CN1309948A - 分析ctz－轴射线束位置的方法和装置 - Google Patents

Abstract

在本发明的一实施例中,提供了一种分析CT成像系统(10)中跟踪控制回路性能的方法,该成像系统配置成用跟踪控制回路定位一X射线束(16)。该方法包括在扫描期间收集多个视图的控制回路数据,和估算与相应视图有关的控制回路数据以测量至少一个成像系统特性的步骤。该方法给成像系统用户提供了易于发现图像赝像可能原因的数据。

Description

分析CT Z-轴射线束位置的方法和装置

本发明一般涉及用计算机控制的X线断层摄影术(CT)成像，尤其涉及用一个在一多层薄片CT成像系统中的z-轴跟踪回路来分析X射线束位置性能的方法和装置。

在至少一种已知计算机控制的X线断层摄影术(CT)成像系统结构中，一个X射线源发射一束位于笛卡尔坐标系X-Y面内并通常被称为“图像面”的平行扇形射线束。X射线束穿过被成像的物体，比如一个病人。射线束经物体衰减后照射到一辐射探测器阵列上。在探测器阵列所接收的衰减了的射线束射线的强度由该物体对X射线束的削弱程度决定。阵列的每一探测元件产生一个单独的电信号，该电信号是对探测器位置处射线束衰减的测定。所有探测器的衰减测量值要分别获得以形成一个传输轮廓。

在已知的第三代CT系统中，X射线源和探测器阵列与成像面内的一个支架一起绕被成像物体转动以便X射线束与物体相交的角度恒定地改变。以一个支架角度，一组来自于探测器阵列的X射线衰减测量值，即发射数据，被称为一幅“视图”。在X射线源和探测器一次回转内，物体的一次“扫描”包括从不同支架角度或视角拍下的一组视图。在一轴向扫描中，将发射数据进行处理构成一幅对应于由该物体得到的二维薄片的图像。在本领域中由一组发射数据重构一图像的方法被称为滤光放映技术。该方法将从扫描得到的衰减测量值转换为所谓“CT数”或“Hounsfield单位”的整数，该数用来控制阴极射线管显示器上的相应象素的亮度。

可以用一闭路Z-轴控制系统来确定一个X射线束相对于一探测器阵列的位置。通过重新定位一瞄准仪适应于所测射线束位置，可将一X射线束保持在一个非常接近一探测器阵列边缘的位置，但是，一个不正常工作的Z-轴控制回路会引起图像的赝像，尤其是在从探测器阵列外部列采集到的图像数据中。然而，图像的赝像不单由控制回路误差引起，因此最好是提供其检验控制回路是以所期望方式工作的方法。在控制回路性能上，最好还提供分析其他成像系统特性效果的方法，如机械动态偏斜。

因此在一实施例中，提供了一种分析CT成像系统中跟踪控制回路性能的方法，该成像系统设置成用跟踪控制回路来定位X射线束，该方法包括在扫描中采集多个视图的控制回路数据和估算与相应视图有关的控制回路数据以测量出至少一个成像系统特性的步骤。

上述方法为成像系统用户提供了便于发现图像赝像可能原因的数据。

图1是一个CT成像系统的示意图。

图2是一个图1所示系统的方框示意图。

图3是一个图1所示CT成像系统的局部示意图，表示Z-轴定位系统的一个实施例。

图4是一个Z-轴跟踪控制回路的一实施例的程序框图。

图5是一个校准跟踪控制回路参数的一种方法的程序框图。

参考图1和图2，图中显示一个计算机控制的X线断层摄影术(CT)成像系统10包括一个代表“第三代”CT扫描仪特征的支架12。支架12有一个X射线源14，如一个X射线管，它向支架12对面的探测器阵列18发射一束X射线16。探测器阵列18由探测器单元20组成，共时检测穿过如医院病人物体22的被发射出的X射线。探测器阵列18既可以以一个单层薄片形式构成，也可以以一个多层薄片形式构成。每一探测器单元20产生一个电子信号，该信号表示一射入X射线束强度和当它穿过病人22时因此而产生的射线束衰减。在获得X射线发射数据的一次扫描中，支架12和安装在其上的部件绕一转动中心或等角点24转动。

