一种ct系统中面阵探测器空间姿态的调整方法
【专利摘要】本发明公开了一种CT系统中面阵探测器空间姿态的调整方法，该CT系统带有射线源、工作转台和面阵探测器；通过在面阵探测器和射线源之间设置两根相互平行的金属丝，通过金属丝在平行于工作转台回转中心轴线和垂直于工作转台回转轴线的两个位置上的投影的间距，来调整面阵探测器的空间姿态，直至面阵探测器的成像面垂直于射线源焦点与回转中心轴线所在的平面。
【专利说明】一种CT系统中面阵探测器空间姿态的调整方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种CT系统中面阵探测器空间姿态的调整方法。该方法可用作CT系统结构参数测量的前置方法，可用于CT系统结构参数的获取和CT系统调校，有助于提高CT
图像重建质量。
【背景技术】
[0002]CT (Computed Tomography)是医学和工业领域常用的福射成像无损检测技术。无论是采用线阵探测器的断层CT成像，还是采用面阵探测器的锥束CT成像，要精确重建被测物体的断层CT图像或三维CT图像，都需要获得准确的CT系统几何结构参数，其中CT旋转中心位置、重建坐标原点的位置、射线源至探测器的距离、射线源至旋转中心的距离、面阵探测器扭转角等都是非常重要的参数。由于射线源有害人体，射线源焦点、旋转中心、探测器成像面的精确空间位置无法直接测量，从而无法得到这些参数的精确值，影响了重建图像质量。
[0003]尤其是在采用面阵探测器的锥束CT系统中，在获得这些重要参数前需要调整面阵探测器的空间姿态，使面阵探测器的成像面垂直于射线源与工作转台旋转中心轴线构成的平面。在CT系统中如何精确确定面阵探测器的空间姿态成为本领域技术人员研究的重点。
【发明内容】
[0004]针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种CT系统中面阵探测器空间姿态的调整方法。
[0005]为实现上述目的，本发明的技术方案如下:
一种CT系统中面阵探测器空间姿态的调整方法，所述CT系统带有射线源、工作转台和面阵探测器；具体步骤为:
1)在所述射线源与所述面阵探测器之间设置两根金属丝，使两根金属丝相互平行并相互间隔开，且与工作转台的回转中心轴线平行；
2)用射线源照射步骤I)中的所述两根金属丝，绕垂直于所述回转中心轴线的轴线转动面阵探测器，直至该两根金属丝在面阵探测器成像面上的两根投影线平行；
3)在所述射线源与所述面阵探测器之间设置两根金属丝，使两根金属丝相互平行并相互间隔开，且与工作转台的回转中心轴线垂直；
4)用射线源照射步骤3)中的所述两根金属丝，绕平行于所述回转中心轴线的轴线转动面阵探测器，直至该两根金属丝在面阵探测器成像面上的两根投影线平行，完成面阵探测器空间姿态的调整。
[0006]进一步，所述射线源与所述面阵探测器之间设置有两根金属丝，该两根金属丝作为步骤I)中的两根金属丝使用，转动90°后作为步骤3)中的两根金属丝使用。
[0007]进一步，所述射线源与所述面阵探测器之间设置有四根丝，其中两根金属丝作为步骤I)中的两根金属丝，另外两根金属丝作为步骤2)中的两根金属丝。
[0008]进一步，步骤I)和步骤3)中的所述两根金属丝的材质为金、银、钥、钨或铜材质。
[0009]本发明的方法根据两根平行丝在面阵探测器的成像面的投影间距来调整面阵探测器的空间姿态，先调整俯仰角度再调整横向扭转角度，通过两个方向的调整来确定面阵探测器的成像面垂直于射线源焦点与回转中心轴线所在的平面，具有调整精度高、操作便捷等特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明中调整面阵探测器的俯仰角度的示意图；
图2为图1中面阵探测器成像面中两根金属丝的投影；
图3为本发明中调整面阵探测器的横向扭转角度的示意图；
图4为图3中面阵探测器成像面中两根金属丝的投影；
图5为在确定面阵探测器空间姿态后，利用双丝模型测量CT系统结构参数的示意图。
【具体实施方式】
[0011]下面参考附图对本发明进行更全面的说明，附图中示出了本发明的具体实施例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的具体实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。
[0012]为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下” “左” “右”等描述相对空间关系的术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
[0013]如图1、图2、图3和图4所示为本发明CT系统中面阵探测器空间姿态的调整方法的具体实施例，该实施例的具体方案如下:
从图1中可以看出CT系统带有射线源、工作转台3和面阵探测器，射线源焦点为S，面阵探测器的成像面为山工作转台3具备一固定的回转中心轴线O ;
步骤I):在射线源与面阵探测器之间设置两根金属丝1、2相互间隔且与工作转台的回转中心轴线O平行；
步骤2):利用射线源照射这两根金属丝1、2，在面阵探测器的成像面d上呈两个不相重合的投影，见图2 ;根据这两根金属丝1、2的投影的间距调整面阵探测器的俯仰角度，直至这两个投影平行；图2中虚线指代的是调整后的投影，此时面阵探测器的成像面d与回转中心轴线O平行；图1中虚线部分指代的是调整后的面阵探测器成像面d ；
步骤3):在射线源与面阵探测器之间设置两根金属丝4、5，其相互平行并相互间隔且与工作转台的回转中心轴线O垂直，见图3 ；
步骤4):利用射线源照射这两根金属丝4、5，在面阵探测器的成像面d上呈现出两个不相重合的投影，见图4，根据这两根金属丝4、5的投影的间距调整面阵探测器的横向扭转角度，直至这两个投影平行，图4中虚线表示调整后的投影，此时面阵探测器的成像面d垂直于射线源焦点s与回转中心轴线O所在的平面，图3中虚线部分表示调整后的面阵探测器成像面d。
[0014]在步骤I)和步骤3)中的金属丝1、2和金属丝4、5为相同的两根金属丝转动90°--? 。
[0015]或者，在步骤I)和步骤3)中的金属丝1、2、4、5由四根不同的金属丝构成，在步骤O中的两根金属丝1、2与步骤3)中的两根金属丝4、5成90°夹角，在调整面阵探测器空间姿态时根据步骤要求选取对应的一对金属丝。
[0016]优选的，金属丝1、2、4、5的材质为金、银、钥、钨或铜材质。
[0017]下面介绍在确定了面阵探测器的空间姿态后如何测量CT系统参数，以便说明其重要性。
[0018]如图5所示，CT系统中带有射线源、工作转台、面阵探测器，工作转台位于射线源和面阵探测器之间，工作转台的回转中心轴线O与面阵探测器的成像面d平行，射线源焦点s和回转中心轴线O所在平面与面阵探测器的成像面d垂直；双丝模型上设置有两根相互间隔且相互平行的金属丝A、B ;测量步骤为:
1)将双丝模型安装在CT系统中的工作转台上，使双丝模型上的两根金属丝A、B与工作转台的回转中心轴线O平行，并使回转中心轴线O位于两根金属丝A、B所在平面之外；
2)旋转CT系统中的工作转台，使两根金属丝A、B在360°范围内围绕回转中心轴线O旋转，期间必然存在两个位置，这两个位置的两根金属丝A和B与射线源焦点s处于同一平面上，其中一个位置B在A与s之间，而另一个位置A在B与s之间。旋转到这两个位置时，A、B在探测器的投影面d上的投影重合，两根金属丝A和B在探测器的投影面d上的投影分别为Pl和P2，能够从中获知P1、P2两条投影的距离P1P2，PO是P1P2的中点，记录这两次投影重合位置的回转夹角a。在安装双丝模型时，容易获知两根金属丝A、B所在平面距回转中心轴线O的距离r。回转中心轴线O与射线源焦点s的间距DS0=r/C0S(a/2);探测器的成像面d与射线源焦点s的间距Dsd=P0Pl/COs ( α /2)。
【权利要求】
1.一种CT系统中面阵探测器空间姿态的调整方法，所述CT系统包含射线源、工作转台和面阵探测器；其特征在于，本方法的步骤为: 1)在所述射线源与所述面阵探测器之间设置两根金属丝，使两根金属丝相互平行并相互间隔开，且与工作转台的回转中心轴线平行； 2)用射线源照射步骤I)中的所述两根金属丝，绕垂直于所述回转中心轴线的轴线转动面阵探测器，直至该两根金属丝在面阵探测器成像面上的两根投影线平行； 3)在所述射线源与所述面阵探测器之间设置两根金属丝，使两根金属丝相互平行并相互间隔开，且与工作转台的回转中心轴线垂直； 4)用射线源照射步骤3)中的所述两根金属丝，绕平行于所述回转中心轴线的轴线转动面阵探测器，直至该两根金属丝在面阵探测器成像面上的两根投影线平行，完成面阵探测器空间姿态的调整。
2.如权利要求1所述的调整方法，其特征在于，所述射线源与所述面阵探测器之间设置有两根金属丝，该两根金属丝作为步骤I)中的两根金属丝使用，转动90°后作为步骤3)中的两根金属丝使用。
3.如权利要求1所述的调整方法，其特征在于，所述射线源与所述面阵探测器之间设置有四根丝，其中两根金属丝作为步骤I)中的两根金属丝，另外两根金属丝作为步骤2)中的两根金属丝。
4.如权利要求1-3任一所述的调整方法，其特征在于，步骤I)和步骤3)中的所述两根金属丝的材质为金、银、钥、钨或铜材质。
【文档编号】G05D3/12GK104298256SQ201410599503
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】刘锡明, 吴志芳, 苗积臣, 丛鹏, 童建民 申请人:清华大学