专利名称：X射线ct图像产生方法和x射线ct系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种X射线计算层析照相术(CT)图像产生方法和X射线CT系统。更具体而言，本发明涉及一种通过利用借助X射线采集的多个投影数据项来重构图像的X射线CT图像产生方法和X射线CT系统，所述X射线经过相同扫描场中的相同像素方位，同时沿与被设置在相同视角或相反视角处的扫描器台架的不同路径被透射。
背景技术：
在常规上，已知(例如参考专利文档1)X射线CT系统是这样的在X射线管和多通道检测器绕对象被旋转并且对象所躺着的台面被直线地移动的同时采集投影数据；借助经过扫描场中的像素方位的X射线而采集的投影数据项被采样以产生被用于重构表示所述扫描场的CT图像的数据集；然后基于所述数据集来重构CT图像。
〔专利文档1〕日本未检查的专利申请出版物No.2003-159244当使用多通道检测器来进行螺旋扫描时，多个投影数据项是使用X射线来采集的，所述X射线经过相同扫描场中的相同像素方位，同时沿与被设置在相同视角处的扫描器台架的不同路径被透射。
然而，常规的X射线CT系统不利用所述多个投影数据项，而是采样一个投影数据而不是借助被设置在某个视角处的扫描器台架而采集的投影数据项，并且使用所采样的投影数据来重构图像。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种通过利用使用X射线采集的多个投影数据项来重构图像的X射线CT图像产生方法和X射线CT系统，所述X射线经过相同扫描场中的相同像素方位，同时沿被设置在相同视角或相反视角处的扫描器台架处的不同路径被透射。
依照本发明的第一方面，提供了一种X射线CT图像产生方法。在此，在X射线管和多通道检测器的至少一个绕对象被相对旋转并且对象被相对直线地移动的同时，投影数据被采集。借助X射线而采集的两个或多个投影数据项被合成以产生与视角相关的重构投影数据，所述X射线经过扫描场中的相同像素方位，同时沿与被设置在相同视角或相反视角处的扫描器台架的不同路径被透射。然后基于所述重构投影数据来重构CT图像。
在依照第一方面的X射线CT图像产生方法中，借助X射线而采集的多个投影数据项是从通过使用多通道检测器进行螺旋扫描而采集的所有投影数据项中采样的，所述X射线经过扫描场中的像素方位，同时沿与被设置在相同视角或相反视角处的扫描器台架的不同路径被透射。所采样的投影数据项被合成以产生重构投影数据。CT图像是基于一个数据集来重构的，该数据集包括与重构CT图像所需的所有视角相关的重构投影数据项。因此，沿X射线所透射的两个或多个路径所采集的信息条被反映到由与一个视角相关的数据上。对象的形状可被精确地再现。而且，由于对形状的再现带来很小的矛盾，假象可被减少。此外，由于信息量增加，因此信噪比提高。
依照本发明的第二方面，提供了一种X射线CT图像产生方法，其与以上X射线CT图像产生方法相同，除了两个或多个投影数据项被加权并求和以产生重构投影数据。
在依照第二方面的X射线CT图像产生方法中，两个或多个投影数据项被加权并求和以便于合成，从而产生一个重构投影数据。CT图像的质量可通过改变被用于加权和求和的权重来调节。
依照本发明的第三方面，提供了一种X射线CT图像产生方法，其与以上X射线CT图像产生方法相同，除了在从分别检测两个或多个投影数据项的检测器阵列到扫描场的距离较短时，被用于加权和求和的权重被使得较大。
在依照第三方面的X射线CT图像产生方法中，如果已检测到投影数据项的检测器阵列被放置得接近于扫描场，则待施加给投影数据项的权重被使得较大。如果检测器阵列被放置得远离扫描场，则待施加给投影数据项的权重被使得较小。因此，CT图像的质量可被提高而不被大大改变。
依照本发明的第四方面，提供了一种X射线CT图像产生方法，其与以上X射线CT图像产生方法相同，除了操作者可指定被用于加权和求和的权重。
