专利名称：串扰校正方法和x射线计算机断层扫描设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于二维排列成矩形阵列的闪烁器的串扰校正方法以及采用这种方法的X射线CT(计算机断层扫描)设备。
背景技术：
近年来，由无机晶体制成的闪烁器被用于X射线CT设备中的X射线检测器部分。闪烁器设置在面对放射具有一定厚度的扇状展开的锥形X射线束的X射线管的面上，它们构成MD(多检测器行)CT设备。MD CT设备获取在受检者的深度方向具有分辨率的三维(3D)图像。
闪烁器发出强度与进入的X射线成比例的荧光，而且荧光由光电转换器转换成电量、如电荷量或电流。这时，荧光在面排列的相邻闪烁器之间渗漏。因此，从光电转换器输出的电量包含渗漏光。
渗漏发生在排列于矩形面中的相邻闪烁器之间，在MD CT设备中，渗漏对于所得到的断层扫描图像的影响在对应于X射线束的厚度方向的切片方向与对应于扇形展开的方向的通道方向之间是不同的。面排列中的闪烁器的切片方向一般与受检者所处的膛的深度方向一致。
通道方向上的渗漏意味着信息在重构断层扫描图像所基于的投影信息之间信息渗漏，主要导致断层扫描图像的空间分辨率的降低。因此，若干种用于改进空间分辨率的硬件和图像处理技术还提供减少通道方向上的荧光渗漏的作用(例如，参见专利文献1)。
日本公开特许公报第S53-067394号(第1-4页，图1-6)。
但是，按照这种背景技术，无法防止因在切片方向上相邻的闪烁器之间的渗漏造成的图像质量下降。明确地说，虽然切片方向的渗漏表现为断层扫描图像中的人为现象，但出现在断层扫描图像中的现象不同于通道方向的渗漏的现象，因而无法使用相似的图像处理技术。
尤其是当显示出受检者的投影长度上的急剧变化的部位、如受检者的颈或胸包含在MD CT设备成像范围内的切片方向中时，从切片方向的渗漏产生的人为现象出现在断层扫描图像的中心部分，从而妨碍对断层扫描图像的解释。
由于这些原因，重要的是以某种方式实现一种能够易于消除出现于切片方向上相邻的闪烁器之间的荧光渗漏的串扰校正方法和X射线CT设备。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种能够易于消除出现于切片方向上相邻的闪烁器之间的荧光渗漏的串扰校正方法和X射线CT设备。
为了解决上述问题以及实现此目的，根据第一方面的本发明的串扰校正方法的特征在于包括以下步骤当检测具有一定厚度的扇状展开的X射线束的强度的多个闪烁器作为排列在一般垂直于所述X射线束的照射方向的矩形面中的二维阵列出现，并且有关各所述闪烁器所检测的所述X射线束的信息包含与到达所述闪烁器的X射线束的强度成比例的强度信息以及来自在作为所述厚度的方向的所述二维阵列的切片方向上相邻的闪烁器、与到达所述相邻闪烁器的X射线束的强度成比例的渗漏信息时，从到达所述相邻闪烁器的X射线束的强度来计算用于估算所述渗漏信息量的渗漏系数，分别求出沿所述切片方向的第一方向上的第一渗漏系数以及与所述第一方向相反的第二方向上的第二渗漏系数；以及采用所述渗漏系数来消除在所述多个闪烁器检测的信息中包含的所述渗漏信息，以便确定所述强度信息。
根据第一方面的本发明，从到达相邻闪烁器的X射线束的强度计算用于估算渗漏信息量的渗漏系数，分别求出沿切片方向的第一方向上的第一渗漏系数以及与第一方向相反的第二方向上的第二渗漏系数，以及所述渗漏系数被用来消除在多个闪烁器上检测的信息中包含的渗漏信息以确定强度信息。
根据第二方面的本发明的串扰校正方法的特征在于所述计算步骤包括采用式(1)-ln(Dn)≈-ln(Sn)+ε+·(Sn-1/Sn-1)+ε-·(Sn+1/Sn-1)，其中所述第一渗漏系数被标为ε+，所述第二渗漏系数被标为ε-，所述切片方向上的闪烁器的顺序索引标为n，所述第n个闪烁器的强度信息标为Dn，以及所述第n个闪烁器的所检测信息标为Sn。
根据第二方面的本发明，计算采用式(1)来进行。
根据第三方面的本发明的串扰校正方法的特征在于所述计算步骤包括采用倾斜模型(slope phantom)投影信息，它是关于通过圆筒模型的X射线束的检测信息Sn，所述模型具有对应于所述切片方向上的位置而变化的圆形直径。
根据第三方面的本发明，计算采用倾斜模型投影信息来进行。
