专利名称：一种双排或多排螺旋ct中的图象重建方法
技术领域：
本发明涉及一种双排甚至多排螺旋CT中的图像重建方法，尤其是涉及一种在纵向上应用两点非线性插值方法，生成重建位置上重建数据的方法，这种方法可应用于基于扩展了的高分辨率重建方法的双排或多排螺旋CT中，用于在重建位置上进行重建数据的生成。
背景技术：
随着电子技术的发展，医疗器械中出现了无须解剖人体即可成像的CT设备。CT设备的原理是当高速电子流撞击金属时，将产生X-射线，它能穿透人体组织，从而产生透射效果。但X-射线在透射的过程中，不同的组织对射线的吸收程度不尽相同，例如骨骼相比于肌肉，对X-射线的吸收程度要高。为了描述不同的组织对X-射线的吸收程度，每一种组织对应着相应的吸收系数，从而根据位置r上的吸收系数μ(r)，就可知道此位置上的组织情况。为了了解某一层面上μ(r)的分布情况，CT成象系统是根据此层面中的许多方位上，μ(r)沿此方位路径的投影(即透射结果)间接得到的，其中μ(r)沿此方位路径的投影是指细束X-射线沿此路径穿过人体组织后，用所接收到的射线强度去除射线穿入人体组织之前的强度，并将这个比值取自然对数后得到的结果。
为了实现上述过程，在目前的单排CT成象系统上，产生X-射线的球管中的阴极与阳极之间加有很高的电压，阴极端产生的电子束经过高压场之后，以很快的速度打到阳极金属板上，从而产生扇束的X-射线。而与球管相对的位置上安装着一排探测器，用以接收从球管发出的X-射线。为了采样密度的需要，这排探测器的数目通常达到了上千个。这样，当从球管发出的扇束射线到达探测器上时，每个探测器检测出位于此探测器上经过衰减的射线强度，进行光电转换为模拟输出电流。而模数转换电路则将从每个探测器输出的模拟电流信号转换为数字信号，并将此信号送入滤波电路板进行滤波，从而得到当前方位上的采集信号。
不过，仅根据一个方位上的采集信号是不够了解一个层面上μ(r)的分布情况。为此，通过不断旋转装有球管及探测器的DISC装置，从而使得CT成象系统能在足够多的方位上采集到信号。这样，在获取这些方位角上的数据之后，CT成象系统对这些数据进行图象重建，从而得到此层面中μ(r)的分布图。
但根据CT成象系统的扫描方式不同，CT成象系统对采集数据进行图象重建的方法也不一样。在平扫方式下，数据采集过程中，病床是静止不动的，只有当前层面上的数据全部采集完之后，病床才移动到下一个确定的位置。因此，以这种方式采集到的数据是位于同一层面上，CT成象系统能够直接对这些数据进行校正、滤波、反投影等处理过程，从而生成当前层面上的图象，这种图象生成方法称为滤波反投影方法。然而，对螺旋扫描方式来说，在数据采集的同时，病床仍匀速运动。由于这种方式中的数据是连续采集，从而螺旋扫描能在较短的时间内获取全部的数据，大大提高工作效率，这促进了螺旋扫描的广泛应用。但是，以这种方式采集到的不同时刻的数据不位于同一层面上。为了生成一层面上的正确图象，CT成象系统必须根据位于此层面前后的数据，进行纵向插值，从而近似出此层面上的重建数据，之后再对此近似数据利用平扫方式下的图象重建方法生成图象。采用不同的纵向插值方法，所生成的图象效果是不同的，其中重要的一个方面是对纵向分辨率的影响。
在单螺旋扫描中，快速获取体数据与得到较高的纵向分辨率(Longitudinal Resolution)是很难同时兼顾的。为此，人们开发了双排及多排螺旋CT。多排螺旋CT中在病床移动的方向上安装有许多排紧密相连的探测器，每排探测器的宽度，根据厂商的需要，可以设计为相等，也可以依照一定的规律而改变。通过对这些探测器进行排之间的组合，CT成象系统就可以在数据采集中的同一时刻，采集到几个纵向位置上的数据。利用这种方法，加之采用滑环及并行处理技术，在快速获取体数据的同时，纵向分辨率可以得到很大程度的提高。
