專利名稱：尺寸減小的半視場ct檢測器的制作方法
本申請要求分別以在1999年4月15日和1999年11月19日申請的申請?zhí)枮镹o.60/129,398和60/166,500的臨時申請的申請日為優(yōu)先權(quán)，在此以引用的方式將它們?nèi)拷Y(jié)合在本申請中。
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用在體積型計算機(jī)X-射線斷層成像(VCT)系統(tǒng)中應(yīng)用的方法和裝置，該系統(tǒng)應(yīng)用一種尺寸減小的面積檢測器，這種面積檢測器僅覆蓋一半的視場，由此降低這種面積檢測器的尺寸和成本但不增加或基本不增加假象。
計算機(jī)X-射線斷層成像(CT)是這樣的一種技術(shù)一般包含對患者進(jìn)行X-射線輻射、采集患者的部分身體的數(shù)字X-射線投影數(shù)據(jù)以及處理和背式投影數(shù)字X-射線投影數(shù)據(jù)以產(chǎn)生圖象，然后將該圖象顯示在CT系統(tǒng)的監(jiān)視器上。CT系統(tǒng)通常包括臺架、工作臺、X-射線管、X-射線檢測器陣列、計算機(jī)和顯示檢測器。計算機(jī)給臺架的控制器發(fā)送指令以使臺架使X-射線管和/或檢測器陣列以特定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。
在第三代CT系統(tǒng)中，在檢測器陣列和X-射線管部分地包括的臺架和患者的身體之間產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動。由于產(chǎn)生這種相對轉(zhuǎn)動，計算機(jī)控制通過X-射線管和檢測器陣列執(zhí)行的數(shù)據(jù)采集過程以采集數(shù)字X-射線照相。然后計算機(jī)進(jìn)行處理并通過執(zhí)行重構(gòu)算法背向投影數(shù)字X-射線照相數(shù)據(jù)，并在顯示監(jiān)視器上顯示所重構(gòu)的CT圖像。
如今所應(yīng)用的許多CT系統(tǒng)都利用在臺架中的單行檢測器，這種單行的檢測器通常稱為檢測器元件的線性陣列。更先進(jìn)的CT系統(tǒng)應(yīng)用兩至四個線性檢測器陣列以構(gòu)成多行檢測器。雖然這兩者檢測器結(jié)構(gòu)都可以用于螺旋掃描方案，但是由于通過增加檢測器陣列的螺旋間距多行檢測器能夠在更少的時間中掃描患者特定的軸線區(qū)域，所以它有利于患者掃描。螺旋間距通常定義為在臺架旋轉(zhuǎn)一圈中支撐患者的工作臺的位移與檢測器間距之比。例如，一個螺旋間距是指在CT系統(tǒng)的CT臺架的旋轉(zhuǎn)一圈中將患者工作臺移動等于檢測器間距的量。
通常，線性檢測器或多行檢測器陣列覆蓋由X-射線源發(fā)射的X-射線扇形束的整個視場。換句話說，通過檢測器陣列吸收穿過或照射所掃描的對象的面積的X-射線，該對象可能是或不是患者。
在CT成像系統(tǒng)中，比較理想的是并且在某些情況下也是必需的是減小檢測器陣列的尺寸。例如，在新近發(fā)展的CT技術(shù)中應(yīng)用包括許多行線性檢測器陣列的面積檢測器陣列進(jìn)行CT數(shù)據(jù)采集。當(dāng)前，仍然還沒有能夠覆蓋整個成像的視場或患者范圍的檢測器面板。此外，一些應(yīng)用線性檢測器陣列的系統(tǒng)支持對于所掃描的患者的很大的視場。理想的是在這種情況下也減小檢測器陣列的大小和成本。
用于克服這些局限性的一種方法是將更小的檢測器陣列平移其寬度的一半。例如，假設(shè)為覆蓋患者的所需的視場的檢測器陣列的最初的尺寸應(yīng)該是80厘米?？梢詰?yīng)用等于最初檢測器的寬度一半的更小的檢測器，即在這種情況為40厘米。這種檢測器偏移它的一半的寬度(在這種情況為20厘米)以使它大致覆蓋CT成像系統(tǒng)的視場的一半。在本實(shí)例中，通過寬度等于它的最初寬度值的一半的檢測器獲得了在患者上的相同的視場。
