到旋轉(zhuǎn)部27，以繞著旋轉(zhuǎn)軸AX旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)部27。
在本實(shí)施例中，例如，在旋轉(zhuǎn)部27在旋轉(zhuǎn)軸AX上預(yù)定位置處的一個(gè)旋轉(zhuǎn)期間，通過探測器陣列23探測在繞著旋轉(zhuǎn)軸AX的所有視圖上的X射線強(qiáng)度，進(jìn)行一個(gè)掃描。
如圖1所示，操作控制臺(tái)3包括中央處理裝置30、輸入設(shè)備31、顯示設(shè)備32、以及存儲(chǔ)設(shè)備23。
輸入設(shè)備31接收由操作者所輸入的用于操作X射線CT裝置1的命令，并且將所述命令發(fā)送到中央處理裝置30。
顯示設(shè)備32是用于顯示由中央處理裝置30所做的計(jì)算得到的CT圖像。
存儲(chǔ)設(shè)備23存儲(chǔ)用于經(jīng)由中央處理裝置30操作X射線CT裝置1的幾種程序和參數(shù)，以及包括CT圖像的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。
如圖2中所示，中央處理裝置30包括控制部34、重建部36、顯示部38、以及重建圖像產(chǎn)生部40。
在本發(fā)明中重建部36是圖像重建裝置的一個(gè)實(shí)施例，以及重建圖像產(chǎn)生部40是重建圖像產(chǎn)生裝置的一個(gè)實(shí)施例。
中央處理裝置30可被構(gòu)成為單個(gè)硬件單元或構(gòu)成為由對(duì)應(yīng)于上述提到部件的多個(gè)適當(dāng)硬件單元所組成的系統(tǒng)。
控制部34被與DAS 24、輸入設(shè)備31、重建部36、顯示部38、X射線控制器25、準(zhǔn)直器控制器26、旋轉(zhuǎn)控制器28和成像臺(tái)4連接。
重建部36進(jìn)一步被連接到顯示部38和重建圖像產(chǎn)生部40，并且顯示部38和重建圖像產(chǎn)生部40被彼此相連。
存儲(chǔ)設(shè)備23被中央處理裝置30的部件適當(dāng)?shù)卦L問。
控制部34將控制信號(hào)CTL30b輸出到成像臺(tái)4以將患者攜帶進(jìn)入X射線發(fā)射空間29。
基于由操作者經(jīng)由輸入設(shè)備31所輸入的用于采集檢測的數(shù)據(jù)用來產(chǎn)生患者6的斷層圖像作為CT圖像的命令，控制部34向掃描架2輸出控制信號(hào)CTL30a，并且致使掃描架2在患者6上進(jìn)行掃描。來自控制部34的控制信號(hào)CTL30a包括控制信號(hào)CTL301，302，303和304。
控制部34接收由DAS 24在掃描中所收集的探測數(shù)據(jù)。
基于經(jīng)由控制部34所獲得的探測數(shù)據(jù)，重建部36重建患者6內(nèi)待檢區(qū)域的斷層圖像。
在患者6上經(jīng)由控制部34由掃描架2掃描的實(shí)例，以及由重建部36產(chǎn)生患者6的斷層圖像將在隨后詳細(xì)地加以說明。
經(jīng)由重建部36，響應(yīng)于來自控制部34的命令，基于由重建部36所重建的斷層圖像數(shù)據(jù)，重建圖像產(chǎn)生部40執(zhí)行多平面再建，并且在不同于由重建部36所重建的斷層圖像方向的方向上產(chǎn)生斷層圖像。
響應(yīng)于來自控制部34的命令信號(hào)，顯示部38在顯示設(shè)備32上顯示由重建部36所產(chǎn)生的斷層圖像以及/或由重建圖像產(chǎn)生部40所產(chǎn)生的斷層圖像。
斷層圖像的產(chǎn)生現(xiàn)在將詳細(xì)說明基于在掃描中所采集的探測數(shù)據(jù)在患者6內(nèi)待檢區(qū)域上由掃描架2進(jìn)行的掃描、以及斷層圖像的產(chǎn)生。
圖3是用于解釋在本實(shí)施例中產(chǎn)生斷層圖像的方法的簡圖，其中(a)示出在包含z軸平面內(nèi)X射線束與斷層圖像之間的關(guān)系，以及(b)示出多個(gè)斷層圖像的透視圖。
圖4是用于解釋圖3(a)想法的簡圖。因此，圖4將在此下面被首先加以解釋。
如前面所討論，X射線管20和探測器陣列23繞旋轉(zhuǎn)軸AX旋轉(zhuǎn)。在圖4中，旋轉(zhuǎn)軸AX被定義為z軸。
此外，在圖4中，X射線管20的初始位置被定義為0°方向，且X射線管20在繞z軸從初始位置旋轉(zhuǎn)180°以后的位置被定義為180°。此外，y方向被如此定義以便于包含0°和180°方向的平面是yz平面。x方向被定義為正交于圖4圖紙平面的方向。
在本實(shí)施例中，控制部34致使掃描架2進(jìn)行通常上被稱為軸向掃描的掃描，其中在沿著z軸方向的預(yù)定位置處進(jìn)行一個(gè)掃描，以及隨后在沿著z軸以預(yù)定間距被移位的位置處進(jìn)行下一個(gè)掃描。在圖4中，示出其中進(jìn)行兩個(gè)掃描的情況。
控制部34向X射線控制器25輸出控制信號(hào)CTL301，以從X射線管20發(fā)射X射線?？刂撇?4還向準(zhǔn)直器控制器26輸出控制信號(hào)CTL302，以調(diào)節(jié)準(zhǔn)直器22孔徑的開度，以便于所有的X射線探測器排1a-4a及1b-4b被X射線束照射。在本實(shí)施例中，如圖4所示，通常上在yz平面中具有扇形橫斷面形狀的被稱為扇形束的X射線束被投影到探測器陣列23。
