专利名称：多个位置ct图像生成方法以及x射线ct装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多个位置CT(计算机断层扫描)图像生成方法和一种X射线CT装置，更具体地涉及能够在不同的位置处同相生成CT图像的CT图像生成方法和X射线CT装置。
背景技术：
用于通过轴向扫描在多个切片位置生成CT图像的传统技术包括使切片位置与多行检测器的中心检测器行对准，对每一个切片位置进行轴向扫描，在所述的中心检测器行收集所需视角范围内的数据集，由所述的数据集重建CT图像，并且对多个切片位置重复上述步骤。
另外，通过螺旋扫描在多个切片位置生成CT图像的技术包括，对于每一切片位置，使被扫描范围的中心与切片位置对准，收集所需视角范围内数据集，由所述的数据集重建CT图像，并且对多个切片位置重复上述步骤。
另一方面，存在已知的图像重建方法和X射线CT装置，用于在围绕待成像对象旋转X射线管和多行检测器时进行扫描来收集数据，通过提取投影点的数据产生预定视角范围内的数据集，所述的投影点通过将重建平面上的像素沿X射线传送方向投影到多行检测器的平面上形成，并且基于所述的数据集生成CT图像(如，参见专利文献1)。
另外，存在已知的三维背投方法，包括提取与投影线(一条或多条)对应的投影数据，所述的投影线通过将图像重建平面上间隔多个像素的一条或多条平行线沿X射线传送方向投影到多行检测器的平面上形成；通过将所提取的投影数据乘以锥形光束重建权重形成投影线数据；通过对所述的投影线数据进行过滤形成背投线数据；基于所述的背投线数据确定所述重建区域上每一像素的背投像素数据；并且对于在图像重建中使用的所有视图，逐象素地将背投像素数据叠加来确定背投数据(例如，参见专利文献2)。
已公开的日本专利申请NO.2003-159244。
已公开的日本专利申请NO.2003-334188。
如传统技术中一样，当在每一切片位置通过进行轴向或者螺旋扫描来收集所需视角范围内的数据集时，收集数据集时的相位在所述的切片位置互不相同，也就是说，多个切片位置处的CT图像处于不同的相位。
然而，如果对通过心脏的多个位置的CT图像进行对比研究，那么，例如，CT图像中不同的相位会带来很大的不便。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供可以在在多个位置处同相产生CT图像的生成方法和X射线CT装置。
在其第一方面中，本发明提供一种多个位置CT图像生成方法，其特征在于包括在使X射线管和多行检测器中的至少一个绕待成像对象相对旋转时，或者在使X射线管和多行检测器相对于待成像对象相对旋转并作相对直线运动时，通过一次扫描在预定的扫描范围内收集数据；提取与多个位置处的重建平面对应的各检测器行的数据以便在预定视角范围内为各重建平面生成各自的数据集；并且基于所述的各数据集产生重建平面各自的CT图像。
在此使用的用语“相对旋转”包括对于放置于X射线管和多行检测器之间的待成像对象，将X射线管和多行检测器中的至少一个绕待成像对象旋转而不旋转待成像对象；将待成像对象绕其轴线旋转而不旋转X射线管和多行检测器；以及将待成像对象绕其轴线旋转并且将X射线管和多行检测器中的至少一个绕待成像对象旋转。
在此使用的术语“相对直线运动”包括对于放置于X射线管和多行检测器之间的待成像对象，使待成像对象(或者待成像对象躺在上面的台床)作直线运动而X射线管和多行检测器不做直线运动；使X射线管和多行检测器做直线运动而待成像对象(或者待成像对象躺在上面的台床)不做直线运动；以及使待成像对象(或者待成像对象躺在上面的台床)作直线运动而且X射线管和多行检测器也做直线运动。
依据第一方面的多个位置CT图像生成方法，因为由通过一次轴向扫描或螺旋扫描得到的数据生成不同切片位置的多幅CT图像，所述的轴线扫描或螺旋扫描用多行检测器来进行，所以可以同相获得多幅CT图像。