根据第四方面的本发明的串扰校正方法的特征在于所述计算步骤包括以下步骤在所述倾斜模型投影信息的切片方向上的所述第n个位置，对于与作为所述扇形展开的方向的通道方向上的所述二维阵列的位置对应的值进行第一函数拟合；以及采用所述第一函数拟合得到的函数值作为所述式(1)中的Dn的值。
根据第四方面的本发明，通过在通道方向上对倾斜模型投影信息进行的第一函数拟合得到的函数值被用作式(1)中的Dn的值以进行计算。
根据第五方面的本发明的串扰校正方法的特征在于所述函数为二次函数。
根据第五方面的本发明，该函数消除串扰分量。
根据第六方面的本发明的串扰校正方法的特征在于所述计算步骤包括以下步骤将所述式(1)应用于所述倾斜模型投影信息以及在通道方向上相同位置的所述函数值来进行第二函数拟合；以及从通过所述第二函数拟合得到的函数形式确定所述第一渗漏系数ε+和所述第二渗漏系数ε-。
根据第六方面的本发明，所述计算从通过第二函数拟合得到的函数形式确定第一渗漏系数ε+和第二渗漏系数ε+，其中倾斜模型投影信息以及通过第一函数拟合得到的函数值被应用于式(1)。
根据第七方面的本发明的串扰校正方法的特征在于所述函数拟合采用最小平方或者回归分析的方法来实现。
根据第七方面的本发明，优化通过函数拟合来得到。
根据第八方面的本发明的串扰校正方法的特征在于所述消除步骤包括利用式(2)确定所述强度信息DnDn＝(Sn-ε+·Sn-1-ε-·Sn+1)/g其中所述第一渗漏系数标为ε+，所述第二渗漏系数标为ε-，所述切片方向上的闪烁器的顺序索引标为n，所述第n个闪烁器的检测信息标为Sn，所述第n个闪烁器的强度信息标为Dn，以及g＝(ε++ε-)。
根据第八方面的本发明，消除采用式(2)实现。
根据第九方面的本发明的串扰校正方法的特征在于所述消除步骤在对所述闪烁器的灵敏度校正之前或之后进行。
根据第九方面的本发明，消除在通道方向上对检测器的校正之前或之后进行。
根据第十方面的本发明的串扰校正方法的特征在于当多个闪烁器的所述二维阵列由多个小块的组合构成，每个小块包括二维排列成矩形阵列的闪烁器时，所述计算步骤包括确定单个小块或者多个所述小块的第一和第二渗漏系数。
根据第十方面的本发明，针对单个小块或多个小块进行计算。
根据第十一方面的本发明的串扰校正方法的特征在于所述消除步骤包括采用单个小块或多个所述小块的第一和第二渗漏系数确定所述强度信息。
根据第十一方面的本发明，针对单个小块或多个小块进行消除。
根据第十二方面的本发明的X射线CT设备包括X射线管，用于发出具有一定厚度的扇状展开的锥形X射线束；闪烁器，排列成在一般垂直于所述X射线束的放射方向的面中的二维阵列，用于检测所述X射线束；以及数据处理设备，用于根据在所述闪烁器检测的二维投影信息来重构位于所述X射线管与所述闪烁器之间的受检者的断层扫描图像，而且所述X射线CT设备的特征在于所述数据处理设备包括计算部件，用于当各所述闪烁器检测的信息包含与到达所述闪烁器的X射线束的强度成比例的强度信息以及来自作为所述厚度方向的所述二维阵列的切片方向上相邻的闪烁器、与到达所述相邻闪烁器的X射线束的强度成比例的渗漏信息时，从到达所述相邻闪烁器的X射线束的强度计算用于估算所述渗漏信息量的渗漏系数，分别求出沿所述切片方向的第一方向上的第一渗漏系数以及与所述第一方向相反的第二方向上的第二渗漏系数；以及校正部件，用于采用所述渗漏系数消除所述检测投影信息中包含的所述渗漏信息，以便确定所述强度信息。
根据第十二方面的本发明，当闪烁器检测的信息包含与到达闪烁器的X射线束的强度成比例的强度信息以及来自作为X射线束的厚度方向的二维阵列的切片方向上相邻的闪烁器、与到达相邻闪烁器的X射线束的强度成比例的渗漏信息时，在数据处理设备中，计算部件从到达相邻闪烁器的X射线束的强度计算用于估算渗漏信息量的渗漏系数，分别求出沿切片方向的第一方向上的第一渗漏系数以及与第一方向相反的第二方向上的第二渗漏系数，以及采用渗漏系数，校正部件消除检测投影信息中包含的渗漏信息，以便确定强度信息。
根据第十三方面的本发明的X射线CT设备的特征在于所述计算部件利用式(1)-ln(Dn)≈-ln(Sn)+ε+·(Sn-1/Sn-1)+ε-·(Sn+1/Sn-1)，其中所述第一渗漏系数标为ε+，所述第二渗漏系数标为ε-，所述切片方向上的闪烁器的顺序索引标为n，所述第n个闪烁器的强度信息标为Dn，以及所述第n个闪烁器的检测信息标为Sn。
