CN1771008A - 用于周期性运动物体的计算机x射线层析成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种计算机X射线层析成像方法，其中一个周期性运动物体，特别是人体器官，被一个锥形的光束簇(4)沿着圆柱面上延续的轨道照射。借助一个探测器单元(16)来测量透过物体的辐射，同时记录物体的周期性运动。为了重建物体的吸收分布，测量值或相应的光束被重分箱以形成多个平行投影，其中对于那些其光束照射到物体的每个投影都确定一个测量值。将获取该测量值的时间点分配到各个投影。对于重建(例如可以借助滤波反投影实现)，只使用那些其分配的时间点落在物体运动期间内一个预定义的、特定的时间范围(H₁)内的投影。

Description

用于周期性运动物体的计算机X射线层析成像方法

本发明涉及一种计算机X射线层析成像方法，其中周期性运动的物体，特别是位于检查区内的人体器官，被锥形光束簇照射。本发明还涉及一种用于实现该方法的计算机X射线层析成像扫描仪，以及一种用于控制计算机X射线层析成像扫描仪的计算机程序。

在本发明的上下文中，术语“周期性运动”指一个物体在测量期间通常以相同的顺序重复地展现一系列物体状态的运动。在此，物体状态可以例如由物体在检查区的位置和物体的形状定义，或者由分配给物体状态的特定的测量信号定义。例如，如果所述运动物体是心脏，则这种测量信号可以是心电图仪的信号。如果心电图仪在不同的时间点提供相同的测量信号，那么假定这些时间点上的物体状态是相同的。但是，在本发明的上下文中，术语“周期性运动”还意味着那些可以被称为“准周期”的运动，其中物体重复展现的那些物体状态并不是完全相同的，而是基本上相同。这一点同样适用于在两个基本相同的重复物体状态之间的持续时间，为了能够将相应的运动在本发明的上下文中称为是“周期性的”，在测量期间这些持续时间仅仅需要基本上不变。如果与各个应用的周期持续时间相比，不同周期持续时间之间的时间差很小，那么它们“基本上相同”。因此，如果与物体在整个周期中经历的差别相比，两个物体状态的差别很小，那么两个物体状态基本上相同。所以，例如，诸如人体器官或血管的脉动技术体或生物体的运动可以被称为是“准周期性的”，因此也是“周期性的”。此外，术语“周期性运动”也包括衰减振荡或运动，其中物体在基本上相同的时间间隔中只重复地展现一些，也就是说不是全部的状态。

在上述类型的已知方法中，周期性运动物体中辐射的吸收或衰减的空间剖面图是根据使用探测器单元获得的测量值重建的。在这里，物体的运动导致测量值包含来自不同物体状态的信息，并且在重建的数据记录中导致运动假象。

因此，在已知的重建方法中，仅仅使用物体相对运动较小的时间范围内所获取的测量值，也就是说物体状态仅仅发生了轻微变化的时间范围。在其中一种方法中，为了减小计算复杂度，光束首先经历了平行重新箱。在平行重分箱中，对于轨道上的每个辐射源位置，锥形光束簇被分割成光束扇，在所有情况下其光束落在与圆形或螺旋形轨道的中轴相平行的平面内。这些光束扇接着被分成组，每个组仅仅包含彼此平行的光束扇。一组光束扇被称为一个投影。每个投影都分配了一个时间点，该时间点与获取投影的中心光束扇对应的测量值的时间点相同。假定一个投影的所有测量值都是在这个时间点上获取的。

在从重分箱的光束或测量值重建吸收分布中，仅仅使用了预定义的、物体运动相对较小的时间范围内所获取的投影。因为——除了关于中心光束扇——投影的时间点与该投影的测量值的实际获取时间不一致，为了重建，经常使用的测量值是那些其光束实际上接触到物体、但却在预定义的时间范围外的时间点上获取的测量值。这将导致运动假相，其随着物体到中心光束扇距离的增加而增加。

