CN109953768A - 多源多探测器结合的ct系统及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种多源多探测器结合的CT系统，包括：多套辐射成像装置、数据处理单元、控制单元、旋转机架、扫描床；其中，每套辐射成像装置包括一个探测器和一个对应的X射线源，所述多套辐射成像装置中至少两套的探测器为不同种类的探测器。本公开通过基于不同探测器的多种辐射成像装置组合为一个多源多探测器的CT系统，能够实现更精准的成像，提升CT成像综合性能，实现如互相校准、散射校正、去除伪影、系统图像优化设计等；同时通过控制不同辐射成像装置的配置和扫描方式，可用于不同需求的CT成像，结合不同类型探测器的辐射成像技术，实现大容积、多能量、多源精准超快CT成像。

Description

多源多探测器结合的CT系统及方法

技术领域

本公开涉及计算机断层成像领域，尤其涉及一种多源多探测器结合的CT系统及方法。

背景技术

计算机断层成像(CT)技术是利用X射线穿透物体的衰减特性进行扫描成像的一种技术。先进CT技术，特别是大容积(宽体)、多能量、多源超快CT成像等，在医学及安检等领域正飞速发展，具有广泛的应用前景。随着CT技术、X光机以及探测器等技术的不断发展，人们对CT成像的图像精度和质量要求不断提高，CT技术也在不断改进。

基于单一种类探测器的CT有其固有的缺点，而即使采用多源CT，也仅能提升扫描速度、提高成像时间分辨率等性能，但在硬化伪影、区分度、分辨能力等方面并没有改善，CT综合性能提升有限。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种多源多探测器结合的CT系统及方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种多源多探测器结合的CT系统，包括：多套辐射成像装置、数据处理单元、控制单元、旋转机架、扫描床，

其中，每套辐射成像装置包括一个探测器和一个对应的X射线源，所述多套辐射成像装置中至少三套的探测器为不同种类的探测器。

在一些实施例中，所述辐射成像装置用于通过探测器探测通过成像区域的有效X射线，实现信号读出；

所述数据处理单元用于处理所述不同种类的探测器的读出信号，完成图像重建、标定校准、散射校正、重组优化；

所述控制单元用于控制所述多套辐射成像装置的配置组合，控制关闭和打开辐射成像装置；

所述的旋转机架，用于所述套成像装置的固定承载和扫描旋转；

所述的扫描床，用于承载被检查物体。

在一些实施例中，所述多套辐射成像装置包括：基于多排探测器的MDCT辐射成像装置、基于平板探测器的CBCT辐射成像装置、基于光子计数探测器的能谱CT辐射成像装置。

在一些实施例中，所述的MDCT辐射成像装置包括第一射线源、与其对应的多排探测器及第一数据采集装置，利用锥形射线投照扫描物体，通过多排探测器接受数据，重组得到三维图像，用于实现快速大范围的精准扫描成像。

在一些实施例中，所述的CBCT辐射成像装置包括第二射线源、与其对应的平板探测器及第二数据采集装置，利用锥形射线投照扫描物体，通过平板探测器接受数据，从而重建得到三维图像，用于感兴趣区域的局部高分辨率成像，或作为偏置探测器使用。

在一些实施例中，所述的能谱CT辐射成像装置包括第三射线源、与其对应的光子计数探测器及第三数据采集装置，用射线投照扫描物体，通过光子计数探测器接受区分不同能窗的数据，从而重建得到信息丰富的三维图像，用于高分辨能力的精准成像。

一种采用如前所述的多源多探测器CT系统的方法，包括：

通过控制单元进行相关设置，根据需要选择开启一套或多套辐射成像装置。

在一些实施例中，所述的方法还包括：

系统工作时，所选择开启的辐射成像装置同时工作，各自独立发射及接受射线，完成图像处理；

在图像重建时，重建出多组独立的图像，或以重组重建出一套融合的图像。

在一些实施例中，所述的方法包括：

采用某一成像装置的测试结果，作为另一成像装置做系统校准标定，实现多套不同辐射成像装置之间的互相校准；和/或

单独打开某一成像装置的X射线，记录所有成像装置的探测器读出；再同时打开所有成像装置的X射线，记录所有探测器读出，通过分析处理两次所有探测器读出结果，以及散射分布，消除交叉散射，实现散射校正；和/或

采用多套不同种类探测器的辐射成像装置完成相应的图像重建，互相修正参考，去除伪影，并将多组图像融合，实现重组优化。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开多源多探测器结合的CT系统及方法至少具有以下有益效果其中之一：

(1)通过基于不同探测器的多种辐射成像装置组合为一个多源多探测器的CT系统，能够实现更精准的成像，提升CT成像综合性能，实现如互相校准、散射校正、去除伪影、系统图像优化设计等；

