專利名稱：動態(tài)螺旋掃描圖像產(chǎn)生的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體涉及掃描成像系統(tǒng)，更具體地說，涉及通過具有在對象或人的掃描過程中能夠以可變的速率移動的工作臺的掃描成像系統(tǒng)產(chǎn)生圖像。
背景技術：
公知的掃描計算機斷層(CT)成像系統(tǒng)不允許在掃描的過程中改變螺旋掃描的間距。相反，在CT掃描過程中螺旋間距(即工作臺速度)保持恒定。為實現(xiàn)恒定的工作臺速度，工作臺設置于遠離所需的開始位置的距離并加速到所需的速度。在加速的過程中，X-射線束不接通并且不采集數(shù)據(jù)。在工作臺達到所需的速度并且通過開始位置時，束接通并開始數(shù)據(jù)采集。
更快且更高性能的掃描CT成像系統(tǒng)具有更多的臨床應用。在心臟和灌注領域中幾種新的臨床應用要求掃描CT成像系統(tǒng)在掃描的同時改變它的間距。例如，典型頭部灌注要求覆蓋沿患者的軸線(即成像系統(tǒng)的z-軸，即對應于患者的從頭到腳的軸)的4-8厘米。公知的多片層CT成像系統(tǒng)在任何給定時刻僅能夠覆蓋2厘米。因此，以往復的模式采集灌注數(shù)據(jù)比較有利，在這種往復模式中患者工作臺在掃描的過程中來回運動以覆蓋整個灌注器官。例如這種往復模式要求在工作臺運動的上沖和下沖的過程中進行數(shù)據(jù)采集和重構。公知的掃描CT成像系統(tǒng)沒有這種能力。

發(fā)明內容
因此本發(fā)明的某些構型提供了一種產(chǎn)生對象的圖像的方法。該方法包括利用掃描成像系統(tǒng)動態(tài)地螺旋地掃描在運動工作臺上的對象。在掃描的過程中，與對應的工作臺位置一起采集并存儲對象的投影視圖。選擇用于對象的圖像的重構的平面。使用所存儲的工作臺位置以確定應用于所存儲的投影視圖的幾何變量；利用該幾何變量對所存儲的投影視圖進行濾波和反向投影以重構對象在重構平面上的圖像。
本發(fā)明的某些其它構型提供了一種產(chǎn)生對象的圖像的方法，該方法包括利用掃描成像系統(tǒng)動態(tài)地螺旋地掃描在運動工作臺上的對象，采集并存儲對象的投影視圖和僅某些所采集的投影視圖的相應的所確定或所估計的工作臺位置。選擇重構對象的圖像的平面并利用所存儲的工作臺位置確定應用于所存儲的投影視圖的幾何變量。利用該幾何變量對所存儲的投影視圖進行濾波和反向投影以重構對象在重構平面上的圖像。
本發(fā)明的其它的構型提供了一種成像設備，該成像設備被構造成動態(tài)地螺旋地掃描在運動工作臺上的對象。該設備進一步被構造成采集并存儲對象的投影視圖和相應的工作臺位置，利用所存儲的工作臺位置確定應用于所存儲的投影視圖的幾何變量；以及利用該幾何變量對所存儲的投影視圖進行濾波和反向投影以重構對象在所選擇的重構平面上的圖像。
本發(fā)明的其它的構型也提供了一種成像設備，該成像設備被構造成動態(tài)地螺旋地掃描在運動工作臺上的對象。該成像設備進一步被構造成采集并存儲對象的投影視圖和僅某些所采集的投影視圖的相應的確定或估計的工作臺位置。此外，該成像設備被構造成利用所存儲的工作臺位置確定應用于所存儲的投影視圖的幾何變量；以及利用該幾何變量對所存儲的投影視圖進行濾波和反向投影以重構對象在所選擇的重構平面上的圖像。
本發(fā)明的各種構型允許在圖像重構的過程中使用精確或幾乎精確的工作臺位置。這些構型例如對在螺旋掃描過程中改變患者的速度或加速度以滿足臨床的要求是有用的。本發(fā)明的應用包括(但不限于)心臟掃描應用和灌注應用。此外，在以固定螺旋掃描間距掃描時可以提供在患者工作臺的加速和/或減速的過程中開始螺旋掃描的能力。


附圖1所示為CT成像系統(tǒng)的附圖。
附圖2所示為在附圖1中所示的系統(tǒng)的方塊示意圖。
附圖3所示為代表在與每個采集的投影視圖一起存儲工作臺位置的本發(fā)明的某些構型中執(zhí)行的掃描和圖像重構的流程圖。
附圖4所示為代表在僅與某些采集的投影視圖一起存儲工作臺位置的本發(fā)明的某些構型中執(zhí)行的掃描和圖像重構的流程圖。