根据第十三方面的本发明，计算部件采用式(1)。
根据第十四方面的本发明的X射线CT设备的特征在于所述计算部件采用倾斜模型投影信息，它是关于通过圆筒模型的X射线束的检测信息Sn，所述模型具有对应于所述切片方向上的位置而变化的圆形直径。
根据第十四方面的本发明，计算部件采用倾斜模型投影信息。
根据第十五方面的本发明的X射线CT设备的特征在于所述计算部件包括第一函数拟合部件，用于在所述倾斜模型投影信息的切片方向上的所述第n个位置，对于与作为所述扇形展开的方向的通道方向上的所述二维阵列的位置对应的值进行函数拟合，以及确定通过所述拟合得到的函数值，作为所述式(1)中的Dn的值。
根据第十五方面的本发明，在计算部件中，第一函数拟合部件采用通过在通道方向上对倾斜模型投影信息进行的函数拟合得到的函数值作为式(1)中Dn的值以进行计算。
根据第十六方面的本发明的X射线CT设备的特征在于所述计算部件包括第二函数拟合部件，用于将所述式(1)应用于所述倾斜模型投影信息以及在通道方向上相同位置的所述函数值来进行拟合，以及从通过所述拟合得到的式(1)的函数形式确定所述第一渗漏系数ε+和所述第二渗漏系数ε-。
根据第十六方面的本发明，在计算部件中，第二函数拟合部件从通过将倾斜模型投影信息和由第一函数拟合得到的函数值拟合到式(1)而得到的函数形式来确定第一渗漏系数ε+和第二渗漏系数ε-。
根据第十七方面的本发明的X射线CT设备的特征在于所述消除部件利用式(2)确定所述强度信息DnDn＝(Sn-ε+·Sn-1-ε-·Sn+1)/g其中所述第一渗漏系数标为ε+，所述第二渗漏系数标为ε-，所述切片方向上的闪烁器的顺序索引标为n，所述第n个闪烁器的检测信息标为Sn，所述第n个闪烁器的强度信息标为Dn，以及g＝(ε++ε-)。
根据第十七方面的本发明，消除部件利用式(2)。
根据第十八方面的本发明的X射线CT设备的特征在于所述消除部件在对所述闪烁器的灵敏度校正之前或之后起作用。
根据第十八方面的本发明，所述消除部件在对检测器的灵敏度校正之前或之后起作用。
根据第十九方面的本发明的X射线CT设备的特征在于当多个闪烁器的所述二维阵列由多个小块的组合构成，每个小块包括二维排列成矩形阵列的闪烁器时，所述计算部件确定单个小块或者多个所述小块的第一和第二渗漏系数。
根据第十九方面的本发明，计算部件对单个小块或多个小块进行计算。
根据第二十方面的本发明的X射线CT设备的特征在于所述消除部件采用单个小块或多个所述小块的第一和第二渗漏系数确定所述强度信息。
根据第二十方面的本发明，消除部件对单个小块或多个小块进行消除。
根据以上所述的本发明，当闪烁器检测的信息包含与到达闪烁器的具有一定厚度的扇状展开的X射线束的强度成比例的强度信息以及来自作为厚度方向的二维阵列的切片方向上相邻的闪烁器、与到达相邻闪烁器的X射线束的强度成比例的渗漏信息时，在数据处理设备中，计算部件从到达相邻闪烁器的X射线束的强度计算用于估算渗漏信息量的渗漏系数，分别求出沿切片方向的第一方向上的第一渗漏系数以及与第一方向相反的第二方向上的第二渗漏系数，以及采用渗漏系数，校正部件消除检测投影信息中包含的渗漏信息，以便确定强度信息；这样，易于消除关于切片方向上相邻的闪烁器之间出现的荧光渗漏的信息，以便仅得到与进来的X射线的强度成比例的强度信息并消除断层扫描图像中出现的人为现象，从而提高图像质量。
通过以下结合附图对本发明的优选实施例进行的说明，本发明的其它目的和优点将会非常明显。
图1是框图，说明X射线CT设备的整体配置。
图2是示意图，说明根据一个实施例的X射线管和X射线检测器。
图3是示意图，说明根据实施例、在切片方向上相邻的固态检测器之间的渗漏。
图4是原理框图，说明根据该实施例的数据处理设备。
图5表示根据该实施例的倾斜模型。
图6说明根据该实施例的X射线CT设备的操作。
图7说明由多个小块组成的X射线检测器的一个实例。
具体实施例方式
现在参照附图来描述实现根据本发明的串扰校正方法及X射线CT设备的最佳方式。应当指出，本发明不限于此实施例。
首先描述根据一个实施例的X射线CT设备的整体配置。图1表示X射线CT设备的框图。如图1所示，本设备包括扫描台架10和操作控制台6。
扫描台架10具有X射线管20。从X射线管20发出的X射线(未示出)由准直仪22整形成例如具有一定厚度的扇状展开的锥形X射线束，以及该射线束投射到X射线检测器24上。
