CN107249465A - 用于稀疏角度采样的断层摄影成像装置和方法 - Google Patents

用于稀疏角度采样的断层摄影成像装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种断层摄影成像装置(1)。该装置(1)包括辐射探测器(3)，该辐射探测器用于测量穿过待成像对象行进的辐射，该辐射探测器(3)被配置成测量仅在绕轴线(z)的弯曲轨迹上的多个选定采样位置处的辐射。规划单元(12)被配置成基于对象(21)在基本垂直于所述轴线(z)的平面(x‑y)中的估计轮廓(44、53)来确定选定采样位置。此外，本发明涉及用于操作该装置(1)的方法。本发明尤其适用于计算机断层摄影成像中。

Description

用于稀疏角度采样的断层摄影成像装置和方法
技术领域
本发明总体上涉及断层摄影成像。更具体而言，本发明涉及断层摄影成像装置、用于操作断层摄影成像装置的方法以及用于执行该方法的计算机程序。尤其是，本发明涉及稀疏角度采样技术。
背景技术
流行的断层摄影成像技术包括x射线计算机断层摄影(CT)。尤其是考虑到CT扫描可能有害的影响，CT研究的最近趋势是允许减少施加至成像对象(例如，患者身体或其一部分)的辐射剂量的成像技术的研发。一种相关方案涉及在CT扫描期间所测量的投影数目的减少。这可使用所谓的稀疏角度采样技术来实现。根据该技术，仅在一定数量的角度采样位置处获取投影，该数量被选择成尽可能的小。因此，可减少施加至对象的辐射剂量。此外，可减少用于获取图像的获取时间，使得稀疏角度采样也可有利地用于其他断层摄影成像技术，在所述其他断层摄影成像技术中稀疏角度采样技术并不会导致施加至对象的辐射剂量减少，诸如磁共振成像(MRI)和单光子发射计算机断层摄影(SPECT)。
在稀疏角度采样中，角度采样位置通常被选择成使得相邻角度采样位置具有恒定角距离。这种选择在对象轮廓是关于断层摄影扫描器的轴线(z轴)大致旋转对称的情形中是最优的。然而，在非对称对象轮廓的情形中和/或在对象偏离中心地定位于断层摄影扫描器的检查区域中时，采样位置之间的恒定角距离导致在对象内产生采样密度(即，穿过体元的测量辐射射线的数量，其对应于在x射线CT中穿过体元的投影线的数量)的不期望的变化。这是因为采样密度随着与z轴相距的距离增大而减小。因此，在具有与z轴相距较大距离的外部对象区域(例如，对象具有较大径向延伸的区域)中的采样密度小于在具有与Z轴相距较小距离的外部对象区域(例如，对象具有较小径向延伸的区域)中的采样密度。
采样密度的这种变化会导致对具有较高采样密度的对象区域(即，具有与z轴相距较小距离的区域)过高采样或对具有较低采样密度的对象区域(即，具有与z轴相距较大距离的区域)过低采样，其中过高采样违背稀疏采样技术的目的且过低采样导致在断层摄影图像中产生不期望的伪影。
A.Dogandzic等人在“用于具有已知轮廓的对象的稀疏图像重建的掩码迭代硬阈值算法”(“Mask Iterative Hard Thresholding Algorithms for Sparse ImageReconstruction of Objects with Known Contour”，arXiv.org，康内尔大学图书馆，2011年12月2日)中公开了通过利用底层图像的几何轮廓信息及其小波系数的稀疏性，可以利用减少数量的测量来重建CT图像。
H.Kudo等人在“用于稀疏视图CT和内部CT的图像重建——对压缩感知和微分反投影的介绍”(“Image reconstruction for sparse-view CT and interior CT—introduction to compressed sensing and differentiated backprojection”，Quant.Imaging Med.Surg.，第三卷，2013年1月1日，第147-161页)中综述了用于稀疏视图CT的压缩感知图像重建和微分反投影图像重建的数学原理。
