DE102015226693A1

DE102015226693A1 - CT-Detektionsverfahren und CT-Vorrichtung

Info

Publication number: DE102015226693A1
Application number: DE102015226693.1A
Authority: DE
Inventors: Yongshun Xiao; Zhiqiang Chen; Ming Chang; Ziran Zhao
Original assignee: GRANPECT Co Ltd; Nuctech Co Ltd
Current assignee: GRANPECT Co Ltd; Nuctech Co Ltd
Priority date: 2014-12-31
Filing date: 2015-12-23
Publication date: 2016-06-30
Also published as: US20160189403A1; JP6120940B2; JP2016126010A; CN105806858A; CN105806858B; RU2619839C1; US10175182B2

Abstract

Es wird ein CT-Detektionsverfahren bereitgestellt, das folgende Schritte umfasst: (1) Scannen in Umfangsrichtung eines zu detektierenden Objekts mittels Röntgenstrahlen gemäß einem voreingestellten Winkelabtastwert, der die Anzahl von Abtastpunkten in einem einzelnen Kreis darstellt, um eine Gruppe von Projektionsabtastdaten in verschiedenen Projektionswinkeln zu erhalten, wobei der voreingestellte Winkelabtastwert größer als 1000 ist; (2) Verarbeiten der Projektionsabtastdaten dergestalt, dass Projektionsdaten mehrerer virtueller Sub-Fokusse erhalten werden, die einem großen Fokus einer Strahlungsquelle in einem CT-System entsprechen; und (3) Implementieren einer Bildrekonstruktion gemäß den Projektionsdaten der mehreren virtuellen Sub-Fokusse.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der chinesischen Patentanmeldung Nr. 201410851690.1, eingereicht am 31. Dezember 2014 beim Staatlichen Amt für geistiges Eigentum von China, deren gesamte Offenbarung hiermit durch Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein CT-Detektionsverfahren und eine CT-Vorrichtung und betrifft insbesondere ein Bildrekonstruktionsverfahren in einem Röntgen-CT-Bildgabesystem.
Beschreibung des Standes der Technik
Ein CT-System wird in der Regel in medizinischen Bildgabevorrichtungen und industriellen Detektionsanordnungen verwendet. Es scannt ein zu detektierendes Objekt mittels Röntgenstrahlung ab, bildet das zu detektierende Objekt unter Verwendung von Scan-Daten ab und detektiert dadurch das Innere des zu detektierenden Objekts. Das CT-System muss eine höhere räumliche Auflösung besitzen, falls Messungen von geometrischen Abmessungen des zu detektierenden Objekts und eine Detektion kleinerer Strukturen des zu detektierenden Objekts mittels des CT-Systems implementiert werden sollen.
Das Patentdokument CN102525527A offenbart ein Verfahren zur Verarbeitung von Projektionsdaten, bei dem eine Röntgenberechnungs-Tomografievorrichtung für die Bildgabe verwendet wird. Die Vorrichtung umfasst ein Portal, das eine Röntgenstrahlungsquelle und einen zweidimensionales-Array-Typ-Röntgenstrahlungsdetektor trägt. Die Röntgenstrahlungsquelle und der zweidimensionales-Array-Typ-Röntgenstrahlungsdetektor sind an einem rotierenden Ring auf einander gegenüberliegenden Seiten eines zu detektierenden Probanden installiert.
Gemäß dem in dem oben genannten Patentdokument offenbarten Verfahren werden die Projektionsdaten unter Verwendung eines Konusstrahls entlang einer kreisförmigen Trajektorie erfasst; ein Gewichtswert für die Projektionsdaten wird gemäß einer normalisierten Electrocardiogram Gated Reconstruction(EGR)-Gewichtungsfunktion W_EGR(β, γ) auf der Basis einer EGR-Gewichtungsfunktion U_EGR(Φ(β)) bestimmt; die U_EGR(Φ(β)) wird durch eine Summierung von U_EGR(Φ(β^c _n))) von n = –N_PI zu n = N_PI normalisiert, wobei Φ eine Herzphase ist, β ein Betrachtungswinkel ist, β^c _n ein komplementärer Betrachtungswinkel ist, PI = π; und jede der Projektionsdaten wird durch den Gewichtswert gewichtet, der durch das W_EGR(β, γ) bestimmt wurde, wobei γ ein Fächerwinkel des Konusstrahls ist.
Jedoch kann die räumliche Auflösung des Bildes, das unter Verwendung des obigen Verfahrens erhalten wird, nicht die Anforderung für die oben angesprochene Anwendung erfüllen.
Die räumliche Auflösung ist in der Tat ein wichtiger Parameter für ein Röntgen-CT-System, der durch einige Hardware-Faktoren beschränkt wird, wie zum Beispiel die Fokusgröße einer Strahlenquelle, die Abmessungen eines Detektors, das Vergrößerungsverhältnis eines Scan-Systems und dergleichen.
Das Verstärkungsverhältnis des Scan-Systems kann anhand verschiedener Systemparameter sowie der Abmessungen des zu detektierenden Objekts gewählt werden. Infolge dessen bilden die Fokusgröße der Strahlenquelle und die Abmessungen des Detektors Faktoren, welche die räumliche Auflösung des Systems begrenzen. Da Röntgenstrahlen eine relativ hohe Energie besitzen, hat des Weiteren in einem industriellen CT-System der Fokus der Strahlenquelle in der Regel eine Größe im Bereich von 1,0 mm bis 2,0 mm, um die Anforderung an die Wärmeableitung von dem Ziel zu erfüllen. Jedoch liegen die Abmessungen der Detektoreinheit in der Größenordnung des Submillimeterbereichs, und dementsprechend bildet die Fokusgröße der Strahlenquelle einen wesentlichen Faktor bei der Beschränkung der räumlichen Auflösung des CT-Systems.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Um die oben angesprochenen Probleme zu überwinden, wird ein CT-Detektionsverfahren bereitgestellt, das folgende Schritte umfasst: (1) Scannen in Umfangsrichtung eines zu detektierenden Objekts mittels Röntgenstrahlen gemäß einem voreingestellten Winkelabtastwert, der die Anzahl von Abtastpunkten in einem einzelnen Kreis darstellt, um eine Gruppe von Projektionsabtastdaten in verschiedenen Projektionswinkeln zu erhalten, wobei der voreingestellte Winkelabtastwert größer als 1000 ist; (2) Verarbeiten der Projektionsabtastdaten dergestalt, dass Projektionsdaten mehrerer virtueller Sub-Fokusse erhalten werden, die einem großen Fokus einer Strahlungsquelle in einem CT-System entsprechen; und (3) Implementieren einer Bildrekonstruktion gemäß den Projektionsdaten der mehreren virtuellen Sub-Fokusse.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der voreingestellte Winkelabtastwert größer als 8000.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der voreingestellte Winkelabtastwert N gemäß der folgenden Formel erhalten: N > 2π/tan^–1(a/R), wobei a die Fokusgröße einer Röntgenstrahlungsquelle ist und R eine Distanz zwischen der Röntgenstrahlungsquelle und einem Drehmittelpunkt des zu detektierenden Objekts ist.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden in Schritt (2) die Projektionsdaten der mehreren virtuellen Sub-Fokusse gemäß den Projektionsabtastdaten in verschiedenen Projektionswinkeln und einer Intensität, die den mehreren virtuellen Sub-Fokussen entspricht, erhalten.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Projektionsdaten der mehreren virtuellen Sub-Fokusse unter Verwendung der folgenden Formel erhalten:
wobei D eine Distanz zwischen der Röntgenstrahlungsquelle und einem Detektor ist, a_i eine Distanz eines virtuellen Sub-Fokus ist, der von einer idealen Punktquelle abweicht, M die Anzahl der virtuellen Sub-Fokusse ist, t die Position des Detektors darstellt, i ein tiefgestellter Index eines virtuellen Sub-Fokus ist, β_i die Projektionswinkelposition eines einzelnen virtuellen Sub-Fokus ist und q(k, t) ein Dämpfungskoeffizient des Röntgenstrahls ist, der durch die folgenden Formel erhalten wird: q(k, t) = –ln[I(k, t)/I₀(t)]
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vor dem Schritt (1) der große Fokus des CT-Systems mittels eines Fokusgrößenmessverfahrens in mehrere virtuelle Sub-Fokusse fein eingeteilt, und die Intensität, die den mehreren virtuellen Sub-Fokussen entspricht, wird erhalten.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt zum Erhalten der Intensität, die den mehreren virtuellen Sub-Fokussen entspricht, Folgendes:
Messen der Größe des großen Fokus des CT-Systems mittels eines Kleinloch-Bildgabeverfahrens;
Feines Einteilen des großen Fokus in die mehreren äquivalenten virtuellen Sub-Fokusse; und
Bestimmen der Intensität, die den mehreren äquivalenten virtuellen Sub-Fokussen entspricht, gemäß einer Verteilungskurve der Fokusintensität.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren des Weiteren folgenden Schritt:
