CN108670284B - 一种ct扫描仪辐射源焦点的确定方法和系统 - Google Patents

一种ct扫描仪辐射源焦点的确定方法和系统 Download PDF

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Abstract

一种用于CT成像系统的焦点确定方法，所述CT成像系统包括扫描器，所述扫描器包括辐射源以及至少一个反散射滤线栅，所述反散射滤线栅包括一个或多个容纳两个及以上检测单元的第一栅格，所述反散射滤线栅基于所述辐射源的第一焦点配置，所述方法包括：确定入射在所述扫描器的第一检测单元上的第一辐射的第一强度；确定入射在所述扫描器的第二检测单元上的第二辐射的第二强度，其中，所述第一辐射和第二辐射均从所述辐射源的第二焦点发出；以及，基于所述第一强度和所述第二强度确定从所述第一焦点到所述第二焦点的焦点位移，所述焦点位移包括位移方向，其中，所述第一检测单元与所述第二检测单元位于相同或不同的第一栅格中。

Description

一种CT扫描仪辐射源焦点的确定方法和系统
技术领域
本发明涉及焦点确定方法和系统，尤其是涉及CT扫描仪辐射源焦点的确定方法和系统。
背景技术
在装配有反散射滤线栅(Anti-scatter grid，ASG，或称为滤线栅)的计算机断层(CT)扫描仪的扫描期间，CT扫描仪辐射源的焦点位移可能导致辐射源发射的预期由CT扫描仪的检测器接收的辐射的一部分被滤线栅阻挡，造成扫描图像的品质下降。多种硬件相关技术(例如，焦点追踪)或软件相关技术(例如，图像后处理)可以用于补偿这种图像品质下降。然而，大多数此类技术需要确定焦点位移。因此，需要一种低成本且高可靠性的用于在CT扫描仪的扫描期间确定焦点位移的方法。
发明内容
为了克服现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种用于CT扫描仪的焦点确定方法和系统。为达到上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：
本发明实施例提供了一种用于CT成像系统的焦点确定方法，所述CT成像系统包括扫描器，所述扫描器包括辐射源以及至少一个反散射滤线栅，所述反散射滤线栅包括一个或多个容纳两个及以上检测单元的第一栅格，所述反散射滤线栅基于所述辐射源的第一焦点配置，所述方法包括：
确定入射在所述扫描器的第一检测单元上的第一辐射的第一强度；
确定入射在所述扫描器的第二检测单元上的第二辐射的第二强度，其中，所述第一辐射和第二辐射均从所述辐射源的第二焦点发出；
以及，基于所述第一强度和所述第二强度确定从所述第一焦点到所述第二焦点的焦点位移，所述焦点位移包括位移方向，其中，所述第一检测单元与所述第二检测单元位于相同或不同的第一栅格中。
可选的，所述反散射滤线栅的构造造成所述第一强度不同于所述第二强度。
可选的，确定所述焦点位移具体包括：确定所述第一强度和第二强度的比值；确定所述焦点位移和所述比值之间的关联，其中，所述焦点位移基于所述比值和所述关联进行确定。
可选的，所述方法还包括：通过控制所述扫描器对扫描对象进行扫描获得扫描数据；以及基于所述扫描数据和所述焦点位移生成扫描图像，其中所述第一辐射和第二辐射在获得所述扫描数据的过程中发射。
可选的，所述方法还包括：获得和所述反散射滤线栅的构造相关的参数，其中，所述参数、所述第一强度和所述第二强度共同用于确定所述焦点位移，以及，所述参数包括所述反散射滤线栅的至少一个部位的高度和从所述第二焦点到该部位顶部的距离。
本发明实施例还提供了一种CT成像系统，包括焦点确定程序和扫描器，所述扫描器包括辐射源以及至少一个反散射滤线栅，所述反散射滤线栅包括一个或多个容纳两个及以上检测单元的第一栅格，所述反散射滤线栅基于所述辐射源的第一焦点配置，所述焦点确定程序的执行过程如下：
确定入射在所述扫描器的第一检测单元上的第一辐射的第一强度；
确定入射在所述扫描器的第二检测单元上的第二辐射的第二强度，其中，所述第一辐射和第二辐射均从所述辐射源的第二焦点发出；以及
基于所述第一强度和所述第二强度确定从所述第一焦点到所述第二焦点的焦点位移，所述焦点位移包括位移方向，其中，所述第一检测单元与所述第二检测单元位于相同或不同的第一栅格中，以及，所述反散射滤线栅的构造造成所述第一强度不同于所述第二强度。
可选的，所述焦点确定程序的执行过程还包括：确定所述第一强度和第二强度的比值；以及，确定所述焦点位移和所述比值之间的关联，其中所述焦点位移基于所述比值和所述关联进行确定。
可选的，所述焦点确定程序的执行过程还包括：获得和所述反散射滤线栅的构造相关的参数，所述参数、所述第一强度和所述第二强度共同用于确定所述焦点位移，其中所述参数包括所述反散射滤线栅的至少一个部位的高度和从所述第二焦点到该部位顶部的距离。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当计算机读取存储介质中的计算机指令后，计算机运行如本发明实施例所提供的CT成像系统的焦点确定方法。
本发明实施例还提供了一种用于确定CT扫描仪的辐射源焦点的反散射滤线栅，包括多个壁板，所述壁板用于阻挡X射线，所述壁板界定了多个栅格，其中，所述多个栅格包括一个或多个第一栅格，以及，当所述反散射滤线栅安装于一个CT扫描仪的检测器上时，所述第一栅格容纳所述检测器上的至少两个检测单元。
本发明实施例的技术方案中，利用了区别于传统滤线栅的非均匀滤线栅测定CT扫描仪的辐射源焦点位移。和传统的滤线栅相比，非均匀滤线栅可以在较低的计算资源占用下，有效区分由焦点位移造成的辐射接收量下降和由其他系统原因造成的辐射接收量下降，从而降低了焦点位移的计算复杂度和计算资源的占用。此外，本发明的技术方案还允许在对扫描对象进行扫描时同时进行焦点位移的测定，可省去对CT扫描仪单独进行的焦点确定操作，并可随时确定CT 扫描仪的焦点位置，从而提高了最终生成的CT图像质量。
附图说明
在此所述的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。各图中相同的标号表示相同的部件，其中：
图1-A是根据本发明的一些实施例的CT系统的示意图；
图1-B是根据本发明的一些实施例的CT扫描仪的结构和机制的示意图；
图2-A是根据本发明的一些实施例的计算设备的硬件和/或软件组件的示意图；
图2-B是根据本发明的一些实施例的移动设备的硬件和/或软件组件的示意图；
图3是根据本发明的一些实施例的处理引擎的示意图；
图4-A是CT扫描仪中辐射源的焦点改变所造成影响的示意图；
图4-B是根据本发明的一些实施例的非均匀滤线栅的示意图；
图4-C是根据本发明的一些实施例的非均匀滤线栅的示意图；
图4-D是根据本发明的一些实施例的非均匀滤线栅的示意图；
图5是根据本发明的一些实施例的确定辐射源焦点的流程的示意图；
图6是根据本发明的一些实施例的基于第一强度和第二强度确定焦点位移的流程的示意图；
图7-A和图7-B是根据本发明的一些实施例的图6中所示流程的示意图；
图8是根据本发明的一些实施例的基于第一强度和第二强度确定焦点位移的流程的示意图；以及
图9-A和图9-B是根据本发明的一些实施例的用于生成第一强度与第二强度的比值与焦点位移之间的关联的技术的示意图。
具体实施方式
本发明涉及在执行扫描期间，装配有非均匀反散射滤线栅的CT扫描仪的焦点确定方法和系统。
在下面的具体实施方式中，通过示例阐述了许多具体细节，以便提供对相关发明的全面理解。然而，本领域的技术人员应清楚，即使没有这类具体细节也可实施本发明。本发明并不旨在受限于所示的实施例，而是要符合与权利要求书相一致的最大范围。
本发明所用的术语仅用于描述特定示例性实施例，并不旨在对其进行限制。除非上下文明确提示例外情形，否则本发明所用的“一”、“一个”、“一种”和“该”等词并非特指单数，也可包括复数。可以进一步理解的是，说明书中所用的术语“包括”与“包含”是指存在多个列出的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除呈现或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件，和/或它们的组合。