在依照第四方面的X射线CT图像产生方法中，操作者可改变被用于加权和求和的权重并且可最终调节CT图像的质量。
依照本发明的第五方面，提供了一种X射线CT图像产生方法，其与以上X射线CT图像产生方法相同，除了操作者可指定投影数据项的数目N，其大于2。
在依照第五方面的X射线CT图像产生方法中，操作者可改变投影数据项的数目N，其大于2，并且可最终调节CT图像的质量。
依照本发明的第六方面，提供了一种X射线CT图像产生方法，其中在X射线管和多通道检测器的至少一个绕对象被相对旋转并且对象被相对直线地移动的同时，投影数据被采集；两个或多个数据集被产生以重构表示扫描场的CT图像；然后基于所述两个或多个数据集来重构两个或多个CT图像；并且所述CT图像被合成以产生合成的CT图像。
在依照第六方面的X射线CT图像产生方法中，借助X射线而采集的多个投影数据项是从通过使用多通道检测器进行螺旋扫描而采集的所有投影数据项中采样的，所述X射线经过扫描场中的像素方位，同时沿与被设置在相同视角或相反视角处的扫描器台架的不同路径被透射。包含相应投影数据项的数据集被产生。CT图像基于相应的数据集而被重构并且被合成以构建合成的CT图像。因此，由于沿X射线所透射的两个或多个路径所采集的信息条被反映到与一个视角相关的数据上，对象的形状可被精确地再现。而且，由于对形状的再现带来很小的矛盾，假象可被减少。此外，由于信息量增加，因此信噪比提高。
依照本发明的第七方面，提供了一种X射线CT图像产生方法，其与上述X射线CT图像产生方法相同，除了两个或多个CT图像被加权并求和以构建合成的CT图像。
在依照第七方面的X射线CT图像产生方法中，两个或多个CT图像被加权并求和以便于合成，从而构建新的CT图像。新CT图像的质量可通过改变被用于加权和求和的权重来调节。
依照本发明的第八方面，提供了一种X射线CT图像产生方法，其与以上X射线CT图像产生方法相同，除了在从通过其产生数据集的检测器阵列到扫描场的距离较短时，被用于加权和求和的权重被使得较大。
在依照第八方面的X射线CT图像产生方法中，如果通过其产生数据集的检测器阵列(位于多个检测器阵列中的中心处的检测器阵列)被放置得接近于扫描场，则待施加给投影数据项的权重被增加。如果检测器阵列被放置在远处，则所述权重被减小。因此，CT图像的质量可被提高而不被大大改变。
依照本发明的第九方面，提供了一种X射线CT图像产生方法，其与以上X射线CT图像产生方法相同，除了操作者可指定被用于加权和求和的权重。
在依照第九方面的X射线CT图像产生方法中，操作者可改变被用于加权和求和的权重并且可最终调节CT图像的质量。
依照本发明的第十方面，提供了一种X射线CT图像产生方法，其与以上X射线CT图像产生方法相同，除了操作者可指定数据集的数目N，其大于2。
在依照第十方面的X射线CT图像产生方法中，操作者可改变数据集的数目N，其大于2，并且可最终调节CT图像的质量。
依照本发明的第十一方面，提供了一种X射线CT系统，其包括X射线管；多通道检测器；螺旋扫描装置，用于在绕对象相对地旋转X射线管和多通道检测器的至少一个并相对直线地移动对象的同时采集投影数据；重构投影数据产生装置，用于合成借助X射线而采集的两个或多个投影数据项并由此产生与视角相关的重构投影数据，所述X射线经过扫描场中的相同像素方位，同时沿与被设置在相同视角或相反视角处的扫描器台架的不同路径被透射；以及，图像重构装置，用于基于所述重构投影数据来重构CT图像。
在依照第十一方面的X射线CT系统中，依照第一方面的X射线CT图像产生方法可被实施。
依照本发明的第十二方面，提供了一种X射线CT系统，其与以上X射线CT系统相同，除了重构投影数据产生装置加权并求和两个或多个投影数据项以产生重构投影数据。
在依照第十二方面的X射线CT系统中，依照第二方面的X射线CT图像产生方法可被实施。
依照本发明的第十三方面，提供了一种X射线CT系统，其与以上X射线CT系统相同，除了在从检测两个或多个投影数据项的检测器阵列到扫描场的距离较短时，重构投影数据产生装置使被用于加权和求和的权重较大。
