專利名稱：用于csct的采集參數(shù)優(yōu)化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及x光成像領(lǐng)域。本發(fā)明尤其涉及用于有關(guān)物體的檢查 的計算機(jī)斷層成像裝置、用計算機(jī)斷層成像裝置檢查有關(guān)物體的方法、 圖像處理設(shè)備、計算機(jī)可讀介質(zhì)和程序單元。
背景技術(shù)：
在過去的幾年間，x光行李檢查已從簡單的完全取決于由操作人員進(jìn)行的互動的X光成像系統(tǒng)發(fā)展到更加復(fù)雜的自動系統(tǒng)，這些自動系統(tǒng)能夠自動識別某些類型的材料并在危險材料出現(xiàn)時觸發(fā)警報。以相干散射X光光子為基礎(chǔ)的成像技術(shù)是所稱的"相干散射計算斷層成^象術(shù)"(CSCT ) 。 CSCT( coherent scatter computed tomography )是一種生成有關(guān)物體的低角散射屬性的圖像的技術(shù)。這些散射屬性取 決于物體的分子結(jié)構(gòu)，從而使產(chǎn)生每種分量的材料專用圖譜成為可能。 低角散射的主要分量是相干散射。由于相干散射頻譜取決于散射采樣 的原子排列，所以相干散射計算機(jī)斷層成像術(shù)是一種穿過二維物體斷 面形成行李或生物組織的空間變化和分子結(jié)構(gòu)的敏感技術(shù)。帶有以出扇面方向的小發(fā)散的窄扇形射束穿透物體。用二維探測相干散射過程是一種非常沒有把握的事件并因此而要求高光子通 量或延長的測量時間。與此相比，CT圖像的數(shù)據(jù)采集要求較少的時間 或x光通量。因此，希望提供CSCT數(shù)據(jù)的改進(jìn)的采集，以加快CSCT材料分析過程。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，可提供 一 種用于有關(guān)物體的檢查的 計算機(jī)斷層成像裝置，這種計算機(jī)斷層成像裝置包括適合于沿著源路徑移動并向有關(guān)物體發(fā)射電磁輻射束的輻射源、適合于從有關(guān)物體分 別采集-在第一次數(shù)據(jù)采集期間所采集的輻射數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行隨后的第二次 數(shù)據(jù)采集的采集參數(shù)的優(yōu)化的計算單元。這樣就可以提供一種計算機(jī)斷層成像裝置，這種計算機(jī)斷層成像裝置采用在預(yù)掃描期間或CSCT掃描儀第一次旋轉(zhuǎn)期間所采集的有關(guān) 物體的早期知識，以優(yōu)化采集參數(shù)，如用于臺架的隨后的旋轉(zhuǎn)的發(fā)電 才幾電壓和x光管電流。這就可減少暴露時間，而保持重構(gòu)重量。根據(jù)本發(fā)明的另一個示范性實施例，在輻射源的全部或部分第一 次旋轉(zhuǎn)期間利用探測單元進(jìn)行第 一次數(shù)據(jù)采集。根據(jù)本發(fā)明的再一個示范性實施例，采集參數(shù)對應(yīng)于輻射源的電 流，且計算機(jī)斷層成像裝置適合于在所采集的輻射數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對輻 射源的通量輸出進(jìn)行調(diào)制，從而導(dǎo)致優(yōu)化的通量調(diào)制。換言之，在初級數(shù)據(jù)采集期間進(jìn)行源通量(如管電流)的優(yōu)化的 調(diào)制。以在恰在主要數(shù)據(jù)采集過程之前的預(yù)掃描(可由主CT掃描儀模 塊或由所稱的預(yù)掃描儀進(jìn)行)期間所采集的信息為基礎(chǔ)進(jìn)行電流調(diào)制。根據(jù)本發(fā)明的再一個示范性實施例，在從第一次數(shù)據(jù)采集所產(chǎn)生 的投射數(shù)據(jù)和從第 一 次數(shù)據(jù)采集所產(chǎn)生的重構(gòu)圖像數(shù)據(jù)中的至少 一種 的基礎(chǔ)上進(jìn)行隨后的第二次數(shù)據(jù)采集的采集參數(shù)的優(yōu)化。因此，根據(jù)本發(fā)明的這個示范性實施例，純投射數(shù)據(jù)可用于隨后 的掃描的掃描參數(shù)優(yōu)化?；蛘呋蛄硗?，重構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)(從在第二次 數(shù)據(jù)采集之前所采集的預(yù)掃描數(shù)據(jù)重構(gòu))可用于掃描參數(shù)優(yōu)化。根據(jù)本發(fā)明的再一個示范性實施例，進(jìn)行通量輸出調(diào)制，以使在 從具有最大吸收的方向觀察有關(guān)物體時達(dá)到最大值。換言之，根據(jù)本發(fā)明的這個示范性實施例，電流調(diào)制可對應(yīng)于在 各自的源方向的有關(guān)物體的吸收屬性。例如，若輻射源將射束發(fā)射到 高吸收方向，則x光管電流就高，而且當(dāng)輻射源將射束發(fā)射到具有低 吸收的方向時，則對應(yīng)的x光管電流就低。根據(jù)本發(fā)明的再一個示范性實施例，計算單元適合于在有關(guān)物體 的衰減屬性的斷面圖像的基礎(chǔ)上計算最佳通量輸出調(diào)制。因此，根據(jù)本發(fā)明的這個示范性實施例，可參考第一次數(shù)據(jù)采集 期間所采集的輻射數(shù)據(jù)的衰減屬性對第一次數(shù)據(jù)采集期間所采集的輻 射數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)和分析。在這種分析的基礎(chǔ)上對電流調(diào)制進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)本發(fā)明的再一個示范性實施例，這種計算機(jī)斷層成像裝置還 包括用于進(jìn)行有關(guān)物體的預(yù)掃描的預(yù)掃描儀，從而產(chǎn)生預(yù)掃描投射數(shù) 據(jù)，其中，采集參數(shù)優(yōu)化以預(yù)掃描投射數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。