发明内容
因此，本发明的目的是在使用稀疏角度采样技术执行断层摄影扫描时避免对具有较高采样密度的对象区域过高采样和对具有较低采样密度的对象区域过低采样。
在第一方面，本发明提出了一种断层摄影成像装置，包括：(i)辐射探测器，所述辐射探测器用于测量穿过待成像对象行进的辐射，所述辐射探测器被配置成测量沿着仅在绕轴线的弯曲轨迹上的多个选定采样位置处的至少一条射线路径行进的辐射；以及(ii)规划单元，所述规划单元被配置成基于对象在基本垂直于所述轴线的平面上的估计轮廓来确定所述选定采样位置。
通过基于对象的估计轮廓来确定选定采样位置，可以确定选定采样位置以使得在对象的外部区域中实现大致恒定的采样密度。由此，能够避免对具有较高采样密度的对象区域过高采样和对具有较低采样密度的对象区域过低采样。
此外，规划单元被配置成以如下方式确定选定采样位置，即，使得在相邻选定采样位置处的相同的所述至少一条射线路径和对象的轮廓的交叉点之间的直线路径具有大约相等的长度。这允许良好地逼近对象轮廓以及进一步降低确定选定采样位置的计算复杂度。
在多个实施方式中，辐射探测器能够沿着绕轴线的弯曲轨迹移动和/或辐射探测器可占用所述弯曲轨迹的某一部分以便能够测量在选定采样位置处的辐射。具体而言，弯曲轨迹可以是圆或螺旋。在该情形中，该轴线可对应于穿过该圆或螺旋的中心的旋转轴线。然而，弯曲轨迹也可偏离圆或螺旋形状，例如具有椭圆或另一非圆形形状。在该情形中，该轴线可对应于由弯曲轨迹围绕的合适轴线。具体而言，它可对应于基本垂直于关于弯曲轨迹上的至少一个位置的切线和径向方向的轴线。
在一个实施方式中，断层摄影成像装置还包括用于发射辐射的辐射源，辐射源和辐射探测器能够绕对象移动，且断层摄影成像装置包括控制单元，该控制单元被配置成控制辐射源以仅在辐射探测器被定位在选定采样位置处时发射辐射。具体而言，在该实施方式中，断层摄影成像装置可被配置成x射线计算机断层摄影装置。因此，提供了相关的实施方式，其中辐射包括x射线辐射，且辐射探测器获取该对象的投影值。在绕对象移动时，辐射源和辐射探测器可尤其绕前述轴线旋转，该轴线在该情形中可形成旋转轴线。
在本发明的一个实施方式中，辐射探测器测量沿着至少一条射线路径行进的辐射，且规划单元被配置成以如下方式确定选定采样位置，即，使得沿着对象在相邻选定采样位置处的射线路径和对象的轮廓的交叉点之间的轮廓的直线路径具有大约相等的长度。由此，在待成像对象的外部区域中可实现大约恒定的采样密度。
关于射线路径，通过辐射探测器配准的辐射束可尤其具有扇形或锥形形状。在该情形中，用于确定选定采样位置的相关射线路径对应于在每个选定采样位置处的辐射束的一部分。在一个实现方式中，相关射线路径可对应于中心射线路径。在断层摄影成像装置被配置成x射线CT装置的情形中，射线路径可对应于穿过对象的具体投影线。在本申请的上下文中，在关于彼此讨论射线路径的位置时，指的是在辐射束内的相同射线路径的交替位置。射线路径优选是中心射线路径，但也可以是在辐射束内的任意其他射线路径。
根据前述实施方式为了确定选定采样位置，一个相关实施方式包括规划单元将对象的轮廓分为相同长度的区段，所述区段对应于沿着对象轮廓的前述路径，以及基于所述区段确定选定采样位置。在另外的相关实施方式中，沿着对象轮廓的前述路径用直线来逼近，以便减小确定选定采样位置的计算复杂度。
在这些实施方式中的一个中，规划单元被配置成确定相邻选定采样位置处的射线路径之间的二等分线，以及确定所述射线路径之间的直线连接路径，该直线连接路径与二等分线相交且基本垂直于二等分线，以及规划单元被配置成以如下方式确定选定采样位置，即，使得用于相邻选定采样位置的连接路径具有基本相等的长度。
