CN102596040B - 计算机断层摄影设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种计算机断层摄影设备，包括辐射源(2)和用于根据锥形辐射束(4)生成探测值的探测器(6)。权重提供单元(12)为图像体素和探测值的组合提供权重，用于对探测值加权，射束成形器对锥形辐射束(4)成形，使得对于探测值的至少一部分，相应探测值的方差的倒数与权重的平均值正相关，所述权重对应于与相应探测值对应的体素和相应探测值的组合。对锥形辐射束进行这样的成形改善了加权探测值的信噪比。
Description
技术领域
本发明涉及一种计算机断层摄影设备、一种计算机断层摄影方法和一种计算机断层摄影计算机程序。本发明还涉及一种与计算机断层摄影设备一起使用的射束成形器。
背景技术
US 7254216 B2公开了一种用于计算机断层摄影设备的滤波器组件。该滤波器组件包括位于滤波器组件相对端的第一和第二端板。第一可移动子组件至少包括第一X射线滤波器并且被配置成沿着与第一和第二端板之间的第一端板垂直的轴移动。还提供了第二可移动子组件，其至少包括第二X射线滤波器。第二可移动子组件被配置成沿着与第一和第二端板之间的第二端板垂直的轴移动。第一可移动子组件和第二可移动子组件可以独立地移动，以至少提供小的领结(bowtie)X射线滤波器、大的领结X射线滤波器、中等的领结X射线滤波器、平面滤波器和相对于滤波器组件位于固定位置的用于辐射源的闭合位置。
领结滤波器用于对计算机断层摄影设备的X射线束的强度分布(profile)进行成形。对强度分布进行成形以补偿人身体的形状，具体而言，对强度分布进行成形，使得相对于人的***，更多光子指向人的中心，因为指向人的中心的辐射一般比指向人的***的辐射受到高得多的衰减。
该计算机断层摄影设备包括用于发射锥形X射线束的X射线管，所述X射线束由滤波器组件滤波。经滤波的X射线束从不同方向贯穿人体，并且在贯穿人体之后根据经滤波的X射线束的强度来探测投影数据。该计算机断层摄影设备适于从所探测的投影数据重建人的图像。重建图像显示出伪影，该伪影降低了重建图像的质量。
发明内容
本发明的目的是提供能够改善重建图像的质量的一种计算机断层摄影设备、一种计算机断层摄影方法和一种计算机断层摄影计算机程序。本发明的另一目的是提供一种与计算机断层摄影设备一起使用的射束成形器，以允许计算机断层摄影设备改善重建图像的质量。
在本发明的第一方面中，提出了一种计算机断层摄影设备，该计算机断层摄影设备包括：
-辐射源，其用于发射锥形辐射束，所述锥形辐射束用于贯穿计算机断层摄影设备的检查区域，
-射束成形器，其用于对锥形辐射束进行成形，
-探测器，其用于根据贯穿检查区域之后的锥形辐射束生成探测值，
-权重提供单元，其用于为检查区域图像体素与探测值的组合，提供用于对探测值进行加权的权重，其中，每种组合都包括体素和对应于该体素的探测值，
-重建单元，其用于重建体素，其中，为了重建体素，所述重建单元适于利用为待重建的体素与对应于待重建的体素的探测值的组合提供的权重对相应探测值进行加权，并从经加权的探测值重建体素，
其中，所述射束成形器适于对所述锥形辐射束成形，使得对于探测值的至少一部分，与对应于相应探测值的体素和相应探测值的组合相对应的权重的平均值与贯穿所述检查区域之前的所述锥形辐射束的相应部分的强度正相关，所述相应探测值取决于所述相应部分的强度。
由于所述射束成形器适于对所述锥形辐射束成形，使得对于探测值的至少一部分，与对应于相应探测值的体素和相应探测值的组合相对应的权重的平均值与贯穿所述检查区域之前的所述锥形辐射束的相应部分的强度正相关，所述相应探测值取决于所述相应部分的强度，调整所述射束成形器，使得经加权的探测值的信噪比得到改善。此外，由于通过相应地调整射束成形器实现了这种改善，因此，可以不考虑信噪比而提供由权重提供单元提供的权重。因此，可以选择权重提供单元所提供的权重，用于减小，具体而言，最小化特定图像伪影而无需考虑信噪比，而射束成形器适于减少由不良信噪比(例如小的信噪比或不均匀信噪比)导致的图像伪影。包括如上所述进行调整的射束成形器的计算机断层摄影设备因此能够改善计算机断层摄影设备重建的图像的质量。
辐射源优选适于发射X射线。
图像的体素优选是图像的三维图像元，其中，图像由多个体素构成。
权重提供单元优选适于为检查区域图像的体素与对应于体素的探测值的组合提供权重。如果锥形辐射束中导致探测值的射线贯穿相应体素，则探测值对应于该体素。换言之，体素和探测值的组合界定锥形辐射束的射线。在实施例中，对于体素与对应探测值的每种组合，提供权重。
重建单元优选适于通过对对应的加权探测值进行反向投影来重建检查区域图像的体素。
所述射束成形器可以适于对所述锥形辐射束成形，使得对于一部分探测值或对于所有探测值，与对应于相应探测值的体素和相应探测值的组合相对应的权重的平均值与贯穿所述检查区域之前的所述锥形辐射束的相应部分的强度正相关，所述相应探测值取决于所述相应部分的强度。
与对应于相应探测值的体素和相应探测值的组合相对应的权重的平均值与相应探测值所依据的贯穿检查区域之前的锥形辐射束的相应部分的强度之间的正相关表示：如果权重的平均值较大，强度也较大，而如果权重的平均值较小，强度也较小。
优选辐射源和探测器适于探测冗余探测值，其中，权重提供单元适于为检查区域的图像的体素和冗余探测值的组合，提供用于对冗余探测值进行加权的归一化权重，其中，为了重建体素，重建单元适于利用为待重建的体素和对应于待重建的体素的冗余探测值的组合所提供的归一化权重对相应对应冗余探测值进行加权，并从经加权的冗余探测值重建体素，其中，射束成形器适于对锥形辐射束成形，使得对于至少一部分冗余探测值，与对应于相应冗余探测值的体素和相应冗余探测值的组合相对应的权重的平均值与贯穿所述检查区域之前的所述锥形辐射束的相应部分的强度正相关，所述相应冗余探测值取决于所述相应部分的强度。
