專利名稱：計(jì)算機(jī)斷層攝影成像系統(tǒng)的制作方法
本申請一般涉及計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)成像，尤其涉及產(chǎn)生心臟的圖像。特別是，本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生感興趣對象的圖像的計(jì)算機(jī)斷層攝影成像系統(tǒng)，產(chǎn)生感興趣對象的圖像的方法以及可以在計(jì)算機(jī)斷層攝影成像系統(tǒng)上執(zhí)行的計(jì)算機(jī)產(chǎn)品。
在已知的CT系統(tǒng)中，x射線源發(fā)射扇形射線束，該扇形射線束被校準(zhǔn)成位于笛卡爾坐標(biāo)系的X-Y平面內(nèi)。該平面通常被稱為“成像平面”。x射線束穿過諸如患者的感興趣對象。在被所述的感興趣對象衰減后，射線束的輻射照射輻射探測器。由探測器檢測的經(jīng)衰減的射線束輻射的強(qiáng)度依賴于感興趣對象對x射線束的衰減。該探測器包括多個(gè)探測器元件。每個(gè)探測器元件產(chǎn)生單獨(dú)的電信號(hào)，所述電信號(hào)是經(jīng)衰減的射線束在該探測器位置的強(qiáng)度的測量結(jié)果。所有探測器的衰減測量結(jié)果分別被采集以產(chǎn)生透射分布圖。將x射線源和探測器安裝到機(jī)架上，該機(jī)架圍繞感興趣對象旋轉(zhuǎn)，使得x射線束與感興趣對象相交的角度不斷地變化。在一個(gè)機(jī)架角度從探測器得到的一組x射線衰減測量結(jié)果(投影數(shù)據(jù))被稱為“視圖”。該測量結(jié)果也可以稱作“分布圖”。對象的“掃描”包括在x射線源和探測器一次旋轉(zhuǎn)(至少180度加扇角)期間在不同機(jī)架角度產(chǎn)生的一組視圖。進(jìn)一步處理由多個(gè)視圖組成的掃描數(shù)據(jù)以重建圖像，該圖像對應(yīng)從對象截取的二維切片。最近，使用具有多個(gè)平行的探測器陣列的掃描器已經(jīng)變得很平常，使得扇形射線束在垂直于各自的x-y平面的方向變寬，從而允許同時(shí)獲得二維視圖(分布圖)。
用于從掃描數(shù)據(jù)重建圖像的一般方法是濾波反投影。在包括適當(dāng)校準(zhǔn)的這種重建步驟后，將掃描的圖像數(shù)據(jù)與整數(shù)建立關(guān)系，該整數(shù)稱作“Hounsfield單位”，它可以作為亮點(diǎn)在顯示器上顯示。
為了減少掃描時(shí)間，即獲得掃描數(shù)據(jù)所需的時(shí)間，將患者沿著與機(jī)架中心相交的水平軸放置，同時(shí)機(jī)架圍繞感興趣對象旋轉(zhuǎn)。代替移動(dòng)感興趣對象通過機(jī)架，也可以使對象保持靜止而移動(dòng)機(jī)架。這些運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了螺旋狀掃描路徑，在掃描期間輻射源和探測器圍繞感興趣對象沿著該掃描路徑旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)。通過一個(gè)扇形射線束螺旋掃描該系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)螺旋線。由扇形射線束繪制的螺旋線生成投影數(shù)據(jù)，通過該投影數(shù)據(jù)可以重建各預(yù)定切片中的圖像。螺旋重建算法是已知的，例如在C.Crawford和K.King在Med.Phys.17(6)，November/December，1999上發(fā)表的題目為“Computed TomographyScanning with Simultaneous Patient Translation(患者同時(shí)平移的計(jì)算機(jī)斷層攝影掃描)”的文章中作了描述。
為了產(chǎn)生快速移動(dòng)的對象(例如心臟)的圖像，已知系統(tǒng)在機(jī)架速度提高的條件下工作。換句話說，在心臟CT中，為了盡可能快地獲得全掃描數(shù)據(jù)以觀察/分辨例如冠狀動(dòng)脈的運(yùn)動(dòng)隨時(shí)間的變化，當(dāng)前掃描器的機(jī)架旋轉(zhuǎn)不斷增加。然而，現(xiàn)在機(jī)架速度增加到了機(jī)架上的射線管和其它裝置的重力變?yōu)橄拗埔蛩氐某潭取?br> 或者，可以通過在機(jī)架上安裝兩個(gè)完整的射線管-探測器組件使掃描的時(shí)間分辨率加倍。