專利名稱：用于寬覆蓋和低劑量心臟ct成像的動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)施例涉及診斷成像，更具體地說(shuō)，涉及能夠具有高時(shí)間分辨率、減少由缺失數(shù)據(jù)和縱向截?cái)嘁鸬膱D像偽影以及減少輻射劑量的計(jì)算機(jī)斷層造影(CT) 成像的方法及裝置。
背景技術(shù)：
通常，在計(jì)算機(jī)斷層造影(CT)成像系統(tǒng)中，χ射線源向諸如患者或一件行李之類的對(duì)象或物體發(fā)射扇形射束。在下文中，術(shù)語(yǔ)“對(duì)象”和“物體”應(yīng)包括能夠被成像的任何東西。射束在被對(duì)象衰減后，照射在輻射檢測(cè)器陣列上。在檢測(cè)器陣列接收到的已衰減射束輻射的強(qiáng)度通常取決于對(duì)象對(duì)X射線束的衰減。檢測(cè)器陣列的每個(gè)檢測(cè)器元件產(chǎn)生指示每個(gè)檢測(cè)器元件接收的已衰減射束的分開(kāi)的電信號(hào)。電信號(hào)被發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以供分析，分析最終生成圖像。一般情況下，χ射線源和檢測(cè)器陣列在成像平面內(nèi)并且圍繞對(duì)象繞機(jī)架旋轉(zhuǎn)。X射線源通常包括在焦點(diǎn)發(fā)射X射線束的X射線管。X射線檢測(cè)器通常包括用于校準(zhǔn)在檢測(cè)器接收的X射線束的準(zhǔn)直器，與準(zhǔn)直器相鄰、用于將X射線轉(zhuǎn)換為光能量的閃爍體，以及用于從相鄰閃爍體接收光能量并從其中產(chǎn)生電信號(hào)的光電二極管。通常，閃爍體陣列的每個(gè)閃爍體將X射線轉(zhuǎn)換為光能量。每個(gè)閃爍體向與之相鄰的光電二極管釋放光能量。每個(gè)光電二極管檢測(cè)光能量并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。光電二極管的輸出則被發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于圖像重構(gòu)。CT成像的重要現(xiàn)代應(yīng)用之一就是用于心臟成像。然而，心臟成像技術(shù)、如冠狀動(dòng)脈CT血管造影術(shù)提出特別的技術(shù)挑戰(zhàn)，其中之一就是需要高時(shí)間分辨率來(lái)避免圖像中的運(yùn)動(dòng)偽影。獲得如此高的時(shí)間分辨率的一種方式是使用寬覆蓋、多檢測(cè)器行CT(MDCT)系統(tǒng)在一次機(jī)架旋轉(zhuǎn)內(nèi)掃描整個(gè)心臟區(qū)域。這里，寬覆蓋是指能夠在一次繞軸旋轉(zhuǎn)(axial rotation)內(nèi)覆蓋人心臟的大部分的χ射線束的縱向覆蓋。通常，為了保持時(shí)間分辨率，只有來(lái)自大概一半掃描的數(shù)據(jù)被用于圖像重構(gòu)。然而，遺憾的是，當(dāng)大的χ射線錐形束角度大時(shí)，這樣的心臟半掃描成像方法面臨嚴(yán)重的缺失數(shù)據(jù)和縱向截?cái)鄦?wèn)題。這種心臟半掃描方法引起的錐形束偽影在重構(gòu)圖像中容易觀察到，并且使圖像質(zhì)量嚴(yán)重下降。為了減輕與上述心臟半掃描技術(shù)相關(guān)聯(lián)的缺失數(shù)據(jù)和縱向截?cái)鄦?wèn)題，采用寬覆蓋、全掃描心臟成像(即使采用半掃描重構(gòu)方法)是一種解決方案。這種寬覆蓋、全掃描心臟成像提供了一種保持時(shí)間分辨率、同時(shí)減輕與半掃描成像相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)缺失和縱向截?cái)鄦?wèn)題的方式。然而，與半掃描心臟成像相比，全掃描心臟成像在對(duì)象上施加了更大的輻射劑量。事實(shí)上，全掃描心臟成像中的輻射劑量表現(xiàn)為在半掃描心臟成像之上輻射劑量50% (或更多)的增長(zhǎng)。雖然為了使患者所受到的輻射劑量和掃描時(shí)間最小化而進(jìn)行了各種努力，但是傳統(tǒng)的全掃描心臟成像不夠理想。因此，希望設(shè)計(jì)能夠具有高時(shí)間分辨率、減少由缺失數(shù)據(jù)和縱向截?cái)嘁鸬膱D像偽影以及減少輻射劑量的用于CT成像的裝置和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例針對(duì)一種計(jì)算機(jī)斷層造影(CT)掃描儀，包括機(jī)架，其中具有開(kāi)口以接納待掃描的對(duì)象；X射線源，布置于機(jī)架內(nèi)，并且配置成在CT數(shù)據(jù)獲取期間將X 射線錐形束投影在對(duì)象；以及檢測(cè)器陣列，配置成檢測(cè)穿過(guò)對(duì)象的X射線。CT掃描儀還包括布置在X射線源附近的動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器；以及配置為使X射線源圍繞對(duì)象旋轉(zhuǎn)的控制器，其中，χ射線源的單次旋轉(zhuǎn)被分為第一半掃描和第二半掃描，在第一半掃描期間獲取第一成像數(shù)據(jù)集，在第二半掃描期間獲取第二成像數(shù)據(jù)集?？