冗余探测值是在相应探测值所依据的辐射沿着可能的不同方向的同一路线行经检查区域的同时的不同时间生成的探测值。
归一化权重优选经过归一化，使得对应于同一体素的冗余探测值的权重之和为一。优选地，对于体素与对应冗余探测值的组合，提供归一化权重。优选地，为了重建体素，所述重建单元适于i)对与待重建的体素对应的冗余探测值进行加权，其中，将冗余探测值乘以为待重建的体素和相应对应冗余探测值的组合提供的归一化权重，以及ii)从经加权的冗余探测值重建体素。重建单元优选适于通过对对应的加权冗余探测值并且优选也对非冗余探测值(如果有的话)进行反向投影来重建检查区域图像的体素。
所述射束成形器适于对所述锥形辐射束成形，使得对于探测值的至少一部分，所述锥形辐射束在贯穿所述检查区域之前相应探测值所依据的部分的强度与权重的平均值正相关，所述权重与对应于相应探测值的体素和相应探测值的组合相对应，用于确保对于探测值的至少一部分，相应探测值的方差的倒数与权重的平均值正相关，所述权重与对应于相应探测器的体素和相应探测值的组合相对应。假设方差的倒数与贯穿检查区域之前的强度成正比，具体而言，与其类似。因此这样允许根据锥形辐射束的相应部分的强度简单地设计射束成形器，而无需明确地确定，尤其是估计探测值的倒数方差。
优选所述权重提供单元适于提供权重，从而减少锥形射束伪影。具体而言，权重提供单元优选适于优化权重，从而减少锥形射束伪影，其中，可以不考虑信噪比来优化权重。这样进一步改善了重建图像的质量。
进一步优选地，所述权重提供单元适于提供权重，从而减少运动伪影。具体而言，权重提供单元可以适于提供优化的权重，用于减少由检查区域之内对象的运动导致的运动伪影，而无需考虑信噪比。这进一步改善了利用计算机断层摄影设备重建的图像的质量。
在实施例中，权重提供单元适于提供权重，从而减少锥形射束伪影和运动伪影，具体而言，优选预先确定这些权重而无需考虑信噪比。
进一步优选地，所述权重提供单元适于根据锥形辐射束中贯穿体素并且生成探测值所依据的部分的孔径为体素和探测值的组合提供权重。进一步优选地，如果孔径较小，权重提供单元适于提供较大权重，而如果孔径较大，适于提供较小权重。
由于对应于较大孔径的探测值一般比对应于较小孔径的探测值导致更突出的锥形射束伪影，通过利用比孔径更大的探测值更大的权重对孔径更小的探测值进行加权，可以减少锥形射束伪影。因此孔径加权进一步改善了重建图像的质量。
优选将投影定义为当辐射源被布置在同一位置时同时采集的一组探测值。
进一步优选地，所述权重提供单元适于提供权重，使得探测值的权重随着孔径增大而连续单调地接近零。这样能够避免权重作为时间的函数的不连续性，由此抑制运动伪影。例如，具体而言，如果探测值为冗余探测值并且如果对应的权重是归一化权重，这种孔径加权函数确保随着投影体素位置接近探测器面板的边界，投影对重建结果的贡献连续变小。这种连续消隐对应于冗余探测值的连续增强，因为用于体素的所有冗余探测值的权重之和强制为一。通过这种方式，确保了探测值的加权也是时间的连续函数，因为投影的体素位置连续取决于投影角并从而取决于时间。通过避免权重作为时间的函数的任何不连续性，抑制了运动伪影。
单调地接近零意味着权重是常数或随着孔径增大而减小，但它们不会随着孔径增大而增大。
所述计算机断层摄影设备优选包括移动单元，其用于绕着旋转轴使辐射源和检查区域相对彼此旋转，其中，探测器在这种旋转运动期间生成探测值。
锥形辐射束的一部分(即锥形辐射束的射线)的孔径是锥形辐射束射线的孔径角。由射线和垂直于计算机断层摄影设备的旋转轴的平面之间的角度定义孔径角。
移动单元优选适于沿着螺旋形轨迹彼此相对地移动辐射源和检查区域，其中，所述权重提供单元适于根据螺旋形轨迹的螺距提供权重，其中，所述计算机断层摄影设备包括针对不同螺距的若干射束成形器，并适于根据螺旋形轨迹的螺距从所述若干射束成形器选择射束成形器并在生成探测值时使用所选的射束成形器。这样允许计算机断层摄影设备沿着具有不同螺距的不同螺旋轨迹采集探测值，其中，对于不同的螺距，可以提供不同的射束成形器以改善信噪比。
优选将螺距定义为每次旋转期间检查区域和计算机断层摄影设备的相对物理行程除以探测器的总准直。优选将探测器的准直定义为投影到计算机断层摄影设备的等中心中的探测器高度(即探测器在旋转轴方向上的物理尺度)。
进一步优选地，所述计算机断层摄影设备包括用于准直锥形辐射束的准直器，其中，所述权重提供单元适于根据所述锥形辐射束的准直提供权重，其中，所述计算机断层摄影设备包括针对不同准直的若干射束成形器，并适于根据所述锥形辐射束的准直从所述若干射束成形器选择射束成形器并在生成探测值的同时使用所选的射束成形器。这样允许计算机断层摄影设备利用不同准直采集探测值，其中，对于不同的准直，可以提供不同的射束成形器以改善信噪比。
进一步优选地，所述射束成形器适于使得：对于探测值的至少一部分，与对应于相应探测值的体素和相应探测值的组合相对应的权重的平均值与贯穿所述检查区域之前的所述锥形辐射束的相应部分的强度正相关，所述相应探测值取决于所述相应部分的强度，所述至少一部分探测值对应于锥形辐射束中所述锥形辐射束相对于旋转轴方向的中心附近的部分。这样确保了在锥形辐射束的中心之内(待重建的感兴趣区域一般位于其中)，改善了信噪比。这样导致了重建图像，其中，位于锥形辐射束中心部分之内的检查区域的至少一部分被重建成具有改进的信噪比。这意味着至少检查区域的总体上最重要的部分，即感兴趣区域，被重建成具有改善的信噪比。
所述射束成形器可以是领结滤波器。因此射束成形器能够完成两种功能，改善信噪比以及针对人的一般形状调节射束形状。
