CN106913352A - 成像系统及补偿扫描床下垂或未对准的方法 - Google Patents

Abstract

一种补偿扫描床下垂或未对准的方法，其包括：通过能量源及探测器对放置于扫描床上的病人进行扫描；在扫描床的第一位置获得第一投影数据及在扫描床的第二位置获得第二投影数据；从第一投影数据获得扫描床的第一底部位置及从第二投影数据获得扫描床的第二底部位置；计算扫描床的第二底部位置相对于扫描床的对应第一底部位置的偏移；通过处理器根据所述偏移调节重建中心；以及根据调节后的重建中心产生重建图像。本发明还提供一种成像系统。

Description

成像系统及补偿扫描床下垂或未对准的方法

技术领域

本发明涉及医学成像系统，特别涉及用于补偿扫描床下垂或未对准的方法及成像系统。

背景技术

在至少某些计算机断层扫描(computed tomography,CT)成像系统结构中，x射线源产生的扇形x射线束透过准直器形成经准直的x射线束，经准直的x射线束位于笛卡尔坐标系统的X-Y平面内，X-Y平面一般被称为成像平面。x射线源耦合到图1所示的机架20。x射线束穿过对象，例如患者，以对对象进行扫描。对象位于扫描床22上，扫描床22可滑动地设置于底座24上。x射线束，在被对象衰减后，成为一种衰减x射线束照射到探测器阵列上。探测器阵列接收到的衰减x射线束的强度取决于由对象接收到的x射线束的衰减程度。x射线源通常包括x射线管，其发射x射线束。探测器阵列由多个探测器元件组成。

虽然在重载荷条件下，扫描床22的设计能够在平行于z轴的z方向上提供所需的精度，然而扫描床22没有保持刚性以在平行于y轴的y方向上提供定位精度。缺乏刚性产生扫描床下垂26。在z方向上，当扫描床22朝远离机架20并未完全缩回时，扫描床下垂26发生。在z方向上，当扫描床22朝远离机架20不能进一步回缩时，扫描床22完全缩回。在z方向上，当扫描床22朝向机架20延伸时，扫描床下垂26发生。在z方向上，当扫描床22朝向机架20不能进一步延伸时，扫描床22完全延伸。

扫描床下垂26的效果是，在扫描床22扩展时扫描对象所产生的解剖结构相对于在扫描床22缩回时扫描对象所产生的解剖结构向下偏移。扫描床下垂26，导致了对象的次优处理。

图2示出通过扫描对象107在两个扫描床位置分别产生的两个图像50和52的实施例。两个扫描床位置中的一者对应于扫描床54完全缩回。两个扫描床位置中的另一者对应于扫描床54延伸出一预定量，例如1090毫米。两个图像50和52被重建于同一视场。理想情况下，在两个图像50和52中的两个扫描床54的位置应该是相同的。因为扫描床下垂26，导致图像52中的扫描床54比图像50中的扫描床54低，如图2所示图像50和52之间的边界58显示出了扫描床54的不连续性56。数值测量表明在图像52中的扫描床54相对于在图像50中的扫描床54偏移了4.5毫米的垂直距离。在较重载荷时，扫描床下垂26可以预期多达6毫米。

发明内容

现在归纳本发明的一个或多个方面以便于本发明的基本理解，其中该归纳并不是本发明的扩展性纵览，且并非旨在标识本发明的某些要素，也并非旨在划出其范围。相反，该归纳的主要目的是在下文呈现更详细的描述之前用简化形式呈现本发明的一些概念。