刂破鬟€配置為在從第一半掃描和第二半掃描其中之一獲取圖像數(shù)據(jù)之后，并且與從第一半掃描和第二半掃描其中另一個(gè)獲取圖像數(shù)據(jù)的開(kāi)始同時(shí)，對(duì)動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器進(jìn)行定位，其中，動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器配置為在第一半掃描和第二半掃描其中之一期間阻擋χ射線源發(fā)射的χ射線束的中央部分；以及使用第一成像數(shù)據(jù)集和第二成像數(shù)據(jù)集來(lái)重構(gòu)CT圖像。本發(fā)明的另一實(shí)施例針對(duì)一種心臟CT成像的方法，該方法包括沿著旋轉(zhuǎn)環(huán)形路徑使X射線源圍繞掃描對(duì)象旋轉(zhuǎn)通過(guò)一系列投影角，其中X射線源的單次旋轉(zhuǎn)被分為第一半掃描和第二半掃描；從第一半掃描中獲取第一成像數(shù)據(jù)集；以及從第二半掃描中獲取第二成像數(shù)據(jù)集。該方法還包括在從第一半掃描和第二半掃描其中之一獲取圖像數(shù)據(jù)完成之后，并且與從第一半掃描和第二半掃描其中另一個(gè)獲取圖像數(shù)據(jù)的開(kāi)始同時(shí)，運(yùn)用準(zhǔn)直器以在第一半掃描和第二半掃描其中之一期間阻擋X射線源發(fā)射的X射線束的中央部分； 以及使用第一成像數(shù)據(jù)集和第二成像數(shù)據(jù)集來(lái)重構(gòu)CT圖像。本發(fā)明的另一實(shí)施例針對(duì)一種CT成像系統(tǒng)，包括可旋轉(zhuǎn)的機(jī)架，其中具有開(kāi)口以接納待掃描的對(duì)象；X射線源，布置于可旋轉(zhuǎn)的機(jī)架內(nèi)，并且配置成在CT數(shù)據(jù)獲取期間將 X射線束投影在對(duì)象；以及布置在X射線源附近的準(zhǔn)直器，其中，準(zhǔn)直器配置成可移動(dòng)地定位于所投影的X射線束的路徑中。CT成像系統(tǒng)還包括計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)被編程以使X射線源圍繞對(duì)象完全地旋轉(zhuǎn)，其中X射線源的旋轉(zhuǎn)被分為第一半掃描和第二半掃描，從第一半掃描中獲取第一成像數(shù)據(jù)集，以及從第二半掃描中獲取第二成像數(shù)據(jù)集。計(jì)算機(jī)還被編程以在從第一半掃描和第二半掃描其中之一獲取成像數(shù)據(jù)之后，并且與從第一半掃描和第二半掃描其中另一個(gè)獲取成像數(shù)據(jù)的開(kāi)始同時(shí)，并且在從第一半掃描和第二半掃描其中另一個(gè)獲取成像數(shù)據(jù)的整個(gè)過(guò)程中，可移動(dòng)地對(duì)準(zhǔn)直器進(jìn)行定位以阻擋X射線源發(fā)射的X射線束的中央部分；以及使用第一成像數(shù)據(jù)集和第二成像數(shù)據(jù)集來(lái)重構(gòu)CT圖像。其它各種特征和優(yōu)點(diǎn)將在接下來(lái)的詳細(xì)描述和附圖中變得顯而易見(jiàn)。


附圖舉例說(shuō)明當(dāng)前為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明而考慮的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。在附圖中圖1是CT成像系統(tǒng)的示意圖。圖2是圖1所示的系統(tǒng)的示意框圖。圖3是CT系統(tǒng)檢測(cè)器陣列的一個(gè)實(shí)施例的透視圖。圖4是檢測(cè)器的一個(gè)實(shí)施例的透視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的心臟CT成像的寬縱向檢測(cè)器方法的第一半掃描的示意表示。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的心臟CT成像的寬縱向檢測(cè)器方法的第二半掃描的示意表示。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的CT成像方法的流程圖。圖8是與非侵入式包裹檢查系統(tǒng)配合使用的CT系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的工作環(huán)境是關(guān)于寬覆蓋、多檢測(cè)器行、計(jì)算機(jī)斷層造影(CT)系統(tǒng)來(lái)描述的。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，本發(fā)明同樣可適用于與其它多切片配置配合使用。而且， 將關(guān)于X射線的檢測(cè)和轉(zhuǎn)換來(lái)描述本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員還會(huì)理解，本發(fā)明同樣可適用于其它高頻電磁能量的檢測(cè)和轉(zhuǎn)換。將關(guān)于“第三代”CT掃描儀來(lái)描述本發(fā)明，但是本發(fā)明同樣可適用于其它CT系統(tǒng)。參照?qǐng)D1，計(jì)算機(jī)斷層造影(CT)成像系統(tǒng)10被表示為包括機(jī)架12，其代表了 “第三代”CT掃描儀。機(jī)架12具有X射線源14，X射線源14向在機(jī)架12的相對(duì)側(cè)上的檢測(cè)器組件或后置式患者準(zhǔn)直器18投影χ射線束。現(xiàn)參照?qǐng)D2，檢測(cè)器組件18由多個(gè)檢測(cè)器20 和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)(DAS) 32組成。