CN102078200B - 一种xy-准直器的调节方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种XY-准直器的调节方法，该方法包括：在当前投影角度下，确定XY-准直器的准直缝开口中心的位置；在当前投影角度下，确定XY-准直器的准直缝开口宽度；根据所述XY-准直器的准直缝开口中心的位置和开口宽度，对XY-准直器进行调整。同时，本发明还公开了一种XY-准直器的调节装置，采用本发明所述的方法和装置，能够减少病人所吸收的X射线的剂量。

Description

一种XY-准直器的调节方法和装置

技术领域

本发明涉及计算机X射线断层成像(CT，Computed Tomograpgy)技术，特别涉及一种XY-准直器的调节方法和装置。

背景技术

随着医疗水平的进步，CT扫描仪得到了广泛的应用，图1为现有CT扫描仪的结构示意图。如图1所示，CT扫描仪至少包括：旋转机架、球管和探测器。其中，旋转机架为环形结构，位于由水平轴X轴与竖直轴Y轴确定的平面内、且能够绕该旋转机架的Z轴旋转；在旋转机架上安装有球管，球管的焦点Q在垂直于Z轴的方向上发射X射线；在旋转机架上与球管相对的位置安装有探测器，用于接收X射线。通常在球管上还安装有两个准直器，这两个准直器分别为Z-准直器(Z-collimator)(图未示出)和XY-准直器(phi-collimator)，其中，Z-准直器包括一准直缝，通过调节Z-准直器的准直缝开口宽度来控制X射线束在探测器的Z方向的覆盖范围(Z-coverage)，Z-准直器的准直缝开口宽度越大，则X射线束在探测器的Z方向的覆盖范围(Z-coverage)越大，而探测器在Z方向上是由若干排组成的，因此，通过对Z-准直器的准直缝开口宽度的控制，可调节X射线束在探测器上所覆盖的排数，从而对选层厚度进行调整；XY-准直器位于XY平面内，XY-准直器也包括一准直缝，通过调节XY-准直器的准直缝开口宽度来控制X射线束在XY平面的覆盖范围，准直缝的开口越大，则X射线束在XY平面的覆盖范围越大。

当对待扫描病人进行扫描时，需要将待扫描病人置于扫描视场(FOV)中，在球管围绕病人旋转一周的过程中，分别在不同的投影角度α下，获取探测器上的扫描数据，最后根据不同投影角度α下的扫描数据进行图像重建，从而可得到扫描图像，其中，将焦点Q与FOV中心O的连线与X轴的夹角定义为投影角度α。如图1所示，以点O为圆心、且与X射线束边沿相切的圆即为FOV，则点O可被称为FOV中心，在实际应用中，往往只需对病灶所处的区域进行扫描，例如，头部、心脏，病灶所处的区域即为目标区域，点R为目标区域的圆心即目标区域中心，r₀为目标区域的半径。在现有技术中，在任意投影角度α下，XY-准直器的准直缝开口中心P、焦点Q和FOV中心O的相对位置是固定不变的，即XY-准直器的准直缝开口中心P、焦点Q和FOV中心O始终位于一条直线上，XY-准直器的准直缝开口宽度也是不变的。也就是说，当对目标区域进行扫描时，在球管围绕病人旋转一周的过程中，X射线束在XY平面的夹角2θ₀固定不变，且X射线束在XY平面的夹角的角平分线始终经过FOV中心O，这就相当于，在球管围绕病人旋转一周的过程中，并非仅对目标区域进行扫描，所扫描的是病人的全身。需要说明的是，FOV中心O和焦点Q之间的距离R_f、焦点Q与XY-准直器之间的距离R_fc也是固定不变的，CT扫描仪在生产的过程中，R_f和R_fc均是确定的安装参数。

可见，在现有的扫描方法中，当对目标区域进行扫描时，实际扫描的是病人的全身，这就有可能使得病人吸收大量的X射线，而对病人的身体造成损害，为了减少病人所吸收的X射线的剂量，在现有技术中，主要提出了两种解决方案：第一，采用领结状滤波器(wedge filter)对X射线进行滤波，领结状滤波器可使X射线的光谱发生偏移，并将X射线中的低能光子滤除，仅保留高能光子，从而减少投射到病人身上的X射线光子的数量，减少病人所吸收的X射线的剂量；第二，缩小Z-准直器的准直缝开口宽度，从而减少投射到病人身上的X射线的剂量。

