X线断层图象数据的归一化制造技术

将一监测探测器组件（７０）定位于一ＣＴ扫描仪的扫描平面外侧以确定对该扫描仪的Ｘ线源（２６）发出的未衰减的Ｘ线的探测。该监测探测器组件最好在一滤波ＣＴ扫描仪的各扫描投影期间与序列获取来自图象探测器（２Ｂ）的图象数据同时提供一序列监测探测测量值。使用在时间上最接近的监测探测测量值监测该图象数据。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请与共有待决的美国专利申请序列号NO.有关，该美国专利申请以John Dobbs和Ruvin Deych的名义同时申请，并转让给目前的受让人(代理人记录号ANA-56)，题目为“X线焦点移动补偿装置”(X-RAY FOCAL SPOT M0VEMENT COMPENSATION APPARATUS)。一般地，本专利技术涉及提高X线断层扫描图象的质量，特别地涉及使用在CT(计算机辅助X线断层术)描述中得到的X线照射量读数以将从该扫描中得到的图象数据归一化。第三代CT扫描仪包括分别固定在环形盘的径向相对侧上的X线源和X线探测器系统。后者可旋转地安装于门式支架里，这样在扫描中该盘连续地绕旋转轴旋转，与此同时，来自X线源的X线穿过位于该盘的开口里的物体到达探测器系统。探测器系统通常包括按圆弧形排成一单排装配的一探测器阵列，此圆弧有一曲率中心，在该点(称之为焦点)处从X线源发出辐射。X线源和探测器阵列都固定，以便该源和每个探测器之间的X线路径都位于与该盘的旋转轴垂直的同一平面(此后称为“切片平面”或“扫描平面”)。因为射线路径发源于基本上一个点源并以不同角度延伸到探测器，因此射线路径组成扇形，并且经常使用“扇”光束一语来描述在任一时刻的所有射线路径。在扫描期间一测量时刻由单个探测器探测到的X线被认为是一束“射线”。此射线在其路径上被所有的物质部分衰减，由此产生作为一单强度量值作为并因此是此路径上物质密度的函数。投影或视象，也就是X线强度测量通常在盘上多个角度位置的每一处上进行。例如，扫描仪可在持续大约2秒的单扫描中进行2880次投影，每次投影用一数据获取系统(DAS)得到384个数据读数。根据在扫描中在所有投影角获取的数据重建的图象将是穿过被扫描物体沿着扫描平面的一切片。为了“重建”在确定的扫描平面里的“视场”中物体截面或“切片平面”的密度图象，通常以象素阵列重建该图象，其中阵列里的每个象素是代表在扫描中所有穿过扫描平面中其相应位置的光线的衰减的值。当光源和探测器绕物体旋转时，射线从不同方向或投影角透过物体，穿过不同组合的象素位置。根据这些测量值数学地生成该切片平面中物体的密度分布，并且设置每个象素亮度值来表示这种分布。结果就是具有不同值的象素阵列，它代表了该切片平面的密度图象。为了产生高质量的图象，CT扫描仪设计者努力使误差源最小。于是，通常采用一些方法或通过校正设计或通过校准来校正误差。例如，在零X线级，使信号偏移最小并使其稳定是重要的，这样任何测量值都将包含能做出校正的已知恒定偏移。另外，在满标尺(full scale)下提供X线并进行测量，以便产生在X线路径中没有吸收材料的“空气”数据，由此使由于增益上的漂移和满标下测量不确定所引起的误差最小。因此，有了两个参照点，在这两点之间校正数据。在代表零和满标的两点之间，有一表示X线级和数据值之间关系的曲线。由于电信号随信号强度以非线性方式变化，导致X线级和数据值间关系的非线性。于是，为了校准该系统，将预定厚度的已知吸收值的材料(例如，水，聚乙烯，聚氯乙烯等放置)在扇光束的路径上，并产生数据。这些数据将表示该曲线上的点。使用这些已知材料使得可以确定具体扫描的正确剂量级和探测器效率。使用已知技术能容易地确定最适合的多项式，这样能生成并存储查找表。在确保优质X线断层图象的条件下，数据代表所有探测器对任何给定量光子的相同检测也是重要的。如果代表在测量期间从一个探测器接收到大量光子的一个数据不同于对相同测量的自所有其他通道接收的数据，结果将是在重建的图象中出现假象。因此，过去采用一些方法来校准每个数据通道的偏移和增益，这样使这两个因素引起的误差减小到最小。另外的误差由X线源引起。尽管设置X线管来提供恒定的X线通量输出，但是规定的时间期限内照射在检测器上的光子数在各探测器之间会发生变化。如上述，已知每个光子都会产生噪声。因此，探测到的光子数越少，信噪比(S/N)越差。另外，X线源在扫描期间会发生波动，特别是当它到了寿命期限，产生X线的波动强度时；并在至少一种情况下，即使设置X线源来为每个视象提供给定数量的光子，信号也会变坏。