CN1636516A - 散射测量方法、散射校正方法、和x射线ct设备 - Google Patents

Abstract

为了校正多片层成像中的散射，将投影p与散射校正因子R(d，do)彼此相关联地存储，从使用检测器厚度为do的检测器通过使用具有射束厚度为d的X射线射束对对象进行成像收集的数据D0确定投影p，确定与该投影p相关联的散射校正因子R(d，do)，并且将数据D0乘以散射校正因子R(d，do)，得到散射校正数据D1。

Description

散射测量方法、散射校正方法、 和X射线CT设备

技术领域

本发明涉及一种散射测量方法、散射校正方法、和X射线CT(计算机层析成像)设备，并且更具体地涉及一种用于在多片层成像中测量散射的散射测量方法、一种用于在多片层成像中校正散射的散射校正方法、和X射线CT设备。

背景技术

在采用单行检测器(例如参见专利文献1和2)的X射线CT设备中可以使用几种已知的常规散射校正方法。

而且，已经提出了可以应用于采用多行检测器(例如参见专利文献3)的X射线CT设备中的散射校正方法。

【专利文献1】日本专利申请公开H7-213517。

【专利文献2】日本专利申请公开H8-131431。

【专利文献3】日本专利申请公开H11-299768。

在使用具有多个检测器行的多行检测器进行多片层成像中，成像受到散射的影响更大，因为射束厚度大于单个检测器的厚度(或检测器行的厚度)。

然而在采用单行检测器的X射线CT设备中使用的常规散射校正方法并没有考虑到这种情况，并且该方法存在不能应用于这种条件的问题。

在采用多行检测器的X射线CT设备中使用的常规散射校正方法可以应用于这种条件，但是其需要进行两次图像重建，这就会导致高计算负荷的问题。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于在多片层成像中测量散射的散射测量方法、一种用于在多片层成像中校正散射的散射校正方法、和X射线CT设备。

本发明在其第一方面提供一种散射测量方法，其特征在于包括：通过使用等于检测器厚度do的射束厚度对所要成像的对象进行成像来测量数据I(do，do)；通过使用大于检测器厚度do的射束厚度d对所要成像的对象进行成像来测量数据I(d，do)；并且根据所述数据I(do，do)与所述数据I(d，do)之间的差确定散射量S(d，do)。

参照数据I(do，do)、数据I(d，do)和散射量S(d，do)中的符号(，)表示(射束厚度，检测器厚度)。

根据第一方面的散射测量方法，由于检测器厚度do是不可变的，而射束厚度是可变的，可以认为从数据I(do，do)到数据I(d，do)的增加只是由于散射引起的。因此可以根据数据I(do，do)与数据I(d，do)之间的差确定散射量S(d，do)。

但是忽略了数据I(do，do)中的散射。可替换地，常规已知的散射校正方法可以用来进一步校正数据I(do，do)中的散射，因为数据I(do，do)可以被看作为单行检测器的数据。

本发明在其第二方面提供一种散射测量方法，其特征在于包括：通过使用等于检测器厚度do的射束厚度对所要成像的对象进行成像测量数据I(do，do)；通过使用大于检测器厚度do的射束厚度d对所要成像的对象进行成像测量数据I(d，do)；并且根据所述数据I(do，do)与所述数据I(d，do)之间的比率确定散射校正因子R(d，do)。

根据第二方面的散射测量方法，由于检测器厚度do是不可变的，而射束厚度是可变的，可以认为从数据I(do，do)到数据I(d，do)的增加只是由于散射引起的。因此根据数据I(do，do)与数据I(d，do)之间的比率，可以确定在通过使用大于检测器厚度do的射束厚度d成像对象而获得的数据D(d，do)中“信号分量”与“信号分量+散射分量”之间的比率R(d，do)。比率R(d，do)称为散射校正因子，因为可以通过将该比率R(d，do)乘以数据D(d，do)而除去该“散射分量”。

本发明在其第三方面中提供一种具有前述配置的散射测量方法，其特征在于包括：彼此相互关联地存储所要成像对象的投影p和散射校正因子或平滑的散射校正因子R(d，do)。

将穿透所要成像的对象、并被检测器行r中的通道ch的检测器det(r，ch)截取的X射线的强度表示为I(r，ch)，并且将穿透所要成像的对象之前的X射线的强度表示为Io(r，ch)，那么所要成像的对象的投影p为：

p(r，ch)＝-log{I(r，ch)}+log{Io(r，ch)}＝-log{I(r，ch)/Io(r，ch)}.

投影p表示所要成像的对象的特性，并且可以认为其与散射量相关。换言之，可以认为投影p与散射校正因子R(d，do)彼此相关。

根据第三方面的散射测量方法，彼此相互关联地存储投影p和散射校正因子或平滑的散射校正因子R(d，do)。这就使得能够与对象的特性相关联地适当使用该散射校正因子R(d，do)。

将穿透对象并被检测器行r中的通道ch的检测器det(r，ch)截取的X射线的强度表示为D(r，ch)，并且将穿透该对象之前的X射线的强度表示为Do(r，ch)，那么对象的投影p为：

p(r，ch)＝-log{D(r，ch)}+log{Do(r，ch)}＝-log{D(r，ch)/Do(r，ch)}.

