CN101987020A - 倾斜图像扫描方法和重建方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种倾斜图像扫描方法和重建方法及装置，由球管发射X射线通过准直器来扫描主体。本发明倾斜图像扫描方法包括获取目标倾斜图像的重建参数；根据所述重建参数确定所述球管在每个角度所应发出的射线的最小波束宽度；在所述球管所在的每个角度控制所述准直器以使射束通过其之后的波束宽度等于相应的所述最小波束宽度来对所述主体进行扫描。本发明倾斜图像重构方法还包括了根据扫描所得的数据重建出目标倾斜图像的步骤。本发明倾斜图像扫描装置与本发明倾斜图像扫描方法和/或重建方法相对应的各个单元。采用本发明的技术方案能够在低成本的情况下，确保低剂量。

Description

倾斜图像扫描方法和重建方法及装置

技术领域

本发明总体上涉及CT领域，尤其涉及一种倾斜图像扫描方法和重建方法及装置。

背景技术

目前，在医疗领域，越来越多地使用CT来辅助医生对病人进行诊断，CT可以对体内的器官、骨骼、血流等进行清晰地成像，使得医生能够清晰地看到体内器官、骨骼、血流等的图像，从而对其进行诊断以便治疗病变。

典型地，CT通常包括用作CT扫描部分的扫描架和支撑扫描病人的床。按功能划分，CT扫描部分又包括X射线产生部分，和X射线通过人体后的数据采集部分。如图8所示，扫描架包括：球管3，产生用于扫描的X射线；准直器4，用于限制X射线束宽度；探测器5，用于接收X射线信号以及重建断层图像。

其中，球管3一般环形运动地进行扫描，每运动一周得到一片图像。然而由于人体有固有的生理弯曲，例如脊椎等，这就需要得到倾斜图像。众所周知，X射线对人体是有害的，所以在用CT对体内某部分进行成像时应在能够得到该部分的图像的情况下，对该部分施加尽可能少的剂量。因此，在确保对人体施加尽可能少的剂量的情况下，如何对弯曲部位进行扫描以得到倾斜图像是目前CT领域的一个重要研究课题。

当前主要有两种方法来得到倾斜图像，一种方法是将机架倾斜，调整球管和探测器相对主体的角度位置，以得到倾斜图像，该方法可以使所施加到人体的剂量小，但是，这种方法由于将机架倾斜了，使得转速受到限制，并且成本高。另一种方法是基于图像后处理的方法，即通过扫描得到一组非倾斜断层图像，然后通过插值等方法对得到的该组非倾斜断层图像进行处理以得到目标倾斜图像，虽然这种方法能够保证转速和低成本，但是由于扫描范围大，使得施加到人体的剂量就大，所以使用该方法进行扫描剂量大而不利于人体健康。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是提供一种在低成本下低剂量的倾斜图像扫描方法和重建方法及装置。

为了解决上述问题，本发明倾斜图像扫描方法由球管发射X射线通过准直器来扫描主体，其包括如下步骤：

获取目标倾斜图像的重建参数；

根据所述重建参数确定所述球管在每个角度所应发出的射线的最小波束宽度；

在所述球管所在的每个角度控制所述准直器以使射束通过其之后的波束宽度等于相应的所述最小波束宽度来对所述主体进行扫描。

所述获取目标倾斜图像的重建参数进一步包括下列步骤：

扫描所述主体以得到其90度和0度定位像；

根据所述定位像确定目标倾斜图像的重建参数；

其中，所述重建参数包括位置、角度、层厚以及重建视野大小。

进一步地，所述根据所述重建参数确定所述球管在每个角度所应发出的射线的最小波束宽度进一步包括：

根据所述位置、角度和厚度以及所需分辨率获得非倾斜断层图像的层厚；

根据所述层厚和所述角度得到用于重建目标倾斜图像所需的非倾斜断层图像的扫描范围，以及根据所述目标倾斜图像的位置和角度得到在每片非倾斜断层图像上用于重建所述目标倾斜图像所需的重建区域；

