專利名稱：：錐面射束重建設(shè)備以及計算機斷層攝影設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：在1998年開發(fā)出了多切片X射線計算機斷層攝影(CT)(multi-sliceX-raycomputedtomography)系統(tǒng)并將其引進到醫(yī)療市場上。一般，在多切片X射線CT中使用的切片數(shù)量從約2個到約16個不等。但是，希望增加切片數(shù)量。有時候希望使用的切片數(shù)量增加到32、64甚至256。(見參考文獻Y.Saito，H.Aradate，H.Miyazaki，K.Igarashi，andH.Ide，″Developmentofalargearea2-dimensionaldetectorforreal-time3-dimensionalCT(4D-CT)，″Radiologyvol.217(P)，405(2000)；Y.Saito，H.Aradate，H.Miyazaki，K.Igarashi，andH.Ide，″Largeareatwo-dimensionaldetectorsystemforreal-timethree-dimensionalCT(4D-CT)，″Proc.ofSPL6Med.Imag.Conf，4320，775-782(2001)；以及http//www3.toshiba.cojp/rnedicall4d-ct/，每一個參考文獻的內(nèi)容在此引為參考)。
背景技術(shù)：
：在多切片X射線CT系統(tǒng)中，有幾種成像構(gòu)建算法用于螺旋掃描。一種這樣的圖像重建算法使用菲德坎普(Feldkamp)重建算法的推廣的加權(quán)版本。(見L.A.Feldkamp，L.C.Davis，andJ.W.Kress，″Practicalcone-beamalgorithm，″J.Opt.Soc.Am.A，6，612-19(1984)；H.AradateandK.Nambu，″Computedtomographyapparatus，″日本專利No.2,825,352；L.O.ZengandG.T.Gullberg，″Short-scanconebeamalgorithmforcircularandnoncirculardetectororbit，″Proc.ofSPIEMed.Imag.Conf，1233，453-463(1990)；H.KudoandT.Saito，″Three-dimensionalhelical-scancomputedtomographyusingcone-beamprojections，″J.Electron.InformotionCommun.Soc.Japan，J74-D-TI，1108-1114(1991)；6.Wang，T.H.Lin，P.C.Cheng，D.M.Shinozaki，″Ageneralcone-beamreconstructionalgorithm，″IEEETrans.Med.Imaging，12，486-496(1993)；K.Taguchi，″X-raycomputedtomographyapparatus，″美國專利No.5,825,842(1995年提交)；K.Wiesent，K.Barth，N.Novab，etal.，″Enhanced3-D-reconstructionalgorithmforC-armsystemssuitableforinterventionalprocedures，″IEEETrans.A-fed.Imaging，19，391-403(2000)；M.D.Silver，K.Taguchi，andK.S.Han，″Field-of-viewdependenthelicalpitchinmulti-sliceCT，″Proc.ofSHEMed.Imag.Conf，4320，839-850(2001)；M.D.Silver，K.Taguchi，andI.A.Hem，″Asimplealgorithmforincreasedhelicalpitchincone-beamCT，″TheSixthInternationalMeetingonFullyThree-DimensionalImageReconstructioninRadiologyandNuclearMedicine；70-73(2001)，每一個參考文獻的內(nèi)容在此引為參考)。菲德坎普重建算法的推廣的加權(quán)版本引入靈活的聚焦軌道(focusorbit)，對菲德坎普算法應(yīng)用一個加權(quán)函數(shù)。具體地，該算法在進行一維(1D)濾波(或者卷積)和三維(3D)反向投影(backprojection)之前對投影數(shù)據(jù)應(yīng)用權(quán)值。加權(quán)函數(shù)可以是為二維(2D)扇形射束重建開發(fā)的加權(quán)函數(shù)。