CN104306013A - 一种ct系统中线阵探测器位置的调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种CT系统中线阵探测器位置的调整方法，该方法假设射线源焦点和回转中心轴线所在平面与线阵探测器的条状成像面垂直，再记录双丝模型中在回转中四个特殊位置时的投影参数，计算得出三组探测器成像面与射线源焦点的间距的数据，调整线阵探测器的扭转角度，直至这三组数据趋于一致，此时射线源焦点和回转中心轴线所在平面与线阵探测器的条状成像面垂直。

Description

一种CT系统中线阵探测器位置的调整方法

技术领域

本发明涉及一种CT系统中线阵探测器位置的调整方法。该方法可用作CT系统结构参数测量的前置方法，可用于CT系统结构参数的获取和CT系统调校，有助于提高CT图像重建质量。

背景技术

CT（Computed Tomography）是医学和工业领域常用的辐射成像无损检测技术。无论是采用线阵探测器的断层CT成像，还是采用面阵探测器的锥束CT成像，要精确重建被测物体的断层CT图像或三维CT图像，都需要获得准确的CT系统几何结构参数，其中CT旋转中心位置、重建坐标原点的位置、射线源至探测器的距离、射线源至旋转中心的距离、面阵探测器扭转角等都是非常重要的参数。由于射线源对人体有害，所以射线源焦点、探测器成像面的精确空间位置无法直接测量，从而无法得到这些参数的精确值，影响了图像重建质量。

尤其是在采用线阵探测器的断层CT成像系统中，在获得这些重要参数前需要调整线阵探测器的空间位置，使线阵探测器的条状成像面垂直于射线源焦点与工作转台旋转中心轴线构成的平面。在CT系统中如何精确确定线阵探测器的空间位置成为本领域技术人员研究的重点。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种CT系统中线阵探测器位置的调整方法，在预先确定工作转台的回转中心轴线与线阵探测器的条状成像面的长度方向垂直的条件下，利用双丝模型调整线阵探测器的位置，使射线源焦点和回转中心轴线构成的平面与线阵探测器的条状成像面垂直，最终确定线阵探测器相对射线源焦点的位置，便于获得CT系统参数的后续测量。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种CT系统中线阵探测器位置的调整方法，所述CT系统带有射线源、工作转台和线阵探测器，所述工作转台的回转中心轴线与线阵探测器的条状成像面的长度方向垂直，所述方法利用双丝模型调整线阵探测器在垂直于所述回转中心轴线的平面内的扭转角度，双丝模型上设置有两根相互平行的金属丝；具体步骤为：

1）将双丝模型置于CT工作转台上，使双丝模型上的两根金属丝与工作转台的回转中心轴线平行，并使回转中心轴线位于所述两根金属丝所在平面之外；

2）绕所述工作转台的回转中线轴线转动所述双丝模型，使双丝模型中的两根金属丝在360°回转范围内两次在探测器上的投影重合，获得该两次投影重合位置的回转夹角α；

3）绕所述工作转台的回转中线轴线转动所述双丝模型，使双丝模型中两根金属丝所在的平面在360°回转范围内两次与回转中心轴线和射线源焦点所在的平面垂直，在该两次垂直位置上分别获得两根金属丝在探测器上的投影间距；

4）假定所述射线源焦点和所述回转中心轴线所在平面与线阵探测器的条状成像面垂直；根据所述回转夹角α、两根金属丝的间距、两根金属丝所在平面距所述回转中心轴线的距离以及所述步骤2和步骤3中总共三次获得的两根金属丝在探测器上的投影的间距，通过几何计算分别得出三次探测器成像面与射线源焦点的间距Dsd₁、Dsd₂、Dsd₃；

5）在垂直于所述回转中心轴线的平面内转动线阵探测器后，重复步骤2）至步骤4），再次计算Dsd₁、Dsd₂、Dsd₃，如此重复直至Dsd₁、Dsd₂、Dsd₃一致，完成对线阵探测器位置的调整。

