專利名稱：成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對感興趣區(qū)域進(jìn)行成像的一種成像系統(tǒng)、 一種成像方 法和一種計(jì)算機(jī)程序。本發(fā)明還涉及用于生成感興趣區(qū)域的圖像的一種圖 像生成設(shè)備、 一種圖像生成方法和一種計(jì)算機(jī)程序。
背景技術(shù)：
已知了多種成像系統(tǒng)，例如計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)(CT系統(tǒng))，其適于 用照射單元的輻射來照射感興趣區(qū)域，所述照射單元如X射線管，其沿著 第一軌跡相對于感興趣區(qū)域進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，以及沿著第二軌跡相對于感興趣區(qū) 域進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。在輻射源分別沿著第一和第二軌跡行進(jìn)的同時(shí)，探測單元采 集到取決于穿過了感興趣區(qū)域的輻射的第一探測數(shù)據(jù)和第二探測數(shù)據(jù)。第 一和第二探測數(shù)據(jù)用于重建感興趣區(qū)域的圖像。例如，在由J. Michael Fitzpatrick, Joseph .M. Reinhardt編輯的 Medical Imaging 2005: Image Processing, Proceedings of the SPIE， Vol. 5747 (SPIE， Bellingham, WA, 2005) 中 F. Dennerlein等人的"Exact and efficient cone-beam reconstruction algorithm for a short-scan circle combined with various lines"中公開了這禾中成 像系統(tǒng)。
這些已知的成像系統(tǒng)具有的缺點(diǎn)在于，重建過程受到第一和第二軌跡 的路線的限制。例如，如果在采集了第一和第二探測數(shù)據(jù)之后重建過程需 要未探測到的數(shù)據(jù)，而該未探測到的數(shù)據(jù)應(yīng)該已經(jīng)由沿著特定軌跡行進(jìn)的 照射單元采集到，則必須重復(fù)該采集以便探測遺漏的數(shù)據(jù)，從而增加了施 加到感興趣區(qū)域上(例如施加到患者上)的輻射劑量。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)， 必須對采集過程，特別是第一和第二軌跡的路線進(jìn)行仔細(xì)計(jì)劃，這就使己 知的成像系統(tǒng)的采集協(xié)議變得復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
7本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種成像系統(tǒng)，其中，重建過程不會如上所 述地受到第一和第二軌跡的路線的限制。
在本發(fā)明的第一方面中，提供了一種用于對感興趣區(qū)域進(jìn)行成像的成 像系統(tǒng)，包括-
-照射單元，其發(fā)射輻射，以照射所述感興趣區(qū)域；
-移動(dòng)單元，用于沿著第一軌跡相對于所述感興趣區(qū)域移動(dòng)所述照射單 元，并且用于沿著第二軌跡移動(dòng)所述照射單元；
-探測單元，用于當(dāng)所述照射單元沿著所述第一軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)，探測第一 探測數(shù)據(jù)該第一探測數(shù)據(jù)取決于穿過所述感興趣區(qū)域之后的所述輻射，并 且用于當(dāng)沿著所述第二軌跡照射所述感興趣區(qū)域時(shí)，探測第二探測數(shù)據(jù)該 第二探測數(shù)據(jù)取決于穿過所述感興趣區(qū)域之后的所述輻射；
-重建單元，用于至少根據(jù)所述第二探測數(shù)據(jù)來重建所述感興趣區(qū)域的 中間圖像，并且用于根據(jù)所述第一探測數(shù)據(jù)和虛擬探測數(shù)據(jù)來重建所述感 興趣區(qū)域的圖像；
-正投影單元，用于用通過所述中間圖像進(jìn)行正投影，來確定所述虛擬 探測數(shù)據(jù)。
本發(fā)明所基于的思想是用于對圖像進(jìn)行重建的虛擬探測數(shù)據(jù)可以用 通過中間圖像的正投影來確定。例如，可以通過使用采集幾何形狀來執(zhí)行 正投影^該采集幾何形狀包含虛擬期望軌跡，在正投影期間虛擬照射單元 沿著該虛擬期望軌跡相對于感興趣區(qū)域進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。該虛擬軌跡可以是任意 軌跡。與該虛擬采集幾何形狀相對應(yīng)的，具體而言是與虛擬軌跡相對應(yīng)的 虛擬探測數(shù)據(jù)用來重建感興趣區(qū)域的圖像。因此，重建過程不會受到第一 和第二軌跡的路線的限制，這是因?yàn)樵摮上裣到y(tǒng)確定了用于重建的期望虛 擬探測數(shù)據(jù)。
優(yōu)選地，第一軌跡被布置在與感興趣區(qū)域相交的平面內(nèi)，第二軌跡被 布置為至少部分地在所述平面的外部。如果兩個(gè)軌跡都位于同一平面內(nèi)， 則僅能夠準(zhǔn)確地(即以高質(zhì)量)重建感興趣區(qū)域的位于該平面中的部分。 由于在該實(shí)施例中第二軌跡被布置為至少部分地在所述平面的外部，因此 該感興趣區(qū)域的未位于該平面內(nèi)的部分同樣能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行重建。
優(yōu)選地，所述移動(dòng)單元被調(diào)整為使得第一軌跡是圓形軌跡。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述移動(dòng)單元被調(diào)整為使得第二軌跡是螺旋形軌跡。這些軌跡可以 容易地由成像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其中，照射單元和感興趣區(qū)域彼此相對旋轉(zhuǎn)。例
如，這些軌跡可以容易地由CT系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)榭梢栽诓煌Ｖ估缯丈?單元相對于感興趣區(qū)域的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的情況下實(shí)現(xiàn)這些軌跡。
根據(jù)本發(fā)明，所述螺旋形軌跡可以是一個(gè)螺旋形軌跡的一部分，并且 所述圓形軌跡也可以是一個(gè)圓形軌跡的一部分。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述重建單元被調(diào)整為使得僅將與在第一軌跡上的 一個(gè)或幾個(gè)段相對應(yīng)的第一探測數(shù)據(jù)用于重建感興趣區(qū)域的圖像。這就意 味著，將這些第一探測數(shù)據(jù)和虛擬探測數(shù)據(jù)用于重建感興趣區(qū)域的圖像。 僅使用這些第一探測數(shù)據(jù)使得可以選擇產(chǎn)生具有較少偽像(即具有較高質(zhì) 量)的重建圖像的探測數(shù)據(jù)。例如，如果在感興趣區(qū)域中存在運(yùn)動(dòng)元素， 則可以僅將這樣的第一探測數(shù)據(jù)用于重建即，該數(shù)據(jù)是在這些運(yùn)動(dòng)元素 的運(yùn)動(dòng)相對較慢時(shí)采集到的，或者是在這些運(yùn)動(dòng)元素根本不運(yùn)動(dòng)時(shí)采集到 的。此外，如果運(yùn)動(dòng)元素例如周期性地運(yùn)動(dòng)，則可以將用于重建的第一探 測數(shù)據(jù)選擇為使得在采集這些第一探測數(shù)據(jù)時(shí)運(yùn)動(dòng)元素始終處于同一運(yùn)動(dòng) 相位。優(yōu)選地，所述運(yùn)動(dòng)元素是心臟的運(yùn)動(dòng)部分。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述正投影單元被調(diào)整為使得能夠沿著虛擬軌跡進(jìn)行 正投影，所述虛擬軌跡被布置為使得其與用于重建感興趣區(qū)域的圖像的第 一探測數(shù)據(jù)相匹配，以便獲得用于重建感興趣區(qū)域的圖像的完整數(shù)據(jù)。由 于在該實(shí)施例中獲得了完整的數(shù)據(jù)，因此能夠準(zhǔn)確地重建感興趣區(qū)域的圖 像，這就實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量圖像的重建。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述正投影單元被調(diào)整為使得能夠?qū)⑻摂M軌跡布置為， 使其在第一軌跡上的所述一個(gè)或幾個(gè)段處與所述平面相交。此外，優(yōu)選地， 所述正投影單元被調(diào)整為使得能夠?qū)⑻摂M軌跡布置為，使其在第一軌跡上 的所述一個(gè)或幾個(gè)段的端點(diǎn)處與所述平面相交。同樣優(yōu)選地，所述正投影 單元被調(diào)整為使虛擬軌跡是與所述平面垂直的線。這些虛擬軌跡進(jìn)一步提 高了所重建圖像的質(zhì)量。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述重建單元被調(diào)整為使得用于重建感興趣區(qū)域的圖 像的第一探測數(shù)據(jù)是短掃描(short-scan)數(shù)據(jù)。短掃描數(shù)據(jù)是覆蓋小于支 架一次完整旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)。例如，如果第一軌跡是圓形軌跡并且如果成像系
