CN106572823A - 投影数据采集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于采集投影数据的投影数据采集装置(31)。所述投影数据采集装置包括：辐射设备(32)，其用于生成用于穿过对象的脉冲辐射射束；以及探测设备(6)，其用于生成指示在不同的采集位置处的所述脉冲辐射射束(4)的投影数据，其中，所述辐射设备(32)适于生成所述脉冲辐射射束(4)，使得在不同的采集位置处所述脉冲辐射射束(4)具有不同的形状，即，被不同地阻挡和/或衰减。因此，并非在每个采集位置处使用由所述辐射设备能提供的完整辐射，而是至少一些采集位置处的仅使用较小的脉冲辐射射束。这能够导致较少的散射辐射，并且因此导致改善的投影数据以及改善的计算机断层摄影图像，所述计算机断层摄影图像可以基于所采集的投影数据来重建。
Description
技术领域
本发明涉及用于采集投影数据的投影数据采集装置、方法以及计算机程序。本发明还涉及准直器，其可以被所述投影数据采集装置、包括所述投影数据采集装置的计算机断层摄影系统以及对应的计算机断层摄影方法和计算机程序使用。
背景技术
计算机断层摄影系统包括：辐射设备，其用于生成用于穿过对象的辐射射束；探测设备，其用于生成指示已经穿过对象之后的辐射的投影数据；移动单元，其用于将所述辐射设备与所述对象相对于彼此移动，以便在所述辐射设备相对于所述对象的不同的采集位置处生成投影数据；以及重建单元，其用于基于所生成的投影数据来重建对象的计算机断层摄影图像。为了降低施加到对象的辐射剂量，所述对象可能不在沿着采集轨迹的所有可能的采集位置处而是仅在这些采集位置的一些采集位置处被辐照，沿着所述采集轨迹，所述辐射设备相对于所述对象被移动。然而，基于这些稀疏采样的投影数据重建的计算机断层摄影图像可能具有降低的图像质量。
发明内容
本发明的目标是提供一种投影数据采集装置、方法以及用于采集投影数据的计算机程序，其允许对投影数据进行采样，使得能够改善基于经采样的投影数据重建的计算机断层摄影图像的质量。本发明的另一目标是提供一种准直器，其可以被所述投影数据采集装置、包括所述投影数据采集装置的计算机断层摄影系统以及对应的计算机断层摄影方法和计算机程序使用。
在本发明的第一方面中，提出了一种用于采集投影数据的投影数据采集装置，其中，所述投影数据采集装置包括：
-辐射摄影，其用于生成用于穿过对象的脉冲辐射射束，
-探测设备，其用于生成指示已经穿过所述对象之后的脉冲辐射射束的投影数据，
-移动单元，其用于将所述辐射设备和所述对象相对于彼此移动，以便生成在所述辐射设备相对于所述对象的不同的采集位置处的投影数据，
其中，所述辐射设备适于生成脉冲辐射射束，使得在不同的采集位置处所述脉冲辐射射束具有不同的形状。
因为在不同的采集位置处所述脉冲辐射射束具有不同的形状，即，因为所述脉冲辐射射束在不同的采集位置处可能被不同地阻挡或衰减，并非在每个采集位置处使用能由辐射设备提供的完整的辐射，而是至少在一些采集位置处，仅使用较小脉冲辐射射束。使用至少在特定采集位置处的这些较小的脉冲辐射射束导致较少的散射辐射，其中，一般散射的辐射不仅仅生成图像伪影，而且还增加噪声。因此，通过至少在特定采集位置处使用较小的脉冲辐射射束，能够降低图像伪影，并且能够增加信噪比，从而改善计算机断层摄影图像的质量，所述计算机断层摄影图像可以基于所采集的投影数据来重建。在实施例中，所述辐射设备包括：辐射源，其用于生成辐射射束；以及准直器，其用于部分地阻挡和/或衰减所述辐射射束，以便生成脉冲辐射射束，使得在不同的采集位置处所述脉冲辐射射束具有不同的形状。所述脉冲辐射射束的形状可能针对两个或更多个采集位置是不同的，在所述两个或更多个采集位置处，生成脉冲辐射射束。所述辐射源可以适于生成脉冲辐射射束，其中，所述准直器可以适于部分地阻挡或衰减所述脉冲辐射射束以生成脉冲辐射射束，使得在不同的采集位置处所述脉冲辐射射束具有不同的形状。所述辐射源可以是格栅切换X射线源。格栅切换X射线源允许脉冲辐射射束的非常快速并且时间准确地生成，其能够造成最终重建的计算机断层摄影图像的进一步改善的质量。然而，在实施例中，所述辐射源还可以提供连续辐射射束，其中，所述连续辐射射束可以在沿着采集轨迹的一些位置处被完全地阻挡，沿着所述采集轨迹，所述辐射源相对于所述对象移动，并且在沿着所述采集轨迹的采集位置处被部分地并且不同地阻挡，在所述采集位置处，应当采集投影数据，以便生成脉冲辐射射束，使得所述脉冲辐射射束在不同的采集位置处具有不同的形状。