而且，由于不同检测器det(r，ch)与检测器det(r，ch)之间的散射校正因子R(d，do)不同，如果散射校正因子R(d，do)直接用于散射校正，那么相邻通道之间散射校正后的数据D1中的差被放大，超出原始数据D0中的差，可能导致形成阶状差。

通过存储平滑后的散射校正因子R(d，do)，相邻通道之间的阶状差可以避免。

本发明在其第四方面中提供一种具有前述配置的散射测量方法，其特征在于包括：使用多行检测器收集数据；并彼此相互关联地存储所要成像对象的投影p在检测器行方向上之和Ar或其在通道方向上之和Ac与散射校正因子或平滑后的散射校正因子R(d，do)。

通过跨过所有检测器行或跨过包括检测器行r的多个检测器行，将所要成像的对象在相同通道处的投影p(r，ch)累加得到的值就是所要成像的对象在检测器行方向上的投影p之和Ar。也就是，该和Ar表示为：

$\mathrm{Ar}(r,\mathrm{ch})=\underset{k=1}{\overset{r}{\mathrm{\Σ}}}P(k,\mathrm{ch})$

或

$\mathrm{Ar}(r,\mathrm{ch})=\underset{r}{\mathrm{\Σ}}P(r,\mathrm{ch}).$

通过跨过所有通道或跨过包括通道ch的多个通道，将所要成像的对象在相同检测器行中的投影p(r，ch)累加得到的值就是所要成像的对象在通道方向上的投影p之和Ac。也就是，该和Ac表示为：

$\mathrm{Ac}(r,\mathrm{ch})=\underset{k=1}{\overset{\mathrm{ch}}{\mathrm{\Σ}}}P(r,k)$

或

$\mathrm{Ac}(r,\mathrm{ch})=\underset{\mathrm{ch}}{\mathrm{\Σ}}P(r,\mathrm{ch}).$

投影p之和Ar或Ac表示所要成像的对象的特性，并且可以认为其与散射量相关。换言之，可以认为和Ar或Ac与散射校正因子R(d，do)彼此相关联。

根据第四方面的散射测量方法，彼此相互关联地存储和Ar或Ac以及散射校正因子或平滑的散射校正因子R(d，do)。这就使得能够与对象的特性相关联地正确使用该散射校正因子R(d，do)。

通过跨过所有检测器行或跨过包括检测器行r的多个检测器行，将对象在相同通道处的投影p(r，ch)累加得到的值就是对象在检测器行方向上的投影p之和Ar。也就是，该和Ar表示为：

$\mathrm{Ar}(r,\mathrm{ch})=\underset{k=1}{\overset{r}{\mathrm{\Σ}}}p(k,\mathrm{ch})$

或

$\mathrm{Ar}(r,\mathrm{ch})=\underset{r}{\mathrm{\Σ}}p(r,\mathrm{ch}).$

通过跨过所有通道或跨过包括通道ch的多个通道，将对象在相同检测器行中的投影p(r，ch)累加得到的值就是对象在通道方向上的投影p之和Ac。也就是，该和Ac表示为：

$\mathrm{Ac}(r,\mathrm{ch})=\underset{k=1}{\overset{\mathrm{ch}}{\mathrm{\Σ}}}p(r,k)$

或

$\mathrm{Ac}(r,\mathrm{ch})=\underset{\mathrm{ch}}{\mathrm{\Σ}}p(r,\mathrm{ch}).$

本发明在其第五方面中提供一种具有前述配置的散射测量方法，其特征在于包括：使用多行检测器收集数据；并彼此相互关联地存储所要成像对象在检测器行方向上和在通道方向上的投影p之和V，以及散射校正因子或平滑后的散射校正因子R(d，do)。

通过跨过所有检测器行和所有通道或跨过包括检测器det(r，ch)的多个检测器行和多个通道，将所要成像的对象的投影p(r，ch)累加得到的值就是所要成像的对象在检测器行方向上和通道方向上的投影p之和V。也就是，该和V表示为：

$V(r,\mathrm{ch})=\underset{\mathrm{ch}}{\mathrm{\Σ}}\underset{r}{\mathrm{\Σ}}p(r,\mathrm{ch}).$

投影p之和V表示所要成像的对象的特性，并且可以认为其与散射量相关。换言之，可以认为和V与散射校正因子R(d，do)彼此相关。

根据第五方面的散射测量方法，彼此相互关联地存储和V与散射校正因子或平滑的散射校正因子R(d，do)。这就使得能够与对象的特性相关联地正确使用该散射校正因子R(d，do)。

通过跨过所有检测器行和所有通道或跨过包括检测器det(r，ch)的多个检测器行和多个通道，将对象的投影p(r，ch)累加得到的值就是对象在检测器行方向上和通道方向上的投影p之和V。也就是，该和V表示为：

$V(r,\mathrm{ch})=\underset{\mathrm{ch}}{\mathrm{\Σ}}\underset{r}{\mathrm{\Σ}}p(r,\mathrm{ch}).$

本发明在其第六方面中提供一种散射校正方法，其特征在于包括：如前述配置中，在彼此相互关联地存储投影p与散射校正因子或平滑后的散射校正因子R(d，do)之后，从使用检测器厚度为do的检测器通过使用具有射束厚度为d的X射线射束对对象进行成像收集的数据D0确定投影p；确定与该投影p相关联的散射校正因子R(d，do)；并且通过将数据D0乘以散射校正因子R(d，do)得到散射校正数据D1。

投影p表示对象的特性，并且可以认为其与散射量相关联。换言之，可以认为投影p与散射校正因子R(d，do)彼此相关联。

根据第六方面的散射校正方法，彼此相互关联地存储投影p与散射校正因子或平滑的散射校正因子R(d，do)，并然后可以读取和使用与对象的投影p相关联的散射校正因子R(d，do)来执行散射校正，而同时与对象的特性相关联适当地使用散射校正因子R(d，do)。

本发明在其第七方面中提供一种散射校正方法，其特征在于包括：如前述配置中，在彼此相互关联地存储和Ar或Ac与散射校正因子或平滑后的散射校正因子R(d，do)之后，从使用包括具有检测器厚度为do的检测器的多行检测器，通过使用具有射束厚度为d的X射线射束对对象进行成像收集的数据中确定投影p；确定检测器行方向上的投影p之和Ar或通道方向上的投影p之和Ac；确定与该和Ar或Ac相关联的散射校正因子R(d，do)；并且通过将使用具有检测器厚度为do的检测器收集的数据D0乘以散射校正因子R(d，do)得到散射校正数据D1。

