專利名稱：X－射線ct設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明旨在非對(duì)稱截剪(truncated)的成像數(shù)據(jù)的恢復(fù)。更具體地，本發(fā)明涉及X-射線CT設(shè)備，其用于當(dāng)截剪發(fā)生時(shí)恢復(fù)截剪的螺旋錐形束計(jì)算機(jī)斷層(CT)數(shù)據(jù)，該截剪是由于移動(dòng)(displacing)探測(cè)器以便其視場(chǎng)(FOV)完全覆蓋尺寸過(guò)大的物體的結(jié)果。
背景技術(shù)：
本發(fā)明包括使用多種技術(shù)，這些技術(shù)在下面列出的參考文獻(xiàn)中提到或做了描述，這些文獻(xiàn)通過(guò)括號(hào)中相應(yīng)的標(biāo)識(shí)號(hào)引用在整個(gè)說(shuō)明書。
參考文獻(xiàn)列表[1]P.E.Danielsson，P.Edholm，J.Eriksson和M.Seger發(fā)表在1997年《放射醫(yī)學(xué)和核醫(yī)學(xué)中完整3維圖像重構(gòu)會(huì)議論文集》的141-144頁(yè)中《用于長(zhǎng)物體螺旋錐形束掃描的精確3D重構(gòu)-一種新型探測(cè)器排列和新的完備條件》。
V.Liu，R.Lariviere，和G.Wang發(fā)表在2003年30卷第10期《醫(yī)學(xué)物理》2758-2761頁(yè)的《帶有移動(dòng)的探測(cè)器陣列的X-射線微CT對(duì)螺旋錐形束重構(gòu)的應(yīng)用》。
D.L.Parker發(fā)表在1982年第9卷第2期《醫(yī)學(xué)物理》的254頁(yè)到257頁(yè)的《用于扇形束CT最優(yōu)短掃描卷積重構(gòu)》。
M.D.Silver發(fā)表在2000年第27卷《醫(yī)學(xué)物理》的773頁(yè)到774頁(yè)的《用于將冗余數(shù)據(jù)包括在計(jì)算機(jī)斷層中的方法》。
M.D.Silver，K.Taguchi，和K.S.Han發(fā)表在2001年SPIE醫(yī)學(xué)圖像會(huì)議論文集4320的839-850頁(yè)的《多切片CT中螺距決定的視場(chǎng)》。
K.Taguchi，B.S.Chiang和M.D.Silver發(fā)表在2004年第49卷《物理醫(yī)學(xué)生物》的2351-2364頁(yè)的《用在錐形束CT中以減小圖像噪聲的新加權(quán)方案》。
K.C.Tam，S.Samarasekera，和F.Sauer發(fā)表在1998年第43卷《物理醫(yī)學(xué)生物》的1015-1024頁(yè)的《帶有螺旋掃描的精確錐形束CT》。
G.Wang發(fā)表在2002年第29卷第7期《醫(yī)學(xué)物理》的1634-1636頁(yè)的《帶有移動(dòng)的探測(cè)器陣列的X-射線微CT》。
參考文獻(xiàn)列表中所列的每個(gè)文獻(xiàn)的整個(gè)內(nèi)容包括在此以供參考。
當(dāng)試圖獲得物體的CT圖像時(shí)，有必要移動(dòng)探測(cè)器以便增加FOV。在特別大的物體的情形中，F(xiàn)OV可僅覆蓋物體的一部分。作為結(jié)果，一定程度的截剪是不可避免的。一般人們會(huì)做點(diǎn)完全覆蓋物體一側(cè)的嘗試。因?yàn)镃T圖像的指令是CT裝置的總體效果的重要方面，有必要設(shè)計(jì)恢復(fù)截剪的元素的方法，其將改進(jìn)CT圖像的質(zhì)量。
圖1示出具有扇形束幾何構(gòu)型的典型射線跡線。射線從射線源發(fā)出，通過(guò)要被掃描的物體(該具體例子中物體被FOV完全覆蓋)并最終到達(dá)物理射線探測(cè)器。更精確地，由α(β)表示的射線源沿虛線圈相對(duì)x1軸成角β的位置安置。角β被稱為投影角。扇角γ和投影β是逆時(shí)針?lè)较虻?。探測(cè)器具有2γmax的角范圍。
錐形束數(shù)據(jù)是用多切片或其它區(qū)域探測(cè)器獲得的并與錐形束變換函數(shù)g(β，Θ)相關(guān)，其中Θ表示來(lái)自源α(β)的射線的方向。(在圖1的情形中，Θ＝γ。)錐形束變換函數(shù)是沿從源α(β)發(fā)出的射線在Θ指示的方向上的線積分。該錐形束數(shù)據(jù)，也稱為“投影數(shù)據(jù)”由PD(β，ΘD)表示，其中ΘD＝(μ，ν)表示射線的方向，該射線以局部探測(cè)器坐標(biāo)表示。注意局部探測(cè)器坐標(biāo)(μ，ν)在等角點(diǎn)(isocenter)被當(dāng)作是突出的。
一定要注意到g(β，Θ)和PD(β，ΘD)之間的關(guān)系是由探測(cè)器的幾何形狀確定的。而且，探測(cè)器科具有不同的幾何構(gòu)型。等角圓柱形探測(cè)器和等距平板探測(cè)器幾何構(gòu)型是最常見的類型。其它可能的幾何構(gòu)型包括非等距的，球形的，傾斜的，旋轉(zhuǎn)的，和PI掩蔽的(PI-masked)。
圖2示出等角圓柱形探測(cè)器幾何構(gòu)型，其比圖1中表示的情形更復(fù)雜。在該例中，Θ＝(γ，α)，其中γ和α分別是扇角和錐角。自然，可以使用圓柱形而非球形，即，人們可以使用Θ＝(γ，z)，其中z沿與圖2中所看到的球體Z軸共線的本地軸取值。對(duì)于等角圓柱形探測(cè)器，本地探測(cè)器坐標(biāo)(μ，ν)與本地球形坐標(biāo)(γ，α)的關(guān)系由μ＝Rγ，ν＝Rtanα表示。
圖3示出等距平板探測(cè)器幾何構(gòu)型，這是另一個(gè)可能的情形?？梢杂^察到唯一的差別是坐標(biāo)的本地探測(cè)器系統(tǒng)。射線本身，射線源和通過(guò)物體的路徑?jīng)]有改變。對(duì)于等距平板探測(cè)器，本地探測(cè)器坐標(biāo)(μ，ν)與本地球形坐標(biāo)(γ，α)的關(guān)系由μ＝Rtanγ，ν＝Rtanα表示。在圖2和圖3的例子中，射線源的軌道是螺旋形的。因此軌道可表示維α(β)＝(Rcosβ，Rsinβ，βH/2π)，其中R和H分別表示螺旋的半徑和間距。也應(yīng)注意，術(shù)語(yǔ)“等距”和“等角”僅與扇角有關(guān)。
圖4示出不對(duì)稱數(shù)據(jù)截剪。當(dāng)探測(cè)器移動(dòng)以便FOV完全覆蓋物體或病人一側(cè)時(shí)，另一側(cè)的物體或病人的部分將不能被掃描，并將因此發(fā)生數(shù)據(jù)截剪，該物體和病人太大而不能完全覆蓋。圖4示出兩個(gè)物體。由實(shí)線圓表示的小物體被完全覆蓋，而由虛線圓表示的大物體不能被完全覆蓋并導(dǎo)致不對(duì)稱截剪。
為了解決與較大物體關(guān)聯(lián)的問(wèn)題，Ge Wang[8]提出通過(guò)移動(dòng)探測(cè)器陣列增加FOV的直徑，增加的量不超過(guò)探測(cè)器范圍的50％并闡明了加權(quán)方案以便無(wú)人為跡象重構(gòu)(artifact-free reconstruction)。該思想最初為扇束重構(gòu)提出的，然后概括到具有螺旋幾何構(gòu)型的兩維探測(cè)器[2]。為了補(bǔ)償丟失的數(shù)據(jù)，扇束加權(quán)函數(shù)被重構(gòu)以分配更多權(quán)重給探測(cè)器的不對(duì)稱部分。然而，即使這樣的思想被應(yīng)用到螺旋錐形束幾何構(gòu)型，也沒有考慮關(guān)于加權(quán)函數(shù)錐角的新發(fā)展。而且，Wang的方法不能和短掃描重構(gòu)算法一起使用，因?yàn)槠湟蠼馕稣麄€(gè)數(shù)據(jù)。