然而，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是，這種方案使射線管-探測器組件的成本加倍，并且存在占用機(jī)架的圓周上的機(jī)械空間的缺點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)US6,421,412B1公開了一種雙心臟CT掃描器，其中使用兩個(gè)輻射源-探測器對產(chǎn)生整個(gè)心臟的圖像而沒有明顯的運(yùn)動(dòng)偽影。通過采集僅包含心臟的視圖的有限區(qū)域的投影數(shù)據(jù)，減小了探測器陣列的尺寸，并通過采集π加扇角的保護(hù)數(shù)據(jù)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)偽影最小化的圖像，所述的扇角是從x射線源發(fā)射的射線束的角度。
在已知的CT系統(tǒng)中，兩個(gè)輻射源-探測器對的探測器陣列具有相同的尺寸。因此，由每個(gè)輻射源發(fā)射的扇形射線束或錐形射線束的尺寸相同，并且從輻射源發(fā)射的能量也相同。因此，由該組件掃描的患者暴露于各輻射源產(chǎn)生的相同的輻射能量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于最小化感興趣對象受到的輻射，同時(shí)最小化輻射源-探測器組件的成本和所占據(jù)的空間。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，通過用于產(chǎn)生感興趣對象的圖像的計(jì)算機(jī)斷層攝影成像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上述目的，該計(jì)算機(jī)斷層攝影成像系統(tǒng)包括第一輻射源-探測器對。第一輻射源-探測器對包括第一輻射源和具有第一數(shù)量的探測器元件的第一輻射探測器。第一輻射源向第一輻射探測器發(fā)射第一輻射束，使得第一輻射束穿過感興趣對象并照射到第一輻射探測器上。此外，還設(shè)有第二輻射源-探測器對。第二輻射源-探測器對包括第二輻射源和具有第二數(shù)量的探測器元件的第二輻射探測器，其中第二輻射源向第二輻射探測器發(fā)射第二輻射束，使得第二輻射束穿過感興趣對象并照射到第二輻射探測器上。所述第二數(shù)量小于第一數(shù)量。
有利地，根據(jù)本發(fā)明，第二輻射探測器的探測器元件比第一輻射探測器的數(shù)量少。這樣，輻射源-探測器組件的成本可以顯著減少，并且在機(jī)架上的圓周方向占據(jù)更小的空間。除此之外，由于由第二輻射源發(fā)射的輻射能量可以適于第二探測器的較小尺寸并可以因此減小，所以可以減少感興趣對象受到的輻射。因此，根據(jù)本發(fā)明，減少了輻射源-探測器組件的成本，并且可以顯著減少患者劑量或感興趣對象受到的輻射劑量。
根據(jù)權(quán)利要求2所述的本發(fā)明的示例性實(shí)施例，給第二輻射探測器的第二讀出數(shù)據(jù)補(bǔ)充由第一輻射探測器的第一讀出數(shù)據(jù)的測量結(jié)果獲得的數(shù)據(jù)。從根據(jù)第一輻射源-探測器組件的投影數(shù)據(jù)獲得的重建圖像產(chǎn)生這些數(shù)據(jù)。由于對于這個(gè)組件，可以容易地重建圖像，因此通過沿著與‘缺少的’探測器元件對應(yīng)的投影方計(jì)算對象中衰減的線積分，可以計(jì)算第二輻射源-探測器裝置的測量缺失。這種計(jì)算可能對應(yīng)于射線管數(shù)據(jù)，這是因?yàn)楦魃渚€穿過的身體部分并未快速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)由第二探測器直接測量沿著通過運(yùn)動(dòng)的心臟的射線的衰減。這樣，可以產(chǎn)生模擬具有相同尺寸的兩個(gè)探測器的具有相同大小的第一和第二讀出數(shù)據(jù)。根據(jù)例如C.Crawford和K.King在Med.Phys.17(6)，November/December1990上發(fā)表的題目為“Computed Tomography Scanning with Simultaneous PatientTranslation(患者同時(shí)平移的計(jì)算機(jī)斷層攝影掃描)”的文章，可以將所述的讀出數(shù)據(jù)提供給傳統(tǒng)的CT系統(tǒng)用于重建圖像。
