Устройство компьютерной томографии

Устройство компьютерной томографии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройству компьютерной томографии, способу компьютерной томографии и компьютерной программе для компьютерной томографии. Изобретение дополнительно относится к устройству формирования пучка для использования с устройством компьютерной томографии.

Уровень техники

Патент США № 7,254,216 B2 раскрывает блок фильтра для устройства компьютерной томографии. Блок фильтра содержит первую и вторую концевые пластины на противоположных концах блока фильтра. Первый подвижный субблок содержит по меньшей мере первый рентгеновский фильтр и выполнен с возможностью перемещения вдоль оси, перпендикулярной первой концевой пластине и проходящей между первой и второй концевыми пластинами. Также обеспечивается второй подвижный субблок, который содержит по меньшей мере второй рентгеновский фильтр. Второй подвижный субблок выполнен с возможностью движения вдоль оси, перпендикулярной второй концевой пластине и проходящей между первой и второй концевыми пластинами. Первый подвижный субблок и второй подвижный субблок независимо подвижны, чтобы обеспечить по меньшей мере малый рентгеновский фильтр-бабочку, большой рентгеновский фильтр-бабочку, средний рентгеновский фильтр-бабочку, плоский фильтр, и закрытое положение источника излучения, расположенного в неподвижном положении относительно блока фильтра.

Фильтры-бабочки используются для формирования профиля интенсивности рентгеновского пучка устройства компьютерной томографии. Профиль интенсивности формируется так, чтобы компенсировать форму тела человека, в частности, профиль интенсивности формируется так, что больше фотонов направляются к центру человека, чем к его периферии, потому что излучение, направленное в центр человека, обычно ослабляется намного больше, чем излучение, направленное на периферию человека.

Устройство компьютерной томографии содержит рентгеновскую трубку для излучения конического рентгеновского пучка, который фильтруется сборочным узлом фильтра. Отфильтрованный рентгеновский пучок пересекает человека с различных направлений, и проекционные данные обнаруживаются в зависимости от интенсивности отфильтрованного рентгеновского пучка, пересекшего человека. Устройство компьютерной томографии выполнено с возможностью реконструкции изображения человека, исходя из обнаруженных проекционных данных. Реконструированные изображения обладают артефактами, которые ухудшают качество реконструированных изображений.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в обеспечении устройства компьютерной томографии, способа компьютерной томографии и компьютерной программы для компьютерной томографии, которые способны улучшить качество реконструированных изображений. Дополнительная задача настоящего изобретения состоит в обеспечении устройства формирования пучка для использования с устройством компьютерной томографии, чтобы позволить устройству компьютерной томографии улучшить качество реконструированных изображений.

В первом варианте настоящего изобретения представлено устройство компьютерной томографии, содержащее:

- источник излучения для излучения конического пучка излучения для пересечения области исследования устройства компьютерной томографии,

- устройство формирования пучка для формирования конического пучка излучения,

- детектор для формирования значений обнаружения в зависимости от конического пучка излучения после пересечения им области исследования,

- блок обеспечения весов для обеспечения комбинациям вокселов изображения области исследования и значений обнаружения, причем каждая комбинация содержит воксел и значение обнаружения, которое соответствует вокселу, весов для взвешивания значений обнаружения,

- блок реконструкции для реконструкции вокселов, причем для реконструкции воксела блок реконструкции выполнен с возможностью взвешивания значений обнаружения, соответствующих вокселу, который должен реконструироваться, с помощью весов, обеспечиваемых для комбинаций воксела, который необходимо реконструировать, с соответствующим значением обнаружения, и возможностью реконструирования вокселов, исходя из взвешенных значений обнаружения,

причем устройство формирования пучка выполнено с возможностью формирования конического пучка излучения так, что по меньшей мере для части значений обнаружения среднее значение весов, соответствующих комбинациям вокселов, которые соответствуют соответствующему значению обнаружения, и соответствующего значения обнаружения, положительно коррелируется с интенсивностью соответствующей части конического пучка излучения, от которого зависит соответствующее значение обнаружения, перед пересечением области исследования.

