CN1939220A - X－射线ct设备 - Google Patents

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Abstract

本发明意图改进由包括具有矩阵结构的二维X－射线面探测器的X－射线CT设备(100)执行的常规(轴)扫描、电影扫描或螺旋扫描确保的图像质量。在基于X－射线CT设备(100)中执行的三维图像重建的螺旋扫描图像重建中，根据在探测器阵列方向(z方向)上将z－方向滤波器与投影数据项卷积的方法和在z方向上将滤波器卷积到断层摄影图像空间的方法中任一种，重建表示切片厚度大于包括在多阵列X－射线探测器中的一个探测器阵列的宽度的图像。在计算时间和断层摄影图像质量方面，最佳化所述两种方法。因而，可以快速重建具有高质量的断层摄影图像。

Description

X-射线CT设备
技术领域
本发明涉及一种医用或工业用X-射线计算机断层摄影(CT)设备，或更特别地涉及，为常规(轴)扫描、电影扫描或螺旋扫描加速图像重建和改进图像质量。
背景技术
在包括二维X-射线面探测器的X-射线CT设备中，所述二维X-射线面探测器以多阵列X-射线探测器或平板探测器为代表并且具有矩阵结构，在图6中描述的两种方法可想象为用于重建图像的方法，所述图像的切片厚度大于包括在多阵列X-射线探测器中的一个探测器阵列的宽度(例如，参考专利文件1和2)。所述方法之一是处理投影数据的z-方向滤波卷积方法(下文中，其可以称作投影数据z-方向滤波)，以及另一方法是处理图像空间数据的z-方向滤波(下文中，其可以称作图像空间z-方向滤波)。这些方法具有在图6中描述的优点和缺点。
上述用于X-射线CT设备的图像重建方法具有优点和缺点，并且在加速图像重建和图像质量方面提出了问题。
[专利文件1]日本未审专利申请公开号No.2004-73360
[专利文件2]日本未审专利申请公开号No.2004-230030
但是，在上述X-射线CT装备中，因为X-射线锥形束的圆锥角度正在变大，设计了各种图像重建算法。因此，已经增加了控制切片厚度的自由。另一方面，图像重建时间和图像质量相互相关作为平衡并且趋向最佳化。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种X-射线CT设备，所述X-射线CT设备包括以多阵列X-射线探测器或平板X-射线探测器为代表并且具有矩阵结构的二维X-射线面探测器，并且所述X-射线CT设备通过控制在常规(轴)扫描、电影扫描或螺旋扫描期间将成像的切片厚度，最佳化图像重建时间和图像质量。
本发明提供了一种医用或工业用的X-射线CT设备，当通过执行常规(轴)扫描、电影扫描或螺旋扫描重建表示多种切片厚度的断层摄影图像时，能够实现加速图像重建并改进图像质量。
根据本发明的第一方面，提供了一种X-射线CT设备，包括：X-射线数据采集装置，用于在X-射线发生器和二维X-射线面探测器围绕定位在X-射线发生器和二维X-射线面探测器之间的旋转中心旋转时，采集由受检者透射的X-射线的投影数据项，所述受检者躺在X-射线发生器和与所述X-射线发生器相对的二维X-射线面探测器之间，所述X-线面探测器探测X-射线、以多阵列X-射线探测器或平板探测器为代表并具有矩阵结构；图像重建装置，用于使用由X-射线数据采集装置采集的投影数据项重建图像；图像显示装置，用于显示已重建的断层摄影图像；和射线照相条件指定装置，用于指定断层摄影的射线照相条件。所述图像重建装置通过在图像空间中使用z-方向滤波卷积来控制切片厚度。
在根据第一方面的X-射线CT设备中，通过考虑在垂直于由每幅断层摄影图像表示的断层摄影平面的z方向上探测到的灵敏度的切片灵敏度分布，在图像空间中垂直于断层摄影平面的z方向上执行滤波卷积，以及在观察切片灵敏度分布的同时调整z-方向滤波卷积系数，能够重建表示各种切片厚度的断层摄影图像。
根据本发明的第二方面，提供了一种X-射线CT设备，包括：X-射线数据采集装置，用于围绕定位在X-射线发生器和二维X-射线面探测器之间的旋转中心，采集由受检者透射的X-射线的投影数据项，所述受检者躺在X-射线发生器和与所述X-射线发生器相对的二维X-射线面探测器之间，所述X-线面探测器探测X-射线、以多阵列X-射线探测器或平板探测器为代表并具有矩阵结构；图像重建装置，用于使用由X-射线数据采集装置采集的投影数据项重建图像；图像显示装置，用于显示重建的断层摄影图像；和射线照相条件指定装置，用于指定断层摄影的射线照相条件。所述图像重建装置通过在投影数据空间中使用z-方向滤波卷积来控制切片厚度。
在根据第二方面的X-射线CT设备中，在投影数据空间中对投影数据项执行阵列方向(z-方向)滤波卷积，所述投影数据项由包括在多阵列X-射线探测器中的每个探测器阵列产生，并且调整z-方向滤波卷积系数。因此，能够重建各种切片厚度的断层图像，每一个表示在垂直于断层摄影平面的z方向上探测的灵敏度的切片灵敏度分布。
根据本发明的第三方面，提供了一种X-射线CT设备，包括：X-射线数据采集装置，用于围绕定位在X-射线发生器和二维X-射线面探测器之间的旋转中心，采集由受检者透射的X-射线的投影数据项，所述受检者躺在X-射线发生器和与所述X-射线发生器相对的二维X-射线面探测器之间，所述X-射线面探测器探测X-射线、以多阵列X-射线探测器或平板探测器为代表并具有矩阵结构；图像重建装置，用于使用由X-射线数据采集装置采集的投影数据项重建图像；图像显示装置，用于显示重建的断层摄影图像；和射线照相条件指定装置，用于对断层摄影指定射线照相条件。所述图像重建装置通过在投影数据空间中使用z-方向滤波卷积之后在图像空间中使用z-方向滤波卷积，来控制切片厚度。
在根据第三方面的X-射线CT设备中，在以与根据第二方面相同的方式在投影数据空间中执行阵列方向(z-方向)滤波卷积之后，以与根据第一方面相同的方式在图像空间中执行z-方向滤波卷积。而且，调整在投影数据空间中使用的阵列方向(z-方向)滤波卷积系数和图像数据空间中使用的z-方向滤波卷积系数。因此，能够重建各种切片厚度的断层摄影图像，每一个表示在垂直于断层摄影平面的z方向上探测到的灵敏度的切片灵敏度分布。
根据本发明的第四方面，提供了一种与根据第三方面的X-射线CT设备相同的X-射线CT设备，不同之处在于图像重建装置根据由射线照相条件指定装置指定的断层摄影的每组射线照相条件，改变投影数据空间z-方向滤波系数和图像空间z-方向滤波系数中至少一个。
在根据第四方面的X-射线CT设备中，可以根据由射线照相条件指定装置为断层摄影指定的条件，在图像质量、重建时间、射线照相时间或射线照相效率方面，最佳化投影数据空间z-方向滤波系数和图像数据空间z-方向滤波系数。
根据本发明的第五方面，提供了一种与根据第一到第四方面中任一方面的X-射线CT设备相同的X-射线CT设备，只是图像重建装置根据由射线照相条件指定装置为断层摄影指定的图像质量相关射线照相条件，改变投影数据空间z-方向滤波系数和图像空间z-方向滤波系数中至少一个。
在根据第五方面的X-射线CT设备中，可以根据由射线照相条件指定装置为断层摄影指定的图像质量相关射线照相条件，在图像质量、重建时间、射线照相时间或射线照相效率方面，最佳化投影数据空间z-方向滤波系数和图像数据空间z-方向滤波系数。
