專利名稱：計算機斷層攝影裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及用于對對象進行成像的計算機斷層攝影裝置、計算機 斷層攝影方法和計算機斷層攝影計算機程序。本發(fā)明還涉及用于生成對象的圖像的成像裝置、成像方法和成像計算機程序。
背景技術(shù)：
US 2007/0147579A1公開了ー種計算機斷層攝影裝置，其包括用于生成貫穿成像區(qū)域的X射線的X射線源。該計算機斷層攝影裝置還包括用于生成取決于已貫穿成像區(qū)域后的X射線的探測值的探測器。該X射線源圍繞成像區(qū)域旋轉(zhuǎn)以便允許X射線在不同方向貫穿成像區(qū)域。根據(jù)時間調(diào)制X射線的強度，使得以提供具有期望噪聲方差的圖像所需的最小劑量照射敏感器官，諸如人的眼睛。這減少了施加到人的整體劑量，特別是施加到敏感器官的劑量。然而，X射線的根據(jù)時間的變化的強度導致圖像偽影，由此降低了重建圖像的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的ー個目標是提供用于對對象進行成像的計算機斷層攝影裝置、計算機斷層攝影方法和計算機斷層攝影計算機程序，其允許改善從已根據(jù)經(jīng)調(diào)制輻射生成的探測值重建的重建圖像的質(zhì)量。本發(fā)明的另一目標是提供用于生成對象的圖像的對應的成像裝置、成像方法和成像計算機程序。在本發(fā)明的第一方面，提出了ー種用于對對象進行成像的計算機斷層攝影裝置，其中，所述計算機斷層攝影裝置包括-成像區(qū)域，用于接收將被成像的所述對象；-輻射源，用于生成貫穿所述成像區(qū)域中的所述對象的經(jīng)調(diào)制輻射；-探測器，用于生成取決于已貫穿所述對象后的所述輻射的探測值；-運動單元，用于在生成所述探測值的同時使所述輻射源與所述對象相對于彼此運動，以便生成取決于在不同方向已貫穿所述對象的輻射的探測值；-權(quán)重提供単元，用于根據(jù)所述輻射的調(diào)制提供用于對所述探測值進行加權(quán)的調(diào)制權(quán)重，-重建単元，用于重建所述對象的圖像，其中，所述重建單元適于基于所提供的調(diào)制權(quán)重對所述探測值進行加權(quán)并且從經(jīng)加權(quán)的探測值重建所述對象的所述圖像。由于權(quán)重提供単元根據(jù)輻射的調(diào)制為探測值提供調(diào)制權(quán)重并且由于重建単元基于所提供的調(diào)制權(quán)重對探測值進行加權(quán)，所以能夠以簡單的方式根據(jù)輻射的調(diào)制處理探測值。調(diào)制權(quán)重可以適于使得從經(jīng)加權(quán)的探測值重建的圖像中的圖像偽影被減少。例如，通過解析方式或通過校準測量，可以確定取決于經(jīng)調(diào)制輻射的哪個調(diào)制權(quán)重導致圖像偽影的減少，其中相應地，經(jīng)加權(quán)的探測值可以被用于重建具有減少的圖像偽影的圖像。特別地，成像區(qū)域、輻射源和運動單元可以適于調(diào)制輻射以使得施加到對象的更輻射敏感區(qū)域的劑量與施加到對象的較不輻射敏感區(qū)域的劑量相比被減少。在現(xiàn)有技術(shù)中，這種劑量調(diào)制導致圖像偽影。但是，權(quán)重提供単元和重建単元可以說明經(jīng)調(diào)制輻射從而使得圖像偽影被減少。該計算機斷層攝影裝置因此可以允許通過相應地調(diào)制輻射來優(yōu)化對對象的劑量施加并且同時通過根據(jù)輻射的調(diào)制為探測值提供權(quán)重來改善重建圖像的質(zhì)量。輻射源優(yōu)選是X射線源。但是，輻射源還可以適于生成另ー種輻射，如在另一波長范圍內(nèi)的電磁輻射、超聲輻射、核輻射輻射等。對象優(yōu)選是人，即要被成像的對象例如是整個人或人的部分，如人的器官。對象也 可以是動物或動物的一部分或技術(shù)對象。運動單元優(yōu)選適于圍繞成像區(qū)域旋轉(zhuǎn)輻射源，同時生成探測值。與此同時，對象放置于其上的對象臺可以沿著輻射源相對于成像區(qū)域的旋轉(zhuǎn)運動的旋轉(zhuǎn)軸線性運動，以便使輻射源與對象相對于彼此沿著螺旋路徑運動。如果對象臺不運動，輻射源與對象相對于彼此沿著圓形路徑運動。也有可能的是輻射源不運動，而是僅對象運動。