專利名稱：在計(jì)算機(jī)斷層造影中基于原始數(shù)據(jù)的改進(jìn)的散射校正的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于從事先在計(jì)算機(jī)斷層造影系統(tǒng)的輻射源和檢查對(duì)象之間相 對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的情況下被采集的測(cè)量數(shù)據(jù)中重建檢查對(duì)象的圖像數(shù)據(jù)的方法。
背景技術(shù)：
利用CT系統(tǒng)掃描檢查對(duì)象的方法是普遍公知的。在此，例如使用圓形掃描、具有 進(jìn)給的順序的圓形掃描或螺旋掃描。還可以使用不是基于圓形掃描的其它種類的掃描，例 如以線性片段的掃描。借助至少一個(gè)X射線源和至少一個(gè)相對(duì)的探測(cè)器從不同的記錄角度 記錄檢查對(duì)象的吸收數(shù)據(jù)并且將這樣積累的吸收數(shù)據(jù)和/或投影借助相應(yīng)的重建方法計(jì) 算成通過(guò)檢查對(duì)象的截面圖。為了從計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備(CT設(shè)備)的X射線-CT-數(shù)據(jù)組中，也就是說(shuō)，從所 采集的投影中重建計(jì)算機(jī)斷層造影圖像，目前作為標(biāo)準(zhǔn)方法采用所謂的濾波的反向投影方 法(Filtered Back Projection ；FBP) 0在數(shù)據(jù)采集之后進(jìn)行所謂的“重整(Rebinning)” 步驟，其中這樣重整利用扇狀地從輻射源傳播的射線產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，使得其以如下形狀呈現(xiàn)， 就象探測(cè)器被平行地射向探測(cè)器的X射線所射中一樣。然后將數(shù)據(jù)變換到頻域中。在頻域 中進(jìn)行濾波，并且然后將濾波的數(shù)據(jù)反向變換。然后借助這樣重整的和濾波的數(shù)據(jù)進(jìn)行到 感興趣體積內(nèi)部的各個(gè)體素的反向投影。隨著探測(cè)器行的數(shù)量增加，即，隨著探測(cè)器寬度的增加，越來(lái)越多出現(xiàn)的問(wèn)題是散 射。也就是可能發(fā)生X射線量子不是由檢查對(duì)象吸收，而是散射，即，其方向偏轉(zhuǎn)。這意味 著，特定的探測(cè)器元件也測(cè)量不是來(lái)自于連接X(jué)射線源與相應(yīng)的探測(cè)器元件的射線的X射 線量子。該效應(yīng)被稱為前向散射。其導(dǎo)致重建的CT圖像中的不期望的偽影。還存在具有兩個(gè)X射線源的CT設(shè)備，即所謂的雙源設(shè)備。如果兩個(gè)X射線源以相 同的X射線光譜運(yùn)行，則這將極大提高CT圖像的時(shí)間分辨率。因?yàn)橛捎趦蓚€(gè)X射線源，用于 數(shù)據(jù)采集的時(shí)間減半。這點(diǎn)特別是在運(yùn)動(dòng)的檢查對(duì)象的情況下是值得期望的。另一方面， 兩個(gè)X射線源還可以以不同的加速電壓并且由此以不同的X射線光譜運(yùn)行，從而進(jìn)行雙能 量拍攝。這點(diǎn)使得可以，關(guān)于采集的組織的成分作出斷言。在雙源拍攝中，散射的存在也是公知的問(wèn)題。除了上面描述的前向散射之外，在雙 源設(shè)備中還出現(xiàn)橫向散射。這意味著，X射線源的在檢查對(duì)象的表面或內(nèi)部散射的射線，到 達(dá)不是對(duì)應(yīng)于該X射線源的探測(cè)器。這點(diǎn)是不期望的，因?yàn)槿藗儍H對(duì)與相應(yīng)探測(cè)器對(duì)應(yīng)的 X射線源所發(fā)射的射線的分析感興趣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種重建CT圖像的方法，其中，降低散射的不 期望的效應(yīng)。