用于錐束ct系統(tǒng)幾何位置校正的校正系統(tǒng)及其校正方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于錐束CT系統(tǒng)幾何位置校正的校正系統(tǒng)及其校正方法。本發(fā)明的定位裝置、準(zhǔn)直裝置和軸調(diào)節(jié)裝置；其中，定位裝置包括支撐體、第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記，第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記的形狀和尺寸相同，平行設(shè)置在支撐體上定位裝置貼放在射線源前；準(zhǔn)直裝置包括通孔板和支撐架，通孔板的中心具有通孔，通孔板通過支撐架放置在探測器前；軸調(diào)節(jié)裝置包括校正桿和基座，校正桿設(shè)置在基座上，軸調(diào)節(jié)裝置放置在旋轉(zhuǎn)臺上。本發(fā)明的校正系統(tǒng)，先確定中心射線的位置，再進(jìn)行探測器的幾何位置誤差的調(diào)節(jié)，使中心射束在探測器上的位置和探測器的面外旋轉(zhuǎn)角相對獨(dú)立出來，降低了幾何校正的調(diào)節(jié)難度，達(dá)到了快速調(diào)節(jié)錐束CT系統(tǒng)的目的。
【專利說明】用于錐束CT系統(tǒng)幾何位置校正的校正系統(tǒng)及其校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，具體涉及一種用于錐束CT系統(tǒng)幾何位置校正的校正系統(tǒng)及其校正方法。
【背景技術(shù)】[0002]電子計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描技術(shù)CT (Computed Tomography)在目前核醫(yī)學(xué)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(lǐng)域，CT為其他模態(tài)提供了結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(zhuǎn)軸與中心射線共面垂直正交。因此對三維錐束CT進(jìn)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(jī)玻璃板的四個頂點(diǎn)，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(guān)系即可依次計(jì)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(jì)算的，并且有的操作要求很難實(shí)現(xiàn)，比如要求射線源中心射線垂直射向四個點(diǎn)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(shí)際上由于射線源焦點(diǎn)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(jìn)行幾何參數(shù)校正。然而該方法中投影與原鋼珠的對應(yīng)關(guān)系很容易混淆。
[0006]專利CN202104929U改進(jìn)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(yīng)關(guān)系更加明確，同時該方法在計(jì)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(zhuǎn)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(xué)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(zhuǎn)臺上放置一個鋼珠，經(jīng)360度旋轉(zhuǎn)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(guān)系，即可通過非線性最小二乘法對幾何參數(shù)進(jìn)行擬合估計(jì)，從而達(dá)到一次性求解所有幾何參數(shù)的目的。該方法在公式推導(dǎo)過程中進(jìn)行了過多的假設(shè)，如探測器無面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，無面外旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸無角度誤差，只有偏移誤差等，因而對于實(shí)際情況并不適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種用于錐束CT系統(tǒng)幾何位置校正的校正系統(tǒng)及其校正方法，可實(shí)現(xiàn)中心射線位置的確定，從而可以快速調(diào)節(jié)錐束CT系統(tǒng)幾何誤差。
[0010]本發(fā)明的一個目的在于提供一種用于錐束CT系統(tǒng)幾何位置校正的校正系統(tǒng)。
[0011]本發(fā)明的用于錐束CT系統(tǒng)幾何位置校正的校正系統(tǒng)包括:定位裝置、準(zhǔn)直裝置和軸調(diào)節(jié)裝置；其中，定位裝置包括支撐體、第一對準(zhǔn)標(biāo)記和第二對準(zhǔn)標(biāo)記，第一對準(zhǔn)標(biāo)記和第二對準(zhǔn)標(biāo)記的形狀和尺寸相同，平行設(shè)置在支撐體上，定位裝置貼放在射線源前；準(zhǔn)直裝置包括通孔板和支撐架，通孔板的中心具有通孔，通孔板通過支撐架放置在探測器前，通孔的軸垂直于探測器；軸調(diào)節(jié)裝置包括校正桿和基座，校正桿設(shè)置在基座上，軸調(diào)節(jié)裝置放置在旋轉(zhuǎn)臺上。
[0012]錐束CT系統(tǒng)包括探測器、旋轉(zhuǎn)臺、射線源、探測器臺、可調(diào)底座和射線源臺；其中，探測器臺、可調(diào)底座和射線源臺位于同一直線上；射線源臺和探測器臺分別位于兩端，射線源位于射線源臺上；探測器放置在探測器臺上；可調(diào)底座位于探測器臺和射線源臺之間，旋轉(zhuǎn)臺設(shè)置在可調(diào)底座上。
[0013]探測器臺具有6個自由度，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(zhuǎn)動。射線源臺 具有6個自由度，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(zhuǎn)動。可調(diào)底座具有3個自由度，能夠沿三個互相垂直的軸線移動。
[0014]定位裝置貼放在射線源前，用于確定中心射線的位置，并且用于調(diào)節(jié)探測器的位移誤差，使中心射線入射到探測器的成像中心。第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記的中心的連線平行于中心射線。定位裝置的第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記采用衰減系數(shù)較大的材料，如鎢、銅、鉛和鋯等；支撐體采用衰減系數(shù)較低的材料，如有機(jī)玻璃等；第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記采用的材料的衰減系數(shù)大于支撐體的衰減系數(shù)。
[0015]準(zhǔn)直裝置放置在探測器前，用于調(diào)節(jié)探測器的面外角度誤差。通孔板需要具有一定的厚度，且采用衰減系數(shù)較大的材料，如鉛、鋼、鐵和銅等，以滿足對通孔板進(jìn)行投影時能夠得到通孔的投影，即在投影上能夠清晰分辨出通孔的投影斑的邊緣。通孔板的厚度與通孔的孔徑成正比，而通孔板的線性衰減系數(shù)與通孔板的厚度成反比。
[0016]軸調(diào)節(jié)裝置放置在旋轉(zhuǎn)臺上，根據(jù)軸調(diào)節(jié)裝置在探測器上的投影，來調(diào)整旋轉(zhuǎn)臺的位置，從而使旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸與中心射線共面。軸調(diào)節(jié)裝置采用衰減系數(shù)較大的材料，如鉛、鋼、鐵和銅等。
[0017]本發(fā)明的另一個目的在于提供一種用于錐束CT系統(tǒng)幾何位置校正的校正方法。
[0018]本發(fā)明的用于錐束CT系統(tǒng)幾何位置校正的校正方法，包括以下步驟:
[0019]I)確定中心射線:
[0020]a)將定位裝置貼放在射線源前，從射線源發(fā)射錐束射線，透過定位裝置投影到探測器上；[0021]b)調(diào)節(jié)定位裝置在射線源前的位置，使第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記在探測器上的投影的中心重合，此時中心射線經(jīng)過第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記的中心；
[0022]2)調(diào)節(jié)探測器的位移偏差:
[0023]中心射線經(jīng)過第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記的中心，則第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記在探測器上的投影中心就是中心射線在探測器上的位置，根據(jù)第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記的投影中心在探測器上的像素點(diǎn)的位置，通過探測器臺調(diào)整探測器的位置，將探測器的成像中心移動至第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記的投影的中心，中心射線入射至探測器的成像中心，此時探測器不存在位移
偏差;
[0024]3)調(diào)節(jié)探測器的面外角度誤差:
[0025]a)將準(zhǔn)直裝置放置在探測器前，并且通孔板緊貼探測器，通孔的軸垂直于探測器，調(diào)整通孔板的位置，使通孔的中心位于探測器的成像中心，將定位裝置從射線源上拆除；
[0026]b)對準(zhǔn)直裝置進(jìn)行投影，觀察通孔在探測器上的投影，通過探測器臺調(diào)整探測器的角度，使通孔在探測器上的投影為規(guī)則的圓形，此時探測器不存在面外角度偏差；
[0027]4)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸；
[0028]將準(zhǔn)直裝置拆卸下來，將軸調(diào)節(jié)裝置放置在旋轉(zhuǎn)臺上，旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)一周，對校正桿進(jìn)行投影，投影的形狀為關(guān)于豎直軸對稱的四邊形，四邊形的對稱軸就是旋轉(zhuǎn)軸的投影，根據(jù)校正桿在探測器上的投影，通過可調(diào)底座調(diào)整旋轉(zhuǎn)臺的位移，使探測器的成像中心落在校正桿的投影的對稱軸上，此時旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸與中心射線共面。
[0029]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0030]現(xiàn)有技術(shù)中的幾何校正在校正過程中，若干個幾何校正參數(shù)會同時發(fā)生改變，從而增加了校正的難度。本發(fā)明所采用的校正系統(tǒng)和方法，使中心射束在探測器上的位置和探測器的面外旋轉(zhuǎn)角相對獨(dú)立出來，降低了幾何校正的調(diào)節(jié)難度，達(dá)到了快速調(diào)節(jié)錐束CT系統(tǒng)的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明的維束CT系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0032]圖2為本發(fā)明的錐束CT系統(tǒng)的原理示意圖；
[0033]圖3為幾種探測器的幾何位置誤差情況的示意圖，其中，(a)和(b)為探測器在XZ平面的投影，(C)和(d)為探測器在XY平面的投影，Ce)為探測器在YZ平面的投影；
[0034]圖4為本發(fā)明的用于錐束CT系統(tǒng)幾何位置校正的校正系統(tǒng)的一個實(shí)施例的示意圖，其中，Ca)為定位裝置的示意圖，(b)為準(zhǔn)直裝置的示意圖，(C)為軸調(diào)節(jié)裝置的示意圖；
[0035]圖5為本發(fā)明的校正系統(tǒng)的定位裝置的投影的示意圖，其中，(a)為中心射線沒有經(jīng)過第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記的中心時，第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記的投影的原理圖，(b)為中心射線經(jīng)過第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記的中心時，第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記在探測器上的投影的示意圖；
[0036]圖6為本發(fā)明的用于錐束CT系統(tǒng)幾何位置校正的校正方法的流程示意圖；
[0037]圖7為本發(fā)明的幾何校正系統(tǒng)的軸調(diào)節(jié)裝置在探測器上的投影的示意圖，其中，Ca)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(shí)施方式】[0038]下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0039]如圖1所示，本實(shí)施例的錐束CT系統(tǒng)包括探測器1、旋轉(zhuǎn)2臺、射線源3、探測器臺
4、可調(diào)底座5和射線源臺6 ;其中，探測器臺4、可調(diào)底座5和射線源臺6位于同一直線安裝在光學(xué)平臺10上；射線源臺6和探測器臺4分別位于兩端，探測器I放置在探測器臺4上，射線源3位于射線源臺6上；可調(diào)底座5位于探測器臺4和射線源臺6之間，旋轉(zhuǎn)臺2設(shè)置在可調(diào)底座5上。
[0040]在本實(shí)施例中，光學(xué)平臺10的臺面平面度為0.10mm/m2，表面均勻分布標(biāo)準(zhǔn)M6螺孔。探測器I的像素大小為74.8um，像素陣列為1944X 1536。旋轉(zhuǎn)臺2通過可調(diào)底座5固定在光學(xué)平臺10上，可調(diào)底座5安裝有電機(jī)，可通過電腦控制旋轉(zhuǎn)角度，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)、間斷旋轉(zhuǎn)，最小步進(jìn)值0.5度。射線源3為點(diǎn)源，焦斑尺寸為40um。探測器臺4和射線源臺6分別能夠通過螺旋鈕實(shí)現(xiàn)6個自由度的調(diào)節(jié)，包括沿X、Y和Z軸方向位移調(diào)節(jié)和繞X、Y和Z軸方向角度，調(diào)節(jié)精度為0.02mm?？烧{(diào)底座5用于固定和調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臺2，由于旋轉(zhuǎn)臺2的角度誤差可歸結(jié)至探測器I的角度誤差Π，故可調(diào)底座只需實(shí)現(xiàn)3個自由度的調(diào)節(jié)，即沿X、Y和Z軸方向的位移調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)精度為0.02mm。
[0041]如圖2所示，S代表光源，中心射線沿X軸傳播，XYZ坐標(biāo)系是以中心射線和旋轉(zhuǎn)軸建立的空間坐標(biāo)，O為原點(diǎn)。UV坐標(biāo)系是以實(shí)際探測器的成像中心行和中心列建立的平面坐標(biāo)系，理想情況下，該平面平行于YOZ，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。
[0042]由于人工安裝精度有限，錐束CT系統(tǒng)基本上都存在一定的幾何位置偏差，這些偏差可以分為三個部分:射線源的偏差，旋轉(zhuǎn)臺的偏差以及探測器的偏差。這三個部分可以歸結(jié)為探測器的5個參數(shù)誤差 :位移誤差Λ V、Λ u和面外角度誤差β (俯仰角)、θ (側(cè)轉(zhuǎn)角)以及面內(nèi)角度誤差H。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(zhuǎn)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M。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(zhuǎn)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A(yù)U。如圖3 (e)所示，探測器繞X軸旋轉(zhuǎn)Π，對于這種面內(nèi)旋轉(zhuǎn)角度的調(diào)節(jié)，可歸結(jié)為旋轉(zhuǎn)軸的調(diào)節(jié)。
[0043]如圖4 (a)所示，定位裝置A包括支撐體A3、第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記Al和Α2，在本實(shí)施例中，支撐體A3為具有兩個互相平行的表面的平板，第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記的形狀和尺寸相同，分別鑲嵌在支撐體A3的互相平行的表面上，并且二者中心的連線平行于支撐體的底面并垂直于所在的表面。第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記Al和A2分別為細(xì)絲圓環(huán)，在細(xì)絲圓環(huán)的內(nèi)部設(shè)有兩個相互正交的細(xì)絲。第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記Al和A2的中心的連線平行于支撐體的底面并垂直于支撐體的相互平行的表面，使得第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記Al和A2的中心的連線平行于中心射線。本實(shí)施例中,第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記Al和A2的中心為細(xì)絲圓環(huán)的圓心，也就是相互正交的細(xì)絲的交叉點(diǎn)。
[0044]如圖4 (b)所示,準(zhǔn)直裝置B包括通孔板BI和支撐架B3,通孔板BI的中心具有通孔B2。如圖4 (c)所示，軸調(diào)節(jié)裝置C包括校正桿Cl和基座C2。
[0045]本實(shí)施例的用于錐束CT系統(tǒng)幾何位置校正的校正方法，包括以下步驟:
[0046]I)確定中心射線:[0047]a)將定位裝置A貼放在射線源3前，如圖6 Ca)所示，從射線源發(fā)射錐束射線，透過定位裝置A投影到探測器I上；
[0048]b)觀察在探測器上獲取的圖像，若兩個細(xì)絲圓環(huán)的圓心重合，即正交細(xì)絲的交叉點(diǎn)，表明中心射線在兩個圓心所確定的直線上；若兩個細(xì)絲圓環(huán)的圓心不重合，則表明中心射線不經(jīng)過兩個圓心。
[0049]例如，在豎直方向上，若投影在兩個圓心所確定直線以下，則獲取的圖像所具有的位置關(guān)系如圖5 (a)所示。11為探測器平面，Al’為射線經(jīng)過第一對準(zhǔn)標(biāo)記Al (根據(jù)三角形相似原理，投影直徑較大)的中心投影，A2’為射線經(jīng)過第二對準(zhǔn)標(biāo)記A2 (投影直徑較小，兩個圓的投影直徑不同方便區(qū)別)的中心投影，第二對準(zhǔn)標(biāo)記A2的投影A2’在第一對準(zhǔn)標(biāo)記Al的投影Al’的下部。此時，降低定位裝置A的高度可減小Al’和A2’之間的距離。反復(fù)調(diào)節(jié)，可使Al’和A2’在同一高度。同理，若投影在兩個圓心所確定直線以上，降低定位裝置A的高度，可使Al’和A2’在同一高度。至于左右方向上的調(diào)節(jié)同理。調(diào)節(jié)定位裝置A在射線源前的位置，直至第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記在探測器上的投影的中心重合，如圖5 (b)所示。
[0050]此時，中心射線經(jīng)過第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記的中心，并且第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記的中心在探測器上的投影就是中心射線在探測器上的位置。
[0051]2)調(diào)節(jié)探測器的位移偏差Λ V和Λ u:
[0052]中心射線經(jīng)過第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記的中心，則第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記在探測器上的投影的中心就是中心射線入射到探測器上的位置，根據(jù)第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記的投影中心在探測器像素點(diǎn)的位置，通過探測器臺調(diào)整探測器的位置，將探測器的成像中心移動至第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記的投影的中心。
[0053]例如，讀出第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記的中心的坐標(biāo)，探測器的成像中心的坐標(biāo)為(像素行數(shù)/2，像素列數(shù)/2)，根據(jù)兩個坐標(biāo)的差值，可以反復(fù)調(diào)節(jié)探測器臺以調(diào)整探測器的位置，使兩坐標(biāo)重合。
[0054]此時，中心射線入射至探測器的成像中心，此時探測器不存在位移偏差。
[0055]3)調(diào)節(jié)探測器的面外角度誤差β和Θ:
[0056]a)將準(zhǔn)直裝置B放置在探測器I前，并且通孔板緊貼探測器，通孔的軸垂直于探測器，調(diào)整通孔板的位置，使通孔的中心位于探測器的成像中心，將定位裝置從射線源上拆除，如圖6 (b)所示；
[0057]b)對準(zhǔn)直裝置進(jìn)行投影，觀察通孔在探測器上的投影，若不存在探測器角度誤差β和Θ，則投影為一個規(guī)則的圓形。若存在任意一個角度誤差，則該投影區(qū)域就出呈現(xiàn)出一個橢圓形。
[0058]例如，調(diào)節(jié)俯仰角度誤差β時，通過探測器臺調(diào)整探測器的俯仰角度，投影成像，讀取橢圓豎直長軸方向在探測器上所占用像素?cái)?shù)。當(dāng)像素?cái)?shù)達(dá)到最大時，表明此時已經(jīng)基本消除了俯仰角度誤差β。同理，通過探測器臺調(diào)整探測器的側(cè)轉(zhuǎn)角度，投影成像，讀取橢圓水平長軸方向在探測器上所占用的像素?cái)?shù)。當(dāng)像素?cái)?shù)達(dá)到最大時，表明此時已經(jīng)基本消除了側(cè)轉(zhuǎn)角度誤差Θ。待這兩個角度調(diào)節(jié)好后，投影為一個規(guī)則的圓形。此時，探測器不存在面外角度偏差。 [0059]4)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸；[0060]將準(zhǔn)直裝置B拆卸下來，將軸調(diào)節(jié)裝置C放置在旋轉(zhuǎn)臺2的水平的臺面的任意位置上，如圖6 (c)所示，旋轉(zhuǎn)臺2旋轉(zhuǎn)一周，對校正桿Cl進(jìn)行投影，投影的形狀為關(guān)于豎直軸對稱的四邊形，四邊形的對稱軸就是旋轉(zhuǎn)軸的投影，根據(jù)校正桿在探測器上的投影，通過可調(diào)底座調(diào)整旋轉(zhuǎn)臺的位移，分兩種情況:
[0061](a)校正桿Cl豎直放置在旋轉(zhuǎn)臺的水平的臺面上，通過讓旋轉(zhuǎn)臺2旋轉(zhuǎn)一周，獲得校正桿Cl的多角度投影，是一矩形。通過尋找投影在U方向上距離V軸最遠(yuǎn)的距離，如圖7 Ca)所示，例如校正桿Cl在U的正方向距V軸最遠(yuǎn)距離為50個像素大小，在U的負(fù)方向距V軸最遠(yuǎn)距離為30個像素，這樣我們就可以得知旋轉(zhuǎn)軸沿著Y軸正方向有誤差，然后調(diào)節(jié)可調(diào)底座5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(fù)試驗(yàn)2~3次即可把旋轉(zhuǎn)臺調(diào)節(jié)到理想位置。
[0062](b)若校正桿Cl沒有放置豎直，投影是一等腰梯形。等腰梯形的最遠(yuǎn)的兩端是傾斜的直線，如圖7 (b)所示，但是校正方法基本一樣，我們通過尋找距離V軸最遠(yuǎn)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(zhuǎn)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(fù)試驗(yàn)2~3次即可把旋轉(zhuǎn)軸調(diào)節(jié)到理想位置。
[0063]此時，旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸與中心射線共面。通過軸調(diào)節(jié)裝置C，旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸與中心射線共面后，面內(nèi)旋轉(zhuǎn)角度就調(diào)節(jié)好了，即此時不存在面內(nèi)旋轉(zhuǎn)角度偏差。
[0064]最后需要注意的是，公布實(shí)施方式的目的在于幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明及所附的權(quán)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(yīng)局限于實(shí)施例所公開的內(nèi)容，本發(fā)明要求保護(hù)的范圍以權(quán)利要求書界定的范圍為 準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于錐束CT系統(tǒng)幾何位置校正的校正系統(tǒng)，所述錐束CT系統(tǒng)包括探測器(I)、旋轉(zhuǎn)臺(2)、射線源(3)、探測器臺(4)、可調(diào)底座(5)和射線源臺(6);其中，所述探測器臺(4)、可調(diào)底座(5)和射線源臺(6)位于同一直線上；所述射線源臺(6)和探測器臺(4)分別位于兩端，所述射線源(3)位于射線源臺(6)上；所述探測器(I)放置在探測器臺(4)上；所述可調(diào)底座(5)位于探測器臺(4)和射線源臺(6)之間，旋轉(zhuǎn)臺(2)設(shè)置在可調(diào)底座(5)上，其特征在于，所述校正系統(tǒng)包括:定位裝置(A)、準(zhǔn)直裝置(B)和軸調(diào)節(jié)裝置(C);其中，所述定位裝置(A)包括支撐體(A3)、第一對準(zhǔn)標(biāo)記和第二對準(zhǔn)標(biāo)記(Al和A2)，第一對準(zhǔn)標(biāo)記和第二對準(zhǔn)標(biāo)記(Al和A2)的形狀和尺寸相同，平行設(shè)置在支撐體(A3)上，定位裝置(A)貼放在射線源(3)前；所述準(zhǔn)直裝置(B)包括通孔板(BI)和支撐架(B3)，通孔板(BI)的中心具有通孔(B2)，通孔板(BI)通過支撐架(B3)放置在探測器(I)前；所述軸調(diào)節(jié)裝置(C)包括校正桿(Cl)和基座(C2)，校正桿設(shè)置在基座上，軸調(diào)節(jié)裝置(C)放置在旋轉(zhuǎn)臺(2)上。
2.如權(quán)利要求1所述的校正系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記(Al和A2)的中心的連線平行于中心射線。
3.如權(quán)利要求1所述的校正系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記(Al和A2)采用的材料的衰減系數(shù)大于支撐體(A3)的衰減系數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的校正系統(tǒng)，其特征在于，所述通孔板(BI)的厚度與通孔的孔徑成正比，所述通孔板(BI)的線性衰減系數(shù)與通孔板(BI)的厚度成反比。
5.如權(quán)利要求3所述的校正系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記的材料采用鎢、銅、鉛和鋯中的一種；支撐體的材料采用有機(jī)玻璃。
6.如權(quán)利要求1所述的校正系統(tǒng)，其特征在于，所述通孔板的材料采用鉛、鋼、鐵和銅中的一種；所述軸調(diào)節(jié)裝置的材料采用鉛、鋼、鐵和銅中的一種。
7.如權(quán)利要求1所述的校正系統(tǒng)，其特征在于，所述支撐體(A3)為具有兩個互相平行的表面的平板，所述第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記(Al和A2)分別鑲嵌在支撐體(A3)的互相平行的表面上，并且二者中心的連線平行于支撐體(A3)的底面并垂直于所在的表面。
8.如權(quán)利要求1所述的校正系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記(Al和A2)分別為細(xì)絲圓環(huán)，在細(xì)絲圓環(huán)的內(nèi)部設(shè)有兩個相互正交的細(xì)絲。
9.一種用于錐束CT系統(tǒng)幾何位置校正的校正方法，其特征在于，所述校正方法包括以下步驟: 1)確定中心射線: a)將定位裝置貼放在射線源前，從射線源發(fā)射錐束射線，透過定位裝置投影到探測器上； b)調(diào)節(jié)定位裝置在射線源前的位置，使第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記在探測器上的投影的中心重合,此時中心射線經(jīng)過第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記的中心； 2)調(diào)節(jié)探測器的位移偏差: 中心射線經(jīng)過第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記的中心，則第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記在探測器上的投影中心就是中心射線在探測器上的位置，根據(jù)第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記的投影中心在探測器上的像素點(diǎn)的位置，通過探測器臺調(diào)整探測器的位置，將探測器的成像中心移動至第一和第二對準(zhǔn)標(biāo)記的投影的中心， 中心射線入射至探測器的成像中心，此時探測器不存在位移偏差；3)調(diào)節(jié)探測器的面外角度誤差: a)將準(zhǔn)直裝置放置在探測器前，并且通孔板緊貼探測器，通孔的軸垂直于探測器，調(diào)整通孔板的位置，使通孔的中心位于探測器的成像中心，將定位裝置從射線源上拆除； b)對準(zhǔn)直裝置進(jìn)行投影，觀察通孔在探測器上的投影，通過探測器臺調(diào)整探測器的角度，使通孔在探測器上的投影為規(guī)則的圓形，此時探測器不存在面外角度偏差； 4)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸； 將準(zhǔn)直裝置拆卸下來，將軸調(diào)節(jié)裝置放置在旋轉(zhuǎn)臺上，旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)一周，對校正桿進(jìn)行投影，投影的形狀為關(guān)于豎直軸對稱的四邊形，四邊形的對稱軸就是旋轉(zhuǎn)軸的投影，根據(jù)校正桿在探測器上的投影，通過可調(diào)底座調(diào)整旋轉(zhuǎn)臺的位移，使探測器的成像中心落在校正桿的投影的對稱軸上，此時旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸與中心射線共面。
10.如權(quán)利要求9所述的校正方法，其特征在于，在步驟4)中，根據(jù)校正桿在探測器上的投影，通過可調(diào)底座調(diào)整旋轉(zhuǎn)臺的位移，分兩種情況: (a)若校正桿豎直放置在旋轉(zhuǎn)臺的水平的臺面上，通過讓旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)一周，獲得校正桿的多角度投影，是一矩形，然后調(diào)節(jié)可調(diào)底座使探測器的成像中心落在矩形的對稱軸上； (b)若校正桿沒有豎直放置在旋轉(zhuǎn)臺的水平的臺面上，通過讓旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)一周，獲得校正桿的多角度投影，是一梯形，然后調(diào)節(jié)可調(diào)底座使探測器的成像中心落在梯形的對稱軸上。
【文檔編號】A61B6/03GK103800032SQ201410081627
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】楊昆, 呂江超, 曾海寧, 周坤, 黃益星, 李 真, 田澗 申請人:北京銳視康科技發(fā)展有限公司