檢測器20感測穿過內(nèi)科患者22的投射的X射線16,以及DAS32將該數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換成數(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，該模擬電信號表示撞擊 X射線束以及由此因穿過患者22而衰減的射線束的強(qiáng)度。在掃描以獲取X射線投射數(shù)據(jù)期 間，臺架12和安裝在其上的組件繞著旋轉(zhuǎn)中心24旋轉(zhuǎn)。
[0036] 臺架12的旋轉(zhuǎn)和X射線源14的工作由CT系統(tǒng)10的控制機(jī)構(gòu)26來管控。控制 機(jī)構(gòu)26包括X射線控制器28和臺架電動機(jī)控制器30,X射線控制器28向X射線源14提 供功率和定時信號以及臺架電動機(jī)控制器30控制臺架12的旋轉(zhuǎn)速度和位置。圖像重構(gòu)器 或計算機(jī)處理器34從DAS32接收采樣并數(shù)字化的X射線數(shù)據(jù)并執(zhí)行高速重構(gòu)。重構(gòu)的圖 像作為輸入應(yīng)用于計算機(jī)36,計算機(jī)36將圖像存儲在海量存儲裝置38中。
[0037] 計算機(jī)36還經(jīng)由控制臺40從操作員接收命令和掃描參數(shù)，控制器40具有某種形 式的操作員接口，例如鍵盤、鼠標(biāo)、語音啟動的控制器或任何其他適合的輸入裝置。關(guān)聯(lián)的 顯示器42允許操作員觀察來自計算機(jī)36的重構(gòu)的圖像和其他數(shù)據(jù)。計算機(jī)36使用操作 員提供的命令和參數(shù)來向DAS32、X射線控制器28和臺架電動機(jī)控制器30提供控制信號 和信息。此外，計算機(jī)36操作工作臺電動機(jī)控制器44,工作臺電動機(jī)控制器44控制電動工 作臺46以定位患者22和臺架12。具體來說，工作臺46將患者22沿著CT系統(tǒng)10的z軸 或z方向完全或部分地移動通過圖1的臺架開口 48。
[0038] 如圖3所示，檢測器組裝件18包括導(dǎo)軌17,導(dǎo)軌17之間設(shè)有準(zhǔn)直片或準(zhǔn)直板19。 準(zhǔn)直板19定位成在此類射線束撞擊例如定位于檢測器組裝件18上的圖4的檢測器20之前 準(zhǔn)直X射線16。在一個實施例中，檢測器組裝件18包括57個檢測器模塊20,每個檢測器 模塊20具有陣列大小為64X16的像素元件50。因此，檢測器組裝件18具有64行和912 列（57個檢測器模塊)，這允許臺架12的每次旋轉(zhuǎn)收集64個同時的數(shù)據(jù)片層。
[0039] 參考圖4,檢測器20包括DAS 32,其中每個檢測器20包含設(shè)在封裝51中的多個 檢測器元件50。檢測器20包括定位于封裝51內(nèi)相對于檢測器元件50的引腳52。封裝51 定位于背光式二極管陣列53上，背光式二極管陣列53具有多個二極管59。背光式二極管 陣列53又定位于多層襯底54上。間隔器55定位于多層襯底54上。檢測器元件50光耦 合到背光式二極管陣列53,以及背光式二極管陣列53由電耦合到多層襯底54。柔性電路 56連接到多層襯底54的面57和DAS 32。使用引腳52將檢測器20定位于檢測器組裝件 18內(nèi)。
[0040] 在一個實施例的操作中，撞擊在檢測器元件50內(nèi)的X射線生成遍歷封裝51的光 子，由此生成背光式二極管陣列53內(nèi)的二極管上檢測到的光信號。生成的模擬信號經(jīng)由多 層襯底54,經(jīng)由柔性電路56載送到DAS32,其中模擬信號被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
