[发明专利]在CT扫描器中生成精确投影数据的改进的数据收集系统

说明书

                     发明领域

本发明一般地涉及用于计算机x线断层造影(CT)扫描器中的数据收集系统(DAS)，特别涉及一种改进的DAS，包括：一以恒定的频率或速率对检测器模拟输出信号取样的模数转换器和一与取样速率无关地对样本进行内插的内插滤波器，从而生成与预定投影角对应的投影数据。

                     发明背景

图1为一典型现有第三代CT扫描器10的轴向图，该扫描器包括分别固定在一环形转盘16直径方向两边上的一x线源12和一x线检测系统14。该转盘可转动地装在一机架(未示出)中，从而转盘在x线断层造影扫描过程中围绕一转动轴线18(该转动轴线与图1纸面垂直)连续转动，同时x线从该线源12穿透位于该转盘开口中病人20之类物体后照射到该检测系统14上。

该检测系统14一般包括一排列在比方说一圆弧上的单行检测器阵列22，该圆弧的曲率中心24称为＂焦点＂，x线源12的射线从该点射出。还公知有其他检测器系统。x线源和检测器阵列的位置布置成：线源与每一检测器之间的x线线路都位于与转盘的转动轴线18垂直的同一平面(该平面下文称为“转动平面”或“扫描平面”)中。由于从一点线源射出的各线路以不同角度射到各检测器上，因此这些线路形成一“扇形光束”26照射到检测系统14上。扫描过程中在一测量时间间隔照射到一检测器上的x线通常称为一“射线”，每一检测器生成一表示其对应射线的强度的模拟输出信号。由于每一射线的一部分受其线路中所有质量的衰减，因此每一检测器生成的模拟输出信号表示该检测器与线源之间的所有质量的密度对该测量时间间隔的积分(即该检测器对应线路中的质量的密度)。

各x线检测器生成的模拟输出信号一般由该CT系统的一信号处理部(图1中未示出)处理。该信号处理部通常包括一模拟低通滤波器和一DAS。该低通滤波器除去x线检测器生成的模拟输出信号中的高频分量，该DAS对低通滤波器生成的模拟输出信号进行滤波，提高其信噪比。一种这样的DAS见转让给本发明受让人的美国专利No.4,547,893。还公知有其他类型的DAS。DAS通常还对滤波信号取样，生成表示每一投影过程中所收集的投影数据的数字输出信号。DAS生成的数字输出信号称为“投影数据信号”。在一测量时间间隔中收集到的所有投影数据信号通常称为一“投影”或一“视图”，转盘16上x线源12和检测系统14与一投影或视图对应的角向称为“投影角”。

在一次x线断层造影扫描中，理想的情况是，转盘16围绕被扫描物体平稳、连续转动，使得扫描器10生成与多个投影角精确对应的多个投影。在一般的x线断层造影扫描中，转盘围绕被扫描物体至少转动360°，理想的情况是，转盘每转动一增量Δθ，扫描器生成一新投影。例如，当360°扫描中Δθ为0.125°时，扫描器生成2,880个(即360乘8)投影。测量相邻两投影的取样间隔(即转盘转过一Δθ所需时间)一般以毫秒计。

使用倒Radon变换之类的公知算法，可以从对应投影角测量的所有投影收集的数据中生成一x线断层图。一x线断层图表示被扫描物体的一两维“断层面”的密度。从各投影生成一x线断层图的过程通常称为“反向滤波投影”或“重建”，因为该x线断层图可看作从这些投影数据重建。该信号处理部通常包括一从这些投影生成该x线断层图的反向投影器。

在扫描过程中收集数据通常必须满足至少两个要求。首先，收集数据必须动态范围尽可能大、信噪比尽可能高。其次，必须以精确和已知的转角收集数据，以便使用更简单、更快的重建算法。这些重建算法一般要求以等距投影角(即转盘16在生成相继投影数据之间正好转动Δθ，不多也不少)生成用来重建一x线断层图的投影数据。如果用来生成一x线断层图的各投影不以等距投影角生成，所得的x线断层图中通常会出现不应有的伪影。但是，现有CT扫描器很难以精确的等距投影角生成投影。

无法以精确、已知转角收集数据的原因至少有三条。第一，转盘不以恒速转动，从而投影测量的时间间隔不等，投影数据不以精确相等的Δθ收集。第二，角度测量不精确。第三，角度标记和位置测量不够精确。