在這個(gè)條件下，控制部34將控制信號(hào)CTL304輸出到旋轉(zhuǎn)控制器28，用于致使旋轉(zhuǎn)部27旋轉(zhuǎn)且進(jìn)行掃描，并且將控制信號(hào)CTL303輸出到DAS 24，用于收集由探測器陣列23所采集的探測數(shù)據(jù)。
因此，在繞z軸的所有視圖上的探測數(shù)據(jù)，即原始數(shù)據(jù)被DAS 24收集。原始數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于待檢區(qū)域的X射線投影數(shù)據(jù)。
重建部36將反投影處理應(yīng)用到原始數(shù)據(jù)以重建待檢區(qū)域的斷層圖像。
然而，如果原始數(shù)據(jù)象現(xiàn)在這樣被用在反投影中，則重建斷層圖像遭受到模糊或噪聲。因此，重建部36通過將FFT(快速傅立葉變換)應(yīng)用到原始數(shù)據(jù)以將數(shù)據(jù)變換成頻率域中的那些數(shù)據(jù)，應(yīng)用濾波用于減少模糊或噪聲，以及隨后通過IFFT(反快速傅立葉變換)恢復(fù)原始數(shù)據(jù)的初始格式，對(duì)原始數(shù)據(jù)加以處理。
重建部36將反投影應(yīng)用到被處理的數(shù)據(jù)以重建斷層圖像。
重建部36重建在相應(yīng)位置處正交于旋轉(zhuǎn)軸AX的斷層圖像，在所述相應(yīng)位置處從X射線管20所發(fā)射且沖擊到探測器排1a-4a和1b-4b的X射線束與旋轉(zhuǎn)軸AX相交。
例如，被示于圖4的斷層圖像I14b表示在垂直位置處待檢區(qū)域的斷層圖像，其中從0°方向朝向位于180°方向的探測器排4b的X射線束10_4b以及從180°方向朝向位于0°方向的探測器排4b的X射線束18_4b在第一掃描中相交于旋轉(zhuǎn)軸AX。類似地，斷層圖像I14a表示在垂直位置處待檢區(qū)域的斷層圖像，其中分別來自0°方向和180°方向入射到探測器排4a的X射線束10_4a和18_4a在第一掃描中相交于旋轉(zhuǎn)軸AX。
從前面的說明中，可以看出在本實(shí)施例中在一個(gè)掃描上獲得對(duì)應(yīng)于探測器排1a-4a和1b-4b的八個(gè)斷層圖像。
當(dāng)已經(jīng)完成一個(gè)掃描之后，控制部34向X射線控制器24輸出控制信號(hào)CTL301以在z方向上將X射線管20、準(zhǔn)直器和探測器陣列23移動(dòng)一間距Pt。當(dāng)移動(dòng)部21在z方向上移動(dòng)之后，控制部34分別向旋轉(zhuǎn)控制器28和DAS 24輸出控制信號(hào)CTL304和CTL303，以進(jìn)行第二掃描。
控制部34因此致使掃描架2取得軸向掃描。
在圖4中的斷層圖像I24b和I24a表示在第二掃描中分別對(duì)應(yīng)于探測器排4b和4a位置處的斷層圖像。
間距Pt被如此預(yù)先確定，以便于位于掃描之間的邊界附近的斷層圖像之間的距離落在某一范圍內(nèi)。具體地，例如I24a和I24b的斷層圖像之間的距離落在某一范圍內(nèi)。
如上所說明，對(duì)應(yīng)于探測器排1a-4a和1b-4b且使斷層圖像的中心位于旋轉(zhuǎn)軸AX處的斷層圖像被重建和產(chǎn)生。圖3(a)是圖4的變形，用于直觀地示出在z軸上的斷層圖像對(duì)應(yīng)于哪個(gè)探測器排，在所述附圖中探測器排1a-4a和1b-4b被描繪在與z軸重合的旋轉(zhuǎn)軸AX上。X射線管20和x，y和z軸之間的位置關(guān)系與在圖4中的相同。
在本實(shí)施例中，間距Pt被如此確定，以便于如圖3(a)所示在第二掃描中的探測器排4b從第一掃描中的探測器排4a繼續(xù)。此目的是使在掃描的首及末端處斷層圖像之間的距離等于其它斷層圖像之間的距離，并且最大可能的程度可以在每個(gè)掃描中被成像在z方向上以降低成像時(shí)間。
在圖3(a)中，當(dāng)從X射線管20所發(fā)射的X射線束穿過在圖3(a)中被描繪的某一探測器排時(shí)，這意味著X射線束實(shí)際上進(jìn)入到位于穿過旋轉(zhuǎn)軸AX位置處的那個(gè)探測器排。例如，在圖3(a)所示的第一掃描中，被示出在旋轉(zhuǎn)軸AX上從0°方向正在穿過探測器排4a的X射線束10_4a實(shí)際上進(jìn)入位于180°方向上的探測器排4a。
因此，可以看出與在AX旋轉(zhuǎn)軸上斷層圖像對(duì)應(yīng)的哪個(gè)探測器排可以通過在旋轉(zhuǎn)軸AX上表示探測器排1a-4a和1b-4b而被識(shí)別。
例如，考慮這樣的情況，即其中在圖3(a)所示的探測器排4a處斷層圖像即將被產(chǎn)生。
簡單地說，在本實(shí)施例中，如圖3(b)所示在對(duì)應(yīng)于探測器排4a位置處的斷層圖像I14a和15b的圖像數(shù)據(jù)基于在第一和第二掃描中的探測數(shù)據(jù)而被首先重建。然后，斷層圖像I14a和15b的最后所得到的圖像數(shù)據(jù)被加以組合以在對(duì)應(yīng)于探測器排4a位置處產(chǎn)生最終斷層圖像Ie4a的圖像數(shù)據(jù)。
