[发明专利]锥束CT动态成像的方法和设备

摘要

本发明涉及一种锥束CT动态成像的方法和设备，其中通过使用锥束发射器和检测器执行圆形加稀疏螺旋扫描几何或部分圆形加稀疏螺旋扫描几何以获得投影数据，而在扫描平面内执行对所述物体的锥束扫描，其中所述扫描几何包括圆形加螺旋扫描几何或部分圆形扫描几何加螺旋扫描几何，以及其中所述投影数据包括仅在沿着所述螺旋扫描几何的离散点获取的投影数据，其中所述部分螺旋扫描包括4π角度的覆盖；以及根据所述投影数据形成所述锥束重建图像。从而实现图像数据是实时采集的。

主权项

一种用于产生患者胸部的锥束计算机断层扫描(CT)图像的设备，所述设备包括：托架框架；至少一个电机，用于移动所述托架框架以形成数据采集几何；附着到所述托架框架以随着所述托架框架移动的锥束辐射源；附着到所述托架框架以随着所述托架框架移动的二维检测器，所述二维检测器被设置在所述锥束辐射源的辐射路径上；支架，当获取所述胸部的投影图像时所述患者靠在所述支架上，所述支架支撑所述患者以使得所述胸部被设置在所述锥束辐射源和所述二维检测器之间；和至少一个计算机系统，用于控制对所述胸部的扫描、执行对所述胸部的重建和对所述胸部的一组半扫描重建以及对图像的图像分析；所述设备其特征还在于：所获取的图像是所述胸部图像的锥束CT投影；所述至少一个电机移动所述托架框架,以便通过使所述锥束辐射源和所述二维检测器围绕经过所述胸部的轴同步旋转以形成锥束CT的数据采集几何,从而获取所述胸部的体积扫描，所述体积扫描得到一组二维(2D)锥束CT投影图像；通过根据一组所述锥束CT投影图像来执行锥束CT重建以产生所述胸部的三维(3D)衰减系数分布，从而形成三维锥束CT图像；所述至少一个电机包括用于移动所述锥束辐射源和二维检测器以限定数据采集几何的电机；所述数据采集几何至少包括单个360°扫描，在所述360°扫描内获取对应于不同视角的起始点的所述胸部的多组锥束CT投影图像，以及所述多组投影图像的每组被选择用于半扫描重建；所述至少一个计算机系统利用加权因子对所述多组投影图像的每组加权以产生多组加权投影数据，其中随着行远离所述扫描平面，所述加权因子减小，以及根据所述加权投影数据来形成所述图像，其中所述加权因子是加权角的函数，所述加权角是所述行和扫描角的函数，其中加权角是${\mathrm{\β}}^{\′}=\mathrm{\β}\frac{1}{\sqrt{1+m^2{\mathrm{\ξ}}^2/{\mathrm{so}}^2}}$其中β是扫描角，m是行数，ξ是所述检测器的虚拟检测采样间隔，以及so是从所述锥束辐射源到所述扫描几何的起点的距离；以及其中所述加权因子是$\mathrm{\ω}({\mathrm{\β}}^{\′},np)=\left\{\begin{array}{cc}{\sin }^2\left(\frac{\mathrm{\π}}{4}\frac{{\mathrm{\β}}^{\′}}{{\mathrm{\Δ}}^{\′}-{\tan }^{-1}\left(\frac{np}{{\mathrm{so}}^{\′}}\right)}\right),& 0\≤{\mathrm{\β}}^{\′}\≤2{\mathrm{\Δ}}^{\′}-2{\tan }^{-1}\left(\frac{np}{{\mathrm{so}}^{\′}}\right)\\ 1,& 2{\mathrm{\Δ}}^{\′}-2{\tan }^{-1}\left(\frac{np}{{\mathrm{so}}^{\′}}\right)\≤{\mathrm{\β}}^{\′}\≤\mathrm{\π}-2{\tan }^{-1}\left(\frac{np}{{\mathrm{so}}^{\′}}\right)\\ {\sin }^2\left(\frac{\mathrm{\π}}{4}\frac{\mathrm{\π}+2{\mathrm{\Δ}}^{\′}-{\mathrm{\β}}^{\′}}{{\mathrm{\Δ}}^{\′}+{\tan }^{-1}\left(\frac{np}{{\mathrm{so}}^{\′}}\right)}\right),& \mathrm{\π}-2{\tan }^{-1}\left(\frac{np}{{\mathrm{so}}^{\′}}\right)\≤{\mathrm{\β}}^{\′}\≤\mathrm{\π}+2{\mathrm{\Δ}}^{\′}\end{array}\right.$其中，n是列数，p是沿着t轴的虚拟检测器采样间隔，${\mathrm{so}}^{\′}=\sqrt{{\mathrm{so}}^2+m^2{\mathrm{\ξ}}^2};$${\mathrm{\Δ}}^{\′}={\tan }^{-1}\left(\frac{MO}{{\mathrm{so}}^{\′}}\right);$MO是所述检测器的一半宽度；以及其中，根据选择的多组所述加权投影数据使用半扫描重建来产生多个3D锥束CT重建矩阵，以及每个所述重建矩阵是所述胸部的不同3D衰减系数分布或表示所述胸部的不同状态。