此外，提供一種相應(yīng)的控制和計(jì)算單元、一種CT系統(tǒng)、一種計(jì)算機(jī)程序和一種 計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。在用于從測(cè)量數(shù)據(jù)中重建檢查對(duì)象的圖像數(shù)據(jù)的本發(fā)明方法中，事先在計(jì)算機(jī)斷層造影系統(tǒng)的輻射源和檢查對(duì)象之間相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的情況下拍攝所述測(cè)量數(shù)據(jù)。確定散射 校正參數(shù)，對(duì)其進(jìn)行低通濾波。將經(jīng)濾波的散射校正參數(shù)與測(cè)量數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，并且從這樣校正 的測(cè)量數(shù)據(jù)中重建圖像數(shù)據(jù)。散射校正參數(shù)用于消除或避免散射對(duì)從由散射所影響的測(cè)量數(shù)據(jù)中重建的圖像 所具有的不期望的影響。該影響在單源設(shè)備中涉及前向散射，并且在雙源設(shè)備中既涉及前 向散射也涉及橫向散射。在本方法中，不是只有在進(jìn)行的圖像重建之后，而是在圖像重建之前就已經(jīng)消除 或減少了散射的影響。這就是說(shuō)，散射校正參數(shù)直接作用于測(cè)量數(shù)據(jù)。通過(guò)將散射校正參 數(shù)與測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。該關(guān)聯(lián)相應(yīng)于一種數(shù)學(xué)運(yùn)算，對(duì)于該數(shù)學(xué)運(yùn)算，存在不同的可能方案。首先確定散射校正參數(shù)，然后濾波，并且然后與測(cè)量數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。這意味著，通過(guò)濾 波可以影響不涉及未校正的測(cè)量數(shù)據(jù)的散射校正參數(shù)。低通濾波使得，保留散射校正參數(shù) 的低頻信息，并且相應(yīng)地消除散射校正參數(shù)的高頻信息。由此可以直接影響散射校正參數(shù) 的特征。低通濾波優(yōu)選地涉及空間頻率，其中空間頻率是在位置處的經(jīng)傅里葉變換的參 數(shù)。該位置表示在探測(cè)器上的位置；如果使用多行的探測(cè)器，則每個(gè)投影角度呈現(xiàn)測(cè)量值的 矩陣，其中每個(gè)測(cè)量值屬于具有確定的位置坐標(biāo)的探測(cè)器元件。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，為了確定散射校正參數(shù)進(jìn)行散射的測(cè)量。該散射校 正參數(shù)不必直接相應(yīng)于這些測(cè)量值，其還可以從測(cè)量中通過(guò)計(jì)算獲得。散射的測(cè)量特別可 以在測(cè)量數(shù)據(jù)采集期間進(jìn)行。此外還可以，為了確定散射校正參數(shù)進(jìn)行散射的計(jì)算。該計(jì)算可以結(jié)合散射的測(cè) 量來(lái)進(jìn)行。然而按照該實(shí)施方式，優(yōu)選地不是測(cè)量散射，而是僅通過(guò)計(jì)算來(lái)確定散射。具有優(yōu)勢(shì)的是，為了確定散射校正參數(shù)，對(duì)所測(cè)量的或計(jì)算的散射強(qiáng)度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn) 化和對(duì)數(shù)化(Logarithmierimg)。以這種方式可以按照如下形式提供散射校正參數(shù)按照 該形式，強(qiáng)度測(cè)量數(shù)據(jù)通常地進(jìn)入圖像重建中。按照本發(fā)明的一種實(shí)施方式，對(duì)于每個(gè)探測(cè)器元件確定所述散射校正參數(shù)。