圖3(b)示出斷層圖像I14a，Ie4a和I5b位于平行于xy平面的相應(yīng)平面上，并且在斷層圖像I14a，Ie4a和I5b中的像素Pe4a，Pe和Pe5b對(duì)應(yīng)于在相同位置處的待檢區(qū)域。
現(xiàn)在將要詳細(xì)說明斷層圖像Ie4a的數(shù)據(jù)產(chǎn)生。
首先，讓我們考慮利用在第一掃描中的探測數(shù)據(jù)由重建部36對(duì)斷層圖像I14a的數(shù)據(jù)重建。正如可以從圖3(a)清楚地看出，例如，在yz平面上，由探測器排4a實(shí)際上所探測的X射線束10_4a和18_4a已經(jīng)穿過所述待檢區(qū)域僅是在旋轉(zhuǎn)軸AX上的點(diǎn)Ct。
因此，重建部36通過錐形BP(反投影)過程重建對(duì)應(yīng)于探測器排4a的斷層圖像I14a。在第一掃描中，例如，在圖3(a)和(b)中在對(duì)應(yīng)于像素Pe位置處穿過待檢區(qū)域的X射線束18_3a被探測器排3a探測。通過使用由探測器排3a所采集的探測數(shù)據(jù)重建部36重建像素Pe4a的圖像數(shù)據(jù)，所述像素Pe4a表示與斷層圖像I14a中像素Pe相同的待檢區(qū)域。
此外，基于例如在第一掃描中通過來自探測器排4a和3a的探測數(shù)據(jù)之間的內(nèi)插而獲得的原始數(shù)據(jù)，重建從對(duì)應(yīng)于點(diǎn)Ct的像素到斷層圖像I14a中的像素Pe4a的像素的圖像數(shù)據(jù)。
通過這樣的錐形BP過程，重建部36重建斷層圖像I14a的圖像數(shù)據(jù)。
如同在第一掃描中一樣，通過使用在第二掃描中的探測數(shù)據(jù)，重建部36還重建對(duì)應(yīng)于探測器排4a的斷層圖像。為此，假設(shè)如圖3(a)所示相鄰于探測器陣列23的末端存在虛的探測器排5b，其位于在最接近第一掃描側(cè)的第二掃描位置處。重建部36重建對(duì)應(yīng)于探測器排5b的斷層圖像I5b。
這意味著對(duì)應(yīng)于在第一掃描中探測器排4a的斷層圖像也通過利用在第二掃描中的探測數(shù)據(jù)而被重建，因?yàn)樘綔y器排5b的位置與在第一掃描中的探測器排4a的位置相同。
在第二掃描中最外面的X射線束是X射線束20_4b和28_4b，并且在對(duì)應(yīng)于探測器排5b的位置處沒有X射線束穿過交叉影線區(qū)域Ae，且因此，在此不可能獲得探測數(shù)據(jù)。因此，重建部36例如從探測器排4b外插探測數(shù)據(jù)，并且重建在斷層圖像I5b中對(duì)應(yīng)于區(qū)域Ae的像素的圖像數(shù)據(jù)。對(duì)于其它區(qū)域，通過使用來自探測器排1b-4b的探測數(shù)據(jù)及其內(nèi)插數(shù)據(jù)，重建圖像數(shù)據(jù)。
因此通過使用在第二掃描中的探測數(shù)據(jù)，重建部36由錐形BP過程重建斷層圖像I5b。
在重建且獲得斷層圖像I14a和15b的圖像數(shù)據(jù)之后，重建部36在像素接像素的基礎(chǔ)上增加性地組合斷層圖像I14a和15b的圖像數(shù)據(jù)。例如，斷層圖像I14a的圖像數(shù)據(jù)和斷層圖像15b的圖像數(shù)據(jù)被平均，且最后得到的圖像數(shù)據(jù)被用作組合圖像數(shù)據(jù)?；谕ㄟ^組合產(chǎn)生的組合斷層圖像數(shù)據(jù)，重建部36最終產(chǎn)生在對(duì)應(yīng)于探測器排4a的位置處的組合的斷層圖像Ie4a。當(dāng)由操作者輸入顯示在對(duì)應(yīng)于探測器排4a的位置處的CT圖像的命令時(shí)，經(jīng)由顯示部38，組合的斷層圖像Ie4a被控制部34顯示在顯示設(shè)備32上。
如上所說明，在本實(shí)施例中，通過使用在沿著z方向不同位置處的多個(gè)掃描中所獲得的探測數(shù)據(jù)，產(chǎn)生一個(gè)斷層圖像的數(shù)據(jù)。例如，在本實(shí)施例中被重建的組合斷層圖像Ie4a中的像素Pe是根據(jù)在第一掃描中穿過探測器排3a的X射線束18_3a的數(shù)據(jù)和在第二掃描中穿過探測器排4b的X射線束28_4b2的數(shù)據(jù)而被重建的。因此，像素Pe的圖像質(zhì)量高于通過僅使用X射線束18_3a的數(shù)據(jù)在傳統(tǒng)錐形BP過程中所重建的像素Pe4a的圖像質(zhì)量。正如從前面說明中所清楚看到的，根據(jù)本實(shí)施例所獲得的組合斷層圖像的圖像質(zhì)量高于通過傳統(tǒng)錐形BP過程所獲得的斷層圖像的圖像質(zhì)量。
此外，在本實(shí)施例中，通過添加在多個(gè)掃描中所獲得的斷層圖像的圖像數(shù)據(jù)，而不是通過組合由探測器陣列23所獲得的原始數(shù)據(jù)，產(chǎn)生組合斷層圖像的圖像數(shù)據(jù)。因此，在產(chǎn)生組合的斷層圖像時(shí)并不需要FFT或其它這樣的重建處理，且計(jì)算時(shí)間得到減少。此外，可以容易地獲得組合的斷層圖像。
