CN117982156A - 计算机断层扫描成像方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种计算机断层扫描成像方法和装置。该方法包括：使用不完整探测器以螺距因子大于3的螺距对被检部位进行预扫描，获得第一数据；使用所述不完整探测器对所述被检部位进行轴向扫描，获得第二数据；对所述第一数据和所述第二数据进行拼接，得到第三数据；对所述第三数据进行数据补偿处理，得到补偿后的第三数据；利用所述补偿后的第三数据进行图像重建，得到扫描图像。由此，通过使用不完整探测器进行两次扫描，并对两次扫描获得的数据进行拼接和补偿，在降低X射线的总剂量的前提下，保证了获得的数据的完整性，保持了最终获得的扫描图像的图像质量。

Description

计算机断层扫描成像方法和装置
技术领域
本申请实施例涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种计算机断层扫描成像方法和装置。
背景技术
心血管疾病是指影响心脏结构或功能的疾病，如心脏病发作、中风、心力衰竭、心律失常和冠状动脉疾病(CAD)。随着时间的推移，尤其是随着人口老龄化，心脏病的发病率继续上升。心血管疾病已成为全世界死亡的主要原因。
用于心脏的计算机断层扫描(CT，Computed Tomography)通常用于获取有关心脏或冠状动脉解剖结构的诊断信息，以检测或诊断CAD，来评估冠状动脉旁路移植或植入冠状动脉支架的通畅性，或评估心脏容积和心脏功能。在发达国家，CAD是最常见的发病和死亡的原因。心脏的计算机断层扫描作为一种用于CAD检测的无创成像技术，近年来有了长足的发展。通过心脏CT，医生可以收集更多关于心脏结构、心血管血液供应状况、与心脏病发作相关的心肌分散、斑块积聚和动脉狭窄的诊断知识。
CT系统的技术发展大大提高了成像的空间分辨率和时间分辨率，缩短了成像采集时间，从而可以实现对搏动中的心脏获生成高质量的图像。在引入64排探测器之后，CT系统可以将z向空间分辨率与x-y平面的空间分辨率相匹配，以实现各向同性的(isotropic)空间分辨率。此外，z向更大的探测器覆盖范围减少了扫描时间，提高了心电图门控(ECG-gated)心脏成像的时间分辨率。随着时间分辨率的提高和扫描时间的减少，心电图门控心脏检查可以在更高的心率下进行。患者需要的心率控制和屏气时间也更少。因此，心脏CT在CAD和其他心脏疾病的检测和量化方面越来越受欢迎。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述。
发明内容
发明人发现，心脏解剖结构的典型长度约为120-140毫米。大多数CT扫描设备(如64排系统)的z向探测器长宽度小于该长度，无法在一个旋转周期内扫描整个心脏体积。为了涵盖完整的心脏解剖结构，通常会采集几个心跳周期的一系列切片图像。这通常会导致呼吸运动伪影和连续采集的图像配准误差。z轴方向上探测器宽度为160毫米的扫描设备能够在单个心跳周期内覆盖整个心脏结构。这种专门为心脏检查设计的更大的纵向覆盖系统，配备了用于扫描数据收集和临床图像处理的高级软件，保证了更好的图像质量和更准确的心脏疾病诊断。然而，256排高端产品的成本远高于64排系统，几乎是64排系统的两倍。这仍然是许多医疗机构关心的问题，也会增加患者的消费负担。当使用具有潜在辐射危害的设备时，另一个高度优先考虑的问题是射线剂量效率。为了使用CT系统进行心脏检查，医生必须在较小的扫描视野(低剂量但图像质量相对下降)和全扫描视野(图像质量更好但剂量更高)之间进行选择。此外，心脏CT利用率的增加也意味着人口辐射总剂量的增加。
针对上述技术问题的至少之一，本申请实施例提供一种计算机断层扫描成像方法和装置，采用不完整探测器减少了检测单元的总数，降低了扫描设备的成本；此外，对拼接的数据进行有效补偿，确保了成像的质量，减少了辐射剂量。
根据本申请实施例的一方面，提供一种计算机断层扫描成像方法，所述方法包括：
使用不完整探测器以螺距因子大于3的螺距对被检部位进行预扫描，获得第一数据；
使用所述不完整探测器对所述被检部位进行轴向扫描，获得第二数据；
对所述第一数据和所述第二数据进行拼接，得到第三数据；
对所述第三数据进行数据补偿处理，得到补偿后的第三数据；
利用所述补偿后的第三数据进行图像重建，得到扫描图像。
根据本申请实施例的另一方面，提供一种计算机断层扫描成像装置，所述装置包括：
第一扫描单元，其使用不完整探测器以螺距因子大于3的螺距对被检部位进行预扫描，获得第一数据；
第二扫描单元，其使用所述不完整探测器对所述被检部位进行轴向扫描，获得第二数据；
第一处理单元，其对所述第一数据和所述第二数据进行拼接，得到第三数据；
第二处理单元，其对所述第三数据进行数据补偿处理，得到补偿后的第三数据；
图像重建单元，其利用所述补偿后的第三数据进行图像重建，得到扫描图像。
根据本申请实施例的另一方面，提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器被配置为执行所述计算机程序而实现如前所述的计算机断层扫描成像方法。
本申请实施例的有益效果之一在于：根据本申请实施例，采用不完整探测器减少了检测单元的总数，降低了扫描设备的成本；此外，对拼接的数据进行有效补偿，确保了成像的质量，减少了辐射剂量。
参照后文的说明和附图，详细公开了本申请实施例的特定实施方式，指明了本申请实施例的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。
附图说明
所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施方式。在附图中：
图1是本申请实施例的CT成像设备的一示意图；
图2是本申请实施例的CT成像系统的一示意图；
图3是本申请实施例的计算机断层扫描成像方法的一示意图；
图4是本申请实施例的不完整探测器的示例图；
图5是本申请实施例的完整探测器的示例图；
图6是使用十字形探测器进行高螺距螺旋扫描(预扫描)的一个示例的示意图；
图7是使用十字形探测器进行心脏轴向扫描(主扫描)的一个示例的示意图；
图8是在心脏轴向扫描(主扫描)中对不完整探测所获取的数据进行数据拼接或补足的示意图；
图9是使用线性插值方法对作为预扫描的高螺距螺旋扫描采集的数据进行上采样的一示例的示意图；
图10是十字形探测器的一个示意图；
图11是对数据3进行数据补偿的一个示意图；
图12是对数据3进行数据补偿的另一个示意图；
图13是对数据3进行数据补偿的又一个示意图；
图14是采用传统的CT成像方法生成的心脏图像和采用本申请实施例的CT成像方法生成的心脏图像的示意图；
图15是本申请实施例的计算机断层扫描成像装置的一示意图；
图16是本申请实施例的电子设备的示意图。
具体实施方式
参照附图，通过下面的说明书，本申请实施例的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本申请的特定实施方式，其表明了其中可以采用本申请实施例的原则的部分实施方式，应了解的是，本申请不限于所描述的实施方式，相反，本申请实施例包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。
在本申请实施例中，术语“第一”、“第二”等用于对不同元素从称谓上进行区分，但并不表示这些元素的空间排列或时间顺序等，这些元素不应被这些术语所限制。术语“和/或”包括相关联列出的术语的一种或多个中的任何一个和所有组合。术语“包含”、“包括”、“具有”等是指所陈述的特征、元素、元件或组件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、元素、元件或组件。
在本申请实施例中，单数形式“一”、“该”等包括复数形式，应广义地理解为“一种”或“一类”而并不是限定为“一个”的含义；此外术语“所述”应理解为既包括单数形式也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。此外术语“根据”应理解为“至少部分根据……”，术语“基于”应理解为“至少部分基于……”，除非上下文另外明确指出。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