權(quán)重提供単元可以適于根據(jù)輻射的調(diào)制確定特別是計算調(diào)制權(quán)重，或者權(quán)重提供単元可以包括存儲單元，用于以表格或函數(shù)形式存儲調(diào)制權(quán)重與輻射強度之間的分配，其中這些分配可以被用于提供調(diào)制權(quán)重。重建単元優(yōu)選適于基于所提供的調(diào)制權(quán)重對探測值進行加權(quán)并且通過使用反向投影技術(shù)從經(jīng)加權(quán)的探測值重建成像區(qū)域的圖像，即位于成像區(qū)域內(nèi)的對象的圖像。但是，重建單元也可以適于使用另一重建技術(shù)——例如基于Radon逆變換的重建技術(shù)重建成像區(qū)域的圖像。還優(yōu)選的是該計算機斷層攝影裝置包括對象要位于其上的對象臺，其中運動單元適于圍繞對象臺旋轉(zhuǎn)輻射源，且其中輻射源適于使得輻射的強度在對象臺上方比在對象臺下方低。因此如果輻射源直接照射對象則輻射強度被減小，且如果通過對象臺間接照射對象則輻射強度被増大。這也可以導致施加到對象的減少的劑量。輻射源優(yōu)選是X射線管且輻射源的強度優(yōu)選通過調(diào)制X射線管的管電流而被調(diào)制。還優(yōu)選的是權(quán)重提供単元適于確定探測值的噪聲方差并且根據(jù)逆噪聲方差(inverse noise variance)為探測值提供調(diào)制權(quán)重。因此,在針對全部或部分探測值的實施例中，確定噪聲方差并根據(jù)所確定的相應逆噪聲方差提供探測值的調(diào)制權(quán)重。根據(jù)噪聲方差利用這些調(diào)制權(quán)重對探測值進行的這種加權(quán)能夠改善重建圖像的噪聲特性。特別地，可以通過利用逆噪聲方差對探測值進行加權(quán)來使重建圖像內(nèi)的噪聲更均勻地分布或使其減少。探測值的噪聲方差優(yōu)選是探測值的估計方差，其中該估計優(yōu)選基于Poisson模型。還優(yōu)選的是輻射源適于調(diào)制所生成輻射的強度，其中權(quán)重提供單元適于根據(jù)所生成的輻射的經(jīng)調(diào)制的強度來確定探測值的調(diào)制權(quán)重。這也能夠改善重建圖像的噪聲特性，特別是使噪聲更均勻地分布和/或減少重建圖像的噪聲。優(yōu)選地，權(quán)重提供単元適于提供與所生成的輻射的經(jīng)調(diào)制的強度成比例的調(diào)制權(quán)重。還優(yōu)選的是輻射源、探測器和運動單元適于探測相對于成像區(qū)域的同一區(qū)來說冗余的冗余探測值，其中為了重建成像區(qū)域的同一區(qū)，重建単元適于-歸ー化為冗余探測值提供的調(diào)制權(quán)重，
-用歸ー化的調(diào)制權(quán)重對冗余探測值進行加權(quán)，-從經(jīng)加權(quán)的冗余探測值重建成像區(qū)域的同一區(qū)。在優(yōu)選實施例中，重建単元適于歸ー化為相對于對象的同一區(qū)來說冗余的冗余探測值提供的調(diào)制權(quán)重，以使得這些調(diào)制權(quán)重的和為I。通過使用冗余探測值可以改善重建圖像的信噪比，其中相應調(diào)制權(quán)重的歸ー化可以確保冗余度不生成圖像偽影。對象的區(qū)是例如成像區(qū)域中的對象的體素或ー組體素。冗余探測值是在相應探測值所取決于的輻射已在可能不同的方向沿著相同或類似路徑行進通過對象的同時已在不同時間生成的探測值。還優(yōu)選的是輻射源適于生成經(jīng)調(diào)制輻射以使得經(jīng)調(diào)制輻射是錐形的，其中權(quán)重提供単元還適于根據(jù)相應探測值所取決于的輻射的錐角提供用于對探測值進行加權(quán)的錐權(quán)重。優(yōu)選地，屬于較大錐角的探測值比屬于較小錐角的探測值接收較小的錐權(quán)重。由于屬于較大錐角的探測值通常比屬于較小錐角的探測值導致更顯著的錐束偽影，通過為具有較小錐角的探測值比為具有較大錐角的探測值提供更大的錐權(quán)重，可以減少錐束偽影。 相應探測值所取決于的輻射束的錐角是由輻射束與垂直于計算機斷層攝影裝置的旋轉(zhuǎn)軸的平面之間的角度定義的。錐角也可以被視為孔徑。相對于對象的同一區(qū)來說冗余的冗余探測值的錐權(quán)重也優(yōu)選如上參考調(diào)制權(quán)重所述地被歸一化。