在实施例中，所述准直器适于部分地阻挡所述辐射射束，使得在所述探测设备上生成遮蔽区域和非遮蔽区域，其中，所述探测设备适于基于指向所述非遮蔽区域上的所述脉冲辐射射束来生成所述投影数据，并且适于基于已经被散射到所述遮蔽区域上的辐射来生成散射数据，其中，所述投影数据采集装置还包括校正单元，所述校正单元用于基于所述散射数据来校正所生成的投影数据。这能够导致所述投影数据以及因此可以基于所述投影数据重建的计算机断层摄影图像的进一步改善的质量。
所述准直器可以包括具有若干开口的可旋转圆柱体，其中，所述准直器适于旋转所述圆柱体，使得所述开口被布置在相对于在所述不同位置处的所述辐射源的不同旋转位置处，以便生成所述脉冲辐射射束，使得所述脉冲辐射射束在所述不同的采集位置处具有不同的形状。具体地，所述圆柱体的所述开口优选包括被布置在沿着所述圆柱体的纵轴的第一位置处的第一开口以及被布置在沿着所述圆柱体的所述纵轴的第二位置处的第二开口，其中，所述第一开口和所述第二开口具有相对于彼此的圆周偏移。使用该准直器允许通过选择所述圆柱体在所述不同的采集位置处的准确且快速的不同成形，使得所述开口被布置在相对于在所述不同的采集位置处的所述辐射源的不同位置处。
所述投影数据采集装置还可以包括辐射剂量约束提供单元，其用于提供定义针对所述对象内的不同空间区域的辐射剂量上限值的空间辐射剂量约束，其中，所述辐射设备、所述探测设备以及所述移动单元适于生成所述投影数据，使得满足所提供的空间辐射剂量约束。因此，所述辐射设备、所述探测器以及所述移动单元可以适于生成所述投影数据，使得被施加到所述对象的辐射剂量不过高，尤其是在不会不利地影响所述对象的情况下尽可能的高，其能够导致所采集的投影数据的改善的信噪比以及因此最终导致进一步改善的计算机断层摄影图像，所述计算机断层摄影图像可以基于所采集他都要数据来重建。所述约束可以针对对象的不同部分而不同，使得被施加到所述对象的各自部分的辐射剂量能够具体地适应于所述各自的部分。然而，所述部分辐射剂量约束还能够定义针对整个对象的相同辐射剂量上限值。
还优选的是，所述辐射设备适于使得所述脉冲辐射射束的脉冲持续时间在不同的采集位置处是不同的。通过改变针对不同的采集位置的脉冲辐射射束的脉冲持续时间，能够改变在不同的采集位置处施加的辐射剂量。能够使用所述脉冲持续时间的该变化，例如以生成所述投影数据，使得满足可以由辐射剂量约束提供单元提供的空间辐射剂量约束。
在优选实施例中，所述移动单元适于在所述投影数据的采集期间沿着采集轨迹相对于所述对象来移动所述辐射设备，其中，所述辐射设备和所述探测设备适于允许在沿着所述采集轨迹的一组不同的采集位置处采集投影数据，并且适于实际仅在所述一组不同的采集位置的子组处生成所述脉冲辐射射束并探测已经穿过所述对象的所述脉冲辐射射束。因此，优选地，所述投影数据是稀疏采样的，从而降低施加到所述对象的辐射剂量。
在本发明的另一方面中，提出了一种用于对由投影数据采集装置的辐射源生成的辐射进行准直的准直器，其中，所述准直器包括具有若干开口的可旋转圆柱体，所述开口包括被布置在沿着所述圆柱体的纵轴的第一位置处的第一开口以及被布置在沿着所述圆柱体的所述纵轴的第二位置处的第二开口，其中，所述第一开口和所述第二开口具有相对于彼此的圆周偏移。
在本发明的另一方面中，提出了一种用于生成对象的计算机断层摄影图像的计算机断层摄影系统，其中，所述计算机断层摄影系统包括：
-根据权利要求1所述的用于采集所述对象的投影数据的投影数据采集装置，
-重建单元，其用于基于所采集的投影数据来重建所述对象的计算机断层摄影图像。
在本发明的另一方面中，提出了一种用于采集投影数据的投影数据采集方法，其中，所述投影数据采集方法包括：
-由辐射设备生产用于穿过对象的脉冲辐射射束，
-由探测设备生成指示已经穿过所述对象之后的脉冲辐射射束的投影数据，
-由移动单元将所述辐射设备和所述对象相对于彼此移动，以便生成在所述辐射设备相对于所述对象的不同的采集位置处的投影数据，