這意 味著，散射校正參數(shù)不是由唯一的值組成，而是包括多個(gè)值，其中每個(gè)值對(duì)應(yīng)一個(gè)探測(cè)器元 件。特別地，可以對(duì)于每個(gè)投影角度(在該投影角度采集測(cè)量數(shù)據(jù))，對(duì)于每個(gè)探測(cè)器元件 確定一個(gè)散射校正參數(shù)值。按照本發(fā)明的一種擴(kuò)展，低通濾波導(dǎo)致散射校正參數(shù)的噪聲的平滑。如果消除該 噪聲，則校正了散射的測(cè)量數(shù)據(jù)也具有較少噪聲，從而提高了從中重建的圖像的質(zhì)量。按照本發(fā)明的一種實(shí)施方式，在探測(cè)器通道方向上進(jìn)行低通濾波。通道方向被理 解為沿著探測(cè)器行的方向；也就是在這種情況下，通過(guò)一行的不同的探測(cè)器元件移動(dòng)。通過(guò) 在探測(cè)器通道方向上的低通濾波，將屬于一行的不同探測(cè)器元件的散射校正參數(shù)值互相關(guān) 聯(lián)。作為替換，或者除了在探測(cè)器通道方向上的濾波之外附加地，還可以進(jìn)行在探測(cè) 器行方向上的低通濾波。該方向垂直于通道方向。也就是從一個(gè)探測(cè)器元件移動(dòng)到另一行 的相同的通道位置的探測(cè)器元件。也就是說(shuō)，可以進(jìn)行在探測(cè)器通道方向上的一維的濾波， 或者在探測(cè)器行方向上的一維濾波，或者在通道和行方向上的二維濾波。
本方法特別適合于在雙源CT測(cè)量中采集的測(cè)量數(shù)據(jù)。在此，由于橫向散射的散射 是一個(gè)特別大的問(wèn)題。經(jīng)濾波的散射校正參數(shù)與測(cè)量數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)還可以通過(guò)逐個(gè)探測(cè)器元件地相加或 相減來(lái)進(jìn)行。必要時(shí)，這些計(jì)算運(yùn)算還可以包括散射校正參數(shù)和/或測(cè)量數(shù)據(jù)的加權(quán)。按照本發(fā)明的控制和計(jì)算單元用于從CT系統(tǒng)的測(cè)量數(shù)據(jù)中重建檢查對(duì)象的圖像 數(shù)據(jù)。其包括用于存儲(chǔ)程序代碼的程序存儲(chǔ)器，其中在此(必要時(shí)除了別的之外)提供適 合于執(zhí)行上面描述的方法的程序代碼。按照本發(fā)明的CT系統(tǒng)包括這樣的控制和計(jì)算單元。 此外，其還可以包括例如用于采集測(cè)量數(shù)據(jù)所需的其它組成部分。按照本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序具有程序代碼裝置，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)上被執(zhí) 行時(shí)，其適合于執(zhí)行上述種類的方法。按照本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括在計(jì)算機(jī)可讀的數(shù)據(jù)載體上存儲(chǔ)的程序代碼 裝置，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)上被執(zhí)行時(shí)，其適合于執(zhí)行上述種類的方法。