然而，采用以上两种方法依然无法避免X射线投射到病人无需扫描的部位，病人还是会吸收没有必要的X射线，而对病人的身体造成损伤。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种XY-准直器的调节方法，以减少病人所吸收的X射线的剂量。本发明的另一目的在于，提出一种XY-准直器的调节装置，以减少病人所吸收的X射线的剂量。

因此，本发明提供了一种XY-准直器的调节方法，该方法包括：在当前投影角度下，确定XY-准直器的准直缝开口中心的位置；在当前投影角度下，确定XY-准直器的准直缝开口宽度；根据所述XY-准直器的准直缝开口中心的位置和开口宽度，对XY-准直器进行调整。

在上述方案中，所述确定XY-准直器的准直缝开口中心的位置的步骤包括：

按照下式计算X射线束在XY平面的夹角的角平分线、焦点与扫描视场中心的连线这二者的夹角：

${\mathrm{\β}}_0=\arcsin \left(\frac{\left|x_0\right|\·\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}{\sqrt{{x_0}^2+{R_f}^2-2\·\left|x_0\right|\·R_f\·\cos (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}}\right),$

其中，β0为X射线束在XY平面的夹角的角平分线、焦点与扫描视场中心的连线这二者的夹角，x0为目标区域中心的横坐标，α为当前投影角度，Rf为扫描视场中心与焦点之间的距离；

按照下式计算扫描视场中心与XY-准直器的准直缝开口中心之间的距离：

$R_1=\sqrt{{\left(\frac{R_{\mathrm{fc}}}{\cos \left({\mathrm{\β}}_0\right)}\right)}^2+{R_f}^2-2\·\frac{R_{\mathrm{fc}}}{\cos \left({\mathrm{\β}}_0\right)}\·R_f\·\cos \left({\mathrm{\β}}_0\right)},$

其中，R1为扫描视场中心与XY-准直器的准直缝开口中心之间的距离，Rfc为焦点与XY-准直器之间的距离；

按照下式计算准直缝开口中心与FOV中心的连线、焦点与FOV中心的连线这二者的夹角：

$\mathrm{\Δ\α}=\arcsin (\frac{\frac{R_{\mathrm{fc}}}{\cos \left({\mathrm{\β}}_0\right)}}{R_1}\·\sin \left({\mathrm{\β}}_0\right)),$

其中，Δα为准直缝开口中心与FOV中心的连线、焦点与FOV中心的连线这二者的夹角；

然后，按照下式计算准直缝开口中心的横坐标

和纵坐标

$x_{c_0}=R_1\·\cos (\mathrm{\α}+\mathrm{\Δ\α}),$

$y_{c_0}=R_1\·\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\Δ\α}).$

在上述方案中，所述确定XY-准直器的准直缝开口宽度的方法包括：

按照下式计算X射线束在XY平面的夹角的角平分线、焦点与扫描视场中心的连线这二者的夹角：

${\mathrm{\β}}_0=\arcsin \left(\frac{\left|x_0\right|\·\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}{\sqrt{{x_0}^2+{R_f}^2-2\·\left|x_0\right|\·R_f\·\cos (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}}\right),$

其中，β0为X射线束在XY平面的夹角的角平分线、焦点与扫描视场中心的连线这二者的夹角，x0为目标区域中心的横坐标，α为当前投影角度，Rf为扫描视场中心与焦点之间的距离；

按照下式计算X射线束在XY平面的夹角的1/2：

${\mathrm{\θ}}_0=\arcsin \left(\frac{r_0}{\sqrt{{x_0}^2+{R_f}^2-2\·\left|x_0\right|{\·R}_f\·\cos (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}}\right),$

其中，θ0为X射线束在XY平面的夹角的1/2，r0为目标区域的半径；

然后，按照下式计算XY-准直器的准直缝开口宽度：

l_c＝R_fc·(tan(β₀+θ₀)-tan(β₀-θ₀))

