专利名称：一种测量ct设备机架摆动的模体、系统和方法
技术领域：
本发明涉及医学成像领域，尤其是一种用于测量X射线计算机断层扫描设备的机架摆动的模体、系统和方法。
背景技术：
在进行X射线计算机断层扫描(Computed Tomography, CT)过程中，CT设备的机架(gantry)会进行旋转，以对待检对象进行X射线扫描。由于高速旋转，机架在旋转过程中会在检查床进出机架的方向上发生不希望的摆动，而这种摆动会降低重建图像的图像质量。随着对时间分辨率要求的不断提高，要求机架的旋转速度也随之提高，这就会显著地增加机架的向心转矩，从而造成更大幅度的机架摆动。如果想要在机架高速旋转情况下得到高质量的重建图像，就需要对CT设备进行必要的硬件调整，或者对放射扫描所使用的软件算法进行调整以对机架的旋转加以控制，从而消除机架摆动所造成的不利影响。要做到这一点，对机架的摆动进行准确的测量则是必须和首要的工作。然而在现有技术中，缺乏对机架摆动进行准确定量测量的设备和方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种用于测量CT设备的机架摆动的模体、系统和方法，用以准确地测量CT设备的机架摆动。根据本发明的一个方面，提供一种用于测量CT设备中机架摆动的模体，包括第一部件和第二部件，所述第一部件为长方体，在其上部区域和下部区域分别倾斜嵌入铝带且保持其中部区域没有铝带嵌入，所嵌入的两条铝带分别与由所述第一部件的长度方向和宽度方向所组成的平面成绝对值大小相同、正负相反的角度；所述第二部件是可带动所述第一部件旋转的圆柱体，其容纳所述第一部件。优选地，所述模体还包括第三部件，所述第三部件分别与所述第二部件和所述CT设备的检查部分连接，用以支撑所述第二部件并将所述模体固定在所述检查部分上。优选地，嵌入所述第一部件的两条铝带分别与由所述第一部件的长度方向和宽度方向所组成的平面所成角度的绝对值大于arctan(l/4)。优选地，在所述第二部件上或者与所述第二部件相对转动的设备上设置有用以确定所述第二部件的旋转角度的旋转角度量程。优选地，由PMMA材料制成所述模体的所述第一部件、所述第二部件和/或所述第三部件。根据本发明的另一个方面，还提供一种使用模体来测量CT设备中机架摆动的系统，所述系统包括初始角计算单元，用于计算所述CT设备的初始角；最优旋转角确定单元，用于根据计算出的所述初始角来确定所述模体的最优旋转角；摆动因子计算单元，用于根据对旋转至所述最优旋转角的所述模体进行扫描所得到的重建图像来计算所述CT设备的摆动因子；以及摆动幅度确定单元，用于根据计算出的所述初始角、所确定的所述最优旋转角和计算出的所述摆动因子，通过查询摆动模型数据库来确定所述CT设备的摆动幅度。优选地，所述初始角计算单元包括第一计算单元，用于计算所述CT设备在原始的模体旋转角分别为-90度、-45度、0度、45度和90度时的摆动因子；第一重定义单元，用于确定所述第一计算单元所计算出的结果中所述摆动因子的最大值，并将该最大值所对应的原始的模体旋转角重新定义为0度，并将与其相邻45度的两个角度重新定义为-45度和45度；第二计算单元，用于对所述第一重定义单元所重新定义的-45度和45度之间的角度以15度为间隔，计算所述CT设备的摆动因子；第二重定义单元，用于确定所述第二计算单元所计算出的结果中所述摆动因子的最大值，并将该最大值所对应的原始的模体旋转角重新定义为0度，并将与其相邻45度的两个角度重新定义为-45度和45度；第三计算单元，用于对所述第二重定义单元所重新定义的-45度和45度之间的角度以5度为间隔，计算所述CT设备的摆动因子；以及初始角确定单元，用于确定所述第三计算单元所计算出的结果中所述摆动因子的最大值，并将该最大值所对应的原始的模体旋转角确定为所述CT设备的所述初始角。 优选地，如果所述CT设备的所述初始角的绝对值小于或等于45度，则所述最优旋转角确定单元将所述初始角确定为所述模体的所述最优旋转角；如果所述CT设备的所述初始角的绝对值大于45度，则所述最优旋转角确定单元将所述模体的所述最优旋转角确定为45度或者-45度，其正负符号与所述初始角的正负符号一致。优选地，所述摆动因子计算单元包括扫描单元、坐标摆动因子计算单元和平均摆动因子计算单元，所述扫描单元用于以给定的机架旋转速度，对旋转至由所述最优旋转角确定单元所确定的所述最优旋转角的所述模体进行扫描，以得到所述模体的所述重建图像；所述坐标摆动因子计算单元以如下公式计算所述重建图像中给定坐标位置处的摆动因其中，R是坐标位置与扫描中心在检查床竖直升降方向上的距离，FWHMl 是在具有摆动幅度O的所述CT设备中由R所确定的半峰值全宽值，e |K是在不存在机架摆动的理想CT设备中由R所确定的半峰值全宽值，abs (X)是求得X变量绝对值的函数；所述平均摆动因子计算单元以如下公式计算所述重建图像中的平均摆动因子，并将所述平均摆动因子作为所述CT设备的所述摆动因子
