專利名稱：用于可變厚度多切面ct成像的方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及成像方法和設(shè)備，特別涉及能提供可變厚度成像能力的方法和設(shè)備。
在至少一種公知的計(jì)算機(jī)斷面成像(CT)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，X射線源投射出扇形波束，該波束經(jīng)校正后位于笛卡兒坐標(biāo)系的X-Y平面內(nèi)，稱為成像平面。該X射線波束穿越成像物體，比如患者，被物體衰減后，作用于輻射檢測器陣列。輻射檢測器陣列接受到的輻射強(qiáng)度取決于X射線經(jīng)過物體時(shí)的衰減。輻射檢測器陣列中每個(gè)檢測器元件產(chǎn)生一個(gè)獨(dú)立的電信號(hào)，該電信號(hào)對(duì)應(yīng)于波束在該檢測器元件位置的衰減量度。來自所有檢測器的衰減量度中被獨(dú)立得到并形成一個(gè)透射輪廓。
在公知的第三代CT中，X射線源和檢測器陣列隨同一個(gè)臺(tái)架在成像平面內(nèi)圍繞成像物體旋轉(zhuǎn)，所以X射線波束橫截物體的角度是持續(xù)變化的。在某一個(gè)臺(tái)架角度得到的一組X射線衰減量度(稱為投影數(shù)據(jù))稱為一個(gè)“視圖”。在X射線和檢測器陣列的一次旋轉(zhuǎn)中，在不同的臺(tái)架角度(或稱視圖角度)下得到的一組視圖，形成一個(gè)“掃描”。在一個(gè)軸向掃描中，投影數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后生成對(duì)應(yīng)于物體二維切面的圖象。一種從投影數(shù)據(jù)中重建圖象的方法叫做反向投影過濾技術(shù)。這種處理將來自一次掃描的衰減量度轉(zhuǎn)化為稱作“CT數(shù)”或“Hounsfield單位”的整數(shù)，其用來控制陰極射線管顯示器上相應(yīng)象素的亮度。
公知的現(xiàn)代多切面CT系統(tǒng)，可能并實(shí)際上可獲得立體掃描數(shù)據(jù)，并且生成z軸分辨率(即沿患者傳送方向的分辨率)明顯改善的三維斷面重建圖象。有一種可擴(kuò)展的4切面系統(tǒng)就是這類系統(tǒng)，它由16行的檢測器元件構(gòu)成檢測器陣列，每行包含相等的厚度。(習(xí)慣上，將同成像平面垂直的Z軸方向長度稱為“厚度”，CT成像系統(tǒng)得到的圖象是對(duì)應(yīng)患者切面的，這些切面特征化后表示包含一個(gè)具體的厚度)。這種系統(tǒng)可以提供幾種多切面數(shù)據(jù)采集模式。
但是，為了生成在空間上幾乎一致的分辨率的三維圖象，就必須得到對(duì)應(yīng)于患者次毫米級(jí)切面的CT掃描數(shù)據(jù)。一個(gè)真的該分辨的明顯方法是將X-射線檢測器系統(tǒng)按次毫米級(jí)長度排布。不過這樣會(huì)急劇加大系統(tǒng)整體的復(fù)雜程度和制造成本，特別是也限制了公知的成像系統(tǒng)的較厚切面成像能力。另外，這樣小的檢測器排布會(huì)負(fù)面影響X射線檢測的量子效率。所以，就希望提供一種方法和設(shè)備，其可以推測包括次毫米級(jí)切面在內(nèi)的多成象切面，而不會(huì)犧牲獲得較厚圖象切面的能力；該切面包括成象為次毫米級(jí)切面的同一區(qū)域。也希望提供一種方法和設(shè)備，其可以比等距離排布的檢測器陣列提供更多的切面厚度供選擇。
所以，本發(fā)明的一個(gè)方面就是提供一種利用多切面CT成像系統(tǒng)采集物體圖象的方法，該CT成像系統(tǒng)包含X射線源和檢測器陣列，X射線源構(gòu)造成使發(fā)射的X射線扇形波束穿越物體后投射到檢測器陣列，檢測器陣列具有多行檢測器元件，其中包括不同厚度的行。該方法包括以下步驟使X射線扇形波束穿越物體；選擇性地組合檢測器陣列的行，其中包括不同厚度的行，以獲得代表物體的至少一個(gè)圖象切面的數(shù)據(jù)。
在其他的優(yōu)點(diǎn)中，上述實(shí)施例比在Z軸方向具有相同數(shù)量的排布的等距離排布的檢測器陣列而使用的方法，可以提供更大的切面厚度選擇。切面厚度的選擇可以包括次毫米級(jí)切面厚度。


圖1是CT成像系統(tǒng)的示意圖。
圖2是圖1所示系統(tǒng)的方框圖。
圖3是CT系統(tǒng)檢測器陣列的透視圖。
圖4是圖3所示檢測器陣列中一個(gè)檢測器模塊的透視圖。
圖5是在4切面模式中，圖4所示檢測器模塊的各種配置的示意圖。
