专利名称：X射线ct设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种X射线CT (计算机断层摄影)设备，并具体涉及 一种当利用台架在螺旋扫描期间加速/减速移动时采集的投影数据进 行困像重建时能够减少计算量的X射线CT设备.
背景技术：
当在X射线CT设备中由螺旋扫描执行用于图像重建的投影数据的 采集时，X射线管和由多个X射线探测元件构成的X射线探测器闺绕对
象旋转，同时对象放置于其上的台架线性移动.
还有一种情况是仅在台架在其线性行进距离内的行进速度保持恒
定期间进行投影数据的采集.但是还有一种情况是，例如在日本未经 审查的专利公开物No. 2005-40582中公开的那样，甚至是当台架加速 /减速时采集投影数据.甚至利用台架线性移动距离的加速/减速行 进距离进行投影数据的采集，以该方式使其可以在短的行进距离采集 投影数据并且在短的时间段内进行投影数据的采集.
发明内容
但是，甚至当利用台架线性移动距离的加速/减速行进距离进行 投影数据的采集时，由于台架不处于恒定速度下，因此图像重建时的 计算量增加.
将解释说明当利用台架加速/减速移动时采集的投影数据进行图 像重建时计算量增加的一个实例.在进行图像重建时，执行背投影处 理，其中加入相应于像素的投影数据以产生背投影数据.存在下述情 况，当执行该背投影处理时，确定或识别图像重建平面上的像素点和 相应于像素点的投影数据以执行背投影处理.
在此当利用台架在恒定速度下移动时采集的投影数据进行图像重 建时，在给定视困处的图像重建平面和X射线探测器的z轴方向中心 之间的距离经常保持恒定，而对于每一图像重建平面而言不进行改变. 这样X射线探测元件总是成为关注同一幅特定视图，其中每一 X射线探测元件探测透过图像重建平面上的特定像素的X射线.因此，当执行背投影处理期间(期间利用台架在恒定速度下移动时采集的投影数 据执行图像重建)确定或识别图像重建平面上的像素点和相应于像素 点的投影数据时，图表存储每一视图，并且参照图表确定每一视困，其中在图表中限定图像重建平面上的像素点和相应于像素点的X射线探测元件.另一方面，当利用采集的数据执行图像重建时，在给定视困处的图像重建平面和X射线探测器的z轴方向中心之间的距离对于每一图 像重建平面而言不同，并且不总是保持恒定，其中投影数据是在台架 加速/减速移动期间(期间台架的速度不恒定)采集的.这样X射线 探测元件不总是集中到同一幅特定视闺，其中每一个X射线探测元件 探测透过图像重建平面上的特定像素的X射线.因此，当执行背投影处理期间(期间利用台架加速/减速移动时采集的投影数据执行围像 重建)确定或识别每一闺像重建平面上的像素点和相应于像素点的投 影数据时，不使用图表，并且通过计算识別每一像素点.这样，计算 量增加，并且图像重建所需的时间变长.本发明要解决的问趙是提供一种能够减少图像重建时的计算量，进而缩短图像重建所需时间的X射线CT设备.为了解决上述问题而形成本发明.根据第一方面，本发明提供一 种X射线CT设备，其包括台架，该台架沿水平方向移动以便将对象传 送到摄影空间；X射线探测器，其包括多个探测元件行，用于在台架加 速/减速移动和以恒定速度移动时由螺旋扫描获得投影数据；以及用 于对投影数据执行背投影处理的背投影处理装置，其中当利用台架加 速/减速移动时采集的投影数据进行图像重建时，背投影处理装置采 取关于每一视图的困像重建平面的其中假定台架以恒定速度移动的虚 拟图像重建平面，并且将投影数据背投在该虚拟困像重建平面上.根据笫二方面，本发明提供一种X射线CT设备，其中在根据第一 方面的X射线CT设备中，该X射线CT设备还包括重新定位处理装置， 其执行将相应于图像重建平面上的特定像素的原始数据重新定位成相 应于该特定像素的关于虚拟困像重建平面上的每一像素的原始数据， 并且其对特定视图的投影数据处的每一原始数据执行重新定位处理， 以便产生重新定位的投影数据并产生相对于所有视困的重新定位的投影数据；该X射线CT设备还包括将图表存储于其中的存储单元，在所 述图表中包括位于虚拟图像重建平面上的像素点和相应于像素点的X 射线探测元件，其中背投影处理装置通过参照困表相对于重新定位的 投影数据确定虚拟图像重建平面上的像素点和相应于像素点的投影数 据，从而执行背投影处理.