在多排螺旋CT中，为了得到重建位置(或层面)上的图象，通常的做法是根据多排螺旋CT所采集的数据，插值出此位置上的重建数据，之后，再利用平扫方式下的重建方法生成图象。因此，生成重建位置上的重建数据是非常重要的，它直接影响到重建图象的质量。一般来说，评估重建方法的指标有许多项，如层灵敏度曲线SSP(Slice Sensitivity Profile)、图象噪声、伪影等。其中，根据层灵敏度曲线中的半值全宽FWHM(Full Width atHalf Maximum)，可以反映出图象所利用的实际有效层厚(Effective SliceThickness)，进而了解纵向分辨率的情况。
对于基于扩展了的高分辨率重建方法的双排及多排螺旋CT成象系统来说，为生成目标重建位置上的重建数据，CT成象系统首先利用两点线性插值方法，生成位于目标重建位置所对应的滤波宽度(filter width)范围内一些中间采样位置上的数据，然后再对这些中间采样位置上的数据进行加权，从而得到目标位置上的最终重建数据，请见2001年9月份东芝医学杂志，Y.Ogawa的“纵向分辨率-从单排螺旋CT到多排螺旋CT”(Y.Ogawa，“Helical Reconstruction-From Single-slice CT to Multislice CT，”ToshibaMedical Review，Sept.2001)。在生成某个中间采样位置上的数据时，两点线性插值方法所利用的数据，是位于此中间采样位置两边，距离此采样位置最近的实际接收数据。然而，由于这种多排螺旋CT成象系统，所利用的两点线性插值方法对应的层灵敏度响应曲线较宽，因此降低了纵向分辨率。
发明内容
本发明的目的是提出一种双排或多排螺旋CT中的图象重建方法，基于扩展了的高分辨率重建方法，改进层灵敏度响应曲线，从而提高纵向分辨率。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下一种双排或多排螺旋CT中的图象重建方法，其包括以下步骤a)对来自于探测器的原始数据进行校正；b)进行重建位置上的数据生成，对重建位置前后的采集数据进行纵向插值，近似出重建位置上的数据；c)进行重排过程，将扇束投影转化为平行投影；d)对重排后的数据进行滤波；e)对滤波后的数据进行反投影生成CT图象。
所述的图象重建方法，其中，所述步骤b)中设置有为生成重建位置上的数据而对投影数据计算的第一权值和第二权值，以及综合该第一权值和第二权值的综合系数。
所述的图象重建方法，其中，所述步骤b)还包括以下步骤b1)运用线性插值方法计算第一权值；b2)根据探测器数据所处的射线源旋转角度β，及射线源到此探测器连线与射线源到扇束旋转中心连线间的夹角α，计算出此探测器数据的第二权值；b3)根据探测器序号计算对第一及第二权值进行综合的系数；b4)计算探测器数据的最终插值权重。
所述的图象重建方法，其中，所述步骤b1)中的第一权值计算方法为所述双排探测器中第一及第二排探测器位于重建位置z0时，所对应的旋转角度分别为β1及β2，其中β1＜β2，将重建平面上2π的方位角划分成两部分角度范围，设第一排探测器旋转角度为β1时，重建平面上所对应的方位角为0，由此该第二排探测器旋转角度为β2，重建平面上对应的方位角为β2-β1，为生成重建平面上0～β2-β1方位角范围内的重建数据，第一排与第二排探测器都利用β1到β2之间的数据，利用线性插值方法计算的第一排探测器的第一个权值为whi2＝1.0-(β-β1)/(β2-β1)，及第二排探测器的第一个权值为whi2＝(β-β1)/(β2-β1)；而为生成重建平面上β2-β1到2π方位角范围内的重建数据，第一排探测器利用β2-2π到β1之间的数据，利用线性插值方法计算的第一个权值为whi2＝[β-(β2-2π)]/[β1-(β2-2π)]，而第二排探测器利用β2到β1+2π之间的数据，其第一个权值为whi2＝1.0-(β-β2)/(β1+2π-β2)。