還優(yōu)選的是權(quán)重提供単元根據(jù)錐角為探測值提供錐權(quán)重以使得探測值的錐權(quán)重隨著增大的錐角連續(xù)且單調(diào)地接近零。這能夠避免作為時間的函數(shù)的錐權(quán)重的非連續(xù)性，由此抑制運動偽影。例如，特別地，如果探測值是冗余探測值并且如果對應的錐權(quán)重被歸ー化，則這ー錐加權(quán)函數(shù)確保投影對重建結(jié)果的貢獻隨著投影體素位置接近探測器板的邊界而連續(xù)地淡出。如果一體素的所有冗余探測值的錐權(quán)重的和被強制為1，則這種連續(xù)淡出對應于冗余探測值的連續(xù)漸入。這樣就確保了探測值的加權(quán)也是時間的連續(xù)函數(shù)，因為投影體素位置連續(xù)取決于投影角度并因此取決于時間。通過避免作為時間的函數(shù)的錐權(quán)重的非連續(xù)性，運動偽影被抑制。單調(diào)地接近零意味著錐權(quán)重是恒定的或隨著錐角増大而減小，但是它們不隨著錐角增大而増大。圖像的體素優(yōu)選是圖像的三維圖像元素，其中圖像包括多個體素。投影優(yōu)選被定義為ー組探測值，該組探測值已在輻射源被布置在同一位置的同時被在同一時間米集。還優(yōu)選的是輻射源適于生成經(jīng)調(diào)制輻射以使得經(jīng)調(diào)制輻射是發(fā)散的，其中計算機斷層攝影裝置還包括重分組單元，用于對根據(jù)發(fā)散的輻射生成的探測值重分組，由此形成重分組投影，其中權(quán)重提供單元適于-為重分組投影的探測值中的至少一部分確定中間調(diào)制權(quán)重，其中所述中間調(diào)制權(quán)重取決于輻射的調(diào)制，-為重分組投影確定平均調(diào)制權(quán)重，該平均調(diào)制權(quán)重是重分組投影的重分組探測值中的所述至少一部分的中間調(diào)制權(quán)重的平均值，其中平均調(diào)制權(quán)重是為重分組投影的探測值提供的調(diào)制權(quán)重。發(fā)散的輻射優(yōu)選是錐形輻射。平均調(diào)制權(quán)重可以是重分組投影的所有重分組探測值或重分組投影的僅一部分重分組探測值的中間調(diào)制權(quán)重的平均值。該重分組減少了進ー步處理探測值——例如從探測值重建對象的圖像的計算成本。
在重分組過程中，所采集的探測值被重新分類，或者換言之被重新成組。探測值的自然成組與探測系統(tǒng)相一致，即利用ニ維探測器在同一時間采集的所有探測值被一起成組。這ー組通常被稱為投影。然而，為了重建，更方便的是形成不同的探測值組。特別地，方便的是a)將投影中平行的所有探測值置于垂直于計算機斷層攝影裝置的旋轉(zhuǎn)軸的xy平面上，并且b)將彼此分開不大于與掃描架旋轉(zhuǎn)相當?shù)囊粋€扇角的所有探測值置于ー個組中。這ー組被稱為楔或重分組投影。還優(yōu)選的是運動単元適于在生成探測值的同時使輻射源與成像區(qū)域相對于彼此圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，其中重分組投影的重分組探測值中的至少一部分是沿著垂直于旋轉(zhuǎn)軸的直線布置的重分組探測值。由于僅有沿著垂直于旋轉(zhuǎn)軸的直線布置的重分組探測值的調(diào)制權(quán)重被用于確定平均調(diào)制權(quán)重并且由于不是重分組投影的所有重分組探測值的中間調(diào)制權(quán)重被用于生成平均調(diào)制權(quán)重，生成平均調(diào)制權(quán)重的計算成本被降低。在優(yōu)選實施例中，重分組投影的重分組探測值可以被視為是由具有探測器元件的探測器列和探測器行的虛擬重分組探測器探測的。優(yōu)選地，為沿著単一探測器行布置的重分組探測值確定平均調(diào)制權(quán)重，其優(yōu)選被分配給相應重分組投影的每個重分組探測值作為調(diào)制權(quán)重。探測器行的重分組探測值優(yōu)選沿著垂直于旋轉(zhuǎn)軸的直線布置。在重分組探測器中，使用兩個坐標來識別探測值。這些坐標對應于重分組探測器的列和行。探測器列的坐標軸優(yōu)選平行于計算機斷層攝影裝置的旋轉(zhuǎn)軸。每個探測器列的原點位干與零度錐角相關(guān)的位置處。探測器行的坐標軸垂直于其他軸并且在旋轉(zhuǎn)軸被投影到的地方具有其原點。