CN114081524A - 基于x射线锥形束的x射线成像系统 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种基于X射线锥形束的X射线成像系统，包括：X射线源，X射线源能够向成像对象的成像部位发射X射线锥形束；X射线探测器，X射线探测器对经过成像对象的成像部位的X射线进行探测；数据处理装置，数据处理装置至少包括成像模式控制部，成像模式控制部基于接收的成像模式选择指令调取相应的成像模式控制参数组；控制装置，控制装置基于成像模式控制部调取的成像模式控制参数组控制X射线源和X射线探测器与成像对象进行相对转动过程。
Description
技术领域
本公开涉及X射线成像技术领域，本公开尤其涉及一种基于X射线锥形束的X射线成像系统。
背景技术
现有的拍摄系统中，在三合一拍摄方面，正侧位片拍摄需要的射线源到探测器的距离一般较大，口腔CBCT和口腔全景片需要射线源到探测器的距离较小。现有的CBCT、全景和正侧位三合一拍摄系统解决拍摄时需要不同的射线源到探测器距离大致有以下两种技术方案：一种是通过拆卸探测器以安装在两个与射线源距离不同的位置；另一种是在拍摄系统中安装两个探测器。
第一种方案在通过拆卸探测器实现头部正侧位片与口腔CBCT和全景片间拍摄切换的操作比较复杂。第二种方案中，探测器是拍摄系统中成本最高的部件之一，安装两块以上的探测器增加了设备的制造成本。不管上述哪种方案，为了解决近距离探测器结构对远距离拍摄(头部正侧位)的影响，在切换拍摄时就需要偏转和平移射线源或探测器，增加了系统控制的复杂程度。
现有的拍摄系统中，在拍摄轨迹方面，传统方法的CBCT拍摄使用圆轨迹，全景和正侧位使用不同的轨迹。其中，现有的口腔全景片拍摄设备按拍摄轨迹可以分为单旋转中心和三旋转中心。现有的方案中存在以下问题：传统胶片拍摄方式中，单旋转中心拍摄轨迹拍摄的全景片存在畸变严重，左右牙齿成像重合，成像面与牙周面偏差大的问题，三旋转中心的拍摄轨迹拍摄全景片虽然成像面与牙周面拟合更好，但是因为其运动更复杂，需要控制旋转轴在变速旋转的同时变速平移，全景机在拍摄时，需要一边旋转的同时一边移动旋转轴，机械和控制结构更复杂，并且只能用于口腔全景的拍摄，对医师要求较高，需根据脸型及经验选择仪器轨迹配置，导致摆位次数多，错误率高。
此外，在CBCT设备上出现了基于口腔CBCT的三维数据合成的口腔全景片，基于CBCT数据合成全景片，需要先拍摄CBCT生成三维重建数据，利用重建数据合成全景片。这种方式因为需要拍摄全景，拍摄时间相对更长，拍摄时的辐射剂量也更大，而且由于探测器影响，精度低(仪器不能实现统一的轨迹运动)，还存在CT重建速度慢、不是真实X光透射成像以及辐射剂量大等问题。
口腔检查中，主要是拍摄CBCT、全景和正侧位三种X射线图像。现有技术中虽然有三合一的CT设备，但是由于不同X射线图像需要控制射线源到探测器距离，导致设备结构复杂，拍摄切换操作复杂，且由于硬件参数固定，也限制了最高分辨率和最大成像视野，难以适应医学诊断中不同参数的需求。
而且，传统拍摄模式需保持被拍摄者不动，射线源和探测器旋转，导致机器控制效能加大，增加了机器控制的复杂性，而且被拍摄者在拍摄过程中，由于很难注意力集中，会导致被拍摄者头部移动，造成最终结果显示有重影，影响医生的诊断(传统方案只能仪器转动，不能被拍摄者转动)。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种基于X射线锥形束的X射线成像系统。
根据本公开的一个方面，提供一种基于X射线锥形束的X射线成像系统，包括：
X射线源，所述X射线源能够向成像对象的成像部位发射X射线锥形束；
X射线探测器，所述X射线探测器对经过所述成像对象的成像部位的X射线进行探测；
数据处理装置，所述数据处理装置至少包括成像模式控制部，所述成像模式控制部基于接收的成像模式选择指令调取相应的成像模式控制参数组；
控制装置(控制器)，所述控制装置基于所述成像模式控制部调取的成像模式控制参数组控制所述X射线源和X射线探测器与所述成像对象进行相对转动过程；
其中，所述数据处理装置至少包括第一全景图像生成模块，所述成像模式控制参数组至少包括第一全景图像模式控制参数组，所述第一全景图像生成模块对基于所述第一全景图像模式控制参数组控制的所述相对转动过程(所述X射线源和X射线探测器与所述成像对象之间的相对转动过程)中所述X射线探测器采集的第一序列二维投影数据(即包括一系列的二维投影图像)进行重排处理以生成所述成像部位的第一全景图像，基于所述第一全景图像模式控制参数组控制的所述相对转动过程为变角速度的转动过程。
