CN1596829A - 射线计算机断层成像设备和其中使用的射线检测器 - Google Patents
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Abstract
为了更有效地减小散射线的影响和改善断层图像的图像质量，用作射线计算机断层成像设备的X射线CT设备(10)包括：用于检测受检者(1)投影数据的X射线检测器(70)，该投影数据由围绕预定旋转轴旋转的X放射源XL发射并穿过受检者(1)的X射线产生；和用于根据投影数据产生用于受检者(1)断层图像的断层图像数据的计算/控制设备(23)；其中所述X射线检测器(70)包括：多个用于检测射线的检测器通道(ch)，它们在两个排列方向上，即在通道和列方向上按二维方式延伸，所述通道方向包含在X射线源(XL)的旋转平面内，所述列方向与通道方向垂直并沿旋转轴排列；和准直器(50)，用于限定X射线撞击检测器通道(ch)的角度，准直器被放置在列方向上相邻的检测器通道(ch)之间的边界上。
Description
技术背景
本发明涉及射线计算机断层成像设备，例如X射线CT(计算机断层成像)设备。更具体而言，本发明涉及一种能够获取体积数据的射线计算机断层成像设备，例如VCT(体积CT)设备或者多行CT设备，以及在这种设备中使用的射线检测器。
背景技术
例如，已知的X射线CT设备包括一个具有下述结构的设备：X射线检测器具有多个按二维方式排列的X射线检测器通道，通过X射线检测器获取受检者的投影数据。确定多个X射线检测器通道的位置，在沿着和受检者相关的预定轴方向有它们的宽度。因为在轴向的一定宽度范围内形成X射线检测器通道行，所以拥有按二维方式排列的X射线检测器通道的X射线检测器通常被称为多行检测器。
例如，在多行检测器中，有时将轴向称作列方向，并将与列方向垂直的方向作为通道方向。
在包括多行检测器的X射线CT设备中，通过射出X射线扇形束，采集受检者横断面的投影数据，该X射线束在列方向和通道方向上具有延伸，从位于轴附近多个位置上的预定焦点延伸到多行检测器。
通过根据投影数据的重建计算，产生受检者的断层图像。
专利文献1公开了一种X射线CT设备，该设备中的X射线检测器包含用于X射线检测器通道的准直器，这些准直器被排列在通道方向上，并指向X射线扇形束的焦点。
在专利文献1描述的X射线检测器中，每一个X射线检测器通道放置在通道方向上，使用于检测X射线的检测表面指向焦点。
[专利文献1]日本专利申请公开号No.H6-22949。
在使用X射线CT设备的成像中，X射线检测器的检测表面也可以被那些除了从焦点直接撞击到检测表面的X射线之外的X射线撞击，也就是说，例如散射X射线(散射线)，这些散射X射线是由于X射线和受检者体内物体，例如骨骼碰撞，X射线偏离了传输方向而形成的。散射线所包含的受检者投影信息是接收散射线的X射线检测器通道不应当检测到的信息。因此，散射线导致伪影的产生，并且断层图像的图像质量被降低。
因为在专利文献1中公开的X射线CT设备在通道方向上有准直器，因而在某种程度上阻止散射线撞击到检测表面。
但是，当检测器通道按多行排列并且使用扇形束来获取投影数据时，X射线扇形束必须具有更大的宽度。X射线扇形束宽度的增加导致X射线在受检者体内更加发散的位置上发生碰撞，从而增加了产生散射线的可能性。因此，和专利文献1中描述的X射线CT设备一样，仅仅在通道方向上为每一个X射线检测器通道提供准直器，很难有效地阻止散射线碰撞到检测表面。因而，影像质量更有可能被降低。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能够更有效减少散射线影响、改善断层图像图像质量的射线计算机断层成像设备。
本发明的另一个目的是提供一种用于射线计算机断层成像设备的射线检测器，它能够有效减少散射线影响，改善断层图像的图像质量。