本文中所描述的获得医学影像数据的设备可以适用于各种医学成像模态，包括但不限于CT(计算机断层扫描)设备、PET(正电子发射计算机断层)-CT或其他任何合适的医学成像设备。
获得医学影像数据的系统可以包括前述医学成像设备，也可以包括连接到医学成像设备的单独的计算机设备，还可以包括连接至互联网云端的计算机设备，该计算机设备通过互联网连接到医学成像设备或者存储医学图像的存储器。成像方法可以由前述医学成像设备、连接到医学成像设备的计算机设备，连接至互联网云端的计算机设备独立或者联合的实施。
示例性地，以下结合X射线计算机断层扫描(CT)设备描述本申请实施例。本领域技术人员将理解，本申请实施例还可以适用于其他医学成像设备。
图1是本申请实施例的CT成像设备的一示意图，示意性示出了CT成像设备100的情况。如图1所示，CT成像设备100包括扫描机架101和患者台102；扫描机架101具有X射线源103，X射线源103朝向扫描机架101的相对侧上的检测器组件或准直器104投射X射线束。检测对象105可以平躺在患者台102上，并随着患者台102移入扫描机架开口106；通过X射线源103的扫描，可以获得该检测对象105的医学影像数据。
图2是本申请实施例的CT成像系统的一示意图，示意性示出了CT成像系统200的框图。如图2所示，检测器组件104包括多个检测器单元104a和数据采集系统(DAS，DataAcquisition System)104b。多个检测器单元104a感测穿过检测对象105的经投射的X射线。
DAS 104b根据检测器单元104a的感测，将收集到的信息转换为投影数据以供后续处理。在采集X射线投影数据的扫描期间，扫描机架101以及安装于其上的部件绕着旋转中心101c旋转。
扫描机架101的旋转和X射线源103的操作由CT成像系统200的控制机构203控制。控制机构203包括向X射线源103提供功率和定时信号的X射线控制器203a、以及控制扫描机架101的旋转速度和位置的扫描机架电机控制器203b。图像重建装置204从DAS 104b接收投影数据并且执行图像重建。重建的图像作为输入传输至计算机205，计算机205将图像存储在大容量存储装置206中。
计算机205还通过控制台207从操作员接收命令和扫描参数。控制台207具有某种形式的操作员界面，例如键盘、鼠标、语音激活控制器或任何其他合适的输入装置。相关联的显示器208允许操作员观察来自计算机205的重建图像和其他数据。操作者提供的命令和参数由计算机205使用，以向DAS 104b、X射线控制器203a和扫描机架电机控制器203b提供控制信号和信息。另外，计算机205操作患者台电机控制器209，控制患者台102以定位检测对象105和扫描机架101。特别地，患者台102使检测对象105全部或部分地移动通过图1的扫描机架开口106。
以上示意性说明了本申请实施例的获取医学影像数据(或者也可称为医学图像或医学图像数据)的设备和系统，但本申请不限于此。医学成像设备可以是CT设备、PET-CT或其他任何合适的成像设备。存储设备可以位于医学成像设备内、医学成像设备外部的服务器内、独立的医学影像存储系统(诸如，PACS，Picture Archiving and CommunicationSystem)内和/或远程的云存储系统内。
此外，医学成像工作站可以设置在医学成像设备本地，亦即医学成像工作站临近医学成像设备设置，两者可以共同位于扫查室、影像科或同一医院内。而医学图像云平台分析系统可以远离医学成像设备定位，例如设置在与医学成像设备通信的云端处。
作为示例，在医疗机构利用医学成像设备完成成像扫描之后，扫描得到的数据被存储在存储设备内；医学成像工作站可以直接读取扫描得到的数据，并且通过其处理器进行图像处理。作为另一个示例，医学图像云平台分析系统可以通过远程通信读取存储设备内的医学图像，以提供“软件即服务”(SAAS，Software As a Service)。SAAS可以存在于医院与医院之间、医院与影像中心之间，也可以存在于医院与第三方在线诊疗服务商之间。
以上示意性说明了医学图像扫描，以下结合附图对本申请实施例进行具体说明。
第一方面的实施例
本申请实施例提供一种计算机断层扫描成像方法。图3是本申请实施例的计算机断层扫描成像方法的一示意图，如图3所示，该方法包括：
301：使用不完整探测器以螺距因子大于3的螺距对被检部位进行预扫描，获得第一数据；
302：使用所述不完整探测器对所述被检部位进行轴向扫描，获得第二数据；
303：对所述第一数据和所述第二数据进行拼接，得到第三数据；
304：对所述第三数据进行数据补偿处理，得到补偿后的第三数据；
305：利用所述补偿后的第三数据进行图像重建，得到扫描图像。
值得注意的是，以上附图3仅示意性地对本申请实施例进行了说明，但本申请不限于此。例如可以增加其他的一些操作或者减少其中的某些操作。本领域的技术人员可以根据上述内容进行适当地变型，而不仅限于上述附图3的记载。
根据上述实施例，通过使用不完整探测器进行两次扫描，第一次扫描(预扫描)获得患者信息的全貌(第一数据)，第二次扫描(主扫描，也即轴向扫描)获得不完整的数据(第二数据)，并对两次扫描获得的数据进行拼接和补偿，使用补偿后的数据进行图像重建，由此，在降低X射线的总剂量的前提下，通过数据拼接保证了获得的数据的完整性，通过数据补偿保持了最终获得的扫描图像的图像质量。
在本申请实施例中，在步骤301中，先使用不完整探测器以高螺距(螺距因子大于3)对被检部位进行预扫描，获得患者的真实扫描数据(第一数据)，该真实扫描数据不用于成像，而是用于补偿不完整探测器的缺失数据。
在上述实施例中，不完整探测器是相对于完整探测器而言的，完整探测器获得的投影图像或数据是完整的，或者说全局的，不完整探测器获得的投影数据或图像是不完整的，或者说局部的；另外，为方便说明，本申请实施例中将移除的探测器模块本应获得的投影数据或图像称为缺失数据或缺失图像。
图4是本申请实施例的不完整探测器的示例图；图5是本申请实施例的完整探测器的示例图。如图5所示，通过该完整探测器可以获得完整矩形区域的全局投影数据；如图4的(a)所示，可以对称地移除按阵列方式布置的多个探测器模块的四个角的部分探测器模块，例如，可以移除一半数量的探测器模块，保留一半数量的探测器模块，该图4的(a)中的不完整探测器可以称为十字型探测器；如图4的(b)，图4的(c)，图4的(d)，图4的(e)，图4的(f)，图4的(g)，图4的(h)和图4的(i)所示，也可以非对称地移除按阵列方式布置的多个探测器模块四个角的中至少一个角的任意部分探测器模块，该探测器投影数据保留了中间区域的局部投影数据；本申请实施例并不以此作为限制，该不完整探测器还可以是栅栏形探测器等，此处不再一一举例。在以下的实施例中，为了说明的方便，以十字形探测器为例进行说明。并且，为了方便说明，将从按照阵列方式布置的多个探测器模块中移除的偏离中心的部分探测器模块称为探测器缺失部。
在上述实施例中，螺距因子大于3，例如，螺距因子为5，本申请不限于此，螺距因子还可以是大于3的其他值，可以是整数值，也可以是非整数值，取决于探测器模块的数量、探测器的形状、扫描视野(SFOV)、z轴覆盖范围以及图像质量等要求。通过增大螺距因子进行预扫描，可以降低患者的辐射剂量。
例如，在一次心脏检查中，心脏区域即为感兴趣扫描区域(也即被检部位)，不完整探测器在显示视野(DFOV)的局部视野范围内设置实体探测器模块，该实体探测器模块的范围足以覆盖整个心脏的组织结构，该局部视野范围可以示例性地选择25厘米或其他合适的尺寸。在对心脏成像过程中，不完整探测器在没有实体探测器模块的位置采集数的数据虽然对最后的图像重建有贡献，但相比如中心位置(示例地，对应于DFOV的25厘米视野范围以内)的探测器模块采集到的数据，对于重建的贡献较小，所以该区域内采集到的数据不需要具有较高的分辨率，可以通过调整扫描条件(例如增加螺距)来获得。由此，可以在获得真实数据的同时降低辐射剂量。
例如，临床上常用于成像的扫描螺距一般为0.5～1.5之间。如果扫描螺距超出此范围，则会导致重建图像质量严重下降。本申请实施例直接采用大于3的螺距进行第一数据的采集。以普通胸部/心脏螺旋扫描使用的螺距为1，而本申请实施例中使用的螺距为3.5为例，增大螺距可降低约71％的扫描剂量。
