專利名稱：在計(jì)算開支最小化條件下降低焦外輻射效應(yīng)的ct數(shù)據(jù)處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于從測(cè)量數(shù)據(jù)中重建檢查對(duì)象的圖像數(shù)據(jù)的方法，其中，所述 測(cè)量數(shù)據(jù)是在計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)的發(fā)射焦點(diǎn)輻射和焦外輻射的輻射源與檢查對(duì)象之間 相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)由檢測(cè)器檢測(cè)的。
背景技術(shù)：
利用CT系統(tǒng)掃描檢查對(duì)象的方法眾所周知。在此方面，例如使用圓掃描、具有進(jìn) 給的順序圓掃描或者螺旋掃描。在這些掃描中，利用至少一個(gè)X射線源和至少一個(gè)相對(duì)的 檢測(cè)器從不同的拍攝角度拍攝檢查對(duì)象的吸收數(shù)據(jù)并將這樣收集的吸收數(shù)據(jù)或投影借助 相應(yīng)的重建方法計(jì)算出檢查對(duì)象的剖面圖像。為從計(jì)算機(jī)斷層掃描儀(CT機(jī))的X射線-CT-數(shù)據(jù)組中，也就是從所檢測(cè)的投影 中重建計(jì)算機(jī)斷層掃描的圖像，目前作為標(biāo)準(zhǔn)方法使用所謂的濾波反投影(Filtered Back Projection ；FBP)。重建的CT圖像的對(duì)比度和清晰度此外取決于焦點(diǎn)的尺寸，也就是說，發(fā)射X輻射 的X射線管陽極的那個(gè)范圍。通常X射線管既發(fā)射焦點(diǎn)射線，也發(fā)射焦外輻射，也就是(可 能明顯)超出固有的有效焦點(diǎn)以外形成的輻射。焦外輻射擴(kuò)大了X射線管的輻射面積并因 此使圖像的對(duì)比度和清晰度變差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種用于重建CT圖像的方法，其中，需要考慮，X射線管 既發(fā)射焦點(diǎn)輻射，也發(fā)射焦外輻射。在這種情況下特別是注意降低計(jì)算開支。此外提供一 種相應(yīng)的控制和計(jì)算單元、CT系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)程序和計(jì)算機(jī)程序制品。依據(jù)本發(fā)明的方法涉及從測(cè)量數(shù)據(jù)中重建檢查對(duì)象的圖像數(shù)據(jù)。在此，所述測(cè)量 數(shù)據(jù)是在計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)的發(fā)射焦點(diǎn)輻射和焦外輻射的輻射源與檢查對(duì)象之間相對(duì) 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)由檢測(cè)器采集的。檢查投影的測(cè)量數(shù)據(jù)的彼此的差別。此外進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)的校 正，以降低焦外輻射的效應(yīng)。在這種情況下，僅關(guān)于所選取的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行所述校正，而測(cè) 量數(shù)據(jù)的選取則取決于檢查結(jié)果。在使用得到校正的測(cè)量數(shù)據(jù)情況下進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的重 建。在數(shù)據(jù)采集后存在大量投影的測(cè)量數(shù)據(jù)。從這些測(cè)量數(shù)據(jù)中要重建檢查對(duì)象的 圖像。為此通常使用至少180°投影角度范圍的測(cè)量數(shù)據(jù)。在圖像重建之前進(jìn)行EFS校正 (EFS:焦外輻射)。為此處理一個(gè)、多個(gè)或者最好所有投影的測(cè)量數(shù)據(jù)。最好在求對(duì)數(shù)之前 對(duì)按照扇形或者錐形射線幾何形狀的強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行EFS校正。關(guān)于投影，不是校正所有測(cè)量數(shù)據(jù)，而是僅校正所選取的測(cè)量數(shù)據(jù)。根據(jù)對(duì)測(cè)量數(shù) 據(jù)的彼此差別的檢查來選取需要校正的這些測(cè)量數(shù)據(jù)。根據(jù)這些差別來校正投影的某些測(cè) 量數(shù)據(jù)，而不校正其他測(cè)量數(shù)據(jù)。所要校正的測(cè)量數(shù)據(jù)的這種選取在典型的臨床數(shù)據(jù)組情況下明顯減少圖像重建總共所需的計(jì)算時(shí)間。為對(duì)所選取的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行EFS校正使用本身公知的方法。此方面的例子是利用 專用的卷積核(Faltimgskern)對(duì)強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積，該卷積核精確或者良好近似地產(chǎn)生 EFS份額的“去卷積”。EFS校正改變測(cè)量數(shù)據(jù)，使得它們類似于沒有或者具有少量EFS所獲 得的那些測(cè)量數(shù)據(jù)。