X射线检测器24具有排列成在扇形X射线束的宽度方向上延伸的矩阵的多个闪烁器。X射线检测器24配置为具有一定宽度的多通道检测器，其中多个闪烁器排列成矩阵。
X射线检测器24一般形成X射线接收凹面。X射线检测器24由例如由无机晶体和用作光电转换器的光电二极管制成的闪烁器的组合构成。
X射线检测器24与数据采集部分26连接。数据采集部分26收集X射线检测器24中的各个闪烁器检测的信息。X射线从X射线管20的放射由X射线控制器28控制。在图中省略了X射线管20与X射线控制器28之间以及准直仪22与准直仪控制器30之间的互连。准直仪22由准直仪控制器30控制。
X射线管20、准直仪22、X射线检测器24、数据采集部分26、X射线控制器28以及准直仪控制器30安装在扫描台架10的旋转部分34上。受检者或模型放置于旋转部分34的中央的膛29中的成像台4上。旋转部分34在旋转控制器36的控制下转动，在X射线管21发出X射线，以及在X射线检测器24检测通过受检者或模型的X射线作为与旋转角度对应的各视图的投影信息。在图中省略了旋转部分34与旋转控制器36之间的互连。
操作控制台6具有数据处理设备60。数据处理设备60包括例如计算机。数据处理设备60与控制接口62连接。控制接口62与扫描台架10连接。数据处理设备60经由控制接口62控制扫描台架10。
扫描台架10中的数据采集部分26、X射线控制器28、准直仪控制器30以及旋转控制器36经由控制接口62来控制。在图中省略了这些部分与控制接口62之间的相应互连。
数据处理设备60还与数据采集缓冲器64连接。数据采集缓冲器64与扫描台架10中的数据采集部分26连接。数据采集部分26收集的数据经由数据采集缓冲器64输入到数据处理设备60。
数据处理设备60采用经由数据采集缓冲器64收集的所传送X射线信号、即投影信息来执行图像重构。数据处理设备60还与存储装置66连接。存储装置66存储数据采集缓冲器64中所收集的投影信息、关于重构断层扫描图像的信息以及用于实现本设备的功能的程序。
数据处理设备60还与显示装置68及操作装置70连接。显示装置68显示从数据处理设备60输出的断层扫描图像信息以及其它信息。操作装置70由操作人员操作以便向数据处理设备60提供若干种指令和信息。操作员利用显示装置68和操作装置70以交互方式操作本设备。扫描台架10、成像台4和操作控制台6通过对受检者或模型成像来获得断层扫描图像。
图2是示意图，表示X射线管20、准直仪22和X射线检测器24之间的空间构造。X射线检测器24由朝向X射线管20产生的具有一定厚度的扇状展开的锥形X射线束的表面上排列成二维矩形阵列的闪烁器组成。二维阵列具有与X射线束的厚度方向对应的切片方向以及与扇形宽度方向对应的通道方向。切片方向一般与膛29经过的深度方向一致。X射线检测器24还形成通道方向上的凹面，使得进来的X射线束垂直于二维阵列的表面照射。X射线检测器24由例如切片方向上的64行以及通道方向上的1000个通道的闪烁器组成。闪烁器的背面配置了相同数量的光电转换器(未示出)。
现在对于当X射线束到达闪烁器时在光电转换器检测到的信息以及根据本发明的串扰校正方法进行描述。在由X射线照射时，闪烁器发出与X射线的强度成比例的荧光。另一方面，由于X射线检测器24具有密集地排列成二维阵列的闪烁器，因此荧光的渗漏不可避免地出现在相邻闪烁器之间。
图3是示意图，表示切片方向上相邻的闪烁器之间出现的荧光渗漏的模型。X射线检测器24中的闪烁器和光电转换器通过在切片方向的一端从一开始顺序编号的框来表示。任意序号标为n。在第n个框，与进来的X射线束的强度成比例的输出被定义为强度信息Dn(在图3中表示为进来的X射线束的强度)，以及作为结果在各框观察到的输出表示为检测信息Sn。应当指出，强度信息Dn和检测信息Sn具有下标n，表明与框编号对应的序号。
现在参照图3描述这种模型中的相邻闪烁器之间的荧光渗漏。虽然描述将主要对编号为二的第二个框进行，但相同的情况也适用于其它框。首先，与进入框2的X射线束的强度D2成比例的渗漏出现在相邻框1和3中。渗漏的大小进入框1为ε21·D2以及进入框3为ε23·D2，其中与强度D2对应的、进入框1和3的渗漏的渗漏系数分别由ε21和ε23表示。
