專利名稱：錐形射束ct圖像重構(gòu)中減少失真的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及計(jì)算機(jī)體層攝影(CT)成像，更具體地說，涉及CT系統(tǒng)中減少失真的方法和設(shè)備，所述方法和設(shè)備對(duì)具有寬開孔幾何結(jié)構(gòu)的CT系統(tǒng)特別有用。
背景技術(shù)：
雖然已經(jīng)表明Feldkamp算法對(duì)于中等錐形角度，在對(duì)抗錐形射束失真方面是有效的，但是相對(duì)于某些其它圖像重構(gòu)方法，它具有減小z-軸覆蓋的缺點(diǎn)。例如，為了保證無失真重構(gòu)，必須通過所有投影對(duì)圖像中的每個(gè)體素采樣。在實(shí)踐中，為了利用多次軸向掃描獲得一個(gè)連續(xù)的重構(gòu)體積，把每一次掃描的重構(gòu)體積限制為相鄰軸向掃描之間的距離。例如，在至少一個(gè)已知的CT系統(tǒng)中，每一次軸向掃描可以覆蓋的圓柱形體積限制為10.8毫米。為了獲得一個(gè)器官的連續(xù)覆蓋，相鄰掃描之間的距離被限制為10.8毫米，這是等中心處檢測(cè)器z-覆蓋的一半。為了重構(gòu)一個(gè)20mm的體積，必須進(jìn)行外推以便利用FDK(Feldkamp)重構(gòu)算法。然而，外推把失真引入重構(gòu)圖像。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的某些配置提供一種方法，用以利用計(jì)算機(jī)體層攝影(CT)成像系統(tǒng)產(chǎn)生對(duì)象的圖像。所述方法包括利用CT成像系統(tǒng)進(jìn)行軸向掃描，以便獲得大于180°的對(duì)象投影數(shù)據(jù)；按照要重構(gòu)的圖像的投影位置和像素位置，對(duì)投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)；以及利用加權(quán)后的投影數(shù)據(jù)重構(gòu)對(duì)象的圖像。
在某些配置中，本發(fā)明提供一種方法，用以利用計(jì)算機(jī)體層攝影(CT)成像系統(tǒng)產(chǎn)生對(duì)象的圖像，其中所述方法包括利用CT成像系統(tǒng)對(duì)對(duì)象進(jìn)行軸向掃描，以便獲得對(duì)象的大于180°的投影數(shù)據(jù)。所述方法還包括按照投影位置，對(duì)投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)；以及在笛卡爾坐標(biāo)系中利用所述加權(quán)后的投影數(shù)據(jù)重構(gòu)對(duì)象的圖像。
本發(fā)明的其他配置提供一種方法，用以利用計(jì)算機(jī)體層攝影(CT)成像系統(tǒng)產(chǎn)生對(duì)象的圖像。這些配置包括利用CT成像系統(tǒng)對(duì)對(duì)象進(jìn)行軸向掃描，以便獲得對(duì)象的大于180°的投影數(shù)據(jù)；按照要重構(gòu)的對(duì)象圖像的像素位置，選擇投影范圍；以及利用選定的投影范圍重構(gòu)所述圖像。
本發(fā)明的某些配置提供一種具有檢測(cè)器陣列和輻射源的計(jì)算機(jī)體層攝影成像系統(tǒng)。為了產(chǎn)生對(duì)象的圖像，所述系統(tǒng)配置成對(duì)對(duì)象進(jìn)行軸向掃描，以便獲得對(duì)象的大于180°的投影數(shù)據(jù)。成像系統(tǒng)還配置成按照要重構(gòu)的圖像中投影位置和像素位置，對(duì)投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)，并且利用加權(quán)后的投影數(shù)據(jù)重構(gòu)對(duì)象的圖像。