投影p之和Ar或Ac表示对象的特性，并且可以认为其与散射量相关联。换言之，可以认为和Ar或Ac与散射校正因子R(d，do)彼此相关联。

根据第七方面的散射校正方法，彼此相互关联地存储和Ar或Ac与散射校正因子或平滑的散射校正因子R(d，do)，并然后可以读取和使用与对象的投影p之和Ar或Ac相关联的散射校正因子R(d，do)来执行散射校正，而同时与对象的特性相关联适当地使用散射校正因子R(d，do)。

本发明在其第八方面中提供一种散射校正方法，其特征在于包括：如前述配置中，在彼此相互关联地存储和V与散射校正因子或平滑后的散射校正因子R(d，do)之后，从使用包括具有检测器厚度为do的检测器的多行检测器，通过使用具有射束厚度为d的X射线射束对对象进行成像收集的数据中确定投影p；确定检测器行方向上和通道方向上的投影p之和V；确定与该和V相关联的散射校正因子R(d，do)；并且通过将使用具有检测器厚度为do的检测器收集的数据D0乘以散射校正因子R(d，do)得到散射校正数据D1。

投影p之和V表示对象的特性，并且可以认为其与散射量相关联。换言之，可以认为和V与散射校正因子R(d，do)彼此相关联。

根据第八方面的散射校正方法，彼此相互关联地存储和V与散射校正因子或平滑的散射校正因子R(d，do)，并然后可以读取和使用与对象的投影p之和V相关联的散射校正因子R(d，do)来执行散射校正，而同时与对象的特性相关联适当地使用散射校正因子R(d，do)。

本发明在其第九方面中提供一种具有前述配置的散射校正方法，其特征在于包括：通过在通道方向上对该散射校正数据D1进行平滑，得到散射校正并且平滑的数据D2。

作为对相邻的通道应用不同的散射校正因子I(d，do)的结果，相邻通道之间的散射校正数据D1中的差被放大，超出原始数据D0中的差，有可能导致形成阶状差。

根据第九方面的散射校正方法，可以在通道方向上平滑数据D1，以得到在通道方向上平滑连续的数据D2。

本发明在其第十方面中提供一种具有前述配置的散射校正方法，其特征在于包括：通过在通道方向上对未散射校正的数据D0进行高通处理(高频分量提取处理)、或从未散射校正的数据D0中减去平滑且未散射校正的数据D0，确定高频分量H0；并且通过将该高频分量H0加到散射校正并且平滑的数据D2，得到散射校正并且高频校正的数据D3。

该散射校正并且平滑的数据D2已经失去了原始数据D0所包含的高频分量。

根据第十方面的散射校正方法，从原始数据D0中提取高频分量H0，并将其加到数据D2得到数据D3。这样就可以恢复高频分量。

本发明在其第十一方面中提供一种具有前述配置的散射校正方法，其特征在于包括：通过在通道方向上对未散射校正的数据D0进行高通处理，或通过从未散射校正的数据D0中减去平滑并且未散射校正的数据D0，确定高频分量H0；通过将该高频分量H0乘以调节因子G(d，do)，得到调节的高频分量H1；并且通过将该调节的高频分量H1加到散射校正且平滑的数据D2，得到散射校正并且高频校正的数据D3。

由于该散射校正且平滑的数据D2小于原始数据D0，优选地添加其幅度被相应地调节了的高频分量H0。

根据第十一方面的散射校正方法，从原始数据D0中提取高频分量H0，乘以调节因子G(d，do)，并加到数据D2得到数据D3。这样就可以恢复具有适当幅度的高频分量。

所采用的调节因子G(d，do)可以是人工操作者提供的常数、操作者提供的常数与对应的散射校正因子R(d，do)之积，对应的散射校正因子R(d，do)自身、或散射校正因子R(d，do)的平均值。

本发明在其第十二方面中提供一种X射线CT设备，其特征在于包括：X射线管；多行检测器；扫描装置，用于在围绕对象相对旋转所述X射线管与所述多行检测器至少其中之一时收集数据；和散射测量装置，用于通过使用等于检测器厚度do的射束厚度对所要成像的对象进行成像测量数据I(do，do)，通过使用大于检测器厚度do的射束厚度d对所要成像的对象进行成像测量数据I(d，do)，并且根据所述数据I(do，do)与所述数据I(d，do)之间的差确定散射量S(d，do)。

根据第十二方面的该X射线CT设备，可以恰当地实施第一方面的散射测量方法。

本发明在其第十三方面中提供一种X射线CT设备，其特征在于包括：X射线管；多行检测器；扫描装置，用于在围绕对象相对旋转所述X射线管与所述多行检测器至少其中之一时收集数据；和散射测量装置，用于通过使用等于检测器厚度do的射束厚度对所要成像的对象进行成像测量数据I(do，do)，通过使用大于检测器厚度do的射束厚度d对所要成像的对象进行成像测量数据I(d，do)，并且根据所述数据I(do，do)与所述数据I(d，do)之间的比率确定散射校正因子R(d，do)。

根据第十三方面的该X射线CT设备，可以恰当地实施第二方面的散射测量方法。

本发明在其第十四方面中提供一种具有前述配置的X射线CT设备，其特征在于包括：散射校正因子存储装置，用于彼此相互关联地存储所要成像的对象的投影p和散射校正因子或平滑的散射校正因子R(d，do)。

根据第十四方面的该X射线CT设备，可以恰当地实施第三方面的散射测量方法。

本发明在其第十五方面中提供一种具有前述配置的X射线CT设备，其特征在于包括：散射校正因子存储装置，用于彼此相互关联地存储所要成像的对象在检测器行方向上的投影p之和Ar或其在通道方向上之和Ac以及散射校正因子或平滑后的散射校正因子R(d，do)。

