CN111493920A - 一种锥束ct射束中心对准装置、校准系统及校准方法 - Google Patents
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Abstract
一种锥束CT射束中心对准装置、校准系统及校准方法，属于CT射束对准技术领域。锥束CT射束中心对准装置，其特征在于：包括定位体（8）和定位块，定位体（8）具有相互平行的前端面和后端面，在定位体（8）前端面上设有沿前端面的中心对称的多边形定位区，该多边形定位区的每条边上均布一个定位块，定位体（8）后端面的中心处设有一个定位块，前端面上的各定位块与后端面上的定位块的空间距离均相同。本发明可快速准确的找出锥束CT系统的射束中心，使得球管焦点、转台中心、平板探测器中心三点共线并垂直于平板探测器平面，本发明的技术方案易于实施，装置结构简单，可快速完成系统的调试，提高锥束CT系统的精度，提高图像质量。
Description
技术领域
一种锥束CT射束中心对准装置、校准系统及校准方法，属于CT射束对准技术领域。
背景技术
自从伦琴1895年发现X射线之后，X射线已广泛应用于临床医学及工业探测，尤其是CT技术的出现，作为20世纪后期最伟大的科技成果之一，近年来CT技术也得到了突飞猛进的发展，从平行束扫描到扇形束扫描，从单排扫描到多排螺旋扫描等。同时，伴随着探测器技术的发展，锥束CT技术也逐渐成为CT发展的一个重要方向，锥束CT凭借扫描速度快，射线利用率高，操作简单等优点，也已经逐渐应用到临床医学及工业探测等领域。
锥束CT系统一般主要包括射球管、转台和平板探测器等组成，理想状态下，球管焦点、转台中心点、平板探测器中心三点要共线并且三点的连线垂直于平板探测器平面，然而，实际安装过程中，这三个组件的位置均存在误差，使得球管焦点、转台中心点、平板探测器中心三点不共线或共线后不垂直与平板探测器平面，严重影响图像的质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种可将球管焦点、转台中心、平板探测器图像中心点三者中心共线并垂直于平板探测器平面，可辅助调整并检验中心是否对准的锥束CT射束中心对准装置、校准系统及校准方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种锥束CT射束中心对准装置，其特征在于：包括定位体和定位块，定位体具有相互平行的前端面和后端面，在定位体前端面上设有沿前端面的中心对称的多边形定位区，该多边形定位区的每条边上均布一个定位块，定位体后端面的中心处设有一个定位块，前端面上的各定位块与后端面上的定位块的空间距离均相同。
本发明旨在满足球管焦点、转台中心点及平板探测器中心点的共线，通过锥束CT射束中心对准装置可快速准确的将三点对准，方法简单快捷，装置结构简单。利用定位体前后端面定点设置的定位块，及前后定位块的空间几何关系，可以准确、快速的确定需要共线校准的位置，根据图像中前表面多个定位块距离后表面中心定位块的距离，调整球管横向或竖向位置，通过不断的调整球管位置，不断出束，不断测量定位块之间的距离，直至图像中前表面多个定位块与后表面定位块的距离一致，此时，表明射束中心轴垂直于平板探测器平面，并经过探测器图像中心。可快速准确的找出锥束CT系统的射束中心，使得球管焦点、转台中心、平板探测器中心三点共线并垂直于平板探测器平面，本发明的技术方案易于实施，装置结构简单，可快速完成系统的调试，提高锥束CT系统的精度，提高图像质量。
所述的定位块为金属定位球。
所述的前端面的多个定位块分别固定在多边形定位区每条边的中点处。
所述的前端面的多个定位块分别固定在多边形定位区的多个顶点上。
所述的定位体为圆柱型、方型、工字型或长方型盒体，多边形定位区为方形。
利用一种锥束CT射束中心对准装置形成的锥束CT系统，其特征在于：包括球管、转台、平板探测器和CT射束中心对准装置，CT射束中心对准装置放置在平板探测器的竖向平面上，且CT射束中心对准装置后端面与平板探测器竖向侧面贴合，转台竖向轴线上放置校准体，顶部尖端与球管发出的射束中心轴及CT射束中心对准装置后端面中心处的定位块处于同一直线内。
所述的校准体为圆锥体。
本发明所述的锥束CT校准系统，可分为两种形式，一种是转台旋转，平板探测器和球管固定的型式，也可以是转台不动，平板探测器和球管绕转台旋转的结构形式，两种型式的锥束CT系统均可以采用本发明所述的锥束CT射束中心对准装置及对准方法，以下优选第一种型式锥束CT系统。
