專利名稱：在多信道光束探測器中恢復(fù)故障信道的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于恢復(fù)多信道光束探測器的故障信道的信號的方法，利用該光束探測器從不同投影方向接收各投影，且該光束探測器的信道各具有一個(gè)后接信道電路的探測器元件。此外，本發(fā)明還涉及一種為實(shí)施該方法而設(shè)計(jì)的醫(yī)療設(shè)備，尤其是CT(計(jì)算機(jī)斷層造影)設(shè)備。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)斷層造影例如在醫(yī)療診斷中用于產(chǎn)生不疊加的斷層圖像。這些斷層圖像是在X射線計(jì)算機(jī)造影中利用計(jì)算機(jī)從X射線管以及適當(dāng)?shù)奶綔y器圍繞患者進(jìn)行圓形或螺旋性旋轉(zhuǎn)時(shí)繪制的數(shù)據(jù)中計(jì)算出來的。(參見Kalender，W.A的Computertomographie.Grundlagen，Gertetechnologie，Bildqualitt，Anwendungen(計(jì)算機(jī)斷層造影基礎(chǔ)，設(shè)備技術(shù)，圖像質(zhì)量及應(yīng)用).MCD出版社2000年出版，München)。目標(biāo)是，在盡可能短的時(shí)間內(nèi)獲得斷層圖像。
傳統(tǒng)的CT設(shè)備具有所謂的單行探測器，也就是具有唯一探測器行(即按行設(shè)置的探測器元件)的探測器，由于其數(shù)據(jù)采集率太小，而不能恰當(dāng)處理不斷增長的診斷需求(在呼吸的間歇對完整器官的高分辨率拍攝、大體積的血管顯示、對具有各向同性和高分辨率的解剖結(jié)構(gòu)的空間顯示)。
雖然通過減少X射線管和探測器的旋轉(zhuǎn)時(shí)間可以提高數(shù)據(jù)采集率，但是很快就會(huì)遇到機(jī)械極限。為了還能進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)采集率，最近開發(fā)出了具有所謂多行探測器，也就是具有多行(例如4行)探測器元件的探測器的CT設(shè)備(參見上述Kalender的書)。
現(xiàn)在力圖通過所謂平面探測器，也就是具有很多行(例如64個(gè)探測器行)的多行探測器進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)采集率，且目前正在開發(fā)中。
如果探測器信道出現(xiàn)故障或完全損壞，則其不正確或有故障的信號導(dǎo)致整個(gè)數(shù)據(jù)量中的不一致，這從負(fù)面影響了再現(xiàn)的斷層圖像的質(zhì)量根據(jù)所涉及信道的數(shù)量和故障的種類出現(xiàn)環(huán)形到線形的偽影，該偽影覆蓋了檢查對象的結(jié)構(gòu)，并由此在最有利的情況下只是讓觀察者感到受到了干擾，而在通常情況下則會(huì)從負(fù)面影響診斷或使診斷完全不能進(jìn)行。
圖1a示出了利用具有完全無損的探測器的CT設(shè)備拍攝的患者肩部區(qū)域的斷層圖像。如果探測器的2688個(gè)信道中例如有64個(gè)出現(xiàn)故障，則在這種情況下，故障的信道不依賴于實(shí)際在對應(yīng)探測器元件上出現(xiàn)的X射線量子數(shù)而各自具有恒定的信號強(qiáng)度，因而獲得圖1b示出的存在嚴(yán)重偽影的斷層圖像。為簡便起見，以下無論信道是完全損壞或只是帶故障工作，都被認(rèn)為是故障信道。
導(dǎo)致信道出現(xiàn)故障的原因既可能是探測器元件自身出現(xiàn)了故障，也可能是連接在其后邊的信號處理電路中出現(xiàn)了故障。因此，可以通過調(diào)換所涉及的探測器元件和/或所涉及的信號處理電路部分來消除故障。但是這種調(diào)換既費(fèi)時(shí)又費(fèi)錢。
因此開發(fā)了一種能恢復(fù)故障信道的信號的方法，以放棄調(diào)換或至少推遲調(diào)換，使得無需中斷CT設(shè)備的運(yùn)行。在應(yīng)用一種由DE19921763A1公開的校正方法時(shí)，獲得的不是根據(jù)圖1b的斷層圖像，而是根據(jù)圖1c的斷層圖像，該圖像中雖然偽影明顯減少，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到毫無偽影。