在其第二方面，本发明提供一种多个位置CT图像生成的方法，包括如下步骤在使X射线管和多行检测器中的至少一个绕待成像对象相对旋转时，或者在使X射线管和多行检测器相对于待成像对象相对旋转并作相对直线运动时，通过一次扫描在预定的扫描范围内收集数据；在投影点提取数据以便在预定视角范围内为各重建平面生成各自的数据集，所述投影点通过将多个位置处的重建平面上的像素沿X射线传送方向投影到多行检测器的平面上形成；并且基于所述的数据集产生所述重建平面各自的CT图像。
根据该第二方面的多个位置CT图像生成方法，因为由通过一次轴线扫描或螺旋扫描得到的数据生成不同切片位置的多幅CT图像，所述的轴向扫描或螺旋扫描用多行检测器来进行，所以可以同相获得多幅CT图像。而且，因为所述的CT图像通过提取检测器行和通道上的数据形成，通过重建平面上的像素的X射线束撞击在上述检测器行和通道上，因此锥形角度失真的情况减少。
在其第三方面，本发明提供具有上述配置的多个位置CT图像生成方法，其特征在于包括通过三维图像重建技术形成所述的CT图像。
在该结构中，对于三维图像重建技术，已知的是Feldkamp方法和加权Feldkamp方法。
依据第三方面的多个位置CT图像生成方法，因为依据三维图像重建技术进行图像重建，锥形角度失真的情况减少。
在其第四方面，本发明提供了具有上述配置的多个位置CT图像生成方法，其特征在于包括所述的三维图像重建技术是一种三维背投方法，该方法包括如下步骤提取与投影线(一条或多条)对应的投影数据，所述的投影线通过沿X射线传送方向将重建平面上的一条或多条平行线投影在多行检测器的一个平面上形成，所述的多条平行线之间间隔许多像素；通过将所提取的投影数据乘以锥形光束重建权重形成投影线数据；通过对所述的投影线数据进行过滤形成背投线数据；基于所述的背投线数据确定所述重建区域上每一像素的背投像素数据；并且对于在图像重建中使用的所有视图，逐象素地将该背投像素数据叠加来确定背投数据。
依据该第四方面的X射线CT成像方法，因为采用专利文献2中所描述的三维图像重建技术，所以计算量显著减少。
在其第五方面，本发明提供了具有上述配置的多个位置CT图像生成方法，其特征为将与X射线管和多行检测器的旋转平面垂直的方向或者在螺旋扫描中线性运动的方向表示为Z-向，视角view＝0o时，X射线束中心轴的方向表示为Y-向，并且将与Z-向和Y-向正交的方向表示为X-向，对于-45°≤view＜45°或者主要包括该范围或者还包括其附近区域的视角和135°≤view＜225°或者主要包括该范围或者还包括其附近区域的视角的情况，线的方向定义为x-向，并且对于45°≤view＜135°或者主要包括该范围或者还包括其附近区域的视角和225°≤view＜315°或者主要包括该范围或者还包括其附近区域的视角的情况，线的方向定义为y-向。
在该结构中，尽管为了便于表达表示的不同，然而view＝-45°和view＝315°实质上是相同的并且代表相同的视角。
当将重建平面上的线沿X射线传送的方向投影时，对于该线和X射线传送方向之间的角度较接近90°的情况，精度增加，对于较接近0°的角度，精度下降。
根据该第五方面的CT图像生成方法，因为该线和X射线传送方向之间的角度不小于45°，因此可以防止精度减小。
在其第六方面，本发明提供了具有上述配置的多个位置CT图像生成方法，其特征为所述的扫描范围是至少为“180°+扇形光束角”的旋转角度范围。
根据该第六方面的多个位置CT图像生成方法，确保了重建一幅CT图像所需的最小视角范围内的数据。
在其第七方面，本发明提供了具有上述配置的多个位置CT图像生成方法，其特征为所述的视角范围是为“180°+扇形光束角”的旋转角度范围。
根据该第七方面的多个位置CT图像生成方法，因为在CT图像重建中使用的数据集的视角范围小，所以提高了时间分辨率。
