本發(fā)明總體上涉及斷層攝影成像。更具體而言，本發(fā)明涉及斷層攝影成像裝置、用于操作斷層攝影成像裝置的方法以及用于執(zhí)行該方法的計(jì)算機(jī)程序。尤其是，本發(fā)明涉及稀疏角度采樣技術(shù)。

背景技術(shù)：

流行的斷層攝影成像技術(shù)包括x射線計(jì)算機(jī)斷層攝影(ct)。尤其是考慮到ct掃描可能有害的影響，ct研究的最近趨勢(shì)是允許減少施加至成像對(duì)象(例如，患者身體或其一部分)的輻射劑量的成像技術(shù)的研發(fā)。一種相關(guān)方案涉及在ct掃描期間所測(cè)量的投影數(shù)目的減少。這可使用所謂的稀疏角度采樣技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)該技術(shù)，僅在一定數(shù)量的角度采樣位置處獲取投影，該數(shù)量被選擇成盡可能的小。因此，可減少施加至對(duì)象的輻射劑量。此外，可減少用于獲取圖像的獲取時(shí)間，使得稀疏角度采樣也可有利地用于其他斷層攝影成像技術(shù)，在所述其他斷層攝影成像技術(shù)中稀疏角度采樣技術(shù)并不會(huì)導(dǎo)致施加至對(duì)象的輻射劑量減少，諸如磁共振成像(mri)和單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層攝影(spect)。

在稀疏角度采樣中，角度采樣位置通常被選擇成使得相鄰角度采樣位置具有恒定角距離。這種選擇在對(duì)象輪廓是關(guān)于斷層攝影掃描器的軸線(z軸)大致旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的情形中是最優(yōu)的。然而，在非對(duì)稱對(duì)象輪廓的情形中和/或在對(duì)象偏離中心地定位于斷層攝影掃描器的檢查區(qū)域中時(shí)，采樣位置之間的恒定角距離導(dǎo)致在對(duì)象內(nèi)產(chǎn)生采樣密度(即，穿過體元的測(cè)量輻射射線的數(shù)量，其對(duì)應(yīng)于在x射線ct中穿過體元的投影線的數(shù)量)的不期望的變化。這是因?yàn)椴蓸用芏入S著與z軸相距的距離增大而減小。因此，在具有與z軸相距較大距離的外部對(duì)象區(qū)域(例如，對(duì)象具有較大徑向延伸的區(qū)域)中的采樣密度小于在具有與z軸相距較小距離的外部對(duì)象區(qū)域(例如，對(duì)象具有較小徑向延伸的區(qū)域)中的采樣密度。

采樣密度的這種變化會(huì)導(dǎo)致對(duì)具有較高采樣密度的對(duì)象區(qū)域(即，具有與z軸相距較小距離的區(qū)域)過高采樣或?qū)哂休^低采樣密度的對(duì)象區(qū)域(即，具有與z軸相距較大距離的區(qū)域)過低采樣，其中過高采樣違背稀疏采樣技術(shù)的目的且過低采樣導(dǎo)致在斷層攝影圖像中產(chǎn)生不期望的偽影。

a.dogandzic等人在“用于具有已知輪廓的對(duì)象的稀疏圖像重建的掩碼迭代硬閾值算法”(“maskiterativehardthresholdingalgorithmsforsparseimagereconstructionofobjectswithknowncontour”，arxiv.org，康內(nèi)爾大學(xué)圖書館，2011年12月2日)中公開了通過利用底層圖像的幾何輪廓信息及其小波系數(shù)的稀疏性，可以利用減少數(shù)量的測(cè)量來重建ct圖像。

h.kudo等人在“用于稀疏視圖ct和內(nèi)部ct的圖像重建——對(duì)壓縮感知和微分反投影的介紹”(“imagereconstructionforsparse-viewctandinteriorct—introductiontocompressedsensinganddifferentiatedbackprojection”，quant.imagingmed.surg.，第三卷，2013年1月1日，第147-161頁)中綜述了用于稀疏視圖ct的壓縮感知圖像重建和微分反投影圖像重建的數(shù)學(xué)原理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的是在使用稀疏角度采樣技術(shù)執(zhí)行斷層攝影掃描時(shí)避免對(duì)具有較高采樣密度的對(duì)象區(qū)域過高采樣和對(duì)具有較低采樣密度的對(duì)象區(qū)域過低采樣。