另外，本發(fā)明的某些配置提供一種具有檢測(cè)器陣列和輻射源的計(jì)算機(jī)體層攝影成像系統(tǒng)，其中所述成像系統(tǒng)配置成對(duì)對(duì)象進(jìn)行軸向掃描，以便獲得對(duì)象的大于180°的投影數(shù)據(jù)。所述成像系統(tǒng)還配置成按照投影位置對(duì)投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，并且在笛卡爾坐標(biāo)系中利用加權(quán)后的投影數(shù)據(jù)重構(gòu)所述對(duì)象的圖像。
本發(fā)明的其他配置提供一種具有檢測(cè)器陣列和輻射源的計(jì)算機(jī)體層攝影成像系統(tǒng)。為了產(chǎn)生對(duì)象的圖像，這些配置中的所述成像系統(tǒng)配置成對(duì)對(duì)象進(jìn)行軸向掃描，以便獲得對(duì)象的大于180°的投影數(shù)據(jù)。所述成像系統(tǒng)還配置成按照要重構(gòu)的對(duì)象圖像的像素位置選擇投影范圍，并利用選定的的投影范圍重構(gòu)所述對(duì)象的圖像。
本發(fā)明的各種配置顯著地減少或消除在由軸向CT掃描中獲得的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的圖像中的令人討厭的錐形射束失真。這樣，相對(duì)于已知試圖減少中等錐形角度的錐形射束失真的方法和設(shè)備，可以隨著相鄰軸向掃描之間增大的距離獲得連續(xù)覆蓋。


圖1是CT成像系統(tǒng)的配置視圖。
圖2是舉例說明于圖1的系統(tǒng)的方塊示意圖。
圖3是分步攝影(step-and-shoot)多切片CT成像系統(tǒng)的先有技術(shù)配置中減小體積覆蓋的幾何例圖。
圖4是分步攝影(step-and-shoot)多切片CT成像系統(tǒng)的先有技術(shù)配置中所需的和實(shí)際的重構(gòu)體積的例圖。
圖5是利用先有技術(shù)Feldkamp算法重構(gòu)的16×1.25mm采集的圖像，其中切片是中心平面以上8.125mm，同時(shí)ww＝400。
圖6是分步攝影方式下減小體積覆蓋的另一個(gè)幾何例圖。
圖7是CT成像系統(tǒng)的配置的幾何例圖，其中通過例圖來定義這里使用的某些變量。
圖8是僅僅具有180°投影的重構(gòu)圖像。
圖9是圖8中可見的失真的來源的例圖。
圖10是在ww＝400的情況下利用本發(fā)明的配置的重構(gòu)圖像的例圖。
具體實(shí)施例方式
在某些已知的CT成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，X射線源投射一束扇形射束，所述扇形射束被準(zhǔn)直到處于笛卡爾坐標(biāo)系X-Y平面(一般稱作″成像平面″)內(nèi)。X射線束穿過正在被成像的諸如病人等對(duì)象。所述射束被對(duì)象衰減之后，射在輻射檢測(cè)器陣列上。在檢測(cè)器陣列處接收的衰減后的輻射射束強(qiáng)度取決于X射線被對(duì)象衰減的程度。所述陣列的每一個(gè)檢測(cè)器元件都產(chǎn)生單獨(dú)的電信號(hào)，也就是說所述信號(hào)是檢測(cè)器位置處射束強(qiáng)度的量度。分開采集來自所有檢測(cè)器的強(qiáng)度測(cè)量值，以便產(chǎn)生透射分布曲線。
在第三代CT系統(tǒng)中，X射線源和檢測(cè)器陣列隨著臺(tái)架在成像平面內(nèi)圍繞要成像的對(duì)象旋轉(zhuǎn)，使得X射線與對(duì)象相交的角度不斷地變化。在一個(gè)臺(tái)架角度下從檢測(cè)器陣列獲得的一組X射線衰減測(cè)量值，亦即，投影數(shù)據(jù)稱作一個(gè)″視圖″。在X射線源和檢測(cè)器轉(zhuǎn)一圈的過程中，對(duì)象的一次″掃描″包括一組以不同的臺(tái)架角度或視角形成的視圖。
在軸向掃描中，處理投影數(shù)據(jù)，以便構(gòu)造一個(gè)對(duì)應(yīng)于穿過所述對(duì)象獲取的二維切片的圖像。用于從一組投影數(shù)據(jù)重構(gòu)圖像的方法在先有技術(shù)中稱作濾波背面投影技術(shù)。所述處理把來自掃描的衰減測(cè)量值轉(zhuǎn)換為被稱為″CT號(hào)″或″Hounsfield單元″(HU)的整數(shù)，用以控制陰極射線管或其它類型的顯示器上相應(yīng)像素的亮度。
