CN113017663A - 一种ct扫描数据采集方法及系统、ct扫描仪 - Google Patents

一种ct扫描数据采集方法及系统、ct扫描仪 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种CT扫描数据采集方法及系统、CT扫描仪。其中，采集方法包括以下步骤：S1、调整球管A的焦点A和球管B的焦点B、探测器A和探测器B的位置，以使球管A与球管B处于相同位置角度时，ISO的相邻两条射线的间距为单焦点对应的ISO的相邻两条射线的间距的二分之一；其中，球管A与探测器A对应，球管B与探测器B对应；S2、球管A和球管B的采集角度等间隔且相互错位，开始CT扫描以采集投影数据；S3、将采集的所有投影数据按照采集角度的顺序进行排序，以进行图像重建。本发明基于配置有两套球管及探测器的CT构架，可以在球管不支持飞焦点技术的前提下，实现类似飞焦点双倍采样的效果，且节约成本。

Description

一种CT扫描数据采集方法及系统、CT扫描仪
技术领域
本发明属于CT数据采集技术领域，具体涉及一种CT扫描数据采集方法及系统、CT扫描仪。
背景技术
飞焦点技术是在不改变CT探测器硬件参数的前提下，提升CT图像分辨率的一种技术。一般的实现方式是在投影数据采集时，使得X射线球管的焦点位置周期性的在两个位置进行切换。对于X方向飞焦点而言，焦点位置在X方向上的两个不同位置进行切换；对于Z方向飞焦点而言，焦点位置在Z方向上的两个不同位置进行切换。
然而，飞焦点技术依赖于球管的焦点在不同位置的快速切换。若球管的焦点位置无法在扫描过程中快速切换，则飞焦点技术无法实现。目前，大多数低成本的球管均不支持飞焦点功能，故如何使不支持飞焦点功能的球管实现类似飞焦点技术的多倍采样，是本领域亟需解决的难题。
发明内容
基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本发明的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个，换言之，本发明的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的一种CT扫描数据采集方法及系统、CT扫描仪。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种CT扫描数据采集方法，包括以下步骤：
S1、调整球管A的焦点A和球管B的焦点B、探测器A和探测器B的位置，以使球管A与球管B处于相同位置角度时，ISO的相邻两条射线的间距为单焦点对应的ISO的相邻两条射线的间距的二分之一；其中，球管A与探测器A对应，球管B与探测器B对应；
S2、球管A和球管B的采集角度等间隔且相互错位，开始CT扫描以采集投影数据；
S3、将采集的所有投影数据按照采集角度的顺序进行排序，以进行图像重建。
作为优选方案，所述步骤S1，包括：
S11、调整球管A和球管B的位置，以使两球管处于相同位置角度时，球管A的焦点A与球管B的焦点B的位置在X方向或Z方向一致；
S12、调整探测器A和探测器B的位置，以使焦点A与ISO连线的延长线在探测器A的位置沿X方向或Z方向偏移探测器A的中心通道
Figure BDA0002920518880000021
焦点B与ISO连线的延长线在探测器B的位置沿X方向或Z方向偏移探测器B的中心通道
Figure BDA0002920518880000022
△S为单焦点对应的ISO的相邻两条射线的间距。
作为优选方案，所述步骤S1，包括：
S110、调整探测器A和探测器B的位置，以使两球管处于相同位置角度时，探测器A与探测器B的位置在X方向或Z方向一致；
S120、调整焦点A和焦点B位置，以使焦点A和焦点B分别沿X方向或Z方向偏移单焦点与ISO连线
Figure BDA0002920518880000023
和
Figure BDA0002920518880000024
D为飞焦点沿X方向或Z方向的偏移量。
