一种双源双探测器锥形束CT系统的制作方法

本发明涉及一种双源双探测器锥形束CT系统，属于计算机断层成像(CT)。

背景技术：

锥形束CT是一种使用面阵列探测器进行三维成像的X射线CT系统。系统扫描架、由X射线发生器、面阵探测器、承载机构、控制器、CT重建模块、图像显示模块组成。扫描时，X射线发生器和探测器围绕被检对象旋转，获取多个不同角度的投影数据，然后通过CT重建模块将投影数据转化为三维数据，通过图像显示模块呈现给使用者。

空间分辨率是锥形束CT系统的关键技术指标，该指标取决于以下因素的组合：探测器分辨率、X射线焦点尺寸、投影图数量、重建像素尺寸等。其中，探测器分辨率是决定系统空间分辨率的最重要因素之一。在其他配置不变的情况下，探测器分辨率越高，系统的空间分辨率也越高。受制造工艺、采集速率等因素限制，分辨率越高的探测器，通常其成像视野也较小；反之，成像视野越大探测器，通常其分辨率越差。相应地，空间分辨率较高的锥形束CT系统，其成像视野相对较小；而成像视野较大的锥形束CT系统，其空间分辨率相对较低。

然而，在实际应用中使用者往往既需要大视野检查，又需要高分辨率检查。以口腔检查为例，在进行口腔颌面部总体检查时，需要较大的成像视野；而在进行单颗牙齿的检查时，则需要很高的空间分辨率。在其他应用中，采用较低的分辨率进行大范围的全局检查，采用较高的分辨率进行小范围的局部检查，也是很常见的检查方式。通过购买不同视野、不同分辨率的多台锥形束CT系统可以满足不同的检查需求，但成本很高。如何在一台锥形束CT系统中集成大视野成像和高分辨成像，是锥形束CT技术领域的一项难点问题。

现有解决方案是在大视野CT系统基础上通过优化扫描参数提高分辨率，具体优化方法包括延长扫描时间、增加投影数据采集频率、减小重建像素尺寸等。优化扫描参数可以在一定程度上提高系统分辨率，但无法突破探测器分辨率的限制。因此，无论如何优化参数，大视野锥形束CT系统的空间分辨率不如采用高分辨探测器的小视野锥形束CT系统。

此外，高分辨率、小视野成像时，由于成像视野较小，而待检查部位往往是被检对象的内部结构，从外表很难直接观察到，所以定位很困难。仍以口腔检查为例，使用者依靠手动定位来进行高分辨率、小视野成像时，很容易出现成像后发现待检查部位，如后槽牙，未能全部进入图像中的情况，导致需要对患者进行二次甚至更多次扫描，增加患者剂量。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种双源双探测器锥形束CT系统，能够在一台锥形束CT系统中集成大视野CT图像和高分辨率、小视野CT图像，且分辨率比现有解决方案更高。

本发明技术方案是：一种双源双探测器锥形束CT系统，包括：扫描架、两套X射线发生器、两块面阵探测器、承载机构、控制器、CT重建模块和图像显示模块；两块面阵探测器其中一块可生成大视野CT图像，另一块可生成高分辨率、小视野CT图像；两套X射线发生器分别与两块面阵探测器配对使用；每次扫描只使用一块探测器。

本发明所述的锥形束CT成像系统中，扫描架是系统的主框架，决定系统的整体结构，具有支撑、运动和为其他部件提供安装位置等功能。X射线发生器、面阵探测器都安装在扫描架上。承载机构的功能是承载被检测对象，根据扫描架的设计，承载机构应采用可与扫描架合理搭配的设计，如座椅、扫描床等。控制器的功能是控制系统中各运动部件以及X射线发生器的启动和停止等，控制器一般安装在扫描架上。CT重建模块和图像显示模块的功能是处理扫描过程中获得的数据，进行重建，生成三维的CT图像并向用户显示，同时提供用户交互功能。CT重建模块和图像显示模块可以是位于扫描架之外的电脑，通过线缆与其他模块进行连接，也可以是安装在扫描架上的工控机(一种专门设计的电脑)。

使用者可在大视野CT图像中指定需要生成高分辨率、小视野CT图像的目标区域，控制器将根据目标区域中心和高分辨率、小视野CT图像中心在X、Y、Z三个方向上的位置差，驱动承载机构将目标区域中心输送至高分辨率、小视野CT图像中心，实现高分辨率、小视野成像的精确定位。

所述两套X射线发生器可以是相同的，也可以是不同的。

所述与生成高分辨率、小视野CT图像的探测器配对使用的X射线发生器，其焦点尺寸可以小于与生成大视野CT图像的探测器配对使用的X射线发生器。

所述与生成大视野CT图像的探测器配对使用的X射线发生器可以是脉冲式X射线发生器。

所述扫描架可以是立式或卧式。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)与现有技术相比，本发明采用的两块探测器的分辨率不同，其中一块用于提供较大的成像视野，而另一块用于提供更高的分辨率，由于额外安装了一块高分辨率探测器，因此分辨率要高于现有的仅使用一块大视野探测器的系统。而现有技术不能提高系统分辨率。

(2)本发明还可以通过扫描获得的大视野CT图像来引导高分辨率、小视野CT成像，实现高分辨率、小视野成像的精确定位。

附图说明

图1为本发明双源双探测器锥形束CT系统正面示意图；

图2为本发明双源双探测器锥形束CT系统侧面示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，为本发明所述系统的一种实现方案，由扫描架1、两套X射线发生器2-1和2-2、两块面阵探测器3-1和3-2、控制器4、CT重建模块5、显示模块6、承载机构7组成。

图中1为扫描架，采用卧式设计，为其他部件提供支撑和安装位置。X射线发生器2-1和2-2，面阵探测器3-1和3-2都安装在扫描架1上。其中，3-1为用于生成大视野CT图像的探测器，与X射线发生器2-1配对使用；3-2为用于生成高分辨率、小视野CT图像的探测器，与X射线发生器2-2配对使用。控制器4，用于控制系统进行指定功能，如承载机构的运动、扫描架的运动以及X射线发生器的启动和停止。控制器4一般也安装在扫描架上。图中，CT重建模块5和显示模块6采用独立于扫描架之外的设计，可以是性能合适的电脑和显示器。承载机构7采用的是扫描床，以配合卧式扫描架设计，用于承载被检对象。

本发明所述系统每次扫描只使用一套X射线发生器和一块探测器，操作者可根据需要选择。

与两块探测器配对使用的两套X射线发生器可以是相同的，也可以是不同的。与生成高分辨率、小视野CT图像的探测器配对的，可选用焦点更小的X射线发生器，这样能够进一步提高所获得图像的分辨率。与生成大视野CT图像的探测器配对使用的X射线发生器可以是脉冲式X射线发生器，可以在一定程度上提高大视野CT图像的分辨率。

需要说明的是，图1、2所示仅为本发明所述系统的一种实现方式，本发明所述系统也还可以采用立式扫描架，系统组成结构与卧式扫描架相同，包括扫描架、两套X射线发生器、两块面阵探测器、控制器、CT重建模块、显示模块、承载机构。

对于同一被检对象，对其扫描获得的大视野CT图像，可用来引导高分辨率、小视野CT图像的扫描。具体方案是：先使用一组X射线发生器和探测器，如图1所示的X射线发生器2-1和探测器3-1，对被检对象进行一次扫描，获得大视野CT图像，由显示模块6向使用者显示。此后被检对象须保持不动(被检对象位于承载机构7上，扫描时应处于系统的扫描区域中，如图1、2所示的实现方案中，扫描区域位于扫描架环形部分所形成的通道内)。使用者在大视野CT图像中指定需要生成高分辨率、小视野CT图像的目标区域，系统将计算目标区域中心和高分辨率、小视野CT图像成像中心在X、Y、Z三个方向上的位置差，然后驱动承载机构7运动，带动被检对象将目标区域中心输送至高分辨率、小视野CT图像成像中心，此过程中被检对象须在承载机构7上保持不动，与承载机构7保持相对静止。然后使用另一组X射线发生器和探测器，如图1所示的X射线发生器2-2和探测器3-2，对被检对象进行扫描，获得目标区域的高分辨率、小视野CT图像。

提供以上实施例仅仅是为了描述本发明的目的，而并非要限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求限定。不脱离本发明的精神和原理而做出的各种等同替换和修改，均应涵盖在本发明的范围之内。