CN106510747A - 一种双源双探测器锥形束ct系统 - Google Patents

一种双源双探测器锥形束ct系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种双源双探测器锥形束CT系统,包括:扫描架、两套X射线发生器、两块面阵探测器、承载机构、控制器、CT重建模块和图像显示模块;两块面阵探测器之一成像视野较大,而另一块成像视野较小但分辨率更高;两套X射线发生器分别与两块面阵探测器配对使用;每次扫描只使用一块探测器。本发明能够在一台锥形束CT系统中集成大视野成像和小视野、高分辨成像,且分辨率比现有解决方案更高。

Description

一种双源双探测器锥形束CT系统
技术领域
本发明涉及一种双源双探测器锥形束CT系统,属于计算机断层成像(CT)。
背景技术
锥形束CT是一种使用面阵列探测器进行三维成像的X射线CT系统。系统扫描架、由X射线发生器、面阵探测器、承载机构、控制器、CT重建模块、图像显示模块组成。扫描时,X射线发生器和探测器围绕被检对象旋转,获取多个不同角度的投影数据,然后通过CT重建模块将投影数据转化为三维数据,通过图像显示模块呈现给使用者。
空间分辨率是锥形束CT系统的关键技术指标,该指标取决于以下因素的组合:探测器分辨率、X射线焦点尺寸、投影图数量、重建像素尺寸等。其中,探测器分辨率是决定系统空间分辨率的最重要因素之一。在其他配置不变的情况下,探测器分辨率越高,系统的空间分辨率也越高。受制造工艺、采集速率等因素限制,分辨率越高的探测器,通常其成像视野也较小;反之,成像视野越大探测器,通常其分辨率越差。相应地,空间分辨率较高的锥形束CT系统,其成像视野相对较小;而成像视野较大的锥形束CT系统,其空间分辨率相对较低。
然而,在实际应用中使用者往往既需要大视野检查,又需要高分辨率检查。以口腔检查为例,在进行口腔颌面部总体检查时,需要较大的成像视野;而在进行单颗牙齿的检查时,则需要很高的空间分辨率。在其他应用中,采用较低的分辨率进行大范围的全局检查,采用较高的分辨率进行小范围的局部检查,也是很常见的检查方式。通过购买不同视野、不同分辨率的多台锥形束CT系统可以满足不同的检查需求,但成本很高。如何在一台锥形束CT系统中集成大视野成像和高分辨成像,是锥形束CT技术领域的一项难点问题。
现有解决方案是在大视野CT系统基础上通过优化扫描参数提高分辨率,具体优化方法包括延长扫描时间、增加投影数据采集频率、减小重建像素尺寸等。优化扫描参数可以在一定程度上提高系统分辨率,但无法突破探测器分辨率的限制。因此,无论如何优化参数,大视野锥形束CT系统的空间分辨率不如采用高分辨探测器的小视野锥形束CT系统。
此外,高分辨率、小视野成像时,由于成像视野较小,而待检查部位往往是被检对象的内部结构,从外表很难直接观察到,所以定位很困难。仍以口腔检查为例,使用者依靠手动定位来进行高分辨率、小视野成像时,很容易出现成像后发现待检查部位,如后槽牙,未能全部进入图像中的情况,导致需要对患者进行二次甚至更多次扫描,增加患者剂量。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足,提供一种双源双探测器锥形束CT系统,能够在一台锥形束CT系统中集成大视野CT图像和高分辨率、小视野CT图像,且分辨率比现有解决方案更高。
本发明技术方案是:一种双源双探测器锥形束CT系统,包括:扫描架、两套X射线发生器、两块面阵探测器、承载机构、控制器、CT重建模块和图像显示模块;两块面阵探测器其中一块可生成大视野CT图像,另一块可生成高分辨率、小视野CT图像;两套X射线发生器分别与两块面阵探测器配对使用;每次扫描只使用一块探测器。
本发明所述的锥形束CT成像系统中,扫描架是系统的主框架,决定系统的整体结构,具有支撑、运动和为其他部件提供安装位置等功能。X射线发生器、面阵探测器都安装在扫描架上。承载机构的功能是承载被检测对象,根据扫描架的设计,承载机构应采用可与扫描架合理搭配的设计,如座椅、扫描床等。控制器的功能是控制系统中各运动部件以及X射线发生器的启动和停止等,控制器一般安装在扫描架上。CT重建模块和图像显示模块的功能是处理扫描过程中获得的数据,进行重建,生成三维的CT图像并向用户显示,同时提供用户交互功能。CT重建模块和图像显示模块可以是位于扫描架之外的电脑,通过线缆与其他模块进行连接,也可以是安装在扫描架上的工控机(一种专门设计的电脑)。
使用者可在大视野CT图像中指定需要生成高分辨率、小视野CT图像的目标区域,控制器将根据目标区域中心和高分辨率、小视野CT图像中心在X、Y、Z三个方向上的位置差,驱动承载机构将目标区域中心输送至高分辨率、小视野CT图像中心,实现高分辨率、小视野成像的精确定位。
所述两套X射线发生器可以是相同的,也可以是不同的。
所述与生成高分辨率、小视野CT图像的探测器配对使用的X射线发生器,其焦点尺寸可以小于与生成大视野CT图像的探测器配对使用的X射线发生器。
所述与生成大视野CT图像的探测器配对使用的X射线发生器可以是脉冲式X射线发生器。
所述扫描架可以是立式或卧式。
本发明与现有技术相比的优点在于:
(1)与现有技术相比,本发明采用的两块探测器的分辨率不同,其中一块用于提供较大的成像视野,而另一块用于提供更高的分辨率,由于额外安装了一块高分辨率探测器,因此分辨率要高于现有的仅使用一块大视野探测器的系统。而现有技术不能提高系统分辨率。
(2)本发明还可以通过扫描获得的大视野CT图像来引导高分辨率、小视野CT成像,实现高分辨率、小视野成像的精确定位。
附图说明
图1为本发明双源双探测器锥形束CT系统正面示意图;
图2为本发明双源双探测器锥形束CT系统侧面示意图。
具体实施方式
如图1、2所示,为本发明所述系统的一种实现方案,由扫描架1、两套X射线发生器2-1和2-2、两块面阵探测器3-1和3-2、控制器4、CT重建模块5、显示模块6、承载机构7组成。
图中1为扫描架,采用卧式设计,为其他部件提供支撑和安装位置。X射线发生器2-1和2-2,面阵探测器3-1和3-2都安装在扫描架1上。其中,3-1为用于生成大视野CT图像的探测器,与X射线发生器2-1配对使用;3-2为用于生成高分辨率、小视野CT图像的探测器,与X射线发生器2-2配对使用。控制器4,用于控制系统进行指定功能,如承载机构的运动、扫描架的运动以及X射线发生器的启动和停止。控制器4一般也安装在扫描架上。图中,CT重建模块5和显示模块6采用独立于扫描架之外的设计,可以是性能合适的电脑和显示器。承载机构7采用的是扫描床,以配合卧式扫描架设计,用于承载被检对象。
本发明所述系统每次扫描只使用一套X射线发生器和一块探测器,操作者可根据需要选择。
与两块探测器配对使用的两套X射线发生器可以是相同的,也可以是不同的。与生成高分辨率、小视野CT图像的探测器配对的,可选用焦点更小的X射线发生器,这样能够进一步提高所获得图像的分辨率。与生成大视野CT图像的探测器配对使用的X射线发生器可以是脉冲式X射线发生器,可以在一定程度上提高大视野CT图像的分辨率。
需要说明的是,图1、2所示仅为本发明所述系统的一种实现方式,本发明所述系统也还可以采用立式扫描架,系统组成结构与卧式扫描架相同,包括扫描架、两套X射线发生器、两块面阵探测器、控制器、CT重建模块、显示模块、承载机构。
对于同一被检对象,对其扫描获得的大视野CT图像,可用来引导高分辨率、小视野CT图像的扫描。具体方案是:先使用一组X射线发生器和探测器,如图1所示的X射线发生器2-1和探测器3-1,对被检对象进行一次扫描,获得大视野CT图像,由显示模块6向使用者显示。此后被检对象须保持不动(被检对象位于承载机构7上,扫描时应处于系统的扫描区域中,如图1、2所示的实现方案中,扫描区域位于扫描架环形部分所形成的通道内)。使用者在大视野CT图像中指定需要生成高分辨率、小视野CT图像的目标区域,系统将计算目标区域中心和高分辨率、小视野CT图像成像中心在X、Y、Z三个方向上的位置差,然后驱动承载机构7运动,带动被检对象将目标区域中心输送至高分辨率、小视野CT图像成像中心,此过程中被检对象须在承载机构7上保持不动,与承载机构7保持相对静止。然后使用另一组X射线发生器和探测器,如图1所示的X射线发生器2-2和探测器3-2,对被检对象进行扫描,获得目标区域的高分辨率、小视野CT图像。
提供以上实施例仅仅是为了描述本发明的目的,而并非要限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求限定。不脱离本发明的精神和原理而做出的各种等同替换和修改,均应涵盖在本发明的范围之内。