本发明的一个目的是说明一种方法，在这种方法中这些运动假象不太明显。根据本发明，该目标是通过一种计算机X射线层析成像方法实现的，该方法包括如下步骤：

使用辐射源(S)来产生一个锥形光束簇(4)，该光束簇穿过检查区(13)和位于检查区(13)中的周期性运动物体，

在一侧的辐射源(S)和另一侧的位于检查区(13)中的物体之间产生一个相对运动，其中辐射源相对物体运动所沿的轨道在虚拟的柱面轨道内延续，

在相对运动期间，使用探测器单元(16)来获取依赖于物体另一侧的光束簇(4)的强度的测量值，

在获取期间记录物体的周期性运动，

借助已记录的物体的周期性运动，根据测量值重建该周期性运动物体的吸收的空间分布，包括如下步骤：

a)确定该物体在检查区(13)所占的空间区域，

b)为了形成多个组，对测量值进行平行重分箱，其中与每个组的测量值相对应的光束形成了光束扇(41...45)，这些光束扇落在彼此平行的并且与旋转轴平行的平面内，

c)为其光束照射到物体所占空间区域的每个组确定一个测量值，并且给每个组分配一个获取该测量值时的时间点，

d)确定其在步骤c)中分配的时间点落在周期性的、预定义的时间范围(H₁)内的那些组，

e)根据属于在步骤d)中确定的组的测量值重建该物体中的吸收分布。

与已知的方法相比，在本发明中为那些其光束照射到物体的每个组或投影确定了一个测量值，并且向该投影分配了一个获取该测量值的时间点。这导致分配给投影的时间点和照射物体的这个投影的所述测量值的获取时间之间的时间间隔比已知的方法要小。这减少了对那些落在预定义的时间范围之外的测量值的不正确的使用。因为时间范围通常这样来选择使得它们与没有包含太多运动的物体运动的阶段相关，所以减少了运动假象。

权利要求2描述了一种改进，其中通过对物体进行重建和分割以低计算复杂度来确定物体在检查区所占用的空间区域。

在权利要求3中，对于其光束穿过物体几何中心的每个组都确定了测量值。获取该测量值的时间点被分配给各个组。这导致进一步减少了对那些落在预定义的时间范围外的测量值的不正确使用，并且进一步减少了运动假象。

权利要求4显示了一种改进，其中周期性运动物体是心脏，并且特别可以借助心电图仪产生高质量的重建图像。

在权利要求5中，选择预定义的时间范围，使得物体在这些时间范围要比其它时间范围运动更少，并且这导致在重建图像中进一步减少运动假象。

权利要求6定义了一种改进，其中使用一种滤波反投影来执行重建，并且这导致良好的重建物体的图像质量，同时保持低计算复杂度。

在权利要求7中，辐射源相对检查区在一个螺旋形或圆形轨道上移动，并且这导致重建结果具有良好的图像质量。

在权利要求8中说明了一种用于执行该方法的计算机X射线层析成像扫描仪。

权利要求9定义了一种用于控制权利要求8中描述的计算机X射线层析成像扫描仪的计算机程序。

将结合附图所示的示例性实施例进一步说明本发明，但是本发明并不限于此。

图1显示了一个能用来执行按照本发明的方法的计算机X射线层析成像扫描仪。

图2显示了一个按照本发明的方法的流程图。

图3显示了一个平行重分箱的光束扇的光束簇。

图4显示了一个用于反投影的流程图。

图5显示了一个心电图。

图6显示了用于另外一个反投影的流程图。

图7显示了α因子对时间的依赖性。

图8显示了β因子对时间的依赖性。

图1所示的计算机X射线层析成像扫描仪包括一个可以围绕旋转轴14旋转的台架1，旋转轴14与图1所示的坐标系的z轴方向平行。为此，台架1由电动机2以优选恒定但可调整的角速度驱动。辐射源S，例如一个X射线发生器，被附着到台架1。所述的辐射源配备有准直器3，它把由辐射源S生成的辐射屏蔽成一个锥形的光束簇4，也就是说，一个在z轴及垂直于z轴的方向(也就是说在垂直于旋转轴的平面中)都具有有限维而不是零维的光束簇。

光束簇4穿过其中安置有周期性运动物体(未显示)的圆柱形检查区13。在这个示例性实施例中，所述的物体是跳动的心脏，它完成固有的运动，并且在有些情况下也因为病人的呼吸运动而往复运动。在其它实施例中，也可以照射其它周期性运动的人体器官，诸如肝脏或大脑、人体器官的周期性运动部分或周期性运动的技术物体。

