不對稱探測的斷層造影成像的制作方法

不對稱探測的斷層造影成像的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明應(yīng)用一種拍攝單元，其能夠限制旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)并且包括X射線發(fā)射器以及探測來自于扇形區(qū)域的X射線的X射線探測器，其中扇形區(qū)域相對于穿過X射線探測器延伸的垂直于旋轉(zhuǎn)軸的垂直線是不對稱的，其中扇形區(qū)域的兩個(gè)邊緣在旋轉(zhuǎn)時(shí)分別相切地限制第一投影區(qū)域以及第二投影區(qū)域，其中第二投影區(qū)域與第一投影區(qū)域相鄰。本發(fā)明還包括，在完整旋轉(zhuǎn)拍攝單元期間為了重建第一投影區(qū)域的第一圖像這樣拍攝兩個(gè)投影區(qū)域的投影，使得投影角度區(qū)間分別具有相同的起始角度。其還包括重建第二投影區(qū)域的第二圖像。本發(fā)明還允許將兩個(gè)重建的投影區(qū)域的圖像組合為一個(gè)統(tǒng)一的圖像，這使得重建圖像的解釋變得容易。
【專利說明】不對稱探測的斷層造影成像
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于斷層造影成像的一種方法以及一種系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]計(jì)算機(jī)斷層造影(CT)是一種成像方法，其在不同的投影角度下拍攝X射線投影(此處與“投影”是同義詞)。在此，圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)包含X射線發(fā)射器以及X射線探測器的拍攝單元。目前，CT設(shè)備的大部分X射線探測器具有多個(gè)沿著旋轉(zhuǎn)軸的行。這些行還覆蓋旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)的大的區(qū)域。因?yàn)橛糜贑T設(shè)備的X射線探測器是昂貴的，其面積(在考慮性能參數(shù)如空間分辨率的情況下)應(yīng)當(dāng)保持相對小。減小探測器面積的公知的可能性是使探測器成為不對稱的形狀。然而基于利用這樣的不對稱的探測器拍攝的X射線投影來重建圖像提高了要求。特別對于拍攝運(yùn)動結(jié)構(gòu)如跳動的心臟，要求是尤其高的。因?yàn)榕臄z單元的旋轉(zhuǎn)持續(xù)大約半秒至一秒。在利用不對稱的探測器拍攝時(shí)不一定所有在應(yīng)當(dāng)重建的體積內(nèi)的點(diǎn)都用于每個(gè)X射線投影。因此，為了重建不同的點(diǎn)必須使用覆蓋不同區(qū)域的并且由此時(shí)間錯(cuò)開地被拍攝的不同X射線投影。
[0003]由具有申請?zhí)?02012202499.9的專利申請公知一種CT設(shè)備，其具有機(jī)架以及X射線輻射器和探測器，其中探測器在其至少一個(gè)舷側(cè)(Breitseite)上具有側(cè)面的區(qū)域，該區(qū)域具有比探測器的總寬度更小的寬度，其中側(cè)面區(qū)域關(guān)于探測器的總寬度與中心錯(cuò)開地布置。CT設(shè)備還具有控制裝置，其在螺旋CT成像中這樣協(xié)調(diào)地控制相對于待成像的體積的機(jī)架旋轉(zhuǎn)和探測器進(jìn)給，使得機(jī)架旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)方向和探測器進(jìn)給的進(jìn)給方向相互協(xié)調(diào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，對基于利用不對稱的探測器來拍攝的X射線投影的CT圖像的重建進(jìn)行改進(jìn)。
[0005]下面描述關(guān)于要求保護(hù)的系統(tǒng)以及關(guān)于要求保護(hù)的方法的技術(shù)問題的按照本發(fā)明的解決方案。在此提到的特征、優(yōu)點(diǎn)或替換的實(shí)施方式同樣也適用于其它要求保護(hù)的對象，反之亦然。換言之，例如針對系統(tǒng)的具體的權(quán)利要求也可以通過結(jié)合方法描述或要求保護(hù)的特征來擴(kuò)展。所述方法的相應(yīng)的功能特征在此通過相應(yīng)的具體模型構(gòu)成。