9統(tǒng)是CT系統(tǒng)，則短掃描數(shù)據(jù)包括這樣的數(shù)據(jù)即，從要重建的每個(gè)對象點(diǎn)
看，這些對象點(diǎn)中的每一個(gè)都被覆蓋了沿著該圓形軌跡的180。與360。之間 的角度范圍的射線所照射，就是說，短掃描數(shù)據(jù)對應(yīng)于例如照射單元沿著 該圓形軌跡的一段的運(yùn)動(dòng)，該段圓形軌跡具有的角度寬度為180。加上扇形 角度。如果要重建運(yùn)動(dòng)元素，則短掃描的使用特別有用處，因?yàn)槭褂昧溯^ 短時(shí)間窗的數(shù)據(jù)，即，增加了時(shí)間分辨率。
同樣優(yōu)選地，所述重建單元被調(diào)整為使得用于重建感興趣區(qū)域的圖像 的第一探測數(shù)據(jù)包括幾個(gè)短掃描數(shù)據(jù)集，其中，不同的短掃描數(shù)據(jù)集對應(yīng) 于在第一軌跡上的不同段。這就提供了使用過掃描(overscan)數(shù)據(jù)來重建 圖像，得到更高的信噪比，由此進(jìn)一步提高圖像質(zhì)量的可能性。
同樣優(yōu)選地，所述重建單元被調(diào)整為使得重建中間圖像包括以下步驟:
-通過使用第二探測數(shù)據(jù)，對中間圖像中的在沿著第一軌跡的360°角 度范圍上未被照射到的體素進(jìn)行重建；
-通過使用第一探測數(shù)據(jù)和第二探測數(shù)據(jù)，對中間圖像中的在沿著第一 軌跡的360。角度范圍上已經(jīng)被照射到的體素進(jìn)行重建。
由于不是僅根據(jù)第二探測數(shù)據(jù)，還要根據(jù)第一探測數(shù)據(jù)，來重建中間 圖像中的在沿著第一軌跡的360。角度范圍上已經(jīng)被照射到的體素，因此進(jìn) 一步提高了重建的中間圖像的質(zhì)量，這就實(shí)現(xiàn)了最終重建的圖像的進(jìn)一步 改善。在另一實(shí)施例中，僅使用第二探測數(shù)據(jù)來重建中間圖像。
同樣優(yōu)選地，所述重建單元被調(diào)整為準(zhǔn)確地重建所述中間圖像和所述 感興趣區(qū)域的圖像之中的至少一個(gè)，并且所述感興趣區(qū)域的圖像是根據(jù)所 述第一探測數(shù)據(jù)和所述虛擬探測數(shù)據(jù)重建的。由于準(zhǔn)確地重建了中間圖像 和/或者最終圖像，因此進(jìn)一步提高了這些圖像的質(zhì)量。
在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種用于生成感興趣區(qū)域的圖像的圖 像生成設(shè)備，當(dāng)用于發(fā)射輻射以照射所述感興趣區(qū)域的照射單元沿著第一 軌跡相對于所述感興趣區(qū)域運(yùn)動(dòng)時(shí)，為所述圖像生成設(shè)備提供了由探測單 元所探測的第一探測數(shù)據(jù)，所述第一探測數(shù)據(jù)取決于穿過所述感興趣區(qū)域 之后的所述輻射，并且當(dāng)所述照射單元沿著第二軌跡相對于所述感興趣區(qū) 域運(yùn)動(dòng)時(shí)，為所述圖像生成設(shè)備提供了由所述探測單元所探測的第二探測 數(shù)據(jù)，所述第二探測數(shù)據(jù)取決于穿過所述感興趣區(qū)域之后的所述輻射，該
10圖像生成設(shè)備包括
-重建單元，用于至少根據(jù)第二探測數(shù)據(jù)來重建所述感興趣區(qū)域的中間 圖像，并且用于根據(jù)所述第一探測數(shù)據(jù)和虛擬探測數(shù)據(jù)來重建所述感興趣 區(qū)域的圖像；
-正投影單元，用于用所述中間圖像的正投影來確定所述虛擬探測數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種用于對感興趣區(qū)域進(jìn)行成像的成
像方法，該方法包括以下步驟
-借助于發(fā)射輻射的照射單元，照射所述感興趣區(qū)域；
-借助于移動(dòng)單元，沿著第一軌跡相對于所述感興趣區(qū)域移動(dòng)所述照射
單元，以及沿著第二軌跡相對于所述感興趣區(qū)域移動(dòng)所述照射單元；
-借助于探測單元，當(dāng)所述照射單元沿著所述第一軌跡移動(dòng)時(shí)，探測第 一探測數(shù)據(jù)，該第一探測數(shù)據(jù)取決于穿過所述感興趣區(qū)域之后的所述輻射， 并且當(dāng)沿著所述第二軌跡照射所述感興趣區(qū)域時(shí)，探測第二探測數(shù)據(jù)，該 第二探測數(shù)據(jù)取決于穿過所述感興趣區(qū)域之后的所述輻射；
-借助于重建單元，至少根據(jù)所述第二探測數(shù)據(jù)來重建所述感興趣區(qū)域 的中間圖像；
-借助于正投影單元，用通過所述中間圖像的正投影，來確定所述虛擬 探測數(shù)據(jù)；
-借助于所述重建單元，根據(jù)所述第一探測數(shù)據(jù)和虛擬探測數(shù)據(jù)來重建 所述感興趣區(qū)域的圖像。
在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種用于生成感興趣區(qū)域的圖像的圖 像生成方法，所述圖像生成方法使用了第一探測數(shù)據(jù)，該第一探測數(shù)據(jù)是 在用于發(fā)射輻射以照射所述感興趣區(qū)域的照射單元沿著第一軌跡相對于所 述感興趣區(qū)域運(yùn)動(dòng)時(shí)由探測單元所探測的，所述第一探測數(shù)據(jù)取決于穿過 所述感興趣區(qū)域之后的所述輻射，并且所述圖像生成方法使用了第二探測 數(shù)據(jù)，該第二探測數(shù)據(jù)是在所述照射單元沿著第二軌跡相對于所述感興趣 區(qū)域運(yùn)動(dòng)時(shí)由所述探測單元所探測的，所述第二探測數(shù)據(jù)取決于穿過所述 感興趣區(qū)域之后的所述輻射，所述圖像生成方法包括以下步驟
-借助于重建單元，至少根據(jù)第二探測數(shù)據(jù)來重建所述感興趣區(qū)域的中間圖像；
-借助于正投影單元，用所述中間圖像的正投影來確定虛擬探測數(shù)據(jù)；
-借助于所述重建單元，根據(jù)所述第一探測數(shù)據(jù)和所述虛擬探測數(shù)據(jù)來 重建所述感興趣區(qū)域的圖像。
在本發(fā)明的另一方面中，提供了 一種用于對感興趣區(qū)域進(jìn)行成像的計(jì) 算機(jī)程序，包括程序代碼模塊，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在控制如權(quán)利要求1或2 所述的成像系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，所述程序代碼模塊使成像系統(tǒng)執(zhí)行如 權(quán)利要求15中所述的方法的各個(gè)步驟。
在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種用于對感興趣區(qū)域進(jìn)行成像的計(jì) 算機(jī)程序，包括程序代碼模塊，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在控制如權(quán)利要求14所 述的圖像生成設(shè)備的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，所述程序代碼模塊使計(jì)算機(jī)執(zhí)行如 權(quán)利要求16所述的方法的各個(gè)步驟。


參考以下所述的各個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明的這些方面和其他方面將會變得 清晰和明確。在以下附圖中
圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的成像系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例；
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的、用于對感興趣區(qū)域進(jìn)行成像的成像方法的 一種實(shí)施例的流程圖3示意性地示出了第一軌跡和第二軌跡，該成像系統(tǒng)的照射單元沿 著這些軌跡行進(jìn)；
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明對中間圖像進(jìn)行重建的流程圖5到8示出了這些軌跡在平板形探測器上的投影；
圖9到12示出了在平板形探測器上的濾波線；
圖13示意性地示出了第一軌跡和虛擬軌跡；
圖14示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)濾波反投影方法的聚焦探測器; 圖15示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)濾波反投影方法的中心探測器; 圖16和17示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)濾波反投影方法的聚焦 探測器所參數(shù)化的多條平行射線；
圖18和19示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)濾波反投影方法的中心探測器所參數(shù)化的多條平行射線；
圖20示出了第一軌跡的投影，該第一軌跡是平板形探測器上的圓形軌
跡；
圖21示出了在平板形探測器上的圓形軌跡的投影；
圖22和23示出了根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)濾波反投影方法的多條濾波線，
這些濾被線的濾波器方向是從左到右；以及
圖24和25示出了根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)濾波反投影方法的多條濾波線，
這些濾波線的濾波器方向是從右到左.