在穿过检查区13后，光束簇4接触到探测器单元16，探测器单元16附着到台架1并且具有一个探测器表面，该探测器表面包括大量探测器元件，在本实施例中，这些元件以矩阵的形式按行列排列。探测器列优选地与旋转轴14平行。探测器行被置于与旋转轴垂直的平面内，在本实施例中，在围绕辐射源S的圆弧上(以焦点为中心的探测器)。然而，在其它实施例中，它们也可以被不同地排列，例如围绕旋转轴14的一段圆弧或是直线式的。光束簇4接触到的每个探测器元件都在辐射源的每个位置为来自光束簇4的光束提供一个测量值。

由α_max表示的光束簇4的扩展角确定了在测量值获取期间待检查的物体位于其中的物体圆柱的直径。扩展角被定义为在垂直于旋转轴14的平面中位于光束簇4的边缘的光束与由辐射源S和旋转轴14所定义的平面所包围的角度。检查区13或物体或病人检查床能够借助电动机5平行于旋转轴14或z轴运动。然而，台架也可以以同样的方式在这个方向移动。当涉及一个技术物体而不是一个病人时，在检查期间可以旋转该物体，而让辐射源S和探测器单元16保持静止。

借助电动机2和5，发射源S和探测器单元16能够相对于检查区13绘出一条轨道，该轨道在一个虚构的圆柱面上延续。当两个电动机都工作时，该轨道可能例如以螺旋方式延伸。在另一方面，如果用于沿着旋转轴14的方向推动的电动机5空闲而电动机2正在让台架旋转，结果辐射源S和探测器单元16相对于检查区13形成一个圆形轨道。在这个示例性实施例中，仅仅涉及螺旋形轨道。

在测量值获取期间，借助心电图仪8以一种已知的方式记录了心脏的运动。为此，病人的胸部经由电极(未显示)被连接到心电图仪8。在其它实施例中，特别是在其它运动物体的情况下，可以用其它的方法来追踪物体的运动。因而，例如可以根据探测器单元16自身测量的值获得运动信息，这样就不需要使用诸如心电图仪的额外装置来记录运动。为此，首先从测量值产生一个记波图，从记波图能够以一种已知的方法推导出所述运动。能够在“Kymogramdetection and kymogram-correlated image reconstruction fromsubsecond spiral computed tomography scans of the heart”一文中找到对该方法的详细描述，该文是由M.Kachelrieβ，D.A.Sennst，W.Maxlmoser，W.A.Kalender等人2002年在《MedicalPhysics》的第29卷第7册上发表的，页码：1489-1503，这里参考该文。

在这个示例性实施例中，假定病人在测量期间没有呼吸。因此可以忽略呼吸运动。在其它实施例中，可以测量呼吸运动，例如，使用一个连接到呼吸运动测量装置的可变形胸带。

由探测器单元16所获取的测量值被提供给重建与图像处理计算机10，该计算机例如通过遥控数据通信(未显示)连接到探测器单元16。此外，将心电图从心电图仪8传输到重建与图像处理计算机10。重建与图像处理计算机10重建检查区13中的吸收分布并且例如将其显示在监视器11。两个电动机2和5、重建与图像处理计算机10、辐射源S、心电图仪8以及测量值从探测器单元16到重建与图像处理计算机10的传输都是由控制单元7控制的。此外控制单元7还控制心电图从心电图仪8到重建与图像处理计算机10的传输。

在其它实施例中，可以首先将获取的测量值和测量的心电图提供给一台或多台计算机用于重建，这些计算机将重建结果例如通过光纤电缆转发给图像处理计算机。

图2显示了测量与重建方法的顺序，可以使用图1所示的计算机X射线层析成像扫描仪来执行。

当在步骤101中初始化以后，台架以一个角速度旋转，在本示例性实施例中角速度是恒定的。然而，角速度也可以变化，例如作为时间的函数或辐射源位置的函数而变化。

在步骤103中，平行于旋转轴移动检查区或物体或病人检查床，并且打开辐射源S的辐射，这样探测器单元16能够探测到来自大量角位置的辐射。在辐射源S被打开的同时或之前，激活心电图仪8，以便同时测量心电图。