[0006]本發(fā)明應(yīng)用一種拍攝單元，該拍攝單元能夠圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)并且包括X射線發(fā)射器以及被設(shè)計(jì)為探測來自于扇形區(qū)域的X射線的X射線探測器，其中扇形區(qū)域相對于穿過X射線探測器延伸的垂直于旋轉(zhuǎn)軸的垂直線是不對稱的，其中扇形區(qū)域的兩個(gè)邊緣在旋轉(zhuǎn)時(shí)分別相切地限制(eingrenzen)第一投影區(qū)域以及第二投影區(qū)域，其中第二投影區(qū)域與第一投影區(qū)域相鄰。本發(fā)明基于如下思路，即在完整旋轉(zhuǎn)拍攝單元期間為了重建第一投影區(qū)域的第一圖像這樣應(yīng)用兩個(gè)投影區(qū)域的投影的拍攝，使得用于重建第一圖像中的點(diǎn)的投影角度區(qū)間(Projektionswinkelintervall)分別具有相同的起始角度并且由此具有一致的相位，這尤其對于運(yùn)動結(jié)構(gòu)例如心臟的成像是具有優(yōu)勢的。本發(fā)明還基于如下思路，即拍攝被用于重建第二投影區(qū)域的第二圖像，其中用于重建第二圖像中的點(diǎn)的起始角度基于投影角度區(qū)間以及基于各個(gè)點(diǎn)的位置來選擇。拍攝單元的完整旋轉(zhuǎn)也允許僅在子扇形幾何形狀中被探測的外部的第二投影區(qū)域以不同的種類和方式重建，特別是以最優(yōu)的時(shí)間分辨率重建。由此如下地改善不對稱探測的X射線投影的CT數(shù)據(jù)的重建，即擴(kuò)展在兩個(gè)投影區(qū)域中應(yīng)用不同的重建算法的可能性。本發(fā)明還允許將重建的投影區(qū)域的兩個(gè)圖像組合為一個(gè)統(tǒng)一的圖像，這使得圖像的解釋、特別是出于診斷目的的圖像的解釋變得容易。
[0007]本發(fā)明還包括，在重建第二圖像中的點(diǎn)的情況下這樣選擇投影角度區(qū)間，使得各個(gè)點(diǎn)對其提供份額的所有投影都用于點(diǎn)的重建。由此為重建第二圖像中的點(diǎn)而提供的數(shù)據(jù)量被最大化。
[0008]本發(fā)明還包括，為了重建第二圖像中的點(diǎn)，通過各個(gè)點(diǎn)的兩個(gè)互補(bǔ)的投影來限制并且盡可能小地選擇投影角度區(qū)間。在該情況下，用于各個(gè)重建點(diǎn)的時(shí)間分辨率是最優(yōu)的。
[0009]本發(fā)明還包括，為了重建第二圖像中的點(diǎn)，投影角度區(qū)間的長度位于兩個(gè)前面提到的投影角度區(qū)間的長度之間。
[0010]本發(fā)明還包括，將第一和第二圖像組合為一個(gè)總圖像。
[0011]本發(fā)明還包括，重建第一投影區(qū)域的第三圖像，其中為了重建第三圖像中的點(diǎn)，對應(yīng)前面提到的投影角度區(qū)間來選擇投影角度區(qū)間。特別地，可以借助最小的投影角度區(qū)間來重建第三圖像中的點(diǎn)，從而使其具有最優(yōu)的時(shí)間分辨率。
[0012]本發(fā)明還包括，按照加權(quán)函數(shù)將第一圖像與第三圖像相加，其中將相加的圖像與第二圖像組合為一個(gè)總圖像。換言之，本發(fā)明允許，第一次以相同的相位并且下一次以最優(yōu)的時(shí)間分辨率重建在整個(gè)扇形幾何形狀的條件下拍攝的第一投影區(qū)域中的點(diǎn)，并且將該第一投影區(qū)域的這兩次重建相加，也就是疊加。加權(quán)函數(shù)現(xiàn)在允許確定，哪些點(diǎn)應(yīng)當(dāng)具有較高的時(shí)間分辨率或較高的相位一致。
[0013]本發(fā)明還包括， 加權(quán)函數(shù)隨著與旋轉(zhuǎn)軸距離的增加而更強(qiáng)烈地加權(quán)來自于第三圖像的點(diǎn)。如果分別以最優(yōu)的時(shí)間分辨率重建第二投影區(qū)域的第二圖像以及第一投影區(qū)域的第三圖像，則本發(fā)明能夠這樣重建兩個(gè)投影區(qū)域并將其組合為一個(gè)總圖像，使得在兩個(gè)投影區(qū)域之間產(chǎn)生連續(xù)的盡可能無偽影的過渡。
[0014]本發(fā)明還包括，分別以不同的起始角度重建第一投影區(qū)域的多個(gè)第四圖像。可以引入時(shí)間上偏移的第四圖像來優(yōu)化在患者的心動周期中的重建區(qū)間的位置。
[0015]本發(fā)明還包括，通過螺旋掃描的形式以小于0.5的節(jié)距來實(shí)施拍攝，使得在第二投影區(qū)域中對于每個(gè)像素拍攝完整的數(shù)據(jù)組。
[0016]本發(fā)明還包括，通過患者的EKG信號來觸發(fā)拍攝，由此對于患者的心臟成像可以特別良好地采用本發(fā)明。