支架12的转动和X射线源14的操作由CT系统10的一个控制机构26控制。控制机构26包括一个给X射线源14提供电源和计时信号的X射线控制器28。控制机构26还包括一个控制支架12转速和位置的支架电机控制器30。控制机构26内的一个数据采集系统(DAS)32从探测器单元20采样模拟数据并将数据转换为随后处理用的数字信号。一个图像重建器34从DAS 32接收已采样并已数字化的X射线数据，并且完成高速图像重建。重建的图像用作为在大容量存储器38中存储图像的计算机36的输入。

计算机36也通过具有一键盘的控制台40接收操作者(图中未示)的命令和扫描参数。一个辅助阴极射线管显示器42允许操作者观察来自计算机36的重建图像和其他数据。计算机36用操作者提供的命令和参数向DAS 32、X射线控制器28和支架电机控制器30提供控制信号和信息。另外，计算机36操作一个工作台电机控制器44，该控制器控制一机动化的工作台46将病人22安放在支架12内。尤其是，工作台46移动病人22的各部分穿过支架开口48。支架12包括一个窗口(图中未示)，该窗口在保护X射线源14不受扫描中可能发生的如对比介质或病人液体益出影响的同时，允许X射线束16穿过一塑料支架盖(图中也未示)。

在图3所示的实施例中，从X射线源14(图2)的焦点50发出X射线束16。X射线束16被瞄准仪52校准，校准后的射线束16射向探测器阵列18。探测器阵列18以一个多层薄片形状构成并包括用以发射数据采集的探测器单元列54,56,58和60。一个通常称为“扇形射线束平面”的平面86包含焦点50的中心线和射线束16的中心线。虽然扇形射线束平面86不会一直这样排成直线，但图3中表示的扇形射线束平面86与探测器阵列18的中心线D0成一直线。探测器阵列18的探测器单元列62,64,66和68作为Z-位置探测器确定X射线束16的一个Z-轴位置。主要在射线束16的半阴影70内选择外部列62和68。主要在射线束16的阴影72内选择内部列64和66。这样外部列62和68的信号强度依赖于X射线束的位置，而内部列64和66的信号强度为比较外部列信号提供参考。图3所示的探测器列62,64,66和68的排列只是示例，并且至少与另一个实施例不同。瞄准仪52包括锥形的凸轮74和76，因此有时被称为“凸轮瞄准仪”。(这里表明凸轮“有一个锥度”，除非另有说明，并不排除零锥度凸轮。)X射线控制器28控制凸轮74和76的定位。每个凸轮可以单独定位以便相对探测器阵列18的一个边缘92改变X射线阴影72的位置和宽度。

在图4所示的一个实施例中，一个定位射线束16的闭路方法包括比较从探测器单元的不同列接收的代表X射线强度的信号，并且根据比较结果对X射线束进行定位。在程序78中，对20毫秒间隔内的视图，将来自探测器列62,64,66和68的代表X射线强度的信号累加得到列的总和。例如，当模拟信号被转换为一个数字格式后，DAS 32中的硬件电路(图中未示)完成补偿修正，并从接收到的来自外部列62和内部列64的信号确定列的总和。在程序80中，通过确定外部列62接收的信号总和与内部列64接收的信号总和的比率，并用该比率乘以一比率修正系数可确定一修正的比率R。通过成像系统10的校准而确定的比率修正系数说明了外部列62和内部列64间不同的相应DAS增益。

程序82中，在相对中心线毫米范围内确定射线束位置Z(R)。通过将修正比率用于一预定的射线束位置转换函数以计算X射线射线束位置来得到射线束位置Z。射线束位置转换函数Z(R)由例如一个有预定系数的四次多项式表示：Z(R)=a+bR+cR²+dR³+eR⁴.

在成像系统10的校准中确定射线束位置转换函数Z(R)及其界限。

然后在程序84中确定一个新的瞄准器位置。程序84中，根据下式从射线束位置Z，电流瞄准器位置C，和系统10的其他几何参数确定一焦点位置f： $f=\frac{(Z-C{-T}_z)}{{\mathrm{fm}}_{\mathrm{zz}}\left(l_{\mathrm{fs}}\right)}+C+T_z,$

这里，T_z代表凸轮74的当前锥度，fm_zz代表列62和64的焦点放大系数，并且是焦点尺寸的函数，l_fs代表焦点50的长度。在程序84中，为面向等角点24定位的探测器件20确定瞄准仪52的一个新位置。瞄准仪52重新定位于瞄准仪52的一个边缘(未示出)与一条介于焦点位置f和一个目标射线束位置Z_t之间的线的相交处，该目标射线束位置Z_t由成像系统10的校准确定。因此新瞄准仪位置C_n根据下式确定： $C_n=\frac{(Z_t-f)}{c{m}_i\left(l_{\mathrm{fs}}\right)}+f$