附圖5所示為代表在僅與某些采集的投影視圖一起存儲工作臺位置并且還對所采集的視圖進行加權以避免在重構的圖像中的留下陰影和/或拖尾假像的本發(fā)明的某些構型中執(zhí)行的掃描和圖像重構的流程圖。
具體實施例方式
將會理解到，在此所描述的本發(fā)明的構型的技術效果是利用動態(tài)螺旋掃描進行對象或患者的掃描和重構。
在某些公知的CT成像系統(tǒng)構型中，X-射線源投影扇形束，對該扇形束進行準直以使其位于笛卡兒坐標系的X-Y平面(一般稱為“成像平面”)內。X-射線束通過正成像的對象比如患者。在被對象衰減之后X-射線束撞擊到輻射檢測器的陣列上。在檢測器陣列上接收的經(jīng)衰減的輻射束的強度取決于對象對X-射線束的衰減。陣列的每個檢測器元件產(chǎn)生作為在檢測器位置上的束強度的測量的單獨的電信號。分別采集來自所有的檢測器的強度測量以形成透射分布。
在第三代CT系統(tǒng)中，X-射線源和檢測器陣列在成像平面內繞要成像的對象與機架一起旋轉以使X-射線束與對象交叉的角度恒定地變化。來自在一個機架角度上的檢測器陣列的一組X-射線衰減測量值(即投影數(shù)據(jù))稱為一個“視圖”。對象的一次“掃描”包括在X-射線源和檢測器的一圈旋轉中不同的機架角度或視角上形成的一組視圖。
在軸向掃描中，投影數(shù)據(jù)被處理以重構對應于通過對象形成的二維片層的圖像。從一組投影數(shù)據(jù)中重構圖像的一種方法在本領域中稱為濾波反向投影技術。這種處理將來自掃描的衰減測量值轉換為稱為“CT數(shù)”或“Hounsfield單元”(HU)的整數(shù)，使用該整數(shù)來控制在陰極射線管顯示器上的相應的像素的量度。
為減小總的掃描時間，可以執(zhí)行“螺旋“掃描。為執(zhí)行“螺旋”掃描，在采集預定數(shù)量的片層的數(shù)據(jù)的同時移動患者。這種系統(tǒng)從扇形束螺旋掃描中產(chǎn)生單螺旋線。通過扇形束繪制出的螺旋線產(chǎn)生投影數(shù)據(jù)，從該投影數(shù)據(jù)中可以重構在每個預定的片層中的圖像。
螺旋掃描的重構算法通常使用螺旋加權算法，這種算法按視角和檢測器通道索引的函數(shù)對采集的數(shù)據(jù)進行加權。具體地說，在進行濾波反向投影處理之前，根據(jù)螺旋加權系數(shù)對數(shù)據(jù)進行加權，該加權系數(shù)是機架和檢測器角度兩者的函數(shù)。然后對經(jīng)加權的數(shù)據(jù)進行處理以產(chǎn)生CT數(shù)并重構對應于通過對象形成的二維片層的圖像。
為進一步減小總的采集時間，已經(jīng)引入了多片層CT。在多片層CT中，在任何時刻總是同時采集多行投影數(shù)據(jù)。在與螺旋掃描模式組合時，該系統(tǒng)產(chǎn)生錐形束的投影數(shù)據(jù)的單螺旋線。類似于單片層螺旋、加權方案，導出一種方法來在濾波反向投影算法之前將權重與投影數(shù)據(jù)相乘。
正如在此所使用，以單數(shù)的并在其前面冠以“一”的一元件或步驟應該被理解為不排除多個所說的元件或步驟，除非這種排除是明確說明的。此外，參考本發(fā)明的“一種實施例”并不希望被解釋為排除同樣引入了所述特征的附加的實施例的存在。
正如在此所使用，術語“重構圖像”并不希望排除這樣的
具體實施例方式其中產(chǎn)生了表示圖像的數(shù)據(jù)但沒有產(chǎn)生可視的圖像。然而，許多實施例產(chǎn)生(或者被構造為產(chǎn)生)至少一個可視的圖像。
此外，還正如在此所使用，術語“動態(tài)螺旋掃描”是指這樣的螺旋掃描，其中在掃描間距改變的同時采集數(shù)據(jù)。更具體地說，在本發(fā)明的構型中，在掃描中保持對象的工作臺在進行掃描的同時加速或減速以形成可變間距的掃描。為了本發(fā)明的目的，加速或減速是否是有意的、偶然的或者完全無意的都不要緊，雖然在這里所描述的構型中，它是有意的。在某些有意加速或減速的情況下，使用反饋環(huán)來在掃描過程中調節(jié)工作臺速度。