根据第十五方面的该X射线CT设备，可以恰当地实施第四方面的散射测量方法。

本发明在其第十六方面中提供一种具有前述配置的X射线CT设备，其特征在于包括：散射校正因子存储装置，用于彼此相互关联地存储所要成像的对象在检测器行方向上和通道方向上的投影p之和V、所要成像的对象的投影p、以及散射校正因子或平滑后的散射校正因子R(d，do)。

根据第十六方面的该X射线CT设备，可以恰当地实施第五方面的散射测量方法。

本发明在其第十七方面中提供一种X射线CT设备，其特征在于包括：X射线管；多行检测器；扫描装置，用于在围绕对象相对旋转所述X射线管与所述多行检测器至少其中之一时收集数据；散射校正因子存储装置，用于彼此相互关联地存储所要成像的对象的投影p和散射校正因子或平滑的散射校正因子R(d，do)；和散射校正装置，用于从使用检测器厚度为do的检测器，通过使用具有射束厚度为d的X射线射束对对象进行成像收集的数据D0中确定投影p，从所述散射校正因子存储装置读取与该投影p相关联的散射校正因子R(d，do)，并且通过将数据D0乘以散射校正因子R(d，do)得到散射校正数据D1。

根据第十七方面的该X射线CT设备，可以恰当地实施第六方面的散射校正方法。

本发明在其第十八方面中提供一种X射线CT设备，其特征在于包括：X射线管；多行检测器；扫描装置，用于在围绕对象相对旋转所述X射线管与所述多行检测器至少其中之一时收集数据；散射校正因子存储装置，用于彼此相互关联地存储所要成像对象在检测器行方向上的投影p之和Ar或其在通道方向上之和Ac，以及散射校正因子或平滑后的散射校正因子R(d，do)；和散射校正装置，用于通过使用具有射束厚度为d的X射线射束对对象进行成像，以得到投影p，确定在检测器行方向上的投影p之和Ar或其在通道方向上之和Ac，从所述散射校正因子存储装置读取与该和Ar或Ac相关联的散射校正因子R(d，do)，并且通过将使用具有检测器厚度为do的检测器收集的数据D0乘以散射校正因子R(d，do)得到散射校正数据D1。

根据第十八方面的该X射线CT设备，可以恰当地实施第七方面的散射校正方法。

本发明在其第十九方面中提供一种X射线CT设备，其特征在于包括：X射线管；多行检测器；扫描装置，用于在围绕对象相对旋转所述X射线管与所述多行检测器至少其中之一时收集数据；散射校正因子存储装置，用于彼此相互关联地存储所要成像对象在检测器行方向上和通道方向上的投影p之和V，以及散射校正因子或平滑后的散射校正因子R(d，do)；和散射校正装置，用于通过使用具有射束厚度为d的X射线射束对对象进行成像，得到投影p，确定在检测器行方向和通道方向上的投影p之和V，从所述散射校正因子存储装置读取与该和V相关联的散射校正因子R(d，do)，并且通过将使用具有检测器厚度为do的检测器收集的数据D0乘以散射校正因子R(d，do)得到散射校正数据D1。

根据第十九方面的该X射线CT设备，可以恰当地实施第八方面的散射校正方法。

本发明在其第二十方面中提供一种具有前述配置的X射线CT设备，其特征在于包括：平滑装置，用于通过在通道方向上对散射校正数据D1进行平滑，得到散射校正且平滑的数据D2。

根据第二十方面的该X射线CT设备，可以恰当地实施第九方面的散射校正方法。

本发明在其第二十一方面中提供一种具有前述配置的X射线CT设备，其特征在于包括：高通处理装置，用于通过在通道方向上对未散射校正的数据D0进行高通处理，或从未散射校正的数据D0中减去平滑且未散射校正的数据D0，确定高频分量H0；和高频校正装置，用于通过将该高频分量H0加到散射校正并且平滑的数据D2，得到散射校正并且高频校正的数据D3。

根据第二十一方面的该X射线CT设备，可以恰当地实施第十方面的散射校正方法。

本发明在其第二十二方面中提供一种具有前述配置的X射线CT设备，其特征在于包括：高通处理装置，用于通过在通道方向上对未散射校正的数据D0进行高通处理，或从未散射校正的数据D0中减去平滑且未散射校正的数据D0，确定高频分量H0；高频分量散射校正装置，用于通过将该高频分量H0乘以调节因子G(d，do)确定调节的高频分量H1；和高频校正装置，用于通过将该调节的高频分量H1加到散射校正并且平滑的数据D2，得到散射校正并且高频校正的数据D3。

根据第二十二方面的该X射线CT设备，可以恰当地实施第十一方面的散射校正方法。

根据本发明的散射测量方法和X射线CT设备，可以测量多片层成像中的散射。

根据本发明的散射校正方法和X射线CT设备，可以校正多片层成像中的散射。

可以应用本发明的散射校正方法、散射校正方法和X射线CT设备，以减少多片层成像中由于散射而产生的CT图像的图像质量降低。

从下面本发明的优选实施例的说明可以清楚的看到本发明进一步的目的和优点，如附图所述。

附图说明

图1的方框图所示为根据实例1的X射线CT设备。

图2的流程图所示为根据实例1的散射测量过程。

图3的说明图所示为散射测量过程。

图4的概念图所示为所存储的散射校正因子。

图5的流程图所示为根据实例1的散射校正过程。

图6的说明图所示为多片层成像的过程。

图7的流程图所示为根据实例2的散射测量过程。

图8的流程图所示为根据实例2的散射校正过程。

具体实施方式

现在将参照附图中所示的实施例更加详细地描述本发明。应该注意到，本发明并不限于这些实施例。

[实例1]

图1的结构方框图所示为根据实例1的X射线CT设备。

该X射线CT设备100包括操作者控制台1、桌台设备10和扫描机架20。

该操作者控制台1包括输入设备2，用于接收操作者的输入，中央处理设备3，用于进行散射测量处理、散射校正处理等，数据收集缓冲器5，用于收集由扫描机架20获取的数据，CRT6，用于显示根据该数据重建的CT图像，以及存储装置7，用于存储程序、数据和CT图像。

桌台设备10包括桌台12，用于在其上躺置对象，并将该对象传送入/送出扫描机架20的孔(腔)中。桌台12通过安装在桌台设备10中的马达垂直地和水平地/直线地移动。

扫描机架20包括X射线管21、X射线控制器22、准直仪23、多行检测器24、DAS(数据获取系统)25、用于控制X射线控制器22、准直仪23和DAS25的转子侧边控制器26、用于与操作者控制台1和桌台设备10通信控制信号等的整体控制器29、和滑环30。

图2的流程图所示为根据实例1的散射测量过程。

在步骤P1，如图3(a)所示，使用厚度do等于检测器det(r，ch，do)的检测器厚度do的射束对幻象α进行成像，以测量数据I(θ，r，ch，do，do)。

检测器det(r，ch，do)中的参考标号(r，ch，do)表示(检测器行索引，通道索引，检测器厚度)。

数据I(θ，r，ch，do，do)中的参考标号(θ，r，ch，do，do)表示(扇形射束方向，检测器行索引，通道索引，射束厚度，检测器厚度)。

在步骤P2，如图3(b)所示，使用大于检测器det(r，ch，do)的检测器厚度do的射束厚度d对幻象α进行成像，以测量数据I(θ，r，ch，d，do)。

在步骤P3，将数据I(θ，r，ch，do，do)与数据I(θ，r，ch，d，do)之间的差定义为散射量S(θ，r，ch，d，do)。

S(θ，r，ch，d，do)＝I(θ，r，ch，d，do)-I(θ，r，ch，do，do)

在步骤P4，根据数据I(θ，r，ch，do，do)与数据I(θ，r，ch，d，do)之间的比率确定散射校正因子数据R(θ，r，ch，d，do)。也就是：

R(θ，r，ch，d，do)＝1-S(θ，r，ch，d，do))/I(θ，r，ch，d，do)或

R(θ，r，ch，d，do)＝I(θ，r，ch，do，do)/I(θ，r，ch，d，do).

在步骤P5，如下在通道方向上对散射校正因子R(θ，r，ch，d，do)进行平滑：

R(θ，r，ch，d，do)＝Sm_ch[R(θ，r，ch，d，do)]，

其中Sm_ch[R]是在通道方向上对从通道到通道上分布的值R进行平滑的函数。

在步骤P6，确定幻象α的投影p，如下：

p(θ，r，ch，d，do)＝-log{I(θ，r，ch，d，do)}+log{Io(r，ch)}.

可替换地，通过将跨过所有检测器行或跨过包括检测器行r的多个检测器行的在相同通道处的幻象α的投影p加起来，确定和Ar，如下：

$\mathrm{Ar}(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})=\underset{r}{\mathrm{\Σ}}p(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do}).$

可替换地，通过将跨过所有通道或跨过包括通道ch的多个通道的在相同检测器行的幻象α的投影p加起来，确定和Ac，如下：

$\mathrm{Ac}(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})=\underset{\mathrm{ch}}{\mathrm{\Σ}}p(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do}).$

可替换地，通过将跨过所有检测器行和所有通道或跨过包括检测器det(r，ch)的多个检测器行和多个通道的幻象α的投影p加起来，确定和V，如下：

$V(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})=\underset{r}{\mathrm{\Σ}}\underset{\mathrm{ch}}{\mathrm{\Σ}}p(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do}).$

然后彼此相互关联地存储幻象α的投影p或和Ar、Ac或V与散射校正因子R(θ，r，ch，d，do)。

所存储的散射校正因子R(θ，r，ch，d，do)概念性地如图4中所示。

散射校正因子R(θ，r，ch，d，do)相关联地存储着扇形射束方向θ、检测器行索引r、通道索引ch、射束厚度d、检测器厚度do、和幻象α的投影p或和Ar、Ac或V。

假定散射校正因子R(θ，r，ch，d，do)在任何扇形射束方向θ上都保持相同，那么可以替代地存储散射校正因子R(r，ch，d，do)。

图5的流程图所示为根据实例1的散射校正过程。

在步骤Q1，读取通过对对象进行成像获得的数据组。

该数据组是通过使用大于检测器厚度do的射束厚度d对对象β进行成像获得的数据D0(θ，r，ch，d，do)的集合，如图6中所示，处于图像重建所需要的扇形射束方向θ、检测器行r、和通道ch的范围内。

在步骤Q2，从该数据组计算该对象的投影p，如下：

p(θ，r，ch，d，do)＝-log(D0(θ，r，ch，d，do)}+log{Do(r，ch)}.