但是，如果使用為2D扇形射束重建開發(fā)的加權(quán)函數(shù)，同樣的權(quán)重應(yīng)用于所有的探測器列。換句話說，即使錐面射束CT中的投影數(shù)據(jù)在探測器列(z)方向以錐角轉(zhuǎn)換，權(quán)重也與錐角無關(guān)。隨著使用多切片X射線CT進行檢查的數(shù)量增加，CT掃描中的X射線暴露越來越成為關(guān)心的問題。結(jié)果，醫(yī)生和物理學(xué)家一直在努力減少對患者使用的劑量，同時保持圖像噪聲恒定。另外，醫(yī)生和物理學(xué)家還尋求用相同的數(shù)據(jù)降低圖像噪聲。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種方法、系統(tǒng)和計算機程序產(chǎn)品，用于改進的多切片X射線CT系統(tǒng)，該改進的多切片X射線CT系統(tǒng)對推廣的加權(quán)錐面射束反向投影使用與探測器列相關(guān)的權(quán)重。尤其可應(yīng)用本發(fā)明的反向投影(backprojection)技術(shù)的一個例子是螺旋菲德坎普(Feldkamp)算法。菲德坎普重建的一些有用的技術(shù)可以在(L.A.Feldkamp，L.C.Davis，andJ.W.Kress，″PracticalCone-BeamAlgorithm，″JournalOpticalSocietyofAmerica，Vol.1，pp612-619(1984)中找到，該文獻的內(nèi)容在此引為參考。借助于根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的方法、系統(tǒng)和計算機程序產(chǎn)品，可以實現(xiàn)上述以及其它目的。在本發(fā)明中，將與探測器列相關(guān)的權(quán)重應(yīng)用于推廣的加權(quán)錐面射束反向投影，比如螺旋菲德坎普算法。從而，增加了投影數(shù)據(jù)范圍，而不犧牲圖像質(zhì)量(不引入額外的假象)。通過本發(fā)明，可以降低相同數(shù)據(jù)集的圖像噪聲。簡單地說，可以對患者使用更小的劑量使用噪聲更多的數(shù)據(jù)獲得相同的輸出圖像。通過參考下面的詳細(xì)說明并結(jié)合附圖，可以更全面地理解本發(fā)明，并更好地理解其優(yōu)點。附圖中圖1a圖解了一個在γ＝0處使用當(dāng)前權(quán)重的一個例子；圖1b圖解了當(dāng)前的加權(quán)方法；圖1c圖解了本發(fā)明的加權(quán)方法；圖2圖解了與錐角(或者“數(shù)據(jù)有效性”)相關(guān)的權(quán)重；圖3a和3b圖解了主射線和補充射線；圖4圖解了計算的αc成為奇特值的情況；圖5圖解了反向投影的幾何圖解，具體的是投影角β、射線角γ和虛擬扇面角(virtualfan-angle)Γm；圖6描繪了用于擴展半掃描(ExtendedHalf-Scaning(MHS))的加權(quán)函數(shù)，所述擴展半掃描應(yīng)用于要被反向投影的多個視圖的每一段；圖7表示用于過掃描(overscanning，以下稱為OS)的加權(quán)函數(shù)；圖8a圖解了與錐角相關(guān)的參數(shù)，α，α0和αm；圖8b描繪了作為錐角的函數(shù)的權(quán)重；圖9圖示了OS的加權(quán)函數(shù)；圖10a到圖10e圖示了直接射線和補充射線；圖11a到圖11e圖解了使用OS方法的結(jié)果；圖12a到圖12e和圖13a到圖13e圖解了使用當(dāng)前的OS方法的結(jié)果；圖14圖解了總是使用六個補充射線的方法；圖15圖解了僅使用有效補充射線的方法；圖16描繪了MHS的加權(quán)函數(shù)；圖17a到17c、18a到18e和19a到19e圖解了使用當(dāng)前的MHS方法的結(jié)果。具體實施例方式現(xiàn)在參照附圖。在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或者相應(yīng)的部件。圖1a表示了在γ＝0處的當(dāng)前權(quán)重的例子。在γ＝0處使用當(dāng)前權(quán)重的一個問題是當(dāng)擴展投影角度范圍(如圖1a和1b所示)時，重復(fù)的無效數(shù)據(jù)具有相同的權(quán)重。使用這樣的無效數(shù)據(jù)會由于引入假象和增加噪聲(如果使用外插方法的話)而降低圖像質(zhì)量。鑒于當(dāng)前的方法的缺陷，申請人發(fā)現(xiàn)了另一種作為投影數(shù)據(jù)的有效性的函數(shù)的加權(quán)應(yīng)用。然后將加權(quán)數(shù)據(jù)與過掃描(overscan)或者擴展半掃描方法相結(jié)合(取決于螺旋節(jié)距)。