这里，cm_i代表面向等角点24定位的探测器单元20处的一个瞄准仪当前放大系数，它是焦点尺寸的函数，l_fs代表焦点50的长度。

在一跟踪回路实施例中，以可连续得到瞄准仪52每个边新位置的间隔，对瞄准仪52每个边可分别完成步骤78、80、82和84。在一实施例中，为在0.5秒扫描内对X射线束16位置采样25次以减少控制回路滞后误差，该间隔设为20毫秒。而在其他实施例中，该间隔介于5毫秒到50毫秒之间。还是在其他实施例中，该间隔介于一可有效避免量子噪声和高频振动(如在50Hz和160Hz之间的一运行频率下由于X射线管阳极位移的振动)影响的最小值和一由挠度曲线回转率限制的最大值之间。对变化的挠度曲线的采样经常可避免额外的定位误差。(挠度是X射线束16由于受重力和在工作台架12旋转时作用在机械结构上的离心力影响的周期性位移。)

在扫描病人期间，Z-位置探测器62、64、66或68有可能被病人的衣服、毯子或其他东西挡住。检测到一Z-位置探测器62、64、66或68的遮挡后，或当X射线源14首次接通时，回路采样间隔被调小。在一实施例中，回路采样间隔向下调整到5毫秒。稳定4毫秒后，测量到射线束位置，而且开始进行瞄准仪定位以进一步减小初始定位误差。

在遮挡期间，回路操作暂停。为检测Z-位置探测器是否被遮挡，将一个从紧邻一个Z-位置探测器62、64、66或68的数据探测器单元90出来的信号与一预期信号Sx比较。在一实施例中，若一最后数据探测器单元20的信号小于预期信号Sx的0.9倍，就可假设Z-位置探测器被遮挡。在其他实施例中，当一最后数据探测器单元20的信号小于预期信号Sx的0.95到0.5倍时，可假设Z-位置探测器被遮挡。(最好使此值尽可能大以尽快判定病人的遮挡，从而避免由于错误的Z-测量数据而导致的X射线束16的误定位。由于已知高大病人22的X射线的离散遮挡，例如，可将信号降低至预期信号的0.95倍，故在一实施例中使用最大值0.95)。在遮挡期间，瞄准仪的定位暂停。然而，在一个从20毫秒降低到5毫秒的间隔的情况下，位置测量持续进行。减小的测量间隔允许成像系统10更快地检测到遮挡的一端并恢复闭路定位。

预期信号Sx写做：

Sx=gmA^*csf^*t^*g

这里，gmA是一个与X射线源14的激励电流成正比的发电机电流毫安信号，csf是一个在系统10的校准中确定的比例系数，t是一个DAS采样时间周期，g是一放大系数。放大系数g允许预期信号Sx根据一个用以扫描的放大值来调整。在一实施例中，该放大值可从系统10中用的若干放大值中选择。

在一实施例中，当检测到信号讹误时暂停闭路跟踪。举例来说，通过从一射线束位置和一瞄准仪位置测定一实际焦点长度并将实际焦点长度与一标称焦点长度比较，可检测到信号讹误。例如，当检测到实际焦点长度与标称焦点长度的差大于0.1毫米时，就认为出现了讹误并中断瞄准仪定位。(在其他实施例中，设定的讹误的差域为下限0.05毫米，上限0.6毫米。仍然在其他实施例中，在一个根据缘于噪声、X射线分散和/或射线束位置瞬态扰动的错误激活的较高概率确定的下限和一个仍可提供一些跟踪便利的上限之间选择一个值。)然而，当检测到一遮挡时，射线束位置测量以一减小的间隔继续进行。这样讹误可能发生，例如，恰在病人遮挡检测的前后一小段时间内。如果讹误持续在超过例如工作台架12旋转90°而没有检测到病人遮挡，就很可能会发生跟踪系统响应装置故障。在这种情况下，立即终止扫描以避免病人受照剂量和对诊断无用图像的收集。在其它实施例中，工作台架12旋转范围设为从45°到360°。在其它实施例中，在一可接受的错误警报率值和一上限之间设定一个界限，该错误警报率是由分散和/或一个偶尔的超长病人22的遮挡所引起的，该上限表示一种关于在中断扫描之前可允许多长时间的妥协操作的设计选择(高剂量和/或诊断无用的图像)。

