专利名称：放射计算机断层摄像装置及断层图像数据生成方法
技术领域：
本发明涉及一种具有获取容积数据能力的放射计算断层摄像装置，比如VCT(容积CT(计算机断层摄像(computed tomography)))装置或多行CT装置，以及一种应用于放射计算机断层摄像装置的断层图像数据的生成方法。
具体而言，本发明涉及一种放射计算机断层摄像装置以及通过校正来减少散射射线影响的断层图像数据生成方法。
背景技术：
公知的X射线CT装置包括，例如，由多个X射线检测单元以二维方式排列构成的X射线检测器来获得检测对象的投影数据的CT装置。定位所述多个X射线检测单元，使得它们的宽度处于沿着相对于所述检测对象的预定轴的方向上。由于X射线检测单元行是跨越轴线方向上的一定宽度形成的，因此具有按二维方式排列的X射线检测单元的X射线检测器通常被称为多行检测器。
在多行检测器中，沿轴的方向有时称为列方向，垂直于列方向的方向例如称为通道(channel)方向。
在包括多行检测器的X射线CT装置中，检测对象截面的投影数据是通过从围绕着多行检测器的轴线的多个位置上的预定焦点发射X射线扇形波束而获取的，这一扇形波束在列和通道方向上都由一定的宽度。
检测对象的断层摄影图像是基于投影数据通过重建计算而产生的。
这样一种具有二维范围的X射线检测器增大了另外由不是从焦点直接照射到检测面上的X射线照在检测面上的可能性，即，由于X射线与检测对象中的某些物质，如骨，碰撞而偏离了它们的传播方向的X射线造成的散射X射线(散射射线)。
尤其是，增加多行检测器中的行数使得在列方向上的扇状X射线束宽度增加，扇状射线束被投影到检测对象上更宽的区域，造成更多的散射射线的产生。结果，散射射线射到X射线检测单元上的可能性也相应地增加。
散射射线包含有那些接收到散射射线的X射线检测器本不该检测到的检测对象的投影信息。因此，这些散射射线造成了伪影(artifact)的产生，并且可能造成断层摄影图像的图像质量下降。
为减小上述散射射线的影响，人们提出了各种不同的技术。例如，专利文献1所公布的一种CT装置，它计算一个反卷积函数(deconvolution function)用于重建断层摄影图像，这一图像来自于一个数学计算得到的散射射线的弹性(相干)散射(coherentscatter)函数，并且使用反卷积函数重建图像，该反卷积函数校正相干散射射线的影响。
专利文献1日本专利申请公开第H7-184886号然而，在专利文献1所介绍的CT装置中，列方向X射线束的展开(孔径)宽度未予以特别考虑。因此，它无法完全解决多行检测器的问题。
如上面所解释的，传统的技术不能完全校正和减少由散射射线造成的影响，这种散射射线的影响随着X射线检测器行数的增加而增加，所以存在着进一步提高断层摄影图像的图像质量的需求。

发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种能够通过更为有效地校正散射射线造成的影响来减小断层摄影图像中的伪影的放射计算机断层摄影装置。
本发明的另一个目的是提供一种断层摄影图像数据生成方法，该方法能够通过更加有效地校正放射计算机断层摄影装置中的散射射线造成的影响来减小断层摄影图像中的伪影。
一种按照本发明的放射计算机断层摄影装置包括一个放射线检测器，具有以二维方式排列的多个放射检测单元，用于检测穿过检测对象的放射线；和一个重建装置，用于基于来自每一个所述多个放射检测单元的所述检测对象的投影数据，采用数学方法重建所述检测对象的断层摄影图像的断层摄影图像数据，所述投影数据是从通过由所述多个放射检测单元检测到的值中获得的，其中所述重建装置使用与由所述投影数据计算出的穿过所述检测对象的所述射线的路径长度相关的一个校正值来为每个所述放射检测单元校正所述投影数据，并且基于所述经校正的投影数据生成所述断层摄影图像数据。
一种按照本发明的断层摄影图像数据生成方法，应用于放射计算机断层摄影装置，该装置包括一个放射线检测器，具有以二维方式排列的多个放射检测单元，用于检测穿过检测对象的放射线；和一个重建装置，用于基于来自每一个所述多个放射检测单元的所述检测对象的投影数据，采用数学方法重建所述检测对象的体测摄影图像的断层摄影图像数据，所述投影数据是从通过由所述多个放射检测单元检测到的值中获得的，所述方法包括利用所述重建装置使用由所述投影数据计算得出的、与透过检测对象的辐射线的路径长度相关的校正值来校正所述投影数据的步骤；和基于由所述重建装置校正过的所述投影数据生成所述断层摄影图像数据的步骤。