根据本发明的第六方面，提供了一种与根据第一到第五方面中任一方面的X-射线CT设备相同的X-射线CT设备，只是射线照相条件指定装置指定图像噪声指数和伪影指数中至少一个；并且图像重建装置根据图像噪声指数和伪影指数中至少一个，改变图像空间z-方向滤波系数和投影数据空间z-方向滤波系数中至少一个。
在根据第六方面的X-射线CT设备中，射线照相条件指定装置预先指定图像噪声指数。可以调整或最佳化图像空间z-方向滤波系数和投影数据空间z-方向滤波系数，使得能够获得图像噪声的目标值。
根据本发明的第七方面，提供了一种与根据第一到第五方面中任一方面的X-射线CT设备相同的X-射线CT设备，只是图像重建装置根据由射线照相条件指定装置指定的与射线照相时间和射线照相效率相关的用于断层摄影的射线照相条件，改变投影数据空间z-方向滤波系数和图像空间z-方向滤波系数中至少一个。
在根据第七方面的X-射线CT设备中，可以根据由射线照相条件指定装置指定的与射线照相时间和射线照相效率相关的用于断层摄影的射线照相条件，在图像质量、重建时间、射线照相时间或射线照相效率方面，最佳化投影数据空间z-方向滤波系数和图像数据空间z-方向滤波系数。
根据本发明的第八方面，提供了一种与根据第一到第七方面中任一方面的X-射线CT设备相同的X-射线CT设备，只是图像重建装置执行三维图像重建。
在根据第八方面的X-射线CT设备中，操作投影数据项以重建三维图像，所述投影数据项由以多阵列X-射线探测器或平板X-射线探测器为代表并且具有矩阵结构的二维X-射线面探测器产生。当在螺距(helical pitch)设置为最小值的情况下执行螺旋扫描时，图像质量不恶化。当执行常规(轴)扫描或电影扫描时，即使每个探测器阵列的宽度更大，依赖于每个探测器阵列的断层摄影图像的图像质量也不恶化。因而，能够重建质量改进的断层摄影图像。
根据本发明的第九方面，提供了一种与根据第一到第八方面中任一方面的X-射线CT设备相同的X-射线CT设备，只是图像重建装置根据断层摄影图像的切片厚度改变图像空间z-方向滤波系数和投影数据空间z-方向滤波系数。
在根据第九方面的X-射线CT设备中，调整投影数据空间阵列方向(z-方向)滤波卷积系数和图像数据空间z-方向滤波卷积系数，以产生表示各种切片灵敏度分布的各种切片厚度的断层摄影图像。因而，各种切片厚度的断层摄影图像表示在垂直于断层摄影平面的z方向上探测的灵敏度的切片灵敏度分布。
根据本发明的第十方面，提供了一种与根据第一到第九方面中任一方面的X-射线CT设备相同的X-射线CT设备，只是图像重建装置根据在阵列方向上X-射线探测器中包括的每个阵列的宽度和探测器阵列的数目，改变图像空间z-方向滤波系数和投影数据空间z-方向滤波系数。
在根据第十方面的X-射线CT设备中，根据阵列方向(z方向)上的每个探测器阵列的厚度和探测器阵列的数目，调整投影数据空间阵列方向(z-方向)滤波系数和图像数据空间z-方向滤波卷积系数。在这里，滤波系数应用于X-射线探测器数据项或从二维X-射线面探测器读取的投影数据项，所述二维X-射线面探测器以多阵列X-阵列探测器或平板X-射线探测器为代表并具有矩阵结构的。因此，可以重建各种切片厚度的断层摄影图像，所述图像表示在垂直于断层摄影平面的z方向上检测到的灵敏度的各种切片灵敏度分布。
根据本发明的第十一方面，提供了一种与根据第一到第十方面中任一方面的X-射线CT设备相同的X-射线CT设备，只是图像重建装置根据重建的xy平面的断层摄影图像中每个象素的位置，改变图像空间z-方向滤波系数和投影数据空间z-方向滤波系数。
在根据第十一方面的X-射线CT设备中，考虑到由组成xy平面重建断层摄影图像的象素表示在z方向上的切片灵敏度分布，调整投影数据空间阵列方向(z-方向)滤波系数和图像数据空间z-方向滤波系数。因此，能够产生表示在垂直于断层摄影平面的z方向上探测到的灵敏度的各种切片灵敏度分布的各种切片厚度的断层摄影图像。
根据本发明的第十二方面，提供了一种与根据第一到第十一方面中任一方面的X-射线CT设备相同的X-射线CT设备，只是图像重建装置将图像空间z-方向滤波系数设为正值。
在根据第十二方面的X-射线CT设备中，当图像空间z-方向滤波系数都是正值时，产生断层摄影图像以表示与对其应用正系数的z方向上长度相等的切片厚度。而且，根据正系数的卷积产生断层摄影图像以表示切片灵敏度分布。
根据本发明的第十三方面，提供了一种与根据第一到第十一方面中任一方面的X-射线CT设备相同的X-射线CT设备，只是图像重建装置将部分图像空间z-方向滤波系数设置为负值。
在根据第十三方面的X-射线CT设备中，当部分图像空间z-方向滤波系数是负值时，产生断层摄影图像作为由使用正系数产生的断层摄影图像和由使用负系数产生的断层摄影图像之间的差别图像。而且，根据这些系数的卷积产生断层摄影图像以表示切片灵敏度分布。
根据本发明的第十四方面，提供了一种与根据第一到第十三方面中任一方面的X-射线CT设备相同的X-射线CT设备，只是图像重建装置将投影数据空间z-方向滤波系数设为正值。
在根据第十四方面的X-射线CT设备中，当投影数据空间阵列方向(z-方向)滤波系数都是正值时，产生断层摄影图像以表示与对其应用正系数的阵列方向(z方向)上长度相等的切片厚度。而且，根据正系数的卷积表示切片灵敏度分布。
根据本发明的第十五方面，提供了一种与根据第一到第十三方面中任一方面的X-射线CT设备相同的X-射线CT设备，只是图像重建装置将部分投影数据空间z-方向滤波系数设为负值。
在根据第十五方面的X-射线CT设备中，当部分投影数据空间阵列方向(z-方向)滤波系数是负值时，产生断层摄影图像作为由使用正系数产生的断层摄影图像和由使用负系数产生的断层摄影图像之间的差别图像。而且，根据这些系数表示切片灵敏度分布。
根据本发明的第十六方面，提供了一种与根据第一到第十五方面中任一方面的X-射线CT设备相同的X-射线CT设备，只是图像重建装置同时执行投影数据空间中的z-方向滤波卷积、背投影和图像空间中的z-方向滤波卷积中至少两个。
在根据第十六方面的X-射线CT设备中，调整或最佳化需要长图像重建时间的在图像空间z-方向滤波卷积中使用的滤波系数和需要短图像重建时间的在投影数据空间z-方向滤波卷积中使用的滤波系数。因此，重建各种切片厚度的断层摄影图像，以表示在垂直于断层摄影平面的z方向上探测到的灵敏度的各种切片灵敏度分布。
根据本发明的第十七方面，提供了一种与根据第一到第十六方面中任一方面的X-射线CT设备相同的X-射线CT设备，只是图像重建装置通过使用投影数据空间z-方向滤波卷积和图像空间z-方向滤波卷积控制切片厚度，并通过执行螺旋扫描重建断层摄影图像。
在根据第十七方面的X-射线CT设备中，当执行螺旋扫描时，调整或最佳化在确保高图像质量但需要长图像重建时间的图像空间z-方向滤波卷积中使用的滤波系数和在其中小螺距导致图像质量恶化并需要短图像重建时间的投影数据空间z-方向滤波卷积中使用的滤波系数。因而，产生各种切片厚度的断层摄影图像，以表示在垂直于断层摄影平面的z方向上探测到的灵敏度的各种切片灵敏度分布。
根据本发明的第十八方面，提供了一种与根据第一到第十六方面中任一方面的X-射线CT设备相同的X-射线CT设备，只是图像重建装置通过使用投影数据空间z-方向滤波卷积和图像空间z-方向滤波卷积控制切片厚度，并通过执行可变螺距螺旋扫描重建断层摄影图像。
