專利名稱：在ct掃描器中生成精確投影數(shù)據(jù)的改進(jìn)的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及用于計(jì)算機(jī)x線斷層造影(CT)掃描器中的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)(DAS)，特別涉及一種改進(jìn)的DAS，包括一以恒定的頻率或速率對(duì)檢測(cè)器模擬輸出信號(hào)取樣的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和一與取樣速率無(wú)關(guān)地對(duì)樣本進(jìn)行內(nèi)插的內(nèi)插濾波器，從而生成與預(yù)定投影角對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)。
背景技術(shù)：


圖1為一典型現(xiàn)有第三代CT掃描器10的軸向圖，該掃描器包括分別固定在一環(huán)形轉(zhuǎn)盤16直徑方向兩邊上的一x線源12和一x線檢測(cè)系統(tǒng)14。該轉(zhuǎn)盤可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝在一機(jī)架(未示出)中，從而轉(zhuǎn)盤在x線斷層造影掃描過(guò)程中圍繞一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線18(該轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與圖1紙面垂直)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)x線從該線源12穿透位于該轉(zhuǎn)盤開(kāi)口中病人20之類物體后照射到該檢測(cè)系統(tǒng)14上。
該檢測(cè)系統(tǒng)14一般包括一排列在比方說(shuō)一圓弧上的單行檢測(cè)器陣列22，該圓弧的曲率中心24稱為＂焦點(diǎn)＂，x線源12的射線從該點(diǎn)射出。還公知有其他檢測(cè)器系統(tǒng)。x線源和檢測(cè)器陣列的位置布置成線源與每一檢測(cè)器之間的x線線路都位于與轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線18垂直的同一平面(該平面下文稱為“轉(zhuǎn)動(dòng)平面”或“掃描平面”)中。由于從一點(diǎn)線源射出的各線路以不同角度射到各檢測(cè)器上，因此這些線路形成一“扇形光束”26照射到檢測(cè)系統(tǒng)14上。掃描過(guò)程中在一測(cè)量時(shí)間間隔照射到一檢測(cè)器上的x線通常稱為一“射線”，每一檢測(cè)器生成一表示其對(duì)應(yīng)射線的強(qiáng)度的模擬輸出信號(hào)。由于每一射線的一部分受其線路中所有質(zhì)量的衰減，因此每一檢測(cè)器生成的模擬輸出信號(hào)表示該檢測(cè)器與線源之間的所有質(zhì)量的密度對(duì)該測(cè)量時(shí)間間隔的積分(即該檢測(cè)器對(duì)應(yīng)線路中的質(zhì)量的密度)。
各x線檢測(cè)器生成的模擬輸出信號(hào)一般由該CT系統(tǒng)的一信號(hào)處理部(圖1中未示出)處理。該信號(hào)處理部通常包括一模擬低通濾波器和一DAS。該低通濾波器除去x線檢測(cè)器生成的模擬輸出信號(hào)中的高頻分量，該DAS對(duì)低通濾波器生成的模擬輸出信號(hào)進(jìn)行濾波，提高其信噪比。一種這樣的DAS見(jiàn)轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的美國(guó)專利No.4,547,893。還公知有其他類型的DAS。DAS通常還對(duì)濾波信號(hào)取樣，生成表示每一投影過(guò)程中所收集的投影數(shù)據(jù)的數(shù)字輸出信號(hào)。DAS生成的數(shù)字輸出信號(hào)稱為“投影數(shù)據(jù)信號(hào)”。在一測(cè)量時(shí)間間隔中收集到的所有投影數(shù)據(jù)信號(hào)通常稱為一“投影”或一“視圖”，轉(zhuǎn)盤16上x線源12和檢測(cè)系統(tǒng)14與一投影或視圖對(duì)應(yīng)的角向稱為“投影角”。
在一次x線斷層造影掃描中，理想的情況是，轉(zhuǎn)盤16圍繞被掃描物體平穩(wěn)、連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得掃描器10生成與多個(gè)投影角精確對(duì)應(yīng)的多個(gè)投影。在一般的x線斷層造影掃描中，轉(zhuǎn)盤圍繞被掃描物體至少轉(zhuǎn)動(dòng)360°，理想的情況是，轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)動(dòng)一增量Δθ，掃描器生成一新投影。例如，當(dāng)360°掃描中Δθ為0.125°時(shí)，掃描器生成2,880個(gè)(即360乘8)投影。測(cè)量相鄰兩投影的取樣間隔(即轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過(guò)一Δθ所需時(shí)間)一般以毫秒計(jì)。
使用倒Radon變換之類的公知算法，可以從對(duì)應(yīng)投影角測(cè)量的所有投影收集的數(shù)據(jù)中生成一x線斷層圖。一x線斷層圖表示被掃描物體的一兩維“斷層面”的密度。從各投影生成一x線斷層圖的過(guò)程通常稱為“反向?yàn)V波投影”或“重建”，因?yàn)樵搙線斷層圖可看作從這些投影數(shù)據(jù)重建。該信號(hào)處理部通常包括一從這些投影生成該x線斷層圖的反向投影器。
在掃描過(guò)程中收集數(shù)據(jù)通常必須滿足至少兩個(gè)要求。首先，收集數(shù)據(jù)必須動(dòng)態(tài)范圍盡可能大、信噪比盡可能高。其次，必須以精確和已知的轉(zhuǎn)角收集數(shù)據(jù)，以便使用更簡(jiǎn)單、更快的重建算法。這些重建算法一般要求以等距投影角(即轉(zhuǎn)盤16在生成相繼投影數(shù)據(jù)之間正好轉(zhuǎn)動(dòng)Δθ，不多也不少)生成用來(lái)重建一x線斷層圖的投影數(shù)據(jù)。如果用來(lái)生成一x線斷層圖的各投影不以等距投影角生成，所得的x線斷層圖中通常會(huì)出現(xiàn)不應(yīng)有的偽影。但是，現(xiàn)有CT掃描器很難以精確的等距投影角生成投影。
無(wú)法以精確、已知轉(zhuǎn)角收集數(shù)據(jù)的原因至少有三條。第一，轉(zhuǎn)盤不以恒速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而投影測(cè)量的時(shí)間間隔不等，投影數(shù)據(jù)不以精確相等的Δθ收集。第二，角度測(cè)量不精確。第三，角度標(biāo)記和位置測(cè)量不夠精確。
