專利名稱：信號處理方法與裝置以及x射線ct裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號處理方法與裝置以及X射線CT(ComputedTomography計算機(jī)層析X射線攝影法)裝置，特別地涉及處理X射線檢測信號的方法與裝置以及設(shè)有這種信號處理裝置的X射線CT裝置。
背景技術(shù)：
在X射線CT裝置中，根據(jù)經(jīng)由多通道X射線檢測器收集到的X射線檢測信號重新構(gòu)成被檢測體的斷層圖像。作為多通道X射線檢測器，使用具有檢測單元的二維陣列的器件。由閃爍器(scintillator)和光電二極管的組合構(gòu)成各個檢測單元(例如，參考專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1特開2001-349949號公報(第4-5頁，圖1-3)為了提高重構(gòu)圖像的空間分辨率，需要將多通道X射線檢測器的檢測單元作成微小元件并提高X射線檢測信號的空間分辨率，然而，由于元件微小化所帶來的檢測單元X射線受光面積的減小，檢測靈敏度會降低，因此，在元件微小化方面也存有限制。所以，不容易獲得空間分辨率高的重構(gòu)圖像。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的課題在于，實現(xiàn)提高X射線檢測信號的空間分辨率的信號處理方法與裝置以及具備這種信號處理裝置的X射線受光面X射線CT裝置。
解決上述課題的本發(fā)明的一個方面是一種信號處理方法，該信號處理方法處理具有X射線受光面的檢測單元的X射線檢測信號，其特征在于，求出X射線檢測信號的傅立葉變換，求出X射線受光面的檢測單元的靈敏度分布的傅立葉變換，求出所述X射線檢測信號的傅立葉變換和所述靈敏度分布的傅立葉變換之商，然后求出所述商的傅立葉逆變換。
解決上述課題的本發(fā)明的另一方面是一種信號處理裝置，該處理裝置處理具有X射線受光面的檢測單元的X射線檢測信號，其特征在于，設(shè)有第1傅立葉變換部件，求出X射線檢測信號的傅立葉變換；第2傅立葉變換部件，求出X射線受光面的檢測單元的靈敏度分布的傅立葉變換；商計算部件，求出所述X射線檢測信號的傅立葉變換和所述靈敏度分布的傅立葉變換之商；以及傅立葉逆變換部件，求出所述商的傅立葉逆變換。
所述檢測單元構(gòu)成多通道X射線檢測器的各個通道，這對于改善多通道X射線檢測器的X射線檢測信號的空間分辨率而言是理想的。
解決上述課題的本發(fā)明的又一方面是一種X射線CT裝置，該X射線CT裝置設(shè)有信號收集部件，使X射線源和多通道X射線檢測器在隔著被測體而相對的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)來收集X射線檢測信號；處理部件，對收集到的X射線檢測信號進(jìn)行預(yù)處理；以及重構(gòu)部件，根據(jù)預(yù)處理后的信號重新構(gòu)成被測體的斷層圖像，其特征在于，所述處理部件設(shè)有第1傅立葉變換部件，求出構(gòu)成所述多通道X射線檢測器的各個通道的檢測單元的X射線檢測信號的傅立葉變換；第2傅立葉變換部件，求出X射線受光面的檢測單元的靈敏度分布的傅立葉變換；商計算部件，求出所述X射線檢測信號的傅立葉變換和所述靈敏度分布的傅立葉變換之商；以及傅立葉逆變換部件，求出所述商的傅立葉逆變換。
為獲得空間分辨率高的X射線檢測信號的二維分布，所述多通道X射線檢測器最好具有所述檢測單元的二維陣列。
根據(jù)本發(fā)明，由于求出檢測單元的X射線檢測信號的傅立葉變換、求出X射線受光面的檢測單元的靈敏度分布的傅立葉變換、求出X射線檢測信號的傅立葉變換和靈敏度分布的傅立葉變換之商、求出商的傅立葉逆變換，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)可獲得空間分辨率高的X射線檢測信號的信號處理方法與裝置以及具備這種信號處理裝置的X射線受光面X射線CT裝置。


