[发明专利]尺寸减小的半视场CT检测器

说明书

本申请要求分别以在1999年4月15日和1999年11月19日申请的申请号为No.60/129,398和60/166,500的临时申请的申请日为优先权，在此以引用的方式将它们全部结合在本申请中。

本发明涉及一种应用在体积型计算机X-射线断层成像(VCT)系统中应用的方法和装置，该系统应用一种尺寸减小的面积检测器，这种面积检测器仅覆盖一半的视场，由此降低这种面积检测器的尺寸和成本但不增加或基本不增加假象。

计算机X-射线断层成像(CT)是这样的一种技术：一般包含对患者进行X-射线辐射、采集患者的部分身体的数字X-射线投影数据以及处理和背式投影数字X-射线投影数据以产生图象，然后将该图象显示在CT系统的监视器上。CT系统通常包括台架、工作台、X-射线管、X-射线检测器阵列、计算机和显示检测器。计算机给台架的控制器发送指令以使台架使X-射线管和/或检测器阵列以特定的转速转动。

在第三代CT系统中，在检测器阵列和X-射线管部分地包括的台架和患者的身体之间产生相对转动。由于产生这种相对转动，计算机控制通过X-射线管和检测器阵列执行的数据采集过程以采集数字X-射线照相。然后计算机进行处理并通过执行重构算法背向投影数字X-射线照相数据，并在显示监视器上显示所重构的CT图像。

如今所应用的许多CT系统都利用在台架中的单行检测器，这种单行的检测器通常称为检测器元件的线性阵列。更先进的CT系统应用两至四个线性检测器阵列以构成多行检测器。虽然这两者检测器结构都可以用于螺旋扫描方案，但是由于通过增加检测器阵列的螺旋间距多行检测器能够在更少的时间中扫描患者特定的轴线区域，所以它有利于患者扫描。螺旋间距通常定义为在台架旋转一圈中支撑患者的工作台的位移与检测器间距之比。例如，一个螺旋间距是指在CT系统的CT台架的旋转一圈中将患者工作台移动等于检测器间距的量。

通常，线性检测器或多行检测器阵列覆盖由X-射线源发射的X-射线扇形束的整个视场。换句话说，通过检测器阵列吸收穿过或照射所扫描的对象的面积的X-射线，该对象可能是或不是患者。

在CT成像系统中，比较理想的是并且在某些情况下也是必需的是减小检测器阵列的尺寸。例如，在新近发展的CT技术中应用包括许多行线性检测器阵列的面积检测器阵列进行CT数据采集。当前，仍然还没有能够覆盖整个成像的视场或患者范围的检测器面板。此外，一些应用线性检测器阵列的系统支持对于所扫描的患者的很大的视场。理想的是在这种情况下也减小检测器阵列的大小和成本。

用于克服这些局限性的一种方法是将更小的检测器阵列平移其宽度的一半。例如，假设为覆盖患者的所需的视场的检测器阵列的最初的尺寸应该是80厘米。可以应用等于最初检测器的宽度一半的更小的检测器，即在这种情况为40厘米。这种检测器偏移它的一半的宽度(在这种情况为20厘米)以使它大致覆盖CT成像系统的视场的一半。在本实例中，通过宽度等于它的最初宽度值的一半的检测器获得了在患者上的相同的视场。

还能够增加具有固定宽度的检测器的系统的视场。通常，CT成像系统的中心旋转的投影与检测器面板的中心对准。在CT成像中的旋转中心是X-射线源和检测器阵列绕其旋转的点的物理位置。然而，通过使检测器相对于它的原始位置偏移它的一半宽度能够增加这种系统的视场(FOV)。虽然检测器仍然测量穿过成像系统的物理旋转中心(即，在ISO)的X-射线的投影数据，但是成像系统的旋转中心的投影是在已经平移的线性或多行检测器的边沿附近。这种结构反过来又有效地使原始成像系统结构的视场加倍，这就能够较大地增加成像系统的视场。将检测器移动它的一半宽度的系统结构通常称为半检测器移动。

在扇形束CT系统中，在该CT系统中的X射线源是辐射具有孔径张角的X-射线的点，该具有孔径张角的X-射线仅辐射检测器面板并类似于扇形，需要采集CT台架的整个旋转的一部分旋转的投影数据。具体地说，需要在台架绕患者旋转180°加上该扇形角的角度区的同时采集投影数据。在再一次测量中，扇形角X-射线的孔径张角的度量，具有该孔径张角的X-射线仅辐射在成像系统的轴向平面中的检测器阵列。可以清楚地看到，由于不需要在台架绕患者旋转的整个360°的过程中测量投影，一些投影数据必定是冗余的。