圖6是一多切面檢測器陣列的截面?zhèn)纫暿疽鈭D，該檢測器陣列包含不等的行厚度，每個(gè)檢測器元件包含一個(gè)光電二極管和一個(gè)同所述光電二極管等厚度的閃爍體單元。
圖7是檢測器模塊中閃爍體陣列的俯視示意圖，可適用于圖6所示的多切面檢測器。
圖8是一個(gè)簡化側(cè)視圖，其表示使用在CT成象系統(tǒng)中相對(duì)于圖1和圖2所示的X射線源、平臺(tái)、患者之間的圖6的檢測器陣列中的行的相應(yīng)定向與定位。
圖9是一多切面檢測器陣列的截面?zhèn)纫暿疽鈭D，該檢測器陣列包含不等的行厚度，每個(gè)檢測器元件包含一個(gè)閃爍體單元、一個(gè)或多個(gè)固定連接的二極管，以產(chǎn)生代表所述閃爍體單元閃爍的單一輸出。
圖10是一多切面檢測器陣列的截面?zhèn)纫暿疽鈭D，該檢測器陣列包含不等的行厚度，其中檢測器陣列行由固定連接一組光電二極管構(gòu)成。
如圖1和圖2所示，計(jì)算機(jī)斷面成像(CT)系統(tǒng)10，有一個(gè)標(biāo)志“第三代”CT掃描儀的臺(tái)架12。臺(tái)架12上的X射線源14向?qū)γ娴臋z測器陣列18投射X射線波束16。檢測器陣列18由檢測器元件20組成，檢測器元件20感測經(jīng)過物體22(如醫(yī)病患者)的X射線。檢測器陣列18可以是一個(gè)或多個(gè)切面構(gòu)成。每個(gè)檢測器元件20產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)，該電信號(hào)代表X射線的強(qiáng)度變化即X射線經(jīng)過患者22時(shí)的衰減。臺(tái)架12和安置在其上的部件沿旋轉(zhuǎn)中心(即等角點(diǎn)24)旋轉(zhuǎn)，以得到一次掃描的X射線投影數(shù)據(jù)。
CT系統(tǒng)10的控制機(jī)構(gòu)26管理臺(tái)架12的旋轉(zhuǎn)和X射線源14的操作?？刂茩C(jī)構(gòu)26包括X射線控制器28、臺(tái)架電機(jī)控制器30，X射線控制器28向X射線源14提供功率和定時(shí)信號(hào)，臺(tái)架電機(jī)控制器30控制臺(tái)架12旋轉(zhuǎn)速度和位置?？刂茩C(jī)構(gòu)26中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)32從檢測器元件20采樣模擬信號(hào)并數(shù)字化供后繼處理。圖象重建系統(tǒng)34從DAS32接受采樣并數(shù)字化的數(shù)據(jù)并執(zhí)行高速圖象重建。重建的圖象輸入計(jì)算機(jī)36，并存儲(chǔ)在大容量存儲(chǔ)設(shè)備38中。
計(jì)算機(jī)36通過控制臺(tái)40(包含鍵盤)接受來自操作員的指令和掃描參數(shù)。陰極射線管顯示器42使操作員可以觀察重建圖象和計(jì)算機(jī)36的其他數(shù)據(jù)。依據(jù)操作員下達(dá)的指令和參數(shù)，計(jì)算機(jī)36向DAS32、X射線控制器28和臺(tái)架電機(jī)控制器30發(fā)送控制信號(hào)和信息。另外，計(jì)算機(jī)36還操作平臺(tái)電機(jī)控制器44，以控制平臺(tái)46將患者22定位于臺(tái)架12內(nèi)，并使患者22的部分身體在臺(tái)架開放空間48中移動(dòng)。
如圖3、圖4所示，檢測器陣列18包括多個(gè)檢測器模塊50，每個(gè)模塊50由檢測器元件20陣列組成。每個(gè)檢測器模塊50包括一個(gè)高密度半導(dǎo)體傳感陣列52和一個(gè)緊鄰半導(dǎo)體陣列52上方的多向閃爍體陣列54。緊鄰閃爍體陣列54上方的是一個(gè)校正裝置(圖3和圖4中未畫出)，可以在X射線波束16作用閃爍體陣列54前校正波束。具體的說，半導(dǎo)體陣列52包括多個(gè)光電二極管56，一個(gè)開關(guān)陣列58和一個(gè)解碼器60。在一實(shí)施例中，開關(guān)陣列58和解碼器60安置于一個(gè)或多個(gè)儀器結(jié)構(gòu)上，統(tǒng)稱為開關(guān)裝置。在圖3所示實(shí)施例中，位于模塊相對(duì)兩端有兩個(gè)開關(guān)裝置64和66。閃爍體陣列54緊鄰光電二極管56上方。光電二極管56以光途徑連接閃爍體陣列54，經(jīng)輸出線62輸出電信號(hào)，該電信號(hào)代表閃爍體陣列54的光學(xué)輸出。每個(gè)光電二極管生成一個(gè)獨(dú)立的低電平模擬輸出信號(hào)，即閃爍體陣列54中具體某一個(gè)閃爍體的波束衰減量度。光電二極管輸出線62物理上可以位于模塊50的一個(gè)側(cè)面上，也可以位于多個(gè)側(cè)面上。圖4中光電二極管輸出線62是位于光電二極管陣列的相對(duì)兩側(cè)。