在根据第十八方面的X-射线CT设备中，当执行可变螺距螺旋扫描时，调整或最佳化在确保高图像质量但需要长图像重建时间的图像空间z-方向滤波卷积中使用的滤波系数和在其中小螺距导致图像质量恶化并需要短图像重建时间的投影数据空间z-方向滤波卷积中使用的滤波系数。因而，重建各种切片厚度的断层摄影图像，以表示在垂直于断层摄影平面的z方向上探测到的灵敏度的各种切片灵敏度分布。
根据本发明的第十九方面，提供了一种与根据第十七到第十八方面的X-射线CT设备相同的X-射线CT设备，只是图像重建装置依赖于为螺旋扫描或为可螺距螺旋扫描设定的螺距，改变图像空间z-方向滤波系数和投影数据空间z-方向滤波系数。
在根据第十九方面的X-射线CT设备中，通过根据为螺旋扫描或可变螺距螺旋扫描设定的螺距，执行使用投影数据空间z-方向滤波系数的投影数据空间z-方向滤波卷积，确定初始切片厚度。而且，通过执行使用图像空间z-方向滤波系数的图像空间z-方向滤波卷积确定最终切片厚度。
特别地，当在可变螺距螺旋扫描期间进行加速或减速时，通过根据随着时间推移而改变的螺距的范围，执行使用投影数据空间z-方向滤波系数的投影数据空间z-方向滤波卷积，确定初始切片厚度。而且，通过执行使用图像空间z-方向滤波系数的图像空间z-方向滤波卷积，确定最终切片厚度。
根据本发明的第二十方面，提供了一种与根据第一到第十六方面中任一方面的X-射线CT设备相同的X-射线CT设备，只是图像重建装置通过执行投影数据空间z-方向滤波卷积和图像空间z-方向滤波卷积控制切片厚度，并通过执行常规(轴)扫描或摄影扫描重建断层摄影图像。
在根据第二十方面的X-射线CT设备中，在执行常规(轴)扫描或电影扫描时，调整或最佳化在确保高图像质量但需要长图像重建时间的图像空间z-方向滤波卷积中使用的滤波系数和在其中小螺距导致图像质量恶化并且需要短图像重建时间的投影数据空间z-方向滤波卷积中使用的滤波系数。因而，重建各种切片厚度的断层摄影图像，以表示在垂直与断层摄影平面的z方向上探测到的灵敏度的各种切片灵敏度分布。
根据实施了本发明的X-射线CT设备或X-射线CT图像重建方法，当使用包括二维X-射线面探测器的X-射线CT设备执行常规(轴)扫描、电影扫描或螺旋扫描时，能够控制切片厚度并且能够最佳化图像重建时间和图像质量，所述二维X-射线面探测器以多阵列X-射线探测器或平板X-射线探测器为代表并且具有矩阵结构。
从如附图所示的本发明的优选实施例的下列描述中，本发明的更多目的和优点将变得清楚。
附图说明
图1是示出根据本发明实施例的X-射线CT设备的框图。
图2是示出X-射线发生器(X-射线管)和多阵列X-射线探测器的旋转的说明图。
图3是概述根据本发明实施例在X-射线CT设备中执行的动作的流程图。
图4是描述预处理的流程图。
图5是描述三维图像重建的流程图。
图6是列出了将z-方向滤波器与投影数据项卷积的方法的优点和缺点与将z-方向滤波器卷积到图像空间的方法的优点和缺点相比较的表格。
图7示出投影数据z-方向滤波卷积。
图8示出图像空间z-方向滤波卷积。
图9示出投影数据z-方向滤波可应用的宽度的不一致性。
图10示出了不导致不一致性的图像空间z-方向滤波。
图11是描述了射线照相流程的流程图。
图12示出了依赖于X-射线探测器阵列位置的图像空间z-方向滤波系数，其中多阵列x射线探测器由2n个阵列构成。
图13(a)示出了依赖于每个阵列的切片厚度的变化，和图13(b)示出了依赖于每个阵列调整的切片厚度的变化。
图14(a)示出了依赖于每个阵列的图像噪声的变化，和图14(b)示出了依赖于每个阵列调整的图像噪声的变化。
图15示出了可变螺距螺旋扫描的螺距的变化。
图16示出了关于图像空间z-方向滤波卷积的切片灵敏度分布。
图17示出了投影数据空间z滤波卷积和图像空间z滤波卷积对整个图像重建时间的影响。
图18是描述了支持图像质量优先模式和处理时间优先模式的断层摄影的流程图。
图19示出了列出与每组射线照相条件相关的投影数据空间z滤波系数和图像空间z滤波系数的表格。
图20示出了列出与用于常规(轴)扫描的每组射线照相条件相关的投影数据空间z滤波系数和图像空间z滤波系数的表格。
图21示出了在扫描多个z方向上的位置的情况中发生的交叠节距(overlap pitch)。
图22示出了列出与用于可变螺距螺旋扫描的每组射线照相条件相关的投影数据空间z滤波系数和图像空间z滤波系数的表格。
图23出了在往返模式可变螺距螺旋扫描中进行的运动。
图24示出了在可变螺距螺旋扫描中进行的运动。
附图标记列表
100：X-射线CT设备            1：操作者控制台
6：监视器                    2：输入装置
3：中央处理装置
5：数据收集缓冲区            7：存储装置
20：扫描器台架               15：旋转器
21：X-射线管                 23：准直器
26：旋转器控制器             22：X-射线控制器
24：多阵列X-射线探测器
30：集电环                   29：控制单元
27：扫描器台架倾斜控制器
12：托架                     10：射线照相台
具体实施方式
以下将以说明性实施例为例描述本发明。注意，本发明将不局限于该实施例。
图1是示出根据本发明一个实施例的X-射线CT设备的结构的框图。X-射线CT设备100包括操作者控制台1、X射线照相平台10和扫描器台架20。
操作者控制台1包括：接收操作者输入的输入装置2；执行预处理、图像重建、后处理等的中央处理装置3；数据收集缓冲器5，其中收集由扫描器台架20采集的X-射线探测器数据项；监视器6，其上显示使用通过预处理X-射线探测器数据项产生的投影数据项重建的断层摄影图像；以及存储装置7，其中存储程序、X-射线探测器数据项、投影数据项和X-射线断层摄影图像。
X射线照相平台10包括托架12，所述托架12运送躺在托架上的受检者进入扫描器台架20的孔或者从其中出来。通过组装在X射线照相平台10中的发动机升高、降低和直线移动所述托架12。
扫描器台架20包括：X-射线管21，X-射线控制器22，准直器23，多阵列X-射线探测器24，数据采集系统(DAS)25，旋转器控制器26以及控制单元29，所述旋转器控制器26控制X-射线管21和其他围绕受检者体轴旋转的部件，所述控制单元29将控制信号和其他信号传送到操作者控制台1和X射线照相平台10，或传送来自它们的控制信号和其他信号。而且，扫描器台架倾斜控制器27允许扫描器台架20在z方向上向前或向后倾斜约±30°。
图2是示出X-射线管21和多阵列X-射线探测器24的几何排列的说明图。
X-射线管和多阵列X-射线探测器24围绕旋转中心IC旋转。假设将垂直方向认为是y方向，水平方向认为是x方向，并且垂直于x和y方向的平台推进方向认为是z方向，则X-射线管21和多阵列X-射线探测器24在其上旋转的旋转平面是xy平面。而且，托架12移动的移动方向是z方向。
X-射线管21产生了称作锥形束CB的X射线束。当锥形束CB的中心轴方向平行于y方向时，X线管应当定位在视角0°。
多阵列X-射线探测器24包括，例如256个X-射线探测器阵列。每个X-射线探测器阵列包括，例如1024个X-射线探测器通道。