在上述实施例中，被检部位是指感兴趣扫描区域，可以是被检者(例如患者)的任意区域，例如头部区域、心脏区域、腰部区域、腿部区域等。在以下的实施例中，为了说明的方便，以心脏区域为例进行说明。
在上述实施例中，预扫描可以通过螺旋扫描的扫描模式来实现，但本申请不限于此，扫描模式还可以是轴向扫描、电影扫描、双能量扫描等任何其他的扫描模式，只要通过该扫描获得全方位的扫描数据即可。在以下的实施例中，为了说明的方便，以螺旋扫描为例进行说明。
在一些实施例中，进行上述预扫描所使用的X射线的辐射剂量小于进行常规扫描所使用的X射线的辐射剂量。由此，能够降低患者的辐射剂量。如前所述，该辐射剂量的降低可以通过增加螺距来实现，进一步的，还可以通过降低管电压和/或降低管电流来实现。
在一些实施例中，进行上述预扫描所采用的管电压低于进行常规扫描所采用的管电压。由此，也能够进一步降低患者的辐射剂量。
例如，通常的胸部螺旋扫描的管球电压为120kv，因为本申请实施例中获取第一数据时对所获取数据的分辨率要求不高，扫描采用的管电压可以小于120kv，例如为80kv，由此，剂量相比普通胸部螺旋扫描能够降低55％。
在一些实施例中，进行上述预扫描所采用的管电流低于进行常规扫描所采用的管电流。由此，也能够进一步降低患者的辐射剂量。
例如，通常的胸部螺旋扫描的管球电流为200mA，因为本申请实施例中获取第一数据时对所获取数据的分辨率要求不高，扫描采用的管电流可以小于200mA，例如为40mA，由此，剂量相比普通胸部扫描能够降低80％。
在上述实施例中，通过使用不完整探测器以螺距大于3的螺旋扫描模式进行预扫描，可选的调整其他扫描条件，包括低管球电压和/或低管球电流，从而实现患者在一次心脏扫描中整体剂量的降低。例如，本申请实施例使用不完整探测器，相比于传统的心脏扫描，采集数据的探测器模块的数量减少了30％～40％。假设常规胸部螺旋扫描的扫描条件为：pitch＝1，kv＝120kv，mA＝100mAs，SFOV＝50cm；本申请实施例在获取第一数据时使用的扫描条件为：pitch＝3.5，kv＝80kv，mA＝20mAs，SFOV＝50cm(x方向无截断)/SFOV＝25cm(x方向有截断)，则相比于一次传统心脏扫描，本申请实施例的一次心脏扫描的剂量大约为：63％+(1-71％)*(1-55％)*(1-80％)＝65％，即剂量减少35％。
通过步骤301的预扫描，可以获得患者的真实扫描数据(第一数据)，该真实扫描数据不用于成像，而是用于补偿十字形探测器四个角处的缺失数据。鉴于最终的心脏图像在DFOV的25厘米视野范围中，DFOV的25厘米视野范围以外的数据对DFOV的25厘米视野范围内的图像质量影响有限，因此，步骤301的预扫描可以快速获得患者的粗略信息，并且由于使用了低剂量进行扫描，减少了患者的总吸收剂量。
图6是使用十字形探测器进行高螺距(螺距因子大于3)螺旋扫描(预扫描)的一个示例的示意图。如图6所示，在该作为预扫描的螺旋扫描中，主要使用该十字形探测器D的z方向(排方向)中心部分的探测器模块(位于z方向，覆盖范围为40mm)来接收和收集数据。对于这些排(row)的探测器模块，各排探测器模块覆盖完整DFOV(例如50厘米的视野范围)，从而覆盖患者的整个身体。螺旋扫描所获得的扫描数据(称为第一数据或者数据1)是完整扫描视野(full scan FOV)的扫描数据，用于补偿十字形探测器的四个角处的缺失数据，而不直接用于重建图像。
在本申请实施例中，在步骤302中，进行典型的心脏扫描以进行心脏CT成像。
在上述实施例中，与心脏扫描相关的所有可使用功能和协作工作，例如ECG门控准备、造影剂注射等，都在扫描前准备好。之后，可以采用一次旋转轴向扫描模式进行心脏扫描。
例如，心脏扫描是单旋转的轴向扫描，旋转时间为0.23秒。在该轴向扫描中，整个探测器模块用于接收通过患者的X射线，即，不完整探测器的x方向(通道方向)中心部分及x方向两端部分探测器模块均用于收集数据。其中，不完整探测器的x方向中心部分的探测器模块在z方向上的覆盖范围高达160mm，其能够在扫描时覆盖整个心脏的长度范围，因此能够在一次旋转中收集患者的心脏的数据(第二数据)。
图7是使用十字形探测器进行心脏轴向扫描(主扫描)的一个示例的示意图，如图7所示，在该示例中，使用了一次旋转的轴向扫描模式，在该心脏轴向扫描中，使用十字形探测器D的全部探测器模块。也即，在这个示例中，十字形探测器的全部探测器模块都用于进行本次扫描的数据(第二数据)收集。
在本申请实施例中，在步骤303中，可以进行第一数据和第二数据的拼接。
在上述实施例中，由于不完整探测器的形状不规则，这意味着它没有在沿z轴和/或x轴某些部分组装探测器模块，因此需要在图像生成之前填充或补偿这些部分的缺失信息。在一些实施方式中，可以对第一数据和第二数据进行拼接，或者说，需要利用第一数据对第二数据进行补足。
图8是在心脏轴向扫描(主扫描)中对不完整探测器所获取的数据进行数据拼接或补足的示意图。如图8所示，(a)示出了轴向扫描结果，其中，不完整探测器的四个角处没有扫描数据；(b)示出了使用作为预扫描的螺旋扫描所获得数据填充缺失数据的区域，其中，利用螺旋扫描所获得的第一数据中的四个角的数据对心脏轴向扫描所获得的第二数据中缺失数据的部分进行填充；(c)示出了两次扫描数据组合后的数据(第三数据)，其中，轴向扫描结果中缺失的数据被螺旋扫描得到的数据进行了补足。
在一些实施例中，可以采用插值算法先对上述第一数据进行上采样处理，再将上采样处理后的第一数据与第二数据进行拼接，获得第三数据。
在上述实施例的螺旋扫描中，由于螺距增大，虽然加快了扫描速度并减少了剂量，但是，可能会丢失解剖结构细节并引入诸如风车伪影、锯齿伪影以及其他伪影，并且，直接获得的第一数据较为稀疏，不能充分应用于第二数据中无实体探测器模块位置的数据填充，所以在通过步骤301获得第一数据之后，本申请实施例采用插值算法对第一数据进行上采样处理，通过数据的上采样处理，保证通过高螺距螺旋扫描采集的第一数据足以填充轴向扫描采集的第二数据中缺失的数据。同时上采样处理还能有效减少高螺距螺旋扫描所带来的伪影，保证最终重建图像的图像质量不会因为高螺距而下降。
在上述实施例中，上采样方法可以是线性插值，例如，螺旋扫描的扫描数据(第一数据)在视图之间进行插值，为分析图像重建提供综合完整数据。
在一些实施例中，线性插值的公式定义为：
p(c,v,r)＝w*p(c,vh-1,r)+(1-w)*p(c,vh+1,r),v＝2*(vh-1)
其中，vh是螺旋扫描的射线角度索引，v是插值数据的对应的射线角度索引，c是螺旋扫描的通道索引，r是螺旋扫描的排索引,w是差值权重。
图9是使用线性插值方法对作为预扫描的高螺距螺旋扫描采集的数据进行上采样的一示例的示意图，如图9所示，(a)示出了高螺距螺旋扫描采集的扫描数据(第一数据)；(b)示出了使用线性插值方法对第一数据进行上采样后得到的上采样数据。从图9可以看出，相对于稀疏的第一数据，插值后得到的上采样数据更加密集，可用于补足不完整探测器的缺失部分的数据。
在上述实施例中，在对第一数据进行了上采样之后，可以利用上采样数据来补偿轴向扫描的缺失数据。
对于轴向扫描中没有扫描数据的每个像素，可以将上采样数据排列为与轴向扫描相同的探测器尺寸，并部署到不完整探测器的四个缺失角的相应位置。在作为预扫描的螺旋扫描采集的数据(第一数据)被重排和重新部署后，不完整探测器的每排具有相同数量的数据单元，经第一数据补偿后的轴向扫描采集的数据(第二数据)具有用于图像重建的完整数据。
在前述实施例中，以采用线性插值的方法进行上采样为例，本申请不限于此，还可以使用其他插值方法，例如三次插值方法、拉格朗日插值方法等等。此外，除了插值方法，还可以采用其他提高数据采样率的方法，例如稀疏视图采样法、深度学习估计法等等。
在本申请实施例中，由于数据拼接会引入伪影，为了消除或减轻伪影，在步骤304中，在进行图像重新之前，本申请实施例对第三数据(也即第一数据和第二数据拼接后的数据)进行数据补偿处理。
在本申请实施例，不完整探测器包括按阵列方式布置的多个探测器模块，为了方便说明，将偏离不完整探测器中心的被移除的部分探测器模块称为探测器缺失部，以十字形探测器为例，探测器缺失部是指该十字形探测器的四个角的缺失部分。