還能夠增加具有固定寬度的檢測器的系統(tǒng)的視場。通常，CT成像系統(tǒng)的中心旋轉(zhuǎn)的投影與檢測器面板的中心對準(zhǔn)。在CT成像中的旋轉(zhuǎn)中心是X-射線源和檢測器陣列繞其旋轉(zhuǎn)的點(diǎn)的物理位置。然而，通過使檢測器相對于它的原始位置偏移它的一半寬度能夠增加這種系統(tǒng)的視場(FOV)。雖然檢測器仍然測量穿過成像系統(tǒng)的物理旋轉(zhuǎn)中心(即，在ISO)的X-射線的投影數(shù)據(jù)，但是成像系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)中心的投影是在已經(jīng)平移的線性或多行檢測器的邊沿附近。這種結(jié)構(gòu)反過來又有效地使原始成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的視場加倍，這就能夠較大地增加成像系統(tǒng)的視場。將檢測器移動它的一半寬度的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通常稱為半檢測器移動。
在扇形束CT系統(tǒng)中，在該CT系統(tǒng)中的X射線源是輻射具有孔徑張角的X-射線的點(diǎn)，該具有孔徑張角的X-射線僅輻射檢測器面板并類似于扇形，需要采集CT臺架的整個旋轉(zhuǎn)的一部分旋轉(zhuǎn)的投影數(shù)據(jù)。具體地說，需要在臺架繞患者旋轉(zhuǎn)180°加上該扇形角的角度區(qū)的同時采集投影數(shù)據(jù)。在再一次測量中，扇形角X-射線的孔徑張角的度量，具有該孔徑張角的X-射線僅輻射在成像系統(tǒng)的軸向平面中的檢測器陣列?？梢郧宄乜吹剑捎诓恍枰谂_架繞患者旋轉(zhuǎn)的整個360°的過程中測量投影，一些投影數(shù)據(jù)必定是冗余的。
在CT系統(tǒng)的半檢測器移動結(jié)構(gòu)中，在臺架的整個360°旋轉(zhuǎn)中采集數(shù)據(jù)。在每個視角或臺架上，僅測量一半的投影數(shù)據(jù)。應(yīng)用來自臺架的其它視圖的數(shù)據(jù)來完成在給定的視角上的投影數(shù)據(jù)。在本領(lǐng)域中完成這種處理的方法是公知的。然而，當(dāng)將所測量的覆蓋成像系統(tǒng)的視場的一半的投影數(shù)據(jù)與從其它的臺架的視圖中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)相結(jié)合時，所得到的投影數(shù)據(jù)并不能與投影數(shù)據(jù)的中心附近相匹配。如果沒有降低或消除這些不匹配的話，它將在所重構(gòu)的圖像中產(chǎn)生不希望的假象。
當(dāng)前應(yīng)用減小由在視場中的投影數(shù)據(jù)的不連續(xù)性引起的假象的一種技術(shù)是利用加權(quán)函數(shù)來平滑在過渡區(qū)中的數(shù)據(jù)的不連續(xù)性。這種技術(shù)要求檢測器具有額外的檢測器元件，這些額外的檢測器元件延伸通過成像系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)中心在檢測器上的投影。由于臺架繞患者旋轉(zhuǎn)360°，在兩方向上稍稍移動延伸通過旋轉(zhuǎn)中心在檢測器上的投影的檢測器面板區(qū)稱為過渡區(qū)。實(shí)際的數(shù)據(jù)是通過檢測器在一半過渡區(qū)中測量的，以及從臺架的可替換視圖中產(chǎn)生第二半過渡區(qū)中的數(shù)據(jù)。對在過渡區(qū)中的數(shù)據(jù)乘以用于平滑不連續(xù)性的加權(quán)系數(shù)。通常，較大的過渡區(qū)產(chǎn)生更好的圖像質(zhì)量，但是由于這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的視場梢小于比應(yīng)用半檢測器移動結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的視場，所以它還導(dǎo)致了更高的系統(tǒng)成本。
需要改善對所測量的數(shù)據(jù)和在過渡區(qū)內(nèi)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的完整性，以便能夠?qū)崿F(xiàn)檢測器陣列的完整視場。
