專利名稱：Csct中q范圍的擴(kuò)展的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及層析成像領(lǐng)域。特別地，本發(fā)明涉及用于檢查感興趣目 標(biāo)的相干散射計(jì)算層析設(shè)備、檢查感興趣目標(biāo)的方法、圖像處理設(shè)備、 計(jì)算才幾可讀介質(zhì)以及程序元件。
背景技術(shù)：
在相干散射計(jì)算層析術(shù)(CSCT)中，在扇出平面方向上具有小發(fā) 散的窄扇形束或者聚焦的扇形束穿透感興趣目標(biāo)。檢測(cè)透射的輻射以及 在扇出平面上散射的輻射。圖2示出了具有單獨(dú)的能量分辨散射檢測(cè)器 的示例性設(shè)置的幾何結(jié)構(gòu)。
在行李檢查應(yīng)用的情況下以及在用于檢測(cè)疾病(該疾病改變了組織 的分子結(jié)構(gòu))的醫(yī)療應(yīng)用中，組合的CT和散射信息可以用于材料的識(shí) 別。
然而，當(dāng)前的CSCT重構(gòu)算法要求360。上的數(shù)據(jù)采集。在這種情況 下，滿足完備性條件并且數(shù)據(jù)不需要進(jìn)一步的加權(quán)，因?yàn)樗畜w元 (voxel)都被均勻地暴露。在完整的 一 圏上進(jìn)行采集不僅可以確保完備 性條件，而且還可以給出數(shù)據(jù)的正確加權(quán)。不過，由于掃描儀幾何結(jié)構(gòu) 的原因，360。完備性條件負(fù)責(zé)小值以及大值的q范圍限制。

發(fā)明內(nèi)容
因此，希望擁有一種用于CSCT的改進(jìn)重構(gòu)方案。 本發(fā)明提供了相干散射計(jì)算層析設(shè)備、圖像處理設(shè)備、計(jì)算機(jī)可讀 介質(zhì)、程序元件以及檢查感興趣目標(biāo)的方法，其具有依照獨(dú)立權(quán)利要求
的特征。
應(yīng)當(dāng)指出的是，以下描述的本發(fā)明的示例性實(shí)施例同樣適用于檢查 感興趣目標(biāo)的方法、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)、圖像處理設(shè)備以及程序元件。
依照本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了用于檢查感興趣目標(biāo)的相干散射 計(jì)算層析設(shè)備，該相干散射計(jì)算層析設(shè)備包括重構(gòu)單元，所述重構(gòu)單元 適于從數(shù)據(jù)集合中選擇體元和q范圍，對(duì)包含該體元并且與所述q范圍內(nèi)的q值對(duì)應(yīng)的投影進(jìn)行加權(quán)，得到加權(quán)的投影，并且向后投射該加權(quán)
的投影。
有利的是，所述相干散射計(jì)算層析設(shè)備可以適于重構(gòu)只在半圈即
180。加扇形角上采集的數(shù)據(jù)。此外，該CSCT設(shè)備可以適于分別將重構(gòu) 擴(kuò)展到與360°重構(gòu)相比更小和更大的q區(qū)域。
所述CSCT設(shè)備還可以適于在對(duì)投影加權(quán)之后進(jìn)行發(fā)散巻積 (divergent convolution ),其中所述向后投射沿著彎曲線進(jìn)行。
因此，在加權(quán)之后對(duì)于圖像重構(gòu)進(jìn)行發(fā)散巻積以及沿著彎曲線的向 后投射。
在本發(fā)明這個(gè)方面的一個(gè)實(shí)施例中，所述加4又是帕克(Parker)加權(quán)。
因此，執(zhí)行了對(duì)于雙掃描區(qū)域中的數(shù)據(jù)的平滑加權(quán)，其中權(quán)重及其 導(dǎo)數(shù)在邊界處連續(xù)。
依照本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例，所選擇的體元和q范圍并不滿足360° 條件，而是至少滿足180°條件。
依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述CSCT設(shè)備還適于在輻射源的 360°旋轉(zhuǎn)上進(jìn)行相干散射計(jì)算層析數(shù)據(jù)采集，得到所述數(shù)據(jù)集合。該 CSCT設(shè)備還適于估計(jì)任何單獨(dú)的體元和q值看到的角度范圍并且適于 對(duì)所有滿足360。完備性條件的體元和q值執(zhí)行360。重構(gòu)。