在上述实施例中，不完整探测器形成参考数据区域，该参考数据区域包括探测器缺失部与不完整探测器其他部分(例如十字形探测器的十字部分)的交界处的一个通道的探测器模块及自该交界处向该不完整探测器x向中心位置特定数量通道(一个或多个通道)的探测器模块、交界处的一排探测器模块及自该交界处向该不完整探测器z向中心位置特定数量排(一排或多排)的探测器模块，该参考数据区域的各通道形成参考数据通道，该参考数据区域的各排形成参考数据排。
在上述实施例中，如果选择上述参考数据区域的一个通道作为参考数据通道，则参考数据可以指该选择的通道的探测器模块所获取的数据；如果选择上述参考数据区域的多个通道作为参考数据通道，则参考数据可以是是该选择的多个通道的探测器模块所获取数据的平均值、中位数、最大值、最小值中的一种或多种。同理，如果选择上述参考数据区域的一个排作为参考数据排，则参考数据可以指该选择的排的探测器模块所获取的数据；如果选择上述参考数据区域的多个排作为参考数据排，则参考数据可以是该选择的多个排的探测器模块所获取数据的平均值、中位数、最大值、最小值中的一种或多种。
在一些实施例中，对第三数据进行数据补偿处理包括：
S1：计算第一数据和第二数据在参考数据区域的参考数据；
S2：利用该参考数据对第三数据中探测器缺失部对应的数据进行补偿，得到补偿后的第三数据。
在上述实施例中，第一数据和第二数据在参考数据区域的参考数据是指，第一数据和第二数据在参考数据区域的差或商，也即，参考数据区域对应的第一数据和参考数据区域对应的第二数据的差或商。
以选择上述参考数据区域的一个通道作为参考数据通道为例，则参考数据通道对应的第一数据是上述通道对应的第一数据，同理，参考数据通道对应的第二数据是上述通道对应的第二数据。
以选择上述参考数据区域的多个通道作为参考数据通道为例，则参考数据通道对应的第一数据是该多个通道对应的第一数据的平均值、中位数、最大值、最小值中的一种或多种；同理，参考数据通道对应的第二数据是该多个通道对应的第二数据的平均值、中位数、最大值、最小值中的一种或多种。
在上述实施例中，在S1中，可选的，还可以对第一数据和第二数据进行滤波，并计算滤波后的第一数据和第二数据在参考数据区域的参考数据。
例如，对第一数据和第二数据在不完整探测器的通道方向(x方向)进行滤波，得到通道方向滤波后的第一数据和第二数据；计算通道方向滤波后的第一数据和第二数据在通道方向上的参考数据通道的参考数据。
再例如，对第一数据和第二数据在不完整探测器的通道方向(x方向)和排方向(z方向)分别进行滤波，得到通道方向滤波后的第一数据和第二数据以及排方向滤波后的第一数据和第二数据；计算通道方向滤波后的第一数据和第二数据在通道方向上的参考数据通道的参考数据，以及排方向滤波后的第一数据和第二数据在排方向上的参考数据排的参考数据；利用通道方向上的参考数据通道的参考数据和排方向上的参考数据排的参考数据，得到第一数据和第二数据在参考数据区域的参考数据。
在上述实施例中，在S2中，利用参考数据对第三数据中探测器缺失部对应的数据进行补偿，可以是，将第三数据与参考数据进行相加或相乘，得到补偿后的第三数据。
例如，如果第一数据和第二数据在参考数据区域的参考数据是第一数据和第二数据在参考数据区域的差，则可以将第三数据加上参考数据，作为补偿后的第三数据；如果第一数据和第二数据在参考数据区域的参考数据的第一数据和第二数据在参考数据区域的商，则可以将第三数据乘以参考数据，作为补偿后的第三数据。
在上述实施例中，可选的，还可以对补偿后的第三数据进行滤波，将滤波后的数据作为补偿后的第三数据。
例如，对相加或相乘后的数据进行滤波，得到滤波后的数据作为补偿后的第三数据；再例如，对相加或相乘后的数据分别进行通道方向的滤波和排方向的滤波，得到滤波后的数据作为补偿后的第三数据。
在上述实施例中，对滤波方法不做限制，可以是均值滤波、高斯滤波、中值滤波、维纳滤波等。
在另一些实施例中，对第三数据进行数据补偿处理包括：
S1’：对第一数据和第二数据在参考数据区域进行拟合，得到拟合数据；
S2’：利用该拟合数据对第三数据中探测器缺失部对应的数据进行补偿，得到补偿后的第三数据。
在上述实施例中，在S1’中，可选的，还可以对第一数据和第二数据进行滤波，对滤波后的第一数据和第二数据在参考数据区域进行拟合，得到拟合数据。
例如，对第一数据和第二数据在不完整探测器的通道方向进行滤波，得到通道方向滤波后的第一数据和第二数据；将通道方向滤波后的第一数据和第二数据在通道方向上的参考数据通道进行拟合，得到拟合数据。
在上述实施例中，在S2’中，利用拟合数据对第三数据中探测器缺失部对应的数据进行补偿，可以是，用上述拟合数据替换参考数据区域的第三数据，得到替换后的数据作为补偿后的第三数据。
在上述实施例中，可选的，还可以对补偿后的第三数据进行滤波。例如，对替换后的数据进行滤波，得到滤波后的数据作为补偿后的第三数据。
下面结合具体的示例对本申请实施例的数据拼接和数据补偿进行说明。
在该示例中，仍以十字形探测器为例，步骤301得到的第一数据称为数据1，用P1表示，步骤302得到的第二数据称为数据2，用P2表示，步骤303得到的第三数据(也即对第一数据和第二数据进行拼接后得到的数据)称为数据3，用P3表示。在本申请实施例中，需要对数据3进行数据补偿处理。此外，在该示例中，用c表示探测器通道方向(x方向)的第c个探测器模块的位置，用r表示探测器排方向(z方向)的第r个探测器模块的位置，用P3(c,r)表示数据3在该探测器模块上对应的数据。
图10是该十字形探测器的一个示意图。
如图10所示，在x方向，对应十字形探测器的存在探测器缺失部的区域，其第一个探测器模块和最后一个探测器模块的位置分别用-c0和c0表示；而对应十字形探测器的不存在探测器缺失部的区域(完整扫描区域)，其第一个探测器模块和最后一个探测器模块的位置分别用-cf和cf表示。在z方向，对应十字形探测器的存在探测器缺失部的区域，其第一排和最后一排的位置分别用-r0和r0表示；而对应十字形探测器的不存在探测器缺失部的区域(拥有最大z方向扫描范围的区域)，其第一排和最后一排的位置分别用-rf和rf表示。另外，在对数据1和数据2进行拼接时，探测器通道方向(x方向)参考数据区域的宽度用d表示，d可以小于0，也可以大于0，也即参考数据通道可以是交界处的一个数据通道，也可以是从交界处向十字形探测器的x方向中心靠近的若干个数据通道。
在该示例中，对数据1和数据2进行拼接，得到数据3，也即，在十字形探测器的没有探测器模块的部分(四个角的缺失部分)，数据3用数据1填充；在十字形探测器的有探测器模块的部分(十字形的部分)，数据3用数据2填充。用公式可以表示为：
也即，在c0≤c≤cf并且-rf≤r≤-r0，-cf≤c≤-c0并且-rf≤r≤-r0，c0≤c≤cf并且r0≤r≤，以及rf,-cf≤c≤-c0并且r0≤r≤rf的区域，P3(c,r)＝P1(c,r)；在其他区域，P3(c,r)＝P2(c,r)。
在该示例中，对数据3进行数据补偿，可以通过图11的方法来实现，如图11所示，该方法包括：
1101：对数据1(P1)和数据2(P2)分别进行滤波，得到滤波后的数据1(P1’)和滤波后的数据2(P2’)；
1102：计算滤波后的数据1和滤波后的数据2在x方向的参考数据通道处的参考数据δx；
1103：用参考数据δx对数据3进行补偿，得到补偿后的数据3；
1104：对补偿后的数据3进行滤波处理，得到滤波后的数据3。
在图11的示例中，对于十字形探测器的存在探测器缺失部的区域的每排探测器模块，利用参考数据区域的参考数据，对数据3中探测器缺失部对应的数据进行补偿。
例如，对于第r排探测器模块的一侧的缺失数据，先对数据1和数据2分别进行x方向的滤波(滤波器为Hx)，滤波的方法包括但不限于均值滤波、高斯滤波、中值滤波、维纳滤波等。获得数据P1′和P2′，参见公式(1)。
P′1(c,r)＝Hx1(c)*P1(c,r)，P′2(c,r)＝Hx2(c)*P2(c,r) 公式(1)
之后，对P1′的第c0-d个通道的数据和P2′的第c0-d个通道的数据做减法，从而获得参考数据通道的数据1和数据2的参考数据δx，参见公式(2)。
也即，在c0-d≤c≤cf并且r0≤r≤rf，c0-d≤c≤cf并且-rf≤r≤-r0的区域，δx(c,r)＝P′1(c0-d,r)-P′2(c0-d,r)；在-cf≤c≤-c0+d并且r0≤r≤rf，-cf≤c≤-c0+d并且-rf≤r≤-r0的区域，δx(c,r)＝P′1(-c0+d,r)-P′2(-c0+d,r)；在其他区域，δx(c,r)＝0。