[0041]圖5圖示以螺旋掃描模式工作的CT成像系統(tǒng)，如圖1的CT系統(tǒng)10的示范性片層 靈敏度分布（SSP)70。示范性SSP 70是以0.516 (33/64)的螺旋間距以及小于1 mm (即， 次毫米）的靶向重構(gòu)厚度，以相加模式獲取的。片層靈敏度分布70的半峰全寬（FWHM)是 0.987mm，其顯著地大于0.625mm的原有數(shù)據(jù)采集檢測器孔徑。片層靈敏度分布性能下降 的約30%是由于錐形束重構(gòu)過程中使用的插值算法所致。性能下降的約20%是由于重構(gòu)的 "相加"模式所致，其中有意地降低片層靈敏度分布70的性能以減少圖像噪聲和偽影。因為 CT系統(tǒng)的頻率響應(yīng)有限，SSP70不呈現(xiàn)與檢測器單元本身相似的矩形形狀。相反，如圖所 示，片層靈敏度分布70具有平滑且大部分高斯分布。
[0042] 現(xiàn)在參考圖6,闡述一種技術(shù)72,其減少片層靈敏度分布并提高CT掃描器的空間 分辨率而不會生成公知線性去卷積算法產(chǎn)生的偽影或噪聲。技術(shù)72開始于框74,其使用螺 旋掃描模式下工作的多片層CT成像系統(tǒng)，如（圖1)CT系統(tǒng)10獲取投射數(shù)據(jù)。在框76處， 重構(gòu)所獲取的投射數(shù)據(jù)以生成重疊的初始圖像集合。重疊的圖像是指該事實：相鄰圖像之 間沿著z軸的間距小于圖像片層厚度的標(biāo)稱FWHM。在框78處，使用迭代算法以非線性方式 強(qiáng)化初始圖像的選擇像素。技術(shù)72然后在框80處使用強(qiáng)化的像素值與非強(qiáng)化的像素值的 組合來生成對象的最終圖像?？梢詫⒆罱K圖像輸出到顯示器，如圖2的顯示器42,以供用戶 查看和分析。
[0043] 給定典型的CT系統(tǒng)的片層靈敏度分布的平滑變化特征，例如，圖5的片層靈敏度 部分，對象中的任何真實結(jié)構(gòu)沿著z軸其強(qiáng)度分布上應(yīng)該呈現(xiàn)相似平滑的變化，因為重構(gòu) 圖像的最終響應(yīng)僅是對象的結(jié)構(gòu)利用片層靈敏度分布的卷積。技術(shù)72利用此觀察以便通 過分析沿著z軸的相鄰像素的強(qiáng)度變化將圖像中的真實結(jié)構(gòu)與噪聲引起的波動分離。其中 相鄰像素的強(qiáng)度變化呈現(xiàn)連續(xù)趨勢的情況中，技術(shù)72認(rèn)為這些強(qiáng)度變化是由真實結(jié)構(gòu)導(dǎo) 致的。但是，在強(qiáng)度變化未呈現(xiàn)連續(xù)趨勢的情況中，這些變化可能是由噪聲引起的。正如本 文所使用的，短語"連續(xù)趨勢"表示相鄰像素之間的強(qiáng)度值改變的方向不與沿著z軸的給定 相鄰像素集合內(nèi)的方向相逆。
[0044] 為了分析強(qiáng)度變化，技術(shù)72根據(jù)沿著z軸的相鄰采樣點(diǎn)評估像素群組的強(qiáng)度變 化。圖7-10圖示相鄰采樣點(diǎn)群組中相鄰像素之間的像素強(qiáng)度值的四個示范性變化。如果 該群組內(nèi)相鄰像素之間的強(qiáng)度變化呈現(xiàn)連續(xù)上升趨勢，如圖7所示，或連續(xù)下降趨勢，如圖 8所示，則技術(shù)72將該群組的中心像素指定為用于強(qiáng)化的候選像素，因為該強(qiáng)度變化的趨 勢指示中心像素具有符合真實結(jié)構(gòu)的高可能性。
[0045] 在一些實施例中，在該相鄰像素群組的最中心像素呈現(xiàn)連續(xù)趨勢以及該群組的外 側(cè)像素未與最中心像素的上升或下降趨勢相逆，如圖9和圖10所示的情況中，技術(shù)72還可 以將該群組的中心像素指定為與真實結(jié)構(gòu)對應(yīng)的強(qiáng)化候選像素。
[0046] 在上文描述的示范實施例中，使用與五（5)個相鄰采樣點(diǎn)對應(yīng)的像素來識別用于 強(qiáng)化的候選像素。但是，根據(jù)多種實施例，采樣點(diǎn)的數(shù)量可以基于多個因素而有所變化，例 如，重疊的重構(gòu)中圖像之間的重疊度、掃描的解剖結(jié)構(gòu)或?qū)ο蟮念愋?、片層厚度和多種其他 掃描參數(shù)。
