用于短扫描偏心探测器X射线断层摄影的冗余度加权制造技术

本发明专利技术涉及基于投影数据对对象的图像的偏心探测器X射线断层摄影重建，所述投影数据是在小于360°的两个旋转通过中的X射线源和的偏心探测器围绕所述对象的旋转期间采集的，其中，所述X射线射束的焦点沿着所述两个旋转通过中的在很大程度上交叠的弧(401、402)行进，所述偏心探测器相对于所述X射线射束的中心非对称地被定位，并且探测器偏移的方向在所述通过之间反转。根据本发明专利技术，相对于所述旋转通过中的每个期间的投影值的冗余采集对所述投影数据的冗余度加权使用基于弧(401、402)的并集确定的冗余度加权函数完成。

Redundancy weighting for short scan eccentric detector X-ray tomography

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于短扫描偏心探测器X射线断层摄影的冗余度加权
本专利技术涉及用于短扫描偏心探测器X射线断层摄影的冗余度加权。更具体地，本专利技术涉及一种用于使用对使用偏心探测器采集的投影数据的冗余度加权进行偏心探测器X射线断层摄影重建的设备和方法。此外，本专利技术涉及一种用于执行方法的计算机程序。
技术介绍
现代X射线断层摄影设备使用发射发散射束(诸如扇形射束或者锥形射束)的X射线源。射束穿过包括要成像的对象的检查区域，并且由探测器截取，所述探测器包括用于探测入射X射线辐射的探测器元件的阵列。对于X射线射束中的每个，探测器具体地测量相对于相应射线沿着其穿过要成像的对象(或者紧邻对象)的线的投影值或线积分值。探测器被布置在与X射线源相对的固定位置处，并且X射线源和探测器两者被安装在可旋转机架上。在X射线断层摄影扫描期间，X射线源和探测器围绕对象旋转以便采集针对对象的多个投影值，所述多个投影值然后被用于重建对象的三维图像。为了重建完整对象的图像，针对穿过对象的所有线的投影值必须在该过程中采集。通常，X射线源在全圆中(即，在覆盖360°的弧上)围绕对象旋转，以便测量针对穿过对象的所有线的投影数据。在这种情况下，每条线甚至利用在相反的方向上行进的射线采样两次。这些导致冗余，其必须在对象的图像的重建中考虑，例如，通过利用1/2将每个投影值加权。在这种情况下，基于冗余测量结果的平均有效地完成重建。然而，同样可能测量针对穿过对象的所有线的投影值而不必在全圆中围绕对象旋转X射线源。相反，可以示出对于X射线源而言围绕在扫描期间小于360°的最小角旋转是足够的。涉及X射线的这样的旋转的扫描通常还被称为短扫描。更具体地，可以示出最小角是180°+扇形角，其中，扇形角对应于扇形射束的全张开角。在具有居中探测器的短扫描的情况下，穿过对象的一些线同样地如在全360°扫描的情况下冗余地采样，而其他线仅采样一次。冗余投影值具体地在弧的开始和结束处采集，并且非冗余投影值具体地在弧的中间部分中采集。为了考虑该冗余图案，执行重建图像的过程中的所测量的投影值的加权同样地是可能的。原则上，这可以通过以1加权非冗余测量投影值并且还以1加权每个冗余值对的一个投影值并以0加权冗余值对的另一值来实现。然而，这样的锐利的二进制加权函数导致图像伪影。这些伪影可以通过使用平滑加权函数来避免。这样的加权函数的一个范例被称为Parker加权并且具体地在出版物S.Wesarg等人的“Parkerweightsrevisited”(Med.Phys.29(3)，2002年3月)中描述。加权函数具体地取决于由X射线射束的焦点穿过的弧的长度。在实际的实施方式中，该弧长度通常地与其标称值偏离，这产生于由于X射线断层摄影系统的操作中发生的不准确度的X射线源的特定标称开始和结束位置。这样的偏离可以具体地产生于用于X射线源的指定标称位置的实现中的不准确度，其能够由采用的X射线断层摄影系统中的滞后和/或由其他效应引起。