換言之，附加的掃描單元用于在進(jìn)行主要掃描之前在數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)之前進(jìn)行第一次數(shù)據(jù)采集。根據(jù)本發(fā)明的再一個示范性實施例，這種預(yù)掃描儀是一種多視點(multi-view )預(yù)掃描儀。根據(jù)本發(fā)明的再 一 個示范性實施例，以在輻射源的單旋轉(zhuǎn)期間所 采集的CT采集數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)精確地確定斷面圖像。根據(jù)本發(fā)明的再一個示范性實施例，計算機(jī)斷層成像裝置包括適 合于測量有關(guān)物體的發(fā)送圖像數(shù)據(jù)的預(yù)掃描儀，其中，在第一次數(shù)據(jù) 采集期間所采集的輻射數(shù)據(jù)包括發(fā)送圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的再一個示范性實施例，計算機(jī)斷層成像裝置還包括 高壓發(fā)電機(jī)，其中，采集參數(shù)對應(yīng)于這種高壓發(fā)電機(jī)的電壓，且計算 機(jī)斷層成像裝置適合于在所采集的輻射數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上確定這種電壓， 從而產(chǎn)生用于隨后的第二次數(shù)據(jù)采集的優(yōu)化的電壓。例如，根據(jù)本發(fā)明的這個示范性實施例，可在第二次數(shù)據(jù)采集(可以是如層片的掃描)開始之前計算并改變這種電壓。根據(jù)本發(fā)明的再一個示范性實施例，計算單元適合于在單發(fā)送圖 像的基礎(chǔ)上計算近似平均衰減，并且適合于在這種近似平均衰減的基 礎(chǔ)上計算用于隨后的第二次數(shù)據(jù)采集的優(yōu)化的電壓。此外，可使用一種多視點預(yù)掃描儀，這種多視點預(yù)掃描儀可為電 壓的準(zhǔn)確確定做準(zhǔn)備。根據(jù)本發(fā)明的再一個示范性實施例，計算機(jī)斷層成像裝置適合于 作為錐束相干散射計算機(jī)斷層成像裝置或直接斷層成像相干散射計算機(jī)斷層成像裝置?？蓪⒏鶕?jù)本發(fā)明的x光斷層成像裝置構(gòu)造成由行李檢查裝置、醫(yī) 學(xué)應(yīng)用裝置、材料測試裝置和材料科學(xué)分析裝置所組成的組中的一種。 不過，本發(fā)明的最優(yōu)選應(yīng)用領(lǐng)域可以是行李檢查，因為本發(fā)明的改進(jìn) 的功能度慮及了對行李內(nèi)容物進(jìn)行的安全而可靠的分析，從而允許對 可疑內(nèi)容物進(jìn)行探測，甚至允許確定這種行李件內(nèi)的材料的類型。本 發(fā)明產(chǎn)生高質(zhì)量的自動系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可自動識別材料的某些類型，而且，若有要求，在危險材料出現(xiàn)時觸發(fā)警報。這種檢查系統(tǒng)可用在 如機(jī)場。此外，可將根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的計算機(jī)斷層成像裝置構(gòu)造成由能量分辨(energy-resolved)的相干散射計算機(jī)斷層成像裝置和 非能量分辨的相干散射計算機(jī)斷層成像裝置所組成的組中的一種。根據(jù)本發(fā)明的再一個示范性實施例，采集參數(shù)對應(yīng)于隨后的第二 次數(shù)據(jù)采集的掃描時間，其中，在所發(fā)射的光子通量的基礎(chǔ)上進(jìn)行隨 后的第二次數(shù)據(jù)采集的采集參數(shù)的優(yōu)化。此外，可通過單旋轉(zhuǎn)的掃描時間乘以用于隨后的第二次數(shù)據(jù)采集 的旋轉(zhuǎn)數(shù)量來限定掃描時間。根據(jù)本發(fā)明的再一個示范性實施例，在預(yù)先計算的方案的基礎(chǔ)上 確定掃描時間。根據(jù)本發(fā)明的再 一個示范性實施例，采集參數(shù)對應(yīng)于隨后的第二 次數(shù)據(jù)采集的掃描時間，其中，在散射光子通量的基礎(chǔ)上進(jìn)行隨后的 第二次數(shù)據(jù)采集的采集參數(shù)的優(yōu)化。根據(jù)本發(fā)明的再 一 個示范性實施例，在臺架的第 一 次旋轉(zhuǎn)期間監(jiān) 測散射光子通量，并且從這種散射光子通量計算所要求的旋轉(zhuǎn)數(shù)量。根據(jù)本發(fā)明的再一個示范性實施例，儲存這種散射光子通量以用 于每個測量的散射投射，并且將這種散射光子通量逐漸增加，以用于 隨后的每個旋轉(zhuǎn)，直到記錄了足夠的光子。根據(jù)本發(fā)明的再一個示范性實施例，提供一種用計算機(jī)斷層成像 裝置檢查有關(guān)物體的方法，這種方法包括以下步驟由輻射源向有關(guān) 物體發(fā)射電磁輻射束；由探測器單元從有關(guān)物體采集輻射數(shù)據(jù)；由計 算單元在第一次數(shù)據(jù)采集期間所采集的輻射數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行隨后的 第二次數(shù)據(jù)采集的采集參數(shù)的優(yōu)化；以及由探測器單元在第二次數(shù)據(jù) 采集期間從有關(guān)物體分別采集散射的輻射數(shù)據(jù)和發(fā)射的輻射數(shù)據(jù)。相信這可慮及CSCT數(shù)據(jù)的改進(jìn)的采集。根據(jù)本發(fā)明的再 一 個示范性實施例，提供 一 種用計算機(jī)斷層成像 裝置檢查有關(guān)物體的圖像處理設(shè)備，這種圖像處理設(shè)備包括用于儲存 在第一次數(shù)據(jù)采集期間從有關(guān)物體采集的輻射數(shù)據(jù)的存儲器。