优选所述计算机断层摄影设备还包括第二类射束成形器，即领结滤波器。因此，在实施例中，所述计算机断层摄影设备包括至少一个第一类射束成形器，其中，第一类射束成形器适于对锥形辐射束成形，使得对于探测值的至少一部分，与对应于相应探测值的体素和相应探测值的组合相对应的权重的平均值与贯穿所述检查区域之前的所述锥形辐射束的相应部分的强度正相关，所述相应探测值取决于所述相应部分的强度，该设备还独立地包括至少一个第二类射束成形器，即领结滤波器。这样允许将同一领结滤波器用于一个或若干个第一类射束成形器。例如，对于螺旋形轨迹的不同螺距和/或不同准直，可以提供不同的射束成形器，其中，对于具有不同螺距的不同螺旋轨迹和/或不同准直，可以使用相同的领结滤波器。
在本发明的另一方面中，提供了一种与根据权利要求1所述的计算机断层摄影设备一起使用的射束成形器，其中，所述射束成形器适于对所述锥形辐射束成形，使得对于探测值的至少一部分，与对应于相应探测值的体素和相应探测值的组合相对应的权重的平均值与贯穿所述检查区域之前的所述锥形辐射束的相应部分的强度正相关，所述相应探测值取决于所述相应部分的强度。
在本发明的另一方面中，提供了一种计算机断层摄影方法，其中，所述计算机断层摄影方法包括如下步骤：
-由辐射源发射锥形辐射束，所述锥形辐射束用于贯穿计算机断层摄影设备的检查区域，
-由射束成形器对所述锥形辐射束进行成形，
-由探测器根据贯穿所述检查区域之后的锥形辐射束生成探测值，
-由权重提供单元为检查区域的图像的体素和探测值的组合，提供对所述探测值进行加权的权重，其中，每种组合都包括体素和对应于该体素的探测值，
-由重建单元重建体素，其中，为了重建体素，利用为待重建的体素和对应于待重建的体素的探测值的组合所提供的权重对相应对应冗余探测值进行加权，并从加权的探测值重建体素，
其中，对锥形辐射束成形，使得对于探测值的至少一部分，与对应于相应探测值的体素和相应探测值的组合相对应的权重的平均值与贯穿所述检查区域之前的所述锥形辐射束的相应部分的强度正相关，所述相应探测值取决于所述相应部分的强度。
在本发明的另一方面中，提供了一种计算机断层摄影计算机程序，其中，所述计算机断层摄影计算机程序包括程序代码模块，当计算机断层摄影计算机程序在控制计算机断层摄影设备的计算机上运行时，所述程序代码模块用于令根据权利要求1所述的计算机断层摄影设备执行根据权利要求13所述的计算机断层摄影方法的步骤。
应当理解，权利要求1的计算机断层摄影设备、权利要求12的射束成形器、权利要求13的计算机断层摄影方法和权利要求14的计算机断层摄影计算机程序具有如从属权利要求中定义的类似和/或相同的优选实施例。
应当理解，本发明的优选实施例也可以是从属权利要求与相应独立权利要求的任意组合。
本发明的这些和其他方面将从下文描述的实施例变得显而易见并参考其加以阐述。
附图说明
在附图中：
图1示意性和示范性示出了计算机断层摄影设备；
图2示意性和示范性示出了沿z轴观看的包括射束成形器的准直和成形单元；
图3示意性和示范性示出了垂直于z轴的方向上的准直和成形单元；
图4示意性和示范性示出了平均归一化权重；
图5示意性和示范性图示了射束成形器的厚度分布；
图6示意性且示范性图示了领结滤波器的厚度分布；
图7示意性且示范性图示了组合式射束成形器和领结滤波器的厚度分布；
图8示出了示范性图示说明计算机断层摄影方法的流程图；
图9示范性示出了图像之内噪声水平的等值线图，该图像是基于探测值重建的，探测值是未利用根据本发明的射束成形器采集的；
图10示范性示出了图像之内噪声水平的等值线图，该图像是基于探测值重建的，探测值是利用根据本发明的最优射束成形器采集的；
图11示范性示出了图像之内噪声水平的等值线图，该图像是基于探测值重建的，探测值是利用根据本发明的非最优射束成形器采集的；
图12示范性示出了图像之内信噪比改善的等值线图，该图像是基于探测值重建的，探测值是在利用最优射束成形器的同时采集的；
图13示范性示出了图像之内信噪比改善的等值线图，该图像是基于探测值重建的，探测值是在利用非最优射束成形器的同时采集的；
图14示范性示出了针对检查区域图像之内不同位置的照射窗口宽度的等值线图。
具体实施方式
图1示意性和示范性示出了计算机断层摄影设备，其包括扫描架1，扫描架1能够绕着平行于z方向延伸的旋转轴R旋转。在扫描架1上安装辐射源2，在本实施例中，辐射源2为X射线管。辐射源2具备准直和成形单元3，所述准直和成形单元3从辐射源2生成的辐射形成锥形辐射束4并对锥形辐射束4之内的强度分布进行成形。辐射贯穿检查区域5中的对象(未示出)，例如患者，在本实施例中，检查区域5是圆柱形的。在贯穿检查区域5之后，锥形辐射束4入射在探测器6上，探测器6包括二维探测表面。探测器6安装在扫描架1上。
所述计算机断层摄影设备包括两个电动机7、8。由电动机7以优选恒定但可调节的角速度驱动扫描架1。提供电动机8用于使布置于检查区域5中患者台上的对象，例如患者，平行于旋转轴R或z轴的方向发生位移。由控制单元9控制这些电动机7、8，例如，使得辐射源2和检查区域5沿着螺旋形轨迹彼此相对地移动。然而，也可以不移动对象或检查区域5，而是仅旋转辐射源2，即辐射源2相对于对象或检查区域5沿圆形轨迹移动。
可以将扫描架1和电动机7、8视为移动单元，用于沿着轨迹，尤其是沿着圆形或螺旋形轨迹，彼此相对地移动辐射源2和检查区域5。
在辐射源2和检查区域5的相对移动期间，探测器6根据入射在探测器6的探测表面上的辐射生成探测值。移动辐射源2和探测器6，从而探测到冗余的探测值，即移动辐射源2和探测器6，使得由沿特定路径贯穿检查区域5的锥形辐射束的射线辐射生成第一探测值并由沿同一特定路径贯穿检查区域5的锥形辐射束的射线生成第二探测值。将对应于通过检查区域5的同一路径并且在不同时间采集的探测值视为冗余探测值。
向图像生成装置10提供探测值，在本实施例中为投影数据，以从所述探测值，即从投影数据，生成检查区域5，具体而言，检查区域5之内的感兴趣区域的图像。感兴趣区域位于检查区域5之内，并且优选包含对象或对象的一部分。图像生成装置10包括权重提供单元12，其用于为检查区域5的图像的体素和冗余探测值的组合，为冗余探测值加权提供归一化权重。在本实施例中，权重提供单元12适于提供归一化权重从而减少锥形射束伪影和运动伪影。根据锥形辐射束的部分的孔径，具体而言，贯穿体素并且根据其生成探测值的锥形辐射束射线的孔径，为体素和探测值的组合提供归一化权重，从而实现锥形射束伪影和运动伪影的这种减小。具体而言，如果孔径更小，权重提供单元12适于提供更大权重，而如果孔径更大，适于提供更小权重。