因此，依照本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例，上述180。重構(gòu)算法可以用來在應(yīng) 用到完整的360°數(shù)據(jù)集合上時(shí)沿所有空間方向擴(kuò)展該可達(dá)到的q范圍。
依照本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例，所述CSCT設(shè)備被配置成由材料試驗(yàn) 設(shè)備和醫(yī)療應(yīng)用設(shè)備構(gòu)成的組中的 一個(gè)。本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域可以是醫(yī)療 成像或者行李檢查。
依照本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例，所述CSCT設(shè)備還包括設(shè)置在電磁輻 射源和檢測(cè)器單元之間的準(zhǔn)直器，其中該準(zhǔn)直器適于對(duì)由電磁輻射源發(fā) 出的電磁輻射束進(jìn)行準(zhǔn)直以便形成錐形束或者扇形束。
此外，所迷CSCT設(shè)備可以調(diào)節(jié)成能量分辨相干散射計(jì)算層析設(shè)備。
此外，依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了利用相干散射計(jì)算層析 設(shè)備檢查感興趣目標(biāo)的方法，該方法包括步驟從數(shù)據(jù)集合中選擇體元 和q范圍，對(duì)包含該體元并且與所述q范圍內(nèi)的q值對(duì)應(yīng)的投影進(jìn)行加 權(quán)，得到加權(quán)的投影，并且向后投射該加權(quán)的投影。
6如果只執(zhí)行了半掃描，那么這可以導(dǎo)致測(cè)量時(shí)間的減少。此外，執(zhí)
行與半掃描重構(gòu)方法結(jié)合的全掃描可以導(dǎo)致q范圍的擴(kuò)展。
依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，可以提供用于檢查感興趣目標(biāo)的圖像 處理設(shè)備，該圖像處理設(shè)備包括用于存儲(chǔ)感興趣目標(biāo)的數(shù)據(jù)集合的存儲(chǔ) 器以及適于執(zhí)行上述方法步驟的重構(gòu)單元。
依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，可以提供計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中存儲(chǔ) 了用于檢查感興趣目標(biāo)的計(jì)算機(jī)程序，所述程序在由處理器執(zhí)行時(shí)使得 所述處理器執(zhí)行上述方法步驟。
此外，依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，可以提供用于檢查感興趣目標(biāo) 的程序元件，其在由處理器執(zhí)行時(shí)使得所述處理器執(zhí)行上述方法步驟。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)容易理解，所述斥全查感興趣目標(biāo)的方法可以實(shí) 施為所述計(jì)算機(jī)程序，即通過軟件實(shí)施，或者可以通過使用一個(gè)或多個(gè) 專用電子優(yōu)化電3各來實(shí)施，即以硬件實(shí)施，或者該方法可以以混合的形 式來實(shí)施，即借助于軟件部件和硬件部件來實(shí)施。
優(yōu)選地，將依照本發(fā)明實(shí)施例的程序元件裝載進(jìn)數(shù)據(jù)處理器的工作 存儲(chǔ)器中。該數(shù)據(jù)處理器因而可以被裝備成執(zhí)行本發(fā)明的方法的實(shí)施 例。所述計(jì)算才幾程序可以用任何適當(dāng)?shù)木幊陶Z(yǔ)言(例如c+屮)來編寫，
并且可以存儲(chǔ)在諸如CD-ROM之類的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上。同樣，該計(jì) 算機(jī)程序可以從諸如萬(wàn)維網(wǎng)之類的網(wǎng)絡(luò)上獲取，該程序可以從所述網(wǎng)絡(luò) 下載到圖像處理單元或處理器或者任何適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)上。
