專利名稱：多層螺旋ct掃描中射線過濾裝置的動態調整方法
技術領域：
本發明涉及CT掃描射線過濾技術，具體的說是一種多層螺旋CT掃描中射線過濾 裝置的動態調整方法。
背景技術：
在多層CT (第三代)設備進行螺旋掃描的時候，不管采用什么重建方法，為了保證 建像數據充分，都需要在建像位置之前開始掃描，也就是說有一定的預掃描長度，在球管焦 點正對最后一個Z方向上的建像位置之后還要繼續走床一段距離再停止掃描，也就是說有 一定過掃描長度。在預掃描和過掃描這兩段距離上的錐束射線大部分對重建圖像沒有貢獻，僅有一 小部分是重建圖像所要求的，這無疑造成了劑量上的損失。見
圖1。實際需要建像的位置范 圍為B-C，實際掃描的位置卻是A-D，A-B以及C-D的大部分射線是對重建圖像沒有貢獻的。多層螺旋CT系統中，一般認為預掃描時期的χ射線照射是必要的，一般不作處理， 這當然會使得部分不被重建圖像使用的射線仍然穿過人體，造成劑量的浪費。在已知的CT系統中，X射線源發出的X射線在投影到CT機的檢測器之前會經過 上切片預準直系統以達到對射線束進行X-Y平面以及ζ方向上的形態控制的目的，圖4顯 示了 Z方向上，上切片對射束的準直。其中上切片中具有對X射線高吸收的物質以達到遮 擋與束形目的。CT掃描設備從單層發展到多層，上切片對于X射線的遮擋作用也由X-Y平面拓展 到了 Z方向上。在現有技術中，利用上切片進行射線過濾的技術基本分為兩類，一類是X-Y 平面內的技術，如對于圓型軌道的掃描，保持扇束采集數據360度上的平滑與連續采集的 同時避免劑量上的浪費；或者如果只關心感興趣區域(ROI)的圖像，那么可以通過上切片 屏蔽非ROI區域的通道位置來控制射線劑量；其缺陷是不能降低多層CT設備的螺旋掃描由 于預掃描和過掃描造成的劑量浪費。還有一類是Z方向上的技術，如通過上切片的Z方向移動屏蔽螺旋掃描起始和終 止掃描中的多余射線，減少帶來的劑量。但該方案只是粗略的提出了基本思想，方案并不高 效，并且沒有考慮到寬體檢測器必須應用的三維重建方法。
發明內容
針對現有技術中的不足之處，本發明要解決的技術問題是提供一種有針對性的更 高效降低掃描劑量的多層螺旋CT掃描中射線過濾裝置的動態調整方法。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是本發明用于指導上切片Z方向位移動量的動態調整，可以降低多層CT設備的螺旋 掃描由于預掃描和過掃描造成的劑量浪費。本發明方法的動態調整方案依據現有的主流的 二維及三維濾波反投影重建算法，從數學上精確對每個投影視圖采集的對圖像有效的射線 的范圍建立數學模型，因此可以高效的降低劑量，且得到的動態調整方案為線性位移調整，機械控制上很容易實現本發明多層螺旋CT掃描中射線過濾裝置的動態調整方法包括以下步驟將多層CT進行螺旋掃描過程中的錐形射線束在投影角方向上進行坐標變換，轉 換成楔形射線束；在楔束幾何條件下，在掃描過程中分析每個掃描Z位置的投影視圖獲得的投影數 據被重建圖像所使用的條件，進而對每個掃描Z位置所利用的射線的最大層位置或最小層 位置建立初始數學模型；對上述初始數學模型進行推演及數值分析，簡化上述數學模型并得到線性逼近方 法；對前面的結論進行整理，得到最終的可用于機械控制的線性開關縫方案，實現過 濾裝置在CT螺旋掃描中的動態調整。對于采用三維濾波反投影重建方法的CT，通過以下公式計算每個掃描Z位置獲得
的投影數據被重建圖像所用到的層范圍
權利要求