之后，对于拼接后的数据3(P3)的第r排探测器，用δx对通道c0-d和cf之间的数据进行修正(补偿)，参见公式(3)。
P′3(c,r)＝P3(c,r)+δx(c,r) 公式(3)
对于探测器缺失部对应的其他数据，使用类似方法进行修正(补偿)。
在前述示例中，以参考数据为第一数据和第二数据在参考数据通道的差为例，在其他示例中，参考数据也可以是第一数据和第二数据在参考数据通道的商，则在该示例中，可以通过对P1′的第c0-d个通道的数据和P2′的第c0-d个通道的数据做除法，得到参考数据通道的数据1和数据2的参考数据δx，参见公式(4)。
也即，在c0-d≤c≤cf并且r0≤r≤rf，c0-d≤c≤cf并且-rf≤r≤-r0的区域，δx(c,r)＝P′1(c0-d,r)/P′2(c0-d,r)；在-cf≤c≤-c0+d并且r0≤r≤rf，-cf≤c≤-c0+d并且-rf≤r≤-r0的区域，δx(c,r)＝P′1(-c0+d,r)/P′2(-c0+d,r)；在其他区域，δx(c,r)＝1。
在该示例中，对于拼接后的数据3(P3)的第r排探测器，用δx对通道c0-d和cf之间的数据进行修正，参见公式(5)。
P′3(c,r)＝P3(c,r)*δx(c,r) 公式(5)
在上述示例中，在得到补偿后的数据3之后，还可以对该补偿后的数据3进行x方向的滤波，滤波的方法包括但不限于均值滤波、高斯滤波、中值滤波、维纳滤波等。
例如，对于十字形探测器的存在探测器缺失部的区域的每排探测器模块，进行滤波处理，得到滤波后的数据3作为补偿结果，参见公式(6)。
P″3＝H3*P′3(c,r) 公式(6)
在上述示例中，以对数据1和数据2以及补偿后的数据3进行滤波为例，本申请不限于此，也可以不对数据1和数据2以及补偿后的数据3进行滤波，而直接由数据1和数据2计算上述参考数据，或者直接以补偿后的数据3作为补偿结果。
在该示例中，对数据3进行数据补偿，也可以通过图12的方法来实现，如图12所示，该方法包括：
1201：对数据1(P1)和数据2(P2)分别进行x方向的滤波和z方向的滤波，得到x方向的滤波后的数据1(P1’)、z方向的滤波后的数据1(P1”)、x方向的滤波后的数据2(P2’)、z方向的滤波后的数据2(P2”)；
1202：计算x方向的滤波后的数据1和x方向的滤波后的数据2在参考数据通道的参考数据δx，以及z方向的滤波后的数据1和z方向的滤波后的数据2在参考数据排的参考数据δz；
1203：根据参考数据δx和δz生成参考数据δ；
1204：使用参考数据δ对数据3进行补偿；
1205：对补偿后的数据3进行x方向滤波处理和z方向滤波处理，得到滤波后的数据3。
在图12的示例中，对于十字形探测器的存在探测器缺失部的区域的每排探测器模块，同样利用参考数据区域的参考数据，对数据3中探测器缺失部对应的数据进行补偿。与图11的示例不同的是，在图12的示例中，不仅在十字形探测器的通道方向(x方向)进行数据补偿处理，还在十字形探测器的排方向(z方向)进行数据补偿处理。
例如，对于第r排探测器模块的一侧的缺失数据，先对数据1和数据2在x方向进行滤波(滤波器为Hx)，滤波的方法包括但不限于均值滤波、高斯滤波、中值滤波、维纳滤波等，获得数据P1′和P2′，参见公式(1)；接着，对P1′第c0-d个通道和P2′第c0-d个通道的数据做减法或者做除法，参见公式(2)和公式(4)，从而获得x方向的参考数据通道的滤波后的数据1和滤波后的数据2的差或商δx。
同理，对于第c个探测器通道的一侧的缺失数据，先对数据1和数据2在z方向进行滤波(滤波器为Hz)，滤波的方法包括但不限于均值滤波、高斯滤波、中值滤波、维纳滤波等，获得数据P1″和P2″，参见公式(7)。接着，对P1″的第r0排的数据和P2″的第r0排的数据做减法(参见公式(8))或者做除法(参见公式(9))，从而获得z方向的参考数据排的滤波后的数据1和滤波后的数据2的差或商δz。
P″1(c,r)＝Hz1(r)*P1(c,r)，P″2(c,r)＝Hz2(r)*P2(c,r) 公式(7)
之后，结合δx和δz从而获得δ，参见公式(10)。
δ(c,r)＝curve(δx(c,r),δz(c,r)) 公式(10)
上述公式(10)给出了根据参考数据δx和δz生成参考数据δ的一个示例，本申请不限于此，还可以根据需要采用其他公式生成参考数据δ，例如使用加权方法或者曲线拟合方法根据参考数据δx和δz得到参考数据δ。
在上述示例中，得到了参考数据δ，即可利用该参考数据δ对拼接后的数据3的第r排探测器模块的位于通道r0和rf之间的数据进行修正(补偿)，参见公式(11)和(12)。对于探测器缺失部对应的其他数据，使用类似方法进行修正(补偿)。
P′3(c,r)＝P3(c,r)+δ(c,r) 公式(11)
P′3(c,r)＝P3(c,r)*δ(c,r) 公式(12)
在上述示例中，对补偿后的数据3，还可以进行滤波处理，滤波的方法包括但不限于均值滤波、高斯滤波、中值滤波、维纳滤波等。例如，对于十字形探测器的存在探测器缺失部的区域的每排探测器模块，进行x方向的滤波处理和z方向的滤波处理，得到滤波后的数据3作为补偿结果。
在上述示例中，以对数据1和数据2以及补偿后的数据3进行x方向和z方向的滤波处理为例，本申请不限于此，也可以不对数据1和数据2以及补偿后的数据3进行x方向和z方向的滤波处理，而直接由数据1和数据2计算上述参考数据，或者直接以补偿后的数据3作为补偿结果。
在该示例中，对数据3进行数据补偿，还可以通过图13的方法来实现，如图13所示，该方法包括：
1301：对数据1(P1)和数据2(P2)分别进行滤波，得到滤波后的数据1(P1’)和滤波后的数据2(P2’)；
1302：对滤波后的数据1和滤波后的数据2在参考数据区域进行拟合；
1303：用拟合数据替换参考数据区域对应的数据，得到补偿后的数据3；
1304：对补偿后的数据3进行滤波处理，得到滤波后的数据3。
在图13的示例中，对于十字形探测器的存在探测器缺失部的区域的每排探测器模块，同样利用参考数据区域的参考数据，对数据3中探测器缺失部对应的数据进行补偿。与图11和图12的示例不同的是，在图13的示例中，参考数据区域的参考数据通过对参考数据区域的数据1和数据2进行拟合来获得。
例如，对于第r排探测器的一侧的缺失数据，先对数据1和数据2在x方向进行滤波，滤波的方法包括但不限于均值滤波、高斯滤波、中值滤波、维纳滤波等，获得数据P1′和P′2，参见公式(1)；然后选取P1′的第c0个通道的数据作为起始点，选取P2′的第c0-d个通道的数据做结束点，利用两点之间的函数曲线关系f，计算出起始点和结束点之间其他探测器通道位置的估计数据，并用计算出的估计数据替换数据3中对应探测器通道未知的数据，得到补偿后的数据3(P′3)，参见公式(13)。对于探测器缺失部对应的其他数据，使用类似方法进行修正(补偿)。
在上述示例中，对补偿后的数据3，还可以进行滤波处理，滤波的方法包括但不限于均值滤波、高斯滤波、中值滤波、维纳滤波等。例如，对于十字形探测器的存在探测器缺失部的区域的每排探测器模块，进行滤波处理，得到滤波后的数据3作为补偿结果。
在上述示例中，以对数据1和数据2以及补偿后的数据3进行滤波处理为例，本申请不限于此，也可以不对数据1和数据2以及补偿后的数据3进行滤波处理，而直接由数据1和数据2计算上述参考数据，或者直接以补偿后的数据3作为补偿结果。
在前述各示例中，数据1和数据2可以是预处理之前的数据，如果在数据1和数据2进行预处理之前进行拼接生成数据3并对拼接后的数据进行补偿处理，则在该步骤的补偿处理之后，还可以对补偿后的数据3(滤波后的数据3)进行预处理，处理后的数据3用于图像重建。
在前述各示例中，数据1和数据2也可以是预处理之后的数据，如果在数据1和数据2进行预处理之后进行拼接生成数据3并对拼接后的数据进行补偿处理，则在该步骤的补偿处理之后，不需要对补偿后的数据3(滤波后的数据3)进行预处理，数据3可直接用于图像重建。
在本申请实施例中，在步骤305中，可以利用补偿后的第三数据进行图像重建。
