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)明涉及一種X射線CT (計(jì)算機(jī)斷層攝影)設(shè)備和一種X射線 CT成像方法,更具體地說(shuō),所涉及的X射線CT設(shè)備和X射線CT成像 方法,當(dāng)用具有矩陣結(jié)構(gòu)的X射線區(qū)域檢測(cè)器(通常是多行X-射線檢 測(cè)器或或平板)在對(duì)象的體軸方向(z軸方向)上連續(xù)的不同掃描位置 中進(jìn)行常規(guī)掃描(軸向掃描)或電影掃描時(shí),能夠改善取決于該重構(gòu) 平面的位置的困片質(zhì)量不均衡、并減少任何不必要的耦射區(qū)域.
背景技術(shù):
用具有多行X射線檢測(cè)器的X射線CT設(shè)備在z軸方向上連續(xù)的不 同掃描位置中進(jìn)行常規(guī)掃描的技術(shù)已經(jīng)是眾所周知的(例如參見(jiàn)JP-A 250794/2003).
另一方面,當(dāng)要進(jìn)行螺旋掃描時(shí),為了防止在線性傳送方向上比 要在其中獲取投影數(shù)據(jù)的線性傳送區(qū)域更靠前的區(qū)域的輻射,已知有 一種X射線CT設(shè)備使用在線性傳送方向前方的準(zhǔn)直儀在用X射線開(kāi)始 輻射的時(shí)候?qū)⒃揦射線束的端面位置限制在該線性傳送方向前方的區(qū) 域,并且它使用在線性傳送方向后方的準(zhǔn)直儀在結(jié)束用X射線的輻射 的時(shí)候?qū)⒃揦射線束的端面位置限制在該線性傳送方向后方的區(qū)域(例 如參見(jiàn)JP-A 320609/2002 ).
圖28所示為笫一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的例子,其中,通過(guò)具有多行X射線 檢測(cè)器24的X射線CT設(shè)備在z軸方向上連續(xù)的不同掃描位置中進(jìn)行 常規(guī)掃描或電影掃描.
在該第一現(xiàn)有技術(shù)的例子下,在z軸方向上的不同掃描位置zl、 z3 ( =zl + D) 、 z5 ( -z3 + D)和z7 ( =z5 + D)中進(jìn)行常規(guī)掃描或 電影掃描,并且重構(gòu)平面P0至P8上的斷層照片或者P0與P8之間隨 意位置中的斷層照片被根據(jù)已經(jīng)獲取的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行困像重構(gòu).在這 些等式中,D是當(dāng)從該X射線管21的焦點(diǎn)觀看多行X射線檢測(cè)器24 時(shí),z軸方向上的多行X射線檢測(cè)器24在X射線管21和多行X射線檢 測(cè)器24的旋轉(zhuǎn)中心軸IC上的寬度,并且約為z軸方向上實(shí)際的多行X
射線檢測(cè)器24的寬度的1/2.
困29所示為在掃描位置zl中的常規(guī)掃描或電影掃描.困30所示 為在該掃描位置z3中的常規(guī)掃描或電影掃描.
因?yàn)橹貥?gòu)平面PO位于端部,所以只能夠通過(guò)在圖29中所示掃描 位置zl中的常規(guī)掃描或電影掃描獲得用于將重構(gòu)平面P0上的斷層照 片的旋轉(zhuǎn)軸上的像素進(jìn)行困像重構(gòu)的投影數(shù)據(jù).而且,困29中所示重 構(gòu)平面PO中像素g上的投影數(shù)據(jù)例如可以在困29 (b)中所示的視角 而不是困29 (a)中所示的視角上獲得.此外,X射線束CB相對(duì)于重 構(gòu)平面PO被大大地傾斜,這樣導(dǎo)致的問(wèn)趙就是,重構(gòu)平面PO上斷層 圖片的閨片質(zhì)量由于出現(xiàn)假象而被降低.類似地,還存在的問(wèn)趙是, 位于另一端的重構(gòu)平面P8上的斷層困片的田片質(zhì)重也被降低.此外, 還存在另一問(wèn)題,不必要的輻射區(qū)域出現(xiàn)在兩端的重構(gòu)平面P0和P8 之外.
然后,雖然只能通過(guò)困29中所示掃描位置zl中的常規(guī)掃描或電 影掃描獲得用于進(jìn)行重構(gòu)平面Pl上的斷層照片的投影數(shù)據(jù),但是它們 可以在每一視角中的任何像素上獲得.而且,X射線束CB沒(méi)有被相對(duì) 于該重構(gòu)平面Pl傾斜.結(jié)果,重構(gòu)平面P1上的斷層困片的圖片質(zhì)量 足夠高.
接著,可以通過(guò)在困29中所示掃描位置zl .中的常規(guī)掃描或電影 掃描和圖30中所示掃描位置z3中的常規(guī)掃描或電影掃描獲得用于進(jìn) 行該重構(gòu)平面P2上的斷層照片的投影數(shù)據(jù).然而,(例如)困29和 圖30中所示重構(gòu)平面P2中像素g上的投影數(shù)據(jù)可以從困29(b)和困 30 (b)中所示的視角而不是困29 (a)和困30 (a)中所示的視角上 獲得.而且,X射線束CB相對(duì)于該重構(gòu)平面PO被大大傾斜.結(jié)果,問(wèn) 題是重構(gòu)平面P2上的斷層圖片的圖片質(zhì)童雖然比重構(gòu)平面PO上的斷 層困片的質(zhì)量好,但是比重構(gòu)平面Pl上的斷層困片的質(zhì)量差.
圖31所示為第二個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的例子,在這個(gè)例子中,由具有多行 X射線檢測(cè)器的X射線CT設(shè)備在z軸方向上連續(xù)的不同掃描位置中進(jìn)
行常規(guī)掃描或電影掃描.
在這個(gè)笫二個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的例子下,在z軸方向上的不同掃描位置
z0、 z2、 z4、 z6和z8中進(jìn)行常規(guī)掃描或電影掃描,并且重構(gòu)平面PO
至P8上的斷層照片要根據(jù)已經(jīng)獲取的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行困像重構(gòu).
這樣,重構(gòu)平面PO、 P2和P8上的斷層困片的困片質(zhì)量足夠高. 然而,問(wèn)題是,重構(gòu)平面P1上的斷層圖片的困片質(zhì)量比重構(gòu)平面P0、 P2和P8上的斷層困片的質(zhì)量差.
因此,本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是,當(dāng)用有多行X射線檢測(cè)器的X射線 CT設(shè)備在z軸方向上連續(xù)的不同掃描位置中進(jìn)行常規(guī)掃描或電影掃描 時(shí),改善取決于該重構(gòu)平面的位置的閨片質(zhì)重不均衡.
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面,本發(fā)明提供一種X射線CT設(shè)備,其特征 在于配備有投影數(shù)據(jù)獲取裝置,用于當(dāng)在xy平面內(nèi)閨繞位于X射線 發(fā)生裝置與多行X射線檢測(cè)器之間的旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)該X射線產(chǎn)生裝 置和與該X射線產(chǎn)生裝置相對(duì)的多行X射線檢測(cè)器時(shí)獲取位于其間的 目標(biāo)對(duì)象的投影數(shù)據(jù);準(zhǔn)直儀,用于控制在垂至于該xy平面的方向上 輻射多行X射線檢測(cè)器的X射線束的開(kāi)口寬度;掃描臺(tái),用于在z軸 方向上傳送目標(biāo)對(duì)象;困像重構(gòu)裝置,用于根據(jù)已經(jīng)獲取的投影數(shù)據(jù) 對(duì)斷層圖片進(jìn)行圖像重構(gòu);困像顯示器,用于顯示已經(jīng)經(jīng)過(guò)圖像重構(gòu) 的斷層圖片;掃描條件設(shè)定裝置,用于設(shè)定獲取投影數(shù)據(jù)的各種掃描 條件;以及控制器,用于當(dāng)在z軸方向上連續(xù)的不同掃描位置中進(jìn)行 常規(guī)掃描(軸向掃描)或電影掃描時(shí),在兩個(gè)掃描位置都控制準(zhǔn)直儀, 以使得該X射線束的寬度相對(duì)于該旋轉(zhuǎn)中心軸上該多行X射線檢測(cè)器 寬度相對(duì)于旋轉(zhuǎn)中心軸上的X-射線檢測(cè)器寬度D為D/2或近似D/2,
或者使得該x射線束的擴(kuò)展角相對(duì)于檢測(cè)器角度e為e/2或近似e/2,并 且控制掃描臺(tái)以保持一個(gè)掃描位置與另 一掃描位置之間的間隔不超過(guò)
D-
根據(jù)第一方面的X射線CT設(shè)備, 一旦重構(gòu)平面被設(shè)定在第一掃描 位置到最終掃描位置的范圍內(nèi),就可以獲得位于兩端的重構(gòu)平面上的 任何像素在每一視角中的投影數(shù)據(jù),并且減少X射線束相對(duì)于該重構(gòu) 平面的傾斜.結(jié)果,即使在兩端的重構(gòu)平面上,斷層困片的困片質(zhì)量 也變得足夠好.而且,由于一個(gè)掃描位置與另一掃描位置之間的間隔 被保持不超過(guò)D,所以可以減少位于一個(gè)掃描位置與另一掃描位置之間 的重構(gòu)平面上的X射線束的傾斜及其變動(dòng),從而能夠改善該斷層圖片 的圖片質(zhì)量.因此,可以改善取決于重構(gòu)平面位置的困片質(zhì)量的不均
衡性.而且,由于x射線束的寬度被限制在兩端的掃描位置中,所以
可以減少任何不必要的插射區(qū)域.