可以視作本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的要點(diǎn)的是，CSCT重構(gòu)是根據(jù) 只在臺(tái)架的半圏即180。加扇形角上采集的數(shù)據(jù)集合來執(zhí)行的。該新的重 構(gòu)方案的特征在于，相比于360。重構(gòu)，它可以提供所述重構(gòu)分別向更小 和更大的q區(qū)域的擴(kuò)展。
本發(fā)明的這些和其他方面根據(jù)以下描述的實(shí)施例將變得清楚明白， 并且將參照這些實(shí)施例進(jìn)行闡述。


現(xiàn)在將僅通過舉例的方式參照附圖來描述本發(fā)明，在附圖中
圖1示出了依照本發(fā)明示例性實(shí)施例的CSCT設(shè)備的簡(jiǎn)化的示意性表示。
圖2示出了 CSCT的幾何結(jié)構(gòu)的示意性表示。圖3示出了 CSCT幾何結(jié)構(gòu)在x-y平面上的示意性表示。 圖4示出了 CSCT幾何結(jié)構(gòu)在x-z平面上的示意性表示。 圖5示出了 CSCT幾何結(jié)構(gòu)在x-y平面上的示意性表示。 圖6示出了 CSCT幾何結(jié)構(gòu)在x-y平面上的示意性表示。 圖7示出了 CSCT幾何結(jié)構(gòu)在x-y平面上的示意性表示。 圖8示出了圖9中繪出的圓柱的散射函數(shù)F、q)。 圖9示出了與圖8中繪出的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的圓柱的示意性表示。 圖10示出了可以重構(gòu)的動(dòng)量遷移范圍的上下極限。 圖11示出了依照本發(fā)明的圖像處理設(shè)備的一個(gè)示例性實(shí)施例，其 用于執(zhí)行依照本發(fā)明的方法的示例性實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
在不同的附圖中，相似或相同的元件提供有相同的附圖標(biāo)記。
圖1示出了依照本發(fā)明示例性實(shí)施例的CT/CSCT掃描儀系統(tǒng)的一 個(gè)示例性實(shí)施例。參照該示例性實(shí)施例，將針對(duì)行李才企查領(lǐng)域中的應(yīng)用 來描述本發(fā)明。然而，應(yīng)當(dāng)指出的是，本發(fā)明并不限于這種應(yīng)用，而是 還可以應(yīng)用到醫(yī)療成4象領(lǐng)域或者其他工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合，例如材料試-瞼。
圖1中繪出的計(jì)算機(jī)層析設(shè)備100是扇形束CT/CSCT掃描儀。圖1 中繪出的該CT/CSCT掃描儀包括臺(tái)架101,其可以圍繞旋轉(zhuǎn)軸102旋轉(zhuǎn)。 臺(tái)架101借助于馬達(dá)103驅(qū)動(dòng)。附圖標(biāo)記104表示諸如X射線源之類的 輻射源，其依照本發(fā)明的一個(gè)方面發(fā)出多色輻射。
附圖標(biāo)記105表示孔徑系統(tǒng)，其使得從輻射源發(fā)出的輻射束形成扇 形輻射束106。該扇形束106被引導(dǎo)，使得其穿透設(shè)置在臺(tái)架101中心、 即設(shè)置在該CT/CSCT掃描儀的檢查區(qū)域中的感興趣目標(biāo)107，并且撞擊 到檢測(cè)器08上。由圖l可知，檢測(cè)器108設(shè)置在臺(tái)架101上與輻射源 104相對(duì)的位置，使得檢測(cè)器108的表面至少部分地由扇形束106照射。 圖1中繪出的檢測(cè)器108包括多個(gè)檢測(cè)元件123,每個(gè)檢測(cè)元件能夠以 能量分辨或非能量分辨的方式檢測(cè)穿透感興趣目標(biāo)107的X射線或單獨(dú) 的光子。
在掃描感興趣目標(biāo)107期間，輻射源104、孔徑系統(tǒng)105和^f全測(cè)器 108沿著臺(tái)架101在箭頭116所示的方向旋轉(zhuǎn)。為了旋轉(zhuǎn)帶有輻射源104、 孔徑系統(tǒng)105和才全測(cè)器108的臺(tái)架101,馬達(dá)103連接到馬達(dá)控制單元