根据本公开的至少一个实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统，所述重排处理包括：
至少基于所述成像部位的各个成像点的位置信息对第一序列二维投影数据进行排列。
根据本公开的至少一个实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统，至少基于所述成像部位的各个成像点的位置信息对第一序列二维投影数据进行排列，包括：
基于所述成像部位的每个成像点的位置信息获取每个成像点对应的X射线源位置；
基于每个成像点对应的X射线源位置获取每个成像点在X射线探测器上的投影位置；
选取各个成像点在X射线探测器上的投影位置的二维投影数据(即列数据，即对每个成像点选取投影位置的一列投影数据，列数据的宽度取决于各个成像点之间的间隔，优选地，各个成像点之间的间隔相同)进行排列，获得所述第一全景图像。
根据本公开的至少一个实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统，所述变角速度的转动过程的角速度曲线基于所述成像部位特征数据(优选为成像部位形状特征数据，例如牙弓曲线)生成，使得各个成像点对应的各个X射线源位置中相邻的X射线源位置之间的转动时间相等。
根据本公开的至少一个实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统，所述数据处理装置还包括角速度曲线生成模块以及探测器有效数据位置生成模块，所述角速度曲线生成模块基于选定的成像部位特征数据(例如选定的牙弓曲线)生成角速度曲线，以及所述探测器有效数据位置生成模块基于所述选定的成像部位特征数据(例如选定的牙弓曲线)生成探测器有效数据位置。
根据本公开的至少一个实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统，所述第一全景图像模式控制参数组至少基于所述角速度曲线以及所述探测器有效数据位置生成。
根据本公开的至少一个实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统，所述变角速度的转动过程至少包括一个圆周的转动过程。
根据本公开的至少一个实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统，所述第一全景图像生成模块对基于所述第一全景图像模式控制参数组控制的所述相对转动过程(所述X射线源和X射线探测器与所述成像对象之间的相对转动过程)中所述X射线探测器采集的第一序列二维投影数据(即包括一系列的二维投影图像)进行重排处理以生成两个以上旋转中心的第一全景图像。
根据本公开的至少一个实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统，所述数据处理装置还包括第二全景图像生成模块，所述成像模式控制参数组至少包括第二全景图像模式控制参数组，所述第二全景图像生成模块对基于所述第二全景图像模式控制参数组控制的所述相对转动过程(所述X射线源和X射线探测器与所述成像对象之间的相对转动过程)中所述X射线探测器采集的第二序列二维投影数据(即包括一系列的二维投影图像)进行插值处理以生成所述成像部位的第二全景图像，基于所述第二全景图像模式控制参数组控制的所述相对转动过程为匀速的转动过程。
根据本公开的至少一个实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统，所述插值处理包括：
判断X射线探测器在采集投影数据过程中的各个X射线源位置是否是基于所述成像部位的各个成像点的位置信息计算得到的X射线源目标位置；
如果某个X射线源位置不是X射线源目标位置，则对该X射线源位置采集的投影数据进行基于位置偏移的加权处理，所述位置偏移为该X射线源位置和旋转中心的连线与成像部位的交点与相邻的成像点之间的位置偏移，将加权处理后的投影数据叠加至所述相邻的成像点对应的投影数据(对所有投影数据处理完毕之后，进行归一化处理)。
根据本公开的至少一个实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统，所述插值处理包括：
基于所述成像部位的各个成像点的位置信息计算得到X射线源目标位置；
在实际的投影数据采集过程中，如果某个X射线源目标位置未进行投影数据采集，则基于与该X射线源目标位置相邻的且对应成像点的X射线源位置采集的投影数据获得该X射线源目标位置的投影数据。
