專利名稱：三維反向投影方法和設(shè)備及x射線ct設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三維反向投影方法和設(shè)備，和X射線CT(計算機斷層)設(shè)備，以及根據(jù)三維反向投影方法在常規(guī)掃描(軸向掃描)中進行圖像重建。
背景技術(shù)：
在根據(jù)三維反向投影方法在常規(guī)掃描(軸向掃描)中進行圖像重建的方法中，通過這些行共同的圖像重建方法，對多行檢測器中的每一行進行處理(例如參見專利文獻1)。
專利文獻1日本專利申請公開No.2003-225230(9-10頁，圖1-2)該基于三維反向投影方法的圖像重建方法通常出現(xiàn)的問題在于，其比基于二維反向投影的圖像重建需要更加大量的計算，并且更加耗時。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供一種三維反向投影方法和設(shè)備，其需要的計算量更小，并且耗時更少，以及一種包括這種三維反向投影設(shè)備的X射線CT設(shè)備。
(1)本發(fā)明一方面是解決前述問題的一種三維反向投影方法，其特征在于包括將通過使用具有多個檢測器的多行X射線檢測器或平面X射線檢測器的常規(guī)掃描(軸向掃描)收集的投影數(shù)據(jù)D0平面投影到投影平面上，以確定平面投影數(shù)據(jù)D1；然后在X射線的傳輸方向上將所述平面投影數(shù)據(jù)D1投影到象素上，該象素構(gòu)成以重建域上多個象素的間隔在與投影平面平行的方向上連續(xù)設(shè)置的多個線，以確定在多個平面投影數(shù)據(jù)線的重建域上構(gòu)成線的象素的反向投影象素數(shù)據(jù)D2，該重建域取決于重建域平面與X射線束之間形成的角度；對所述多條線進行插值，以確定重建域上線之間的象素的反向投影象素數(shù)據(jù)D2；和為在圖像重建中使用的所有視圖逐象素的添加反向投影象素數(shù)據(jù)D2，以確定反向投影數(shù)據(jù)D3。
(2)本發(fā)明另一方面是用于解決前述問題的一種三維反向投影設(shè)備，其特征在于包括平面投影數(shù)據(jù)計算裝置，用于將通過使用具有多個檢測器的多行X射線檢測器或平面X射線檢測器的常規(guī)掃描(軸向掃描)收集的投影數(shù)據(jù)D0平面投影到投影平面上，以確定平面投影數(shù)據(jù)D1；反向投影象素數(shù)據(jù)計算裝置，用于在X射線的傳輸方向上將所述平面投影數(shù)據(jù)D1投影到象素上，該象素構(gòu)成以重建域上多個象素的間隔在與投影平面平行的方向上連續(xù)設(shè)置的多個線，以確定在多個平面投影數(shù)據(jù)線的重建域上構(gòu)成線的象素的反向投影象素數(shù)據(jù)D2，該重建域取決于重建域平面與X射線束之間形成的角度，并用于在所述多條線之間進行插值，以確定重建域上線之間的象素的反向投影象素數(shù)據(jù)D2；和反向投影數(shù)據(jù)計算裝置，用于為在圖像重建中使用的所有視圖逐象素的添加反向投影象素數(shù)據(jù)D2，以確定反向投影數(shù)據(jù)D3。
(3)本發(fā)明另外還有一方面是用于解決前述問題的一種X射線CT設(shè)備，其特征在于包括X射線管；多行檢測器，其具有多個檢測器行；掃描裝置，用于在圍繞待成像的對象轉(zhuǎn)動所述X射線管和所述多行檢測器其中至少之一時，收集投影數(shù)據(jù)D0；平面投影數(shù)據(jù)計算裝置，用于根據(jù)所述投影數(shù)據(jù)D0確定平面投影到投影平面上的平面投影數(shù)據(jù)D1；反向投影象素數(shù)據(jù)計算裝置，用于在X射線的傳輸方向上將所述平面投影數(shù)據(jù)D1投影到象素上，該象素構(gòu)成以重建域上多個象素的間隔在與投影平面平行的方向上連續(xù)設(shè)置的多個線，以確定在多個平面投影數(shù)據(jù)線的重建域上構(gòu)成線的象素的反向投影象素數(shù)據(jù)D2，該重建域取決于重建域平面與X射線束之間形成的角度，并用于在所述多條線之間進行插值，以確定重建域上線之間的象素的反向投影象素數(shù)據(jù)D2；和反向投影數(shù)據(jù)計算裝置，用于為在圖像重建中使用的所有視圖逐象素的添加反向投影象素數(shù)據(jù)D2，以確定反向投影數(shù)據(jù)D3。
