[发明专利]用于计算层析X射线摄影系统的移动假物象抑制滤波器

说明书

本申请涉及美国专利申请系列号NO.08/587,468，题为：“用于计算层析X射线摄影系统的条纹抑制滤波器”，于1996年1月17日申请并已转让给本受让人，它将结合于此作为参考；及涉及美国专利申请系列号NO.08/614,541，题为：“用于计算层析X射线摄影系统的环纹抑制滤波器”，于1996年3月13日申请并已转让给本受让人，它将结合于此作为参考；以及涉及美国专利申请系列号NO，08/614,660，题为：“用于计算层析X射线摄影系统的自校准环纹抑制滤波器”，于1996年3月13日申请并已转让给本受让人，它将结合于此作为参考。

本发明的技术领域

本发明总地涉及用于医疗技术的、产生例如病人CT图象的计算层析X射线摄影(CT)系统。更具体的，本发明涉及用于减少扫描时由于病人移动引起的CT图象中的假物象的一种改进的滤波器。

本发明的技术背景

第三代类型的计算层析X射线摄影(CT)系统包括分别安装在一个环形盘直径两端的X射线源及X射线检测系统。该盘被可旋转地安装在一个台架支座中，由此当扫描期间，盘可持续地绕一旋转轴转动，而来自X射线源的X射线穿过定位在盘孔中的目标到达检测系统。

检测系统通常包括一排检测器，它们以一圆弧形状布置成一单排，该圆弧具有的曲率中心在被称为“焦点”的点上，在该点上射线从X射线源发射出来。X射线源及检测器排这样地布置，即射线源和每个检测器之间的X射线路径均位于同一平面(以后称“切片面”或“扫描面”)，该面垂直于盘的旋转轴。因为X射线路径源于实质为点源的源并以不同角度延伸到各检测器，故X射线路径象一个扇子，于是常常用“扇束”一词来描述任一时刻上的所有X射线通路。在扫描期间一个测量时刻上入射到单个检测器上的X射线通称为“射线”，且每个检测器产生一个指示其相应射线的强度的输出信号。因为每个射线被其路径中的所有物质部分地衰减，故由每个检测器产生的输出信号代表分布在检测器和X射线源之间的所有物质的密度(即位于检测器的相应射线路径中的物质的密度)。

由X射线检测器产生的输出信号通常被CT系统的一个信号处理部分处理。该信号处理部分通常包括一个数据获取系统(DAS)，它对由X射线检测器产生的输出信号滤波，以改进它们的信噪比。由DAS产生的滤波输出信号被通称为“原始数据信号”。信号处理部分通常包括一个投影滤波器，它对数地处理该原始数据信号以产生一组投影数据信号，以使得每个投影数据信号代表处于相应射线路径中的物质的密度。在一个测量时刻所有投影数据信号的集合通常被称为“投影”或“图象”。在单次扫描期间，当盘转动时，产生出多个投影以使得每个投影是在盘的不同角度位置上产生的。相应于一个具体投影的射线源及检测系统在盘上的角度定向被称为“投影角”。

使用公知的算法，如Radon算法，可由在每个投影角上收集的所有投影数据信号产生出一个CT图象。一个CT图象代表沿被扫描对象的扫描面的一个两维“切片”的密度。由投影数据信号产生CT图象的处理被通称为“滤出投影”或“重建”，因为CT图象可被认为由投影数据重建出来的。信号处理部分通常包括一个反投影器，用于由投影数据信号产生重建CT图象。

CT系统的一个问题是各种噪音及误差源可潜在地对重建的CT图象造成噪音或假物象。因此CT系统通常使用多种信号处理技术来改善信噪比并减少重建CT图象中假物象的出现。

在重建CT图象中可引起假物象出现的一个重要因素涉及扫描期间被扫描对象的移动。如照相技术中公知的，当照相机光圈打开时对象的移动将在得到的照片中引起模糊。类似地，在CT扫描期间被扫描对象的移动引起所产生的CT图象中的假物象，因此最好是，被扫描对象在扫描期间保持不动。但是CT的扫描对象通常是病人身体并由于通常难以保持身体绝对不动，甚至在短时间也是如此，移动假物象常使CT图象质量变差。此外，在照相的情况下，照相机视野一部分中的移动仅引起该移动区域上的模糊(例如，被摄对象的手移动将引起该对象的手模糊，但未必会引起该对象的头部模糊)，但是，由于重建处理的特性，在扫描期间病人身体一部分的移动会在所产生的CT图象上发生移动的部位以外的区域中出现假物象。例如，心脏及周围区域扫描时心脏的跳动可能在CT图象上不靠近心脏的周围区域中引起假物象。

图1是表示与移动假物象相关问题的人体胸腔和心脏的重建CT图象的一个例子。正如本技术领域熟练技术人员可理解的，图1中所示CT图象包含着影响图象推断的假物象，而这些假物象是在扫描期间由心脏跳动引起的。