本发明专利技术公开了包括传统二维ＣＴ再现在内的用于三维ＣＴ图象再现的方法和装置。物体的三维图象，是通过对于每一切片采用诸如滤波回填投影的二维再现方法，在该切片平面内二维投影图象值上，计算出该物体对于每一切片的二维图象。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
在此公开及请求保护的本专利技术，涉及的是以下共同指定的专利申请主题，因而这些专利申请公开的全部，在此合并引作为参考并此同时由Kwok C.Tam提交的申请号为_，专利技术名称为“将锥形束X射线投影数据变换为平面积分并再现物体三维CT图象用的方法和装置”〔RD-20039〕的专利申请，以及并此同时由Kwok C.Tam提交的申请号为_，专利技术名称为“由不完全锥形束投影数据再现物体三维CT图象用的方法和装置”〔RD-19695〕的专利申请。本专利技术总地涉及三维计算机X射线断层摄影术(CT)，更确切地说，涉及采用并行处理，通过逆氡变换由锥形束投影数据再现物体三维图象用的方法和装置。在传统的既为医学且为工业应用的CT中，采用的是扇形束的X射线和线性列阵的检测器。所获得的是二维图象。当数据组为完整的，而且象质也相当高时，只有物体的单一切片能被同时成象。在需要三维图象时，采用的是“切片堆叠”的方法。同时取得三维数据组的二维切片，本来就是缓慢而费时的。此外，在医学应用中，由于相邻的切片无法同时成象，所以会产生移动的赝象。而且，由于切片之间的距离通常都比X射线准直器的孔径要小，所以能利用的辐射剂量要比最佳剂量低，其结果是使身体的许多部位要被双重照射。比较更新一些的基于所谓的锥形束几何结构基础上的方法，所采用的是二维列阵的检测器来替代线性列阵的检测器，以及锥形束的X射线源来替代扇形束的X射线源。整个物体随时都被锥形束的X射线源照射，因而锥形束扫描要比使用扇形束或平行束进行一个切片一个切片地扫描要快得多。而且，由于物体中的每个“点”是靠X射线以三维而不是二维的方式进行观察的，故所达到的对比度要比使用传统的二维X射线CT可能达到的高得多。为了获得锥形束投影数据，最好对物体在360°角度范围内进行扫描，或者通过让X射线源在适当的扫描轨道(例如围绕着该物体的圆形轨道)上运动，同时保持此二维列阵检测器相对此X射线源固定不动;或者通过转动该物体，同时又让X射线源和检测器保持不动。在两种情况下，都是靠X射线源和物体之间的相对运动来实现扫描的。然而，与由扇形束投影数据再现二维图象形成鲜明对比的是，当三维图象是由锥形束投影数据再现时，图象的再现变得复杂化，而且需要大量的计算。因此，众所周知，二维CT图象再现中的计算量为N3次。因此，不论是在N个垂直平面还是N个水平平面上作为“切片堆叠”方法进行二维图象再现，所需要的计算量则为N×N3＝N4次。与此相比，作为以下简短描述的传统三维氡逆变，所需要的计算量为N5次。因而，就广义上来说，大多数X射线CT中的图象再现过程，都是基于氡逆变过程基础上的，其中的物体图象是由物体的氡变换总额再现的。二维物体的氡变换，是由对贯穿该物体的各条线上物体密度积分构成的。三维物体的氡变换，是由平面积分构成的。然而锥形束数据是不能和通过逆氡变换再现图象直接兼容的，它需要使用物体的平面积分作为输入。所以，通过逆变由锥形束扫描数据再现出图象，一般要包括两个步骤，即(1)将锥形束数据变换为平面积分，以及(2)在平面积分上完成逆氡变换，以获得图象。本专利技术主要致力于包括并行处理而完成平面积分的逆氡变换，以便再现被扫描物体图象的快速方法和装置。更准确地说，由锥形束投影数据进行三维图象再现的已有技术包括的方法，可以大致划分为两种类型。第一种类型可被看作“切片堆叠”方法的变种。其中一个例子是在Richard A.Robb，Arnold H.Lent，Barry K.Gilbert及Aloysius Chu，描述的系统中，“动态空间再现装置”，J.Med.Syst.，4卷，NO.2，第253-288页(1980)。此动态空间再现装置，是在同步扫描系统中使用了28个X射线源和28个X射线成象系统来同时获得数据，以便使用传统二维再现算法进行连续的“切片堆叠”再现。所以，要将锥形束数据当作似乎是由许多水平平面上的扇形束数据构成的那样来进行处理。