CN108720863A - 一种焦点切换式ct机、扫描方法及图像重建方法 - Google Patents
一种焦点切换式ct机、扫描方法及图像重建方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明实施例涉及一种计算机断层扫描装置，包括固定架(1)、旋转架(2)、光源发生装置(3)、信号探测装置(4)以及被扫描目标支撑装置(5)，所述旋转架(2)可围绕X‑Y平面某固定点旋转；所述被扫描目标支撑装置(5)沿Z向移动；所述光源发生装置(3)安装在所述旋转架(2)上，能输出锥形束的扫描光线，并且在相邻采样周期间沿Z向切换焦点位置；所述信号探测装置(4)安装在所述旋转架(2)上，与所述光源发生装置(3)位置相对，且在旋转过程中与所述光源发生装置(3)的相对位置不发生变化，以保证锥形束光源可以被所述信号探测装置(4)面阵接收；所述信号探测装置(4)为适应采集锥形束的面阵结构。
Description
技术领域
本发明涉及医用计算机断层摄影技术领域，尤其涉及一种产生高分辨率图像的CT机的扫描方式和对应的图像重建方法，以及采用该扫描方式和重建方法的CT机。
背景技术
CT(Computed Tomography)，也称计算机断层扫描设备。随着技术的发展，CT机由传统的切片成像方式，即在旋转平面内成像(这里称为X-Y平面)，逐步发展为体积成像方式，即旋转轴所在方向(这里称为Z方向)上连续成像。这主要是由体积连续的扫描模式，面阵探测器以及锥束重建方法等技术的成熟带来的。
随着容积成像方式(MPR，VR等)在临床诊断中的广泛应用，使得CT机在注重X-Y平面内空间分辨率提升的同时，也开始注重Z向分辨率的提升，尤其在内耳，心脏造影骨关节等应用场景中，更是要求Z向分辨率能接近或达到X-Y平面内的水平。提高Z向分辨率，并尽量减少混叠伪影带来的干扰，是当前CT技术领域关注的一个重要课题。
当前CT机广泛采用第三代架构，包括扫描光源位置和探测器。为了实现CT机的容积扫描，使Z向分辨率达到或接近于X-Y平面分辨率的目的，探测器需要采用通道方向(X-Y平面)和层方向(Z方向)同时分布的面阵结构。在采集数据时，光源和探测器在平面内高速旋转，同时扫描床在Z方向以一定速率进行移动。
上述采集方式在每个投影角度下，Z方向的采样间隔要大于层方向探测器单元的宽度(层与层之间存在缝隙)，远远不能满足采样定理，导致了Z向图像分辨率的损失，同时也会产生混叠伪影(常见的临床表现为风车状伪影)，给医生诊断带来了干扰和不便。此问题为目前CT机的常态问题。
为了缓解上述问题，目前所公知CT机的处理有四种方法:
1.减小探测器单元在层方向的尺寸，提高系统的极限分辨能力，也达到了采样密度增加的目的。由于工艺的限制，目前CT探测器的物理尺寸很难进一步提高，这也会极大的增加CT系统图像调试难度和成本。
2.在螺旋采集时采用很小的螺距，以增加共轭角度下的采样次数，使得采样密度得以增加。小螺距的方式会导致CT机扫描速度严重下降，严重影响了CT机的性能，同时这种方法只能一定程度的缓解混叠伪影的问题，也无法获得较理想的Z向分辨率。
3.使用Z向飞焦点(FFS，Flying focal spot)技术，在相邻采样周期跳跃式的切换X光焦点的位置，使得焦点在Z方向上有一定的位移，接近在同一角度下达到加倍采样密度的效果。这种方式虽然对混叠伪影有很大程度的缓解，同时避免了牺牲扫描速度，但相邻投影角度还是存在一定的角度差，只能算是近似在同一投影角度上，因此无法去除细微的风车状伪影。同时，由于探测器面阵上各层的像素点之间间隙的存在，还原CT机系统Z向极限分辨率需要的信号采样频率必须要大于2倍采样频率，因此这种方式只能有限提升Z向分辨率，也无法完全消除混叠伪影。
4.也有使用一些非线性滤波类算法在图像域进行处理的专利或文献，但只能一定程度减轻一些风车伪影，同时也能会造成降低Z向分辨率的副作用。
总之，现有技术尚无较好的方案，能够发挥出系统在Z向的极限分辨能力的同时，又能有效消除混叠伪影，这很大程度上阻碍了CT机在容积成像上的临床应用前景。
发明内容
本发明实施例提供了一种计算机断层扫描装置、扫描方法及图像重建方法，以解决现有CT扫描系统混叠伪影的技术问题。
本发明实施例提供的一种计算机断层扫描装置，包括固定架1、旋转架2、光源发生装置3、信号探测装置4以及被扫描目标支撑装置5，所述旋转架2可围绕X-Y平面某固定点旋转；所述被扫描目标支撑装置5沿Z向移动，以满足断层扫描轨迹，X-Y-Z坐标系满足右手系定义；所述光源发生装置3安装在所述旋转架2上，能输出锥形束的扫描光线，并且在相邻采样周期间沿Z向切换焦点位置；所述信号探测装置4安装在所述旋转架2上，与所述光源发生装置3位置相对，且在旋转过程中与所述光源发生装置3的相对位置不发生变化，以保证锥形束光源可以被所述信号探测装置4面阵接收；所述信号探测装置4为适应采集锥形束的面阵结构，包括多个感光元件；图像重建计算机6，与所述信号探测装置4相连，用于接收和处理扫描数据，以实现重建计算；图像显示装置7，用于显示经过所述重建计算机6处理得到的图像。
进一步的，所述光源发生装置3为X射线光源，包括高压装置和X线球管。
本发明实施例还提供一种采用如上任一所述计算机断层扫描装置的扫描控制方法，包括如下步骤：
S101：所述光源发生装置3和所述信号探测装置4在X-Y面内旋转扫描的同时，所述被扫描目标支撑装置5在Z方向进行位移，以满足螺旋扫描轨迹，所述螺旋扫描时按等角度方式触发采样；
S102：当开始螺旋扫描时，所述光源发生装置3焦点在阳极靶面的位置持续产生改变，在相邻采样周期间沿Z向按照第一轨迹切换焦点位置；
S103：当开始螺旋扫描时，所述被扫描目标支撑装置5按照第二轨迹进行匀速位移；
S104：所述信号探测装置4接收按照所述第一轨迹和所述第二轨迹获得扫描信号，并将得到的数据传输至重建计算机进行数据处理和图像重建。
进一步的，所述步骤S102具体为：
原始焦点位置定义为q0，以q0为中心，进行切换的焦点位置定义为焦点q1和焦点q2，当前采样计数用n表示，n为奇数时，焦点在q1位，n为偶数时，焦点在q2位，切换的Z向距离满足：
其中，Rf为光源焦点q0位到旋转中心的距离；Rfd为光源焦点q0位到信号探测装置(4)表面的距离；B为信号探测装置(4)的相邻感光元件在Z方向上的间隔；
ΔR表示焦点位置q0、q1、q2到旋转中心的距离变化量，其中，α表示球管的阳极靶面存在的角度；
ΔR的关系满足：
焦点的第一轨迹满足：
其中，β为第n次采样时的投影角度，所述投影角度定义为焦点q0和旋转中心所在射线路径和Y轴方向所成的角度。
进一步的，所述步骤S103具体为：
所述第二轨迹需满足:
其中，H表示每旋转一周，所述被扫描目标支撑装置(5)在Z方向的位移；N为自然数集合；W为小于N的自然数；M为信号探测装置(4)的物理层数，即Z方向排布的感光元件个数。
本发明实施例还提供一种根据上述任一所述的扫描控制方法获得的数据进行图像重建的方法，包括如下步骤：
S201：对扫描数据进行必要的预处理；
S202：对上述步骤S201预处理后的数据重排；
S203：对上述步骤S202重排后的数据进行滤波及加权；
S204：对上述步骤S203滤波及加权后的数据反投影；
S205：对上述步骤S204反投影后的数据进行后处理以获得可用于诊断的图像。
进一步的，所述步骤S202包括：
S2021：在不同投影角度时，旋转半径和通道角度发生了变化，按产生变化后的值进行重排插值；
S2022：输出的楔形束数据集分为两组，一组楔形束数据由奇数采样的锥形束数据集进行插值产生，另一组楔形束数据由偶数采样的锥形束数据集进行插值产生。
进一步的，所述步骤S202包括：
β为锥形束P在当前焦点位置的投影角度，即OS线和Y轴所成角度，γ为理想焦点状态下射线路径与中心通道所成的角度，θ为射线路径与Y轴所成角度，即平行束投影角度，t为射线路径到原点O的距离，满足如下几何关系：
Rreal＝Rf+ΔR (5)
γreal＝γ+Δγ (7)
θ＝β+γreal (8)
t＝Rrealsinγreal (9)
上述扫描模式下进行采样产生的锥形束投影数据记为 为射线路径与旋转平面(X-Y)所成角度，n为当前投影数据的采样计数；
将采集的原始投影数据的锥形束重排为楔形束数据集：
nmod2的表示对n取2的余数，即将采集的锥形束分为两组分别进行重排，采样是奇数的为一组，采样是偶数的为一组。
进一步的，对上述步骤S202重排后的数据进行滤波及加权，包括：
其中，表示通道排列方向上逐层对重排成楔形束的投影数据进行滤波；表示对投影数据进行加权；表示对射线进行锥角补偿。
进一步的，对上述步骤S203滤波及加权后的数据反投影，包括：
空间中某一点(x,y,z)的图像由楔形束集合和经过反投影获得：
其中，θStart，θEnd分别为对(x,y,z)有贡献的投影数据集的最小、最大投影角度；
代表分别对焦点奇数位的数据集和焦点偶数位的数据集进行反投影，并且可并行计算；
为最终合并图像时的归一化因子。
本发明通过上述描述的CT装置和扫描模式进行数据采集，使得Z方向的每个共轭投影角度的采样频率高于还原系统极限分辨率所需的采样频率。因此能发挥出系统极限分辨率的能力，使数据不会发生混叠现象。通过上述描述的CT重建方法，可以保证扫描数据得以正确的方式进行三维容积重建，是确保Z向分辨率获得极限值，以及消除混叠伪影的关键步骤。
总之，应用上述技术方案，可以进一步改进CT机的容积成像能力，即在保证扫描速度不受损失的前提下，使Z向分辨率提升至系统极限水平，并能够消除Z向混叠伪影。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例所述计算机断层扫描装置结构示意图；
图2是本发明实施例所述方法的锥形束几何示意图；
图3是本发明实施例所述方法的射线几何关系图；
图4是本发明实施例所述图像重建方法流程图；
图5是本发明实施例所述焦点位置示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
应当理解，尽管在本申请实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述XXX，但这些XXX不应限于这些术语。这些术语仅用来将XXX区分开。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一XXX也可以被称为第二XXX，类似地，第二XXX也可以被称为第一XXX。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。在激光雷达回波信号图像的信号提取中，通过引入特征值的计算，将条纹信号图中的信号部分边缘加宽，同时将噪声部分更加凸显，然后通过设置门宽和增加阈值，从而将噪声去除，并将信号边缘完整地保留下来，无论是微弱的信号连接区还是信号中间部位的断裂区，都能够完整地保存下来。同时，条纹回波信号以灰度图的形式呈现，在目标的边缘以及噪声区域具有非常明显的不平滑度，在计算特征值时在边缘区域就会发生不同程度的畸变，依据这一点，可以通过引入特征值的计算使目标边缘增强，使噪点和信号的区别更加明显，并能够使信号的边缘扩大，这样在提取信号的过程中不仅能够将噪声更加彻底地去除，同时能够将信号中心和信号的边缘细节部分完好地保留下来，从而实现对回波信号高效完整的提取。
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例1
如图1所示，本发明实施例提供的一种计算机断层扫描装置，包括固定架1、旋转架2、光源发生装置3、信号探测装置4以及被扫描目标支撑装置5，在电驱动下，所述旋转架2可围绕X-Y平面某固定点旋转；所述被扫描目标支撑装置5沿Z向移动，以满足螺旋扫描轨迹，X-Y-Z坐标系满足右手系定义；所述光源发生装置3安装在所述旋转架2上，能输出锥形束的扫描光线，并且在相邻采样周期间沿Z向切换焦点位置；所述信号探测装置4安装在所述旋转架2上，与所述光源发生装置3位置相对，且在旋转过程中与所述光源发生装置3的相对位置不发生变化，以保证锥形束光源可以被所述信号探测装置4面阵接收；所述信号探测装置4为适应采集锥形束的面阵结构，包括多个沿通道方向和层方向尺寸相同的感光元件；图像重建计算机6，与所述信号探测装置4相连，用于接收和处理扫描数据，以实现重建计算；图像显示装置7，用于显示经过所述重建计算机6处理得到的图像。
特别的，所述光源发生装置3可以为X射线光源，包括高压装置和X线球管。CT机固定架采用立式结构，X射线光源可以使用美国dunlee公司2280或2251型号球管以及spellman公司对应配套的高压，X光发生装置，该球管可以利用电磁场控制阳极上X光焦点的位置，并可以快速切换。以便于实现本发明所描述的扫描控制方法。X线发生装置即高压装置和X线球管，能输出锥形束的X光，并且具备在相邻采样周期间沿阳极靶旋转轴方向(即Z方向)切换焦点位置的特性，X线发生装置安装在CT机的旋转架上，
X线探测装置，为适应采集锥形束的面阵结构，通道方向和层方向的感光元件尺寸相接近或一致，该探测装置安装在CT机的旋转架上，与X线球管位置相对，以保证锥形束光源可以被探测器面阵接收，且在旋转过程中与X线球管的相对位置不发生变化，如图2所示；另外，所述光源发生装置3除了X光光源，不排除可以使用其他能产生伽马射线，可见光，紫外，红外等光输出的发生装置和对应的数据接收装置(探测器)。
信号探测装置4采用模块组装拼成柱形面阵结构。即如图2所示的结构。被扫描目标支撑装置5可以为扫描床，扫描床可按一定螺距值沿旋转平面垂直方向相对固定架移动。旋转一圈采样个数在2000至2400之间，且为偶数，采用等角采样方式，相邻采样间焦点位置进行切换。当然除了模块拼接的弧形结构，也可以选用平板探测器等适合锥形束采集的面阵结构。
上述CT机也可以由具备旋转结构和纵向位移功能的C型臂结构的X光扫描装置代替，如牙科口腔诊断广泛使用的锥形束CT机，以及其他可实现螺旋轨道采集方式的CT装置。
实施例2
如图3-4所示，本发明实施例还提供一种采用如上任一所述计算机断层扫描装置的扫描控制方法，其中所述计算机断层扫描装置不再赘述。所述扫描控制方法可以包括如下步骤：
S101：所述光源发生装置3和所述信号探测装置4在X-Y面内旋转扫描的同时，所述被扫描目标支撑装置5在Z方向进行位移，以满足螺旋扫描轨迹，所述螺旋扫描时按等角度方式触发采样；
S102：当开始螺旋扫描时，所述光源发生装置3焦点在阳极靶面的位置持续产生改变，在相邻采样周期间沿Z向按照第一轨迹切换焦点位置；
S103：当开始螺旋扫描时，所述被扫描目标支撑装置5按照第二轨迹进行匀速位移；
S104：所述信号探测装置4接收按照所述第一轨迹和所述第二轨迹获得扫描信号，并将得到的数据传输至重建计算机进行数据处理和图像重建。
进一步的，所述步骤S102具体为：
原始焦点位置定义为q0，以q0为中心，进行切换的焦点位置定义为焦点q1和焦点q2，当前采样计数用n表示，n为奇数时，焦点在q1位，n为偶数时，焦点在q2位，切换的Z向距离满足：
其中，Rf为光源焦点q0位到旋转中心的距离；Rfd为光源焦点q0位到信号探测装置(4)表面的距离；B为信号探测装置(4)的相邻感光元件在Z方向上的间隔；
ΔR表示焦点位置q0、q1、q2到旋转中心的距离变化量，其中，α表示球管的阳极靶面存在的角度，如图5所示；
ΔR的关系满足：
焦点的第一轨迹满足(这里为简单描述，假设原始焦点状态时焦点所在平面的Z坐标为0)：
其中，β为第n次采样时的投影角度，所述投影角度定义为焦点q0和旋转中心所在射线路径和Y轴方向所成的角度。
进一步的，所述步骤S103具体为：
所述第二轨迹需满足:
其中，H表示每旋转一周，所述被扫描目标支撑装置(5)在Z方向的位移；N为自然数集合；W为小于N的自然数；M为信号探测装置(4)的物理层数，即Z方向排布的感光元件个数。
实施例3
如图3-4所示，本发明实施例还提供一种根据上述任一所述的扫描控制方法获得的数据进行图像重建的方法，所述CT机采用如实施例1所述的CT机，扫描方法如实施例2所述，此处不再赘述。而对于扫描控制方法获得的数据进行图像重建的方法包括如下步骤：
S201：对扫描数据进行必要的预处理；
S202：对上述步骤S201预处理后的数据重排；
S203：对上述步骤S202重排后的数据进行滤波及加权；
S204：对上述步骤S203滤波及加权后的数据反投影；
S205：对上述步骤S204反投影后的数据进行后处理以获得可用于诊断的图像。
优选的，所述步骤S202包括：
S2021：在不同投影角度时，旋转半径和通道角度发生了变化，按产生变化后的值进行重排插值；图3中的SO是旋转半径，γ是通道角度，即Rf和γ在q1和q2位时，相对q0位发生了变化。
S2022：输出的楔形束数据集分为两组，一组楔形束数据由奇数采样的锥形束数据集进行插值产生，另一组楔形束数据由偶数采样的锥形束数据集进行插值产生。
进一步的，所述步骤S202包括：
β为锥形束P在当前焦点位置的投影角度，即OS线和Y轴所成角度，γ为理想焦点状态下射线路径与中心通道所成的角度，θ为射线路径与Y轴所成角度，即平行束投影角度，t为射线路径到原点O的距离，满足如下几何关系：
Rreal＝Rf+ΔR (5)
γreal＝γ+Δγ (7)
θ＝β+γreal (8)
t＝Rrealsinγreal (9)
上述扫描模式下进行采样产生的锥形束投影数据记为 为射线路径与旋转平面(X-Y)所成角度，n为当前投影数据的采样计数；
将采集的原始投影数据的锥形束重排为楔形束数据集：
nmod2的表示对n取2的余数，即将采集的锥形束分为两组分别进行重排，采样是奇数的为一组，采样是偶数的为一组。
进一步的，对上述步骤S202重排后的数据进行滤波及加权，包括：
其中，表示通道排列方向上逐层对重排成楔形束的投影数据进行滤波；此步骤如h(t)可以使用Shepp-Logan卷积核。是对投影数据进行加权：此步骤的目的是为了保证每条参与反投影的射线路径上权重的归一化，同时可以通过对投影角度θ及射线锥角的不同采用不同权重，已达到一定程度抑制近似算法带来的锥角伪影问题。此步骤可以采用公知的方案。是对射线进行锥角补偿，这里可以忽略焦点位置不同对计算差异的影响，即在计算时按焦点q0位进行计算，认为焦点位置没有在Z方向上进行偏移。
进一步的，对上述步骤S203滤波及加权后的数据反投影，包括：
空间中某一点(x,y,z)的图像由楔形束集合和经过反投影获得：
其中，θStart，θEnd分别为对(x,y,z)有贡献的投影数据集的最小、最大投影角度；
代表分别对焦点奇数位的数据集和焦点偶数位的数据集进行反投影，并且可并行计算；
为最终合并图像时的归一化因子。
其中，对于第n次采样，当投影角度为θ时，穿过点(x,y,z)的射线位置t,b可按如下公式计算：
t＝x cosθ-y sinθ (14)
其中，Rreal由公式(1-5)计算得到：
其中，代表锥形束投影角度为的焦点q0位的Z坐标，即探测器中心层的Z坐标，可以被系统获取并记录。
b为投影角度为θ时，楔形束穿过(x,y,z)后达到虚拟探测器(经过重排后的楔形束的探测器)的Z位置相对于探测器中心层的偏移量，即射线所在的探测器层位置。
如公式(14-17)所反映的，反投影步骤不同于公知方案的关键点在于在计算每个投影角度下穿过被重建点的像素射线的层方向位置时对考虑焦点偏移带来的影响进行修正。
对焦点奇数位和焦点偶数位数据的反投影计算过程可以使用英伟达公司的双显卡进行CUDA编程，以实现并行计算，保证执行效率。
本发明通过上述描述的CT装置和扫描模式进行数据采集，使得Z方向的每个共轭投影角度的采样频率高于还原系统极限分辨率所需的采样频率。因此能发挥出系统极限分辨率的能力，使数据不会发生混叠现象。通过上述描述的CT重建方法，可以保证扫描数据得以正确的方式进行三维容积重建，是确保Z向分辨率获得极限值，以及消除混叠伪影的关键步骤。
总之，应用上述技术方案，可以进一步改进CT机的容积成像能力，即在保证扫描速度不受损失的前提下，使Z向分辨率提升至系统极限水平，并能够消除Z向混叠伪影。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种计算机断层扫描装置，包括固定架(1)、旋转架(2)、光源发生装置(3)、信号探测装置(4)以及被扫描目标支撑装置(5)，其特征在于：
所述旋转架(2)可围绕X-Y平面某固定点旋转；所述被扫描目标支撑装置(5)沿Z向以一定速度移动，以满足螺旋扫描轨迹，X-Y-Z坐标系满足右手系定义；
所述光源发生装置(3)安装在所述旋转架(2)上，能输出锥形束的扫描光线，并且在相邻采样周期间沿Z向切换焦点位置；
所述信号探测装置(4)安装在所述旋转架(2)上，与所述光源发生装置(3)位置相对，且在旋转过程中与所述光源发生装置(3)的相对位置不发生变化，以保证锥形束光源可以被所述信号探测装置(4)面阵接收；所述信号探测装置(4)为适应采集锥形束的面阵结构，包括多个感光元件；
图像重建计算机(6)，与所述信号探测装置(4)相连，用于接收和处理扫描数据，以实现重建计算；
图像显示装置(7)，用于显示经过所述重建计算机(6)处理得到的图像。
2.根据权利要求1所述的计算机断层扫描装置，其特征在于：所述光源发生装置(3)为X射线光源，包括高压装置和X线球管。
3.一种采用权利要求1-2任一所述计算机断层扫描装置的扫描控制方法，其特征在于包括如下步骤：
S101：所述光源发生装置(3)和所述信号探测装置(4)在X-Y面内旋转扫描的同时，所述被扫描目标支撑装置(5)在Z方向进行位移，以满足螺旋扫描轨迹，所述螺旋扫描时按等角度方式触发采样；
S102：当开始螺旋扫描时，所述光源发生装置(3)焦点在阳极靶面的位置持续产生改变，在相邻采样周期间沿Z向按照第一轨迹切换焦点位置；
S103：当开始螺旋扫描时，所述被扫描目标支撑装置(5)按照第二轨迹进行匀速位移；
S104：所述信号探测装置(4)接收按照所述第一轨迹和所述第二轨迹获得扫描信号，并将得到的数据传输至重建计算机(6)进行数据处理和图像重建。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤S102具体为：
原始焦点位置定义为q0，以q0为中心，进行切换的焦点位置定义为焦点q1和焦点q2，当前采样计数用n表示，n为奇数时，焦点在q1位，n为偶数时，焦点在q2位，切换的Z向距离满足：
其中，Rf为光源焦点q0位到旋转中心的距离；Rfd为光源焦点q0位到信号探测装置(4)表面的距离；B为信号探测装置(4)的相邻感光元件在Z方向上的间隔；
ΔR表示焦点位置q0、q1、q2到旋转中心的距离变化量，其中，α表示球管的阳极靶面存在的角度；
ΔR的关系满足：
焦点的第一轨迹满足：
其中，β为第n次采样时的投影角度，所述投影角度定义为焦点q0和旋转中心所在射线路径和Y轴方向所成的角度。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于：所述步骤S103具体为：
所述第二轨迹需满足:
其中，H表示每旋转一周，所述被扫描目标支撑装置(5)在Z方向的位移；N为自然数集合；W为小于M-1的自然数；M为信号探测装置(4)的物理层数，即Z方向排布的感光元件个数。
6.一种根据权利要求3-5任一所述的扫描控制方法获得的数据进行图像重建的方法，其特征在于包括如下步骤：
S201：对扫描数据进行必要的预处理；
S202：对上述步骤S201预处理后的数据重排；
S203：对上述步骤S202重排后的数据进行滤波及加权；
S204：对上述步骤S203滤波及加权后的数据反投影；
S205：对上述步骤S204反投影后的数据进行后处理以获得可用于诊断的图像。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤S202包括：
S2021：在不同投影角度时，旋转半径和通道角度发生了变化，按产生变化后的值进行重排插值；
S2022：输出的楔形束数据集分为两组，一组楔形束数据由奇数采样的锥形束数据集进行插值产生，另一组楔形束数据由偶数采样的锥形束数据集进行插值产生。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述步骤S202包括：
β为锥形束P在当前焦点位置的投影角度，即OS线和Y轴所成角度，γ为理想焦点状态下射线路径与中心通道所成的角度，θ为射线路径与Y轴所成角度，即平行束投影角度，t为射线路径到原点O的距离，满足如下几何关系：
Rreal＝Rf+ΔR (5)
γreal＝γ+Δγ (7)
θ＝β+γreal (8)
t＝Rrealsmγreal (9)
上述扫描模式下进行采样产生的锥形束投影数据记为 为射线路径与旋转平面(X-Y)所成角度，n为当前投影数据的采样计数；
将采集的原始投影数据的锥形束重排为楔形束数据集：
nmod2的表示对n取2的余数，即将采集的锥形束分为两组分别进行重排，采样是奇数的为一组，采样是偶数的为一组。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：对上述步骤S202重排后的数据进行滤波及加权，包括：
其中，表示通道排列方向上逐层对重排成楔形束的投影数据进行滤波；表示对投影数据进行加权；表示对射线进行锥角补偿。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：对上述步骤S203滤波及加权后的数据反投影，包括：
空间中某一点(x,y,z)的图像由楔形束集合和经过反投影获得：
其中，θStart，θEnd分别为对(x,y,z)有贡献的投影数据集的最小、最大投影角度；
代表分别对焦点奇数位的数据集和焦点偶数位的数据集进行反投影，并且可并行计算；
为最终合并图像时的归一化因子。
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