CN1302750C - X射线数据采集设备和x射线ct设备 - Google Patents

Abstract

当使用具有多个X射线检测器单元行的X射线检测器来采集表示从扇形束数据变换的平行束数据的X射线信号并通过基准X射线信号来校正所述信号时，为了提高信号的S/N，第一积分装置(904)在恒定时间差在比所述时间差长的恒定时间段上对来自多个X射线检测器单元的所检测信号周期性地执行顺序积分，所述信号对应于X射线检测设备中的测量通道；第二积分装置(906)在与所述恒定时间差相同的时间差在与所述恒定时间段相同的时间段上对来自多个X射线检测器单元的所检测信号周期性地执行顺序积分，所述信号对应于X射线检测设备中所述多个检测器单元行中的基准通道；并且校正装置(910)通过由所述第二积分装置积分的信号对由所述第一积分装置积分的信号进行X射线剂量校正，由所述第二积分装置积分的信号是分别在与由所述第一积分装置积分的信号相同的时间积分的。

Description

X射线数据采集设备和X射线CT设备

技术领域

本发明涉及一种X射线数据采集设备和X射线CT(计算机断层摄影)设备，更具体而言，涉及一种使用具有多个X射线检测器单元行的X射线检测器来获取X射线信号的设备，以及包括这样的X射线数据采集设备的X射线CT设备。

背景技术

已知至少一种常规X射线CT设备同时使用具有被平行安排的多个X射线检测器单元行的X射线检测器来获取用于多个层片的X射线信号，并且基于这样的X射线信号而产生影像。(例如见专利文档1)。

而且，已知用于从扇形束X射线获得表示平行束X射线的X射线信号的至少一种常规技术涉及在X射线检测器逐通道的基础上调节信号采集时间。(例如见专利文档2)。

此外，X射线信号在恒定时间段上被采集为积分值，并且已知用于获得基准X射线信号的至少一种常规技术涉及在采集时间的细分时间处重复对基准X射线信号的积分和复位，以及在用于所述通道的相应积分时间段上对所得到的多个积分信号进行求和，所述基准X射线信号适合于为不同X射线检测器通道而变化采集时间。(例如见专利文档3)。

〔专利文档1〕

日本专利申请公开号2001-327386(第2-9页，图1-9)。

〔专利文档2〕

日本专利申请出版号H6-83709(第1-6页，图1-10)。

〔专利文档3〕

日本专利申请出版号H4-78258(第1-5页，图1-3)。

通过组合这些常规技术，有可能构建一种X射线CT设备，用于使用具有多个X射线检测器单元行的X射线检测器从扇形束X射线采集表示平行束X射线的X射线信号，通过基准X射线信号来校正所述信号，并且基于经校正的信号而产生影像。

然而，这样的技术通过对在细分时间处重复积分/复位所获得的信号进行求和以在采集时间处获得基准X射线信号，因此用于基准X射线信号的有效积分时间比用于所测X射线信号的积分时间短，从而导致信号S/N(信噪比)的对应下降。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种X射线数据采集设备，用于使用具有多个X射线检测器单元行的X射线检测器从扇形束X射线采集表示平行束X射线的X射线信号，并且通过基准X射线信号来校正所述信号，所述设备提供信号的好的S/N，并且X射线CT设备包括这样的X射线数据采集设备。

(1)在用于解决上述问题的一个方面中，本发明是X射线数据采集设备，特征在于包括：X射线发射/检测装置，其具有用于发射扇形X射线束的包括X射线管的X射线发射设备，以及X射线检测设备，其包括在所述扇形X射线束的厚度方向上的多个检测器单元行，在每个所述行中，多个X射线检测器单元被安排于所述扇形X射线束的延长(extent)方向上，所述X射线检测设备被放置成面向所述X射线发射设备，其间插入一个对象，所述X射线发射/检测装置绕所述对象旋转；第一积分装置，用于在一个恒定时间差、在比所述时间差长的恒定时间段上对来自对应于所述X射线检测设备中的测量通道的多个X射线检测器单元的所检测信号周期性地执行顺序积分；第二积分装置，用于在与所述恒定时间差相同的时间差在与所述恒定时间段相同的时间段上对来自对应于所述X射线检测设备中所述多个检测器单元行中的基准通道的多个X射线检测器单元的所检测信号周期性地执行顺序积分；以及校正装置，用于通过由所述第二积分装置积分的信号对由所述第一积分装置积分的信号进行X射线剂量校正，由所述第二积分装置积分的信号是分别在与由所述第一积分装置积分的信号相同的时间积分的。