具體實(shí)施例方式
圖l示出了一種成像系統(tǒng)，在本實(shí)施例中是CT系統(tǒng)。該CT系統(tǒng)包括 支架1，其能夠圍繞旋轉(zhuǎn)軸R進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸R平行于z方向延伸。在 支架1上安裝了照射單元2，在本實(shí)施例中是X射線管2。該X射線管配 有準(zhǔn)直器裝置3，其從由X射線管2生成的輻射形成錐形輻射束4。該輻射 穿過在圓柱形檢査區(qū)5中的感興趣區(qū)域中的對象(未示出)，例如患者。在 X射線束4穿過了檢查區(qū)5之后，入射到X射線探測單元6上，該X射線 探測單元6在本實(shí)施例中是安裝到支架1上的二維探測器。
支架1由馬達(dá)7以優(yōu)選為恒定的、但是可調(diào)的角速度來驅(qū)動(dòng)。提供了 另一馬達(dá)8，用于平行于旋轉(zhuǎn)軸R或z軸的方向來平移所述對象，例如設(shè)置 在檢査區(qū)5中患者臺面上的病人。這兩個(gè)馬達(dá)7、 8由控制單元9控制，例 如使得照射單元2和檢查區(qū)5沿著螺旋形軌跡彼此相對運(yùn)動(dòng)。然而，還可 以不移動(dòng)所述對象或檢査區(qū)5，而是僅轉(zhuǎn)動(dòng)X射線管2， g卩，照射單元2和 檢查區(qū)5沿著圓形軌跡彼此相對運(yùn)動(dòng)。在該實(shí)施例中，X射線管2沿著第 一圓形軌跡運(yùn)動(dòng)，以及沿著第二螺旋形軌跡運(yùn)動(dòng)。
馬達(dá)7和8、支架1以及優(yōu)選的病人臺面在該實(shí)施例中構(gòu)成了移動(dòng)單元。
當(dāng)X射線管2沿著第一軌跡行進(jìn)時(shí)，采集到第一探測數(shù)據(jù)，當(dāng)X射線 管2沿著第二軌跡行進(jìn)時(shí)，采集到第二探測數(shù)據(jù)。這些探測數(shù)據(jù)由探測單 元6進(jìn)行采集。
將探測單元6所采集的數(shù)據(jù)提供給圖像生成設(shè)備10用于進(jìn)行圖像處 理，尤其是用于重建感興趣區(qū)域的圖像。重建的圖像能夠最終提供給顯示，圖像生成設(shè)備10優(yōu)選地由控制單元9進(jìn)行 控制?？商鎿Q地或額外附加地，圖像生成設(shè)備10可以包括僅用于控制圖像 生成設(shè)備10的控制單元。
圖像生成設(shè)備10包括正投影單元12和重建單元13。重建單元13適于 至少使用第二探測數(shù)據(jù)來重建感興趣區(qū)域的中間圖像。正投影單元12適于 用通過該中間圖像的正投影，來確定虛擬探測數(shù)據(jù)。在正投影期間，可以 使用X射線源在其上虛擬地行進(jìn)的任何虛擬軌跡。重建單元13根據(jù)第一探 測數(shù)據(jù)和虛擬探測數(shù)據(jù)來重建感興趣區(qū)域的最終圖像。
在該實(shí)施例中，成像系統(tǒng)還包括用于確定感興趣區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)的單元 14。如果感興趣區(qū)域包含運(yùn)動(dòng)元素，則該單元14生成與在感興趣區(qū)域內(nèi)運(yùn) 動(dòng)元素的運(yùn)動(dòng)相對應(yīng)的運(yùn)動(dòng)值。該單元14例如為心電圖描記器，其連接到 位于感興趣區(qū)域中的患者，其中具體而言位于感興趣區(qū)域內(nèi)的患者的心臟。 由單元14生成的運(yùn)動(dòng)值被傳送到圖像生成設(shè)備10，圖像生成設(shè)備10能夠 使用該運(yùn)動(dòng)值來提高重建的圖像的質(zhì)量。這將會在以下進(jìn)一步更詳細(xì)地解 釋。
用于確定在感興趣區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)的單元14優(yōu)選地也由控制單元9控 制?？梢灾苯訉⑦\(yùn)動(dòng)值傳送到圖像生成設(shè)備10，或者經(jīng)由控制單元9傳送 到圖像生成設(shè)備IO。
現(xiàn)在將參考圖2中所示的流程圖，更為詳細(xì)地解釋根據(jù)本發(fā)明的用于 對感興趣區(qū)域進(jìn)行成像的方法的 一種實(shí)施例。
在步驟101中對成像系統(tǒng)進(jìn)行初始化之后，在步驟102中采集第一探 測數(shù)據(jù)和第二探測數(shù)據(jù)。為了采集第一探測數(shù)據(jù)，X射線管2圍繞感興趣 區(qū)域旋轉(zhuǎn)，而感興趣區(qū)域或?qū)ο蟛⒉贿\(yùn)動(dòng)，即，X射線管2沿著圍繞感興 趣區(qū)域的圓形軌跡行進(jìn)。為了采集第二探測數(shù)據(jù)，X射線管2圍繞感興趣 區(qū)域旋轉(zhuǎn)，并且感興趣區(qū)域或?qū)ο笃叫杏趜軸運(yùn)動(dòng)，即，X射線管2沿著 螺旋形軌跡行進(jìn)。能夠由成像系統(tǒng)通過恒定地將X射線管2圍繞旋轉(zhuǎn)軸R 進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時(shí)改變感興趣區(qū)域或?qū)ο笃叫杏趜軸的運(yùn)動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)這兩個(gè) 軌跡。感興趣區(qū)域或?qū)ο罂梢酝ㄟ^例如移動(dòng)對象(例如患者)位于其上的 患者臺來運(yùn)動(dòng)。X射線管2的旋轉(zhuǎn)并不被改變，即，能夠在X射線管2以 恒定的角速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)軌跡。
14圖3示意性地示出了第一軌跡501和第二軌跡503，第一軌跡501在本 實(shí)施例中是圓形軌跡，第二軌跡503在本實(shí)施例中是螺旋形軌跡。照射單 元2沿著這兩個(gè)軌跡501、 503行進(jìn)。
優(yōu)選地，在步驟102中，還由用于確定感興趣區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)的單元14 采集運(yùn)動(dòng)值。所述運(yùn)動(dòng)值是例如心電圖，其被從單元14傳送到圖像生成設(shè) 備10。還將第一探測數(shù)據(jù)和第二探測數(shù)據(jù)傳送到圖像生成設(shè)備10。
在步驟103中，圖像生成設(shè)備10的重建單元13至少根據(jù)第二探測數(shù) 據(jù)來重建感興趣區(qū)域的中間圖像。具體而言，使用X射線重建算法來重建 該中間圖像。例如，如果第二軌跡是螺旋形軌跡，則優(yōu)選地使用在C.Bontus 等人的"EwPiT: Filtered Back-Projection Algorithm for Helical CT Using an w-Pi Acquisition" ， IEEE Trans.Med.Imaging 24, 977-986 (2005)中所述的算法 來重建該中間圖像。也可以使用其他已知的重建算法來重建中間圖像，例 如，可以使用濾波反投影算法來重建中間圖像。
在用于重建中間圖像的步驟103中，優(yōu)選地，如果第二軌跡是螺旋形 軌跡并且如果第一軌跡是圓形軌跡，則僅對于在沿著圓形或第一軌跡的 360。角度區(qū)間上未被照射到的對象點(diǎn)，應(yīng)用使用精確螺旋形方法的螺旋形 或第二探測數(shù)據(jù)的重建，所述精確螺旋形方法例如在C. Bontus等人的引用 文章中所描述的方法。在步驟103中，優(yōu)選地，使用完全掃描(foil-scan) 圓和螺旋線重建，來重建在沿著圓形或第一軌跡的360。角度區(qū)間上被照射 的對象點(diǎn)。以下將參考圖4中所示的流程圖來描述優(yōu)選的完全掃描圓或螺 旋線重建。
在步驟201中，對探測數(shù)據(jù)進(jìn)行微分。為了解釋該微分，首先在數(shù)學(xué) 上說明優(yōu)選的采集過程。
對于在第一或第二軌跡上的每個(gè)位置y，可以使用以下等式來描述測量 的投影數(shù)據(jù)Df:
<formula>formula see original document page 15</formula>( 1 )
換而言之，對于在第一或第二軌跡上的每個(gè)位置y，考慮沿著穿過感興 趣區(qū)域/(x)并且被探測單元6探測到的射線的線積分，單位向量0指向相應(yīng) 射線的方向。優(yōu)選地，根據(jù)以下等式執(zhí)行步驟201中第一和第二探測數(shù)據(jù)的微分
變量s參數(shù)化了在第一和第二軌跡上的不同位置。
由此，對與從不同焦斑位置發(fā)出的平行X射線相對應(yīng)的探測數(shù)據(jù)值進(jìn) 行微分。該微分步驟可以使用傅里葉濾波器執(zhí)行?？梢苑謩e對圓形軌跡和 螺旋形軌跡執(zhí)行該微分，該螺旋形軌跡可以是一個(gè)螺旋形軌跡的一部分， 并且在C. Bontus等人的"A quasiexact reconstruction algorithm for helical CT using a 3-Pi acquisition", Med.Phys. 30, 2493-2502 (2003)中更詳細(xì)地進(jìn)行了 解釋。
在步驟202中，定義了虛擬平板形探測器605，其在上述的參考文獻(xiàn) C. Bontus等人的"A quasiexact reconstruction algorithm for helical CT using a 3-Pi acquisition", Med.Phys. 30， 2493-2502 (2003)中進(jìn)行了描述。該虛擬平
板形探測器包含旋轉(zhuǎn)軸R。在該探測器上的坐標(biāo)表示為UPlj和VpL，其中 VpL軸平行于Z軸?？紤]一條線，其包含源并且垂直于該虛擬平板形探測器。 點(diǎn)(UPL=0,VPI=0)對應(yīng)于該線與平板形探測器相交的點(diǎn)。
此外，圓形軌跡501和螺旋形軌跡503沿著相應(yīng)的X射線505投影到 虛擬平板形探測器上，在示出了一個(gè)以焦點(diǎn)為中心的探測器的圖3中僅圖 示出了4條最外側(cè)的X射線。