優(yōu)選的，考慮所要重建的圖像的圖像質(zhì)量對平面投影數(shù)據(jù)線的數(shù)目進行優(yōu)化，使得可以根據(jù)目標圖像的質(zhì)量優(yōu)化計算量。
優(yōu)選的，垂直于X射線管和X射線檢測器旋轉(zhuǎn)平面的方向表示為z方向，X射線束的中軸在0°旋轉(zhuǎn)角時的方向表示為y方向，并且與z方向和y方向正交的方向表示為x方向，所述投影平面定義為x-z平面，其通過-45°≤旋轉(zhuǎn)角＜45°，或者主要包括該范圍并且也包括其附近的旋轉(zhuǎn)角范圍以及135°≤旋轉(zhuǎn)角＜225°，或者主要包括該范圍并且也包括其附近的旋轉(zhuǎn)角范圍的旋轉(zhuǎn)中心，并且所述投影平面定義為y-z平面的旋轉(zhuǎn)角范圍，該平面通過45°≤旋轉(zhuǎn)角＜135°，或者主要包括該范圍并且也包括其附近的旋轉(zhuǎn)角范圍并且225°≤旋轉(zhuǎn)角＜315°，或者主要包括該范圍并且也包括其附近的旋轉(zhuǎn)角范圍的旋轉(zhuǎn)中心，使得可以適當?shù)拇_定平面投影數(shù)據(jù)D1。
優(yōu)選的，通過外推法從投影數(shù)據(jù)D0的多個數(shù)據(jù)元素確定平面投影數(shù)據(jù)D1的每一數(shù)據(jù)元素，使得可以適當?shù)拇_定該平面投影數(shù)據(jù)D1。優(yōu)選的，通過對平面投影數(shù)據(jù)D1的多個數(shù)據(jù)元素進行加權(quán)加法確定反向投影象素數(shù)據(jù)D2的每一數(shù)據(jù)元素，使得可以適當?shù)拇_定該反向投影象素數(shù)據(jù)D2。
優(yōu)選的，將使用加權(quán)因子wa和wb(wa+wb＝1)對在某一旋轉(zhuǎn)角(視圖)的反向投影象素數(shù)據(jù)D2和在相對旋轉(zhuǎn)角(視圖)的反向投影象素數(shù)據(jù)D2進行加權(quán)加法的結(jié)果確定該反向投影象素數(shù)據(jù)D2，其中加權(quán)因子取決于由連接在這些視圖的重建域上的象素和X射線聚焦點的直線與重建域平面之間形成的夾角，使得可以適當?shù)拇_定該反向投影象素數(shù)據(jù)D2。
在(1)-(3)中描述的本發(fā)明中，將平面投影數(shù)據(jù)D1在X射線的傳輸方向上投影到象素上，該象素構(gòu)成在重建域上以多個象素的間隔在與投影平面平行的方向上連續(xù)設(shè)置的多個線，以確定在多個平面投影數(shù)據(jù)線的重建域上構(gòu)成線的象素的反向投影象素數(shù)據(jù)D2，該重建域取決于重建域平面與X射線束之間形成的角度，并且因此對于重建域平面與X射線束之間較小的角度，平面投影數(shù)據(jù)線的數(shù)目就減少，于是減少了計算量。
具體的，根據(jù)本發(fā)明提供一種三維反向投影方法和設(shè)備和X射線CT設(shè)備，其特征在于它們通過根據(jù)重建平面(X-Y平面)與X射線束之間形成的錐角控制或優(yōu)化平面投影的線的數(shù)目而控制或優(yōu)化重建時間。
根據(jù)本發(fā)明的三維反向投影方法和設(shè)備和X射線CT設(shè)備，通過對于重建平面(X-Y平面)與X射線束之間形成的較小錐角減少平面投影的線的數(shù)目，并且對于更大的錐角就增大該數(shù)目，來減少重建時間。
從下面對本發(fā)明優(yōu)選實施例的描述，可以明顯的看到本發(fā)明進一步的目的和優(yōu)勢，如下附圖中所述。


圖1的方框圖所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的X射線CT設(shè)備。
