專利名稱：一種靜態(tài)ct掃描儀及其散射x光子校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，尤其涉及一種靜態(tài)CT掃描儀及其散射X光子校正方法。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)體層攝影(computed tomography, CT)掃描儀是ー種功能強(qiáng)大的醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備，其利用X射線對(duì)人體某一范圍進(jìn)行逐層橫斷掃描，獲取投影信息，再由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖像重建。X射線的成像過程主要為X射線源產(chǎn)生X光子，X光子在X射線源的焦點(diǎn)處以直線路徑向各個(gè)方向發(fā)射。在進(jìn)入成像物體的X光子中，一部分被成像物體的原子直接吸收；一部分則直接穿透成像物體到達(dá)與X射線源相対的探測器，這部分X光子 即直射X光子，它們的信息也正是成像所需的。然而，實(shí)際過程中，還有一部分X光子會(huì)與成像物體的原子發(fā)生碰撞，而改變運(yùn)動(dòng)方向，并損失部分能量，這部分X光子即散射X光子。由于這部分X光子不符合圖像重建，因此即使這部分X光子到達(dá)探測器，也無法對(duì)成像作出貢獻(xiàn)，因此，如果不能剔除這部分X光子，反而將增加重建圖像的噪聲。如圖I所示，對(duì)于圖像重建來說，為獲得較佳質(zhì)量的CT圖像，一般均希望由X射線源I發(fā)射的X光子只有直射部分到達(dá)探測器2，由此，根據(jù)X射線源I的焦點(diǎn)和探測器2上的入射點(diǎn)即可以確定X光子的路徑；但是，在實(shí)際成像過程中，部分散射X光子也能進(jìn)入探測器，由此導(dǎo)致難于準(zhǔn)確地確定X光子的路徑，從而影響CT圖像的質(zhì)量。為解決X光子散射的問題，目前使用的一種傳統(tǒng)CT掃描儀中，探測器2以X射線源I的焦點(diǎn)為圓心，在X射線源I朝向探測器2的一側(cè)設(shè)置前準(zhǔn)直器3，并在探測器2朝向X射線源I的一側(cè)設(shè)置指向所述X射線源I的焦點(diǎn)的后準(zhǔn)直器4，探測器2和X射線源I圍繞人體旋轉(zhuǎn)掃描，以獲取投影信息，如圖2所示。這種CT掃描儀通過所述前準(zhǔn)直器3來限制X射線的范圍，并通過所述后準(zhǔn)直器4進(jìn)ー步吸收與其方向不一致的散射X光子，以抑制散射X光子的干擾，提高信噪比，實(shí)現(xiàn)較準(zhǔn)確的斷層圖像重建。但是，這種傳統(tǒng)CT掃描儀通常存在輻射劑量偏高、成像時(shí)間較長、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)營成本高等缺點(diǎn)。為此，公布號(hào)為CN102379716A的中國發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種靜態(tài)CT掃描儀及其掃描方法，該靜態(tài)CT掃描儀提出了采用基于碳納米管場發(fā)射陰極X射線管的環(huán)形X射線源和基于碲鋅鎘能量分辨探測器的環(huán)形探測器系統(tǒng)研制醫(yī)用靜態(tài)能量分辨CT掃描儀的方案，用于解決上述問題。然而，在該方案中，由于每個(gè)X射線管對(duì)應(yīng)的弧形探測器難于以該X射線管為圓心，因此，難于采用傳統(tǒng)的準(zhǔn)直器來抑制散射X光子對(duì)成像的影響，進(jìn)而導(dǎo)致CT圖像質(zhì)量較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種靜態(tài)CT掃描儀及其散射X光子校正方法，以提高探測器采集的投影數(shù)據(jù)的信噪比，減少散射X光子對(duì)CT掃描儀成像質(zhì)量的影響。解決本發(fā)明的技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種靜態(tài)CT掃描儀，其包括X射線源系統(tǒng)、探測器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)及電源系統(tǒng)。