在圖5到7中示出了從螺旋形軌跡503上的焦斑位置上看，圓形軌跡 501的投影603和螺旋形軌跡503的投影601a、 601b。從圖5到7，焦斑在 螺旋形軌跡503上運(yùn)動(dòng)，S卩，從不同的焦斑位置觀看投影603、 601a、 601b， 在圖5中焦斑位于圓形位置的一側(cè)上，在圖6中焦斑位于圓形位置的相同 的一側(cè)上但是更為靠近該圓形，在圖7中焦斑位于圓形位置的另一側(cè)上。
螺旋形軌跡503的兩圈投影到平板形探測器605上。因此，圖5到7 示出了螺旋形軌跡503的多圈的兩個(gè)投影601a、 601b。線603是圓形軌跡 501的投影。
可以根據(jù)以下等式將圓形軌跡501的投影503參數(shù)化 v -,[l+(，)2] . (3)
等式(3)描述了從在^zo處的源觀看的投影。R對應(yīng)于從該源(例如X射線管2的焦斑)到旋轉(zhuǎn)軸的距離。
可以根據(jù)以下等式將螺旋形軌跡503的多圈在平板形探測器605上的 投影601a、 601b參數(shù)化:<formula>formula see original document page 17</formula>
(4)
其中，《(up,)定義了螺旋形軌跡503的多圈的上部投影601a，并且其 中，《，up,)定義了螺旋形軌跡503的多圈的下部投影601b。代數(shù)符號"+ " 對應(yīng)于《(up,)，并且代數(shù)符號"-"對應(yīng)于葉r(up,)。
實(shí)線607經(jīng)過平板形探測器605的中心，并且是螺旋形軌跡503的投 影601a、 601b的具有正梯度的漸進(jìn)線。實(shí)線609a、 b分別是圓形軌跡的投 影603、螺旋形軌跡503的上部投影601a和下部投影601b的切線，這取決 于焦斑相對于圓形位置的位置。就是說，如果圓形軌跡的投影603位于平 板形探測器605的上部(圖5和6， Zq<0)，則實(shí)線609a是圓形軌跡的投影 603和螺旋形軌跡503的上部投影601a的切線，并且如果圓形軌跡的投影 603位于平板形探測器605的下部(圖7， Zq〉0)，則實(shí)線609b是圓形軌跡 的投影603和螺旋形軌跡的部分503的下部投影601b的切線，其中，在該 實(shí)施例中，圓形軌跡位于z-O處。
圖8以更大尺寸示出了圖5的上半部分。
將螺旋形探測數(shù)據(jù)值和圓形探測數(shù)據(jù)值，即第二探測數(shù)據(jù)和第一探測 數(shù)據(jù)沿著相應(yīng)的X射線投影到平板形探測器605上。
在步驟203中，使用1/sin y濾波器沿著濾波線對螺旋形探測數(shù)據(jù)和圓 形探測數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。首先確定用于此目的的濾波線。它們?nèi)Q于焦斑以 及要重建的對象點(diǎn)的位置。將對象點(diǎn)的位置表示為x，將源的位置表示為 y(力，其中，s是角度參數(shù)，以下等式定義了單位向量b:
^) = ^^ . (5) 力)|
就是說，b從源指向?qū)ο簏c(diǎn)。濾波方向被定義為沿著濾波線的方向，濾 波方向能夠由單位向量e表征，該單位向量e垂直于b。在C. Bontus等人 的"A quasiexact reconstruction algorithm for helical CT using a 3-Pi acquisition", Med.Phys. 30， 2493-2502 (2003)的附錄中描述了 e向量和濾波線與沿著濾波線的方向之間的關(guān)系，該文獻(xiàn)通過參考合并于此。對于每個(gè)S 并且對于每個(gè)X,有一個(gè)或多個(gè)必須使用的濾波方向。
使用b和e，在本實(shí)施例中可以通過以下等式描述濾波步驟 P(s, 6) = J] //g￡>〉 cos * + sin "《) . (6 )
執(zhí)行在等式(6)中的對于q的求和，這是因?yàn)榭赡苡幸粋€(gè)以上的濾波 方向，即，對于每個(gè)探測數(shù)據(jù)值有一個(gè)以上的濾波線和沿著該濾波線的對 應(yīng)方向，每個(gè)探測數(shù)據(jù)值都對應(yīng)于s和b的一個(gè)組合。對于所述實(shí)施例而言， 向量e的定義是至關(guān)重要的。 一旦獲得了經(jīng)濾波的數(shù)據(jù)，就能夠執(zhí)行反投 影步驟。
毫無疑問，必須分別將所述的過程應(yīng)用于圓形軌跡501和螺旋形軌跡 503。具體而言，在本實(shí)施例中，y(力或者對應(yīng)于圓形軌跡或者對應(yīng)于螺旋 形軌跡。最后，將反投影步驟205 (將在以下進(jìn)行描述)的結(jié)果加在一起。
根據(jù)以下等式定義圓形探測數(shù)據(jù)的濾波線 vw("w)=vo+°""尸/ . (7)
由此，這些濾波線對應(yīng)于平板形探測器上的直線。通常，梯度cr對于不
同濾波線而言是不同的，但是在本實(shí)施例中，梯度CT對于圓形探測數(shù)據(jù)的所
有濾波線而言都是相同的，即，這些濾波線彼此平行。此外，沿著平行于"p,
軸的濾波線對圓形探測數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，即在本實(shí)施例中為Vp,(Wp,卜V。。由v。對
不同的濾波線進(jìn)行參數(shù)化。
在圖9到12中所示的定向中，濾波方向是沿著各自的濾波線從左到右。 該定向指的是右手型坐標(biāo)系，其中，"p,軸是第一個(gè)軸，其中，^軸是第二
個(gè)軸，并且其中，第三個(gè)軸指向從平板形探測器的中心朝向x射線源的方
向上。"p,軸從左指向右。Vp,軸從底部指向頂部。在本說明書中，術(shù)語"左"、 "右"、"上"、"下"、"正梯度"、"負(fù)梯度"等都指的是該右手型坐標(biāo)系。
將首先參考焦斑在如圖5、 6、 8所示的圓形位置的一側(cè)上所處的位置， 即，圓形軌跡的投影603在虛擬平板形探測器的上部所處的位置，來解釋 濾波線和螺旋形探測數(shù)據(jù)，其在本實(shí)施例中的中間圖像重建期間將會被忽 略。如果圓形位置處于z。 =0處，則圖5、 6、 8中所示的這些位置對應(yīng)于z。 <0 。
被投影到平板形探測器上的特定區(qū)域上的螺旋形探測數(shù)據(jù)并不用于重建，因此不對其進(jìn)行濾波。這些區(qū)域包括在平板形探測器上位于圓形的投
影603上方的所有點(diǎn)，位于螺旋形軌跡的部分501的上部投影601a上方的 所有點(diǎn)，以及在切線609a的兩個(gè)切點(diǎn)611、 613 (見圖8)之間具有^坐標(biāo) 的所有點(diǎn)，其中，該切線609a與圓形軌跡501的投影603和螺旋形軌跡503 的上部投影601a相切，并且它們都位于該切線609a上方。
為螺旋形探測數(shù)據(jù)定義了兩組濾波線，即對于等式(6)中的螺旋形探 測數(shù)據(jù)，在該實(shí)施例中M等于2。
按照如下來確定用于螺旋形探測數(shù)據(jù)的第一組濾波線。對于其在平板 形探測器605上的投影位于漸進(jìn)線607下方的螺旋形探測數(shù)據(jù)值而言，對 應(yīng)的濾波線平行于漸進(jìn)性607，即，平行于螺旋形軌跡503的導(dǎo)數(shù)少h(力，其 中螺旋形軌跡表示為^("。如果螺旋形探測數(shù)據(jù)值的投影位于漸進(jìn)性607 的上方，則對應(yīng)的濾波線或者與圓形軌跡501的投影603相切，或者與螺 旋形軌跡503的上部投影601a相切，切點(diǎn)位于相應(yīng)的螺旋形探測數(shù)據(jù)值在 平板形探測器605上的投影位置的右手側(cè)。對于濾波線是與圓形軌跡501 的投影603相切還是與螺旋形軌跡503的上部投影601a相切的判斷取決于 對應(yīng)切線的梯度。如果圓形軌跡501的投影603的對應(yīng)切線的梯度小于螺 旋形投影503的上部投影601a的切線的梯度，則該濾波線與圓形軌跡501 的投影603相切。如果圓形軌跡501的投影603的對應(yīng)切線的梯度大于螺 旋形投影503的上部投影601a的切線的梯度，則該濾波線與螺旋形軌跡503 的上部投影601a相切。
相應(yīng)的切線經(jīng)過必須為其確定濾波線的各個(gè)探測數(shù)據(jù)值。因此，由螺 旋形探測數(shù)據(jù)在平板形探測器上的投影位置來定義相應(yīng)切線的梯度。
在對梯度進(jìn)行比較時(shí)考慮到代數(shù)符號。因此，具有較大絕對值的負(fù)梯 度比具有較小絕對值的負(fù)梯度小。
沿著第一組濾波線之中的濾波線從左到右對螺旋形探測數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。
在圖9和10中示出了對于在螺旋形軌跡上的兩個(gè)不同焦斑位置的第一 組濾波線608、 610，其中zo為負(fù)。從左向右，S卩，在箭頭612所指示的方 向上，沿著濾波線608、 610對投影到虛擬平板形探測器上的螺旋形探測值 進(jìn)行濾波。
19按照如下來確定第二組濾波線。對于己經(jīng)被投影到平板形探測器605 上的螺旋形探測數(shù)據(jù)值而言，對應(yīng)的濾波線或者與圓形軌跡501的投影603 相切，或者與螺旋形軌跡503的上部投影601a相切，切點(diǎn)位于相應(yīng)的螺旋 形探測值在平板形探測器605上的投影位置的左手側(cè)。對于濾波線是與圓 形軌跡501的投影603相切還是與螺旋形軌跡503的上部投影601a相切的 判斷取決于對應(yīng)切線的梯度。如果圓形軌跡501的投影603的對應(yīng)切線的 梯度小于螺旋形投影503的上部投影601a的切線的梯度，則該濾波線與螺 旋形軌跡503的上部投影601a相切。如果圓形軌跡501的投影603的對應(yīng) 切線的梯度大于螺旋形投影503的上部投影601a的切線的梯度，則該濾波 線與圓形軌跡501的投影603相切。
沿著第二組濾波線之中的濾波線從右到左對螺旋形探測數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。