以下借助實(shí)施例詳細(xì)解釋本發(fā)明。其中，圖1示出了具有圖像重建部分的計(jì)算機(jī)斷層造影系統(tǒng)的實(shí)施例的第一示意圖，圖2示出了具有圖像重建部分的計(jì)算機(jī)斷層造影系統(tǒng)的實(shí)施例的第二示意圖，圖3示出了具有橫向散射的雙源CT數(shù)據(jù)采集，圖4示出了流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1首先示意性示出了具有圖像重建裝置C21的第一計(jì)算機(jī)斷層造影系統(tǒng)Cl。在 機(jī)架外殼C6中有未示出的閉合的機(jī)架，在該機(jī)架上設(shè)置了具有相對(duì)的探測(cè)器C3的第一 X 射線管C2。可選地，在此處示出的CT系統(tǒng)中設(shè)置具有相對(duì)的探測(cè)器C5的第二 X射線管C4， 從而通過(guò)附加可用的輻射器/探測(cè)器組合可以實(shí)現(xiàn)高的時(shí)間分辨率，或者在輻射器/探測(cè) 器系統(tǒng)中在使用不同的X能量光譜的情況下也能夠進(jìn)行“雙能量(Dual-Energy) ”檢查。CT系統(tǒng)Cl還具有患者臥榻C8，在檢查時(shí)患者在該患者臥榻上可以沿著系統(tǒng)軸 C9 (也稱為ζ軸)被推入測(cè)量場(chǎng)中，其中也可以作為純的圓形掃描而不移動(dòng)患者僅在感興趣 的檢查區(qū)域中進(jìn)行掃描本身。在此X射線源C2或C4分別圍繞患者旋轉(zhuǎn)。在此，探測(cè)器C3 或C5相對(duì)于X射線源C2或C4并行地一起運(yùn)動(dòng)，以便采集投影測(cè)量數(shù)據(jù)，這些投影測(cè)量數(shù) 據(jù)然后被用于重建截面圖。作為順序掃描的替換(在該順序掃描中患者在各個(gè)掃描之間被 逐步地移動(dòng)通過(guò)檢查場(chǎng))，當(dāng)然還可以進(jìn)行螺旋形掃描，在該螺旋形掃描中患者在進(jìn)行著的 利用X射線掃描的期間被連續(xù)地沿著系統(tǒng)軸C9移動(dòng)通過(guò)在X射線管C2或C4和探測(cè)器C3 或C5之間的檢查場(chǎng)。通過(guò)患者沿著軸C9的運(yùn)動(dòng)和X射線源C2或C4的同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，在螺旋 形掃描的情況下在測(cè)量期間對(duì)于X射線源C2或C4相對(duì)于患者產(chǎn)生螺旋軌跡。該軌跡還可 以通過(guò)在患者不動(dòng)的情況下沿著軸C9移動(dòng)機(jī)架來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外還可以連續(xù)地和周期性地在 兩個(gè)點(diǎn)之間來(lái)回移動(dòng)患者。通過(guò)具有在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序代碼至的控制和計(jì)算單元ClO 來(lái)控制CT系統(tǒng)10。需要指出的是，該計(jì)算機(jī)程序代碼I^rgl至^^還可以包含在外部的存儲(chǔ)介質(zhì)上并且在需要時(shí)可以被加載到控制和計(jì)算單元ClO中?？梢酝ㄟ^(guò)控制接口 M從控 制和計(jì)算單元Cio中傳輸采集控制信號(hào)AS，以便按照特定的測(cè)量協(xié)議控制CT系統(tǒng)Cl。探測(cè)器C3或C5采集的投影測(cè)量數(shù)據(jù)ρ (以下也稱為原始數(shù)據(jù))通過(guò)原始數(shù)據(jù)接 口 C23被傳輸?shù)娇刂坪陀?jì)算單元C10。然后，該原始數(shù)據(jù)ρ (必要時(shí)在合適的預(yù)處理之后) 在圖像重建部分C21中被進(jìn)一步處理。在該實(shí)施例中，圖像重建部分C21在控制和計(jì)算單 元ClO中以軟件的形式在處理器上實(shí)現(xiàn)，例如以一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序代碼至的 形式。關(guān)于圖像重建，如已經(jīng)關(guān)于測(cè)量過(guò)程的控制所解釋的，計(jì)算機(jī)程序代碼I^rgl至 還可以包含在外部的存儲(chǔ)介質(zhì)上并且在需要時(shí)可以被加載到控制和計(jì)算單元ClO中。由圖像重建部分C21重建的圖像數(shù)據(jù)f然后被存儲(chǔ)在控制和計(jì)算單元ClO的存儲(chǔ) 器C22中和/或以通常方式在控制和計(jì)算單元ClO的顯示屏上被輸出。