所述X射線源系統(tǒng)包括ー個(gè)環(huán)形X射線源及ー個(gè)設(shè)置于所述環(huán)形X射線源出ロ處的環(huán)形前準(zhǔn)直器，所述環(huán)形X射線源包括若干個(gè)基于碳納米管的X射線源模塊，所述環(huán)形前準(zhǔn)直器上分布有若干個(gè)用于對(duì)X射線的出射范圍進(jìn)行限制的準(zhǔn)直器狹縫，每個(gè)所述X射線源模塊對(duì)應(yīng)一個(gè)所述準(zhǔn)直器狹縫；所述探測器系統(tǒng)用于接收所述X射線源系統(tǒng)發(fā)射的X射線束，所述探測器系統(tǒng)包括位于所述環(huán)形前準(zhǔn)直器內(nèi)側(cè)的兩個(gè)環(huán)形探測器，所述兩個(gè)環(huán)形探測器之間具有對(duì)應(yīng)所述準(zhǔn)直器狹縫的夾縫，每個(gè)所述環(huán)形探測器由若干個(gè)探測器模塊組成；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接所述探測器系統(tǒng)，用于對(duì)所述探測器系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；所述計(jì)算機(jī)和所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接；所述電源系統(tǒng)分別連接所述X射線源系統(tǒng)、所述探測器系統(tǒng)和所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以提供所需的高壓和普通電源。每個(gè)所述探測器模塊均包括相互連接的探測區(qū)和非探測區(qū)，所述探測區(qū)靠近所述夾縫，所述非探測區(qū)遠(yuǎn)離所述夾縫，所述環(huán)形前準(zhǔn)直器的照射范圍 完全覆蓋其內(nèi)側(cè)的所述探測器模塊的探測區(qū)，以避免非探測區(qū)被X射線照射，降低掃描物體所接收的吸收劑量；所述探測器系統(tǒng)進(jìn)一歩包括兩個(gè)環(huán)形后準(zhǔn)直器及兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器，所述兩個(gè)環(huán)形后準(zhǔn)直器設(shè)置于所述兩個(gè)環(huán)形探測器的內(nèi)側(cè)，且分別位于對(duì)應(yīng)探測器模塊的探測區(qū)和非探測區(qū)的連接處，用于對(duì)X射線中的散射X光子進(jìn)行限制；所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器和所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接，且分別對(duì)應(yīng)地設(shè)置于所述兩個(gè)環(huán)形后準(zhǔn)直器背離所述探測器模塊的探測區(qū)的ー側(cè)；所述計(jì)算機(jī)對(duì)所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后進(jìn)行圖像重建。本發(fā)明ー較佳實(shí)施例中，每一所述環(huán)形監(jiān)測探測器均由若干個(gè)監(jiān)測探測器模塊組成。本發(fā)明ー較佳實(shí)施例中，所述若干個(gè)監(jiān)測探測器模塊等間距地間隔設(shè)置于對(duì)應(yīng)的所述環(huán)形后準(zhǔn)直器背離所述探測器模塊的探測區(qū)的ー側(cè)。本發(fā)明ー較佳實(shí)施例中，所述環(huán)形監(jiān)測探測器采用近似或插值的方式來獲取間隔處無所述監(jiān)測探測器模塊的區(qū)域的散射光子計(jì)數(shù)和能譜分布。本發(fā)明ー較佳實(shí)施例中，所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器和所述兩個(gè)環(huán)形探測器同時(shí)啟動(dòng)、同步工作。本發(fā)明ー較佳實(shí)施例中，所述兩個(gè)環(huán)形后準(zhǔn)直器垂直于所述兩個(gè)環(huán)形探測器且相互平行。本發(fā)明ー較佳實(shí)施例中，所述若干個(gè)探測器模塊為能夠?qū)光子進(jìn)行能量分辨的基于締鋒鋪的聞?dòng)?jì)數(shù)率探測器ホ旲塊。本發(fā)明ー較佳實(shí)施例中，所述兩個(gè)環(huán)形探測器之間的夾縫的間距大于0且小于5mm o本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述環(huán)形X射線源和所述兩個(gè)環(huán)形探測器的直徑范圍為
0.2m 至 I. 5mo本發(fā)明另外提供ー種上述的靜態(tài)CT掃描儀的散射X光子校正方法，其包括如下步驟所述兩個(gè)環(huán)形探測器和所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器同時(shí)分別探測所述環(huán)形X射線源發(fā)射的X射線束；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別采集所述探測器系統(tǒng)輸出的投影數(shù)據(jù)和所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器輸出的數(shù)據(jù)；所述計(jì)算機(jī)根據(jù)所述探測器系統(tǒng)輸出的投影數(shù)據(jù)，按照預(yù)設(shè)規(guī)則和比例與所