最后對(duì)于所觀察的投影存在新的測(cè)量數(shù)據(jù)組，其中對(duì)某些測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了 EFS校 正，而對(duì)其他測(cè)量數(shù)據(jù)沒有進(jìn)行EFS校正。這種新的測(cè)量數(shù)據(jù)組用于重建檢查對(duì)象的圖像。 該圖像與在使用原始測(cè)量數(shù)據(jù)的情況下獲得的圖像相比得到改進(jìn)對(duì)比度和清晰度得到提 高，因?yàn)榛贓FS的偽影不存在或者很少存在。在本發(fā)明的進(jìn)一步構(gòu)成中，僅對(duì)與其他測(cè)量數(shù)據(jù)具有最小差別的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行校 正。為此可以確定閾值，超過該閾值則說明，需要對(duì)相應(yīng)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行EFS校正。所述其 他測(cè)量數(shù)據(jù)(關(guān)于其確定差別，也就是各個(gè)所觀察的測(cè)量數(shù)據(jù)與其進(jìn)行比較)可以按照不 同方式來確定。例如，檢測(cè)器可以具有至少一個(gè)包括多個(gè)檢測(cè)元件的檢測(cè)行，在檢查時(shí)將一個(gè)檢 測(cè)行的檢測(cè)元件的測(cè)量數(shù)據(jù)與相同檢測(cè)行的處于確定距離上的另一個(gè)檢測(cè)元件的測(cè)量數(shù) 據(jù)進(jìn)行比較。這種距離可以意味著使用直接相鄰的檢測(cè)元件；但距離最好更大。對(duì)所有檢 測(cè)元件最好使用相同的距離。例如，檢測(cè)器可以具有至少一個(gè)包括多個(gè)檢測(cè)元件的檢測(cè)行，在檢查時(shí)將一個(gè)檢 測(cè)行的檢測(cè)元件的測(cè)量數(shù)據(jù)與相同檢測(cè)行的處于確定距離上的另外兩個(gè)檢測(cè)元件的測(cè)量 數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。具有優(yōu)點(diǎn)的是，另外兩個(gè)檢測(cè)元件與所觀察的檢測(cè)元件的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置。但 兩側(cè)上的距離也可以不同。在這里同樣適用的是，可以使用直接相鄰的檢測(cè)元件；但距離最 好更大。對(duì)所有檢測(cè)元件最好使用相同的距離。此外，另外兩個(gè)檢測(cè)元件可以處于所觀察 的檢測(cè)元件的相同側(cè)上。例如，檢測(cè)器可以具有至少一個(gè)包括多個(gè)檢測(cè)元件的檢測(cè)行，并在檢查時(shí)將一個(gè) 檢測(cè)行的檢測(cè)元件的測(cè)量數(shù)據(jù)與相同檢測(cè)行的處于確定距離上的另外四個(gè)檢測(cè)元件的測(cè) 量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。具有優(yōu)點(diǎn)的是，另外四個(gè)檢測(cè)元件與所觀察的檢測(cè)元件的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置， 也就是說，四個(gè)檢測(cè)元件的兩個(gè)設(shè)置在檢測(cè)元件的左側(cè)并且四個(gè)檢測(cè)元件的兩個(gè)設(shè)置在右 側(cè)，其中，到左側(cè)的距離與到右側(cè)的距離相同。但檢測(cè)元件兩側(cè)上的距離也可以不同。在這 里也適用的是，可以使用直接相鄰的檢測(cè)元件；但距離最好更大。對(duì)所有檢測(cè)元件最好使用 相同的距離。此外，另外四個(gè)檢測(cè)元件可以處于所觀察的檢測(cè)元件的相同側(cè)上。最好對(duì)檢測(cè)行的所有檢測(cè)元件進(jìn)行比較。如果一個(gè)檢測(cè)元件設(shè)置在行的邊緣上， 那么不能保持確定的距離，因?yàn)椴淮嬖谶@種距離的檢測(cè)元件，所以對(duì)該檢測(cè)元件要么不進(jìn) 行比較，要么選擇其他距離。如果檢測(cè)器具有多行，那么最好對(duì)每個(gè)檢測(cè)行的所有檢測(cè)元件 進(jìn)行比較。關(guān)于為比較而使用的唯一的檢測(cè)行內(nèi)部的檢測(cè)元件的確定所介紹的方法也可以 關(guān)于在不同檢測(cè)行內(nèi)的檢測(cè)元件被采用。在本發(fā)明的構(gòu)成中，測(cè)量數(shù)據(jù)校正與一個(gè)檢測(cè)元件相關(guān)地進(jìn)行，方法是，通過卷積 將該檢測(cè)元件的測(cè)量數(shù)據(jù)與相同檢測(cè)行的一定數(shù)量的相鄰檢測(cè)元件的測(cè)量數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。在 這種相互聯(lián)系中特別有益的是，其他檢測(cè)元件與所觀察的檢測(cè)元件具有的確定距離相當(dāng)于相鄰檢測(cè)元件數(shù)量的四分之一或者至少大約四分之一。依據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步構(gòu)成，這樣進(jìn)行選取，使測(cè)量數(shù)據(jù)的校正顯而易見僅在測(cè)量 數(shù)據(jù)對(duì)比度大的區(qū)域內(nèi)起作用。為此目的，注意力特別是轉(zhuǎn)向投影的測(cè)量值之間的大的差 別上。