调整计算机断层扫描系统的半扇形束角度的方法及其系统

摘要

本发明公开了一种调整X射线计算机断层扫描系统的半扇形束角度的方法及其相关X射线计算机断层扫描系统。该方法包括以下步骤：确定待检对象的视野横截面的大小和中心；根据所述视野横截面的大小和中心计算测量域半径；根据所述测量域半径计算中间角度；将所述半扇形束角度调整为所述中间角度。由于本发明根据视野的大小和位置减小了半扇形束角度，从而缩短了病床移动的距离，因此在给定的转速下缩短了前扫描和后扫描的时间，也即减小了辐射剂量。

说明书

技术领域

本发明涉及医学成像领域，特别是计算机断层扫描系统。

背景技术

X射线计算机断层扫描系统通常有两种扫描方式，即序列扫描和螺旋扫描。发明名 称为《一种X射线计算机断层扫描系统和方法》的中国专利申请（公开号CN102397078A） 公开了一种采用序列扫描方式的X射线计算机断层扫描系统和方法，其中的重建角度根 据视野横截面的大小而被减小，从而缩短了扫描时间，减少了病人接受的X射线剂量，同 时提高了时间分辨率。

对于采用螺旋扫描的X射线计算机断层扫描系统，在病床行进到可重建范围的前后分 别需要进行前扫描（pre-scan）和后扫描（post-scan）。前扫描和后扫描期间虽然不重建 图像，但是会产生有效的投影（readings），在从螺旋原始数据重建第一幅图像和最后一 幅图像时需要这些读片。由于X射线管在前扫描的开始时刻就发射X射线，直到后扫描 完成，因此需要尽可能地缩短前扫描和后扫描的时间。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种调整X射线计算机断层扫描系统的半扇形束角 度的方法及其相关X射线计算机断层扫描系统，以缩短前扫描和后扫描的时间。

根据本发明的第一方面，提供一种调整X射线计算机断层扫描系统的半扇形束角度 的方法，包括以下步骤：确定待检对象的视野横截面的大小和中心；根据所述视野横截 面的大小和中心计算测量域半径；根据所述测量域半径计算中间角度；将所述半扇形束 角度调整为所述中间角度。

根据本发明的第二方面，提供一种X射线计算机断层扫描系统，用于调整半扇形束 角度，所述系统包括：一视野横截面确定单元，其用于确定待检对象的视野横截面的大 小和中心；一测量域半径计算单元，其用于根据所述视野横截面的大小和中心计算测量 域半径；一中间角度计算单元，其用于根据所述测量域半径计算中间角度；一半扇形束 角度调整单元，其用于将所述半扇形束角度调整为所述中间角度。

从上述方案中可以看出，由于本发明根据视野的大小和位置减小了半扇形束角度， 从而缩短了病床移动的距离，因此在给定的转速下缩短了前扫描和后扫描的时间，也即 减小了辐射剂量。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清 楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为X射线计算机断层扫描系统的半扇形束角度的示意图。

图2为根据本发明的一实施例的调整X射线计算机断层扫描系统的半扇形束角度的 方法的流程图。

图3为根据本发明的一实施例的X射线计算机断层扫描系统的方框图。

在上述附图中，所采用的附图标记如下：

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细 说明。

图1为X射线计算机断层扫描系统的半扇形束角度β的示意图。图1所示的平面是 X射线计算机断层扫描系统的机架的旋转平面，机架旋转中心示于102，视野横截面示于 104，测量域示于108，X射线管的焦点示于110。视野横截面104是一个矩形区域，其 中心示于106。测量域108是一个圆形区域，机架旋转中心102同时也是测量域108的 圆心，测量域108的半径为r。焦点110与机架旋转中心102之间的距离为dis_FC。如 图1所示，半扇形束角度β是焦点110与机架旋转中心102之间的连线和焦点110与测 量域108的切线之间的夹角。现有技术中，半扇形束角度β取决于探测器宽度。不同的 测量域对应不同的半扇形束角度，因此本发明的关键在于确定测量域108的半径r。

图2为根据本发明的一实施例的调整X射线计算机断层扫描系统的半扇形束角度β 的方法200的流程图。调整半扇形束角度β的方法200适用于采用螺旋扫描的X射线计 算机断层扫描系统。在图2所示的实施例中，调整半扇形束角度β的方法200包括步骤 S202、S204、S206、S208。

同时参考图1，在步骤S202中，确定待检对象的视野横截面104的大小和中心106。 在机架不倾斜时，根据待检对象的前后位定位像和侧位定位像确定视野，进而得到视野 横截面104的大小和中心106。在机架不倾斜时，步骤S202可以是根据待检对象的前后 位定位像和侧位定位像确定视野，进而得到视野横截面104的大小和中心106。可通过如 下方式获得待检对象的前后位定位像和侧位定位像：人体平躺时，X射线管在90度或270 度（即竖直方向）对待检对象进行照射即得到前后位定位像，X射线管在0度或180度 （即水平方向）对待检对象进行照射即得到侧位定位像。视野横截面104的宽度与长度 中的较大者可定义为L_FOV，视野横截面104的中心106相对于机架旋转中心102的横坐 标和纵坐标分别为x_0、y_0。在机架倾斜时，步骤S202可以是根据待检对象的前后位 定位像和侧位定位像确定复数个视野，进而得到对应的复数个视野横截面的大小和中心。 第i个视野横截面的宽度与长度中的较大者可定义为第i个视野横截面的中心相对 于机架旋转中心102的横坐标和纵坐标分别为x_i_0、y_i_0，其中i≥n，正整数n、层位 置SP和层厚SL满足n≤SP-0.5·SL<n+1。