在其第八方面，本发明提供了具有上述配置的多个位置CT图像生成方法，其特征为基于心电图或者呼吸信号确定待成像对象的运动相位。
根据该第八方面的多个位置CT图像生成方法，可以在所需的心脏和肺的相位下生成CT图像。
在其第九方面，本发明提供了一种X射线CT装置，其特征在于包括X射线管；多行检测器；扫描装置，其用于在使所述的X射线管和多行检测器中的至少一个绕待成像对象相对旋转时，或者在使所述的X射线管和多行检测器相对于待成像对象相对旋转并作相对直线运动时，通过一次扫描在预定的扫描范围内收集数据；数据提取装置，其用于提取与多个位置处的重建平面对应的各检测器行的数据以便在预定视角范围内为各重建平面生成各自的数据集；以及图像重建装置，其用于基于所述的各数据集产生重建平面各自的CT图像。
依据该第九方面的X射线CT装置，适于实施所述第一方面的多个位置CT图像生成方法。
在其第十方面，本发明提供了一种X射线CT装置，其特征在于包括X射线管；多行检测器；扫描装置，其用于在使X射线管和多行检测器中的至少一个绕待成像对象相对旋转时，或者在使所述的X射线管和多行检测器相对于待成像对象相对旋转并作相对直线运动时，通过一次扫描在预定的扫描范围内收集数据；数据提取装置，其用于在投影点提取数据以便在预定视角范围内为各重建平面生成各自的数据集，所述投影点通过将多个位置处的重建平面上的像素沿X射线传送方向投影到多行检测器的一个平面上形成；以及图像重建装置，其用于基于所述的各数据集产生重建平面各自的CT图像。
依据该第十方面的X射线CT装置，适于实施所述第二方面的多个位置CT图像生成方法。
在其第十一方面，本发明提供了具有上述结构的X射线CT装置，特征为通过三维图像重建技术形成所述的CT图像。
依据该第十一方面的X射线CT装置，适于实施所述第三方面的多个位置CT图像生成方法。
在其第十二方面，本发明提供了具有上述结构的X射线CT装置，特征为所述的三维图像重建技术是一种三维背投方法，该方法包括如下步骤提取与投影线(一条或多条)对应的投影数据，所述的投影线通过沿X射线传送方向将位于重建平面上的一条或多条平行线投影在多行检测器的一个平面上形成，所述的多条平行线之间间隔许多像素；通过将所提取的投影数据乘以锥形光束重建权重形成投影线数据；通过对所述的投影线数据进行过滤形成背投线数据；基于所述的背投线数据确定所述重建区域上每一像素的背投像素数据；并且对于在图像重建中使用的所有视图，逐象素地将该背投像素数据叠加来确定背投数据。
依据该第十二方面的X射线CT装置，适于实施所述第四方面的多个位置CT图像生成方法。
在其第十三方面，本发明提供了具有上述结构的X射线CT装置，特征为将在螺旋扫描中与X射线管和多行检测器的旋转平面垂直的方向或者线性运动的方向表示为Z-向，视角view＝0o时，X射线束中心轴的方向表示为Y-向，并且将与Z-向和Y-向正交的方向表示为X-向，对于-45°≤view＜45°或者主要包括该范围或者还包括其附近区域的视角和135°≤view＜225°或者主要包括该范围或者还包括其附近区域的视角的情况，线的方向定义为x-向，并且对于45°≤view＜135°或者主要包括该范围或者还包括其附近区域的视角和225°≤view＜315°或者主要包括该范围或者还包括其附近区域的视角的情况，线的方向定义为y-向。
依据该第十三方面的X射线CT装置，适于实施所述第五方面的多个位置CT图像生成方法。
在其第十四方面，本发明提供了具有上述结构的X射线CT装置，特征为所述的扫描范围是至少为“180°+扇形光束角”的旋转角度范围。
依据该第十四方面的X射线CT装置，适于实施所述第六方面的多个位置CT图像生成方法。
在其第十五方面，本发明提供了具有上述结构的X射线CT装置，特征为所述视角范围是“180°+扇形光束角”的旋转角度范围。
依据该第十五方面的X射线CT装置，适于实施所述第七方面的多个位置CT图像生成方法。