在该方面的发明中，第一积分装置在一个恒定时间差、在比该时间差长的恒定时间段上对来自对应于X射线检测设备中的测量通道的多个X射线检测器单元的所检测信号周期性地执行顺序积分；第二积分装置在与所述恒定时间差相同的时间差、在与所述恒定时间段相同的时间段上对来自对应于X射线检测设备中所述多个检测器单元行中的基准通道的多个X射线检测器单元的所检测信号周期性地执行顺序积分；并且校正装置通过由所述第二积分装置积分的信号对由所述第一积分装置积分的信号进行校正，由所述第二积分装置积分的信号是在与由所述第一积分装置积分的信号相同的时间积分的，因此，用于基准X射线信号的积分时间与用于所测X射线信号的积分时间相同，从而产生信号的好的S/N。

(2)在用于解决上述问题的另一个方面中，本发明是一种X射线CT设备，特征在于包括：X射线发射/检测装置，其具有用于发射扇形X射线束的包括X射线管的X射线发射设备，以及X射线检测设备，其包括在所述扇形X射线束的厚度方向上的多个检测器单元行，在每个所述行中，多个X射线检测器单元被安排于所述扇形X射线束的延长方向上，所述X射线检测设备被放置成面向其间插入一个对象的所述X射线发射设备，所述X射线发射/检测装置绕所述对象旋转；第一积分装置，用于在一个恒定时间差在比所述时间差长的恒定时间段上对来自对应于所述X射线检测设备中的测量通道的多个X射线检测器单元的所检测信号周期性地执行顺序积分；第二积分装置，用于在与所述恒定时间差相同的时间差在与所述恒定时间段相同的时间段上对来自信号对应于所述X射线检测设备中所述多个检测器单元行中的基准通道的多个X射线检测器单元的所检测信号周期性地执行顺序积分；校正装置，用于通过由所述第二积分装置积分的信号对由所述第一积分装置积分的信号进行X射线剂量校正，由所述第二积分装置积分的信号是分别在与由所述第一积分装置积分的信号相同的时间积分的；以及影像重构装置，用于在所述经校正的信号的基础上产生影像。

在该方面的发明中，第一积分装置在一个恒定时间差、在比该时间差长的恒定时间段上对来自对应于X射线检测设备中的测量通道的多个X射线检测器单元的所检测信号周期性地执行顺序积分；第二积分装置在与所述恒定时间差相同的时间差、在与所述恒定时间段相同的时间段上对来自对应于X射线检测设备中所述多个检测器单元行中的基准通道的多个X射线检测器单元的所检测信号周期性地执行顺序积分；并且校正装置通过由所述第二积分装置积分的信号对由所述第一积分装置积分的信号进行校正，由所述第二积分装置积分的信号是在与由所述第一积分装置积分的信号相同的时间积分的，因此，用于基准X射线信号的积分时间与用于所测X射线信号的积分时间相同，从而产生信号的好的S/N。而且，基于这样的信号所产生的影像被提高了质量。

优选的是，基于采样定理，所述X射线检测设备相对于所述X射线发射设备有四分之一偏移，因此具有相差1/2测量通道间距的X射线路径的X射线信号可被获得为相反观察数据(opposite viewdata)。

优选的是，所述多个X射线检测器单元相对于检测器单元行的中心而被对称安排，因此具有相同X射线路径的X射线信号可被获得为相反观察数据。

优选的是，所述时间差是这样的一个：其使冲击到多个测量通道上的X射线束是平行的，因此可根据扇形束X射线采集表示平行束X射线的X射线信号。

优选的是，当所述检测器单元行中相邻通道之间的积分时间的差被表示为Δθ/Δφ(被Δφ归一化)，由用于顺序处理来自所述第一积分装置和所述第二积分装置的至少一个的输出信号的处理装置每单位处理的通道数被表示为n，并且没有与n公用的除数的整数被表示为p时，所述时间差使这些变量能满足：

$\frac{\mathrm{\Δ\θ}}{\mathrm{\Δ\φ}}=\frac{p}{n}$

其中：

Δθ：用于测量通道的角度步差，并且

Δφ：用于观察的角度步差，

因此用于n个通道的信号可被顺序处理而没有重叠。

优选的是，所述设备进一步包括归一化装置，用于归一化来自所述第二积分装置的输出信号，从而使来自检测器单元行的并排安排的方向上X射线强度分布的影响可被校正。

优选的是，所述归一化装置事先通过在所述恒定时间段上在相同时间来积分来自所有基准通道的所检测信号而确定多个积分值，并且分别通过相同的所述基准通道的所述多个积分值来对所述基准通道进行对来自所述第二积分装置的所述输出信号的归一化，从而可适当地实现归一化。

优选的是，如果

$1-\mathrm{\ϵ}\≤\left|\frac{R_{k\left(\mathrm{view}\right)}}{R_{k(\mathrm{view}-1)}}\right|\≤1+\mathrm{\ϵ},$