多個(gè)檢測(cè)器20感測(cè)穿過(guò)醫(yī)學(xué)患者22的所投影的χ射線 16,DAS 32將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)以用于后續(xù)處理。每個(gè)檢測(cè)器20產(chǎn)生模擬電信號(hào)，該電信號(hào)表示照射的χ射線束以及因射線穿過(guò)患者22而得到的衰減射束的強(qiáng)度。在獲取χ射線投影數(shù)據(jù)的掃描期間，機(jī)架12和安裝在其上的部件繞旋轉(zhuǎn)中心M旋轉(zhuǎn)。機(jī)架12的旋轉(zhuǎn)和χ射線源14的操作由CT系統(tǒng)10的控制機(jī)構(gòu)沈來(lái)控制?？刂茩C(jī)構(gòu)沈包括χ射線控制器觀，它為χ射線源14提供電力和定時(shí)信號(hào)；以及機(jī)架馬達(dá)控制器30，它控制機(jī)架12的旋轉(zhuǎn)速度和位置。圖像重構(gòu)器34接收來(lái)自DAS 32的經(jīng)過(guò)抽樣和數(shù)字化的χ射線數(shù)據(jù)，并且執(zhí)行高速重構(gòu)。重構(gòu)的圖像作為輸入被施加到計(jì)算機(jī)36，計(jì)算機(jī) 36將圖像存儲(chǔ)在大容量存儲(chǔ)裝置38中。計(jì)算機(jī)36還經(jīng)由控制臺(tái)40從操作者那里接收命令和掃描參數(shù)，控制臺(tái)40具有某種形式的操作者接口，諸如鍵盤、鼠標(biāo)、聲音驅(qū)動(dòng)的控制器或者任何其它合適的輸入裝置。 關(guān)聯(lián)的顯示器42允許操作者觀察來(lái)自計(jì)算機(jī)36的重構(gòu)圖像和其它數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)36使用操作者提供的命令和參數(shù)來(lái)向DAS 32、χ射線控制器觀和機(jī)架馬達(dá)控制器30提供控制信號(hào)和信息。另外，計(jì)算機(jī)36操作工作臺(tái)馬達(dá)控制器44來(lái)控制機(jī)動(dòng)工作臺(tái)46，以定位患者 22和機(jī)架12。具體來(lái)說(shuō)，工作臺(tái)46移動(dòng)患者22全部或部分地通過(guò)圖1的機(jī)架開(kāi)口 48。如圖3所示，檢測(cè)器組件18包括軌道17，其間設(shè)置有準(zhǔn)直葉片或板19。板19被定位以在這種射束照射在例如圖4的位于檢測(cè)器組件18上的檢測(cè)器20上之前校準(zhǔn)χ射線 16。在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)器組件18包括57個(gè)檢測(cè)器20，每個(gè)檢測(cè)器20具有像素元件50 的64X16的陣列大小。因此，檢測(cè)器組件18具有64行和912列(16X 57個(gè)檢測(cè)器)，這允許通過(guò)機(jī)架12的每次旋轉(zhuǎn)收集數(shù)據(jù)的64個(gè)同時(shí)切片。為了達(dá)到縱向的寬覆蓋以在一次旋轉(zhuǎn)中覆蓋人的整個(gè)心臟，通常需要多于64行的檢測(cè)器。所需檢測(cè)器行的數(shù)量是所需覆蓋范圍和檢測(cè)器行寬度的函數(shù)。參照?qǐng)D4，檢測(cè)器20包括DAS 32，每個(gè)檢測(cè)器20包括在封裝51中排列的多個(gè)檢測(cè)器元件50。檢測(cè)器20包括相對(duì)于檢測(cè)器元件50定位于封裝51內(nèi)的插腳52。封裝51定位于具有多個(gè)二極管59的背光(kicklit) 二極管陣列53上。背光二極管陣列53又定位于多層襯底M上。間隔塊55定位于多層襯底M上。檢測(cè)器元件50與背光二極管陣列 53光耦合，并且背光二極管陣列53又與多層襯底M電耦合。柔性電路56附在多層襯底 54的面57以及DAS 32上。檢測(cè)器20通過(guò)使用插腳52定位于檢測(cè)器組件18內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例的操作中，χ射線照射在檢測(cè)器元件50內(nèi)而產(chǎn)生光子，光子穿過(guò)封裝51，從而產(chǎn)生模擬信號(hào)，該信號(hào)在背光二極管陣列53內(nèi)的二極管上被檢測(cè)。產(chǎn)生的模擬信號(hào)穿過(guò)多層襯底M、柔性電路56，到達(dá)DAS 32，在這里，模擬信號(hào)被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。如上所述，計(jì)算機(jī)斷層造影的重要現(xiàn)代應(yīng)用之一就是用于心臟成像。由于心臟的快速和接近恒定的運(yùn)動(dòng)，在心臟CT成像中使用高時(shí)間獲取速度來(lái)避免重構(gòu)圖像中的運(yùn)動(dòng)偽影。為了達(dá)到如此高的時(shí)間分辨率，為心臟成像已經(jīng)開(kāi)發(fā)了各種先進(jìn)的獲取技術(shù)，包括快速機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度、寬縱向檢測(cè)器覆蓋、多X射線源，等等。特別提到寬縱向檢測(cè)器方法，期望 χ射線源繞對(duì)象的一個(gè)單次繞軸旋轉(zhuǎn)對(duì)于患者群體中的大多數(shù)實(shí)現(xiàn)整個(gè)心臟的成像。