所述的图象重建方法，其中，所述步骤b2)中的第二权值计算方法为对位于采样位置一边的探测器数据，如纵向坐标小于重建位置的数据，在很大的角度变化范围内，其对应的第二个权重系数为零，而对于权重系数为非零时，随着β及α值的递增而递增，当第一排探测器旋转角度位于β2-2π到β1之间与第二排探测器旋转角度位于β1到β2之间时，其纵向坐标值都小于重建平面的Z值，该第一排探测器的第二个权值的一种计算方法为whh＝[(β+2π)-β1-π+2α]/(π+2α)，其中当whh为负时，whh置为0，及第二排探测器的第二个权值的计算方法为whh＝(β-β1-π+2α)/(π+2α)，其中当whh为负时，whh置为0；而对于位于采样位置另一边的探测器数据来说，如纵向坐标大于重建位置的数据，当其对应的第二个权重系数为非零时，随着β及α值的递增而递减，当第一排探测器旋转角度位于β1到β2之间与第二排探测器旋转角度位于β2到β1+2π之间时，其纵向坐标值都大于重建平面的Z值，所述第一排与第二排探测器的第二个权值的计算方法同为whh＝(β-β1-π+2α)/(-π+2α)，其中当whh为负时，whh置为0。
所述的图象重建方法，其中，所述步骤b3)中的综合系数的计算方法为
依探测器在投影中所处的位置，一排探测器被划分成四个子区域，如果系数f所对应的探测器位于A1～A2及A3～num区间内，那么系数f的值分别被置0与1.0，而对位于其它两个区域内的情形，f值的计算是根据此探测器距离当前子区域一端的长度与此子区域长度的比值x，依如下三次多项式f＝３*x*x-2*x*x*x计算而成的，对位于0～A1区域内的情况，比值x的计算为x＝(A1-d)/feather，其中feather为当前子区域的长度，d为探测器的序号；并且所述步骤b4)中计算探测器数据的最终插值权重为2.0*[f*whi2+(1.0-f)*whh]，其中，当探测器位于0～A1区域时，whi2重置为0，并且其中上述num值为每排探测器的个数，A3的值由基于扩展了的高分辨率重建方法中探测器偏移度n的值所决定，即等于旋转角度相差π的两组平行投影所重合的区域大小，数据A1的取值可根据实际情况进行调整，而A2的取值依赖于A1的值，两过渡子区域0～A1与A2～A3的大小相等。
所述的图象重建方法，其中，对于多排螺旋CT所述的第一及第二权值的计算方法为将重建平面上2π的方位角被划分成更多的子方位角范围(γ0＝0)～γ1，γ1～γ2，γ2～γ3，...，γm～2π，为生成重建平面上γk～γk+1方位角内的重建数据，设此时距离重建平面最近的两排探测器序号分别为r，s，其中第r排探测器对应的投影数据的Z值小于重建平面的Z值，第s排探测器对应的投影数据的Z值大于重建平面的Z值，并且第r排投影数据的旋转角度变化范围为βr1～βr2，第s排投影数据的旋转角度变化范围为βs1～βs2，那么此时第r排投影数据的第一、第二权值分别为whi2＝(β-βr1)/(βr2-βr1)，及whh＝(γ-π+2α)/(π+2α)，其中γ为第r排投影数据的旋转角度为β时，重建平面上所对应的方位角，并且当whh为负数时，置whh为0；所述第s排探测器投影数据的第一、第二权值分别为whi2＝1.0-(β-βs1)/(βs2-βs1)，及whh＝(γ-π+2α)/(-π+2α)，其中γ为第s排投影数据的旋转角度为β时，重建平面上所对应的方位角，并且当whh为负数时，置whh为0。
