一種直線掃描ct系統及圖像重建方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于CT掃描技術領域，涉及一種直線掃描CT系統及圖像重建方法。
【背景技術】
[0002] 自20世紀70年代問世以來，X射線計算機層析成像（ComputedTomography，簡稱 CT)已成為醫學診斷影像學的關鍵技術，CT系統配置數量、CT掃描成像的數量一直呈增長 的趨勢。2007年一項統計顯示，全球在役CT系統超過45000套，美國一年的CT檢測數超過 7000萬人次。
[0003] 中國醫學裝備協會提供的《中國CT市場發展分析報告》顯示，2010年我國CT機擁 有量為11 242臺，每百萬人口CT機的擁有量從2006年的5. 5臺增加到2010年的8. 6臺。 國際上，2006年日本每百萬人口擁有CT機達98臺，澳大利亞為51臺。我國每百萬人口CT 機的擁有量雖然保持了較快的增長水平，但是與發達國家相比，擁有量仍偏低。因此，該《報 告》指出，我國對CT系統需求潛力巨大。相應地，其它發展中國家或地區，如印度、非洲、拉 美等，也有廣大的市場。
[0004] 近年來，CT系統在掃描速度、低劑量、圖像質量等方向的研宄和開發投入多。諸如 采用多層、大扇角掃描、多射線源的系統，結合應用高速旋轉滑環技術，期望滿足臨床上快 速大范圍掃描的需求。然而，現有醫用CT系統都是基于X射線源和探測器繞檢測對象旋轉 的掃描，多采用濾波反投影圖像重建算法，需要全局全角度（360° )或半角度（多180° ) 采集數據。相應地，滑環已成為CT系統中不可或缺的關鍵部件。而滑環制造復雜，難以簡化 CT系統結構。因此，現代醫用CT系統價格昂貴，使用要求高，只有發達國家或者發展中國家 的大型醫療機構得以配備，而不少發展中國家、偏遠地區等亟需的CT設備卻難以具備。據 最新報道，美國國防部于2014年1月訂購了七千萬美元可移動、無線信號傳輸的新型X射 線成像系統，用于解決軍事醫療需求，說明軍事、戰時醫療等特殊領域也亟需新型CT裝備。
[0005] 因此，跟蹤先進CT成像方法，開展新型CT技術基礎研宄，進而開發結構簡單、低成 本、可移動/便攜的新型CT系統非常必要和迫切。
【發明內容】
[0006] 有鑒于此，本發明的目的在于提供一種直線掃描CT系統及圖像重建方法，該系統 沒有采用傳統CT系統的滑環部件和大視野多層探測系統，具有結構簡單、低成本、可移動/ 便攜等優點，還提供了一種精確重建算法，可以直接應用于該系統的投影數據進行圖像重 建，具有較好的抗噪能力且運算速度較快。
[0007] 本發明的目的之一是提供一種直線掃描CT系統；本發明的目的之二是提供一種 直線掃描CT的圖像重建方法。
[0008] 本發明的目的之一是通過以下技術方案來實現的：一種直線掃描CT系統，該系統 包括X射線源、探測器、檢測對象、數據采集系統、圖像重建顯示計算機系統、控制系統和機 械系統；
[0009] 所述X射線源發出X射線穿透檢測對象，到達探測器，探測器將衰減信息轉換為電 信號并經數據采集系統傳入計算機系統，經計算機系統進行圖像重建處理后顯示；所述探 測器為面陣列平板探測器；在掃描過程中X射線源與探測器圍繞檢測對象做相向平行直線 運動。
[0010] 進一步，該掃描系統中穿過視場的X射線相對X軸的投影角度0為：
【主權項】
1. 一種直線掃描CT系統，其特征在于：該系統包括X射線源、探測器、檢測對象、數據 采集系統、圖像重建顯示計算機系統、控制系統和機械系統； 所述X射線源發出X射線穿透檢測對象，到達探測器，探測器將衰減信息轉換為電信 號并經數據采集系統傳入計算機系統，經計算機系統進行圖像重建處理后顯示；所述探測 器為面陣列平板探測器；在掃描過程中X射線源與探測器圍繞檢測對象做相向平行直線運 動。
2. 根據權利要求1所述的一種直線掃描CT系統，其特征在于：該掃描系統中穿過視場 的X射線相對的投影角度0為：
其中，SD為射線源沿y軸與探測器的距離；xD是掃描視場中心沿x軸與探測器單元之 間的距離；\為射線源位置，i= 1，...，I，其中I是射線源直線運動時的投影數。
3. 根據權利要求1所述的一種直線掃描CT系統，其特征在于：該掃描系統中穿過視場 的X射線與投影中心射線的距離1為： l =^x：+SI)2 siny； 其中，\為射線源位置，i= 1，...，1，其中I是射線源直線運動時的投影數；S。為射線 源沿y軸與掃描視場中心的距離；Y為投影通過掃描視場中心的射線與該射線的夾角，Y =|3 - 0，|3 = 0 (1 = 〇)為投景多通過掃描視場中心。的射線與x軸的夾角；1的取值范圍為 [-R，R]，R為掃描視場的半徑。
4. 根據權利要求1所述的一種直線掃描CT系統，其特征在于：所述系統采用多次直線 平行運動掃描的方式進行掃描。
5. 根據權利要求4所述的一種直線掃描CT系統，其特征在于：所述系統通過等角多次 平行直線掃描的方式進行掃描，獲得圍繞掃描視場不小于180°的投影數據。
6. 根據權利要求5所述的一種直線掃描CT系統，其特征在于：所述等角多次平行直線 掃描的方式包括2次正交的直線掃描或者3次圓周均勻分布的直線掃描。
7. 根據權利要求6所述的一種直線掃描CT系統，其特征在于：所述系統采用等角多次 平行直線掃描的方式進行掃描時，通過非等間距的射線源投影獲得相對于掃描視場圓周均 勻的投影數據，即等角采樣方式，且等角采樣方案為：
其中，0 = 9a= (〇,為投影通過掃描視場中心〇的射線與x軸的夾角；A0為兩次投 影之間的夾角，A0根據射線源移動的起點位置Xl與終點位置Xl計算得出。
8. -種直線掃描CT的圖像重建方法，其特征在于：該方法包括以下步驟： 51 :通過以下公式進行扇形束投影數據加權： Pa(Xi，xD) = |cosy|*P(Xi，xD)； 其中，PhxD)為采集的投影數據，Pa(Xi，xD)為加權后的投影數據；^為射線源位置；xD為掃描視場中心沿x軸與探測器單元之間的距離，Y為投影通過掃描視場中心的射線與 該射線的夾角； 52 :通過以下公式對加權投影數據濾波： Pb (xi；xD) =Pa (xi；xD)*h(xD)； 其4
為濾波后的投影數據，h(xD)為空域中的斜坡濾 波器； 53 :反投影：
其口
2為反投影系數，T為直線掃描次數，n= 1，…，T。
9. 根據權利要求8所述的一種直線掃描CT的圖像重建方法，其特征在于：所述投影數 據為非等間距的射線源投影獲得的相對于掃描視場圓周均勻的投影數據；采用等角多次平 行直線掃描模式進行掃描，X射線一次投影可獲得I個探測數據，一次CT掃描通過T次平 行直線掃描實現，一次CT掃描的投影數M均勻分布在等效不小于180°的投影角度內，重建 圖像矩陣為NXN;其中，
【專利摘要】本發明涉及一種直線掃描CT系統及圖像重建方法，屬于CT掃描技術領域。一種直線掃描CT系統，該系統包括X射線源、探測器、檢測對象、數據采集系統、圖像重建顯示計算機系統、控制系統和機械系統；所述探測器為面陣列平板探測器；在掃描過程中X射線源與探測器圍繞檢測對象做相向平行直線運動；本發明提供的一種直線掃描CT系統沒有采用傳統CT系統的滑環部件和大視野多層探測系統，具有結構簡單、低成本、可移動/便攜等優點，針對直線掃描CT系統本發明還提供了一種精確重建算法，可以直接應用于該系統的投影數據進行圖像重建，具有較好的抗噪能力且運算速度較快。
【IPC分類】G06T11-00
【公開號】CN104809750
【申請號】CN201510221319
【發明人】劉豐林, 鄒永寧, 薛紅
【申請人】重慶大學
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年5月4日