(2)通过控制不同辐射成像装置的配置和扫描方式，可用于不同需求的CT成像；结合不同类型探测器的辐射成像技术，实现大容积、多能量、多源精准超快CT成像。

附图说明

图1为本公开实施例多源多探测器结合的CT系统的结构示意图。

【附图中本公开实施例主要元件符号说明】

1、第一射线源； 2、第三射线源

3、第二射线源； 4、平板探测器

5、光子计数探测器 6、多排探测器

具体实施方式

针对现有技术的缺陷，本发明提出了一种多源多探测器结合的CT系统，结合不同类型探测器的辐射成像技术，实现大容积、多能量、多源精准超快CT成像，有效提高图像质量、扫描范围、扫描速度和分辨能力，满足多领域需求，同时提升了CT成像综合性能，能够实现互相校准、散射校正、去除伪影、系统图像优化设计等。

具体地，多排探测器CT(MDCT)具有更高的时间分辨率、更大的扫描范围、更好的图像质量，是医疗诊断领域的高端设备，但仍存在硬化伪影、软组织分辨率有限等问题；基于平板探测器的锥束CT(CBCT)具有空间分辨率高、集成度高、便捷灵活等优点，但视野有限，受散射影响比较严重；基于光子计数探测器的能谱CT能够提供更加丰富的信息，具有降低硬化伪影、高区分度、低剂量、面积不够大等特点，正在推动CT从传统的物质结构成像到功能成分成像的转变。采用上述多种类型探测器的结合，将会使CT在综合性能有更高的突破。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以由许多不同形式实现，而不应被解释为限于此处所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。

在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种多源多探测器结合的CT系统，包括：多套辐射成像装置(含X射线源和探测器)、数据处理单元、控制单元、旋转机架、扫描床等装置等。

所述的辐射成像装置，由一个探测器和一个对应的X射线源组成一套辐射成像装置，用于探测通过成像区域的有效X射线，实现信号读出；其中所述的探测器可以为不同种类的探测器。

所述的数据处理单元，用于处理探测读出信号，完成图像重建，标定校准，散射校正，重组优化等。

所述的控制单元，用于控制上述多套辐射成像装置的灵活配置组合，根据需要关闭和打开辐射成像装置。

所述的旋转机架，主要用于上述多套成像装置的固定承载和扫描旋转。

所述的扫描床，主要用于承载被检查物体。

图1为本公开实施例多源多探测器结合的CT系统的结构示意图。如图1所示，所述探测器系统包括：基于多排探测器的MDCT辐射成像装置、基于平板探测器的CBCT辐射成像装置、基于光子计数探测器的能谱CT辐射成像装置。通过采用MDCT，所述CT系统可具有更高的时间分辨率、更大的扫描范围、更好的图像质量；通过采用CBCT，所述CT系统可具有高空间分辨率、便捷灵活等特点；通过采用能谱CT，所述CT系统能够提供更加丰富的信息，获得更好的物质分辨能力。三者的灵活组合，可消除宽能谱X射线光源的不利影响，解决射线硬化、散射影响等固有问题，大大提升了图像的信噪比，同时也可以解决能谱CT计数饱和、能谱校准、视野小等问题，有效实现对物质成分的识别，可实现大容积(宽体)、多能量、多源超快CT成像，将会使CT在成像质量、视野范围、扫描速度、分辨能力上有更高的突破。

具体地，所述的MDCT辐射成像装置包括第一射线源1、与其对应的多排探测器6及第一数据采集装置，利用锥形射线投照扫描物体，通过多排探测器接受数据，重组得到三维图像，可用于实现快速大范围的精准扫描成像。

所述的CBCT辐射成像装置包括第二射线源3、与其对应的平板探测器4及第二数据采集装置，利用锥形射线投照扫描物体，通过平板探测器接受数据，从而重建得到三维图像，可用于感兴趣区域(ROI)的局部高分辨率成像，也可以作为偏置探测器使用，增大扫描视野。

所述的能谱CT辐射成像装置包括第三射线源2、与其对应的光子计数探测器5及第三数据采集装置，用射线投照扫描物体，通过光子计数探测器接受区分不同能窗的数据，从而重建得到信息更加丰富的三维图像，可用于更高分辨能力的精准成像。

所述的数据处理单元，主要处理上述辐射成像装置的图像重建，标定校准，散射校正，重组优化等。

所述的控制单元，用于根据需要灵活配置上述辐射成像装置，可单独工作，也可以选择同时工作。

所述的旋转机架7，主要用于上述所有辐射成像装置的固定承载和扫描旋转；

所述的扫描床，主要用于承载被检查物体。

利用上述方案，通过控制不同辐射成像装置的配置和扫描方式，按需组合，可用于不同需求的CT成像；这种设计兼容了三种CT各自的特点，如多排MDCT大视野、高分辨率的特点，平板CBCT快速便捷的特点，能谱CT更高物质分辨能力的特点；三种CT之间可以相互配合实现更精准的成像，如互相校准、散射校正、去除伪影、系统图像优化设计等。

在本公开的又一个示例性实施例中，提供了一种使用该多源多探测器CT系统的使用方法，所述方法包括：

通过控制单元进行相关设置，可根据需要灵活配置使用相应的辐射成像装置，可单独开启某个辐射成像装置，也可以选择同时开启一定数量的辐射成像装置。

系统工作时，所选择配置的辐射成像装置同时工作，各自独立发射及接受射线，完成图像处理；在图像重建时，既可以重建出多组独立的图像，也可以重组重建出一套融合的图像。

不同辐射成像装置之间可以实现互相校准，即A成像装置的测试结果，可为B成像装置做系统校准标定使用。

不同辐射成像装置之间的测量结果可以用于散射校正，如单独打开A成像装置的X射线，记录所有成像装置的探测器读出；再同时打开所有成像装置的X射线，记录所有探测器读出。通过分析处理二者结果，以及散射分布，消除交叉散射。

不同辐射成像装置之间的图像融合，可以去除伪影，优化图像质量。使用不同探测器种类的辐射成像装置完成相应的图像重建，互相修正参考，去除伪影，并将多组图像融合、重组优化，得到信息丰富的系统图像。

本发明通过旋转机架，将MDCT、CBCT和能谱CT等多种辐射成像装置组合为一个多源多探测器的CT系统，形成灵活配置、兼容平台，提升了CT成像综合性能。

需要注意的是，本公开的实施例仅为示意性实施例，本公开的技术方案包括但不限于上述三种探测器系统的组合，并且本公开的CT系统可以包括三种以上的多源多探。本发明为先进CT技术在医学成像、安全检查等领域应用开拓了新的思路和途径，具有重大的实际意义和应用价值。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多源多探测器结合的CT系统，包括：多套辐射成像装置、数据处理单元、控制单元、旋转机架、扫描床，

其中，每套辐射成像装置包括一个探测器和一个对应的X射线源，所述多套辐射成像装置中至少三套的探测器为不同种类的探测器。

2.如权利要求1所述的CT系统，其中，

所述辐射成像装置用于通过探测器探测通过成像区域的有效X射线，实现信号读出；

所述数据处理单元用于处理所述不同种类的探测器的读出信号，完成图像重建、标定校准、散射校正、重组优化；

所述控制单元用于控制所述多套辐射成像装置的配置组合，控制关闭和打开辐射成像装置；

所述的旋转机架，用于所述套成像装置的固定承载和扫描旋转；

所述的扫描床，用于承载被检查物体。

3.如权利要求2所述的CT系统，其中，所述多套辐射成像装置包括：基于多排探测器的MDCT辐射成像装置、基于平板探测器的CBCT辐射成像装置、基于光子计数探测器的能谱CT辐射成像装置。

4.如权利要求3所述的CT系统，其中，所述的MDCT辐射成像装置包括第一射线源、与其对应的多排探测器及第一数据采集装置，利用锥形射线投照扫描物体，通过多排探测器接受数据，重组得到三维图像，用于实现快速大范围的精准扫描成像。

5.如权利要求3所述的CT系统，其中，所述的CBCT辐射成像装置包括第二射线源、与其对应的平板探测器及第二数据采集装置，利用锥形射线投照扫描物体，通过平板探测器接受数据，从而重建得到三维图像，用于感兴趣区域的局部高分辨率成像，或作为偏置探测器使用。

6.如权利要求3所述的CT系统，其中，所述的能谱CT辐射成像装置包括第三射线源、与其对应的光子计数探测器及第三数据采集装置，用射线投照扫描物体，通过光子计数探测器接受区分不同能窗的数据，从而重建得到信息丰富的三维图像，用于高分辨能力的精准成像。

7.一种采用如权利要求1-6任一项所述的多源多探测器CT系统的方法，包括：

通过控制单元进行相关设置，根据需要选择开启一套或多套辐射成像装置。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：

系统工作时，所选择开启的辐射成像装置同时工作，各自独立发射及接受射线，完成图像处理；

在图像重建时，重建出多组独立的图像，或以重组重建出一套融合的图像。

9.根据权利要求8所述的方法，包括：

采用某一成像装置的测试结果，作为另一成像装置做系统校准标定，实现多套不同辐射成像装置之间的互相校准；和/或

单独打开某一成像装置的X射线，记录所有成像装置的探测器读出；再同时打开所有成像装置的X射线，记录所有探测器读出，通过分析处理两次所有探测器读出结果，以及散射分布，消除交叉散射，实现散射校正；和/或

采用多套不同种类探测器的辐射成像装置完成相应的图像重建，互相修正参考，去除伪影，并将多组图像融合，实现重组优化。