一種雙源雙探測器錐形束CT系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明涉及一種雙源雙探測器錐形束CT系統(tǒng)，屬于計算機(jī)斷層成像(CT)。

背景技術(shù)：

錐形束CT是一種使用面陣列探測器進(jìn)行三維成像的X射線CT系統(tǒng)。系統(tǒng)掃描架、由X射線發(fā)生器、面陣探測器、承載機(jī)構(gòu)、控制器、CT重建模塊、圖像顯示模塊組成。掃描時，X射線發(fā)生器和探測器圍繞被檢對象旋轉(zhuǎn)，獲取多個不同角度的投影數(shù)據(jù)，然后通過CT重建模塊將投影數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維數(shù)據(jù)，通過圖像顯示模塊呈現(xiàn)給使用者。

空間分辨率是錐形束CT系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，該指標(biāo)取決于以下因素的組合：探測器分辨率、X射線焦點尺寸、投影圖數(shù)量、重建像素尺寸等。其中，探測器分辨率是決定系統(tǒng)空間分辨率的最重要因素之一。在其他配置不變的情況下，探測器分辨率越高，系統(tǒng)的空間分辨率也越高。受制造工藝、采集速率等因素限制，分辨率越高的探測器，通常其成像視野也較??；反之，成像視野越大探測器，通常其分辨率越差。相應(yīng)地，空間分辨率較高的錐形束CT系統(tǒng)，其成像視野相對較??；而成像視野較大的錐形束CT系統(tǒng)，其空間分辨率相對較低。

然而，在實際應(yīng)用中使用者往往既需要大視野檢查，又需要高分辨率檢查。以口腔檢查為例，在進(jìn)行口腔頜面部總體檢查時，需要較大的成像視野；而在進(jìn)行單顆牙齒的檢查時，則需要很高的空間分辨率。在其他應(yīng)用中，采用較低的分辨率進(jìn)行大范圍的全局檢查，采用較高的分辨率進(jìn)行小范圍的局部檢查，也是很常見的檢查方式。通過購買不同視野、不同分辨率的多臺錐形束CT系統(tǒng)可以滿足不同的檢查需求，但成本很高。如何在一臺錐形束CT系統(tǒng)中集成大視野成像和高分辨成像，是錐形束CT技術(shù)領(lǐng)域的一項難點問題。

現(xiàn)有解決方案是在大視野CT系統(tǒng)基礎(chǔ)上通過優(yōu)化掃描參數(shù)提高分辨率，具體優(yōu)化方法包括延長掃描時間、增加投影數(shù)據(jù)采集頻率、減小重建像素尺寸等。優(yōu)化掃描參數(shù)可以在一定程度上提高系統(tǒng)分辨率，但無法突破探測器分辨率的限制。因此，無論如何優(yōu)化參數(shù)，大視野錐形束CT系統(tǒng)的空間分辨率不如采用高分辨探測器的小視野錐形束CT系統(tǒng)。

此外，高分辨率、小視野成像時，由于成像視野較小，而待檢查部位往往是被檢對象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從外表很難直接觀察到，所以定位很困難。仍以口腔檢查為例，使用者依靠手動定位來進(jìn)行高分辨率、小視野成像時，很容易出現(xiàn)成像后發(fā)現(xiàn)待檢查部位，如后槽牙，未能全部進(jìn)入圖像中的情況，導(dǎo)致需要對患者進(jìn)行二次甚至更多次掃描，增加患者劑量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙源雙探測器錐形束CT系統(tǒng)，能夠在一臺錐形束CT系統(tǒng)中集成大視野CT圖像和高分辨率、小視野CT圖像，且分辨率比現(xiàn)有解決方案更高。

本發(fā)明技術(shù)方案是：一種雙源雙探測器錐形束CT系統(tǒng)，包括：掃描架、兩套X射線發(fā)生器、兩塊面陣探測器、承載機(jī)構(gòu)、控制器、CT重建模塊和圖像顯示模塊；兩塊面陣探測器其中一塊可生成大視野CT圖像，另一塊可生成高分辨率、小視野CT圖像；兩套X射線發(fā)生器分別與兩塊面陣探測器配對使用；每次掃描只使用一塊探測器。

本發(fā)明所述的錐形束CT成像系統(tǒng)中，掃描架是系統(tǒng)的主框架，決定系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，具有支撐、運(yùn)動和為其他部件提供安裝位置等功能。X射線發(fā)生器、面陣探測器都安裝在掃描架上。承載機(jī)構(gòu)的功能是承載被檢測對象，根據(jù)掃描架的設(shè)計，承載機(jī)構(gòu)應(yīng)采用可與掃描架合理搭配的設(shè)計，如座椅、掃描床等?？刂破鞯墓δ苁强刂葡到y(tǒng)中各運(yùn)動部件以及X射線發(fā)生器的啟動和停止等，控制器一般安裝在掃描架上。CT重建模塊和圖像顯示模塊的功能是處理掃描過程中獲得的數(shù)據(jù)，進(jìn)行重建，生成三維的CT圖像并向用戶顯示，同時提供用戶交互功能。CT重建模塊和圖像顯示模塊可以是位于掃描架之外的電腦，通過線纜與其他模塊進(jìn)行連接，也可以是安裝在掃描架上的工控機(jī)(一種專門設(shè)計的電腦)。

