专利名称：多行检测器x-射线计算断层成像设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种投影数据产生方法、像素数据产生方法和多行X-射线CT(计算机断层成像)设备，更具体地说，涉及基于使用多行检测器通过轴向扫描或螺旋扫描采集的原始数据在产生具有大的片层厚度中使用的产生投影数据的方法、产生具有大的片层厚度的图像的像素数据的方法和多行检测器X-射线CT设备。
背景技术：
附
图14所示为在常规的多行检测器X-射线CT设备中像素数据产生处理的流程图。
在步骤J1中，在绕要成像的对象旋转X-射线管和多行检测器的同时采集原始数据。
在步骤J2中，如附图15所示获得对应于在重建场P中的像素g的原始数据d1和d2。具体地说，原始数据d1和d2从位于最靠近一点的两个检测器行中获得，通过X-射线管21的焦点和在重建场P中的像素g的直线Lg在该点上与多行检测器24交叉。然后将原始数据d1和d2乘以锥形束重建权重Wa和Wb和Z-滤波器权重wa和wb并相加以计算对应于在重建场P中的像素g的投影数据Dg。
锥形束重建权重Wa定义为(r1/r0)2，这里从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d1的多行检测器24的检测器行j、通道i的距离表示为r0，而从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d1在重建场中的像素g的距离表示为r1。
锥形束重建权重Wb类似地定义。
Z-滤波器权重wa和wb定义为wa＝b/(a+b)和wb＝a/(a+b)，这里在直线Lg与多行检测器24交叉的点和对应于原始数据d1的点之间在检测器的Z-方向上所测量的距离表示为a，在直线Lg与多行检测器2 4交叉的点和对应于原始数据d2的点之间在检测器的Z-方向上所测量的距离表示为b。这些是在附图16中所示的Z-滤波器Fz所描述的权重。
再次参考附图14，在步骤J3中，将反向投影处理应用到投影数据Dg以计算像素数据Gg。
通过常规的多行检测器X-射线CT设备所获得的图像具有大致等于在Z-轴方向上所测量的检测器大小的片层厚度。
已经解决了不能获得具有大的片层厚度的图像的问题，比如片层厚度为在Z-轴方向上所测量的检测器大小的两倍或三倍。
发明内容
因此本发明的一个目的是提供一种基于在使用多行检测器采集的原始数据产生具有大的片层厚度的图像中使用的产生投影数据的方法、产生具有大的片层厚度的图像的像素数据的方法和多行检测器X-射线CT设备。
根据本发明的第一方面，本发明提供一种投影数据产生方法，其特征在于包括将使用具有三个或更多检测器行的多行检测器采集的三个或更多的相邻的检测器行的原始数据乘以锥形束重建权重和Z-滤波器权重，以及将相乘的原始数据相加以获得一个投影数据。
在第一方面的投影数据产生方法中，将三个或更多的相邻的检测器行的原始数据乘以Z-滤波器权重并相加以产生一个投影数据。然后通过对这种投影数据应用反向投影处理，可以获得具有大的片层厚度(比如厚度为在Z-轴方向上所测量的检测器的大小的两倍或三倍)的图像。此外，还可以获得具有任意的片层厚度(比如厚度为在Z-轴方向上所测量的检测器的大小的1.2或2.5倍)的图像。
通过在本领域中公知的三点或更多点的多点插值(例如，汉宁(Hanning)插值或三次插值)的Z-滤波器定义Z-滤波器权重。
根据本发明的第二方面，本发明提供一种像素数据产生方法，其特征在于包括对由具有上文构造的投影数据产生方法所产生的投影数据进行反向投影处理以获得像素数据。
在第二方面的像素数据产生方法中，将三个或更多的相邻的检测器行的原始数据乘以Z-滤波器权重并相加以产生一个投影数据，以及将反向投影处理应用到这种投影数据以获得像素数据；因此，可以获得具有大的片层厚度的图像，比如厚度为在Z-轴方向上所测量的检测器的大小的两倍或三倍的图像。此外，还可以获得具有任意的片层厚度的图像，比如厚度为在Z-轴方向上所测量的检测器的大小的1.2或2.5倍的图像。
根据本发明的第三方面，本发明提供一种投影数据产生方法，其特征在于包括从由螺旋扫描所采集的原始数据中的第i次旋转的k个相邻检测器行的原始数据中产生对应于在重建场中的一像素的第i个投影数据，在该螺旋扫描中使用具有两个或更多的检测器行的多行检测器，并且k(≥2)个或更多的行每次旋转都前进；对i＝1-n，n≥2重复产生第i个投影数据；以及将第一至第n个投影数据乘以Z-滤波器权重并将相乘的投影数据相加以获得一个投影数据。
在第三方面的投影数据产生方法中，对于螺旋扫描的每次旋转，k个相邻的检测器行的原始数据乘以Z-滤波器权重并相加以产生一个投影数据，以及将每次旋转的投影数据乘以Z-滤波器权重并相加以获得一个投影数据。然后通过对这种投影数据应用反向投影处理，可以获得具有大的片层厚度(比如厚度为在Z-轴方向上所测量的检测器的大小的两倍或三倍)的图像。此外，还可以获得具有任意的片层厚度(比如厚度为在Z-轴方向上所测量的检测器的大小的1.2或2.5倍)的图像。
通过在本领域中公知的两点插值或三点或更多点的多点插值的Z-滤波器定义Z-滤波器权重。
根据本发明的第四方面，本发明提供一种具有前述构造的投影数据产生方法，其特征在于k＝2，以及通过将两个相邻的检测器行的原始数据乘以锥形束重建权重和Z-滤波器权重产生第i个投影数据，以及将相乘的原始数据相加。