在圖11和12中示出了對于在螺旋形軌跡上的兩個(gè)不同焦斑位置的第 二組濾波線614、 616，其中zo為負(fù)。從右向左，即，在箭頭618所指示的 方向上，沿著濾波線614、 616對投影到虛擬平板形探測器上的螺旋形探測 值進(jìn)行濾波。
以上，針對對應(yīng)的焦斑位置位于圓形位置的與圖5、 6、 8所示的位置 相對應(yīng)的一側(cè)(即Zq<0)的螺旋形探測數(shù)據(jù)，描述了濾波線和忽略的螺旋 形探測數(shù)據(jù)，即將不會進(jìn)行以下的反投影的未濾波的螺旋形探測數(shù)據(jù)。以 上對濾波線的描述可以類似地應(yīng)用于焦斑位于圓形位置的相反一側(cè)(即對 于zoX))的情況，其中，術(shù)語"螺旋形軌跡503的上部投影601a"等必須 由"螺旋形軌跡503的下部投影601b"所替代。此外，術(shù)語"上部"、"上 方"等必須由"下部"、"下方"來替代，反之亦然。
具休而言，按照如下來確定對于zQ>0，螺旋形探測數(shù)據(jù)的第一組濾波 線。對于其在平板形探測器605上的投影位于漸進(jìn)線607上方的螺旋形探 測數(shù)據(jù)值而言，對應(yīng)的濾波線平行于漸進(jìn)線607，即平行于螺旋形軌跡503 的導(dǎo)數(shù)丸(力。如果螺旋形探測數(shù)據(jù)值的投影位于漸進(jìn)線607下方，則對應(yīng) 的濾波線或者與圓形軌跡501的投影603相切，或者與螺旋形軌跡503的 下部投影601b相切，切點(diǎn)位于對應(yīng)的螺旋形探測數(shù)據(jù)值在平板形探測器605 上的投影位置的左手側(cè)。對于濾波線是與圓形軌跡501的投影603相切還是與螺旋形軌跡503的下部投影601b相切的判斷取決于對應(yīng)切線的梯度。 如果圓形軌跡501的投影603的對應(yīng)切線的梯度小于螺旋形投影503的下 部投影601b的切線的梯度，則該濾波線與圓形軌跡501的投影603相切。 如果圓形軌跡501的投影603的對應(yīng)切線的梯度大于螺旋形投影503的下 部投影601b的切線的梯度，則該濾波線與螺旋形軌跡503的下部投影601b 相切。濾波方向是從左到右。
按照如下來確定對于zD>0的第二組濾波線。對于被投影到平板形探測 器605上的螺旋形探測數(shù)據(jù)值而言，對應(yīng)的濾波線或者與圓形軌跡501的 投影603相切，或者與螺旋形軌跡503的下部投影601b相切，切點(diǎn)位于相 應(yīng)的螺旋形探測值在平板形探測器605上的投影位置的右手側(cè)。對于濾波 線是與圓形軌跡501的投影603相切還是與螺旋形軌跡503的下部投影601b 相切的判斷取決于對應(yīng)切線的梯度。如果圓形軌跡501的投影603的對應(yīng) 切線的梯度小于螺旋形投影503的下部投影601b的切線的梯度，則該濾波 線與螺旋形軌跡503的下部投影601b相切。如果圓形軌跡501的投影603 的對應(yīng)切線的梯度大于螺旋形投影503的下部投影601b的切線的梯度，則 該濾波線與圓形軌跡501的投影603相切。濾波方向是從右到左。
在確定了濾波線和沿著濾波線的對應(yīng)方向之后，使用l/sir^濾波器，根 據(jù)等式(6)對探測數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。
由s和b的組合來參數(shù)化探測數(shù)據(jù)值，其中，對于每個(gè)圓形探測數(shù)據(jù)值， 即對于每個(gè)第一探測數(shù)據(jù)值，在本實(shí)施例中確定一條濾波線，并且其中， 對于每個(gè)螺旋形探測數(shù)據(jù)值，即對于每個(gè)第二探測數(shù)據(jù)值，在本實(shí)施例中 確定兩條濾波線。如果對于s和b的組合和對應(yīng)的濾波線確定了經(jīng)濾波的探 測數(shù)據(jù)值戶G，的，角度Y是向量b與從焦斑位置指向在對應(yīng)的濾波線上被投 影到平板形探測器上的不同探測數(shù)據(jù)值的向量之間的角度。因此，角度Y 對沿著相應(yīng)濾波線的不同探測數(shù)據(jù)值進(jìn)行采樣。在C. Bontus等人的"A quasiexact reconstruction algorithm for helical CT using a 3-Pi acquisition", Med.Phys. 30, 2493-2502 (2003)給出了對該l/sh^濾波器的更詳細(xì)的描述。
為被投影到平板形探測器上的螺旋形探測數(shù)據(jù)值而確定的濾波線穿過 該投影的螺旋形探測數(shù)據(jù)，該螺旋形探測數(shù)據(jù)能夠由s和b的組合參數(shù)化。
在步驟204中，根據(jù)等式(6)，采用權(quán)重 對經(jīng)濾波的探測數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)。使用值0.5對沿著第一組濾波線之中的濾波線所濾波的經(jīng)濾波螺旋形 探測數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)。同樣使用值0.5對沿著第二組濾波線之中的濾波線所濾 波的經(jīng)濾波螺旋形探測數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)。使用值1對經(jīng)濾波的圓形探測數(shù)據(jù) 進(jìn)行加權(quán)。
在步驟205中，根據(jù)以下等式，對經(jīng)加權(quán)的沿著第一組濾波線之中的 濾波線所濾波的經(jīng)濾波螺旋形數(shù)據(jù)、經(jīng)加權(quán)的沿著第二組濾波線之中的濾 波線所濾波的經(jīng)濾波螺旋形數(shù)據(jù)以及經(jīng)加權(quán)的經(jīng)濾波的圓形探測數(shù)據(jù)進(jìn)行 反投影，其中，用每個(gè)數(shù)據(jù)值除以焦斑的相應(yīng)位置y與感興趣對象的位置x， 即要重建的圖像的體素的位置，之間的距離-
/(x) = ^J"1~~^尸"力",jc》 (8) 2;r /1 ;c — X ^) I
如果感興趣對象的所有位置x都已經(jīng)通過反投影所重建，則就重建了
所述中間圖像。
盡管在此已經(jīng)使用在虛擬平板形探測器上的投影定義了濾波線和沿著 這些濾波線的方向，但是可替換地，可以不使用該平板形探測器來執(zhí)行對 中間圖像的重建。該虛擬平板形探測器僅用于圖示說明用于探測數(shù)據(jù)值的 濾波線和沿著這些濾波線的方向。
使用第一探測數(shù)據(jù)，即圓形數(shù)據(jù)，執(zhí)行多循環(huán)(multi-cycle)心電圖重 建，以實(shí)現(xiàn)對感興趣區(qū)域內(nèi)的、已經(jīng)使用上述的完全掃描圓形和螺旋線重 建在360。角度區(qū)間上所照射的對象點(diǎn)的重建。
將最靠近所選擇的相位點(diǎn)的那些投影優(yōu)選用于該多循環(huán)重建。具體而 言，如果第一投影數(shù)據(jù)屬于被覆蓋了超過一次的圓形，則能夠執(zhí)行對屬于 同一角度的源位置的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)平均，得到僅覆蓋單個(gè)圓形的投影 數(shù)據(jù)。在此，應(yīng)該按如此執(zhí)行該平均即，為最靠近所選擇的相位點(diǎn)的投 影給予最高權(quán)重。例如，在U.van Stevendaal等人的"ECG Gated continuous circular cone-beam multi-cycle reconstruction for in-stent coronary artery imaging: A phantom study", Proc.SPIE vol.6142 (2006)中公幵了這種多循環(huán)重 建。
將在360。角度區(qū)間上未被照射到的對象點(diǎn)與在360。角度區(qū)間上己經(jīng)被 照射到的對象點(diǎn)進(jìn)行區(qū)分的優(yōu)點(diǎn)在于，在第一探測數(shù)據(jù)的采集過程中可能
22存在于感興趣區(qū)域內(nèi)而在第二探測數(shù)據(jù)的采集過程中就已經(jīng)不存在的造影 劑不會造成不利影響，并且心臟的運(yùn)動(dòng)和呼吸運(yùn)動(dòng)在重建的感興趣區(qū)域的 圖像中造成的偽影較少。
在步驟103中，具體而言是在步驟201到205，將重建的感興趣區(qū)域的 中間圖像傳送到正投影單元12，正投影單元12在步驟104中執(zhí)行通過該中 間圖像的正投影。在本實(shí)施例中，通過使用照射單元虛擬行進(jìn)所沿著的虛 擬軌跡，來執(zhí)行正投影。在本實(shí)施例中，第一軌跡是圓形軌跡，第一探測 數(shù)據(jù)是當(dāng)照射單元沿著第一軌跡在180。角度加上扇形角度的范圍內(nèi)行進(jìn)時(shí) 所采集的探測數(shù)據(jù)，即，在本實(shí)施例中，第一探測數(shù)據(jù)是短掃描數(shù)據(jù)。在 本實(shí)施例中，虛擬軌跡是與z軸平行并在沿著第一軌跡的」段的一個(gè)端點(diǎn) 處與第一軌跡相交的一條線，第一軌跡的該段從已經(jīng)重建的相應(yīng)對象點(diǎn)處
看覆蓋了 180。的角度范圍。該180。的角度范圍在以下由術(shù)語"反投影區(qū)間" 來表示。在其他實(shí)施例中，反投影區(qū)間可以對應(yīng)于短掃描數(shù)據(jù)的不同角度 范圍。
優(yōu)選地，為已經(jīng)重建的每個(gè)對象點(diǎn)，'即在感興趣區(qū)域內(nèi)的每個(gè)對象點(diǎn)， 確定反投影區(qū)間和虛擬軌跡，并且執(zhí)行沿著相應(yīng)虛擬軌跡的正投影。在圖 13中，針對感興趣區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)26，示意性地示出了在第一軌跡上的反投影 區(qū)間與所述虛擬線之間的關(guān)系。