其中，所述辐射设备生成脉冲辐射射束，使得在不同的采集位置处所述脉冲辐射射束具有不同的形状。
在本发明的另一方面中，提出了一种用于生成对象的计算机断层摄影图像的计算机断层摄影方法，其中，所述计算机断层摄影方法包括：
-由根据权利要求1所述的投影数据采集装置来如权利要求12所述地采集所述对象的投影数据，
-由重建单元基于所采集的投影数据来重建所述对象的计算机断层摄影图像。
在本发明的另一方面中，提出了一种用于采集投影数据的计算机程序，其中，所述计算机程序包括程序代码单元，当所述计算机程序在控制所述投影数据采集装置的计算机上运行时，所述程序代码单元用于令根据权利要求1所述的投影数据采集装置来执行根据权利要求12所述的投影数据采集方法的步骤。
在本发明的另一方面中，提出了一种用于生成对象的计算机断层摄影图像的计算机程序，其中，所述计算机程序包括成像代码单元，当所述计算机程序在控制根据权利要求11所述的计算机断层摄影系统的计算机上执行时，所述计算机程序代码单元用于令所述计算机断层摄影系统执行根据权利要求13所述的计算机断层摄影方法的步骤。
应当理解，根据权利要求1所述的投影数据采集装置、根据权利要求11所述的计算机断层摄影系统、根据权利要求12所述的投影数据采集方法、根据权利要求13中的计算机断层摄影方法、根据权利要求14所述的计算机程序以及权利要求15所述的用于生成计算机断层摄影图像的计算机程序具有相似和/或相同的优选实施例，具体而言，如在从属权利要求1中所限定的。
应当理解，本发明的优选实施例也能够是从属权利要求或以上实施例与各自的独立权利要求的任意组合。
根据下文描述的实施例并且参考这些实施例加以阐述，本发明的这些和其他方面将变得显而易见。
附图说明
在以下附图中：
图1示意性并且示范性示出了用于生成对象的计算机断层摄影图像的计算机断层摄影系统的实施例，
图2示出了示范性图示完整采样投影数据采集技术的示图，
图3示出了示范性图示时间欠采样(subsampling)投影数据采集技术的示图，
图4示出了示范性图示组合的时间和空间欠采样投影数据采集技术的示图，
图5示出了示范性图示用于生成对象的计算机断层摄影图像的计算机断层摄影方法的实施例的流程图，
图6示意性并且示范性示出了所述计算机断层摄影系统的准直器的可旋转圆柱体，
图7示意性并且示范性图示了圆柱体的旋转位置，其中，辐射射束的部分经过所述圆柱体，并且
图8示意性并且示范性图示了圆柱体的旋转位置，在所述旋转位置处，由所述圆柱体阻挡所述辐射射束的至少部分。
具体实施方式
图1示意性并且示范性示出了用于生成对象的计算机断层摄影图像的计算机断层摄影系统的实施例。所述计算机断层摄影系统30包括机架1，所述机架能够关于平行于z轴延伸的旋转轴R而旋转。辐射设备32被安装在机架1上。辐射设备32包括：辐射源2，其用于生成脉冲辐射射束4；以及准直器3，其用于对所生成的脉冲辐射射束4进行成形。具体地，准直器3适于部分地阻挡所述脉冲辐射射束4，以对所述脉冲辐射射束4进行成形。所述辐射源2优选是是格栅切换X射线源。
所述辐射4穿过在该实施例中为圆柱形的检查区5中的诸如人的对象(未示出)。在已经穿过检查区5以及因此穿过在检查区5内的对象之后，辐射射束4被入射在探测设备6上，探测设备6包括二维探测表面。同样地，探测设备6被安装在机架1上。
计算机断层摄影系统30还包括两个电机7、8，其中，机架1由电机7以优选恒定但能调节的角速度来驱动。电机8被提供用于使对象移位，所述对象优选被平行于旋转轴R或z轴的方向而布置在检查区5内的如桌台的支撑单元上。这些电机7、8由控制单元9来控制，例如使得辐射设备32和对象沿着螺旋采集轨迹相对于彼此被移动。然而，也可能的是，对象不被移动，而是仅辐射设备32被旋转，即，辐射设备32沿着相对于所述对象的圆形轨迹来移动。由于所述电机7、8将辐射设备32和对象相对于彼此移动，因而它们能够被认为形成移动单元，用于相对于彼此来移动辐射设备32和对象。在辐射设备32和对象的相对移动期间，探测设备6取决于入射在探测设备6上的探测表面上的辐射而生成投影数据，其中，由于所述相对移动，在辐射设备32相对于所述对象的不同的采集位置处生成这些投影数据。