1.一種多層螺旋CT掃描中射線過濾裝置的動態調整方法，其特征在于包括以下步驟 將多層CT進行螺旋掃描過程中的錐形射線束在投影角方向上進行坐標變換，轉換成楔形射線束；在楔束幾何條件下，在掃描過程中分析每個掃描Z位置的投影視圖獲得的投影數據被 重建圖像所使用的條件，進而對每個掃描Z位置所利用的射線的最大層位置或最小層位置 建立初始數學模型；對上述初始數學模型進行推演及數值分析，簡化上述數學模型并得到線性逼近方法； 對前面的結論進行整理，得到最終的可用于機械控制的線性開關縫方案，實現過濾裝 置在CT螺旋掃描中的動態調整。
2.按權利要求1所述的多層螺旋CT掃描中射線過濾裝置的動態調整方法，其特征在 于對于采用三維濾波反投影重建方法的CT，通過以下公式計算每個掃描Z位置獲得的投 影數據被重建圖像所用到的層范圍
3.按權利要求1所述的多層螺旋CT掃描中射線過濾裝置的動態調整方法，其特征在 于對于采用三維濾波反投影重建方法的CT，通過以下公式對每個掃描Z位置所利用的射 線的最大層位置或最小層位置建立初始數學模型
4.按權利要求1所述的多層螺旋CT掃描中射線過濾裝置的動態調整方法，其特征在 于對于采用二維濾波反投影重建方法的CT，通過以下公式計算每個掃描Z位置獲得的投影數據被重建圖像所用到的層范圍
5.按權利要求1所述的多層螺旋CT掃描中射線過濾裝置的動態調整方法，其特征在 于對于采用二維濾波反投影重建方法的CT，通過以下公式對每個掃描Z位置所利用的射 線的最大層位置或最小層位置建立初始數學模型
6.按權利要求1所述的多層螺旋CT掃描中射線過濾裝置的動態調整方法，其特征在 于對于三維濾波反投影重建方法，獲得最終的可指導CT掃描中射線過濾裝置的位移量通 過以下公式實現對于上切片從關到開，用直線 來逼近，其中χ e (0，D)；其中，Slope為斜率
7.按權利要求1所述的多層螺旋CT掃描中射線過濾裝置的動態調整方法，其特征在 于對于二維濾波反投影重建方法，可獲得最終的可指導CT掃描中射線過濾裝置的位移量 通過以下公式實現對于上切片從關到開，用直線y = M-0. 5+x*Slope，來逼近，其中χ e (0，D)；其中，Slope為斜率，^^e =--；^'COSXmaxD為從上切片開始打開到全部打開掃描床走過的距離，D = Ms. Cosyfflax ；y為連續的層 數；X為Z方向長度坐標，以起始掃描位置為O位置；對于上切片從開到關，用直線y = -0. 5+x*Slope，來逼近，χ e (_D，0)； 其中D為從上切片開始關閉到全部關閉走過的距離，D = Ms cos Ymax，y為連續的層 數；χ為Z方向長度坐標，以結束掃描位置為O位置。
全文摘要
本發明涉及一種多層螺旋CT掃描中射線過濾裝置的動態調整方法，包括以下步驟將多層CT進行螺旋掃描過程中的錐形射線束在投影角方向上進行坐標變換，轉換成楔形射線束；在楔束幾何條件下，在掃描過程中分析每個掃描Z位置的投影視圖獲得的投影數據被重建圖像所使用的條件，進而對每個掃描Z位置所利用的射線的最大層位置或最小層位置建立初始數學模型；對上述初始數學模型進行推演及數值分析，簡化上述數學模型并得到線性逼近方法；對前面的結論進行整理，得到最終的可用于機械控制的線性開關縫方案，實現過濾裝置在CT螺旋掃描中的動態調整。本發明方法消除了多層CT螺旋掃描的起始和結束階段對圖像產生無效的射線帶來的劑量增加。
文檔編號A61B6/03GK102113893SQ200910248930
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月30日 優先權日2009年12月30日
發明者任毅, 趙江魏 申請人:東軟飛利浦醫療設備系統有限責任公司