一種錐束ct系統(tǒng)探測(cè)器幾何校正裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種錐束CT系統(tǒng)探測(cè)器幾何校正裝置。本實(shí)用新型的校正裝置包括：校正板、調(diào)節(jié)臺(tái)、探測(cè)器、X射線源裝置和X射線源臺(tái)；其中，X射線源臺(tái)和調(diào)節(jié)臺(tái)分別位于兩端，X射線源裝置位于X射線源臺(tái)上；探測(cè)器的底面放置在調(diào)節(jié)臺(tái)的水平的臺(tái)面上，校正板位于X射線源裝置和探測(cè)器之間放置在調(diào)節(jié)臺(tái)的臺(tái)面上；校正板上設(shè)置有多個(gè)通孔形成通孔陣列，通孔為圓形，每個(gè)通孔的尺寸相同，并且軸向平行。本實(shí)用新型采用設(shè)置有通孔陣列的校正板，可以快速有效地對(duì)錐束CT系統(tǒng)的探測(cè)器進(jìn)行幾何校正，完全不需要計(jì)算，先對(duì)探測(cè)器的幾何位置進(jìn)行校正，然后再校正旋轉(zhuǎn)臺(tái)的位置，操作簡(jiǎn)單快速。
【專利說(shuō)明】一種錐束CT系統(tǒng)探測(cè)器幾何校正裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，具體涉及一種用于錐束CT系統(tǒng)探測(cè)器幾何位置的校正裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電子計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描技術(shù)CT (Computed Tomography)在目前核醫(yī)學(xué)影像中發(fā)揮著舉足輕重的作用，尤其是在多模態(tài)成像領(lǐng)域，CT為其他模態(tài)提供了結(jié)構(gòu)信息和衰減校正信息。可以這樣說(shuō)，CT的重建精度在很大程度上決定了其他模態(tài)的圖像重建效果和圖像融合效果。目前，三維錐束CT 一般采用FDK (FeIdkamp)解析重建算法，但是FDK算法的三維重建效果對(duì)三維錐束CT系統(tǒng)的幾何參數(shù)十分敏感，其要求射線源、探測(cè)器和旋轉(zhuǎn)臺(tái)的相對(duì)幾何位置處于理想狀態(tài)，即射線源中心射線垂直射入探測(cè)器中心，旋轉(zhuǎn)軸與中心射線共面垂直正交。因此對(duì)三維錐束CT進(jìn)行幾何校正具有非常重要的意義。
[0003]傳統(tǒng)的幾何校正方法大致可分為異步校正，以及非線性最小二乘法同步校正。所謂異步校正，就是每一步只校正一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)，同步校正就是一次性校正所有的參數(shù)。
[0004]Yi Sun 等人在“A Calibration Method for Misaligned Scanner Geometry inCone-beam Computed Tomography” 一文中提出了一種異步校正的方法:將四個(gè)相同的高密度圓球置于正方形有機(jī)玻璃板的四個(gè)頂點(diǎn)，然后就可得到四個(gè)圓球在探測(cè)器上的投影位置。通過(guò)四個(gè)投影之間的相對(duì)幾何位置關(guān)系即可依次計(jì)算出探測(cè)器各種幾何偏移參數(shù)。但是，這個(gè)方法在每一步都是基于其他參數(shù)理想的情況來(lái)計(jì)算的，并且有的操作要求很難實(shí)現(xiàn)，比如要求射線源中心射線垂直射向四個(gè)點(diǎn)的對(duì)稱中心。而且，該方法需要測(cè)量射線源到探測(cè)器的距離，而實(shí)際上由于射線源焦點(diǎn)位置無(wú)法確定而難以得到該參數(shù)。
[0005]Smekal 等人在“Accurate technique for complete geometric calibration ofcone-beam computed tomography system”中提出了一種在低密度材料上鑲嵌兩圈鋼珠的方法。在一個(gè)圓柱體上鑲嵌上下兩層鋼珠，并且上下各12個(gè)，在圓周上均勻分布，鋼珠之間的相對(duì)位置已知，通過(guò)其在探測(cè)器上的投影中心的相對(duì)位置來(lái)進(jìn)行幾何參數(shù)校正。然而該方法中投影與原鋼珠的對(duì)應(yīng)關(guān)系很容易混淆。
[0006]專利CN202104929U改進(jìn)了上述方法，在兩層鋼珠之間又加上了一個(gè)或多個(gè)定位鋼珠，使得投影和原鋼珠的對(duì)應(yīng)關(guān)系更加明確，同時(shí)該方法在計(jì)算上更加簡(jiǎn)便。但是這兩種方法的精度受到很多因素的干擾，例如校正所用仿體的加工精度、鋼珠之間的相對(duì)位置的測(cè)量精度等。
