在CT扫描器中生成精确投影数据的改进的数据收集系统技术方案

一种用于ＣＴ扫描器中的数据收集系统，包括：一模数转换装置，该装置响应模拟信号生成数字信号，这些模拟信号表示在恒定取样速率下生成的投影数据；以及一与该取样速率无关地生成随这些数字信号而变的多个预定投影角的投影数据的内插滤波器。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及用于计算机x线断层造影(CT)扫描器中的数据收集系统(DAS)，特别涉及一种改进的DAS，包括一以恒定的频率或速率对检测器模拟输出信号取样的模数转换器和一与取样速率无关地对样本进行内插的内插滤波器，从而生成与预定投影角对应的投影数据。
技术介绍
附图说明图1为一典型现有第三代CT扫描器10的轴向图，该扫描器包括分别固定在一环形转盘16直径方向两边上的一x线源12和一x线检测系统14。该转盘可转动地装在一机架(未示出)中，从而转盘在x线断层造影扫描过程中围绕一转动轴线18(该转动轴线与图1纸面垂直)连续转动，同时x线从该线源12穿透位于该转盘开口中病人20之类物体后照射到该检测系统14上。该检测系统14一般包括一排列在比方说一圆弧上的单行检测器阵列22，该圆弧的曲率中心24称为＂焦点＂，x线源12的射线从该点射出。还公知有其他检测器系统。x线源和检测器阵列的位置布置成线源与每一检测器之间的x线线路都位于与转盘的转动轴线18垂直的同一平面(该平面下文称为“转动平面”或“扫描平面”)中。由于从一点线源射出的各线路以不同角度射到各检测器上，因此这些线路形成一“扇形光束”26照射到检测系统14上。扫描过程中在一测量时间间隔照射到一检测器上的x线通常称为一“射线”，每一检测器生成一表示其对应射线的强度的模拟输出信号。由于每一射线的一部分受其线路中所有质量的衰减，因此每一检测器生成的模拟输出信号表示该检测器与线源之间的所有质量的密度对该测量时间间隔的积分(即该检测器对应线路中的质量的密度)。各x线检测器生成的模拟输出信号一般由该CT系统的一信号处理部(图1中未示出)处理。该信号处理部通常包括一模拟低通滤波器和一DAS。该低通滤波器除去x线检测器生成的模拟输出信号中的高频分量，该DAS对低通滤波器生成的模拟输出信号进行滤波，提高其信噪比。一种这样的DAS见转让给本专利技术受让人的美国专利No.4,547,893。还公知有其他类型的DAS。DAS通常还对滤波信号取样，生成表示每一投影过程中所收集的投影数据的数字输出信号。DAS生成的数字输出信号称为“投影数据信号”。在一测量时间间隔中收集到的所有投影数据信号通常称为一“投影”或一“视图”，转盘16上x线源12和检测系统14与一投影或视图对应的角向称为“投影角”。在一次x线断层造影扫描中，理想的情况是，转盘16围绕被扫描物体平稳、连续转动，使得扫描器10生成与多个投影角精确对应的多个投影。在一般的x线断层造影扫描中，转盘围绕被扫描物体至少转动360°，理想的情况是，转盘每转动一增量Δθ，扫描器生成一新投影。例如，当360°扫描中Δθ为0.125°时，扫描器生成2,880个(即360乘8)投影。测量相邻两投影的取样间隔(即转盘转过一Δθ所需时间)一般以毫秒计。使用倒Radon变换之类的公知算法，可以从对应投影角测量的所有投影收集的数据中生成一x线断层图。一x线断层图表示被扫描物体的一两维“断层面”的密度。从各投影生成一x线断层图的过程通常称为“反向滤波投影”或“重建”，因为该x线断层图可看作从这些投影数据重建。该信号处理部通常包括一从这些投影生成该x线断层图的反向投影器。在扫描过程中收集数据通常必须满足至少两个要求。首先，收集数据必须动态范围尽可能大、信噪比尽可能高。其次，必须以精确和已知的转角收集数据，以便使用更简单、更快的重建算法。这些重建算法一般要求以等距投影角(即转盘16在生成相继投影数据之间正好转动Δθ，不多也不少)生成用来重建一x线断层图的投影数据。如果用来生成一x线断层图的各投影不以等距投影角生成，所得的x线断层图中通常会出现不应有的伪影。但是，现有CT扫描器很难以精确的等距投影角生成投影。