CN100542487C - Ct系统校正系数计算方法、束硬化后处理方法及ct系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是计算出更精确的束硬化校正系数。将具有椭圆形截面的人体模型或具有环形(扇形)截面和均匀厚度的人体模型放在X射线CT系统中，并从多个方向对其扫描以便得到多个视图。利用扫描的结果来计算用于校正从受检者那里得到的投影信息的校正系数。

Description

CT系统校正系数计算方法、束硬化后处理方法及CT系统
技术领域
本发明涉及根据人体模型(phantom)数据来校正(校准)穿过受检者的X射线的强度的束硬化(BH，beam hardening)方法，以及采用束硬化方法的计算机断层成像(CT)系统。
背景技术
下面将用X射线CT系统作为CT系统的例子。
用在X射线CT系统中使用的X射线源产生属于某一能量范围的X射线。穿过受检者的X射线的吸收系数取决于X射线的能量。X射线穿过受检者的长度越大，穿过受检者的X射线的平均能量就越高。这个现象称之为束硬化(BH)效应。然而，在穿过的X射线强度(即X射线CT系统中包括的X射线检测器检测到的信号产生的投影信息值)和X射线穿过受检者的长度之间并没有建立正比关系，而是线性关系。
束硬化效应引起了深拉效应(cupping effect)，这个效应是指由X射线CT系统产生的重构图像的中心部分的强度比较低。因此必须校正由X射线检测器检测到的信号。对X射线检测器的每一个通道计算出用于校正投影信息值的校正系数，从而实现校正，其中根据所述投影信息值产生重构图像以展示均匀强度。
为了得到更高精确度的校正，使用了人体模型。这样的人体模型包括具有圆形截面和不同直径的多个圆柱体人体模型，其直径足够大，一般要能覆盖在X射线场中心限定的整个视图场(FOV)(扫描场)。由人体模型得到的投影信息可用于精确地校正校正系数(参见专利文献1)。
[专利文献1]
日本未审查专利公开No.Hei 7(1995)-171145。
根据上述的方法，在获取投影信息时，必须安置多个具有圆形截面和不同直径的人体模型。由于人体模型的尺寸很大，因此，安置人体模型是强体力劳动。由于必须重复扫描，因此需要很多时间。此外，考虑到由于上述的束硬化效应而产生的非线性效应，不能高度精确地校正投影信息值。
进而，为了高度精确地校正投影信息值，对X射线检测器的每个通道，都需要许多不同的投影信息值。因此，必须把具有圆形截面和不同直径的多个人体模型放置在X射线管和X射线检测器之间的扫描场的中心，然后再进行扫描。
具体地说，为了获得X射线CT系统的校准信息，使用了具有圆形截面和直径为20cm到50cm的两个或三个人体模型，并对其扫描100分钟或更长的时间。为了进行精确的校正，必须专门持续进行100分钟或更长时间的扫描。因此，校准需要太多的时间和劳力。
发明内容
1.本发明的目的是提供一种用于获取校准信息的束硬化后处理方法和一种X射线CT系统，该方法按照与检测投影数据的X射线检测器的各个通道相关的束硬化效应，甚至同时考虑到非线性效应，能简便而高度精确地校正投影数据。
根据本发明，提出了一种X射线CT系统的校正系数计算方法，包括以下步骤：将具有第一形状的人体模型放在X射线管和X射线检测器之间的扫描场中，从多个方向扫描该人体模型以便获得多个视图，并计算第一校正系数；将具有不同于第一形状的第二形状的人体模型放在X射线管和X射线检测器之间的扫描场中，从多个方向扫描该人体模型以便获得多个视图，并计算第二校正系数；以及利用第一校正系数和第二校正系数来计算最终校正系数，该最终校正系数用于校正将从受检者那里获得的投影信息，其中，所述第一形状和第二形状从圆形、椭圆形和环形中选择，并且所述第一形状不同于所述第二形状。
根据本发明的第一方面，提出了一种X射线CT系统的校正系数计算方法。在此方法中，将具有椭圆形截面的人体模型放在X射线管和X射线检测器之间的扫描场中，并从多个方向对其扫描，以便获得多个视图。根据扫描结果来计算用于校正从受检者那里得到的投影信息的校正系数。
根据本发明的第二方面，提出了一种X射线CT系统的校正系数计算方法。在此，将具有环形截面和接近均匀厚度的人体模型放在X射线管和X射线检测器之间的扫描场中，并从一个或多个方向对其扫描，以便获得多个视图。从多个视图中排除那些表明透射量超过预定值的视图，以便选取有效的扫描结果。根据有效扫描结果来计算用于校正从受检者那里得到的投影信息的校正系数。
根据本发明的第三方面，提出了一种X射线CT系统的校正系数计算方法。在此方法中，将具有椭圆形截面的第一人体模型放在X射线管和X射线检测器之间的扫描场中，并从一个或多个方向对其扫描，以便获得多个视图。根据扫描结果来计算用于校正从受检者那里得到的投影信息的第一校正系数。将具有环形截面和接近于均匀厚度的第二人体模型放在扫描场中，并从一个或多个方向对其扫描，以便获得多个视图。从多个视图中排除那些表明透射量超过预定值的视图，以便选取有效的扫描结果。根据选出的有效扫描结果，来计算用于校正从受检者那里得到的投影信息的第二校正系数。根据第一和第二校正系数，来计算用于校正从受检者那里得到的投影信息的最终校正系数。
根据本发明的第四方面，提出了一种X射线CT系统的校正系数计算方法。在此方法中，将具有椭圆形截面的第一人体模型放在X射线管和X射线检测器之间的扫描场中，并从一个或多个方向对其扫描，以便获得多个视图。根据扫描结果来计算用于校正从受检者那里得到的投影信息的第一校正系数。将具有环形截面和接近于均匀厚度的第二人体模型放在扫描场中，并从一个或多个方向对其扫描，以便获得多个视图。从多个视图中排除那些表明透射量超过预定值的视图，以便选取有效的扫描结果。根据选出的有效扫描结果，来计算用于校正从受检者那里得到的投影信息的第二校正系数。将具有圆形截面的第三人体模型放在扫描场中，并从一个或多个方向对其扫描，以便获得多个视图。根据有效的扫描结果，来计算用于校正从受检者那里得到的投影信息的第三校正系数。根据第一和第三校正系数，来计算用于校正从受检者那里得到的投影信息的最终校正系数。
根据本发明的第五方面，提出了一种X射线CT系统，在此系统中，使用按上述任何一种校正系数计算方法计算出的校正系数来校正从受检者那里得到的投影信息。
根据本发明的第六方面，提出了一种X射线CT系统的束硬化后处理方法。在此，将具有椭圆形截面的第一人体模型放在X射线管和X射线检测器之间的扫描场中，并从一个或多个方向对其扫描，以便获得多个视图。利用第一投影信息来产生一个窦腔X射线照相。按照束硬化效应来校正第一投影信息，以便产生第二投影信息。对第二投影信息拟合第一函数，并由此产生第三投影信息。对第三投影信息值拟合第二函数。在此，第三投影信息值是作为以相应于全部视图和X射线检测器的每个通道选取出来的构成第二投影信息的第二投影信息值为独立变量的函数提出来的。作为第二函数提出的校正系数用于校正从躺在扫描场中的受检者那里得到的投影信息。
根据本发明的第七方面，提出了一种X射线CT系统的束硬化后处理方法。在此，将具有环形截面和接近于均匀厚度的人体模型放在X射线CT系统中包括的X射线管和X射线检测器之间的扫描场中，并从一个或多个方向对其扫描，以便获得多个视图。根据投影信息来产生一个窦腔X射线照相。按照束硬化效应来校正第一投影信息，以便产生第二投影信息。对第二投影信息拟合第一函数，并由此产生第三投影信息。对第三投影信息值拟合第二函数。在此，第三投影信息值是作为以相应于全部视图和X射线检测器的每个通道选取出来的构成第二投影信息的第二投影信息值为独立变量的函数提出来的。作为第二函数提出的校正系数用于校正从躺在扫描场中的受检者那里得到的投影信息。
根据本发明的第八方面，提出了一种X射线CT系统的束硬化后处理方法。在此方法中，将具有椭圆形截面的第一人体模型放在X射线管和X射线检测器之间的扫描场中，并从一个或多个方向对其扫描，以便产生多个视图。根据第一投影信息来产生一个窦腔X射线照相。按照束硬化效应来校正第一投影信息，以便产生第二投影信息。对第二投影信息拟合第一函数，并由此产生第三投影信息。对第三投影信息拟合第二函数。在此，第三投影信息值是作为以相应于全部视图和X射线检测器的每个通道选取出来的构成第二投影信息的第二投影信息值为独立变量的函数提出来的。第一校正系数是作为第二函数计算出来的。将具有环形截面和接近于均匀厚度的第二人体模型放在扫描场中，并从一个或多个方向对其扫描，以便获得多个视图。按照束硬化效应来校正投影信息，以便产生第二投影信息。对第二投影信息拟合第一函数，以便产生第三投影信息。对第三投影信息值拟合第二函数。在此，第三投影信息值是作为以相应于全部视图和X射线检测器的各个通道选取出来的构成第二投影信息的第二投影信息值为独立变量的函数提出来的。第二校正系数是作为第二函数计算出来的。根据第一和第二校正系数来计算用以最后校正从受检者那里获得的投影信息的最终校正系数。最终校正系数是用于校正从躺在扫描区中的受检者那里得到的投影信息的。