新發(fā)現(xiàn)的加權(quán)方法允許擴展投影角度范圍以進行重建，同時將外插或者重復(fù)的副效應(yīng)降至最低，如圖1c所示。當(dāng)執(zhí)行新發(fā)現(xiàn)的本發(fā)明的加權(quán)方法時，下述參數(shù)是有用的β，γ，α直接射線的投影角、射線角和錐角；βc，γc，αc補充射線的投影角、射線角和錐角；γm，Γm實際和虛擬扇面角；α0調(diào)諧參數(shù)1開始減小權(quán)重的錐角；αm調(diào)諧參數(shù)2α0＜αm(加權(quán)曲線的寬度)；a調(diào)諧參數(shù)30＜a＜1(加權(quán)曲線的寬度)；l每一次旋轉(zhuǎn)的工作臺送進〔mm/rev〕；R焦點到旋轉(zhuǎn)軸距離〔mm〕；r最大視場半徑〔mm〕；L，Lc焦點到投影到xy平面的體元的距離；以及z，zc焦點位置的z坐標(biāo)。一般，沿著螺旋軌道測量的錐面射束投影由下面的等式給出s(β)＝(Rcosβ，Rsinβ，H·β/2π)T；0≤β≤2πn，(2)其中f(r)是要重建的對象，R是螺旋軌道半徑，H是螺旋節(jié)距，(β，γ，α)分別表示投影角、射線角和錐角，β.γ.α表示單位向量，在圓柱形探測器表面上在β處從x射線焦點s(β)指向點(γ，α)。當(dāng)前的試驗表明，對應(yīng)于邊緣稍微靠內(nèi)的□0和對應(yīng)于邊緣稍微靠外的□m的組合產(chǎn)生最好的結(jié)果。當(dāng)前的加權(quán)菲德坎普螺旋算法下面描述應(yīng)用推廣的加權(quán)菲德坎普算法的本實施例。但是，其它反向投影技術(shù)同樣可以應(yīng)用，下面的說明基于菲德坎普算法這一事實不能被視為排除本發(fā)明在其它反向投影技術(shù)上的應(yīng)用。推廣的加權(quán)菲德坎普算法包括下述三步1)對投影數(shù)據(jù)應(yīng)用一個加權(quán)函數(shù)(對所有的探測器列應(yīng)用同一權(quán)重)，2)在水平方向?qū)?shù)據(jù)濾波，和3)錐面射束反向投影。步驟1加權(quán)g~(β,γ,α)=cosζ(γ,α)·w(β-β0,γ,α)·g(β,γ,α),---(3)]]>cosζ(γ，α)＝β.γ.α·β.0.0，(4)其中，w(β，γ，α)表示加權(quán)函數(shù)(在下面討論)，β0表示在重建中使用的數(shù)據(jù)范圍(βr)的中心。步驟2和3濾波和錐面射束反向投影∫-∞∞[h(γ-γ′)·g~(β,γ′,α)]dγ′dβ]]>βr=2πH/D×(1-r0R),---(6)]]>其中，函數(shù)h(·)表示濾波器的影響函數(shù)核(kernel)(例如勻變(ramp)、Shepp-Logan等)，r0表示對象的圓柱形支承體的半徑，D表示在等角點處探測器的高度。一旦限定了反向投影的視域范圍，就對該范圍的投影視圖數(shù)據(jù)進行加權(quán)(使用比如在以下文獻中描述的技術(shù)DennisL.Parker，″OptimalShortScanConvolutionReconstructionforFanbeamCT，″Med.Phys.9(2)，March/April1982，其內(nèi)容在此引為參考)，然后，在反向投影之前按照需要求卷積(使用類似于在下述文獻中描述的技術(shù)H.H.BarrettandW.Swindell，RadiologicalImagingTheoryofImageFormation，Detection，andProcessing，Vol.2，NewYorkAcademicPress，pp391-392(1981)，其內(nèi)容在此引為參考)。用于螺旋掃描的加權(quán)函數(shù)隨螺旋節(jié)距而變化。一般，過掃描函數(shù)用于小螺旋節(jié)距(投影范圍βr＞2π)，擴展半掃描用于大螺旋節(jié)距(βr≤2π)(例如見M.D.Silver，K.Taguchi，andK.S.Han，″Field-of-viewdependenthelicalpitchinmulti-sliceCT，″Proc.ofSPIEMed.Imag.Conf.，4320，839-850(2001)；M.D.Silver，K.Taguchi，andI.A.Hem，″Asimplealgorithmforincreasedhelicalpitchincone-beamCT，″TheSixthInternationalMeetingonFullyThree-DimensionalImageReconstructioninRadiologyandNuclearMedicine，70-73(2001)；C.R.CrawfordandK.F.King，″Computedtomographyscanningwithsimultaneouspatienttranslation，″Med.Phys.17，967-982(1990)；M.D.Silver，″Amethodforincludingredundantdataincomputedtomography，″Med.Phys.27，773-774(2C00)；以及D.L.Parker，″OptimalshortscanconvolutionreconstructionforfanbeamCT，″Med.Phys.9，254-257(1982)，這些文獻的內(nèi)容在此引為參考。)