在依照第十三方面的X射线CT系统中，依照第三方面的X射线CT图像产生方法可被实施。
依照本发明的第十四方面，提供了一种X射线CT系统，其与以上X射线CT系统相同，除了指定装置被包括以便于允许操作者指定被用于加权和求和的权重。
在依照第十四方面的X射线CT系统中，依照第四方面的X射线CT图像产生方法可被实施。
依照本发明的第十五方面，提供了一种X射线CT系统，其与以上X射线CT系统相同，除了指定装置被包括以便于允许操作者指定投影数据项的数目N，其大于2。
在依照第十五方面的X射线CT系统中，依照第五方面的X射线CT图像产生方法可被实施。
依照本发明的第十六方面，提供了一种X射线CT系统，其包括X射线管；多通道检测器；螺旋扫描装置，用于在绕对象相对地旋转X射线管和多通道检测器的至少一个并且相对直线地移动对象的同时采集投影数据；数据集产生装置，用于产生两个或多个数据集，其被用于重构表示扫描场的CT图像；图像重构装置，用于基于所述两个或多个数据集来重构两个或多个CT图像；以及图像合成装置，用于合成所述CT图像以构建合成的CT图像。
在依照第十六方面的X射线CT系统中，依照第六方面的X射线CT图像产生方法可被实施。
依照本发明的第十七方面，提供了一种X射线CT系统，其与以上X射线CT系统相同，除了图像合成装置加权并求和所述两个或多个CT图像以构建合成的CT图像。
在依照第十七方面的X射线CT系统中，依照第七方面的X射线CT图像产生方法可被实施。
依照本发明的第十八方面，提供了一种X射线CT系统，其与以上X射线CT系统相同，除了在从通过其产生数据集的检测器阵列到扫描场的距离较短时，被用于加权和求和的权重被使得较大。
在依照第十八方面的X射线CT系统中，依照第八方面的X射线CT图像产生方法可被实施。
依照本发明的第十九方面，提供了一种X射线CT系统，其与以上X射线CT系统相同，除了指定装置被包括以便于允许操作者指定被用于加权和求和的权重。
在依照第十九方面的X射线CT系统中，依照第九方面的X射线CT图像产生方法可被实施。
依照本发明的第二十方面，提供了一种X射线CT系统，其与以上X射线CT系统相同，除了指定装置被包括以便于允许操作者指定数据集的数目N，其大于2。
在依照第二十方面的X射线CT系统中，依照第十方面的X射线CT图像产生方法可被实施。
依照本发明在其中被实施的X射线CT图像产生方法和X射线CT系统，对象的旋转可被精确地再现并且假象可被减少。而且，信噪比可被提高。
依照本发明的X射线CT图像产生方法和X射线CT系统可被用于产生高质量的X射线CT图像。
从对如在附图中所说明的本发明优选实施例的以下描述来看，本发明进一步的目的和优点将是显而易见的。
图1是示出依照本发明第一实施例的X射线CT系统的配置的方块图。
图2是示出X射线管和多通道检测器的旋转的说明图。
图3示出锥形束的说明图。
图4是描述待在依照第一实施例的X射线CT系统中执行的动作的流程图。
图5是示出数据结构的说明图。
图6是描述在第一实施例中采用的图像产生的流程图。
图7是示出一个状态的说明图，该状态与借助被设置在0°视角视野处的扫描器台架而实现的状态等效，并且其中多个投影数据项是从扫描场中的一个像素方位而采集的。
图8是描述在第二实施例中采用的图像产生的流程图。
图9是示出一个状态的概念图，在该状态下，扫描场P中的线被投影于X射线所透射的X射线透射方向上。
图10是示出通过投影扫描场P中的线之一在检测器表面上限定的线的概念图。
图11是示出被限定于检测器表面上并且指示重构投影数据项的线的概念图。
图12是示出通过以下而产生的重构投影数据项Dr的概念图将基于借助被设置在0°视角视野处的扫描器台架采集并且从检测器表面提取的投影数据项而产生的重构投影数据项发展到投影平面上。
图13是示出通过以下而产生的投影线数据项Dp的概念图将基于借助被设置在0°视角视野处的扫描器台架采集的投影数据项而产生并且被发展到投影平面pp上的重构投影数据项Dr乘以锥形束重构权重。
