扫描方法、装置及图像重建方法和装置与流程
本申请涉及ct(computedtomography，电子计算机断层扫描)技术领域，特别涉及一种扫描方法、装置及图像重建方法及装置。
背景技术：
目前，常规的ct扫描方式分为断层扫描和螺旋扫描。断层扫描是扫描床先移动到预先指定的扫描位置，然后x射线球管开始放线扫描，当一个扫描位置的扫描结束后，扫描床移动到下一个指定的扫描位置，x射线球管再次开始放线扫描，这种扫描方式的扫描速度比较慢，且扫描结果的z方向(扫描床的运动方向)分辨率比较低。
螺旋扫描是ct设备的机架旋转的同时扫描床按照一定的速率前进，这种扫描方式的扫描速度比较快，且扫描结果的z方向分辨率比较高。然而，在机架的旋转过程中，机架上的x射线球管一直处于放线状态，不利于一些被检部位的保护及一些特殊的应用。因此，提出一种有利于一些被检部位的保护及特殊的应用的扫描方法已成为本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本申请提出一种扫描方法、装置及图像重建方法和装置。本申请是通过如下技术方案实现的：
根据本申请实施例的第一方面，提供一种扫描方法，所述方法包括：
在满足螺旋半扫描的条件下，确定所述螺旋半扫描的x射线球管的起止放线角度及确定螺旋半扫描的螺距值，其中，所述螺旋半扫描为机架旋转一周过程中x射线球管只在部分连续角度放射x射线的扫描；
将所述x射线球管的起止放线角度及螺距值作为扫描参数，对被检体进行扫描得到螺旋半扫描数据。
根据本申请实施例的第二方面，提供一种图像重建方法，用于对前述螺旋半扫描数据进行图像重建，所述方法包括：
获得螺旋半扫描数据；
获得所述螺旋半扫描数据的半扫描权重及螺旋权重；
利用所述半扫描权重和螺旋权重，对所述螺旋半扫描数据进行加权处理；
对加权处理后的数据进行反投影处理，得到重建图像。
根据本申请实施例的第三方面，提供一种扫描装置，所述装置包括：
第一确定模块，用于在满足螺旋半扫描的条件下，确定所述螺旋半扫描的x射线球管的起止放线角度，其中，所述螺旋半扫描为机架旋转一周过程中x射线球管只在部分连续角度放射x射线的扫描；
第二确定模块，用于确定螺旋半扫描的螺距值；
扫描模块，用于将所述第一确定模块确定出的x射线球管的起止放线角度及所述第二确定模块确定出的螺距值作为扫描参数，对被检体进行扫描得到螺旋半扫描数据。
根据本申请实施例的第四方面，提供一种图像重建装置，用于对前述螺旋半扫描数据进行图像重建，所述装置包括：
第一获得模块，用于获得螺旋半扫描数据；
第二获得模块，用于获得所述螺旋半扫描数据的半扫描权重及螺旋权重；
处理模块，用于利用所述第二获得模块获得的半扫描权重和螺旋权重，对所述螺旋半扫描数据进行加权处理；
建像模块，用于对所述处理模块加权处理后的数据进行反投影处理，得到重建图像。
本申请实施例中，可以控制机架旋转过程中该机架上的x射线球管仅在部分角度放射x射线，从而在满足图像重建要求的情况下，实现了对一些被检部位的保护及满足一些特殊的应用，同时也节约了扫描剂量。
附图说明
图1a是本申请一示例性实施例示出的一种扫描方法的流程图；
图1b是本申请一示例性实施例示出的图1a所示方法的应用场景图；
图2a是本申请一示例性实施例示出的另一种扫描方法的流程图；
图2b是本申请一示例性实施例示出的螺旋半扫描数据采集和重建位置关系的示意图；
图3a是本申请一示例性实施例示出的另一种扫描方法的流程图；
图3b是本申请一示例性实施例示出的双能扫描的高低能量切换示意图；
图3c是本申请一示例性实施例示出的双能扫描示意图；
图3d是本申请一示例性实施例示出的双能扫描时极限重建位置示意图；
图4是本申请一示例性实施例示出的一种图像重建方法的流程图；
图5是本申请一示例性实施例示出的另一种图像重建方法的流程图；
图6是本申请一示例性实施例示出的一种扫描装置的框图；
图7是本申请一示例性实施例示出的另一种扫描装置的框图；
图8是本申请一示例性实施例示出的另一种扫描装置的框图；
图9是本申请一示例性实施例示出的另一种扫描装置的框图；
图10是本申请一示例性实施例示出的另一种扫描装置的框图；
图11是本申请一示例性实施例示出的一种图像重建装置的框图；
图12是本申请一示例性实施例示出的另一种图像重建装置的框图；
图13是本申请一示例性实施例示出的另一种图像重建装置的框图；
图14是本申请一示例性实施例示出的另一种图像重建装置的框图；
图15是本申请一示例性实施例示出的一种医疗设备1500的框图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
图1a是本申请一示例性实施例示出的一种扫描方法的流程图，该方法可以包括以下步骤：