使用者可在大視野CT圖像中指定需要生成高分辨率、小視野CT圖像的目標(biāo)區(qū)域，控制器將根據(jù)目標(biāo)區(qū)域中心和高分辨率、小視野CT圖像中心在X、Y、Z三個方向上的位置差，驅(qū)動承載機(jī)構(gòu)將目標(biāo)區(qū)域中心輸送至高分辨率、小視野CT圖像中心，實現(xiàn)高分辨率、小視野成像的精確定位。

所述兩套X射線發(fā)生器可以是相同的，也可以是不同的。

所述與生成高分辨率、小視野CT圖像的探測器配對使用的X射線發(fā)生器，其焦點尺寸可以小于與生成大視野CT圖像的探測器配對使用的X射線發(fā)生器。

所述與生成大視野CT圖像的探測器配對使用的X射線發(fā)生器可以是脈沖式X射線發(fā)生器。

所述掃描架可以是立式或臥式。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：

(1)與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用的兩塊探測器的分辨率不同，其中一塊用于提供較大的成像視野，而另一塊用于提供更高的分辨率，由于額外安裝了一塊高分辨率探測器，因此分辨率要高于現(xiàn)有的僅使用一塊大視野探測器的系統(tǒng)。而現(xiàn)有技術(shù)不能提高系統(tǒng)分辨率。

(2)本發(fā)明還可以通過掃描獲得的大視野CT圖像來引導(dǎo)高分辨率、小視野CT成像，實現(xiàn)高分辨率、小視野成像的精確定位。

附圖說明

圖1為本發(fā)明雙源雙探測器錐形束CT系統(tǒng)正面示意圖；

圖2為本發(fā)明雙源雙探測器錐形束CT系統(tǒng)側(cè)面示意圖。

具體實施方式

如圖1、2所示，為本發(fā)明所述系統(tǒng)的一種實現(xiàn)方案，由掃描架1、兩套X射線發(fā)生器2-1和2-2、兩塊面陣探測器3-1和3-2、控制器4、CT重建模塊5、顯示模塊6、承載機(jī)構(gòu)7組成。

圖中1為掃描架，采用臥式設(shè)計，為其他部件提供支撐和安裝位置。X射線發(fā)生器2-1和2-2，面陣探測器3-1和3-2都安裝在掃描架1上。其中，3-1為用于生成大視野CT圖像的探測器，與X射線發(fā)生器2-1配對使用；3-2為用于生成高分辨率、小視野CT圖像的探測器，與X射線發(fā)生器2-2配對使用。控制器4，用于控制系統(tǒng)進(jìn)行指定功能，如承載機(jī)構(gòu)的運(yùn)動、掃描架的運(yùn)動以及X射線發(fā)生器的啟動和停止?？刂破?一般也安裝在掃描架上。圖中，CT重建模塊5和顯示模塊6采用獨立于掃描架之外的設(shè)計，可以是性能合適的電腦和顯示器。承載機(jī)構(gòu)7采用的是掃描床，以配合臥式掃描架設(shè)計，用于承載被檢對象。

本發(fā)明所述系統(tǒng)每次掃描只使用一套X射線發(fā)生器和一塊探測器，操作者可根據(jù)需要選擇。

與兩塊探測器配對使用的兩套X射線發(fā)生器可以是相同的，也可以是不同的。與生成高分辨率、小視野CT圖像的探測器配對的，可選用焦點更小的X射線發(fā)生器，這樣能夠進(jìn)一步提高所獲得圖像的分辨率。與生成大視野CT圖像的探測器配對使用的X射線發(fā)生器可以是脈沖式X射線發(fā)生器，可以在一定程度上提高大視野CT圖像的分辨率。

需要說明的是，圖1、2所示僅為本發(fā)明所述系統(tǒng)的一種實現(xiàn)方式，本發(fā)明所述系統(tǒng)也還可以采用立式掃描架，系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)與臥式掃描架相同，包括掃描架、兩套X射線發(fā)生器、兩塊面陣探測器、控制器、CT重建模塊、顯示模塊、承載機(jī)構(gòu)。

對于同一被檢對象，對其掃描獲得的大視野CT圖像，可用來引導(dǎo)高分辨率、小視野CT圖像的掃描。具體方案是：先使用一組X射線發(fā)生器和探測器，如圖1所示的X射線發(fā)生器2-1和探測器3-1，對被檢對象進(jìn)行一次掃描，獲得大視野CT圖像，由顯示模塊6向使用者顯示。此后被檢對象須保持不動(被檢對象位于承載機(jī)構(gòu)7上，掃描時應(yīng)處于系統(tǒng)的掃描區(qū)域中，如圖1、2所示的實現(xiàn)方案中，掃描區(qū)域位于掃描架環(huán)形部分所形成的通道內(nèi))。使用者在大視野CT圖像中指定需要生成高分辨率、小視野CT圖像的目標(biāo)區(qū)域，系統(tǒng)將計算目標(biāo)區(qū)域中心和高分辨率、小視野CT圖像成像中心在X、Y、Z三個方向上的位置差，然后驅(qū)動承載機(jī)構(gòu)7運(yùn)動，帶動被檢對象將目標(biāo)區(qū)域中心輸送至高分辨率、小視野CT圖像成像中心，此過程中被檢對象須在承載機(jī)構(gòu)7上保持不動，與承載機(jī)構(gòu)7保持相對靜止。然后使用另一組X射線發(fā)生器和探測器，如圖1所示的X射線發(fā)生器2-2和探測器3-2，對被檢對象進(jìn)行掃描，獲得目標(biāo)區(qū)域的高分辨率、小視野CT圖像。

提供以上實施例僅僅是為了描述本發(fā)明的目的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。不脫離本發(fā)明的精神和原理而做出的各種等同替換和修改，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。