根据本发明的第九方面，提出了一种X射线CT系统的束硬化后处理方法。在此方法中，将具有椭圆形截面的第一人体模型放在X射线管和X射线检测器之间的扫描场中，并从一个或多个方向对其扫描，以便产生多个视图。使用从第一人体模型上得到的第一投影信息产生一个窦腔X射线照相。按照束硬化效应来校正第一投影信息，以便产生关于第一人体模型的第二投影信息。对第二投影信息拟合第一函数，以便产生关于第一人体模型的第三投影信息。对关于第一人体模型的第三投影信息值拟合第二函数。在此，第三投影信息值是作为以关于第一人体模型的构成第二投影信息的第二投影信息值为独立变量的函数提出来的，而第二投影信息值是相应于全部视图和X射线检测器的各个通道选取出来的。因此，关于第一人体模型的第一校正系数是作为第二函数来计算的。随后，将具有环形截面和接近于均匀厚度的第二人体模型放在扫描场中，并从一个或多个方向对其扫描，以便获得多个视图。用投影信息来产生一个窦腔X射线照相。按照束硬化效应来校正从第二人体模型上得到的投影信息，以便产生关于第二人体模型的第二投影信息。对第二投影信息拟合第一函数，以便产生关于第二人体模型的第三投影信息。对关于第二人体模型的第三投影信息值拟合第二函数。此时，第三投影信息值是作为以关于第二人体模型的构成第二投影信息的第二投影信息值为独立变量的函数提出来的，在此，第二投影信息值是相应于全部视图和X射线检测器的各个通道选取出来的。因此，关于第二人体模型的第二校正系数是作为第二函数计算出来的。根据第一和第二校正系数来计算用于校正从受检者那里得到的投影信息的最终校正系数。使用最终校正系数来校正从躺在扫描区中的受检者那里得到的投影信息。
根据本发明的第十方面，提出了一种X射线CT系统的束硬化后处理方法。在此方法中，将具有椭圆形截面的第一人体模型放在X射线管和X射线检测器之间的扫描场中，并从一个或多个方向对其扫描，以便获得多个视图。使用从第一人体模型上得到的第一投影信息来产生一个窦腔X射线照相。
按照束硬化效应来校正第一投影信息，以便产生关于第一人体模型的第二投影信息。对第二投影信息拟合第一函数，以便产生第三投影信息。对关于第一人体模型的第三投影信息值拟合第二函数。此时，关于第一人体模型的第三投影信息值是作为以相应于全部视图和X射线检测器的各个通道选取出来的构成第二投影信息的第二投影信息值为独立变量的函数提出来的。因此，关于第一人体模型的第一校正系数是作为第二函数来计算的。随后，将具有环形截面和接近于均匀厚度的第二人体模型放在扫描场中，并从一个或多个方向对其扫描，以便产生多个视图。用投影信息来产生一个窦腔X射线照相。按照束硬化效应来校正由第二人体模型上得到的第一投影信息，以便产生关于第二人体模型的第二投影信息。对第二投影信息拟合第一函数，以便产生关于第二人体模型的第三投影信息。对关于第二人体模型的第三投影信息值拟合第二函数。此时，第三投影信息值是作为以关于第二人体模型的构成第二投影信息的第二投影信息值为独立变量的函数提出来的，在此，第二投影信息值是相应于全部视图和X射线检测器的每个通道选取出来的。因此，关于第二人体模型的第二校正系数是作为第二函数来计算的。然后，将具有圆形截面的第三人体模型放在扫描场中，并从一个或多个方向对其扫描，以便得到多个视图。用从第三人体模型上得到的第一投影信息来产生一个窦腔X射线照相。按照束硬化效应来校正第一投影信息，以便产生关于第三人体模型的第二投影信息。对第二投影信息拟合第一函数，以便产生关于第三人体模型的第三投影信息。对关于第三人体模型的第三投影信息值拟合第二函数。此时，第三投影信息值是作为以关于第三人体模型的构成第二投影信息的第二投影信息值为独立变量的函数提出来的，而第二投影信息值是相应于全部视图和X射线检测器的各个通道选取出来的。因此，关于第三人体模型的第三校正系数是作为第二函数来计算的。根据第一至第三校正系数计算将用于校正从受检者那里得到的投影信息的最终校正系数。使用最终校正系数来校正从躺在扫描区中的受检者那里得到的投影信息。
根据本发明的第十一方面，提出了一种X射线CT系统，在此系统中，使用根据上述的任何一个束硬化后处理方法计算出来的校正系数，来校正从受检者那里得到的投影信息。
根据本发明，能够根据受检者的形状或区域计算用于校正投影信息的校正系数。当使用该校正系数来校正从受检者那里得到的投影信息时，可以产生更精确的X射线断层照相图。
根据本发明，能够计算出适合于各种受检者的校正系数。当使用该校正系数来校正从受检者那里得到的投影信息时，能够产生更加精确的各种受检者的X射线断层照相图。
通过对附图所示的本发明优选实施例的下列说明，本发明的进一步的目的和优点将变得更为明显。
附图说明
图1是示出了作为一个CT系统的X射线CT系统的总体结构的方框图，本发明的第一实施例适合该X射线CT系统。
图2示出了图1所示的X射线CT系统中包括的数据处理单元的结构。
图3示出了X射线管、X射线检测器和具有圆形截面的人体模型之间的关系，该关系是在将具有圆形截面的人体模型用在适合图1所示的X射线CT系统的第一实施例中时确定的。
图4是说明第一实施例中使用的数据处理单元所执行的动作的流程图。
图5(A)至图5(C)示出了将具有圆形截面的人体模型第一实施例中使用时所产生的窦腔X射线照相(sinogram)或投影信息值。
图6是示出了存储在用于图1所示的第一实施例中的存储器件内的信息的方框图。
图7(A)和7(B)表示根据第一实施例在通道方向上要对投影信息值进行的处理。
图8(A)和8(B)表示根据第一实施例在视图方向上要对投影信息值进行的处理。
图9(A)和9(B)表示根据第一实施例从正确的投影信息值计算出来校正系数。
图10表示根据第一实施例与投影信息值相拟合的第二函数。
图11示出X射线管、X射线检测器和具有圆形截面的人体模型之间的位置关系，该关系是在使用具有椭圆(oblong)截面的人体模型的第二实施例适合于图1所示的X射线CT系统时确定的。
图12(A)和12(B)是用在第二实施例中的具有椭圆截面的各种人体模型的截面图。
图13(A)至13(C)是用在第二实施例中的具有椭圆截面的各种人体模型的截面图。
图14示出X射线管、X射线检测器和具有环形截面的人体模型之间的位置关系，该关系是在使用具有环形(扇形)截面和均匀厚度的人体模型的第三实施例适合于图1所示的X射线CT系统时确定的。
图15(A)至15(C)是用在第三实施例中的具有环形(扇形)截面和均匀厚度的各种人体模型的截面图。
图16示出了图1所示X射线CT系统中包括的数据处理单元的第二结构。
附图标记说明
图1
2：扫描器台架                        34：旋转部件
20：X射线管                          22：准直仪
30：准直仪控制器                     28：X射线控制器
29：膛孔                             24：X射线检测器
26：数据采集单元                     36：旋转控制器
4：辐射照相平台                      6：操作控制台
68：显示器件                         70：操纵装置
60：数据处理单元                     62：控制接口
64：数据采集缓冲器                   66：存储器件
图2
201：数据采集装置                    202：预处理装置
203：束硬化辅助装置                  204：第一拟合装置
205：第二拟合装置                    206：校验装置
207：高阶拟合装置                    208：最终校正装置
209：屏幕图像重构装置                结束
重试
图3
20：X射线管                          21：蝶形结过滤器
310：人体模型                        29：膛孔
24：X射线检测器                      视图
通道                                 扇形X射线束
X射线检测元件