然而这种方法只对每个X射线源的中平面能提供正确象。在其余平面上的结果就是近似的，而且离开每一中平面愈远，近似的程度愈差。也还可以注意到Robb等人涉及的使用“高速并行处理技术”用于再现计算。在L.A.Feldkamp，L.C.Davis和J.W.Kress的“实际锥形束算法”(参见J.Opt.Soc.Am.A.，1卷，NO.6，第612-619页，1984，6.)以及S.Webb，J.Sutcliffe，L.Burkinshaw和A.Horsman的“由实验取得的锥形束投影进行层析X射线摄影再现”(参见IEEE Trans.Med.Imag.，MI-6卷，第67页，1987)文章中公开过某些方法，试图通过在替代水平切片的倾斜切片上进行再现来改善这种近似性。第二种类型可被看作真实的三维图象再现。这种真实的三维图象再现，可被当作代数再现技术(Algcbra Reconstruction Technique)中的迭代来完成，或者通过被看作直接计算的反演来完成。例如，用来由物体的投影再现物体象的代数再现技术，就是一个迭代过程，是使用X射线总和来矫正在每次迭代时被再现图象的每个体积元。代数再现技术最初公开在Richard Gordon，Robert Bender及Gabor T.Herman的“用于三维电子显微术和X射线摄影术的代数再现技术”一文中，参见J.Theor.Biol.，29，第471-481页(1970)。附加在三维锥形束几何结构方面的代数再现技术的扩展，在M.Schlindwein的“由双锥形束投影进行迭代三维再现”一文中进行过描述，参见IEEE Trans，Nucl.Sci.，NS-25卷，NO.5，第1135-1143页(1978，10)。一般说来，代数再现技术的缺点是需要大量的计算时间。各种反演或者直接计算方法的实例，公开在以下文章中Gerald N.Minerbo的“由锥形束投影数据进行卷积再现”，IEEE Trans，Nucl.Sci.，NS-26卷，NO.2，第2682-2684页(1979，4);Heang K.Tuy的“用于锥形束再现的反演公式”，SIAM J.Math.，43卷，NO.3，第546-552页(1983，6)，以及Bruce D.Smith的“由锥形束投影再现图象必要和充分的条件以及再现方法”，IEEE Trans.Med.Imag.，MI-44卷，第1425(1985，3)。在反演方法中，物体是靠在一系列复杂步骤中的锥形束数据反演进行再现的。尤其该步骤可以包括(1)在每一种X射线源位置下计算出三维场;(2)计算此三维场的三维付里叶变换;(3)进行数值微分，以及(4)进行三维回填投影。这些步骤难以按照准确方式进行，而且也非常费时。因此，本专利技术的目的在于提供由锥形束投影数据及由平面积分，再现三维图象用的有效方法和装置。本专利技术的另一个目的，在于提供采用并行处理结构、使用许多小处理器快速再现三维图象用的方法和装置。本专利技术的再一个目的是提供三维图象再现用的方法和装置，它能提供精确而非近似的再现，而且还包括能使计算量减少。本专利技术还有另一个目的是提供三维图象再现用的方法和装置，它包括具有能将数据减少，以使三维图象的区域可以有选择地进行处本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种由锥形束投影数据再现物体三维图象用的方法，所述方法包括：由锥形束投影数据，确定至少代表在氡空间中包含参考轴的多个平面上的平面积分的值；在每一个包含参考轴的平面上，利用二维ＣＴ再现方法，从代表平面积分的值中计算出该物体在特定平面上的二维投影象；在与参考轴垂直的平面上确定一些切片，并且对于每一切片，通过利用二维ＣＴ再现方法，在该切片平面内二维投影图象值上计算该物体对于每一切片的二维图象，从而一个切片一个切片地再现该物体的三维图象。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：谭国昌，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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