在圖3所示的實(shí)施例中，檢測器陣列18包括57個(gè)檢測器模塊50。每個(gè)檢測器模塊50包括一個(gè)檢測器元件陣列20，檢測器元件陣列20包括一個(gè)半導(dǎo)體陣列52和一個(gè)閃爍體陣列54。一實(shí)施例中每個(gè)模塊包括一個(gè)16×16的檢測器元件陣列，所以，陣列18被分為16行和912列(16×57個(gè)模塊)。
開關(guān)裝置64連接半導(dǎo)體陣列52和DAS32。一實(shí)施例包含兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)裝置64和66。開關(guān)裝置64和66每個(gè)都包含多個(gè)場效應(yīng)晶體管。每個(gè)場效應(yīng)晶體管有一個(gè)輸入端、一個(gè)輸出端和一個(gè)控制端。輸入端同相對(duì)應(yīng)的一個(gè)光電二極管輸出線62相連，輸出端和控制端線路經(jīng)軟電纜同DAS32相連。具體而言，約一半的光電二極管輸出線62同開關(guān)裝置64的場效應(yīng)晶體管輸入線相連，另一半的光電二極管輸出線62同開關(guān)裝置66的場效應(yīng)晶體管輸入線相連。
依照預(yù)期的切面數(shù)量和每個(gè)切面的分辨率，解碼器60控制開關(guān)陣列58打開、關(guān)閉或組合光電二極管56的輸出。在一實(shí)施例中，解碼器60為一數(shù)字邏輯電路。解碼器60包括同開關(guān)陣列58和DAS32相連的多條輸入和輸出線路。具體的說，解碼器輸出線路同開關(guān)裝置控制線路相連，控制開關(guān)陣列58將光電二極管信號(hào)自開關(guān)陣列輸入端傳遞到輸出端。利用解碼器60，可以選擇開關(guān)陣列內(nèi)具體的場效應(yīng)晶體管打開、關(guān)閉或組合，從而控制具體的光電二極管56到CT系統(tǒng)DAS32的電子線路。在一個(gè)實(shí)施例中，解碼器60控制開關(guān)陣列58，從而控制連接到DAS32的半導(dǎo)體陣列52中檢測器行的數(shù)目，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制輸入DAS32的切面的數(shù)目。
舉例來說，解碼器60可以選擇1、2、3和4切面模式。如圖5所示，經(jīng)正確的解碼器控制線路，開關(guān)裝置58可以配置為4切面模式，數(shù)據(jù)將從4個(gè)切面中采集，每個(gè)切面包括半導(dǎo)體光電二極管陣列52的一行或多行。解碼器控制線路確定的開關(guān)裝置的配置，將選擇不同的光電二極管56組合予以打開、關(guān)閉和組合，從而切面厚度由1、2、3或4行光電二極管陣列元件構(gòu)成。在一實(shí)施例中，開關(guān)裝置58和解碼器60是結(jié)合在一塊半導(dǎo)體芯片里的。
在圖6、7、8所示的實(shí)施例中，沿Z軸分布的檢測器陣列18為N=16個(gè)由檢測器元件20構(gòu)成的行70，這里所述的行70包括行72和74，其在Z軸上包含不等的厚度。N個(gè)行70沿檢測器陣列18中心線CL呈鏡象分布，形成N/2行的組76、78，隨檢測器行到中心線CL的距離的增加，檢測器行的厚度不減少。此實(shí)施例中，檢測器陣列18的每個(gè)檢測器元件20構(gòu)成為一個(gè)閃爍體單元80，一個(gè)同閃爍體單元80等厚度的光電二極管單元82，一個(gè)X射線校正單元84。光電二極管單元82僅僅檢測同一檢測器元件20內(nèi)的閃爍體單元80的閃爍。光電二極管單元82僅僅包含一個(gè)光電二極管56，而且不是所有的光電二極管的厚度都相等。在檢測體陣列18中心線CL的兩側(cè)，檢測體單元20呈行狀排列，行厚度為kP、1.5kP、2.5kP、2.5kP、2.5kP、2.5kP、2.5kP、5kP,k和P定義見后文。這樣，在中心線CL兩側(cè)行厚度的比例都是1∶1.5∶2.5∶2.5∶2.5∶2.5∶2.5∶5。圖7為一俯視圖，所示即為這種實(shí)施例中檢測器陣列18的一個(gè)檢測器模塊50的閃爍體陣列54。