系统10关闭后，焦点50的位置随射线源14的冷却改变。在一实施例中，系统10再次开启之前，焦点的初始位置根据前次测量焦点位置时得到的信息近似地被确定。在一实施例中，用一线性函数的一个近以值模拟冷却过程中焦点位置的变化，在另一实施例中，该线性函数是一个每秒97毫微米的线性函数。由于随冷却产生的位置变化是一个指数函数，所以线性近以值限定在0.15毫米。该限定值对应于完全冷却时系统10内将近20％的冷却变化，在此对指数函数的线性近似满足需要。在无病人扫描的情况下完全冷却位置需要8至12小时，如果射线束管超过1小时未使用，则一般需要在病人扫描前对射线束管进行预热。因此，尽管可以，但完全冷却位置不在正常的病人扫描期间进行。射线束管预热期间，为瞄准仪初始定位而再次建立一个焦点当前已测位置。

在系统10校准中确定一些在此描述的跟踪回路参数，特别是射线束位置转换函数Z(R)及其极限值和目标射线束位置Z_t。图5表示一个校准跟踪回路参数的一种方法的实施例。该实施例中，在程序100中，当瞄准仪52沿Z轴位置序列渐进时，可从一固定扫描采集数据。对瞄准仪52的每个步长位置，射线束16在探测器阵列18的暴露表面上增加0.3毫米。为得到瞄准仪52每个步长位置的一组探测器采样，程序102对扫描数据进行了偏差校正和视图平均化。然后，程序104确定焦点的一个位置。程序104将偏离探测器阵列中心线D₀的一瞄准仪52的Z轴位置确定为外列62和68在探测器元件20的全宽度接受半极值密度信号的位置。然后程序104通过瞄准仪52的Z轴位置偏差和系统10的标称几何参数在扫描期间确定焦点50的位置。

在瞄准仪52的每个步长位置，对每个探测器元件20，程序106都确定一个射线束16的位置。射线束16的位置通过扫描焦点50的位置、焦点50的标称长度和系统10的标称几何形状确定。

为面向等角点24定位的探测器元件20，程序108确定目标射线束位置Z_t。当射线束16指向目标射线束位置Z_t时，射线束16离探测器阵列18的边缘92足够近以防止成像赝像，但也离得足够远以减少病人剂量。为确定目标射线束位置Z_t，采用瞄准仪52连续步长位置的探测器采样率来确定一个探测器的微分误差。然后用一个重建误差灵敏度函数w(i)对探测器微分误差进行加权。作为探测器元件20与等角点24的径向距离的函数，重建误差灵敏度函数w(i)与探测器元件20的正确贡献的百分率相关。在一实施例中，函数w(i)通过标称系统几何尺寸计算得到。在另一实施例中，w(i)由经验确定。例如，下式描述了w(i)的一种经验测定：

b(i)=.018                   0≤i≤5

b(i)=.035+.00075x(i-5),     5≤i≤213

b(i)=.414+.00365x(i-213),   214≤i≤n

这里，i代表从等角点24算起的探测器元件的位置，b(i)代表一对探测器元件20误差的一个赝像极值，即一个百分比微分误差。重建误差灵敏度函数w(i)根据下式确定：

w(i)=0.18/b(i)

由于加权的探测器微分误差超过一个经验已知的产生图像赝像的例如0.04％的限值L，故确定一个瞄准仪52的步长位置SP。用一个可应用的跟踪回路定位误差数，恰好在SP前一个距离的等角点为探测器元件确定目标射线束位置Z_t。

为得到位于X射线扇形射线束16远端的一组探测器元件在外列62和内列64上的信号平均值的比率R，程序110测定射线束转换函数Z(R)。对于每个瞄准仪52步长位置，在介于按步长顺序的最大值和最小值之间的一个适合的比率范围内，由程序106确定的射线束16的位置与瞄准仪52每个步长位置的4次方多项式成比例关系，例如，根据下式：