辐射X-射线，由多阵列X-射线探测器24产生并由DAS 25采集投影数据项。然后将投影数据项进行模数转换，并且经由集电环30传送到数据收集缓冲器5。传送到数据收集缓冲器5的数据项，由中央处理装置3根据从存储装置7中读取的程序进行处理。然后重建断层摄影图像并在监视器6上显示该图像。
图3是概述根据本发明将在X-射线CT设备100中执行的动作的流程图。
在步骤S1，当执行螺旋扫描时，X-射线管21和多阵列X-射线探测器24围绕受检者旋转，并且X射线照相平台10上的托架12直线移动。此时，采集X-射线探测器数据项。在此，每个X-射线探测器数据D0(view，j，i)由视角view、探测器阵列号j和通道号i确定。在直线移动的z方向上的平台位置数据，Ztable(view)，附加给每一X-射线探测器数据项。相反，当执行常规(轴)扫描或电影扫描时，X射线照相平台10上的托架12在某一z-方向位置固定不动，但是数据采集系统旋转一圈或多圈，以便采集X-射线探测器数据项。如果需要，在托架移动到下一z-方向位置之后，数据采集系统旋转一圈或多圈，以便采集X-射线探测器数据项。在此，视角view是X-射线管从在垂直方向(y-轴方向)上位于受检者之上的位置围绕受检者旋转的角度。而且，探测器阵列号j是表示并置在多阵列X-射线探测器24中阵列方向(z-轴方向)上的X-射线探测器元件的位置的数。此外，通道号i是表示并置在多阵列X射线探测器24中通道方向上的X射线探测器元件的位置的数。而且，X-射线探测器数据D0(view，j，i)是，定位在由多阵列X-射线探测器24中的探测器阵列号j和通道号i标识的位置的X-射线探测器元件，通过探测由受检者透射的X-射线而采集的数据。而且，在直线移动的z方向上的平台位置，Ztable(view)，是在扫描期间X射线照相平台10上的托架12在受检者体轴(z-轴方向)上移动到的位置。
在步骤S2，预处理X-射线探测器数据项D0(view，j，i)并将其转变为投影数据项。如图4中描述的，预处理包括步骤S21的偏移量归零、步骤S22的对数转换、步骤S23的X-射线剂量校正和步骤S24的灵敏度校正。
在步骤S3，对预处理的投影数据项D1(view，j，i)执行束硬化补偿。假设D1(view，j，i)表示已经经历了包括在预处理S2中的灵敏度校正S24的投影数据项，D11(view，j，i)表示已经经历了束硬化补偿S3的数据项，则由下面的公式(1)，例如以下多项式表示式表示束硬化补偿S3。
D11(view，j，i)＝
D1(view，j，i)·(Bo(j，i)+B1(j，i)·D1(view，j，i)+B2(j，i)·D1(view，j，i)2)
                                                                                (1)
在步骤S4，对已经经历了束硬化补偿的投影数据项D11(view，j，i)执行投影数据z-方向滤波，以便在z方向(阵列方向)上对投影数据项进行滤波。
在步骤S4，如下面的公式(2)表现的尺寸等于5个阵列的阵列方向滤波器，应用于投影数据项D11(ch，row)(其中ch的范围从1到CH并且row的范围从1到ROW)，所述投影数据项D11(ch，row)在由数据采集系统预处理之后，已经经历了束硬化补偿，所述数据采集系统包括用每个视角确定的多阵列X-射线探测器的每个探测器阵列。
(w1(ch)，w2(ch)，w3(ch)，w4(ch)，w5(ch))    (2)
在此，应当满足下面的公式(3)所表示的条件。
Σ k = 1 5 w k ( ch ) = 1
由公式(4)表示校正的探测器数据项D12(ch，row)。
D 12 ( ch , j ) = Σ k = 1 5 ( D 11 ( ch , i - k - 3 ) · w k ( ch ) ) · · · ( 4 )
基于离开视场中心的距离，通过改变阵列方向滤波的系数，可以控制切片厚度。通常，由断层摄影图像表示的视场中心的切片厚度，大于其周边的切片厚度。阵列方向滤波系数最好在视场中心和视场周边之间是不同的，以便切片厚度在由断层摄影图像表示的视场的中心和周边上接近一致。
在步骤S5，执行重建函数卷积。特别地，对数据项进行傅立叶变换、应用重建函数、并随后进行反傅立叶变换。假设D12表示已经经历z-方向滤波卷积的数据项，D13表示已经经历重建函数卷积的数据项，并且Kernel(j)表示将卷积的重建函数，则由下面的公式(5)表示重建函数卷积S5。
D13(view，j，i)＝D12(view，j，i)*Kernel(j)    (5)
在步骤S6，对已经经历了重建函数卷积的投影数据项D13(view，j，i)执行三维背投影，以便产生背投影数据项D3(x，y，z)。将重建的图像是表示垂直于z轴或平行于xy平面的平面的三维图像。随后将参考图5描述三维背投影。
在步骤S7，对背投影断层摄影图像D3(x，y，z)执行图像空间z-方向滤波卷积。假设D4(x，y，z)表示已经经历图像空间z-方向滤波卷积的断层摄影图像，则由公式(6)表示图像空间z-方向滤波卷积。
D 4 ( x , y , z ) = Σ i = - 1 1 D 3 ( x , y , z + i ) · v ( i ) · · · ( 6 )
在此，v(i)表示图像空间z-方向滤波系数，这些系数应用于等于21+1个数值的z方向宽度，并且表示为由下面的公式(7)提供的序列。
v(-1)，v(-1+1)，……v(-1)，v(0)，v(1)，……v(1-1)，v(1)    (7)
在螺旋扫描中，图像空间滤波系数v(i)可以不依赖于z-方向位置。假设采用z方向上宽的二维X-射线面探测器24作为多阵列X-射线探测器24，当执行常规(轴)扫描或电影扫描时，图像空间滤波系数v(i)应当依赖于X-射线探测器阵列的z-方向位置，从而可以根据阵列的位置精细地调整每幅断层摄影图像。
在步骤S8，对已经经历了图像空间z-方向滤波卷积的断层摄影图像D4(x，y，z)执行包括图像滤波卷积和CT数转换的后处理，以便产生断层摄影图像D41(x，y，z)。
在包括在后处理中的图像滤波卷积中，假设D41(x，y，z)表示已经经历了三维背投影的断层摄影图像、D42(x，y，z)表示已经经历了图像滤波卷积的数据项，且Filter(z)表示图像滤波器，该图像滤波器是将应用于认为是断层摄影平面的xy平面的二维滤波器，则由下面的公式(8)表示图像滤波卷积。
D42(x，y，z)＝D41(x，y，z)*Filter(z)    (8)
因为可以独立地对由每个探测器阵列j产生的数据项执行图像滤波卷积，所以可以补偿关于噪声和分辨率的一个探测器阵列的特性与另一探测器阵列特性之间的差别。
在监视器6上显示产生的断层摄影图像。
图5是描述三维背投影(图4中的步骤S6)的流程图。
根据本发明，将重建的图像是表示垂直于z轴或平行于xy平面的平面的三维图像。下文中，视场P应当平行于xy平面。
在步骤S61，聚焦重建断层摄影图像所需的所有视图中的一幅(即，通过旋转扫描器台架360°或“180°+扇形束的角度”而产生的视图)，并且采样表示视场P中像素的投影数据项Dr。具有排列成行列的512个像素并且平行于xy平面的正方形场，应当是视场P。应当通过在X-射线透射方向上将像素行投影到多阵列X-射线探测器24的表面上产生行T0到T511，所述象素行从平行于x轴并从点y＝0延伸的像素行L0开始并且以从点y＝511延伸的像素行L511结束。从行T0到T511采样投影数据项。这些投影数据项被认为是将背投影到断层摄影图像中各个像素的投影数据项Dr(view，x，y)。在此，x和y对应于表示断层摄影图像中每个像素的位置(x，y)的x-坐标和y-坐标。