前文中參數(shù)的定義為當(dāng)扇形波束16作用于厚度為kP的檢測器陣列時(shí)，得到的患者22的圖像的有效切面厚度為P,k為取決于幾何尺度的常量。厚度P是同成像要求所述的設(shè)計(jì)指標(biāo)，例如0.5mm或者是從0.2mm到2.0mm的一個(gè)厚度。這些數(shù)值僅是示例性的，此范圍之外的數(shù)值本發(fā)明也適用。如圖8所示，由于患者22位于X射線源14和檢測器陣列18之間，扇形波束16呈發(fā)散狀，當(dāng)其作用于檢測器陣列18時(shí)其厚度多少要大于有效切面厚度，所以，比例常數(shù)R為一大于1.0的常數(shù)(例如1.7)，并取決于幾何尺寸。
在厚度比為1∶1.5∶2.5∶2.5∶2.5∶2.5∶2.5∶5的檢測器18的實(shí)施例中，一些操作模式要使用一個(gè)前置于患者的校正裝置86。比如，為得到每個(gè)切面有效厚度為P的4切面圖象，使用一個(gè)前置于患者的校正裝置86，限制X射線波束16在患者22處厚度為4P。因此，X射線波束16僅僅分別作用于檢測器18上厚度為1.5kP、kP、kP、1.5kP的中心行。由于前置于患者的校正裝置86對(duì)X射線波束16的約束，波束16的厚度在檢測器18處僅為4kP。所以，實(shí)際上1.5kP的檢測器行只有1.0kP被X射線影響。所以此模式下檢測器18可以提供4個(gè)1.0kP的切面。
在另一些操作模式下，Z軸上相鄰的光電二極管單元82的輸出被有選擇地組合在一起，以得到其他的成像切面厚度。當(dāng)P位于1毫米的數(shù)量級(jí)時(shí)，從檢測器陣列18中心沿Z軸向外逐步組合閃爍體單元80，可以提供例如1切面、2切面、4切面等操作模式，而且得到的切面的厚度將是一個(gè)較大的范圍內(nèi)的。比如，一個(gè)厚度比為1∶1.5∶2.5∶2.5∶2.5∶2.5∶2.5∶5的16行的檢測器18的實(shí)施例所提供的多切面成像模式，包含比由等厚度行構(gòu)成的檢測器陣列大得多的厚度選擇范圍，而且不用增加數(shù)據(jù)采集、檢測器/數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的連線和數(shù)據(jù)傳輸硬件。例如，使用此P=0.5mm的檢測器陣列18實(shí)施例，可選擇的Z軸切面厚度為(一些情況要使用前置于患者的校正裝置)0.5mm、1mm、1.25mm、2mm、2.5mm、3.75mm、5mm、7.5mm、10mm。
在一個(gè)實(shí)施例中，依據(jù)DAS32的輸入通道限制，選擇一定數(shù)量數(shù)據(jù)組，該數(shù)據(jù)組代表成像切面。表一說明了如何選擇性的組合沿Z軸方向相鄰的閃爍體行88，在一次臺(tái)架旋轉(zhuǎn)中同時(shí)實(shí)現(xiàn)0.5mm、1.0mm、1.25mm、2mm、2.5mm、3.75mm、5mm的軸向步進(jìn)CT成像。由于在一些數(shù)據(jù)采集模式下使用了適當(dāng)?shù)那爸糜诨颊叩男Ｕb置，從而減小了外層切面的有效厚度，相對(duì)效率損失被減到了最小。
表一毫米切面使用的閃爍體單元0.5mm4個(gè)切面(1.5kP),(kP),(kP),(1.5kP)使用校正裝置限制外層單元行1mm 2個(gè)切面(1.5kP,kP),(kp,1.5kP)，使用校正裝置限制外層單元行1.25mm 2個(gè)切面(1.5kP,kP),(kp,1.5kP)2mm 1個(gè)切面(1.5kP,kP,kP,1.5kP)使用校正裝置限制外層單元行2mm(備選)2個(gè)切面(2.5kP,1.5kP),(1.5kP,2.5kP)(忽略中心kP,kP)2.5mm8個(gè)切面(5kP,(2.5kP,2.5kP),(2.5kP,2.5kP),(2.5kP,1.5kP,kP),(kP1.5kP,2.5kP),(2.5kP,2.5kP),(2.5kP,2.5kP),(5kP3.75mm 4個(gè)切面(2.5kP,2.5kP,2.5kP),(2.5kP,2.5kP,1.5kP,kP),(kP,1.5kP,2.5kP,2.5kP),(2.5kP,2.5kP,2.5kP)
5mm4個(gè)切面(5kP,2.5kP,2.5kP),(2.5kP,2.5kP,2.5kP,1.5kP,kP),(kP,1.5kP,2.5kP,2.5kP,2.5kP),(2.5kP,2.5kP,5kP)上述檢測器陣列18的實(shí)施例僅僅是示例性的說明，僅表明該實(shí)施例包含多個(gè)檢測器元件行，并且不是所有行的厚度相等。舉例來說，另一個(gè)檢測器陣列18的實(shí)施例相對(duì)厚度可以是kP,kP,2kP,2kP,2kP,2kP,2kP,4kP(所述厚度比為1∶1∶2∶2∶2∶2∶2∶4)。又另一個(gè)實(shí)施例相對(duì)厚度可以是kP,kP,2kP,2kP,2kP,2kP,10kP,20kP(所述厚度比為1∶1∶2∶2∶2∶2∶10∶20)。當(dāng)然，不同實(shí)施例，所獲得的成像切面厚度、行的組合通常是變化的。還有，在一些實(shí)施例中，選擇檢測器陣列18的行70，使相鄰檢測器元件20行形成相鄰的組，每個(gè)相鄰的組的厚度一致，但是每個(gè)組包含的檢測器元件20行的數(shù)目不一定相等。表一說明了一種具體的檢測器陣列18實(shí)施例的這種分組情況。選用前置于患者的校正裝置，限制X射線在一行中的作用面積小于行物理寬度(如檢測器行74)，也不是在所有的實(shí)施例中都需要的，而僅僅適用于一部分實(shí)施例中一些有限的模式。