根据本发明的射线计算机断层成像设备包括：一个围绕预定旋转轴旋转同时射出射线的放射源；一个用于检测上述射线的射线检测器，射线通过位于上述旋转轴附近的受检者，所述射线检测器包括多个用于检测上述射线的射线检测器元件，这些射线检测器元件在第一和第二排列方向按二维方式延伸，所述第一排列方向包含在上述放射源的旋转平面内，所述第二排列方向与所述第一排列方向垂直并沿上述旋转轴排列；和重建装置，该重建装置根据从上述射线(由上述射线检测器检测)中获取的受检者投影数据，用算术方法重建用于上述受检者断层图像的断层图像数据，其中上述射线检测器包括准直器，用于限定上述射线撞击上述射线检测器元件的角度，上述准直器被放置在在所述第二排列方向上相邻的上述射线检测器元件之间的边界上。
根据本发明的射线检测器是用于射线计算机断层成像设备的射线检测器，该射线计算机断层成像设备根据从放射源射出的射线获取的受检者投影数据，产生用于受检者断层图像的断层图像数据，该放射源围绕预定旋转轴旋转并穿过受检者，该射线检测器包括多个用于检测上述射线的射线检测器元件，所述射线用于获取上述投影数据，射线检测器在第一和第二排列方向按二维方式延伸，上述第一排列方向包含在上述放射源的旋转平面内，上述第二排列方向和上述第一排列方向垂直并沿上述旋转轴排列；和准直器，用于限定上述射线撞击上述射线检测器元件的角度，上述准直器被放置在在所述第二排列方向上相邻的上述射线检测器元件之间的边界上。
在本发明中，射线检测器由在第一和第二排列方向上按二维方式延伸的射线检测器元件组成。第一排列方向包含在放射源沿预定旋转轴旋转的平面内，第二排列方向和第一排列方向垂直并沿旋转轴排列。
准直器被放置在在所述射线检测器第二排列方向上相邻的射线检测器元件之间的交界上。从放射源发射的射线在第二排列方向上按照准直器限定的角度，撞击到射线检测器元件上。
在这种情况下，穿过受检者的射线由围绕预定轴分布的射线检测器检测。
根据本发明，可以更有效地减少散射线的影响，改善断层图像的图像质量。
本发明能够在使用射线的计算机断层成像(CT)设备中应用。此外，本发明还能够应用于CT设备使用的射线检测器。
通过下面对如附图所示的本发明的优选实施例的描述能够使本发明的进一步的目的和优点更为明显。
附图说明
图1显示了根据本发明一个实施方案的X射线CT设备的一般结构。
图2是在图1所示的X射线CT设备中使用的X射线检测器结构的透视图。
图3显示了从图1的x轴方向上观察，X射线焦点和X射线检测器之间位置关系的示意图。
图4是显示校准示范过程的流程图，用于依据参考值确定图2所示X射线检测器的X射线检测灵敏度的偏移量。
图5以图形的方式表示了用于一个检测器通道行的灵敏度校正向量，该灵敏度校正向量与X射线焦点漂移量相关，由校准过程获取。
图6显示了使用图1所示的X射线CT设备对受检者进行断层成像的示范过程的流程图。
图7是受检者示范性断层图像的示意图，其中，(a)显示了使用根据本实施方案的X射线CT设备获取的断层图像，以及(b)显示了使用传统X射线CT设备获取的断层图像。
图8显示了从列方向观察X射线检测器所得到的视图，该X射线检测器根据图2中X射线检测器的另一个实施方案，在列方向和通道方向均提供准直器。
具体实施方式
现在将参照附图描述本发明实施方案。应当指出，本发明中的射线包括X射线。下面将描述使用X射线作为射线的X射线CT设备的例子。
图1显示了根据本发明一个实施方案的X射线CT设备的一般结构。图1显示的X射线CT设备10包括X射线CT设备主体10A和控制台10B。本发明中射线计算机断层成像设备的一个实施方案即是图1显示的X射线设备10。
如图1所示，X射线CT设备主体10A包括旋转部分2和数据采集***(DAS)20。
本发明移动装置的一个实施方案对应于旋转部分2。
旋转部分2包括用于发射X射线的X放射源XL和X射线检测器70，该检测器检测从X放射源XL射出的X射线。
X放射源XL从X射线焦点3发射扇形X射线束5。扇形X射线束5有时被称作扇束。
X射线束5的强度由X射线检测器70检测。
如图2所示，X射线检测器70有多个按二维矩阵(阵列)排列的检测器通道ch。
本发明射线检测器元件的实施方案对应于检测器通道ch。例如，每一个检测器通道ch由闪烁器和光电二极管的组合构成。