此外，框2还接收来自相邻框1和3的渗漏光。与进入框1的X射线束的强度D1成比例、从框1进入框2的渗漏光为ε12·D1，其中渗漏系数由ε12表示，以及与进入框3的X射线束的强度D3成比例、从框3进入框2的渗漏光为ε32·D3，其中渗漏系数由ε32表示。
因此，框2处的检测信息S2由下式给出S2＝D2-ε21·D2-ε23·D2+ε12·D1+ε32·D3＝(1-ε21-ε23)·D2+ε12·D1+ε32·D3。
根据经验已知，由于与X射线检测器24的制造工艺相关的原因，渗漏系数在切片方向上的各取向之间不同，以及它逐框的改变不大。换言之，ε12＝ε23＝ε+，以及ε21＝ε32＝ε-成立，其中ε+为第一渗漏系数并表示图3的切片方向上的向左渗漏系数，以及ε-为第二渗漏系数并表示图3的切片方向上的向右渗漏系数。图3在其左侧部分表示由符号ε+和ε-表示的渗漏系数。
因此，框2处的检测信息S2由下式给出S2＝(1-ε+-ε-)·D2+ε+·D1+ε-·D3。
同样，对于第n个框n处的检测信息Sn，式(3)成立，如下所示Sn＝(1-ε+-ε-)·Dn+ε+·Dn-1+ε-·Dn+1(3)
在式(3)中，检测信息S2是根据经验检测的作为投影信息的量，以及强度信息Dn是与根据公式计算的实际进来的X射线强度成比例的量。因此，n个式(3)对于n个框成立，以及n个强度信息Dn基本上可由n条检测信息S2来确定。但是，由于式(3)的右边包含未知的多条强度信息Dn，因此它们难以估算。
因此，式(3)简化为一种函数形式，它有助于从检测信息S2来确定强度信息Dn，如下所述。如果假设Dn＝(Dn-1+Dn+1)/2，则式(3)可转化成如下的表达式Sn＝Dn+(ε+-ε-)·(Dn-1-Dn+1)/2。
在此式中，渗漏系数ε+和ε-根据经验估算为大约0.1的较小值。此外，由于它们的差异极小，因此上式右边的第二项可被忽略，由此得到Sn≈Dn。 (4)将式(4)代入式(3)，得Sn≈(1-ε+-ε-)·Dn+ε+·Sn-1+ε-·Sn+1。
对此式求解Dn，给出如下的式(2)Dn＝(Sn-ε+·Sn-1-ε-·Sn+1)/g， (2)其中g＝1-ε+-ε-。
式(2)的右边仅包含根据经验检测为投影信息的检测信息Sn+1、Sn和Sn-1，允许在仅确定了渗漏系数ε+和ε-的情况下容易地计算强度信息Dn。因此，稍后将论述的第二函数拟合部件利用式(2)、从采用作为实际观察的投影信息的检测信息Sn以及下面将论述的方法计算的渗漏系数ε+和ε-对各框计算X射线束强度信息Dn。
现在描述确定用于确定各框的强度信息Dn的渗漏系数ε+和ε-的方法。当渗漏系数ε+和ε-未知时，式(2)无法求解，因为强度信息Dn是未知的。
因此，取式(2)两边的对数，以及通过采用对数函数ln(1+x)≈x的近似公式来进行近似计算，得出如下的式(1)
-ln(Dn)≈-ln(Sn)+ε+·(Sn-1/Sn-1)+ε-·(Sn+1/Sn-1)。
(1)式(1)左边的-ln(Dn)项表示进入各框的X射线束的投影长度。项-ln(Dn)表示在切片方向没有出现渗漏的理想情况中的投影长度。另一方面，作为实际观察的投影长度的-ln(Sn)包含切片方向上的渗漏。如果在切片方向上存在任何渗漏，则根据经验已知，投影信息的部分降级集中出现在通道方向上的投影信息的中心部分。因此，因切片方向上的渗漏引起的部分降级通过对通道方向上的投影信息进行稍后将论述的第一函数拟合来消除，从而只提取理想的投影信息。然后，拟合函数值被用作如上所述在切片方向上没有出现渗漏的理想情况下的-ln(Dn)。式(1)则变成仅包含作为未知数的渗漏系数ε+和ε-的式子。
此外，当式(1)用来确定渗漏系数ε+和ε-时，出现对于右边的Sn-1/Sn≠1和Sn+1/Sn≠1的要求。通过采用稍后将论述的倾斜模型的投影信息作为检测信息Sn来满足这个要求。
对于式(1)，等于检测信息Sn的框数的多个等式表示两个未知数，即渗漏系数ε+和ε-。因此，最小平方或者包含最小平方的方法的回归分析可用于由多个式子或大量检测信息Sn来确定渗漏系数ε+和ε-的最佳值。
图4是原理框图，表示用于实现上述串扰校正方法的数据处理设备60。数据处理设备60包括倾斜模型投影信息41、计算部件50、受检者投影信息42、串扰校正部件80、图像重构部件43以及后处理部件44。计算部件50包括第一函数拟合部件51、拟合函数52、第二函数拟合部件53和式(1)；以及串扰校正部件80包括通道方向校正部件81、串扰消除部件82和式(2)。
