用于双束计算机Ｘ射线断层扫描术的稳定的可间断滤波器制造技术

一种用于双束ＣＴ系统的数据采集滤波器用两个频谱滤波器根据Ｘ射线束的状态交替接收来自每一探测器的信号。当一个滤波器对探测信号滤波时，另一个滤波器处于“保持”状态，其输出和内部量值都被冻结。每一滤波器只对一种波束状态下产生的信号进行有效的滤波，而不受在另一波束状态下产生的信号的影响，也不受在另一波束状态下经过的时间的影响。处于保持状态的滤波器的输出是一常数，可以在该周期的任何时刻对它取样。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机X射线断层扫描(CT)系统，特别涉及用于对CT系统采集的数据进行处理的抗混杂滤波器。在计算机X射线断层扫描系统中，X射线源经过校正形成具有一定的扇形束角的扇形束。扇形束指向被称作“成象平面”的直角坐标系统的X-Y平面内，穿过被成象的物体射向排列在成象平面内的X射线探测器阵列。探测器阵列是由许多探测单元组成的，单元之间的间距近似等于单元的宽度。每一探测单元测量由X射线源投射至特定接收单元的射线束的透射辐射强度。透射辐射强度取决于X射线束沿途因被成象物体阻挡而造成的衰减。X射线源和探测器阵列可以在成象平面内围绕被成象物体在机架上旋转，使得扇形束与被成象物体的交角不断变化。当机架旋转时，就得到了构成一个投影群的许多投影，每个投影由若干探测单元的强度信号组成，这些强度信号是在探测单元扫过以投影角为中心的很小的机架旋转角时接收到的。所得到的断层扫描投影群典型地以数值形式储存起来，以便进行计算机处理，根据熟知的再生算法，“再生”出片层图象。利用扇形束再生方法，可以将扇形束投影的投影群直接再生成图象，或者将投影的强度数据储存在平行束中，并根据平行束再生方法加以再生。再生的断层造影图象可以在传统的阴极射线管CRT上显示，也可利用计算机控制的摄像机转换到胶片载体上。机架的连续旋转在每一探测器上产生一个恒定变化的信号，这些变化的信号与同这些探测器相关的X射线束在其束角改变时产生的衰减变化相对应。将这一信号相对和每一投影角相关的机架旋转增量求积分，即得到该投影角的探测信号。然后将这一积分值加以保持，利用数据采集系统(DAS)进行取样，并将其转换成数字化的探测值，以便于计算机的储存和再生。探测信号的积分，使探测器灵敏度增加，同时也给探测器信号提供固有的带宽限制，从而阻止了探测器信号取样时由DAS引起的“混杂”。众所周知，混杂信号是信号赝象，它是由存在于取样信号中的具有高于取样速率之半频率的频率分量产生的。为了提供合适的时间供DAS对探测器信号取样，每一探测器单元中需用两个这样的积分器。当其中一个积分器从探测单元积分新的现行数据时，另一积分器正保持着先前积分数据的值以供取样。这种两积分器系统被称作“积分和转储电路”。它具有如下的优点即既提供一个精确限定的积分时间，又为DAS提供一个足够大的取样窗口。尽管如此，积分和转储电路对于由积分电路中积分电容数值的改变而产生的增益的变化是十分敏感的。更有甚者，专门用于联接两个积分器的分立元件转接开关漏电十分严重，这就需要首先对探测信号进行前置放大。这一独立前置放大器增益的变化会对积分和转储电路遭受的增益变化施加影响。增益变化会在断层扫描的再生图像中产生不能接受的拖影、O环、斑点或其他赝象。像低通滤波器这样的连续波滤波器可以用来代替积分器。在连续波滤波器中，滤波器的输出将以加权滚动的方式反映出先前的探测信号。采用具有适当频率截止点的低通滤波器，能够消除混杂。在连续波滤波器工作状态下，只要对机架的位置作适当的修正，取样可以在任何时间进行，因此一个探测器只需要一个单个滤波器。这就无需采用与积分和转储电路的分立元件转接开关相联的独立前置放大器。采用连续波滤波器改善了积分和转储电路的增益稳定性。(与积分电路不同)在连续波滤波器中可以建立起直流反馈。因此，滤波器的增益可以由一个单个电阻来确定，而不是由积分和转储电路的电容及与之相联的前置放大器的电阻两者来确定。一般说来，电阻比电容更稳定，单个元件比多个元件更稳定。在一些CT成象技术中，当机架旋转时，X射线束的两个束强度或两个束位置间迅速变换。例如，在双能量扫描技术中，加到X射线管上的电压可以改变，以获得两束具有不同频谱的X射线，从而生成两种图象，将两种图象加以比较，有助于区分各种不同的组织。另外，在“点跳动”扫描技术中，X射线发射点可以相对于机架“跳动”，以产生具有稍许不同角度的两束射线，从而增加X射线成象的分辨率。