CN101006926A - X射线ct设备 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于通过具有有限个通道的数据获取系统(25)来优化X射线CT设备(100)的常规扫描(轴向扫描)或电影扫描或螺旋扫描的图像质量。由图像质量确定或定义的最佳视图数是由采样定理确定的，其中图像质量根据图像重建处的各个通道的位置而确定。这样，取决于各个通道位置的最佳视图数得以分配。数据获取系统(25)根据视图执行数据获取，从而可能获得具有最佳图像质量的断层图像。这样，也可改善数据获取系统的A/D转换器的数量及其性能。

Description

X射线CT设备

技术领域

本发明涉及一种适于在医疗X射线CT设备或工业X射线CT设备中使用的X射线CT(计算机断层)成像方法，以及一种X射线CT设备，还涉及一种通过常规扫描(轴向扫描)或电影扫描或螺旋扫描获取数据的方法。

背景技术

如图7(参见日本未审查专利公开No.2004-313657)所示，X射线CT设备迄今为止已经以预定时间间隔在每个视图的所有通道中执行了X射线检测器的数据获取，和甚至对于每转的X射线数据获取的任一通道相同的视图数(view number)的数据获取。

图7示出了对应于一行的X射线检测器数据或X射线检测器的投影数据。X射线检测器数据或投影数据是从受检者周缘的360度方向上获取的X射线数据。它的数据获取角度称为视图方向。图7的水平轴表示X射线检测器的通道方向，其垂直轴表示视图方向，即X射线检测器的360度方向的数据获取。

一般来说，在进行图7所示的常规数据获取时，每转360度的视图方向上的数据获取数(以下称为视图数)对于任何通道相同。

但是随着X射线CT设备的多通道和多行配置，在多行X射线检测器型的X射线CT设备或基于以平板为代表的二维X射线区域检测器的X射线CT设备中，包括通道数和行方向的X射线检测器的所有通道的数量增加，并且数据获取系统(DAS)的A/D转换器的数量也增加。还存在提高其性能和产量的需求。基于包装和成本设定均趋于困难的观点，性能和产量的提高依赖于所有通道的数量和数据获取系统的视图数的乘积，这产生了问题。

因此，本发明的目的在于提供一种X射线CT设备，其降低X射线CT设备的数据获取系统(DAS)的X射线数据获取视图数，X射线CT设备具有对应于一行的X射线检测器，或者X射线CT设备具有多行X射线检测器或以平板X射线检测器为代表的矩阵结构的二维区域X射线检测器，并实现数据获取系统(DAS)的所需性能和产量的优化。

发明内容

本发明提供了一种X射线CT设备或X射线CT成像方法，其实现数据获取系统(DAS)，数据获取系统(DAS)通过依赖于X射线检测器的通道位置和数据获取系统(DAS)的视图数的优化来执行数据获取。

在图像重建平面(CT或断层图像平面)上，断层图像是通过将重建函数在预处理投影数据上进行卷积并在其上实行对应于360°(或180°+X射线检测器扇角)的反投影处理而被图像重建的。

在反投影处理时，在360度(或X射线检测器扇角)方向上利用均对应于旋转中心的重建中心和断层图像中心来进行数据反投影，旋转中心例如是图8所示的中心。因此，位于远离断层图像中心(即从断层图像中心看去有半径那么长)的外围部分的区域中的每个像素在周向上的分辨率取决于视图数。也就是说，如果存在充足的视图数，则可确保外围部分的每个像素的分辨率。否则，其分辨率会降低。

即使断层图像中心附近区域在圆周上很短，且没有提供上述视图数，则可确保断层图像空间上的分辨率。一般来说，假定一个像素的大小表示为P×P，断层图像中心附近区域的半径为r₁，且断层图像外围部分的半径为r₂，例如下面所示，

由于半径r₁的周长2_πr₁，所需的视图数V₁＝2_πr₁/P，

由于半径r₂的周长2_πr₂，所需的视图数V₂＝2_πr₂/P，

r₁＝50mm，

r₂＝250mm，且

p＝500mm/500像素＝1mm/l像素，

V₁和V₂导致V₁＝2_π·50/1＝314个视图，V₂＝2_π·250/1＝1570个视图。

对于此时的X射线检测器数据或投影数据，与重建中心位置(断层图像中心)相距r₁或r₂的位置上的X射线检测器数据或投影数据D(view，i)起作用，以便图像重建在与断层图像中心相距半径r₁或r₂的圆周上的像素，如图8所示。这里，假定view为视图数，i为通道数。

因此，如果视图数随着外围部分的逼近而与从对应于断层图像中心的通道位置到每个像素的距离成比例地增加，则依赖于视图数的断层图像的分辨率可保持一致。

在第一方面，本发明提供了一种X射线CT设备，包括X射线数据获取装置，用于获取发送到躺在X射线发生器和与X射线发生器相对的检测X射线的X射线检测器之间的受检者的X射线投影数据，同时X射线发生器和X射线检测器围绕其间的旋转中心旋转，用于图像重建从X射线数据获取装置获取的投影数据的图像重建装置，用于显示图像重建的断层图像的图像显示装置，以及用于设定断层图像摄影的各种成像条件的成像条件设定装置，其中所提供的X射线数据获取装置基于每转中多种类型的X射线数据获取视图数来执行X射线数据获取。

在按照第一方面的X射线CT设备中，X射线数据获取的视图数适用于其对应的通道，从而有可能优化各个通道的视图数，而无须降低CT或断层图像的图像质量。

在第二方面，本发明提供了一种X射线CT设备，其中在按照第一方面的X射线CT设备中，所提供的X射线数据获取装置根据通道位置以多种类型的不同X射线数据获取视图数来执行X射线数据获取。

在按照第二方面的X射线CT设备中，X射线数据获取视图数涉及断层图像的像素分辨率，该断层图像对于每个通道位置沿着位于断层图像中心的圆周而存在。因此，可通过允许位于其圆周上的每个像素取决于对应的图像重建通道位置来优化视图数。

在第三方面，本发明提供了一种X射线CT设备，其中在按照第一和第二方面的X射线CT设备中，所提供的X射线数据获取装置获取X射线数据，所获取的X射线数据在位于旋转中心附近的通道中的视图数较小，并且在位置远离穿过旋转中心的X射线检测器通道位置的通道中的视图数较大。

在按照第三方面的X射线CT设备中，由于在位于旋转中心附近的通道中，与旋转中心的距离减小，因此视图数减小，而由于在远离旋转中心的通道中，与旋转中心的距离增加，因此视图数变大。

在第四方面，本发明提供了一种X射线CT设备，其中在按照第一或第三方面的X射线CT设备中，所提供的X射线数据获取装置根据从穿过旋转中心的X射线检测器通道位置到各个通道位置的距离，以多种类型的不同X射线数据获取视图数来执行X射线数据获取。

在按照第四方面的X射线CT设备中，X射线数据获取的视图数取决于断层图像的像素分辨率，该断层图像对于每个通道位置沿着位于断层图像中心的圆周而存在。该圆周对应于这样的圆周，其中从通道断层图像中心的X射线检测器通道位置到每个通道位置的距离被定义为其半径。各个X射线检测器通道图像重建在圆周上的像素。因此，可通过根据从穿过旋转中心的的X射线检测器通道位置到各个通道位置的距离确定X射线数据获取视图数来优化视图数。

在第五方面，本发明提供了一种X射线CT设备，其中在按照第一至第四的每个方面的X射线CT设备中，所提供的X射线数据获取装置基于从穿过旋转中心的X射线检测器通道位置到各个通道位置的距离成比例的X射线数据获取视图数，或者大概的所述X射线数据获取视图数，以多种类型的视图数来执行X射线数据获取。

在按照第五方面的X射线CT设备中，X射线数据获取的视图数图像重建位于圆周上的断层图像，其中断层图像的中心作为每个通道位置的中心。

通过将圆周除以视图数而获得的每个长度取决于断层图像的每个位置的像素分辨率。因此，可通过确定与从穿过旋转中心的X射线检测器通道位置到各个通道位置的距离成比例的X射线数据获取视图数来优化视图数。