倾斜模型投影信息41是从数据采集缓冲器64输入的、在倾斜模型位于膛29的中央部分时得到的投影信息。图5示范说明倾斜模型7。图5(A)表示放置于膛29中的倾斜模型7。倾斜模型7具有其中包含X射线吸收材料、如水的圆筒形状，以及圆筒的圆形直径与切片方向上的位置成比例地变化。图5(B)表示倾斜模型7在切片方向上的截面。倾斜模型7的圆形直径与切片方向上的位置成比例地变化。因此，X射线检测器24中的闪烁器得到逐个闪烁器之间不同的投影信息，该信息在切片方向依次增大或减小。因此，切片方向上、其中Sn-1/Sn＝Sn+1/Sn≠1的检测信息Sn满足推导式(1)的要求。应当理解，倾斜模型投影信息41具有与X射线检测器24对应的矩阵数据结构，其中具有两个索引、即通道索引和切片索引。
再参照图4，计算部件50采用组成倾斜模型投影信息41的检测信息Sn来确定X射线检测器24的渗漏系数ε+和ε-。计算部件50驱动第一函数拟合部件51对于倾斜模型投影信息41的切片方向的每个位置将通道方向上的数据拟合到拟合函数52，从而确定各通道的函数值。第二函数拟合部件53还将式(1)拟合到作为在第一函数拟合部件51中得到的拟合函数值的-ln(Dn)以及倾斜模型投影信息41的切片方向上的数据。因此，从式(1)的拟合函数形式得到渗漏系数ε+和ε-。第一函数拟合部件51和第二函数拟合部件53采用拟合方法、例如最小平方法或者结合最小平方法的回归分析来确定最佳拟合函数以及该函数的系数。对于拟合函数52，例如采用二次函数。
受检者投影信息42是从数据采集缓冲器64输入的、在受检者位于膛29的中央部分时得到的投影信息。如在倾斜模型投影信息41中一样，受检者投影信息42具有与X射线检测器24对应的矩阵数据结构，其中具有两个索引、即通道索引和切片索引。
串扰校正部件80由组成受检者投影信息42的检测信息Sn来确定与到达闪烁器的X射线束强度成比例的强度信息Dn。串扰校正部件80通过通道方向校正部件81对受检者投影信息42进行数种校正。通道方向校正部件81包括偏移校正、对数变换、X射线剂量校正以及灵敏度校正(又称作检测器灵敏度校正)，首先消除通道方向上的X射线检测器24的误差因素。
串扰消除部件82在通道方向上的校正之后采用组成受检者投影信息42的检测信息Sn，由在计算部件50以及式(2)所确定的渗漏系数ε+和ε-来确定其中已经消除切片方向上的受检者投影信息42中的串扰的强度信息Dn。通过加法/减法/乘法/除法、采用式(2)来进行计算。
串扰消除部件82可设置在通道方向校正部件81进行的灵敏度校正之前或者之后。其原因如下。在灵敏度校正中，对检测器灵敏度的校正主要根据在没有图5所示的倾斜模型7时得到的、即仅对空气得到的投影信息来进行。将包含仅对空气的投影信息的检测信息表示为An，则An的可变性表示各检测器的灵敏度的可变性，以及各检测器的灵敏度的可变性在受检者的检测信息Sn中通过Sn/An进行校正。
此外，将其中已经消除了切片方向上的串扰的检测信息An表示为In，则In＝(An-ε+·An-1-ε-·An+1)/g由式(2)得到；但是，考虑到投影信息是针对空气的，In+1＝In＝In-1以及An+1≈An≈An-1，因此，In＝An。(4)等式(4)意味着不需要从包含仅对空气的投影信息的检测消息An中消除切片方向上的串扰。
如果对切片方向上的受检者投影信息42的串扰消除在灵敏度校正之前进行，则根据式(2)，用于灵敏度校正的检测信息An用于在切片方向上的串扰消除之后确定检测信息In，而由于根据等式(4)，In＝An，关于受检者的检测信息Sn为Sn＝(Sn-ε+·Sn-1-ε-·Sn+1)/g，根据灵敏度校正后的强度输出Dn＝Sn/In，得到Dn＝Sn/In＝(Sn-ε+·Sn-1-ε-·Sn+1)/(g·An)(5)另一方面，如果对切片方向上的受检者投影信息42的串扰消除在灵敏度校正之后进行，则式(2)在灵敏度校正之后用于受检者的检测信息Sn/An，从而消除切片方向上的串扰，得出Dn＝(Sn/An-ε+·Sn-1/An-ε·Sn+1/An)/g＝(Sn-ε+·Sn-1-ε-·Sn+1)/(g·An) (6)式(5)和式(6)相同，因此得到相同的结果，无论对切片方向上的受检者投影信息42的串扰消除是在灵敏度校正之前还是之后进行的。
