CN117159009B - 一种三源ct系统最优分辨率的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三源CT系统最优分辨率的实现方法，步骤如下：将三个球管编号分别为球管1、球管2和球管3，且球管1分别与球管2和球管3之间呈指定角度的夹角，三个探测器编号分别为探测器1、探测器2和探测器3，且分别位于三个球管的对面。在系统对准时，探测器的中心通道和分别与球管的焦点中心调整为指定角度的夹角。本发明在三个X射线源和三个探测器的CT系统中通过X射线源和探测器中心通道的偏移，实现优于单源单探测器加飞焦点扫描以及双源双探测器CT系统的空间分辨率，近似单源CT系统2倍的空间分辨率。
Description
技术领域
本发明属于医疗设施技术领域，具体是一种三源CT系统最优分辨率的实现方法。
背景技术
在计算机断层成像(CT)系统中，系统扫描病人重建后的图像的空间分辨率是一个非常重要的参数指标。空间分辨率越高，意味着获得病人的图像更清晰、可以检出的目标更小。
CT系统的空间分辨率受多种因素的影响，比如X射线源焦点尺寸、探测器单元尺寸、后准直器的间隔等，但这些因素的提高也会导致系统成本的升高和图像质量的其他参数变差。
在给定焦点尺寸和探测器单元尺寸的前提下，通常在单个射线源(X射线球管，简称球管)的CT系统中采用如下两种方法来获得更高的空间分辨率。
1.1/4通道偏移(如5所示)，焦点和旋转中心的连线穿过的探测器通道称为中心通道，中心通道偏移1/4，而非穿过通道正中心，可以带来更佳的分辨率。这是因为间隔180都的两次采样，在中心通道附近彼此间隔1/2通道，实现了对同一个像素(三位目标中的体素)单元的2个均匀采样。如果不采用1/4通道偏移，而是球管焦点与旋转中心(ISO)的连线正好传过中心通道的正中心(1/2)处，那么间隔180度的两次采样是几乎完全重合的，因此分辨率相对1/4通道偏移要差。
2.飞焦点技术(如图6所示)，X射线源的焦点在两个位置间跳动，探测器对两个焦点位置的采样在旋转中心(ISO中心)附近间隔1/2个探测器宽度，也就是采样密度增加为原来的2倍。
在双源双探测器系统中(如图7所示)，两个X射线管的焦点位置排布可以参考飞焦点单源系统中焦点的位置排布，同样可以实现旋转一周后采样加倍的效果。图7中，SDD为射线源到探测器的距离，SID为射线源到机架旋转中心的距离。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，提供了一种在三个X射线源和三探测器的CT系统中实现优于单源、单源飞焦点CT系统以及双源双探测器CT系统的空间分辨率，通过飞焦点技术和探测器中心通道的偏移可以实现近似2倍的空间分辨率的三源CT系统最优分辨率的实现方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种三源CT系统最优分辨率的实现方法，步骤如下：
1)将三个球管分别编号为球管1、球管2和球管3，且球管1分别与球管2和球管3之间呈指定角度的夹角，
2)在系统对准时，三个探测器中心间隔指定角度的夹角，分别位于三个球管的对面，编号分别为探测器1、探测器2和探测器3；
3)球管1对准的位置为：焦点和旋转中心的连线穿过探测器1中心通道1/4处或3/4处；
4)球管2对准的位置为：焦点和旋转中心的连线穿过探测器2中心通道的1/12处或11/12处；
5)球管3对准的位置为：焦点和旋转中心的连线穿过探测器3中心通道的5/12处或7/12处；
6)将球管2和球管3的偏移分别位于球管1的偏移两侧，距离为1/6通道；
7)当三个探测器分别旋转α度时，对应三个球管的焦点会在成像像素或体素上形成3个采样点或线；
8)当三个探测器分别旋转α+180度时，对应三个球管的焦点会在成像像素或体素上形成另外3个采样点或线；
9)此时三个球管都进行一周扫描后对每个像素都会有6个采样点或线，从而可以得到三源配置下的最优分辨率。
优选地，所述步骤1)中球管2位于球管1逆时针120°处，球管3位于球管1顺时针120°处。
优选地，所述步骤2)中每个探测器位于其对应的球管180度间隔方向。
优选地，所述步骤3)中球管1对准的位置为：焦点和旋转中心的连线穿过中心通道1/4处即为单球管的1/4偏移位置。
优选地，所述步骤6)中球管2和球管3的偏移，即焦点和ISO的连线与探测器单元的交点与探测器单元中心的距离。
优选地，所述步骤7)中当三个探测器分别旋转至180度时，对应三个球管的焦点会在成像像素或体素上形成3个采样点或线。
优选地，所述步骤8)当三个探测器分别旋转至0度时，对应三个球管的焦点会在成像像素或体素上形成另外3个采样点或线。
本发明在三个X射线源和三探测器的CT系统中实现优于单源、单探测器加飞焦点扫描的CT系统以及双源双探测器CT系统的空间分辨率，通过X射线源和探测器中心通道的偏移可以实现单源CT系统近似2倍的空间分辨率。
附图说明
图1为本发明的工作原理图；
图2为本发明中三个球管经过同一角度的采样工作原理图；
图3为本发明的方法对位于水中的0.2mm金属丝扫描的模拟结果图；
图4为本发明中对图3中图像进行MTF分析的结果图；