根據(jù)本發(fā)明的笫二方面,本發(fā)明提供一種X射線CT設(shè)備,其特征 在于配備有投影數(shù)據(jù)獲取裝置,用于當(dāng)在xy平面內(nèi)圍繞位于X射線 產(chǎn)生裝置與多行X射線檢測(cè)器之間的旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)該X射線產(chǎn)生裝 置和與該X射線產(chǎn)生裝置相對(duì)的多行X射線檢測(cè)器時(shí)獲取位于其間的 目標(biāo)對(duì)象的投影數(shù)據(jù);準(zhǔn)直儀,用于控制在垂至于該xy平面的方向上 輻射到該多行X射線檢測(cè)器的X射線束的開(kāi)口寬度;掃描臺(tái),用于在z 軸方向上傳送該對(duì)象;困像重構(gòu)裝置,用于根據(jù)已經(jīng)獲取的投影數(shù)據(jù) 對(duì)斷層圖片進(jìn)行困像重構(gòu);圖像顯示器,用于顯示已經(jīng)經(jīng)過(guò)圖像重構(gòu) 的斷層圖片;掃描條件設(shè)定裝置,用于設(shè)定獲取投影數(shù)據(jù)的各種掃描 條件;以及控制器,當(dāng)在z軸方向上連續(xù)的不同掃描位置中進(jìn)行常規(guī) 掃描(軸向掃描)或電影掃描時(shí),用于在兩個(gè)掃描位置都控制該準(zhǔn)直 器,以使該X射線束的寬度相對(duì)于旋轉(zhuǎn)中心軸上的多行X射線檢測(cè)器 寬度D為D/2或近似D/2,或者使得該X射線束的擴(kuò)展角相對(duì)于檢測(cè)器
角度e為e/2或近似e/2.
根據(jù)第二方面的X射線CT設(shè)備, 一旦重構(gòu)平面被設(shè)定在第一掃描
位置到最終掃描位置的范圍內(nèi),就可以獲得在兩端的重構(gòu)平面上任何
像素在每一視角中的投影數(shù)據(jù),并且減少x射線束相對(duì)于該重構(gòu)平面 的傾斜.而且,由于x射線束的寬度被限制在兩端的掃描位置中,所 以可以減少任何不必要的輻射區(qū)域.
根據(jù)本發(fā)明的笫三方面,本發(fā)明提供一種X射線CT設(shè)備,其特征 在于配備有投影數(shù)據(jù)獲取裝置,用于在xy平面內(nèi)閨繞位于X射線產(chǎn) 生裝置與多行X射線檢測(cè)器之間的旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)該X射線產(chǎn)生裝置 和與該X射線產(chǎn)生裝置相對(duì)的多行X射線檢測(cè)器時(shí)獲取位于其之間的 對(duì)象的投影數(shù)據(jù);準(zhǔn)直儀,用于控制在垂直于該xy平面的方向上輻射 到該多行X射線檢測(cè)器的X射線束的開(kāi)口寬度;掃描臺(tái),用于在z軸 方向上傳送該對(duì)象;困像重構(gòu)裝置,用于根據(jù)已經(jīng)獲取的投影數(shù)據(jù)對(duì) 斷層圖片進(jìn)行圖像重構(gòu);圖像顯示器,用于顯示已經(jīng)經(jīng)過(guò)困像重構(gòu)的 斷層圖片;掃描條件設(shè)定裝置,用于設(shè)定獲取該投影數(shù)據(jù)的各種掃描 條件;以及控制器,當(dāng)在z軸方向上連續(xù)的不同掃描位置中進(jìn)行常規(guī) 掃描(軸向掃描)或電影掃描時(shí),用于控制該掃描臺(tái),以保持一個(gè)掃描位置與另 一掃描位置之間的間隔相對(duì)于中心旋轉(zhuǎn)軸上多行x射線檢
測(cè)器寬度D不超過(guò)D.
根據(jù)笫三方面的X射線CT設(shè)備,由于一個(gè)掃描位置與另一掃描位 置之間的間隔被保持不超過(guò)D,所以它可以減小位于一個(gè)掃描位置與另 一掃描位置之間的重構(gòu)平面上的X-射線束的傾斜以及它的波動(dòng),從而 能夠改善斷層困片的困片質(zhì)量.因此,可以改善取決于重構(gòu)平面的位 置的圖片質(zhì)量的不均衡性.
根據(jù)本發(fā)明的笫四方面,本發(fā)明提供一種根據(jù)第一至笫三方面中 的任何方面的X射線CT設(shè)備,其特征在于配備有投影數(shù)據(jù)合成裝置,
用于通過(guò)將已經(jīng)在不同掃描位置中獲得的并且與通過(guò)重構(gòu)平面上相同 像素的X射線束匹配的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插或加權(quán)相加而合成用于困像 重構(gòu)的投影數(shù)據(jù).
根據(jù)第四方面的X射線CT設(shè)備,由于其在投影數(shù)據(jù)階段合成在不 同掃描位置中獲得的投影數(shù)據(jù),所以具有只需要困像重構(gòu)計(jì)算一個(gè)步 碟的優(yōu)點(diǎn)
根據(jù)本發(fā)明的笫五方面,本發(fā)明提供一種根據(jù)第一至第三方面中 的任一方面的X射線CT設(shè)備,其特征在于配備有投影數(shù)據(jù)合成裝置,
用于通過(guò)將已經(jīng)在不同掃描位置中獲得的并且與通過(guò)該重構(gòu)平面上相 同像素或該像素附近的X射線束匹配的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插或加權(quán)相
加,合成用于困像重構(gòu)的投影數(shù)據(jù).
根據(jù)第五方面的X射線CT設(shè)備,由于其在投影數(shù)據(jù)階段合成在不 同掃描位置中獲得的投影數(shù)據(jù),所以具有只需要困像重構(gòu)計(jì)算一個(gè)步 驟的優(yōu)點(diǎn).而且,由于其不僅合成通過(guò)重構(gòu)平面上相同像素的投影數(shù) 據(jù),而且合成通過(guò)該像素附近的投影數(shù)據(jù),所以可以改善圖片質(zhì)量.
根據(jù)本發(fā)明的笫六方面,本發(fā)明提供一種根據(jù)第五方面的X射線 CT設(shè)備,其特征在于附近是指在z軸方向上以該像素為中心的指定 范圍.
根據(jù)笫六方面的X射線CT設(shè)備可以對(duì)z軸方向上想要的寬度的斷 層圖片進(jìn)行圖像重構(gòu).
根據(jù)本發(fā)明的第七方面,本發(fā)明提供一種根據(jù)笫四至第六方面中 任一方面的X射線CT設(shè)備,其特征在于根據(jù)通過(guò)與要進(jìn)行內(nèi)插或加 權(quán)相加的投影數(shù)據(jù)集匹配的像素的X射線束的幾何位置和方向確定用 于內(nèi)插的內(nèi)插系數(shù)或用于加權(quán)相加的加權(quán)相加系數(shù).
根據(jù)第七方面的該X射線CT設(shè)備,由于其根據(jù)該X射線束的幾何 位置和方向控制內(nèi)插系數(shù)或加權(quán)相加系數(shù),所以可以通過(guò)減少假象而 改善圖片質(zhì)重.
根據(jù)本發(fā)明的笫八方面,本發(fā)明提供一種根據(jù)第一至笫三方面中 任一方面的X射線CT設(shè)備,其特征在于該困像重構(gòu)裝置配備有斷層 圖片合成裝置,用于通過(guò)將來(lái)自在相同的掃描位置中獲取的投影數(shù)據(jù) 的斷層困片進(jìn)行困像重構(gòu)、并且將來(lái)自不同掃描位置中相同重構(gòu)平面 上的投影數(shù)據(jù)的已經(jīng)經(jīng)過(guò)困像重構(gòu)的斷層圖片逐像素地進(jìn)行內(nèi)插或加 權(quán)相加而合成新的斷層閨片.
根據(jù)第八方面的X射線CT設(shè)備,由于其根據(jù)在不同掃描位置中獲 取的投影數(shù)據(jù)合成斷層困片,并且在投影數(shù)據(jù)階段合成它們,所以具 有獲得多種類型的斷層圖片的優(yōu)點(diǎn).
