專利名稱：用于寬覆蓋和低劑量心臟ct成像的動態(tài)準直器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來說，本發(fā)明的實施例涉及診斷成像，更具體地說，涉及能夠具有高時間分辨率、減少由缺失數(shù)據(jù)和縱向截斷引起的圖像偽影以及減少輻射劑量的計算機斷層造影(CT) 成像的方法及裝置。
背景技術(shù)：
通常，在計算機斷層造影(CT)成像系統(tǒng)中，χ射線源向諸如患者或一件行李之類的對象或物體發(fā)射扇形射束。在下文中，術(shù)語“對象”和“物體”應(yīng)包括能夠被成像的任何東西。射束在被對象衰減后，照射在輻射檢測器陣列上。在檢測器陣列接收到的已衰減射束輻射的強度通常取決于對象對X射線束的衰減。檢測器陣列的每個檢測器元件產(chǎn)生指示每個檢測器元件接收的已衰減射束的分開的電信號。電信號被發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以供分析，分析最終生成圖像。一般情況下，χ射線源和檢測器陣列在成像平面內(nèi)并且圍繞對象繞機架旋轉(zhuǎn)。X射線源通常包括在焦點發(fā)射X射線束的X射線管。X射線檢測器通常包括用于校準在檢測器接收的X射線束的準直器，與準直器相鄰、用于將X射線轉(zhuǎn)換為光能量的閃爍體，以及用于從相鄰閃爍體接收光能量并從其中產(chǎn)生電信號的光電二極管。通常，閃爍體陣列的每個閃爍體將X射線轉(zhuǎn)換為光能量。每個閃爍體向與之相鄰的光電二極管釋放光能量。每個光電二極管檢測光能量并產(chǎn)生對應(yīng)的電信號。光電二極管的輸出則被發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于圖像重構(gòu)。CT成像的重要現(xiàn)代應(yīng)用之一就是用于心臟成像。然而，心臟成像技術(shù)、如冠狀動脈CT血管造影術(shù)提出特別的技術(shù)挑戰(zhàn)，其中之一就是需要高時間分辨率來避免圖像中的運動偽影。獲得如此高的時間分辨率的一種方式是使用寬覆蓋、多檢測器行CT(MDCT)系統(tǒng)在一次機架旋轉(zhuǎn)內(nèi)掃描整個心臟區(qū)域。這里，寬覆蓋是指能夠在一次繞軸旋轉(zhuǎn)(axial rotation)內(nèi)覆蓋人心臟的大部分的χ射線束的縱向覆蓋。通常，為了保持時間分辨率，只有來自大概一半掃描的數(shù)據(jù)被用于圖像重構(gòu)。然而，遺憾的是，當(dāng)大的χ射線錐形束角度大時，這樣的心臟半掃描成像方法面臨嚴重的缺失數(shù)據(jù)和縱向截斷問題。這種心臟半掃描方法引起的錐形束偽影在重構(gòu)圖像中容易觀察到，并且使圖像質(zhì)量嚴重下降。為了減輕與上述心臟半掃描技術(shù)相關(guān)聯(lián)的缺失數(shù)據(jù)和縱向截斷問題，采用寬覆蓋、全掃描心臟成像(即使采用半掃描重構(gòu)方法)是一種解決方案。這種寬覆蓋、全掃描心臟成像提供了一種保持時間分辨率、同時減輕與半掃描成像相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)缺失和縱向截斷問題的方式。然而，與半掃描心臟成像相比，全掃描心臟成像在對象上施加了更大的輻射劑量。事實上，全掃描心臟成像中的輻射劑量表現(xiàn)為在半掃描心臟成像之上輻射劑量50% (或更多)的增長。雖然為了使患者所受到的輻射劑量和掃描時間最小化而進行了各種努力，但是傳統(tǒng)的全掃描心臟成像不夠理想。因此，希望設(shè)計能夠具有高時間分辨率、減少由缺失數(shù)據(jù)和縱向截斷引起的圖像偽影以及減少輻射劑量的用于CT成像的裝置和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實施例針對一種計算機斷層造影(CT)掃描儀，包括機架，其中具有開口以接納待掃描的對象；X射線源，布置于機架內(nèi)，并且配置成在CT數(shù)據(jù)獲取期間將X 射線錐形束投影在對象；以及檢測器陣列，配置成檢測穿過對象的X射線。CT掃描儀還包括布置在X射線源附近的動態(tài)準直器；以及配置為使X射線源圍繞對象旋轉(zhuǎn)的控制器，其中，χ射線源的單次旋轉(zhuǎn)被分為第一半掃描和第二半掃描，在第一半掃描期間獲取第一成像數(shù)據(jù)集，在第二半掃描期間獲取第二成像數(shù)據(jù)集?？