在過掃描函數(shù)中，權(quán)重是投影角β的函數(shù)，如等式7到10所示wβOS=(3xβ2-2xβ3)/2,---(7)]]>β′＝β-(β0-βr/2)＝β-(β0-(2π+λOS)/2)，(9)λOS＝βr-2π.(10)在擴展半掃描函數(shù)中，權(quán)重是射線角γ以及投影角β的函數(shù)，如下述等式11到14所示wβ,γHS=3xβ,γ2-2xβ,γ3,---(11)]]>β′＝β-(β0-βr/2)＝β-(β0-(π+2Γ)/2)，(13)2Γ＝βr-π.(14)一種已知的加權(quán)算法在錐面射束反向投影中使用與像素相關(guān)的加權(quán)，并使用與像素相關(guān)的投影角范圍，這實施起來常常太復(fù)雜。(例如見Huetal.，美國專利No.5,430,783，其內(nèi)容在此引為參考)另一種已知的加權(quán)算法通過將作為“純錐角”的函數(shù)的權(quán)重應(yīng)用于投影數(shù)據(jù)、修改投影數(shù)據(jù)并對主射線和補充射線的權(quán)重進行歸一化，來改進擴展半掃描。(例如見S.K.Patch，A.Nishide，A.Hagiwara，″Volumetriccomputedtomographydataweights-Resolutionvsartifact，＂Radiology225(P)，496(2002)，其內(nèi)容在此引為參考)x(α,β,γ)=P(β,γ)P·(cotα)2αP(β,γ)P·(cotα)2α+P(βc,γc)P·(cotαc)2α,---(15)]]>其中，α是用于調(diào)節(jié)該算法的一個參數(shù)，P是歸一化螺旋節(jié)距。重寫等式15以獲得一致記法，等式15變?yōu)閣β,γ,αConeMHS=(wβ,γ,αMHS)H/D·(cotα)2α(wβ,γ,αMHS)H/D·(cotα)2α+(wβ,γ,αMHS)H/D·(cotαc)2α---(16)]]>(其中，“cone”表示錐面)但是，在等式15和16的公式中，當(dāng)錐角α比較小時，改變錐角(cotα)或者改變作為歸一化螺旋節(jié)距的函數(shù)的初始權(quán)重不會充分減小外插或者重復(fù)(replication)效應(yīng)。另外，等式15和16的方法沒有考慮使用的數(shù)據(jù)的有效性(或者潛在的無效性)。重要的是還應(yīng)注意到，用在等式16中的參數(shù)“α”與圖8b中的參數(shù)α不同。圖1a圖示了在γ＝0處當(dāng)前權(quán)重的一個例子。當(dāng)前的方法的一個問題是，擴展投影角度范圍(如圖1a和1b所示)需要使用外插的(或者重復(fù)的)與有效(測得的)數(shù)據(jù)具有相同權(quán)重的無效數(shù)據(jù)。使用這樣的無效數(shù)據(jù)由于引入了假象而降低了圖像質(zhì)量(如果使用外插，噪聲就增加)。因此，鑒于上述困難，本發(fā)明涉及應(yīng)用作為投影數(shù)據(jù)的有效性的函數(shù)的另一種權(quán)重，并將另一權(quán)重與過掃描或者擴展半掃描(取決于螺旋節(jié)距)結(jié)合起來。因此，就有可能在使外插和重復(fù)的副效應(yīng)最小化的同時擴展用于重建的投影角度范圍(圖1c)。如果βr＞4π，則應(yīng)應(yīng)用另一種加權(quán)函數(shù)，該加權(quán)函數(shù)將主射線和補充射線的權(quán)重歸一化。一種這樣的加權(quán)函數(shù)示于下式(D1)中rot=floorNN360]]>overlap＝N-N360×rotIf(i＝＝0)Error.ShouldbeMHSinsteadofOS(出錯。應(yīng)為MHS而不是OS)elseif(i＝＝1)w·0=1/rot]]>其中，N360為每一次旋轉(zhuǎn)的視圖數(shù)，N是對于一個切片來說優(yōu)選的視圖的數(shù)量。首先，將等式(6)的投影范圍擴大為βr2πH/(tD)×(1-r0R);t>1.---(17)]]>與錐角相關(guān)的權(quán)重roww在等式18到20中給出了數(shù)據(jù)有效性加權(quán)函數(shù)，如下wCone=α+(1-α)·(3xα2-2xα2),---(18)]]>和αm>tan-1D/2R.