根据所述重建区域确定所述球管在每个角度处的所述最小波束宽度。

进而，本发明倾斜图像重建方法的技术方案包括：

获取目标倾斜图像的重建参数；

根据确定所述球管在每个角度所应发出的射线的最小波束宽度；

在所述球管所在的每个角度控制所述准直器以使射束通过其之后的波束宽度等于相应的所述最小波束宽度来对所述主体进行扫描；

根据上述扫描所得的数据重建出目标倾斜图像。

所述获取目标倾斜图像的重建参数进一步包括：

扫描所述主体以得到其90度和0度定位像；

根据所述定位像确定目标倾斜图像的重建参数；

其中，所述重建参数包括位置、角度、层厚以及重建视野大小。

进一步地，所述步骤根据所述重建参数确定所述球管在每个角度所应发出的射线的最小波束宽度进一步包括：

根据所述位置、角度和厚度以及所需分辨率获得非倾斜断层图像的层厚；

根据所述层厚和所述角度得到用于重建目标倾斜图像所需的非倾斜断层图像的扫描范围以及根据所述目标倾斜图像的位置和角度得到在每片非倾斜断层图像上用于重建所述目标倾斜图像所需的重建区域；

根据所述重建区域确定所述球管在每个角度处的所述最小波束宽度。

所述根据上述扫描所得的数据重建出目标倾斜图像进一步包括采用局部重建技术进行重建或者滤波反投影进行重建。

相应地，本发明倾斜图像扫描装置的技术方案包括：

用于获取目标倾斜图像的重建参数的单元；

用于根据确定所述球管在每个角度所应发出的射线的最小波束宽度的单元；

用于在所述球管所在的每个角度控制所述准直器以使射束通过其之后的波束宽度等于相应的所述最小波束宽度来对所述主体进行扫描的单元；

进一步地，本发明倾斜图像扫描装置还包括用于根据上述扫描所得的数据重建出目标倾斜图像的单元。

所述用于获取目标倾斜图像的重建参数的单元进一步包括：

用于扫描所述主体以得到其90度和0度定位像的单元；

用于根据所述定位像确定目标倾斜图像的重建参数的单元。

其中，所述重建参数包括位置、角度、层厚以及重建视野大小。

进一步地，所述用于根据所述重建参数确定所述球管在每个角度所应发出的射线的最小波束宽度的单元进一步包括：

第一单元，用于根据所述位置、角度和厚度以及所需分辨率获得非倾斜断层图像的层厚；

第二单元，用于根据所述层厚和所述角度得到用于重建目标倾斜图像所需的非倾斜断层图像的扫描范围，以及根据所述目标倾斜图像的位置和角度得到在每片非倾斜断层图像上用于重建所述目标倾斜图像所需的重建区域；

第三单元，用于根据所述重建区域确定所述球管在每个角度处的所述最小波束宽度。

其中，所述根据上述扫描所得的数据重建出目标倾斜图像的单元进一步包括采用局部重建技术进行重建的单元或者滤波反投影进行重建的单元。

与现有技术相比，本发明倾斜图像扫描方法和重建方法及装置的有益效果为：

由于本发明根据要重建目标倾斜图像所需的重建参数来确定所述球管在每个角度所应发出的射线的最小波束宽度；然后在所述球管所在的每个角度控制所述准直器以使射束通过其之后的波束宽度等于相应的所述最小波束宽度来对所述主体进行扫描，所以在不必使机架倾斜且保证低剂量的情况下，来对主体进行扫描和获得目标倾斜图像。因此，采用本发明的技术方案成本低，且又能保证不因扫描过大的范围而增加无用的剂量。

附图说明

为了对本公开内容有更透彻的理解，下面通过示例实施例，参考结合附图所进行的下列说明来描述本发明的技术方案，在附图中：

图1是本发明倾斜图像扫描方法的流程图；

图2是本发明非倾斜断层图像上的目标区域的示意图；

图3是本发明目标倾斜图像与非倾斜断层图像位置关系示意图；

图4是本发明求解目标区域的射线波束宽度几何关系示意图；

图5是本发明球管所在区域分类的一个示意图；

图6是本发明球管所在区域分类的另一示意图；

图7是本发明球管所在区域分类的又一示意图；

图8是CT中的CT扫描部分的结构示意图；

图9是本发明倾斜图像重建方法的流程图；

图10是图1中的步骤1的进一步细分的流程图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的具体实施例，但本发明并不限于下述具体实施例。

