[发明专利]用于短扫描偏心探测器X射线断层摄影的冗余度加权

说明书

本发明涉及基于投影数据对对象的图像的偏心探测器X射线断层摄影重建，所述投影数据是在小于360°的两个旋转通过中的X射线源和的偏心探测器围绕所述对象的旋转期间采集的，其中，所述X射线射束的焦点沿着所述两个旋转通过中的在很大程度上交叠的弧(401、402)行进，所述偏心探测器相对于所述X射线射束的中心非对称地被定位，并且探测器偏移的方向在所述通过之间反转。根据本发明，相对于所述旋转通过中的每个期间的投影值的冗余采集对所述投影数据的冗余度加权使用基于弧(401、402)的并集确定的冗余度加权函数完成。

技术领域

本发明涉及用于短扫描偏心探测器X射线断层摄影的冗余度加权。更具体地，本发明涉及一种用于使用对使用偏心探测器采集的投影数据的冗余度加权进行偏心探测器X射线断层摄影重建的设备和方法。此外，本发明涉及一种用于执行方法的计算机程序。

背景技术

现代X射线断层摄影设备使用发射发散射束(诸如扇形射束或者锥形射束)的X射线源。射束穿过包括要成像的对象的检查区域，并且由探测器截取，所述探测器包括用于探测入射X射线辐射的探测器元件的阵列。对于X射线射束中的每个，探测器具体地测量相对于相应射线沿着其穿过要成像的对象(或者紧邻对象)的线的投影值或线积分值。

探测器被布置在与X射线源相对的固定位置处，并且X射线源和探测器两者被安装在可旋转机架上。在X射线断层摄影扫描期间，X射线源和探测器围绕对象旋转以便采集针对对象的多个投影值，所述多个投影值然后被用于重建对象的三维图像。为了重建完整对象的图像，针对穿过对象的所有线的投影值必须在该过程中采集。

通常，X射线源在全圆中(即，在覆盖360°的弧上)围绕对象旋转，以便测量针对穿过对象的所有线的投影数据。在这种情况下，每条线甚至利用在相反的方向上行进的射线采样两次。这些导致冗余，其必须在对象的图像的重建中考虑，例如，通过利用1/2将每个投影值加权。在这种情况下，基于冗余测量结果的平均有效地完成重建。

然而，同样可能测量针对穿过对象的所有线的投影值而不必在全圆中围绕对象旋转X射线源。相反，可以示出对于X射线源而言围绕在扫描期间小于360°的最小角旋转是足够的。涉及X射线的这样的旋转的扫描通常还被称为短扫描。更具体地，可以示出最小角是180°+扇形角，其中，扇形角对应于扇形射束的全张开角。

在具有居中探测器的短扫描的情况下，穿过对象的一些线同样地如在全360°扫描的情况下冗余地采样，而其他线仅采样一次。冗余投影值具体地在弧的开始和结束处采集，并且非冗余投影值具体地在弧的中间部分中采集。为了考虑该冗余图案，执行重建图像的过程中的所测量的投影值的加权同样地是可能的。

原则上，这可以通过以1加权非冗余测量投影值并且还以1加权每个冗余值对的一个投影值并以0加权冗余值对的另一值来实现。然而，这样的锐利的二进制加权函数导致图像伪影。这些伪影可以通过使用平滑加权函数来避免。这样的加权函数的一个范例被称为Parker加权并且具体地在出版物S.Wesarg等人的“Parker weights revisited”(Med.Phys.29(3)，2002年3月)中描述。

加权函数具体地取决于由X射线射束的焦点穿过的弧的长度。在实际的实施方式中，该弧长度通常地与其标称值偏离，这产生于由于X射线断层摄影系统的操作中发生的不准确度的X射线源的特定标称开始和结束位置。这样的偏离可以具体地产生于用于X射线源的指定标称位置的实现中的不准确度，其能够由采用的X射线断层摄影系统中的滞后和/或由其他效应引起。此外，这样的偏离能够产生于X射线源与机架之间的不完美的同步，例如，其例如导致相对于机架旋转的开始的X射线源的延迟的启用。由于这些偏离，焦点的轨迹的实际弧长度必须被确定以便执行冗余度加权并且避免相关图像伪影。

以这样的方式，可以通过执行短扫描生成完整对象的三维图像。然而，这要求如入射到探测器中的X射线射束照射整个对象。否则，即，如果X射线射束仅照射对象的部分，则截断伪影将在所生成的图像中发生。该要求具体地导致探测器的特定最小大小。