圖像數(shù)據(jù)還可以通 過(guò)在圖1中未示出的接口被饋入到連接到計(jì)算機(jī)斷層造影系統(tǒng)Cl的網(wǎng)絡(luò)，例如放射學(xué)信息 系統(tǒng)(RIS)，并且被存儲(chǔ)于在那里可訪問(wèn)的海量存儲(chǔ)器或者作為圖像被輸出?？刂坪陀?jì)算單元ClO還可以執(zhí)行EKG的功能，其中使用了用于傳導(dǎo)在患者與控制 和計(jì)算單元ClO之間的EKG電勢(shì)的導(dǎo)線C12。在圖1中示出的CT系統(tǒng)Cl還具有造影劑注 射器Cl 1，通過(guò)其可以附加地將造影劑注射到患者的血液循環(huán)中，從而可以更好地顯示患者 的血管、特別是跳動(dòng)的心臟的心室。此外，還存在進(jìn)行灌注測(cè)量的可能性，所提出的方法同 樣適合于該灌注測(cè)量。圖2示出了 C型臂系統(tǒng)，其中與圖1的CT系統(tǒng)不同，外殼C6支撐C型臂C7，在該 C型臂上一方面固定了 X射線管C2另一方面固定了相對(duì)的探測(cè)器C3。C型臂C7為了掃描 同樣圍繞系統(tǒng)軸C9擺動(dòng)，從而可以從多個(gè)掃描角度進(jìn)行掃描，并且能夠從多個(gè)投影角度確 定相應(yīng)的投影數(shù)據(jù)P。如圖1的CT系統(tǒng)一樣，圖2的C型臂系統(tǒng)Cl同樣具有對(duì)圖1所描述 的種類的控制和計(jì)算單元C10。本發(fā)明可以應(yīng)用于在圖1和2中示出的兩種系統(tǒng)。此外，原則上其還可以用于其 它的CT系統(tǒng)，例如用于具有形成整個(gè)環(huán)的探測(cè)器的CT系統(tǒng)。對(duì)于具有在患者縱向方向上、即在ζ方向上伸展的探測(cè)器的CT設(shè)備，由于前向散 射的散射限制了圖像質(zhì)量。前向散射意味著，X射線量子不是在檢查對(duì)象中被吸收，而是在 方向改變的情況下被散射，并且然后到達(dá)屬于該X射線源的探測(cè)器。這點(diǎn)是具有缺陷的，因 為X射線量子通過(guò)散射被“從軌跡中丟棄”并且由此在錯(cuò)誤的探測(cè)器元件中被測(cè)量。對(duì)于 圖像重建，僅期望從X射線源按照直線到達(dá)相應(yīng)的探測(cè)器元件的那些X射線量子。相應(yīng)地， (因?yàn)槠浞较蛲ㄟ^(guò)散射被改變而)不是在這樣的直的軌跡上運(yùn)動(dòng)的X射線量子攜帶對(duì)于圖 像重建來(lái)說(shuō)是錯(cuò)誤的信息。前向散射例如線性地隨著探測(cè)器的ζ覆蓋而增加。這點(diǎn)是基于，隨著掃描的層的 寬度增加(這點(diǎn)相應(yīng)于探測(cè)器的Z覆蓋)，X射線量子在檢查對(duì)象中被散射的可能性增加。散射在圖像中導(dǎo)致偽影。特別地，人們?cè)谥亟ǖ膱D像中可以觀察到暗的區(qū)域、寬 的、暗的線條和杯狀凹陷(Cupping)效應(yīng)，即，凹陷或凸起。也就是，散射不是導(dǎo)致關(guān)于整個(gè) 圖像的均勻變差。其原因是，散射不是均勻發(fā)生，而是取決于組織的衰減組織吸收X射線 越多，則散射也就越多。此外，其還使得圖像的信噪比變差，從而為了達(dá)到期望的信噪比，必 須使用更高的輻射劑量。對(duì)于雙源CT設(shè)備，除了前向散射，還發(fā)生橫向散射，這將結(jié)合圖3來(lái)解釋。圖3的圖示是通過(guò)垂直于ζ軸的拍攝幾何的截面?？梢钥匆?jiàn)兩個(gè)X射線源C2和C4，以及相對(duì)的探 測(cè)器C3和C5。這些探測(cè)器分別表示為線。這些線相應(yīng)于一個(gè)探測(cè)器行，其具有多個(gè)探測(cè)器 元件或像素。在ζ方向上相鄰地并且由此在該圖示中不能看見(jiàn)地，還可以存在其它的探測(cè) 器行。X射線源C2的射線穿透檢查對(duì)象0并且到達(dá)探測(cè)器C3，而X射線源C4的射線穿 透檢查對(duì)象0并且到達(dá)探測(cè)器C5。橫向散射特別地出現(xiàn)在檢查對(duì)象0的表面。