刂破鬟€配置為在從第一半掃描和第二半掃描其中之一獲取圖像數(shù)據(jù)之后，并且與從第一半掃描和第二半掃描其中另一個獲取圖像數(shù)據(jù)的開始同時，對動態(tài)準直器進行定位，其中，動態(tài)準直器配置為在第一半掃描和第二半掃描其中之一期間阻擋χ射線源發(fā)射的χ射線束的中央部分；以及使用第一成像數(shù)據(jù)集和第二成像數(shù)據(jù)集來重構(gòu)CT圖像。本發(fā)明的另一實施例針對一種心臟CT成像的方法，該方法包括沿著旋轉(zhuǎn)環(huán)形路徑使X射線源圍繞掃描對象旋轉(zhuǎn)通過一系列投影角，其中X射線源的單次旋轉(zhuǎn)被分為第一半掃描和第二半掃描；從第一半掃描中獲取第一成像數(shù)據(jù)集；以及從第二半掃描中獲取第二成像數(shù)據(jù)集。該方法還包括在從第一半掃描和第二半掃描其中之一獲取圖像數(shù)據(jù)完成之后，并且與從第一半掃描和第二半掃描其中另一個獲取圖像數(shù)據(jù)的開始同時，運用準直器以在第一半掃描和第二半掃描其中之一期間阻擋X射線源發(fā)射的X射線束的中央部分； 以及使用第一成像數(shù)據(jù)集和第二成像數(shù)據(jù)集來重構(gòu)CT圖像。本發(fā)明的另一實施例針對一種CT成像系統(tǒng)，包括可旋轉(zhuǎn)的機架，其中具有開口以接納待掃描的對象；X射線源，布置于可旋轉(zhuǎn)的機架內(nèi)，并且配置成在CT數(shù)據(jù)獲取期間將 X射線束投影在對象；以及布置在X射線源附近的準直器，其中，準直器配置成可移動地定位于所投影的X射線束的路徑中。CT成像系統(tǒng)還包括計算機，計算機被編程以使X射線源圍繞對象完全地旋轉(zhuǎn)，其中X射線源的旋轉(zhuǎn)被分為第一半掃描和第二半掃描，從第一半掃描中獲取第一成像數(shù)據(jù)集，以及從第二半掃描中獲取第二成像數(shù)據(jù)集。計算機還被編程以在從第一半掃描和第二半掃描其中之一獲取成像數(shù)據(jù)之后，并且與從第一半掃描和第二半掃描其中另一個獲取成像數(shù)據(jù)的開始同時，并且在從第一半掃描和第二半掃描其中另一個獲取成像數(shù)據(jù)的整個過程中，可移動地對準直器進行定位以阻擋X射線源發(fā)射的X射線束的中央部分；以及使用第一成像數(shù)據(jù)集和第二成像數(shù)據(jù)集來重構(gòu)CT圖像。其它各種特征和優(yōu)點將在接下來的詳細描述和附圖中變得顯而易見。


附圖舉例說明當(dāng)前為實現(xiàn)本發(fā)明而考慮的一個優(yōu)選實施例。在附圖中圖1是CT成像系統(tǒng)的示意圖。圖2是圖1所示的系統(tǒng)的示意框圖。圖3是CT系統(tǒng)檢測器陣列的一個實施例的透視圖。圖4是檢測器的一個實施例的透視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的心臟CT成像的寬縱向檢測器方法的第一半掃描的示意表示。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的心臟CT成像的寬縱向檢測器方法的第二半掃描的示意表示。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的CT成像方法的流程圖。圖8是與非侵入式包裹檢查系統(tǒng)配合使用的CT系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的工作環(huán)境是關(guān)于寬覆蓋、多檢測器行、計算機斷層造影(CT)系統(tǒng)來描述的。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，本發(fā)明同樣可適用于與其它多切片配置配合使用。而且， 將關(guān)于X射線的檢測和轉(zhuǎn)換來描述本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員還會理解，本發(fā)明同樣可適用于其它高頻電磁能量的檢測和轉(zhuǎn)換。將關(guān)于“第三代”CT掃描儀來描述本發(fā)明，但是本發(fā)明同樣可適用于其它CT系統(tǒng)。