本发明的一个方面，在于提供一种补偿扫描床下垂或未对准的方法，其包括：

通过能量源及探测器对放置于扫描床上的病人进行扫描；

在扫描床的第一位置获得第一投影数据及在扫描床的第二位置获得第二投影数据；

从第一投影数据获得扫描床的第一底部位置及从第二投影数据获得扫描床的第二底部位置；

计算扫描床的第二底部位置相对于扫描床的对应第一底部位置的偏移；

通过处理器根据所述偏移调节重建中心；以及

根据调节后的重建中心产生重建图像。

本发明的另一个方面，在于提供一种成像系统，其包括：

能量源，用于产生射线束；

扫描床；

探测器，用于探测该射线束；

处理器，用于执行以下操作：

控制能量源及探测器对放置于扫描床上的病人进行扫描，以在扫描床的第一位置获得第一投影数据及扫描床的第二位置获得第二投影数据；

从第一投影数据获得扫描床的第一底部位置及从第二投影数据获得扫描床的第二底部位置；

计算扫描床的第二底部位置相对于扫描床的对应第一底部位置的偏移；

根据所述偏移调节重建中心；以及

根据调节后的重建中心产生重建图像。

本发明的再一个方面，在于提供一种成像系统，其包括：

处理器，用于执行以下操作：

控制能量源及探测器对放置于扫描床上的病人进行扫描，以在扫描床的第一位置获得第一投影数据及扫描床的第二位置获得第二投影数据；

从第一投影数据获得扫描床的第一底部位置及从第二投影数据获得扫描床的第二底部位置；

计算扫描床的第二底部位置相对于扫描床的对应第一底部位置的偏移；

根据所述偏移调节重建中心；以及

根据调节后的重建中心产生重建图像。

本发明实施方式提供的成像系统及方法，通过计算扫描床的第二底部位置相对于扫描床的对应第一底部位置的偏移，根据所述偏移调节重建中心，以及根据调节后的重建中心产生重建图像；可以补偿扫描床下垂或未对准。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1是一种实施例的成像系统的框图，该成像系统示出扫描床下垂。

图2为计算机断层扫描图像示出了扫描床下垂的例子。

图3是一种实施例的计算机断层(CT)成像系统的等距视图，用于补偿扫描床下垂的方法在其中执行。

图4是图3所示计算机断层成像系统的框图。

图5是一种实施例的用于补偿扫描床下垂的方法的流程图。

图6为计算机断层扫描图像示出了补偿扫描床下垂的例子。

图7是一种实施例的用于补偿扫描床未对准的方法的流程图。

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，并不排除其它元件或者物件。“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，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。

请参照图3和4，计算机断层(CT)成像系统100包括机架102。在本实施例中，CT系统100是感测衰减的X射线的CT系统。在一个替代实施例中，CT系统100可以是能量整合、光子计数(photon counting,PC)、或光子能量鉴别(photon energy discriminating,PED)的CT探测器系统。

机架102具有X射线源104，X射线源104朝向探测器阵列106发射X射线束。X射线穿过对象107，例如患者，以产生衰减的X射线。探测器阵列106包括多个探测器元件108，多个探测器元件108用于感测衰减的X射线。

在一个替代实施例中，探测器阵列106的每个探测器元件108可以是光子能量积分探测器、光子计数或光子能量鉴别探测器。每个探测器元件108产生表征衰减的X射线的强度的电信号。在扫描以获得投影数据的过程中，机架102以及安装在机架102上的部件围绕旋转中心110转动。

CT系统100的控制机构112控制机架102的旋转和X射线源104的操作。控制机构112包括X射线控制器126、机架马达控制器114、数据采集系统(data acquisition system,DAS)116、预处理器118。X射线控制器126用于向X射线源104提供功率和定时信号。机架马达控制器114用于控制机架102的旋转速度和位置。数据采集系统116用于对来自多个探测器元件108的投影数据进行采样和数字化，并将该投影数据转换成采样和数字化的投影数据，以用于后续处理。

预处理器118接收来自数据采集系统116的采样和数字化的投影数据，并对该采样和数字化的投影数据进行预处理。在一个实施例中，预处理包括但不限于偏移校正、主速度校正、参考信道校正、空气校准、和/或施加负对数运算。预处理器118对该采样和数字化的投影数据进行预处理，以产生预处理的投影数据。

图像重建器120从预处理器118接收经预处理的投影数据，并执行图像重建操作，以产生重建图像。重建图像作为输入施加于计算机122，计算机122将该重建图像存储于大容量存储设备124。X射线控制器126基于重建图像的品质调节X射线源104内的管电流。

计算机122还从用户接收命令和扫描参数，例如通过具有用户接口设备的控制台128接收操作者的命令和扫描参数。阴极射线管显示器130允许用户，例如操作者，从计算机122观察重建图像和其它数据。计算机122根据命令和扫描参数向数据采集系统116、x射线控制器126和机架马达控制器114提供控制信号和信息。此外，计算机122操作扫描床马达控制器132，使得扫描床马达控制器132控制机动化的扫描床134将对象107，例如病人，定位于机架102内。特别地，扫描床马达控制器132调节扫描床134以将对象107的部分区域移动至机架开口136内并使得对象107居中于机架开口136内。扫描床134设置于底座135上，底座135是图1所示底座24的一个例子。图1和图2所示扫描床22和54是扫描床134的例子。

在一个替代实施例中，X射线源104可以被配置为朝向对象107投射高频电磁能量的高频电磁能量投射源代替。探测器阵列106可以被设置于机架102内并能够检测所述高频电磁能量的探测器阵列代替。

图5是一种实施例的用于补偿扫描床下垂的方法500的流程图。方法500执行于图4所示计算机122中，方法500包括：

步骤502：计算机122通过X射线控制器126控制X射线源104产生一个或多个扇形射线束或者锥形射线束。

步骤504：计算机122控制X射线源104及探测器阵列106对放置于扫描床134上的病人进行扫描。其中，对病人进行扫描包括对病人进行螺旋扫描(英文为helical scan)、轴向扫描(英文为axial scan)或电影扫描(英文为cine scan)。其中，电影扫描也可以称为动态扫描。

步骤506：计算机122通过数据采集系统(DAS)116在扫描床134的第一位置获得第一投影数据及在扫描床134的第二位置获得第二投影数据。其中，扫描床134的第一位置是扫描过程中扫描床134的第一个位置或者最后一个位置。扫描床134的第一位置也可以理解为扫描床134的参考位置或者基准位置。

在步骤508和510中，计算机122从第一投影数据获得扫描床134的第一底部位置及从第二投影数据获得扫描床134的第二底部位置。具体地，在一种实施例中，在步骤508中，计算机122执行算法以对第一投影数据和第二投影数据进行扇形束到平行束的重排，以分别产生重排的第一投影数据和重排的第二投影数据；在步骤510中，计算机122还从重排的第一投影数据获得扫描床134的第一底部位置以及从重排的第二投影数据获得扫描床134的第二底部位置。在一种替代实施例中，作为步骤508的替代，计算机122执行算法以对第一投影数据和第二投影数据进行锥形束到平行束的重排，以分别产生重排的第一投影数据和重排的第二投影数据；作为步骤510的替代，计算机122还从重排的第一投影数据获得扫描床134的第一底部位置以及从重排的第二投影数据获得扫描床134的第二底部位置。

步骤512：计算机122计算扫描床134的第二底部位置相对于扫描床134的对应第一底部位置的偏移。

步骤514：计算机122将重建中心(x,y)替换为(x,y+Δy)；其中Δy为扫描床134的第二底部位置相对于扫描床134的对应第一底部位置在竖直方向上的偏移。其中，计算机122可以包括处理器。

步骤516：计算机122根据调节后的重建中心(x,y+Δy)控制图像重建器120产生重建图像f(x,y+Δy,z)。

通过执行上述步骤502至516，可以实现对扫描床134在竖直方向(即y轴方向)上的偏移进行补偿，也即实现了对扫描床134下垂的补偿。

图6为计算机断层扫描图像示出了补偿扫描床下垂的例子。在重建图像f(x,y+Δy,z)中，扫描床下垂所产生的伪影降低了。如图6所示，图像50显示扫描床54在缩回位置，图像802显示扫描床54相对于缩回位置延伸出一预定量，例如1090毫米。相对于图2所示图像50和52，在图像50和802中，扫描床54在图像50与图像802之间的点804和806对齐。

