[发明专利]锥束CT半周期闭合螺旋轨迹

说明书

本发明涉及医学成像系统。其具体涉及计算机断层摄影(CT)，并且更 具体地涉及用于有效利用辐射探测器采集基本完整的感兴趣体积(VOI)采 样的CT成像方法。

通过采用锥束CT，VOI的完整数据集或采样可用于重建该VOI。传统 的锥束CT扫描技术采用环绕成像区域的圆形(或轴向)辐射源轨道(路径、 轨迹等)，其不能提供完整的采样。代替地，由于在任一端对样本VOI的采 样都不完整，因而结果数据集不完整。一种利用圆形轨道获取完整采样的 方法是进行圆周扫描和/或线扫描，然后将这两种扫描结合在一起。

在可替换方法中，利用鞍形辐射源轨道来实现对VOI的完整采样。这 种鞍形轨道在Pack等人发表在Phys.Med.Biol.第49卷第11期(2004)第 2317-2336页的“Investigation of a saddle trajectory for cardiac CT imaging in cone-beam geometry”中有所描述。然而，利用鞍形轨道的Z方向辐射探测 器宽度相对地大于利用圆形轨道的探测器宽度。这归因于较大的源轨迹。 因此，通过利用鞍形轨道，可以以损失探测器效率为代价来实现完整采样。 探测器尺寸的增加可能导致制造CT系统成本的整体增加，这是因为辐射探 测器占据该系统总成本的相对大的比例。

考虑到传统技术的上述缺陷，存在对用于采集完整的VOI采样来重建 VOI同时减轻这些以及其他缺陷的改进技术的尚未解决的需求。

根据一个方面，描述了一种断层摄影设备，其具有辐射源、至少一个 辐射敏感探测器以及重建系统。该辐射源以一频率沿z轴掠过并且在辐射 源围绕成像区域旋转约两周的同时返回其初始位置，其中所述频率约为辐 射源围绕成像区域旋转的频率的一半。所述至少一个辐射敏感探测器探测 由辐射源发射的横贯成像区域内感兴趣体积的辐射，并且生成表示探测到 的辐射的数据。所述重建系统重建探测到的数据以生成感兴趣体积内对象 的图像。

图1图示说明了具有至少有效使用辐射探测器宽度的辐射源轨道的示 例性医学成像系统；

图2图示说明了在扫描架旋转两周期间的示例性半周期闭合螺旋 (HCCH)辐射源轨道；

图3图示说明了作为扫描架旋转角度(以度为单位)的函数的沿Z轴 的HCCH轨道；

图4图示说明了沿Z轴的HCCH路径的示例性剖面图；

图5图示说明了使用HCCH辐射源轨道扫描对象的方法。

参考图1，其图示说明了医学成像系统10。医学成像系统10利用各种 技术来采集对象的感兴趣区域或体积的适当数据和图像层，由此得到感兴 趣区域或体积的多维呈现或其他，同时有效使用探测器。例如，医学成像 系统10可以利用一个或多个不同的x射线源轨道、路径、轨迹等环绕对象， 同时照射对象并且探测透射、散射等辐射。这种轨道的示例包括圆形(或 轴向)、圆形/线形、鞍形、椭圆形、螺旋段，和/或半周期闭合螺旋，和/或 由其产生的形状(derivations)，和/或其他轨道路径。

通过利用半周期闭合螺旋，医学成像系统10可以采集感兴趣体积 (VOI)的完整数据集或完整采样(例如以单纯的连续运动的方式)，用于 (例如通过180度重建等)生成VOI的图像。可以在实现这种采集的同时 有效使用探测器(例如，最小化探测器沿z轴的宽度等)、减少扫描架旋转 次数(从而减少扫描时间和/或患者剂量)和/或增加重复的简易性。

如所示出的，医学成像系统10包括CT扫描仪12。CT扫描仪12包括 旋转扫描架14，该旋转扫描架14绕z轴16旋转。旋转扫描架14支撑一个 或多个x射线管18，所述一个或多个x射线管18在一个或多个辐射源20 的一个或多个位置(比如焦斑)处产生至少一个辐射射束(例如，锥形、 扇形等)。所述焦斑中的一个或多个可以是动态的，这是因为在x射线管18 绕扫描架14旋转的过程中所述焦斑中的一个或多个可以快速移位或偏转到 多个位置。