CN104586415B - 准直器对准偏差确定方法及计算机化断层成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种准直器对准偏差确定方法及计算机化断层成像系统。所述方法包括：从X射线产生器的初始位置开始，沿第一方向移动X射线产生器，以改变从X射线产生器发射的X射线相对于准直器的偏斜角度；对应于不同的偏斜角度，通过X射线探测器检测每个通道的增益值；从检测的每个通道的与不同的偏斜角度对应的增益值中确定该通道的代表偏斜角度；根据确定的代表偏斜角度来计算每一行中的准直器的在与该行中的各个通道对应的位置处的对准偏差。

Description

准直器对准偏差确定方法及计算机化断层成像系统

技术领域

本发明通常涉及计算机化断层成像（CT）领域，具体地讲，涉及一种CT系统及其准直器对准偏差确定方法。

背景技术

通常，在多层计算机化断层成像（CT）系统中，X光源朝向目标对象（例如，接受诊断的用户）发射扇形的X射线。X射线探测器模块接收从X光源发射的X射线，并将接收的X射线转换为用于产生图像的电信号。准直器设置在X光源和X射线探测器之间的光路上。因此，准直器是否与X光源对准成为了显著影响CT系统的成像质量的重要因素之一。

因此，需要一种可以准确地确定准直器对准误差的CT系统和方法。

发明内容

本发明的示例性实施例的目的在于克服现有技术中的上述的和/或其他的问题。因此，本发明的示例性实施例提供了一种准直器对准偏差确定方法及计算机化断层成像系统。

根据示例性实施例，一种计算机化断层成像系统包括：X射线产生器，被构造为产生X射线；X射线探测器，布置在沿第一方向排列的多个行中，X射线探测器被构造为检测从X射线产生器发射的X射线，其中，每一行中的X射线探测器被划分为沿与第一方向垂直的第二方向排列的多个通道；多个准直器，设置在X射线产生器和X射线探测器之间的光路上，并沿第二方向延伸；驱动单元，被构造为从X射线产生器的初始位置开始，沿第一方向移动X射线产生器，以改变从X射线产生器发射的X射线相对于准直器的偏斜角度，从而对应于不同的偏斜角度，通过X射线探测器检测每个通道的增益值；代表偏斜角度确定单元，被构造为从检测的每个通道的与不同的偏斜角度对应的增益值中确定该通道的代表偏斜角度；对准偏差计算单元，被构造为根据由代表偏斜角度确定单元确定的代表偏斜角度来计算每一行中的准直器的在与该行中的各个通道对应的位置处的对准偏差。

根据示例性实施例，一种确定计算机化断层成像系统的准直器对准偏差的方法包括：从X射线产生器的初始位置开始，沿第一方向移动X射线产生器，以改变从X射线产生器发射的X射线相对于准直器的偏斜角度；对应于不同的偏斜角度，通过X射线探测器检测每个通道的增益值；从检测的每个通道的与不同的偏斜角度对应的增益值中确定该通道的代表偏斜角度；根据确定的代表偏斜角度来计算每一行中的准直器的在与该行中的各个通道对应的位置处的对准偏差。

通过下面的详细描述、附图以及权利要求，其他特征和方面会变得清楚。

附图说明

通过结合附图对于本发明的示例性实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1是示出根据示例性实施例的计算机化断层成像（CT）系统的示意图；