傳統(tǒng)上，心臟成像采用半掃描獲取模式來(lái)執(zhí)行，這慮及重構(gòu)圖像所需要的成像數(shù)據(jù)從完全機(jī)架旋轉(zhuǎn)的基本上一半獲得。然而，由于在寬縱向檢測(cè)器方法中存在大的錐形束角度，采用半掃描獲取模式生成的圖像中可能存在嚴(yán)重的錐形束偽影。利用全掃描獲取模式可減輕圖像中存在的錐形束偽影，但是以在對(duì)象上的輻射劑量增加為代價(jià)。參照?qǐng)D5，示出上述心臟CT成像的寬縱向檢測(cè)器方法的示意表示。圖5表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的第一半掃描獲取，如下所述。χ射線源200發(fā)射χ射線錐形束201通過(guò)蝴蝶結(jié)濾波器202，濾波器202在光子到達(dá)待掃描的物體之前吸收X射線源200發(fā)出的低能量光子。X射線源200和蝴蝶結(jié)濾波器 202都繞成像體204的Z軸來(lái)繞軸旋轉(zhuǎn)。雖然圖5示出χ射線源200和蝴蝶結(jié)濾波器202 繞Z軸旋轉(zhuǎn)僅180度，但是這只是圖解說(shuō)明錐形束201在整個(gè)掃描中的覆蓋，要理解，χ射線源200和蝴蝶結(jié)濾波器202能夠繞成像體204進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)。在心臟CT成像中，成像體204代表整個(gè)心臟區(qū)域，并且是在χ射線源200和蝴蝶結(jié)濾波器202繞Z軸單次旋轉(zhuǎn)之后想要重構(gòu)的區(qū)域。在圖5所示的例子中，成像體204在縱向具有160mm的尺寸(w = 160mm)，整個(gè)直徑是250mm(d = 250mm)，但是要理解，成像體 204并不限于這樣的尺寸。此夕卜，圖5中從χ射線源200到Z軸的距離為610mm，但是要理解，這個(gè)距離也不限于這樣的尺寸。為了成像體204的全掃描獲取，χ射線源200可繞成像體204旋轉(zhuǎn)完全繞軸旋轉(zhuǎn) (即，360度)，來(lái)自這個(gè)全掃描的成像數(shù)據(jù)用于重構(gòu)表示成像體204的圖像。在第一半掃描期間獲取成像數(shù)據(jù)后(即，完全繞軸旋轉(zhuǎn)的第一個(gè)180度+扇角)，具有與第一半掃描的角度互補(bǔ)的投影角度的成像數(shù)據(jù)在第二半掃描期間(即完全繞軸旋轉(zhuǎn)的第二個(gè)180度的段) 被獲取。因此，全掃描獲取提供了圖像重構(gòu)中要使用的最大范圍的數(shù)據(jù)，這對(duì)于重構(gòu)具有減少的偽影的圖像是有用的。例如，參照?qǐng)D5，全掃描獲取允許在成像體204的區(qū)域206的完全360度掃描覆蓋，在區(qū)域208大于180度掃描覆蓋，并且在區(qū)域210小于180度掃描覆蓋。 為了重構(gòu)圖像具有很少、甚至沒(méi)有錐形束偽影，希望至少180度的掃描覆蓋，采用全掃描獲取來(lái)基本上獲得這樣的掃描覆蓋。事實(shí)上，采用圖5中所述的例子，在這些條件下，經(jīng)由全掃描獲取提供超過(guò)98%的覆蓋數(shù)據(jù)，只有最小區(qū)域210提供小于180度的掃描覆蓋。雖然全掃描獲取成功地使得能夠獲取具有最小錐形束偽影的圖像，但是這樣的全
6掃描獲取也使掃描物體遭受不希望有的額外輻射劑量。作為備選，半掃描獲取方法可用來(lái)減少輻射劑量，但這種方法本身導(dǎo)致了與全掃描獲取相比顯著較小覆蓋的數(shù)據(jù)可供用于圖像重構(gòu)。如上所述，對(duì)于圖像重構(gòu)，期望至少180度的掃描覆蓋。只使用半掃描獲取，可能有少得多的數(shù)據(jù)覆蓋，因而成像體204的基本部分對(duì)于圖像重構(gòu)而言包含不夠的數(shù)據(jù)。例如，再參照?qǐng)D5，采用半掃描獲取方法，成像體204的區(qū)域206會(huì)具有大于180度的掃描覆蓋，但是區(qū)域208會(huì)具有小于180度的掃描覆蓋，并且區(qū)域210會(huì)具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于180度的掃描覆蓋，得到整個(gè)覆蓋數(shù)據(jù)的大約86 % (與采用全掃描獲取時(shí)大于98 %的覆蓋數(shù)據(jù)相比)。 僅僅傳統(tǒng)半掃描獲取中掃描覆蓋的缺失就導(dǎo)致不希望有的錐形束偽影，因而當(dāng)錐形束偽影成為主要關(guān)注的問(wèn)題時(shí)，半掃描獲取方法對(duì)于用在寬覆蓋心臟成像中而言不具吸引力。因此，雖然圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的第一半掃描獲取，但是希望有第二半掃描獲取以使得能夠獲取足夠的數(shù)據(jù)用于低偽影的圖像重構(gòu)，而仍然使所掃描物體所受到的額外輻射劑量最小化。本發(fā)明的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了這樣一種分別采用第一和第二半掃描獲取的成像數(shù)據(jù)獲取方法，在本文中將關(guān)于圖6來(lái)進(jìn)一步描述。參照?qǐng)D6，示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第二半掃描獲取的示意表示。為了一致性和容易理解，圖5和圖6之間共同的元件共用共同的參考標(biāo)號(hào)，各個(gè)共同的元件的目的或含義在這里將不再重述。