本发明提供的一种双排或多排螺旋CT中的图象重建方法，与已有的技术相比，本发明由于采用了在应用两点插值方法计算中间采样位置上的数据时，不光考虑了探测器距离采样平面的距离(体现为第一个权值)，而且还考虑了探测器在投影中所处的位置因素(体现为第二个权值)，这样加重距离中间采样位置近的投影数据的权重，而削减距离中间采样位置远的投影数据的权重，从而改善层灵敏度响应曲线的宽度，提高纵向分辨率。
下面结合附图对本发明的实施例作详细描述。
附图中，图1示出的是本发明的双排或多排螺旋CT中的图象重建方法的双排螺旋CT系统示意图；图2A和图2B分别示出的是本发明方法中经过重排后平行投影在重建平面上的投影的探测器分布图和旋转角度相差π的两组平行投影在重建平面上的投影相组合的示意图；图3示出的是本发明方法的图象重建的流程示意图；图4为本发明方法的生成重建位置上重建数据中插值数据权重的计算方法；图5为本发明方法的双排螺旋CT的数据采集方式示意图；图6为本发明方法与现有技术的效果对比图。
具体实施例方式
下文，将详细描述本发明的一较佳实施例。
本发明的一种双排或多排螺旋CT中的图象重建方法，设计了一种两点间进行非线性插值的方法，以生成位于目标重建位置所对应的滤波宽度范围内，中间采样位置上的数据。本发明的计算探测器数据插值权重的技术实现方案为首先利用线性插值方法，计算出探测器数据的第一个权重系数。位于同一组扇束投影内的所有探测器数据，此系数值相同。然后，再根据探测器数据所处的射线源旋转角度β，及射线源到此探测器连线与射线源到扇束旋转中心连线间的夹角α，计算出此探测器数据的第二个权重系数。设β值位于0到2π之间，对位于采样位置一边的探测器数据来说(比如纵向z坐标值小于采样位置值的数据)，只有当β+2α的值大于π时，其对应的第二个权重系数才为非零，并且随着β及α值的递增而递增。而对于位于采样位置另一边的探测器数据来说(比如纵向z坐标值大于采样位置值的数据)，第二个权重系数的变化情况正好相反，即只有当β+2α的值小于π时，其对应的第二个权重系数才为非零，并且随着β及α值的递增而递减。这样，在获取这两个加权系数之后，将根据探测器序号而计算出的，对这两个权值进行综合的系数f及1-f，分别作为第一个及第二个权值的修正系数，并将这两个修正后的权值相加，作为此探测器的最终权重。由于扩展了的高分辨率重建方法的特点，旋转角度相差π的两组平行投影(扇束投影可以通过重排算法，转化为平行投影的情况)所采集的区域有一部分是不重合的，而对于重合的区域，又可分为两端的过渡区域及中间区域。这样，一个投影区域可分成四个子区域，根据探测器所处的子区域，对第一个及第二个权值进行综和的系数f的计算方法也不一样。如果探测器位于重合区域的两端，那么将此探测器距离此子区域一端的长度，与此子区域整个长度的比值，作为一个三次多项式的自变量值，进行计算后的多项式结果便为综合系数f的值。如果探测器位于重合区域的中间段，那么f的值置为0。如果探测器位于不重合区域，那么f的值为1。此外，如果探测器位于重合区域内，且此区域位于整个投影区域的一端，那么第一个权值重置为0。
本发明的一种双排或多排螺旋CT中的图象重建方法中，在本较佳实施例是基于扩展了的高分辨率重建方法的双排螺旋CT系统，对由数据采集子系统得到的投影数据进行图象重建时，生成重建位置上重建数据的方法。
本发明方法的所述双排螺旋CT系统的框图如图1所示，由一操作台110控制一主控系统120，该主控系统120与一CT主体系统130和一图象重建子系统140通讯连接，所述CT主体系统130包括一基座131以及在该基座131上的框架装置132，在该框架装置132内部为可旋转的DISC旋转装置133，在该DISC旋转装置133的内部容置空间中设置有一X射线球管134以及与该X射线球管134相对设置的数据采集系统135，所述X射线球管134产生X-射线，透过位于所述DISC旋转装置的容置腔内的被扫描者，由与该X射线球管134相对的安装有两排探测器的所述数据采集系统135进行信号接收。