图2是示出根据示例性实施例的CT系统中包括的X射线产生器、X射线探测器和准直器的示意图；

图3是示出根据示例性实施例的CT系统的准直器与X射线产生器对准的状态和准直器没有与X射线产生器对准的状态的示意图；

图4是示出根据示例性实施例的CT系统的X射线探测器的增益值与准直器的偏斜角度之间的关系的曲线图；

图5是示出根据示例性实施例的CT系统的X射线产生器的位移与偏斜角度之间的关系的示意图；

图6是示出根据示例性实施例的代表偏斜角度的仿真示图；

图7是示出根据示例性实施例的CT系统的准直器对准偏差与偏斜角度之间的关系的示意图；

图8是示出根据示例性实施例的确定CT系统的准直器对准偏差的方法的流程图。

具体实施方式

以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。

除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。

图1是示出根据示例性实施例的计算机化断层成像（CT）系统的示意图，图2是示出根据示例性实施例的CT系统中包括的X射线产生器、X射线探测器和准直器的示意图。如图1和图2中所示，根据示例性实施例的计算机化断层成像（CT）系统可以包括X射线产生器10、X射线探测器20和准直器30。

X射线产生器10可以产生X射线。例如，X射线产生器10可以是发射X射线的X光源。

X射线探测器20可以布置在沿X方向排列的多个行中。X射线探测器20可以检测从X射线产生器10产生的（例如，穿过诸如接受诊断的用户的目标对象）的X射线。然后，X射线探测器20可以将接收的X射线转换为用于形成图像的电信号，并将这样的电信号发送到控制装置（50、60）。这里，虽然在附图中没有示出，但是控制装置（50、60）可以包括用于处理从X射线探测器20接收的信号的图像处理单元和用于显示经处理的图像的监视器。

如图2中所示，准直器30可以设置在X射线产生器10和X射线探测器20之间的光路上。准直器30可以对入射到X射线探测器20的X射线进行准直，因此可以提高CT系统的成像质量。

为了得到最优化的图像，要求准直器30与X射线产生器10彼此对准。图3是示出根据示例性实施例的CT系统的准直器与X射线产生器对准的状态和准直器没有与X射线产生器对准的状态的示意图。如图3中所示，如果准直器和X射线产生器彼此没有对准，即，准直器和X射线产生器之间存在对准偏差，则从X射线产生器发射的X射线将与准直器形成一定的角度。这里，将因对准偏差而导致的从X射线产生器发射的X射线与准直器形成的角称为偏斜角。

图4是示出根据示例性实施例的CT系统的X射线探测器的增益值与准直器的偏斜角度之间的关系的曲线图。如图4中所示，当准直器和X射线产生器完全对准（即，偏斜角度为0）时，与该准直器对应X射线探测器检测得到的增益值可以是最大的。当准直器和X射线产生器没有对准时，与该准直器对应的X射线探测器检测得到的增益值可以随着偏斜角度的增加而减小。

因此，需要测量这样的对准偏差，从而可以根据不同的对准偏差对不同的准直器相对于X射线产生器的位置进行不同的调节，和/或可以根据不同的对准偏差调节与不同的准直器对应的通道中的X射线探测器的控制和驱动。此外，当对准偏差大于预定值时，可以判断出该准直器的没有被正确地安装或者该准直器出现诸如弯曲等的变形，从而可以调节或重新安装准直器或者更换变形的准直器。然而，对准偏差通常仅为几微米，因此，难以通过现有的手段或方法来测量这样小的对准偏差。

根据示例性实施例，CT系统还可以包括用于使X射线产生器10移位的驱动单元40、确定代表偏斜角度的代表偏斜角度确定单元50、以及根据代表偏斜角度来计算对准偏差的对准偏差计算单元60。

驱动单元40可以连接到X射线产生器10，从而X射线产生器10可以在驱动单元40的驱动下进行移位。例如，驱动单元40可以使X射线产生器从其初始位置开始沿X方向移动。因此，随着X射线产生器10的移动，可以改变从X射线产生器10发射的X射线相对于准直器30的偏斜角度。

因此，对应于X射线产生器10的不同位置，即，对应于不同的偏斜角度，从X射线产生器10发射的X射线相对于准直器的偏斜角度可彼此不同。因此，当X射线产生器10处于不同位置时，X射线探测器20检测得到的增益值也不同。因此，可以通过驱动单元40使X射线产生器10位移，使得X射线探测器20得到与不同的偏斜角度对应的增益值。

如图5中所示，X射线产生器10的位移M与偏斜角度a之间的关系可以由下面的式1来表示，

a=arctan(M/SD) （1）

在式1中，M是X射线产生器的当前位置与初始位置之间的距离，SD是位于初始位置的X射线产生器与X射线探测器之间的距离。这里，X射线产生器的初始位置可以是X射线产生器的初始安装位置。

在一个示例性实施例中，可以控制驱动单元40，从而以各种角度为步长（例如，以2’的角度为步长）来移动X射线产生器10，以改变X射线产生器10相对于准直器30的偏斜角度。例如，可以在从-12’至4’的范围内改变偏斜角度。这里，当以2’的角度为步长来移动X射线产生器10时，可以确定大于或等于大约8微米的对准偏差。

然后，X射线探测器20可以将检测到的增益值发送到控制装置（50、60），例如，可以将检测到的增益值发送到代表偏斜角度确定单元50。代表偏斜角度确定单元50可以根据检测到的增益值来确定代表偏斜角度，这将在下面进行更具体地描述。

图6是示出根据示例性实施例的代表偏斜角度的仿真示图。

CT系统可以包括布置在沿Z方向排列的多排X射线探测器。在每一排中，X射线探测器还可以被划分为沿X方向排列的多个通道，每个通道可以包括至少一个X射线探测器。CT系统可以在X方向布置27个X射线探测器，每个准直器在X方向能够覆盖16个X射线探测器，在Z向覆盖32排探测器通道，图6中示出了27个准直器在Z方向上各排探测器增益峰值所出现的角度，其中每一排的增益峰值是该排16个探测器的平均值。然而，示例性实施例不限于此，CT系统的准直器数量、排数、每排通道数和每个准直器所覆盖的X射线探测器的数量可以根据需要而改变。

在图6中示出的示例性实施例中，准直器沿可以Z方向延伸，并且可以被设置为与每一排中的X射线探测器对应。如上所述，如果准直器与X射线产生器对准，则对应于X射线产生器的特定位置（例如，初始安装位置），所有的X射线探测器检测得的增益值可以彼此相等。然而，如果准直器没有与X射线产生器对准，则对应于X射线产生器的特定位置（例如，初始安装位置），各个X射线探测器检测得的增益值可以因存在对准偏差而彼此不同。

因此，根据示例性实施例，可以移动X射线探测器以改变偏斜角度。这样，对应于不同的偏斜角度，X射线探测器可以检测到不同的增益值。例如，当每排通道包括多个X射线探测器时，该排通道的增益值可以指包括在该通道中的X射线探测器检测到的增益值的平均值。换句话说，对应于不同的偏斜角度，每排通道可以具有不同的增益值。因为每个排对应的准直器沿Z方向延伸过第1排通道1至第32排通道32，所以如上所述，当准直器在Z方向未与与X射线产生器对准时，那么Z向32排通道与X射线产生器位置就会产生不同的偏斜角度（即，在同一个X射线产生器位置时），导致的增益值可以彼此不同。

根据示例性实施例，当以2’为步长在-12’至4’的范围内移动X射线产生器时，X射线产生器可以被分别定位在与4’、2’、0’、-2’、-4’、-6’、-8’、-10’、-12’的偏斜角度对应的位置处，其中，与0’的偏斜角度对应的位置可以为X射线产生器的初始安装位置。因此，对于每个通道来说，可以得到与X射线产生器的9个位置对应的9个增益值。如上面参照图4所描述的，增益值可以随着对准偏差的增大而减小。因此，9个增益值中的最大的增益值可以与最小的对准偏差对应。换句话说，在与每个通道的最大增益值对应的位置处的X射线产生器可以与准直器的处于与该通道的位置处的对应的部分的对准偏差最小。这样，可以将与每个通道的最大增益值对应的偏斜角度确定为每个通道的代表偏斜角度。在下文中，可以将与代表偏斜角度对应的增益值称为代表增益值。