冗余的思想是扇束數(shù)據(jù)中公知的，其中冗余思想已經(jīng)研究。在一個(gè)研究中，背投影范圍被減小到“最小完備數(shù)據(jù)集”[3]。在其它研究中，允許柔性螺距決定的背投影范圍[4，5]?；パa(bǔ)扇束射線的其它應(yīng)用包括所謂的“四分之一偏移(quarter offset)”技術(shù)。
可以用互補(bǔ)數(shù)據(jù)補(bǔ)償扇束數(shù)據(jù)截剪。然而，無(wú)論如何，將該思想推廣到螺旋錐形束數(shù)據(jù)都不是微不足道的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是補(bǔ)償通過(guò)對(duì)稱探測(cè)器獲得的螺旋錐形束數(shù)據(jù)中截剪的數(shù)據(jù)。
用于補(bǔ)償位于檢測(cè)器檢測(cè)范圍外部的被掃描物體的投影數(shù)據(jù)的X-射線CT設(shè)備，其包括用于根據(jù)射線源投影角和所選點(diǎn)相對(duì)探測(cè)器的坐標(biāo)，確定至少一個(gè)互補(bǔ)點(diǎn)的至少一個(gè)互補(bǔ)投影角和坐標(biāo)的裝置；和用于計(jì)算至少一個(gè)相應(yīng)于至少一個(gè)互補(bǔ)點(diǎn)的權(quán)重的方法，在被掃描物體圖像的重構(gòu)中，所述至少一個(gè)權(quán)重被用來(lái)補(bǔ)償位于所選點(diǎn)的被掃描物體的投影數(shù)據(jù)的不可利用性。
本發(fā)明的其它方法，系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品將對(duì)研讀了本發(fā)明下面附圖和說(shuō)明書的本領(lǐng)域技術(shù)任意是顯然的。


當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，本發(fā)明更完備的理解及其大量?jī)?yōu)點(diǎn)將易于獲得，并通過(guò)參考下面詳細(xì)的說(shuō)明書而得到更好的理解，其中圖1示出具有扇束幾何構(gòu)型的射線；圖2示出具有螺旋源軌跡射線和等角彎曲的探測(cè)器幾何構(gòu)型；圖3示出具有螺旋源軌跡的射線和等距平板探測(cè)器幾何構(gòu)型；圖4示出不對(duì)稱截剪的例子；圖5示出直接和互補(bǔ)投影的關(guān)系；圖6示出螺旋架(helix)上互補(bǔ)源的位置；圖7示出互補(bǔ)錐形束射線和源；圖8示出用于互補(bǔ)錐形束射線和源的探測(cè)器坐標(biāo)；圖9示出平板探測(cè)器和扇束幾何構(gòu)型的直接投影和互補(bǔ)投影；
圖10示出沿其坐標(biāo)的探測(cè)器和截剪的區(qū)域及未截剪的區(qū)域；圖11示出投影范圍；圖12示出對(duì)于不同螺距，數(shù)據(jù)交疊或丟失數(shù)據(jù)區(qū)域；圖13示出最近線性插值，包括單插值(single interpolation)和雙插值(double interpolation)；圖14示出v-楔化(v-feathering)過(guò)程；圖15示出恢復(fù)的數(shù)據(jù)和測(cè)量的數(shù)據(jù)之間的楔化(feathering)；圖16示出描述本發(fā)明實(shí)施例的流程圖；圖17示出用于恢復(fù)截剪的突出數(shù)據(jù)值的方法；和圖18示出用于執(zhí)行圖17所示方法的系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
圖5示出互補(bǔ)射線的概念。扇形束射線(β，γ)具有相對(duì)的互補(bǔ)射線(β+π+2γ，-γ)，以便錐形束變換函數(shù)g(β，γ)＝g(β+π+2γ，-γ)。相對(duì)的互補(bǔ)射線具有和截剪的射線相對(duì)的x射線輻射，其具有與截剪的射線相同的路徑。假定扇形束數(shù)據(jù)是可利用的，且需要完全覆蓋物體的整個(gè)FOV，g(β，γ)，β＞0，-γmax≤γmax，超過(guò)探測(cè)器角度范圍。例如，可以有相應(yīng)于γT≤γ≤γmax，γT＞0的截剪區(qū)域，同時(shí)該數(shù)據(jù)對(duì)-γmax≤γ≤γT是公知的。例如，參看圖4。對(duì)于γT≤γ0≤γmax的截剪射線(β0，γ0)，互補(bǔ)射線(β0C，γ0C)＝(β0+π+2γ0，-γ0)是公知的，因?yàn)棣胢ax≤γ0C≤-γT。
投影角β±π+γ與射線(β，γ)互補(bǔ)。對(duì)于環(huán)狀幾何構(gòu)型，從純幾何構(gòu)型觀點(diǎn)看，這無(wú)關(guān)緊要，其互補(bǔ)投影被使用，因?yàn)間(β+π+2γ，-γ)＝g(β-π+2γ，-γ)。然而，實(shí)踐證明使用加權(quán)的兩個(gè)互補(bǔ)投影，如g(β，γ)＝w1g(β+π+2γ，-γ)+w2g(β-π+2γ，-γ)的和，其中w1，w2＞0且w1+w2＝1，當(dāng)由有噪聲數(shù)據(jù)重構(gòu)時(shí)，這導(dǎo)致提高的圖像質(zhì)量。
上面的分析可推廣到螺旋錐形束數(shù)據(jù)。概括上面的討論，錐形束射線(β，γ，α)產(chǎn)生余角β±π+2γ，以便g(β，γ，α)＝g(β+π+2γ，-γ，α)，和g(β+π+2γ，-γ，α)＝g(β-π+2γ，-γ，α)。然而，這樣的例子推廣可為環(huán)狀軌跡提供相對(duì)好的近似，而對(duì)于螺旋幾何構(gòu)型卻不行，其中新的發(fā)展是必要的。為了該目的，相應(yīng)于源角位置β的投影被稱為直接投影，且相應(yīng)于互補(bǔ)源角位置的投影被稱為互補(bǔ)投影。
圖6示出兩個(gè)互補(bǔ)投影，其可以在螺旋幾何構(gòu)型中找到。一個(gè)在直接投影上面另一個(gè)在直接投影下面。定義相應(yīng)于β+π+2γ的互補(bǔ)投影為頂互補(bǔ)投影，而相應(yīng)于β-π+2γ的互補(bǔ)投影為底互補(bǔ)投影。本發(fā)明的一個(gè)要素是確定互補(bǔ)投影的坐標(biāo)，其將用于恢復(fù)不對(duì)稱截剪的數(shù)據(jù)。
在這一點(diǎn)上，注意本發(fā)明的多個(gè)方面將根據(jù)等距和等角幾何構(gòu)型討論，但這絕不意味著局限于這些類型的探測(cè)器，而是可以應(yīng)用到任何類型的探測(cè)器幾何構(gòu)型，包括非等距，球形，傾斜的，旋轉(zhuǎn)的，和PI掩蔽的類型。
現(xiàn)在推導(dǎo)頂互補(bǔ)投影和底互補(bǔ)投影的坐標(biāo)。為了強(qiáng)調(diào)本發(fā)明的范圍不局限于這些普通探測(cè)器幾何構(gòu)型，如等角彎曲的探測(cè)器和等距平板探測(cè)器，首先推導(dǎo)球坐標(biāo)和圓柱坐標(biāo)。這些可和任意無(wú)探測(cè)器坐標(biāo)的幾何構(gòu)型一起使用。用于上面提到的兩個(gè)普通幾何構(gòu)型的特殊坐標(biāo)集合將在下面推導(dǎo)。