辐射设备32适于生成脉冲辐射射束4，使得所述脉冲辐射射束4在不同的采集位置处具有不同的形状，即，在该实施例中，准直器3适于在不同的采集位置处不同地阻挡脉冲辐射射束4。具体地，电机7、8适于在所述投影数据的所述采集期间沿着采集轨迹相对于所述对象来移动所述辐射设备32，其中，所述辐射设备32和所述探测设备6适于一般允许在一组不同的采集位置处采集保护数据，并且适于仅在所述一组不同的采集位置的子组处实际生成所述脉冲辐射射束4并探测已经穿过所述对象的所述脉冲辐射射束4。因此，辐射设备32和探测设备6并非在沿着采集轨线的所有可能采集位置处采集投影数据，而是仅在沿着采集轨线的数个采集位置处采集投影数据，以便仅对所述投影数据进行稀疏采样。
计算机断层摄影系统30还包括辐射剂量约束提供单元11，所述辐射剂量约束提供单元用于提供定义针对所述对象内的不同空间区域的辐射剂量上限值的空间辐射剂量约束，其中，所述辐射设备32、所述探测设备6以及所述电机7、8适于生成所述投影数据，使得满足所提供的空间辐射剂量约束。辐射源2优选适于使得所述脉冲辐射射束4的所述脉冲持续时间还能够针对不同的采集位置而改变，其中，该脉冲持续时间变化能够被用于生成投影数据，使得满足所提供的空间辐射剂量约束。因此，能够提供虚拟动态领结过滤，其中，X射线通量脉冲辐照对象的不同区域，并且其中，针对这些区域中的每个区域，能够通过相应地阻挡所述脉冲辐射射束以及任选地还通过调制针对每个脉冲的脉冲时间、例如通过调制栅格开关(如果所述辐射源是栅格切换X射线源)的占空比，来调整辐射剂量。这可以允许对辐射的空间控制，其类似于对由动态领结滤波器提供的对辐射的空间控制。
因为准直器3适于至少在一些采集位置处部分地阻挡脉冲辐射射束4，当由脉冲射束射束在相应的采集位置进行照射时，在探测设备6上生成遮蔽区域和未遮蔽区域。所述探测设备6适于基于指向所述未遮蔽区域的所述脉冲辐射射束4来生成所述投影数据，并且适于基于已经被散射到所述遮蔽区域上的辐射来生成散射数据，其中，所述计算机断层摄影系统30还包括校正单元12，所述校正单元用于基于所述散射数据来校正所生成的投影数据。因此，在遮蔽的探测器区域中的像素的探测器读数被用于估计和校正未遮蔽的探测器区域的散射。为了执行该校正，校正单元12能够适于使用基于如下假设的已知散射校正算法：散射的辐射，即散射数据，仅具有低的空间频率分量，其中，这些低的空间频率分量基于所述散射数据来估计并且被用于校正投影数据。例如，L.Zhu等人在IEEE Transactions onMedical Imaging，第25卷，第12号，第1573至1587页(2006)上的“Scatter CorrectionMethod for X-Ray CT Using Primary Modulation:Theory and Preliminary Results”一文公开了所述散射校正算法，在此通过引用将其并入本文，或者另一已知的散射校正算法能够适于校正投影数据。
图4示意性并且示范性图示了相比于投影数据的其他采集而由计算机断层摄影系统30执行的投影数据的采集，其在图2和3中被示意性和示范性地图示，并且其可以由其他计算机断层摄影系统来执行。
图2至4示出了分别指示探测设备6的一排探测元件中的那些探测元件d在由角度指示的采集位置处被脉冲辐射射束被照射的三个示图。图2图示了对投影数据的非脉冲采集，即，针对每个采集位置辐照各自探测排的所有探测元件d。图3图示了稀疏采样，而不会在不同的采集位置处、即在采集位置处，不同地阻挡脉冲辐射射束，在所述采集位置处，生成脉冲辐射射束，总是各自探测器排的相同探测器元件被脉冲辐射射束照射。相反，如在图4中所图示的，上文参考图1所描述的计算机断层摄影系统30适于通过不同地阻挡脉冲辐射射束而在不同的采集位置处对脉冲辐射射束进行不同的成形。因此，图2图示了完整采样，图3图示了角度，其还可以被认为是时间欠采样，并且图4图示了如由上文参考图1所描述的计算机断层摄影系统30来执行时间的组合的角度(即，时间)以及空间欠采样。