由X-射线管21的X-射线焦点和多阵列X-射线探测器24的几何位置确定X-射线透射的方向。因为已知包含在每个X-射线探测器数据D0(view，j，i)中的z-坐标z(view)对应于直线移动的z方向上的平台位置Ztable(view)，所以即使在加速或减速期间采集X-射线探测器数据D0(view，j，i)，也可以基于包括X-射线焦点和多阵列X-射线探测器的探测器阵列的几何数据采集系统，精确探测X-射线透射的方向。
例如，行的部分可以以与例如产生行T0的部分相同的方式，在通道方向上由多阵列X-射线探测器24产生，所述行T0的部分通过将像素行L0在X-射线透射方向上投影到多阵列X-射线探测器24表面上而产生。在这种情况中，将从所述行探测的投影数据项Dr(view，x，y)设置成0s。如果行的部分产生在z方向上，则外推出丢失的投影数据像Dr(view，x，y)。
如上提及，采样表示视场P中像素的投影数据像Dr(view，x，y)。
往回参考图5，在步骤S62，将投影数据项Dr(view，x，y)乘以锥形束重建加权系数，以便产生投影数据项D2(view，x，y)。
在此，下面将描述锥形束重建加权系数w(i，j)。在扇形束图像重建的情况中，通常，假设连接设置在视角view＝βa的X-射线管21中焦点和视场P(xy平面)中的像素g(xy)的直线以角γ与X-射线束的中心轴Bc相交，并且相对的视角是view＝βb，则由下面的公式(9)表示相对的视角βb。
βb＝βa+180°-2γ                    (9)
假设αa和αb表示穿过视场P中的像素g(x，y)的X-射线束和相反的X-射线束与视场P相交的角度，则如下面的公式(10)所表示，投影数据项乘以依赖于角度αa或αb的锥形束重建加权系数ωa或ωb，以便于产生背投影数据项D2(0，x，y)。
D2(0，x，y)＝ωa·D2(0，x，y)_a+ωb·D2(0，x，y)_b    (10)
在此，D2(0，x，y)_a表示在视角βa的投影数据项，D2(0，x，y)_b表示在视角βb的投影数据项。
顺便提及，与X-射线束和相反的X-射线束相关联的锥形束重建加权系数ωa和ωb的总和是单位一，如下面的公式(11)所表示的。
ωa+ωb＝1                                        (11)
投影数据项乘以锥形束重建加权系数ωa和ωb中每一个，并且对得到的投影数据项集合求和。这有助于减少圆锥角伪影。
而且，在扇形束图像重建的情况中，表示视场P中像素的投影数据项乘以距离系数。所述距离系数提供为(r1/r0)2，其中r0表示从X-射线管21中焦点到属于包括在多阵列X-射线探测器24中的探测器阵列j和通道i并探测投影数据Dr的探测器元件的距离，并且r1表示从X-射线管21中焦点到由投影数据Dr代表的视场P中的像素的距离。
在平行射线束图像重建的情况中，表示视场P中像素的投影数据项仅乘以锥形束重建加权系数w(i，j)。
在步骤S63，投影数据项D2(view，x，y)逐个像素地加到预先清除的背投影数据项D3(x，y)。
在步骤S64，对重建断层摄影图像所需的所有视图(即，通过旋转扫描器台架360°或“180°+扇形束的角度”而产生的视图)重复步骤S61到S63，以便产生图10中所示的背投影断层摄影图像D3(x，y)。所述断层摄影图像认为是代表定位在用某z-坐标表示的位置的平面的断层摄影图像D3(x，y，z)。
顺便提及，视场P可以不是具有排列成行列的512个像素的正方形场，而可以是具有512个像素长度的直径的圆形场。
通常，如图6的表格中所列，用于控制X-射线CT设备中切片厚度的技术，包括如图7所示的将应用于投影数据项的z-方向滤波卷积方法和如图8所示的将应用于图像空间数据项的z-方向滤波卷积方法。
如图6的表格中所列，将应用于投影数据项的z-方向滤波卷积方法具有这样的优点，即仅仅通过将z-方向滤波器与投影数据项卷积和执行三维图像重建一次，就可以快速产生表示大切片厚度的断层摄影图像。所述将应用于投影数据项的z-方向滤波卷积方法的缺点是，将一种z-方向滤波器与阵列方向上的投影数据项卷积，而不考虑断层摄影图像中像素的位置。因此，z-方向滤波器所应用的图像空间中的宽度依赖于像素的位置。从而，将被背投影的X-射线束的宽度变得与图像空间中的该宽度不一致。这导致伪影。
另一方面，将应用于图像空间的z-方向滤波卷积方法具有这样的优点，即由于通过将z-方向滤波器卷积到图像空间而产生表示大切片厚度的断层摄影图像，所以准确地实现了z-方向滤波并且所述断层摄影图像享有高图像质量。所述将应用于图像空间的z-方向滤波卷积方法的缺点是，由于在z方向重建大量断层摄影图像，处理时间长。
如上提及，用于控制切片厚度的两种技术每一个都有优点和缺点。只要多阵列X-射线探测器24是包括十六个探测器阵列并具有20mm左右的z方向上的X-射线探测器宽度的小多阵列X-射线探测器时，在过去通常采用将应用到投影数据项的z-方向滤波卷积。这是因为在过去图像背投影中花费很多时间。因而，其中重复图像背投影小数量次数的投影数据空间z-方向滤波卷积优选于其中图像背投影重复多次的图像空间z-方向滤波卷积。
在所述投影数据空间z-方向滤波卷积中，将加权系数滤波器与z方向上的投影数据项卷积，所述z-方向是阵列方向。其后，重建函数卷积和图像背投影各执行一次。因而图像重建时间短。
但是，由于多阵列X-射线探测器24在z方向上的宽度已经增加了，将应用到投影数据项的z-方向滤波卷积可能导致不一致性。例如，假设如图9中所示，可应用z-方向滤波的投影数据项的宽度等于四个阵列，则三维背投影与可应用于等于四个阵列的宽度的z方向滤波器卷积而不管断层摄影图像中象素的位置的投影数据项。
如图9中所示，假设位于X-射线管21附近的可应用投影数据z-方向滤波的断层摄影图像中像素的宽度是w1。而且，假设位于多阵列X-射线探测器24附近的可应用投影数据z-方向滤波的断层摄影图像中像素的宽度是w2。在这种情况中，显然确定了w2＞w1的关系。
因为由将重建的断层摄影图像表示的切片厚度变大，上述现象变得更明显。而且，如由w2＞w1的关系所表示的，当待背投影的X-射线束的宽度依赖于断层摄影图像中的位置变化时，在断层摄影图像中产生伪影。即，由于由待重建的断层摄影图像表示的切片厚度变大，投影数据z-方向滤波卷积很可能导致伪影。
在螺旋扫描中，由于螺距更小，在对应于X-射线束宽度的宽度w1上延伸的数据项表示的z-方向位置，不同于对应于X-射线束宽度的宽度w2上延伸的数据项表示的z-方向位置。因此，很可能产生伪影。
与此对照，至于图像空间z-方向滤波卷积，如图10中所示，预先产生表示小切片厚度的断层摄影图像1、2和3。在表示小切片厚度的断层摄影图像中，由X-射线束的宽度不同导致的断层摄影图像中像素位置的不一致性，是比较小的。伪影几乎不产生但是图像质量是高的。由于对表示小切片厚度的高质量图像执行图像空间z-方向滤波卷积，最终重建的大切片厚度的断层摄影图像还享有高图像质量。
从上述说明可以看出，投影数据空间z-方向滤波卷积适于重建表示小切片厚度的图像，而图像空间z-方向滤波卷积适于重建表示大切片厚度的图像。