---(20)]]>這里，兩個錐角(α0和αm)限定了有效性曲線的轉(zhuǎn)折點(如圖2所示)。補充射線dC(β，γ，α)＝dP(βc，γc，αc)對于每一個“主射線dP(βc，γc，αc)”，可以找到相應(yīng)的“補充射線(dC(n)(β，γ，α))”，其到xy平面的投影路徑與主射線的投影路徑一致。具體地，主射線和補充射線相交于有關(guān)切片中的同一點(如圖3a和3b所示)。補充射線的數(shù)量可以是1到4，這取決于βr。用于補充射線的函數(shù)投影角和射線角γc＝-γ(B2)錐角每一個焦點的z坐標(biāo)和到相關(guān)體元的錐角由下面的式子限定z=-β2π·l;]]>zc=-βc2π·l]]>以及(B3)α=tan-1zL;]]>αc=tan-1zcLc.]]>(B4)這樣L=ztanα;]]>Lc=zctanαc.---(B5)]]>從圖3a和圖3b得到L+LC＝2Rcosγ.(B6)利用以上等式得到αc=tan-1-βc/2π·l2Rcosγ-L]]>為了避免異常情況(比如圖4所示的異常情況)，如等式(B8)那樣限制αc是有用的當(dāng)α的射線和(ray-sum)不通過掃描軌道內(nèi)的有關(guān)切片時，計算αc是沒有意義的，αc可能具有一個奇怪的值。在這種情況下，對于這樣的射線，MHS權(quán)重w0必須是零，αc根本不影響結(jié)果。當(dāng)β＝0且α＝0時，αc是未知的不能識別一個補充射線。但是，沒有必要考慮這種情況，這是因為，在當(dāng)前的探測器配置中，α不可能為零。(探測器列的中心不在中面上)。如果改變探測器的配置并且存在α＝0的情況，則仍然可以執(zhí)行MHS，因為對于β＝0和β＝2π的情況，MHS權(quán)重為零。當(dāng)焦點和探測器的位置互換時(如圖10a所示)，或者在同一投影角但是在不同的旋轉(zhuǎn)中時(如圖10b)所示，則必須獲得補充射線。令βh＝(2π+λ)/2.(C1)有兩個途徑獲得補充射線(1)任何時候都利用6個補充射線(前3個射線和隨后3個射線)，沒有邊界條件(OS權(quán)重自動消除不存在的射線)；或者(2)通過考慮邊界條件來使用“有效的”補充射線。前一種方法的優(yōu)點是(1a)不需要為邊界條件而費心，從而(1b)編碼簡單。后一種方法的優(yōu)點是(2a)因為所有被計算出的射線都被使用(沒有浪費的射線)，因此處理時間較短?？偸鞘褂?個補充射線的方法投影角和射線角當(dāng)β＝βh且α＝0時，αc是未知的不能識別一個補充射線。但是，沒有必要考慮這種情況，因為在當(dāng)前的探測器配置中，α不可能為零。(任何探測器列的中心不在中面上)。如果改變探測器的配置并且有α＝0的情況，則這種配置對于MHS來說仍然是可以的，因為MHS權(quán)重對于β＝0和β＝2π的情況為0。另外，在OS情況下，可以計算兩個αc，一個是針對β＝βh-dβ，另一個是針對β＝βh+dβ，然后對它們平均?？梢岳孟率龅仁?1和22限定補充射線。n-補充射線的投影角和射線角由下述式子限定對于主射線和補充射線，從焦點到有關(guān)體元的投影“面內(nèi)(in-plane)”距離為L＝zβ/tanα，(23)為了避免奇特情形比如L＞R+r0(圖10l)，L被限制為從而zβ＝-(β-β0)·H/2π，(25)其中zβ表示從每一個焦點到要重建的平面的距離。對于補充射線，錐角為αc=tan-1(zβ(n)/Lc(n))]]>同樣，限制角度以避免不必要的情況。具體地，用等式(26a)來計算錐角值。但是，由于示于圖8b的加權(quán)值在α＞αm的區(qū)域是平坦的，在αm處對錐角削幅產(chǎn)生同樣的結(jié)果。注意，當(dāng)n＝0時，等式21到26給出一個主射線。最后，如等式27和28所示修改過掃描和半掃描的權(quán)重，并用在等式3中wβ,γ,αConeOS=wβOS·wβ,γ,αConeΣn=-33(wβc(n)OS·wβc(n),γc(n),αc(n)Cone),---(27)]]>wβ,γ,αConeHS=wβ,γHS·wβ,γ,αConeΣ1(wβc(n),γc(n)HS·wβc(n),γc(n),αc(n)Cone).---(28)]]>上面所描述的方法有幾個優(yōu)點。首先，該實施例的方法減小了無效(外插/重復(fù))射線的權(quán)重，增大了有效(被測量的)射線的權(quán)重。另外，權(quán)重被歸一化了，從而正確地補償了冗余數(shù)據(jù)。另外，如果所有的射線和是有效的，或者如果所有的射線和是無效的，或者如果沒有冗余數(shù)據(jù)，則該實施例的方法不會改變權(quán)重。最后，權(quán)重是所有螺旋節(jié)距下β、γ和α的函數(shù)，并在任何方向平滑變化。被描述為conew(等式18到20)的與錐角相關(guān)的權(quán)重可以是任意的。其可以包括S形曲線、指數(shù)曲線或者其它曲線。