按二维方式排列的检测器通道ch沿行方向被指定列指标(index)i，沿列方向被指定行指标j。例如，列指标i的数目的数量级达到1000，并且行指标j的数目的数量级达到16。
本文有时将行方向称为通道方向。在通道方向上排成一行的检测器通道ch一并称为检测器通道行。
在列方向，多个检测器通道行7彼此平行邻接。
本发明中第一排列方向的实施方案对应于行方向(通道方向)，并且第二排列方向的实施方案对应于列方向。
如图1和图2所示，X射线检测器70中的列方向被定义为z轴方向。与z轴垂直的平面被定义为x-y平面。
X射线束5是在x-y和x-z平面均有延伸的扇束。
每一个检测器通道ch的检测表面Su能够单独并独立地检测X射线束5的X射线强度，而且对应于检测器通道ch数目的数据能够被获取，该检测器通道ch按二维方式排列。
将在后面给出X射线检测器70的详细描述。
受检者1被放置在位于X放射源XL和X射线检测器70之间的位置上。根据本实施方案，通过图1显示的旋转部分2，X射线CT设备10的X放射源XL和X射线检测器70将围绕预定轴O旋转，同时保持相互之间的相对位置关系。
本发明中旋转轴的实施方案对应于轴O。
例如，受检者1从头到脚的身体轴方向与轴O的方向一致。此外，轴O的方向和图1中z轴方向一致。
在通过旋转部分2将X放射源XL和X射线检测器70围绕轴O旋转的同时，在朝向受检者1并沿X射线束5连续变化的射出方向上，由检测器通道ch检测穿过受检者1的X射线束5的强度，通过扫描该强度，完成X射线强度数据的采集。从而获取围绕轴O旋转的多个方向上的数据。数据采集的方向被称为视角。在图1中，参考符号k代表视角指标。例如，每个旋转的视角数目数量级达到1000。这种情况下，图1所示的视角之间的间隔Δθ数量级为360°/1000。
DAS 20采集由X射线检测器70获取的多个数据集。DAS 20将由X射线检测器70检测的X射线强度的模拟数据转换为数字数据，并且将它们发送到控制台10B。
发送到控制台10B的数字数据代表受检者1体内X射线束5穿过的横断面的投影数据。
如图1所示，控制台10B包括计算/控制设备23和显示装置25。
本发明中重建装置的一个实施方案对应于计算/控制设备23。
例如，计算/控制设备23由诸如CPU(中央处理单元)之类的硬件和用于驱动硬件的软件实现。
计算/控制设备23接收由DAS 20采集的投影数据。计算/控制设备23根据接收到的数据执行重建计算，诸如背投影，从而产生图像数据。根据投影数据产生的图像数据代表受检者1体内X射线束5穿过的横断面图像，也就是，用于断层图像的图像数据(断层图像数据)。
此外，计算/控制设备23控制用于断层图像生成的X射线CT设备10执行操作，这些操作包括借助旋转部分2旋转X放射源XL和X射线检测器70和通过DAS 20获取投影数据。
更进一步，计算/控制设备23执行控制操作，用于在显示装置25上显示生成的断层图像，显示装置如CRT(阴极射线管)或者液晶显示板。显示装置25也显示用于操作X射线CT设备10的操作图像。
计算/控制设备23和输入装置连接在一起，例如键盘(未显示)。通过输入装置，从操作员发出的操作X射线CT设备10的指令被输入到计算/控制设备23。
现在将详细描述本实施方案中的X射线检测器70。
如图2所示，X射线检测器70具有多个按二维方式排列的检测器通道ch，形成一条沿X放射源XL和X射线检测器70围绕轴O旋转方向的曲线。这种情况下，每一个检测器通道ch的X射线检测表面Su在通道方向上朝向X射线焦点3。
可以把通道方向看作是包含在X放射源XL和X射线检测器70围绕轴O旋转所得平面中的方向。
另一方面，在和通道方向垂直的列方向中和沿z轴的方向中，检测器通道ch笔直地排列在与z轴平行的方向上。因此，检测表面Su并不是全部朝向X射线焦点3，而是均匀地朝向不同的方向，其中一个方向是X射线焦点3的方向。
例如，在图2中，X射线检测器70在通道方向上的长度L达到1000mm。