根据第三方面，本发明提供X射线CT设备，其中在根据笫二方面 的X射线CT设备中，其还包括用于对重新定位的投影数据执行插值过 程的插值处理装置，并且背投影处理装置在插值处理之后通过参照困 表相对于重新定位的投影数据确定虚拟图像重建平面上的像素点和相 应于像素点的投影数据，从而执行背投影处理，
根据第四方面，本发明提供X射线CT设备，其中在根据笫三方面 的X射线CT设备中，其还包括加权处理装置，所述加权处理装置将投 影数据乘以重建权重以产生每一视困的加权的投影数据，并且重新定 位处理装置对加权的投影数据处的每一原始数据执行重新定位处理.
根据笫五方面，本发明提供X射线CT设备，其中在根据笫四方面 的X射线CT设备中，加权处理装置确定或识别在投影数据处的每一原 始数据相应于图像重建平面上的哪一像素，并且之后执行锥形束重建 权重的乘法处理以产生加权的投影数据.
根据笫六方面，本发明提供X射线CT设备，其中在根据笫五方面 的X射线CT设备中，加权处理装置将关于图像重建平面插入其间的相 对视图或者彼此相差360。的两幅视困的相应数据乘以作为重建权重的 加权系数以产生每一视困的加权的投影数据，所述加权系数均基于已 经探测到投影数据的X射线探测器和图像重建平面之间的距离.
根据笫七方面，本发明提供X射线CT设备，其中在根据第二方面 的X射线CT设备中，其还包括加权处理装置，所述加权处理装置在重 新定位处理之后将重新定位的投影数据乘以重建权重以产生加权的重 新定位的投影数据，并且背投影处理装置对加权的重新定位的投影数 据执行背投影处理.
根据笫八方面，本发明提供X射线CT设备，其中在根据第二方面 的X射线CT设备中，其还包括加权处理装置，所迷加权处理装置在 重新定位处理之后将重新定位的投影数据乘以重建权重以产生加权的 重新定位的投影数据；以及插值处理装置，所述插值处理装置对加权的重新定位的投影数据执行插值处理，并且背投影处理装置对经过加 权处理和插值处理的重新定位的投影数据执行背投影处理.根据第九方面，本发明提供X射线CT设备，其中在根据第二方面 的X射线CT设备中，其还包括插值处理装置，所述插值处理装置在重 新定位处理后对重新定位的投影数据执行插值处理；以及加权处理装 置，所述加权处理装置将经过插值处理的重新定位的投影数据乘以重 建权重，以便执行加权处理，并且背投影处理装置对经过插值处理和 加权处理的重新定位的投影数据执行背投影处理.根据笫十方面，本发明提供X射线CT设备，其中在根据第七、八 或九方面的X射线CT设备中，加权处理装置确定在重新定位的投影数 据处的每一原始数据相应于重新定位处理之前困像重建平面上的哪一 像素，并且之后执行锥形束重建权重的乘法处理，以产生加权的重新 定位的投影数据.根据笫十一方面，本发明提供X射线CT设备，其中在根据第七、 八或九方面的X射线CT设备中，加权处理装置将关于虚拟困像重建平 面插入其间的相对视图或者彼此相差360。的两幅视图的相应重新定位 的投影数据乘以作为重建权重的加权系数以产生加权的重新定位的投 影数据，所述加权系数均基于相应于重新定位的投影数据在重新定位 之前已经探测到投影数据的X射线探测器和图像重建平面之间的距离.根据本发明的第一方面的X射线CT设备，当利用台架加速/减速 移动时采集的投影数据进行图像重建时，采取其中假定台架以恒定速 度移动的虚拟图像重建平面执行背投影处理.因此，当利用台架加速 /减速移动时采集的投影数据进行图像重建时的计算量比常规X射线 CT设备的计算量减少.根据本发明的第二方面的X射线CT设备，重新定位处理在台架加 速/减速移动时采集的投影数据处的每一原始数据上实现，由此在背 投影处理步稞中参照图表确定或识别虚拟图像重建平面上的每一像素 点和相应于像素点的投影数据，从而使其可以执行背投影处理.结果， 用于识别或确定位于图像重建平面上的像素点和相应于像素点的投影 数据在背投影处理步稞成为不必要的.另一方面，当执行重新定位处 理时，其中将相应于困像重建平面上的特定像素的原始数据重新定位 成相应于该特定像素的关于虚拟图像重建平面上的每一像素的原始数据，需要执行关于原始数据是否应该重新定位成在任何位置处的探测 元件行的原始数据的位置确定或识别的计算，也就是相应于虚拟图像 重建平面上的每一像素的探测元件行的位置识別的计算.但是，该计 算相应于原始数据单元(也就是，像素行单元)的计算.与在背投影 处理进行每一像素点计算的传统情况相比，计算量降低.这样，整个 图像重建处理的计算重比常规减少，由此缩短困像重建所需的时间.
根据本发明的第三方面的X射线CT设备，对重新定位的投影数据 执行插值处理，由此使其可以抑制困像质量退化.
