本申请涉及计算机断层摄影(CT)。其特别应用于医学应用的x射线 CT。其还应用于物品和安全检查、无损测试、临床前成像以及其中CT数 据可以提供关于对象结构或功能的有用信息的其他情况。

其中CT成像系统已经获得普遍接受度的一个领域是在医学，在医学 领域中CT扫描器被放射学家和其他医学专家广泛用于诊断和治疗疾病。 近期采用多切片系统进一步拓宽了CT系统的临床应用范围。

图1A中示出了常规具有平板探测器的第三代x射线CT系统的数据获 取几何结构。图1A描绘出系统的横轴(transaxial)平面，例如，锥束系统 的中心平面。将x射线源102和x射线敏感探测器104设置在检查区域106 的相对两侧上，并且与旋转中心114有径向位移。由合适的支架110将待 检查的人类患者或其他对象108支撑在检查区域106中。当源102和探测 器104围绕旋转中心114旋转时，源102发射辐射112，所述辐射112穿过 检查区域106并由探测器104探测。

在所示的全束获取几何结构中，x射线束112的中心射线或投影116 与旋转中心106相交，并且垂直于探测器横向中心119。探测器横向尺寸 120使得探测器104在每个投影角度处探测已经穿过整个横向FOV 118的 辐射112。因而，横向FOV的完全角度采样要求在近似180°加上x射线束 114横向扇角上收集数据。虽然是参考平板探测器进行的描述，但是还应领 会到，全束获取几何结构可以应用于其中探测器104通常是弓形的系统。

然而，通常希望减小实现给定横向FOV所要求的探测器的物理大小。 例如，较大的探测器趋向于更复杂且制造更昂贵。而且，可获得探测器阵 列的大小可能是系统设计中的限制因素。随着多层系统日益流行，特别是 随着较大的多层探测器成为总系统成本的更大部分，这些考虑变得日益尖 锐。

参照图1B，同样已经推荐了一种半束获取几何结构。参见Gregor等人 发表在IEEE2003(2003)上的“Conebeam X-beam Computed Tomography with an Offset Detector”；Wang等人于2002年7月发表在Med.Phys.29(7) 上的“X-ray Micro-CT with a Displaced Detector Array”；Lin等人在2000年 10月26日的题为“Half Field of View Reduced-Size CT Detector”的PCT公 开WO 00/62647。

相对于全束几何结构，将探测器104在横向方向上移动近似其横向尺 寸120的一半。与旋转中心114相交的射线或投影122垂直于探测器104 的平面。在给定的投影角度处，探测器104探测已经穿过近似横向FOV 118 的一半的辐射(应当注意，重叠或过渡区域124确保在横向FOV 118的中 心区域获取投影数据)。虽然相对于全束几何结构(其出于比较目的在图1B 中以虚线示出)半束获取几何结构实现了较大横向FOV，但是横向FOV 的完全角度采样要求在近似360°的角度范围上收集数据。而且，这种系统 要求防散射滤线栅的隔板(lamallae)或隔片在横向上延伸，或者使用特殊 的非对称防散射滤线栅。

因此，存在改进的空间。例如，人们希望进一步改进探测器利用，同 时维持合适的图像质量。人们还希望简化系统结构。

本发明的各方面处理了这些和其他问题。

根据本发明的一个方面，一种仪器在相对于设置在检查区域中的对象 的多个角度位置处获取断层摄影投影数据。该仪器包括辐射源和探测由源 发射且已经穿过检查区域的辐射的辐射敏感探测器。在获取投影数据期间， 源和探测器的横向中心与横向视野的中心有横向位移。

根据另一方面，计算机断层摄影方法包括从与横向视野的中心有横向 位移的位置发射辐射。辐射穿过横向视野的一部分。该方法还包括使用辐 射探测器以获取指示该辐射的计算机断层摄影投影数据。探测器与横向视 野的中心有横向位移。该方法还包括在多个投影角度的每一个处重复发射 辐射和使用辐射探测器获取指示该辐射的计算机断层摄影投影数据的所述 步骤，以获取CT数据集，并且重建CT数据集以生成体积数据。

根据另一方面，计算机断层摄影仪器包括x射线源、x射线探测器和重 建器。x射线源与旋转中心有横向位移并且围绕旋转中心旋转。X射线探测 器探测由x射线源发射的辐射，并且与旋转中心有横向位移。X射线探测 器以与x射线源的固定机械关系围绕旋转中心旋转，以在多个投影角度处 获取投影数据。x射线源发射具有横向扇角的辐射，并且横向视野的完全角 度采样要求在大于180°加上扇角的角度范围上获取投影数据。重建器重建 投影数据以生成指示横向视野的体积数据。