扫描架1和电动机7、8优选适于允许辐射源2和检查区域5沿着具有不同螺距的螺旋形轨迹彼此相对地移动。例如，在用于重建检查区域5的第一图像的探测值的第一采集期间，可以沿着具有第一螺距的第一螺旋形轨迹彼此相对地移动辐射源2和检查区域5，而在用于重建检查区域5的第二图像的探测值的第二采集期间，可以沿着具有不同于第一螺距的第二螺距的第二螺旋形轨迹彼此相对地移动辐射源2和检查区域5。权重提供单元12优选适于根据螺旋形轨迹的螺距提供归一化权重。
准直和成形单元3优选适于修改锥形辐射束4的准直。于是，准直和成形单元3优选适于准直来自辐射源2生成的辐射的锥形辐射束4并修改锥形辐射束4的准直。权重提供单元12优选适于根据锥形辐射束4的实际准直提供归一化权重。
权重提供单元优选还适于提供归一化权重，使得探测值的权重随着孔径增大而连续单调地接近零。
权重提供单元和重建单元优选适于执行孔径加权的滑楔法(wedgemethod)。
在孔径加权的滑楔法中，在扫描架的坐标系中，即在源探测器布置固定并且体素在通过***的螺旋路径上移动的***中，最方便描述反向投影。旋转轴为z轴，y轴平行于投影方向，选择x轴，从而创建右手坐标系。标定x和y方向的坐标，使得X射线源到z轴的距离等于一。然后可以通过如下方程定义在位置(x0，y0，z0)处的体素投影：
u＝x0并且
其中，p是螺距除以2π，u是扇形方向，可能是探测器上的重新分组(rebinned)的扇形方向，v是沿z轴方向的坐标。位置v＝0对应于在零度孔径角处投射的体素。优选通过指定所谓的孔径加权函数a(v)来实施孔径加权，孔径加权函数具有已经描述的基本特征，即对于v＝0其具有其最大值，并且在v接近探测器面板的边界时其单调连续地减小到零。在实践中，可以使用梯形形状。通过对所有冗余射线进行“蛮力”归一化来计算归一化权重。在滑楔算法的概念中，距被考虑视图π的整数倍的投影角下通过体素的所有射线都被视为冗余。优选由如下方程定义针对当前投影的归一化权重，其中，体素在位置(x0，y0，z0)处：
其中，在分母中，体素位置(xi，yi，zi)与包括当前位置的所有冗余体素位置相关。
扇形方向是垂直于旋转轴R或z轴的平面中射线的方向。重新分组是一种平行重新分组，其中，对探测值进行排序和内插，使得投影包括垂直于旋转轴或z轴的平面之内具有对应平行射线的探测值。
再次参考图1，所述计算机断层摄影设备还包括重建单元13，其用于重建检查区域5的图像体素。所述重建单元适于执行如下步骤重建体素：i)为对应于待重建的体素的冗余探测值进行加权，其中，将冗余探测值乘以为待重建体素和相应对应冗余探测值的组合提供的归一化权重；ii)从加权的冗余探测值，具体而言，通过对加权的冗余探测值，并且优选还对非冗余探测值(如果有的话)进行反向投影来重建体素。优选利用反向投影算法执行重建。
将重建单元13重建的图像提供到显示单元11，用于显示重建图像。
图像生成装置10优选也受控制单元9的控制。
在下文中，将参考图2更为详细地描述准直和成形单元3。
图2示意性和示范性示出了z轴方向上的准直和成形单元3。准直和成形单元3包括准直器30，其用于准直由辐射源2生成的辐射，从而生成锥形辐射束4。
准直器30优选由像钨那样的高Z材料制成，以便高效率地吸收被认为受遮挡的所有X射线。
准直和成形单元3还包括射束成形器32，其适于对锥形辐射束4成形，使得对于探测值的至少一部分，相应探测值的方差的倒数与归一化权重的平均值正相关，该归一化权重与对应于相应探测值的体素和相应探测值的组合相对应。具体而言，射束成形器32优选适于使得至少一部分探测值对应于锥形辐射束4相对于旋转轴方向的中心附近的锥形辐射束的一部分，对于所述至少一部分探测值，相应探测器的方差的倒数与归一化权重的平均值正相关，该归一化权重与对应于相应探测器的体素和相应探测值的组合相对应。射束成形器适于在扇形方向上，即在垂直于z轴的平面之内的方向上基本不施加强度调制。
图3示意性和示范性示出了垂直于z轴的方向上的准直和成形单元3。在图3中可以看出，射束成形器32适于在锥形方向上，即在z轴和辐射源位置定义的平面中的方向上施加强度调制。
如上所述，位置(x0，y0，z0)处的体素根据方程(2)得到归一化反向投影权重w0。基于每个体素计算这一加权。这意味着与体素(x0，y0，z0)投射到同一探测器位置上的另一体素(xa，ya，za)将得到不同的归一化权重。由于投影几何学的原因，投射到同一探测器位置上的所有体素都位于连接源位置和探测器坐标的直线上。可以通过对这条线上的所有体素求平均值来计算与对应于坐标(u0，v0)的探测器值相关联的平均归一化权重，其中，应当进一步将该线限于与检查区域5相交的部分，即，应当将其限于始终不离开扇形方向的锥形射束的所有体素。
图4中示意性和示范性示出了已经针对不同探测值确定的归一化权重的平均值。在图4中，由其在探测表面上的位置表示不同的探测值。由对应于上述u坐标的探测器列c和对应于上述v坐标的探测器行r表示探测表面上的位置。图3中由r表示的轴平行于旋转轴R。在坐标系的自然标度中，以探测器像素宽度和高度的单位给出u和v，即探测器像素(投射到等中心中)具有宽度和高度1。这种自然标度便于通过简单的关系r＝v+(行号-1)/2和c＝u+(列号-1)/2方便地对探测器行和列寻址。平均的归一化权重α在探测表面的边缘处接近零，所述边缘垂直于由r或旋转轴R表示的轴。这些边缘处的探测值对应于锥形辐射束4在其旋转轴R方向上的最远部分，即探测值和这些边缘对应于锥形辐射束中具有最大绝对孔径的部分。平均的归一化权重独立于辐射源2的旋转位置，并且优先取决于锥形辐射束4的准直和/或螺旋形轨迹的螺距。
