设置重建视野和重建中心参数的方法及其CT设备

摘要

本发明涉及设置重建视野和重建中心参数的方法及其CT设备。本发明提供的基于CT设备的正弦图设置图像重建中心和视野的方法，包括如下步骤：获取病人在床上的正弦图和床的正弦图，以得到不带床的纯病人正弦图；根据纯病人正弦图的数据找出x方向上的0度或180度和y方向上的90度或270度的扫描数据的宽度的中心通道，并根据扫描器总通道数、扫描视野和扫描器中心通道求出图像重建中心；或根据纯病人正弦图的数据找出各个角度的扫描数据的最大宽度值，并根据扫描器的总通道数和扫描视野，求出图像重建视野。根据本发明方法获得的影像重建中心和重建视野，具有较高的精度，提高了重建图像的质量和简化了医生的操作量。

说明书

技术领域

本发明涉及一种在计算机断层扫描(Computed Tomography，下称CT)的轴扫描像或螺旋扫像的正弦图上设置重建视野和中心参数的方法及其CT设备。

背景技术

CT设备根据给定的重建中心(Recon center)和重建视野(ReconDiameter Filed of View，下称DFOV)可以重建出病人的影像。在常规的CT设备中，医生通过扫描前光束调整，以及基于医生自己的经验，在重建参数的用户界面上手动设置重建参数，如图1所示。

然而，不同的病人及不同的部位有不同的尺寸大小。例如，在肩部和臀部，截面尺寸最大，但在颈部、腿部和脚部，截面尺寸最小。所以，要设置合适的DFOV和重建中心并不是那么容易的。另外，即使是在同一个病人部位，例如头部，在不同的位置也有不同的尺寸，所以有时候在后重建(Retro-recon)中，对不同的影像需要医生重新设置DFOV和重建中心。但是这对于医生来说是很不方便的。

针对于此，西门子公司提出了基于平扫图像自动设置DFOV的技术方案，如专利申请号为200510080218.3和专利申请号为200510080217.9两篇专利申请文件。该两篇专利申请的技术是可以达到自动设置DFOV的目的，但是该两篇专利申请所揭示的技术存在如下的问题：1)平扫是必须，但是有时候医生为了降低病人的被照射量，不会对病人进行平扫，例如头部；2)对于某一特定的截面位置，平扫只能提供一维的图像数据，在很多情况下，如病人有偏移或0度的后续平扫，因不能提供足够多的数据，所以计算出来的DFOV就不精确。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于轴扫描或螺旋扫的正弦图设置重建中心的方法及其CT设备，其提供了一种可获得优化的影像重建中心参数，提高了重建图像的质量和简化了医生的操作量。

本发明的另一目的是提供一种基于轴扫描或螺旋扫的正弦图设置重建视野的方法及其CT设备，其不必进行平扫，就能为每一截面影像提供精确的DFOV，提高了重建图像的质量和简化了医生的操作量。

本发明提供的基于CT正弦图设置图像重建中心的方法，包括如下步骤：

步骤11)：获取病人在床上的正弦图；

步骤12)：获取配合该高度的床的床正弦图，根据床的正弦图和病人在床上的正弦图进行处理，获得不带床的纯病人正弦图；

步骤13)：从纯病人正弦图的数据中，找出x方向上的0度或180度和y方向上的90度或270度的扫描数据；

步骤14)：根据0度或180度和90度或270度的扫描数据，设置阈值，求出0度或180度和90度或270度的扫描数据在x，y方向上的宽度；

步骤15)：计算在x，y方向上对应于0度或180度和90度或270度的扫描数据的宽度的中心位置处的中心通道数C_1/2W；

步骤16)：根据CT设备扫描器的中心通道C_C与中心通道数C_1/2W的差，求出x，y方向上的偏移中心的偏移中心通道数C_offc；

步骤17)：根据扫描器的总的通道数C_total、偏移中心通道数C_offc、和扫描视野SFOV求出x，y方向上病人中心偏移图像中心的偏移中心距离D_offc，其中偏移中心距离D_offc根据如下的公式求出：