图5为本发明背景技术中单源CT系统的1/4通道偏移示意图；
图6为本发明背景技术中单源CT系统的飞焦点技术示意图；
图7为本发明背景技术中双源双探测器系统的工作原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
实施例1
如图1和2所示，三源三探测器系统如下图所示，三组X射线球管与探测器，间隔120度排布在一个平面内，它们共同绕着旋转中心旋转。
一种三源CT系统最优分辨率的实现方法，具体方法是：
1)将三个球管分别编号为球管1，球管2(球管1逆时针120°)，球管3(球管1顺时针120°)；
2)在系统对准时，三个探测器中心间隔120度，均匀排布，位于球管的对面(180度间隔方向)；
3)球管1对准的位置为：焦点和旋转中心的连线穿过探测器1中心通道1/4处(即单球管的1/4偏移位置)，即3/12处，或3/4处，即9/12处；
4)球管2对准的位置为：焦点和旋转中心的连线穿过探测器2中心通道的1/12处，或11/12处；
5)球管3对准的位置为：焦点和旋转中心的连线穿过探测器3中心通道的5/12处，或7/12处；
6)将球管2和球管3的偏移(焦点和ISO的连线与探测器单元的交点与探测器单元中心的距离)分别位于球管1的偏移两侧，距离为1/6通道；
7)当三个探测器分别旋转至某个角度时(α)，比如180度时，对应三个球管的焦点会在成像像素或体素上形成3个采样点；
8)当三个探测器分别旋转至该角度后再转过180度时(α+180)，比如0度时，对应三个球管的焦点会在成像像素或体素上形成另外3个采样点；
9)此时在三个球管都进行一周扫描后对每个像素都会有6个采样点(线)，从而可以得到三源配置下的最优分辨率。
实施例2
如图3所示，对本发明所述方案进行模拟，并与1/4通道偏移，飞焦点双采样等方式对比结果显示，本发明所述采样即扫描可以显著提升分辨率。对位于水中的0.2mm金属丝扫描的模拟结果，依次为通道中心对齐(无1/4通道偏移)、1/4中心通道偏移、飞焦点双采样、本发明所示三倍采样。可以看到三倍采样可以得到分辨率更高的图像。
如图4所示，对上述图像进行MTF分析的结果，可以看到分辨率依次提升的结果，其中本发明和单源系统中通道偏移加飞焦点扫描获得的空间分辨率，两者都明显优于无偏移单采样和1/4通道偏移。并且，本发明获得的空间分辨率比单源系统中通道偏移加飞焦点扫描方法进一步提高约25％(在0％处)。
如表1所示，给出了各种方式的在典型位置的MTF值
表1
本发明中还可以球管2为球管1逆时针90°，球管3为球管1顺时针150°；或者球管2为球管1逆时针60°，球管3为球管1顺时针180°等等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (7)
1.一种三源CT系统最优分辨率的实现方法，其特征在于：其步骤如下：
1)将三个球管分别编号为球管1、球管2和球管3，且球管1分别与球管2和球管3之间呈指定角度的夹角；
2)在系统对准时，三个探测器中心间隔指定角度的夹角，分别位于三个球管的对面，编号分别为探测器1、探测器2和探测器3；
3)球管1对准的位置为：焦点和旋转中心的连线穿过探测器1的中心通道1/4处或3/4处；
4)球管2对准的位置为：焦点和旋转中心的连线穿过探测器2的中心通道的1/12处或11/12处；
5)球管3对准的位置为：焦点和旋转中心的连线穿过探测器3的中心通道的5/12处或7/12处；
6)将球管2和球管3的偏移分别位于球管1的偏移两侧，距离为1/6通道；
7)当三个探测器分别旋转α度时，对应三个球管的焦点会在成像像素或体素上形成3个采样点或线；
8)当三个探测器分别旋转α+180度时，对应三个球管的焦点会在成像像素或体素上形成另外3个采样点或线；
9)此时三个球管都进行一周扫描后对每个像素都会有6个采样点或线，从而可以得到三源配置下的最优分辨率。
2.根据权利要求1所述的一种三源CT系统最优分辨率的实现方法，其特征在于：所述步骤1)中球管2位于球管1逆时针120°处，球管3位于球管1顺时针120°处。
3.根据权利要求1所述的一种三源CT系统最优分辨率的实现方法，其特征在于：所述步骤2)中每个探测器位于其对应的球管180度间隔方向。
4.根据权利要求1所述的一种三源CT系统最优分辨率的实现方法，其特征在于：所述步骤3)中球管1对准的位置为：焦点和旋转中心的连线穿过探测器1的中心通道1/4处即为单球管的1/4偏移位置。
5.根据权利要求1所述的一种三源CT系统最优分辨率的实现方法，其特征在于：所述步骤6)中球管2和球管3的偏移即焦点和ISO的连线与探测器单元的交点与探测器中心的距离。
6.根据权利要求1所述的一种三源CT系统最优分辨率的实现方法，其特征在于：所述步骤7)中当三个探测器分别旋转至180度时，对应三个球管的焦点会在成像像素或体素上形成3个采样点或线。
7.根据权利要求1所述的一种三源CT系统最优分辨率的实现方法，其特征在于：所述步骤8)当三个探测器分别旋转至0度时，对应三个球管的焦点会在成像像素或体素上形成另外3个采样点或线。
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