在其第十六方面，本发明提供了具有上述结构的X射线CT装置，特征为基于心电图或者呼吸信号确定待成像对象的运动相位。
依据该第十六方面的X射线CT装置，适于实施所述第八方面的多个位置CT图像生成方法。
依据本发明的多个位置CT图像生成方法和X射线CT装置，可以在多个位置处同相生成CT图像。
本发明的多个位置CT图像生成方法和X射线CT装置可以用在生成心脏的多个横截面的CT图像并且处于相同的相位下。
另外，从下面对如附图所示的本发明优选实施例的描述中，本发明的目的和优点是显而易见的。
图1是例1中X射线CT装置的结构框图。
图2是X射线管和多行检测器旋转的示范图。
图3是锥形光束的的示范图。
图4是多个位置CT图像生成过程的流程图。
图5是用于储存收集到的数据的格式示范图。
图6是三维图像重建过程细节的流程图。
图7A、7B是沿X射线传送方向投射的重建平面P上线的概念图。
图8是将重建平面P上的线投影到检测器平面上的概念图。
图9是在视角view＝0o时将检测器平面上的线的投影数据Dr投射到投影平面上的概念图。
图10是投影线数据Dp的概念图，所述的投影数据Dp通过将视角view＝0o时投影平面pp上的投影数据Dr乘以锥形光束重建权重获得。
图11是背投线数据Df的概念图，所述的背投线数据Df通过过滤视角view＝0o时投影平面pp上的投影数据Dp获得。
图12是高密度背投线数据Dh的概念图，该高密度背投像素数据Dh通过用内插法处理视角view＝0o时位于投影平面pp上的背投线数据Df获得。
图13是位于重建平面的线上的背投像素数据D2的概念图，该背投像素数据D2是视角view＝0o时通过对位于投影平面pp上的高密度背投线数据Dh进行处理获得。
图14是位于重建平面的线之间的背投像素数据D2的概念图，该背投像素数据D2是视角view＝0o时通过对位于投影平面pp上的高密度背投线数据Dh进行处理获得。
图15是在视角view＝90o时将检测器平面的线的投影数据Dr投射到投影平面上的概念图。
图16是投影线数据Dp的概念图，所述的投影数据Dp通过将视角view＝90o时投影平面pp上的投影数据Dr乘以锥形光束重建权重获得。
图17是背投线数据Df的概念图，所述的背投线数据Df通过过滤视角view＝90o时投影平面pp上的投影数据Dp获得。
图18是高密度背投线数据Dh的概念图，该高密度背投像素数据Dh通过用内插法处理视角view＝90o时位于投影平面pp上的背投线数据Df获得。
图19是位于重建平面的线上的背投像素数据D2的概念图，该背投像素数据D2是视角view＝90o时通过对位于投影平面pp上的高密度背投线数据Dh进行处理获得。
图20是位于重建平面的线之间的背投像素数据D2的概念图，该背投像素数据D2是视角view＝0o时通过对位于投影平面pp上的高密度背投线数据Dh进行处理获得。
图21是背投数据D3的示范图，该背投像素数据D3是通过对所有视图依据逐象素地将背投像素数据D2进行叠加得到的。
图22A和22B是例1中多个重建平面和扫描范围之间的关系的示范图。
图23A和23B是例3中多个重建平面和扫描范围之间的关系的示范图。
具体实施例方式
现在将参考附图所示的实施例更详细地描述本发明。应该注意的是本发明不限于这些实施例。
图1是例1中X射线CT装置100的结构框图。
该X射线CT装置100包括操作控制台1、台床装置10、扫描架20、以及心电图仪40。
操作控制台1包括用于接收人工操作员执行的输入的输入装置2，用于执行扫描控制过程、图像重建过程等的中央处理装置3，用于收集在扫描架20获得的数据的数据收集缓冲器5，用于显示生成的CT图像的CRT 6，以及用于储存程序、数据以及X射线CT图像的储存装置7。
台床装置10包括台床12，其用于将待成像的受测对象放置于其上并且将该对象送入/送出扫描架20的孔(腔体部分)中。该台床12由结合在台床装置10内的马达垂直且水平地/成直线地移动。