就第一條原因而言，如上所述，在一般x線斷層掃描中，轉(zhuǎn)盤16至少轉(zhuǎn)動(dòng)360°，該轉(zhuǎn)動(dòng)通常在約兩秒中完成。事實(shí)上，極難把轉(zhuǎn)盤16的轉(zhuǎn)動(dòng)控制在精確恒定的轉(zhuǎn)速上。轉(zhuǎn)盤16的轉(zhuǎn)速一般總是呈某種不規(guī)則性或相位噪聲，這有時(shí)稱為抖動(dòng)。圖2示出這一不規(guī)則性的結(jié)果。圖2的Y軸表示轉(zhuǎn)盤16的角向，X軸表示一x線斷層掃描中的時(shí)間。圖2中用曲線A即一直線表示轉(zhuǎn)盤16的一理想、線性、恒轉(zhuǎn)速跡線。圖2的曲線B表示轉(zhuǎn)動(dòng)不規(guī)則的轉(zhuǎn)盤16的轉(zhuǎn)角跡線。如轉(zhuǎn)盤16遵從理想的曲線A跡線，就會(huì)以等距投影角生成在恒定速率或頻率(或取樣時(shí)間間隔相等)下生成的投影。如圖2所示，如在取樣時(shí)間T1、T2和T3處生成三個(gè)投影，這些取樣時(shí)間之間的間隔Δt相等，則這三個(gè)投影的投影角之間的間隔相等，都為Δθ。但當(dāng)轉(zhuǎn)盤遵從曲線B的非理想跡線時(shí)，在這些取樣時(shí)間生成的投影的投影角之間的角度間隔不等。如圖2所示例子所示，在時(shí)間T1和T2生成的投影的投影角之間的角度間隔為(Δθ-δ1)，而在時(shí)間T2和T3生成的投影的投影角之間的角度間隔為(Δθ+δ2)。因此轉(zhuǎn)動(dòng)不規(guī)則的轉(zhuǎn)盤16造成以恒定速率或頻率生成的投影的投影角之間的角度間隔不等。如果說(shuō)不是全部、但大多數(shù)現(xiàn)有CT掃描器中的轉(zhuǎn)動(dòng)不規(guī)則性的幅度通常足夠大，從而使用恒定速率或頻率生成的投影生成的x線斷層圖的質(zhì)量大大下降。
圖3為用來(lái)補(bǔ)償轉(zhuǎn)盤不規(guī)則轉(zhuǎn)動(dòng)的另一現(xiàn)有CT掃描器100的方框圖。掃描器100包括一相對(duì)于一靜止臺(tái)架130轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤116。一檢測(cè)器系統(tǒng)114、一低通濾波器陣列120、一DAS132和一x線源(例如圖1所示線源12)裝在轉(zhuǎn)盤116上隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。靜止臺(tái)架130包括一用從該轉(zhuǎn)盤收到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行重建算法的計(jì)算機(jī)或CT處理器138。DAS132包括多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器或模數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列134和一個(gè)多路復(fù)用器136。如所公知，DAS還可包括上述美國(guó)專利No.4,547,893所述的濾波器之類其他元件。檢測(cè)系統(tǒng)114為一包括N個(gè)檢測(cè)器Di的N通道線性陣列，i為1-N。同樣，低通濾波器陣列120和轉(zhuǎn)換器陣列134為分別包括N個(gè)濾波器LPFi和模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADCi的N通道陣列，i為1-N。
在一x線斷層掃描中，轉(zhuǎn)盤16轉(zhuǎn)過(guò)多個(gè)投影角的各投影角時(shí)，檢測(cè)器陣列114生成N個(gè)模擬輸出信號(hào)后傳給低通濾波器陣列120。確切說(shuō)，由第i通道檢測(cè)器Di生成的第i通道中的模擬信號(hào)傳給第i通道低通濾波器LPFi，i為1-N。第i通道低通濾波器LPFi收到由檢測(cè)器Di生成的模擬信號(hào)后生成一濾波模擬信號(hào)傳給第i模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADCi，i為1-N。第i模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADCi對(duì)第i濾波器LPFi生成的該濾波模擬信號(hào)取樣，生成取樣原始數(shù)據(jù)信號(hào)RawDi，i為1-N。第i原始數(shù)據(jù)信號(hào)RawDi包括在取樣時(shí)間Tj收集的一組樣本或數(shù)據(jù)點(diǎn)RawDi(Tj)，j為1-J，其中，J表示每次掃描的總投影數(shù)。在任何給定取樣時(shí)間Tj，所收集的N個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)RawDi(Tj)，i為1-N，可看作在與取樣時(shí)間Tj對(duì)應(yīng)的一投影角上生成的一投影。一投影中的N個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)RawDi(Tj)經(jīng)多路復(fù)用器136時(shí)分多路復(fù)用地傳給靜止臺(tái)架130上的處理器138。如所公知，多路復(fù)用器136用來(lái)減少轉(zhuǎn)盤116與靜止臺(tái)架130之間的連接數(shù)。CT處理器138用由轉(zhuǎn)盤116收集的投影數(shù)據(jù)生成x線斷層圖。
轉(zhuǎn)盤116上還裝有實(shí)時(shí)測(cè)量轉(zhuǎn)盤角向、生成表示該角向的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)角信號(hào)的系統(tǒng)。生成轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)角信號(hào)的現(xiàn)有系統(tǒng)的例子見(jiàn)申請(qǐng)人為BernieGordon、David Winston、Paul Wagoner和Douglas Abraham、申請(qǐng)日為1995年7月11日的美國(guó)專利No.5,432,339“測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的幾何、位置及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的設(shè)備和方法(Apparatus for and Method of Measuring Geometric，Positional and Kinemetic Parameters of a Rotating Device)”以及申請(qǐng)人為Geoffrey A.Legg、Gerard P.Riley和Hans J.Weedon、申請(qǐng)日為1997年10月10日的美國(guó)專利申請(qǐng)No.08/948,493“用于控制作為轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)的函數(shù)的系統(tǒng)函數(shù)的測(cè)量和控制系統(tǒng)(Measurement andControl System for Controlling System Function as a Function of RotationalParameters of a Rotating Device)”(代理人案卷號(hào)No.ANA-139)，這兩個(gè)在先專利和申請(qǐng)都轉(zhuǎn)讓給本受讓人。這些系統(tǒng)隨著轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)檢測(cè)標(biāo)記，當(dāng)檢測(cè)到與投影角對(duì)應(yīng)的標(biāo)記時(shí)生成與上述轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)角信號(hào)類似的轉(zhuǎn)角信號(hào)。該轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)角信號(hào)傳給CT處理器138。