一种静态CT的焦点调节系统及方法与流程

一种静态ct的焦点调节系统及方法
技术领域
1.本发明涉及一种静态ct的焦点调节系统，同时也涉及相应的焦点调节方法，属于计算机断层扫描技术领域。


背景技术：

2.静态ct的射线源是由许多个射线源组成，呈圆环状分布。每个射线源的焦点位置在xy平面上是需要共面的，由于射线源管芯在制造时本身存在约
±
1.5mm的误差，所以导致安装后的静态ct的射线源焦点可能存在较大的偏差，影响了射线源与限束器、探测器等部件之间的几何关系，导致不容易对静态ct进行精确的校准操作。
3.射线源焦点与探测器在理论中心的重合直接影响到重建图像的质量。在某些情况下，静态ct的射线源可以多达24个，需要保证每个射线源焦点与探测器在理论中心重合，误差控制在
±
1个像素范围内。
4.在专利号为zl 201711121001.1的中国发明专利中，公开了一种静态锥束ct成像系统几何校准装置。该装置包括若干个冷阴极x射线球管进行线型或弧形排列以形成多光束x射线源阵列，其中每个冷阴极x射线球管作为一个x射线发射源；支撑架在x、y和z轴上预留调节空间，以使若干个冷阴极x射线球管安装在支撑架上后，每个冷阴极x射线球管位置可实现在x、y或z轴的三个方向上分别进行调节。通过对每个冷阴极x射线球管在x、y或z轴的三个方向上的调节，实现对每个x射线源几何位置的精确校准，具有极高的校准精度。
5.然而，在上述技术方案中虽然能够对每个x射线源进行位置调节，但无法找到静态ct系统中各射线源的焦点偏移量，从而不易实现静态ct系统焦点位置偏移后的物理调整，进而无法保证理论焦点位置与探测器的几何关系准确。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种静态ct的焦点调节系统。
7.本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种静态ct的焦点调节方法。
8.为实现上述技术目的，本发明采用以下的技术方案：
9.根据本发明实施例的第一方面，提供一种静态ct的焦点调节系统，包括：
10.射线源支架，安装于机架上，所述射线源支架上安装有射线源环，所述射线源环由多个射线源围设成圆环状；
11.探测器环，设置于所述射线源支架上，所述探测器环的轴线与所述射线源环的轴线重合；
12.成像物支架，安装于所述射线源支架的一侧，所述成像物支架上安装有成像物环，所述成像物环由多个成像物围设呈圆环状，所述成像物环的轴线与所述探测器环的轴线重合；多个所述成像物与多个所述射线源一一对应，以使各所述射线源均能够朝向对应的成像物发射x射线，并在所述探测器环上形成投影图像；
13.焦点调节部，包括多个焦点调节单元，多个所述焦点调节单元分别与多个所述射
线源对应连接，各所述焦点调节单元分别带动对应的射线源沿所述探测器环的轴线方向往复移动；
14.控制器，设置于所述机架上，所述控制器与多个所述射线源电连接，以对多个所述射线源进行曝光控制；所述控制器还与所述探测器环电连接，以基于所述探测器环的投影图像计算出各射线源的焦点偏移量；所述控制器还与所述焦点调节部电连接，以基于各射线源的焦点偏移量控制各所述焦点调节单元带动对应的射线源沿所述探测器环的轴线方向移动，从而分别调节各射线源的焦点位置。
15.其中较优地，基于所述探测器环的投影图像计算出各射线源的焦点偏移量，具体包括：
16.根据所述探测器环的投影图像确定各射线源的实际像素点在预设空间坐标系内的坐标；其中，所述预设空间坐标系以理论焦点作为原点，以探测器环的轴线方向作为z轴，以垂直于z轴且经过原点的水平方向作为x轴，以垂直于z轴且经过原点的垂直方向作为y轴构建而成；
17.根据以下公式计算各射线源的焦点偏移量z
偏
；
18.z
偏
＝(实际像素点－理论像素点)/(sid－sod)*sod*像素尺寸；
19.其中，所述探测器环由多个像素点组成，各所述像素点在预设空间坐标系内具有相应的坐标；sid表示射线源焦点到探测器表面的尺寸；sod表示射线源焦点环的半径尺寸。
