計算機斷層成像設備及通過其拍攝斷層圖像的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種計算機斷層成像設備及通過該設備拍攝斷層圖像的方法，其中該設備包括：用于發(fā)射X射線的射源；射源窗口；擋板，其中擋板中具有通孔；通過驅(qū)動裝置與擋板連接的控制模塊，用于根據(jù)預設的拍攝條件控制計算機斷層成像設備上旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)中心以確定待拍攝的拍攝位置，并在待拍攝的拍攝位置為目標物體的局部區(qū)域時，根據(jù)局部區(qū)域的位置通過驅(qū)動裝置調(diào)控擋板，以使X射線通過射源窗口穿過通孔和局部區(qū)域照射至面陣探測器上；面陣探測器用于將接收到的穿過通孔和局部區(qū)域的X射線轉(zhuǎn)換成投影圖像。該設備相較于全視野CT拍攝來說，節(jié)省了拍攝時間，降低了輻射劑量，且提高了分辨率。
【專利說明】
計算機斷層成像設備及通過其拍攝斷層圖像的方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及醫(yī)療技術領域，尤其涉及一種計算機斷層成像設備以及一種通過該計 算機斷層成像設備拍攝斷層圖像的方法。
【背景技術】
[0002] 口腔CBCT (Cone beam CT，錐形束CT)是對視野范圍的物體進行重建的過程。其 中，如圖1所示，CBCT的基本原理如下：通過使用面陣探測器和錐形束X射線源，圍繞檢查 對象旋轉(zhuǎn)掃描，獲得物體在各個角度的二維投影圖像，然后根據(jù)錐束CT重建算法，得到物 體內(nèi)部的三維體數(shù)據(jù)。
[0003] 目前，市場上口腔CBCT -般是拍攝物體全視野圖像的裝置，當用戶只需要觀察單 顆牙齒時，只能從得到的全視野圖像中去查看該部分區(qū)域?qū)膱D像，這樣會導致資源的 浪費，如提高輻射劑量，并且從清晰度角度來說，從全視野圖像中去觀察局部圖像時，由于 該局部圖像的大小有限，所以導致不太容易觀察，相當于降低了局部圖像的分辨率。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。
[0005] 為此，本發(fā)明的第一個目的在于提出一種計算機斷層成像設備。該設備可控制擋 板以將擋板中的通孔位于射源窗口中心，并通過控制旋轉(zhuǎn)中心確定局部區(qū)域的拍攝位置， 以實現(xiàn)拍攝物體的局部CT拍攝，相較于全視野CT拍攝來說，節(jié)省了拍攝時間，降低了輻射 劑量，并且從清晰度角度來說，提高了局部圖像的分辨率。
[0006] 本發(fā)明的第二個目的在于提出一種拍攝斷層圖像的方法。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面實施例提出的計算機斷層成像設備，包括：射 源，所述射源用于發(fā)射X射線；射源窗口；擋板，其中，所述擋板中具有通孔；控制模塊，所 述控制模塊通過驅(qū)動裝置與所述擋板連接，所述控制模塊用于根據(jù)預設的拍攝條件控制所 述計算機斷層成像設備上旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)中心以確定待拍攝的拍攝文職，并在所述待拍攝的 拍攝位置為目標物體的局部區(qū)域時，根據(jù)所述局部區(qū)域的位置通過所述驅(qū)動裝置調(diào)控所述 擋板，以使所述X射線通過所述射源窗口穿過所述通孔和所述局部區(qū)域照射至面陣探測器 上；所述面陣探測器，所述面陣探測器用于將接收到的穿過所述通孔和所述局部區(qū)域的X 射線轉(zhuǎn)換成投影圖像。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明實施例的計算機斷層成像設備，將擋板中設置可以調(diào)控的通孔，通過 控制模塊控制計算機斷層成像設備上旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)中心以確定待拍攝的拍攝位置，并在待 拍攝的拍攝位置為目標物體的局部區(qū)域時，根據(jù)該局部區(qū)域的位置通過驅(qū)動裝置調(diào)控擋板 以實現(xiàn)目標物體的局部CT拍攝，例如，當用戶只需要觀察拍攝物體中的局部區(qū)域時，可控 制擋板以將通孔位于射源窗口中心，并通過控制旋轉(zhuǎn)中心確定局部區(qū)域的拍攝位置，以實 現(xiàn)拍攝物體的局部CT拍攝，相較于全視野CT拍攝來說，節(jié)省了拍攝時間，降低了輻射劑量， 并且從清晰度角度來說，提高了局部圖像的分辨率。