根據(jù)權(quán)利要求3所述的本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例，選擇用于補(bǔ)充第二讀出數(shù)據(jù)的第一輻射探測器的探測器單元的讀出數(shù)據(jù)，使得這些探測器單元在第一探測器超出第二輻射探測器的第一輻射探測器的區(qū)域中。這樣，有利地，可以提供兩個(gè)完整數(shù)據(jù)集，即兩個(gè)完整的第一和第二讀出數(shù)據(jù)，這些讀出數(shù)據(jù)可用于進(jìn)一步的處理。這樣，在最小化最后圖像中的運(yùn)動(dòng)偽影的同時(shí)，可以保證高圖像質(zhì)量，并且根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)容易地適應(yīng)和實(shí)現(xiàn)在已知的CT掃描器圖像重建系統(tǒng)中。
根據(jù)權(quán)利要求4所述的本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例，計(jì)算機(jī)斷層攝影成像系統(tǒng)是雙射線管心臟CT系統(tǒng)。
根據(jù)權(quán)利要求5所述的本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例，提供了產(chǎn)生感興趣對象的圖像的方法，其中通過第一輻射源-探測器對掃描感興趣對象。第一輻射源-探測器對包括第一輻射源和第一輻射探測器。第一輻射源向第一輻射探測器發(fā)射第一輻射束，使得第一輻射束穿過感興趣對象并照射到第一輻射探測器上。此外，感興趣對象被第二輻射源-探測器對掃描，其中第二輻射源-探測器對包括第二輻射源和第二輻射探測器。第二輻射源向第二輻射探測器發(fā)射第二輻射束，使得第二輻射束穿過感興趣對象并照射到第二輻射探測器上。從第一輻射探測器讀出第一讀出數(shù)據(jù)，從第二輻射探測器讀出第二讀出數(shù)據(jù)。根據(jù)第一和第二讀出數(shù)據(jù)產(chǎn)生圖像；其中，為了產(chǎn)生圖像，使用第一讀出數(shù)據(jù)中的第一數(shù)量的元件和第二讀出數(shù)據(jù)中的第二數(shù)量的元件。第一數(shù)量的元件對應(yīng)于第一輻射探測器的第一探測器元件；第二數(shù)量的元件對應(yīng)于第二輻射探測器的第二探測器元件。第二數(shù)量小于第一數(shù)量。
有利地，根據(jù)本發(fā)明的該示例性實(shí)施例的方法可以被用于具有尺寸相同的兩個(gè)探測器的已知CT系統(tǒng)中。然而，根據(jù)本發(fā)明，從探測器之一僅讀取數(shù)量減少的探測器單元。這樣，可以減少由相應(yīng)的輻射源發(fā)射的輻射能量，從而可減少感興趣對象或患者受到的輻射劑量。
權(quán)利要求6-8闡述了根據(jù)本發(fā)明的方法的另外的示例性的和有利的實(shí)施例。
權(quán)利要求9提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的示例性實(shí)施例，該產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)程序碼，當(dāng)在計(jì)算機(jī)斷層攝影成像系統(tǒng)上執(zhí)行該計(jì)算機(jī)程序代碼時(shí)根據(jù)本發(fā)明的方法被執(zhí)行。
本發(fā)明的示例性實(shí)施例的要旨在于減少了用于例如心臟CT的多個(gè)探測器中的一個(gè)探測器的探測器元件的尺寸/數(shù)量。因此有利地減少了感興趣對象或患者受到的輻射劑量，也減少了輻射源-探測器組件的成本。
參照下文中描述的實(shí)施例本發(fā)明的這些和另一些方面將變得更清楚。
下面參考附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的CT成像系統(tǒng)的示例性實(shí)施例的視圖。
圖2顯示了圖1中示出的系統(tǒng)的示意性框圖。
圖3是流程圖，示出了由圖1和圖2的CT成像系統(tǒng)執(zhí)行的步驟順序的示例性實(shí)施例。
圖4是進(jìn)一步解釋圖3的步驟S5的簡化圖。
圖5是進(jìn)一步解釋圖3的步驟S5的另一簡化圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的CT成像系統(tǒng)的示例性實(shí)施例的簡化圖，用于進(jìn)一步解釋本發(fā)明的技術(shù)方案。