图7是一种实施例的用于补偿扫描床未对准的方法600的流程图。方法600执行于图4所示计算机122中，方法600包括：

步骤602：计算机122通过X射线控制器126控制X射线源104产生一个或多个扇形射线束或者锥形射线束。

步骤604：计算机122控制X射线源104及探测器阵列106对放置于扫描床134上的病人进行扫描。

步骤606：计算机122通过数据采集系统(DAS)116在扫描床134的第一位置获得第一投影数据及在扫描床134的第二位置获得第二投影数据。其中，扫描床134的第一位置是扫描过程中扫描床134的第一个位置或者最后一个位置。扫描床134的第一位置也可以理解为扫描床134的参考位置或者基准位置。

在步骤608和610中，计算机122从第一投影数据获得扫描床134的第一底部位置及从第二投影数据获得扫描床134的第二底部位置。具体地，在一种实施例中，在步骤608中，计算机122执行算法以对第一投影数据和第二投影数据进行扇形束到平行束的重排，以分别产生重排的第一投影数据和重排的第二投影数据；在步骤610中，计算机122还从重排的第一投影数据获得扫描床134的第一底部位置以及从重排的第二投影数据获得扫描床134的第二底部位置。在一种替代实施例中，作为步骤608的替代，计算机122执行算法以对第一投影数据和第二投影数据进行锥形束到平行束的重排，以分别产生重排的第一投影数据和重排的第二投影数据；作为步骤610的替代，计算机122还从重排的第一投影数据获得扫描床134的第一底部位置以及从重排的第二投影数据获得扫描床134的第二底部位置。

步骤612：计算机122计算扫描床134的第二底部位置相对于扫描床134的对应第一底部位置的偏移。

步骤614：计算机122将重建中心(x,y)替换为(x+Δx,y)；其中Δx为扫描床134的第二底部位置相对于扫描床134的对应第一底部位置在水平方向上的偏移。

步骤616：计算机122根据调节后的重建中心(x+Δx,y)控制图像重建器120产生重建图像f(x+Δx,y,z)。

通过上述执行上述步骤602至616，可以实现对扫描床134在水平方向(即x轴方向)上的偏移进行补偿，也即实现了对扫描床134未对准的补偿。

在其它实施例中，计算机122将重建中心(x,y)替换为(x+Δx,y+Δy)；其中Δx为扫描床134的第二底部位置相对于扫描床134的对应第一底部位置在水平方向上的偏移，Δy为扫描床134的第二底部位置相对于扫描床134的对应第一底部位置在竖直方向上的偏移；计算机122根据调节后的重建中心(x+Δx,y+Δy)控制图像重建器120产生重建图像f(x+Δx,y+Δy,z)。如此，既可以对扫描床134在水平方向(即x轴方向)上的偏移进行补偿，也可以对扫描床134在竖直方向(即y轴方向)上的偏移进行补偿。

虽然结合特定的实施方式对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。

Claims (15)

1.一种补偿扫描床下垂或未对准的方法，其包括：

通过能量源及探测器对放置于扫描床上的病人进行扫描；

在扫描床的第一位置获得第一投影数据及在扫描床的第二位置获得第二投影数据；

从第一投影数据获得扫描床的第一底部位置及从第二投影数据获得扫描床的第二底部位置；

计算扫描床的第二底部位置相对于扫描床的对应第一底部位置的偏移；

通过处理器根据所述偏移调节重建中心；以及

根据调节后的重建中心产生重建图像。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：该扫描床的第一位置是扫描过程中扫描床的第一个位置或者最后一个位置。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：根据所述偏移调节重建中心及根据调节后的重建中心产生重建图像包括：

将重建中心(x,y)替换为(x,y+Δy)；及

产生重建图像f(x,y+Δy,z)；其中Δy为扫描床的第二底部位置相对于扫描床的对应第一底部位置在竖直方向上的偏移。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：根据所述偏移调节重建中心及根据调节后的重建中心产生重建图像包括：

将重建中心(x,y)替换为(x+Δx,y)；及

产生重建图像f(x+Δx,y,z)；其中Δx为扫描床的第二底部位置相对于扫描床的对应第一底部位置在水平方向上的偏移。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：根据所述偏移调节重建中心及根据调节后的重建中心产生重建图像包括：