處理器138監(jiān)控轉(zhuǎn)盤116的方位，生成一速率變動(dòng)取樣時(shí)鐘信號(hào)，該信號(hào)傳到模數(shù)轉(zhuǎn)換器134，用來(lái)控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器134的運(yùn)行。處理器138(通過(guò)速率變動(dòng)取樣時(shí)鐘信號(hào))控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器134，使得轉(zhuǎn)換器陣列134以等間距投影角生成投影(即對(duì)濾波模擬信號(hào)取樣)。如圖2所示，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)不規(guī)則時(shí)，以恒定頻率取樣無(wú)法生成這種等間距投影。而是，靜止臺(tái)架130響應(yīng)所檢測(cè)到的轉(zhuǎn)盤不規(guī)則轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)(由轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)角信號(hào)測(cè)量)速率變動(dòng)取樣時(shí)鐘信號(hào)的相位和頻率，使得轉(zhuǎn)換器陣列134以所需投影角生成投影。由于掃描器100中的投影不以恒定頻率生成(即不以等距時(shí)間間隔生成)，因此掃描器100稱為“按要求取樣”型掃描器。
按要求取樣掃描器原則上可有效補(bǔ)償轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的不規(guī)則性。但是，圖3所示按要求取樣掃描器存在若干問(wèn)題。一個(gè)問(wèn)題與低通濾波器陣列120與模數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列134之間的相互作用有關(guān)。低通濾波器陣列120有一轉(zhuǎn)移函數(shù)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列134有另一轉(zhuǎn)移函數(shù)。用來(lái)生成原始數(shù)據(jù)信號(hào)RawDi的轉(zhuǎn)移函數(shù)為對(duì)應(yīng)低通濾波器轉(zhuǎn)移函數(shù)與模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)移函數(shù)的組合。低通濾波器轉(zhuǎn)移函數(shù)通常選擇成檢測(cè)器輸出信號(hào)中高于選定頻率fmax的所有信號(hào)分量在濾波信號(hào)中受到抑制。所選頻率fmax通常與模數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列134使用的取樣頻率有關(guān)，以確保檢測(cè)器輸出信號(hào)中的高頻分量不混入原始數(shù)據(jù)信號(hào)。
通常把模擬RC(電阻-電容)網(wǎng)絡(luò)用作低通濾波器陣列120，各濾波器的低通濾波器轉(zhuǎn)移函數(shù)決定于對(duì)應(yīng)RC網(wǎng)絡(luò)的元件的值。模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)移函數(shù)部分地為速率變動(dòng)取樣時(shí)鐘信號(hào)的相位和頻率的函數(shù)。因此，當(dāng)頻率不變、相位穩(wěn)定的速率變動(dòng)取樣時(shí)鐘信號(hào)傳給模數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列134時(shí)，對(duì)所有通道i和所有取樣時(shí)間j，用來(lái)生成各數(shù)據(jù)點(diǎn)RawDi(Tj)的轉(zhuǎn)移函數(shù)都相同。但是，由于在CT掃描中調(diào)節(jié)速率變動(dòng)取樣時(shí)鐘信號(hào)的相位和頻率，因此無(wú)法使用同一轉(zhuǎn)移函數(shù)生成所有數(shù)據(jù)點(diǎn)RawDi(Tj)。例如，用來(lái)生成數(shù)據(jù)點(diǎn)RawD1(T5)的轉(zhuǎn)移函數(shù)與用來(lái)生成數(shù)據(jù)點(diǎn)RawD1(T7)的轉(zhuǎn)移函數(shù)不同。理想的情況是，當(dāng)速率變動(dòng)取樣時(shí)鐘信號(hào)的相位或頻率變動(dòng)時(shí)(從而模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)移函數(shù)相應(yīng)變動(dòng))，低通濾波器轉(zhuǎn)移函數(shù)作出補(bǔ)償性變動(dòng)，以確保使用同一組合轉(zhuǎn)移函數(shù)生成所有數(shù)據(jù)點(diǎn)RawDi(Tj)(和所有投影)。但是，由于低通濾波器轉(zhuǎn)移函數(shù)決定于用作濾波器的具體RC網(wǎng)絡(luò)，因此低通濾波器轉(zhuǎn)移函數(shù)很難隨速率變動(dòng)取樣時(shí)鐘信號(hào)的相位和頻率的變動(dòng)而變動(dòng)。
因此，當(dāng)為確保一次掃描中以精確等距投影角間隔生成所有投影而改變速率變動(dòng)取樣時(shí)鐘信號(hào)的相位和頻率時(shí)，由于速率變動(dòng)取樣時(shí)鐘信號(hào)的這一改變，無(wú)法使用同一組合轉(zhuǎn)移函數(shù)生成所有投影，從而所得x線斷層圖偽影增加，信噪比降低。
圖3所示按要求取樣掃描器的另一個(gè)問(wèn)題是，陣列134中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器不是運(yùn)行在一恒定頻率下，而是必須運(yùn)行在受速率變動(dòng)取樣時(shí)鐘信號(hào)控制的變動(dòng)相位和頻率下。這種轉(zhuǎn)換器的制作成本比頻率恒定的模數(shù)轉(zhuǎn)換器高。如模數(shù)轉(zhuǎn)換器運(yùn)行在恒定取樣頻率下，可減小CT掃描器的成本和復(fù)雜性。但是，在現(xiàn)有掃描器中，由于轉(zhuǎn)盤不規(guī)則轉(zhuǎn)動(dòng)所造成的上述問(wèn)題，無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
本發(fā)明CT掃描器可克服現(xiàn)有CT掃描器的上述和其他問(wèn)題和不足。
本發(fā)明的目的本發(fā)明的一個(gè)目的是大大減輕或克服現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題。
本發(fā)明的另一個(gè)目的提供CT掃描器中的改進(jìn)的投影生成系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)CT掃描器，該掃描器把數(shù)據(jù)收集與投影生成隔絕。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)CT掃描器，該掃描器使用恒定頻率對(duì)響應(yīng)x線檢測(cè)器生成的模擬輸出信號(hào)取樣，然后在這些樣本之間進(jìn)行內(nèi)插，從而在所需投影角上生成投影。