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)成像系統(tǒng)2的示例性實(shí)施例。顯示了該CT系統(tǒng)2包括機(jī)架4。機(jī)架4設(shè)有兩個(gè)輻射源-探測器對，即包含第一輻射源6和第一輻射探測器6的第一輻射源-探測器對和包含第二輻射源8和第二輻射探測器12的第二輻射源-輻射對。這些輻射源-探測器對安置在機(jī)架上使得第一和第二輻射源6和8分別安置在第一和第二輻射探測器10和12中各自相對應(yīng)的那個(gè)的相對側(cè)。從第一和第二輻射源6和8發(fā)射的輻射分別從設(shè)置在第一和第二輻射源6和8中每一個(gè)處的焦點(diǎn)14發(fā)射，并且在被適當(dāng)準(zhǔn)直后，通過包括機(jī)架開口16的檢查區(qū)延伸到第一和第二輻射探測器10和12中對應(yīng)的一個(gè)。
附圖標(biāo)記18表示用于支撐待檢查患者20的工作臺(tái)。在檢查過程中，將工作臺(tái)18上的患者20沿著穿過機(jī)架開口16的中心的軸平移，同時(shí)機(jī)架使輻射源一探測器組件圍繞患者20旋轉(zhuǎn)，使得在與患者相關(guān)聯(lián)的坐標(biāo)系中獲得螺旋掃描路徑。
圖2顯示了圖1所示的系統(tǒng)的示意性框圖。在圖2中，相同的附圖標(biāo)記用于表示與圖1中的相同或相應(yīng)的元件。
第一輻射束26從第一輻射源6的焦點(diǎn)14發(fā)射，使其投射通過機(jī)架開口16，從而使躺在機(jī)架開口16中的患者20位于x射線束26內(nèi)。關(guān)于機(jī)架開口6與第一輻射源16相對設(shè)置的第一輻射探測器10具有與第一輻射束26的形狀對應(yīng)的尺寸。第一輻射束26沿第一射線束平面28延伸。通常被稱作“扇形束平面”的射束平面28包含焦點(diǎn)14的中心線和第一輻射源6的第一x射線束26的中心線。第一輻射探測器10包括用于將經(jīng)衰減的輻射轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的多個(gè)探測器元件或單元32。
在機(jī)架4上設(shè)置第二輻射源8使其從焦點(diǎn)14向第二探測器12發(fā)射第二x射線束22，該第二探測器12關(guān)于機(jī)架開口16設(shè)置在機(jī)架4的相對側(cè)。第二x射線束22沿著第二射線束平面30從第二輻射源8延伸。
通過準(zhǔn)直器校準(zhǔn)第一和第二x射線束22和26中的每一個(gè)以使其位于笛卡爾坐標(biāo)系的X-Y平面內(nèi)，并且通常被稱作“成像平面”。與第一輻射探測器10相同，由多個(gè)第二探測器元件34形成第二輻射探測器12，這些探測器元件一起檢測穿過機(jī)架開口16中的醫(yī)療患者20的第二x射線束22投射的x射線。優(yōu)選地，分別由探測器元件32和34的X-Y陣列形成第一和第二輻射探測器10和12。另外，第一和第二輻射探測器10和12中的每一個(gè)可以是單片探測器或多片探測器。第一和第二探測器元件或單元32或34中的每一個(gè)產(chǎn)生表示照射的x射線束的強(qiáng)度和當(dāng)射線束穿過患者20時(shí)該射線束的積分衰減的電信號(hào)。在掃描獲得x射線保護(hù)數(shù)據(jù)期間，機(jī)架4和安裝在其上的所有部件圍繞旋轉(zhuǎn)中心24旋轉(zhuǎn)，同時(shí)患者20沿著機(jī)架4旋轉(zhuǎn)平面的法線平移。
如圖1和2所示，第一和第二輻射源-探測器組件圍繞機(jī)架有角度地移動(dòng)，該角度優(yōu)選為90°。
第一和第二輻射源6和8連接到用于控制第一和第二輻射源6和8的操作的x射線控制器38。具體地，x射線控制器36將電能和定時(shí)信號(hào)提供給第一和第二輻射源6和8。此外，提供用于控制機(jī)架4的旋轉(zhuǎn)速度和位置的機(jī)架電機(jī)控制器40。
附圖標(biāo)記42表示數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)，該系統(tǒng)從第一和第二輻射探測器10和12的第一和第二探測器元件32和34采樣模擬數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，用于隨后的處理。
附圖標(biāo)記36表示連接到計(jì)算機(jī)48的工作臺(tái)電機(jī)控制器，用于在掃描期間控制電動(dòng)工作臺(tái)18以定位機(jī)架4中的患者和控制患者20穿過機(jī)架開口16的平移。
