[發明專利]交替光源扇束X射線CT采樣方法及裝置

有效

• 申請號: 201910636663.5
• 申請日: 2019-07-15
• 公開（公告）號: CN110428478B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 張麗;邢宇翔;梁凱超;高河偉;陳志強
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;G01N23/046
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

本發明公開了一種交替光源扇束X射線CT采樣方法及裝置，其中，該方法包括以下步驟：在掃描系統一周旋轉掃描的過程中，控制多個X射線光源依次周期性交替切換，使得每個旋轉角度僅有一個X射線光源處于發射X射線狀態，以獲取每個光源的投影數據；將平行束CT數據空間作為基準空間，將每個光源的投影數據映射到基準空間，以分析采集數據分布情況；對每個光源對應的投影數據子集進行重建，以得到最終重建圖像。該方法在掃描過程中位置相近的多個光源交替產生X射線替代原先固定位置單一光源，使掃描數據在平行束CT數據空間較為均勻的分布，從而提升掃描數據信息量，并最終獲得高質量重建圖像。

技術領域

本發明涉及輻射成像技術領域，特別涉及一種交替光源扇束X射線CT采樣方法及裝置。

背景技術

X射線CT成像系統利用X射線穿過物體時在物體中衰減的特性，對物體透視成像，其在醫療、安檢、工業檢測等領域中都有著廣泛的應用。1972年Hounsfield設計出第一臺平行束CT，平行束CT僅采用一個光源和一個探測器，在每一個角度數據采集過程中，探測器和光源沿著掃描圓軌道切向移動如圖1(a)所示，這種掃描方式實現標準的平行束CT數據采集方式,但掃描時間長達數小時。在隨后的發展中，CT數據采集方式和系統結構逐步優化。第二代小扇角平行束CT在第一代平行束CT的基礎上采用多個探測器替代原先的單一探測器如圖1(b)所示，每個角度數據采集過程中探測器和光源仍然沿著掃描圓軌道切向運動，由于多個探測器同時采集數據，每次切向平移的步長可顯著增大，進而減少掃描過程用時。第三代扇束CT進一步增加了探測器陣列的探測器數，探測器陣列可完整覆蓋掃描視野如圖1(c)所示，掃描過程中光源僅在軌道上旋轉，每個角度數據采集過程中不再有探測器和光源的切向平移運動，一次數據采集即可獲得該角度下扇角投影數據，扇束CT使掃描用時在量級上減少。2005年西門子公司推出第一臺雙源CT，該系統具有兩套獨立的扇束CT的X射線源和探測器，兩個光源位于同一旋轉圓軌道，相位差90度如圖1(d)所示，在CT掃描過程中，兩套扇束CT系統同時采集數據，進一步縮短CT掃描用時。雙源CT在心臟成像等快速成像情景中有重要應用。在CT掃描方式和系統結構逐步升級的同時，掃描數據也由平行束CT數據轉變為扇束CT數據。扇束CT采集的每一個數據，均可以等效為平行束CT數據空間的一個數據點。在理想的連續采集情況下，扇束CT數據可完全等效為平行束CT。但在實際應用中，數據采集是離散的，此時扇束CT數據等效為平行束CT后，在平行束CT數據空間不再均勻分布，此時成像質量相比于平行束CT有一定的損失。

發明內容

本發明提供一種交替光源扇束X射線CT采樣方法及裝置，以解決在平行束CT數據空間的部分子空間中，扇束數據分布密集，出現信息冗余，而在另一部分子空間扇束數據分布稀疏，采集信息不足導致重建CT圖像質量受到一定影響的技術問題。

本發明一方面實施例提供一種交替光源扇束X射線CT采樣方法，包括：

在掃描系統一周旋轉掃描的過程中，控制多個X射線光源依次周期性交替切換，使得每個旋轉角度僅有一個X射線光源處于發射X射線狀態，以獲取每個光源的投影數據；

將平行束CT數據空間作為基準空間，將所述每個光源的投影數據映射到所述基準空間，以分析采集數據分布情況；以及

對所述每個光源對應的投影數據進行重建，以得到最終重建圖像。

本發明另一方面實施例提供一種交替光源扇束X射線CT采樣裝置，包括：

獲取模塊，用于在掃描系統一周旋轉掃描的過程中，控制多個X射線光源依次周期性交替切換，使得每個旋轉角度僅有一個X射線光源處于發射X射線狀態，以獲取每個光源的投影數據；

映射模塊，用于將平行束CT數據空間作為基準空間，將所述每個光源的投影數據映射到所述基準空間，以分析采集數據分布情況；以及

重建模塊，用于對所述每個光源對應的投影數據進行重建，以得到最終重建圖像。