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器輸出的數(shù)據(jù)相減，即得到經(jīng)過散射校正的投影數(shù)據(jù)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的靜態(tài)CT掃描儀具有以下優(yōu)點(diǎn)其一，所述環(huán)形前準(zhǔn)直器的照射范圍完全覆蓋其內(nèi)側(cè)的所述探測器模塊的探測區(qū)，可以有效地通過限制照射范圍來降低成像物體的吸收劑量，同時(shí)減少散射光子的來源；其ニ，在兩個(gè)環(huán)形探測器的內(nèi)側(cè)設(shè)置兩個(gè)環(huán)形后準(zhǔn)直器，所述兩個(gè)環(huán)形后準(zhǔn)直器分別位于對(duì)應(yīng)探測器模塊的探測區(qū)和非探測區(qū)的連接處，用于對(duì)散射光子進(jìn)行限制，以在所述環(huán)形前準(zhǔn)直器的基礎(chǔ)上進(jìn)一步減小X散射光子的影響；其三，利用設(shè)置于所述兩個(gè)環(huán)形后準(zhǔn)直器背離所述探測器模塊的探測區(qū)的ー側(cè)的兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器，可以有效地獲取散射X光子的數(shù)據(jù)，用于校正探測器模塊獲取的數(shù)據(jù)，以提高探測器模塊采集的投影數(shù)據(jù)的信噪比，減少散射X光子對(duì)靜態(tài)CT掃描儀成像質(zhì)量的影響；其四，所述靜態(tài)CT掃描儀采用基于碳納米管的X射線源模塊，可有效縮短成像時(shí)間，且其整體結(jié)構(gòu)較簡單，較易于維護(hù)，運(yùn)營成本更低。此外，本發(fā)明提供的散射 X光子校正方法易于實(shí)現(xiàn)對(duì)散射X光子的校正，可以有效地校正探測器模塊獲取的數(shù)據(jù)，提高探測器模塊采集的投影數(shù)據(jù)的信噪比，減少散射X光子對(duì)靜態(tài)CT掃描儀成像質(zhì)量的影響。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步說明，附圖中圖I是X光子路徑示意圖。圖2是傳統(tǒng)CT掃描儀的成像過程示意圖。圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的靜態(tài)CT掃描儀的系統(tǒng)組成示意圖。圖4是圖3所述靜態(tài)CT掃描儀的軸向剖面的組成示意圖。圖5是圖4所述靜態(tài)CT掃描儀未包括環(huán)形監(jiān)測探測器的立體示意圖。圖6是圖5所示靜態(tài)CT掃描儀的分解示意圖。圖7是圖4所示靜態(tài)CT掃描儀的環(huán)形監(jiān)測探測器的一種設(shè)置示意圖。圖8是圖4所示靜態(tài)CT掃描儀的環(huán)形監(jiān)測探測器的另ー種設(shè)置示意圖。圖9是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的圖3所示靜態(tài)CT掃描儀的散射X光子校正方法的流程圖。圖IOa是直射區(qū)域內(nèi)散射光子的能譜分布圖。圖IOb是參考區(qū)域內(nèi)散射光子的能譜分布圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)ー步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。 請(qǐng)參閱圖3，本發(fā)明第一實(shí)施例提供一種靜態(tài)CT掃描儀100，其包括X射線源系統(tǒng)10，探測器系統(tǒng)20，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)30、計(jì)算機(jī)40和電源系統(tǒng)50。請(qǐng)ー并參閱圖4至圖6，所述X射線源系統(tǒng)10包括一個(gè)環(huán)形X射線源11及ー個(gè)環(huán)形前準(zhǔn)直器13，所述環(huán)形X射線源11用于發(fā)射X射線，其包括若干個(gè)基于碳納米管的X射線源模塊111 ;所述環(huán)形前準(zhǔn)直器13設(shè)置于所述環(huán)形X射線源11的出口處，所述環(huán)形前準(zhǔn)直器13上分布有若干個(gè)準(zhǔn)直器狹縫131，所述準(zhǔn)直器狹縫131用于對(duì)所述環(huán)形X射線源11發(fā)射的X射線進(jìn)行限制；每一個(gè)所述X射線源模塊111均對(duì)應(yīng)ー個(gè)所述準(zhǔn)直器狹縫131。所述探測器系統(tǒng)20用于接收所述X射線源系統(tǒng)10發(fā)射的X射線，所述探測器系統(tǒng)20包括位于所述環(huán)形前準(zhǔn)直器13的內(nèi)側(cè)的兩個(gè)環(huán)形探測器21、兩個(gè)環(huán)形后準(zhǔn)直器23及兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器25。