根据本公开的至少一个实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统，基于与该X射线源目标位置相邻的且对应成像点的X射线源位置采集的投影数据获得该X射线源目标位置的投影数据，包括：
对两个以上相邻的且对应成像点的X射线源位置采集的投影数据进行线性插值，以获得该X射线源目标位置的投影数据。
根据本公开的至少一个实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统，所述匀速的转动过程至少包括一个圆周的转动过程。
根据本公开的至少一个实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统，所述数据处理装置还包括三维重建模块，所述三维重建模块对所述相对转动过程中所述X射线探测器采集的所述第一序列二维投影数据进行三维重建以生成三维图像。
根据本公开的至少一个实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统，所述数据处理装置还包括三维重建模块，所述三维重建模块对所述相对转动过程中所述X射线探测器采集的所述第二序列二维投影数据进行三维重建以生成三维图像。
根据本公开的至少一个实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统，所述数据处理装置还包括正侧位图像生成模块，所述正侧位图像生成模块基于所述第一序列二维投影数据中在第一投影角度的二维投影数据生成所述成像部位的正位图像，基于所述第一序列二维投影数据中在第二投影角度的二维投影数据生成所述成像部位的侧位图像，所述第一投影角度与所述第二投影角度的角度差为90度或270度。
根据本公开的至少一个实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统，所述数据处理装置还包括正侧位图像生成模块，所述正侧位图像生成模块基于所述第二序列二维投影数据中在第一投影角度的二维投影数据生成所述成像部位的正位图像，基于所述第二序列二维投影数据中在第二投影角度的二维投影数据生成所述成像部位的侧位图像，所述第一投影角度与所述第二投影角度的角度差为90度或270度。
根据本公开的又一个实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统，包括：
X射线源，所述X射线源能够向成像对象的成像部位发射X射线锥形束；
X射线探测器，所述X射线探测器对经过所述成像对象的成像部位的X射线进行探测；
数据处理装置，所述数据处理装置至少包括成像模式控制部，所述成像模式控制部基于接收的成像模式选择指令调取相应的成像模式控制参数组；
控制装置(控制器)，所述控制装置基于所述成像模式控制部调取的成像模式控制参数组控制所述X射线源和X射线探测器与所述成像对象进行相对转动过程；
其中，所述数据处理装置还包括第二全景图像生成模块，所述成像模式控制参数组至少包括第二全景图像模式控制参数组，所述第二全景图像生成模块对基于所述第二全景图像模式控制参数组控制的所述相对转动过程(所述X射线源和X射线探测器与所述成像对象之间的相对转动过程)中所述X射线探测器采集的第二序列二维投影数据(即包括一系列的二维投影图像)进行插值处理以生成所述成像部位的第二全景图像，基于所述第二全景图像模式控制参数组控制的所述相对转动过程为匀速的转动过程。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1是本公开的一个实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统的结构示意框图。
图2是本公开的一个实施方式的数据处理装置的结构示意框图。
图3是本公开的又一个实施方式的数据处理装置的结构示意框图。
图4是本公开的又一个实施方式的数据处理装置的结构示意框图。
图5是本公开的又一个实施方式的数据处理装置的结构示意框图。
图6是本公开的又一个实施方式的数据处理装置的结构示意框图。
图7是本公开的一个实施方式的采用处理系统的硬件实现方式的数据处理装置的结构示意框图。
附图标记说明
10 X射线成像系统
100 X射线源
200 X射线探测器
300 数据处理装置
400 控制装置
500 第一驱动装置
700 第二驱动装置
800 支撑部
1400 其他电路