整个CT系统的操作是通过所述操作台110控制所述主控系统120进行的。而所述主控系统120负责整个扫描系统的工作，其中包括启动与关闭所述X射线球管134中的X-射线发射、启动与停止装有所述X射线球管134与所述数据采集系统135的所述DISC旋转装置133的旋转、指挥所述图象重建子系统140接收来自所述数据采集系统133中的原始数据及进行图象重建、图象到所述操作台110的传输等。所述数据采集系统133负责检测经过衰减了的X-射线的强度，并进行光电转换为模拟电流信号，然后经过模数转换为计算机能处理的数字信号，并把该数字信号传输给所述图象重建子系统140。其中所述数据采集系统135的探测器并不是以射线源与旋转中心的连线呈对称分布的，而是偏移n+1/4个探测器夹角增量，其中n为整数，这样使得扇束投影在经过重排过程转换为平行投影后，一组平行投影在重建平面上的投影的探测器分布如图2A所示的，旋转角度相差π的两组投影在重建平面上的投影相互错交，从而在横向上不仅增加了一倍的采样密度，而且采样的范围也扩大了，如图2B所示的。其中num的值为每排探测器的个数，A3的值由上述n的值所决定，数据A1的取值可根据实际情况进行调整，而A2的取值依赖于A1的值，两过渡子区域0～A1与A2～A3的大小是相等的。
本发明方法的所述主控系统120启动所述图象重建子系统140进行图象重建过程如图3所示步骤1对原始数据进行校正；由于磁泻、空气、非线性、余辉等原因，所述图象重建子系统接收到的原始数据并不准确，必须进行校正。
步骤2进行重建位置上的数据生成；如前所述，双排螺旋CT采集的体数据不位于同一层面上，而为了生成重建位置上的图象，就必须通过对重建位置前后的采集数据进行纵向插值，近似出重建平面上的数据，否则图象将有伪影。
步骤3进行重排过程；通过重排过程，将扇束投影转化为平行投影，使得之后的处理能按照平行投影的情形进行，简化处理过程。
步骤4滤波过程；按照滤波反投影的重建方法，在数据进行反投影之前，必须进行滤波过程，以能得到正确的图象。
步骤5反投影过程；经过反投影过程之后，即生成了最终的CT图象。
由于所述步骤2的实现方法对层灵敏度响应曲线的影响非常大，因此如图4所示的给出实现此步骤中数据权重的计算方法步骤21将校正后的体数据运用线性插值方法计算第一个权重；双排螺旋CT的数据采集方式如图5所示，不失一般性，设第一排与第二排探测器位于重建位置z0时，射线源所对应的旋转角度分别为β1及β2(β1及β2的含义与图1中旋转角度β的相同)，其中图中的螺距p大于1.0及β1＜β2。这时，重建平面上2π的方位角被划分成两部分角度范围，如图5所示设第一排探测器旋转角度为β1时，重建平面上所对应的方位角为0，那么当第二排探测器旋转角度为β2时，重建平面上对应的方位角为β2-β1。此外，设每排探测器的层厚为d，螺距比为p，则旋转一周后每排探测器在纵向上的位置将增加或减少p*d。为生成重建平面上0～β2-β1这部分方位角范围内的重建数据，第一排与第二排探测器都利用了β1到β2之间的数据，这时，对第一排探测器利用线性插值方法计算的第一个权值为whi2＝1.0-(β-β1)/(β2-β1)，及对第二排探测器的第一个权值为whi2＝(β-β1)/(β2-β1)。
而为生成重建平面上β2-β1到2π方位角范围内的重建数据，第一排探测器利用了β2-2π到β1之间的数据，利用线性插值方法计算的第一个权值为whi2＝[β-(β2-2π)]/[β1-(β2-2π)]，第二排探测器利用了β2到β1+2π之间的数据，其第一个权值为whi2＝1.0-(β-β2)/(β1+2π-β2)。