計(jì)算機(jī)48連接到工作臺(tái)電機(jī)控制器36、x射線控制器38、機(jī)架電機(jī)控制器40、DAS 42、補(bǔ)充單元44和圖像重建器46。此外，計(jì)算機(jī)連接到大容量儲(chǔ)存器40、操作人員控制臺(tái)42和顯示器54，通過該操作人員控制臺(tái)42操作者可以控制該CT系統(tǒng)的工作，通過該顯示器54可以將最終的圖像顯示給操作者。
補(bǔ)充單元44從DAS 42接收采樣的并被數(shù)字化的x射線數(shù)據(jù)，并且給第二輻射探測器12的第二讀出數(shù)據(jù)補(bǔ)充第一輻射探測器的第一讀出數(shù)據(jù)中的元素。特別是，由于第一輻射探測器10的第一表面區(qū)域比第二輻射探測器12的第二表面區(qū)域超出第三表面區(qū)域，補(bǔ)充單元44由第一讀出數(shù)據(jù)產(chǎn)生第一完整數(shù)據(jù)集并由第一和第二讀出數(shù)據(jù)產(chǎn)生第二完整數(shù)據(jù)集，其中第二完整數(shù)據(jù)集包括對應(yīng)于第三表面區(qū)域的讀出數(shù)據(jù)。換句話說，補(bǔ)充單元44給第二輻射探測器12的探測器單元44的第二讀出數(shù)據(jù)補(bǔ)充第一輻射探測器10的第一探測器單元32的讀出數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，用于補(bǔ)充第二輻射探測器12的第二讀出數(shù)據(jù)的第一讀出數(shù)據(jù)得自超出第二輻射探測器12的表面區(qū)域的第一輻射探測器10的表面區(qū)域中的第一探測器單元32的讀出數(shù)據(jù)。因此，補(bǔ)充單元44產(chǎn)生兩個(gè)完整數(shù)據(jù)集，其中第一完整數(shù)據(jù)集包括第一輻射探測器10的第一探測器單元32的讀出數(shù)據(jù)，而第二完整數(shù)據(jù)集包括第二輻射探測器12的第二探測器單元34的讀出數(shù)據(jù)和第一輻射探測器10的第一探測器單元32的讀出數(shù)據(jù)。由此，制造了一種模擬，即第二輻射探測器12具有和第一輻射探測器10相同的探測器單元數(shù)量或相同的表面。完整的第一和第二數(shù)據(jù)集被發(fā)送到圖像重建器46，該圖像重建器進(jìn)行高速圖像重建。由于第一和第二完整數(shù)據(jù)集模擬下述CT系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集，在所述的CT系統(tǒng)中提供兩個(gè)具有相同尺寸或相同探測器單元數(shù)量的輻射探測器，因此可以以本領(lǐng)域公知的方式進(jìn)行高速圖像重建。重建的圖像被輸入到計(jì)算機(jī)48中，該計(jì)算機(jī)將圖像保存在大容量儲(chǔ)存裝置50中。
計(jì)算機(jī)48使用操作者通過操作人員控制臺(tái)52輸入到計(jì)算機(jī)48中的命令，將控制信號(hào)和信息提供給工作臺(tái)電機(jī)控制器36、x射線控制器38、機(jī)架電機(jī)控制器40、DAS 42、補(bǔ)充單元44、圖像重建器46、大容量儲(chǔ)存器50和顯示器54。
在下文中，參照圖3描述了圖1和2的CT系統(tǒng)的操作的示例性實(shí)施例，圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的操作CT系統(tǒng)的方法的示例性實(shí)施例的流程圖。
在步驟S1開始后，使用第一輻射源-探測器對6、10掃描感興趣對象20，以從第一輻射探測器10獲得第一讀出數(shù)據(jù)。在使用第一輻射源-探測器對6、10掃描的同時(shí)，在步驟S3中使用第二輻射源-探測器對8、12掃描感興趣對象20，以從第二探測器12獲得第二讀出數(shù)據(jù)。在這期間，計(jì)算機(jī)控制工作臺(tái)電機(jī)控制器36并由此控制工作臺(tái)18，使得工作臺(tái)沿著垂直于機(jī)架4的旋轉(zhuǎn)平面的軸線平移患者20。同樣，計(jì)算機(jī)48控制x射線控制器38，使得第一和第二輻射源6和8發(fā)射足量的輻射。此外，在步驟S2和S3期間，計(jì)算機(jī)48控制機(jī)架電機(jī)控制器40，使機(jī)架圍繞旋轉(zhuǎn)中心30轉(zhuǎn)動(dòng)以產(chǎn)生螺旋掃描路徑。
在接下來的步驟S4中，從DAS 42提供到補(bǔ)充單元44的數(shù)據(jù)用于從第一讀出數(shù)據(jù)產(chǎn)生第一完整數(shù)據(jù)集。換句話說，產(chǎn)生由對應(yīng)于第一探測器元件32的采樣值的信息組成的第一完整數(shù)據(jù)集?？梢詫⒌谝煌暾麛?shù)據(jù)集提供給圖像重建器46。然后，該方法繼續(xù)到步驟S5。