這種圖 像處理設(shè)備還包括適合于在所采集的輻射數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行隨后的第 二次數(shù)據(jù)采集的采集參數(shù)的優(yōu)化的計算單元。根據(jù)本發(fā)明的再一個示范性實施例，提供一種計算機(jī)可讀介質(zhì)， 用于用計算機(jī)斷層成像裝置檢查有關(guān)物體的計算機(jī)程序儲存在這種計 算機(jī)可讀介質(zhì)中，當(dāng)由一種處理器執(zhí)行時，這種計算機(jī)程序適合于實 現(xiàn)前面所提及的方法的步驟。本發(fā)明還涉及檢查有關(guān)物體的程序單元，當(dāng)由一種處理器執(zhí)行時， 這種程序單元適合于實現(xiàn)前面所提及的方法的步驟?？蓪⑦@種程序單元儲存在計算機(jī)可讀介質(zhì)上并加載到數(shù)據(jù)處理器的工作存儲器中。這 樣就可配備數(shù)據(jù)處理器，以實現(xiàn)本發(fā)明的方法的示范性實施例?？捎萌魏芜m當(dāng)?shù)木幊陶Z言如C+ +寫這種計算機(jī)程序，并且可將這種計算 才幾程序儲存在CD-ROM上。而且，可從網(wǎng)絡(luò)獲取這種計算才幾程序，如 萬維網(wǎng)，可從網(wǎng)絡(luò)將這種計算機(jī)程序下載到圖像處理單元或處理器， 或者任何適當(dāng)?shù)挠嬎銠C(jī)。在預(yù)掃描期間或在CSCT掃描儀的第一次旋轉(zhuǎn)期間采集有關(guān)物體 的早期知識，以優(yōu)化采集參數(shù)，如用于臺架的隨后的旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)電 壓或輻射源通量輸出以及用于散射數(shù)據(jù)采集的臺架總旋轉(zhuǎn)數(shù)，這可視 為本發(fā)明的一種示范性實施例的要旨。從下面所描述的實施例就會明白本發(fā)明的這些和其它方面，并參 考下面所描述的實施例對本發(fā)明的這些和其它方面進(jìn)行說明。


將參考附圖在下面對本發(fā)明的示范性實施例進(jìn)行描述。 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的CSCT掃描儀系統(tǒng)的簡 化示意圖。圖2示出了用于根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的能量分辨CSCT的 幾何結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的檢查有關(guān)物體的方法的示范性實施例的 流程圖。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備的示范性實施例，這種圖 像處理設(shè)備的示范性實施例用于實施根據(jù)本發(fā)明的方法的示范性實施例。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的檢查有關(guān)物體的方法的另一個示范性實 施例的流程圖。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的檢查有關(guān)物體的方法的再一個示范性實 施例的流程圖。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的檢查有關(guān)物體的方法的再一個示范性實 施例的流程圖。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的檢查有關(guān)物體的方法的再一個示范性實 施例的流程圖。圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的一種表格的示范性實施例，這種表格用 于根據(jù)在投射中測得的衰減確定掃描時間。圖IO示出了根據(jù)本發(fā)明的一種表格的示范性實施例，這種表格用 于根據(jù)在重構(gòu)的圖像中測得的衰減系數(shù)確定掃描時間。
具體實施方式
附圖中的圖示是示意性的。在不同的圖中，類似的或相同的元件 用相同的附圖標(biāo)記表示。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的CT/CSCT掃描儀系統(tǒng)的 示范性實施例。將參考該示范性實施例對本發(fā)明在行李檢查領(lǐng)域中的 應(yīng)用進(jìn)行描述。不過，應(yīng)注意到，本發(fā)明并不僅限于這種應(yīng)用，而是 還可應(yīng)用于醫(yī)學(xué)成〗象領(lǐng)域或其它工業(yè)應(yīng)用中，如材料測試。示于圖1中的計算機(jī)斷層成像裝置100是一種扇形射束CT/CSCT 掃描儀。在圖1中示出的這種CT/CSCT掃描儀包括臺架101，臺架101 可繞著旋轉(zhuǎn)軸102旋轉(zhuǎn)。臺架101由電機(jī)103驅(qū)動。附圖標(biāo)記104表示 輻射源，如X光源，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，這種輻射源發(fā)射多色頻 輻射。附圖標(biāo)記105表示一種孔徑系統(tǒng)，這種孔徑系統(tǒng)105形成從輻射 源發(fā)射到扇形輻射束106的輻射束。確定扇形射束106的方向以使其 穿透布置在臺架IOI的中心內(nèi)的有關(guān)物體107,即在CT掃描儀的檢查 區(qū)域中，并且撞擊探測器108。正如可從圖1中看出的那樣，探測器 108布置在臺架101上并與輻射源104相對，以使探測器108的表面至 少部分地由扇形射束106照明。示于圖1中的探測器108包括多個探測 器元件123, 每個探測器元件能夠以能量分辨方式探測已穿透有關(guān)物 體107的X光或單個光子。在有器108以由箭頭116所指的方向沿著臺架101旋轉(zhuǎn)。