3002 成像模式控制部
3004 第一全景图像生成模块
3006 角速度曲线生成模块
3008 探测器有效数据位置生成模块
3010 第二全景图像生成模块
3012 三维重建模块
3014 正侧位图像生成模块
3020 指令接收模块
3100 总线
3200 处理器
3300 存储器。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。
除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。
在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。
当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。
本文使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。
下文结合图1至图7对本公开的基于X射线锥形束的X射线成像系统进行详细说明。
图1是本公开的一个实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统的结构示意框图。
参考图1，本实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统10，包括：
X射线源100，X射线源100能够向成像对象的成像部位发射X射线锥形束；
X射线探测器200，X射线探测器200对经过成像对象(患者)的成像部位(头部、口腔部位等)的X射线进行探测；
数据处理装置300，数据处理装置300至少包括成像模式控制部3002，成像模式控制部3002基于接收的成像模式选择指令调取相应的成像模式控制参数组；
控制装置400(控制器)，控制装置400基于成像模式控制部3002调取的成像模式控制参数组控制X射线源100和X射线探测器200与成像对象进行相对转动过程；
其中，数据处理装置300至少包括第一全景图像生成模块3004，成像模式控制参数组至少包括第一全景图像模式控制参数组，第一全景图像生成模块3004对基于第一全景图像模式控制参数组控制的相对转动过程(X射线源100和X射线探测器200与成像对象之间的相对转动过程)中X射线探测器200采集的第一序列二维投影数据(即包括一系列的二维投影图像)进行重排处理以生成成像部位的第一全景图像，基于第一全景图像模式控制参数组控制的相对转动过程为变角速度的转动过程。
根据本公开的优选实施方式，重排处理包括：
至少基于成像部位的各个成像点的位置信息对第一序列二维投影数据进行排列。
更优选地，至少基于成像部位的各个成像点的位置信息对第一序列二维投影数据进行排列，包括：
基于成像部位的每个成像点的位置信息获取每个成像点对应的X射线源位置；基于每个成像点对应的X射线源位置获取每个成像点在X射线探测器上的投影位置；以及选取各个成像点在X射线探测器上的投影位置的二维投影数据(即列数据，即对每个成像点选取投影位置的一列投影数据，列数据的宽度取决于各个成像点之间的间隔，优选地，各个成像点之间的间隔相同)进行排列，获得第一全景图像。
根据本公开的优选实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统，变角速度的转动过程的角速度曲线基于成像部位特征数据(优选为成像部位形状特征数据，例如牙弓曲线)生成，使得各个成像点对应的各个X射线源位置中相邻的X射线源位置之间的转动时间相等。
图2是本公开的一个实施方式的数据处理装置300的结构示意框图。
其中，上文描述的成像模式选择指令可以被数据处理装置300的指令接收模块3020接收，成像模式控制部3002基于指令接收模块3020接收的成像模式选择指令调取相应的成像模式控制参数组。
其中，成像对象的成像部位可以是人体的头部、颌部、口腔部等。
如图1所示，数据处理装置300可以是具有数据处理功能的计算机设备。
其中，优选地，本公开的X射线源100和X射线探测器200可以被一个第一驱动装置500进行同步驱动，使得两者绕固定的成像对象进行圆轨迹的相对转动。
根据本公开的可选实施方式，成像对象也可以经由支撑部800被第二驱动装置700驱动以进行转动，使得成像对象与X射线源/X射线探测器进行圆轨迹的相对转动。
本公开的基于X射线锥形束的X射线成像系统10可以仅设置第一驱动装置500或者第二驱动装置700，也可以同时设置第一驱动装置500和第二驱动装置700。