此后，确定心脏在检测区中所处的空间区域。为此，首先在不考虑心电图的情况下根据测量值以低解析度重建检测区中的吸收分布。例如，当使用64³个三维象素表示一个20×20×20cm³的体积体元时，就是一个低解析度。

在步骤105中，为了重建，测量值被平行重分箱。依靠平行重分箱，测量值被重新排序并重新插入，就像它们是使用不同的辐射源(一种扩展的辐射源，被置于螺旋的一部分之上，并且能够发射出在所有情况下彼此平行的光束扇)和使用不同的探测器(一种包括旋转轴14的扁平的矩形“虚拟探测器”)测量的一样。

参考图3，更加详细地解释这一点。这里，17代表辐射源从中照射检查区的螺旋形轨道。从辐射源位置S₀发射出扇形光束簇43，其光束在包含旋转轴14的平面内行进。可以认为从位置S₀处的辐射源发射的锥形光束簇是由大量的平面光束扇构成的，这些光束扇位于平行于旋转轴且穿过辐射源S₀的平面中。图3仅仅显示了这些光束扇的其中之一，即光束扇43。

此外，图3示出了更多的光束扇41，42，和44，45，所述的光束扇与光束扇43平行，并且位于彼此平行且与旋转轴14平行的平面内。辐射源S在到达辐射源位置S₀之前和之后，分别占据了相关的辐射源位置S_-2，S_-1和S₁，S₂。

光束扇41到45形成了一个组并且限定了一个帐篷形状的光束簇70。一组光束扇被称为一个投影。对于每个投影，定义有一个矩形虚拟探测器160，它位于包括了旋转轴14并且与投影的平行光束扇垂直的平面中。虚拟探测器160的角点是那些从外面的辐射源位置穿过这个平面接触到相对螺旋区的光束的穿透点。对于图3中的光束簇70，S_-2和S₂是外面的辐射源位置。在矩形探测器160上限定了以笛卡儿方式排列的探测器元件，也就是说，重新插入测量值的行和列。

随后，在步骤107中，分配给各个光束的测量值都与一个加权因子相乘，该加权因子对应于各个光束锥角的余弦值。一个光束的锥角是由该光束与一个和旋转轴14正交的平面包围的角度。如果所述的角度很小，那么该角度的余弦值接近于1，因此步骤107可以被省略。

在步骤109中，向测量值应用了一个利用传输因子的一维过滤，该传输因子随空间频率以类似斜面的方式增长。为此，分别使用在垂直于旋转轴14的方向上也就是说沿着虚拟探测器160的一行的方向上连续的值。对于所有光束扇组，都沿着虚拟探测器的每行执行了该过滤。

在其它实施例中，平行重分箱可以被省略。因而要修改过滤，因为探测器单元被例如以围绕辐射源或旋转轴的弧线的方式弯曲了。

在步骤111中，然后借助于反投影使用过滤后的测量值来重建检查区中的吸收分布。图4显示了反投影的各个步骤。

在步骤201中，在可预定义的视界(FOV)中定义了一个体元V(x)。因为重建是以低解析度进行的，体元的数量可以例如是64³并且FOV可以是20×20×20cm³。在步骤203中，选择一个还没有被用来重建体元V(x)的投影，也就是说一组光束扇。如果该投影中没有光束从正中穿过体元V(x)，那么确定一个中心光束与探测器表面接触的点。接着通过插入邻近光束的测量值可以计算出相关的测量值。可被分配给穿过体元的投影的光束的测量值，或通过插值获得的相应的测量值，在步骤205中被累加到体元V(x)。在步骤207中，进行关于是否已经考虑了所有投影的检查。如果没有，流程图接着跳转到步骤203。否则，在步骤209中进行关于FOV中的所有体元V(x)是否都已经通过该处理的检查。如果没有，那么该方法就会继续步骤201。如果在另一方面，FOV中的所有体元V(x)都已通过，那么整个FOV中的吸收就被确定，并且该重建方法就会终止。