這樣可以有針對(duì)性地使受到EFS特別不利影響的那些圖像區(qū)得到改進(jìn)。依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選構(gòu)成，為選取測(cè)量數(shù)據(jù)，使用顯示需要進(jìn)行校正的那些測(cè)量數(shù) 據(jù)的函數(shù)。為此例如適合使用數(shù)字函數(shù)。具有優(yōu)點(diǎn)的是，對(duì)于在函數(shù)從需要進(jìn)行校正的測(cè) 量數(shù)據(jù)向不需要進(jìn)行校正的測(cè)量數(shù)據(jù)過渡的情況下的測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算已校正和未校正測(cè)量 數(shù)據(jù)的混合。這一點(diǎn)相當(dāng)于疊化(IJberblendung )測(cè)量數(shù)據(jù)并避免函數(shù)過渡上的偽影。依據(jù)本發(fā)明的控制和計(jì)算單元用于從CT系統(tǒng)的測(cè)量數(shù)據(jù)中重建檢查對(duì)象的圖像 數(shù)據(jù)。該控制和計(jì)算單元包括用于儲(chǔ)存程序代碼的程序存儲(chǔ)器，其中，程序存儲(chǔ)器內(nèi)-必要 時(shí)除了別的之外-存在適用于實(shí)施上述類型方法的程序代碼。依據(jù)本發(fā)明的CT系統(tǒng)包括 這種控制和計(jì)算單元。此外，該系統(tǒng)可以包括例如用于采集測(cè)量數(shù)據(jù)所需的其他組成部分。依據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序具有程序代碼裝置，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序時(shí)， 所述程序代碼裝置適用于實(shí)施上述類型的方法。依據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序制品包括儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)載體上的程序代碼裝 置，其適用于在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序的情況下實(shí)施上述類型的方法。


下面借助實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。其中圖1示出具有圖像重建組成部分的計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)的實(shí)施例的第一示意圖；圖2示出具有圖像重建組成部分的計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)的實(shí)施例的第二示意圖；圖3示出具有焦外輻射的X射線管的示意組成部分；圖4示出具有焦點(diǎn)輻射和焦外輻射的CT數(shù)據(jù)采集；圖5示出不同檢測(cè)元件的CT測(cè)量數(shù)據(jù)(衰減數(shù)據(jù))的曲線和具有從中計(jì)算的對(duì) 比度值的曲線；圖6A示出具有圖5平方對(duì)比度值的曲線和具有差值的曲線；圖6B示出用于顯示活化區(qū)的曲線和具有疊化系數(shù)的曲線。
具體實(shí)施例方式圖1首先示意示出具有圖像重建裝置C21的第一計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)Cl。處于機(jī) 架外殼C6內(nèi)的是這里未示出的封閉機(jī)架，其上設(shè)置第一 X射線管C2及相對(duì)的檢測(cè)器C3。 可選的是，在這里所示的CT系統(tǒng)中，設(shè)置第二 X射線管C4及相對(duì)的檢測(cè)器C5，從而通過附 加可供使用的輻射器/檢測(cè)器組合可以達(dá)到更高的時(shí)間分辨率，或者在使用不同的X射線 能量光譜時(shí)，輻射器/檢測(cè)器系統(tǒng)內(nèi)也可以進(jìn)行“雙能量(Dual-Energy)”檢查。CT系統(tǒng)Cl還具有病床C8，檢查時(shí)患者可以在病床上沿著也稱為ζ軸的系統(tǒng)軸線 C9移動(dòng)到測(cè)量場(chǎng)內(nèi)，其中，掃描本身可以作為沒有患者進(jìn)給的純圓形掃描，僅在所關(guān)心的檢 查范圍內(nèi)進(jìn)行。在這種情況下，X射線源C2或C4分別環(huán)繞患者旋轉(zhuǎn)。在此，檢測(cè)器C3或 C5與X射線源C2或C4相對(duì)地平行地同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，以采集投影測(cè)量數(shù)據(jù)，這些投影測(cè)量數(shù)據(jù)然 后被用于重建剖面圖像。作為在各個(gè)掃描之間逐步地移動(dòng)患者通過檢查區(qū)的順序掃描的替換，不言而喻，也存在螺旋掃描的可能性，其中在采用X射線輻射的循環(huán)掃描期間連續(xù)沿者 系統(tǒng)軸線C9移動(dòng)患者通過X射線管C2或C4與檢測(cè)器C3或C5之間的檢查區(qū)。通過患者 沿軸線C9的運(yùn)動(dòng)和X射線源C2或C4的同時(shí)循環(huán)，在測(cè)量期間在X射線源C2或C4相對(duì)于 患者的螺旋掃描時(shí)形成螺旋軌跡。這種軌跡也可以通過如下來實(shí)現(xiàn)，即在患者不運(yùn)動(dòng)的情 況下機(jī)架沿軸線C9移動(dòng)。