辐射剂量约束提供单元11和校正单元12能够被集成在单个单元10中。此外，辐射剂量约束提供单元11能够包括存储单元，在所述存储单元中已经存储有辐射剂量约束，并且从所述存储单元，能够取回辐射剂量约束以提供该辐射剂量约束。辐射剂量约束提供单元11还能够包括图形用户接口，以允许用户输入期望的空间辐射剂量约束。这两者单元还可以由控制单元9来控制。然而，它们还可以由另一控制器来控制。此外，辐射设备32、探测设备6、机架1、电机7、8、控制单元9、辐射剂量约束提供单元11以及校正单元12全部被用于提供投影数据。这些部件因此能够被认为是投影数据采集装置31的部件。
计算机断层摄影系统30还包括重建单元13，所述重建单元用于基于所采集的投影数据来重建在检查区5内的对象的计算机断层摄影图像。特别是，重建单元13适于使用迭代重建技术，以基于所采集的投影数据来重建计算机断层摄影图像。同样地，重建单元13可以由控制单元9来控制。然而，其还可以由另一控制器来控制。此外，计算机断层摄影系统30包括显示器14，其用于至少显示重建的计算机断层摄影图像。
在下文中，将参考中附图5中示出的流程图示范性地描述用于生成对象的计算机断层摄影图像的计算机断层摄影方法的实施例。
在步骤101中，采集投影数据。具体地，a)通过使用机架1、对象躺于其上的支撑单元以及电机7、8来使辐射设备32和对象相对于彼此移动，b)由辐射设备32生成用于穿过所述对象的脉冲辐射射束，并且c)由探测设备6生成指示已经穿过所述对象的脉冲辐射射束4的投影数据，以便生成在辐射设备32相对于所述对象的不同的采集位置处的投影数据。优选执行稀疏采样，其中，并不在沿着采集轨迹的所有可能采集位置处采集投影数据，而是仅仅在这些采集位置的一些采集位置处采集投影数据。此外，在投影数据的采集期间，辐射设备32生成脉冲辐射射束4，使得脉冲辐射射束4在不同的采集位置处具有不同的形状，尤其是通过使用准直器3被不同地阻挡。同样地，脉冲辐射射束的脉冲持续时间可以针对不同的采集位置而变化。在步骤101中执行的、以便采集投影数据的这些子步骤能够被认为是用于采集投影数据的投影数据采集方法的步骤。
在步骤102中，重建单元13基于在步骤101中采集的投影数据来重建计算机断层摄影图像。优选地，重建单元13基于所采集的投影数据迭代地构建计算机断层摄影图像。所重建的计算机断层摄影图像然后在步骤103中被示出在显示器14上。
上文参考图1所描述的计算机断层摄影系统能够被认为是高X射线通量和大面积探测器计算机断层摄影系统，其因为高X射线通量和大面积探测器而允许超快的成像，尤其是在探测设备的探测面积如图1中示意性和示范性图示地被完全辐照的情况下。然而，一些成像应用可能不需要该超快成像能力。所述计算机断层摄影系统因此允许稀疏角度采样，即，替代持续地辐射射束，将短X射线脉冲用于成像，每机架旋转产生降低数量的投影。这些短X射线脉冲优选地利用栅格切换X射线管来生成。此外，所述计算机断层摄影系统适于将优选地使用栅格切换X射线源的稀疏角度采样扩展到部分射束采样，即，除了时间射束切断之外，部分地阻挡X射线射束，其中，该部分阻挡是通过使用动态准直器来实现的，所述准直器在扫描期间生成不同的射束形状。动态准直器可以包括例如两个或更多个可移动叶片，其能够阻挡所述辐射，其中，这些叶片能够被移动到在不同的采集位置的不同位置，以便在所述不同的采集位置处不同地阻挡所述脉冲辐射射束。备选地，所述动态准直器可以包括：具有开口44...47的可旋转中空圆柱体40，如在图6中示意性并且示范性图示的；以及电机(未示出)，其用于在由箭头43指示的旋转方向上旋转圆柱体40。同样地，该电机可以由控制单元9或者由另一控制单元来控制。此外，所述准直器的该电机或者另外的电机可以适于将圆柱体40移动到由辐射源生成的辐射中以及移出所述辐射，以便允许以第一模式和第二模式来操作所述投影数据采集装置，在所述第一模式中，探测表面不受圆柱体40的影响，尤其地，在所述第一模式中，所述探测表面被由辐射源发射的辐射完全地照射，在第二模式中，所述辐射受圆柱体40的影响。所述准直器还可以适于允许将圆柱体40手动放置到由辐射源生成的辐射中以及手动放置离开由辐射源生成的辐射。
