一种可调制的CT探测器数据压缩采集方式的制作方法

本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种可调制的ct探测器数据压缩采集方式。

背景技术：

第三代ct系统的主要组成部分包括tube(球管)，collimator(限束器)，detector(探测器)。x射线球管发出x光，经过限束器限制形成一个锥形的光束。锥形光束照射到探测器上经过探测器转化为电信号并经过数据采集和转换单元转换为数字信息存储在图像处理系统中。图像处理系统经过一系列的校正算法和图像重建算法生成图像显示在显示器上。从成本和技术成熟程度来说，主流探测器都采用了由很多个探测器模块排列在一个弧形或者多边形的面上来形成整个探测器。每个探测器模块中规则排列一个探测器单元形成的矩阵。

为了扫描心脏，ct机架转子必须以非常高的速度旋转以此做到“冻结”心脏运动的目的。目前最快的ct转速已经达到了0.23s和0.25s每圈。同时，探测器的宽度也达到了覆盖16cm扫描长度共256排或者320排探测器。探测器每排的像素数一般在900左右，每个像素的数据一般为16位或者24位二进制数据，因此数据传输带宽非常大。

现有技术中，采用昂贵的滑环，或者采用x方向或z方向的焦点位置调制，或者采用高低kv切换的能谱成像方式，x方向或者z方向的焦点位置调制技术，以及高低kv切换的能谱成像方式更加加剧了对高传输带宽的需求。为了适应飞焦点扫描模式或者高低kv扫描模式，一圈的采样率通常要达到4096左右。因此在飞焦点模式下，滑环所需要的传输带宽至少为320*900*24*4096/0.23/(1024*1024*1024)=114.6gbps。这是目前的滑环设计所无法达到的。即使采用16bit编码，256排探测器，每圈2048采样率，也需要28.1gbps的滑环带宽。有些厂家使用双球管双探测器设计，一个探测器覆盖较大扫描视野，另外一个探测器覆盖较小扫描视野，这样的数据量会进一步增加。因此，受滑环带宽限制，快速扫描和飞焦点切换以及kv切换很难同时在心脏扫描上做到。现有技术中通常采用多通道耦合为一个通道来降低数据带宽，但其区域划分固定，且此种多通道方式会造成整个扫描区域的分辨率降低。现有技术中也有采用提升角度方向采样率来减少偏中心区域因为采样距离大造成的混叠伪影，此种技术会进一步带来更大数据带宽的占用。

基于此，本案由此产生。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种可调制的ct探测器数据压缩采集方式，可以减少数据带宽，控制数据量。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种可调制的ct探测器数据压缩采集方式，包括以下：

（1）进行患者定位片扫描；

（2）根据机架旋转动态划分多个扫描区域：其中多个扫描区域包括区域一、区域二和区域三；焦点和心脏扫描区域的切线相交于探测器形成的区域范围为区域二，焦点和心脏扫描区域的切线相交于探测器以及焦点与扫描视野边界的切线相交于探测器形成的区域范围为区域一和区域三；随着机架旋转，三个区域的大小动态变化；

（3）动态压缩区域一和区域三的数据，压缩过程在ct机器的转子部分的数据采集板上完成。

进一步的，所述步骤（2）中，其中多个扫描区域还包括一个定义的扫描视野，定义扫描视野以机架旋转中心为中心，定义扫描视野半径为r；焦点与定义扫描视野的切线相交于探测器形成的区域范围为区域四；区域四包含全部的区域二，包含部分的区域一和/或区域三。

进一步的，动态压缩区域四中除区域二之外剩余区域的数据。

进一步的，所述动态压缩数据采用多个探测器像素单元合成为一个单元的方式压缩数据。

进一步的，区域四中除区域二之外剩余区域的数据压缩程度小于区域一和区域三中除区域四之外剩余区域的数据压缩程度。

本发明的工作原理：由于心脏扫描成像过程中，心脏所占整个扫描平面的体积很小，而心脏之外的图像质量要求并不高。在不同的机架旋转角度时，需要覆盖到心脏的探测器通道位置和数目各不一样。本发明提出的方法是，在不同的机架旋转角度时，对于覆盖心脏区域的探测器像素数据不采用压缩，而对于心脏之外区域的像素数据进行压缩。

本发明能实现如下技术效果：

（1）本发明提供一种动态压缩探测器数据的方式，即根据扫描感兴趣区域动态地把探测器划分为多个区域的方法，每个区域采用不同比率的压缩方式以减少数据量，从而使高采样率的扫描方式成为可能。且本发明的压缩过程在ct机器的转子部分的数据采集板上完成，因而能极大的降低滑环数据传输带宽的要求。

（2）本发明在心脏扫描时，通过动态的改变探测器数据压缩方式来减少滑环带宽占用，使偏中心扫描能够在高采样率方式（如飞焦点模式、快速kv切换、高转速扫描）同时使用极大降低心脏扫描和飞焦点以及高低kv切换技术同时使用的滑环带宽要求，使心脏扫描能够使用飞焦点以及高低kv切换技术。

附图说明

图1为本发明心脏位置和机架旋转中心的相对位置示意图；

图2-1为实施例1区域划分示意图一（机架某一旋转角度下）；

图2-2为实施例1区域划分示意图二（机架另一旋转角度下）；

图3-1为实施例2区域划分示意图一（机架某一旋转角度下）；

图3-2为实施例2区域划分示意图二（机架另一旋转角度下）。

具体实施方式

为了使本发明的技术手段及其所能达到的技术效果，能够更清楚更完善的披露，兹提供了2个实施例，并结合附图作如下详细说明，并声明以下描述中，区域一即区域1，区域二即区域2、区域三即区域3。

实施例1

本实施例的一种可调制的ct探测器数据压缩采集方式，包括以下：

（1）进行患者定位片扫描；患者在扫描床上的卧姿和定位片图像被采集用于后续计算。ct系统根据定位片和患者在扫描床的卧姿估计出心脏所在区域。

（2）根据机架旋转动态划分多个扫描区域：其中多个扫描区域包括区域一、区域二和区域三；焦点和心脏扫描区域的切线相交于探测器形成的区域范围为区域二，焦点和心脏扫描区域的切线相交于探测器以及焦点与扫描视野边界的切线相交于探测器形成的区域范围为区域一和区域三；随着机架旋转，三个区域的大小动态变化；

（3）动态压缩区域一和区域三的数据，压缩过程在ct机器的转子部分的数据采集板上完成。动态压缩数据采用多个探测器像素单元合成为一个单元的方式压缩数据。

实施例1中，如图2-1和图2-2所示，当机架旋转到不同角度时，焦点和心脏扫描区域的切线和探测器相交于两点b和c。区域1由探测器圆弧fab组成，区域2由探测器圆弧fbc组成，区域3由探测器圆弧fcd组成。随着机架旋转到不同的角度，三个区域的大小动态的改变。由于区域2是扫描心脏重点关注的区域，而区域1和区域3并不是关注点，所以本实施例提出在三个区域采用不同的压缩比。区域2不进行任何压缩改变原始扫描数据，在区域1和区域3采用多个探测器像素单元合成为一个单元的方式来压缩数据。例如采用两个探测器像素单元合成为一个数据输出，这样就可以把区域1和区域3的数据率减少一半。也可以采用三个探测器像素单元合成为一个数据输出的方式就可以把区域1和区域3的数据率减少为未压缩方式的三分之一。

上述划分方式的实现是根据初始曝光的机架旋转角度和机架旋转时间由操作台电脑计算出探测器数据压缩在不同机架旋转角度的划分方式。

操作台电脑把上步计算的探测器划分方式以及不同区域的压缩比和压缩方法数据发送到转子部分的数据采集控制板中。

数据采集控制板初始化探测器及系统设置信息开始曝光并按照事先计算的区域划分方式动态的进行数据压缩并实时通过滑环系统传输到重建计算机。

重建计算机对收到的经过压缩的探测器数据进行重建得到扫描图像。

实施例2

本实施例的一种可调制的ct探测器数据压缩采集方式，包括以下：

（1）进行患者定位片扫描；患者在扫描床上的卧姿和定位片图像被采集用于后续计算。ct系统根据定位片和患者在扫描床的卧姿估计出心脏所在区域。

（2）根据机架旋转动态划分多个扫描区域：其中多个扫描区域包括区域一、区域二和区域三；焦点和心脏扫描区域的切线相交于探测器形成的区域范围为区域二，焦点和心脏扫描区域的切线相交于探测器以及焦点与扫描视野边界的切线相交于探测器形成的区域范围为区域一和区域三；随着机架旋转，三个区域的大小动态变化；其中多个扫描区域还包括一个定义的扫描视野，定义扫描视野以机架旋转中心为中心，定义扫描视野半径为r；焦点与定义扫描视野的切线相交于探测器形成的区域范围为区域四；区域四包含全部的区域二，包含部分的区域一和/或区域三。

（3）动态压缩区域一和区域三的数据，压缩过程在ct机器的转子部分的数据采集板上完成。动态压缩数据采用多个探测器像素单元合成为一个单元的方式压缩数据。动态压缩区域四中除区域二之外剩余区域的数据。区域四中除区域二之外剩余区域的数据压缩程度小于区域一和区域三中除区域四之外剩余区域的数据压缩程度。

实施例2中，在第一种实现方式（实施例1中的划分方式）的基础上定义一个扫描视野（扫描视野半径为r）。在此扫描视野内采用较低的压缩比而在此视野外采用较高的压缩比，根据球管的不同角度动态划分区域数目和大小。如图3-1和图3-2所示，在两个机架的不同旋转角度时可以分别划分为4个区域和5个区域。在图3-1中区域fae、fcd以及图3-2的区域fae和fgd可以采用3个探测器像素合成为一个数据输出。在图3-1中区域feb和图3-2中区域feb和fcg可以采用2个探测器像素合成为一个数据输出。在区域fbc内不进行探测器数据压缩。

上述划分方式的实现是根据初始曝光的机架旋转角度和机架旋转时间由操作台电脑计算出探测器数据压缩在不同机架旋转角度的划分方式。

操作台电脑把上步计算的探测器划分方式以及不同区域的压缩比和压缩方法数据发送到转子部分的数据采集控制板中。

数据采集控制板初始化探测器及系统设置信息开始曝光并按照事先计算的区域划分方式动态的进行数据压缩并实时通过滑环系统传输到重建计算机。

重建计算机对收到的经过压缩的探测器数据进行重建得到扫描图像。

本发明动态数据压缩可以在转子部分的数据采集系统使用fpga编程或者采用嵌入式的编程方式来实现。每个球管不同的采样角度采样出的数据包含了动态压缩过的数据以及一个头信息用于记录区域划分信息和压缩比以及压缩方式。当然，本发明所涉及到的动态数据压缩方式除了可以采用上述两个示例中的多通道直接相加合并为一个通道的方式，也可以采用常用的其它众所周知的数据压缩方式如游程编码。

以上内容是结合本发明的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。