图像重构部件43采用其中已经校正了切片方向上的串扰的多个视图的强度信息Dn的造影图来重构受检者的断层扫描图像。在图像重构中，例如采用过滤背投技术。
后处理部件44对重构的断层扫描图像信息应用CT值转换等，以及在显示装置68上显示重构图像。
随后将描述根据本发明的X射线CT设备的操作。操作员首先将位于成像台4上的倾斜模型7放置到膛29的中央部分，如图5(A)所示(步骤S601)。数据处理设备60则控制扫描台架10获取关于倾斜模型7的倾斜模型投影信息41(步骤S602)。所得到的倾斜模型投影信息41被传递给数据采集缓冲器64。
此后，数据处理设备60从数据采集缓冲器64获取倾斜模型投影信息41，以及驱动计算部件50由倾斜模型投影信息41来确定式(1)的-ln(Dn)(步骤S603)。这时，计算部件50采用第一函数拟合部件51来确定各切片的拟合函数，以及各通道上的拟合函数值的对数被定义为ln(Dn)。
此后，数据处理设备60驱动计算部件50由倾斜模型投影信息41以及在第一函数拟合部件51所确定的-ln(Dn)来确定渗漏系数ε+和ε-(步骤S604)。这时，通过第二函数拟合部件53将同一通道的检测信息Sn和-ln(Dn)运用在式(1)中，计算部件50确定未知渗漏系数ε+和ε-的最佳值。
此后，操作员将位于成像台4上的受检者放置到膛29的中央部分(步骤S605)。数据处理设备60则控制扫描台架10获取受检者的受检者投影信息42(步骤S606)。所得到的受检者投影信息42被传递给数据采集缓冲器64。
然后，数据处理设备60从数据采集缓冲器64获取受检者投影信息42，以及驱动通道方向校正部件81进行通道方向上的校正(步骤S607)。因此消除了通道方向上的受检者投影信息42的检测信息Sn中包含的误差因素。
然后，串扰校正部件80采用串扰消除部件82在通道方向上的校正之后从受检者投影信息42进行切片方向上的串扰消除(步骤S608)。这样，得到强度信息Dn，其中消除了切片方向上受检者投影信息42的检测信息Sn中包含的荧光渗漏的一个因素。
此后，图像重构部件43采用各通道的强度信息Dn来进行图像重构(步骤S609)。后处理部件44则在显示装置68上显示重构的图像信息(步骤S610)，然后处理终止。
如上所述，在本实施例中，通道方向上的第一函数拟合部件51和切片方向上的第二函数拟合部件53由关于倾斜模型7的倾斜模型投影信息41来确定理想的投影长度ln(Dn)，式(1)则用来确定渗漏系数ε+和ε-，随后串扰消除部件82采用式(2)以及渗漏系数ε+和ε-、由构成关于受检者的受检者投影信息42的检测信息Sn来确定强度信息Dn；这样，易于消除受检者投影信息42中包含的切片方向上相邻的闪烁器的渗漏分量，以便消除因切片方向上的渗漏引起的人为现象，从而提高图像质量。
此外，虽然在本实施例中，X射线检测器24的渗漏系数ε+和ε-根据切片方向上的取向而有所不同，但它们可同时在构成X射线检测器24的小块之间被区分。术语“小块”表示闪烁器的矩阵式排列，以及多个这类小块结合构成一个X射线检测器24。
图7表示X射线检测器24的一个实例，其中，两个小块排列在切片方向，以及一定数量的多个小块排列在通道方向。这些小块具有相同形状，一个小块由切片方向上的32行以及通道方向上的16列的闪烁器组成。由于闪烁器由相同的制造工艺制作，因此闪烁器的属性在小块中是一致的，以及它们的渗漏系数ε+和ε-对于每个闪烁器具有相似的值。本文以上所述的串扰校正方法则在切片方向上应用于单个小块或者应用于排列在同一列的多个小块，以便实现具有更高精度的校正。
可配置本发明的许多极为不同的实施例，而没有背离本发明的精神和范围。应当理解，本发明不限于说明书中所述的具体实施例，而是由所附权利要求来定义。
权利要求
1.一种串扰校正方法，包括以下步骤当用于检测具有一定厚度的扇状展开的X射线束的强度的多个闪烁器(24)呈现为排列在一般垂直于所述X射线束的照射方向的矩形面中的二维阵列(24)，并且关于各所述闪烁器(24)所检测的所述X射线束的信息包含与到达所述闪烁器(24)的X射线束的强度成比例的强度信息以及来自在作为所述厚度方向的所述二维阵列(24)的切片方向上相邻的闪烁器(24)的、与到达所述相邻闪烁器(24)的X射线束的强度成比例的渗漏信息时，从到达所述相邻闪烁器(24)的X射线束的强度来计算用于估算所述渗漏信息量的渗漏系数，分别求出沿所述切片方向的第一方向上的第一渗漏系数以及与所述第一方向相反的第二方向上的第二渗漏系数；以及采用所述渗漏系数来消除在所述多个闪烁器(24)上检测的信息中包含的所述渗漏信息，从而确定所述强度信息。