Korrigieren der Projektionsabtastdaten vor dem Schritt (2).
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt zum Korrigieren der Projektionsabtastdaten Folgendes:
Messen der Intensität I₀(t) des durch die Luft gedämpften Strahls;
Berechnen des Dämpfungskoeffizienten q(k, t) des Röntgenstrahls in verschiedenen Winkeln mittels der folgenden Formel: q(k, t) = –ln[I(k, t)/I₀(t)], wobei k ein Winkelabtastzählwert ist, der von einem anfänglichen Wert 1 aus größer wird, bis der Wert k größer ist als ein voreingestellter Winkelabtastzählwert.
Es wird außerdem eine CT-Vorrichtung bereitgestellt, die Folgendes umfasst: eine Strahlungsquelle, einen Detektor, welcher der Strahlungsquelle entspricht, eine Voreinstellwinkelabtastwert-Bestimmungseinheit, eine Projektionsabtastdaten-Verarbeitungseinheit und eine Rekonstruktionseinheit, wobei die Voreinstellwinkelabtastwert-Bestimmungseinheit dafür vorgesehen ist, einen voreingestellten Winkelabtastwert zu bestimmen, der die Anzahl von Abtastpunkten in einem einzelnen Kreis darstellt, wobei der voreingestellte Winkelabtastwert größer als 1000 ist; wobei die Strahlungsquelle und der Detektor auf jeder Seite eines zu detektierenden Objekts angeordnet sind und dazu dienen, das zu detektierende Objekt mittels Röntgenstrahlen gemäß dem voreingestellten Winkelabtastwert in Umfangsrichtung zu scannen, um eine Gruppe von Projektionsabtastdaten in verschiedenen Projektionswinkeln zu erhalten; wobei die Projektionsabtastdaten-Verarbeitungseinheit dazu ausgelegt ist, die Projektionsabtastdaten dergestalt zu verarbeiten, dass Projektionsdaten mehrerer virtueller Sub-Fokusse erhalten werden, die einem großen Fokus einer Strahlungsquelle in einem CT-System entsprechen; und die Rekonstruktionseinheit dazu ausgelegt ist, eine Bildrekonstruktion gemäß den Projektionsdaten der mehreren virtuellen Sub-Fokusse zu implementieren.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der voreingestellte Winkelabtastwert größer als 8000, und der voreingestellte Winkelabtastwert N wird gemäß der folgenden Formel erhalten: N > 2π/tan^–1(a/R), wobei a die Fokusgröße einer Röntgenstrahlungsquelle ist und R eine Distanz zwischen der Röntgenstrahlungsquelle und einem Drehmittelpunkt des zu detektierenden Objekts ist.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhält die Projektionsabtastdaten-Verarbeitungseinheit die Projektionsdaten der mehreren virtuellen Sub-Fokusse gemäß den Projektionsabtastdaten in verschiedenen Projektionswinkeln und einer Intensität, die den mehreren virtuellen Sub-Fokussen entspricht, und die Projektionsdaten der mehreren virtuellen Sub-Fokusse werden mittels der folgenden Formel erhalten:
wobei D eine Distanz zwischen der Röntgenstrahlungsquelle und dem Detektor ist, a_i eine Distanz eines einzelnen virtuellen Sub-Fokus ist, der von einer idealen Punktquelle abweicht, M die Anzahl der virtuellen Sub-Fokusse ist, t die Position des Detektors darstellt, i ein tiefgestellter Index eines einzelnen virtuellen Sub-Fokus ist, β_i die Projektionswinkelposition eines einzelnen virtuellen Sub-Fokus ist und q(k, t) ein Dämpfungskoeffizient des Röntgenstrahls ist, der durch die folgenden Formel erhalten wird: q(k, t) = –ln[I(k, t)/I₀(t)].
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung des Weiteren eine Fokusgrößenmessungseinheit, eine Fokusteilungseinheit und eine Intensitätsbestimmungseinheit, wobei die Fokusgrößenmessungseinheit dafür vorgesehen ist, die Größe des großen Fokus des CT-Systems mittels eines Kleinloch-Bildgabeverfahrens zu messen; wobei die Fokusteilungseinheit dafür vorgesehen ist, den großen Fokus in die mehreren äquivalenten virtuellen Sub-Fokusse fein einzuteilen; und die Intensitätsbestimmungseinheit dafür vorgesehen ist, eine Intensität, die den mehreren äquivalenten virtuellen Sub-Fokussen entspricht, gemäß einer Verteilungskurve der Fokusintensität zu bestimmen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung des Weiteren eine Datenkorrektureinheit zum Korrigieren der Projektionsabtastdaten, wobei auf der Basis der gemessenen Intensität I₀(t) des durch die Luft gedämpften Strahls Dämpfungskoeffizienten q(k, t) des Röntgenstrahls in verschiedenen Winkeln mittels der folgenden Formel berechnet werden: q(k, t) = –ln[I(k, t)/I₀(t)], wobei k ein Winkelabtastzählwert ist, der von einem anfänglichen Wert 1 aus größer wird, bis der Wert k größer ist als ein voreingestellter Winkelabtastzählwert.
Gemäß dem in der vorliegenden Offenbarung bereitgestellten Verfahren werden die räumliche Auflösung verbessert, die Einschränkung der Fokusgröße der Röntgenstrahlungsquelle beseitigt, die sich auf die räumliche Auflösung auswirkt, und der Scan-Modus des Systems vereinfacht, wodurch eine höher Strahlausnutzung, eine höhere räumliche Auflösung und eine höhere Bildrekonstruktionseffizienz erreicht werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Um die technischen Lösungen in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oder im Stand der Technik deutlicher zu veranschaulichen, werden im Folgenden kurz die beiliegenden Zeichnungen zum Beschreiben der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oder des Standes der Technik vorgestellt. Es versteht sich, dass die beiliegenden Zeichnungen nur einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind und dass der Fachmann andere Zeichnungen aus diesen beiliegenden Zeichnungen erhalten kann, ohne einen erfinderischen Schritt tun zu müssen.
1 ist eine Strukturdarstellung eines Röntgen-CT-Bildgabesystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Ansicht, die eine Fokusteilung des in der vorliegenden Offenbarung bereitgestellten Verfahrens zeigt; und
3 ist eine schematische Ansicht, die eine Bestimmung der Fokusgröße und von virtuellen Fokussen mittels eines Lochblendenverfahrens zeigt, das durch das in der vorliegenden Offenbarung bereitgestellte Verfahren verwendet wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Die detaillierten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden in Kombination mit den beiliegenden Figuren und den Beispielen ausführlich beschrieben. Die Ausführungsformen sind lediglich beispielhaft und sollen nicht den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung einschränken.
Es wird ein CT-Detektionsverfahren bereitgestellt, das folgende Schritte umfasst: (1) Scannen in Umfangsrichtung eines zu detektierenden Objekts mittels Röntgenstrahlen gemäß einem voreingestellten Winkelabtastwert, der die Anzahl von Abtastpunkten in einem einzelnen Kreis darstellt, um eine Gruppe von Projektionsabtastdaten in verschiedenen Projektionswinkeln zu erhalten, wobei der voreingestellte Winkelabtastwert größer als 1000 ist; zum Beispiel kann der Wert 2048, 3072, 4096, 5120, 6144, 7168 usw. sein; (2) Verarbeiten der Projektionsabtastdaten dergestalt, dass Projektionsdaten mehrerer virtueller Sub-Fokusse erhalten werden, die einem großen Fokus einer Strahlungsquelle in einem CT-System entsprechen; und (3) Implementieren einer Bildrekonstruktion gemäß den Projektionsdaten der mehreren virtuellen Sub-Fokusse.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der voreingestellte Winkelabtastwert größer als 8000 sein. Der voreingestellte Winkelabtastwert N wird gemäß der folgenden Formel erhalten: N > 2π/tan^–1(a/R), wobei a die Fokusgröße einer Röntgenstrahlungsquelle ist und R eine Distanz zwischen der Röntgenstrahlungsquelle und einem Drehmittelpunkt des zu detektierenden Objekts ist. Bevorzugt werden in Schritt (2) die Projektionsdaten der mehreren virtuellen Sub-Fokusse gemäß den Projektionsabtastdaten in verschiedenen Projektionswinkeln und einer Intensität, die den mehreren virtuellen Sub-Fokussen entspricht, erhalten. Diese Formel funktioniert auch in dem Fall, dass der voreingestellte Winkelabtastwert in anderen Zahlenbereichen liegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Projektionsdaten der mehreren virtuellen Sub-Fokusse unter Verwendung der folgenden Formel erhalten:

