CN1299634A - 基于倒置结构的x射线三维成像扫描方法 - Google Patents
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Abstract
基于倒置结构的X射线三维成像扫描方法如下:1.经准直、滤波后即形成锥形束X线源;2.锥形束X射线穿过被测对象发生衰减,转化为电信号,再经过模/数转换器转换为数字量,得到了数字化的投影数据;3.同样经过步骤2中的过程,直至电子束描完整个圆柱面;4.将X射线源移到被测对象的另一侧,完成步骤2、3中的过程,得到投影数据;5.重建和显示图像。
Description
本发明涉及的是一种扫描方法，特别是一种基于倒置结构的X射线三维成像扫描方法，属于医学器件和检测领域。
现代医疗技术的发展已经越来越离不开医学影像技术，如疾病的诊断、计算机引导的外科手术、远程会诊等等。而直接体积CT技术能够给人们提供丰富、直接的立体图像信息，因此近年来该技术引起了众多研究者的兴趣。直接体积CT的工作过程是这样的：X射线球管在一点发出锥形束X射线，穿过被测对象后，衰减的X射线被平面探测器检测，并将X光转化为电信号，经前置放大器、谱仪放大器的滤波和放大之后，送至计算机的模数转换器和数据采集器，转化为数字信号并存储在计算机中。这只是完成一次的曝光和采集过程，为了得到精确重建被测对象所需的投影数据，X射线源和平面探测器需要沿一定的轨迹旋转(简称源点轨迹)，并在每个位置完成一次曝光和数据采集过程。得到全部的投影数据后，由三维重建算法进行体积图像重建。究竟满足完全性条件的源点轨迹是怎样的呢?毛希平、康克军在《三维CT图象精确重建的源点轨迹》(《CT理论与应用研究》杂志，第六卷第二期，第30～33页，1997年)一文中，从三维锥形束重建的完全性条件出发，介绍了五种满足完全性条件的源点轨迹，并给出了控制轨迹尺寸的相关变量的取值范围。这五种轨迹分别是：两个垂直圆、圆加垂直单直线、圆加垂直双直线、两个平行圆加直线、螺旋线。这五种轨迹的共同特点是：X射线源和平面探测器都要在非平面的轨迹上运动，从而获得理论上的完全投影数据。实际上除了螺旋线轨迹以外，以上这几种源点轨迹要么在机械制造上很难实现，要么在临床中无法实施，另外，上述的几种扫描结构中都使用了平面探测器，X射线经被测对象的康谱顿散射将对这种探测器造成严重影响，从而导致重建图像的伪影，除了可以用一些校正算法进行一定的去噪处理外，从理论上讲，这种伪影是无法避免的。
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于倒置结构的X射线三维成像扫描方法。
本发明的技术方案和实施方式如下：本发明方法具体如下：
1．由电子枪产生强聚焦的电子束，电子束经过计算机控制的电磁线圈，发生偏转，到达栅形面后轰击钨靶产生X射线，经准直、滤波后即形成锥形束X线源；
2．锥形束X射线穿过被测对象发生衰减，被位于门架的大圆和垂直弧段上的部分探测器接收，并将X射线的光能转化为电信号，然后分别与前置放大器、滤波放大器相连，滤波放大器输出的电压信号再经过模/数转换器转换为数字量，输入计算机中的数据采集卡，即得到了数字化的投影数据；
3．然后计算机控制电磁线圈，使电子束移到圆柱面的下一个位置，同样经过步骤2中的过程，直至电子束以“Z”字形的方式扫描完整个圆柱面；
4．将圆柱面状X射线源移到被测对象的另一侧，完成步骤2、3中的过程，从而得到全部的投影数据；
5．运用体积CT的三维重建算法重建和显示图像。
本发明的流程如下：
另外，要满足以下关系：假定，被测对象的半径为r1(或被半径为r1的球所包含)；扫描面阵是半径为r2的圆柱面，探测器所在的大圆和圆弧半径均为r3，为了得到精确重建被测对象所需的全部投影数据，要有如下的关系：r2=3r1，r3=8r1，圆柱面的的宽度为3r1，弧度为2arccos，探测器所在的门架上弧段的弧度为：4arcsin。