在本发明中，多个用于检测放射线的放射检测单元按二维方式排列成具有二维范围。放射检测单元检测透过检测对象的放射线，从而针对每个放射检测单元产生了由辐射线造成的检测对象的投影数据。
所述重建装置基于针对每个放射检测单元获得的投影数据，计算透过检测对象的放射线的路径长度。所述重建装置使用一个与路径长度相关的校正值来校正投影数据。然后，该重建装置基于校正后的投影数据生成检测对象的断层摄影图像数据。
按照本发明，由散射射线造成的影响能够得到更加有效的校正，以减少断层摄影图像中的伪影。
本发明可应用于X射线CT装置或者VCT装置。
本发明其它的目的和优点将会通过后面对附图中所描绘出的本发明的优选实施方式的介绍而变得显而易见。


附图1是表示按照本发明的一种实施方式的X射线CT装置的总体结构的示意图。
附图2是表示用于计算透过检测对象的放射线的路径长度和与该路径长度相关的校正值的示范性校准过程的流程图。
附图3是表示模型与旋转部件之间的位置关系的示意图，其中(a)表示在某一视角下的位置关系，而(b)表示在另一视角下的位置关系。
附图4是代表一个检测器通道行中的数据的差异的大小的曲线图，其中(a)表示在某一视角下的示范值，而(b)表示在另一视角下的示范值。
附图5表示了一个检测器通道行中的路径长度，其中(a)表示在一定视角下的示范值，而(b)显示在另一视角下的示范值。
附图6是代表通过附图2中所示的校准过程而获得的路径长度与校正值之间的关系曲线图。
附图7是表示X射线源、X射线焦点、X射线束以及X射线检测器之间的关系的立体图。
附图8是表示按照本发明的一种实施方式，使用校正值来生成断层摄影图像数据的过程的流程图。
附图9是表示按照本发明的变形方式，使用校正值来生成断层摄影图像数据的过程的流程图。
具体实施例方式
现在将参照附图对本发明的实施方式进行介绍。应当注意，本发明中的放射线包括X射线。下面的介绍将以采用X射线作为放射线的X射线CT装置为范例而给出。
附图1是表示按照本发明的实施方式的X射线CT装置总体结构的示意图。附图1所示的X射线CT装置10包括一个X射线CT装置主体10A和一个控制台10B。如附图1所示，按照本发明的放射计算机断层摄影装置的一种实施方式为附图1所示的X射线CT装置10。
如图1所示，所述X射线CT装置主体10A包括一个旋转部件2和一个数据获取系统(DAS)20。
旋转部件2包括一个用于发射X射线的X射线源XL，和一个用于检测X射线源XL所发射的X射线的X射线检测器70。
X射线源XL从X射线焦点3发射扇形X射线束5。扇形X射线束5有时也称为扇状束(fan beam)。
扇形X射线束5的强度由X射线检测器70检测。
检测对象1放置在X射线源XL和X射线检测器70之间。按照本实施方式的X射线CT装置10的X射线源XL和X射线检测器70由旋转部件2带动围绕预定的轴O旋转，如附图1所示，同时两者之间的相对位置关系保持不变。例如，使得检测对象1从头到脚的躯体轴线方向与轴线O的方向保持一致。而且，轴线O的方向与附图1中z轴的方向是一致的。
按照本发明的旋转轴的具体实施方式
对应于轴线O。
X射线检测器70具有以二维矩阵(阵列)方式排列的多个检测器通道ch。按照本发明的放射检测单元的实施方式对应于检测器通道ch。
以二维方式排列的检测器通道ch由沿行方向的列指数i和沿列方向的行指数j来命名的。
本文中行方向有时也称为通道方向(channel direction)。沿通道方向排列成一行的检测器通道ch总称为检测器通道行。
在列方向上，多个检测器通道行7是相互平行地并列设置的。
在附图1中，以包含通道方向的截面图的方式示出了一个X射线检测器70。
在本发明中，第一排列方向的具体实施方式
相应于行方向(即通道方向)，第二排列方向的实施方式相应于列方向。
列指数(或通道指数)的数目i的数量级达到了，例如，1000。而行指数的数目j的数量级达到了，例如，16。