其中：

Rk(view)：在所述恒定时间段上在基准通道k处当前观察的信号的积分值，

Rk(view-1)：在所述恒定时间段上在基准通道k处先前观察的信号的积分值，并且

ε：容差，

不成立，则取代Rk(view)，所述校正装置使用以下来进行校正，

$R_{k\left(\mathrm{view}\right)}^{\′}=R_{k(\mathrm{view}-1)}\·\frac{m{A}_{\left(\mathrm{view}\right)}}{m{A}_{(\mathrm{view}-1)}},$

其中：

mA(view)：用于当前观察的X射线管的管电流，并且

mA(view-1)：用于先前观察的X射线管的管电流，

因此来自校正X射线信号中的暂时错误(temporary fault)的影响可被减小。

因此，本发明提供了一种X射线数据采集设备，用于使用具有多个X射线检测器单元行的X射线检测器从扇形束X射线采集表示平行束X射线的X射线信号，并且通过基准X射线信号来校正所述信号，所述设备提供信号的好的S/N，并且X射线CT设备包括这样的X射线数据采集设备。

从对在附图中示出的本发明优选实施例的以下描述来看，本发明进一步的目的和优点将是显然的。

附图说明

图1是依照本发明实施例的设备的方块图。

图2示出X射线检测器的配置。

图3示出所述X射线检测器的配置的一部分。

图4示出X射线发射/检测设备的配置。

图5示出X射线发射/检测设备和对象之间的关系。

图6示出X射线焦点的旋转轨迹。

图7示出X射线焦点和X射线检测器之间的几何关系。

图8示出X射线焦点和X射线检测器之间的几何关系。

图9示出X射线焦点和X射线检测器之间的几何关系。

图10是依照本发明实施例的设备的功能方块图。

图11示出扇形束数据到平行束数据的变换。

图12示出扇形束数据到平行束数据的变换。

图13示出信号采集的时间。

图14示出所测信号积分的时间。

图15示出基准信号积分的时间。

图16是依照本发明实施例的设备的功能方块图。

图17示出基线信号积分的时间。

具体实施方式

现在将参照附图来详述本发明的几个实施例。图1示出X射线CT设备的方块图，该设备是本发明的实施例。该设备的配置表示依照本发明的设备的实施例。

如图1中所示，所述设备包括扫描台架2、成像台4和操作控制台6。扫描台架2具有X射线管20。从X射线管20发射的X射线(未示出)通过准直器22形成为扇形X射线束，并且向着多行X射线检测器24而被投影。扇形X射线束有时被称为扇形束X射线。在本发明中，包括X射线管20和准直器22的部分是X射线发射设备的实施例。

X射线检测器24具有以二维阵列安排的多行检测器单元。在本发明中，X射线检测器24是X射线检测设备的实施例。X射线检测器的配置将在以后被详述。X射线管20、准直器22和X射线检测器24一起构成X射线发射/检测设备。在本发明中，X射线发射/检测设备是X射线发射/检测装置的实施例。X射线发射/检测设备将在以后被详述。

X射线检测器24被连接于数据采集部26。数据采集部26将X射线检测器24中的各个检测器单元检测的信号采集为数字数据。

X射线管20由X射线控制器28来控制。X射线控制器28控制X射线管20的管电压和管电流。X射线管20和X射线控制器28之间的互连在附图中被省略。准直器22由准直器控制器30来控制。准直器22和准直器控制器30之间的互连在附图中被省略。

从X射线管20到准直器控制器30的上述部件被安装在扫描台架2的旋转部34上。旋转部34的旋转由旋转控制器36来控制。旋转部34和旋转控制器36之间的互连在附图中被省略。

成像台4被配置成将待成像的对象(未示出)载运到扫描台架2中的X射线照射空间中或从其中载运出来。对象和X射线照射空间之间的关系将在以后被详述。

操作控制台6具有数据处理设备60。数据处理设备60包括例如计算机。数据处理设备被连接于控制接口62。控制接口被连接于扫描台架2和成像台4。数据处理设备60通过控制接口62来控制扫描台架2和成像台4。

扫描台架2中的数据采集部26、X射线控制器28、准直器控制器30和旋转控制器36是通过控制接口62来控制的。这些部和控制接口62之间的各个连接在附图中被省略。

数据处理设备60还被连接于数据采集缓冲器64。数据采集缓冲器64被连接于扫描台架2中的数据采集部26。在数据采集部26采集的所发送的X射线数据通过数据采集缓冲器64输入给数据处理设备60。X射线管20管电流的测量值亦通过数据采集缓冲器64输入给数据处理设备60。

数据处理设备60使用通过数据采集缓冲器64采集的对多个观察的所发送的X射线数据来执行影像重构。影像重构是使用例如滤波的反投影技术来进行的。在本发明中，数据处理设备60是影像重构装置的实施例。