在本發(fā)明的某些構型中，從使用所測量的或估計的工作臺位置確定X-射線管和檢測器相對于圖像重構平面的位置這個意義上講，掃描的間距是可變的。在這些構型中，對于部分或所有的掃描，工作臺以恒定的速度移動，但是在以恒定的間距掃描時并不限制它這樣。除非另外特別說明，其中在上文所述的掃描間距可變的掃描希望被包括在術語“動態(tài)螺旋掃描”的范圍內。
此外，盡管并不要求恒定的機架旋轉速度來實踐本發(fā)明，但是在此所描述的本發(fā)明的構型在數(shù)據(jù)采集的過程中具有恒定的機架旋轉速度。
參考附圖1和2，所示的多片層掃描成像系統(tǒng)例如計算機斷層(CT)成像系統(tǒng)10包括代表“第三代”CT成像系統(tǒng)的機架12。機架12具有將X-射線束16朝在機架12的相對側上的檢測器陣列18投射的X-射線管14(在此也稱為X-射線源14)。檢測器陣列18由包括多個檢測器元件20的多個檢測器行(未示)形成，該多個檢測器元件20一起感測通過對象(比如在陣列18和源14之間的醫(yī)療患者22)投影的X-射線。每個檢測器元件20產(chǎn)生表示撞擊的X-射線束的強度的電信號，由此可以使用該電信號估計在X-射線束通過對象或患者22時它的衰減。在采集X-射線投影數(shù)據(jù)的掃描的過程中，機架12和安裝在其中的部件繞旋轉中心24旋轉。附圖2僅示出了單行檢測器元件20(即一個檢測器行)。然而，多片層檢測器陣列18包括多個平行的檢測器行的檢測器元件20以使對應于多個準平行或平行的片層的投影數(shù)據(jù)在一個掃描的過程中被同時采集。
在機架12上的部件的旋轉和X-射線源14的操作由CT系統(tǒng)10的控制機構26控制?？刂茩C構26包括給X-射線源14提供功率和時序信號的X-射線控制器28和控制在機架12上部件的旋轉速度和位置的機架馬達控制器30。在控制機構26中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)32從檢測器元件20中采集模擬數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)轉換為數(shù)字信號以用于隨后的處理。圖像重構器34從DAS 32接收采樣的并數(shù)字化的X-射線數(shù)據(jù)并執(zhí)行高速的圖像重構。經(jīng)重構的圖像作為輸入應用到計算機36，該計算機36在存儲裝置38中存儲圖像。圖像重構器34可以是專用的硬件或在計算機36上執(zhí)行的計算機程序。
計算機36也通過具有鍵盤的操作臺40從操作員接收指令和掃描參數(shù)。相關的陰極射線管顯示器42允許操作員觀測來自計算機36的經(jīng)重構的圖像和其它的數(shù)據(jù)。計算機36使用操作員輸送的指令和參數(shù)來提供控制信號和信息給DAS 32、X-射線控制器28和機架馬達控制器30。此外，計算機36操作控制機動化的工作臺46以定位在機架12中的患者22的工作臺馬達控制器44。具體地說，工作臺46通過機架開口48移動患者22的各部分。
在一個實施例中，計算機36包括裝置50，例如軟盤驅動器、CD-ROM驅動器、DVD驅動器、磁光盤(MOD)裝置或包括用于從計算機可讀介質52比如軟盤、CD-ROM、DVD或其它的數(shù)字源比如網(wǎng)絡或因特網(wǎng)讀取指令和/或數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡連接裝置比如以太網(wǎng)裝置的任何其它數(shù)字裝置以及尚待開發(fā)的數(shù)字裝置。在另一實施例中，計算機36執(zhí)行存儲在固件(未示)中的指令。計算機36被編程為執(zhí)行在此所描述的各種功能，正如在此所使用，術語計算機并不僅限于在本領域中稱為計算機的那些集成電路，而是寬泛地指計算機、處理器、微控制器、微型計算機、可編程邏輯控制器、專用集成電路和其它的可編程電路，這些術語在此可互換地使用。雖然上述的具體的實施例指第三代CT系統(tǒng)，但是在此所描述的方法可以同等地應用到第四代CT系統(tǒng)(靜止的檢測器-旋轉X-射線源)和第五代CT系統(tǒng)(靜止的檢測器和X-射線源)。此外，可以設想，本發(fā)明的好處可應用于除了CT之外的成像模態(tài)。此外，雖然在此所描述的方法和設備在醫(yī)療設施中描述，但是本發(fā)明的好處也可以應用于非醫(yī)療成像系統(tǒng)比如在工業(yè)設施或運輸設施中通常運用的那些系統(tǒng)。這種成像系統(tǒng)的實例包括(但不限于)用于機場或其它的運輸中心的行李掃描系統(tǒng)。