扫描架20包括X射线管21、X射线控制器22、准直器器23、多行检测器24、DAS(数据采集系统)25、用于控制X射线控制器22、准直器器23和DAS 25的旋转侧控制器26，用于与操作控制台1和成像台床10进行控制信号等通信的整体控制器29，以及滑环30。
心电图仪40检测待成像对象的心电图信号。
图2和图3是X射线管21和多行检测器24的示意图。
X射线管21和多行检测器24围绕旋转中心IC旋转。将台床12直线运动的方向表示为Z-向、与台床12的上表面垂直的方向表示为Y-向、以及与Z-向和Y-向正交的方向表示为X-向，X射线管21和多行检测器24的旋转平面是x-y平面。
X射线管21产生X射线束CB，通常称为锥形光束。当X射线束CB的中心轴的方向与Y-向平行时，定义视角view＝0o。
多行检测器24具有J(如J＝256)个检测器行。每一行具有I(如，I＝1,024)个通道。
图4是多个位置CT图像生成过程的流程图。
在步骤S1中，操作人员指定多个切片位置。例如，如图22所示，指定了通过待成像对象的心脏的多个切片位置P1、P2、P3。而且，指定了心动时相(cardiac phase)，希望在该心动时相下获得数据。
在步骤S2中，操作人员指定扫描范围。例如，在轴向扫描中，指定多行检测器24的中心Z位置处、扫描起始角度和扫描结束角度。在螺线扫描中，指定扫描起始点Zs和扫描结束点Ze，以及扫描起始角度“0o”和扫描结束角度“180o+扇形角度”，如图22中示范性示出的。应该注意的是可以确定更宽的扫描范围。
在步骤S3中，X射线CT装置100执行与心电图信号的相位同步的扫描，并收集数据。
具体地，在将X射线管21和多行检测器24绕待成像对象旋转而不线性移动台床12时，收集由z-位置z、视角view、检测器行下标j和通道下标i表示的数据D0(z，view，j，i)，或者在将X射线管21和多行检测器24绕待成像对象旋转并线性移动台床12时，收集由线性移动位置z、视角view、检测器行下标j和通道下标i表示的数据D0(z，view，j，i)。所述直线移动位置z通过编码器计算z-位置脉冲获得、在总控制器29处转换成z-坐标，通过滑环30，并且作为z坐标信息附加到DAS 25的输出数据中。
图5显示了某一视角view处附加了z坐标信息的数据格式。
在步骤S4中，X射线CT装置100对数据D0(z，view，j，i)进行预处理(偏差校正，对数校正，X射线剂量校正以及灵敏度校正)。
在步骤S5中，X射线CT装置100在多个切片位置重复步骤S51和S52。
在步骤S51中，预处理的数据D0(z，view，j，i)通过三维背投影处理来确定背投影数据D3(x，y)。
步骤S51中的三维背投影处理将会在以后结合附图6进行描述。
在步骤S52中，背投影数据D3(x，y)经过后处理来获得CT图像。
图6是三维背投影处理的细节的流程图(图4中的步骤S51)。
在步骤R1中，将一个视图作为图像重建所需的视角范围中的感兴趣视图。该视角范围是指，例如“180o+扇形角”或者“360o”。
在步骤R2中，从感兴趣视图的数据D0(z，view，j，i)中提取与位于重建平面P上间距多个像素的多条平行线相对应的投影数据Dr。
图7示范性地显示了重建平面P上的多条平行线L0-L8。
线的数量是沿与所述的线垂直的方向重建平面内最大像素数的1/64-1/2。例如，如果重建平面P内的像素数是512×512，那么线的数量为9。
而且，对于-45°≤view＜45°(或者主要包括该范围或者还包括其附近区域的视角)和135°≤view＜225°(或者主要包括该范围或者还包括其附近区域的视角)的情况，线的方向定义为x-向。对于45°≤view＜135°(或者主要包括该范围或者还包括其附近区域的视角)和225°≤view＜315°(或者主要包括该范围或者还包括其附近区域的视角)的情况，线的方向定义为y-向。