而且，每一个检测器通道ch是由，例如，闪烁器和光电二极管的组合构成的。
如附图1所示，将X射线检测器70中的列方向定义为z轴方向。垂直于z轴的平面定义为x-y平面。
X射线束5是在x-y和x-z平面上均有延伸的扇形射线束。
每一个检测器通道ch的放射检测面(下文中简称为检测面)Su均能够单独、独立地检测X射线束5的X射线强度，并可以获得与二维方式排列的检测器通道ch数量相应的数据。
每一个检测器通道ch的检测面Su均在通道方向上指向X射线焦点3，如附图1所示，并且在沿着z轴方向的列方向上指向X射线焦点3也指向其它方向。
换句话说，将多个检测器通道ch在通道方向上排列为沿着围绕轴0旋转的方向形成一个曲线，并且这多个检测器通道ch在垂直于通道方向的列方向上是水平排列的。
X射线强度数据的采集是通过扫描来实现的，其中穿过检测对象1的X射线束5的强度是在借助旋转部件2围绕轴O旋转X射线源XL和X射线检测器70的同时，通过在朝向检测对象1发射X射线束5的变化方向上的检测器通道而检测到的。这样就获得了围绕轴O的一次旋转过程中多个方向上的数据。数据采集的方向称为视角。在附图1中，附图标记k代表视角指数。每次旋转的视角数目可达到例如1000。这种情况下，视角之间的间隔如附图1所示为360°/1000。
DAS 20采集由X射线检测器70获得的多组数据。DAS 20将由X射线检测器70检测到的X射线强度的模拟数据转换为数字数据，并将它们发送到控制台10B。
发送到控制台10B的数字数据代表X射线束5在检测对象1中穿过的横截平面的投影数据。
如附图1所示，控制台10B包括一个计算/控制装置23、一个储存设备40和一个显示设备25。
在本发明中重建装置的具体实施方式
对应于计算/控制装置23。
计算/控制装置23例如是由硬件(如CPU(中央处理单元))和用于驱动该硬件的软件实现的。
所采用的储存设备40例如是一个半导体RAM(随机访问存储器)和一个硬盘驱动器。
储存设备40保存着一个与X射线束5穿过检测对象1的长度(即，路径长度)相对应的校正表。
构成校正表的校正值将稍后介绍。
计算/控制装置23接收由DAS 20采集的投影数据。该计算/控制装置23基于所接收到的投影数据进行重建计算(如反投影)，以生成图像数据。
在重建过程中，计算/控制装置23访问储存设备40，并且基于从校正表中读出校正值对投影数据进行校正。该计算/控制装置23然后基于校正后的投影数据生成图像数据。
计算/控制装置23生成的图像数据表示X射线束5在检测对象1中穿过的截面的图像，即，用于断层摄影图像的图像数据(断层摄影图像数据)。
断层摄影图像数据也可以保存在储存设备40。
而且，计算/控制装置23控制X射线CT装置10产生断层摄影图像的过程，以执行包括借助旋转部件2旋转X射线源XL和X射线检测器70和通过DAS 20获取投影数据的操作。
而且，计算/控制装置23实施显示控制，用于在显示设备25(如CRT(阴极射线管)和液晶显示屏)上基于储存在储存设备40内的断层摄影图像数据显示所产生的断层摄影图像或断层图像。显示设备25还显示用于操纵X射线CT设备10的操作图像。
计算/控制装置23与一个输入装置相连接，如键盘(未显示)。通过这个输入装置，将来自操控X射线CT设备10的操作人员的指令输入到计算/控制装置23中。
按照本实施方式，保存在储存设备40中的校正表被用于校正在使用X射线CT设备10对检测对象1进行的扫描中由散射X射线(散射射线)造成的影响。这些散射射线是由于与检测对象1中X射线透过性明显不同的物体(如骨骼)发生碰撞而偏离了它们的行进方向的X射线引起的。因此，可以认为在扫描检测对象1过程中总会产生一些散射射线。
而且，X射线检测器70中检测器通道行7数量的增加会增大X射线束5在列方向上的束宽度，这样将倾向于产生更多的散射射线，并且由散射射线造成的影响也会变得更大。
散射射线是由穿透检测对象1的X射线束5产生的。因此，散射射线的幅度或宽度主要取决于检测对象1，而认为由X射线CT设备10系统设置造成的差异(例如，X射线源XL和X射线检测器70之间的位置关系的差异)非常小。所以，校正表中的校正值是通过对它们与路径长度进行相关而适当地定义的，并且如此定义的值可以应用于具有任何系统设置的X射线CT装置。