在具有N行的多行探測器中，信道數(shù)是單行探測器信道數(shù)的N倍。因此在多行探測器中，尤其是在平面探測器中，出現(xiàn)故障的概率相對于單行探測器也提高了N倍。因此，多行和平面探測器的經(jīng)濟(jì)上的使用由于其很高的、必須經(jīng)常調(diào)換探測器元件或信號處理電路部分的概率而很成問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，通過提供一種適用于對多行和平面探測器恢復(fù)故障信道的信號的方法以及一種用于實(shí)施該方法的醫(yī)療設(shè)備，提供將多行和平面探測器實(shí)際和經(jīng)濟(jì)地投入使用的前提條件。
上述技術(shù)問題是通過權(quán)利要求1和10的特征解決的。
因此，從當(dāng)前以及至少另一投影的相鄰信號中恢復(fù)待恢復(fù)的信號。
由于還要借助至少另一投影的信號，因此可以達(dá)到特別與實(shí)際相符的恢復(fù)，其結(jié)果是，一般既不會(huì)出現(xiàn)對診斷的負(fù)面影響，也不會(huì)在采用恢復(fù)信號情況下獲得的斷層圖像中出現(xiàn)讓觀察者感到受到了干擾或迷惑的偽影，即無需調(diào)換一個(gè)或多個(gè)故障信道。由于該方法借助業(yè)已存在的信號，因此其工作得足夠快，以便在高數(shù)據(jù)采集率或X射線管和探測器的較小旋轉(zhuǎn)時(shí)間下也能投入使用。
如圖1d所示的利用根據(jù)本發(fā)明的方法從相同信號中獲得的如圖1b的斷層圖像，由故障或錯(cuò)誤的信號導(dǎo)致的錯(cuò)誤實(shí)際上不再出現(xiàn)在再現(xiàn)的斷層圖像中，也就是說，根據(jù)本發(fā)明的方法在實(shí)際中提供了沒有偽影的圖像。
特別具有優(yōu)點(diǎn)的是，根據(jù)用于恢復(fù)的本發(fā)明的一個(gè)變形，采用其中待再現(xiàn)信號的投影(以下稱為當(dāng)前投影)的所謂8個(gè)相鄰鄰居的數(shù)據(jù)，并應(yīng)用時(shí)間上直接在當(dāng)前投影之前的投影(以下稱為在前投影)中的8個(gè)相鄰鄰居的數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明中，也可以應(yīng)用采用擴(kuò)展相鄰鄰居的數(shù)據(jù)、例如24個(gè)相鄰鄰居的數(shù)據(jù)和/或在附加采集投影數(shù)據(jù)的情況下工作的方法，其中附加投影在時(shí)間上位于前面的投影之前，或在當(dāng)前投影之后。
此外，本發(fā)明也可以應(yīng)用于這樣的設(shè)備其探測器系統(tǒng)相對于檢查對象不是在圓形或螺旋形軌道上圍繞旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)，而是沿著其它類型的軌道運(yùn)動(dòng)。
“當(dāng)前投影”、“(時(shí)間上直接)在前投影”和“(時(shí)間上)在后投影”的概念都是鑒于這種情況應(yīng)用的，即投影在時(shí)間上相互連續(xù)地被拍攝，從而獲得與投影對應(yīng)的數(shù)據(jù)流。因此，這些投影的相鄰?fù)队笆桥c當(dāng)前投影具有這種時(shí)間、當(dāng)然也是空間關(guān)系的投影，在其中包含的數(shù)據(jù)適用于恢復(fù)關(guān)于當(dāng)前投影的故障信道的信號。如上所述，相鄰?fù)队翱梢栽跁r(shí)間上位于當(dāng)前投影之后，但是也可以位于(直接)在前投影之前。