如以上關(guān)于圖5所述，通過(guò)使χ射線源200和蝴蝶結(jié)濾波器202繞成像體204的 Z軸來(lái)繞軸旋轉(zhuǎn)，獲取來(lái)自第一半掃描的圖像數(shù)據(jù)，并且成像數(shù)據(jù)在這個(gè)第一半掃描期間被連續(xù)地獲取。第一半掃描構(gòu)成繞ζ軸的180度旋轉(zhuǎn)，連同X射線束的扇形角。在這個(gè)第一半掃描期間，由于在區(qū)域206獲得大于180度的掃描覆蓋，對(duì)于區(qū)域206獲取了足夠的圖像數(shù)據(jù)。然而，僅僅從第一半掃描中在區(qū)域208和區(qū)域210中獲取不夠的數(shù)據(jù)，因而全掃描獲取對(duì)于整個(gè)成像體204的有效圖像重構(gòu)更具吸引力。因此，在第一半掃描期間的圖像數(shù)據(jù)獲取之后，χ射線源200進(jìn)入繞成像體204的第二次180度繞軸旋轉(zhuǎn)，稱作第二半掃描。然而，與第二半掃描中的圖像數(shù)據(jù)獲取的開(kāi)始同時(shí)，動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器212可移動(dòng)地定位于χ射線源200和蝴蝶結(jié)濾波器202之間，以便有效地阻擋從χ射線源200發(fā)射的χ射線束的中央部分。以這種方式，動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器212阻擋從χ射線源200發(fā)射的χ射線束的大部分，但允許χ射線束的外側(cè)部分(也就是χ射線束在線214 以外的部分)在第二半掃描期間照射在所掃描的物體上。在第二半掃描期間沒(méi)有獲取在第一半掃描期間已經(jīng)獲取的來(lái)自區(qū)域206的冗余和不必要的圖像數(shù)據(jù)，而在第二半掃描期間仍然獲取來(lái)自欠抽樣的區(qū)域208和區(qū)域210的圖像數(shù)據(jù)，從而對(duì)于成像體204的大部分而言，使至少180度的數(shù)據(jù)覆蓋能夠被獲取。在從第一半掃描和第二半掃描獲取圖像數(shù)據(jù)后， CT圖像被重構(gòu)。以上關(guān)于圖5和圖6所述的CT成像技術(shù)不僅使足夠的數(shù)據(jù)覆蓋能夠被獲取，而且實(shí)質(zhì)上減少了所掃描物體所受到的潛在輻射劑量。此外，當(dāng)此技術(shù)為具有一定的機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度的心臟CT成像而實(shí)現(xiàn)時(shí)，在單次心跳內(nèi)可完成整個(gè)全掃描獲取，從而達(dá)到避免運(yùn)動(dòng)偽影所需的高時(shí)間分辨率。動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器212優(yōu)選地由高衰減材料(例如鎢)構(gòu)成，這使它能夠有效地阻擋χ射線源200發(fā)射的χ射線束的相當(dāng)大的部分。雖然使用術(shù)語(yǔ)“準(zhǔn)直器”，但是動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器212 并不是按常規(guī)意義將χ射線束整形，而是阻擋χ射線束的相當(dāng)大的中央部分(即80% )，而允許χ射線束的外側(cè)部分照射在掃描物體上。不像CT成像中使用的常規(guī)準(zhǔn)直器，動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器212還形成單個(gè)單元。此外，可在第一半掃描之后并且與第二半掃描的開(kāi)始同時(shí)，采用任何適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)手段使動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器212可移動(dòng)地定位于χ射線源200和蝴蝶結(jié)濾波器202之間。然而，雖然前面所述的例子指定在第二半掃描期間運(yùn)用動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器212，但是本發(fā)明不限于此。也就是說(shuō)，動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器212能夠在第一半掃描期間被定位以阻擋χ射線束的一部分，而不在第二半掃描期間被定位以阻擋χ射線束的一部分。此外，動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器212能夠在全掃描的任何時(shí)段期間被定位以阻擋χ射線束的一部分。如果在第二半掃描期間不使用動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器212，在全掃描獲取期間，輻射劑量會(huì)比為了同樣覆蓋只采取半掃描獲取時(shí)高出例如不止50%。然而，采用動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器212在第二半掃描期間阻擋χ射線束的例如80%部分確保了被成像的物體被至少180度抽樣均勻覆蓋。這個(gè)方法相當(dāng)于與傳統(tǒng)全掃描獲取相比使輻射劑量減少大約30%。輻射劑量的如此實(shí)質(zhì)性減少，當(dāng)結(jié)合了高時(shí)間分辨率和減少的錐形束偽影時(shí)，使得關(guān)于本發(fā)明所述的寬覆蓋全掃描獲取技術(shù)對(duì)于心臟CT成像成為具有吸引力的選擇?