由于探測器陣列23被扇形束照射，所以在每個(gè)掃描中在對(duì)應(yīng)于外面探測器排的斷層圖像中，在重建時(shí)可用的探測數(shù)據(jù)量較少。因此，在對(duì)應(yīng)于z方向上的探測器陣列23的更多外圍探測器排的組合斷層圖像中，改善圖像質(zhì)量的效果更高，因?yàn)檩^傳統(tǒng)技術(shù)可用的探測數(shù)據(jù)量得到更多地增加。
加權(quán)確定方法在前面的說明中，通過平均在多個(gè)掃描中所采集的斷層圖像數(shù)據(jù)，產(chǎn)生組合的斷層圖像數(shù)據(jù)。然而，取決于組合斷層圖像在z方向上的位置或在組合斷層圖像中像素的位置，通過適當(dāng)?shù)丶訖?quán)用在組合中的多個(gè)斷層圖像的數(shù)據(jù)，以及將多個(gè)斷層圖像的這樣數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，圖像質(zhì)量可進(jìn)一步得到改善。下述將說明被分配給多個(gè)斷層圖像的數(shù)據(jù)的加權(quán)的確定方法。
考慮例如在圖3(a)中在對(duì)應(yīng)于探測器排4a位置處斷層圖像數(shù)據(jù)的重建。為了簡便化，圖3(a)中在點(diǎn)Pe處的像素和像素Pe被加以考慮。通過組合第一掃描中在斷層圖像I14a中的像素Pe4a和第二掃描中在斷層圖像I5b中的像素Pe5b，建立組合斷層圖像Ie4a中的像素Pe。
在第一掃描中，并且對(duì)于對(duì)應(yīng)于點(diǎn)Ct的待檢區(qū)域，存在由兩個(gè)X射線束，即來自0°方向的X射線束10_4a和來自180°方向的X射線束18_4a的探測數(shù)據(jù)，且因此，對(duì)應(yīng)于點(diǎn)Ct的像素可以以高的精確度被重建。
在第一掃描中，并且對(duì)于對(duì)應(yīng)于像素Pe4a的待檢區(qū)域，不存在從0°方向穿過的X射線束且僅由來自180°方向的X射線束18_3a的探測數(shù)據(jù)可用；因此，難以以高精確度重建像素Pe4a。
在第二掃描中，并且對(duì)于對(duì)應(yīng)于點(diǎn)Ct的待檢區(qū)域，不存在從0°或180°方向穿過的X射線束，以及通過使用由穿過點(diǎn)Ct的X射線所探測的實(shí)際探測數(shù)據(jù)不可能重建對(duì)應(yīng)于點(diǎn)Ct的像素。
在第二掃描中，并且對(duì)于對(duì)應(yīng)于像素Pe5b的待檢區(qū)域，不存在從0°方向穿過的X射線束，且僅由來自180°方向的X射線束28_4b2的探測數(shù)據(jù)可用；因此，難以以高精確度重建像素Pe5b。
因此，可以看出優(yōu)選地被分配給在每個(gè)掃描中所采集的斷層圖像的數(shù)據(jù)的加權(quán)取決于離z軸的距離而變化，以便于改善組合斷層圖像的圖像質(zhì)量。
特別地，在對(duì)應(yīng)于虛探測器排的斷層圖像中，存在這樣的區(qū)域，其中沒有實(shí)際上穿過待檢區(qū)域的X射線的可用探測數(shù)據(jù)，并且所述區(qū)域的加權(quán)必須為零。例如，在圖3(a)中對(duì)于交叉影線區(qū)域Ae斷層圖像I5b上的加權(quán)被設(shè)定為零。
在下面的說明中，在對(duì)應(yīng)于虛探測器排的斷層圖像中加權(quán)被設(shè)定為零的區(qū)域的面積實(shí)際上將參考圖5得到推導(dǎo)。
圖5是用于推導(dǎo)加權(quán)被設(shè)定為零的區(qū)域的簡圖，并且它基本上與圖3(a)相同。因此，類似部分被指定類似的符號(hào)，并且其詳細(xì)說明將被忽略。
如圖5中所示，從被投影到z軸上的第一掃描的X射線管20的發(fā)射中心到即將被產(chǎn)生的組合斷層圖像在z軸上的距離被定義為d1。此外，從被投影到z軸上的第二掃描的X射線管20的發(fā)射中心到即將被產(chǎn)生的組合斷層圖像在z軸上的距離被定義為d2。
此外，從X射線管20的發(fā)射中心到z軸的距離被定義為L。
距離d1，d2和L根據(jù)掃描架2的裝置配置可以從幾何上被加以確定。這些距離值被存儲(chǔ)在例如存儲(chǔ)設(shè)備23中。
現(xiàn)在考慮圖5中的三角形1mn和三角形nop。在三角形nop中邊np的長度為d1。因此，在三角形1mn中邊mn的長度為(d2-d1)。由于三角形1mn相似于三角形nop，所以在三角形1mn中邊1m的長度可以根據(jù)邊的比率得到，即長度為[L(d2-d1)/d1]。重建部36訪問在存儲(chǔ)設(shè)備23中對(duì)應(yīng)于在即將產(chǎn)生的組合斷層圖像z方向上位置的距離d1和d2以及距離L的數(shù)據(jù)，并且計(jì)算邊1m的長度。邊1m的長度是離z軸的距離r0，在此在對(duì)應(yīng)于虛探測器排的斷層圖像中加權(quán)被設(shè)定為零。
對(duì)于在對(duì)應(yīng)于虛探測器排的斷層圖像中具有零加權(quán)的區(qū)域，被分配給對(duì)應(yīng)于其它探測器排用于產(chǎn)生組合斷層圖像數(shù)據(jù)的斷層圖像數(shù)據(jù)的加權(quán)被設(shè)定為1。
