焦点摆动CT最佳通道滤波器制造技术

一种时域最优化改进ＤＡＳ（４０）滤波器（４６），用于焦点（３０）摆动型ＣＴ扫描器（１０）中，其滤波时间响应Ｆ（ｔ）为一把焦点（３０）从一位置驱动到另一位置的波形ｗ（ｔ）的函数。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数据收集系统(DAS)，特别涉及使用时域最佳化滤波器、专门用于CT扫描器中的数据收集系统。
技术介绍
某些信号处理技术涉及到检测许多模拟信息信号，以获得由这些信号所表示的数据。例如，CT扫描器之类市场上销售的医用成象装置用预定数量和类型的射线照射一物体，以便用图象显示该物体的内部特征。检测器传感来自物体的射线，生成表示物体内部特征的模拟信号。附图说明图1所示扫描器10之类第三代CT扫描器包括分别固定在一环形转盘14直径方向两边上的一x线源24和一x线检测系统26。转盘14可转动地装在一机架(未示出)中，从而转盘14在扫描过程中围绕一转动轴线16(称为Z轴)连续转动，同时x线从线源24穿透位于该转盘开口中的一物体20后照射到该检测系统上。该检测系统26包括一弧形单行检测器28阵列，与称为″焦点″的一点30相间距，x线源24的射线从该点射出。当检测器阵列由单行检测器构成时，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线路都位于一与转盘的转动轴线或z轴16垂直的平面中，该平面称为″扫描平面″。扫描时一检测器28在一测量时段所检测的x线称为一″射线″。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，从而常常用“扇形”光束32描述任一时刻的所有线路。射线的一部分受其线路中的所有物质的衰减，因此沿线路对x线衰减积分可得出强度测量、从而得出该线路中的质量密度。一般在转盘许多角位的每一角位测量投影视图即x线强度。如图1所示，由线源24生成的扇形光束32指向检测器阵列26。该检测器阵列与一处理检测器阵列26的数据的DAS40连接。各检测器的输出一般用DAS的不同信号通道处理，尽管某些组的通道可共有信号路线，例如使用多重通道共有这些通道的共同分量。一般来说，每一信号通道用一A/D转换器(ADC)(图1中未示出)把检测器输出的模拟信号转换成相应数字信号。该数字信号在方框42处以公知方式处理，以矫正各种非线性和误差，例如按照一对数函数转换该信号，以矫正由温度变化等造成的偏差和非线性变化。矫正后的数据然后经处理后存储在存储器44中。然后按照一公知的滤波函数对该投影数据进行滤波，例如使用一快速傅里叶变换(FFT)函数，用一乘法函数乘以该变换函数后按照一快速反傅里叶变换(FFT-1)函数处理该乘积。用一反向投影计算机48以合适方式处理滤波后数据，例如使用公知的Radon算法，以便把该数据送到一显示处理器50后在52处存盘、在54处进行硬拷贝或在56处显示在一控制器上。对于常Z轴扫描来说，用扫描中在所有投影角收集的数据重构的图象为通过被扫描物体的扫描平面中的一断层面。对于螺旋扫描来说，扫描平面与物体在转盘转动的同时在Z轴方向上相对平动。处理数据时在扫描体积中形成该断层面平面。为了在该断层面平面中“重构”或“反向投影”物体的断面或“断层面”的密度图象，一般在一象素阵列中重构该图象，其中，赋予该阵列中每一象素一值，该值表示扫描过程中穿过该象素在扫描平面中相应位置的所有射线的衰减。由于线源24和检测器28围绕物体20转动，因此射线从不同方向或投影角穿透物体20后穿过不同位置组合的象素。从这些测量用数学方法算出物体在该断层面平面中的密度分布，每一象素的亮度值表示该分布。结果是一不同值的象素阵列表示出该断层面的密度图象。尽管由检测器通过各组读数生成的信号提供生成该两维图象所需数据，但是数据的收集和处理可造成各种设计问题。例如，每一投影视图的每组读数必须使用大量检测器，为了生成分辨率足够高的清晰图象，每一次扫描必须获得大量投影视图(一普通第三代CT扫描器包括约350-1000个检测器，在1-2秒内获得比方说600-3000幅投影视图，生成约为一百万个数据值即检测器读数，尽管这些数量显然可有变动)。