如图1所示，图示了一种倾斜图像扫描方法，由球管发射X射线通过准直器来扫描主体，其包括：

步骤1)获取目标倾斜图像的重建参数；

步骤2)根据所述重建参数确定所述球管在每个角度所应发出的射线的最小波束宽度；

步骤3)在所述球管所在的每个角度控制所述准直器以使射束通过其之后的波束宽度等于相应的所述最小波束宽度来对所述主体进行扫描。

对于步骤1)而言，可以采用许多种方式来获取所述重建参数。

例如如图10所示，可以通过下述两个步骤来实现：

11)扫描所述主体以得到其90度和0度定位像；

12)根据所述定位像确定目标倾斜图像的重建参数。

也可以通过外部的定位装置来实现，例如通过CT扫描机加上的定位灯来实现粗定位，并借助操作人员的背景知识给出具体重建参数等等。

其中，所述重建参数可以包括位置、角度、层厚以及重建视野大小等。

另外，所述步骤2)可以进一步包括：

步骤21)根据所述位置、角度和厚度以及所需分辨率获得非倾斜断层图像的层厚；

步骤22)根据所述层厚和所述角度得到用于重建目标倾斜图像所需的非倾斜断层图像扫描范围以及根据所述目标倾斜图像的位置和角度得到在每片非倾斜断层图像上用于重建所述目标倾斜图像所需的重建区域；

步骤23)根据所述重建区域确定所述球管在每个角度处的所述最小波束宽度。

从上述可知，本发明倾斜图像扫描方法首先对主体进行扫描以得到90度和0度定位像，然后根据定位像可以确定目标倾斜图像的重建参数(也可以由用户来确定)，诸如位置、角度、层厚以及重建视野大小，其中，首先定义一个物理坐标系，床板进出的方向为z方向，扫描架非倾斜是指球管3与探测器5所在的平面为X-Y扫描平面。其中，平行于地的方向为X方向，垂直于地的方向为Y方向。目标倾斜图像的位置是指在上述坐标系内的(X，Y，Z)三个方向上的坐标位置，角度是指目标倾斜图像与X-Y平面的夹角。层厚是指在目标倾斜图像所在平面的垂直方向厚度，重建视野大小是指目标倾斜图像所在平面内用户所关心的目标区域大小，重建视野一般为圆形区域，常以圆的半径来描述重建视野的大小。

接着根据所述位置、角度、层厚以及重建视野大小确定所述球管在每个角度所应发出的射线的最小波束宽度，最后在所述球管所在的每个角度控制所述准直器以使射束通过其之后的波束宽度等于相应的所述最小波束宽度来对所述主体进行扫描。这样可以使得入射到主体上的剂量最小化，从而降低了X射线对主体的伤害。

如图2和3所示，图2图示了在非倾斜断层图像8上目标区域(又称非倾斜断层图像与目标倾斜图像的重合部分)7示意图，点(APTilt，LRTilt)为非倾斜断层图像8的重建中心O，半径为fovR，重建中心O到目标区域7的距离为h。图3是在z轴方向上图示了目标倾斜图像9与非倾斜断层图像8的位置关系。则，非倾斜断层图像内在X方向上的重建区域长度LenX和非倾斜断层图像内在Y方向上的重建区域长度LenY为：

$\mathrm{LenX}=\left\{\begin{array}{cc}\sqrt{{\mathrm{fovR}}^2-{(\mathrm{fovR}-i*\mathrm{thicknessOfNoneTilt})}^2}& \mathrm{iffovR}-(i-0.5)*\mathrm{thicknessOfNoneTilt}>0\\ \sqrt{{\mathrm{fovR}}^2-{(\mathrm{fovR}(i+1)*\mathrm{thicknessOfNoneTilt})}^2}& \mathrm{else}\end{array}\right.$

$\mathrm{LenY}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{\mathrm{thicknessOfNoneTilt}*\cos \left(\mathrm{AngleTilt}\right)+\mathrm{thicknessOfTilt}}{\sin \left(\mathrm{AngleTilt}\right)}& \mathrm{if}\frac{\mathrm{thicknessOfTilt}}{\sin \left(\mathrm{AngleTilt}\right)}<2*\mathrm{fovR}\\ 2*\mathrm{fovR}& \mathrm{else}\end{array}\right.$