Так как устройство формирования пучка выполнено с возможностью формирования конического пучка излучения так, что по меньшей мере для части значений обнаружения среднее значение весов, соответствующих комбинации вокселов, соответствующих соответствующему значению обнаружения, и соответствующего значения обнаружения положительно коррелируется с интенсивностью соответствующей части конического пучка излучения, от которого зависит соответствующее значение обнаружения, перед пересечением области исследования, устройство формирования пучка выполнено таким образом, что отношение «сигнал-шум» взвешенных значений обнаружения улучшается. Кроме того, поскольку это улучшение достигается соответствующей адаптацией устройства формирования пучка, веса, обеспеченные блоком обеспечения весов, могут быть обеспечены без учета отношения «сигнал-шум». Поэтому веса, обеспеченные блоком обеспечения весов, могут выбираться для уменьшения, в частности минимизации, определенных артефактов изображения, не учитывая отношение «сигнал-шум», причем устройство формирования пучка выполнено с возможностью уменьшения артефактов изображения, вызванных плохим отношением «сигнал-шум», таким как малое отношение «сигнал-шум» или неравномерное отношение «сигнал-шум». Устройство компьютерной томографии, содержащее устройство формирования пучка, выполненное как описано выше, позволяет поэтому улучшить качество изображений, реконструированных устройством компьютерной томографии.

Источник излучения предпочтительно выполнен с возможностью излучения рентгеновских лучей.

Воксел изображения предпочтительно является трехмерным элементом изображения для изображения, причем изображение состоит из множества вокселов.

Блок обеспечения весов предпочтительно выполнен с возможностью обеспечения веса для комбинации воксела изображения области исследования и значения обнаружения, которое соответствует вокселу. Значение обнаружения соответствует вокселу, если луч конического пучка излучения, который вызвал появление значения обнаружения, пересекает соответствующий воксел. Другими словами, комбинация воксела и значения обнаружения определяет луч конического пучка излучения. В варианте осуществления каждой комбинации воксела и соответствующего значения обнаружения обеспечивается вес.

Блок реконструкции предпочтительно выполнен с возможностью реконструкции воксела изображения области исследования посредством рирпроекции соответствующих взвешенных значений обнаружения.

Устройство формирования пучка может быть выполнено с возможностью формирования конического пучка излучения так, что для части значений обнаружения или для всех значений обнаружения среднее значение весов, соответствующих комбинациям вокселов, которые соответствуют соответствующему значению обнаружения, и соответствующего значения обнаружения положительно коррелируется с интенсивностью соответствующей части конического пучка излучения, от которого зависит соответствующее значение обнаружения, перед пересечением области исследования.

Положительная корреляция между средним значением весов, соответствующих комбинации вокселов, которые соответствуют соответствующему значению обнаружения, и соответствующего значения обнаружения, и интенсивностью соответствующей части конического пучка излучения, от которого зависит соответствующее значение обнаружения, перед пересечением области исследования означает, что если среднее значение весов больше, то интенсивность также больше, и если среднее значение весов меньше, то интенсивность также меньше.

Предпочтительно, источник излучения и детектор выполняются с возможностью обнаружения избыточных значений обнаружения, причем блок обеспечения весов выполнен с возможностью обеспечения для комбинаций вокселов изображения области исследования и избыточных значений обнаружения нормализованных весов для взвешивания избыточных значений обнаружения, причем для реконструкции воксела блок реконструкции выполнен с возможностью взвешивания избыточных значений обнаружения, которые соответствуют вокселу, подлежащему реконструкции, с помощью нормализованных весов, предусмотренных для комбинаций воксела, который должен реконструироваться, соответственно, с соответствующим избыточным значением обнаружения, и реконструкции воксела, исходя из взвешенных избыточных значений обнаружения, причем устройство формирования пучка выполнено с возможностью формирования конического пучка излучения так, что по меньшей мере для части избыточных значений обнаружения среднее значение весов, соответствующих комбинации вокселов, соответствующих соответствующему избыточному значению обнаружения, и соответствующего избыточного значения обнаружения, положительно коррелируется с интенсивностью соответствующей части конического пучка излучения, от которого зависит соответствующее избыточное значение обнаружения, перед пересечением области исследования.

Избыточными значениями обнаружения являются значения обнаружения, которые были сформированы в разное время, в то время, когда излучение, от которого зависит соответствующее значение обнаружения, проходило через область исследования вдоль одного и того же пути в возможно других направлениях.