此外，这样的偏离能够产生于X射线源与机架之间的不完美的同步，例如，其例如导致相对于机架旋转的开始的X射线源的延迟的启用。由于这些偏离，焦点的轨迹的实际弧长度必须被确定以便执行冗余度加权并且避免相关图像伪影。以这样的方式，可以通过执行短扫描生成完整对象的三维图像。然而，这要求如入射到探测器中的X射线射束照射整个对象。否则，即，如果X射线射束仅照射对象的部分，则截断伪影将在所生成的图像中发生。该要求具体地导致探测器的特定最小大小。为了增加用于给定探测器大小的视场的大小，探测器可以偏心定位。这意味着探测器相对于穿过等中心的射束的中心射线非对称地定位。探测器的非对称定位导致截断的投影，因为如入射到探测器上的扇形射束未照射中心射线的一侧的整个对象。然而，当执行其中X射线源在交叠弧上行进的两个短扫描时并且当相对于中心射线的探测器偏移在两个短扫描之间从一侧切换到另一侧时，可以完全地采样对象。为了有效地执行这两个短扫描，X射线源可以在用于执行第一短扫描的一个方向上旋转并且在用于执行另一短扫描的另一方向上返回，其中，第一扫描的结束位置可以标称地对应于第二扫描的开始位置。基于通过沿着交叠弧移动X射线源在使用偏心探测器执行的两个短扫描期间采集的投影数据，可以重建扩展视场中的对象的三维图像。为了避免相关图像伪影，冗余度加权还必须在该采集方案中执行。在该方面中，由于这两个扫描中的相同线的采样而发生的冗余度必须补偿。同样地，由于每个扫描中的线的冗余采样而发生的冗余度必须补偿。这些冗余度对应于还在单个短扫描的情况下发生并且引起Parker加权的那些。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供一种对借助于两个短扫描期间的偏心探测器采集的投影数据进行冗余度加权(具体地相对于产生于每个短扫描中的线的冗余采样的冗余度)。在一个方面中，本专利技术提出一种用于基于投影数据对对象的图像进行偏心探测器X射线断层摄影重建的设备，其中，所述投影数据是在小于360°的两个旋转通过(pass)中X射线源和偏心探测器围绕所述对象的旋转期间借助于所述偏心探测器采集的，所述X射线源生成具有焦点的发散X射线射束，并且所述焦点沿着所述两个旋转通过中的在很大程度上交叠的弧行进，所述偏心探测器相对于所述X射线射束的中心射线非对称地被定位，并且探测器偏移的方向在所述通过之间反转。所述设备被配置用于使用冗余度加权函数相对于所述旋转通过中的每个旋转通过期间的投影值的冗余采集对所述投影数据进行冗余度加权，所述冗余度加权函数是基于所述弧的并集来确定的。由于在所述第一旋转通过和第二旋转通过中采集的投影值的所述冗余度加权基于一致的冗余度加权函数(其基于由在所述第一旋转通过和第二旋转通过中的所述X射线射束的所述焦点行进的弧的并集来确定)来完成，可以重建高质量图像。术语弧的并集具体地指代包括被包含在由两个旋转通过中的焦点穿过的弧中的至少一个中的点的弧。所述冗余度加权函数可以具体地是Parker加权函数。根据针对冗余度加权问题的直接解决方案，还将能够基于由相应旋转通过中的所述X射线射束的所述焦点穿过的弧的长度来确定用于所述旋转通过中的每个的个体冗余度加权函数。然而，结果证明该解决方案导致重建图像中的伪影。这些伪影当一致的冗余度加权函数被用于对在这两个旋转通过中采集的投影值进行冗余度加权时可以避免，其是基于由第一旋转通过和第二旋转通过中的X射线射束的焦点穿过的弧的并集来确定的。在本专利技术的一个实施例中，所述设备被配置为基于表示弧的并集的长度的参数来确定所述冗余度加权函数。所述参数可以具体地对应于所述弧的所述并集的结束点之间的角距离。对于X射线射束的焦点与X射线源和探测器的旋转的等中心之间的给定距离，该角距离参数化弧的并集的长度。在X射线射束的焦点的圆形轨迹的情况下，该距离是恒定的。然而，本专利技术不限于这样的圆形轨迹并且还适用于涉及所述X射线射束的焦点与等中心之间的不同的距离的扫描。在一个实施例中，所述参数是基于每个旋转通过的开始和结束处的所述X射线源的所测量的位置来确定的。