当重建大切片厚度的图像时，通过执行投影数据空间z-方向滤波卷积，使得表示太小而不能导致源于由X-射线束宽度的差别导致的不一致性的伪影的切片厚度，缩短了图像重建时间。对于较大切片厚度，应当采用图像空间z-方向滤波卷积。
参考图3的流程图，当执行步骤S4的投影数据空间z-方向滤波卷积时，卷积投影数据空间z-方向滤波，以便表示太小而不能导致源于由X-射线束宽度的差别导致的不一致性的伪影的切片厚度。当需要增加切片厚度时，执行步骤S7的图像空间z-方向滤波卷积，以便表示最终切片厚度。
图16示出了由没有经历作为z-方向滤波卷积执行的图像空间z-方向滤波卷积的断层摄影图像表示的切片灵敏度分布表示的切片厚度，和由已经经历图像空间z-方向滤波卷积的断层摄影图像表示的切片灵敏度分布表示的切片厚度。从图中可以看出，切片厚度由图像空间z-方向滤波卷积控制。
投影数据空间z-方向滤波卷积和图像空间z-方向滤波卷积之间的平衡，依赖于切片厚度和包括在多阵列X-射线探测器24中的每一个X-射线探测器通道的阵列方向上的宽度。而且，至于螺旋扫描，所述平衡还依赖于螺距。因此，在确定了切片厚度、X-射线探测器在阵列方向上的宽度和螺距之后，应当最佳化投影数据空间z-方向滤波系数和图像空间z-方向滤波系数。
图11示出了射线照相流程图。
在步骤P1，安置受检者。这时，受检者体轴的方向认为是z方向，并且将由断层摄影图像表示并且将进行射线照相的平面与扫描器台架20的旋转平面认为是xy平面。
在步骤P2，执行侦察射线照相。
在步骤P3，指定射线照相条件。在AP方向(y方向上0°)、LR方向(x方向上90°)或者两个方向上产生侦察图像。操作者指定射线照相的位置、射线照相的范围、断层摄影图像之间的间隔、每幅断层摄影图像的切片厚度、断层摄影图像的数目、所使用的X-射线探测器在z方向上的宽度、阵列数目以及每个阵列的宽度。对于螺旋扫描，操作者还指定螺距。对电影扫描，操作者还指定数据采集的数目和数据采集时间。而且，操作者还可以将噪声指数值或者伪影指数值指定为图像质量相关参数，噪声指数值是关于图像噪声的目标值(像素值的标准偏差)，伪影指数值是关于图像中伪影量的目标值。
在步骤P4，根据在步骤P3指定的切片厚度、X-射线探测器阵列的数目、每一阵列的宽度以及螺旋扫描或可变螺距的螺旋扫描的螺距，调整投影数据空间z-方向滤波系数和图像空间z-方向滤波系数。然后最终确定投影数据空间z-方向滤波系数和图像空间z-方向滤波系数。
在步骤P5，基于在步骤P3指定的射线照相条件，执行常规(轴)扫描、电影扫描、螺旋扫描或可变螺距螺旋扫描。
在步骤P6，在步骤P4指定的投影数据空间z-方向滤波系数用于执行投影数据空间z-方向滤波卷积，以便表示某一切片厚度。此外，图像空间z-方向滤波系数用于执行图像空间z-方向滤波卷积，以便表示最终切片厚度。因而，切片厚度得到控制以便重建图像。
在步骤P7，显示最终形成的图像。如果需要，执行三维图形显示或多平面重组(MPR)图像显示。
因此，基于指定为各个射线照相条件的切片厚度、X-射线探测器在阵列方向上的宽度和螺距，重建最佳质量的断层摄影图像。
特别地，当执行常规(轴)扫描或电影扫描时，如果如图12所示编号探测器阵列，则如图13(a)和图13(b)所示，万一执行图像重建而没有进行位置数据空间z-方向滤波卷积或图像空间z-方向滤波卷积，切片厚度可以根据阵列改变，注意在图13中与中心阵列相关联的切片厚度应当为1.0。这可归因于包括由X-射线探测器或三维图像重建算法的调整引起的串扰在内的各种因素。在这种情况中，当在步骤S7执行了三维图像显示或MPR图像显示时，显示的图像可能变得在z方向不均一。为了避免这一结果，用于投影数据空间z-方向滤波卷积的投影数据空间z-方向滤波系数或用于图像空间z-方向滤波卷积的图像空间z-方向滤波系数，与每一阵列相关联并依赖于阵列调整。因此，如图13(b)中所示，切片厚度在阵列上变得几乎一致。
图像噪声可以依赖于阵列改变。例如，如图14(a)和图14(b)所示，图像噪声可以依赖于阵列。这可归因于包括由X-射线探测器或三维图像重建算法的调整引起的串扰在内的各种因素。在这种情况中，当在步骤S7执行了三维图像显示或MPR图像显示时，显示的图像可能变得在z方向不均一。为了避免这一结果，应用图像噪声滤波，使得用于投影数据空间z-方向滤波卷积的投影数据空间z-方向滤波系数或用于图像空间z-方向滤波卷积的图像空间z-方向滤波系数，与每一阵列相关联并依赖于阵列调整。因此，如图14(b)中所示，图像噪声在阵列上变得几乎一致。
如上提及，为了保持各种图像属性一致，用于投影数据空间z-方向滤波卷积的投影数据空间z-方向滤波系数或用于图像空间z-方向滤波卷积的图像空间z-方向滤波系数，与每一阵列相关联并依赖于阵列调整。
特别地，如图12中所示，图像空间z-方向滤波系数IZnb(i)和投影数据空间z-方向滤波系数VZnb(i)与nb阵列相关联。图像空间z-方向滤波系数IZ1b(i)和投影数据空间z-方向滤波系数VZ1b(i)与1b阵列相关联。图像空间z-方向滤波系数IZ1a(i)和投影数据空间z-方向滤波系数VZ1a(i)与1a阵列相关联。图像空间z-方向滤波系数IZna(i)和投影数据空间z-方向滤波系数VZna(i)与na阵列相关联。因而，滤波系数与每个阵列相关联。
在此，当i表示5时，z-方向(阵列方向)滤波系数与五个相应的阵列相关联并且由下面的公式(12)表示。
[Iwnb(1)，Iwnb(2)，Iwnb(3)，Iwnb(4)，Iwnb(5)]    (12)
而且，如图15中所示，特别是用于可变螺距螺旋扫描的螺距从一个到另一个是变化的。
相对于该附图中恒定速度域，包括以下系数的系数参数可以固定为一组值：与所述nb阵列相关联的图像空间z-方向滤波系数IZnb(i)和投影数据空间z-方向系数VZnb(i)、与所述1b阵列相关联的图像空间z-方向滤波系数IZ1b(i)和投影数据空间z-方向系数VZ1b(i)、与所述1a阵列相关联的图像空间z-方向滤波系数IZ1a(i)和投影数据空间z-方向系数VZ1a(i)以及与所述na阵列相关联的图像空间z-方向滤波系数IZna(i)和投影数据空间z-方向系数VZna(i)。相对于该附图中的加速或减速域，使用一组系数参数不能应付螺距的改变。如图15中所示，所述加速或减速域精细地分割成子域。系数参数可以依赖于属于每个子域中的速度改变，或者系数参数可以与z-坐标参数或时间时刻t相关联作为每个z-坐标或每个时刻的函数。
下面将描述投影数据空间z-方向滤波卷积和图像空间z-方向滤波卷积所需的处理时间分别对图像重建时间的影响。
在图17中，在横坐标轴上设定时基，并且在纵坐标轴上并置不同情况中所需处理时间的例子。
如在图17中所示，图像重建时间通常包括预处理时间TP(包括图3中的步骤S1、S2和S3)、投影数据空间z-方向滤波卷积时间TVZ(包括图3中的步骤S4)、重建函数卷积时间TC(包括图3中的步骤S5)和图像空间z-方向滤波卷积时间TIZ(包括图3中的步骤S6、S7和S8)。
在这一情况中，TIZ应当接近等于3·TVZ。如果重点放在投影数据空间中的z滤波，则适用图中的情况1。如果重点放在图像空间中的z滤波，则适用图中的情况2。