[0007]所有的異步校正方法，需要測(cè)量射線源到探測(cè)器的距離以及射線源到旋轉(zhuǎn)軸或校正仿體的距離，這些距離參數(shù)不僅難以測(cè)量，而且不可避免的引入了測(cè)量誤差。
[0008]北京航空航天大學(xué)在Non-linear least square estimation of geometricalparameters for Cone-beam three dimensional computed tomography 中提供了一種同步校正的方法。在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上放置一個(gè)鋼珠，經(jīng)360度旋轉(zhuǎn)得到該鋼珠在各個(gè)角度下的投影。通過(guò)提取每個(gè)角度下的投影中心并建立投影中心與幾何參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，即可通過(guò)非線性最小二乘法對(duì)幾何參數(shù)進(jìn)行擬合估計(jì)，從而達(dá)到一次性求解所有幾何參數(shù)的目的。該方法在公式推導(dǎo)過(guò)程中進(jìn)行了過(guò)多的假設(shè)，如探測(cè)器無(wú)面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，無(wú)面外旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸無(wú)角度誤差，只有偏移誤差等，因而對(duì)于實(shí)際情況并不適用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種快速校正錐束CT系統(tǒng)探測(cè)器幾何位置的陣列孔裝置。該裝置及方法相比其他幾何校正方案更加簡(jiǎn)單易行，可以非?？焖儆行У貙?shí)現(xiàn)探測(cè)器的幾何校正，為后續(xù)的旋轉(zhuǎn)軸校正做鋪墊。
[0010]本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于錐束CT系統(tǒng)探測(cè)器幾何位置的校正裝置。
[0011]本實(shí)用新型的錐束CT系統(tǒng)探測(cè)器幾何校正裝置包括:校正板、調(diào)節(jié)臺(tái)、探測(cè)器、X射線源裝置和X射線源臺(tái)；其中，探測(cè)器的探測(cè)面與底面垂直；校正板為平板狀，正面與背面平行，并且垂直于底面；調(diào)節(jié)臺(tái)包括調(diào)節(jié)裝置和安裝在調(diào)節(jié)裝置上的水平的臺(tái)面；x射線源臺(tái)和調(diào)節(jié)臺(tái)分別位于兩端，X射線源裝置位于X射線源臺(tái)上；探測(cè)器的底面放置在調(diào)節(jié)臺(tái)的水平的臺(tái)面上，校正板位于X射線源裝置和探測(cè)器之間放置在調(diào)節(jié)臺(tái)的臺(tái)面上；校正板上設(shè)置有多個(gè)通孔形成通孔陣列，通孔為圓形，每個(gè)通孔的尺寸相同，并且軸向平行。
[0012]調(diào)節(jié)臺(tái)能夠沿三個(gè)互相垂直的軸線移動(dòng)，并能夠繞三個(gè)互相垂直的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。X射線源臺(tái)能夠沿三個(gè)互相垂直的軸線移動(dòng)，并能夠繞三個(gè)互相垂直的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)整X射線源裝置相對(duì)于探測(cè)器的位置。
[0013]在X射線源裝置中，從X射線焦點(diǎn)發(fā)射錐束射線，中心射線沿水平方向，照射在校正板上，射線透過(guò)校正板的通孔投影到探測(cè)器上，通過(guò)通孔在探測(cè)器上的投影形狀來(lái)判斷射線在探測(cè)器上的位置偏移和探測(cè)器自身的角度偏移，從而實(shí)現(xiàn)CT探測(cè)器的快速校正。
[0014]校正板的通孔陣列包括在中心的中心孔，并且包括互相垂直的且包含中心孔的主水平行和主豎直列。中心孔所在的行為主水平行，中心孔所在的列為主豎直列，主水平行和主豎直列互相垂直，主水平行和主豎直列的相交處為中心孔；主水平行平行于底面，主豎直列垂直于底面。通孔陣列的分布是對(duì)稱的。校正板上的其他通孔的分布方式不限，可以為圓形陣列，也可以為方形陣列，其通孔的個(gè)數(shù)也不限，通孔的個(gè)數(shù)越多，校正精度越高。校正板的厚度與通孔的直徑成正比，而校正板的線性衰減系數(shù)與板的厚度成反比，為方便加工且能觀察到通孔投影明顯的形變，一般采用大于IOmm厚度的鋁板，通孔直徑為1mm。