图4
开始
S1：扫描人体模型
S2：执行预处理
S3：按照束硬化效应校正数据
S4：将在通道方向上的数据项平滑化
S5：将在视图方向上的数据项平滑化
S6：计算作为线性函数的校正系数
S7：应提高精确度吗？
S8：拟合高阶函数
S9：保存校正系数
S10：显示图像
结束
图5A
视图号                          通道号
投影信息部分                    空气数据部分
通道方向宽度
图5B
投影数据值                      通道
图5C
投影数据值                      通道
图6
到数据处理单元60
66：存储器件
601：第一投影信息
602：第二投影信息
603：第三A投影信息
604：第三B投影信息
605：校正函数信息
606：高阶校正函数信息
图7A
投影信息值                      通道
图7B
投影信息值                      通道
图8A
投影信息值                      视图号
图8B
投影信息值                      视图号
图9A
采用的区域
图9B
区域A                           区域B
图10
区域A                           区域B
图11
20：X射线管                     21：蝶形结过滤器
310：人体模型                   29：膛孔
24：X射线检测器                 视图
通道                            扇形X射线束
X射线检测元件
图12A
胖躯体
图12B
瘦躯体
图13A
头部
图13B
胸部
图13C
腹部
图14
20：X射线管                     21：蝶形结过滤器
310：人体模型                   29：膛孔
24：X射线检测器                 视图
通道                            扇形X射线束
X射线检测元件
图16
201：数据采集装置               202：预处理装置
203：束硬化辅助装置             204：第一拟合装置
205：第二拟合装置               206：校验装置
207：高阶拟合装置               208：最终校正装置
209：屏幕图像重构装置           210：综合校正系数计算装置
结束                            重试
具体实施方式
在此将参照附图，对根据本发明的CT系统的校正系数计算方法、束硬化后处理方法以及这些方法所适用的CT系统的优选实施例进行说明。
在下面的实施例中，将使用以X射线作为辐射线的X射线CT系统来作为CT系统。
X射线CT系统的结构
参照图1，下面将描述根据本实施例的X射线CT系统的总体结构。在此说明书中所描述的全部实施例都适用于图1所示的X射线CT系统。
图1所示的X射线CT系统包括扫描器台架2、辐射照相平台4和操作控制台6。
扫描器台架
扫描器台架2包括旋转部件34和转动旋转部件34的旋转控制器36。
如其在图3中放大的截面所示，旋转部件34有彼此相对的X射线管20和X射线检测器24，其间有膛孔29。旋转部件34进一步包括蝶形结(bow-tie)过滤器21(图1中未示出)、准直仪22、准直仪控制器30、X射线控制器28、数据采集单元26。
为了进行检查，受检者躺在膛孔29之中。为了便于校准，将图3所示的具有圆形截面的人体模型310放置在膛孔29中。将放在膛孔29中的受检者或人体模型安置在位于旋转部件34中心的膛孔29中的托架上。
旋转部件34在旋转控制器36的控制下转动。在转动时，X射线管20向X射线检测器24辐射X射线。X射线检测器24检测穿过受检者或人体模型的X射线。数据采集单元26采集由X射线检测器24执行的检测的结果。在操作控制台6上将采集到的结果作为以视图形式构成的投影信息来加以处理。
X射线控制器28控制来自X射线管20的X射线辐射。准直仪22重新组合由X射线管20辐射出来的X射线，以产生例如扇形的X射线束，即X射线扇束。进而，蝶形结过滤器21调整以扇形散开的X射线，以使X射线的强度在X射线检测器24的整个表面上呈均匀分布。最后，X射线经由膛孔29射到X射线检测器24上。
准直仪控制器30控制准直仪22。
如图3所示，X射线检测器24包括多个X射线检测元件，其在扇形X射线束传播的方向上排成了一排。X射线检测器24设计成为多通道检测器，该检测器上具有多个排成一排的X射线检测元件。这些X射线检测元件形成X射线入射表面，整个表面就像圆柱形的凹面那样弯曲。X射线检测器24是由闪烁器和光电二极管的组合构成的。对于X射线检测器24而言，可以采用使用碲化镉(CdTe)的X射线检测元件或使用氙气的电离室型X射线检测元件。
X射线管20、蝶形结过滤器21、准直仪22和X射线检测器24构成了本发明使用的X射线辐射/检测单元。
数据采集单元26与X射线检测器24相连。数据采集单元26采集由构成X射线检测器24的各个X射线检测元件检测到的数据项目。
操作控制台
操作控制台6包括数据处理单元60、控制接口62、数据采集缓冲器64、存储器件66、显示器68和操纵装置70。
数据处理装置60是用计算机来实现的，该计算机具有很强的对数据进行算术运算的能力。控制接口62与数据处理单元60相连。
扫描器台架2和辐射照相平台4与控制接口62相连。数据处理单元60通过控制接口62来控制扫描器台架2。具体而言，包含在扫描器台架2中的数据采集单元26、X射线控制器28、准直仪控制器30和旋转控制器36都是由数据处理单元60通过控制接口62来控制的。
数据采集缓冲器64与数据处理单元60相连。扫描器台架2中包括的数据采集单元26与数据采集缓冲器64相连。将由数据采集单元26获得的数据通过数据采集缓冲器64传送到数据处理单元60中。
数据处理单元60使用穿过的X射线信号，即通过数据采集缓冲器64获得的投影信息来重构图像。存储器件66与数据处理单元60相连。在存储器件66中存储有保存在数据采集缓冲器64中的投影信息、重构的X射线断层照相图像信息和一些程序，这些程序执行本实施例的X射线CT系统的功能。
显示器件68和操纵装置70与数据处理单元60相连。在显示装置68上显示从数据处理单元60发送的X射线断层照相图像信息和其它信息。操作员操作操纵装置70以便输入应当传送到数据处理单元60中的各种指令或信息。根据本实施例，操作员使用显示器件68和操纵装置70来交互式地操作X射线CT系统。
辐射照相平台4
辐射照相平台4通过控制接口62与数据处理单元60相连。在辐射照相平台4上安装有各种开关和用以操作X射线CT系统的操作工具，还安装有显示装置，在此显示装置上显示在操作控制台6上处理过的X射线CT图像。
图2是仅显示根据本实施例的数据处理单元60中与校正系数计算方法和束硬化后处理方法有关的部分的功能方框图。
假设将与本发明相关的数据处理单元60中的功能块组合到装置中，数据处理单元60包括数据采集装置201、预处理装置202、束硬化(BH)校正装置203、第一拟合装置204、第二拟合装置205、校验装置206、高阶拟合装置207、最终校正装置208和图像重构装置209。束硬化校正装置203根据由预处理器预处理过的数据来计算校正系数，并用此校正系数来校正存储在存储器件66中的投影信息。
数据采集装置201通过数据采集单元26采集由X射线检测器24从人体模型检测到的信号，并将其作为投影信息存储在存储器件66中。
预处理装置202按照束按照硬化效应来进行预处理(例如，除去噪声)，以为校正投影信息作准备。
束硬化校正装置203对X射线检测器上的各个通道计算校正系数B0到B3，以校正系数表的形式将其存储在存储器件66中，并使用校正系数B0到B3并按照束硬化效应来校正存储在存储器件66中投影信息。假设在X射线检测器24的每个通道上检测到的投影信息值是Ih，而按照束硬化效应校正过的数据为IC，就可以将束硬化校正表示如下：
IC＝B0·Ih+B1·Ih2+B2·Ih3+B3·Ih4    (1)
第一拟合装置204将投影信息数据项(即存储在存储器件66中并在X射线检测器的每个通道上检测过的视图)平滑化。通过拟合(fitting)而产生的函数并不反映信号的高频部分，这些高频部分高于由函数的阶次确定的频率分量。因此，拟合具有与平滑化相同的作用。