圖2的說明圖解所示為X射線管和多行檢測器的旋轉(zhuǎn)。
圖3的說明圖解所示為錐形束。
圖4的流程圖所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的X射線CT設(shè)備的普通操作。
圖5的流程圖詳細描述了三維圖像重建過程。
圖6的概念性圖解所示為在X射線的傳輸方向上投影的重建域上的線。
圖7的概念性圖解所示為投影到檢測器平面上的線。
圖8的概念性圖解所示為以旋轉(zhuǎn)角＝0°投影到投影平面上的線上的投影數(shù)據(jù)Dr。
圖9的概念性圖解所示為以旋轉(zhuǎn)角＝0°投影到投影平面上的線上的投影線數(shù)據(jù)Dp。
圖10的概念性圖解所示為以旋轉(zhuǎn)角＝0°投影到投影平面上的線上的圖像位置線數(shù)據(jù)Df。
圖11的概念性圖解所示為以旋轉(zhuǎn)角＝0°投影到投影平面上的線上的高密度圖像位置線數(shù)據(jù)Dh。
圖12的概念性圖解所示為在旋轉(zhuǎn)角＝0°時重建域的線上的反向投影象素數(shù)據(jù)D2。
圖13的概念性圖解所示為在旋轉(zhuǎn)角＝0°時重建域的象素的反向投影象素數(shù)據(jù)D2。
圖14的概念性圖解所示為以旋轉(zhuǎn)角＝90°投影到投影平面上的線上的投影數(shù)據(jù)Dr。
圖15的概念性圖解所示為以旋轉(zhuǎn)角＝90°投影到投影平面上的線上的投影線數(shù)據(jù)Dp。
圖16的概念性圖解所示為以旋轉(zhuǎn)角＝90°投影到投影平面上的線上的圖像位置線數(shù)據(jù)Df。
圖17的概念性圖解所示為以旋轉(zhuǎn)角＝90°投影到投影平面上的線上的高密度圖像位置線數(shù)據(jù)Dh。
圖18的概念性圖解所示為在旋轉(zhuǎn)角＝90°時重建域的線上的反向投影象素數(shù)據(jù)D2。
圖19的概念性圖解所示為在旋轉(zhuǎn)角＝90°時重建域的象素的反向投影象素數(shù)據(jù)D2。
圖20的說明圖解所示為通過為所有的視圖逐象素的添加反向投影象素數(shù)據(jù)D2所獲得的反向投影數(shù)據(jù)D3。
圖21的說明圖解所示為即使平面投影線的數(shù)目較小，對于小的錐角可以獲得足夠的圖像質(zhì)量。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參照附圖詳細描述實現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式。應該注意到，本發(fā)明并不限于實現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式。圖1所示為X射線CT設(shè)備的方框圖。該設(shè)備是實現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式的范例。該設(shè)備的結(jié)構(gòu)代表了用于實現(xiàn)本發(fā)明關(guān)于本發(fā)明的三維反向投影設(shè)備或X射線CT設(shè)備的最佳模式的范例。該設(shè)備的操作代表了用于實現(xiàn)本發(fā)明關(guān)于本發(fā)明的三維反向投影方法的最佳模式的范例。該X射線CT設(shè)備100包括操作控制臺1、成像桌臺10和掃描機架20。該操作控制臺1包括輸入裝置2，用于接收人操作者的輸入；中央處理設(shè)備3，用于根據(jù)本發(fā)明等執(zhí)行三維反向投影處理；數(shù)據(jù)收集緩沖器5，用于收集在掃描機架20處獲取的投影數(shù)據(jù)；CRT6，用于顯示從投影數(shù)據(jù)重建的CT圖像；和存儲器裝置7，用于存儲程序、數(shù)據(jù)和X射線CT圖像。
該桌臺設(shè)備10包括支架12，用于在其上放置對象并將該對象輸送入/出掃描機架20的孔(空腔部分)。支架12通過設(shè)置在桌臺設(shè)備10中的電機驅(qū)動。