圖13示出了第一軌跡501和該第一軌跡501上的反投影區(qū)間23。虛擬 軌跡24平行于z軸行進(jìn)，并與第一軌跡501在反投影區(qū)間23的端點(diǎn)25上 相交。在感興趣區(qū)域內(nèi)的位置26是在感興趣區(qū)域內(nèi)的示例性位置，該示例 性位置能夠根據(jù)與反投影區(qū)間23相對應(yīng)的第一探測數(shù)據(jù)，并且根據(jù)在虛擬 照射單元沿著虛擬線24行進(jìn)時(shí)用通過中間圖像的正投影所產(chǎn)生的虛擬探測 數(shù)據(jù)而重建。
優(yōu)選地，將反投影區(qū)間選擇為，使得在第一探測數(shù)據(jù)的采集過程中， 感興趣區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)元素，例如感興趣區(qū)域內(nèi)的人心臟，運(yùn)動(dòng)的很慢，特 別是運(yùn)動(dòng)的盡可能的慢。此外，如果在感興趣區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)元素周期性地 運(yùn)動(dòng)，特別是如果在感興趣區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)元素是人心臟，則優(yōu)選地，采集 或選擇幾組第一探測數(shù)據(jù)用于進(jìn)行重建，以使得在感興趣區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)元 素在這幾組第一探測數(shù)據(jù)的采集過程中處于同一運(yùn)動(dòng)相位。就是說，能夠使用己知的選通方法，例如在R. Manzke， PhD Thesis在"Cardiac Cone Beam CT" , King's College London, September 2004中所公開的方法。通過參考將 該文檔并入本文檔，并且該文檔能夠例如經(jīng)由ww.cardiac.net獲得。
在已經(jīng)在虛擬照射單元沿著虛擬軌跡行進(jìn)的同時(shí)，用通過中間圖像的 正投影確定了虛擬探測數(shù)據(jù)之后，在步驟105中，使用第一探測數(shù)據(jù)和虛 擬探測數(shù)據(jù)重建視圖區(qū)域的圖像。對于該最終重建，能夠使用已知的標(biāo)準(zhǔn) 重建算法，例如濾波反投影算法。然而，優(yōu)選地，第一軌跡是圓形軌跡， 并且虛擬軌跡是平行于z軸的線，并且通過使用要在以下描述的圓形及線 (circle-and-line )重建方法來執(zhí)行該最終重建。
該圓形及線重建方法是一種濾波反投影方法，將會基于圓形軌跡和線 形虛擬軌跡來描述該方法。
在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的濾波反投影方法中，圓形軌跡包含在xy 平面中，虛擬線平行于z軸。后者將被表示為z線。在該軌跡上的點(diǎn)的序列 可以根據(jù)等式(9)參數(shù)化
(9) 在等式(9)中，R對應(yīng)于從源到旋轉(zhuǎn)軸的距離，s是用于參數(shù)化該軌 跡的角度變量。
以下，將描述對探測器形狀的分析。
常規(guī)CT掃描器通常包括探測器，其是圓柱形表面的一部分。該圓柱形 的對稱軸可以平行于z軸，并且可以包含焦斑。在該"焦點(diǎn)探測器"上的 點(diǎn)可以使用角度變量a和變量vp來參數(shù)化。對于在z線上位于z-zo處的源， 從原點(diǎn)指向焦點(diǎn)探測器上的元件的向量iV由等式(10)給出
， (10)
<formula>formula see original document page 24</formula>在等式(10)中，D對應(yīng)于從源到探測器中心的距離。 為了方便起見，可以引入虛擬的"中心探測器"。與焦點(diǎn)探測器類似，
該中心探測器位于圓柱形的表面上。該圓柱形的對稱軸現(xiàn)在對應(yīng)于z軸，
從而能夠通過引入以下向量rc來參數(shù)化探測器上的點(diǎn)、z0+vc .
(11)
在等式(11)中，P和vc是完全類比于焦點(diǎn)探測器坐標(biāo)a和vf的探測 器坐標(biāo)。圖14和15例舉了軌跡和焦點(diǎn)探測器與中心探測器。具體而言， 圖14示出了焦點(diǎn)探測器的方案，而圖15示出了中心探測器的方案。
可以將包含焦斑和特定焦點(diǎn)探測器元件的線參數(shù)化為1F，見等式(12):
1、廣一-Z)cosa、
0+ ct
、vf 乂
(12)
使用等式(12)，可以計(jì)算對象點(diǎn)x二(x，y，z)被投影到其上的探測器元 件的坐標(biāo)
tan a =
(13)
Z)cosa
類似地，可以根據(jù)等式(14)來參數(shù)化包含焦斑和中心探測器元件的
1、「—i ( 1 + cos / )、
0+ cr(14)
:(/ ,vcvz0，ct)=
將對象點(diǎn)投影到具有以下坐標(biāo)的探測器元件上:
+〃 y 及一x
2/ —;c i (l+cos/ ;) 2i cos
一 ；c z — zn
Z ^ vc=——^
(15)
cr
對于焦點(diǎn)探測器以及對于中心探測器，坐標(biāo)a和p僅取決于x, y，而 Vf禾口 vc取決于x， y禾口 z。
以下，將描述對平行射線的分析。
物理探測器可以包括行和列。對應(yīng)的探測器元件可以以變量a和vp等 距地分開。因此，對于固定的z=zQ，等式(16)和(17)參數(shù)化了探測器 元件的中心
t=a0+A;Aa, A = 0,...，#co/mtww—1 , (16) =vfo + PAvf, P = 0,...,# row _ 1 . (17)
由于數(shù)學(xué)原因，可以方便地在執(zhí)行反投影之前重新組織沿著z線得到
25的數(shù)據(jù)。對于與平行探測器相關(guān)的投影數(shù)據(jù)，可以將來自不同源位置的數(shù)
據(jù)進(jìn)行組合。如果使用了中心探測器坐標(biāo)，則對于固定Vc，由等式(18)、
(19)給出了平行幾何形狀中的坐標(biāo)的參數(shù)化 A =々。+*△々，"0，...,#油應(yīng)-1 ， (18)
z。 p = z0 min +/ Az， = 0，...,# prq/e"/o"s - 1 . (19)
在等式(18)和(19)中，Az對應(yīng)于在軌跡線上的兩個(gè)連續(xù)投影之間 的距離。圖16到19每一個(gè)都例舉了分別對于焦點(diǎn)探測器和中心探測器的 兩個(gè)平行投影。具體而言，圖16和圖17示出了由焦點(diǎn)探測器坐標(biāo)參數(shù)化 的平行射線。圖18和圖19示出了由中心探測器坐標(biāo)參數(shù)化的平行射線。
由于對于一個(gè)給定的平行投影，vc是固定的，因此可以使用等式(15) 來確定一個(gè)給定對象點(diǎn)x = (x，y， z)所投影到其上的探測器列和探測器行。為 此，首先計(jì)算(3和cj，然后使用這些值來計(jì)算z『z-cjvc。
以下，將解釋說明對重建方案的分析，該重建方案優(yōu)選地通過使用圓 形第一探測數(shù)據(jù)和虛擬線形探測數(shù)據(jù)來重建感興趣區(qū)域的最終圖像。
對于在軌跡上的每個(gè)位置y，能夠用等式(20)描述所測量的投影數(shù)據(jù) Df，該等式(20)對應(yīng)于等式(1):
<formula>formula see original document page 26</formula> (20)
換言之，考慮了沿著從每個(gè)位置y指向由不同單位向量e描述的一組 特定方向的射線的線積分。為了方面起見，優(yōu)選地為z線設(shè)定y,(s)= yiXz=hs)，其中hX)是任意常數(shù)。
第一重建步驟包括按如下對數(shù)據(jù)進(jìn)行微分
該等式對應(yīng)于上述等式(2)。等式(21)意味著，從與要考慮的平行 射線相關(guān)聯(lián)的不同投影獲得數(shù)據(jù)。等式(21)的微分步驟可以例如用傅里 葉濾波器來執(zhí)行。接下來，使用濾波器1/sin Y對數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。為此，首 先確定濾波方向。它們?nèi)Q于焦斑位置和要重建的對象點(diǎn)所投影到其上的 點(diǎn)。將對象點(diǎn)的位置表示為x，與等式(5)相對應(yīng)的等式(22)定義了單 位向量b: "") . (22)
就是說，b從源指向?qū)ο簏c(diǎn)。濾波方向可以借助于垂直于b的單位向量 e來表征。在e向量與濾波線之間的關(guān)系在C. Bontus等人的"A quasiexact reconstruction algorithm for helical CT using a 3-Pi acquisition", Med.Phys, 30， 2493-2502 (2003)的附錄中進(jìn)行了描述。對于每個(gè)s和每個(gè)x，可能存在一個(gè) 或多個(gè)必須要使用的濾波方向。使用b和e，可以由與以上所述的等式(6) 相對應(yīng)的等式(23)描述該濾波步驟
/^，6)4 f~^D〉(jO),cos- + sO . (23)
在等式(23)中針對《求和，因?yàn)榭赡艽嬖谝粋€(gè)以上的濾波方向。向 量e的定義對于所述實(shí)施例而言是至關(guān)重要的。 一旦獲得了經(jīng)濾波的數(shù)據(jù)， 就能夠根據(jù)等式(24)將所述反投影寫為
2;r2 —力)l -
在等式(24)中，"I"表示相應(yīng)對象點(diǎn)x的反投影區(qū)間。 無疑，必須對整個(gè)軌跡的圓形部分和z線部分分別執(zhí)行所述過程。具 體而言，在等式(21)、 (23)和(24)中的y(s)對應(yīng)于yo(s)或y!(s)。最終， 將等式(24)的兩個(gè)結(jié)果加在一起。
如果在等式(23)中的濾波步驟之后重組(rebinning)到平行幾何形狀， 則等式(24)的反投影公式改變。具體而言，使用圓形部分的公式與在WO 2004/044849 Al中給出的公式相同。對于z線部分，如果由焦點(diǎn)探測器坐標(biāo) 來參數(shù)化平行數(shù)據(jù)，則必須通過等式(25)來形成反投影