如从上述说明所见，图像空间z滤波需要长处理时间。但是，图像空间z滤波保证高图像质量。处理时间和图像质量是顾此失彼的。当图像空间z滤波与不需要长处理时间但致使图像质量恶化的投影数据z滤波组合时，需要对图像质量和处理时间进行优化。
在本实施例中，如下描述，为断层摄影切换图像质量优先模式和处理时间优先模式。在选定的模式中，优化投影数据空间z滤波系数和图像空间z滤波系数并执行断层摄影。
在步骤P11，指定射线照相条件。这时，操作者可以选择图像质量优先模式和处理时间优先模式中任一个。否则，可以指定任一模式作为为每一区域推荐的射线照相条件之一。
在步骤P12，核查当前模式以了解其是否是图像质量优先模式。如果选择图像质量优先模式作为肯定回复，将控制传递到步骤P13。如果选择处理时间模式作为否定回复，将控制传递到步骤P14。
在步骤P13，参考列出了与图像质量优先模式相关联的投影数据空间z滤波系数和图像空间z滤波系数的表格。
在步骤P14，参考列出了与处理时间优先模式相关联的投影数据空间z滤波系数和图像空间z滤波系数的表格。
在步骤P15，最终确定射线照相条件并最终确定投影数据空间z滤波系数和图像空间z滤波系数。
在步骤P16，执行断层摄影。
在步骤P17，重建图像。
在步骤P18，显示图像。
至于在步骤P13或P14参考的列出与每组射线照相条件相关联的投影数据空间z滤波系数和图像空间z滤波系数的表格，在图19中示出了在螺旋扫描中使用的一个例子。其中，区域为肺部区域，待检查对象是肺部区域中的气肿，多阵列探测器模式是切片，射线照相模式是螺旋扫描，优先模式是图像质量优先模式。并且，其中VZxx表示投影数据空间z滤波系数的系数参数集，且Izxx表示图像空间z滤波系数的系数参数集。所述表格是为每个区域、每个待检查对象、每个多阵列X-射线探测器模式、每个射线照相模式和每个优先模式提供的。在图19中示出的在螺旋扫描中使用的例子中，与每个螺距相关联地确定投影数据空间z滤波系数IZh××和图像空间z滤波系数VZh××。在此，××表示赋予系数的编号。
如上提及，相对于每组射线照相条件控制投影数据空间z-方向滤波系数和图像空间z-方向滤波系数，由此最佳化图像质量。
例如，在图像质量优先模式中，相对于每个螺距和表示每一图像质量相关属性(例如伪影或图像噪声)的每一指数值，控制投影数据空间z-方向滤波系数和图像空间z方向滤波系数。因而，可以最佳化图像质量。
使用模型或标准受检者的断层摄影图像预先调整投影数据空间z滤波系数IZ××和图像空间z滤波系数VZ××，由此图像质量可以保持最佳。
图20示出了列出与用于常规(轴)扫描的每组射线照相条件相关的投影数据空间z滤波系数和图像空间z滤波系数的表格。其中，区域是头部，待检查对象是头部肿瘤，多阵列x射线探测器模式是切片，射线照相模式是常规扫描(轴向扫描)，并且优先模式是图像质量优先模式。在三维图像重建的情况中，无论执行了常规(轴)扫描还是电影扫描，都可以执行投影数据空间z滤波。而且，也可以执行图像空间z滤波。与螺旋扫描的情况类似，可根据射线照相条件，最佳化投影数据空间z滤波系数VZa××和图像空间z滤波系数IZa××。在图20中示出的例子中，根据图21中所示的交叠螺距(overlap pitch)，相对于每个图像质量相关属性(例如伪影指数值)，控制投影数据空间z滤波系数和图像空间z滤波系数。因而，最佳化图像质量。在此，如图21(a)、图21(b)和图21(c)中所示，所述交叠螺距是在常规(轴)扫描期间X-射线管21和多阵列X-射线探测器24在z方向上移动的距离P与在旋转中心处多阵列X-射线探测器24在z-轴方向上的宽度D的比。即，P/D是交叠螺距。
而且，类似执行螺旋扫描的情况，使用模型或标准受检者的断层摄影图像预先调整投影数据空间z滤波系数IZ××和图像空间z滤波系数VZ××。因而，图像质量可以保持最佳。
甚至当执行电影扫描时，可以定义图20示出的表格，该表格列出与每组射线照相条件相关联的投影数据空间z滤波系数和图像空间z滤波系数。在执行常规(轴)扫描的情况下，类似于执行电影扫描的情况，由在Z方向位于X-射线探测器端部的X射线探测器阵列导致的断层摄影图像中的伪影，引起了问题。因此，列出与每组射线照相条件相关联的投影数据空间z滤波系数和图像空间z滤波系数的表格，是重要的。
图22示出了一表格，其列出了对于可变螺距螺旋扫描与每组射线照相条件相关联的投影数据空间z滤波系数和图像空间z滤波系数。其中区域为腹部，待检查对象为肝灌注，多阵列x射线探测器模式为切片，射线照相模式为可变螺距螺旋扫描或者往复模式可变螺距螺旋扫描，并且优先模式是速度优先模式。当使用三维图像重建时，即使执行了可变螺距螺旋扫描，只要在z方向上控制X-射线管电流，就可以产生图像质量在z方向上均一的断层摄影图像。即，可以产生其图像质量相关属性在z方向接近一致的断层摄影图像，所述属性例如为伪影、切片厚度和噪声。在这种情况下，与每个将改变的螺距相关地优化投影数据空间z滤波和图像质量z滤波，具有重要的意义。
在图22中所示的例子中，优化投影数据空间z滤波系数和图像空间z滤波系数，以便与为可变螺距螺旋扫描或往复模式可变螺距螺旋扫描设定的最大螺距相关地，最佳化包括噪声和伪影的图像质量相关属性。在这种情况下，与最大螺距相关联地确定滤波系数。由于螺距从0改变到最大值，相对于每个螺距最佳化投影数据空间z滤波系数和图像空间z滤波系数。否则，投影数据空间z滤波系数和图像空间z滤波系数可以确定为每一参数的函数，所述每一参数是每一螺距。
所述往复模式可变螺距螺旋扫描是这样一种扫描模式，其中在用z坐标[z0，z1]定义的范围中重复执行多次可变螺距螺旋扫描，平台加速或减速。在灌注或者任何其他检查中使用往复模式可变螺距螺旋扫描。
与此对照，常规可变螺距螺旋扫描是这样一种扫描模式，其中通过改变螺距和加速或减速平台，来扫描用z坐标[z0，z1]定义的范围。
在一个进化模式中，以平台速度v1和螺距p1扫描用z坐标[z0，z7]定义的范围。以平台速度v2和螺距p2扫描另一z坐标范围[z1，z2]。以平台速度v3和螺距p3扫描另一z坐标范围[z3，z4]。以恒定速度螺旋扫描另一z坐标范围[z5，z6]。通过加速平台对另一坐标范围[z0，z1]执行可变螺距螺旋扫描。通过加速平台对另一z坐标范围[z2，z3]执行可变螺距螺旋扫描。通过减速平台对另一z坐标范围[z4，z5]执行可变螺距螺旋扫描。通过减速平台对另一z坐标范围[z6，z7]执行可变螺距螺旋扫描。在螺旋和快速地扫描待检查的多个器官或多个区域的情况下，该模式将证明是有效的。
