CN1273085C - 校正ct机球管焦点偏移的方法 - Google Patents

Abstract

一种校正CT机球管焦点偏移的方法，有以下步骤完成：用特定的扫描协议扫描一系列空气数据；计算每组空气焦点偏移值；建立焦点偏移值与所有空气数据的映射表；扫描一组用于校正的空气数据，并计算出该组空气的焦点偏移；扫描物体并计算出物体焦点偏移值，再对空气数据作调整；用调整后的空气数据对物体数据进行校正，本发明方法可有效地校正CT机球管焦点的偏移，从而获得正确的CT图像，便于医生诊断。

Description

校正CT机球管焦点偏移的方法

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，特别涉及一种校正CT机球管焦点偏移的方法。

背景技术

在CT扫描机中，由于球管本身产生的热量的影响，球管中轴承会产生热胀冷缩的效果，当温度高的时候，轴承会发生移动，焦点位置也会随着变动。在单层CT中，由于只有一层检测器，所以，焦点位置在Z轴方向的偏移不会对图像造成非常大的影响；而在近几年出现多层CT中，由于Z轴方向的检测器有多层，所以焦点偏移造成的影响非常大，如图1，当焦点在位置1时，X线可以覆盖整个检测器，焦点在位置2时，只能覆盖左边的两个检测器，可见，焦点偏移对多层CT的影响是非常大的，如果不对它的影响进行修正，会对图像造成非常大的影响，对医生的诊断也会产生非常大的影响，甚至可能引起误诊。

目前焦点偏移的校正方法基本上有以下几种：

I、改进球管本身结构：一种方法是改进轴承的材料，降低轴承的热膨胀的敏感性，这样就可以减少焦点偏移的大小；第二种方法是作双轴承球管，这样，两边都有热膨胀，焦点偏移也就相互抵消了。这两种方法只有球管生产厂家才能做，并且难度也比较大，第一种方法不能完全消除焦点偏移，第二种方法的球管价格比较昂贵。

II、动态的调整球管的位置：用一些手段动态获得焦点偏移的大小的信息，根据信息反馈计算出球管的合适位置，把球管位置进行动态的调整。这种方法能消除球管偏移造成的影响，但是难度非常大，一是因为这种方法需要获得焦点偏移多少的准确信息，这一信息非常难获取，在扫描的过程中，用几个装在轴向的检测器可以把这一信息大致获得，但在起始扫描的时候这一信息没法知道；二是因为球管本身比较重，大概有60kg左右，而焦点偏移比较小，大概在0.3mm以内，要在高速扫描时对球管做非常小的调整，其难度可想而知。

III、动态调整检测器与下切片的位置：这一方法思路与第二种一样，不一样的是调整检测器以及下切片的位置，但难度与第二种方法一样。

IV、动态的调整上切片的位置：与上两种方法类似，只是调整的是上切片的位置，这种方法难度比前两种方法小，也比前两种方法实用，但由于焦点偏移是一个渐变的过程，所以要精确的控制上切片，使它完全跟踪焦点偏移的过程也是非常困难的。

以上几种方法中，第一种改变了球管本身的性能；而后三种都需要精确的机械控制作为基础。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种校正CT机球管焦点偏移的方法。本发明方法通过一系列预先定义的校正扫描把焦点偏移的所有情况全扫描一遍，然后找出焦点偏移的规律，在实际扫描中，用这种规律把焦点偏移的影响去掉。本发明方法包括如下步骤：

1)在球管在冷态的时候(既没有焦点偏移)用特定的扫描协议扫描一系列空气数据。所谓特定的扫描协议，要求在扫描过程中焦点偏移达到极限位置，在CT-3000Dual系统中，对于10mm切片，采用了以下的扫描协议：

120KV，200mA，2s扫描，间隔10s，扫描次数为50次

120KV，200mA，2s扫描，间隔22s，扫描次数为50次

在这一过程球管焦点偏移曲线如图3所示：

由这条曲线可以看出这一组扫描协议基本上覆盖了整个焦点偏移的范围。

2)选择一种能够与焦点偏移具有一一对应关系的量来描述焦点偏移的大小，并且计算每组空气焦点偏移的大小。

在CT-3000Dual系统中，采用检测器的两个最外排的K个边缘通道的比值的平均值来描述焦点偏移的大小，设检测器接收到的数据为Raw(i，j)，其中i表示第几排检测器(0≤i≤N-1，假设为N排检测器)，j表示第几个通道，则焦点偏移大小FM由(1)式表示

$\mathrm{FM}=\frac{1}{K}\underset{j=0}{\overset{k-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\mathrm{Raw}(0,j)}{\mathrm{Raw}(N-1,j)}---\left(1\right)$

3)用焦点偏移的大小与所有的空气数据建立一映射表。

选择一个基准空气(比如选择第一组空气作为基准)，用Raw_k(i，j)来表示第k(0≤k≤L，假设总共有L组空气)组空气的检测器输出值，用FM_k来表示第k组空气的焦点偏移，用(2)式计算出一些多项式系数

[a_l(i，j)]_0≤l≤M＝SqareFit([FM_k]_0≤k≤L，[Raw_k(i，j)-Raw₀(i，j)]_0≤k≤L)    (2)