其中，l_c为XY-准直器的准直缝开口宽度，Rfc为焦点与XY-准直器之间的距离。

在上述方案中，采用机械方式对XY-准直器进行调整。

本发明还提供了一种XY-准直器的调节装置，包括：一个位置确定模块、一个开口宽度确定模块和一个调整模块；其中，

所述位置确定模块，用于在当前投影角度下，确定XY-准直器的准直缝开口中心的位置；

所述开口宽度确定模块，用于在当前投影角度下，确定XY-准直器的准直缝开口宽度；

所述调整模块，用于根据所述XY-准直器的准直缝开口中心的位置和开口宽度，对XY-准直器进行调整。

在上述方案中，所述位置确定模块包括：一个第一参数计算单元、一个第二参数计算单元、一个第三参数计算单元、一个横坐标计算单元和一个纵坐标计算单元；其中，

所述第一参数计算单元，用于按照下式计算X射线束在XY平面的夹角的角平分线、焦点与扫描视场中心的连线这二者的夹角：

${\mathrm{\β}}_0=\arcsin \left(\frac{\left|x_0\right|\·\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}{\sqrt{{x_0}^2+{R_f}^2-2\·\left|x_0\right|\·R_f\·\cos (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}}\right),$

其中，β0为X射线束在XY平面的夹角的角平分线、焦点与扫描视场中心的连线这二者的夹角，x0为目标区域中心的横坐标，α为当前投影角度，Rf为扫描视场中心与焦点之间的距离；

所述第二参数计算单元，用于按照下式计算扫描视场中心与XY-准直器的准直缝开口中心之间的距离：

$R_1=\sqrt{{\left(\frac{R_{\mathrm{fc}}}{\cos \left({\mathrm{\β}}_0\right)}\right)}^2+{R_f}^2-2\·\frac{R_{\mathrm{fc}}}{\cos \left({\mathrm{\β}}_0\right)}\·R_f\·\cos \left({\mathrm{\β}}_0\right)},$

其中，R1为扫描视场中心与XY-准直器的准直缝开口中心之间的距离，Rfc为焦点与XY-准直器之间的距离；

所述第三参数计算，用于按照下式计算准直缝开口中心与FOV中心的连线、焦点与FOV中心的连线这二者的夹角：

$\mathrm{\Δ\α}=\arcsin (\frac{\frac{R_{\mathrm{fc}}}{\cos \left({\mathrm{\β}}_0\right)}}{R_1}\·\sin \left({\mathrm{\β}}_0\right)),$

其中，Δα为准直缝开口中心与FOV中心的连线、焦点与FOV中心的连线这二者的夹角；

所述横坐标计算单元，用于按照下式计算准直缝开口中心的横坐标：

$x_{c_0}=R_1\·\cos (\mathrm{\α}+\mathrm{\Δ\α});$

所述纵坐标计算单元，用于按照下式计算准直缝开口中心的纵坐标：

$y_{c_0}=R_1\·\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\Δ\α}).$

在上述方案中，所述开口宽度确定模块包括：一个第一参数计算单元、一个第四参数计算单元和一个开口宽度计算单元；其中，

所述第一参数计算单元，用于按照下式计算X射线束在XY平面的夹角的角平分线、焦点与扫描视场中心的连线这二者的夹角：

${\mathrm{\β}}_0=\arcsin \left(\frac{\left|x_0\right|\·\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}{\sqrt{{x_0}^2+{R_f}^2-2\·\left|x_0\right|\·R_f\·\cos (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}}\right),$

其中，β0为X射线束在XY平面的夹角的角平分线、焦点与扫描视场中心的连线这二者的夹角，x0为目标区域中心的横坐标，α为当前投影角度，Rf为扫描视场中心与焦点之间的距离；

所述第四参数计算单元，用于按照下式计算X射线束在XY平面的夹角的1/2：

${\mathrm{\θ}}_0=\arcsin \left(\frac{r_0}{\sqrt{{x_0}^2+{R_f}^2-2\·\left|x_0\right|{\·R}_f\·\cos (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}}\right),$