所述兩個(gè)環(huán)形探測器21的形狀和大小相同且同軸設(shè)置，所述兩個(gè)環(huán)形探測器21之間具有對(duì)應(yīng)所述準(zhǔn)直器狹縫131的夾縫211，每個(gè)所述環(huán)形探測器21均由若干個(gè)探測器模塊213組成；每個(gè)所述探測器模塊213均包括相互連接的探測區(qū)2131和非探測區(qū)2133，所述探測區(qū)2131靠近所述夾縫211，所述非探測區(qū)2133遠(yuǎn)離所述夾縫211，所述環(huán)形前準(zhǔn)直器13的照射范圍完全覆蓋其內(nèi)側(cè)的所述探測器模塊213的探測區(qū)2131。所述若干個(gè)探測器模塊213為能量分辨計(jì)數(shù)探測器模塊。相對(duì)于傳統(tǒng)探測器，能量分辨計(jì)數(shù)探測器可以對(duì)每個(gè)X光子進(jìn)行能量分辨(探測器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)處理ー個(gè)X光子大約需要幾百納秒的 時(shí)間)，不但通過設(shè)閾值，將小的噪聲信號(hào)拒之門外，從抑制噪聲方面提高了信噪比，而且獲取了每個(gè)X光子的能量信息，從信息増加方面提高了信噪比。這種成像方式可以將輻射劑量降低一半。于本實(shí)施例中，優(yōu)選采用基于碲鋅鎘的高計(jì)數(shù)率探測器模塊。碲鋅鎘的高計(jì)數(shù)率探測器模塊屬于能量分辨計(jì)數(shù)探測器的ー種，具有較高的信噪比。優(yōu)選地，所述環(huán)形前準(zhǔn)直器13的照射范圍正好完全覆蓋其內(nèi)側(cè)的所述探測器模塊213的探測區(qū)2131，由此，既可剛好避免非探測區(qū)2133被X射線照射，降低掃描物體所接收的吸收劑量，又可避免所述環(huán)形前準(zhǔn)直器13過多地限制了投射至相對(duì)位置的所述探測器模塊213的探測區(qū)2131上的X射線。進(jìn)ー步地，所述環(huán)形X射線源11與所述兩個(gè)環(huán)形探測器21的直徑范圍為0. 2m至
I.5m,優(yōu)選的為lm。進(jìn)ー步地，所述兩個(gè)環(huán)形探測器21之間的夾縫211的間距優(yōu)選大于0且小于5mm。所述兩個(gè)環(huán)形后準(zhǔn)直器23設(shè)置于所述兩個(gè)環(huán)形探測器21的內(nèi)側(cè)，且分別位于對(duì)應(yīng)探測器模塊213的探測區(qū)2131和非探測區(qū)2133的連接處，用于對(duì)X射線中的散射光子進(jìn)行限制。所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器25分別對(duì)應(yīng)地設(shè)置于所述兩個(gè)環(huán)形后準(zhǔn)直器23背離所述探測器模塊213的探測區(qū)2131的ー側(cè)，即所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器25沿軸線方向分別設(shè)置于所述兩個(gè)探測器模塊213的外側(cè)，以獲取散射X光子的數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，所述兩個(gè)環(huán)形后準(zhǔn)直器23垂直于所述兩個(gè)環(huán)形探測器21且相互平行。本實(shí)施例中，所述若干個(gè)監(jiān)測探測器模塊251也為基于碲鋅鎘的高計(jì)數(shù)率探測器模塊，其能夠?qū)光子進(jìn)行能量分辨。如圖7所示，本實(shí)施例中，每一所述環(huán)形監(jiān)測探測器25均由若干個(gè)監(jiān)測探測器模塊251組成，所述若干個(gè)監(jiān)測探測器模塊251依次相接環(huán)繞形成所述環(huán)形監(jiān)測探測器25。當(dāng)然，所述若干個(gè)監(jiān)測探測器模塊251的設(shè)置方式并不局限于本實(shí)施例，只要所述若干個(gè)監(jiān)測探測器模塊251構(gòu)成的所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器25可以有效地獲取X散射光子的數(shù)據(jù)即可。如圖8所示，所述若干個(gè)監(jiān)測探測器模塊251等間距地間隔設(shè)置于對(duì)應(yīng)的所述環(huán)形后準(zhǔn)直器23背離所述探測器模塊213的探測區(qū)2131的ー側(cè)，由此，可以減少所述監(jiān)測探測器模塊251的數(shù)量?？梢岳斫獾氖?，此時(shí)相鄰的兩個(gè)所述監(jiān)測探測器模塊251之間，存在未設(shè)置所述監(jiān)測探測器模塊251的間隔空間。