本發(fā)明的某些構型允許在掃描的過程中改變螺旋間距。這種掃描稱為“動態(tài)螺旋掃描”。這些構型精確地確定或估計對象或患者22在z-方向上的位置并與所采集的CT原始圖像數(shù)據(jù)-起包括或存儲該位置數(shù)據(jù)。在這些構型中，以根據(jù)精確的要求和實用性確定的頻率報告工作臺46的位置。
更具體地說，在某些構型中，與動態(tài)螺旋掃描的每個投影采樣(即每個投影視圖)一起報告的工作臺46位置的位置與工作臺46位置和衰減信息一起采樣。然而，對于有利地使用動態(tài)螺旋掃描模式的許多使用，在多種公知的CT成像系統(tǒng)10中的位置編碼器(未示)的速度和精度并不足以滿足位置報告所要求程度的嚴格要求。因此，本發(fā)明的其它構型每第N個視圖報告工作臺46的位置，這里N根據(jù)工作臺46的加速度和減速度特征選擇，或預先確定(即事先選擇)。在加速度和減速度足夠平穩(wěn)的構型中，N的值可以較大。在加速度和減速度具有非常高的頻率分量的構型中，N的值應該更小。
用于估計工作臺46位置的估計算法的選擇也影響該實際的N的范圍。例如，為估計在兩個所測量的位置之間的中間位置，某些構型利用線性插值或者更高階的插值(比如拉格朗日插值)。更高階的插值允許極大的非線性，同時維持估計精度。在插值之后，對每個投影視圖產(chǎn)生工作臺46的位置。在某些構型中，為實現(xiàn)某些類型的插值，尤其是為完成非線性插值，在掃描的過程中改變N的值。僅作為舉例，如果計數(shù)器J用于掃描計數(shù)并且N的第一個值是8，則第一工作臺位置可以記錄為J＝8，隨后J復位到1，并且N改變到5。在J＝5時記錄第二工作臺位置然后，隨后J復位到1，并且N改變到6，等。
圖像重構使用原始圖像數(shù)據(jù)連同對象或患者22的z-軸位置(或同義語“z位置”)以重構在用戶界定的位置(即，用戶定義的對象或患者22的“片層”或圖像重構平面)上的圖像。在某些構型中重構處理包括反向反向投影處理的調節(jié)。更具體地說，對于在本發(fā)明的構型中的動態(tài)螺旋掃描，X-射線管14和檢測器18相對于圖像重構平面的位置根據(jù)工作臺46的所測量的或估計的位置計算。這個位置信息輸入到反向投影處理以確保精確地確定每個X-射線路徑。
除了在確定每個X-射線路徑的過程中使用工作臺46的所測量的或估計的位置之外，本發(fā)明的某些構型也將投影采樣的貢獻歸一化到重構的圖像的每個像素。在本發(fā)明的某些構型中，在執(zhí)行掃描時確定動態(tài)螺旋掃描的權重。這些所確定的權重用于以避免留下陰影和/或拖尾假像的方式對冗余數(shù)據(jù)加權。(對于恒定的間距螺旋掃描，在掃描開始之前可以確定每個投影采樣的位置，允許在掃描之前事先確定權重)。
例如，對于每個圖像位置，利用視圖的機架12的位置確定中心視圖。一般地，對于特定的圖像的重構可用的衰減數(shù)據(jù)量大于最小的半掃描要求。因此，在某些構型中，改變中心視圖位置(而不是圖像重構位置)，并對于不同的投影組形成一組權重。在某些構型中重復這個過程以確保對成像平面有作用的所有的投影都被使用。然后對半掃描權重進行適當加權并求和以形成最后的螺旋權重。
在本發(fā)明的某些構型中，確定對在圖像中的每個像素位置有作用的投影視圖數(shù)。一旦投影數(shù)能夠足夠滿足對完整重構的要求，則消除附加投影的影響(如果有的話)以避免冗余。
在本發(fā)明的多種構型中，在工作臺移動的同時重構一個或多個圖像平面并在掃描的過程中采集數(shù)據(jù)。對于本領域普通技術人員來說處理流水線是十分公知的，正如過程重新排序一樣，在過程重新排序中一個的輸入在時間或值上不取決于另一個的輸出。因此，可以相信描述流水線構造所要求的增加的復雜度將影響本發(fā)明的簡明的描述。結果，為使解釋簡明起見，在此所描述的多種構型在掃描中采集視圖數(shù)據(jù)并在掃描已經(jīng)完成和工作臺運動結束之后在預先選擇的圖像平面上僅重構一個圖像。