8117,所述馬達(dá)控制單元117連接到計(jì)算或重構(gòu)單元118。
在圖1中，感興趣目標(biāo)107可以是設(shè)置在輸送帶119上的行李物件 或者患者。在掃描感興趣目標(biāo)107期間，當(dāng)臺(tái)架101圍繞行李物件107 旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，輸送帶119停止。這樣，沿著圓形掃描路徑掃描感興趣目 標(biāo)107。例如在其中感興趣目標(biāo)107為患者的醫(yī)療應(yīng)用中，代替提供輸 送帶119的是，可以使用可移動(dòng)臺(tái)。然而，應(yīng)當(dāng)指出的是，在描述的所 有情況中，也可以實(shí)行其他掃描路徑。
檢測(cè)器108可以連接到計(jì)算單元118。計(jì)算單元118可以接收;^測(cè) 結(jié)果，即來自檢測(cè)器108的檢測(cè)元件123的讀出，并且可以根據(jù)這些讀 出確定掃描結(jié)果。此外，計(jì)算單元118與馬達(dá)控制單元117通信，以便 使得臺(tái)架101的運(yùn)動(dòng)與馬達(dá)103和120以及輸送帶119協(xié)調(diào)。
依照本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例，計(jì)算單元118可以適于執(zhí)行圖像重 構(gòu)。由計(jì)算單元118產(chǎn)生的重構(gòu)圖像可以經(jīng)由接口 122輸出到顯示器(圖 1中未示出)。
計(jì)算單元118可以通過處理來自才全測(cè)器108的檢測(cè)元件123的讀出 的數(shù)據(jù)處理器來實(shí)現(xiàn)。
此外，由圖l可知，計(jì)算單元118可以連接到揚(yáng)聲器121例如以便 在檢測(cè)到行李物件107中的可疑材料的情況下自動(dòng)地輸出警告。
用于檢查感興趣目標(biāo)107的計(jì)算機(jī)層析設(shè)備100包括具有以矩陣狀 方式排列的多個(gè)檢測(cè)元件123的檢測(cè)器108,每個(gè)檢測(cè)元件123適于檢 測(cè)X射線。此外，該計(jì)算機(jī)層析設(shè)備100包括適于重構(gòu)感興趣目標(biāo)107 的圖像的確定單元或重構(gòu)單元118。
該計(jì)算機(jī)層析設(shè)備IOO包括適于向感興趣目標(biāo)107發(fā)出X射線的X 射線源104。在電磁輻射源104和才全測(cè)元件123之間提供的準(zhǔn)直器105 適于對(duì)從電磁輻射源104發(fā)出的電磁輻射束進(jìn)行準(zhǔn)直以便形成扇形束。 檢測(cè)元件123形成多片段檢測(cè)器陣列108。
圖2示出了 CSCT的幾何結(jié)構(gòu)的示意性表示。被調(diào)節(jié)成單線列或多 線列檢測(cè)器的中心檢測(cè)器201檢測(cè)所述輻射，該輻射直接從x射線管104 發(fā)射并且由扇形束準(zhǔn)直器105準(zhǔn)直，/人而形成扇形束203。此外，在偏 離扇形束203的位置提供了一維散射準(zhǔn)直器202和檢測(cè)器204。 CSCT 檢測(cè)器204可以調(diào)節(jié)成能量分辨檢測(cè)器或非能量分辨檢測(cè)器并且測(cè)量散 射的輻射。由CT算法可知，來自半圈即180。加扇形角的數(shù)據(jù)足以用于適當(dāng)?shù)?圖像重構(gòu)。不利的是，在圍繞感興趣目標(biāo)107旋轉(zhuǎn)期間，目標(biāo)107和檢 測(cè)器201、 204之間的距離發(fā)生變化，從而固定目標(biāo)體元和給定才企測(cè)器 行之間的散射角也發(fā)生變化。
當(dāng)使用了多線列散射檢測(cè)器時(shí)，同時(shí)測(cè)量出散射角的范圍。根據(jù)散 射角O和光子能量E,計(jì)算出動(dòng)量遷移參數(shù)q,
<formula>formula see original document page 10</formula>(公式1 )
式中，h為普朗克常數(shù)，c為光速。
