專(zhuān)利名稱(chēng)：校準(zhǔn)計(jì)算機(jī)斷層x射線(xiàn)光束跟蹤回路的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及計(jì)算機(jī)斷層(CT)成像，更具體而言，涉及用于選擇檢測(cè)器通道以有助于優(yōu)化CT X射線(xiàn)光束跟蹤的可靠性的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
在多層面CT系統(tǒng)中，X射線(xiàn)光束半影在具有不同響應(yīng)函數(shù)的檢測(cè)器元件上的移動(dòng)能夠產(chǎn)生信號(hào)變化，導(dǎo)致圖像偽影。保持檢測(cè)器元件位于X射線(xiàn)光束本影的開(kāi)孔系統(tǒng)(Opening system)校準(zhǔn)可以防止偽影，但增加了患者劑量。因此，至少一種已知的CT系統(tǒng)利用閉環(huán)z軸跟蹤系統(tǒng)來(lái)確定X射線(xiàn)光束相對(duì)于檢測(cè)器陣列的位置。
例如，在至少一種已知的CT成像系統(tǒng)中，X射線(xiàn)準(zhǔn)直儀裝置包括活動(dòng)凸輪，所述凸輪配置成能夠跟蹤焦點(diǎn)位置，由此更準(zhǔn)確地確定多層面檢測(cè)器的有源元件上的X射線(xiàn)光束的位置。更具體而言，至少一種已知CT系統(tǒng)檢測(cè)在檢測(cè)器一端的X射線(xiàn)光束的形狀并利用該信息調(diào)整凸輪位置。而另一種已知CT系統(tǒng)檢測(cè)檢測(cè)器兩端的X射線(xiàn)光束的形狀并利用該信息調(diào)整凸輪位置。
對(duì)于當(dāng)光束形狀沒(méi)有嚴(yán)格地越過(guò)檢測(cè)器移動(dòng)的情況，使用檢測(cè)器兩端改善了定位X射線(xiàn)光束的能力。然而，當(dāng)檢測(cè)器、準(zhǔn)直儀和X射線(xiàn)焦點(diǎn)沒(méi)有很好地對(duì)準(zhǔn)時(shí)，兩種系統(tǒng)的可靠度都降低。例如，如果X射線(xiàn)管沒(méi)有正確放置，X射線(xiàn)光束將向檢測(cè)器的一端(即要么A端要么B端)均勻地移動(dòng)。而且，如果X射線(xiàn)管正確對(duì)準(zhǔn)，準(zhǔn)直儀和檢測(cè)器的末端可以彼此保持歪斜，光束圖形看上去將是歪斜的。X射線(xiàn)管、準(zhǔn)直儀和/或檢測(cè)器之間的不對(duì)準(zhǔn)將影響在跟蹤控制回路中使用的Z比率、R的測(cè)量。對(duì)于檢測(cè)器一端或兩端的一組檢測(cè)器元件，這里使用的Z比率由檢測(cè)器外部行信號(hào)與檢測(cè)器內(nèi)部行信號(hào)的比率定義。當(dāng)檢測(cè)器外部行取樣半影，即，X射線(xiàn)光束邊緣處的強(qiáng)度減少時(shí)，Z比率一般是有用的。因此，如果從檢測(cè)器外部行接收的信號(hào)處于光束的本影內(nèi)，即均勻強(qiáng)度區(qū)域內(nèi)，則Z比率將接近恒定的值，并且不能用來(lái)可靠地確定光束位置。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，提供一種確定跟蹤控制參數(shù)的方法，該跟蹤控制參數(shù)用于確定計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)的X射線(xiàn)光束的位置。該成像系統(tǒng)包括可逐步定位的移動(dòng)準(zhǔn)直儀，以及包括多個(gè)成行成列布置的檢測(cè)器元件的檢測(cè)器陣列，所述行從檢測(cè)器A端延伸到檢測(cè)器B端。該方法包括確定檢測(cè)器A端和檢測(cè)器B端目標(biāo)光束半影位置；計(jì)算對(duì)應(yīng)于不同檢測(cè)器行和檢測(cè)器通道的多個(gè)Z比率曲線(xiàn)；以及比較檢測(cè)器A端和檢測(cè)器B端目標(biāo)光束半影位置處的Z比率曲線(xiàn)，以確定優(yōu)化的Z比率曲線(xiàn)和用于控制X射線(xiàn)光束定位的相應(yīng)的檢測(cè)器通道和行。
另一方面，提供一種計(jì)算機(jī)斷層(CT)成像系統(tǒng)。該CT成像系統(tǒng)包括可逐步定位的移動(dòng)準(zhǔn)直儀、包括多個(gè)成行成列布置的檢測(cè)器元件的檢測(cè)器陣列以及與該準(zhǔn)直儀和檢測(cè)器陣列耦合的計(jì)算機(jī)，其中所述行從檢測(cè)器A端延伸到檢測(cè)器B端。所述計(jì)算機(jī)配置成確定檢測(cè)器A端和檢測(cè)器B端目標(biāo)光束半影位置；計(jì)算對(duì)應(yīng)于不同檢測(cè)器行和檢測(cè)器通道的多個(gè)Z比率曲線(xiàn)；以及比較檢測(cè)器A端和檢測(cè)器B端目標(biāo)光束半影位置處的Z比率曲線(xiàn)，以確定優(yōu)化的Z比率曲線(xiàn)和用于控制X射線(xiàn)光束定位的相應(yīng)的檢測(cè)器通道和行。
