专利名称：用于采集投影数据的ct方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在非医疗应用领域借助X射线采集检测对象的投影数据的CT方法，在该方法中获取检测对象在不同的角度位置的投影数据。
背景技术：
在已知的CT测量中，在扇形辐射或者锥形辐射中转动对象。该转动或者步进地进行，其中在限定的角度位置中保持始终相等的时间间隔，或者连续地并且除有的加速斜坡(Beschleunigungsrampen)以外均匀地转动该对象。在连续的方法中，对象在相同的时间间隔中被转动相同的角度。在步进的方法中，在每个角度位置的积分时间都是相等的。
在连续的方法中，普遍采用自由的顺序测量，使得实际位置与检测装置的读取不同步，并且在此既不能记录也不能校正设备造成的转速波动(同步波动)。
转动速度或积分时间必须这样地调节，使得满足对任意角度位置-也即对最不利的位置-的最大可达到的分辨率或最小的信噪比。通过这样的方式使得测量时间极长，因为转动速度或积分时间必须针对最坏的情况。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提供一种CT方法，利用该方法在不均匀的检测对象中可实现测量时间的缩短而同时保持了质量。
该任务通过具有权利要求1所述特征的CT方法来解决。由于用于采集每个角度位置的积分时间与检测对象的几何形状和检测对象在该角度位置中的吸收特性相关，所以实现了对检测对象的总测量时间的最优化。以这样的方式可以在其中仅出现极低吸收的角度位置中，以短的积分时间快速地转到下一个角度位置，而在其中检测对象出现高吸收的角度位置长时间地测量，使得达到足够好的测量结果。通过这样的方式避免了出现赝象或者在确定的角度位置停留不必要长的时间。
本发明的一种有利的改进方案是在这些角度位置之间给定了恒定的角度步长。角度步长的大小(或投影的数量)与检测元件的数量相关(奈奎斯特-香农采样定理)。
本发明的另一种有利的改进方案是以恒定的采样率进行投影数据的采集。通过使用恒定的采样率，可以对所获得的数据执行更简单的分析方法。优选的是，将在停&走模式(Stop&Go Modus)中在所限定的投影角度上的停留持续时间或者在连续转动的情况下被调整的、用于扫过一角度区域的时间与被检验的检测件的吸收比相匹配，而不是将采样率与被检验的检测件的吸收比相匹配-其特别是涉及可穿透性和信噪比。
特别优选的是，在图像采集系统的时钟频率固定的情况下，对多个结果求和，这些结果是在所属的角度位置附近的可预先给定的角度区域中检测的。通过这样的方式，在连续的方法中不必在离散的角度位置上停止运动，而是可以将多个测量分配给一个角度位置，使得对该角度位置提高了信噪比。
本发明的另一种有利的改进方案是积分时间随着转动单元的转动速度变化。通过这样的方式，可实现始终达到足够的信噪比或者最低计数速率。
本发明的另一种有利的改进方案是在测量期间保持X射线源的电压和/或电流强度恒定。恒定的电压导致所发射的X射线的频谱分布不变，因此不必进行复杂的校正计算。保持电流强度的恒定保证了整个系统的散射关系和成像特性不变。
有利的是，在任意角度位置这样长地进行测量，直到达到可预先给定的最小的信噪比。通过这样的方式保证了，在该角度位置的图像质量足够好，并且在该位置不出现赝象。由于对任意角度都这样地进行，所以在任意位置都不低于对图像质量所必需的信噪比，而同时总测量时间最小。
此外，有利的是在任意角度位置都达到相同的信噪比。通过这样的方式，图像质量通常对于所有角度位置是相同的，并且由此对于所设置的图像质量实现了检测对象的最小的总检测持续时间。
本发明的另一种有利的改进方案是在任意角度位置中达到了一个位于可预先给定的最大值与可预先给定的最小值之间的信号值。借助该最优化准则在所有情况下都克服了设备固有的偏移，并且将该偏移保持在可能处于检测装置的采集能力的边缘或者甚至超过其采集能力的信号值之下。
本发明的另一种有利的改进方案是在整个采集期间提供了CT装置的图像采集系统与转动单元之间的同步。通过这样的方式保证了(特别是即使CT装置遭受同步波动时)在多级测量中(参阅下文)或者在连续检测(参阅下文)中也总能将积分时间准确地分配给相应的角度位置。由此，根据本发明的方法可以应用在任意CT装置中。
本发明的另一种有利的改进方案是在对已知的对象进行连续检测时，借助参考件来确定用于单个角度位置的积分时间，并且接着相应地改变转动速度，或根据角度位置来匹配停留持续时间。借助一个或者多个参考件求得针对相应的角度位置最佳的条件，作为用于扫描过程的检测程序的子程序来存储。接着在连续的转动情况下，相应地调整转动速度。在也称作停&走模式的、在限定的角度位置中进行测量时，改变每个检测位置的停留持续时间。在此，上面已阐述的所有投影中的最小信噪比或处处相同的这种信噪比优选为最优化准则。
本发明的另一种有利的改进方案是在对未知的对象进行检测的情况下，实施单级测量，在单级测量中以快速的顺序采集这些投影，并且根据在线分析中所得到的吸收数据相应地改变转动速度，或者匹配在相应的角度位置中的停留持续时间。在该方法中，投影被位置合适地补入数据项中。由于很小的延时而仍然存在的匹配的滞后误差是可以容忍的，因为其减小到仅很小。单级测量特别适于具有适度的吸收变化的检测对象。
本发明的另一种有利的改进方案是在对未知的对象进行检测的情况下，实施一种多级测量，其方式是对所有角度位置进行快速的基本测量，并接着在图像质量还不够好的角度位置下有选择地进行进一步的投影。不同于上面所说明的单级测量，在此不存在滞后误差，因为在第一快速测量之后，限定的角度位置中的相应停留持续时间或转动速度的变化可以被事先计算并随后相应地被匹配或开始。通过这样的方式，即使有显著的吸收跃变也实现了最优化的图像。这意味着，在具有高吸收的角度位置中完全可以有针对性地使用极长的停留时间或极小的转动速度，与之相反，在具有低吸收的角度位置中可以使停留持续时间保持很短或可以以高转动速度通过该角度位置。
不仅对于单级测量的方法而且对于多级测量的方法，都使用在所有投影中达到可自由限定的最小信号值(其处于偏移之上)和/或最大信号值(其处于检测装置不再能承受的值之下)或者最小的信噪比作为最优化准则。
在所有方法中，测量数据都可以任选地根据位置(固定的角度步长，不同的积分时间)或者根据时间(固定的积分时间，变化的角度步长)来进行分类，并且针对随后的或者同时进行的再现而被相应地校正。在所有方法中，总测量时间确定为对象在每个单个角度位置中所花费的时间(连同辅助时间，例如用于定位和检测器触发的时间)或者根据不同的转动速度对于完全的旋转所需要的时间的累计积分。通过这样的方式，相对于已知的常规的方法实现了显著更快的检测，因为在根据已知的方法的步进的测量中，投影数量(采样率)与每个投影的恒定的积分时间的乘积得到总测量时间(当然还有加上辅助时间)。在此，采样率限定了最大可达到的分辨率并且采样率不能选择得太小，因为否则就会出现赝象。通过积分时间直接影响信噪比并由此影响有用信号。因为积分时间必须针对最坏情况来调节，即针对其中出现最高吸收的角度位置来调节，所以在仅出现低吸收的位置中“过长”地进行测量。通过这样的方式虽然得到了极高的信噪比并且也得到了大的有用信号，但是为了对检测对象进行正确的检测，这不是必要的。
因此特别是在检测对象具有突出的吸收跃变的情况中，在通过根据本发明的方法得到足够好的检测质量的情况下的时间增益是令人惊奇的。然而，即使在检测对象具有仅适当的吸收变化的情况下还总是达到这样的总检测时间，该总检测时间明显地低于用已知的CT方法所达到的时间。
权利要求
1.一种CT方法，其用于在非医疗应用领域中借助X射线采集检测对象的投影数据，其中获取针对检测对象的不同角度位置的投影数据，其特征在于，用于每个角度位置的采集的积分时间取决于所述检测对象的几何形状和所述检测对象在所述角度位置中的吸收特性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述角度位置之间提供了恒定的角度步长。
3.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，用恒定的采样率进行投影数据的采集。
4.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在图像采集系统的时钟频率固定的情况下对多个部分结果求和，所述部分结果是在所属的角度位置附近的可预先给定的角度范围内检测的，并且被分配给所述角度位置。
5.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述积分时间随着转动单元的转动速度变化。
6.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在测量期间保持X射线源的电压和/或电流强度恒定。
7.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在每个角度位置都达到可预先给定的最小的信噪比。
8.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其特征在于，在每个角度位置都达到相同的所述信噪比。
9.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其特征在于，在每个角度位置都达到一位于可预先给定的最小值与可预先给定的最大值之间的信号值。
10.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在整个所述采集期间提供了所述CT装置的图像采集系统与所述转动单元之间的同步。
11.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在对己知的对象进行连续检测时，事先借助参考件来确定用于单个所述角度位置的所述积分时间，并且接着相应地改变所述转动速度或根据所述角度位置来匹配所述停留持续时间。
12.根据权利要求1至10中的任一项所述的方法，其特征在于，在对未知的对象进行检测时进行单级测量，在所述单级测量中以快速的顺序采集所述投影并且根据在线分析中所得到的吸收数据相应地改变所述转动速度或匹配在所述相应的角度位置中的所述停留持续时间。
13.根据权利要求1至10中的任一项所述的方法，其特征在于，在对未知的对象进行检测时进行多级测量，其方式是对所有角度位置进行快速的基本测量，并且接着有选择地在这些图像质量还不够好的角度位置下进行进一步的投影。
14.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，将CT装置绕固定的对象转动，而不是所述检测对象在固定的所述CT装置中转动。
全文摘要
本发明涉及一种CT方法，其用于在非医疗应用领域借助X射线来采集检测对象的投影数据，其中获取对检测对象的不同的角度位置的投影数据。根据本发明设置了，用于采集每个角度位置的积分时间取决于检测对象的几何形状和检测对象在该角度位置中的吸收特性。
文档编号G01B15/04GK1971257SQ20061014031
公开日2007年5月30日 申请日期2006年11月20日 优先权日2005年11月21日
发明者马丁·蒙克, 奥利弗·罗基塔, 马蒂亚斯·黑林 申请人:依科视朗国际射线有限公司