[发明专利]一种锥束CT系统探测器几何校正装置及其校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物医学成像领域，具体涉及一种用于锥束CT系统探测器几何位置的校正装置及其校正方法。 

背景技术

电子计算机X射线断层扫描技术CT（Computed Tomography）在目前核医学影像中发挥着举足轻重的作用，尤其是在多模态成像领域，CT为其他模态提供了结构信息和衰减校正信息。可以这样说，CT的重建精度在很大程度上决定了其他模态的图像重建效果和图像融合效果。目前，三维锥束CT一般采用FDK（Feldkamp）解析重建算法，但是FDK算法的三维重建效果对三维锥束CT系统的几何参数十分敏感，其要求射线源、探测器和旋转台的相对几何位置处于理想状态，即射线源中心射线垂直射入探测器中心，旋转轴与中心射线共面垂直正交。因此对三维锥束CT进行几何校正具有非常重要的意义。 

传统的几何校正方法大致可分为异步校正，以及非线性最小二乘法同步校正。所谓异步校正，就是每一步只校正一个或几个参数，同步校正就是一次性校正所有的参数。 

Yi Sun等人在“A Calibration Method for Misaligned Scanner Geometry in Cone-beam Computed Tomography”一文中提出了一种异步校正的方法：将四个相同的高密度圆球置于正方形有机玻璃板的四个顶点，然后就可得到四个圆球在探测器上的投影位置。通过四个投影之间的相对几何位置关系即可依次计算出探测器各种几何偏移参数。但是，这个方法在每一步都是基于其他参数理想的情况来计算的，并且有的操作要求很难实现，比如要求射线源中心射线垂直射向四个点的对称中心。而且，该方法需要测量射线源到探测器的距离，而实际上由于射线源焦点位置无法确定而难以得到该参数。 

Smekal等人在“Accurate technique for complete geometric calibration of cone-beam computed tomography system”中提出了一种在低密度材料上镶嵌两圈钢珠的方法。在一个圆柱体上镶嵌上下两层钢珠，并且上下各12个，在圆周上均匀分布，钢珠之间的相对位置已知，通过其在探测器上的投影中心的相对位置来进行几何参数校正。然而该方法中投影与原钢珠的对应关系很容易混淆。 

专利CN202104929U改进了上述方法，在两层钢珠之间又加上了一个或多个定位钢珠， 使得投影和原钢珠的对应关系更加明确，同时该方法在计算上更加简便。但是这两种方法的精度受到很多因素的干扰，例如校正所用仿体的加工精度、钢珠之间的相对位置的测量精度等。 

所有的异步校正方法，需要测量射线源到探测器的距离以及射线源到旋转轴或校正仿体的距离，这些距离参数不仅难以测量，而且不可避免的引入了测量误差。 

北京航空航天大学在Non-linear least square estimation of geometrical parameters for Cone-beam three dimensional computed tomography中提供了一种同步校正的方法。在旋转台上放置一个钢珠，经360度旋转得到该钢珠在各个角度下的投影。通过提取每个角度下的投影中心并建立投影中心与几何参数之间的函数关系，即可通过非线性最小二乘法对几何参数进行拟合估计，从而达到一次性求解所有几何参数的目的。该方法在公式推导过程中进行了过多的假设，如探测器无面内旋转，无面外旋转，旋转轴无角度误差，只有偏移误差等，因而对于实际情况并不适用。 

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种快速校正锥束CT系统探测器几何位置的阵列孔装置及方法。该装置及方法相比其他几何校正方案更加简单易行，可以非常快速有效地实现探测器的几何校正，为后续的旋转轴校正做铺垫。 

本发明的一个目的在于提供一种用于锥束CT系统探测器几何位置的校正装置。 

本发明的锥束CT系统探测器几何校正装置包括：校正板、调节台、探测器、X射线源装置和X射线源台；其中，探测器的探测面与底面垂直；校正板为平板状，正面与背面平行，并且垂直于底面；调节台包括调节装置和安装在调节装置上的水平的台面；X射线源台和调节台分别位于两端，X射线源装置位于X射线源台上；探测器的底面放置在调节台的水平的台面上，校正板位于X射线源装置和探测器之间放置在调节台的台面上；校正板上设置有多个通孔形成通孔阵列，通孔为圆形，每个通孔的尺寸相同，并且轴向平行。