為了使臺架101 與輻射源104、孔徑系統(tǒng)105和探測器108 —起旋轉(zhuǎn)，將電機(jī)103連接 到電機(jī)控制單元117,電機(jī)控制單元117連接到計算單元或確定單元 118。在圖1中，有關(guān)物體107可以是設(shè)置在傳送帶119上的行李件或患 者。在有關(guān)物體107的掃描期間，當(dāng)臺架101繞著行李件107旋轉(zhuǎn)時， 傳送帶119沿著平行于臺架101的旋轉(zhuǎn)軸102的方向移動有關(guān)物體107 的位置。這樣就沿著螺旋掃描路徑掃描有關(guān)物體107。還可在掃描期間 停止傳送帶119并因此而對單層片進(jìn)行測量。在如有關(guān)物體107是患 者的醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，可使用可移動工作臺，而不是提供傳送帶119。不過， 應(yīng)注意到，在所描述的所有情形中，還可進(jìn)行其它掃描路徑?？蓪⑻綔y器108連接到計算單元118。計算單元118可接收探測結(jié) 果，即來自探測器108的探測器元件123的讀出，并可在這些讀出的 基礎(chǔ)上確定掃描結(jié)果。此外，計算單元118與電機(jī)控制單元117聯(lián)通， 以協(xié)調(diào)臺架101與電機(jī)103的運動以及120與傳送帶119的運動。根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，計算單元118可適合于在所采集的 輻射數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行隨后的第二次數(shù)據(jù)采集的采集參數(shù)的優(yōu)化?？?通過界面122將計算單元118生成的重構(gòu)圖像輸出到顯示器(在圖1 中未示出)。可通過數(shù)據(jù)處理器來實現(xiàn)計算單元118,以對來自探測器108的探 測器元件123的讀出進(jìn)行處理。而且，正如可從圖1看出的那樣，可將計算單元118連接到揚聲 器121,以如在行李件107中探測到可疑材料時自動輸出警報。用于檢查有關(guān)物體107的計算機(jī)斷層成像裝置100包括探測器 108,探測器108具有以類似于矩陣的方式布置的多個探測元件123, 每個探測元件適合于探測X光。計算機(jī)斷層成像裝置100還包括適合 于重構(gòu)有關(guān)物體107的圖像的確定單元或重構(gòu)單元118。計算機(jī)斷層成像裝置100包括適合于向有關(guān)物體107發(fā)射X光的X 光源104。設(shè)在電磁輻射源104與探測元件123之間的準(zhǔn)直儀105適合 于將從電磁輻射源104發(fā)射的電磁輻射束準(zhǔn)直以形成扇形射束。探測 元件123形成多層片探測器陣列108。圖2示出了用于能量分辨CSCT的幾何結(jié)構(gòu)的示意圖。CSCT裝置lOO具有用于發(fā)射x光束的x光源104,引導(dǎo)這種x光束穿過狹縫準(zhǔn)直 儀(在圖2中未示出)，以形成撞擊位于物體區(qū)域204中的有關(guān)物體 107的初級扇形射束106。多線探測器205、 206、 208由中心探測元件 205(即用于穿過物體107發(fā)射的扇形射束的x光探測的中心排)構(gòu)成， 并且由能量分辨探測元件206 (即能量分辨探測器線)構(gòu)成。因此，圖2示出了用于純能量分辨CSCT的幾何結(jié)構(gòu)。中心探測 線205測量所發(fā)射的輻射，而將一條或多條探測線206構(gòu)造成進(jìn)行能 量分辨測量?？蓪⒔Y(jié)合在一起的CT和散射信息用于行李檢查應(yīng)用情形中的材 料識別，并且用在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中以探測疾病，在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，結(jié)合在一 起的CT和散射信息修正組織的分子結(jié)構(gòu)。相干散射計算機(jī)斷層成像是一種重構(gòu)x光成像技術(shù)，這種技術(shù)產(chǎn) 生受調(diào)查物體的特殊分辨的相干散射端面，即對于在受測層片中帶有 指數(shù)(i、 j)的每個物體三維象素而言，對函數(shù)d。/dQ (i、 j、 x)進(jìn) 行重構(gòu)。由于相干散射過程是一種非常沒有把握的事件，所以要求高 光子通量或延長的測量時間。根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，正如在前面已描述的那樣，可減少 暴露時間。現(xiàn)對本發(fā)明的兩個示范性實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。 利用預(yù)掃描儀調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓扇形射束CSCT可配有預(yù)掃描儀，這種預(yù)掃描儀測量有關(guān)物體的 發(fā)送圖像。選擇方案可從這些圖像選擇位置，在隨后的掃描中在這些 位置對CSCT層片進(jìn)行測量。此外，由預(yù)掃描儀所獲得的信息還可用于在指定的范圍內(nèi)對CSCT 掃描儀的高電壓發(fā)電機(jī)的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。僅可用長的時間常數(shù)對高電 壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，可在對層片進(jìn)行的掃描開始之前計算和改變這種 電壓。一般來講，對于密度較低(并因此而吸收較少)的手提箱來講， 帶有較高電流(即帶有恒定功率)的較低的電壓(如U0keV)可能會 有利，而較高的電壓(如180keV)可能會更適合于密度較大的手提箱。單發(fā)送圖像可用于計算適當(dāng)?shù)钠骄p。然后，可將預(yù)先確定的 表格或公式用于計算用于CSCT掃描的最佳電壓。若使用多視點預(yù)掃描儀，則可更加精確地確定電壓。