此外，有多種可以實施疊代循環(huán)的方法。變型方法包括初始化循環(huán)變量為1并上計數(shù)到極限，初始化循環(huán)變量到極限并下計數(shù)到1，初始化循環(huán)變量到0而不是1，測試循環(huán)頂部而不是底部(或反之亦然)等。“簿記”細節(jié)比如要使用哪種循環(huán)實施方案作為設計選擇留給本領域普通技術人員。某些其它細節(jié)符合被最佳地描述為“末端效應(endeffects)”的種類。末端效應包括諸如是否需要或希望記錄第一視圖(而不是在第N個視圖的第一次)和/或最后視圖的工作臺46的位置的細節(jié)，即使最后的視圖不是“第N個視圖”。這種末端效應的處理也作為設計選擇留給本領域普通技術人員。
此外，將會認識到，在本發(fā)明的構型中可用的工作臺46的位置信息由計算機36和/或圖像重構器34用于確定在加權、歸一化、濾波和反向投影過程中使用的幾何變量。本領域中一個普通技術人員會理解到構造成像系統(tǒng)10以利用工作臺46位置信息來確定這些變量所需的設計選擇。此外，本發(fā)明并不限制其它的設計選擇，比如所使用的加權函數(shù)的選擇。例如，對于提供或可作選擇用的一個或多個不同的加權函數(shù)的構型沒有限制。
通過前述的說明并參考附圖3，附圖3示出了代表本發(fā)明的某些構型的流程圖100。通過流程圖100所描述的本發(fā)明的處理的技術效果是對象或患者22的掃描及其圖像的產(chǎn)生。本發(fā)明的構型允許為實現(xiàn)所期望的技術效果按照在流程圖100中的操作順序操作、在合乎邏輯的并且是可能的程度上增加附加的操作或改變操作的順序。
在102中選擇動態(tài)螺旋掃描類型。(在除了動態(tài)螺旋掃描之外不提供掃描類型選擇的構型中可以省去選擇102)。然后在104中根據(jù)動態(tài)掃描的參數(shù)開始工作臺46的運動。在106中采集在工作臺46上正在掃描的對象或患者22的投影視圖。在通過流程圖100所描述的構型中，對于每次這種采集確定工作臺46的位置，在108中存儲視圖和對應的工作臺位置。如果掃描沒有完成，則過程返回到106以采集另一投影視圖。如果掃描結束，則在112中停止工作臺46的運動并在114選擇圖像的重構平面。在116中，對于每個相應的存儲的視圖，使用所存儲的工作臺位置來確定X-射線管14和檢測器18相對于所選擇的圖像重構平面的位置。在118中，利用所確定的X-射線管和檢測器位置和所存儲的視圖，執(zhí)行濾波和反向投影以在重構平面上重構對象或患者22的圖像。
在本發(fā)明的某些構型中，參考附圖2和附圖3，在108的掃描的過程中工作臺46的位置報告給計算機36并通過計算機36直接或間接控制在掃描過程中執(zhí)行的物理操作。在108存儲所采集的數(shù)據(jù)和工作臺46位置于存儲裝置38中。使用操作員操作臺40和顯示器42進行選擇，通過操作員可以執(zhí)行在102中的動態(tài)螺旋掃描的選擇和/或圖像位置或重構平面的選擇。否則，通過計算機36自動地執(zhí)行螺旋掃描的選擇和/或圖像位置或重構平面的選擇。(多種流水線的構型自動或手動地選擇每次掃描的多個圖像位置或重構平面并使用已經(jīng)采集并存儲的視圖來重構對象或患者的圖像，同時采集并存儲其它圖像的其它視圖)。通過計算機36利用在存儲裝置38中存儲的數(shù)據(jù)執(zhí)行在116的位置確定，并通過圖像重構器34執(zhí)行濾波和反向投影。其它的構型允許對在成像系統(tǒng)10的各種不同的部件中不同地劃分上述的功能。
參考附圖4，示出了表示本發(fā)明的一些構型的另一流程圖200。通過流程圖200所描述的本發(fā)明的處理的技術效果是對象或患者22的掃描及其圖像的產(chǎn)生。本發(fā)明的構型允許為實現(xiàn)所期望的技術效果按照在流程圖200中的操作進行流水線操作、增加附加的操作或在合乎邏輯的并且是可能的程度上改變操作的順序。