在一個(gè)實(shí)施例中，檢測器陣列18的檢測器元件20行70的厚度隨其到中心線CL距離的增加呈二進(jìn)制數(shù)列而增加。不同于圖6、圖7所示的實(shí)施例，其4個(gè)中心行70厚度為1.5kP,kP,kP,1.5kP，本實(shí)施例的中心行厚度相等為kP。除去這4個(gè)行，由內(nèi)向外，每個(gè)行70的厚度都其前一個(gè)的2倍。即，在一個(gè)N=16且中心線CL兩側(cè)各包含8行的檢測器陣列實(shí)施例中，每側(cè)的沿中心線向外行厚度為kP,kP,2kP,4kP,8kP,16kP,32kP,64kP，所述的厚度比為1∶1∶2∶4∶8∶16∶32∶64。為得到等厚度的4切面成像，結(jié)合檢測器陣列18中心線每側(cè)的M個(gè)檢測器行，構(gòu)成2個(gè)厚度為2M-1kP的兩個(gè)內(nèi)側(cè)切面，緊鄰該M行外側(cè)的兩個(gè)行構(gòu)成兩個(gè)外側(cè)切面，厚度也是2M-1kP。這樣，在多切面模式的一次掃描的4個(gè)切面，可以選擇的成像厚度為從P到64P。同樣，在2切面掃描中可以得到厚度為P到128P的成像，在單切面掃描中可以得到厚度為P到256P的成像?？偠灾M(jìn)制序列可以保證從中心線CL開始的多個(gè)行70的厚度同其相鄰?fù)鈧?cè)的行的厚度相等。
在圖9所示的實(shí)施例中，檢測器陣列18的N個(gè)行采用不同厚度的閃爍體單元80和校正裝置84。在此實(shí)施例中，一些檢測器單元20的光電二極管單元82，由一些固定厚度的光電二極管56組成，固定線路90連接這些光電二極管56。這樣，光電二極管單元82提供的厚度同相關(guān)閃爍體單元80匹配，并且獨(dú)立輸出信號(hào)，以代表所述閃爍體單元80產(chǎn)生的閃爍。這種實(shí)施例包含的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，所有光電二極管單元82包含相似的光學(xué)和熱學(xué)所述。
在圖10所示的實(shí)施例中，檢測器陣列18的N個(gè)行采用相同厚度的閃爍體單元80、校正裝置84、光電二極管單元82構(gòu)成。每個(gè)光電二極管單元82對(duì)應(yīng)一個(gè)閃爍體單元80。在一些行中，多個(gè)光電二極管單元82沿Z軸方向通過線路90相連，并獨(dú)立產(chǎn)生一個(gè)輸出92，其代表所述數(shù)目的閃爍體單元80產(chǎn)生的閃爍。這種實(shí)施例包含的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，所有光電二極管單元82具有相似的光學(xué)和熱學(xué)響應(yīng)。并且，通過改造高密度半導(dǎo)體陣列52，可以方便地利用原來行70厚度相等的檢測器陣列18的實(shí)施例來制造。
在一個(gè)實(shí)施例中，用于物體成像的多切面CT系統(tǒng)10包含檢測器陣列18和X射線源14，二者配合使扇形X射線波束16發(fā)射后穿越物體22后投射到檢測器陣列18。檢測器陣列18包含多個(gè)檢測器元件20的行70，其包括厚度不等的行72、74。為得到圖象，使扇形X射線波束16穿越物體18，選擇性地組合檢測器陣列18中受到X射線波束16作用的行70，其包括具有不同厚度的行72、74，以獲得代表至少物體的一個(gè)圖象切面的數(shù)據(jù)。本實(shí)施例的一個(gè)變形是，選擇性地組合檢測器陣列18中的行70包含了選擇性地組合檢測器陣列中的幾個(gè)行以形成組(如表一的例子)，每組厚度相同，但每組包括的行的數(shù)目不一定相同，以得到對(duì)應(yīng)每組的行的數(shù)據(jù)，每組的行對(duì)應(yīng)一個(gè)圖象切面。