对于本领域普通技术人员而言，在阅读并理解说明书之后将领会到本 发明的其他方面。

本发明可以具体化为各种部件和部件布置以及各种步骤和步骤安排。 附图仅出于图示优选实施例的目的，不应理解为限制本发明。

图1A是现有技术全束CT获取几何结构的横轴视图；

图1B是现有技术半束CT获取几何结构的横轴视图；

图2是有位移的CT获取几何结构的横轴视图；

图3是CT获取几何结构的横轴视图，其示出了源和探测器相对于成 像区域有位移；

图4是CT获取几何结构的横轴视图，其示出了源和探测器相对于成 像区域有位移；

图5是CT获取几何结构的横轴视图，其示出了源和探测器相对于成 像区域有位移；

图6是CT获取几何结构的横轴视图；

图7是CT获取几何结构的横轴视图；

图8描绘出成像系统；

图9描绘出成像方法。

图2中示出了一种改进的其中源和探测器都与成像等中心有位移的双 位移CT获取几何结构。如图所示，扫描床或其他合适的对象支架210将 受检对象208支撑在检查区域206中。诸如x射线管的x射线源202和诸 如在横向方向和轴向方向上延伸的平板区域探测器阵列的x射线敏感探测 器204，围绕旋转中心214旋转，所述旋转中心214还作为横向FOV 218 的中心。X射线束212的中心射线或投影216垂直于探测器横向中心219， 但是与旋转中心214有位移。

防散射滤线栅290被设置在探测器204和检查区域206之间，以减少 探测器204接收到的散射辐射。滤线栅290包括聚焦在源202上的多个隔 板，从而使得滤线栅关于横向探测器中心219横向对称。如将领会到的， 这种对称性简化了系统构造。还可以实现为二维(2D)防散射滤线栅，例 如具有在横向方向和轴向方向上延伸的隔板的滤线栅。

如图所示，中心射线216和等中心214之间的最小位移是距离d。选择 探测器204的横向位移以最小化由探测器204所接收的辐射的最大接受角。 当探测器204是平板探测器时，x射线束212的最外侧射线250、252与探 测器204相交的入射角240、242相等。如图所示，还提供过渡区域224。

横向FOV 218大于可比较的半束获取几何结构的横向FOV，出于图示 目的在图2中用虚线描绘出所述半束获取几何结构。对于给定探测器横向 尺寸220以及源202和旋转中心214之间的径向距离，可以通过改变中心 射线216和旋转中心214之间的距离d而改变横向FOV 218的大小。中心 射线216与旋转中心214相交的情况(即，在d＝0时)对应于图1A的全 束几何结构。在最大FOV的配置中，要求近似360°的旋转以获得完全角采 样，然而180°加上扇角或锥角的旋转提供了配置成全束几何结构时的全角 采样。中间配置所要求的角度范围在180°加上扇角和360°之间变化，并且 可以易于计算。

所述的获取几何结构可以以各种方式实现。参照图3，源202和探测器 204都在平行于探测器204平面的方向244上移动，同时保持成像中心和旋 转中心214未与可比较的全束或半束获取几何结构的情况有变化。为了简 化图示，图3中省略了受检对象208、对象支架210和防散射滤线栅290。

如图所示，位移方向244与横向FOV相切。图3示出了移动至示例性 的第一位置302、第二位置304和第三位置306的源202和探测器204。第 一位置302对应于图1A的全束获取几何结构。其提供了最小的横向FOV 308，并且在180°加上扇角或锥角的角度范围上获取完全数据集。第三位置 306提供最大的横向FOV 310；在近似360°的角度范围上获取完全数据集。 第二位置304描绘出任意的中间位置，其提供了中间的横向FOV 312；同 样在中间角度范围上获取数据。虽然在多个位置示出了源202和探测器 304，以图示出源202和探测器的相对位移，但是应当理解的是，源202和 探测器204有利地维持在给定位置，同时在所需的角度范围上进行采样。

图4中示出了用于提供有位移的获取几何结构的另一技术。如图所示， 源202和探测器204在其中探测器204和横向FOV的边缘之间的最小距离 D保持恒定的方向302上移动。同样，源202和探测器204示出在第一位 置401、第二位置402和第三位置406，所述这些位置提供了越来越大的横 向FOV。还应当注意到的是，如图所示，源202与旋转中心214的径向位 移R相对大于图2中所示的那种情况。这种布置还增加横向FOV。

图5示出了用于提供有位移的获取几何结构的又一技术。如图所示， 源202和探测器204在与横向FOV相切的方向550上移动，同时成像中心 在垂直于横向FOV或者垂直于探测器204的主平面的方向552上位移。同 样，源202和探测器204示出在第一位置502、第二位置504和第三位置 506上。同样还示出了相应的第一旋转中心2141、第二旋转中心2142和第 三旋转中心2143。如应当领会到的那样，所示的布置提供了与图4等同的 获取几何结构。

图6中示出了用于提供有位移的获取几何结构的再一技术。如图所示， 探测器204围绕枢轴602枢转角度604，从而使得与探测器204的横向中心 219相交的x射线束212的射线214垂直于探测器204的平面。根据需要， 通过改变角度604，可以调整横向FOV的大小。角度604为零(0)的情况 对应于图1B的半束几何结构，出于图示目的在图6中用虚线示出了所述半 束几何结构。

