计算层析成像方法技术

提供一种计算层析成像方法和设备，其中辐射源（Ｓ）围绕旋转轴（１４）相对于检查区（１３）环形地运动。辐射源产生Ｘ射线的圆锥波束，这个圆锥波束的焦点在互相间隔开的和被安排在平行于旋转轴的线上的至少两个位置（２３ａ，２３ｂ）之间切换，以便增大平行于旋转轴的、可重建的检查区。优选地，检查区的图像通过使用迭代重建算法，具体地通过代数重建方法或最大或然率方法，而被重建。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及计算层析成像(computed tomography)方法，其中辐射源相对于检查区围绕旋转轴而成环形地运动。辐射源发射穿越检查区的圆锥辐射波束，在相对运动期间由探测器单元获取测量值，以及通过使用测量值来重建检查区的图像。本专利技术还涉及用于实行的计算层析成像设备，以及用于控制计算层析成像设备的计算机程序。平行于旋转轴的、可重建的(reconstructable)检查区的尺度受圆锥辐射波束的圆锥角限制。较小的圆锥角导致平行于旋转轴的、可重建的检查区的较小尺度，而较大的圆锥角导致平行于旋转轴的、可重建的检查区的较大尺度。圆锥角是由在平行于旋转轴的方向上从辐射源到探测器单元的探测表面的最外边缘的射线与其中辐射源相对于检查区旋转的平面所包围的角度。因此，圆锥角由辐射源与探测器单元的探测表面之间的距离和平行于旋转轴的探测表面的尺度限定。因为在平行于旋转轴的方向上探测表面的尺度有限，使得已知的计算层析成像的圆锥角以及因此是平行于旋转轴的可重建检查区的尺度对于许多应用来说太小，例如，病人心脏太大以致不能完全处在可重建的检查区中。所以，本专利技术的目的是提供具有增大的平行于旋转轴的可重建检查区的。这个目的是藉助于按照本专利技术的达到的，该方法包括以下的步骤-生成围绕旋转轴的、在检查区与辐射源之间的环形(circular)相对运动，-使用辐射源生成圆锥辐射波束，其中圆锥辐射波束从辐射源的发射区域发射，其中圆锥辐射波束穿越检查区，以及其中发射区域的位置在相对运动期间平行于旋转轴运动，-在相对运动期间通过使用探测器单元获取测量值，其中测量值取决于在穿越检查区后圆锥辐射波束的强度，-在相对运动期间在互相间隔开的和被安排在平行(27)于旋转轴(14)的线上的至少两个位置(23a，23b)之间切换发射区域的位置，-通过使用测量值来重建检查区的图像。在相对运动期间平行于旋转轴的发射区域运动导致平行于旋转轴的可重建检查区尺度的放大。这在下面参照图6和7更详细地描述。因此，与已知的相比较，通过使用辐射源相对于检查区的环形运动，可以重建更大的目标。发射区域的位置在互相间隔开的、并被安排在平行于旋转轴的线上的至少两个位置之间切换，即，发射区域并非平行于旋转轴而连续地运动，而是发射区域被定位在至少两个位置之一，且在获取期间辐射源把发射区域的位置从一个位置切换到另一个位置。如果辐射源把发射区域的位置从第一位置切换到具有一定距离的第二位置，则可重建的检查区的放大是与辐射源把发射区域沿相同距离连续运动的情况下相同的，但视图的不同采样将导致产生进一步改进的图像质量。当辐射源处在该环的某个角度范围中时(辐射源在该环上相对于检查区运动)，仅仅当发射区域被定位于辐射源内的同一个位置时可以获取测量值。而当辐射源位于环的另一个角度范围中时，仅仅当发射区域被定位于辐射源内的另一个位置时可以获取测量值。因此，当发射区域被定位于辐射源内的某个位置时，辐射源的角位置可能分布得相当不均匀，这样，检查区的重建图像的质量可能较差。按照权利要求2的实施例保证在发射区域被定位于某个位置时辐射源的角位置分布得更均匀，从而导致改进的图像质量。与类似滤波反向投影(back projection)那样的其它已知重建方法相比，按照权利要求3的迭代重建方法导致更均质的图像质量。按照本专利技术的、用于实行的计算层析成像设备在权利要求4中公开。在权利要求5和6中公开的实施例导致减小由散射引起的人工产物。权利要求7规定用于控制如在权利要求4中公开的计算层析成像设备的计算机程序。此后参照附图详细地描述本专利技术，其中附图说明图1显示按照本专利技术的、用于实行的计算层析成像设备，图2示意地显示具有一维抗散射网格的探测器单元的辊平(rollout)探测表面的顶视图，图3示意地显示在平行于计算层析成像设备的旋转轴的方向上观看的、辐射源和探测表面的侧视图，图4示意地显示具有二维抗散射网格的探测器单元的另一个辊平探测表面的顶视图，图5是显示按照本专利技术的的流程图，图6示意地显示探测表面、一个焦斑(focal spot)位置和检查区，图7示意地显示探测表面、两个焦斑位置和检查区，以及图8是显示按照本专利技术的另一个的流程图。