根據(jù)本發(fā)明的第九方面,本發(fā)明提供一種根據(jù)第八方面的X射線 CT設(shè)備,其特征在于該圖像重構(gòu)裝置配備有斷層困片合成裝置,其 通過(guò)將來(lái)自在相同的掃描位置中獲取的投影數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)重構(gòu)平 面上的斷層圖片進(jìn)行困像重構(gòu)、并且將來(lái)自該相同掃描位置中和不同 掃描位置中包含在z軸方向上指定范圍內(nèi)的重構(gòu)平面上的投影數(shù)據(jù)的 已經(jīng)經(jīng)過(guò)圖像重構(gòu)的斷層圖片逐像素地進(jìn)行內(nèi)插或加權(quán)相加而合成新 的斷層圖片.
根據(jù)第九方面的X射線CT設(shè)備,由于其根據(jù)在不同掃描位置中獲 取的投影數(shù)據(jù)合成斷層困片,并且在投影數(shù)據(jù)階段合成它們,所以具 有獲得多種類型的斷層圖片的優(yōu)點(diǎn).而且,其不僅合成相同重構(gòu)平面 上的斷層困片,而且合成包含在z軸方向上指定范圍內(nèi)的重構(gòu)平面上 的斷層圖片,所以可以將z軸方向上指定寬度的斷層困片進(jìn)行困像重 構(gòu),
根據(jù)本發(fā)明的第十方面,本發(fā)明提供一種根據(jù)笫八方面或第九方 面的X射線CT設(shè)備,其特征在于根據(jù)通過(guò)與要進(jìn)行內(nèi)插或逐像素加 權(quán)相加的斷層圖片的像素的X射線束的幾何位置和方向確定內(nèi)插的內(nèi)
插系數(shù)或加權(quán)相加的加權(quán)相加系數(shù).
根據(jù)第十方面的X射線CT設(shè)備,由于其根據(jù)X射線束的幾何位置 和方向控制內(nèi)插系數(shù)或加權(quán)相加系數(shù),所以可以通過(guò)減少假象改善圖 片質(zhì)f .
根據(jù)本發(fā)明的笫十一方面,本發(fā)明提供一種X射線CT成像方法, 用于當(dāng)在xy平面內(nèi)圍繞位于X射線產(chǎn)生裝置與多行X射線檢測(cè)器之間 的旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)該X射線產(chǎn)生裝置和與該X射線產(chǎn)生裝置相對(duì)的多 行X射線檢測(cè)器時(shí)獲取位于其之間的對(duì)象的投影數(shù)據(jù),其中,當(dāng)在垂 至于該xy平面的z軸方向上在連續(xù)的不同掃描位置中進(jìn)行常規(guī)掃描 (軸向掃描)或電影掃描時(shí),在兩個(gè)掃描位置,使得在z軸方向上該X 射線束的寬度相對(duì)于該旋轉(zhuǎn)中心軸上該多行X射線檢測(cè)器寬度D為D/2 或近似為D/2,或者使得在z軸方向上該X射線束的擴(kuò)展角相對(duì)于檢測(cè)
器角度e為e/2或近似為e/2,并且保持一個(gè)掃描位置與另一掃描位置之
間的間隔不超過(guò)D.
通過(guò)根據(jù)第十一方面的X射線CT成像方法, 一旦重構(gòu)平面被設(shè)定 在笫一掃描位置到最終掃描位置的范圍內(nèi),就可以獲得在兩端的重構(gòu)
平面上的任何像素在每一視角中的投影數(shù)據(jù),并且減少x射線束相對(duì) 于重構(gòu)平面的傾斜.結(jié)果,即使兩端重構(gòu)平面上的斷層圖片的圖片質(zhì) 量也變得足夠好.而且,由于一個(gè)掃描位置與另一掃描位置之間的間
隔保持不超過(guò)D的,所以可以減少位于一個(gè)掃描位置與另 一掃描位置 之間的重構(gòu)平面上X射線束的傾斜及其波動(dòng),從而能夠改善該斷層困 片的圖片質(zhì)量.因此,可以改善取決于重構(gòu)平面的位置的困片質(zhì)量的 不均衡性.而且,由于該X射線束的寬度被限制在兩端的掃描位置中, 所以可以減少任何不必要的輻射區(qū)域.
根據(jù)本發(fā)明的第十二方面,本發(fā)明提供一種X射線CT成像方法, 用于當(dāng)在xy平面內(nèi)閨繞位于X射線產(chǎn)生裝置與多行X射線檢測(cè)器之間 的旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)該X射線產(chǎn)生裝置和與該X射線產(chǎn)生裝置相對(duì)的多 行X射線檢測(cè)器時(shí)獲取位于其間的目標(biāo)對(duì)象的投影數(shù)據(jù),其中,當(dāng)在 垂直于該xy平面的z軸方向上連續(xù)的不同掃描位置中進(jìn)行常規(guī)掃描 (軸向掃描)或電影掃描時(shí),在兩個(gè)掃描位置上,使得z軸方向上X 射線束的寬度相對(duì)于該旋轉(zhuǎn)中心軸上該多行X射線檢測(cè)器寬度D為D/2 或近似為D/2,或者使得在z軸方向上該X射線束的擴(kuò)展角度相對(duì)于檢
測(cè)器角度e為e/2或近似為e/2,
通過(guò)根據(jù)笫十二方面的X射線CT成像方法, 一旦重構(gòu)平面被設(shè)定
在第一掃描位置到最終掃描位置的范閨內(nèi),就可以獲得在兩端重構(gòu)平
面上的任何像素在每一視角中的投影數(shù)據(jù),并且減少x射線束相對(duì)于
重構(gòu)平面的傾斜.結(jié)果,即使兩端重構(gòu)平面上的斷層困片的閨片質(zhì)重
也變得足夠好.而且,由于x射線束的寬度被限制在兩端的掃描位置 中,所以可以減少任何不必要的輻射區(qū)域.
根據(jù)本發(fā)明的第十三方面,本發(fā)明提供一種X射線CT成像方法, 用于當(dāng)在xy平面內(nèi)圍繞位于X射線產(chǎn)生裝置與多行X射線檢測(cè)器之間 的旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)該X射線產(chǎn)生裝置和與該X射線產(chǎn)生裝置相對(duì)的多 行X射線檢測(cè)器時(shí)獲取位于其之間的對(duì)象的投影數(shù)據(jù),其中,當(dāng)在垂 直于該xy平面的z軸方向上連續(xù)的不同掃描位置中進(jìn)行常規(guī)掃描(軸 向掃描)或電影掃描時(shí),保持一個(gè)掃描位置與另一掃描位置之間的間 隔不超過(guò)D.
通過(guò)根據(jù)第十三方面的X射線CT成像方法,由于一個(gè)掃描位置與 另一掃描位置之間的間隔被保持不超過(guò)D,所以可以減少位于一個(gè)掃描 位置與另一掃描位置之間的重構(gòu)平面上的X射線束的傾斜及其波動(dòng), 從而能夠改善該斷層困片的困片質(zhì)量.因此,可以改善取決于重構(gòu)平 面的位置的困片質(zhì)量的不均衡.
根據(jù)本發(fā)明的笫十四方面,本發(fā)明提供一種根據(jù)第十一至笫十三 方面中的任意方面的X射線CT成像方法,其特征在于根據(jù)通過(guò)將已 經(jīng)在不同掃描位置中獲得的并且與通過(guò)該重構(gòu)平面上相同像素的X射
片進(jìn)行困像重構(gòu).
通過(guò)第十四方面的X射線CT成像方法,由于其在投影數(shù)據(jù)階段合 成在不同掃描位置中獲得的投影數(shù)據(jù),所以具有只需要圖像重構(gòu)計(jì)算 一個(gè)步驟的優(yōu)點(diǎn).
根據(jù)本發(fā)明的笫十五方面,本發(fā)明提供一種根據(jù)笫十一至笫十三 方面中的任意方面的X射線CT成像方法,其特征在于通過(guò)將已經(jīng)在 不同掃描位置中獲得的并且與通過(guò)該重構(gòu)平面上相同像素或該像素附 近的該X射線束匹配的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插或加權(quán)相加,合成用于圖像 重構(gòu)的投影數(shù)據(jù).
通過(guò)第十五方面的X射線CT成像方法,由于其在投影數(shù)據(jù)階段合 成在不同掃描位置中獲得的投影數(shù)據(jù),所以具有只需要困像重構(gòu)計(jì)算 一個(gè)步驟的優(yōu)點(diǎn).而且,由于其不僅合成通過(guò)該重構(gòu)平面上相同像素
的投影數(shù)據(jù),而且合成通過(guò)該像素附近的投影數(shù)據(jù),所以可以改善困 片質(zhì)重.