根据本公开的优选实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统10，数据处理装置300还包括角速度曲线生成模块3006以及探测器有效数据位置生成模块3008，角速度曲线生成模块3006基于选定的成像部位特征数据(例如选定的牙弓曲线)生成角速度曲线，以及探测器有效数据位置生成模块3008基于选定的成像部位特征数据(例如选定的牙弓曲线)生成探测器有效数据位置。
图3是本公开的又一个实施方式的数据处理装置300的结构示意框图。
以口腔作为成像部位的具体实例，可以预先地生成多种牙弓曲线数据，牙弓曲线数据的生成可以参考中国专利申请CN202110348270.1(口腔全景片拍摄方法、系统、电子设备及可读存储介质)中的方法，本公开在此不再赘述。
其中，数据处理装置300还可以包括存储器3300，存储器3300中可以存储预先生成的多种牙弓曲线数据(即成像部位特征数据)，角速度曲线生成模块3006和探测器有效数据位置生成模块3008分别基于成像部位特征选定指令选定的牙弓曲线数据生成角速度曲线和探测器有效数据位置。
根据本公开的优选实施方式，第一全景图像模式控制参数组至少基于角速度曲线以及探测器有效数据位置生成。
在变角速度的转动过程中，X射线探测器200以预设的采集速率进行数据采集，以获得第一序列二维投影数据。
根据本公开的优选实施方式，本公开的X射线成像系统10的X射线探测器200为平板探测器，优选为矩形平板探测器。
上述各个实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统10，优选地，变角速度的转动过程至少包括一个圆周的转动过程。
优选地，对于上述各个实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统10，第一全景图像生成模块3004对基于第一全景图像模式控制参数组控制的相对转动过程(X射线源100和X射线探测器200与成像对象之间的相对转动过程)中X射线探测器200采集的第一序列二维投影数据(即包括一系列的二维投影图像)进行重排处理以生成两个以上旋转中心的第一全景图像。
本实施方式中，通过对一系列二维投影图像进行重排处理，获取两个以上旋转中心的第一全景图像。
本实施方式中，可以根据患者的脸型等选择合适的牙弓曲线数据，X射线成像系统根据牙弓曲线数据生成拍摄过程的角速度曲线和探测器有效数据位置以进行拍摄。拍摄时根据生成的角速度绕着患者的头部(成像部位)做圆周运动，同时X射线源100发出X射线锥形束，X射线探测器200按一定采集速率采集X射线投影图。
由于X射线为锥形束，X射线探测器为平板探测器，投影线与X射线源和X射线探测器的中心连线形成一定夹角，通过二维投影数据的重排处理能够实现多旋转中心的口腔全景拍摄效果。
对于上述各个实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统10，优选地，数据处理装置300还包括第二全景图像生成模块3010，成像模式控制参数组至少包括第二全景图像模式控制参数组，第二全景图像生成模块3010对基于第二全景图像模式控制参数组控制的相对转动过程(X射线源100和X射线探测器200与成像对象之间的相对转动过程)中X射线探测器200采集的第二序列二维投影数据(即包括一系列的二维投影图像)进行插值处理以生成成像部位的第二全景图像，基于第二全景图像模式控制参数组控制的相对转动过程为匀速的转动过程。
根据本公开的优选实施方式，插值处理包括：
判断X射线探测器在采集投影数据过程中的各个X射线源位置是否是基于成像部位的各个成像点的位置信息计算得到的X射线源目标位置；以及如果某个X射线源位置不是X射线源目标位置，则对该X射线源位置采集的投影数据进行基于位置偏移的加权处理，位置偏移为该X射线源位置和旋转中心的连线与成像部位的交点与相邻的成像点之间的位置偏移，将加权处理后的投影数据叠加至相邻的成像点对应的投影数据(对所有投影数据处理完毕之后，进行归一化处理)。
根据本公开的又一个优选实施方式，插值处理包括：
基于成像部位的各个成像点的位置信息计算得到X射线源目标位置；以及，在实际的投影数据采集过程中，如果某个X射线源目标位置未进行投影数据采集，则基于与该X射线源目标位置相邻的且对应成像点的X射线源位置采集的投影数据获得该X射线源目标位置的投影数据。
对于上述实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统，优选地，基于与该X射线源目标位置相邻的且对应成像点的X射线源位置采集的投影数据获得该X射线源目标位置的投影数据，包括：