步骤22根据探测器数据所处的射线源旋转角度β，及射线源到此探测器连线与射线源到扇束旋转中心连线间的夹角α，如图1所示，计算出此探测器数据的第二个权重系数。
该第二个权值不仅与探测器的旋转角度有关，而且与探测器在扇束中的位置也有关。这个权值加重了距离重建平面近的投影数据的影响，而对距离重建平面远的投影数据，则正好相反。对位于采样位置一边的探测器数据来说，如纵向坐标小于重建位置的数据，在很大的角度变化范围内，其对应的第二个权重系数为零，而对于权重系数为非零时，随着β及α值的递增而递增。如图5所示，当第一排探测器旋转角度位于β2-2π到β1之间与第二排探测器旋转角度位于β1到β2之间时，其纵向坐标值都小于重建平面的Z值。这时，第一排探测器的第二个权值的一种计算方法为whh＝[(β+2π)-β1-π+2α]/(π+2α)，其中当whh为负时，whh置为0(以下处理相同)，及第二排探测器的第二个权值的计算方法为whh＝(β-β1-π+2α)/(π+2α)。
而对于位于采样位置另一边的探测器数据来说，如纵向坐标大于重建位置的数据，当其对应的第二个权重系数为非零时，随着β及α值的递增而递减。根据图5，当第一排探测器旋转角度位于β1到β2之间与第二排探测器旋转角度位于β2到β1+2π之间时，其纵向坐标值都大于重建平面的Z值。这时，第一排与第二排探测器的第二个权值的计算方法同为whh＝(β-β1-π+2α)/(-π+2α)。
步骤23根据探测器序号计算对第一及第二个权值进行综合的系数；将两种权值进行综合的系数f的计算方法依赖于探测器在投影中所处的位置，如附图2B所示，一组探测器被划分成四个子区域，如果系数f所对应的探测器位于A1～A2-1及A3～num区间内，那么系数f的值分别被置0与1.0，而对位于其它两个区域内的情形，f值的计算是根据此探测器距离当前子区域一端的长度与此子区域长度的比值x，依如下三次多项式f＝3*x*x-2*x*x*x计算而成的。对位于0～A1-1区域内的情况，比值x的计算为x＝(A1-d)/feather其中feather为当前子区域的长度，d为探测器的序号。
步骤24计算探测器数据的最终插值权重；根据以上步骤的计算结果，插值数据的最终的权重为2.0*[f*whi2+(1.0-f)*whh]其中，当探测器位于0～A1-1区域时，whi2重置为0。
对于多排螺旋CT，重建平面上2π的方位角则被划分成更多的子方位角范围(γ0＝0)～γ1，γ1～γ2，γ2～γ3，...，γm～2π，如同在双排螺旋CT中2π的方位角被划分成0～(γ1＝β2-β1)与(γ1＝β2-β1)～2π两个子方位角范围一样，如步骤21所述。为生成重建平面上γk～γk+1方位角内的重建数据，设此时距离重建平面最近的两排探测器序号分别为r，s，其中第r排探测器对应的投影数据的Z值小于重建平面的Z值，第s排探测器对应的投影数据的Z值大于重建平面的Z值，并且第r排投影数据的旋转角度变化范围为βr1～βr2，第s排投影数据的旋转角度变化范围为βs1～βs2，那么此时第r排投影数据的第一、第二权值分别为whi2＝(β-βr1)/(βr2-βr1)，whh＝(γ-π+2α)/(π+2α)，其中γ为第r排投影数据的旋转角度为β时，重建平面上所对应的方位角，并且当whh为负数时，置whh为0(对第s排探测器中的whh处理相同)。而此时第s排投影数据的第一、第二权值分别为whi2＝1.0-(β-βs1)/(βs2-βs1)，whh＝(γ-π+2α)/(-π+2α)，其中γ为第s排投影数据的旋转角度为β时，重建平面上所对应的方位角。之后，再根据上述步骤23、24计算根据探测器序号对第一及第二个权值进行综合的系数及探测器数据的最终插值权重。