圖7示出兩個(gè)特定錐形角，αtopO和αbotO，對(duì)于它們有精確的互補(bǔ)射線。以球坐標(biāo)表示，這些錐形角是g(β,γ,αtop0)=g(β+π+2γ,-γ,-αtop0)]]>和g(β,γ,αbot0)=g(β+π+2γ,-γ,-αbot0)]]>。角αtopO和αbotO用上投影和下投影定義公共射線，且它們可表達(dá)為αtop0=tan-1(H4πRπ+2γcosγ)]]>和αbot0=-tan-1(H4πRπ-2γcosγ).]]>對(duì)于其它錐形角值，不存在互補(bǔ)射線。在該例中，對(duì)于截剪的數(shù)據(jù)g(β，γ，α)，有必要在閉合射線(close rays)g(βtopC，-γ，αtopC)和g(βbotC，-γ，αbotC)之間插值，如圖7所示。
圖8示出沿與球軸Z(global Z axis)(體軸(body axis))共線的互補(bǔ)坐標(biāo)。在圓柱坐標(biāo)中，直接投影g(β，γ，z)具有與互補(bǔ)投影g(β，γ，ztop)＝g(β+π+2γ，-γ，-ztop)和g(β，γ，zbot)＝g(β+π+2γ，-γ，-zbot)中的每個(gè)公共射線。且可以從圖8中通過(guò)類似的三角函數(shù)推導(dǎo)出和ztop=(H4ππ+2γcosγ)]]>和zbot=(H4ππ-2γcosγ).]]>可以用這些推導(dǎo)出用于任意射線(β，γ，z)的互補(bǔ)坐標(biāo)。為了這個(gè)目的，分別以(βtopC，γtobC，αtopC)和(βbotC，γbotC，αbotC)表示頂互補(bǔ)投影和底互補(bǔ)投影。選擇互補(bǔ)射線以便它們與焦點(diǎn)之間的中點(diǎn)處的直接射線交叉。作為結(jié)果，互補(bǔ)射線與焦平面交叉點(diǎn)與直接射線和焦平面之間的距離對(duì)于兩個(gè)互補(bǔ)射線是相同的。例如，對(duì)于底互補(bǔ)射線，這些距離相等并表達(dá)為zbotC-(-zbot)=z-zbot]]>。作為結(jié)果，ztopC=z-2ztop]]>和zbotC=z-2zbot]]>，因此頂互補(bǔ)投影是(βtopC,γtopC,ztopC)=(β+π+2γ,-γ,z-H2ππ+2γcosγ)]]>且底互補(bǔ)投影是(βbotC,γbotC,zbotC)=(β-π+2γ,-γ,z-H2ππ+2γcosγ).]]>自然地，選擇互補(bǔ)射線的方式可以改變。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以使用其它機(jī)理，這會(huì)導(dǎo)致輕微修改的互補(bǔ)射線表達(dá)式，但原理保持不變。
如以球坐標(biāo)或圓柱坐標(biāo)表達(dá)的一般表達(dá)可產(chǎn)生用于互補(bǔ)射線坐標(biāo)的探測(cè)器專用表達(dá)式(detector-specific expressions)。在等角彎曲探測(cè)器的例子中，其曲率順從繞源位置的圓弧(參看圖2)，且其被認(rèn)為在等角點(diǎn)處是垂直的(因此v軸和z軸一致)，(Y，z)和(μ，ν)的關(guān)系為μ＝Rγ，其中R是半徑，且ν＝z。因此，對(duì)于等角探測(cè)器，頂互補(bǔ)投影是(βtopC,μtopC,νtopC)=(β+π+2γ,-μ,ν-H2ππ+2μ/Rcos(μ/R))]]>且底互補(bǔ)投影是(βbotC,μbotC,νbotC)=(β-π+2γ,-μ,ν-H2ππ-2μ/Rcos(μ/R)).]]>在等距平板探測(cè)器的例子中，(γ，z)和(μ，ν)關(guān)系為μ＝Rtanγ，ν＝z?？梢酝ㄟ^(guò)三角形的相似性并考慮焦點(diǎn)和探測(cè)器之間距離是R/cosγ(參看圖9)寫為ztopR/cosγ=((π+2γ)/2π)H2Rcosγ.]]>(對(duì)于zbot可做類似的觀察。)作為結(jié)果，ztop=H4ππ+2γcos2γ]]>且zbot=H4ππ-2γcos2γ]]>，因此，頂互補(bǔ)投影是(βtopC,μtopC,νtopC)=(β+π+2γ,-μ,ν-π+2tan-1(μ/R)2πHR2R2+μ2),]]>而底互補(bǔ)投影是(βbotC,μbotC,νbotC)=(β-π+2γ,-μ,ν+π-2tan-1(μ/R)2πHR2R2+μ2).]]>互補(bǔ)投影的坐標(biāo)，無(wú)論它們的表示，將用來(lái)恢復(fù)截剪的數(shù)據(jù)。然而，投影數(shù)據(jù)是以獨(dú)立的坐標(biāo)(β(1)，μ(k)，ν(n))給出的，其中l(wèi)＝1，...，L，k＝1，...，K，和n＝1，...，N，且作為結(jié)果，所推導(dǎo)的互補(bǔ)坐標(biāo)(βC，μC，νC)可能與實(shí)際投影數(shù)據(jù)點(diǎn)不一致。本發(fā)明包括解決該問(wèn)題的方法，即通過(guò)插值投影從而識(shí)別以獲得恢復(fù)的截剪的數(shù)據(jù)，這在螺旋錐形束CT的例子中更精確。
有幾種方式為射線(βtopC，μtopC，νtopC)執(zhí)行插值?，F(xiàn)在給出可能的插值技術(shù)的例子。然而，應(yīng)該注意本發(fā)明不局限于任何特殊插值技術(shù)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以想到許多可能插值技術(shù)，并且這些技術(shù)易于引入本發(fā)明或適合本發(fā)明。
作為第一個(gè)例子，人們可以使用三維最近鄰插值。該方法由將距離(βtopC，μtopC，νtopC)最近的單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)作為互補(bǔ)數(shù)據(jù)。這是最簡(jiǎn)單和計(jì)算效率最高的插值方法。然而，在所有線性插值方法中，該方法產(chǎn)生最差的圖像質(zhì)量。
另一個(gè)可能的方法是一維線性插值，其沿一個(gè)方向發(fā)生。當(dāng)柵格在該方向上(如，沿ν)更稀疏時(shí)可使用該方法。
類似地，當(dāng)樣品柵格在一個(gè)方向(如沿μ)上較密，或在一個(gè)方向，如β上插值難于執(zhí)行時(shí)，可使用兩維線性插值，其中最近鄰插值沿一個(gè)方向執(zhí)行，和沿另一個(gè)方向的一維簡(jiǎn)單線性插值。
最后，三維線性插值也可使用。如可預(yù)期的那樣，這是最精確的插值方法。然而，這也是計(jì)算要求最強(qiáng)的方法。在該情形中，互補(bǔ)射線(βtopC，μTOPC，νtopC)是用8個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)插值的。
也可以執(zhí)行雙插值。也就是在兩個(gè)互補(bǔ)投影之間的插值。我們可以要么通過(guò)減小到單插值，或可替換地，通過(guò)楔化兩個(gè)單插值而執(zhí)行雙插值，楔化可產(chǎn)生更平滑的結(jié)果。這樣獲得的恢復(fù)的截剪的數(shù)據(jù)被進(jìn)一步用未截剪的數(shù)據(jù)楔化以確保平滑的過(guò)渡。細(xì)節(jié)如下。