另一方面，提供其上具有記錄的機(jī)器可讀介質(zhì)。該機(jī)器可讀介質(zhì)安裝在CT成像系統(tǒng)上，該CT成像系統(tǒng)包括可逐步定位的移動(dòng)準(zhǔn)直儀和包括多個(gè)成行成列布置的檢測(cè)器元件的檢測(cè)器陣列，所述行從檢測(cè)器A端延伸到檢測(cè)器B端。該機(jī)器可讀介質(zhì)配置成指示處理器以確定檢測(cè)器A端和檢測(cè)器B端目標(biāo)光束半影位置；計(jì)算對(duì)應(yīng)于不同檢測(cè)器行和檢測(cè)器通道的多個(gè)Z比率曲線(xiàn)；以及比較檢測(cè)器A端和檢測(cè)器B端目標(biāo)光束半影位置處的Z比率曲線(xiàn)，以確定優(yōu)化的Z比率曲線(xiàn)和用于控制X射線(xiàn)光束定位的相應(yīng)的檢測(cè)器通道和行。


圖1是CT成像系統(tǒng)的示圖；圖2是圖1所述系統(tǒng)的方框圖；圖3是圖1所示CT成像系統(tǒng)的一部分的示意圖；圖4是校準(zhǔn)跟蹤回路參數(shù)的方法的流程圖；圖5是圖1中所示的CT成像系統(tǒng)的一部分的示意圖，示出了本發(fā)明的z-軸定位系統(tǒng)的實(shí)施例。
圖6是圖4中所示方法的圖解。
圖7是圖4中所示方法的圖解。
具體實(shí)施例方式
在一些已知的CT成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，X射線(xiàn)源發(fā)射扇形光束，該扇形光束被校準(zhǔn)使之位于笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng)的X-Y平面內(nèi)，該平面一般被稱(chēng)為“成像平面”。該X射線(xiàn)光束穿過(guò)正在成像的對(duì)象，例如患者。在被對(duì)象衰減之后，光束作用到輻射檢測(cè)器的陣列。檢測(cè)器陣列處接收的衰減的輻射束強(qiáng)度取決于通過(guò)對(duì)象的X射線(xiàn)光束的衰減。陣列的每個(gè)檢測(cè)器元件產(chǎn)生單獨(dú)的電信號(hào)，該電信號(hào)是檢測(cè)器位置處光束強(qiáng)度的測(cè)量結(jié)果。所有檢測(cè)器的強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果都被單獨(dú)采集以產(chǎn)生傳輸?shù)膱D形。
第三代CT系統(tǒng)中，X射線(xiàn)源和檢測(cè)器陣列在成像平面內(nèi)環(huán)繞待成像的對(duì)象和起重機(jī)一起旋轉(zhuǎn)，使得X射線(xiàn)光束與對(duì)象相交的角度不斷地變化。在一個(gè)起重機(jī)角度從檢測(cè)器陣列獲得的一組X射線(xiàn)衰減測(cè)量結(jié)果，即投影數(shù)據(jù)，稱(chēng)為一個(gè)“視圖”。對(duì)象的“掃描”包括在X射線(xiàn)源和檢測(cè)器的一次旋轉(zhuǎn)過(guò)程中從不同起重機(jī)角度或視角得出的一組視圖。
在軸向掃描中，投影數(shù)據(jù)被處理以構(gòu)建對(duì)應(yīng)于從對(duì)象獲得的二維層面的圖像。一種從一組投影數(shù)據(jù)再現(xiàn)圖像的方法在本領(lǐng)域中稱(chēng)為濾波反投影技術(shù)。該方法將從掃描獲得的衰減測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)換成整數(shù)，稱(chēng)為“CT數(shù)”或“豪恩斯弗爾德單位”(RU)，它們用于控制顯示器上相應(yīng)像素的明度(brightness)。
為減少總的掃描時(shí)間，可以執(zhí)行“螺旋”掃描。為執(zhí)行“螺旋”掃描，當(dāng)采集指定編號(hào)的層面的數(shù)據(jù)時(shí)患者是移動(dòng)的。這種系統(tǒng)從扇形光束螺旋掃描中產(chǎn)生單螺旋線(xiàn)。由扇形光束映射出的螺旋線(xiàn)得出投影數(shù)據(jù)，從該數(shù)據(jù)可以再現(xiàn)每個(gè)指定層面中的圖像。
螺旋掃描的再現(xiàn)算法一般使用螺旋加權(quán)算法，它使收集的數(shù)據(jù)作為視角和檢測(cè)器通道指數(shù)的函數(shù)加權(quán)。尤其是，在濾波反投影步驟之前，根據(jù)螺旋權(quán)重因子將數(shù)據(jù)加權(quán)，該螺旋權(quán)重因子是起重機(jī)角度和檢測(cè)器角度的函數(shù)。然后加權(quán)的數(shù)據(jù)被處理以產(chǎn)生CT數(shù)并且再現(xiàn)圖像，該圖像對(duì)應(yīng)于從對(duì)象獲得的二維層面。