如上所述，射束成形器32适于对锥形辐射束4成形，使得对于探测值的至少一部分，相应探测值的方差的倒数与归一化权重的平均值正相关，该归一化权重与对应于相应探测值的体素和相应探测值的组合相对应。具体而言，探测值是由贯穿检查区域5并且入射在探测器6的相应探测元件上的锥形辐射束射线造成的。射束成形器适于对锥形辐射束成形，使得相应探测值的方差的倒数与对应于沿射线的体素和相应探测值的组合相对应的归一化权重平均值正相关。
优选利用泊松模型估计探测值的方差。令I0表示向探测器像素发射的平均光子数。由于患者对射束造成衰减，所以平均起来仅有I个光子到达探测器像素。光子数目仍然遵守泊松统计。于是，所探测的信号方差为I。为了重建，利用如下公式估计通过总衰减系数的所谓线积分：
m＝-log(I/I0)。(3)
为了进行如下论述，利用高斯误差传播估计导出量m的方差
获得
向探测器像素发射的平均光子数是贯穿检查区域5之前锥形辐射束4相应部分的强度，探测像素的相应探测值取决于该相应部分的强度。可以从空气扫描确定这一强度或平均光子数。空气扫描是检查区域5中没有对象的条件下对探测值的采集。
为了在冗余探测值求平均期间实现可能的最好信噪比，应当满足以下关系，其中，权重w0上方的横杠表示平均权重：
对于冗余探测值的一般假设是沿着对应射线路径的总衰减是相同的，表示对于所有冗余射线，到达探测器的光子分数f是相同的。换言之，可以写成：
由于假设对于所有冗余射线而言分数f是相同的，所以在权重归一化期间它将会抵消，得到：
因此，射束成形器优选适于提供初始的未衰减强度I0，使得满足方程(8)中定义的关系。射束成形器优选由具有恒定衰减系数的均质材料制成。因此，可以利用比尔定律计算满足方程(8)的用于对锥形辐射束的强度分布成形的射束成形器的需要厚度分布。
图5示意性和示范性图示了适于对锥形辐射束成形的射束成形器的厚度，使得对于探测值的至少一部分，相应探测值的方差的倒数与归一化权重的平均值正相关，该归一化权重与对应于相应探测值的体素和相应探测值的组合相对应。
所述计算机断层摄影设备优选包括针对不同螺距和/或针对不同准直的若干射束成形器，其中，所述计算机断层摄影设备适于分别根据螺旋形轨迹的螺距和/或锥形辐射束4的准直从所述若干射束成形器选择射束成形器，并在生成探测值的同时使用所选的射束成形器。为了选择适当的射束成形器，准直和成形单元3包括射束成形器交换单元33，其用于用另一射束成形器交换实际位于锥形辐射束路径之内的射束成形器。射束成形器交换单元33可以是滑动单元，在所述滑动单元上并排安装若干射束成形器，其中，通过将射束成形器滑动到期望的位置可以将期望的射束成形器定位在射束之内。滑动单元优选可沿着z轴滑动。
再次参考图2和3，所述计算机断层摄影设备还包括领结滤波器31，与射束成形器32相比，可以将其视为第二类射束成形器。领结滤波器31适于在扇形方向上施加强度调制，在锥形方向上不施加强度调制。图6示意性和示范性图示了领结滤波器的厚度d。在图6中可以看出，领结滤波器优选适于使得与小扇形角度对应的辐射比对应于较大扇形角度的辐射衰减更小，即导致探测器表面相对于c轴的中心的探测值的辐射比在探测器表面相对于c轴的边缘处导致探测值的辐射衰减得更少。
可以用单个射束成形器，即领结滤波器(即第二类射束成形器)，取代领结滤波器和射束成形器的组合，并且射束成形器适于对锥形辐射束成形，使得对于探测值的至少一部分，相应探测值的方差的倒数与权重平均值正相关，所述权重对应于与相应探测值对应的体素和相应探测值的组合，可以将这种射束成形器视为第一类射束成形器。因此这种射束成形器完成两种功能，并且可以被视为领结滤波器，如文上所述其适于对锥形辐射束成形，使得对于探测值的至少一部分，相应探测值的方差的倒数与权重的平均值正相关，权重对应于与相应探测值对应的体素和相应探测值的组合。在图7中示意性和示范性图示了这种射束成形器的厚度分布。可以提供射束成形器交换单元以根据锥形辐射束的准直和/或螺旋形轨迹的螺距选择这种射束成形器。
在图5到7中，以线积分的单位给出厚度，即，作为滤波器厚度乘以衰减系数，例如，如果滤波器材料是衰减系数在80keV下为0.021/mm的特氟隆(Teflon)，大约48mm的厚度相当于线积分1。
在下文中，将参考图8中所示的流程图描述计算机断层摄影方法。
在步骤101中，辐射源2绕着旋转轴R旋转，并且在旋转轴R的方向上移动对象或检查区域5，以沿着螺旋形轨迹彼此相对地旋转辐射源2和检查区域5。辐射源2发射辐射，所述由准直器准直为锥形辐射束，由射束成形器进行成形并贯穿计算机断层摄影设备的检查区域5。探测器6探测已贯穿对象或检查区域5的辐射，根据锥形辐射束生成探测值。选择锥形辐射束、探测器和螺旋形轨迹，从而采集冗余探测值。
在步骤102中，对于检查区域图像的体素和冗余探测值的组合，由权重提供单元12提供用于对冗余探测值进行加权的归一化权重。在步骤103中，重建单元13重建体素，其中，为了重建体素，执行如下步骤：i)对与待重建的体素对应的冗余探测值进行加权，其中，将冗余探测值乘以权重，具体而言，乘以为待重建的体素和对应冗余探测值的组合提供的归一化权重，以及ii)从加权的冗余探测值重建体素。在步骤103中，优选利用反向投影算法执行重建体素的步骤。在实施例中，首先针对所有冗余探测值进行加权，即针对所有冗余探测值执行步骤i)，然后重建体素，即针对待重建的所有体素执行步骤ii)。
在步骤101中，对锥形辐射束成形，使得对于探测值的至少一部分，相应探测值的方差的倒数与归一化权重的平均值正相关，所述归一化权重与对应于相应探测值的体素和相应探测值的组合相对应。
在实施例中，在步骤101中采集探测值之前，可以选择准直和/或螺旋形轨迹的螺距，其中，分别根据选择的准直和/或螺距选择射束成形器，并且其中，在采集探测值时使用所选择的射束成形器。