在第一方面，本發(fā)明提出了一種斷層攝影成像裝置，包括：(i)輻射探測(cè)器，所述輻射探測(cè)器用于測(cè)量穿過待成像對(duì)象行進(jìn)的輻射，所述輻射探測(cè)器被配置成測(cè)量沿著僅在繞軸線的彎曲軌跡上的多個(gè)選定采樣位置處的至少一條射線路徑行進(jìn)的輻射；以及(ii)規(guī)劃單元，所述規(guī)劃單元被配置成基于對(duì)象在基本垂直于所述軸線的平面上的估計(jì)輪廓來確定所述選定采樣位置。

通過基于對(duì)象的估計(jì)輪廓來確定選定采樣位置，可以確定選定采樣位置以使得在對(duì)象的外部區(qū)域中實(shí)現(xiàn)大致恒定的采樣密度。由此，能夠避免對(duì)具有較高采樣密度的對(duì)象區(qū)域過高采樣和對(duì)具有較低采樣密度的對(duì)象區(qū)域過低采樣。

此外，規(guī)劃單元被配置成以如下方式確定選定采樣位置，即，使得在相鄰選定采樣位置處的相同的所述至少一條射線路徑和對(duì)象的輪廓的交叉點(diǎn)之間的直線路徑具有大約相等的長(zhǎng)度。這允許良好地逼近對(duì)象輪廓以及進(jìn)一步降低確定選定采樣位置的計(jì)算復(fù)雜度。

在多個(gè)實(shí)施方式中，輻射探測(cè)器能夠沿著繞軸線的彎曲軌跡移動(dòng)和/或輻射探測(cè)器可占用所述彎曲軌跡的某一部分以便能夠測(cè)量在選定采樣位置處的輻射。具體而言，彎曲軌跡可以是圓或螺旋。在該情形中，該軸線可對(duì)應(yīng)于穿過該圓或螺旋的中心的旋轉(zhuǎn)軸線。然而，彎曲軌跡也可偏離圓或螺旋形狀，例如具有橢圓或另一非圓形形狀。在該情形中，該軸線可對(duì)應(yīng)于由彎曲軌跡圍繞的合適軸線。具體而言，它可對(duì)應(yīng)于基本垂直于關(guān)于彎曲軌跡上的至少一個(gè)位置的切線和徑向方向的軸線。

在一個(gè)實(shí)施方式中，斷層攝影成像裝置還包括用于發(fā)射輻射的輻射源，輻射源和輻射探測(cè)器能夠繞對(duì)象移動(dòng)，且斷層攝影成像裝置包括控制單元，該控制單元被配置成控制輻射源以僅在輻射探測(cè)器被定位在選定采樣位置處時(shí)發(fā)射輻射。具體而言，在該實(shí)施方式中，斷層攝影成像裝置可被配置成x射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置。因此，提供了相關(guān)的實(shí)施方式，其中輻射包括x射線輻射，且輻射探測(cè)器獲取該對(duì)象的投影值。在繞對(duì)象移動(dòng)時(shí)，輻射源和輻射探測(cè)器可尤其繞前述軸線旋轉(zhuǎn)，該軸線在該情形中可形成旋轉(zhuǎn)軸線。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，輻射探測(cè)器測(cè)量沿著至少一條射線路徑行進(jìn)的輻射，且規(guī)劃單元被配置成以如下方式確定選定采樣位置，即，使得沿著對(duì)象在相鄰選定采樣位置處的射線路徑和對(duì)象的輪廓的交叉點(diǎn)之間的輪廓的直線路徑具有大約相等的長(zhǎng)度。由此，在待成像對(duì)象的外部區(qū)域中可實(shí)現(xiàn)大約恒定的采樣密度。

關(guān)于射線路徑，通過輻射探測(cè)器配準(zhǔn)的輻射束可尤其具有扇形或錐形形狀。在該情形中，用于確定選定采樣位置的相關(guān)射線路徑對(duì)應(yīng)于在每個(gè)選定采樣位置處的輻射束的一部分。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，相關(guān)射線路徑可對(duì)應(yīng)于中心射線路徑。在斷層攝影成像裝置被配置成x射線ct裝置的情形中，射線路徑可對(duì)應(yīng)于穿過對(duì)象的具體投影線。在本申請(qǐng)的上下文中，在關(guān)于彼此討論射線路徑的位置時(shí)，指的是在輻射束內(nèi)的相同射線路徑的交替位置。射線路徑優(yōu)選是中心射線路徑，但也可以是在輻射束內(nèi)的任意其他射線路徑。