对两个以上相邻的且对应成像点的X射线源位置采集的投影数据进行线性插值，以获得该X射线源目标位置的投影数据。
图4是本公开的又一个实施方式的数据处理装置300的结构示意框图。
优选地，本公开的基于X射线锥形束的X射线成像系统10中，匀速的转动过程至少包括一个圆周的转动过程。
图5是本公开的又一个实施方式的数据处理装置300的结构示意框图。
如图5所示，基于X射线锥形束的X射线成像系统10的数据处理装置300还包括三维重建模块3012，三维重建模块3012对相对转动过程中X射线探测器200采集的第一序列二维投影数据进行三维重建以生成三维图像。
其中，根据本公开的另外的优选实施方式，三维重建模块3012对相对转动过程中X射线探测器200采集的第二序列二维投影数据进行三维重建以生成三维图像。
本公开的X射线成像系统，可以控制X射线源100以及X射线探测器200共同绕成像对象(即被拍摄者)转动、成像对象固定不动，实现相对转动；也可以通过控制成像对象转动、X射线源和X射线探测器固定不动，实现相对转动。
图6是本公开的又一个实施方式的数据处理装置300的结构示意框图。
对于上述各个实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统10，优选地，数据处理装置300还包括正侧位图像生成模块3014，正侧位图像生成模块3014基于第一序列二维投影数据中在第一投影角度的二维投影数据生成成像部位的正位图像，基于第一序列二维投影数据中在第二投影角度的二维投影数据生成成像部位的侧位图像，第一投影角度与第二投影角度的角度差为90度或270度。
其中，正侧位图像生成模块3014还能够基于第二序列二维投影数据中在第一投影角度的二维投影数据生成成像部位的正位图像，基于第二序列二维投影数据中在第二投影角度的二维投影数据生成成像部位的侧位图像，第一投影角度与第二投影角度的角度差为90度或270度。
根据本公开的又一个实施方式的基于X射线锥形束的X射线成像系统10，包括：
X射线源100，X射线源100能够向成像对象的成像部位发射X射线锥形束；
X射线探测器200，X射线探测器200对经过成像对象的成像部位的X射线进行探测；
数据处理装置300，数据处理装置300至少包括成像模式控制部3002，成像模式控制部3002基于接收的成像模式选择指令调取相应的成像模式控制参数组；
控制装置400(控制器)，控制装置400基于成像模式控制部3002调取的成像模式控制参数组控制X射线源100和X射线探测器200与成像对象进行相对转动过程；
其中，数据处理装置300还包括第二全景图像生成模块3010，成像模式控制参数组至少包括第二全景图像模式控制参数组，第二全景图像生成模块3010对基于第二全景图像模式控制参数组控制的相对转动过程(X射线源100和X射线探测器200与成像对象之间的相对转动过程)中X射线探测器200采集的第二序列二维投影数据(即包括一系列的二维投影图像)进行插值处理以生成成像部位的第二全景图像，基于第二全景图像模式控制参数组控制的相对转动过程为匀速的转动过程。
其中，数据处理装置300也可以配置为诸如图2至图5的结构。
本公开的基于X射线锥形束的X射线成像系统能够实现基于圆轨迹的口腔三合一拍摄，能够实现在圆轨迹X射线成像系统上拍摄CBCT，口腔全景片和正侧位片，并且能够实现模拟多旋转中心的口腔全景拍摄，实现牙周面更好的拟合。
本公开的基于X射线锥形束的X射线成像系统可以在不增加机械结构的情况下实现真正的口腔全景片拍摄，而不是重建后的数据合成全景片，因此拍摄速度更快，同时对拍摄时的几何控制要求更低。
本公开的基于X射线锥形束的X射线成像系统只有一个旋转中心，运动机构少、结构简单，只需要一个X射线探测器和一个X射线源，拍摄模式可以是保持X射线源和X射线探测器不动，被拍摄者旋转，减少机器控制效能，减少被拍摄者头部移动的偏移量，可以减少重建结果的重影概率，提高精度和阅片效果，更好地辅助医生对患者信息的判断。
根据本公开的更优选的实施方式，本公开的基于X射线锥形束的X射线成像系统在拍摄全景片时可以增加限束器对X射线束进行约束以提高成像精度。本公开的基于X射线锥形束的X射线成像系统能够减少摆位次数，减少错误率。
本公开的数据处理装置300可以通过计算机软甲架构的形式实现，也可以通过基于处理系统的硬件架构实现。
图7是本公开的一个实施方式的采用处理系统的硬件实现方式的数据处理装置300的结构示意框图。