而且，假定投影平面pp穿过旋转中心IC并且与线L0-L8平行。
图8示出了通过沿X射线传送的方向将所述的重建平面P上的多条平行线L0-L8投影到检测器平面dp上形成的线T0-T8。
X射线传送的方向基于X射线管21、多行检测器24和线L0-L8的几何来确定。
对应于L0-L8的投影数据Dr可以通过提取与投影到检测平面dp上的线T0-T8对应的检测器行j和通道i的数据获得。
如图9所示，现假定线L0’-L8’，其通过沿X射线传送方向将线T0-T8投影到投影平面pp上形成，并且根据位于投影平面pp上的线L0’-L8’获得投影数据Dr。
再次参考图6，在步骤3中，将投影平面pp上的线L0’-L8’的投影数据Dr乘以一个锥形光束重建权重来产生如图10所示的位于投影平面pp上的投影线数据Dp。
所述的锥形光束重建权重是(r1/r0)2，其中r0是X射线管2 1的焦点到对应于投影数据Dr的多行检测器24的第j个检测器行和第i个通道的距离，r1是从X射线管21的焦点到位于重建平面P上的对应于投影数据Dr的点的距离。
在步骤R4中，对位于投影平面pp上的投影线数据Dp进行过滤。具体地，对位于投影平面pp上的投影线数据Dp进行FFT处理，乘以过滤函数(重建函数)，并且进行逆FFT处理以产生如图11所示的位于投影平面pp上的图像背投线数据Df。
在步骤R5中，将位于投影平面pp上的背投线数据Df沿所述线的方向进行内插处理以产生如图12所示的位于投影平面pp上的高密度背投线数据Dh。
位于投影平面pp上的高密度背投线数据Dh的数据密度是重建平面P内沿线方向的像素数量的8-32倍。例如，如果因子为16且重建平面P内的像素数为512×512，那么数据密度为8，192点/行。
在步骤R6，如果需要的话，对位于投影平面pp上的高密度背投线数据Dh进行采样并内插/外推处理以便为位于重建平面P上的线L0-L8上的像素产生如图13所示的背投像素数据D2。
在步骤R7，对高密背投线数据Dh进行采样并进行内插/外推处理以便为位于线L0-L8之间的像素产生背投像素数据D2，如图14所示。可供选择的是，基于位于重建平面P上的线L0-L8上的像素的背投像素数据D2进行插入/外推以产生线L0-L8之间的像素的背投像素数据D2。
在图9-14中，假定-45°≤view＜45°(或者主要包括该范围或者还包括其附近区域的视角)和135°≤view＜225°(或者主要包括该范围或者还包括其附近区域的视角)的情况，而图15-20适用于45°≤view＜135°(或者主要包括该范围或者还包括其附近区域的视角)和225°≤view＜315°(或者主要包括该范围或者还包括其附近区域的视角)的情况。
再次参考图6，在步骤R8中，将显示于图14或者20中的背投数据D2逐象素地相加，如图21所示。
在步骤R9中，对图像重建中所需的所有的视图重复进行步骤R1-R8以获得背投数据D3(x，y)。
图22为显示了重建平面P和多行检测器24的检测器行之间关系的示意图。
在图像重建平面P1、P2、P3和P4的图像重建中所需的各视图中的数据可以从检测器行4A-8B中提取。
根据例1中的X射线CT装置100，因为在多个切片位置P1、P2、P3和P4的CT图像由用多行检测器24执行的一次螺旋扫描收集到的数据生成，所以在相同相位下可以产生多幅CT图像。
而且，因为通过提取检测器行和通道的数据来产生CT图像，通过位于重建平面P上的像素的X射线束撞击在该检测器行和通道上，所以减少了锥形角度失真。
如果通过重建平面P上的像素的X射线束落入多行检测器24的外面，那么最靠近该X射线束的检测器行和通道作为替代使用，所述X射线束通过重建平面P上的像素。