通過(guò)寬箭頭 標(biāo)出從X射線源C2到檢查對(duì)象0的表面并且從那里幾乎直角地被散射的射線。該橫向散 射由實(shí)際上用于測(cè)量X射線源C4的射線的探測(cè)器C5采集。雙源CT設(shè)備關(guān)于散射來(lái)說(shuō)，其特性大約與具有在ζ方向上雙倍寬的探測(cè)器的單源 CT設(shè)備相同。散射最終限制了在CT設(shè)備中探測(cè)器的最大可能的ζ覆蓋。為了減少散射，在現(xiàn)有技術(shù)中采用探測(cè)器方面的準(zhǔn)直器。在此是這樣的片其 安裝于探測(cè)器之前并且用于僅允許X射線從特定方向通過(guò)到相應(yīng)的探測(cè)器元件。隨著探 測(cè)器的Z覆蓋增加并且由此散射強(qiáng)度增加，對(duì)于相同的效果必須增大準(zhǔn)直器的柵條比例 (Schachtverhaltnis ),也就是片的高度對(duì)探測(cè)器元件的寬度的比例，這很快碰到技術(shù)上的 限制。在此特別是準(zhǔn)直器片的機(jī)械穩(wěn)定性是有問(wèn)題的，因?yàn)槠浔旧碓谧罡叩男D(zhuǎn)頻率的情 況下不允許陷入振蕩。使用既在圖像層面中又在Z方向上準(zhǔn)直的格柵類的準(zhǔn)直器，提供了 更好的散射抑制，但是開銷極大并且極昂貴。總之，準(zhǔn)直器的效果受到限制、技術(shù)上開銷大 并且昂貴。僅僅準(zhǔn)直器本身不能解決在具有在Z方向上伸展的探測(cè)器的單源CT設(shè)備中并且 特別是在雙源CT設(shè)備中的散射問(wèn)題。相對(duì)于單源CT設(shè)備，在雙源CT設(shè)備中還出現(xiàn)如下問(wèn) 題在橫向散射的X射線量子的情況下，方向(X射線量子按照該方向到達(dá)錯(cuò)誤的探測(cè)器) 可以是正確的方向，從而其不可以受準(zhǔn)直器阻礙。作為用于減少散射的其它方法，計(jì)算的散射校正也是可能的。在這些計(jì)算的散射 校正中，首先對(duì)于每個(gè)探測(cè)器元件確定散射信號(hào)。這點(diǎn)或者可以通過(guò)直接的測(cè)量來(lái)進(jìn)行，方 法是，例如在ζ方向上在探測(cè)器外部(必要時(shí)在探測(cè)器兩側(cè))安裝附加的探測(cè)器元件。該 方法對(duì)于多行的探測(cè)器也是合適的，因?yàn)樯⑸湓讦品较蛏虾苌俑淖儭；蛘呖梢酝ㄟ^(guò)模型假 定來(lái)確定散射信號(hào)；在此進(jìn)行計(jì)算，散射在確定的對(duì)象形狀情況下看起來(lái)是如何。然后將所確定的散射信號(hào)在數(shù)據(jù)記錄時(shí)或者在圖像重建時(shí)完全或者部分地從測(cè) 量信號(hào)中減去。特別是，如果在檢查期間直接測(cè)量散射信號(hào)，則用于散射校正的這樣的方法 對(duì)于偽影抑制是非常有效的。然而其具有關(guān)鍵的缺陷以這種方式對(duì)測(cè)量信號(hào)的平均值校 正散射，使得這些平均值實(shí)際上相應(yīng)于不存在散射的平均的測(cè)量值。散射的該減去雖然對(duì) 平均的測(cè)量值具有優(yōu)勢(shì)地起作用、然而不會(huì)對(duì)噪聲起作用。因?yàn)楸M管進(jìn)行校正，散射的量子 噪聲還是包含在校正后所獲得的信號(hào)中通過(guò)散射帶入的附加的量子噪聲不能被減去。因此用于散射校正的所有算法的方法雖然可以明顯減少通過(guò)散射引起的偽影 (變暗、凹陷等等)，但是總是以增加的圖像噪聲為代價(jià)。對(duì)于保持期望的信噪比來(lái)說(shuō)，因此 比在具有在ζ方向上僅很少伸展的探測(cè)器的CT設(shè)備情況下需要更高的輻射劑量用于檢查 對(duì)象。Engel et al (Medical Physics 2008,35(1) :318-332)報(bào)告，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)胸部模體，在 具有16cm的ζ覆蓋的單源CT設(shè)備中在旋轉(zhuǎn)中心在應(yīng)用計(jì)算的散射校正的情況下與具有 2cm的ζ覆蓋的單源CT設(shè)備相比必須提高輻射劑量M%，以保持信噪比。