結(jié)合了conew的加權(quán)函數(shù)可以是任意的。即使使用與錐角相關(guān)的權(quán)重，第一實施例的方法仍然能夠通過將每一個射線和的有效性考慮在內(nèi)來增強性能。本發(fā)明的重建方法不是必須為“錐面射束”，而可以包括諸如平行扇面射束之類的方法對在多個焦點(錐面頂點)獲得的錐面射束數(shù)據(jù)重新分選(rebinning)(分類，排序(sorting))(比如扇面到平行射束重分選(fan-to-parallelbeamrebinning))。另外，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，可以修改第一實施例以避免對有效的射線和給出太大的權(quán)重。當(dāng)wtmax具有例如0.6的值時，則有swβ,γ=Σn=-33wβc(n)OS·wβc(n),γc(n),αc(n)Cone---(29)]]>或者swβ,γ=Σn=-11wβc(n)MHS·wβc(n),γc(n)αc(n)Cone,---(30)]]>并且或者其中，wm是所有的主射線和補充射線中的最大權(quán)重在上面描述的本發(fā)明的第二方面的方法中，圖像噪聲降低。當(dāng)數(shù)據(jù)被同等加權(quán)時，噪聲的降低最有效。第一實施例有時候?qū)е聰?shù)據(jù)的加權(quán)不成比例，這導(dǎo)致圖像噪聲增加。通過壓低(capping)αm處的值，可以更好地平衡數(shù)據(jù)的有效性、降低圖像噪聲的能力和圖像質(zhì)量。另外，根據(jù)本發(fā)明的第三方面，可以獲得更有效的數(shù)據(jù)加權(quán)方法。第三實施例的方法不搜索不存在的射線和。例如，在MHS加權(quán)的情況下，投影數(shù)據(jù)的范圍是2π。因此，可以利用等式34代替等式21，從而將要計算的補充射線和的數(shù)量從3減為2。在OS中總是使用6個補充射線的方法wtα,β,γ=wr(α)·wo,βwr(α)·wo,β+Σn=-3-1wr(αc(n))·woc(n),βc(n),γ(n)+Σn=13wr(αcn)·wocn,βcn,γn,---(C1)]]>其中wr＝1-α·(3x2-2x3).(C3)注意，0＜α＜1。當(dāng)α＝0時，等式(C1)得到的OS權(quán)重wtα，β，γ＝w0，β。如圖14所示，總是使用6個補充射線的方法包括幾個步驟。該方法始于步驟S102定義參數(shù)α0、αm和α。步驟S104對于所有探測器列計算和存儲錐角α。步驟S106對于直接射線w0，β和6個補充射線wocn，βcn，γcn計算OS權(quán)重。步驟S108如果wocn，βcn，γcn≠0，則執(zhí)行步驟S110和S112；如果wocn，βcn，γcn＝0，則讓wr(αcn)＝0。步驟S110在限制條件下(為避免異常情況)計算補充射線αcn的錐角。步驟S112計算與列相關(guān)的權(quán)重wr(α)wrn(αcn)。步驟S114用上面所示的等式(C1)計算wt0，β，γ。在OS中僅使用有效補充射線的方法對于OS可以采用類似的方法或者其它加權(quán)方法來將射線和的數(shù)量從7減少到4。首先，應(yīng)用權(quán)重。然后，將直接射線和補充射線的兩個權(quán)重歸一化。wtα,β,γ=wr(α)·wo,βwr(α)·wo,β+Σn=13wr(αcn)·wocn,βcn,γn.---(C1),]]>在圖15中圖示了僅使用有效補充射線的方法。該方法包括幾個步驟，開始于步驟S202定義參數(shù)α0、αm和α。步驟S204對于所有探測器列計算和存儲錐角α。步驟S206獲得有效補充射線的數(shù)量以及它們的角度；步驟S208對于直接射線w0，β和2到4個補充射線wocn，βcn，γcn計算OS權(quán)重。步驟S210在限制條件下(為避免異常情況)計算補充射線αcn的錐角。步驟S212計算與列相關(guān)的權(quán)重wr(α)wrn(αcn)。步驟S214用等式(C1)’計算wt0，β，γ。參數(shù)的一個例子如下所示α0=tan-1d·(Nrow-12+r1)R,---(D1)]]>αm=tan-1d·(Nrow-12+r2)R-α0,---(D2)]]>α＝0.9.(D3)列-OS權(quán)重的例子示于圖11到13。注意，這些附圖只是圖示了用在重建中的探測器列。圖11b當(dāng)(r2-r1)為小值時，可以觀察到在視向的快速變化，以及鞭形圖案。當(dāng)(r2-r1)為大值時，所述變化和鞭形圖案變?yōu)橛馉?befeathered)(圖11c)。當(dāng)r1＜0時，沒有鞭形和快速變化(圖11d)。圖12b當(dāng)(r2-r1)為小值時，列方向也變化迅速。當(dāng)(r2-r1)為大值時，變得平滑(圖12c)。