在相关实施方式中，连接路径被选择成使得它经过二等分线和对象的轮廓之间的交叉点。通过以这样方式确定相邻选定采样位置的相关射线路径之间的直线路径，可以在多种情形中实现对象轮廓的良好逼近。
在另一相关实施方式中，连接路径被选择成使得它在第一点和第二点之与二等分线相交，第一点和第二点中的每个对应于二等分线和一直线之间的交叉点，该直线基本垂直于二等分线并在投影线和对象的轮廓之间的交叉点处与所述射线路径中的一条射线路径相交。具体而言，连接路径可被选择成使得它在所述第一点和所述第二点之间的基本一半距离处与二等分线相交。这样，也可实现对象轮廓的良好逼近。
此外，本发明的一个实施方式包括断层摄影成像装置被配置成执行CT扫描以基于在扫描期间由辐射探测器获取的投影值生成对象的三维图像，以及规划单元被配置成基于该图像来估计对象的轮廓。基于这样的三维图像，能够精确地确定对象轮廓。CT扫描可以是利用低x射线辐射强度执行的所谓侦查(scout)CT扫描，以便避免给对象施加较高的辐射剂量。这种侦查CT扫描通常已经包括在为了规划实际CT扫描的CT检查常规例程中，例如在实际CT扫描中选择待成像的切片。因此，通常不需要执行用于确定采样位置的额外扫描。此外，还可以基于对象的早期CT扫描来确定对象轮廓，该早期CT扫描也可以是使用另一断层摄影成像装置做出的。
在一个实施方式中，规划单元被配置成基于至少一幅二维图像来估计对象的轮廓。在相关实施方式中，规划单元被配置成基于沿着基本垂直的方向捕获的对象的两幅二维图像来估计对象的轮廓。使用一幅或两幅二维图像，规划单元可尤其基于对象的估计形状，即基于对象形状的模型，来估计对象的轮廓。
所述一幅或两幅二维图像可使用断层摄影成像装置(尤其是在该装置被配置成x射线CT装置的情形中)的辐射源和辐射探测器来生成。在该实施方式中，图像还优选地使用减小的辐射剂量来获取。作为选择，所述一幅或两幅二维图像可在可见光谱中获取且该装置还可包括用于捕获图像的摄像机。该替代例的优点是对象不会曝光于任何硬辐射(诸如x射线辐射)，以便获取图像以及估计对象轮廓。
在另一方面，本发明提出了一种操作断层摄影成像装置的方法，该断层摄影成像装置包括辐射探测器，该辐射探测器用于测量在绕轴线的弯曲轨迹上的采样位置处穿过待成像对象行进的辐射。该方法包括：
基于对象在基本垂直于所述轴线的平面中的估计轮廓来确定选定采样位置；以及
控制断层摄影成像装置，使得辐射探测器仅在所述选定采样位置处测量辐射。
在另一方面，本发明提出一种能够在断层摄影成像装置的处理单元中执行的计算机程序，该计算机程序包括用于致使所述处理单元执行前述方法的程序代码工具。
应理解的是，权利要求1的断层摄影成像装置、权利要求14的方法以及权利要求15的计算机程序具有相似和/或相同的优选实施方式，具体而言，如从属权利要求中所限定的。
应理解的是，本发明的优选实施方式也可以是从属权利要求或上述实施方式与相应独立权利要求的任意组合。
参照下文中描述的实施方式，本发明的这些和其他方面将变得明显并得以阐明。
附图说明
在下述附图中：
图1示意地和示例性地示出了根据本发明的X射线设备的各部件；
图2示意地和示例性地示出了用于获取旋转对称的对象的图像的采样位置；
图3示意地和示例性地示出了用于获取非旋转对称的对象的图像的采样位置的中心射线路径；
图4示意地和示例性地示出了用于确定用于稀疏角度采样的采样位置的一个操作；以及
图5示意地和示例性地示出了用于确定用于稀疏角度采样的采样位置的另一操作。
具体实施方式