掃描機架20包括X射線管21、X射線控制器22、準直儀23、多行檢測器24、DAS(數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng))25、用于旋轉(zhuǎn)X射線管21等圍繞對象的身體軸轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)控制器26、以及用于與操作控制臺1和成像桌臺10進行控制信號等通信的控制接口29。中央處理設(shè)備3也通過控制接口29控制X射線控制器22、準直儀23和旋轉(zhuǎn)控制器26。
下面將對常規(guī)掃描(軸向掃描)進行描述。圖2和3為X射線管21和多行檢測器24的說明圖解。X射線管21和多行檢測器24圍繞旋轉(zhuǎn)中心IC旋轉(zhuǎn)。將垂直方向表示為y方向，水平方向為x方向，與這些方向正交的方向為z方向，X射線管21和多行檢測器24的旋轉(zhuǎn)平面為x-y平面。支架12的平移方向為z方向?？梢允褂闷矫鎄射線檢測器代替多行檢測器24。
X射線管21產(chǎn)生通常稱為錐形束CB的X射線束。平行于y方向的錐形束CB中心軸的方向被定義為旋轉(zhuǎn)角＝0°。多行檢測器24例如具有256個檢測器行。每一檢測器行例如具有1024個通道。
圖4的流程圖所示為X射線CT設(shè)備100的普通操作。在步驟S1，在繞所成像的對象旋轉(zhuǎn)X射線管21和多行檢測器24的時候，收集由桌臺的直線運動位置z、視角view、檢測器行索引j和通道索引i表示的投影數(shù)據(jù)D0(z，view，j，i)。通過掃描機架20進行數(shù)據(jù)收集。掃描機架20是本發(fā)明的掃描裝置的范例。
在步驟S2，對該投影數(shù)據(jù)D0(z，view，j，i)進行預處理(偏移校正、對數(shù)校正、X射線劑量校正和靈敏度校正)。在步驟S3，對預處理后的投影數(shù)據(jù)D0(z，view，j，i)進行濾波。具體的，將該數(shù)據(jù)進行傅立葉變換，與濾波器(重建函數(shù))相乘，并然后進行逆傅立葉變換。
在步驟S4，對該濾波后的投影數(shù)據(jù)D0(z，view，j，i)進行三維反向投影處理，以確定反向投影數(shù)據(jù)D3(x，y)。下面參照圖5描述該三維反向投影處理。在步驟S5，對該反向投影的數(shù)據(jù)D3(x，y)進行后處理，以獲得CT圖像。
圖5的流程圖詳細描述了三維反向投影處理(圖4中的步驟S4)。該流程圖表示中央處理設(shè)備3的操作。在步驟R1，從重建CT圖像所需要的所有視圖中選出一個視圖作為感興趣的視圖(即360°的視圖或“180°+扇形角的視圖”)。在步驟R2，從感興趣的視圖的投影數(shù)據(jù)D0(z，view，j，i)中提取投影數(shù)據(jù)Dr，其對應于重建域上處于多個象素間隔處的多個平行線。
圖6示范性地示出了重建域P上的多個平行線L0-L8。線的數(shù)目是該重建域中與這些線垂直的方向上象素的最大數(shù)目的1/64-1/2。例如，如果該重建域P中的象素的數(shù)目為512×512，那么線的數(shù)目是9。
而且，線的方向定義為-45°≤旋轉(zhuǎn)角＜45°(或主要包括該范圍并且也包括其附近的視角范圍)，以及135°≤旋轉(zhuǎn)角＜225°(或主要包括該范圍并且也包括其附近的視角范圍)的x方向。線的方向定義為45°≤旋轉(zhuǎn)角＜135°(或主要包括該范圍并且也包括其附近的視角范圍)，以及225°≤旋轉(zhuǎn)角＜315°(或主要包括該范圍并且也包括其附近的視角范圍)的y方向。而且，假定投影平面pp通過旋轉(zhuǎn)中心IC，并且平行于線L0-L8。
圖7所示為通過在X射線的傳輸方向上將多個平行線L0-L8投影到檢測器平面dp上形成的線T0-T8。根據(jù)X射線管21、多行檢測器24和線L0-L8(包括在z軸方向上從通過多行檢測器24的z軸方向上的中心的x-y平面到圖像重建域P的距離、和通過在圖像重建平面P上的一組象素點形成的線L0-L8的位置)的幾何位置確定X射線的傳輸方向；由于投影數(shù)據(jù)D0(z，view，j，i)在桌臺的直線運動方向上的位置z已知，于是可以準確的確定X射線的傳輸方向。
