有效
直线扫描CT成像系统和方法
张丽、陈志强、沈乐、赵眺、孙运达、黄清萍、梁午阳、刘俊豪
清华大学
张
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陈
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沈
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摘要
提供一种直线扫描CT成像系统和方法,该系统包括:传送装置,用于使扫描对象在扫描通道中沿预定的传送方向移动;射线源,射线源用于交替发出射线束以形成扫描区域;探测器,探测器包括第一探测器和第二探测器;第一探测器用于探测在扫描对象穿过扫描区域的过程中,射线束透过扫描对象后形成的第一投影数据;第二探测器用于探测在扫描对象穿过扫描区域的过程中,射线束透过扫描对象后形成的第二投影数据;成像装置,根据第二投影数据,生成扫描对象的数字化射线图像,以及根据第一投影数据和第二投影数据,得到扫描对象的计算机断层扫描图像。
1.一种直线扫描CT成像系统,其中,所述系统包括:传送装置,用于使扫描对象在扫描通道中沿预定的传送方向移动,其中,所述传送装置包括供所述扫描对象放置的传送表面;m个射线源,所述m个射线源用于交替发出射线束以形成扫描区域,其中,所述m个射线源位于所述扫描通道的一侧,m为大于等于2的正整数,所述m个射线源沿第一直线依次间隔布置,所述第一直线为沿第一方向延伸的假想直线,所述第一方向垂直于所述传送表面;以及n个探测器,所述n个探测器用于探测在所述扫描对象穿过所述扫描区域的过程中,所述射线束透过所述扫描对象后形成的投影数据,其中,所述n个探测器位于所述扫描通道的另一侧,所述n个探测器沿所述传送方向依次间隔布置,n为大于等于3的正整数,其中,所述n个探测器包括n1个第一探测器和n2个第二探测器,n1为大于等于2的正整数,n2为大于等于1的正整数,至少一个所述第二探测器与每一个所述第一探测器均不相同;所述n1个第一探测器用于探测在所述扫描对象穿过所述扫描区域的过程中,所述射线束透过所述扫描对象后形成的第一投影数据;所述n2个第二探测器用于探测在所述扫描对象穿过所述扫描区域的过程中,所述射线束透过所述扫描对象后形成的第二投影数据;以及所述系统还包括成像装置,所述成像装置用于:根据所述第二投影数据,生成所述扫描对象的数字化射线图像;以及,根据所述第一投影数据和所述第二投影数据,生成所述扫描对象的计算机断层扫描图像,以使得所述成像系统能够通过一次扫描同时进行数字化射线成像和计算机断层扫描成像,其中,所述数字化射线图像的分辨率高于所述计算机断层扫描图像的分辨率;其中,至少一个所述第二探测器包括k个子探测器,k为大于等于2的正整数,所述k个子探测器沿所述传送方向依次间隔排列;所述k个子探测器中任意两个相邻的子探测器之间沿所述传送方向的排列间隔小于所述n1个第一探测器中任意两个相邻的第一探测器之间沿所述传送方向的排列间隔;所述成像装置用于:组合所述k个子探测器的第二投影数据,以生成所述扫描对象的数字化射线图像。
2.如权利要求1所述的系统,其中,至少一个所述第二探测器的分辨率高于每一个所述第一探测器的分辨率。
3.如权利要求2所述的系统,其中,至少一个所述第二探测器的像素个数大于每一个所述第一探测器的像素个数;和/或,至少一个所述第二探测器的像素尺寸小于每一个所述第一探测器的像素尺寸。
4.如权利要求1-3中任一项所述的系统,其中,至少一个所述第二探测器与每一个所述第一探测器的晶体材料不同;和/或,至少一个所述第二探测器与每一个所述第一探测器沿射线入射方向的厚度不同。
5.如权利要求4所述的系统,其中,至少一个所述第二探测器的晶体余晖少于每一个所述第一探测器的晶体余晖;和/或,至少一个所述第二探测器的探测效率优于每一个所述第一探测器的探测效率。
6.如权利要求1-3和5中任一项所述的系统,其中,所述第一探测器包括多个第一探测器模块,所述第二探测器包括多个第二探测器模块,所述多个第一探测器模块的排列方式与所述多个第二探测器模块的排列方式不同。
7.如权利要求4所述的系统,其中,所述第一探测器包括多个第一探测器模块,所述第二探测器包括多个第二探测器模块,所述多个第一探测器模块的排列方式与所述多个第二探测器模块的排列方式不同。
8.如权利要求1-3、5和7中任一项所述的系统,其中,所述n1个第一探测器分别为线性探测器阵列;和/或,所述n2个第二探测器分别为线性探测器阵列。
9.如权利要求4所述的系统,其中,所述n1个第一探测器分别为线性探测器阵列;和/或,所述n2个第二探测器分别为线性探测器阵列。
10.如权利要求1-3、5和7中任一项所述的系统,其中,所述n1个第一探测器分别为线性探测器阵列;和/或,至少一个所述第二探测器包括沿所述第一方向布置的竖臂探测器和沿第二方向布置的横臂探测器,其中,所述第二方向与所述传送方向和所述第一方向两者均相交。
11.如权利要求4所述的系统,其中,所述n1个第一探测器分别为线性探测器阵列;和/或,至少一个所述第二探测器包括沿所述第一方向布置的竖臂探测器和沿第二方向布置的横臂探测器,其中,所述第二方向与所述传送方向和所述第一方向两者均相交。
12.如权利要求1-3、5和7中任一项所述的系统,其中,所述n1个第一探测器分别为线性探测器阵列;和/或,至少一个所述第二探测器包括沿所述第一方向布置的竖臂探测器、沿第二方向布置的第一横臂探测器和沿第二方向布置的第二横臂探测器,其中,所述第一横臂探测器和所述第二横臂探测器在第一方向上分别位于所述竖臂探测器的上侧和下侧,所述第二方向与所述传送方向和所述第一方向两者均相交。
13.如权利要求4所述的系统,其中,所述n1个第一探测器分别为线性探测器阵列;和/或,至少一个所述第二探测器包括沿所述第一方向布置的竖臂探测器、沿第二方向布置的第一横臂探测器和沿第二方向布置的第二横臂探测器,其中,所述第一横臂探测器和所述第二横臂探测器在第一方向上分别位于所述竖臂探测器的上侧和下侧,所述第二方向与所述传送方向和所述第一方向两者均相交。
14.如权利要求1-3、5、7、9、11和13中任一项所述的系统,其中,所述n个探测器包括仅1个第二探测器,在所述1个第二探测器沿所述传送方向的两侧,分别布置有至少一个所述第一探测器。
15.如权利要求14所述的系统,其中,所述1个第二探测器和所述第一直线两者所在的平面与所述传送方向垂直。
16.如权利要求10所述的系统,其中,所述横臂探测器包括多个探测器模块,所述多个探测器模块依次首尾相连。
17.如权利要求11所述的系统,其中,所述横臂探测器包括多个探测器模块,所述多个探测器模块依次首尾相连。
18.如权利要求12所述的系统,其中,所述横臂探测器包括多个探测器模块,所述多个探测器模块依次首尾相连。
19.如权利要求13所述的系统,其中,所述横臂探测器包括多个探测器模块,所述多个探测器模块依次首尾相连。
20.如权利要求10所述的系统,其中,所述横臂探测器包括多个探测器模块,所述多个探测器模块在所述第二方向上间隔排布。
21.如权利要求11所述的系统,其中,所述横臂探测器包括多个探测器模块,所述多个探测器模块在所述第二方向上间隔排布。
22.如权利要求12所述的系统,其中,所述横臂探测器包括多个探测器模块,所述多个探测器模块在所述第二方向上间隔排布。
23.如权利要求13所述的系统,其中,所述横臂探测器包括多个探测器模块,所述多个探测器模块在所述第二方向上间隔排布。
24.如权利要求16-19中任一项所述的系统,其中,每一个所述探测器模块的受光面与第二直线垂直,所述第二直线为连接第i个射线源与所述受光面上的预定点的直线,所述预定点位于所述受光面的边界上或位于所述受光面内,i为大于等于1且小于等于m的正整数。
25.如权利要求12所述的系统,其中,所述传送装置包括多个传送辊,在所述传送方向上,所述第二横臂探测器位于相邻的两个传送辊之间的间隙处。
26.如权利要求13所述的系统,其中,所述传送装置包括多个传送辊,在所述传送方向上,所述第二横臂探测器位于相邻的两个传送辊之间的间隙处。
27.如权利要求1-3、5、7、9、11、13、16-23、25和26中任一项所述的系统,其中,所述第二探测器的数量n2大于等于2,n2个第二探测器和n1个第一探测器沿所述传送方向交替布置。
28.如权利要求27所述的系统,其中,在所述n2个第二探测器中,1个第二探测器和所述第一直线两者所在的平面与所述传送方向垂直,其他第二探测器和所述第一直线两者所在的平面与所述传送方向的夹角大于90°或小于90°。