[0017]本發(fā)明還包括一種用于斷層造影成像的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一種能夠圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的拍攝單元，該拍攝單元包括X射線發(fā)射器以及設(shè)計(jì)為用于探測來自于扇形區(qū)域的X射線的X射線探測器，其中扇形區(qū)域相對于穿過X射線探測器延伸的垂直于旋轉(zhuǎn)軸的垂直線是不對稱的，其中扇形區(qū)域的兩條邊在旋轉(zhuǎn)時(shí)分別相切地限制第一投影區(qū)域以及第二投影區(qū)域，其中第二投影區(qū)域與第一投影區(qū)域相鄰，其中拍攝單元被設(shè)計(jì)為用于在至少一次完整旋轉(zhuǎn)期間拍攝兩個(gè)投影區(qū)域的投影。按照本發(fā)明的系統(tǒng)還包括一種重建單元，其被設(shè)計(jì)為這樣重建第一投影區(qū)域的第一圖像，使得用于重建第一圖像中的點(diǎn)的投影角度區(qū)間分別具有相同的起始角度，以及重建單元被設(shè)計(jì)為用于重建第二投影區(qū)域的第二圖像，其中用于重建第二圖像中的點(diǎn)的起始角度基于投影角度區(qū)間以及基于各個(gè)點(diǎn)的位置來選擇。按照本發(fā)明的系統(tǒng)還包括一種圖像處理單元，其被設(shè)計(jì)為將兩個(gè)重建的圖像組合為第一和第二投影區(qū)域的總圖像。
[0018]本發(fā)明還包括，X射線探測器通過垂直線被分成兩個(gè)不同形狀的和/或不同大小的探測器區(qū)域。由此按照本發(fā)明的系統(tǒng)特別良好地適合用于實(shí)施提到的按照本發(fā)明的方法，因?yàn)檫@樣的X射線探測器被設(shè)計(jì)為用于不對稱地探測兩個(gè)投影區(qū)域。
[0019]本發(fā)明還包括，至少一個(gè)探測器區(qū)域在其舷側(cè)上具有側(cè)面區(qū)域，該側(cè)面區(qū)域在縱軸方向上具有比探測器區(qū)域的剩余較大的部分更小的延伸。
[0020]此外，系統(tǒng)及其擴(kuò)展被設(shè)計(jì)為以優(yōu)選的種類和方式實(shí)施提到的按照本發(fā)明的方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]下面對照附圖中所示的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述和說明。
[0022]其中:
[0023]圖1示出了用于斷層造影成像的擴(kuò)展系統(tǒng)，
[0024]圖2示出了不對稱的X射線探測器，
[0025]圖3以橫截面示出了具有投影區(qū)域的拍攝單元，
[0026]圖4以橫截面示 出了具有起始角度的拍攝單元，
[0027]圖5以橫截面示出了具有投影角度區(qū)間的拍攝單元，
[0028]圖6示出了用于斷層造影成像的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0029]圖1示出了用于斷層造影成像的擴(kuò)展系統(tǒng)。這包括按照本發(fā)明的系統(tǒng)并且尤其可以為了執(zhí)行用于斷層造影成像的按照本發(fā)明的方法而被采用。
[0030]該系統(tǒng)用于拍攝A投影數(shù)據(jù)以及重建并進(jìn)一步處理投影數(shù)據(jù)，以便建立圖像，特別是出于醫(yī)學(xué)目的諸如診斷建立圖像。在該意義上，系統(tǒng)用于拍攝(X射線)圖像。這樣的圖像既示出面積也示出體積。其也可以二維地構(gòu)造并且由所謂的像素構(gòu)成，或者也可以三維地構(gòu)造并且由所謂的體素構(gòu)成。此外在本申請的意義上，圖像不僅可以在空間上延伸，而且也可以在時(shí)間上延伸。圖像也可以包括分別在不同的時(shí)間點(diǎn)的一系列單個(gè)拍攝的重建。如果需要根據(jù)可圖解地采集的過程隨時(shí)間的變化、例如造影劑的流入得出結(jié)論，這一點(diǎn)是特別重要的。
[0031]在拍攝A的情況下患者3位于患者臥榻6上，該患者臥榻這樣與臥榻基座4連接，使得臥榻基座將患者臥榻6連同患者3 —起承載。為了拍攝A，患者臥榻6可以將患者3沿著拍攝單元AE的旋轉(zhuǎn)軸5移動穿過CT設(shè)備I的機(jī)架16的開口 10。旋轉(zhuǎn)軸5在此處所示的示例中也對應(yīng)于患者3的縱軸。在移動患者臥榻6的情況下進(jìn)行X射線圖像拍攝A也被稱為掃描。為了三維CT圖像的拍攝A，圍繞CT設(shè)備I的開口 10并且由此圍繞旋轉(zhuǎn)軸5在封閉的軌道曲線上旋轉(zhuǎn)拍攝單元AE，該拍攝單元AE包括X射線發(fā)射器8以及X射線探測器
9。拍攝平面是拍攝單元AE在拍攝A時(shí)在其中旋轉(zhuǎn)的平面。在圖1中示出的示例中，拍攝平面垂直于患者3的縱軸。但拍攝平面當(dāng)然也可以相對于患者3的縱軸傾斜地布置，例如通過患者臥榻6的傾角或通過拍攝單元AE的傾角傾斜地布置。
[0032]X射線發(fā)射器8典型地是X射線管；X射線探測器9典型地是行探測器或平面探測器，但其也可以構(gòu)造為閃爍計(jì)數(shù)器或CCD相機(jī)。特別地，這樣的X射線探測器9具有閃爍陶瓷。在機(jī)架16中這樣布置X射線發(fā)射器8和X射線探測器9，使得其相對布置并且X射線探測器9能夠探測X射線發(fā)射器8在扇形區(qū)域19內(nèi)發(fā)射的X射線17。在此，扇形區(qū)域19相對于穿過X射線探測器9延伸的垂直于旋轉(zhuǎn)軸5的垂直線21是不對稱的。扇形區(qū)域19的兩個(gè)邊緣在旋轉(zhuǎn)時(shí)分別相切地限制內(nèi)部的第一投影區(qū)域14以及外部的第二投影區(qū)域15，其中第二投影區(qū)域15與第一投影區(qū)域14相鄰。在此，在整個(gè)扇形幾何形狀中探測內(nèi)部的第一投影區(qū)域14，而在子扇形幾何形狀中探測外部的第二投影區(qū)域15。
[0033]將CT設(shè)備I的拍攝發(fā)送到計(jì)算機(jī)18以用于處理和/或顯示。此外，計(jì)算機(jī)18裝配有重建單元RE以及圖像處理單元BE。重建單元RE設(shè)計(jì)為用于如此重建第一投影區(qū)域14的第一圖像R1，使得用于重建第一圖像中的點(diǎn)的投影角度區(qū)間(Projektionswinkelintervall)分別具有相同的起始角度α ,以及設(shè)計(jì)為用于重建第二投影區(qū)域15的第二圖像R2，其中用于重建第二圖像中的點(diǎn)的起始角度α基于投影角度區(qū)間以及基于各個(gè)點(diǎn)的位置來選擇。圖像處理單元BE設(shè)計(jì)為將兩個(gè)圖像組合Z以及按照加權(quán)函數(shù)將兩個(gè)圖像相加AD。
[0034]重建單元RE以及圖像處理單元BE可以構(gòu)造為硬件或軟件。重建單元RE以及圖像處理單元BE可以在不同的計(jì)算機(jī)18上執(zhí)行。例如圖像處理單元BE構(gòu)造為服務(wù)器的一部分，而重建單元RE構(gòu)造為也用于控制CT設(shè)備I的本地計(jì)算機(jī)18的一部分。例如重建單兀RE可以至少部分地構(gòu)造為所謂的FPGA (英文“Field Programmable Gate Array現(xiàn)場可編程門陣列”的縮略語)或包括算術(shù)邏輯單元。
[0035]計(jì)算機(jī)18與輸出單元11以及輸入單元7連接。輸出單元11例如是一個(gè)(或多個(gè))IXD、等離子或OLED顯示屏 。在輸出單元11上顯示輸出2，例如X射線圖像。輸入單元7例如是鍵盤、鼠標(biāo)、所謂的觸摸屏或也是用于聲音輸入的麥克風(fēng)。輸入單元7可以用于啟動程序，使得可以驅(qū)動重建單元RE、圖像處理單元BE以及拍攝單元AE并且由此控制下面描述的方法。
[0036]圖2示出了不對稱的X射線探測器9，可以在按照本發(fā)明的方法或按照本發(fā)明的系統(tǒng)中被采用。
[0037]行狀的X射線探測器9在此具有兩個(gè)探測器區(qū)域12a以及12b。在X射線探測器9的左邊和右邊，即在左舷側(cè)和右舷側(cè)，X射線探測器9具有不對稱成形的側(cè)面區(qū)域13。不對稱在此與旋轉(zhuǎn)軸5有關(guān)，更確切地說是沿著從X射線發(fā)射器8向旋轉(zhuǎn)軸5發(fā)射的垂直線21的旋轉(zhuǎn)軸5的投影。兩個(gè)側(cè)面區(qū)域13布置在X射線探測器9的相對的兩個(gè)舷側(cè)。側(cè)面區(qū)域13沿著旋轉(zhuǎn)軸5具有比各個(gè)探測器區(qū)域12a以及12b沿著旋轉(zhuǎn)軸5的最大延伸更小的延伸。
[0038]側(cè)面區(qū)域13關(guān)于中心線22錯(cuò)開地分別沿著X射線探測器9的舷側(cè)布置。沿著旋轉(zhuǎn)軸5在此處所示的示例中右側(cè)面區(qū)域13向前移動而左側(cè)面區(qū)域13向后移動。
[0039]在包括探測器區(qū)域12a以及12b的中央?yún)^(qū)域例如寬度可以為64行(64行CT設(shè)備O時(shí)，側(cè)面區(qū)域13可以具有一半寬度，即32行。
[0040]在此處示出的示例中，包括探測器區(qū)域12a以及12b的中央?yún)^(qū)域關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸5對稱成形。但在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，中央?yún)^(qū)域本身也可以關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸5不對稱地成形。特別地，不對稱無需附加的關(guān)于中心線22錯(cuò)開布置的側(cè)面區(qū)域13就可以實(shí)現(xiàn)。取而代之，探測器區(qū)域12a和12b例如可以簡單地具有不同的寬度，即沿著中心線22相對于旋轉(zhuǎn)軸5的不同的延伸。
[0041]圖3以橫截面示出了具有投影區(qū)域14和15的拍攝單元AE。這樣的拍攝單元AE可以在按照本發(fā)明的方法或按照本發(fā)明的系統(tǒng)中使用。
[0042]拍攝單元AE能夠圍繞旋轉(zhuǎn)軸5旋轉(zhuǎn)，其包括X射線發(fā)射器8以及探測來自于扇形區(qū)域19的X射線17的X射線探測器9，其中扇形區(qū)域19相對于穿過X射線探測器9延伸的垂直于旋轉(zhuǎn)軸5的垂直線21是不對稱的。在此，扇形區(qū)域19的兩個(gè)邊緣在旋轉(zhuǎn)時(shí)分別相切地限制內(nèi)部的第一投影區(qū)域14以及外部的第二投影區(qū)域15。第二投影區(qū)域15與第一投影區(qū)域14相鄰。即，第二投影區(qū)域15環(huán)繞第一投影區(qū)域14，但第一投影區(qū)域14不再屬于第二投影區(qū)域15。兩個(gè)投影區(qū)域基本上為圓形并且以旋轉(zhuǎn)軸5同心。兩個(gè)投影區(qū)域14和15可以成形為圓柱形狀，即沿著旋轉(zhuǎn)軸5延伸，例如通過具有多行的X射線探測器9來拍攝A和/或通過螺旋掃描來拍攝A。在螺旋掃描中，在患者臥榻6沿著患者3的縱軸或旋轉(zhuǎn)軸5移動期間，拍攝單元AE圍繞其旋轉(zhuǎn)軸5旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)軸5應(yīng)當(dāng)盡可能精確地與患者3的縱軸一致。特別地，這種螺旋掃描可以以小于0.5的節(jié)距實(shí)施，使得在第二投影區(qū)域中對于每個(gè)圖像點(diǎn)記錄完整的數(shù)據(jù)組。節(jié)距是拍攝單元AE每次旋轉(zhuǎn)時(shí)患者臥榻6的進(jìn)給與X射線17的層準(zhǔn)直的比率。
[0043]在此處示出的示例中，X射線探測器9以及X射線17的扇形區(qū)域19相對于垂直線21是不對稱成形的。但對于實(shí)施按照本發(fā)明的方法可以達(dá)到，X射線探測器9的探測特性或者X射線17的扇形區(qū)域19相對于垂直線21是不對稱的。
[0044]按照本發(fā)明的方法適用于患者3的運(yùn)動的身體區(qū)域的成像，特別是適用于其心臟的成像。在此處示出的示 例中，第一投影區(qū)域14具有35厘米的直徑，而第二投影區(qū)域15具有50厘米的外部直徑，從而心臟完整地位于內(nèi)部的第一投影區(qū)域14中。在外部的第二投影區(qū)域15中例如存在運(yùn)動的肺部結(jié)構(gòu)。
[0045]圖4以橫截面示出了具有起始角度α的拍攝單元ΑΕ。
[0046]為了實(shí)施按照本發(fā)明的方法，拍攝兩個(gè)投影區(qū)域14和15的X射線投影，其中拍攝單元AE實(shí)施至少一個(gè)完整的旋轉(zhuǎn)。在完整地旋轉(zhuǎn)期間拍攝單元AE覆蓋360°的投影角度區(qū)域。投影角度被理解為在拍攝單元AE與旋轉(zhuǎn)平面中任意選擇的軸之間的相對角度。投影角度的合理定義例如是垂直線(Senkrechte)21與垂線(Vertikale)20合圍的角度,該垂直線明確表征拍攝單元AE在其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動期間的位置。在旋轉(zhuǎn)拍攝單元AE期間由多個(gè)不同的投影角度拍攝X射線投影。在此，輕微地時(shí)間錯(cuò)開地拍攝分別對應(yīng)不同投影角度的X射線投影，因?yàn)榕臄z單元AE的完整旋轉(zhuǎn)典型地持續(xù)半秒至一秒。
[0047]投影數(shù)據(jù)的拍攝A可以通過患者3的EKG信號觸發(fā)。通過EKG信號來觸發(fā)拍攝A尤其在拍攝A心臟的情況下是有意義的。拍攝的形式例如可以是所謂的前瞻的EKG觸發(fā)。在沿著旋轉(zhuǎn)軸5相應(yīng)延伸的X射線探測器9中對于心臟的拍攝單次的旋轉(zhuǎn)就已足夠。但拍攝A也可以以所謂的回溯的EKG選通(gating)的形式進(jìn)行。
[0048]由此借助重建單元RE這樣重建第一投影區(qū)域14的第一圖像，使得用于重建第一圖像中的點(diǎn)的投影角度區(qū)間分別具有相同的起始角度α并且由此具有一致的相位。在此，通過起始角度α和最終角度來限制用于重建的投影角度區(qū)間，即起始角度α是投影角度。用于重建第一圖像Rl的投影角度區(qū)間和與之相連的X射線投影由此對于在第一圖像中的每個(gè)點(diǎn)以相同的投影角度開始。這尤其對于心臟成像是有意義的，因?yàn)榈谝粓D像是心臟的相位一致的圖像。
[0049]此外，借助重建單元RE這樣重建第二投影區(qū)域15的第二圖像，使得用于重建第二圖像中的點(diǎn)的起始角度α基于投影角度區(qū)間以及基于各個(gè)點(diǎn)的位置來選擇。拍攝單元AE的完整旋轉(zhuǎn)也允許僅在子扇形幾何形狀中探測的外部的第二投影區(qū)域15以不同的種類和方式重建，特別是以最優(yōu)的時(shí)間分辨率重建。由此如下地改善不對稱探測的X射線投影的CT數(shù)據(jù)的重建，即擴(kuò)展在兩個(gè)投影區(qū)域中應(yīng)用不同的重建算法的可能性。通過圖像處理單元BE可以將兩個(gè)重建的圖像組合為兩個(gè)重建區(qū)域14和15的總圖像。特別地，可以將第一圖像和第二圖像組合為一個(gè)總圖像，其使得圖像的解釋、特別是出于診斷目的的圖像的解釋變得容易。
[0050]在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，在重建第二圖像中的點(diǎn)的情況下這樣選擇投影角度區(qū)間，使得各個(gè)點(diǎn)對其提供份額的所有投影都用于點(diǎn)的重建。由此為重建第二圖像中的點(diǎn)而提供的數(shù)據(jù)量被最大化。
[0051]圖5以橫截面示出了具有投影角度區(qū)間的拍攝單元。
[0052]在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，為了重建第二圖像中的點(diǎn)通過各個(gè)點(diǎn)的兩個(gè)互補(bǔ)的投影來限制并且盡可能小的選擇投影角度區(qū)間。在該情況下，用于各個(gè)重建的點(diǎn)的時(shí)間分辨率是最優(yōu)的。最小的投影角度區(qū)間是對于重建各個(gè)點(diǎn)所需的投影角度的最小區(qū)間。最小的投影角度區(qū)間包括具有單獨(dú)的、取決于待重建的點(diǎn)的位置的重建的起始角度α的(180° — 2β)的區(qū)域。角度β是在垂直線21與在選擇的起始角度α的情況下穿過待重建的點(diǎn)23的X射線之間的角度。對于外部的第二投影區(qū)域15中的點(diǎn)的時(shí)間分辨率在最小投影角度區(qū)間內(nèi)重建的情況下是最優(yōu)的并且為tMt.(180° -2 β )/360°，其中tMt是在完整旋轉(zhuǎn)期間拍攝單元AE的旋轉(zhuǎn)時(shí)間。角度β也在圖5中繪出。
[0053]在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，這樣重建第一投影區(qū)域14的第三圖像，使得借助最小的投影角度區(qū)間來重建第三圖像中的點(diǎn)，從而其同樣具有最優(yōu)的時(shí)間分辨率。在此，用于重建的最小的投影角度區(qū)間分別通過兩個(gè)投影角度限制，在該兩個(gè)投影角度下拍攝了各個(gè)點(diǎn)的互補(bǔ)的X射線投影。用于第三圖像中的待重建的點(diǎn)23的最小的投影角度區(qū)間包括具有單獨(dú)的、取決于待重建的點(diǎn)的位置的重建的起始角度α的(180° — 2y)的區(qū)域。角度Y是在垂直線21與在選擇的起始角度α的情況下穿過待重建的點(diǎn)23的X射線之間的角度。
[0054]在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，按照加權(quán)函數(shù)將第一圖像與第三圖像相加，并且將相加的圖像與第二圖像組合為一個(gè)總圖像。換言之，本發(fā)明允許，第一次以相同的相位并且下一次以最優(yōu)的時(shí)間分辨率重建在整個(gè)扇形幾何形狀的條件下拍攝的第一投影區(qū)域中的點(diǎn)，并且將第一投影區(qū)域14的這兩次重建相加，也就是疊加。加權(quán)函數(shù)現(xiàn)在允許確定，哪些點(diǎn)應(yīng)當(dāng)具有更高的時(shí)間分辨率或更高的相位一致。
[0055]本發(fā)明還包括，加權(quán)函數(shù)隨著與旋轉(zhuǎn)軸5距離的增加而更強(qiáng)烈地加權(quán)來自于第三圖像的點(diǎn)。如果分別以最優(yōu)的時(shí)間分辨率重建了第二投影區(qū)域的第二圖像以及第一投影區(qū)域的第三圖像，則本發(fā)明能夠這樣重建并組合兩個(gè)投影區(qū)域，使得在兩個(gè)投影區(qū)域之間產(chǎn)生連續(xù)的盡可能無偽影的過渡。
[0056]本發(fā)明還包括，分別以不同的起始角度α重建第一投影區(qū)域14的多個(gè)第四圖像?？梢砸朐跁r(shí)間上偏移的第四圖像通過使用者手動地相互作用或者自動地以公知的方式來優(yōu)化在患者3的心動周期中的重建區(qū)間的位置。由此，在用于重建的拍攝角度中不僅使用最小的投影角度區(qū)間。利用輕微移動的起始投影(相對心臟相位輕微移動)這樣重建內(nèi)部測量場中的第四圖像，使得最終使用總的360°的數(shù)據(jù)區(qū)間。對在患者3的心動周期中的重建區(qū)間的位置進(jìn)行優(yōu)化，方法是利用相關(guān)的起始角度α選擇第四圖像，該第四圖像具有最高的圖像質(zhì)量和最小的運(yùn)動偽影。特別地，這樣選擇的最優(yōu)的起始角度α可以用于重建第一投影區(qū)域的第一圖像R1。此外，第四圖像可以用于重建不同心臟相位中的圖像，使得其用于功能評估。
[0057]圖6示出了用于斷層造影成像的方法。特別地，圖1中描述的擴(kuò)展的系統(tǒng)適用于實(shí)施該方法。其應(yīng)用在圖1至圖5中描述的拍攝單元ΑΕ。該方法包括如下步驟:
[0058]-拍攝A第一以及第二投影區(qū)域的投影數(shù)據(jù)，其中拍攝單元AE實(shí)施至少一次完整的旋轉(zhuǎn)，
[0059]-重建第一投影區(qū)域14的第一圖像R1，使得用于重建第一圖像中的點(diǎn)的投影角度區(qū)間分別具有相同的起始角度α，
[0060]-重建第二投影區(qū)域15的第二圖像R2，其中用于重建第二圖像中的點(diǎn)的起始角度α基于投影角度區(qū)間以及基于 各個(gè)點(diǎn)的位置來選擇，
[0061]-重建第一投影區(qū)域14的第三圖像R3，
[0062]-重建第一投影區(qū)域14的多個(gè)第四圖像R4，其中為了重建不同的第四圖像分別使用不同的起始角度α，
[0063]-按照加權(quán)函數(shù)將第一和第三圖像相加AD，
[0064]-將兩個(gè)重建的圖像組合Z為第一和第二投影區(qū)域的總圖像。
[0065]步驟Rl至R4可以借助圖1中描述的重建單元RE來實(shí)施，而同時(shí)步驟AD和Z可以借助圖1中描述的圖像處理單元BE來實(shí)施。
[0066]本發(fā)明還可以構(gòu)造為當(dāng)計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)18中運(yùn)行時(shí)，具有程序代碼以實(shí)施前面描述的按照本發(fā)明的方法的計(jì)算機(jī)程序。這樣配置計(jì)算機(jī)程序，使得借助計(jì)算機(jī)18可以實(shí)施特定的方法步驟。計(jì)算機(jī)18在此必須分別具有諸如相應(yīng)的工作存儲器、相應(yīng)的邏輯單元以及與拍攝單元AE的連接的前提條件，從而可以有效地實(shí)施各個(gè)方法步驟。
[0067]雖然本發(fā)明在細(xì)節(jié)上通過優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)解釋和描述，但本發(fā)明不受所公開的示例限制并且可以由專業(yè)人員從中導(dǎo)出其它方案，而不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。尤其可以按照與給出的順序不同的順序執(zhí)行方法步驟。
【權(quán)利要求】
1.一種借助拍攝單元(AE)來斷層造影成像的方法，該拍攝單元能夠圍繞旋轉(zhuǎn)軸(5)旋轉(zhuǎn)并且包括X射線發(fā)射器(8)以及被設(shè)計(jì)為探測來自于扇形區(qū)域(19)的X射線(17)的X射線探測器(9)，其中所述扇形區(qū)域(19)相對于穿過所述X射線探測器(9)延伸的垂直于旋轉(zhuǎn)軸(5)的垂直線(21)是不對稱的，其中所述扇形區(qū)域(19)的兩條邊在旋轉(zhuǎn)時(shí)分別相切地限制第一投影區(qū)域(14)以及第二投影區(qū)域(15)，其中所述第二投影區(qū)域(15)與所述第一投影區(qū)域(14)相鄰，該方法包括如下步驟: -拍攝(A)所述兩個(gè)投影區(qū)域(14，15)的投影，其中所述拍攝單元(AE)進(jìn)行至少一次完整的旋轉(zhuǎn)， -如此重建所述第一投影區(qū)域(14)的第一圖像(R1)，使得用于重建第一圖像中的點(diǎn)的投影角度區(qū)間分別具有相同的起始角度(α )， -重建所述第二投影區(qū)域(15)的第二圖像(R2)，其中用于重建第二圖像中的點(diǎn)的起始角度(α )基于投影角度區(qū)間以及基于各個(gè)點(diǎn)的位置來選擇， -將兩個(gè)重建圖像組合(Z)為所述第一和第二投影區(qū)域(14，15)的總圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，為了重建第二圖像中的點(diǎn)，這樣選擇投影角度區(qū)間，使得各個(gè)點(diǎn)對其提供份額的所有投影都用于點(diǎn)的重建。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，為了重建第二圖像中的點(diǎn)，通過各個(gè)點(diǎn)的兩個(gè)互補(bǔ)的投影來限制并且盡可能小地選擇投影角度區(qū)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，為了重建第二圖像中的點(diǎn)，投影角度區(qū)間的長度位于根據(jù)權(quán)利要求2和權(quán)利要求3所述的投影角度區(qū)間的長度之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述組合(Z)包括，將所述第一和所述第二圖像組合為一個(gè)總圖像。`
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，還包括如下步驟: -重建所述第一投影區(qū)域(14)的第三圖像(R3)，其中為了重建第三圖像中的點(diǎn)，所述投影角度區(qū)間相應(yīng)于根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的投影角度區(qū)間來選擇。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括如下步驟: -按照加權(quán)函數(shù)將所述第一圖像與所述第三圖像相加(AD)， 其中所述組合(Z)包括，將所述相加的圖像與所述第二圖像組合為一個(gè)總圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，加權(quán)函數(shù)隨著與旋轉(zhuǎn)軸(5)距離的增加而更強(qiáng)烈地加權(quán)來自于所述第三圖像的點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，還包括如下步驟: -重建所述第一投影區(qū)域(14)的多個(gè)第四圖像(R4)，其中為了重建不同的第四圖像分別使用不同的起始角度(α)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述拍攝(A)通過螺旋掃描的形式以小于0.5的節(jié)距進(jìn)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述拍攝(A)通過患者(3)的EKG信號來觸發(fā)。
12.一種用于斷層造影成像的系統(tǒng)，包括如下單元: -拍攝單元(ΑΕ)，其能夠圍繞旋轉(zhuǎn)軸(5)旋轉(zhuǎn)，包括X射線發(fā)射器(8)以及設(shè)計(jì)為用于探測來自于扇形區(qū)域(19)的X射線(17)的X射線探測器(9)，其中所述扇形區(qū)域(19)相對于穿過所述X射線探測器(9)延伸的垂直于旋轉(zhuǎn)軸的垂直線(21)是不對稱的，其中所述扇形區(qū)域(19)的兩條邊在旋轉(zhuǎn)時(shí)分別相切地限制第一投影區(qū)域(14)以及第二投影區(qū)域(15)，其中所述第二投影區(qū)域(15)與所述第一投影區(qū)域(14)相鄰，其中所述拍攝單元(AE)被設(shè)計(jì)為用于在至少一次完整旋轉(zhuǎn)期間拍攝(A)兩個(gè)投影區(qū)域(14，15)的投影， -重建單元(RE)，其被設(shè)計(jì)為這樣重建所述第一投影區(qū)域(14)的第一圖像(R1)，使得用于重建第一圖像中的點(diǎn)的投影角度區(qū)間分別具有相同的起始角度(α )，以及被設(shè)計(jì)為用于重建所述第二投影區(qū)域(15)的第二圖像(R2)，其中用于重建第二圖像中的點(diǎn)的起始角度(α )基于投影角度區(qū)間以及基于各個(gè)點(diǎn)的位置來選擇， -圖像處理單元(BE)，其被設(shè)計(jì)為將兩個(gè)重建的圖像組合為所述第一和第二投影區(qū)域(14，15)的總圖像。
13.根據(jù)權(quán)利 要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述X射線探測器(9)通過所述垂直線(21)被分成兩個(gè)不同形狀的和/或不同大小的探測器區(qū)域(12a，12b)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的系統(tǒng)，其中，至少一個(gè)探測器區(qū)域在其舷側(cè)上具有側(cè)面區(qū)域(13)，該側(cè)面區(qū)域在旋轉(zhuǎn)軸(5)方向上具有比探測器區(qū)域的剩余較大的部分更小的伸展。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其被設(shè)計(jì)為實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法。
【文檔編號】A61B5/0402GK103705263SQ201310435469
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月1日
【發(fā)明者】T.弗洛爾 申請人:西門子公司