該可達(dá)到的能量范圍受到最小能量Emin和最大能量Emax的限制，例 如Em,n=50keV...Emax=100keV。因此，對(duì)于每個(gè)散射角0而言，只測(cè)量 了有限的q范圍。重構(gòu)可以只針對(duì)該q值范圍來進(jìn)行，這些q值對(duì)于所 有旋轉(zhuǎn)步長(zhǎng)(rotational step )均到達(dá)所述檢測(cè)器。
依照本發(fā)明的一個(gè)方面，所需的旋轉(zhuǎn)步長(zhǎng)的數(shù)量減少了多達(dá)50%。 結(jié)果，允許重構(gòu)的散射角范圍被擴(kuò)展，從而可達(dá)到的q范圍被擴(kuò)展。更 大的可達(dá)到q范圍允許在行李檢查應(yīng)用中對(duì)材料進(jìn)行改進(jìn)的檢測(cè)或者允 許在醫(yī)療應(yīng)用中更好地判別健康和病變組織。
圖3示出了 CSCT幾何結(jié)構(gòu)在x-y平面中的示意性表示?；疑畛?圓301表示視場(chǎng)(FOV)。大圓的段302代表針對(duì)半掃描即180°加扇形 角的4九跡。
x-y平面中的視場(chǎng)301由掃描儀的幾何結(jié)構(gòu)并且特別地由檢測(cè)器108 的寬度給定?？蛇_(dá)到的q范圍受到視場(chǎng)的限制，并且還依賴于掃描儀的 幾何結(jié)構(gòu)、檢測(cè)器的高度以及可測(cè)量的能量范圍，如圖4所示。Q值更 小或更大時(shí)，視場(chǎng)減小，因?yàn)橐晥?chǎng)邊緣處的體元不再滿足所述360。條件。
圖4示出了 CSCT幾何結(jié)構(gòu)在x-z平面上的示意性表示。檢測(cè)器的 高度h以及檢測(cè)器相對(duì)于中心平面406的距離a對(duì)于q范圍而言是至關(guān) 重要的。
附圖標(biāo)記402表示180°的源位置，附圖標(biāo)記403示出了 0°的源位置。 407繪出了從180°的源402發(fā)出的輸入射線的3各徑。406示出了,人0。的 源403發(fā)出的輸入射線的^^徑。輸入射線406在目標(biāo)點(diǎn)408處沿朝著4全 測(cè)器的方向401散射，所述檢測(cè)器位于0° 404。另一方面，如果源位于 180° 402，那么輸入射線407由目標(biāo)點(diǎn)408沿方向409散射，不會(huì)撞擊位于180° 405的沖全測(cè)器。
采集角減小到180°加扇形角可以通過引入帶有檢測(cè)器數(shù)據(jù)的適當(dāng) 加權(quán)的重構(gòu)算法來實(shí)現(xiàn)。此外，當(dāng)應(yīng)用到來自360。掃描的數(shù)據(jù)上時(shí)，這 種重構(gòu)算法可以用于沿兩個(gè)方向，即對(duì)于更小的以及對(duì)于更大的q值擴(kuò) 展所述q范圍。
在下文中，更加詳細(xì)地描述了依照本發(fā)明示例性實(shí)施例的用于半掃 描采集的重構(gòu)算法以及擴(kuò)展q范圍的方法 用于半掃描采集的重構(gòu)算法
由CT重構(gòu)算法可知，從180。加發(fā)散扇形束上采集的一組發(fā)散射線 投影獲得的數(shù)據(jù)形成最小的完備數(shù)據(jù)集合。正是該最小集合的等距投影 測(cè)量可以用于常規(guī)的巻積型重構(gòu)算法。依照本發(fā)明的一個(gè)方面，所述 CSCT 360。重構(gòu)方案是通過引入帕克加權(quán)由1.80。重構(gòu)算法擴(kuò)展而來的，
CO(CC,卩)=sin:
/ 、
乂
4 (3 —|3
、
(公式2 )
,兀兀+2P_ —cc
兀一2p^ot^兀+2P^^，
、4L+P ,
式中，a表示源的旋轉(zhuǎn)角，卩_表示扇形角303,卩表示所述扇形內(nèi)使感 興趣體元曝露于的射線的角度，如圖3中由附圖標(biāo)記304所示。
"Optimal short scan convolution reconstruction for fan beam CT", D.L. Parker, Med. Phys. 9(2)， March/April 1982, pp.254-257中描述了帕克加 權(quán)，該文獻(xiàn)在此引作參考。
由上可知，該技術(shù)可以要求對(duì)雙掃描區(qū)域中的數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑加權(quán)， 同時(shí)要求權(quán)重及其導(dǎo)數(shù)在邊界處連續(xù)。執(zhí)行所述加權(quán)之后，執(zhí)行發(fā)散巻 積以及沿著彎曲線的向后投射以重構(gòu)所述圖像。