下面根據(jù)附圖中示出的實(shí)施例說明本發(fā)明。其中示出了圖1為患者肩部區(qū)域的斷層圖像，其中圖1a為無錯(cuò)誤的斷層圖像，圖1b為利用具有多個(gè)故障信道的探測器系統(tǒng)拍攝的并因此而含有偽影的相同圖像，圖1c為借助公知的校正方法從與圖1b相同的信號中獲得的斷層圖像，圖1d為借助本發(fā)明的方法從與圖1b相同的信號中獲得的斷層圖像，圖2和圖3為應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的方法的設(shè)備的原理性示意圖，圖4為本發(fā)明的方法借以為基礎(chǔ)的幾何關(guān)系，圖5至圖7為按照本發(fā)明方法所應(yīng)用的兩種投影的信號以及該信號的形成地點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
圖2和圖3中示出了適用于實(shí)施本發(fā)明的方法的第3代CT設(shè)備。整個(gè)用1表示的該測量設(shè)備具有一個(gè)整個(gè)用2表示的X射線放射源，其具有設(shè)置在前面的、靠近放射源的光束光闌3(圖3)，以及一個(gè)設(shè)置為多行和多列探測器元件的多平面陣列(圖2中以Dk，n示出了其中一個(gè))的探測器系統(tǒng)5，其具有一個(gè)設(shè)置在其前面的、靠近探測器的光束光闌6(圖3)。為清楚起見，圖2只示出了8行探測器元件Dk，n，但是探測器系統(tǒng)5也可以具有多行探測器元件Dk，n，如圖3中打點(diǎn)所示。
一方面具有光束光闌3的X射線放射源2和另一方面具有光束光闌6的探測器系統(tǒng)5以在圖3中可見的方式這樣相對設(shè)置在旋轉(zhuǎn)框7上，使得在CT設(shè)備運(yùn)行中由X射線放射源2發(fā)射的、通過可調(diào)光束光闌3入射的、其邊緣射線以RS表示的錐形X射線束投射到探測器系統(tǒng)5上。在此，根據(jù)借助光束光闌3調(diào)節(jié)的X射線光束的橫截面這樣調(diào)節(jié)光束光闌6，使得只有探測器系統(tǒng)5的被X射線光束直接照射到的區(qū)域才能被釋放。這在圖2和3中示出的運(yùn)行模式中是8行探測器元件Dk，n，下面稱為活躍行。其它以打點(diǎn)形式表示的行被光束光闌6遮蓋，并因此是非活躍的。每行探測器元件Dk，n都具有K個(gè)探測器元件(例如K＝672)，其中，k＝1至K是所謂的信道索引。探測器元件Dk，n的活躍行Ln在圖3中以L1至LN示出，其中n＝1至N是行索引。
因此，探測器元件D244，7是指第7探測器行(n＝7)的、信道k＝244的探測器元件。
X射線束具有在圖2和圖3中標(biāo)示出的錐形角β，該錐形角是指X射線束在包含系統(tǒng)軸Z和焦點(diǎn)F的平面中的孔徑角。圖2中示出的X射線束的扇形角是指X射線束在與系統(tǒng)軸Z成直角、并包含焦點(diǎn)F的平面中的孔徑角。
可以借助驅(qū)動(dòng)裝置22使旋轉(zhuǎn)框7圍繞系統(tǒng)軸Z旋轉(zhuǎn)。系統(tǒng)軸Z與圖2所示的空間直角坐標(biāo)系的z軸平行。
探測器系統(tǒng)5的列同樣沿著z軸方向延伸，而在z軸方向的寬度為b、例如是1mm的行則垂直于系統(tǒng)軸Z或z軸。
為了將檢查對象(例如患者P)置入X射線束的照射路徑，設(shè)置了與系統(tǒng)軸Z平行、可在z軸方向移動(dòng)的支撐裝置9，并且是這樣設(shè)置的旋轉(zhuǎn)框7的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和該支撐裝置的平移運(yùn)動(dòng)之間的同步要使得平移速度與旋轉(zhuǎn)速度的比值恒定，其中，可通過選擇旋轉(zhuǎn)框每次旋轉(zhuǎn)時(shí)支撐裝置的位移h的期望值來調(diào)整該比值。
因此，可以用立體掃描的方法檢查位于支撐裝置9上的檢查對象的一個(gè)體積，其中，可以這樣以螺旋掃描的形式進(jìn)行立體掃描，即在同時(shí)旋轉(zhuǎn)測量單元1和平移支撐裝置9的情況下，借助測量單元1在測量單元1每次旋轉(zhuǎn)時(shí)從不同投影方向拍攝多個(gè)投影。在螺旋掃描時(shí)，X射線放射源的焦點(diǎn)F相對于支撐裝置9在圖2中用S標(biāo)出的螺旋軌道上運(yùn)動(dòng)。