为了确定心脏在检查区内所处的空间位置，在后面的步骤113中，在重建的三维数据记录中分割心脏。

一种简单的可能分割是手工分割。一个用户，例如一个内科医生，在三维数据记录中的心脏表面上设置标记。这些标记通过线条连接，因而形成了一个代表心脏表面的网络。

另一种可能的分割在于使用一个可变形的心脏模型，该模型在数据记录中被移动、旋转和缩放，使得数据记录和心脏模型之间的相关性最大化。例如在“Deformable models in medical imageanalysis：A survey”一文中解释了这种已知的分割方法，该文是1996年在《Medical Image Analysis》第1卷第2册上发表的，页码：91-108，这里参考该文。

另外一种已知的可能分割是基于一种区域增长或区域扩张过程，在该过程中，用户在要被分割的物体中，也就是本例中的心脏中，预定义了一个所谓的种子体元。接着使用一种联合标准检查该种子体元的相邻体元，以确定它们是否属于心脏。该联合标准可以是，例如，它们是否被包括在该体元数据值的范围内的事实。如果一个数据值落在数据值范围内，那么相应的体元就会分配给心脏。在下一步骤中，根据联合标准检查刚刚被分配给心脏的体元的相邻体元，并且在有些情况下这些相邻体元也被分配给心脏。重复该方法直到没有相邻体元可被分配给心脏。

已分割的心脏显示了心脏在检查区中所占据的空间区域。

这种确定周期性运动的物体在检查区中所占空间区域的方法仅仅代表一个实施例。根据本发明，可以使用任何能够确定这个空间区域的方法。例如，可以使用其它已知的重建技术重建检查区，诸如在“The n-PI Method for Helical Cone-Beam CT”一文中描述的n-PI方法，该文是由R.Proska，Th.Khler，M.Grass，J.Timmer等人2000年9月在《IEEE Transaction on Medical Imaging》的第19卷上发表的，页码：848-863。还可以使用“A General Cone-Beam Reconstruction Algorithm”一文中的方法来实现重建，该文是由G.Wang，T.H.Lin，P.C.Cheng，D.M.Shinozaki等人1993年3月在《IEEE Transaction on Medical Imaging》的第12卷上发表的，页码：486-496。使用被称为ASSR(高级单片重分箱)的重建方法也是可行的，虽然与上述重建方法相比，该方法导致较差质量的图像，但它需要的计算复杂度较低。该方法是在例如“AdvancedSingle-Slice Rebinning in Cone-Beam Spiral CT”中公布的，该文是由M.Kachelrieβ，S.Schaller，W.A.Kalender等人2000年在《Medical Physics》的第27卷第4期上发表的，页码：754-772。例如在M.Grass，Th.Khler，R.Proska等人2000年在《Physics inMedicine and Biology》的第45卷第2期第329-347页上发表的“3DCone-Beam CT Reconstruction for Circular Trajectories  ”一文中展示了一种用于圆形轨道的重建方法，辐射源沿着圆形轨道相对物体运动。在确定运动物体所占空间区域的重建中，对于重建的三维数据记录的解析度的选择很重要，必须使得例如能够依靠已知的分割方法来确定空间容量。例如，当用64³或更多的体元表示20×20×20cm³的体积体元时，能够满足该条件。根据本发明，可以使用任何能够分割三维数据记录中的物体的方法来进行分割。

一旦心脏在三维数据记录中被分割，在步骤115中就可以通过简单的几何方法确定心脏的几何中心。仅仅将确定一个已知的三维物体的几何中心。如果假定物体具有恒定的空间密度，几何中心例如是物体的重心。

在步骤117中，为步骤105中确定的每个投影都分配一个时间点。为此，确定投影中哪个光束扇照射到了心脏的几何中心。把获取与这个光束扇相对应的测量值的时间点分配给相应的投影。