還優(yōu)選的是計算機斷層攝影裝置還包括用于選擇將要重建的感興趣區(qū)域的感興趣區(qū)域選擇單元，其中重分組探測值中的至少一部分是已根據(jù)已貫穿所選擇的感興趣區(qū)域的輻射生成的重分組探測值中的一部分。這確保了針對通過求平均進行的調(diào)制權(quán)重計算，僅考慮重建所選擇的感興趣區(qū)域的期望圖像實際需要的探測值，由此進一歩降低計算成本。優(yōu)選地，通過對重分組探測器的重分組探測值的中間調(diào)制權(quán)重求平均來確定平均調(diào)制權(quán)重，其僅由已貫穿所選擇的感興趣區(qū)域的輻射生成。優(yōu)選地，權(quán)重提供単元還適于通過加權(quán)平均重分組探測值中的至少一部分的中間調(diào)制權(quán)重來確定平均調(diào)制權(quán)重，其中中間調(diào)制權(quán)重在求平均過程中被加權(quán)，從而使得取決于已更中心地貫穿感興趣區(qū)域的輻射的重分組探測值的中間調(diào)制權(quán)重比取決于已更外圍地貫穿感興趣區(qū)域的輻射的重分組探測值的中間調(diào)制權(quán)重接收更大的權(quán)重。這說明了以下事實，即在圖像重建過程中更中心的射線比外圍射線被使用得更頻繁。這進一歩改善了重建圖像的質(zhì)量。還優(yōu)選的是權(quán)重提供單元適于通過加權(quán)平均重分組探測值中的至少一部分的中間調(diào)制權(quán)重來確定平均調(diào)制權(quán)重，其中中間調(diào)制權(quán)重在求平均過程中根據(jù)感興趣區(qū)域與相應重分組探測值所取決于的輻射的交叉區(qū)域的大小而被加權(quán)。用于后續(xù)重建的射線的重要 性與交叉區(qū)域的大小相關(guān)。因此，通過根據(jù)交叉區(qū)域的大小對中間調(diào)制權(quán)重進行加權(quán)，可以考慮感興趣區(qū)域內(nèi)的相應射線的重要性，即相應探測值的重要性。將ー個平均調(diào)制權(quán)重分配給重分組投影簡化了重建単元中權(quán)重的使用。然而，潛在的劑量節(jié)省可能被降低，因為利用平均權(quán)重而非獨立優(yōu)化的權(quán)重來對每個探測值進行加權(quán)。優(yōu)選的經(jīng)加權(quán)的平均權(quán)重的計算考慮到為了重建感興趣區(qū)域，ー些探測值一即最中心的探測值比其他探測值使用得更頻繁。在這一意義上，這些探測值更重要。利用更高的權(quán)重對更重要探測值的中間調(diào)制權(quán)重進行加權(quán)意味著由于使用平均調(diào)制權(quán)重而導致的降低的劑量節(jié)省被最小化。如果輻射被視為ー維射線，則交叉區(qū)域是表示感興趣區(qū)域內(nèi)的該射線的直線，且交叉區(qū)域的大小是該直線的長度。 在本發(fā)明的另一方面，提出了一種用于生成對象的圖像的成像裝置，其中所述成像裝置適于處理由采集單元生成的探測值，該采集単元包括-成像區(qū)域，用于接收將被成像的所述對象，-輻射源，用于生成貫穿所述成像區(qū)域中的所述對象的經(jīng)調(diào)制輻射，-探測器，用于生成取決于已貫穿所述對象后的所述輻射的探測值，-運動單元，用于在生成所述探測值的同時使所述輻射源與所述對象相對于彼此運動，以便生成取決于在不同方向已貫穿所述對象的輻射的探測值，其中，所述成像裝置包括-權(quán)重提供単元，用于根據(jù)所述輻射的調(diào)制提供用于對所述探測值進行加權(quán)的調(diào)制權(quán)重，-重建単元，用于重建所述對象的圖像，其中，所述重建單元適于基于所提供的調(diào)制權(quán)重對所述探測值進行加權(quán)并且從經(jīng)加權(quán)的探測值重建所述對象的所述圖像。在本發(fā)明的另一方面，提出了ー種用于對對象進行成像的計算機斷層攝影方法，其中所述計算機斷層攝影方法包括以下步驟-由輻射源生成貫穿成像區(qū)域中的對象的經(jīng)調(diào)制輻射，-由探測器生成取決于已貫穿所述對象后的所述輻射的探測值，-由運動單元在生成所述探測值的同時使所述輻射源與所述對象相對于彼此運動，以便生成取決于在不同方向已貫穿所述對象的輻射的探測值，-由權(quán)重提供単元根據(jù)所述輻射的調(diào)制為所述探測值提供權(quán)重，-由重建単元基于所提供的調(diào)制權(quán)重對所述探測值進行加權(quán)，-由所述重建單元從經(jīng)加權(quán)的探測值重建所述對象的圖像。