[0015]本實(shí)用新型的進(jìn)一步包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)，旋轉(zhuǎn)臺(tái)位于調(diào)節(jié)臺(tái)和X射線源臺(tái)之間，旋轉(zhuǎn)臺(tái)包括底座和臺(tái)面，旋轉(zhuǎn)臺(tái)的臺(tái)面平行于中心射線，底座能夠在水平面移動(dòng)并能夠繞豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)X射線源裝置發(fā)出的中心射線垂直于探測(cè)面入射到探測(cè)面的中心時(shí)，即完成探測(cè)器的幾何校正后，移走校正板，將校正桿放置在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，根據(jù)校正桿在探測(cè)面上的投影，來(lái)調(diào)整旋轉(zhuǎn)臺(tái)的位置，從而使旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸與X射線焦點(diǎn)和探測(cè)面的中心共面，并且X射線焦點(diǎn)與探測(cè)面的中心連線與旋轉(zhuǎn)軸垂直。
[0016]本實(shí)用新型的錐束CT系統(tǒng)探測(cè)器幾何校正方法，包括以下步驟:
[0017]I)將探測(cè)器放置在調(diào)節(jié)臺(tái)的臺(tái)面上，將校正板緊貼探測(cè)面放置在調(diào)節(jié)臺(tái)上；
[0018]2)在X射線源裝置中，從X射線焦點(diǎn)發(fā)射錐束射線，照射在校正板上，射線透過(guò)校正板的通孔陣列投影到探測(cè)器上，在探測(cè)器上形成投影陣列，根據(jù)投影陣列來(lái)調(diào)整校正板與探測(cè)器的相對(duì)位置，使中心孔的投影斑位于探測(cè)面的中心，從而中心孔的中心和探測(cè)面的中心重合；
[0019]3)校正板與探測(cè)器的相對(duì)位置保持不變，通過(guò)調(diào)整調(diào)節(jié)臺(tái)，調(diào)節(jié)探測(cè)器和校正板的水平和豎直位置，使主水平行的投影斑的長(zhǎng)軸都沿豎直方向，而主豎直列的投影斑的長(zhǎng)軸都沿豎直方向，從而中心射線入射到探測(cè)面的中心；
[0020]4)調(diào)節(jié)探測(cè)器的面外角度偏差，通過(guò)調(diào)整調(diào)節(jié)臺(tái)調(diào)節(jié)探測(cè)器繞水平軸和豎直軸的旋轉(zhuǎn)角度，使中心孔的投影斑為標(biāo)準(zhǔn)的圓形，且該標(biāo)準(zhǔn)圓形已達(dá)到最大，此時(shí)中心射線垂直于探測(cè)面入射到探測(cè)面的中心。
[0021]本實(shí)用新型的錐束CT系統(tǒng)探測(cè)器幾何校正方法，還可以通過(guò)包括以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0022]I)將探測(cè)器放置在調(diào)節(jié)臺(tái)的臺(tái)面上，將校正板放置在調(diào)節(jié)臺(tái)上位于X射線源裝置和探測(cè)器之間；
[0023]2)在X射線源裝置中，從X射線焦點(diǎn)發(fā)射錐束射線，照射在校正板上，射線透過(guò)校正板的通孔陣列投影到探測(cè)器上，在探測(cè)器上形成投影陣列，根據(jù)投影陣列來(lái)調(diào)整校正板與探測(cè)器的相對(duì)位置，使主水平行的投影斑位于探測(cè)器陣列的中心行，并且主豎直列的投影斑位于探測(cè)器陣列的中心列，從而中心射線透過(guò)中心孔的中心照射在探測(cè)器上；
[0024]3)校正板與探測(cè)器的相對(duì)位置保持不變，調(diào)整調(diào)節(jié)臺(tái)，調(diào)節(jié)探測(cè)器的面外角度偏差，使中心孔的投影斑為標(biāo)準(zhǔn)最大圓形，并通過(guò)觀察主水平行或主豎直列的投影斑的長(zhǎng)軸是否相等來(lái)輔助判斷，從而中心射線垂直于探測(cè)面；
[0025]4)得到中心射線在探測(cè)面上的投影坐標(biāo)，根據(jù)投影坐標(biāo)值計(jì)算出中心射線在探測(cè)面上的偏移量，調(diào)整調(diào)節(jié)臺(tái)，使中心射線的坐標(biāo)位于探測(cè)面的中心，此時(shí)中心射線垂直于探測(cè)面入射到探測(cè)面的中心。
