一种基于非柱面探测器的CT图像重建方法及CT扫描仪技术

本发明专利技术属于医学影像技术领域，具体涉及一种基于非柱面探测器的CT图像重建方法及CT扫描仪。其中，CT图像重建方法，包括以下步骤：S1、采用数据插值方法将非柱面探测器采集的非柱面数据转换为对应于柱面探测器的柱面数据；S2、根据对应于柱面坐标系的柱面数据进行CT图像重建。本发明专利技术的CT图像重建方法，针对非柱面探测器，采用数据插值方法将非柱面探测器采集的非柱面数据转换为对应于柱面探测器的柱面数据，能够保证得到的采样点与非柱面探测器的采样点尽量接近，减少了空间分辨率的损失和混叠伪影的增加。叠伪影的增加。叠伪影的增加。

【技术实现步骤摘要】
一种基于非柱面探测器的CT图像重建方法及CT扫描仪


[0001]本专利技术属于医学影像
，具体涉及一种基于非柱面探测器的CT图像重建方法及CT扫描仪。

技术介绍

[0002]第三代CT系统的主要组成部分包括Tube(球管)、Collimator(限束器)和Detector(探测器)。球管发出X光，经过限束器限制形成锥形的光束，锥形光束照射到探测器上，经过探测器转化为电信号并经过数据采集和转换单元转换为数字信息存储在图像处理系统中，图像处理系统经过一系列的校正算法和图像重建算法生成图像，显示在显示器上。从成本和技术成熟程度来说，主流探测器都采用了由很多个探测器模块排列在一个弧形或者多边形的面上来形成整个探测器，每个探测器模块中规则排列一个探测器单元形成的矩阵。
[0003]现有探测器像素设计一般都为在扫描平面内(X方向)探测器像素较大，而Z方向探测器像素较小。在扫描平面内像素较大，是为了兼顾几何探测效率和空间分辨率而设计。扫描平面内可以使用探测器1/4偏移做到主射线和相隔180度机架旋转角的共轭射线结合做到2倍采样率；或者，进一步和X射线焦点平面内摆动技术结合做到4倍采样率；这些技术可以做到扫描平面内的奈奎斯特采样频率大幅提升，增加了平面内的空间分辨率，并减少了混叠伪影。
[0004]随着探测器技术的发展，出现了排数达到256排，甚至达到320排，Z方向扫描范围达到160mm的探测器。这些探测器形状复杂，都属于非柱面探测器，其形状多接近球面探测器或者其它扩展形状，如公开号为US10492746的美国专利文献公开的多个球面组成的探测器，以及存在中心多排是柱面探测器而外围是球面或接近球面的探测器；它们一个共同的特点是每个像素在通道方向以及Z方向的角度都是不均匀的；分布的复杂性造成了重建算法的复杂程度。
[0005]然而，现有标准的3D重建算法都是基于柱面探测器进行的；非柱面探测器的几何分布比较复杂，直接从其进行重建，计算难度很高。因此，如何针对非柱面探测器进行CT图像重建是本领域亟需解决的难题。