图14是示出通过以下而产生的反向投影线数据项Df的概念图过滤基于借助被设置在0°视角视野处的扫描器台架采集的投影数据项而产生并且被发展到投影平面pp上的投影线数据项Dp。
图15是示出通过以下而产生的高密度反向投影线数据项Dh的概念图插值基于借助被设置在0°视角视野处的扫描器台架采集的投影数据项而产生并且被发展到投影平面pp上的反向投影线数据项Df。
图16是示出通过以下而产生的反向投图像素数据项D2的概念图发展基于借助被设置在0°视角视野处的扫描器台架采集的投影数据项而产生并且被发展到投影平面pp上的高密度反向投影线数据项Dh，从而使反向投图像素数据项D2将表示扫描场中的线上的像素方位。
图17是示出通过以下而产生的反向投图像素数据项D2的概念图发展基于借助被设置在0°视角视野处的扫描器台架采集的投影数据项而产生并且被发展到投影平面pp上的高密度反向投影线数据项Dh，从而使反向投图像素数据项D2将表示扫描场中的线中的像素方位。
图18是示出一个状态的概念图，在该状态下，用被限定于检测器表面上的线来指示并且借助被设置在90°视角视野处的扫描器台架而采集的投影数据项Dr被发展到投影平面上。
图19是示出通过以下而产生的投影线数据项Dp的概念图将借助被设置在90°视角视野处的扫描器台架而采集并且被发展到投影平面pp上的投影数据项Dr乘以锥形束重构权重。
图20是示出通过以下而产生的反向投影线数据项Df的概念图过滤基于借助被设置在90°视角视野处的扫描器台架采集的投影数据项而产生并且被发展到投影平面pp上的投影线数据项Dp。
图21是示出通过以下而产生的高密度反向投影线数据项Dh的概念图插值基于借助被设置在90°视角视野处的扫描器台架采集的投影数据项而产生并且被发展到投影平面pp上的反向投影线数据项Df。
图22是示出通过以下而产生的反向投图像素数据项D2的概念图发展基于借助被设置在90°视角视野处的扫描器台架采集的投影数据项而产生并且被发展到投影平面pp上的高密度反向投影线数据项Dh，就象限定扫描场中的线那样。
图23是示出通过以下而产生的反向投图像素数据项D2的概念图发展基于借助被设置在90°视角视野处的扫描器台架采集的投影数据项而产生并且被发展到投影平面pp上的高密度反向投影线数据项Dh，就象限定扫描场中的线中的像素方位那样。
图24是示出通过以下来计算反向投影数据D3的状态的说明图逐像素方位地求和基于借助被设置在所有视角处的扫描器台架采集的投影数据项而产生的反向投图像素数据项D2。
图25是描述在第四实施例中采用的图像产生的流程图。
具体实施例方式
将结合附图中所示的实施例来描述本发明。注意本发明不应被局限于所述实施例。
〔第一实施例〕图1是示出依照第一实施例的X射线CT系统的配置的方块图。
X射线CT系统100包括操作者控制台1、病人床(patient couch)10和扫描器台架20。
操作者控制台1包括输入设备2，其接收操作者的输入；中央处理单元3，其执行图像重构及其它；数据采集缓冲器5，扫描器台架20所采集的投影数据被存储在其中；CRT 6，基于所述投影数据而重构的CT图像被显示在其上；以及存储设备7，程序、数据和X射线CT图像被存储在其中。
病人床10包括台面12，其被插入到扫描器台架20的洞中或者从洞中被撤出，而对象躺在其上。台面12通过被结合在病人床10中的马达而升高或降低或者直线地移动。
扫描器台架20容纳X射线管21、X射线控制器22、准直器23、多通道检测器24、数据采集系统(DAS)25、准直器23、用于控制DAS 25的旋转控制器26、以及控制单元29，其将控制信号等传送给操作者控制台1和病人床10或者从它们传送控制信号；以及滑动环30。
图2和图3是涉及X射线管21和多通道检测器24的说明图。
X射线管21和多通道检测器24绕旋转中心IC旋转。台面12所进行的直线运动的方向应当是z轴方向，而与台面12的顶部垂直的方向应当是y轴方向，并且与z轴方向和y轴方向垂直的方向应当是x轴方向。此时，X射线管21和多通道检测器24旋转于xy平面上。