在第四方面的投影数据产生方法中，使用在本领域中公知的两点插值的Z-滤波器产生每次旋转的投影数据。
根据本发明的第五方面，本发明提供一种具有前述构造的投影数据产生方法，其特征在于k＝3，以及通过将两个相邻的检测器行的原始数据乘以锥形束重建权重和Z-滤波器权重产生第i个投影数据，以及将相乘的原始数据相加。
在第五方面的投影数据产生方法中，使用在本领域中公知的三点或更多点的多点插值的Z-滤波器产生每次旋转的投影数据。
根据本发明的第六方面，本发明提供一种像素数据产生方法，其特征在于对通过具有前述构造的投影数据产生方法所产生的投影数据应用反向投影处理以获得像素数据。
在第六方面的像素数据产生方法中，对于螺旋扫描的每次旋转，将k个相邻的检测器行的原始数据乘以Z-滤波器权重并相加以产生一个投影数据，将这些旋转的投影数据乘以Z-滤波器权重并相加以获得一个投影数据，并对这种投影数据应用反向投影处理以获得像素数据；因此，可以获得具有大的片层厚度(比如厚度为在Z-轴方向上所测量的检测器的大小的两倍或三倍)的图像。此外，还可以获得具有任意的片层厚度(比如厚度为在Z-轴方向上所测量的检测器的大小的1.2或2.5倍)的图像。
根据本发明的第七方面，本发明提供一种像素数据产生方法，其特征在于包括从使用具有两个或更多个检测器行的多行检测器采集的原始数据中的k个相邻检测器行的原始数据中产生对应于在第i重建场中的一像素的第i个投影数据；对i＝1-n，n≥2重复产生第i个投影数据；以及将第一至第n个像素数据乘以Z-滤波器权重并将相乘的像素数据相加以获得一个像素数据。
在第七方面的像素数据产生方法中，对于每个第一至第n重建场从k个相邻的检测器行的原始数据中产生像素数据，以及将重建场的像素数据乘以Z-滤波器权重并相加以产生一个像素数据；因此，可以获得具有大的片层厚度(比如厚度为在Z-轴方向上所测量的检测器的大小的两倍或三倍)的图像。此外，还可以获得具有任意的片层厚度(比如厚度为在Z-轴方向上所测量的检测器的大小的1.2或2.5倍)的图像。此外，还可以获得每个重建场的图像。
根据本发明的第八方面，本发明提供一种具有前述构造的像素数据产生方法，其特征在于k＝2，以及将两个相邻的检测器行的原始数据乘以锥形束重建权重和Z-滤波器权重以产生第i个像素数据，以及将相乘的原始数据相加以获得第i个投影数据，以及对第i个投影数据应用反向投影处理。
在第八方面的像素数据产生方法中，使用与常规技术完全相同的处理可以获得每个重建场的像素数据。
根据本发明的第九方面，本发明提供一种投影数据产生方法，其特征在于包括从由使用具有两个或更多的检测器行的多行检测器所采集的原始数据中的k(≥2)个相邻检测器行的原始数据中产生对应于在第i重建场中的一像素的第i个投影数据；对i＝1-n，n≥2重复产生第i个投影数据；以及将第一至第n个投影数据乘以Z-滤波器权重并将相乘的投影数据相加以获得一个投影数据。
在第九方面的投影数据产生方法中，对于第一至第n重建场的每个重建场，从k个相邻的检测器行的原始数据中产生投影数据，以及将重建场的投影数据乘以Z-滤波器权重并相加以产生一个投影数据。然后通过将反向投影处理应用到这种投影数据中，可以获得具有大的片层厚度(比如厚度为在Z-轴方向上所测量的检测器的大小的两倍或三倍)的图像。此外，还可以获得具有任意的片层厚度(比如厚度为在Z-轴方向上所测量的检测器的大小的1.2或2.5倍)的图像。
根据本发明的第十方面，本发明提供一种具有前述构造的投影数据产生方法，其特征在于k＝2，以及将两个相邻的检测器行的原始数据乘以锥形束重建权重和Z-滤波器权重以产生第i个投影数据，以及将相乘的原始数据相加。
在第十方面的投影数据产生方法中，使用与常规技术完全相同的处理可以获得每个重建场的投影数据。
根据本发明的第十一方面，本发明提供一种像素数据产生方法，其特征在于将反向投影处理应用到通过具有前述构造的投影数据产生方法所产生的投影数据中以获得像素数据。
在第十一方面的投影数据产生方法中，对于第一至第n重建场中的每个重建场，从k个相邻的检测器行的原始数据中产生投影数据，以及将重建场的投影数据乘以Z-滤波器权重并相加以产生一个投影数据，以及将反向投影处理应用到这种投影数据中以获得像素数据；因此，可以获得具有大的片层厚度(比如厚度为在Z-轴方向上所测量的检测器的大小的两倍或三倍)的图像。此外，还可以获得具有任意的片层厚度(比如厚度为在Z-轴方向上所测量的检测器的大小的1.2或2.5倍)的图像。
根据本发明的第十二方面，本发明提供一种多行检测器X-射线CT设备，其特征在于包括X-射线管；具有三个或更多的检测器行的多行检测器；扫描装置，在绕要成像的对象旋转所说的X-射线管和所说的多行检测器中至少一个的同时或者在旋转它们中的至少一个并相对于要成像的对象同时地线性地移动它们两者的同时该扫描装置采集原始数据；投影数据产生装置，该投影数据产生装置将三个或更多的相邻检测器行的原始数据乘以锥形束重建权重和Z-滤波器权重并将相乘的原始数据相加以获得一个投影数据；以及将反向投影处理应用到投影数据中以获得像素数据的反向投影处理装置。
在第十二方面的多行检测器X-射线CT设备中，适合于实施第一方面的投影数据产生方法和第二方面的像素数据产生方法。