在202中選擇動態(tài)螺旋掃描類型。(在除了動態(tài)螺旋掃描之外不提供掃描類型選擇的構型中可以省去選擇202)。然后在204中根據(jù)動態(tài)掃描的參數(shù)開始工作臺46的運動，并初始化循環(huán)變量J。在206中采集在工作臺46上正被掃描的對象或患者22的投影視圖。在通過流程圖200所描述的構型中，僅對于每第N個采集確定工作臺46的位置。因此，在208中執(zhí)行測試以確定對這次采集是否確定工作臺46的位置。如果沒有位置要存儲，則在210中循環(huán)變量遞增并存儲所采集的視圖。否則，確定(或估計)工作臺46的位置，在212中與相應的采集視圖一起存儲該位置，并重新初始化循環(huán)變量。在任一情況下，在214中執(zhí)行測試以確定掃描是否完成。如果沒有完成，則在206中采集對象的另一投影視圖。否則，在216中停止工作臺并在218中選擇重構圖像的平面。在220中使用所存儲的工作臺46位置確定所存儲的視圖的X-射線管14和檢測器18相對于圖像重構平面的位置。對于在212中沒有存儲的相應的工作臺位置的存儲的視圖，使用插值估計工作臺位置。在222中，利用所確定的和/或插值的X-射線管和檢測器位置和所存儲的視圖，執(zhí)行濾波和反向投影以在重構平面上重構對象或患者22的圖像。
返回到附圖5，示出了表示本發(fā)明的一些構型的另一流程圖300。通過流程圖300所描述的本發(fā)明的處理的技術效果是對象或患者22的掃描及其圖像的產(chǎn)生。本發(fā)明的構型允許為實現(xiàn)所期望的技術效果按照在流程圖300中的操作執(zhí)行流水線操作、增加附加的操作或在合乎邏輯的并且是可能的程度上改變操作順序。
在302中選擇動態(tài)螺旋掃描類型。(在除了動態(tài)螺旋掃描之外不提供掃描類型選擇的構型中可以省去選擇302)。然后在304中根據(jù)動態(tài)掃描的參數(shù)開始工作臺46的運動，并初始化循環(huán)變量J。在306中采集在工作臺46上正被掃描的對象或患者22的投影視圖。在308中使用當前的機架12位置確定所選擇的圖像位置的中心視圖，在308中對于所選擇的圖像位置的投影視圖確定半掃描權重。在通過流程圖300所描述的構型中，僅對于每第N個采集確定工作臺46的位置。因此，在310中執(zhí)行測試以確定對這次采集是否確定工作臺46的位置。如果沒有位置要存儲，則在312中循環(huán)變量遞增并存儲所采集的視圖。否則，確定(或估計)工作臺46的位置，在314中與相應的采集視圖一起存儲該位置，并重新初始化循環(huán)變量。在任何情況下，在214中執(zhí)行測試以確定掃描是否完成。如果沒有完成，則在316中采集對象的另一投影視圖。否則，在318中停止工作臺。在320中使用在308中所確定的半掃描權重確定最終的螺旋權重并使用最后的螺旋權重對所存儲的視圖進行加權。在322中使用所存儲的工作臺46位置確定所存儲的視圖的X-射線管14和檢測器18相對于圖像重構平面的位置，對于在314中沒有存儲工作臺位置數(shù)據(jù)的那些視圖使用插值來估計工作臺46位置。在324中，對加權的視圖執(zhí)行濾波和反向投影以重構在重構平面上的對象的圖像。這個濾波和反向投影利用在322中所確定的X-射線管14和檢測器18的位置。
將會理解到，本發(fā)明的各種構型允許在圖像重構過程中使用精確或幾乎精確的工作臺位置，因此在螺旋掃描過程中可以改變患者的速度或加速度以滿足臨床要求。這種能力對于增強的應用尤其有用，這些增強的應用包括(但不限于)心臟掃描應用和灌注應用。此外，在以固定螺旋掃描間距掃描時可以提供在患者工作臺的加速和/或減速的過程中開始螺旋掃描的能力。
本發(fā)明的構造并不限于計算機斷層(CT)。其它的成像模態(tài)比如磁共振(MR)也可以被用于以動態(tài)改變的工作臺速度采集圖像。