在步驟S5中，補(bǔ)充單元44從第一和第二讀出數(shù)據(jù)產(chǎn)生第二完整數(shù)據(jù)集。如上所述，第一讀出數(shù)據(jù)是掃描過程中第一探測器元件32的讀數(shù)。第二讀出數(shù)據(jù)是掃描過程中第二輻射探測器12的探測器元件34的讀數(shù)或探測結(jié)果。
在步驟5中，補(bǔ)充單元44確定第一輻射探測器10的第一表面區(qū)域，第一輻射探測器的表面比第二輻射探測器12的表面超出該第一表明區(qū)域。該超出的表面區(qū)域被稱為第三表面區(qū)域。
然后，補(bǔ)充單元44將從第一讀出數(shù)據(jù)得到的與所屬第三區(qū)域?qū)?yīng)的讀出數(shù)據(jù)加入到第二讀出數(shù)據(jù)中，從而產(chǎn)生第二完整數(shù)據(jù)集。
將參照圖4和5更詳細(xì)地描述步驟S5中的操作。
圖4顯示了用于進(jìn)一步解釋補(bǔ)充第二讀出數(shù)據(jù)以形成第二完整數(shù)據(jù)集的視圖。類似圖1和2，附圖標(biāo)記12表示第二探測器元件。圖4中顯示的第二探測器元件12具有4個(gè)探測器元件或單元34。第二輻射探測器12的4個(gè)探測器元件34的采樣結(jié)果用圓圈表示。
附圖標(biāo)記10表示包括6個(gè)第一探測器單元或元件32的第一輻射探測器。第一探測器單元32的采樣結(jié)果用叉表示。為了形成第一完整數(shù)據(jù)集56，將對應(yīng)第一探測器單元32的采樣結(jié)果的信息在第一完整數(shù)據(jù)集56中使用叉表示。
如第二完整數(shù)據(jù)集58所示，第二輻射探測器12的第二探測器單元34的采樣結(jié)果用于得出第二完整數(shù)據(jù)集58的相應(yīng)區(qū)域的各數(shù)據(jù)。然而，如圖4所示，第一探測器單元32的采樣結(jié)果用于完成第二完整數(shù)據(jù)集58。當(dāng)這兩個(gè)數(shù)據(jù)集56和58被傳送到圖像重建器46時(shí)，CT系統(tǒng)被模擬成具有兩個(gè)尺寸相同的探測器。根據(jù)一示例性實(shí)施例，缺少的數(shù)據(jù)不應(yīng)當(dāng)被1∶1地代替，這是因?yàn)?，由于工作臺(tái)18的運(yùn)動(dòng)，第一探測器單元32的數(shù)據(jù)對應(yīng)不同的z位置。因而，可以使用適當(dāng)?shù)男Ｕ椒◤牡谝惶綔y器單元32的讀出數(shù)據(jù)得出具有對應(yīng)的z位置的缺少的數(shù)據(jù)，以補(bǔ)充第二探測器單元34的讀出數(shù)據(jù)。
然而，由于根據(jù)本發(fā)明，第二輻射探測器12具有明顯較小的表面和明顯較小的第二探測器元件34的數(shù)量，因此可以顯著地減少從第二輻射源8發(fā)射的輻射能量，從而可以顯著地減少患者20受到的輻射劑量。此外，根據(jù)本發(fā)明，可以將輻射源-探測器組件的成本保持在低水平，并且占據(jù)機(jī)架上的較小空間。
圖5示出了本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例。在這里，線形探測器被用作第一和第二輻射探測器10和12。在圖5中，用與圖1-4的相同附圖標(biāo)記表示相同或相似的部件。第一輻射探測器10的第一讀出數(shù)據(jù)包括第一探測器單元32的探測器單元e11-e115的采樣結(jié)果。第二讀出數(shù)據(jù)包括第二探測器單元34的探測器單元e26-e210的采樣結(jié)果。為了產(chǎn)生第二完整數(shù)據(jù)集，第一探測器單元32的探測器單元e11-e15和e111-e115的采樣結(jié)果用于生成數(shù)據(jù)以補(bǔ)充第二探測器單元34的探測器單元e26-e210的采樣結(jié)果。
然后，在步驟S5之后，該方法繼續(xù)到步驟S6，在該步驟S6中，圖像重建器46根據(jù)第一和第二完整數(shù)據(jù)集產(chǎn)生圖像。然后，該方法從步驟S6繼續(xù)到步驟S7，從而結(jié)束。
如虛線畫出的框60所示，作為為工作臺(tái)電機(jī)控制器36、x射線控制器38、機(jī)架電機(jī)40、DAS 42、補(bǔ)充單元44、圖像重建器46和計(jì)算機(jī)提供單獨(dú)的裝置的替換方式，可以提供一個(gè)計(jì)算單元用于進(jìn)行單個(gè)部件的操作。