，F(xiàn)參照?qǐng)D7，示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的CT成像方法300。方法300從框302 開(kāi)始，使X射線源沿著環(huán)形路徑繞掃描對(duì)象(例如患者)旋轉(zhuǎn)。在框304，從X射線源，從第一半掃描中獲取第一成像數(shù)據(jù)集。接下來(lái)，在框306，在第一半掃描期間的成像數(shù)據(jù)獲取完成后，并且與從第二半掃描獲取成像數(shù)據(jù)的開(kāi)始同時(shí)，運(yùn)用動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器。如上所述，動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器被配置為在第二半掃描期間阻擋χ射線源發(fā)射的χ射線束的相當(dāng)大的部分。在框308， 從第二半掃描中獲取第二成像數(shù)據(jù)集，從而完成圖像數(shù)據(jù)的全掃描獲取。最后，在框310，使用獲取的第一和第二成像數(shù)據(jù)集來(lái)重構(gòu)CT圖像。雖然上述例子具體地涉及心臟CT成像，但是本發(fā)明不限于此。本發(fā)明可應(yīng)用于CT 成像的其它形式，特別是那些期望減小的或有限的輻射劑量的情況，包括神經(jīng)研究和兒科掃描?，F(xiàn)參照?qǐng)D8，包裹/行李檢查系統(tǒng)100包括可旋轉(zhuǎn)的機(jī)架102，其中具有開(kāi)口 104， 包裹或各件行李可通過(guò)開(kāi)口 104?？尚D(zhuǎn)的機(jī)架102容納高頻電磁能量源106以及檢測(cè)器組件108，檢測(cè)器組件108具有包括閃爍體單元的閃爍體陣列，類似于圖6或7中所示。還提供傳送系統(tǒng)110，其中包括由結(jié)構(gòu)114支撐的傳送帶112以便自動(dòng)且連續(xù)地使包裹或各件行李116通過(guò)開(kāi)口 104以進(jìn)行掃描。物體116被傳送帶112運(yùn)送通過(guò)開(kāi)口 104，然后獲取成像數(shù)據(jù)，以及傳送帶112以受控且連續(xù)的方式從開(kāi)口 104中移出包裹116。結(jié)果，郵政檢查員、包裹處理者以及其他安全保衛(wèi)人員可非侵入地檢查包裹116的內(nèi)容物有無(wú)爆炸物、刀具、槍支、違禁物等等。所公開(kāi)的方法及裝置的技術(shù)貢獻(xiàn)在于提供了一種計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)被實(shí)現(xiàn)為執(zhí)行計(jì)算機(jī)斷層造影(CT)成像方法，該方法能夠具有高時(shí)間分辨率，減小由缺失數(shù)據(jù)和縱向截?cái)嘁鸬膱D像偽影，以及減小輻射劑量。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，本發(fā)明的實(shí)施例可與存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)接口并被其控制。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括多個(gè)部件，諸如電子部件、硬件部件和/ 或計(jì)算機(jī)軟件部件中的一個(gè)或多個(gè)。這些部件可包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，這些介質(zhì)通常存儲(chǔ)指令，諸如軟件、固件和/或匯編語(yǔ)言，用于執(zhí)行序列的一個(gè)或多個(gè)實(shí)現(xiàn)或?qū)嵤├械囊粋€(gè)或多個(gè)部分。這些計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)通常是非暫時(shí)的和/或有形的。這樣的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的例子包括計(jì)算機(jī)和/或存儲(chǔ)裝置的可記錄數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)可采用例如磁的、電的、光學(xué)的、生物的、和/或原子的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)中的一個(gè)或多個(gè)。此外，這些介質(zhì)可采取例如軟盤、磁帶、CD-R0M、DVD_R0M、硬盤驅(qū)動(dòng)器和/或電子存儲(chǔ)器的形式。未列舉的其它形式的非暫時(shí)的和/或有形的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)也可應(yīng)用于本發(fā)明的實(shí)施例中。在系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)中，許多此類部件能夠被組合或分開(kāi)。另外，此類部件可包括利用許多編程語(yǔ)言中的任一種編寫或?qū)崿F(xiàn)的計(jì)算機(jī)指令集和/或系列，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解的那樣。另外，其它形式的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)、如載波也可用于包含表示指令序列的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令序列時(shí)，使得一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)執(zhí)行序列的一個(gè)或多個(gè)實(shí)現(xiàn)或?qū)嵤├械囊粋€(gè)或多個(gè)部分。