该数据处理装置300可以包括执行上述流程图中各个或几个步骤的相应模块。因此，可以由相应模块执行上述流程图中的每个步骤或几个步骤，并且该装置可以包括这些模块中的一个或多个模块。模块可以是专门被配置为执行相应步骤的一个或多个硬件模块、或者由被配置为执行相应步骤的处理器来实现、或者存储在计算机可读介质内用于由处理器来实现、或者通过某种组合来实现。
该硬件结构可以利用总线架构来实现。总线架构可以包括任何数量的互连总线和桥接器，这取决于硬件的特定应用和总体设计约束。总线3100将包括一个或多个处理器3200、存储器3300和/或硬件模块的各种电路连接到一起。总线3100还可以将诸如外围设备、电压调节器、功率管理电路、外部天线等的各种其他电路1400连接。
总线3100可以是工业标准体系结构(ISA，Industry Standard Architecture)总线、外部设备互连(PCI，Peripheral Component)总线或扩展工业标准体系结构(EISA，Extended Industry Standard Component)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，该图中仅用一条连接线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本公开的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本公开的实施方式所属技术领域的技术人员所理解。处理器执行上文所描述的各个方法和处理。例如，本公开中的方法实施方式可以被实现为软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储器。在一些实施方式中，软件程序的部分或者全部可以经由存储器和/或通信接口而被载入和/或安装。当软件程序加载到存储器并由处理器执行时，可以执行上文描述的方法中的一个或多个步骤。备选地，在其他实施方式中，处理器可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行上述方法之一。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，可以具体实现在任何可读存储介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。
就本说明书而言，“可读存储介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。可读存储介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式只读存储器(CDROM)。另外，可读存储介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在存储器中。
应当理解，本公开的各部分可以用硬件、软件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施方式方法的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施方式的步骤之一或其组合。
此外，在本公开各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个可读存储介质中。存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式/方式”、“一些实施方式/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施方式/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须的是相同的实施方式/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施方式/方式或示例以及不同实施方式/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。
Claims (10)
1.一种基于X射线锥形束的X射线成像系统，其特征在于，包括：
X射线源，所述X射线源能够向成像对象的成像部位发射X射线锥形束；
X射线探测器，所述X射线探测器对经过所述成像对象的成像部位的X射线进行探测；