CT系統(tǒng)Cl通過具有在存儲(chǔ)器中存在計(jì)算機(jī)程序代碼I^g1-Pan的控制和計(jì)算單元 ClO控制。從控制和計(jì)算單元ClO可以通過控制接口 M傳遞采集控制信號(hào)AS，以便依據(jù)確 定的測(cè)量協(xié)議控制CT系統(tǒng)Cl。由檢測(cè)器C3或C5采集的投影測(cè)量數(shù)據(jù)ρ (下面也稱為原始數(shù)據(jù))通過原始數(shù)據(jù) 接口 C23傳送到控制和計(jì)算單元C10。然后這些原始數(shù)據(jù)ρ (在需要時(shí)在適當(dāng)?shù)念A(yù)處理后) 在圖像重建組成部分C21內(nèi)被進(jìn)一步處理。圖像重建組成部分C21在該實(shí)施例中在控制和 計(jì)算單元ClO內(nèi)以處理器上的軟件方式，例如以一個(gè)或者多個(gè)計(jì)算機(jī)程序代碼I^g1-Pan的 方式實(shí)現(xiàn)。由圖像重建組成部分C21重建的圖像數(shù)據(jù)f然后被存儲(chǔ)在控制和計(jì)算單元ClO 的存儲(chǔ)器C22內(nèi)和/或者以常見的方式在控制和計(jì)算單元ClO的屏幕上被輸出。它們也可 以通過圖1中未示出的接口被輸入到與計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)Cl連接的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，例如放射信 息系統(tǒng)(RIS)并存儲(chǔ)在那里接入的大容量存儲(chǔ)器內(nèi)或者作為圖像輸出?？刂坪陀?jì)算單元ClO附加地還可以執(zhí)行EKG函數(shù)，其中，導(dǎo)線C12用于在患者與控 制和計(jì)算單元Cio之間傳導(dǎo)EKG勢(shì)能。圖1中所示的CT系統(tǒng)Cl附加地還具有造影劑注 射器C11，通過其可以附加地將造影劑注入患者的血液循環(huán)內(nèi)，從而可以更好顯示患者的血 管，特別是跳動(dòng)的心臟的心室。此外還可以實(shí)施灌注測(cè)量，對(duì)于灌注測(cè)量同樣適用所提出方 法。圖2示出一個(gè)C弧系統(tǒng)，其中與圖1的CT系統(tǒng)不同，外殼C6攜帶C弧C7，其上一 方面固定了 X射線管C2、另一方面固定了相對(duì)的檢測(cè)器C3。C弧C7為掃描同樣環(huán)繞系統(tǒng)軸 線C9回轉(zhuǎn)，從而可以從大量的掃描角度進(jìn)行掃描并可以從大量的投影角度中測(cè)定相應(yīng)的 投影數(shù)據(jù)P。圖2的C弧系統(tǒng)Cl與圖1中的CT系統(tǒng)一樣具有圖1所述類型的控制和計(jì)算 單元C10。本發(fā)明可以在圖1和2所示的兩個(gè)系統(tǒng)中使用。此外，原則上也可以用于其他CT 系統(tǒng)，例如具有形成完整一圈檢測(cè)器的CT系統(tǒng)。圖3示出X射線管的示意圖，正如可以在圖1和2的系統(tǒng)中使用的那樣。通過利 用在陰極K與陽極A之間施加的電壓來加速?gòu)臒彡帢OK發(fā)出的電子e_，產(chǎn)生由X射線管發(fā) 射的X射線輻射。在快速的電子e_進(jìn)入陽極材料(例如鎢)內(nèi)時(shí)，形成X射線輻射。這種 輻射主要相當(dāng)于電子e_的減速輻射。重建的圖像的清晰度主要取決于X射線管陽極A上焦斑(Brermfleck)的尺寸。有 效焦斑i^ok，也就是發(fā)射大部分X射線輻射的陽極A的范圍稱為有效焦點(diǎn)。在診斷的X射線 管情況下焦點(diǎn)尺寸通常在0. 3mm到2mm之間。根據(jù)X射線管的結(jié)構(gòu)的不同，在本身的有效 焦點(diǎn)Fok的外面在數(shù)厘米的范圍上發(fā)出X射線輻射，其因此使圖像的對(duì)比度顯示不清晰、變差。這種寄生的X射線輻射稱為焦外輻射，簡(jiǎn)稱EFS(英語EFR，extra focalradiation，也寫做off-focus radiation)。EFS的形成做如下解釋一部分高速擊中陽極A的電子e_要么彈性地從陽極A反射，要么它們?cè)陉枠OA內(nèi)引發(fā)重新離開陽極表面 的次級(jí)電子。這些散射的初級(jí)或者次級(jí)電子e_的能量與初級(jí)電子e_的能量相比減少約 20%。通過陽極A的電場(chǎng)的吸引，電子再次擊中陽極A。由這些電子產(chǎn)生的X射 線輻射為焦外輻射。由于電子e_前面的能量損耗，EFS平均比焦點(diǎn)的X射線輻射更柔。 在此，散射電子e_的擊中部位一般情況下遠(yuǎn)離本來的焦點(diǎn)R)k。電子e_擴(kuò)大了發(fā)射區(qū) 和由此的成像的輻射源，使有效焦點(diǎn)Fok擴(kuò)展。這一點(diǎn)在圖3中通過有效焦點(diǎn)Fok旁邊的 區(qū)域Δ表示。由X射線管發(fā)射的全部輻射的EFS比例根據(jù)X射線管的結(jié)構(gòu)典型地最高約 為 10%。如果沒有將EFS全部析出，那么它成為掃描檢查對(duì)象所使用的X射線輻射的組成 部分。圖4示意示出通過檢查對(duì)象0的投影值的采集。檢查對(duì)象0內(nèi)部空間上的衰減分布 或密度分布為f(2L)。這一點(diǎn)適用于通過從所采集的投影值(也就是從測(cè)量數(shù)據(jù))中重建來 測(cè)定。然后f(2L)可以作為灰度值圖像顯示。h(i)表示陽極上的發(fā)射分布；它包括焦點(diǎn)輻 射和焦外輻射。發(fā)射分布h(i)即說明從陽極的哪個(gè)點(diǎn)發(fā)出多少X射線發(fā)射。陽極的延伸-簡(jiǎn)化為一維-采用t表示。JId表示確定的檢測(cè)器像素或元件。檢 測(cè)器具有一個(gè)或者多個(gè)檢測(cè)行，其中，每行包括大量并排設(shè)置的檢測(cè)元件。ζ F(t)、ζ F(t') 和ζρ“〃 )為陽極的位置t、t'和t〃向檢測(cè)器像素JLd的X射線。X射線通過檢查對(duì)象 0的軌跡沿線性參數(shù)s分布。角度α是投影角度，該角度在CT系統(tǒng)的輻射源/接收器對(duì)環(huán) 繞檢查對(duì)象0旋轉(zhuǎn)時(shí)改變。即可以通過α的數(shù)據(jù)來識(shí)別確定的投影。在每個(gè)投影中，由每 個(gè)檢測(cè)元件采集測(cè)量值?？梢钥闯觯瑹o論是由焦點(diǎn)發(fā)出的射線(F(t')，還是由焦點(diǎn)外面 發(fā)出的射線(F(t)和(F(t")，均為檢測(cè)器像素JId的測(cè)量結(jié)果提供份額。EFS的存在使CT機(jī)的調(diào)制傳輸函數(shù)變差。借助調(diào)制傳輸函數(shù)可以將重建的圖像 內(nèi)部的對(duì)比度與成像的對(duì)象內(nèi)部的對(duì)比度進(jìn)行比較。調(diào)制傳輸函數(shù)是本振頻率的函數(shù)，其 作為每個(gè)長(zhǎng)度單位的線對(duì)(Linienpaar)的數(shù)量給出。通過可能與有效焦點(diǎn)距離相當(dāng)遠(yuǎn)的 EFS，調(diào)制傳輸函數(shù)特別是在本振頻率小的情況下變差。這樣使圖像的對(duì)比度變差。特別是 低對(duì)比度的對(duì)象組成部分在高對(duì)比度的對(duì)象組成部分的附近更差地成像。例如在拍攝頭顱 時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種不希望的效應(yīng)。在頭顱邊緣的附近，例如在靠近外頭蓋骨的大腦區(qū)內(nèi)，EFS可 能使對(duì)比度發(fā)生明顯變化。為消除EFS的消極影響，在重建檢查對(duì)象的圖像之前可以進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)的EFS去 卷積(英語EFS deconvolution)。為此使用去卷積函數(shù)，其考慮哪些射線來自焦點(diǎn)和哪些 射線是EFS。為此需要認(rèn)識(shí)X射線源的輻射特性(Abstrahlcharakteristik)以及所檢查的 對(duì)象的(至少近似的)模型。通過EFS去卷積從測(cè)量數(shù)據(jù)中“計(jì)算出”EFS射線。進(jìn)行EFS去卷積，方法是，在使用去卷積函數(shù)的情況下，為每個(gè)投影重新計(jì)算(也 就是校正)所有測(cè)量數(shù)據(jù)，也就是每個(gè)檢測(cè)行的每個(gè)檢測(cè)元件的測(cè)量數(shù)據(jù)。關(guān)于確定的檢 測(cè)元件，這一點(diǎn)意味著去卷積函數(shù)具有確定的寬度，例如49 ；與此相應(yīng)觀察一系列的測(cè)量 數(shù)據(jù)，這些測(cè)量數(shù)據(jù)由所觀察的檢測(cè)元件一側(cè)上、中間的所觀察的檢測(cè)元件上的檢測(cè)元件 的對(duì)，和所觀察的檢測(cè)元件另一側(cè)上的檢測(cè)元件的M個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)組成。長(zhǎng)度49的這一系 列測(cè)量數(shù)據(jù)現(xiàn)在利用去卷積函數(shù)卷積。該計(jì)算的結(jié)果是各個(gè)檢測(cè)元件的EFS校正測(cè)量值。 對(duì)于各個(gè)投影的所有檢測(cè)元件并且對(duì)于所有投影進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。因此產(chǎn)生一個(gè)用于圖像 重建的得到修正的測(cè)量數(shù)據(jù)組。由此重建的圖像消除了通過EFS引起的偽影。
但卷積運(yùn)算的計(jì)算非常費(fèi)時(shí)。與此相應(yīng)，通過測(cè)量數(shù)據(jù)的去卷積明顯提高計(jì)算CT 圖像的持續(xù)時(shí)間。因此通常僅對(duì)于所選取的圖像進(jìn)行EFS去卷積，即對(duì)于這種圖像進(jìn)行其 在對(duì)象邊緣附近的低對(duì)比度顯示對(duì)診斷是特別重要的。為取得測(cè)量數(shù)據(jù)的快速EFS去卷積，按如下所述進(jìn)行僅在如下圖像區(qū)內(nèi)應(yīng)用EFS去卷積在該圖像區(qū)中，EFS由于偽影或質(zhì)量損失而變 得明顯。上面已經(jīng)詳細(xì)介紹過，由于EFS導(dǎo)致的質(zhì)量損失主要在對(duì)比度非常大的對(duì)象組成 部分的附近出現(xiàn)。與此相應(yīng)，EFS去卷積被限制在高對(duì)比度的區(qū)域上。這一點(diǎn)在圖5中示 思不出ο圖5中橫坐標(biāo)上標(biāo)出信道編號(hào)N。在這種情況下，這是一行檢測(cè)元件的編號(hào)。圖5 的曲線ATT示出對(duì)數(shù)的衰減值。為獲得這些數(shù)值，對(duì)各個(gè)測(cè)量值(也就是由檢測(cè)元件接收 的X射線強(qiáng)度)標(biāo)準(zhǔn)化、求對(duì)數(shù)和改變符號(hào)。曲線ATT因此相當(dāng)于測(cè)量數(shù)據(jù)。導(dǎo)致圖5的 曲線ATT的拍攝是頭顱掃描。右側(cè)和左側(cè)上的兩個(gè)波峰來自頭部外殼，在拍攝期間頭顱由 頭部外殼保持。陡峭的上升和下降由如下的X射線引起該X射線縱向地透射頭皮和外頭 蓋骨。圓形頂峰來自既穿過頭蓋骨也穿過腦內(nèi)部的X射線。可以看出，衰減分布中出現(xiàn)兩個(gè)大的突變大致是在信道編號(hào)270和信道編號(hào)460 處。在這種情況下這是從空氣向頭顱的過渡。現(xiàn)在為每個(gè)投影和每個(gè)信道如下檢查測(cè)量數(shù)據(jù)組，在哪些區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)大的對(duì)比 度。高對(duì)比度相當(dāng)于彼此相鄰的檢測(cè)元件的測(cè)量值的大的值差。這種檢查的結(jié)果作為曲線 CON在圖5中示出。數(shù)值CON可以按照不同的方式計(jì)算。一種具有優(yōu)點(diǎn)的可能性如下S(i)是求對(duì)數(shù)的測(cè)量值，也就是曲線ATT的單值。參數(shù)i在此方面表示信道編號(hào)。 為所有信道i按照下列憑經(jīng)驗(yàn)推導(dǎo)的公式計(jì)算對(duì)比度CON CON ⑴=(I S ⑴-S (i+w) I +1 S ⑴-S (i_w) |)2即計(jì)算在當(dāng)前觀察的信道的值S (i)與向一側(cè)位移w個(gè)信道的信道的值S (i+w)之 間的差，并計(jì)算在當(dāng)前觀察的信道的值s(i)與向另一側(cè)位移w個(gè)信道的信道的值S(i-W) 之間的差。可以根據(jù)需要選取參數(shù)W。特別合適的是，w大約相當(dāng)于EFS去卷積函數(shù)的濾波寬 度的四分之一。在圖5和6的具有EFS去卷積函數(shù)的49個(gè)濾波元件的例子中w選擇為12。為計(jì)算CON(i)，將數(shù)值S(i)僅與兩個(gè)處于確定的相鄰區(qū)域內(nèi)的數(shù)值S(i+w)和 S(i-w)進(jìn)行比較就足夠了。分別僅使用所觀察的信道的右側(cè)和左側(cè)的一個(gè)比較值就足夠 了，因?yàn)樾枰^察緩慢變化的結(jié)構(gòu)，而不是局部噪聲。與此相應(yīng)，曲線CON的計(jì)算僅需很少 時(shí)間。特別地，它-與每個(gè)單個(gè)信道i相關(guān)一與EFS去卷積相比計(jì)算強(qiáng)度小得多，該EFS去 卷積不僅涉及另外兩個(gè)檢測(cè)元件的測(cè)量值，而且涉及大量其他檢測(cè)元件的。作為分別僅采用在右側(cè)和左側(cè)上的一個(gè)數(shù)值用于比較的例子的替換，也可以將每 側(cè)上的兩個(gè)數(shù)值用于比較。在這種情況下，對(duì)比度CON的公式為CON (i) = (I S (i) -S (i+w) I +1 S (i) -S (i-w) | +1 S (i) -S (i+v) | +1 S (i) -S (i-v) |)2在這種情況下，ν是與w不同的第二參數(shù)。將數(shù)值CON(i)分別與可選擇的(例如對(duì)所有信道N相同的)參數(shù)cO進(jìn)行比較。 從中確定圖6B的曲線ACT。正如借助信道編號(hào)N所看到的那樣，圖6A和6B的曲線僅涉及 圖5所示區(qū)域的一部分。該部分包括圖5曲線ATT的兩個(gè)左側(cè)波峰。
在各個(gè)數(shù)值CON (i)超過極限值cO的情況下，曲線ACT具有數(shù)值1，如果不是這種 情況則具有數(shù)值0。數(shù)值0在這種情況下意味著，在各個(gè)檢測(cè)元件的附近不存在大的測(cè)量值 差別，而數(shù)值1則表示這種差別的存在。可以看出，曲線ACT僅在曲線ATT的陡峭上升的區(qū) 域內(nèi)具有數(shù)值1。從曲線ACT可以知道，為哪些檢測(cè)元件進(jìn)行EFS去卷積僅為曲線ACT具有數(shù)值1 的那些檢測(cè)元件進(jìn)行EFS去卷積。因此這些測(cè)量值依據(jù)S(i) =>Σ (i)通過去卷積的測(cè) 量值取代，其中，Σ (i)是EFS校正的數(shù)值。關(guān)于單個(gè)檢測(cè)元件的EFS校正的計(jì)算在這種情 況下可以按照傳統(tǒng)的本身公知的方式進(jìn)行。曲線ACT具有數(shù)值0的其他檢測(cè)元件的測(cè)量值 在無EFS校正的情況下被用于圖像重建。即此時(shí)存在修改的EFS校正數(shù)據(jù)組，圖像重建可 以該數(shù)據(jù)組為依據(jù)。在該經(jīng)修改的數(shù)據(jù)組內(nèi)不做改變地接收了絕大多數(shù)測(cè)量值，而對(duì)于所選擇的測(cè)量 值進(jìn)行EFS校正。即，為進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)的EFS校正，不是像傳統(tǒng)那樣校正所有測(cè)量值，而是僅 校正在其相鄰區(qū)域內(nèi)確定了大對(duì)比度或大測(cè)量值差別的那些測(cè)量數(shù)據(jù)。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是， 用于計(jì)算新EFS校正的測(cè)量數(shù)據(jù)組所需的計(jì)算時(shí)間極大減少。該減少以哪個(gè)倍數(shù)進(jìn)行，基 本上取決于參數(shù)w和cO的選擇以及所掃描的對(duì)象。正如已經(jīng)提到的那樣，在具有49個(gè)濾 波元件的卷積核的圖5和6的例子中選擇為12。對(duì)于頭顱檢查的情況來說，cO例如可以選 擇為0. 75，這在典型的掃描時(shí)使EFS去卷積所需的計(jì)算時(shí)間減少約70% -80%。使用參數(shù)C0N，其使得測(cè)量值僅在如下區(qū)域內(nèi)通過EFS校正而改變，在該區(qū)域中存 在大的對(duì)比度值。取決于參數(shù)CON來作出關(guān)于實(shí)施EFS校正的決定，是一種合理的方法，正 如借助圖6A所看到的那樣。該圖以縮放的方式示出圖5的曲線CON。曲線DIF表示與原始 的測(cè)量值相比的改變，其是在完全EFS校正時(shí)獲得的。(曲線DIF的確定對(duì)圖像重建來說 沒必要；它的進(jìn)行只是為了演示該方法的合理性。)即為確定曲線DIF，對(duì)所有測(cè)量值S(i) 進(jìn)行EFS校正。從原始測(cè)量值中減去這些校正的測(cè)量值。這種比較的結(jié)果是曲線DIF。它 因此表明在完全EFS校正的情況下哪些檢測(cè)元件中出現(xiàn)變化。顯而易見，曲線CON主要在 曲線DIF與0明顯不同的位置上明顯不等于0。這一點(diǎn)意味著，僅對(duì)于值CON2與0明顯不 同的那些信道進(jìn)行EFS校正就足夠。為了在與曲線ACT的突變相應(yīng)的邊界上不引起偽影，在這些邊界上可以進(jìn)行EFS 校正的和未EFS校正的測(cè)量值的混合。通過這種疊化在邊界上產(chǎn)生軟過渡。為此計(jì)算疊化 函數(shù)F (i)，例如圖6B的曲線FAD中所示。然后通過下列公式進(jìn)行疊化Σ (i) => F(i)* Σ (i) + (l-F(i))*S(i)也就是說，使用相關(guān)信道i的疊化函數(shù)F (i)的數(shù)值，以便從各個(gè)信道EFS的EFS 校正的數(shù)據(jù)Σ (i)和未EFS校正的數(shù)據(jù)S(i)中計(jì)算混合，也就是加權(quán)總和。一個(gè)檢測(cè)元件的測(cè)量值與其他檢測(cè)元件的比較和取決于此的EFS校正借助單個(gè) 檢測(cè)行進(jìn)行了說明。作為對(duì)此的替換或者補(bǔ)充，比較和EFS校正也可以在檢測(cè)器的維中與 之垂直地進(jìn)行；在這種情況下，將檢測(cè)元件與另一個(gè)檢測(cè)行的檢測(cè)元件進(jìn)行比較并在該方 向上使用EFS校正。該方向在圖1和2中采用C9標(biāo)注。該方法類似也可以在檢測(cè)器的兩 個(gè)維中使用；在這種情況下，為EFS校正進(jìn)行二維卷積。前面借助實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明。不言而喻，可以進(jìn)行大量的變化和修改，而不偏離本發(fā)明的框架。
權(quán)利要求
1.用于從測(cè)量數(shù)據(jù)(P、ATT)中重建檢查對(duì)象(0)圖像數(shù)據(jù)(f)的方法，其中，所述測(cè) 量數(shù)據(jù)(P、ATT)是在計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)(Cl)的發(fā)射焦點(diǎn)輻射和焦外輻射的輻射源(C2、 C4)與檢查對(duì)象(0)之間相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)由檢測(cè)器(C3、C5)采集的，檢查投影的測(cè)量數(shù)據(jù)(P、ATT)的彼此的差別(CON)， 進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)校正，以降低焦外輻射的效應(yīng)，其中，所述校正僅關(guān)于所選取的測(cè)量數(shù)據(jù)(P、ATT)進(jìn)行，而測(cè)量數(shù)據(jù)(p、ATT)的選取則 取決于檢查結(jié)果，在使用得到校正的測(cè)量數(shù)據(jù)(P、ATT)情況下進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)(f)的重建。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其中，僅對(duì)與其他測(cè)量數(shù)據(jù)(P、ATT)具有最小差別的測(cè)量數(shù)據(jù)(p、ATT)進(jìn)行所述校正。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述檢測(cè)器(C3、m)具有至少一個(gè)包括多個(gè)檢測(cè)元件(N)的檢測(cè)行，并在檢查時(shí)將一 個(gè)檢測(cè)行的檢測(cè)元件(N)的測(cè)量數(shù)據(jù)(p、ATT)與相同檢測(cè)行的處于確定的距離上的另一個(gè) 檢測(cè)元件(N)的測(cè)量數(shù)據(jù)(ρ、ATT)進(jìn)行比較。
4.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述檢測(cè)器(C3、m)具有至少一個(gè)包括多個(gè)檢測(cè)元件(N)的檢測(cè)行，并在檢查時(shí)將一 個(gè)檢測(cè)行的檢測(cè)元件(N)的測(cè)量數(shù)據(jù)(p、ATT)與相同檢測(cè)行的處于確定的距離上的另外兩 個(gè)檢測(cè)元件(N)的測(cè)量數(shù)據(jù)(ρ、ATT)進(jìn)行比較。