根據(jù)前述實(shí)施方式為了確定選定采樣位置，一個(gè)相關(guān)實(shí)施方式包括規(guī)劃單元將對(duì)象的輪廓分為相同長(zhǎng)度的區(qū)段，所述區(qū)段對(duì)應(yīng)于沿著對(duì)象輪廓的前述路徑，以及基于所述區(qū)段確定選定采樣位置。在另外的相關(guān)實(shí)施方式中，沿著對(duì)象輪廓的前述路徑用直線來逼近，以便減小確定選定采樣位置的計(jì)算復(fù)雜度。

在這些實(shí)施方式中的一個(gè)中，規(guī)劃單元被配置成確定相鄰選定采樣位置處的射線路徑之間的二等分線，以及確定所述射線路徑之間的直線連接路徑，該直線連接路徑與二等分線相交且基本垂直于二等分線，以及規(guī)劃單元被配置成以如下方式確定選定采樣位置，即，使得用于相鄰選定采樣位置的連接路徑具有基本相等的長(zhǎng)度。

在相關(guān)實(shí)施方式中，連接路徑被選擇成使得它經(jīng)過二等分線和對(duì)象的輪廓之間的交叉點(diǎn)。通過以這樣方式確定相鄰選定采樣位置的相關(guān)射線路徑之間的直線路徑，可以在多種情形中實(shí)現(xiàn)對(duì)象輪廓的良好逼近。

在另一相關(guān)實(shí)施方式中，連接路徑被選擇成使得它在第一點(diǎn)和第二點(diǎn)之與二等分線相交，第一點(diǎn)和第二點(diǎn)中的每個(gè)對(duì)應(yīng)于二等分線和一直線之間的交叉點(diǎn)，該直線基本垂直于二等分線并在投影線和對(duì)象的輪廓之間的交叉點(diǎn)處與所述射線路徑中的一條射線路徑相交。具體而言，連接路徑可被選擇成使得它在所述第一點(diǎn)和所述第二點(diǎn)之間的基本一半距離處與二等分線相交。這樣，也可實(shí)現(xiàn)對(duì)象輪廓的良好逼近。

此外，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式包括斷層攝影成像裝置被配置成執(zhí)行ct掃描以基于在掃描期間由輻射探測(cè)器獲取的投影值生成對(duì)象的三維圖像，以及規(guī)劃單元被配置成基于該圖像來估計(jì)對(duì)象的輪廓?；谶@樣的三維圖像，能夠精確地確定對(duì)象輪廓。ct掃描可以是利用低x射線輻射強(qiáng)度執(zhí)行的所謂偵查(scout)ct掃描，以便避免給對(duì)象施加較高的輻射劑量。這種偵查ct掃描通常已經(jīng)包括在為了規(guī)劃實(shí)際ct掃描的ct檢查常規(guī)例程中，例如在實(shí)際ct掃描中選擇待成像的切片。因此，通常不需要執(zhí)行用于確定采樣位置的額外掃描。此外，還可以基于對(duì)象的早期ct掃描來確定對(duì)象輪廓，該早期ct掃描也可以是使用另一斷層攝影成像裝置做出的。

在一個(gè)實(shí)施方式中，規(guī)劃單元被配置成基于至少一幅二維圖像來估計(jì)對(duì)象的輪廓。在相關(guān)實(shí)施方式中，規(guī)劃單元被配置成基于沿著基本垂直的方向捕獲的對(duì)象的兩幅二維圖像來估計(jì)對(duì)象的輪廓。使用一幅或兩幅二維圖像，規(guī)劃單元可尤其基于對(duì)象的估計(jì)形狀，即基于對(duì)象形狀的模型，來估計(jì)對(duì)象的輪廓。

所述一幅或兩幅二維圖像可使用斷層攝影成像裝置(尤其是在該裝置被配置成x射線ct裝置的情形中)的輻射源和輻射探測(cè)器來生成。在該實(shí)施方式中，圖像還優(yōu)選地使用減小的輻射劑量來獲取。作為選擇，所述一幅或兩幅二維圖像可在可見光譜中獲取且該裝置還可包括用于捕獲圖像的攝像機(jī)。該替代例的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)象不會(huì)曝光于任何硬輻射(諸如x射線輻射)，以便獲取圖像以及估計(jì)對(duì)象輪廓。

在另一方面，本發(fā)明提出了一種操作斷層攝影成像裝置的方法，該斷層攝影成像裝置包括輻射探測(cè)器，該輻射探測(cè)器用于測(cè)量在繞軸線的彎曲軌跡上的采樣位置處穿過待成像對(duì)象行進(jìn)的輻射。該方法包括：

基于對(duì)象在基本垂直于所述軸線的平面中的估計(jì)輪廓來確定選定采樣位置；以及

控制斷層攝影成像裝置，使得輻射探測(cè)器僅在所述選定采樣位置處測(cè)量輻射。

在另一方面，本發(fā)明提出一種能夠在斷層攝影成像裝置的處理單元中執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序包括用于致使所述處理單元執(zhí)行前述方法的程序代碼工具。