根据本发明的第十三方面，本发明提供一种多行检测器X-射线CT设备，其特征在于包括X-射线管；具有两个或更多的检测器行的多行检测器；扫描装置，在绕要成像的对象旋转所说的X-射线管和所说的多行检测器中至少一个的同时或者在旋转它们中的至少一个并相对于要成像的对象同时地线性地移动它们两者的同时该扫描装置采集原始数据；投影数据产生装置，该投影数据产生装置从由螺旋扫描所采集的原始数据中的第i次旋转的k个相邻检测器行的原始数据中产生对应于在重建场中的一像素的第i个投影数据，在该螺旋扫描中k(≥2)个或更多的行每次旋转都前进，对i＝1-n，n≥2重复产生第i个投影数据，以及将第一至第n个投影数据乘以Z-滤波器权重并将相乘的投影数据相加以获得一个投影数据；以及将反向投影处理应用到投影数据中以获得像素数据的反向投影处理装置。
在第十三方面的多行检测器X-射线CT设备中，适合于实施第三至第五方面的投影数据产生方法和第六方面的像素数据产生方法。
根据本发明的第十四方面，本发明提供一种具有前述构造的多行检测器X-射线CT设备，其特征在于k＝2，以及所说的投影数据产生装置通过将两个相邻的检测器行的原始数据乘以锥形束重建权重和Z-滤波器权重产生第i个投影数据，以及将相乘的原始数据相加。
在第十四方面的多行检测器X-射线CT设备中，适合于实施第四方面的投影数据产生方法。
根据本发明的第十五方面，本发明提供一种多行检测器X-射线CT设备，其特征在于包括X-射线管；具有两个或更多的检测器行的多行检测器；扫描装置，在绕要成像的对象旋转所说的X-射线管和所说的多行检测器中至少一个的同时或者在旋转它们中的至少一个并相对于要成像的对象同时地线性地移动它们两者的同时该扫描装置采集原始数据；像素数据产生装置，该像素数据产生装置从原始数据中的k(k≥2)个相邻检测器行的原始数据中产生对应于在第i重建场中的一像素的第i个像素数据，对i＝1-n，n≥2重复产生第i个像素数据，以及接着将第一至第n个投影数据乘以Z-滤波器权重并将相乘的像素数据相加以获得一个像素数据。
在第十五方面的多行检测器X-射线CT设备中，适合于实施第七和第八方面的像素数据产生方法。
根据本发明的第十六方面，本发明提供一种多行检测器X-射线CT设备，其特征在于包括X-射线管；具有两个或更多的检测器行的多行检测器；扫描装置，在绕要成像的对象旋转所说的X-射线管和所说的多行检测器中至少一个的同时或者在旋转它们中的至少一个并相对于要成像的对象同时地线性地移动它们两者的同时该扫描装置采集原始数据；投影数据产生装置，该投影数据产生装置从原始数据中的k(k≥2)个相邻检测器行的原始数据中产生对应于在第i重建场中的一像素的第i个投影数据，对i＝1-n，n≥2重复产生第i个投影数据，以及然后将第一至第n个投影数据乘以Z-滤波器权重并将相乘的投影数据相加以获得一个像素数据；以及将反向投影处理应用到投影数据中以获得像素数据的反向投影处理装置。
在第十六方面的多行检测器X-射线CT设备中，适合于实施第九方面的投影数据产生方法和第十一方面的像素数据产生方法。
根据本发明的投影数据产生方法、像素数据产生方法和多行X-射线CT设备，基于使用多行检测器通过轴向扫描或螺旋扫描采集的原始数据可以获得具有大的片层厚度(比如厚度为在Z-轴方向上所测量的检测器的大小的两倍或三倍)的图像。此外，还可以获得具有任意的片层厚度(比如厚度为在Z-轴方向上所测量的检测器的大小的1.2或2.5倍)的图像。
通过在附图中所示的本发明的优选实施例的描述，将会清楚本发明的进一步目的和优点。
附图概述附图1所示为根据本发明的多行检测器X-射线CT设备的方块图。
附图2所示为X-射线管和多行检测器旋转的解释性附图。
附图3所示为锥形束的解释性附图。
附图4所示为根据本发明第一实施例的像素数据产生处理的流程图。
附图5所示为在第一实施例中与重建场相对应的原始数据的原理图。
附图6所示为在第一实施例中的Z-滤波器的原理图。
附图7所示为根据本发明第二实施例的像素数据产生处理的流程图。
附图8所示为在第二实施例中与重建场相对应的原始数据的原理图。
附图9所示为根据本发明第三实施例的像素数据产生处理的流程图。
附图10所示为在第三实施例中与重建场相对应的原始数据的原理图。
附图11所示为根据本发明第四实施例的像素数据产生处理的流程图。
附图12所示为在第四实施例中与重建场相对应的原始数据的原理图。
附图13所示为根据本发明第五实施例的像素数据产生处理的流程图。
附图14所示为说明常规的像素数据产生处理的流程图。
附图15所示为与常规的重建场相对应的原始数据的原理图。
附图16所示为说明常规的Z-滤波器的原理图。
优选实施例详述现在参考附图更详细地描述本发明。
-第一实施例-附图1所示为根据本发明的第一实施例的多行检测器X-射线CT设备的结构的方块图。
多行检测器X-射线CT设备100包括操作台1、成像工作台10和扫描架20。
操作台1包括接收通过操作员输入的输入装置2、根据本发明执行投影数据产生处理和像素数据产生处理的中央处理单元3、采集在扫描架20中采集的投影数据的数据采集缓冲器5、显示从投影数据中重建的CT图像的CRT6和存储程序、数据和X-射线CT图像的存储装置7。
工作台设备10包括对象躺在其上并将对象送入扫描架20的孔(腔体部分)中/从其中送出的托架12。托架12由并入在工作台设备10中的马达驱动。
扫描架20包括X-射线管21、X-射线控制器22、准直器23、多行检测器24、DAS(数据采集系统)25、使X-射线管21等绕对象的身体轴线旋转的旋转控制器26和使控制信号等与操作台1和成像工作台10通信的控制接口29。
