Ｘ射线ＣＴ设备、图像重建方法和Ｘ射线成像方法技术

本发明专利技术公开了一种Ｘ射线ＣＴ设备、一种用于Ｘ射线ＣＴ成像的图像重建方法和使用该图像重建方法的Ｘ射线ＣＴ成像方法。所述设备包括：支撑装置；可旋转地支撑在支撑装置上的旋转装置；Ｘ射线发生装置，设置在旋转装置上，用于向被检测对象辐射Ｘ射线；探测装置，其固定在旋转装置上并且与Ｘ射线发生装置相对，用于探测透射通过被检测对象的Ｘ射线作为投影数据；与旋转装置连接的驱动装置，用于驱动旋转装置使其连续往复地做小于或等于３６０度的旋转；控制装置，用于控制Ｘ射线ＣＴ扫描过程，以及与探测装置之间通过线缆通信的数据处理装置，用于接收和处理通过线缆从探测装置传输来的投影数据，以重建被检测对象的三维立体图像。通过本发明专利技术，能够缩短被检测对象的成像时间，并且提高成像精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种X射线CT设备、用于X射线CT成像的图像重建方 法和使用该图像重建方法的X射线CT成像方法，尤其涉及一种能够縮 短成像时间、提高成像精度的X射线CT设备、图像重建方法和X射线 CT成像方法。
技术介绍
1989年，螺旋CT (computed tomography,计算机断层扫描技术) 开始投入临床医学应用，由于螺旋CT的巨大优势，使得它逐步替代 了以前的断层CT。螺旋CT相对于断层CT的优势在于螺旋CT可 以连续不间断地采集投影数据，并通过专门设计的重建算法得到物体 的三维体数据，使得CT扫描的时间大大缩短，提供了重建图像的Z 轴分辨率，减少了运动伪迹。1991年，Elscint公司在单层螺旋CT基 础上，首先推出了双层螺旋CT，从此揭开了多层螺旋CT飞速发展 的序幕。多层螺旋CT与单层螺旋CT的主要区别在于单层螺旋CT的检 测器是单排的，每次只能采集一层扇束投影数据，而多层螺旋CT的 检测器是多排的，可以同时采集多层锥束投影数据；因此，多层螺旋 CT和单层螺旋CT相比在性能上有了很大的提升，大大增加了 X射 线束的覆盖范围，有效地提高X射线的利用率，縮短了扫描时间， 能够得到更高质量的三维重建图像。1998年，GE、 Siemens、 Toshiba、 Philips公司推出了 4层螺旋CT; 2001年，GE公司率先推出了8层； 2002年，GE、 Siemens、 Toshiba、 Philips公司分别推出了 16层螺旋 CT; 2005年，Toshiba公司推出了 256层螺旋CT; 2007年，在美5国芝加哥的第93届北美放射学会议上Toshiba公布了其最新推出的 320层螺旋CT产品。目前的多层螺旋CT扫描速度己经超过了每秒3 周，已经广泛地被应用于人体三维成像、血管造影成像、心脏成像、 脑灌注成像等领域。在多层螺旋CT技术上还发展起来了计算机辅助 手术、虚拟内窥镜技术和辅助放射治疗等新技术。尽管多层螺旋CT技术已经在临床上取得了巨大的成功，但该技 术仍然具有其固有的弊端由于多层螺旋CT采用连续旋转的滑环技 术，环上的X射线发生装置和多排探测器所需的电源都通过高速滑 环供给，特别是多排探测器在扫描过程中产生的大量投影数据需要通 过无线射频技术高速传输到环下的计算机中，因此，数据传输速度慢， 容易受到电磁干扰。结果，极大地增加了滑环及电传部分的技术难度 和成本，使得多层螺旋CT产品的价格据高不下，限制了该产品的普 及。
技术实现思路