$\frac{C_{\mathrm{total}}}{\mathrm{SFOV}}=\frac{C_{\mathrm{offc}}}{D_{\mathrm{offc}}}$

其中C_total是CT设备扫描器总的通道数，SFOV是扫描视野。

本发明提供的基于CT正弦图设置图像重建视野的方法，包括如下步骤：

步骤21)：获取病人在床上的正弦图；

步骤22)：获取配合该高度的床的0到360度轴扫或螺旋扫的床正弦图，根据床的正弦图和病人在床上的正弦图进行处理，获得不带床的纯病人正弦图；

步骤23)：通过从纯病人正弦图的数据中，得到各个扫描角度上的位置扫描数据；

步骤24)：根据各个角度上的扫描数据，设置阈值，计算各个位置扫描数据的宽度；

步骤25)：从上述各宽度中，找出最大的宽度值W_max；

步骤26)：根据扫描器的总通道数C_total，最大的宽度值Wmax；扫描视野SFOV，求出所述的重建视野DFOV；其中重建视野DFOV可以根据如下的公式求出：

$\frac{C_{\mathrm{total}}}{\mathrm{SFOV}}=\frac{W_{\max }}{\mathrm{DFOV}}.$

其中所述步骤12和22中的床的正弦图可以预设于CT设备中。

其中所述步骤12和22中的没带床的病人正弦图S_pnoc，可以通过如下的公式获得：

S_pnoc＝f_mAkV×S_c-S_p

其中S_c是床的正弦图；S_p表示带床的病人正弦图；f_mAkV是一常数，其与管电流mA和电压kV有关。

其中所述步骤23中的位置扫描数据包括0，45，90，135，180度的扫描数据。

所述的床的正弦图和病人在床上的正弦图可以通过轴扫的方式获得，也可以通过螺旋扫描的方式获得。

本发明提供的一种CT设备，其包括对被扫描对象进行扫描的扫描台；获取扫描台发送来的扫描数据的数据收集单元；对扫描数据进行图像重建的图像重建单元；供用户操作的用户操作界面；和用于存储数据的存储单元及对扫描台、数据收集单元、图像重建单元、用户操作界面和存储单元进行控制的中央控制单元；其还包括图像重建参数计算单元，该图像重建参数计算单元根据扫描数据，计算出图像重建单元重建图像时所需要的重建参数；该图像重建参数计算单元包括：

正弦图获取单元，其获取数据收集单元所收集的被扫描对象的正弦图数据，该被扫描对象的正弦图数据包括床的正弦图数据；所述的正弦图获取单元还从存储单元中调用预存的床的正弦图，并根据带床的被扫描对象的正弦图和床的正弦图进行处理，获得纯的被扫描对象正弦图；

位置扫描数据提取单元，其从正弦图获取单元所获取的纯的被扫描对象正弦图中进行位置扫描数据提取，其提取出X方向的0度或180度和Y方向上90度或270度和的扫描数据；

设置阀值单元，其对位置扫描数据提取单元所提取的位置扫描数据确定、设置阀值，该“阀值”表示噪声与实际采集数据的临界点；

宽度计算单元，其根据设置阀值单元发送来的设置了阀值的位置扫描数据，计算其位置扫描数据的宽度，求出X方向上的0度或180度和Y方向上的90度或270度上的扫描数据的宽度，并找出对应于各该宽度的中心位置处的X，Y方向的中心通道数C_1/2W；

重建中心参数计算单元，其根据CT设备扫描器的中心通道CC、中心通道数C1/2W、扫描器的总的通道数C_total和扫描视野SFOV求出病人在x，y方向上的偏移中心距离Doffc。其中所述的重建中心参数计算单元根据如下公式求出所述的偏移中心距离Doffc，$\frac{C_{\mathrm{total}}}{\mathrm{SFOV}}=\frac{C_{\mathrm{offc}}}{D_{\mathrm{offc}}}$其中Coffc＝CC-C1/2W，C_total是总的通道数，C_offc是偏移中心通道数，SFOV是扫描视野。