作为优选方案，所述步骤S1中，若考虑共轭投影，ISO的相邻两条射线的间距为单焦点对应的ISO的相邻两条射线的间距的四分之一。
作为优选方案，所述步骤S2中，若每个探测器旋转一圈的采样数为n，则探测器A和探测器B旋转一圈的总采样数为2n；n为大于1的整数；
若第一个投影的采集角度为β0，则探测器A在角度满足以下条件时进行投影数据采集：
Figure BDA0002920518880000031
探测器B在角度满足以下条件时进行投影数据采集：
Figure BDA0002920518880000032
本发明还提供一种CT扫描数据采集系统，包括球管A及其对应的探测器A、球管B及其对应的探测器B、图像重建模块，调整球管A的焦点A和球管B的焦点B、探测器A和探测器B的位置，以使球管A与球管B处于相同位置角度时，ISO的相邻两条射线的间距为单焦点对应的ISO的相邻两条射线的间距的二分之一；球管A和球管B的采集角度等间隔且相互错位，开始CT扫描以采集投影数据；图像重建模块用于将采集的所有投影数据按照采集角度的顺序进行排序，以进行图像重建。
作为优选方案，所述调整球管A的焦点A和球管B的焦点B、探测器A和探测器B的位置，包括：
调整球管A和球管B的位置，以使两球管处于相同位置角度时，球管A的焦点A与球管B的焦点B的位置在X方向或Z方向一致；调整探测器A和探测器B的位置，以使焦点A与ISO连线的延长线在探测器A的位置沿X方向或Z方向偏移探测器A的中心通道
Figure BDA0002920518880000033
焦点B与ISO连线的延长线在探测器B的位置沿X方向或Z方向偏移探测器B的中心通道
Figure BDA0002920518880000034
△S为单焦点对应的ISO的相邻两条射线的间距；
或者，调整探测器A和探测器B的位置，以使两球管处于相同位置角度时，探测器A与探测器B的位置在X方向或Z方向一致；调整焦点A和焦点B位置，以使焦点A和焦点B分别沿X方向或Z方向偏移单焦点与ISO连线
Figure BDA0002920518880000035
和
Figure BDA0002920518880000036
D为飞焦点沿X方向或Z方向的偏移量。
作为优选方案，调整探测器A和探测器B的位置时，若考虑共轭投影，ISO的相邻两条射线的间距为单焦点对应的ISO的相邻两条射线的间距的四分之一。
作为优选方案，若每个探测器旋转一圈的采样数为n，则探测器A和探测器B旋转一圈的总采样数为2n；n为大于1的整数；
若第一个投影的采集角度为β0，则探测器A在角度满足以下条件时进行投影数据采集：
Figure BDA0002920518880000041
探测器B在角度满足以下条件时进行投影数据采集：
Figure BDA0002920518880000042
本发明还提供一种CT扫描仪，应用如上任一方案所述的CT扫描数据采集方法或包括如上任一方案所述的CT扫描数据采集系统。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
本发明的CT扫描数据采集方法及系统、CT扫描仪，基于配置有两套球管及探测器的CT构架，可以在球管不支持飞焦点技术的前提下，实现类似飞焦点双倍采样的效果，且节约成本。
附图说明
图1是现有的X方向飞焦点技术的焦点偏移量及相应几何位置关系的示意图；
图2是现有的X方向飞焦点技术的焦点偏移量及相应几何位置关系的示意图(考虑共轭投影)；
图3是现有的X方向飞焦点技术的数据采集示意图；
图4是本发明实施例1的探测器A的偏移示意图；
图5是本发明实施例1的探测器B的偏移示意图；
图6是本发明实施例1的探测器A何探测器B同角度下的投影叠加示意图；
图7是本发明实施例1的探测器A何探测器B同角度下的投影叠加示意图(考虑共轭投影)。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步解释说明。
如图1所示，现有的飞焦点技术中，以X方向飞焦点为例，两个焦点(分别记为FS0和FS1)的偏移量应以使得ISO处的射线间距减半为目的；D为两个焦点之间的距离，大小应为：