圖1是表示本發(fā)明的最佳實施方式的一例X射線CT裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示X射線照射檢測裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示X射線檢測器的X射線入射面的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是表示X射線強(qiáng)度分布P(η)以及靈敏度分布a(η)的概念圖。
圖5是表示靈敏度分布測量要點的示圖。
圖6是表示操作控制臺功能的框圖。
符號說明100 門式臺架，200 工作臺，300 操作控制臺，110 X射線照射檢測裝置，130 X射線管，132 焦點，134 X射線，150 X射線檢測器，152 X射線入射面，154 檢測單元，312、314 傅立葉變換部，316 除法部，318 傅立葉逆變換部具體實施方式
以下，參照附圖來說明本發(fā)明的最佳實施方式。本發(fā)明并不限于本發(fā)明的最佳實施方式。圖1示意表示X射線CT裝置的結(jié)構(gòu)。該裝置是本發(fā)明的最佳實施方式之一例。以下，用該裝置的結(jié)構(gòu)來表示一例涉及X射線CT裝置的本發(fā)明的最佳實施方式和一例涉及信號處理裝置的本發(fā)明的最佳實施方式。并且，利用該裝置的動作來表示一例涉及信號處理方法的本發(fā)明的最佳實施方式。
如圖1所示，該裝置具有門式臺架100、工作臺200以及操作控制臺300。在門式臺架100中，利用X射線照射檢測裝置110對由工作臺200載入的被測體10進(jìn)行掃描，收集X射線檢測信號，并輸出至操作控制臺300。操作控制臺300根據(jù)從門式臺架100輸入的X射線檢測信號重新構(gòu)成圖像，并將重新構(gòu)成的圖像顯示于顯示器302。
門式臺架100是本發(fā)明信號收集部件的一例。操作控制臺300是本發(fā)明重構(gòu)部件的一例。在重新構(gòu)成圖像之前，操作控制臺300對X射線檢測信號進(jìn)行用以提高空間分辨率的預(yù)處理。關(guān)于X射線檢測信號的預(yù)處理后文將另作說明。
操作控制臺300還控制門式臺架100和工作臺200的動作。在操作控制臺300的控制下，門式臺架100以規(guī)定的掃描條件進(jìn)行掃描，工作臺200對攝影空間中的被測體10進(jìn)行定位以掃描規(guī)定部位。通過內(nèi)部安裝的位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)頂板202的高度及其上方的托板(cradle)204的水平移動距離來進(jìn)行定位。
以支柱206在底板208上的安裝部為中心，使支柱206擺動而調(diào)節(jié)頂板202的高度。隨著支柱206的擺動，頂板202在上下方向以及水平方向上產(chǎn)生位移。托板204在頂板202上在水平方向產(chǎn)生位移。可按照掃描條件，在門式臺架100傾斜的狀態(tài)下進(jìn)行掃描。門式臺架100的傾斜由內(nèi)部安裝的傾斜機(jī)構(gòu)來實施。
在圖2中示意表示X射線照射檢測裝置110的結(jié)構(gòu)。如圖所示，X射線照射檢測裝置110中，由X射線檢測器150檢測從X射線管130的焦點132放射出來的X射線134。X射線管130是本發(fā)明的X射線源的一例。X射線檢測器150是本發(fā)明的多通道X射線檢測器的一例。
X射線134由未圖示的準(zhǔn)直儀成形、且為錐束(cone beam)X射線。X射線檢測器150具有與錐束X射線的束散對應(yīng)地二維擴(kuò)展的X射線入射面152。X射線入射面152彎曲而構(gòu)成圓柱的一部分。圓柱的中心軸通過焦點132。
X射線照射檢測裝置110繞通過攝影中心即等角點(isocenter)O的中心軸轉(zhuǎn)動。該中心軸與X射線檢測器150形成的部分圓柱的中心軸平行。
設(shè)回轉(zhuǎn)中心軸的方向為z方向、連接等角點O和焦點132的方向為y方向、與z方向以及y方向垂直的方向為x方向。上述x、y、z軸成為以z軸為中心軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的3軸。
圖3是示意表示X射線檢測器150的X射線入射面152的平面圖。如該圖所示，X射線入射面152成為在x方向和z方向上二維配置了檢測單元154的X射線入射面。即，X射線入射面152成為檢測單元154的二維陣列。
各個檢測單元154構(gòu)成X射線檢測器150的檢測通道。由此，X射線檢測器150成為多通道X射線檢測器。檢測單元154例如由閃爍器和光電二極管組合而構(gòu)成。
這種X射線檢測器150的X射線檢測信號成為與X射線入射面152的檢測單元154的排列相對應(yīng)的取樣信號。設(shè)這些取樣信號為p1，p2，…，pn，則可由下式獲得各檢測信號。
p1＝∫p(η)a1(η)dηp2＝∫p(η)a2(η)dηpn＝∫p(η)an(η)dη這里，p(η)是入射X射線的強(qiáng)度，是在η方向上連續(xù)的信號。即，p(η)是在η方向上連續(xù)的X射線強(qiáng)度分布。a(η)是在η方向上檢測單元154的靈敏度分布。再有，η方向是x方向或z方向。圖4示意表示X射線強(qiáng)度分布p(η)和靈敏度分布a(η)。
當(dāng)所有的檢測單元具有相同的靈敏度分布時，靈敏度分布a1(η)，…，an(η)能夠由下式表示。這里，Tη是X射線強(qiáng)度分布的取樣間距。

a1(η)＝a(η-Tη)an(η)＝a(η-nTη)將(2)式的關(guān)系代入(1)式，由下式能夠得出檢測信號pn。
pn＝∫p(η)a(η-nTη)dη另一方面，由下式能夠得到X射線強(qiáng)度分布p(η)和靈敏度分布a(η)的卷積。
p′(η)＝p(η)a(η)＝∫p(τ)a(η-τ)dτ因此，在η＝nTη的條件下，成為[(5)式]p′(nTη)＝∫p(τ)a(nTη-τ)dτ由于a(η)為偶函數(shù)，能夠表示為[(6)式]p′(nTη)＝∫p(τ)a(τ-nTη)dτ由于(3)式和(6)式在等式右邊相同，因此，成為[(7)式]p′(nTη)＝pn
從(7)式可知，各個檢測單元154的檢測信號pη能夠按照X射線入射面152的X射線強(qiáng)度分布p(η)和檢測單元154的靈敏度分布a(η)的卷積得出。因此，若已知靈敏度分布a(η)，則可利用去卷積求出X射線強(qiáng)度分布p(η)。
靈敏度分布a(η)能夠通過測量求得。在圖5中表示測量的要點。如該圖所示，使X射線134通過設(shè)于鉛板160上的孔164入射到檢測單元154。
將鉛板160的厚度作成為能夠完全吸收X射線的程度?？?24的大小Δη充分小于檢測單元154的X射線入射面的η方向的大小。將這樣的鉛板160沿η方向從檢測單元154的X射線入射面的一端移動到一端并且同時在各位置測量X射線檢測信號，由此，能夠獲得靈敏度分布a(η)。
采用靈敏度分布a(η)如下述那樣求出X射線強(qiáng)度分布p(η)。首先，對于檢測信號p1，p2，…，pn，求出各自的傅立葉變換。由此，對于每一個檢測單元154，能夠獲得如下式所示的傅立葉變換結(jié)果。
P(K)＝FT[pn]接著，能夠求出靈敏度分布a(η)的傅立葉變換。由此，能夠獲得如下式所示的靈敏度分布a(η)的傅立葉變換結(jié)果。
A(K)＝FT[a(η)]接著，將P(K)除以A(K)，求出其商的傅立葉逆變換。由此，如下式所示那樣能夠求出X射線強(qiáng)度分布p(η)。

p(η)＝IFT[P(K)/A(K)]X射線強(qiáng)度分布p(η)是在η方向上連續(xù)的信號，它在η方向上的空間分辨率高。即，利用上述運(yùn)算，能夠獲得空間分辨率高的X射線檢測信號。當(dāng)將x方向作為η方向時，能夠在x方向上獲得空間分辨率高的X射線檢測信號。當(dāng)將z方向作為η方向時，能夠在z方向上獲得空間分辨率高的X射線檢測信號。當(dāng)將x、z兩個方向作為η方向時，就能在x，z兩個方向上獲得空間分辨率高的X射線檢測信號。
上述處理由操作控制臺300作為預(yù)處理進(jìn)行。在圖6中表示基于預(yù)處理觀點的操作控制臺300的功能框圖。該圖所示的操作控制臺300是本發(fā)明的最佳實施方式的一例。利用該裝置的結(jié)構(gòu)表示涉及信號處理裝置的本發(fā)明的最佳實施方式的一例。另外，該圖所示的操作控制臺300也是本發(fā)明的處理部件的一例。