參照圖1，計算機斷層造影(CT)成像系統(tǒng)10被表示為包括機架12，其代表了 “第三代”CT掃描儀。機架12具有X射線源14，X射線源14向在機架12的相對側(cè)上的檢測器組件或后置式患者準直器18投影χ射線束。現(xiàn)參照圖2，檢測器組件18由多個檢測器20 和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)(DAS) 32組成。多個檢測器20感測穿過醫(yī)學(xué)患者22的所投影的χ射線 16,DAS 32將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以用于后續(xù)處理。每個檢測器20產(chǎn)生模擬電信號，該電信號表示照射的χ射線束以及因射線穿過患者22而得到的衰減射束的強度。在獲取χ射線投影數(shù)據(jù)的掃描期間，機架12和安裝在其上的部件繞旋轉(zhuǎn)中心M旋轉(zhuǎn)。機架12的旋轉(zhuǎn)和χ射線源14的操作由CT系統(tǒng)10的控制機構(gòu)沈來控制?？刂茩C構(gòu)沈包括χ射線控制器觀，它為χ射線源14提供電力和定時信號；以及機架馬達控制器30，它控制機架12的旋轉(zhuǎn)速度和位置。圖像重構(gòu)器34接收來自DAS 32的經(jīng)過抽樣和數(shù)字化的χ射線數(shù)據(jù)，并且執(zhí)行高速重構(gòu)。重構(gòu)的圖像作為輸入被施加到計算機36，計算機 36將圖像存儲在大容量存儲裝置38中。計算機36還經(jīng)由控制臺40從操作者那里接收命令和掃描參數(shù)，控制臺40具有某種形式的操作者接口，諸如鍵盤、鼠標(biāo)、聲音驅(qū)動的控制器或者任何其它合適的輸入裝置。 關(guān)聯(lián)的顯示器42允許操作者觀察來自計算機36的重構(gòu)圖像和其它數(shù)據(jù)。計算機36使用操作者提供的命令和參數(shù)來向DAS 32、χ射線控制器觀和機架馬達控制器30提供控制信號和信息。另外，計算機36操作工作臺馬達控制器44來控制機動工作臺46，以定位患者 22和機架12。具體來說，工作臺46移動患者22全部或部分地通過圖1的機架開口 48。如圖3所示，檢測器組件18包括軌道17，其間設(shè)置有準直葉片或板19。板19被定位以在這種射束照射在例如圖4的位于檢測器組件18上的檢測器20上之前校準χ射線 16。在一個實施例中，檢測器組件18包括57個檢測器20，每個檢測器20具有像素元件50 的64X16的陣列大小。因此，檢測器組件18具有64行和912列(16X 57個檢測器)，這允許通過機架12的每次旋轉(zhuǎn)收集數(shù)據(jù)的64個同時切片。為了達到縱向的寬覆蓋以在一次旋轉(zhuǎn)中覆蓋人的整個心臟，通常需要多于64行的檢測器。所需檢測器行的數(shù)量是所需覆蓋范圍和檢測器行寬度的函數(shù)。參照圖4，檢測器20包括DAS 32，每個檢測器20包括在封裝51中排列的多個檢測器元件50。檢測器20包括相對于檢測器元件50定位于封裝51內(nèi)的插腳52。封裝51定位于具有多個二極管59的背光(kicklit) 二極管陣列53上。背光二極管陣列53又定位于多層襯底M上。間隔塊55定位于多層襯底M上。檢測器元件50與背光二極管陣列 53光耦合，并且背光二極管陣列53又與多層襯底M電耦合。柔性電路56附在多層襯底 54的面57以及DAS 32上。檢測器20通過使用插腳52定位于檢測器組件18內(nèi)。在一個實施例的操作中，χ射線照射在檢測器元件50內(nèi)而產(chǎn)生光子，光子穿過封裝51，從而產(chǎn)生模擬信號，該信號在背光二極管陣列53內(nèi)的二極管上被檢測。產(chǎn)生的模擬信號穿過多層襯底M、柔性電路56，到達DAS 32，在這里，模擬信號被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。如上所述，計算機斷層造影的重要現(xiàn)代應(yīng)用之一就是用于心臟成像。由于心臟的快速和接近恒定的運動，在心臟CT成像中使用高時間獲取速度來避免重構(gòu)圖像中的運動偽影。為了達到如此高的時間分辨率，為心臟成像已經(jīng)開發(fā)了各種先進的獲取技術(shù)，包括快速機架旋轉(zhuǎn)速度、寬縱向檢測器覆蓋、多X射線源，等等。