用于图像重建的技术可以是依据Feldkamp方法的传统已知的三维图像重建技术。而且，可以采用申请号为2002-147061、2002-147231、2002-235561、2002-235662、2002-267833、2002-322756以及2002-338947的日本专利申请中提到的三维图像重建技术。
CT图像可以由通过提取重建平面P1、P2、P3和P4正下方的检测器行数据，而不是相对于X射线传送方向，来产生的数据集来进行重建，如图23所示。
数据可以通过轴向扫描而不是螺旋扫描来收集。
图像重建的技术可以是二维图像重建技术。
可以形成一些区别很大的实施例而不脱离本发明的构思和范围。应该理解的是，除了所附的权利要求限定的，本发明不限于说明书中的具体实施例。
附图标记
(图1)100 X射线CT装置1操作控制台2输入装置3中央处理装置5数据收集缓冲器6CRT7储存装置10 台床装置12 台床20 扫描架21 X射线管22 X射线控制器23 准直器24 多行检测器25 DAS26 旋转侧控制器29 总控制器30 滑环40 心电图仪(图2)21 X射线管CB X射线束IC 旋转中心dp 检测平面24 多行检测器通道方向(图3)21 X射线管CB X射线束
IC 旋转中心dp 检测平面通道方向(图4)多个位置CT图像生成过程S1 指定多个切片位置和心动时相S2 指定扫描范围S3 执行与心电图信号的相位同步的扫描以收集数据S4 预处理S5 对多个切片位置进行重复S51 3D背投处理S52 后处理结束(图5)通道1通道2通道I行116bits16bits行216bitsZ坐标信息行J 视角信息(图6)开始三维背投处理R1将某一个视图作为感兴趣视图R2获得位于投影平面上的与位于重建平面P上间距多个像素的多条平行线相对应的投影数据Dr。
R3通过将投影平面上的投影数据Dr乘以锥形光束重建权重产生位于投影平面上的投影线数据Dp
R4对位于投影平面上的投影线数据Dp进行过滤生成位于投影平面上的图像背投线数据DfR5通过将位于投影平面上的背投线数据Df沿线方向进行内插处理产生位于投影平面上的高密度背投线数据DhR6通过对位于投影平面上的高密度背投线数据Dh进行采样并对其进行内插/外推处理为位于重建平面上的多条线上的像素产生背投像素数据D2，所述的多条线之间间隔多个像素R7如果必要，通过对位于投影平面上的高密度背投线数据Dh进行采样并对其进行内插/外推处理为位于重建平面上的多条线之间的像素产生背投像素数据D2，所述的多条线之间间隔多个像素R8将背投数据D2逐象素地叠加R9对图像重建中所需的所有的视图的背投数据叠加？结束(图7(a)，(b))21 X射线管P 重建平面pp 投影平面(图8)dp 检测平面检测器行方向通道方向(图9，10，11，12，15，16，17，18)pp投影平面(图13，14，19，20)P 重建平面(图22(a)，22(b)，23(a)，23(b))
180o+扇形光束角CB X射线束IC 旋转中心P1 重建平面24 多行检测器Zs 扫描起始点Ze 扫描结束点T 扫描范围
权利要求
1.一种多个位置CT图像生成的方法，包括如下步骤在使X射线管(21)和多行检测器(24)中的至少一个绕待成像对象相对旋转时，或者在使X射线管(21)和多行检测器(24)相对于待成像对象相对旋转并作相对直线运动时，通过一次扫描在预定的扫描范围内收集数据；提取与多个位置处的重建平面对应的各检测器行的数据以便在预定视角范围内为各重建平面生成各自的数据集；并且基于所述的各数据集产生重建平面各自的CT图像。
2.一种多个位置CT图像生成的方法，包括如下步骤在使X射线管(21)和多行检测器(24)中的至少一个绕待成像对象相对旋转时，或者在使X射线管(21)和多行检测器(24)相对于待成像对象相对旋转并作相对直线运动时，通过一次扫描在预定的扫描范围内收集数据；在投影点提取数据以便在预定视角范围内为各重建平面生成各自的数据集，所述投影点通过将多个位置处的重建平面上的像素沿X射线传送方向投影到多行检测器(24)的平面上形成；并且基于所述的数据集产生所述重建平面各自的CT图像。