本發(fā)明概述上述和其他目的由一改進(jìn)CT掃描器實(shí)現(xiàn)，該掃描器包括一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器使用恒定頻率對(duì)響應(yīng)x線檢測(cè)器生成的輸出信號(hào)取樣。該掃描器還包括一數(shù)字濾波器，該數(shù)字濾波器在由模數(shù)轉(zhuǎn)換器生成的樣本之間進(jìn)行內(nèi)插，從而在所需投影角上生成投影。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種改進(jìn)DAS。該DAS包括一數(shù)字濾波器，該數(shù)字濾波器在由模數(shù)轉(zhuǎn)換器生成的樣本之間進(jìn)行內(nèi)插。
從下述詳細(xì)說(shuō)明中可清楚看出本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)，在下述詳述中，所示、所述若干實(shí)施例只是為了例示出本發(fā)明的最佳方式。從下文可見(jiàn)，在本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明可有其他不同實(shí)施例，其各方面細(xì)節(jié)可加修正。因此，附圖和說(shuō)明應(yīng)看成例示性的而非限制性的，本申請(qǐng)的范圍示出在權(quán)利要求書中。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明可從結(jié)合附圖的下述詳述中更充分理解本發(fā)明的性質(zhì)和目的，在這些附圖中，相同部件用同一標(biāo)號(hào)表示，附圖中圖1為一現(xiàn)有CT掃描器的軸向視圖；圖2示出通常存在于CT掃描器中的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的不規(guī)則性；圖3為現(xiàn)有按要求取樣CT掃描器的一部分的方框圖；圖4為本發(fā)明CT掃描器一部分的一優(yōu)選實(shí)施例的一部分的方框圖；圖5A、5B、5C和5D示出圖4所示掃描器的DSP濾波器的工作情況；圖6為本發(fā)明CT掃描器一優(yōu)選實(shí)施例的一部分的方框圖；圖7示出圖6所示DSP濾波器的工作情況；圖8為可用于本發(fā)明的一西格馬-德?tīng)査?Sigma-Delta)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的方框圖。
附圖的詳細(xì)說(shuō)明圖4為本發(fā)明CT掃描器200的方框圖。掃描器200與現(xiàn)有掃描器100(見(jiàn)圖3)類似，但掃描器200包括按本發(fā)明改進(jìn)的轉(zhuǎn)盤216。檢測(cè)器陣列114、低通濾波器陣列120、一x線源(未示出)和一改進(jìn)DAS232裝在轉(zhuǎn)盤216上隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。改進(jìn)DAS232包括一模數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列234、一數(shù)字信號(hào)處理(DSP)濾波器238和多路復(fù)用器136。
由檢測(cè)器陣列114生成的N個(gè)模擬輸出信號(hào)傳給低通濾波器陣列120，該低通濾波器陣列然后生成N個(gè)濾波信號(hào)。陣列234中的第i模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADCi收到由第i低通濾波器LPFi生成的濾波信號(hào)后生成一數(shù)字輸出信號(hào)，i為1-N。由陣列234中的第i模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADCi生成的數(shù)字輸出信號(hào)包括在取樣時(shí)間Tj生成的一組數(shù)字樣本或數(shù)據(jù)點(diǎn)ADCi(Tj)。由轉(zhuǎn)換器陣列234生成的數(shù)據(jù)點(diǎn)傳給DSP濾波器238，該DSP濾波器生成原始數(shù)據(jù)信號(hào)(或投影數(shù)據(jù))。DSP濾波器238還生成一頻率不變、相位穩(wěn)定的速率固定取樣時(shí)鐘信號(hào)傳給模數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列234。在掃描器200中，由處理器138生成的速率變動(dòng)取樣時(shí)鐘信號(hào)傳給DSP濾波器238，而不是如現(xiàn)有掃描器100那樣傳給模數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列134。
在掃描器200中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列234在受速率固定取樣時(shí)鐘信號(hào)控制的恒定取樣速率或頻率下對(duì)低通濾波器陣列120生成的濾波信號(hào)取樣。由于陣列234中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器運(yùn)行在恒定頻率下，因此比掃描器100中陣列134中必須運(yùn)行在變動(dòng)取樣速率或頻率下的轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)單、成本低。因此，與掃描器100不同，在掃描器200中，生成兩相鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)ADCi(Tj)和ADCi(T(j+1))之間的時(shí)間對(duì)所有j都相同。但是，由于陣列234中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器運(yùn)行在恒定頻率下，因此無(wú)法保證取樣時(shí)間Tj與應(yīng)該生成投影的時(shí)間相符。特別是，臺(tái)架130可能通過(guò)速率變動(dòng)取樣時(shí)鐘信號(hào)要求DAS在時(shí)間Tj+δ(δ可正可負(fù))上生成一投影。
DSP濾波器238為在時(shí)間Tj+δ(δ可正可負(fù))上生成該投影的數(shù)據(jù)點(diǎn)，最好內(nèi)插由轉(zhuǎn)換器陣列234生成的時(shí)間上相鄰兩數(shù)據(jù)點(diǎn)的一鄰域。確切說(shuō)，DSP濾波器238最好按照下列方程(1)生成一投影中的數(shù)據(jù)點(diǎn)RawDi(Tj+δ)，其中，該投影包括所有數(shù)據(jù)點(diǎn)RawDi(Tj+δ)，i為1-N。RawDi(Tj+δ)=Σk=j-Size2j=Size2W(Tj+δ,k)*ADCi(Tk)---(1)]]>在上述方程中，數(shù)量δ大于等于-Δ/2，小于等于+Δ/2(即δ的范圍不超過(guò)生成時(shí)間上相鄰兩數(shù)據(jù)點(diǎn)ADCi(Tj)和ADCi(T(j+1))之間的時(shí)間間隔；常數(shù)Size表示DSP濾波器238用來(lái)內(nèi)插數(shù)據(jù)點(diǎn)RawDi(Tj+δ)的時(shí)間鄰域的大?。粸V波器238按照δ的一函數(shù)選擇權(quán)重W(Tj+δ，k)。