為進(jìn)一步減少總的采集時(shí)間，采用了多層面CT。多層面CT中，投影數(shù)據(jù)的多個(gè)行在任何時(shí)候即時(shí)同步采集。當(dāng)和螺旋掃描模式相結(jié)合時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生單螺旋線(xiàn)的錐形光束投影數(shù)據(jù)。類(lèi)似于單層面螺旋加權(quán)方案，可以得出一種方法以在濾波反投影算法之前，使權(quán)重和投影數(shù)據(jù)相乘。
這里使用的，以單數(shù)形式記載的且前面具有“一”或“一個(gè)”的元件或步驟應(yīng)當(dāng)理解成不排除多個(gè)所述元件或步驟，除非明確地記載了排除多個(gè)所述元件或步驟。而且，參考本發(fā)明的“一個(gè)實(shí)施例”不應(yīng)當(dāng)理解成排除了結(jié)合所記載特性的其它實(shí)施例的存在。
而且，在這里，短語(yǔ)“再現(xiàn)圖像”不應(yīng)理解成排除其中產(chǎn)生代表圖像的數(shù)據(jù)但不產(chǎn)生可視圖像的本發(fā)明的實(shí)施例。然而，很多實(shí)施例產(chǎn)生(或配置成產(chǎn)生)至少一個(gè)可視圖像。
參考圖1和圖2，示出了多層面掃描成像系統(tǒng)，例如，計(jì)算機(jī)斷層(CT)成像系統(tǒng)10，包括代表“第三代”CT成像系統(tǒng)的起重機(jī)12。起重機(jī)12具有X射線(xiàn)管14(這里也稱(chēng)為X射線(xiàn)源14)，它向起重機(jī)12的相對(duì)面上的檢測(cè)器陣列18發(fā)射X射線(xiàn)光束16。檢測(cè)器陣列18由多個(gè)檢測(cè)器行(未示出)形成，該多個(gè)檢測(cè)器行包括多個(gè)檢測(cè)器元件20，它們一起感測(cè)經(jīng)過(guò)陣列18和源14之間的對(duì)象(例如醫(yī)學(xué)患者)22的投射的X射線(xiàn)。每個(gè)檢測(cè)器元件20產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)，該信號(hào)代表射入的X射線(xiàn)光束的強(qiáng)度并可用于估算當(dāng)光束經(jīng)過(guò)對(duì)象或患者22時(shí)的衰減。在掃描以采集X射線(xiàn)投影數(shù)據(jù)過(guò)程中，起重機(jī)12和安裝在其中的部件沿旋轉(zhuǎn)中心24旋轉(zhuǎn)。圖2僅示出了檢測(cè)器元件20的單行(即檢測(cè)器行)。然而，多層面檢測(cè)器陣列18包括檢測(cè)器元件20的多個(gè)平行的檢測(cè)器行，所以可以在掃描過(guò)程同時(shí)采集對(duì)應(yīng)于多個(gè)準(zhǔn)平行或平行的層面的投影數(shù)據(jù)。
起重機(jī)12上部件的旋轉(zhuǎn)和X射線(xiàn)源14的操作由CT系統(tǒng)10的控制裝置26管理?？刂蒲b置26包括為X射線(xiàn)源14提供功率和計(jì)時(shí)信號(hào)的X射線(xiàn)控制器28，以及控制起重機(jī)12上的部件的旋轉(zhuǎn)速度和位置的起重機(jī)馬達(dá)控制器30?？刂蒲b置26中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)32從檢測(cè)器元件20取樣模擬數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成用于后續(xù)處理的數(shù)字信號(hào)。圖像再現(xiàn)器34從DAS 32接收取樣并數(shù)字化的X射線(xiàn)數(shù)據(jù)并執(zhí)行高速圖像再現(xiàn)。再現(xiàn)的圖像作為輸入應(yīng)用到計(jì)算機(jī)36，該計(jì)算機(jī)將圖像存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置38中。圖像再現(xiàn)器34可以是專(zhuān)門(mén)的硬件或計(jì)算機(jī)36上執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序。
計(jì)算機(jī)36還通過(guò)具有鍵盤(pán)的控制臺(tái)40從操作員接收命令和掃描參數(shù)。相關(guān)的顯示器42，例如陰極射線(xiàn)管或其它適當(dāng)?shù)娘@示裝置，允許操作員觀察計(jì)算機(jī)36的再現(xiàn)圖像和其它數(shù)據(jù)。操作員提供的命令和參數(shù)被計(jì)算機(jī)36使用，從而為DAS 32、X射線(xiàn)控制器28和起重機(jī)馬達(dá)控制器30提供控制信號(hào)和信息。此外，計(jì)算機(jī)36操作工作臺(tái)馬達(dá)控制器44，該控制器控制了機(jī)械化工作臺(tái)46以確定患者22在起重機(jī)12中的位置。尤其是，工作臺(tái)46將患者22的一部分移動(dòng)經(jīng)過(guò)起重機(jī)開(kāi)孔48。