如果在其它的实施例中，在确定周期性运动物体在检查区中所占的空间区域期间没有执行依照步骤105的平行重分箱，那么必须在步骤117之前执行所述的平行重分箱。

为了重建周期性运动的物体同时考虑测量过程中记录的运动，在步骤119中选择重复的时间范围，其中物体在每个时间范围内展现至少基本上相同的物体状态。因而在每个时间范围内出现至少一个基本上相同的物体状态。优先选择那些物体在其中展现的物体状态彼此之间差异尽可能小的时间范围。例如，当表征各自物体状态的两个测量信号之间的差异，也就是说例如在心脏的例子中来自心电图仪的信号差异，与测量期间检测到的测量信号的最大值和最小值之间的差异相比很小时，就认为两个物体状态彼此之间差异很小。例如当两个测量信号之间的差异小于测量期间检测到的测量信号的最大值和最小值之间差异的1％，2％或5％，两个测量信号之间的差异很小。在后面进一步说明的重建中，仅仅使用这些时间范围中获取的测量值。在心脏例子中，选择心脏运动的心脏舒张阶段的时间范围是有利的，因为在所述的阶段中，心脏运动要比心脏收缩阶段的运动小。在图5中示出了这一点。心电图H的周期包括运动相对较小的范围H₁和运动较多的范围H₂。在本示例性实施例中，为了进一步重建，选择了时间范围H₁，因为在这个范围中物体状态彼此之间的差异要比范围H₂中的差异小。

在步骤121中，确定了那些在步骤105中被平行重分箱的投影以及那些在时间范围H₁中获取的投影。这一点也在图5中显示。在步骤117中，时间点t₀和t₁被分配给投影P₀和P₁。时间点t₀和t₁落在时间范围H₁内，因此投影P₀和P₁被用在后面的重建中。相反，没有考虑分配了时间点t₂和t₃的投影，因为时间点t₂和t₃落在时间范围H₂中。

如果在其它实施例中，在确定物体在检查区中所占的空间区域期间，没有根据步骤107将测量值与对应于各个测量值的光束的锥角余弦相乘，那么可以在后续的反投影之前进行这一步。这一点也适用于根据步骤109的过滤。

然后在步骤123中，借助于反投影使用在步骤121中确定的投影的测量值来重建心脏中的吸收分布。图6示出了该重建的各个步骤。

为此，在步骤301中，在一个可预定的视界(FOV)中确定了一个体元V(x)。体元的数量可以例如是512³而FOV可以是20×20×20cm³。在步骤303中，从步骤121中确定的投影中选择一个还没有被用于重建体元V(x)的投影，也就是说一组光束扇。如果该投影中没有光束从正中穿过体元V(x)，那么确定中心光束将与探测器表面接触的那个点。接着通过对邻近光束的测量值进行插值来计算相关的测量值。能够被分配给通过该体元的投影的光束的测量值，或通过插值获得的相应的测量值，在步骤305中被乘以加权因子w_p(x)。在该情况下，下标p表示步骤303中选择的投影。

下面的考虑用于确定加权因子w_p(x)。在获取期间，体元V(x)被锥形光束簇在一个特定的时间点第一次照射。该时间点被称为日出SR。该光束在第二时间点再次离开光束簇。该时间点被称为日落SS。接着将因子α_p(x)分配给步骤303中选择的投影。对于那些在步骤117中分配的时间点相对接近SR或SS的投影，该因子比那些相应的时间点不落在相对接近SR或SS的投影的因子要小。相对接近可能意味着例如投影的时间点位于邻近SR或SS的范围，该范围相当于SR和SS之间整体范围的5％，10％，15％或20％。图7显示了因子α_p(x)的一个典型剖面图，该因子是投影时间点在日出和日落之间位置的函数。在图7中，SR和SS之间的时间范围被分割成3段。在第一段T₁中，该段占了SR和SS之间时间范围的10％，因子α_p(x)从SR开始增长到α_c。在后面的T₂段中，因子恒等于α_c，并且在第三段T₃中，该段也占了SR和SS之间时间范围的10％，该因子再次向SS减小到零。

进一步假定位于时间范围H₁中心的时间点与靠近与时间范围H₂的边界的时间点相比，心脏运动不太显著，前者包含很少的运动，后者包含大量的运动。因此，时间点落在时间范围H₁中心的投影的测量值要比时间点靠近与时间范围H₂的边界的投影的测量值的权重要大。为了考虑这点，向测量值分配了第二因子β_p(x)。在该情况下，下标p代表一个投影，因为每个投影都分配了一个时间点，因此也代表一个时间点。依赖于时间点在时间范围H₁中的位置，该因子可以具有这样一个剖面图，它能确保：对于那些时间点落在时间范围H₁中心的投影的测量值，该因子要大于那些时间点更靠近与时间范围H₂的边界的投影的测量值的因子。图8显示了一个典型的剖面图。

