[实用新型]一种锥束CT系统几何位置的校正装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及生物医学成像领域，具体涉及一种锥束CT系统几何位置的校正装置。

背景技术

锥束CT系统采用锥形X射线束和像素探测阵列对被测物体进行无损成像。锥束CT系统最大的特点是空间分辨率极高，可达到几十微米。但其图形重建中也会出现各种伪影，使重建图像质量受到严重影响。其中，CT系统的机械几何误差是引起伪影产生一种重要因素。在锥束CT系统图像重建的FDK算法中，要求X射线源焦点、被测物体旋转中心、探测器成像中心位于一条直线，且探测器像素阵列所在平面垂直于该直线。但是由于机械加工及安装等精度问题，X射线源、被测物体、探测器的位置无法满足算法所要求的理想几何关系。如果不进行CT系统几何校正，会在重建图像中引起环状或带状伪影、模糊等，降低重建图像空间分辨率。因此，必须对锥束CT系统进行几何校正。

Lorenz von Smekal,Marc Kachelrieβ等，在Geometric misalignment and calibration in cone-beam tomography中提出一种基于点状物体投影的傅里叶变换方法，可以获取整个系统的几何参数。通过获得多个角度的多个点状物体的投影（如锆点）以及相应的投影角度信息，逐步计算出系统的几何参数。但是，在此方法中由于需要寻找多个投影点的质心，以及对投影点质心进行椭圆曲线拟合，以及在计算中的模型参数的测量。很容易引入误差。此方法在计算探测器的面外转角时误差较大。Kai Yang，Alexander L.C.Kwan等再此基础上，在A geometric calibration method for cone beam CT systems中提出了一种几何校正的方法，该方法首先论证了探测器的面外转角对图像重建及几何参数的测量影像很小，然后通过多个角度的点状物体的投影以及角度的信息逐步计算出系统的几何参数。这个方法可以很好的计算出系统的几何参数，由于其数据的处理步骤和傅里叶方法一样，所以其缺点和傅里叶变换的方法一样。

Yang Min等在Non-linear least square estimation of geometrical parameters for Cone-beam three dimensional computed tomography文章中提出一种方法，这种方法通过点的理论投影与实际投影对比，通过非线性最小二乘法进行拟合，实现几何参数的测量。这种方法不需要事先知道点的精确的位置，但是该方法对初始值比较敏感。

Rougée et al提供了一种估计系统参数的方法，通过获取一些已知位置的点的投影的信息，合适的校准模型所用的参考点螺旋分布在已知的位置。但是这个方法对初始状态比较敏感，对用的参考点的个数也比较敏感，同时参数估计的精度量级变化跨度太大。

姚明等人在《探测器CT系统调校及参数获取方法》中提出一种正交金属细丝模型，通过设计特定位置和角度的投影，根据投影图形特征对系统结构进行调整并计算得到相关几何参数。该方法得到的系统参数误差小于0.5%。但该方法对模型的精度要求很高，且实际操作中对每种偏差的调节需按照一定的顺序，则势必造成调节过程中操作误差的累积效果。同时由于该方法所选取的特定位置、角度等在实际操作中无法实现实时动态调节，会导致调节过程十分耗时，从实用性讲不够理想。

Smekal等人在“Accuratetechnique 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，例如校正仿体的加工精度、钢珠之间的相对位置的测量精度等。

实用新型内容

为了克服现有技术中存在的问题，本实用新型提供提出一种锥束CT系统几何位置的校正装置，可实现更高精度校准，并得到更加精确的几何参数值。

本实用新型的目的在于提供一种锥束CT系统几何位置的校正装置。