由此，提出了本专利技术，用于至少部分地克服现有技术中存在的上 述技术问题。本专利技术的目的在于提供一种X射线CT设备、用于X射线CT成 像的图像重建方法及使用该图像重建方法的X射线CT成像方法，能 够縮短成像时间、提高成像精度。根据本专利技术的一个方面，提供一种X射线CT设备，包括支撑 装置；可旋转地支撑在所述支撑装置上的旋转装置；X射线发生装置， 设置在所述旋转装置上，用于向被检测对象辐射X射线；探测装置， 所述探测装置固定在所述旋转装置上并且与X射线发生装置相对， 用于探测透射通过所述被检测对象的X射线作为投影数据；驱动装 置，所述驱动装置与旋转装置连接，用于驱动所述旋转装置使其连续 往复地做小于或等于360度的旋转；控制装置，用于控制X射线CT 扫描过程；以及与所述探测装置之间通过线缆通信的数据处理装置， 用于接收和处理通过所述线缆从所述探测装置传输来的所述投影数 据，以重建被检测对象的三维立体图像。和传统多层螺旋CT不同，本专利技术的X射线CT设备抛弃了现有螺旋CT普遍使用的使旋转装置沿同一方向连续旋转的技术。在本发 明中，将X射线CT设备的旋转装置的旋转路径与被检测对象的匀速 直线运动路径相结合而得到的X射线CT设备的扫描路径不是一条连 续光滑的螺旋线，而是一个圆周或是一条由多段连续光滑螺旋弧线组 成的连续非光滑螺旋折线。通过被检测对象的匀速直线运动和X射 线发生装置往复地^360度旋转扫描就能够获得全部所需的投影数 据，重建得到被照射部位的三维断层图像。由于旋转装置无需连续多周旋转，不用担心由于连续多周的旋转 而使线缆绞缠在一起，因此，探测装置上采集的海量投影数据可以通 过光缆、网线等线路传输到后端的数据处理装置中。相比无线传输， 有线传输的数据信号传输速度更快，信噪比更高，其抗电磁干扰能力 更强，从而能够更快的成像，并且数据信号的质量也得到提高，从而 提高成像精度。根据本专利技术的另一方面，提供一种用于利用前述的X射线CT设 备对被检测对象进行X射线CT成像的图像重建方法，包括步骤(a)设置重建被检测对象的断层图像的层数i: 1一N，其中N为正整数； (b)对已获得的投影数据进行滤波；(C)选择第i个断层所在的完整的单方向螺旋扫描角度内的投影数据，其中单方向螺旋扫描角度小于或等于360度；(d)将所选择的第i个断层的投影数据反投影到第i个断层图像的对应像素点上，完成第i个断层的图像重建；(e)重 复步骤(c) 一 (d)，直到i=N，从而完成被检测对象整个图像的重 建。根据本专利技术的还一方面，提供一种X射线CT成像方法，包括步骤驱动旋转装置连续往复地做小于或等于360度的旋转运动；通过随旋转装置旋转的X射线发生装置向被检测对象提供X射线辐射，同时探测通过被检测对象的X射线作为投影数据；利用线缆将所探 测到的投影数据传输至数据处理装置；以及在所述数据处理装置处对所传输的投影数据进行处理，以重建物体的三维立体图像。附图说明图1是根据本专利技术实施例的X射线CT设备的示意性框图2是根据本专利技术实施例的X射线CT设备的扫描示意图； 图3是根据本专利技术实施例的X射线CT设备的一种示例； 图4是根据本专利技术实施例的X射线CT设备的X射线扫描路径 示意图5是根据本专利技术实施例的X射线CT设备中采用脉冲方式的X 射线发生装置的操作、旋转装置的旋转、以及探测装置的数据采集的 同步示意图6是在做^360度的往复旋转扫描以对被检测对象进行检测的 情况下选择用于重建其中 一个断层的投影数据的方法示例；图7是在做^ 360度的往复旋转扫描以对被检测对象进行检测的 情况下的一种示例性重建方法的流程图；以及图8是将根据本专利技术实施例的X射线CT设备应用于口腔部位扫 描的示意图。具体实施例方式以下将参考附图描述本专利技术。在附图中，相同的附图标记表示相 同的部件。对本专利技术的具体实施例的描述旨在解释本专利技术，而并不是 对本专利技术范围的限定。如图1一2所示，根据本专利技术实施例的X射线CT设备，包括支 撑装置l、旋转装置2、 X射线发生装置3、探测装置4、驱动装置5、 控制装置6和数据处理装置7。