可替换地，通过将跨过所有检测器行或跨过包括检测器行r的多个检测器行相同通道处的对象β的投影p加起来，计算和Ar，如下：

$\mathrm{Ar}(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})=\underset{r}{\mathrm{\Σ}}p(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do}).$

可替换地，通过将跨过所有通道或跨过包括通道ch的多个通道的相同检测器行中的对象β的投影p加起来，计算和Ac，如下：

$\mathrm{Ac}(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})=\underset{\mathrm{ch}}{\mathrm{\Σ}}p(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do}).$

可替换地，通过将跨过所有检测器行和所有通道或跨过包括检测器det(r，ch)的多个检测器行和多个通道的对象β的投影p加起来，计算和V，如下：

$V(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})=\underset{r}{\mathrm{\Σ}}\underset{\mathrm{ch}}{\mathrm{\Σ}}p(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do}).$

在步骤Q3，读取与扇形射束方向θ、检测器行索引r、通道索引ch、射束厚度d、检测器厚度do、和对象β的投影p或和Ar、Ac或V相关联的散射校正因子R(θ，r，ch，d，do)。

在步骤Q4，将对象β的数据D0(θ，r，ch，d，do)乘以相关联的散射校正因子R(θ，r，ch，d，do)，以确定散射校正的数据D1(θ，r，ch，d，do)。然后终止散射校正过程。

此后，从每一检测器行的散射校正的数据组产生CT图像。可替换地，对于单行检测器，对每一检测器行的散射校正后的数据组应用常规熟知的散射校正之后产生CT图像。

根据实例1的X射线CT设备100，可以适当地测量和校正多片层成像中的散射。于是，可以获得多片层图像，其中由于多片层成像中的散射而产生的的假象得到了抑制。

图7的流程图所示为根据实例2的散射测量过程。

该散射测量过程除了省略了步骤P5之外，与实例1的散射测量过程类似。

具体地，相关联地存储幻象α的投影p或和Ar、Ac或V与未平滑的散射校正因子R(θ，r，ch，d，do)。

图8的流程图所示为根据实例2的散射校正过程。

步骤Q1——Q4与实例1中的相同。

然而，使用未平滑的散射校正因子R(θ，r，ch，d，do)进行散射校正，以得到散射校正数据D1(θ，r，ch，d，do)。

在步骤Q5，如果选择了第一图像质量，就终止该过程；否则，到步骤Q6。

在步骤Q6，在通道方向上平滑每一检测器行中的散射校正数据D1(θ，r，ch，d，do)，以得到散射校正并且平滑的数据D2(θ，r，ch，d，do)，如下：

D2(θ，r，ch，d，do)＝Sm_ch[D1(θ，r，ch，d，do)].

在步骤Q7，如果选择了第二图像质量，就终止该过程；否则，到步骤Q8。

在步骤Q8，在通道方向上对未散射校正的数据D0(θ，r，ch，d，do)进行高通处理，或者从其中减去平滑并且未散射校正的数据D0(θ，r，ch，d，do)，以确定高频分量H0(θ，r，ch，d，do)，如下：

H0(θ，r，ch，d，do)＝Hp_ch[D0(θ，r，ch，d，do)]或

H0(θ，r，ch，d，do)＝D0(θ，r，ch，d，do)-Sm_ch[D0(θ，r，ch，d，do)]，

其中Hp_ch[D0]是在通道方向上对从一个通道到另一个通道上分布的值D0进行高通处理的函数。

在步骤Q9，通过下面其中一种方法规定调节因子G：

(1)  将操作者提供的常数(例如0＜常数≤2)定义为调节因子G；

(2)  将操作者提供的常数(例如0＜常数≤2)与关联着数据H0(θ，r，ch，d，do)的散射校正因子R(θ，r，ch，d，do)之间的乘积定义为该数据的调节因子G(θ，r，ch，d，do)：如果该常数为1，那么就直接将该散射校正因子R(θ，r，ch，d，do)定义为调节因子G(θ，r，ch，d，do)；和

(3)  将跨过所有通道相同检测器行中的散射校正因子R(θ，r，ch，d，do)的平均值、或跨过包括对应于数据H0(θ，r，ch，d，do)的通道ch的多个通道的散射校正因子R(θ，r，ch，d，do)的平均值定义为调节因子G(θ，r，ch，d，do)。

在步骤Q10，将该高频分量H0(θ，r，ch，d，do)乘以调节因子G，以确定调节的高频分量H1(θ，r，ch，d，do)，如下：

H1(θ，r，ch，d，do)＝G·H0(θ，r，ch，d，do).

在步骤Q10，将该散射校正并且平滑的数据D2(θ，r，ch，d，do)与调节的高频分量H1(θ，r，ch，d，do)相加，以按照下式得到散射校正并且高频校正的数据D3(θ，r，ch，d，do)。然后终止该散射校正过程。

D3(θ，r，ch，d，do)＝D2(θ，r，ch，d，do)+H1(θ，r，ch，d，do)

此后，从每一检测器行的散射校正的数据组产生CT图像。可替换地，对于单行检测器，对每一检测器行的散射校正后的数据组应用常规熟知的散射校正之后产生CT图像。

根据实例2的X射线CT设备，可以适当地测量和校正多片层成像中的散射。于是，可以获得多片层图像，其中由于多片层成像中的散射而产生的的假象得到了抑制。

不脱离本发明的精神和范围可以对本发明构建出许多不同的实施例。应该理解的是，本发明并不限于说明书中所描述的具体实施例，而是由所附权利要求书中所定义的进行限定。

附图标记

图1

100 X射线CT设备

1   操作控制台

2   输入设备

3   中央处理设备

5   数据收集缓冲器

6   CRT

7   存储器装置

10  桌台设备

12  桌台

20  扫描机架

21  X射线管

22  X射线控制器

23  准直仪

24  多行检测器

25  DAS

26  转子侧边控制器

29  整体控制器

30  滑环

图2

开始散射测量过程

P1 使用等于检测器厚度do的射束厚度对所要成像的对象进行成像，以测量数据I(θ，r，ch，do，do)。

P2 使用大于检测器厚度do的射束厚度d对所要成像的对象进行成像，以测量数据I(θ，r，ch，d，do)。

P3 将数据I(θ，r，ch，do，do)与数据I(θ，r，ch，d，do)之间的差定义为散射量S(θ，r，ch，d，do)。

S(θ，r，ch，d，do)＝I(θ，r，ch，d，do)-I(θ，r，ch，do，do)