权利要求
1.一种用于測量CT设备中机架摆动的模体，包括第一部件(A)和第二部件(B)， 所述第一部件(A)为长方体，在其上部区域和下部区域分别倾斜嵌入铝带且保持其中部区域没有铝带嵌入，所嵌入的两条铝带分别与由所述第一部件(A)的长度方向和宽度方向所组成的平面成绝对值大小相同、正负相反的角度； 所述第二部件(B)是可带动所述第一部件(A)旋转的圆柱体，其容纳所述第一部件(A)0
2.根据权利要求I所述的模体，其特征在于，所述模体还包括第三部件(C)， 所述第三部件(C)分别与所述第二部件(B)和所述CT设备的检查部分连接，用以支撑所述第二部件(B)并将所述模体固定在所述检查部分上。
3.根据权利要求I所述的模体，其特征在于，嵌入所述第一部件(A)的两条铝带分别与由所述第一部件(A)的长度方向和宽度方向所组成的平面所成角度的绝对值大于arctan (1/4)。
4.根据权利要求I所述的模体，其特征在于，在所述第二部件(B)上或者与所述第二部件(B)相对转动的设备上设置有用以确定所述第二部件(B)的旋转角度的旋转角度量程。
5.根据权利要求1-4中任意ー项所述的模体，其特征在于，由PMMA材料制成所述模体的所述第一部件(A)、所述第二部件(B)和/或所述第三部件(C)。
6.ー种使用模体来測量CT设备中机架摆动的系统，所述系统包括 初始角计算单元(10)，用于计算所述CT设备的初始角； 最优旋转角确定单元(20)，用于根据计算出的所述初始角来确定所述模体的最优旋转角； 摆动因子计算单元(30)，用于根据对旋转至所述最优旋转角的所述模体进行扫描所得到的重建图像来计算所述CT设备的摆动因子；以及 摆动幅度确定单元(40)，用于根据计算出的所述初始角、所确定的所述最优旋转角和计算出的所述摆动因子，通过查询摆动模型数据库来确定所述CT设备的摆动幅度。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述初始角计算单元(10)包括 第一计算单元(101)，用于计算所述CT设备在原始的模体旋转角分别为-90度、-45度、O度、45度和90度时的摆动因子； 第一重定义单元(102)，用于确定所述第一计算单元(101)所计算出的结果中所述摆动因子的最大值，并将该最大值所对应的原始的模体旋转角重新定义为O度，并将与其相邻45度的两个角度重新定义为-45度和45度； 第二计算单元(103)，用于对所述第一重定义单元(102)所重新定义的-45度和45度之间的角度以15度为间隔，计算所述CT设备的摆动因子； 第二重定义单元(104)，用于确定所述第二计算单元(103)所计算出的结果中所述摆动因子的最大值，并将该最大值所对应的原始的模体旋转角重新定义为O度，并将与其相邻45度的两个角度重新定义为-45度和45度； 第三计算单元(105)，用于对所述第二重定义单元(104)所重新定义的-45度和45度之间的角度以5度为间隔，计算所述CT设备的摆动因子；以及初始角确定单元(106)，用于确定所述第三计算单元(105)所计算出的结果中所述摆动因子的最大值，并将该最大值所对应的原始的模体旋转角确定为所述CT设备的所述初始角。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，如果所述CT设备的所述初始角的绝对值小于或等于45度，则所述最优旋转角确定单元(20)将所述初始角确定为所述模体的所述最优旋转角；如果所述CT设备的所述初始角的绝对值大于45度，则所述最优旋转角确定单元(20)将所述模体的所述最优旋转角确定为45度或者-45度，其正负符号与所述初始角的正负符号一致。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述摆动因子计算单元(30)包括扫描单元(301)、坐标摆动因子计算单元(302)和平均摆动因子计算单元(303)， 所述扫描単元(301)用于以给定的机架旋转速度，对旋转至由所述最优旋转角确定单元(20)所确定的所述最优旋转角的所述模体进行扫描，以得到所述模体的所述重建图像；所述坐标摆动因子计算单元(302)以如下公式计算所述重建图像中给定坐标位置处的摆动因子 FWHMレ-ル (^lJ- 其中，R是坐标位置与扫描中心在检查床竖直升降方向上的距离，FWHMl。,，是在具有摆动幅度σ的所述CT设备中由R所确定的半峰值全宽值，ε |κ是在不存在机架摆动的理想CT设备中由R所确定的半峰值全宽值，abs (x)是求得X变量绝对值的函数； 所述平均摆动因子计算单元(303)以如下公式计算所述重建图像中的平均摆动因子，并将所述平均摆动因子作为所述CT设备的所述摆动因子WFI。= Ave (WFI。，E) 其中，Ave(x)是计算变量X平均值的函数。