在第六方面，本发明提供了一种X射线CT设备，其中在按照第一至第五的每个方面的X射线CT设备中，所提供的X射线数据获取装置根据每个重建函数以对于每个通道不同的视图数来执行X射线数据获取。

在按照第六方面的X射线CT设备中，对应于断层图像平面的XY平面的分辨率根据每个重建函数而变化。因此，通过改变XY平面的分辨率可优化为每个通道位置设定的视图数，XY平面的分辨率对于每个重建函数而变化。

在第七方面，本发明提供了一种X射线CT设备，其中在按照第一至第六每个方面的X射线CT设备中，所提供的X射线数据获取装置根据每个成像视图区的大小，以对于每个通道不同的视图数来执行X射线数据获取。

在按照第七方面的X射线CT设备中，所需的通道数根据每个成像视图区的大小而变化。因此，通过根据成像视图区的大小而变化，可优化为每个通道位置设定的视图数。

在第八方面，本发明提供了一种X射线CT设备，其中在按照第一至第七的每个方面的X射线CT设备中，所提供的X射线数据获取装置根据z方向坐标位置，以对于每个通道不同的视图数来执行X射线数据获取。

在按照第八方面的X射线CT设备中，对应于受检者各个区域的最佳成像视图区根据z方向上的各个坐标位置而变化。因此，通过改变与每个z方向位置的成像视图区的大小的匹配，可优化为每个通道位置设定的视图数，所述成像视图区的大小对应于受检者截面的大小。

在第九方面，本发明提供了一种X射线CT设备，其中在按照第一至第八的每个方面的X射线CT设备中，所提供的X射线数据获取装置通过多行X射线检测器获取X射线数据。

在按照第九方面的X射线CT设备中，多行X射线检测器也可对于每个通道位置优化X射线数据获取视图数。

在第十方面，本发明提供了一种X射线CT设备，其中在按照第一至第八的每个方面的X射线CT设备中，所提供的X射线数据获取装置通过以平板X射线检测器为代表的矩阵结构的二维X射线区域检测器来获取X射线数据。

在按照第十方面的X射线CT设备中，以平板X射线检测器为代表的矩阵结构的二维X射线区域检测器也可对于每个通道位置优化X射线数据获取视图数。

在第十一方面，本发明提供了一种X射线CT设备，其中在按照第九和第十方面的X射线CT设备中，所提供的X射线数据获取装置对于每一行独立地以对于每个通道不同的X射线数据获取视图数来执行数据获取。

在按照第十一方面的X射线CT设备中，当对应于受检者各个区域的最佳成像视图区根据各个z方向上的坐标位置而变化时，以对于每个通道位置不同的视图数来执行X射线数据获取，同时在常规扫描(轴向扫描)或电影扫描时对于每个z方向坐标位置执行一个旋转或多个旋转。在螺旋扫描或可变螺距的螺旋扫描时，根据各个X射线检测器行对应于哪个z方向坐标位置，通过以对于每个通道位置不同的视图数变化，可优化X射线数据获取视图数，所述通道位置对应于z方向位置的每个成像视图区的大小。

按照X射线CT设备或X射线CT图像重建方法，本发明的效果是，提供了一种X射线CT设备，其减小了X射线CT设备的X射线数据获取系统(DAS)中的X射线数据获取视图数，该X射线CT设备具有单行型的X射线检测器或具有矩阵结构的二维区域X射线检测器，二维区域X射线检测器以多行X射线检测器或平板X射线检测器为代表，并且该X射线CT设备对数据获取系统(DAS)的所需性能和整个生产能力进行优化。

附图说明

图1是表示按照本发明第一实施例的X射线CT设备的方框图。

图2是描述X射线发生器(X射线管)和多行X射线检测器的图。

图3是表示按照本发明第一实施例校正X射线CT设备的视图数的图像重建操作的流程图。

图4是表示按照本发明第一实施例执行反投影的图像重建操作的流程图，其中每个投影数据在X射线CT设备的视图数上是不同的。

图5是表示预处理细节的流程图。

图6是表示三维图像重建过程的细节的流程图。

图7是描述常规X射线数据获取方法的图。

图8是表示各个半径的圆周上的分辨率的图。

图9是表示视图数对于每个通道位置改变的情况的图。

图10是表示在对于每个通道位置不同的视图数上再采样投影数据的图。

图11是表示从分割的投影数据进行图像重建的图。

图12是描述不同视图数的数据获取和与之对应的X射线剂量校正通道的数据获取的图。

图13是表示X射线检测器中不同视图数的X射线剂量校正通道的实例的图。

图14是表示从视图数V_LCM的X射线剂量校正通道数据分割的视图数V3，V2，V1的X射线剂量校正数据的图。

图15是表示X射线检测器中的X射线剂量校正通道的实例的图。

图16是表示X射线CT设备中最大成像视图区和设定的成像视图区的图。

图17是表示X射线检测器范围的图，所述范围对于X射线CT设备中的最大成像视图区和设定的成像视图区是必要的。

图18是表示这样一种情况的图，其中设定的成像视图区之外不存在受检者。

图19是表示这样一种情况的图，其中视图数根据所设定的成像视图区区域而设定。

图20是表示设定为心脏附近区域的每个成像视图区区域的图。

图21是表示根据第六实施例的X射线CT设备的方框图。

图22是表示在第六实施例中使用的X射线发生器(X射线管)和多行X射线检测器的旋转的示意图。

图23是表示这样一种情况的图，其中成像视图区区域依据z-方向位置而变化。

图24是表示多行X射线检测器中各个行的成像数据的不同通道的视图数的优化的图。

图25是表示对于多行X射线检测器中各个行的成像数据的各个通道优化视图数的流程图，及其成像的流程图。

图26是表示对于常规扫描(轴向扫描)或电影扫描和螺旋扫描处的各个通道优化视图数的图。

图27是表示执行螺旋扫描的情况的图。

图28是描述CT值转换的数据转换的图。

图29是表示在z方向上观察到的受检者的存在区域的图。

优选实施方式

下面通过附图所示的实施例进一步详细说明本发明。顺便指出，本发明不限于这些实施例。

图1是表示按照本发明第一实施例的X射线CT设备的方框图。X射线CT设备100装备有操作控制台1，成像或摄影工作台10以及扫描台架20。

操作控制台1包括从操作者接收输入的输入装置2，执行预处理、图像重建处理、后处理等等的中央处理单元3，获取或收集通过扫描台架20获取的X射线检测器数据的数据获取缓冲器5，显示从通过预处理X射线检测器数据获得的投影数据而图像重建的断层图像的监视器6，以及存储程序、X射线检测器数据、投影数据以及X射线断层图像的存储装置7。

成像或摄影条件的输入是从输入装置2输入的，并存储在存储装置7中。

摄影工作台10包括托架12，托架12将位于扫描台架20上的受检者从扫描台架20的内腔或开口插入并拉出。托架12被在摄影工作台10中内置的发动机举起并在摄影工作台10上直线移动。

扫描台架20包括X射线管21、X射线控制器22、准直器23、X射线射束形成滤波28、多行X射线检测器24、DAS(数据获取系统)25、控制X射线管21或绕受检者的身体轴线旋转的类似部件的旋转部分控制器26、以及与操作控制台1和摄影工作台10交换控制信号或类似信号的控制控制器29。X射线射束形成滤波28是这样的X射线滤波器，其被配置为在指向对应于成像中心的旋转轴的X射线的方向上观察到的厚度最薄，以厚度朝向其外围部分增加，并能够进一步吸收X射线。因此，受检者身体表面的截面形状接近圆形或椭圆形，可较少地暴露于辐射。扫描台架20可通过扫描台架倾斜控制器27倾斜大约±30°，或者因此在z方向上观察到为向前和向后。

