專(zhuān)利名稱(chēng)：多試驗(yàn)樣本ct掃描方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種圖像處理技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體地說(shuō)，涉及的是一種 多試驗(yàn)樣本CT掃描方法。
背景技術(shù)：
CT掃描過(guò)程是這樣的X射線源在一點(diǎn)發(fā)射X射線，穿過(guò)被成像物體后， 衰減的X射線被對(duì)側(cè)的探測(cè)器接收，并將X光轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，送至計(jì)算機(jī)的模 數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)采集器，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中。這只是完成一次 的曝光和采集過(guò)程，為了得到重建對(duì)象所需的投影數(shù)據(jù)，X射線源和相應(yīng)的探測(cè) 器需要沿一定的軌跡運(yùn)動(dòng)，并在每個(gè)位置完成一次曝光和數(shù)據(jù)采集過(guò)程。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，只有針對(duì)單試驗(yàn)樣本的CT掃描成像，如M. J. Paulus等在IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE [IEEE核科學(xué)匯刊]的A New X-ray Computed Tomography System for Laboratory Mouse Imaging [— 種新的用于實(shí)驗(yàn)室老鼠成像的CT系統(tǒng)](1999年第3期)。在具有大量試驗(yàn)樣 本的試驗(yàn)中應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)，存在CT掃描時(shí)間長(zhǎng)，X射線能量利用率低等問(wèn)題。 尤其在光源使用同步輻射光源時(shí)，X射線穿過(guò)一個(gè)樣本時(shí)仍然很亮，如不充分利 用，則很浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多試驗(yàn)樣本CT掃描方法， 該方法能夠顯著地節(jié)約CT掃描時(shí)間，提高X射線能量利用率，使受試的多個(gè)樣 本處于相同的光照條件，試驗(yàn)結(jié)果更具可對(duì)比性。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明首先將試驗(yàn)樣本分別固定在固 定裝置中，再將這些有試驗(yàn)樣本的固定裝置放置在試驗(yàn)平臺(tái)上，然后進(jìn)行CT掃 描獲得投影數(shù)據(jù)，最終用重建算法將斷層圖像重建出來(lái)并做后續(xù)處理。
本發(fā)明包括以下步驟-
第一步，將試驗(yàn)樣本按照試驗(yàn)分別固定在各個(gè)固定裝置中。第二步，將這些有試驗(yàn)樣本的固定裝置放置在試驗(yàn)平臺(tái)上。 第三步，用CT掃描試驗(yàn)樣本獲取重建所需的投影數(shù)據(jù)。 第四步，用重建算法將斷層圖像重建出來(lái)。 第五步，將重建后的斷層圖像顯示出來(lái)。
所述的將試驗(yàn)樣本按照試驗(yàn)分別固定在各個(gè)固定裝置中，是指將待進(jìn)行CT 掃描的樣本分別固定好， 一般固定在試驗(yàn)板或支架上，使樣本的待掃描平面呈 水平狀，滿(mǎn)足CT掃描所需的空間位置要求。
所述的將這些有試驗(yàn)樣本的固定裝置放置在試驗(yàn)平臺(tái)上，是指根據(jù)試驗(yàn)樣本 的數(shù)量和計(jì)算機(jī)斷層成像的需要，把這些樣本集中放置在試驗(yàn)臺(tái)上，使所有樣 本的待掃描平面在同一個(gè)水平面上，滿(mǎn)足多樣本同時(shí)進(jìn)行CT掃描成像的空間位 置要求。
所述的用CT掃描試驗(yàn)樣本獲取重建所需的投影數(shù)據(jù)，是指通過(guò)固定X射線 源，試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行一系列旋轉(zhuǎn)、平移來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者通過(guò)固定試驗(yàn)臺(tái)，將X射線源 沿著以試驗(yàn)臺(tái)為圓心的圓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、平移來(lái)實(shí)現(xiàn)。每當(dāng)試驗(yàn)臺(tái)與X射線源相對(duì) 旋轉(zhuǎn)一定角度后，再進(jìn)行相對(duì)平移，通過(guò)采集穿過(guò)樣本的X射線來(lái)獲得一個(gè)角 度下所有的投影數(shù)據(jù)。如此反復(fù)，即可獲得重建所需的投影數(shù)據(jù)。