在螺旋掃描期間從探測器系統(tǒng)5的每個(gè)活躍行的探測器元件中并行讀出的、對應(yīng)于各個(gè)投影的測量數(shù)據(jù)將在優(yōu)選設(shè)置在旋轉(zhuǎn)框7上的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備單元10中進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換、序列化，并發(fā)送到圖像計(jì)算機(jī)11。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備單元10以未示出的方式包含對各探測器元件的、連接在該元件后面的、也被標(biāo)示為信道電路的信號處理電路。
替代螺旋掃描，也可以調(diào)整位移為h＝0，其結(jié)果是，焦點(diǎn)F在圓形軌道上運(yùn)動(dòng)。該運(yùn)行方式一般稱為X射線斷層掃描。在X射線斷層掃描中，也在測量單元1的每次旋轉(zhuǎn)時(shí)從不同投影方向拍攝多個(gè)投影。
在圖像計(jì)算機(jī)11的預(yù)處理單元12中對測量數(shù)據(jù)，也就是投影進(jìn)行預(yù)處理之后，將產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流發(fā)送到再現(xiàn)單元13，該單元從測量數(shù)據(jù)中再現(xiàn)檢查對象的期望斷層的CT圖像，并且在螺旋掃描的情況下根據(jù)本身公知的螺旋插值(例如180LT或360LT插值)進(jìn)行，而在X射線斷層掃描中根據(jù)同樣公知的方法進(jìn)行。
CT圖像由矩陣排列的像素組成，其中像素對應(yīng)于各圖像平面，每個(gè)像素對應(yīng)于一個(gè)豪恩斯弗爾德單位(Hounsfield Unit，HU)的CT數(shù)，并且對應(yīng)于CT數(shù)/灰度值標(biāo)度的各像素分別以對應(yīng)于各CT數(shù)的灰度值顯示。
由斷層圖像再現(xiàn)單元13從投影中再現(xiàn)的斷層圖像顯示在與圖像計(jì)算機(jī)11連接的顯示單元16上，例如顯示器。
由于根據(jù)圖2和圖3的CT設(shè)備設(shè)計(jì)用于執(zhí)行還有待于詳細(xì)說明的本發(fā)明的用于恢復(fù)探測器系統(tǒng)5的故障信道的信號的方法，因此圖像計(jì)算機(jī)還具有信號恢復(fù)裝置14和與其對應(yīng)的中間存儲(chǔ)器15。
X射線放射源2(例如X射線管)由發(fā)生器單元17供以必要的電壓和電流，例如X射線電壓U。為了以各自需要的方式調(diào)節(jié)這兩個(gè)值，為發(fā)生器單元17配備了具有鍵盤19、進(jìn)行所需調(diào)節(jié)的控制單元18。
在CT設(shè)備的其它操作和控制也借助控制單元18和鍵盤19進(jìn)行，這由控制單元18與圖像計(jì)算機(jī)11相連可見。
此外，探測器元件Dk，n的活躍行的數(shù)量N可以調(diào)整，由此也可以調(diào)整光束光闌3和6的位置，為此，控制單元18與對應(yīng)于光束光闌3和6的調(diào)整單元20和21連接。此外還可以調(diào)整旋轉(zhuǎn)框7完全旋轉(zhuǎn)所需的旋轉(zhuǎn)時(shí)間τ，這由與旋轉(zhuǎn)框7對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)單元22與控制單元18相連可見。
在探測器系統(tǒng)5的一個(gè)或多個(gè)信道出現(xiàn)故障的情況下，該故障可能由各探測器元件本身和/或由連接在其后的信道電路引起，根據(jù)本發(fā)明的方法可恢復(fù)每個(gè)故障信道的信號。
為此，在本發(fā)明方法的對應(yīng)于第一運(yùn)行方式的第一變形中，在拍攝各當(dāng)前投影期間，根據(jù)在中間存儲(chǔ)器15中存儲(chǔ)的、直接在此之前的投影的與故障信道相鄰的信道的信號以及當(dāng)前投影的對應(yīng)信道的信號，恢復(fù)故障信道的對應(yīng)于各當(dāng)前故障而在當(dāng)前投影中完全錯(cuò)誤或有錯(cuò)的信號。這在信號恢復(fù)裝置14中進(jìn)行。