图2是描述X射线管21和多行X射线检测器24的几何布置或布局的图。

X射线管21和多行X射线检测器24围绕旋转IC的中心旋转。假定垂直方向为y方向，水平方向为x方向，正交于这些方向的工作台移动方向为z方向，X射线管21和多行X射线检测器24旋转时所在的平面是xy平面。托架12移动的方向对应于z方向。

X射线管21产生称为圆锥射束CB的X射线射束。当圆锥射束CB的中心轴方向平行于y方向时，定义为0°视角。

多行X射线检测器24具有对应于例如256行的X射线检测器行。每个X射线检测器行具有对应于例如1024个通道的X射线检测器通道。

应用X射线，并且所获取的投影数据通过来自多行X射线检测器24的DAS25进行A/D转换，转而经由滑环(slip ring)30输入数据获取缓冲器5。输入到数据获取缓冲器5的数据由中央处理单元3根据存储在存储装置7中的相应程序进行处理，以便数据在监视器6上显示之前图像重建为断层图像。

在本发明中，根据通道位置不同而对应于多种类型视图数的X射线检测器数据或投影数据被获取并被图像重建为断层图像。

图9表示视图数对于每个通道位置改变时的X射线检测器数据。

图9以类似于图7的方式表示对应于一行的X射线检测器的X射线检测器数据或投影数据。水平轴表示X射线检测器数据或投影数据的通道方向，垂直轴表示X射线检测器数据和投影数据的视图方向。

从a1通道至C1-1通道的X射线检测器数据、从C1通道至C2-1通道的X射线检测器数据、从C2通道至C3-1通道的X射线检测器数据、从C3通道至C4-1通道的X射线检测器数据以及从C4通道至N通道的X射线检测器数据分别为以视图数V3、视图数V2、视图数V1、超过360°的视图数V2和视图数V3获取的X射线数据。但是，视图数之间的量值关系假定为V3≥V2≥V1。

例如当N＝1000(通道)时，考虑下列组合：

(1)C1＝200，C2＝400，C3＝600，C4＝800，V3＝1500，V2＝1000，V1＝500

(2)C1＝200，C2＝450，C3＝550，C4＝800，V3＝1500，V2＝1000，V1＝500

(3)C1＝300，C2＝450，C3＝550，C4＝700，V3＝1500，V2＝1000，V1＝500

作为图像重建X射线检测器数据的方法，以下有两种图像重建方法。下面将说明表示以下两种情况的实施例。

(1)在保持对于每个通道不同的视图数的同时，执行预处理。在重建函数卷积处理和反投影处理时，视图数V2和V1处的X射线检测器数据以视图数V3再采样，并且相对于所有通道将视图数设定为V3之后，X射线检测器数据受到重建函数卷积处理和反投影处理。

(2)在保持对于每个通道不同的视图数的同时，执行预处理。在重建函数卷积处理和反投影处理时，在投影数据空间中X射线检测器数据被分为视图数不同的投影数据，它们分别单独地受到重建函数卷积处理和反投影处理，从而最终通过图像空间中的加权求和处理产生一个断层图像。

第一实施例

图3是表示按照本发明X射线CT设备100的操作要点的流程图。

在步骤S1中，围绕受检者旋转X射线管21和多行X射线检测器24的操作，以及当工作台直线移动时，将X射线检测器数据的数据获取作用于位于成像或这些工作台10上的托架12的操作在螺旋扫描时执行。然后，工作台直线移动的z方向位置Ztable(view)被附加于由视角视图、检测器行数j和通道数i表示的X射线检测器数据D0(view，j，i)，从而获取X射线检测器数据。在常规扫描(轴向扫描)或电影扫描时，数据获取系统旋转一次或多次，同时位于摄影工作台10上的托架12被固定于给定的z方向上，从而执行X射线检测器数据的数据获取。如果有必要，托架12被移动到下一个z方向位置，然后数据获取系统再旋转一次或多次，以执行X射线检测器数据的数据获取。

在步骤S2中，对X射线检测器数据D0(view，j，i)执行预处理，以将其转换为投影数据。如图5所示，预处理包括步骤S21偏移量校正、步骤S22对数变换、步骤S23 X射线剂量校正以及步骤S24灵敏度校正。

顺便指出，对于X射线剂量校正，需要为X射线剂量校正通道中的视图数V1、V2、V3创建X射线剂量校正数据。后面对此进行说明。

在步骤S3中，射束硬化校正作用于预处理投影数据D1(view，j，i)。假定在射束硬化校正S3时，在预处理S2中受到灵敏度校正S24的投影数据被限定为D1(view，j，i)，而射束硬化校正S3随后的数据被限定为D11(view，j，i)，射束硬化校正S3例如以下面所示的多项式形式表示。

方程式1

D11(view，j，i)＝

D1(view，j，i)·(Bo(j，i)+B1(j，i)·D1(view，j，i)+B2(j，i)·D1(view，j，i)²)

在步骤4中，在z方向(行方向)上应用滤波器的z-滤波器卷积处理作用于受到射束硬化校正的投影数据D11(view，j，i)。

在步骤4中，在每个视角和每个数据获取系统的预处理之后，受到射束硬化校正的多行X射线检测器的投影数据D11(view，j，i)(其中i＝1至CH，j＝1至ROW)通过滤波器倍增，在滤波器中随后的行方向滤波的大小在行方向上例如为五行。

方程式2

(w₁(j)，w₂(j)，w₃(j)，w₄(j)，w₅(j))

其中 $\underset{k=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}{w}_k\left(j\right)=1$

被校正的检测器数据D12(view，j，i)表示如下：

方程式3

$D12(\mathrm{view},j,i)=\underset{k=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}(D11(\mathrm{view},j-k-3,i)\·w_k\left(j\right))$

顺便指出，假定通道的最大值为CH，行的最大值为ROW，则以下方程式成立。

方程式4

D11(view，-1，i)＝D11(view，0，i)＝D11(view，1，i)

D11(view，ROW，i)＝D11(view，ROW+1，i)＝D11(view，ROW+2，i)

当行方向滤波系数对于每个通道变化时，切片厚度可依赖于与图像重建中心的距离进行控制。在断层图像中，其外围部分的切片厚度通常比其重建中心变得更厚。因此，行方向滤波系数最好在中心部分和外围部分改变，以便切片厚度即使在外围部分和图像重建中心也可均匀地互相靠近。

在步骤5的视图数内插过程中，对于视图数V2和V1的部分在投影数据空间中完成内插，以便再采样与V3匹配的投影数据，其中在对应于图9所示的投影数据的各个通道位置的视图数V3，V2和V1中，视图数最大的是V3，。

也就是说，视图数V3的部分被限定为在每360/V3°中设定的投影数据。另一方面，视图数V2和V1的部分被限定为在每360/V2°和360/V1°中设定的投影数据。

如图10所示，在每360/V3°中设定的投影数据位于外部通道范围1，C1-1和C4，N。

另一方面，在每360/N2°中设定的投影数据位于内部通道范围C1，C2-1和C3，C4-1。另外，在每360/N1°中设定的投影数据位于内部通道范围C2，C3-1。

C1，C4-1的范围被内插于在每360/N3°中设定的数据中，如在再采样数据的视图方向上所见。例如，在投影数据C1，C2-1，C3，C4-1或C2，C3-1中，通过线性内插确定对应于1，C1-1和C4，N处的第k个视图的数据产生如下结果。但是，假定通过校正获得的投影数据为D12(view，j，i)，假定view，j，I分别为视图数、行数和通道数。

假定在通道范围C1，C2-1或C3，C4-1中的投影数据被限定为B(view，j，i)，并且在通道范围C2，C3-1中的投影数据被限定为C(view，j，i)，在通道范围C1，C2-1或C3，C4-1中的第k个视图处的投影数据D12(k，j，i)按以下形式给出。

方程式5

$D12(k,j,i)=(\mathrm{int}(k\·\frac{V2}{V3})+1-k\·\frac{V2}{V3})\·B(\mathrm{int}(k\·\frac{V2}{V3},j,i)+(k\·\frac{V2}{V3}-\mathrm{int}(k\·\frac{V2}{V3}))\·B(\mathrm{int}(k\·\frac{V2}{V3})+1,j,i)$