[0009] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第二方面實施例提出的通過本發(fā)明第一方面實施例的 計算機斷層成像設備拍攝斷層圖像的方法，包括：獲取預拍攝圖片；接收用戶針對所述預 拍攝圖片的選擇指令，并根據(jù)所述選擇指令確定所需拍攝物體的區(qū)域；根據(jù)所述區(qū)域確定 所述計算機斷層成像設備中所述旋轉(zhuǎn)臂的所述旋轉(zhuǎn)中心X方向、Y方向位置以及拍攝視野 高度范圍Z方向，以使所述計算機斷層成像設備根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)中心X方向、Y方向位置以及 拍攝視野高度范圍Z方向?qū)λ鰠^(qū)域進行拍攝；獲取拍攝到的投影圖像，并根據(jù)預設的CT 重建模型對所述投影圖像進行CT重建以生成三維立體圖像。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明實施例的拍攝斷層圖像的方法，接收用戶針對預拍攝圖片的選擇指 令，并根據(jù)選擇指令確定所需拍攝物體的區(qū)域，并根據(jù)該區(qū)域確定計算機斷層成像設備中 旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)中心X方向、Y方向位置以及拍攝視野高度范圍Z方向，以使計算機斷層成像 設備根據(jù)旋轉(zhuǎn)中心X方向、Y方向位置以及拍攝視野高度范圍Z方向?qū)υ搮^(qū)域進行拍攝，以 及獲取拍攝到的投影圖像，并根據(jù)預設的CT重建模型對該投影圖像進行CT重建以生成三 維立體圖像，例如，當用戶只需要觀察拍攝物體中的局部區(qū)域時，可通過計算機斷層成像設 備調(diào)控自身的擋板以實現(xiàn)目標物體的局部CT拍攝，又如，當用戶需要觀察拍攝物體的全部 區(qū)域時，可通過計算機斷層成像設備調(diào)控自身的擋板以實現(xiàn)目標物體的CT拍攝，即通過計 算機斷層成像設備調(diào)控擋板以實現(xiàn)目標物體的局部視野和全視野之間的切換。
[0011] 本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0012] 本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結合附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中：
[0013] 圖1是口腔CBCT的基本原理的示例圖；
[0014] 圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的計算機斷層成像設備的結構示意圖；
[0015] 圖3(a)是基于圖2所示的計算機斷層成像設備中射源窗口與擋板上的通孔之間 的結構示例圖；
[0016] 圖3 (b)是本發(fā)明實施例的局部CT拍攝時射源窗口與擋板之間的位置關系的示例 圖；
[0017] 圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的拍攝斷層圖像的方法的流程圖；
[0018] 圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的正、側(cè)位片位置的示意圖；
[0019] 圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的左右區(qū)域中目標物體成像的示意圖；
[0020] 圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的預設拍攝圖像的示例圖；
[0021] 圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例的不同拍攝視野在探測器上對應不同的投影區(qū)域的示 意圖；
[0022] 圖9 (a)是根據(jù)本發(fā)明實施例的全視野CT拍攝時重建后的全視野三維立體圖像的 示例圖；
[0023] 圖9 (b)是根據(jù)本發(fā)明實施例的局部CT拍攝時重建后的局部視野三維立體圖像的 示例圖；以及
[0024] 圖10是CT拍攝過程中射線源、探測器與拍攝物體之間的位置關系的示意圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0026] 下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的計算機斷層成像設備以及通過該計算機 斷層成像設備拍攝斷層圖像的方法。
[0027] 圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的計算機斷層成像設備的結構示意圖。圖3(a)是基 于圖2所示的計算機斷層成像設備中射源窗口與擋板上的通孔之間的結構示例圖，其中， 圖2中未示出擋板上的通孔，圖3(a)中未示出射源、控制模塊和面陣探測器。需要說明的 是，本發(fā)明實施例的計算機斷層成像設備可應用于計算機斷層成像CT機上，尤其可應用于 口腔CBCT上，下面將以應用于口腔CBCT上作為示例。
[0028] 如圖2和圖3(a)所示，該計算機斷層成像設備可包括：射源10、射源窗口 20、擋板 30、控制模塊40和面陣探測器50。其中，在本發(fā)明的實施例中，圖3(a)所示，射源窗口 20 中可有一個窗口，該窗口也可稱為CT窗口，該窗口之外的其他部分均被鉛板遮擋，以防止X 射線由該窗口以外的地方穿過以影響拍攝結果。此外，如圖2和圖3 (a)所示，擋板30中可 具有通孔31。在本發(fā)明的實施例中，通孔31的大小小于射源窗口 20的大小。
[0029] 具體地，射源10可用于發(fā)射X射線。