图1-A是根据本发明的一些实施例的CT系统的示意图。如图所示，CT系统100可以包括CT扫描仪110、网络120、一个或多个终端130、处理引擎140 和存储器150。
CT扫描仪110可以包括机架111、检测器112、检测区域113、工作台114 和辐射源115。机架111可以支持检测器112和辐射源115。检测对象可以置于工作台114上进行扫描。辐射源115可以将辐射束(例如，X射线)发射至检测对象。在检测区域113内，检测器112可以检测至少部分穿过检测对象的辐射束。在一些实施例中，CT扫描仪110也可以是多模态系统的一部分，例如PET- CT、SPECT-CT等。在一些实施例中，CT扫描仪110的更详细的结构和机制于图1-B中示出。在一些实施例中，可以忽略CT系统100中的一个或多个组件。仅作为示例，CT系统100可以不包括终端130。
CT系统100中组件之间的连接方式可以进行变化。仅作为示例，如图1-A 所示，CT扫描仪110可以通过网络120连接至处理引擎140。再例如，CT扫描仪110可以直接连接至处理引擎140，如CT扫描仪110与处理引擎140之间的虚线双箭头所示。又例如，终端130可以通过网络120连接至系统100的其他部分。再例如，终端130可以直接连接至系统100的一部分，例如处理引擎140，如处理引擎140与终端130之间的双虚线箭头所示。
网络120可以包括可以促进CT系统100的信息和/或数据交换的任何适合网络。在一些实施例中，CT系统100的一个或多个组件(例如，CT扫描仪110、终端130、处理引擎140、存储器150)可以通过网络120与CT系统100的一个或多个其他组件进行信息和/或数据通信。网络120可以是和/或包括有线网络、无线网络、等。仅作为示例，网络120可以包括光纤网络、电信网络、无线局域网(WLAN)、BluetoothTM网络、ZigBeeTM网络等，或其任意组合。
终端130可以包括移动设备131、平板电脑132、笔记本电脑133等，或其任意组合。在一些实施例中，移动设备131可以包括智能家用设备、可穿戴设备、移动设备、虚拟现实设备、增强现实设备等，或其任意组合。在一些实施例中，终端130可以是处理引擎140的一部分。
处理引擎140可以处理获自CT扫描仪110、终端130和/或存储器150的数据和/或信息。例如，处理引擎140可以基于与获自CT扫描仪110的与扫描对象相关的数据来生成图像。与扫描对象相关的数据可以包括对应于遍历扫描对象的辐射束的投影数据。图像可以通过分析算法、迭代算法和/或其他重建技术来生成。
处理引擎140还可以确定CT扫描仪110的辐射源115的焦点或焦点位移。处理引擎140还可以使用所获得的焦点或焦点位移来校准CT扫描仪110或处理基于获自CT扫描仪110的数据所生成的图像。处理引擎140的详细描述在本说明书的其他部分提供(例如，图3的相关描述)。
处理引擎140可以是计算机、用户控制台、单独的服务器、或服务器群组等。处理引擎140可以通过网络120读取存储于CT扫描仪110、终端130和/或存储器150中的信息和/或数据，或直接连接至CT扫描仪110、终端130和/或存储器150以读取其存储信息和/或数据。在一些实施例中，处理引擎140可以在云平台上实施。在一些实施例中，处理引擎140可以由具有如图2-A所示的一个或多个组件的计算设备200实施。
存储器150可以存储数据、指令和/或任何其他信息。例如，存储器150可以存储获自终端130和/或处理引擎140的数据。再例如，存储器150可以存储处理引擎140可以执行或用于执行在本发明中描述的示例性方法的数据和/或指令。存储器150可以包括大容量存储器、可卸除式存储器、易失性读/写存储器、只读存储器(ROM)等，或其任意组合。在一些实施例中，存储器150可以在云平台上实施。
在一些实施例中，存储器150可以连接至网络120以与CT系统100中的一个或多个其他组件(例如，处理引擎140、终端130)通信。CT系统100中的一个或多个组件可以通过网络120读取存储器150中存储的数据或指令。在一些实施例中，存储器150可以直接与CT系统100中的一个或多个其他组件连接或通信(例如，处理引擎140、终端130)。在一些实施例中，存储器150可以是处理引擎140的一部分。
图1-B是根据本发明的一些实施例的CT扫描仪的结构和机制的示意图。图 1-B为检测区域113内CT扫描仪110沿着Z轴或X轴的截面图。辐射源115可以发射辐射束190。辐射束190可以穿透扫描对象180(例如，身体、器官、组织、容器)并且到达检测器112。检测器112可以包括多个检测单元116(例如，检测单元116-1至116-4)。响应于入射的辐射束，检测单元116可以生成用于生成扫描对象180的图像的信号。然后，CT扫描仪110可以将信号传输至网络 120、处理引擎140和/或CT系统100的其他组件。
辐射源115可以包括CT球管，例如冷阴极离子球管、高真空热阴极球管、旋转阳极球管等。CT球管可以由高压产生器提供能量并发射辐射束190。辐射束190可以是和/或包括粒子射线、光子射线等，或其组合。辐射源115可以被近似视为一个点。辐射束190可以被认为是从这个点发射的。该由辐射源115界定的点可以称为焦点(例如，焦点118)。在本发明中，术语“焦点”还可以和该点所在的位置相关。
由辐射源115发射的辐射束190可以包括多个主要辐射束(例如，辐射束 190-1)和多个散射辐射束(例如，辐射束190-2)。主要辐射束可以沿着从焦点 118到检测器112的轨迹线传播。该路径可以是焦点118与相应检测单元116处的入射点之间的笔直连线。散射辐射束可以包括由辐射源115发射的、在穿透扫描对象180时发生散射或偏转的辐射束。散射辐射束可以偏离其原始路径(例如，上述轨迹线)。主要辐射束可以利于生成用于生成扫描对象180的图像的所需成像数据。而散射辐射束，当被一个检测单元检测到时，可能会导致扫描对象 180的图像中产生伪影。
在一些实施例中，为了减少扫描对象180的图像中的伪影，检测器112还可以包括一个或多个反散射滤线栅(或称为滤线栅，例如滤线栅117)，用于限制检测单元对散射辐射束的吸收。滤线栅117可以包括多个壁板(例如，壁板 117-1到117-5)。壁板可以包括可吸收一个或多个类型的辐射的材料。辐射吸收材料可以包括例如钨、铅、铀、金、银、铜、钼等材料，或其组合。由壁板环绕的空隙(或称为栅格)可以填充有空气或射线可透材料。示例性射线可透材料可以包括例如塑料、碳纤维、铝、无机非金属材料(例如，纸、陶瓷)等材料，或其组合。滤线栅117可以允许穿过由壁板所界定的栅格(例如，栅格119)的辐射束被检测单元116(例如，检测单元116-1到116-4)接收。滤线栅117还可以将撞击滤线栅117的壁板的至少大部分辐射束阻挡(或吸收)。
滤线栅117可以安装或置于辐射源115与检测单元之间。滤线栅117的壁板可以对准焦点118，并且沿着X方向和/或Z方向分布。从焦点118发射的主要辐射束(例如，辐射束190-1)可以穿过滤线栅117并由检测单元116接收。由于偏离原始路径，散射辐射束(或至少一部分散射辐射束，例如辐射束190-2) 会撞击滤线栅117的壁板并被滤线栅117吸收。然后，散射辐射束可能会衰减或从所述多个辐射束中被移除。
在本发明中，X方向和Z方向可以被设置为相互垂直且平行于检测器112 或检测器112的中心的切面。X方向和Z方向还可以被设置为平行于检测区域 113的中轴。Y方向(图1-B中未示)则同时垂直于X方向和Z方向。
在本发明中，为了确定辐射源118的焦点，安装于CT扫描仪110的一个或多个滤线栅可以是非均匀滤线栅。一方面，术语"非均匀滤线栅"可以指滤线栅自身具有非均匀排布的壁板。在一些实施例中，非均匀滤线栅的至少两个壁板可以具有不同形状、尺寸(例如，高度)，和/或可以由不同材料(例如，具有不同辐射吸收率)制成等。这种类型的非均匀滤线栅可以称为I类非均匀滤线栅。根据该方面，图4-C和图4-D示出了I类非均匀滤线栅的示意图。