其中，thicknessOfNoneTilt表示非倾斜断层图像的厚度；AngleTilt表示目标倾斜图像的倾斜角度；thicknessOfFilt表示目标倾斜图像的厚度；fovR表示重建视野的半径。

通过目标倾斜图像的位置、倾斜角度、重建视野和层厚等已知信息，计算为重建出该幅倾斜图像所需的每幅非倾斜断层图像上的重建区域。

根据每片非倾斜断层图像的重建区域，限制射线波束宽度。波束区域两端的X射线到球管与机械旋转中心的连线的夹角，表示每个球管位置对应的波束宽度。如图4所示，假设，射线波束两端的射线的夹角分别是alpha和beta。球管到几何旋转中心ISO的距离为Tube2ISO，球管3与12点位置(球管3的初始位置，其ViewAngle＝0。ViewAngle指，在球管3旋转过程中，球管3相对于初始位置的旋转角度)的夹角为ViewAngle。以几何旋转中心ISO为原点，以3点(参考钟表3点的方向)方向为正方向，则非倾斜断层图像上，矩形区域7的中心在该坐标系下的坐标为(LR，AP)，其中AP是矩形中心到几何旋转中心在y方向上的距离，LR是矩形中心到几何旋转中心X方向的距离。并且矩形区域7的大小，在X方向覆盖长度为LenX，在y方向上覆盖长度为LenY。由此，目标问题转化为计算出为重建出该矩形区域所需要的最小波束宽度。

首先，把该问题简化为，在某一特定的球管位置(角度ViewAngle)，目标区域7(指重建目标倾斜图像所需非倾斜断层图像，又称为非倾斜图像与倾斜图像的重合部分)为一条平行于X方向的线段所需的射线宽度。

其中，球管3到该线段7的垂直距离为：球管3到几何旋转中心ISO的距离乘以球管角度的余弦，再减去该线段到几何旋转中心ISO的距离。

其次，再通过三角关系函数，分别计算目标线段左端点与球管3到线段的垂线的夹角和目标线段右端点与垂线的夹角。

最后，通过ViewAngle，由球管3，线段端点，以及球管3到线段所在直线的垂点构成直角三角形，在此三角形中通过正切三角函数关系可以计算得到线段左右端点到球管3与旋转中心连线的夹角。

整个计算过程如下：

lenL＝length/2-LR，lenR＝Length/2+LR；

H＝Tube2ISO*cos(viewAngle)-AP；

len1＝lenL+AP*tan(viewAngle)；

len2＝lenR+AP*tan(viewAngle)；

alpha＝arctan((len1+H*tan(viewAngle))/H)；

beta＝arctan((len2+H*tan(viewAngle))/H)；

gama＝abs(alpha+beta)；

Lessdose＝(1-gama/xrayAngle)*100％

其中，gama指射线波束的角度宽度；Lessdose指与传统的扫描方式相比，降低剂量的百分比。

对于目标重建区域为矩形的情况，可以根据ViewAngle所在的特定区间进行简化而成一系列上述问题。如图5所示，把ViewAngle分成8个区间(即，把球管旋转一周分成8个特定的ViewAngle区间)，分别为目标矩形区域7的左上区域78，正上区域71，右上区域72，左区域77，右区域73，左下区域76，正下区域75，右下区域74。本例中目标区域7为矩形，其长和宽分别为LenX和LenY，以及矩形对角线的长度LenXY。

下面根据该目标区域7来判定射线源所在的区域。

如图6所示，首先计算该矩形区域(该目标区域)7四个顶点的坐标：

A(LR-LenX/2，AP+LenY/2)

B(LR+LenX/2，AP+LenY/2)

C(LR+LenX/2，AP-LenY/2)

D(LR-LenX/2，AP-LenY/2)

下面，通过四个顶点的坐标以及几何三角关系，可以计算得到a，b，c，d，e，f，g，h八个点对应的球管位置(ViewAngle)：

ViewAngle_a＝arcsin(Ax/R)＝arcsin((2LR-LenX)/2R)

ViewAngle_b＝arcsin(Bx/R)＝arcsin((2LR+LenX)/2R)