在第一運(yùn)行方式中，根據(jù)與故障信道直接相鄰的信道的8個(gè)相鄰信道(M＝8)的信號恢復(fù)故障信道的信號。為清楚起見，這些信道在圖5中僅以1至8示出，其中故障信道用D示出。在此，信道4和5是指與故障信道D同在一行的信道。信道6至8屬于在z方向直接位于包含故障信道D的探測器行之前的探測器行，而信道1至3屬于在z方向直接位于包含故障信道D的探測器行之后的探測器行。因此，如果故障信道位于探測器行L3上，則信道4和5同樣也在探測器行L3上，而信道6至8則在探測器行L2上，信道1至3在探測器行L4上。
在拍攝當(dāng)前投影時(shí)，其中根據(jù)圖4，焦點(diǎn)位于位置Fa，探測器位于位置5a，如圖5的左半部所示，故障信道D的8個(gè)相鄰信道提供信號sa1至sa8。當(dāng)前投影的邊緣射線在圖4中對于X射線束整體以RSa表示，對故障信道D的8個(gè)相鄰信道涉及的部分X射線束用sa4和sa5表示。由X射線束確定的圓形測量區(qū)域在圖4中用MF表示。
在拍攝直接位于當(dāng)前投影之前的投影時(shí)，焦點(diǎn)和探測器位于在圖4中用Fv和5v表示的位置，其中X射線束的邊緣射線用RSv表示，而與該部分X射線束對應(yīng)的射線邊緣用sv4和sv5表示。在拍攝直接位于當(dāng)前投影之前的投影時(shí)出現(xiàn)的故障信道D的8個(gè)相鄰信道的輸出信號在圖5的右半部用sv1至sv8表示。如上所述，這些信號存儲(chǔ)在中間存儲(chǔ)器15中。
根據(jù)信號sa1至sa8和sv1至sv8，按照以下方式對當(dāng)前投影恢復(fù)故障信道的信號Dr信號恢復(fù)裝置14根據(jù)這些信道的信號在第一恢復(fù)步驟中通過下式計(jì)算臨時(shí)校正值vv＝0.25·(sa4+sa5+sv4+sv5)。
為了測取垂直于圖像平面(圖4中示出的平面)變化的對象結(jié)構(gòu)的影響，信號恢復(fù)裝置14對位于包含故障信道的行之上和之下的探測器行類似地計(jì)算臨時(shí)校正值o和uo＝0.25·(sa1+sa3+sv1+sv3)u＝0.25·(sa6+sa8+sv6+sv8)。
信號恢復(fù)裝置14根據(jù)臨時(shí)校正值v、o和u優(yōu)選地根據(jù)下式計(jì)算恢復(fù)的信號DrDr＝v-0.5·(o-sa2+u-sa7)或者也可以根據(jù)Dr＝v·0.5·[(sa2/o)+(sa7/u)]。
在掃描進(jìn)行期間，以上述描述當(dāng)前投影的方式拍攝所有的投影，從而產(chǎn)生對故障信道的信號的校正的數(shù)據(jù)流，斷層再現(xiàn)單元13訪問該數(shù)據(jù)流以再現(xiàn)斷層圖像。也就是說，斷層圖像再現(xiàn)單元13根據(jù)包含恢復(fù)的故障信道信號的各投影再現(xiàn)斷層圖像，并如已提到的那樣在顯示單元16上顯示。在此，以所述方式進(jìn)行，不依賴于是螺旋形掃描還是X射線斷層掃描。
如圖4所示，X射線源1和探測器系統(tǒng)5一起在螺旋形或圓形軌道上圍繞圖4中與顯示平面垂直的系統(tǒng)軸Z運(yùn)動(dòng)，其中，各投影的信號分別以焦點(diǎn)F和探測器5中部的連接線置以不同于直接在此之前的投影的角位來獲得。
根據(jù)本發(fā)明的方法利用焦點(diǎn)F和探測器系統(tǒng)5從一次投影到下次投影的進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)。因此，這種進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)和采用各當(dāng)前投影與各直接在前投影的故障信道的相鄰信號才使得實(shí)際上可以通過以所述方式獲得的相鄰信號的平均值恢復(fù)、即近似故障信道的信號，其保證了，相鄰信號所基于的射線路徑平均盡可能少地偏離屬于故障信道D的射線路徑穿過待檢查對象。因此，通過構(gòu)成平均值的故障信道D的相鄰信道信號的值，可以很好地近似每個(gè)由X射線放射從焦點(diǎn)F到故障信道D的射線路徑的、減弱從焦點(diǎn)F出發(fā)的X射線放射的開始強(qiáng)度的結(jié)果值。在此，其基礎(chǔ)是選擇故障信道的那些位于同一探測器行上的相鄰信道，且在拍攝投影的時(shí)刻，從X射線管焦點(diǎn)位置到信道中點(diǎn)的連接線與從X射線管焦點(diǎn)位置到當(dāng)前投影的故障信道的連接線之間的平均距離最小。