2.一种X射线CT设备，包括X射线管(20)，用于发出具有一定厚度的扇状展开的锥形X射线束，闪烁器(24)，在一般垂直于所述X射线束的放射方向的面中排列成二维阵列(24)，用于检测所述X射线束，以及数据处理设备(60)，用于根据在所述闪烁器(24)上检测的二维投影信息重构位于所述X射线管(20)与所述闪烁器(24)之间的受检者的断层扫描图像，所述X射线CT设备其中所述数据处理设备(60)包括计算装置(50)，用于当各所述闪烁器(24)检测的信息包含与到达所述闪烁器(24)的X射线束的强度成比例的强度信息以及来自作为所述厚度方向的所述二维阵列(24)的切片方向上相邻的闪烁器(24)、与到达所述相邻闪烁器(24)的X射线束的强度成比例的渗漏信息时，从到达所述相邻闪烁器(24)的X射线束的强度计算用于估算所述渗漏信息量的渗漏系数，分别得到沿所述切片方向的第一方向上的第一渗漏系数以及与所述第一方向相反的第二方向上的第二渗漏系数；以及校正装置(80)，用于采用所述渗漏系数来消除所述检测投影信息中包含的所述渗漏信息，从而确定所述强度信息。
3.如权利要求2所述的X射线CT设备，其中所述计算装置(50)利用式(1)-ln(Dn)≈-ln(Sn)+ε+·(Sn-1/Sn-1)+ε-·(Sn+1/Sn-1)，其中所述第一渗漏系数标为ε+，所述第二渗漏系数标为ε-，所述切片方向上的闪烁器(24)的顺序索引标为n，所述第n个闪烁器(24)的强度信息标为Dn，以及所述第n个闪烁器(24)的检测信息标为Sn。
4.如权利要求3所述的X射线CT设备，其中所述计算装置(50)采用倾斜模型投影信息，所述倾斜模型投影信息是关于通过圆筒模型(7)的X射线束的检测信息Sn，所述模型具有对应于所述切片方向上的位置而变化的圆形直径。
5.如权利要求4所述的X射线CT设备，其中所述计算装置(50)包括第一函数拟合装置(51)，用于在所述倾斜模型投影信息的切片方向上的所述第n个位置，对于与作为所述扇形展开方向的通道方向上的所述二维阵列(24)的位置对应的值进行函数拟合，以及确定通过所述拟合得到的函数值作为所述式(1)中Dn的值。
6.如权利要求5所述的X射线CT设备，其中所述计算装置(50)包括第二函数拟合装置(53)，用于将所述式(1)应用于所述倾斜模型投影信息以及在通道方向上相同位置的所述函数值来进行拟合，以及从通过所述拟合得到的式(1)的函数形式确定所述第一渗漏系数ε+和所述第二渗漏系数ε-。
7.如权利要求2-6中任一项所述的X射线CT设备，其中所述校正装置(80)利用式(2)确定所述强度信息DnDn＝(Sn-ε+·Sn-1-ε-·Sn+1)/g其中所述第一渗漏系数标为ε+，所述第二渗漏系数标为ε-，所述切片方向上的闪烁器(24)的顺序索引标为n，所述第n个闪烁器(24)的检测信息标为Sn，所述第n个闪烁器(24)的强度信息标为Dn，以及g＝(ε++ε-)。
8.如权利要求7所述的X射线CT设备，其中所述校正装置(80)在对所述闪烁器(24)的灵敏度校正之前或之后起作用。
9.如权利要求2-8中任一项所述的X射线CT设备，其特征在于当多个闪烁器(24)的所述二维阵列(24)由多个小块的组合构成、每个小块包括二维排列成矩形阵列(24)的闪烁器(24)时，所述计算装置(50)确定单个小块或者多个所述小块的第一和第二渗漏系数。
10.如权利要求9所述的X射线CT设备，其中所述校正装置(80)采用单个小块或多个所述小块的第一和第二渗漏系数来确定所述强度信息。
全文摘要
为了提供易于消除切片方向上相邻的闪烁器之间出现的荧光渗漏的串扰校正方法，信道方向上的第一函数拟合部件51和切片方向上的第二函数拟合部件53从倾斜模型投影信息41确定理想投影长度ln(D
文档编号G01T1/164GK1669529SQ20051005484
公开日2005年9月21日 申请日期2005年3月15日 优先权日2004年3月15日
发明者贯井正健, 今井靖浩, 乡野诚 申请人:Ge医疗系统环球技术有限公司