一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)36包括指令讀取或接收裝置50，例如，軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)、CD-ROM驅(qū)動(dòng)、DVD驅(qū)動(dòng)、磁光碟片(MOD)裝置或任何其它包括網(wǎng)絡(luò)連接裝置的數(shù)字裝置，該網(wǎng)絡(luò)連接裝置例如是以太網(wǎng)裝置，用于從計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)52，例如軟盤(pán)、CV-ROM、DVD或其它數(shù)字源例如網(wǎng)絡(luò)或英特網(wǎng)以及待研發(fā)的數(shù)字裝置中讀取指令和/或數(shù)據(jù)。另一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)36執(zhí)行存儲(chǔ)在固件(沒(méi)有示出)中的指令。計(jì)算機(jī)36被編程以執(zhí)行這里描述的功能，這里，術(shù)語(yǔ)計(jì)算機(jī)不限于本領(lǐng)域中稱(chēng)為計(jì)算機(jī)的集成電路，而是廣泛地指計(jì)算機(jī)、處理器、微控制器、微型計(jì)算機(jī)、可編程邏輯控制器、專(zhuān)用集成電路或其它可編程電路，這里使用的這些術(shù)語(yǔ)是可互換的。盡管上述特定的實(shí)施例指第三代CT系統(tǒng)，但是這里描述的方法同樣應(yīng)用于第四代CT系統(tǒng)(靜止的檢測(cè)器、旋轉(zhuǎn)的X射線(xiàn)源)和第五代CT系統(tǒng)(靜止的檢測(cè)器和X射線(xiàn)源)。此外，可以預(yù)期的是，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)對(duì)于除了CT之外的成像醫(yī)療器械也是有益的。此外，盡管這里描述的方法和裝置是以醫(yī)學(xué)設(shè)備描述，但是可以預(yù)期的是，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)對(duì)于非醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)也是有益的，例如在工業(yè)設(shè)備或運(yùn)輸設(shè)備中一般采用的系統(tǒng)，例如但不限于機(jī)場(chǎng)或其它運(yùn)輸中心的行李掃描系統(tǒng)。
一個(gè)實(shí)施例中，如圖3所示，從X射線(xiàn)源14(在圖2中示出)的焦點(diǎn)51發(fā)射X射線(xiàn)光束16。X射線(xiàn)光束16被準(zhǔn)直儀53校準(zhǔn)，校準(zhǔn)光束16投射到檢測(cè)器陣列18。檢測(cè)器陣列18以多層面結(jié)構(gòu)制造并包括用于投射數(shù)據(jù)收集的檢測(cè)器元件行54、56、58和60。平面86，一般稱(chēng)為“扇形光束平面”，包含焦點(diǎn)51的中心線(xiàn)和光束16的中心線(xiàn)。在圖3中示出的扇形光束平面86與檢測(cè)器陣列18的中心線(xiàn)D0對(duì)準(zhǔn)，盡管扇形光束平面86并不總是如此對(duì)準(zhǔn)。一個(gè)示例性實(shí)施例中，檢測(cè)器元件行62、64、66和68用作確定X射線(xiàn)光束16的z-軸位置的z-位置檢測(cè)器。一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)器行62、64、66和68是檢測(cè)器陣列18的行。選擇外部行62和68以至少基本位于光束16的半影70內(nèi)，而選擇內(nèi)部行64和66以至少基本位于光束16的半影72內(nèi)?！爸辽倩疚挥凇畠?nèi)”表示要么完全位于要么至少充分位于…之內(nèi)，使得外部行62和68信號(hào)強(qiáng)度取決于X射線(xiàn)光束位置且內(nèi)部行64和66信號(hào)強(qiáng)度提供與外部行信號(hào)對(duì)比的參考。一個(gè)實(shí)施例中，準(zhǔn)直儀53包括錐形凸輪74和76。(除非特別聲明，這里所述的“具有錐形”的凸輪并沒(méi)有排除具有零錐形的凸輪。)X射線(xiàn)控制器28控制了凸輪74和76的定位。每個(gè)相應(yīng)凸輪74和76可以被獨(dú)立定位以改變X射線(xiàn)本影72相對(duì)于檢測(cè)器陣列18的邊緣(未示出)的位置和寬度。
圖4的流程圖示出了校準(zhǔn)成像系統(tǒng)10以幫助減少釋放給對(duì)象22(例如患者)的X射線(xiàn)劑量的一個(gè)示例性方法100。該示例性實(shí)施例中，方法100包括確定102檢測(cè)器A端和檢測(cè)器B端目標(biāo)光束半影位置；計(jì)算104對(duì)應(yīng)于不同檢測(cè)器列或行的多個(gè)Z比率曲線(xiàn)；以及比較檢測(cè)器A端和檢測(cè)器B端目標(biāo)光束半影位置處的Z比率以確定優(yōu)化的Z比率曲線(xiàn)和相應(yīng)的檢測(cè)器通道和行。