由此產(chǎn)生一個(gè)共同的、盡可能精確的近似。如果不使用所述進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)，或不采用當(dāng)前和至少另一投影的信號，則在直接在前投影的上述運(yùn)行方式的情況下，則僅是接近精確的近似也是不可能的。
因此，在示出的恢復(fù)變形中，故障信道的8個(gè)相鄰信道沒有錯(cuò)誤信號是前提條件。
在第一運(yùn)行方式中，中間存儲(chǔ)器15非常小，因?yàn)榭偸侵豁氂性谇案魍队暗臄?shù)據(jù)，因此在數(shù)據(jù)校正之后，可用其覆蓋當(dāng)前投影的數(shù)據(jù)，因?yàn)閷τ谛Ｕ麓?當(dāng)前)投影的數(shù)據(jù)從該數(shù)據(jù)方面來說其表示在前投影的數(shù)據(jù)。
如果可以借助鍵盤19選擇第二種運(yùn)行方式，本發(fā)明具有另一種應(yīng)用，其中，對故障信道信號的恢復(fù)類似于第一運(yùn)行方式，但是根據(jù)圖6采用三個(gè)時(shí)間上相鄰的投影。該變形可用于恢復(fù)在時(shí)間上位于中間的投影的故障信道信號。因此，附加考慮信號sf1至sf8。
再次分別對v、o和u通過各探測器行的對應(yīng)6個(gè)信號建立平均值。
信號恢復(fù)裝置14通過下式計(jì)算臨時(shí)校正值vv=16(sa4+sa5+sv4+sv5+sf4+sf5)]]>對于臨時(shí)校正值o和u則為o=16(sa1+sa3+sv1+sv3+sf1+sf3)]]>u=16(sa6+sa8+sv6+sv8+sf6+sf8).]]>信號恢復(fù)裝置14根據(jù)臨時(shí)校正值v、o和u優(yōu)選根據(jù)下式類似于上述變形計(jì)算恢復(fù)的信號Dr
Dr＝v-0.5·(o-sa2+u-sa7)或者也可以根據(jù)Dr＝v·0.5·[(sa2/o)+(sa7/u)]。
在借助鍵盤19選擇第三種運(yùn)行方式作為另一選擇的情況下，則本發(fā)明的另一種應(yīng)用變形為，采用24個(gè)相鄰(M＝24)信號，根據(jù)各當(dāng)前投影以及其在前投影恢復(fù)故障信道的信號。
因此，根據(jù)圖7另外考慮信號sa9至sa24和sv9至sv24。假設(shè)故障信道位于探測器行L3，則信號sa23、sa4、sa5和sa15以及sv23、sv4、sva5和sv15屬于同樣位于探測器行L3的信道23、4、5和15；信號sa22、sa6、sa7、sa8和sa16以及sv22、sv6、sv7、sv8和sv16屬于位于探測器行L2的信道22、6、7、8和16；信號sa21、sa20、sa19、sa18和sa17以及sv21、sv20、sv19、sv18和sv17屬于位于探測器行L1的信道21、20、19、18和17。相反，信號sa24、sa1、sa2、sa3和sa14以及sv24、sv1、sv2、sv3和sv14屬于位于探測器行L4的信道24、1、2、3和14；信號sa9、sa10、sa11、sa12和sa13以及sv9、sv10、sv11、sv12和sv13屬于位于探測器行L5的信道9、10、11、12和13。
信號恢復(fù)裝置14根據(jù)這些信道的信號通過下式計(jì)算臨時(shí)校正值vv＝0.125(sv23+sv4+sv5+sv15+sa23+sa4+sa5+sa15)。
為了測取垂直于圖像平面(圖4中示出的平面)變化的對象結(jié)構(gòu)的影響，對于z方向上位于包含故障信道的探測器行之前和之后的探測器行需要4個(gè)臨時(shí)校正值o＝0.125(sv9+sv10+sv12+sv13+sa9+sa10+sa12+sa13)p＝0.125(sv24+sv1+sv3+sv14+sa24+sa1+sa3+sa14)u＝0.125(sv22+sv6+sv8+sv16+sa22+sa6+sa8+sa16)w＝0.125(sv21+sv20+sv18+sv17+sa21+sa20+sa18+sa17)。
信號恢復(fù)裝置14根據(jù)臨時(shí)校正值v、o、p和u和w優(yōu)選地根據(jù)下式計(jì)算恢復(fù)的信號DrDr=v-0.5(o+p2-sa2+sa112+w+u2-sa7+sa192)]]>或者通過下式計(jì)算