数据处理设备60亦被连接于存储装置66。存储装置66存储几种数据、程序等。涉及成像的几种数据处理是通过数据处理设备60执行在存储装置66中存储的程序来实现的。

数据处理设备60进一步被连接于显示装置68和操作装置70。显示装置68显示从数据处理设备60输出的经重构的影像和其它信息。操作装置70由用户操作，并提供几种指令和信息给数据处理设备60。用户使用显示装置68和操作装置70交互地操作当前设备。

图2示意性地示出X射线检测器24的配置。如所示，X射线检测器24是具有以二维阵列安排的多个X射线检测器单元24(ik)的多通道X射线检测器。所述多个X射线检测器单元24(ik)一起形成X射线冲击表面，其被弯成圆柱凹面。

参考符号i表示通道索引，并且例如i＝-500，-499，...，-1，0，1，...，499。参考符号k表示行索引，并且例如k＝0，1，2，...，15。具有相同行索引k的检测器单元24(ik)一起构成检测器单元行。X射线检测器24不局限于具有十六个检测器单元行，并且可具有任何适当的多数行。

如图3中所示，每行中的第一X射线检测器单元是基准通道240。基准通道240被用于测量用于X射线强度校正的基准X射线信号。基准通道240不局限于在行中的第一，而是可存在于X射线检测器24的一边或两边的适当位置处。除了基准通道以外的所有通道是测量通道。

每个X射线检测器单元24(ik)由例如闪烁器和光电二极管的组合形成。然而应指出，X射线检测器单元24(ik)不局限于这样，而可以是例如使用碲化镉(CdTe)等的半导体X射线检测器单元，或使用氙(Xe)气的电离室X射线检测器单元。

图4示出X射线发射/检测设备中的X射线管20、准直器22和X射线检测器24之间的相互关系。图4(1)是从扫描台架2的正面察看的视图，而(2)是从其侧面察看的视图。如所示，从X射线管20发射的X射线由准直器22形成为扇形X射线，并且向着X射线检测器24而被投影。

图4(1)示出i方向上扇形束X射线400的延长。i方向是X射线检测器24中每个检测器单元行中的通道安排方向。i方向上的延长有时将被简称为延长。图4(2)示出k方向上扇形束X射线400的延长。k方向是X射线检测器24中检测器单元行的并排安排方向。k方向上的延长有时将被简称为厚度。

被置于成像台4上的对象8被载运到X射线照射空间中，其中对象的体轴与扇形束X射线400相交，如图5中所示例性示出的。扫描台架2具有圆柱结构，在其中包含了X射线发射/检测设备。

X射线照射空间被形成于扫描台架2的圆柱结构的内部空间中。被扇形束X射线400切成片的对象8的影像被投影到X射线检测器24上。经过对象8的X射线被X射线检测器24检测。冲击到对象8上的扇形束X射线400的厚度th通过准直器22的孔径的打开程度来调整。

包括X射线管20、准直器22和X射线检测器24的X射线发射/检测设备绕对象8的体轴连续旋转(或扫描)，同时维持其相互关系。这样，轴扫描被进行。

当在X射线发射/检测设备旋转的同时成像台4在箭头42所示的对象8的体轴方向上被连续移动时，X射线发射/检测设备将沿对象8周围的螺旋轨迹相对于对象8而旋转。这样，进行了通常被称为螺旋扫描的扫描。

用于多个(例如大约1,000)观察的所发送的X射线数据是通过X射线发射/检测设备的每个旋转而采集的。如图6中所示，用于所述多个观察的基准位置被限定在X射线焦点200的旋转轨迹上。观察之间的角度步差是Δφ。

所发送的X射线数据的采集是对X射线检测器24中的多个检测器单元行进行的。所发送的X射线数据的采集由X射线检测器24、数据采集部26和数据采集缓冲器64串行进行。

图7示意性地示出X射线管20和X射线检测器24之间的几何关系。如所示，X射线检测器24处于这样的关系：其中心(中心通道的中心)相对于连接X射线焦点200和旋转中心O的直线的延伸线在i方向上偏移1/4通道间距d的距离。这样的几何关系有时被称为四分之一偏移。

通过这样的配置，冲击到中心通道上的X射线经过与旋转中心O的d/4的位置偏移。在X射线发射/检测设备已从所述条件旋转了180度(虚线)之后，冲击到中心通道上的X射线在相反方向上经过与旋转中心O的d/4的位置偏移。相同情况适用于其它通道。

这样，通过交错每个都具有相差180度的X射线发射/检测设备的旋转角度的数据对，即相反观察数据对，等效于X射线检测器24的通道间距被减半时的X射线信号可被获得。这促使了经重构的影像的空间分辨率的提高。