按照本發(fā)明的至少一個(gè)方面，掃描器200把數(shù)據(jù)收集與投影數(shù)據(jù)生成有效隔絕開(kāi)來(lái)。檢測(cè)器陣列114、濾波器陣列120和轉(zhuǎn)換器陣列234在恒定速率或頻率下收集數(shù)據(jù)。因此轉(zhuǎn)換器陣列234使用同一轉(zhuǎn)移函數(shù)生成各數(shù)據(jù)點(diǎn)。DSP濾波器238在速率變動(dòng)取樣時(shí)鐘信號(hào)的控制下生成投影數(shù)據(jù)。每當(dāng)處理器138決定需要一投影時(shí)(即每當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)角信號(hào)增加Δθ時(shí))，DSP濾波器238內(nèi)插所收集數(shù)據(jù)而生成所需投影。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員不難看出，上述方程(1)中的權(quán)重W(Tj+δ，k)決定著DSP濾波器238所使用的內(nèi)插函數(shù)。在一優(yōu)選實(shí)施例中，權(quán)重W(Tj+δ，k)選擇成使得DSP濾波器238按照一正弦函數(shù)(即sin(x)/x)進(jìn)行其內(nèi)插。圖5A、5B和5C示出DSP濾波器238的工作情況。圖5A的例子示出25個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)ADCi(Tj)，j為1-25。陣列234中的第i模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADCi生成25個(gè)相繼投影的這些數(shù)據(jù)點(diǎn)。在圖5A中，Y軸表示幅度，X軸表示時(shí)間。速率固定取樣時(shí)鐘信號(hào)使得模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADCi以等間隔取樣時(shí)間Tj生成數(shù)據(jù)點(diǎn)ADCi(Tj)。數(shù)據(jù)點(diǎn)ADCi(Tj)當(dāng)然在CT掃描時(shí)轉(zhuǎn)盤216圍繞病人轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中生成。因此各數(shù)據(jù)點(diǎn)ADCi(Tj)相應(yīng)有取樣時(shí)間和投影角。如上所述，所有數(shù)據(jù)點(diǎn)ADCi(Tj)以等間隔取樣時(shí)間生成。但是，由于圖2所示轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的不規(guī)則性，數(shù)據(jù)點(diǎn)ADCi(Tj)未必精確地以等間隔投影角生成。
DSP濾波器238使用數(shù)據(jù)點(diǎn)ADCi(Tj)在由速率變動(dòng)取樣時(shí)鐘信號(hào)決定的時(shí)間Tj+δ生成數(shù)據(jù)點(diǎn)RawDi(Tj+δ)。圖5B和5D示出DSP濾波器238用來(lái)生成數(shù)據(jù)點(diǎn)RawDi(T7)的權(quán)重；圖5C和5D示出DSP濾波器238用來(lái)生成數(shù)據(jù)點(diǎn)RawDi(T10+δ)的權(quán)重。由于圖5B所示加權(quán)函數(shù)用來(lái)生成數(shù)據(jù)點(diǎn)RawDi(T7)，因此該加權(quán)函數(shù)以取樣時(shí)間T7為中心。加權(quán)函數(shù)的定義域從T1到T13。權(quán)重W(T7，T1)、W(T7，T3)、W(T7，T11)和W(T7，T13)都為零；權(quán)重W(T7，T2)和W(T7，T12)為負(fù)；權(quán)重W(T7，T4)、W(T7，T5)、W(T7，T6)、W(T7，T7)、W(T7，T8)、W(T7，T9)和W(T7，T10)都為正。DSP濾波器238生成數(shù)據(jù)點(diǎn)RawDi(T7)，使得該數(shù)據(jù)點(diǎn)等于W(T7，Tj)*ADCi(Tj)之和，j為1-13。由于圖5C所示加權(quán)函數(shù)用來(lái)生成數(shù)據(jù)點(diǎn)RawDi(T10+δ)，因此該加權(quán)函數(shù)以取樣時(shí)間T10+δ為中心。該加權(quán)函數(shù)的定義域從取樣時(shí)間T4和T5之間一時(shí)間到取樣時(shí)間T16與T17之間一時(shí)間。因此該加權(quán)函數(shù)的取樣時(shí)間從T5到T16。在該加權(quán)函數(shù)中，權(quán)重W(T10+δ，T5)、W(T10+δ，T6)、W(T10+δ，T15)和W(T10+δ，T16)為負(fù)；權(quán)重W(T10+δ，T7)、W(T10+δ，T8)、W(T10+δ，T9)、W(T10+δ，T10)、W(T10+δ，T11)、W(T10+δ，T12)、W(T10+δ，T13)和W(T10+δ，T14)為正。DSP濾波器238生成數(shù)據(jù)點(diǎn)RawDi(T10+δ)，使得該數(shù)據(jù)點(diǎn)等于W(T10+δ，Tj)*ADCi(Tj)之和，j為5-16。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員不難看出，DSP濾波器238可生成在任何時(shí)間t上生成數(shù)據(jù)點(diǎn)RawDi(t)所需權(quán)重，這只須使得所需加權(quán)函數(shù)以時(shí)間t為中心，然后計(jì)算該加權(quán)函數(shù)在落在該加權(quán)函數(shù)定義域中的取樣時(shí)間Tj上的值。圖5B和5C所示加權(quán)函數(shù)為正弦型加權(quán)函數(shù)，該加權(quán)函數(shù)的定義域(或時(shí)間鄰域的大小)等于Δ的13倍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員不難看出，本發(fā)明可使用許多不同加權(quán)函數(shù)和不同大小的時(shí)間鄰域。
圖6為本發(fā)明CT掃描器300有關(guān)部分一優(yōu)選實(shí)施例的方框圖。掃描器300包括一轉(zhuǎn)盤316和一靜止臺(tái)架130。檢測(cè)器陣列114、一x線源(未示出)、i為1-p的一組P個(gè)前端轉(zhuǎn)換器模件FECi和一DSP濾波器338裝在轉(zhuǎn)盤316上隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。第i前端轉(zhuǎn)換器模件FECi包括一組N1個(gè)低通濾波器、一增益分級(jí)或浮點(diǎn)放大器FPA和一模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，i為1-p。在一實(shí)施例中，N1等于64，P等于24，這兩個(gè)參數(shù)當(dāng)然可改變。
該前端轉(zhuǎn)換器模件中的低通濾波器陣列接收由陣列114中一對(duì)應(yīng)檢測(cè)器生成的模擬信號(hào)。在第i前端轉(zhuǎn)換器模件中，每一低通濾波器生成一濾波信號(hào)，所有濾波信號(hào)時(shí)分復(fù)用地傳給浮點(diǎn)放大器FPA，i為1-P。浮點(diǎn)放大器生成一輸出信號(hào)傳給模數(shù)轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明使用的浮點(diǎn)放大器見(jiàn)申請(qǐng)人為Eliot Mayer、Louis R.Poulo、Jeffrey L.Sauer和HansJ.Weedon、申請(qǐng)日為1991年10月1日的美國(guó)專利No.5,053,770，盡管也可使用其他自動(dòng)浮點(diǎn)放大器。在CT掃描器中，信號(hào)必須數(shù)字化，以便在極大的幅度動(dòng)態(tài)范圍上獲得極高分辨率，該浮點(diǎn)放大器特別可使用在這種情況下。也可使用其他浮點(diǎn)放大器。