用圆柱面状X射线源、点状探测器组成倒置结构的直接体积CT系统。一组点状探测器是安装在外侧门架和与门架垂直的一段圆弧上，被测对象在门架的中心，X射线源在被测对象的一侧。X射线源正对被测对象的一面是一段圆柱面，其工作原理图类似于电视机的阴极射线管，首先由电子枪产生强聚焦的电子束，电子束经过计算机控制的电磁线圈，发生偏转，在栅形面上形成”Z”字形扫描轨迹。电子束轰击圆柱面上钨靶产生X射线，经准直、滤波后即形成栅形、圆柱状、锥形束X线源，锥形束的最小锥角要包含被测对象。最上面是小型的或点状的X射线探测器。显然，这种结构使得大部分散射的X射线都不会被探测器所接收，因此可以显著地提高信噪比，得到高分辨率的图像。
本发明具有实质性特点和显著进步，解决了面状探测器的康普顿散射问题，实现了简单机械运动的完全数据的体积成像，扫描快速(只需两个位置)，此装置使得后面的重建算法简单、快速。
Claims (2)
1、一种基于倒置结构的X射线三维成像扫描方法，其特征在于方法具体如下：
①由电子枪产生强聚焦的电子束，电子束经过计算机控制的电磁线圈，发生偏转，到达栅形面后轰击钨靶产生X射线，经准直、滤波后即形成锥形束X线源；
②锥形束X射线穿过被测对象发生衰减，被位于门架的大圆和垂直弧段上的部分探测器接收，并将X射线的光能转化为电信号，然后分别与前置放大器、滤波放大器相连，滤波放大器输出的电压信号再经过模/数转换器转换为数字量，输入计算机中的数据采集卡，即得到了数字化的投影数据；
③然后计算机控制电磁线圈，使电子束移到圆柱面的下一个位置，同样经过步骤2中的过程，直至电子束以“Z”字形的方式扫描完整个圆柱面；
④将圆柱面状X射线源移到被测对象的另一侧，完成步骤2、3中的过程，从而得到全部的投影数据；
⑤运用体积CT的三维重建算法重建和显示图像。
2、根据权利要求1所述的这种基于倒置结构的X射线三维成像扫描方法，其特征还在于要满足以下关系：假定，被测对象的半径为r1(或被半径为r1的球所包含)，扫描面阵是半径为r2的圆柱面，探测器所在的大圆和圆弧半径均为r3，为了得到精确重建被测对象所需的全部投影数据，要有如下的关系：r2=3r1，r3=8r1，圆柱面的的宽度为3r1，弧度为2arccos，探测器所在的门架上弧段的弧度为：4arcsin。
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| CN 01105228 CN1299634A (zh) | 2001-01-17 | 2001-01-17 | 基于倒置结构的x射线三维成像扫描方法 |
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| CN 01105228 Pending CN1299634A (zh) | 2001-01-17 | 2001-01-17 | 基于倒置结构的x射线三维成像扫描方法 |
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| CN (1) | CN1299634A (zh) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102596039A (zh) * | 2009-10-13 | 2012-07-18 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 用于生成软组织对比度图像的装置和方法 |
| CN101466313B (zh) * | 2006-04-14 | 2012-11-14 | 威廉博蒙特医院 | 扫描狭槽锥形束计算机断层摄影以及扫描聚焦光斑锥形束计算机断层摄影 |
| CN101692286B (zh) * | 2009-09-15 | 2013-01-02 | 上海交通大学 | 医学图像三视图获取方法 |
| CN1744927B (zh) * | 2003-01-27 | 2013-07-24 | 电脑医师美国公司 | 用于eeg/meg和ecg/mcg的联机的源再现 |
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2001
- 2001-01-17 CN CN 01105228 patent/CN1299634A/zh active Pending
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