20.其中较优地，所述焦点调节单元，具体包括：
21.调节座，设置于所述射线源支架上；
22.调节螺钉，安装于所述调节座上，并与所述射线源连接固定，所述调节螺钉的轴线方向与所述探测器环的轴线方向平行，转动所述调节螺钉能够带动所述射线源沿所述探测器环的轴线方向往复移动。
23.其中较优地，所述成像物环包括多个t型棱柱和透光环；
24.多个所述t型棱柱绕所述射线源支架的轴线均匀排列于所述成像物支架的朝向所述射线源支架的一侧，并共同围设成圆环状，多个所述t型棱柱分别与多个所述射线源一一对应；所述透光环设置于多个所述t型棱柱的远离所述成像物支架的一侧，以用于透射x射线。
25.其中较优地，所述射线源支架上设有腰型孔，所述腰型孔的长度方向与所述探测器环的轴线方向平行；
26.所述机架上设有导向销，所述导向销设置于所述腰型孔内，以使得所述射线源支架与所述机架能够在所述腰型孔的活动范围内相对移动，以调节所述射线源支架在所述探测器环轴线方向上的位置。
27.其中较优地，所述成像物支架可拆卸地安装于所述射线源支架的一侧。
28.其中较优地，所述射线源支架的一侧开设有定位槽，所述成像物支架的朝向所述射线源支架的一侧设有定位柱，所述定位柱与所述定位槽相插合或分离。
29.根据本发明实施例的第二方面，提供一种静态ct的焦点调节方法，包括以下步骤：
30.通过射线源环进行曝光，以使各所述射线源分别朝向对应的成像物发射x射线，并在探测器环上形成投影图像；
31.通过所述探测器环采集各射线源的投影图像；
32.通过控制器获取所述各射线源的投影图像，分别计算出各射线源的投影偏移量；
33.分别判断所述各射线源的投影偏移量是否超出预设的合理偏差范围；
34.若未超出，则无需进行焦点调节；若超出，则通过控制器控制焦点调节部根据各个待调节射线源的焦点偏移量，带动各个所述待调节射线源沿探测器环轴线方向移动，以进行焦点调节，并在焦点调节后，重新通过已调节射线源进行曝光，以重新采集已调节射线源的投影图像，直至所有射线源的投影偏移量均不超出预设的合理偏差范围。
35.其中较优地，所述射线源环的曝光方式，至少包括：
36.多个射线源按照预设顺序逐一进行曝光；或者，至少两个射线源同时曝光，并按照预设顺序依次进行曝光；
37.其中，同时曝光的至少两个射线源的投影图像互不重叠。
38.其中较优地，在射线源环进行曝光之前，预先将设有成像物环的成像物支架安装于射线源支架上；并在焦点调节完毕后，将所述设有成像物环的成像物支架从射线源支架上拆除。
39.与现有技术相比较，本发明具有以下的技术效果：
40.1.可以找到静态ct准确的系统焦点偏移位置，进而做到物理调整，实现多个射线源在xy平面内共面，从而保证理论焦点位置与探测器的几何关系准确。
41.2.通过设置成像物环使得多个成像物分别与多个射线源一一对应，以分别对各射线源进行焦点调节。并且，该成像物环可拆卸，以进行循环使用。
42.3.以探测器环的z轴中心为焦点理论投影位置，不要求探测器环在z轴方向进行调整，从而提高探测器环安装固定的便利性。
附图说明
43.图1为本发明第一实施例提供的一种静态ct的焦点调节系统的焦点调节原理图；
44.图2为图1中，另一个角度的结构示意图；
45.图3为本发明第一实施例中，机架与射线源支架的组合结构示意图；
46.图4为本发明第一实施例中，成像物支架与成像物环的组合结构示意图；
47.图5为本发明第二实施例提供一种静态ct的焦点调节方法的流程图。
具体实施方式
48.下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。
49.第一实施例
50.如图1至图3所示，本发明第一实施例提供的一种静态ct的焦点调节系统，包括机架10、射线源支架1、探测器环2、成像物支架3、成像物环4、焦点调节部5以及控制器。
51.具体的，射线源支架1包括底座11和环形主体12。其中，底座11安装于机架10上，底座11上形成有腰型孔111，腰型孔111的长度方向与环形主体12的轴线方向平行。机架10上设有导向销110，导向销110设置于腰型孔111内，以使得射线源支架1与机架10能够在腰型孔111的活动范围内相对移动，以调节射线源支架1在环形主体12轴线方向上的位置。环形主体12上安装有多个射线源101，多个射线源101绕环形主体12的轴线方向围设成圆环状。