利用多視點預(yù)掃描儀計算x光管電流調(diào)制在使用旋轉(zhuǎn)陽極x光管時，可在旋轉(zhuǎn)期間快速改變管內(nèi)的電子束電流。這樣就可在一次:旋轉(zhuǎn)中實現(xiàn)電流調(diào)制，并因此而實現(xiàn)不同的暴露劑量。根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，可對射束電流進(jìn)行調(diào)制，以使在從 具有最大吸收的方向觀察進(jìn)行調(diào)查的物體時達(dá)到最大值，反之亦然。 這樣，所有的投射可具有更多的統(tǒng)計行為，且重構(gòu)的圖像的質(zhì)量也因 此而得到提高。為了計算最佳電流調(diào)制，要求物體的衰減屬性的斷面圖像。這可從多視點預(yù)掃描儀進(jìn)行估計或在CT掃描期間精確地確定。可在單旋轉(zhuǎn) 中獲得CT掃描，而對于CSCT層片來講，可要求使用幾個旋轉(zhuǎn)來測 量足夠的光子。參看圖3,根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例更詳細(xì)地對用于管電流調(diào)制 的方法的示范性實施例進(jìn)行描述。在步驟1中，這種方法通過沿著圓形源路徑移動輻射源以及向有 關(guān)物體發(fā)射電磁輻射束開始。若無預(yù)掃描儀，或者若預(yù)掃描儀并不慮及物體的衰減屬性的斷面 圖像的估計，則在這種輻射源的第 一次旋轉(zhuǎn)期間采用恒定的電流。若預(yù)掃描儀允許物體的衰減屬性的估計，則該信息用于估計電流 調(diào)制的第一次猜測。然后，在步驟2中，將這些初始值用于CT層片(在輻射源的第一 次旋轉(zhuǎn)期間的第一次數(shù)據(jù)采集)的測量。然后將這種數(shù)據(jù)用于重構(gòu)圖 像。同時也已經(jīng)在收集用于隨后的CSCT重構(gòu)的數(shù)據(jù)。然后，在步驟3中，在所采集的和所重構(gòu)的圖像和/或CT投射數(shù) 據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行隨后的第二次數(shù)據(jù)采集的采集參數(shù)的優(yōu)化。換言之， 重構(gòu)的CT圖像和/或CT投射數(shù)據(jù)用于對電流調(diào)制進(jìn)行優(yōu)化。然后，在步驟4中，電流調(diào)制用于在指定的層片位置的CSCT掃 描的隨后的所有旋轉(zhuǎn)，直到收集到足夠的光子。這樣，CSCT圖像就可在指定的總劑量/暴露時間具有更好的質(zhì)量。 或者，對于預(yù)期的圖像質(zhì)量而言，可減少測量時間。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備的示范性實施例，這種圖14例。示于圖4中的圖像處理設(shè)備400包括連接到存儲器402的中央處理 器(CPU)或圖像處理器401,存儲器402用于儲存表示有關(guān)物體如行 李件的圖像?？蓪?shù)據(jù)處理器401連接到多個輸入/輸出網(wǎng)絡(luò)或診斷設(shè) 備，如CT/CSCT設(shè)備。還可將數(shù)據(jù)處理器401連接到顯示設(shè)備403, 如計算機(jī)監(jiān)視器，以顯示在數(shù)據(jù)處理器401中計算或改寫的信息或圖 像。操作人員或用戶可通過鍵盤404和/或其它輸出設(shè)備與數(shù)據(jù)處理器 401互動，其它輸出設(shè)備在圖4中并未示出。而且，還可通過總線系統(tǒng)405將圖像處理和控制處理器401連接 到如運動監(jiān)視器，這種運動監(jiān)視器監(jiān)測有關(guān)物體的運動。例如，這種 運動傳感器可以是一種呼氣傳感器或心電圖單元。CSCT的采集速度受限于光子通量。影響光子通量的主要因素之一 是物體中的X光衰減，這種衰減依大小而變化，尤其是在行李檢查應(yīng) 用中。由于目前的CT掃描儀具有次秒級臺架旋轉(zhuǎn)時間，所以在大多數(shù) 情形中，單CSCT層片的采集會要求一個以上的旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，"動態(tài)，，計算所要求的用于單層片 的臺架旋轉(zhuǎn)數(shù)量，即在數(shù)據(jù)采集(在預(yù)測量的采集數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上)期 間。效果(impact)可以是一種更加靈活的數(shù)據(jù)采集，這種數(shù)據(jù)采集可 增加掃描儀的輸出量并將黑暗警報限制推到更高的密度。對于醫(yī)學(xué)應(yīng) 用來講，這可能會減少患者的劑量?？蓪⒔Y(jié)合在一起的CT和散射信息用于行李檢查應(yīng)用情形中的材 料識別，并且用在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中以探測疾病，在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，結(jié)合在一 起的CT和散射信息修正組織的分子結(jié)構(gòu)。對于具有高質(zhì)量和低噪音的圖像的重構(gòu)而言，必須對足夠數(shù)量的 光子進(jìn)行測量。另一方面，數(shù)量太多的光子增加或者的劑量(醫(yī)學(xué)應(yīng) 用)或減少輸出量(行李檢查)。因此，應(yīng)對測量時間和/或管功率進(jìn) 行調(diào)節(jié)，以對最佳數(shù)量的光子進(jìn)行測量。目前用于醫(yī)學(xué)應(yīng)用以及行李檢查的CT掃描儀采用60至180rpm 的臺架速度。CSCT的光子通量計算預(yù)測1000毫秒將不足以收集用于 低于20kW的管功率的足夠數(shù)量的光子。這就意味著要求多于一個的 臺架旋轉(zhuǎn)用于單層片的數(shù)據(jù)采集。測量時間和因此而導(dǎo)致的旋轉(zhuǎn)數(shù)量可主要取決于行李件或或者中