[0030] 控制模塊40可通過驅(qū)動裝置A與擋板30連接，控制模塊40可用于根據(jù)預設的拍 攝條件控制上述計算機斷層成像設備機上旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)中心B以確定待拍攝的拍攝位置， 并在待拍攝的拍攝位置為目標物體D的局部區(qū)域時，根據(jù)該局部區(qū)域的位置或角度通過驅(qū) 動裝置A調(diào)控擋板30,以使X射線通過射源窗口 20穿過通孔31和上述局部區(qū)域照射至面 陣探測器50上。其中，在本發(fā)明的實施例中，預設的拍攝條件可包括但不限于局部斷層成 像分辨率的需求等。需要說明的是，在本發(fā)明的實施例中，可理解將C形臂（如上述的旋轉(zhuǎn) 臂）繞著支撐臂旋轉(zhuǎn)的那個垂直軸稱為旋轉(zhuǎn)軸C，位于旋轉(zhuǎn)軸C與目標物體D (如牙齒）的 水平截面的交點稱為旋轉(zhuǎn)中心B。
[0031] 具體而言，在本發(fā)明的實施例中，控制模塊40可根據(jù)上述局部區(qū)域通過驅(qū)動裝置 A調(diào)控擋板30,以使擋板30移動至射源窗口 20并使得X射線通過射源窗口 20穿過通孔31 和局部區(qū)域照射至面陣探測器50上?？刂颇K40還可通過驅(qū)動裝置A左右移動擋板30 以調(diào)控通孔31有X射線經(jīng)過的大小。也就是說，控制模塊40可通過前后左右移動旋轉(zhuǎn)中 心B以調(diào)整將要拍攝的位置，并可根據(jù)確定待拍攝的位置通過左右移動擋板30控制通孔31 移動到射源窗口 20的中心，使得X射線通過射源窗口 20穿過通孔31和待拍攝物照射至面 陣探測器50上。
[0032] 面陣探測器50可用于將接收到的穿過通孔31和上述局部區(qū)域的X射線轉(zhuǎn)換成投 影圖像，以使與所述計算機斷層成像設備相連的計算機將該投影圖像進行CT重建以生成 局部視野三維立體圖像。其中，在本發(fā)明的實施例中，面陣探測器50可為基于CMOS技術的 間接轉(zhuǎn)換平板探測器，間接轉(zhuǎn)換平板探測器中的閃爍體材料具有碘化銫。
[0033] 進一步的，在本發(fā)明的一個實施例中，當確定的待拍攝的拍攝位置為目標物體的 全部區(qū)域時，控制模塊40還可用于根據(jù)上述目標物體D的全部區(qū)域通過驅(qū)動裝置A驅(qū)動擋 板30遠離射源窗口 20,以使X射線穿過射源窗口 20和目標物體D的全部區(qū)域照射至面陣 探測器50上。面陣探測器50還可用于將接收到的穿過射源窗口 20和上述目標物體D的 全部區(qū)域的X射線轉(zhuǎn)換成投影圖像，以使與計算機斷層成像設備相連的計算機將該投影圖 像進行CT重建以生成全視野三維立體圖像。其中，在本發(fā)明的實施例中，上述通過驅(qū)動裝 置A驅(qū)動擋板30遠離射源窗口 20可理解為，如圖2所示，通過驅(qū)動裝置A左右移動擋板30 以使擋板30不遮擋射源窗口 20。
[0034] 更具體地，控制模塊40通過前后左右移動旋轉(zhuǎn)中心B以調(diào)整將要拍攝的位置（如 將要拍攝整個牙齒區(qū)域），并可根據(jù)確定后的拍攝位置（如將拍攝整個牙齒區(qū)域）通過驅(qū)動 裝置A左右移動控制擋板30以使其遠離（即不遮擋）射源窗口 20,也就是說控制擋板30 不會遮擋X射線從射源窗口 20穿過，即使得X射線通過射源窗口 20照射至面陣探測器50 上。
[0035] 為了使得本領域的技術人員能夠更加了解本發(fā)明，下面將介紹本發(fā)明的計算機斷 層成像設備在拍攝時的原理。
[0036] 可以理解，控制模塊40可通過驅(qū)動裝置A (如計算機斷層成像設備中的動力系統(tǒng)， 即電機）控制計算機斷層成像設備上旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)中心B和擋板30以實現(xiàn)拍目標物體的 全視野CT拍攝和局部CT拍攝，其中具體的實現(xiàn)過程可為：
[0037] 圖3 (a)也表現(xiàn)了全視野CT拍攝時射源窗口 20與擋板30之間的位置關系，如圖 3 (a)所示，控制模塊40可通過驅(qū)動裝置控制擋板30進行左右移動，使得擋板30不會遮擋 住射源窗口 20,以使得X射線能夠直接穿過射源窗口 20,從而實現(xiàn)拍攝裝置的全視野CT拍 攝，其中，可將該射源窗口 20稱為CT窗口。
[0038] 圖3 (b)是本發(fā)明實施例的局部CT拍攝時射源窗口 20與擋板30之間的位置關系。 控制模塊40可通過驅(qū)動裝置控制擋板30進行左右移動，使其移動到射源窗口 20,以使得擋 板30遮擋穿過射源窗口 20的X射線，即使得X射線通過擋板30中的通孔31發(fā)射出來，從 而實現(xiàn)拍攝裝置的局部CT拍攝。其中，可以理解，通孔31的大小小于射源窗口 20的大小， 例如，局部CT的視野高度方向為4CM，而機器CT視野高度方向為是8CM，那么擋板30上的 通孔31高度方向只需要是射源窗口 20的1/2。