對(duì)于在組合斷層圖像中具有離z軸的距離r大于距離r0的區(qū)域，被分配給在掃描中被重建的斷層圖像的數(shù)據(jù)的加權(quán)隨距離r適當(dāng)變化。
此外，由于距離r0是距離d1和d2的函數(shù)，所以被分配給在掃描中被重建的斷層圖像的數(shù)據(jù)的加權(quán)優(yōu)選地也隨著在z方向上即將被重建的斷層圖像的位置而變化以便于提高圖象質(zhì)量。
如上所說明，在本實(shí)施例中，被分配給每個(gè)斷層圖像的圖像數(shù)據(jù)的加權(quán)隨著多個(gè)掃描的每個(gè)掃描中所重建的斷層圖像在z軸上的位置以及在斷層圖像中隨著距z軸的距離而變化。
圖6是示出加權(quán)的示范性變化的圖形，其中(a)示出針對(duì)對(duì)應(yīng)于每個(gè)探測器排的斷層圖像，取決于在z軸上離點(diǎn)Ct的距離的加權(quán)變化，以及(b)示出取決于在z軸方向上的距離的加權(quán)變化。
在圖6(a)中，水平軸表示在z軸上離點(diǎn)Ct的距離r，且垂直軸表示加權(quán)量。
此外，其中示出被分配給對(duì)應(yīng)于探測器排1a-4a的斷層圖像的示范性加權(quán)w1a-w4a以及被分配給對(duì)應(yīng)于探測器排5b的斷層圖像I5b的加權(quán)。
如前面所討論，加權(quán)w5b是零，直到(up to)距離r0。隨著距離r從距離r0增加，加權(quán)w5b被增加到例如0.5。
加權(quán)w4a是1，直至距離r0，且隨著距離r從距離r0增加時(shí)其被減少到例如0.5。
被分配給在z方向上相同位置處的每個(gè)斷層圖像的數(shù)據(jù)的加權(quán)被如此設(shè)定以便于和為1。
此外，在對(duì)應(yīng)于例如z方向上探測器陣列23的中心部分附近的探測器排1a的斷層圖像中，通過使用由穿過對(duì)應(yīng)于像素的患者的X射線束所探測的實(shí)際數(shù)據(jù)，所有的像素可以被重建。因此，如圖6(a)所示，被分配給對(duì)應(yīng)于探測器排1a的斷層圖像的數(shù)據(jù)的加權(quán)w1a自始至終被設(shè)定為1。
至于加權(quán)w2a和w3a，被分配給探測器陣列23中內(nèi)部探測器排2a的加權(quán)w2a較被分配給外部探測器排3a的加權(quán)w3a在較大范圍上被設(shè)定為1。此外，加權(quán)w2a大于加權(quán)w3a且隨著距離r增加，兩者均從1開始減少。
圖6(b)示出其中加權(quán)w1a-w4a以圖6(a)中的恒定距離r＝re被繪制的圖形。在圖6(b)中，水平軸表示在被轉(zhuǎn)化成探測器排1a-4a位置的z軸上離X射線管20發(fā)射中心的距離d1，且垂直軸表示加權(quán)量。
如圖6(b)所示，對(duì)于在探測器陣列23中的外面探測器排，加權(quán)趨向于減少。這是因?yàn)閷?duì)于對(duì)應(yīng)于外部探測器排的斷層圖像，通過使用直接被探測的X射線強(qiáng)度數(shù)據(jù)可以重建的像素的數(shù)量較小。
如圖7中所示，斷層圖像中單獨(dú)像素的加權(quán)從例如旋轉(zhuǎn)軸AX中心處同心地變化。這是因?yàn)橐騒射線管20繞旋轉(zhuǎn)軸AX旋轉(zhuǎn)360°導(dǎo)致X射線發(fā)射在居中于旋轉(zhuǎn)軸AX的xy平面內(nèi)同心地變化。
在圖7中，(a)示出在對(duì)應(yīng)于探測器排4a的斷層圖像I14a中加權(quán)的變化，以及(b)示出在對(duì)應(yīng)于探測器排3a的斷層圖像I13a中加權(quán)的變化。
在圖7(a)和(b)中，被分配給斷層圖像I14a和I13a中像素的加權(quán)w4a和w3a的分布如上所說明被居中于旋轉(zhuǎn)軸AX在例如1和0.5之間變化。
此外，指示每個(gè)加權(quán)分布的同心圓的大小隨著在z方向上的距離變化。如前面所討論，對(duì)應(yīng)于探測器陣列23中內(nèi)部探測器排的斷層圖像具有使用實(shí)際被探測的數(shù)據(jù)而可以被重建的較大區(qū)域。因此，在斷層圖像I13a中較大加權(quán)的面積比在斷層圖像I14a中的要較大。例如，在斷層圖像I13a中限定具有加權(quán)為1的面積的半徑r0較在斷層圖像I14a中的要大。
如上所說明對(duì)應(yīng)于探測器排被同心地定義的加權(quán)數(shù)據(jù)圖被存儲(chǔ)在例如存儲(chǔ)設(shè)備23中。當(dāng)計(jì)算組合的斷層圖像數(shù)據(jù)時(shí)，重建部36在存儲(chǔ)設(shè)備23中訪問針對(duì)用于組合的每個(gè)斷層圖像在即將產(chǎn)生的組合斷層圖像位置處的加權(quán)圖。重建部36基于所訪問的加權(quán)圖添加被加權(quán)的斷層圖像數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生組合的斷層圖像數(shù)據(jù)。
雖然在圖6(a)中加權(quán)被示范為從1或0非線性變化，但是加權(quán)可被線性地變化，例如如圖6(a)中的曲線w4a2所示。
此外，加權(quán)可被分立地加以變化；例如，加權(quán)針對(duì)不足r0的距離r可是1，以及針對(duì)大于r0的距離為0.5。