然而，为了确定与路径长度相关的值，并且为了精确地处理X射线CT装置随时间的变化，最好实施针对路径长度标准化校正值而进行的校准。
因此，下面将参照附图2详细介绍校准的过程。
附图2是表示用于确定穿过检测对象1的X射线束5的路径长度和与路径长度相应的校正值的示范性校准过程的流程图。
在校准过程中，首先确定计数次数n(步骤ST1)。
计数次数n代表利用一个影响校正值的变化参数值执行校准的次数。所采用的参数的一个例子是由设置在X射线源XL与检测对象1之间的准直器(未示出)所定义的X射线束5的展开(孔径)宽度。展开宽度定义了X射线束5的形状并且确定了X射线束5在列方向上的宽度。
由于计数次数n会显著影响通过校正值对断层摄影图像的校正精度，因此最好选用各种因素加以考虑。
计数次数n的值应为自然数。
在确定了计数次数n之后，将用于统计计数次数的计数器的值m设置为初始值m＝0(步骤ST2)。
接下来，将代替检测对象1的模型放置在X射线源XL与X射线检测器70之间，以实施扫描(步骤ST3)。
为确定与路径长度相对应的校正值，需要在不同路径长度下的X射线检测数据。因此，使用了一个在x-y平面上的截面为椭圆形的椭圆模型PM作为模型，如附图3(a)和(b)中所示意性示出的。
附图3(a)表示旋转部件2和椭圆模型PM之间在某一角度下的位置相互关系，而附图3(b)表示在另一视角下它们的位置关系。如附图3(a)和(b)所示，采用椭圆形模型PM，可以使得，例如，即使对于其强度由位于X射线检测器70中心的检测器通道ch检测的同一X射线束5c，在某一视角下的路径长度5ca与另一视角下的路径长度5cb也能够得以区分。
如果不使用椭圆模型的话，也可以依次地使用多个具有不同直径的圆柱形模型。
在扫描之前，要确定用于X射线CT装置10的几类参数的PM(ST4)。
优选的参数PM是那些影响校正值的参数，包括，例如，前面提到的X射线束5的展开宽度、所要重建的断层摄影图像中的区域以及施加给X射线源XL的电压。可以将使用椭圆模型PM的X射线束5的路径长度的差异，看作包括在这些参数PM的变化之中。
为了简明，此处仅规定了展开宽度AP(m)随计数器的值m变化。
所采用的展开宽度AP(m)的值是，例如，在X射线检测器70的侧面上相邻于X射线源XL设置的、用于定义X射线束5的范围的准直器(未示出)的狭缝的宽度。该宽度可以在一定范围内适当变化，例如10-60毫米。
作为m＝0的第一次校准的基准线的展开宽度AP(0)为，例如，AP(0)＝10毫米。
由于展开宽度AP(0)相对较小，即，大约10毫米的数量级，因此X射线束5照射到X射线检测器70上的区域也较小，从而散射射线造成的影响也相对较小。最好因此将作为基准线的展开宽度AP(0)设定为一个相对较小的展开宽度。
在设定完展开宽度AP(m)之后，使用X射线CT装置10扫描椭圆模型PM并且获取投影数据(ST5)。
前面已经对由X射线CT装置10进行的扫描给出了总体的介绍，并且此处省略这一介绍。投影数据是针对在对每个检测器通道ch的扫描中使用的视角数量而获得的。
将步骤ST5中获得的投影数据定义为投影数据D(m)。
计算/控制装置23对在步骤ST5中获得的投影数据D(m)进行第一预处理，包括偏移校正和基准校正(步骤ST6)。
由于偏移校正、基准校正和其它这样的处理是在对投影数据D(m)进行反投影以生成图像数据之前进行的，因此它们称为预处理。
偏移校正是校正包括在检测数据中的偏移值的处理过程，偏移值主要是由包含在DAS 20中的A-D(模/数)转换器的漂移造成的。
基准校正是用于校正从X射线源XL发射的X射线强度变化的处理。从X射线源XL发出的X射线并不总是具有相同的强度，并且所发射的X射线的强度可能会在某些条件下发生变化。在这种情况下，由通常称为基准检测器通道(即，即使诸如检测对象1或模型这样的物体存在，也总是由没有穿透任何物体的X射线照射在上面的检测器通道ch)的检测器通道得到的投影数据D(m)与由其它检测器通道ch得到的投影数据D(m)的比值可用于校正所发射的X射线强度的变化。
将经过第一预处理之后的投影数据D(m)被命名为数据RD(m)。