[0039] 具體地，擋板30上設置有開口可以調(diào)控的通孔31，控制模塊40可根據(jù)預設的拍攝 條件（如局部CT分辨率的要求）調(diào)控通孔31的大小和確定拍攝位置。具體而言，控制模 塊40可移動旋轉(zhuǎn)中心B以調(diào)整并確定待拍攝的拍攝位置，并根據(jù)圖像分辨率的要求調(diào)整射 源10、通孔31和面陣探測器50三者中任意兩者之間的距離，以及可通過左右移動擋板30， 使得擋板30的一部分遮擋射源窗口 20,在不改變擋板30、射源窗口 20與面陣探測器50之 間相互距離，類似調(diào)節(jié)通孔31的大小，以使得射源10發(fā)射的X射線通過射源窗口 20穿過 擋板30上的通孔31照射到面陣探測器50上，面陣探測器50將接收到的X射線轉(zhuǎn)換成投 影圖，與計算機斷層成像設備相連的計算機將各個角度的投影圖進行CT重建形成了被拍 攝物的三維立體數(shù)據(jù)。更具體地，可將射源10近似看成點光源，即可通過等比方式，計算出 面陣探測器50的投影圖的面積，即可得到三維立體圖像的大小。
[0040] 可以看出，射源窗口 20不被擋板30遮擋時為CT窗口。其中，擋板30可采用鉛板 制成，擋板30上的通孔31為局部CT窗口，拍攝時只需要控制模塊40移動擋板30位置使 其上的通孔31位于射源窗口 20中心即可實現(xiàn)局部CT拍攝。
[0041] 此外，本領域的技術人員肯定了解面陣探測器50是CBCT的核心部件之一，主要 有兩種類型：x射線影像增強器（Image Intensifier，I. I.)和平板探測器（Flat Panel Detector，F(xiàn)PD)。目前的大部分CBCT系統(tǒng)都選擇了 FPD。這是由于FPD具有更高的空間分 辨率、更高的對比度以及更長的使用壽命，且不存在邊緣失真現(xiàn)象。下面將詳細介紹平板探 測器：
[0042] 根據(jù)能量的轉(zhuǎn)換方式，平板探測器可以分為間接轉(zhuǎn)換平板探測器和直接轉(zhuǎn)換平板 探測器。間接轉(zhuǎn)換FH)都采用閃爍體作為轉(zhuǎn)換材料，首先將X光轉(zhuǎn)換成可見光，再通過捕 捉、測量可見光光子獲得最終的電信號。大面積閃爍體材料主要有碘化銫（CsI)和硫氧化 釓（Gd202S)兩種。醫(yī)學成像中更多選擇碘化銫作為閃爍體，因為其在低能X射線段有更好 的轉(zhuǎn)換效率。
[0043] 根據(jù)閃爍體后端電路的不同，間接轉(zhuǎn)換平板探測器又可以分為基于非晶硅（a-Si) 技術的平板探測器和基于(XD/CM0S技術的平板探測器。非晶硅平板主要由三部分組成： CsI閃爍體、非晶硅制成的光電二極管矩陣以及薄膜晶體管（TFT)。不可見的X射線光子 被CsI涂層吸收轉(zhuǎn)化為可見光光子，然后通過光電二極管轉(zhuǎn)化為電荷并導入到薄膜晶體管 中，最后通過讀出電路輸出。CCD/CM0S平板的成像原理和非晶硅平板基本相同，只是由于直 接采用了技術更成熟的低解析度CM0S/CCD技術，使得其單元有效探測面積的填充率（Fill Factor)更高，系統(tǒng)穩(wěn)定性更好。
[0044] 直接轉(zhuǎn)換平板探測器目前一般采用的非晶硒技術，主要分為兩層：非晶硒半導體 材料涂層以及TFT陣列。非晶硒涂層吸收入射的X光光子，將其直接轉(zhuǎn)換為電荷；在外加電 場的作用下，電荷（即電子-空穴對）積聚在像元電容上，最終被TFT讀出。與間接轉(zhuǎn)換平 板相比，直接轉(zhuǎn)換平板的成像精度更高，能夠?qū)崿F(xiàn)寬度僅1 μ m的點擴展函數(shù)。這是因為：間 接轉(zhuǎn)換平板首先將X射線轉(zhuǎn)化為可見光，而可見光在閃爍體內(nèi)傳播時會發(fā)生散射和漫射， 降低了圖像分辨率；而直接轉(zhuǎn)換平板直接產(chǎn)生電子-空穴對，避免了信號的擴散。但由于直 接轉(zhuǎn)換平板的價格更高，因此目前口腔臨床使用的CBCT仍然較多地使用間接轉(zhuǎn)換平板。
[0045] 因此，本發(fā)明實施例中的面陣探測器50采用的是間接轉(zhuǎn)換平板探測器，即基于 CMOS技術、且大面積閃爍體材料主要有碘化銫（CsI)的平板探測器。
[0046] 根據(jù)本發(fā)明實施例的計算機斷層成像設備，將擋板中設置可以調(diào)控的通孔，通過 控制模塊控制計算機斷層成像設備上旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)中心以確定待拍攝的拍攝位置，并在待 拍攝的拍攝位置為目標物體的局部區(qū)域時，根據(jù)該局部區(qū)域的位置通過驅(qū)動裝置調(diào)控擋板 以實現(xiàn)目標物體的局部CT拍攝，例如，當用戶只需要觀察拍攝物體中的局部區(qū)域時，可控 制擋板以將通孔位于射源窗口中心，并通過控制旋轉(zhuǎn)中心確定局部區(qū)域的拍攝位置，以實 現(xiàn)拍攝物體的局部CT拍攝，相較于全視野CT拍攝來說，節(jié)省了拍攝時間，降低了輻射劑量， 并且從清晰度角度來說，提高了局部圖像的分辨率。
[0047] 另外，本發(fā)明還提出了一種通過上述任一個實施例的計算機斷層成像設備拍攝斷 層圖像的方法。
[0048] 圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的通過上述的計算機斷層成像設備拍攝斷層圖像 的方法的流程圖。如圖4所示，該通過上述的計算機斷層成像設備拍攝斷層圖像的方法可 以包括：
[0049] S401，獲取預拍攝圖片。
[0050] 需要說明的是，考慮到計算機斷層成像設備中的面陣探測器有可能偏置放置，在 本發(fā)明的實施例中，可將待拍攝的拍攝物（如牙齒）分為左右兩個區(qū)域?？梢岳斫?，如果面 陣探測器對中放置，則可不區(qū)分左右。