此外，確定加權(quán)的方法并不局限于如上所說明，且加權(quán)可被任意地加以確定以便于在用于組合的多個(gè)像素上的加權(quán)和為1；例如，w5b+w4a＝1。
如上所說明，在本實(shí)施例中，取決于在z方向上的距離及離z軸的距離，加權(quán)被適當(dāng)?shù)胤峙浣o用于組合的斷層圖像數(shù)據(jù)。這意味著被分配給像素的加權(quán)隨著那個(gè)像素在每個(gè)斷層圖像的重建精確度而變化。因此，例如，具有高重建精確度的像素的圖像數(shù)據(jù)可被完全地用來產(chǎn)生組合的斷層圖像數(shù)據(jù)；因此，組合的斷層圖像以高的圖像質(zhì)量被獲得。
此外，如圖7中所示當(dāng)加權(quán)被同心地變化時(shí)，可以容易地產(chǎn)生每個(gè)探測器排的加權(quán)圖。
多平面再建如上所說明，重建部36在z方向上在對(duì)應(yīng)于某一探測器排的位置處平行于xy平面產(chǎn)生組合的斷層圖像。
通過沿著z方向產(chǎn)生多個(gè)被這樣組合的斷層圖像，可以產(chǎn)生橫斷面不同于xy平面的斷層圖像。下述說明將詳細(xì)針對(duì)這種多平面再建。
圖8(a)示出在z方向的yz平面內(nèi)多個(gè)組合的斷層圖像的產(chǎn)生，且圖8(b)示出通過使用多個(gè)組合的斷層圖像而在yz平面上產(chǎn)生的MPR圖像的實(shí)例。
在圖8(a)中，同在圖3(a)和圖5一樣，探測器排在z軸上被加以描繪，以指示在每個(gè)掃描中所產(chǎn)生的組合斷層圖像的位置。
如圖8(a)中所示，重建部36在第i個(gè)掃描中產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于探測器排4b，3b，2b，1b，1a，2a，3a和4a的組合斷層圖像Ie1i-Ie8i。所述八個(gè)組合的斷層圖像被共同稱為掃描圖像Si。
重建部36還在第(i+1)個(gè)掃描中產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于探測器排4b，3b，2b，1b，1a，2a，3a和4a的組合斷層圖像Ie1i+1-Ie8i+1。所述八個(gè)組合的斷層圖像被共同稱為掃描圖像Si+1。
因此重建部36每個(gè)掃描產(chǎn)生八個(gè)組合的斷層圖像。
當(dāng)執(zhí)行多平面再建的命令被操作者輸入到控制部34時(shí)，重建圖像產(chǎn)生部40訪問在每個(gè)掃描中由重建部36所產(chǎn)生的組合斷層圖像的圖像數(shù)據(jù)。然后重建圖像產(chǎn)生部40聚集在被訪問的組合斷層圖像當(dāng)中在包含z軸的yz平面內(nèi)的全部像素，并且將它們經(jīng)由顯示部38顯示在顯示設(shè)備32上。如圖8(b)所示，由此獲得在yz平面內(nèi)的MPR圖像。
為了比較，通過使用由傳統(tǒng)錐形BP過程所重建的斷層圖像由多平面再建而獲得的MPR圖像被示于圖10中。
通過比較圖8(b)與圖10可以看出，在本實(shí)施例中被獲得的MPR圖像從像素到像素具有較平滑的變化，并且因在掃描圖像之間邊界處象在傳統(tǒng)MPR圖像中所遭遇到的圖像偏差所導(dǎo)致的彎曲偽影得到抑制。此外，每個(gè)掃描圖像的圖像質(zhì)量得到改善。
如上所說明，在實(shí)施例中通過使用在z方向上不同位置處在多個(gè)掃描中的每個(gè)掃描中的探測數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的組合斷層圖像的圖像數(shù)據(jù)，產(chǎn)生MPR圖像。因此，在組合斷層圖像之間，特別是在掃描之間的邊界之間，連續(xù)性得到改善。結(jié)果是，獲得比傳統(tǒng)MPR圖像更平滑且具有較高圖像質(zhì)量的MPR圖像。
此外，由于本實(shí)施例中的組合斷層圖像比在傳統(tǒng)錐形BP過程中所獲得的圖像具有較高的圖像質(zhì)量，所以構(gòu)成MPR圖像的掃描圖像的質(zhì)量得到改善。
現(xiàn)在將參考圖9中的流程圖簡要說明在本實(shí)施例中產(chǎn)生斷層圖像的方法。
首先，進(jìn)行掃描以用于獲得在z軸方向上預(yù)定位置處待檢區(qū)域的投影數(shù)據(jù)(步驟ST1)。
具體地，通過繞旋轉(zhuǎn)軸AX旋轉(zhuǎn)具有以兩維形式被設(shè)置的多個(gè)X射線探測器的探測器陣列23，采集患者的容積數(shù)據(jù)。
在已經(jīng)完成一個(gè)掃描之后，基于所采集的X射線探測數(shù)據(jù)重建斷層圖像數(shù)據(jù)(步驟ST2)。
具體地，根據(jù)針對(duì)每個(gè)探測器排所采集的探測數(shù)據(jù)，在一個(gè)掃描中在z方向排列起的多個(gè)斷層圖像的圖像數(shù)據(jù)被重建。
此外，通過使用步驟ST1中在掃描中所采集的探測數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)于虛探測器排的斷層圖像數(shù)據(jù)被重建，以用于組合斷層圖像數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。
被適當(dāng)加以確定量值的加權(quán)被分別分配給在步驟ST2中所采集的構(gòu)成多個(gè)斷層圖像的圖像數(shù)據(jù)(步驟ST3)。例如，取決于在z軸方向上的距離及離z軸的距離而預(yù)定的加權(quán)被分配給圖像數(shù)據(jù)。
每當(dāng)掃描已經(jīng)完成時(shí)，則做出判斷是否已經(jīng)采集到足以獲得在所要求的范圍內(nèi)的圖像的若干掃描(步驟ST4)。
如果若干掃描被確定為不足夠，則掃描位置以預(yù)定間距在z方向上被移位(步驟ST5)。
然后，執(zhí)行用于掃描的步驟ST1直至用于給斷層圖像數(shù)據(jù)分配加權(quán)的步驟ST3。
步驟ST1-步驟ST5被重復(fù)，直至完成在步驟ST4中確定足以獲得在所要求的范圍內(nèi)的圖像的若干掃描。
當(dāng)所有掃描已經(jīng)被完成且例如在z方向上排列的斷層圖像的所有圖像數(shù)據(jù)已經(jīng)得到采集之后，在z方向上位于相同位置處的斷層圖像和虛斷層圖像被加以組合(步驟ST6)。
具體地，在z方向上位于相同位置處的斷層圖像的圖像數(shù)據(jù)被分配有針對(duì)圖像數(shù)據(jù)而定義的加權(quán)，并且被加權(quán)的數(shù)據(jù)被添加以計(jì)算組合斷層圖像的圖像數(shù)據(jù)。
在獲得在z方向上所有組合斷層圖像的圖像數(shù)據(jù)之后，執(zhí)行多平面再建以如所需產(chǎn)生MPR圖像(步驟ST7)。
具體地，通過對(duì)準(zhǔn)組合斷層圖像的坐標(biāo)，并且以那些組合斷層圖像的集合一起將像素顯示在預(yù)定平面內(nèi)，獲得MPR圖像。
然后斷層圖像的產(chǎn)生程序得以終止。
應(yīng)該注意到本發(fā)明并不局限于上述提到的實(shí)施例。
例如，用在掃描中的輻射并不局限于X射線而可是其它輻射如伽馬射線。
此外，雖然在實(shí)施例中探測器排的數(shù)量為j＝8，但是X射線探測器排的數(shù)量并不被局限于此且可例如是j＝16或j＝32。
此外，雖然在本實(shí)施例中移動(dòng)部21在z方向上移動(dòng)以進(jìn)行軸向掃描，但是移動(dòng)并不被局限于此，并且使旋轉(zhuǎn)部27和患者彼此相對(duì)在z方向上可移動(dòng)便足夠了。
此外，圖9中所示的流程圖僅是根據(jù)本發(fā)明的斷層圖像產(chǎn)生方法的實(shí)例，并且圖9中流程圖中的步驟可在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)被適當(dāng)?shù)刈兓＠?，斷層圖像可在所有的掃描已經(jīng)完成之后的一時(shí)刻被重建。還可能的是在重建用于組合的多個(gè)斷層圖像之后而不是在所有的掃描之后，立即執(zhí)行斷層圖像的組合。
此外，距離并不需要是關(guān)于z軸的一個(gè)距離，并且像素的加權(quán)可隨著在每個(gè)斷層圖像中被識(shí)別的待檢區(qū)域的形狀而變化。
此外，MPR圖像可不僅平行于yz平面而且可平行于xz平面而被產(chǎn)生。
本發(fā)明的許多廣泛不同的實(shí)施例可被加以配置，而不偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍。應(yīng)該理解到本發(fā)明并不被局限于在說明書中所說明的具體實(shí)施例，在所附權(quán)利要求中所定義的除外。
權(quán)利要求
1.一種輻射計(jì)算機(jī)斷層掃描裝置包括輻射探測部，用于進(jìn)行多個(gè)掃描，以用于在沿著預(yù)定軸方向的不同位置處繞待檢區(qū)域的預(yù)定軸探測穿過待檢區(qū)域的輻射；以及圖像重建設(shè)備，用于基于在所述多個(gè)掃描中所采集的探測數(shù)據(jù)，獲得在所述區(qū)域內(nèi)相同位置處的多個(gè)數(shù)據(jù)集合，并且用于基于所述多個(gè)數(shù)據(jù)集合，重建在所述預(yù)定軸方向上的圖像產(chǎn)生位置處待檢區(qū)域的一個(gè)斷層圖像的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的輻射計(jì)算機(jī)斷層掃描裝置，其中所述輻射探測部包括輻射管，用于發(fā)射輻射；多個(gè)輻射探測器，以兩維形式繞所述預(yù)定軸且在沿著所述軸的方向上被設(shè)置；以及移動(dòng)部，用于繞所述預(yù)定軸旋轉(zhuǎn)所述輻射管和所述多個(gè)輻射探測器并且相對(duì)于所述待檢區(qū)域在沿著所述軸的方向上將它們移動(dòng)。