X射线管21产生X射线束CB，其是锥形束。当X射线束CB的中心轴的方向与y轴方向平行时，视角视野应当是0°。
多通道检测器24具有例如256个检测器阵列。检测器阵列提供例如1024个通道。
图4是描述待在X射线CT系统100中执行的动作的流程图。
在步骤S1处，X射线管21和多通道检测器24绕对象被旋转，并且台面12被直线地移动。同时，用直线运动末端位置z、视角视野、检测器阵列编号j和通道编号i来标识的投影数据D0(a，view，j，i)被采集。为了检测直线运动末端位置z，即z轴方向上的位置，编码器被用于计数脉冲数。控制单元29将计数值转换成z坐标。最后，z坐标信息通过滑动环30而附着于DAS 25所采集的投影数据。
图5示出在某个视角视野处采集的投影数据的结构。
在步骤S2处，对投影数据D0(a，view，j，i)进行预处理(偏差校正、对数校正、X射线剂量校正和灵敏度校正)。
在步骤S3处，CT图像基于经预处理的投影数据D0(a，view，j，i)而被产生。图像产生将在稍后被详述。
在步骤S4处，所产生的CT图像被后处理以使它可被适当地显示。
图6是描述图像产生(步骤S3)的流程图。
在步骤W1处，视角从图像重构所需的视野范围内的所有视角中被选择(例如，180°+扇形束的角度)。
在步骤W2处，一个像素方位从扫描场中的所有像素方位中被选择。
在步骤W3处，借助X射线而采集的N(≥2)个投影数据项是从通过进行螺旋扫描而采集的所有投影数据项中采样的，所述X射线经过所选像素方位，同时沿与被设置在所选视角或相反视角处的扫描器台架的不同路径被透射。所采样的N个投影数据项被合成以产生重构投影数据。
例如，如图7(a)、7(b)、7(c)和7(d)中所示，在扫描器台架被旋转一圈、两圈、三圈和四圈以实现螺旋扫描时，借助X射线L1、L2、L3和L4而采集的投影数据项分别由检测器阵列4A、2A、2B和4B来检测，所述射线经过扫描场P中的像素方位Q，同时沿与被设置在0°(＝360°＝720°＝1080°)视角视野处的扫描器台架的不同路径被透射。分别由检测器阵列4A、2A、2B和4B检测的四个(＝N)投影数据项被采样为在0°视角处采集的投影数据项。之后，投影数据项被乘以权重w1、w2、w3和w4，然后被求和，所述权重与距离扫描场P的检测所采样的投影数据项的检测器阵列4A、2A、2B和4B的距离d1、d2、d3和d4成比例。这产生重构投影数据。
例如，权重w1、w2、w3和w4被计算如下wk＝(1/dk)/(1/d1+1/d2+1/d3+1/d4)其中k表示1、2、3或4。
而且，帮助标识重构投影数据的z坐标或z轴方向上的位置应当是当投影数据由检测所述多个投影数据项的检测器阵列中的一个检测器阵列来检测时X射线管被放置在z轴方向上的位置，所述一个检测器距离扫描场P的距离最短。
顺便提及的是，操作者可使用输入设备2来改变待合成的投影数据项的数目N的设置或者所述N个投影数据项在它们被求和之前用来加权的权重的设置。
在步骤W4处，步骤W2和W3相对于扫描场中的所有像素方位而被重复。
在步骤W5处，步骤W1到W4相对于图像重构所需的所有视角而被重复。
在步骤W6处，CT图像基于一个数据集而被重构，该数据集包括与图像重构所需的所有视角相关的重构投影数据项。此时要采用的图像重构方法可以是二维图像重构方法或三维图像重构方法，如Feldkamp方法或加权Feldkamp方法。
依照第一实施例的X射线CT系统100，由于借助沿两个或多个路径而透射的X射线所采集的信息条被反映到与一个视角相关的数据上，对象的形状可被精确地再现。而且，由于对形状的再现带来很小的矛盾，假象可被减少。此外，由于信息量增加，因此信噪比提高。
〔第二实施例〕图8中描述的图像产生可如图4中的步骤S3而被执行。
图8中描述的图像产生应当被称为三维反向投影。
在步骤R1处，视角从图像重构所需的视野范围内的所有视角中被选择。