特別提到寬縱向檢測器方法，期望 χ射線源繞對象的一個單次繞軸旋轉(zhuǎn)對于患者群體中的大多數(shù)實現(xiàn)整個心臟的成像。傳統(tǒng)上，心臟成像采用半掃描獲取模式來執(zhí)行，這慮及重構(gòu)圖像所需要的成像數(shù)據(jù)從完全機架旋轉(zhuǎn)的基本上一半獲得。然而，由于在寬縱向檢測器方法中存在大的錐形束角度，采用半掃描獲取模式生成的圖像中可能存在嚴重的錐形束偽影。利用全掃描獲取模式可減輕圖像中存在的錐形束偽影，但是以在對象上的輻射劑量增加為代價。參照圖5，示出上述心臟CT成像的寬縱向檢測器方法的示意表示。圖5表示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的第一半掃描獲取，如下所述。χ射線源200發(fā)射χ射線錐形束201通過蝴蝶結(jié)濾波器202，濾波器202在光子到達待掃描的物體之前吸收X射線源200發(fā)出的低能量光子。X射線源200和蝴蝶結(jié)濾波器 202都繞成像體204的Z軸來繞軸旋轉(zhuǎn)。雖然圖5示出χ射線源200和蝴蝶結(jié)濾波器202 繞Z軸旋轉(zhuǎn)僅180度，但是這只是圖解說明錐形束201在整個掃描中的覆蓋，要理解，χ射線源200和蝴蝶結(jié)濾波器202能夠繞成像體204進行360度旋轉(zhuǎn)。在心臟CT成像中，成像體204代表整個心臟區(qū)域，并且是在χ射線源200和蝴蝶結(jié)濾波器202繞Z軸單次旋轉(zhuǎn)之后想要重構(gòu)的區(qū)域。在圖5所示的例子中，成像體204在縱向具有160mm的尺寸(w = 160mm)，整個直徑是250mm(d = 250mm)，但是要理解，成像體 204并不限于這樣的尺寸。此夕卜，圖5中從χ射線源200到Z軸的距離為610mm，但是要理解，這個距離也不限于這樣的尺寸。為了成像體204的全掃描獲取，χ射線源200可繞成像體204旋轉(zhuǎn)完全繞軸旋轉(zhuǎn) (即，360度)，來自這個全掃描的成像數(shù)據(jù)用于重構(gòu)表示成像體204的圖像。在第一半掃描期間獲取成像數(shù)據(jù)后(即，完全繞軸旋轉(zhuǎn)的第一個180度+扇角)，具有與第一半掃描的角度互補的投影角度的成像數(shù)據(jù)在第二半掃描期間(即完全繞軸旋轉(zhuǎn)的第二個180度的段) 被獲取。因此，全掃描獲取提供了圖像重構(gòu)中要使用的最大范圍的數(shù)據(jù)，這對于重構(gòu)具有減少的偽影的圖像是有用的。例如，參照圖5，全掃描獲取允許在成像體204的區(qū)域206的完全360度掃描覆蓋，在區(qū)域208大于180度掃描覆蓋，并且在區(qū)域210小于180度掃描覆蓋。 為了重構(gòu)圖像具有很少、甚至沒有錐形束偽影，希望至少180度的掃描覆蓋，采用全掃描獲取來基本上獲得這樣的掃描覆蓋。事實上，采用圖5中所述的例子，在這些條件下，經(jīng)由全掃描獲取提供超過98%的覆蓋數(shù)據(jù)，只有最小區(qū)域210提供小于180度的掃描覆蓋。雖然全掃描獲取成功地使得能夠獲取具有最小錐形束偽影的圖像，但是這樣的全
6掃描獲取也使掃描物體遭受不希望有的額外輻射劑量。作為備選，半掃描獲取方法可用來減少輻射劑量，但這種方法本身導(dǎo)致了與全掃描獲取相比顯著較小覆蓋的數(shù)據(jù)可供用于圖像重構(gòu)。如上所述，對于圖像重構(gòu)，期望至少180度的掃描覆蓋。只使用半掃描獲取，可能有少得多的數(shù)據(jù)覆蓋，因而成像體204的基本部分對于圖像重構(gòu)而言包含不夠的數(shù)據(jù)。例如，再參照圖5，采用半掃描獲取方法，成像體204的區(qū)域206會具有大于180度的掃描覆蓋，但是區(qū)域208會具有小于180度的掃描覆蓋，并且區(qū)域210會具有遠遠小于180度的掃描覆蓋，得到整個覆蓋數(shù)據(jù)的大約86 % (與采用全掃描獲取時大于98 %的覆蓋數(shù)據(jù)相比)。 僅僅傳統(tǒng)半掃描獲取中掃描覆蓋的缺失就導(dǎo)致不希望有的錐形束偽影，因而當(dāng)錐形束偽影成為主要關(guān)注的問題時，半掃描獲取方法對于用在寬覆蓋心臟成像中而言不具吸引力。因此，雖然圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的第一半掃描獲取，但是希望有第二半掃描獲取以使得能夠獲取足夠的數(shù)據(jù)用于低偽影的圖像重構(gòu)，而仍然使所掃描物體所受到的額外輻射劑量最小化。本發(fā)明的實施例實現(xiàn)了這樣一種分別采用第一和第二半掃描獲取的成像數(shù)據(jù)獲取方法，在本文中將關(guān)于圖6來進一步描述。參照圖6，示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的第二半掃描獲取的示意表示。為了一致性和容易理解，圖5和圖6之間共同的元件共用共同的參考標(biāo)號，各個共同的元件的目的或含義在這里將不再重述。如以上關(guān)于圖5所述，通過使χ射線源200和蝴蝶結(jié)濾波器202繞成像體204的 Z軸來繞軸旋轉(zhuǎn)，獲取來自第一半掃描的圖像數(shù)據(jù)，并且成像數(shù)據(jù)在這個第一半掃描期間被連續(xù)地獲取。第一半掃描構(gòu)成繞ζ軸的180度旋轉(zhuǎn)，連同X射線束的扇形角。在這個第一半掃描期間，由于在區(qū)域206獲得大于180度的掃描覆蓋，對于區(qū)域206獲取了足夠的圖像數(shù)據(jù)。然而，僅僅從第一半掃描中在區(qū)域208和區(qū)域210中獲取不夠的數(shù)據(jù)，因而全掃描獲取對于整個成像體204的有效圖像重構(gòu)更具吸引力。因此，在第一半掃描期間的圖像數(shù)據(jù)獲取之后，χ射線源200進入繞成像體204的第二次180度繞軸旋轉(zhuǎn)，稱作第二半掃描。然而，與第二半掃描中的圖像數(shù)據(jù)獲取的開始同時，動態(tài)準直器212可移動地定位于χ射線源200和蝴蝶結(jié)濾波器202之間，以便有效地阻擋從χ射線源200發(fā)射的χ射線束的中央部分。以這種方式，動態(tài)準直器212阻擋從χ射線源200發(fā)射的χ射線束的大部分，但允許χ射線束的外側(cè)部分(也就是χ射線束在線214 以外的部分)在第二半掃描期間照射在所掃描的物體上。在第二半掃描期間沒有獲取在第一半掃描期間已經(jīng)獲取的來自區(qū)域206的冗余和不必要的圖像數(shù)據(jù)，而在第二半掃描期間仍然獲取來自欠抽樣的區(qū)域208和區(qū)域210的圖像數(shù)據(jù)，從而對于成像體204的大部分而言，使至少180度的數(shù)據(jù)覆蓋能夠被獲取。在從第一半掃描和第二半掃描獲取圖像數(shù)據(jù)后， CT圖像被重構(gòu)。以上關(guān)于圖5和圖6所述的CT成像技術(shù)不僅使足夠的數(shù)據(jù)覆蓋能夠被獲取，而且實質(zhì)上減少了所掃描物體所受到的潛在輻射劑量。此外，當(dāng)此技術(shù)為具有一定的機架旋轉(zhuǎn)速度的心臟CT成像而實現(xiàn)時，在單次心跳內(nèi)可完成整個全掃描獲取，從而達到避免運動偽影所需的高時間分辨率。動態(tài)準直器212優(yōu)選地由高衰減材料(例如鎢)構(gòu)成，這使它能夠有效地阻擋χ射線源200發(fā)射的χ射線束的相當(dāng)大的部分。雖然使用術(shù)語“準直器”，但是動態(tài)準直器212 并不是按常規(guī)意義將χ射線束整形，而是阻擋χ射線束的相當(dāng)大的中央部分(即80% )，而允許χ射線束的外側(cè)部分照射在掃描物體上。不像CT成像中使用的常規(guī)準直器，動態(tài)準直器212還形成單個單元。此外，可在第一半掃描之后并且與第二半掃描的開始同時，采用任何適當(dāng)?shù)尿?qū)動手段使動態(tài)準直器212可移動地定位于χ射線源200和蝴蝶結(jié)濾波器202之間。然而，雖然前面所述的例子指定在第二半掃描期間運用動態(tài)準直器212，但是本發(fā)明不限于此。也就是說，動態(tài)準直器212能夠在第一半掃描期間被定位以阻擋χ射線束的一部分，而不在第二半掃描期間被定位以阻擋χ射線束的一部分。此外，動態(tài)準直器212能夠在全掃描的任何時段期間被定位以阻擋χ射線束的一部分。如果在第二半掃描期間不使用動態(tài)準直器212，在全掃描獲取期間，輻射劑量會比為了同樣覆蓋只采取半掃描獲取時高出例如不止50%。然而，采用動態(tài)準直器212在第二半掃描期間阻擋χ射線束的例如80%部分確保了被成像的物體被至少180度抽樣均勻覆蓋。這個方法相當(dāng)于與傳統(tǒng)全掃描獲取相比使輻射劑量減少大約30%。輻射劑量的如此實質(zhì)性減少，當(dāng)結(jié)合了高時間分辨率和減少的錐形束偽影時，使得關(guān)于本發(fā)明所述的寬覆蓋全掃描獲取技術(shù)對于心臟CT成像成為具有吸引力的選擇?，F(xiàn)參照圖7，示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的CT成像方法300。方法300從框302 開始，使X射線源沿著環(huán)形路徑繞掃描對象(例如患者)旋轉(zhuǎn)。在框304，從X射線源，從第一半掃描中獲取第一成像數(shù)據(jù)集。接下來，在框306，在第一半掃描期間的成像數(shù)據(jù)獲取完成后，并且與從第二半掃描獲取成像數(shù)據(jù)的開始同時，運用動態(tài)準直器。如上所述，動態(tài)準直器被配置為在第二半掃描期間阻擋χ射線源發(fā)射的χ射線束的相當(dāng)大的部分。在框308， 從第二半掃描中獲取第二成像數(shù)據(jù)集，從而完成圖像數(shù)據(jù)的全掃描獲取。最后，在框310，使用獲取的第一和第二成像數(shù)據(jù)集來重構(gòu)CT圖像。雖然上述例子具體地涉及心臟CT成像，但是本發(fā)明不限于此。本發(fā)明可應(yīng)用于CT 成像的其它形式，特別是那些期望減小的或有限的輻射劑量的情況，包括神經(jīng)研究和兒科掃描?，F(xiàn)參照圖8，包裹/行李檢查系統(tǒng)100包括可旋轉(zhuǎn)的機架102，其中具有開口 104， 包裹或各件行李可通過開口 104。可旋轉(zhuǎn)的機架102容納高頻電磁能量源106以及檢測器組件108，檢測器組件108具有包括閃爍體單元的閃爍體陣列，類似于圖6或7中所示。還提供傳送系統(tǒng)110，其中包括由結(jié)構(gòu)114支撐的傳送帶112以便自動且連續(xù)地使包裹或各件行李116通過開口 104以進行掃描。物體116被傳送帶112運送通過開口 104，然后獲取成像數(shù)據(jù)，以及傳送帶112以受控且連續(xù)的方式從開口 104中移出包裹116。結(jié)果，郵政檢查員、包裹處理者以及其他安全保衛(wèi)人員可非侵入地檢查包裹116的內(nèi)容物有無爆炸物、刀具、槍支、違禁物等等。所公開的方法及裝置的技術(shù)貢獻在于提供了一種計算機，該計算機被實現(xiàn)為執(zhí)行計算機斷層造影(CT)成像方法，該方法能夠具有高時間分辨率，減小由缺失數(shù)據(jù)和縱向截斷引起的圖像偽影，以及減小輻射劑量。本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，本發(fā)明的實施例可與存儲有計算機程序的計算機可讀存儲介質(zhì)接口并被其控制。計算機可讀存儲介質(zhì)包括多個部件，諸如電子部件、硬件部件和/ 或計算機軟件部件中的一個或多個。這些部件可包括一個或多個計算機可讀存儲介質(zhì)，這些介質(zhì)通常存儲指令，諸如軟件、固件和/或匯編語言，用于執(zhí)行序列的一個或多個實現(xiàn)或?qū)嵤├械囊粋€或多個部分。這些計算機可讀存儲介質(zhì)通常是非暫時的和/或有形的。這樣的計算機可讀存儲介質(zhì)的例子包括計算機和/或存儲裝置的可記錄數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)。計算機可讀存儲介質(zhì)可采用例如磁的、電的、光學(xué)的、生物的、和/或原子的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)中的一個或多個。此外，這些介質(zhì)可采取例如軟盤、磁帶、CD-R0M、DVD_R0M、硬盤驅(qū)動器和/或電子存儲器的形式。未列舉的其它形式的非暫時的和/或有形的計算機可讀存儲介質(zhì)也可應(yīng)用于本發(fā)明的實施例中。在系統(tǒng)的實現(xiàn)中，許多此類部件能夠被組合或分開。另外，此類部件可包括利用許多編程語言中的任一種編寫或?qū)崿F(xiàn)的計算機指令集和/或系列，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解的那樣。