其中SqareFit为最小二乘拟合算子，而a_l(i，j)表示检测器(i，j)拟合出来的多项式的l次系数，M为拟合多项式的次数，上面系统中M取3。

4)扫描一组用于校正的空气数据Air(i，j)，用(1)式计算出这组空气的焦点偏移大小，设为FM_Air。

5)扫描物体时，根据(1)式计算出物体焦点偏移大小FM_object，再用下面(3)式对空气数据作调整。

$\mathrm{AdjustAir}(i,j)=\mathrm{Air}(i,j)+\underset{k=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k(i,j)({{\mathrm{FM}}_{\mathrm{object}}}^k-{{\mathrm{FM}}_{\mathrm{air}}}^k)---\left(3\right)$

式中：AdjustAir为空气数据调整量。

6)用调整之后的空气数据对物体数据进行校正至此，整个焦点偏移校正完成。

本发明可有效地校正CT机球管焦点的偏移，从而获得正确的CT图像，以便于医生诊断。

附图说明

图1为CT机球管焦点偏移影响的示意图，

图1中：1焦点位置1，2焦点位置2，3上切片，4检测器；

图2为本发明方法校正焦点偏移流程图；

图3为焦点偏移曲线；

图4为实施例1映射表的一次项；

图5为实施例1空气数据的调整值；

图6为实施例1校正前后图像的对比；

图7为实施例2映射表的一次项；

图8为实施例2空气数据的调整值；

图9为实施例2校正前后的图像对比。

具体实施方式

例1  在CT-C3000Dual型机器对2*10mm切片的校正过程：

1)首先采用上述方法中第一步中描述的扫描协议扫的一组数据；

2)用第二步描述的方法计算出焦点偏移FM的大小，在CT-C3000Dual系统中FM的范围为[0.9650，1.0001]；

3)第三步用(2)式获得映射表，图4为获得其中一层映射表的一次项；

4)扫描得到空气数据；

5)扫描物体，根据物体的焦点偏移大小对空气数据进行调整，CT-C3000Dual系统扫描了一个头模，焦点偏移大小为0.9843，图5为其中一层的空气调整值大小；

6)建像，图6是有与没有焦点偏移图像的比较，左边为没有经过焦点偏移校正的图像，右边为用本方法对焦点偏移校正后的图像。

例2  在Proviz8型机器对7*2mm切片的校正过程：

1)首先用第一步中描述的扫描协议扫的一组数据；

2)用第二步描述的方法计算出焦点偏移FM的大小，在该系统中FM的范围为[0.7097，1.0732]；

3)第三步用(2)式获得映射表，图7为获得其中一层映射表的一次项；

4)扫描得到空气数据；

5)扫描物体，根据物体的焦点偏移大小对空气数据进行调整，系统扫描了一个头模，焦点偏移大小为0.8966，图8为其中一层的空气调整值大小；

6)建像，图9是有与没有焦点偏移图像的比较，左边为没有焦点偏移校正，右边为有焦点偏移校正。

Claims (1)

1、一种校正CT机球管焦点偏移的方法，其特征在于有以下步骤：

1)在球管处于冷态时，用特定的扫描协议扫描一系列空气数据，所述特定的扫描协议，要求在扫描过程中焦点偏移达到极限位置；

2)选择一种能够与焦点偏移具有一一对应关系的量，即CT机检测器的两个最外排的K个边缘通道的比值的平均值来描述焦点偏移的大小，并且计算每组空气焦点偏移的大小，设检测器接收到的数据为Raw(i，j)，其中i表示第几排检测器，j表示第几个通道，则焦点偏移大小FM由(1)式表示

$\mathrm{FM}=\frac{1}{K}\underset{j=0}{\overset{k-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\mathrm{Raw}(0,j)}{\mathrm{Raw}(N-1,j)}---\left(1\right);$

3)用焦点偏移的大小与所有的空气数据建立一映射表，

选择一个基准空气，用Raw_k(i，j)来表示第k组空气的检测器输出值，用FM_k来表示第k组空气的焦点偏移，用(2)式计算出一些多项式系数

[a₁(i，j)]_0≤l≤M＝SqareFit([FM_k]_0≤k≤L,[Raw_k(i，j)-Raw₀(i，j)]_0≤k≤L)(2)

其中SqareFit为最小二乘拟合算子，而a₁(i，j)表示检测器(i，j)拟合出来的多项式的l次系数，M为拟合多项式的次数；

4)扫描一组用于校正的空气数据Air(i，j)，用(1)式计算出这组空气的焦点偏移大小，设为FM_Air，(1)式与步骤2)中的(1)式相同；

5)扫描物体时，根据(1)式计算出物体焦点偏移大小FM_object，再用下面(3)式对空气数据作调整，

$\mathrm{AdjustAir}(i,j)=\mathrm{Air}(i,j)+\underset{k=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k(i,j)({{\mathrm{FM}}_{\mathrm{object}}}^k-{{\mathrm{FM}}_{\mathrm{air}}}^k)---\left(3\right)$

式中：AdjustAir为空气数据调整量；

6)用调整之后的空气数据对物体数据进行校正至此，整个焦点偏移校正完成。

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