Нормализованные веса предпочтительно нормализуются так, что сумма весов избыточных значений обнаружения, которые соответствуют одному и тому же вокселу, равна единице. Предпочтительно, для каждой комбинации воксела и соответствующего избыточного значения обнаружения обеспечивается нормализованный вес. Предпочтительно, для реконструкции воксела блок реконструкции выполнен с возможностью i) взвешивания избыточных значений обнаружения, которые соответствуют вокселу, который должен быть реконструирован, причем избыточные значения обнаружения умножаются на нормализованные веса, обеспеченные для комбинации воксела, который должен реконструироваться, соответственно, с соответствующим избыточным значением обнаружения, и ii) реконструкции воксела, исходя из взвешенных избыточных значений обнаружения. Блок реконструкции предпочтительно выполнен с возможностью реконструкции воксела изображения области исследования посредством рирпроекций соответствующих взвешенных избыточных значений обнаружения и, предпочтительно, также дополнительных неизбыточных значений обнаружения, если они присутствуют.

Устройство формирования пучка выполнено с возможностью формирования конического пучка излучения так, что по меньшей мере для части значений обнаружения интенсивность части конического пучка излучения, от которой зависит соответствующее значение обнаружения, прежде чем пересечь область исследования, положительно коррелируется со средним значением весов, соответствующим комбинации вокселов, которые соответствуют соответствующему значению обнаружения, с соответствующим значением обнаружения, чтобы гарантировать, что по меньшей мере для части значений обнаружения инверсия дисперсии соответствующего значения обнаружения положительно коррелируется со средним значением весов, соответствующих комбинации вокселов, которые соответствуют соответствующему значению обнаружения, с соответствующим значением обнаружения. Предполагается, что инверсия дисперсии пропорциональна, в частности, подобна интенсивности перед тем, как пересечь область исследования. Это позволяет поэтому иметь простую конструкцию устройства формирования пучка в зависимости от интенсивности соответствующей части конического пучка излучения, без явного определения, в частности, оценки, инверсной дисперсии значения обнаружения.

Предпочтительно, блок обеспечения весов выполнен с возможностью обеспечения весов, так чтобы артефакты конического пучка уменьшались. В частности, блок обеспечения весов предпочтительно выполнен с возможностью оптимизации весов, так чтобы артефакты конического пучка уменьшались, причем веса могут оптимизироваться без учета отношения «сигнал-шум». Это дополнительное улучшает качество реконструированных изображений.

В качестве дополнения, предпочтительно, чтобы блок обеспечения весов был выполнен с возможностью обеспечения весов, так чтобы уменьшались артефакты движения. В частности, блок обеспечения весов может быть выполнен с возможностью обеспечения весов, оптимизированных для уменьшения артефактов движения, которые вызываются перемещением объекта внутри области исследования, не рассматривая отношение «сигнал-шум». Это дополнительное улучшает качество изображений, реконструированных при использовании устройства компьютерной томографии.

В варианте осуществления блок обеспечения весов выполнен с возможностью обеспечения весов, так чтобы уменьшались артефакты конического пучка и артефакты движения, в частности, предпочтительно, эти веса определяются заранее, не рассматривая отношение «сигнал-шум».

В качестве дополнения, предпочтительно, чтобы блок обеспечения весов был выполнен с возможностью обеспечения веса для комбинации воксела и значения обнаружения в зависимости от апертуры части конического пучка излучения, который пересек воксел, и в зависимости от которого было сформировано значение обнаружения. В качестве дополнения, предпочтительно, чтобы блок обеспечения весов был выполнен с возможностью обеспечения большего веса, если апертура меньше, и меньшего веса, если апертура больше.

Поскольку значения обнаружения, соответствующие большей апертуре, обычно вызывают более явно выраженные артефакты конического пучка, чем значения обнаружения, соответствующие меньшей апертуре, посредством взвешивания значений обнаружения, имеющих меньшую апертуру, с большим весом, чем значений обнаружения, имеющих большую апертуру, артефакты конического пучка могут быть уменьшены. Взвешивание апертуры поэтому дополнительно улучшает качество реконструированных изображений.

Проекция предпочтительно определяется как группа значений обнаружения, которые были получены одновременно, в то время как источник излучения располагался в одном и том же месте.