Figure BDA0002920518880000051
其中，Dd为相邻探测器像素中心的距离(Detector distance)，SID为焦点到ISO的距离，SDD为焦点到探测器的距离。
△S为单个焦点时，ISO处相邻两条射线的距离；当使用了X方向飞焦点技术之后，应使得ISO的相邻两条射线的距离变为
Figure BDA0002920518880000052
现有技术中，
Figure BDA0002920518880000053
探测器偏移技术(探测器像素宽度的
Figure BDA0002920518880000054
)已广泛应用，两个焦点相对于原始位置的偏移量分别为
Figure BDA0002920518880000055
和
Figure BDA0002920518880000056
如图2所示；其中，“-”代表方向。
具体的焦点切换与投影数据采集原理如图3所示，图中示意了连续五个投影的采集，其中，投影1、3、5使用了焦点A，投影2、4使用了焦点B。即当焦点位于A位置时采集投影1，之后焦点切换到B位置时采集投影2，之后焦点再次切换到A位置时采集投影3，以此循环采集所有投影。图中，两个投影采集位置之间的角度差只为说明飞焦点原理，并非真实大小。当前主流CT的投影采样率都在每圈1000个投影左右，常用转速也都能达到0.5s或更高，以此计算可知焦点的切换应在0.5ms内完成。然而，目前大多数低成本球管都不支持飞焦点功能，这是由于无法在扫描过程中快速切换。
实施例1：
本实施例的CT扫描数据采集方法，基于配置有两套球管及探测器的CT构架，具体以类似X方向飞焦点为例，可以通过以下方式实现类似飞焦点的双倍采样扫描。
具体地，本实施例的CT扫描数据采集方法，包括以下步骤：
S1、调整球管A和球管B的位置，以使两球管处于相同位置角度时，球管A的焦点A与球管B的焦点B的位置在X方向一致；
调整探测器A和探测器B的位置，以使球管A与球管B处于相同位置角度时，ISO的相邻两条射线的间距为单焦点对应的ISO的相邻两条射线的间距的二分之一；
具体地，调整探测器A和探测器B的位置，使得焦点A与ISO连线的延长线在探测器A的位置沿X方向偏移探测器A的中心通道的
Figure BDA0002920518880000061
(如图4所示)、焦点B与ISO连线的延长线在探测器B的位置沿X方向偏移探测器B的中心通道的另一侧
Figure BDA0002920518880000062
(如图5所示)；如此，当球管A与球管B处于相同位置角度时，ISO的相邻两条射线的间距为单焦点对应的ISO的相邻两条射线的间距的二分之一，如图6所示。
另外，若考虑共轭投影，ISO的相邻两条射线的间距为单焦点对应的ISO的相邻两条射线的间距的四分之一，如图7所示。从而实现的效果与使用飞焦点技术的效果一致。
S2、球管A和球管B的采集角度等间隔且相互错位，开始CT扫描以采集投影数据；
具体地，若每个探测器旋转一圈的采样数为n，则探测器A和探测器B旋转一圈的总采样数为2n；n为大于1的整数；
若第一个投影的采集角度为β0，则探测器A在角度满足以下条件时进行投影数据采集：
Figure BDA0002920518880000071
探测器B在角度满足以下条件时进行投影数据采集：
Figure BDA0002920518880000072
以图2所示为例，球管A只在图中标明的焦点位置1、3、5及其他对应位置进行数据采集，球管B只在图中标明的焦点位置2、4及其他对应位置进行数据采集。
S3、将采集的所有投影数据按照采集角度的顺序进行排序，以进行图像重建。具体地，将两组投影数据按照投影采集角度重新排序，并按照正常的飞焦点数据重建流程进行图像重建。
另外，类似Z方向飞焦点技术的实现与上述方法类似，只需要使ISO处的相邻射线在Z方向的间距减半即可。
相应地，本实施例还提供一种CT扫描数据采集系统，包括：
球管A及其对应的探测器A；
球管B及其对应的探测器B；
图像重建模块。
两球管处于相同位置角度时，球管A的焦点A与球管B的焦点B的位置在X方向或Z方向一致；
调整探测器A和探测器B的位置，以使球管A与球管B处于相同位置角度时，ISO的相邻两条射线的间距为单焦点对应的ISO的相邻两条射线的间距的二分之一；具体地，调整探测器A和探测器B的位置，使得焦点A与ISO连线的延长线在探测器A的位置沿X方向或Z方向偏移探测器A的中心通道的一侧
Figure BDA0002920518880000073
焦点B与ISO连线的延长线在探测器B的位置沿X方向或Z方向偏移探测器B的中心通道的另一侧
Figure BDA0002920518880000074
如此，当球管A与球管B处于相同位置角度时，ISO的相邻两条射线的间距为单焦点对应的ISO的相邻两条射线的间距的二分之一。另外，若考虑共轭投影，ISO的相邻两条射线的间距为单焦点对应的ISO的相邻两条射线的间距的四分之一。
扫描时，球管A和球管B的采集角度等间隔且相互错位，开始CT扫描以采集投影数据。具体地，若每个探测器旋转一圈的采样数为n，则探测器A和探测器B旋转一圈的总采样数为2n；n为大于1的整数；
若第一个投影的采集角度为β0，则探测器A在角度满足以下条件时进行投影数据采集：
Figure BDA0002920518880000081
探测器B在角度满足以下条件时进行投影数据采集：
Figure BDA0002920518880000082
图像重建模块，用于将采集的所有投影数据按照采集角度的顺序进行排序，以进行图像重建。具体地，将两组投影数据按照投影采集角度重新排序，并按照正常的飞焦点数据重建流程进行图像重建。
另外，本实施例还提供一种CT扫描仪，应用如上所述的CT扫描数据采集方法。
本实施例还提供一种CT扫描仪，包括如上所述的CT扫描数据采集系统。
实施例2：
本实施例的CT扫描数据采集方法与实施例1的不同之处在于：
实施例1是调整探测器的位置，而本实施例采用调节焦点的位置，均是为了实现当球管A与球管B处于相同位置角度时，ISO的相邻两条射线的间距为单焦点对应的ISO的相邻两条射线的间距的二分之一。
具体地，调整探测器A和探测器B的位置，以使两球管处于相同位置角度时，探测器A与探测器B的位置在X方向或Z方向一致；调整焦点A和焦点B的位置，以使焦点A和焦点B分别沿X方向或Z方向偏移单焦点与ISO连线
Figure BDA0002920518880000091
和
Figure BDA0002920518880000092
参考图2所示；其中，D为飞焦点沿X方向或Z方向的偏移量，也能实现当球管A与球管B处于相同位置角度时，ISO的相邻两条射线的间距为单焦点对应的ISO的相邻两条射线的间距的二分之一。
其他步骤可以参考实施例1。
相应地，本实施例的CT扫描数据采集系统的位置调整作如上述适应性改变。
本实施例的CT扫描仪，包括本实施例的CT扫描数据采集系统以及应用本实施例的CT扫描数据采集方法。
以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种CT扫描数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、调整球管A的焦点A和球管B的焦点B、探测器A和探测器B的位置，以使球管A与球管B处于相同位置角度时，ISO的相邻两条射线的间距为单焦点对应的ISO的相邻两条射线的间距的二分之一；其中，球管A与探测器A对应，球管B与探测器B对应；
S2、球管A和球管B的采集角度等间隔且相互错位，开始CT扫描以采集投影数据；
S3、将采集的所有投影数据按照采集角度的顺序进行排序，以进行图像重建。
2.根据权利要求1所述的一种CT扫描数据采集方法，其特征在于，所述步骤S1，包括：
S11、调整球管A和球管B的位置，以使两球管处于相同位置角度时，球管A的焦点A与球管B的焦点B的位置在X方向或Z方向一致；
S12、调整探测器A和探测器B的位置，以使焦点A与ISO连线的延长线在探测器A的位置沿X方向或Z方向偏移探测器A的中心通道
Figure FDA0002920518870000011
焦点B与ISO连线的延长线在探测器B的位置沿X方向或Z方向偏移探测器B的中心通道
Figure FDA0002920518870000012
△S为单焦点对应的ISO的相邻两条射线的间距。
3.根据权利要求1所述的一种CT扫描数据采集方法，其特征在于，所述步骤S1，包括：
S110、调整探测器A和探测器B的位置，以使两球管处于相同位置角度时，探测器A与探测器B的位置在X方向或Z方向一致；
S120、调整焦点A和焦点B位置，以使焦点A和焦点B分别沿X方向或Z方向偏移单焦点与ISO连线
Figure FDA0002920518870000013
和
Figure FDA0002920518870000014
D为飞焦点沿X方向或Z方向的偏移量。
4.根据权利要求2或3所述的一种CT扫描数据采集方法，其特征在于，所述步骤S1中，若考虑共轭投影，ISO的相邻两条射线的间距为单焦点对应的ISO的相邻两条射线的间距的四分之一。
5.根据权利要求1所述的一种CT扫描数据采集方法，其特征在于，所述步骤S2中，若每个探测器旋转一圈的采样数为n，则探测器A和探测器B旋转一圈的总采样数为2n；n为大于1的整数；
若第一个投影的采集角度为β0，则探测器A在角度满足以下条件时进行投影数据采集：
Figure FDA0002920518870000021
探测器B在角度满足以下条件时进行投影数据采集：
Figure FDA0002920518870000022
6.一种CT扫描数据采集系统，其特征在于，包括球管A及其对应的探测器A、球管B及其对应的探测器B、图像重建模块，调整球管A的焦点A和球管B的焦点B、探测器A和探测器B的位置，以使球管A与球管B处于相同位置角度时，ISO的相邻两条射线的间距为单焦点对应的ISO的相邻两条射线的间距的二分之一；球管A和球管B的采集角度等间隔且相互错位，开始CT扫描以采集投影数据；图像重建模块用于将采集的所有投影数据按照采集角度的顺序进行排序，以进行图像重建。
7.根据权利要求6所述的一种CT扫描数据采集系统，其特征在于，所述调整球管A的焦点A和球管B的焦点B、探测器A和探测器B的位置，包括：
调整球管A和球管B的位置，以使两球管处于相同位置角度时，球管A的焦点A与球管B的焦点B的位置在X方向或Z方向一致；调整探测器A和探测器B的位置，以使焦点A与ISO连线的延长线在探测器A的位置沿X方向或Z方向偏移探测器A的中心通道
Figure FDA0002920518870000031
焦点B与ISO连线的延长线在探测器B的位置沿X方向或Z方向偏移探测器B的中心通道
Figure FDA0002920518870000032
△S为单焦点对应的ISO的相邻两条射线的间距；
或者，调整探测器A和探测器B的位置，以使两球管处于相同位置角度时，探测器A与探测器B的位置在X方向或Z方向一致；调整焦点A和焦点B位置，以使焦点A和焦点B分别沿X方向或Z方向偏移单焦点与ISO连线
Figure FDA0002920518870000033
和
Figure FDA0002920518870000034
D为飞焦点沿X方向或Z方向的偏移量。
8.根据权利要求7所述的一种CT扫描数据采集系统，其特征在于，调整探测器A和探测器B的位置时，若考虑共轭投影，ISO的相邻两条射线的间距为单焦点对应的ISO的相邻两条射线的间距的四分之一。
9.根据权利要求6所述的一种CT扫描数据采集系统，其特征在于，若每个探测器旋转一圈的采样数为n，则探测器A和探测器B旋转一圈的总采样数为2n；n为大于1的整数；
若第一个投影的采集角度为β0，则探测器A在角度满足以下条件时进行投影数据采集：
Figure FDA0002920518870000035
探测器B在角度满足以下条件时进行投影数据采集：
Figure FDA0002920518870000036
10.一种CT扫描仪，其特征在于，应用如权利要求1-5任一项所述的CT扫描数据采集方法或包括如权利要求6-9任一项所述的CT扫描数据采集系统。
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