因此，在扫描中收集扇形光束中x线的每一检测器必须空间滤波和对x线进行取样。该滤波器一般为直线长度(检测器沿检测器阵列的有效长度)为W的一空间积分器，取样区间Δ等于检测器节距。一般来说，W与Δ非常接近。从W由下式确定该阵列所能检测的扇形光束的0-fD的空间频率范围fD≤1W------(1)]]>从Δ由下式确定取样频率fSfS=1Δ------(2)]]>如所公知，为了防止扇形光束空间频率的相干，下式必须成立fD<12fS------(3)]]>或fD<12Δ------(4)]]>因此，用于投影的滤波器必须抑制本可用来提高分辨率的空间频率。为改善光束的取样频率、从而改善所生成图象的分辨率，可提高所使用检测器的数量和/或扇形光束的取样频率。一种为提高CT图象分辨率而提高取样速率的已有方法是偏置检测器阵列，使得它与其理论中心相距1/4检测器宽度(或节距)。确切说，如从扇形光束的顶点(“焦点”)经CT机的等角点(CT机的“等角点”位于转盘围绕其转动的成象平面中)到检测器阵列画一直线，该直线与检测器之一相交在该中心与该检测器边缘之间。在该位置上，检测器阵列在转盘第一个180°转动中收集的一组数据与转盘在第二个180°转动中收集的一组数据交错1/2检测器宽度或节距。从而相对位向相干伪影效应使得物体影像中在扫描时从相对方向获得的数据抵消。但实际上，伪影补偿的这一方法只对静止物体有效。用于活人时，不管病人在扫描中多么静止，组织的微小运动使得相干伪影效应造成的数据抵消的图象模糊。确切说，在转盘第二个180°转动中收集的数据组与在转盘第一个180°转动中收集的数据组交错，因此在空间序列上非常接近的交错数据在时间上不是相继获得的，而是在一段较长时间(例如一秒)中获得的，在这段时间中，组织的微小运动会造成误差。改善相干抵销、从而提高分辨率的另一种方法是，例如对应于1/4检测器偏置，提供在时间序列上互相相对的交错数据组，使得在空间序列上非常接近的交错数据在时间上相继获得，从而相邻两数据之间的任何相对运动出现在一段非常短的时间中，即小于毫秒。因此，不是生成两组相差转动180°的交错数据，而是两组数据生成为相继交错视图，因此在时间上非常接近。称为“焦点摆动”的一种这类方法可见美国专利Nos.4,689,809；4,819,260；4,894,850；5,065,420和5,259,014，在这些专利中，检测器阵列的位置不偏置，而是焦点在转盘以原本投影速率的两倍速率转动的过程中在两个位置之间变换，从而生成两交错投影组，每一组与焦点的一个焦点位置对应。确切说，从一位置上的焦点经等角点到该阵列中的一检测器的直线与从第二位置上的焦点经等角点到该检测器的直线相交在该检测器的1/2检测器宽度处。这样，从焦点的这两个位置获得的两组交错数据在图象中在同一序列中瞬时获得，从而改善相干抵销，减少微小运动造成的伪影。为提高图象质量，在相继读取DAS信号通道的输出时，每一取样区间中的读取显然应尽可能与从该通道的先前读取以及与从其他通道的读取无关。这影响到在信号A/D转换前处理与焦点不同位置对应的通道输出的滤波器的时域特性。因此该通道中的信号从先前取样区间的任何“溢出(spill-over)”或“叠加(cross talk)”会对该转换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于一ＣＴ扫描器的数据收集系统，该ＣＴ扫描器包括（ａ）限定一ｘ线源的一焦点的装置，以及（ｂ）按照一函数ｗ（ｔ）在至少两位置之间移动该焦点的装置，以对扫描过程中的线路进行取样测量，这些线路决定于焦点在扫描的各视图中的位置，所述数据收集系统包括：至少一检测器，根据扫描过程中的取样测量生成一信号Ｇ（ｔ）；以及滤波装置，对信号Ｇ（ｔ）滤波，其时间响应Ｆ（ｔ）为ｗ（ｔ）的函数。

【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，汉斯威登，
申请(专利权)人：模拟技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]