這些模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)浮點(diǎn)放大器生成的信號(hào)取樣，所有樣本經(jīng)原始視圖總線傳給DSP濾波器338。DSP濾波器338生成投影后經(jīng)實(shí)際視圖總線把它們傳給靜止臺(tái)架130的CT處理器138。
在第i前端轉(zhuǎn)換器模件FECi中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器以等時(shí)間間隔tR對(duì)各低通濾波器生成的輸出信號(hào)取樣，i為1-P，其中，tR由下式(2)給出。
tR＝tA*N1+tZ(2)在上述方程(2)中，變量tA為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間(即模數(shù)轉(zhuǎn)換器生成一樣本所需時(shí)間)，變量tZ為模數(shù)轉(zhuǎn)換器生成的各組N1個(gè)樣本之間的固定時(shí)間間隔。在這些固定時(shí)間間隔tZ中，可進(jìn)行自動(dòng)歸零或增益校準(zhǔn)之類功能，使得模數(shù)轉(zhuǎn)換器復(fù)位或校準(zhǔn)。
這樣，在第i前端轉(zhuǎn)換器FECi中，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器生成一樣本序列。每一時(shí)間間隔tR中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器在該取樣時(shí)間間隔中生成與由N1低通濾波器生成的各信號(hào)中的每個(gè)信號(hào)對(duì)應(yīng)的一個(gè)樣本。由一模件FECi的任何兩個(gè)低通濾波器LPFi和LPF(i+k)生成的信號(hào)的樣本之間的時(shí)間間隔為ktA.
圖7示出掃描器300的工作情況。圖7例示出一組表為“原始數(shù)據(jù)點(diǎn)通道j”的數(shù)據(jù)點(diǎn)，每一數(shù)據(jù)點(diǎn)表為一垂直箭頭，箭頭的高度表示數(shù)據(jù)點(diǎn)的幅度。這些數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為tR。這些數(shù)據(jù)點(diǎn)代表前端轉(zhuǎn)換器模件之一中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器響應(yīng)該轉(zhuǎn)換器模件中第j低通濾波器生成的輸出信號(hào)所生成的樣本。圖7還示出一組表為“原始數(shù)據(jù)點(diǎn)通道j+1”的數(shù)據(jù)點(diǎn)。這些數(shù)據(jù)點(diǎn)代表前端轉(zhuǎn)換器模件之一中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器響應(yīng)該轉(zhuǎn)換器模件中第j+1低通濾波器生成的輸出信號(hào)所生成的樣本。這些數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔也為tR，第j和第(j+1)通道中的相繼數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為tA。通過(guò)在時(shí)間間隔tR上依時(shí)序排列一轉(zhuǎn)換器模件的各低通濾波器的輸出信號(hào)，該模件的這些低通濾波器就可使用同一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器在一定時(shí)間中轉(zhuǎn)換信號(hào)。也可在一模件的各低通濾波器的輸出與對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換器之間連接一多路復(fù)用器來(lái)獲得相同結(jié)果。
圖7還示出DSP濾波器338用來(lái)在時(shí)間Tx和Ty生成通道j和j+1的數(shù)據(jù)點(diǎn)的權(quán)重。用來(lái)在時(shí)間Tx生成數(shù)據(jù)點(diǎn)的加權(quán)函數(shù)以時(shí)間Tx為中心；用來(lái)在時(shí)間Ty生成數(shù)據(jù)點(diǎn)的加權(quán)函數(shù)以時(shí)間Ty為中心。如圖7所示，盡管通道j和j+1使用同一加權(quán)函數(shù)，但這兩個(gè)通道使用的實(shí)際權(quán)重由于這些通道中數(shù)據(jù)點(diǎn)之間相差tA而稍有不同。
回到圖6，每當(dāng)臺(tái)架130的處理器138通過(guò)速率變動(dòng)取樣時(shí)鐘信號(hào)要求一投影時(shí)，DSP濾波器338使用加權(quán)函數(shù)內(nèi)插掃描器300中所有通道的數(shù)據(jù)點(diǎn)。DSP濾波器338把這些經(jīng)內(nèi)插的投影經(jīng)實(shí)際視圖總線傳給臺(tái)架130的處理器138。所示掃描器300中沒(méi)有多路復(fù)用器(比方說(shuō)圖4所示多路復(fù)用器136)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員不難看出，DSP濾波器338可進(jìn)行由掃描器200中多路復(fù)用器136進(jìn)行的時(shí)分多路復(fù)用操作。
在本發(fā)明優(yōu)選CT掃描器中，所使用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器為德?tīng)査?西格馬(delta-sigma)型轉(zhuǎn)換器。圖8為可用于本發(fā)明的一德?tīng)査?西格馬模數(shù)轉(zhuǎn)換器400的方框圖。轉(zhuǎn)換器400包括一模擬電流加法器410、一模擬積分器412、一模擬降噪器414、一三級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器416、一有限脈沖響應(yīng)(FIR)數(shù)字濾波器418和一三級(jí)數(shù)模轉(zhuǎn)換器420。由一檢測(cè)器(或一低通濾波器或一浮點(diǎn)放大器，視具體實(shí)施例而定)生成的模擬電流信號(hào)傳給電流加法器410的正輸入端。由三級(jí)數(shù)模轉(zhuǎn)換器420生成的模擬電流信號(hào)傳給電流加法器410的負(fù)輸入端。該電流加法器用傳到其正輸入端的信號(hào)的值減去傳到其負(fù)輸入端的信號(hào)的值，得出一差信號(hào)，然后把該差信號(hào)傳給模擬積分器412。該積分器412對(duì)加法器410生成的差信號(hào)進(jìn)行時(shí)間積分，生成一積分信號(hào)。模擬降噪濾波器414對(duì)該積分信號(hào)進(jìn)行濾波后生成的輸出信號(hào)傳給三級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器416。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器生成一兩比特?cái)?shù)字信號(hào)傳給三級(jí)數(shù)模轉(zhuǎn)換器420的輸入端和FIR濾波器418的輸入端。FIR濾波器418對(duì)由三級(jí)轉(zhuǎn)換器416生成的大量樣本(例如384個(gè))求平均值或進(jìn)行組合，從而生成該轉(zhuǎn)換器400的數(shù)字輸出信號(hào)。