在步骤101中，在满足螺旋半扫描的条件下，确定螺旋半扫描的x射线球管的起止放线角度及确定螺旋半扫描的螺距值，其中，螺旋半扫描为机架旋转一周过程中x射线球管只在部分连续角度放射x射线的扫描。
本申请实施例中，所述螺旋半扫描的条件可以包括：被检体的被检部位中包含不进行x射线照射的部位、或本次扫描为双能扫描。
本申请实施例中，可以根据预设的角度阈值，确定螺旋半扫描的x射线球管的起止放线角度；其中，只有在x射线球管的实际起始放线角度与x射线球管的实际终止放线角度的角度差值的绝对值不低于预设的角度阈值时，扫描得到的扫描数据量才可以重建出至少一幅图像，其中，预设的角度阈值为ct设备的检测器扇角
放线角度可以定义为球管发出的锥形x射线射束的中心轴与y轴正向之间的夹角(机架旋转平面可以是xy平面，患者行进方向可以是z方向，与xy平面垂直)。
本申请实施例中，起止放线角度包括：起始放线角度和终止放线角度，x射线球管在转动到起始放线角度时放射x射线，直到转动到终止放线角度时停止放射x射线。
本申请实施例中，不进行x射线照射的部位可以包括：人体的一些器官如眼睛、受伤的部位等等，例如，对人的头部进行扫描时，为了避免x射线直接照射眼睛，对眼睛造成损伤，需要对眼睛进行保护，此时，当ct设备的x射线球管旋转到眼睛上方位置时，该x射线球管不放射x射线，而当x射线球管旋转到头部的其他位置时，放射x射线。
本申请实施例中，双能扫描为一个x射线球管放射两种不同能量的x射线对被检体进行扫描的扫描方式，利用ct值与x射线能量非线性衰减的特性，以区别密度相似的不同组织。在双能扫描过程中，需要对x射线球管的能量进行来回切换，由一种能量切换至另一种能量，这一能量切换过程需要一定的时长，这段时长内x射线球管不放射x射线，导致ct设备的机架旋转一周过程中x射线球管只在部分连续角度放射x射线。
考虑到在螺旋半扫描的情况下，ct设备的机架旋转一周过程中x射线球管只在部分连续角度放射x射线，本申请实施例中，为了保证螺旋半扫描过程中的任一z位置(本申请实施例中，z方向指的是扫描床运动的方向，z位置为沿z方向上的某一位置)均可以重建出图像，需要确定出用于螺旋半扫描的扫描参数：螺距值和x射线球管的起止放线角度。
本申请实施例中，所确定出的本次螺旋半扫描的螺距值需要保证在任一z位置均可以重建出图像；所确定出的x射线球管的起止放线角度需要保证实际放线扫描到的数据量满足重建一幅图像所需要的数据量。
在步骤102中，将x射线球管的起止放线角度及螺距值作为扫描参数，对被检体进行扫描得到螺旋半扫描数据。
本申请实施例一示例性应用场景中，如图1b所示，在对被检体例如患者11进行ct扫描时，机架12将围绕着旋转轴13，以箭头14所示的方向转动。机架12中的x射线球管15和检测器16，也随之一起转动。x射线球管15发出的锥形x射线17穿过患者11，被检测器16接收，得到扫描数据。例如，需要对患者11的眼睛进行保护时，机架12上的x射线球管15在转动至患者11的眼睛上方时，x射线球管17不放射x射线。
由上述实施例可见，该实施例中，可以控制机架旋转过程中该机架上的x射线球管仅在部分角度放射x射线，从而在满足图像重建要求的情况下，实现了对一些被检部位的保护及满足一些特殊的应用，同时也节约了扫描剂量。
图2a是本申请一示例性实施例示出的另一种扫描方法的流程图，在螺旋半扫描的条件为被检体的被检部位中包含不进行x射线照射的部位的情况下，该方法可以包括以下步骤：
在步骤201中，在被检体的被检部位中包含不进行x射线照射的部位的情况下，确定该不进行x射线照射的部位的位置，并根据该位置，确定x射线球管的实际起止放线角度。
为了便于理解，首先对本申请实施例中涉及的参数进行介绍。
全扫描指的是x射线球管转动一周(即360度)都放射x射线；相对于全扫描，半扫描指的是x射线球管转动一周(即360度)只在部分连续的角度放射x射线。
本申请实施例中，用户可以针对不进行x射线照射部位的位置输入相应的位置参数，ct设备根据该位置参数确定该不进行x射线照射部位的位置；或者，当被检体为患者时，ct设备可以基于患者的躺姿，确定该患者不进行x射线照射部位的位置。之后根据不进行x射线照射部位的位置，确定本次半扫描中x射线球管的起始放线角度β1和x射线球管的终止放线角度β2，从而获得x射线球管的实际放线角度区间[β1,β2]。例如，被检体为患者时，不进行x射线照射部位的位置为眼睛，患者平躺在扫描床上，则在对患者进行扫描时，根据患者的躺姿确定眼睛的位置，之后根据眼睛的位置确定x射线球管的起始放线角度β1和x射线球管的终止放线角度β2，进而控制x射线球管在转动到患者的眼睛上方时不放射x射线，而转动经过患者的眼睛上方后才放射x射线。
在步骤202中，当实际起止放线角度差值的绝对值等于或大于预设的角度阈值时，将该实际起止放线角度确定为螺旋半扫描的x射线球管的起止放线角度。
需要说明的是，本申请实施例中，只有在x射线球管的实际起始放线角度与x射线球管的实际终止放线角度的角度差值的绝对值不低于预设的角度阈值时，扫描得到的扫描数据量才可以重建出至少一幅图像，其中，预设的角度阈值为ct设备的检测器扇角
此外，还需要说明的是，针对于不同的类型和型号的ct设备，需要根据ct设备的检测器扇角，对预设的角度阈值进行设置。
本申请实施例中，如果x射线球管的实际起始放线角度与x射线球管的实际终止放线角度的角度差值的绝对值低于预设的角度阈值，则说明扫描得到的扫描数据量太少，不能重建出一幅ct图像，此时需要提示用户，重新对x射线球管的实际起始放线角度与x射线球管的实际终止放线角度进行调整，以使得调整后的x射线球管的实际起始放线角度与x射线球管的实际终止放线角度的角度差值的绝对值不低于预设的角度阈值。
在步骤203中，确定螺旋半扫描的螺距值。
在全扫描中，由于x射线球管在转动一周(即360度)过程中都放射x射线，获得的扫描数据量是充足的，通常在任何一个z位置均可以重建出图像；而在半扫描中，x射线球管转动一周(即360度)只在部分连续的角度放射x射线，获得的扫描数据量相对少一些的，此时，为了保证在半扫描的情况下，在任何一个z位置也均可以重建出图像，需要确定出合适的、用于半扫描的螺距值。
本申请实施例中，在确定本次螺旋半扫描的螺距值时，可以首先根据ct设备的重建视野值、x射线球管的旋转半径、检测器的层数及检测器的单层厚度，获得满足任一重建位置均可重建出图像这一条件的最大螺距值；之后，将低于该最大螺距值的一个螺距值确定为螺旋半扫描的螺距值。
具体的，可以首先根据ct设备的重建视野值、x射线球管的旋转半径、检测器的层数及检测器的单层厚度，确定用于计算半扫描的螺距值p的公式，例如以下公式：
及
之后，需要确定公式(1)，(2)中的θ1和θ2，关于θ1和θ2的确定过程，结合图2b所示的应用场景进行说明，图2b中假设机架旋转一周获得的扫描数据量恰好为重建一幅图像所需的最少数据量，即在机架旋转过程中x射线球管的实际起止放线角度的角度差值的绝对值为预设的角度阈值，后续为了便于描述，用a表征预设的角度阈值。可以理解的是，上述假设的情况是极限情况，如果上述假设的极限情况计算出的螺距值满足螺旋半扫描要求，则机架旋转一周获得的扫描数据量大于重建一幅图像所需的数据量的情况下(即在机架旋转过程中x射线球管的实际起止放线角度的角度差值的绝对值大于预设的角度阈值)，该螺距值势必会满足螺旋半扫描要求。故机架旋转一周获得的扫描数据量大于重建一幅图像所需的数据量的情况在此不予考虑。
图2b中，机架旋转连续旋转了3周，机架旋转第1周的过程中球管只在第一次数据采集区放射x射线，机架旋转第2周的过程中球管只在第二次数据采集区放射x射线，机架旋转第3周的过程中球管只在第三次数据采集区放射x射线。可以理解，三次数据采集过程中，机架旋转的每一周球管放射x射线的起止角度相同，且止放线角度的角度差值的绝对值均恰好等于a。
在图2b中可以看出，不同的重建位置所对应的重建一幅图像所需的数据量所波及的z范围不同，在图2b中示例出三种不同的位置情况。1号重建位置：在此种位置情况下，重建位置在z轴上波及的位置恰好从对应球管开始放射x射线的起始角度位置开始，到对应球管放射x射线的终止角度结束，因此，1号重建位置波及的z范围最小，即机架旋转角度a所对应的床移动的范围。3号重建位置：在此种位置情况下，重建位置在z轴上的起始位置为第一次数据采集区的中间位置，在机架旋转第一周的过程中采集的数据不能够重建一幅图像，需在第二次数据采集区补充二分之一的采集数据，才能够保证获取至少重建一幅图像的数据量，如图2b，3号重建位置波及的z范围为：第一次数据采集区对应的z范围的一半+第二次数据采集区对应的z范围的一半+(机架旋转第1周对应的z范围-第一次数据采集区对应的z范围)，即机架旋转一周对应的床移动的范围，可以理解，3号重建位置是波及的z轴位置范围最大的情况。除以上两种极端情况外，2号重建位置为一般的z轴位置波及范围的情况，即大于1号位置波及的z轴范围并小于3号位置波及的z轴范围。通过以上描述，可以理解如果保证3号重建位置可以重建出图像，则其他的重建位置均可以重建出图像，因此，根据3号重建位置波及的z范围，来计算θ1和θ2。由于3号重建位置波及的z范围为机架旋转一周对应的床移动的范围，因此，确定出θ1＝-π，θ2＝π。将θ1＝-π，θ2＝π带入到公式(1)和(2)中，进而得到最大螺距值。
需要说明的是，由于上述公式计算出的螺距值是基于x射线球管的起止放线角度的角度差值的绝对值恰好为预设的角度阈值的情况得到的，因此，在实际应用中，在进行螺旋半扫描时，只要选取的螺距值低于计算得到的最大螺距值，则就可以在任一重建位置均可重建出图像。
本申请实施例中，可以由用户输入本次螺旋扫描的螺距值，如果用户输入的螺距值小于最大螺距值，则将该用户输入的螺距值作为本次螺旋半扫描的螺距值，如果用户输入的螺距值不小于最大螺距值，ct设备自动选择一个低于该最大螺距值的一个螺距值确定为螺旋半扫描的螺距值。
在步骤204中，将x射线球管的起止放线角度及螺距值作为扫描参数，对被检体进行扫描得到螺旋半扫描数据。
由上述实施例可见，该实施例中，在对被检体进行螺旋扫描时，对于一些需要保护的被检部位，可以设置当x射线球管旋转到这些被检部位时不放射x射线，而当x射线球管旋转到其他部位时放射x射线，使得在满足图像重建要求的情况下，实现了对一些被检部位的保护，同时也节约了扫描剂量。
图3a是本申请一示例性实施例示出的另一种扫描方法的流程图，在螺旋半扫描的条件为本次扫描是双能扫描的情况下，该方法可以包括以下步骤：
在步骤301中，在本次扫描为双能扫描的情况下，选择该双能扫描的千伏切换时长，根据该时长计算x射线球管的实际放线角度区间值。
为了便于理解，结合图3b和图3c对双能扫描进行介绍，图3b为双能扫描的高低能量切换示意图，其中，t为机架转动一周的时长，lowkv为双能扫描过程中使用的低能量，highkv为双能扫描过程中使用的高能量，两个能量的切换时间为kvswitch；图3c为双能扫描示意图，第一圈灰色对应图3b的lowkv的扫描，第二圈黑色对应图3b的highkv的扫描，第一圈灰色粗线部分和第二圈黑色粗线部分表示高能量与低能量的切换。
本申请实施例中，由于x射线球管在能量切换过程中不放射x射线，且切换时长为kvswitch，因此可以计算出x射线球管的实际放线时长t-kvswitch，之后依据t-kvswitch及机架旋转一周的时长t，计算得到x射线球管的实际放线角度。具体计算公式为：球管的实际放线角度区间值
在步骤302中，当实际放线角度区间值等于或大于预设的角度阈值时，将放线角度差值绝对值为β的任意两个放线角度确定为螺旋半扫描的x射线球管的起止放线角度；其中，β∈[预设的角度阈值，实际放线角度区间值]。
为了满足重建至少一幅图像所需的数据量，需要满足β≥预设的角度阈值，由于双能扫描通常对能量切换的时机没有特殊要求，即对放线起止角度没特殊要求，因此如果实际放线角度区间值等于或大于预设的角度阈值，则可以将放线角度差值的绝对值为β∈[预设的角度阈值，实际放线角度区间值]的任意两个放线角度确定为螺旋半扫描的x射线球管的起止放线角度。
本申请实施例中，如果实际放线角度区间值小于预设的角度阈值，则说明扫描得到的扫描数据的数据量太少，不能重建出一幅ct图像，此时需要提示用户，重新对能量切换的时长进行调整，以使得调整后的实际放线角度区间值不低于预设的角度阈值。
在步骤303中，确定螺旋半扫描的螺距值。
在全扫描中，由于x射线球管在转动一周(即360度)过程中都放射x射线，获得的扫描数据量是充足的，通常在任何一个z位置均可以重建出图像；而在半扫描中，x射线球管转动一周(即360度)只在部分连续的角度放射x射线，获得的扫描数据量是相对少一些的，此时，为了保证在半扫描的情况下，在任何一个z位置也均可以重建出图像，需要确定出合适的、用于半扫描的螺距值。
本申请实施例中，在确定本次螺旋半扫描的螺距值时，可以首先根据ct设备的重建视野值、x射线球管的旋转半径、检测器的层数及检测器的单层厚度，获得满足任一重建位置均可重建出图像这一条件的最大螺距值；之后，将低于该最大螺距值的一个螺距值确定为螺旋半扫描的螺距值。
具体的，可以首先根据ct设备的重建视野值、x射线球管的旋转半径、检测器的层数及检测器的单层厚度，确定用于计算半扫描的螺距值p的公式，例如以下公式：
及
之后，需要确定公式(3)，(4)中的θ1和θ2，关于θ1和θ2的确定过程，结合图3d所示的应用场景进行说明，图3d中假设机架旋转一周获得的扫描数据量恰好为重建一幅图像所需的最少数据量，即在机架旋转过程中x射线球管的实际起止放线角度的角度差值的绝对值为预设的角度阈值，后续为了便于描述，用a表征预设的角度阈值)。可以理解的是，上述假设的情况是极限情况，如果上述假设的极限情况计算出的螺距值满足螺旋半扫描要求，则机架旋转一周获得的扫描数据量大于重建一幅图像所需的数据量的情况下(即在机架旋转过程中x射线球管的实际起止放线角度的角度差值的绝对值大于预设的角度阈值)，该螺距值势必会满足螺旋半扫描要求。故机架旋转一周获得的扫描数据量大于重建一幅图像所需的数据量的情况在此不予考虑。
图3d中，机架旋转连续旋转了4周，机架旋转第1周的过程中球管只在第一次数据采集区放射x射线、且放射高能量x射线，机架旋转第2周的过程中球管只在第二次数据采集区放射x射线、且放射低能量x射线，机架旋转第3周的过程中球管只在第三次数据采集区放射x射线、且放射高能量x射线，机架旋转第4周的过程中球管只在第四次数据采集区放射x射线、且放射低能量x射线。可以理解，四次数据采集过程中，机架旋转的每一周球管放射x射线的起止角度相同，且止放线角度的角度差值的绝对值均恰好等于a。
对于双能扫描来说，相邻数据采集区内的数据使用两种x射线能量扫描得到的，因此不能同时用于重建图像，重建某个z位置的图像需要使用相同x射线能量的数据，即每隔一个数据采集区的数据才可以一起应用于重建图像。
从图3d中可以看出，不同的重建位置所对应的重建一幅图像所需的数据量所波及的z范围不同，在图3d中示例出两种不同的位置情况。1号重建位置：在此种位置情况下，重建位置在z轴上波及的位置恰好从对应球管开始放射x射线的起始角度位置开始，到对应球管放射x射线的终止角度结束，因此，1号重建位置波及的z范围最小，即机架旋转角度a所对应的床移动的范围；2号重建位置：在此种位置情况下，重建位置在z轴上的起始位置为第一次数据采集区的中间位置，在机架旋转第一周的过程中采集的数据不能够重建一幅图像，需在第三次数据采集区补充二分之一的采集数据，才能够保证获取至少重建一幅图像的数据量，如图3d，2号重建位置波及的z范围为：(机架旋转第1周对应的z范围-第一次数据采集区对应的z范围的一半)+机架旋转第2周对应的z范围+第三次数据采集区对应的z范围的一半，即机架转动两周对应的床移动的范围；可以理解，2号重建位置是波及的z轴位置范围最大的情况。通过以上描述，可以理解如果保证2号重建位置可以重建出图像，则其他的重建位置均可以重建出图像，因此，根据2号重建位置波及的z范围，来计算θ1和θ2。由于2号重建位置波及的z范围为机架旋转两周对应的床移动的范围，因此，确定出θ1＝-2π，θ2＝2π。将θ1＝-2π，θ2＝2π带入到公式(3)和(4)中，进而得到最大螺距值。
需要说明的是，由于上述公式计算出的螺距值是基于一次螺旋半扫描采集到的数据对应的角度为恰好预设的角度阈值的情况得到的(即在极限情况计算得到的)，因此在实际应用中，在进行螺旋半扫描时，只要选取的螺距值低于计算得到的最大螺距值，则就可以在任一重建位置均可重建出图像。
本申请实施例中，可以由用户输入本次螺旋扫描的螺距值，如果用户输入的螺距值小于最大螺距值，则将该用户输入的螺距值作为本次螺旋半扫描的螺距值，如果用户输入的螺距值不小于最大螺距值，ct设备自动选择一个低于该最大螺距值的一个螺距值确定为螺旋半扫描的螺距值。
在步骤304中，将x射线球管的起止放线角度及螺距值作为扫描参数，对被检体进行扫描得到螺旋半扫描数据。
由上述实施例可见，该实施例中，在本次扫描为双能扫描时，可以设置合理的x射线球管起止放线角度和螺距值，实现了在本次扫描的各个重建位置均可以重建出图像。
除上述应用场景外，本申请实施例还可以应用于对时间分辨率有要求的螺旋扫描场景中，例如在需要对心脏进行扫描的情况下，为了保证重建图像的质量，通常需要结合心脏的运动状态来确定x射线球管的实际放线起止角度，具体的，尽量选择在心脏运动比较缓慢的时间区域进行放线扫描，此时可以根据心电图来确定心脏运动比较缓慢的时间区域，对于螺距值的选择，可以依据图2a所示实施例中的螺距值确定方法进行确定，本申请实施例对此不再赘述。
在介绍本申请实施例提供的图像重建方法之前，为了便于理解，仍结合图1b的示例对螺旋扫描及图像重建过程中涉及的参数进行说明，具体的，包括：采样view(本实施例中可以将一个采样view称为一个采样视角)、通道位置及层位置，在机架12旋转的过程中，通常旋转一周可以采集一定数量的采样view，一个采样view对应一个采样角度，该采样角度可以定义为锥形射束的中心轴与y轴正向之间的夹角(机架旋转平面可以是xy平面，患者行进方向可以是z方向，与xy平面垂直)。
在螺旋扫描过程中，可以获得多个采样view，并且，随着机架12的旋转，承载患者11的扫描床也在沿着z轴方向(旋转轴13的方向)前进，使得旋转过程中的各个采样view对应不同的采样z位置，该采样z位置可以是采样view的锥形射束的中心轴与旋转轴的交点z坐标。并不是所有采样view的覆盖范围中都包含重建点，该采样view的覆盖范围可以是锥形射束17所形成的一个锥形区域范围，这个范围中的射束会穿过患者11身体上的部位，并且射束穿过患者后被探测器16接收即得到扫描数据。
图1b中的检测器16是多层检测器，可以包括图1b所示的x方向和z方向的二维检测器单元阵列，x方向可以称为通道方向，包括多个通道位置，z方向可以称为层方向，包括多个层位置。例如，图1b中的检测器单元18位于检测器的第三通道位置和第七层位置。在机架旋转的扫描过程中，每一个检测器单元都可以获得一个扫描数据。
图4是本申请一示例性实施例示出的一种图像重建方法的流程图，该方法用于对使用上述扫描方法扫描得到的螺旋半扫描数据进行图像重建，该方法可以包括以下步骤：
在步骤401中，获得螺旋半扫描数据。
在步骤402中，获得该螺旋半扫描数据的半扫描权重及螺旋权重。
本申请实施例中，对于图像重建中的每一个重建点来说，可以使用该重建点对应的数据范围内的所有采样view的采样角度，计算该重建点对应的各采样view的半扫描权重和螺旋权重。
具体的，例如，对于每个重建点的半扫描权重计算公式如下：
及wh(i,j)＝(3-2*x(i,j))*x(i,j)*x(i,j)；
其中，wh(i,j)为半扫描权重，θm为x射线球管的实际放线角度值减去π后的一半，γm检测器的扇角的一半，γj为第j个通道对应的扇角值，θi为第i个view的采样角度。
例如，对于每个重建点的螺旋权重计算公式如下：
其中，w(θ)为螺旋权重，θmax为螺旋半扫描数据中可用于图像重建的扫描数据对应的角度范围，θb＝mod(θ,2π)，
以上半扫描权重和螺旋权重的计算方法也可以为其他的计算方法，只要能达到本实施例的目的，均可采用。
每一个重建点都按照上述的方法计算半扫描权和螺旋权，当所有重建点都计算完成时，则对扫描数据进行加权处理。
在步骤403中，利用该半扫描权重和螺旋权重，对螺旋半扫描数据进行加权处理。
在步骤404中，对加权处理后的数据进行反投影处理，得到重建图像。
本申请实施例中，可以依据用户设定的重建参数，例如建像视野、建像中心、建像部位、图像分辨率、建像矩阵等等，对加权处理后的数据进行反投影处理，得到重建图像。
由上述实施例可见，该实施例可以结合半扫描和螺旋半扫描加权方式，针对螺旋半扫描得到的扫描数据进行图像重建。
图5是本申请一示例性实施例示出的另一种图像重建方法的流程图，为了保证整个图像重建流程的高效性，可以首先判断螺旋半扫描数据是否满足图像重建的条件(即验证一下螺旋半扫描数据是否可用于图像重建)，在确定满足图像重建的条件后，才进行一些权重参数的计算，此时该方法可以包括以下步骤：
在步骤501中，获得螺旋半扫描数据。
在步骤502中，判断螺旋半扫描数据是否满足预设的图像重建条件，如果是，则执行步骤503。
本申请实施例中，以重建一幅ct图像为例进行说明(重建多幅ct图像的过程类似)，首先从所获得的螺旋半扫描数据中确定重建一幅ct图像使用的数据范围，其中，该数据范围包括多个采样view，且每个采样视角的覆盖范围包含该ct图像中的重建点。之后，判断该数据范围内可用于图像重建的数据是否满足预设的图像重建条件。
在确定数据范围时，如果在某个采样z位置下的某个采样view所对应的某层某通道穿过重建点(x，y，z)，即该采样view的覆盖范围包含该重建点，则该采样view下获得的投影数据可以参与到该重建点的图像重建，该采样view包含在重建点使用的数据范围中，即确定数据范围也是在确定哪些采样view可以参与到该重建点的重建。例如，重建点使用的数据范围包含的多个采样view，其对应的采样角度的绝对范围可以是[θabsolutemin,θabsolutemax]，该范围内包含的采样view的数量可以是n个。
在一种实施方式中，所述螺旋半扫描数据为使用一种能量的x射线对被检体进半扫描得到的扫描数据，此时，上述步骤502可以包括s5021、s5022和s5023，其中，
在s5021中，确定螺旋半扫描数据在各采样视角下的采样角度；
在s5022中，根据所确定的采样角度及重建点的坐标，确定各采样角度对于重建点使用的层位置；
例如，可以将锥形束重排成平行束，对于平行束下的某个采样view，其采样角度为θi，重建点使用的层位置为qi，可以根据重建点的坐标和采样角度计算层位置，该层位置qi的计算方法可以为：
ti＝xcosθi-ysinθi、vi＝ycosθi+xsinθi、
γi＝asinrtif，及
其中，(x,y,z)为重建点的坐标，nslice为检测器的层数，s为检测器的单层厚度，rf为x射线球管的旋转半径，p为螺距值。
在s5023中，根据层位置，判断螺旋半扫描数据是否满足预设的图像重建条件。
具体的，对于每一个重建点，首先根据计算出的层位置，确定满足0≤qi≤nslice-1的view的个数nview，之后，判断nview是否等于或大于
在另一种实施方式中，所述螺旋半扫描数据为使用两种能量的x射线对被检体进半扫描得到的扫描数据，此时，上述步骤502可以包括s5024、s5025和s5026，其中，
在s5024中，针对每一种能量的扫描数据，确定该扫描数据在各采样视角下的采样角度；
考虑到本实施例中的双能应用场景下，在进行图像重建时，相同能量的扫描数据才可以进行图像重建，因此，在本实施方式中，首先从包含两种能量的扫描数据中分离出高能量的扫描数据和低能量的扫描数据，之后，分别针对每一种能量的扫描数据进行处理，具体的分离方法可以使用现有技术中的任一种分离方法，本申请实施例对此不作限定。
在s5025中，根据所确定的采样角度及重建点的坐标，确定各采样角度对于重建点使用的层位置；
例如，可以将锥形束重排成平行束，对于平行束下的某个采样view，其采样角度为θi，重建点使用的层位置为qi，可以根据重建点的坐标和采样角度计算层位置，该层位置qi的计算方法可以为：
ti＝xcosθi-ysinθi、vi＝ycosθi+xsinθi、
其中，(x,y,z)为重建点的坐标，nslice为检测器的层数，s为检测器的单层厚度，rf为x射线球管的旋转半径，p为螺距值。
在s5026中，针对每一种能量的扫描数据，根据所确定的层位置，判断该扫描数据是否满足预设的图像重建条件。
具体的，对于每一个重建点，首先根据计算出的层位置，确定满足0≤qi≤nslice-1的view的个数nview，之后，判断nview是否等于或大于
需要说明的是，本申请实施例中，在进行图像重建时，会将基于扇形束结构的扫描数据转换为基于平行束结构的扫描数据，因此，在本申请实施例后续的图像重建步骤中提及的角度及几何关系等数据，均指的是已转换为平行束结构的数据，在实际应用中，可以采用现有技术中的任意一种将ct扫描数据由扇形束结构转换为平行束结构的技术手段，本申请在此不再赘述。
在步骤503中，获得该螺旋半扫描数据的半扫描权重及螺旋权重。
本申请实施例中的步骤503与图4所示实施例中的步骤402类似，本申请实施例对此不再赘述，详情请见图4所示实施例中的内容。
在步骤504中，利用该半扫描权重和螺旋权重，对螺旋半扫描数据进行加权处理。
在步骤505中，对加权处理后的数据进行反投影处理，得到重建图像。
本申请实施例中，可以根据公式
由上述实施例可见，该实施例中，在进行一些权重参数的计算之前，首先螺旋半扫描数据是否满足图像重建的条件，在确定满足图像重建的条件后，才进行一些权重参数的计算，保证了整个图像重建流程的高效性。
应当注意，尽管在附图中以特定顺序描述了本申请方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
相应于本申请提出的扫描方法的实施例，本申请还提出了扫描装置的实施例。
图6是本申请一示例性实施例示出的一种扫描装置的框图，该装置可以包括：
第一确定模块610，用于在满足螺旋半扫描的条件下，确定所述螺旋半扫描的x射线球管的起止放线角度，其中，所述螺旋半扫描为机架旋转一周过程中x射线球管只在部分连续角度放射x射线的扫描；
第二确定模块620，用于确定螺旋半扫描的螺距值；
扫描模块630，用于将所述第一确定模块610确定出的x射线球管的起止放线角度及所述第二确定模块620确定出的螺距值作为扫描参数，对被检体进行扫描得到螺旋半扫描数据。
由上述实施例可见，该实施例中，可以控制机架旋转过程中该机架上的x射线球管仅在部分角度放射x射线，从而在满足图像重建要求的情况下，实现了对一些被检部位的保护及满足一些特殊的应用，同时也节约了扫描剂量。
本申请提供的另一种实施例中，该实施例可以在图6所示实施例的基础上，本申请实施例中的螺旋半扫描的条件可以包括：被检体的被检部位中包含不进行x射线照射的部位、或本次扫描为双能扫描。
图7是本申请一示例性实施例示出的另一种扫描装置的框图，该实施例可以在上一实施例的基础上，所述第一确定模块610，可以包括：
角度参数确定子模块611，用于在满足螺旋半扫描的条件下，根据预设的角度阈值，确定所述螺旋半扫描的x射线球管的起止放线角度。
图8是本申请一示例性实施例示出的另一种扫描装置的框图，该实施例可以在图7所示实施例的基础上，本申请实施例中的螺旋半扫描的条件为被检体的被检部位中包含不进行x射线照射的部位；
此时，所述角度参数确定子模块611，可以包括：
第一角度参数确定单元6111，用于确定所述不进行x射线照射的部位的位置，并根据所述位置，确定x射线球管的实际起止放线角度；
第二角度参数确定单元6112，用于在实际起止放线角度差值的绝对值等于或大于预设的角度阈值的情况下，将所述实际起止放线角度确定为螺旋半扫描的x射线球管的起止放线角度。