在步骤R2处，线从彼此隔开等效于扫描场P中的多个像素方位的长度的多个平行线中被选择。
图9示出扫描场P中多个平行线L0到L8的实例。
线的数目是在与线垂直的方向上扫描场P中的像素方位的最大数目的1/64到1/2。例如，当扫描场P中的像素方位的数目是512乘512的乘积时，线的数目是九。
而且，当视角等于或大于-45°并且小于45°(或者属于以视角范围为中心的范围内)或者当视角等于或大于135°并且小于225°(或者属于以视角范围为中心的范围内)时，x轴方向应当是线的方向。而且，当视角等于或大于45°并且小于135°(或者属于以视角范围为中心的范围内)或者当视角等于或大于225°并且小于315°(或者属于以视角范围为中心的范围内)时，y轴方向应当是线的方向。
图9中X射线管21的位置应当对应于图7(d)中所示的其位置。
而且，投影平面pp应当与线L0到L8平行并且经过旋转中心IC。
在步骤R3处，沿与被设置在所选视角处的扫描器台架的、X射线所透射的不同路径从所选线被采集的N个投影数据项被采样。已从所选线被采集的N个经采样的投影数据项被合成以产生表示所选线的重构投影数据。
图10示出通过在X射线所透射的X射线透射方向上投影扫描场P中的线L0而限定于检测器表面dp上的线T0，而X射线管21位于图7(d)中所示的位置处。
X射线所透射的X射线透射方向是借助X射线管21、多通道检测器24和线L0的几何位置来确定的。在X射线管位于除了图7(d)以外还有图7(a)、7(b)和7(c)中分别所示的位置处时，线T0被相应地限定于检测器表面dp上。借助被设置在所选视角处的扫描器台架而采集的投影数据项从借助以线T0指示的通道编号和检测器阵列编号来标识的检测器元件被提取。换句话说，从所选线采集的N个投影数据项可被提取。从相同通道提取的N个投影数据项以与在第一实施例中相同的方式被加权和求和。因此，表示一个所选线并且基于借助被设置在所选视角处的扫描器台架采集的投影数据项而产生的重构投影数据被产生。被采用为在检测器表面dp上限定的线的位置以产生重构投影数据的是用所述多个投影数据项来限定的所有线T0中被放置得最接近于扫描场P的线的位置。
操作者可使用输入设备2来改变待合成的投影数据项的数目N的设置或者所述N个投影数据项在被求和之前用来加权的权重的设置。
回来参考图8，在步骤R4处，步骤R2和R3相对于扫描场中的所有线而被重复。
图11示出通过投影线L0到L8以产生重构投影数据项而限定于检测器表面dp上的线T0到T8。
在步骤R5处，如图12中所示，从用检测器表面dp上的线T0到T8来指示的投影数据项而产生的重构投影数据项在X射线透射方向上被发展为重构投影数据项以限定投影平面pp上的线L0’到L8’。
在步骤R6处，用投影平面pp上的线L0’到L8’来指示的重构投影数据项Dr被乘以锥形束重构权重，其被确定以便于使用锥形束来重构图像。这产生如图13中所示在投影平面pp上发展的投影线数据项Dp。
锥形束重构权重被表示为(r1/r0)2，其中r0表示从X射线管21中的焦斑到多通道检测器24中的检测器元件的距离，所述元件是用检测器阵列编号j和通道编号i来标识的并且重构投影数据Dr从中被提取，而r1标识从X射线管21中的焦斑到重构投影数据Dr所表示的扫描场P中的点的距离。
在步骤R7处，在投影平面pp上发展的投影线数据项Dp被过滤。具体而言，投影平面pp上的投影线数据项Dp被快速傅立叶变换，被乘以过滤函数(重构函数)并且被逆快速傅立叶变换。这产生如图14中所示在投影平面pp上发展的反向投影线数据项Df。
在步骤R8处，投影平面pp上的反向投影线数据项Df被插值于线的方向上。这产生如图15中所示在投影平面pp上发展的高密度反向投影线数据项Dh。
投影平面pp上的高密度反向投影线数据项Dh的密度等效于线的方向上扫描场P中的像素方位的最大数目的8到32倍。例如，当扫描场P中的像素的最大数目是512乘512的乘积时，如果数据项的密度是像素的最大数目的16倍，则所述密度是每个线8192个点。