图6中示出了每个通道的代表偏斜角度。如图6中所示，例如，第14行的第3排通道的代表偏斜角度可以为4’，第14行的第32排通道的代表偏斜角度可以为-12’。换句话说，在与第14行对应的准直器中，处于与第3排通道对应的位置处的部分在X射线产生器处于与4’的偏斜角度对应的位置处时的对准偏差最小，而处于与第32排通道对应的位置处的部分在X射线产生器处于与-12’的偏斜角度对应的位置处时的对准偏差最小。因此，可以确定与第14行对应的准直器存在对准偏差。

图7是示出根据示例性实施例的CT系统的准直器对准偏差与偏斜角度之间的关系的示意图。

如图7中所示，可以根据下面的式2来计算每个准直器的在Z方向上不同排的通道之间，最大的对准偏差E。E=h×tan(a’)（2）

在式2中，h是准直器的高度，a’是该准直器中，在Z方向上，最小倾斜角度通道与最大倾斜角度通道之间的倾斜角度之差。

其中，每一排通道所对应的倾斜角度定义为：在X射线源在第一方向按角度步长移动过程中，该排通道出现增益最大的增益值时所对应的X射线源角度。

返回参照图6，第14行的第3通道的代表偏斜角度4’是该行中最大的，而该行中最小的代表偏斜角度为-12’。因此，可以通过式2来得到与第14行对应的准直器的最大对准偏差E₁₄。

E₁₄=h×tan(4’-(-12’))=h×tan(16’)

然而，可以根据CT系统的设计结构来任意地选择参考通道。例如，可以将代表偏斜角度为0’或者代表偏斜角度最接近0’的通道选择为参考通道。

图8是示出根据示例性实施例的确定CT系统的准直器对准偏差的方法的流程图。

图8中示出的确定对准偏差的方法可以应用于如上所述的CT系统。因此，将不再对于相同的元件或特征进行重复描述。

根据示例性实施例，CT系统可以包括X射线产生器、多个X射线探测器、以及多个准直器。X射线产生器可以包括布置在沿X方向排列的多个排中。多个准直器可以设置在X射线产生器和X射线探测器之间的光路上，并可以沿与X方向垂直的Z方向延伸。此外，每一行中的X射线探测器还可以被划分为沿Z方向排列的多个排通道。

如图8中所示，首先，可以从X射线产生器的初始位置开始，沿X方向移动X射线产生器（S100）。因此，可以改变从X射线产生器发射的X射线相对于准直器的偏斜角度。如上所述，可以根据式1来计算偏斜角度。

在一个示例性实施例中，可以以2’的角度为步长在从-12’至4’的范围内改变偏斜角度，其中角度步长与角度范围可以为其它任意值。

然后，对应于不同的偏斜角度，可以通过X射线探测器来检测每个通道的增益值（S200）。这里，因为每个通道可以包括多个X射线探测器，所以每个通道的增益值可以是包括在该通道中的多个X射线探测器检测的增益值的平均值。

根据检测的每个通道的与不同的偏斜角度对应的增益值，可以确定每个通道的代表偏斜角度（S300）。这里，可以将与每个通道的最大增益值对应的偏斜角度确定为每个通道的代表偏斜角度。

在步骤S400中，可以根据确定的代表偏斜角度来计算每一行中的准直器的在与该行中的各个通道对应的位置处的对准偏差。可以通过式2来计算对准偏差，如上所述。在一个示例性实施例中，可以将同一个准直器中的最小倾斜角度通道与最大倾斜角度通道之间的倾斜角度之差来计算改准直器的对准偏差，其中，通道的代表偏斜角度是在X射线源在X方向按角度步长移动过程中，该排通道出现增益最大的增益值时所对应的X射线源角度。

根据示例性实施例，可以通过移动X射线产生器来确定每个通道的代表偏斜角度，并根据代表偏斜角度来确定在该通道处的准直器对准偏差。因此，可以根据确定的对准偏差来调节、重新安装或更换准直器。此外，可以通过适当地选择X射线产生器的位移的步长，来精确地确定准直器对准偏差，例如，可以确定仅为几微米的准直器对准偏差。