仍以心脏的CT扫描为例，经过步骤301的预扫描获得心脏区域的螺旋扫描数据(第一数据，由于预扫描对被扫查对象或目标扫查组织进行全方位的扫描，因此获得的数据是完整的，但由于是高螺距的螺旋扫描，得到的数据较为稀松)，经过步骤302的扫描获得心脏区域的轴扫数据(第二数据，由于使用了不完整探测器，因此通过步骤302的扫描获得的数据是局部的)，将第一数据和第二数据进行拼接后获得心脏区域的第三数据(使用第一数据对第二数据进行补足，获得完整的数据)，使用参考数据对该第三数据进行补偿后得到补偿后的第三数据(经过补偿后，消除或减弱了拼接时可能存在的伪影，使得成像质量更高)，利用补偿后的第三数据进行心脏图像的成像。
在上述示例中，对具体的图像重建方法不做限制，任何用于图像重建(生成)的方法都可以使用。此外，还可以使用其他图像后处理技术，例如图像滤波、降噪处理、相位选择和图像融合等。例如，可以采用滤波反投影(FBP)方法、自适应统计迭代重建(ASiR-V)等方法，以降低噪声水平。
在上述示例中，生成的2D横断面心脏图像还可用于生成患者心脏的3D多平面重组图和CT血管造影(CTA)图像，本申请对其应用的范围和领域不做限制。
图14是采用传统的CT成像方法生成的心脏图像和采用本申请实施例的CT成像方法生成的心脏图像的示意图。如图14所示，(a)示出了采用传统的CT成像方法生成的心脏图像，(b)示出了采用本申请实施例的CT成像方法生成的心脏图像。从图14可以看出，相比，采用本申请实施例的CT成像方法生成的心脏图像与采用传统的CT成像方法生成的心脏图像的图像质量一致，没有观测到明显区别，但是，采用本申请实施例的CT成像方法，减少了心脏扫描患者的总剂量，减轻了对人体的辐射损伤。
以上各个实施例仅对本申请实施例进行了示例性说明，但本申请不限于此，还可以在以上各个实施例的基础上进行适当的变型。例如，可以单独使用上述各个实施例，也可以将以上各个实施例中的一种或多种结合起来。
根据本申请实施例，通过使用不完整探测器进行两次扫描，并对两次扫描获得的数据进行拼接和补偿，在降低X射线的总剂量的前提下，保证了获得的数据的完整性，保持了最终获得的扫描图像的图像质量。
第二方面的实施例
本申请实施例提供一种计算机断层扫描成像装置，与第一方面的实施例相同的内容不再赘述。
图15是本申请实施例的计算机断层扫描成像装置的一示意图。如图15所示，计算机断层扫描成像装置1500包括：
第一扫描单元1501，其使用不完整探测器以螺距因子大于3的螺距对被检部位进行预扫描，获得第一数据；
第二扫描单元1502，其使用上述不完整探测器对该被检部位进行轴向扫描，获得第二数据；
第一处理单元1503，其对上述第一数据和上述第二数据进行拼接，得到第三数据；
第二处理单元1504，其对上述第三数据进行数据补偿处理，得到补偿后的第三数据；
图像重建单元1505，其利用上述补偿后的第三数据进行图像重建，得到扫描图像。
在一些实施例中，进行上述预扫描所采用的管电压低于进行常规扫描所采用的管电压；和/或，进行上述预扫描所采用的管电流低于进行常规扫描所采用的管电流。
在一些实施例中，进行上述预扫描所使用的X射线的辐射剂量小于进行常规扫描所使用的X射线的辐射剂量。
在一些实施例中，第一处理单元1503对第一数据和第二数据进行拼接，包括：采用插值算法对第一数据进行上采样处理；将上采样处理后的第一数据与第二数据进行拼接，得到第三数据。
在本申请实施例中，上述不完整探测器包括从按阵列方式布置的多个探测器模块中移除偏离中心的部分探测器模块的探测器缺失部。
在一些实施例中，如图15所示，第二处理单元1504包括：
计算单元15041，其计算第一数据和第二数据在参考数据区域的参考数据；
第一补偿单元15042，其利用参考数据对第三数据中探测器缺失部对应的数据进行补偿，得到补偿后的第三数据。
在一些实施例中，计算单元15041计算第一数据和第二数据在参考数据区域的参考数据，包括：对第一数据和第二数据在不完整探测器的通道方向(x方向)进行滤波，得到通道方向滤波后的第一数据和第二数据；计算通道方向滤波后的第一数据和第二数据在通道方向上的参考数据通道的参考数据。
在另一些实施例中，计算单元15041计算第一数据和第二数据在参考数据区域的参考数据，包括：对第一数据和第二数据在不完整探测器的通道方向(x方向)和排方向(z方向)分别进行滤波，得到通道方向滤波后的第一数据和第二数据以及排方向滤波后的第一数据和第二数据；计算通道方向滤波后的第一数据和第二数据在通道方向上的参考数据通道的参考数据，以及排方向滤波后的第一数据和第二数据在排方向上的参考数据排的参考数据；利用通道方向上的参考数据通道的参考数据和排方向上的参考数据排的参考数据，得到第一数据和第二数据在参考数据区域的参考数据。
在一些实施例中，第一补偿单元15042利用参考数据对第三数据中探测器缺失部对应的数据进行补偿，包括：将第三数据与参考数据进行相加或者相乘；对相加或相乘后的数据进行滤波，得到滤波后的数据作为补偿后的第三数据。
在另一些实施例中，第一补偿单元15042利用参考数据对第三数据中探测器缺失部对应的数据进行补偿，包括：将第三数据与参考数据进行相加或者相乘；对相加或相乘后的数据分别进行通道方向的滤波和排方向的滤波，得到滤波后的数据作为补偿后的第三数据。
在另一些实施例中，如图15所示，第二处理单元1504包括：
拟合单元15043，其对第一数据和第二数据在参考数据区域进行拟合，得到拟合数据；
第二补偿单元15044，其利用拟合数据对第三数据中探测器缺失部对应的数据进行补偿，得到补偿后的第三数据。
在一些实施例中，拟合单元15043对第一数据和第二数据在参考数据区域进行拟合，包括：对第一数据和第二数据在不完整探测器的通道方向进行滤波，得到通道方向滤波后的第一数据和第二数据；将通道方向滤波后的第一数据和第二数据在通道方向上的参考数据通道进行拟合，得到拟合数据。
在一些实施例中，第二补偿单元15044利用拟合数据对第三数据中所述探测器缺失部对应的数据进行补偿，包括：用拟合数据替换参考数据区域的第三数据；对替换后的数据进行滤波，得到滤波后的数据作为补偿后的第三数据。
在上述实施例中，参考数据可以是第一数据和第二数据在参考数据区域的差或商。
在上述实施例中，参考数据区域可以包括：位于探测器缺失部与不完整探测器其他部分的在通道方向交界处的一个通道的探测器模块，或者包括自该通道方向交界处向不完整探测器通道方向中心位置的一个或多个通道的探测器模块；和/或，参考数据区域包括：位于探测器缺失部与不完整探测器其他部分的在排方向交界处的一排的探测器模块，或者包括自该排方向交界处向不完整探测器排方向中心位置的一排或多排的探测器模块。
在上述实施例中，在一些实施方式中，参考数据区域包括探测器缺失部与不完整探测器其他部分的在通道方向交界处向不完整探测器通道方向中心位置的多个通道的探测器模块；参考数据为该多个通道的探测器模块对应的数据的平均值、中位数、最大值、最小值中的一种或多种。
在上述实施例中，在另一些实施方式中，参考数据区域包括所述探测器缺失部与不完整探测器其他部分的在排方向交界处向不完整探测器排方向中心位置的多排的探测器模块；参考数据为该多排的探测器模块对应的数据的平均值、中位数、最大值、最小值中的一种或多种。
在本申请实施例中，不完整探测器的形状为十字形或三角形或菱形或栅栏形或工字形。
为了简单起见，图15中仅示例性示出了各个部件或模块之间的连接关系或信号走向，但是本领域技术人员应该清楚的是，可以采用总线连接等各种相关技术。上述各个部件或模块可以通过例如处理器、存储器等硬件设施来实现；本申请实施例并不对此进行限制。
以上各个实施例仅对本申请实施例进行了示例性说明，但本申请不限于此，还可以在以上各个实施例的基础上进行适当的变型。例如，可以单独使用上述各个实施例，也可以将以上各个实施例中的一种或多种结合起来。
根据本申请实施例，通过使用不完整探测器进行两次扫描，并对两次扫描获得的数据进行拼接和补偿，在降低X射线的总剂量的前提下，保证了获得的数据的完整性，保持了最终获得的扫描图像的图像质量。
第三方面的实施例
本申请实施例提供一种电子设备，包括有如第二方面的实施例所述的计算机断层扫描成像装置1500，其内容被合并于此。该电子设备例如可以是计算机、服务器、工作站、膝上型计算机、智能手机，等等；但本申请实施例不限于此。