因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例針對(duì)計(jì)算機(jī)斷層造影(CT)掃描儀，包括機(jī)架，其中具有開(kāi)口以接納待掃描的對(duì)象；χ射線源，布置在機(jī)架內(nèi)，并配置成在CT數(shù)據(jù)獲取期間將χ射線錐形束投影在對(duì)象；以及檢測(cè)器陣列，配置為檢測(cè)通過(guò)對(duì)象的χ射線。CT掃描儀還包括布置于χ射線源附近的動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器；以及控制器，所述控制器配置為使χ射線源繞對(duì)象旋轉(zhuǎn)， 其中，χ射線源的單次旋轉(zhuǎn)被分為第一半掃描和第二半掃描，在第一半掃描期間獲取第一成像數(shù)據(jù)集，以及在第二半掃描期間獲取第二成像數(shù)據(jù)集。所述控制器還配置為在從第一半掃描和第二半掃描其中之一獲取圖像數(shù)據(jù)之后，并且與從第一半掃描和第二半掃描其中另一個(gè)獲取圖像數(shù)據(jù)的開(kāi)始同時(shí)，對(duì)動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器進(jìn)行定位，其中，動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器配置為在第一半掃描和第二半掃描其中之一期間阻擋χ射線源發(fā)射的χ射線束的中央部分；以及使用第一成像數(shù)據(jù)集和第二成像數(shù)據(jù)集來(lái)重構(gòu)CT圖像。本發(fā)明的另一實(shí)施例針對(duì)心臟CT成像的方法，該方法包括使χ射線源沿著旋轉(zhuǎn)環(huán)形路徑繞掃描對(duì)象旋轉(zhuǎn)通過(guò)一系列投影角，其中X射線源的單次旋轉(zhuǎn)被分為第一半掃描和第二半掃描；從第一半掃描中獲取第一成像數(shù)據(jù)集；以及從第二半掃描中獲取第二成像數(shù)據(jù)集。該方法還包括在從第一半掃描和第二半掃描其中之一獲取圖像數(shù)據(jù)完成之后，并且與從第一半掃描和第二半掃描其中另一個(gè)獲取圖像數(shù)據(jù)的開(kāi)始同時(shí)，運(yùn)用準(zhǔn)直器，以便在第一半掃描和第二半掃描其中之一期間阻擋X射線源發(fā)射的X射線束的中央部分；以及使用第一成像數(shù)據(jù)集和第二成像數(shù)據(jù)集來(lái)重構(gòu)CT圖像。本發(fā)明的又一實(shí)施例針對(duì)CT成像系統(tǒng)，包括可旋轉(zhuǎn)的機(jī)架，其中具有開(kāi)口以接納待掃描的對(duì)象；X射線源，布置于可旋轉(zhuǎn)的機(jī)架內(nèi)，并配置成在CT數(shù)據(jù)獲取期間將X射線束投影在所述對(duì)象；以及布置在χ射線源附近的準(zhǔn)直器，其中，準(zhǔn)直器配置成可移動(dòng)地定位于所投影的χ射線束的路徑中。CT成像系統(tǒng)還包括計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)被編程為使χ射線源繞對(duì)象完全旋轉(zhuǎn)，其中χ射線源的旋轉(zhuǎn)被分為第一半掃描和第二半掃描；從第一半掃描中獲取第一成像數(shù)據(jù)集；以及從第二半掃描中獲取第二成像數(shù)據(jù)集。所述計(jì)算機(jī)還被編程為在從第一半掃描和第二半掃描其中之一獲取成像數(shù)據(jù)之后，在開(kāi)始從第一半掃描和第二半掃描其中另一個(gè)獲取成像數(shù)據(jù)時(shí)，并且在從第一半掃描和第二半掃描其中另一個(gè)獲取成像數(shù)據(jù)的整個(gè)過(guò)程中，可移動(dòng)地對(duì)準(zhǔn)直器進(jìn)行定位以阻擋χ射線源發(fā)射的χ射線束的中央部分；以及使用第一成像數(shù)據(jù)集和第二成像數(shù)據(jù)集來(lái)重構(gòu)CT圖像。本書面描述使用例子來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，其中包括最佳方式，也使任何本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的
9可專利范圍由權(quán)利要求來(lái)限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它例子。