[发明专利]用于宽覆盖和低剂量心脏CT成像的动态准直器

说明书

技术领域

一般来说，本发明的实施例涉及诊断成像，更具体地说，涉及能够具有高时间分辨率、减少由缺失数据和纵向截断引起的图像伪影以及减少辐射剂量的计算机断层造影(CT)成像的方法及装置。

背景技术

通常，在计算机断层造影(CT)成像系统中，x射线源向诸如患者或一件行李之类的对象或物体发射扇形射束。在下文中，术语“对象”和“物体”应包括能够被成像的任何东西。射束在被对象衰减后，照射在辐射检测器阵列上。在检测器阵列接收到的已衰减射束辐射的强度通常取决于对象对x射线束的衰减。检测器阵列的每个检测器元件产生指示每个检测器元件接收的已衰减射束的分开的电信号。电信号被发送至数据处理系统以供分析，分析最终生成图像。

一般情况下，x射线源和检测器阵列在成像平面内并且围绕对象绕机架旋转。x射线源通常包括在焦点发射x射线束的x射线管。x射线检测器通常包括用于校准在检测器接收的x射线束的准直器，与准直器相邻、用于将x射线转换为光能量的闪烁体，以及用于从相邻闪烁体接收光能量并从其中产生电信号的光电二极管。

通常，闪烁体阵列的每个闪烁体将x射线转换为光能量。每个闪烁体向与之相邻的光电二极管释放光能量。每个光电二极管检测光能量并产生对应的电信号。光电二极管的输出则被发送至数据处理系统用于图像重构。

CT成像的重要现代应用之一就是用于心脏成像。然而，心脏成像技术、如冠状动脉CT血管造影术提出特别的技术挑战，其中之一就是需要高时间分辨率来避免图像中的运动伪影。获得如此高的时间分辨率的一种方式是使用宽覆盖、多检测器行CT(MDCT)系统在一次机架旋转内扫描整个心脏区域。这里，宽覆盖是指能够在一次绕轴旋转(axial rotation)内覆盖人心脏的大部分的x射线束的纵向覆盖。通常，为了保持时间分辨率，只有来自大概一半扫描的数据被用于图像重构。然而，遗憾的是，当大的x射线锥形束角度大时，这样的心脏半扫描成像方法面临严重的缺失数据和纵向截断问题。这种心脏半扫描方法引起的锥形束伪影在重构图像中容易观察到，并且使图像质量严重下降。

为了减轻与上述心脏半扫描技术相关联的缺失数据和纵向截断问题，采用宽覆盖、全扫描心脏成像(即使采用半扫描重构方法)是一种解决方案。这种宽覆盖、全扫描心脏成像提供了一种保持时间分辨率、同时减轻与半扫描成像相关联的数据缺失和纵向截断问题的方式。然而，与半扫描心脏成像相比，全扫描心脏成像在对象上施加了更大的辐射剂量。事实上，全扫描心脏成像中的辐射剂量表现为在半扫描心脏成像之上辐射剂量50％(或更多)的增长。虽然为了使患者所受到的辐射剂量和扫描时间最小化而进行了各种努力，但是传统的全扫描心脏成像不够理想。

因此，希望设计能够具有高时间分辨率、减少由缺失数据和纵向截断引起的图像伪影以及减少辐射剂量的用于CT成像的装置和方法。

发明内容

本发明的一个实施例针对一种计算机断层造影(CT)扫描仪，包括：机架，其中具有开口以接纳待扫描的对象；x射线源，布置于机架内，并且配置成在CT数据获取期间将x射线锥形束投影在对象；以及检测器阵列，配置成检测穿过对象的x射线。CT扫描仪还包括：布置在x射线源附近的动态准直器；以及配置为使x射线源围绕对象旋转的控制器，其中，x射线源的单次旋转被分为第一半扫描和第二半扫描，在第一半扫描期间获取第一成像数据集，在第二半扫描期间获取第二成像数据集。控制器还配置为：在从第一半扫描和第二半扫描其中之一获取图像数据之后，并且与从第一半扫描和第二半扫描其中另一个获取图像数据的开始同时，对动态准直器进行定位，其中，动态准直器配置为在第一半扫描和第二半扫描其中之一期间阻挡x射线源发射的x射线束的中央部分；以及使用第一成像数据集和第二成像数据集来重构CT图像。

本发明的另一实施例针对一种心脏CT成像的方法，该方法包括：沿着旋转环形路径使x射线源围绕扫描对象旋转通过一系列投影角，其中x射线源的单次旋转被分为第一半扫描和第二半扫描；从第一半扫描中获取第一成像数据集；以及从第二半扫描中获取第二成像数据集。该方法还包括：在从第一半扫描和第二半扫描其中之一获取图像数据完成之后，并且与从第一半扫描和第二半扫描其中另一个获取图像数据的开始同时，运用准直器以在第一半扫描和第二半扫描其中之一期间阻挡x射线源发射的x射线束的中央部分；以及使用第一成像数据集和第二成像数据集来重构CT图像。