图16是本申请实施例的电子设备的示意图。如图16所示，电子设备1600可以包括：一个或多个处理器(例如中央处理器CPU)1610和一个或多个存储器1620；存储器1620耦合到处理器1610。其中该存储器1620可存储各种数据；此外还存储信息处理的程序1621，并且在处理器1610的控制下执行该程序1621。
在一些实施例中，计算机断层扫描成像装置1500的功能被集成到处理器1610中实现。其中，处理器1610被配置为实现如第一方面的实施例所述的计算机断层扫描成像方法。
在一些实施例中，计算机断层扫描成像装置1500与处理器1610分开配置，例如可以将计算机断层扫描成像装置1500配置为与处理器1610连接的芯片，通过处理器1610的控制来实现计算机断层扫描成像装置1500的功能。
例如，处理器1610被配置为进行如下的控制：使用不完整探测器以螺距因子大于3的螺距对被检部位进行预扫描，获得第一数据；使用所述不完整探测器对所述被检部位进行轴向扫描，获得第二数据；对所述第一数据和所述第二数据进行拼接，得到第三数据；对所述第三数据进行数据补偿处理，得到补偿后的第三数据；利用所述补偿后的第三数据进行图像重建，得到扫描图像。
此外，如图16所示，电子设备1600还可以包括：输入输出(I/O)设备1630和显示器1640等；其中，上述部件的功能与现有技术类似，此处不再赘述。值得注意的是，电子设备1600也并不是必须要包括图16中所示的所有部件；此外，电子设备1600还可以包括图16中没有示出的部件，可以参考相关技术。
本申请实施例还提供一种计算机可读程序，其中当在电子设备中执行所述程序时，所述程序使得计算机在所述电子设备中执行如第一方面的实施例所述的计算机断层扫描成像方法。
本申请实施例还提供一种存储有计算机可读程序的存储介质，其中所述计算机可读程序使得计算机在电子设备中执行如第一方面的实施例所述的计算机断层扫描成像方法。
本申请以上的装置和方法可以由硬件实现，也可以由硬件结合软件实现。本申请涉及这样的计算机可读程序，当该程序被逻辑部件所执行时，能够使该逻辑部件实现上文所述的装置或构成部件，或使该逻辑部件实现上文所述的各种方法或步骤。本申请还涉及用于存储以上程序的存储介质，如硬盘、磁盘、光盘、DVD、flash存储器等。
结合本申请实施例描述的方法/装置可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或二者组合。例如，图中所示的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，既可以对应于计算机程序流程的各个软件模块，亦可以对应于各个硬件模块。这些软件模块，可以分别对应于图中所示的各个步骤。这些硬件模块例如可利用现场可编程门阵列(FPGA)将这些软件模块固化而实现。
软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域已知的任何其它形式的存储介质。可以将一种存储介质耦接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息；或者该存储介质可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该软件模块可以存储在移动终端的存储器中，也可以存储在可插入移动终端的存储卡中。例如，若设备(如移动终端)采用的是较大容量的MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置，则该软件模块可存储在该MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置中。
针对附图中描述的功能方框中的一个或多个和/或功能方框的一个或多个组合，可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。针对附图描述的功能方框中的一个或多个和/或功能方框的一个或多个组合，还可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP通信结合的一个或多个微处理器或者任何其它这种配置。
以上结合具体的实施方式对本申请进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请原理对本申请做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。
关于本申请实施例公开的上述实施方式，还公开了如下的附记：
1.一种计算机断层扫描成像方法，所述方法包括：
使用不完整探测器以螺距因子大于3的螺距对被检部位进行预扫描，获得第一数据；
使用所述不完整探测器对所述被检部位进行轴向扫描，获得第二数据；
对所述第一数据和所述第二数据进行拼接，得到第三数据；
对所述第三数据进行数据补偿处理，得到补偿后的第三数据；
利用所述补偿后的第三数据进行图像重建，得到扫描图像。
2.根据附记1所述的方法，其中，
进行所述预扫描所采用的管电压低于进行常规扫描所采用的管电压；和/或，进行所述预扫描所采用的管电流低于进行常规扫描所采用的管电流。
3.根据附记1所述的方法，其中，
进行所述预扫描所使用的X射线的辐射剂量小于进行常规扫描所使用的X射线的辐射剂量。
4.根据附记1所述的方法，其中，对所述第一数据和所述第二数据进行拼接，包括：
采用插值算法对所述第一数据进行上采样处理；
将上采样处理后的第一数据与所述第二数据进行拼接，得到所述第三数据。
5.根据附记1所述的方法，其中，所述不完整探测器包括从按阵列方式布置的多个探测器模块中移除偏离中心的部分探测器模块的探测器缺失部；对所述第三数据进行数据补偿处理，包括：
计算所述第一数据和所述第二数据在参考数据区域的参考数据；
利用所述参考数据对所述第三数据中所述探测器缺失部对应的数据进行补偿，得到补偿后的第三数据。
6.根据附记5所述的方法，其中，计算所述第一数据和所述第二数据在参考数据区域的参考数据，包括：
对所述第一数据和所述第二数据在所述不完整探测器的通道方向进行滤波，得到通道方向滤波后的第一数据和第二数据；
计算所述通道方向滤波后的第一数据和第二数据在所述通道方向上的参考数据通道的参考数据。
7.根据附记5所述的方法，其中，利用所述参考数据对所述第三数据中所述探测器缺失部对应的数据进行补偿，包括：
将所述第三数据与所述参考数据进行相加或者相乘；
对相加或相乘后的数据进行滤波，得到滤波后的数据作为补偿后的第三数据。
8.根据附记5所述的方法，其中，计算所述第一数据和所述第二数据在参考数据区域的参考数据，包括：
对所述第一数据和所述第二数据在所述不完整探测器的通道方向和排方向分别进行滤波，得到通道方向滤波后的第一数据和第二数据以及排方向滤波后的第一数据和第二数据；
计算所述通道方向滤波后的第一数据和第二数据在通道方向上的参考数据通道的参考数据，以及所述排方向滤波后的第一数据和第二数据在排方向上的参考数据排的参考数据；
利用所述通道方向上的参考数据通道的参考数据和所述排方向上的参考数据排的参考数据，得到所述第一数据和所述第二数据在参考数据区域的参考数据。
9.根据附记5所述的方法，其中，利用所述参考数据对所述第三数据中所述探测器缺失部对应的数据进行补偿，包括：
将所述第三数据与所述参考数据进行相加或者相乘；
对相加或相乘后的数据分别进行通道方向的滤波和排方向的滤波，得到滤波后的数据作为补偿后的第三数据。
10.根据附记1所述的方法，其中，所述不完整探测器包括从按阵列方式布置的多个探测器模块中移除偏离中心的部分探测器模块的探测器缺失部；对所述第三数据进行数据补偿处理，包括：
对所述第一数据和所述第二数据在参考数据区域进行拟合，得到拟合数据；
利用所述拟合数据对所述第三数据中所述探测器缺失部对应的数据进行补偿，得到补偿后的第三数据。
11.根据附记10所述的方法，其中，对所述第一数据和所述第二数据在参考数据区域进行拟合，包括：
对所述第一数据和所述第二数据在所述不完整探测器的通道方向进行滤波，得到通道方向滤波后的第一数据和第二数据；
将所述通道方向滤波后的第一数据和第二数据在通道方向上的参考数据通道进行拟合，得到拟合数据。
12.根据附记10所述的方法，其中，利用所述拟合数据对所述第三数据中所述探测器缺失部对应的数据进行补偿，包括：
用所述拟合数据替换所述参考数据区域的所述第三数据；