如果通道间距足够小，则X射线检测器不需要用四分之一偏移来配置。没有四分之一偏移的几何关系在图8和9中被示出。在图8中，中心通道的中心处于连接X射线焦点200和旋转中心O的直线的延伸线上。在图9中，中心通道和相邻通道之间的边界处于X射线焦点200和旋转中心O的直线的延伸线上。这些配置提供了以水平对称方式来布置通道的X射线检测器。通过这样的配置，具有相同X射线路径的X射线信号被获得为相反观察数据对。

图10示出当前设备的功能方块图。如所示，该设备包括X射线发射/检测部902、所测信号积分部904、基准信号积分部906、校正部910和影像重构部912。从X射线发射/检测部902到校正部910的部件构成X射线数据采集设备。

X射线发射/检测部902对应于去掉数据采集部26的图1中所示的扫描台架2的功能。在本发明中，X射线发射/检测部902是X射线发射/检测装置的实施例。

所测信号积分部904和基准信号积分部906对应于图1中所示的数据采集部26的功能。在本发明中，所测信号积分部904是第一积分装置的实施例。在本发明中，基准信号积分部906是第二积分装置的

实施例。

校正部910对应于图1中所示的数据处理设备60的功能。在本发明中，校正部910是校正装置的实施例。影像重构部912对应于图1中所示的数据处理设备60的功能。在本发明中，影像重构部912是影像重构装置的实施例。

由X射线发射/检测部902检测的X射线信号被积分于所测信号积分部904和基准信号积分部906。所测信号积分部904积分来自X射线检测器24中的测量通道的X射线检测信号。基准信号积分部906积分来自X射线检测器24中的基准通道240的X射线检测信号。通过这些积分部进行的积分是在逐通道的基础上进行的。来自各个通道的信号在相应的预定时间被积分。

对来自测量通道的信号的积分时间被设置以使表示平行束X射线的X射线信号被获得。平行束X射线表示在冲击到测量通道上的过程中平行的那些X射线。表示来自扇形束X射线的平行束X射线的X射线信号的确定有时被称为扇形-平行变换。

现在将参照图11来说明扇形-平行变换的原理。图11中的实线表示以下情况，即从X射线焦点200发出的扇形束X射线中的三个X射线a、b和c分别冲击到X射线检测器24的中心通道0和相邻通道1和-1上。X射线a经过旋转中心O。通过将相对于X射线焦点200的通道间距表示为角度Δθ，X射线a、b和c之间的角度步差是Δθ。

在X射线发射/检测设备旋转时，X射线焦点200移向由参考数字200’表示的位置，与此同时，中心通道和相邻通道处于由参考数字0’、1’和-1’表示的位置。

当X射线焦点处于被表示为参考数字200的位置时，冲击到通道1’上的X射线b’平行于冲击到中心通道0上的X射线a。如果此时采集通道1的信号，则可获得表示与X射线a平行的X射线的通道1的信号。

在X射线发射/检测设备旋转时，类似的情况发生于其它通道，因此通过在各个时间采集各个通道的信号，所有通道的信号可被获得为平行束X射线；而且，这样的信号可被获得用于有角度步差Δφ的多个观察。

图12示出用于将扇形束变换为平行束的时间的实例。图12是表示X射线角度对通道的图，其有横轴上的X射线角度σ和纵轴上的通道索引i。Vj是表示观察基准位置Vj处的扇形束X射线的图线(diagram line)，而Vj+1是表示观察基准位置Vj+1处的扇形束X射线的图线。Vj和Vj+1之间的角度差是Δφ。在X射线发射/检测设备旋转时，图线从观察基准位置Vj连续平移到观察基准位置Vj+1。在以下，观察基准位置有时将被简称为观察。

在观察Vj中，通道0处的X射线角度是σ1。对于通道1和随后的通道，每个通道的X射线角度相差了角度步差Δθ。对于每个通道，从与横轴平行的图线Vj画出的箭头的长度表示直到对那个通道获得平行束X射线的信号的时间图线移动量。

对于通道1-5，通过在图线已被移至箭头的尖位置时采集信号，角度σ1处的平行束X射线中的信号可被获得。X射线角度与当前观察Vj中的通道0相同。就是说，当前观察Vj的以平行束X射线的X射线信号被获得。

对于通道6-10，通过在图线已被移至箭头的尖位置时采集信号，角度σ2处的平行束X射线中的信号可被获得。X射线角度与先前观察Vj-1中的通道0相同。就是说，以先前观察Vj-1的平行束X射线的X射线信号被获得。

对于通道11-15，通过在图线已被移至箭头的尖位置时采集信号，角度σ3处的平行束X射线中的信号可被获得。X射线角度与第二先前观察Vj-2中的通道0相同。就是说，以第二先前观察Vj-2的平行束X射线的X射线信号被获得。