图1示意地且示例性地示出了用于对对象进行成像的断层摄影成像设备1的各部件。在一个实施方式中，该实施方式也将在下文中参照，对象是患者身体或患者身体的一部分。然而，断层摄影成像设备1可同样用于对其他对象进行成像。此外，断层摄影成像设备1可尤其被配置成x射线CT设备。在示例性实施方式的下面描述中也将这样设定。然而，本领域技术人员应理解的是，这些实施方式也可以相同的方式应用于所谓的C形臂CT装置、断层合成装置以及类似装置。此外，可以结合其他断层摄影成像装置使用类似方法，诸如MRI装置和SPECT装置。
图1的示例性CT设备1包括x射线源2(诸如x射线管)，和辐射探测器3。更具体而言，x射线源2被配置成开关源，尤其是所谓的栅格开关x射线管，其能够在短时间间隔内接通或关闭。在接通时，x射线源2发射x射线束4，该x射线束在x射线辐射被辐射探测器3采集之前穿过x射线源2和辐射探测器3之间的检查区域。x射线束4可以是扇形或锥形束，或可被配置成另一种方式，诸如，举例来说，平行束。为了使x射线束成形，x射线源2可设置有合适的准直器6。辐射探测器3优选地包括探测器元件形成的二维阵列，探测器元件通常也称为像素，其中该阵列可以是平坦的或弯曲的。在每个像素中，入射x射线辐射根据辐射强度生成电信号。该信号由辐射探测器3的读出电子装置(附图中未示出)来读取，该读出电子装置将该信号提供给重建单元11以用于生成图像。
x射线源2和辐射探测器3安装在由马达8驱动的可旋转台架7的相对位置处。通过马达8，台架7能够旋转，使得x射线源2和辐射探测器3能够绕定位于检查区域5中的待成像对象旋转，其中图1中示出的z轴对应于旋转轴线。在每个角度测量位置处，辐射探测器3的每个探测器元件获取一个投影值(在能量区分辐射探测器3的情形中，每个探测器元件在每个位置处获取每个能量区间的一个投影值)。这一投影值是关于投影线测量的，该投影线对应于从x射线源2至探测器元件的射线路径，即，对应于从x射线源2至探测器元件的直线。
在检查区域5中，对象被置于支撑件(附图中未示出)上。在对象是患者身体的情形中，支撑件可被构造成患者台。通过使对象和台架7在z轴方向上(即垂直于射线束方向和平行于台架7的旋转轴线)相对于彼此移动，可以对对象的不同的所谓切片进行成像，其中每个切片对应于一个z位置且在使用二维探测器阵列的情形中可以同时地对多个切片进行测量。为此目的，支撑件(以及对象)可以通过另一马达9在检查区域5中沿z轴方向前后移位。然而，支撑件不移动，而是台架7在z轴方向上移位也是可行的。
x射线源2和用于旋转台架7及用于使对象支撑件相对于台架7移动的马达8和9联接至控制单元10，从而控制CT设备1的操作。对于x射线源，控制单元10尤其控制用于生成x射线辐射的时序和功率。此外，控制单元10根据控制单元10中设置的控制计划来控制马达8和9，以便使对象相对于x射线源和辐射探测器3移动和定位。
辐射探测器3联接至重建单元11，该重建单元基于由辐射探测器3采集的测量数据来重建图像。这些测量数据对应于对象的投影值，所述投影值是针对相关联的投影线获取的，且可以根据这些投影以本领域技术人员公知的方式来重建图像。
控制单元10和重建单元11可被配置成计算机装置，其包括处理器单元以执行计算机程序，该计算机程序实现由控制单元10和重建单元11执行的常规例程。在一个实施方式中，控制单元10和重建单元11以单独的计算机装置来实现。然而，同样可行的是控制单元10和重建单元11包括在单个计算机装置中并以该计算机装置的多个处理器单元或单个处理器单元来实现。
CT设备1能够执行对象的稀疏CT扫描。这意味着针对每个切片，X射线束仅在选定角度位置处接通，该角度位置对应该实施方式的采样位置，但使用尽可能少的选定位置以减少施加至对象的辐射剂量。