為了減少總掃描時(shí)間，可以進(jìn)行″螺旋″掃描。為了進(jìn)行″螺旋″掃描，在采集預(yù)定數(shù)目的切片的數(shù)據(jù)的同時(shí)，使病人移動(dòng)。這樣的一個(gè)系統(tǒng)從扇形射束螺旋掃描中產(chǎn)生單螺旋結(jié)構(gòu)(Helix)。由扇形射束繪制的螺旋結(jié)構(gòu)產(chǎn)生用于重構(gòu)每一個(gè)預(yù)定切片的圖像的投影數(shù)據(jù)。
用于螺旋掃描的重構(gòu)算法一般使用螺旋加權(quán)算法，它對(duì)隨視角和檢測(cè)器通道索引號(hào)而變的所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)。具體地說，在濾波背面投影處理之前，按照隨臺(tái)架角度和檢測(cè)器角度而變的螺旋加權(quán)因子對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)。然后，對(duì)加權(quán)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以便產(chǎn)生CT號(hào)和構(gòu)造對(duì)應(yīng)于穿過對(duì)象獲取的二維切片的圖像。
為了進(jìn)一步減少總采集時(shí)間，已經(jīng)引入了多切片CT。在多切片CT中，在任何時(shí)刻都同時(shí)采集多行投影數(shù)據(jù)。當(dāng)與螺旋掃描方式結(jié)合時(shí)，所述系統(tǒng)產(chǎn)生錐形射束投影數(shù)據(jù)的單螺旋結(jié)構(gòu)。類似于單切片螺旋結(jié)構(gòu)、加權(quán)方案，可以衍生一種方法，在濾波背面投影算法之前，把權(quán)重乘以投影數(shù)據(jù)。
正如在這里使用的，在單獨(dú)地引用或以單詞″a″或″an″開頭的元素或步驟應(yīng)該理解為不排除多個(gè)所述元素或多個(gè)所述步驟，除非明確地指出這樣的例外。另外，說到本發(fā)明的″一個(gè)實(shí)施例″是想要說明包括也包含所引用的特征的其他實(shí)施例。
也正如在這里使用的，短語″重構(gòu)圖像″并不是想要排除本發(fā)明的產(chǎn)生代表圖像(但不是可見的圖像)的數(shù)據(jù)的實(shí)施例。然而，許多實(shí)施例產(chǎn)生(或配置成產(chǎn)生)至少一個(gè)可見的圖像。
參見圖1和圖2，其中示出一種多切片掃描成像系統(tǒng)，例如，計(jì)算機(jī)體層攝影(CT)成像系統(tǒng)10，它包括″第三代″CT成像系統(tǒng)典型的臺(tái)架12。臺(tái)架12具有輻射源14，可以是X射線管14(在這里亦稱為X射線源14)，它把輻射射束16投射到在臺(tái)架12相反一側(cè)的檢測(cè)器陣列18上。(本發(fā)明的結(jié)構(gòu)不限于X射線源或X射線輻射，雖然圖1和圖2所示CT成像系統(tǒng)10的配置利用X射線源和X射線輻射。)檢測(cè)器陣列18是由包括多個(gè)檢測(cè)器元件20的多個(gè)檢測(cè)器行(未示出)形成，它們共同檢測(cè)通過陣列18和輻射源14之間的對(duì)象，諸如醫(yī)學(xué)的病人22的輻射(亦即，在這里描述的配置中，投射的X射線)。每一個(gè)檢測(cè)器元件20產(chǎn)生代表入射X射線的強(qiáng)度、因此可以用來估計(jì)射束通過對(duì)象或病人22時(shí)受到的衰減的電信號(hào)。在掃描過程中，為了采集X射線投影數(shù)據(jù)，臺(tái)架12和安裝于其上的組件繞旋轉(zhuǎn)中心24旋轉(zhuǎn)。圖2只顯示單排檢測(cè)器元件20(亦即，一個(gè)檢測(cè)器排)。然而，多切片檢測(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，使得在一次掃描過程中可以同時(shí)采集對(duì)應(yīng)于多個(gè)準(zhǔn)平行或平行的切片的投影數(shù)據(jù)。