图9是本申请一示例性实施例示出的另一种扫描装置的框图，该实施例可以在图7所示实施例的基础上，本申请实施例中的螺旋半扫描的条件为本次扫描为双能扫描；
此时，所述角度参数确定子模块611，可以包括：
第三角度参数确定单元6113，用于选择所述双能扫描的千伏切换时长，根据所述时长计算x射线球管的实际放线角度区间值；
第四角度参数确定单元6114，用于在所述第三角度参数确定单元6113确定出的实际放线角度区间值等于或大于预设的角度阈值的情况下，将放线角度差值绝对值为β的任意两个放线角度确定为螺旋半扫描的x射线球管的起止放线角度，其中，β∈[预设的角度阈值，实际放线角度区间值]。
图10是本申请一示例性实施例示出的另一种扫描装置的框图，该实施例可以在图6～图9所示任一实施例的基础上，所述第二确定模块620，可以包括：
第二计算子模块621，用于根据ct设备的重建视野值、x射线球管的旋转半径、检测器的层数及检测器的单层厚度，获得满足任一重建位置均可重建出图像这一条件的最大螺距值；
第二螺距值确定子模块622，用于将低于所述最大螺距值的一个螺距值确定为螺旋半扫描的螺距值。
相应于本申请提出的图像重建方法的实施例，本申请还提出了图像重建装置的实施例。
图11是本申请一示例性实施例示出的一种图像重建装置的框图，用于对螺旋半扫描数据进行图像重建，所述装置可以包括：
第一获得模块710，用于获得螺旋半扫描数据；
第二获得模块720，用于获得所述螺旋半扫描数据的半扫描权重及螺旋权重；
处理模块730，用于采用所述第二获得模块720获得的半扫描权重和螺旋权重，对所述螺旋半扫描数据进行加权处理；
建像模块740，用于对所述处理模块730加权处理后的数据进行反投影处理，得到重建图像。
图12是本申请一示例性实施例示出的另一种图像重建装置的框图，该实施例可以在图11所示实施例的基础上，所述装置还可以包括：
判断模块810，用于判断所述第一获得模块710获得的螺旋半扫描数据是否满足预设的图像重建条件；并在判断结果为是的情况下，触发所述第二获得模块720执行获得所述螺旋半扫描数据的半扫描权重及螺旋权重的操作。
图13是本申请一示例性实施例示出的另一种图像重建装置的框图，该实施例可以在图12所示实施例的基础上，所述螺旋半扫描数据为使用一种能量的x射线对被检体进半扫描得到的扫描数据；所述判断模块810，可以包括：
第一采样角度确定子模块811，用于确定所述螺旋半扫描数据在各采样视角下的采样角度；
第一层位置确定子模块812，用于根据所述采样角度及重建点的坐标，确定所述各采样角度对于所述重建点使用的层位置；
第一判断子模块813，用于根据所述层位置，判断所述螺旋半扫描数据是否满足预设的图像重建条件。
图14是本申请一示例性实施例示出的另一种图像重建装置的框图，该实施例可以在图12所示实施例的基础上，所述螺旋半扫描数据为使用两种能量的x射线对被检体进半扫描得到的扫描数据；所述判断模块810，可以包括：
第二采样角度确定子模块814，用于针对每一种能量的扫描数据，确定该扫描数据在各采样视角下的采样角度；
第二层位置确定子模块815，用于根据所述采样角度及重建点的坐标，确定所述各采样角度对于所述重建点使用的层位置；
第二判断子模块816，用于针对每一种能量的扫描数据，根据所确定的层位置，判断该扫描数据是否满足预设的图像重建条件。
上述装置中各个模块的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。
对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
本申请还提供了一种扫描装置，该装置可以应用于包括多个实际晶体的医疗设备，图15是根据一示例性实施例示出的一种医疗设备1500的框图。参照图15，医疗设备1300可以包括处理组件1501，其进一步包括一个或者多个处理器，以及由存储器1502所代表的存储器资源，用于存储可由处理组件1501执行的指令，例如应用程序。存储器1502中存储的应用程序可以包括一个或者一个以上的每一个对应于一组指令的模块。
本申请实施例中，扫描装置可以位于所述的存储器1502中，并且处理组件1501可以通过该扫描装置执行本申请实施例提供的扫描方法，以在满足图像重建要求的情况下，实现了对一些被检部位的保护及满足一些特殊的应用
医疗设备1500还可以包括一个电源组件1503，该电源组件1503被配置为执行医疗设备1500的电源管理。一个有线或者无线网络接口1504被配置为将医疗设备1500连接到网络，以及一个输入输出(i/o)接口1505。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！