如圖6所示，操作控制臺300中，用傅立葉變換部312將檢測信號p1，…，pn分別進(jìn)行傅立葉變換后求出P(K)，用傅立葉變換部314將靈敏度分布a(η)進(jìn)行傅立葉變換后求出A(K)，利用除法部316將P(K)除以A(K)，然后用傅立葉逆變換部318對其商進(jìn)行傅立葉逆變換。
傅立葉變換部312是本發(fā)明的第1傅立葉變換部件的一例。傅立葉變換部314是本發(fā)明的第2傅立葉變換部的一例。除法部316是本發(fā)明的商計算部件的一例。傅立葉逆變換部318是本發(fā)明的傅立葉逆變換部件的一例。
操作控制臺300根據(jù)如上述那樣獲得的空間分辨率高的X射線檢測信號重新構(gòu)成圖像。由此，能夠獲得空間分辨率高的斷層圖像。
而且，根據(jù)這樣的X射線檢測信號形成被測體的透視圖像即觀察圖像時，能夠獲得空間分辨率高的探測圖像。
權(quán)利要求
1.一種信號處理方法，該信號處理方法處理具有X射線受光面的檢測單元的X射線檢測信號，其特征在于，求出X射線檢測信號的傅立葉變換，求出X射線受光面的檢測單元的靈敏度分布的傅立葉變換，求出所述X射線檢測信號的傅立葉變換和所述靈敏度分布的傅立葉變換之商，求出所述商的傅立葉逆變換。
2.如權(quán)利要求1所述的信號處理方法，其特征在于，所述檢測單元是多通道X射線檢測器的各個通道。
3.如權(quán)利要求2所述的信號處理方法，其特征在于，所述多通道X射線檢測器設(shè)有所述檢測單元的二維陣列。
4.一種信號處理裝置，該信號處理裝置處理具有X射線受光面的檢測單元的X射線檢測信號，其特征在于，設(shè)有第1傅立葉變換部件，求出X射線檢測信號的傅立葉變換；第2傅立葉變換部件，求出X射線受光面的檢測單元靈敏度分布的傅立葉變換；商計算部件，求出所述X射線檢測信號的傅立葉變換和所述靈敏度分布的傅立葉變換之商；以及傅立葉逆變換部件，求出所述商的傅立葉逆變換。
5.如權(quán)利要求4所述的信號處理裝置，其特征在于，所述檢測單元是多通道X射線檢測器的各個通道。
6.如權(quán)利要求5所述的信號處理裝置，其特征在于，所述多通道X射線檢測器設(shè)有所述檢測單元的二維陣列。
7.一種X射線CT裝置，該X射線CT裝置設(shè)有信號收集部件，使X射線源與多通道X射線檢測器在隔著被測體而相對的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)來收集X射線檢測信號；處理部件，對收集到的X射線檢測信號進(jìn)行預(yù)處理；以及重構(gòu)部件，根據(jù)所述處理后的信號重新構(gòu)成被測體的斷層圖像，其特征在于，所述處理部件設(shè)有第1傅立葉變換部件，求出構(gòu)成所述多通道X射線檢測器的各個通道的檢測單元的X射線檢測信號的傅立葉變換；第2傅立葉變換部件，求出X射線受光面的檢測單元的靈敏度分布的傅立葉變換；商計算部件，求出所述X射線檢測信號的傅立葉變換和所述靈敏度分布的傅立葉變換之商；以及傅立葉逆變換部件，求出所述商的傅立葉逆變換。
8.如權(quán)利要求7所述的X射線CT裝置，其特征在于，所述多通道X射線檢測器設(shè)有所述檢測單元的二維陣列。
全文摘要
本發(fā)明實現(xiàn)提高X射線檢測信號的空間分辨率的信號處理方法與裝置以及具備這種信號處理裝置的X射線受光面X射線CT裝置。其方法是求出X射線檢測信號的傅立葉變換(312)，求出X射線受光面的檢測單元的靈敏度分布的傅立葉變換(314)，求出X射線檢測信號的傅立葉變換和靈敏度分布的傅立葉變換之商(316)，然后求出商的傅立葉逆變換(318)。由檢測單元構(gòu)成多通道X射線檢測器的各個通道。多通道X射線檢測器設(shè)有檢測單元的二維陣列。
文檔編號A61B6/03GK1853562SQ200510070119
公開日2006年11月1日 申請日期2005年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月29日
發(fā)明者楊發(fā)國 申請人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司