圖12dr1＜0可以是一個選擇，但是可能減小光子利用率，也就是增加圖像噪聲。圖12e小的α可能不能降低外插的效應(yīng)。圖13中心通道(centerchannel)表示出對稱加權(quán)，而圖12圖示了非對稱權(quán)重。所應(yīng)用的第一個公式是針對MHS權(quán)重wρ，β，γ的(與錐角α無關(guān))，如圖16所示。圖16是圖6的MHS權(quán)重的另一種圖示。下面是當(dāng)β＝[-(π+2Гm)/2，(π+2Гm)/2]而不是β＝時的修改的MHS權(quán)重。也可以使用針對β＝的形式。如圖16所示，如果(β＜-(π+2Γm)/2)，則區(qū)域A適用并且wρ，β，γ＝0(A1)如果(-(π+2Гm)/2≤β＜-(π-6Гm)/2)，則區(qū)域B適用。如果(γ<(-π2-Γm-β)/2),]]>則左側(cè)區(qū)(倒三角區(qū))適用。xρ,β,γ=(π2+Γm+β)/2(Γm-γ)---(A2)]]>wρ,β,γ=3xρ,β,γ2-2xρ,β,γ3---(A3)]]>否則如果((π/2-Гm-β)/2≤γ)，則右側(cè)區(qū)(三角區(qū)(當(dāng)Γm＞π/2-2γm)時存在)適用并且xρ,β,γ=(π2+Γm-β)/2(Γm+γ)---(A4)]]>wρ,β,γ=3xρ,β,γ2-2xρ,β,γ3---(A5)]]>否則是中間區(qū)(平坦區(qū))適用并且wρ，β，γ＝1.(A6)否則如果(-(π-6Γm)/2≤β＜(π-6Γm)/2)，則區(qū)域C適用并且wρ，β，γ＝1(A7)否則如果((π-6Γm)/2≤β＜(π+2Γm)/2)，則區(qū)域D適用，并且區(qū)域D的左側(cè)由區(qū)域B維護。如果((π2-Γm-β)/2≤γ),]]>則右側(cè)區(qū)(三角區(qū))適用xρ,β,γ=(π2+Γm-β)/2(Γm+γ)---(A8)]]>wρ,β,γ=3xρ,β,γ2-2xρ,β,γ3---(A9)]]>否則在中心區(qū)(平坦區(qū))wρ，β，γ＝1(A10)否則如果((π+2Γm)/2≤β)，則區(qū)域E適用wρ，β，γ＝0(A11)顯然，在上述教導(dǎo)的啟發(fā)下，本發(fā)明可以有各種各樣的修改和變型。因此應(yīng)當(dāng)理解，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本發(fā)明的實施可以不同于這里具體描述的方式。權(quán)利要求1.一種從計算機斷層攝影(CT)掃描獲取數(shù)據(jù)的方法，包括從CT系統(tǒng)中的至少一個探測器列獲取投影數(shù)據(jù)；將一個加權(quán)函數(shù)應(yīng)用于該投影數(shù)據(jù)而獲得加權(quán)數(shù)據(jù)，所述加權(quán)函數(shù)包括一個與錐角相關(guān)的權(quán)重；對所述加權(quán)數(shù)據(jù)濾波；以及將錐角考慮在內(nèi)對所述加權(quán)數(shù)據(jù)進行反向投影。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述反向投影步驟包括應(yīng)用菲德坎普重建。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述加權(quán)函數(shù)包括一個MHS函數(shù)。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述加權(quán)函數(shù)包括一個OS函數(shù)。5.一種X射線CT設(shè)備，包括一個螺旋掃描設(shè)備，用來在臺架和床中的至少一個沿著床的軸向移動時收集投影數(shù)據(jù)，該螺旋掃描設(shè)備包括一個用來產(chǎn)生X射線的X射線源；和一個探測器，其具有沿著所述軸向排列為多個列的探測部件，用來產(chǎn)生所述投影數(shù)據(jù)；以及一個處理器，包括一個加權(quán)設(shè)備，用來對所述投影數(shù)據(jù)應(yīng)用一個加權(quán)函數(shù)從而獲得加權(quán)數(shù)據(jù)，所述加權(quán)函數(shù)包括一個與錐角相關(guān)的權(quán)重，一個濾波設(shè)備，用來對所述加權(quán)數(shù)據(jù)濾波，以及一個反向投影設(shè)備，用來將錐角考慮在內(nèi)對所述加權(quán)數(shù)據(jù)反向投影。6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述反向投影設(shè)備用來執(zhí)行菲德坎普重建。7.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述加權(quán)函數(shù)包括一個MHS函數(shù)。