P4 根据数据I(θ，r，ch，do，do)与数据I(θ，r，ch，d，do)之间的比率确定散射校正因子R(θ，r，ch，do，do)。

$R(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})=1-\frac{S(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})}{I(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})}=\frac{I(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},\mathrm{do},\mathrm{do})}{I(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})}$

P5 在通道方向上对散射校正因子R(θ，r，ch，do，do)进行平滑。

R(θ，r，ch，d，do)＝Sm_ch[R(θ，r，ch，d，do)]

P6 彼此相关联地存储对象的投影p或和Ar、Ac或V以及散射校正因子R(θ，r，ch，d，do)。

p(θ，r，ch，d，do)＝-log{I(θ，r，ch，d，do)}+log{Io}

$\mathrm{Ar}(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})=\underset{r}{\mathrm{\Σ}}p(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})$

$\mathrm{Ac}(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})=\underset{\mathrm{ch}}{\mathrm{\Σ}}p(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})$

$V(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})=\underset{r}{\mathrm{\Σ}}\underset{\mathrm{ch}}{\mathrm{\Σ}}p(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})$

结束

图3(a)，(b)

扇形射束方向

α          幻象

IC    旋转中心

do(d) 射束厚度

检测器行方向

图4

散射校正因子

射束厚度

投影p或和Ar、Ac或V

图5

开始散射校正过程

Q1 读取通过对对象进行成像获得的数据组。

Q2 计算对象的投影p或和Ar、Ac或V。

p(θ，r，ch，d，do)＝-log{D0(θ，ch，d，do)}+log{Do}

$\mathrm{Ar}(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})=\underset{r}{\mathrm{\Σ}}p(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})$

$\mathrm{Ac}(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})=\underset{\mathrm{ch}}{\mathrm{\Σ}}p(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})$

$V(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})=\underset{r}{\mathrm{\Σ}}\underset{\mathrm{ch}}{\mathrm{\Σ}}p(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})$

Q3 读取与对象的投影p或和Ar、Ac或V相关联的散射校正因子R

(θ，r，ch，do，do)。

Q4 对对象的数据D0(θ，r，ch，do，do)进行散射校正，以确定散射校正的数据D1(θ，r，ch，do，do)。

D1(θ，r，ch，d，do)＝R(θ，r，ch，d，do)·D0(θ，r，ch，d，do)

结束

图6

视角

β     对象

IC 旋转中心

d  射束厚度

检测器行方向

图7

开始散射测量过程

P1 使用等于检测器厚度do的射束厚度对所要成像的对象进行成像，以测量数据I(θ，r，ch，do，do)。

P2 使用大于检测器厚度do的射束厚度d对所要成像的对象进行成像，以测量数据I(θ，r，ch，d，do)。

P3 将数据I(θ，r，ch，do，do)与数据I(θ，r，ch，d，do)之间的差定义为散射量S(θ，r，ch，d，do)。

S(θ，r，ch，d，do)＝I(θ，r，ch，d，do)-I(θ，r，ch，do，do)

P4 根据数据I(θ，r，ch，do，do)与数据I(θ，r，ch，d，do)之间的比率确定散射校正因子R(θ，r，ch，do，do)。

$R(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})=1-\frac{S(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})}{I(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})}=\frac{I(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},\mathrm{do},\mathrm{do})}{I(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})}$

P6 相关联地存储对象的投影p或和Ar、Ac或V以及散射校正因子R(θ，r，ch，d，do)。

p(θ，r，ch，d，do)＝-log{I(θ，r，ch，d，do)}+log{Io}

$\mathrm{Ar}(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})=\underset{r}{\mathrm{\Σ}}p(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})$

$\mathrm{Ac}(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})=\underset{\mathrm{ch}}{\mathrm{\Σ}}p(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})$

$V(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})=\underset{r}{\mathrm{\Σ}}\underset{\mathrm{ch}}{\mathrm{\Σ}}p(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})$

结束

图8

开始散射校正过程

Q1 读取通过对对象进行成像获得的数据组。

Q2 计算对象的投影p或和Ar、Ac或V。

p(θ，r，ch，d，do)＝-log{D0(θ，r，ch，d，do)}+log{Do}

$\mathrm{Ar}(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})=\underset{r}{\mathrm{\Σ}}p(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})$

$\mathrm{Ac}(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})=\underset{\mathrm{ch}}{\mathrm{\Σ}}p(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})$

$V(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})=\underset{r}{\mathrm{\Σ}}\underset{\mathrm{ch}}{\mathrm{\Σ}}p(\mathrm{\θ},r,\mathrm{ch},d,\mathrm{do})$

Q3 读取与对象的投影p或和Ar、Ac或V相关联的散射校正因子R(θ，r，ch，do，do)。

Q4 对对象的数据D0(θ，r，ch，do，do)进行散射校正，以确定散射校正的数据D1(θ，r，ch，do，do)。

D1(θ，r，ch，d，do)＝R(θ，r，ch，d，do)·D0(θ，r，ch，d，do)

Q5 选择了第一图像质量吗？(是) 结束

Q6 在通道方向上对散射校正的数据D1(θ，r，ch，do，do)进行平滑，以得到散射校正并且平滑的数据D2(θ，r，ch，do，do)。

D2(θ，r，ch，d，do)＝Sm_ch[D1(θ，r，ch，d，do)]

Q7 选择了第二图像质量吗？(是) 结束

Q8 在通道方向上对未散射校正的数据D0(θ，r，ch，do，do)进行高通处理，或者从其中减去平滑并且未散射校正的数据D0，以确定高频分量H0(θ，r，ch，do，do)。

H0(θ，r，ch，d，do)＝Hp_ch[D0(θ，r，ch，d，do)]

H0(θ，r，ch，d，do)＝D0(θ，r，ch，d，do)-Sm_ch[D0(θ，r，ch，d，do)]