[0047] 在框76處，技術(shù)72使用重疊的重構(gòu)來重構(gòu)初始圖像，以便確保以足夠精細(xì)間隔收 集像素樣本，以使對應(yīng)于真實結(jié)構(gòu)的相鄰像素呈現(xiàn)相鄰像素間強(qiáng)度變化中的上述趨勢。即， 如果以粗略間隔收集樣本，則在掃描的對象中存在尖銳邊緣的情況中，樣本群組內(nèi)非常少 (如果有的話）中心像素可以滿足上升或下降相鄰像素的表征。因此，技術(shù)72將重疊的重 構(gòu)的圖像間距選為小于原圖像的靶向片層厚度。作為一個示例，如果原圖像獲取并重構(gòu)為 0. 625毫米片層厚度，則圖像之間可以選擇0. 1毫米間距。作為另一個示例，如果原圖像獲 取并重構(gòu)為1. 25毫米片層厚度，則可以選擇圖像之間為0. 2毫米間距。正如本領(lǐng)域技術(shù)人 員將認(rèn)識到的，可以優(yōu)化圖像間距來實現(xiàn)強(qiáng)化候選像素識別的有效性與重構(gòu)的總速度之間 的平衡。
[0048] 在強(qiáng)化過程期間，技術(shù)72計算沿著z軸的關(guān)注像素與其相鄰像素之間的差。在 五個樣本群組中分析相鄰像素的示范性實施例中，例如，這五個像素樣本可以指定為P282、 α88和/729〇,其中A86作為樣本群組的中心像素，被定義為被分析用于可能強(qiáng) 化的關(guān)注像素。
[0049] 當(dāng)給定樣本群組的中心像素滿足圖7-10所示的任何條件時，將該像素選為非線 性強(qiáng)化過程的候選像素。例如，在中心像素A，86的強(qiáng)度大于第一相鄰像素84的強(qiáng)度， 第一相鄰像素Pi，84大于或等于像素p,，82的強(qiáng)度，中心像素A，86小于第二相鄰a，88的 強(qiáng)度，以及第二相鄰像素A，88小于或等于像素/90,如圖7和圖9所示的情況中，將中心 像素A，86選為用于強(qiáng)化的候選像素。在這些情況中，五個像素82-90的群組呈現(xiàn)強(qiáng)度上 的連續(xù)上升趨勢。當(dāng)中心像素A，86的強(qiáng)度小于第一相鄰像素pρ84的強(qiáng)度，第一相鄰像 素Pi，84小于或等于像素p,，82的強(qiáng)度，中心像素A，86大于第二相鄰A，88的強(qiáng)度，以及 第二相鄰像素A，88大于或等于像素/90,如圖8和圖10所示時，也將中心像素a，86選 為用于強(qiáng)化的候選像素。在這些情況中，五個像素82-90的群組呈現(xiàn)強(qiáng)度上的連續(xù)下降趨 勢。在強(qiáng)化過程期間，使用非線性強(qiáng)化算法迭代地調(diào)整候選像素的強(qiáng)度值，正如下文詳細(xì)描 述的。
[0050] 強(qiáng)化算法使用差分信號△來計算給定候選像素的強(qiáng)化。根據(jù)如下公式，將差分信 號A定義為負(fù)值：
?'\ k 如公式1中所指示的，差分信號△取決于所檢測的像素82-90之間在強(qiáng)度變化上的趨 勢是上升的（如圖7和圖9所示)，還是下降的（如圖8和圖10所示)。因為差分信號Δ用 作強(qiáng)度調(diào)整的基礎(chǔ)，所以差分信號的量值選為足夠小以防止強(qiáng)度上大的變化可能引起欠沖 偽影的情況。由此，根據(jù)如下公式，使用負(fù)閾值ε來定義差分信號Δ:
在一個實施例中，基于迭代強(qiáng)化過程，將負(fù)閾值ε選為具有相對較小量值，例如，-20。 在備選實施例中，可以基于迭代過程的過往歷史動態(tài)地或自適應(yīng)地選擇負(fù)閾值ε。例如，負(fù) 閾值ε的量值可以逐次迭代逐漸減小以反映強(qiáng)化算法的每次迭代正在更逼近最終解。
[0051] 迭代獨(dú)h調(diào)整給定候選像素的強(qiáng)度值的量"定義為：
其中A,是迭代獨(dú)h估算的差，λ,是控制每次迭代的調(diào)整量的參數(shù)，_是阻尼因子，以 及r(Au)是控