一種錐束ct系統(tǒng)探測器幾何校正裝置及其校正方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種錐束CT系統(tǒng)探測器幾何校正裝置及其校正方法。本發(fā)明的校正裝置包括：校正板、調(diào)節(jié)臺、探測器、X射線源裝置和X射線源臺；其中，X射線源臺和調(diào)節(jié)臺分別位于兩端，X射線源裝置位于X射線源臺上；探測器的底面放置在調(diào)節(jié)臺的水平的臺面上，校正板位于X射線源裝置和探測器之間放置在調(diào)節(jié)臺的臺面上；校正板上設置有多個通孔形成通孔陣列，通孔為圓形，每個通孔的尺寸相同，并且軸向平行。本發(fā)明采用設置有通孔陣列的校正板，可以快速有效地對錐束CT系統(tǒng)的探測器進行幾何校正，完全不需要計算，方便快速。本發(fā)明采用校正板，先對探測器的幾何位置進行校正，然后再校正旋轉臺的位置，操作簡單快速。
【專利說明】一種錐束CT系統(tǒng)探測器幾何校正裝置及其校正方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及生物醫(yī)學成像領域，具體涉及一種用于錐束CT系統(tǒng)探測器幾何位置的校正裝置及其校正方法。
【背景技術】
[0002]電子計算機X射線斷層掃描技術CT (Computed Tomography)在目前核醫(yī)學影像中發(fā)揮著舉足輕重的作用，尤其是在多模態(tài)成像領域，CT為其他模態(tài)提供了結構信息和衰減校正信息?？梢赃@樣說，CT的重建精度在很大程度上決定了其他模態(tài)的圖像重建效果和圖像融合效果。目前，三維錐束CT 一般采用FDK (FeIdkamp)解析重建算法，但是FDK算法的三維重建效果對三維錐束CT系統(tǒng)的幾何參數(shù)十分敏感，其要求射線源、探測器和旋轉臺的相對幾何位置處于理想狀態(tài)，即射線源中心射線垂直射入探測器中心，旋轉軸與中心射線共面垂直正交。因此對三維錐束CT進行幾何校正具有非常重要的意義。
[0003]傳統(tǒng)的幾何校正方法大致可分為異步校正，以及非線性最小二乘法同步校正。所謂異步校正，就是每一步只校正一個或幾個參數(shù)，同步校正就是一次性校正所有的參數(shù)。
[0004]Yi Sun 等人在“A Calibration Method for Misaligned Scanner Geometry inCone-beam Computed Tomography” 一文中提出了一種異步校正的方法:將四個相同的高密度圓球置于正方形有機玻璃板 的四個頂點，然后就可得到四個圓球在探測器上的投影位置。通過四個投影之間的相對幾何位置關系即可依次計算出探測器各種幾何偏移參數(shù)。但是，這個方法在每一步都是基于其他參數(shù)理想的情況來計算的，并且有的操作要求很難實現(xiàn)，比如要求射線源中心射線垂直射向四個點的對稱中心。而且，該方法需要測量射線源到探測器的距離，而實際上由于射線源焦點位置無法確定而難以得到該參數(shù)。
[0005]Smekal 等人在“Accurate technique for complete geometric calibration ofcone-beam computed tomography system”中提出了一種在低密度材料上鑲嵌兩圈鋼珠的方法。在一個圓柱體上鑲嵌上下兩層鋼珠，并且上下各12個，在圓周上均勻分布，鋼珠之間的相對位置已知，通過其在探測器上的投影中心的相對位置來進行幾何參數(shù)校正。然而該方法中投影與原鋼珠的對應關系很容易混淆。
[0006]專利CN202104929U改進了上述方法，在兩層鋼珠之間又加上了一個或多個定位鋼珠，使得投影和原鋼珠的對應關系更加明確，同時該方法在計算上更加簡便。但是這兩種方法的精度受到很多因素的干擾，例如校正所用仿體的加工精度、鋼珠之間的相對位置的測量精度等。
[0007]所有的異步校正方法，需要測量射線源到探測器的距離以及射線源到旋轉軸或校正仿體的距離，這些距離參數(shù)不僅難以測量，而且不可避免的引入了測量誤差。
[0008]北京航空航天大學在Non-linear least square estimation of geometricalparameters for Cone-beam three dimensional computed tomography 中提供了一種同步校正的方法。在旋轉臺上放置一個鋼珠，經(jīng)360度旋轉得到該鋼珠在各個角度下的投影。通過提取每個角度下的投影中心并建立投影中心與幾何參數(shù)之間的函數(shù)關系，即可通過非線性最小二乘法對幾何參數(shù)進行擬合估計，從而達到一次性求解所有幾何參數(shù)的目的。該方法在公式推導過程中進行了過多的假設，如探測器無面內(nèi)旋轉，無面外旋轉，旋轉軸無角度誤差，只有偏移誤差等，因而對于實際情況并不適用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]為了克服現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種快速校正錐束CT系統(tǒng)探測器幾何位置的陣列孔裝置及方法。該裝置及方法相比其他幾何校正方案更加簡單易行，可以非?？焖儆行У貙崿F(xiàn)探測器的幾何校正，為后續(xù)的旋轉軸校正做鋪墊。
[0010]本發(fā)明的一個目的在于提供一種用于錐束CT系統(tǒng)探測器幾何位置的校正裝置。
[0011]本發(fā)明的錐束CT系統(tǒng)探測器幾何校正裝置包括:校正板、調(diào)節(jié)臺、探測器、X射線源裝置和X射線源臺；其中，探測器的探測面與底面垂直；校正板為平板狀，正面與背面平行，并且垂直于底面；調(diào)節(jié)臺包括調(diào)節(jié)裝置和安裝在調(diào)節(jié)裝置上的水平的臺面；x射線源臺和調(diào)節(jié)臺分別位于兩端，X射線源裝置位于X射線源臺上；探測器的底面放置在調(diào)節(jié)臺的水平的臺面上，校正板位于X射線源裝置和探測器之間放置在調(diào)節(jié)臺的臺面上；校正板上設置有多個通孔形成通孔陣列，通孔為圓形，每個通孔的尺寸相同，并且軸向平行。 [0012]調(diào)節(jié)臺能夠沿三個互相垂直的軸線移動，并能夠繞三個互相垂直的軸線轉動。X射線源臺能夠沿三個互相垂直的軸線移動，并能夠繞三個互相垂直的軸線轉動，從而調(diào)整X射線源裝置相對于探測器的位置。
[0013]在X射線源裝置中，從X射線焦點發(fā)射錐束射線，中心射線沿水平方向，照射在校正板上，射線透過校正板的通孔投影到探測器上，通過通孔在探測器上的投影形狀來判斷射線在探測器上的位置偏移和探測器自身的角度偏移，從而實現(xiàn)CT探測器的快速校正。
[0014]校正板的通孔陣列包括在中心的中心孔，并且包括互相垂直的且包含中心孔的主水平行和主豎直列。中心孔所在的行為主水平行，中心孔所在的列為主豎直列，主水平行和主豎直列互相垂直，主水平行和主豎直列的相交處為中心孔；主水平行平行于底面，主豎直列垂直于底面。通孔陣列的分布是對稱的。校正板上的其他通孔的分布方式不限，可以為圓形陣列，也可以為方形陣列，其通孔的個數(shù)也不限，通孔的個數(shù)越多，校正精度越高。校正板的厚度與通孔的直徑成正比，而校正板的線性衰減系數(shù)與板的厚度成反比，為方便加工且能觀察到通孔投影明顯的形變，一般采用大于IOmm厚度的鋁板，通孔直徑為1mm。
[0015]本發(fā)明的進一步包括旋轉臺，旋轉臺位于調(diào)節(jié)臺和X射線源臺之間，旋轉臺包括底座和水平的臺面，旋轉臺的臺面平行于中心射線，底座能夠在水平面移動并能夠繞豎直軸轉動。當X射線源裝置發(fā)出的中心射線垂直于探測面入射到探測面的中心時，即完成探測器的幾何校正后，移走校正板，將校正桿放置在旋轉臺上，根據(jù)校正桿在探測面上的投影，來調(diào)整旋轉臺的位置，從而使旋轉臺的旋轉軸與X射線焦點和探測面的中心共面，并且X射線焦點與探測面的中心連線與旋轉軸垂直。
[0016]本發(fā)明的另一個目的在于提供一種用于錐束CT系統(tǒng)探測器幾何位置的校正方法。
[0017]本發(fā)明的錐束CT系統(tǒng)探測器幾何校正方法，包括以下步驟:
[0018]I)將探測器放置在調(diào)節(jié)臺的臺面上，將校正板緊貼探測面放置在調(diào)節(jié)臺上；
[0019]2)在X射線源裝置中，從X射線焦點發(fā)射錐束射線，照射在校正板上，射線透過校正板的通孔陣列投影到探測器上，在探測器上形成投影陣列，根據(jù)投影陣列來調(diào)整校正板與探測器的相對位置，使中心孔的投影斑位于探測面的中心，從而中心孔的中心和探測面的中心重合；
[0020]3)校正板與探測器的相對位置保持不變，通過調(diào)整調(diào)節(jié)臺，調(diào)節(jié)探測器和校正板的水平和豎直位置，使主水平行的投影斑的長軸都沿豎直方向，而主豎直列的投影斑的長軸都沿豎直方向，從而中心射線入射到探測面的中心；
[0021]4)調(diào)節(jié)探測器的面外角度偏差，通過調(diào)整調(diào)節(jié)臺調(diào)節(jié)探測器繞水平軸和豎直軸的旋轉角度，使中心孔的投影斑為標準的圓形，且該標準圓形已達到最大，此時中心射線垂直于探測面入射到探測面的中心。
[0022]本發(fā)明的錐束CT系統(tǒng)探測器幾何校正方法，還可以通過包括以下步驟實現(xiàn):
[0023]I)將探測器放置在調(diào)節(jié)臺的臺面上，將校正板放置在調(diào)節(jié)臺上位于X射線源裝置和探測器之間；
[0024]2)在X射線源裝置中，從X射線焦點發(fā)射錐束射線，照射在校正板上，射線透過校正板的通孔陣列投影到探測器上，在探測器上形成投影陣列，根據(jù)投影陣列來調(diào)整校正板與探測器的相對位置，使主水平行的投影斑位于探測器陣列的中心行，并且主豎直列的投影斑位于探測器陣列的中心列，從而中心射線透過中心孔的中心照射在探測器上；
[0025]3)校正板與探測器的相對位置保持不變，調(diào)整調(diào)節(jié)臺，調(diào)節(jié)探測器的面外角度偏差，使中心孔的投影斑為標準最大圓形，并通過觀察主水平行或主豎直列的投影斑的長軸是否相等來輔助判斷，從而中心射線垂直于探測面；
[0026]4)得到中心射線在探測面上的投影坐標，根據(jù)投影坐標值計算出中心射線在探測面上的偏移量，調(diào)整調(diào)節(jié)臺，使中心射線的坐標位于探測面的中心，此時中心射線垂直于探測面入射到探測面的中心。
[0027]本發(fā)明的幾何校正方法進一步包括旋轉臺位置的調(diào)節(jié)，當X射線源裝置發(fā)出的中心射線垂直于探測面入射到探測面的中心時，即完成探測器的幾何校正后，移走校正板，將校正桿放置在旋轉臺上，根據(jù)校正桿在探測面上的投影，來調(diào)整旋轉臺的位置，從而使旋轉臺的旋轉軸與X射線焦點和探測面的中心共面，并且X射線焦點與探測面的中心連線與旋轉軸垂直。本發(fā)明的優(yōu)點:
[0028]本發(fā)明采用設置有通孔陣列的校正板，可以快速有效地對錐束CT系統(tǒng)的探測器進行幾何校正，完全不需要計算，方便快速。本發(fā)明采用校正板，先對探測器的幾何位置進行校正，然后再校正旋轉臺的位置，操作簡單快速。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明的錐束CT系統(tǒng)探測器幾何校正裝置的一個實施例的結構示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明的錐束CT系統(tǒng)探測器幾何校正裝置的原理示意圖；
[0031]圖3為幾種探測器的幾何誤差情況的示意圖，其中，(a)和(b)為探測面在XZ平面的投影，(c)和(d)為探測面在xy平面的投影，Ce)為探測面在yz平面的投影；
[0032]圖4為本發(fā)明的錐束CT系統(tǒng)探測器幾何校正裝置的校正板的結構示意圖；
[0033]圖5為本發(fā)明的錐束CT系統(tǒng)探測器幾何校正裝置的投影陣列的示意圖；
[0034]圖6為本發(fā)明的錐束CT系統(tǒng)探測器幾何校正裝置調(diào)節(jié)旋轉臺的結構示意圖；[0035]圖7為旋轉臺的水平偏差的示意圖，其中，(a)為校正桿豎直放置的情況，(b)為校正桿沒有豎直放置的情況。
【具體實施方式】
[0036]下面結合附圖，通過實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0037]如圖1所示，本實施例的錐束CT系統(tǒng)探測器幾何校正裝置包括:校正板1、探測器
4、調(diào)節(jié)臺5、X射線源裝置6和X射線源臺7;其中，探測器4的探測面和底面垂直；調(diào)節(jié)臺5包括調(diào)節(jié)裝置和安裝在調(diào)節(jié)裝置上的水平的臺面；X射線源臺7和調(diào)節(jié)臺5分別位于兩端，探測器4的底面放置在調(diào)節(jié)臺5的水平的臺面上，校正板I位于X射線源裝置6和探測器4之間放置在調(diào)節(jié)臺5的臺面上。調(diào)節(jié)臺5、X射線源臺7和旋轉臺設置在光學平臺10上。在調(diào)節(jié)臺5和X射線源臺7之間為旋轉臺，旋轉臺包括底座81和水平的臺面82。
[0038]如圖2所示，S代表光源，中心射線沿X軸傳播，XYZ坐標系是以中心射線和旋轉軸建立的空間坐標，O為原點。UV坐標系是以實際探測器的中心行和中心列建立的平面坐標系，理想情況下，該平面平行于Υ0Ζ，且O2位于X軸上，U平行于Y，V平行于Z。待調(diào)整的探測器位于VO2U平面，O2為待調(diào)整的探測器的成像中心。
[0039]在本實施例中，校正板的材料采用鋁板，通孔的分布為7X7的方形陣列。
[0040]圖3為幾種探測器的幾何誤差情況的示意圖。其中，(a)和(b)為探測器在XOZ平面的投影，如圖3 (a)所示，探測器繞U軸旋轉Θ ;如圖3 (b)所示，探測器的成像中心O2距沿V軸距離O相差AV。圖(c)和(d)為探測器在XOY平面的投影，如圖3 (c)所示，探測器繞V軸旋轉β ;如圖3 (d)所示，探測器的成像中心O2距沿U軸距離O相差AU。如圖3Ce)所示，探測器繞X軸旋轉Π，對于這種幾何位置的偏移，由于錐束射線對平行孔陣列投影的影響關于中心射線投影位置對稱，在投影陣列中無可觀測變化，可通過其他方式調(diào)節(jié)。
[0041]如圖4所示，校正板I為平板狀，正面101與背面102平行，并且垂直于底面103。校正板I上設置有多個通孔2，形成通孔陣列，通孔2為圓形，每個通孔的尺寸相同，并且軸向平行。通孔的分布包括在中心的中心孔201，并且通孔的分布包括互相垂直的且包含中心孔的主水平行203和主豎直列202。中心孔201所在的行為主水平行203，中心孔201所在的列為主豎直列202，主水平行203和主豎直列202互相垂直，主水平行203和主豎直列202的相交處為中心孔201 ;主水平行203平行于底面103，主豎直列202垂直于底面103。通孔的分布是對稱的。在本實施例中，采用IOmm厚度的鋁板，通孔直徑為1_。
[0042]光源S發(fā)射錐束射線，照射在校正板I上，射線透過校正板I的通孔2投影到探測器上，形成投影陣列3，如圖5所示，中心孔201的投影斑301，主水平行形成投影斑303，主豎直列形成投影斑302。圖5所示的為整個系統(tǒng)理想情況下的投影陣列，投影斑303的長軸方向豎直，投影斑302長軸方向水平，投影斑301為標準最大圓形，最終的目的就是使校正板I的投影達到如圖5所示的效果，那探測器的校正就完成了。在初始的情況下，投影斑302、301、303的形狀和外圍的投影斑類似。
[0043]本實施例的錐束CT系統(tǒng)探測器幾何校正方法，包括以下步驟:
[0044]I)將探測器4放置在調(diào)節(jié)臺5的臺面上，將校正板I放置在調(diào)節(jié)臺5上，位于X射線源裝置6和探測器4之間并緊貼探測面，校正板的底面103位于調(diào)節(jié)臺5的水平的臺面，校正板的正面101與探測面UO2V平行，并且中心孔201在探測面的中心O2附近。[0045]2)X射線源裝置發(fā)射錐束射線，照射在校正板I上，射線透過校正板的通孔投影到探測器上，形成投影陣列3，根據(jù)中心孔201的投影形成投影斑301的位置，分別沿U軸、V軸方向調(diào)節(jié)校正板，通過在調(diào)節(jié)臺5上平推校正板調(diào)節(jié)校正板沿U軸的位移，并通過在校正板I與調(diào)節(jié)臺5之間設置墊片調(diào)節(jié)校正板沿V軸的位移，使投影斑301的中心與探測面的中心O2重合。例如，當投影斑301在平面UO2V內(nèi)的第一象限內(nèi)時，根據(jù)其中心與U軸、V軸距離，調(diào)節(jié)校正裝置相對于探測器分別向-V、_U方向移動相應距離，再次投影觀察投影斑301位置，繼續(xù)調(diào)節(jié)，直至投影斑301落在探測面的中心02。此時，中心孔201的中心軸過探測面的中心02。其他情況同理調(diào)節(jié)。
[0046]3)校正板1與探測器4的相對位置保持不變，通過調(diào)整調(diào)節(jié)臺5來調(diào)節(jié)探測器4和校正板1的水平和豎直位置，使中心射線位于探測面的中心:
[0047]探測器的位移偏差分別如圖3中沿U軸方向位移Δy探測器沿V軸方向位移ΔΖ。在投影陣列3中尋找長軸水平的投影斑行，以及長軸豎直的投影斑列，在一幅投影種，只能找到惟一的一行和惟一的一列。根據(jù)長軸水平的一行投影斑和長軸豎直的一列投影斑，分別沿U軸和V軸方向調(diào)節(jié)探測器，使主豎直列的投影斑302和主水平行的投影斑的長軸分別水平和豎直。例如，當長軸水平的投影斑位于投影斑302右側時，根據(jù)其與投影斑302沿U軸的間距，即探測器沿U軸方向位移△ Y，調(diào)節(jié)探測器沿U方向移動相應距離，再次投影觀察投影斑302形狀，繼續(xù)調(diào)節(jié)，直至投影斑302的長軸沿水平方向；同理調(diào)節(jié)探測器沿V軸方向位置，使投影斑303的長軸沿豎直方向。此時，中心射線通過中心孔201打在探測面的中心02。其他情況同理調(diào)節(jié)。
[0048]需說明，由于探測面外轉角也會對投影陣列3產(chǎn)生影響，如圖2中探測器繞U軸旋轉角Θ會導致投影陣列3產(chǎn)生V軸方向壓縮，而探測器繞V軸旋轉角β會導致投影陣列3產(chǎn)生U軸方向壓縮，但以上壓縮效果對各投影斑長軸方向不起決定性作用，即對探測器的位移和面外轉角的調(diào)節(jié)相互獨立。
[0049]4)調(diào)節(jié)探測器的面外角度偏差，使中心孔的投影斑301為標準的最大圓形，主水平行的投影斑303的長軸大小關于中心孔的投影斑所在列方向對稱相等；同樣的，主豎直列的投影斑302的長軸大小關于中心孔的投影斑所在行方向對稱相等；同時其他投影斑的長軸方向和大小關于中心孔的投影斑所在行和列方向軸對稱分布，且關于中心孔的投影斑的中心對稱分布，此時中心射線垂直于探測面，投影陣列3如圖5所示。
[0050]上面的實施例在校正探測面的幾何位置時，先使中心射線位于探測面的中心，后調(diào)節(jié)中心射線與探測面垂直。探測面的幾何位置校正，還可以通過先校正中心射線使其與探測面垂直，后調(diào)節(jié)中心射線入射到探測面的中心。并且，還可以進一步的對旋轉臺的旋轉軸進行調(diào)節(jié)，具體的校正方法包括以下步驟:
[0051]1)將探測器4放置在調(diào)節(jié)臺5的臺面上，將校正板I放置在調(diào)節(jié)臺5上位于X射線源裝置6和探測器4之間，校正板I位于探測器4之間可以有一定的距離，不需要緊貼探測面，校正板的底面103位于調(diào)節(jié)臺的水平的臺面，校正板的正面101與探測面UO2V平行，并且中心孔201在探測面的中心O2附近。
[0052]2)調(diào)節(jié)探測器位移，使中心射線穿過中心孔201垂直入射到探測面上:在投影陣列3中尋找長軸水平的投影斑行，以及長軸豎直的投影斑列，在一幅投影中，只能找到惟一的一行和惟一的一列。根據(jù)長軸水平的一行投影斑和長軸豎直的一列投影斑分別沿U軸和V軸方向調(diào)節(jié)探測器，使主豎直列的投影斑302和主水平行的投影斑303的長軸分別水平和豎直。例如，當長軸水平的投影斑位于投影斑302右側時，根據(jù)其與投影斑302沿U軸的間距，即探測器沿U軸方向位移△ Y，調(diào)節(jié)探測器沿U方向移動相應距離，再次投影觀察投影斑302形狀，繼續(xù)調(diào)節(jié)，直至投影斑302的長軸沿水平方向；同理調(diào)節(jié)探測器沿V軸方向位置，使投影斑303的長軸沿豎直方向，此時，中心射線通過中心孔201打在探測面的中心
02。其他情況同理調(diào)節(jié)。
[0053]3)調(diào)節(jié)探測器的面外角度偏差，使中心射線垂直于探測面:
[0054]探測器的面外角度偏差分別為圖3中探測器繞U軸旋轉角Θ、探測器繞V軸旋轉角β。觀察投影斑301的形狀，若其長軸方向沿U軸或V軸方向，則調(diào)節(jié)探測器繞U軸或V軸轉角，使投影斑301為標準最大圓形。同時，可通過觀察位于中心行或中心列上關于投影斑301對稱位置的投影斑的長軸是否相等，來輔助判斷調(diào)節(jié)后探測器的面外角度是否已調(diào)節(jié)完畢。
[0055]例如，當投影斑301的長軸方向沿U軸，表明探測器存在繞U軸旋轉角Θ，此時觀察中心列上關于投影斑301對稱的投影斑304和305長軸是否相等，若投影斑304的長軸大于投影斑305長軸，表明角度Θ是由探測器沿逆時針方向繞U軸旋轉產(chǎn)生，則沿順時針方向調(diào)節(jié)探測器繞U軸旋轉適當角度，再次觀察投影斑301的長軸方向及投影斑304和305的長軸是否相等，若投影斑304的長軸小于投影斑305的長軸，則沿逆時針方向調(diào)節(jié)探測器繞U軸旋轉適當角度。如此反復，直至投影斑301為標準圓形，且投影斑304和305的長軸相等。此時探測器繞U軸旋轉角度Θ 調(diào)節(jié)完畢。同理調(diào)節(jié)探測器繞V軸旋轉角β。其他情況同理調(diào)節(jié)。
[0056]需說明，由于探測面外轉角也會對投影陣列3產(chǎn)生影響，如圖2中探測器繞U軸旋轉角Θ會導致投影陣列3產(chǎn)生V軸方向壓縮，而探測器繞V軸旋轉角β會導致投影陣列3產(chǎn)生U軸方向壓縮，但以上壓縮效果對各投影斑長軸方向不起決定性作用，即對探測器的位移和面外轉角的調(diào)節(jié)相互獨立。
[0057]4)調(diào)節(jié)探測器，使中心射線垂直射入探測面的中心:
[0058]由步驟3可以獲取中心射線在探測器4上的投影坐標，根據(jù)該投影坐標值計算出中心射線與探測器4的中心在U，V方向上的偏移量，調(diào)整調(diào)節(jié)臺以調(diào)節(jié)探測器的位置，使中心射線垂直射入探測器中心。例如，當投影斑301在平面UOV內(nèi)的第一象限內(nèi)時，根據(jù)其中心與U軸、V軸距離，調(diào)節(jié)探測器分別向V、U方向移動相應距離即可，此時，中心射線垂直射入探測面的中心，投影陣列3如圖5所示。
[0059]5)以上調(diào)整完中心射線垂直于探測面入射到探測面的中心后，去掉校正板，將校正桿9放置在旋轉臺的水平的臺面82的任意位置上，旋轉臺旋轉一周，從而在探測面上獲得校正桿9旋轉一周的投影，投影為關于豎直軸對稱的四邊形，四邊形的對稱軸就是旋轉軸的投影，通過旋轉軸的投影與探測面的中心的距離，調(diào)整旋轉臺的底座81，從而將旋轉臺的旋轉軸調(diào)整到中心射線上。分兩種情況:
[0060](a)校正桿豎直放置在水平的臺面82上，通過讓旋轉臺旋轉一周，獲得校正桿9的多角度投影，是一矩形，如圖7 (a)所示。通過尋找投影在U方向上距離V軸最遠的距離，例如校正桿9在U正方向最遠距離為50個像素大小,在U的負方向距V軸最遠距離為30個像素，這樣我們就可以得知旋轉軸沿著Y軸正方向有便宜誤差，然后調(diào)節(jié)旋轉臺的底座81使其沿著Y軸的反方向移動(50-30)/4*pixel_size。其中pixel_size是探測器的像素大小，如探測器像素大小74.Sum.重復試驗2~3次即可把旋轉臺調(diào)節(jié)到理想位置。
[0061](b)若校正桿9沒有放置豎直，則其投影就如圖7 (b)所示，是一等腰梯形。等腰梯形的最遠的兩端是傾斜的直線，但是校正方法基本一樣，我們通過尋找距離V軸最遠的直線，然后畫出他們的對稱軸，這樣就可算出偏移量AU，然后調(diào)節(jié)旋轉臺可調(diào)底座系統(tǒng)使其沿著Y軸的反方向移動AU/4，重復試驗2~3次即可把旋轉軸調(diào)節(jié)到理想位置。
[0062]最后需要注意的是，公布實施方式的目的在于幫助進一步理解本發(fā)明，但是本領域的技術人員可以理解:在不脫離本發(fā)明及所附的權利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換和修改都是可能的。因此，本發(fā)明不應局限于實施例所公開的內(nèi)容，本發(fā)明要求保護的范圍以權利要求書界定的范 圍為準。
【權利要求】
1.一種錐束CT系統(tǒng)探測器幾何校正裝置，其特征在于，所述校正裝置包括:校正板(I)、探測器(4)、調(diào)節(jié)臺(5)、X射線源裝置(6)和X射線源臺(7);其中，所述探測器(4)的探測面與底面垂直；所述校正板(I)為平板狀，正面與背面平行，并且垂直于底面；所述調(diào)節(jié)臺(5)包括調(diào)節(jié)裝置和安裝在調(diào)節(jié)裝置上的水平的臺面；所述X射線源臺(7)和調(diào)節(jié)臺分別位于兩端，所述X射線源裝置(6)位于X射線源臺(7)上；所述探測器(4)的底面放置在調(diào)節(jié)臺(5)的水平的臺面上，校正板(I)位于X射線源裝置(6)和探測器(4)之間放置在調(diào)節(jié)臺(5 )的臺面上；所述校正板(I)上設置有多個通孔(2 )，形成通孔陣列，通孔(2 )為圓形，每個通孔的尺寸相同，并且軸向平行。
2.如權利要求1所述的校正裝置，其特征在于，所述校正板的通孔陣列包括在中心的中心孔(201)，并且包括互相垂直的且包含中心孔的主水平行(203)和主豎直列(202);所述中心孔所在的行為主水平行，中心孔所在的列為主豎直列，主水平行和主豎直列互相垂直，主水平行和主豎直列的相交處為中心孔；所述主水平行(203)平行于底面(103)，所述主豎直列(202)垂直于底面(103)。
3.如權利要求1所述的校正裝置，其特征在于，所述校正板(I)的厚度與通孔的直徑成正比。
4.如權利要求1所述的校正裝置，其特征在于，所述校正板(I)的線性衰減系數(shù)與板的厚度成反比。
5.如權利要求1所述的校正裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)臺(5)沿三個互相垂直的軸線移動，并繞三個互相垂直的軸線轉動。
6.如權利要求1所述的校正裝置，其特征在于，所述X射線源臺(7)沿三個互相垂直的軸線移動，并繞三個互相垂直的軸線轉動。
7.如權利要求1所述的校正裝置，其特征在于，進一步包括旋轉臺(81和82)，所述旋轉臺位于調(diào)節(jié)臺(5)和X射線源臺(7)之間，所述旋轉臺的臺面(82)平行于中心射線。
8.—種錐束CT系統(tǒng)探測器幾何校正方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將探測器放置在調(diào)節(jié)臺的臺面上，將校正板緊貼探測面放置在調(diào)節(jié)臺上； 2)在X射線源裝置中，從X射線焦點發(fā)射錐束射線，照射在校正板上，射線透過校正板的通孔陣列投影到探測器上，在探測器上形成投影陣列，根據(jù)投影陣列來調(diào)整校正板與探測器的相對位置，使中心孔的投影斑位于探測面的中心，從而中心孔的中心和探測面的中心重合； 3)校正板與探測器的相對位置保持不變，通過調(diào)整調(diào)節(jié)臺，調(diào)節(jié)探測器和校正板的水平和豎直位置，使主水平行的投影斑的長軸都沿豎直方向，而主豎直列的投影斑的長軸都沿豎直方向，從而中心射線入射到探測面的中心； 4)調(diào)節(jié)探測器的面外角度偏差，通過調(diào)整調(diào)節(jié)臺調(diào)節(jié)探測器繞水平軸和豎直軸的旋轉角度，使中心孔的投影斑為標準的圓形，此時中心射線垂直于探測面入射到探測面的中心。
9.一種錐束CT系統(tǒng)探測器幾何校正方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將探測器放置在調(diào)節(jié)臺的臺面上，將校正板放置在調(diào)節(jié)臺上位于X射線源裝置和探測器之間； 2)在X射線源裝置中，從X射線焦點發(fā)射錐束射線，照射在校正板上，射線透過校正板的通孔陣列投影到探測器上，在探測器上形成投影陣列，根據(jù)投影陣列來調(diào)整校正板與探測器的相對位置，使主水平行的投影斑位于投影陣列的中心行，并且主豎直列的投影斑位于投影陣列的中心列，從而中心射線透過中心孔的中心照射在探測器上； 3)校正板與探測器的相對位置保持不變，調(diào)整調(diào)節(jié)臺，調(diào)節(jié)探測器的面外角度偏差，使中心孔的投影斑為標準最大圓形，并通過觀察主水平行或主豎直列的投影斑的長軸是否相等來輔助判斷，從而中心射線垂直于探測面； 4)得到中心射線在探測面上的投影坐標，根據(jù)投影坐標值計算出中心射線在探測面上的偏移量，調(diào)整調(diào)節(jié)臺，使中心射線的坐標位于探測面的中心，此時中心射線垂直于探測面入射到探測面的中心。
10.如權利要求8或9所述的校 正方法，其特征在于，進一步包括旋轉臺位置的調(diào)節(jié)，在完成探測器的幾何位置校正后，移走校正板，將校正桿放置在旋轉臺上，根據(jù)校正桿在探測面上的投影，來調(diào)整旋轉臺的位置，從而使旋轉臺的旋轉軸與X射線焦點和探測面的中心共面，并且X射線焦點與探測面的中心連線與旋轉軸垂直。
【文檔編號】A61B6/03GK103735282SQ201410004837
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月6日 優(yōu)先權日:2014年1月6日
【發(fā)明者】任秋實, 周坤, 李 真, 黃益星, 呂江超, 田澗, 姜喆, 楊昆 申請人:北京大學