在應(yīng)用半檢測器移動結(jié)構(gòu)的體積型CT系統(tǒng)中，在成像系統(tǒng)的一半視場中測量投影數(shù)據(jù)，同時另一半投影照相數(shù)據(jù)必需從反向的射線中產(chǎn)生。不幸的是，如果檢測器是它的最初的寬度的兩倍并且沒有偏移，則在CT臺架的其它的投影角上測量的投影數(shù)據(jù)與已經(jīng)測量的射線方向不具有相同的方向。因此，人們需要一種VCT系統(tǒng)，這種VCT系統(tǒng)應(yīng)用在半檢測器移動結(jié)構(gòu)中的面積檢測器并實(shí)現(xiàn)其優(yōu)點(diǎn)，由此克服前述的困難。
一種獲得對象的投影數(shù)據(jù)的計算機(jī)X-射線斷層成像(CT)系統(tǒng)，包括X-射線源和檢測器。檢測器相對于中心位置移動它的寬度的一半，該中心位置對應(yīng)于CT系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)中心在檢測器上的投影。依據(jù)本發(fā)明的方法，對于每個投影視圖，檢測器元件值Va選擇最靠近CT系統(tǒng)的ISO中心的檢測器元件。然后，對于所選擇的檢測器元件，檢測器元件值Vb是從相同方向的正向投影或相反的方向中估計的。然后選擇能夠消除Va和Vb之差的平滑函數(shù)。然后應(yīng)用該平滑函數(shù)來消除a和Vb之差。然后在將真實(shí)的投影數(shù)據(jù)和所估計的投影數(shù)據(jù)結(jié)合時應(yīng)用加權(quán)函數(shù)來消除幅值差以產(chǎn)生平滑的過渡區(qū)。
附

圖1所示為本發(fā)明的CT系統(tǒng)方塊圖。
附圖2所示為依據(jù)本發(fā)明的方法應(yīng)用的檢測器偏移。
附圖3所示為依據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例說明本發(fā)明的方法的方塊圖。
在描述本發(fā)明的方法和裝置之前，參考附圖1總體上討論一下本發(fā)明的VCT系統(tǒng)。附圖1所示為適合于實(shí)施本發(fā)明的方法和裝置的體積型CT掃描系統(tǒng)的方塊圖。雖然可以理解的是本發(fā)明并不限于對任何特定對象的成像，但仍然結(jié)合體積型CT掃描系統(tǒng)在重構(gòu)患者的解剖學(xué)特征的圖像的應(yīng)用中進(jìn)行討論。正如本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員將理解的是，本發(fā)明還可以用于工業(yè)過程。此外，本發(fā)明并不限于醫(yī)用CT設(shè)備，而是包括工業(yè)系統(tǒng)，在這些工業(yè)系統(tǒng)中X-射線源和檢測器結(jié)構(gòu)都保持固定同時在掃描時間中繞對象旋轉(zhuǎn)。
在體積型CT掃描系統(tǒng)中，臺架繞對象比如病人旋轉(zhuǎn)，并采集投影數(shù)據(jù)。計算機(jī)1控制體積型CT掃描系統(tǒng)的運(yùn)行。當(dāng)在此稱臺架的旋轉(zhuǎn)時，該術(shù)語是指X-射線管2的旋轉(zhuǎn)和/或檢測器3的旋轉(zhuǎn)，可取的是該檢測器3是一種較高分辨率的面積檢測器。臺架包括X-射線管2和面積檢測器3?？刂破?A和4B受體積型CT掃描系統(tǒng)計算機(jī)1控制并分別連接到X-射線管2和檢測器3。控制器4A和4B使適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)運(yùn)動傳遞到X-射線管2和/或檢測器3。并不是每個控制器都需要?？梢允褂脝我豢刂破鞑考古_架旋轉(zhuǎn)。還應(yīng)該指出的是，為實(shí)施本發(fā)明的方法計算機(jī)1控制圖像掃描時間、圖像分辨率和/或軸向覆蓋區(qū)的變化。
當(dāng)對檢測器3進(jìn)行采集時計算機(jī)1通過給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)6發(fā)指令并控制臺架的速度來控制數(shù)據(jù)采集過程。此外，計算機(jī)1指令數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)6構(gòu)造通過面積檢測器3獲得的射線照相的分辨率，由此能夠改變系統(tǒng)的分辨率。如圖所示數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)6包括讀出電子系統(tǒng)。