例如，在列方向上的长度W达到30-50mm。但是，长度W可以随检测器通道行7数目的增加而增加。
在本实施方案中，X射线检测器70带有在通道方向上延伸的准直器50，准直器50位于在列方向上相邻的检测器通道ch之间的边界上。
例如，每一个准直器50被做成矩形平板的形状。例如，每一个准直器50指向检测表面Su的法线方向。
应当指出，尽管在X射线焦点3附近提供的用于X射线束5扇形成型的设备(未显示)在本领域有时也被看作是准直器，但是本实施方案中的准直器50和对X射线束5形状成型的准直器不同。
图3显示了从图1x轴方向观察，X射线焦点3和X射线检测器70之间的位置关系。应当指出图3是示意图，并且刻度不是实际的刻度。
通过提供上述的准直器50，在检测表面Su的X射线入射角被限定在列方向上。因此，散射X射线(散射线)不大可能撞击到检测表面Su并被检测到，而且散射线的影响被减弱。散射线是由于和受检者1体内x射线穿透率完全不同的物体碰撞，例如骨骼，X射线偏离了传输方向而产生的。因此，可以认为对受检者1成像总会产生一些散射线。因为X射线检测器70行数的增加增大了列方向上X射线束5的宽度，X射线束5被指向受检者1体内更广阔的区域，这将导致更多散射线的产生，从而增加检测器通道ch获取散射线的可能性。
通过准直器50阻止散射线，促使只有从X射线焦点3直接到达检测器通道ch的X射线才能撞击检测表面Su，从这种观点出发，准直器50优选地使用高X射线吸收率的材料(例如钨)建造。
但是，太多的准直器50可能减少X射线利用效率，这是因为本来应当直接撞击到检测表面Su上的X射线会被准直器50阻断。
所以，在本实施方案中，准直器50在列方向上按预定间隔放置，如图3所示范的那样。例如，准直器50在列方向上按均匀间隔排列。
例如，在保持X射线利用效率和减少散射线之间折中考虑，准直器50之间的间隔优选10-20mm。
如图3所示，根据本实施方案的X射线检测器70沿z轴在列方向上关于直线SAL对称放置，直线SAL由中点ct和X射线焦点3连接而成。
另外，优选方式是，没有准直器50被放置在中心ct及其附近的检测器通道ch之间的边界上，除了上述中心ct附近位置外，准直器50被放置在检测器通道ch之间的交界上。这样做是为了防止位于中心ct及其附近的检测器通道ch更高的X射线利用效率降低，因为从X射线焦点3到检测器通道ch检测表面Su的距离小于到列方向上外侧检测器通道ch的距离，造成更高的X射线利用效率。
但是，如图3所示，通过提供上述的准直器50，当暴露在X射线束5下时，由检测器通道ch中的准直器50产生阴影部分，所述通道ch与准直器50相邻并且位于准直器50的外侧。例如，图3中检测器通道chn+1被准直器50遮蔽。另一方面，检测器通道chn没有被准直器50遮蔽，所述通道chn与准直器50和检测器通道chn+1相邻并且位于准直器50的内侧。
例如，X射线不能直接从X射线焦点3进入任何这种由准直器50造成的阴影部分，而且检测器通道chn+1的X射线利用效率被降低。
因此，为了把被准直器50遮蔽的检测器通道ch中的X射线利用效率保持在一定的水平，需要确定每一个准直器50的高度使得X射线利用效率超过一定的阈值。
由准直器50造成的阴影部分尺寸大小的变化取决于X射线焦点3的漂移量。因此，确定每一个准直器50的高度时需要考虑X射线焦点3的漂移。这里，X射线焦点3的漂移与X射线焦点3的位置偏移有关，例如由于热膨胀造成的偏移。
现在将详细描述确定每一个准直器50高度的过程。
进一步参照图3，用FD表示从X射线焦点3到X射线检测器70的垂直长度。
用CL表示Z轴方向上一个检测器通道的宽度。
此外，用D表示相对于中点ct法线上的参考位置，X射线焦点3的漂移量。应当指出，漂移量D可取正值和负值，这取决于X射线焦点3的漂移方向。
在参考位置，X射线束5I撞击检测器通道chn+1，并且在漂移位置，X射线束5D撞击检测器通道chn。
检测器通道ch的数目用N表示，等于从中点ct到被提供了目标准直器50的检测器通道ch的计数值，该目标准直器的高度待定。