ViewAngle_c＝arccos(By/R)＝arcsin((2AP+LenY)/2R)

ViewAngle_d＝arccos(Cy/R)＝arcsin((2AP-LenY)/2R)

ViewAngle_e＝π-ViewAngle_b

ViewAngle_f＝π-ViewAngle_a

ViewAngle_g＝2π-ViewAngle_d

ViewAngle_h＝2π-ViewAngle_e

其中，球管位置在a到b之间，或者在e到f之间，属于正上区域71或正下区域75；球管位置c到d之间，或者在g到h之间，属于右区域73或左区域77；球管在其它位置属于区域左上区域78或左下区域76或右上区域72或右下区域74。

根据球管所在区域，可以得到射线所需要覆盖物体的宽度：

当球管位于正上区域71或正下区域75内，可以把目标区域为矩形的问题转化为目标区域为长度为LenX的线段的问题。同理，当球管位于区域左上区域78或左下区域76或右上区域72或右下区域74内时，可以把上述问题转化为长度为矩形对角线长度的线段的问题；当球管位于右区域73或左区域77内时，可以把上述问题转化为长度为LenY的线段的问题。

如图7所示，球管所在区域分类的一个示意图。根据目标矩形7的位置，把球管3轨迹分为三种情况。

情况一，通过矩形的水平边的线段长度确定波束宽度。即，把矩形计算问题转化为水平线段问题。

情况二，通过矩形的对角线线段计算波束宽度，即，把矩形计算问题转化为对角线线段问题。

情况三，通过矩形的竖直边的线段长度确定波束宽度。即，把矩形计算问题转化为竖直线段问题。

此外，通过对坐标进行相应的变换，可以将矩形目标区域问题转化成一系列的线段目标区域问题，这是由于上述针对目标区域7是线段的计算的前提条件是，目标线段是平行于X方向的。上述情况一符合该假设。对于上述情况二，情况三，目标线段与X方向有已知的夹角，这种情况的推导过程与情况一的推导类似，此处提供两种方法，一种是通过调整ViewAngle的初始位置，将带角度的情况转化为平行的情况，另一种是把带角度的目标线段长度转化为等效的平行线段长度。

综上所述，处理已知矩形区域7的最小射线束求解问题，先根据矩形的位置，把球管3位置分为8种区域，针对每个区域，进行坐标变换，转化为平行X方向的线段对应的波束宽度求解问题，根据已经推导好的公式，求出区域内每个角度对应的最小波束放线宽度。综合八个区域，得到为重建矩形区域7所需的每个球管采样角度的放线宽度，即得到扫描该矩形区域的波束宽度。

针对目标倾斜图像重建，需要多片非倾斜断层图像内部的矩形区域重建，在采集到每片非倾斜断层图像内覆盖矩形区域的投影数据，可以保证矩形区域的重建，进而可以保证目标倾斜图像的重建。

同理，可以对Z方向的波束进行限制，计算过程同上。

如图11所示，本发明还公开了一种倾斜图像重建方法，由球管发射X射线通过准直器来扫描主体，该方法包括：

步骤1)获取目标倾斜图像的重建参数

步骤20)根据所述重建参数确定所述球管在每个角度所应发出的射线的最小波束宽度；

步骤30)在所述球管所在的每个角度控制所述准直器以使射束通过其之后的波束宽度等于相应的所述最小波束宽度来对所述主体进行扫描；

步骤40)根据上述扫描所得的数据重建出目标倾斜图像。

进一步地，步骤10)可以通过下列步骤来实现：

101)扫描所述主体以得到其90度和0度定位像；

102)根据所述定位像确定目标倾斜图像的重建参数。当然，步骤10)还可以采用其他方式来实现，例如采用外部定位装置，人眼等等。例如通过CT扫描机加上的定位灯来实现粗定位，并借助操作人员的背景知识给出具体重建参数等等。

其中，所述重建参数可以包括位置、角度、层厚以及重建视野大小。

另外，所述步骤20)可以进一步包括：

步骤201)根据所述位置、角度和厚度以及所需分辨率获得非倾斜断层图像的层厚；

步骤202)根据所述层厚和所述角度得到用于重建目标倾斜图像需的非倾斜断层图像的扫描范围以及根据所述目标倾斜图像的位置和角度得到在每片非倾斜断层图像上用于重建所述目标倾斜图像所需的重建区域；

