使用三维背景投射的计算机断层扫描装置和方法制造方法及图纸

一种计算机断层扫描方法，包括步骤：　　　　ａ）利用辐射源（Ｓ）和设置于检查区域（１３）和辐射源（Ｓ）之间的隔板设置（３１），产生横向穿过检查区域（１３）或存在于其中的目标的扇形射束（４１）；　　　　ｂ）在一侧上的辐射源（Ｓ）和另一侧上的检查区域（１３）或目标之间，产生包括围绕旋转轴（１４）的旋转的相对运动；　　　　ｃ）使用探测器单元（１６）获得取决于辐射强度的测量值，在相对运动过程中，该探测器单元探测来自扇形射束（４１）的初级辐射和在检查区域（１３）中或目标上相干散射的辐射；　　　　ｄ）根据测量值重构检查区域（１３）的ＣＴ图像，在重构过程中，在由旋转面的两个线性独立矢量和波矢量转移所限定的空间中实施重构背景投射。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种计算机断层扫描(computed tomograph)方法，其中沿着圆形轨迹通过扇形辐射束辐射检查区域，并且其中探测器单元探测初级辐射和检查区域中相干散射的辐射。本专利技术也涉及一种用于实现这种方法的计算机断层扫描装置、以及一种用于控制计算机断层扫描装置的计算机程序。
技术介绍
在已提出的各种已知方法中，通过探测器单元测量探测区域中相干散射的辐射；然后从所述测量值重构检查区域中散射强度的空间中的变化。一般通过基于代数重构技术(ART)的迭代方法实现重构，其中整个辐射检查区域的重构是必需的。检查区域的部分重构是不可能的。此外，迭代方法需要大量的计算工作，并因此导致相对长的重构时间。可替代方法包括基于背景投射(back projection)的两维重构技术；在这些技术中，在检查区域和探测器单元之间存在或被假想这种大的距离，探测器单元上散射线的入射点和散射角之间存在明确的关系。然而，在医学应用中不能理解这种几何图形，从而使两维背景投射只产生不精确的结果。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目标是提供一种能实现在检查区域中散射强度分布的快速重构、同时考虑医学应用中的实际几何图形的方法、计算机断层扫描装置以及计算机程序。对于该方法，通过包括以下步骤的计算机断层扫描方法实现依据本专利技术的该目的-利用辐射源和设置于检查区域和辐射源之间的隔板设置，产生横向穿过检查区域或存在于其中的目标的扇形射束；-在一侧上的辐射源和另一侧上的检查区域或目标之间，产生包括围绕旋转轴的旋转的相对运动；-通过在相对运动过程中探测器单元探测来自扇形射束的初级辐射和检查区域中或目标上相干散射的辐射，获得取决于辐射强度的测量值；-根据测量值重构检查区域的CT图像，在该重构过程中，在由旋转面的两个线性独立矢量和波矢量转移(wave vector transfer)所限定的空间(volume)中实施背景投射。散射强度不仅取决于材料，而且取决于辐射的散射角和波长。尽管由于已知波矢量转移与逆波长和散射角一半的正弦的乘积成比例，然而在由旋转面的两个线性独立矢量和波矢量转移所限定的空间中的背景投射的优点在于，用参数表示的散射强度唯一地取决于散射材料。在上下文中，散射角是被相对于没有散射处理时射线遵循的路径的散射线的路径包围的角度。散射线在所述空间(volume)中具有弯曲形状。对依据权利要求2的背景投射，考虑散射线的弯曲形状，提高了重构散射强度分布的品质。依据在权利要求3中公开的优选重构方法，在背景投射之前加权测量值。这种加权考虑当散射角增大时探测器表面的效率减小、以及当探测器单元上的散射线的入射点和散射中心之间的距离增大时辐射强度减小的事实。有效的探测器表面是投射在垂直于探测射线的路径的平面中的探测器表面。权利要求4中的加权考虑当辐射源和散射中心之间距离增大时辐射强度减小的事实。当考虑这种效应时，提高了重构散射强度分布的品质。权利要求5说明了优选重构方法，相比于其它方法，其需要较少的计算工作，并仍然提供了良好的成像品质。在权利要求6中公开了用于实施依据本专利技术的方法的计算机断层扫描装置。权利要求7限定了用于控制如权利要求6所述的计算机断层扫描装置的计算机程序。附图说明下面基于具体实施例并参照附图详细说明本专利技术。