小角度自擺式大型多層螺旋ct設(shè)備和檢查方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種大型多層螺旋CT設(shè)備，采用加速器X射線源和多排探測(cè)器，利用旋轉(zhuǎn)的滑環(huán)讓加速器與探測(cè)器在滑環(huán)上做單擺式往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，被掃描物體水平穿過滑環(huán)，實(shí)現(xiàn)對(duì)例如航空集裝箱等大型物體的高分辨率三維斷層成像，實(shí)現(xiàn)更直觀、更全面、更精準(zhǔn)的安全檢查。本CT裝置包括固定有加速器X光源和多排探測(cè)器的滑環(huán)，由于配重不均勻，只需提供很小的助力滑環(huán)可以圍繞固定圓心做≦180度的單擺式往復(fù)擺動(dòng)。掃描過程中，由于滑環(huán)擺動(dòng)的角速度不均勻，投影角度也不均勻分布，因而需要特殊設(shè)計(jì)的CT圖像重建算法獲得全部所需三維斷層圖像。
【專利說明】小角度自擺式大型多層螺旋CT設(shè)備和檢查方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空集裝箱CT檢查領(lǐng)域，特別涉及小角度自擺式大型多層螺旋CT設(shè)備以及檢查方法。

【背景技術(shù)】
[0002]1989年，螺旋CT(計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù))開始投入臨床應(yīng)用，由于螺旋CT的巨大優(yōu)勢(shì)，使得它逐步替代了以前的斷層CT，螺旋CT相對(duì)于斷層CT的優(yōu)勢(shì)在于:螺旋CT可以連續(xù)不間斷地采集投影數(shù)據(jù)，并通過專門設(shè)計(jì)的重建算法得到物體的三維體數(shù)據(jù)，使得CT掃描的時(shí)間大大縮短，提供了重建圖像的Z軸分辨率，減少了運(yùn)動(dòng)偽跡。1991年，Elscint公司在單層螺旋CT基礎(chǔ)上，首先推出了雙層螺旋CT，從此揭開了多層螺旋CT飛速發(fā)展的序眷。
[0003]多層螺旋CT與單層螺旋CT的主要區(qū)別在于單層螺旋CT的探測(cè)器是單排的，每次只能采集一層扇束投影數(shù)據(jù)，而多層螺旋CT的檢測(cè)器是多排的，可以同時(shí)采集多層錐束投影數(shù)據(jù)；因此，多層螺旋CT和單層螺旋CT相比在性能上有了很大的提升，大大增加了 X射線束的覆蓋范圍，有效地提高X射線的利用率，縮短了掃描時(shí)間，能夠得到更高質(zhì)量的三維重建圖像。1998 年，GE、Siemens、Toshiba、Philips 公司推出了 4 層螺旋 CT ；2001 年，GE公司率先推出了 8層；2002年，GE、Siemens、Toshiba、Philips公司分別推出了 16層螺旋CT;2005年，Toshiba公司推出了 256層螺旋CT ;2007年，在美國(guó)芝加哥的第93屆北美放射學(xué)會(huì)議上Toshiba公布了其最新推出的320層螺旋CT產(chǎn)品。目前的多層螺旋CT掃描速度已經(jīng)超過了每秒3周，已經(jīng)廣泛地被應(yīng)用于人體三維成像、血管造影成像、心臟成像、腦灌注成像等領(lǐng)域，在多層螺旋CT技術(shù)上還發(fā)展起來(lái)了計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)、虛擬內(nèi)窺鏡技術(shù)和輔助放射治療等新技術(shù)。
[0004]傳統(tǒng)多層螺旋CT技術(shù)已經(jīng)在醫(yī)學(xué)應(yīng)用上取得了巨大的成功，但在面對(duì)大型物體三維斷層成像時(shí)仍然顯現(xiàn)出很多不足:(I)對(duì)大型物體成像需要較高的穿透力與較大的掃描空間，而普通X光機(jī)難以達(dá)到高的穿透力，普通小型探測(cè)器與小尺寸滑環(huán)也難以獲得大的掃描空間，因而需要采用加速器X射線源及大型探測(cè)器，這將導(dǎo)致掃描裝置重量的大幅增加，對(duì)滑環(huán)的承重能力與大小尺寸提出極高的需求，傳統(tǒng)多層螺旋CT技術(shù)難以達(dá)到。(2)由于傳統(tǒng)多層螺旋CT采用連續(xù)旋轉(zhuǎn)的滑環(huán)技術(shù)，環(huán)上的X光機(jī)和多排探測(cè)器所需的電源都通過高速滑環(huán)供給，特別是多排探測(cè)器在掃描過程中產(chǎn)生的大量投影數(shù)據(jù)需要通過無(wú)線射頻技術(shù)高速傳輸?shù)江h(huán)下的計(jì)算機(jī)中，極大地增加了滑環(huán)及電傳部分的技術(shù)難度和成本，如果再采用供電需求更高的加速器與大型探測(cè)器，則幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。
