CN209712944U

CN209712944U - Ct成像系统

Info

Publication number: CN209712944U
Application number: CN201821707481.XU
Authority: CN
Inventors: 奚岩; 陈绵毅
Original assignee: Jiangsu Yiying Medical Equipment Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Yiying Medical Equipment Co Ltd
Priority date: 2018-09-29
Filing date: 2018-10-22
Publication date: 2019-12-03
Anticipated expiration: 2028-10-22

Abstract

本实用新型提供了一种CT成像系统，用于待扫描物的CT成像，包括环设于待扫描物周侧的若干组射线源和探测器。每一组探测器和射线源分设于待扫描物的相对两侧。若干组射线源和探测器需进行先后两次数据采集；第一次数据采集时，待扫描物与若干组射线源和探测器之间相对旋转；第二次数据采集时，若干组射线源和探测器以及待扫描物均静止不动。如此设置，该CT成像系统可根据需要控制待扫描物与成组设置的射线源和探测器之间处于相对旋转或者静止状态，以获取待扫描物的动态投影数据或者静态投影数据，该CT成像系统可用于对运动物体、会产生形变的物体进行成像，并获得图像质量、时间分辨率较高的CT图像。

Description

CT成像系统

技术领域

本实用新型涉及计算机断层摄影图像技术领域，尤其涉及一种CT成像系统。

背景技术

传统的CT成像方法是采用被扫描物体旋转或者射线源和探测器旋转的方法获取被扫描物体各个角度的投影数据，再通过重建算法计算出CT图像。传统CT可以认为是慢速CT，因此在旋转期间物体不能发生任何移动，不然会导致重建图像出现严重的运动伪影。

对于运动物体的成像，如心脏成像，使用慢速的CT成像方法势必会产生较多的运动伪影。为了解决运动物体的CT成像，一般采取的方法是通过加快扫描速度，现有最快的CT扫描速度可以达到3Hz，即一秒钟扫描三圈。虽然CT扫描速度提升了很多，但仍然无法从根本上消除运动伪影，达不到运动物体CT成像的质量要求。

有鉴于此，有必要设计一种改进的CT成像系统，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可以应用于运动物体的CT成像、提高成像质量的CT成像系统。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种CT成像系统，用于待扫描物的CT成像，包括环设于待扫描物周侧的若干组射线源和探测器；每一组探测器和射线源分设于待扫描物的相对两侧；所述若干组射线源和探测器需进行先后两次数据采集；第一次数据采集时，待扫描物与所述若干组射线源和探测器之间相对旋转；第二次数据采集时，所述若干组射线源和探测器以及待扫描物均静止不动，获得静态投影数据。

作为本实用新型的进一步改进，所述CT成像系统包括用于放置待扫描物的置物台，所述置物台的下方设有旋转台。

作为本实用新型的进一步改进，所述探测器与所述射线源的下方设置有环设于待扫描物周侧的导轨，所述若干组探测器与射线源可沿所述导轨绕待扫描物转动一周。

作为本实用新型的进一步改进，所述探测器与所述射线源的组数的取值范围为20-50。

作为本实用新型的进一步改进，所述若干组射线源与探测器呈环形设置，所述探测器设置于所述射线源的内侧，相邻设置的所述探测器之间具有供所述射线源的射线穿过的间隙。

作为本实用新型的进一步改进，每一组所述探测器和射线源对应设置有固定安装在所述射线源上的准直器，三者之间的相对位置固定。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一次数据采集通过所述若干组射线源和探测器多次曝光采集动态投影数据；所述第二次数据采集通过所述若干组射线源和探测器同时曝光采集静态投影数据。

作为本实用新型的进一步改进，若干组所述射线源与探测器的连线相交于一位置点，所述置物台设置于所述位置点。

作为本实用新型的进一步改进，所述CT成像系统应用神经网络进行CT成像，第一次数据采集的动态投影数据用于训练神经网络，第二次数据采集的静态投影数据用于待扫描物的CT成像。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一次数据采集与所述第二次数据采集采用的待扫描物的结构相同或相似。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的CT成像系统包括若干组设置于待扫描物周侧的射线源和探测器；待扫描物与若干组射线源和探测器之间可相对静止与相对旋转以分别采集静态投影数据和动态投影数据，以此对神经网络进行训练，获得稳定的图像重建神经网络；基于该图像重建神经网络，输入静态投影数据，可获得图像质量和时间分辨率较高的CT图像。