所述旋转装置2可旋转地支撑在所述 支撑装置1上。所述X射线发生装置3设置在所述旋转装置2上， 用于向被检测对象P辐射X射线，其中所述X射线发生装置3可以 釆用诸如X射线加速器、X光机、或者放射性同位素等任何适当的 形式。X射线发生装置3也可以采用弧形的靶面，利用电磁场控制电 子束快速扫描打靶，产生沿弧形靶面扫描的X射线束，代替沿旋转 装置2旋转运动的X射线发生装置3。由于这种电磁场控制的电子束 能够实现快速扫描打靶，因此这种X射线发生装置能够完成快速的8圆周扫描。此外，在X射线发生装置3采用X光机形式的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｘ射线ＣＴ设备，包括：　　　　支撑装置；　　　　可旋转地支撑在所述支撑装置上的旋转装置；　　　　Ｘ射线发生装置，设置在所述旋转装置上，用于向被检测对象辐射Ｘ射线；　　　　探测装置，所述探测装置固定在所述旋转装置上并且与Ｘ射线发生装置相对，用于探测透射通过所述被检测对象的Ｘ射线作为投影数据；　　　　驱动装置，所述驱动装置与旋转装置连接，用于驱动所述旋转装置使其连续往复地做小于或等于３６０度的旋转；　　　　控制装置，用于控制Ｘ射线ＣＴ扫描过程，以及　　　　与所述探测装置之间通过线缆通信的数据处理装置，用于接收和处理通过所述线缆从所述探测装置传输来的所述投影数据，以重建被检测对象的图像。

【技术特征摘要】
1.一种X射线CT设备，包括支撑装置；可旋转地支撑在所述支撑装置上的旋转装置；X射线发生装置，设置在所述旋转装置上，用于向被检测对象辐射X射线；探测装置，所述探测装置固定在所述旋转装置上并且与X射线发生装置相对，用于探测透射通过所述被检测对象的X射线作为投影数据；驱动装置，所述驱动装置与旋转装置连接，用于驱动所述旋转装置使其连续往复地做小于或等于360度的旋转；控制装置，用于控制X射线CT扫描过程，以及与所述探测装置之间通过线缆通信的数据处理装置，用于接收和处理通过所述线缆从所述探测装置传输来的所述投影数据，以重建被检测对象的图像。2. 根据权利要求1所述的X射线CT设备，其中，所述驱动装置包括电动机；驱动部件，所述驱动部件连接在电动机的驱动轴与旋转装置之 间，以通过电动机的驱动轴的旋转带动旋转装置旋转；以及安装在电动机上并且与所述控制装置通信连接的角度测量装置， 用于检测电动机的驱动轴所转过的角度；其中，所述控制装置根据角度测量装置的检测结果，控制旋转装 置的旋转方向和角度。3. 根据权利要求1所述的X射线CT设备，还包括固定在所述 支撑装置上并且与所述控制装置通信连接的角度测量装置，用于检测 所述旋转装置围绕旋转中心所转过的角度。4. 根据权利要求2或3所述的X射线CT设备，所述角度测量装置是编码器。5. 根据权利要求3所述的X射线CT设备，所述驱动装置包括 电动机；以及驱动部件，所述驱动部件连接在电动机的驱动轴与旋转装置之间，以驱动旋转装置旋转；其中，所述控制装置根据所述角度测量装置的检测结果，控制旋 转装置的旋转方向和角度。6. 根据权利要求2或5所述的X射线CT设备，所述驱动部件是驱动带或者驱动齿轮。7. 根据权利要求1所述的X射线CT设备，还包括用于承载所 述线缆的线缆承载装置，所述线缆承载装置固定在旋转装置上，并且 随着旋转装置的旋转而运动。8. 根据权利要求7所述的X...

【专利技术属性】
技术研发人员：康克军，陈志强，张丽，李元景，李亮，邢宇翔，刘不腐，杨光，孙尚民，
申请(专利权)人：清华大学，同方威视技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]