进一步，在计算所述步骤4)中三次探测器成像面与射线源焦点的间距Dsd₁、Dsd₂、Dsd₃时，首先根据Dso=r/cos(α/2)得出工作转台回转中心轴线O与射线源焦点s的间距Dso，再根据Dsd₁=P1P2/2/cos(α/2)、Dsd₂=(Dso+r)*P3P4/AB和Dsd₃=(Dso+r)*P5P6/AB得出Dsd₁、Dsd₂、Dsd₃，其中，r为两根金属丝所在平面距回转中心轴线的距离；P1P2步骤2）中两根金属丝在探测器上的投影的间距；P3P4为所述步骤3）中两根金属丝所在的平面在远离射线源处与回转中心轴线与射线源焦点所在的平面垂直时，两根金属丝在探测器上的投影的间距；P5P6为所述步骤3)中两根金属丝所在的平面在靠近射线源处与回转中心轴线与射线源焦点所在的平面垂直时，两根金属丝在探测器上的投影的间距；AB为两根金属丝的间距。

本发明的一种CT系统中线阵探测器位置的调整方法，该方法通过记录双丝模型中在回转中四个特殊位置时的投影参数，再假设射线源焦点和回转中心轴线所在平面与线阵探测器的条状成像面垂直，计算得出三组探测器成像面与射线源焦点的间距的数据，调整线阵探测器的扭转角度，直至这三组数据趋于一致，此时射线源焦点和所述回转中心轴线所在平面与线阵探测器的条状成像面垂直，完成对线阵探测器的调整。

附图说明

图1为本发明双丝模型安装在CT系统中的结构示意图；

图2为本发明CT系统中线阵探测器位置的调整方法的示意图一；

图3为本发明CT系统中线阵探测器位置的调整方法的示意图二。

具体实施方式

下面参考附图对本发明进行更全面的说明，附图中示出了本发明的具体实施例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的具体实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。

为了易于说明，在这里可以使用诸如“上、下、左、右”等描述相对空间关系的术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。

实施例1

如图1所示为安装了双丝模型的CT系统结构示意图。CT系统中带有射线源、工作转台1和线阵探测器，其中，射线源焦点为s，探测器的条状成像面为d，工作转台1的回转中心轴线O与线阵探测器的条状成像面d的长度方向垂直。本方法中还用到一种双丝模型，在该双丝模型上设置有两根相互平行的金属丝A、B，优选地，金属丝A和B为金、银、钼、钨或铜等密度大、延展性好的金属材料，利用双丝模型调整线阵探测器的成像面d在垂直于回转中心轴线O的平面内的扭转角度，具体的操作步骤如下：

步骤1），将双丝模型安装在CT系统的工作转台1上，使双丝模型上的两根金属丝A、B与工作转台1的回转中心轴线O平行，并使回转中心轴线O位于两根金属丝A、B所在平面之外，从本步骤中容易获知两根金属丝A、B所在平面距回转中心轴线O的距离r，两根金属丝A、B的间距AB；

步骤2），使两根金属丝A、B在360°回转范围内两次在探测器d上的投影重合，这两个位置在探测器d上的投影分别是P1、P2，两根金属丝A、B在探测器上的投影的间距P1P2，参见图2，获得该两次投影重合位置的回转夹角α，参考图2；

步骤3）使两根金属丝A、B所在的平面在360°回转范围内两次与回转中心轴线O与射线源焦点s所在的平面垂直，在确定这两个垂直位置时，可以以步骤2）中投影重合时两根金属丝A、B的位置为起点，向回转夹角α方向转动工作转台α/2，来确定靠近射线源一处的垂直位置，在此基础上再转动工作转台180°即可得到第二个垂直位置，即远离射线源焦点处的位置。获得在这两个位置上，两根金属丝A、B在探测器d上的投影间距P3P4、P5P6，参考图3；

步骤4）假定射线源焦点s和回转中心轴线O所在平面与线阵探测器的条状成像面d垂直，根据公式Dso=r/cos(α/2)计算得出工作转台回转中心轴线O与射线源焦点s的间距Dso；再根据Dsd₁=P1P2/2/cos(α/2)、Dsd₂=(Dso₁+r)*P3P4/AB、Dsd₃=(Dso+r)*P5P6/AB，分别计算出三次探测器成像面d与射线源焦点s的间距Dsd₁、Dsd₂、Dsd₃。

步骤5）在垂直于回转中心轴线O的平面内改变线阵探测器d的扭转角度后，参考图1，重复步骤2）至步骤4），直至三次获得的Dsd₁、Dsd₂、 Dsd₃一致，完成对线阵探测器位置的调整。

实施例2

为了说明本方法确定线阵探测器位置的重要性，下面给出一种在线阵探测器定位后（即工作转台的回转中心轴线O与线阵探测器的条状成像面d的长度方向垂直，同时射线源焦点s和回转中心轴线O所在平面与线阵探测器的条状成像面d垂直）测量线阵探测器CT系统参数的方法。