附图2和3所示为X-射线管21和多行检测器24的解释性附图。
X-射线管21和多行检测器24绕旋转IC的中心旋转。在垂直方向表示为y-方向，水平方向表示为x-方向以及与这两个方向垂直的方向表示z-方向时，X-射线管21和多行检测器24的旋转平面是x-y平面。托架12的运动的方向是z-方向。
X-射线管21产生一般称为锥形束CB的X-射线束。
多行检测器24例如具有256个检测器行(J＝256)。每个检测器行例如具有1,024个通道(I＝1,024)。
附图4所示为根据第一实施例的图像数据产生处理的流程图。
在步骤A1中，在X-射线管21和多行检测器24绕要成像的对象旋转的同时采集由视角view、检测器行索引j和通道索引i表示的原始数据dj(view，i)。
在步骤A2中，如附图5所示获得对应于在重建场P中的像素g的原始数据d1-d6。具体地说，从位于最接近如下的点的6个检测器行中获得原始数据d1-d6，通过X-射线管21的焦点和在重建场P中的像素g的直线Lg在该点上与多行检测器24交叉。然后将原始数据d1-d6乘以锥形束重建权重W1-W6和Z-滤波器权重w1-w6并相加以计算与在重建场P中的像素g对应的投影数据Dg。
锥形束重建权重W1定义为(r1/r0)2，这里从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d1的多行检测器24的检测器行j、通道i的距离表示为r0，而从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d1在重建场中的像素g的距离表示为r1。
锥形束重建权重W2-W6类似地定义。
Z-滤波器权重w1-w6由在本领域中公知的6点插值的Z-滤波器定义，如在附图6中实例性地示出由Z-滤波器Fz定义。
再次参考附图4，在步骤A3中，将反向投影处理应用到投影数据Dg中以计算像素数据Gg。
根据第一实施例的多行检测器X-射线CT设备100，6个相邻的检测器行的原始数据d1-d6乘以Z-滤波器权重w1-w6并相加以计算一个投影数据Dg，并将反向投影处理应用到这种投影数据Dg中以计算像素数据Gg；因此，可以获得具有大的片层厚度(比如厚度为在Z-轴方向上所测量的检测器的大小的两倍或三倍)的图像。此外，还可以获得具有任意的片层厚度(比如厚度为在Z-轴方向上所测量的检测器的大小的1.2或2.5倍)的图像。
虽然在本实施例中使用6个相邻的检测器行的原始数据d1-d6，但是该处理可以类似地应用到使用三个或更多的相邻检测器行的原始数据的情况中。
-第二实施例-附图7所示为根据第二实施例进行的图像数据产生处理的流程图。
在步骤B1中，在绕要成像的对象旋转X-射线管21和多行检测器24并线性地移动托架12的同时采集以视角view、相对角度差δ、检测器行索引j和通道索引i表示的原始数据dj(view，δ，i)。
相对角度差δ是表示在相同的视角下的旋转数的参数，例如，对于第一次旋转以δ＝0°表示，对于第二次旋转以δ＝360°表示，对于第三次旋转以δ＝720°表示，等。
托架12被构造成每次旋转线性地移动对应于两个检测器行的量。
在步骤B2中，如附图8所示对于第一次旋转获得的对应于在重建场P中的像素g的原始数据d11和d12。具体地说，从位于最接近如下的点的2个检测器行中获得原始数据d11和d12，通过X-射线管21的焦点和在重建场P中的像素g的直线Lg在该点上与多行检测器24交叉。然后将原始数据d11和d12乘以锥形束重建权重Wa和Wb和Z-滤波器权重wa和wb并相加以计算与在重建场P中的像素g对应的投影数据Dg1。
锥形束重建权重Wa定义为(r1/r0)2，这里从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d1的多行检测器24的检测器行j、通道i的距离表示为r0，而从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d11在重建场中的像素g的距离表示为r1。
锥形束重建权重Wb类似地定义。
Z-滤波器权重wa和wb定义为wa＝b/(a+b)和wb＝a/(a+b)，这里在直线Lg与多行检测器24交叉的点和对应于原始数据d11的点之间在检测器的Z-方向上所测量的距离表示为a，在直线Lg与多行检测器24交叉的点和对应于原始数据d12的点之间在检测器的Z-方向上所测量的距离表示为b。这些是在附图16中所示的Z-滤波器Fz所描述的权重。
再次参考附图7，在步骤B3中，如附图8所示对于第二次旋转获得的对应于在重建场P中的像素g的原始数据d21和d22。具体地说，从位于最接近如下的点的2个检测器行中获得原始数据d21和d22，通过X-射线管21的焦点和在重建场P中的像素g的直线Lg在该点上与多行检测器24交叉。然后将原始数据d21和d22乘以锥形束重建权重Wa和Wb和Z-滤波器权重wa和wb并相加以计算与在重建场P中的像素g对应的投影数据Dg2。
锥形束重建权重Wa定义为(r1/r0)2，这里从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d21的多行检测器24的检测器行j、通道i的距离表示为r0，而从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d21在重建场中的像素g的距离表示为r1。