这后一种技术在1990年6月20日提交的美国申请序号为07/540，995的专利“具有可变换焦点的计算机断层扫描系统”中有详尽的描述，上述专利与本专利技术具有相同的受让人，这里列举出来以作参考。在这些双束技术中，随着机架的旋转，束的状态迅速变换，以减少由于病人移动对采集数据一致性的影响。假如束的状态只是在机架转动一周之后才变换的话，那么病人的移动通常会在相应的探测信号之间引起更多的变动。随着X射线束迅速变换。来自探测器的信号也将变化，必须相对于束的变换将变化的信号同步分开，才能采集到分别与每种束的状态相关的两组不同的数据。将探测器信号分离成与每一束的状态相关的一种方法是采用前面所述的积分和转储电路的双积分器。第一积分器调节到只有在第一束状态下才积分(随即采集数据)，第二积分器调节到只有在第二束状态下才积分。两个积分器的输出产生了两组不同的分别与各个束状态相关的探测器数据。遗憾的是，这一方法仍存在如上所说的积分和转储电路与增益灵敏度相关的缺点，亦即电路的增益是由一个与每一积分电路相关的相对不稳定的电容和一个与独立的前置放大器相关的电阻确定的。前面所述的连续波滤波器不适用于这些双束技术，因为滤波器产生一个连续输出，该输出是先前探测器信号的函数，而与束状态无关。连续波滤波器的连续属性过去被采用是基于它能够灵活采样的优点，但却阻碍了双束信号的彻底分离。本专利技术提供一种探测器采集滤波器，它与双束CT技术结合使用，既具有连续波滤波器的稳定性，又具有积分和转储滤波器同步取样的能力。尤其是数据采集滤波器含有第一和第二可间断滤波器，它们或者工作于滤波状态，或者工作于保持状态。当滤波器处于滤波状态时，它们的输出取决于仅在当前和上一个滤波状态下探测信号的频率分量。当处于保持状态时，滤波器的输出是上一个滤波状态期间滤波器的最后输出值。当CT机的X射线束处于第一状态时，第一可间断滤波器处于滤波状态，第二可间断滤波器处于保持状态。反之，当X射线束处于第二状态时，情形正好相反。在一种实施例中，转接开关提供一个单一取样输出，它被交替联接至处于保持状态的滤波器上。因此，本专利技术的一个目的就是提供一种装置，它能对由两个迅速交变的X射线束状态产生的间断探测器信号进行滤波。优选的是，两个可间断滤波器的每一个共用一个前置放大器以接收探测器信号，并含有一个可转接的反馈电路单元，用于接收来自处于滤波状态的可间断滤波器的反馈信号。因此，本专利技术的另一个目的就是提供一种增益稳定的抗混杂的滤波器。单独享用的反馈电路单元为第一和第二可间断滤波器提供精确的增益匹配。可间断滤波器可以利用单一的电阻反馈元件加以控制，使其比诸如在积分和转储滤波器电路中采用的电容和电阻反馈元件具有更高的稳定性。本专利技术的上述目的以及其他目的和优点将会在随后的描述中看到。在描述中将会涉及一些附图，这些附图是本专利技术的组成部分，并以图示方式给出了本专利技术的最佳实施例。这样的实施例不一定代表本专利技术的全部内容，但是必定涉及解释本专利技术范畴的权利要求书。附图说明图1是适用于本专利技术的CT系统示意图;图2是由图1系统产生的X射线扇形束的详细图，图中示出了与之有关的相应角度和坐标轴;图3是用图1CT系统采用焦点“跳动”方法获得的投影数据的射线角T与半径r的曲线图，并示出了与两束状态有关的周期图4(a)是运用图3的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于ＣＴ成象系统的具有在第一和第二周期被激活的第一和第二Ｘ射线束的数据采集滤波器，该数据采集滤波器接收探测信号并产生取样输出，它包括：一个与第一和第二周期同步的时钟，用于产生时钟信号；一个用于接收时钟信号的第一和第二可间断滤波器 ，该滤波器具有接收探测信号的滤波器输入端和产生取样输出的滤波器输出端，每一滤波器有一个滤波状态和一个保持状态，在滤波状态下每一滤波器的滤波输出只取决于当前和前一个滤波状态下探测器信号的频率分量，而在保持状态下，取决于前一个滤波状态的最后输出值；其中第一可间断滤波器在第一周期处于滤波状态，在第二周期处于保持状态，而第二可间断滤波器在第一周期处于保持状态在第二周期处于滤波状态。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：保罗C尚伦，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]