对于通道16和随后的通道，对每16个通道重复以上过程。通过对所有观察进行这样的信号采集，所有观察的平行束X射线中的X射线信号被获得。

而且，通过对所有检测器单元行同时进行这样的X射线信号采集，对所有检测器单元行获得了所有观察的平行束X射线中的X射线信号。

图13示出沿时间轴的用于通道0-15的信号采集的时间。所述时间是由与对于通道0的信号采集时间的时间差表示的。如图13(1)所示，通道之间的时间差是Δθ/Δφ。应指出，所述时间差用图线平移了观察角度步差Δφ的时间归一化。图线平移了观察角度步差Δφ的时间等于X射线发射/检测设备的Δφ旋转的时间。在以下，该时间有时将被称为一个观察的时间。

用于通道0-15的信号采集时间被确定为在时间差Δθ/Δφ顺序发生的时间，该时间在每经过一个观察的时间之后被减去一个观察的时间。这样，以通道0为基准的时间序列是0，11，6，1，12，7，2，13，8，3，14，9，4，15，10，5，如图13(2)中所示。这些时间之间的时间差是1/16。应指出，所述值是被一个观察的时间归一化的。对于每16个连续的通道，相同情况还适用于除了通道0-15以外的通道。

所测信号积分部904在这样的时间处执行积分。其时间图表在图14中被示出。如图14(1)中所示，积分是在时间差1/16对通道序列0，11，6，1，12，7，2，13，8，3，14，9，4，15，10，5执行的。

所述积分以一个观察时间的循环被重复执行，在每个循环结束时，积分值被A/D(模拟到数字)转换器转换成数字数据，然后被复位。A/D转换器被结合在所测信号积分部904中。

由于积分值是以时间差1/16以通道序列0，11，6，1，12，7，2，13，8，3，14，9，4，15，10，5而被建立的，因此A/D转换的时间处于相同的序列。这在图14(2)中被示出。为每16个通道提供一个A/D转换器单元是足够的，这是因为时间彼此不重叠。

与所测信号积分部904这样的操作同步的是，基准信号积分部906积分基准通道0-15的信号。其时间图表在图15中被示出。如图15(1)中所示，积分是例如在时间差1/16以通道序列0，1，2，...，15而被执行的。然而，积分的序列不局限于此，而可以是适当的一个。

所述积分以一个观察时间的循环被重复执行，在每个循环结束时，积分值被A/D(模拟到数字)转换器转换成数字数据，然后被复位。A/D转换器被结合在基准信号积分部906中。

由于积分值是在时间差1/16以通道序列0，1，2，...，15而被建立的，A/D转换的时间处于相同的序列。这在图15(2)中被示出。为每16个通道提供一个A/D转换器单元是足够的，这是因为时间不重叠。

一般而言，当在一个观察的时间内可顺序处理的被输入给A/D转换器的信号数被表示为n，并且没有与n公用的除数的数被表示为p时，Δθ和Δφ可被确定以使

$\frac{\mathrm{\Δ\θ}}{\mathrm{\Δ\φ}}=\frac{p}{n}$

被满足，从而没有重叠地进行A/D转换。相同情况适用于所测信号积分部904中的A/D转换器。同样，这不仅适用于A/D转换器，而且适用于进行顺序处理的其它处理单元。

基准通道0，1，2，3，...，15的积分时间分别与16个测量通道0，11，6，1，...，5一致。这样，在用于测量通道的相应积分时间的基准信号可被获得。

这样，由基准通道0，1，2，3，...，15检测的信号的积分值可被分别用作用于由测量通道0，11，6，1，...，5检测的信号的积分值的基准信号。而且，由基准通道0，1，2，3，...，15检测的信号的积分值亦可被用作用于由以与测量通道0，11，6，1，...，5类似的时序而被积分的其它测量通道检测的信号的积分值的基准信号。

如以上所述，由于由基准通道检测的信号是在一个观察的时间中在与测量通道检测的信号相同的时间处被连续积分的，具有比在使用通过在一个观察的时间的细分时间处重复积分/复位而获得的值之和的常规技术好的S/N的基准信号可被获得。

校正部910通过诸如以上所述从基准信号积分部906提供的基准数据来校正从所测信号积分部904提供的来自测量通道的所测数据。该校正去除了X射线强度的时间变化的影响。经校正的数据被输入给影像重构部210。影像重构部210基于输入数据来重构影像。经重构的影像具有好的质量，这是因为基准数据的S/N是好的。

如果由于某些原因，基准通道对X射线的接收被妨碍，基准数据变得不精确并且由基准数据校正的所测数据也是这样，这可导致经重构的影像的质量被降低。因此，校正部910监视基准数据，并且仅当基准数据的可靠性高时用基准数据来进行校正，或者如果可靠性低，则用可替换的数据来校正。