臺(tái)架12上組件的旋轉(zhuǎn)和X射線源14的操作受CT系統(tǒng)10的控制機(jī)構(gòu)26的控制?？刂茩C(jī)構(gòu)26包括X射線控制器28，它向X射線源14提供電源和定時(shí)信號(hào)；和臺(tái)架馬達(dá)控制器30，它控制臺(tái)架12上組件的轉(zhuǎn)速和位置?？刂茩C(jī)構(gòu)26中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)32從檢測(cè)器元件20采集模擬數(shù)據(jù)，并把所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為后來的處理用的數(shù)字信號(hào)。圖像重構(gòu)器34從DAS 32接收采樣和數(shù)字化X射線數(shù)據(jù)并進(jìn)行高速圖像重構(gòu)。重構(gòu)后的圖像作為輸入信號(hào)施加在計(jì)算機(jī)36上，計(jì)算機(jī)把所述圖像存入存儲(chǔ)裝置38。圖像重構(gòu)器34可以是專用硬件或在計(jì)算機(jī)36上執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序。
計(jì)算機(jī)36還通過具有鍵盤的控制臺(tái)40從操作員接收命令和掃描參數(shù)。相關(guān)的陰極射線管或其它類型的顯示器42使操作員可以觀察重構(gòu)的圖像及來自計(jì)算機(jī)36的其他數(shù)據(jù)。操作員提供的命令和參數(shù)由計(jì)算機(jī)36用來向DAS 32、X射線控制器28和臺(tái)架馬達(dá)控制器30提供控制信號(hào)和信息。另外，計(jì)算機(jī)36操作平臺(tái)馬達(dá)控制器44，控制馬達(dá)操作的平臺(tái)46，以便使病人定位在臺(tái)架12中。具體地說，平臺(tái)46使病人22的部分通過臺(tái)架的開孔48移動(dòng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)36包括存儲(chǔ)裝置50，例如軟盤驅(qū)動(dòng)器、CD-ROM(只讀光盤)驅(qū)動(dòng)器、DVD驅(qū)動(dòng)器、磁光盤(MOD)裝置或任何其它的裝置，包括網(wǎng)絡(luò)連接裝置，諸如以太網(wǎng)裝置，用以從諸如軟盤、CD-ROM、DVD或諸如網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)等其他數(shù)字源等52以及尚在開發(fā)的數(shù)字裝置，讀取指令和/或數(shù)據(jù)。在另一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)36執(zhí)行存儲(chǔ)在固件(未示出)的指令。對(duì)計(jì)算機(jī)36進(jìn)行編程以便執(zhí)行這里描述的功能，并且，如在這里使用的，術(shù)語計(jì)算機(jī)不限于只是指先有技術(shù)上稱作計(jì)算機(jī)的那些集成電路，而是泛指計(jì)算機(jī)、處理器、微控制器、微型計(jì)算機(jī)、可編程的邏輯控制器、專用集成電路和其他可編程的電路，而這些術(shù)語在這里可以交換使用。雖然上述的具體的實(shí)施例是指第三代CT系統(tǒng)，但是在這里描述的方法同樣適用于第四代CT系統(tǒng)(固定檢測(cè)器，旋轉(zhuǎn)X射線源)和第五代CT系統(tǒng)(固定檢測(cè)器和X射線源)。另外，還打算使CT以外的成像方式產(chǎn)生本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。另外，雖然在這里描述的方法和設(shè)備是按醫(yī)學(xué)設(shè)施描述的，但還打算使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)出現(xiàn)在諸如一般使用在工業(yè)設(shè)施或運(yùn)輸設(shè)施，諸如，例如，但是不限于機(jī)場(chǎng)或其它運(yùn)輸中心用的集裝袋掃描系統(tǒng)等非醫(yī)學(xué)顯象系統(tǒng)掃描系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)效果是產(chǎn)生一種其中減少圖像失真的病人或?qū)ο?2的圖像。所述技術(shù)效果是通過以下方法實(shí)現(xiàn)的用戶利用CT成像系統(tǒng)10掃描對(duì)象或病人22并操作CT成像系統(tǒng)10以便重構(gòu)被掃描對(duì)象的圖像。