附图说明

图1为本实用新型CT成像系统的实施例一的结构示意图。

图2为图1另一角度的结构示意图。

图3为本实用新型CT成像系统的实施例二的结构示意图。

图4为本实用新型CT成像系统的工作流程示意图。

图5为本实用新型的图像重建神经网络的训练过程示意图。

图6为本实用新型的图像重建神经网络的使用过程示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

请参阅图1至图3所示，一种CT成像系统100，用于待扫描物的CT成像，包括环设于待扫描物周侧的若干组射线源2和探测器3。待扫描物与若干组射线源2和探测器3之间可相对旋转。若干组射线源2和探测器3需进行先后两次数据采集；第一次数据采集时，待扫描物与若干组射线源2和探测器3之间相对旋转获得动态投影数据；第二次数据采集时，若干组射线源2和探测器3以及待扫描物均静止不动，获得静态投影数据。

本实用新型中，CT成像系统100包括20-50组探测器3与射线源2。优选地，每一组探测器3和射线源2对应设置有固定安装在射线源2上的准直器(未图示)。20-50组探测器3与射线源2呈环形设置，且探测器3设置于射线源2的内侧，相邻设置的探测器3之间具有供射线源2的射线穿过的间隙31。优选地，CT成像系统100包括20-30组探测器3与射线源2。每一组探测器3与射线源2分设于待扫描物的相对两侧。在CT成像系统100工作过程中，每一组的探测器3、射线源2及准直器三者之间的相对位置固定不变。所有成组设置的射线源2与探测器3的连线相交于一位置点，待扫描物放置于该位置点，以便于射线源2发射的射线穿过待扫描物后到达探测器3。

在实施例一中，CT成像系统100包括用于放置待扫描物的置物台1，置物台1的下方设有旋转台11。若干组射线源2与探测器3静止不动时，旋转台11转动以带动置物台1及放置于置物台1上的待扫描物旋转一周以获得动态投影数据。

在实施例二中，探测器3与射线源2的下方设置有环设于置物台1周侧的导轨21，成组设置的探测器3与射线源2可以沿导轨21绕置物台1转动。置物台1静止不动，成组设置的探测器3与射线源2沿导轨21绕待扫描物旋转一周以获得动态投影数据。当然，也可以同时在置物台1下方设置旋转台11，在探测器3与射线源2下方设置导轨21。

需要说明的是，也可以采用其他实施方式实现置物台1与若干组射线源2和探测器3之间的相对旋转，在此不予限制。

请参阅图4至图6并结合图1所示，下面对CT成像系统100的工作过程进行举例说明：

S1，使用CT成像系统100对待扫描物进行密集投影获得一系列动态投影数据，使用动态投影数据进行图像重建获得动态CT图像；

S2，在一系列动态投影数据中采样若干个动态投影数据进行图像重建获得动态初始图像；

S3，建立图像重建神经网络，以若干个动态投影数据作为输入投影数据，以动态初始图像作为输入图像，以动态CT图像作为输出图像对图像重建神经网络进行训练，得到训练好的图像重建神经网络；

S4，在CT成像系统100的射线源2、探测器3以及置物台1保持相对静止的情况下，对待扫描物进行静态投影，获得一系列静态投影数据，使用静态投影数据进行图像重建，得到静态初始图像；

S5，将静态投影数据与静态初始图像输入训练好的图像重建神经网络，输出CT图像。

其中，图像重建神经网络包括数据输入层、若干卷积计算层、全连接层以及夹在连续的卷积计算层之间的激励层和池化层。数据输入层主要用于对输入图像重建神经网络的输入数据进行去均值、归一化和PCA(Principal Component Analysis)等处理后，将数据传送至卷积计算层。卷积计算层用于通过卷积计算提取数据输入层传输来的数据或图像的特征，并输出结果。激励层主要用于对卷积计算层的输出结果做非线性映射。池化层用于压缩数据和数据中的参数量，以减小过拟合。全连接层在图像重建神经网络的尾部，全连接层中的每个神经元与其前一层的所有神经元进行全连接，用于使图像重建神经网络中的任意两层之间的所有神经元都有权重连接，以将前边提取到的特征综合起来。