wobei D eine Distanz zwischen der Röntgenstrahlungsquelle und einem Detektor ist, a_i eine Distanz eines einzelnen virtuellen Sub-Fokus ist, der von einer idealen Punktquelle abweicht, M die Anzahl der virtuellen Sub-Fokusse ist, t die Position des Detektors darstellt, i ein tiefgestellter Index eines einzelnen virtuellen Sub-Fokus ist, β_i die Projektionswinkelposition eines einzelnen virtuellen Sub-Fokus ist und q(k, t) ein Dämpfungskoeffizient des Röntgenstrahls ist, der durch die folgenden Formel erhalten wird: q(k, t) = –ln[I(k, t)/I₀(t)].
Bevorzugt wird vor dem Schritt (1) der große Fokus des CT-Systems mittels eines Fokusgrößenmessverfahrens in mehrere virtuelle Sub-Fokusse fein eingeteilt, und die Intensität, die den mehreren virtuellen Sub-Fokussen entspricht, wird erhalten.
Bevorzugt umfasst der Schritt zum Erhalten der Intensität, die den mehreren virtuellen Sub-Fokussen entspricht, Folgendes: Messen der Größe des großen Fokus des CT-Systems mittels eines Kleinloch-Bildgabeverfahrens; Feines Einteilen des großen Fokus in die mehreren äquivalenten virtuellen Sub-Fokusse; und Bestimmen der Intensität, die den mehreren äquivalenten virtuellen Sub-Fokussen entspricht, gemäß einer Verteilungskurve der Fokusintensität.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren des Weiteren folgenden Schritt: Korrigieren der Projektionsabtastdaten vor dem Schritt (2). Insbesondere umfasst der Schritt zum Korrigieren der Projektionsabtastdaten Folgendes: Messen der Intensität I₀(t) des durch die Luft gedämpften Strahls; Berechnen des Dämpfungskoeffizienten q(k, t) des Röntgenstrahls in verschiedenen Winkeln mittels der folgenden Formel: q(k, t) = –ln[I(k, t)/I₀(t)], wobei k ein Winkelabtastzählwert ist, der von einem anfänglichen Wert 1 aus größer wird, bis der Wert k größer ist als ein voreingestellter Winkelabtastzählwert.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können alternativ zuerst die Projektionsdaten der mehreren virtuellen Sub-Fokusse wiederhergestellt werden, dann werden die Daten korrigiert, und zum Schluss wird die Bildrekonstruktion implementiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine CT-Vorrichtung bereitgestellt, die Folgendes umfasst: eine Strahlungsquelle, einen Detektor, der der Strahlungsquelle entspricht, eine Voreinstellwinkelabtastwert-Bestimmungseinheit, eine Projektionsabtastdaten-Verarbeitungseinheit und eine Rekonstruktionseinheit, wobei die Voreinstellwinkelabtastwert-Bestimmungseinheit dafür vorgesehen ist, einen voreingestellten Winkelabtastwert zu bestimmen, der die Anzahl von Abtastpunkten in einem einzelnen Kreis darstellt, wobei der voreingestellte Winkelabtastwert größer als 1000 ist; wobei die Strahlungsquelle und der Detektor auf jeder Seite eines zu detektierenden Objekts angeordnet sind und dazu dienen, das zu detektierende Objekt mittels Röntgenstrahlen gemäß dem voreingestellten Winkelabtastwert in Umfangsrichtung zu scannen, um eine Gruppe von Projektionsabtastdaten in verschiedenen Projektionswinkeln zu erhalten; wobei die Projektionsabtastdaten-Verarbeitungseinheit dazu ausgelegt ist, die Projektionsabtastdaten dergestalt zu verarbeiten, dass Projektionsdaten mehrerer virtueller Sub-Fokusse erhalten werden, die einem großen Fokus einer Strahlungsquelle in einem CT-System entsprechen; und die Rekonstruktionseinheit dazu ausgelegt ist, eine Bildrekonstruktion gemäß den Projektionsdaten der mehreren virtuellen Sub-Fokusse zu implementieren.
Bevorzugt ist der voreingestellte Winkelabtastwert größer als 8000, und der voreingestellte Winkelabtastwert N wird gemäß der folgenden Formel erhalten: N > 2π/tan^–1(a/R), wobei a die Fokusgröße einer Röntgenstrahlungsquelle ist und R eine Distanz zwischen der Röntgenstrahlungsquelle und einem Drehmittelpunkt des zu detektierenden Objekts ist.
Bevorzugt erhält die Projektionsabtastdaten-Verarbeitungseinheit die Projektionsdaten der mehreren virtuellen Sub-Fokusse gemäß den Projektionsabtastdaten in verschiedenen Projektionswinkeln und einer Intensität, die den mehreren virtuellen Sub-Fokussen entspricht, und die Projektionsdaten der mehreren virtuellen Sub-Fokusse werden mittels der folgenden Formel erhalten:

wobei D eine Distanz zwischen der Röntgenstrahlungsquelle und dem Detektor ist, a_i eine Distanz eines einzelnen virtuellen Sub-Fokus ist, der von einer idealen Punktquelle abweicht, M die Anzahl der virtuellen Sub-Fokusse ist, t die Position des Detektors darstellt, i ein tiefgestellter Index eines einzelnen virtuellen Sub-Fokus ist, β_i die Projektionswinkelposition eines einzelnen virtuellen Sub-Fokus ist und q(k, t) ein Dämpfungskoeffizient des Röntgenstrahls ist, der durch die folgenden Formel erhalten wird: q(k, t) = –ln[I(k, t)/I₀(t)].
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung des Weiteren eine Fokusgrößenmessungseinheit, eine Fokusteilungseinheit und eine Intensitätsbestimmungseinheit, wobei die Fokusgrößenmessungseinheit dafür vorgesehen ist, die Größe des großen Fokus des CT-Systems mittels eines Kleinloch-Bildgabeverfahrens zu messen; wobei die Fokusteilungseinheit dafür vorgesehen ist, den großen Fokus in die mehreren äquivalenten virtuellen Sub-Fokusse fein einzuteilen; und die Intensitätsbestimmungseinheit dafür vorgesehen ist, eine Intensität, die den mehreren äquivalenten virtuellen Sub-Fokussen entspricht, gemäß einer Verteilungskurve der Fokusintensität zu bestimmen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung des Weiteren eine Datenkorrektureinheit zum Korrigieren der Projektionsabtastdaten, wobei auf der Basis der gemessenen Intensität I₀(t) des durch die Luft gedämpften Strahls Dämpfungskoeffizienten q(k, t) des Röntgenstrahls in verschiedenen Winkeln mittels der folgenden Formel berechnet werden: q(k, t) = –ln[I(k, t)/I₀(t)], wobei k ein Winkelabtastzählwert ist, der von einem anfänglichen Wert 1 aus größer wird, bis der Wert k größer ist als ein voreingestellter Winkelabtastzählwert.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen sollen die vorliegende Erfindung nicht einschränken, und der Fachmann kann die vorliegende Erfindung gewünschtenfalls abändern oder modifizieren.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorgestellt, welche die oben beschriebenen Ausführungsformen abändern und in denen ein Bildrekonstruktionsverfahren in einem Röntgen-CT-Bildgabesystem bereitgestellt wird, das folgende Schritte umfasst:

(1) Aktivieren eines Strahlgenerators und eines Detektors in dem Röntgen-CT-Bildgabesystem, Messen der Intensität I₀(t) des durch die Luft gedämpften Strahls an einer Position t und Übermitteln der gemessenen Daten an einen Datenprozessor in dem Röntgen-CT-Bildgabesystem;
(2) Anordnen eines zu detektierenden Objekts in dem Röntgen-CT-Bildgabesystem zum Scannen, Messen der Intensität I(k, t) des Strahls, der durch das zu detektierende Objekt gedämpft wird, in der momentanen Winkelposition an der Position t und Übermitteln der gemessenen Daten an den Datenprozessor in dem Röntgen-CT-Bildgabesystem, wobei k ein Winkelabtastzählwert ist, der von einem anfänglichen Wert 1 aus größer wird, bis der Wert k größer ist als ein voreingestellter Winkelabtastzählwert;
(3) Berechnen von Dämpfungskoeffizienten q(k, t) des Röntgenstrahls in verschiedenen Winkeln unter Verwendung der folgenden Formel (1): q(k, t) = –ln[I(k, t)/I₀(t)] (1)
(4) Rekonstruieren eines Lineardämpfungskoeffizienten-Verteilungsbildes des zu detektierenden Objekts mittels eines gefilterten Rückprojektionsalgorithmus auf der Basis der Daten q(k, t) in Schritt (3).

In 1 ist ein CT-Bildgabesystem gezeigt, das in der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Das System enthält Folgendes:
eine Röntgenstrahlungs-Generierungsvorrichtung, die ein Fokusziel mit einer speziellen Größe zum Generieren von Röntgenstrahlung und einen Röntgenstrahlaustritt umfasst;
eine mechanische Bewegungsvorrichtung und eine Steuereinheit, wobei die mechanische Bewegungsvorrichtung und die Steuereinheit Folgendes umfassen: einen Objektträger, einen Rahmen, der mit einem Röntgenapparat und einem Detektor versehen ist, ein Steuerungssystem und einen Hochpräzisions-Winkelcodierer; wobei der Objektträger in einer kreisförmigen Orbitalrotationsbewegung und/oder einer linearen Translationsbewegung angetrieben wird und der Rahmen in einer linearen Translationsbewegung und/oder einer kreisförmigen Orbitalrotationsbewegung angetrieben wird, wodurch eine in Umfangsrichtung verlaufende Scan-Trajektorie erreicht wird; wobei in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Fächerstrahl-Umfangsscan-Trajektorie unter Verwendung eines ortsfesten Rahmens und eines drehbaren Objektträgers als ein Beispiel zur Beschreibung entwickelt wird und der Hochpräzisions-Winkelcodierer dafür verwendet wird, eine präzise Winkelpositionierung und eine hoch-dichte Winkelabtastung zu erreichen;
ein Datenerfassungssystem, das eine oder mehrere Reihen von Lineararray-Detektoreinheiten und einen Lesekreis, einen Auslösererfassungssignalkreis und einen Datenübertragungskreis umfasst;
einen primären Steuerungs- und Datenverarbeitungscomputer zum Steuern des Betriebsprozesses des CT-Systems, einschließlich einer mechanischen Rotation, einer elektrischen Steuerung und einer Sicherheitsverriegelungssteuerung.
Wie dies oben beschrieben ist, werden gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform die folgenden Schritte vor dem Implementieren von Schritt (1) implementiert:
Messen und Erhalten der Fokusgröße einer Röntgenstrahlungsquelle und Messen und Erhalten einer Distanz R zwischen der Röntgenstrahlungsquelle und einem Drehmittelpunkt eines Drehtisches in dem Röntgen-CT-Bildgabesystem und Bestimmen eines voreingestellten Winkelabtastzählwertes N gemäß der folgenden Formel, auf der Basis von a und R: N > 2π/tan^–1(a/R).
Bei Verwendung der oben beschriebenen Verfahrensweise übersteigt die Anzahl der Abtastungen die traditionelle CT-Vorrichtung um eine Größenordnung, wodurch die räumliche Auflösung des rekonstruierten Bildes signifikant verbessert wird.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Bildrekonstruktionsverfahren des Weiteren folgenden Schritt: Bestimmen, ob der Wert k den voreingestellten Winkelabtastzählwert N übersteigt, wenn Schritt (2) implementiert wird, dann:
wenn k größer ist als N, Implementieren von Schritt (3);
wenn k kleiner ist als N, Drehen des zu detektierenden Objekts zum nächsten Scan-Winkel und Fortsetzen der Implementierung von Schritt (2).
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Bildrekonstruktionsverfahren des Weiteren folgende Schritte: Teilen der Röntgenstrahlungsquelle in mehrere virtuelle Sub-Fokusse und Bestimmen der Position a_i und der Intensität w(a_i) jedes virtuellen Sub-Fokus;
nach der Implementierung von Schritt (3), Erhalten von Wiederherstellungsdaten p_cir(β_i, t_i) der virtuellen Sub-Fokusse zum Implementieren einer Bildrekonstruktion in dem gefilterten Rückprojektionsalgorithmus mittels der folgenden Formel:
wobei D eine Distanz zwischen der Röntgenstrahlungsquelle und dem Detektor ist, a_i eine Distanz eines einzelnen virtuellen Sub-Fokus ist, der von einer idealen Punktquelle s abweicht, M die Anzahl der virtuellen Sub-Fokusse ist, t die Position des Detektors darstellt, i ein tiefgestellter Index eines einzelnen virtuellen Sub-Fokus ist, β_i die Projektionswinkelposition eines einzelnen virtuellen Sub-Fokus ist; und
Rekonstruieren eines Lineardämpfungskoeffizienten-Verteilungsbildes des zu detektierenden Objekts mittels eines gefilterten Rückprojektionsalgorithmus auf der Basis der Wiederherstellungsdaten p_cir(β_i, t_i).
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zum Verbessern der räumlichen Auflösung des CT-Systems der Fokus bevorzugt in mehrere virtuelle Sub-Fokusse geteilt, und ein äquivalenter idealer Fokus (die ideale Punktquelle) wird auf der Basis der virtuellen Sub-Fokusse erhalten, wie dies in 2 gezeigt ist, welche die Fokusteilung veranschaulicht.
Der große Fokus des CT-Bildgabesystems wird gleichmäßig in mehrere virtuelle Sub-Fokusse S_i geteilt. Die Projektionsdaten q(k, t) des großen Fokus, der durch die Detektoreinheit Det in einem Projektionswinkel k(2π/N) gemessen wurde, können einer Akkumulation der Projektionsdaten der geteilten virtuellen Sub-Fokusse äquivalent sein. Gemäß der in 2 gezeigten geometrischen Beziehung ist ein Strahlenweg, der durch den virtuellen Sub-Fokus S_i und die Detektoreinheit Det bestimmt wird, mit einem Strahlenweg identisch, der durch die ideale Punktquelle in einem Projektionswinkel β_i und die Detektoreinheit Det_i im Fall eines kreisförmigen Orbit-Scans bestimmt wird. Ein Winkel zwischen dem Projektionswinkel β_i und dem momentanen Projektionswinkel k(2π/N) wird als θ_i bezeichnet und wird durch die Distanz a_i des virtuellen Sub-Fokus S_i, der von der idealen Punktquelle S abweicht, und einen Scan-Radius R des kreisförmigen Orbits bestimmt. Somit können die Projektionsdaten q(k, t) des großen Fokus des CT-Bildgabesystems im Fall des idealen kreisförmigen Orbit-Scans als eine gewichtete Summe der Projektionsdaten p_cir(β_i, t_i) der virtuellen Sub-Fokusse dargestellt werden, wobei das Gewicht die Intensität w(a_i) der virtuellen Sub-Fokusse ist. Durch die obige Vorgehensweise wird die Wiederherstellung der Projektionsdaten der virtuellen Sub-Fokusse erreicht, wodurch eine hochauflösende CT-Bildrekonstruktion erreicht wird.
Wie dies oben beschrieben ist, wird in dem in der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Verfahren die Bildrekonstruktion durch den gefilterten Rückprojektionsalgorithmus implementiert.
Die detaillierten Implementierungsschritte der Rekonstruktion unter Verwendung des gefilterten Rückprojektionsalgorithmus sind folgende:
erstens, Gewichten der Projektionsdaten:
dann Implementieren einer eindimensionalen Rampenfilterung in der Richtung des Detektors:
wobei t ein Abtastintervall in der Richtung des Detektors ist, was in der Regel eine Detektoreinheit-Beabstandung ist;
Implementieren einer gewichteten Rückprojektion an den gefilterten Daten (in der Winkelrichtung):
wobei ƒ(r, ϕ) eine polare Koordinatendarstellung des zu rekonstruierenden Bildes ist und Δβ = 2π/N ein Abtastintervall des Projektionswinkels ist.
In der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, das in 3 veranschaulichte Verfahren zu verwenden, um die Fokusgröße erhalten, wie dies insbesondere in 3 gezeigt ist:
Verwendung eines Materials mit einem hohen Absorptionskoeffizienten, um eine Ablenkplatte zu bilden, und Ausbilden eines Lochs darin, dann Erhalten eines Bildes des Fokus mittels einer Kleinloch-Bildgabetheorie, dadurch Bestimmen der Fokusgröße a, der Position a_i und der Intensität w(a_i) des virtuellen Sub-Fokus durch Messen der Graustufenverteilung des Fokusbildes; wobei b_i ein Abtastintervall des virtuellen Sub-Fokus ist, das in der Regel als b_i = b/M definiert werden kann, wobei M die Anzahl der virtuellen Sub-Fokusse ist und F_i ein Grauwert des Fokusbildes bei b_i ist.
Die oben angesprochenen Parameter erfüllen die folgende Beziehung:
Im Folgenden wird die ganz besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es ist anzumerken, dass die zu beschreibende Ausführungsform nicht die vorliegende Erfindung einschränken soll, und jede der oben beschriebenen Ausführungsformen kann die Aufgabe des Verbesserns der räumlichen Auflösung auf verschiedenen technischen Wegen erfüllen. Die unten besprochene ganz besonders bevorzugte Ausführungsform kombiniert alle oben angesprochenen Mittel, um den optimalen technischen Effekt zu erreichen. Dadurch soll die vorliegende Erfindung allerdings nicht eingeschränkt werden; das heißt, jede der oben beschriebenen Ausführungsformen kann die Probleme lösen, die mit der vorliegenden Erfindung angegangen werden.
In der ganz besonders bevorzugte Ausführungsform:
wird das in 1 gezeigte CT-Bildgabesystem verwendet. Um die beste räumliche Auflösung zu erhalten, umfasst das Bildrekonstruktionsverfahren folgende Schritte:

(1) Aktivieren der Röntgenstrahlungsquelle und des Detektors, Implementieren einer Fokusteilung und einer Fokusgrößenmessung unter Verwendung des in den 2 und 3 gezeigten Verfahrens dergestalt, dass eine Intensitätsverteilung des Fokus des Systems erhalten wird, dann Teilen der Röntgenstrahlungsquelle in mehrere virtuelle Sub-Fokusse; zum Beispiel kann der große Fokus in 5 virtuelle Sub-Fokusse geteilt werden; dadurch Bestimmen der Position a_i und der Intensität w(a_i) jedes virtuellen Sub-Fokus;
(2) Bestimmen der Winkelabtastungsanzahl N unter Verwendung der folgenden Formel, auf der Basis der gemessenen Fokusgröße a und der Scan-Geometrie-Parameter R: N > 2π/tan^–1(a/R)
(3) Aussenden des Röntgenstrahls von der Röntgenstrahlungsquelle, Messen der Intensität des durch die Luft gedämpften Strahls, Umwandeln der Intensität des durch die Detektoreinheit empfangenen Röntgenstrahls an der Position t in einen Wert I₀(t) und Senden dieser Daten an den Datenverarbeitungscomputer zum Speichern;
(4) Aussenden des Röntgenstrahls von der Röntgenstrahlungsquelle zum Implementieren eines Winkel-Scans des zu detektierenden Objekts, Umwandeln der Intensität des durch die Detektoreinheit empfangenen Röntgenstrahls an der Position t in einen Wert I(k, t) und Senden dieser Daten an den Datenverarbeitungscomputer, wobei k ein Winkelabtastzählwert mit einem anfänglichen Wert 1 ist;
(5) wenn der Wert K um 1 erhöht wird, dann Bestimmen, ob der Wert k den voreingestellten Winkelabtastzählwert N übersteigt; wenn nicht, dann Drehen des zu detektierenden Objekts zum nächsten Scan-Winkel und Zurückkehren zu (4), wenn ja, Gehen zu (6);
(6) vorübergehendes Korrigieren der Projektionsdaten gemäß der folgenden Formel, dergestalt, dass der Dämpfungskoeffizient q(k, t) des Röntgenstrahls, der durch jede Detektorseinheit in verschiedenen Projektionswinkeln empfangen wird, erhalten wird: q(k, t) = –ln[I(k, t)/I₀(t)]
(7) die äquivalente Beziehung zwischen den Projektionsdaten q(k, t) des großen Fokus, die in Schritt (6) erhalten wurden, und den Projektionsdaten p_cir(β_i, t_i) der äquivalenten Sub-Fokusse mit den gleichen Geometrie-Scan-Parametern wird durch die folgende Formel dargestellt, wobei die gemessenen Daten von den verschiedenen Detektoreinheiten in verschiedenen Winkeln lineare Gleichungen bilden, wobei q(k, t) und w(a_i) bekannt sind und p_cir(β_i, t_i) unbekannt ist; der Prozessor kann die Wiederherstellung der Projektionsdaten p_cir(β_i, t_i) der Sub-Fokusse durch Lösen dieser linearen Gleichungen erreichen:
wobei R eine Distanz zwischen der Röntgenstrahlungsquelle und dem Drehmittelpunkt O des Drehtisches ist, D eine Distanz zwischen der Strahlenquelle und dem Detektor ist, a_i eine Distanz von einer virtuellen Punktquelle S_i ist, die von der idealen Punktquelle S abweicht, t die Position der Detektoreinheit darstellt und i ein tiefgestellter Index eines einzelnen virtuellen Sub-Fokus ist.
(8) der Prozessor rekonstruiert das Lineardämpfungskoeffizienten-Verteilungsbild des zu detektierenden Objekts unter Verwendung des gefilterten Rückprojektionsalgorithmus (FBP) auf der Basis der wiederhergestellten Projektionsdaten p_cir(β_i, t_i) der Sub-Fokusse, die in Schritt (7) erhalten wurde.

Die technischen Lösungen der vorliegenden Erfindung verbessern die räumliche Auflösung des CT-Systems ohne Verändern des existierenden CT-Systems und bewirken eine hohe Effizienz der Datenverarbeitung und Bildrekonstruktion.
Im Stand der Technik sind die Kanten des Bildes verschwommen, und die räumliche Auflösung ist schlecht, nur 2,4 LP/mm. Im Gegensatz dazu sind in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Kanten Bildes scharf, und die räumliche Auflösung ist viel besser als 3,0 LP/mm.
Die obigen Beschreibungen sind lediglich beispielhafte Implementierungsformen der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Variationen oder Ersetzungen, die dem Fachmann sofort in den Sinn kommen, ohne vom technischen Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen, sollen unter den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fallen. Darum unterliegt der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung dem Schutzumfang der Ansprüche.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

CN 102525527 A [0004]

Claims

CT-Detektionsverfahren, das folgende Schritte umfasst: (1) Scannen in Umfangsrichtung eines zu detektierenden Objekts mittels Röntgenstrahlen gemäß einem voreingestellten Winkelabtastwert, der die Anzahl von Abtastpunkten in einem einzelnen Kreis darstellt, um eine Gruppe von Projektionsabtastdaten in verschiedenen Projektionswinkeln zu erhalten, wobei der voreingestellte Winkelabtastwert größer als 1000 ist; (2) Verarbeiten der Projektionsabtastdaten dergestalt, dass Projektionsdaten mehrerer virtueller Sub-Fokusse erhalten werden, die einem großen Fokus einer Strahlungsquelle in einem CT-System entsprechen; und (3) Implementieren einer Bildrekonstruktion gemäß den Projektionsdaten der mehreren virtuellen Sub-Fokusse.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der voreingestellte Winkelabtastwert größer ist als 8000.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der voreingestellte Winkelabtastwert N gemäß der folgenden Formel erhalten wird: N > 2π/tan^–1(a/R), wobei a die Fokusgröße einer Röntgenstrahlungsquelle ist und R eine Distanz zwischen der Röntgenstrahlungsquelle und einem Drehmittelpunkt des zu detektierenden Objekts ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt (2) die Projektionsdaten der mehreren virtuellen Sub-Fokusse gemäß den Projektionsabtastdaten in verschiedenen Projektionswinkeln und einer Intensität, die den mehreren virtuellen Sub-Fokussen entspricht, erhalten werden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Projektionsdaten der mehreren virtuellen Sub-Fokusse unter Verwendung der folgenden Formel erhalten werden:
wobei D eine Distanz zwischen der Röntgenstrahlungsquelle und einem Detektor ist, a_i eine Distanz eines einzelnen virtuellen Sub-Fokus ist, der von einer idealen Punktquelle abweicht, M die Anzahl der virtuellen Sub-Fokusse ist, t die Position des Detektors darstellt, i ein tiefgestellter Index eines einzelnen virtuellen Sub-Fokus ist, β_i die Projektionswinkelposition eines einzelnen virtuellen Sub-Fokus ist und q(k, t) ein Dämpfungskoeffizient des Röntgenstrahls ist, der durch die folgenden Formel erhalten wird: q(k, t) = –ln[I(k, t)/I₀(t)].
Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor dem Schritt (1) der große Fokus des CT-Systems mittels eines Fokusgrößenmessverfahrens in mehrere virtuelle Sub-Fokusse fein eingeteilt wird und die Intensität, die den mehreren virtuellen Sub-Fokussen entspricht, erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt zum Erhalten der Intensität, die den mehreren virtuellen Sub-Fokussen entspricht, Folgendes umfasst: Messen der Größe des großen Fokus des CT-Systems mittels eines Kleinloch-Bildgabeverfahrens; Feines Einteilen des großen Fokus in die mehreren äquivalenten virtuellen Sub-Fokusse; und Bestimmen der Intensität, die den mehreren äquivalenten virtuellen Sub-Fokussen entspricht, gemäß einer Verteilungskurve der Fokusintensität.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, das des Weiteren folgenden Schritt umfasst: Korrigieren der Projektionsabtastdaten vor dem Schritt (2).
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt zum Korrigieren der Projektionsabtastdaten Folgendes umfasst: Messen der Intensität I₀(t) des durch die Luft gedämpften Strahls; Berechnen des Dämpfungskoeffizienten q(k, t) des Röntgenstrahls in verschiedenen Winkeln mittels der folgenden Formel: q(k, t) = –ln[I(k, t)/I₀(t)], wobei k ein Winkelabtastzählwert ist, der von einem anfänglichen Wert 1 aus größer wird, bis der Wert k größer ist als ein voreingestellter Winkelabtastzählwert.
CT-Vorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Strahlungsquelle, einen Detektor, der der Strahlungsquelle entspricht, eine Voreinstellwinkelabtastwert-Bestimmungseinheit, eine Projektionsabtastdaten-Verarbeitungseinheit und eine Rekonstruktionseinheit, wobei die Voreinstellwinkelabtastwert-Bestimmungseinheit dafür vorgesehen ist, einen voreingestellten Winkelabtastwert zu bestimmen, der die Anzahl von Abtastpunkten in einem einzelnen Kreis darstellt, wobei der voreingestellte Winkelabtastwert größer als 1000 ist; die Strahlungsquelle und der Detektor auf jeder Seite eines zu detektierenden Objekts angeordnet sind und dazu dienen, das zu detektierende Objekt mittels Röntgenstrahlen gemäß dem voreingestellten Winkelabtastwert in Umfangsrichtung zu scannen, um eine Gruppe von Projektionsabtastdaten in verschiedenen Projektionswinkeln zu erhalten; die Projektionsabtastdaten-Verarbeitungseinheit dazu ausgelegt ist, die Projektionsabtastdaten dergestalt zu verarbeiten, dass Projektionsdaten mehrerer virtueller Sub-Fokusse erhalten werden, die einem großen Fokus einer Strahlungsquelle in einem CT-System entsprechen; und die Rekonstruktionseinheit dazu ausgelegt ist, eine Bildrekonstruktion gemäß den Projektionsdaten der mehreren virtuellen Sub-Fokusse zu implementieren.
CT-Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der voreingestellte Winkelabtastwert größer ist als 8000 und der voreingestellte Winkelabtastwert N gemäß der folgenden Formel erhalten wird: N > 2π/tan^–1(a/R), wobei a die Fokusgröße einer Röntgenstrahlungsquelle ist und R eine Distanz zwischen der Röntgenstrahlungsquelle und einem Drehmittelpunkt des zu detektierenden Objekts ist.
CT-Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Projektionsabtastdaten-Verarbeitungseinheit die Projektionsdaten der mehreren virtuellen Sub-Fokusse gemäß den Projektionsabtastdaten in verschiedenen Projektionswinkeln und einer Intensität, die den mehreren virtuellen Sub-Fokussen entspricht, erhält, und die Projektionsdaten der mehreren virtuellen Sub-Fokusse mittels der folgenden Formel erhalten werden:
wobei D eine Distanz zwischen der Röntgenstrahlungsquelle und dem Detektor ist, a_i eine Distanz eines einzelnen virtuellen Sub-Fokus ist, der von einer idealen Punktquelle abweicht, M die Anzahl der virtuellen Sub-Fokusse ist, t die Position des Detektors darstellt, i ein tiefgestellter Index eines einzelnen virtuellen Sub-Fokus ist, β_i die Projektionswinkelposition eines einzelnen virtuellen Sub-Fokus ist und q(k, t) ein Dämpfungskoeffizient des Röntgenstrahls ist, der durch die folgenden Formel erhalten wird: q(k, t) = –ln[I(k, t)/I₀(t)].
CT-Vorrichtung nach Anspruch 10, die des Weiteren eine Fokusgrößenmessungseinheit, eine Fokusteilungseinheit und eine Intensitätsbestimmungseinheit umfasst, wobei die Fokusgrößenmessungseinheit dafür vorgesehen ist, die Größe des großen Fokus des CT-Systems mittels eines Kleinloch-Bildgabeverfahrens zu messen; die Fokusteilungseinheit dafür vorgesehen ist, den großen Fokus in die mehreren äquivalenten virtuellen Sub-Fokusse fein einzuteilen; und die Intensitätsbestimmungseinheit dafür vorgesehen ist, eine Intensität, die den mehreren äquivalenten virtuellen Sub-Fokussen entspricht, gemäß einer Verteilungskurve der Fokusintensität zu bestimmen.
CT-Vorrichtung nach Anspruch 10, die des Weiteren eine Datenkorrektureinheit zum Korrigieren der Projektionsabtastdaten umfasst, wobei auf der Basis der gemessenen Intensität I₀(t) des durch die Luft gedämpften Strahls Dämpfungskoeffizienten q(k, t) des Röntgenstrahls in verschiedenen Winkeln mittels der folgenden Formel berechnet werden: q(k, t) = –ln[I(k, t)/I₀(t)], wobei k ein Winkelabtastzählwert ist, der von einem anfänglichen Wert 1 aus größer wird, bis der Wert k größer ist als ein voreingestellter Winkelabtastzählwert.
Bildrekonstruktionsverfahren in einem Röntgen-CT-Bildgabesystem, das folgende Schritte umfasst: (1) Aktivieren eines Strahlgenerators und eines Detektors in dem Röntgen-CT-Bildgabesystem, Messen der Intensität I₀(t) des durch die Luft gedämpften Strahls an einer Position t und Übermitteln der gemessenen Daten an einen Datenprozessor in dem Röntgen-CT-Bildgabesystem; (2) Anordnen eines zu detektierenden Objekts in dem Röntgen-CT-Bildgabesystem zum Scannen, Messen der Intensität I(k, t) des Strahls, der durch das zu detektierende Objekt gedämpft wird, in der momentanen Winkelposition an der Position t und Übermitteln der gemessenen Daten an den Datenprozessor in dem Röntgen-CT-Bildgabesystem, wobei k ein Winkelabtastzählwert ist, der von einem anfänglichen Wert 1 aus größer wird, bis der Wert k größer ist als ein voreingestellter Winkelabtastzählwert; (3) Berechnen von Dämpfungskoeffizienten q(k, t) des Röntgenstrahls in verschiedenen Winkeln unter Verwendung der folgenden Formel (1): q(k, t) = –ln[I(k, t)/I₀(t)] (1) (4) Rekonstruieren eines Lineardämpfungskoeffizienten-Verteilungsbildes des zu detektierenden Objekts mittels eines gefilterten Rückprojektionsalgorithmus auf der Basis der Daten q(k, t) in Schritt (3).
Bildrekonstruktionsverfahren nach Anspruch 15, wobei die folgenden Schritte vor dem Implementieren von Schritt (1) implementiert werden: Messen und Erhalten der Fokusgröße einer Röntgenstrahlungsquelle und Messen und Erhalten einer Distanz R zwischen der Röntgenstrahlungsquelle und einem Drehmittelpunkt eines Drehtisches in dem Röntgen-CT-Bildgabesystem und Bestimmen eines voreingestellten Winkelabtastzählwertes N gemäß der folgenden Formel, auf der Basis von a und R: N > 2π/tan^–1(a/R).
Bildrekonstruktionsverfahren nach Anspruch 16, das des Weiteren folgenden Schritt umfasst: Bestimmen, ob der Wert k den voreingestellten Winkelabtastzählwert N übersteigt, wenn Schritt (2) implementiert wird, dann: wenn k größer ist als N, Implementieren von Schritt (3); wenn k kleiner ist als N, Drehen des zu detektierenden Objekts zum nächsten Scan-Winkel und Fortsetzen der Implementierung von Schritt (2).
Bildrekonstruktionsverfahren nach Anspruch 16, das des Weiteren folgende Schritte umfasst: Teilen der Röntgenstrahlungsquelle in mehrere virtuelle Sub-Fokusse und Bestimmen der Position a_i und der Intensität w(a_i) jedes virtuellen Sub-Fokus; nach der Implementierung von Schritt (3), Erhalten von Wiederherstellungsdaten p_cir(β_i, t_i) der virtuellen Sub-Fokusse zum Implementieren einer Bildrekonstruktion in dem gefilterten Rückprojektionsalgorithmus mittels der folgenden Formel:

wobei D eine Distanz zwischen der Röntgenstrahlungsquelle und dem Detektor ist, a_i eine Distanz eines einzelnen virtuellen Sub-Fokus ist, der von einer idealen Punktquelle s abweicht, M die Anzahl der virtuellen Sub-Fokusse ist, t die Position des Detektors darstellt, i ein tiefgestellter Index eines einzelnen virtuellen Sub-Fokus ist, β_i die Projektionswinkelposition eines einzelnen virtuellen Sub-Fokus ist; und Rekonstruieren eines Lineardämpfungskoeffizienten-Verteilungsbildes des zu detektierenden Objekts mittels eines gefilterten Rückprojektionsalgorithmus auf der Basis der Wiederherstellungsdaten p_cir(β_i, t_i).