计算机层析X射线摄影系统技术方案

一种计算层析Ｘ射线摄影系统中的一环纹抑制滤波器（７４）包含有一高通滤波器（３１２）、一直方图发生器（３１８）和一组合器（３２２）。高通滤波器（３１２）产生对应于投影数据信号（ＰＤＳ）和代表高频成分的误差信号（ＥＳ）。直方图发生器（３１８）生成将误差信号（ＥＳ）与投影数据信号（ＰＤＳ）相关的直方图（ＨＩＳＴ）。组合器（３２２）将误差信号（ＥＳ）和直方图信号（ＨＩＳＴ）相组合以生成经环纹校正的信号（ＲＣＳ）。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关下列被转让给本受让人的在此结合作为参考的美国专利申请No.08/584,468，“用于计算层析X射线摄影系统中的条纹抑制滤波器”(1996年1月17日递交)；No.08/614,623，“用于计算层析X射线摄影系统中的运动赝象抑制滤波器”(1996年3月13日递交)；和No.08/614541，“用于计算层析X射线摄影系统中的环纹抑制滤波器”(1996年3月13日递交)。本专利技术总的说是关于医学上用于产生例如人类病人的CT图象的计算层析X射线摄影(CT)系统。较具体说，本专利技术是关于为降低CT图象中环纹的改进环纹抑制滤波器。第三代型式的CT系统包含各自固定到一环状圆盘的径向相对侧的X射线源和X射线检测器系统。此圆盘被可转动地安装在一门架式支架内，以使得在扫描期间，此圆盘连续地围绕一转轴旋转而同时X射线能由其源通过一位于圆盘开孔之内的对象到达检测器系统。此检测器系统一般包含被布置成一其曲率中心在一被称之为“焦点”(这里射线由X射线源发射)的点上的圆弧状的单排的检测器阵列。此X射线源和检测器陈列被配置得使源与各检测器之间的X射线路径全都位于一垂直于该圆盘的旋转轴的同一平面内(后面称为“切片平面”或“扫描平面”)。由于X射线路径起源于一基本上为一点发射源和以不同角度散射到检测器，X射线的路径就类似一扇形，因而常利用术语“扇形射束”来描述任一时间瞬间的全部X射线路径。扫描期间在一测量瞬间入射到单个检测器上的X射线一般被称为一“射线(ray)”，而各检测器则产生一表明其对应射线的强度的输出信号。各射线被其路径中的所有物质部分地衰减。实际上由各检测器所产生的输出信号表示分布在该检测器与X射线源之间所有物质的密度(亦即位于检测器的对应射线路径中的物质的密度)，而且是其的函数。由X射线检测器所产生的输出信号通常由CT系统的信号处理部分处理。此信号处理部分一般均包含一数据采集系统(DAS)，对X射线检测器所产生的输出信号进行滤波以改善它们的信噪比。由DAS产生的经过滤波的输出信号一般称为“原始数据信号”。此信号处理部分通常包含一投影滤波器，对原始数据信号作对数处理以生成一组投影数据信号使得各投影数据信号表示位于一对应射线路径中的质量的密度。一测量瞬间的所有投影数据信号的集合一般被称为“投影”或“视图”。在一单个扫描期间，圆盘旋转时产生多个投影使每个投影都在圆盘的不同角度位置上产生。射线源和检测器在圆盘上对应一特定投影的角度取向被称为“投影角”。采用公知算法例如Radon算法，可由每一投影角度所收集的全部投影数据信号来生成一CT图象。CT图象表示被扫描对象的沿扫描平面的一个二维“切片”的密度。由投影数据信号生成一CT图象的处理普遍称为“经滤波的后投影”或“重建”，因为此CT图象可被认为是由投影数据重建的。CT系统的信号处理部分通常包含一用于由投影数据信号生成此被重建的CT图象的后投影仪。CT系统的一个问题是各种各样的噪声和误差源可能会对重建的CT图象带来噪声或赝象。因此CT系统经常采用许多信号处理技术来改善信噪比和减少重建CT图象赝象的出现。可能导致重建CT图象中出现所不希望的赝象的一个重要因素与X射线检测器的一致性和稳定性有关。如一单个检测器相对于陈列中其他检测器标准失调，此单个检测器就将导致所重建的CT图象中出现具有以所重建CT图象的“中心”为中心的一圆环或者一或多个圆弧状的赝象(这里，所重建CT图象的“中心”相应于圆盘的旋转轴的位置)。如果不仅一个检则器校准失调，它们集合地趋向于在重建的CT图象中出现一组同心圆环或圆弧。这样的赝象一般被称之为“环纹”，而“去环纹”或“环纹抑制”则指为降低或消除所重建CT图象中环纹的出现的方法和设备。理想地是将X射线检测器加工得使它们的传输函数、或简单地它们的“响应”全都相同，但这在实际上是难以达到的。在许多CT系统中，投影滤波器含有一“响应校准表”，用以调整投影数据信号以补偿检测器响应中的差异。此响应校准表一般由扫描已知密度的对象产生，常被称之为“仿真”，此响应校准表并被周期地更新。这样的响应校准表总的说在紧随表被更新之后在抑制环纹上是有效的。但由于温度变化和辐射损坏，以及一些其他因素，检测器的响应总会随时间漂移，而且通常很难保持任一单个检测器的响应将保持在其他检测器的给定容差之内。经常一或多个检测器的响应在响应校准表的更新之间所发生的漂移足以使重建CT图象中出现环纹。附图说明图1为一人头的重建CT图象，用作对有关环纹问题的说明。如本