如附图4(a)和(b)所示，计算/控制装置23使用RD(m)来为每一个检测器通道计算差值Sub(m)＝RD(m)-RD(0)(步骤ST7)。
附图4(a)和(b)中的曲线图表示在一个检测器通道行7中的差值Sub(m)的大小，其中横轴代表通道指数i，纵轴代表差值Sub(m)的大小，其中(a)表示在一定视角下的示范性数值，(b)表示在另一视角下的示范性数值。如附图3所示，椭圆模型PM投影到X射线检测器70上的投影区域因视角不同而不同，因此，具有差值Sub(m)的非零值的通道指数i的范围在视角与视角之间也不同，如附图4(a)和(b)所示。
如上所述，针对每个视角计算出了多个差值Sub(m)，差值Sub(m)的个数与检测器通道的数目相同。将这样得到的差值Sub(m)的值储存在储存设备40中。
当m＝0时，Sub(0)＝0；并且由于将m＝0的条件看作散射射线所造成的影响几乎不存在的基线，因此不作修改地使用Sub(0)＝0并且将数据RD(0)保存在储存设备40中。
由于认为数据RD(0)的值认几乎不包含由散射射线造成的影响，因此可以认为差值Sub(m)＝RD(m)-RD(0)表示散射射线的量值。
接下来，计算/控制装置23计算比值Sub(m)/RD(m)(步骤ST8)。
比值Sub(m)/RD(m)的计算结果给出了散射射线强度S在从X射线源XL直接达到每一个检测器通道ch的X射线强度P和散射射线的强度S之和中所占的比例，即，在由每一个检测器通道检测到的值中所占的比例。
每一个视角下的每一个检测器通道ch的比值Sub(m)/RD(m)也保存在储存设备40中。
而且，计算/控制装置23对步骤ST6中计算得到的数据RD(m)进行第二预处理(步骤ST9)。
第二预处理包括，例如，计算-log(RD(m))。
将经过第二预处理之后的数据RD(m)被命名为数据LD(m)。
数据LD(m)使得针对每一个检测器通道ch的投影数据的大小能够进行量化评价。
由于每一个检测器通道是由不同路径长度的X射线束5照射的，因此可以认为数据LD(m)的值与路径长度相关。因此，可以将数据LD(m)的数值认为是路径长度，从而可以为每一视角得到到达每一个检测器通道的路径长度，如附图5(a)和(b)所示。
在附图5(a)和(b)图中，横轴表示检测器通道行7的通道指数i，纵轴表示作为路径长度的数据LD(m)的值。另外，附图5(a)表示与附图4(a)相对应的某一视角下的示范值，而附图5(b)表示与附图4(b)相对应的另一视角下的示范值。
计算/控制装置23将生成的数据LD(m)储存于储存设备40中。
计算/控制装置23访问储存设备40，以读取其中存储的比值Sub(m)/RD(m)和数据LD(m)，并对照着数据LD(m)标出比值Sub(m)/RD(m)(步骤ST10)。
这一处理给出了如附图6所示的曲线PT。在附图6的曲线图中，横轴表示作为路径长度的数据LD(m)的值，纵轴表示作为校正值S/(S+P)的比值Sub(m)/RD(m)的值。由于校正值S/(S+P)是在由每一个检测器通道ch检测到的强度值(S+P)中散射射线的强度S所占的比例，因此其最大值为1。
应当注意到，附图6的图形无需实际生成，计算/控制装置23会实现路径长度和校正值之间的对应，就如同绘出了附图6的图形一样。
一旦前面提到的过程已被执行，计算/控制装置23确定计数器的值m是否已经达到了步骤ST1中规定的计数次数n(步骤ST11)。
如果还没有达到计数次数n，计算/控制装置23将计数器的值m递加一，将其重定义为m+1(步骤ST12)，并且重复步骤ST4到步骤ST10的过程。
附图7是表示X射线源XL、X射线焦点3、X射线束5和X射线检测器70之间的关系的主要部分的立体图。
在步骤ST4-ST10的循环中，步骤ST4中改变展开宽度AP(m)，从而X射线束5的宽度至少在X射线检测器70的列方向(z轴方向)上发生变化，如附图7所示。这是因为，如前所述，每个检测器通道ch的检测面Su形成了一条在由指数i表示的通道方向上指向X射线焦点3的曲线，并且该检测面Su在由指数j表示的列方向上是平直排列的。
当将检测面Su排列得不总是指向X射线焦点3而形成一条曲线时，如在列方向上那样，调整展开宽度AP，以扩大X射线束5的宽度，例如从宽度L1到宽度L2，因此使得散射射线所造成的影响更大。因而，为了研究散射射线的强度，最好在列方向上调整X射线束5的宽度。