另外，其它形式的計算機可讀介質(zhì)、如載波也可用于包含表示指令序列的計算機數(shù)據(jù)信號，當(dāng)一個或多個計算機執(zhí)行指令序列時，使得一個或多個計算機執(zhí)行序列的一個或多個實現(xiàn)或?qū)嵤├械囊粋€或多個部分。因此，本發(fā)明的一個實施例針對計算機斷層造影(CT)掃描儀，包括機架，其中具有開口以接納待掃描的對象；χ射線源，布置在機架內(nèi)，并配置成在CT數(shù)據(jù)獲取期間將χ射線錐形束投影在對象；以及檢測器陣列，配置為檢測通過對象的χ射線。CT掃描儀還包括布置于χ射線源附近的動態(tài)準直器；以及控制器，所述控制器配置為使χ射線源繞對象旋轉(zhuǎn)， 其中，χ射線源的單次旋轉(zhuǎn)被分為第一半掃描和第二半掃描，在第一半掃描期間獲取第一成像數(shù)據(jù)集，以及在第二半掃描期間獲取第二成像數(shù)據(jù)集。所述控制器還配置為在從第一半掃描和第二半掃描其中之一獲取圖像數(shù)據(jù)之后，并且與從第一半掃描和第二半掃描其中另一個獲取圖像數(shù)據(jù)的開始同時，對動態(tài)準直器進行定位，其中，動態(tài)準直器配置為在第一半掃描和第二半掃描其中之一期間阻擋χ射線源發(fā)射的χ射線束的中央部分；以及使用第一成像數(shù)據(jù)集和第二成像數(shù)據(jù)集來重構(gòu)CT圖像。本發(fā)明的另一實施例針對心臟CT成像的方法，該方法包括使χ射線源沿著旋轉(zhuǎn)環(huán)形路徑繞掃描對象旋轉(zhuǎn)通過一系列投影角，其中X射線源的單次旋轉(zhuǎn)被分為第一半掃描和第二半掃描；從第一半掃描中獲取第一成像數(shù)據(jù)集；以及從第二半掃描中獲取第二成像數(shù)據(jù)集。該方法還包括在從第一半掃描和第二半掃描其中之一獲取圖像數(shù)據(jù)完成之后，并且與從第一半掃描和第二半掃描其中另一個獲取圖像數(shù)據(jù)的開始同時，運用準直器，以便在第一半掃描和第二半掃描其中之一期間阻擋X射線源發(fā)射的X射線束的中央部分；以及使用第一成像數(shù)據(jù)集和第二成像數(shù)據(jù)集來重構(gòu)CT圖像。本發(fā)明的又一實施例針對CT成像系統(tǒng)，包括可旋轉(zhuǎn)的機架，其中具有開口以接納待掃描的對象；X射線源，布置于可旋轉(zhuǎn)的機架內(nèi)，并配置成在CT數(shù)據(jù)獲取期間將X射線束投影在所述對象；以及布置在χ射線源附近的準直器，其中，準直器配置成可移動地定位于所投影的χ射線束的路徑中。CT成像系統(tǒng)還包括計算機，所述計算機被編程為使χ射線源繞對象完全旋轉(zhuǎn)，其中χ射線源的旋轉(zhuǎn)被分為第一半掃描和第二半掃描；從第一半掃描中獲取第一成像數(shù)據(jù)集；以及從第二半掃描中獲取第二成像數(shù)據(jù)集。所述計算機還被編程為在從第一半掃描和第二半掃描其中之一獲取成像數(shù)據(jù)之后，在開始從第一半掃描和第二半掃描其中另一個獲取成像數(shù)據(jù)時，并且在從第一半掃描和第二半掃描其中另一個獲取成像數(shù)據(jù)的整個過程中，可移動地對準直器進行定位以阻擋χ射線源發(fā)射的χ射線束的中央部分；以及使用第一成像數(shù)據(jù)集和第二成像數(shù)據(jù)集來重構(gòu)CT圖像。本書面描述使用例子來公開本發(fā)明，其中包括最佳方式，也使任何本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的
9可專利范圍由權(quán)利要求來限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它例子。如果此類其它例子具有與權(quán)利要求的文字表述沒有差異的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包含與權(quán)利要求的文字表述沒有本質(zhì)差異的等效結(jié)構(gòu)元件，則此類其它例子被規(guī)定為在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種計算機斷層造影(CT)掃描儀(10)，包括機架(12)，所述機架(12)中具有開口 G8)以接納待掃描的對象02)； χ射線源(14，200)，所述χ射線源(14，200)布置于所述機架(12)內(nèi)，并且配置為在CT 