此外，在此所公開的實例中描述的各種動態(tài)掃描以“開環(huán)”的方式執(zhí)行。但是，本發(fā)明的構型可以包括反饋以在掃描的過程中調節(jié)工作臺速度。例如，基于所測量的投影和/或其它的信息，可以調節(jié)螺旋間距以獲得改進的或最佳的臨床結果，比如最大的對比度增強。這種構型的實例將會在附圖3的方塊108和110之間提供將當前的工作臺位置和所需的工作臺位置進行比較并以補償?shù)姆绞秸{節(jié)工作臺的運動的附加功能。例如在附圖4的方塊214直接之前(與是否通過方塊210或方塊212到達方塊214無關)或者在附圖5的方塊316直接之前(與是否通過方塊312或方塊314到達方塊316無關)也可以增加類似的功能。這些實例并不被認為是其中可以增加反饋以在掃描的過程中調節(jié)工作臺速度的多種方式的窮舉。
雖然根據(jù)不同的具體實施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，但是本領域普通技術人員會認識到本發(fā)明還可以以在權利要求的精神和范圍內的變型方式實施。
部件清單CT系統(tǒng) 10機架 12X-射線管或X-射線源 14X-射線束 16檢測器陣列 18檢測器元件 20對象或患者 22旋轉中心 24控制機構 26X-射線控制器 28機架馬達控制器 30數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS) 32圖像重構器 34
計算機 36存儲裝置 38操作臺 40陰極射線管顯示器 42工作臺馬達控制器 44機架開口 48裝置 50計算機可讀裝置 52流程圖 100選擇動態(tài)螺旋掃描類型 102根據(jù)動態(tài)掃描的參數(shù)開始工作臺的運動 104采集正在工作臺上掃描的對象或患者的投影視圖 106確定每次這種采集的工作臺位置，以及存儲該視圖和相應的工作臺位置 108方塊 110如果掃描結束停止工作臺的運動 112選擇用于圖像重構的平面 114對于每個相應的存儲的視圖，使用所存儲的工作臺位置確定X-射線管和檢測器相對于所選擇的圖像重構平面的位置 116利用所確定的X-射線管和檢測器位置和所存儲的視圖執(zhí)行濾波和反向投影以重構對象或患者在重構平面上的圖像 118流程圖 200選擇動態(tài)螺旋掃描類型 202根據(jù)動態(tài)掃描的參數(shù)開始工作臺的運動，并初始化循環(huán)變量J204采集正在工作臺上掃描的對象或患者的投影視圖 206執(zhí)行測試以確定是否確定這次采集的工作臺的位置 208如果沒有位置要存儲，則遞增循環(huán)變量并存儲所采集的視圖 210與相應的采集的視圖一起存儲位置，并重新初始化循環(huán)變量 212執(zhí)行測量以確定掃描是否結束 214停止工作臺 216選擇用于圖像重構的平面 218使用所存儲的工作臺位置確定所存儲的視圖的X-射線管和檢測器相對于所選擇的圖像重構平面的位置 220利用所確定和/或插值的X-射線管和檢測器位置和所存儲的視圖，執(zhí)行濾波和反向投影以重構對象或患者在重構平面上的圖像 222流程圖 300選擇動態(tài)螺旋掃描類型 302根據(jù)動態(tài)掃描的參數(shù)開始工作臺的運動，并初始化循環(huán)變量J304采集正在工作臺上掃描的對象或患者的投影視圖 306使用當前的機架位置確定選擇的圖像位置的中心視圖 308執(zhí)行測試以確定是否確定這次采集的工作臺的位置 310如果沒有位置要存儲，則遞增循環(huán)變量并存儲所采集的視圖 312與相應的采集的視圖一起存儲位置 314采集對象的另一投影視圖 316停止工作臺 318確定最后的螺旋權重 320使用所存儲的工作臺位置確定所存儲的視圖的X-射線管和檢測器相對于所選擇的圖像重構平面的位置 322對加權的視圖執(zhí)行濾波和反向投影以重構對象在重構平面上的圖像 32權利要求
1.一種產(chǎn)生對象(22)的圖像的方法，包括利用掃描成像系統(tǒng)動態(tài)地螺旋地掃描在運動工作臺(46)上的對象；采集(108)并存儲對象的投影視圖和相應的工作臺位置；選擇(114)用于對象的圖像的重構的平面；利用(116)所存儲的工作臺位置來確定可應用于所存儲的投影視圖的幾何變量；和利用該幾何變量對所存儲的投影視圖進行濾波(118)和反向投影以重構在重構平面上的對象的圖像。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中掃描成像系統(tǒng)是計算機斷層成像系統(tǒng)(10)。