数据处理装置，所述数据处理装置至少包括成像模式控制部，所述成像模式控制部基于接收的成像模式选择指令调取相应的成像模式控制参数组；以及
控制装置，所述控制装置基于所述成像模式控制部调取的成像模式控制参数组控制所述X射线源和X射线探测器与所述成像对象进行相对转动过程；
其中，所述数据处理装置至少包括第一全景图像生成模块，所述成像模式控制参数组至少包括第一全景图像模式控制参数组，所述第一全景图像生成模块对基于所述第一全景图像模式控制参数组控制的所述相对转动过程中所述X射线探测器采集的第一序列二维投影数据进行重排处理以生成所述成像部位的第一全景图像，基于所述第一全景图像模式控制参数组控制的所述相对转动过程为变角速度的转动过程。
2.根据权利要求1所述的基于X射线锥形束的X射线成像系统，其特征在于，所述数据处理装置还包括角速度曲线生成模块以及探测器有效数据位置生成模块，所述角速度曲线生成模块基于选定的成像部位特征数据生成角速度曲线，以及所述探测器有效数据位置生成模块基于所述选定的成像部位特征数据生成探测器有效数据位置。
3.根据权利要求2所述的基于X射线锥形束的X射线成像系统，其特征在于，所述第一全景图像模式控制参数组至少基于所述角速度曲线以及所述探测器有效数据位置生成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于X射线锥形束的X射线成像系统，其特征在于，所述第一全景图像生成模块对基于所述第一全景图像模式控制参数组控制的所述相对转动过程中所述X射线探测器采集的第一序列二维投影数据进行重排处理以生成两个以上旋转中心的第一全景图像。
5.根据权利要求1所述的基于X射线锥形束的X射线成像系统，其特征在于，所述数据处理装置还包括第二全景图像生成模块，所述成像模式控制参数组至少包括第二全景图像模式控制参数组，所述第二全景图像生成模块对基于所述第二全景图像模式控制参数组控制的所述相对转动过程中所述X射线探测器采集的第二序列二维投影数据进行插值处理以生成所述成像部位的第二全景图像，基于所述第二全景图像模式控制参数组控制的所述相对转动过程为匀速的转动过程。
6.根据权利要求1所述的基于X射线锥形束的X射线成像系统，其特征在于，所述数据处理装置还包括三维重建模块，所述三维重建模块对所述相对转动过程中所述X射线探测器采集的所述第一序列二维投影数据进行三维重建以生成三维图像。
7.根据权利要求5所述的基于X射线锥形束的X射线成像系统，其特征在于，所述数据处理装置还包括三维重建模块，所述三维重建模块对所述相对转动过程中所述X射线探测器采集的所述第二序列二维投影数据进行三维重建以生成三维图像。
8.根据权利要求1所述的基于X射线锥形束的X射线成像系统，其特征在于，所述数据处理装置还包括正侧位图像生成模块，所述正侧位图像生成模块基于所述第一序列二维投影数据中在第一投影角度的二维投影数据生成所述成像部位的正位图像，基于所述第一序列二维投影数据中在第二投影角度的二维投影数据生成所述成像部位的侧位图像，所述第一投影角度与所述第二投影角度的角度差为90度或270度。
9.根据权利要求5所述的基于X射线锥形束的X射线成像系统，其特征在于，所述数据处理装置还包括正侧位图像生成模块，所述正侧位图像生成模块基于所述第二序列二维投影数据中在第一投影角度的二维投影数据生成所述成像部位的正位图像，基于所述第二序列二维投影数据中在第二投影角度的二维投影数据生成所述成像部位的侧位图像，所述第一投影角度与所述第二投影角度的角度差为90度或270度。
10.一种基于X射线锥形束的X射线成像系统，其特征在于，包括：
X射线源，所述X射线源能够向成像对象的成像部位发射X射线锥形束；
X射线探测器，所述X射线探测器对经过所述成像对象的成像部位的X射线进行探测；
数据处理装置，所述数据处理装置至少包括成像模式控制部，所述成像模式控制部基于接收的成像模式选择指令调取相应的成像模式控制参数组；以及
控制装置，所述控制装置基于所述成像模式控制部调取的成像模式控制参数组控制所述X射线源和X射线探测器与所述成像对象进行相对转动过程；
其中，所述数据处理装置还包括第二全景图像生成模块，所述成像模式控制参数组至少包括第二全景图像模式控制参数组，所述第二全景图像生成模块对基于所述第二全景图像模式控制参数组控制的所述相对转动过程中所述X射线探测器采集的第二序列二维投影数据进行插值处理以生成所述成像部位的第二全景图像，基于所述第二全景图像模式控制参数组控制的所述相对转动过程为匀速的转动过程。
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