利用一种锥束CT校准系统进行的锥束CT射束中心校准方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）确定平板探测器的图像中心，将定位体放置在平板探测器的竖向平面上，将定位体后端面的定位块对准并连接在平板探测器中心处，球管出束，观察定位块处于平板探测器中心处，调整该定位块，直至其处于平板探测器中心处；
（2）确定球管焦点中心与平板探测器的图像中心共线，并垂直于平板探测器平面，球管出束，观察射束中心轴是否垂直于定位体的前后端面并经过平板探测器的图像中心，调整球管位置，多次出束，直至射束中心轴垂直于定位体的前后端面并经过平板探测器的图像中心；
（3）确定转台横向中心，在转台中心处放置校准体，转动转台的同时球管出束，确定转台转动过程中，校准体顶部尖端在平板探测器中的图像保持稳定并经过平板探测器横向中心；
（4）确定转台竖向中心，观察校准体顶部尖端在平板探测器中的图像中，校准体顶部尖端与平板探测器中心是否重合，调整校准体竖向位置，直至重合。
步骤（2）所述的观察射束中心轴是否垂直于定位体的前后端面并经过平板探测器的图像中心，通过测量定位体前端面多个定位块距离后端面的中心处定位块的距离，调整球管横向或竖向位置，并通过球管多次出束，多次测量前后端面定位块之间的距离，直至平板探测器图像中前端面多个定位块距离后端面的中心处定位块的距离一致。
步骤（3）所述的转动转台过程中，若校准体顶部尖端在平板探测器中的图像发生晃动，调整校准体在转台上的位置，若校准体顶部尖端在平板探测器中的图像稳定但未通过平板探测器横向中心，整体调整转台和校准体的横向位置。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
本发明旨在满足球管焦点、转台中心点及平板探测器中心点的共线，通过锥束CT射束中心对准装置可快速准确的将三点对准，方法简单快捷，装置结构简单。利用定位体前后端面定点设置的定位块，及前后定位块的空间几何关系，可以准确、快速的确定需要共线校准的位置，根据图像中前表面多个定位块距离后表面中心定位块的距离，调整球管横向或竖向位置，通过不断的调整球管位置，不断出束，不断测量定位块之间的距离，直至图像中前表面多个定位块与后表面定位块的距离一致，此时，表明射束中心轴垂直于平板探测器平面，并经过探测器图像中心。可快速准确的找出锥束CT系统的射束中心，使得球管焦点、转台中心、平板探测器中心三点共线并垂直于平板探测器平面，本发明的技术方案易于实施，装置结构简单，可快速完成系统的调试，提高锥束CT系统的精度，提高图像质量。
附图说明
图1为锥束CT系统示意图。
图2为确定平板探测器中心状态图。
图3为球管与平板探测器投影关系示意图。
图4为确定转台位置示意图。
图5为定位体结构示意图。
其中，1、球管 2、转台 3、平板探测器 4、圆锥体 5、球管焦点 6、射束中心轴 7、平板探测器中心 8、定位体 9、前表面 10、金属定位球 11、后表面。
具体实施方式
图1~5是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~5对本发明做进一步说明。
参照附图1：一种锥束CT射束中心对准装置，包括定位体8和定位块，定位体8具有相互平行的前端面和后端面，在定位体8前端面上设有沿前端面的中心对称的多边形定位区，该多边形定位区的每条边上均布一个定位块，定位体8后端面的中心处设有一个定位块，前端面上的各定位块与后端面上的定位块的空间距离均相同。
定位块为金属定位球10。多个定位块分别固定在多边形定位区每条边的中点处。优选的，多个定位块分别固定在多边形定位区的多个顶点上。定位体8为圆柱型、方型、工字型或长方型盒体，多边形定位区为方形。
一种锥束CT射束中心对准装置形成的锥束CT系统，包括球管1、转台2、平板探测器3和CT射束中心对准装置，CT射束中心对准装置放置在平板探测器3的竖向平面上，且CT射束中心对准装置后端面与平板探测器竖向侧面贴合，转台2竖向轴线上放置校准体，顶部尖端与球管1发出的射束中心轴6及CT射束中心对准装置后端面中心处的定位块处于同一直线内。校准体为圆锥体4。
定位体8和金属定位球10采用密度相差较大的材质，如定位体8采用塑料等材质，金属定位球10阻挡射线较多，定位体8材料射线较容易穿过，从而保证金属定位球10经过射线在平板探测器3上形成明显的标记，便于观测。
本发明所述的锥束CT系统，可分为两种形式，一种是转台2旋转，平板探测器3和球管1固定的型式，也可以是转台2不动，平板探测器3和球管1绕转台2旋转的结构形式，两种型式的锥束CT系统均可以采用本发明所述的锥束CT射束中心对准装置及对准方法，以下优选第一种型式锥束CT系统进行描述。
一种锥束CT系统进行的锥束CT射束中心校准方法，包括以下步骤：
1、确定平板探测器3的图像中心，将定位体8放置在平板探测器3的竖向平面上，将定位体8后端面的定位块对准并连接在平板探测器3中心处，球管1出束，观察定位块处于平板探测器3中心处，调整该定位块，直至其处于平板探测器3中心处；如图2所示，用金属定位球10固定在平板探测器中心处，球管1出束，观察金属定位球10中心是否在图像中心，若不在，调整金属定位球10位置，球管1出束，再观察金属定位球10中心是否在图像中心处，重复以上过程，直至金属定位球10中心在平板探测器的图像中心处，此时表明金属定位球10标记的位置即为平板探测器3的图像中心位置。
2、确定球管1焦点中心与平板探测器3的图像中心共线，并垂直于平板探测器3平面，球管1出束，观察射束中心轴6是否垂直于定位体8的前后端面并经过平板探测器3的图像中心，调整球管1位置，多次出束，直至射束中心轴6垂直于定位体8的前后端面并经过平板探测器3的图像中心；观察射束中心轴6是否垂直于定位体8的前后端面并经过平板探测器3的图像中心，通过测量定位体8前端面多个定位块距离后端面的中心处定位块的距离，调整球管1横向或竖向位置，并通过球管1多次出束，多次测量前后端面定位块之间的距离，直至平板探测器3图像中前端面多个定位块距离后端面的中心处定位块的距离一致。
如图3所示，定位体8前表面上固定安装有多个金属定位球10，后表面固定安装有一个金属定位球10，前表面多个金属定位球10分别位于一多边形的多个顶点，多边形中心与多面体前表面中心重合，后表面金属定位球10位于后表面中心，将定位体8后表面紧贴在平板探测器3表面，后表面中心固定的金属定位球10与平板探测器3图像中心重合，即与步骤1中找出的图像中心重合，由于定位体8中五个金属定位球10的空间几何关系，射束中心轴6若垂直于定位体8的前后表面并经过平板探测器3图像中心，则图像中前表面多个金属定位球10到后表面金属定位球10的距离应该一致，若距离不一致，那表明射束中心轴6未经过平板探测器3图像中心，此时，应根据图像中前表面多个金属定位球10距离后表面中心金属定位球10的距离，调整球管1横向或竖向位置，通过不断的调整球管1位置，不断出束，不断测量金属定位球10之间的距离，直至图像中前表面多个金属定位球10与后表面金属定位球10的距离一致，此时，表明射束中心轴6垂直于平板探测器3平面，并经过平板探测器3图像中心。
3、确定转台横向中心，在转台2中心处放置校准体，转动转台2的同时球管1出束，确定转台2转动过程中，校准体顶部尖端在平板探测器3中的图像保持稳定并经过平板探测器横向中心；转动转台2过程中，若校准体顶部尖端在平板探测器3中的图像发生晃动，调整校准体在转台2上的位置，若校准体顶部尖端在平板探测器3中不晃动，但未经过平板探测器横向中心，整体调整转台2和圆锥体4的横向位置。如图4所示，在转台2上放置圆锥体4，转动转台2，同时球管1出束，观察圆锥体4尖端在平板探测器3中的图像是否晃动并经过平板探测器横向中心，若晃动，调整圆锥体4，直至转台2转动过程中，圆锥体4尖端在平板探测器3中的图像保持不动，若校准体顶部尖端在平板探测器3中不晃动，但未经过平板探测器横向中心，整体调整转台2和圆锥体4的横向位置，直至转台2转动过程中，校准体顶部尖端在平板探测器3中的图像保持稳定并经过平板探测器3横向中心，此时表明圆锥体4尖端指示的是转台2中心轴在横向方向的位置。
4、确定转台竖向中心，观察校准体顶部尖端在平板探测器3中的图像中，校准体顶部尖端与平板探测器3中心是否重合，调整校准体竖向位置，直至重合。如图1所示，球管1出束，观察图像中圆锥体4尖端与平板探测器3中心是否重合，如不重合，调整圆锥体4尖端在竖向的位置，直至图像中圆锥体4尖端与平板探测器3中心重合，根据步骤3和步骤4，圆锥体4尖端指示的是转台2中心轴与射束中心轴6的交点。
通过对以上步骤的实施，可准确找出射束中心轴6，并使射束中心轴6垂直于平板探测器3平面，本发明实施容易，装置结构简单，使用方便快捷，可快速准确的完成锥束CT系统射束中心的对准。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种锥束CT射束中心对准装置，其特征在于：包括定位体（8）和定位块，定位体（8）具有相互平行的前端面和后端面，在定位体（8）前端面上设有沿前端面的中心对称的多边形定位区，该多边形定位区的每条边上均布一个定位块，定位体（8）后端面的中心处设有一个定位块，前端面上的各定位块与后端面上的定位块的空间距离均相同。
2.根据权利要求1所述的一种锥束CT射束中心对准装置，其特征在于：所述的定位块为金属定位球（10）。
3.根据权利要求1所述的一种锥束CT射束中心对准装置，其特征在于：所述的前端面的多个定位块分别固定在多边形定位区每条边的中点处。
4.根据权利要求1所述的一种锥束CT射束中心对准装置，其特征在于：所述的前端面的多个定位块分别固定在多边形定位区的各个顶点上。
5.根据权利要求1所述的一种锥束CT射束中心对准装置，其特征在于：所述的定位体（8）为圆柱型、方型、工字型或长方型盒体，多边形定位区为方形。
6.利用权利要求1~5任一所述的一种锥束CT射束中心对准装置形成的锥束CT校准系统，其特征在于：包括球管（1）、转台（2）、平板探测器（3）和CT射束中心对准装置，CT射束中心对准装置放置在平板探测器（3）的竖向平面上，且CT射束中心对准装置后端面与平板探测器竖向侧面贴合，转台（2）竖向轴线上放置校准体，顶部尖端与球管（1）发出的射束中心轴（6）及CT射束中心对准装置后端面中心处的定位块处于同一直线内。
7.根据权利要求6所述的一种锥束CT校准系统，其特征在于：所述的校准体为圆锥体（4）。
8.利用权利要求6所述的一种锥束CT校准系统进行的锥束CT射束中心校准方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）确定平板探测器（3）的图像中心，将定位体（8）放置在平板探测器（3）的竖向平面上，将定位体（8）后端面的定位块对准并连接在平板探测器（3）中心处，球管（1）出束，观察定位块处于平板探测器（3）中心处，调整该定位块，直至其处于平板探测器（3）中心处；
（2）确定球管（1）焦点中心与平板探测器（3）的图像中心共线，并垂直于平板探测器（3）平面，球管（1）出束，观察射束中心轴（6）是否垂直于定位体（8）的前后端面并经过平板探测器（3）的图像中心，调整球管（1）位置，多次出束，直至射束中心轴（6）垂直于定位体（8）的前后端面并经过平板探测器（3）的图像中心；
（3）确定转台横向中心，在转台（2）中心处放置校准体，转动转台（2）的同时球管（1）出束，确定转台（2）转动过程中，校准体顶部尖端在平板探测器（3）中的图像保持稳定并经过平板探测器（3）横向中心；
（4）确定转台竖向中心，观察校准体顶部尖端在平板探测器（3）中的图像中，校准体顶部尖端与平板探测器（3）中心是否重合，调整校准体竖向位置，直至重合。
9.根据权利要求8所述的一种锥束CT射束中心校准方法，其特征在于：步骤（2）所述的观察射束中心轴（6）是否垂直于定位体（8）的前后端面并经过平板探测器（3）的图像中心，通过测量定位体（8）前端面多个定位块距离后端面的中心处定位块的距离，调整球管（1）横向或竖向位置，并通过球管（1）多次出束，多次测量前后端面定位块之间的距离，直至平板探测器（3）图像中前端面的多个定位块距离后端面的中心处定位块的距离全部一致。
10.根据权利要求8所述的一种锥束CT射束中心校准方法，其特征在于：步骤（3）所述的转动转台（2）过程中，若校准体顶部尖端在平板探测器（3）中的图像发生晃动，调整校准体在转台（2）上的位置，若校准体顶部尖端在平板探测器（3）中的图像稳定但未通过平板探测器横向中心，整体调整转台（2）和校准体的横向位置。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN112370069A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-02-19 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 一种基于光学的平板锥束ct成像组件精密装调装置及其方法 |
| CN114002243A (zh) * | 2021-10-25 | 2022-02-01 | 中国科学院高能物理研究所 | 一种ct成像系统世界坐标系的校准装置及方法 |
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| CN112370069A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-02-19 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 一种基于光学的平板锥束ct成像组件精密装调装置及其方法 |
| CN114002243A (zh) * | 2021-10-25 | 2022-02-01 | 中国科学院高能物理研究所 | 一种ct成像系统世界坐标系的校准装置及方法 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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