應(yīng)理解的是，權(quán)利要求1的斷層攝影成像裝置、權(quán)利要求14的方法以及權(quán)利要求15的計(jì)算機(jī)程序具有相似和/或相同的優(yōu)選實(shí)施方式，具體而言，如從屬權(quán)利要求中所限定的。

應(yīng)理解的是，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式也可以是從屬權(quán)利要求或上述實(shí)施方式與相應(yīng)獨(dú)立權(quán)利要求的任意組合。

參照下文中描述的實(shí)施方式，本發(fā)明的這些和其他方面將變得明顯并得以闡明。

附圖說明

在下述附圖中：

圖1示意地和示例性地示出了根據(jù)本發(fā)明的x射線設(shè)備的各部件；

圖2示意地和示例性地示出了用于獲取旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的對(duì)象的圖像的采樣位置；

圖3示意地和示例性地示出了用于獲取非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的對(duì)象的圖像的采樣位置的中心射線路徑；

圖4示意地和示例性地示出了用于確定用于稀疏角度采樣的采樣位置的一個(gè)操作；以及

圖5示意地和示例性地示出了用于確定用于稀疏角度采樣的采樣位置的另一操作。

具體實(shí)施方式

圖1示意地且示例性地示出了用于對(duì)對(duì)象進(jìn)行成像的斷層攝影成像設(shè)備1的各部件。在一個(gè)實(shí)施方式中，該實(shí)施方式也將在下文中參照，對(duì)象是患者身體或患者身體的一部分。然而，斷層攝影成像設(shè)備1可同樣用于對(duì)其他對(duì)象進(jìn)行成像。此外，斷層攝影成像設(shè)備1可尤其被配置成x射線ct設(shè)備。在示例性實(shí)施方式的下面描述中也將這樣設(shè)定。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，這些實(shí)施方式也可以相同的方式應(yīng)用于所謂的c形臂ct裝置、斷層合成裝置以及類似裝置。此外，可以結(jié)合其他斷層攝影成像裝置使用類似方法，諸如mri裝置和spect裝置。

圖1的示例性ct設(shè)備1包括x射線源2(諸如x射線管)，和輻射探測(cè)器3。更具體而言，x射線源2被配置成開關(guān)源，尤其是所謂的柵格開關(guān)x射線管，其能夠在短時(shí)間間隔內(nèi)接通或關(guān)閉。在接通時(shí)，x射線源2發(fā)射x射線束4，該x射線束在x射線輻射被輻射探測(cè)器3采集之前穿過x射線源2和輻射探測(cè)器3之間的檢查區(qū)域。x射線束4可以是扇形或錐形束，或可被配置成另一種方式，諸如，舉例來說，平行束。為了使x射線束成形，x射線源2可設(shè)置有合適的準(zhǔn)直器6。輻射探測(cè)器3優(yōu)選地包括探測(cè)器元件形成的二維陣列，探測(cè)器元件通常也稱為像素，其中該陣列可以是平坦的或彎曲的。在每個(gè)像素中，入射x射線輻射根據(jù)輻射強(qiáng)度生成電信號(hào)。該信號(hào)由輻射探測(cè)器3的讀出電子裝置(附圖中未示出)來讀取，該讀出電子裝置將該信號(hào)提供給重建單元11以用于生成圖像。

x射線源2和輻射探測(cè)器3安裝在由馬達(dá)8驅(qū)動(dòng)的可旋轉(zhuǎn)臺(tái)架7的相對(duì)位置處。通過馬達(dá)8，臺(tái)架7能夠旋轉(zhuǎn)，使得x射線源2和輻射探測(cè)器3能夠繞定位于檢查區(qū)域5中的待成像對(duì)象旋轉(zhuǎn)，其中圖1中示出的z軸對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)軸線。在每個(gè)角度測(cè)量位置處，輻射探測(cè)器3的每個(gè)探測(cè)器元件獲取一個(gè)投影值(在能量區(qū)分輻射探測(cè)器3的情形中，每個(gè)探測(cè)器元件在每個(gè)位置處獲取每個(gè)能量區(qū)間的一個(gè)投影值)。這一投影值是關(guān)于投影線測(cè)量的，該投影線對(duì)應(yīng)于從x射線源2至探測(cè)器元件的射線路徑，即，對(duì)應(yīng)于從x射線源2至探測(cè)器元件的直線。

在檢查區(qū)域5中，對(duì)象被置于支撐件(附圖中未示出)上。在對(duì)象是患者身體的情形中，支撐件可被構(gòu)造成患者臺(tái)。通過使對(duì)象和臺(tái)架7在z軸方向上(即垂直于射線束方向和平行于臺(tái)架7的旋轉(zhuǎn)軸線)相對(duì)于彼此移動(dòng)，可以對(duì)對(duì)象的不同的所謂切片進(jìn)行成像，其中每個(gè)切片對(duì)應(yīng)于一個(gè)z位置且在使用二維探測(cè)器陣列的情形中可以同時(shí)地對(duì)多個(gè)切片進(jìn)行測(cè)量。為此目的，支撐件(以及對(duì)象)可以通過另一馬達(dá)9在檢查區(qū)域5中沿z軸方向前后移位。然而，支撐件不移動(dòng)，而是臺(tái)架7在z軸方向上移位也是可行的。

x射線源2和用于旋轉(zhuǎn)臺(tái)架7及用于使對(duì)象支撐件相對(duì)于臺(tái)架7移動(dòng)的馬達(dá)8和9聯(lián)接至控制單元10，從而控制ct設(shè)備1的操作。對(duì)于x射線源，控制單元10尤其控制用于生成x射線輻射的時(shí)序和功率。此外，控制單元10根據(jù)控制單元10中設(shè)置的控制計(jì)劃來控制馬達(dá)8和9，以便使對(duì)象相對(duì)于x射線源和輻射探測(cè)器3移動(dòng)和定位。

輻射探測(cè)器3聯(lián)接至重建單元11，該重建單元基于由輻射探測(cè)器3采集的測(cè)量數(shù)據(jù)來重建圖像。這些測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于對(duì)象的投影值，所述投影值是針對(duì)相關(guān)聯(lián)的投影線獲取的，且可以根據(jù)這些投影以本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方式來重建圖像。

控制單元10和重建單元11可被配置成計(jì)算機(jī)裝置，其包括處理器單元以執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)由控制單元10和重建單元11執(zhí)行的常規(guī)例程。在一個(gè)實(shí)施方式中，控制單元10和重建單元11以單獨(dú)的計(jì)算機(jī)裝置來實(shí)現(xiàn)。然而，同樣可行的是控制單元10和重建單元11包括在單個(gè)計(jì)算機(jī)裝置中并以該計(jì)算機(jī)裝置的多個(gè)處理器單元或單個(gè)處理器單元來實(shí)現(xiàn)。

ct設(shè)備1能夠執(zhí)行對(duì)象的稀疏ct掃描。這意味著針對(duì)每個(gè)切片，x射線束僅在選定角度位置處接通，該角度位置對(duì)應(yīng)該實(shí)施方式的采樣位置，但使用盡可能少的選定位置以減少施加至對(duì)象的輻射劑量。

為了執(zhí)行具體對(duì)象的ct掃描，針對(duì)每個(gè)切片的選定角度位置可以在提供給控制單元10的對(duì)象特定的控制計(jì)劃中限定。在對(duì)于切片來說，對(duì)象的輪廓是關(guān)于z軸大致旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的情形中，相鄰采樣位置之間具有恒定角距離。這在圖2中針對(duì)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱對(duì)象21以及三個(gè)連續(xù)采樣位置θi(i＝1,2,3)示意地示出。在非對(duì)稱對(duì)象輪廓的情形中，選擇非等角的采樣位置，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)象外部區(qū)域(即，具有與z軸相距的最大距離的區(qū)域)的大約恒定的采樣密度。

在ct設(shè)備1的規(guī)劃單元12中確定采樣位置，規(guī)劃單元12生成指定采樣位置的控制計(jì)劃。規(guī)劃單元12也可類似地被配置成在計(jì)算機(jī)裝置上執(zhí)行的軟件程序，該計(jì)算機(jī)裝置可對(duì)應(yīng)于實(shí)現(xiàn)控制單元10和/或重建單元11的計(jì)算機(jī)裝置。規(guī)劃單元12中控制計(jì)劃的生成可以在執(zhí)行實(shí)際的稀疏ct掃描之前的規(guī)劃階段期間執(zhí)行。在已經(jīng)生成控制計(jì)劃后，規(guī)劃單元12可將控制計(jì)劃傳遞至控制單元10，且控制單元10可以基于控制計(jì)劃來控制稀疏ct掃描的執(zhí)行。

在規(guī)劃單元12中，具體而言針對(duì)每個(gè)相關(guān)切片，基于對(duì)象輪廓的估計(jì)來確定采樣位置，對(duì)象輪廓的估計(jì)可以下文進(jìn)一步描述的方式來確定。該確定是基于針對(duì)每個(gè)角度位置的至少一條射線路徑或投影線來做出的。投影線優(yōu)選地對(duì)應(yīng)于輻射束4的中心投影線和/或?qū)?yīng)于穿過z軸的射線路徑，其中將在下文中設(shè)定為使用中心投影線。在ct設(shè)備1提供中心視場(chǎng)的情形中，中心投影線對(duì)應(yīng)于穿過z軸的射線路徑，即與z軸相交的中心投影線。然而，在ct設(shè)備1提供偏心視場(chǎng)的情形中，中心投影線不對(duì)應(yīng)于穿過z軸的射線路徑。在該情形中，采樣位置的確定也可以基于中心投影線來做出。同樣，可以基于穿過z軸的射線路徑來確定采樣位置。

在確定采樣位置的過程中，總體目標(biāo)是以如下方式選擇采樣位置，即，針對(duì)所有成對(duì)的采樣位置來說，沿著對(duì)象在對(duì)象輪廓和相鄰采樣位置的中心投影線的交叉點(diǎn)之間的輪廓的路徑大致具有相等的長(zhǎng)度。這在圖3中進(jìn)一步示出，該圖示意地示出了非對(duì)稱對(duì)象31和用于稀疏ct掃描的采樣位置的中心投影線，其中一條投影線設(shè)有附圖標(biāo)記32。如該圖中所示，沿著對(duì)象在相鄰采樣位置的投影線之間的輪廓的路徑33具有大致相等的長(zhǎng)度l(其中僅一條路徑設(shè)有附圖標(biāo)記33)。根據(jù)預(yù)期采樣密度選擇長(zhǎng)度l，尤其是根據(jù)與其他區(qū)域?qū)Ρ染哂休^低采樣密度的對(duì)象區(qū)域中的預(yù)期采樣密度來選擇長(zhǎng)度l。

為此目的，規(guī)劃單元12可針對(duì)每個(gè)相關(guān)的z位置來估計(jì)對(duì)象的輪廓(即在z位置處的x-y平面中的對(duì)象輪廓)，其中每個(gè)相關(guān)的z位置對(duì)應(yīng)于將在此定位輻射探測(cè)器3以進(jìn)行測(cè)量的一個(gè)z位置。在如上所述針對(duì)多個(gè)切片同時(shí)進(jìn)行測(cè)量的情形中，可以針對(duì)z位置中的對(duì)應(yīng)于該切片的一個(gè)選定位置來估計(jì)對(duì)象輪廓?；蛘?，可基于每個(gè)切片中的輪廓來估計(jì)對(duì)應(yīng)于多個(gè)切片的體積中的對(duì)象輪廓。例如，這可以通過計(jì)算常規(guī)角度位置的平均值或最大半徑以及通過在這些角度位置之間對(duì)輪廓進(jìn)行插值來完成。

一旦確定對(duì)象輪廓，規(guī)劃單元12可將輪廓分為相同長(zhǎng)度l的區(qū)段(其中該區(qū)段對(duì)應(yīng)于上面提到的路徑)并可確定采樣位置，使得采樣位置的中心投影線對(duì)應(yīng)于區(qū)段的端點(diǎn)。這樣，可針對(duì)每個(gè)切片確定采樣位置。

在另外的實(shí)施方式中，規(guī)劃單元12通過直線路徑有效地逼近估計(jì)的對(duì)象輪廓，該直線路徑尤其可連接采樣位置的中心投影線。這些實(shí)施方式與其中針對(duì)每個(gè)切片確定對(duì)象的輪廓的長(zhǎng)度的前述實(shí)施方式相比，具有降低計(jì)算復(fù)雜度的優(yōu)點(diǎn)。

在這些實(shí)施方式中為了確定采樣位置，規(guī)劃單元12可使用某些預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)來選擇第一采樣位置。第一采樣位置可對(duì)應(yīng)于0°角度位置或另一角度位置。從第一采樣位置開始，規(guī)劃單元12則可以按照逼近地實(shí)現(xiàn)前述目標(biāo)的方式來確定其他角度位置。具體而言，規(guī)劃單元12可基于在前的(順時(shí)針或逆時(shí)針方向)相鄰采樣位置來確定一個(gè)采樣位置。

為了基于在前的采樣位置來確定采樣位置，可應(yīng)用多個(gè)操作中的一個(gè)。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，其在圖4中示意地示出，規(guī)劃單元12確定采樣位置以使得相鄰采樣位置(即待確定的采樣位置和在前的采樣位置)的中心投影線42a、42b之間的、基本垂直于二等分線43的直線路徑41具有預(yù)定長(zhǎng)度l，其中對(duì)于相鄰采樣位置的中心投影線之間的所有這些路徑來說長(zhǎng)度l相等。

在一個(gè)相關(guān)的實(shí)現(xiàn)方式中，直線路徑41被選擇成使其與二等分線43在二等分線43和對(duì)象輪廓44之間的交叉點(diǎn)46處相交，同樣如圖4中示出。在一些情形中，這種實(shí)現(xiàn)方式允許通過直線路徑41來良好地逼近對(duì)象的輪廓。然而，其他實(shí)現(xiàn)方式也是可行的。因此，規(guī)劃單元12可選擇直線路徑41，使得它與采樣位置的中心投影線42a、42b中的一條在相關(guān)中心投影線42a、42b與對(duì)象輪廓44之間的交叉點(diǎn)處相交。該直線路徑45a、45b在附圖4中以虛線示出。同樣地，可以選擇直線路徑41，該直線路徑與對(duì)應(yīng)于直線路徑45a和45b的輔助線之間的二等分線相交，即，輔助線垂直于二等分線43并且分別在投影線42a、42b和對(duì)象輪廓44的交叉點(diǎn)處與采樣位置的中心投影線42a、42b相交。在這方面，規(guī)劃單元12可尤其選擇與二等分線43在輔助線45a、45b與二等分線43的交叉點(diǎn)之間的一半距離處相交的直線路徑。

根據(jù)替代性操作，其在圖5中示意地和示例性地示出，規(guī)劃單元12確定針對(duì)一切片的采樣位置，使得采樣位置的中心投影線52a和對(duì)象輪廓53的交叉點(diǎn)與相鄰(即，隨后的)采樣位置的中心投影線52b的交叉點(diǎn)之間的直線路徑51，具有預(yù)定長(zhǎng)度l’，其中對(duì)于相鄰采樣位置的中心投影線之間的所有路徑來說長(zhǎng)度l’相等。因此，在以迭代的方式確定針對(duì)一切片的采樣位置時(shí)，規(guī)劃單元12確定一個(gè)采樣位置的中心投影線(例如投影線52a)和對(duì)象輪廓53的交叉點(diǎn)。然后，規(guī)劃單元12確定輪廓53的能夠通過長(zhǎng)度l’的直線路徑連接至預(yù)定交叉點(diǎn)的點(diǎn)。下一采樣位置對(duì)應(yīng)于具有與輪廓53d的確定點(diǎn)相交的中心投影線的角度位置。

前述操作對(duì)應(yīng)于與中心投影線52a、52b相交的對(duì)象輪廓53的割線的確定。作為替代例，還可以在對(duì)象輪廓的處于中心投影線和對(duì)象輪廓53的交叉點(diǎn)之間的點(diǎn)處確定對(duì)象輪廓的切線以及確定采樣位置，使得在采樣位置處的中心投影線之間的各點(diǎn)處的切線具有基本相等的長(zhǎng)度。

根據(jù)前述操作中的一個(gè)，規(guī)劃單元12可通過直線路徑來逼近估計(jì)的對(duì)象輪廓，該直線路徑尤其可連接采樣位置的中心投影線。

在使用規(guī)劃單元12中生成的控制計(jì)劃執(zhí)行實(shí)際的稀疏ct掃描之前，可估計(jì)對(duì)象輪廓。為了估計(jì)對(duì)象輪廓，可進(jìn)行具有減小的輻射強(qiáng)度的ct掃描，即相比在實(shí)際的稀疏ct掃描中使用的輻射強(qiáng)度來說更低的輻射腔度。這種ct掃描在本文中也被稱為偵查ct掃描。在偵查ct掃描期間，相比“完整”ct掃描來說，對(duì)象41暴露于明顯較低的輻射劑量。具體而言，偵查ct掃描可以是螺旋ct掃描。

基于偵查ct掃描，可在重建單元11中重建對(duì)象的三維圖像。該圖像可以提供給規(guī)劃單元12，且規(guī)劃單元12可使用該圖像確定針對(duì)每個(gè)切片的對(duì)象輪廓。這可以例如使用對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說公知的圖像識(shí)別技術(shù)在自動(dòng)過程中完成，或者在操作者控制對(duì)象的輪廓描繪以確定輪廓的半自動(dòng)過程中完成。

作為替代例，對(duì)象輪廓也可以基于使用ct設(shè)備1或另一ct設(shè)備做出的對(duì)象的早期ct掃描來確定。該早期ct掃描的測(cè)量數(shù)據(jù)可從它們已經(jīng)在早期ct掃描時(shí)存儲(chǔ)在其中的合適存儲(chǔ)裝置中檢索到，并輸入到規(guī)劃單元12中，規(guī)劃單元12使用這些測(cè)量數(shù)據(jù)確定對(duì)象輪廓。