中熟练人士会理解的，图1所示图象中含有可能阻碍图象的解释的环纹。先有技术抑制环纹的方法一般涉及到对投影数据信号作高通滤波来生成一组高频信号，然后在若干相邻投影角范围内对高频信号作平均来确定每一检测器的偏移。每一高频信号可被认为含有被叠加在数据成份上的误差成份(这里，数据成份代表病人的密度分布组型的高频成份而误差成份代表一检测器的响应相对于其他检测器的偏移)。由于在由许多投影角观察时数据成份在某种程度上是随机的，而误差成份则趋向于一定程度上保持恒定，所以取高频信号的平均即会消除数据成份仅剩留下误差成份。然后此经过平均的信号被用作为调整投影信号的偏移量并由此来补偿检测器响应中的偏差。这些先有技术方法因数种理由而不理想。在大多数CT扫描仪中，环纹误差与投影角无关，因此对数个相邻角作高频信号平均不会产生令人满意的偏移值。而且，被扫描对象中的高反差特性常常会产生一具有很大振幅的高频信号，而在平均处理中包含这种大振幅的高频信号会产生不正确的偏移值。因此需要有用于减少CT图象中的环纹的完善方法和设备。本专利技术的目的就是要大大减轻或克服上面指出的先有技术的问题。本专利技术的另一目的是提供一环纹抑制滤波器，为每一通道产生作为投影振幅的函数来描述各通道中误差的直方图信号。本专利技术的再一目的是提供能利用全局数据来抑制即使在不可能有表明环境的高质量数据的局部区域中的环纹的环纹抑制滤波器。本专利技术还有一目的是提供能利用取自一个或多个先前扫描的数据来抑制当前扫描中的环纹。这些和其他目的均由一用于CT系统中的经完善的环纹抑制滤波器实现。此系统产生多个投影角的投影，而各投影包含多个投影数据信号中的每一个的一个量度。此环纹抑制滤波器包含一高通滤波器、一直方图发生器和一组合器。高通滤波器产生对应于投影数据信号之一的每一个量度的误差信号量度，而每一误差信号量度则表示投影之一的一部分中的高频成份。直方图发生器产生表征误差信号量度与一个投影数据信号的量度之间的关系。组合器将此一投影数据信号与直方图信号的量度加以组合生成一个经环纹校正的信号的多个量度。此环纹抑制滤波器可产生多个经环纹校正的信号的量度，每一经环纹校正的信号对应于投影数据信号之一。通过利用经环纹校正的信号而不采用投影数据信号，此系统能生成具有被降低的环纹的CT图象。由以下的数个实施例和仅用于说明本专利技术的最佳方式的描述，对于本
的熟练人员将更易于了解本专利技术的其他目的和优点。将可看到，本专利技术可作其他不同的实现，其一些细节可能在各个方面加以修改，而全都不背离本专利技术。因此，所列附图和本说明书均只应被看作是说明性的，而不是约束或限制性的，本专利技术的范围仅由所附权利要求限定。为全面了解本专利技术的性质和目的，应结合附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算层析Ｘ射线摄影系统，用于生成被扫描对象的层析Ｘ射线摄影图象，包含有Ｘ射线源及用于定义以多个相应传输函数为特点的多个信号处理通道的通道定义装置，所述多个信号处理通道包括包含有用来检测由所述源发射的Ｘ射线的一检测器阵列的多个相应检测器的、用于作为在一通过对应信号处理通道的层析Ｘ射线摄影扫描的多个投影角的每一个由对应检测器所检测的Ｘ射线的函数而生成多个数据信号的装置，所述系统还包括：用于作为由在至少一先前对病人的扫描期间生成的数据信号得到的误差校正数据的函数自动校准所述 通道的传输函数以便使由所述数据信号生成的层析Ｘ射线摄影图象中的环纹赝象最小的装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：伯纳德M戈登，赖景明，
申请(专利权)人：模拟技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]