此種情況下，所述環(huán)形監(jiān)測探測器25采用近似或插值的方式來獲取間隔處無所述監(jiān)測探測器模塊251的區(qū)域的散射光子計(jì)數(shù)和能譜分布。優(yōu)選地，所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器25和所述兩個(gè)環(huán)形探測器21同時(shí)啟動(dòng)、同步エ作。由此，可以保證所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器25和所述兩個(gè)環(huán)形探測器21工作時(shí)間的一致性，進(jìn)而使所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器25獲得散射X光子數(shù)據(jù)和所述兩個(gè)環(huán)形探測器21獲得的X射線光子數(shù)據(jù)具有時(shí)間上的相關(guān)性。所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)30連接所述探測器系統(tǒng)20和所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器25，用于對(duì)所述探測器系統(tǒng)20和所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器25輸出的信號(hào)進(jìn)行采集。所述計(jì)算機(jī)40和所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)30相連接，以對(duì)所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)30采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，井根據(jù)處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建。

本實(shí)施例中，所述計(jì)算機(jī)40根據(jù)所述探測器系統(tǒng)20和所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器25輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行散射X光子校正，以重建獲得較佳質(zhì)量的圖像。所述電源系統(tǒng)50分別連接所述X射線源系統(tǒng)10、所述探測器系統(tǒng)20、所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)30和所述計(jì)算機(jī)40，以提供所需的高壓和普通電源?？梢岳斫獾氖?，所述環(huán)形X射線源11發(fā)射的X光子依次通過所述環(huán)形前準(zhǔn)直器13的準(zhǔn)直器狹縫131和所述兩個(gè)環(huán)形探測器21之間的夾縫211投射到相對(duì)位置的所述探測器模塊213的探測區(qū)2131上?？梢岳斫獾氖牵緦?shí)施例中的所述“環(huán)形”可以為圓形、橢圓形等，本發(fā)明并不以此為限。請(qǐng)參閱圖9，本發(fā)明第二實(shí)施例提供所述靜態(tài)CT掃描儀100的散射X光子校正方法，其包括如下步驟Slll :所述兩個(gè)環(huán)形探測器21和所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器25同時(shí)分別探測所述環(huán)形X射線源11發(fā)射的X射線束?？梢岳斫獾氖?，所述兩個(gè)環(huán)形探測器21探測的X射線束包括所述環(huán)形X射線源11發(fā)射的直射光子和途經(jīng)成像物體而產(chǎn)生的內(nèi)側(cè)散射光子，由此所述探測器系統(tǒng)20即獲得直射光子和途經(jīng)成像物體而產(chǎn)生的內(nèi)側(cè)散射光子的投影數(shù)據(jù)；所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器25探測的X射線束包括所述環(huán)形X射線源11發(fā)射X光子在途經(jīng)成像物體后產(chǎn)生的外側(cè)散射光子，由此所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器25獲得途經(jīng)成像物體而產(chǎn)生的外側(cè)散射光子的數(shù)據(jù)。