[0051] 其中，計算機斷層成像設備中的旋轉(zhuǎn)中心對著面陣探測器中心時可稱為對中放 置，旋轉(zhuǎn)中心偏向面陣探測器中心一邊的可稱為偏置放置，當面陣探測器完全在旋轉(zhuǎn)中心 的可稱為完全偏置?？梢岳斫?，旋轉(zhuǎn)中心對中放置時計算機斷層成像設備（如CT機）上 的旋轉(zhuǎn)臂需要旋轉(zhuǎn)180°以上方可重建，旋轉(zhuǎn)中心完全偏置時計算機斷層成像設備（如CT 機）上的旋轉(zhuǎn)臂需要旋轉(zhuǎn)360°以上方可重建，偏置放置時根據(jù)偏置位置多少，決定旋轉(zhuǎn)臂 的最小旋轉(zhuǎn)角度（如介于180°和360°之間）。其中，可理解將C形臂（如上述的旋轉(zhuǎn)臂） 繞著支撐臂旋轉(zhuǎn)的那個垂直軸稱為旋轉(zhuǎn)軸，位于旋轉(zhuǎn)軸與牙齒的水平截面的交點稱為旋轉(zhuǎn) 中心。
[0052] 此外，對于面陣探測器偏置時之所以分左右，主要考慮正位片時單用一個照射方 向有一邊會拍不到。如圖5所示，照射方向1就拍不全右牙，所以右邊區(qū)域的正位片需要照 射方向3。
[0053] 另外，圖6為根據(jù)本發(fā)明實施例的牙齒左右目標成像的示意圖。從放大率的角度 考慮，從圖5和圖6中可以看出，照射方向2左邊區(qū)域的影像較大，所以左邊區(qū)域側(cè)位片選 擇照射方向2 ;同理，右邊區(qū)域側(cè)位片選擇照射方向4。
[0054] 具體地，首先，可通過計算機斷層成像設備拍攝一副正位片和一副側(cè)位片（即拍 一副正位片就是照射方向1或者照射方向3拍一次，側(cè)位片同理），例如，如圖5中人體擺 位，那么照射方向1和照射方向3拍攝的就是正位片，照射方向2和照射方向4拍攝的就是 側(cè)位片。若面陣探測器按照圖5中的方向偏置，則左牙正位片拍攝在照射方向1，側(cè)位片拍 攝在照射方向2,右牙正位片拍攝在照射方向3,側(cè)位片拍攝在照射方向4 ;若面陣探測器按 照相反方向偏置，則左牙正位片拍攝在照射方向3,側(cè)位片拍攝在照射方向2,右牙正位片 拍攝在照射方向1，側(cè)位片拍攝在照射方向4。舉例而言，以圖5中人體擺位和面陣探測的 方向偏置為例，得到預設拍攝圖片，如圖7所示，圖7中左圖為正位片，右圖為側(cè)位片。
[0055] S402,接收用戶針對預拍攝圖片的選擇指令，并根據(jù)選擇指令確定所需拍攝物體 的區(qū)域。
[0056] 具體地，用戶可對預拍攝圖片進行選擇，以選擇出將要拍攝的區(qū)域。例如，用戶可 通過移動如圖7中所示的線條以選擇所需拍攝牙齒的位置，可根據(jù)用戶的選擇指令確定所 需拍攝物體的區(qū)域。
[0057] S403,根據(jù)區(qū)域確定計算機斷層成像設備中旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)中心X方向、Y方向位置 以及拍攝視野高度范圍Z方向，以使計算機斷層成像設備根據(jù)旋轉(zhuǎn)中心X方向、Y方向位置 以及拍攝視野高度范圍Z方向?qū)ι鲜鰠^(qū)域進行拍攝。
[0058] 具體地，可將旋轉(zhuǎn)中心移動至上述區(qū)域的位置中心，并根據(jù)該區(qū)域以位置中心為 坐標中心、在X坐標、Y坐標和Z坐標分別所對應的坐標值確定旋轉(zhuǎn)中心的X方向、Y方向位 置以及拍攝視野高度范圍Z方向分別所對應的值，計算機斷層成像設備中的控制模塊控制 計算機斷層成像設備上的旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)中心運轉(zhuǎn)到上述XYZ坐標所限定的旋轉(zhuǎn)中心處，并 按照預定的旋轉(zhuǎn)角度對所需拍攝物體的區(qū)域進行拍攝。其中，可以理解，預定的旋轉(zhuǎn)角度至 少為180°，旋轉(zhuǎn)角度的越大圖像數(shù)據(jù)源越多，圖像越好，優(yōu)選地，在本發(fā)明的實施例中，預 定的旋轉(zhuǎn)角度為360°。
[0059] 需要說明的是，在本發(fā)明的實施例中，計算機斷層成像設備可包括射源窗口、驅(qū)動 裝置和擋板。
[0060] 可選的，在本發(fā)明的實施例中，如果根據(jù)選擇指令確定所需拍攝物體的區(qū)域為拍 攝物體的局部區(qū)域，則計算機斷層成像設備可根據(jù)局部區(qū)域?qū)男D(zhuǎn)中心X方向、Y方向 位置以及拍攝視野高度范圍Z方向，對局部區(qū)域進行局部視野拍攝。具體地，當根據(jù)選擇指 令確定所需拍攝物體的區(qū)域為拍攝物體的局部區(qū)域時，計算機斷層成像設備可控制旋轉(zhuǎn)臂 的旋轉(zhuǎn)中心移動至將要拍攝的區(qū)域（即上述的局部區(qū)域）中心處，并根據(jù)上述局部區(qū)域?qū)?應的旋轉(zhuǎn)中心X方向、Y方向位置以及拍攝視野高度范圍Z方向，通過驅(qū)動裝置驅(qū)動擋板移 動至射源窗口使得擋板中的通孔位于射源窗口的中心，并通過該通孔對局部區(qū)域進行局部 視野拍攝，即使得X射線通過射源窗口穿過通孔和上述的局部區(qū)域照射至面陣探測器上， 以實現(xiàn)對局部區(qū)域的拍攝。