如图6所示显示了利用本发明方法两点非线性内插方法生成重建数据的层灵敏度曲线与现有技术相比较的效果示意图，这里的螺距比p为1.2，其中的响应值相对于中心位置上的响应值进行了归一化处理。由该图可见，本发明方法能够改善层灵敏度曲线，并且由图中反映有效层厚的半值全宽，可以看出本发明方法提高了纵向分辨率。根据实验结果，通常的线性内插方法相对于本发明方法来说，其对应的半值全宽，扩大了大约11％。
应当理解的是，对本发明的本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思进行各种可能的改变或替换，而所有这些改变或替换都应属于本发明后附权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种双排或多排螺旋CT中的图象重建方法，其包括以下步骤a)对来自于探测器的原始数据进行校正；b)进行重建位置上的数据生成，对重建位置前后的采集数据进行纵向插值，近似出重建位置上的数据；c)进行重排过程，将扇束投影转化为平行投影；d)对重排后的数据进行滤波；e)对滤波后的数据进行反投影生成CT图象。
2.根据权利要求1所述的图象重建方法，其特征在于，所述步骤b)中设置有为生成重建位置上的数据而对投影数据计算的第一权值和第二权值，以及综合该第一权值和第二权值的综合系数。
3.根据权利要求2所述的图象重建方法，其特征在于，所述步骤b)还包括以下步骤b1)运用线性插值方法计算第一权值；b2)根据探测器数据所处的射线源旋转角度β，及射线源到此探测器连线与射线源到扇束旋转中心连线间的夹角α，计算出此探测器数据的第二权值；b3)根据探测器序号计算对第一及第二权值进行综合的系数；b4)计算探测器数据的最终插值权重。
4.根据权利要求3所述的图象重建方法，其特征在于，所述步骤b1)中的第一权值计算方法为所述双排探测器中第一及第二排探测器位于重建位置z0时，所对应的旋转角度分别为β1及β2，其中β1＜β2，将重建平面上2π的方位角划分成两部分角度范围，设第一排探测器旋转角度为β1时，重建平面上所对应的方位角为0，由此该第二排探测器旋转角度为β2，重建平面上对应的方位角为β2-β1，为生成重建平面上0～β2-β1方位角范围内的重建数据，第一排与第二排探测器都利用β1到β2之间的数据，利用线性插值方法计算的第一排探测器的第一个权值为whi2＝1.0-(β-β1)/(β2-β1)，及第二排探测器的第一个权值为whi2＝(β-β1)/(β2-β1)；而为生成重建平面上β2-β1到2π方位角范围内的重建数据，第一排探测器利用β2-2π到β1之间的数据，利用线性插值方法计算的第一个权值为whi2＝[β-(β2-2π)]/[β1-(β2-2π)]，而第二排探测器利用β2到β1+2π之间的数据，其第一个权值为whi2＝1.0-(β-β2)/(β1+2π-β2)。
5.根据权利要求4所述的图象重建方法，其特征在于，所述步骤b2)中的第二权值计算方法为对位于采样位置一边的探测器数据，如纵向坐标小于重建位置的数据，在很大的角度变化范围内，其对应的第二个权重系数为零，而对于权重系数为非零时，随着β及α值的递增而递增，当第一排探测器旋转角度位于β2-2π到β1之间与第二排探测器旋转角度位于β1到β2之间时，其纵向坐标值都小于重建平面的Z值，该第一排探测器的第二个权值的一种计算方法为whh＝[(β+2π)-β1-π+2α]/(π+2α)，其中当whh为负时，whh置为0，及第二排探测器的第二个权值的计算方法为whh＝(β-β1-π+2α)/(π+2α)，其中当whh为负时，whh置为0；而对于位于采样位置另一边的探测器数据来说，如纵向坐标大于重建位置的数据，当其对应的第二个权重系数为非零时，随着β及α值的递增而递减，当第一排探测器旋转角度位于β1到β2之间与第二排探测器旋转角度位于β2到β1+2π之间时，其纵向坐标值都大于重建平面的Z值，所述第一排与第二排探测器的第二个权值的计算方法同为whh＝(β-β1-π+2α)/(-π+2α)，其中当whh为负时，whh置为0。