在通道范围C2，C3-1中的投影数据也按以下形式给出。

方程式6

$D12(k,j,i)=(\mathrm{int}(k\·\frac{V1}{V3})+1-k\·\frac{V1}{V3})\·C(\mathrm{int}(k\·\frac{V1}{V3},j,i)+(k\·\·\frac{V1}{V3}-\mathrm{int}(k\·\frac{V1}{V3}))\·C(\mathrm{int}(k\·\frac{V1}{V3})+1,j,i)$

这样，投影数据B(view，j，i)和C(view，j，i)被内插，以创建相当于视图V3的投影数据D12(view，j，i)，视图V3与对应于所有通道范围1，N的范围中的一转相对应。随后的重建函数卷积处理和三维反投影处理照常进行，所有通道作为视图V3的投影数据。

在步骤S6中，执行重建函数卷积处理。也就是说，投影数据受到傅立叶变换，并与重建函数相乘，随后受到反傅立叶变换。假定在重建函数卷积处理S5时，z滤波器卷积处理之后的数据被限定为D12，重建函数卷积处理之后的数据被限定为D13，卷积重建函数被限定为Kernel(j)，重建函数卷积处理表示如下：

方程式7

D13(view，j，i)＝D12(view，j，i)*Kernel(j)

在步骤S7中，三维反投影处理被作用于受到重建函数卷积处理的投影数据D13(view，j，i)，以确定反投影数据D3(x，y)。要图像重建的图像是在一个平面上三维图像重建的，即正交于z轴的xy平面。下面所示的重建区域或平面P假定平行于xy平面。下面将参照图6说明三维反投影处理。

在步骤S8中，包括图像滤波器卷积、CT值转换以及其它的后处理作用于反投影数据D3(x，y，z)，以获得CT或断层图像D31(x，y)。

当对CT值转换的处理被包括在步骤S8的后处理中时，反投影图像D3(x，y)在CT值转换时被数据转换为air-1000(HU)和water0(HU)的CT值。

假定反投影值被定义为P＝D3(x，y)，并且CT值转换之后的图像数据被定义为Q＝D31(x，y)，对CT值转换的数据转换按以下形式表示，并依赖于反投影视图数变化。

视图数V_a的CT值数据转换函数f_a：Q＝f_a(P)

视图数V_b的CT值数据转换函数f_a：Q＝f_b(P)

视图数V_c的CT值数据转换函数f_c：Q＝f_c(P)

如图28所示，f_a、f_b和f_c在线性函数形式中表示如下：

视图数V_a的CT值数据转换函数Q＝K_a·P+C_a

视图数V_b的CT值数据转换函数Q＝K_b·P+C_b

视图数V_c的CT值数据转换函数Q＝K_c·P+C_c

假定在后处理的图像滤波器卷积处理之后，三维反投影之后的断层图像被限定为D31(x，y，z)，图像滤波器卷积之后的数据被限定为D32(x，y，z)，图像滤波器被限定为Filter(z)，则以下方程式成立。

方程式8

D32(x，y，z)＝D31(x，y，z)*Filter(z)

也就是说，由于独立的图像滤波器卷积处理可在检测器的每j行中执行，因此每行设定的噪声特性之间的差异和每行设定的分辨率特性之间的差异可被校正。合成的断层图像显示在监视器6上。

图6是表示三维反投影处理(图5的步骤S7)的流程图。在该实施例中，要图像重建的图像是在一个平面上三维图像重建的，即正交于z轴的xy平面。随后的重建区域P假定平行于xy平面。

在步骤S71中，对所有视图(即对应于360°的视图或对应于“180°+扇角”的视图)之一给予注意，这些视图对断层图像的图像重建是必要的。对应于重建区域P中各个像素的投影数据Dr被提取。

平行于xy平面的512×512像素的方形区域假定为重建区域P。如果从像素行L0至像素行L511提取在X射线穿透方向上通过将平行于y＝0的x轴的像素行L0至y＝511的像素行L511投影到多行X射线检测器24的平面上所获得的线T0至T511上的投影数据，则它们会产生反投影在断层图像的各个像素上的投影数据Dr(view，x，y)。但是，x和y对应于断层图像的各个像素(x，y)。

X射线穿透方向根据X射线管21的X射线焦点、各个像素和多行X射线检测器24的几何位置来确定。但是，由于X射线检测器数据D0(view，j，i)的z坐标z(view)被添加到X射线检测器数据通常称为工作台直线移动z方向位置Ztable(view)，所以即使在X射线检测器数据D0(view，j，i)在加速和减速下被放置的情况下，X射线穿透方向可在多行X射线检测器的X射线焦点和数据获取几何系统内精确地确定。

顺便指出，当在通道方向上观察到线中的某一些被置于多行X射线检测器24之外时，例如在X射线穿透方向上通过将像素行L0投影到多行X射线检测器24的平面上而获得线T0的情况，对应的投影数据Dr(view，x，y)被设定为“0”。

当它被置于多行X射线检测器24外部时，如在z方向上所观察到的情况，对应的投影数据Dr(view，x，y)被确定为外插。

这样，对应于重建区域P的各个像素的投影数据Dr(view，x，y)可被提取。

再参照图6，在步骤S72中，投影数据Dr(view，x，y)与锥形射束重建加权系数相乘，以产生投影数据D2(view，x，y)。

现在，锥形射束重建加权函数w(i，j)如下。通常，当以view＝βa连接X射线管21的焦点和重建区域P(xy平面)上的像素g(x，y)的直线与X射线束的中心轴Bc一起形成的角度被假定为γ，且在扇形射束图像重建的情况下，其相对的视图被假定为view＝βb时，以下方程式成立。

方程式9

βb＝βa+180°-2γ

当穿过重建区域P上的像素g(x，y)的X射线束及其相对的X射线束与重建平面P一起形成的角度被假定为αa和αb时，它们根据锥形射束重建加权系数ωa和ωb与这些系数相乘并相加在一起，以如下方式确定反投影像素数据D2(0，x，y)。

方程式10

D2(0，x，y)＝ωa·D2(0，x，y)_a+ωb·D2(0，x，y)_b

其中D2(0，x，y)_a表示视图βa的投影数据，D2(0，x，y)_b表示视图βb的投影数据。

顺便指出，对应于彼此相对的射束的锥形射束重建加权系数的总和如下：

方程式11

ωa+ωb＝1

上述锥形射束重建加权系数ωa和ωb的相乘以及相加使得锥形角archfact减小。

在扇形射束图像重建的情况下，重建区域P上的每个像素与距离系数相乘。假定从X射线管21的焦点到对应于投影数据Dr的多行X射线检测器24的每个检测器行j和通道i的距离为r0，且从X射线管21的焦点到对应于投影数据Dr的重建区域P上的每个像素的距离为r1，则距离系数为(r1/r2)²。

在平行射束图像重建的情况下，重建区域P上的每个像素可与锥形射束重建加权系数w(i，j)相乘。

在步骤S73中，投影数据D2(view，x，y)被加到其与每个像素关联的事先清除的对应反投影数据D3(x，y)。

在步骤S74中，步骤S61至S63对于断层图像的图像重建所需要的所有视图(即对应于360°的视图或对应于“180°+扇角”的视图)被重复，以获得反投影数据D3(x，y)。

顺便指出，重建区域P可被设为环形区域，其直径为512像素，无须将其设为512×512像素的正方形区域。

如图9所示在先于步骤S2的步骤S23的X射线剂量校正时，当X射线剂量校正作用于与V1、V2和V3不同的视图数的X射线检测器数据，或者每个通道位置的投影数据时，需要与V1、V2和V3的各个视图数同步的X射线剂量校正通道。在这种情况下，如图12所示，与视图数V3的数据获取、视图数V2的数据获取和视图数V1的数据获取相关，需要在数据获取时序中相同的视图数V3、V2和V1的X射线剂量校正通道。在这种情况下，可以考虑两种方法。