在步骤S1中，射线源2和探测器3围绕置物台1上的待扫描物扫描一周进行第一次数据采集，获得动态投影数据，动态投影数据是通过若干组射线源2和探测器3多次曝光采集获得，包括待扫描物的几百个角度的投影数据，进而使用动态投影数据进行图像重建获得动态CT图像。第一次数据采集的动态投影数据用于训练图像重建神经网络。

在步骤S4中进行第二次数据采集获得静态投影数据，第二次数据采集的静态投影数据用于待扫描物的CT成像。静态投影数据是由CT成像系统100中的20-30组射线源2和探测器3同时进行曝光和数据采集的一系列静态投影数据，包括待扫描物的20-30个角度的投影数据；步骤S4中获得的一系列静态投影数据与射线源2与探测器3的组数相对应。静态投影数据的数据量远远少于动态投影数据的数据量。如此，射线源2、探测器3以及置物台1三者之间保持相对静止，避免了传统扫描方式中出现的运动伪影，加快了CT成像系统100的扫描速度。

同时，动态投影数据的采集和静态投影数据的采集，均是使用的CT成像系统100，保证了图像重建神经网络在训练和使用时的成像几何参数一致，确保了训练得到的图像重建神经网络的适用性。

需要说明的是，第一次数据采集与第二次数据采集采用的待扫描物的结构相同或相似，即，图像重建神经网络在训练和使用中采用的待扫描物的结构相同或相似。

综上所述，本实用新型的CT成像系统100包括若干组环设于待扫描物周侧的射线源2和探测器3，操作者可以根据需要控制置物台1与成组设置的射线源2和探测器3之间处于相对旋转或者相对静止状态，以获取待扫描物的动态投影数据或者静态投影数据，使用该CT成像系统100对神经网络进行训练，建立输入投影数据和动态初始图像与动态CT图像之间的关系，获得稳定的图像重建神经网络。该CT成像系统可用于对运动物体、会产生形变的物体进行成像，并获得图像质量与时间分辨率较高的CT图像，加快了CT成像系统100的成像效率，克服了运动物体成像存在较多运动伪影的缺点。

需要说明的是，本领域技术人员应当理解，本实用新型中的“高质量”是相对于“低质量”而言，均是对成像图像的清晰度、准确度的评价；“高质量”是指成像图像的清晰度、准确度高；“低质量”是指成像图像的清晰度、准确度低。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种CT成像系统，用于待扫描物的CT成像，其特征在于：包括环设于待扫描物周侧的若干组射线源和探测器；每一组探测器和射线源分设于待扫描物的相对两侧；所述若干组射线源和探测器需进行先后两次数据采集；第一次数据采集时，待扫描物与所述若干组射线源和探测器之间相对旋转；第二次数据采集时，所述若干组射线源和探测器以及待扫描物均静止不动，获得静态投影数据。

2.根据权利要求1所述的CT成像系统，其特征在于：所述CT成像系统包括用于放置待扫描物的置物台，所述置物台的下方设有旋转台。

3.根据权利要求1所述的CT成像系统，其特征在于：所述探测器与所述射线源的下方设置有环设于待扫描物周侧的导轨，所述若干组探测器与射线源可沿所述导轨绕待扫描物转动一周。

4.根据权利要求1所述的CT成像系统，其特征在于：所述探测器与所述射线源的组数的取值范围为20-50。

5.根据权利要求1所述的CT成像系统，其特征在于：所述若干组射线源与探测器呈环形设置，所述探测器设置于所述射线源的内侧，相邻设置的所述探测器之间具有供所述射线源的射线穿过的间隙。

6.根据权利要求1所述的CT成像系统，其特征在于：每一组所述探测器和射线源对应设置有固定安装在所述射线源上的准直器，三者之间的相对位置固定。

7.根据权利要求1所述的CT成像系统，其特征在于：所述第一次数据采集通过所述若干组射线源和探测器多次曝光采集动态投影数据；所述第二次数据采集通过所述若干组射线源和探测器同时曝光采集静态投影数据。

8.根据权利要求2所述的CT成像系统，其特征在于：若干组所述射线源与探测器的连线相交于一位置点，所述置物台设置于所述位置点。

9.根据权利要求1所述的CT成像系统，其特征在于：所述CT成像系统应用神经网络进行CT成像，第一次数据采集的动态投影数据用于训练神经网络，第二次数据采集的静态投影数据用于待扫描物的CT成像。

10.根据权利要求1所述的CT成像系统，其特征在于：所述第一次数据采集与所述第二次数据采集采用的待扫描物的结构相同或相似。