面積檢測器3包括檢測器元件陣列(未示)。每個檢測器元件測量與其相關(guān)的強(qiáng)度值，該強(qiáng)度值與輻照到檢測器元件上的X-射線能量的大小相關(guān)。當(dāng)本發(fā)明的裝置和方法并入到體積型CT掃描系統(tǒng)中，產(chǎn)生了一種新的體積型CT掃描系統(tǒng)。因此，本發(fā)明還提供一種新穎的體積型CT掃描系統(tǒng)。
還應(yīng)該指出的是本發(fā)明并不限于任何特定的計算機(jī)來執(zhí)行本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集和處理的任務(wù)。如這里所使用的術(shù)語“計算機(jī)”是指任何能夠執(zhí)行計算并需要完成本發(fā)明的任務(wù)的機(jī)器。因此，用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的控制算法10的計算機(jī)可以是能夠執(zhí)行所需的任務(wù)的任何計算機(jī)。
關(guān)于本發(fā)明，已經(jīng)確定通過數(shù)據(jù)平滑的替換方案來消除了需要應(yīng)用額外的檢測器元件來覆蓋過渡區(qū)的需要。此外，如果已經(jīng)應(yīng)用覆蓋整個視場的較大的檢測器陣列來采集數(shù)據(jù)，則一種變型的方法應(yīng)用迭代算法來估計已經(jīng)測量的投影數(shù)據(jù)。由于在過渡區(qū)中的誤差可以以類似的方式處理，下文將在相同的條件中討論這兩種方法。
這種技術(shù)通過正向投影從前面的重復(fù)步驟中所獲得的重構(gòu)的數(shù)據(jù)或通過對從一組反向射線中獲得的冗余檢測器數(shù)據(jù)進(jìn)行插值來形成X-射線投影數(shù)組{Pa}，該反向射線在{Pa}的相反的方向中形成了另一投影數(shù)據(jù)組。這種正向投影技術(shù)是這樣的一種方法，即射線從假想的X-射線源發(fā)射；這些射線對著每個檢測器元件穿過所重構(gòu)的體積。沿著該射線，對所重構(gòu)的值沿著射線的線性衰減值求和并表示為線性衰減系數(shù)的線積分。
正向投影所重構(gòu)的數(shù)據(jù)的技術(shù)(表示為FPT)通常適合于產(chǎn)生與較大的錐形角相對應(yīng)的投影數(shù)據(jù)(即，當(dāng)用于VCT系統(tǒng)中時)，而對冗余的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行插值的技術(shù)(表示為PDT)更適合于對更靠近中平面(即，更靠近ISO中心的平面)的投影數(shù)據(jù)。與扇形角類似，錐形角是指在與扇形角方向正交的方向上從X-射線源發(fā)射的X-射線的角度范圍。在應(yīng)用FPT或PDT所獲得的估計檢測器值和原始值(如果實(shí)際已經(jīng)測量了該數(shù)據(jù)則將獲得該值)之間的差可能使在靠近ISO中心的圖像產(chǎn)生畸變。
為降低這種畸變，已經(jīng)研究出了一種應(yīng)用平滑函數(shù)的方法，參考附圖3該平滑函數(shù)表述如下1．對于每個投影視圖，選擇最接近ISO中心21的已知的檢測器元件，在此以后稱為Va。
2．對于相同的檢測器元件，得出一種估計值22(即，對來自替換的視圖中的投影數(shù)據(jù)的插值(PDT)或?qū)λ貥?gòu)的數(shù)據(jù)進(jìn)行正向投影(FPT))，在此以后稱為Vb。
3．產(chǎn)生適當(dāng)?shù)钠交瘮?shù)23。
4．平滑函數(shù)降低在Va和Vb之間的差并逐漸平滑在成像系統(tǒng)24的視場的中心附近的區(qū)域中的這種差。
這可以從下面的討論中得出，使d=Va-Vb，其中d是在視場的中心的投影數(shù)據(jù)中的不連續(xù)量。作為實(shí)例，可以用來逐步平滑該差的可能的平滑函數(shù)是一種如下定義的指數(shù)函數(shù)V=0.5de-axo(等式1)這里Xo是距離與檢測器元件值Va相對應(yīng)的檢測器位置的距離的絕對值，a是控制與平滑函數(shù)相關(guān)的曲線的斜率的系數(shù)。將指數(shù)函數(shù)加到位于中心射線位置(對應(yīng)于成像系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)中心在檢測器上的投影的檢測器位置)的一側(cè)的投影值中/從位于中心射線位置(對應(yīng)于成像系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)中心在檢測器上的投影的檢測器位置)的一側(cè)的投影值中減去該指數(shù)函數(shù)以降低/提高所估計的值，以及從在中心射線位置的替換側(cè)的投影值中減去/加到在中心射線位置的替換側(cè)的投影值中以降低/增加更高/更低的原始值。換句話說，它提供了一種方法，當(dāng)將真實(shí)投影數(shù)據(jù)和估計投影數(shù)據(jù)結(jié)合在一起時這種方法降低了在中心射線的投影數(shù)據(jù)的不一致性，因此該方法在數(shù)據(jù)中提供了一種光滑的過渡區(qū)，該過渡區(qū)降低或消除了假象25。
目前，在已有的技術(shù)中如何在半檢測器移動結(jié)構(gòu)的體積型CT(VCT)系統(tǒng)中應(yīng)用面積檢測器并不清楚。前文已經(jīng)描述了VCT系統(tǒng)和通過產(chǎn)生過渡區(qū)消除在成像系統(tǒng)的視場中的投影數(shù)據(jù)的不連續(xù)性的不同的公知的技術(shù)，下文將描述本發(fā)明的另一方面。
應(yīng)用變量fθ和fθ’來分別表示在源角度θ處所得到的正向和反向射線(相同的角度方位但以相反的方向通過的射線)的信號強(qiáng)度，這里
fθ(n)=0 對于N2＜n＜N(等式2)fθ’(n)=0對于1＜n＜N2(等式3)理想的fθ(N2)應(yīng)該精確地等于fθ’(N2)，因?yàn)閮烧叨即┻^對象的相同的部分。但是由于下面的原因這永遠(yuǎn)不可能(a)每個射線的實(shí)際形狀是從源發(fā)出并在檢測器終止的空的四面體。沒有完全相同的射線通過對象的相同的部分，除非對象是完全均勻的并圓形對稱。
(b)在掃描周期中對象/患者的運(yùn)動都可能在每個正向/反向射線對中引入附加的誤差。
(c)迄今為止還沒有研制出完美的有效的插值方案。這就是說插值過程可能引入誤差。
假設(shè)d(θ)是在角度源位置θ的fθ(N2)和fθ’(N2)之差，如果d(θ)是完全隨機(jī)的，則可能由所重構(gòu)的圖像感應(yīng)的誤差會被與其它的CT隨機(jī)誤差相連的量子噪聲所掩蓋。然而，如果誤差是某種系統(tǒng)的誤差，它將在所重構(gòu)的圖像中引入明顯的假象。由于這個原因，必需在過渡區(qū)應(yīng)用平滑處理。換句話說，研究出一種平滑函數(shù)來使在檢測器元件N2所表示的中心射線位置周圍的fθ和fθ’的幅值誤差更小。
應(yīng)用W和W’分別表示fθ和fθ’的的平滑函數(shù)。當(dāng)對W和W’求導(dǎo)時，必需考慮一定的規(guī)則，對于本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來說這些規(guī)則都是可以理解的。此外，正如本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員將會理解的是，除了在此所特別說明的函數(shù)外，不同的平滑函數(shù)可以用于此目的。例如W(n)+W’(n)=1對于所有的n(等式4)δWδn=δW′δn=0]]>在n=N2±Δn (等式5)這里Δn設(shè)定W和W’的平滑范圍，δ是微分算子。應(yīng)該指出的是，對于這種類型的應(yīng)用常規(guī)的平滑函數(shù)還通常稱作尾翼函數(shù)(feathering function)。應(yīng)用W和W’在正向和反向射線之間尋找過渡區(qū)。應(yīng)該指出的是，為使平滑函數(shù)有效，Δn必需是比零大的整數(shù)。實(shí)際上，Δn越大，平滑函數(shù)的效果越好。然而，Δn增加得太多可能要求附加的檢測器元件來延伸到在中心射線位置的檢測器元件N2之外。因此，應(yīng)該選擇Δn足夠大但是又不大到要求對過渡區(qū)增加額外的檢測器元件。這樣，對fθ和fθ’作如下的限制