Z(R)=a+bR+cR²+dR³+eR⁴

程序112将Z(R)的一个有效的位置测量范围确定为在该组瞄准仪52的步长位置的两端极限之间，在此由Z确定的一个射线束16位置与射线束16的一个实际位置间的误差小于一个例如是0.2毫米的预定限值。其他实施例中，预定限值在0.1到0.6毫米之间。还是在其他实施例中，预定限值设为一个下限和一个上限之间的一个值，该下限正好超过限定可精确测出的射线束位置范围的一个数值，该上限被认为可产生足够大跟踪误差，造成对跟踪益处的不可接受的损害。

如上所述，在至少一个实施例中，根据一已测量到的射线束位置可连续对一凸轮瞄准仪74、76进行再定位。然而，如果控制回路有故障，在这样的一个实施例中，就可能形成图像赝像，特别是在外探测器列62、68上。由于赝像可能有除了控制回路故障导致的原因外的其他原因，因此，可通过例如控制回路误差、参考多项式误差和机械动态偏斜误差提供一种分析方法，来校验测量到的适当的回路参数。

控制回路误差是一个反映一个跟踪控制回路能力的指标，该能力是指将X射线束16定位在一个基于已测量到的射线束位置的目标射线束位置。通过在扫描中收集多个视图的控制回路数据，并估算与对应视图有关的控制回路数据以测量至少一个成像系统特性，可对控制回路误差参数进行估算。例如，用控制回路确定一射线束位置，该射线束位置与一个目标射线束位置进行比较以确定一个控制回路误差的量。在一实施例中，为定位在等角点24的用于检测的一探测器元件20(即一个等角点探测器元件20)而计算得到的一个射线束位置与一个希望的目标射线束位置Z_t比较。在一实施例中，通过确定一个如下得到的值R，对每侧A和B计算射线束位置差分：

它是一个外部列与内部列的修正过的比率修正值，已从DAS增益校准得到该比率修正值。(A侧和B侧指探测器18的两半。可认为探测器18被一与Z轴垂直的平面一分为二。A侧是图1中位于与病人工作台46的安装结构同侧平面的探测器18的一半。B侧是探测器的另一半。两侧的标记是任意的。)其次，R可转化为一个以毫米为单位的射线束位置。在一实施例中，可将该转化写作一个四阶多项式，该式有从瞄准仪校准得到的系数：

Z=a+bR+cR²+dR³+eR⁴

然后，从下式确定一个焦点位置： $f=\frac{(Z-C=-T_z)}{{\mathrm{fm}}_{\mathrm{zz}}}+C+T_z,$

其中，C是一个当前的凸轮位置(在等角点)。

T_Z是在一个Z组的一个凸轮锥度，Z组即以一种模式操作的测量射线束位置的一组探测器通道62、64、66、68；以及

fm_zz是在该Z组的一个焦点放大系数，它是焦点长度l_fs的函数。

一等角点处的Z内的一射线束位置于是可写为：

Z_i=(C-f)Cm(l_fs)+f

这里，Z_i是等角点处Z内的射线束位置；和

C_m是等角点处一瞄准仪凸轮放大系数，它是焦点长度的函数。

于是可确定一偏差E。偏差E写作：

E=Z_i-Z_t，

这里，Z_t是一个以mmd表示的目标射线束位置(例如，一等角点通道的一个操作点，等角点通道即一个来自于探测器元件20的通道，探测器元件20拦截X射线管14内焦点中心来的射线，该射线穿过支架的旋转中心24)。每次扫描的平均回路误差是所有视图回路误差E的绝对值的平均值。在一实施例中，与目标射线束位置相比，射线束16位置包括将一个每次扫描平均回路误差确定为若干视图的控制回路误差绝对值的平均值的步骤。

在正常的病人扫描期间，控制回路固件连续监控回路误差信息。在一示范的实施例中，如果回路误差在一组计数的采样间隔(比如3)内大于一特定或预定界限，例如0.3mmd(即探测器18处的毫米数)，则要向一个服务记录文件记录一误差信息。在每个射线束位置，如果超过该界限就累加误差计数，如果一个采样位置在界限内就递减误差计数到最小值0。然而，如果回路误差在一组计数的采样间隔(例如3)内大于一较大的特定或预定界限，例如0.6mmd，就可假设未正确控制成像系统10，并立即退出当前扫描。

在一实施例中，提供绘图软件为设置在一扫描数据库内的每个扫描数据回顾地绘制控制回路数据的一个选值。作为使用者的选择，数据作为视图的函数以默认的过滤格式(如20点转换盒)或非可过滤格式进行绘制。当绘制作为视图函数的单个扫描数据时，也同样显示定标器信息(作为扫描函数而绘制的)。如果判定标准有效也会显示出通过/失败。在一个示范的实施例中，除每侧A和B的回路误差外，可选择地绘制下列参数：