雖然在對(duì)抗中等錐形角度的錐形射束失真方面，F(xiàn)eldkamp算法已經(jīng)表明是有效的，但是它有個(gè)缺點(diǎn)，就是相對(duì)于某些其它圖像重構(gòu)方法，減小了z軸覆蓋。例如，參見圖3，圓柱形區(qū)域100代表多切片CT掃描設(shè)備10軸向掃描的重構(gòu)體積。參見圖4，矩形代表所需的重構(gòu)區(qū)域102。矩形102的高度H與等中心120處檢測(cè)器18的投影高度相同。對(duì)于其中使用2π投影的FDK類型重構(gòu)算法，圖像中的每一個(gè)體素必須通過所有投影采樣。滿足所述條件的體積由梯形104代表。在實(shí)踐中，為了以多個(gè)軸向掃描獲得連續(xù)重構(gòu)體積，每一次掃描用的重構(gòu)體積限于包圍在梯形104內(nèi)粗輪廓線所示的矩形106。結(jié)果，相鄰軸向掃描之間的距離無法大于矩形106的長(zhǎng)度L。
用D表示等中心處的投影檢測(cè)器寬度，用S表示源到等中心的距離，用R表示視圖重構(gòu)場(chǎng)(FOV)(x-y)的半徑，用于連續(xù)覆蓋的相鄰軸向掃描之間的距離t必須滿足以下條件t≤(S-RS)D---(1)]]>例如，對(duì)于S＝541mm，R＝250mm并且D＝20mm的CT系統(tǒng)，可以由每個(gè)軸向掃描覆蓋的圓柱形的體積只有10.8mm。為了獲得一個(gè)器官的連續(xù)覆蓋，相鄰掃描之間的距離限制為10.8mm，這大約為等中心處檢測(cè)器z覆蓋的一半。為了重構(gòu)20mm的體積，必須進(jìn)行外推以便利用FDK(Feldkamp)重構(gòu)算法。然而，外推把失真引入重構(gòu)圖像。例如，圖5顯示一個(gè)從16×1.25mm軸向方式掃描重構(gòu)的圖像。所描繪的圖像位于扇形射束中心平面以上9.375mm處。在模擬肋部附近陰影失真清晰可見。
為了避免在圖像重構(gòu)中引入失真，本發(fā)明的某些配置避免采用投影外推。例如，參見圖6，考察其中原始錐形射束數(shù)據(jù)被重新聯(lián)編一組傾斜的平行射束樣值的情況。對(duì)于掃描體積頂部和底部附近的圖像切片，每一次投影只照亮圓形區(qū)域124的一半122，顯示分步攝影多切片CT成像系統(tǒng)的減小的體積覆蓋。參見圖6，對(duì)于平行幾何結(jié)構(gòu)，完全的重構(gòu)的最小角度范圍是180°。這樣，由整個(gè)180°投影完全采樣的數(shù)據(jù)部分是中心在所述投影范圍的直線126。這樣，可以完全由任何180°投影數(shù)據(jù)范圍支持的唯一區(qū)域只是直線126。重構(gòu)順序是從等中心120向外輻射的每一條輻射線的順序，需要不同的180°投影數(shù)據(jù)集。沒有兩條線完全利用相同的數(shù)據(jù)集為了進(jìn)行其中不同的180°投影數(shù)據(jù)集用于每一條從等中心120向外輻射的輻射線的重構(gòu)，本發(fā)明的某些配置在極坐標(biāo)系而不是在笛卡爾坐標(biāo)系進(jìn)行重構(gòu)。對(duì)于每一個(gè)平面段，從平面角度看，只有角度小于90°的投影視圖可用以影響平面段上像素。這樣，在背面投影過程中就不需要外推。參見圖7，重構(gòu)是按照以下表達(dá)式進(jìn)行的f(r,φ,z)=∫φ-π/2φ+π/2∫-∞+∞P(ω,θ,z′)|ω|ej2πωtdωdθ,---(1)]]>其中P(ω，θ，z′)是在角度θ下錐形射束重新聯(lián)編和加權(quán)的投影的富里葉換變，而z′是傾斜的平行射束幾何圖形中點(diǎn)(r，，z)的投影高度。