根据本发明的第四方面的X射线CT设备，对加权的投影数据处的
每一原始数据执行重新定位处理，由此使其可以获得加权的重新定位 的投影数据.此后，执行背投影处理，由此使其可以获得类似于本发
明的笫一方面的效果.
根据本发明的第五方面的X射线CT设备，每一投影数据乘以作为
重建权重的其相应的锥形束重建权重以产生加权的投影数据.对投影 数据处的每一原始数据执行重新定位处理.此后，执行背投影处理， 由此使其可以获得类似于本发明的第一方面的效果.
根据本发明的第六方面的X射线CT设备，其中关于困像重建平面 插入其间的相对视图或者彼此相差360。的两幅视图的相应投影数据分 别乘以作为重建权重的加权系数以产生加权的投影数据，所述加权系 数均基于已经探测到投影数据的X射线探测器和困像重建平面之间的 距离.对投影数据处的每一原始数据执行重新定位处理.此后，执行 背投影处理，由此使其可以获得类似于本发明的第一方面的效果.
根据本发明的第七方面的X射线CT设备，在重新定位处理步碟之 后执行加权处理，由此使其可以获得加权的重新定位的投影数据.此 后，执行背投影处理，由此使其可以获得类似于本发明的第一方面的 效果.
根据本发明的第八和第九方面的X射线CT设备，可以获得经过加 权处理和插值处理的重新定位的投影数据.此后，执行背投影处理， 由此使其可以获得类似于本发明的第一方面的效果.
根据本发明的第十方面的X射线CT设备，执行锥形束重建权重的 乘法处理以产生加权的重新定位的投影数据.此后，执行背投影处理， 由此使其可以获得类似于本发明的第一方面的效果.根据本发明的笫十一方面的X射线CT设备，其中关于虚拟图像重 建平面插入其间的相对视图的或者彼此相差360°的两幅视图的相应重 新定位的投影数据分别乘以作为重建权重的加权系数以产生加权的重 新定位的投影数据，所述加权系数均基于相应于重新定位的投影数据 在重新定位之前已经探测到投影数据的X射线探测器和图像重建平面 之间的距离.此后，执行背投影处理，由此使其可以获得类似于本发 明的第一方面的效果.
图1是示出根据本发明第一实施例的X射线CT设备的构造的框图； 图2是示出用于确定困像重建平面上的像素点和相应于像素点的投影数据的图表；图3示出中央处理单元的构造的框图；图4是用于描述X射线管和X射线探测器的图；图5是用于描述X射线管和X射线探测器的图；图6是示出根据本发明第一实施例的X射线CT设备的成像方法的 流程图；图7是示出给定视角视图的投影数据的格式的图；图8是示出台架线性行进距离和其线性行进速度之间的关系的图；图9是示出加权处理细节的流程图；困10是示出从x轴方向看去的X射线管、X射线探测器和图像重 建平面的图；图ll是关于图10的从其z轴方向看去的图； 图12是示出重新定位处理细节的流程图；图13是示出从x轴方向看去的X射线管、X射线探测器和困像重 建平面的图，其中图13 U)是示出台架加速/减速移动时在关注視图 处的真正图像重建平面的图，以及图U(B)是示出台架以恒定速度移 动时的在关注视图处的虚拟图像重建平面；图14是重新定位处理的概念图；图15是用于描述虚拟图像重建平面的图；图16是示出三维背投影处理细节的流程图；图17是用于示出相应于像素加入确定的重新定位的投影数据的解释说明图18是示出根据第二实施例的X射线CT设备的成像方法的流程
图19是X射线管、x射线探测器和在台架加速/减速移动时在关 注视图处的真正图像重建平面的困，其中图19(A)是从x轴方向看去 的图，以及图19 (B)是从z轴方向看去的困20是X射线管、X射线探测器和假定台架以恒定速度移动时在 关注视图处的真正图像重建平面的图，其中图20(A)是从x轴方向看 去的困，以及困20 (B)是从z轴方向看去的困；
困21是示出根据第三实施例的X射线CT设备的成像方法的流程
困22是示出根据第三实施例的第一变型的X射线CT设备的成像 方法的流程图23是示出根据第三实施例的第二变型的X射线CT设备的成像 方法的流程图.