可以通過提取在對應于投影到檢測器平面dp上的線T0-T8的j行和i通道檢測器上的投影數(shù)據(jù)而獲得對應于線L0-L8的投影數(shù)據(jù)Dr。如果必要，通過插值或外推法獲得投影數(shù)據(jù)Dr。
現(xiàn)在如圖8中所示假定通過在X射線的傳輸方向上將線T0-T8投影到投影平面pp上形成的線L0′-L8′，并且根據(jù)z軸坐標信息在線L0′-L8′上設(shè)置投影數(shù)據(jù)Dr。
再次參照圖5，在步驟R3，將線L0′-L8′的投影數(shù)據(jù)Dr乘以錐形束重建加權(quán)以產(chǎn)生投影線數(shù)據(jù)Dp，如圖9中所示。該錐形束重建加權(quán)為(r1/r0)2，其中r0是從X射線管21的聚焦點到對應于投影數(shù)據(jù)Dr的多行檢測器24的第j檢測器行和第i通道的距離，并且r1是從X射線管21的聚焦點到對應于投影數(shù)據(jù)Dr的重建域上的點的距離。
在步驟R4，濾波投影線數(shù)據(jù)Dp。具體的，對投影線數(shù)據(jù)Dp進行FFT，乘以濾波器函數(shù)(重建函數(shù))，并進行逆FFT，以產(chǎn)生圖像位置線數(shù)據(jù)Df，如圖10所示。
在步驟R5，在該線方向上對圖像位置線數(shù)據(jù)Df進行插值，以產(chǎn)生高密度圖像位置線數(shù)據(jù)Dh，如圖11中所示。高密度圖像位置線數(shù)據(jù)Dh的數(shù)據(jù)密度是該線方向上重建域中象素的最大數(shù)目的8-32倍。例如，如果因子是16，并且重建域P中象素的數(shù)目為512×512，那么數(shù)據(jù)密度為8192點/線。進行從步驟R1至R5的處理的中央處理設(shè)備3是本發(fā)明的平面投影數(shù)據(jù)計算裝置的范例。
在步驟R6，如果需要，對高密度圖像位置線數(shù)據(jù)Dh進行采樣和插值/外推，以產(chǎn)生線L0-L8上的象素的反向投影象素數(shù)據(jù)D2，如圖12中所示。
在步驟R7，對高密度圖像位置線數(shù)據(jù)Dh進行采樣和插值/外推，以產(chǎn)生線L0-L8之間的象素的反向投影象素數(shù)據(jù)D2，如圖13中所示。進行從步驟R6至R7的處理的中央處理設(shè)備3是本發(fā)明的反向投影象素數(shù)據(jù)計算裝置的范例。
在圖8-13中，假定-45°≤旋轉(zhuǎn)角＜45°(或主要包括該范圍并且也包括其附近的視角范圍)，以及135°≤旋轉(zhuǎn)角＜225°(或主要包括該范圍并且也包括其附近的視角范圍)，而圖9-14應用于45°≤旋轉(zhuǎn)角＜135°(或主要包括該范圍并且也包括其附近的視角范圍)，以及225°≤旋轉(zhuǎn)角＜315°(或主要包括該范圍并且也包括其附近的視角范圍)。
作為使用加權(quán)因子wa和wb(wa+wb＝1)對在某一旋轉(zhuǎn)角(視圖)的反向投影象素數(shù)據(jù)D2和在相反旋轉(zhuǎn)角(視圖)的反向投影象素數(shù)據(jù)D2進行加權(quán)加法的結(jié)果確定該反向投影象素數(shù)據(jù)D2，其中加權(quán)因子取決于通過連接在這些視圖的重建域上的象素和X射線聚焦點的直線相對于重建域平面形成的夾角。
再次參照圖5，在步驟R8，逐象素的加圖13或19中所示的反向投影象素數(shù)據(jù)D2，如圖20中所示。在步驟R9，對于重建CT圖像所需要的所有視圖(即360°的視圖或“180°+扇形角”的視圖)，重復步驟R1-R8，以獲得反向投影數(shù)據(jù)D3(x，y)。進行從步驟R8至R9的處理的中央處理設(shè)備3是本發(fā)明的反向投影數(shù)據(jù)計算裝置的范例。