雖然所述途徑避免采用外推，但是如圖8所示，圖像失真仍可能產(chǎn)生。和平行射束幾何圖形不同，180°以外的傾斜投影的投影數(shù)據(jù)是不同的。因此，180°以外的樣值不是平行射束情況那樣的冗余樣值。這種不一致或差異可以導(dǎo)致重構(gòu)圖像失真。對(duì)于其中使用剛好180°角度的傳統(tǒng)重構(gòu)，所述陰影失真與第一個(gè)和最后一個(gè)180°以外投影之間投影角度所述失真以直線的形式出現(xiàn)。然而，在本發(fā)明的配置中，所述用于圖像的投影角度范圍是與位置有關(guān)的。例如，參見圖9，對(duì)于重構(gòu)直線110，用于重構(gòu)的兩端投影與箭頭112對(duì)齊。不一致的最大數(shù)量發(fā)生在具有z變化的高密度對(duì)象，諸如用圓114表示的病人(或人體模型)的肋部。因此，在重構(gòu)直線110上產(chǎn)生的失真是重構(gòu)直線110與穿過圓114的點(diǎn)線116的交點(diǎn)。在所有重構(gòu)直線上產(chǎn)生的失真形成圓118，既通過等中心120又通過圓114。
這樣，在本發(fā)明的某些配置中，為了產(chǎn)生對(duì)象的圖像，把具有輻射源和檢測(cè)器陣列的計(jì)算機(jī)體層攝影(CT)成像系統(tǒng)用以對(duì)對(duì)象進(jìn)行軸向掃描，以便獲得大于180°的投影數(shù)據(jù)。按照不同配置中的投影位置和待重構(gòu)的圖像中的像素位置對(duì)所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)，例如，如方程式(1)所表明的。利用所述加權(quán)投影數(shù)據(jù)重構(gòu)對(duì)象的圖像。
最大的不一致由180°以外的投影產(chǎn)生。這樣，在本發(fā)明的某些配置中，在形成圖像時(shí)，減少180°以外投影的貢獻(xiàn)。反之，使用大于180°的投影數(shù)據(jù)，并且按照它們的位置和重構(gòu)圖像像素位置對(duì)所述投影加權(quán)。這樣，在本發(fā)明的某些配置中，重構(gòu)是按照下列關(guān)系進(jìn)行的f(r,φ,z)=∫φ-Γφ+Γ∫-∞∞w(φ-θ)P(ω,θ,z′)|ω|ej2πωtdωdθ---(2)]]>其中權(quán)重w(-θ)＝w(α)由以下關(guān)系式定義 Γ是指定用于重構(gòu)投影數(shù)據(jù)范圍的參數(shù)，而η是指定過渡區(qū)域的參數(shù)。
一般說來，Γ＞π/2。在某些配置中，η＝π/4。利用這些參數(shù)值所得的圖像產(chǎn)生具有顯著地減少的失真的圖像。
在本發(fā)明的某些配置中，極坐標(biāo)用于圖像重構(gòu)。若使用極坐標(biāo)，則重構(gòu)圖像內(nèi)插入顯示器用的笛卡爾坐標(biāo)系。然而，在其它的結(jié)構(gòu)中，采用笛卡爾坐標(biāo)系和取決于位置的加權(quán)函數(shù)來限制每一個(gè)投影對(duì)重構(gòu)圖像的貢獻(xiàn)，以便達(dá)到同樣效果。更具體地說，對(duì)重構(gòu)圖像的每一個(gè)錐形-平行重新聯(lián)編的投影的加權(quán)是與像素位置有關(guān)的。對(duì)最靠近CT成像系統(tǒng)X射線源的圖像部分的投影的加權(quán)小于圖像另一半的加權(quán)。對(duì)于圖像的一半(也就是說，比較接近X射線源14的一半)，使貢獻(xiàn)小。凈效果和利用極坐標(biāo)系重構(gòu)圖像是相同的，但是利用笛卡爾坐標(biāo)系的某些配置有利地省去第二內(nèi)插步驟，以便對(duì)重構(gòu)的圖像重新采樣，回到笛卡爾坐標(biāo)。
這樣，本發(fā)明的某些配置利用CT成像系統(tǒng)，以便對(duì)對(duì)象進(jìn)行軸向掃描，以獲得對(duì)象的大于180°的投影數(shù)據(jù)。按照投影位置對(duì)所述投影數(shù)據(jù)加權(quán)，并且在笛卡爾坐標(biāo)系中利用加權(quán)的投影數(shù)據(jù)重構(gòu)對(duì)象的圖像。
在本發(fā)明的其他配置中，把對(duì)投影數(shù)據(jù)的加權(quán)限于遠(yuǎn)離中心平面的切片。對(duì)于接近于扇形射束中心平面的切片，所有投影數(shù)據(jù)(360°)可以在不會(huì)遇到外推問題的情況下使用。這樣，某些配置只是對(duì)于接近于重構(gòu)體積或者重構(gòu)體積一端的圖像切片才把投影數(shù)據(jù)范圍限制為180°。對(duì)于中心平面和重構(gòu)體積端部之間的切片，投影數(shù)據(jù)在某些配置中限于大于180°，但是小于360°的數(shù)量。在提供高信噪比的配置中，使用盡可能多的數(shù)據(jù)。這樣的配置隨著切片位置改變方程式(2)中的參數(shù)F。
這樣，某些配置利用計(jì)算機(jī)體層攝影(CT)成像系統(tǒng)對(duì)對(duì)象進(jìn)行軸向掃描，以獲得大于180°的對(duì)象投影數(shù)據(jù)。按照要重構(gòu)的對(duì)象圖像像素位置選定投影范圍，并且利用選定的投影范圍重構(gòu)對(duì)象的圖像。在某些配置中，投影范圍的選擇包括選擇之間的投影范圍，其中是像素的極角。
因此，應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明的配置顯著地減小或消除在軸向CT掃描中獲得的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的圖像中的令人討厭的錐形射束失真。這樣，相對(duì)于已知的試圖減少中等錐形角度的錐形射束失真的方法和設(shè)備，可以在用相鄰軸向掃描之間增大的距離獲得連續(xù)覆蓋。
雖然已經(jīng)就不同具體的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本專業(yè)的技術(shù)人員會(huì)意識(shí)到，在權(quán)利要求書的精神和范圍之內(nèi)，可以利用各種修改來實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種利用計(jì)算機(jī)體層攝影(CT)成像系統(tǒng)(10)產(chǎn)生對(duì)象(22)圖像的方法，所述方法包括利用所述CT成像系統(tǒng)對(duì)所述對(duì)象進(jìn)行軸向掃描，以便獲得所述對(duì)象的大于180°的投影數(shù)據(jù)；按照投影位置和待重構(gòu)的圖像中的像素位置對(duì)投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)；和利用所述加權(quán)后的投影數(shù)據(jù)重構(gòu)所述對(duì)象的圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中按照所述投影數(shù)據(jù)對(duì)所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)的步驟包括減小180°以外的投影對(duì)重構(gòu)圖像像素的貢獻(xiàn)的加權(quán)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中對(duì)所述投影數(shù)據(jù)加權(quán)的步驟包括采用由下列關(guān)系式定義的權(quán)重w(φ-θ)＝w(α) 其中η是指定過渡區(qū)域的參數(shù)。φ是極坐標(biāo)系中圖像像素的角度；而θ是投影角度。
4.一種利用計(jì)算機(jī)體層攝影(CT)成像系統(tǒng)(10)產(chǎn)生對(duì)象(22)圖像的方法，所述方法包括利用所述CT成像系統(tǒng)對(duì)所述對(duì)象進(jìn)行軸向掃描，以便獲得所述對(duì)象的大于180°的投影數(shù)據(jù)；按照投影位置對(duì)所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)；和在笛卡爾坐標(biāo)系中利用所述加權(quán)后的投影數(shù)據(jù)重構(gòu)所述對(duì)象的圖像。
5.一種利用計(jì)算機(jī)體層攝影(CT)成像系統(tǒng)(10)產(chǎn)生對(duì)象(22)的圖像的方法，所述方法包括利用所述CT成像系統(tǒng)對(duì)所述對(duì)象進(jìn)行軸向掃描，以便獲得所述對(duì)象的大于180°的投影數(shù)據(jù)；按照待重構(gòu)的對(duì)象圖像的像素位置選擇投影范圍；和利用所述選定的投影范圍重構(gòu)所述對(duì)象的圖像。
6.一種具有檢測(cè)器陣列(18)和輻射源(14)的計(jì)算機(jī)體層攝影成像系統(tǒng)(10)，其中為了產(chǎn)生對(duì)象(22)的圖像，所述系統(tǒng)配置成對(duì)對(duì)象進(jìn)行軸向掃描，以獲得所述對(duì)象的大于180°的投影數(shù)據(jù)；按照投影位置和待重構(gòu)的圖像中的像素位置對(duì)所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)；和利用所述加權(quán)后的投影數(shù)據(jù)重構(gòu)所述對(duì)象的圖像。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)(10)，其中為了按照所述投影數(shù)據(jù)對(duì)所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)，所述系統(tǒng)配置成減小180°以外的投影對(duì)重構(gòu)圖像像素的貢獻(xiàn)的權(quán)重。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)(10)，其中，為了對(duì)投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)，所述系統(tǒng)配置成采用由下列關(guān)系式定義的權(quán)重w(φ-θ)＝w(α)； 其中η是指定過渡區(qū)域參數(shù)；φ是極坐標(biāo)系中圖像像素的角度；和θ是投影角度。
9.一種具有檢測(cè)器陣列(18)和輻射源(14)的計(jì)算機(jī)體層攝影成像系統(tǒng)(10)，其中為了產(chǎn)生對(duì)象(22)的圖像，所述系統(tǒng)配置成對(duì)對(duì)象進(jìn)行軸向掃描，以獲得所述對(duì)象的大于180°的投影數(shù)據(jù)；按照投影位置對(duì)所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)；和在笛卡爾坐標(biāo)系中利用所述加權(quán)后的投影數(shù)據(jù)重構(gòu)所述對(duì)象的圖像。
10.一種具有檢測(cè)器陣列(18)和輻射源(14)的計(jì)算機(jī)體層攝影成像系統(tǒng)(10)，其中為了產(chǎn)生對(duì)象(22)的圖像，所述系統(tǒng)配置成對(duì)對(duì)象進(jìn)行軸向掃描，以獲得所述對(duì)象的大于180°的投影數(shù)據(jù)；按照待重構(gòu)的對(duì)象圖像的像素位置選擇投影范圍；和利用所述選定的投影范圍重構(gòu)所述對(duì)象的圖像。
全文摘要
在一個(gè)方面，一種利用計(jì)算機(jī)體層攝影(CT)成像系統(tǒng)產(chǎn)生對(duì)象(22)的圖像的方法包括利用CT成像系統(tǒng)進(jìn)行軸向掃描以便獲得多于180°的對(duì)象投影數(shù)據(jù)。所述方法還包括按照投影位置和待重構(gòu)的圖像的像素位置對(duì)投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)；以及利用加權(quán)后的投影數(shù)據(jù)重構(gòu)對(duì)象的圖像。
文檔編號(hào)G06T5/00GK1654014SQ20051000806
公開日2005年8月17日 申請(qǐng)日期2005年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月9日
發(fā)明者謝強(qiáng) 申請(qǐng)人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司