3.一種產(chǎn)生對象(22)的圖像的方法，包括利用掃描成像系統(tǒng)動態(tài)地螺旋地掃描在運動工作臺上的對象；采集(108)并存儲對象的投影視圖和僅一些所采集的投影視圖的相應的所確定或所估計的工作臺位置；選擇用于對象的圖像的重構的平面(114)；利用(116)所存儲的工作臺位置來確定可應用于所存儲的投影視圖的幾何變量；和利用該幾何變量對所存儲的投影視圖進行濾波(118)和反向投影以重構在重構平面上的對象的圖像。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中所說的利用(116)所存儲的工作臺位置來確定可應用于所存儲的投影視圖的幾何變量包括利用插值來估計在缺少相應的所確定或估計的工作臺位置的所存儲的投影視圖之間的工作臺位置。
5.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中所說的幾何變量包括X-射線管(14)和檢測器(18)相對于圖像重構平面的位置。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中掃描成像系統(tǒng)是具有旋轉機架(12)的計算機斷層成像系統(tǒng)(10)，所說的方法進一步包括利用投影視圖的機架位置確定(308)投影視圖的所選擇的圖像位置的中心視圖；確定所選擇的圖像位置的每個投影視圖的權重；使用每個投影視圖的所確定的權重確定(320)最后的螺旋權重；和利用所確定的最后螺旋權重對所存儲的投影視圖進行加權；以及進一步其中對所存儲的投影視圖進行濾波和反向投影包括對所加權的存儲的投影視圖進行濾波(324)和反向投影。
7.一種成像設備，該成像設備被構造成；動態(tài)地螺旋地掃描在運動工作臺(46)上的對象(22)；采集(108)并存儲對象的投影視圖和相應的工作臺位置；利用(116)所存儲的工作臺位置來確定可應用于所存儲的投影視圖的幾何變量；以及利用該幾何變量對所存儲的投影視圖進行濾波(118)和反向投影以重構在所選擇的重構平面上的對象的圖像。
8.一種成像設備，該成像設備被構造成動態(tài)地螺旋地掃描在運動工作臺(46)上的對象(22)；采集(108)并存儲對象的投影視圖和僅對一些所采集的投影視圖的相應的確定的或估計的工作臺位置；利用(116)所存儲的工作臺位置來確定可應用于所存儲的投影視圖的幾何變量；以及利用該幾何變量對所存儲的投影視圖進行濾波(118)和反向投影以重構在所選擇的重構平面上的對象的圖像。
9.根據(jù)權利要求8所述的設備，其中為利用(116)所存儲的工作臺位置來確定可應用于所存儲的投影視圖的幾何變量，所說的設備被構造成利用插值來估計在缺少相應的所確定或估計的工作臺位置的所存儲的投影視圖之間的工作臺位置。
10.根據(jù)權利要求8所述的設備，其中進一步包括X-射線管(14)和檢測器(18)，并且其中所說的幾何變量包括所說的X-射線管和所說的檢測器相對于圖像重構平面的位置。
全文摘要
本發(fā)明的一些構型提供一種產(chǎn)生對象(22)的圖像的方法。該方法包括利用掃描成像系統(tǒng)動態(tài)地螺旋地掃描在運動工作臺(46)上的對象。在掃描的過程中，與對應的工作臺位置一起采集(108)并存儲對象的投影視圖。選擇(114)對象的圖像的重構的平面。利用(116)所存儲的工作臺位置來確定可應用于所存儲的投影視圖的幾何變量；以及利用該幾何變量對所存儲的投影視圖進行濾波(118)和反向投影以重構在重構平面上的對象的圖像。
文檔編號A61B6/03GK1636513SQ20041008525
公開日2005年7月13日 申請日期2004年10月8日 優(yōu)先權日2003年10月7日
發(fā)明者謝強, E·C·威廉斯, T·L·托思 申請人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術有限公司