所述的用重建算法將斷層圖像重建出來(lái)，是指在獲得充足的投影數(shù)據(jù)后，將 投影數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成斷層圖像。重建算法可以用經(jīng)典的平行束濾波反投影算法，這 是根據(jù)計(jì)算機(jī)斷層掃描過(guò)程來(lái)確定的，得到圖像的斷層數(shù)據(jù)后，可以根據(jù)需要， 對(duì)斷層圖像進(jìn)行試驗(yàn)所需的處理。
本發(fā)明相對(duì)于單試驗(yàn)樣本CT掃描方式的優(yōu)點(diǎn)在于
1.節(jié)省了試驗(yàn)所需的CT掃描時(shí)間。其所節(jié)省的時(shí)間與試驗(yàn)樣本數(shù)成正相 關(guān)，即試驗(yàn)樣本數(shù)越多，節(jié)省的時(shí)間越多。定義試驗(yàn)樣本數(shù)為"，CT旋轉(zhuǎn)掃描 的角度數(shù)為M，掃描的斷層數(shù)為iV，樣本固定裝置的直徑為D。若采用傳統(tǒng)的 單試驗(yàn)樣本CT掃描方式， 一個(gè)試驗(yàn)樣本進(jìn)行CT掃描花費(fèi)的時(shí)間為A^M，D， w 個(gè)試驗(yàn)樣本總的CT掃描時(shí)間為"，7V，M，Z)。若采用多試驗(yàn)樣本CT掃描方式，《 個(gè)試驗(yàn)樣本總的CT掃描時(shí)間為i^il^ZT,這里D'定義為進(jìn)行CT掃描物體的直 徑，即w個(gè)試驗(yàn)樣本同時(shí)放置在試驗(yàn)臺(tái)上構(gòu)成的掃描直徑。顯然，通過(guò)試驗(yàn)樣本 的緊密放置，可使D、^D。所以采用多試驗(yàn)樣本CT掃描方式可以節(jié)省試驗(yàn)中CT掃描時(shí)間。
2. 在用X射線進(jìn)行掃描成像時(shí)，由于X射線的能量較高，若只對(duì)單試驗(yàn)樣 本進(jìn)行掃描成像，這樣絕大部分能量沒(méi)有得到利用，浪費(fèi)了資源。而若多個(gè)試 驗(yàn)樣本同時(shí)進(jìn)行CT掃描，可提高X射線能量的利用率。
3. 對(duì)各個(gè)試驗(yàn)樣本之間的異同比較更為直觀和準(zhǔn)確。在進(jìn)行多試驗(yàn)樣本試 驗(yàn)時(shí)，為保證樣本間的對(duì)照性， 一般都要求各個(gè)試驗(yàn)樣本在同一試驗(yàn)條件下進(jìn) 行試驗(yàn)，多樣本CT掃描就保證了這種條件同一性。在同一時(shí)間對(duì)試驗(yàn)樣本進(jìn)行 CT掃描，將所有的樣本斷層圖像同時(shí)顯示出來(lái)，可以很清晰的區(qū)分出各個(gè)樣本 之間的差異。而這是單試驗(yàn)樣本CT掃描所無(wú)法做到的。


圖1是19個(gè)試驗(yàn)樣本放置在試驗(yàn)臺(tái)上的俯視圖 圖2是19個(gè)試驗(yàn)樣本CT系統(tǒng)的側(cè)視圖 圖3是19個(gè)試驗(yàn)樣本CT系統(tǒng)的俯視圖
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案 為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保 護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
以19份試驗(yàn)樣本同時(shí)進(jìn)行CT掃描為例。整個(gè)發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下
1. 將每份離體組織用試驗(yàn)支架固定好，樣本的待掃描平面呈水平狀，使其 滿(mǎn)足進(jìn)行CT掃描所需的空間位置關(guān)系。
2. 如圖1-3所示，圖中l(wèi).放有實(shí)驗(yàn)樣本的固定支架，2.X射線源，3.探測(cè) 器，4.試驗(yàn)臺(tái)。將這些放有試驗(yàn)樣本的固定支架1放置在試驗(yàn)平臺(tái)4上，使19 份試驗(yàn)樣本的待掃描平面在同一個(gè)水平面上。并調(diào)整試驗(yàn)臺(tái)高度，使其達(dá)到適 宜掃描的狀態(tài)。
3. 如圖2和圖3所示，運(yùn)行CT系統(tǒng)，采用試驗(yàn)臺(tái)4旋轉(zhuǎn)、平移的方式獲 取投影數(shù)據(jù)。具體掃描過(guò)程如下①沿Y軸左右平移，②試驗(yàn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度， ③重復(fù)①、②直到一個(gè)斷層所有角度都掃描完畢， 沿Z軸上下平移， 重復(fù) ①、②、◎、④直到所有斷層都掃描完畢。每當(dāng)試驗(yàn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，試驗(yàn)臺(tái) 沿Y軸平移，探測(cè)器3接收X射線源2發(fā)出的穿過(guò)實(shí)驗(yàn)樣本的X射線，獲得一個(gè)角度下所有實(shí)驗(yàn)樣本的投影數(shù)據(jù)。如此反復(fù)，即獲得重建斷層圖像所需的所 有投影數(shù)據(jù)。
4. 根據(jù)CT系統(tǒng)設(shè)置，用經(jīng)典的平行束濾波反投影重建算法對(duì)所有的斷層 進(jìn)行重建。
5. 最后將重建后的斷層圖像顯示出來(lái)。
定義CT旋轉(zhuǎn)掃描的角度數(shù)為M，掃描的斷層數(shù)為W，樣本固定裝置的直 徑為"。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，19個(gè)試驗(yàn)樣本同時(shí)進(jìn)行CT掃描的時(shí)間為W M (5")。
若采用單試驗(yàn)樣本掃描方式，19個(gè)試驗(yàn)樣本所需的CT掃描時(shí)間為 M 。 相比，19個(gè)試驗(yàn)樣本同時(shí)進(jìn)行CT掃描可節(jié)省73%的CT掃描時(shí)間。
這樣的實(shí)施方式，可以對(duì)幾十個(gè)甚至更多的試驗(yàn)樣本同時(shí)進(jìn)行CT掃描，節(jié) 省的CT掃描時(shí)間更為可觀，而且可以在一次成像后比較各個(gè)樣本之間的差異， 清晰明了，保證了試樣樣本間的可對(duì)比性。此外，多試驗(yàn)樣本同時(shí)CT掃描方式 還可以有效的提高X射線能量利用率。
權(quán)利要求
1、一種多試驗(yàn)樣本CT掃描方法，其特征在于包括以下步驟第一步，將試驗(yàn)樣本按照試驗(yàn)分別固定在各個(gè)固定裝置中；第二步，將這些有試驗(yàn)樣本的固定裝置放置在試驗(yàn)平臺(tái)上；第三步，用CT掃描試驗(yàn)樣本獲取重建所需的投影數(shù)據(jù)；第四步，用重建算法將斷層圖像重建出來(lái)；第五步，將重建后的斷層圖像顯示出來(lái)。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的多試驗(yàn)樣本CT掃描方法，其特征是，所述的將試驗(yàn)樣本按照試驗(yàn)分別固定在各個(gè)固定裝置中，是指將待進(jìn)行CT掃描的樣本分別固定在試驗(yàn)板或支架上，使樣本的待掃描平面呈水平狀。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多試驗(yàn)樣本CT掃描方法，其特征是，所述的將這 些有試驗(yàn)樣本的固定裝置放置在試驗(yàn)平臺(tái)上，是指根據(jù)試驗(yàn)樣本的數(shù)量和計(jì)算 機(jī)斷層成像的需要，把這些樣本集中放置在試驗(yàn)臺(tái)上，使所有樣本的待掃描平 面在同一個(gè)水平面上，滿(mǎn)足多樣本同時(shí)進(jìn)行CT掃描成像的空間位置要求。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多試驗(yàn)樣本CT掃描方法，其特征是，所述的用 CT掃描試驗(yàn)樣本獲取重建所需的投影數(shù)據(jù)，是指通過(guò)固定X射線源，試驗(yàn)臺(tái)進(jìn) 行一系列旋轉(zhuǎn)、平移來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者通過(guò)固定試驗(yàn)臺(tái)，將X射線源沿著以試驗(yàn)臺(tái) 為圓心的圓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、平移來(lái)實(shí)現(xiàn)，每當(dāng)試驗(yàn)臺(tái)與X射線源相對(duì)旋轉(zhuǎn)一定角度 后，再進(jìn)行相對(duì)平移，通過(guò)采集穿過(guò)樣本的X射線來(lái)獲得一個(gè)角度下所有的投 影數(shù)據(jù)，如此反復(fù)，獲得重建所需的投影數(shù)據(jù)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多試驗(yàn)樣本CT掃描方法，其特征是，所述的用 重建算法將斷層圖像重建出來(lái)，是指在獲得充足的投影數(shù)據(jù)后，將投影數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 換成斷層圖像，重建算法用經(jīng)典的平行束濾波反投影算法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物醫(yī)學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域的多試驗(yàn)樣本CT掃描方法，首先將試驗(yàn)樣本分別固定在固定裝置中，再將這些有試驗(yàn)樣本的固定裝置放置在試驗(yàn)平臺(tái)上，然后進(jìn)行CT掃描獲得投影數(shù)據(jù)，最終用重建算法將斷層圖像重建出來(lái)并做后續(xù)處理。本發(fā)明能夠顯著地節(jié)約CT掃描時(shí)間，提高X射線能量利用率，使受試的多個(gè)樣本處于相同的光照條件，試驗(yàn)結(jié)果更具可對(duì)比性。
文檔編號(hào)G01N23/02GK101482524SQ200910045758
公開(kāi)日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2009年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月5日
發(fā)明者俞培春, 巖 奚, 俊 趙 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)