与快速校准射线束位置有关的回路误差。除了根据快速校准期间一平均射线束位置(存储在一校准数据库内)而不是根据一预期Z目标位置来确定之外，该参数与上述回路误差E相同。由于该参数有助于了解一个当前射线束位置何时不再与快速校准一系统时的位置相同，因此它是有用的。操作位置与校准位置的差别可产生图像赝像。

初始化时间。该参数确定为过滤后的回路误差的绝对值小于一例如0.1mmd的预定或特殊值的所需时间。

Z比率。该参数确定为一组测定回路误差的等式中的上述值R。

阻塞的Z模数。该参数从发生一阻塞通道情况的视图中确定。如果来自于一个或多个邻近Z位置探测器元件90的内部列通道的一过滤的信号小于一预定值，就认为一视图阻塞了。例如，在一实施例中，如果来自两个探测器元件56和58中任一个的过滤信号小于0.9×mA×T×G×BC_比例，就认为一视图阻塞了。在该表达式中，mA是一个来自于一辅助通道输入端的DAS 32已测毫安数值，T是DAS采样周期，G是一相邻的探测器-DAS通道的DAS放大系数，BC_比例是在快速校准期间确定的一个阻塞比例放大系数。另外，采用一个“每扫描的阻塞百分比”，为100乘以一个阻塞视图数除以总视图数的值。

凸轮位置。在一扫描过程中，DAS 32为每个视图在扫描数据文件头记下位置数据。可从一扫描文件头得到凸轮74、76位置数据。

焦点位置。该参数通过确定一焦点位置f而得到，这与在回路误差计算中一样。

焦点尺寸。该参数确定为焦点位置B减去焦点位置A。在一实施例中，在无阻塞的正常回路运行过程中，焦点尺寸在0.1mmf(焦点处的毫米数)标称范围内。

凸轮扰动。凸轮扰动是源瞄准仪凸轮74、76的一种振动。该振动逐渐减弱，一般无影响，但它便于测量和绘制以核实其无影响。凸轮扰动确定为(f_s尺寸)-过滤后的(f_s尺寸)。

转子移动。同相的高频振动导致转子移动，如在转子移动频率上X射线管14阳极的小周期移动。转子移动确定为(f_s位置)-过滤后的(f_s位置)。

可能发生的另一类误差是参考多项式误差。当一焦点分布函数由于诸如X射线管14的老化这样的因素而改变形状时，就会产生这种误差。为补偿参考多项式误差，在一实施例中，对参考多项式Z=a+bR+cR²+dR³+eR⁴进行周期性再校准。每当执行一日常系统快速校准时，对一跟踪点进行再校准，以便每个多项式(每侧一个)大约每两周更新一次(例如，重新计算系数)。[一跟踪点是一组为控制与每个图像片配置相适应的凸轮的参数。例如，与一个大的或一个小的焦点(8个跟踪点)一起，用4×1.25mm、4×2.5mm、4×3.75mm或4×5mm的片的形式收集图像]。另外，成像系统10也由高、中、低值比率R来比较三个射线束位置。如果测量到射线束位置变化大于0.3mmd，就需要对所有校准点进行一次再校准。如果需要对所有点进行频繁的再校准，就认为X射线管14有一不稳定的焦点分布函数，并被贴上要更新的标签。一个有缺陷的DAS 32或Z通道探测器62、64、66、68模件也可导致不稳定性。

成像系统10根据在探测器18一端的测量值跟踪射线束16，并用一算法在一期望的目标位置处保持射线束16的等角点位置。由于跟踪将射线束16定位在一预期的位置，所以最好提供一种直接测量方法在跟踪期间测量等角点射线束位置。通过在射线束16的一个半阴影内(即一测量模式位置，或在照射到所有外部列通道的半阴影内)操作一等角点通道来检测，而不是通过一个一般的病人扫描的Z目标，得到该测量值的。因此，整个探测器阵列18作为一位置测量装置，与一个Z通道62、64、66、68所做的一样。成像系统10于是可测量出等角点射线束位置是否象Z通道指示的那样确实在一适当位置。如果观察到大的振动，就说明要对瞄准仪74、76进行维修。测量模式使用在一标准校准扫描期内得到的数据来使得外部列与内部列的比率与射线束位置相适应，并提供一种方法以检测是否在整个探测器通道弧上射线束移动都非常相似。支架12在旋转中的机械弯曲造成相对于扇形角支架的移动中的微小差别。测量模式保证这些射线束移动足够小，不至于在用Z组件跟踪时形成赝像。