因为在步骤117中向属于同一个投影的光束的所有测量值分配了一个相同的时间点，一个投影的所有测量值对于一个体元V(x)都具有相同的加权因子w_p(x)，该加权因子由下面的等式定义：

$w_p\left(x\right)=\frac{{\mathrm{\α}}_p\left(x\right){\mathrm{\β}}_p\left(x\right)}{\mathrm{\Σ}{\mathrm{\α}}_i\left(x\right){\mathrm{\β}}_i\left(x\right)}---\left(2\right)$

这里，∑α_i(x)β_i(x)表示在步骤121中确定的所有投影的和，并且没有冗余。

在步骤307中，在体元V(x)上累加加权的测量值。在步骤309中，检查是否已经考虑了所有投影。如果不是，那么流程图跳转到步骤303。否则，在步骤311中，检查FOV中的所有体元的处理是否已经通过。如果不是，那该方法就会继续步骤301。如果在另一方面，FOV中的所有体元V(x)都已通过，那么就能够确定整个FOV中的吸收，并且终止重建方法(步骤313)。

在其它实施例中，步骤123和步骤301到313可以由其它已知的、从步骤121中确定的平行投影中生成三维数据记录的重建方法代替。

此外，可以将步骤301到313中的重建限制到没有冗余的投影。如果穿过一个体元V(x)的投影的光束处于一个已经被用于重建该体元的另一个投影的光束的反方向，那么该投影关于体元V(x)是冗余的。

Claims (9)

1.一种计算机X射线层析成像方法，包括步骤：

-使用一个辐射源(S)来生成一个锥形光束簇(4)，该光束簇穿过检查区(13)以及一个位于检查区(13)中的周期性运动物体，

-在一侧的辐射源(S)和另一侧的位于检查区(13)中的物体之间产生一个相对运动，其中辐射源相对物体运动所沿的轨道在包围该物体的虚构圆柱面上延续，

-在相对运动期间，使用探测器单元(16)来获取依赖于光束簇(4)在物体另一侧的强度的测量值，

-记录物体在获取期间的周期性运动，

-借助记录的物体的周期性运动，根据测量值重建该周期性运动物体的吸收的空间分布，包括步骤：

a)确定物体在检查区(13)中所占的空间区域，

b)为了形成多个组，使测量值经历平行重分箱，其中与每个组的测量值相对应的光束形成了光束扇(41...45)，这些光束扇落在彼此平行并且与旋转轴平行的平面内，

c)为其光束照射到物体所占空间区域的每个组确定一个测量值，并且为每个组分配获取该测量值时的时间点，

d)确定在步骤c)中分配的时间点落在周期性的、预定义的时间范围(H₁)内的那些组，

e)根据属于在步骤d)中确定的组的测量值重建物体中的吸收分布。

2.如权利要求1所述的计算机X射线层析成像方法，其特征在于在步骤a)中对物体所占空间区域的确定包括如下步骤：

-以一个能够在三维数据记录中对物体进行分割的解析度，根据测量值重建一个包含物体的三维数据记录，

-在三维数据记录中分割物体，其中被分割的物体显示了物体在检查区(13)中所占的空间区域。

3.如权利要求1所述的计算机X射线层析成像方法，其特征在于在步骤c)中，确定了物体在检查区中所占空间区域的几何中心，并且对于其光束穿过该几何中心的每个组，都确定了一个测量值，其中将获取这个测量值的时间点分配给各个组。

4.如权利要求1所述的计算机X射线层析成像方法，其特征在于周期性运动物体是心脏，其中借助心电图仪(8)预定义周期性的时间范围(H₁)。

5.如权利要求1所述的计算机X射线层析成像方法，其特征在于物体在周期性的、预定义的时间范围(H₁)中比在其它时间范围(H₂)中运动得少。

6.如权利要求1所述的计算机X射线层析成像方法，其特征在于借助于滤波反投影执行重建。

7.如权利要求1所述的计算机X射线层析成像方法，其特征在于在一侧的辐射源(S)和另一侧处在检查区(13)中的物体之间的相对运动包括围绕旋转轴(14)的旋转并且以圆形或螺旋形方式运动。