用Ed表示目标准直器50的高度，并且用S表示由目标准直器50造成的阴影部分在Z轴方向上的长度。
从图3可以明显看到，S∶Ed＝S+D+N·CL∶FD。因此，(S+D+N·CL)Ed＝FD·S，因而(D+N·CL)Ed＝(FD-Ed)S。
根据S＝(D+N·CL)Ed)/(FD-Ed)，从方程中能够获得长度S。
设置长度S使得用长度S定义的X射线利用效率(1-S/CL)超过预定的阈值。因为宽度CL是常数，所以X射线利用效率值(1-S/CL)随长度S变化。
例如，因为不希望在提供准直器50期间X射线利用效率的减小量超过5％，所以长度S的值被确定，使得当考虑一定的漂移量D时，保持0.95＜(1-S/CL)＜1。
如上所述确定长度S之后，当考虑一定的漂移量D时，目标准直器50的待定高度Ed从方程(S+D+N·CL)Ed＝FD·S中获得，Ed＝(FD·S)/(S+D+N·CL)。
因为X射线束5在检测表面Su上的入射角θ大于远离中点ct的外侧，而且在外侧X射线束5以更加倾斜的方式撞击检测表面Su，具有相同高度Ed的外侧准直器50的长度S更大。
因此，如图3所示，通过减小外侧长度S以确保X射线利用效率在阈值之上，随着从中点ct到外侧间距的增大，应优选地减小准直器50的高度Ed。
例如，如上所述提供准直器50时，被遮蔽的检测器通道chn+1和未被遮蔽的检测器通道chn具有不同的X射线检测灵敏度。
X射线利用效率取决于撞击到检测表面Su的X射线总量，X射线利用效率是控制每一个检测器通道ch X射线检测灵敏度的主要因素之一。
因此，X射线CT设备10中的计算/控制设备23校正检测器通道ch之间由准直器50造成的X射线检测灵敏度上的差别，然后重建断层图像数据。
但是，因为X射线检测灵敏度也随着X射线焦点3的漂移量D变化，所以校正必须要考虑漂移量D。
现在将详细描述校正X射线检测灵敏度的过程。
为了校正X射线检测灵敏度，校准过程被执行，用于确定相对于每一个检测器通道ch参考值的X射线灵敏度的偏移。
图4是校准示范过程的流程图。
在校准中，X射线首先通过旋转部分2检测(步骤ST1)。
因为步骤ST1中X射线检测的目的是检查每一个检测器通道ch的X射线检测灵敏度，所以在没有受检者1的情况下，由X射线检测器70检测从X放射源XL射出的X射线强度。此外，检测没有必要在旋转部分2旋转的情况下执行，而且在至少一个视角中检测撞击到X射线检测器70上的X射线强度就足够了。
如前所述，由X射线检测器70检测的X射线强度检测数据被DAS 20采集，并且发送到计算/控制设备23中。
计算/控制设备23执行预处理，包括对DAS 20发送过来的检测数据的偏移和参考校正(步骤ST2)。
偏移和参考校正以及其他此类处理通常被称为预处理，因为它们是在使用产生图像数据的技术，例如背投影对数据进行背投影之前执行的。
偏移校正涉及偏移量合并到检测数据中的校正，主要由DAS 20中提供的AD(模拟到数字)转换器的漂移引起。
参考校正用于校正从X放射源XL射出的X射线强度的变化。从X放射源XL射出的X射线并不总是有相同的强度，而且在某些条件下射出的X射线强度可以变化。在这种情况下，能够用通常称为参考通道的通道ch检测的数据dref(j)和其他通道ch检测的数据dact(ij)之间的比值dact(ij)/dref(j)来校正射出X射线强度的变化，该参考通道就是即使受检者1存在，未穿过受检者1的X射线总能碰撞到其上的检测器通道ch。
如图2示范性显示的那样，在通道方向上X射线检测器70的一端提供参考通道chR，而且在列方向上排列多个参考通道chR。
将处理到步骤ST2后得到的检测数据的值dpre和每一个检测器通道ch的预定参考值进行比较(步骤ST3)。
例如，参考值被定义为没有使用准直器50时从每一个检测器通道ch所获取的值。又例如，可以认为图3所示的检测器通道chn的dpre值近似与参考值相等，而且由于准直器50形成的阴影部分的影响，检测器通道chn+1的dpre值小于参考值。