图1所示的计算层析成像设备包括机架(gantry)1，其能够围绕旋转轴14旋转，该旋转轴沿平行于图1所示坐标系的z方向的方向延伸。为此，机架由电动机2以优选地恒定的、但可调节的角速度驱动。辐射源S，在本实施例中是X射线源，被安装在机架上。X射线源配备有准直器装置3，它从由辐射源S产生的辐射形成圆锥辐射波束4，即，在z方向以及在垂直于它的方向(即，在垂直于旋转轴的平面上)上具有除零以外的有限尺度的辐射波束。在本实施例中，辐射源S是X射线管，能够平行于旋转轴14移动焦斑(发射区域)。具体地，X射线管能够平行于旋转轴14切换焦斑位置。在本实施例中，X射线管能够在具有45mm的距离、并被安排在平行于旋转轴14的线上的两个位置之间切换焦斑位置，即，焦斑或者定位于第一位置，或者定位于第二位置。替换地，X射线管可以在两个以上的位置之间切换焦斑位置。辐射波束4穿越检查区13，在检查区中可能存在目标，例如在病人台上的病人(两者均未示出)。检查区13的形状为圆柱形。在穿越检查区13后，X射线波束4入射到具有二维探测表面18的探测器单元16。探测器单元16被安装在机架上，并包括多个探测器行，每行包括多个探测器元件。探测器行位于垂直于旋转轴延伸的平面上，优选地是在围绕辐射源S的圆弧上，但它们也可以具有不同的形状，例如，它们可以描绘一个围绕旋转轴14的圆弧，或者也可以是直的。被辐射波束4撞击的每个探测器元件传递在辐射源的任何位置处的辐射波束4射线的测量值。图2示意地显示探测器单元16的辊平探测表面18的一部分的顶视图。探测器单元包括具有薄片(lamellae)19的一维抗散射网格22，该薄片平行于旋转轴14取向、并且被安排在相邻探测器元件之间的探测器单元16的探测表面18上。图3示意地显示在平行于旋转轴14的方向上观看的、探测器单元16的探测表面18和辐射源S的侧视图。正如从图3上可看到的，薄片19是相对于焦点位置中心聚焦的(focus-centered)，以便减小由探测器元件探测的散射的辐射，而没有阴影效应(shadowing effect)。替换地，探测器单元16可包括二维抗散射网格24，如图4所示。在图4上，探测表面18’是辊平的，它包括平行于旋转轴14取向的薄片19’和垂直于薄片19’取向的薄片20。薄片19’的宽高比大于薄片20的宽高比，其中宽高比由各个薄片的高度与在垂直于各个薄片的方向上探测器元件的宽度的比值定义。垂直于旋转轴14取向的薄片20可以仅仅被中心聚焦于一个焦斑位置。由于在获取期间，焦斑位置平行于旋转轴14运动，所以由薄片20引起的阴影效应可以仅仅对于一个焦斑位置被基本消除，而对于其它焦斑位置，由薄片20引起的阴影效应仍旧存在。消除这些阴影效应的一个解决方案是使用一维抗散射网格22，如图2和3所示。但这个一维抗散射网格22具有缺点，即没有减小在旋转轴14的方向上散射辐射的探测。因此，薄片20的宽高比被最佳化，以使得在平行于旋转轴14的方向上散射辐射的探测和在这个方向的阴影效应同时尽可能小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算层析成像方法，包括以下步骤：　　　　－生成围绕旋转轴（１４）的、在检查区（１３）与辐射源（Ｓ）之间的环形相对运动，　　　　－使用辐射源（Ｓ）生成圆锥辐射波束（４），其中圆锥辐射波束（４）是从辐射源（Ｓ）的发射区域发射的，其中圆锥辐射波束（４）穿越检查区（１３），以及其中发射区域的位置在相对运动期间平行于旋转轴（１４）运动，　　　　－在相对运动期间通过使用探测器单元（１６）获取测量值，其中测量值取决于圆锥辐射波束（４）在穿越检查区（１３）后的强度，　　　　－在相对运动期间在互相间隔开的和被安排在平行（２７）于旋转轴（１４）的线上的至少两个位置（２３ａ，２３ｂ）之间切换发射区域的位置，　　　　－通过使用测量值来重建检查区（１３）的图像。

【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：P科肯，A齐格勒，M格拉斯，T科勒，R普罗克萨，
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：NL[荷兰]