數(shù)據(jù)獲取期間將χ射線錐形束(201)投影在所述對象02)；檢測器陣列(18)，所述檢測器陣列(18)配置成檢測穿過所述對象02)的χ射線； 布置在所述χ射線源(14，200)附近的動態(tài)準直器012)；以及控制器06)，所述控制器06)配置為使所述χ射線源(14，200)圍繞所述對象0 旋轉(zhuǎn)，其中，所述χ射線源(14，200)的單次旋轉(zhuǎn)被分為第一半掃描和第二半掃描； 在第一半掃描期間獲取第一成像數(shù)據(jù)集； 在第二半掃描期間獲取第二成像數(shù)據(jù)集；在從第一半掃描和第二半掃描其中之一獲取圖像數(shù)據(jù)之后，并且與從第一半掃描和第二半掃描其中另一個獲取圖像數(shù)據(jù)的開始同時，對所述動態(tài)準直器(21 進行定位，其中， 所述動態(tài)準直器(212)配置為在第一半掃描和第二半掃描其中之一期間阻擋所述χ射線源 (14,200)發(fā)射的χ射線束O01)的中央部分；以及使用第一成像數(shù)據(jù)集和第二成像數(shù)據(jù)集來重構(gòu)CT圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的CT掃描儀，還包括蝴蝶結(jié)濾波器002)，所述蝴蝶結(jié)濾波器 (202)布置在所述χ射線源(14，200)附近以在低能量光子到達所述對象0 之前吸收低能量光子，其中，所述控制器06)配置為將所述動態(tài)準直器(21 定位于所述χ射線源 (14,200)和所述蝴蝶結(jié)濾波器(20 之間。
3.如權(quán)利要求1所述的CT掃描儀，其中所述動態(tài)準直器012)由具有高χ射線衰減特性的材料構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求3所述的CT掃描儀，其中所述動態(tài)準直器012)由鎢構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1所述的CT掃描儀，其中所述動態(tài)準直器(212)包括配置為阻擋χ射線束O01)的一部分的單個元件。
6.如權(quán)利要求1所述的CT掃描儀，其中所述動態(tài)準直器(212)定位于距所述χ射線源(14，200) —定距離處，以便僅僅阻擋所述χ射線源(14，200)發(fā)射的χ射線束Q01)的中央部分，而允許χ射線束001)的外側(cè)部分到達所述對象。
7.如權(quán)利要求1所述的CT掃描儀，其中所述動態(tài)準直器(212)配置為在第二半掃描期間阻擋所述χ射線源(14，200)發(fā)射的χ射線束001)的80%。
8.如權(quán)利要求1所述的CT掃描儀，其中所述控制器06)配置為在所述對象02)的單次心跳內(nèi)使所述χ射線源(14，200)圍繞所述對象0 完全地旋轉(zhuǎn)。
9.如權(quán)利要求1所述的CT掃描儀，其中所述控制器06)配置為由從所述χ射線源 (14,200)圍繞所述對象0 的完全旋轉(zhuǎn)獲取的第一成像數(shù)據(jù)集和第二成像數(shù)據(jù)集來重構(gòu) CT圖像。
10.如權(quán)利要求1所述的CT掃描儀，其中所述檢測器陣列(18)是多檢測器行陣列。
全文摘要
CT掃描儀包括布置在x射線源附近的動態(tài)準直器和配置為使x射線源圍繞對象旋轉(zhuǎn)的控制器，其中從x射線源的單次旋轉(zhuǎn)中獲取成像數(shù)據(jù)，單次旋轉(zhuǎn)分為第一半掃描和第二半掃描?？刂破鬟€配置為在從第一半掃描和第二半掃描其中之一獲取圖像數(shù)據(jù)之后，并且與從第一半掃描和第二半掃描其中另一個獲取圖像數(shù)據(jù)的開始同時，對動態(tài)準直器進行定位，以在第一半掃描和第二半掃描其中之一期間阻擋x射線源發(fā)射的x射線束的中央部分。CT掃描儀還配置為使用第一成像數(shù)據(jù)集和第二成像數(shù)據(jù)集來重構(gòu)CT圖像。
文檔編號A61B6/03GK102462505SQ20101062513
公開日2012年5月23日 申請日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者R-A·H·尼爾森, 范家華 申請人:通用電氣公司