第二拟合装置205拟合接近于在X射线检测器24的一个通道上检测出的投影信息值并接近于由第一拟合装置204拟合的第一函数的线性函数或高阶函数。这就导致校正系数类似于用在束硬化校正装置203中的表达式(1)所提供的校正系数。
校验装置206校验是否应当使用不同的人体模型来进行上述的处理，以便改进校正的精确度。
高阶拟合装置207拟合接近于用不同的人体模型计算出来的校正系数的高阶函数。
最终校正装置208使用按上述方法计算出来的校正系数来最后校正投影信息。
图像重构装置209使用根据由存储在存储器件66中的多个视图组成的投影信息产生的窦腔X射线照相来重构受检者或人体模型(例如，图2所示的具有圆形截面的人体模型310)的X射线断层照相图像。例如，采用滤光投影(filtered back projection)或任何其它方法来进行图像重构。在显示器件68上显示重构的图像。
第一实施例
根据放在膛孔29中的人体模型是具有圆形截面的人体模型310这一假设，来说明本发明的第一实施例。在此，将人体模型310放在偏离膛孔29中心的位置上。
人体模型310是由类似于作为受检者的人体成分的材料制成的。例如，人体模型310可以是由聚丙烯之类的材料制成的，其形状像圆柱体，其直径为例如35cm。
下面将要说明X射线CT系统为了从位于膛孔29中的人体模型310获得数据并产生投影信息和窦腔X射线照相而执行的基本动作。
图3示出了放在扫描器台架2的膛孔29中并具有圆形截面的人体模型310。人体模型310具有圆形截面，并且人体模型310的中心并不在膛孔29内X射线场的中心位置上。
当从X射线管20发射出来的X射线透过蝶形结过滤器21时，调整X射线的强度(即，使其在X射线检测器24的通道的方向上平滑化)。准直仪22将X射线重新组合到X射线扇束中，该X射线扇束透过具有圆形截面的人体模形，并用X射线检测器24来加以检测。
X射线检测器24具有多个X射线检测元件，它们在X射线扇束传播的方向上排列成一排。X射线检测器24检测阵列中设置的通道上关于人体模型310的投影信息。
图4是说明与数据处理单元60中包括的装置相关的处理的流程图。
步骤1：扫描人体模型
首先，操作员将具有圆形截面的人体模型310放在膛孔29中的预定位置上。但是，人体模型310应当放在偏离膛孔29内X射线场的中心的位置上。如上所述，具有圆形截面的人体模型310应当由聚丙烯之类的材料制成，并且其形状像圆柱体，其直径为35cm。
数据处理单元60中包括的数据采集装置201扫描具有圆形截面的人体模型。将由扫描产生的第一投影信息601存储在存储器件66中。具体地说，放置X射线管20、准直仪22和X射线检测器24，使得X射线管20和准直仪22应与X射线检测器24相对，其间具有膛孔29。在X射线管20、准直仪22和X射线检测器24的相对位置不改变的情况下，包括X射线管20、准直仪22和X射线检测器24的旋转部件34以膛孔29为中心转动。此时，数据处理单元60中包括的数据采集装置201通过数据采集单元26获取投影信息，并将此投影信息存储在存储器件66中。
如上所述，数据处理单元60中包括的数据采集装置201获取作为视图的投影信息，这些视图都有与每个旋转角(即视角)相关的视图号，该装置还产生窦腔X射线照相，并将此窦腔X射线照相存储在存储器件66中。
图5(A)示出了基于从具有圆形截面的人体模型310获得的数据的窦腔X射线照相的例子。该窦腔X射线照相包括：投影信息部分，该部分被限定在与通道号相关的窦腔X射线照相的一个维度的中心周围；空气(air)数据部分，该部分沿与通道号相关的维度被限定在投影信息部分的两侧。具有圆形截面的人体模型310放在偏离X射线场中心的位置上。在投影信息截面的通道方向宽度之内的通道号随着旋转部件34的旋转角度的变化(即视图号的变化)而变化。如图5(A)所示，在视图号的方向上，投影信息截面是扭曲的。由于同样的缘故，投影信息截面的通道方向宽度随着视图号的变化而变化。
图5(B)的横坐标轴表示通道号，纵坐标轴表示投影信息值，在此标明了图5(A)所示的视图号为j的投影信息。投影信息值与X射线束透过具有圆形截面的人体模型310的长度成正比。在人体模型310中心附近通过的X射线穿过很大的长度并提供较大的投影信息值，在人体模型310周边附近通过的X射线穿过较短的长度并提供较小的投影信息值，并产生如图5(B)所示的半圆形的投影图像。
下面将以用视图号j和通道号i表示的投影信息值来作为例子。
在获取视图号为j的视图时，在图3中用虚线表示的X射线束进入到X射线检测器24内通道号为1的通道中。此时，X射线束透过具有圆形截面的人体模型310的长度为l。如图5(B)所示，长度l与在通道i上检测到的投影信息值h成正比。简而言之，确立了l∝h的关系。
参见图3，将具有圆形截面的人体模型310放在偏离X射线场中心的位置上。因此，在通道i内X射线穿过的长度l根据视图而变化。在图5(B)所示的通道i上检测到的投影信息值h根据视图而发生变化。
图5(C)的横坐标轴表示视图号，纵坐标轴表示投影信息值，在此，标出了在图5(A)所示的通道号为i的通道上检测到的投影信息值。该投影信息值随视图号而发生变化，并且与X射线束透过具有圆形截面的人体模型310的长度成正比。因此，投影信息值是作为用图5(C)所示的具有周期性的曲线来表示的函数提出来。
步骤2：预处理
图6示出了在预处理期间产生的信息，该信息存储在存储器件66中，并且其中记录有中间投影信息。
数据处理单元60中包括的预处理装置202对根据第一投影信息产生的窦腔X射线照相进行预处理，也就是说，除去噪声并校正灵敏度。
步骤3：按照束硬化效应来校正数据
数据处理单元60中包括的束硬化校正装置203使用表达式(1)按照束硬化效应来校正投影信息值Ih，并由此计算校正的投影信息值Ic。将校正结果作为图6所示的第二投影信息存储在存储器件66中。通常，已从文件中除去束硬化效应。然而，由于X射线检测器24的每个通道与其它通道有所差别，因此稍许保留了束硬化效应。图7(A)示出了第二投影信息的例子。由于第二投影信息是从通常为圆形的人体模型获得的，因此被画成为一个半圆形的曲线。而相应于某些通道抽样的投影信息值则画成为脉冲形的波浪线，这是因为X射线的每个通道的灵敏度与其它通道的灵敏度有所不同。这是通道特有(channel-specific)现象，因此必须按照逐个通道加以校正。图8(A)相对于视图方向上的一个通道示出了从第二投影信息中选出的投影信息值的例子。相对于某些视图选出的投影信息值Ic被画成为脉冲形的波浪线。
步骤4：通道方向上的平滑化
数据处理单元60中包括的第一拟合装置204将在通道方向中的第二投影信息平滑化。将平滑化的结果作为图6所示的第三A投影信息603存储在存储器件66中。该投影信息具有其投影信息值Ic，该投影信息值被画成为由于通道间的差别而产生的脉冲形的波浪线，并被加以平滑化和除去。
图7(B)示出了第三A投影信息的例子。该投影信息被画成为由圆形人体模型获得的半圆形状的典型投影信息。
步骤5：视图方向上的平滑化
数据处理单元60中包括的第一拟合装置204将在观测方向中的第二投影信息平滑化。并由此产生图6所示的第三B投影信息。该投影信息具有投影信息值，这些投影信息值被绘制成由于每个通道上检测的视图之间的差别产生的脉冲形波浪线，并被加以平滑化。图8(B)示出了第三B投影信息的例子。将这些相对于视图方向上的一个通道采样的具有周期性的投影信息值加以平滑化。
步骤6：计算作为线性函数的校正系数
数据处理单元60中包括的第二拟合装置205根据第二投影信息和第三B投影信息来计算作为线性函数的校正系数。假设从对应于通道号i的第二投影信息中抽样选取的投影信息值为S(j)，从对应于通道号i的第三B投影信息中抽样选取的投影信息值为F(j)。
在图9(A)中，对应于分配了视图号的全部视图，绘制出了抽样选取的投影信息值，其中，横坐标轴表示第二投影信息值S(j)，纵坐标轴表示第三B投影信息值F(j)。沿着通过原点的直线绘制出了这些投影信息值。该直线代表线性函数，该线性函数表示在通道i上检测到的数据值的校正系数。
图9(A)表示通过扫描一个人体模型而产生的第二投影信息值S(j)和第三B投影信息值F(j)之间的关系。
将校正系数作为校正系数信息605保存在存储器件66中。假设表示校正系数的直线的斜率为Ki，可将斜率Ki表达如下：
Figure C200410034279D00201
将按照束硬化效应通过校正从受检者那里得到并在通道i上检测过的投影信息而产生的投影信息值Ic与校正系数Ki相乘如下：
Ip＝Ic·Ki