10.根据权利要求6-9中任意一项所述的系统，其特征在于，通过系统仿真技术来确定所述摆动模型数据库。
11.ー种使用模体来測量CT设备中机架摆动的方法，所述方法包括 初始角计算步骤，用于计算所述CT设备的初始角； 最优旋转角确定步骤，用于根据计算出的所述初始角来确定所述模体的最优旋转角；摆动因子计算步骤，用于根据对旋转至所述最优旋转角的所述模体进行扫描所得到的重建图像来计算所述CT设备的摆动因子；以及 摆动幅度确定步骤，用于根据计算出的所述初始角、所确定的所述最优旋转角和计算出的所述摆动因子，通过查询摆动模型数据库来确定所述CT设备的摆动幅度。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述初始角计算步骤包括 第一计算步骤，用于计算所述CT设备在原始的模体旋转角分别为-90度、-45度、O度、.45度和90度时的摆动因子； 第一重定义步骤，用于确定在所述第一计算步骤中所计算出的结果中所述摆动因子的最大值，并将该最大值所对应的原始的模体旋转角重新定义为O度，并将与其相邻45度的两个角度重新定义为-45度和45度； 第二计算步骤，用于对在所述第一重定义步骤中所重新定义的-45度和45度之间的角度以15度为间隔，计算所述CT设备的摆动因子； 第二重定义步骤，用于确定在所述第二计算步骤中所计算出的结果中所述摆动因子的最大值，并将该最大值所对应的原始的模体旋转角重新定义为O度，并将与其相邻45度的两个角度重新定义为-45度和45度； 第三计算步骤，用于对在所述第二重定义步骤中所重新定义的-45度和45度之间的角度以5度为间隔，计算所述CT设备的摆动因子；以及 初始角确定步骤，用于确定在所述第三计算步骤中所计算出的结果中所述摆动因子的最大值，并将该最大值所对应的原始的模体旋转角确定为所述CT设备的所述初始角。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在干，如果所述CT设备的所述初始角的绝对值小于或等于45度，则在所述最优旋转角确定步骤中将所述初始角确定为所述模体的所述最优旋转角；如果所述CT设备的所述初始角的绝对值大于45度，则在所述最优旋转角确定步骤中将所述模体的所述最优旋转角确定为45度或者-45度，其正负符号与所述初始角的正负符号一致。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述摆动因子计算步骤包括扫描步骤、坐标摆动因子计算步骤和平均摆动因子计算步骤， 在所述扫描步骤中，以给定的机架旋转速度，对旋转至在所述最优旋转角确定步骤中确定的所述最优旋转角的所述模体进行扫描，以得到所述模体的所述重建图像； 在所述坐标摆动因子计算步骤中，以如下公式计算所述重建图像中给定坐标位置处的摆动因子
15.根据权利要求11-14中任意一项所述的方法，其特征在于，通过系统仿真技术来确定所述摆动模型数据库。
全文摘要
本发明涉及一种用于测量CT设备中机架摆动的模体，该模体包括第一部件和第二部件，所述第一部件为长方体，在其上部区域和下部区域分别倾斜嵌入铝带且保持其中部区域没有铝带嵌入，所嵌入的两条铝带分别与由所述第一部件的长度方向和宽度方向所组成的平面成绝对值大小相同、正负相反的角度；所述第二部件是可带动所述第一部件旋转的圆柱体，其容纳所述第一部件。此外，本发明还涉及一种使用模体来测量CT设备中机架摆动的系统和方法。通过本发明，可以准确地测量CT设备的机架摆动，这就为操作者调整CT设备的硬件或者CT设备进行放射扫描所使用的软件算法提供了准确依据，从而提高了重建图像的图像质量。
文档编号G01B21/22GK102853800SQ20111018091
公开日2013年1月2日 申请日期2011年6月30日 优先权日2011年6月30日
发明者张纪庄, 王薇, 郭华伟 申请人:上海西门子医疗器械有限公司