fθ(n)=0 對于N2+Δn＜n＜N(等式6)fθ’(n)=0 對于1＜n＜N2-Δn(等式7)在背面投影方法中所應(yīng)用的實(shí)際檢測器信號是Wfθ和W’fθ’。還應(yīng)該指出的是，由于更寬的過渡區(qū)易于消除在正向和反向射線之間的許多不匹配的誤差，所以對于每個半視場(FOV)的投影數(shù)據(jù)不需要疊加反向射線。換句話說，每半個FOV數(shù)據(jù)(加上附加的Δn檢測器值)填充以零以獲得長度為N的檢測器數(shù)據(jù)，在此之后進(jìn)行常規(guī)的過濾投影程序。不包含插值過程。
起因是當(dāng)開始增加在CT系統(tǒng)中即在面積檢測器中的檢測器的行數(shù)時附加檢測器元件(Δn乘以行數(shù))變得更大。因此，需要通過設(shè)計一種使Δn最小的方法和裝置來改善常規(guī)的方法。
在本發(fā)明中這種方法可以將Δn減小到1，而計算機(jī)模擬表明常規(guī)的平滑方法要求Δn大約20才能實(shí)現(xiàn)相當(dāng)?shù)募傧笏健Ｔ赩CT應(yīng)用中這種優(yōu)點(diǎn)更有意義，在VCT中在面積檢測器的過渡區(qū)中所需的檢測器元件的數(shù)目可能比在線性陣列中所需的元件還多三次冪的數(shù)量級。
在正向和反向射線中可能有系統(tǒng)誤差，通過插值或正向投影獲得在反向射線中系統(tǒng)誤差。通過求fθ(N2)和fθ’(N2)之差測量幅值誤差。使d(θ)=fθ(N2)-fθ’(N2)。將d(θ)看作fθ(N2)和fθ’(N2)之間的幅值誤差，在此θ是X-射線源的角度位置。
我們的方法是應(yīng)用如在等式1中所述的指數(shù)函數(shù)來消除幅值誤差，在等式1中a是控制指數(shù)函數(shù)的平滑性的控制系數(shù)。將正向和反向射線函數(shù)fθ(n)和fθ’(n)分別轉(zhuǎn)換成如下的兩個其它的函數(shù)gθ(n)和gθ’(n)gθ(n)=fθ(n)-pθ(N2-n)(等式8)gθ’(n)=fθ’(n)+Pθ(n-N2)(等式9)使等式8和等式9的gθ(N2)=gθ’(N2)。
對于每個投影圖像，實(shí)施下面的過程1．獲得原始的半FOV投影數(shù)據(jù)，稱其為fθ(n)，并依據(jù)等式2補(bǔ)零。
2．獲得反向射線fθ’(n)的數(shù)組，并依據(jù)等式3進(jìn)行補(bǔ)零。
3．依據(jù)等式8和等式9基于幅值誤差d(θ)(這里d(θ)=fθ(N2)-fθ’(N2))應(yīng)用平滑函數(shù)。
4．對gθ(n)和gθ’(n)進(jìn)行積分以形成N-檢測器數(shù)組，稱為hθ(n)，這里當(dāng)N2＜n＜N時，hθ(n)=gθ(n)和當(dāng)1＜n＜N2時，hθ(n)=gθ’(n)。
5．對hθ(n)應(yīng)用常規(guī)的濾波背向投影。
6．對所有的投影角度重復(fù)步驟1至5。
對于在那些可以通過對在不同的角度之外的其它投影數(shù)據(jù)進(jìn)行插值來獲得反向射線的任何CT掃描器來說上面的過程都是有效的。在如下的2D扇形束中比較理想另一半FOV數(shù)據(jù)總是可以大致地從冗余的扇形束投影數(shù)據(jù)中計算出。當(dāng)將這種方法擴(kuò)展到3D的VCT中時，當(dāng)使用圓形軌道時僅在中平面上能夠精確地插值。
我們的模擬表明當(dāng)將相同的方法應(yīng)用到應(yīng)用圓形軌道的VCT中時，對于在±1.5度的錐形角度這種方法比常規(guī)的平滑方法(應(yīng)用超過中心射線的位置的20個附加的檢測器)更優(yōu)越。如果應(yīng)用完整的檢測器，由于反向射線的角度方位與已經(jīng)測量的數(shù)據(jù)差別極大，所以對于較大的錐形角度這種結(jié)果就不正確。為補(bǔ)救這種情況，可以應(yīng)用迭代的方法來提高圖像的質(zhì)量。該過程如下1．依據(jù)上述的步驟1至6獲得初始的3D圖像。