作為另一替代例，可基于一幅或兩幅二維圖像來估計(jì)對(duì)象輪廓。這些圖像中的一幅可示出在y-z平面或水平面中(即在對(duì)象是定位于患者臺(tái)上的患者的情形中從上方或下方觀察)的對(duì)象，且另一圖像可示出在z-x平面或豎直平面中(即在對(duì)象是定位于患者臺(tái)上的患者的情形中從一側(cè)觀察)的對(duì)象。這些圖像示出了用于相關(guān)切片的對(duì)象的橫向尺寸(在y方向上)和矢狀尺寸(在x方向上)。根據(jù)這一信息，規(guī)劃單元12可基于對(duì)象的模型來估計(jì)對(duì)象的輪廓。該模型可基于對(duì)象形狀的通常特征，諸如人體形狀及其相關(guān)部分的通常特征。在僅捕獲一幅圖像時(shí)，另一圖像的信息也可由規(guī)劃單元基于對(duì)象模型來估計(jì)。

在一種實(shí)現(xiàn)方式中，二維圖像是通過x射線源2和輻射探測(cè)器3獲取以及可在重建單元11中重建的x射線圖像。在另一實(shí)現(xiàn)方式中，二維圖像可使用攝像機(jī)13在可見光譜中獲取，攝像機(jī)13可任選地安裝在臺(tái)架7上。使用一個(gè)攝像機(jī)，可連續(xù)地捕獲兩幅圖像且臺(tái)架7可在圖像的捕獲之間旋轉(zhuǎn)。作為選擇，兩個(gè)攝像機(jī)13可設(shè)置在臺(tái)架7上。在重建單元11中生成的二維圖像或使用攝像機(jī)13捕獲的二維圖像可提供給規(guī)劃單元12，規(guī)劃單元12可基于如上所述的圖像來估計(jì)對(duì)象的輪廓。

同樣，可以另一方式來估計(jì)對(duì)象輪廓。所以，為此目的，可使用三維光學(xué)掃描器，諸如激光掃描器，其可集成在ct設(shè)備1中，或其可以是在對(duì)象定位在ct設(shè)備1的檢查區(qū)域5之前用于掃描對(duì)象的單獨(dú)裝置。在另外的實(shí)施方式中，可省去對(duì)象實(shí)際尺寸的確定。而是，一些預(yù)定的典型輪廓可存儲(chǔ)在規(guī)劃單元12中，且規(guī)劃單元可使用最佳地匹配待成像對(duì)象的預(yù)定輪廓。在該實(shí)施方式中，最佳匹配的預(yù)定輪廓的選擇可通過ct設(shè)備的操作者來進(jìn)行，例如基于由操作者執(zhí)行的對(duì)對(duì)象的一些測(cè)量。

使用上述的實(shí)施方式，可以確定用于ct掃描的角度采樣位置，使得稀疏角度采樣技術(shù)能夠以最佳的采樣密度來應(yīng)用。以類似方式，在其他斷層攝影成像技術(shù)中，諸如mri和spect，可確定用于稀疏角度采樣技術(shù)的采樣位置。同樣，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，在輻射探測(cè)器3不是沿圓形或螺旋形軌跡、而是沿另一彎曲軌跡繞固定軸線旋轉(zhuǎn)的情形中，可以類似的方式確定用于稀疏角度采樣的采樣位置，例如可以是在c形臂ct成像的情形中。

本領(lǐng)域技術(shù)人員通過研究附圖、公開內(nèi)容以及所附的權(quán)利要求，在實(shí)施要求保護(hù)的本發(fā)明時(shí)，能夠理解并實(shí)現(xiàn)對(duì)所公開的實(shí)施方式的其他變型。

在權(quán)利要求中，詞語“包括”不排除其他元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個(gè)”并不排除多個(gè)。單個(gè)單元或裝置可以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求中記載的若干項(xiàng)的功能?；ゲ幌嗤膹膶贆?quán)利要求中記載某些措施的事實(shí)并不表示不能有利地使用這些措施的組合。

計(jì)算機(jī)程序可以被存儲(chǔ)/分布在合適介質(zhì)上，諸如與其他硬件一起提供或作為其他硬件的一部分提供的光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)，但是也可以成其他形式分布，諸如經(jīng)由因特網(wǎng)或其他有線或無線的電信系統(tǒng)。

權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)被解釋為對(duì)范圍的限制。