具体实施例方式
此后将参照附图对本发明的实施例进行详细描述. (第一实施例)
首先解释说明本发明的第一实施例.图1是示出根据本发明笫一 实施例的X射线CT设备的构造的框图，图1中所示的X射线CT设备 装备有操作控制台100、工作台装置200以及扫描构台300,
搮作控制台100具有输入装置IOI，其接收来自搮作员的输入； 中央处理单元102，其执行图像重建处理等；数据采集緩冲器103,其 采集或收集由扫描构台300采集的每一 X射线探测元件(将在以后描 述)的探测数据并且将上述探测数据设定为投影数据；CRT 104,其显 示由投影数据重建的CT图像；以及存储器或存储装置105，其在其中 存储程序、数据、X射线CT图像等.在该实施例中，每一视图以存储 于存储装置105中的数据存储图2中所示的图表.在图表中限定位于 图像重建平面上的像素点和相应于像素点的X射线探测元件(用于探 测透过像素点的X射线的探测元件)，其中台架201 (将在以后描述) 在工作台装置200处以恒定速度移动时进行扫描，以获得投影数据.这些图表涉及当在背投影处理时确定位于图像重建平面上的像素
点和相应于像素点的投影数据时，同时利用台架201以恒定速度移动 时采集的投影数据执行困像重建.如在此后将详细描述的那样，这些 图表涉及甚至在背投影处理时利用台架201加速/减速移动时采集的 投影数据执行困像重建.在该情况下，这些困表明显假定已经限定将 在以后描述的虚拟图像重建平面P'上的像素点和相应于像素点的X射 线探测元件.
中央处理单元102例如包括计算机等，并且包括用于执行将在以 后描述的加权处理的加权处理装置1021,用于执行将在以后描述的重 新定位处理的重新定位处理装置1022,以及用于执行将在以后描述的 背投影处理的背投影处理装置1023，如图3中所示.虽然在附图中未 示出，但是中央处理单元102装备有用于执行将在以后描述的预处理 的预处理装置，以及用于执行将在以后描述的滤波处理的滤波处理装 置.
工作台装置200具有台架201 ，其将对象插入扫描构台300的空腔 部分或孔内以及将对象从扫描构台300的空腔部分或孔内拉出，对象 放置于台架201上.台架201在水平方向上移动，以便将对象插入扫 描构台300的空腔部分内以及将对象从扫描构台300的空腔部分拉出.
扫描构台300包括X射线管301， X射线控制器302,准直器303， X射线探测器304， DAS (数据采集系统)305,旋转控制器306 (其围 绕对象的体轴旋转X射线管301和X射线探测器304 )，以及控制界面 307，其与操作控制台IOO和工作台装置200交换控制信号等，
图4和图5分别是示出X射线管301和X射线探测器304的图.X 射线管301和X射线探测器304围绕旋转中心IC旋转.当假定垂直方 向为Y方向，假定水平方向为X方向，并且假定垂直于X方向和Y方 向的方向是Z方向时，X射线管301和X射线探测器304旋转所在的平 面是XY平面.台架12移动的方向相应于z方向.
X射线管301产生称为锥形束CB的X射线束.当锥形束CB的中心 轴的方向平行于y方向时，限定视角(view)等于0。.
X射线探测器304包括多个X射线探测元件304a.更详细地描述， X射线探测器304具有多个探测元件行，也就是第一探测元件行到笫J 探测元件行(其中J<2).每一探测元件行具有多个通道，也就是通道1到通道I (其中I<2),例如，X射线探测器304具有256行探测 元件行(即J-256 ),以及1024条通道(即1=1024 )
将解释说明以该方式构成X射线CT设备1的成像方法.在X射线 CT设备1中，当台架201加速/减速移动和在螺旋扫描期间以恒定速
度移动时采集投影数据，并且利用获得的投影数据执行困像重建.下 面将描述利用台架201在加速/减速移动时采集的投影数据执行困像 重建的情况.利用台架201以恒定速度移动时采集的投影数据的图像 重建类似于利用台架201加速/减速移动时采集的投影数据的困像重 建，除了不进行将在以后描述的重新定位处理步骤S5以外.在此省略 对其的描述.
图6示出根据第一实施例的X射线CT设备1的成像方法的流程图. 在图6中所示的步骤S1，采集或收集由线性行进距离z、视角、探测 器行数j和通道数i代表的每一视角视图的投影数据，同时X射线管 301和X射线探测器304围绕对象旋转，并且台架201线性移动.在困 7中示出在给定视角视图的投影数据的格式.投影数据是上述每一X射 线探测元件304a获得的探测数据的集合或总和，并且每一视角视图(例 如，在总共1000幅视图的情况下为每0. 36。)的投影数据存储在存储 装置105中.
中央处理单元102对台架201的移动进行控制.图8是示出台架 201线性行进距离和其线性行进速度之间的关系的图.基于图8将详细 描述对台架201移动的控制.中央处理单元102基于预定函数使台架 201加速，当台架201达到预定的线性行进速度时，中央处理单元102 使台架201以恒定速度移动.接着，当台架201达到恒定速度末端位 置时，中央处理单元102基于预定函数使其减速，当台架201的线性 行进速度达到可停止的速度时，中央处理单元102停止台架201的线 性移动.
返回参照图6,中央处理单元102在步骤S2和其后执行图像重建. 在此使用的图像重建是三维困像重建.具体描述，在步骤S2，预处理 装置(未示出)首先对投影数据执行预处理(偏差修正、对数修正、X
射线刑量修正和灵敏度修正).
在步骤S3，滤波处理装置(未示出)对经过预处理的投影数据执 行滤波处理.也就是，投影数据经过傅立叶变换(Fourier transform)并由滤波器(重建功能)增倍，之后经过傅立叶逆变换.
在步壤S4，加权处理装置1021对经过滤波处理的投影数据执行加 权处理.加权处理将在后面参照图9进行描述.
在步猓S5，重新定位处理装置1022对经过加权处理的投影数据执 行重新定位处理以获得重新定位的投影数据.重新定位处理将在后面 参照图12进行描述.
在步骤S6，背投影处理装置1023对重新定位的投影数据执行背投 影处理以获得背投影数据.背投影处理将在后面参照图16进行描述，
在步骤S7，对背投影数据执行后处理以获得CT图像.
将详细描述加权处理步骤S4.困6是示出加权处理细节的流程图.
在步骤S41,关注CT图像重建必需的所有视图(即，相应于360° 的视图或相应于"180。 +扇形角"的视图)之一.
在步槺S42，计算每一探测元件行单元的投影数据即原始数据相应 于图像重建平面上的哪一像素.在其计算之后，原始数据乘以锥形束 重建权重以产生或形成加权的原始数据.对于每一原始数据产生加权 的原始数据以获得加权的投影数据(锥形束重建权重的乘法处理).
将参照图10和11对上述步骤S42进行一些更详细的描述.图10 是示出从x轴方向看去的X射线管301、 X射线探测器304和图像重建 平面的图，以及图11是关于图10的从其z轴方向看去的图.在这些 附图中示出投射到困像重建平面P上的特定探测元件行j的原始数据 的分布L.在上述步骤S42，通过计算确定等价于分布L的像素组gs. 此后，原始数据乘以锥形束重建权重以产生加权的原始数据.接着， 产生投射到图像重建平面P上的所有原始数据的加权的原始数据，以 获得加权的投影数据.
在此，例如基于从X射线管301的焦点到相应于原始数据L的探 测元件行j的距离计算锥形束重建权重.
在步骤S43,相对于CT图像重建必需的所有视困(即，相应于360° 的视图或相应于"180。 +扇形角"的视图)重复步骤S41和S42,以产 生每一视困的加权的投影数据.
接着将参照困12对重新定位处理步脒S5进行更详细的描述.图 12是示出重新定位处理细节的流程图.
在步骤S51,关注CT图像重建必需的所有视图(即，相应于360°的视图或相应于"180。 +扇形角"的视图)之一.
在步碟S52,执行在加权投影数据处的每一原始数据的重新定位以 产生重新定位的投影数据.这将参照图13和图14进行更详细的解释 说明.图13是示出从x轴方向看去的X射线管301、 X射线探测器304 和困像重建平面的困.图13(A)中示出台架201加速/减速移动时在 关注视图处的真正困像重建平面.另一方面，图13(B)中示出其中假 定台架201以恒定速度移动的在关注视图处的等价于困像重建平面P 的虚拟困像重建平面P，.图14是重新定位处理的概念困.
现在将基于图15对虚拟困像重建平面P，进行解释说明.图15是 用于描述虚拟图像重建平面P，的图.困15中示出台架201加速/减速 移动时的X射线管301、 X射线探测器304和图像重建平面P的几何结 构(附图中所示的上部)以及台架201以恒定速度移动时的X射线管 301、 X射线探测器304和虚拟图像重建平面P，的几何结构(附图中所 示的下部).附图中所示的点D指示X射线探测器304的轨迹，并且 在附图中所示的相应几何结构在视困中彼此相同.虚拟图像重建平面 P，相应于台架210以恒定速度移动时的图像重建平面.
现在返回参照上述的步猓S52的描述，相应于困像重建平面P上 的像素组gs的原始数据重新定位成关于虚拟图像重建平面P，上的像素 组gs，的原始数据.换言之，相应于像素组gs的第j行的原始数据重 新定位成相应于像素组gs，的第j，行的原始数据.此时，基于虚拟图像 重建平面P，和X射线探测器304的z轴方向上的中心之间的距离dz来
计算原始数据是否应该被重新定位成在任何位置处的探测元件行的原 始数据(也就是，相应于gs，的探测元件行(第j，行)的识别或确定)， 由此确定相应的探测元件行.对加权的投影数据处的每一原始数据执 行该重新定位以产生重新定位的投影数据.
在步骤S53,相对于CT图像重建必需的所有視图(即，相应于360° 的视困或相应于"180。 +扇形角"的视图)重复步骤S51和S52，以产 生每一视图的重新定位的投影数据，
将详细解释说明三维背投影处理步驟S6.图16是示出三维背投影
处理细节的流程图。
在步骤S61，集中在所需成像位置处的图像重建平面上的CT图像 重建所必需的所有视图之一.在步碟S62，采取在关注視困处的虚拟图像重建平面P，.之后参照 图2中所示的图表识别或确定位于虚拟图像重建平面P，(参照困12(B)) 上的像素点以及相应于像素点的重新定位的投影数据.在步稞S63,加入相应于像素的确定的重新定位的投影数据，如田 17中所示.在步骤S64,相对于CT图像重建必需的所有视困(即，相应于360。 的视图或相应于"180。 +扇形角"的视图)重复步驟S61至S63,以产 生背投影数据.在步骤S65，相对于虚拟困像重建平面P，上的所有像素点重复步驟 S61至S64,以获得关于虚拟图像重建平面P，上的所有像素点的背投影 数据.虽然以上述方式通过步骤Sl至S7获得的CT图像是关于虚拟图像 重建平面P，的CT困像，但是虚拟图像重建平面P，等价于如上所述台架 201以恒定速度移动的困像重建平面P.因此，如此获得的CT图像结 果产生位于真正困像重建平面上的CT图像.根据上述的笫一实施例，当利用台架201加速/减速移动时采集 的投影数据进行图像重建时，采取(in assumption of)其中台架201 以恒定速度移动的虚拟图像重建平面P，，在每一视图的困像重建平面P 上执行背投影处理.因此.利用台架201加速/减速移动时采集的投 影数据进行图像重建时的计算量比常规的计算量减少.将具体描述该 实施例中计算量的减少.在步稞S5，对台架201加速/减速移动时采 集的投影数据处的原始数据执行重新定位处理，由此在步稞S6的背投 影处理步脒通过参照图表确定位于虚拟图像重建平面P，上的像素点g， 和相应于像素点g，的投影数据，由此进行背投影处理.结果，用于识 别或确定位于图像重建平面P上的像素点和相应于像素点的投影数据 在背投影处理步骤成为不必要的.另一方面，当相应于困像重建平面P 上的像素组gs的原始数据重新定位成关于相应于在重新定位处理步驟 的像素组gs的虚拟图像重建平面P，上的像素组gs，的原始数据时，执 行关于原始数据是否应该重新定位成在任何位置处的探测元件行的原 始数据的位置确定或识别的计算，也就是相应于虚拟困像重建平面P， 上的像素组gs，的探测元件行(笫j，行)的位置识別的计算.但是，该 计算是以原始数据单元(也就是，像素行单元)进行的，与在背投影处理进行每一像素点计算的传统情况相比，该计算量低.这样，整个 图像重建处理的计算量比常规计算量减少，由此缩短困像重建所需的 时间.(第二实施例)接着将解释说明第二实施例.图18是示出根据笫二实施例的X射 线CT设备1的成像方法的概述的流程图.除了进行重新定位的投影数 据的插值处理(步驟S6，)之外，第二实施例类似于笫一实施例.在下 述描述中，类似于第一实施例中的那些项目将不在进行解释说明.根据笫二实施例的X射线CT设备1在结构上类似于笫一实施例， 除了中央处理单元102除了装备有加权处理装置IOH、重新定位处理 装置1022以及背投影处理装置1023之外还装备有未示出的插值处理 装置.将详细解释说明插值处理.图19和困20是示出X射线管301以 及X射线探测器304和图像重建平面的图.在图19中示出当台架201 加速/减速移动时在关注视图处的真正图像重建平面P.另一方面，困 20中示出其中假定台架201以恒定速度移动的在关注视图处的虚拟图 像重建平面P，.当X射线探测器304的z轴方向上的中心与虚拟图像 重建平面P，之间的距离dz2小于X射线探测器304的z轴方向上的中 心与真正图像重建平面P之间的距离dzl时，如图19和20所示，在 步骤S5的重新定位处理步骤产生的重新定位的投影数据处的原始数据 的分布L的密度变小.这样，在这种情况下，重新定位的投影数据在 重新定位处理步骤S5之后经过在步骤S6，的插值处理，由此增大原始 数据的密度.当在步骤S6，执行插值处理时，在步骤S7，执行背投影处理.背投 影处理基本类似于在第一实施例中的步骤S6,对经过插值处理的重新 定位的投影数据执行背投影处理.接着，在步脒S8以类似于第一实施例的步骤S7的方式执行后处 理，也就是，对步骤S7，获得的背投影数据执行后处理以获得CT图像.根据上述的第二实施例，通过对重新定位的投影数据执行插值处 理可抑制图像质量退化. (笫三实施例)接着将解释说明第三实施例.图21是示出根据笫三实施例的X射线CT设备1的成像方法的流程图.除了困5的流程困和步碟S4和S5 改变之外该流程图与图5相同.将仅仅解释说明变化的部分.在第三实施例中，在步骤S3之后的步骤S4，执行投影数据的重新 定位处理以获得重新定位的投影数据.重新定位处理的具体内容与在 第一实施例中所迷的步稞S5的内容类似，因此将省略对其的描述.接着，在步骤S5，对重新定位的投影数据执行加权处理.而加权处 理的内容也基本与第一实施例中所述的步骤S4的内容相同，计算在重 新定位的投影数据处的每一原始数据相应于重新定位处理之前的图像 重建平面(即困13 (A)中的真正困像重建平面P)上的哪一像素，并 且之后每一原始数据乘以锥形束重建权重以产生相应于每一原始数据 的加权的原始数据，由此产生经过加权(锥形束重建权重的乘法处理) 的重新定位的投影数据.在步骤S6，以类似于每一实施例的方式对加权的重新定位的投影 数据执行背投影处理.即使通过上述的第三实施例也可获得类似于第一实施例的效果.接着将解释说明第三实施例的第一变型.将首先基于困22对第一变型进行描述.困22是示出根据第三实施例的第一变型的X射线CT 设备1的成像方法的流程图.在笫一变型中，中央处理单元102以类似于第二实施例的方式包 括插值处理装置.除了在加权处理步骤S5，之后的处理步骤S6，执行插 值处理以外，执行与图21中所示的流程图相同的处理，也就是，在加 权处理步骤S5，之后对加权的重新定位的投影数据执行插值处理步猓 S6，。接着，在步骤S6，之后执行背投影处理步骤S7，和后处理步骤S8.根据笫三实施例的上述第一变型，通过以类似于第二实施例的方 式执行插值处理可抑制图像质量退化.接着将解释说明笫三实施例的第二变型.困23是示出根据第三实施例的笫二变型的X射线CT设备1的成像方法的流程图.即使在第二变型中也执行插值处理，在重新定位处理步骤S4，之后 的处理步骤S5"执行该插值处理.在步稞S5，，对重新定位的投影数据执 行插值处理之后，在步驟S6"执行加权处理.加权处理的内容也基本 与第一实施例中所述的步碟S4的内容类似，计算在重新定位的投影数 据处的每一原始数据相应于重新定位处理之前的图像重建平面上的哪一像素，之后，每一原始数据乘以锥形束重建权重以产生相应于每一 原始数据的加权的原始数据，由此产生加权的重新定位的投影数据(锥形束重建权重的乘法处理) 在该步骤S6"之后执行背投影处理步骤 S7，和后处理步稞S8.即使根据第三实施例的上述第二变型，通过以类似于第二实施例 的方式执行插值处理也可抑制困像质量退化.虽然在上述通过相应的实施例对本发明进行了描述，但是本发明 并不限定于这些.虽然每一实施例已经解释说明了三维困像重建方法 的实例，但是二维困像重建方法也以类似的方式使用，二维困像重建 方法确定图像重建平面上的每一像素点和相应于像素点的投影数据， 并且对其执行背投影处理.在该情况下在重新定位处理之前执行加权 处理时，关于图像重建平面P插入其间的相对视图或彼此相差360°的 两幅视图的相应投影数据分别乘以作为重建权重的加权系数以产生每 一视图的加权的投影数据，所述加权系数均基于已经探测到每一投影 数据的X射线探测器304和图像重建平面P之间的距离，由此执行二 维图像重建.当在重新定位处理之后执行加权处理时，关于虚拟图像 重建平面P，插入其间的相对视图的或彼此相差360。的两幅視图的相应 重新定位的投影数据分别乘以作为重建权重的加权系数以产生加权的 重新定位的投影数据，所述加权系数均基于相应于相应重新定位的投 影数据在重新定位之前已经探测到投影数据的X射线探测器304和图 像重建平面P之间的距离，由此执行二维图像重建.虽然该实施例解释说明了扇形图像构造，但是本发明甚至适用于 以类似方式的平行束图像重建.在其它方面，不用说在不改变本发明的要旨的范围内可进行多种 变化.
权利要求
1.一种X射线CT设备(1)，包括台架(201)，其沿水平方向移动以便将对象传送到摄影空间；X射线探测器(304)，其包括多个探测元件行，用于在台架加速/减速移动时以及以恒定速度移动时由螺旋扫描获得投影数据；以及用于对投影数据执行背投影处理的背投影处理装置(1023)，其中当利用台架加速/减速移动时采集的投影数据执行图像重建时，背投影处理装置(1023)采取关于每一视图的图像重建平面的其中假定台架以恒定速度移动的虚拟图像重建平面，并且将投影数据背投在该虚拟图像重建平面上。
2. 根据权利要求1所述的X射线CT设备(1),包括 重新定位处理装置(1022 )，其执行将相应于图像重建平面上的特定像素的原始数据重新定位成相应于该特定像素的关于虚拟图像重 建平面上的每一像素的原始数据，并且其对特定视图的投影数据处的 每一原始数据执行重新定位处理，以便产生重新定位的投影数据并产生相对于所有视图的重新定位的投影数据；以及将图表存储于其中的存储单元(105)，在所述图表中位于虚拟图 像重建平面上的像素点和相应于所述像素点的X射线探测元件；其中背投影处理装置(1023 )通过参照所述图表相对于重新定位 的投影数据确定虚拟困像重建平面上的像素点和相应于所述像素点的 投影数据，从而执行背投影处理.