圖5示出了用于示范方法100的示例性檢測(cè)器18。如圖5所示，在示例性實(shí)施例中，檢測(cè)器陣列18包括m行90和n通道92(也稱(chēng)為列92)的檢測(cè)器元件20，使得檢測(cè)器陣列18具有m×n個(gè)檢測(cè)器元件20的矩陣。在示例性實(shí)施例中，m＝16且n＝32，使得檢測(cè)器陣列18包括512個(gè)檢測(cè)器元件20。盡管檢測(cè)器陣列18以包括16行90(m＝16)和32通道92(n＝32)的檢測(cè)器元件20示出，但應(yīng)當(dāng)理解的是檢測(cè)器陣列18可以包括任意數(shù)目的行90(＞＝4)和通道92而不影響這里描述的本發(fā)明的范圍。檢測(cè)器陣列18還可以是整個(gè)檢測(cè)器的一個(gè)子集。例如，在具有64行和912通道的檢測(cè)器中，某些模式可能需要X射線(xiàn)僅集中在中間的16行和912通道上。
該示例性實(shí)施例中，方法100包括在成像系統(tǒng)10使用的X射線(xiàn)光束跟蹤方法中，以產(chǎn)生這里如前所述的實(shí)時(shí)控制回路校準(zhǔn)期間使用的操作參數(shù)。相應(yīng)地，方法100包括遞增地即逐步地平移準(zhǔn)直儀凸輪74和76，使得X射線(xiàn)光束16的半影70掃過(guò)檢測(cè)器陣列19的末行219。例如，并再次參考圖5，在平移過(guò)程中，X射線(xiàn)光束16定位在檢測(cè)器A端210，即大約接近較低編號(hào)的行1、2、3等。準(zhǔn)直儀凸輪74和76然后遞增移動(dòng)使得X射線(xiàn)光束16向較高編號(hào)的行移動(dòng)。更具體而言，準(zhǔn)直儀凸輪74和76遞增，所以X射線(xiàn)光束16移動(dòng)到檢測(cè)器B端212，即較高編號(hào)的行m-2、m-1和m等。這里，檢測(cè)器A端210指從第一或底端行214延伸到大約位于檢測(cè)器18的中心的檢測(cè)器中間行215的一些檢測(cè)器行，檢測(cè)器B端指從與中間行215臨近的行216延伸到最后的或頂行217的一些檢測(cè)器行。例如，這里描述的示例性16行檢測(cè)器中，A端210從行1延伸到行8，B端212從行9延伸到行16。備選地，在32行檢測(cè)器中，A端210從行1延伸到行16，B端212從行17延伸到行32。
方法100還包括確定104檢測(cè)器18的檢測(cè)器A端210上的第一目標(biāo)X射線(xiàn)光束半影位置220和檢測(cè)器18的檢測(cè)器B端212上的第二目標(biāo)X射線(xiàn)光束半影位置222。更具體而言，在操作過(guò)程中，使用從末行219即有源檢測(cè)區(qū)域的16行檢測(cè)器中的行1到行16的數(shù)據(jù)獲得一個(gè)凸輪步進(jìn)到下一個(gè)的比率，即步進(jìn)比率。例如，該示例性實(shí)施例中，末行219包括第一檢測(cè)器行和最后檢測(cè)器行，即16行檢測(cè)器的行1和行16。該示例性實(shí)施例中，通過(guò)計(jì)算每個(gè)檢測(cè)器A端210和檢測(cè)器B端212上的檢測(cè)器行(即末行219)的多個(gè)規(guī)一化比率，并發(fā)現(xiàn)最小準(zhǔn)直儀孔徑而確定目標(biāo)光束半影位置220和222，該最小準(zhǔn)直儀孔徑具有規(guī)一化的比率，該比率不超出經(jīng)驗(yàn)確定的靈敏度函數(shù)。該示例性實(shí)施例中，目標(biāo)光束位置220和222獨(dú)立于Z比率產(chǎn)生。而且，目標(biāo)光束位置220和222被選擇以有利于最小化患者劑量，同時(shí)減少成像偽影。
方法100還包括計(jì)算作為準(zhǔn)直儀凸輪位置函數(shù)的多個(gè)Z比率曲線(xiàn)，該多個(gè)Z比率曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)于不同的檢測(cè)器通道和行。這里使用的Z比率由Z-跟蹤通道的外部行除以Z-跟蹤通道的內(nèi)部行的比率定義。例如，圖3所示的外部行62和內(nèi)部行64的比率，用于檢測(cè)器A端Z比率的計(jì)算，外部行68和內(nèi)部行66的比率用于檢測(cè)器B端Z比率的計(jì)算。對(duì)于第一Z比率曲線(xiàn)，可以使用通道1-12(編號(hào)低的通道)的平均值。對(duì)于第二Z比率曲線(xiàn)，可以使用通道n-12到n-1(編號(hào)高的通道)的平均值。