的衰減。根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，可在CSCT掃描之前進(jìn)行的第 一次數(shù)據(jù)采集期間或者甚至在測量期間所采集的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上計算該 數(shù)量。下面對估計方案進(jìn)行描述。
下面詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的用于測量時間的計算的兩個示范性實
施例
根據(jù)第 一個實施例，從發(fā)射的光子通量計算這種測量時間 在CSCT掃描期間或之前采集常規(guī)的CT投射。可利用竇腔X線 照相數(shù)據(jù)(如圖5所示)或重構(gòu)的圖像(如圖6所示)推斷出物體內(nèi) 的衰減。然后，這種衰減可用于估計散射光子通量并因此而通過應(yīng)用 預(yù)先計算的公式估計已估計的掃描時間。已估計的掃描時間可基于物 體內(nèi)的平均衰減或者是最大衰減。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的檢查有關(guān)物體的方法的另一個示范性實 施例的流程圖。
在步驟1中進(jìn)行CT掃描。然后在步驟2中從投射數(shù)據(jù)測量衰減。 在步驟3中，在所測量的衰減的基礎(chǔ)上對與旋轉(zhuǎn)數(shù)量對應(yīng)的CSCT掃 描時間進(jìn)行計算。在步驟4中，以預(yù)設(shè)時間(或以預(yù)設(shè)旋轉(zhuǎn)數(shù)量)開 始CSCT掃描。在步驟5中，對CT/CSCT掃描進(jìn)行重構(gòu)和分析。在步 驟6中確定是否探測到威脅。若探測到威脅，則在步驟7中發(fā)出警報。 若未探測到威脅，則在步驟8中將掃描儀/工作臺移動到下 一個位置。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的檢查有關(guān)物體的方法的再一個示范性實 施例的流程圖。
在步驟l中進(jìn)行CT掃描。然后在步驟2中對CT數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)。 然后，在步驟3中，從重構(gòu)的CT圖像對衰減進(jìn)行測量。在步驟4中， 在所測量的衰減的基礎(chǔ)上對與旋轉(zhuǎn)數(shù)量對應(yīng)的CSCT掃描時間進(jìn)行計 算。在步驟5中，以預(yù)設(shè)時間(或以預(yù)設(shè)旋轉(zhuǎn)數(shù)量)開始CSCT掃描。 在步驟6中，對CT/CSCT掃描進(jìn)行重構(gòu)和分析。在步驟7中，確定是 否探測到威脅。若探測到威脅，則在步驟8中發(fā)出警報。若未探測到 威脅，則在步驟9中將掃描儀/工作臺移動到下一個位置。 根據(jù)第二個實施例，從散射光子通量計算這種測量時間 一旦開始了散射數(shù)據(jù)采集，就可對光子通量進(jìn)行監(jiān)測。下面描述 兩種方案a) 在第一次旋轉(zhuǎn)期間，對光子通量進(jìn)行監(jiān)測，并且從這種通量計 算所要求的旋轉(zhuǎn)數(shù)量(圖7)。
b) 對于每個投射而言，在隨后的旋轉(zhuǎn)期間儲存并逐漸增加散射數(shù) 據(jù)，直到記錄了足夠的光子(圖8)。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的檢查有關(guān)物體的方法的再一個示范性實 施例的流程圖，在此實施例中，在第一次旋轉(zhuǎn)期間，對光子通量進(jìn)行 監(jiān)測，并且從這種通量計算所要求的旋轉(zhuǎn)數(shù)量。
在步驟l中，對CSCT數(shù)據(jù)進(jìn)行測量以用于第一次旋轉(zhuǎn)。在步驟2 中，確定是否已收集了足夠的光子。若答案是"否，，，則這種方法繼 續(xù)進(jìn)行步驟3。若答案是"是"，則這種方法跳至步驟5。
在步驟3中，計算臺架的另外的旋轉(zhuǎn)數(shù)量。在步驟4中，測量另 外的(第二)數(shù)據(jù)。然后，在步驟5中，對CSCT掃描進(jìn)行重構(gòu)和分 析。在步驟6中確定是否探測到威脅。若探測到威脅，則在步驟7中 發(fā)出警報。若未探測到威脅，則在步驟8中將掃描儀/工作臺移動到下 一個位置。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的檢查有關(guān)物體的方法的再一個示范性實 施例的流程圖，在此實施例中，對于每個投射而言，儲存并逐漸增加 散射數(shù)據(jù)以用于隨后的每個旋轉(zhuǎn)，直到記錄了足夠的光子。
在步驟1中，清除探測器存儲器。然后，在步驟2中，對CSCT 數(shù)據(jù)進(jìn)行測量以用于臺架的一個旋轉(zhuǎn)。在步驟3中，將探測器數(shù)據(jù)加 到存儲器。在步驟4中，確定是否已收集了足夠的光子。若答案是"否"， 則這種方法跳回到步驟2。若答案是"是"，則這種方法繼續(xù)進(jìn)行步驟 5,在步驟5中，對CSCT掃描進(jìn)行重構(gòu)和分析。在步驟6中確定是否 探測到威脅。若探測到威脅，則在步驟7中發(fā)出警報。若未探測到威 脅，則在步驟8中將掃描儀/工作臺移動到下一個位置。
可將掃描時間(以如旋轉(zhuǎn)數(shù)量測量)儲存到預(yù)先限定的表格中， 該表格考慮了幾種測度(如平均衰減和最大衰減、最大散射通量和平 均散射通量)。該表格可根據(jù)警報水平(高警報水平意味著較長的暴 露時間，反之亦然)含有幾個條目(見圖9和圖10)。除了預(yù)先限定 的表格之外，還可使用計算公式。必須通過試驗確定表格或公式中的 這些條目。
可根據(jù)獲知方案在運行期間改變表格中的條目或公式的系數(shù)若某組參數(shù)由于光子數(shù)量太少而重復(fù)導(dǎo)致假警報，則增加測量時間/旋轉(zhuǎn) 數(shù)量，并且儲存以用于將來的操作。這樣，掃描儀采用手提箱內(nèi)容物 的局部變化。
本發(fā)明的示范性實施例可作為CSCT掃描儀控制臺、成像工作站 或PACS工作站的軟件選項出售。
