[发明专利]利用三个数据域迭代重建计算机断层扫描图像的系统

说明书

本发明公开了一种通过三个域迭代重建计算机断层扫描图像的系统。该系统包括原始域处理器，投影域处理器和图像域处理器。该系统还包括两个迭代循环：一个是通过连接原始域处理器和投影域处理器的原始合成器，另一个是通过分别连接投影域处理器和图像域处理器的投影合成器。

技术领域

本发明涉及使用检测到的X射线信号生成计算机断层扫描（CT）图像，具体涉及通过以下三个数据域迭代地重建CT图像的系统：原始数据域、投影数据域和图像数据域。

背景技术

在X射线CT系统中，X射线用于对主体或目标的某一区域的内部结构和特征进行成像。术语“主体”和“目标”应包括能够成像的任何物体。 成像过程通过X射线CT系统执行，该X射线CT系统使用X射线对对象区域的多个薄平面切片或3D空间的内部结构和特征进行成像。在医学应用中，成像目标包括人体。

X射线CT系统通常包括提供锥形X射线束的X射线源和面向X射线源的紧密间隔排列的X射线探测器阵列。X射线源和探测器阵列安装在台架上，使得接受CT系统成像的患者可以躺在适当的支撑床上被定位在台架内并位于X射线源和探测器阵列之间。台架和床可相对于彼此移动，使得X射线源和探测器阵列可沿患者身体的轴向定位在所需位置。

该台架包括称为定子的固定结构和称为转子的旋转元件，该旋转元件安装在定子上，使得转子可绕轴向旋转。在第三代CT系统中，X射线源和探测器阵列安装在转子上。转子围绕轴向的角度位置是可控的，使得X射线源可以被定位在患者身体周围的所需角度，称为视角，也可以称为视角位置或视角指数。

为了对患者身体的某个区域的切片成像， X射线源被定位在切片的一个轴向位置处并且围绕切片旋转，以利用来自复数个不同视角的X射线照射切片。在每个视角处，探测器单元阵列中的探测器单元对来自X射线源并通过切片的X射线的强度发生响应而产生信号。对信号进行处理，以确定来自X射线源的X射线在从X射线源穿过切片到达探测器的过程中，在穿过切片的不同路径长度上衰减的量。X射线衰减的量用于确定切片中材料的X射线吸收系数对应于切片中位置的函数。 吸收系数用于生成切片的图像并识别切片中组织的组成和密度。

包括在CT系统的探测器阵列中的X射线探测器通常被封装在多个模块中，下文中称为探测器模块，每个模块包括多个X射线探测器单元。大多数现代CT系统是多层CT系统，其被设计成同时对患者的多个切片成像。 多层CT扫描仪的每个探测器模块中的X射线探测器单元以行和列的矩阵排列。 CT系统中任何两个CT探测器模块的X射线探测器矩阵实质相同，并且包括相同数量的探测器单元行和相同数量的探测器单元列。 这些模块以紧密排列的阵列相邻，其排列的探测器行端对端地对齐，使得X射线探测器单元形成多个长排平行的X射线探测器单元行。

由X射线探测器系统检测和数字化的信号用于重建CT图像，以便于放射科医师进行评估，用于医学诊断。CT图像重建通常使用滤波反投影（FBP）算法来进行快速计算。然而，FBP算法的基础数学和物理模型过于简化，不能充分利用CT系统获得的信息。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种用于重建CT图像的系统。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于迭代地重建CT图像的系统，包括用于在每个视角处为每个探测器单元生成原始数据的CT数据采集系统，用于在每个视角为每个探测器生成M组序列投影数据的原始域处理器，其中M是对应于CT数据采集系统的X射线源的离散X射线光谱的预定能量间隔的数量，用于产生M组序列图像数据的投影域处理器，用于产生CT图像的图像域处理器，用于产生合成原始数据的原始合成器，以及用于产生合成投影数据的投影合成器。