52.探测器环2贴合在环形主体12的内环表面，探测器环2的轴线与射线源环的轴线重
合，以用于图像探测。
53.如图4所示，成像物支架3安装于射线源支架1的一侧。并且，成像物支架3的朝向射线源支架1的一侧设有定位柱31，相应地，射线源支架1的一侧开设有定位槽，该定位柱31与定位槽相插合或分离，以将成像物支架3可拆卸地安装于射线源支架1上。该成像物支架3上安装有成像物环4，参照图4所示，该成像物环4包括多个t型棱柱41和透光环42。其中，该t型棱柱41由金属材料制成，多个t型棱柱41绕探测器环2的轴线均匀排列于成像物支架3的朝向射线源支架1的一侧，并共同围设成圆环状；并且，多个t型棱柱41分别与多个射线源101一一对应。该透光环42呈圆环状，并由较高透光率的材质制成，该透光环42设置于多个t型棱柱41的远离成像物支架3的一侧，以用于透射x射线，并支撑多个t字型棱柱，确保多个t字型棱柱均匀的安装在透光环42中。可以理解的是，在本发明的一个实施例中，利用多个t型棱柱41配合透光环42能够形成多个成像物，并且多个成像物与多个射线源101一一对应，以使各射线源101均能够朝向对应的成像物发射x射线，并在探测器环2上形成投影图像。
54.在本实施例中，焦点调节部5包括多个焦点调节单元51，多个焦点调节单元51分别与多个射线源101对应连接，各焦点调节单元51分别带动对应的射线源101沿探测器环2的轴线方向往复移动，从而实现对各射线源101的焦点调节。如图3所示，本实施例中，该焦点调节单元51包括调节座511和调节螺钉512，其中，调节座511设置于射线源支架1上；调节螺钉512安装于调节座511上，并与射线源101连接固定，调节螺钉511的轴线方向与探测器环2的轴线方向平行，通过转动调节螺钉512能够带动射线源101沿探测器环2的轴线方向往复移动，由此，实现对射线源101的焦点调节。此外，在本发明的一个实施例中，调节螺钉511每旋转一圈位移0.5mm，每旋转一小格则位移0.05mm，具体调节时可根据每个射线源101焦点的实际偏移位置进行调整。
55.控制器设置于机架10上，该控制器与多个射线源101电连接，以对多个射线源101进行曝光控制。并且，该控制器还与探测器环2电连接，以根据预设的算法程序，基于探测器环2的投影图像计算出各射线源101的焦点偏移量。此外，该控制器还与焦点调节部5电连接，以基于各射线源101的焦点偏移量控制各焦点调节单元51带动对应的射线源101沿探测器环2的轴线方向移动，从而分别调节各射线源101的焦点位置。
56.在上述实施例中，通过以下方式进行各射线源的焦点偏移量计算：
57.首先，根据探测器环2的投影图像确定各射线源101的实际像素点在预设空间坐标系内的坐标；其中，预设空间坐标系以理论焦点作为原点，以探测器环2的轴线方向作为z轴，以垂直于z轴且经过原点的水平方向作为x轴，以垂直于z轴且经过原点的垂直方向作为y轴构建而成。然后，根据以下公式计算各射线源101的焦点偏移量z偏。
58.z偏＝(实际像素点－理论像素点)/(sid－sod)*sod*像素尺寸；
59.其中，所述探测器环由多个像素点组成，各所述像素点在预设空间坐标系内具有相应的坐标；sid表示射线源焦点到探测器表面的尺寸；sod表示射线源焦点环的半径尺寸。
60.可以理解的是，该焦点调节系统在具体使用时，首先通过将投影图像导入到预设的算法程序中，找到每张投影图像的中心点；然后，查看中心点在探测器环2上的像素位置，并利用公式找出每个射线源101的偏移位置；最后，通过找到准确的射线源焦点偏移位置，将射线源焦点调整到理论正确位置。由此，通过找到静态ct准确的系统焦点偏移位置，做到物理调整，实现多个射线源在xy平面内共面，从而保证理论焦点位置与探测器2的几何关系
准确。
61.第二实施例