其中，θ0为X射线束在XY平面的夹角的1/2，r0为目标区域的半径；

所述开口宽度计算单元，用于按照下式计算XY-准直器的准直缝开口宽度：

l_c＝R_fc·(tan(β₀+θ₀)-tan(β₀-θ₀))

其中，l_c为XY-准直器的准直缝开口宽度，Rfc为焦点与XY-准直器之间的距离。

由上述技术方案可见，本发明所提供的XY-准直器的调节方法和装置在当前投影角度下，确定XY-准直器的准直缝开口中心的位置和XY-准直器的准直缝开口宽度，然后根据XY-准直器的准直缝开口中心的位置和开口宽度，对XY-准直器进行调整，这样，在扫描过程中，就可使得X射线仅投射至目标区域，减少病人所吸收的X射线的剂量。

附图说明

图1为现有CT扫描仪的结构示意图。

图2为本发明实施例的一种XY-准直器的调节方法的流程图。

图3为本发明中CT扫描仪的结构示意图。

图4为图3的虚线框所示区域的局部放大示意图。

图5为本发明实施例的一种XY-准直器的调节装置的结构示意图。

图6a为采用现有技术的实验效果图；图6b为采用本发明的实验效果图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

图2为本发明实施例的一种XY-准直器的调节方法的流程图。如图2所示，该方法包括以下步骤：

步骤201，在当前投影角度α下，确定XY-准直器的准直缝开口中心P的位置。

若欲减小病人所吸收的X射线的剂量，可使得X射线仅投射至目标区域，图3为本发明中CT扫描仪的结构示意图，图4为图3的虚线框所示区域的局部放大示意图，为了对本发明进行清楚地说明，图4未包含图3的局部放大区域中和本发明无关的结构。如图3和图4所示，α为当前投影角度，α＝∠QOX；Δα为准直缝开口中心P与FOV中心O的连线、焦点Q与FOV中心O的连线这二者的夹角，Δα＝∠POQ；R1为FOV中心O与XY-准直器的准直缝开口中心P之间的距离，R1＝OP；X射线束边沿分别与目标区域相切于点S和点T，X射线束在XY平面的夹角为2θ₀，其中，焦点Q与目标区域中心R的连线为X射线束在XY平面的夹角的角平分线，∠SQR＝∠TQR＝θ₀；β₀为X射线束在XY平面的夹角的角平分线、焦点Q与FOV中心O的连线这二者的夹角，∠RQO＝β₀；XY-准直器的准直缝开口中心P的坐标为

目标区域中心R的坐标为(x₀，y₀)。

需要说明的是，在每次扫描之前，通过设定投影序数N_P，使得每一时刻的投影角度α为已知量，具体计算方法为：

${\mathrm{\α}}_i=(i-1)\·\frac{2\mathrm{\π}}{N_P}$ (i＝1，2，3，...，N_P)                       (1)

其中，α_i为第i投影角度，可见，每一投影角度与前一投影角度的差值均为

在ΔQPO中，根据余弦定理，可得：

$\mathrm{OP}=\sqrt{{\mathrm{PQ}}^2+{\mathrm{OQ}}^2-2\·\mathrm{PQ}\·\mathrm{OQ}\·\cos \left({\mathrm{\β}}_0\right)}---\left(2\right)$

而，由于FOV中心O与焦点Q的连线始终与XY-准直器垂直，可得：

$\mathrm{PQ}=\frac{R_{\mathrm{fc}}}{\cos \left({\mathrm{\β}}_0\right)}---\left(3\right)$

因此，由公式(2)和公式(3)，可得：

$R_1=\sqrt{{\left(\frac{R_{\mathrm{fc}}}{\cos \left({\mathrm{\β}}_0\right)}\right)}^2+{R_f}^2-2\·\frac{R_{\mathrm{fc}}}{\cos \left({\mathrm{\β}}_0\right)}\·R_f\·\cos \left({\mathrm{\β}}_0\right)}---\left(4\right)$