圆柱体40的开口包括被布置在沿着圆柱体40的纵轴的第一纵向位置处的第一开口44、被布置在沿着所述纵轴的第二纵向位置处的第二开口45、被布置在沿着所述纵轴的第三纵向位置处的第三开口46以及被布置在沿着所述纵轴的第四纵向位置处的第四开口47，其中，所述第一、第二、第三和第四纵向位置是不同的。此外，被布置在不同纵向位置处的所述开口44...47具有相对于彼此的圆周偏移，即，被布置在不同纵向位置处的开口还被布置在沿着圆柱体40的圆周的不同的圆周位置处。开口44...47是矩形的，其中，所述矩形开口44...47在圆柱体的纵轴的方向上具有较大的尺寸，并且在圆柱体的圆周方向上具有较小的尺寸。此外，在该实施例中，在特定纵向位置处的所述开口被沿着圆柱体40的圆周均匀地、即相等角度地分布。圆柱体40优选被布置为使得其纵轴大致正交于计算机断层摄影系统30的旋转轴R。
所述圆柱体是由例如钨的强X射线吸收材料制成的。壁厚可以在数毫米的范围内，例如，其可以在1mm到3mm的范围内。所述圆柱体优选被构造为使得其具有大约或接近百分之100的停止功率。取决于所述总体系统的几何结构，所述圆柱体可以具有在数厘米的范围中的直径，例如在1cm到4cm的范围内。
图7示意性并且示范性示出了圆柱体40的截面视图。在图7中，圆柱体40被取向为使得由辐射源2生成的辐射射束，所述辐射源2在图7中被布置在另一准直元件48之上，穿过开口44，即，在图7中所示的取向中，由辐射源2生成的所述辐射能够通过圆柱体40并且因此能够通过准直器3。在图8中，示出了如下情形，在所述情形中，圆柱体40已经在由箭头43指示的方向上被旋转22.5度，使得由辐射源2生成的辐射被阻挡，至少在所示的截面中，被圆柱体40的壁42阻挡。
除了可旋转圆柱体之外，准直器3包括另外的准直元件48，其可以是裂隙准直元件，用于在由辐射源生成的辐射部分地穿过可旋转圆柱体40之前或者在被可旋转圆柱体阻挡之前对其进行准直。另外的准直元件48优选地定义在圆柱体40的截面中的辐射射束的宽度，所述截面垂直于圆柱体40的纵轴，使得辐射射束4能够通过各自的开口44…47通过圆柱体40，而不会在宽度方向上被进一步准直，即，在辐射射束4在各自截面中的宽度优选由另一准直元件48来定义。准直器3可以包括电机，其用于调整裂隙宽度和/或裂隙宽度可以是可手动调整的，以便调整辐射射束在图7和图8所示的截面中的宽度。
另外的准直元件48能够是标准准直元件，其被用在已知的计算机断层摄影系统中，用于对由辐射源生成的辐射进行准直，其中，与已知的计算机断层摄影系统不同的是，在实施例中，准直器3还包括可旋转圆柱体40。
圆柱体40的旋转优选与投影数据的采集同步，使得由辐射源2生成的每个辐射脉冲被利用期望的形状进行准直。角度欠采样以及来自辐射源2的准确的采集时间定义能够强烈地降低针对动态准直器的速度以及准确度要求。例如，如果机架1具有0.5s的旋转时间，并且如果利用四个射束形状角采样100幅视图，即，如果每旋转存在400幅部分视图，则在图6至图8中示意性并且示范性示出的圆柱体40可以以每秒仅1200次旋转来旋转。可能不需要对准直器40的非常确切的定位，因为优选使用短X射线脉冲，并且可以允许针对圆柱体角度的相对大的容差，即，针对例如大约+/-5度的圆柱体40的旋转位置，而不影响投影数据的采集。
时间和空间射束阻挡的组合具有若干优点。例如，较小的锥形射束生成较少的参摄辐射，其中，散射辐射一般不仅仅生成图像伪影，而且还增加噪声。尽管可能利用散射校正方法来校正平均散射贡献，但是不能够减去来自散射辐射的噪声。生成较少散射的事实能够直接改善信噪比，或者其允许剂量降低以获得相同的图像噪声。
在上文所描述的实施例中，尽管辐射设备适于生成锥形射束，其可以在特定采集位置处被部分地阻挡，并且其中，该阻挡针对不同的采集位置是不同的，但是在其他实施例中，所述辐射源可以适于生成扇形射束，其可以被部分地阻挡。在上文所描述的实施例中，尽管辐射设备适于提供部分阻挡的辐射射束，在其他实施例中，所述辐射射束能够适于提供部分衰减以及任选还被阻挡的辐射射束，其中，对所述辐射射束的衰减针对不同的采集位置可以是不同的。此外，尽管在上文示范性地提到了，要被成像的对象可以是人，但是在其他实施例中，所述对象还能够是动物或技术对象，即非生命对象。
尽管在上文所描述的实施例中，栅格切换X射线源被用作辐射源，但是在其他实施例中，还可以使用另一辐射源。例如，可以使用生成脉冲辐射射束的另一辐射源。或者，可以使用生成恒定、即连续辐射射束的辐射源，其中，可以通过如上文参考圆柱体40描述的准直器来生成脉动行为，以便生成不同形状的脉冲辐射射束。