62.如图5所示，在第一实施例的基础上，本发明第二实施例还提供一种静态ct的焦点调节方法，具体包括步骤s1～s5：
63.s1：射线源101曝光。
64.具体的，通过射线源环进行曝光，以使各射线源101分别朝向对应的成像物发射x射线，并在探测器环2上形成投影图像。其中，本实施例中，射线源环的曝光方式至少包括：多个射线源101按照预设顺序逐一进行曝光；或者，至少两个射线源同时曝光，并按照预设顺序依次进行曝光；其中，同时曝光的至少两个射线源101的投影图像互不重叠。
65.s2：通过探测器环2采集各射线源101的投影图像。
66.s3：计算各射线源101的投影偏移量。
67.具体的，通过控制器获取各射线源101的投影图像，以找到每张投影图像的中心点；然后，查看中心点在探测器环2上的像素位置，并利用上述公式找出每个射线源101的投影偏移量。
68.s4：分别判断各射线源101的投影偏移量是否超出预设的合理偏差范围。
69.具体的，若射线源101的投影偏移量未超出预设的合理偏差范围，则无需进行焦点调节。反之，若超出，则通过控制器控制焦点调节部5根据各个待调节射线源101的焦点偏移量，带动各个待调节射线源101沿探测器环2轴线方向移动，以进行焦点调节。并且，焦点调节完成后，重新通过已调节射线源101进行曝光，以重新采集已调节射线源101的投影图像，直至所有射线源101的投影偏移量均不超出预设的合理偏差范围。
70.s5：拆除成像物支架3。
71.具体的，在射线源环进行曝光之前，预先将设有成像物环4的成像物支架3安装于射线源支架1上。当焦点调节完毕后，将设有成像物环4的成像物支架3从射线源支架1上拆除。从而可重复利用设有成像物环4的成像物支架3对其他静态ct系统进行焦点调节。
72.综上所述，本发明实施例提供的静态ct的焦点调节系统及方法，具有以下有益效果：
73.1.可以找到静态ct准确的系统焦点偏移位置，进而做到物理调整，实现多个射线源在xy平面内共面，从而保证理论焦点位置与探测器的几何关系准确。
74.2.通过设置成像物环使得多个成像物分别与多个射线源一一对应，以分别对各射线源进行焦点调节。并且，该成像物环可拆卸，以进行循环使用。
75.3.以探测器环的z轴中心为焦点理论投影位置，不要求探测器环在z轴方向进行调整，从而提高探测器环安装固定的便利性。
76.上面对本发明提供的静态ct的焦点调节系统及方法进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质内容的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

技术特征：
1.一种静态ct的焦点调节系统，其特征在于包括：射线源支架，安装于机架上，所述射线源支架上安装有射线源环，所述射线源环由多个射线源围设成圆环状；探测器环，设置于所述射线源支架上，所述探测器环的轴线与所述射线源环的轴线重合；成像物支架，安装于所述射线源支架的一侧，所述成像物支架上安装有成像物环，所述成像物环由多个成像物围设呈圆环状，所述成像物环的轴线与所述探测器环的轴线重合；多个所述成像物与多个所述射线源一一对应，以使各所述射线源均能够朝向对应的成像物发射x射线，并在所述探测器环上形成投影图像；焦点调节部，包括多个焦点调节单元，多个所述焦点调节单元分别与多个所述射线源对应连接，各所述焦点调节单元分别带动对应的射线源沿所述探测器环的轴线方向往复移动；控制器，设置于所述机架上，所述控制器与多个所述射线源电连接，以对多个所述射线源进行曝光控制；所述控制器还与所述探测器环电连接，以基于所述探测器环的投影图像计算出各射线源的焦点偏移量；所述控制器还与所述焦点调节部电连接，以基于各射线源的焦点偏移量控制各所述焦点调节单元带动对应的射线源沿所述探测器环的轴线方向移动，从而分别调节各射线源的焦点位置。2.