Q9 规定调节因子G

Q10 将该高频分量H0(θ，r，ch，do，do)乘以调节因子G，以确定调节的高频分量H1(θ，r，ch，do，do)。

H1(θ，r，ch，d，do)＝G·H0(θ，r，ch，d，do)

Q11 将散射校正并且平滑的数据D2(θ，r，ch，do，do)与调节的高频分量H1(θ，r，ch，do，do)相加，以得到散射校正并且高频校正的数据D3(θ，r，ch，do，do)。

D3(θ，r，ch，d，do)＝D2(θ，r，ch，d，do)+H1(θ，r，ch，d，do)

结束

Claims (10)

1.一种散射测量方法，包括步骤：通过使用等于检测器厚度do的射束厚度对所要成像的对象进行成像测量数据I(do，do)；通过使用大于检测器厚度do的射束厚度d对所要成像的对象进行成像测量数据I(d，do)；并且根据所述数据I(do，do)与所述数据I(d，do)之间的差确定散射量S(d，do)。

2.一种散射测量方法，包括步骤：通过使用等于检测器厚度do的射束厚度对所要成像的对象进行成像测量数据I(do，do)；通过使用大于检测器厚度do的射束厚度d对所要成像的对象进行成像测量数据I(d，do)；并且根据所述数据I(do，do)与所述数据I(d，do)之间的比率确定散射校正因子R(d，do)。

3.权利要求2的散射测量方法，进一步包括步骤：彼此相互关联地存储所要成像对象的投影p和散射校正因子或平滑的散射校正因子R(d，do)。

4.一种散射校正方法，进一步包括步骤：在权利要求3的彼此相互关联地存储投影p与散射校正因子或平滑后的散射校正因子R(d，do)之后，从通过使用检测器厚度为do的检测器使用具有射束厚度为d的X射线射束对对象进行成像收集的数据D0确定投影p；确定与该投影p相关联的散射校正因子R(d，do)；并且通过将数据D0乘以散射校正因子R(d，do)得到散射校正数据D1。

5.一种X射线CT设备，包括：X射线管(21)；多行检测器(24)；扫描装置(20)，用于在围绕对象相对旋转所述X射线管(21)与所述多行检测器(24)至少其中之一时收集数据；和散射测量装置(3)，用于通过使用等于检测器厚度do的射束厚度对所要成像的对象进行成像测量数据I(do，do)，通过使用大于检测器厚度do的射束厚度d对所要成像的对象进行成像测量数据I(d，do)，并且根据所述数据I(do，do)与所述数据I(d，do)之间的差确定散射量S(d，do)。

6.一种X射线CT设备，包括：X射线管(21)；多行检测器(24)；扫描装置，用于在围绕对象相对旋转所述X射线管(21)与所述多行检测器(24)至少其中之一时收集数据；和散射测量装置(3)，用于通过使用等于检测器厚度do的射束厚度对所要成像的对象进行成像测量数据I(do，do)，通过使用大于检测器厚度do的射束厚度d对所要成像的对象进行成像测量数据I(d，do)，并且根据所述数据I(do，do)与所述数据I(d，do)之间的比率确定散射校正因子R(d，do)。

7.根据权利要求6的X射线CT设备，进一步包括：散射校正因子存储装置(7)，用于彼此相互关联地存储所要成像的对象的投影p和散射校正因子或平滑的散射校正因子R(d，do)。

8.一种X射线CT设备，包括：X射线管(21)；多行检测器(24)；扫描装置(20)，用于在围绕对象相对旋转所述X射线管(21)与所述多行检测器(24)至少其中之一时收集数据；散射校正因子存储装置(7)，用于彼此相互关联地存储所要成像的对象的投影p和散射校正因子或平滑的散射校正因子R(d，do)；和散射校正装置(3)，用于从通过使用检测器厚度为do的检测器使用具有射束厚度为d的X射线射束对对象进行成像收集的数据D0中确定投影p，从所述散射校正因子存储装置(7)读取与该投影p相关联的散射校正因子R(d，do)；并且通过将数据D0乘以散射校正因子R(d，do)得到散射校正数据D1。

9.一种X射线CT设备，包括：X射线管(21)；多行检测器(24)；扫描装置(20)，用于在围绕对象相对旋转所述X射线管(21)与所述多行检测器(24)至少其中之一时收集数据；散射校正因子存储装置(7)，用于彼此相互关联地存储所要成像的对象的投影p在检测器行方向上之和Ar或其在通道方向上之和Ac以及散射校正因子或平滑的散射校正因子R(d，do)；和散射校正装置(3)，用于通过使用具有射束厚度为d的X射线射束对对象进行成像以得到投影p，确定投影p在检测器行方向上的和Ar或其在通道方向上之和Ac，从所述散射校正因子存储装置(7)读取与该和Ar或Ac相关联的散射校正因子R(d，do)，并且通过将使用检测器厚度为do的检测器收集的数据D0乘以散射校正因子R(d，do)，得到散射校正数据D1。

10.一种X射线CT设备，包括：X射线管(21)；多行检测器(24)；扫描装置(20)，用于在围绕对象相对旋转所述X射线管(21)与所述多行检测器(24)至少其中之一时收集数据；散射校正因子存储装置(7)，用于彼此相互关联地存储所要成像的对象的投影p在检测器行方向上和通道方向上之和V以及散射校正因子或平滑的散射校正因子R(d，do)；和散射校正装置(3)，用于通过使用具有射束厚度为d的X射线射束对对象进行成像以得到投影p，确定投影p在检测器行方向和通道方向上之和V，从所述散射校正因子存储装置(7)读取与该和V相关联的散射校正因子R(d，do)，并且通过将使用检测器厚度为do的检测器收集的数据D0乘以散射校正因子R(d，do)，得到散射校正数据D1。

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