因此，投影信息值Ip就作为对从受检者那里获得的投影信息进行平滑化或校正的结果而计算出来。
此投影信息值与在图3所示的X射线透过具有圆形截面的人体模型310中的长度l成正比。因此，投影信息值S(j)的采用区域取决于具有圆形截面的人体模型310的直径和人体模型在膛孔29中的位置。
步骤7：校验是否应当提高精确度
数据处理单元60中包括的校验装置206校验是否应当提高校正系数的精确度。如果要改进校正系数的精确度，操作员就要把具有圆形截面和不同直径的人体模型放在膛孔29中偏离X射线场中心的不同位置上。重复步骤1到6以便用新的人体模型来计算新的校正系数。
图9(B)示出了由两个具有不同直径的圆形截面的人体模型得到的校正系数的例子。依据人体模型的直径和位置来确定X射线束穿过人体模型的长度。也同时测定投影信息值S(j)。因此，假设截面为圆形的人体模型的直径分别是A和B，并设定关系A<B，由人体模型A得到的投影信息值属于区域A，而由人体模型B得到的投影信息值属于区域B。束硬化校正装置203根据属于各个区域的投影信息值来计算校正系数。
步骤8：拟合高阶函数
使用多个人体模型来进行上述处理。如果所得到的校正系数数据足够精确而能被接受，数据处理单元60中包括的高阶拟合装置207就拟和接近于由所采用的区域计算出来的校正系数的高阶函数。图10示出了对图9(B)所示的用人体模型A和B得到的校正系数进行拟合的例子。高阶拟合装置207拟合接近于由区域A计算出来的校正系数值A和由区域B计算出来的校正系数值B的三阶函数，然后确定校正系数K0、K1和K2。
If＝K0·S(j)+K1·S(j)2+K2·S(J)3               (2)
在此情况下，可以认为，从小投影信息值的区域A计算出来的校正系数比从大投影信息值的区域B计算出来的校正系数更为精确。因此，高阶拟合装置207可以把不同的权值加到各个区域上，以便使得由表达式(2)给出的第三函数能更精确地与由区域A计算出来的校正系数相拟合。然后，就可以确定在表达式(2)中的校正系数。
步骤9：保存校正系数
数据处理单元60中包括的高阶拟合装置207将由校正系数K0、K1和K2构成的高阶校正系数信息606保存在存储器件66中，并终止该处理。
步骤10：显示信息
为了显现受检者，数据处理单元60中包括的最终校正装置208使用对应于每个通道计算出来的校正系数K0、K1和K2来校正从受检者那里获得并按照束硬化效应校正的投影信息值Ic。从而，根据表达式(2)计算投影信息值If。
图像重构装置209使用投影信息值If来重构图像，以便产生X射线断层照相图像信息，并在显示器件68和/或辐射照相平台4的显示单元上显示该图像。
如上所述，根据第一实施例，将其圆形截面具有不同直径的人体模型放在偏离X射线场中心的位置上。X射线束穿过人体模型的长度随视图的不同而变化。在每个通道上，检测其值随视图而变化的投影信息。在按照束硬化效应对投影信息值进行校正后，再校正相应于每个通道的投影信息值。使用高阶函数来近似校正系数。从而，在考虑到由于束硬化效应而产生的非线性效果的情况下，能够完成校正。使用少量的人体模型就能够计算出高精确度的校正系数。因此，能够减轻操作员为了校准而必须承受的时间上和体力上的负担。
上述方法包括拟合如表达式(2)所示的三阶函数。另外，也可以拟合二阶、四阶或更高阶次的函数。
根据本实施例，如图4中步骤6所示，可用窦腔X射线照相来计算作为线性函数的校正系数。或者，可用窦腔X射线照相来计算第二投影信息602和第三投影信息604，并且可对第二投影信息602和第三投影信息604拟合高阶函数。这样，就可以计算作为高阶函数提供的校正系数，而不计算作为线性函数提供的校正系数。
根据本发明的第一实施例，将其圆形截面具有不同直径的人体模型放在偏离X射线场中心的位置上，并对其进行扫描以便获得由全部视图构成的第一投影信息。使用此第一投影信息来产生一个或多个窦腔X射线照相。束硬化校正装置按照束硬化效应校正第一投影信息以便产生第二投影信息。第一拟合装置对第二投影信息拟合第一函数，以便产生第三投影信息。第二拟合装置对第三投影信息值拟合第二函数，以便计算校正系数。在此，第三投影信息值是作为以对应于全部视图和各个通道选取出来的第二投影信息值作为各个独立变量的函数提供的。校正装置使用校正系数来校正从躺在扫描场中的受检者那里得到的投影信息。第二投影信息值随着视图或窦腔X射线照相而改变。因此，在通过拟合函数来计算校正系数时，要用第二投影信息值的一个大区域来计算校正系数，并进行函数的拟合。这样就能够提高校正系数的精确度，从而能够改进图像的质量。另外，还可用少量的人体模型来计算高度精确的校正系数。在此情况下，能够容易地计算出校正系数。
第一实施例的评价
在使用具有圆形截面的人体模型310的第一实施例中，X射线穿过具有圆形截面的人体模型310的长度随方向而改变。因此，到达X射线检测器24的穿过的X射线的强度是不均匀的。例如，参照图3，X射线穿过的长度11小于X射线穿过的长度12。
另一方面，人体的躯干和头部的截面则像完整的(rounded)椭圆形。
即使是在第一实施例中，用蝶形结过滤器21来调整从X射线管20上辐射出来的X射线，以使得射到X射线检测器24上的X射线的强度变得均匀。这是为了在即使X射线穿过具有圆形截面的人体模型310的距离有所变化的情况下，也能防止检测出错误数据。然而，为了改进校正的精确度，需要各种蝶形结过滤器21，以便在校准时能够采用最好的一种蝶形结过滤器。
如在第一实施例中所述的那样，对多个具有不同直径的圆柱体人体模型进行扫描，这些人体模型通常占据了位于X射线场中心的视场(FOV)。用由人体模型得到的投影信息来精确地校正校正系数。
根据第一实施例的方法，工作时间和操作员的工作量都会增加。因此，重要的是如何实现束硬化后处理方法和X射线CT系统，以便按照相应于每个通道的束硬化效应，并同时考虑非线性效应，来容易而又精确地校正投影数据。第二实施例和其后的实施例提出了克服第一实施例的上述缺点的方法。
第二实施例
在第二实施例中，如图11所示，将具有椭圆形截面的人体模型放在X射线管20和X射线检测器24之间的膛孔29内的扫描场中。下面将说明按照束硬化效应来校正从具有椭圆形截面的人体模型320得到的投影数据，并计算校正系数的方法。图11与显示第一实施例的图3相当。
人体模型320的椭圆形截面类似于人体的躯干截面。人体模型320是由与实施例1中描述过的具有圆形截面的人体模型310相同的材料制成的。
第二实施例与第一实施例的差别在于，具有椭圆形截面的人体模型320代替了具有圆形截面的人体模型310。
第二实施例所适用的X射线CT系统与图1所示的系统一样。在此不再参照图1重复说明X射线CT系统。
即使是在第二实施例中，数据处理单元60也有与第一实施例中使用并参照图2说明的结构相同的结构。这就是说，数据处理单元60包括数据采集装置201、预处理装置202、束硬化校正装置203、第一拟合装置204、第二拟合装置205、校验装置206、高阶拟合装置207、最终校正装置208和操作员图像重构装置209。
校准方法
除了用椭圆形截面的人体模型320来代替人体模型之外，与2所示的数据处理单元60中包括的装置相关的处理与第一实施例中使用并参照图4说明的处理相同。现将该处理概述于下。
步骤1 操作员将具有椭圆形截面的人体模型320放在放置有受检者的扫描场内连接X射线管20的中心和X射线场中心X射线检测器24的中心的中心线上。顺便提一下，放置具有椭圆截面的人体模型320，以使其完全曝光在以扇形从X射线管20向X射线检测器24传播的X射线之中。此时，在X射线检测器24的边缘上必定检测到没有通过具有椭圆截面的人体模型320的X射线。
在多个方向上对人体模型320进行扫描之后，数据处理单元60中包括的数据采集装置201从具有椭圆截面的人体模型320中收集第一投影信息，以便得到多个视图。然后，数据采集装置201产生一个窦腔X射线照相。
由数据采集装置201计算出的投影信息的特征(断面图)不同于由图5(A)到图5(C)所示的从具有圆形截面的人体模型310所得到的投影信息。对于人体模型320而言，从椭圆截面的人体模型320得到的投影信息是独一无二的。
步骤2 若有必要，数据处理单元60中包括的预处理装置202与第一实施例中使用一样，对第一投影信息进行同样的预处理。
步骤3 数据处理单元60中包括的束硬化校正装置203与第一实施例中使用的装置相似地，按照束硬化效应校正预处理过的第一投影信息，以便产生第二投影信息。在表达式(1)中分配给系数B0到B3的值不同于第一实施例中所用的值。但是使用相同的校正表达式。