[0061] 可選的，在本發(fā)明的實施例中，如果根據(jù)選擇指令確定所需拍攝物體的區(qū)域為拍 攝物體，則計算機斷層成像設備可根據(jù)拍攝物體的全部區(qū)域?qū)男D(zhuǎn)中心X方向、Y方向 位置以及拍攝視野高度范圍Z方向，對拍攝物體的全部區(qū)域進行全視野拍攝。具體地，當根 據(jù)選擇指令確定所需拍攝物體的區(qū)域為拍攝物體時，計算機斷層成像設備可控制旋轉(zhuǎn)臂的 旋轉(zhuǎn)中心移動至將要拍攝的區(qū)域（即上述的全部區(qū)域）中心處，并根據(jù)上述全部區(qū)域?qū)?的旋轉(zhuǎn)中心X方向、Y方向位置以及拍攝視野高度范圍Z方向，通過驅(qū)動裝置驅(qū)動擋板中的 通孔遠離射源窗口，并通過射源窗口對全部區(qū)域進行全視野拍攝，即使得X射線通過射源 窗口和上述全部區(qū)域照射至面陣探測器上，以實現(xiàn)對拍攝物體的全視野拍攝。其中，在本發(fā) 明的實施例中，通過驅(qū)動裝置驅(qū)動擋板中的通孔遠離射源窗口可理解為通過驅(qū)動裝置左右 移動擋板，以使擋板不遮擋射源窗口。
[0062] 進一步的，在本發(fā)明的實施例中，在對局部區(qū)域進行局部拍攝之后，該方法還可包 括：對拍攝到的投影圖像進行裁剪，得到拍攝物體的局部區(qū)域?qū)木植客队皥D像。例如， 如圖8所示，全視野CT拍攝時所用面陣探測器大小為ad，對于局部CT拍攝時，只需要使用 be區(qū)域的圖像，其他區(qū)域圖像由于窗口的遮擋為不可用圖像。因此，在進行局部CT拍攝時 需要對圖像根據(jù)幾何尺寸裁剪成be區(qū)域圖像。
[0063] S404,獲取拍攝到的投影圖像，并根據(jù)預設的CT重建模型對投影圖像進行CT重建 以生成三維立體圖像。
[0064] 其中，在本發(fā)明的實施例中，預設的CT重建模型可為：
[0065]
[0066] f(x，y，z)為三維立體圖像，X為旋轉(zhuǎn)中心在X方向所對應的值，y為旋轉(zhuǎn)中心在Y 方向所對應的值，z為拍攝視野高度范圍在Z方向所對應的值，h為拍攝裝置中濾波器的沖 擊響應，COS(Y)為光源旋轉(zhuǎn)中心的連線與光源待測點的連線的夾角余弦，為加權 濾波數(shù)據(jù)，d為射源到旋轉(zhuǎn)中心的距離，Θ為投影圖像的角度，u為投影圖像橫向坐標量，V 為投影圖像豎向坐標量，Ct1為投影圖像的起始角度，α 2為投影圖像的終止角度。
[0067] 具體地，如果進行的是全視野CT拍攝，則可獲取拍攝到的全視野投影圖像，并根 據(jù)預設的CT重建模型對該全視野投影圖像進行CT重建以生成全視野三維立體圖像，例如， 如圖9(a)所示，即為全視野CT拍攝時重建后的全視野三維立體圖像；如果進行的是局部 CT拍攝，則可獲取裁剪后的局部投影圖像，并根據(jù)預設的CT重建模型對該局部投影圖像進 行CT重建以生成局部視野三維立體圖像，例如，如圖9 (b)所示，即為局部CT拍攝時重建后 的局部視野三維立體圖像。
[0068] 應當理解，局部CT重建時與CT重建原理上相同，只是將局部CT看成是一個小視 野的CT，采集圖像的大小更小，像素點更少，這樣就可以提高了局部圖像的分辨率。
[0069] 下面將詳細介紹預設的CT重建模型的獲得過程：
[0070] CT拍攝過程如圖10所示，射線源與探測器，圍繞旋轉(zhuǎn)軸（Z)做360度運動。在運 動過程中，探測器以固定幀頻率采集圖像。
[0071] 設pq(u，V)表示拍攝后得到的投影圖像，其含義為光源旋轉(zhuǎn)到q角度時探測器所 接收到的投影數(shù)據(jù)。W表示實際信號的帶寬。
[0072] 首先，投影數(shù)據(jù)乘以光源旋轉(zhuǎn)中心的連線與光源待測點的連線的夾角余弦，得到 加權的投影數(shù)據(jù)記為，然后再將加權的投影數(shù)據(jù)込(《,V)和沖擊響應為h的濾波器 進行卷積，得到加權濾波數(shù)據(jù)記為Ρ,.Μ ,Λ .即&(〃.v) = 其中：
[0074] 最后，將加權濾波數(shù)據(jù)進行加權反投影即可得到重建圖像數(shù)據(jù)f (X，y，ζ)， 其中，
[0075] 可以看出，上述加權體現(xiàn)了錐形束成像中物體距離光源的遠近不同對所得到的投 影數(shù)據(jù)的影響。
[0076] 綜上所述，根據(jù)本發(fā)明實施例的通過上述任一個實施例的計算機斷層成像設備拍 攝斷層圖像的方法，至少具有以下優(yōu)點：
[0077] (1)提高了分辨率；
[0078] (2)降低了輻射劑量：這是因為，全視野CT拍攝由于其視野范圍較大，限束器窗口 就較大。例如，CT的窗口大小需要28mm*28mm，而局部CT窗口大小只需要14mm*14mm，因此 單從窗口來看，局部CT的劑量就比CT減小了 3/4 (其中，局部CT窗口大小由需要拍攝的區(qū) 域大小決定，上面只是示例說明），所以可以看出，相較于全視野CT拍攝，局部CT拍攝時輻 射劑量降低。
[0079] (3)在與CT同樣采集數(shù)據(jù)的情況下增加了圖像分辨率且減少了重建時間：CT重建 可以將拍攝目標復原成各個小體素的組合，每個小體素有一個值，如重建后一副圖像的大 小為672*672,共448幅圖像，就可以理解為整個拍攝目標有672*672*448個小體素（X方向 672, Y方向672, Z方向448)，重建的結果就是給每個小體素一個自己的值；
[0080] CT重建由于計算量巨大，重建時間較長，電腦資源使用較多，如重建后一副圖像 的大小為672*672,共448幅圖像，分辨率可達到0. 19mm(圖像視野達到XY平面直徑大 小為672*0. 19 = 127. 68mm，Z方向高度為448*0. 19 = 85. 12mm)。其存儲空間就需要 672*672*448*4(1個float型數(shù)據(jù)占4個字節(jié)）= 809238528字節(jié)的空間。而一般電腦配 置（如顯卡1~2GB，內(nèi)存4GB)已經(jīng)快達到飽和狀態(tài)。除非使用高性能計算電腦，否則如果 想增大圖像大小、提高分辨率計算量就太大了；
[0081] 局部CT重建時由于需要重建的區(qū)域遠小于CT區(qū)域，一方面可以節(jié)省重建時間， 另一方面可以提尚圖像的分辨率，如局部重建后圖像大小為480*480,共480幅圖像，分辨 率可達到0.07mm(圖像視野達到XY平面直徑大小為480*0. 07 = 33.6mm，Z方向高度為 480*0. 〇7 = 33. 6mm)。所以局部CT圖像的清晰度同等條件下高于CT圖像的清晰度，可以 供醫(yī)生在只需要觀察單顆牙齒及周圍的情況下使用。
[0082] (4)可在口腔CT機器上直接升級，無需其他硬件更換，只需軟件升級附加功能即 可；
[0083] (5)減少了采集時間：如果探測器為偏置放置，其CT模式下最少采集旋轉(zhuǎn)角度需 要大于180°，若局部CT視野大小在探測器以內(nèi)，那么局部CT采集的角度只需要180°即 可，從而減小了采集的時間。
[0084] 根據(jù)本發(fā)明實施例的拍攝斷層圖像的方法，接收用戶針對預拍攝圖片的選擇指 令，并根據(jù)選擇指令確定所需拍攝物體的區(qū)域，并根據(jù)該區(qū)域確定計算機斷層成像設備中 旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)中心X方向、Y方向位置以及拍攝視野高度范圍Z方向，以使計算機斷層成像 設備根據(jù)旋轉(zhuǎn)中心X方向、Y方向位置以及拍攝視野高度范圍Z方向?qū)υ搮^(qū)域進行拍攝，以 及獲取拍攝到的投影圖像，并根據(jù)預設的CT重建模型對該投影圖像進行CT重建以生成三 維立體圖像，例如，當用戶只需要觀察拍攝物體中的局部區(qū)域時，可通過計算機斷層成像設 備調(diào)控自身的擋板以實現(xiàn)目標物體的局部CT拍攝，又如，當用戶需要觀察拍攝物體的全部 區(qū)域時，可通過計算機斷層成像設備調(diào)控自身的擋板以實現(xiàn)目標物體的CT拍攝，即通過計 算機斷層成像設備調(diào)控擋板以實現(xiàn)目標物體的局部視野和全視野之間的切換。
[0085] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語"中心"、"縱向"、"橫向"、"長度"、"寬度"、 "厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底" "內(nèi)"、"外"、"順時 針"、"逆時針"、"軸向"、"徑向"、"周向"等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或 位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必 須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0086] 在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語"安裝"、"相連"、"連接"、"固定"等 術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連 接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi) 部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員 而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。
[0087] 在本說明書的描述中，參考術語"一個實施例"、"一些實施例"、"示例"、"具體示 例"、或"一些示例"等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特 點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不 必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任 一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技 術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結 合和組合。
[0088] 盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例 性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述 實施例進行變化、修改、替換和變型。