步骤203)根据所述重建区域确定所述球管在每个角度处的所述最小波束宽度。

进一步地，所述步骤40)可以采用局部重建技术进行重建或者FBP(Filtered Back-Projection，滤波反投影)进行重建。

除了步骤40)以外，其它步骤与倾斜图像扫描方法中的步骤相同，在此不再赘述。

目前局部重建有很多种方法，例如基于投影空间的BPF(Back-Projection Filter，反投影滤波)或者POCS(Projection onto convex sets，凸集反投影)迭代重建等。这些方法可以直接重建出目标倾斜图像上的像素图像信息。以基于图像空间的图像后处理的方法为例，先通过改进的FBP算法得到每片非倾斜断层图像的目标矩形区域，然后通过插值算法，得到倾斜图像上的图像像素信息。具体的插值算法可以选择线性插值算法、Lagrange插值算法以及样条插值算法等等。

相应地，本发明还公开了一种倾斜图像扫描装置，包括：

用于获取目标倾斜图像的重建参数的单元；

用于根据确定所述球管在每个角度所应发出的射线的最小波束宽度的单元；

用于在所述球管所在的每个角度控制所述准直器以使射束通过其之后的波束宽度等于相应的所述最小波束宽度来对所述主体进行扫描的单元。

进一步地还包括用于根据上述扫描所得的数据重建出目标倾斜图像的单元。

进一步地，所述用于获取目标倾斜图像的重建参数的单元包括：

用于扫描所述主体以得到其90度和0度定位像的单元；

用于根据所述定位像确定目标倾斜图像的重建参数的单元。

其中，所述重建参数包括位置、角度、层厚以及重建视野大小。

另外，所述用于根据所述重建参数确定所述球管在每个角度所应发出的射线的最小波束宽度的单元进一步包括：

第一单元，用于根据所述位置、角度和厚度以及所需分辨率获得非倾斜断层图像的层厚；

第二单元，用于根据所述层厚和所述角度得到用于重建目标倾斜图像所需的非倾斜断层图像的扫描范围，以及根据所述目标倾斜图像的位置和角度得到在每片非倾斜断层图像上用于重建所述目标倾斜图像所需的重建区域；

第三单元，用于根据所述重建区域确定所述球管在每个角度处的所述最小波束宽度。

其中，所述根据上述扫描所得的数据重建出目标倾斜图像的单元进一步包括采用局部重建技术进行重建的单元或者滤波反投影进行重建的单元。

下面要采用本发明的技术方案来获取人体腹部的倾斜图像，详细描述如下：

首先，扫描腹部以得到其90度和0度定位像；

然后，根据该定位像确定腹部的倾斜图像的重建参数为：

倾斜角度(AngleTilt)为15度

扫描视野(SFOV)为43cm

重建视野(DFOV)为20cm

倾斜层厚(thicknessOfTilt)为3mm

重建中心O坐标(APTilt，LRTilt)(0，0)，其中，重建中心为相对于几何旋转中心ISO的坐标位置。

接下来，根据重建参数确定所述球管在每个角度所应发出的射线的最小波束宽度：

A.根据角度，和倾斜层厚的关系，自适应选取非倾斜断层图像的层厚。本例选取非倾斜断层图像层厚(thicknessOfNoneTilt)为2mm。

B.计算每片非倾斜断层图像的扫描范围

因此，需要重建28片非倾斜断层图像图像，下面计算针对每片非倾斜断层图像的重建区域。

对于第一片非倾斜图像(NoneTiltID＝1)而言，重建区域计算如下：

${\mathrm{LenX}}_1=2*\sqrt{{\mathrm{fovR}}^2-{(\mathrm{fovR}-\mathrm{NoneTiltID}*\mathrm{thicknessOfNonetilt})}^2}=2*\sqrt{{100}^2-{(100-1*2)}^2}$