其中所述的图像重建单元根据该重建中心参数进行图像重建；中央控制单元控制重建中心参数计算单元将其计算出来的中心参数发送到存储单元中存储，或控制CT设备自动的获取该重建中心参数，并输入到用户操作界面中的图像重建操作界面相应的框中，或通过告知用户，由户用手动的输入；所述的重建中心参数计算单元集成到中央控制单元中或集成到图像重建单元中。

本发明提供的另一种CT设备，其包括对被扫描对象进行扫描的扫描台；获取扫描台发送来的扫描数据的数据收集单元；对扫描数据进行图像重建的图像重建单元；供用户操作的用户操作界面；和用于存储数据的存储单元及对扫描台、数据收集单元、图像重建单元、用户操作界面和存储单元进行控制的中央控制单元；其还包括图像重建参数计算单元，该图像重建参数计算单元根据扫描数据，计算出图像重建单元重建图像时所需要的重建参数；该图像重建参数计算单元包括：正弦图获取单元，其获取数据收集单元所收集的被扫描对象的正弦图数据，该被扫描对象的正弦图数据包括床的正弦图数据；所述的正弦图获取单元还从存储单元中调用预存的床的正弦图，并根据带床的被扫描对象的正弦图和床的正弦图进行处理，获得纯的被扫描对象正弦图；位置扫描数据提取单元，其从正弦图获取单元所获取的纯的被扫描对象正弦图中进行位置扫描数据提取；设置阀值单元，其对位置扫描数据提取单元所提取的位置扫描数据确定、设置阀值，该“阀值”表示噪声与实际采集数据的临界点；宽度计算单元，其根据设置阀值单元发送来的设置了阀值的位置扫描数据，计算其位置扫描数据的宽度；宽度判断单元，其对宽度计算单元计算的各位置扫描数据的宽度进行判断，找出最大的宽度值W_max；重建DFOV计算单元，其根据CT设备扫描器的总通道数C_total，最大的宽度值W_max，扫描视野SFOV计算出重建视野DFOV。

其中所述的重建DFOV计算单元根据如下的公式求出所需的重建视野DFOV：

$\frac{C_{\mathrm{total}}}{\mathrm{SFOV}}=\frac{W_{\max }}{\mathrm{DFOV}}.$

其中所述的位置扫描数据提取单元提取的数据包括0度、45度、90度、135度和180度的扫描数据。

其中所述的图像重建单元根据该重建DFOV进行图像重建；中央控制单元控制重建中心参数计算单元将其计算出来的中心参数发送到存储单元中存储，或控制CT设备自动的获取该重建中心参数，并输入到用户操作界面中的图像重建操作界面相应的框中，或通过告知用户，由户用手动的输入；所述的重建DFOV计算单元集成到中央控制单元中或集成到图像重建单元中。

本发明中的方法中通过病人的正弦图数据，求出重建视野和重建中心，由于数据足够，可以为每一截面影像提供较精确的重建视野和重建中心参数，避免了现有技术中通过平扫影像来计算重建视野和重建中心的不足，同时还避免了为了获得重建视野和重建中心而必须进行平扫的步骤，减少了对病人的不必要的照射。另外，本发明的方法中，通过去除床的正弦图像，获得纯的病人正弦图来计算重建视野和重建中心，消除了床的影像的影响，提高了重建视野和重建中心的精度，特别解决了对于那种CT设备的床的高度是固定不能调节的情况。

附图说明

图1为现有的在CT设备的重建图像中心参数设置的用户界面；

图2为本发明计算重建中心方法的流程图；

图3A为床的正弦图示意图；

图3B为带床的病人的正弦图示意图；

图3C为去除了床的正线图的病人的纯正弦图的示意图；

图3D为从图3C中的病人的纯正线图数据中提取0度和90度的扫描数据；

图4为本发明计算重建视野方法的流程图；

图5为利用本发明的重建中心和视野的方法前后所获得的重建图像的对比示意图；

图6为本发明具有较精确的计算重建中心参数的CT设备的功能模块图；

图7为本发明具有较精确的计算重建视野的CT设备的功能模块图。

具体实施方式

下面，参照附图来详细说明本发明的实施形态。本发明不限于实施形态。

在本发明中，需要获得CT设备对病人的支撑架如床在某一个合适高度的0度到360度的轴扫描像或螺旋扫像，即床的正弦图以及病人被扫描部位的正弦图。对于那种床的高度是固定的，则床的正弦图与床的对应关系很容易产生的，其基本上只有一种对应关系。而对于那种床的高度是不固定、可调的，则可以通过建立一系列的床正弦图与不同高度的床相对应，如可以设置适合小的病人的和大的病人两种不同情况下的床正弦图与与此相对应高度的床的对应关系。

获得的床正弦图可以预存到CT设备中。

实施例一

如图2所示，为本发明设置重建中心的流程图，包括如下步骤：

步骤11)：通过0到360度的轴扫或螺旋扫获取病人在床上的正弦图，如图3B；

步骤12)：获取配合该高度的床的0到360度轴扫或螺旋扫的床正弦图，如图3A所示，根据床的正弦图和病人在床上的正弦图进行处理，获得不带床的纯病人正弦图，如图3C所示；

步骤13)：从纯病人正弦图的数据中，找出0度(x方向)和90度(y方向)或180度(x方向)和270度(y方向)的扫描数据，如图3D所示，本实施里提取出0度和90度的扫描数据；

步骤14)：根据0度和90度的扫描数据，设置“阈值”，求出0度和90度的扫描数据在x，y方向上的宽度，通常情况下，为在该扫描角度上的病人的宽度；该“阀值”表示噪声与实际采集数据的临界点，其与管电流和电压有关，通常该阀值预设于CT设备中。

步骤15)：计算在x，y方向上对应于0度和90度的扫描数据的宽度的中心位置处的中心通道数C_1/2W；

步骤16)：根据CT设备扫描器的中心通道C_C与中心通道数C_1/2W的差，求出x，y方向上的偏移中心的偏移中心通道数C_offc，即C_offc＝C_C-C_1/2W；

步骤17)：根据扫描器的总的通道数C_total、偏移中心通道数Coffc、和扫描视野SFOV求出x，y方向上病人中心偏移图像中心的偏移中心距离D_offc，如根据公式(1)求出病人在x，y方向上的偏移中心距离D_offc。

$\frac{C_{\mathrm{total}}}{\mathrm{SFOV}}=\frac{C_{\mathrm{offc}}}{D_{\mathrm{offc}}}$(1)，其中C_total是总的通道数，C_offc是偏移中心通道数，SFOV是扫描视野。

所求出的x，y方向上的偏移中心距离D_offc即为x，y方向上的重建中心值。

其中，图3A到3D中，横坐标表示通道，纵坐标采样位置点，图中的图像表示对应于横坐标和纵坐标的所采集到的扫描数据。

其中步骤12中的床的正弦图可以预设于CT设备中。

步骤12中的没带床的病人正弦图，可以通过如下的公式(2)获得：

S_pnoc＝f_mAkV×S_c-S_p(2)，其中S_c是床的正弦图；S_p表示带床的病人正弦图；f_mAkV是一常数，其与管电流mA和电压kV有关；Sp_noc表示不带床的病人正弦图。

CT设备可以自动的将所求出的x，y方向上的重建中心值输入到相应的位置中，也可以通过医生手动的方式输入，而进行后续的图像重建的步骤。

实施例二

如图4所示，为本发明设置重建视野的流程图，包括如下步骤：

步骤21)：通过0到360度轴扫或螺旋扫获取病人在床上的正弦图，如图3B；

步骤22)：获取配合该高度的床的0到360度轴扫或螺旋扫的床正弦图，如图3A所示，根据床的正弦图和病人在床上的正弦图进行处理，获得不带床的纯病人正弦图，如图3C所示；