根據(jù)本發(fā)明的第十六方面,本發(fā)明提供一種根據(jù)笫十五方面的x
射線CT成像方法,其特征在于附近是指以該像素為中心在z軸方向 上的指定范圍.
通過(guò)第十六方面的X射線CT成像方法可以對(duì)z抽方向上所想要的 寬度的斷層困片進(jìn)行困像重構(gòu).
根據(jù)本發(fā)明的笫十七方面,本發(fā)明提供一種根據(jù)笫十四至笫十六 方面中的任意方面的X射線CT成像方法,其特征在于根據(jù)通過(guò)與要 進(jìn)行內(nèi)插或加權(quán)相加的投影數(shù)據(jù)集匹配的像素的X射線束的幾何位置 和方向確定用于內(nèi)插的內(nèi)插系數(shù)或用于加權(quán)相加的加權(quán)相加系數(shù).通 過(guò)第十七方面的X射線CT成像方法,由于根據(jù)X射線束的幾何位置和 方向控制內(nèi)插系數(shù)或加權(quán)相加系數(shù),所以可以通過(guò)減少假象來(lái)改善困 片質(zhì)量.
根據(jù)本發(fā)明的第十八方面,本發(fā)明提供一種根椐第十一至第十三 方面中的任何方面的X射線CT成像方法,其特征在于進(jìn)一步包括步 驟將來(lái)自在相同的掃描位置中獲取的投影數(shù)據(jù)的斷層困片進(jìn)行圖像 重構(gòu),以及通過(guò)將來(lái)自不同掃描位置中相同重構(gòu)平面上的投影數(shù)據(jù)的 已經(jīng)經(jīng)過(guò)困像重構(gòu)的斷層困片逐像素地進(jìn)行內(nèi)插或加權(quán)相加來(lái)合成新 的斷層圖片.
通過(guò)第十八方面的X射線CT成像方法,由于其根據(jù)在不同掃描位 置中獲取的投影數(shù)據(jù)合成斷層困片,并在投影數(shù)據(jù)階段合成它們,所 以具有獲得多種類型的斷層困片的優(yōu)點(diǎn).
根據(jù)本發(fā)明的笫十九方面,本發(fā)明提供一種根據(jù)第十八方面的X 射線CT成像方法,其特征在于進(jìn)一步包括將來(lái)自在相同的掃描位置 中獲取的投影數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)重構(gòu)平面上的斷層圖片進(jìn)行困像重 構(gòu),并通過(guò)將來(lái)自該相同掃描位置中和不同掃描位置中包含在z軸方
向上指定范圍內(nèi)的重構(gòu)平面上的投影數(shù)據(jù)的巳經(jīng)經(jīng)過(guò)困像重構(gòu)的斷層 圖片逐像素地進(jìn)行內(nèi)插或加權(quán)相加來(lái)合成新的斷層困片.
通過(guò)笫十九方面的X射線CT成像方法,由于其根據(jù)在不同掃描位 置中獲取的投影數(shù)據(jù)合成斷層困片,并在投影數(shù)據(jù)階段將它們合成, 所以具有獲得多種類型的斷層困片的優(yōu)點(diǎn),而且,由于不僅合成相同
重構(gòu)平面上的斷層困片,而且合成包含在Z軸方向上指定范圍內(nèi)的重
構(gòu)平面上的斷層圖片,所以可以將z軸方向上指定寬度的斷層困片進(jìn)
行困像重構(gòu).
根據(jù)本發(fā)明的笫二十方面,本發(fā)明提供一種根據(jù)笫十八方面或笫
十九方面的X射線CT成像方法,其特征在于根據(jù)通過(guò)與要進(jìn)行內(nèi)插 或逐像素加權(quán)相加的斷層閨片的X射線束的幾何位置和方向確定用于 內(nèi)插的內(nèi)插系數(shù)或用于加權(quán)相加的加權(quán)相加系數(shù).
通過(guò)第二十方面的X射線CT成像方法,由于其根據(jù)X射線束的幾 何位置和方向控制內(nèi)插系數(shù)或加權(quán)相加系數(shù),所以可以通過(guò)減少假象 來(lái)改善圖片質(zhì)量.
當(dāng)通過(guò)具有多行X射線檢測(cè)器的X射線CT設(shè)備在目標(biāo)對(duì)象的體軸 方向(z軸方向)上連續(xù)的不同掃描位置中進(jìn)行常規(guī)掃描或電影掃描 時(shí),根據(jù)本發(fā)明的X射線CT設(shè)備和X射線CT成像方法可以幫助改善 取決于重構(gòu)平面的位置的困片質(zhì)量不均衡性.
附困說(shuō)明
圖1的配置結(jié)構(gòu)圖示出了與實(shí)施例l有關(guān)的X射線CT設(shè)備.
圖2的簡(jiǎn)圖示出了從z軸方向上看到的X射線管和多行X射線檢 測(cè)器的幾何排列.
圖3的簡(jiǎn)困示出了從x軸方向上看到的X射線管和多行X射線檢 測(cè)器的幾何設(shè)排列.
圖4的流程圖示出了與實(shí)施例l有關(guān)的X射線CT設(shè)備的操作.
困5的簡(jiǎn)困示出了與實(shí)施例l有關(guān)的掃描位置和X射線束.
圖6的簡(jiǎn)圖示出了行方向?yàn)V波器系數(shù).
圖7的簡(jiǎn)困示出了片層厚度在重構(gòu)區(qū)域的周邊比在中心大的情況.
困8的簡(jiǎn)圖示出了在各個(gè)通道中變化的行方向?yàn)V波器系數(shù). 困9的簡(jiǎn)閨示出了片層厚度不管是在重構(gòu)區(qū)域的周邊還是中心都 均衡的情況.
圖IO的簡(jiǎn)困示出了用于減少片層厚度的行方向?yàn)V波器系數(shù). 圖11的流程圖示出了與實(shí)施例l有關(guān)的三維背投處理的詳情. 圖12的概念圖示出了重構(gòu)平面P上的像素行被投射在X射線傳輸
方向上的情況.
圖13的概念困示出了將重構(gòu)平面P上的像素行投射到檢測(cè)器面上 的一條線.
困14的概念田示出了盡管掃描位罝不同但穿過(guò)相同重構(gòu)平面P上 的相同像素g的X射線束.
困15的概念困示出了盡管掃描位置不同但穿過(guò)相同重構(gòu)平面P上 的相同像素g以及像素g附近的X射線束.
困16的概念困示出了在視角view-0。時(shí)重構(gòu)平面P上的像素?cái)?shù)據(jù)Dr.
圖17的概念圖示出了在視角view-0。時(shí)重構(gòu)平面P上的背投像素 數(shù)據(jù)D2..
圖18的簡(jiǎn)圖示出了通過(guò)將背投像素?cái)?shù)據(jù)D2逐像素地進(jìn)行全視角
相加得到背投數(shù)據(jù)D3的情況.
圖19的概念困示出了環(huán)形重構(gòu)平面P.
圖20的概念困示出了與實(shí)施例l有關(guān)的效果.
圖21的簡(jiǎn)困示出了與實(shí)施例2有關(guān)的X射線束的掃描位置和擴(kuò)
展,
圖22的簡(jiǎn)圖示出了與實(shí)施例3有關(guān)的X射線束的掃描位置和擴(kuò)展.
圖23的簡(jiǎn)困示出了與實(shí)施例4有關(guān)的的X射線束的掃描位置和擴(kuò)展.
圖24為關(guān)于實(shí)施例5的X射線CT成像方法的流程困.
圖25為關(guān)于實(shí)施例5的三維背投處理的詳細(xì)流程圖.
困26的概念圖示出了關(guān)于實(shí)施例5的效果.
圖27為關(guān)于實(shí)施例6的X射線CT成像方法的流程困.
困28的簡(jiǎn)困示出了關(guān)于笫一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)例子的X射線束的掃描位
置和擴(kuò)展.
圖29的概念困示出了關(guān)于笫一現(xiàn)有技術(shù)例子的問(wèn)題. 困30為描述關(guān)于笫一現(xiàn)有技術(shù)例子的問(wèn)題的另一概念困. 困31的筒圍示出了關(guān)于第二現(xiàn)有技術(shù)例子的X射線束的掃描位置 和擴(kuò)展,
具體實(shí)施例方式
下面將參考用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的所述模式更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明.順 便提一下,本發(fā)明并不受下述說(shuō)明的限制.
實(shí)施例1
圖1的配置結(jié)構(gòu)困示出了關(guān)于實(shí)施例1的X射線CT設(shè)備. 該X射線CT設(shè)備100配備有操作控制臺(tái)1、掃描臺(tái)IO和掃描機(jī)架
20,
所提供的操作控制臺(tái)1具有輸入單元2,其接收該搮作者的輸入; 中央處理單元3,其執(zhí)行預(yù)處理、困像重構(gòu)處理、后處理等;數(shù)據(jù)獲取 緩沖器5,其獲取通過(guò)掃描機(jī)架20獲得的投影數(shù)據(jù);顯示單元6,其 顯示根據(jù)從預(yù)處理所獲取的投影數(shù)據(jù)得到的投影數(shù)據(jù)重構(gòu)出的斷層困 片;以及存儲(chǔ)器單元7,其存儲(chǔ)程序、數(shù)據(jù)、投影數(shù)據(jù)和X射線斷層困 片.