3.一種輻射計(jì)算機(jī)斷層圖像裝置包括輻射探測部，用于進(jìn)行多個(gè)掃描，以用于在沿著預(yù)定軸方向的不同位置處繞待檢區(qū)域的預(yù)定軸探測穿過待檢區(qū)域的輻射；以及圖像重建設(shè)備，用于針對(duì)所述多個(gè)掃描中的每個(gè)掃描，根據(jù)基于在所述掃描中所采集的探測數(shù)據(jù)的計(jì)算，重建在所述預(yù)定軸上的圖像產(chǎn)生位置處待檢區(qū)域的斷層圖像的數(shù)據(jù)，組合所述多個(gè)斷層圖像的所述被重建數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生在所述圖像產(chǎn)生位置處的組合的斷層圖像的數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的輻射計(jì)算機(jī)斷層掃描裝置，其中所述輻射探測部包括輻射管，用于發(fā)射輻射；多個(gè)輻射探測器，以兩維形式繞所述預(yù)定軸且在沿著所述軸的方向上被設(shè)置；以及移動(dòng)部，用于繞所述預(yù)定軸旋轉(zhuǎn)所述輻射管和所述多個(gè)輻射探測器并且相對(duì)于所述待檢區(qū)域在沿著所述軸的方向上將它們移動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的輻射計(jì)算機(jī)斷層掃描裝置，其中通過將相應(yīng)的加權(quán)分配給在所述圖像產(chǎn)生位置處的多個(gè)斷層圖像的所述數(shù)據(jù)，并且通過將多個(gè)斷層圖像的所述加權(quán)進(jìn)行組合，所述圖像重建設(shè)備產(chǎn)生所述組合斷層圖像的所述數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的輻射計(jì)算機(jī)斷層掃描裝置，其中取決于從所述預(yù)定軸到在所述圖像產(chǎn)生位置處的斷層圖像中每個(gè)像素的距離，以及/或從預(yù)定位置處到在所述預(yù)定軸上所述圖像產(chǎn)生位置的距離，被分配給多個(gè)斷層圖像的所述數(shù)據(jù)的所述相應(yīng)加權(quán)發(fā)生變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的輻射計(jì)算機(jī)斷層掃描裝置，其中對(duì)于在所述圖像產(chǎn)生位置處在所述多個(gè)掃描中所采集的每個(gè)所述多個(gè)斷層圖像的數(shù)據(jù)，針對(duì)在所述斷層圖像中的像素?cái)?shù)據(jù)當(dāng)中位于其中在每個(gè)所述掃描中存在所述探測數(shù)據(jù)的區(qū)域以外區(qū)域的像素?cái)?shù)據(jù)，加權(quán)被設(shè)定為0。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的輻射計(jì)算機(jī)斷層掃描裝置，其中被分配給在所述斷層圖像中的單獨(dú)像素?cái)?shù)據(jù)的加權(quán)從在中心處的所述預(yù)定軸同心地變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求3的輻射計(jì)算機(jī)斷層掃描裝置，進(jìn)一步包括重建圖像的產(chǎn)生設(shè)備，用于基于由所述圖像重建設(shè)備沿著所述預(yù)定軸方向所產(chǎn)生的多個(gè)所述組合斷層圖像的所述數(shù)據(jù)，在所需方向上產(chǎn)生斷層圖像。
10.一種斷層圖像產(chǎn)生方法，包括下述步驟在沿著預(yù)定軸方向的不同位置處繞待檢區(qū)域的預(yù)定軸進(jìn)行多個(gè)掃描，用于探測穿過待檢區(qū)域的輻射；針對(duì)所述多個(gè)掃描的每個(gè)，基于在所述掃描中所采集的探測數(shù)據(jù)，計(jì)算且重建在所述預(yù)定軸方向上的圖像產(chǎn)生位置處待檢區(qū)域的斷層圖像的數(shù)據(jù)；以及將多個(gè)斷層圖像的所述被重建數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，以產(chǎn)生在所述圖像產(chǎn)生位置處的組合的斷層圖像的數(shù)據(jù)。
全文摘要
在通過軸向掃描重建斷層圖像中，為了改善在患者軸向方向上的預(yù)定圖像產(chǎn)生位置處的斷層圖像的圖像質(zhì)量這一目的，在X射線CT裝置中的X射線管和探測器陣列進(jìn)行多個(gè)掃描，以用于探測在沿著患者軸Ax方向上不同位置處繞待檢區(qū)域軸AX而穿過待檢區(qū)域的X射線；以及針對(duì)多個(gè)掃描中的每個(gè)，基于在那個(gè)掃描中所采集的探測數(shù)據(jù)，重建部計(jì)算且重建在軸AX方向上對(duì)應(yīng)于探測器排4a位置處的待檢區(qū)域的斷層圖像I14a和I5b的數(shù)據(jù)，以及將多個(gè)被重建的斷層圖像I14a和I5b的數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，以在對(duì)應(yīng)于探測器排4a的位置處產(chǎn)生組合斷層圖像Ie4a的數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)A61B6/03GK1539377SQ20041003692
公開日2004年10月27日 申請(qǐng)日期2004年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月21日
發(fā)明者森川琴子, 萩原明 申請(qǐng)人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司