在步骤R9处，在投影平面pp上发展的高密度反向投影线数据项Dh被采样，并且如果有必要，则被插值或外推。这产生反向投图像素数据项D2，其表示扫描场P中线L0到L8上的像素方位。
在步骤R10处，在投影平面pp上发展的高密度反向投影线数据项Dh被采样并且被插值或外推。这产生反向投图像素数据项D2，其表示线L0到L8上的像素方位。否则，基于表示线L0到L8上的像素方位的反向投图像素数据项D2，从扫描场P采集的投影数据项可被插值或外推以产生反向投图像素数据项D2，其表示线L0到L8中的像素方位。
图12到图17示出在视角等于或大于-45°并且小于45°(或者属于以视角范围为中心的范围内)或者视角等于或大于135°并且小于225°(或者属于以视角范围为中心的范围内)的假定下的图像重构过程。当视角等于或大于45°并且小于135°(或者属于以视角范围为中心的范围内)或者当视角等于或大于225°并且小于315°(或者属于以视角范围为中心的范围内)时，图18到图23中所示的图像重构过程被采用。因此，线与X射线透射方向相交的角度将不小于近似45°。最后，精度的恶化可被抑制(如果扫描场P中的线被投影于X射线透射方向上，则在该线与X射线投影方向的精度较接近于90°时，精度提高。在该线与X射线投影方向的精度较接近于0°时，精度被降级)。
回来参考图8，在步骤R11处，如图24中所示，图17或图23中所示的反向投图像素数据项D2被逐像素方位地求和。
在步骤R12处，步骤R1到R11相对于图像重构所需的所有视角而被重复。这产生反向投影数据项D3(x，y)。
依照第二实施例的X射线CT系统，由于沿X射线所透射的两个或多个路径而采集的信息条被反映到与一个视角相关的数据上，对象的形状可被精确地再现。而且，由于对形状的再现带来很小的矛盾，假象可被减少。此外，由于信息量增加，因此信噪比提高。此外，仅必须对从扫描场P中的线L0到L8采集的投影数据项执行复杂的算术和逻辑运算。因此，待执行的算术和逻辑运算的数量可被大大减小。
〔第三实施例〕依照第一和第二实施例，借助被设置在相同视角处的扫描器台架而采集的投影数据项被合成以产生重构投影数据项。可替换的是，借助被设置在相反视角处的扫描器台架而采集的投影数据项可被合成以产生重构投影数据项。
〔第四实施例〕依照第一到第三实施例，投影数据项被合成。可替换的是，CT图像可被合成。
图25是描述在第四实施例中采用的图像产生的流程图。
在步骤V1处，被用于重构表示扫描场P的CT图像的N个数据集是从沿X射线所透射并且其一些或全部彼此不同的路径所采集的投影数据项而产生的。
例如，第一数据集是从通过以下来采集的投影数据项而产生的将扫描器台架从以如图7(a)中所示的0°视角而实现的状态旋转到以如图7(b)中所示的360°视角而实现的状态。第二数据集是从通过以下来采集的投影数据项而产生的将扫描器台架从以如图7(b)中所示的360°视角而实现的状态旋转到以如图7(c)中所示的720°视角而实现的状态。第三数据集是从通过以下来采集的投影数据项而产生的将扫描器台架从以如图7(c)中所示的720°视角而实现的状态旋转到以如图7(d)中所示的1080°视角而实现的状态。
操作者可使用输入设备2来改变数据集的数目N的设置。
在步骤V2处，某个数据集被选择。
在步骤V3处，CT图像基于所选数据集而被重构。
在步骤V4处，步骤V2和V3相对于所有数据集而被重复。
在步骤V5处，基于所有数据集而被重构的CT图像被加权并求和以构建新的CT图像。
顺便提及的是，操作者可使用输入设备2在求和之前改变被用于加权相应CT图像的N个权重的设置。
依照第四实施例的X射线CT系统，由于沿X射线所透射的两个或多个路径而采集的信息条被反映到与一个视角相关的数据上，对象的形状可被精确地再现。而且，由于对形状的再现带来很小的矛盾，假象可被减少。此外，由于信息量增加，因此信噪比提高。此外，表示相同扫描场P的多个CT图像可被同时重构。