在重复进行步骤ST4-ST11达到m＝n之后，计算/控制装置23进入到下一步骤。
如果在步骤ST3中采用一个圆柱模型代替椭圆模型PM，那么此时将判断是否要取而代之使用另一个不同直径的圆柱模型(步骤ST13)。
当采用圆柱形模型时，进程返回到步骤ST2，以将代表参数变化次数的计数器值m变回m＝0，并且在步骤ST3中，使用另一个直径不同的圆柱模型进行替换。
此后，重复进行从步骤ST4到ST12的处理。
当针对所有要进行处理的多个具有不同直径的圆柱模型的步骤ST2-ST12全部完成时，在步骤ST13中判断将不会再替换模型，并且进程进入到下一步骤。
所要采用的圆柱模型是具有多个尺寸的圆柱模型，例如，截面直径为20cm、30cm、40cm等等的圆柱模型。
当直到步骤ST13处理都已经完成并且为所有视角得到了针对每个检测器通道ch的路径长度与修正值之间的关系的曲线PT时，计算/控制装置23执行拟合，以将曲线PT复原(regress)为某一个函数(步骤ST14)。
计算/控制装置23通过例如最小平方的方法来最小化相对于曲线PT的差值之和，把校正值复原为某一阶的函数。在附图6中示出了一个通过拟合得到的示范性曲线图，作为拟合曲线图G1。
如曲线图G1所示，对曲线PT进行复原得到的函数最好是这样一个函数当路径长度为零时其值为零。
校准扫描就此已经完成，并且以附图6中的曲线G1所表示的函数形式获得了标准化为路径长度的校正值。
由曲线G1获得的校正值具有与路径长度相关的值，如从曲线G1可以看出的，校正值是路径长度的函数。由曲线G1表示的路径长度和校正值之间的相互关系作为一个校正表而被储存在储存设备40中。
现在将参照附图8介绍使用在校准扫描中获得的校正值来生成检测对象1的断层摄影图像数据的过程。附图8是表示使用本实施方式的校正值来生成断层摄影图像数据的过程的流程图。
计算/控制装置23首先通过控制X射线CT主体10A对检测对象1进行扫描。这一扫描给出了检测对象1上针对通道指数i、列指数j、视角指数k的投影数据D(i，j，k)(步骤ST21)。
这一扫描过程前面已经介绍，并且将省略对其进行的说明。
计算/控制装置23在投影数据D(i，j，k)基础上，计算出由每个检测器通道ch检测的对于通道指数i、列指数j和视角指数k、穿过检测对象1的X射线束5的路径长度Pr(i，j，k)(步骤ST22)。
由于已经针对附图2中所示的校准过程进行了说明，通过对投影数据D(i，j，k)进行第一、第二预处理而获得的数据可以认为是路径长度Pr(i，j，k)。
计算/控制装置23根据在步骤ST22中计算出的路径长度Pr(i，j，k)读取一个校正值(步骤ST23)。
计算/控制装置23访问储存设备40，以从校正表中读出与路径长度Pr(i，j，k)的值相应的校正值。计算/控制装置23使用一个根据曲线G1所示的拟合曲线对从校正表中得到的校正值进行了第二预处理之后的值作为用于下面的校正的校正值S/(S+P)。
用于计算校正值S/(S+P)的第二预处理步骤与附图2中步骤ST9中的第二预处理相同，比如负对数运算。
现在可以得到用于投影数据D(i，j，k)的、与路径长度Pr(i，j，k)相对应的校正值S/(S+P)了。
此后，检测对象1的断层摄影图像数据将通过使用校正值S/(S+P)对投影数据D(i，j，k)进行校正来生成。
在生成断层摄影图像数据的过程中，计算/控制装置23对投影数据D(i，j，k)应用第一预处理(步骤ST24)。
步骤ST24中第一预处理与附图2中的第一预处理相同，比如步骤ST6中的偏移校正和基准校正。
将对投影数据D(i，j，k)应用了第一预处理之后获得的数据被命名为数据D1(i，j，k)。
计算/控制装置23使用步骤ST23中得到的校正值来校正数据D1(i，j，k)(步骤ST25)。
具体来讲为，例如，将数据D1(i，j，k)乘以1-S/(S+P)来计算校正后的数据D1_0(i，j，k)。
计算/控制装置23对计算得到的数据D1_0(i，j，k)应用第二预处理，以重建断层摄影图像数据(步骤ST26)。