领结滤波器优选适于对锥形辐射束成形，使得向计算机断层摄影设备等中心发射的光子比向检查区域周边发射的更多。这实现了更好的剂量利用率，因为通常接近等中心的射线比周边射线衰减得多很多。该计算机断层摄影设备可以包括若干独立的领结滤波器，可以将其视为第二类射束成形器，和/或计算机断层摄影设备可以包括若干射束成形器，可以将其视为第一类射束成形器，其中，这些射束成形器还完成领结滤波器的功能，即可以将这些射束成形器视为领结滤波器，修改其以对锥形辐射束成形，使得对于探测值的至少一部分，相应探测值的方差的倒数与归一化权重的平均值正相关，所述归一化权重与对应于相应探测值的体素和相应探测值的组合相对应。
优选设计射束沿旋转轴的形状，从而实现探测器行的均匀照射。
在重建期间，如果来自不同探测器行和列的X射线包含实质上冗余的信息，则优选对它们进行平均。优选不通过优化信噪比的方式执行这种求平均。这种求平均是加权求平均，其中，优选调谐加权以平衡信噪比、运动伪影和锥形射束伪影。优选利用所谓的孔径加权滑楔重建来实现这一操作，其中，将孔径较大的探测值加权得小于孔径较小的探测值。
图4示意性和示范性示出了螺距为一的螺旋扫描的平均归一化权重。如果从抑制运动和锥形射束伪影的角度来讲，认为这些平均的归一化权重是合乎需要的，从这些平均的归一化权重，可以导出探测器表面上期望的信噪比分布。如果给出不确定度为σ1、...、σn的数据a1、...、an，优选利用相对权重来计算这些数据a1、...、an的平均值，以便实现平均值最好可能的信噪比。因此，如果对锥形辐射束成形，使得数据，即探测值的期望倒数方差匹配这些相对权重，可以提高计算机断层摄影设备的剂量利用率。
尽管分析式重建，具体而言，孔径加权的滑楔重建如上所述，但计算机断层摄影设备也可以适于执行另一种重建，例如执行迭代重建。如果执行迭代重建，优选使用孔径加权以便抑制运动伪影并实现良好的收敛行为。如果使用不同的重建算法，射束的最优形状可能不同。在实施例中，计算机断层摄影设备可以适于自动地或由用户选择重建算法，其中，计算机断层摄影设备优选适于选择与所选择的重建算法对应的射束成形器，其中，在采集探测值时使用所选择的射束成形器。
如上所述，射束成形器优选取决于准直和/或螺旋形轨迹的螺距。如果计算机断层摄影设备仅包括具有独立或集成领结滤波器的单个射束成形器，可以将这种射束成形器的使用与特定的低剂量规程相关联。
射束成形器的材料优选是“软性”材料，以避免射线束硬化现象。射束成形器优选由特氟隆制成。领结滤波器也优选由特氟隆制成。“软性”材料优选是具有衰减系数的谱依赖性的材料，类似于待重建的对象主要成分的谱依赖性，例如，类似于人体主要成分，即水的谱依赖性。
射束成形器优选最大厚度等于或小于10cm，进一步优选等于或小于5cm。在优选实施例中，射束成形器的最大厚度为4cm。
图9示意性和示范性示出了球状对象图像以Hounsfield为单位的噪声值等值线图，该图像是基于探测值重建的，探测值是未利用根据本发明的射束成形器采集的。在图9中，数字表示将体素与相同噪声水平连接的相应线的噪声水平。图10示出了以Hounsfield为单位的对应噪声水平分布，其涉及从探测值重建同一球状元件，该探测值是在使用根据本发明的最佳射束成形器的同时采集的。根据本发明的最优射束成形器是这样的射束成形器，其适于对锥形辐射束成形，使得对于所有探测值，相应探测值的方差的倒数与归一化权重的平均值正相关，所述归一化权重与对应于相应探测值的体素和相应探测值的组合相对应。图11示出了以Hounsfield为单位的对应噪声水平分布，其涉及从探测值重建球状对象的图像，该探测值是在使用根据本发明的非最佳射束成形器的同时采集的。根据本发明的非最优射束成形器适于对锥形辐射束成形，使得对于部分，即并非所有探测值，相应探测值的方差的倒数与归一化权重的平均值正相关，所述归一化权重与对应于相应探测值的体素和相应探测值的组合相对应。用于采集导致图11的探测值的非最佳射束成形器具有4cm的最大厚度。
图9中所示的噪声水平分布比图10和11中所示的噪声水平分布更不均匀。应当指出，图9到11示出了三维噪声水平分布的切片，其中，该切片垂直于旋转轴R。如果用户逐个切片审查对应的三维图像，图9中所示的噪声水平分布绕着噪声水平分布的中心旋转。这样降低了三维图像的质量。由于图10和11所示的噪声水平分布表现出更大的旋转对称程度，所以减小了审查不同切片时旋转噪声水平分布对图像质量的影响。于是，使用根据本发明的射束滤波器改善了图像质量。
图12示意性和示范性示出了如果使用最优射束成形器，相对于不使用根据本发明的射束成形器获得的信噪比实现的信噪比的改善百分比。图12是等值线图，其中，由同一等值线连接图像上具有相同信噪比改善的值。图13示出了针对非最优射束成形器的对应等值线图。在本实施例中，从图12和13中可以看出，利用射束成形器，获得了大于28％的信噪比改善。
图14示意性和示范性示出了等值线图，针对检查区域三维图像的切片中的不同体素示出了照射窗口角宽度。将照射窗口宽度定义为体素保持在锥形之内的角范围。对于图14，假设螺距为一。
由于在图14中从左侧到右侧照射窗口宽度显著增大，所以在图14中从左侧到右侧信噪比也增大。在图12和13中可以看出，如果使用根据本发明的射束成形器，左侧的信噪比改善比右侧大。于是，使用射束成形器在图像中信噪比较小的区域中实现了更大的信噪比改善，在图像中信噪比较大的区域中实现了较小的信噪比改善。这样实现了整个图像上更均匀的信噪比分布并因此进一步改善了重建图像的质量。
尽管在上述实施例中，提供的准直和成形单元包括准直器、具有集成的领结滤波器的射束成形器或具有独立领结滤波器的射束成形器，这些射束成形器和滤波器和准直器也可以是未组合到准直和成形单元中的元件。此外，射束成形器交换单元可以位于准直和成形单元外部，如果射束成形器不是准直和成形单元的一部分，也可以提供射束成形器交换单元。