3. 根据权利要求2所述的X射线CT设备(1)，还包括用于对重 新定位的投影数据执行插值处理的插值处理装置，其中背投影处理装 置通过参照所述图表在插值处理之后相对于重新定位的投影数据确定 虚拟图像重建平面上的像素点和相应于所述像素点的投影数据，从而 执行背投影处理.
4. 根据权利要求2或3所述的X射线CT设备(1),还包括加权处理装置(1021),其将投影数据乘以重建权重以产生每一视图的加 权的投影数据，其中重新定位处理装置对加权的投影数据处的每一原始数据执行重新定位处理.
5. 根据权利要求4所述的X射线CT设备(1)，其中加权处理装 置(1021)确定在投影数据处的每一原始数据相应于困像重建平面上的哪一像素，并且之后执行锥形束重建权重的乘法处理以产生加权的 投影数据.
6. 根据权利要求4所述的X射线CT设备(1)，其中加权处理装 置(1021)将关于图像重建平面插入其间的相对视图或彼此相差360° 的两幅视困的相应投影数据乘以作为重建权重的加权系数以产生每一 视困的加权的投影数据，所述加权系数均基于已经探测到投影数据的X 射线探测器和图像重建平面之间的距离.
7. 根据权利要求2所述的X射线CT设备(1),还包括加权处理 装置(1021),其在重新定位处理之后将重新定位的投影数据乘以重 建权重，以产生加权的重新定位的投影数据，其中背投影处理装置对 加权的重新定位的投影数据执行背投影处理.
8. 根据权利要求2所述的X射线CT设备(1),还包括加权处理 装置(1021)和插值处理装置，所述加权处理装置(1021)在重新定 位处理之后将重新定位的投影数据乘以重建权重，以产生加权的重新 定位的投影数据，所述插值处理装置对加权的重新定位的投影数据执 行插值处理，其中背投影处理装置(1023)对经过加权处理和插值处 理的重新定位的投影数据执行背投影处理.
9. 根据权利要求2所述的X射线CT设备，还包括插值处理装置 和加权处理装置(1021)，所述插值处理装置在重新定位处理之后对 重新定位的投影数据执行插值处理，所迷加权处理装置(1021)将经 过插值处理的重新定位的投影数据乘以重建权重以执行加权处理，其 中背投影处理装置(1023 )对经过插值处理和加权处理的重新定位的 投影数据执行背投影处理.
10. 根据权利要求7， 8或9所述的X射线CT设备，其中加权处 理装置(1021)确定在重新定位的投影数据处的每一原始数据相应于 在重新定位处理之前的图像重建平面上的哪一像素，并且之后执行锥 形束重建权重的乘法处理，以产生加权的重新定位的投影数据.
11. 根据权利要求7， 8或9所述的X射线CT设备(1)，其中加 权处理装置(1021)将关于虚拟图像重建平面插入其间的相对视图或 彼此相差360。的两幅视困的相应重新定位的投影数据乘以作为重建权 重的加权系数以产生加权的重新定位的投影数据，所述加权系数均基 于相应于重新定位的投影数据在重新定位之前已经探测到投影数据的x射线探测器和图像重建平面之间的距离.
全文摘要
本发明提供一种能够减少图像重建时的计算量，进而缩短图像重建所需时间的X射线CT设备(1)。该X射线CT设备(1)包括台架，其沿水平方向移动以便将对象传送到摄影空间；X射线探测器(304)，其包括多个探测元件行，用于在台架(201)加速/减速移动以及以恒定速度移动时由螺旋扫描获取投影数据；以及用于对投影数据执行背投影处理的背投影处理装置(1021)。当利用台架(201)加速/减速移动时采集的投影数据进行图像重建时，背投影处理装置采取关于每一视图的图像重建平面P的其中假定台架以恒定速度移动的虚拟图像重建平面P’，并且将投影数据背投在该虚拟图像重建平面P’上。
文档编号G03B42/02GK101401726SQ20081016817
公开日2009年4月8日 申请日期2008年9月28日 优先权日2007年10月2日
发明者A·哈吉瓦拉, T·奥加塔 申请人:Ge医疗系统环球技术有限公司