В качестве дополнения, предпочтительно, чтобы блок обеспечения весов был выполнен с возможностью обеспечения весов, так чтобы веса значений обнаружения с увеличением апертуры непрерывно и монотонно приближались к нулю. Это позволяет избегать разрыва весов как функции времени, подавляя, таким образом, артефакты движения. Например, в частности, если значения обнаружения являются избыточными значениями обнаружения и если соответствующие веса являются нормализованными весами, эта функция взвешивания апертуры обеспечивает, что вклад проекции в реконструкцию приводит в результате к непрерывному затуханию по мере того, как проекционное положение воксела приближается к границе панели детектора. Это непрерывное постепенное затухание соответствует непрерывному незатухающему характеру избыточных значений обнаружения, так как сумма весов для всех избыточных значений обнаружения воксела принудительно делается равной единице. Тем самым обеспечивается, что взвешивание значений обнаружения также является непрерывной функцией времени, потому что проекционное положение воксела непрерывно зависит от проекционного угла и, таким образом, от времени. Избегая любого разрыва весов как функции времени, артефакты движения подавляются.

Монотонное приближение к нулю означает, что веса постоянны или уменьшаются с увеличением апертуры, но не увеличиваются с увеличением апертуры.

Устройство компьютерной томографии предпочтительно содержит подвижный блок для вращения источника излучения и области исследования относительно друг друга вокруг оси вращения, причем во время этого вращательного движения детектор формирует значения обнаружения.

Апертура части конического пучка излучения, то есть луча конического пучка излучения, является углом раскрыва луча конического пучка излучения. Угол раскрыва определяется углом между лучом и плоскостью, перпендикулярной оси вращения устройства компьютерной томографии.

Подвижный блок предпочтительно выполнен с возможностью движения источника излучения и области исследования относительно друг друга вдоль спиральной траектории, причем блок обеспечения весов выполнен с возможностью предоставления весов в зависимости от шага спиральной траектории, причем устройство компьютерной томографии содержит несколько устройств формирования пучка для различных шагов и выполнено с возможностью выбора устройства формирования пучка из нескольких устройств формирования пучка в зависимости от шага спиральной траектории и использования выбранного устройства формирования пучка во время формирования значений обнаружения. Это позволяет устройству компьютерной томографии получать значения обнаружения вдоль различных спиральных траекторий, имеющих различные шаги, причем для различных шагов могут обеспечиваться различные устройства формирования пучка, чтобы улучшить отношение «сигнал-шум».

Шаг предпочтительно определяется как относительное физическое перемещение области исследования и устройства компьютерной томографии в расчете на один оборот, поделенное на полную коллимацию детектора. Коллимация детектора предпочтительно определяется как высота детектора (то есть физический размер детектора в направлении оси вращения), спроецированная в изоцентр устройства компьютерной томографии.

В качестве дополнения, предпочтительно, чтобы устройство компьютерной томографии содержало коллиматор для коллимации конического пучка излучения, причем блок обеспечения весов выполнен с возможностью обеспечения весов в зависимости от коллимации конического пучка излучения, причем устройство компьютерной томографии содержит несколько устройств формирования пучка для различных коллимаций и выполнено с возможностью выбора устройства формирования пучка из нескольких устройств формирования пучка в зависимости от коллимации конического пучка излучения и использования выбранного устройства формирования пучка при формировании значений обнаружения. Это позволяет устройству компьютерной томографии получать значения обнаружения с различными коллимациями, причем для различных коллимаций могут обеспечиваться различные устройства формирования пучка, чтобы улучшать отношение «сигнал-шум».

В качестве дополнения, предпочтительно устройство формирования пучка выполнено таким образом, что по меньшей мере часть значений обнаружения, для которых среднее значение весов, соответствующих комбинации вокселов, которые соответствуют соответствующему значению обнаружения, и соответствующего значения обнаружения, положительно коррелируется с интенсивностью соответствующей части конического пучка излучения, от которого зависит соответствующее значение обнаружения, перед пересечением области исследования, и соответствует части конического пучка излучения вокруг центра конического пучка излучения относительно направления оси вращения. Это гарантирует, что в пределах центра конического пучка излучения, в котором обычно расположена интересующая область, которую необходимо реконструировать, улучшается отношение «сигнал-шум». Это приводит к реконструированным изображениям, в которых по меньшей мере часть области исследования, расположенная в пределах центральной части конического пучка излучения, реконструируется с улучшенным отношением «сигнал-шум». Это означает по меньшей мере, что обычно самая важная часть области исследования, являющаяся интересующей областью, реконструируется с улучшенным отношением «сигнал-шум».

Устройство формирования пучка может быть фильтром-бабочкой. Устройство формирования пучка может поэтому выполнять две функции, улучшая отношение «сигнал-шум» и регулируя форму пучка под общую форму тела человека.

