确定投影角精度和投影角的方法和计算机断层扫描设备

摘要

本发明公开了一种确定投影角精度的方法、确定投影角的方法和计算机断层扫描设备。根据本发明的第一方面，确定投影角精度的方法包括：计算一扫描对象在一X射线管位于一投影角时随各通道的理论投影；在所述X射线管位于所述投影角时扫描所述扫描对象；测量所述扫描对象在所述X射线管位于所述投影角时随各通道的投影；比较所述理论投影与所述测量到的投影。本发明的确定投影角精度的方法、确定投影角的方法和计算机断层扫描设备能比较扫描对象的理论投影和测量投影，从而确定投影角精度乃至最佳投影角。

说明书

技术领域

本发明涉及计算机断层扫描，特别是投影角。

背景技术

在CT系统中，投影角的精度对于图像重建非常重要。目前，该精度是由设计保证的。通过检查机械精准度，投影角视为精确的。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种确定投影角精度的方法、确定投影角的方法和计算机断层扫描设备。

根据本发明的第一方面，提供一种确定投影角精度的方法，包括：计算一扫描对象在一X射线管位于一投影角时随各通道的理论投影；在所述X射线管位于所述投影角时扫描所述扫描对象；测量所述扫描对象在所述X射线管位于所述投影角时随各通道的投影；比较所述理论投影与所述测量到的投影。

在一实施例中，所述扫描对象是一模体，其具有一壳体和一内置物，所述壳体由聚甲基丙烯酸甲酯制成，所述内置物是水，穿过所述模体的任意X射线的理论投影为S(i)＝μ₁·l₁(i)+(μ₂-μ₁)·l₂(i)，其中：

μ₁和μ₂分别是水和聚甲基丙烯酸甲酯的衰减系数；

i是一个投影中不同探测器通道的计数；

l₁(i)和l₂(i)分别为所述任意X射线穿过所述内置物和壳体的弦长。

在一实施例中，

其中，r₁和r₂分别为所述内置物和壳体的半径，d为所述模体的圆心到所述任意X射线的距离。

根据本发明的第二方面，提供一种确定投影角的方法，包括：计算一扫描对象在一X射线管位于所述投影角时随各通道的理论投影；在所述X射线管位于所述投影角时扫描所述扫描对象；测量所述扫描对象在所述X射线管位于所述投影角时随各通道的投影；计算所述投影角，以使所述测量到的投影与所述理论投影匹配。

在一实施例中，所述扫描对象是一模体，其具有一壳体和一内置物，所述壳体由聚甲基丙烯酸甲酯制成，所述内置物是水，穿过所述模体的任意X射线的理论投影为S(i)＝μ₁·l₁(i)+(μ₂-μ₁)·l₂(i)，其中：

μ₁和μ₂分别是水和聚甲基丙烯酸甲酯的衰减系数；

i是一个投影中不同探测器通道的计数；

l₁(i)和l₂(i)分别为所述任意X射线穿过所述内置物和壳体的弦长。

在一实施例中，

其中，r₁和r₂分别为所述内置物和壳体的半径，d为所述模体的圆心到所述任意X射线的距离；

d＝Rsin(β₀-β(i))＝R(sinβ₀cosβ(i)-cosβ₀sinβ(i))；

其中R是所述X射线管到所述模体的圆心的距离，β₀是所述X射线管至旋转中心的射线与所述X射线管至所述模体的圆心的射线之间的夹角，β是所述X射线管至旋转中心的射线与所述任意X射线之间的夹角；R_SO是所述X射线管至旋转中心的距离，h为所述模体的圆心至旋转中心的距离，α为所述X射线管的投影角，且

在一实施例中，所述测量到的投影与所述理论投影匹配符合最小二乘法。

根据本发明的第三方面，提供一种计算机断层扫描设备，包括：一计算单元，其用于计算一扫描对象在一X射线管位于一投影角时随各通道的理论投影；一扫描单元，其用于在所述X射线管位于所述投影角时扫描所述扫描对象；一测量单元，其用于测量所述扫描对象在所述X射线管位于所述投影角时随各通道的投影；一比较单元，其用于比较所述理论投影与所述测量到的投影。

在一实施例中，所述扫描对象是一模体，其具有一壳体和一内置物，所述壳体由聚甲基丙烯酸甲酯制成，所述内置物是水，穿过所述模体的任意X射线的理论投影为S(i)＝μ₁·l₁(i)+(μ₂-μ₁)·l₂(i)，其中：

μ₁和μ₂分别是水和聚甲基丙烯酸甲酯的衰减系数；

i是一个投影中不同探测器通道的计数；

l₁(i)和l₂(i)分别为所述任意X射线穿过所述内置物和壳体的弦长。

在一实施例中，

其中，r₁和r₂分别为所述内置物和壳体的半径，d为所述模体的圆心到所述任意X射线的距离。

根据本发明的第四方面，提供一种计算机断层扫描设备，包括：一第一计算单元，其用于计算一扫描对象在一X射线管位于所述投影角时随各通道的理论投影；一扫描单元，其用于在所述X射线管位于所述投影角时扫描所述扫描对象；一测量单元，其用于测量所述扫描对象在所述X射线管位于所述投影角时随各通道的投影；一第二计算单元，其用于计算所述投影角，以使所述测量到的投影与所述理论投影匹配。

在一实施例中，所述扫描对象是一模体，其具有一壳体和一内置物，所述壳体由聚甲基丙烯酸甲酯制成，所述内置物是水，穿过所述模体的任意X射线的理论投影为S(i)＝μ₁·l₁(i)+(μ₂-μ₁)·l₂(i)，其中：

μ₁和μ₂分别是水和聚甲基丙烯酸甲酯的衰减系数；

i是一个投影中不同探测器通道的计数；

l₁(i)和l₂(i)分别为所述任意X射线穿过所述内置物和壳体的弦长。

在一实施例中，

其中，r₁和r₂分别为所述内置物和壳体的半径，d为所述模体的圆心到所述任意X射线的距离；

d＝Rsin(β₀-β(i))＝R(sinβ₀cosβ(i)-cosβ₀sinβ(i))；

其中R是所述X射线管到所述模体的圆心的距离，β₀是所述X射线管至旋转中心的射线与所述X射线管至所述模体的圆心的射线之间的夹角，β是所述X射线管至旋转中心的射线与所述任意X射线之间的夹角；R_SO是所述X射线管至旋转中心的距离，h为所述模体的圆心至旋转中心的距离，α为所述X射线管的投影角，且

在一实施例中，所述测量到的投影与所述理论投影匹配符合最小二乘法。

本发明的确定投影角精度的方法、确定投影角的方法和计算机断层扫描设备能比较扫描对象的理论投影和测量投影，从而确定投影角精度乃至最佳投影角。

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为根据本发明的第一实施例的确定投影角精度的方法的流程图。

图2为一X射线管对一均质模体扫描的示意图。

图3为根据本发明的第一实施例的用于测试的模体的示意图。

图4A为根据本发明的第一实施例的X射线管位于一特定投影角时探测器接收到的信号的理论投影随通道的变化曲线图。

图4B为根据本发明的第一实施例的X射线管位于同一特定投影角时探测器接收到的信号的测量投影随通道的变化曲线图。

图5为根据本发明的第二实施例的确定投影角的方法的流程图。

图6为根据本发明的第三实施例的计算机断层扫描设备的示意图。

图7为根据本发明的第四实施例的计算机断层扫描设备的示意图。

在上述附图中，所采用的附图标记如下：

100；200方法 308比较单元

S102、S104、 步骤 402第一计算单元

S106、S108；

S202、S204、

S206、S208

300；400计算机断层扫描设备 408第二计算单元

302； 计算单元 150模体

304；404扫描单元 152壳体

306；406测量单元 154内置物

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为根据本发明的第一实施例的确定投影角精度的方法100的流程图。确定投影角精度的方法100包括：

步骤S102，计算一扫描对象在一X射线管位于一投影角时随各通道的理论投影；

步骤S104，在X射线管位于该投影角时扫描该扫描对象；

步骤S106，测量该扫描对象在X射线管位于该投影角时随各通道的投影；

步骤S108，比较理论投影与测量到的投影。

图2为一X射线管对一均质模体扫描的示意图。该X射线管在点T发射一扇形束，其边缘为X射线TN和TM，TO为∠NTM的角平分线，该X射线管能在XY平面内围绕点O旋转，α为该X射线管的投影角。为叙述方便起见，本申请中有时也以T表示该X射线管。上述均质模体具有一圆心P和一假想的同心内芯(以较小的同心圆表示)，TQ是穿过该模体的任意X射线，PD⊥TQ。令X射线管至旋转中心O的射线TO与X射线管至模体圆心P的射线TP之间的夹角∠PTO＝β₀，X射线管至旋转中心O的射线TO与穿过模体的任意X射线TQ之间的夹角∠QTO＝β，其他数量定义如下：

r是模体的半径；

d为模体的圆心P到任意X射线TQ的距离；

h为模体的圆心P至旋转中心O的距离；

R_SO是X射线管T至旋转中心O的距离。

那么：

X射线管T到模体的圆心P的距离

X射线TQ穿过模体的弦长其影响该射线的衰减或投影

d＝Rsin(β₀-β(i))＝R(sinβ₀cosβ(i)-cosβ₀sinβ(i))

其中i是一个投影中不同探测器通道的计数。

图3为根据本发明的第一实施例的用于测试的模体152的示意图，其具有一壳体152和一内置物154。参考图2，可将图2中的均质模体替换为模体150，此时假想的内芯被内置物154替代。在本实施例中，壳体152由聚甲基丙烯酸甲酯制成，内置物154是水。内置物154和壳体152的半径分别为r₁和r₂，l₁和l₂分别为X射线TQ穿过内置物154和壳体152的弦长，则有

假设μ₁和μ₂分别是水和聚甲基丙烯酸甲酯的衰减系数，则步骤S102获得的X射线TQ经模体150的投影为S(i)＝μ₁·l₁(i)+(μ₂-μ₁)·l₂(i)。图4A为X射线管位于特定投影角α时探测器接收到的信号的理论投影S随通道i的变化曲线图。

在步骤S104中，在X射线管T位于投影角α时扫描模体152。

在步骤S106中，测量模体152在X射线管T位于投影角α时随通道i的投影。图4B为X射线管位于投影角α时探测器接收到的信号的测量投影随通道i的变化曲线图。

步骤S108中，比较理论投影与测量到的投影。两者之间差异的大小指示了系统采用的投影角与实际投影角之间差异的大小，也即投影角精度。

图5为根据本发明的第二实施例的确定投影角的方法200的流程图。确定一投影角的方法200包括：

步骤S202，计算一扫描对象在一X射线管位于该投影角时随各通道的理论投影；

步骤S204，在X射线管位于该投影角时扫描该扫描对象；

步骤S206，测量该扫描对象在X射线管位于该投影角时随各通道的投影；

步骤S208，计算该投影角，以使测量到的投影与理论投影匹配。

步骤S202、步骤S204和步骤S206分别与步骤S102、步骤S104和步骤S106相同。

在步骤S208中，例如可采用最小二乘法将测量到的投影与所述理论投影匹配，从而计算出重建图像应采用的投影角。

图6为根据本发明的第三实施例的计算机断层扫描设备300的示意图。计算机断层扫描设备300用于确定投影角精度，包括一计算单元302、一扫描单元304、一测量单元306和一比较单元308。计算单元302、扫描单元304、测量单元306和比较单元308分别用于实施第一实施例中的步骤S102、S104、S106和S108。

图7为根据本发明的第四实施例的计算机断层扫描设备400的示意图。计算机断层扫描设备400用于确定投影角，包括一第一计算单元402、一扫描单元404、一测量单元406和一第二计算单元408。第一计算单元402、扫描单元404、测量单元406和第二计算单元408分别用于实施第二实施例中的步骤S202、S204、S206和S208。

本发明的确定投影角精度的方法、确定投影角的方法和计算机断层扫描设备能比较扫描对象的理论投影和测量投影，从而确定投影角精度乃至最佳投影角。

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。