6.根据权利要求5所述的图象重建方法，其特征在于，所述步骤b3)中的综合系数的计算方法为依探测器在投影中所处的位置，一排探测器被划分成四个子区域，如果系数f所对应的探测器位于A1～A2及A3～num区间内，那么系数f的值分别被置0与1.0，而对位于其它两个区域内的情形，f值的计算是根据此探测器距离当前子区域一端的长度与此子区域长度的比值x，依如下三次多项式f＝3*x*x-2*x*x*x计算而成的，对位于0～A1区域内的情况，比值x的计算为x＝(A1-d)/feather，其中feather为当前子区域的长度，d为探测器的序号；并且所述步骤b4)中计算探测器数据的最终插值权重为2.0*[f*whi2+(1.0-f)*whh]，其中，当探测器位于0～A1区域时，whi2重置为0，并且其中上述num值为每排探测器的个数，A3的值由基于扩展了的高分辨率重建方法中探测器偏移度n的值所决定，即等于旋转角度相差π的两组平行投影所重合的区域大小，数据A1的取值可根据实际情况进行调整，而A2的取值依赖于A1的值，两过渡子区域0～A1与A2～A3的大小相等。
7.根据权利要求6所述的图象重建方法，其特征在于，对于多排螺旋CT所述的第一及第二权值的计算方法为将重建平面上2π的方位角被划分成更多的子方位角范围(γ0＝0)～γ1，γ1～γ2，γ2～γ3，...，γm～2π，为生成重建平面上γk～γk+1方位角内的重建数据，设此时距离重建平面最近的两排探测器序号分别为r，s，其中第r排探测器对应的投影数据的Z值小于重建平面的Z值，第s排探测器对应的投影数据的Z值大于重建平面的Z值，并且第r排投影数据的旋转角度变化范围为βr1～βr2，第s排投影数据的旋转角度变化范围为βs1～βs2，那么此时第r排投影数据的第一、第二权值分别为whi2＝(β-βr1)/(βr2-βr1)，及whh＝(γ-π+2α)/(π+2α)，其中γ为第r排投影数据的旋转角度为β时，重建平面上所对应的方位角，并且当whh为负数时，置whh为0；所述第s排探测器投影数据的第一、第二权值分别为whi2＝1.0-(β-βs1)/(βs2-βs1)，及whh＝(γ-π+2α)/(-π+2α)，其中γ为第s排投影数据的旋转角度为β时，重建平面上所对应的方位角，并且当whh为负数时，置whh为0。
全文摘要
本发明的一种双排或多排螺旋CT中的图象重建方法，其包括以下步骤对来自于探测器的原始数据进行校正；进行重建位置上的数据生成，对重建位置前后的采集数据进行纵向插值，近似出重建位置上的数据；进行重排过程，将扇束投影转化为平行投影；对重排后的数据进行滤波；对滤波后的数据进行反投影生成CT图象。本发明由于采用了在应用两点插值方法计算中间采样位置上的数据时，不光考虑了探测器距离采样平面的距离，而且还考虑了探测器在投影中所处的位置因素，这样加重距离中间采样位置近的投影数据的权重，而削减距离中间采样位置远的投影数据的权重，从而改善层灵敏度响应曲线的宽度，提高纵向分辨率。
文档编号G06T1/00GK1669528SQ20041002659
公开日2005年9月21日 申请日期2004年3月19日 优先权日2004年3月19日
发明者孙文武, 陈思平, 葛遗林 申请人:深圳安科高技术股份有限公司