无法以精确、已知转角收集数据的原因至少有三条。第一，转盘不以恒速转动，从而投影测量的时间间隔不等，投影数据不以精确相等的Δθ收集。第二，角度测量不精确。第三，角度标记和位置测量不够精确。就第一条原因而言，如上所述，在一般x线断层扫描中，转盘16至少转动360°，该转动通常在约两秒中完成。事实上，极难把转盘16的转动控制在精确恒定的转速上。转盘16的转速一般总是呈某种不规则性或相位噪声，这有时称为抖动。图2示出这一不规则性的结果。图2的Y轴表示转盘16的角向，X轴表示一x线断层扫描中的时间。图2中用曲线A即一直线表示转盘16的一理想、线性、恒转速迹线。图2的曲线B表示转动不规则的转盘16的转角迹线。如转盘16遵从理想的曲线A迹线，就会以等距投影角生成在恒定速率或频率(或取样时间间隔相等)下生成的投影。如图2所示，如在取样时间T1、T2和T3处生成三个投影，这些取样时间之间的间隔Δt相等，则这三个投影的投影角之间的间隔相等，都为Δθ。但当转盘遵从曲线B的非理想迹线时，在这些取样时间生成的投影的投影角之间的角度间隔不等。如图2所示例子所示，在时间T1和T2生成的投影的投影角之间的角度间隔为(Δθ-δ1)，而在时间T2和T3生成的投影的投影角之间的角度间隔为(Δθ+δ2)。因此转动不规则的转盘16造成以恒定速率或频率生成的投影的投影角之间的角度间隔不等。如果说不是全部、但大多数现有CT扫描器中的转动不规则性的幅度通常足够大，从而使用恒定速率或频率生成的投影生成的x线断层图的质量大大下降。图3为用来补偿转盘不规则转动的另一现有CT扫描器100的方框图。扫描器100包括一相对于一静止台架130转动的转盘116。一检测器系统114、一低通滤波器阵列120、一DAS132和一x线源(例如图1所示线源12)装在转盘116上随之转动。静止台架130包括一用从该转盘收到的原始数据进行重建算法的计算机或CT处理器138。DAS132包括多个模数转换器或模数转换器阵列134和一个多路复用器136。如所公知，DAS还可包括上述美国专利No.4,547,893所述的滤波器之类其他元件。检测系统114为一包括N个检测器Di的N通道线性阵列，i为1-N。同样，低通滤波器阵列120和转换器阵列134为分别包括N个滤波器LPFi和模数转换器ADCi的N通道阵列，i为1-N。在一x线断层扫描中，转盘16转过多个投影角的各投影角时，检测器阵列114生成N个模拟输出信号后传给低通滤波器阵列120。确切说，由第i通道检测器Di生成的第i通道中的模拟信号传给第i通道低通滤波器LPFi，i为1-N。第i通道低通滤波器LPFi收到由检测器Di生成的模拟信号后生成一滤波模拟信号传给第i模数转换器ADCi，i为1-N。第i模数转换器ADCi对第i滤波器LPFi生成的该滤波模拟信号取样，生成取样原始数据信号RawDi，i为1-N。第i原始数据信号RawDi包括在取样时间Tj收集的一组样本或数据点RawDi(Tj)，j为1-J，其中，J表示每次扫描的总投影数。在任何给定取样时间Tj，所收集的N个数据点RawDi(Tj)，i为1-N，可看作在与取样时间Tj对应的一投影角上生成的一投影。一投影中的N个数据点RawDi(Tj)经多路复用器136时分多路复用地传给静止台架130上的处理器138。如所公知，多路复用器136用来减少转盘116与静止台架130之间的连接数。CT处理器138用由转盘116收集的投影数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＣＴ扫描器，包括：模数转换装置，该装置响应模拟信号生成数字信号，这些模拟信号表示在相对恒定的取样速率下获得的投影数据；以及与该恒定的取样速率无关地生成随这些数字信号而变的多个预定投影角的投影数据的装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：恩里科多拉扎，汉斯J威登，道格拉斯Q亚伯拉罕，
申请(专利权)人：模拟技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]