q范圍的擴(kuò)展
前面已經(jīng)提到，q范圍的限制由檢測(cè)器到中心平面410的距離、由 檢測(cè)器的高度411以及由檢測(cè)器的能量范圍給定。不失一般性，我們就 考慮依照?qǐng)D4的、到中心平面的距離為a 412的一個(gè)檢測(cè)器行。如果我 們假設(shè)(x,y)處的目標(biāo)點(diǎn)以角度 將光子散射到aKT處的檢測(cè)器，那么完 備性條件要求檢測(cè)器在完整的 一 圏期間從每個(gè)源位置接收散射中心的輻射。然而，如果源-檢測(cè)器單元達(dá)到了相對(duì)的位置(例如180°),那 么情況不一定如此。到達(dá)檢測(cè)器的輻射現(xiàn)在以不同的角度散射。為了依
照等式l測(cè)量相同的q值，必須使用不同的能量。然而，該新的能量可
能不包含在范圍Emm...Emax內(nèi)。這樣，該q值在360°的情況下不能重構(gòu)，
如圖5和6中同樣示出的。
圖5在x-y平面上示出了 CSCT的幾何結(jié)構(gòu)。中心區(qū)域501示出了 在360。上曝光的體元區(qū)域。301示出了最大視場(chǎng)。盡管對(duì)于波矢量遷移 q=2，5nm"而言可以對(duì)該最大視場(chǎng)成像，如圖5所示，但是相對(duì)于旋轉(zhuǎn)中 心具有更大距離的體元不滿足針對(duì)q-LCMnm-1的完備性條件(如圖6所 示)。在這種情況下，僅可以重構(gòu)小的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱區(qū)域601,其中在圖5 的情況下，可以重構(gòu)最大碎見場(chǎng)301。
如果我們進(jìn)一步假設(shè)來自源4企測(cè)器位置的、從90°到27(T加扇形角 的角度范圍上的散射光子到達(dá)檢測(cè)器，那么可以利用半掃描重構(gòu)方法重 構(gòu)該目標(biāo)點(diǎn)。
圖7示出了 CSCT幾何結(jié)構(gòu)在x-y平面上的示意性表示。在圖7中， 展示了針對(duì)重構(gòu)過程可以將附加的部分考慮進(jìn)來。來自外部區(qū)域的體元 滿足180。重構(gòu)所需的條件。如圖8所示，這可以針對(duì)視場(chǎng)的若干段來進(jìn) 行，其導(dǎo)致q范圍的擴(kuò)展。換言之，由圖7可知，在波矢量遷移q=l,04nm—1 下，相比于完全掃描重構(gòu)方法，利用半掃描重構(gòu)方法可以重構(gòu)出所述最 大視場(chǎng)的更大區(qū)域。
附圖標(biāo)記701表示在180。加扇形角上曝光的體元區(qū)域。 圖8示出了圖9中繪出的圓柱901的散射函數(shù)F^q),所述散射函數(shù) 利用常規(guī)360。重構(gòu)方法804 (完全掃描)以及利用180。重構(gòu)方法805重 構(gòu)出來。水平軸801代表q值，范圍從0,5到e^nm^豎直軸802示出 了任意單位下的散射函數(shù)。
盡管圓柱901的散射函數(shù)F、q)利用360。重構(gòu)方法只可以向下重構(gòu) 到q=l,1811m-1,但是它借助于所述180。重構(gòu)方法可以擴(kuò)展到q^CMnm-^ 給定視場(chǎng)越大，這種效果越大。
圖9示出了與圖8中繪出的散射函數(shù)對(duì)應(yīng)的圓柱901的示意性表示。 圖10示出了可以在360。重構(gòu)(分別為1005、 1006 )的情況下以及 關(guān)于所提出的180°重構(gòu)(分別為1003、 1004)而重構(gòu)的動(dòng)量遷移范圍的 上下極限。對(duì)于這些計(jì)算，采用了在從50到100keV的可估計(jì)光子的能量范圍下覆蓋從扇形平面測(cè)量的從32到80mm的高度范圍的散射檢測(cè)器。
水平軸1001示出了單位為mm范圍從0到500的視場(chǎng)半徑。豎直 軸1002示出了范圍從0到5nm"的q值。在360。的情況下，當(dāng)^L場(chǎng)增大 時(shí)動(dòng)量遷移范圍顯著收縮，而在180。的情況下，q范圍的下限與視場(chǎng)的 大小無關(guān)，并且上限對(duì)視場(chǎng)的依賴性遠(yuǎn)小于360°的情況。
