[发明专利]一种焦点移动式CT机、扫描方法及图像重建方法

权利要求书

1.一种计算机断层扫描装置的扫描控制方法，所述计算机断层扫描装置包括固定架(1)、旋转架(2)、光源发生装置(3)、信号探测装置(4)以及被扫描目标支撑装置(5)，光源准直装置(8)；

所述旋转架(2)可围绕X-Y平面某固定点旋转；所述被扫描目标支撑装置(5)沿Z向固定不动，以满足断层扫描轨迹，X-Y-Z坐标系满足右手系定义；

所述光源发生装置(3)安装在所述旋转架(2)上，能输出锥形束的扫描光线，并且焦点沿Z向连续移动；

所述信号探测装置(4)安装在所述旋转架(2)上，与所述光源发生装置(3)位置相对，且在旋转过程中与所述光源发生装置(3)的相对位置不发生变化，以保证锥形束光源可以被所述信号探测装置(4)面阵接收；所述信号探测装置(4)为适应采集锥形束的面阵结构，包括多个感光元件；

所述光源准直装置(8)随所述光源发生装置(3)焦点位置的变化沿Z方向作平移，且所述光源准直装置(8)相对于所述光源发生装置(3)焦点位置固定；

图像重建计算机(6)，与所述信号探测装置(4)相连，用于接收和处理扫描数据，以实现重建计算；

图像显示装置(7)，用于显示经过所述重建计算机(6)处理得到的图像；

所述光源准直装置(8)包括单独控制的射线屏蔽单元A、射线屏蔽单元B，所述射线屏蔽单元A、射线屏蔽单元B相对位置不变，所述射线屏蔽单元A、射线屏蔽单元B形成通光孔；

所述方法包括如下步骤：

S101：所述光源发生装置(3)和所述信号探测装置(4)在X-Y面内旋转扫描，以满足断层扫描轨迹；

S102：当开始断层扫描时，所述光源发生装置(3)焦点在阳极靶面的位置持续产生改变，沿Z向按照预定轨迹连续移动焦点位置；

S103：所述射线屏蔽单元A、所述射线屏蔽单元B在驱动电机的控制下沿Z方向作平移，位移变化满足：

ΔA_z＝ΔB_z＝Δz (1)

S104：所述信号探测装置(4)接收按照所述预定轨迹获得扫描信号，并将得到的数据传输至重建计算机(6)进行数据处理和图像重建；

所述步骤S101中断层扫描轨迹满足：

其中，表示断层扫描方式下焦点的位置轨迹，R_f表示焦点旋转半径，β为投影角度；

所述步骤S102中预定轨迹满足：

其中，Δz为焦点在阳极靶面位移导致的在Z坐标上发生的焦点偏移，

Δβ是当前投影角度相对于起始投影角度所跨越过的角度间隔；

R_fd是当旋转半径为R_f时，焦点到信号探测装置(4)的距离；

B为信号探测装置(4)的相邻感光元件在Z方向上的间隔；

ΔR满足关系：

α表示球管的阳极靶面存在的角度。

2.一种根据权利要求1所述的扫描控制方法获得的数据进行图像重建的方法，其特征在于包括如下步骤：

S201：对扫描数据进行必要的预处理；

S202：对上述步骤S201预处理后的数据重排；

S203：对上述步骤S202重排后的数据进行滤波及加权；

S204：对上述步骤S203滤波及加权后的数据反投影；

S205：对上述步骤S204反投影后的数据进行后处理以获得可用于诊断的图像。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤S202包括：

β为锥形束P在当前焦点位置的投影角度，即OS线和Y轴所成角度，γ为焦点未发生偏移情况下射线路径与中心通道所成的角度，θ为射线路径与Y轴所成角度，t为射线路径到原点O的距离，那么满足如下关系：

θ＝β+γ+Δγ (6)

t＝(R_f+ΔR)sin(γ+Δγ) (7)

断层扫描采样产生的锥形束投影数据记为P(β,γ,b)，b为射线路径到达信号探测装置(4)的位置；

将采集的原始投影数据的锥形束通过公式(6)-(8)进行插值重排为楔形束数据集：

P(β,γ,b)→P(θ,t,b) (9)。