如圖21中所示，根據(jù)該X射線CT設(shè)備100，當為了保持圖像質(zhì)量，投影平面pp上的平面投影線之間的間距(在附圖中用灰色加粗線表示)保持為常數(shù)時，對于重建平面(X-Y平面)與X射線束之間形成的較大的錐角，選擇更大數(shù)目的平面投影線，以保持平面投影線之間的間距。對于較小的錐角，即使平面投影線的數(shù)目小，也可以保持平面投影線之間的間距。
換言之，對于重建平面(X-Y平面)與X射線束之間形成的較小的錐角，可以減少平面投影線的數(shù)目，以相對于較大錐角情況下減少重建的時間。
具體而言，對于靠近X射線多行檢測器中心的行，可以減少平面投影線的數(shù)目，以通過高速的三維反向投影進行圖像重建，并且對于靠近X射線多行檢測器邊緣的行，可以以不降低圖像質(zhì)量的程度增加平面投影線的數(shù)目，從而減少通過三維反向投影進行圖像重建處理的時間。
由于靠近X射線多行檢測器邊緣的行周圍的重建域相比于靠近中心的行對信號的S/N具有某些容差，可以使用適當?shù)臑V波器以衰減靠近X射線多行檢測器邊緣的行周圍的X射線，以獲得均勻的S/N。這也可以減少對象受到的曝光劑量。
而且在靠近X射線多行檢測器中心的行與靠近X射線多行檢測器邊緣的行之間可以采用不同的重建內(nèi)核。在這種情況下，低加重核用于靠近中心的行，并且高加重核用于靠近邊緣的行。這也可以提供均勻的S/N。
而且，可以通過區(qū)分在插值中靠近X射線多行檢測器中心的行與靠近X射線多行檢測器邊緣的行之間所包括的數(shù)據(jù)元素的數(shù)目，提供均勻的S/N。在這種情況下，對于靠近中心的行，插值中所包括的數(shù)據(jù)元素的數(shù)目增加，而靠近邊緣的行減少。
圖像重建的技術(shù)可以是根據(jù)Feldkamp方法的常規(guī)已知的三維圖像重建技術(shù)。而且，可以采用日本專利申請No.2002-066420、2002-147061、2002-147231、2002-235561、2002-235662、2002-267833、2002-322756和2002-338947中所提出的三維圖像重建技術(shù)。
在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以構(gòu)造本發(fā)明非常多的不同實施例。應該理解的是，本發(fā)明并不限于說明書中所描述的具體實施例，而是由所附權(quán)利要求書進行限定。
部件列表圖1100 X射線CT設(shè)備1. 操作控制臺2. 輸入設(shè)備3. 中央處理設(shè)備5. 數(shù)據(jù)收集緩沖器6. CRT7. 存儲器裝置10. 成像桌臺12. 支架20. 掃描機架21. X射線管22. X射線控制器23. 準直儀24. 多行檢測器25. DAS26. 旋轉(zhuǎn)控制器29. 控制接口圖221. X射線管CB 錐形束Dp 檢測器平面24. 多行檢測器通道方向圖321. X射線管CB 錐形束dp 檢測器平面檢測器行方向圖4開始S1 數(shù)據(jù)收集S2 預處理S3 濾波S4 3D反向投影處理S5 后處理結(jié)束圖5開始3D反向投影處理R1取某一視圖作為感興趣視圖R2提取對應于在重建域上多個象素的間距處的多個線的投影數(shù)據(jù)DrR3通過將投影數(shù)據(jù)Dr乘以錐形束重建權(quán)產(chǎn)生投影線數(shù)據(jù)DpR4通過對投影線數(shù)據(jù)Dp進行濾波產(chǎn)生圖像位置線數(shù)據(jù)DfR5通過在線方向上對圖像位置線數(shù)據(jù)Df進行插值產(chǎn)生高密度的圖像位置線數(shù)據(jù)DhR6如果需要，通過對高密度圖像位置線數(shù)據(jù)Dh進行采樣并對它們進行插值/外推以產(chǎn)生在重建域上多個象素的間距處的多個線上的象素的反向投影數(shù)據(jù)D2R7如果需要，通過對高密度圖像位置線數(shù)據(jù)Dh進行采樣并對它們進行插值/外推以產(chǎn)生在重建域上多個象素的間距處的多個線之間的象素的反向投影數(shù)據(jù)D2R8逐象素地加反向投影數(shù)據(jù)D2R9已經(jīng)添加對于圖像重建所需要的所有視圖的反向投影數(shù)據(jù)了嗎？結(jié)束圖6(a)、6(b)21. X射線管P重建域pp 投影平面圖7dp 檢測器平面檢測器行方向通道方向圖8-11、14-17pp 投影平面圖12、13、18、19P重建域圖21(a)、(c)21. X射線管P重建域pp 投影平面圖21(b)21. X射線管P重建域pp 投影平面錐形角大圖21(d)21. X射線管P重建域pp 投影平面錐形角小
權(quán)利要求
1.一種三維反向投影方法，其特征在于包括步驟將通過使用具有多個檢測器的多行X射線檢測器或平面X射線檢測器的軸向掃描收集的投影數(shù)據(jù)D0平面投影到投影平面上，以確定平面投影數(shù)據(jù)D1；然后在X射線的傳輸方向上將所述平面投影數(shù)據(jù)D1投影到象素上，所述象素構(gòu)成在重建域上在多個象素的間隔處在與投影平面平行的方向上連續(xù)設(shè)置的多個線，以確定在多個平面投影數(shù)據(jù)線的重建域上構(gòu)成線的象素的反向投影象素數(shù)據(jù)D2，其取決于重建域平面與X射線束之間形成的角度；對所述多條線進行插值，以確定重建域上線之間的象素的反向投影象素數(shù)據(jù)D2；和對于在圖像重建中使用的所有視圖逐象素地加反向投影象素數(shù)據(jù)D2，以確定反向投影數(shù)據(jù)D3。
2.權(quán)利要求1的三維反向投影方法，其中考慮所要重建的圖像的圖像質(zhì)量優(yōu)化平面投影數(shù)據(jù)線的數(shù)目。
3.權(quán)利要求1或2的三維反向投影方法，其中垂直于X射線管和X射線檢測器的旋轉(zhuǎn)平面的方向表示為z方向，X射線束的中軸在0°旋轉(zhuǎn)角時的方向表示為y方向，并且與z方向和y方向正交的方向表示為x方向，所述投影平面定義為x-z平面，該平面通過-45°≤旋轉(zhuǎn)角＜45°，或者主要包括該范圍并且也包括其附近的旋轉(zhuǎn)角范圍，以及135°≤旋轉(zhuǎn)角＜225°，或者主要包括該范圍并且也包括其附近的旋轉(zhuǎn)角范圍的旋轉(zhuǎn)中心，并且所述投影平面定義為y-z平面，其通過45°≤旋轉(zhuǎn)角＜135°或者主要包括該范圍并且也包括其附近的旋轉(zhuǎn)角范圍，以及225°≤旋轉(zhuǎn)角＜315°或者主要包括該范圍并且也包括其附近的旋轉(zhuǎn)角范圍的旋轉(zhuǎn)中心。
4.一種三維反向投影設(shè)備，其特征在于包括平面投影數(shù)據(jù)計算裝置，用于將通過使用具有多個檢測器的多行X射線檢測器或平面X射線檢測器的軸向掃描收集的投影數(shù)據(jù)D0平面投影到投影平面上，以確定平面投影數(shù)據(jù)D1；反向投影象素數(shù)據(jù)計算裝置，用于在X射線的傳輸方向上將所述平面投影數(shù)據(jù)D1投影到象素上，該象素構(gòu)成在重建域上在多個象素的間隔處在與投影平面平行的方向上連續(xù)設(shè)置的多個線，以確定在多個平面投影數(shù)據(jù)線的重建域上構(gòu)成線的象素的反向投影象素數(shù)據(jù)D2，其取決于重建域平面與X射線束之間形成的角度，并用于在所述多條線之間進行插值，以確定重建域上線之間的象素的反向投影象素數(shù)據(jù)D2；和反向投影數(shù)據(jù)計算裝置，用于對于在圖像重建中使用的所有視圖逐象素地加反向投影象素數(shù)據(jù)D2，以確定反向投影數(shù)據(jù)D3。
5.一種X射線CT設(shè)備，其特征在于包括X射線管；多行檢測器，具有多個檢測器行；掃描裝置，用于在圍繞待成像的對象轉(zhuǎn)動所述X射線管和所述多行檢測器至少其中之一時，收集投影數(shù)據(jù)D0；平面投影數(shù)據(jù)計算裝置，用于根據(jù)所述投影數(shù)據(jù)D0確定平面投影到投影平面上的平面投影數(shù)據(jù)D1；反向投影象素數(shù)據(jù)計算裝置，用于在X射線的傳輸方向上將所述平面投影數(shù)據(jù)D1投影到象素上，所述象素構(gòu)成在重建域上在多個象素的間隔處在與投影平面平行的方向上連續(xù)設(shè)置的多個線，以確定在多個平面反向投影數(shù)據(jù)線的重建域上構(gòu)成線的象素的反向投影象素數(shù)據(jù)D2，該重建域取決于重建域平面與X射線束之間形成的角度，并用于在所述多條線之間進行插值，以確定重建域上線之間的象素的反向投影象素數(shù)據(jù)D2；和反向投影數(shù)據(jù)計算裝置，用于對于在圖像重建中使用的所有視圖逐象素地加反向投影象素數(shù)據(jù)D2，以確定反向投影數(shù)據(jù)D3。