虽然前述讨论集中在平板探测器，但是还可以使用弓形探测器。图7 中示出了用于具有探测器704的系统的获取几何结构，所述探测器对着中 心位于x射线源202的横向位置处的圆弧的一部分。x射线束212的中心射 线或投影216垂直于探测器中心719处探测器704弧的切线，但是与旋转 中心206有距离d的位移。如图所示，还提供了过渡区域224。如本领域技 术人员应当领会到的那样，上面关于图2-6进行的讨论还可应用于弓形探 测器配置。

图8描绘出适用于双位移获取几何结构的成像系统802。系统802包括 数据获取系统804、重建器806、图像处理器808、用户界面810和控制器 812。

数据获取系统804包括CT数据获取系统814，在所述CT数据获取系 统中源202和探测器204安装在旋转机架816上以进行围绕检查区域的旋 转。可以实现为环形、360°或其他角度采样范围的轴向扫描轨迹、螺旋扫 描轨迹、圆形扫描轨迹或直线扫描轨迹、鞍状扫描轨迹或其他期望的扫描 轨迹，例如通过与旋转机架816的旋转相配合地纵向移动对象支架210。

在一个实现中，相对于旋转机架816固定地安装源202和探测器206， 从而使得获取几何结构是固定的。在另一个中，源202和探测器可移动地 安装至旋转机架816，从而使得获取几何结构是变化的，例如以允许在如上 图3-7中所示的相对移动。在这种实现中，一个或多个驱动器818可以提 供所需的动力。

或者，可以由人类用户手动移动源202和探测器204。在任一情况下， 源202和探测器204有利地安装在共用框架上或者其他方式进行安装，从 而使得源202和探测器204之间的物理关系从一个FOV配置至另一FOV 配置不变化，因为这样做减少了对单独空白扫描或校准扫描的需要。

重建器806使用已知的重建技术重建由数据获取系统804所生成的数 据，以生成指示受检对象的体积数据。合适的重建技术包括诸如滤波反投 影的分析技术以及迭代技术。一种非常适于重建锥束数据的技术是已知的 Feldkamp算法。当获取几何结构提供过渡区域224时，可以采用平滑函数 以减少过渡区域224中冗余数据的效应。

图像处理器808根据需要处理体积数据，例如用于以期望方式在用户 界面810上显示，所述用户界面810可以包括诸如监视器和打印机的一个 或多个输出设备以及诸如键盘和鼠标的一个或多个输入设备。

有利地使用由通用或其他计算机执行的软件指令以提供图像用户界面 (GUI)而实现用户界面810，其允许用户控制或以其他方式与成像系统 802相互作用，例如通过选择期望的FOV配置或尺寸、启动和/或终止扫描、 选择期望的扫描或重建协议、操纵体积数据等。在一个实现中，基于用户 所选的扫描协议通过成像系统自动建立FOV配置和重建协议中的一个或两 者。作为又一实例，用户界面810可以提示或者以其他方式允许用户输入 期望的横向半径、直径或其他FOV尺寸。在这种实现中，使用来自用户的 信息而自动计算源102和/或探测器104的所需位置。

可操作地连接至用户界面810的控制器812控制数据获取系统704的 操作，例如以执行期望的扫描协议、使得驱动器818定位源102和/或探测 器104以提供期望的FOV等。

现在将参照图9描述成像系统802的操作。在提供可调整FOV配置的 获取系统802的情况下，在步骤902调整源202和探测器204的位置以提 供期望的FOV配置。作为一个实例，可能必须调整几何结构以提供最大的 横向FOV，以扫描大体形人类患者的胸部，而调整几何结构成全束配置足 以进行脑部扫描。

在步骤904获取扫描数据，以在围绕检查区域206的多个角度位置的 每一个处获取投影数据。采样横向FOV206所需的角度范围同样是所选 FOV配置的函数。应当注意到的是，在所需角度采样期间，源202和探测 器的位置可以保持不变。

在步骤906重建扫描数据，并且在步骤908以期望格式进行显示。

在步骤910，根据需要重复所述过程，例如以扫描一系列患者。应当注 意到的是，可以在重建和/或显示给定扫描中获取的数据之前获得附加扫 描。

虽然前述集中在x射线CT系统上，其中源202是x射线管的焦点因 而基本上是点源，但是可以预见到有其他变更。例如，源202可以实现为 线源。还可以预见到有楔形和其他束几何结构。还可以使用伽马和其他辐 射源。除了围绕检查区域206旋转源202和探测器204，源202和探测器 204可以维持在恒定的角度位置，同时将对象208移动和/或旋转以产生所 需角度采样。还可以提供多个源202和探测器204，在这种情况下对应的各 组源和探测器可以彼此角度地和/或纵向地偏置。应当注意到的是，在具有 多个角度偏置的源和探测器的系统中，与具有单个源/探测器对的系统相 比，通常减少了提供完全角度采样范围所需的旋转，并且相应地调整轨迹。

已经参考优选实施例描述了本发明。他人在阅读并理解说明书之后， 可以想到有修改和变更。将预期的是，本发明应当理解为包括落入权利要 求书及其等价内容的范围中的所有这种修改和变更。