在一個(gè)實(shí)施例中，用于物體成像的多切面CT系統(tǒng)10包含檢測器陣列18和X射線源14，二者配合使扇形X射線波束16發(fā)射后穿越物體22后投射到檢測器陣列18。CT系統(tǒng)10還包含一前置于患者的校正裝置86，該裝置可以對(duì)X射線波束16的厚度予以限制。檢測器陣列18包含多個(gè)檢測器元件20行70，其包括厚度不等的行72,74。為得到圖象，限制X射線波束16的厚度，使檢測器陣列18中至少有一行(如圖6中的行74)僅部分為X射線波束16作用。該厚度受限的X射線波束16穿越物體22。由檢測器陣列18收集數(shù)據(jù)，其包括檢測器陣列18中僅部分為X射線波束16作用的至少一個(gè)的行74所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。選擇X射線波束16的厚度，以使代表多個(gè)圖象切面的數(shù)據(jù)代表等厚度的圖象切面，所說圖象切面包括具有來自行74的數(shù)據(jù)的一個(gè)切面。
盡管這里所詳細(xì)描述的檢測器陣列18的實(shí)施例的行的數(shù)量是N=16，本發(fā)明也適用于更多行數(shù)或更少行數(shù)的檢測器陣列18的實(shí)施例。例如，N＞16的實(shí)施例在檢測器單元中心線兩側(cè)包含大于8個(gè)的檢測器單元行。這樣的實(shí)施例包括但不限于下述例子厚度序列的起始部分同本文所述的N=16的某個(gè)實(shí)施例相同，并在這16個(gè)行的外側(cè)附加其他的行。但本發(fā)明不限于N＞16，也不限于本文所述的具體的厚度比例。
如前所述，本發(fā)明的一些實(shí)施例，明顯改善了Z軸分辨率(即切面厚度)和掃描范圍，但卻沒有明顯增加額外的元件復(fù)雜程度或額外的成本。在一些實(shí)施例中，提供了有利于臨床應(yīng)用的數(shù)據(jù)采集的靈活性。一些實(shí)施例則具備上述兩個(gè)優(yōu)勢(shì)。
盡管本發(fā)明的描述和圖解是詳細(xì)的，但是這僅僅是圖解和舉例的方法本身所要求的，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。另外，本文所述的CT系統(tǒng)是“第三代”CT系統(tǒng)(其X射線源和檢測器同臺(tái)架一起旋轉(zhuǎn))。如果單個(gè)檢測器元件改進(jìn)后可提供對(duì)給定X射線波束響應(yīng)的一致性，則可以使用許多其他類型的CT系統(tǒng)，這包括“第四代”系統(tǒng)(其檢測器為靜止的、完整環(huán)行的檢測器，僅僅X射線源同臺(tái)架一起旋轉(zhuǎn))。而且，本發(fā)明適用的系統(tǒng)包括同軸掃描系統(tǒng)、螺旋掃描系統(tǒng)，或者同時(shí)提供同軸掃描或螺旋掃描的系統(tǒng)。因此，本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍僅由所附的權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1．一種利用多切面CT成像系統(tǒng)(10)采集物體圖象的方法，所述CT成像系統(tǒng)(10)包含檢測器陣列(18)和X射線源(14)，X射線源構(gòu)造成使發(fā)射的X射線扇形波束(16)穿越物體(22)后投射到檢測器陣列，檢測器陣列包含多行檢測器元件(70)，其中包括不同厚度的行，該方法包括以下步驟使X射線扇形波束穿越物體；以及選擇性地組合檢測器陣列的行，其中包括不同厚度的行，以獲得代表物體的至少一個(gè)圖象切面的數(shù)據(jù)。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述選擇性地組合檢測器陣列(18)行(70)的步驟包括選擇性地組合檢測器陣列的行以形成厚度相同的多個(gè)組，但不是每組中行的數(shù)量都相同，以獲得同每組行對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，每組行對(duì)應(yīng)于物體(22)的一個(gè)圖象切面。
3．一種利用多切面CT成像系統(tǒng)(10)采集物體(22)圖象的方法，所述CT成像系統(tǒng)(10)包含檢測器陣列(18)和X射線源(14)，X射線源構(gòu)造成使發(fā)射的X射線扇形波束(16)穿越物體后投射到檢測器陣列，還包含一前置于患者的校正裝置(86)，該裝置可限制X射線波束的厚度，檢測器陣列具有多行(70)檢測器元件(20)，其包括厚度不等的行，所述方法包括以下步驟選擇性地限制X射線波束的厚度，使檢測器陣列中至少有一行僅部分受X射線扇形波束作用；使扇形X射線波束穿越物體；以及從多個(gè)檢測器陣列行中采集包括圖象數(shù)據(jù)的物體圖象數(shù)據(jù)，其包括檢測器陣列中僅部分受X射線扇形波束作用的至少一行。