在本發(fā)明的另一方面，提出了一種用于生成對象的圖像的成像方法，其中所述成像方法適于處理由采集單元生成的探測值，該采集単元包括-成像區(qū)域，用于接收將被成像的所述對象，-輻射源，用于生成貫穿所述成像區(qū)域中的所述對象的經(jīng)調(diào)制輻射，-探測器，用于生成取決于已貫穿所述對象后的所述輻射的探測值，-運動單元，用于在生成所述探測值的同時使所述輻射源與所述對象相對于彼此運動，以便生成取決于在不同方向已貫穿所述對象的輻射的探測值，其中，所述成像方法包括以下步驟-由權(quán)重提供単元根據(jù)所述輻射的調(diào)制為所述探測值提供權(quán)重，-由重建単元基于所提供的調(diào)制權(quán)重對所述探測值進行加權(quán)，-由所述重建單元從經(jīng)加權(quán)的探測值重建所述對象的所述圖像。在本發(fā)明的另一方面，一種計算機斷層攝影計算機程序包括程序代碼段，所述程序代碼段用于當所述計算機斷層攝影計算機程序在控制如權(quán)利要求I所述的計算機斷層攝影裝置的計算機上運行時使所述計算機斷層攝影裝置執(zhí)行如權(quán)利要求12所述的計算機斷層攝影方法的步驟。在本發(fā)明的另一方面，一種成像計算機程序包括程序代碼段，所述程序代碼段用于當所述成像計算機程序在控制如權(quán)利要求11所述的成像裝置的計算機上運行時使所述成像裝置執(zhí)行如權(quán)利要求13所述的成像方法的步驟。應該理解如權(quán)利要求I所述的計算機斷層攝影裝置、如權(quán)利要求11所述的成像裝置、如權(quán)利要求12所述的計算機斷層攝影方法、如權(quán)利要求13所述的成像方法、如權(quán)利要求14所述的計算機斷層攝影計算機程序和如權(quán)利要求15所述的成像計算機程序具有類似和/或相同的如從屬權(quán)利要求所限定的優(yōu)選實施例。應該理解本發(fā)明的優(yōu)選實施例也可以是從屬權(quán)利要求與相應獨立權(quán)利要求的任何組合。
通過參考下面描述的實施例，本發(fā)明的這些及其他方面將變得明顯且得以闡明。


在以下附圖中圖I示意性且示例性示出計算機斷層攝影裝置；圖2至圖5示意性且示例性示出在所采集的探測值已被重分組后的擴展虛擬輻射源和對應的虛擬探測器；并且圖6示出示例性圖示說明計算機斷層攝影方法的流程圖。
具體實施例方式圖I示意性且示例性示出了一種計算機斷層攝影裝置，其包括能夠圍繞平行于z軸延伸的旋轉(zhuǎn)軸R旋轉(zhuǎn)的掃描架I。在該實施例中為X射線管的輻射源2被安裝在掃描架I上。輻射源2設有準直器3，其從由輻射源2生成的輻射形成錐形輻射束4。該輻射貫穿在成像區(qū)域5中的諸如患者的對象(未示出)，在該實施例中該成像區(qū)域是圓柱形的。在已貫穿成像區(qū)域5后，錐形輻射束4入射在包括ニ維探測表面的探測器6上。探測器6被安裝在掃描架I上。該計算機斷層攝影裝置包括兩個馬達7、8。掃描架I被馬達7以優(yōu)選恒定但可調(diào)的角速度驅(qū)動。馬達8被提供用于移置對象，例如患者，將該對象平行于旋轉(zhuǎn)軸R或z軸布置在成像區(qū)域5中的對象臺上。這些馬達7、8由控制單元9控制，例如使得輻射源2與對象相對于彼此沿著螺旋軌跡運動。但是，也可能對象不運動而僅輻射源2旋轉(zhuǎn)，即輻射源2相對于對象沿著圓形軌跡運動。掃描架I和馬達7、8可以被視為用于使輻射源2與對象相對于彼此沿ー軌跡——特別是圓形或螺旋形軌跡運動的運動單元。在輻射源2與成像區(qū)域5或?qū)ο蟮南鄬\動過程中，探測器6生成取決于入射在探測器6的探測表面上的輻射的探測值。移動輻射源2和探測器6以使得冗余的探測值被探測，例如移動它們以使得由沿著特定路徑貫穿對象的錐形輻射束的射線的輻射生成第一探測值并且由沿著相同特定路徑貫穿對象的錐形輻射束的射線生成第二探測值。對應于貫穿對象的相同或類似路徑且已在不同時間采集的探測值被視為冗余探測值。