如上所述，由于准直器50的使用导致检测器通道ch间X射线检测灵敏度上的差别，为了校正这种差别，计算/控制设备23根据值dpre创建灵敏度校正向量(步骤ST4)。
特别地，计算/控制设备23计算值Vt，用于将值dpre转换为每一个检测器通道ch的参考值，并将其中的值Vt被安排在每一个检测器通道行7通道方向上的向量定义为灵敏度校正向量。
不考虑准直器50的存在，对于X射线检测灵敏度基本上不变的检测器通道行7不需要创建灵敏度校正向量，而至少对于由于使用准直器50而引起X射线检测灵敏度变化的检测器通道行7需要创建灵敏度校正向量。
如前面讨论的那样，X射线检测灵敏度随着X射线焦点3的漂移量D变化。因此，对于不同的漂移量D，从步骤ST1到步骤ST4的校准过程被多次重复。然后，计算/控制设备23决定是否中止校准过程(步骤ST5)。
计算/控制设备23重复步骤ST1-ST4，直到对于不同的漂移量D校准过程执行了预定的次数。一旦完成对于不同漂移量预定次数的校准过程，校准结束。
例如，因为X放射源XL的温度随使用情况变化，引起X放射源XL中部件的热膨胀，导致X射线焦点3漂移量D的变化。
用值drefpn代表在特定的检测器通道行7中(诸如图3中包含检测器通道chn的检测器通道行7)由参考通道chRn获得的值dpre，在该检测器通道行7中X射线检测灵敏度是常数，不发生变化。此外，用值drefpn+1代表在特定的检测器通道行7中(诸如图3中包含检测器通道chn+1的检测器通道行7)由参考通道chRn+1获得的值dpre，在该检测器通道行7中X射线检测灵敏度发生变化。
根据Idx＝(drefpn+1)/(drefpn)的比值，能够确定漂移量D。
通过使用比值Idx作为指标(参数)，根据检测器通道行7的指标能够获取多个灵敏度校正向量，这些校正向量用于校正每一个检测器通道行7中检测器通道ch的X射线检测灵敏度。
图5用3维图形表示一个检测器通道行7的灵敏度校正向量。
图5中水平方向上的第一条轴表示检测器通道行7的通道指标i。在深度方向上的第二条轴表示比值Idx。在垂直方向上的第三条轴表示校正值，用于将目标检测器通道行7中每一个检测通道ch获取的值dpre转换为参考值。这些校正值能够按通道指标顺序排列，作为产生用作灵敏度校正向量的向量的元素。
在步骤ST1-ST5的处理中不能获得的用于比值Idx的灵敏度校正向量，通过拟合处理产生，例如内插或外插。在图5中，虽然对应于其他比值Idx的校正值能够通过拟合处理获得，但作为示例，只显示仅用于4个比值Idx的与检测器通道ch相对应的校正值，通过用线段将它们连接起来进行显示。
此外，图5中显示的通道指标i的数目仅是示意性的，并且与若干校正值相对应的数据和检测器通道ch的数目相同，这些数据是实际获取的数据。
例如，在控制台10B中，这些灵敏度校正向量被保存在存储装置中(未显示)，例如存储器或硬盘。
现在，将根据图6中显示的流程图描述使用X射线CT设备10对受检者1进行的断层成像过程，X射线CT设备10包括装备上述准直器50的X射线检测器70。
为了获得受检者1的断层图像，首先获取通过受检者1横断面的投影数据(步骤ST10)。
如前所述，X放射源XL和X射线检测器70借助旋转部分2围绕轴O旋转，从而对受检者进行扫描，由此在多个视角中获得横断平面的投影数据。
计算/控制设备23对步骤ST10获得的投影数据执行和校准类似的第一预处理，例如偏移校正(步骤ST11)。
在执行步骤ST11之后，计算/控制设备23计算用作灵敏度校正向量指标的比值Idxr(步骤ST12)。
例如，与上述参考通道chRn和参考通道chRn+1相对应，在第一个视角中分别使用值drefrn和drefrn+1计算比值Idxr，在参考通道chRn中X射线检测灵敏度近似于常数，在参考通道chRn+1中X射线检测灵敏度发生变化。计算/控制设备23使用这些值根据Idxr＝(drefrn+1)/(drefrn)，计算比值Idxr。
计算/控制设备23从存储装置中读取与计算获得的指标相对应的灵敏度校正向量。计算/控制设备23使用读取的灵敏度校正向量，校正与每一个检测器通道ch对应的在步骤ST11经过处理的投影数据(步骤ST13)。