所提供的該掃描臺(tái)10具有支架12,其將安放在其上的對(duì)象帶進(jìn)和 帶出該掃描機(jī)架20中的開(kāi)口.該支架12通過(guò)安裝在該掃描臺(tái)10中的 電機(jī)向上和向下以及線性移動(dòng).
所提供的該掃描機(jī)架20具有X射線管21、 X射線控制器22、準(zhǔn) 直儀23、多行X射線檢測(cè)器24、 DAS (數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng))25、控制該X 射線管21和其它元件圍繞旋轉(zhuǎn)中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)部件控制器26、與操 作控制臺(tái)l和掃描臺(tái)10交換控制信號(hào)等的調(diào)節(jié)控制器29、以及傳榆功 率、控制信號(hào)和所獲取的信號(hào)的集流環(huán)30.掃描機(jī)架20通過(guò)掃描機(jī)架 傾斜控制器27可以向前或向后傾斜±30°.
圖2和圖3的簡(jiǎn)困示出了該X射線管21和該多行X射線檢測(cè)器24 的幾何設(shè)置.
X射線管21和多行X射線檢測(cè)器24圍繞該旋轉(zhuǎn)中心軸IC轉(zhuǎn)動(dòng). 其中垂直方向假定為y軸方向,支架12的線性傳送方向假定為z軸方 向,垂至于y軸方向和z軸方向的方向假定為x方向,并且掃描機(jī)架 20的傾斜角度假定為0°, X射線管21和多行X射線檢測(cè)器24的旋轉(zhuǎn) 平面為xy平面.
X射線管21產(chǎn)生已知為錐形束的X射線束CB.射束中心軸BC是X 射線束CB的中心軸,當(dāng)它的方向平行于y軸方向時(shí),視角假定為0°. 多行X射線檢測(cè)器24具有笫一至第J行檢測(cè)器,例如J- 256.此外每一行檢測(cè)器具有笫一至笫I個(gè)通道,例如I = 1024.
如圖3中所示,多行X射線檢測(cè)器寬度D為當(dāng)從X射線管21的焦 點(diǎn)察看多行X射線檢測(cè)器24時(shí)在z軸方向上的多行X射線檢測(cè)器24
在該旋轉(zhuǎn)中心軸IC上的寬度.進(jìn)一步,檢測(cè)器角度e為當(dāng)從x射線管
21的焦點(diǎn)察看多行X射線檢測(cè)器24時(shí)在z軸方向上的多行X射線檢測(cè) 器24的角度.
準(zhǔn)直儀23a規(guī)定了 z軸方向上的X射線束CB的前側(cè)的開(kāi)口邊緣, 準(zhǔn)直儀23b規(guī)定了 z軸方向上的X射線束CB的后側(cè)的開(kāi)口邊緣.
使用X射線進(jìn)行輻射并獲取的投影數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)從多行X射線檢測(cè)器 24到達(dá)DAS 25的A/D轉(zhuǎn)換,并通過(guò)集流環(huán)30被輸入到數(shù)據(jù)獲取緩沖 器5.
輸入到數(shù)據(jù)獲取緩沖器5的投影數(shù)據(jù)根據(jù)存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)器單元7 中的程序由中央處理單元3進(jìn)行困像重構(gòu),并且被轉(zhuǎn)換成為斷層困片. 該斷層圖片顯示在顯示單元6上.
圖4的流程困描述了 X射線CT設(shè)備IOO的操作.
在步驟S1,在z軸方向上連續(xù)的不同掃描位置中進(jìn)行常規(guī)掃描或 電影掃描,以獲取投影數(shù)據(jù).
例如在困5中所示的掃描位置z0中,圍繞旋轉(zhuǎn)中心軸IC轉(zhuǎn)動(dòng)X 射線管21和多行X射線檢測(cè)器24,以獲取投影數(shù)據(jù),包括由視角 view、檢測(cè)器行號(hào)j和通道號(hào)i表示的向其添加了掃描位置z0的投影 數(shù)據(jù)DO (view, j, i).于是,控制準(zhǔn)直儀23a以使在z軸方向上的X 射線束CB的前側(cè)的開(kāi)口邊緣為"zO-S" , (S為0或適當(dāng)小的正數(shù)), 并且控制準(zhǔn)直儀23b以使在z軸方向上的X射線束CB的后側(cè)的開(kāi)口邊 緣為"z2 + D/2 + S".結(jié)果,X射線束CB的擴(kuò)展角度相對(duì)于檢測(cè)器角
度e變?yōu)閑/2或基本上為e/2.
接著,控制支架12進(jìn)行D/2的線性傳送,并且在掃描位置zl(-z0 + D/2 )中圍繞旋轉(zhuǎn)中心軸IC轉(zhuǎn)動(dòng)X射線管21和多行X射線檢測(cè)器 24以獲取投影數(shù)據(jù),包括由視角view、檢測(cè)器行號(hào)j和通道號(hào)i表示 的向其添加了掃描位置zl的投影數(shù)據(jù)DO(view, j, i).于是,控制 準(zhǔn)直儀23a以使在z軸方向上的X射線束CB的前側(cè)的開(kāi)口邊緣為旋轉(zhuǎn) 軸IC上的"zl-D/4-5",并且控制準(zhǔn)直儀23b以使在z軸方向上的 X射線束CB的后側(cè)的開(kāi)口邊緣為旋轉(zhuǎn)軸IC上的"zl + D/2 + S".
然后,控制支架12進(jìn)行D/2的線性傳送,并且在掃描位里z2( -zl + D/2 )中閨繞旋轉(zhuǎn)中心軸IC轉(zhuǎn)動(dòng)X射線管21和多行X射線檢測(cè)器 24以獲取投影數(shù)據(jù),包括由視角view、檢測(cè)器行號(hào)j和通道號(hào)i表示 的向其添加了掃描位置z2的投影數(shù)據(jù)D0(view, j, i).于是,控制 準(zhǔn)直儀23a以使在z軸方向上的X射線束CB的前側(cè)的開(kāi)口邊緣為旋轉(zhuǎn) 軸IC上的"z2-D/2-S",并且控制準(zhǔn)直儀23b以使在z軸方向上的 X射線束CB的后側(cè)的開(kāi)口邊緣為旋轉(zhuǎn)軸IC上的"z2 + D/2 + S".
接下來(lái),類似于在掃描位置z2中,支架12—次線性傳送D/2,并 且通過(guò)在掃描位置z2、 z3、 z4、 z5和z6中進(jìn)行常規(guī)掃描或電影掃描 獲取投影數(shù)據(jù)DO.
然后,控制該支架12進(jìn)行D/2的線性傳送,并且閨繞該旋轉(zhuǎn)中心 軸IC在該掃描位置z7 ( = z6 + D/2 )中轉(zhuǎn)動(dòng)該X射線管21和該多行X 射線檢測(cè)器24,以獲取投影數(shù)據(jù),包括通過(guò)祝角view、檢測(cè)器行號(hào)j 和通道號(hào)i表示的投影數(shù)據(jù)DO(view, j, i),其添加有該掃描位置z7. 于是,控制準(zhǔn)直儀23a以使在z軸方向上的X射線束CB的前側(cè)的開(kāi)口 邊緣為旋轉(zhuǎn)軸IC上的"z7-D/2-S",并且控制準(zhǔn)直儀23b以使在z 軸方向上的X射線束CB的后側(cè)的開(kāi)口邊緣為該旋轉(zhuǎn)軸IC上的"z8 + D/4 + S"。
接著,控制支架12進(jìn)行D/2的線性傳送,并且在掃描位置z8 (= z7 + D/2 )中閨繞旋轉(zhuǎn)中心軸IC轉(zhuǎn)動(dòng)X射線管21和多行X射線檢測(cè)器 24以獲取投影數(shù)據(jù),包括通過(guò)視角view、檢測(cè)器行號(hào)j和通道號(hào)i表 示的向其添加了掃描位置z8的投影數(shù)據(jù)DO(view, j, i).于是,控 制準(zhǔn)直儀23a以使在z軸方向上的X射線束CB的前側(cè)的開(kāi)口邊緣為旋 轉(zhuǎn)軸IC上的"z8-D/2-5",并且控制準(zhǔn)直儀23b以使在z軸方向上 的X射線束CB的后側(cè)的開(kāi)口邊緣為旋轉(zhuǎn)軸IC上的"z8 + 5".