在具有km的ζ覆蓋的雙源CT設(shè)備中，與具有2cm的ζ覆蓋的單源CT設(shè)備相比需要20%更多的劑量。對(duì)于兩個(gè)探測(cè)器具有例如8cm的ζ覆蓋的虛擬雙源CT設(shè)備，在標(biāo)準(zhǔn) 的胸部檢查中需要47%的劑量增加。如果不是考察相對(duì)小的衰減的標(biāo)準(zhǔn)胸部，而是在腹部 區(qū)域的CT掃描、特別是在肥胖患者的條件下，則該情況將更劇烈。以下描述的過(guò)程基于如下認(rèn)識(shí)經(jīng)散射校正的對(duì)數(shù)化的CT原始數(shù)據(jù)(其表示對(duì)于 圖像重建的輸入數(shù)據(jù))通過(guò)合適的數(shù)學(xué)變換，可以被劃分為測(cè)量的對(duì)數(shù)化的原始數(shù)據(jù)和對(duì) 數(shù)化的校正數(shù)據(jù)。然后可以對(duì)對(duì)數(shù)化的校正數(shù)據(jù)應(yīng)用合適的低通濾波，以降低噪聲。Itk = Ipk+Isk是在穿透檢查對(duì)象之后在探測(cè)器通道k中測(cè)量的強(qiáng)度。G是理想地衰減的強(qiáng)度，即，在沒(méi)有散射的狀態(tài)下會(huì)得到的測(cè)量結(jié)果。Isk是在探測(cè)器元件k中存在的 散射分量。其包括直接的散射(即前向散射)和在雙源CT設(shè)備的情況下的橫向散射。如 上所述地測(cè)量或者通過(guò)模型假定來(lái)計(jì)算ΙΛ為了進(jìn)行散射校正，將Isk從測(cè)量的強(qiáng)度Itk中 減去，以便獲得期望的理想地衰減的強(qiáng)度Ipk = Itk-Isk。對(duì)于CT圖像重建的輸入數(shù)據(jù)是對(duì)數(shù)化的值fpk = -In (IpVl0)，其中I。是標(biāo)準(zhǔn)化強(qiáng) 度，即未衰減的X射線的強(qiáng)度。成立
權(quán)利要求
1.一種用于從測(cè)量數(shù)據(jù)(p，ltk)中重建檢查對(duì)象的圖像數(shù)據(jù)(f，PIC)的方法，其中，所 述測(cè)量數(shù)據(jù)(P，Itk)是在計(jì)算機(jī)斷層造影系統(tǒng)(Cl)的輻射源(C2，C4)和檢查對(duì)象之間相 對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的情況下被采集的，確定散射校正參數(shù)(fsk)，對(duì)所述散射校正參數(shù)(f )進(jìn)行低通濾波，將經(jīng)濾波的散射校正參數(shù)(fskOTk)與測(cè)量數(shù)據(jù)(P，Itk)進(jìn)行關(guān)聯(lián)(ADD)，從這樣校正的 測(cè)量數(shù)據(jù)Ο；)中重建圖像數(shù)據(jù)(f，PIC)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，對(duì)散射(Itk)進(jìn)行測(cè)量，以確定所述散射校正參 數(shù)(fsk)。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，對(duì)散射(Itk)進(jìn)行計(jì)算，以確定所述 散射校正參數(shù)(f )。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，對(duì)測(cè)量的或計(jì)算的散射強(qiáng)度(Isk)進(jìn) 行標(biāo)準(zhǔn)化和對(duì)數(shù)化，以確定所述散射校正參數(shù)(fsk)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，對(duì)于每個(gè)探測(cè)器元件確定所述散射 校正參數(shù)(f )。