例如，对于每一个检测器通道行7，将检测器通道ch和校正值的乘积作为灵敏度校正向量中的一个元素，通过这种计算，计算/控制设备23校正与每一个检测器通道ch相对应的投影数据。校正后的投影数据值和检测器通道ch获得的投影数据值近似相等，该检测器通道的X射线检测灵敏度和没有使用准直器50时的强度近似相同。
此外，计算/控制设备23对校正后的投影数据执行第二预处理，例如束强化(beam hardening)校正(步骤ST14)。
由于不同的材料具有不同的X射线吸收率，导致X射线在受检者体内通过的路径长度和检测到的X射线强度间的非线性关系，束强化校正用于校正该非线性关系。
在上述处理开始后，计算/控制设备23对步骤ST14获得的数据执行滤波处理，为图像重建做准备(步骤ST15)。
步骤ST11-ST15在这里被一并称为预处理阶段，因为它们是图像重建处理的预处理。
计算/控制设备23使用滤波后的投影数据产生通过受检者1预定横断面的图像数据，执行用于背投影/图像重建的计算(步骤ST16)。
此外，计算/控制设备23根据产生的图像数据执行后处理，例如绘制(rendering)(步骤ST17)。
例如，步骤ST17的后处理提供若干处理类型，例如断层图像的色彩转换，或二维显示和三维显示间的转换。
根据在步骤ST17后处理的图像数据的断层图像在显示装置25上显示(步骤ST18)。
如上所述，根据本实施方案，通过提供带有准直器50的X射线检测器70，将阻止散射线到达X射线检测器70的检测表面Su，其中每个准直器50在通道方向延伸，按列方向排列。
此外，根据本实施方案，由于提供了准直器50，X射线检测器70中检测器通道ch的X射线检测灵敏度发生变化，并且考虑到这一点，与每一个检测器通道ch相对应的投影数据值被校正。因此，能够制造出基本上仅消除散射线影响的受检者1断层图像。
图7(a)和(b)是显示受检者1示范性断层图像的示意图，其中(a)显示了使用根据本实施方案的X射线CT设备10获得的断层图像Im1A，并且(b)显示了使用传统X射线CT设备获得的断层图像Im1B。
例如，如图7(b)所示，传统设备在X射线检测器列方向上没有用来阻止散射线碰撞的准直器，传统设备很可能例如在骨骼Br和其他组织之间的边界上产生由散射线导致的阴影Sd。这种阴影Sd不符合临床需要，因为断层图像Im1B变得不准确并且模糊。
另一方面，如图7(a)所示，能够消除散射线影响的本实施方案提供了没有阴影Sd的断层图像Im1A。相对于有阴影Sd的断层图像Im1B，没有阴影Sd的断层图像Im1A的图像质量可以认为是被改善了。
应当指出本发明并不局限于上述实施方案，可以进行一些修改。
例如，不但可以提供准直器50，而且可以提供位于在通道方向上邻接的检测器通道ch之间的准直器。图8描述了从列方向(z轴方向)上观察X射线检测器77的图形，X射线检测器77除准直器50外，还包括在通道方向上相邻的检测器通道ch之间的边界上沿列方向延伸的准直器55。例如，准直器55被放置在检测表面Su的侧面，并且朝向X射线焦点3。通过使用包括这种准直器55的X射线检测器77，代替X射线检测器70，散射线的影响被更有效地消除，而且能够获得具有更高图像质量的断层图像。
此外，图6所示的流程图是断层成像的示范过程，而且步骤ST12中的指标计算或步骤ST13中的校正过程可以在预处理阶段的任何一点执行。
更进一步，在前面实施方案集将X射线作为射线使用的同时，可以使用其他射线，例如伽马射线。
在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以设计与之具有更大差异的实施例。应当理解，除了后附权利要求所限定的范围，本发明不限于说明书中所描述的特定实施方案。
Claims (10)
1.一种射线计算机断层成像设备(10)，包括：
放射源(XL)，用于在围绕预定旋转轴旋转的同时发射射线；
