專利名稱：Ct設(shè)備、以及確定探測器中不穩(wěn)定通道的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機X射線斷層成像(Computed Tomography, CT)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種CT設(shè)備、以及一種確定CT設(shè)備的探測器中不穩(wěn)定通道的方法。
背景技術(shù)：
探測器是CT設(shè)備中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(Data Acquisition System, DAS)的關(guān)鍵部件之一，探測器的性能直接影響到CT圖像的質(zhì)量。例如，在CT設(shè)備中，如果探測器的某一通道不穩(wěn)定，則會在重建后的圖像中產(chǎn)生偽影。在現(xiàn)有技術(shù)中，主要涉及如何基于原始數(shù)據(jù)(raw data)檢測探測器的不穩(wěn)定通道和原始數(shù)據(jù)中的缺陷讀數(shù)。迄今為止，還沒有發(fā)現(xiàn)公開的專利申請通過重建后圖像來確定探測器的不穩(wěn)定通道或者原始數(shù)據(jù)中的缺陷讀數(shù)。申請日為1998年11月2日的美國專利申請US6148057A公開了一種用于校準(zhǔn)CT 設(shè)備掃描儀中探測器以補償探測器中微分誤差的裝置和方法。其中，探測器陣列適于接收來自放射源的放射以產(chǎn)生放射線所穿過的對象的掃描數(shù)據(jù)。US6148057A所公開的方法包括在一校準(zhǔn)對象的多個厚度處分別獲得該校準(zhǔn)對象的多組掃描數(shù)據(jù)；識別在該校準(zhǔn)對象的多個厚度處所或得的一探測器通道的掃描數(shù)據(jù)中的誤差；以及，將識別出的誤差擬合為關(guān)于與每個厚度相關(guān)的值得參數(shù)方程式，在隨后對實際對象的掃描期間，使用所述參數(shù)方程式來調(diào)整由該探測器通道所生成的掃描數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提出了一種CT設(shè)備，用以根據(jù)重建后圖像來確定探測器中的不穩(wěn)定通道。本發(fā)明還意欲提出一種根據(jù)重建后圖像來確定探測器中不穩(wěn)定通道的方法。因此，本申請?zhí)峁┝艘环NCT設(shè)備，包括一個CT掃描儀和一個圖像重建裝置，其中， 所述CT掃描儀至少包括一個X射線管和探測器，所述探測器接收來自所述X射線管的X射線，以產(chǎn)生原始數(shù)據(jù)；所述圖像重建裝置根據(jù)所述原始數(shù)據(jù)重建得到重建后圖像；該CT設(shè)備還包括—個條狀偽影檢測裝置，用于檢測重建后圖像中的條狀偽影；和一個不穩(wěn)定通道確定裝置，用于確定所述探測器中與所述條狀偽影對應(yīng)的不穩(wěn)定通道。優(yōu)選地，該CT設(shè)備進(jìn)一步包括一個缺陷讀數(shù)確定裝置，用于根據(jù)所述條狀偽影， 確定原始數(shù)據(jù)中的缺陷讀數(shù)。優(yōu)選地，所述缺陷讀數(shù)確定裝置包括一個位置確定單元，用于確定該缺陷讀數(shù)對應(yīng)的X射線管的位置；和一個缺陷讀數(shù)序數(shù)確定單元，用于由所述X射線管的位置計算該缺陷讀數(shù)的序數(shù)。優(yōu)選地，該CT設(shè)備進(jìn)一步包括一個數(shù)值修改裝置，用于修改所述原始數(shù)據(jù)中與所述不穩(wěn)定通道和所述缺陷讀數(shù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)點的數(shù)值。
優(yōu)選地，所述條狀偽影檢測裝置包括一個梯度圖像生成單元，用于確定所述重建后圖像的內(nèi)接矩形圖像，優(yōu)選為最大的內(nèi)接矩形圖像，并計算所述內(nèi)接矩形圖像在X方向和Y方向的梯度圖像；一個雷登變換單元，用于計算X方向梯度圖像中的最大值和Y方向梯度圖像中的最大值，并對兩者中較大者對應(yīng)的梯度圖像進(jìn)行雷登變換；和一個對應(yīng)單元，用于尋找雷登變換結(jié)果中的最大值，并得到與該最大值對應(yīng)的重建后圖像中的條狀偽影?；蛘?，所述不穩(wěn)定通道確定裝置包括一個距離確定單元，用于確定條狀偽影距離重建后圖像的中心的距離；一個圓心角計算單元，用于計算X射線從CT掃描儀成像空間的中心到條狀偽影所形成的扇形的圓心角；和一個通道序數(shù)確定單元，用于根據(jù)所述圓心角， 確定所述不穩(wěn)定通道的序數(shù)。優(yōu)選地，所述不穩(wěn)定通道確定裝置包括一個距離確定單元，用于確定條狀偽影距離重建后圖像的邊緣的距離；一個圓心角計算單元，用于計算X射線從待檢對象邊緣到條狀偽影所形成的扇形的圓心角；和一個通道序數(shù)確定單元，用于根據(jù)所述圓心角，確定所述不穩(wěn)定通道的序數(shù)。本申請還提供了一種確定探測器中不穩(wěn)定通道的方法，包括檢測重建后圖像中的條狀偽影；確定探測器中與所述條狀偽影對應(yīng)的不穩(wěn)定通道。優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括根據(jù)所述條狀偽影，確定原始數(shù)據(jù)中的缺陷讀數(shù)。優(yōu)選地，所述確定原始數(shù)據(jù)中的缺陷讀數(shù)包括確定該缺陷讀數(shù)對應(yīng)的X射線管的位置；由X射線管的位置，計算該缺陷讀數(shù)的序數(shù)。優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括修改原始數(shù)據(jù)中與所述不穩(wěn)定通道和所述缺陷讀數(shù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)點的數(shù)值。優(yōu)選地，所述修改包括計算所述數(shù)據(jù)點周圍數(shù)據(jù)點的算術(shù)平均值、幾何平均值、 或者加權(quán)平均值，來代替該數(shù)據(jù)點的數(shù)值；或者，利用所述數(shù)據(jù)點周圍任一數(shù)據(jù)點的數(shù)值來代替該數(shù)據(jù)點的數(shù)值。優(yōu)選地，檢測條狀偽影的步驟包括確定所述重建后圖像的內(nèi)接矩形圖像，優(yōu)選為最大的內(nèi)接矩形圖像；計算所述內(nèi)接矩形圖像在X方向和Y方向的梯度圖像；計算X方向梯度圖像中的最大值和Y方向梯度圖像中的最大值，并對兩者中較大者對應(yīng)的梯度圖像進(jìn)行雷登變換；尋找雷登變換結(jié)果中的最大值，并得到與該最大值對應(yīng)的所述重建后圖像中的條狀偽影。優(yōu)選地，確定不穩(wěn)定通道的步驟包括確定條狀偽影距離重建后圖像的中心的距離；計算X射線從CT掃描儀成像空間的中心到條狀偽影所形成的扇形的圓心角；根據(jù)所述圓心角，確定所述不穩(wěn)定通道的序數(shù)。優(yōu)選地，確定不穩(wěn)定通道的步驟包括確定條狀偽影距離重建后圖像的邊緣的距離；計算X射線從待檢對象邊緣到條狀偽影所形成的扇形的圓心角；根據(jù)所述圓心角，確定所述不穩(wěn)定通道的序數(shù)。從上述方案中可以看出，由于本發(fā)明根據(jù)重建后圖像中的條狀偽影確定了探測器中與條狀偽影對應(yīng)的不穩(wěn)定通道，實現(xiàn)了根據(jù)重建后圖像來確定探測器中不穩(wěn)定通道的目的。并且，本發(fā)明可以進(jìn)一步在檢測到條狀偽影時自動地給出錯誤或者警告，使得操作者知曉探測器中存在不穩(wěn)定通道。利用本發(fā)明的CT設(shè)備和確定方法，能夠全部自動化且智能地確定探測器中的不穩(wěn)定通道，而傳統(tǒng)的技術(shù)手段需要通過操作者和軟件的幫助來確定。本發(fā)明不僅能夠找出缺陷讀數(shù)和不穩(wěn)定通道，還能夠進(jìn)一步地減少條狀偽影，并相應(yīng)地提高CT圖像質(zhì)量。


下面將通過參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更清楚本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點，附圖中圖1為利用CT設(shè)備掃描水模得到的重建后圖像的計算機屏幕截圖。圖2為在圖1所示重建后圖像中的內(nèi)接矩形圖像的示意圖。圖3為內(nèi)接矩形圖像在X方向的梯度圖像FX和在Y方向的梯度圖像FY的計算機屏幕截圖。圖4為一梯度圖像的雷登變換結(jié)果的計算機屏幕截圖，其中，橫坐標(biāo)為旋轉(zhuǎn)角度， 縱坐標(biāo)為該梯度圖像對角線的長度，單位為像素點。圖5顯示了檢測到的條狀偽影。圖6為CT掃描儀在XY平面的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為原始數(shù)據(jù)中與不穩(wěn)定通道和缺陷讀數(shù)所對應(yīng)的數(shù)據(jù)點及其周圍數(shù)據(jù)點的示意圖。圖8為根據(jù)修改后的原始數(shù)據(jù)得到的重建后圖像的計算機屏幕截圖。圖9為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的CT設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為條狀偽影檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖11為不穩(wěn)定通道確定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖12為缺陷讀數(shù)確定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖13為數(shù)值修改裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，以下舉實施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，利用CT設(shè)備掃描一個水模(water phantom)得到的重建后圖像來確定探測器中的不穩(wěn)定通道，并進(jìn)一步確定原始數(shù)據(jù)中的缺陷讀數(shù)，從而修改原始數(shù)據(jù)中與不穩(wěn)定通道和缺陷讀數(shù)相對應(yīng)的數(shù)據(jù)點的數(shù)值。該水模為圓柱形，圓柱形底面位于CT掃描儀的XY平面(垂直于病床進(jìn)出方向的平面)，圓柱形的高度方向位于CT掃描儀的Z方向(病床進(jìn)出方向)。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實施例也可以選用其它形狀的水?；蛘咂渌鼟呙鑼ο髞韺嵤┍景l(fā)明的技術(shù)方案。根據(jù)本發(fā)明實施例的方法包括如下步驟步驟SOl，CT掃描儀對水模進(jìn)行掃描，從X射線管發(fā)出的X射線(穿過水模的X射線和未穿過水模的X射線)經(jīng)探測器接收后，得到原始數(shù)據(jù)，然后CT設(shè)備的圖像重建系統(tǒng)根據(jù)原始數(shù)據(jù)重建得到水模的重建后圖像，如圖1所示。從圖1中可以看到水模的重建后圖像110、以及重建后圖像中的條狀偽影120。步驟S02，檢測重建后圖像中的條狀偽影。
本發(fā)明的發(fā)明人提出了一種新的檢測條狀偽影的方法。首先，如圖2所示，確定水模的重建后圖像的一個內(nèi)接矩形圖像130，該內(nèi)接矩形圖像130優(yōu)選為最大的內(nèi)接矩形圖像，以確保內(nèi)接矩形圖像130能夠覆蓋重建后圖像中的至少一部分條狀偽影120。接著，計算內(nèi)接矩形圖像130在X方向的梯度圖像FX和內(nèi)接矩形圖像130在Y方向的梯度圖像FY，得到如圖3所示的兩幅圖像FX和FY?？梢愿鶕?jù)下面的公式來計算梯度圖像FX禾口 FY FX (x, y) = (Μ(χ+1，y) -M(x_l, y))/2FY (χ, y) = (Μ (x，y+1) _M (x，y_l))/2其中，x、y為內(nèi)接矩形圖像130以及梯度圖像中像素點的坐標(biāo)，M()為內(nèi)接矩形圖像130中像素點的灰度值，F(xiàn)XO為X方向的梯度圖像中像素點的灰度值，F(xiàn)YO為Y方向梯度圖像中像素點的灰度值。然后，例用下面的公式，計算X方向梯度圖像FX中像素點灰度值的最大值max_FX 和Y方向梯度圖像中像素點灰度值的最大值max_FY。max_FX = max (FX)max_FY = max (FY)其中，max為尋找由像素點灰度值組成的數(shù)據(jù)矩陣中的最大值的函數(shù)。比較max_FX和max_FY，選擇兩者中較大者對應(yīng)的梯度圖像進(jìn)行雷登(Radon)變換，得到如圖4所示的雷登變換結(jié)果。尋找雷登變換結(jié)果中的最大值，該最大值對應(yīng)于重建后圖像中的條狀偽影。步驟S03，如圖5所示，根據(jù)雷登變化結(jié)果中的最大值，可以進(jìn)一步在重建后圖像中標(biāo)出條狀偽影140。由于上述步驟是基于內(nèi)接矩形圖像130來檢測條狀偽影的，所以在圖 5中只標(biāo)出了內(nèi)接矩形圖像130內(nèi)部的條狀偽影140。關(guān)于如何檢測條狀偽影的內(nèi)容，還可以參見本申請人另一篇于2010年9月遞交的中國專利申請，該專利申請的發(fā)明人為杜春華。步驟S04，確定探測器中與檢測到的條狀偽影對應(yīng)的不穩(wěn)定通道。圖6顯示了 CT掃描儀的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，在XY平面內(nèi)，CT掃描儀成像空間的中心的坐標(biāo)為(0，0)，X射線管的坐標(biāo)為(x，y)，中間小圓形表示水模，直徑為D，外部大圓形表示X射線管的焦點旋轉(zhuǎn)所形成的圓，半徑為r。不妨假設(shè)，直徑為D的水模在重建后圖像中在(XY平面內(nèi))沿探測器延展方向上覆蓋N個像素點。獲取在重建后圖像中從CT掃描儀中心到所檢測到的條狀偽影之間的像素點數(shù)量P，然后可以根據(jù)下面的公式計算在真實空間中從CT掃描儀中心到條狀偽影的距
尚S，s = pXD/N其中，s、ρ、D、N的含義如上所述。然后，利用下面的公式，計算以X射線管焦點為起點的X射線從CT掃描儀成像空間的中心到條狀偽影所形成的扇形的圓心角θ，θ = arcsin(s/r)其中，r為X射線管的焦點旋轉(zhuǎn)所形成的圓的半徑。最后，利用下面的公式確定不穩(wěn)定通道的序數(shù)
權(quán)利要求
1.一種CT設(shè)備，包括一個CT掃描儀(200)和一個圖像重建裝置(310)，其中，所述CT 掃描儀(200)至少包括一個X射線管(210)和探測器020)，所述探測器(220)接收來自所述X射線管(210)的X射線，以產(chǎn)生原始數(shù)據(jù)；所述圖像重建裝置(310)根據(jù)所述原始數(shù)據(jù)重建得到重建后圖像；其特征在于，該CT設(shè)備還包括一個條狀偽影檢測裝置(320)，用于檢測重建后圖像中的條狀偽影；和一個不穩(wěn)定通道確定裝置(330)，用于確定所述探測器Q20)中與所述條狀偽影對應(yīng)的不穩(wěn)定通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CT設(shè)備，其特征在于，該CT設(shè)備進(jìn)一步包括一個缺陷讀數(shù)確定裝置(340)，用于根據(jù)所述條狀偽影，確定原始數(shù)據(jù)中的缺陷讀數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述缺陷讀數(shù)確定裝置(340)包括 一個位置確定單元(341)，用于確定該缺陷讀數(shù)對應(yīng)的X射線管的位置；和一個缺陷讀數(shù)序數(shù)確定單元(34 ，用于由所述X射線管的位置計算該缺陷讀數(shù)的序數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的CT設(shè)備，其特征在于，該CT設(shè)備進(jìn)一步包括一個數(shù)值修改裝置(350)，用于修改所述原始數(shù)據(jù)中與所述不穩(wěn)定通道和所述缺陷讀數(shù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)點的數(shù)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CT設(shè)備，其特征在于，所述條狀偽影檢測裝置(320)包括 一個梯度圖像生成單元(321)，用于確定所述重建后圖像的內(nèi)接矩形圖像，優(yōu)選為最大的內(nèi)接矩形圖像，并計算所述內(nèi)接矩形圖像在X方向和Y方向的梯度圖像；一個雷登變換單元(322)，用于計算X方向梯度圖像中的最大值和Y方向梯度圖像中的最大值，并對兩者中較大者對應(yīng)的梯度圖像進(jìn)行雷登變換；和一個對應(yīng)單元(323)，用于尋找雷登變換結(jié)果中的最大值，并得到與該最大值對應(yīng)的重建后圖像中的條狀偽影。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CT設(shè)備，其特征在于，所述不穩(wěn)定通道確定裝置(330)包括 一個距離確定單元(331)，用于確定條狀偽影距離重建后圖像的中心的距離； 一個圓心角計算單元(332)，用于計算X射線從CT掃描儀成像空間的中心到條狀偽影所形成的扇形的圓心角；和一個通道序數(shù)確定單元(333)，用于根據(jù)所述圓心角，確定所述不穩(wěn)定通道的序數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CT設(shè)備，其特征在于，所述不穩(wěn)定通道確定裝置(330)包括 一個距離確定單元(331)，用于確定條狀偽影距離重建后圖像的邊緣的距離； 一個圓心角計算單元(33 ，用于計算X射線從待檢對象邊緣到條狀偽影所形成的扇形的圓心角；和一個通道序數(shù)確定單元(333)，用于根據(jù)所述圓心角，確定所述不穩(wěn)定通道的序數(shù)。
8.一種確定探測器中不穩(wěn)定通道的方法，包括 檢測重建后圖像中的條狀偽影；確定探測器中與所述條狀偽影對應(yīng)的不穩(wěn)定通道。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括根據(jù)所述條狀偽影， 確定原始數(shù)據(jù)中的缺陷讀數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述確定原始數(shù)據(jù)中的缺陷讀數(shù)包括確定該缺陷讀數(shù)對應(yīng)的X射線管的位置； 由X射線管的位置，計算該缺陷讀數(shù)的序數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括修改原始數(shù)據(jù)中與所述不穩(wěn)定通道和所述缺陷讀數(shù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)點的數(shù)值。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述修改包括計算所述數(shù)據(jù)點周圍數(shù)據(jù)點的算術(shù)平均值、幾何平均值、或者加權(quán)平均值，來代替該數(shù)據(jù)點的數(shù)值；或者，利用所述數(shù)據(jù)點周圍任一數(shù)據(jù)點的數(shù)值來代替該數(shù)據(jù)點的數(shù)值。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，檢測條狀偽影的步驟包括 確定所述重建后圖像的內(nèi)接矩形圖像，優(yōu)選為最大的內(nèi)接矩形圖像； 計算所述內(nèi)接矩形圖像在X方向和Y方向的梯度圖像；計算X方向梯度圖像中的最大值和Y方向梯度圖像中的最大值，并對兩者中較大者對應(yīng)的梯度圖像進(jìn)行雷登變換；尋找雷登變換結(jié)果中的最大值，并得到與該最大值對應(yīng)的所述重建后圖像中的條狀偽影。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，確定不穩(wěn)定通道的步驟包括 確定條狀偽影距離重建后圖像的中心的距離；計算X射線從CT掃描儀成像空間的中心到條狀偽影所形成的扇形的圓心角； 根據(jù)所述圓心角，確定所述不穩(wěn)定通道的序數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，確定不穩(wěn)定通道的步驟包括 確定條狀偽影距離重建后圖像的邊緣的距離；計算X射線從待檢對象邊緣到條狀偽影所形成的扇形的圓心角； 根據(jù)所述圓心角，確定所述不穩(wěn)定通道的序數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種CT設(shè)備，包括一個CT掃描儀和一個圖像重建裝置，其中，所述CT掃描儀至少包括一個X射線管和探測器，所述探測器接收來自所述X射線管的X射線，以產(chǎn)生原始數(shù)據(jù)；所述圖像重建裝置根據(jù)所述原始數(shù)據(jù)重建得到重建后圖像；該CT設(shè)備還包括一個條狀偽影檢測裝置，用于檢測重建后圖像中的條狀偽影；和一個不穩(wěn)定通道確定裝置，用于確定所述探測器中與所述條狀偽影對應(yīng)的不穩(wěn)定通道。本發(fā)明還公開了一種確定探測器中不穩(wěn)定通道的方法。本發(fā)明實現(xiàn)了根據(jù)重建后圖像來確定探測器中不穩(wěn)定通道的目的。
文檔編號A61B6/03GK102451015SQ20101051288
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月20日
發(fā)明者杜春華, 王薇 申請人:上海西門子醫(yī)療器械有限公司