圖6是用于解釋本發(fā)明示例性實(shí)施例的一方面的簡化視圖。在圖6的左邊，顯示了本領(lǐng)域公知的具有機(jī)架64的CT系統(tǒng)。該公知的系統(tǒng)包括第一和第二輻射源66和68，以及第一和第二輻射探測器70和72。如圖4的左邊所示，輻射探測器70和72具有相同的尺寸。
根據(jù)圖6的右邊顯示的本發(fā)明，提供了機(jī)架4，該機(jī)架4包括第一和第二輻射源6和8，以及第一和第二輻射探測器10和12。如圖6右邊所示，第二輻射探測器12明顯小于第一輻射探測器10。因此，輻射探測器12更便宜，從而可以減少CT系統(tǒng)的總成本。此外，如通過輻射束22的角度所觀察到的，與輻射束26、74和76的角相比，患者受到的輻射劑量明顯比圖6左邊所示的具有機(jī)架64的CT系統(tǒng)少。根據(jù)本發(fā)明，通過準(zhǔn)直輻射束22可以實(shí)現(xiàn)輻射劑量的減小。而且，由于劑量減少，可以實(shí)現(xiàn)Focal Spot。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，為了產(chǎn)生患者20的心臟的某個(gè)階段的圖像，圖1和2顯示的CT系統(tǒng)可以鏈接到ECG信號(hào)，該ECG信號(hào)可以用于在已知的心臟運(yùn)動(dòng)減慢或心臟的某個(gè)階段期間采集投影數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，本發(fā)明可以用于劑量最小化的雙射線管心臟CT中。
如圖6所示，采用第二輻射源-探測器組件使得它僅照射患者的心臟區(qū)域80。如上所述，(垂直的輻射束裝置)的各個(gè)投影將是不完整的。然而，由于患者控制他的呼吸，運(yùn)動(dòng)僅發(fā)生在心臟中，而不會(huì)發(fā)生在身體的其它部分。由于這個(gè)原因，一旦從之前或之后的第一輻射源探測器裝置6、10得到缺少的數(shù)據(jù)，就可以替代所述缺少的數(shù)據(jù)。一旦如上所示已經(jīng)替換了投影中缺少的數(shù)據(jù)，就可以重建完整數(shù)據(jù)集，并可以以和圖6左邊所示的兩相同輻射源-探測器組件相同的方式保持高時(shí)間分辨率。
權(quán)利要求
1.用于產(chǎn)生感興趣對象的圖像的計(jì)算機(jī)斷層攝影成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括第一輻射源-探測器對，其中該第一輻射源-探測器對包括第一輻射源和具有第一數(shù)量的第一探測器元件的第一輻射探測器，其中第一輻射源向第一輻射探測器發(fā)射第一輻射束，使得第一輻射束穿過感興趣對象并照射到第一輻射探測器上；以及第二輻射源-探測器對，其中第二輻射源-探測器對包括第二輻射源和具有第二數(shù)量的第二探測器元件的第二輻射探測器，其中第二輻射源向第二輻射探測器發(fā)射第二輻射束，使得第二輻射束穿過感興趣對象并照射到第二輻射探測器上；其中第二數(shù)量小于第一數(shù)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的計(jì)算機(jī)斷層攝影成像系統(tǒng)，還包括機(jī)架；其中第一和第二輻射源-探測器對圍繞該機(jī)架有角度地移動(dòng)；連接到第一和第二輻射探測器的補(bǔ)充單元，其中該補(bǔ)充單元接收來自第一輻射探測器的第一讀出數(shù)據(jù)和來自第二輻射探測器的第二讀出數(shù)據(jù)；并且其中補(bǔ)充單元將從第一讀出數(shù)據(jù)中的元素得到的信號(hào)值補(bǔ)充給第二讀出數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的計(jì)算機(jī)斷層攝影成像系統(tǒng)，其中第一輻射探測器的第一表面區(qū)域比第二輻射探測器的第二表面區(qū)域超出第三表面區(qū)域；其中補(bǔ)充單元從第一讀出數(shù)據(jù)產(chǎn)生第一完整數(shù)據(jù)集，并且從第一和第二讀出數(shù)據(jù)產(chǎn)生第二完整讀出數(shù)據(jù)；其中第二完整數(shù)據(jù)集包括對應(yīng)于第三表面區(qū)域的讀出數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的計(jì)算機(jī)斷層攝影成像系統(tǒng)，其中所述的計(jì)算機(jī)斷層攝影成像系統(tǒng)是雙射線管心臟CT系統(tǒng)。