SI 13 :所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)30分別采集所述探測器系統(tǒng)20輸出的投影數(shù)據(jù)和所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器25輸出的數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)30采集的所述探測器系統(tǒng)20輸出的投影數(shù)據(jù)，即所述探測器系統(tǒng)20中兩個(gè)環(huán)形探測器21探測的X射線束，亦即所述探測器系統(tǒng)20獲得的直射光子和途經(jīng)成像物體而產(chǎn)生的內(nèi)側(cè)散射光子的投影數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)30采集的所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器25輸出的數(shù)據(jù)，即所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器25探測的X射線束，亦即所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器25獲得的途經(jīng)成像物體而產(chǎn)生的外側(cè)散射光子的數(shù)據(jù)。采用蒙特卡洛方法對(duì)140keV電子打靶產(chǎn)生的X光子經(jīng)過限束、準(zhǔn)直穿過不同材料的成像物體到達(dá)探測器的物理過程進(jìn)行模擬計(jì)算，獲得如圖IOa和圖IOb分別所示的直射區(qū)域與參考區(qū)域的散射X光子在碲鋅鎘探測器中沉積后的能譜分布。研究發(fā)現(xiàn)(I)直射區(qū)域的散射X光子(即所述環(huán)形X射線源11發(fā)射的途經(jīng)成像物體產(chǎn)生的內(nèi)側(cè)散射光子)對(duì)最終的圖象重建的影響不可忽略；(2)參考區(qū)域的散射X光子(即所述環(huán)形X射線源11發(fā)射的途經(jīng)成像物體產(chǎn)生的外側(cè)散射光子)的數(shù)量和能譜分布與直射區(qū)域的散射X光子的數(shù)量和能譜分布非常接近，可以相互近似替換。由此，可以通過所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器25輸出的數(shù)據(jù)對(duì)所述探測器系統(tǒng)20輸出的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，即利用所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器25獲取的所述環(huán)形X射線源11發(fā)射的途經(jīng)成像物體產(chǎn)生的外側(cè)散射光子的數(shù)據(jù)對(duì)所述環(huán)形X射線源11發(fā)射的直射光子和途經(jīng)成像物體產(chǎn)生的內(nèi)側(cè)散射光子的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，以提高所述探測器模塊213采集的投影數(shù)據(jù)的信噪比，減少散射X光子對(duì)所述靜態(tài)CT掃描儀100成像質(zhì)量的影響。SI 15 :所述計(jì)算機(jī)40根據(jù)所述探測器系統(tǒng)20輸出的投影數(shù)據(jù)，按照預(yù)設(shè)規(guī)則和比例與所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器25輸出的數(shù)據(jù)相減，即得到經(jīng)過散射校正的投影數(shù)據(jù)。 由此，可從所述探測器系統(tǒng)20輸出的投影數(shù)據(jù)中剔除或減少所述環(huán)形X射線源11發(fā)射的散射光子的數(shù)據(jù)，即進(jìn)行散射校正。進(jìn)而，可使依據(jù)散射校正后的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建所獲得的CT圖像具有較佳的質(zhì)量?？梢岳斫獾氖牵景l(fā)明提供的所述的靜態(tài)CT掃描儀100的散射X光子校正方法通過所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器25測量所述環(huán)形X射線源11發(fā)射的途經(jīng)成像物體產(chǎn)生的外側(cè)散射光子，來部分或全部替代所述探測器系統(tǒng)20獲得的數(shù)據(jù)中所述環(huán)形X射線源11發(fā)射的途經(jīng)成像物體產(chǎn)生的內(nèi)側(cè)散射光子，以獲得較準(zhǔn)確的環(huán)形X射線源11發(fā)射的直射光子數(shù)據(jù)，以進(jìn)行后續(xù)圖像重建。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的靜態(tài)CT掃描儀100具有以下優(yōu)點(diǎn)其一，所述環(huán)形前準(zhǔn)直器13的照射范圍完全覆蓋其內(nèi)側(cè)的所述探測器模塊213的探測區(qū)2131，可以有效地通過限制照射范圍來降低成像物體的吸收劑量，同時(shí)減少散射光子的來源；其ニ，在兩個(gè)環(huán)形探測器21的內(nèi)側(cè)設(shè)置兩個(gè)環(huán)形后準(zhǔn)直器23，所述兩個(gè)環(huán)形后準(zhǔn)直器23分別位于對(duì)應(yīng)探測器模塊213的探測區(qū)2131和非探測區(qū)2133的連接處，用于對(duì)散射光子進(jìn)行限制，以在所述環(huán)形前準(zhǔn)直器13的基礎(chǔ)上進(jìn)一步減小X散射光子的影響；其三，利用設(shè)置于所述兩個(gè)環(huán)形后準(zhǔn)直器23背離所述探測器模塊213的探測區(qū)2131的ー側(cè)的兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器25，可以有效地獲取散射X光子的數(shù)據(jù)，用于校正探測器模塊213獲取的數(shù)據(jù)，以提高探測器模塊213采集的投影數(shù)據(jù)的信噪比，減少散射X光子對(duì)靜態(tài)CT掃描儀100成像質(zhì)量的影響；其四，所述靜態(tài)CT掃描儀100采用基于碳納米管的X射線源模塊111，可有效縮短成像時(shí)間，且其整體結(jié)構(gòu)較簡單，較易于維護(hù)，運(yùn)營成本更低。此外，本發(fā)明提供的散射X光子校正方法易于實(shí)現(xiàn)對(duì)散射X光子的校正，可以有效地校正探測器模塊213獲取的數(shù)據(jù)，提高探測器模塊213采集的投影數(shù)據(jù)的信噪比，減少散射X光子對(duì)靜態(tài)CT掃描儀100成像質(zhì)量的影響。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種靜態(tài)CT掃描儀,其包括 X射線源系統(tǒng)，所述X射線源系統(tǒng)包括一個(gè)環(huán)形X射線源及一個(gè)設(shè)置于所述環(huán)形X射線源的出口處的環(huán)形前準(zhǔn)直器，所述環(huán)形X射線源包括若干個(gè)基于碳納米管的X射線源模塊，所述環(huán)形前準(zhǔn)直器上分布有若干個(gè)用于對(duì)X射線的出射范圍進(jìn)行限制的準(zhǔn)直器狹縫，每個(gè)所述X射線源模塊均對(duì)應(yīng)一個(gè)所述準(zhǔn)直器狹縫； 探測器系統(tǒng)，所述探測器系統(tǒng)用于接收所述X射線源系統(tǒng)發(fā)射的X射線，所述探測器系統(tǒng)包括位于所述環(huán)形前準(zhǔn)直器的內(nèi)側(cè)的兩個(gè)環(huán)形探測器，所述兩個(gè)環(huán)形探測器之間具有對(duì)應(yīng)所述準(zhǔn)直器狹縫的夾縫，每個(gè)所述環(huán)形探測器均由若干個(gè)能夠?qū)光子進(jìn)行能量分辨的探測器模塊組成； 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接所述探測器系統(tǒng)，用于對(duì)所述探測器系統(tǒng)輸出的信號(hào)進(jìn)行采集； 計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)和所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接；及 電源系統(tǒng)，所述電源系統(tǒng)分別連接所述X射線源系統(tǒng)、所述探測器系統(tǒng)所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和所述計(jì)算機(jī)，以提供所需的高壓和普通電源； 其特征在于 每個(gè)所述探測器模塊均包括相互連接的探測區(qū)和非探測區(qū)，所述探測區(qū)靠近所述夾縫，所述非探測區(qū)遠(yuǎn)離所述夾縫，所述環(huán)形前準(zhǔn)直器的照射范圍完全覆蓋其內(nèi)側(cè)的所述探測器模塊的探測區(qū)，以避免非探測區(qū)被X射線照射，降低掃描物體所接收的吸收劑量；所述探測器系統(tǒng)進(jìn)一步包括兩個(gè)環(huán)形后準(zhǔn)直器及兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器，所述兩個(gè)環(huán)形后準(zhǔn)直器設(shè)置于所述兩個(gè)環(huán)形探測器的內(nèi)側(cè)，且分別位于對(duì)應(yīng)探測器模塊的探測區(qū)和非探測區(qū)的連接處，用于對(duì)X射線中的散射X光子進(jìn)行限制；所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器和所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接，且分別對(duì)應(yīng)地設(shè)置于所述兩個(gè)環(huán)形后準(zhǔn)直器背離所述探測器模塊的探測區(qū)的一側(cè)；所述計(jì)算機(jī)對(duì)所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后進(jìn)行圖像重建。
2.如權(quán)利要求I所述的靜態(tài)CT掃描儀，其特征在于，每一所述環(huán)形監(jiān)測探測器均由若干個(gè)監(jiān)測探測器模塊組成。
3.如權(quán)利要求2所述的靜態(tài)CT掃描儀，其特征在于，所述若干個(gè)監(jiān)測探測器模塊等間距地間隔設(shè)置于對(duì)應(yīng)的所述環(huán)形后準(zhǔn)直器背離所述探測器模塊的探測區(qū)的一側(cè)。
4.如權(quán)利要求3所述的靜態(tài)CT掃描儀，其特征在于，所述環(huán)形監(jiān)測探測器采用近似或插值的方式來獲取間隔處無所述監(jiān)測探測器模塊的區(qū)域的散射光子計(jì)數(shù)和能譜分布。
5.如權(quán)利要求I所述的靜態(tài)CT掃描儀，其特征在于，所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器和所述兩個(gè)環(huán)形探測器同時(shí)啟動(dòng)、同步工作。
6.如權(quán)利要求I所述的靜態(tài)CT掃描儀，其特征在于，所述兩個(gè)環(huán)形后準(zhǔn)直器垂直于所述兩個(gè)環(huán)形探測器且相互平行。
7.如權(quán)利要求I所述的靜態(tài)CT掃描儀，其特征在于所述若干個(gè)探測器模塊為能夠?qū)光子進(jìn)行能量分辨的基于碲鋅鎘的高計(jì)數(shù)率探測器模塊。
8.如權(quán)利要求I所述的靜態(tài)CT掃描儀，其特征在于所述兩個(gè)環(huán)形探測器之間的夾縫的間距大于O且小于5mm。
9.如權(quán)利要求I所述的靜態(tài)CT掃描儀，其特征在于所述環(huán)形X射線源和所述兩個(gè)環(huán)形探測器的直徑范圍為O. 2m至I. 5m。
10.一種如權(quán)利要求I 9任一項(xiàng)所述的靜態(tài)CT掃描儀的散射X光子校正方法，其特征在于，包括如下步驟所述兩個(gè)環(huán)形探測器和所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器同時(shí)分別探測所述環(huán)形X射線源發(fā)射的X射線束；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別采集所述探測器系統(tǒng)輸出的投影數(shù)據(jù)和所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器輸出的數(shù)據(jù)；所述計(jì)算機(jī)根據(jù)所述探測器系統(tǒng)輸出的投影數(shù)據(jù)，按照預(yù)設(shè)規(guī)則和比例與所述兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器輸出的數(shù)據(jù)相減，即得到經(jīng)過散射校正的投影數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種靜態(tài)CT掃描儀，其包括X射線源系統(tǒng)、探測器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、電源系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)。X射線源系統(tǒng)包括環(huán)形X射線源及設(shè)置于環(huán)形X射線源出口處的環(huán)形前準(zhǔn)直器，環(huán)形X射線源包括若干X射線源模塊，環(huán)形前準(zhǔn)直器上分布有若干對(duì)X射線的出射范圍進(jìn)行限制的準(zhǔn)直器狹縫；探測器系統(tǒng)包括環(huán)形前準(zhǔn)直器內(nèi)側(cè)的兩個(gè)相互間具有夾縫的環(huán)形探測器，每個(gè)環(huán)形探測器由若干能夠?qū)光子進(jìn)行能量分辨的探測器模塊組成；環(huán)形前準(zhǔn)直器完全覆蓋探測器模塊的探測區(qū)；探測器系統(tǒng)進(jìn)一步包括兩個(gè)設(shè)置于環(huán)形探測器內(nèi)側(cè)的環(huán)形后準(zhǔn)直器及兩個(gè)環(huán)形監(jiān)測探測器；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接探測器系統(tǒng)和監(jiān)測探測器；計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后進(jìn)行圖像重建。
文檔編號(hào)A61B6/03GK102764137SQ20121026432
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月27日
發(fā)明者代秋聲, 徐品, 邢曉曼 申請(qǐng)人:蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所