在步骤S204中，根据视野横截面104的大小和中心106计算测量域半径r或r_i。在 机架不倾斜时，步骤S204可以是根据如下公式计算测量域半径r： 其中，max是求最大值的函数，|·|是求绝对值运算。

在机架倾斜时，定义r_i是与第i个视野对应的测量域半径，则步骤S204可以是根据如下 公式计算测量域半径r_i：$r_i=\sqrt{2}(\frac{L_{\mathrm{FO}{V}_i}}{2}+\max \{|x_i\_0|,|y_i\_0|\left\}\right).$

在步骤S206中，根据测量域半径r或r_i计算中间角度α。在机架不倾斜时，步骤S206 可以是根据如下公式计算中间角度α：在机架倾斜时，步骤S206 可以包括：根据计算次中间角度，其中，α_i是与第i个视野对应的 次中间角度；根据α=max{α_i,...,α_i+X}计算中间角度α，其中，X是正整数且满足 (α_n+X-α_n+1)≤SL<(α_n+X-α_n+2)。

在步骤S208中，将半扇形束角度β调整为中间角度α。

在本实施例中，调整前的半扇形束角度β由探测器宽度决定，其大小为28°。此外， 焦点110与机架旋转中心102之间的距离为dis_FC为535mm，L_FOV为250mm，视野横 截面104的中心106相对于机架旋转中心102的坐标（x_0，y_0）为（0，-5）。因此， 根据上述步骤，中间角度α为20°，即调整后的半扇形束角度β为20°。由于本发明的调 整半扇形束角度β的方法200根据视野的大小和位置减小了半扇形束角度，从而缩短了 病床移动的距离，因此在给定的转速下缩短了前扫描和后扫描的时间，也即减小了辐射 剂量。

图3为根据本发明的一实施例的X射线计算机断层扫描系统300的方框图。X射线 计算机断层扫描系统300采用螺旋扫描，并可用于实施调整半扇形束角度β的方法200， 其包括一视野横截面确定单元302、一测量域半径计算单元304、一中间角度计算单元 306、一半扇形束角度调整单元308。

同时参考图1，X射线计算机断层扫描系统300的视野横截面确定单元302用于确定 待检对象的视野横截面104的大小和中心106。在机架不倾斜时，视野横截面确定单元 302根据待检对象的前后位定位像和侧位定位像确定视野，进而得到视野横截面104的 大小和中心106。可通过如下方式获得待检对象的前后位定位像和侧位定位像：人体平躺时， X射线管在90度或270度（即竖直方向）对待检对象进行照射即得到前后位定位像，X 射线管在0度或180度（即水平方向）对待检对象进行照射即得到侧位定位像。视野横 截面104的宽度与长度中的较大者可定义为L_FOV，视野横截面104的中心106相对于机 架旋转中心102的横坐标和纵坐标分别为x_0、y_0。在机架倾斜时，视野横截面确定 单元302根据待检对象的前后位定位像和侧位定位像确定复数个视野，进而得到对应的 复数个视野横截面的大小和中心。第i个视野横截面的宽度与长度中的较大者可定义为 第i个视野横截面的中心相对于机架旋转中心102的横坐标和纵坐标分别为x_i_0、 y_i_0，其中i≥n，正整数n、层位置SP和层厚SL满足n≤SP-0.5·SL<n+1。

X射线计算机断层扫描系统300的测量域半径计算单元304用于根据视野横截面104 的大小和中心106计算测量域半径r或r_i。在机架不倾斜时，测量域半径计算单元304根 据如下公式计算测量域半径r：其中，max是求最大 值的函数。在机架倾斜时，定义r_i是与第i个视野对应的测量域半径，则测量域半径计算 单元304根据如下公式计算测量域半径r_i：$r_i=\sqrt{2}(\frac{L_{\mathrm{FO}{V}_i}}{2}+\max \{|x_i\_0|,|y_i\_0|\left\}\right).$

X射线计算机断层扫描系统300的中间角度计算单元306根据测量域半径r或r_i计算 中间角度α。在机架不倾斜时，中间角度计算单元306根据如下公式计算中间角度： 在机架倾斜时，中间角度计算单元306包括一次中间角度计算单 元和一最大值获取单元。次中间角度计算单元用于根据如下公式计算次中间角度： 其中，α_i是与第i个视野对应的次中间角度。最大值获取单元用 于根据如下公式计算中间角度α：α=max{α_i,...,α_i+X}。其中，X是正整数且满足 (α_n+X-α_n+1)≤SL<(α_n+X-α_n+2)。

X射线计算机断层扫描系统300的半扇形束角度调整单元308用于将半扇形束角度 β调整为中间角度α。

在本实施例中，调整前的半扇形束角度β由X射线计算机断层扫描系统300的探测 器宽度决定，其大小为28°。此外，焦点110与机架旋转中心102之间的距离为dis_FC为 535mm，L_FOV为250mm，视野横截面104的中心106相对于机架旋转中心102的坐标 （x_0，y_0）为（0，-5）。因此，X射线计算机断层扫描系统300的中间角度α为20°， 即调整后的半扇形束角度β为20°。由于本发明的X射线计算机断层扫描系统300根据视 野的大小和位置减小了半扇形束角度，从而缩短了病床移动的距离，因此在给定的转速 下缩短了前扫描和后扫描的时间，也即减小了辐射剂量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神 和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。