參照困4,在步驟S2,將在掃描位置z0至z8中所獲取的投影數(shù)
據(jù)DO(view, j, i)進(jìn)行預(yù)處理,包括偏移校正、算法轉(zhuǎn)換、X射線劑
量校正以及靈敏度校正,以得到投影數(shù)據(jù)Din (view, j, i),
在步琛S3,將在掃描位置z0至z8中所獲取并且已經(jīng)經(jīng)過(guò)預(yù)處理
的投影數(shù)據(jù)Din (view, j, i)進(jìn)行射束硬化.該射束硬化由(例如)下
面的多項(xiàng)式表示,其中BO、 B1和B2為射束硬化系數(shù)Dout (v/eM/, j, i) - Din (v/ew, j, i) x(BoGi)+Bi(j'i) x Din(w'ew, j, 0+B2(j,i) x Din (v/ew' j, i))
由于這里可以將多行X射線檢測(cè)器24的每個(gè)檢測(cè)器行進(jìn)行獨(dú)立的射束 硬化校正,如果在掃描條件下數(shù)據(jù)獲取線的管電壓不同,那么可以補(bǔ) 償該檢測(cè)器行之間的特征差異.
在步猓S4,將在掃描位置z0至z8中所獲取的并且已經(jīng)經(jīng)過(guò)預(yù)處 理和射束硬化校正的投影數(shù)據(jù)Dout(view, j, i)進(jìn)行濾波巻積,通過(guò) 其應(yīng)用z軸方向(行方向)上的濾波.因而,投影數(shù)據(jù)Dout(view, j, i)被乘以行方向上的行方向?yàn)V波器系數(shù)Wk(i),如困6中所示,以計(jì) 算出投影數(shù)據(jù)Dcor(view, j, i).
Dcor(wew,),'')=力(Z)oW(v/ew, 7 + " 3, /) x附(,)) 其中得到
S(股('))-i
Dout (Ww, -l,i)- Dout (vfew, 0, i)=Dout (w'ew, 1, i)
Dout (Wew, J+l, i) = Dout (v/ew, J+2, i) = Dout (Ww, J, i)
進(jìn)一步通過(guò)逐通道改變?cè)撔蟹较驗(yàn)V波器系數(shù),可以根據(jù)到重構(gòu)中 心的距離控制片層厚度.
從圖7中所示的片層SL可以看到,通常片層厚度在重構(gòu)周邊比在 中心大.考慮到這一點(diǎn),如困8中所示,通過(guò)使用將中心通道的厚度 變大的行方向?yàn)V波器系數(shù)Wk (中心通道的i )和將周邊通道的厚度變 小的行方向?yàn)V波器系數(shù)Wk (周邊通道的i),就可以得到片層厚度在 重構(gòu)的中心和周邊都基本上均衡的片層SL,如困9中所示.
通過(guò)行方向?yàn)V波器系數(shù)Wk (i)輕微地增加片層厚度可以導(dǎo)致假象 和噪聲都得到改善.這樣就使得能夠控制假象改善和噪聲改善的程
度.換言之,即使經(jīng)過(guò)三維困像重構(gòu)的斷層困片的困片質(zhì)量也可以控 制。
通過(guò)使行方向?yàn)V波器系數(shù)Wk(i)為如困10中所示的去巻積濾波,
可以實(shí)現(xiàn)小片層厚度的斷層困片.
再參照困4,處理重構(gòu)函數(shù)的巻積.因而,該傅立葉變換的結(jié)果被 乘以該重構(gòu)函數(shù),以得到逆傅立葉變換.重構(gòu)函數(shù)的巻積之后的投影 數(shù)據(jù)由Dr(view, j, i)表示,重構(gòu)函數(shù)由Kernel (j)表示,并且?guī)喎e 計(jì)算由*表示,那么可以通過(guò)下面的方式表示巻積該重構(gòu)函數(shù)的處理
Dr (w', j, i) = Dcor (w'ew, j, i)*Kemel(j)
由于可以使用獨(dú)立的重構(gòu)函數(shù)Kernel (j)在每一檢測(cè)器行上獨(dú)立地處 理重構(gòu)函數(shù)巻積,所以可以補(bǔ)償檢測(cè)器行之間在噪聲特性和分辨率特 性中的差異.
在步驟S6,將投影數(shù)據(jù)Dr(view, j, i)進(jìn)行三維背投處理,以計(jì) 算出背投數(shù)據(jù)D3(x, y),后面將參照?qǐng)Dll描述該三維背投處理.
在步猓S8,將背投數(shù)據(jù)D3(x, y)進(jìn)行后處理,包括困像濾波巻積 和CT,轉(zhuǎn)換,以得到斷層圖片. ,&、 *
D4(x, y)表示,并且閨像濾波器由Filter (x, y)表示,那么下式成立
D4 " y)=D3 & y)*Filter y)
然后,由于可以在斷層圖片的每一片層位置中獨(dú)立地處理困像濾波巻 積,所以可以補(bǔ)償片層位置之間在噪聲特性和分辨率特性中的差異.
圖11的流程圖示出了三維背投處理的細(xì)節(jié)(圖4中的步驟S6)
在步驟S61,注意到所有視角中用于斷層圖片重構(gòu)所必須的一個(gè)視
角(也就是對(duì)應(yīng)于360。的視角或?qū)?yīng)于180° +扇角的視角),并且從
也包括掃描位置不同的投影數(shù)據(jù)的投影數(shù)據(jù)中提取多組對(duì)應(yīng)于重構(gòu)平
面P的每一像素的所注意的視角的投影數(shù)據(jù),并對(duì)其進(jìn)行內(nèi)插或加權(quán)
相加,以得到投影數(shù)據(jù)Dr.
如圖12中所示,在具有平行于xy平面的512x5U像素的正方形
重構(gòu)平面P的范例情況中,其中平行于x軸的y - 0像素行由L0表示, y-63的像素行由L63 , y - 127的像素行由L127表示,y-191的像 素行由L191表示,y - 255的像素行由L255表示,y = 319的像素行由 L319表示,y- 383的像素行由L383表示,y = 447的像素行由L447 表示,y-511的像素行由L511表示,提取出從在如困13中所示某掃 描位置中在X射線束的傳榆方向上在多行X射線檢測(cè)器24的表面上的 這些像素行LO至L511的投影數(shù)據(jù)得到的線TO至T511上的投影數(shù)據(jù) DO.另外,在一條線有部分超出多行X射線檢測(cè)器24的地方,如困13 中的線TO,對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)DO被減小到"0".或者在一條線有部分 超出檢測(cè)器行方向的地方,通過(guò)推斷計(jì)算出投影數(shù)據(jù)DO.通過(guò)對(duì)不同 的掃描位置應(yīng)用這一過(guò)程來(lái)提取檢測(cè)器行LO至L511的投影數(shù)據(jù)DO.
L0至L511的投影數(shù)據(jù)Dr.例如,如果如困14中所示提取了與通過(guò)像 素g的X射線束匹配的多組投影數(shù)據(jù)D0-1和D0-2,那么下式成立
Dr-kl , D0_1+k2 DO—2
其中kl和k2為內(nèi)插系數(shù)或加權(quán)相加系數(shù),它們是根據(jù)通過(guò)與要進(jìn)行 內(nèi)插或加權(quán)相加的該組投影數(shù)據(jù)DO匹配的像素的X射線束的幾何位置 和方向確定的.附帶地,假定kl + k2-l.
而X射線束的傳榆方向由X射線管21的焦點(diǎn)以及像素和多行X射 線檢測(cè)器24的幾何位置確定,由于投影數(shù)據(jù)DO(view, j, i)的z坐 標(biāo)已知,所以即使在加速或減速下也能為D0(view, j, i)準(zhǔn)確地計(jì)算 出X射線束的傳榆方向.
另外,如圖15中所示,可以將多組投影數(shù)據(jù)DO(它們?cè)谙嗤瑨呙?位置和不同掃描位置中獲取的并且與通過(guò)重構(gòu)平面P上的相同像素或 者z軸方向上以像素g為中心的附近范圍th的X射線束匹配)進(jìn)行內(nèi) 插或加權(quán),以合成投影數(shù)據(jù)Dr圖像重構(gòu).
通過(guò)這種方式,如困16中所示,可以得到與重構(gòu)平面P上的每一
像素匹配的投影數(shù)據(jù)Dr(view, j, i).
再參照困ll,在步騍S62,投影數(shù)據(jù)Dr(view, x, y)被乘以一個(gè) 錐形束重構(gòu)加權(quán)系數(shù),以得到圖17中所示的投影數(shù)據(jù)D2(view, x,y).
這里在下面描述該錐形束重構(gòu)加權(quán)系數(shù).
在扇束困像重構(gòu)的情況下,連接X(jué)射線管21的焦點(diǎn)和view-(3a 中(xy平面上)重構(gòu)平面P上的像素g(x, y)的直線與X射線束的中 心軸BC所形成的角度由y表示,并且與其相對(duì)的視角為view-(3b,那 么下式成立
(3b-pa+180。-2丫
由通過(guò)重構(gòu)平面P上的像素g (x, y)的X射線束所形成的角度和重 構(gòu)平面P上與其相對(duì)的X射線束所形成的角度由aa和ab表示,將它們 與取決于它們的錐形束重構(gòu)加權(quán)系數(shù)coa和。b的乘積相加,以計(jì)算出背 投數(shù)據(jù)D2(0, x, y).