Предпочтительно, устройство компьютерной томографии дополнительно содержит второй вид устройства формирования пучка, являющегося фильтром-бабочкой. Устройство компьютерной томографии содержит поэтому в варианте осуществления по меньшей мере одно устройство формирования пучка первого вида, причем устройство формирования пучка первого вида выполнено с возможностью формирования конического пучка излучения так, что по меньшей мере для части значений обнаружения среднее значение весов, соответствующих комбинации вокселов, которые соответствуют соответствующему значению обнаружения, и соответствующего значения обнаружения, положительно коррелируется с интенсивностью соответствующей части конического пучка излучения, от которого зависит соответствующее значение обнаружения, перед пересечением области исследования, и отдельно по меньшей мере одно устройство формирования пучка второго вида является фильтром-бабочкой. Это позволяет использовать один и тот же фильтр-бабочку с одним или несколькими устройствами формирования пучка первого вида. Например, для различных шагов спиральной траектории и/или различных коллимаций могут обеспечиваться различные устройства формирования, причем для различных спиральных траекторий с различными шагами и/или различными коллимациями, может использоваться один и тот же фильтр-бабочка.

В дополнительном варианте настоящего изобретения представлено устройство формирования пучка для использования с устройством компьютерной томографии по пункту 1 формулы изобретения, причем устройство формирования пучка выполнено с возможностью формирования конического пучка излучения так, что по меньшей мере для части значений обнаружения среднее значение весов, соответствующих комбинации вокселов, которые соответствуют соответствующему значению обнаружения, и соответствующего значения обнаружения положительно коррелируется с интенсивностью соответствующей части конического пучка излучения, от которого зависит соответствующее значение обнаружения, перед пересечением области исследования.

В дополнительном варианте настоящего изобретения представлен способ компьютерной томографии, причем способ компьютерной томографии содержит следующие этапы, на которых:

- излучают конический пучок излучения для пересечения области исследования устройства компьютерной томографии источником излучения,

- формируют конический пучок излучения с помощью устройства формирования пучка,

- формируют значения обнаружения в зависимости от конического пучка излучения после пересечения области исследования детектором,

- обеспечивают с помощью блока обеспечения весов комбинациям вокселов изображения области исследования и значений обнаружения, причем каждая комбинация содержит воксел и значение обнаружения, которое соответствует вокселу, веса для взвешивания значений обнаружения,

- реконструируют вокселы с помощью блока реконструкции, причем для реконструкции воксела значения обнаружения, которые соответствуют вокселу, который должен реконструироваться, взвешиваются с помощью весов, обеспеченных для комбинации воксела, который должен быть реконструирован, и, соответственно, соответствующего избыточного значения обнаружения, и воксел реконструируется исходя из взвешенных значений обнаружения,

причем конический пучок излучения формируется так, что по меньшей мере для части значений обнаружения среднее значение весов, соответствующих комбинациям вокселов, соответствующих соответствующему значению обнаружения, и соответствующего значения обнаружения положительно коррелируется с интенсивностью соответствующей части конического пучка излучения, от которого зависит соответствующее значение обнаружения, перед пересечением области исследования.

В дополнительном варианте настоящего изобретения представляется компьютерная программа для компьютерной томографии, причем компьютерная программа для компьютерной томографии содержит программное кодовое средство, побуждающее устройство компьютерной томографии по пункту 1 формулы изобретения выполнять этапы способа компьютерной томографии по пункту 13 формулы изобретения, когда компьютерная программа для компьютерной томографии выполняется компьютером, управляющим устройством компьютерной томографии.

Следует понимать, что устройство компьютерной томографии по пункту 1 формулы изобретения, устройство формирования пучка по пункту 12 формулы изобретения, способ компьютерной томографии по пункту 13 формулы изобретения и компьютерная программа для компьютерной томографии по пункту 14 формулы изобретения обладают схожими и/или идентичными предпочтительными вариантами осуществления, как определено в зависимых пунктах формулы изобретения.

Следует понимать, что предпочтительный вариант осуществления изобретения может быть также любой комбинацией зависимых пунктов формулы изобретения с соответствующим независимым пунктами формулы изобретения.

Эти и другие варианты изобретения станут очевидны и будут подробно объяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные далее.