在ΔQPO中，根据正弦定理，可得：

$\mathrm{\Δ\α}=\frac{\mathrm{PQ}}{\mathrm{OP}}\·\sin \left({\mathrm{\β}}_0\right)---\left(5\right)$

因此，由公式(3)和公式(5)，可得：

$\mathrm{\Δ\α}=\arcsin (\frac{\frac{R_{\mathrm{fc}}}{\cos \left({\mathrm{\β}}_0\right)}}{R_1}\·\sin \left({\mathrm{\β}}_0\right))---\left(6\right)$

在ΔQPO中，根据正弦定理，可得：

$\frac{\sin \left({\mathrm{\β}}_0\right)}{\mathrm{OR}}=\frac{\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}{\mathrm{RQ}}---\left(7\right)$

而在ΔQPO中，根据余弦定理，可得：

$\mathrm{RQ}=\sqrt{{\mathrm{OR}}^2+{\mathrm{OQ}}^2-2\·\mathrm{OR}\·\mathrm{OQ}\·\cos (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}---\left(8\right)$

因此，由公式(7)和(8)，可得：

${\mathrm{\β}}_0=\arcsin \left(\frac{\left|x_0\right|\·\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}{\sqrt{{x_0}^2+{R_f}^2-2\·\left|x_0\right|\·R_f\·\cos (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}}\right)---\left(9\right)$

而根据

和

的定义，可得：

$x_{c_0}=R_1\·\cos (\mathrm{\α}+\mathrm{\Δ\α})---\left(10\right)$

$y_{c_0}=R_1\·\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\Δ\α})---\left(11\right)$

综上，根据公式(4)、公式(6)、公式(9)，可分别求解出公式(10)中的

和公式(11)中的

即确定出XY-准直器的准直缝开口中心P的坐标。

步骤202，在当前投影角度α下，确定XY-准直器的准直缝开口宽度l_c。

在ΔSRQ中，根据正弦函数的定义，可得：

${\mathrm{\θ}}_0=\arcsin \left(\frac{\mathrm{RS}}{\mathrm{RQ}}\right)---\left(12\right)$

因此，由公式(8)和(12)，可得：

${\mathrm{\θ}}_0=\arcsin \left(\frac{r_0}{\sqrt{{x_0}^2+{R_f}^2-2\·\left|x_0\right|{\·R}_f\·\cos (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}}\right)---\left(13\right)$

而根据XY-准直器的准直缝开口宽度l_c的定义，可得：

l_c＝R_fc·(tan(β₀+θ₀)-tan(β₀-θ₀))                  (14)

综上，根据公式(9)、公式(13)、公式(14)，可求解出公式(14)中的l_c，即确定出XY-准直器的准直缝开口宽度。

需要说明的是，在实际应用中，对于确定的型号的CT扫描仪，R_f和R_fc均是确定的安装参数，也就是说，R_f和R_fc均是已知的，因此，当目标区域的位置和大小确定时，即目标区域中心R的坐标和目标区域的半径r₀确定时，在每一个投影角度α下，可计算出XY-准直器的准直缝开口中心P的坐标和XY-准直器的准直缝开口宽度l_c，这样，就可根据计算结果对XY-准直器进行相应地调整，从而在每一个投影角度α下，X射线仅投射至目标区域。

步骤203，根据所确定的XY-准直器的准直缝开口中心P的位置和XY-准直器的准直缝开口宽度l_c，对XY-准直器进行调整。

在本步骤中，根据所确定的XY-准直器的准直缝开口中心P的坐标

和XY-准直器的准直缝开口宽度l_c，对XY-准直器进行相应地调整。具体而言，调整XY-准直器，使其准直缝开口中心的坐标为

并且使得准直器的准直缝开口宽度为l_c。例如，可以采用机械方式进行本步骤中的对XY-准直器进行调整。

基于上述XY-准直器的调节方法，图5为本发明实施例的一种XY-准直器的调节装置的结构示意图。如图5所示，该装置包括：一个位置确定模块501、一个开口宽度确定模块502和一个调整模块503。

其中，位置确定模块501在当前投影角度下，确定XY-准直器的准直缝开口中心的位置；开口宽度确定模块502在当前投影角度下，确定XY-准直器的准直缝开口宽度；调整模块503根据所述XY-准直器的准直缝开口中心的位置和开口宽度，对XY-准直器进行调整。

位置确定模块501包括：一个第一参数计算单元5011、一个第二参数计算单元5012、一个第三参数计算单元5013、一个横坐标计算单元5014和一个纵坐标计算单元5015。

其中，第一参数计算单元5011按照下式计算X射线束在XY平面的夹角的角平分线、焦点与扫描视场中心的连线这二者的夹角：

${\mathrm{\β}}_0=\arcsin \left(\frac{\left|x_0\right|\·\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}{\sqrt{{x_0}^2+{R_f}^2-2\·\left|x_0\right|\·R_f\·\cos (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}}\right),$

其中，β₀为X射线束在XY平面的夹角的角平分线、焦点与扫描视场中心的连线这二者的夹角，x₀为目标区域中心的横坐标，α为当前投影角度，R_f为扫描视场中心与焦点之间的距离；

第二参数计算单元5012按照下式计算扫描视场中心与XY-准直器的准直缝开口中心之间的距离：

$R_1=\sqrt{{\left(\frac{R_{\mathrm{fc}}}{\cos \left({\mathrm{\β}}_0\right)}\right)}^2+{R_f}^2-2\·\frac{R_{\mathrm{fc}}}{\cos \left({\mathrm{\β}}_0\right)}\·R_f\·\cos \left({\mathrm{\β}}_0\right)},$

其中，R1为扫描视场中心与XY-准直器的准直缝开口中心之间的距离，R_fc为焦点与XY-准直器之间的距离；

第三参数计算5013按照下式计算准直缝开口中心与FOV中心的连线、焦点与FOV中心的连线这二者的夹角：

$\mathrm{\Δ\α}=\arcsin (\frac{\frac{R_{\mathrm{fc}}}{\cos \left({\mathrm{\β}}_0\right)}}{R_1}\·\sin \left({\mathrm{\β}}_0\right)),$

其中，Δα为准直缝开口中心与FOV中心的连线、焦点与FOV中心的连线这二者的夹角；

横坐标计算单元5014按照下式计算准直缝开口中心的横坐标：

$x_{c_0}=R_1\·\cos (\mathrm{\α}+\mathrm{\Δ\α}),$

纵坐标计算单元5015按照下式计算准直缝开口中心的纵坐标：

$y_{c_0}=R_1\·\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\Δ\α}).$

开口宽度确定模块502包括：一个第一参数计算单元5011一个第四参数计算单元5022和一个开口宽度计算单元5023。

其中，第一参数计算单元5011照下式计算X射线束在XY平面的夹角的角平分线、焦点与扫描视场中心的连线这二者的夹角：

${\mathrm{\β}}_0=\arcsin \left(\frac{\left|x_0\right|\·\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}{\sqrt{{x_0}^2+{R_f}^2-2\·\left|x_0\right|\·R_f\·\cos (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}}\right),$

其中，β₀为X射线束在XY平面的夹角的角平分线、焦点与扫描视场中心的连线这二者的夹角，x₀为目标区域中心的横坐标，α为当前投影角度，R_f为扫描视场中心与焦点之间的距离；

第四参数计算单元5022按照下式计算X射线束在XY平面的夹角的1/2：

${\mathrm{\θ}}_0=\arcsin \left(\frac{r_0}{\sqrt{{x_0}^2+{R_f}^2-2\·\left|x_0\right|{\·R}_f\·\cos (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}}\right),$

其中，θ₀为X射线束在XY平面的夹角的1/2，r₀为目标区域的半径；

开口宽度计算单元5023按照下式计算XY-准直器的准直缝开口宽度：

l_c＝R_fc·(tan(β₀+θ₀)-tan(β₀-θ₀))，

其中，l_c为XY-准直器的准直缝开口宽度，R_fc为焦点Q与XY-准直器之间的距离。

本发明所提供的一种XY-准直器的调节装置的实施例的具体说明请参照图2所示方法实施例中的相应说明，此处不再赘述。

采用本发明所提供的方法和装置，可使得X射线仅投射至目标区域，图6a为采用现有技术的实验效果图，图6b为采用本发明的实验效果图，通过对比图6a和图6b，可以看出，采用本发明所提供的方法和装置，仅对目标区域进行了扫描。

可见，基于上种XY-准直器的调节方法和装置，首先在当前投影角度下，确定XY-准直器的准直缝开口中心的位置和XY-准直器的准直缝开口宽度，然后根据XY-准直器的准直缝开口中心的位置和开口宽度，对XY-准直器进行调整，这样就可使得X射线仅投射至目标区域，减少病人所吸收的X射线的剂量。

Claims (3)

1.一种XY-准直器的调节方法，该方法包括：

在当前投影角度下，确定XY-准直器的准直缝开口中心的位置；

在当前投影角度下，确定XY-准直器的准直缝开口宽度；

根据所述XY-准直器的准直缝开口中心的位置和开口宽度，对XY-准直器进行调整；所述确定XY-准直器的准直缝开口中心的位置的步骤包括：

按照下式计算X射线束在XY平面的夹角的角平分线、焦点与扫描视场中心的连线这二者的夹角：

${\mathrm{\β}}_0=\arcsin \left(\frac{\left|x_0\right|\·\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}{\sqrt{{x_0}^2+{R_f}^2-2\·\left|x_0\right|\·R_f\·\cos (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}}\right),$

其中，β₀为X射线束在XY平面的夹角的角平分线、焦点与扫描视场中心的连线这二者的夹角，x₀为目标区域中心的横坐标，α为当前投影角度，R_f为扫描视场中心与焦点之间的距离；

按照下式计算扫描视场中心与XY-准直器的准直缝开口中心之间的距离：

$R_1=\sqrt{{\left(\frac{R_{\mathrm{fc}}}{\cos \left({\mathrm{\β}}_0\right)}\right)}^2+{R_f}^2-2\·\frac{R_{\mathrm{fc}}}{\cos \left({\mathrm{\β}}_0\right)}\·R_f\·\cos \left({\mathrm{\β}}_0\right)},$

其中，R₁为扫描视场中心与XY-准直器的准直缝开口中心之间的距离，R_fc为焦点与XY-准直器之间的距离；

按照下式计算准直缝开口中心与FOV中心的连线、焦点与FOV中心的连线这二者的夹角：

$\mathrm{\Δ\α}=\arcsin (\frac{\frac{R_{\mathrm{fc}}}{\cos \left({\mathrm{\β}}_0\right)}}{R_1}\·\sin \left({\mathrm{\β}}_0\right)),$

其中，Δα为准直缝开口中心与FOV中心的连线、焦点与FOV中心的连线这二者的夹角；

然后，按照下式计算准直缝开口中心的横坐标

和纵坐标

$x_{c_0}=R_1\·\cos (\mathrm{\α}+\mathrm{\Δ\α}),$

$y_{c_0}=R_1\·\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\Δ\α});$

所述确定XY-准直器的准直缝开口宽度的方法包括：

按照下式计算X射线束在XY平面的夹角的角平分线、焦点与扫描视场中心的连线这二者的夹角：

${\mathrm{\β}}_0=\arcsin \left(\frac{\left|x_0\right|\·\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}{\sqrt{{x_0}^2+{R_f}^2-2\·\left|x_0\right|\·R_f\·\cos (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}}\right),$

其中，β₀为X射线束在XY平面的夹角的角平分线、焦点与扫描视场中心的连线这二者的夹角，x₀为目标区域中心的横坐标，α为当前投影角度，R_f为扫描视场中心与焦点之间的距离；

按照下式计算X射线束在XY平面的夹角的1/2：

${\mathrm{\θ}}_0=\arcsin \left(\frac{r_0}{\sqrt{{x_0}^2+{R_f}^2-2\·\left|x_0\right|\·R_f\·\cos (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}}\right),$