D2 (0, x> y) = oa . D2 (0, x y)一a + ob' D2 (0, y)一b
這里,假定D2(0, x, y)-a為視角Pa中的投影數(shù)據(jù),D2 (0, x, y) _b 為視角(3b中的投影數(shù)據(jù).
另外,該X射線束和與其相對(duì)的X射線束各自的錐形束重構(gòu)加權(quán) 系數(shù)coa與wb之和為coa + b = 1,
通過(guò)如上所述將與該錐形束重構(gòu)加權(quán)系數(shù)coa和①b的乘積相加,可 以減少錐形束角假象.
例如,通過(guò)下面的等式所得到的可以被用作錐形束重構(gòu)加權(quán)系數(shù) ①a和cob,其中f ()表示函數(shù)并且扇束角度為丫max:
ga = f (Y加ax,aa, Pa)
gb = f (ymax,ab,(3b)
xa - 2*gaq/(gaq+gbq)
xb - 2,gbq/(gaq+gbq)
coa = xa2 (3-2aca) b - xb《(3-2xb) (例如假定qM) 如果使f ()取得更大值的由函數(shù)max[]表示,那么下式成立 ga -邁aac[O, { (7c/2+Y邁ax) 一 | pa|},|tan (oca) | gb = max[0,(《7c/2+丫max)一 | Pb|}.|tan(ab) | 在扇束困像重構(gòu)的情況下,重構(gòu)平面P上的每一像素的投影數(shù)據(jù) Dr被進(jìn)一步乘以一個(gè)距離系數(shù).該距離系數(shù)為(rl/r0)2,其中從X射 線管21的焦點(diǎn)到與投影數(shù)據(jù)Dr匹配的多行X射線檢測(cè)器24的行j、 通道i檢測(cè)器的距離由r0表示,并且從X射線管21的焦點(diǎn)到與投影 數(shù)據(jù)Dr匹配的重構(gòu)平面P上的像素的距離由rl表示.
在平行束圖像重構(gòu)的情況下,重構(gòu)平面P上的每一像素的投影數(shù) 振Dr只需要乘以錐形束重構(gòu)加權(quán)系數(shù).
在步驟S63,如困18中所示,將投影數(shù)據(jù)D2(view, x, y)逐像素 的加到提前清空的背投數(shù)據(jù)D3(x, y),
在步驟S64,關(guān)于斷層困片重構(gòu)所需要的所有視角(也就是對(duì)應(yīng)于 360。的視角或?qū)?yīng)于180° +扇角的視角),重復(fù)步驟S61至S63,并 且得到背投數(shù)據(jù)D3(x, y),如困18中所示.
另外,如困19中所示,重構(gòu)平面P可以是環(huán)形區(qū)域, 實(shí)施例1的該X射線CT設(shè)備100提供如下效果。 (1)如圖20 (a)和20 (b)中所示,能夠在每個(gè)視角中得到即 使是端重構(gòu)平面上的任何像素的投影數(shù)據(jù),并且減少了 X射線束CB相 對(duì)于重構(gòu)平面PO的傾斜.結(jié)果,即使是端重構(gòu)平面PO上的斷層圖片
的圖片質(zhì)量也足夠高.
如圖20 (a)至20 (d)中所示,由于掃描位置zO與掃描位置zl 之間的間隔為D/2,可以使X射線束CB相對(duì)于位于掃描位置zO與掃描 位置zl之間的重構(gòu)平面PO. 5的傾斜較小且均勻,只有很小的波動(dòng)。 結(jié)果,可以改善位于掃描位置z0與掃描位置zl之間的重構(gòu)平面PO. 5 的斷層圖片的困片質(zhì)量.
類似地,也可以改善另一端重構(gòu)平面P8上的斷層閨片以及位于一 個(gè)掃描位置與另一掃描位置之間的其它重構(gòu)平面上的斷層困片的困片 質(zhì)量.
因而,可以改善取決于重構(gòu)平面的位置的閨片質(zhì)量的不均衡性.
(2) 如困20 U)和20 (b)中所示,由于該X射線束CB的寬度 被縮窄到 一個(gè)端掃描位置z0中,所以可以減少任何不必要的輻射區(qū) 域.類似地,由于X射線束CB的寬度也被縮窄在一個(gè)端掃描位置z8 中,所以可以減少那里的任何不必要的輻射區(qū)域.通過(guò)限制X射線刑 量和X射線管電流可以遊免由于將一個(gè)掃描位置與另 一掃描位置之間 的間隔縮窄到不超過(guò)D而導(dǎo)致的輻射增加.
(3) 由于在該投影數(shù)據(jù)階段合成在不同掃描位置中所獲取的投影 數(shù)據(jù),所以只需要困像重構(gòu)計(jì)算一個(gè)步驟.
另外,這里的困像重構(gòu)方法可以是根據(jù)已熟知的Feldkamp方法的 常規(guī)三維困像重構(gòu)方法.另外,也可以使用在JP-A 334188/2003、 JP-A 41675/2004、 JP-A 41674/2004、 JP-A 73360/2004、 JP-A 159244/2003 或JP-A 41675/2004中所提出的三維閨像重構(gòu)方法.
根據(jù)實(shí)施例l,還可以通過(guò)巻積在不同的檢測(cè)器行上系數(shù)不同的行 方向(z方向)濾波器調(diào)節(jié)由于X射線錐形角的不同或其它原因產(chǎn)生的
圖像質(zhì)量波動(dòng),并且實(shí)現(xiàn)了關(guān)于假象和噪聲的均勻的片層厚度和圖片 質(zhì)量,但是也可以通過(guò)某些其它方式實(shí)現(xiàn)類似的效果.
進(jìn)一步,雖然一個(gè)掃描位置與另一掃描位置之間的間隔被縮小到 D/2,但是不超過(guò)D的任何其它間隔都可以實(shí)現(xiàn)高于常規(guī)級(jí)別的困片質(zhì) 量改善,
而且,雖然根據(jù)實(shí)施例1禁止將X射線束在線性傳送方向上向前 和向后擴(kuò)寬超出要在其中獲取投影數(shù)據(jù)DO的區(qū)域,但是通過(guò)禁止向前
或向后擴(kuò)寬可以縮窄該輻射范圍.
進(jìn)一步,將X射線區(qū)域檢測(cè)器(通常為平板檢測(cè)器)用作多行X 射線檢測(cè)器來(lái)代替在實(shí)施例1中所使用的多行X射線管的X射線CT設(shè) 備也可以應(yīng)用于本發(fā)明.
實(shí)施例2
在常規(guī)應(yīng)用中也可以保持X射線束的寬度為D,并且在其它方面使 用如實(shí)施例1中相同的條件,如困21中所示.
而且在實(shí)施例2中,也可以改善取決于重構(gòu)平面的位置的困片質(zhì) 量的不均衡性.另外,通過(guò)限制X射線劑量和X射線管電流可以避免 輻射增加.
實(shí)施例3
在常規(guī)應(yīng)用中也可以保持一個(gè)掃描位置與另一掃描位置之間的間
隔為D,并且禁止將X射線束在線性傳送方向上向前和向后擴(kuò)寬超出要 在其中獲取投影數(shù)據(jù)DO的區(qū)域,如圖22中所示.
實(shí)施例3也可以幫助改善兩端的斷層圖片的困片質(zhì)重.也可以減 少輻射范圍.
實(shí)施例4
在常規(guī)應(yīng)用中也可以保持X射線束的寬度為D,并且保持一個(gè)掃描 位置與另一掃描位置之間的間隔不超過(guò)D (在困22中精確地或近似的 為D/2),如困23中所示.
實(shí)施例4也可以幫助改善位于一個(gè)掃描位置與另一掃描位置之間 的斷層困片的困片質(zhì)量。另外,通過(guò)限制X射線刑量和X射線管電流, 可以避免由于將一個(gè)掃描位置與另 一掃描位置之間的間隔保持為D而 導(dǎo)致的輻射增加.
實(shí)施例5
圖24為關(guān)于實(shí)施例5的X射線CT成像方法的流程圖.
相比于關(guān)于圖4中所示X射線CT成像方法的流程困,這里由步驟 S6'來(lái)代替困4中的步驟S6,并且增加了步驟S7.其它步驟相同.因此, 只需要描述步驟6'和步緣S7.
圖25為步驟6'的詳細(xì)流程圖(三維背投處理).