锥形束重建权重Wb类似地定义。
Z-滤波器权重wa和wb定义为wa＝b/(a+b)和wb＝a/(a+b)，这里在直线Lg与多行检测器24交叉的点和对应于原始数据d21的点之间在检测器的Z-方向上所测量的距离表示为a，在直线Lg与多行检测器24交叉的点和对应于原始数据d22的点之间在检测器的Z-方向上所测量的距离表示为b。这些是在附图16中所示的Z-滤波器Fz所描述的权重。
再次参考附图7，在步骤B4中，如附图8所示对于第三次旋转获得的对应于在重建场P中的像素g的原始数据d31和d32。具体地说，从位于最接近如下的点的2个检测器行中获得原始数据d31和d32，通过X-射线管21的焦点和在重建场P中的像素g的直线Lg在该点上与多行检测器24交叉。然后将原始数据d31和d32乘以锥形束重建权重Wa和Wb和Z-滤波器权重wa和wb并相加以计算与在重建场P中的像素g对应的投影数据Dg3。
锥形束重建权重Wa定义为(r1/r0)2，这里从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d31的多行检测器24的检测器行j、通道i的距离表示为r0，而从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d31在重建场中的像素g的距离表示为r1。
锥形束重建权重Wb类似地定义。
Z-滤波器权重wa和wb定义为wa＝b/(a+b)和wb＝a/(a+b)，这里在直线Lg与多行检测器24交叉的点和对应于原始数据d31的点之间在检测器的Z-方向上所测量的距离表示为a，在直线Lg与多行检测器24交叉的点和对应于原始数据d32的点之间在检测器的Z-方向上所测量的距离表示为b。这些是在附图16中所示的Z-滤波器Fz所描述的权重。
再次参考附图7，在步骤B5中，投影数据Dg1-Dg3乘以Z-滤波器权重w1-w3并相加以计算对应于在重建场P中的像素g的投影数据Dg。
Z-滤波器权重w1-w3由在本领域中公知的三点插值的Z-滤波器定义。在Z-滤波器具有简单的附加类型时，w1＝w2＝w3。
在步骤B6中，将反向投影处理应用到投影数据Dg中以计算像素数据Gg。
根据第二实施例的多行检测器X-射线CT设备，可以获得具有大的片层厚度(比如厚度为在Z-轴方向上所测量的检测器的大小的两倍或三倍)的图像。此外，还可以获得具有任意的片层厚度(比如厚度为在Z-轴方向上所测量的检测器的大小的1.2或2.5倍)的图像。此外，由于使用两点插值的Z-滤波器产生每次旋转的投影数据，因此简化了计算。
虽然在本实施例中使用三次旋转的原始数据，但是该处理可以类似地应用到使用两次或四次或更多次连续旋转的原始数据的情况中。
-第三实施例-附图9所示为根据第三实施例进行的图像数据产生处理的流程图。
在步骤C1中，在绕要成像的对象旋转X-射线管21和多行检测器24并线性地移动托架12的同时采集以视角view、相对角度差δ、检测器行索引j和通道索引i表示的原始数据dj(view，δ，i)。
相对角度差δ是表示在相同的视角下旋转数的参数，例如，对于第一次旋转以δ＝0°表示，对于第二次旋转以δ＝360°表示，对于第三次旋转以δ＝720°表示，等。
托架12被构造成每次旋转线性地移动对应于三个检测器行的量。
在步骤C2中，如附图10所示对于第一次旋转获得的对应于在重建场P中的像素g的原始数据d11和d13。具体地说，从位于最接近如下的点的3个检测器行中获得原始数据d11和d13，通过X-射线管21的焦点和在重建场P中的像素g的直线Lg在该点上与多行检测器24交叉。然后将原始数据d11-d13乘以锥形束重建权重W1-W3和Z-滤波器权重w1-w3并相加以计算与在重建场P中的像素g对应的投影数据Dg1。
锥形束重建权重W1定义为(r1/r0)2，这里从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d11的多行检测器24的检测器行j、通道i的距离表示为r0，而从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d11在重建场中的像素g的距离表示为r1。
锥形束重建权重W2和W3类似地定义。
通过在本领域中公知的三点插值的Z-滤波器定义Z-滤波器权重w1-w3。
再次参考附图9，在步骤C3中，如附图10所示对于第二次旋转获得的对应于在重建场P中的像素g的原始数据d21-d23。具体地说，从位于最接近如下的点的3个检测器行中获得原始数据d21-d23，通过X-射线管21的焦点和在重建场P中的像素g的直线Lg在该点上与多行检测器24交叉。然后将原始数据d21-d23乘以锥形束重建权重W1-W3和Z-滤波器权重w1-w3并相加以计算与在重建场P中的像素g对应的投影数据Dg2。
锥形束重建权重W1定义为(r1/r0)2，这里从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d21的多行检测器24的检测器行j、通道i的距离表示为r0，而从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d21在重建场中的像素g的距离表示为r1。
锥形束重建权重W2和W3类似地定义。
通过在本领域中公知的三点插值的Z-滤波器定义Z-滤波器权重w1-w3。
再次参考附图9，在步骤C4中，如附图10所示对于第三次旋转获得的对应于在重建场P中的像素g的原始数据d31-d33。具体地说，从位于最接近如下的点的3个检测器行中获得原始数据d31-d33，通过X-射线管21的焦点和在重建场P中的像素g的直线Lg在该点上与多行检测器24交叉。然后将原始数据d31-d33乘以锥形束重建权重W1-W3和Z-滤波器权重w1-w3并相加以计算与在重建场P中的像素g对应的投影数据Dg3。
锥形束重建权重W1定义为(r1/r0)2，这里从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d31的多行检测器24的检测器行j、通道i的距离表示为r0，而从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d31在重建场中的像素g的距离表示为r1。
锥形束重建权重W2和W3类似地定义。
通过在本领域中公知的三点插值的Z-滤波器定义Z-滤波器权重w1-w3。
再次参考附图9，在步骤C5中，投影数据Dg1-Dg3乘以Z-滤波器权重w1′-w3′并相加以计算对应于在重建场P中的像素g的投影数据Dg。
Z-滤波器权重w1′-w3′由在本领域中公知的三点插值的Z-滤波器定义。在Z-滤波器具有简单的加类型时，w1′＝w2′＝w3′。
在步骤C6中，将反向投影处理应用到投影数据Dg中以计算像素数据Gg。
根据第三实施例的多行检测器X-射线CT设备，可以获得具有大的片层厚度(比如厚度为在Z-轴方向上所测量的检测器的大小的两倍或三倍)的图像。此外，还可以获得具有任意的片层厚度(比如厚度为在Z-轴方向上所测量的检测器的大小的1.2或2.5倍)的图像。此外，可以使对应于每次旋转的投影数据的片层厚度大于在Z-轴方向中测量的检测器的大小。
虽然，在本实施例中利用三个相邻的检测器行的原始数据，因此可以类似地将该处理应用到使用四个或更多个相邻的检测器行的原始数据的情况中。虽然在本实施例中使用三次旋转的原始数据，但是该处理可以类似地应用到使用两次或四次或更多次连续旋转的原始数据的情况中。
-第四实施例-附图11所示为根据第四实施例进行的图像数据产生处理的流程图。
在步骤E1中，在绕要成像的对象旋转X-射线管21和多行检测器24的同时采集由视角view、检测器行索引j和通道索引i表示的原始数据dj(view，i)。
在步骤E2中，如附图12所示获得对应于在第一重建场P1中的像素g的原始数据d1和d2。具体地说，原始数据d1和d2从位于最靠近一点的两个检测器行中获得，通过X-射线管21的焦点和在第一重建场P1中的像素g的直线Lg1在该点上与多行检测器24交叉。然后将原始数据d1和d2乘以锥形束重建权重Wa和Wb和Z-滤波器权重wa和wb并相加以计算对应于在第一重建场P1中的像素g的投影数据Dg1。
锥形束重建权重Wa定义为(r1/r0)2，这里从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d1的多行检测器24的检测器行j、通道i的距离表示为r0，而从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d1在重建场中的像素g的距离表示为r1。
锥形束重建权重Wb类似地定义。
Z-滤波器权重wa和wb定义为wa＝b/(a+b)和wb＝a/(a+b)，这里在直线Lg1与多行检测器24交叉的点和对应于原始数据d1的点之间在检测器的Z-方向上所测量的距离表示为a，在直线Lg1与多行检测器24交叉的点和对应于原始数据d2的点之间在检测器的Z-方向上所测量的距离表示为b。这些是在附图16中所示的Z-滤波器Fz所描述的权重。
再次参考附图11，在步骤E3中，将反向投影处理应用到投影数据Dg1以计算像素数据Gg1。
在步骤E4中，如附图12所示获得对应于在第二重建场P2中的像素g的原始数据d3和d4。具体地说，原始数据d3和d4从位于最靠近一点的两个检测器行中获得，通过X-射线管21的焦点和在第二重建场P2中的像素g的直线Lg2在该点上与多行检测器24交叉。然后将原始数据d3和d4乘以锥形束重建权重Wa和Wb和Z-滤波器权重wa和wb并相加以计算对应于在第二重建场P2中的像素g的投影数据Dg2。
锥形束重建权重Wa定义为(r1/r0)2，这里从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d3的多行检测器24的检测器行j、通道i的距离表示为r0，而从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d3在重建场中的像素g的距离表示为r1。
锥形束重建权重Wb类似地定义。
Z-滤波器权重wa和wb定义为wa＝b/(a+b)和wb＝a/(a+b)，这里在直线Lg2与多行检测器24交叉的点和对应于原始数据d3的点之间在检测器的Z-方向上所测量的距离表示为a，在直线Lg2与多行检测器24交叉的点和对应于原始数据d4的点之间在检测器的Z-方向上所测量的距离表示为b。这些是在附图16中所示的Z-滤波器Fz所描述的权重。
再次参考附图11，在步骤E5中，将反向投影处理应用到投影数据Dg2以计算像素数据Gg2。
在步骤E6中，如附图12所示获得对应于在第三重建场P3中的像素g的原始数据d5和d6。具体地说，原始数据d5和d6从位于最靠近一点的两个检测器行中获得，通过X-射线管21的焦点和在第三重建场P3中的像素g的直线Lg3在该点上与多行检测器24交叉。然后将原始数据d5和d6乘以锥形束重建权重Wa和Wb和Z-滤波器权重wa和wb并相加以计算对应于在第三重建场P3中的像素g的投影数据Dg3。
锥形束重建权重Wa定义为(r1/r0)2，这里从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d5的多行检测器24的检测器行j、通道i的距离表示为r0，而从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d5在重建场中的像素g的距离表示为r1。
锥形束重建权重Wb类似地定义。
Z-滤波器权重wa和wb定义为wa＝b/(a+b)和wb＝a/(a+b)，这里在直线Lg3与多行检测器24交叉的点和对应于原始数据d5的点之间在检测器的Z-方向上所测量的距离表示为a，在直线Lg3与多行检测器24交叉的点和对应于原始数据d6的点之间在检测器的Z-方向上所测量的距离表示为b。这些是在附图16中所示的Z-滤波器Fz所描述的权重。
再次参考附图11，在步骤E7中，将反向投影处理应用到投影数据Dg3以计算像素数据Gg3。
在步骤E8中，将像素数据Gg1-Gg3乘以Z-滤波器权重w1-w3并相加以产生像素数据Gg。
Z-滤波器权重w1-w3由在本领域中公知的三点插值的Z-滤波器定义。在Z-滤波器具有简单的加类型时，w1＝w2＝w3。
根据第四实施例的多行检测器X-射线CT设备，可以获得具有大的片层厚度(比如厚度为在Z-轴方向上所测量的检测器的大小的两倍或三倍)的图像。此外，还可以获得具有任意的片层厚度(比如厚度为在Z-轴方向上所测量的检测器的大小的1.2或2.5倍)的图像。此外，还可以同时获得具有较小片层厚度的图像。
虽然在本实施例中使用了三个重建场P1-P3，但是该处理过程可以类似地应用到使用两个或四个或更多的近似重建场的情况中。
此外，虽然从两个相邻的检测器行的原始数据中获得每个重建场的投影数据，但是也可以使用三个或更多的相邻的检测器行的原始数据。
此外，虽然实施的是轴向扫描，但是也可以实施螺旋扫描。
-第五实施例-附图13所示为根据第五实施例进行的图像数据产生处理的流程图。
在步骤E1中，在绕要成像的对象旋转X-射线管21和多行检测器24的同时采集由视角view、检测器行索引j和通道索引i表示的原始数据dj(view，i)。
在步骤E2中，如附图12所示获得对应于在第一重建场P1中的像素g的原始数据d1和d2。具体地说，原始数据d1和d2从位于最靠近一点的两个检测器行中获得，通过X-射线管21的焦点和在第一重建场P1中的像素g的直线Lg1在该点上与多行检测器24交叉。然后将原始数据d1和d2乘以锥形束重建权重Wa和Wb和Z-滤波器权重wa和wb并相加以计算对应于在第一重建场P1中的像素g的投影数据Dg1。
锥形束重建权重Wa定义为(r1/r0)2，这里从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d1的多行检测器24的检测器行j、通道i的距离表示为r0，而从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d1在重建场中的像素g的距离表示为r1。
锥形束重建权重Wb类似地定义。
Z-滤波器权重wa和wb定义为wa＝b/(a+b)和wb＝a/(a+b)，这里在直线Lg1与多行检测器24交叉的点和对应于原始数据d1的点之间在检测器的Z-方向上所测量的距离表示为a，在直线Lg1与多行检测器24交叉的点和对应于原始数据d2的点之间在检测器的Z-方向上所测量的距离表示为b。这些是在附图16中所示的Z-滤波器Fz所描述的权重。
再次参考附图13，在步骤E4中，如附图12所示获得对应于在第二重建场P2中的像素g的原始数据d3和d4。具体地说，原始数据d3和d4从位于最靠近一点的两个检测器行中获得，通过X-射线管21的焦点和在第二重建场P2中的像素g的直线Lg2在该点上与多行检测器24交叉。然后将原始数据d3和d4乘以锥形束重建权重Wa和Wb和Z-滤波器权重wa和wb并相加以计算对应于在第二重建场P2中的像素g的投影数据Dg2。
锥形束重建权重Wa定义为(r1/r0)2，这里从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d3的多行检测器24的检测器行j、通道i的距离表示为r0，而从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d3在重建场中的像素g的距离表示为r1。
锥形束重建权重Wb类似地定义。
Z-滤波器权重wa和wb定义为wa＝b/(a+b)和wb＝a/(a+b)，这里在直线Lg2与多行检测器24交叉的点和对应于原始数据d3的点之间在检测器的Z-方向上所测量的距离表示为a，在直线Lg2与多行检测器24交叉的点和对应于原始数据d4的点之间在检测器的Z-方向上所测量的距离表示为b。这些是在附图16中所示的Z-滤波器Fz所描述的权重。