圖10示出即刻使用的探測(cè)器坐標(biāo)(μ，ν)。需要完全覆蓋被掃描物體的總探測(cè)器區(qū)域是由這些坐標(biāo)(μ，ν)給出的，如-μmax≤μ≤μmax，-νmax≤ν≤νmax。因?yàn)槲锢硖綔y(cè)器必須移動(dòng)以完全覆蓋掃描的物體的一側(cè)，另一側(cè)的數(shù)據(jù)被截剪。截剪的探測(cè)器區(qū)域由這些坐標(biāo)(μ，ν)組成，如μT≤μ≤μmax，μT＞0。
不失一般性，假定投影范圍是O≤β≤B。必定是這樣的情形βtopC=β+π+2γ≤B]]>，且βbotC=β-π+2γ≥0]]>。否則在投影范圍的外部獲得數(shù)據(jù)。這里，γ從γ0變化到γmax。作為結(jié)果，β≤B-π-2γ和β≥π-2γ，因此，如果β＞B-π-2γ則不存在頂互補(bǔ)投影，如果β＜π-2γ則不存在底互補(bǔ)投影。
圖11示出B＝3π區(qū)域的投影范圍，其中可具有兩個(gè)投影。該區(qū)域由投影角βstart(γ)＝π-2γ和βend(γ)＝B-π-2γ，和更方便地如下表示的表達(dá)式定界，βstart＝maxγβstart(γ)＝π-2γT和βend＝minγβend(γ)＝B-π-2γmax。對(duì)于單個(gè)直接射線的互補(bǔ)范圍為ΔβC＝2Δγ，其中Δγ＝γmax-γT是截剪的角范圍。
在螺旋幾何構(gòu)型的情形中，在彼此互補(bǔ)的投影之間有一定的垂直移位。作為結(jié)果，互補(bǔ)投影可不從頂?shù)降赘采w直接投影。因此當(dāng)要恢復(fù)截剪的數(shù)據(jù)時(shí)，使用兩個(gè)互補(bǔ)投影更好，只要它們可利用。
圖12示出不同數(shù)據(jù)覆蓋情形，相應(yīng)于不同螺距。如果螺距比探測(cè)器的寬度大，那么互補(bǔ)投影不覆蓋直接投影的中間部分(參看圖12c)。在這樣的情形中，當(dāng)沒有互補(bǔ)數(shù)據(jù)可用于中間部分時(shí)，需要外推。另一方面，螺距越小，產(chǎn)生與直接投影中間部分交疊的互補(bǔ)投影(參看圖12a)。這導(dǎo)致更精確的插值。對(duì)于某些螺距中間值，兩種情形可同時(shí)發(fā)生(參看圖12b)。
本發(fā)明當(dāng)互補(bǔ)投影不可利用時(shí)通過(guò)插值，和當(dāng)一個(gè)或多個(gè)互補(bǔ)投影可利用時(shí)通過(guò)插值恢復(fù)數(shù)據(jù)。
圖13示出可能的最近鄰線性插值情況。一旦互補(bǔ)投影的ν坐標(biāo)是公知的(也就是說(shuō)，在使用前面推導(dǎo)的探測(cè)器專用等式后)且互補(bǔ)數(shù)據(jù)沿ν軸排列，截剪的數(shù)據(jù)可通過(guò)使用最近鄰互補(bǔ)數(shù)據(jù)從互補(bǔ)投影(或兩者，只要可利用)恢復(fù)。這可以實(shí)現(xiàn)，因?yàn)?amp;mu;topC=μbotC]]>。該想法可應(yīng)用到單插值和雙插值。
圖14示出ν楔化，其可獨(dú)立應(yīng)用到插值互補(bǔ)投影。為了做到這一點(diǎn)，兩個(gè)互補(bǔ)投影必須都可利用。更精確地，ν楔化由限定重量w1＝3x2-2x3和w2＝1-w1，其中x=ν-νfbotνftop-νfbot]]>和νfbot≤ν≤νftop，并用線性組合確定互補(bǔ)數(shù)據(jù)。也就是PD‾(βtopC,μtopC,νtopC,βbotC,μbotC,νbotC)=w1PD‾(βtopC,μtopC,νtopC)+w2PD‾(βbotC,μbotC,νbotC)]]>。當(dāng)互補(bǔ)投影交疊時(shí)，圖14中所示的νfbot和νftop參數(shù)由νfbot＝2νbot+νmax和νftop＝2νmax-νmax給出。自然地，多種類似的方法可以考慮(entertained)，同時(shí)保留在本發(fā)明的范疇內(nèi)。
圖15示出恢復(fù)楔化?；謴?fù)的數(shù)據(jù)與原始未截剪的數(shù)據(jù)整合可進(jìn)一步楔化以減弱階躍過(guò)渡(abrupt transition)，該階躍過(guò)渡可在恢復(fù)的數(shù)據(jù)和原始未截剪的數(shù)據(jù)交叉處產(chǎn)生。一種可能的方法由將數(shù)據(jù)插值范圍沿楔化的區(qū)間[uT，uF]擴(kuò)展出截剪的/未截剪的邊界，如圖15所示。
為了將數(shù)據(jù)插值范圍沿楔化區(qū)間擴(kuò)展出截剪的/未截剪的邊界，人們可以定義加權(quán)參數(shù)wu＝3x2-2x3，其中x＝(uT-u)/(uT-uF)。借此，恢復(fù)的數(shù)據(jù)可計(jì)算為PD(β，μ，ν)＝PDC(β，μ，ν)wu+PD’(β，μ，ν)(1-wu)，其中PD’(β，μ，ν)表示所獲得的投影數(shù)據(jù)，但其將通過(guò)用互補(bǔ)數(shù)據(jù)的楔化取代，因?yàn)槠湮挥谛ɑ瘏^(qū)間內(nèi)。
至此，推導(dǎo)了確定互補(bǔ)投影坐標(biāo)的方法，提出了插值和特征互補(bǔ)數(shù)據(jù)，且也提出了用初始可利用數(shù)據(jù)楔化恢復(fù)數(shù)據(jù)的方法?，F(xiàn)在，隨著一般數(shù)據(jù)恢復(fù)過(guò)程的描述，這些將加在一起。
讓PD(βtopC，μtopC，νtopC)表示從一個(gè)互補(bǔ)投影插值的數(shù)據(jù)，而PD‾‾((βtopC,μtopC,νtopC),(βbotC,μbotC,νbotC))]]>表示從兩個(gè)互補(bǔ)投影插值的數(shù)據(jù)。
圖16示意地顯示恢復(fù)截剪的數(shù)據(jù)的過(guò)程。注意對(duì)于所有射線(β，μ，ν)νtopC>νmax′νbotC>-νmax]]>且-μmax≤μbot′CμtopC≤-μmax.]]>在步驟1601，對(duì)于PD(β，μ，ν)要被恢復(fù)的射線(β，μ，ν)將被考慮。該射線μ＞μF，因?yàn)榛謴?fù)延伸到楔化區(qū)間中以最終產(chǎn)生更平滑的結(jié)果。恢復(fù)方法考慮所有情形的互補(bǔ)投影的可利用性。
在布置1602，確定是否0＜β＜βstart＝π-2γ。如果是該情形，那么可能只有一個(gè)互補(bǔ)(βtopC，μtopC，νtopC)投影，步驟1603計(jì)算νtopC，且步驟1604檢查是否νtopC>-νmax]]>。如果這樣，那么投影落在探測(cè)器上并且截剪的數(shù)據(jù)在步驟1605用PDC(β,μ,ν)=PD‾(βtopC,μtopC,νtopC)]]>。如果不是，那么投影落在探測(cè)器外面且外推是必要的。如果必須外推，在步驟1606使用邊界值的復(fù)制，即PDC(β,μ,ν)=PD‾(βtopC,μtopC,-νmax)]]>。這可能是最簡(jiǎn)單并是最穩(wěn)定的外推方法。
