锥束CT散射校正模体及锥束CT设备的制作方法

本实用新型涉及计算机断层成像技术领域，特别是涉及一种锥束CT散射校正模体及锥束CT设备。

背景技术：

锥束CT设备(Computed Tomography，计算机断层成像技术)由于具有扫描速度快、辐射利用率高和成本低等优点，被广泛应用于医学诊断及治疗领域。锥束CT设备采用平板探测器接收X射线信号。然而，平板探测器容易受到X射线穿过物体后的散射射线干扰，造成图像质量降低，从而影响后续CT图像的分析与判断。

技术实现要素：

基于此，本实用新型在于克服现有技术的缺陷，提供一种能够消除散射射线干扰的锥束CT散射校正模体及锥束CT设备。

其技术方案如下：

一种锥束CT散射校正模体，包括模体本体和杆件，所述模体本体的形状为板状；所述杆件为两个以上，所述杆件相互平行地间隔设置于所述模体本体；所述杆件的吸收系数大于所述模体本体的吸收系数。

在其中一个实施例中，所述模体本体设有安装槽，所述安装槽为两个以上，所述安装槽相互平行地间隔分布于所述模体本体；所述杆件设置于所述安装槽内。

在其中一个实施例中，所述安装槽的截面形状为弧形、V形或者凹形，所述杆件的截面形状为圆形或方形，所述杆件与所述安装槽侧壁存在抵触。

在其中一个实施例中，所述安装槽垂直于所述安装槽设置方向的截面相同，所述杆件为等截面杆件。

在其中一个实施例中，所述杆件固定于所述模体本体。

在其中一个实施例中，所述杆件等间隔地设置于所述模体本体。

在其中一个实施例中，所述模体本体为低密度材料，所述杆件为高密度材料。

在其中一个实施例中，所述模体本体材料为有机玻璃或聚乙烯，所述杆件材料为铁、铝或铜。

一种锥束CT设备，包括射线源、探测器和所述锥束CT散射校正模体，所述锥束CT散射校正模体设置于所述射线源和被照物之间或者设置于所述探测器和被照物之间。

在其中一个实施例中，所述模体本体与所述探测器的相对面的形状相适应，所述杆件的设置方向和所述探测器的行或列的夹角介于-45°～+45°。

下面结合上述技术方案对本实用新型的原理、效果进一步说明：

1、上述的锥束CT散射校正模体，因为杆件的吸收系数大于模体本体的吸收系数，所以杆件与模体本体在探测器上的投影不同，通过计算能够求得位于杆件中心线上的散射射线强度。又因为杆件间相互平行，所以其他位置上的散射射线强度能够通过线性插值计算得到。综上，本实用新型有利于通过简单的计算得到散射射线强度分布，从而消除散射射线的干扰，提高CT图像质量。

2、上述的锥束CT散射校正模体，杆件设置于安装槽内。如此，杆件能够稳定地放置于模体本体，有利于在进行CT扫描时，得到稳定的杆件投影，使得后续的计算分析准确可靠。

3、上述的锥束CT散射校正模体，只要保证杆件与安装槽侧壁存在抵触，杆件就能稳定地设置在安装槽内，无需要求垂直于杆件中心线方向的杆件各个截面完全相同，无需要求垂直于安装槽设置方向的安装槽各个截面完全相同。如此，大大降低了杆件和安装槽的加工精度要求，降低了杆件和模体本体的加工成本。

4、上述的锥束CT设备，包括锥束CT散射校正模体。利用锥束CT散射校正模体，锥束CT设备能够实现消除散射射线干扰，能够获得清晰准确的图像。

5、上述的锥束CT设备，杆件的设置方向和探测器的行或列的夹角介于-45°～+45°。杆件的设置方向并不严格要求与探测器的行或列平行，降低了锥束CT散射校正模体的装配精度要求。

附图说明

图1为本实用新型实施例中所述锥束CT设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中所述锥束CT散射校正模体的结构示意图；

图3为图2的左视图；

图4为图3的局部放大图；

图5为一个实施例中仅扫描锥束CT散射校正模体的结构示意图

图6为一个实施例中扫描被照物和锥束CT散射校正模体的结构示意图；

图7为一个实施例中仅扫描被照物的结构示意图。

附图标记说明：

31、射线源，32、被照物，33、锥束CT散射校正模体，34、探测器，100、模体本体，101、安装槽，200、杆件。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例进行详细说明：

如图1所示，一种锥束CT设备，包括射线源31、探测器34和锥束CT散射校正模体33。锥束CT散射校正模体33设置于射线源31和被照物32之间或者设置于探测器34和被照物32之间。

如图2～4所示，锥束CT散射校正模体33包括模体本体100和杆件200。模体本体100的形状为板状。杆件200为两个以上，杆件200相互平行地间隔设置于模体本体100。杆件200的吸收系数大于模体本体100的吸收系数。

利用锥束CT散射校正模体33，锥束CT设备能够消除散射射线干扰，获得清晰图像。具体步骤如下：

(1)获取空气曝光图和仅对锥束CT散射校正模体33扫描的散射校正图像。

因为杆件200的吸收系数大于模体本体100的吸收系数，所以杆件200在探测器34上的投影深于模体本体100的投影。杆件200具有中心线，该中心线笔直。通过图像处理中的边缘检测算法，能够计算得到杆件200中心线的投影位置。

根据空气曝光图，能够获取初始射线强度Io；根据散射校正图像(请参见图5)和朗伯定律有由此解得μ₂*l₂的值。其中，μ₂是杆件200的线性衰减系数，l₂是射线穿过杆件200的厚度。

(2)如图6所示，将锥束CT散射校正模体33放置在被照物32与探测器34之间(锥束CT散射校正模体33也可放置在被照物与射线源31之间，其计算思路一样)，进行扫描得到衰减投影图像。

(3)对被照物32进行扫描得到投影图像集(请参见图7)。

(4)根据步骤(2)所得的衰减投影图像和步骤(3)所得的投影图像集计算得到散射强度分布图。

具体地，如图6和图7所示，Io是初始射线强度，Ib是初始射线经过被照物32后的射线强度，Ic是初始射线经过被照物32和锥束CT散射校正模体33后的射线强度，S是散射射线强度，Da是衰减投影图像中测量到的射线强度，Db是投影图像集中测量到的射线强度。根据朗伯定律，得到公式(a)和(b)。

其中，μ₁、μ₂分别是被照物32和杆件200的线性衰减系数，l₁、l₂分别是射线穿过被照物32的厚度和杆件200的厚度。

又因为

Da＝Ic+S……(c)

Db＝Ib+S……(d)

将式(b)带入式(c)，求得位于杆件200中心线投影位置的散射射线强度

将式(d)带入式(e)，得到：

其中，μ₂*l₂的值已由步骤(1)计算得到。

对于其他位置上的散射射线强度，通过线性插值能够得到。具体地，当杆件200与探测器行方向大致相同时，对于待求解的点，通过该点做一条与探测器列方向相平行的直线，并找到该直线与邻近两条中心线投影的交点。因为两个交点位于中心线投影上，则两个交点的散射射线强度已知，所以通过线性插值能够计算得到该点的散射射线强度。同理，当杆件200与探测器列方向大致相同时，则在探测器行方向进行插值计算。

因此，利用锥束CT散射校正模体33，能够求解得到散射射线强度分布。

(5)通过投影图像集与散射强度分布图之差得到校正后的投影图像集。

综上，利用锥束CT散射校正模体33，通过简单的线性插值法，能够求得散射射线强度分布，进而消除散射射线的干扰，获得校正后的投影图像集。

杆件200相互平行地间隔设置于模体本体100的方式很多。

比如，如图2和图3所示，模体本体100设有安装槽101。安装槽101为两个以上，安装槽101相互平行地间隔分布于模体本体100。杆件200设置于安装槽101。如此，杆件200通过安装槽101固定地放置于模体本体100上。

再比如，杆件200直接固定于模体本体100。在一个实施例中，杆件200通过固体胶固定于模体本体100。因为固体胶的吸收系数小，对于散射射线强度分布计算不会造成影响。

在一个实施例中，安装槽101的截面形状为弧形、V形或者凹形(请参见图4)。杆件200的截面形状为圆形或方形。杆件200与安装槽101侧壁存在抵触，从而杆件200稳定地抵靠在安装槽101侧壁上。

杆件200与安装槽101侧壁只需要存在抵触即可，不需要杆件200每个截面都与安装槽101侧壁抵触。所以，杆件200在垂直于杆件200方向上的各个截面不必完全相同。同理，安装槽101在垂直于安装槽101设置方向的各个截面不必完全相同。如此，大大降低杆件200与安装槽101的加工精度要求。杆件200与安装槽101能够通过粗加工工艺，比如车、铣或刨等加工工艺，制造得到，从而大大降低杆件200与安装槽101的加工成本。

在一个实施例中，安装槽101为等截面槽，其截面为凹形。杆件200为等截面杆件200，其截面为圆形。杆件200的直径等于安装槽101侧壁之间的距离，使得杆件200能够嵌入安装槽101中。

在一个实施例中，相邻的杆件200之间的间隔相等，或者相邻的安装槽101之间的间隔相等。

为满足杆件200的吸收系数大于模体本体100的吸收系数条件，一般地，模体本体100为低密度材料制成，杆件200为高密度材料制成。具体地，模体本体100材料为有机玻璃或聚乙烯，杆件200材料为铁、铝或铜。

在一个实施例中，模体本体100与探测器34的相对面的形状相适应。模体本体100略大于、等于或略小于探测器34均可。杆件200的设置方向和探测器34的行或列的夹角介于-45°～+45°。如此，杆件200的设置方向并不严格要求与探测器34的行或列平行，降低了锥束CT散射校正模体33的装配精度要求，降低了安装槽101的加工精度要求。

在一个具体实施例中，模体本体100与探测器34的长宽相等。模体本体100的形状为边长250mm的正方形，其厚度为2mm。模体本体100设有24个安装槽101。安装槽101之间的间隔为10mm。其中，最左边和最右边的安装槽101距离模体本体100的边缘均为10mm。安装槽101的深度为0.5mm,跨度为1mm。杆件200共24根。杆件200长250mm，直径1mm。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。