[发明专利]计算机层析X射线摄影法系统

说明书

发明领域

本发明总的说来涉及计算机层析X射线摄影法(CT)成象，更具体地说，涉及CT系统中噪声抑制的动态DC(直流)调节。

技术背景

在CT系统中，X射线源投射出扇形射线，该射线平行地处在直角坐标系统的X-Y平面(叫做“成象平面”)上。X射线通过所拍摄的物体(例如病人身体)后照射到排成一行的射线检测器阵列。发射出的射线的强度取决于物体对X射线的衰减。射线的衰减程度可从该射线检测器阵列的每一个检测器各自产生的电信号测出。要形成X射线透视图就要分别探测各检测器衰减测定值。

CT系统中的X射线源和该检测器阵列，与龙门架一起在成象平面内绕物体转动，因而X射线与物体相交的夹角不断地变化。在某一龙门架角度下从该排检测器测定出的一组X射线的衰减量叫做一个“视域”。对物体进行一次“扫描”是由X射线源和检测器转一圈的过程中在不同龙门架角下获得的一组视域组成的。

在一次轴向扫描的过程中，来自检测器阵列的信号经过处理构成从物体扫描出的二维层片相应的影象。这个处理过程有时叫做影象重建。有一种影象重建法叫做滤波反投影法。这种方法将扫描得出的衰减测定值换算成叫做“CT值”或“H单位”的整数，用它来控制对应于阴极射线管显示屏上象素的亮度。

当然，总希望能减小CT产生的影象中人为的图象缺陷。这类人为的缺陷产生的原因有各种各样，例如，到达检测器的被衰减了的X射线太弱就是一种原因。这种状态叫做X射线光子不足的现象。

有两种人为缺陷一般与X射线光子不足有关。一种人为缺陷叫做“阴影”，这是CT值漂移引起的。CT值的这种大小悬殊的情况使拍摄出的影象看起来较暗或有阴影。另一种与X射线光子不足有关的人为缺陷是出现在两个高度衰减的物体之间严重的条纹现象。在许多情况下，若出现X射线光子不足的现象，这些人为缺陷会严重到X射线光子不足的现象。这些人为缺陷会严重到X射线影象不得不作废的程度。

为减少X射线光子不足造成的人为缺陷，对CT技术人叫进行培训，使他们会选用合适的X射线源工作参数(千伏，毫安)和按病人的体型选取不同的层面厚度。此外还叫病人把两臂放在扫描视域(FOV)之外以减少两臂吸收不必要的光子。

然而，在许多情况下，X射线管的技术规范或其它条件限制却使X射线源不能最优化运行。此外，由于病人身体的结构千变万化，对不同的体型和部位要选用不同的扫描方法，在这方面的考虑可能要花很多时间。采用如此费时的方法而降低处理病人的效率，这是我们所不希望的事。另外，即使力图采用这种方法，有些病人却不肯合作。例如，有些病人可能会不理会“两臂搁头上”的指示。

有人还提出过用自适应滤波法来校正任何X射线光子不足人为现象得出的投射数据。有了这些方法，就可以根据投射过程中的X射线光子通量“平稳”进行操作。“平稳化”操作通常是根据在某一通道及其毗邻各通道检测出的信号的大小调节在该通道检测出的信号。这种“平稳化”操作是逐个通道依次进行的，其目的在于消除阴影和条纹型的人为缺陷。由于受X射线光子不足影响的投影数据其百分率小，因而这种平稳化操作对系统分辨率的影响极小。然而，这种平稳化操作需要大量的计算。因此自适应滤波法因实施起来会提高系统的造价而得不到广泛的应用。

所以需要有一个能经济实惠地消除光子不足情况引起的人为缺陷的方法。然而，消除这类人为缺陷不应因不同人体部位而采用不同的扫描方法，也无需依赖病人的合作。

发明内容

根据本发明，提供了一种计算机层析X射线摄影法系统，该系统用以根据扫描获得的投影数据产生影象，所述系统包括一个X射线源，一个检测器阵列，和与所述检测器阵列联接的一个数据采集系统，该数据采集系统用以将所述检测阵列输出的投影数据信号转换成数字信号，该投影数据以投影数据集的形式采集，各投影数据集对应于一个视域，所述系统按下列方式配置：

确定视域投影数据集X射线通量的最小值；并

按下式调节投影数据集的投影数据：

P_k＝P_k-ζ_kγW_k其中ξ_K为最小通量的函数，γ为标度因子，W_K为加权因数，P_K表示视域值K。

本发明涉及基本上消除X射线光子不足引起的人为缺陷的一种算法。更具体地说，这种算法是先确定对应于某一视域的各组投影数据的任一通道的最小或最低光子计数值或光子通量。例如，每一个视域由来自852个通道的数据组成。各通道对应于检测器阵列的一个检测器。来自各检测器的信号值相互比较以确定最小幅值信号。