5.產(chǎn)生感興趣對象的圖像的方法，該方法包括如下步驟利用第一輻射源-探測器對掃描感興趣對象，其中第一輻射源-探測器對包括第一輻射源和第一輻射探測器，其中第一輻射源向第一輻射探測器發(fā)射第一輻射束，使得第一輻射束穿過感興趣對象并照射到第一輻射探測器上；利用第二輻射源-探測器對掃描感興趣對象，其中第二輻射源-探測器對包括第二輻射源和第二輻射探測器，其中第二輻射源向第二輻射探測器發(fā)射第二輻射束，使得第二輻射束穿過感興趣對象并照射到第二輻射探測器上；從第一輻射探測器讀出第一讀出數(shù)據(jù)，并從第二輻射探測器讀出第二讀出數(shù)據(jù)；根據(jù)第一和第二讀出數(shù)據(jù)產(chǎn)生圖像；并且其中，為了產(chǎn)生圖像，使用第一讀出數(shù)據(jù)中的第一數(shù)量的元素和第二讀出數(shù)據(jù)中的第二數(shù)量的元素；其中第一數(shù)量的元素對應(yīng)于第一輻射探測器的第一探測器元件；其中第二數(shù)量的元素對應(yīng)于第二輻射探測器的第二探測器元件；并且其中第二數(shù)量小于第一數(shù)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，另外其中第一和第二輻射源-探測器對圍繞機(jī)架有角度地移動(dòng)，該方法還包括如下步驟將從第一讀出數(shù)據(jù)的得到的元素補(bǔ)充給第二讀出數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中第一輻射探測器的第一表面區(qū)域比第二輻射探測器的第二表面區(qū)域超出第三表面區(qū)域，該方法還包括如下步驟從第一讀出數(shù)據(jù)產(chǎn)生第一完整數(shù)據(jù)集，以及從第一和第二讀出數(shù)據(jù)產(chǎn)生第二完整讀出數(shù)據(jù)；其中第二完整數(shù)據(jù)集包括對應(yīng)于第三表面區(qū)域的讀出數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該方法用于操作雙射線管心臟CT系統(tǒng)。
9.計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)程序代碼，當(dāng)計(jì)算機(jī)斷層攝影成像系統(tǒng)執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序代碼時(shí)下述步驟被執(zhí)行利用第一輻射源-探測器對掃描感興趣對象，其中第一輻射源-探測器對包括第一輻射源和第一輻射探測器，其中第一輻射源向第一輻射探測器發(fā)射第一輻射束，使得第一輻射束穿過感興趣對象并照射到第一輻射探測器上；以及利用第二輻射源-探測器對掃描感興趣對象，其中第二輻射源-探測器對包括第二輻射源和第二輻射探測器，其中第二輻射源向第二輻射探測器發(fā)射第二輻射束，使得第二輻射束穿過感興趣對象并照射到第二輻射探測器上；從第一輻射探測器讀出第一讀出數(shù)據(jù)，并從第二輻射探測器讀出第二讀出數(shù)據(jù)；以及根據(jù)第一和第二讀出數(shù)據(jù)產(chǎn)生圖像；并且其中，為了產(chǎn)生圖像，使用第一讀出數(shù)據(jù)中的第一數(shù)量的元素和第二讀出數(shù)據(jù)中的第二數(shù)量的元素；其中第一數(shù)量的元素對應(yīng)于第一輻射探測器的第一探測器元件；其中第二數(shù)量的元素對應(yīng)于第二輻射探測器的第二探測器元件；并且其中第二數(shù)量小于第一數(shù)量。
全文摘要
在心臟CT領(lǐng)域中，目標(biāo)是盡可能快地采集全掃描數(shù)據(jù)。由于這個(gè)原因，機(jī)架的旋轉(zhuǎn)不斷增加，使得機(jī)架上的裝置的射線管的重力變成了限制因素?；蛘?，通過在機(jī)架上安裝兩個(gè)完整的射線管－探測器組件可以使掃描的時(shí)間分辨率加倍。然而，這種解決方案使射線管－探測器組件的成本加倍。根據(jù)本發(fā)明，提出了改變射線管－探測器組件之一，使得一個(gè)探測器的尺寸減小。然后，使用另一探測器的信息補(bǔ)充尺寸減小的探測器的掃描結(jié)果。
文檔編號(hào)A61B6/03GK1758877SQ200480006711
公開日2006年4月12日 申請日期2004年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月13日
發(fā)明者M·H·庫恩 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司