[发明专利]用Micro-CT成像系统对长目标物体进行扫描重建的方法

说明书

技术领域

本发明属于显微X射线成像技术领域，特别涉及一种能够对长目标物体进行扫描重建的Micro-CT成像系统及其扫描重建的方法。

背景技术

1971年英国EMI公司Hounsfield研究成功第一台头部CT扫描机，1975年美国Ledkey设计的第一台全身CT机问世，它是用X线束对人体进行扫描取得信息，经计算机处理而获得重建图像，从而显著扩大了人体的检查范围，提高了病变的检出率和诊断的准确率。这种诊断价值高、无痛苦、无创伤、无危险的诊断方法，是放射诊断领域中的一项重大突破。目前这一技术已经广泛的用于各种领域，例如医学、工业以及材料的等领域。

由于普通CT空间分辨率是很低的，无法研究微米级、甚至纳米级的物体。在此情况下Micro CT应运而生。Micro CT(也称为显微CT、微焦点CT或者微型CT)采用了与普通临床CT不同的微焦点X线球管，分辨率高达几个微米，仅次于同步加速X线成像设备的水平，具有良好的“显微”作用。然而高分辨率带来的问题是扫描样品的体积很小，只有几个厘米，体现其“微型”的一面。与临床CT普遍采用的扇形X线束(Fan Beam)不同的是，Micro CT通常采用锥形X线束(Cone Beam)。采用锥形束不仅能够获得真正各向同性的容积图像，提高空间分辨率，提高射线利用率，而且在采集相同3D图像时速度远远快于扇形束CT。Micro CT能够提高扫描速度，可以达到动态成像的效果。

Micro CT的基本结构组成分成三个部分：微焦点X射线源、载物台和高分辨率成像板。在成像过程中，X射线源连续产生锥形束X射线，穿过载物台上的被测物体，在成像板上成像。成像板后端连接电脑数据采集系统，直接将图像数据读入到电脑中。这时电脑获得的是旋转台上的样品在某一角度下的二维图像。旋转载物台到下一个角度，得到第二个角度下的二维图像。通过旋转一周，依次得到被测物体在不同角度下的二维图像序列。对得到的投影序列根据需求进行图像处理，然后进行重建，得到断层图像序列。将断层图像序列使用各种三维图像显示方法显示为三维立体图像。

由于Micro CT具有微米级的空间分辨率，这就决定了X射线源的焦斑必然也应该是微米级，一般为几个微米。而射线源的锥角大小是固定的，要改进系统的空间分辨率，最好的办法就是提高物体的放大倍数。然而因为旋转控制台是在X射线源焦点和探测器的中心线上，如果不断提高物体的放大倍数，也就是物体不断靠近X射线源，而旋转控制台的视野又是有限的，物体必然会超出视野范围之外，可以感光的物体区域是越来越小的。当产生这样的投影图时，根据FDK重建算法的原理，这些投影数据是无法重建出完整的断层数据的。

传统的Micro-CT的视野一般较小，通常情况下为几个厘米，而如果需要得到较大物体的整体图或整体结构的断层数据，传统的Micro-CT是做不到的。而现在随着基因技术及制药技术的发展，小动物实验变得越来越重要，如今小动物已经成为遗传学、疾病以及药物开发等研究领域最基本的研究工具之一。小动物研究特别是小动物成像，在生物医学领域有重要的地位。尤其是小老鼠实验，已经是实验室不可或缺的研究工具之一了。通常小老鼠长度至少都在10cm以上，成年老鼠可以达到15至20厘米。传统的Micro-CT显然得不到小老鼠的全图，更不可能得到整个小老鼠的断层图，而只能得到小老鼠身体某个部位的投影图或断层图。这样就限制了人们对动物实验的观察，从而使动物实验越要求越来越苛刻。本发明由此而来。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用Micro-CT成像系统对长目标物体进行扫描重建的方法，该方法解决了传统Micro-CT由于视野范围有限而无法采集、重建长目标物体的缺陷。

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提供的技术方案如下：

一种用Micro-CT成像系统对长目标物体进行扫描重建的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

(1)从物体的初始位置开始预扫描直到最终位置结束，得到整个物体的投影图像；

(2)在物体的投影图像中，选择感兴趣区域作为重建范围区域的扫描框，对扫描框进行分段；从分段的重建区域计算对应的投影图像分段的实际位置信息；

(3)调整载物台位置到要采集物体的分段重建区域的最上段，依次扫描每个分段，对每个分段进行重建；对分段重建序列进行拼接，最终得到长目标物体的断层图。

优选的，所述方法中还包括在判断物体的初始位置和最终位置前进行Micro-CT成像系统设备进行初始化工作的步骤。