将重建中心(x,y)替换为(x+Δx,y+Δy)；

产生重建图像f(x+Δx,y+Δy,z)；其中Δx为扫描床的第二底部位置相对于扫描床的对应第一底部位置在水平方向上的偏移，Δy为扫描床的第二底部位置相对于扫描床的对应第一底部位置在竖直方向上的偏移。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：对病人进行扫描包括对病人进行螺旋扫描、轴向扫描或电影扫描。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：该能量源用于产生一个或多个扇形射线束，该一个或多个扇形射线束被投射至病人；

其中，所述从第一投影数据获得扫描床的第一底部位置及从第二投影数据获得扫描床的第二底部位置包括：

对第一投影数据和第二投影数据进行扇形束到平行束的重排，以分别产生重排的第一投影数据和重排的第二投影数据；

从重排的第一投影数据获得扫描床的第一底部位置以及从重排的第二投影数据获得扫描床的第二底部位置。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：该能量源用于产生一个或多个锥形射线束，该一个或多个锥形射线束被投射至病人；

其中，所述从第一投影数据获得扫描床的第一底部位置及从第二投影数据获得扫描床的第二底部位置包括：

对第一投影数据和第二投影数据进行锥形束到平行束的重排，以分别产生重排的第一投影数据和重排的第二投影数据；

从重排的第一投影数据获得扫描床的第一底部位置以及从重排的第二投影数据获得扫描床的第二底部位置。

9.一种成像系统，其包括：

能量源，用于产生射线束；

扫描床；

探测器，用于探测该射线束；

处理器，用于执行以下操作：

控制能量源及探测器对放置于扫描床上的病人进行扫描，以在扫描床的第一位置获得第一投影数据及扫描床的第二位置获得第二投影数据；

从第一投影数据获得扫描床的第一底部位置及从第二投影数据获得扫描床的第二底部位置；

计算扫描床的第二底部位置相对于扫描床的对应第一底部位置的偏移；

根据所述偏移调节重建中心；以及

根据调节后的重建中心产生重建图像。

10.如权利要求9所述的成像系统，其特征在于：该扫描床的第一位置是扫描过程中扫描床的第一个位置或者最后一个位置。

11.如权利要求9所述的成像系统，其特征在于，该处理器还用于：

将重建中心(x,y)替换为(x,y+Δy)；及

产生重建图像f(x,y+Δy,z)；其中Δy为扫描床的第二底部位置相对于扫描床的对应第一底部位置在竖直方向上的偏移。

12.如权利要求9所述的成像系统，其特征在于，该处理器还用于：

将重建中心(x,y)替换为(x+Δx,y)；及

产生重建图像f(x+Δx,y,z)；其中Δx为扫描床的第二底部位置相对于扫描床的对应第一底部位置在水平方向上的偏移。

13.如权利要求9所述的成像系统，其特征在于，该处理器还用于：

将重建中心(x,y)替换为(x+Δx,y+Δy)；及

产生重建图像f(x+Δx,y+Δy,z)；其中Δx为扫描床的第二底部位置相对于扫描床的对应第一底部位置在水平方向上的偏移，Δy为扫描床的第二底部位置相对于扫描床的对应第一底部位置在竖直方向上的偏移。

14.如权利要求9所述的成像系统，其特征在于，该能量源用于产生一个或多个扇形射线束，该一个或多个扇形射线束被投射至病人；该处理器还用于：

对第一投影数据和第二投影数据进行扇形束到平行束的重排，以分别产生重排的第一投影数据和重排的第二投影数据；

从重排的第一投影数据获得扫描床的第一底部位置以及从重排的第二投影数据获得扫描床的第二底部位置。

15.如权利要求9所述的成像系统，其特征在于，该能量源用于产生一个或多个锥形射线束，该一个或多个锥形射线束被投射至病人；该处理器还用于：

对第一投影数据和第二投影数据进行锥形束到平行束的重排，以分别产生重排的第一投影数据和重排的第二投影数据；

从重排的第一投影数据获得扫描床的第一底部位置以及从重排的第二投影数据获得扫描床的第二底部位置。