[0026]本實(shí)用新型的幾何校正方法進(jìn)一步包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)位置的調(diào)節(jié)，當(dāng)X射線源裝置發(fā)出的中心射線垂直于探測(cè)面入射到探測(cè)面的中心時(shí)，即完成探測(cè)器的幾何校正后，移走校正板，將校正桿放置在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，根據(jù)校正桿在探測(cè)面上的投影，來(lái)調(diào)整旋轉(zhuǎn)臺(tái)的位置，從而使旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸與X射線焦點(diǎn)和探測(cè)面的中心共面，并且X射線焦點(diǎn)與探測(cè)面的中心連線與旋轉(zhuǎn)軸垂直。
[0027]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):
[0028]本實(shí)用新型采用設(shè)置有通孔陣列的校正板，可以快速有效地對(duì)錐束CT系統(tǒng)的探測(cè)器進(jìn)行幾何校正，完全不需要計(jì)算，方便快速。本實(shí)用新型采用校正板，先對(duì)探測(cè)器的幾何位置進(jìn)行校正，然后再校正旋轉(zhuǎn)臺(tái)的位置，操作簡(jiǎn)單快速。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1為本實(shí)用新型的錐束CT系統(tǒng)探測(cè)器幾何校正裝置的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為本實(shí)用新型的錐束CT系統(tǒng)探測(cè)器幾何校正裝置的原理示意圖；
[0031]圖3為幾種探測(cè)器的幾何誤差情況的示意圖，其中，(a)和(b)為探測(cè)面在XZ平面的投影，(c)和(d)為探測(cè)面在xy平面的投影，Ce)為探測(cè)面在yz平面的投影；
[0032]圖4為本實(shí)用新型的錐束CT系統(tǒng)探測(cè)器幾何校正裝置的校正板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖5為本實(shí)用新型的錐束CT系統(tǒng)探測(cè)器幾何校正裝置的投影陣列的示意圖；
[0034]圖6為本實(shí)用新型的錐束CT系統(tǒng)探測(cè)器幾何校正裝置調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖7為旋轉(zhuǎn)臺(tái)的水平偏差的示意圖，其中，(a)為校正桿豎直放置的情況，(b)為校正桿沒(méi)有豎直放置的情況。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0037]如圖1所示，本實(shí)施例的錐束CT系統(tǒng)探測(cè)器幾何校正裝置包括:校正板1、探測(cè)器
4、調(diào)節(jié)臺(tái)5、X射線源裝置6和X射線源臺(tái)7;其中，探測(cè)器4的探測(cè)面和底面垂直；調(diào)節(jié)臺(tái)5包括調(diào)節(jié)裝置和安裝在調(diào)節(jié)裝置上的水平的臺(tái)面；X射線源臺(tái)7和調(diào)節(jié)臺(tái)5分別位于兩端，探測(cè)器4的底面放置在調(diào)節(jié)臺(tái)5的水平的臺(tái)面上，校正板I位于X射線源裝置6和探測(cè)器4之間放置在調(diào)節(jié)臺(tái)5的臺(tái)面上。調(diào)節(jié)臺(tái)5、X射線源臺(tái)7和旋轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)置在光學(xué)平臺(tái)10上。在調(diào)節(jié)臺(tái)5和X射線源臺(tái)7之間為旋轉(zhuǎn)臺(tái)，旋轉(zhuǎn)臺(tái)包括底座81和水平的臺(tái)面82。
[0038]如圖2所示，S代表光源，中心射線沿X軸傳播，XYZ坐標(biāo)系是以中心射線和旋轉(zhuǎn)軸建立的空間坐標(biāo)，O為原點(diǎn)。UV坐標(biāo)系是以實(shí)際探測(cè)器的中心行和中心列建立的平面坐標(biāo)系，理想情況下，該平面平行于Υ0Ζ，且O2位于X軸上，U平行于Y，V平行于Z。待調(diào)整的探測(cè)器位于VO2U平面，O2為待調(diào)整的探測(cè)器的成像中心。
[0039]在本實(shí)施例中，校正板的材料采用鋁板，通孔的分布為7X7的方形陣列。
[0040]圖3為幾種探測(cè)器的幾何誤差情況的示意圖。其中，(a)和(b)為探測(cè)器在XOZ平面的投影，如圖4 (a)所示，探測(cè)器繞U軸旋轉(zhuǎn)Θ ;如圖4 (b)所示，探測(cè)器的成像中心O2距沿V軸距離O相差M。圖(c)和(d)為探測(cè)器在XOY平面的投影，如圖4 (c)所示，探測(cè)器繞V軸旋轉(zhuǎn)β ;如圖4 (d)所示，探測(cè)器的成像中心O2距沿U軸距離O相差A(yù)U。如圖4Ce)所示，探測(cè)器繞X軸旋轉(zhuǎn)Π，對(duì)于這種幾何位置的偏移，由于錐束射線對(duì)平行孔陣列投影的影響關(guān)于中心射線投影位置對(duì)稱，在投影陣列中無(wú)可觀測(cè)變化，可通過(guò)其他方式調(diào)節(jié)。
[0041]如圖4所示，校正板I為平板狀，正面101與背面102平行，并且垂直于底面103。校正板I上設(shè)置有多個(gè)通孔2，形成通孔陣列，通孔2為圓形，每個(gè)通孔的尺寸相同，并且軸向平行。通孔的分布包括在中心的中心孔201，并且通孔的分布包括互相垂直的且包含中心孔的主水平行203和主豎直列202。中心孔201所在的行為主水平行203，中心孔201所在的列為主豎直列202，主水平行203和主豎直列202互相垂直，主水平行203和主豎直列202的相交處為中心孔201 ;主水平行203平行于底面103，主豎直列202垂直于底面103。通孔的分布是對(duì)稱的。在本實(shí)施例中，采用IOmm厚度的鋁板，通孔直徑為1_。
[0042]光源S發(fā)射錐束射線，照射在校正板I上，射線透過(guò)校正板I的通孔2投影到探測(cè)器上，形成投影陣列3，如圖5所示，中心孔201的投影斑301，主水平行形成投影斑303，主豎直列形成投影斑302。圖5所示的為整個(gè)系統(tǒng)理想情況下的投影陣列，投影斑303的長(zhǎng)軸方向豎直，投影斑302長(zhǎng)軸方向水平，投影斑301為標(biāo)準(zhǔn)最大圓形，最終的目的就是使校正板I的投影達(dá)到如圖5所示的效果，那探測(cè)器的校正就完成了。在初始的情況下，投影斑302、301、303的形狀和外圍的投影斑類似。
[0043]本實(shí)施例的錐束CT系統(tǒng)探測(cè)器幾何校正方法，包括以下步驟:
[0044]I)將探測(cè)器4放置在調(diào)節(jié)臺(tái)5的臺(tái)面上，將校正板I放置在調(diào)節(jié)臺(tái)5上，位于X射線源裝置6和探測(cè)器4之間并緊貼探測(cè)面，校正板的底面103位于調(diào)節(jié)臺(tái)5的水平的臺(tái)面，校正板的正面101與探測(cè)面UO2V平行，并且中心孔201在探測(cè)面的中心O2附近。
[0045]2)X射線源裝置發(fā)射錐束射線，照射在校正板I上，射線透過(guò)校正板的通孔投影到探測(cè)器上，形成投影陣列3，根據(jù)中心孔201的投影形成投影斑301的位置，分別沿U軸、V軸方向調(diào)節(jié)校正板，通過(guò)在調(diào)節(jié)臺(tái)5上平推校正板調(diào)節(jié)校正板沿U軸的位移，并通過(guò)在校正板I與調(diào)節(jié)臺(tái)5之間設(shè)置墊片調(diào)節(jié)校正板沿V軸的位移，使投影斑301的中心與探測(cè)面的中心O2重合。例如，當(dāng)投影斑301在平面UO2V內(nèi)的第一象限內(nèi)時(shí)，根據(jù)其中心與U軸、V軸距離，調(diào)節(jié)校正裝置相對(duì)于探測(cè)器分別向-V、_U方向移動(dòng)相應(yīng)距離，再次投影觀察投影斑301位置，繼續(xù)調(diào)節(jié)，直至投影斑301落在探測(cè)面的中心02。此時(shí)，中心孔201的中心軸過(guò)探測(cè)面的中心02。其他情況同理調(diào)節(jié)。
[0046]3)校正板I與探測(cè)器4的相對(duì)位置保持不變，通過(guò)調(diào)整調(diào)節(jié)臺(tái)5來(lái)調(diào)節(jié)探測(cè)器4和校正板I的水平和豎直位置，使中心射線位于探測(cè)面的中心:
[0047]探測(cè)器的位移偏差分別如圖3中沿U軸方向位移ΛΥ、探測(cè)器沿V軸方向位移ΛΖ。在投影陣列3中尋找長(zhǎng)軸水平的投影斑行，以及長(zhǎng)軸豎直的投影斑列，在一幅投影種，只能找到惟一的一行和 惟一的一列。根據(jù)長(zhǎng)軸水平的一行投影斑和長(zhǎng)軸豎直的一列投影斑，分別沿U軸和V軸方向調(diào)節(jié)探測(cè)器，使主豎直列的投影斑302和主水平行的投影斑的長(zhǎng)軸分別水平和豎直。例如，當(dāng)長(zhǎng)軸水平的投影斑位于投影斑302右側(cè)時(shí)，根據(jù)其與投影斑302沿U軸的間距，即探測(cè)器沿U軸方向位移△ Y，調(diào)節(jié)探測(cè)器沿U方向移動(dòng)相應(yīng)距離，再次投影觀察投影斑302形狀，繼續(xù)調(diào)節(jié)，直至投影斑302的長(zhǎng)軸沿水平方向；同理調(diào)節(jié)探測(cè)器沿V軸方向位置，使投影斑303的長(zhǎng)軸沿豎直方向。此時(shí)，中心射線通過(guò)中心孔201打在探測(cè)面的中心02。其他情況同理調(diào)節(jié)。
[0048]需說(shuō)明，由于探測(cè)面外轉(zhuǎn)角也會(huì)對(duì)投影陣列3產(chǎn)生影響，如圖2中探測(cè)器繞U軸旋轉(zhuǎn)角Θ會(huì)導(dǎo)致投影陣列3產(chǎn)生V軸方向壓縮，而探測(cè)器繞V軸旋轉(zhuǎn)角β會(huì)導(dǎo)致投影陣列3產(chǎn)生U軸方向壓縮，但以上壓縮效果對(duì)各投影斑長(zhǎng)軸方向不起決定性作用，即對(duì)探測(cè)器的位移和面外轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)相互獨(dú)立。
[0049]4)調(diào)節(jié)探測(cè)器的面外角度偏差，使中心孔的投影斑301為標(biāo)準(zhǔn)的最大圓形，主水平行的投影斑303的長(zhǎng)軸大小關(guān)于中心孔的投影斑所在列方向?qū)ΨQ相等；同樣的，主豎直列的投影斑302的長(zhǎng)軸大小關(guān)于中心孔的投影斑所在行方向?qū)ΨQ相等；同時(shí)其他投影斑的長(zhǎng)軸方向和大小關(guān)于中心孔的投影斑所在行和列方向軸對(duì)稱分布，且關(guān)于中心孔的投影斑的中心對(duì)稱分布，此時(shí)中心射線垂直于探測(cè)面，投影陣列3如圖5所示。
[0050]上面的實(shí)施例在校正探測(cè)面的幾何位置時(shí)，先使中心射線位于探測(cè)面的中心，后調(diào)節(jié)中心射線與探測(cè)面垂直。探測(cè)面的幾何位置校正，還可以通過(guò)先校正中心射線使其與探測(cè)面垂直，后調(diào)節(jié)中心射線入射到探測(cè)面的中心。并且，還可以進(jìn)一步的對(duì)旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行調(diào)節(jié)，具體的校正方法包括以下步驟:
[0051]I)將探測(cè)器4放置在調(diào)節(jié)臺(tái)5的臺(tái)面上，將校正板I放置在調(diào)節(jié)臺(tái)5上位于X射線源裝置6和探測(cè)器4之間，校正板I位于探測(cè)器4之間可以有一定的距離，不需要緊貼探測(cè)面，校正板的底面103位于調(diào)節(jié)臺(tái)的水平的臺(tái)面，校正板的正面101與探測(cè)面UO2V平行，并且中心孔201在探測(cè)面的中心O2附近。
[0052]2)調(diào)節(jié)探測(cè)器位移，使中心射線穿過(guò)中心孔201垂直入射到探測(cè)面上:
[0053]在投影陣列3中尋找長(zhǎng)軸水平的投影斑行，以及長(zhǎng)軸豎直的投影斑列，在一幅投影中，只能找到惟一的一行和惟一的一列。根據(jù)長(zhǎng)軸水平的一行投影斑和長(zhǎng)軸豎直的一列投影斑分別沿U軸和V軸方向調(diào)節(jié)探測(cè)器，使主豎直列的投影斑302和主水平行的投影斑303的長(zhǎng)軸分別水平和豎直。例如，當(dāng)長(zhǎng)軸水平的投影斑位于投影斑302右側(cè)時(shí)，根據(jù)其與投影斑302沿U軸的間距，即探測(cè)器沿U軸方向位移△ Y，調(diào)節(jié)探測(cè)器沿U方向移動(dòng)相應(yīng)距離，再次投影觀察投影斑302形狀，繼續(xù)調(diào)節(jié)，直至投影斑302的長(zhǎng)軸沿水平方向；同理調(diào)節(jié)探測(cè)器沿V軸方向位置，使投影斑303的長(zhǎng)軸沿豎直方向，此時(shí)，中心射線通過(guò)中心孔201打在探測(cè)面的中心02。其他情況同理調(diào)節(jié)。
[0054]3)調(diào)節(jié)探測(cè)器的面外角度偏差，使中心射線垂直于探測(cè)面:
[0055]探測(cè)器的面外角度偏差分別為圖3中探測(cè)器繞U軸旋轉(zhuǎn)角Θ、探測(cè)器繞V軸旋轉(zhuǎn)角β。觀察投影斑301的形狀，若其長(zhǎng)軸方向沿U軸或V軸方向，則調(diào)節(jié)探測(cè)器繞U軸或V軸轉(zhuǎn)角，使投影斑301為標(biāo)準(zhǔn)最大圓形。同時(shí)，可通過(guò)觀察位于中心行或中心列上關(guān)于投影斑301對(duì)稱位置的投影斑的長(zhǎng)軸是否相等，來(lái)輔助判斷調(diào)節(jié)后探測(cè)器的面外角度是否已調(diào)節(jié)完畢。
[0056]例如，當(dāng)投影斑301的長(zhǎng)軸方向沿U軸，表明探測(cè)器存在繞U軸旋轉(zhuǎn)角Θ，此時(shí)觀察中心列上關(guān)于投影斑301對(duì)稱的投影斑304和305長(zhǎng)軸是否相等，若投影斑304的長(zhǎng)軸大于投影斑305長(zhǎng)軸，表明角度Θ是由探測(cè)器沿逆時(shí)針?lè)较蚶@U軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生，則沿順時(shí)針?lè)较蛘{(diào)節(jié)探測(cè)器繞U軸旋轉(zhuǎn)適當(dāng)角 度，再次觀察投影斑301的長(zhǎng)軸方向及投影斑304和305的長(zhǎng)軸是否相等，若投影斑304的長(zhǎng)軸小于投影斑305的長(zhǎng)軸，則沿逆時(shí)針?lè)较蛘{(diào)節(jié)探測(cè)器繞U軸旋轉(zhuǎn)適當(dāng)角度。如此反復(fù)，直至投影斑301為標(biāo)準(zhǔn)圓形，且投影斑304和305的長(zhǎng)軸相等。此時(shí)探測(cè)器繞U軸旋轉(zhuǎn)角度Θ調(diào)節(jié)完畢。同理調(diào)節(jié)探測(cè)器繞V軸旋轉(zhuǎn)角β。其他情況同理調(diào)節(jié)。
[0057]需說(shuō)明，由于探測(cè)面外轉(zhuǎn)角也會(huì)對(duì)投影陣列3產(chǎn)生影響，如圖2中探測(cè)器繞U軸旋轉(zhuǎn)角Θ會(huì)導(dǎo)致投影陣列3產(chǎn)生V軸方向壓縮，而探測(cè)器繞V軸旋轉(zhuǎn)角β會(huì)導(dǎo)致投影陣列3產(chǎn)生U軸方向壓縮，但以上壓縮效果對(duì)各投影斑長(zhǎng)軸方向不起決定性作用，即對(duì)探測(cè)器的位移和面外轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)相互獨(dú)立。
[0058]4)調(diào)節(jié)探測(cè)器，使中心射線垂直射入探測(cè)面的中心:
[0059]由步驟3可以獲取中心射線在探測(cè)器4上的投影坐標(biāo)，根據(jù)該投影坐標(biāo)值計(jì)算出中心射線與探測(cè)器4的中心在U，V方向上的偏移量，調(diào)整調(diào)節(jié)臺(tái)以調(diào)節(jié)探測(cè)器的位置，使中心射線垂直射入探測(cè)器中心。例如，當(dāng)投影斑301在平面UOV內(nèi)的第一象限內(nèi)時(shí)，根據(jù)其中心與U軸、V軸距離，調(diào)節(jié)探測(cè)器分別向V、U方向移動(dòng)相應(yīng)距離即可，此時(shí)，中心射線垂直射入探測(cè)面的中心，投影陣列3如圖5所示。
[0060]5)以上調(diào)整完中心射線垂直于探測(cè)面入射到探測(cè)面的中心后，去掉校正板，將校正桿9放置在旋轉(zhuǎn)臺(tái)的水平的臺(tái)面82的任意位置上，旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)一周，從而在探測(cè)面上獲得校正桿9旋轉(zhuǎn)一周的投影，投影為關(guān)于豎直軸對(duì)稱的四邊形，四邊形的對(duì)稱軸就是旋轉(zhuǎn)軸的投影，通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸的投影與探測(cè)面的中心的距離，調(diào)整旋轉(zhuǎn)臺(tái)的底座81，從而將旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸調(diào)整到中心射線上。分兩種情況:
[0061](a)校正桿豎直放置在水平的臺(tái)面82上，通過(guò)讓旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)一周，獲得校正桿9的多角度投影，是一矩形，如圖7(a)所示。通過(guò)尋找投影在U方向上距離V軸最遠(yuǎn)的距離，例如校正桿9在U正方向最遠(yuǎn)距離為50個(gè)像素大小，在U的負(fù)方向距V軸最遠(yuǎn)距離為30個(gè)像素，這樣我們就可以得知旋轉(zhuǎn)軸沿著Y軸正方向有便宜誤差，然后調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臺(tái)的底座81使其沿著Y軸的反方向移動(dòng)(50-30)/4*pixel_size。其中pixel_size是探測(cè)器的像素大小，如探測(cè)器像素大小74.Sum.重復(fù)試驗(yàn)2?3次即可把旋轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)節(jié)到理想位置。
[0062](b)若校正桿9沒(méi)有放置豎直，則其投影就如圖7 (b)所示，是一等腰梯形。等腰梯形的最遠(yuǎn)的兩端是傾斜的直線，但是校正方法基本一樣，我們通過(guò)尋找距離V軸最遠(yuǎn)的直線，然后畫(huà)出他們的對(duì)稱軸，這樣就可算出偏移量？U，然后調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臺(tái)可調(diào)底座系統(tǒng)使其沿著Y軸的反方向移動(dòng)？υ/4，重復(fù)試驗(yàn)2?3次即可把旋轉(zhuǎn)軸調(diào)節(jié)到理想位置。
[0063]最后需要注意的是，公布實(shí)施方式的目的在于幫助進(jìn)一步理解本實(shí)用新型，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解:在不脫離本實(shí)用新型及所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換和修改都是可能的。因此，本實(shí)用新型不應(yīng)局限于實(shí)施例所公開(kāi)的內(nèi)容，本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍以權(quán)利要求書(shū)界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種錐束CT系統(tǒng)探測(cè)器幾何校正裝置，其特征在于，所述校正裝置包括:校正板(I)、探測(cè)器(4)、調(diào)節(jié)臺(tái)(5)、X射線源裝置(6)和X射線源臺(tái)(7);其中，所述探測(cè)器(4)的探測(cè)面與底面垂直；所述校正板(I)為平板狀，正面與背面平行，并且垂直于底面；所述調(diào)節(jié)臺(tái)(5)包括調(diào)節(jié)裝置和安裝在調(diào)節(jié)裝置上的水平的臺(tái)面；所述X射線源臺(tái)(7)和調(diào)節(jié)臺(tái)分別位于兩端，所述X射線源裝置(6)位于X射線源臺(tái)(7)上；所述探測(cè)器(4)的底面放置在調(diào)節(jié)臺(tái)(5)的水平的臺(tái)面上，校正板(I)位于X射線源裝置(6)和探測(cè)器(4)之間放置在調(diào)節(jié)臺(tái)(5)的臺(tái)面上；所述校正板(I)上設(shè)置有多個(gè)通孔(2)，形成通孔陣列，通孔(2)為圓形，每個(gè)通孔的尺寸相同，并且軸向平行。
2.如權(quán)利要求1所述的校正裝置，其特征在于，所述校正板的通孔陣列包括在中心的中心孔(201)，并且包括互相垂直的且包含中心孔的主水平行(203)和主豎直列(202)；所述中心孔(201)所在的行為主水平行，中心孔所在的列為主豎直列，主水平行和主豎直列互相垂直，主水平行和主豎直列的相交處為中心孔；所述主水平行(203)平行于底面(103)，所述主豎直列(202)垂直于底面(103) ο
3.如權(quán)利要求1所述的校正裝置，其特征在于，所述校正板(I)的厚度與通孔的直徑成正比。
4.如權(quán)利要求1所述的校正裝置，其特征在于，所述校正板(I)的線性衰減系數(shù)與板的厚度成反比。
5.如權(quán)利要求1所述的校正裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)臺(tái)(5)沿三個(gè)互相垂直的軸線移動(dòng)，并繞三個(gè)互相垂直的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.如權(quán)利要求1所述的校正裝置，其特征在于，所述X射線源臺(tái)(7)沿三個(gè)互相垂直的軸線移動(dòng)，并繞三個(gè)互相垂直的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
7.如權(quán)利要求1所述的校正裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)，所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)位于調(diào)節(jié)臺(tái)(5)和X射線源臺(tái)(7)之間，所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)包括底座(81)和臺(tái)面(82)。
【文檔編號(hào)】A61B6/03GK203763103SQ201420006024
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月6日
【發(fā)明者】任秋實(shí), 周坤, 李 真, 黃益星, 呂江超, 田澗, 姜喆, 楊昆 申請(qǐng)人:北京大學(xué)