上面已经描述了一些示例性实施例。然而，应该理解的是，可以做出各种修改。例如，如果所描述的技术以不同的顺序执行和/或如果所描述的系统、架构、设备或电路中的组件以不同方式被组合和/或被另外的组件或其等同物替代或补充，则可以实现合适的结果。相应地，其他实施方式也落入权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种确定计算机化断层成像系统的准直器对准偏差的方法，该计算机化断层成像系统包括X射线产生器、包括布置在沿第一方向排列的多个排中的多个X射线探测器、以及设置在X射线产生器和X射线探测器之间的光路上并沿与第一方向垂直的第二方向延伸的多个准直器，其中，每一行中的X射线探测器被划分为沿第二方向排列的多个通道，其特征在于，所述方法包括：

从X射线产生器的初始位置开始，沿第一方向移动X射线产生器，以改变从X射线产生器发射的X射线相对于准直器的偏斜角度；

对应于不同的偏斜角度，通过X射线探测器检测每个通道的增益值；

从检测的每个通道的与不同的偏斜角度对应的增益值中确定该通道的代表偏斜角度；

根据确定的代表偏斜角度来计算每一行中的准直器的在与该行中的各个通道对应的位置处的对准偏差。

2.如权利要求1所述的方法，其中，在移动X射线产生器的步骤中，根据下面的式1来计算与X射线产生器的位置对应的偏斜角度a，

a＝arctan(M/SD) (1)

其中，M是X射线产生器的当前位置与初始位置之间的距离，SD是位于初始位置的X射线产生器与X射线探测器之间的距离。

3.如权利要求2所述的方法，其中，在移动X射线产生器的步骤中，通过移动X射线产生器，以2’的角度为步长来改变偏斜角度。

4.如权利要求2所述的方法，其中，在从-12’至4’的范围内改变偏斜角度。

5.如权利要求1所述的方法，其中，每个通道的增益值是包括在该通道中的多个X射线探测器检测的增益值的平均值。

6.如权利要求1所述的方法，其中，在确定代表偏斜角度的步骤中，将与每个通道的最大增益值对应的偏斜角度确定为该通道的代表偏斜角度。

7.如权利要求6所述的方法，其中，在计算对准偏差的步骤中，根据下面的式2来计算每一行中的准直器的整体对准偏差E，

E＝h×tan(a’) (2)

其中，h是准直器的高度，a’是同一个准直器在第二方向上的最小倾斜角度通道与最大倾斜角度通道之间的倾斜角度之差。

8.如权利要求7所述的方法，其中，通道的代表增益值是与该通道的代表偏斜角度对应的增益值。

9.一种计算机化断层成像系统，其中，该计算机化断层成像系统包括：

X射线产生器，被构造为产生X射线；

X射线探测器，布置在沿第一方向排列的多个行中，X射线探测器被构造为检测从X射线产生器发射的X射线，其中，每一行中的X射线探测器被划分为沿与第一方向垂直的第二方向排列的多个通道；

多个准直器，设置在X射线产生器和X射线探测器之间的光路上，并沿第二方向延伸；

其特征在于，所述计算机化断层成像系统还包括：

驱动单元，被构造为从X射线产生器的初始位置开始，沿第一方向移动X射线产生器，以改变从X射线产生器发射的X射线相对于准直器的偏斜角度，从而对应于不同的偏斜角度，通过X射线探测器检测每个通道的增益值；

代表偏斜角度确定单元，被构造为从检测的每个通道的与不同的偏斜角度对应的增益值中确定该通道的代表偏斜角度；

对准偏差计算单元，被构造为根据由代表偏斜角度确定单元确定的代表偏斜角度来计算每一行中的准直器的在与该行中的各个通道对应的位置处的对准偏差。