射线检测器(70)，用于检测穿过旋转轴周围的受检者(1)的所述射线，所述射线检测器(70)具有多个用于检测所述射线的多个射线检测器元件(ch)，它们在第一和第二排列方向上按二维方式延伸，所述第一排列方向包含在所述放射源(XL)的旋转平面内，所述第二排列方向与所述第一排列方向垂直并沿所述旋转轴排列；和
重建装置(23)，根据所述受检者(1)的投影数据，用算术方法重建用于所述受检者(1)断层图像的断层图像数据，受检者(1)的投影数据从被所述射线检测器(70)检测到的所述射线中获得，其中
所述射线检测器(70)包括准直器(50)，用于限定所述射线撞击所述射线检测器元件(ch)的角度，所述准直器(50)在所述第二排列方向上相邻的所述射线检测器元件(ch)之间的边界上被提供。
2.根据权利要求1所述的射线计算机断层成像设备(10)，其中：
所述多个射线检测器元件(ch)被排列在所述第一排列方向以形成一条沿所述放射源(XL)旋转方向的曲线，并且在所述第二排列方向上水平排列。
3.根据权利要求1或2所述的射线计算机断层成像设备(10)，其中：
所述重建装置(23)校正所述射线检测器元件(ch)间射线检测灵敏度中的差别，这种差别是由所述射线束发射中形成的所述准直器(50)的阴影所导致的。
4.根据权利要求3所述的射线计算机断层成像设备(10)，其中：
所述重建装置(23)根据灵敏度校正向量的值做出所述校正，根据参考通道(chR)中的第一个检测的值和参考通道(chR)中的第二个检测的值之间的比值来选择该灵敏度校正向量，在第一个参考通道中所述射线检测灵敏度发生变化，在第二个参考通道中所述射线检测灵敏度不变，所述参考通道(chR)是所述多个射线检测器元件(ch)中总是检测没有穿过所述受检者(1)的所述射线的那些通道。
5.根据权利要求4所述的射线计算机断层成像设备(10)，其中：
与所述第一排列方向上的所述射线检测器元件(ch)相对应，所述灵敏度校正向量的元素分别有各自的值。
6.根据权利要求1-5中任一所述的射线计算机断层成像设备(10)，其中：
所述射线从所述放射源(XL)的焦点(3)射出；
所述放射源(XL)和所述射线检测器(70)关于所述焦点(3)和所述第二排列方向中点的连线对称布置；和
所述射线计算机断层成像设备(10)进一步包括一个移动装置(2)，用于围绕所述旋转轴旋转所述放射源(XL)和所述射线检测器(70)，同时保持它们彼此间的相对位置关系。
7.根据权利要求6所述的射线计算机断层成像设备(10)，其中：
所述准直器(50)被放置在所述第二排列方向除了所述中点之外的位置上。
8.根据权利要求7的射线计算机断层成像设备(10)，其中：
所述准直器(50)在所述第二排列方向按有规律的间隔排列。
9.根据权利要求1-8中任一所述的射线计算机断层成像设备(10)，其中：
通过所述射线检测器元件(ch)，根据射线利用效率来确定每一个所述准直器(50)的高度。
10.一种用于射线计算机断层成像设备(10)的射线检测器(70)，所述射线计算机断层成像设备(10)根据受检者(1)的投影数据，产生用于所述受检者(1)断层图像的断层图像数据，所述受检者(1)的投影数据从围绕预定旋转轴旋转的放射源(XL)发射并穿过所述受检者(1)的射线中获得，其中所述射线检测器(70)包括：
多个射线检测器元件(ch)，用于检测所述射线，以获取所述投影数据，该检测器元件(ch)在第一和第二排列方向按二维方式延伸，所述第一排列方向包含在所述放射源(XL)的旋转平面内，所述第二排列方向与所述第一排列方向垂直并沿所述旋转轴排列；和
准直器(50)，其用于限定所述射线撞击所述射线检测器元件(ch)的角度，被放置在在所述第二排列方向上相邻的所述射线检测器元件(ch)之间的边界上。
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080102 Termination date: 20160917 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |