專利名稱:計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的x射線準(zhǔn)直器及其掃描成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其是一種計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線準(zhǔn)直器及其掃描成像方法。
背景技術(shù)：
目前，在牙科錐束計(jì)算機(jī)斷層掃描中，如圖I，主要組成部件包括旋轉(zhuǎn)機(jī)架，升降立柱，X射線源，探測(cè)器，以及X射線準(zhǔn)直器。這些部件由系統(tǒng)軟件通過(guò)控制單元控制。
在這些部件中，X射線源的準(zhǔn)直器控制X射線的照射范圍，以便在對(duì)小感興趣區(qū)域 成像的同時(shí)降低對(duì)病人的輻射劑量。準(zhǔn)直器一般由四個(gè)刀片狀的平板組成，如圖2所示。這些片狀準(zhǔn)直器對(duì)X射線有很強(qiáng)的阻擋效果，因此病人和探測(cè)器只被未阻擋部分照射，從而避免對(duì)感興趣區(qū)域之外的組織的過(guò)度輻射。
一般情況下，如圖3，這四個(gè)刀片平板由兩個(gè)電機(jī)控制，每個(gè)電機(jī)分別控制左右和上下兩組平板。每組平板分別固定在ー個(gè)正反絲桿上。因此電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每組中的兩塊平板分別向上下或者左右運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到放大和縮小準(zhǔn)直器窗位的目的。在每次掃描中，感興趣區(qū)域必須被預(yù)先確定，射線準(zhǔn)直器窗ロ大小也被調(diào)整到相應(yīng)大小，并在整個(gè)掃描過(guò)程中始終保持不變。
然而，上面所描述的牙科CT準(zhǔn)直器設(shè)計(jì)主要存在兩個(gè)問(wèn)題
I.當(dāng)感興趣區(qū)域不在系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)中心時(shí)的過(guò)量輻射問(wèn)題；
2.小感興趣區(qū)域重建時(shí)的數(shù)據(jù)缺失問(wèn)題；
準(zhǔn)直器必須打開到能確保X射線照到整個(gè)感興趣區(qū)域。因?yàn)樯渚€準(zhǔn)直器在掃描過(guò)程中并不移動(dòng)，如果小感興趣區(qū)域不在系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)中心，如圖4所示，當(dāng)準(zhǔn)直器刀片I打開到感興趣區(qū)域能被X射線照到時(shí)，準(zhǔn)直器刀片2也必須跟著打開相同的幅度，以保證當(dāng)射線旋轉(zhuǎn)到相反方向時(shí)，小感興趣區(qū)域仍在掃描范圍中。因此此類準(zhǔn)直器設(shè)計(jì)的掃描區(qū)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小感興趣區(qū)域，從而造成對(duì)病人不必要的輻射。
當(dāng)小感興趣區(qū)域處于系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)中心時(shí)，準(zhǔn)直器能很好地控制X射線的照射區(qū)域，從而保證掃描區(qū)域和小感興趣區(qū)域一致，如圖5所示。但是由于病人的大部分身體結(jié)構(gòu)處于小感興趣之外，并且這些身體結(jié)構(gòu)并沒有被X射線完整地掃過(guò)，因此在圖像重建時(shí)，會(huì)造成數(shù)據(jù)缺失的問(wèn)題并對(duì)小感興趣區(qū)域之內(nèi)的圖像造成偽影。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線準(zhǔn)直器及其掃描成像方法，針對(duì)牙科錐束CT上述存在的問(wèn)題，解決了現(xiàn)有計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中過(guò)量輻射和數(shù)據(jù)缺失的問(wèn)題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線調(diào)制器，包括上下2組準(zhǔn)直器刀片和左右2組調(diào)制器刀片。2組調(diào)制器刀片由電機(jī)分別控制，井能跟蹤小感興趣區(qū)域8隨照射角度變化而產(chǎn)生的位移；2組調(diào)制器刀片對(duì)X射線有一定的透明度，調(diào)制器刀片允許一部分X射線透過(guò)，并在穿過(guò)成像物體后被探測(cè)器接受，使得這部分X射線不直接參與成像。
所述計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線準(zhǔn)直器包括電機(jī)B2、與電機(jī)B2連接的絲桿B20、由絲桿B20驅(qū)動(dòng)移動(dòng)的調(diào)制器刀片B4、電機(jī)C3、與電機(jī)C3連接的絲桿C30、由絲桿C30驅(qū)動(dòng)移動(dòng)的調(diào)制器刀片C5，所述調(diào)制器刀片B4和調(diào)制器刀片C5分別在同一個(gè)平面或相互平行的平面內(nèi)做水平移動(dòng)。
所述調(diào)制器刀片B4靠近調(diào)制器刀片C5的一側(cè)為調(diào)制器刀片B不完全阻擋部分40，調(diào)制器刀片C5靠近調(diào)制器刀片B4的一側(cè)為調(diào)制器刀片C不完全阻擋部分50。
所述調(diào)制器刀片B不完全阻擋部分40對(duì)X光的透視率大于調(diào)制器刀片B4對(duì)X光的透視率。
所述調(diào)制器刀片C不完全阻擋部分50對(duì)X光的透視率大于調(diào)制器刀片C5對(duì)X光的透視率。
所述調(diào)制器刀片B不完全阻擋部分40的厚度小于調(diào)制器刀片B4的厚度，或者當(dāng)選取不同材料吋，B不完全阻擋部分40的對(duì)X射線的阻擋率小于調(diào)制器刀片B4的阻擋率。
所述調(diào)制器刀片C不完全阻擋部分50的厚度小于調(diào)制器刀片C5的厚度，或者當(dāng)選取不同材料吋，C不完全阻擋部分50的對(duì)X射線的阻擋率小于調(diào)制器刀片C5的阻擋率。
所述計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線調(diào)制器還包括電機(jī)Al、與電機(jī)Al連接的絲桿A10、由絲桿AlO驅(qū)動(dòng)的可張開或閉合的一組準(zhǔn)直器刀片A7，該組準(zhǔn)直器刀片 A7、準(zhǔn)直器刀片B4和準(zhǔn)直器刀片C5之間合成的窗ロ為照射區(qū)域6。準(zhǔn)直器刀片A7在掃描過(guò)程中并不移動(dòng)。
平板探測(cè)器9始終位于X光源的一定位置，并與之垂直。
一種計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線掃描成像方法，包括以下步驟
a)預(yù)掃描在預(yù)掃描過(guò)程中，機(jī)架在兩個(gè)方向(0°和90° )分別通過(guò)如權(quán)利要求
I至7任意之一所述的計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線準(zhǔn)直器采集兩幅靜態(tài)的X射線透視圖，這兩幅圖經(jīng)過(guò)處理后顯示病人的平面組織結(jié)構(gòu)；
b)確定小感興趣區(qū)域當(dāng)預(yù)掃描完成后，兩幅預(yù)掃描圖被同時(shí)顯示給操作員，操作員在這兩幅圖上標(biāo)記出小感興趣的區(qū)域，系統(tǒng)軟件根據(jù)操作員在這兩幅ニ維圖上的標(biāo)記，自動(dòng)計(jì)算出感興趣區(qū)域在三維空間中的位置；
c)開始掃描在此過(guò)程中，操作員還應(yīng)當(dāng)根據(jù)掃描應(yīng)用的要求確定其他掃描參數(shù)；
移動(dòng)調(diào)制器刀片系統(tǒng)在掃描過(guò)程中，可以實(shí)時(shí)知道掃描的方向，根據(jù)這個(gè)方向及相應(yīng)計(jì)算得到的調(diào)制器刀片位置信息，系統(tǒng)控制模塊驅(qū)動(dòng)準(zhǔn)直器電機(jī)以使得兩個(gè)調(diào)制器刀片移動(dòng)到對(duì)應(yīng)的位置；
d)數(shù)據(jù)采集在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，射線源發(fā)出X射線，穿過(guò)被掃描的病人后被探測(cè)器接受；探測(cè)器將這一段時(shí)間內(nèi)接受的X射線能量都收集起來(lái)，轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，并進(jìn)行數(shù)字化處理，該數(shù)字化的信號(hào)被傳輸?shù)较到y(tǒng)存儲(chǔ)裝置等待被處理和重建；數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，調(diào)制器刀片上調(diào)制器刀片不完全阻擋部分的數(shù)據(jù)被ー并讀出；[0027]e)旋轉(zhuǎn)機(jī)架在當(dāng)前位置的數(shù)據(jù)采集完成后，系統(tǒng)進(jìn)行是否掃描完成的判斷，如果已完成則斷開X射線并退出掃描；如果需要繼續(xù)掃描，系統(tǒng)控制模塊驅(qū)動(dòng)機(jī)架旋轉(zhuǎn)電機(jī)以使得機(jī)架旋轉(zhuǎn)到下一個(gè)采集位置，這個(gè)旋轉(zhuǎn)過(guò)程可以是連續(xù)的也可以是脈沖式的，機(jī)架到達(dá)下ー個(gè)采集位置后，重復(fù)上述步驟d和步驟e。
所述小感興趣區(qū)域是ー個(gè)圓柱體，根據(jù)這個(gè)感興趣區(qū)域的三維位置，系統(tǒng)進(jìn)一歩計(jì)算出在系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，調(diào)制器刀片處于的相應(yīng)的位置，以使得在任意方向，X射線源只照射到感興趣區(qū)域。
所述步驟4中，系統(tǒng)控制模塊驅(qū)動(dòng) 準(zhǔn)直器電機(jī)以使得兩個(gè)準(zhǔn)直器刀片移動(dòng)到對(duì)應(yīng)的位置的過(guò)程是連續(xù)的或者是脈沖式的。
所述步驟e中，射線源發(fā)出X射線的發(fā)射方式是連續(xù)式的或者是脈沖式的。
在發(fā)明的技術(shù)方案中，左右方向的調(diào)制器刀片由兩個(gè)電機(jī)B和電機(jī)C分別控制。這樣，當(dāng)小感興趣區(qū)域不在系統(tǒng)選擇中心吋，兩個(gè)調(diào)制器刀片可以被調(diào)節(jié)到任意位置，從而讓X射線只覆蓋小感興趣區(qū)域(如圖7所示)。小感興趣區(qū)域由操作員在預(yù)掃描中定義。一旦需要掃描的小感興趣區(qū)域被確定后，在任意源方向上需要照射的區(qū)域可以被實(shí)時(shí)計(jì)算出來(lái)。調(diào)制器刀片B和調(diào)制器刀片C即有電機(jī)B和電機(jī)C實(shí)時(shí)移動(dòng)到相應(yīng)的位置，從而保證在任意源方向，X射線只覆蓋小感興趣區(qū)域。由此，這樣的設(shè)計(jì)可以避免當(dāng)小感興趣區(qū)域不在中心時(shí)，系統(tǒng)對(duì)病人的過(guò)量福射。
另外，調(diào)制器本身也從單ー的阻擋變成對(duì)X射線有一定的透明度，如圖8所示。在感興趣之外，調(diào)制器在一定長(zhǎng)度上并不完全阻擋X射線。在這部分區(qū)域，從球管出來(lái)的X射線有一定的穿透率(比如10%)。這個(gè)穿透率不必要是常數(shù)，可以隨離感興趣區(qū)域的遠(yuǎn)近作相應(yīng)調(diào)整，比如將調(diào)制器做成楔形。這樣，在感興趣區(qū)域之外，探測(cè)器也能接收到一部分穿透病人的X射線，而這部分信號(hào)可以用在圖像重建算法中，從而消除感興趣區(qū)域中的偽影。由于這部分射線已經(jīng)被預(yù)先減弱，對(duì)病人輻射劑量的増加并不大，但是可以大幅提高圖像質(zhì)量，從而幫助醫(yī)生作出更準(zhǔn)確的診斷。
這個(gè)源調(diào)制器的設(shè)計(jì)并不局限在牙科錐束CT中。在普通CT上，可以同樣應(yīng)用這樣的調(diào)制器設(shè)計(jì)并達(dá)到同樣的降低輻射和消除偽影的效果。
在全掃描(360度掃描)的過(guò)程中，由于探測(cè)器尺寸的限制，平板探測(cè)器采集的投影只能在某些角度在旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)覆蓋整個(gè)物體(比如頭顱)。這就會(huì)造成投影數(shù)據(jù)在旋轉(zhuǎn)平面方向有截?cái)?橫向截?cái)?。它會(huì)引起重建結(jié)果的低頻信息失真(像素的CT值不準(zhǔn))。為了得到更加準(zhǔn)確的重建結(jié)果，我們提出了一種基于投影數(shù)據(jù)一致性定律的解析延拓辦法。投影數(shù)據(jù)的一致性定律是這樣的，物體的2維平行束投影在每個(gè)角度的積分是恒定的。這樣，我們就可以根據(jù)那些探測(cè)器可以覆蓋整個(gè)頭顱的角度的投影得到這個(gè)恒定的積分值，然后用這個(gè)恒定積分值來(lái)決定解析延拓的范圍和大小，來(lái)保證比較準(zhǔn)確的CT值。
本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明的一種計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線準(zhǔn)直器及其掃描成像方法，其2組調(diào)制器刀片由電機(jī)分別控制，井能跟蹤小感興趣區(qū)域隨照射角度變化而產(chǎn)生的位移。本發(fā)明的調(diào)制器刀片對(duì)X射線有一定的透明度。調(diào)制器允許一部分X射線透過(guò)，并在穿過(guò)成像物體后被探測(cè)器接受。這部分X射線不直接參與成像，但是可以提高成像區(qū)域的圖像質(zhì)量。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)的牙科維束CT不意圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)的牙科錐束CT中的X射線準(zhǔn)直器示意圖。
圖3是現(xiàn)有技術(shù)的牙科錐束CT中準(zhǔn)直器刀片的控制示意圖。
圖4是現(xiàn)有技術(shù)的當(dāng)感興趣區(qū)域不在中心時(shí)的過(guò)掃描問(wèn)題示意圖。
圖5是現(xiàn)有技術(shù)的感興趣區(qū)域在系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)中心時(shí)的數(shù)據(jù)缺失問(wèn)題示意圖。
圖6是本發(fā)明的計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線準(zhǔn)直器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是本發(fā)明的計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線調(diào)制器的工作狀態(tài) 示意圖，圖中左右方向的兩個(gè)調(diào)制器刀片由兩個(gè)電機(jī)分別控制，從而保證在任意源方向，X射線能動(dòng)態(tài)覆蓋感興趣區(qū)域。
圖8是本發(fā)明的計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線調(diào)制器的另ー種結(jié)構(gòu)示意圖，圖中調(diào)制器刀片與不完全阻擋部分的X射線穿透率不同。
圖9是本發(fā)明的計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線掃描成像方法的エ作流程示意圖
圖10是本發(fā)明的計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線掃描成像方法的系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理流程示意圖。
圖中1為電機(jī)A、10為絲桿A、2為電機(jī)B、20為絲桿B、3為電機(jī)C、30為絲桿C、4為調(diào)制器刀片B、40為調(diào)制器刀片B不完全阻擋部分、5為調(diào)制器刀片C、50為調(diào)制器刀片C不完全阻擋部分、6為照射區(qū)域、7為準(zhǔn)直器刀片A、8為小感興趣區(qū)域、9為平板探測(cè)器。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步描述
如圖6、圖7、圖8，一種計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線準(zhǔn)直器，包括上下2組準(zhǔn)直器刀片和左右2組調(diào)制器刀片。2組調(diào)制器刀片由電機(jī)分別控制，并能跟蹤小感興趣區(qū)域8隨照射角度變化而產(chǎn)生的位移；2組調(diào)制器刀片對(duì)X射線有一定的透明度，調(diào)制器刀片允許一部分X射線透過(guò)，并在穿過(guò)成像物體后被探測(cè)器接受，這部分X射線射線可被用于解決小感興趣區(qū)域掃描的數(shù)據(jù)缺失問(wèn)題，從而改善小感興趣區(qū)域內(nèi)部的圖像質(zhì)量。本發(fā)明中的調(diào)制器對(duì)X射線進(jìn)行兩個(gè)方面的調(diào)制，一個(gè)是空間上對(duì)小感興趣區(qū)域的跟蹤，一個(gè)是X射線在小感興趣區(qū)域外的通量分布。。
所述計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線準(zhǔn)直器包括電機(jī)B2、與電機(jī)B2連接的絲桿B20、由絲桿B20驅(qū)動(dòng)移動(dòng)的調(diào)制器刀片B4、電機(jī)C3、與電機(jī)C3連接的絲桿C30、由絲桿C30驅(qū)動(dòng)移動(dòng)的調(diào)制器刀片C5，所述調(diào)制器刀片B4和調(diào)制器刀片C5分別在同一個(gè)平面或相互平行的平面內(nèi)做水平移動(dòng)。
所述調(diào)制器刀片B4靠近調(diào)制器刀片C5的一側(cè)為調(diào)制器刀片B不完全阻擋部分40，調(diào)制器刀片C5靠近調(diào)制器刀片B4的一側(cè)為調(diào)制器刀片C不完全阻擋部分50。
所述調(diào)制器刀片B不完全阻擋部分40對(duì)X光的透視率小于調(diào)制器刀片B4對(duì)X光的透視率。[0053]所述調(diào)制器刀片C不完全阻擋部分50對(duì)X光的透視率小于調(diào)制器刀片C5對(duì)X光的透視率。
所述調(diào)制器刀片B不完全阻擋部分40的厚度小于調(diào)制器刀片B4的厚度，或者當(dāng)選取不同材料吋，B不完全阻擋部分40的對(duì)X射線的阻擋率小于調(diào)制器刀片B4的阻擋率。
所述調(diào)制器刀片C不完全阻擋部分50的厚度小于調(diào)制器刀片C5的厚度，或者當(dāng)選取不同材料吋，C不完全阻擋部分50的對(duì)X射線的阻擋率小于調(diào)制器刀片C5的阻擋率。
所述計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線準(zhǔn)直器還包括電機(jī)Al、與電機(jī)Al連接的絲桿A10、由絲桿AlO驅(qū)動(dòng)的可張開或閉合的一組準(zhǔn)直器刀片A7，該組準(zhǔn)直器刀片A7、調(diào)制器刀片B4和調(diào)制器刀片C5之間合成的窗ロ為照射區(qū)域6。準(zhǔn)直器刀片A7在掃描過(guò)程中并不移動(dòng)。
平板探測(cè)器9始終位于X光源的一定位置，并與之垂直。
本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線掃描成像方法，包括以下步驟
a)預(yù)掃描在預(yù)掃描過(guò)程中，機(jī)架在兩個(gè)方向(0°和90° )分別通過(guò)如權(quán)利要求
I至7任意之一所述的計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線準(zhǔn)直器采集兩幅靜態(tài)的X射線透視圖，這兩幅圖經(jīng)過(guò)處理后顯示病人的平面組織結(jié)構(gòu)；
b)確定小感興趣區(qū)域當(dāng)預(yù)掃描完成后，兩幅預(yù)掃描圖被同時(shí)顯示給操作員，操作員在這兩幅圖上標(biāo)記出小感興趣的區(qū)域，系統(tǒng)軟件根據(jù)操作員在這兩幅ニ維圖上的標(biāo)記，自動(dòng)計(jì)算出感興趣區(qū)域在三維空間中的位置；
c)開始掃描在此過(guò)程中，操作員還應(yīng)當(dāng)根據(jù)掃描應(yīng)用的要求確定其他掃描參數(shù)；
移動(dòng)調(diào)制器刀片系統(tǒng)在掃描過(guò)程中，可以實(shí)時(shí)知道掃描的方向，根據(jù)這個(gè)方向及相應(yīng)計(jì)算得到的調(diào)制器刀片位置信息，系統(tǒng)控制模塊驅(qū)動(dòng)準(zhǔn)直器電機(jī)以使得兩個(gè)調(diào)制器刀片移動(dòng)到對(duì)應(yīng)的位置；
d)數(shù)據(jù)采集在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，射線源發(fā)出X射線，穿過(guò)被掃描的病人后被探測(cè)器接受；探測(cè)器將這一段時(shí)間內(nèi)接受的X射線能量都收集起來(lái)，轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，并進(jìn)行數(shù)字化處理，該數(shù)字化的信號(hào)被傳輸?shù)较到y(tǒng)存儲(chǔ)裝置等待被處理和重建；數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，調(diào)制器刀片上調(diào)制器刀片不完全阻擋部分的數(shù)據(jù)被ー并讀出；
e)旋轉(zhuǎn)機(jī)架在當(dāng)前位置的數(shù)據(jù)采集完成后，系統(tǒng)進(jìn)行是否掃描完成的判斷，如果已完成則斷開X射線并退出掃描；如果需要繼續(xù)掃描，系統(tǒng)控制模塊驅(qū)動(dòng)機(jī)架旋轉(zhuǎn)電機(jī)以使得機(jī)架旋轉(zhuǎn)到下一個(gè)采集位置，這個(gè)旋轉(zhuǎn)過(guò)程可以是連續(xù)的也可以是脈沖式的，機(jī)架到達(dá)下ー個(gè)采集位置后，重復(fù)上述步驟d和步驟e。
小感興趣區(qū)域是ー個(gè)圓柱體，根據(jù)這個(gè)感興趣區(qū)域的三維位置，系統(tǒng)進(jìn)ー步計(jì)算出在系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，調(diào)制器刀片處于的相應(yīng)的位置，以使得在任意方向，X射線源只照射到感興趣區(qū)域。
步驟4中，系統(tǒng)控制模塊驅(qū)動(dòng)準(zhǔn)直器電機(jī)以使得兩個(gè)準(zhǔn)直器刀片移動(dòng)到對(duì)應(yīng)的位置的過(guò)程是連續(xù)的或者是脈沖式的。
步驟e中，射線源發(fā)出X射線的發(fā)射方式是連續(xù)式的或者是脈沖式的。
本發(fā)明的工作流程為[0069]關(guān)于CT 的工作原理請(qǐng)參見 CN200910003449. 2，CN201010625184. 2，CN201110207998. 9 等。
a)預(yù)掃描。在預(yù)掃描過(guò)程中，機(jī)架在兩個(gè)方向(0°和90° )分別采集兩幅靜態(tài)的X射線透視圖。這兩幅圖經(jīng)過(guò)處理后顯示病人的平面組織結(jié)構(gòu)。預(yù)掃描實(shí)際上是ー個(gè)錐狀X射線源在探測(cè)器上的投影，因此需要兩個(gè)方向才能確定ー個(gè)組織在三維空間中的實(shí)際位置。
b)確定感興趣區(qū)域。當(dāng)預(yù)掃描完成后，兩幅預(yù)掃描圖被同時(shí)顯示給操作員 。操作員在這兩幅圖上標(biāo)記出感興趣的區(qū)域。系統(tǒng)軟件根據(jù)操作員在這兩幅ニ維圖上的標(biāo)記，自動(dòng)計(jì)算出感興趣區(qū)域在三維空間中的位置。由于計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)的特點(diǎn)，這個(gè)感興趣區(qū)域一般是ー個(gè)圓柱體。根據(jù)這個(gè)感興趣區(qū)域的三維位置，系統(tǒng)軟件進(jìn)ー步計(jì)算出在系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，調(diào)制器刀片應(yīng)該處于的相應(yīng)的位置，以使得在任意方向，X射線源只照射到感興趣區(qū)域。
c)開始掃描。在此過(guò)程中，操作員還應(yīng)當(dāng)根據(jù)掃描應(yīng)用的要求確定其他掃描參數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)和病人都完成準(zhǔn)備后，操作員可以下達(dá)開始掃描的指令。系統(tǒng)隨即進(jìn)入掃描狀態(tài)。
d)移動(dòng)調(diào)制器刀片。系統(tǒng)在掃描過(guò)程中，可以實(shí)時(shí)知道掃描的方向。根據(jù)這個(gè)方向及相應(yīng)計(jì)算得到的調(diào)制器刀片位置信息，系統(tǒng)控制模塊驅(qū)動(dòng)調(diào)制器電機(jī)以使得兩個(gè)調(diào)制器刀片移動(dòng)到對(duì)應(yīng)的位置。這個(gè)過(guò)程可以是連續(xù)的，也可以是脈沖式的。
e)數(shù)據(jù)采集。在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，射線源發(fā)出X射線，穿過(guò)被掃描的病人后被探測(cè)器接受。這個(gè)X射線的發(fā)射同樣可以是連續(xù)或者是脈沖式的。探測(cè)器將這一段時(shí)間內(nèi)接受的X射線能量都收集起來(lái)，轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，并進(jìn)行數(shù)字化。這個(gè)數(shù)字化的信號(hào)被傳輸?shù)较到y(tǒng)存儲(chǔ)裝置等待被處理和重建。數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，調(diào)制器刀片上半透明部分的數(shù)據(jù)被一井讀出。
f)旋轉(zhuǎn)機(jī)架。在當(dāng)前位置的數(shù)據(jù)采集完成后，系統(tǒng)進(jìn)行是否掃描完成的判斷。如果已完成則斷開X射線并退出掃描。如果需要繼續(xù)掃描，系統(tǒng)控制模塊驅(qū)動(dòng)機(jī)架旋轉(zhuǎn)電機(jī)以使得機(jī)架旋轉(zhuǎn)到下一個(gè)采集位置。這個(gè)旋轉(zhuǎn)過(guò)程可以是連續(xù)的也可以是脈沖式的。機(jī)架到達(dá)下ー個(gè)采集位置后，重復(fù)上述步驟4和步驟5。
本發(fā)明系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理流程參見圖10。當(dāng)原始數(shù)據(jù)被傳輸?shù)较到y(tǒng)軟件平臺(tái)的存儲(chǔ)器之后，數(shù)據(jù)被分割成成像區(qū)域數(shù)據(jù)和非成像區(qū)域數(shù)據(jù)兩部分。這兩部分區(qū)域的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)相應(yīng)的校正算法處理后，被重新合并。合并后的數(shù)據(jù)被送往圖像重建軟件以生成最終圖像。
上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)構(gòu)思前提下，本領(lǐng)域中普通工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求
書中。
權(quán)利要求
1.一種計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線準(zhǔn)直器，其特征是包括上下2組準(zhǔn)直器刀片和左右2組調(diào)制器刀片；2組調(diào)制器刀片由電機(jī)分別控制，井能跟蹤小感興趣區(qū)域(8)隨照射角度變化而產(chǎn)生的位移；2組調(diào)制器刀片對(duì)X射線有一定的透明度，調(diào)制器刀片允許一部分X射線透過(guò)，并在穿過(guò)成像物體后被探測(cè)器接受，這部分X射線可被用于解決小感興趣區(qū)域掃描的數(shù)據(jù)缺失問(wèn)題，從而改善小感興趣區(qū)域內(nèi)部的圖像質(zhì)量；本發(fā)明中的調(diào)制器對(duì)X射線進(jìn)行兩個(gè)方面的調(diào)制，一個(gè)是空間上對(duì)小感興趣區(qū)域的跟蹤，一個(gè)是X射線在小感興趣區(qū)域外的通量分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線準(zhǔn)直器，其特征在于所述計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線準(zhǔn)直器包括電機(jī)B (2)、與電機(jī)B(2)連接的絲桿B (20)、由絲桿B (20)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)的調(diào)制器刀片B (4)、電機(jī)C (3)、與電機(jī)C (3)連接的絲桿C (30)、由絲桿C (30)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)的調(diào)制器刀片C (5)，所述調(diào)制器刀片B(4)和調(diào)制器刀片C (5)分別在同一個(gè)平面或相互平行的平面內(nèi)做水平移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線調(diào)制器，其特征在于所述調(diào)制器刀片B (4)靠近調(diào)制器刀片C (5)的一側(cè)為調(diào)制器刀片B不完全阻擋部分(40)，調(diào)制器刀片C (5)靠近調(diào)制器刀片B (4)的一側(cè)為調(diào)制器刀片C不完全阻擋部分(50)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線調(diào)制器，其特征在于所述調(diào)制器刀片B不完全阻擋部分(40)對(duì)X光的透視率大于調(diào)制器刀片B (4)對(duì)X光的透視率。
5.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線調(diào)制器，其特征在于所述調(diào)制器刀片C不完全阻擋部分(50)對(duì)X光的透視率大于調(diào)制器刀片C (5)對(duì)X光的透視率。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線調(diào)制器，其特征在于所述調(diào)制器刀片B不完全阻擋部分(40)的厚度小于調(diào)制器刀片B (4)的厚度，或者當(dāng)選取不同材料吋，B不完全阻擋部分(40)的對(duì)X射線的阻擋率小于調(diào)制器刀片B (4)的阻擋率。
7.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線調(diào)制器，其特征在于所述調(diào)制器刀片C不完全阻擋部分(50)的厚度小于調(diào)制器刀片C (5)的厚度，或者當(dāng)選取不同材料吋，C不完全阻擋部分(50)的對(duì)X射線的阻擋率小于調(diào)制器刀片C (5)的阻擋率。
8.根據(jù)權(quán)利要求
I至7任意之一所述的計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線調(diào)制器，其特征在于所述計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線調(diào)制器還包括電機(jī)A (I)、與電機(jī)A (I)連接的絲桿A (10)、由絲桿A (10)驅(qū)動(dòng)的可張開或閉合的ー組準(zhǔn)直器刀片A (7)，該組準(zhǔn)直器刀片A (7)、調(diào)制器刀片B (4)和調(diào)制器刀片C (5)之間合成的窗ロ為照射區(qū)域(6)。準(zhǔn)直器刀片A (7)在掃描過(guò)程中并不移動(dòng)。
9.一種計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線掃描成像方法，其特征是包括以下步驟a)預(yù)掃描在預(yù)掃描過(guò)程中，機(jī)架在兩個(gè)方向(0°和90° )分別通過(guò)如權(quán)利要求
I至7任意之一所述的計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線準(zhǔn)直器采集兩幅靜態(tài)的X射線透視圖，這兩幅圖經(jīng)過(guò)處理后顯示病人的平面組織結(jié)構(gòu)；b)確定小感興趣區(qū)域當(dāng)預(yù)掃描完成后，兩幅預(yù)掃描圖被同時(shí)顯示給操作員，操作員在這兩幅圖上標(biāo)記出小感興趣的區(qū)域，系統(tǒng)軟件根據(jù)操作員在這兩幅ニ維圖上的標(biāo)記，自動(dòng)計(jì)算出感興趣區(qū)域在三維空間中的位置；C)開始掃描在此過(guò)程中，操作員還應(yīng)當(dāng)根據(jù)掃描應(yīng)用的要求確定其他掃描參數(shù)；移動(dòng)調(diào)制器刀片系統(tǒng)在掃描過(guò)程中，可以實(shí)時(shí)知道掃描的方向，根據(jù)這個(gè)方向及相應(yīng)計(jì)算得到的調(diào)制器刀片位置信息，系統(tǒng)控制模塊驅(qū)動(dòng)準(zhǔn)直器電機(jī)以使得兩個(gè)調(diào)制器刀片移動(dòng)到對(duì)應(yīng)的位置；d)數(shù)據(jù)采集在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，射線源發(fā)出X射線，穿過(guò)被掃描的病人后被探測(cè)器接受；探測(cè)器將這一段時(shí)間內(nèi)接受的X射線能量都收集起來(lái)，轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，并進(jìn)行數(shù)字化處理，該數(shù)字化的信號(hào)被傳輸?shù)较到y(tǒng)存儲(chǔ)裝置等待被處理和重建；數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，調(diào)制器刀片上調(diào)制器刀片不完全阻擋部分的數(shù)據(jù)被ー并讀出；e)旋轉(zhuǎn)機(jī)架在當(dāng)前位置的數(shù)據(jù)采集完成后，系統(tǒng)進(jìn)行是否掃描完成的判斷，如果已完成則斷開X射線并退出掃描；如果需要繼續(xù)掃描，系統(tǒng)控制模塊驅(qū)動(dòng)機(jī)架旋轉(zhuǎn)電機(jī)以使得機(jī)架旋轉(zhuǎn)到下一個(gè)采集位置，這個(gè)旋轉(zhuǎn)過(guò)程可以是連續(xù)的也可以是脈沖式的，機(jī)架到達(dá)下一個(gè)采集位置后，重復(fù)上述步驟d和步驟e。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線掃描成像方法，其特征是所述小感興趣區(qū)域是ー個(gè)圓柱體，根據(jù)這個(gè)感興趣區(qū)域的三維位置，系統(tǒng)進(jìn)ー步計(jì)算出在系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，調(diào)制器刀片處于的相應(yīng)的位置，以使得在任意方向，X射線源只照射到感興趣區(qū)域。
11.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線掃描成像方法，其特征是所述步驟4中，系統(tǒng)控制模塊驅(qū)動(dòng)準(zhǔn)直器電機(jī)以使得兩個(gè)準(zhǔn)直器刀片移動(dòng)到對(duì)應(yīng)的位置的過(guò)程是連續(xù)的或者是脈沖式的。
12.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線掃描成像方法，其特征是所述步驟e中，射線源發(fā)出X射線的發(fā)射方式是連續(xù)式的或者是脈沖式的。
專利摘要
一種計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)中小感興趣區(qū)域的X射線調(diào)制器，其特征是包括2組調(diào)制器刀片，2組調(diào)制器刀片由電機(jī)分別控制，并能跟蹤小感興趣區(qū)域(8)隨照射角度變化而產(chǎn)生的位移；2組調(diào)制器刀片對(duì)X射線有一定的透明度，調(diào)制器刀片允許一部分X射線透過(guò)，并在穿過(guò)成像物體后被探測(cè)器接受，使得這部分X射線不直接參與成像。本發(fā)明的調(diào)制器刀片對(duì)X射線有一定的透明度。調(diào)制器允許一部分X射線透過(guò)，并在穿過(guò)成像物體后被探測(cè)器接受。這部分X射線不直接參與成像，但是可以提高成像區(qū)域的圖像質(zhì)量。
文檔編號(hào)G21K1/02GKCN102824186SQ201210312442
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年8月29日
發(fā)明者徐丹, 曾凱, 陸春生 申請(qǐng)人:豐盛科技集團(tuán)有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan