相邻双X射线源CT成像系统及其应用技术方案

本发明专利技术属于CT成像技术领域，具体公开了一种相邻双X射线源CT成像系统及其应用。该系统包括X光源和探测器；所述X光源为相邻双X光源，所述相邻双X光源与所述探测器正相对设置；所述相邻双X光源发射的光子剂量相同；所述相邻双X光源平行于旋转平面。本发明专利技术采用相邻双X射线源同时工作，一方面可以降低每个光源的工作功率从而延长射线管的使用寿命，另一方面可以有效减少图像的运动伪影。本发明专利技术的实现成本低，不需要对现有的CT设备做很大的结构改进；可以应用于医疗CT或放射曝光剂量较大的工业CT中。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】相邻双X射线源CT成像系统及其应用
本专利技术属于CT成像
，特别涉及一种相邻双X射线源CT成像系统及其应 用。 【
技术介绍
】 自从1972年Hounsf ield专利技术了第一台CT机，CT技术给医学诊断和工业无损检测 带来了革命性的影响，CT已经成为医疗、生物、航空航天、国防等行业的重要检测手段之一。 2005年西门子公司（Siemens)在北美放射学年会（RSNA)上推出了全球首台双源 CT (DSCT)系统-S0MAT0M Definition，在成熟的 S0MAT0M Sensation64 技术和 Straton 零兆金属球管的基础上，在机架内整合了两套64层图像数据采集系统使得整个机架在完 成90°旋转后即可获得一幅优质影像。机架旋转一周为0.33s，但只需完成90°旋转后即 可完成图像采集，所以其时间分辨率达到了 83ms，实现了单扇区数据的采集与重建，克服了 "多扇区重建技术"带来的诸多弊端，极大地提升了图像质量并有效提高了诊断正确率。但 由于存在诸多亟待需要解决的问题，其实际价值还有待大量的临床验证。 尽管目前CT技术已经在工业、安检、医疗等领域取得了巨大的成功，但由于工程 应用条件的复杂性和多样性，对CT技术的进一步发展提出了更高的要求。在CT扫描过程 中经常会遇到被扫描物体自身运动的情况，特别是在生物活体CT成像中。例如在医疗CT 扫描过程，由于人体器官的固有运动，CT影像经常存在运动伪影，导致图像模糊、重影等，严 重降低了 CT图像的质量，有时让放射科医生无法诊断或引起误诊，甚至导致医疗事故。人 体器官在正常的新陈代谢过程中会存在多种生理性的运动，包括心脏的跳动、肺部的呼吸 运动、脉搏的跳动、肠胃的蠕动等等。这些器官的运动，除去呼吸可以通过摒息来控制，其他 多数运动都很难使之暂时停止。另外，一些无法自我控制身体运动的特殊群体，如帕金森患 者、幼儿、没有自我控制能力的精神病人等，都可能在CT扫描过程中存在较大幅度的肢体 运动。所有上述运动会不可避免地在MSCT图像中形成运动伪影，导致图像质量变差，甚至 扫描失败。因此，研究抑制和消除运动伪影的技术对于CT成像具有重要现实意义。 在摒住呼吸的情况下，健康人体在10秒钟内其头部的平均运动位移约为0. 35mm， 在目前最新的多层螺旋CT (Multi-slice CT，MSCT)图像只有0. 4mm分辨率的情况下，不会 在图像中产生严重的运动伪影。而人体躯干部分的器官，由于受心跳、肠胃蠕动等运动的影 响更大，运动会比头部更明显。特别是对病人而言，由于其身体的控制能力变弱，其运动幅 度可能会超过Imm甚至更多，可能会导致严重的运动伪影，影响CT图像的质量。 减少运动伪影的根本办法是提高成像的速度，以减少扫描过程中器官自身运动带 来的影响。但是，现有MSCT通过滑环技术实现X光机和探测器围绕人体快速旋转，以完成 CT扫描。目前最快的扫描速度是0. 25秒/圈，受离心力、材料强度等多方面限制，这个速度 已经是业内的极限，在未来几年内很难有大的突破。除了 MSCT，其他医疗CT、工业CT扫描 速度更是远远低于〇. 25秒/圈。因此，单纯地依靠提高扫描速度是无法做到完全消除运动 伪影的。 近来，J. Zhang和G. Yang等人提出了一种基于碳纳米管场发射技术的阿达玛多路 复用X射线成像（Hadamard multiplexing radiography, HMR)方法，该方法允许探测板在同 一时间同时探测来自多个光源的X射线，这多个X射线源沿着CT扫描轨迹进行空间分布， 这种方法完全不需要CT扫描机架旋转。