4．如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述采集物體(22)的圖象數(shù)據(jù)包括采集代表多個(gè)圖象切面的數(shù)據(jù)，至少有一個(gè)圖象切面包括代表檢測器陣列(18)中僅部分受X射線扇形波束(16)作用的至少一個(gè)行的數(shù)據(jù)，其中所述選擇性地限制X射線波束的厚度包括選擇X射線波束厚度的步驟，以使代表多個(gè)圖象切面的數(shù)據(jù)是代表等厚度的圖象數(shù)據(jù)，所說圖象切面包括一個(gè)切面，其具有來自部分起作用檢測器行的數(shù)據(jù)。
5．一種用于多切面成像系統(tǒng)(10)的檢測器陣列(18)，所述檢測器陣列包含多行(70)檢測器元件(20)，其中不是全部所述行都具有相等的厚度。
6．如權(quán)利要求5所述的檢測器陣列(18)，其特征在于所述行(70)具有為相鄰行的相鄰組選定的厚度，相鄰的組具有相同厚度，但不是所有組都具有相同數(shù)量的行。
7．如權(quán)利要求5所述的檢測器陣列(18)，其特征在于具有N行(70)，這N行相對(duì)所述檢測器陣列中心線被排成N/2個(gè)切面(76,78)的鏡象組，每個(gè)組的行厚度不隨離所述檢測器陣列中心線的距離減小。
8．如權(quán)利要求7所述的檢測器陣列(18)，其特征在于所述N/2個(gè)行的每一組(76,78)的行厚度隨其離中心線距離的增加呈二進(jìn)制數(shù)列增加，以使所選的從中心線開始的多個(gè)相鄰行(70)的總厚度同其下一個(gè)相鄰行的厚度相等。
9．如權(quán)利要求8所述的檢測器陣列(18)，其特征在于所述N/2個(gè)行的每個(gè)組(76,78)內(nèi)的行，從中心線開始的行厚度比例為1∶1∶2∶4∶8∶16∶32。
10．如權(quán)利要求7所述的檢測器陣列(18)，其特征在于所述N/2個(gè)行的每個(gè)組(76,78)內(nèi)的行，從中心線開始的行厚度比例為1∶1.5∶2.5∶2.5∶2.5∶2.5∶2.5∶5。
11．如權(quán)利要求7所述的檢測器陣列(18)，其特征在于所述N/2個(gè)行的每個(gè)組(76,78)內(nèi)的行，從中心線開始的行厚度比例為1∶1∶2∶2∶2∶2∶2∶4。
12．如權(quán)利要求7所述的檢測器陣列(18)，其特征在于所述N/2個(gè)行的每個(gè)組(76,78)內(nèi)的行，從中心線開始的行厚度比例為1∶1∶2∶2∶2∶2∶10∶20。
13．如權(quán)利要求5所述的檢測器陣列(18)，其特征在于所述的每個(gè)檢測器元件(20)包含一個(gè)光電二極管單元(82)和一個(gè)對(duì)應(yīng)的閃爍體單元(80)，并且所述光電二極管單元構(gòu)造成檢測所述對(duì)應(yīng)的閃爍體單元(80)的閃爍。
14．如權(quán)利要求13所述的檢測器陣列(18)，其特征在于所述光電二極管單元(82)僅包含一個(gè)光電二極管(56)。
15．如權(quán)利要求13所述的檢測器陣列(18)，其特征在于所述光電二極管單元(82)包括多個(gè)光電二極管(56)，這多個(gè)光電二極管彼此連接，以產(chǎn)生一個(gè)代表所述對(duì)應(yīng)的閃爍體單元(80)閃爍的單獨(dú)的輸出(92)。
16．如權(quán)利要求13所述的檢測器陣列(18)，其特征在于所述檢測器單元(20)包括多個(gè)光電二極管單元(56)和相等的多個(gè)對(duì)應(yīng)的閃爍體單元(80)，并且多個(gè)光電二極管單元彼此連接，以產(chǎn)生一個(gè)代表所述相等的多個(gè)閃爍體單元閃爍的單獨(dú)的輸出(92)。
17．一種CT成像系統(tǒng)(10)，包含一個(gè)如權(quán)利要求5所述的檢測器陣列(1 8)和一個(gè)X射線源(14)，該X射線源發(fā)射的扇形X射線波束(16)穿越位于所述X射線源和所述檢測器陣列之間的物體(22)后投射到檢測器陣列，所述CT成像系統(tǒng)也被選擇性地配置成組合所述檢測器陣列的相鄰行(70)的組，以獲取一個(gè)代表圖象切面的數(shù)據(jù)。
18．如權(quán)利要求17所述的CT成像系統(tǒng)(10)，其特征在于所述檢測器陣列(18)的所述行(70)具有為相鄰行的相鄰組選定的厚度，所述相鄰組具有相同厚度，但不是所有的組都具有相同數(shù)目的行，其中所述CT成像系統(tǒng)為一多切面成像系統(tǒng)，其選擇性地配置成選擇所述相鄰組，以獲取掃描期間代表多個(gè)圖象切面的數(shù)據(jù)。