該輻射源適于生成貫穿成像區(qū)域的經(jīng)調(diào)制輻射。在該實施例中，運動單元適于圍繞對象臺旋轉(zhuǎn)輻射源，并且輻射源適于通過相應地調(diào)制優(yōu)選作為輻射源的X射線源的管電流使得對象臺下方的輻射強度大于對象臺上方的輻射強度。額外地或可替換地，可以提供對象的不同部分的圖表，其中對象的不同部分具有對輻射劑量的不同敏感度，并且其中輻射的調(diào)制取決于對象的實際照射部分的輻射敏感度。例如，輻射可以被調(diào)制為使得具有較大輻射敏感度的部分接收的輻射劑量小于由對象的較不輻射敏感的另一部分接收的輻射劑量。例如，如果對象是人或動物，對輻射劑量的敏感度是非常器官特異性的。高度劑量敏感的重要器官是眼睛、甲狀腺和女性乳房。這些器官位于身體表面處或附近并且因此在計算機斷層攝影掃描過程中接收相對高的輻射劑量。輻射優(yōu)選被調(diào)制為使得對表面器官——如眼睛的輻射劑量可以被減少，特別是通過管電流調(diào)制，即通過在輻射源直接照射該器官時降低管電流。在該實施例中，輻射源生成錐形輻射束，并且探測器和運動單元適于探測相對于成像區(qū)域的同一區(qū)來說冗余的冗余探測值。成像區(qū)域的區(qū)優(yōu)選是成像區(qū)域中對象的體素或成像區(qū)域中對象的ー組體素。在其他實施例中，輻射源可以生成具有另ー射束形狀——例如具有扇形的輻射。此外，探測器和運動單元可以適于僅探測非冗余探測值。 在該實施側(cè)中，作為投影數(shù)據(jù)的探測值被提供給成像裝置10以從探測值生成對象的圖像。成像裝置10包括用于重分組探測值以由此形成重分組投影的重分組單元12、用于選擇將要重建的感興趣區(qū)域的感興趣區(qū)域選擇單元13以及用于根據(jù)輻射的調(diào)制為探測值提供調(diào)制權(quán)重的權(quán)重提供単元14。成像裝置10還包括用于重建對象的圖像的重建單元15，其中重建単元15適于基于所提供的調(diào)制權(quán)重對探測值進行加權(quán)并且從經(jīng)加權(quán)的探測值重建對象的圖像。由重建單元15重建的圖像被提供給顯示單元11以便顯示重建圖像。成像裝置10也優(yōu)選由控制單元9控制。在探測值已被重分組單元12重分組后，由生成虛擬楔的虛擬擴展輻射源20形成重分組投影，該虛擬楔包括在圖2中由參考數(shù)字18指示的角范圍內(nèi)的輻射。圖2示意性且示例性示出在z軸方向上觀察的感興趣區(qū)域16、成像區(qū)域5和軌跡17。輻射源相對于對象移動所沿著的軌跡17優(yōu)選是圓形軌跡或螺旋形軌跡。感興趣區(qū)域選擇單元13優(yōu)選包括用戶接ロ，該用戶接ロ允許用戶選擇包括將要重建的對象的期望感興趣區(qū)域，其例如為人的一部分，如人的器官。感興趣區(qū)域選擇單元13可以包括圖形用戶界面以及輸入?yún)g元，如計算機鼠標或鍵盤，其允許用戶選擇期望感興趣區(qū)域。權(quán)重提供単元14可以適于確定探測值的噪聲方差井根據(jù)逆噪聲方差為探測值提供調(diào)制權(quán)重。噪聲方差優(yōu)選是可以通過使用Poisson模型估計的探測值的方差。令Ici表示朝向探測器像素發(fā)射的光子的平均數(shù)量。由于對象對射束的衰減，平均僅I個光子達到探測器像素。光子的數(shù)量仍然遵循Poisson統(tǒng)計。因此，所探測的信號的方差是I。為了重建，通過使用以下公式來估計在總衰減系數(shù)上的所謂線積分Hi=-Iog(Iyici)。(I)根據(jù)方程(I)估計的線積分m可以被視為探測值。為了下面的討論，通過Gaussian誤差傳播來估計導出量m的方差
權(quán)利要求
1.ー種用于對對象進行成像的計算機斷層攝影裝置，所述計算機斷層攝影裝置包括 -成像區(qū)域(5)，用于接收將被成像的所述對象； -輻射源(2)，用于生成貫穿所述成像區(qū)域(5)中的所述對象的經(jīng)調(diào)制輻射(4)； -探測器(6)，用于生成取決于已貫穿所述對象后的所述輻射(4)的探測值； -運動單元(1，7，8)，用于在生成所述探測值的同時使所述輻射源(2)與所述對象相對于彼此運動，以便生成取決于在不同方向已貫穿所述對象的輻射(4)的探測值； -權(quán)重提供単元(14)，用于根據(jù)所述輻射(4)的調(diào)制提供用于對所述探測值進行加權(quán)的調(diào)制權(quán)重， -重建単元(15)，用于重建所述對象的圖像，其中，所述重建単元(15)適于基于所提供的調(diào)制權(quán)重對所述探測值進行加權(quán)并且從經(jīng)加權(quán)的探測值重建所述對象的所述圖像。