其中图1示出了适用于实施依据本专利技术的方法的计算机断层扫描装置；图2是在旋转轴的方向上图1的计算机断层扫描装置的示意性横截面图；图3示出了依据本专利技术的方法的方案的流程图；图4是一列探测器元件的平面图；图5是虚拟辐射源的设置的示意性表示；图6示出了穿过虚拟辐射源的射线的横截面；图7是被辐射的检查区域和在旋转面的方向上探测器的示意性横截面图；图8图解说明了检查区域中的散射中心和探测器的底部之间的距离上的波矢量转移的量的相关性(探测器单元上初级射束的入射点)。具体实施例方式在图1中示出的计算机断层扫描装置包括台架1，其能够围绕旋转轴14旋转。为此，由电动机2以优选恒定、但可调节的角速度驱动台架1。在台架1上装配辐射源S，例如X射线源。隔板设置31限定了辐射扇形射束41，其用于检查并由图1中的实线表示。扇形射束41垂直于旋转轴14延伸，并具有其方向上的小的尺寸，例如1mm。在隔板设置31和辐射源S之间可以设置第二隔板装置32，其形成来自由X-射线源S所产生的辐射的锥形辐射束42。由虚线表示在没有隔板设置31时会出现的锥形辐射束42。扇形射束41横向穿过圆柱形检查区域13，目标、例如病床上的病人(都没有示出)或工艺目标可被设置在其中。在横向穿过检查区域13之后，扇形射束41入射至探测器单元16上，该探测器单元16连接至台架1并包括具有以矩阵形式设置的多个探测器元件的测量面17。以行和列设置探测器元件。探测器列平行于旋转轴14延伸。探测器行被设置在垂直于旋转轴延伸的平面中，即，优选在围绕辐射源S的圆周的弧线上。尽管它们也可以具有不同的形状，例如围绕旋转轴的圆周的弧线的形状，或是直线的。然而一般来说，探测器行包括基本上比探测器列(例如16)更多的探测器元件(例如1000)。扇形射束41、检查区域13和探测器单元16彼此适合。在垂直于旋转轴14的平面中，选择扇形射束41的尺寸，以使检查区域13被完全辐射，并选择探测器单元16的行的长度以便彻底探测扇形射束41。扇形射束入射至中心探测器行(行)上。当考虑取代病人的工艺目标时，在检查过程中目标被旋转而辐射源S和探测器单元16保持静止。通过电动机5可以平行于旋转轴14移动检查区域13、或目标或病床。作为等同，从而也可以在该方向上移位台架。当电动机2和5同时工作，辐射源S和探测器单元16描述了相对于检查区域13的螺旋形轨迹。尽管用于沿旋转轴14的方向上的移动的电动机5是静止的，并且电动机2旋转台架时，但是获得用于旋转辐射源S和探测器单元16的圆形轨迹。下文中仅考虑圆形轨迹。图2示出了在检查区域13和探测器单元16之间设置的包括多个叶片60的准直仪装置6。叶片60由强烈吸收X-射线的材料组成，并位于平行旋转轴14延伸的平面中，并在辐射源S的焦点处彼此交叉。它们的间隔可以等于例如1cm，并且每一叶片60可以具有在附图的平面中例如20cm的尺寸。准直仪装置6这样将扇形射束41再分成多个邻近的段，从而实质上仅通过来自一段的初级辐射或散射辐射冲击探测器元件的列。将通过探测器单元16获得的测量值施加至与探测器单元16连接的图像处理计算机10，例如，通过无线数据发射。图像处理计算机10重构检查区域13中的散射强度分布，并对其再生，例如在监视器11上。控制单元7控制两个电动机2和5、图像处理计算机10、辐射源S以及从探测器单元16至图像处理计算机10的测量值的转移。在其它的实施例中，可将获得的测量值首先施加至一个或多个用于重构的重构计算机，重构计算机施加重构数据至图像数据计算机，例如，通过光导纤维电缆。图3示出了说明通过在图1中示出的计算机断层扫描装置可以实现的一种测量和重构方法的执行的流程图。在步骤101中初始化之后，台架以恒定的角速度旋转。在步骤103中，接通辐射源S的辐射，以使探测器单元16能够探测来自多个角位置的初级辐射和散射辐射。在每一探测器列的中心处的探测器元件或元件实质上探测初级辐射，然而也由在更临近列端设置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：J·P·施洛姆卡，M·格拉布，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：