當(dāng)應(yīng)用到完整的360。數(shù)據(jù)集合時(shí)，該新的180。重構(gòu)方案可以通過下 列方法用來沿所有空間方向擴(kuò)展可達(dá)到的q范圍
首先，利用36(T旋轉(zhuǎn)上的數(shù)據(jù)采集執(zhí)行CSCT測(cè)量。然后在步驟2 中，估計(jì)由任何單獨(dú)的體元和q值看到的角度范圍。在步驟3中，對(duì)所 有體元和q值執(zhí)行常規(guī)的360°重構(gòu)，所述體元和q值滿足360°完備性條 件。最后在步驟4中，選擇不滿足所述360。條件但是至少滿足180°條件 的所有體元和q值，并且將適當(dāng)?shù)募訖?quán)應(yīng)用到所有包含該體元/q值的投 影上，接著是向后投射。
圖11示出了圖像處理設(shè)備400的一個(gè)示例性實(shí)施例，其用于執(zhí)行 本發(fā)明的方法方面。圖11中繪出的圖像處理設(shè)備400包括連接到用于 存儲(chǔ)圖像的存儲(chǔ)器402的中央處理單元(CPU)或圖像處理器401,所 述圖像描繪諸如患者或行李物件之類的感興趣目標(biāo)。數(shù)據(jù)處理器401可 以連接到多個(gè)輸入/輸出網(wǎng)絡(luò)或診斷設(shè)備，例如CT設(shè)備。數(shù)據(jù)處理器401 此外還可以連接到顯示設(shè)備403 (例如計(jì)算機(jī)監(jiān)視器)，以用于顯示數(shù) 據(jù)處理器401中計(jì)算或調(diào)節(jié)的信息或圖像。操作員或用戶可以經(jīng)由鍵盤 404和/或其他輸出設(shè)備與數(shù)據(jù)處理器401交互，所述其他輸出設(shè)備在圖 1中沒有繪出。
此外，通過總線系統(tǒng)405，還可以將該圖j象處理和控制處理器401 連接到例如監(jiān)視感興趣目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)監(jiān)視器。在例如對(duì)患者的肺部 成像的情況下，該運(yùn)動(dòng)傳感器可以是呼氣傳感器。在對(duì)心臟成像的情況 下，該運(yùn)動(dòng)傳感器可以是心電圖。
上述方面可以用于能量分辨CSCT或非能量分辨CSCT以及用于扇 形束CSCT或錐形束CSCT。此外，這些方法可以應(yīng)用在^(旦不限于醫(yī)療 領(lǐng)域中，作為用于CT的附加物，還應(yīng)用在行李沖全查應(yīng)用中，以用于明 確而快速的材^H只別。
應(yīng)當(dāng)指出的是，措詞"包括"并沒有排除其他的元件或步驟，"一"或"一個(gè)"并沒有排除復(fù)數(shù)。此外，可以對(duì)結(jié)合不同實(shí)施例描述的元件進(jìn)行組合。
還應(yīng)當(dāng)指出的是，權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)視為限制了權(quán)利要
求的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種用于檢查感興趣目標(biāo)(107)的相干散射計(jì)算層析設(shè)備，該相干散射計(jì)算層析設(shè)備包括重構(gòu)單元(118)，其適于從數(shù)據(jù)集合中選擇體元和q范圍；對(duì)包含該體元并且與所述q范圍內(nèi)的q值對(duì)應(yīng)的投影進(jìn)行加權(quán)，得到加權(quán)的投影；向后投射該加權(quán)的投影。
2. 權(quán)利要求1的相干散射計(jì)算層析設(shè)備，還適于 在對(duì)所述投影加權(quán)之后進(jìn)行發(fā)散巻積； 其中所述向后投射沿著彎曲線進(jìn)行。
3. 權(quán)利要求1的相干散射計(jì)算層析設(shè)備，其中所述加權(quán)是帕克加權(quán)。
4. 權(quán)利要求1的相干散射計(jì)算層析設(shè)備， 其中所選擇的體元和q范圍不滿足360。條件；并且 其中所選擇的體元和q范圍至少滿足180°條件。
5. 權(quán)利要求1的相干散射計(jì)算層析設(shè)備，還包括 輻射源(104);其中該相干散射計(jì)算層析設(shè)備還適于在輻射源的360。旋轉(zhuǎn)上進(jìn)行相干散射計(jì)算層析數(shù)據(jù)采集，得到所述 數(shù)據(jù)集合；估計(jì)任何單獨(dú)的體元和q值看到的角度范圍； 對(duì)所有滿足360。完備性條件的體元和q值執(zhí)行360。重構(gòu)； 對(duì)所有不滿足360。完備性條件但是滿足180。完備性條件的體元和q 值執(zhí)行180°重構(gòu)。
