[发明专利]用于非等γ角CT系统中数据转换的方法和装置

说明书

本发明的名称为用于非等γ角CT系统中数据转换的方法和装置。具体地，本发明提供了一种用于在CT系统中成像的方法，其中该CT系统中具有平面模块检测器阵列。本发明的方法包括：对目标进行CT扫描以获取扇形束投影数据；获取平面模块检测器阵列的几何结构参数；基于几何结构参数进行扇形束到平行束的数据重排，从而将扇形束投影数据转换为平行束投影数据；及利用平行束投影数据来形成CT图像。通过本发明，能够有效地避免平面模块检测器阵列所引起的环形伪影。

技术领域

本发明涉及医疗扫描，尤其是涉及在具有平面模块检测器阵列的CT系统中成像的方法和装置。

背景技术

随着医疗技术的发展，医疗扫描越来越成为许多医学应用中的重要诊断和治疗工具。例如，计算机断层照相法（CT）已经被广泛地用于病人诊断检查和放射治疗。在CT系统中，x射线源投射扇形的射线束，其被校准(或限束)到笛卡尔坐标系中的X-Y平面，即，“成像平面”。射线束穿透要成像的目标物体，如病人。射线束在由目标物体的不同部位衰减后到达检测器阵列，并且x射线束的不同衰减由检测器阵列检测到，从而能够构建x射线图像(即，CT图像)。

在现今广泛使用的第三代CT系统中，x射线源及检测器阵列与台架一起在成像平面内绕着要被成像的目标物体旋转，从而x射线束穿过目标物体的角度不断地被改变。在一个台架角度从检测器阵列获得的一组x射线衰减测量（即，“投影数据”）被称为“视图(view)”。目标物体的扫描包括x射线源和检测器在一周旋转期间从不同台架角度或视图角度处获得的一组视图。

在CT扫描中，由于x射线源投射的是扇形射线束，所以获得的是扇形束数据而非平行束数据。然而，成像重建理论首先是基于平行束投影数据形成的。因此，CT图像重建中的一个重要步骤是进行扇形束到平行束的数据重排，以将扇形束投影数据转换为平行束投影数据。通过这种数据转换，能够将CT系统旋转扫描期间获得的一组扇形检测器样本转换为等值的平行检测器样本。由此，在图像重建中，避免了对于扇形束重建所需考虑的射线源到不同检测器单元的距离权重。如果不转换成平行束投影数据的话，该距离权重在重建三维体数据时可能会引起跨z轴方向的“斑条”或条纹伪影。因此，在图像重建中，扇形束到平行束的数据转换能够使得重建算法得以直接、准确地应用。

在第三代CT系统中，所有的检测器单元都沿着中心为x射线源的相同弧形均匀分布。目前，扇形束到平行束的数据转换的关注点也仅仅只是集中在第三代CT系统的弧形检测器阵列。例如，在美国专利US 6,411,670中就描述了一种用于生成增强的物体CT图像的方法，其中包括将由等Gamma角(γ角)的弧形检测器阵列获得的扇形束投影数据重排为平行束投影数据。这篇专利中的所有内容通过引用而结合到本申请中。

对于扇形束到平行束的数据重排的其它现有技术，还可参见美国专利US 4,570,224、US 5,216,601、US 4,852,132等。另外，在以下两篇论文中也涉及了用于弧形检测器阵列的扇形束到平行束的数据重排，即，论文“Rebinning-based algorithms for helical cone-beam CT, 2001 Phys. Med. Biol. 46”和论文“Advanced single-slice rebinning in cone-beam spiral CT, Med. Phys. 27, April 2000”。这些专利、论文及其相关内容同样通过引用而结合到本申请中。

这些现有技术在一定程度上缓解了将扇形束投影数据用于CT图像重建的问题。然而，这些现有技术都无法应用于更具有成本优势的大平面模块检测器阵列。大平面模块检测器阵列具有非等Gamma角的几何结构，而当今的数据重排算法都是基于等Gamma角的几何结构。如果这些算法被用于平面模块检测器阵列的话，将导致错误的数据重排结果并且由此产生严重的环形伪影。