步骤4和5 数据处理单元60中包括的第一拟合装置204与第一实施例中使用的装置相似地，将在通道方向上和视图方向上的投影信息值平滑化。
步骤6 数据处理单元60中包括的第二拟合装置205与第一实施例中使用的装置相似地，计算作为线性函数的校正系数。
步骤7 若有必要，操作员指示是否应当对图12(A)和图12(B)所示的多个具有椭圆形截面而彼此椭圆率不同的人体模型，或者对图13A至13C所示的多个彼此尺寸、形状和材料上不同的具有椭圆形截面的人体模型，重复进行上述处理。校验装置206校验是否发出了这样的请求。
作为具有椭圆形截面的人体模型320，可以采用多个人体模型，这些人体模型的形状类似于要使用X射线CT系统诊断的区域的形状或受检者躯体的形状。
步骤8 在对多个具有椭圆形截面的人体模型执行了上述的处理之后，数据处理单元60中包括的高阶拟合装置207对一组校正系数拟合高阶函数，以便计算最终校正系数。
步骤9 最终校正装置208使用最终校正系数来校正投影信息。
步骤10 数据处理单元60中包括的图像重构装置209重新校准校正过的图像，并将其显示在显示器件68上。
第二实施例中使用的具有椭圆形截面的人体模型的形状类似于受检者的人体的躯干或头部的形状。使用人体模型320计算出来的校正系数比使用第一实施例中所用的具有圆形截面的人体模型310计算出来的校正系数更精确。
使用如图12(A)、图12(B)、图13(A)到图13(B)所示的具有椭圆形截面的人体模型来计算各个校正系数。因此，能够计算出适合于各种情况下的不同受检者的校正系数，如成人、儿童、男人、女人、胖人、瘦人或同一个受检者的头部、胸部、躯干或腿部。
变型
根据上述的实施例，在不同的人体模型上反复进行上述处理。根据所得到的结果，在步骤8中，高阶拟合装置207对校正系数拟合高阶函数。或者，相应于具有椭圆形截面的人体模型的形状和材料来计算各个校正系数，并将它们保存在存储器件66中。
根据受检者要检查的区域，如头部、胸部、躯干或腿部，可以使用X射线CT系统来校正投影信息。同样地，可以根据要检查的胸部或躯干是否是身材高大的受检者、胖的受检者或类似的受检者的胸部或躯干，来选用校正系数。此外，还可以根据受检者是儿童还是成人来选用校正系数。
第三实施例
作为第三实施例，下面将要描述计算校正系数的方法。如图14所示，具有环形(扇形)截面和均匀厚度的人体模型330放在位于X射线管20和X射线检测器24之间的膛孔29内的扫描场中。按照束硬化效应来校正由人体模型330得到的投影信息，以便计算校正系数。图14与展示第一实施例的图3相当。
具有环形(扇形)截面和均匀厚度的人体模型330的材料与在第一实施例中所描述的具有圆形截面的人体模型310的材料相同。
第一和第二实施例的差别在于，用具有环形(扇形)截面和均匀厚度的人体模型330来代替具有圆形截面的人体模型310。
第三实施例适用于与图1所示相同的X射线CT系统。因此，在此不再参照图1来说明该X射线CT系统。
即使是在第三实施例中，数据处理单元60具有与参照图2所描述的在第一实施例中使用的设备相同的结构。这就是说，数据处理单元60包括数据采集装置201、预处理装置202、束硬化校正装置203、第一拟合装置204、第二拟合装置205、校验装置206、高阶拟合装置207、最终校正装置208和操作员图像重构装置209。
校准方法
除了用具有椭圆形截面和均匀厚度的人体模型330来代替具有圆形截面的人体模型310之外，与图2所示的数据处理单元60中包括的装置相关的处理与参照图4说明的在第一实施例中使用的处理相同。其概要与相应于第二实施例所描述的相同。
步骤1 操作员将具有环形(扇形)截面和均匀厚度的人体模型330放在放置有受检者的扫描场内连接X射线管20的中心和X射线场中心X射线检测器24的中心的中心线上。放置人体模型330，以使其完全曝光在以扇形从X射线管20向X射线检测器24传播的X射线之中，而在X射线检测器24的边缘上检测到没有通过人体模型330的X射线。
在沿多个方向对人体模型330进行扫描之后，数据处理单元60中包括的数据采集装置201从人体模型330中收集第一投影信息，以便得到多个视图。然后，产生窦腔X射线照相。
从具有环形(扇形)截面和均匀厚度的人体模型330得到并由数据采集装置201计算出的投影信息的特征(断面图)不同于由图5(A)到图5(C)所示的从具有圆形截面的人体模型310所得到的投影信息的特征。对于人体模型330而言，从具有环形(扇形)截面和均匀厚度的人体模型330得到的投影信息是独一无二的。
步骤2 若有必要，数据处理单元60中包括的预处理装置202对第一投影信息进行与第一实施例中所采用的预处理相同的预处理。
步骤3 与第一实施例中使用的装置相似，数据处理单元60中包括的束硬化校正装置203按照束硬化效应校正预处理过的第一投影信息，以便产生第二投影信息。在表达式(1)中，分配给系数B0到B3的值不同于第一实施例中使用的值。但校正表达式是相同的。
步骤4和5 与第一实施例中使用的装置相似，数据处理单元60中包括的第一拟合装置204将通道方向上和视图方向上的投影信息值平滑化。
步骤6 与第一实施例中使用的装置相似，数据处理单元60中包括的第二拟合装置205计算作为线性函数的校正系数。
步骤7 若有必要，操作员指示是否应当对图15(A)到图15(C)所示的多个厚度、尺寸或方向彼此不同的具有椭圆形截面的人体模型重复进行上述处理。校验装置206校验是否发出了这样的请求。
步骤8 在对具有环形(扇形)截面和均匀厚度的多个人体模型330执行了上述处理之后，数据处理单元60中包括的高阶拟合装置207对一组校正系数拟合高阶函数，以便计算最终校正系数。
步骤9 最终校正装置208使用最终校正系数来校正投影信息。
步骤10 数据处理单元60中包括的图像重构装置209重新校准校正过的图像，并将其显示在显示器件68等上。
根据第三实施例，使用在第二实施例中所用的具有环形(扇形)截面和均匀厚度的人体模型330能够计算出精确的校正系数。
第四实施例
根据第四实施例，可用根据第一实施例步骤9中使用具有圆形截面的各种人体模型310计算出来的校正系数、以及根据第二实施例步骤9中使用具有椭圆形截面的各种人体模型320计算出来的校正系数，来得到综合通用校正系数。因此，如图16所示，在数据处理单元60之中增加了综合校正系数计算装置210。
在综合校正系数计算装置210中执行的计算综合校正系数的方法是将使用具有圆形截面的各种人体模型310计算出来的校正系数与使用具有椭圆形截面的各种人体模型320计算出来的校正系数加以平均。或者，将这些校正系数与预定的加权系数相乘，然后相加求和。
将由综合校正系数计算装置210计算出来的综合校正系数保存在存储器件66中，最终校正装置208使用综合校正系数来校正投影信息。
根据第四实施例，能够计算出广泛适用于各种情况的受检者的校正系数。使用校正系数可以精确地校正投影信息。
第五实施例
与第四实施例不同，根据第五实施例，图16所示的综合校正系数计算装置210使用第一实施例步骤9中使用具有圆形截面的各种人体模型310计算出来的校正系数、以及第二实施例步骤9中使用具有环形(扇形)截面和均匀厚度的人体模型330计算出来的校正系数，来计算综合通用校正系数。
在综合校正系数计算装置210中执行的计算综合校正系数的方法是将使用具有圆形截面的各种人体模型310计算出来的校正系数与使用具有环形(扇形)截面和均匀厚度的人体模型330计算出来的校正系数加以平均。或者，将这些校正系数与预定的加权系数相乘，然后相加求和。
将由综合校正系数计算装置210这样计算出来的综合校正系数保存在存储器件66中，最终校正装置208使用综合校正系数来校正投影信息。
根据第五实施例，能够计算出广泛适用于各种情况的受检者的校正系数。使用该校正系数可以精确地校正投影信息。
第六实施例
与第四和第五实施例不同，根据第六实施例，图16所示的综合校正系数计算装置210使用第一实施例步骤9中使用具有椭圆形截面的各种人体模型320计算出来的校正系数、以及第二实施例步骤9中使用具有环形(扇形)截面和均匀厚度的各种人体模型330计算出来的校正系数来计算综合通用校正系数。
在综合校正系数计算装置210中执行的计算综合校正系数的方法是将使用具有椭圆形截面的各种人体模型320计算出来的校正系数与使用具有环形(扇形)截面和均匀厚度的人体模型330计算出来的校正系数加以平均。或者，将这些校正系数与预定的加权系数相乘，然后相加求和。
将由综合校正系数计算装置210这样计算出来的综合校正系数保存在存储器件66中，最终校正装置208使用综合校正系数来校正投影信息。