在一些称为“滤波”(filtered)CT扫描仪的CT扫描仪中，由于不是所有由阵列中的检测器对特定视象进行的测量都在同一时间被精确地进行，因此在扫描时间中信噪比变化的问题是更为严重的问题。而每个探测器与一滤波器耦合，这样每个探测器对于各投影被以一预定序列所读取。例如，参见1985年10月15日授权给Bernard M.Gordon的美国专利No.4,547,893和1988年9月6日授权给Uno等的美国专利No.4,769,827(下称“Uno等的专利”)。例如在Uno等的专利中所示，已知在弧形图象探测器阵列的相对端分别安装一对参考探测器以提供在一视象中得到的数据信号可与之比较即归一化的参考信号。在每次投影中都使用这些参考探测器来检测一次X线级，所提供的测量值非常接近由该阵列中央的探测器进行的X线测量值，因为专利权人认为这些值要比由探测器阵列两端的探测器所得到测量值更重要。假设由参考探测器探测的X线总是不会发生衰减。不幸地是，使用这种结构，扫描的一次或多次投影中未正确定位的病人或病人支架桌便能妨碍一个或两个参考探测器，导致对这些投影的由参考探测器检测到有关X线级的错误数据。另外，在投影中由每个参考探测器进行的测量占据的时间段等于投影的全部时间(To)而小于读参考通道所花的时间(Trs)。类似的时间段被用来测量和读所有的通道，502道(500个数据通道和2个参考通道)的每一个周期都交错排过单一投影的502个间隔。因此，将同样的参考信号用于所有500个数据通道，则探测和读每个数据信号的时间在500个数据通道的道与道间各不相同。结果，所得到的在时间上与参考信号相距最远的数据信号(假设这些信号由靠近参考探测器1和502的外层探测器探测)其精度将比在时间上与由参考探测器1和502进行的测量接近的探测器(中间的探测器，假设是探测器250和251)获得的信号精度低。本专利技术的一般目的是提供一种第三代CT扫描仪的X线图象数据归一化装置，它能有效地减小和克服先有技术的问题。本专利技术更具体的目的是提供与滤波的CT扫描的每次投影相关的图象数据信号的归一化，以减小图象数据信号上信号随时间变化的效应。本专利技术的另一具体目的是监测扫描中CT扫描仪的X线照射量级，以便对X线强度的变化进行校正。本专利技术的另外一目的是即使在观察中的病人或病人支架桌对于图象探测器阵列没有正确定位，也能提供与滤波的CT扫描的每次投影相关的图象数据信号的归一化。本专利技术的再另一目的，就是提供比由Uno等的专利所述系统提供的数据更精确的滤波CT扫描数据。本专利技术的再另一目的，就是提供改进的滤波CT扫描仪，其中不要求显著的计算就能减小扫描中获取数据上X线通量的波动效应。本专利技术还有另外一目的，就是提供改进的CT扫描仪，其中能充许X线通量的快速波动，来延长X线源的寿命。本专利技术的其他目的将随后部分地提出并部分地说明。本专利技术因此包括拥有其结构、元件的组合和部件的配置的装置，以及涉及几个步骤和这些步骤中的一个或更多个对于其他步骤的关系和次序的方法。它们都将在下面的详细公开的申请范围中被示例说明，它们都将表示在权利要求本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｘ线断层扫描装置，包括：（ａ）Ｘ线源，用来在Ｘ线断层扫描中产生Ｘ线；（ｂ）Ｘ线探测装置，包括多个图象数据探测器，用来在所述Ｘ线断层扫描的连续投影期间沿预定光线路径探测由所述Ｘ线源发射并由所述数据探测器接收的Ｘ射线，并且用来产生代表在每个所述投影期间由所述图象数据探测器探测的Ｘ线通量的多个图象探测器信号；（ｃ）Ｘ线断层扫描装置，用来在Ｘ线断层扫描期间绕被扫描物体至少旋转Ｘ线源；及（ｄ）用来对于每个所述投影以预定的顺序读取所述图象数据探测器的装置；所述装置还包括：监测探测 器装置，用来探测由所述光源产生并由所述监测探测器装置接收的Ｘ线，并用来提供一序列监测测量信号，作为在每个所述投影期间在预定间隔处由所述监测探测器装置探测的Ｘ线通量的函数；及用于将在每次投影期间获得的多个图象探测器信号的每一个归一化，作为 在时间上与读每个所述图象探测器信号的时间最接近的间隔之中产生的监测测量信号的函数的装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：约翰多布斯，汉斯威登，
申请(专利权)人：模拟技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]