29.如权利要求4所述的系统,其中,所述第二探测器的数量n2大于等于2,n2个第二探测器和n1个第一探测器沿所述传送方向交替布置。
30.如权利要求29所述的系统,其中,在所述n2个第二探测器中,1个第二探测器和所述第一直线两者所在的平面与所述传送方向垂直,其他第二探测器和所述第一直线两者所在的平面与所述传送方向的夹角大于90°或小于90°。
31.如权利要求24所述的系统,其中,所述第二探测器的数量n2大于等于2,n2个第二探测器和n1个第一探测器沿所述传送方向交替布置。
32.如权利要求31所述的系统,其中,在所述n2个第二探测器中,1个第二探测器和所述第一直线两者所在的平面与所述传送方向垂直,其他第二探测器和所述第一直线两者所在的平面与所述传送方向的夹角大于90°或小于90°。
33.如权利要求27所述的系统,其中,在所述n2个第二探测器中,每一个所述第二探测器均包括沿所述第一方向布置的竖臂探测器和沿第二方向布置的横臂探测器,其中,所述第二方向与所述传送方向和所述第一方向两者均相交。
34.如权利要求28所述的系统,其中,在所述n2个第二探测器中,每一个所述第二探测器均包括沿所述第一方向布置的竖臂探测器和沿第二方向布置的横臂探测器,其中,所述第二方向与所述传送方向和所述第一方向两者均相交。
35.如权利要求29-32中任一项所述的系统,其中,在所述n2个第二探测器中,每一个所述第二探测器均包括沿所述第一方向布置的竖臂探测器和沿第二方向布置的横臂探测器,其中,所述第二方向与所述传送方向和所述第一方向两者均相交。
36.如权利要求33或34所述的系统,其中,每一个所述第二探测器的竖臂探测器和横臂探测器相交形成的平面均延伸经过所述第一直线。
37.如权利要求35所述的系统,其中,每一个所述第二探测器的竖臂探测器和横臂探测器相交形成的平面均延伸经过所述第一直线。
38.如权利要求1-3、5、7、9、11、13、15-23、25、26、28-34和37中任一项所述的系统,其中,所述扫描通道为直线通道。
39.如权利要求4所述的系统,其中,所述扫描通道为直线通道。
40.一种直线扫描CT成像方法,其中,所述方法包括:使传送装置带动扫描对象在扫描通道中沿预定的传送方向运动,其中,传送装置包括供所述扫描对象放置的传送表面;使m个射线源交替发出射线束以形成扫描区域,其中,所述m个射线源位于所述扫描通道的一侧, m为大于等于2的正整数;使所述扫描对象穿过所述扫描区域;在所述扫描对象穿过所述扫描区域的过程中,使n个探测器探测所述射线束透过所述扫描对象后形成的投影数据,其中,所述n个探测器位于所述扫描通道的另一侧,所述n个探测器沿所述传送方向依次间隔布置,n为大于等于3的正整数,其中,所述n个探测器包括n1个第一探测器和n2个第二探测器,n1为大于等于2的正整数,n2为大于等于1的正整数,至少一个所述第二探测器与每一个所述第一探测器均不相同;所述使n个探测器探测所述射线束透过所述扫描对象后形成的投影数据包括:使所述n1个第一探测器探测所述射线束透过所述扫描对象后形成的第一投影数据;以及使所述n2个第二探测器探测所述射线束透过所述扫描对象后形成的第二投影数据;以及所述方法还包括:根据所述第二投影数据,生成所述扫描对象的数字化射线图像;以及,根据所述第一投影数据和所述第二投影数据,生成所述扫描对象的计算机断层扫描图像,以使得能够通过一次扫描同时进行数字化射线成像和计算机断层扫描成像,其中,所述数字化射线图像的分辨率高于所述计算机断层扫描图像的分辨率,其中,至少一个所述第二探测器包括k个子探测器,k为大于等于2的正整数,所述k个子探测器沿所述传送方向依次间隔排列;所述k个子探测器中任意两个相邻的子探测器之间沿所述传送方向的排列间隔小于所述n1个第一探测器中任意两个相邻的第一探测器之间沿所述传送方向的排列间隔,所述根据所述第二投影数据,生成所述扫描对象的数字化射线图像包括:组合所述k个子探测器的第二投影数据,以生成所述扫描对象的数字化射线图像。
41.如权利要求40所述的方法,其中,至少一个所述第二探测器包括沿第一方向布置的竖臂探测器和沿第二方向布置的横臂探测器,其中,所述第二方向与所述传送方向和所述第一方向两者均相交,所述根据所述第二投影数据,生成所述扫描对象的数字化射线图像还包括:对所述竖臂探测器和所述横臂探测器探测到的第二投影数据进行比例调整,然后组合生成所述扫描对象的数字化射线图像。