为了执行具体对象的CT扫描，针对每个切片的选定角度位置可以在提供给控制单元10的对象特定的控制计划中限定。在对于切片来说，对象的轮廓是关于z轴大致旋转对称的情形中，相邻采样位置之间具有恒定角距离。这在图2中针对旋转对称对象21以及三个连续采样位置θi(i＝1,2,3)示意地示出。在非对称对象轮廓的情形中，选择非等角的采样位置，以便实现对象外部区域(即，具有与z轴相距的最大距离的区域)的大约恒定的采样密度。
在CT设备1的规划单元12中确定采样位置，规划单元12生成指定采样位置的控制计划。规划单元12也可类似地被配置成在计算机装置上执行的软件程序，该计算机装置可对应于实现控制单元10和/或重建单元11的计算机装置。规划单元12中控制计划的生成可以在执行实际的稀疏CT扫描之前的规划阶段期间执行。在已经生成控制计划后，规划单元12可将控制计划传递至控制单元10，且控制单元10可以基于控制计划来控制稀疏CT扫描的执行。
在规划单元12中，具体而言针对每个相关切片，基于对象轮廓的估计来确定采样位置，对象轮廓的估计可以下文进一步描述的方式来确定。该确定是基于针对每个角度位置的至少一条射线路径或投影线来做出的。投影线优选地对应于辐射束4的中心投影线和/或对应于穿过z轴的射线路径，其中将在下文中设定为使用中心投影线。在CT设备1提供中心视场的情形中，中心投影线对应于穿过z轴的射线路径，即与z轴相交的中心投影线。然而，在CT设备1提供偏心视场的情形中，中心投影线不对应于穿过z轴的射线路径。在该情形中，采样位置的确定也可以基于中心投影线来做出。同样，可以基于穿过z轴的射线路径来确定采样位置。
在确定采样位置的过程中，总体目标是以如下方式选择采样位置，即，针对所有成对的采样位置来说，沿着对象在对象轮廓和相邻采样位置的中心投影线的交叉点之间的轮廓的路径大致具有相等的长度。这在图3中进一步示出，该图示意地示出了非对称对象31和用于稀疏CT扫描的采样位置的中心投影线，其中一条投影线设有附图标记32。如该图中所示，沿着对象在相邻采样位置的投影线之间的轮廓的路径33具有大致相等的长度l(其中仅一条路径设有附图标记33)。根据预期采样密度选择长度l，尤其是根据与其他区域对比具有较低采样密度的对象区域中的预期采样密度来选择长度l。
为此目的，规划单元12可针对每个相关的z位置来估计对象的轮廓(即在z位置处的x-y平面中的对象轮廓)，其中每个相关的z位置对应于将在此定位辐射探测器3以进行测量的一个z位置。在如上所述针对多个切片同时进行测量的情形中，可以针对z位置中的对应于该切片的一个选定位置来估计对象轮廓。或者，可基于每个切片中的轮廓来估计对应于多个切片的体积中的对象轮廓。例如，这可以通过计算常规角度位置的平均值或最大半径以及通过在这些角度位置之间对轮廓进行插值来完成。
一旦确定对象轮廓，规划单元12可将轮廓分为相同长度l的区段(其中该区段对应于上面提到的路径)并可确定采样位置，使得采样位置的中心投影线对应于区段的端点。这样，可针对每个切片确定采样位置。
在另外的实施方式中，规划单元12通过直线路径有效地逼近估计的对象轮廓，该直线路径尤其可连接采样位置的中心投影线。这些实施方式与其中针对每个切片确定对象的轮廓的长度的前述实施方式相比，具有降低计算复杂度的优点。
在这些实施方式中为了确定采样位置，规划单元12可使用某些预定标准来选择第一采样位置。第一采样位置可对应于0°角度位置或另一角度位置。从第一采样位置开始，规划单元12则可以按照逼近地实现前述目标的方式来确定其他角度位置。具体而言，规划单元12可基于在前的(顺时针或逆时针方向)相邻采样位置来确定一个采样位置。
为了基于在前的采样位置来确定采样位置，可应用多个操作中的一个。在一些实现方式中，其在图4中示意地示出，规划单元12确定采样位置以使得相邻采样位置(即待确定的采样位置和在前的采样位置)的中心投影线42a、42b之间的、基本垂直于二等分线43的直线路径41具有预定长度L，其中对于相邻采样位置的中心投影线之间的所有这些路径来说长度L相等。