Claims (6)

1.一种双源双探测器锥形束CT系统,包括:扫描架、两套X射线发生器、承载机构、控制器、CT重建模块和图像显示模块,其特征在于:还包括两块面阵探测器,两块面阵探测器其中一块可生成大视野CT图像,另一块可生成高分辨率、小视野CT图像;两套X射线发生器分别与两块面阵探测器配对使用;每次扫描只使用一块探测器。
2.根据权利要求1所述的一种双源双探测器锥形束CT系统,其特征在于:使用者可在大视野CT图像中指定需要生成高分辨率、小视野CT图像的目标区域,控制器将根据目标区域中心和高分辨率、小视野CT图像中心在X、Y、Z三个方向上的位置差,驱动承载机构将目标区域中心输送至高分辨率、小视野CT图像中心,实现精确定位。
3.根据权利要求1所述的一种双源双探测器锥形束CT系统,其特征在于:所述两套X射线发生器可以是相同的,也可以是不同的。
4.根据权利要求1所述的一种双源双探测器锥形束CT系统,其特征在于:与生成高分辨率、小视野CT图像的探测器配对使用的X射线发生器,其焦点尺寸可以小于与生成大视野CT图像的探测器配对使用的X射线发生器。
5.根据权利要求1所述的一种双源双探测器锥形束CT系统,其特征在于:所述与生成大视野CT图像的探测器配对使用的X射线发生器可以是脉冲式X射线发生器。
6.根据权利要求1所述的一种双源双探测器锥形束CT系统,其特征在于:所述扫描架可以是立式或卧式。
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