一种电子直线扫描微纳焦点ct扫描系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于CT扫描技术领域，涉及一种电子直线扫描微纳焦点CT扫描系统及方 法。
【背景技术】
[0002] 传统微纳CT扫描系统采用微纳单焦点X射线源、线阵列或面阵列探测器，扫描时 射线源一探测器相对检测对象连续或间歇分度旋转，同时由计算机采集不同角度的探测器 数据（投影），用于图像重建。一般，投影角应覆盖180°~360°角度范围。然而，当CT扫 描系统分辨力小于1微米时，扫描过程的机械运动误差、微小震动等会影响CT成像。因此， 微纳CT扫描系统的稳定性和机械扫描运动要求高，系统难度大；另外，微纳CT扫描系统以 高分辨力重构CT图像所需X射线投影的扫描持续时间较长，单焦点射线源长时间出束会产 生大量的热，易造成金属靶烧蚀或融化。为解决此问题，我们提出一种使用线阵点状X射线 靶微纳焦点X射线源、大尺寸直线阵列探测器或大面积平板探测器、精密分度转台的微纳 CT扫描系统，采用线阵点状X射线靶电子直线扫描和检测对象分度的CT扫描方法：线阵点 状X射线靶一次电子直线扫描可获得一组一定角度的投影数据，通过对应检测对象不同分 度角度的多次电子直线扫描即能获得不小于180°的投影数据用于CT图像重建。这种扫描 方法每一次电子直线扫描时，射线源、探测器和检测对象均处于静止状态，能够避免机械运 动、微小震动等对CT成像的影响。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电子直线扫描微纳焦点CT扫描系统及方 法，这种扫描方法在每一次电子直线扫描时，射线源、探测器和检测对象均处于静止状态， 避免了机械运动、微小震动等对CT成像的影响。
[0004] 本发明的目的之一是提供一种电子直线扫描微纳焦点CT扫描系统；本发明的目 的之二是提供一种电子直线扫描微纳焦点CT扫描方法。
[0005] 本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的：
[0006] -种电子直线扫描微纳焦点CT扫描系统，该扫描系统包括线阵列微纳焦点X射线 源（含线阵点状X射线靶），滤波片，检测对象，旋转工作台，探测器，数据采集系统，机械系 统，控制系统，计算机，显示屏；
[0007] 通过控制射线源电子束偏转，实现X射线焦点在线阵点状X射线靶上分时出束。 由线阵点状X射线靶发出的X射线，经过滤波片，穿透检测对象，到达探测器，探测器将X射 线衰减后的信息转换为电信号并经采集系统传入计算机，经计算机进行图像重建处理后显 示；所述检测对象放置在旋转工作台上。
[0008] 进一步，该扫描系统中对应于射线源线阵点状X射线靶某靶点位置的投影，穿过 视场的射线与X轴的夹角为0，
【主权项】
1. 一种电子直线扫描微纳焦点CT扫描系统，其特征在于：该扫描系统包括线阵列微 纳焦点X射线源，滤波片，检测对象，旋转工作台，探测器，数据采集系统，机械系统，控制系 统，计算机，显示屏；所述线阵列微纳焦点X射线源包含线阵点状X射线靶； 通过控制射线源电子束偏转，实现X射线焦点在线阵点状X射线靶上的分时出束；由线 阵点状X射线靶发出的X射线，经过滤波片，穿透检测对象，到达探测器，探测器将X射线衰 减后的信息转换为电信号并经采集系统传入计算机，经计算机进行图像重建处理后显示； 所述检测对象放置在旋转工作台上。
2. 根据权利要求1所述的一种电子直线扫描微纳焦点CT扫描系统，其特征在于：该扫 描系统中穿过视场的射线与X轴的夹角为Θ，
其中，Sd为射线源到探测器的距离；Xd为探测单元与视场中心在X轴方向的距离；Xk为 直线扫描某时刻射线源靶点位置，k = 1，2,…，K，K为线阵点状X射线靶的靶点数。
3. 根据权利要求1所述的一种电子直线扫描微纳焦点CT扫描系统，其特征在于：该扫 描系统中穿过视场的射线与投影中心射线的距离为1， ^ ={^+S')2 ^ny , 其中，xk为直线扫描某时刻射线源靶点位置，k = 1，2,…，K，K为线阵点状X射线靶的 靶点数；Stl为射线源到扫描视场中心的距离；γ为射线与投影中心射线的夹角，γ =φ_θ， φ为投影中心射线与x轴的夹角，Φ = θ(/=?); 1的取值范围为[-R，R]，R为视场半径。
4. 一种电子直线扫描微纳焦点CT扫描方法，其特征在于：所述CT扫描方法包括以下 步骤： Sl :通过射线源线阵点状X射线靶一次电子直线扫描获得一组一定角度的投影数据； S2:-次扫描完成后，旋转工作台带动检测对象分度旋转一个角度，重复电子直线扫描 过程； 53 :通过多次的电子直线扫描获得不小于180°的投影数据； 54 :通过计算机进行CT图像重建并显示结果。
5. 根据权利要求4所述的一种电子直线扫描微纳焦点CT扫描方法，其特征在于：所述 Sl中射线源线阵列X射线靶结构为等间距线阵点状X射线靶。
6. 根据权利要求5所述的一种电子直线扫描微纳焦点CT扫描方法，其特征在于：所述 Sl射线源线阵点状X射线靶一次电子直线扫描，系统的扫描参数满足以下条件：
其中，等效扫描角度最小覆盖不小于[0, ]区间，通过n次电子扫描完成；射线源线阵 点状X射线靶焦点数为Κ，焦点间距为δ，φ=θ(Μ5)为投影中心射线与X轴的夹角；Xk为直 线扫描某时刻射线源靶点位置，k = 1，2,…，K 为射线源到扫描视场中心的距离；Sd为射 线源到探测器的距离；xd为探测单元与视场中心在X轴方向的距离；函数ceil(a)为大于a 的最小整数。
7. 根据权利要求4所述的一种电子直线扫描微纳焦点CT扫描方法，其特征在于：所述 S4进行CT图像重建，具体包括以下步骤： 541 :加权过程， Pw (xk，xd) = P (xk，xd) * I cos ( γ ) P(xk，xd)为采集的投影数据，Pw(xk，x d)为加权后的投影数据，xk为靶点在水平方向的位 置，Xd为投影数据对应探测单元在水平方向的位置，γ为射线与投影中心射线的夹角； 542 :滤波过程， Pf (xk，xd) = Pw (xk，xd) *h (xd)， Pf (xk，xd)为滤波后的投影数据，h(xd)为空域的S-L型斜坡滤波器，
543 :反投影过程，
> 其4 :为反投影权因子；η为电子直线扫描次数，即一次CT扫 描工件分度旋转的次数，ξ =1，…，η; 所述反投影过程包括二重积分，首先在一个分度下，根据靶点位置计算经过重建点的 投影地址并获取投影，然后进行加权累加；然后在每一个分度下都重复同样的加权累加过 程，完成反投影。
8. 根据权利要求4所述的一种电子直线扫描微纳焦点CT扫描方法，其特征在于：所述 方法在进行每一次电子直线扫描时，射线源、探测器和检测对象均处于静止状态。
【专利摘要】本发明涉及一种电子直线扫描微纳焦点CT扫描系统及方法，属于CT扫描技术领域。该扫描系统包括线阵列微纳焦点X射线源，滤波片，检测对象，旋转工作台，探测器，数据采集系统，机械系统，控制系统，计算机，显示屏；所述X射线源包含线阵点状X射线靶；本发明提供的一种CT扫描方法，通过多次射线源线阵点状X射线靶电子直线扫描，获得多组投影数据，然后进行图像重建，所述图像重建包括加权、滤波和反投影。该方法在每一次电子直线扫描时，射线源、探测器和检测对象均处于静止状态，避免了机械运动误差、微小震动等微纳尺度CT扫描的影响。
【IPC分类】A61B6-03, G01N23-04
【公开号】CN104757988
【申请号】CN201510222456
【发明人】王珏, 刘丰林, 邹永宁
【申请人】重庆大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年5月4日