3.一种X射线CT装置(100)，其包括X射线管(21)；多行检测器(24)；扫描装置(20)，其用于在使X射线管(21)和多行检测器(24)中的至少一个绕待成像对象相对旋转时，或者在使所述的X射线管(21)和多行检测器(24)相对于待成像对象相对旋转并作相对直线运动时，通过一次扫描在预定的扫描范围内收集数据；数据提取装置(3)，其用于提取与多个位置处的重建平面对应的各检测器行的数据以便在预定视角范围内为各重建平面生成各自的数据集；以及图像重建装置(3)，其用于基于所述的各数据集产生重建平面各自的CT图像。
4.一种X射线CT装置(100)，其包括X射线管(21)；多行检测器(24)；扫描装置(20)，其用于在使X射线管(21)和多行检测器(24)中的至少一个绕待成像对象相对旋转时，或者在使所述的X射线管(21)和多行检测器(24)相对于待成像对象相对旋转并作相对直线运动时，通过一次扫描在预定的扫描范围内收集数据；数据提取装置(3)，其用于在投影点提取数据以便在预定视角范围内为各重建平面生成各自的数据集，所述投影点通过将多个位置处的重建平面上的像素沿X射线传送方向投影到多行检测器(24)的一个平面上形成；以及图像重建装置(3)，其用于基于所述的各数据集产生各重建平面各自的CT图像。
5.如权利要求4所述的X射线CT装置(100)，其特征在于通过三维图像重建技术形成所述的CT图像。
6.如权利要求5所述的X射线CT装置(100)，其特征在于所述的三维图像重建技术是一种三维背投方法，该方法包括如下步骤提取与投影线(一条或多条)对应的投影数据，所述的投影线通过沿X射线传送方向将重建平面上的一条或多条平行线投影在多行检测器(24)的一个平面上形成，所述的多条平行线之间间隔许多像素；通过将所提取的投影数据乘以锥形光束重建权重形成投影线数据；通过对所述的投影线数据进行过滤形成背投线数据；基于所述的背投线数据确定所述重建区域上每一像素的背投像素数据；并且对于在图像重建中使用的所有视图，逐象素地将该背投像素数据叠加来确定背投数据。
7.如权利要求6所述的X射线CT装置(100)，其特征在于将与X射线管(21)和多行检测器(24)的旋转平面垂直的方向或者在螺旋扫描中线性运动的方向表示为Z-向，视角view＝Oo时，X射线束中心轴的方向表示为Y-向，并且将与Z-向和Y-向正交的方向表示为X-向，对于-45°≤view＜45°或者主要包括该范围或者还包括其附近区域的视角和135°≤view＜225°或者主要包括该范围或者还包括其附近区域的视角的情况，线的方向被限定为x-向；并且对于45°≤view＜135°或者主要包括该范围或者还包括其附近区域的视角和225°≤view＜315°或者主要包括该范围或者还包括其附近区域的视角的情况，线的方向定义为y-向。
8.如权利要求3-7所述的X射线CT装置(100)，其特征在于所述的扫描范围是至少为“180°+扇形光束角”的旋转角度范围。
9.如权利要求3-8所述的X射线CT装置(100)，其特征在于所述视角范围是“180°+扇形光束角”的旋转角度范围。
10.如权利要求3-9所述的X射线CT装置(100)，其特征在于基于心电图或者呼吸信号确定待成像对象的运动相位。
全文摘要
为了在多个位置处同相地生成CT图像，通过运用多行检测器(24)进行轴向或螺旋扫描(S3)来收集数据，并且不同切片位置处的多幅CT图像由所述的通过轴向或螺旋扫描收集到的数据形成(S5)。
文档编号A61B6/03GK1647761SQ200410095498
公开日2005年8月3日 申请日期2004年12月22日 优先权日2003年12月22日
发明者萩原明 申请人:Ge医疗系统环球技术有限公司