Dr=v·0.5(sa2+sa11o+p+sa7+sa19w+u).]]>第三種運(yùn)行方式也可以類似于第二種運(yùn)行方式這樣變形，在校正中除了當(dāng)前投影的直接在前投影的信號之外，還采用當(dāng)前投影的直接在后投影的信號。
在上述實(shí)施例中，相鄰探測器行信號的影響分別用為1的加權(quán)因子加以考慮。但是，也可以采用小于1的加權(quán)因子，其考慮在z方向上測量的、各探測器行與包含故障信道的探測器行之間的距離，其中加權(quán)因子越小，距離越大。
在所述實(shí)施例中只恢復(fù)一個(gè)故障信道的信號。以類似方式也可以恢復(fù)多個(gè)信道的信號，其中，應(yīng)用本發(fā)明的前提條件是，每個(gè)故障信道的周圍是無故障信道的、各具有所應(yīng)用大小的相鄰信道。
在本發(fā)明中，探測器元件既指將入射的射線量子直接轉(zhuǎn)化為電信號的探測器元件，也指借助閃爍器和光電二極管將入射的射線量子間接轉(zhuǎn)化為電信號的探測器元件。
在所述實(shí)施例中，測量單元1和支撐裝置9之間的相對運(yùn)動(dòng)總是通過支撐裝置9的移動(dòng)產(chǎn)生的。但在本發(fā)明中還存在這樣一種可能，即支撐裝置9保持不動(dòng)而測量單元1移動(dòng)。此外，在本發(fā)明中還可以通過移動(dòng)測量單元1和移動(dòng)支撐裝置9來產(chǎn)生所需的相對運(yùn)動(dòng)。
在所述實(shí)施例中，錐形X射線束具有成直角的橫截面。但在本發(fā)明中也可以是其它的橫截面幾何形狀。
與前面所述實(shí)施例相關(guān)地，例如可以采用第三代CT設(shè)備，也就是X射線放射源和探測器系統(tǒng)在產(chǎn)生圖像期間一起圍繞系統(tǒng)軸移動(dòng)。本發(fā)明還可以采用第四代CT設(shè)備，其中只有X射線放射源圍繞系統(tǒng)軸移動(dòng)，而與位置固定的探測器環(huán)一起作用，只要探測器系統(tǒng)是探測器元件的多行陣列。
根據(jù)本發(fā)明的方法還可以用于第5代CT設(shè)備，即X射線放射不僅是從一個(gè)焦點(diǎn)射出，而是從圍繞系統(tǒng)軸移動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)X射線放射源的焦點(diǎn)射出，只要探測器系統(tǒng)是一個(gè)多行的探測器元件陣列。
在前面所述的實(shí)施例中，所采用的CT設(shè)備具有一個(gè)探測器系統(tǒng)，其具有以正交矩陣形式設(shè)置的探測器元件。本發(fā)明還可以采用其探測器系統(tǒng)具有以非平面陣列設(shè)置的探測器元件的CT設(shè)備。
前面所述的實(shí)施例涉及本發(fā)明的醫(yī)療應(yīng)用。但本發(fā)明還可以用于醫(yī)療之外的應(yīng)用范圍，例如借助CT設(shè)備進(jìn)行的無損材料檢驗(yàn)。
所述實(shí)施例只是作為例子舉出，尤其是關(guān)于圖像計(jì)算機(jī)11的結(jié)構(gòu)。信號恢復(fù)單元14和中間存儲(chǔ)器15例如也可以是其它計(jì)算單元的部件。
總之，本發(fā)明提供了一種校正方法，利用該方法可以恢復(fù)醫(yī)療儀器(尤其是CT設(shè)備)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的有故障或完全損壞信道的信號在投影期間故障工作或完全損壞的探測器信道的信號將從該投影的與所述信道相鄰信道的信號中，以及從時(shí)間上在該投影之前或之后進(jìn)行的一個(gè)或多個(gè)投影的對應(yīng)信號中計(jì)算出來。該計(jì)算可以例如采用信號恢復(fù)裝置和中間存儲(chǔ)裝置進(jìn)行。
因此尤其是，盡管存在故障信道也可以運(yùn)行CT設(shè)備(尤其是在醫(yī)療診斷中)而以盡可能小的質(zhì)量損失再現(xiàn)斷層圖像，或者在出現(xiàn)故障之后繼續(xù)運(yùn)行CT設(shè)備。即使單個(gè)探測器元件的信號完全錯(cuò)誤，根據(jù)包含恢復(fù)信號的投影再現(xiàn)的斷層圖像也具有極高的價(jià)值，并且沒有干擾的圖像偽影。