〔第五实施例〕在日本专利申请No.2002-066420、2002-147061、2002-147231、2002-235561、2002-235662、2002-267833、2002-322756和2002-338947中提出的任何一个三维图像重构方法可被采用为图像重构方法。
可在本发明的精神和范围内配置发明的许多大为不同的实施例。应理解，本发明不被局限于说明书中所描述的特定实施例，除了如在所附权利要求中所限定的。
权利要求
1.一种X射线CT图像产生方法，包括以下步骤在绕对象相对旋转X射线管(21)和多通道检测器(24)的至少一个并且相对直线地移动对象的同时采集投影数据；合成借助X射线而采集的两个或多个投影数据项以产生与视角相关的重构投影数据，所述X射线经过扫描场中的相同像素方位，同时沿与被设置在相同视角或相反视角处的扫描器台架的不同路径被透射；以及基于所述重构投影数据来重构CT图像。
2.权利要求1的X射线CT图像产生方法，其中所述两个或多个投影数据项被加权并求和以由此产生重构投影数据。
3.一种X射线CT图像产生方法，包括以下步骤在绕对象相对旋转X射线管(21)和多通道检测器(24)的至少一个并且相对直线地移动对象的同时采集投影数据；产生两个或多个数据集，其被用于重构表示扫描场的CT图像；基于所述两个或多个数据集来重构两个或多个CT图像；以及合成所述CT图像以构建合成的CT图像。
4.权利要求3的X射线CT图像产生方法，其中所述两个或多个CT图像被加权并求和以由此构建合成的CT图像。
5.一种X射线CT系统(100)，包括X射线管(21)；多通道检测器(24)；螺旋扫描装置，用于在绕对象相对地旋转X射线管和多通道检测器的至少一个并相对直线地移动对象的同时采集投影数据；重构投影数据产生装置(3)，用于合成借助X射线而采集的两个或多个投影数据项以由此产生与视角相关的重构投影数据，所述X射线经过扫描场中的相同像素方位，同时沿与被设置在相同视角或相反视角处的扫描器台架的不同路径被透射；以及，图像重构装置(3)，用于基于所述重构投影数据来重构CT图像。
6.权利要求5的X射线CT系统(100)，其中所述重构投影数据产生装置(3)加权并求和所述两个或多个投影数据项以由此产生重构投影数据。
7.权利要求6的X射线CT系统(100)，其中在距离扫描场的检测两个或多个相应投影数据项的检测器阵列的距离较短时，所述重构投影数据产生装置(3)使被用于加权和求和的权重较大。
8.一种X射线CT系统(100)，包括X射线管(21)；多通道检测器(24)；螺旋扫描装置，用于在绕对象相对地旋转X射线管和多通道检测器的至少一个并相对直线地移动对象的同时采集投影数据；数据集产生装置(3)，用于产生两个或多个数据集，其被用于重构表示扫描场的CT图像；图像重构装置(3)，用于基于所述两个或多个数据集来重构两个或多个CT图像；以及图像合成装置(3)，用于合成所述CT图像以构建合成的CT图像。
9.权利要求8的X射线CT系统(100)，其中所述图像合成装置(3)加权并求和所述两个或多个CT图像以构建合成的CT图像。
10.权利要求9的X射线CT系统(100)，其中在距离扫描场的通过其产生相应数据集的检测器阵列的距离较短时，所述图像合成装置(3)使被用于加权和求和的权重较大。
全文摘要
本发明的目的是通过利用借助X射线采集的多个投影数据项来重构图像，所述X射线经过相同扫描场中的相同像素方位，同时沿与被设置在相同视角或相反视角处的扫描器台架的不同路径被透射。螺旋扫描被进行以采集投影数据。借助X射线而采集的两个或多个投影数据项被合成以产生重构投影数据，所述X射线经过扫描场中的像素方位(Q)，同时沿与被设置在相同视角处的扫描器台架的不同路径被透射。CT图像是基于所述重构投影数据来重构的。
文档编号A61B6/03GK1626035SQ200410090360
公开日2005年6月15日 申请日期2004年11月4日 优先权日2003年11月4日
发明者萩原明 申请人:Ge医疗系统环球技术有限公司