6. 權(quán)利要求1的相干散射計(jì)算層析設(shè)備，被配置成由材料試驗(yàn)設(shè) 備、醫(yī)療應(yīng)用設(shè)備構(gòu)成的組中的一個(gè)。
7. 權(quán)利要求1的相干散射計(jì)算層析設(shè)備，還包括 檢測(cè)器單元(108);以及設(shè)置在電磁輻射源(104)和檢測(cè)器單元(108)之間的準(zhǔn)直器(105); 其中準(zhǔn)直器(105)適于對(duì)由電磁輻射源(104)發(fā)出的電磁輻射束 進(jìn)行準(zhǔn)直以便形成錐形束或者扇形束。
8. 權(quán)利要求1的相干散射計(jì)算層析設(shè)備，被調(diào)節(jié)成能量分辨相干散 射計(jì)算層析設(shè)備。
9. 一種根據(jù)相干散射計(jì)算層析數(shù)據(jù)集合重構(gòu)感興趣目標(biāo)的圖像的方法，該方法包括步驟從所述數(shù)據(jù)集合中選擇體元和q范圍；對(duì)包含該體元并且與所述q范圍內(nèi)的q值對(duì)應(yīng)的投影進(jìn)行加權(quán)，得 到加權(quán)的投影；向后投射該加權(quán)的投影。
10. 權(quán)利要求9的方法，還包括步驟 估計(jì)任何單獨(dú)的體元和q值看到的角度范圍；對(duì)所有滿足360°完備性條件的體元和q值執(zhí)行360°重構(gòu)； 對(duì)所有不滿足360。完備性條件但是滿足180。完備性條件的體元和q 值執(zhí)行180°重構(gòu)。
11. 一種用于檢查感興趣目標(biāo)的圖像處理設(shè)備，該圖像處理設(shè)備包括用于存儲(chǔ)該感興趣目標(biāo)(107)的數(shù)據(jù)集合的存儲(chǔ)器； 重構(gòu)單元(118),其適于 從所迷數(shù)據(jù)集合中選擇體元和q范圍；對(duì)包含該體元并且與所述q范圍內(nèi)的q值對(duì)應(yīng)的投影進(jìn)行加權(quán)，得 到加權(quán)的投影；向后投射該加權(quán)的投影。
12. —種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(402 )，其中存儲(chǔ)了用于檢查感興趣目標(biāo) (107)的計(jì)算機(jī)程序，所述程序在由處理器(401 )執(zhí)行時(shí)使得所述處理器執(zhí)行步驟從數(shù)據(jù)集合中選擇體元和q范圍；對(duì)包含該體元并且與所述q范圍內(nèi)的q值對(duì)應(yīng)的投影進(jìn)行加權(quán)，得 到加權(quán)的投影；和向后投射該加權(quán)的投影。
13. —種用于檢查感興趣目標(biāo)的程序元件，其在由處理器(401)執(zhí) 行時(shí)使得所述處理器執(zhí)行步驟從數(shù)據(jù)集合中選擇體元和q范圍；對(duì)包含該體元并且與所述q范圍內(nèi)的q值對(duì)應(yīng)的投影進(jìn)行加權(quán)，得到加權(quán)的投影；向后投射該加權(quán)的投影。
全文摘要
依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于CSCT的重構(gòu)方案，其能夠重構(gòu)僅在半圈即180°加扇形角上采集的數(shù)據(jù)。與360°重構(gòu)相比，如果該短掃描重構(gòu)技術(shù)應(yīng)用到完全掃描數(shù)據(jù)集合上，那么該重構(gòu)方案可以提供所述重構(gòu)向更小和更大的q區(qū)域的擴(kuò)展。
文檔編號(hào)G06T11/00GK101449294SQ200780017867
公開日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2007年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月16日
發(fā)明者A·思蘭, J·-P·施洛姆卡, U·范斯特文達(dá)爾 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司