一种锥束CT系统几何位置校正系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种锥束CT系统几何位置校正系统。本实用新型专利技术的定位装置、准直装置和轴调节装置；其中，定位装置包括支撑体、第一和第二对准标记，第一和第二对准标记的形状和尺寸相同，平行设置在支撑体上定位装置贴放在射线源前；准直装置包括通孔板和支撑架，通孔板的中心具有通孔，通孔板通过支撑架放置在探测器前；轴调节装置包括校正杆和基座，校正杆设置在基座上，轴调节装置放置在旋转台上。本实用新型专利技术的校正系统，先确定中心射线的位置，再进行探测器的几何位置误差的调节，使中心射束在探测器上的位置和探测器的面外旋转角相对独立出来，降低了几何校正的调节难度，达到了快速调节锥束CT系统的目的。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种锥束CT系统几何位置校正系统。本技术的定位装置、准直装置和轴调节装置；其中，定位装置包括支撑体、第一和第二对准标记，第一和第二对准标记的形状和尺寸相同，平行设置在支撑体上定位装置贴放在射线源前；准直装置包括通孔板和支撑架，通孔板的中心具有通孔，通孔板通过支撑架放置在探测器前；轴调节装置包括校正杆和基座，校正杆设置在基座上，轴调节装置放置在旋转台上。本技术的校正系统，先确定中心射线的位置，再进行探测器的几何位置误差的调节，使中心射束在探测器上的位置和探测器的面外旋转角相对独立出来，降低了几何校正的调节难度，达到了快速调节锥束CT系统的目的。【专利说明】一种锥束CT系统几何位置校正系统
本技术涉及生物医学成像领域，具体涉及一种用于锥束CT系统几何位置校正的校正系统。
技术介绍
电子计算机X射线断层扫描技术CT (Computed Tomography)在目前核医学影像中发挥着举足轻重的作用，尤其是在多模态成像领域，CT为其他模态提供了结构信息和衰减校正信息。可以这样说，CT的重建精度在很大程度上决定了其他模态的图像重建效果和图像融合效果。目前，三维锥束CT 一般采用FDK (FeIdkamp)解析重建算法，但是FDK算法的三维重建效果对三维锥束CT系统的几何参数十分敏感，其要求射线源、探测器和旋转台的相对几何位置处于理想状态，即射线源中心射线垂直射入探测器中心，旋转轴与中心射线共面垂直正交。因此对三维锥束CT进行几何校正具有非常重要的意义。传统的几何校正方法大致可分为异步校正，以及非线性最小二乘法同步校正。所谓异步校正，就是每一步只校正一个或几个参数，同步校正就是一次性校正所有的参数。Yi Sun 等人在“A Calibration Method for Misaligned Scanner Geometry inCone-beam Computed Tomography” 一文中提出了一种异步校正的方法:将四个相同的高密度圆球置于正方形有机玻璃板的四个顶点，然后就可得到四个圆球在探测器上的投影位置。通过四个投影之间的相对几何位置关系即可依次计算出探测器各种几何偏移参数。但是，这个方法在每一步都是基于其他参数理想的情况来计算的，并且有的操作要求很难实现，比如要求射线源中心射线垂直射向四个点的对称中心。而且，该方法需要测量射线源到探测器的距离，而实际上由于射线源焦点位置无法确定而难以得到该参数。Smekal 等人在“Accurate technique for complete geometric calibration ofcone-beamcomputed tomography system”中提出了一种在低密度材料上镶嵌两圈钢珠的方法。在一个圆柱体上镶嵌上下两层钢珠，并且上下各12个，在圆周上均匀分布，钢珠之间的相对位置已知，通过其在探测器上的投影中心的相对位置来进行几何参数校正。然而该方法中投影与原钢珠的对应关系很容易混淆。专利CN202104929U改进了上述方法，在两层钢珠之间又加上了一个或多个定位钢珠，使得投影和原钢珠的对应关系更加明确，同时该方法在计算上更加简便。但是这两种方法的精度受到很多因素的干扰，例如校正所用仿体的加工精度、钢珠之间的相对位置的测量精度等。所有的异步校正方法，需要测量射线源到探测器的距离以及射线源到旋转轴或校正仿体的距离，这些距离参数不仅难以测量，而且不可避免的引入了测量误差。北京航空航天大学在Non-linear least square estimation of geometricalparameters for Cone-beam three dimensional computed tomography 中提供了一种同步校正的方法。在旋转台上放置一个钢珠，经360度旋转得到该钢珠在各个角度下的投影。通过提取每个角度下的投影中心并建立投影中心与几何参数之间的函数关系，即可通过非线性最小二乘法对几何参数进行拟合估计，从而达到一次性求解所有几何参数的目的。该方法在公式推导过程中进行了过多的假设，如探测器无面内旋转，无面外旋转，旋转轴无角度误差，只有偏移误差等，因而对于实际情况并不适用。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的问题，本技术提供一种锥束CT系统几何位置校正系统，可实现中心射线位置的确定，从而可以快速调节锥束CT系统几何误差。本技术的目的在于提供一种锥束CT系统几何位置校正系统。本技术的锥束CT系统几何位置校正系统包括:定位装置、准直装置和轴调节装置；其中，定位装置包括支撑体、第一对准标记和第二对准标记，第一对准标记和第二对准标记的形状和尺寸相同，平行设置在支撑体上，定位装置贴放在射线源前；准直装置包括通孔板和支撑架，通孔板的中心具有通孔，通孔板通过支撑架放置在探测器前，通孔的轴垂直于探测器；轴调节装置包括校正杆和基座，校正杆设置在基座上，轴调节装置放置在旋转台上。锥束CT系统包括探测器、旋转台、射线源、探测器台、可调底座和射线源台；其中，探测器台、可调底座和射线源台位于同一直线上；射线源台和探测器台分别位于两端，射线源位于射线源台上；探测器放置在探测器台上；可调底座位于探测器台和射线源台之间，旋转台设置在可调底座上。探测器台具有6个自由度，能够沿三个互相垂直的轴线移动，并能够绕三个互相垂直的轴线转动。射线源台具有6个自由度，能够沿三个互相垂直的轴线移动，并能够绕三个互相垂直的轴线转动。可调底座具有3个自由度，能够沿三个互相垂直的轴线移动。定位装置贴放在射线源前，用于确定中心射线的位置，并且用于调节探测器的位移误差，使中心射线入射到探测器的成像中心。第一和第二对准标记的中心的连线平行于中心射线。定位装置的第一和第二对准标记采用衰减系数较大的材料，如钨、铜、铅和锆等；支撑体采用衰减系数较低的材料，如有机玻璃等；第一和第二对准标记采用的材料的衰减系数大于支撑体的衰减系数。准直装置放置在探测器前，用于调节探测器的面外角度误差。通孔板需要具有一定的厚度，且采用衰减系数较大的材料，如铅、钢、铁和铜等，以满足对通孔板进行投影时能够得到通孔的投影，即在投影上能够清晰分辨出通孔的投影斑的边缘。通孔板的厚度与通孔的孔径成正比，而通孔板的线性衰减系数与通孔板的厚度成反比。轴调节装置放置在旋转台上，根据轴调节装置在探测器上的投影，来调整旋转台的位置，从而使旋转台的旋转轴与中心射线共面。轴调节装置采用衰减系数较大的材料，如铅、钢、铁和铜等。本技术的锥束CT系统几何位置校正系统的校正方法，包括以下步骤:I)确定中心射线:a)将定位装置贴放在射线源前，从射线源发射锥束射线，透过定位装置投影到探测器上；b)调节定位装置在射线源前的位置，使第一和第二对准标记在探测器上的投影的中心重合，此时中心射线经过第一和第二对准标记的中心；2)调节探测器的位移偏差:中心射线经过第一和第二对准标记的中心，则第一和第二对准标记在探测器上的投影中心就是中心射线在探测器上的位置，根据第一和第二对准标记的投影中心在探测器上的像素点的位置，通过探测器台调整探测器的位置，将探测器的成像中心移动至第一和第二对准标记的投影的中心，中心射线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锥束CT系统几何位置校正系统，所述锥束CT系统包括探测器（1）、旋转台（2）、射线源（3）、探测器台（4）、可调底座（5）和射线源台（6）；其中，所述探测器台（4）、可调底座（5）和射线源台（6）位于同一直线上；所述射线源台（6）和探测器台（4）分别位于两端，所述射线源（3）位于射线源台（6）上；所述探测器（1）放置在探测器台（4）上；所述可调底座（5）位于探测器台（4）和射线源台（6）之间，旋转台（2）设置在可调底座（5）上；其特征在于，所述锥束CT系统几何位置校正系统包括：定位装置（A）、准直装置（B）和轴调节装置（C）；其中，所述定位装置（A）包括支撑体（A3）、第一对准标记和第二对准标记（A1和A2），第一对准标记和第二对准标记（A1和A2）的形状和尺寸相同，平行设置在支撑体（A3）上，定位装置（A）贴放在射线源（3）前；所述准直装置（B）包括通孔板（B1）和支撑架（B3），通孔板（B1）的中心具有通孔（B2），通孔板（B1）通过支撑架（B3）放置在探测器（1）前，通孔的轴垂直于探测器；所述轴调节装置（C）包括校正杆（C1）和基座（C2），校正杆（C1）设置在基座（C2）上，轴调节装置（C）放置在旋转台（2）上。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昆，吕江超，曾海宁，周坤，黄益星，李真，田涧，
申请(专利权)人：北京锐视康科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11