$=39.7995\mathrm{mm}$

对于第二片非倾斜断层图像(NoneTiltID＝2)而言，重建区域计算如下：

${\mathrm{LenX}}_2=2*\sqrt{{\mathrm{fovR}}^2-{(\mathrm{fovR}-\mathrm{NoneTiltID}*\mathrm{thicknessOfNonetilt})}^2}=2*\sqrt{{100}^2-{(100-2*2)}^2}$

$=56\mathrm{mm}$

对于其他非倾斜断层图像的重建区域的计算，以此类推。

C.计算每片非倾斜断层图像上所需区域的位置信息

对于第一片非倾斜断层图像(NoneTiltID＝1)而言，在其上所需区域的位置信息为：

AP₁＝APTilt+fovR*cos(tiltAngle)/imageNumNoneTilt*(imageNumNoneTilt-NoneTiltID)＝0+100*cos(15°)/28*(28-1)＝93.1428

LR₁＝LRTilt＝0

对于第二片非倾斜断层图像(NoneTiltID＝2)而言，在其上所需区域的位置信息为：

AP₂＝APTilt+fovR*cos(tiltAngle)/imageNumNoneTilt*(imageNumNoneTilt-NoneTiltID)＝0+100*cos(15°)/28*(28-2)＝89.6931mm

LR₂＝LRTilt＝0mm

依次类推计算出每片非倾斜断层图像上所需区域的位置信息。

在目标倾斜图像重建中，需要采集不同角度(ViewAngle)的投影数据进行重建。根据扫描的几个结构，可知球管到重建中心的距离(Tube2ISO＝900mm)。

针对第一幅非倾斜断层图像：

LR＝LR₁＝0mm

AP＝AP₁＝93.1428mm

LenY＝LenY₁＝19.0552mm

LenX＝LenX₁＝39.7995mm

首先计算八个区域的对应的ViewAngle：

viewAngle_e＝180°-ViewAngle_b＝180-1.2670＝178.7330°

viewAngle_f＝180°-ViewAngle_a＝180-(-1.2670)＝181.2670°

viewAngle_g＝360°-ViewAngle_d＝360-84.6692＝275.3308°

viewAngle_h＝360°-ViewAngle_c＝360-83.4495＝276.5505°

下面以viewAngle＝0°为例

∵viewAngle∈[viewAngle_a，viewAngle_b]，球管位于正上区域71和正下区域

∴Length＝lenX＝39.7995mm；

lenL＝Length/2-LR＝39.7995/2-0＝19.8998

lenR＝Length/2+LR＝39.7995/2+0＝19.8998

H＝Tube2ISO*cos(viewAngle)-AP＝900*cos(0°)-0＝900

len1＝lenL+AP₁*tan(viewAngle)＝19.8995+93.1428*tan(0°)＝19.8998

len2＝lenR-AP₁*tan(viewAngle)＝19.8998+93.1428*tan(0°)＝19.8998

gama＝abs(alpha+gama)＝abs(1.2667+1.2667)＝2.5334°

通过alpha和beta可以确定射线的区域，gama是射线的总宽度。

以类似的计算过程可以推导出各个ViewAngle的最小波束宽度。

综上所述，通过限制每个ViewAngle的最小波束宽度，可以实现降低X-ray辐射剂量。与没有波束限制的方法相比，可以实现降低74％的剂量。

最后，将采集好的投影数据进行重建，得到目标倾斜图像，显示给用户。

虽然上述已经结合附图描述了本发明的具体实施例，但是本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种改变、修改和等效替代。这些改变、修改和等效替代都意为落入随附的权利要求所限定的精神和范围之内。

Claims (15)

1.一种倾斜图像扫描方法，由球管发射X射线通过准直器来扫描主体，其特征在于，包括如下步骤：

获取目标倾斜图像的重建参数；

根据所述重建参数确定所述球管在每个角度所应发出的射线的最小波束宽度；

在所述球管所在的每个角度控制所述准直器以使射束通过其之后的波束宽度等于相应的所述最小波束宽度来对所述主体进行扫描。

2.如权利要求1所述的倾斜图像扫描方法，其中，所述获取目标倾斜图像的重建参数步骤进一步包括下列步骤：

扫描所述主体以得到其90度和0度定位像；

根据所述定位像确定目标倾斜图像的重建参数。

3.如权利要求1或2所述的倾斜图像扫描方法，其中，所述重建参数包括位置、角度、层厚以及重建视野大小。

4.如权利要求3所述的倾斜图像扫描方法，其中，所述根据所述重建参数确定所述球管在每个角度所应发出的射线的最小波束宽度进一步包括：

根据所述位置、角度和厚度以及所需分辨率获得非倾斜断层图像的层厚；

根据所述层厚和所述角度得到用于重建目标倾斜图像所需的非倾斜断层图像的扫描范围，以及根据所述目标倾斜图像的位置和角度得到在每片非倾斜断层图像上用于重建所述目标倾斜图像所需的重建区域；