基准数据的可靠性由以下方程来确定：

$1-\mathrm{\ϵ}\≤\left|\frac{R_{k\left(\mathrm{view}\right)}}{R_{k(\mathrm{view}-1)}}\right|\≤1+\mathrm{\ϵ}$

其中

Rk(view)：在基准通道k处当前观察的基准数据，

Rk(view-1)：在基准通道k处先前观察的信号的基准数据，并且

ε：容差。

如果Rk(view)不满足该关系，则由以下方程给出的Rk(view)’被可替换地用作当前观察的基准数据：

$R_{k\left(\mathrm{view}\right)}^{\′}=R_{k(\mathrm{view}-1)}\·\frac{m{A}_{\left(\mathrm{view}\right)}}{m{A}_{(\mathrm{view}-1)}}$

其中：

mA(view)：用于当前观察的X射线管的管电流，并且

mA(view-1)：用于先前观察的X射线管的管电流，

这样，来自坏基准数据的影响可被避免。

图16示出当前设备的功能方块图。在图16中，与图10中所示的类似的部分被表示为类似的参考符号，并且其说明将被省略。当前设备具有归一化部908。归一化部908归一化来自基准信号积分部906的输出数据并将经归一化的信号输入给校正部910。在本发明中，归一化部908是归一化装置的实施例。

当扇形束X射线具有束厚度方向上的非均匀强度分布时，基准通道的基准数据可被归一化以去除厚度方向上强度分布的影响。归一化部908对基准数据进行这样的归一化。

归一化是通过将用于基准通道的基准数据Rk(k＝0，1，...，15)除以用于基准通道的基线数据Ck而实现的。基线数据Ck是事先通过在一个观察的时间上在相同的时间将来自基准通道的所检测信号积分在一起而获得的，如图17中所示。由于由此获得的基线数据Ck在其中结合了厚度方向上的强度分布，通过将用于对应基准通道的基准数据除以那些基线数据，可去除强度分布的影响。

尽管已参照上述优选实施例描述了本发明，本发明所属领域的普通技术人员可在本发明的范围内对这些实施例进行几个改变和替换。因此，本发明的技术范围旨在不仅包含上述实施例，而且包含属于所附权利要求的所有实施例。

Claims (16)

1.一种X射线数据采集设备，包括：

X射线发射/检测装置，其具有用于发射扇形X射线束的包括X射线管的X射线发射设备，以及X射线检测设备，其包括在所述扇形X射线束的厚度方向上的多个检测器单元行，在每个所述行中，多个X射线检测器单元被安排于所述扇形X射线束的延长方向上，所述X射线检测设备被放置成面向所述X射线发射设备，其间插入一个对象，所述X射线发射/检测装置绕所述对象旋转；

第一积分装置，用于在恒定的时间差在比所述时间差长的恒定时间段上对来自对应于所述X射线检测设备中的测量通道的多个X射线检测器单元的所检测信号周期性地执行顺序积分；

第二积分装置，用于在与所述恒定时间差相同的时间差在与所述恒定时间段相同的时间段上对来自对应于所述X射线检测设备中所述多个检测器单元行中的基准通道的多个X射线检测器单元的所检测信号周期性地执行顺序积分，以及

校正装置，用于通过由所述第二积分装置积分的信号对由所述第一积分装置积分的信号进行X射线剂量校正，由所述第二积分装置积分的信号是分别在与由所述第一积分装置积分的信号相同的时间积分的。

2.权利要求1的X射线数据采集设备，其中

所述X射线检测设备相对于所述X射线发射设备有四分之一偏移。

3.权利要求1的X射线数据采集设备，其中

所述多个X射线检测器单元相对于检测器单元行的中心而被对称安排。

4.权利要求1的X射线数据采集设备，其中

所述时间差是这样的一个：其使冲击到多个测量通道上的X射线束是平行的。

5.权利要求1的X射线数据采集设备，其中

当所述检测器单元行中相邻通道之间的积分时间的差被表示为Δθ/Δφ(被Δφ归一化)，由用于顺序处理来自所述第一积分装置和所述第二积分装置的至少一个的输出信号的处理装置每单位处理的通道数被表示为n，并且没有与n公用的除数的整数被表示为p时，所述时间差使这些变量能满足：

$\frac{\mathrm{\Δ\θ}}{\mathrm{\Δ\φ}}=\frac{p}{n}$

其中：

Δθ：用于测量通道的角度步差，并且

Δφ：用于观察的角度步差。

6.权利要求1的X射线数据采集设备，进一步包括：

归一化装置，用于归一化来自所述第二积分装置的输出信号。

7.权利要求6的X射线数据采集设备，其中

所述归一化装置通过在所述恒定时间段上在相同时间来积分来自所有基准通道的所检测信号而事先确定多个积分值，并且分别通过所述基准通道的所述多个积分值来对相同的所述基准通道进行对来自所述第二积分装置的所述输出信号的归一化。