應(yīng)注意，詞語"包括，，并不排除其它元件或步驟，且"一個"或 "一種"并不排除復(fù)數(shù)形式，而且，單處理器或系統(tǒng)可實現(xiàn)權(quán)利要求 書中所引用的幾個器件或單元的功能。可將所描述的與不同的實施例 相關(guān)聯(lián)的元件結(jié)合在一起。
應(yīng)注意，權(quán)利要求書中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)解釋為對本發(fā)明進(jìn)行 限制。
權(quán)利要求
1.一種用于有關(guān)物體(107)的檢查的計算機(jī)斷層成像裝置(100)，所述計算機(jī)斷層成像裝置(100)包括輻射源(104)，所述輻射源(104)適合于沿著源路徑移動并向所述有關(guān)物體(107)發(fā)射電磁輻射束；探測器單元(108)，所述探測器單元(108)適合于從所述有關(guān)物體(107)分別采集散射的輻射數(shù)據(jù)和發(fā)射的輻射數(shù)據(jù)；以及計算單元(118)，所述計算單元(118)適合于以在第一次數(shù)據(jù)采集期間所采集的輻射數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行隨后的第二次數(shù)據(jù)采集的采集參數(shù)的優(yōu)化。
2. 如權(quán)利要求1所述的計算機(jī)斷層成像裝置(100)，其特征在 于在所述輻射源(104)的全部或部分第一次旋轉(zhuǎn)期間利用所述探測 器單元(108)進(jìn)行所述第一次數(shù)據(jù)采集。
3. 如權(quán)利要求1所述的計算機(jī)斷層成像裝置(100),其特征在 于所述采集參數(shù)對應(yīng)于所述輻射源的通量，而且所述計算機(jī)斷層成像裝置(100)適合于在所采集的輻射數(shù)據(jù)的基 礎(chǔ)上對所述輻射源的通量輸出進(jìn)行調(diào)制，從而導(dǎo)致優(yōu)化的通量調(diào)制。
4. 如權(quán)利要求1所述的計算機(jī)斷層成像裝置(100)，其特征在 于在從所述第 一 次數(shù)據(jù)采集所產(chǎn)生的投射數(shù)據(jù)中的至少 一種的基礎(chǔ) 上進(jìn)行所述隨后的第二次數(shù)據(jù)采集的采集參數(shù)的優(yōu)化。
5. 如權(quán)利要求1所述的計算機(jī)斷層成像裝置(100),其特征在 于在從所述第一次數(shù)據(jù)采集所產(chǎn)生的重構(gòu)圖像的基礎(chǔ)上進(jìn)行所述隨 后的第二次數(shù)據(jù)采集的采集參數(shù)的優(yōu)化。
6. 如權(quán)利要求3所述的計算機(jī)斷層成像裝置(100),其特征在 于進(jìn)行所述通量輸出調(diào)制，以使在從具有最大吸收的方向觀察所述 有關(guān)物體(107)時達(dá)到最大值。
7. 如權(quán)利要求3所述的計算機(jī)斷層成像裝置(100)，其特征在 于所述計算單元(118)適合于在所述有關(guān)物體(107)的衰減屬性 的斷面圖像的基礎(chǔ)上計算最佳通量輸出調(diào)制。
8. 如權(quán)利要求1所述的計算機(jī)斷層成像裝置(100)，其特征在 于利用用于測量所述有關(guān)物體(107)的預(yù)掃描的預(yù)掃描儀進(jìn)行所述 第一次數(shù)據(jù)采集，從而產(chǎn)生預(yù)掃描投射數(shù)據(jù)；其中，所述采集參數(shù)優(yōu)化以所述預(yù)掃描數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。
9. 如權(quán)利要求8所述的計算機(jī)斷層成像裝置(100),其特征在 于所述預(yù)掃描儀是一種多視點預(yù)掃描儀。
10. 如權(quán)利要求1所述的計算機(jī)斷層成像裝置(100)，其特征在 于還包括高壓發(fā)電機(jī)；其中，所述采集參數(shù)對應(yīng)于所述高壓發(fā)電機(jī)的電壓；以及其中，所述計算機(jī)斷層成像裝置(100)適合于在所采集的輻射數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上確定所述電壓，從而產(chǎn)生用于所述隨后的第二次數(shù)據(jù)釆集的優(yōu)化的電壓。
11. 如權(quán)利要求1所述的計算機(jī)斷層成像裝置(100)，其特征在 于所述計算單元(118)適合于在單發(fā)送圖像的基礎(chǔ)上計算近似平均衰減；以及 在所述近似平均衰減的基礎(chǔ)上計算用于所述隨后的第二次數(shù)據(jù)采 集的優(yōu)化的電壓。
12. 如權(quán)利要求1所述的計算機(jī)斷層成像裝置(100),其特征在 于所述計算機(jī)斷層成像裝置(100)適合于作為由扇形射束相千散射 計算機(jī)斷層成像裝置、錐束相干散射計算機(jī)斷層成像裝置和直接斷層成像相千散射計算機(jī)斷層成像裝置所組成的組中的一種。
13. 如權(quán)利要求8所述的計算機(jī)斷層成像裝置(100),其特征在于所述采集參數(shù)對應(yīng)于一種位置，在所述隨后的第二次數(shù)據(jù)采集期 間，在所述位置對相千散射計算機(jī)斷層成像層片進(jìn)行測量。
14. 如權(quán)利要求l所述的計算機(jī)斷層成像裝置(100)，其特征在 于所述計算機(jī)斷層成像裝置(100)構(gòu)造成由行李檢查裝置、醫(yī)學(xué)應(yīng) 用裝置、材料測試裝置和材料科學(xué)分析裝置所組成的組中的 一種。
15. 如權(quán)利要求1所述的計算機(jī)斷層成像裝置(100)，其特征在 于所述計算機(jī)斷層成像裝置(100)構(gòu)造成由能量分辨的相干散射計 算機(jī)斷層成像裝置和非能量分辨的相干散射計算機(jī)斷層成像裝置所組 成的組中的一種。
16. 如權(quán)利要求l所述的計算機(jī)斷層成像裝置(100)，其特征在 于所述采集參數(shù)對應(yīng)于所述隨后的第二次數(shù)據(jù)采集的掃描時間；其中，在所發(fā)射的光子通量的基礎(chǔ)上進(jìn)行所迷隨后的第二次數(shù)據(jù) 采集的采集參數(shù)的優(yōu)化。
17. 如權(quán)利要求16所述的計算機(jī)斷層成像裝置(100)，其特征 在于通過單旋轉(zhuǎn)的掃描時間乘以用于所述隨后的第二次數(shù)據(jù)采集的 旋轉(zhuǎn)數(shù)量來限定所述掃描時間。
18. 如權(quán)利要求16所述的計算機(jī)斷層成像裝置(100),其特征 在于在預(yù)先計算的方案的基礎(chǔ)上確定所述掃描時間。
19. 如權(quán)利要求1所述的計算機(jī)斷層成像裝置(100),其特征在 于所述采集參數(shù)對應(yīng)于所述隨后的第二次數(shù)據(jù)采集的掃描時間；以 及其中，在散射光子通量的基礎(chǔ)上進(jìn)行所述隨后的第二次數(shù)據(jù)采集 的采集參數(shù)的優(yōu)化。
20. 如權(quán)利要求19所述的計算機(jī)斷層成像裝置(100),其特征 在于在所述臺架的所述第一次旋轉(zhuǎn)期間監(jiān)測所述散射光子通量，并 且從所述散射光子通量計算所要求的旋轉(zhuǎn)數(shù)量。
21. 如權(quán)利要求19所述的計算機(jī)斷層成像裝置(100),其特征 在于儲存所述散射光子通量以用于每個投射，并且將所述散射光子 通量逐漸增加，以用于隨后的每個旋轉(zhuǎn)，直到記錄了足夠的光子。
22. —種用計算機(jī)斷層成像裝置(100)檢查有關(guān)物體(107)的 方法，所述方法包括以下步驟由輻射源(104)向有所述有關(guān)物體(107)發(fā)射電磁輻射束； 由探測器單元(108)在第一次數(shù)據(jù)采集期間從所述有關(guān)物體(107) 采集輻射數(shù)據(jù)；由計算單元(118)在所述第一次數(shù)據(jù)采集期間所采集的輻射數(shù)據(jù) 的基礎(chǔ)上進(jìn)行隨后的第二次數(shù)據(jù)采集的采集參數(shù)的優(yōu)化；以及由探測器單元(108)在第二次數(shù)據(jù)采集期間從所述有關(guān)物體(107) 分別采集散射的輻射數(shù)據(jù)和發(fā)射的輻射數(shù)據(jù)。
23. —種用計算機(jī)斷層成像裝置(100)檢查有關(guān)物體(107)的 圖像處理設(shè)備，所述圖像處理設(shè)備包括存儲器，所述存儲器用于儲存在第一次數(shù)據(jù)采集期間采集的、分 別從所述有關(guān)物體(107)散射和發(fā)射的輻射數(shù)據(jù)；計算單元(us),所述計算單元(118)適合于在所述第一次數(shù) 據(jù)采集期間采集的輻射數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行隨后的第二次數(shù)據(jù)采集的采 集參數(shù)的優(yōu)化。
24. —種計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，用于由計算機(jī)斷層成像裝置(100) 來檢查有關(guān)物體(107)的計算機(jī)程序儲存在所述計算機(jī)可讀介質(zhì)中， 當(dāng)由一種處理器(401 )執(zhí)行時，所述計算機(jī)程序適合于實現(xiàn)如下步驟由輻射源(104)向有所述有關(guān)物體(107)發(fā)射電磁輻射束； 在第一次數(shù)據(jù)采集期間從所述有關(guān)物體(107)采集輻射數(shù)據(jù)； 由計算單元(118)在所述第一次數(shù)據(jù)采集期間所采集的輻射數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行隨后的第二次數(shù)據(jù)采集的采集參數(shù)的優(yōu)化；以及由探測器單元(108)在第二次數(shù)據(jù)采集期間從所述有關(guān)物體(107) 分別采集散射的輻射數(shù)據(jù)和發(fā)射的輻射數(shù)據(jù)。
25. —種檢查有關(guān)物體(107)的程序單元，當(dāng)由一種處理器(401) 執(zhí)行時，所述程序單元適合于實現(xiàn)如下步驟由輻射源(104)向有所述有關(guān)物體(107)發(fā)射電磁輻射束； 在第一次數(shù)據(jù)采集期間從所述有關(guān)物體(107)采集輻射數(shù)據(jù)； 由計算單元(iis)在所述第一次數(shù)據(jù)采集期間所采集的輻射數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行隨后的第二次數(shù)據(jù)采集的采集參數(shù)的優(yōu)化；以及由探測器單元(108)在第二次數(shù)據(jù)采集期間從所述有關(guān)物體(1CT7) 分別采集散射的輻射數(shù)據(jù)和發(fā)射的輻射數(shù)據(jù)。
全文摘要
雖然可在單旋轉(zhuǎn)中采集CT圖像，但CSCT圖像采集可要求幾個旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，可提供一種CT/CSCT裝置，這種CT/CSCT裝置采用在第一次旋轉(zhuǎn)期間采集的CT數(shù)據(jù)，以優(yōu)化用于隨后的旋轉(zhuǎn)的采集參數(shù)。此外，用預(yù)掃描儀采集的投射數(shù)據(jù)也可用于確定電流調(diào)制或設(shè)置用于隨后的CSCT掃描的最佳電壓。
文檔編號G01N5/00GK101283262SQ200680036974
公開日2008年10月8日 申請日期2006年10月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月6日
發(fā)明者A·思蘭, J·-P·施洛姆卡, R·格雷沃, U·范斯蒂文達(dá)爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司