这一第二预处理与附图2中的步骤ST9是一样的。
将经过第二预处理之后的数据D1_0(i，j，k)被命名为D2(i，j，k)。
计算/控制装置23对数据D2(i，j，k)进行反投影和图像重建的数学运算处理，以生成检测对象1的某一横断面的图像数据，即，断层摄影图像数据(步骤ST27)。
所生成的断层摄影图像数据可以保存在储存设备40中，或者在经过后处理之后(包括诸如还原之类的预先规定的图像处理)显示在显示设备25上。
如上所述，按照本实施方式，通过借助校准扫描来建立与X射线束5透过检测对象1的路径长度Pr的相关，可以精确地获得用于校正散射射线影响的校正值S/(S+P)。
由于校正值S/(S+P)是在校准扫描中考虑了各种不同的参数(比如X射线束展开宽度AP)的同时而得到的，因此这一数值包含了与对检测对象1进行实际扫描相一致的多种情况。而且，在路径长度为0的部分，即不存在检测对象1的部分，如附图6中的拟合曲线曲线G1所示，校正值S/(S+P)为0，从而不进行校正。因此，通过使用按照本实施方式的校正值S/(S+P)，可以得到经过符合对检测对象1的实际扫描的适当校正的、具有高图像质量的断层摄影图像。由于由散射射线造成的影响得到了有效的校正，因此本实施方式是非常有效的，尤其是在X射线检测器70具有更多行并且由散射射线造成的影响更大的时候。
而且，当使用按照本实施方式的校正值S/(S+P)来减小由散射射线造成的影响时，X射线CT装置10的硬件无需特殊调整，从而可以容易地实施对散射射线的影响的校正。
(变形方式)使用校正值S/(S+P)生成断层摄影图像数据的过程不限于如附图8所示的那样，也可以通过其它过程来实现。现在将参照附图9介绍另一种使用校正值S/(S+P)来生成断层摄影图像数据的过程。
附图9是表示另一种使用校正值S/(S+P)来生成图像数据的过程的流程图。
附图9中所示的从步骤ST21-ST24的过程与附图8中的相同，将省略其详细介绍。
按照附图9中所示的变形方式，不是使用校正值S/(S+P)对数据D1(i，j，k)进行校正，而是使用校正值S/(S+P)对第二预处理之后的数据D1(i，j，k)进行校正(步骤ST30)。
具体来讲，例如，计算/控制装置23对数据D1(i，j，k)施加与附图8中步骤ST26的第二预处理相同的预处理，以计算出数据D1_1(i，j，k)。然后数据D1_1(i，j，k)乘以1-S/(S+P)来校正数据D1_1(i，j，k)，从而计算出数据D2(i，j，k)。
计算/控制装置23使用所计算的数据D2(i，j，k)来执行与附图8中步骤ST27相似的反投影和重建过程，以生成检测对象1某一横截面的断层摄影图像数据。
如上所述，按照本变形方式，检测对象1的断层摄影图像数据也可以通过如附图9所示的过程生成。
虽然附图8和附图9所示的过程在使用校正值S/(S+P)的校正的时间上不同，但是它们本质上是相同的过程，其中都应用了数学上等价的处理。因此，由附图9所示的过程获得的断层摄像图像与由附图8所示的过程获得的断层摄影图像是相同的，并且可以得到改善图像质量的相同效果。
应注意到，本发明并不仅局限于前面所提到的实施方式及其变形方式，而是可以进行多种修改。例如，校准扫描的过程不仅限于附图2的流程图所示的那样，而是任何可以达到相同效果的过程均可采用。而且，校正值S/(S+P)不但可以包含展开宽度AP，而且还可以包含包括要进行重建的断层摄影图像中的区域的其它参数或施加在X射线源XL上的电压。
而且，要获得投影数据，不仅可以用X射线还可以使用其它放射线，比如也可以采用伽马射线。此外，使用桶状X射线检测器来替代旋转部件2，可以采用具有不使用旋转机构来获取投影数据的结构的放射计算机断层摄影设备。
可以构成很多广义上不同的本发明的实施方式，而不会超出本发明的思想和范围。应当理解，本发明并不仅局限于本说明书中介绍的具体实施方式
，而只是由所附的权利要求书定义。
权利要求