如果此類其它例子具有與權(quán)利要求的文字表述沒(méi)有差異的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包含與權(quán)利要求的文字表述沒(méi)有本質(zhì)差異的等效結(jié)構(gòu)元件，則此類其它例子被規(guī)定為在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種計(jì)算機(jī)斷層造影(CT)掃描儀(10)，包括機(jī)架(12)，所述機(jī)架(12)中具有開(kāi)口 G8)以接納待掃描的對(duì)象02)； χ射線源(14，200)，所述χ射線源(14，200)布置于所述機(jī)架(12)內(nèi)，并且配置為在CT 數(shù)據(jù)獲取期間將χ射線錐形束(201)投影在所述對(duì)象02)；檢測(cè)器陣列(18)，所述檢測(cè)器陣列(18)配置成檢測(cè)穿過(guò)所述對(duì)象02)的χ射線； 布置在所述χ射線源(14，200)附近的動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器012)；以及控制器06)，所述控制器06)配置為使所述χ射線源(14，200)圍繞所述對(duì)象0 旋轉(zhuǎn)，其中，所述χ射線源(14，200)的單次旋轉(zhuǎn)被分為第一半掃描和第二半掃描； 在第一半掃描期間獲取第一成像數(shù)據(jù)集； 在第二半掃描期間獲取第二成像數(shù)據(jù)集；在從第一半掃描和第二半掃描其中之一獲取圖像數(shù)據(jù)之后，并且與從第一半掃描和第二半掃描其中另一個(gè)獲取圖像數(shù)據(jù)的開(kāi)始同時(shí)，對(duì)所述動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器(21 進(jìn)行定位，其中， 所述動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器(212)配置為在第一半掃描和第二半掃描其中之一期間阻擋所述χ射線源 (14,200)發(fā)射的χ射線束O01)的中央部分；以及使用第一成像數(shù)據(jù)集和第二成像數(shù)據(jù)集來(lái)重構(gòu)CT圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的CT掃描儀，還包括蝴蝶結(jié)濾波器002)，所述蝴蝶結(jié)濾波器 (202)布置在所述χ射線源(14，200)附近以在低能量光子到達(dá)所述對(duì)象0 之前吸收低能量光子，其中，所述控制器06)配置為將所述動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器(21 定位于所述χ射線源 (14,200)和所述蝴蝶結(jié)濾波器(20 之間。
3.如權(quán)利要求1所述的CT掃描儀，其中所述動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器012)由具有高χ射線衰減特性的材料構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求3所述的CT掃描儀，其中所述動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器012)由鎢構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1所述的CT掃描儀，其中所述動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器(212)包括配置為阻擋χ射線束O01)的一部分的單個(gè)元件。
6.如權(quán)利要求1所述的CT掃描儀，其中所述動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器(212)定位于距所述χ射線源(14，200) —定距離處，以便僅僅阻擋所述χ射線源(14，200)發(fā)射的χ射線束Q01)的中央部分，而允許χ射線束001)的外側(cè)部分到達(dá)所述對(duì)象。
7.如權(quán)利要求1所述的CT掃描儀，其中所述動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器(212)配置為在第二半掃描期間阻擋所述χ射線源(14，200)發(fā)射的χ射線束001)的80%。
8.如權(quán)利要求1所述的CT掃描儀，其中所述控制器06)配置為在所述對(duì)象02)的單次心跳內(nèi)使所述χ射線源(14，200)圍繞所述對(duì)象0 完全地旋轉(zhuǎn)。
9.如權(quán)利要求1所述的CT掃描儀，其中所述控制器06)配置為由從所述χ射線源 (14,200)圍繞所述對(duì)象0 的完全旋轉(zhuǎn)獲取的第一成像數(shù)據(jù)集和第二成像數(shù)據(jù)集來(lái)重構(gòu) CT圖像。
10.如權(quán)利要求1所述的CT掃描儀，其中所述檢測(cè)器陣列(18)是多檢測(cè)器行陣列。
全文摘要
CT掃描儀包括布置在x射線源附近的動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器和配置為使x射線源圍繞對(duì)象旋轉(zhuǎn)的控制器，其中從x射線源的單次旋轉(zhuǎn)中獲取成像數(shù)據(jù)，單次旋轉(zhuǎn)分為第一半掃描和第二半掃描。控制器還配置為在從第一半掃描和第二半掃描其中之一獲取圖像數(shù)據(jù)之后，并且與從第一半掃描和第二半掃描其中另一個(gè)獲取圖像數(shù)據(jù)的開(kāi)始同時(shí)，對(duì)動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直器進(jìn)行定位，以在第一半掃描和第二半掃描其中之一期間阻擋x射線源發(fā)射的x射線束的中央部分。CT掃描儀還配置為使用第一成像數(shù)據(jù)集和第二成像數(shù)據(jù)集來(lái)重構(gòu)CT圖像。
文檔編號(hào)A61B6/03GK102462505SQ20101062513
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者R-A·H·尼爾森, 范家華 申請(qǐng)人:通用電氣公司