8.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述加權(quán)函數(shù)包括一個OS函數(shù)。9.一種X射線CT設(shè)備，包括一個螺旋掃描設(shè)備，用來在臺架和床中的至少一個沿著床的軸向移動時收集投影數(shù)據(jù)，該螺旋掃描設(shè)備包括一個用來產(chǎn)生X射線的X射線源；和一個探測器，其具有沿著所述軸向排列為多個列的探測部件，用來產(chǎn)生所述投影數(shù)據(jù)；以及一個處理器，包括加權(quán)裝置，用來對所述投影數(shù)據(jù)應(yīng)用一個加權(quán)函數(shù)從而獲得加權(quán)數(shù)據(jù)，所述加權(quán)函數(shù)包括一個與錐角相關(guān)的權(quán)重，一個濾波設(shè)備，用來對所述加權(quán)數(shù)據(jù)濾波，以及反向投影裝置，用來將錐角考慮在內(nèi)對所述加權(quán)數(shù)據(jù)反向投影。10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述反向投影裝置用來執(zhí)行菲德坎普重建。11.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述加權(quán)函數(shù)包括一個MHS函數(shù)。12.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述加權(quán)函數(shù)包括一個OS函數(shù)。13.一種處理從CT掃描獲取的數(shù)據(jù)的方法，包括定義至少一個參數(shù)；對至少一個探測器列計算一個第一錐角；對所述至少一個探測器列存儲所述第一錐角；對至少一個直接射線和多個補充射線計算至少一個OS權(quán)重；確定所述至少一個OS權(quán)重的一個值；對所述多個補充射線計算一個第二錐角；計算至少一個與列相關(guān)的權(quán)重；基于所述至少一個與列相關(guān)的權(quán)重計算一個歸一化權(quán)重，從而獲得用在反向投影中的歸一化權(quán)重。14.如權(quán)利要求13所述的方法，第二錐角的計算步驟是在有限制的情況下進行的，以避免異常情況。15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中該方法還包括在確定所述至少一個OS權(quán)重的一個值之前，獲得有效補充射線的數(shù)量。16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述多個補充射線的數(shù)量為二個到四個。17.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述多個補充射線的數(shù)量為6個或更多。18.一種計算機程序產(chǎn)品，存儲有用來在計算機系統(tǒng)上執(zhí)行的指令，當(dāng)被計算機系統(tǒng)執(zhí)行時，使計算機系統(tǒng)執(zhí)行如權(quán)利要求1到4及13到17之一所述的方法。全文摘要本申請公開了錐面射束重建設(shè)備以及計算機斷層攝影設(shè)備。其中，從CT掃描獲取數(shù)據(jù)的方法包括從CT系統(tǒng)中的至少一個探測器列獲取投影數(shù)據(jù)；將包括與錐角相關(guān)的權(quán)重的加權(quán)函數(shù)應(yīng)用于投影數(shù)據(jù)；對加權(quán)數(shù)據(jù)濾波；將錐角考慮在內(nèi)對加權(quán)數(shù)據(jù)進行反向投影。該方法可應(yīng)用于X射線CT設(shè)備，該設(shè)備包括在臺架和床中的至少一個沿著床的軸向移動時收集投影數(shù)據(jù)的螺旋掃描設(shè)備，其包括產(chǎn)生X射線的X射線源和具有沿軸向排列為多個列的探測部件、用來產(chǎn)生投影數(shù)據(jù)的探測器；以及處理器，包括對投影數(shù)據(jù)應(yīng)用包括與錐角相關(guān)的權(quán)重的加權(quán)函數(shù)而獲得加權(quán)數(shù)據(jù)的加權(quán)設(shè)備，對加權(quán)數(shù)據(jù)濾波的濾波設(shè)備，以及將錐角考慮在內(nèi)對加權(quán)數(shù)據(jù)反向投影的反向投影設(shè)備。文檔編號A61B6/03GK1572253SQ200410059320公開日2005年2月2日申請日期2004年6月15日優(yōu)先權(quán)日2003年6月16日發(fā)明者田口克行,張貝珊申請人:株式會社東芝,東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會社