然后通過(guò)計(jì)算在準(zhǔn)直儀掃描中給出的步進(jìn)范圍的比率產(chǎn)生多個(gè)Z比率曲線(xiàn)。例如，如圖6和7所示，使用較低編號(hào)的通道，即1-12，為檢測(cè)器A端210產(chǎn)生第一Z比率曲線(xiàn)230(Z比率低)；使用較高編號(hào)的通道，即n-12到n-1，為檢測(cè)器A端210產(chǎn)生第二Z比率曲線(xiàn)232(Z比率高)；使用較低編號(hào)的通道，即1-12，為檢測(cè)器B端212產(chǎn)生第三Z比率曲線(xiàn)234(Z比率低)；使用較高編號(hào)的通道即n-12到n-1，為檢測(cè)器B端212產(chǎn)生第四Z比率曲線(xiàn)236(Z比率高)。更具體而言，如圖6和7所示，對(duì)應(yīng)于圖5中所示的檢測(cè)器的底端行(1)和頂行(16)，為檢測(cè)器18的兩端(A端210和B端212)都計(jì)算Z比率曲線(xiàn)(230，232，234，236)。
該示例性實(shí)施例中，使用低編號(hào)通道和高編號(hào)通道為產(chǎn)生的Z比率選擇相同的檢測(cè)器行。因此，在良好對(duì)準(zhǔn)的系統(tǒng)中，使用檢測(cè)器18低通道端或高通道端產(chǎn)生的Z比率曲線(xiàn)230、232、234、236將重疊。
例如，參考圖6和7，以垂直線(xiàn)圖解示出A端210和B端212兩端的目標(biāo)光束半影位置220和222，該垂直線(xiàn)指示方法100中確定的目標(biāo)光束半影位置。該示例性實(shí)施例中，方法100還包括確定第一操作點(diǎn)250和第二操作點(diǎn)252，然后選擇操作點(diǎn)250或252具有最大容余的一個(gè)Z比率曲線(xiàn)。
例如，如這里先前所述，Z比率是檢測(cè)器一端或兩端的一組檢測(cè)器元件外部行檢測(cè)器信號(hào)與內(nèi)部行信號(hào)的比率。該比率僅當(dāng)檢測(cè)器的外部行取樣X(jué)射線(xiàn)光束的半影(邊緣強(qiáng)度降低)時(shí)有用。如果外部行信號(hào)位于光束的半影內(nèi)(均勻強(qiáng)度區(qū)域)，Z比率將接近恒定的值(通常接近統(tǒng)一值)，并且不能用來(lái)可靠地確定光束位置。
因此，方法100還包括為每一端A端210和B端212選擇最可靠的Z比率曲線(xiàn)。例如，該示例性實(shí)施例中，為A端選擇曲線(xiàn)230或232，為B端選擇曲線(xiàn)234或236。選擇最可靠的Z比率曲線(xiàn)，即，具有最大容余的Z比率曲線(xiàn)，包括為每個(gè)Z比率曲線(xiàn)230、232、234和236確定Z比率曲線(xiàn)的最小值(minZratio)；為每個(gè)Z比率曲線(xiàn)230、232、234和236確定每個(gè)Z比率曲線(xiàn)的最大值(maxZratio)；確定在操作點(diǎn)的值(opZratio)；確定每個(gè)Z比率曲線(xiàn)的容余，其中容余＝(opZratio-minZratio)或(maxZratio-opZratio)中的較小者；以及選擇操作點(diǎn)250或252具有最大容余的Z比率曲線(xiàn)。
例如，參考圖6，Z比率曲線(xiàn)230的最小值(minZratio)大約為0.1，Z比率曲線(xiàn)230的最大值(maxZratio)大約為1.0，Z比率曲線(xiàn)230的操作點(diǎn)250(opZratio)，即Z比率曲線(xiàn)穿過(guò)目標(biāo)220的點(diǎn)，大約為0.7。Z比率曲線(xiàn)230的容余是(0.7-0.1)或(1.0-0.7)的較小者，即0.6和0.3的較小者。因此，Z比率曲線(xiàn)230的容余為0.3。
而且，Z比率曲線(xiàn)232的最小值(minZratio)大約為0.1，Z比率曲線(xiàn)232的最大值(maxZratio)大約為1.0，Z比率曲線(xiàn)232的操作點(diǎn)252(opZratio)，即Z比率曲線(xiàn)穿過(guò)目標(biāo)220的點(diǎn)，大約為1.0。Z比率曲線(xiàn)232的容余是(1.0-0.1)或(1.0-1.0)的較小者，即0.09和0.0的較小者。因此，Z比率曲線(xiàn)232的容余為0.0。
因此，操作點(diǎn)250具有最大容余，這樣Z比率曲線(xiàn)230將在正常患者掃描過(guò)程確定X射線(xiàn)光束的位置。盡管，該實(shí)例僅示出了檢測(cè)器A端210，但應(yīng)當(dāng)理解的是通過(guò)確定操作點(diǎn)254和256(如前所述)，并選擇Z比率，即曲線(xiàn)234和236中操作點(diǎn)具有最大容余的那個(gè)曲線(xiàn)，還可以在檢測(cè)器B端212上執(zhí)行選擇最可靠的Z比率曲線(xiàn)。因此，在示例性實(shí)施例中，為每端(A和B)選擇較低或較高的通道，以確定檢測(cè)器上X射線(xiàn)光束的位置。