步骤23)：通过从纯病人正弦图的数据中，得到所有扫描度数位置上的位置扫描数据；

步骤24)：根据各个角度上的扫描数据，设置“阈值”，计算各个位置扫描数据的宽度，通常情况下，为在该扫描角度上的病人的宽度；

步骤25)：从上述各宽度中，找出最大的宽度值W_max；

步骤26)：根据扫描器的总通道数C_total，最大的宽度值Wmax；扫描视野SFOV可以求出重建视野DFOV；如根据公式(3)求出所需的重建视野DFOV；

$\frac{C_{\mathrm{total}}}{\mathrm{SFOV}}=\frac{W_{\max }}{\mathrm{DFOV}}---\left(3\right),$

其中，C_total表示总通道数，W_max表示所有位置扫描数据中宽度最大的宽度值；SFOV表示扫描视野。

为了简化计算流程，也可以通过仅计算几个典型的角度位置的扫描数据，如提取0，45，90，135，180度的扫描数据，找出该些角度下的扫描数据最大的宽度值W_max，从而同样可以获得较精确DFOV。

CT设备可以自动的将所求出的重建视野值输入到相应的位置中，也可以通过医生手动的方式输入，而进行后续的图像重建的步骤。

在重建图像时，若将本发明的重建中心和重建视野的方法结合使用，得出的重建效果更佳，如图5所示，为利用本发明重建中心和重建视野方法前后所获得的重建图像的对照示意图。

实施例三

如图6所示，为本发明具有较精确的计算重建中心参数的CT设备的功能模块图。

本发明的CT设备，包括：扫描台1，其对受检者进行包括轴扫或螺旋扫的射线扫描；数据收集单元2，其对扫描台输出的扫描数据包括由轴扫或螺旋扫所获得的正弦数据进行收集、模数转换；图像重建单元3，其根据数据收集单元发送来的扫描数据包括正弦数据进行图像重建，并将所重构得到的图像数据存储到存储单元7；供用户操作的用户操作界面4，该用户操作界面包括图像重建参数的输入框，CT设备可以自动将其所计算出来的重建参数包括重建中心和DFOV输入到该输入框中，并显示给用户；用户也可以通过手动的方式将CT设备计算出来的重建参数输入到该相应的框中；和中央控制单元5，其连接至所述图像重建单元3的输出端，并控制扫描台1、数据收集单元2和用户操作界面4；和图像重建参数计算单元6，其对系统所获得的正弦扫描数据进行分析、处理，获得较精确的重建中心。

所述的图像重建参数计算单元6，包括正弦图获取单元60、位置扫描数据提取单元61、设置阀值单元62、宽度计算单元63和重建中心参数计算单元64。

其中，所述的正弦图获取单元60获取数据收集单元2所收集的被扫描对象的正弦图数据，如被扫描的病人的正弦图数据，该病人的正弦图数据包括床的正弦图数据，如图3B所示；所述的正弦图获取单元60还从存储单元7中调用预存的床的正弦图，如图3A所示，并根据带床的病人的正弦图和床的正弦图进行处理，获得如图3C的纯的病人正弦图，对于正弦图的处理方法，请参阅实施例一中的方法所示，再次不再累述。

所述的位置扫描数据提取单元61从正弦图获取单元60所获取的纯的病人正弦图中进行位置扫描数据提取，其提取出X方向Y方向上的扫描数据，如提取0度和90度位置的扫描数据或180度和270度的扫描数据，如图3D所示，本发明提取了0度和90度上的扫描数据。

设置阀值单元62对位置扫描数据提取单元61所提取的数据确定、设置阀值，该“阀值”表示噪声与实际采集数据的临界点，其与管电流和电压有关，通常该阀值预设于CT设备中，如图3D中所示，位于该阀值的上方，为有效的扫描数据，位于该阀值的下方，即为噪声。

宽度计算单元63根据设置阀值单元62发送来的设置了阀值的扫描数据，计算其位置扫描数据的宽度，即求出X方向上的0度或180度和Y方向上的90度或270度上的扫描数据的宽度，并找出对应于各该宽度的中心位置处的X，Y方向的中心通道数C_1/2W，如实施例一中的步骤15中所述。