[0005]隨著大面積平板探測(cè)器技術(shù)的飛速發(fā)展，醫(yī)用平板探測(cè)器技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。最近十年左右，采用平板探測(cè)器的應(yīng)用CT設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)并日趨成熟，例如口腔錐束CT也在臨床上廣泛采用。原來(lái)多層螺旋CT需要X射線源旋轉(zhuǎn)數(shù)圈才能夠掃描完全的區(qū)域，使用平板探測(cè)器后可能只需要掃描一圈就可以了，大大縮短了掃描的時(shí)間。但是由于平板探測(cè)器都往往只能承受很低的能量與劑量，而且分辨率高，成本高，顯然不適合大型物體成像，所以，需要使用新的X射線源以及新的探測(cè)器以適用于航空集裝箱等大型物體檢測(cè)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于此，本發(fā)明的目的在于克服或消除現(xiàn)有技術(shù)中一個(gè)或多個(gè)問題，提供一種小角度自擺式CT設(shè)備，其特征在于包括:
[0007]X射線發(fā)生裝置，配置成朝向被檢測(cè)對(duì)象發(fā)射X射線；
[0008]數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)，配置成采集穿過被檢測(cè)對(duì)象的X射線信號(hào)執(zhí)行檢測(cè)；
[0009]擺動(dòng)支撐裝置，X射線發(fā)生裝置和數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)分別布置在擺動(dòng)支撐裝置上且相互間隔分開，被檢測(cè)對(duì)象放置在X射線發(fā)生裝置和數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)布置之間或從它們之間通過，所述擺動(dòng)支撐裝置配置成能夠在承載X射線發(fā)生裝置和數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)的情況下以擺動(dòng)的方式往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0010]本發(fā)明的一方面，提供一種利用上述的CT設(shè)備的檢測(cè)方法，其特征在于，利用X射線發(fā)生裝置發(fā)射X射線并利用數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)采集X射線信號(hào)執(zhí)行檢測(cè)，同時(shí)利用擺動(dòng)支撐裝置使得X射線發(fā)生裝置和數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
[0011]本發(fā)明的小角度自擺式大型多層螺旋CT設(shè)備的特征在于使用適于檢查大型對(duì)象的大功率加速器X射線源與多排探測(cè)器，通過含180度的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)和載有被檢體載床的直線運(yùn)動(dòng)完成整個(gè)掃描過程。X射線源對(duì)集裝箱的掃描路徑為螺旋折線。本發(fā)明的CT設(shè)備使用往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)的掃描模式，采用有線傳輸方式完成X射線投影數(shù)據(jù)的傳輸，解決了利用大型X射線加速器進(jìn)行檢查涉及復(fù)雜的系統(tǒng)等技術(shù)難題，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的復(fù)雜度、技術(shù)難度和制造成本。自擺式轉(zhuǎn)動(dòng)與固定頻率出束的掃描方式也簡(jiǎn)化了傳動(dòng)控制裝置，系統(tǒng)將能自動(dòng)確定并記錄每次出束的時(shí)間并推算出掃描角度。同時(shí)，這種掃描方式也使得被檢體在掃描過程中所受的X射線輻照劑量也大大降低。因此，本發(fā)明具有很高的市場(chǎng)應(yīng)用潛力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是根據(jù)本發(fā)明的小角度自擺式大型多層螺旋CT設(shè)備的掃描示意圖
[0013]圖2是根據(jù)本發(fā)明的小角度自擺式大型多層螺旋CT設(shè)備的滑環(huán)部分截面示意圖
[0014]圖3是根據(jù)本發(fā)明的小角度自擺式大型多層螺旋CT設(shè)備的X光源掃描路徑示意圖，其中X光源掃描路徑是一條由分段螺旋線段組成的連續(xù)非光滑螺旋折線。
[0015]圖4是根據(jù)本發(fā)明的小角度自擺式大型多層螺旋CT設(shè)備的X光源掃描軌跡的俯視圖，其中X光源掃描路徑俯視圖是由一條由分段的類正弦線組成的連續(xù)非光滑曲線，該顯示的俯視圖為X光源掃描起點(diǎn)在Z軸正上方時(shí)。

【具體實(shí)施方式】
[0016]現(xiàn)在對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例提供詳細(xì)參考，其范例在附圖中說明，圖中相同的數(shù)字全部代表相同的元件。為解釋本發(fā)明下述實(shí)施例將參考附圖被描述。本系統(tǒng)示意圖可以參見附圖1和2。