2．在該方法的第二次迭代中應(yīng)用正向投影方法獲得每個半FOV投影數(shù)據(jù)組的“反向射線”并依據(jù)上文所述的依據(jù)步驟3至步驟6將它們結(jié)合成一個完整的投影數(shù)據(jù)組。
3．繼續(xù)步驟2直到過程收斂，即不能再提高圖像的質(zhì)量。
應(yīng)該注意的是，結(jié)合一定的實(shí)施例已經(jīng)討論了本發(fā)明。然而，本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。例如，所討論的三種方案并不意味著都包括應(yīng)用前述的參數(shù)的折衷來獲得VCT系統(tǒng)的正確的操作模式的所有方案。討論這些方案是為了說明本發(fā)明的概念和方法，在這些方法中對這些基本參數(shù)進(jìn)行折衷以實(shí)現(xiàn)正確的掃描方案。此外，這些折衷方案并非限于一種掃描方案，即它們還可以應(yīng)用到軸向掃描(在掃描周期中患者的工作臺并不移動)和螺旋掃描方案中。在本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員會理解這些方式，在這些方式中應(yīng)用這些概念并外推以實(shí)現(xiàn)對特定領(lǐng)域的應(yīng)用很有用的其它面積檢測器掃描方案。
權(quán)利要求
1．一種獲得對象的投影數(shù)據(jù)的體積型計算機(jī)X-射線斷層成像(VCT)系統(tǒng)，該VCT系統(tǒng)包括X-射線源，該X-射線源對對象投影X-射線；檢測器，該檢測器相對于與CT系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)中心在檢測器上的投影相對應(yīng)的中心位置移動了其寬度的一半，該檢測器接收從X-射線源投影的X-射線并產(chǎn)生響應(yīng)輻照在其上的X-射線的電信號；從檢測器讀取電信號并將該電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；以及能夠執(zhí)行重構(gòu)算法的計算機(jī)，該計算機(jī)從數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)部分接收電信號，其中當(dāng)計算機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集部分以處理所說的數(shù)字信號時，計算機(jī)重構(gòu)圖像。
2．一種應(yīng)用計算機(jī)X-射線斷層成像(CT)系統(tǒng)獲得對象的投影數(shù)據(jù)的方法，該方法包括如下的步驟從X-射線源向?qū)ο笸队癤-射線；在檢測器的投影視圖上接收CT系統(tǒng)在檢測器投影的X-射線，該檢測器包括許多檢測器元件，該檢測器元件產(chǎn)生響應(yīng)在輻射在其上的X-射線的電信號I；數(shù)字化該電信號；對于每個投影視圖，選擇最靠近CT系統(tǒng)的中心的檢測器元件的檢測器元件值Va；對于所選擇的檢測器元件，經(jīng)過從反方向或在相同的方向中的正向投影中插值估計一個檢測器元件值Vb；選擇能夠消除在值Va和Vb之差的平滑函數(shù)；應(yīng)用該平滑函數(shù)以消除Va和Vb之差；以及當(dāng)結(jié)合正確的投影數(shù)據(jù)和估計的投影數(shù)據(jù)時應(yīng)用加權(quán)函數(shù)來消除幅值差以產(chǎn)生平滑的過渡區(qū)。
全文摘要
一種CT系統(tǒng),具有相對于ISO中心移動了其寬度的一半的檢測器,產(chǎn)生投影視圖Va(21),從反方向中估計或從正向投影中估計Vb(22)。應(yīng)用平滑步驟(23,24)和加權(quán)步驟(25)來消除在Va和Vb之間的差。
文檔編號G06T5/20GK1300201SQ00800601
公開日2001年6月20日 申請日期2000年4月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月15日
發(fā)明者W·－T·林, I·N·阿馬德, P·M·埃迪克 申請人:通用電氣公司