【主權項】
1. 一種計算機斷層成像設備，其特征在于，包括： 射源，所述射源用于發(fā)射X射線； 射源窗口； 擋板，其中，所述擋板中具有通孔； 控制模塊，所述控制模塊通過驅(qū)動裝置與所述擋板連接，所述控制模塊用于根據(jù)預設 的拍攝條件控制所述計算機斷層成像設備上旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)中屯、W確定待拍攝的拍攝位置， 并在所述待拍攝的拍攝位置為目標物體的局部區(qū)域時，根據(jù)所述局部區(qū)域的位置通過所述 驅(qū)動裝置調(diào)控所述擋板，W使所述X射線通過所述射源窗口穿過所述通孔和所述局部區(qū)域 照射至面陣探測器上； 所述面陣探測器，所述面陣探測器用于將接收到的穿過所述通孔和所述局部區(qū)域的X 射線轉(zhuǎn)換成投影圖像。2. 如權利要求1所述的計算機斷層成像設備，其特征在于，當確定的所述待拍攝的拍 攝位置為所述目標物體的全部區(qū)域時，所述控制模塊還用于： 根據(jù)所述目標物體的全部區(qū)域通過所述驅(qū)動裝置驅(qū)動所述擋板遠離所述射源窗口，W 使所述X射線穿過所述射源窗口和所述目標物體的全部區(qū)域照射至所述面陣探測器上； 其中，所述面陣探測器還用于：將接收到的穿過所述射源窗口和所述目標物體的全部 區(qū)域的X射線轉(zhuǎn)換成投影圖像。3. 如權利要求1所述的計算機斷層成像設備，其特征在于，所述控制模塊具體用于：根 據(jù)所述局部區(qū)域的位置通過所述驅(qū)動裝置調(diào)控所述擋板，W使所述擋板移動至所述射源窗 口并使得所述X射線通過所述射源窗口穿過所述通孔和所述局部區(qū)域照射至所述面陣探 測器上。4. 如權利要求1所述的計算機斷層成像設備，其特征在于，其中，所述通孔的大小小于 所述射源窗口的大小。5. 如權利要求1所述的計算機斷層成像設備，其特征在于，所述控制模塊通過所述驅(qū) 動裝置左右移動所述擋板W調(diào)控所述通孔有所述X射線經(jīng)過的大小。6. 如權利要求1所述的計算機斷層成像設備，其特征在于，所述面陣探測器為基于 CMOS技術的間接轉(zhuǎn)換平板探測器，所述間接轉(zhuǎn)換平板探測器中的閃爍體材料具有艦化飽。7. -種通過如權利要求1至6中任一項所述的計算機斷層成像設備拍攝斷層圖像的方 法，其特征在于，包括： 獲取預拍攝圖片； 接收用戶針對所述預拍攝圖片的選擇指令，并根據(jù)所述選擇指令確定所需拍攝物體的 區(qū)域； 根據(jù)所述區(qū)域確定所述計算機斷層成像設備中所述旋轉(zhuǎn)臂的所述旋轉(zhuǎn)中屯、X方向、Y 方向位置W及拍攝視野高度范圍Z方向，W使所述計算機斷層成像設備根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)中屯、 X方向、Y方向位置W及拍攝視野高度范圍Z方向?qū)λ鰠^(qū)域進行拍攝； 獲取拍攝到的投影圖像，并根據(jù)預設的CT重建模型對所述投影圖像進行CT重建W生 成=維立體圖像。8. 如權利要求7所述的方法，其特征在于， 如果根據(jù)所述選擇指令確定所需拍攝物體的區(qū)域為所述拍攝物體的局部區(qū)域，則在所 述計算機斷層成像設備為權利要求1所述限定的計算機斷層成像設備的情況下，所述計算 機斷層成像設備根據(jù)所述局部區(qū)域?qū)男D(zhuǎn)中屯、X方向、Y方向位置W及拍攝視野高度 范圍Z方向，對所述局部區(qū)域進行局部視野拍攝； 如果根據(jù)所述選擇指令確定所需拍攝物體的區(qū)域為所述拍攝物體的全部區(qū)域，則在所 述計算機斷層成像設備為權利要求2所述限定的計算機斷層成像設備的情況下，所述計算 機斷層成像設備根據(jù)所述拍攝物體的全部區(qū)域?qū)男D(zhuǎn)中屯、X方向、Y方向位置W及拍 攝視野高度范圍Z方向，對所述全部區(qū)域進行全視野拍攝。9. 如權利要求8所述的方法，其特征在于，在所述對局部區(qū)域進行局部視野拍攝之后， 還包括： 對拍攝到的投影圖像進行裁剪，得到所述拍攝物體的局部區(qū)域?qū)木植客队皥D像。10. 如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述預設的CT重建模型為：其中 f(x，y，z)為所述=維立體圖像，X為所述旋轉(zhuǎn)中屯、在X方向所對應的值，y為所述旋 轉(zhuǎn)中屯、在Y方向所對應的值，Z為拍攝視野高度范圍在Z方向所對應的值，h為所述拍攝裝 置中濾波器的沖擊響應，COS (丫）為光源旋轉(zhuǎn)中屯、的連線與光源待測點的連線的夾角余弦， (;/，，，)為加權濾波數(shù)據(jù)，d為所述射源到所述旋轉(zhuǎn)中屯、的距離，0為所述投影圖像的角度， U為所述投影圖像橫向坐標量，V為所述投影圖像豎向坐標量，Qi為所述投影圖像的起始 角度，a 2為所述投影圖像的終止角度。
【文檔編號】A61B6/14GK105982686SQ201510050900
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年1月30日
【發(fā)明人】田明, 林茂先, 江東, 王瑜, 方勇, 趙有元, 張建軍
【申請人】合肥美亞光電技術股份有限公司