尽管在上文所描述的实施例中，准直器的可旋转圆柱体在沿着圆柱体的纵轴的相同纵向位置处具有四个开口，但是在其他实施例中，所述圆柱体能够在相同的纵向位置处包括更多或更少的开口。此外，在实施例中，开口的数量在所有纵向位置可能不是相同的，并且在相同纵向位置的开口可能不是相对于圆柱体的圆周均匀地、即等角度地分布的。此外，针对一些不同的纵向位置，所述开口可能相对于彼此不具有圆周偏移。另外，尽管在上文所描述的实施例中，准直器的可旋转的圆柱体在四个不同的纵向位置处具有开口，但是在其他实施例中，所述圆柱体能够在更多或更少的纵向位置处包括开口。
本领域技术人员通过研究附图、公开内容和随附的权利要求，在实践所主张的发明时能够理解并实现所公开的实施例的各种变型。
在权利要求书中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。
单个单元或装置可以满足权利要求中记载的若干项的功能。尽管在相互不同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能够使用这些措施的组合以获益。
由一个或若干单元或设备如针对散射对投影数据的校正的操作、辐射剂量约束的提供、计算机断层摄影图像的重建等能够由任意其他数量的单元或设备来执行。根据计算机断层摄影方法对计算机断层摄影系统的这些操作和/或控制和/或根据投影数据采集方法对投影数据采集装置的控制能够被实施为计算机程序的程序代码单元和/或被实施为专用硬件。
计算机程序可以被存储/分布在核实的介质上，诸如光学存储介质，或者固态介质，与其他硬件一起提供或者作为其他硬件的部分，但其也能够以其他形式分布，诸如经由因特网或其他有线或无线电信系统。
权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。
本发明涉及用于采集投影数据的投影数据采集装置。所述投影数据采集装置包括：辐射设备，其用于生成用于穿过对象的脉冲辐射射束；以及探测设备，其用于生成指示在不同的采集位置处的所述脉冲辐射射束的投影数据，其中，所述辐射设备适于生成所述脉冲辐射射束，使得所述脉冲辐射射束在不同的采集位置处具有不同的形状，即，被不同地阻挡和/或衰减。因此，并非在每个采集位置处使用由所述辐射设能提供的完整辐射，而是在至少一些采集位置处使用仅较小的脉冲辐射射束。这能够导致较少的散射辐射，并且因此导致改善的投影数据以及改善的计算机断层摄影图像，所述计算机断层摄影图像可以基于所采集的投影数据来重建。
Claims (15)
1.一种用于采集投影数据的投影数据采集装置，所述投影数据采集装置(31)包括：
-辐射设备(32)，其用于生成用于穿过对象的脉冲辐射射束(4)，
-探测设备(6)，其用于生成指示已经穿过所述对象之后的所述脉冲辐射射束(4)的投影数据，
-移动单元(7、8)，其用于将所述辐射设备(32)与所述对象相对于彼此移动，以便生成在所述辐射设备(32)相对于所述对象的不同的采集位置处的所述投影数据，
其中，所述探测设备(32)适于生成所述脉冲辐射射束(4)，使得在不同的采集位置处所述脉冲辐射射束(4)具有不同的形状，并且其中，所述辐射源(32)包括用于生成辐射射束的辐射源(2)以及用于部分地阻挡和/或衰减所述辐射射束的准直器(3)，以便生成所述脉冲辐射射束(4)，使得在不同的采集位置处所述脉冲辐射射束(4)具有不同的形状。
2.根据权利要求1所述的投影数据采集装置，其中，所述准直器(3)适于部分地阻挡所述辐射射束(4)，使得在所述探测设备(6)上生成遮蔽区域和非遮蔽区域。
3.根据权利要求1所述的投影数据采集装置，其中，所述辐射源(2)适于生成脉冲辐射射束，其中，所述准直器(3)适于部分地阻挡或衰减所述脉冲辐射射束，以生成所述脉冲辐射射束(4)，使得在不同的采集位置处所述脉冲辐射射束(4)具有不同的形状。
4.根据权利要求1所述的投影数据采集装置，其中，所述准直器(3)包括具有若干开口(44...47)的可旋转圆柱体(40)，其中，所述准直器(3)适于旋转所述圆柱体(40)，使得在所述不同的采集位置处所述开口(44...47)被布置于相对于所述辐射源(2)的不同旋转位置处，以便生成所述脉冲辐射射束(4)，使得所述脉冲辐射射束(4)在所述不同的采集位置处具有不同的形状。