Краткое описание чертежей

На нижеследующих чертежах

Фиг. 1 - схематичное изображение примера устройства компьютерной томографии;

Фиг. 2 - схематичное изображение примера блока коллимации и формирования пучка, содержащего устройство формирования пучка при просмотре вдоль оси Z;

Фиг. 3 - схематичное изображение примера блока коллимации и формирования пучка в направлении, перпендикулярном оси Z;

Фиг. 4 - схематичное изображение примера усредненных нормализованных весов;

Фиг. 5 - схематичное изображение примера распределения толщины устройства формирования пучка;

Фиг. 6 - схематичное изображение примера распределения толщины фильтра-бабочки;

Фиг. 7 - схематичное изображение примера распределения толщины объединенного устройства формирования пучка и фильтра-бабочки;

Фиг. 8 - блок-схема последовательности выполнения операций способа компьютерной томографии;

Фиг. 9 - пример графика контурных линий уровня шума в пределах изображения, которое было реконструировано, основываясь на значениях обнаружения, которые были получены без использования устройства формирования пучка в соответствии с изобретением,

Фиг. 10 - пример графика контурных линий уровня шума в пределах изображения, которое было реконструировано, основываясь на значениях обнаружения, которые были получены, используя оптимальное устройство формирования пучка в соответствии с изобретением;

Фиг. 11 - пример графика контурных линий уровня шума в пределах изображения, которое было реконструировано, основываясь на значениях обнаружения, которые были получены, используя неоптимальное устройство формирования оптического пучка в соответствии с изобретением,

Фиг. 12 - пример графика контурных линий улучшений отношения «сигнал-шум» изображения, которое было реконструировано, основываясь на значениях обнаружения, которые были получены во время использования оптимального устройства формирования пучка;

Фиг. 13 - пример графика контурных линий улучшений отношения «сигнал-шум» изображения, которое было реконструировано, основываясь на значениях обнаружения, которые были получены при использовании неоптимального устройства формирования пучка;

Фиг. 14 - пример графика контурных линий ширины окна освещения для различных мест внутри изображения области исследования.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 схематично и в качестве примера представлено устройство компьютерной томографии, содержащее портальную раму 1, способную вращаться вокруг оси R вращения, проходящей параллельно направлению z. Источник 2 излучения, которым в настоящем варианте осуществления является рентгеновская трубка, монтируется на портальной раме 1. Источник 2 излучения снабжен блоком 3 коллимации и формирования, который формирует конический пучок 4 излучения из излучения, формируемого источником 2 излучения, и формирует профиль интенсивности внутри конического пучка 4 излучения. Излучение пересекает объект (не показан), такой как пациент, в области 5 исследования, которая в настоящем варианте осуществления является цилиндрической. После пересечения области 5 исследования конический пучок 4 излучения падает на детектор 6, содержащий двумерную поверхность обнаружения. Детектор 6 установлен на портальной раме 1.

Устройство компьютерной томографии содержит два двигателя 7, 8. Портальная рама 1 приводится в движение предпочтительно с постоянной, но регулируемой угловой скоростью двигателем 7. Двигатель 8 предназначен для перемещения объекта, например, пациента, который помещен на стол для пациента в области 5 исследования, параллельно направлению оси R вращения или оси Z. Эти двигатели 7, 8 управляются блоком 9 управления, например, так, что источник 2 излучения и область 5 исследования движутся друг относительно друга вдоль спиральной траектории. Однако, также возможно, что объект или область 5 исследования перемещается, а вращается только источник 2 излучения, то есть что источник 2 излучения движется вдоль круговой траектории относительно объекта или области 5 исследования.

Портальная рама 1 и двигатели 7, 8 могут рассматриваться как движущий блок для перемещения источника 2 излучения и области 5 исследования друг относительно друга по траектории, в частности, вдоль круговой или спиральной траектории.

Во время относительного перемещения источника 2 излучения и области 5 исследования детектор 6 формирует значения обнаружения в зависимости от излучения, падающего на поверхность обнаружения детектора 6. Источник 2 излучения и детектор 6 перемещаются так, что обнаруживаются избыточные значения обнаружения, то есть они перемещаются так, что первое значение обнаружения формируется излучением луча конического пучка излучения, пересекающего область 5 исследования вдоль определенного пути, и второе значение обнаружения формируется лучом конического пучка излучения, пересекающим область 5 исследования по тому же самому определенному пути. Значения обнаружения, которые соответствуют одному и тому же пути через область 5 исследования и были получены в разное время, рассматриваются как избыточные значения обнаружения.

