本發(fā)明涉及一種裝有多探測器的錐形束CT系統(tǒng)，屬于計算機斷層成像(CT)。

背景技術：

錐形束CT是一種使用面陣列探測器進行三維成像的X射線CT系統(tǒng)。系統(tǒng)掃描架、由X射線發(fā)生器、面陣探測器、承載機構(gòu)、控制器、CT重建模塊組成。掃描時，X射線發(fā)生器和探測器圍繞被檢對象旋轉(zhuǎn)，獲取多個不同角度的投影數(shù)據(jù)，然后通過CT重建模塊將投影數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維數(shù)據(jù)。

空間分辨率是錐形束CT系統(tǒng)的關鍵技術指標，該指標取決于以下因素的組合：探測器分辨率、X射線焦點尺寸、投影圖數(shù)量、重建像素尺寸等。其中，探測器分辨率是決定系統(tǒng)空間分辨率的最重要因素之一。在其他配置不變的情況下，探測器分辨率越高，系統(tǒng)的空間分辨率也越高。受制造工藝、采集速率等因素限制，分辨率越高的探測器，通常其成像面積也較小；反之，成像面積越大探測器，通常其分辨率越差。相應地，空間分辨率較高的錐形束CT系統(tǒng)，其成像視野相對較??；而成像視野較大的錐形束CT系統(tǒng)，其空間分辨率相對較低。

然而，在實際應用中使用者往往既需要大視野檢查，又需要高分辨率檢查。以口腔檢查為例，在進行口腔頜面部總體檢查時，需要較大的成像視野；而在進行單顆牙齒的檢查時，則需要很高的空間分辨率。在其他應用中，采用較低的分辨率進行大范圍的全局檢查，采用較高的分辨率進行小范圍的局部檢查，也是很常見的檢查方式。通過購買不同視野、不同分辨率的多臺錐形束CT系統(tǒng)可以滿足不同的檢查需求，但成本很高。如何在一臺錐形束CT系統(tǒng)中集成大視野成像和高分辨成像，是錐形束CT技術領域的一項難點。

現(xiàn)有解決方案是在大視野錐形束CT系統(tǒng)基礎上通過優(yōu)化掃描參數(shù)提高分辨率，具體優(yōu)化方法包括延長掃描時間、增加投影數(shù)據(jù)采集頻率、減小重建像素尺寸等。優(yōu)化掃描參數(shù)可以在一定程度上提高系統(tǒng)分辨率，但無法突破探測器分辨率的限制。因此，無論如何優(yōu)化參數(shù)，大視野錐形束CT系統(tǒng)的空間分辨率不如采用高分辨探測器的小視野錐形束CT系統(tǒng)。

現(xiàn)有文獻中提到過一種帶有多種探測器的口腔X射線機，其中所述多種探測器是指線陣列探測器、面陣探測器，能兼顧二維透視成像和三維錐形束CT成像，但不能兼顧大視野成像和高分辨成像。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術解決問題：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種裝有多探測器的錐形束CT系統(tǒng)，能夠在一臺錐形束CT系統(tǒng)中集成大視野成像和高分辨成像，且分辨率比現(xiàn)有解決方案更高。

本發(fā)明的技術方案：一種裝有多探測器的錐形束CT系統(tǒng)，包括：掃描架、X射線發(fā)生器、承載機構(gòu)、控制器、CT重建模塊，其特征在于：還包括多塊面陣探測器和探測器切換裝置；通過探測器切換裝置根據(jù)需要切換選擇多塊面陣探測器中的一塊探測器，即每次掃描只使用一塊探測器；所述多塊面陣探測器包括一塊大面積探測器和一塊高分辨率探測器，當需要大視野成像時，可選擇大面積探測器；當需要高分辨成像時，可選擇小像素的高分辨率探測器。大面積探測器與高分辨率探測器為相對而言，當同一系統(tǒng)中的兩塊探測器在面積和像素尺寸上有差異時，則其中一塊應視為大面積探測器，另一塊應視為高分辨率探測器。

而且，系統(tǒng)還可以根據(jù)需要安裝其他具有特殊功能的探測器，比如用于能譜CT成像的探測器。

所述掃描架是立式或臥式。

所述承載機構(gòu)是座椅、頜托、掃描床或轉(zhuǎn)臺。

所述探測器切換裝置的切換方式是平移式或旋轉(zhuǎn)式。

所述切換過程可以是電動機驅(qū)動的。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于：

由于額外安裝了一塊高分辨率探測器，因此本發(fā)明提出的錐形束CT系統(tǒng)的分辨率要高于現(xiàn)有的僅使用一塊大視野探測器的系統(tǒng)。而且，系統(tǒng)還支持根據(jù)需要安裝其他具有特殊功能的探測器，擴展系統(tǒng)成像功能。

現(xiàn)有文獻中提到過一種帶有多種探測器的口腔X射線機，其中所述多種探測器是指線陣列探測器、面陣探測器，能兼顧二維透視成像和三維錐形束CT成像，但不能兼顧大視野成像和高分辨成像。而本發(fā)明提出的技術方案，所述探測器均為用于錐形束CT成像的面陣探測器，可解決在大視野錐形束CT系統(tǒng)中集成高分辨成像的問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的采用頜托作為患者承載裝置的錐形束CT系統(tǒng)示意圖(立式掃描架)；

圖2為本發(fā)明的采用座椅作為患者承載裝置的錐形束CT系統(tǒng)示意圖(立式掃描架)；

圖3為本發(fā)明的錐形束CT系統(tǒng)示意圖(臥式掃描架，床承載)

圖4為本發(fā)明的錐形束CT系統(tǒng)示意圖(掃描架固定，轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn))

圖5為平移式探測器切換裝置，上圖為使用3-1探測器拍攝的狀態(tài)，下圖為使用3-2探測器拍攝的狀態(tài)；

圖6為旋轉(zhuǎn)式探測器切換裝置，上圖為使用3-1探測器拍攝的狀態(tài)，下圖為使用3-2探測器拍攝的狀態(tài)。

具體實施方式

如圖1、2、3、4所示，本發(fā)明所述系統(tǒng)由掃描架1(包括掃描架的固定部分1-1，掃描架的旋轉(zhuǎn)部分1-2)、X射線發(fā)生器2、多塊面陣探測器(圖中僅示意大面積探測器3-1和高分辨率探測器3-2)、探測器切換裝置4、承載機構(gòu)5、控制器6、CT重建模塊7組成。

掃描架1是系統(tǒng)的主框架，決定系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，具有支撐、運動和為其他部件提供安裝位置等功能。X射線發(fā)生器2、大面積探測器3-1、高分辨率探測器3-2以及探測器切換裝置4都安裝在掃描架1上。在采用X射線發(fā)生器和面陣探測器旋轉(zhuǎn)掃描的系統(tǒng)中，X射線發(fā)生器2和大面積探測器3-1、高分辨率探測器3-2以及探測器切換裝置4安裝在掃描架的旋轉(zhuǎn)部分1-2上。承載機構(gòu)5根據(jù)設計的不同，可安裝在掃描架上也可以獨立存在，如以座椅或掃描床為承載機構(gòu)的系統(tǒng)中，承載機構(gòu)5可以不安裝在掃描架1上?？刂破?的功能是控制系統(tǒng)中各運動部件以及X射線發(fā)生器的啟動和停止等，一般安裝在掃描架上。CT重建模塊7的功能是處理掃描過程中獲得的數(shù)據(jù)，進行重建，生成三維的CT圖像。CT重建模塊7可以是位于掃描架之外的電腦，通過線纜進行連接，也可以是安裝在掃描架1上的工控機(一種專門設計的電腦)。

在多塊面陣探測器中，包括一塊大面積探測器3-1，用于大視野成像，一般用于大視野成像的探測器尺寸不小于13cm×13cm，所形成的成像視野不小于12cm(直徑)×8cm(高度)，用于全局檢查；包括一塊高分辨率探測器3-2，用于高分辨成像，一般用于高分辨成像的探測器的像素尺寸小于等于100um，所形成的成像視野小于等于8cm(直徑)×8cm(高度)，這種成像用于進行局部精細檢查；還可根據(jù)需要安裝具有其他特征的探測器，比如安裝具有X射線能譜分辨能力的探測器，用于能譜成像。每次掃描只使用一塊面陣探測器，操作者可根據(jù)需要切換最合適的探測器。

需要說明的是，上述“大面積探測器”、“高分辨率探測器”中的“大面積”、“高分辨率”都是相對而言的。只要兩塊探測器的面積、分辨率有差異，即可認為其中一塊是大面積探測器，另一塊是高分辨率探測器。如以下兩塊探測器在同一錐形束CT成像系統(tǒng)中使用時，一個探測器是大面積探測器3-1，另一個則屬于高分辨率探測器3-2：

大面積探測器3-1：

成像面積：13cm×13cm

像素尺寸：120um

高分辨率探測器3-2：

成像面積：12cm×12cm

像素尺寸：99um

如圖1所示，本發(fā)明所述系統(tǒng)可以采用立式掃描架結(jié)構(gòu)，承載機構(gòu)5采用頜托。掃描時被檢對象不動，由掃描架的旋轉(zhuǎn)部分1-2帶動X射線發(fā)生器2、大面積探測器3-1、高分辨率探測器3-2圍繞被檢對象旋轉(zhuǎn)，進行掃描成像。

如圖2所示，本發(fā)明所述系統(tǒng)可以采用立式掃描架結(jié)構(gòu)，承載機構(gòu)5采用座椅。掃描時被檢對象不動，由掃描架的旋轉(zhuǎn)部分1-2帶動X射線發(fā)生器2、大面積探測器3-1、高分辨率探測器3-2圍繞被檢對象旋轉(zhuǎn)，進行掃描成像。

如圖3所示，本發(fā)明所述系統(tǒng)可以采用臥式掃描架結(jié)構(gòu)，掃描架的旋轉(zhuǎn)部分1-2為環(huán)形，環(huán)形中間的通道稱為掃描通道，承載機構(gòu)5采用掃描床。掃描時被檢對象位于掃描床上，并進入掃描通道，被檢對象不動，由掃描架的旋轉(zhuǎn)部分1-2帶動X射線發(fā)生器2、大面積探測器3-1、高分辨率探測器3-2圍繞被檢對象旋轉(zhuǎn)，進行掃描成像。

如圖4所示，本發(fā)明所述系統(tǒng)可以采用固定式掃描架結(jié)構(gòu)，承載機構(gòu)5采用轉(zhuǎn)臺。掃描時掃描架1連同X射線發(fā)生器2、大面積探測器3-1、高分辨率探測器3-2固定不動，被檢對象位于轉(zhuǎn)臺，即承載機構(gòu)5上，由轉(zhuǎn)臺帶動被檢對象旋轉(zhuǎn)，進行掃描成像。

如圖5所示，本發(fā)明所述系統(tǒng)的探測器切換裝置4可以采用平移式設計。進行高分辨成像時，高分辨率探測器3-2對準掃描中心軸，進行成像；進行大視野成像時，高分辨率探測器3-2向一側(cè)平移，至與大面積探測器3-1無重疊的位置，大面積探測器3-1對準掃描中心軸，進行成像。

如圖6所示，本發(fā)明所述系統(tǒng)的探測器切換裝置4可以采用旋轉(zhuǎn)式設計。同一時刻只有一塊探測器正對掃描中心軸和X射線入射方向，可以進行掃描成像；探測器切換裝置4旋轉(zhuǎn)一定角度后，將切換另一塊探測器對準掃描中心軸和X射線入射方向。圖6中所示的兩種情況分別為使用大面積探測器3-1和高分辨率探測器3-2成像的情況，探測器切換裝置4由一種情況切換至另一種情況時的旋轉(zhuǎn)角度為180度。

提供以上實施例僅僅是為了描述本發(fā)明的目的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍由所附權利要求限定。不脫離本發(fā)明的精神和原理而做出的各種等同替換和修改，均應涵蓋在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。