此外，由于碳纳米管场制发射的机制，X射线源信 号可以很容易地调制形成不同的波形。基于阿达玛多路复用原理，CT扫描过程中可以采用 基于多像素的X射线源的碳纳米管的X线摄影，从而提高曝光剂量来达到减少运动伪影的 目的，提高图像的信噪比。但是这种方法使用的射线源信号必须是可以调制的。 目前抑制运动伪影的另外一个技术是门控技术（Gating)，该技术在心脏成像中已 经有相当应用，通过门控技术（Gating)把MSCT的扫描数据按照心脏相位进行分组，分别进 行图像重建，然后利用图像融合技术得到最终的CT图像。这种门控技术带来的问题是一些 X射线投影数据没有得到有效地使用，大大增加了心脏成像的辐射剂量。而医疗照射己经成 为全民最大的人为电离辐射来源，减少CT检查的X射线剂量是关系到全体社会公众及其后 代健康的重大课题。 目前CT扫描采用步进的方式进行连续扫描，一个扫描周期内可以获得很多不同 角度的投影图像（目前能达到约1000帧)。X光球管功率越高，在每一次投影曝光中发射的 X光子数量也越多，进而花费更少的时间来确保投影图像能够获得足够的曝光剂量，这样就 很好的提高了扫描速度。然而为了保证发射足够多的电子，射线源的阴极灯丝电流必须增 力口，这对阴极灯丝和阳极靶的寿命是有害的。换句话说，在高速旋转模式下，X射线管必须 工作在高功率的情况下才能在极短的曝光时间内保证图像的清晰度，而高功率的工作会大 大缩短射线管的寿命。 现有的计算机断层扫描（CT)技术主要是通过提高扫描装置的旋转速度来减少成 像的运动伪影。目前最快的扫描速度是0.25秒/圈，受离心力、材料强度等多方面限制，这 个速度已经是业内的极限，在未来几年内很难有大的突破。除了 MSCT，其他医疗CT、工业CT 扫描速度更是远远低于〇. 25秒/圈。因此，单纯地依靠提高扫描速度是无法做到完全消除 运动伪影的。 【
技术实现思路
】 本专利技术的首要目的在于提供一种相邻双X射线源CT成像系统。 本专利技术的另一目的在于提供所述的相邻双X射线源CT成像系统的应用。 本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种相邻双X射线源CT成像系统，包括X 光源和探测器；所述X光源为相邻双X光源，所述相邻双X光源与所述探测器正相对设置。 所述相邻双X光源发射的光子剂量相同。 所述相邻双X光源平行于旋转平面。 所述X光源优选为X射线光源； 所述探测器的圆心位于旋转中心； 所述旋转中心是指相邻双X光源与探测器同步旋转的中心。 所述探测器优选为圆弧探测器。 一种处理上述相邻双X射线源CT成像系统得到的投影图像的分离和重建算法，包 括如下步骤： (1)假设在双光源下的第N个投影表示为yN，单光源下第N个投影表示为x N。一 个旋转周期内总的投影数目为M。假设原始投影序列为X=T，那么，重叠 的投影序列Y=T与原始投影序列的线性变换有以下关系： Y=SX (a) 其中，矩阵S只由元素 1和0组成，1表示光源存在，0表示不存在。其定义的具体 形式如下：【主权项】1. 一种相邻双X射线源CT成像系统，包括X光源和探测器；其特征在于，所述X光源 为相邻双X光源，所述相邻双X光源与所述探测器正相对设置。2. 根据权利要求1所述的相邻双X射线源CT成像系统，其特征在于，所述相邻双X光 源发射的光子剂量相同。3. 根据权利要求1所述的相邻双X射线源CT成像系统，其特征在于，所述相邻双X光 源平行于旋转平面。4. 根据权利要求1-3任一项所述的相邻双X射线源CT成像系统，其特征在于，所述X 光源为X射线光源。5.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相邻双X射线源CT成像系统，包括X光源和探测器；其特征在于，所述X光源为相邻双X光源，所述相邻双X光源与所述探测器正相对设置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：安谋，张翠，李荣茂，谢耀钦，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44