根据第六实施例，能够计算出广泛适用于各种情况的受检者的校正系数。使用该校正系数可以精确地校正投影信息。
第七实施例
根据第七实施例，图16所示的综合校正系数计算装置210使用第一实施例步骤9中使用具有圆形截面的各种人体模型310计算出来的校正系数、第二实施例步骤9中使用具有椭圆形截面的各种人体模型320计算出来的校正系数，以及第三实施例步骤9中使用具有环形(扇形)截面和均匀厚度的人体模型330计算出来的校正系数，来计算综合通用校正系数。
在综合校正系数计算装置210中执行的计算综合校正系数的方法是将使用具有圆形截面的各种人体模型310计算出来的校正系数、使用具有椭圆形截面的各种人体模型320计算出来的校正系数、以及使用具有环形(扇形)截面和均匀厚度的人体模型330计算出来的校正系数加以平均。或者，将这些校正系数与预定的加权系数相乘，然后相加求和。
将由综合校正系数计算装置210计算出来的综合校正系数保存在存储器件66中，最终校正装置208使用综合校正系数来校正投影信息。
根据第七实施例，能够计算出广泛适用于各种情况的受检者的校正系数。使用该校正系数可以精确地校正投影信息。
在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以构建许多与本发明的实施例大不相同的实施例。应该明白，除了在所附权利要求中所限定的之外，本发明并不仅限于在本说明书中所述的具体实施例。

Claims (3)

1.一种X射线CT系统的校正系数计算方法，包括以下步骤：
将具有第一形状的人体模型放在X射线管和X射线检测器之间的扫描场中，从多个方向扫描该人体模型以便获得多个视图，并计算第一校正系数；
将具有不同于第一形状的第二形状的人体模型放在X射线管和X射线检测器之间的扫描场中，从多个方向扫描该人体模型以便获得多个视图，并计算第二校正系数；以及
利用第一校正系数和第二校正系数来计算最终校正系数，该最终校正系数用于校正将从受检者那里获得的投影信息，
其中，所述第一形状和第二形状从圆形、椭圆形和环形中选择，并且所述第一形状不同于所述第二形状。
2.如权利要求1的X射线CT系统的校正系数计算方法，其中，计算第一校正系数和第二校正系数之间的平均值作为最终校正系数。
3.如权利要求1的X射线CT系统的校正系数计算方法，还包括：
对第一校正系数加权，以产生第一加权系数；
对第二校正系数加权，以产生第二加权系数；和
将第一和第二加权系数相加。
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Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5860978A (en) 1990-09-25 1999-01-19 Innovasive Devices, Inc. Methods and apparatus for preventing migration of sutures through transosseous tunnels
JP3802869B2 (ja) * 2002-12-02 2006-07-26 ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー ビームハードニング後処理方法およびｘ線ｃｔ装置
JP3950811B2 (ja) * 2003-04-17 2007-08-01 ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー Ｘ線ｃｔ装置およびビームハードニング後処理方法
CN1296011C (zh) * 2003-07-16 2007-01-24 东软飞利浦医疗设备系统有限责任公司 一种ct机射束硬化的校正方法
JP4585815B2 (ja) * 2004-09-03 2010-11-24 キヤノン株式会社 情報処理装置、撮影システム、吸収係数補正方法、及びコンピュータプログラム
WO2006080144A1 (ja) * 2005-01-27 2006-08-03 Hitachi Medical Corporation Ｘ線計測装置
DE102005050917A1 (de) * 2005-10-24 2007-04-26 Siemens Ag Verfahren und Tomographiegerät zur Rekonstruktion einer tomographischen Darstellung eines Objektes
JP5220309B2 (ja) * 2006-12-22 2013-06-26 ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー Ｘ線断層撮影装置
US7775714B2 (en) * 2008-04-24 2010-08-17 Crucs Holdings, Llc Methods of assessing performance in an imaging system
US20090268953A1 (en) * 2008-04-24 2009-10-29 Apteryx, Inc. Method for the automatic adjustment of image parameter settings in an imaging system
US8121250B2 (en) * 2009-02-02 2012-02-21 Arineta Ltd. Method for calibration of a CT scanner
US8718232B2 (en) * 2009-04-30 2014-05-06 Siemens Aktiengesellschaft Reconstruction of an emission tomography image
US20140072108A1 (en) * 2010-07-16 2014-03-13 David P. Rohler Methods and apparatus for extended low contrast detectability for radiographic imaging systems
DE102009053664A1 (de) * 2009-11-17 2011-05-19 Ziehm Imaging Gmbh Verfahren zur empirischen Bestimmung einer Korrekturfunktion zur Korrektur von Strahlungsaufhärtungs- und Streustrahleneffekten in der Projektionsradiografie und in der Computertomografie
US9579073B2 (en) 2010-05-07 2017-02-28 Apteryx, Inc. System and method for dentition specific image enhancement
US8315352B2 (en) * 2010-09-16 2012-11-20 General Electric Company System and method of spectral calibration and basis material decomposition for X-ray CT systems
JP5897307B2 (ja) * 2011-11-17 2016-03-30 株式会社東芝 医用画像診断装置
CN102609908B (zh) * 2012-01-13 2014-02-12 中国人民解放军信息工程大学 基于基图像tv模型的ct射束硬化校正方法
DE102012208507A1 (de) * 2012-05-22 2013-11-28 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung von strahlaufhärtungskorrigierten Sinogrammwerten und tomographischen Bilddatensätzen
KR101384511B1 (ko) * 2012-06-25 2014-04-11 인텔렉추얼디스커버리 주식회사 보정용 팬텀을 이용한 ｃｔ 영상 획득장치 및 획득방법
CN103366389A (zh) * 2013-04-27 2013-10-23 中国人民解放军北京军区总医院 Ct图像重建方法
CN103558237B (zh) * 2013-10-31 2015-06-17 谭晔 工业ct三维精密测量与校准方法
US10357221B2 (en) * 2014-08-22 2019-07-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Anatomical imaging system with improved detector calibration process
KR101963651B1 (ko) * 2016-10-28 2019-04-01 오스템임플란트 주식회사 Ct 영상 보정 방법, 이를 위한 장치 및 이를 기록한 기록 매체
JP6885803B2 (ja) * 2017-06-27 2021-06-16 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 放射線撮影装置及び撮影方法
EP3675739A4 (en) 2017-08-28 2020-08-19 Shanghai United Imaging Healthcare Co., Ltd. SYSTEM AND METHOD FOR REMOVING HARD TISSUE IN A COMPUTER IMAGE
CN108095745B (zh) * 2017-12-13 2020-12-04 上海联影医疗科技股份有限公司 一种医学成像设备以及一种获取用于评价医学成像设备的性能的图像的方法
US11717252B2 (en) 2018-08-03 2023-08-08 NeuroLogica Corporation, a subsidiary of Samsung Electronics Co., Ltd. AI-based rendered volume auto-correction for fixed and mobile x-ray imaging modalities and other imaging modalities
WO2020077592A1 (zh) * 2018-10-18 2020-04-23 清华大学 Ct系统能谱不一致性的校正方法
EP3923811A4 (en) 2019-02-14 2022-10-26 Prismatic Sensors AB CALIBRATION OF AN X-RAY IMAGING SYSTEM
CN111053566B (zh) * 2019-12-30 2021-09-07 上海联影医疗科技股份有限公司 X射线图像重建方法、装置、x射线成像系统及介质
CN113763278A (zh) * 2021-09-10 2021-12-07 昆山丘钛微电子科技股份有限公司 一种图像校正方法及装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5594241A (en) * 1979-01-11 1980-07-17 Hitachi Medical Corp Xxray transverse layer device
JPS62284250A (ja) * 1986-05-31 1987-12-10 Toshiba Corp 産業用ｃｔスキヤナ
US4870666A (en) 1986-08-07 1989-09-26 General Electric Company Computer tomographic phantom
FR2629214A1 (fr) * 1988-03-25 1989-09-29 Thomson Cgr Procede et systeme d'etalonnage d'un scanner a rayons x en utilisant un seul etalon non circulaire
FR2649883B1 (fr) * 1989-07-20 1991-10-11 Gen Electric Cgr Procede de correction de la mesure de la densite osseuse dans un scanner
FR2656697B1 (fr) * 1989-12-29 1994-01-07 General Electric Cgr Sa Procede de mesure de la densite osseuse a l'aide d'un scanner.
JP2801767B2 (ja) * 1990-11-17 1998-09-21 勝美 辻岡 断層装置用ファントム
JP3244318B2 (ja) * 1992-12-22 2002-01-07 ジーイー横河メディカルシステム株式会社 ヘリカルスキャンにおけるスキューアーティファクトの低減方法
JPH07171145A (ja) * 1993-12-20 1995-07-11 Toshiba Corp Ｘ線ｃｔ装置及びｘ線ｃｔ装置用ファントム
JP3491951B2 (ja) * 1994-04-06 2004-02-03 株式会社日立メディコ Ｘ線ｃｔ装置
US5867553A (en) 1995-11-02 1999-02-02 Analogic Corporation Computed tomography scanner with reduced power x-ray source
JP3673041B2 (ja) * 1996-11-21 2005-07-20 ジーイー横河メディカルシステム株式会社 Ｃｔイメージング方法およびｘ線ｃｔ装置
US5774519A (en) 1997-01-30 1998-06-30 Analogic Corporation Method of and apparatus for calibration of CT scanners
US5953444A (en) 1997-10-22 1999-09-14 University Of Pennsylvania Method for improved correction of spectrum hardening artifacts in computed tomography images
US6466638B1 (en) * 2000-02-11 2002-10-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Image mapping method and system
US6505966B1 (en) 2000-07-07 2003-01-14 General Electric Company Method and apparatus for assessing the performance of an x-ray imaging system
DE10035984C1 (de) 2000-07-24 2002-01-31 Siemens Ag Röntgen-Computertomographieeinrichtung
DE10036142B4 (de) 2000-07-25 2004-04-29 Siemens Ag Röntgen-Computertomographieeinrichtung
US7050534B2 (en) * 2000-08-29 2006-05-23 Imaging Therapeutics, Inc. Methods and devices for quantitative analysis of x-ray images
US6507633B1 (en) 2001-02-15 2003-01-14 The Regents Of The University Of Michigan Method for statistically reconstructing a polyenergetic X-ray computed tomography image and image reconstructor apparatus utilizing the method
JP3802869B2 (ja) * 2002-12-02 2006-07-26 ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー ビームハードニング後処理方法およびｘ線ｃｔ装置

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