在一个相关的实现方式中，直线路径41被选择成使其与二等分线43在二等分线43和对象轮廓44之间的交叉点46处相交，同样如图4中示出。在一些情形中，这种实现方式允许通过直线路径41来良好地逼近对象的轮廓。然而，其他实现方式也是可行的。因此，规划单元12可选择直线路径41，使得它与采样位置的中心投影线42a、42b中的一条在相关中心投影线42a、42b与对象轮廓44之间的交叉点处相交。该直线路径45a、45b在附图4中以虚线示出。同样地，可以选择直线路径41，该直线路径与对应于直线路径45a和45b的辅助线之间的二等分线相交，即，辅助线垂直于二等分线43并且分别在投影线42a、42b和对象轮廓44的交叉点处与采样位置的中心投影线42a、42b相交。在这方面，规划单元12可尤其选择与二等分线43在辅助线45a、45b与二等分线43的交叉点之间的一半距离处相交的直线路径。
根据替代性操作，其在图5中示意地和示例性地示出，规划单元12确定针对一切片的采样位置，使得采样位置的中心投影线52a和对象轮廓53的交叉点与相邻(即，随后的)采样位置的中心投影线52b的交叉点之间的直线路径51，具有预定长度L’，其中对于相邻采样位置的中心投影线之间的所有路径来说长度L’相等。因此，在以迭代的方式确定针对一切片的采样位置时，规划单元12确定一个采样位置的中心投影线(例如投影线52a)和对象轮廓53的交叉点。然后，规划单元12确定轮廓53的能够通过长度L’的直线路径连接至预定交叉点的点。下一采样位置对应于具有与轮廓53d的确定点相交的中心投影线的角度位置。
前述操作对应于与中心投影线52a、52b相交的对象轮廓53的割线的确定。作为替代例，还可以在对象轮廓的处于中心投影线和对象轮廓53的交叉点之间的点处确定对象轮廓的切线以及确定采样位置，使得在采样位置处的中心投影线之间的各点处的切线具有基本相等的长度。
根据前述操作中的一个，规划单元12可通过直线路径来逼近估计的对象轮廓，该直线路径尤其可连接采样位置的中心投影线。
在使用规划单元12中生成的控制计划执行实际的稀疏CT扫描之前，可估计对象轮廓。为了估计对象轮廓，可进行具有减小的辐射强度的CT扫描，即相比在实际的稀疏CT扫描中使用的辐射强度来说更低的辐射腔度。这种CT扫描在本文中也被称为侦查CT扫描。在侦查CT扫描期间，相比“完整”CT扫描来说，对象41暴露于明显较低的辐射剂量。具体而言，侦查CT扫描可以是螺旋CT扫描。
基于侦查CT扫描，可在重建单元11中重建对象的三维图像。该图像可以提供给规划单元12，且规划单元12可使用该图像确定针对每个切片的对象轮廓。这可以例如使用对于本领域技术人员来说公知的图像识别技术在自动过程中完成，或者在操作者控制对象的轮廓描绘以确定轮廓的半自动过程中完成。
作为替代例，对象轮廓也可以基于使用CT设备1或另一CT设备做出的对象的早期CT扫描来确定。该早期CT扫描的测量数据可从它们已经在早期CT扫描时存储在其中的合适存储装置中检索到，并输入到规划单元12中，规划单元12使用这些测量数据确定对象轮廓。
作为另一替代例，可基于一幅或两幅二维图像来估计对象轮廓。这些图像中的一幅可示出在y-z平面或水平面中(即在对象是定位于患者台上的患者的情形中从上方或下方观察)的对象，且另一图像可示出在z-x平面或竖直平面中(即在对象是定位于患者台上的患者的情形中从一侧观察)的对象。这些图像示出了用于相关切片的对象的横向尺寸(在y方向上)和矢状尺寸(在x方向上)。根据这一信息，规划单元12可基于对象的模型来估计对象的轮廓。该模型可基于对象形状的通常特征，诸如人体形状及其相关部分的通常特征。在仅捕获一幅图像时，另一图像的信息也可由规划单元基于对象模型来估计。