由于赝像有很多原因，因此最好用一个不使X射线束16的半阴影照射到探测器18的一边上的宽孔径来使成像系统10在无跟踪的情况下扫描并生成一图像。为生成这样的一幅图像，要在无跟踪的情况下完成一次快速校准，然后重新绘制一幅图像。如果即使在没有跟踪的情况下也出现了赝像，这会使服务工程师将维修集中在其他潜在的赝像源。

临床操作中，对比介质或病人液体会流在成像系统10的支架12的供X射线束16发出的光线通过的窗口上(如一聚酯薄膜窗口)。这些溢出物积累起来会增加衰减并使跟踪系统显示一阻塞的通道，或这些溢出物以其他方式干扰正常的跟踪操作。在一实施例中，在日常的快速校准中，通过将X射线管在20-30mA时加电压至约80kV并完成一次完全的扫描来测量窗口的衰减。测量探测器信号，并观测作为旋转角的函数的振动。作为旋转角的函数衰减应该是连续的，因此每个视图得到一个衰减值。在一次旋转期间，在任何角度上，如果衰减在平均值基础上以大于一预定或特定的值增加，例如2.5％或5％，则在如CRT显示器42上会显示一警报信息。该警报信息告诉使用者检查窗口污染物。

尽管已对本发明的特殊实施例进行了详细描述和说明，但应清楚地意识到，通过说明和例子仅可预期相同的东西，不能通过限定得到相同的东西。另外，这里描述的CT系统是一“第三代”系统，其中X射线源和探测器都随支架旋转。也可使用许多其他的成像系统，包括“第四代”CT系统，其探测器是一全环固定探测器并只有X射线源随支架旋转的。而且，这里描述的系统可完成一轴向扫描；然而，尽管需要超过360度的数据，本发明还是可以做螺旋扫描。当本发明以不同的特殊实施例进行描述时，本领域普通技术人员应当认识到本发明可在权利要求的范围和原则内进行修改。

Claims (22)

1、一种分析CT成像系统(10)中跟踪控制回路性能的方法，CT成像系统(10)配置成用跟踪控制回路定位一个X射线束(16)，所述方法包括：

在扫描期间收集多个视图的控制回路数据；和

估算与相应视图有关的控制回路数据以测量至少一个成像系统参数。

2、根据权利要求1所述的方法，其中成像系统(10)配置成用跟踪控制回路沿Z轴将X射线束(16)定位在一个目标位置，并且在扫描期间收集多个视图的控制回路数据的步骤包括以下步骤：

用控制回路确定射线束位置(106)；和

比较该射线束位置与目标射线束位置(108)，以确定一个控制回路测量误差。

3、根据权利要求2所述的方法，其中，比较射线束位置(106)与目标射线束位置(108)，以确定一个控制回路测量误差包括确定射线束的计算位置与目标位置之差的步骤。

4、根据权利要求3所述的方法，还包括对超过一特定或预定界限的控制回路误差进行累加计数，在累加的控制回路误差计数达到限值时提供一误差指示的步骤。

5、根据权利要求4所述的方法，其中，对超过一特定或预定界限的控制回路误差进行累加计数，包括，对于每次射线束位置采样，当达到界限时计数加1，当采样未达到时计数减1直到不小于0的步骤。

6、根据权利要求4所述的方法，还包括当多次采样乘以控制回路误差的值大于一特定或预定值而达到一界限时，终止扫描的步骤。

7、根据权利要求3所述的方法，其中，为确定一控制回路测量误差而进行的射线束位置(106)与目标射线束位置(108)的比较包括将每个扫描的控制回路误差平均值确定为多个视图的控制回路误差绝对值的平均值的步骤。

8、根据权利要求1所述的方法，其中，成像系统(10)的至少一个特性是从特性组中选择出来的，该特性组包括控制回路误差、与快速校准射线束位置有关的回路误差、初始化时间、Z比率、阻塞的Z组件、凸轮位置、焦点位置(104)、焦点尺寸、凸轮扰动、和转子移动。