1.一种放射计算机断层摄影装置(10)，包括一个放射线检测器(70)，具有以二维方式排列的多个放射检测单元(ch)，用于检测穿过检测对象(1)的放射线；和一个重建装置(23)，用于基于来自每个所述多个放射检测单元(ch)的所述检测对象(1)的投影数据，采用数学方法来重建用于所述检测对象(1)的断层摄影图像的断层摄影图像数据，所述投影数据是通过由所述多个放射检测单元(ch)检测到的值获得的，其中所述重建装置(23)使用与由所述投影数据计算出的、穿过所述检测对象(1)的所述射线的路径长度相关的校正值，来为每个所述放射检测单元(ch)校正所述投影数据，并且基于所述经校正的投影数据生成所述断层摄影图像数据。
2.按照权利要求1所述的放射计算机断层摄影装置(10)，其中所采用的所述校正值是基于校准扫描得到的值，在校准扫描中，采用了区分所述路径长度的模型(PM)作为所述检测对象(1)，并且由所述多个放射检测单元(ch)检测透过所述模型的所述放射线。
3.按照权利要求2所述的放射计算机断层摄影装置(10)，其中所述放射线检测器(70)围绕一个预定的旋转轴线来旋转所述模型(PM)；所述多个放射检测单元(ch)在两个排列方向以二维方式分布，一个是第一排列方向，另一个是垂直于所述第一排列方向的第二排列方向；和所述多个放射检测单元(ch)排列为，在所述第一排列方向上沿着围绕所述旋转轴旋转的方向形成一个曲线，并且在所述第二排列方向上平直排列。
4.按照权利要求2或3所述的放射计算机断层摄影装置(10)，其中具有不同路径长度的多组所述投影数据是通过使用所述放射线检测器(70)在围绕所述模型(PM)的多个方向上检测透过具有椭圆截面的所述模型(PM)的放射线而得到的，对所述投影数据进行预定的运算处理，以获得作为原始数据的值，并且将所述原始数据拟合为关于所述路径长度的某一函数，以获得作为所述校正值的值。
5.按照权利要求2-4中任何一项所述的放射计算机断层摄影装置(10)，其中获取所述校正值，使得它包含所述放射线束的展开宽度作为一个参数。
6.按照权利要求4或5所述的放射计算机断层摄影装置(10)，其中在一个基准展开宽度下得到的投影数据与在另一个与所述基准展开宽度不同的展开宽度下得到的投影数据之间的差，作为用于所述校正值的所述原始数据使用。
7.按照权利要求6所述的放射计算机断层摄影装置(10)，其中将所述原始数据拟合为关于所述路径长度的某一函数，以获得作为所述校正值的值。
8.按照权利要求7所述的放射计算机断层摄影装置(10)，其中所述原始数据是基于在与所述基准展开宽度不同的多个所述展开宽度下获得的所述投影数据而计算得到的。
9.按照权利要求5-8中任何一项所述的放射计算机断层摄影装置(10)，其中所述展开宽度在所述多个放射检测单元(ch)的所述第二排列方向上变化。
10.一种放射计算机断层摄影装置(10)中的断层摄影图像数据生成方法，该放射计算机断层摄影装置(10)包括一个放射线检测器(70)，其具有以二维方式排列的多个放射检测单元(ch)，用于检测穿过检测对象(1)的放射线；和一个重建装置(23)，用于基于来自每个所述多个放射检测单元(ch)的所述检测对象(1)的投影数据，采用数学方法来重建用于所述检测对象(1)的断层摄影图像的断层摄影图像数据，所述投影数据是通过由所述多个放射检测单元(ch)检测的值而获得的，所述方法包括利用所述重建装置(23)使用由所述投影数据计算得出的、与透过检测对象的射线的路径长度相关的校正值来校正所述投影数据的步骤；和基于由所述重建装置(23)校正过的所述投影数据生成所述断层摄影图像数据的步骤。
全文摘要
为有效校正散射射线的影响以减少断层摄影图像中的伪影，一X射线CT装置(10)包括多个以二维方式排列的检测透过检测对象(1)的X射线的X射线检测器通道(ch)，和一计算/控制装置(23)，基于由多个X射线检测器通道(ch)检测的值而得到的每个X射线检测器通道(ch)的检测对象(1)的投影数据，采用数学方法重建用于检测对象(1)的断层摄影图像的断层摄影图像数据，所述计算/控制装置(23)使用与根据每个X射线检测器通道(ch)的投影数据而获得的、透过检测对象(1)的X射线的路径长度相关的校正值来校正投影数据，并且基于校正后的投影数据生成断层摄影图像数据。
文档编号G01N23/04GK1596828SQ200410079809
公开日2005年3月23日 申请日期2004年9月20日 优先权日2003年9月19日
发明者贯井正健 申请人:Ge医疗系统环球技术有限公司