如权利要求1所述的焦点调节系统，其特征在于所述基于所述探测器环的投影图像计算出各射线源的焦点偏移量，具体包括：根据所述探测器环的投影图像确定各射线源的实际像素点在预设空间坐标系内的坐标；其中，所述预设空间坐标系以理论焦点作为原点，以探测器环的轴线方向作为z轴，以垂直于z轴且经过原点的水平方向作为x轴，以垂直于z轴且经过原点的垂直方向作为y轴构建而成；根据以下公式计算各射线源的焦点偏移量z偏；z偏＝(实际像素点－理论像素点)/(sid－sod)*sod*像素尺寸；其中，所述探测器环由多个像素点组成，各所述像素点在预设空间坐标系内具有相应的坐标；sid表示射线源焦点到探测器表面的尺寸；sod表示射线源焦点环的半径尺寸。3.如权利要求1所述的焦点调节系统，其特征在于所述焦点调节单元，具体包括：调节座，设置于所述射线源支架上；调节螺钉，安装于所述调节座上，并与所述射线源连接固定，所述调节螺钉的轴线方向与所述探测器环的轴线方向平行，转动所述调节螺钉能够带动所述射线源沿所述探测器环的轴线方向往复移动。4.如权利要求1所述的焦点调节系统，其特征在于所述成像物环包括多个t型棱柱和透光环；多个所述t型棱柱绕所述射线源支架的轴线均匀排列于所述成像物支架的朝向所述射线源支架的一侧，并共同围设成圆环状，多个所述t型棱柱分别与多个所述射线源一一对应；所述透光环设置于多个所述t型棱柱的远离所述成像物支架的一侧，以透射x射线。5.如权利要求1所述的焦点调节系统，其特征在于：所述射线源支架上设有腰型孔，所述腰型孔的长度方向与所述探测器环的轴线方向平
行；所述机架上设有导向销，所述导向销设置于所述腰型孔内，以使得所述射线源支架与所述机架能够在所述腰型孔的活动范围内相对移动，以调节所述射线源支架在所述探测器环轴线方向上的位置。6.如权利要求1所述的焦点调节系统，其特征在于：所述成像物支架可拆卸地安装于所述射线源支架的一侧。7.如权利要求6所述的焦点调节系统，其特征在于：所述射线源支架的一侧开设有定位槽，所述成像物支架的朝向所述射线源支架的一侧设有定位柱，所述定位柱与所述定位槽相插合或分离。8.一种静态ct的焦点调节方法，其特征在于包括以下步骤：通过射线源环进行曝光，以使各所述射线源分别朝向对应的成像物发射x射线，并在探测器环上形成投影图像；通过所述探测器环采集各射线源的投影图像；通过控制器获取所述各射线源的投影图像，分别计算出各射线源的投影偏移量；分别判断所述各射线源的投影偏移量是否超出预设的合理偏差范围；若未超出，则无需进行焦点调节；若超出，则通过控制器控制焦点调节部根据各个待调节射线源的焦点偏移量，带动各个所述待调节射线源沿探测器环轴线方向移动，以进行焦点调节，并在焦点调节后，重新通过已调节射线源进行曝光，以重新采集已调节射线源的投影图像，直至所有射线源的投影偏移量均不超出预设的合理偏差范围。9.如权利要求8所述的焦点调节方法，其特征在于所述射线源环的曝光方式至少包括：多个射线源按照预设顺序逐一进行曝光；或者，至少两个射线源同时曝光，并按照预设顺序依次进行曝光；其中，同时曝光的至少两个射线源的投影图像互不重叠。10.如权利要求8所述的焦点调节方法，其特征在于：在射线源环进行曝光之前，预先将设有成像物环的成像物支架安装于射线源支架上；并在焦点调节完毕后，将所述设有成像物环的成像物支架从射线源支架上拆除。

技术总结
本发明公开了一种静态CT的焦点调节系统及方法。该焦点调节系统包括：射线源支架，安装于机架上，并安装有射线源环，射线源环由多个射线源围设成圆环状；探测器环，设置于射线源支架上；成像物支架，安装于射线源支架的一侧并安装有成像物环，成像物环由多个成像物围设呈圆环状，多个成像物与多个射线源一一对应；焦点调节部，包括多个焦点调节单元，多个焦点调节单元分别与多个射线源对应连接，以分别带动对应的射线源往复移动；控制器，设置于机架上，用于对多个射线源进行曝光控制；还用于计算各射线源的焦点偏移量；还用于控制各焦点调节单元的运动，以调节各射线源的焦点位置。利用本发明，可以保证理论上的焦点位置与探测器的几何关系准确。的几何关系准确。的几何关系准确。


技术研发人员：李振华 丁海宁 孙伟 彭勇
受保护的技术使用者：纳米维景（上海）医疗科技有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/9/6