[发明专利]CT成像系统和方法

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及辐射成像，具体涉及一种CT成像系统和方法。

背景技术

X射线CT成像广泛应用于医疗、安检、工业无损检测等领域。能谱CT是近年来受到普遍关注的发展方向，尤其是光子计数探测器技术的发展，使得我们可以选择能量窗采集多个能量下的X射线穿过对象的信号数据，经过特定的图像重建算法可以得到对象的某个断层的包含线性衰减系数、电子密度、等效原子序数等多个层面的信息。能谱CT的系统主要有两种：一种为传统的双能CT方式获得任意单能量X光下物质的衰减系数分布图；另一种为使用光子计数探测器采集多个能量窗下的X光CT扫描数据，由这多能窗数据重建高精度的任意单能量X光下物质的衰减系数分布图和特定物质分布图。能谱CT的图像重建主要包括两重含义：关于能量轴的信息分解和关于空间位置的信息分解。目前，关于能量轴的信息分解主要有基材料分解方式、基效应分解方式、材料和效应混合的分解方式；关于空间位置的信息分解等效于传统单能CT的重建方法。能谱CT的图像重建可以通过分别完成这两重意义的信息分解实现，也可以通过这两重信息分解融合迭代完成。

发明内容

考虑到现有技术中的一个或多个问题，提出了一种CT成像系统和方法，通过采集极稀疏的多能窗CT数据进行能谱CT重建，获得能谱CT图像。

在本发明的一个方面，提出了一种CT成像系统，包括：X射线源，发出多色谱X射线束；探测和采集装置，相对于被检查对象与射线源相对设置，并且X射线源以及探测和采集装置被配置为相对于被检查对象旋转，其中所述探测和采集装置包括第一探测和采集装置和第二探测和采集装置，其中所述第一探测和采集装置接收穿过被检查对象的X射线，输出第一投影数据，所述第二探测和采集装置被设置为接收从X射线源发出穿过载台的旋转轴的那部分X射线，输出多个能窗下的第二投影数据；重建装置，基于第一投影数据重建被检查对象的第一线衰减系数图像，从所述第一线衰减系数图像中提取结构信息，利用所述结构信息作为权重建立加权总变分约束，结合第二投影数据进行重建，得到每个能量窗下的衰减系数图像。

在本发明的另一方面，提出了一种CT成像系统的方法，该系统包括：X射线源，发出多色谱X射线束；探测和采集装置，相对于被检查对象与射线源相对设置，并且X射线源以及探测和采集装置被配置为相对于被检查对象旋转，其中所述探测和采集装置包括第一探测和采集装置和第二探测和采集装置，该方法包括：所述第一探测和采集装置接收穿过被检查对象的X射线，输出第一投影数据，所述第二探测和采集装置接收从X射线源发出穿过载台的旋转轴的那部分X射线，输出多个能窗下的第二投影数据；基于第一投影数据重建被检查对象的第一线衰减系数图像；从所述第一线衰减系数图像中提取结构信息；以及利用所述结构信息作为权重建立加权总变分约束，结合第二投影数据进行重建，得到每个能量窗下的衰减系数图像。

根据上述实施例的方案，从第一探测和采集装置输出的投影数据重建的图像中获得结构信息，然后将该结构信息作为约束基于第二探测和采集装置针对从X射线源发出穿过载台的旋转轴的那部分X射线输出多个能窗下的第二投影数据重建多能谱下的图像。

附图说明

下面的附图表明了本发明的实施方式。这些附图和实施方式以非限制性、非穷举性的方式提供了本发明的一些实施例，其中：

图1示出了根据现有技术的全数据能谱CT布局示意图；

图2示出了根据本发明实施例的圆轨道扇束US-SpectralCT扫描半探测器布局示意图；

图3示出了根据本发明实施例的圆轨道扇束US-SpectralCT扫描全探测器布局示意图；

图4示出了根据本发明实施例的圆轨道锥束US-SpectralCT扫描半探测器示意图；

图5示出了根据本发明实施例的圆轨道锥束US-SpectralCT扫描全探测器示意图；

图6示出了根据本发明实施例的螺旋轨道(多层或锥束)US-SpectralCT扫描全探测器示意图；

图7示出了根据本发明实施例的CT成像系统的结构示意图；

图8示出了根据本发明实施例的CT成像方法的流程图；

图9示出了US-SpectralCT仿真数据重建效果图：(a)单能线衰减系数图；(b)电子密度图；以及(c)等效原子序数图；

图10示出了根据本发明变型实施例的圆轨道扇束US-SpectralCT扫描半探测器布局示意图。

具体实施方式