相比于圖11中所示實(shí)施例1的三維背投處理的流程圖,這里用步 驟61'代替圖11中的步稞S61.其它步驟相同.因此,只需要描述步驟 61',
在步驟61',注意到所有視角中用于斷層困片重構(gòu)所必須的一個(gè)視 角(也就是對(duì)應(yīng)于360。的視角或?qū)?yīng)于180。 +扇角的視角),并且從 該相同掃描位置的投影數(shù)據(jù)中提取出與重構(gòu)平面P的每一像素對(duì)應(yīng)的 的所注意視角的投影數(shù)據(jù),并對(duì)其進(jìn)行內(nèi)插或加權(quán)相加,以得到投影 數(shù)據(jù)Dr.
因而,雖然在圖11中的步稞S61通過(guò)從也包括掃描位置不同的投 影數(shù)據(jù)的那些數(shù)據(jù)中提取的投影數(shù)據(jù)得到投影數(shù)據(jù)Dr,并且將所提取 的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插或者將其進(jìn)行內(nèi)插或加權(quán)相加以得到投影數(shù)據(jù) Dr,但是在圖25中的步驟61',從相同掃描位置的投影數(shù)據(jù)中提取投 影數(shù)據(jù),并且如果只提取了一組投影數(shù)據(jù),就將其作為投影數(shù)據(jù)Dr,
或者如果存在多組,就將它們進(jìn)行內(nèi)插或加權(quán)相加,以得到投影數(shù)據(jù)
Dr,
結(jié)果,雖然在困4的步驟6只通過(guò)一輪困像重構(gòu)得到重構(gòu)平面PO. 5 的斷層困片,但是在困25的步驟S6',根據(jù)在掃描位置zO所得到的投 影數(shù)據(jù)進(jìn)行困像重構(gòu)來(lái)得到重構(gòu)平面P0.5的斷層困片Gl,根據(jù)在掃描 位置zl所得到的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行困像重構(gòu)來(lái)得到重構(gòu)平面PO. 5的斷層 圖片G2,如圖26 (a)至26 (d)所示.
再參照困24,在步驟S7,將相同重構(gòu)平面上的多個(gè)斷層困片進(jìn)行 內(nèi)插或加權(quán)相加以得到單個(gè)斷層圖片.例如,通過(guò)將困26 (a)至26 (d)中所示重構(gòu)平面PO. 5上的斷層圖片G1和G2逐像素的進(jìn)行內(nèi)插 或加權(quán)相加,得到重構(gòu)平面P0.5上的斷層閨片G.也就是 G-kl Gl + k2 G2
其中kl和k2為內(nèi)插系數(shù)或加權(quán)相加系數(shù),它們是由通過(guò)要進(jìn)行內(nèi)插 或加權(quán)相加的斷層困片的像素的X射線束的幾何位置和方向確定的. 另外,假定kl + k2-l.
實(shí)施例5的X射線CT設(shè)備具有類似于實(shí)施例1的困片質(zhì)量改善效 果和對(duì)不必要輻射區(qū)域減少效果。而且,即使在相同的重構(gòu)平面上, 對(duì)于每一掃描位置也另外獲得了單獨(dú)的斷層圖片.
實(shí)施例6
困27為關(guān)于實(shí)施例6的X射線CT成像方法的流程困.
相比于困24中所示實(shí)施例5的X射線CT成像方法的流程困,通 過(guò)步驟7'代替困24中的步驟S7.其它步驟相同,因此,只需要描述步 驟7',
在步驟S7',將指定z軸方向范圍中的重構(gòu)平面上的多個(gè)斷層困片 進(jìn)行內(nèi)插或加權(quán)相加,以得到單個(gè)斷層困片.
實(shí)施例6的X射線CT設(shè)備具有類似于實(shí)施例5的困片質(zhì)量改善效 果和減少不必要輻射區(qū)域的效果.而且,其可以通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)置z軸 方向范圍、內(nèi)插系數(shù)和加權(quán)相加系數(shù)來(lái)控制該片層厚度.
根據(jù)本發(fā)明的X射線CT設(shè)備和X射線CT方法可以用來(lái)拾取對(duì)象 的斷層圖片.其可以在醫(yī)療X射線CT設(shè)備、工業(yè)X射線CT設(shè)備或X 射線CT-PET設(shè)備或結(jié)合有某些其它設(shè)備的X射線CT-SPECT設(shè)備中使 用.
權(quán)利要求
1.一種X射線CT設(shè)備(100),包括投影數(shù)據(jù)獲取裝置(25),用于當(dāng)在xy平面內(nèi)圍繞位于X射線產(chǎn)生裝置(21)與多行X射線檢測(cè)器(24)之間的旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)該X射線產(chǎn)生裝置(21)和與該X射線產(chǎn)生裝置(21)相對(duì)的多行X射線檢測(cè)器(24)時(shí)獲取位于其間的目標(biāo)對(duì)象的投影數(shù)據(jù);準(zhǔn)直儀(23),用于控制在垂直于該xy平面的方向上輻射到該多行X射線檢測(cè)器(24)的X射線束的開(kāi)口寬度;掃描臺(tái)(10),用于在該z軸方向上傳送該對(duì)象;圖像重構(gòu)裝置(3),用于根據(jù)已經(jīng)獲取的投影數(shù)據(jù)對(duì)斷層圖片進(jìn)行圖像重構(gòu);圖像顯示器(6),用于顯示已經(jīng)經(jīng)過(guò)圖像重構(gòu)的斷層圖片;掃描條件設(shè)定裝置(2),用于設(shè)定用于獲取投影數(shù)據(jù)的各種掃描條件;以及控制器(29),當(dāng)在z軸方向上連續(xù)的不同掃描位置中進(jìn)行常規(guī)掃描(軸向掃描)或電影掃描時(shí),用于在兩個(gè)掃描位置都控制該準(zhǔn)直儀,以使得X射線束的寬度相對(duì)于旋轉(zhuǎn)中心軸上多行X射線檢測(cè)器寬度D為D/2或近似為D/2,或者使得X射線束的擴(kuò)展角度相對(duì)于檢測(cè)器角度θ為θ/2或近似為θ/2。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的X射線CT設(shè)備,其中該控制器進(jìn)一步被配置用 來(lái)控制該掃描臺(tái)裝置,以保持一個(gè)掃描位置與另 一掃描位置之間的間隔 不超過(guò)D.
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的X射線CT設(shè)備(100),包括投影數(shù)據(jù)合成裝 置,用于通過(guò)將已經(jīng)在不同掃描位置中獲得的并且與通過(guò)該重構(gòu)平面上 相同像素的該X射線束匹配的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插或加權(quán)相加,合成用于圖像重構(gòu)的投影數(shù)據(jù).
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的X射線CT設(shè)備(100),其中所述附近是z軸方向上以該像素為中心的指定范圍.
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的X射線CT設(shè)備(100),其中根據(jù)通過(guò)與要進(jìn) 行內(nèi)插或加權(quán)相加的投影數(shù)據(jù)集匹配的像素的X射線束的幾何位置和方 向確定用于內(nèi)插的內(nèi)插系數(shù)或用于加權(quán)相加的加權(quán)相加系數(shù).
6. 根據(jù)權(quán)利要求l的X射線CT設(shè)備(100),其中該困像重構(gòu)裝置 配備有斷層困片合成裝置,用于通過(guò)將來(lái)自在相同的掃描位置中獲取的 投影數(shù)據(jù)的斷層困片進(jìn)行困像重構(gòu)、并且將來(lái)自不同掃描位置中相同重 構(gòu)平面上的投影數(shù)據(jù)的已經(jīng)經(jīng)過(guò)困像重構(gòu)的斷層困片逐像素地進(jìn)行內(nèi)插 或加權(quán)相加,合成新的斷層困片.
7.根據(jù)權(quán)利要求6的X射線CT設(shè)備(100),其中根據(jù)通過(guò)與 要進(jìn)行內(nèi)插或逐像素加權(quán)相加的該斷層圖片的像素的X射線束的幾 何位置和方向確定用于內(nèi)插的內(nèi)插系數(shù)或用于加權(quán)相加的加權(quán)相加 系數(shù).
全文摘要
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)使用多行X射線檢測(cè)器(24)的X射線CT設(shè)備(100)中斷層圖片質(zhì)量的改善。當(dāng)在z軸方向連續(xù)的不同掃描位置中進(jìn)行常規(guī)掃描(軸向掃描)或電影掃描時(shí),位于兩端的掃描位置上的X射線束的寬度相對(duì)于該多行X射線檢測(cè)器(24)被精確地或近似地保持為D/2?;蛘?,一個(gè)掃描位置與另一掃描位置之間的間隔被保持不超過(guò)D??梢愿纳迫Q于重構(gòu)平面上z軸上的位置的圖片質(zhì)量的不均衡。
文檔編號(hào)G01T1/161GK101095617SQ20071012901
公開(kāi)日2008年1月2日 申請(qǐng)日期2007年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月29日
發(fā)明者鄉(xiāng)野誠(chéng), 森川琴子, 萩原明, 西出明彥, 貫井正健 申請(qǐng)人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司