尽管在上述实施例中，布置准直器和射束成形器和/或领结滤波器，使得在辐射束入射在射束成形器和/或领结滤波器之前被准直器准直，在其他实施例中，可以布置准直器和射束成形器和/或领结滤波器，使得辐射束在呗准直器准直之前入射在射束成形器和/或领结滤波器上。
尽管在上述实施例中，用于对探测值进行加权的权重是归一化权重，在其他实施例中也可以使用未归一化的权重。此外，尽管在上述实施例中，已经对冗余探测值加权，但也可以对非冗余的探测值加权。
如果已经采集了冗余探测值和非冗余探测值，重建单元优选适于从加权的冗余探测值以及从也可以加权的非冗余探测值重建检查区域的图像。具体而言，在重建之前，即，例如在反向投影之前，可以由上述权重，优选由上述归一化权重对冗余探测值加权，其中，对应于同一体素的探测值的权重之和为一，优选利用一对非冗余探测值加权或不加权。
尽管上文论述了孔径加权的滑楔重建方法，但也可以利用另一种重建方法重建检查区域的图像。例如，可以使用最大似然迭代重建方法，例如，下文所述的方法：“Correction of Iterative Reconstruction Artifacts in HelicalCone-Beam CT”，Zeng，K.等人，10th International Meeting on FullyThree-Dimensional Image Reconstruction in Radiology and Nuclear Medicine，242-245页。也可以使用下文中公开的孔径加权滑楔重建方法：“WeightedFBP-a simple approximate 3D FBP algorithm for multislice spiral CT withgood dose usage for arbitrary pitch”，Stierstorfer K.等人，Phys.Med.Biol，49卷，2209-2218页，2004。此外，可以使用例如如下面文献中公开的角加权平行射束反向投影来重建检查区域的图像：“Extended parallel backprojectionfor standard three-dimensional and phase-correlated four-dimensional axial andspiral cone-beam CT with arbitrary pitch，arbitrary cone-shape and 100％ doseusage”，Kachelriess，M.等人，Med.Phys.，31卷，1623-1641页，以及如下文中公开的加权锥形射束计算机断层摄影重建方法：“a new weightingscheme for cone-beam helical CT to reduce the image noise”，Taguchi，K.等人，Phys.Med.Bio1.，49卷，2351-2364页，2004，或例如下文公开的机遇二维近似的重建方法，例如ASSR方法：“Advanced single-slice rebinning incone-beam spiral CT”，Kachelriess，M.等人，Med.Phys.，27卷，754-772页，2000。
如果在上述实施例中提到射束成形器适于对锥形辐射束成形，使得对于探测值的至少一部分，相应探测值的方差的倒数与权重的平均值正相关，所述权重对应于与相应探测值对应的体素和相应探测值的组合，优选地，该射束成形器适于对锥形辐射束成形，使得对于探测值的至少一部分，相应探测值的方差的倒数类似于权重的平均值，该权重与对应于相应探测值的体素和相应探测值的组合相对应。
通过研究附图、公开和所附权利要求，本领域的技术人员在实践请求保护的本发明时能够理解和实现所公开实施例的其他变化。
在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除多个。
单个单元或装置可以完成权利要求中列举的若干项目的功能。在互不相同的从属权利要求中列举特定手段的简单事实并不表示不能有利地使用这些手段的组合。
可以由任何其他数量的单元或装置执行权重提供单元执行的权重提供和重建单元执行的检查区域图像体素的重建。例如，可以由单个单元或由任何其他数量的不同单元执行权重的提供和重建。可以将根据该计算机断层摄影方法的权重提供和重建和/或对计算机断层摄影设备的控制实现为计算机程序的程序代码模块和/或专用硬件。
可以在适当的介质上存储和/或分布的计算机程序，介质例如是与其他硬件一起供应或作为其他硬件一部分供应的光存储介质或固态介质，但也可以在其他形式中分布，例如通过互联网或其他有线或无线电信***。
权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。
本发明涉及一种计算机断层摄影设备，包括辐射源和用于根据锥形辐射束生成探测值的探测器。权重提供单元为图像体素和探测值的组合提供权重，用于对探测值加权，射束成形器对锥形辐射束成形，使得对于探测值的至少一部分，相应探测值的方差的倒数与权重的平均值正相关，权重对应于与相应探测值对应的体素和相应探测值的组合。对锥形辐射束进行这样的成形改善了加权探测值的信噪比。
Claims (14)
1.一种计算机断层摄影设备，所述计算机断层摄影设备包括：
-辐射源(2)，其用于发射锥形辐射束(4)，所述锥形辐射束用于贯穿所述计算机断层摄影设备的检查区域(5)，
-射束成形器(32)，其用于对所述锥形辐射束(4)进行成形，
-探测器(6)，其用于根据贯穿所述检查区域(5)之后的所述锥形辐射束(4)生成探测值，
-权重提供单元(12)，其用于为所述检查区域(5)的图像的体素与探测值的组合，提供用于对所述探测值进行加权的权重，其中，每种组合都包括体素和对应于所述体素的探测值，
-重建单元(13)，其用于重建所述体素，其中，为了重建体素，所述重建单元(13)适于利用为待重建的体素与对应于待重建的体素的探测值的组合所提供的权重对相应对应探测值进行加权，并从经加权的探测值重建所述体素，
其中，所述射束成形器(32)适于对所述锥形辐射束(4)进行成形，使得对于所述探测值的至少一部分，与对应于相应探测值的体素和相应探测值的组合相对应的权重的平均值与贯穿所述检查区域(5)之前的所述锥形辐射束(4)的相应部分的强度正相关，所述相应探测值取决于所述相应部分的强度。
2.根据权利要求1所述的计算机断层摄影设备，其中
-所述辐射源(2)和所述探测器(6)适于探测冗余探测值，
-所述权重提供单元(12)适于为所述检查区域(5)的图像的体素与冗余探测值的组合，提供用于对所述冗余探测值进行加权的归一化权重，
-为了重建体素，所述重建单元(13)适于利用为待重建的体素与对应于待重建的体素的冗余探测值的组合所提供的归一化权重对相应对应冗余探测值进行加权，并从经加权的冗余探测值重建所述体素，
-所述射束成形器(32)适于对所述锥形辐射束(4)进行成形，使得对于所述冗余探测值的至少一部分，与对应于相应冗余探测值的体素和所述相应冗余探测值的组合相对应的权重的平均值与贯穿所述检查区域(5)之前的所述锥形辐射束(4)的相应部分的强度正相关，所述相应冗余探测值取决于所述相应部分的强度。
3.根据权利要求1所述的计算机断层摄影设备，其中，所述权重提供单元(12)适于提供所述权重，使得锥形射束伪影减少。
4.根据权利要求1所述的计算机断层摄影设备，其中，所述权重提供单元(12)适于提供所述权重，使得运动伪影减少。
5.根据权利要求1所述的计算机断层摄影设备，其中，所述权重提供单元(12)适于根据所述锥形辐射束中已经贯穿体素并且依据其生成所述探测值的部分的孔径为体素和探测值的组合提供权重。
6.根据权利要求5所述的计算机断层摄影设备，其中，如果所述孔径较小，所述权重提供单元(12)适于提供较大权重，而如果所述孔径较大，提供较小权重。
7.根据权利要求6所述的计算机断层摄影设备，其中，所述权重提供单元(12)适于提供所述权重，使得随着孔径增大，所述探测值的权重连续单调地接近零。
8.根据权利要求1所述的计算机断层摄影设备，其中，所述计算机断层摄影设备包括移动单元(1、7、8)，其用于沿着螺旋形轨迹彼此相对地移动所述辐射源(2)和所述检查区域(5)，其中，所述权重提供单元(12)适于根据所述螺旋形轨迹的螺距提供所述权重，其中，所述计算机断层摄影设备包括针对不同螺距的若干射束成形器(32)，并且适于根据所述螺旋形轨迹的螺距从所述若干射束成形器中选择射束成形器并在生成所述探测值时使用所选择的射束成形器。
9.根据权利要求1所述的计算机断层摄影设备，其中，计算机断层摄影设备包括用于准直所述锥形辐射束(4)的准直器(30)，其中，所述权重提供单元(12)适于根据所述锥形辐射束(4)的准直提供所述权重，其中，所述计算机断层摄影设备包括针对不同准直的若干射束成形器(32)，并且适于根据所述锥形辐射束(4)的准直从所述若干射束成形器中选择射束成形器并在生成所述探测值时使用所选择的射束成形器。
10.根据权利要求1所述的计算机断层摄影设备，其中，所述射束成形器为领结滤波器。
11.根据权利要求1所述的计算机断层摄影设备，其中，所述计算机断层摄影设备还包括第二类射束成形器，即领结滤波器(31)。
12.一种与根据权利要求1所述的计算机断层摄影设备一起使用的射束成形器，其中，所述射束成形器(32)适于对所述锥形辐射束(4)进行成形，使得对于所述探测值的至少一部分，与对应于相应探测值的体素和相应探测值的组合相对应的权重的平均值与贯穿所述检查区域(5)之前的所述锥形辐射束(4)的相应部分的强度正相关，所述相应探测值取决于所述相应部分的强度。
13.一种计算机断层摄影方法，所述计算机断层摄影方法包括如下步骤：
-由辐射源(2)发射锥形辐射束(4)，所述锥形辐射束用于贯穿计算机断层摄影设备的检查区域(5)，
-由射束成形器(32)对所述锥形辐射束(4)进行成形，
-由探测器(6)根据贯穿所述检查区域(5)之后的所述锥形辐射束(4)生成探测值，
-由权重提供单元(12)为所述检查区域(5)的图像的体素与探测值的组合，提供用于对所述探测值进行加权的权重，其中，每种组合都包括体素和对应于所述体素的探测值，
-由重建单元(13)重建所述体素，其中，为了重建体素，利用为待重建的体素与对应于待重建的体素的探测值的组合所提供的权重对相应对应冗余探测值进行加权，并从经加权的探测值重建所述体素，
其中，对所述锥形辐射束(4)进行成形，使得对于所述探测值的至少一部分，与对应于相应探测值的体素和所述相应探测值的组合相对应的权重的平均值与贯穿所述检查区域(5)之前的所述锥形辐射束(4)的相应部分的强度正相关，所述相应探测值取决于所述相应部分的强度。
14.一种计算机断层摄影装置，所述装置包括：
-用于由辐射源(2)发射锥形辐射束(4)的模块，所述锥形辐射束用于贯穿计算机断层摄影设备的检查区域(5)，
-用于由射束成形器(32)对所述锥形辐射束(4)进行成形的模块，
-用于由探测器(6)根据贯穿所述检查区域(5)之后的所述锥形辐射束(4)生成探测值的模块，
-用于由权重提供单元(12)为所述检查区域(5)的图像的体素与探测值的组合而提供用于对所述探测值进行加权的权重的模块，其中，每种组合都包括体素和对应于所述体素的探测值，
-用于由重建单元(13)重建所述体素的模块，其中，为了重建体素，利用为待重建的体素与对应于待重建的体素的探测值的组合所提供的权重对相应对应冗余探测值进行加权，并从经加权的探测值重建所述体素，
其中，对所述锥形辐射束(4)进行成形，使得对于所述探测值的至少一部分，与对应于相应探测值的体素和所述相应探测值的组合相对应的权重的平均值与贯穿所述检查区域(5)之前的所述锥形辐射束(4)的相应部分的强度正相关，所述相应探测值取决于所述相应部分的强度。
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