5.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述檢測(cè)器(C3、m)具有至少一個(gè)包括多個(gè)檢測(cè)元件(N)的檢測(cè)行，并在檢查時(shí)將一 個(gè)檢測(cè)行的檢測(cè)元件(N)的測(cè)量數(shù)據(jù)(p、ATT)與相同檢測(cè)行的處于確定的距離上的另外四 個(gè)檢測(cè)元件(N)的測(cè)量數(shù)據(jù)(ρ、ATT)進(jìn)行比較。
6.按權(quán)利要求3-5之一所述的方法，其中，所述比較對(duì)檢測(cè)行的所有檢測(cè)元件進(jìn)行。
7.按權(quán)利要求1-6之一所述的方法，其中，所述測(cè)量數(shù)據(jù)校正關(guān)于一個(gè)檢測(cè)元件(N)進(jìn)行，方法是通過卷積將該檢測(cè)元件(N)的 測(cè)量數(shù)據(jù)(P、ATT)與相同檢測(cè)行的一定數(shù)量的相鄰檢測(cè)元件(N)的測(cè)量數(shù)據(jù)(p、ATT)相關(guān)聯(lián)。
8.按權(quán)利要求7和權(quán)利要求3-6之一所述的方法，其中，所述確定的距離大致相當(dāng)于相 鄰檢測(cè)元件(N)數(shù)量的四分之一。
9.按權(quán)利要求1-8之一所述的方法，其中，所述選取這樣進(jìn)行，使測(cè)量數(shù)據(jù)校正僅在測(cè) 量數(shù)據(jù)(P、ATT)的對(duì)比度大的區(qū)域內(nèi)起作用。
10.按權(quán)利要求1-9之一所述的方法，其中，對(duì)于測(cè)量數(shù)據(jù)(P、ATT)的選取，使用顯示需要進(jìn)行校正的那些測(cè)量數(shù)據(jù)(ρ、ATT)的函 數(shù)(ACT)。
11.按權(quán)利要求10所述的方法，其中，對(duì)于在所述函數(shù)(ACT)從需要進(jìn)行校正的測(cè)量數(shù)據(jù)(p、ATT)向不需要進(jìn)行校正的測(cè)量 數(shù)據(jù)(P、ATT)過渡的情況下的測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算已校正的和未校正的測(cè)量數(shù)據(jù)(p、ATT)的混合。
12.按權(quán)利要求1-11之一所述的方法，其中，所述檢測(cè)器(C3、m)具有多個(gè)包括大量檢測(cè)元件(N)的檢測(cè)行，并在檢查時(shí)將一個(gè)檢 測(cè)行的一個(gè)檢測(cè)元件(N)的測(cè)量數(shù)據(jù)(p、ATT)與一個(gè)或多個(gè)其他檢測(cè)行的一個(gè)或者多個(gè)其 他檢測(cè)元件(N)的測(cè)量數(shù)據(jù)(ρ、ATT)進(jìn)行比較。
13.—種控制和計(jì)算單元(ClO)，用于從CT系統(tǒng)(Cl)的測(cè)量數(shù)據(jù)(p、ATT)中重建檢查 對(duì)象(0)的圖像數(shù)據(jù)(f)，包括用于儲(chǔ)存程序代碼(Prg1-Prgn)的程序存儲(chǔ)器，其中，在所述 程序存儲(chǔ)器中存在實(shí)施按權(quán)利要求1-12之一所述方法的程序代碼(Prg1-Prgn)。
14.一種CT系統(tǒng)(Cl)，具有按權(quán)利要求13所述的控制和計(jì)算單元(ClO)。
15.一種具有程序代碼裝置(Prg1-Prgn)的計(jì)算機(jī)程序，以便在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行計(jì)算機(jī)程 序的情況下實(shí)施按權(quán)利要求1-12之一所述的方法。
16.一種計(jì)算機(jī)程序制品，包括儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)載體上的計(jì)算機(jī)程序的程序代 碼裝置(Prg1-Prgn)，以便在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序的情況下實(shí)施按權(quán)利要求1-12之一 所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于從測(cè)量數(shù)據(jù)(p)中重建檢查對(duì)象的圖像數(shù)據(jù)(f)的方法，其中，所述測(cè)量數(shù)據(jù)(p)是在計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)(C1)的發(fā)射焦點(diǎn)輻射和焦外輻射的輻射源(C2、C4)與檢查對(duì)象之間相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)由檢測(cè)器(C3、C5)采集的。檢查投影的測(cè)量數(shù)據(jù)(p)的彼此的差別，以及進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)校正，以降低焦外輻射的效應(yīng)。在此，僅關(guān)于所選取的測(cè)量數(shù)據(jù)(p)進(jìn)行所述校正，而測(cè)量數(shù)據(jù)(p)的選取則取決于檢查結(jié)果。在使用得到校正的測(cè)量數(shù)據(jù)(p)情況下進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)(f)的重建。
文檔編號(hào)A61B19/00GK102138804SQ201010580280
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月1日
發(fā)明者斯蒂芬·卡普勒 申請(qǐng)人:西門子公司