9、根据权利要求1所述的方法，其中，CT成像系统(10)包括一个有多列(54,56,58,60,62,64,66,68)的探测器(18),CT成像系统配置成将射线束位置(106)确定为一对列探测器的探测器信号比率的一多项式函数，还包括以下步骤，周期性地再校准多项式的系数，再校准后在多个射线束位置内确定误差，当测量到射线束位置的变化大于一预定或特定值时指示一再校准要求。

10、根据权利要求1所述的方法，其中，CT成像系统(10)包括一含等角点(24)通道的数据获取系统(32)，还包括以下步骤：在X射线束(16)的一半阴影(70)内运行等角点通道，测量等角点射线束位置，和根据等角点射线束位置变化提供一瞄准仪(52)维修指示。

11、根据权利要求1所述的方法，其中，成像系统(10)包括一支架窗口，所述方法还包括下列步骤：

将扫描期间的窗口溢出物变化与扫描期间获得的窗口溢出物平均值进行比较；和

当扫描期间的窗口溢出物超过窗口溢出物平均值时，以一个最大的预期窗口溢出物变化值显示一信息。

12、一个有控制跟踪回路的CT成像系统(10)，该CT成像系统配置成：

用跟踪控制回路定位一X射线束(16)；

扫描期间收集多个视图的控制回路数据；和

估算与相应视图有关的控制回路数据，以测量至少一个成像系统特性。

13、根据权利要求12所述的CT成像系统(10)，进一步配置成用跟踪控制回路沿Z轴将一X射线束(16)定位在一目标位置，所述CT成像系统配置成在扫描期间收集多个视图的控制回路数据，包括配置如下的所述CT成像系统：

用控制回路确定一射线束位置(106)；和

比较射线束位置与目标射线束位置(108)，以确定一控制回路测量误差。

14、根据权利要求13所述的CT成像系统(10)，其中，配置成能比较射线束位置(106)和目标射线束位置(108)以确定一控制回路测量误差的所述CT成像系统，包括为确定射线束的计算位置与目标位置之差而配置的所述CT成像系统。

15、根据权利要求14所述的CT成像系统(10)，进一步配置成能够对超过一特定或预定界限的控制回路误差进行累加计数，在累加的控制回路误差计数达到界限值时提供一误差指示。

16、根据权利要求15所述的CT成像系统(10)，其中，配置成对超过一特定或预定界限的控制回路误差进行累加计数的所述CT成像系统，包括配置成对于每次射线束位置采样，当达到界限时计数加1，当采样未达到界限时计数减1直到不小于0的所述CT成像系统。

17、根据权利要求15所述的CT成像系统(10)，进一步配置成当多次采样乘以控制回路误差的值大于一特定或预定值而达到个界限时，终止扫描。

18、根据权利要求14所述的CT成像系统(10)，其中，配置成能够比较射线束位置(106)与目标射线束位置(108)以确定一控制回路测量误差的所述CT成像系统，包括配置成能够将每个扫描回路误差平均值确定为多个视图控制回路误差绝对值的一平均值的所述CT成像系统。

19、根据权利要求12所述的CT成像系统(10)，其中，至少一个成像系统特性是从特性组选择出来的，该特性组包括控制回路误差、与快速校准射线束位置有关的回路误差、初始化时间、Z比率、阻塞的Z组件、凸轮位置、焦点位置(104)、焦点尺寸、凸轮扰动、和转子移动。

20、根据权利要求12所述的CT成像系统(10)，还包括有多列(54,56,58,60,62,64,66,68)的探测器(18)，所述CT成像系统进一步配置成将一射线束位置(106)确定为探测器的一对列的探测器信号比率的一多项式函数，周期性地再校准多项式的系数，再校准后在一组射线束位置内确定误差，当测量到射线束位置的变化大于一预定或特定值时指示一个再校准要求。

21、根据权利要求12所述的CT成像系统(10)，还包括含等角点(24)通道的一个数据获取系统(32)，并且该成像系统进一步配置成在X射线束(16)的一半阴影(70)内运行等角点通道，测量等角点射线束位置并根据等角点射线束位置的变化提供一瞄准仪(52)维修指示。

22、根据权利要求12所述的CT成像系统(10)，还包括一支架窗口，所述成像系统进一步配置成：

将扫描期间的窗口溢出物变化与扫描期间的窗口溢出物的平均值进行比较；和

当扫描期间的窗口溢出物超过窗口溢出物平均值时，以一个最大的预期窗口溢出物变化值显示一信息。

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