/(小^K，(W(W)) ， (25)
并且如果由中心探測器坐標(biāo)來參數(shù)化平行數(shù)據(jù)，則經(jīng)由以下來形成反投影: /")=，》c^ (vc》(vc,a:))， / = 2一/ , (26)
在這些等式中，以上在定義y《s)-yjXz-hs)時(shí)引入了h，并且X對應(yīng)于特定 射線的圓錐角。X的值能夠根據(jù)等式(27)計(jì)算tan;L=^L = ! (27) ￡) /
等式(25)和(26)與等式(24)相比的優(yōu)點(diǎn)在于，不需要計(jì)算基于 對象點(diǎn)的系數(shù)lx-yl。這就通過減小計(jì)算重建圖像的計(jì)算負(fù)擔(dān)，顯著地減少了 計(jì)算時(shí)間。必須將經(jīng)濾波的數(shù)據(jù)僅與基于探測器坐標(biāo)a，p,VF或vc的系數(shù) 相乘。
以下，將描述對圓形部分的濾波線的分析。
如在所弓l用的C. Bontus等人的"A quasiexact reconstruction algorithm for helical CT using a 3-Pi acquisition", Med,Phys. 30， 2493-2502 (2003)中所述
的，有利的是引入包含旋轉(zhuǎn)軸的虛擬平板形探測器。將在該探測器上的坐
標(biāo)表示為UpL和VpL，并且該VpL軸平行于Z軸?？紤]包含源并垂直于該平板 形探測器的線。點(diǎn)(1^ = 0,1 = 0)對應(yīng)于該線與平板形探測器相交的點(diǎn)?，F(xiàn) 在，可以根據(jù)等式(28)來描述每條濾波線 V尸,(Wp/ ) = v0 + ow尸, (28 )
換言之，其對應(yīng)于在該平板形探測器上的一條直線。通常，梯度a對
于不同濾波線而言都是不同的。
對于所述的算法，沿著平行于UpL軸的線，就是說vPL (UPL) = Vo，對在 圓形部分上所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。用來vo參數(shù)化不同的線。濾波方向是 從左到右。
以下，將描述對z軸部分的濾波線，即虛擬探測數(shù)據(jù)，的分析。 對于z軸部分的濾波線的參數(shù)化，首先將會考慮從在z-zo處的源看上 去的圓形到平板形探測器上的投影。具體而言，該投影可以描述為-= -，[1+(*)2] . (29)
圖20和21示出了對于兩個(gè)不同Zo，圓形的投影。具體而言，圖20示 出了從zQ<0看上去圓形到平板形探測器上的投影。圖21示出了從ZQ>0看 上去圓形到平板形探測器上的投影。如圖20和圖21所示，探測器被劃分 為兩個(gè)區(qū)域A和B。如果對象點(diǎn)被投影到區(qū)域A，則不使用與當(dāng)前源位置 相關(guān)聯(lián)的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行重建。因此，應(yīng)該將區(qū)域A中的數(shù)據(jù)設(shè)置為0。對 于區(qū)域B，在以下定義了優(yōu)選的濾波線。
可以使用等式(30)來參數(shù)化與所投影的圓形相切的線<formula>formula see original document page 29</formula> (30)
在等式(30)中，uQ是該線相切處的坐標(biāo)。具體而言，如果觀看包含 點(diǎn)(u,，v,)的切線，則能夠根據(jù)等式(31)計(jì)算參數(shù)Uo:
<formula>formula see original document page 29</formula>在平方根前面的符號必須是根據(jù)希望切點(diǎn)位于(U,, V,)的左側(cè)(減號)還 是右側(cè)(加號)來選擇。
濾波線是與投影的圓形相切的多組線。圖22到25例舉了這些線。圖 22、圖23示出了從左到右的具有不同濾波方向的濾波線。圖24、圖25示
出了從右到左的具有不同濾波方向的濾波線。具體而言，為每個(gè)點(diǎn)(UPL，VPL)
使用不同的濾波線的貢獻(xiàn)。在A.Katsevich的"Image reconstruction for the circle and line trajectory", Phys.Med.Biol.， 49， 5059-5072 (2004)中公開了關(guān)于 這些濾波線如何應(yīng)該用于圓形和線形采集的組合的具體細(xì)節(jié)。
在顯示單元11上顯示感興趣區(qū)域的重建圖像，并且該用于對感興趣區(qū) 域進(jìn)行成像的方法在步驟106結(jié)束。
在上述實(shí)施例中，使用了短掃描數(shù)據(jù)，其對應(yīng)于在第一軌跡上的準(zhǔn)確 的180°，該第一軌跡在本實(shí)施例中是圓形軌跡。在另一實(shí)施例中，還使用 了過掃描數(shù)據(jù)。為了使用這些過掃描數(shù)據(jù)，針對沿著第一軌跡(具體而言 是圓形軌跡)的略微不同反投影區(qū)間，重復(fù)步驟103中的中間圖像的重建、 步驟104中的正投影、以及步驟105中的最終重建。針對這些略微不同的 反投影區(qū)間中的每一個(gè)來重建視圖區(qū)域的圖像，并且使用適當(dāng)選擇的權(quán)重 對這些重建圖像進(jìn)行平均。
例如，如果^)是優(yōu)選反投影區(qū)間的開始角度，則可以針對開始角度^r5。， -2.5°， s。+2.5。和&+5°執(zhí)行類似的重建?？梢允褂梅謩e用開始角度&-5°, &-2.5°， &， &+2.5°和+5°所獲得的圖像的不同權(quán)重1/9， 2/9, 3/9, 2/9, 1/9將結(jié) 果得到的圖像數(shù)據(jù)相加在一起。
也可以在重建步驟105過程中執(zhí)行平均。例如，如果在步驟105中對 第一探測數(shù)據(jù)如上所述地進(jìn)行了反投影，則能夠在對第一探測數(shù)據(jù)進(jìn)行反 投影之前使用適當(dāng)選擇的權(quán)重對第一探測數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)，即對已經(jīng)使用這 些適當(dāng)選擇的權(quán)重進(jìn)行加權(quán)后的第一探測數(shù)據(jù)進(jìn)行反投影。雖然在附圖中和以上描述中圖示說明和闡述了本發(fā)明，但是這種圖示 說明和描述應(yīng)該認(rèn)為是說明性或示例性的，而不是限制性的。本發(fā)明并不 局限于所公開的實(shí)施例。
從對附圖、公開內(nèi)容以及所附權(quán)利要求的學(xué)習(xí)中，本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員能夠在實(shí)現(xiàn)所要求權(quán)力的本發(fā)明時(shí)理解并實(shí)現(xiàn)所公開的實(shí)施例的其他變 化例。
例如，本發(fā)明并不局限于第一軌跡為圓形軌跡、第二軌跡為螺旋形軌 跡以及虛擬軌跡為平行于Z軸的線的情況。本發(fā)明可以包括任何軌跡。例 如，虛擬軌跡也可以是螺旋形軌跡，第二軌跡可以是平行于Z軸的線。
本發(fā)明也可以在感興趣區(qū)域不包含任何運(yùn)動(dòng)元素的情況下使用。此外， 感興趣區(qū)域可以僅包含技術(shù)對象。
具休而言，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了圓形短掃描重建，得到了良好的時(shí)間分辨率。
此外，結(jié)合快速旋轉(zhuǎn)的CT掃描器，可以實(shí)現(xiàn)單循環(huán)心電圖重建。具體而言， 本發(fā)明使得還可以采用非選通方式、以非常的劑量、沿著第二軌跡采集數(shù) 據(jù)，即使是在感興趣區(qū)域中存在運(yùn)動(dòng)元素(例如人心臟)時(shí)也是如此。
在權(quán)利要求中，詞語"包括"并不排除其他元件或步驟，并且非限定 性冠詞"一"并不排除多個(gè)的情況。
一種計(jì)算機(jī)程序可以存儲在合適的介質(zhì)上或在合適的介質(zhì)上進(jìn)行發(fā) 布，例如光存儲介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)，這些介質(zhì)是與其他硬件一起提供的，或 者是作為其他硬件的一部分提供的，或者替換地，計(jì)算機(jī)程序可以以其他 形式發(fā)布，例如經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)或其他有線或無線通信系統(tǒng)。
在權(quán)利要求中的任何參考標(biāo)記都不應(yīng)解釋為對保護(hù)范圍進(jìn)行限制。
權(quán)利要求
1、用于對感興趣區(qū)域進(jìn)行成像的成像系統(tǒng)，包括-照射單元(2)，其發(fā)射輻射(4)，以照射所述感興趣區(qū)域；-移動(dòng)單元(1、7、8)，用于沿著第一軌跡(501)相對于所述感興趣區(qū)域移動(dòng)所述照射單元(2)，并且用于沿著第二軌跡(503)移動(dòng)所述照射單元(2)；-探測單元(6)，用于當(dāng)所述照射單元(2)沿著所述第一軌跡(501)運(yùn)動(dòng)時(shí)，探測第一探測數(shù)據(jù)，所述第一探測數(shù)據(jù)取決于穿過所述感興趣區(qū)域之后的所述輻射(4)，并且用于當(dāng)沿著所述第二軌跡(501)照射所述感興趣區(qū)域時(shí)，探測第二探測數(shù)據(jù)，所述第二探測數(shù)據(jù)取決于穿過所述感興趣區(qū)域之后的所述輻射(4)；-重建單元(13)，用于至少根據(jù)所述第二探測數(shù)據(jù)來重建所述感興趣區(qū)域的中間圖像，并且用于根據(jù)所述第一探測數(shù)據(jù)和虛擬探測數(shù)據(jù)來重建所述感興趣區(qū)域的圖像；-正投影單元(12)，用于用通過所述中間圖像的正投影，來確定所述虛擬探測數(shù)據(jù)。