權(quán)利要求
1.一種用于恢復(fù)多信道光束探測器的故障信道信號的方法，利用該光束探測器拍攝不同投影方向的投影，該光束探測器的信道各具有一個(gè)后接信道電路的探測器元件，其中，對所述故障信道的信號在采用同一投影的M個(gè)相鄰信道的相鄰信號以及其它投影的M個(gè)相鄰信道的相鄰信號的條件下進(jìn)行恢復(fù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，對所述故障信道的信號在采用8個(gè)相鄰信道或24個(gè)相鄰信道(M＝8或M＝24)的相鄰信號的條件下進(jìn)行恢復(fù)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，對所述故障信道的信號由同一投影的信號以及時(shí)間上直接在前的投影的信號進(jìn)行恢復(fù)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，對所述故障信道的信號由同一投影的信號、時(shí)間上直接在前的投影的信號以及時(shí)間上直接在后的投影的信號進(jìn)行恢復(fù)。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中，對所述故障信道的信號由多個(gè)時(shí)間上在前的投影和/或多個(gè)時(shí)間上在后的投影的信號進(jìn)行恢復(fù)。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述光束探測器具有多個(gè)各有多個(gè)探測器元件的探測器行，其中，對所述故障信道的信號利用由同一投影的相同探測器行的最鄰近信道以及一個(gè)或多個(gè)時(shí)間上相鄰的投影的相同探測器行的對應(yīng)信道獲得的臨時(shí)校正因子v，以及利用同一投影和一個(gè)或多個(gè)時(shí)間上相鄰?fù)队暗膬蓚€(gè)臨時(shí)校正值o和u進(jìn)行恢復(fù)，其中，o和u是由與包含故障信道的探測器行相鄰的探測器行的信號計(jì)算出的。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，恢復(fù)故障信道信號所需的計(jì)算步驟和/或信號值和/或臨時(shí)校正值設(shè)置為具有一個(gè)加權(quán)因子。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，用于恢復(fù)光束探測器的故障信道的信號，該光束探測器具有多個(gè)各具多個(gè)探測器元件的探測器行，其中，所述加權(quán)因子根據(jù)各探測器行與包含故障信道的探測器行之間的距離選定。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中，對所述故障信道的信號利用帶有中間存儲(chǔ)器的信號恢復(fù)裝置進(jìn)行恢復(fù)。
10.一種醫(yī)療設(shè)備，設(shè)計(jì)來用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法。
11.如權(quán)利要求10所述的醫(yī)療設(shè)備，該設(shè)備設(shè)計(jì)為CT設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于恢復(fù)恢復(fù)具有多個(gè)信道的光束探測器的故障信道的信號的方法，利用該光束探測器接收不同投影方向的投影，該光束探測器的信道各具有一個(gè)后連信道電路的探測器元件。其中，借助于同一投影的M個(gè)相鄰信道的相鄰信號、由其它投影的M個(gè)相鄰信道的相鄰信號來恢復(fù)故障信道的信號恢復(fù)。
文檔編號A61B6/03GK1551744SQ02817273
公開日2004年12月1日 申請日期2002年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月3日
發(fā)明者托馬斯·馮德哈爾, 托馬斯 馮德哈爾, 卡倫德, 威利·卡倫德, 爾德 富克斯, 西奧博爾德·富克斯, 里斯, 蒂爾曼·里斯, 奎林·斯普雷特, 斯普雷特 申請人:西門子公司