2.如權(quán)利要求I所述的計算機斷層攝影裝置，其中，所述計算機斷層攝影裝置包括所述對象要位于其上的對象臺，其中，所述運動単元(1，7，8)適于圍繞所述對象臺旋轉(zhuǎn)所述輻射源(2)，且其中，所述輻射源(2)適于使得所述輻射(4)的強度在所述對象臺上方比在所述對象臺下方低。
3.如權(quán)利要求I所述的計算機斷層攝影裝置，其中，所述權(quán)重提供単元(14)適于確定探測值的噪聲方差并且根據(jù)逆噪聲方差為所述探測值提供所述調(diào)制權(quán)重。
4.如權(quán)利要求I所述的計算機斷層攝影裝置，其中，所述輻射源(2)適于調(diào)制所生成的輻射的強度，其中，所述權(quán)重提供単元(14)適于根據(jù)所生成的輻射的經(jīng)調(diào)制的強度確定探測值的調(diào)制權(quán)重。
5.如權(quán)利要求I所述的計算機斷層攝影裝置，其中，所述輻射源(2)適于生成所述經(jīng)調(diào)制輻射(4)以使得所述經(jīng)調(diào)制輻射(4)是錐形的，且其中，所述權(quán)重提供単元(14)還適于根據(jù)相應探測值所取決于的所述輻射(4)的錐角提供用于對所述探測值進行加權(quán)的錐權(quán)重。
6.如權(quán)利要求I所述的計算機斷層攝影裝置，其中，所述輻射源(2)適于生成所述經(jīng)調(diào)制輻射(4)以使得所述經(jīng)調(diào)制輻射是發(fā)散的，其中，所述計算機斷層攝影裝置還包括重分組単元(12)，用于對根據(jù)所述發(fā)散的輻射(4)生成的所述探測值重分組，由此形成重分組投影，其中，所述權(quán)重提供単元(14)適于 -為重分組投影的探測值中的至少一部分確定中間調(diào)制權(quán)重，其中，所述中間調(diào)制權(quán)重取決于所述輻射(4)的調(diào)制， -為所述重分組投影確定平均調(diào)制權(quán)重，該平均調(diào)制權(quán)重是所述重分組投影的重分組探測值中的所述至少一部分的中間調(diào)制權(quán)重的平均值，其中，所述平均調(diào)制權(quán)重是為所述重分組投影的探測值提供的調(diào)制權(quán)重。
7.如權(quán)利要求6所述的計算機斷層攝影裝置，其中，所述運動単元(1，7，8)適于在生成所述探測值的同時使所述輻射源(2)與所述成像區(qū)域(5)相對于彼此圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，其中，所述重分組投影的重分組探測值中的所述至少一部分是沿著垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸的直線布置的重分組探測值。
8.如權(quán)利要求6所述的計算機斷層攝影裝置，其中，所述計算機斷層攝影裝置還包括用于選擇將被重建的感興趣區(qū)域的感興趣區(qū)域選擇單元(13)，其中，所述重分組探測值中的所述至少一部分是已根據(jù)已貫穿所選擇的感興趣區(qū)域的輻射生成的所述重分組探測值中的一部分。
9.如權(quán)利要求6所述的計算機斷層攝影裝置，其中，所述權(quán)重提供単元(14)還適于通過加權(quán)平均所述重分組探測值中的所述至少一部分的中間調(diào)制權(quán)重來確定所述平均調(diào)制權(quán)重，其中，所述中間調(diào)制權(quán)重在求平均過程中被加權(quán)，從而使得取決于已更中心地貫穿所述感興趣區(qū)域的輻射的重分組探測值 的中間調(diào)制權(quán)重比取決于已更外圍地貫穿所述感興趣區(qū)域的輻射的重分組探測值的中間調(diào)制權(quán)重接收更大的權(quán)重。
10.如權(quán)利要求8所述的計算機斷層攝影裝置，其中，所述權(quán)重提供単元(14)還適于通過加權(quán)平均所述重分組探測值中的所述至少一部分的中間調(diào)制權(quán)重來確定所述平均調(diào)制權(quán)重，其中，所述中間調(diào)制權(quán)重在求平均過程中根據(jù)所述感興趣區(qū)域與相應重分組探測值所取決于的輻射的交叉區(qū)域的大小而被加權(quán)。