对替换后的数据进行滤波，得到滤波后的数据作为补偿后的第三数据。
13.根据附记5或10所述的方法，其中，
所述参考数据区域包括位于所述探测器缺失部与所述不完整探测器其他部分的通道方向交界处的一个通道的探测器模块，或者包括自所述通道方向交界处向所述不完整探测器通道方向中心位置的一个或多个通道的探测器模块，和/或，
所述参考数据区域包括位于所述探测器缺失部与所述不完整探测器其他部分的排方向交界处的一排的探测器模块，或者包括自所述排方向交界处向所述不完整探测器排方向中心位置的一排或多排的探测器模块。
14.根据附记5或10所述的方法，其中，
所述参考数据区域包括所述探测器缺失部与所述不完整探测器其他部分的在通道方向交界处向所述不完整探测器通道方向中心位置的多个通道的探测器模块，所述参考数据为所述多个通道的探测器模块对应的数据的平均值、中位数、最大值、最小值中的一种或多种；和/或，
所述参考数据区域包括所述探测器缺失部与所述不完整探测器其他部分的在排方向交界处向所述不完整探测器排方向中心位置的多排的探测器模块，所述参考数据为所述多排的探测器模块对应的数据的平均值、中位数、最大值、最小值中的一种或多种。
15.根据附记5或10所述的方法，其中，
所述参考数据为所述第一数据和所述第二数据在所述参考数据区域的差或商。
16.根据附记1所述的方法，其中，所述不完整探测器的形状为十字形或三角形或菱形或栅栏形或工字形。

Claims (18)

1.一种计算机断层扫描成像装置，其特征在于，所述装置包括：
第一扫描单元，其使用不完整探测器以螺距因子大于3的螺距对被检部位进行预扫描，获得第一数据；
第二扫描单元，其使用所述不完整探测器对所述被检部位进行轴向扫描，获得第二数据；
第一处理单元，其对所述第一数据和所述第二数据进行拼接，得到第三数据；
第二处理单元，其对所述第三数据进行数据补偿处理，得到补偿后的第三数据；
图像重建单元，其利用所述补偿后的第三数据进行图像重建，得到扫描图像。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，
进行所述预扫描所采用的管电压低于进行常规扫描所采用的管电压，和/或，进行所述预扫描所采用的管电流低于进行常规扫描所采用的管电流。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，
进行所述预扫描所使用的X射线的辐射剂量小于进行常规扫描所使用的X射线的辐射剂量。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一处理单元对所述第一数据和所述第二数据进行拼接，包括：
采用插值算法对所述第一数据进行上采样处理；
将上采样处理后的第一数据与所述第二数据进行拼接，得到所述第三数据。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述不完整探测器包括从按阵列方式布置的多个探测器模块中移除偏离中心的部分探测器模块的探测器缺失部；所述第二处理单元包括：
计算单元，其计算所述第一数据和所述第二数据在参考数据区域的参考数据；
第一补偿单元，其利用所述参考数据对所述第三数据中所述探测器缺失部对应的数据进行补偿，得到补偿后的第三数据。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述计算单元计算所述第一数据和所述第二数据在参考数据区域的参考数据，包括：
对所述第一数据和所述第二数据在所述不完整探测器的通道方向进行滤波，得到通道方向滤波后的第一数据和第二数据；
计算所述通道方向滤波后的第一数据和第二数据在所述通道方向上的参考数据通道的参考数据。
7.根据权利要求5所述的装置，其中，所述第一补偿单元利用所述参考数据对所述第三数据中所述探测器缺失部对应的数据进行补偿，包括：
将所述第三数据与所述参考数据进行相加或者相乘；
对相加或相乘后的数据进行滤波，得到滤波后的数据作为补偿后的第三数据。
8.根据权利要求5所述的装置，其中，所述计算单元计算所述第一数据和所述第二数据在参考数据区域的参考数据，包括：
对所述第一数据和所述第二数据在所述不完整探测器的通道方向和排方向分别进行滤波，得到通道方向滤波后的第一数据和第二数据以及排方向滤波后的第一数据和第二数据；
计算所述通道方向滤波后的第一数据和第二数据在通道方向上的参考数据通道的参考数据，以及所述排方向滤波后的第一数据和第二数据在排方向上的参考数据排的参考数据；
利用所述通道方向上的参考数据通道的参考数据和所述排方向上的参考数据排的参考数据，得到所述第一数据和所述第二数据在参考数据区域的参考数据。
9.根据权利要求5所述的装置，其中，所述第一补偿单元利用所述参考数据对所述第三数据中所述探测器缺失部对应的数据进行补偿，包括：
将所述第三数据与所述参考数据进行相加或者相乘；
对相加或相乘后的数据分别进行通道方向的滤波和排方向的滤波，得到滤波后的数据作为补偿后的第三数据。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述不完整探测器包括从按阵列方式布置的多个探测器模块中移除偏离中心的部分探测器模块的探测器缺失部；所述第二处理单元包括：
拟合单元，其对所述第一数据和所述第二数据在参考数据区域进行拟合，得到拟合数据；
第二补偿单元，其利用所述拟合数据对所述第三数据中所述探测器缺失部对应的数据进行补偿，得到补偿后的第三数据。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述拟合单元对所述第一数据和所述第二数据在参考数据区域进行拟合，包括：
对所述第一数据和所述第二数据在所述不完整探测器的通道方向进行滤波，得到通道方向滤波后的第一数据和第二数据；
将所述通道方向滤波后的第一数据和第二数据在通道方向上的参考数据通道进行拟合，得到拟合数据。
12.根据权利要求10所述的装置，其中，所述第二补偿单元利用所述拟合数据对所述第三数据中所述探测器缺失部对应的数据进行补偿，包括：
用所述拟合数据替换所述参考数据区域的所述第三数据；
对替换后的数据进行滤波，得到滤波后的数据作为补偿后的第三数据。
13.根据权利要求5或10所述的装置，其中，
所述参考数据区域包括位于所述探测器缺失部与所述不完整探测器其他部分的在通道方向交界处一个通道的探测器模块，或者包括自所述通道方向交界处向所述不完整探测器通道方向中心位置的一个或多个通道的探测器模块，和/或，
所述参考数据区域包括位于所述探测器缺失部与所述不完整探测器其他部分的在排方向交界处的一排的探测器模块，或者包括自所述排方向交界处向所述不完整探测器排方向中心位置的一排或多排的探测器模块。
14.根据权利要求5或10所述的装置，其中，
所述参考数据区域包括所述探测器缺失部与所述不完整探测器其他部分的在通道方向交界处向所述不完整探测器通道方向中心位置的多个通道的探测器模块；所述参考数据为所述多个通道的探测器模块对应的数据的平均值、中位数、最大值、最小值中的一种或多种；和/或，
所述参考数据区域包括所述探测器缺失部与所述不完整探测器其他部分的在排方向交界处向所述不完整探测器排方向中心位置的多排的探测器模块；所述参考数据为所述多排的探测器模块对应的数据的平均值、中位数、最大值、最小值中的一种或多种。
15.根据权利要求5或10所述的装置，其中，
所述参考数据为所述第一数据和所述第二数据在所述参考数据区域的差或商。
16.根据权利要求1所述的装置，其中，所述不完整探测器的形状为十字形或三角形或菱形或栅栏形或工字形。
17.一种计算机断层扫描成像方法，其特征在于，所述方法包括：
使用不完整探测器以螺距因子大于3的螺距对被检部位进行预扫描，获得第一数据；
使用所述不完整探测器对所述被检部位进行轴向扫描，获得第二数据；
对所述第一数据和所述第二数据进行拼接，得到第三数据；
对所述第三数据进行数据补偿处理，得到补偿后的第三数据；
利用所述补偿后的第三数据进行图像重建，得到扫描图像。
18.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器被配置为执行所述计算机程序而实现如权利要求17所述的方法。
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