一种限束器在Z轴上的射线跟踪方法与流程

本发明涉及放射诊断的技术领域，具体涉及一种限束器在Z轴上的射线跟踪方法。

背景技术：

计算机断层扫描系统(CT)在扫描过程中，由于产生X射线的阳极靶的旋转抖动及阳极靶面的热胀冷缩会导致焦点的偏移，使得在阳极靶面101(焦点)生成的X射线束在Z轴发生无规则的偏移。X射线束穿过限束器开口102及人体的组织器官103后照射到探测器104上。即使微小的偏移，经过几何放大后也会在人体/探测器上产生空间分辨率上的较大偏移，参见图4。这些在Z轴方向产生无规则偏移的X射线束会造成图像质量下降，间接造成了无意义的X射线照射。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种限束器在Z轴上的射线跟踪方法，基于目前CT系统上的限束器，能够控制限束器在Z轴方向上移动跟踪X射线源，使照射到探测器上的X光束刚好覆盖所需的射线宽度。

本发明的目的是由下述技术方案实现的：一种限束器在Z轴上的射线跟踪方法，所述射线跟踪的步骤包括：

A、限束器读取多层CT机的每个view的所有参考通道的探测器数据；

B、将所述探测器数据沿Z轴方向平均分成A组探测器数据和B组探测器数据；

C、分别计算出所述A组探测器数据的平均值和所述B组探测器数据的平均值；

D、根据所述A组探测器数据的平均值计算出A组探测器数据的标准方差，根据所述B组探测器数据的平均值计算出B组探测器数据的标准方差；

E、把所述A组探测器数据的标准方差和所述B组探测器数据的标准方差归一化，得到标准方差归一化值；

F、根据所述标准方差归一化值计算出限束器开口在Z轴上的微调距离；将所述A组探测器数据的标准方差与所述B组探测器数据的标准方差进行比较，确定限束器开口在Z轴上的移动方向；

G、限束器按照所述移动方向控制两个钨片在Z轴上同步移动所述微调距离，完成限束器在Z轴上的射线跟踪；

所述微调距离＝两组探测器数据的标准方差归一化值与限束器开口的乘积。

进一步的，所述A组探测器数据的标准方差大于所述B组探测器数据的标准方差，限束器开口在Z轴上向B组探测器所在的方向移动；所述A组探测器数据的标准方差小于所述B组探测器数据的标准方差，限束器开口在Z轴上向A组探测器所在的方向移动。

进一步的，所述参考通道位于每排探测器的最外端。

进一步的，所述参考通道在CT扫描过程中不能被遮挡，如果被遮挡，限束器根据所述参考通道的CT经验值做出判断，并向上位系统报告异常。

进一步的，所述限束器开口宽度在CT扫描过程中保持不变。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明能够准确获得Z轴方向上的射线抖动，并控制限束器在Z轴方向上移动跟踪X射线源，将X射线源发出的X射线加以精确限制，让其只穿过需要扫描的部位和器官，最大限度地减少病人所受剂量。从而实现球管焦点，限束器，探测器保持高度一致性，避免无谓的X射线伤害。

以下结合附图和具体实施例对本发明作详尽说明。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的射线跟踪示意图；

图2是限束器的结构示意图；

图3是X射线焦点跟踪效果图；

图4是X射线焦点偏移的示意图。

具体实施方式

参见图1、图2，一种限束器在Z轴上的射线跟踪方法，所述射线跟踪的步骤包括：

A、限束器读取多层CT机的每个view的所有参考通道1的探测器数据；

在本实施例中，多层CT机有32排探测器，每排探测器有8个参考通道，总共256个参考通道。如下表所示。

至少需要在每排探测器的一侧有射线跟踪的参考通道，对于多排探测器每层参考通道的数量可多可少，数量越多，控制的精度越好。一个view就是把探测器中的所有通道都采集一次，包括参考通道。