(1)分别准备V3、V2和V1的三种类型的X射线剂量校正通道。

(2)准备V3、V2和V1的最小公倍数V_LCM的视图数的一种类型的X射线剂量校正通道，并将其分配给视图数V3、V2和V1。

在情况(1)中，如图13所示，在多行X射线检测器24的两端或一侧逐个或几个几个地准备各个视图数的X射线剂量校正通道。从这些通道中获取或收集随后的X射线剂量校正通道数据。

视图数V3的X射线剂量校正通道数据：R_V3(view)

视图数V2的X射线剂量校正通道数据：R_V2(view)

视图数V1的X射线剂量校正通道数据：R_V1(view)

在X射线剂量校正时，基于以上X射线剂量校正通道数据R_V3(view)、R_V2(view)和R_V1(view)来校正下列数据。

视图数V3的X射线检测器数据：D_V3(view)

视图数V2的X射线检测器数据：D_V2(view)

视图数V1的X射线检测器数据：D_v1(view)

在情况(2)下，如图15所示，至少在多行X射线检测器24的两端逐个地或者在其一侧至少一个地准备视图数V_LCM的X射线剂量校正通道。下列X射线剂量校正通道数据通过将X射线剂量校正通道数据分割而确定。具体如下：

视图数V3的X射线剂量校正通道数据：R_V3(view)

视图数V2的X射线剂量校正通道数据：R_V2(view)

视图数V1的X射线剂量校正通道数据：R_V1(view)

视图数V_LCM的X射线剂量校正通道数据：R_VLCM(view)。

当视图数V_LCM的二次分割为视图V3时，视图数V_LCM的三次分割为视图V2，视图数V_LCM的四次分割为视图V1，如图14所示，可得到如下方程式。

方程式12

R_V3(view)＝R_VLCM(2·view)+R_VLCM(2·view+1)

R_V2(view)＝R_VLCM(3·VIew)+R_VLCM(3·view+2)+R_VLCM(3·view+3)

R_V1(view)＝R_VLCM(4·view)+R_VLCM(4·view+1)+R_VLCM(4·view+2)+R_VLCM(4·view+3)

R_V3(view)、R_V2(view)和R_V1(view)可通过以上述方式分割而确定。

在X射线剂量校正时，基于以上X射线剂量校正通道数据R_V3(view)、R_V2(view)和R_V1(view)来校正下列数据。

视图数V3的X射线检测器数据D_V3(view)

视图数V2的X射线检测器数据D_V2(view)

视图数V1的X射线检测器数据D_V1(view)

第二实施例

在上面的第一实施例中，视图数V2和V1的X射线检测器数据或投影数据在视图方向上内插，从而以视图数V3对视图数V2和V1的X射线检测器数据或投影数据再采样并转换为视图数V3的X射线检测器数据或投影数据，从而执行图像重建。

然而，下面描述的第二实施例是一种图像重建视图数V3、V2和V1的X射线检测器数据或投影数据的方法，由于视图方向内插而不必担心视图方向上的数据分辨率降低，也不必担心断层图像上xy平面的分辨率降低，且无须在视图方向上执行内插。

在概念上，在如图9所示，通道范围1、C1-1和C4、N被限定为V3视图，通道范围C1、C2-1和C3、C4-1被限定为V2视图，通道范围C2、C3-1被限定为V1视图的情况下，因通道范围而视图数不同的X射线检测器数据或投影数据，即预处理之后的图9的投影数据被分为三个投影数据1、2和3，如图11所示。重建函数卷积处理和三维反投影处理作用于各个投影数据，以执行其图像重建。图像重建的断层图像与加权系数“V3/V1”、“V3/V2”和“1”相乘，以执行加权求和处理，随后形成最终的断层图像。

下面按照图4所示的流程图说明处理流程。

在步骤S1中，执行数据获取。

在步骤S2中，执行预处理。

在步骤S3中，执行射束硬化校正。

在步骤S4中，执行滤波器卷积处理。

步骤S1至S4可类似于图3所示的第一实施例的过程。

在步骤S5中，执行投影数据分割处理。

在步骤S5中，如图11所示，对于投影数据的视图数不同的每个通道范围分割和提取投影数据。因此，投影数据值“0”被嵌入到没有如图11所示的投影数据的通道范围中，并且投影数据被分割为对应于不同视图数类型的投影数据。由于图11示出了三种类型的视图数，投影数据被分割为三种类型的投影数据。

在步骤S6中，执行重建函数卷积处理。

在步骤S7中，执行三维反投影处理。

步骤S6和S7可类似于图3所示的第一实施例的过程。

在步骤S8中，确定作用于所有被分割的投影数据的重建函数卷积处理和三维反投影处理是否已经结束。如果答案是肯定的，则处理流程前进至步骤S9。如果答案是否定的，则处理流程返回步骤S6。

在步骤S6和S7中，重建函数卷积处理和三维反投影处理重复在步骤S5被分割的投影数据的数目，即彼此不同的视图数的类型。因为在图11中处理三种类型的投影数据，因此的步骤S6和S7被重复三次。

在步骤S9中，执行加权求和处理。

在步骤S9中，如图11所示，执行重建函数卷积处理和三维反投影处理，图像重建的各个断层图像与加权系数相乘，从而执行加权求和处理。

假定从通道范围C2、C3-1图像重建的断层图像为G₁(x，y)，从通道范围C1、C2-1和C3，C4-1图像重建的断层图像为G2(x，y)，从通道范围1、C1-1和C4，N图像重建的断层图像为G3(x，y)，并且最终的断层图像为G(x，y)，G(x，y)由以下方程式表示：

方程式13

$G(x,y)=\frac{V3}{V1}\·G_1(x,y)+\frac{V3}{V2}\·G_2(x,y)+1\·G_3(x,y)$

在完成三维反投影时，由于视图数之间的差异而产生这些加权系数“V3/V1”、“V3/V2”和“1”。

在步骤S10执行后处理。

步骤S10可类似于图3所示的实施例的过程。

这样，在第二实施例中，利用对每个通道范围不同的X射线检测器数据或投影数据，在视图方向上对投影数据空间完成内插。对于对每个通道范围不同的X射线检测器数据或投影数据直接执行重建函数卷积处理，而不减小如在视图方向上所见的投影数据的分辨率。此后，执行三维反投影处理，从而通过图像重建而获得在视图方向上没有分辨率降低的断层图像。

按照X射线CT设备或X射线CT图像重建方法，作为上述X射线CT设备中获得的本发明的效果，提供了一种X射线CT设备，其减少数据获取系统(DAS)25中的X射线数据获取视图数量，该数据获取系统属于具有单行型的X射线检测器的X射线CT设备或具有矩阵结构的二维区域X射线检测器的X射线CT设备，后者以多行X射线检测器或平板X射线检测器为代表，并且该X射线CT设备对数据获取系统(DAS)25的所需性能和整个生产能力进行优化。

第三实施例

X射线CT设备试图对于受检者的每个区域改变重建函数。在这种情况下，重建函数从高分辨率的重建函数变化到较低分辨率的重建函数。重建函数用于X射线检测器通道方向的卷积。由于对应于断层图像的每个像素的投影数据在X射线检测器的通道方向上受到重建函数卷积处理，并在360°的方向上反投影，所以断层图像的xy平面上的空间分辨率取决于重建函数。在这种情况下，甚至为了避免如图8所示的周向上，特别例如在断层图像的外围部分的分辨率的降低，视图的最佳数量对每个通道位置来说是必要的。

也就是说，高分辨率的重建函数更需要视图数。较低分辨率的重建函数无须大量增加视图数。考虑到这些方面，视图数V3、视图数V2和视图数V1以及视图数的开关通道位置C1、C2、C3和C4可根据重建函数进行优化，如图9所示。

第四实施例

在X射线CT设备中，为受检者的每个区域设定成像视图区，如图16所示。对所设定的成像视图区来说是必要的X射线检测器通道范围如图17所示那样给出。对应于足够所需视图数的数据可通过最大成像视图区所需的X射线检测器通道的某些X射线检测器通道而被获取。