5.根据权利要求4所述的投影数据采集装置，其中，所述圆柱体(40)的所述开口(44...47)包括被布置在沿着所述圆柱体(40)的纵轴的第一位置处的第一开口(44)以及被布置在沿着所述圆柱体(40)的所述纵轴的第二位置处的第二开口(45)，其中，所述第一开口(44)和所述第二开口(45)具有相对于彼此的圆周偏移。
6.根据权利要求2所述的投影数据采集装置，其中，所述探测设备(6)适于基于指向到所述非遮蔽区域上的所述脉冲辐射射束(4)来生成所述投影数据，并且适于基于已经被散射到所述遮蔽区域上的辐射来生成散射数据，其中，所述投影数据采集装置(31)还包括校正单元(12)，所述校正单元用于基于所述散射数据来校正所生成的投影数据。
7.根据权利要求1所述的投影数据采集装置，其中，所述投影数据采集装置(31)还包括辐射剂量约束提供单元(11)，所述辐射剂量约束提供单元用于提供定义针对所述对象内的不同空间区域的辐射剂量上限值的空间辐射剂量约束，其中，所述辐射设备(32)、所述探测设备(6)以及所述移动单元(7、8)适于生成所述投影数据，使得满足所提供的空间辐射剂量约束。
8.根据权利要求1所述的投影数据采集装置，其中，所述辐射设备(32)适于使得所述脉冲辐射射束(4)的脉冲持续时间在不同的采集位置处是不同的。
9.根据权利要求1所述的投影数据采集装置，其中，所述移动单元(7、8)适于在所述投影数据的所述采集期间沿着采集轨迹相对于所述对象来移动所述辐射设备(32)，其中，所述辐射设备(32)和所述探测设备(6)适于允许在沿着所述采集轨迹的一组不同的采集位置处采集投影数据，并且适于实际仅在所述一组不同的采集位置的子组处生成所述脉冲辐射射束(4)并探测已经穿过所述对象之后的所述脉冲辐射射束(4)。
10.一种用于对由投影数据采集装置的辐射源生成的辐射进行准直的准直器，其中，所述准直器(3)包括具有若干开口(44...47)的可旋转圆柱体(40)，所述若干开口包括被布置在沿着所述圆柱体(40)的纵轴的第一位置处的第一开口(44)以及被布置在沿着所述圆柱体(40)的所述纵轴的第二位置处的第二开口(45)，其中，所述第一开口(44)和所述第二开口(45)具有相对于彼此的圆周偏移。
11.一种用于生成对象的计算机断层摄影图像的计算机断层摄影系统，所述计算机断层摄影系统(30)包括：
-根据权利要求1所述的用于采集所述对象的投影数据的投影数据采集装置(31)，
-重建单元(13)，其用于基于所采集的投影数据来重建所述对象的计算机断层摄影图像。
12.一种用于采集投影数据的投影数据采集方法，所述投影数据采集方法包括：
-由辐射设备(32)生成用于穿过对象的脉冲辐射射束(4)，
-由探测设备(6)生成指示已经穿过所述对象之后的所述脉冲辐射射束(4)的投影数据，
-由移动单元(7、8)将所述辐射设备(32)和所述对象相对于彼此移动，以便生成在所述辐射设备(32)相对于所述对象的不同的采集位置处的所述投影数据，
其中，所述辐射设备(32)生成所述脉冲辐射射束(4)，使得在不同的采集位置处所述脉冲辐射射束(4)具有不同的形状。
13.一种用于生成对象的计算机断层摄影图像的计算机断层摄影方法，所述计算机断层摄影方法包括：
-由根据权利要求1所述的投影数据采集装置(31)根据权利要求12所述地采集所述对象的投影数据，
-由重建单元(13)基于所采集的投影数据来重建所述对象的计算机断层摄影图像。
14.一种用于采集投影数据的计算机程序，所述计算机程序包括程序代码单元，当所述计算机程序在控制所述投影数据采集装置的计算机上运行时，所述程序代码单元用于令根据权利要求1所述的投影数据采集装置来执行根据权利要求12所述的投影数据采集方法的步骤。
15.一种用于生成对象的计算机断层摄影图像的计算机程序，所述计算机程序包括程序代码单元，当所述计算机程序在控制根据权利要求11所述计算机断层摄影系统的计算机上运行时，所述程序代码单元用于令所述计算机断层摄影系统执行根据权利要求13所述的计算机断层摄影方法的步骤。
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