11.一種用于生成對象的圖像的成像裝置，所述成像裝置適于處理由采集單元生成的探測值，該采集単元包括 -成像區(qū)域(5 )，用于接收將被成像的所述對象， -輻射源(2)，用于生成貫穿所述成像區(qū)域(5)中的所述對象的經(jīng)調(diào)制輻射(4)， -探測器(6)，用于生成取決于已貫穿所述對象后的所述輻射(4)的探測值， -運動單元(1，7，8)，用于在生成所述探測值的同時使所述輻射源(2)與所述對象相對于彼此運動，以便生成取決于在不同方向已貫穿所述對象的輻射(4)的探測值， 其中，所述成像裝置(10)包括 -權(quán)重提供単元(14)，用于根據(jù)所述輻射(4)的調(diào)制提供用于對所述探測值進行加權(quán)的調(diào)制權(quán)重， -重建単元(15)，用于重建所述對象的圖像，其中，所述重建単元(15)適于基于所提供的調(diào)制權(quán)重對所述探測值進行加權(quán)并且從經(jīng)加權(quán)的探測值重建所述對象的所述圖像。
12.ー種用于對對象進行成像的計算機斷層攝影方法，所述計算機斷層攝影方法包括以下步驟 -由輻射源(2)生成貫穿成像區(qū)域(5)中的對象的經(jīng)調(diào)制輻射(4)， -由探測器(6)生成取決于已貫穿所述對象后的所述輻射(4)的探測值， -由運動單元(1，7，8)在生成所述探測值的同時使所述輻射源(2)與所述對象相對于彼此運動，以便生成取決于在不同方向已貫穿所述對象的輻射(4)的探測值， -由權(quán)重提供単元(14)根據(jù)所述輻射(4)的調(diào)制為所述探測值提供權(quán)重， -由重建単元(15)基于所提供的調(diào)制權(quán)重對所述探測值進行加權(quán)， -由所述重建單元(15)從經(jīng)加權(quán)的探測值重建所述對象的圖像。
13.一種用于生成對象的圖像的成像方法，所述成像方法適于處理由采集單元生成的探測值，該采集単元包括 -成像區(qū)域(5 )，用于接收將被成像的所述對象， -輻射源(2)，用于生成貫穿所述成像區(qū)域(5)中的所述對象的經(jīng)調(diào)制輻射(4)， -探測器(6)，用于生成取決于已貫穿所述對象后的所述輻射(4)的探測值， -運動單元(1，7，8)，用于在生成所述探測值的同時使所述輻射源(2)與所述對象相對于彼此運動，以便生成取決于在不同方向已貫穿所述對象的輻射(4)的探測值， 其中，所述成像方法包括以下步驟 -由權(quán)重提供単元(14)根據(jù)所述輻射(4)的調(diào)制為所述探測值提供權(quán)重，-由重建単元(15)基于所提供的調(diào)制權(quán)重對所述探測值進行加權(quán)， -由所述重建単元(15)從經(jīng)加權(quán)的探測值重建所述對象的所述圖像。
14.一種計算機斷層攝影計算機程序，所述計算機斷層攝影計算機程序包括程序代碼段，所述程序代碼段用于當所述計算機斷層攝影計算機程序在控制如權(quán)利要求I所述的計算機斷層攝影裝置的計算機上運行時使所述計算機斷層攝影裝置執(zhí)行如權(quán)利要求12所述的計算機斷層攝影方法的步驟。
15.一種成像計算機程序，所述成像計算機程序包括程序代碼段，所述程序代碼段用于當所述成像計算機程序在控制如權(quán)利要求11所述的成像裝置的計算機上運行時使所述成像裝置執(zhí)行如權(quán)利要求13所述的成像方法的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于對對象進行成像的計算機斷層攝影裝置。該計算機斷層攝影裝置包括用于生成貫穿對象的經(jīng)調(diào)制輻射(4)的輻射源(2)以及用于在輻射源(2)與對象相對于彼此運動時生成取決于已貫穿對象后的輻射(4)的探測值的探測器(6)。權(quán)重提供單元(14)根據(jù)輻射(4)的調(diào)制提供用于對探測值進行加權(quán)的調(diào)制權(quán)重，并且重建單元(15)重建對象的圖像，其中基于所提供的調(diào)制權(quán)重對探測值加權(quán)并且從經(jīng)加權(quán)的探測值重建對象的圖像。這能夠允許通過相應地調(diào)制輻射來優(yōu)化對對象的劑量施加，其中重建圖像仍然具有高質(zhì)量。
文檔編號G06T11/00GK102655810SQ201080057105
公開日2012年9月5日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日
發(fā)明者E·勒斯爾, R·普羅克紹, T·克勒 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司