特别地，当如图18所示，受检者充分位于所设定的成像视图区内，且所设定的成像视图区之外仅有空气存在时，不能在其外部区域中获取X射线数据，或者视图数减少。对于这种情况下的X射线检测器数据或投影数据，足以避免空间分辨率降低的视图数V1被设定在覆盖所设定的成像视图区的通道范围C1、C2-1中，并且视图数V3在对应于所设定的成像视图区外部的区域的通道范围1、C1-1和C2、当需要N中充分地减小，或者视图数设为V3＝0。

这种情况下的图像重建可使用按照第一实施例的图像重建方法，或按照第二实施例的图像重建方法。

这样，即使当受检者存在区域受限且仅受检者附近被设定为成像视图区时，由对应的数据获取系统(DAS)25转换和处理的通道范围A/D可被有效地设定。

第五实施例

如图20所示，每个肺野中的心脏被成像或摄影的情况下，例如成像视图区被设定为心脏附近，且设定与心脏区域的像素分辨率相匹配的视图数V1。在包括肺野或其它除心脏区域之外的的区域中，以视图数V3以如此程度来执行X射线数据获取，即所设定的成像视图区和位于其外部的区域之间的边界附近的区域的像素值(CT值)不会反常地升高。对于这种情况下的X射线检测器数据或投影数据，可设定通道范围C1、C2-1，该通道范围覆盖了是定为心脏附近区域的成像视图区，其视图数可限定为V1视图，其外部视图数可限定为V3视图，如图19所示。在这种情况下，V1≥V3成立。这样，所设定的成像视图区的外部边界处的像素值(CT值)也不会升高，并且以充足的空间分辨率设定的成像视图区中的心脏附近区域可以被成像或摄影。

这样，即使当受检者存在于所设定的成像视图区外部时，位于成像视图区外部的通道范围的视图数可以被限定，该成像视图区被设定的范围是，不影响所设定的成像视图区的图像质量。

这样，数据获取系统(DAS)25的通道范围和X射线数据获取的视图数也可以这样的方式优化，即所设定的成像视图区中的图像质量不存在问题。

第六实施例

在第五实施例中的心脏附近区域的摄影或成像时，当X射线应用于作为X射线曝光或辐射区的全部成像视图区时，从减少X射线曝光出发，X射线辐射区也可仅限于成像视图区，其中X射线辐射通过提供如图21所示的通道方向准直器31而设定到所述成像视图区。

对于这种情况下的X射线检测器数据或投影数据，如图19所示，足以避免空间分辨率降低的视图数V1可在覆盖所设定的成像视图区的通道范围C1、C2-1中被设定。另外，视图数V3可在均对应于所设定的成像视图区的外部区域的通道范围1、C1-1和C2，N中充分减小，或者视图数V3设为V3＝0。

顺便指出，按照第六实施例的系统配置图在图22中给出。通道方向准直器31由位于扫描台架20的旋转部分15中的旋转部分控制器26进行控制。除通道方向准直器31之外控制X射线的范围的每个组成件的操作类似于第一实施例所述的操作，所述X射线是基于从输入装置2输入的成像条件按照成像视图区在通道方向上被应用的。

尽管在这种情况下进行图像重建时需要预测受检者未暴露于X射线的那部分的投影数据，并执行图像重建，但其细节已经在如下专利中描述。

第七实施例

当受检者被成像或摄影时，例如头部、颈部和肩部被摄影，如图23所示，受检者的截面有很大变化，最佳成像视图区也有很大变化。

如果受检者存在区域附近被设为成像视图区，如第四实施例所述，则成像视图区根据z方向坐标而变化。也就是说，在如图23所示的常规扫描(轴向扫描)的情况下，成像视图区对于每行变化，且最佳的各个通道部分的视图数也变化。

图24表示在执行常规扫描(轴向扫描)时，对应于多行X射线检测器中各行的X射线检测器数据或投影数据处的各通道的视图数的优化。在图24中，视图数在对应于M行的多行X射线检测器的各个通道处被如下优化。

在对应于第一行的X射线检测器数据或投影数据的情况下，

视图数：通道范围1、C₁₁-1和C₄₁，N中为V₃₁

视图数：通道范围C₁₁、C₂₁-1和C₃₁、C₄₁-1中为V₂₁

视图数：通道范围C₂₁，C₃₁-1中为V₁₁

在对应于第二行的X射线检测器数据或投影数据的情况下，

视图数：通道范围1、C₁₂-1和C₄₂，N中为V₃₂

视图数：通道范围C₁₂、C₂₂-1和C₃₂、C₄₂-1中为V₂₂

视图数：通道范围C₂₂，C₃₂-1中为V₁₂

在对应于第i行的X射线检测器数据或投影数据的情况下，

视图数：通道范围1、C_1i-1和C_4i，N中为V₃₁

视图数：通道范围C_1i、C_2i-1和C_3i、C_4i-1中为V₂₁

视图数：通道范围C_2i，C_3i-1中为V_1i

在对应于第M行的X射线检测器数据或投影数据的情况下，

视图数：通道范围1、C_1M-1和C_4M，N中为V_3M

视图数：通道范围C_1M、C_2M-1和C_3M、C_4M-1中为V_2M

视图数：通道范围C_2M，C_3M-1中为V_1M

这种情况下的图像重建可利用按照第一实施例的图像重建方法和按照第二实施例的图像重建方法。

但是，当试图在后一种情况的z方向上控制切片厚度时，为每个通道设定的视图数对于每行是不同的。因此，第一实施例的步骤S4的z滤波器卷积处理中，不能在行方向上对z滤波器进行卷积。

假定在这种情况下，期望在给定的z方向位置z₀上用切片厚度d来设定断层图像G_TH(x，y，z)，如在z方向上所见，在断层图像上对z滤波器进行卷积，该断层图像对应于与在z方向上排列的X射线检测器通道的一行相等的切片厚度，该断层图像是以多行X射线检测器24或平板X射线检测器为代表的矩阵结构的二维X射线区域检测器24的断层图像，即在图像重建已经完成的CT或断层图像空间中具有z方向原始切片厚度的断层图像，从而图像重建断层图像，其切片厚度比原始切片厚度更厚。在均具有原始切片厚度□d的断层图像G(x，y，z-n·□z)，G(x，y，z-(n-1)·□z)，...G(x，y，z-□z)，G(x，y，z)，G(x，y，z+□z)，...G(x、y、z+(n-1)·□z)，...G(x，y，z+n·□z)上对具有对应于长度2n+1的加权系数(W_-n，W_-n+1，...W_-1，W₀，W₁，..W_n-1，W_n)的z滤波器进行卷积，这些断层图像从由常规扫描(轴向扫描)或电影扫描确定的各个行图像重建。也就是说，如下方程式成立。

方程式14

以这些通道范围执行扫描的流程和所确定的视图数的值如下(参见图25)。

在步骤S1中，执行探测数据获取。

在步骤S2中，预测受检者存在区域。

在步骤S3中，执行成像或摄影方案或程序。

在步骤S4中，确定是否应该执行常规扫描(轴向扫描)或电影扫描或螺旋扫描。当选择常规扫描(轴向扫描)或电影扫描时，流程前进到步骤S5。当选择螺旋扫描时，流程前进到步骤S9。