技术实现思路

[0006]基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本专利技术的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个，换言之，本专利技术的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的一种基于非柱面探测器的CT图像重建方法及CT扫描仪。
[0007]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种基于非柱面探测器的CT图像重建方法，包括以下步骤：
[0009]S1、采用数据插值方法将非柱面探测器采集的非柱面数据转换为对应于柱面探测器的柱面数据；
[0010]S2、根据对应于柱面坐标系的柱面数据进行CT图像重建。
[0011]作为优选方案，对于非柱面探测器，假设探测器的排数为M，每一排的通道数为N；
[0012]各个通道的空间坐标标记为X方向的扇角坐标γ(m，n)和Z方向的锥角坐标α(m，n)，γ(m，n)表示X方向各通道与中心通道ISO
ch
之间的夹角，α(m，n)表示Z方向各排与探测器Z方向中心线之间的夹角，m为排的标号，取值为1～M之间的整数，n为排内的通道标号，取值为1～N之间的整数。
[0013]作为优选方案，所述步骤S1，包括：
[0014]计算中心排的张角为γ(middle，N)
‑
γ(middle，1)，计算通道的平均张角其中，middle表示中心排；
[0015]以通道的平均张角Δγ和中心通道ISO
ch
为基准，计算每个通道的柱面扇角坐标为γ
cyl
(m，n)＝(n
‑
ISO
ch
)
×
Δγ；其中，中心通道或ISO
ch
＝i，i为离中心通道最近的通道标号；表示1/4探测器偏移；
[0016]根据每个通道的扇角坐标γ(m，n)至柱面扇角坐标γ
cyl
(m，n)的数据插值，以将非柱面探测器采集的非柱面数据转换为对应于柱面探测器的柱面扇角数据。
[0017]作为优选方案，所述步骤S1，包括：
[0018]以探测器的中心排的各通道的扇角作为每排对应通道的柱面扇角坐标，即γ
cyl
(m，n)＝γ(middle，n)；
[0019]根据扇角坐标γ(m，n)至柱面扇角坐标γ
cyl
(m，n)的数据插值，以将非柱面探测器采集的非柱面数据转换为对应于柱面探测器的柱面扇角数据。
[0020]作为优选方案，所述步骤S1，包括：
[0021]以中心通道ISO
ch
的总锥角除以排数，计算通道的平均锥角
[0022]其中，中心通道或ISO
ch
＝i，i为离中心通道最近的通道标号；表示1/4探测器偏移；
[0023]以通道的平均锥角Δα和探测器Z方向中心线为基准，计算每排的柱面锥角坐标
[0024]根据锥角坐标α(m，n)至柱面锥角坐标α
cyl
(m，n)的数据插值，以将非柱面探测器采集的非柱面数据转换为对应于柱面探测器的柱面锥角数据。
[0025]作为优选方案，所述步骤S1，包括：
[0026]以探测器的各排中心通道的锥角作为每排的柱面锥角坐标，即α
cyl
(m，n)＝α(m，ISO
ch
)；
[0027]根据锥角坐标α(m，n)至柱面锥角坐标α
cyl
(m，n)的数据插值，以将非柱面探测器采集的非柱面数据转换为对应于柱面探测器的柱面锥角数据。
[0028]作为优选方案，所述步骤S1，包括：
[0029]以探测器中心范围的部分通道对应的平均锥角作为每个通道的柱面锥角坐标：
[0030][0031]其中，中心通道或ISO
ch
＝i，i为离中心通道最近的通道标号；表示1/4探测器偏移；n1和n2为探测器中心范围的部分通道对应的起始通道标号和终止通道标号；
[0032]根据锥角坐标α(m，n)至柱面锥角坐标α
cyl
(m，n)的数据插值，以将非柱面探测器采集的非柱面数据转换为对应于柱面探测器的柱面锥角数据。
[0033]作为优选方案，所述数据插值方法为线性插值或拉格朗日插值。
[0034]作为优选方案，所述步骤S2中，采用滤波反投影算法进行CT图像重建。
[0035]本专利技术还提供一种CT扫描仪，采用如上任一方案所述的CT图像重建方法。
[0036]本专利技术与现有技术相比，有益效果是：
[0037]本专利技术的CT图像重建方法，针对非柱面探测器，采用数据插值方法将非柱面探测器采集的非柱面数据转换为对应于柱面探测器的柱面数据，能够保证得到的采样点与非柱面探测器的采样点尽量接近，减少了空间分辨率的损失和混叠伪影的增加。
附图说明
[0038]图1是本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于非柱面探测器的CT图像重建方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、采用数据插值方法将非柱面探测器采集的非柱面数据转换为对应于柱面探测器的柱面数据；S2、根据对应于柱面坐标系的柱面数据进行CT图像重建。2.根据权利要求1所述的CT图像重建方法，其特征在于，对于非柱面探测器，假设探测器的排数为M，每一排的通道数为N；各个通道的空间坐标标记为X方向的扇角坐标γ(m，n)和Z方向的锥角坐标α(m，n)，γ(m，n)表示X方向各通道与中心通道ISO
ch
之间的夹角，α(m，n)表示Z方向各排与探测器Z方向中心线之间的夹角，m为排的标号，取值为1～M之间的整数，n为排内的通道标号，取值为1～N之间的整数。3.根据权利要求2所述的CT图像重建方法，其特征在于，所述步骤S1，包括：计算中心排的张角为γ(middle，N)
‑
γ(middle，1)，计算通道的平均张角其中，middle表示中心排；以通道的平均张角Δγ和中心通道ISO
ch
为基准，计算每个通道的柱面扇角坐标为γ
cyl
(m，n)＝(n
‑
ISO
ch
)
×
Δγ；其中，中心通道或ISO
ch
＝i，i为离中心通道最近的通道标号；表示1/4探测器偏移；根据每个通道的扇角坐标γ(m，n)至柱面扇角坐标γ
cyl
(m，n)的数据插值，以将非柱面探测器采集的非柱面数据转换为对应于柱面探测器的柱面扇角数据。4.根据权利要求2所述的CT图像重建方法，其特征在于，所述步骤S1，包括：以探测器的中心排的各通道的扇角作为每排对应通道的柱面扇角坐标，即γ
cyl
(m，n)＝γ(middle，n)；根据扇角坐标γ(m，n)至柱面扇角坐标γ
cyl
(m，n)的数据插值，以将非柱面探测器采集的非柱面数据转换为对应于柱面探测...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈婷，郭洪斌，王斌，陈伟，
申请(专利权)人：明峰医疗系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：