其中，θ₀为X射线束在XY平面的夹角的1/2，r₀为目标区域的半径；

然后，按照下式计算XY-准直器的准直缝开口宽度：

l_c＝R_fc·(tan(β₀+θ₀)-tan(β₀-θ₀))，

其中，l_c为XY-准直器的准直缝开口宽度，R_fc为焦点与XY-准直器之间的距离。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用机械方式对XY-准直器进行调整。

3.一种XY-准直器的调节装置，包括：一个位置确定模块(501)、一个开口宽度确定模块(502)和一个调整模块(503)；其中，

所述位置确定模块(501)，用于在当前投影角度下，确定XY-准直器的准直缝开口中心的位置；

所述开口宽度确定模块(502)，用于在当前投影角度下，确定XY-准直器的准直缝开口宽度；

所述调整模块(503)，用于根据所述XY-准直器的准直缝开口中心的位置和开口宽度，对XY-准直器进行调整；

所述位置确定模块(501)包括：一个第一参数计算单元(5011)、一个第二参数计算单元(5012)、一个第三参数计算单元(5013)、一个横坐标计算单元(5014)和一个纵坐标计算单元(5015)；其中，

所述第一参数计算单元(5011)，用于按照下式计算X射线束在XY平面的夹角的角平分线、焦点与扫描视场中心的连线这二者的夹角：

${\mathrm{\β}}_0=\arcsin \left(\frac{\left|x_0\right|\·\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}{\sqrt{{x_0}^2+{R_f}^2-2\·\left|x_0\right|\·R_f\·\cos (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}}\right),$

其中，β₀为X射线束在XY平面的夹角的角平分线、焦点与扫描视场中心的连线这二者的夹角，x₀为目标区域中心的横坐标，α为当前投影角度，R_f为扫描视场中心与焦点之间的距离；

所述第二参数计算单元(5012)，用于按照下式计算扫描视场中心与XY-准直器的准直缝开口中心之间的距离：

$R_1=\sqrt{{\left(\frac{R_{\mathrm{fc}}}{\cos \left({\mathrm{\β}}_0\right)}\right)}^2+{R_f}^2-2\·\frac{R_{\mathrm{fc}}}{\cos \left({\mathrm{\β}}_0\right)}\·R_f\·\cos \left({\mathrm{\β}}_0\right)},$

其中，R₁为扫描视场中心与XY-准直器的准直缝开口中心之间的距离，R_fc为焦点与XY-准直器之间的距离；

所述第三参数计算单元(5013)，用于按照下式计算准直缝开口中心与FOV中心的连线、焦点与FOV中心的连线这二者的夹角：

$\mathrm{\Δ\α}=\arcsin (\frac{\frac{R_{\mathrm{fc}}}{\cos \left({\mathrm{\β}}_0\right)}}{R_1}\·\sin \left({\mathrm{\β}}_0\right)),$

其中，Δα为准直缝开口中心与FOV中心的连线、焦点与FOV中心的连线这二者的夹角；

所述横坐标计算单元(5014)，用于按照下式计算准直缝开口中心的横坐标

$x_{c_0}=R_1\·\cos (\mathrm{\α}+\mathrm{\Δ\α});$

所述纵坐标计算单元(5015)，用于按照下式计算准直缝开口中心的纵坐标

$y_{c_0}=R_1\·\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\Δ\α});$

所述开口宽度确定模块(502)包括：所述第一参数计算单元(5011)、一个第四参数计算单元(5022)和一个开口宽度计算单元(5023)；其中，

所述第四参数计算单元(5022)，用于按照下式计算X射线束在XY平面的夹角的1/2：

${\mathrm{\θ}}_0=\arcsin \left(\frac{r_0}{\sqrt{{x_0}^2+{R_f}^2-2\·\left|x_0\right|\·R_f\·\cos (\mathrm{\π}-\mathrm{\α})}}\right),$

其中，θ₀为X射线束在XY平面的夹角的1/2，r₀为目标区域的半径；

所述开口宽度计算单元(5023)，用于按照下式计算XY-准直器的准直缝开口宽度：

l_c＝R_fc·(tan(β₀+θ₀)-tan(β₀-θ₀))，

其中，l_c为XY-准直器的准直缝开口宽度，R_fc为焦点与XY-准直器之间的距离。

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