在步驟1607，確定是否π-2γ＝βstart≤β≤βend＝B-π-2γ。如果這樣的，那么可能有兩個(gè)可利用互補(bǔ)投影，(βtopC，μtopC，νtopC)和(βtopC，μbotC，νbotC)，而步驟1608計(jì)算νtopC和νbotC。在步驟1609，確定是否νtopC>-νmax]]>。如果是這樣，步驟1610檢查是否νbotC<νmax]]>。如果答案是肯定的，那么兩個(gè)投影都落在探測(cè)器上，且在步驟1611應(yīng)用雙插值，即，PDC(β,μ,ν)=PD‾‾(βtopC,μtopC,νtopC,βbotC,μbotC,νbotC)]]>；如果答案是否定的，那么僅上互補(bǔ)投影落在探測(cè)器上，且截剪的數(shù)據(jù)是在步驟1612通過(guò)單插值用PDC(β,μ,ν)=PD‾(βtopC,μtopC,νtopC)]]>恢復(fù)的。如果不是νtopC>-νmax]]>，則步驟1613檢查是否νbotC<νmax]]>。如果答案是肯定的，那么僅底互補(bǔ)投影落在探測(cè)器上，且該截剪的數(shù)據(jù)是用單插值在步驟1614恢復(fù)的，也就是，PDC(β,μ,ν)=PD‾(βtopC,μtopC,νtopC)]]>；如果答案是否定的，那么沒有互補(bǔ)投影落在探測(cè)器上，且在步驟1615應(yīng)用外推PDC(β,μ,ν)=PD‾‾(βtopC,μtopC,-νmax,βbotC,μbotC,νmax).]]>在步驟1616，確定了是否β-π-2γ＝βend＜β＜B。如果是這樣的，那么可僅有一個(gè)互補(bǔ)投影，(βbotC，μbotC，νbotC)，步驟1617計(jì)算νbotC而步驟1618檢驗(yàn)是否νbotC<νmax]]>。如果是這樣的，那么投影落在探測(cè)器上且截剪的投影數(shù)據(jù)在步驟1619通過(guò)單插值恢復(fù)為PDC(β,μ,ν)=PD‾(βbotC,μbotC,νbotC)]]>。如果不是，那么投影落在探測(cè)器之外，且在步驟1620使用外推，即，PDC(β,μ,ν)=PD‾(βbotC,μmax,νbotC)]]>當(dāng)互補(bǔ)投影不可利用，本發(fā)明的方法因此通過(guò)外推獲得互補(bǔ)數(shù)據(jù)，當(dāng)一個(gè)或兩個(gè)互補(bǔ)投影可利用時(shí)，通過(guò)單插值或雙插值獲得互補(bǔ)數(shù)據(jù)。因此，在步驟1621中確定是否μ＞μT。如果是這樣的情形，那么在步驟1622中，投影數(shù)據(jù)僅被視為先前(在步驟1605，1606，1611，1612，1619，或1620中的一個(gè)中)獲得互補(bǔ)數(shù)據(jù)。也就是，PD(β，μ，ν)＝PDC(β，μ，ν)。如果不是這樣的，那么所獲得的互補(bǔ)數(shù)據(jù)和原始未截剪截剪之間的楔化在步驟1623中執(zhí)行。也就是，PD(β，μ，ν)＝PDC(β,μ,ν)wμ+PD(β，μ，ν)(1-wμ)。
圖17示出本發(fā)明實(shí)施例實(shí)施例的流程圖。在步驟1701中，獲得冗余投影數(shù)據(jù)以確定投影數(shù)據(jù)值。然后在步驟1702求導(dǎo)互補(bǔ)投影。
在步驟1703，確定是否投影可利用。如果可利用，在步驟1704用雙插值獲得互補(bǔ)數(shù)據(jù)。否則，在步驟1705確定是否一個(gè)投影是可利用的。如果是這樣，在步驟1706用單插值獲得互補(bǔ)數(shù)據(jù)。否則，沒有投影可利用且在步驟1707中利用外推。
在步驟1708，確定是否要確定的投影數(shù)據(jù)值位于楔化區(qū)間內(nèi)。如果是這樣，那么在步驟1709對(duì)新獲得的投影數(shù)據(jù)值和原始可利用的投影數(shù)據(jù)值楔化。否則，在步驟1710，確定是否為新位置重復(fù)整個(gè)過(guò)程。如果答案是否定的，那么數(shù)據(jù)恢復(fù)且CT圖像可用任何重構(gòu)算法在步驟171l獲得。
因?yàn)橹貥?gòu)算法通常一次處理一個(gè)投影，這計(jì)算上難于存儲(chǔ)所有必要的投影以恢復(fù)整個(gè)截剪的數(shù)據(jù)。例如，如果每次旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)由Np投影組成，那么單個(gè)方向射線的互補(bǔ)投影范圍是NΔ＝NpΔγ/π，因此，對(duì)于ND＝1000和Δγ＝π/10，有必要為每個(gè)截剪的投影存儲(chǔ)NΔ＝100投影。對(duì)于很多系統(tǒng)這樣的要求可能難以滿足。然而，減少對(duì)存儲(chǔ)的投影數(shù)量的要求卻是可能的。自然地，這可能導(dǎo)致較少的圖像質(zhì)量。
本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)存儲(chǔ)2K投影而解決該問(wèn)題，其中K＝1，2，...，NΔ。截剪的區(qū)間Δγ可以被分成K個(gè)部分，其中角度γK＝γT+kΔγ/K+γoffset，k＝0，1，...，K-1。(給出參數(shù)γoffset是為了選擇γk的靈活性。)現(xiàn)在，選擇K個(gè)上互補(bǔ)投影βtopC(k)=β+π+2γk]]>和K個(gè)底互補(bǔ)投影βbotC(k)=β-π+2γk.]]>對(duì)于相應(yīng)于投影β的ν的每個(gè)離散值，K個(gè)互補(bǔ)數(shù)據(jù)點(diǎn)PD(βtopC(k)，μ(γk)，ν)和PD(βbotC，(k)，μ(γk)，ν)可從K個(gè)互補(bǔ)投影插值。
μ?hào)鸥顸c(diǎn)可從這K個(gè)點(diǎn)處插值。例如，數(shù)據(jù)可用其間的插值在每第10個(gè)點(diǎn)恢復(fù)。線性插值是優(yōu)選的，但也可使用最近鄰或非線性插值。
每第二或第三個(gè)柵格點(diǎn)恢復(fù)數(shù)據(jù)不一定導(dǎo)致需要存儲(chǔ)的二分之一或三分之一少的互補(bǔ)投影。這樣的情形是因?yàn)棣號(hào)鸥裢ǔ１圈聳鸥褫^密。在上面的例子中，假定γmax＝π/6相應(yīng)于500個(gè)樣品，截剪范圍Δγ具有300個(gè)μ樣品。因此每個(gè)互補(bǔ)視圖至少貢獻(xiàn)3個(gè)μ樣品的恢復(fù)(且可能因?yàn)榫€性插值而更多)。因此，為減少恢復(fù)的投影的數(shù)量，至少每第四個(gè)μ樣品或第五個(gè)μ樣品恢復(fù)數(shù)據(jù)是必要的。
當(dāng)僅能給予小K時(shí)，在每個(gè)μ樣品些PD(βtopC(k)，μ，ν)僅用互補(bǔ)投影βtopC()和βbotC(k)恢復(fù)較好。也就是，對(duì)于上投影和角僅用角βtopC(k)=β+π+2γk·λk-Δγ/2K≤γ≤γk+Δγ/2K]]>，對(duì)于底投影僅用角βbotC(k)=β-π+2γk·λk-Δγ/2K≤γ≤γk+Δγ/2K.]]>作為特殊例，一個(gè)上面的互補(bǔ)投影和一個(gè)下面的投影被用來(lái)恢復(fù)截剪的數(shù)據(jù)。僅當(dāng)關(guān)于重構(gòu)物體的一般信息，如物體邊界位置需要評(píng)估時(shí)可使用該方法。有單個(gè)角，γ0＝γT+Δγ/2+γoffset，-Δγ/2≤γoffset≤Δγ/2，且對(duì)于所有截剪的μ樣品，互補(bǔ)投影相應(yīng)于βtopC=β+π+2γ0]]>和βbotC=β-π+2γ0]]>。兩個(gè)互補(bǔ)投影被簡(jiǎn)單混合到一起以獲得直接截剪的投影。其他可能的方法也可以考慮。例如，僅與邊緣位置相關(guān)的數(shù)據(jù)可從測(cè)量的樣品提取，且非線性外推可用于其上以恢復(fù)物體的邊緣。
當(dāng)γoffset≠-Δγ/2，即當(dāng)γ0＞γT時(shí)，會(huì)引起測(cè)量數(shù)據(jù)和插值數(shù)據(jù)的失配。這將在重構(gòu)圖像中導(dǎo)致強(qiáng)人為跡象。為了避免這種失配，γT和γ0之間的數(shù)據(jù)可平滑地楔化。
對(duì)于慢螺距，沿螺旋方向可有一個(gè)以上的互補(bǔ)投影。然后互補(bǔ)投影角可一般表達(dá)為βnC=β+nπ+2γ,n=±1,2,....]]>在本說(shuō)明書中，用圓柱坐標(biāo)，相應(yīng)于β的投影具有N個(gè)公共射線，對(duì)于每個(gè)γ值有N個(gè)互補(bǔ)投影g(β,γ,zn)=g(βnC,-γ,zn),n=±1,2,....]]>其中zn=H4πnπ+2γcosγ]]>，且因此，對(duì)于每個(gè)直接射線(β，γ，z)，有N個(gè)由(βtopC,γtopC,ztopC)=(β+nπ+2γ,-γ,z-H2πnπ+2γcosγ]]>給出的互補(bǔ)射線。
圖18示出用于執(zhí)行本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)。包括射線探測(cè)器1802和射線源1803的CT裝置1801被用來(lái)獲得CT數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可用存儲(chǔ)單元1804存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)可用計(jì)算單元1805處理，該計(jì)算單元包括處理裝置1806，其標(biāo)識(shí)出可用來(lái)確定互補(bǔ)投影數(shù)據(jù)值的合適數(shù)據(jù)元素，估算裝置1807，其可基于合適的冗余數(shù)據(jù)估算投影數(shù)據(jù)值，楔化裝置1808，其可平滑新生產(chǎn)的數(shù)據(jù)和先前可利用的數(shù)據(jù)之間的邊界，和重構(gòu)裝置1809，其可從獲取的數(shù)據(jù)用至少一個(gè)加權(quán)補(bǔ)償投影數(shù)據(jù)的不可利用性而重構(gòu)掃描的物體。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括用來(lái)存儲(chǔ)所獲得的圖像的圖像存儲(chǔ)單元1810和計(jì)算單元及顯示同一圖像的顯示裝置1811。此外，處理裝置1806包括互補(bǔ)處理器(未示出)，該互補(bǔ)處理器經(jīng)配置以為給定的射線源角確定互補(bǔ)投影角。
本發(fā)明所有實(shí)施例可便利地用傳統(tǒng)通用目的的計(jì)算機(jī)或按本發(fā)明教導(dǎo)編程的微處理器執(zhí)行，如計(jì)算機(jī)領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的那樣。適當(dāng)?shù)能浖梢子跒槠胀ǔ绦騿T基于本說(shuō)明書的教導(dǎo)編寫，這可為軟件領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解。具體的，計(jì)算機(jī)機(jī)箱可盛放主板，該主板包括CPU，存儲(chǔ)器(如DRAM，ROM，EPROM，EEPROM，SRAM，SDRAM，和閃存)，以及其他可選的特殊目的的邏輯裝置(如，ASICS)或可配置邏輯裝置(如，GAL和可再編程EPGA)。該計(jì)算機(jī)也包括多個(gè)輸入裝置，(如，鍵盤和鼠標(biāo))，和用于控制監(jiān)視器的顯卡。此外，計(jì)算機(jī)可包括軟盤驅(qū)動(dòng)器；其他可拆卸介質(zhì)裝置(如，密致盤，記錄帶，和可拆卸磁光介質(zhì))；和硬盤或其他固定高密度介質(zhì)驅(qū)動(dòng)器，這些都用合適的設(shè)備總線(如，SCSI總線，增強(qiáng)IDE總線，或超DMA總線)。計(jì)算機(jī)也可包括密致盤讀出器，密致盤讀出器/寫入器單元，或密致存儲(chǔ)盤，且可連接致同一設(shè)備總線或其他設(shè)備總線。
與本發(fā)明關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的例子包括密致盤，硬盤，軟盤，記錄帶，磁光盤，PROM(如EPROM，EEPROM，閃存)，DRAM，SRAM，SDRAM，等等。本發(fā)明包括存儲(chǔ)在這些計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中任何一種或它們組合上的軟件用于控制計(jì)算機(jī)的硬件并使得計(jì)算機(jī)能夠與人類用戶互動(dòng)。這樣的軟件可包括但不限于設(shè)備驅(qū)動(dòng)器，操作系統(tǒng)和用戶應(yīng)用程序，如開發(fā)工具。本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括任何計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，這些介質(zhì)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序指令(如，計(jì)算機(jī)編碼裝置)，當(dāng)其被計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，會(huì)使計(jì)算機(jī)執(zhí)行本發(fā)明的方法。本發(fā)明的計(jì)算機(jī)編碼裝置可以是任何可編譯或可執(zhí)行代碼機(jī)構(gòu)，包括但不限于，腳本，解釋程序，動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，Java類，和完全可執(zhí)行的程序。而且，本發(fā)明的處理部件的分布(如，在(1)多個(gè)CPUs或(2)至少一個(gè)CPU和至少一個(gè)可配置邏輯裝置之間)以便更好的性能，可靠性，和/或成本。例如，可在第一計(jì)算機(jī)上選擇輪廓或圖像，并送到第二計(jì)算機(jī)以便遠(yuǎn)程控制。
本發(fā)明也可通過(guò)應(yīng)用程序?qū)Ｓ眉呻娐坊蛲ㄟ^(guò)適當(dāng)?shù)膫鹘y(tǒng)元件電路網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)執(zhí)行，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的那樣。
對(duì)于本發(fā)明投影數(shù)據(jù)的源可以是任何合適的數(shù)據(jù)采集裝置，如X射線機(jī)器或CT設(shè)備。進(jìn)一步，所采集的數(shù)據(jù)如果不是數(shù)字形式的可數(shù)字化。可替換的，所獲得并處理的數(shù)據(jù)源可以是存儲(chǔ)圖像采集裝置產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，且該存儲(chǔ)器可以是本地的或遠(yuǎn)程的，其中數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，如PACS(圖片分檔計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(Picture ArchivingComputer System))，可用來(lái)存取圖像數(shù)據(jù)以便按照本發(fā)明處理。本發(fā)明可以是CT設(shè)備的一部分。
可替換的，在本發(fā)明的實(shí)施例中，截剪的數(shù)據(jù)補(bǔ)償可通過(guò)圖像重構(gòu)過(guò)程中適當(dāng)?shù)姆菍?duì)稱加權(quán)執(zhí)行。
考慮到上面的教導(dǎo)，對(duì)本發(fā)明的無(wú)數(shù)修改和變化是可能的。因此可以理解在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本發(fā)明可以不同于特別描述的形式實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種X射線CT設(shè)備，其用于補(bǔ)償在探測(cè)器的探測(cè)范圍之外點(diǎn)的被掃描物體的投影數(shù)據(jù)，其特征在于，其包括用于基于源投影角和所選點(diǎn)相對(duì)所述探測(cè)器的坐標(biāo)，確定至少一個(gè)互補(bǔ)投影角和至少一個(gè)互補(bǔ)點(diǎn)坐標(biāo)的裝置；和用于計(jì)算至少一個(gè)相應(yīng)于所述至少一個(gè)互補(bǔ)點(diǎn)的權(quán)重的裝置，在重構(gòu)所述被掃描物體的圖像中，所述至少一個(gè)權(quán)重用來(lái)補(bǔ)償所選點(diǎn)處被掃描物體的投影數(shù)據(jù)的不可利用性。
2.一種用來(lái)補(bǔ)償位于探測(cè)器的探測(cè)范圍之外點(diǎn)處被掃描物體的投影數(shù)據(jù)的不可利用性的X射線CT設(shè)備，其特征在于，其包括一種X射線源，其經(jīng)配置以將X射線投影到被掃描物體上；非對(duì)稱CT探測(cè)器，其經(jīng)配置以探測(cè)所述X射線并生成所述被掃描物體的螺旋錐形束CT投影數(shù)據(jù)；和互補(bǔ)單元，其經(jīng)配置以基于所生成的投影數(shù)據(jù)和所選點(diǎn)相對(duì)CT探測(cè)器的坐標(biāo)，補(bǔ)償所述選擇的點(diǎn)處的投影數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求2所述的X射線CT設(shè)備，其特征在于所述補(bǔ)償單元包括互補(bǔ)單元，其經(jīng)配置以基于源投影角和所選點(diǎn)相對(duì)所述探測(cè)器的坐標(biāo)，確定至少一個(gè)互補(bǔ)投影角和至少一個(gè)互補(bǔ)點(diǎn)的坐標(biāo)；和加權(quán)單元，其經(jīng)配置以計(jì)算至少一個(gè)相應(yīng)于至少一個(gè)互補(bǔ)點(diǎn)的權(quán)重，所述至少一個(gè)權(quán)重被用來(lái)在重構(gòu)所被掃描物體的CT圖像中補(bǔ)償所選點(diǎn)處被掃描物體的投影數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求3所述的X射線CT設(shè)備，其特征在于進(jìn)一步包括CT重構(gòu)裝置，其經(jīng)配置以基于所獲得的投影數(shù)據(jù)，所述至少一個(gè)互補(bǔ)點(diǎn)，和所計(jì)算的至少一個(gè)權(quán)重，重構(gòu)所被掃描物體的CT圖像。
5.如權(quán)利要求2所述的X射線CT設(shè)備，其特征在于所述互補(bǔ)處理器包括互補(bǔ)單元，其經(jīng)配置以基于源投影角和所選點(diǎn)相對(duì)所述探測(cè)器的坐標(biāo)，確定至少一個(gè)互補(bǔ)投影角和至少一個(gè)互補(bǔ)點(diǎn)的坐標(biāo)；和估算單元，其經(jīng)配置以基于所獲取的投影數(shù)據(jù)，至少一個(gè)互補(bǔ)投影角，和至少一個(gè)互補(bǔ)點(diǎn)的坐標(biāo)，通過(guò)估算在所選點(diǎn)處的投影數(shù)據(jù)，補(bǔ)償所選點(diǎn)處所述被掃描物體的投影數(shù)據(jù)的不可利用性。
6.如權(quán)利要求5所述的X射線CT設(shè)備，其特征在于所述CT探測(cè)器包括等角探測(cè)器；和所述互補(bǔ)處理器經(jīng)配置以分別確定所述至少一個(gè)互補(bǔ)投影角和所述至少一個(gè)互補(bǔ)點(diǎn)的坐標(biāo)為 其中β是源投影角，γ是扇角，μ和ν是所述投影數(shù)據(jù)的坐標(biāo)值，R是螺旋半徑，且H是螺距。
7.如權(quán)利要求5所述的X射線CT設(shè)備，其特征在于所述CT探測(cè)器包括等角探測(cè)器；和互補(bǔ)處理器經(jīng)配置以分別確定至少一個(gè)互補(bǔ)投影角和至少一個(gè)互補(bǔ)點(diǎn)的坐標(biāo)為 其中β是源投影角，γ是扇角，n是整數(shù)，使得n＝1，...，N，N是表示獲取數(shù)據(jù)的螺旋圈數(shù)的整數(shù)，μ和ν是所述投影數(shù)據(jù)值的坐標(biāo)，R是螺旋半徑，且H是螺距。
8.如權(quán)利要求5所述的X射線CT設(shè)備，其特征在于所述CT探測(cè)器包括等距的平板探測(cè)器；和所述互補(bǔ)處理器經(jīng)配置以分別確定所述至少一個(gè)互補(bǔ)投影角和至少一個(gè)互補(bǔ)點(diǎn)的坐標(biāo)為 其中β是源投影角，γ是扇角，μ和ν是所述投影數(shù)據(jù)值的坐標(biāo)，R是螺旋半徑，且H是螺距。
9.如權(quán)利要求5所述的X射線CT設(shè)備，其特征在于所述CT探測(cè)器包括等距的平板探測(cè)器；和所述互補(bǔ)處理器經(jīng)配置以分別確定所述至少一個(gè)互補(bǔ)投影角和至少一個(gè)互補(bǔ)點(diǎn)的坐標(biāo)為 其中β是源投影角，γ是扇角，n＝1，...，N，N是表示獲取數(shù)據(jù)的螺旋圈數(shù)的整數(shù)，μ和ν是所述投影數(shù)據(jù)值的坐標(biāo)，R是螺旋半徑，且H是螺距。
10.如權(quán)利要求5所述的X射線CT設(shè)備，其特征在于互補(bǔ)單元經(jīng)配置以確定至少一個(gè)互補(bǔ)投影角為β+π+2γ0和β-π+2γ0中的一個(gè)，其中β是源投影角，而γ0是決定于被掃描物體的尺寸和探測(cè)器角度范圍的參數(shù)。
11.如權(quán)利要求5所述的X射線CT設(shè)備，其特征在于互補(bǔ)單元經(jīng)配置以確定至少一個(gè)互補(bǔ)投影角為β+π+2γ0和β-π+2γ0，其中β是源投影角，而γ0是決定于被掃描物體的尺寸和探測(cè)器角度范圍的參數(shù)。
12.如權(quán)利要求5所述的X射線CT設(shè)備，其特征在于互補(bǔ)單元經(jīng)配置以確定至少一個(gè)互補(bǔ)投影角為β+nπ+2γ0和β-nπ+2γ0中的一個(gè)，其中β是源投影角，n＝1，2，...，N，N是表示獲取數(shù)據(jù)的螺旋圈數(shù)的整數(shù)，而γ0是決定于被掃描物體的尺寸和探測(cè)器角度范圍的參數(shù)。
13.如權(quán)利要求5所述的X射線CT設(shè)備，其特征在于互補(bǔ)單元經(jīng)配置以確定至少一個(gè)互補(bǔ)投影角為投影角β+π+2γk中至少一個(gè)，其中k＝1，...，K，或β-π+2γk中至少一個(gè)，其中k＝1，...，K，K是預(yù)定整數(shù)，且γk，k＝1，...，K，K是取決于所述投影數(shù)據(jù)密度，被掃描物體的尺寸，和探測(cè)器角度范圍的參數(shù)。
14.如權(quán)利要求5所述的X射線CT設(shè)備，其特征在于互補(bǔ)單元經(jīng)配置以確定至少一個(gè)互補(bǔ)投影角為投影角β+π+2γk，k＝1，...，K和投影角β-π+2γk，k＝1，...，K中至少一個(gè)，其中k是整數(shù)，K是預(yù)定整數(shù)，且γk，k＝1，...，K是取決于所述投影數(shù)據(jù)密度，被掃描物體的尺寸，和探測(cè)器角度范圍的參數(shù)。
15.如權(quán)利要求5所述的X射線CT設(shè)備，其特征在于互補(bǔ)處理器經(jīng)配置以確定至少一個(gè)互補(bǔ)投影角為投影角β+nπ+2γk，n＝1，...，N，k＝1，...，K和投影角β-nπ+2γk，n＝1，...，N，k＝1，...，K中至少一個(gè)，其中k是整數(shù)，N是表示獲取的數(shù)據(jù)的螺旋圈數(shù)的整數(shù)，K是預(yù)定整數(shù)，且γk，k＝1，...，K是取決于所述投影數(shù)據(jù)密度，被掃描物體的尺寸，和探測(cè)器角度范圍的參數(shù)。
16.如權(quán)利要求5所述的X射線CT設(shè)備，其特征在于互補(bǔ)單元經(jīng)配置以沿螺旋方向確定至少一個(gè)互補(bǔ)角。
17.如權(quán)利要求5所述的X射線CT設(shè)備，其特征在于互補(bǔ)單元經(jīng)配置以沿兩個(gè)螺旋方向確定至少一個(gè)互補(bǔ)角。
18.如權(quán)利要求5所述的X射線CT設(shè)備，其特征在于互補(bǔ)單元經(jīng)配置以在預(yù)定數(shù)量的螺旋圈數(shù)內(nèi)沿兩個(gè)螺旋方向確定至少一個(gè)互補(bǔ)角。
19.如權(quán)利要求5所述的X射線CT設(shè)備，其特征在于互補(bǔ)處理器經(jīng)配置以確定兩個(gè)互補(bǔ)投影角和相應(yīng)于兩個(gè)互補(bǔ)角的兩個(gè)互補(bǔ)點(diǎn)的坐標(biāo)；和估算裝置經(jīng)配置以基于兩個(gè)互補(bǔ)投影角和兩個(gè)互補(bǔ)點(diǎn)的坐標(biāo)估算投影數(shù)據(jù)值。
20.如權(quán)利要求5所述的X射線CT設(shè)備，其特征在于互補(bǔ)單元經(jīng)配置以確定一個(gè)互補(bǔ)投影角和相應(yīng)于一個(gè)互補(bǔ)投影角的一個(gè)互補(bǔ)點(diǎn)坐標(biāo)；和估算單元經(jīng)配置以基于一個(gè)互補(bǔ)點(diǎn)的坐標(biāo)，用最近鄰的，線性的，和非線性插值中的一個(gè)估算投影數(shù)據(jù)值。
21.如權(quán)利要求5所述的X射線CT設(shè)備，其特征在于互補(bǔ)單元經(jīng)配置以確定兩個(gè)互補(bǔ)投影角和相應(yīng)于兩個(gè)互補(bǔ)投影角的兩個(gè)互補(bǔ)點(diǎn)坐標(biāo)；和估算單元經(jīng)配置以獨(dú)立地用最近鄰的，線性的，和非線性插值中的一個(gè)為兩個(gè)互補(bǔ)點(diǎn)中的每個(gè)估算投影數(shù)據(jù)值，從而獲得兩組插值坐標(biāo)。
22.如權(quán)利要求21所述的X射線CT設(shè)備，其特征在于該估算單元包括組合單元，其經(jīng)配置以組合在兩組插值坐標(biāo)中的每組處的投影數(shù)據(jù)，從而獲得投影數(shù)據(jù)值。
23.如權(quán)利要求22所述的X射線CT設(shè)備，其特征在于該組合單元經(jīng)配置以用權(quán)重w1＝3x2-2x3和w2＝1-w1線性組合兩組插值坐標(biāo)中每組處的投影數(shù)據(jù)，其中x＝(ν-νfbot)/(νftop-νfbot)，νfbot≤ν≤νftop，且νftop和νfbot是預(yù)定參數(shù)。
24.如權(quán)利要求5所述的X射線CT設(shè)備，其特征在于進(jìn)一步包括用于在探測(cè)器的預(yù)定楔化區(qū)域內(nèi)選擇楔化點(diǎn)的裝置；楔化裝置，其經(jīng)配置以(1)基于楔化源投影角和相對(duì)探測(cè)器的楔化點(diǎn)的坐標(biāo)，確定至少一個(gè)楔化互補(bǔ)角和至少一個(gè)楔化互補(bǔ)點(diǎn)的坐標(biāo)，(2)基于獲得的投影數(shù)據(jù)，至少一個(gè)楔化互補(bǔ)投影角，和至少一個(gè)楔化互補(bǔ)點(diǎn)的坐標(biāo)，估算楔化點(diǎn)處的投影數(shù)據(jù)值，和(3)分別用權(quán)重wμ＝3x2-2x3和1-wμ將楔化點(diǎn)處估算的投影數(shù)據(jù)值和在楔化點(diǎn)獲得的投影數(shù)據(jù)線性組合，其中x＝(μT-μ)/(μT-μF)，μF和μT是定義探測(cè)器預(yù)定區(qū)域的參數(shù)。
全文摘要
一種用于補(bǔ)償所選點(diǎn)被掃描物體的投影數(shù)據(jù)不可利用性的方法，系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所選點(diǎn)位于探測(cè)器的探測(cè)范圍之外。該方法包括獲得被掃描物體的投影數(shù)據(jù)的步驟，基于獲得的投影數(shù)據(jù)和相對(duì)探測(cè)器的所選點(diǎn)坐標(biāo)，補(bǔ)償所選點(diǎn)處投影數(shù)據(jù)不可利用性。補(bǔ)償步驟包括基于源投影角和相對(duì)探測(cè)器的所選點(diǎn)的坐標(biāo)，確定至少一個(gè)互補(bǔ)投影角和至少一個(gè)互補(bǔ)點(diǎn)的坐標(biāo)，并基于獲取的投影數(shù)據(jù)，至少一個(gè)互補(bǔ)投影角，和至少一個(gè)互補(bǔ)點(diǎn)的坐標(biāo)，估算所選點(diǎn)處的投影數(shù)據(jù)值。
文檔編號(hào)G01N23/04GK1781454SQ20051012046
公開日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2005年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月18日
發(fā)明者亞歷山大·A.·贊亞丁, 田口克行, 邁克爾·D.·希爾弗 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝, 東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會(huì)社