8.特别用于如执行权利要求1所述方法的一种计算机X射线层析成像扫描仪，包括：

-一个用于生成锥形光束簇(4)的辐射源(S)，该光束簇穿过检查区(13)以及位于其中的周期性运动物体，

-一个驱动装置(2，5)，用于使得处在检查区中的物体和辐射源(S)围绕旋转轴(14)彼此相对旋转，并且使得它们平行于旋转轴(14)彼此相对移动，

-一个用于获取测量值的探测器单元(16)，所述的探测器单元耦合到辐射源(S)，

-一个运动记录装置(8)，特别是一个心电图仪，用于记录物体在获取期间的周期性运动，

-至少一个重建与图像处理计算机(10)，用于借助运动记录装置(8)记录的物体的周期性运动，根据探测器单元获取的测量值重建检查区(13)内的吸收的空间分布，

-一个用于控制辐射源(S)、驱动装置(2，5)、探测器单元(16)、运动记录装置(8)以及至少一个重建与图像处理计算机(10)的控制单元(7)，控制单元依照如下步骤进行控制：

-使用辐射源(S)来生成一个锥形光束簇(4)，该光束簇穿过检查区(13)以及处于检查区(13)中的周期性运动物体，

-在一侧的辐射源(S)和另一侧的检查区(13)中的物体之间产生一个相对运动，其中辐射源相对物体运动所沿的轨道在包围该物体的虚构圆柱面上延续，

-在相对运动期间，使用探测器单元(16)来获取依赖于光束簇(4)在物体另一侧的强度的测量值，

-记录物体在获取期间的周期性运动，

-借助记录的物体的周期性运动，根据测量值重建周期性运动物体的吸收的空间分布，包括步骤：

a)确定物体在检查区(13)中所占的空间区域，

b)为了形成多个组，使测量值经历平行重分箱，其中与每个组的测量值相对应的光束形成了光束扇(41...45)，这些光束扇落在彼此平行并且与旋转轴平行的平面内，

c)为其光束照射到物体所占空间区域的每个组确定一个测量值，并且为各个组分配获取该测量值时的时间点，

d)确定其在步骤c)中分配的时间点落在周期性的、预定义的时间范围(H₁)内的那些组，

e)根据属于在步骤d)中确定的组的测量值重建物体中的吸收分布。

9.一种用于控制单元(7)的计算机程序，用于控制计算机X射线层析成像扫描仪的辐射源(S)、驱动装置(2，5)、探测器单元(16)、运动记录装置(8)以及至少一个重建与图像处理计算机(10)，特别用于执行权利要求1的方法，操作如下

--使用辐射源(S)来生成一个锥形光束簇(4)，该光束簇穿过检查区(13)以及处于检查区(13)中的周期性运动物体，

-在一侧的辐射源(S)和另一侧的检查区(13)中的物体之间产生一个相对运动，其中辐射源相对物体运动所沿的轨道在包围该物体的虚构圆柱面上延续，

-在相对运动期间，使用探测器单元(16)来获取依赖于光束簇(4)在物体另一侧的强度的测量值，

-记录物体在获取期间的周期性运动，

-借助记录的物体的周期性运动，根据测量值重建周期性运动物体的吸收的空间分布，包括步骤：

a)确定物体在检查区(13)中所占的空间区域，

b)为了形成多个组，使测量值经历平行重分箱，其中与每个组的测量值相对应的光束形成了光束扇(41...45)，这些光束扇落在彼此平行并且与旋转轴平行的平面内，

c)为其光束照射到物体所占空间区域的每个组确定一个测量值，并且为每个组分配一个获取该测量值时的时间点，

d)确定其在步骤c)中分配的时间点落在周期性的、预定义的时间范围(H₁)内的那些组，

根据属于在步骤d)中确定的组的测量值重建物体中的吸收分布。

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