這里所描述的是一種執(zhí)行CT成像系統(tǒng)的系統(tǒng)校準(zhǔn)的方法和系統(tǒng)。更具體而言，這里，檢測(cè)器的低通道或高通道端可以用來(lái)計(jì)算Z比率。而且，這里描述的方法可以用于優(yōu)化為Z比率使用哪個(gè)檢測(cè)器行。例如，在示例性VCT(64個(gè)層面)掃描儀上，對(duì)于32層面采集使用行18A和1A(18A/1A)來(lái)計(jì)算Z比率。發(fā)現(xiàn)當(dāng)X射線(xiàn)管焦點(diǎn)沒(méi)有很好地對(duì)準(zhǔn)時(shí)，目標(biāo)點(diǎn)的Z比率值接近高和低通道Z比率的極限。因此，對(duì)于計(jì)算Z比率，這里描述的方法增加了使用額外行(例如17A/1A)的靈活性，以有利于改善系統(tǒng)可靠性，和/或有利于減少患者接收的X射線(xiàn)劑量。
一些實(shí)施例中，這里描述的方法由控制了計(jì)算機(jī)36、圖像再現(xiàn)器34或它們二者的軟件、固件或它們的組合來(lái)實(shí)施。而且，可以提供額外的z-檢測(cè)器行。這種實(shí)施例中，z-檢測(cè)器行信號(hào)的各種組合可以用作內(nèi)部和外部行信號(hào)，由此可以看成可以用相同或不同和/或更精細(xì)的轉(zhuǎn)移函數(shù)來(lái)確定光束位置。
應(yīng)當(dāng)理解這里描述的系統(tǒng)10僅以實(shí)例示出，本發(fā)明可以與其它類(lèi)型的成像系統(tǒng)結(jié)合使用。
而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到這里描述的校準(zhǔn)系統(tǒng)對(duì)于其它需要X射線(xiàn)光束跟蹤校準(zhǔn)的應(yīng)用(例如對(duì)象位置或移動(dòng)的感測(cè))也是適用的。
盡管本發(fā)明以各種特定實(shí)施例描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是本發(fā)明可以使用在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)進(jìn)行的修改來(lái)加以實(shí)施。


權(quán)利要求
1.一種計(jì)算機(jī)斷層(CT)成像(10)，包括可逐步定位的移動(dòng)準(zhǔn)直儀(53)；檢測(cè)器陣列(18)，包括多個(gè)布置成行(90)和通道(92)的檢測(cè)器元件(20)，所述行從檢測(cè)器A端(210)延伸到檢測(cè)器B端(212)；以及與所述準(zhǔn)直儀和所述檢測(cè)器陣列耦合的計(jì)算機(jī)(36)，所述計(jì)算機(jī)配置成確定(102)檢測(cè)器A端和檢測(cè)器B端目標(biāo)光束位置(220，222)；計(jì)算(104)對(duì)應(yīng)于多個(gè)檢測(cè)器行和通道的多個(gè)Z比率曲線(xiàn)(230，232，234，236)；以及比較(106)檢測(cè)器A端和檢測(cè)器B端目標(biāo)光束半影位置處的Z比率曲線(xiàn)以確定優(yōu)化的Z比率曲線(xiàn)和用于控制X射線(xiàn)光束定位的相應(yīng)的檢測(cè)器通道和行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)(10)，其中所述計(jì)算機(jī)(36)還配置成在從檢測(cè)器A端(210)延伸到檢測(cè)器B端(212)的多個(gè)準(zhǔn)直儀步進(jìn)位置獲得檢測(cè)器樣品；以及確定從至少一個(gè)檢測(cè)器A端行(214，215)和至少一個(gè)檢測(cè)器B端行(216，217)接收的信號(hào)的步進(jìn)比率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)(10)，其中所述計(jì)算機(jī)(36)還配置成通過(guò)選擇最小準(zhǔn)直儀孔徑產(chǎn)生獨(dú)立于Z比率的目標(biāo)光束半影位置(220，222)，其中步進(jìn)比率不超過(guò)經(jīng)驗(yàn)確定的靈敏度函數(shù)；以及確定每個(gè)Z比率曲線(xiàn)(230，232，234，236)上的點(diǎn)，對(duì)于這些Z比率曲線(xiàn)上的點(diǎn)來(lái)講X射線(xiàn)光束半影位置位于目標(biāo)位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的系統(tǒng)(10)，其中所述計(jì)算機(jī)(36)還配置成對(duì)于檢測(cè)器A端末行(219)和檢測(cè)器B端末行，通過(guò)比較步進(jìn)比率與靈敏度函數(shù)，產(chǎn)生檢測(cè)器A端(210)和檢測(cè)器B端(212)上的目標(biāo)光束半影位置(220，222)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)(10)，其中所述計(jì)算機(jī)(36)還配置成利用多個(gè)通道(92)以及至少一個(gè)內(nèi)部行(64，66)和一個(gè)外部行(62，68)，對(duì)于檢測(cè)器A端(210)和檢測(cè)器B端(212)產(chǎn)生多個(gè