或者，术语"非均匀"可以指该滤线栅具有不同于安装于CT扫描仪110的大多数(例如，超过50％)其他滤线栅的结构。"非均匀"滤线栅自身可以具有均匀 (例如，图4-B所示)或非均匀(例如，图4-C和4-D所示)排列的壁板。上述其他滤线栅则可以共享一个相同结构。仅作为示例，上述其他滤线栅的栅格可以在一个方向(例如，X方向、Z方向)上各包括一个检测单元，而非均匀滤线栅的栅格可以在同一方向上各包括两个或两个以上检测单元。这种类型的非均匀滤线栅可以称为II类非均匀滤线栅。
在一些实施例中，安装于CT扫描仪110的一个或多个非均匀滤线栅可以只包括I类非均匀滤线栅。例如，安装于CT扫描仪110的所有滤线栅(或只有一个滤线栅)可以是相同的I类非均匀滤线栅(例如，图4-C和4-D所示的滤线栅)。
在一些实施例中，安装于CT扫描仪110的一个或多个非均匀滤线栅可以只包括II类非均匀滤线栅。II类非均匀滤线栅可以共享同一个结构或具有不同的结构。
在一些实施例中，安装于CT扫描仪110的一个或多个非均匀滤线栅可以同时包括I类非均匀滤线栅和II类非均匀滤线栅。滤线栅。每类非均匀滤线栅可以共享同一个结构或具有不同的结构。
检测单元116可以检测穿透扫描对象180并穿过滤线栅117(如果有的话) 的辐射束。检测单元116还可以称为检测器元件或检测器像素。检测单元116可以将入射辐射束转化成信号。所生成信号的幅值可以与到达检测单元116的辐射的强度相关。检测单元116可以包括闪烁器和/或光电传感器等。检测单元116 的示例性材料可以包括惰性气体(例如，Xe)、CdWO4、Gd2O2S(GOS)或陶瓷 (例如，HiLightTM)等，或其组合。
检测单元116可以单行或多行排列。出于说明目的，图1-B只示出了一行。检测单元116可以排列于一个平面上(如图1-B所示)或一个曲面上(未示)。在一些实施例中，检测单元116可以被对齐以使其法线方向指向焦点118。
当滤线栅安装于检测器116时，一个或多个检测单元可以置于滤线栅的一个栅格的内部。非均匀滤线栅(I类和/或II类)可以覆盖检测器116的任意部分。仅作为示例，所安装的非均匀滤线栅可以覆盖整个检测器116、检测器116 的中心部分和/或检测器116的边缘部分。
需要注意的是，提供图1-B只用于说明的目的，并不旨在限制本发明。图1- B所示结构可以被修改和修正。CT扫描仪110的组件(例如，滤线栅117的壁板、检测单元、辐射束)的数量、外观和相对位置也仅用于说明，并可能无法准确反映其在实际使用时的真实状态。
图2-A是根据本发明的一些实施例计算设备的硬件和/或软件组件的示意图，所述计算设备可以实现所述处理引擎。如图2-A所示，计算设备200可以包括处理器210、存储器220、输入/输出端口(I/O)230以及通信端口240。
处理器210可以执行计算机指令(例如，程序代码)并实现处理引擎140符合本文中所描述技术的功能。计算机指令可以包括例如例行程序、程序、对象、组件、数据结构、流程、模块和功能等，其执行本文中描述的特定功能。例如，处理器210可以被配置为执行关于确定CT扫描仪110的辐射源115的焦点或焦点位移的功能。为了便于说明，此处只描述计算设备200中的一个处理器。然而，应注意本发明中的计算设备200亦可以包括多个处理器，因此本发明中描述的由一个处理器执行的步骤和/或方法步骤也可以共同或独立地由多个处理器执行。
存储器220可以存储获自CT扫描仪110、终端130、存储器150和/或CT 系统100的任何其他组件的数据/信息。在一些实施例中，存储器220可以包括大容量存储器、可卸除式存储器、易失性读/写存储器、只读存储器(ROM)等，或其任意组合。
I/O 230可以输入和/或输出信号、数据、信息等。在一些实施例中，I/O 230 可以实现与处理引擎140的用户交互。在一些实施例中，I/O 230可以包括输入设备和输出设备。
通信端口240可以连接至网络(例如，网络120)以促进数据通信。通信端口240可以建立处理引擎140与扫描器110、终端130和/或存储器150之间的连接。连接可以是有线连接、无线连接、可以实现数据传输和/或接收的任何其他通信连接、和/或其任意组合。在一些实施例中，通信端口240可以是一个专门设计的通信端口。例如，可以根据医学数字成像和通信(DICOM)协议来设计通信端口240。
图2-B是根据本发明的一些实施例移动设备的硬件和/或软件组件的示意图，所述移动设备可以实现终端130。如图2-B所示，移动设备250可以包括通信平台260、显示屏270、图形处理单元(GPU)271、处理器272、I/O 273、内存280、和存储器275。在一些实施例中，移动设备250还可以包括任何其他适合组件，包括但不限于系统总线或控制器(未示)。在一些实施例中，移动操作系统281 (例如，iOSTM、AndroidTM、Windows PhoneTM)和一个或多个应用程序282可以从存储器275加载入内存280，以便由处理器272执行。应用程序282可以包括浏览器或任何其他适合于接收和呈现获自处理引擎140的关于确定CT扫描仪110的辐射源115的焦点或焦点位移的信息的移动应用。用户与信息流的交互可以通过I/O 273实现，并通过网络120发送至处理引擎140和/或CT系统 100的其他组件。
为了实施本发明中的多个模块、单元及其功能，上述计算机硬件平台可以作为实现本文中描述的一个或多个元件的硬件平台。具有用户界面元件的计算机可以用于实施个人计算机(PC)或任何其他类型的工作站或终端设备。如果编入合适程序，计算机还可以作为服务器进行运作。
图3是根据本发明的一些实施例的处理引擎的示意图。处理引擎140可以包括输入/输出模块310、扫描仪控制模块320、图像处理模块330和校准模块 340。处理引擎140中还可以包括其他模块。
输入/输出模块310可以用于处理引擎140的数据通信(例如，获取、接收、发送所述数据)。数据可以包括扫描仪110生成的数据、处理引擎140生成的临时数据、处理引擎140生成的用于控制扫描仪110的控制信号、用于操作处理引擎140和/或其模块/单元的指令等。可以与CT扫描仪110、终端130、网络 120等进行数据通信。
扫描仪控制模块320可以用于生成控制CT扫描仪110的控制信号。控制信号可以基于一个或多个扫描参数而生成。扫描参数可以对应于待由扫描仪110执行或正由扫描仪110执行的扫描的类型、扫描时间、开始时间、扫描速度、扫描区域、扫描条件等。所生成控制信号可以发送至CT扫描仪110以控制或引导 CT扫描仪110对检测对象进行扫描。
一个或多个扫描参数可以由用户通过终端130提供、通过网络120从资源站获取、从存储设备(例如，存储器150、存储器220、内存280)获取等，或其组合。一个或多个扫描参数还可以由处理引擎140的一个或多个模块/单元(例如，校准模块340)确定。
图像处理模块330可以基于扫描仪110获取的扫描数据来生成(或重建) 图像。多种图像重建技术或数据处理技术可以被图像处理模块330采用。
在一些实施例中，图像处理模块330可以基于所获取数据重建一个或多个片层图像。片层图像可以是所扫描检测对象的2D横截面图像。所获得一个或多个片层图像可以直接用于观察所扫描检测对象的内部。或者，多个片层图像可以用于生成用于增强可视体验的三维图像。在一些实施例中，在重建过程期间，在不生成多个片层图像的情况下，图像处理模块330可以首先直接重建体图像。
校准模块340可以用于评估CT系统100中一个或多个设备、模块、和/或单元的性能，并获得一个或多个性能参数。例如，所述性能参数可以涉及CT扫描仪110的成像性能。校准模块340还可以基于所获得性能参数，调节(或校准)CT系统100中一个或多个设备、模块、和/或单元(例如，CT扫描仪110) 的设置。
校准模块340可以包括一个焦点确定子模块342。CT扫描仪110的焦点可能在其使用过程中发生位移(例如，移动、震动、振动)(详细描述提供于图4- A)。焦点确定子模块342可以用于确定辐射源115的位移后焦点。在一些实施例中，焦点确定子模块342可以根据如图5描述的流程500，使用非均匀滤线栅 (I类和/或II类)确定辐射源的焦点位移。位移后焦点(第二焦点)可以表达为坐标、或沿着X方向和/或Z方向的相对于原始(或预期)焦点(第一焦点)的位移。在本发明中，除非明确说明，否则“位移”为包括位移数值和位移方向的矢量。
在一些实施例中，在流程500期间，可以获得用于确定位移后焦点的中间参数(例如，两个检测单元的第一辐射强度与第二辐射强度的比值)。校准模块 340还可以包括关联确定子模块344。关联确定子模块344可以用于确定流程 500中获得的中间参数与焦点之间的关联(例如，以检查表、函数形式)。然后，该关联可以用于在流程500中确定位移后焦点。
需要注意的是，以上关于处理引擎140的描述仅出于说明目的，并不旨在限制本发明。应该理解的是，在学习本发明的主要概念和机制之后，本领域的技术人员可以以非创造性方式改变处理引擎140。所述改变可以包括组合和/或分割模块或子模块、添加或移除可选的模块或子模块等。所有此类修改都在本发明的范围内。
图4-A是CT扫描仪中辐射源的焦点改变所造成影响的示意图。出于说明的目的，焦点改变造成的影响通过一个标准的(或通常的)滤线栅(例如，滤线栅 410)来进行描述。在本发明中，标准滤线栅的壁板(例如，壁板410-1到410- 5)可以具有相同或大致相同的形状、尺寸(包括长度、宽度和高度)，并且由相同材料制成。由标准滤线栅的壁板所界定的栅格也可以具有相同或大致相同的形状和/或尺寸。标准滤线栅的栅格(例如，栅格411)可以各只容纳一个检测单元(例如，检测单元412-1到412-4)。标准滤线栅410的壁板对准于辐射源115 的第一焦点(所述原始或预期焦点，例如，焦点415)。标准滤线栅广泛应用于现有技术中。
在使用CT扫描仪110期间，辐射源115的焦点可能因多种因素导致位移 (例如，移动、震动、振动)。上述因素可以包括，例如，辐射束发射期间辐射源115的热力学膨胀或收缩、重力、离心力、CT扫描仪110运行引起的辐射源 115的震动、CT扫描仪110的机械结构的老化、CT扫描仪110采用的成像技术 (例如，z-飞焦点技术)等，或其组合。辐射源115的焦点自其预期位置的偏离可以表达为沿着X、Y和/或Z方向上的一个或多个偏离分量。在一些实施例中，沿着Y方向的偏离分量造成影响并不显著并且可以被忽略。
在某个时间点，辐射源115可以具有第二焦点(例如，焦点416)。由于滤线栅410的壁板对准焦点415，一些主要辐射束(例如，辐射束419)仍然可以穿过滤线栅410到达检测单元(例如，检测单元412-2)，而一些主要辐射束(例如，辐射束418)可能被滤线栅410的壁板(例如，壁板410-2)阻挡。因此，在至少一部分的检测单元中，每个检测单元的一部分(例如，部分413-1)会比另一部分(例如，部分413-2)接收更少的辐射束，并形成阴影(例如，阴影414- 1到414-4)。阴影的存在可能导致检测单元接收的辐射的强度减弱，进而导致由此生成的图像的品质下降(例如，以伪影或降低的分辨率形式)。
当使用标准滤线栅410时，在焦点改变或位移之后，所有检测单元上所出现的辐射强度的减弱程度可能相同或类似。
由阴影引起的图像品质的降低可以通过使用多种硬件相关技术(例如，焦点追踪)或软件相关技术(例如，图像后处理)进行补偿(例如，通过校准模块340 和/或图像处理模块330补偿)。而这些技术可能会涉及位移后焦点的确定(例如，位移后焦点(或称为第二焦点)相对于原始或预期焦点(或称为第一焦点)的位置)。理论上，第二焦点可以基于一个(或多个，用于消除误差)检测单元(或多个，用于消除错误)所检测到的辐射强度的减弱程度来确定。然而，除焦点改变之外，一个或多个其他因素(例如，电流调制(ma modulation)、电压纹波(kV ripple)、电流纹波(mA ripple)、灯丝组建(filament establishment))也可能导致所有检测单元接收的辐射强度的减弱。因此，利用标准滤线栅是难以区别辐射强度的减弱哪部分是由焦点位移引起的而哪部分是由其他因素引起的。
在本发明中，CT扫描仪110可以装配非均匀滤线栅，以识别由焦点位移所引起的辐射强度减弱。在一些实施例中，焦点确定子模块342可以根据如图5描述的流程500，使用非均匀滤线栅确定位移后焦点。滤线栅的非均匀性可以通过滤线栅壁板的排列、尺寸、材料等，或其组合来实现。例如，在非均匀滤线栅中，由壁板形成的栅格可容纳不同数量的检测单元。再例如，非均匀滤线栅可以由具有不同形状或尺寸(例如，不同高度)的壁板构成。图4-B、4-C和4-D示出了根据本发明的一些实施例的示例性非均匀滤线栅。需要注意的是，图4-B、4-C 和4-D只用于说明目的，并不旨在限制本发明的范围。所示非均匀滤线栅是非排他性的，并且可以在实际使用中具有不同的形式。
图4-B是根据本发明的一些实施例非均匀滤线栅的示意图。滤线栅420可以安装为II类非均匀滤线栅。滤线栅420可以装配于CT扫描仪110，根据例如图5所描述的流程500，滤线栅420可以辅助确定位移后焦点或第二焦点426 相对于预期焦点或第一焦点425的位置。滤线栅420的壁板(例如，壁板420- 1到420-3)可以具有相同或大致相同的形状、尺寸，并且由相同材料制成。由滤线栅420的壁板界定的栅格可以具有相同或大致相同的构造(例如，形状和尺寸)。与标准滤线栅(例如，滤线栅410)不同，滤线栅420的栅格(例如，栅格421)可以在至少一个方向上(例如，X方向、Z方向或两者)包括超过一个的检测单元(例如，检测单元422-1到422-4)。在一些实施例中，滤线栅420 的各栅格可以沿着X方向和Z方向各包括两个检测单元(总计四个)。
滤线栅420的壁板可以对准辐射源115的第一焦点425(原始或预期焦点)。当辐射源115的焦点从第一焦点425变为第二焦点426时，一些检测单元(第一检测单元，例如检测单元422-1和422-3)可能被由焦点位移引起的阴影(例如，阴影424-1和424-2)覆盖，而一些检测单元(第二检测单元，例如检测单元422-2和422-4)可以不具有由相同原因引起的阴影。如本文中所使用，假定不管焦点的位置在哪，辐射源均发射相同量的辐射束，第一检测单元可以指在辐射源的焦点相对于其原始或预期位置发生位移时接收或检测的辐射量发生改变的检测单元。如本文中所使用，假定不管焦点的位置在哪，辐射源均发射相同量的辐射束，第二检测单元可以指在辐射源的焦点从其原始或预期位置发生位移时接收的辐射量相同(或大致相同)的检测单元。于是，由焦点改变引起的、由第一检测单元检测到的辐射强度的减弱可以不同于由相同原因引起的第二检测单元检测到的辐射强度的减弱。利用该辐射强度的差异可以确定(例如，由焦点确定子模块342确定)第二焦点426。
需要注意的是，当焦点沿着图4-B所示方向的相反方向发生位移时，第一检测单元和第二检测单元的角色可以互换，原本第一检测单元至少部分被阴影覆盖，而第二检测单元不具有阴影。如今，第二检测单元422-2和422-4可以被由焦点位移造成的阴影覆盖，而第一检测单元422-1和422-3可以不具有由相同原因造成的阴影。然而，第一检测单元与第二检测单元的辐射强度之间的差异仍然可以用于确定第二焦点426。
一组第一检测单元-第二检测单元对(例如，检测单元422-1和422-2，检测单元422-2和422-3，或检测单元422-1和422-4)接收的辐射强度可以用于确定第二焦点426。在一些实施例中，任选的或预定的至少一对相邻的第一检测单元和第二检测单元(例如，检测单元422-2和422-3)可以用于确定第二焦点426。
图4-C是根据本发明的一些实施例非均匀滤线栅的示意图。滤线栅430可以装配于CT扫描仪110，并根据例如图5所描述的流程500，辅助确定位移后焦点或第二焦点436相对于预期焦点或第一焦点435的位置。滤线栅430的壁板(例如，壁板440-1到440-5)仍然可以具有相同或大致相同的形状、尺寸和材料。然而，滤线栅430的栅格可以是非均匀配置的。滤线栅430的一个或多个栅格(或称为不规则栅格，例如栅格431-1)可以沿着至少一个方向(例如， X方向、Z方向、或上述两向)包括多于一个检测单元(例如，图4-C所示的检测单元432-1和432-2)。例如，滤线栅430可以具有沿着X方向包括两个检测单元(总计两个)的一个或多个不规则栅格，以及沿着Z方向包括两个检测单元(总计两个)的一个或多个不规则栅格。再例如，滤线栅430可以具有同时沿着X方向和Z方向各包括两个检测单元(总计四个)的一个或多个不规则栅格。滤线栅430的壁板可以对准辐射源115的第一焦点435(原始或预期焦点)。如本文中所使用，规则栅格可以指仅容纳一个检测单元(例如，图4-C所示的栅格431-2和431-3)的栅格。如本文中所使用，不规则栅格可以指容纳多于一个检测单元(例如，图4-C所示的栅格431-1)的栅格。
在滤线栅430中，只有在不规则栅格内的检测单元(例如，检测单元432- 1和432-2)才可以在辐射源的焦点发生位移时被指定为至少部分被阴影覆盖的第一检测单元、或不出现阴影的第二检测单元。不管位移方向为何，在规则栅格中的其他检测单元(例如，检测单元432-3和432-4)可能在焦点位移时一直被阴影(例如，阴影434-2和434-3)覆盖，这些检测单元不用于确定焦点。
当辐射源115的焦点从第一焦点435位移至第二焦点436时，在不规则栅格内的第一检测单元(例如，检测单元432-1)可能被由焦点位移引起的阴影(例如，阴影434-1)覆盖，而在同一不规则栅格内的或不同不规则栅格内的第二检测单元(例如，检测单元432-2)可能不具有由相同原因引起的阴影。由第一检测单元和第二检测单元接收的辐射强度之间的差异可以用于(例如，由焦点确定子模块342)确定第二焦点436。还需注意的是，当焦点沿着图4-C所示方向的相反方向发生位移时，第一检测单元和第二检测单元的角色可以互换。
在一些实施例中，在同一个任意的或预定的不规则栅格内的第一检测单元和第二检测单元较测到的辐射强度可以用于(例如，由焦点确定子模块342)确定第二焦点436。第一检测单元和第二检测单元可以彼此相邻。
图4-D是根据本发明的一些实施例的非均匀滤线栅的示意图。滤线栅440 可以装配于CT扫描仪110，并根据例如图5所描述的流程500，辅助确定位移后焦点或第二焦点446相对于预期焦点或第一焦点445的位置。滤线栅440的一个或多个壁板(或称为异常壁板，例如壁板440-2)可以相比于滤线栅其他壁板(例如，壁板440-1、440-2、440-3和430-4)具有不同形状和/或尺寸。滤线栅440的每个栅格可以容纳一个检测单元(例如，检测单元442-1到442-4)。由一个或多个(沿着X方向和/或Z方向)异常壁板包围的栅格(例如，图4-D 所示的栅格441-1和441-2)可以称为异常栅格。一个异常壁板可以定义一对异常栅格。在一些实施例中，滤线栅440可以包括一对或多对异常栅格，异常栅格的一个或多个异常壁板可以沿着X方向和/或Z方向排布。滤线栅440的壁板可以对准辐射源115的第一焦点445(原始或预期焦点)。栅格栅格栅格栅格如本文中所使用，正常壁板可以指滤线栅中具有相同尺寸(例如，高度)滤线栅的大多数壁板。异常壁板可以指相对于正常壁板(例如，图4-D所示的壁板440-2)具有不同尺寸的壁板。异常栅格可以指其四周有一个或多个异常壁板(例如，图4-D所示的栅格441-1和441-2)的栅格。
在滤线栅440中，只有封闭在异常栅格内的检测单元(例如，检测单元442- 1和442-2)才可以在辐射源的焦点发生位移时被指定为至少部分被阴影覆盖的第一检测单元或不出现阴影的第二检测单元。不管位移方向为何，其他检测单元 (例如，检测单元442-3和442-4)可能在焦点位移时一直被阴影(例如，阴影 444-2和444-3)覆盖，这些检测单元不用于确定焦点。
当辐射源115的焦点从第一焦点445位移至第二焦点446时，一个异常栅格内的第一检测单元(例如，检测单元444-1)可能有较大部分被由焦点位移所引起阴影(例如，阴影444-1)覆盖，而另一个异常栅格(例如，共享同一异常壁板的相邻栅格)内的第二检测单元(例如，检测单元442-2)可能有较小部分被由相同原因引起的阴影覆盖。由第一检测单元和第二检测单元接收的辐射强度之间的差异可以用于(例如，由焦点确定子模块342)确定第二焦点446。还需注意的是，当焦点沿着图4-D所示方向的相反方向发生位移时，第一检测单元和第二检测单元的角色可以互换。
在一些实施例中，在同一组任意的或预定的异常栅格对内的第一检测器的和第二检测单元的辐射强度栅格可以用于(例如，由焦点确定子模块342)确定第二焦点446。第一检测单元和第二检测单元可以彼此相邻。
需要注意的是，提供图4-B、图4-C和图4-D所示的非均匀滤线栅仅用于说明目的，并不旨在限制本发明。可以对滤线栅410、420或430进行诸多改造。例如，滤线栅410的栅格、滤线栅420的不规则栅格或滤线栅430的异常栅格可以沿着X方向和/或Z方向包括更多检测单元。
在一些实施例中，通过将具有不同辐射阻挡(或吸收)特性的不同材料用于不同壁板，滤线栅410也可以被制成非均匀滤线栅。例如，滤线栅410的一个或多个壁板(例如，壁板410-2)可以相比于其他壁板具有更小的辐射阻挡能力。当辐射源115的焦点从第一焦点415位移至第二焦点416时。检测器412-2的阴影区域可以比其他阴影区域接收更多辐射。当辐射源115的焦点沿着图4-A所示方向的相反方向发生位移时，检测器412-1的阴影区域可以比其他阴影区域接收更多辐射。当焦点相对于其原始或预期位置发生位移时，检测单元412-1可以被指定为接收减少量辐射的第一检测单元，检测单元412-2可以被指定为接收相同量辐射的第二检测单元。
图5是根据本发明的一些实施例的确定辐射源焦点的流程的示意图。流程 500可以由焦点确定子模块342执行，以确定装配有一个或多个非均匀滤线栅(I 类和/或II类)的CT扫描仪110的焦点的位移。CT扫描仪110可以只包括非均匀滤线栅，或包括标准滤线栅和非均匀滤线栅。在一些实施例中，图5所示的用于确定辐射源焦点的流程500的一项或多项操作可以在图1所示的CT系统100 中实施。例如，图5所示的流程500可以以指令的形式存储于存储器150，并且由处理引擎140(例如，图2-A所示的计算设备200的处理器210)调用和/或执行。
焦点确定子模块342可以通过流程500确定焦点沿着X方向或Z方向从第一焦点至第二焦点位移。然后，位移可以用于生成第二焦点的坐标，或通过一个或多个硬件相关技术(例如，焦点追踪)和/或软件相关技术(例如，图像后处理)技术直接用于(例如，通过校准模块340和/或图像处理模块330)补偿由焦点改变引起的图像品质降低。在一些实施例中，用于校准CT扫描仪110的校准指令可以由校准模块340和/或扫描仪控制模块320生成，并发送至CT扫描仪 110以用于校准操作。
在步骤510中，焦点确定子模块342可以确定入射在CT扫描仪110的第一检测单元上的第一辐射的第一强度。在520，焦点确定子模块342可以确定入射在CT扫描仪110的第二检测单元上的第二辐射的第二强度。第一辐射和第二辐射可以从具有第二焦点的辐射源115发射。第一辐射和第二辐射可以在相同时间点或相同时间间隔内发射。
CT扫描仪110可以包括如图4-B至图4-D所描述的非均匀滤线栅。第一检测单元和第二检测单元可以由用户、由焦点确定子模块342等，或其组合确定。第一检测单元和第二检测单元可以基于非均匀滤线栅的结构(见图4-B至4-D 描述)确定。在一些实施例中，确定出的第一检测单元和第二检测单元可以彼此相邻。在一些实施例中，确定出的第一检测单元和第二检测单元可以相互间隔。
在一些实施例中，滤线栅420可以是安装于CT扫描仪110的非均匀滤线栅。第一检测单元和第二检测单元可以被包括在同一栅格中。例如，检测单元 422-1和422-2可以被确定为第一检测单元和第二检测单元。或者，第一检测单元和第二检测单元可以被包括在不同栅格中。所述不同栅格可以彼此相邻或相互间隔。例如，检测单元422-2和422-3(或检测单元422-1和422-4)可以被确定为第一检测单元和第二检测单元。
在一些实施例中，滤线栅430可以是安装于CT扫描仪110的非均匀滤线栅。第一检测单元和第二检测单元可以被包括在同一栅格中。例如，检测单元 432-1和432-2可以被确定为第一检测单元和第二检测单元。或者，第一检测单元和第二检测单元可以被包括在具有相同(或大致相同)结构的不同栅格中。所述不同栅格可以彼此相邻或相互间隔。
在一些实施例中，滤线栅440可以是安装于CT扫描仪110的非均匀滤线栅。非均匀的滤线栅440可以包括异常栅格(例如，栅格441-1和441-2)。异常栅格可以包括不同高度的壁板。第一检测单元和第二检测单元可以被包括在具有不同结构的不同异常栅格中。所述不同异常栅格可以彼此相邻或相互间隔。例如，检测单元442-1和442-2可以被确定为第一检测单元和第二检测单元。
焦点确定子模块342可以基于由第一检测单元和第二检测单元响应于第一辐射和第二辐射生成的信号来分别确定第一强度和第二强度。例如，第一强度和第二强度可以对应于预定时间间隔内相应信号的幅值、平均幅值或幅值的积分。由于非均匀滤线栅的构造，在焦点发生位移之后，第一强度和第二强度可以变得不同。
焦点确定子模块342可以实时确定第一强度和第二强度，或稍后基于存储于存储设备(例如，存储器150、存储器220、存储器275、内存280)中的扫描数据(包括关于由第一检测单元和第二检测单元生成的信号的相关信息)来确定第一强度和第二强度。由于步骤510和520等效，两个操作可以以任何顺序执行或同时执行。
在步骤530中，焦点确定子模块342可以基于第一强度和第二强度确定焦点位移。第一检测单元和第二检测单元所沿的方向(例如，X方向、Z方向)可以界定所确定位移的方向。例如，为了确定沿X方向和Z方向上的焦点位移，可以选择沿X方向的第一对第一检测单元和第二检测单元和沿Z方向的第二对第一检测单元和第二检测单元。然后，可以执行流程500两次以用于获得沿两个方向的位移。
在一些实施例中，焦点确定子模块342可以至少部分基于与滤线栅的构造相关的至少一个参数来确定焦点位移。例如，所述至少一个参数可以包括滤线栅的至少一些壁板的高度和第二焦点到滤线栅的至少一部分的顶部的距离。示例性过程如图6、图7-A和图7-B描述。
仅作为示例，焦点确定子模块342可以基于由第一检测单元检测到的第一强度与由第二检测单元检测到的第二强度的比值来确定焦点位移。在一些实施例中，焦点确定子模块342可以获得位移与所述比值之间的关联，然后基于比值和关联确定位移。示例性过程如图8和图9描述。
在一些实施例中，多对第一检测单元和第二检测单元可以用于确定沿着同一方向的焦点位移。焦点确定子模块342可以对多个检测单元对中的各检测单元执行流程500以生成多个结果，并且基于所述多个结果确定沿该方向的位移。或者，焦点确定子模块342可以分别基于由多个第一检测单元和多个第二检测单元生成的信号(例如，平均值、积分)来确定第一辐射强度和第二辐射强度。
流程500可以在使用CT扫描仪100扫描一个检测对象之前或期间执行。检测对象可以是模体、或测试对象(例如，患者)。由检测单元(例如，第一检测单元和第二检测单元)检测到的、用于确定焦点的信号可以被包括在用于生成检测对象的图像的数据中，或不包括在其中。
需要注意的是，上述关于确定焦点的描述仅出于说明目的，并不用于限制本发明的范围。应该理解的是，在了解本发明的主要概念和机制之后，本领域的技术人员可以以非创造性方式调整流程500。例如，上述操作可以以不同于图5所示的顺序实施。一项或多项可选操作可以添加至流程图。一项或多项操作可以分开或组合。所有此类修改均落入本发明的范围内。
图6是根据本发明的一些实施例的基于第一强度和第二强度确定焦点位移的流程的示意图。可以执行流程600以实现流程500的步骤530。在一些实施例中，流程600可以由焦点确定子模块342执行。在一些实施例中，图6所示的用于确定辐射源的焦点的流程600的一项或多项操作可以在图1所示的CT系统100中实施。例如，图6所示的流程600可以以指令的形式存储于存储器150，并且由处理引擎140(例如，图2所示的计算设备200的处理器210)调用和/或执行。
在步骤610中，焦点确定子模块342可以获得第一检测单元和第二检测单元两者当中至少一个的参考辐射强度。参考辐射强度可以对应于在辐射源115的焦点位于(大约或精确地)第一焦点时由第一检测单元或第二检测器接收的辐射的强度。如本文中所使用，“大约”可以指距离第一焦点(原始或预期焦点)的偏差小于一个阈值。在一些实施例中，阈值可以为例如1微米、2微米、5微米、 10微米、20微米、50微米、100微米等。在一些实施例中，阈值可以为辐射源可以移动的范围的1％、2％、3％、4％、5％、6％、8％、10％等。参考辐射强度可以在使用CT扫描仪100扫描检测对象之前或期间确定。例如，参考辐射强度可以从存储设备(例如，存储器150、存储器220、存储器275、内存280)获取、基于CT扫描仪100提供的系统参数来确定。再例如，参考辐射强度可以基于CT扫描仪100的一个或多个检测单元生成的一个或多个信号而获得。
在一些实施例中，参考辐射强度可以通过以下过程获得。扫描仪控制模块 320可以将控制信号发送至CT扫描仪110。CT扫描仪110可以响应于所述控制信号，使辐射源115发射辐射。在辐射发射过程期间，辐射源115的温度可能上升(例如，最初以睡眠模式或低功耗运行模式运行辐射源115)，或下降(例如，冷却最初为正常运行模式或高功耗运行模式的辐射源115)。辐射源115的焦点可能由于热力学膨胀或收缩进行相应位移。
在辐射发射期间，由第一检测单元和第二检测单元生成的信号可以被大量收集(例如，每秒1到500个样本)，于是可以获得多个第一强度和第二强度。当一个时间点(时间点A)收集的第一强度和第二强度的总和达到其相比于其他时间点的最大值时，时间点A时的辐射源115的焦点可以被认为是滤线栅的壁板所对准的焦点(第一焦点)。在一些实施例中，可以选择(例如，通过用户或由焦点确定子模块342进行)时间点A时收集的第一强度和第二强度分别作为针对第一检测单元和第二检测单元的参考辐射强度。在一些实施例中，可以确定 (例如，通过用户或由焦点确定子模块342进行)时间点A时的第一强度和第二强度的平均值(加权或非加权平均值)，并将其作为同时针对于第一检测单元和第二检测单元的参考辐射强度。
在一些实施例中，多对第一检测单元和第二检测单元可以用于确定沿着同一方向的焦点位移。焦点确定子模块342可以获得针对上述每个检测单元对的一个或多个参考辐射强度。或者，焦点确定子模块342可以针对上述多个检测单元对确定一个普适的参考辐射强度组(包括一个或多个参考辐射强度)。
然后，所获得一个或多个参考辐射强度可以存储于存储设备(例如，存储器 150、存储器220、存储器275、内存280)。当焦点确定子模块342要通过流程 600确定焦点位移时，焦点确定子模块342可以读取至少一个上述参考辐射强度。
在步骤620中，焦点确定子模块342可以获得与非均匀滤线栅的构造相关的至少一个滤线栅参数。滤线栅参数可以涉及至少一部分滤线栅的高度、第二焦点到上述至少一部分滤线栅的顶部的距离、滤线栅的一个或多个栅格的长度和/ 或宽度等或其组合(例如，上述参数的运算结果)。滤线栅参数可以从存储设备 (例如，存储器150、存储器220、存储器275、内存280)读取、基于非均匀滤线栅所提供的系统参数确定、或由滤线栅的用户或CT扫描仪110测量获得、或上述方式的任意组合。
在步骤630中，焦点确定子模块342可以基于步骤610中获得的至少一个参考辐射强度、620中获得的至少一个滤线栅参数、510中获得的第一强度和520 中获得的第二强度，确定焦点位移。第一检测单元和第二检测单元所沿的方向 (例如，X方向、Z方向)可以界定630中所确定位移的方向。
在一些实施例中，焦点确定子模块342可以根据图7-A和图7-B的描述，执行流程600。
图7-A和图7-B是根据本发明的一些实施例的图6中所示流程的示意图。需要注意的是，出于说明目的，图7-A和图7-B只示出了与图4-B所示的非均匀滤线栅420相关的流程600。然而，本发明中描述的或隐含的其他非均匀滤线栅(例如，图4-C和图4-D所示的滤线栅430和440)也可以以类似方式用于流程600。
滤线栅420的壁板(例如，壁板420-1、420-2和420-3)均对准焦点710(第一焦点)。在CT扫描仪110的操作期间，辐射源115的焦点可能会沿着X方向或Z方向(平行于检测单元)发生位移。例如，焦点可以以朝向焦点712的方向位移(如图7-A所示)，或以相反方向朝向焦点714位移(如图7-B所示)。位于焦点712的焦点可以在第一检测单元422-1和422-3上引起阴影724-1和 724-2。位于焦点714的焦点可以在第二检测单元422-2和422-4上引起阴影724- 3和724-4。
对于滤线栅420，可以(例如，由用户或由焦点确定子模块342)识别包括第一检测单元和第二检测单元的任意一对相邻检测单元。在图7-A和图7-B中，检测单元422-2和422-3分别被确定为第一检测单元和第二检测单元。
焦点确定子模块342可以通过比较检测单元422-2和422-3上出现的辐射强度的变化来确定位移方向。例如，当检测单元422-3具有较大辐射强度减弱(例如，由阴影724-2引起)时，焦点确定子模块342可以确定位移以如图7-A所示的模式出现。当检测单元422-2具有较大辐射强度减弱时，焦点确定子模块342 可以确定位移以如图7-B所示的模式出现。
在一些实施例中，焦点确定子模块342可以直接比较检测单元422-2和422- 3的辐射强度以确定位移的方向。具有较小强度的检测单元可以被确定为具有较大辐射强度减弱的检测单元。
在一些实施例中，焦点确定子模块342可以通过610中获得的参考辐射强度，首先确定相应检测单元422-2和422-3上出现的辐射强度减弱。例如，焦点确定子模块342可以针对检测单元422-2和422-3中的每个检测单元获得其当前接收的辐射强度与相应参考辐射强度的比值。具有较小比值的检测单元可以被确定为具有较大辐射强度减弱的检测单元。
在一些实施例中，当确定位移以如图7-A所示的模式出现时，焦点确定子模块342可以在流程600的步骤630中根据等式(1)确定位移，等式(1)可以表达为：
Figure BDA0001679978440000301
其中，D1为如图7-A所示的模式下位移的值，I2为检测单元422-3(第二检测单元)接收的辐射的强度(第二强度)，IR2为检测单元422-3的参考辐射强度， L2为检测单元422-3在X方向或Z方向上的长度，HASG为检测单元422-2和422- 3所共享的滤线栅420的壁板(例如，壁板420-2)的高度，以及HF2A为垂直于检测器422-2和/或422-3的方向(例如，Y方向)上第二焦点到上述共享壁板的顶部的距离。由于沿着Y方向的位移被忽略，HF2A可以被视为Y方向上第一焦点到上述共享壁板的顶部的距离。
在一些实施例中，当确定位移以如图7-B所示的模式出现时，焦点确定子模块342可以在流程600的步骤630中根据等式(2)确定位移，等式(2)可以表达为：
Figure BDA0001679978440000302
其中，D2为如图7-A所示的模式下位移的值，I1为检测单元422-2(第一检测单元)接收的辐射的强度(第一强度)，IR1为检测单元422-2的参考辐射强度， L1为检测单元422-2在X方向或Z方向上的长度，以及HASG和HF2A具有在等式 (1)中相同的意义。
HASG和HF2A可以作为滤线栅参数在流程600的步骤620中获得。HASG和HF2A可以作为系统参数随CT扫描仪110或滤线栅420一并提供，或由用户直接测量获得。
L1和L2可以具有相同值或不同值。在一些实施例中，L1和L2可以作为系统参数随CT扫描仪110一并提供，或由用户从CT扫描仪110测量获得。在一些实施例中，L1和L2可以基于滤线栅参数在流程600的步骤620中滤线栅获得或确定。例如，L1和L2可以被视为X方向或Z方向上由壁板420-1、420-2和420-3 界定的栅格的长度的一半。
在一些实施例中，L1和L2可以具有相同值L。数值为LHF2A/HASG的参数可以随CT扫描仪110或滤线栅420一并提供，或作为滤线栅参数的一部分在流程 600的步骤620中滤线栅获得。
IR1和/或IR2可以在流程600的步骤610中获得。在一些实施例中，IR1和IR2都可以在步骤610中获得。例如，IR1和IR2可以用于确定位移的模式。在一些实施例中，位移的模式可以在不使用IR1或IR2的情况下(例如，通过直接比较检测单元422-2和422-3的辐射强度)获得，并且IR1或IR2可以根据所确定模式在步骤610中获得。在一些实施例中，IR1和/或IR2可以由不具有由焦点位移引起的阴影的检测单元的辐射强度替代。例如，为了确定D1，I1可以用于替换等式(1) 中的IR2；为了确定D2，I2可以用于替换等式(2)中的IR1。
图8是根据本发明的一些实施例的基于第一强度和第二强度确定焦点位移的流程的示意图。通过执行流程800以实现流程500的步骤530。流程800可以由焦点确定子模块342执行。在一些实施例中，图8所示的流程800的用于确定辐射源的焦点的一项或多项操作可以在图1所示的CT系统100中实施。例如，图8所示的流程800可以以指令的形式存储于存储器150，并且由处理引擎 140(例如，图2所示的计算设备200的处理器210)调用和/或执行。
在步骤810中，焦点确定子模块342可以确定第一强度与第二强度的比值。然后，在步骤820中，焦点确定子模块342可以获得比值与焦点位移之间的关联。该关联可以是例如数学函数(例如，多项式、分段函数)、或检查表(其各项可以包括比值和相应的位移)等。在步骤830中，焦点确定子模块342可以基于比值和关联确定焦点位移。例如，位移可以通过将比值输入数学函数，或通过检查表中的具有(精确或大约)相同比值的项目来获得。在一些实施例中，可以执行内插法或外插法并基于检查表中可用的数值确定位移。
比值与焦点位移之间的关联可以由关联确定子模块344来生成。用于生成关联的示例性技术如图9所讨论。
图9-A和图9-B是根据本发明的一些实施例的用于生成第一强度与第二强度的比值与焦点位移之间的关联的技术的示意图。检测器950可以与检测器112 相同或类似。检测器950可以包括多个检测单元以及一个或多个非均匀滤线栅 (为简洁起见，图9中未示出)。一个或多个非均匀滤线栅可以根据辐射源115 的焦点901(第一焦点)配置。由辐射吸收材料制成的隔板910可以置于辐射源 115与检测器950之间以确定上述关联。隔板910可以具有一个小孔915，由辐射源115发射的一部分辐射可以穿过所述小孔而到达检测器950。连接小孔915 的中心点和焦点901的线960可以符合或平行(大约或精确)于Y方向。当辐射源115的焦点位于焦点901时，检测器950的区域R1可以被从辐射源115发射的辐射照亮。
为了确定第一强度(由第一检测单元检测)与第二强度(由第二检测单元检测到)的比值与辐射源的焦点位移之间的关联，扫描仪控制模块320可以将控制信号发送至CT扫描仪110。CT扫描仪110可以响应于所述控制信号，使辐射源115发射辐射。在辐射发射期间，辐射源115的温度可能上升(例如，最初以睡眠模式或低功耗运行模式运行辐射源115)、或下降(例如，冷却最初为正常运行模式或高功耗运行模式辐射源115)。辐射源115的焦点可能由于热力学膨胀或收缩而相应地位移。
在时间点B，辐射源115的焦点可以位移至焦点902。检测器950的区域R2可以在时间点B由从辐射源115发射的辐射照亮。焦点902为焦点901与辐射源115沿着X方向或Z方向可具有的最远焦点之间的的任意焦点。
在一些实施例中，如图9-A所示，为了确定焦点901到焦点902的位移，关联确定子模块344可以确定区域R2的较远边缘(相对于焦点901，由线961指示)与检测器950的表面和线960的交叉点之间的距离x。例如，为了确定x，关联确定子模块344可以基于检测单元生成的信号，定位(大约或精确)位于区域R2的较远边缘的一个被照亮(或未照亮)的检测单元。位于区域R2的较远边缘的上述检测单元可以被确定为第i个检测单元。关联确定子模块344还可以定位 (大约或精确)位于上述交叉点的检测单元，例如基于CT扫描仪110的结构信息来定位。例如，通过配置CT扫描仪110可以使得焦点901正好沿着Y方向 (大约或精确)位于一特定检测单元(例如，位于检测器950中心的检测单元) 的上方，相关结构信息可以预存储于存储设备(例如，存储器150、存储器220、存储器275和内存280)。位于上述交叉点的检测单元可以被确定为第j个检测单元。关联确定子模块344可以通过检测单元的长度(或平均长度)乘以(j-i)的绝对值来获得x。或者，关联确定子模块344可以基于i、j(可选)和联系x、i、和j(可选)的查找表来获得x。
然后，关联确定子模块344可以通过等式(3)确定焦点901到焦点902的位移D，等式(3)可以表达为：
Figure BDA0001679978440000341
其中，HF2P为沿着Y方向焦点902(或焦点901，因为沿着Y方向的位移可以忽略)与隔板910的中央平面(虚线)之间的距离，HP2D为沿着Y方向隔板910的中央平面与检测器950之间的距离，以及d为小孔915的直径。HF2P、 HP2D和d可以随CT扫描仪110和/或隔板910一并提供，或直接由用户测量。
或者，关联确定子模块344可以基于i、j(可选)和关联D、i、和j(可选) 的查找表来获得D。
在一些实施例中，如图9-B所示，为了确定焦点901到焦点902的位移，关联确定子模块344可以确定区域R2的重心与区域R1的重心之间的距离x′。例如，为了确定x′，关联确定子模块344可以基于检测单元生成的信号和检测器 950的结构信息，确定区域R2和区域R1及其相对位置(例如，区域R2和区域R1其中一个相对于另一个的位置)。然后，关联确定子模块344可以确定区域R2和区域R1的重心以及距离x′。仅作为示例，然后，关联确定子模块344可以根据等式 (4)确定焦点901到焦点902的位移D，所述等式(4)可以表达为：
Figure BDA0001679978440000342
其中，HF2P和HP2D具有在等式(3)中相同的意义，并且可以以类似方式获得。
区域R3为区域R1和R2的共有区域。在焦点从焦点901位移到焦点902期间，区域R3可以一直被照亮。通过配置检测器950的非均匀滤线栅(图9中未示) 可以使得至少一对第一检测单元和第二检测单元位于区域R3内。由第一检测单元和第二检测单元生成的信号可以在焦点于焦点901和焦点902之间位移期间被大量收集(例如，每秒1到500个样本)。第一强度和第二强度可以由关联确定子模块344在多个预定时间点中的各预定时间点获得。关联确定子模块344 还可以确定在上述各预定时间点时焦点901至当前焦点的位移(例如，根据上述示例性方法或以类似的方式)。然后，关联确定子模块344可以生成第一强度与第二强度的比值与位移之间的关联。该关联可以具有一个或多个数学函数的形式(例如，通过拟合获得)或查找表(例如，通过记录获得)的形式。所生成关联可以存储于存储设备(例如，存储器150、存储器220、存储器275、内存 280)以供进一步使用。在图8所示的流程800的步骤820中，焦点确定子模块 342可以从存储设备获得关联以确定焦点位移。
在一些实施例中，上述关联的确定可以在由CT扫描仪110获取扫描数据期间执行。
应当注意的是，本发明可以通过或者软件和硬件的组合来实现。在一个实施例中，本发明的软件程序可以由处理器执行以实现上述步骤或功能。类似地，本发明的软件程序(包括相关数据结构)可以存储在计算机可读记录介质中，例如， RAM、磁驱动器或光驱动器、软盘和其他类似设备。此外，本发明功能的一些步骤可以通过硬件实现，例如，与处理器配合执行各种功能或步骤的电路。
另外，本发明的一部分可以被应用为计算机程序产品，例如，根据本发明，由计算机执行的计算机程序指令可以通过计算机步骤调用或提供方法和/或技术解决方案。调用本发明的程序指令可以存储在固定或移动记录介质中，和/或通过广播和/或其他信号载体介质中的数据流发送，和/或存储在通过计算机设备中程序指令运行的工作存储设备中。本发明的一个实施例包括一种设备，该设备包括用于存储计算机程序指令的存储设备和用于执行程序指令的处理器，其中，当处理器执行计算机程序指令时，计算机程序指令触发设备执行本发明各个实施例的方法和/或技术方案。
显然，对于本领域的技术人员来说，本发明不限于上述示例性实施例的细节，并且在不脱离本发明的精神和基本特征的前提下，本发明可以以其他形式实现。因此，在任何情况下，上述实施例应该被认为是示例性的而非限制性的；本发明的范围受附加的权利要求限制，不受上述描述限制。因此，本发明将覆盖落在如权利要求所限定的本发明的主旨和范围内的所有修改。权利要求中的参考标记不应被视为限制所涉及的权利要求。此外，显然，术语“包括”与“包含”不排除其他单元或步骤，并且，单数不排除复数。装置权利要求中的多个单元或装置可以通过软件或硬件由单个单元或装置实现。诸如第一和第二的术语用于表示名称，并不表示任何特定顺序。

Claims (9)

1.一种用于CT成像系统的焦点确定方法，所述CT成像系统包括扫描器，所述扫描器包括辐射源，其特征在于，所述扫描器还包括至少一个非均匀反散射滤线栅，所述非均匀反散射滤线栅包括多个容纳两个及以上检测单元的第一栅格，所述非均匀反散射滤线栅基于所述辐射源的第一焦点配置，所述方法包括：
确定入射在所述扫描器的第一检测单元上的第一辐射的第一强度；
确定入射在所述扫描器的第二检测单元上的第二辐射的第二强度，其中，所述第一辐射和第二辐射均从所述辐射源的第二焦点发出；以及
基于所述第一强度和所述第二强度确定从所述第一焦点到所述第二焦点的焦点位移，所述焦点位移包括位移方向，其中
所述第一检测单元与所述第二检测单元位于不同的第一栅格中。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述非均匀反散射滤线栅的构造造成所述第一强度不同于所述第二强度。
3.如权利要求1所述方法，其特征在于，确定所述焦点位移包括：
确定所述第一强度和第二强度的比值；
确定所述焦点位移和所述比值之间的关联，其中所述焦点位移基于所述比值和所述关联进行确定。
4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过控制所述扫描器对扫描对象进行扫描获得扫描数据；以及
基于所述扫描数据和所述焦点位移生成扫描图像，其中所述第一辐射和第二辐射在获得所述扫描数据的过程中发射。
5.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述方法还包括：
获得和所述非均匀反散射滤线栅的构造相关的参数，其中，所述参数、所述第一强度和所述第二强度共同用于确定所述焦点位移，以及，所述参数包括所述非均匀反散射滤线栅的至少一个部位的高度和从所述第二焦点到该部位顶部的距离。
6.一种CT成像系统，包括焦点确定程序和扫描器，所述扫描器包括辐射源，其特征在于，所述扫描器还包括至少一个非均匀反散射滤线栅，所述非均匀反散射滤线栅包括多个容纳两个及以上检测单元的第一栅格，所述非均匀反散射滤线栅基于所述辐射源的第一焦点配置，所述焦点确定程序的执行过程如下：
确定入射在所述扫描器的第一检测单元上的第一辐射的第一强度；
确定入射在所述扫描器的第二检测单元上的第二辐射的第二强度，其中，所述第一辐射和第二辐射均从所述辐射源的第二焦点发出；以及
基于所述第一强度和所述第二强度确定从所述第一焦点到所述第二焦点的焦点位移，所述焦点位移包括位移方向，其中
所述第一检测单元与所述第二检测单元位于不同的第一栅格中，以及
所述非均匀反散射滤线栅的构造造成所述第一强度不同于所述第二强度。
7.如权利要求6所述系统，其特征在于，所述焦点确定程序的执行过程还包括：
确定所述第一强度和第二强度的比值；
确定所述焦点位移和所述比值之间的关联，其中所述焦点位移基于所述比值和所述关联进行确定。
8.如权利要求6所述系统，其特征在于，所述焦点确定程序的执行过程还包括：
获得和所述非均匀反散射滤线栅的构造相关的参数，所述参数、所述第一强度和所述第二强度共同用于确定所述焦点位移，其中所述参数包括所述非均匀反散射滤线栅的至少一个部位的高度和从所述第二焦点到该部位顶部的距离。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储计算机指令，当计算机读取存储介质中的计算机指令后，计算机运行方法如权利要求1-5任一所述的方法。
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