在一种实现方式中，二维图像是通过x射线源2和辐射探测器3获取以及可在重建单元11中重建的x射线图像。在另一实现方式中，二维图像可使用摄像机13在可见光谱中获取，摄像机13可任选地安装在台架7上。使用一个摄像机，可连续地捕获两幅图像且台架7可在图像的捕获之间旋转。作为选择，两个摄像机13可设置在台架7上。在重建单元11中生成的二维图像或使用摄像机13捕获的二维图像可提供给规划单元12，规划单元12可基于如上所述的图像来估计对象的轮廓。
同样，可以另一方式来估计对象轮廓。所以，为此目的，可使用三维光学扫描器，诸如激光扫描器，其可集成在CT设备1中，或其可以是在对象定位在CT设备1的检查区域5之前用于扫描对象的单独装置。在另外的实施方式中，可省去对象实际尺寸的确定。而是，一些预定的典型轮廓可存储在规划单元12中，且规划单元可使用最佳地匹配待成像对象的预定轮廓。在该实施方式中，最佳匹配的预定轮廓的选择可通过CT设备的操作者来进行，例如基于由操作者执行的对对象的一些测量。
使用上述的实施方式，可以确定用于CT扫描的角度采样位置，使得稀疏角度采样技术能够以最佳的采样密度来应用。以类似方式，在其他断层摄影成像技术中，诸如MRI和SPECT，可确定用于稀疏角度采样技术的采样位置。同样，本领域技术人员将理解的是，在辐射探测器3不是沿圆形或螺旋形轨迹、而是沿另一弯曲轨迹绕固定轴线旋转的情形中，可以类似的方式确定用于稀疏角度采样的采样位置，例如可以是在C形臂CT成像的情形中。
本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及所附的权利要求，在实施要求保护的本发明时，能够理解并实现对所公开的实施方式的其他变型。
在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。单个单元或装置可以实现权利要求中记载的若干项的功能。互不相同的从属权利要求中记载某些措施的事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。
计算机程序可以被存储/分布在合适介质上，诸如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分提供的光学存储介质或固态介质，但是也可以成其他形式分布，诸如经由因特网或其他有线或无线的电信系统。
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。

Claims (14)

1.一种断层摄影成像装置(1)，包括：
辐射探测器(3)，所述辐射探测器用于测量穿过待成像的对象(21)行进的辐射，所述辐射探测器(3)被配置成测量沿着仅在绕轴线(z)的弯曲轨迹上的多个选定采样位置处的至少一条射线路径(42a；42b；52a；52b)行进的辐射；以及
规划单元(12)，所述规划单元被配置成基于所述对象(21)在基本垂直于所述轴线(z)的平面(x-y)中的估计轮廓(44；53)来确定所述选定采样位置，以及按如下方式确定所述选定采样位置，即，使得沿着所述对象(21)在相邻角度采样位置处的相同的所述至少一条射线路径(42a、42b；52a、52b)和轮廓(44；53)的交叉点之间的轮廓(44；53)的路径(41；51)具有大约相等的长度(L；L’)。
2.根据权利要求1所述的断层摄影成像装置(1)，其中，所述断层摄影成像装置还包括用于发射辐射的辐射源(2)，所述辐射源(2)和所述辐射探测器(3)能够绕所述对象(21)移动，且所述断层摄影成像装置包括控制单元(10)，所述控制单元被配置成控制所述辐射源(2)以仅在所述辐射探测器(3)被定位于所述选定采样位置处时发射辐射。
3.根据权利要求2所述的断层摄影成像装置(1)，其中，所述辐射包括x射线辐射，且所述辐射探测器(3)获取所述对象(21)的投影值。