再次参考附图13，在步骤E6中，如附图12所示获得对应于在第三重建场P3中的像素g的原始数据d5和d6。具体地说，原始数据d5和d6从位于最靠近一点的两个检测器行中获得，通过X-射线管21的焦点和在第三重建场P3中的像素g的直线Lg3在该点上与多行检测器24交叉。然后将原始数据d5和d6乘以锥形束重建权重Wa和Wb和Z-滤波器权重wa和wb并相加以计算对应于在第三重建场P3中的像素g的投影数据Dg3。
锥形束重建权重Wa定义为(r1/r0)2，这里从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d5的多行检测器24的检测器行j、通道i的距离表示为r0，而从X-射线管21的焦点到对应于原始数据d5在重建场中的像素g的距离表示为r1。
锥形束重建权重Wb类似地定义。
Z-滤波器权重wa和wb定义为wa＝b/(a+b)和wb＝a/(a+b)，这里在直线Lg3与多行检测器24交叉的点和对应于原始数据d5的点之间在检测器的Z-方向上所测量的距离表示为a，在直线Lg3与多行检测器24交叉的点和对应于原始数据d6的点之间在检测器的Z-方向上所测量的距离表示为b。这些是在附图16中所示的Z-滤波器Fz所描述的权重。
再次参考附图13，在步骤E9中，将投影数据Dg1-Dg3乘以Z-滤波器权重w1-w3并相加以计算投影数据Dg。
Z-滤波器权重w1-w3由在本领域中公知的三点插值的Z-滤波器定义。在Z-滤波器具有简单的加类型时，w1＝w2＝w3。
在步骤E10中，将反向投影处理应用到投影数据Dg以计算像素数据Dg。
根据第五实施例的多行检测器X-射线CT设备，可以获得具有大的片层厚度(比如厚度为在Z-轴方向上所测量的检测器的大小的两倍或三倍)的图像。此外，还可以获得具有任意的片层厚度(比如厚度为在Z-轴方向上所测量的检测器的大小的1.2或2.5倍)的图像。此外，虽然不能同时获得具有较小的片层厚度的图像，但是与第四实施例相比，还可以简化处理。
虽然在本实施例中使用了三个重建场P1-P3，但是该处理过程可以类似地应用到使用两个或四个或更多的近似重建场的情况中。
此外，虽然从两个相邻的检测器行的原始数据中获得每个重建场的投影数据，但是也可以使用三个或更多的相邻的检测器行的原始数据。
此外，虽然实施的是轴向扫描，但是也可以实施螺旋扫描。
-其它的实施例-可以适当地组合前述的实施例。
在不脱离本发明的精神范围的前提下可以构造出许多不同的实施例。应该理解的是本发明并不限于在说明书中所描述的特定的实施例，而是以所附加的权利要求来限定。
权利要求
1.一种多行检测器X-射线CT设备，包括X-射线管；具有三个或更多的检测器行的多行检测器；扫描装置，在绕要成像的对象旋转所说的X-射线管和所说的多行检测器中至少一个的同时或者在旋转它们中的至少一个并相对于要成像的对象同时地线性地移动它们两者的同时该扫描装置采集原始数据；投影数据产生装置，该投影数据产生装置将三个或更多的相邻检测器行的原始数据乘以锥形束重建权重和Z-滤波器权重并将相乘的原始数据相加以获得一个投影数据；以及将反向投影处理应用到投影数据中以获得像素数据的反向投影处理装置。
2.一种多行检测器X-射线CT设备，包括X-射线管；具有两个或更多的检测器行的多行检测器；扫描装置，在绕要成像的对象旋转所说的X-射线管和所说的多行检测器中至少一个的同时或者在旋转它们中的至少一个并相对于要成像的对象同时地线性地移动它们两者的同时该扫描装置采集原始数据；投影数据产生装置，该投影数据产生装置从由螺旋扫描所采集的原始数据中的第i次旋转的k个相邻检测器行的原始数据中产生对应于在重建场中的一像素的第i个投影数据，在该螺旋扫描中k(≥2)个或更多的行每次旋转都前进，对i＝1至n，n≥2重复产生第i个投影数据，以及接着将第一至第n个投影数据乘以Z-滤波器权重并将相乘的投影数据相加以获得一个投影数据；以及将反向投影处理应用到投影数据中以获得像素数据的反向投影处理装置。
3.权利要求2所述的多行检测器X-射线CT设备，其中k＝2，以及所说的投影数据产生装置通过将两个相邻的检测器行的原始数据乘以锥形束重建权重和Z-滤波器权重产生第i个投影数据，以及将相乘的原始数据相加。
4.一种多行检测器X-射线CT设备，包括X-射线管；具有两个或更多的检测器行的多行检测器；扫描装置，在绕要成像的对象旋转所说的X-射线管和所说的多行检测器中至少一个的同时或者在旋转它们中的至少一个并相对于要成像的对象同时地线性地移动它们两者的同时该扫描装置采集原始数据；像素数据产生装置，该像素数据产生装置从原始数据中的k(k≥2)个相邻检测器行的原始数据中产生对应于在第i重建场中的一像素的第i个像素数据，对i＝1至n，n≥2重复产生第i个像素数据，以及接着将第一至第n个像素数据乘以Z-滤波器权重并将相乘的像素数据相加以获得一个像素数据。
全文摘要
为获得具有大的片层厚度(比如厚度为在Z－轴方向上所测量的检测器的大小的两倍或三倍)的图像，基于使用检测器通过轴向扫描或螺旋扫描采集的原始数据，将使用具有三个或更多检测器行的多行检测器(24)采集的三个或更多的相邻的检测器行的原始数据(d1－d6)乘以锥形束重建权重(Wi)和Z－滤波器权重(wi)并相加以获得一个投影数据(Dg)。将反向投影处理应用到投影数据(Dg)以获得像素数据。
文档编号A61B6/03GK1483384SQ0315400
公开日2004年3月24日 申请日期2003年8月13日 优先权日2002年8月13日
发明者
原明, 萩原明 申请人:Ge医疗系统环球技术有限公司