Значения обнаружения, которые в этом варианте осуществления являются проекционными данными, подаются на устройство 10 формирования изображения для формирования изображения области 5 исследования, в частности, интересующей области в области 5 исследования, исходя из значений обнаружения, то есть из проекционных данных. Интересующая область располагается в области 5 исследования и предпочтительно содержит объект или часть объекта. Устройство 10 формирования изображения содержит блок 12 обеспечения весов для обеспечения комбинациям вокселов изображения области 5 исследования и избыточным значениям обнаружения нормализованных весов для взвешивания избыточных значений обнаружения. В этом варианте осуществления блок 12 обеспечения весов выполнен с возможностью обеспечения нормализованных весов, так чтобы артефакты конического пучка и артефакты движения уменьшались. Это снижение артефактов конического пучка и артефактов движения получается, обеспечивая нормализованный вес комбинации воксела со значением обнаружения в зависимости от апертуры части конического пучка излучения, в частности, луча конического пучка излучения, который пересек воксел и в зависимости от которого было сформировано значение обнаружения. В частности, блок 12 обеспечения весов выполнен с возможностью обеспечения большего веса, если апертура меньше, и меньшего веса, если апертура больше.

Портальная рама 1 и двигатели 7, 8 предпочтительно выполнены с возможностью разрешения источнику 2 излучения и области 5 исследования двигаться друг относительно друга вдоль спиральной траектории, обладающей различными шагами. Например, во время первого получения значений обнаружения для реконструкции первого изображения области 5 исследования источник 2 излучения и область 5 исследования могут перемещаться друг относительно друга вдоль первой спиральной траектории, имеющей первый шаг, и во время второго получения значений обнаружения для реконструкции второго изображения области 5 исследования, источник 2 излучения и область 5 исследования могут перемещаться друг относительно друга вдоль второй спиральной траектории, имеющей второй шаг, отличающийся от первого шага. Блок 12 обеспечения весов предпочтительно выполнен с возможностью обеспечения нормализованных весов в зависимости от шага спиральной траектории.

Блок 3 коллимации и формирования пучка предпочтительно выполнен с возможностью изменения коллимации конического пучка 4 излучения. Таким образом, блок 3 коллимации и формирования пучка предпочтительно выполнен с возможностью коллимации конического пучка 4 излучения, исходя из излучения, формируемого источником 2 излучения и изменения коллимации конического пучка 4 излучения. Блок 12 обеспечения весов предпочтительно выполнен с возможностью обеспечения нормализованных весов в зависимости от фактической коллимации конического пучка 4 излучения.

Блок обеспечения весов предпочтительно дополнительно выполнен с возможностью обеспечения нормализованных весов, так чтобы веса значений обнаружения непрерывно и монотонно приближались к нулю с увеличением апертуры.

Блок обеспечения весов и блок реконструкции предпочтительно выполнены с возможностью осуществления способа апертурного взвешивания с весовым клином.

В способе апертурного взвешивания с весовым клином рирпроекция описывается наиболее удобно в системе координат портальной рамы, то есть в системе, где устройство детектора источника неподвижно и воксел движется вдоль спиральной траектории через систему. Осью вращения является ось z, j-ось параллельна направлению проекции и ось x выбирается так, что формируется правосторонняя система координат. Координаты по осям x и y масштабируются таким образом, что расстояние от рентгеновского источника по оси z равно единице. Проекция воксела в положении (x₀, y₀, z₀) может затем быть определена следующими уравнениями:

где p - шаг, разделенный на 2π, u - направление веера, которое может быть переустановленным направлением веера на детекторе, и ν - координата вдоль направления оси z. Местоположение ν=0 соответствует вокселу, который проецируется под углом нулевых градусов апертуры. Апертурное взвешивание предпочтительно осуществляется, указывая так называемую весовую функцию апертуры а(ν), которая обладает уже описанными основными характеристиками, а именно, которая имеет максимум при ν=0 и монотонно и непрерывно уменьшается до нуля, когда ν приближается к границе панели детектора. На практике может использоваться трапецеидальная форма. Нормализованные веса вычисляются посредством нормализации «в лоб» всех избыточных лучей. В концепции клинового алгоритма все лучи через воксел при проекционных углах, которые являются целочисленными множителями π, кроме рассматриваемого вида, считаются избыточными. Нормализованный вес для текущей проекции, где воксел находится в положении (x₀, y₀, z₀), предпочтительно о