2、 如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中，所述第一軌跡(501)被布 置在與所述感興趣區(qū)域相交的平面內(nèi)，并且其中，所述第二軌跡(503)被 布置為至少部分地在所述平面的外部。
3、 如權(quán)利要求2所述的成像系統(tǒng)，其中，所述移動(dòng)單元(1、 7、 8)被調(diào)整為使得所述第一軌跡(501) 是圓形軌跡。
4、 如權(quán)利要求2所述的成像系統(tǒng)，其中，所述移動(dòng)單元(1、 7、 8)被調(diào)整為使得所述第二軌跡(503) 是螺旋形軌跡。
5、 如權(quán)利要求2所述的成像系統(tǒng)，其中，調(diào)整所述重建單元(13)，以使得僅將與在所述第一軌跡(501) 上的一個(gè)或幾個(gè)段相對應(yīng)的第一探測數(shù)據(jù)用于重建所述感興趣區(qū)域的圖 像。
6、 如權(quán)利要求5所述的成像系統(tǒng)，其中，所述正投影單元(12)被調(diào)整為使得沿著虛擬軌跡(24)進(jìn)行 所述正投影，所述虛擬軌跡(24)被布置為使得所述虛擬軌跡(24)與用 于重建所述感興趣區(qū)域的圖像的第一探測數(shù)據(jù)相匹配，以便獲得用于重建 所述感興趣區(qū)域的圖像的完整數(shù)據(jù)。
7、 如權(quán)利要求6所述的成像系統(tǒng)，其中，調(diào)整所述正投影單元(12)，使得所述虛擬軌跡(24)被布置為 使所述虛擬軌跡(24)在所述第一軌跡(501)上的所述一個(gè)或幾個(gè)段處與 所述平面相交。
8、 如權(quán)利要求6所述的成像系統(tǒng)，其中，調(diào)整所述正投影單元(12)，使得所述虛擬軌跡(24)被布置為-使所述虛擬軌跡(24)在所述第一軌跡(501)上的所述一個(gè)或幾個(gè)段的端 點(diǎn)(25)處與所述平面相交。
9、 如權(quán)利要求6所述的成像系統(tǒng)，其中，所述正投影單元(12)被調(diào)整為使得所述虛擬軌跡(24)是與 所述平面垂直的線。
10、 如權(quán)利要求5所述的成像系統(tǒng)，其中，所述重建單元(13)被調(diào)整為使得用于重建所述感興趣區(qū)域的 圖像的所述第一探測數(shù)據(jù)是短掃描數(shù)據(jù)。
11、 如權(quán)利要求5所述的成像系統(tǒng)，其中，所述重建單元(13)被調(diào)整為使得用于重建所述感興趣區(qū)域的 圖像的所述第一探測數(shù)據(jù)包括幾個(gè)短掃描數(shù)據(jù)集，其中，不同的短掃描數(shù) 據(jù)集對應(yīng)于在所述第一軌跡(501)上的不同的段。
12、 如權(quán)利要求1或2所述的成像系統(tǒng)，其中，所述重建單元(13)被調(diào)整為使得重建所述中間圖像包括以下 步驟-通過使用所述第二探測數(shù)據(jù)，對所述中間圖像中的在沿著所述第一軌 跡(501)的360。角度范圍上未被照射到的體素進(jìn)行重建；-通過使用所述第一探測數(shù)據(jù)和所述第二探測數(shù)據(jù)，對所述中間圖像中 的在沿著所述第一軌跡(501)的360。角度范圍上已經(jīng)被照射到的體素進(jìn)行 重建。
13、 如權(quán)利要求1或2所述的成像系統(tǒng)，其中，所述重建單元(13) 被調(diào)整為準(zhǔn)確地重建所述中間圖像和所述感興趣區(qū)域的圖像之中的至少一 個(gè)，并且所述感興趣區(qū)域的圖像是根據(jù)所述第一探測數(shù)據(jù)和所述虛擬探測 數(shù)據(jù)重建的。
14、 用于生成感興趣區(qū)域的圖像的圖像生成設(shè)備(10)，當(dāng)用于發(fā)射輻 射(4)以照射所述感興趣區(qū)域的照射單元(2)沿著第一軌跡(501)相對 于所述感興趣區(qū)域運(yùn)動(dòng)時(shí)，為所述圖像生成設(shè)備(10)提供由探測單元(6) 所探測的第一探測數(shù)據(jù)，所述第一探測數(shù)據(jù)取決于穿過所述感興趣區(qū)域之 后的所述輻射(4)，并且當(dāng)所述輻射單元(2)沿著第二軌跡(503)相對 于所述感興趣區(qū)域運(yùn)動(dòng)時(shí)，為所述圖像生成設(shè)備(10)提供由所述探測單 元(6)所探測的第二探測數(shù)據(jù)，所述第二探測數(shù)據(jù)取決于穿過所述感興趣 區(qū)域之后的所述輻射(4)，該圖像生成設(shè)備包括-重建單元(13)，用于至少根據(jù)所述第二探測數(shù)據(jù)來重建所述感興趣 區(qū)域的中間圖像，并且用于根據(jù)所述第一探測數(shù)據(jù)和虛擬探測數(shù)據(jù)來重建 所述感興趣區(qū)域的圖像；-正投影單元(12)，用于用所述中間圖像的正投影來確定所述虛擬探測數(shù)據(jù)。
15、 用于對感興趣區(qū)域進(jìn)行成像的成像方法，該方法包括以下步驟 -借助于發(fā)射輻射(4)的照射單元(2)，照射所述感興趣區(qū)域；-借助于移動(dòng)單元，沿著第一軌跡(501)相對于所述感興趣區(qū)域移動(dòng) 所述照射單元(2)，以及沿著第二軌跡(503)相對于所述感興趣區(qū)域移動(dòng)所述照射單元(2);-借助于探測單元(6)，當(dāng)所述照射單元(2)沿著所述第一軌跡(501) 運(yùn)動(dòng)時(shí)，探測第一探測數(shù)據(jù)，所述第一探測數(shù)據(jù)取決于穿過所述感興趣區(qū) 域之后的所述輻射(4)，并且當(dāng)沿著所述第二軌跡(503)照射所述感興趣 區(qū)域時(shí)，探測第二探測數(shù)據(jù)，所述第二探測數(shù)據(jù)取決于穿過所述感興趣區(qū) 域之后的所述輻射(4);-借助于重建單元(13)，至少根據(jù)所述第二探測數(shù)據(jù)來重建所述感興 趣區(qū)域的中間圖像；-借助于正投影單元(12)，用通過所述中間圖像的正投影，來確定所 述虛擬探測數(shù)據(jù)；-借助于所述重建單元(13)，根據(jù)所述第一探測數(shù)據(jù)和虛擬探測數(shù)據(jù) 來重建所述感興趣區(qū)域的圖像。
16、 用于生成感興趣區(qū)域的圖像的圖像生成方法，所述圖像生成方法 使用了第一探測數(shù)據(jù)，所述第一探測數(shù)據(jù)是在用于發(fā)射輻射(4)以照射所 述感興趣區(qū)域的照射單元(2)沿著第一軌跡(501)相對于所述感興趣區(qū) 域運(yùn)動(dòng)時(shí)由探測單元(6)所探測的，所述第一探測數(shù)據(jù)取決于穿過所述感 興趣區(qū)域之后的所述輻射(4)，并且所述圖像生成方法使用了第二探測數(shù) 據(jù)，該第二探測數(shù)據(jù)是在所述照射單元(2)沿著第二軌跡(503)相對于 所述感興趣區(qū)域運(yùn)動(dòng)時(shí)由所述探測單元(6)所探測的，所述第二探測數(shù)據(jù) 取決于穿過所述感興趣區(qū)域之后的所述輻射(4)，所述圖像生成方法包括 以下步驟-借助于重建單元(13)，至少根據(jù)所述第二探測數(shù)據(jù)來重建所述感興 趣區(qū)域的中間圖像；-借助于正投影單元(12)，用所述中間圖像的正投影來確定虛擬探測 數(shù)據(jù)；-借助于所述重建單元(13)，根據(jù)所述第一探測數(shù)據(jù)和所述虛擬探測 數(shù)據(jù)來重建所述感興趣區(qū)域的圖像。
17、 用于對感興趣區(qū)域進(jìn)行成像的計(jì)算機(jī)程序，包括成像代碼模塊， 當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在用于控制如權(quán)利要求1或2所述的成像系統(tǒng)的計(jì)算機(jī) 上運(yùn)行時(shí)，所述程序代碼模塊使成像系統(tǒng)執(zhí)行如權(quán)利要求15所述的方法的 步驟。
18、 用于對感興趣區(qū)域進(jìn)行成像的計(jì)算機(jī)程序，包括程序代碼模塊， 當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行在用于控制如權(quán)利要求14所述的圖像生成設(shè)備(10) 的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，所述程序代碼模塊使計(jì)算機(jī)執(zhí)行如權(quán)利要求16所述的 方法的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對感興趣區(qū)域進(jìn)行成像的成像系統(tǒng)，特別是涉及一種計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)。該成像系統(tǒng)包括照射單元(2)，其沿著第一軌跡(501)相對于感興趣區(qū)域運(yùn)動(dòng)，以及沿著第二軌跡(503)相對于感興趣區(qū)域運(yùn)動(dòng)。當(dāng)照射單元(2)沿著第一軌跡(501)運(yùn)動(dòng)時(shí)，采集第一探測數(shù)據(jù)，并且當(dāng)照射單元(2)沿著第二軌跡(503)運(yùn)動(dòng)時(shí)，采集第二探測數(shù)據(jù)。至少根據(jù)第二探測數(shù)據(jù)來重建所述感興趣區(qū)域的中間圖像，用通過中間圖像的正投影來確定虛擬探測數(shù)據(jù)。最終，根據(jù)所述第一探測數(shù)據(jù)和虛擬探測數(shù)據(jù)重建感興趣區(qū)域的圖像。
文檔編號A61B6/03GK101505661SQ200780031799
公開日2009年8月12日 申請日期2007年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月31日
發(fā)明者C·邦圖斯, M·格拉斯, T·克勒 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司