一种直线扫描ct系统及图像重建方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于CT扫描技术领域，涉及一种直线扫描CT系统及图像重建方法。
【背景技术】
[0002] 自20世纪70年代问世以来，X射线计算机层析成像（ComputedTomography，简称 CT)已成为医学诊断影像学的关键技术，CT系统配置数量、CT扫描成像的数量一直呈增长 的趋势。2007年一项统计显示，全球在役CT系统超过45000套，美国一年的CT检测数超过 7000万人次。
[0003] 中国医学装备协会提供的《中国CT市场发展分析报告》显示，2010年我国CT机拥 有量为11 242台，每百万人口CT机的拥有量从2006年的5. 5台增加到2010年的8. 6台。 国际上，2006年日本每百万人口拥有CT机达98台，澳大利亚为51台。我国每百万人口CT 机的拥有量虽然保持了较快的增长水平，但是与发达国家相比，拥有量仍偏低。因此，该《报 告》指出，我国对CT系统需求潜力巨大。相应地，其它发展中国家或地区，如印度、非洲、拉 美等，也有广大的市场。
[0004] 近年来，CT系统在扫描速度、低剂量、图像质量等方向的研宄和开发投入多。诸如 采用多层、大扇角扫描、多射线源的系统，结合应用高速旋转滑环技术，期望满足临床上快 速大范围扫描的需求。然而，现有医用CT系统都是基于X射线源和探测器绕检测对象旋转 的扫描，多采用滤波反投影图像重建算法，需要全局全角度（360° )或半角度（多180° ) 采集数据。相应地，滑环已成为CT系统中不可或缺的关键部件。而滑环制造复杂，难以简化 CT系统结构。因此，现代医用CT系统价格昂贵，使用要求高，只有发达国家或者发展中国家 的大型医疗机构得以配备，而不少发展中国家、偏远地区等亟需的CT设备却难以具备。据 最新报道，美国国防部于2014年1月订购了七千万美元可移动、无线信号传输的新型X射 线成像系统，用于解决军事医疗需求，说明军事、战时医疗等特殊领域也亟需新型CT装备。
[0005] 因此，跟踪先进CT成像方法，开展新型CT技术基础研宄，进而开发结构简单、低成 本、可移动/便携的新型CT系统非常必要和迫切。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种直线扫描CT系统及图像重建方法，该系统 没有采用传统CT系统的滑环部件和大视野多层探测系统，具有结构简单、低成本、可移动/ 便携等优点，还提供了一种精确重建算法，可以直接应用于该系统的投影数据进行图像重 建，具有较好的抗噪能力且运算速度较快。
[0007] 本发明的目的之一是提供一种直线扫描CT系统；本发明的目的之二是提供一种 直线扫描CT的图像重建方法。
[0008] 本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的：一种直线扫描CT系统，该系统 包括X射线源、探测器、检测对象、数据采集系统、图像重建显示计算机系统、控制系统和机 械系统；
[0009] 所述X射线源发出X射线穿透检测对象，到达探测器，探测器将衰减信息转换为电 信号并经数据采集系统传入计算机系统，经计算机系统进行图像重建处理后显示；所述探 测器为面阵列平板探测器；在扫描过程中X射线源与探测器围绕检测对象做相向平行直线 运动。
[0010] 进一步，该扫描系统中穿过视场的X射线相对X轴的投影角度0为：
【主权项】
1. 一种直线扫描CT系统，其特征在于：该系统包括X射线源、探测器、检测对象、数据 采集系统、图像重建显示计算机系统、控制系统和机械系统； 所述X射线源发出X射线穿透检测对象，到达探测器，探测器将衰减信息转换为电信 号并经数据采集系统传入计算机系统，经计算机系统进行图像重建处理后显示；所述探测 器为面阵列平板探测器；在扫描过程中X射线源与探测器围绕检测对象做相向平行直线运 动。