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述低通濾波(FILT)產(chǎn)生所述散射 校正參數(shù)(f )的噪聲的平滑。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述低通濾波(FILT)在探測(cè)器通道 方向上進(jìn)行。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述低通濾波(FILT)在探測(cè)器行方 向上進(jìn)行。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述測(cè)量數(shù)據(jù)(p，Itk)在雙源測(cè)量的 情況下被采集。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，通過(guò)逐個(gè)探測(cè)器元件地相加或相 減，進(jìn)行經(jīng)濾波的散射校正參數(shù)(fsk。 k)與所述測(cè)量數(shù)據(jù)(P，Itk)的關(guān)聯(lián)。
11.一種用于從計(jì)算機(jī)斷層造影系統(tǒng)(Cl)的測(cè)量數(shù)據(jù)(p，Itk)中重建檢查對(duì)象的圖像 數(shù)據(jù)(f，PIC)的控制和計(jì)算單元(ClO)，包含用于存儲(chǔ)程序代碼(Prg1-Prgn)的程序存儲(chǔ)器，其中，在程序存儲(chǔ)器中具有程序代碼(Prg1-Prgn)，其執(zhí)行按照權(quán)利要求1至10中任一 項(xiàng)所述的方法。
12.—種具有按照權(quán)利要求11所述的控制和計(jì)算單元(ClO)的計(jì)算機(jī)斷層造影系統(tǒng) (Cl)。
13.一種計(jì)算機(jī)程序，具有程序代碼裝置(Prg1-Prgn)，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)上 被運(yùn)行時(shí)，用于執(zhí)行按照權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法。
14.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括在計(jì)算機(jī)可讀的數(shù)據(jù)載體上存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序的程序 代碼裝置(Prg1-Prgn)，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)上被執(zhí)行時(shí)，其適合于執(zhí)行上述種類的 方法。
全文摘要
在計(jì)算機(jī)斷層造影中基于原始數(shù)據(jù)的改進(jìn)的散射校正。本發(fā)明涉及一種用于從測(cè)量數(shù)據(jù)(Itk)中重建檢查對(duì)象的圖像數(shù)據(jù)(PIC)的方法，其中，所述測(cè)量數(shù)據(jù)(Itk)是事先在計(jì)算機(jī)斷層造影系統(tǒng)的輻射源和檢查對(duì)象之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的情況下被采集的。確定散射校正參數(shù)(fsk)，對(duì)所述散射校正參數(shù)(fsk)進(jìn)行低通濾波。將經(jīng)濾波的散射校正參數(shù)(fs korrk)與測(cè)量數(shù)據(jù)(Itk)關(guān)聯(lián)(ADD)，并且從這樣校正的測(cè)量數(shù)據(jù)(fpk)中重建圖像數(shù)據(jù)(f，PIC)。
文檔編號(hào)A61B6/03GK102048551SQ20101053223
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月2日
發(fā)明者托馬斯·弗洛爾 申請(qǐng)人:西門子公司