进一步的，所述参考通道位于每排探测器的最外端。

B、将所述探测器数据沿Z轴方向平均分成A组探测器数据和B组探测器数据；

在本实施例中，将上述探测器数据沿Z轴方向，从Z轴的中心位置分成两组，第1排～第16排设定为A组，A组探测器数据有128个；第17排～第32排设定为B组，B组探测器数据有128个。两组探测器数据的数据量一样都为N＝128。

C、分别计算出所述A组探测器数据的平均值和所述B组探测器数据的平均值；

Mean_A＝(data1+data2+…+dataN)÷N；

Mean_B＝(dataN+1+dataN+2+…+data2N)÷N；N＝128。

D、根据所述A组探测器数据的平均值计算出A组探测器数据的标准方差，根据所述B组探测器数据的平均值计算出B组探测器数据的标准方差；

σ_A和σ_B反映出两组探测器数据的离散程度。离散程度的测度值越大，说明这两组探测器数据的差异性越大，其根本原因就是限束器开口的位置出现偏差，从而导致进入探测器两边的射线不是均衡的。

当标准方差σ_A和σ_B比较接近时，说明A、B两组参考通道接受的X射线剂量基本一样。限束器控制开口的位置正好使得X射线穿过人体器官并照射到探测器上，没有发生X射线向A、B两组中哪一组偏转的问题,即X射线所照射到人体器官没有发生无谓的射线伤害。

E、把所述A组探测器数据的标准方差和所述B组探测器数据的标准方差归一化，得到标准方差归一化值；

G＝(|σ_A-σ_B|)÷(σ_A+σ_B)。

F、根据所述标准方差归一化值计算出限束器开口2在Z轴上的微调距离；将所述A组探测器数据的标准方差与所述B组探测器数据的标准方差进行比较，确定限束器开口2在Z轴上的移动方向；

在本实施例中，所述A组探测器数据的标准方差大于所述B组探测器数据的标准方差，限束器开口在Z轴上向B组探测器所在的方向(向下)移动；所述A组探测器数据的标准方差小于所述B组探测器数据的标准方差，限束器开口在Z轴上向A组探测器所在的方向(向上)移动。

σ_A＞σ_B，则向B组探测器方向移动。

σ_A＜σ_B，则向A组探测器方向移动。

G、限束器按照所述移动方向控制两个钨片在Z轴上同步移动所述微调距离，完成限束器在Z轴上的射线跟踪。

微调距离＝两组探测器数据的标准方差归一化值与限束器开口的乘积，Dist＝G×W。限束器开口实际大小的单位以控制精度为准，一般以微米为单位。

限束器在CT扫描前应提前设置好开口宽度，限束器的开口宽度在CT扫描过程中保持不变。对限束器开口大小的控制一方面通过限束器本身的电机和码盘来完成，另一方面还要通过从探测器端参考通道接受到X射线的CT值来判断限束器缝隙的大小是否合适。

限束器主要作用是将从X射线源发出的射线加以限制，让其只穿过需要扫描的人体部位和器官，尽可能的减小病人受到的剂量。

参见图2，限束器的基本结构有

A)钨片3:两个独立运动钨片平行放置，两个钨片平行边之间的缝隙是X射线穿过的地方，而其它地方会被钨片挡住。针对不同的扫描需求，缝隙的大小可以通过两个钨片的相对运动进行调整。

B)电机4及驱动装置:通过传动装置，拖动钨片运动。

C)编码器：钨片运动距离的反馈装置。

D)限位器：检测钨片运动的极限位置。

E)传动装置:包括滑道5、滑块6、丝杠7、皮带8，电机通过传动装置带动钨片运动。

进一步的，所述参考通道在CT扫描过程中不能被遮挡，如果被遮挡，限束器根据所述参考通道的CT经验值做出判断，并向上位系统报告异常。

参见图3，在32排CT系统上做的试验，每20个view做一次平移跟踪调整。横轴表示view的个数，纵轴为平移跟踪调整的距离。从图中可以看出，平移跟踪调整初期调整的距离比较大，当调整到大约240～260个view以后调整的距离就明显缩短了，说明限束器已经跟踪上了X射线焦点的偏移。

本实施例的内容仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。