6.權(quán)利要求5的X射線CT設(shè)備，其中考慮所要重建的圖像的圖像質(zhì)量優(yōu)化平面投影數(shù)據(jù)線的數(shù)目。
7.權(quán)利要求5或6的X射線CT設(shè)備，其中垂直于X射線管和X射線檢測器旋轉(zhuǎn)平面的方向表示為z方向，X射線束的中軸在0°旋轉(zhuǎn)角時的方向表示為y方向，并且與z方向和y方向正交的方向表示為x方向，所述平面投影數(shù)據(jù)計算裝置將所述投影平面定義為x-z平面，其通過-45°≤旋轉(zhuǎn)角＜45°或者主要包括該范圍并且也包括其附近的旋轉(zhuǎn)角范圍，以及135°≤旋轉(zhuǎn)角＜225°或者主要包括該范圍并且也包括其附近的旋轉(zhuǎn)角范圍的旋轉(zhuǎn)中心，并且將所述投影平面定義為y-z平面，其通過45°≤旋轉(zhuǎn)角＜135°或者主要包括該范圍并且也包括其附近的旋轉(zhuǎn)角范圍，以及通過225°≤旋轉(zhuǎn)角＜315°或者主要包括該范圍并且也包括其附近的旋轉(zhuǎn)角范圍的旋轉(zhuǎn)中心。
8.權(quán)利要求5-7中任一項的X射線CT設(shè)備，其中所述平面投影數(shù)據(jù)計算裝置通過外推法從投影數(shù)據(jù)D0的多個數(shù)據(jù)元素確定平面投影數(shù)據(jù)D1的每一數(shù)據(jù)元素。
9.權(quán)利要求5-8中任一項的X射線CT設(shè)備，其中所述反向投影象素數(shù)據(jù)計算裝置通過對平面投影數(shù)據(jù)D1的多個數(shù)據(jù)元素進行加權(quán)加法確定反向投影象素數(shù)據(jù)D2的每一數(shù)據(jù)元素。
10.權(quán)利要求5-9中任一項的X射線CT設(shè)備，其中所述反向投影象素數(shù)據(jù)計算裝置將使用加權(quán)因子wa和wb(wa+wb＝1)對在某一旋轉(zhuǎn)角(視圖)的反向投影象素數(shù)據(jù)D2和在相反旋轉(zhuǎn)角(視圖)的反向投影象素數(shù)據(jù)D2進行加權(quán)加法的結(jié)果確定該反向投影象素數(shù)據(jù)D2，其中加權(quán)因子取決于由連接在這些視圖的重建域上的象素與X射線聚焦點的直線與重建域平面之間形成的夾角。
全文摘要
為了提高X射線CT設(shè)備中圖像重建的速度，將通過使用具有多個檢測器的多行X射線檢測器或平面X射線檢測器的軸向掃描收集的投影數(shù)據(jù)D0平面投影到投影平面上，以確定平面投影數(shù)據(jù)D1；然后在X射線的傳輸方向上將平面投影數(shù)據(jù)D1投影到象素上，所述象素構(gòu)成在重建域上以多個象素的間距在與投影平面平行的方向上連續(xù)設(shè)置的多個線，以確定在多個平面反向投影數(shù)據(jù)線的重建域上構(gòu)成線的象素的反向投影象素數(shù)據(jù)D2，該重建域取決于重建域平面與X射線束之間形成的角度；和對多條線進行插值，以確定重建域上線之間的象素的反向投影象素數(shù)據(jù)D2。
文檔編號A61B6/00GK1626037SQ20041010026
公開日2005年6月15日 申請日期2004年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月10日
發(fā)明者西出明彥, 萩原明 申請人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司