重建中心参数计算单元64根据CT设备扫描器的中心通道C_C、中心通道数C_1/2W、扫描器的总的通道数C_total和扫描视野SFOV求出病人在x，y方向上的偏移中心距离D_offc。所求出的偏移中心距离D_offc就是图像重建时所需要的重建中心参数。本实施例中，重建中心参数计算单元根据公式(1)求出所述的偏移中心距离D_offc。对于偏移中心距离D_offc的计算方式可以参照实施例一步骤16和步骤17中所述的方法，在此不再累述。

$\frac{C_{\mathrm{total}}}{\mathrm{SFOV}}=\frac{C_{\mathrm{offc}}}{D_{\mathrm{offc}}}$(1)，其中C_offc＝C_C-C_1/2W，C_total是总的通道数，C_offc是偏移中心通道数，SFOV是扫描视野。

图像重建单元3根据该重建中心参数进行图像重建。中央控制单元5控制重建中心参数计算单元64将其计算出来的中心参数发送到存储单元7中存储，其可以控制CT设备自动的获取该重建中心参数，并输入到用户操作界面4中的图像重建操作界面相应的框中，也可以通过告知用户，由户用手动的输入。

所述的重建中心参数计算单元6可以集成到中央控制单元5中或集成到图像重建单元3中。

实施例四

如图7所示，为本发明具有较精确的计算重建视野的CT设备的功能模块图。本实施例中的CT设备与实施三的模块基本相同，其也包括相同的扫描台1；数据收集单元2；图像重建单元3；用户操作界面4；中央控制单元5和存储单元7；其不同点在于图像重建参数计算单元8是用于计算重建视野的。该图像重建参数计算单元8包括正弦图获取单元80、位置扫描数据提取单元81、设置阀值单元82、宽度计算单元83、宽度判断单元84和重建视野计算单元85。其中所述的正弦图获取单元80和实施例四中的正弦图获取单元60的功能一样，都是获取病人的纯的正弦图。

位置扫描数据提取单元81用于从病人的纯的正弦图中提取位置扫描数据，本发明中提取病人的纯的正弦图上的各个位置上的扫描数据。

设置阀值单元82对位置扫描数据提取单元81所提取的数据确定、设置阀值，该“阀值”表示噪声与实际采集数据的临界点，其与管电流和电压有关，通常该阀值预设于CT设备中，如图3D中所示，位于该阀值的上方，为有效的扫描数据，位于该阀值的下方，即为噪声。

宽度计算单元83根据设置阀值单元82发送来的设置了阀值的扫描数据，计算出各位置扫描数据的宽度。

宽度判断单元84对宽度计算单元83计算出来的宽度进行判断，找出最大的宽度值W_max。

重建DFOV计算单元85根据扫描器的总通道数C_total，最大的宽度值Wmax，扫描视野SFOV计算出重建视野DFOV；如根据公式(3)求出所需的重建视野DFOV；

$\frac{C_{\mathrm{total}}}{\mathrm{SFOV}}=\frac{W_{\max }}{\mathrm{DFOV}}---\left(3\right),$

为了简化计算流程，也可以通过仅计算几个典型的角度位置的扫描数据，如提取0，45，90，135，180度的扫描数据，找出该些角度下的扫描数据最大的宽度值W_max，从而同样可以获得较精确DFOV。

图像重建单元3根据该重建DFOV进行图像重建。中央控制单元5控制重建DFOV计算单元85将其计算出来的重建视野发送到存储单元7中存储，其可以控制CT设备自动的获取该重建中心参数，并输入到用户操作界面4中的图像重建操作界面相应的框中，也可以通过告知用户，由户用手动的输入。

同样的，该重建DFOV计算单元85可以集成到中央控制单元5中或图像重建单元3中。

实施例三和实施例四中的扫描台1可以对病人进行轴扫或螺旋扫，获得被扫描对象的正弦图。