根据所述重建区域确定所述球管在每个角度处的所述最小波束宽度。

5.一种倾斜图像重建方法，由球管发射X射线通过准直器来扫描主体，其特征在于，包括如下步骤：

获取目标倾斜图像的重建参数；

根据确定所述球管在每个角度所应发出的射线的最小波束宽度；

在所述球管所在的每个角度控制所述准直器以使射束通过其之后的波束宽度等于相应的所述最小波束宽度来对所述主体进行扫描；

根据上述扫描所得的数据重建出目标倾斜图像。

6.如权利要求5所述的倾斜图像重建方法，其中，所述获取目标倾斜图像的重建参数步骤进一步包括下列步骤：

扫描所述主体以得到其90度和0度定位像；

根据所述定位像确定目标倾斜图像的重建参数。

7.如权利要求6所述的倾斜图像重建方法，其中，

所述重建参数包括位置、角度、层厚以及重建视野大小。

8.如权利要求7所述的倾斜图像重建方法，其中，所述步骤根据所述重建参数确定所述球管在每个角度所应发出的射线的最小波束宽度进一步包括：

根据所述位置、角度和厚度以及所需分辨率获得非倾斜断层图像的层厚；

根据所述层厚和所述角度得到用于重建目标倾斜图像所需的非倾斜断层图像的扫描范围以及根据所述目标倾斜图像的位置和角度得到在每片非倾斜断层图像上用于重建所述目标倾斜图像所需的重建区域；

根据所述重建区域确定所述球管在每个角度处的所述最小波束宽度。

9.如权利要求5至8任一项所述的倾斜图像重建方法，其中，所述根据上述扫描所得的数据重建出目标倾斜图像进一步包括采用局部重建技术进行重建或者滤波反投影进行重建。

10.一种倾斜图像扫描装置，由球管发射X射线通过准直器来扫描主体，其特征在于，包括：

用于获取目标倾斜图像的重建参数的单元；

用于根据所述重建参数确定所述球管在每个角度所应发出的射线的最小波束宽度的单元；

用于在所述球管所在的每个角度控制所述准直器以使射束通过其之后的波束宽度等于相应的所述最小波束宽度来对所述主体进行扫描的单元。

11.如权利要求10所述的倾斜图像扫描装置，其中，还包括用于根据上述所得的数据重建出目标倾斜图像的单元。

12.如权利要求11所述的倾斜图像扫描装置，其中，所述用于获取所述目标倾斜图像的重建参数的单元进一步包括：

用于扫描所述主体以得到其90度和0度定位像的单元；

用于根据所述定位像确定目标倾斜图像的重建参数的单元。

13.如权利要求10至12任一项所述的倾斜图像扫描装置，其中，所述重建参数包括位置、角度、层厚以及重建视野大小。

14.如权利要求13所述的倾斜图像扫描装置，其中，所述用于根据所述重建参数确定所述球管在每个角度所应发出的射线的最小波束宽度的单元进一步包括：

第一单元，用于根据所述位置、角度和厚度以及所需分辨率获得非倾斜断层图像的层厚；

第二单元，用于根据所述层厚和所述角度得到用于重建目标倾斜图像所需的非倾斜断层图像的扫描范围，以及根据所述目标倾斜图像的位置和角度得到在每片非倾斜断层图像上用于重建所述目标倾斜图像所需的重建区域；

第三单元，用于根据所述重建区域确定所述球管在每个角度处的所述最小波束宽度。

15.如权利要求14所述的倾斜图像扫描装置，其中，所述根据上述扫描所得的数据重建出目标倾斜图像的单元进一步包括采用局部重建技术进行重建的单元或者滤波反投影进行重建的单元。

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