2. 根据权利要求1所述的一种直线扫描CT系统，其特征在于：该扫描系统中穿过视场 的X射线相对的投影角度0为：
其中，SD为射线源沿y轴与探测器的距离；xD是扫描视场中心沿x轴与探测器单元之 间的距离；\为射线源位置，i= 1，...，I，其中I是射线源直线运动时的投影数。
3. 根据权利要求1所述的一种直线扫描CT系统，其特征在于：该扫描系统中穿过视场 的X射线与投影中心射线的距离1为： l =^x：+SI)2 siny； 其中，\为射线源位置，i= 1，...，1，其中I是射线源直线运动时的投影数；S。为射线 源沿y轴与扫描视场中心的距离；Y为投影通过扫描视场中心的射线与该射线的夹角，Y =|3 - 0，|3 = 0 (1 = 〇)为投景多通过扫描视场中心。的射线与x轴的夹角；1的取值范围为 [-R，R]，R为扫描视场的半径。
4. 根据权利要求1所述的一种直线扫描CT系统，其特征在于：所述系统采用多次直线 平行运动扫描的方式进行扫描。
5. 根据权利要求4所述的一种直线扫描CT系统，其特征在于：所述系统通过等角多次 平行直线扫描的方式进行扫描，获得围绕扫描视场不小于180°的投影数据。
6. 根据权利要求5所述的一种直线扫描CT系统，其特征在于：所述等角多次平行直线 扫描的方式包括2次正交的直线扫描或者3次圆周均匀分布的直线扫描。
7. 根据权利要求6所述的一种直线扫描CT系统，其特征在于：所述系统采用等角多次 平行直线扫描的方式进行扫描时，通过非等间距的射线源投影获得相对于扫描视场圆周均 匀的投影数据，即等角采样方式，且等角采样方案为：
其中，0 = 9a= (〇,为投影通过扫描视场中心〇的射线与x轴的夹角；A0为两次投 影之间的夹角，A0根据射线源移动的起点位置Xl与终点位置Xl计算得出。
8. -种直线扫描CT的图像重建方法，其特征在于：该方法包括以下步骤： 51 :通过以下公式进行扇形束投影数据加权： Pa(Xi，xD) = |cosy|*P(Xi，xD)； 其中，PhxD)为采集的投影数据，Pa(Xi，xD)为加权后的投影数据；^为射线源位置；xD为扫描视场中心沿x轴与探测器单元之间的距离，Y为投影通过扫描视场中心的射线与 该射线的夹角； 52 :通过以下公式对加权投影数据滤波： Pb (xi；xD) =Pa (xi；xD)*h(xD)； 其4
为滤波后的投影数据，h(xD)为空域中的斜坡滤 波器； 53 :反投影：
其口
2为反投影系数，T为直线扫描次数，n= 1，…，T。
9. 根据权利要求8所述的一种直线扫描CT的图像重建方法，其特征在于：所述投影数 据为非等间距的射线源投影获得的相对于扫描视场圆周均匀的投影数据；采用等角多次平 行直线扫描模式进行扫描，X射线一次投影可获得I个探测数据，一次CT扫描通过T次平 行直线扫描实现，一次CT扫描的投影数M均匀分布在等效不小于180°的投影角度内，重建 图像矩阵为NXN;其中，
【专利摘要】本发明涉及一种直线扫描CT系统及图像重建方法，属于CT扫描技术领域。一种直线扫描CT系统，该系统包括X射线源、探测器、检测对象、数据采集系统、图像重建显示计算机系统、控制系统和机械系统；所述探测器为面阵列平板探测器；在扫描过程中X射线源与探测器围绕检测对象做相向平行直线运动；本发明提供的一种直线扫描CT系统没有采用传统CT系统的滑环部件和大视野多层探测系统，具有结构简单、低成本、可移动/便携等优点，针对直线扫描CT系统本发明还提供了一种精确重建算法，可以直接应用于该系统的投影数据进行图像重建，具有较好的抗噪能力且运算速度较快。
【IPC分类】G06T11-00
【公开号】CN104809750
【申请号】CN201510221319
【发明人】刘丰林, 邹永宁, 薛红
【申请人】重庆大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年5月4日