19．如權(quán)利要求17所述的CT成像系統(tǒng)(10)，其特征在于所述檢測器陣列(18)具有N行(70)，這N個(gè)行相對(duì)所述檢測器陣列中心線排成N/2個(gè)切面的鏡象組(76,78)，每個(gè)組的行厚度不隨離所述檢測器陣列中心線的距離減小。
20．如權(quán)利要求19所述的CT成像系統(tǒng)(10)，其特征在于所述N/2個(gè)行的每組(76,78)的行厚度隨其離所述檢測器陣列(18)的中心線距離的增加呈二進(jìn)制數(shù)列增加，以使所選的從中心線開始的多個(gè)相鄰行(70)的總厚度同其下一個(gè)相鄰行的厚度相等。
21．如權(quán)利要求20所述的CT成像系統(tǒng)(10)，其特征在于所述N/2個(gè)行的每個(gè)組(76，78)內(nèi)的行，從所述檢測器陣列(18)中心線開始的行厚度比例為1∶1∶2∶4∶8∶16∶32。
22．如權(quán)利要求19所述的CT成像系統(tǒng)(10)，其特征在于所述N/2個(gè)行的每個(gè)組(76,78)內(nèi)的行，從所述檢測器陣列(18)中心線開始的行厚度比例為1∶1.5∶2.5∶2.5∶2.5∶2.5∶2.5∶5。
23．如權(quán)利要求19所述的CT成像系統(tǒng)(10)，其特征在于所述N/2個(gè)行的每個(gè)組(76,78)內(nèi)的行，從所述檢測器陣列(18)中心線開始的行厚度比例為1∶1∶2∶2∶2∶2∶2∶4。
24．如權(quán)利要求19所述的CT成像系統(tǒng)(10)，其特征在于所述N/2個(gè)行的每個(gè)組(76,78)內(nèi)的行，從所述檢測器陣列(18)中心線開始的行厚度比例為1∶1∶2∶2∶2∶2∶10∶20。
25．如權(quán)利要求17所述的CT成像系統(tǒng)(10)，其特征在于所述的每個(gè)檢測器元件(20)包含一個(gè)光電二極管單元(82)和一個(gè)對(duì)應(yīng)的閃爍體單元(80)，并且所述光電二極管單元構(gòu)造成檢測所述對(duì)應(yīng)的閃爍體單元的閃爍。
26．如權(quán)利要求25所述的CT成像系統(tǒng)(10)，其特征在于所述光電二極管單元(82)僅包含一個(gè)光電二極管(56)。
27．如權(quán)利要求25所述的CT成像系統(tǒng)(10)，其特征在于所述光電二極管單元(82)包括多個(gè)光電二極管(56)，這多個(gè)光電二極管彼此連接，以產(chǎn)生一個(gè)代表所述對(duì)應(yīng)的閃爍體單元(80)閃爍的單獨(dú)的輸出(92)。
28．如權(quán)利要求25所述的CT成像系統(tǒng)(10)，其特征在于所述檢測器單元(20)包括多個(gè)光電二極管單元(56)和相等的多個(gè)對(duì)應(yīng)的閃爍體單元(80)，并且多個(gè)光電二極管單元彼此連接，以產(chǎn)生一個(gè)代表所述相等的多個(gè)閃爍體單元閃爍的單獨(dú)的輸出(92)。
29．如權(quán)利要求17所述的CT成像系統(tǒng)(10)，其特征在于還包含一前置于患者的校正裝置(86)，其構(gòu)造成選擇性地限制X射線扇形波束(16)的厚度。
全文摘要
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種利用多切面CT成像系統(tǒng)(10)來采集物體(22)圖象的方法，所述CT成像系統(tǒng)(10)包含一檢測器陣列(18)和一X射線源(14)，X射線源構(gòu)造成使發(fā)射的X射線扇形波束(16)穿越物體后投射到檢測器陣列，檢測器陣列具有多行(70)檢測器元件(20)，其中包括厚度不等的行。所述方法包括以下步驟使X射線扇形波束穿越物體；選擇性地組合檢測器陣列的行，其中包括不同厚度的行，以獲得代表物體的至少一個(gè)圖像切面的數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01T1/29GK1317291SQ0013724
公開日2001年10月17日 申請(qǐng)日期2000年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月30日
發(fā)明者H·D·何, G·E·波辛, D·M·霍夫曼, G·M·貝森, R·森茲格, S·M·阿克爾斯博格 申請(qǐng)人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司