在步骤S5中，设定每个通道的视图数。

在步骤S6中，执行常规扫描X射线数据获取。

在步骤S7中，执行常规扫描图像重建。

在步骤S8中，执行常规扫描后处理。

在步骤S9中，设定每个通道的视图数。

在步骤S10中，执行螺旋扫描X射线数据获取。

在步骤S11中，执行螺旋扫描图像重建。

在步骤S12中，执行螺旋扫描后处理。

在步骤S13中，执行图像显示。

在步骤S1中，受检者被放置在其对应的托架12上，然后成像或摄影范围内的0度方向探测图像是在90°方向上摄影的探测图像。

在步骤S2中，在每个z方向坐标位置上预测受检者存在区域，受检者存在区域大约呈椭圆体形状，如由0度方向探测图像和90°方向探测图像形成三维区域，如图29所示。

在步骤S3中，各个z方向坐标位置的各个部分或区域的成像区域最好由步骤S2所确定的各个z方向位置处的受检者存在区域来确定，从而实现成像方案。

在步骤S4中，如果执行常规扫描(轴向扫描)或电影扫描，则流程前进到S5，如果执行螺旋扫描，则流程前进到步骤S6。

在步骤S5中，根据各个区域的各个z方向坐标位置处的成像区域，来设定与各个坐标位置的各个行相对应的各个通道的视图数。

在步骤S6中，根据在步骤S5所设定的各个z方向坐标位置处的各个通道的视图数来执行常规扫描(轴向扫描)或电影扫描的数据获取。

在步骤S7中，根据图24所示的各个行的各个通道的视图数来执行图11所示的分割投影数据的图像重建。

顺便指出，可通过对图10所示的每个通道位置不同的视图数再采样来执行图像重建。

在步骤S8中，可执行与在第一实施例中使用的后处理类似的过程。

在步骤S9中，由各个区域的各个z方向坐标位置处的成像区域来设定各个z方向坐标位置处各行的各个通道的视图数。

在步骤S10中，根据在步骤S9所设定的各个z方向坐标位置处的各个通道的视图数来执行螺旋扫描的数据获取。

在步骤S11中，根据图26所示的各行的各个通道的视图数，对于每个通道范围，对每行的每个视图范围分割的投影数据进行分割，从而执行图像重建(见图27)。

在步骤S12中，可执行与在第一实施例中使用的后处理类似的过程。

在步骤S13中，图像重建CT或断层图像以图像形式显示。

按照本发明的X射线CT设备或X射线CT成像方法，上述X射线CT设备100带来的效果是，实现在z方向上扩展的X射线锥形射束的常规扫描(轴向扫描)或电影扫描或螺旋扫描的曝光减少，该效果在X射线CT设备的常规扫描(轴向扫描)或电影扫描或螺旋扫描的开始或结束中呈现，该X射线CT设备具有以常规多行X射线检测器或平板X射线检测器为代表的矩阵结构的二维区域X射线检测器。

顺便指出，图像重建方法可采用已知的基于feldkamp方法的三维图像重建方法。另外，可采用另一种三维图像重建方法。另一选择是，可采用二维图像重建方法。

在本实施例中，对每行系数不同的行方向(z方向)滤波器进行卷积，从而调整图像质量的变化并在每行实现均匀的切片厚度、伪像和噪声图像质量。尽管考虑了各种滤波系数，但是任何其它滤波系数也可产生类似效果。

尽管已经基于医疗X射线CT设备描述了本实施例，但是它可适用于与工业X射线CT设备或其它设备结合使用的X射线CT-PET设备、X射线CT-SPECT设备等。

在本实施例中，用穿过如图9所示的中心线的旋转中心的X射线检测器通道对称地或近似对称地分割通道范围。但是，实际的多行X射线检测器在模块单元中配置，例如X射线检测器的每个模块配置16通道或24通道。模块单元中视图数之间的切换是真实的。因此，通道范围在各个模块之间的开口处被分割，无须与通过中心线的旋转中心的通道实现上述对称，且视图数也可被设定于不同的通道范围。

在本实施例中，各个通道或通道范围处用于X射线数据获取的视图数优选地与下述距离成比例地确定，即与穿过旋转中心的X射线检测器的通道部分的距离或沿弓形X射线检测器的圆弧的距离。但是，实际上共同的是，数据获取系统(DAS)25在给定范围中控制每个通道范围的视图数，该给定范围具有的通道数对应于各个检测器模块单元或相当于被限定为该单元的检测器模块单元的若干倍的单元。因此，各个通道范围的视图数可被基本与下述距离成比例地被控制，即与旋转中心的距离。

尽管本实施例已经显示了实例，其中通道范围的数量为3，视图数的类型被设定为3，或者通道范围的数量为2，视图数的类型被设定为2，即使这些数字增大或减小，也可产生类似效果。

在第五实施例中，已经从0°和90°方向上的探测图像预测出受检者存在区域。但是，每个探测图像的方向不限于z方向，并可进一步被设定为多种方向或其它方向。另一选择是，通过光学外部特征图像预测受检者存在区域的方法，无须通过X射线基于探测图像预测受检者存在区域。

部件列表

图1

100...X射线CT设备

1...操作控制台，2...输入装置，3...中央处理单元，5...数据获取缓冲器，6...监视器，7...存储装置，10...摄影工作台，12...托架，15...旋转部分，20...扫描台架，21...X射线管，22...X射线控制器，23...准直器，24...多行X射线检测器，26...旋转部分控制器，27...扫描托架倾斜控制器，28...X射线射束形成滤波器，29...控制控制器，40...光学照相机

图2

X射线管21

X射线焦点

28X射线射束形成滤波器

X射线射束(锥形射束)

X射线检测器平面 旋转中心

多行X射线检测器 重建区域

通道方向

图3

表示用于校正视图数的图像重建的流程图

开始

步骤S1...数据获取

步骤S2...预处理

步骤S3...射束硬化校正

步骤S4...z滤波器卷积处理

步骤S5...视图数内插处理

步骤S6...重建函数卷积处理

步骤S7...三维反投影处理

步骤S8...后处理

结束

图4

表示用于执行反投影的图像重建的流程图，每个投影数据的视图数不同

开始

步骤S1...数据获取

步骤S2...预处理

步骤S3...射束硬化校正

步骤S4...z滤波器卷积处理

步骤S5...投影数据分割处理

步骤S6...重建函数卷积处理

步骤S7...三维反投影处理

步骤S8...终止对所有被分割的投影数据执行重建函数卷积处理和三维反投影处理吗？

步骤S9...加权求和处理

步骤S10...后处理

结束

图5

步骤S2...开始

步骤S21...偏移量校正

步骤S22...对数变换

步骤S23...X射线剂量校正

步骤S24...灵敏度校正

结束

图6

开始三维反投影处理

S71...提取对应于重建区域P各个像素的投影数据Dr

S72...将各个投影数据Dr与锥形射束重建加权系数相乘，以创建反投影数据D2

S73...将反投影数据D2与像素相关的反投影数据D3相加

S74...相加了对应于图像重建所需要的所有视图的反投影数据D2吗？

结束

图7

常规X射线数据获取方法

旋转中心位置

(将重建中心位置定义为断层图像中心位置)

通道方向

X射线检测器数据

X射线检测器数据

视图方向

图8

每个半径的圆周上的分辨率

图像重建平面(断层图像平面)