圖8所示那種西格馬-德?tīng)査D(zhuǎn)換器400是公知的，例如見(jiàn)1993年12月28日授權(quán)的美國(guó)專利No.5,274,375和申請(qǐng)人為Bernard M.Gordon、Hans Weedon、Louis R.Poulo和Mark H.Miller、轉(zhuǎn)讓給本受讓人的共同未決的美國(guó)專利申請(qǐng)No.08/839,068“a Data Acqusition System UsingDelta-Sigma Analog-to-Digital Signal Converters(使用德?tīng)査?西格馬模數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng))”(該申請(qǐng)為現(xiàn)已放棄的美國(guó)專利申請(qǐng)No.08/712,137的繼續(xù)申請(qǐng)，而美國(guó)專利申請(qǐng)No.08/712,137為現(xiàn)已放棄的美國(guó)專利申請(qǐng)No.08/326,276的繼續(xù)申請(qǐng))。一般來(lái)說(shuō)，三級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器416最好在頻率f1下生成樣本，F(xiàn)IR濾波器418在低得多的頻率f2下生成其輸出信號(hào)的樣本。也可使用其他西格馬-德?tīng)査D(zhuǎn)換器，例如1992年8月25日授權(quán)給Ribner等人的美國(guó)專利No.5,142,286所述西格馬-德?tīng)査D(zhuǎn)換器。
在本發(fā)明掃描器、例如掃描器300(見(jiàn)圖6)中使用西格馬-德?tīng)査D(zhuǎn)換器時(shí)，DSP濾波器338的功能可并入FIR濾波器418中。但是，即使使用西格馬-德?tīng)査D(zhuǎn)換器，本發(fā)明掃描器通常最好包括DSP濾波器338。這是因?yàn)槭褂迷谖鞲耨R-德?tīng)査D(zhuǎn)換器中的FIR濾波器418通常有上百個(gè)分接頭。與分接頭有關(guān)的權(quán)重通常為常數(shù)。但是，如果DSP濾波器338的功能并入FIR濾波器418中，其權(quán)重不為常數(shù)而是δ的函數(shù)。如所公知，要使這些加權(quán)函數(shù)不為常數(shù)，必須大大提高FIR濾波器418的成本和復(fù)雜性。由于DSP濾波器338使用的權(quán)重通常比FIR濾波器418少得多，因此包括DSP濾波器338更經(jīng)濟(jì)，在DSP濾波器中，權(quán)重為變量δ的函數(shù)。
可以看到，在信號(hào)線路中插入238和338之類進(jìn)行內(nèi)插的DSP濾波器可把多通道DAS的數(shù)據(jù)率與要求精確測(cè)量的投影角的確定有效隔絕開(kāi)來(lái)。可在與精確測(cè)量的投影位置一致的任意時(shí)刻從DSP濾波器的輸出中生成數(shù)據(jù)。DSP濾波器還可糾正位置測(cè)量中的系統(tǒng)誤差。這一點(diǎn)是重要的，因?yàn)樗纱蟠蠼档娃D(zhuǎn)盤的角度標(biāo)記的成本。因此，可測(cè)量轉(zhuǎn)盤的角度，在DSP存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)所測(cè)得不正確位置的偏差，使用糾正算法不僅糾正數(shù)據(jù)的時(shí)間位置，而且糾正數(shù)據(jù)的角度位置。
由于可在本發(fā)明范圍內(nèi)對(duì)上述裝置作出種種改動(dòng)，因此上述說(shuō)明中或附圖所示的所有內(nèi)容應(yīng)看成例示性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種CT掃描器，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，該裝置響應(yīng)模擬信號(hào)生成數(shù)字信號(hào)，這些模擬信號(hào)表示在相對(duì)恒定的取樣速率下獲得的投影數(shù)據(jù)；以及與該恒定的取樣速率無(wú)關(guān)地生成隨這些數(shù)字信號(hào)而變的多個(gè)預(yù)定投影角的投影數(shù)據(jù)的裝置。
2.按權(quán)利要求1所述的掃描器，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置包括多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于響應(yīng)多個(gè)所述模擬信號(hào)生成多個(gè)所述數(shù)字信號(hào)。
3.按權(quán)利要求1所述的掃描器，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置包括多個(gè)德?tīng)査?西格馬模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
4.按權(quán)利要求3所述的掃描器，其特征在于，每一個(gè)所述德?tīng)査?西格馬模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括在其輸入端接收至少一個(gè)所述模擬電流信號(hào)的裝置。
5.按權(quán)利要求4所述的掃描器，其特征在于，每一個(gè)所述德?tīng)査?西格馬模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括一三級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
6.按權(quán)利要求1所述的掃描器，其特征在于，進(jìn)一步包括相對(duì)于所述模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置生成所述數(shù)字信號(hào)的定時(shí)確定所述預(yù)定投影角的定時(shí)的裝置。
7.按權(quán)利要求1所述的掃描器，其特征在于，所述用于生成隨數(shù)字信號(hào)而變的預(yù)定投影角的投影數(shù)據(jù)的裝置包括按從所述數(shù)字信號(hào)中選出的一些數(shù)字信號(hào)的值的一個(gè)加權(quán)的函數(shù)內(nèi)插所述預(yù)定投影角的投影數(shù)據(jù)的裝置。
8.按權(quán)利要求7所述的掃描器，其特征在于，進(jìn)一步包括生成表示一次掃描過(guò)程中各投影沿預(yù)定線路的x線吸收的多個(gè)模擬信號(hào)的多個(gè)檢測(cè)器，使所述檢測(cè)器轉(zhuǎn)動(dòng)所述多個(gè)預(yù)定投影角的裝置，和相對(duì)于所述模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置生成所述數(shù)字信號(hào)的定時(shí)確定所述預(yù)定投影角上的所述檢測(cè)器的位置的定時(shí)的裝置。
9.按權(quán)利要求8所述的掃描器，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置以所述相對(duì)恒定的取樣速率響應(yīng)各所述檢測(cè)器的相繼所述模擬信號(hào)生成數(shù)字信號(hào)的一定時(shí)序列；所述內(nèi)插所述預(yù)定投影角的投影數(shù)據(jù)的裝置包括按選定數(shù)量的數(shù)字信號(hào)的值的一加權(quán)的函數(shù)內(nèi)插所述各預(yù)定投影角的各所述檢測(cè)器的所述投影數(shù)據(jù)的裝置，所選定的數(shù)字信號(hào)與該檢測(cè)器位于預(yù)定投影角上的時(shí)間之間有一時(shí)間間隔。