4.根据权利要求1所述的断层摄影成像装置(1)，其中，所述规划单元(12)被配置成确定在相邻选定采样位置处的所述射线路径(42a、42b)之间的二等分线(43)，以及确定所述射线路径(42a、42b)之间的直线连接路径(41)，所述连接路径(41)与所述二等分线(43)相交并基本垂直于所述二等分线(43)，且所述规划单元(12)被配置成以如下方式确定所述选定采样位置，即，使得用于相邻选定采样位置的连接路径(41)具有基本相等的长度(L)。
5.根据权利要求4所述的断层摄影成像装置(1)，其中，所述连接路径(41)被选择成使得它经过所述二等分线(43)和所述对象(21)的轮廓(44)之间的交叉点。
6.根据权利要求4所述的断层摄影成像装置(1)，其中，所述连接路径(41)被选择成使得它在第一点和第二点之间与所述二等分线(43)相交，所述第一点和所述第二点中的每个对应于所述二等分线(43)和一直线(45a；45b)之间的交叉点，所述直线基本垂直于所述二等分线(43)并在所述射线路径(42a；42b)中的一条射线路径和所述对象(21)的轮廓(44)之间的交叉点处与所述一条射线路径(42a；42b)相交。
7.根据权利要求1所述的断层摄影成像装置(1)，其中，所述规划单元(12)被配置成以如下方式确定所述选定采样位置，即，使得在相邻选定采样位置处的所述射线路径(52a；52b)和所述对象(21)的轮廓(53)的交叉点之间的直线路径(51)具有大约相等的长度(L’)。
8.根据权利要求2所述的断层摄影成像装置(1)，其中，所述断层摄影成像装置还被配置成执行计算机断层摄影扫描以基于在扫描期间由所述辐射探测器(3)配准的辐射来生成所述对象的三维图像，其中所述规划单元(12)被配置成基于所述图像来估计所述对象(21)的轮廓(44；53)。
9.根据权利要求1所述的断层摄影成像装置(1)，其中，所述规划单元(12)被配置成基于至少一幅二维图像来估计所述对象(21)的轮廓(44；53)。
10.根据权利要求9所述的断层摄影成像装置(1)，其中，所述规划单元(12)被配置成基于沿着基本垂直的方向捕获的所述对象(21)的两幅二维图像来估计所述对象(21)的轮廓(44；53)。
11.根据权利要求9或10所述的断层摄影成像装置(1)，其中，所述至少一幅二维图像是使用所述辐射源(2)和所述辐射探测器(3)生成的。
12.根据权利要求8或9所述的断层摄影成像装置(1)，其中，所述至少一幅图像在可见光谱中获取且所述计算机断层摄影装置(1)还包括用于捕获所述至少一幅图像的摄像机(13)。
13.一种用于操作断层摄影成像装置(1)的方法，所述断层摄影成像装置包括辐射探测器(3)，所述辐射探测器用于测量沿着在绕轴线(z)的弯曲轨迹上的采样位置处穿过待成像的对象(21)的至少一条射线路径(42a；42b；52a；52b)行进的辐射，所述方法包括：
基于所述对象(21)在基本垂直于所述轴线(z)的平面(x-y)中的估计轮廓(44、53)以如下方式确定选定采样位置，即，使得沿着所述对象(21)在相邻角度采样位置处的相同的所述至少一条射线路径(42a、42b；52a、52b)和所述对象(21)的轮廓(44、53)的交叉点之间的轮廓(44；53)的路径(41；51)具有大约相等的长度(L；L’)；以及
控制所述断层摄影成像装置(1)，使得所述辐射探测器(3)仅在所述选定采样位置处测量辐射。
14.一种能够在断层摄影成像装置(1)的处理单元中执行的计算机程序，所述计算机程序包括用于致使所述处理单元执行根据权利要求13所述的方法的程序代码工具。
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