这确保所述冗余度加权函数基于由要评价的扫描的旋转通过中的所述X射线源的焦点穿过的弧的并集的实际长度来确定。然而，在该实施例中，所述冗余度加权函数可以仅在完成扫描之后确定，使得图像重建可以仅在完成扫描之后开始。因此，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于基于投影数据对对象的图像进行偏心探测器X射线断层摄影重建的设备，其中，所述投影数据是在小于360°的两个旋转通过中的X射线源(1)和的偏心探测器(2)围绕所述对象的旋转期间借助于所述偏心探测器(2)采集的，所述X射线源(1)生成具有焦点(203)的发散X射线射束，并且所述焦点(203)沿着所述两个旋转通过中的在很大程度上交叠的弧(401、402)行进，所述偏心探测器(2)相对于所述X射线射束的中心射线非对称地被定位，并且探测器偏移的方向在所述通过之间反转，并且其中，所述设备被配置用于使用冗余度加权函数相对于所述旋转通过中的每个旋转通过期间的投影值的冗余采集对所述投影数据进行冗余度加权，所述冗余度加权函数是基于所述弧(401、402)的并集来确定的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.21 EP 16205791.31.一种用于基于投影数据对对象的图像进行偏心探测器X射线断层摄影重建的设备，其中，所述投影数据是在小于360°的两个旋转通过中的X射线源(1)和的偏心探测器(2)围绕所述对象的旋转期间借助于所述偏心探测器(2)采集的，所述X射线源(1)生成具有焦点(203)的发散X射线射束，并且所述焦点(203)沿着所述两个旋转通过中的在很大程度上交叠的弧(401、402)行进，所述偏心探测器(2)相对于所述X射线射束的中心射线非对称地被定位，并且探测器偏移的方向在所述通过之间反转，并且其中，所述设备被配置用于使用冗余度加权函数相对于所述旋转通过中的每个旋转通过期间的投影值的冗余采集对所述投影数据进行冗余度加权，所述冗余度加权函数是基于所述弧(401、402)的并集来确定的。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备被配置为基于表示所述弧(401、402)的所述并集的长度的参数来确定所述冗余度加权函数。3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述参数被预先存储在所述设备中以用于基于针对标称位置经验地确定的所述参数的值的所述第一旋转通过和所述第二旋转通过的开始和结束处的所述X射线源(1)的所述标称位置。4.根据权利要求2所述的设备，其中，所述参数是基于每个旋转通过的开始和结束处的所述X射线源(1)的所测量的位置来确定的。5.根据权利要求2所述的设备，其中，所述设备被配置为使用所述参数的估计值，所述估计值表示等于或大于实际弧(401、402)的并集的所述弧(401、402)的所述并集的估计长度。6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述加权函数对应于Parker加权函数。7.根据权利要求1所述的设备，其中，入射到所述偏心探测器(1)上的所述发散X射线射束具有对应于边缘射线(201a、201b)与中心射线(202)之间的第一张开角(δL)和第二张开角(δL)的总和的张开角，并且其中，在每个旋转通过中，所述X射线射束的所述焦点(203)被...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·舍费尔，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，离子束应用股份有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL