[发明专利]有限传送率下CT扫描仪中采集更多数据影像的方法和设备

说明书

本发明涉及经限带信道有效地发送数字数据的方法，更具体地说是通过现有的数据通道将数据从CT探测器阵列传送到图象重建计算机中的方法。

众所周知，采用电子机械滑环能够向旋转装置发送和接收数据，其中旋转装置例如为旋转安装在计算机断层扫描仪(CT)的台架上的转筒，这样由转筒支撑的X光设备可在断层扫描时绕病人旋转。同样公知的是采用射频(RF)链路来实施这种数据传送。例如发明名称为“Apparatus for Transferring Data to and from a Moving Device(向移动装置发送数据和从移动装置接收数据的设备)”的美国专利5，577，026公开了在CT扫描仪中采用RF链路来传送数据的方法。

美国专利4，928，283和RE34，379简要地描述了一种CT扫描系统，该系统在安装于系统旋转盘上的“电子包”和“用于图象处理与控制的计算机”之间采用了“双向通信链路”。这些文献中没有更详细的信息。

在CT扫描系统中，双向通信链路(后称数据链路)一般具有最大通过率，而用于实现数据链路的元件的物理局限性导致该通过率不易增加。因此，CT扫描仪的每次旋转的原始数据的影像数目受到数据链路上数据传输速率的限制。但是，采用更多的数据影像(影像)可以提高重建图象的质量。例如，现存CT系统每次旋转能够收集和传送达960个视图。已经发现，每次旋转采用1440至1920个影像例如能够减少图象边缘周围的模糊效应，明显改善重建图象。在现有系统中增加该系统处理的影像数量因受到数据链路通过率的限制而十分困难或者是不可能的。在不改变用于实现数据链路的现有硬件和构型的前提下提高数据链路的有效通过率的一种方法是在发送原始数据之前采用数据压缩技术。但是，传统的数据压缩技术一般不适于压缩原始CT数据。首先，传统的压缩算法的压缩率通常取决于被压缩的数据中位模式的冗余量，即位模式组成的重复越多，在后来的数据不丢失前提下将被压缩的数据也更多。原始CT数据在位模式中倾向于有较高的随机性，这样压缩率必须较低，以便保护数据。结果，采用传统压缩技术的可用压缩率一般不适于在CT中应用。其次，传统压缩技术提供的压缩率具有数据相关性，并且是可变化的，因而显然使CT应用中的发送协议更复杂，并且错误校验更困难。第三，数据压缩中较少出现但出现时数据丢失相对较多有可能会对重建的CT图象产生毁灭性的损坏。许多传统的压缩技术是设计成用在不需保持恒定的压缩率，或用在允许偶尔出现大量数据丢失的条件下的。

本发明的目的是克服上述缺点和现有技术的弊端，并且提供适于原始CT数据的数据压缩技术。

本发明将实现前述和其它目的。在本发明的一个方面中包括一个通过通信信道将数据元有序序列从第一位置发送到第二位置的设备。该设备包括一个多路开关选择器，该多路开关选择器用于选择至少两个出现在所述序列内的预定间隔处的主数据元，并在该预定间隔内选择至少一个出现在主数据元之间的中间数据元。所述设备还包括一个估计器，该估计器用于针对每个中间数据元确定一个对应于中间数据元的估计值。每个估计值是在有序序列中紧挨在其前面的主数据元和紧接其后的主数据元的预定函数。所述设备还包括一个处理器，该处理器针对每个中间数据元计算差值。差值代表中间数据元和相应的估计值之间的数学差。所述设备还包括一个将每个主数据元和差值元沿通信信道发送的发送器。

在本发明的另一实施例中，通信信道为限带的，从而限定了通道的最大数据通过能力。

在本发明的另一实施例中，数据元序列对应于旋转装置相对于与之相连的固定支撑结构而言的多个角度位置是有序的，这样预定间隔包括角度位置增量的整数值。

在本发明的另一实施例中，预定间隔为两角度位置增量，这样在两个连续的主数据元之间出现一个中间数据元。

在本发明的另一实施例中，预定间隔为四个角度位置增量，这样在两个连续的主数据元之间出现三个中间数据元。

在本发明的另一实施例中，数据元序列相应于旋转装置的至少一个角度位置相应于探测器阵列中的多个探测器是有序的。在该实施例中，预定间隔包括探测器的整数值。

在本发明的另一实施例中，预定函数包括两个连续主数据元的线性内插。当两个主数据元之间的间隔为2时，线性内插包括两个连续主数据元的数字平均。当两个主数据元之间的间隔为3或更大时，线性内插包括权重线性变化的两个连续主数据元的权重平均。

在本发明的另一实施例中，数学差包括一极限函数，这样当计算出的差值超过极大值时，差值被限定为该极大值，当计算出的差值超过极小值时，该差值被限定为该极小值。