10.按權(quán)利要求8所述的掃描器，其特征在于，所述內(nèi)插所述預(yù)定投影角的投影數(shù)據(jù)的裝置包括按照下列方程內(nèi)插所述各預(yù)定投影角的各所述檢測(cè)器的投影數(shù)據(jù)的裝置RawDi(Tj+δ)=Σk=j-Size2j+Size2W(Tj+δ,k)*ADCi(Tk)---(1)]]>其中，ADCi(Tj)表示由所述數(shù)字信號(hào)的值形成的不同數(shù)據(jù)點(diǎn)；Δ為相繼數(shù)字信號(hào)之間的時(shí)間差；δ為一檢測(cè)器在生成一樣本時(shí)的角度與該檢測(cè)器在預(yù)定投影角上時(shí)的角度之間的差；常數(shù)Size為用來(lái)內(nèi)插數(shù)據(jù)點(diǎn)RawDi(Tj+δ)的時(shí)間鄰域的大??；以及權(quán)重W(Tj+δ，k)按δ的一函數(shù)選擇；δ的范圍不超過(guò)生成時(shí)間上兩相鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)ADCi(Tj)與ADCi(T(j+1))之間的時(shí)間間隔的大小。
11.一種用于CT掃描器中的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，該裝置響應(yīng)模擬信號(hào)生成數(shù)字信號(hào)，這些模擬信號(hào)表示在基本恒定的取樣速率下獲得的投影數(shù)據(jù)；以及與該恒定的取樣速率無(wú)關(guān)地生成隨這些數(shù)字信號(hào)而變的多個(gè)預(yù)定投影角的投影數(shù)據(jù)的裝置。
12.按權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置包括多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于響應(yīng)多個(gè)所述模擬信號(hào)生成多個(gè)所述數(shù)字信號(hào)。
13.按權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置包括多個(gè)德?tīng)査?西格馬模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
14.按權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，每一個(gè)所述德?tīng)査?西格馬模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括在其輸入端接收至少一個(gè)所述模擬電流信號(hào)的裝置。
15.按權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，每一個(gè)所述德?tīng)査?西格馬模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括一三級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
16.按權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括相對(duì)于所述模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置生成所述數(shù)字信號(hào)的定時(shí)確定所述預(yù)定投影角的定時(shí)的裝置。
17.按權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述生成隨數(shù)字信號(hào)而變的預(yù)定投影角的投影數(shù)據(jù)的裝置包括按從所述數(shù)字信號(hào)中選出的一些數(shù)字信號(hào)的值的一個(gè)加權(quán)的函數(shù)內(nèi)插所述預(yù)定投影角的投影數(shù)據(jù)的裝置。
18.按權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括生成表示一次掃描過(guò)程中各投影沿預(yù)定線路的x線吸收的多個(gè)模擬信號(hào)的多個(gè)檢測(cè)器，使所述檢測(cè)器轉(zhuǎn)動(dòng)所述多個(gè)預(yù)定投影角的裝置，和相對(duì)于所述模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置生成所述數(shù)字信號(hào)的定時(shí)確定所述預(yù)定投影角上的所述檢測(cè)器的位置的定時(shí)的裝置。
19.按權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置以所述基本恒定的取樣速率響應(yīng)各所述檢測(cè)器的相繼所述模擬信號(hào)生成數(shù)字信號(hào)的一定時(shí)序列；所述內(nèi)插所述預(yù)定投影角的投影數(shù)據(jù)的裝置包括按選定數(shù)量的數(shù)字信號(hào)的值的一加權(quán)的函數(shù)內(nèi)插所述各預(yù)定投影角的各所述檢測(cè)器的所述投影數(shù)據(jù)的裝置，所選定的數(shù)字信號(hào)與該檢測(cè)器位于預(yù)定投影角上的時(shí)間之間有一時(shí)間間隔。
20.按權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)插所述預(yù)定投影角的投影數(shù)據(jù)的裝置包括按照下列方程內(nèi)插所述各預(yù)定投影角的各所述檢測(cè)器的投影數(shù)據(jù)的裝置RawDi(Tj+δ)=Σk=j-Size2j+Size2W(Tj+δ,k)*ADCi(Tk)---(1)]]>其中，ADCi(Tj)表示由所述數(shù)字信號(hào)的值形成的不同數(shù)據(jù)點(diǎn)；Δ為相繼數(shù)字信號(hào)之間的時(shí)間差；δ為一檢測(cè)器在生成一樣本時(shí)的角度與該檢測(cè)器在預(yù)定投影角上時(shí)的角度之間的差；常數(shù)Size為用來(lái)內(nèi)插數(shù)據(jù)點(diǎn)RawDi(Tj+δ)的時(shí)間鄰域的大?。灰约皺?quán)重W(Tj+δ，k)按δ的一函數(shù)選擇；δ的范圍不超過(guò)生成時(shí)間上兩相鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)ADCi(Tj)與ADCi(T(j+1))之間的時(shí)間間隔的大小。
全文摘要
一種用于CT掃描器中的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng),包括:一模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置,該裝置響應(yīng)模擬信號(hào)生成數(shù)字信號(hào),這些模擬信號(hào)表示在恒定取樣速率下生成的投影數(shù)據(jù);以及一與該取樣速率無(wú)關(guān)地生成隨這些數(shù)字信號(hào)而變的多個(gè)預(yù)定投影角的投影數(shù)據(jù)的內(nèi)插濾波器。
文檔編號(hào)A61B6/03GK1359275SQ98812781
公開(kāi)日2002年7月17日 申請(qǐng)日期1998年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月31日
發(fā)明者恩里科·多拉扎, 漢斯·J·威登, 道格拉斯·Q·亞伯拉罕 申請(qǐng)人:模擬技術(shù)公司