[0017]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供的小角度自擺式大型多層螺旋CT設(shè)備利用加速器X光源和多排探測(cè)器，通過=180度的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)掃描獲得CT三維圖像重建所需的全部投影數(shù)據(jù)，然后利用相應(yīng)的CT重建和數(shù)據(jù)處理技術(shù)獲得所照射部位的三維斷層圖像。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，如圖1所示，小角度自擺式大型多層螺旋CT設(shè)備，其包括X射線發(fā)生裝置I，配置成朝向被檢測(cè)對(duì)象發(fā)射X射線；和，數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)3，配置成采集穿過被檢測(cè)對(duì)象6的X射線信號(hào)執(zhí)行檢測(cè)。CT設(shè)備還包括擺動(dòng)支撐裝置，X射線發(fā)生裝置I和數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)3分別布置在擺動(dòng)支撐裝置上且相互間隔分開，所述擺動(dòng)支撐裝置配置成能夠在承載X射線發(fā)生裝置I和數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)3的情況下以擺動(dòng)的方式往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0019]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，X射線發(fā)生裝置I包括X射線加速器光源1，以及相應(yīng)的輔助設(shè)備。由于大型集裝箱體積大，使用現(xiàn)有技術(shù)的X射線發(fā)生裝置難以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的目的。本實(shí)施例采用X射線加速器I可以發(fā)射功率高能量大的X射線2實(shí)現(xiàn)對(duì)大型集裝箱6的檢測(cè)。通過加速器加速電子打靶，產(chǎn)生X射線2，可以提供高能量錐形或扇形X射線束2。
[0020]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，X射線發(fā)生裝置I布置在擺動(dòng)支撐裝置4上，隨支撐裝置4可以作例如單擺式擺動(dòng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。支撐裝置4的往復(fù)擺動(dòng)幅度可以不超過180度。支撐裝置4的往復(fù)擺動(dòng)幅度可以是小于180度的任意角度。圖2示出了滑環(huán)以180度的幅度作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的不意圖。
[0021]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可擺動(dòng)的支撐裝置4可以是滑環(huán)4，X射線發(fā)生裝置I和數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)3分別布置在滑環(huán)的圓周上、相對(duì)于中心的相對(duì)側(cè)。擺動(dòng)支撐裝置4的往復(fù)擺動(dòng)幅度可以不超過180度。
[0022]擺動(dòng)幅度等于或小于180度是有利的。一般情況下為了對(duì)物體進(jìn)行全方位的例如360度的掃描，支撐裝置4會(huì)旋轉(zhuǎn)360度。然而本實(shí)施例中的滑環(huán)4有利地在等于或小于180度的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)，減小了擺動(dòng)幅度，較小擺動(dòng)角度范圍有利于使得系統(tǒng)的設(shè)置更簡(jiǎn)單。在大型集裝箱貨物檢查的情形中，這是尤其有利的。眾所周知，X射線加速器I具有非常大的重量和體積，在現(xiàn)有技術(shù)中X射線加速器基本上都是在固定情況下使用的，因?yàn)橹魏万?qū)動(dòng)龐大的X射線加速器I是困難的，往往需要龐大的框架和高功率的驅(qū)動(dòng)裝置，這使得系統(tǒng)非常復(fù)雜并且對(duì)相關(guān)的設(shè)備提出極高的要求，因而通常無(wú)法實(shí)現(xiàn)。以小的角度運(yùn)動(dòng)滑環(huán)可以降低系統(tǒng)的功率消耗，相應(yīng)配置的致動(dòng)系統(tǒng)可以得以簡(jiǎn)化；并且，支撐X射線加速器I的滑環(huán)4在運(yùn)動(dòng)過程中承受的動(dòng)能變化量將會(huì)顯著降低，由此得以降低對(duì)支撐結(jié)構(gòu)的要求，提高支撐結(jié)構(gòu)的安全性，在經(jīng)濟(jì)上是極為有利的。在較小擺動(dòng)范圍上擺動(dòng)減小了被檢查對(duì)象經(jīng)受X射線2輻照劑量，這在使用X射線加速器I的情形中是尤為有利的。
[0023]由于滑環(huán)只圍繞圓心做=180度往復(fù)旋轉(zhuǎn)，不存在連續(xù)旋轉(zhuǎn)造成的繞線問題，因此，在掃描過程中多排探測(cè)器上采集的大量投影數(shù)據(jù)可以通過光纜有線傳輸?shù)胶蠖说臄?shù)據(jù)處理工作站中。與無(wú)線傳輸相比，使用有線傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)具有傳輸速度更快，信噪比更高的優(yōu)點(diǎn)，其抗電磁干擾能力也更強(qiáng)。在較小擺動(dòng)范圍上擺動(dòng)使得與擺動(dòng)裝置連接的例如傳遞信息的纜線等以較小的幅度運(yùn)動(dòng)，這對(duì)于大型設(shè)備來(lái)說在實(shí)際應(yīng)用中極為有利。在一些特定掃描過程中，滑環(huán)也可以=150度、或=120度、或=100度、或=90度、或=70度、或^ 60度、或更小的角度往復(fù)擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被檢測(cè)對(duì)象的整體或局部的掃描檢測(cè)。
[0024]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)包括具有一定的或設(shè)定的探測(cè)器面積的多排探測(cè)器陣列3。探測(cè)器的面積可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置。探測(cè)器單元一般是等距排列，也可以是等角排列，或其他非等距排列方式。多排探測(cè)器用于獲取扇形束射線的透射投影數(shù)據(jù)。該部分還包括探測(cè)器上投影數(shù)據(jù)的讀出電路和邏輯控制單元等。探測(cè)器可以是固體探測(cè)器、閃爍體探測(cè)器，也可以是氣體探測(cè)器，還可以是半導(dǎo)體探測(cè)器。
[0025]多排探測(cè)器可以被固定在例如轉(zhuǎn)動(dòng)的滑環(huán)的支撐裝置4上，掃描過程中產(chǎn)生的大量投影數(shù)據(jù)通過光纜、網(wǎng)線等線路傳輸?shù)胶蠖说臄?shù)據(jù)處理工作站中。根據(jù)本實(shí)施例，采用有線傳輸可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，降低信?hào)在傳輸過程中的損失，提高信號(hào)傳輸?shù)目垢蓴_能力；同時(shí)，可以在很大程度上降低數(shù)據(jù)采集的技術(shù)難度和成本。
[0026]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，滑環(huán)4可以采用圓環(huán)形狀的滑環(huán)4，如圖1和2中所示。X射線發(fā)生裝置I和多排探測(cè)器3相差180度，即，相對(duì)于滑環(huán)4的中心相對(duì)地固定在滑環(huán)上。多排探測(cè)器可以固定在滑環(huán)的內(nèi)側(cè)，如圖2中示意地示出的。如圖2所示，扇形束X射線2的張角和多排探測(cè)器3的有效探測(cè)面積由實(shí)際所需的X射線成像區(qū)域大小決定。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，雖然X射線發(fā)射裝置I與相應(yīng)的探測(cè)器3僅在小于180度的范圍上掃描，然而根據(jù)掃描的信號(hào)仍然可以得出滿足實(shí)際需要的檢查結(jié)果。
[0027]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，滑環(huán)4由電氣系統(tǒng)提供助力，控制其以一定擺幅周期轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)控制X射線發(fā)生裝置I按固定頻率發(fā)出脈沖式X射線2，并驅(qū)動(dòng)多排探測(cè)器采集投影數(shù)據(jù)。
[0028]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明尤其有利的是利用設(shè)備重量的偏心分布而采用單擺式運(yùn)動(dòng)執(zhí)行掃描動(dòng)作。具體地，例如，由于X射線加速器I更重，整體的滑環(huán)的重心將因?yàn)榭拷黊射線加速器I方向而偏離圓心，因而自然形成一個(gè)單擺，假設(shè)滑環(huán)4重新偏離圓心的距離為L(zhǎng)，則擺動(dòng)周期為T = 2π/?ΤΙ?？刂葡到y(tǒng)只需要提供少許助力，滑環(huán)4就自然的進(jìn)行周期性擺動(dòng)，并保持?jǐn)[幅不變。這種方式充分利用了單擺運(yùn)動(dòng)的自然能量與規(guī)律，因而不需要復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，只需要小的致動(dòng)力即可以實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，使滑環(huán)4保持等幅度擺動(dòng)，光源I與探測(cè)器3之間的聯(lián)動(dòng)完全由時(shí)鐘頻率來(lái)控制，大大簡(jiǎn)化了傳動(dòng)控制裝置，使滑環(huán)4的結(jié)構(gòu)變得更加簡(jiǎn)單、緊湊、合理，節(jié)省了成本。本實(shí)施例有利地利用滑環(huán)4的整體中心偏置的配置，只需要施加較小的助力就可以實(shí)現(xiàn)滑環(huán)4的單擺式運(yùn)動(dòng)，既可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)配置，又有利于將滑環(huán)4的單擺式運(yùn)動(dòng)和X射線發(fā)射結(jié)合起來(lái)，使得系統(tǒng)可以自動(dòng)確定并記錄每次出束的時(shí)間并推算出掃描角度，顯著地簡(jiǎn)化系統(tǒng)的整體設(shè)置，降低成本，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，具有極大的經(jīng)濟(jì)意義。由此，對(duì)于一個(gè)體積和重量龐大的設(shè)備，可以使用小得多的驅(qū)動(dòng)力即可以完成掃描動(dòng)作，這在實(shí)際系統(tǒng)的構(gòu)建和運(yùn)行方面具有積極意義，從而在商業(yè)上獲得成功。
[0029]由于擺動(dòng)的角速度不均勻，本發(fā)明不采用光柵標(biāo)尺來(lái)觸發(fā)加速器出束，而采用固定頻率的出束方式，采集系統(tǒng)按同樣的頻率采集投影數(shù)據(jù)。
[0030]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，滑環(huán)4也可以被致動(dòng)以基本上恒定線速度或角速度運(yùn)動(dòng)。即，在往復(fù)運(yùn)動(dòng)的大部分行程中，滑環(huán)支撐這X射線加速器I和數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)3勻速地轉(zhuǎn)動(dòng)，僅在往復(fù)運(yùn)動(dòng)的兩端是加速和減速運(yùn)動(dòng)。在此過程中，X射線加速器I以恒定周期發(fā)射X射線2，從而執(zhí)行檢測(cè)過程?；h(huán)4也可以被致動(dòng)以其他速度作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要設(shè)置。
[0031]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，CT設(shè)備還包括載床5，配置用以承載被檢測(cè)對(duì)象6穿過由X射線發(fā)生裝置和數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)構(gòu)成的檢測(cè)區(qū)域。載床5可以作直線運(yùn)動(dòng)。直線運(yùn)動(dòng)的載床能夠在兩個(gè)方向上做直線運(yùn)動(dòng):升降和平移。升降運(yùn)動(dòng)了為了方便將集裝箱6放在載床5上，載床5可以先下降到合適高度，集裝箱6放置到載床5上之后，載床5再上升到CT掃描所需要的高度。然后，通過載床5的平移運(yùn)動(dòng)把集裝箱6勻速通過CT掃描區(qū)域，完成CT掃描過程。平移的速度將由擺動(dòng)的周期與對(duì)重建圖像的質(zhì)量要求共同決定。
[0032]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，CT設(shè)備還包括控制分系統(tǒng)，用以控制擺動(dòng)支撐裝置4的運(yùn)動(dòng)和X射線與數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)的操作。控制分系統(tǒng)讓CT設(shè)備的各部分協(xié)調(diào)工作。
[0033]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，CT設(shè)備還包括數(shù)據(jù)處理分系統(tǒng)，對(duì)由數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)獲得的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，重建出物體三維立體圖像。數(shù)據(jù)處理分系統(tǒng)可以例如是數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理，對(duì)由數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)獲得的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，重建出物體三維立體圖像，并通過顯示器顯示出來(lái)。還可以負(fù)責(zé)整個(gè)三維立體成像安全檢查系統(tǒng)運(yùn)行過程的主控制，包括機(jī)械控制、電氣控制、安全連鎖控制等。即，當(dāng)CT設(shè)備采用控制分系統(tǒng)和控制分系統(tǒng)的時(shí)候，控制分系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理分系統(tǒng)可以是集成在一起的。計(jì)算機(jī)可以是高性能的單個(gè)PC，也可以是工作站或機(jī)群。顯示器可以是CRT傳統(tǒng)顯示器也可以是液晶顯示器。
[0034]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，整個(gè)成像系統(tǒng)的控制、數(shù)據(jù)傳輸、圖像重建以及數(shù)據(jù)處理由計(jì)算機(jī)工作站完成，掃描控制信息、位置信息、投影數(shù)據(jù)等通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入到計(jì)算機(jī)工作站中，由工作站完成物體的透射圖像、斷層圖像以及三維立體圖像的重建工作，最后在顯示器上顯示出來(lái)
[0035]此外，根據(jù)本發(fā)明的CT設(shè)備，投影體數(shù)據(jù)可以使用權(quán)重函數(shù)加上錐束濾波反投影方法重建出被檢物體的三維斷層圖像，或者在濾波反投影方法基礎(chǔ)上結(jié)合迭代進(jìn)行重建。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的CT設(shè)備，數(shù)據(jù)處理技術(shù)包括硬化、散射校正，金屬偽影校正，以及圖像處理與模式識(shí)別。本小角度自擺式大型多層螺旋CT設(shè)備，采用X射線加速器I為射線源，由于射線束是多色譜而不是單色譜，存在硬化效應(yīng)。本系統(tǒng)利用的是射線的透射衰減，在實(shí)際系統(tǒng)中，還存在散射效應(yīng)。同時(shí)，還需要圖像處理和模式識(shí)別的相關(guān)技術(shù)，比如圖像增強(qiáng)，邊緣檢測(cè)，計(jì)算機(jī)輔助診斷等技術(shù)。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，為到達(dá)精確的圖像重建，X射線成像系統(tǒng)，即X射線發(fā)生裝置I和數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)3，應(yīng)能夠精確測(cè)量或標(biāo)定以下系統(tǒng)參數(shù):X射線源點(diǎn)S到探測(cè)器的距離T，滑環(huán)的旋轉(zhuǎn)中心O位置，S和O的連線要保證垂直于探測(cè)器陣列平面，以及旋轉(zhuǎn)中心O到探測(cè)器的距離T1,如圖2所示。還有X射線發(fā)生裝置每次曝光時(shí)源點(diǎn)S所在位置的角度參量，多排探測(cè)器的物理尺寸，包括單個(gè)探測(cè)器物理尺寸和探測(cè)器陣列的物理尺寸等。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道，利用現(xiàn)有的知識(shí)可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)信號(hào)的處理以得出圖像。
[0038]本小角度自擺式大型多層螺旋CT設(shè)備的特征是使用加速器X射線源I與多排探測(cè)器3，通過=180度的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)和載有被檢體載床的直線運(yùn)動(dòng)完成整個(gè)掃描過程，X射線源對(duì)集裝箱的掃描路徑為螺旋折線9。圖3中示出了 X射線源的運(yùn)動(dòng)路徑，其中8是射線源運(yùn)動(dòng)起點(diǎn)位置。本發(fā)明的CT設(shè)備使用往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)的掃描模式，采用有線傳輸方式完成X射線投影數(shù)據(jù)的傳輸，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的復(fù)雜度、技術(shù)難度和制造成本。自擺式轉(zhuǎn)動(dòng)與固定頻率出束的掃描方式也簡(jiǎn)化了傳動(dòng)控制裝置，系統(tǒng)將能自動(dòng)確定并記錄每次出束的時(shí)間并推算出掃描角度。同時(shí)，這種掃描方式也使得被檢體在掃描過程中所受的X射線輻照劑量也大大降低。因此，本發(fā)明具有很高的市場(chǎng)應(yīng)用潛力。
[0039]盡管已經(jīng)參考本發(fā)明的典型實(shí)施例，具體示出和描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的多種改變。
【權(quán)利要求】
1.一種小角度自擺式CT設(shè)備，其特征在于包括: X射線發(fā)生裝置，配置成朝向被檢測(cè)對(duì)象發(fā)射X射線； 數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)，配置成采集穿過被檢測(cè)對(duì)象的X射線信號(hào)執(zhí)行檢測(cè)； 擺動(dòng)支撐裝置，X射線發(fā)生裝置和數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)分別布置在擺動(dòng)支撐裝置上且相互間隔分開，被檢測(cè)對(duì)象放置在X射線發(fā)生裝置和數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)布置之間或從它們之間通過，所述擺動(dòng)支撐裝置配置成能夠在承載X射線發(fā)生裝置和數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)的情況下以擺動(dòng)的方式往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的CT設(shè)備，其特征在于，擺動(dòng)支撐裝置的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是利用擺動(dòng)支撐裝置的重心偏置的單擺式往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1所述的CT設(shè)備，其特征在于，擺動(dòng)支撐裝置的往復(fù)運(yùn)動(dòng)在除去兩端部分的大部分行程上是勻速的。
4.如權(quán)利要求1所述的CT設(shè)備，其特征在于，擺動(dòng)支撐裝置是滑環(huán)，X射線發(fā)生裝置和數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)布置在滑環(huán)的圓周上且位于相對(duì)于中心的相對(duì)側(cè)。
5.如權(quán)利要求1所述的CT設(shè)備，其特征在于，擺動(dòng)支撐裝置的往復(fù)擺動(dòng)最大幅度不超過180度。
6.如權(quán)利要求1所述的CT設(shè)備，其特征在于，X射線發(fā)生裝置是大功率X射線加速器。
7.如權(quán)利要求1所述的CT設(shè)備，其特征在于，X射線發(fā)生裝置提供錐形或扇形X射線束。
8.如權(quán)利要求1所述的CT設(shè)備，其特征在于，數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)包括多排探測(cè)器陣列。
9.如權(quán)利要求1所述的CT設(shè)備，其特征在于，還包括載床，配置用以承載被檢測(cè)對(duì)象穿過由X射線發(fā)生裝置和數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)構(gòu)成的檢測(cè)區(qū)域。
10.如權(quán)利要求9所述的CT設(shè)備，其特征在于，載床能夠沿兩個(gè)方向作直線運(yùn)動(dòng)，包括升降和平移。
11.如權(quán)利要求1所述的CT設(shè)備，其特征在于，還包括控制分系統(tǒng)，用以控制擺動(dòng)支撐裝置的運(yùn)動(dòng)和X射線與數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)的操作。
12.如權(quán)利要求1所述的CT設(shè)備，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)處理分系統(tǒng)，對(duì)由數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)獲得的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，重建出物體三維立體圖像。
13.一種利用前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的CT設(shè)備的檢測(cè)方法，其特征在于， 利用X射線發(fā)生裝置發(fā)射X射線并利用數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)采集X射線信號(hào)執(zhí)行檢測(cè)，同時(shí)利用擺動(dòng)支撐裝置使得X射線發(fā)生裝置和數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G01N23/04GK104198506SQ201410427466
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】康克軍, 陳志強(qiáng), 李元景, 張麗, 趙自然, 劉耀紅, 顧建平, 李亮, 邢宇翔 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 同方威視技術(shù)股份有限公司