如上提及，在本实施例中的X-射线CT设备100中，扫描器台架20执行扫描以在围绕受检者旋转的同时向受检者辐射X-射线，探测由受检者透射的X-射线，并且获得投影数据项。在此，扫描器台架20包括围绕受检者旋转并向受检者辐射X-射线的X-射线管21，和探测从X-射线管21辐射并由受检者透射的X-射线的多阵列X-射线探测器24。所述X-射线管21辐射圆锥X-射线，所述射线在通道方向和在旋转轴方向上延伸的阵列方向z上展开，所述通道方向在X-射线管以受检者作为中心旋转的旋转方向上延伸。多阵列X-射线探测器具有在通道方向和阵列方向上以矩阵形式排列的多个X-射线探测器元件，所述多个X-射线探测器元件探测从X-射线管21辐射并由受检者透射的X-射线。在所述X-射线CT设备100中，中央处理装置3基于扫描器台架20通过执行扫描产生的投影数据项，重建受检者的切片图像。在此，中央处理装置3在阵列方向z上对通过执行扫描产生的投影数据项执行第一Z滤波(投影数据空间z-方向滤波)。基于已经经历第一Z滤波的投影数据项，产生表示第一切片厚度的多个第一切片图像，就像并置在阵列方向z上一样。其后，在阵列方向Z上对第一切片图像执行第二Z滤波(图像空间z-方向滤波)，以便产生表示大于第一切片厚度的第二切片厚度的第二切片图像。即，中央处理装置3在阵列方向z上对通过执行扫描产生的投影数据项执行投影数据空间z方向滤波。其后，将重建函数与已经经历投影数据z-方向滤波的投影数据项卷积，并且三维背投影最终产生的投影数据项，以便重建多个表示小切片厚度的第一切片图像，就像所述第一切片图像并置在阵列方向上一样。执行图像空间z-方向滤波，以便将阵列方向(z-方向)滤波器与表示小切片厚度的多个第一切片图像卷积，由此重建表示大切片厚度的第二切片图像。为了图像重建，中央处理装置根据射线照相条件调整第一Z滤波中使用的滤波系数和第二Z滤波中使用的滤波系数，并区分由第一和第二切片图像表示的切片厚度。因此，根据本实施例的X-射线CT设备100可以改进图像质量和加速重建计算。
特别地，根据该X-射线CT设备100，当包括二维X-射线面探测器的X-射线CT设备执行常规(轴)扫描、电影扫描或螺旋扫描时，所述二维X-射线面探测器以多阵列X-射线探测器或平板X-射线探测器为代表并具有矩阵结构，可以控制切片厚度并且可以最佳化图像重建时间和图像质量。
顺便提及，本发明的实施方式不局限于前述的实施例，而可以采取各种变化方案。
例如，图像重建方法可以是基于已知的Feldkamp技术的三维图像重建方法或任何其他三维图像重建方法。
在本实施例中，卷积具有与各个阵列相关联的不同系数的阵列方向(z-方向)滤波器，以便调整图像质量的变化并在伪影和噪声方面实现整个阵列上一致切片厚度和一致图像质量。可以想到并且预期各种滤波系数提供相同的优点。
尽管基于医用X-射线CT设备的假设描述了本实施例，但是其可以适应于工业用的X-射线CT设备或者通过将X-射线CT设备与其他模式结合实现的X-射线CT-PET设备或X-射线CT-SPECT设备。至于本实施例，图17表现了在各个情况中需要的处理时间。处理时间依赖于图像重建方式改变。因而，投影数据空间z滤波系数和图像空间z滤波系数的最大化依赖于图像重建方式改变。基于与所述相同的理念，可以最佳化处理时间。
在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以配置许多非常不同的实施例。应当理解的是，本发明不局限于说明书中描述的特定实施例，除了如在随附的权利要求中定义的。

Claims (10)

1、一种X-射线CT设备(100)，包括：
X-射线数据采集装置(20，25)，用于在围绕定位在X-射线发生器(21)和二维X-射线面探测器(24)之间的旋转中心(ISO)旋转所述X-射线发生器(21)和二维X-射线面探测器(24)时，采集由受检者透射的X-射线的投影数据项，所述受检者躺在X-射线发生器(21)和二维X-射线面探测器(24)之间，所述二维X-射线面探测器(24)与所述X-射线发生器(21)相对、检测X-射线、以多阵列X-射线探测器或平板X-射线探测器为代表并且具有矩阵结构；
图像重建装置(3)，用于使用由所述X-射线数据采集装置(20，25)采集的投影数据项重建图像；
图像显示装置(6)，用于显示重建的断层摄影图像；以及
射线照相条件指定装置(2)，用于为断层摄影指定射线照相条件，其中：
图像重建装置(3)通过使用图像空间中的z-方向滤波卷积来控制切片厚度。
2、一种X-射线CT设备(100)，包括：
X-射线数据采集装置(20，25)，用于在围绕定位在X-射线发生器(21)和二维X-射线面探测器(24)之间的旋转中心(ISO)旋转所述X-射线发生器(21)和二维X-射线面探测器(24)时，采集由受检者透射的X-射线的投影数据项，所述受检者躺在X-射线发生器(21)和二维X-射线面探测器(24)之间，所述二维X-射线面探测器(24)与所述X-射线发生器(21)相对、检测X-射线、以多阵列X-射线探测器或平板X-射线探测器为代表并且具有矩阵结构；
图像重建装置(3)，用于使用由所述X-射线数据采集装置(20，25)采集的投影数据项重建图像；
图像显示装置(6)，用于显示重建的断层摄影图像；以及
射线照相条件指定装置(2)，用于为断层摄影指定射线照相条件，其中：
图像重建装置(3)通过使用投影数据空间中的z-方向滤波卷积来控制切片厚度。
3、一种X-射线CT设备(100)，包括：
X-射线数据采集装置(20，25)，用于在围绕定位在X-射线发生器(21)和二维X-射线面探测器(24)之间的旋转中心(ISO)旋转所述X-射线发生器(21)和二维X-射线面探测器(24)时，采集由受检者透射的X-射线的投影数据项，所述受检者躺在X-射线发生器(21)和二维X-射线面探测器(24)之间，所述二维X-射线面探测器(24)与所述X-射线发生器(21)相对、检测X-射线、以多阵列X-射线探测器或平板X-射线探测器为代表并且具有矩阵结构；
图像重建装置(3)，用于使用由所述X-射线数据采集装置(20，25)采集的投影数据项重建图像；
图像显示装置(6)，用于显示重建的断层摄影图像；以及
射线照相条件指定装置(2)，用于为断层摄影指定射线照相条件，其中：
图像重建装置(3)通过在使用投影数据空间中的z-方向滤波卷积之后使用图像空间中的z-方向滤波卷积，来控制切片厚度。
4、根据权利要求3的X-射线CT设备(100)，其中所述图像重建装置(3)根据由射线照相条件指定装置(2)为断层摄影指定的每组射线照相条件，至少改变投影数据空间z-方向滤波系数和图像空间z-方向滤波系数之一。
5、根据权利要求1至4中任一项的X-射线CT设备(100)，其中所述图像重建装置(3)根据由射线照相条件指定装置(2)为断层摄影指定的图像质量相关射线照相条件，至少改变投影数据空间z-方向滤波系数和图像空间z-方向滤波系数之一。
6、根据权利要求1至5中任一项的X-射线CT设备(100)，包括：
射线照相条件指定装置(2)，其指定图像噪声指数和伪影指数中的至少一个；和
图像重建装置(3)，其根据图像噪声指数和伪影指数中的至少一个，至少改变图像空间z-方向滤波系数和投影数据空间z-方向滤波系数之一
7、根据权利要求1至5中任一项的X-射线CT设备(100)，包括图像重建装置(3)，其根据由射线照相条件指定装置(2)为断层摄影指定的关于射线照相时间和射线照相效率的射线照相条件，至少改变投影数据空间z-方向滤波系数和图像空间z-方向滤波系数之一。
8、根据权利要求1至7中任一项的X-射线CT设备(100)，包括使用三维图像重建的图像重建装置(3)。
9、根据权利要求1至8中任一项的X-射线CT设备(100)，包括图像重建装置(3)，其根据断层摄影图像的切片厚度改变图像空间z-方向滤波系数和投影数据空间z-方向滤波系数。
10、根据权利要求1至9中任一项的X-射线CT设备(100)，包括图像重建装置(3)，其根据包括在X-射线探测器中的每个阵列在阵列方向上的宽度和阵列的数目，改变图像空间z-方向滤波系数和投影数据空间z-方向滤波系数。
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