)Z比率曲線(xiàn)(230，232，234，236)；當(dāng)準(zhǔn)直儀凸輪(74，76)和相應(yīng)的光束半影(70)步進(jìn)穿過(guò)檢測(cè)器(18)時(shí)，利用測(cè)量的檢測(cè)器通道信號(hào)產(chǎn)生多個(gè)Z比率曲線(xiàn)；以及產(chǎn)生多個(gè)Z比率曲線(xiàn)，其中每個(gè)曲線(xiàn)是X射線(xiàn)光束半影位置(220，222)的函數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)(10)，其中所述計(jì)算機(jī)(36)還配置成為每個(gè)產(chǎn)生的Z比率曲線(xiàn)(230，232，234，236)確定最小值；為每個(gè)產(chǎn)生的Z比率曲線(xiàn)確定最大值；以及為每個(gè)Z比率曲線(xiàn)確定操作點(diǎn)(254，256)；
7.根據(jù)權(quán)利要求3的系統(tǒng)(10)，其中所述計(jì)算機(jī)(36)還配置成為每個(gè)Z比率曲線(xiàn)(230，232，234，236)確定容余；選擇具有最大容余的檢測(cè)器A端Z比率曲線(xiàn)；選擇具有最大容余的檢測(cè)器B端Z比率曲線(xiàn)；和利用選出的Z比率曲線(xiàn)和相應(yīng)的檢測(cè)器通道(92)和行(90)在正常的患者(22)掃描過(guò)程中確定準(zhǔn)直儀凸輪(74，76)和X射線(xiàn)光束(16)的位置。
8.一種具有記錄的機(jī)器可讀介質(zhì)(52)，所述機(jī)器可讀介質(zhì)安裝在一個(gè)CT成像系統(tǒng)(10)上，該CT成像系統(tǒng)包括一個(gè)可逐步定位的移動(dòng)準(zhǔn)直儀(53)；以及一個(gè)包括多個(gè)布置成行(90)和通道(92)的檢測(cè)器元件(20)的檢測(cè)器陣列(18)，所述行從檢測(cè)器A端(210)延伸到檢測(cè)器B端(212)，所述機(jī)器可讀介質(zhì)配置成指示處理器以確定檢測(cè)器A端和檢測(cè)器B端目標(biāo)光束位置(220，222)；計(jì)算多個(gè)Z比率(230，232，234，246)；以及比較檢測(cè)器A端和檢測(cè)器B端目標(biāo)光束位置處的Z比率曲線(xiàn)以確定優(yōu)化的Z比率曲線(xiàn)和用于控制X射線(xiàn)光束定位的相應(yīng)檢測(cè)器通道和行。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的機(jī)器可讀介質(zhì)(52)，還配置成指示處理器以在從檢測(cè)器A端(210)延伸到檢測(cè)器B端(212)的多個(gè)準(zhǔn)直儀步進(jìn)位置獲得檢測(cè)器樣品；確定從至少一個(gè)檢測(cè)器A端行(214，215)和至少一個(gè)檢測(cè)器B端行(216，217)接收的信號(hào)的Z比率；以及使用Batwing函數(shù)規(guī)一化所確定的Z比率。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的機(jī)器可讀介質(zhì)(52)，還配置成指示處理器以通過(guò)選擇最小準(zhǔn)直儀孔徑產(chǎn)生獨(dú)立于Z比率的目標(biāo)光束位置(220，222)，其中步進(jìn)比率不超出預(yù)定的靈敏度函數(shù)；以及選擇具有不超出預(yù)定極限的規(guī)一化比率的目標(biāo)光束位置。
全文摘要
一種確定用于定位計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)的X射線(xiàn)光束(16)的跟蹤控制參數(shù)的方法，該成像系統(tǒng)(10)包括可逐步定位的移動(dòng)準(zhǔn)直儀(53)和包括多個(gè)布置成行(90)和通道(92)的檢測(cè)器元件(20)的檢測(cè)器陣列(18)，所述行從檢測(cè)器A端(210)延伸到檢測(cè)器B端(212)。該方法包括確定(102)檢測(cè)器A端和檢測(cè)器B端目標(biāo)光束半影位置(220，222)；計(jì)算(104)對(duì)應(yīng)于不同檢測(cè)器行和檢測(cè)器通道的多個(gè)Z比率曲線(xiàn)(230，232，234，236)；以及比較(106)檢測(cè)器A端和檢測(cè)器B端目標(biāo)光束位置處的Z比率曲線(xiàn)以確定優(yōu)化的Z比率曲線(xiàn)和用于控制X射線(xiàn)光束定位的相應(yīng)的檢測(cè)器通道和行。
文檔編號(hào)G01T1/00GK1857163SQ20061007784
公開(kāi)日2006年11月8日 申請(qǐng)日期2006年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月6日
發(fā)明者E·H·曹, T·L·托思, M·S·哈米德 申請(qǐng)人:通用電氣公司