将一个像素的大小定义为p×p

断层图像中心

图9

在对于每个通道位置改变视图数的情况

穿过旋转中心的X射线检测器通道位置

通道方向

视图方向

视图数V3的区域

视图数V2的区域

视图数V1的区域

其中V3≥V2≥V1

图10

通过对于每个通道位置不同的视图数再采样投影数据所获得的投影数据

通道

通道方向

view    投影数据

视图方向

图11

从分割的投影数据进行图像重建

通道方向    断层图像

图像重建

视图方向    对应于扫描台架的旋转中心的重建中心

投影数据1

视图V1的投影数据

通道方向    断层图像

图像重建

视图方向    对应于扫描台架的旋转中心的重建中心

投影数据2

视图V2的投影数据

通道方向    断层图像

图像重建

视图方向    对应于扫描台架的旋转中心的重建中心

投影数据3

视图V3的投影数据

最终断层图像

图12

各个视图数的数据获取和与其对应的X射线剂量校正通道的数据获取

时间

视图数V3的数据获取

视图数V2的数据获取

视图数V1的数据获取

视图数V3的X射线剂量校正通道的数据获取

视图数V2的X射线剂量校正通道的数据获取

视图数V1的X射线剂量校正通道的数据获取

图13

表示X射线检测器处视图数的X射线剂量校正通道的实例

21...X射线管

视图数V3的X射线剂量校正通道

视图数V2的X射线剂量校正通道

视图数V1的X射线剂量校正通道

24...多行X射线检测器

主检测器通道

图14

从视图数V_LCM的X射线剂量校正通道数据分割的视图数V3、V2和V1的X射线剂量校正数据

时间

视图数V3的数据获取

视图数V2的数据获取

视图数V1的数据获取

视图数V_LCM的X射线剂量校正通道的数据获取

分割为视图数V3

分割为视图数V2

分割为视图数V1

被分割为视图数V3的X射线剂量校正通道数据

被分割为视图数V2的X射线剂量校正通道数据

被分割为视图数V1的X射线剂量校正通道数据

图15

表示视图数V_LCM的X射线剂量校正通道的实例

21...X射线管

视图数V_LCM的X射线剂量校正通道

24...多行X射线检测器

主检测器通道

图16

X射线CT设备处的最大成像视图区和设定的成像视图区

最大成像视图区区域

设定的成像视图区区域

图17

对X射线CT设备处的最大成像视图区区域和设定的成像视图区区域所需的X

射线检测器范围

21...X射线管

最大成像视图区区域

设定的成像视图区区域

24...多行X射线检测器

设定的成像视图区所需的X射线检测器通道范围

最大成像视图区所需的X射线检测器通道范围

图18

在设定的成像视图区外部没有受检者的情况

最大成像视图区区域

受检者存在区域

设定的成像视图区区域

图19

在按照所设定的成像视图区区域来设定视图数的情况

通道方向

视图数V1

视图数V3

视图方向

覆盖设定的成像视图区的通道范围

图20

设定为心脏附近区域的成像视图区区域

最大成像视图区区域

设定的成像视图区区域

肺野    心脏

托架

图21

21...X射线管，X射线焦点

31...通道方向准直器

X射线射束(锥形射束)

检测器平面dp  最大成像视图区

旋转中心      设定的成像视图区

24...多行X射线检测器，P...重建区域通道方向

图22

100...X射线CT设备

1...操作控制台，2...输入装置，3...中央处理单元，5...数据获取缓冲器，6...监视器，7...存储装置，10...摄影工作台，12...托架，15...旋转部分，20...扫描台架，21...X射线管，22...X射线控制器，23...准直器，24...多行X射线检测器，26...旋转部分控制器，29...控制控制器，30...滑环，31...通道方向准直器

图23

在按照z方向位置成像视图区区域不同的情况

21...X射线管

头部固定器    受检者

z方向

托架

24...多行X射线检测器

图24

优化多行X射线检测器各个行的投影数据处的各个通道视图数

第一行  行方向通道方向

通道方向

第M行       第1行

视图方向    视图方向

通道方向

第2行

视图方向

通道方向

第i行

视图方向

通道方向

第M行

视图方向

图25

优化多行X射线检测器各个行的投影数据处的各个通道视图数及其成像流程

开始

步骤S1...获取探测数据

步骤S2...预测受检者存在区域

步骤S3...成像方案

步骤S4...常规扫描(轴向扫描)或电影扫描？

常规扫描或电影扫描    螺旋扫描

步骤S5...设定各个通道的视图数

步骤S6...获取常规扫描的X射线数据

步骤S7...常规扫描的图像重建

步骤S8...常规扫描的后处理

步骤S9...设定各个通道的视图数

步骤S10...获取螺旋扫描的X射线数据

步骤S11...螺旋扫描的图像重建

步骤S12...螺旋扫描的后处理

步骤S13...显示图像

结束

图26

优化常规扫描(轴向扫描)或电影扫描和螺旋扫描各个通道的视图数

穿过旋转中心的X射线检测器通道位置

通道方向

对应于360°的视图

视图方向

视图数V3的区域

视图数V2的区域

视图数V1的区域

其中V3≥V2≥V1

其中执行常规扫描(轴向扫描)或电影扫描

穿过旋转中心的X射线检测器通道位置

通道方向

对应于θ°的视图

视图方向

视图数V3的区域

视图数V2的区域

视图数V1的区域

其中V3≥V2≥V1

其中执行螺旋扫描

图27

在执行螺旋扫描的情况

通道方向    断层图像

投影数据

视图方向    图像重建

视图V1的投影数据

对应于扫描台架旋转中心的重建中心

通道方向    断层图像

投影数据

视图方向    图像重建

视图V2的投影数据

对应于扫描台架旋转中心的重建中心

通道方向    断层图像

投影数据

视图方向    图像重建

视图V3的投影数据

对应于扫描台架旋转中心的重建中心

通道方向    断层图像

投影数据

视图方向    图像重建

视图V1的投影数据

对应于扫描台架旋转中心的重建中心

通道方向    断层图像

投影数据

视图方向    图像重建

视图V2的投影数据

对应于扫描台架旋转中心的重建中心

通道方向    断层图像

投影数据

视图方向    图像重建

视图V3的投影数据

对应于扫描台架旋转中心的重建中心

最终的断层图像

图28

CT值转换的数据转换

CT值

反投影值

图29

z方向上的受检者存在区域

0°方向探测图像

90°方向探测图像

受检者存在的可能区域

在每个z方向位置预测受检者存在区域

z方向

z方向上的受检者存在区域

Claims (11)

1、一种X射线CT设备(100)，包括：

X射线数据获取装置(25)，用于获取发送穿过受检者的X射线投影数据，所述受检者躺在X射线发生器(21)和与X射线发生器(21)相对的检测X射线的X射线检测器(24)之间，同时X射线发生器(21)和X射线检测器(24)围绕其间的旋转中心旋转；

图像重建装置(3)，用于图像重建从X射线数据获取装置获取的投影数据；

图像显示装置(6)，用于显示图像重建的断层图像；并且

其中所述X射线数据获取装置(25)包括基于每转中多种类型的X射线数据获取视图数来执行X射线数据获取的装置。

2、按照权利要求1的X射线CT设备(100)，其中所述X射线数据获取装置(25)包括根据通道位置以多种类型的不同X射线数据获取视图数来执行X射线数据获取的装置。

3、按照权利要求1的X射线CT设备(100)，其中所述X射线数据获取装置(25)包括获取X射线数据的装置，所获取的X射线数据在位于旋转中心附近的通道中的视图数较小，并且在位置远离穿过旋转中心的X射线检测器通道位置的通道中的视图数较大。

4、按照权利要求1任何一个的X射线CT设备(100)，其中所述X射线数据获取装置(25)包括根据从穿过旋转中心的X射线检测器(24)通道位置到各个通道位置的距离，以多种类型的不同X射线数据获取视图数来执行X射线数据获取的装置。

5、按照权利要求1任何一个的X射线CT设备(100)，其中所述X射线数据获取装置(25)包括基于从穿过旋转中心的X射线检测器通道位置到各个通道位置的距离成比例的X射线数据获取视图数，或者大概的所述X射线数据获取视图数，以多种类型视图数来执行X射线数据获取。

6、按照权利要求1任何一个的X射线CT设备(100)，其中所述X射线数据获取装置(25)包括根据重建函数，以对于每个通道不同的视图数来执行X射线数据获取的装置。

7、按照权利要求1任何一个的X射线CT设备(100)，其中所述X射线数据获取装置(25)包括根据每个成像视图区的大小，以对于每个通道不同的视图数来执行X射线数据获取的装置。

8、按照权利要求1任何一个的X射线CT设备(100)，其中所述X射线数据获取装置(25)包括根据z方向坐标位置，以对于每个通道不同的视图数来执行X射线数据获取的装置。

9、按照权利要求1任何一个的X射线CT设备(100)，其中所述X射线数据获取装置(25)包括通过多行X射线检测器(24)获取X射线数据的装置。

10、按照权利要求1任何一个的X射线CT设备(100)，其中所述X射线数据获取装置(25)包括通过二维X射线区域检测器获取X射线数据的装置。

11、按照权利要求9的X射线CT设备，其中所述X射线数据获取装置(25)包括对于每一行独立地以对于每个通道不同的X射线数据获取视图数来执行数据获取的装置。

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