本方法以图2作为参考，CT系统中带有射线源、工作转台、线阵探测器，工作转台位于射线源和线阵探测器之间，工作转台的回转中心轴线O与线阵探测器的成像面d平行；双丝模型上设置有两根相互间隔且相互平行的金属丝A、B；测量步骤为：

1）将双丝模型安装在CT系统中的工作转台上，使双丝模型上的两根金属丝A、B与工作转台的回转中心轴线O平行，并使回转中心轴线O位于两根金属丝A、B所在平面之外；

2）旋转CT系统中的工作转台，使两根金属丝A、B在360°范围内围绕回转中心轴线O旋转，期间必然存在两个位置，这两个位置的两根金属丝A和B与射线源焦点s处于同一平面上，其中一个位置B在A与s之间，而另一个位置A在B与s之间。旋转到这两个位置时，A、B在探测器的投影面d上的投影重合，两根金属丝A和B在探测器的投影面d上的投影分别为P1和P2，能够从中获知P1、P2两条投影的距离P1P2，P0是P1P2的中点，记录这两次投影重合位置的回转夹角α，在安装双丝模型时，容易获知两根金属丝A、B所在平面距回转中心轴线O的距离r。回转中心轴线O与射线源焦点s的间距Dso=r/cos(α/2)；探测器的成像面d与射线源焦点s的间距Dsd=P0P1/cos(α/2)。

优选地，金属丝A和B为金、银、钼、钨或铜等密度大、延展性好的金属材料；筒体1为PC或ABS等有机轻质材料。

Claims (2)

1.一种CT系统中线阵探测器位置的调整方法，所述CT系统带有射线源、工作转台和线阵探测器，其特征在于，所述工作转台的回转中心轴线与线阵探测器的条状成像面的长度方向垂直，所述方法利用双丝模型调整线阵探测器在垂直于所述回转中心轴线的平面内的扭转角度，双丝模型上设置有两根相互平行的丝；具体步骤为：

1）将双丝模型置于CT工作转台上，使双丝模型上的两根金属丝与工作转台的回转中心轴线平行，并使回转中心轴线位于所述两根金属丝所在平面之外；

2）使所述两根金属丝在360°回转范围内两次在探测器上的投影重合，获得该两次投影重合位置的回转夹角α；

3）使两根金属丝所在的平面在360°回转范围内转至α/2和180°+α/2，在这两个位置时两根金属丝所在的平面与回转中心轴线和射线源焦点所在的平面垂直，获得每次垂直时两根金属丝在探测器上的投影的间距；

4）假定所述射线源焦点和所述回转中心轴线所在平面与线阵探测器的条状成像面垂直；根据所述回转夹角α、两根金属丝的间距、两根金属丝所在平面距所述回转中心轴线的距离以及所述步骤2和步骤3中三次获得的两根金属丝在探测器上的投影的间距，通过几何计算三次探测器成像面与射线源焦点的间距Dsd₁、Dsd₂、Dsd₃；

5）在垂直于所述回转中心轴线的平面内转动线阵探测器后，重复步骤2）至步骤4），再次计算Dsd₁、Dsd₂、Dsd₃，如此重复直至Dsd₁、Dsd₂、Dsd₃一致，完成对线阵探测器位置的调整。

2.如权利要求1所述的调整方法，其特征在于，在计算所述步骤4)中三次探测器成像面与射线源焦点的间距Dsd₁、Dsd₂、Dsd₃时，首先根据Dso=r/cos(α/2)得出工作转台回转中心轴线O与射线源焦点s的间距Dso，再根据Dsd₁=P1P2/2/cos(α/2)、Dsd₂=(Dso+r)*P3P4/AB和Dsd₃=(Dso+r)*P5P6/AB得出三次探测器成像面与射线源焦点的间距Dsd₁、Dsd₂、Dsd₃；其中，r为两根金属丝所在平面距回转中心轴线的距离；P1P2步骤2）中两根金属丝在探测器上的投影的间距；P3P4为所述步骤3）中两根金属丝所在的平面在远离射线源处与回转中心轴线与射线源焦点所在的平面垂直时，两根金属丝在探测器上的投影的间距；P5P6为所述步骤3)中两根金属丝所在的平面在靠近射线源处与回转中心轴线与射线源焦点所在的平面垂直时，两根金属丝在探测器上的投影的间距；AB为两根金属丝的间距。