8.权利要求1的X射线数据采集设备，其中

如果

$1-\mathrm{\ϵ}\≤\left|\frac{R_{k\left(\mathrm{view}\right)}}{R_{k(\mathrm{view}-1)}}\right|\≤1+\mathrm{\ϵ},$

不成立，其中：

Rk(view)：在所述恒定时间段上在基准通道k处当前观察的信号的积分值，

Rk(view-1)：在所述恒定时间段上在基准通道k处先前观察的信号的积分值，并且

ε：容差，

则取代Rk(view)，所述校正装置使用以下来进行校正，

$R_{k\left(\mathrm{view}\right)}^{\′}=R_{k(\mathrm{view}-1)}\·\frac{m{A}_{\left(\mathrm{view}\right)}}{{\mathrm{mA}}_{(\mathrm{view}-1)}},$

其中：

mA(view)：用于当前观察的X射线管的管电流，并且

mA(view-1)：用于先前观察的X射线管的管电流。

9.一种X射线CT设备，包括：

X射线发射/检测装置，其具有X射线发射设备，包括X射线管，用于发射扇形X射线束；以及X射线检测设备，包括在所述扇形X射线束的厚度方向上的多个检测器单元行，在每个所述行中，多个X射线检测器单元被安排于所述扇形X射线束的延长方向上，所述X射线检测设备被放置成面向所述X射线发射设备，其间插入一个对象，所述X射线发射/检测装置绕所述对象旋转；

第一积分装置，用于在恒定时间差在比所述时间差长的恒定时间段上对来自对应于所述X射线检测设备中的测量通道的多个X射线检测器单元的所检测信号周期性地执行顺序积分；

第二积分装置，用于在与所述恒定时间差相同的时间差在与所述恒定时间段相同的时间段上对来自对应于所述X射线检测设备中所述多个检测器单元行中的基准通道的多个X射线检测器单元的所检测信号周期性地执行顺序积分；

校正装置，用于通过由所述第二积分装置积分的信号对由所述第一积分装置积分的信号进行X射线剂量校正，由所述第二积分装置积分的信号是分别在与由所述第一积分装置积分的信号相同的时间积分的；以及

影像重构装置，用于在所述经校正的信号的基础上产生影像。

10.权利要求9的X射线CT设备，其中

所述X射线检测设备相对于所述X射线发射设备有四分之一偏移。

11.权利要求9的X射线CT设备，其中

所述多个X射线检测器单元相对于检测器单元行的中心而被对称安排。

12.权利要求9的X射线CT设备，其中

所述时间差是这样的一个：其使冲击到多个测量通道上的X射线束是平行的。

13.权利要求9的X射线CT设备，其中

当所述检测器单元行中相邻通道之间的积分时间的差被表示为Δθ/Δφ(被Δφ归一化)，由用于顺序处理来自所述第一积分装置和所述第二积分装置的至少一个的输出信号的处理装置每单位处理的通道数被表示为n，并且没有与n公用的除数的整数被表示为p时，所述时间差使这些变量能满足：

$\frac{\mathrm{\Δ\θ}}{\mathrm{\Δ\φ}}=\frac{p}{n},$

其中：

Δθ：用于测量通道的角度步差，并且

Δφ：用于观察的角度步差。

14.权利要求9的X射线CT设备，进一步包括：

归一化装置，用于归一化来自所述第二积分装置的输出信号。

15.权利要求14的X射线CT设备，其中

所述归一化装置通过在所述恒定时间段上在相同时间来积分来自所有基准通道的所检测信号而事先确定多个积分值，并且分别通过所述基准通道的所述多个积分值来对相同的所述基准通道进行对来自所述第二积分装置的所述输出信号的归一化。

16.权利要求9的X射线CT设备，其中

如果

$1-\mathrm{\ϵ}\≤\left|\frac{R_{k\left(\mathrm{view}\right)}}{R_{k(\mathrm{view}-1)}}\right|\≤1+\mathrm{\ϵ},$

其中：

Rk(view)：在所述恒定时间段上在基准通道k处当前观察的信号的积分值，

Rk(view-1)：在所述恒定时间段上在基准通道k处先前观察的信号的积分值，并且

ε：容差，

不成立，则取代Rk(view)，所述校正装置使用以下来进行校正，

$R_{k\left(\mathrm{view}\right)}^{\′}=R_{k(\mathrm{view}-1)}\·\frac{m{A}_{\left(\mathrm{view}\right)}}{{\mathrm{mA}}_{(\mathrm{view}-1)}},$

其中：

mA(view)：用于当前观察的X射线管的管电流，并且

mA(view-1)：用于先前观察的X射线管的管电流。

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