一種用于測(cè)量ct系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的雙絲模型裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于測(cè)量CT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的雙絲模型裝置，該雙絲模型裝置包括外殼，外殼空腔內(nèi)間隔設(shè)置有兩根相互平行的金屬絲，外殼外表面上設(shè)置有供與CT系統(tǒng)上的工作轉(zhuǎn)臺(tái)同心連接的軸頭，該軸頭軸線與兩根金屬絲平行并位于兩根金屬絲所在平面之外。該雙絲模型裝置適用于線陣和面陣兩種探測(cè)器的CT系統(tǒng)，可用于CT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的獲取和CT系統(tǒng)調(diào)校，有助于提高CT圖像重建質(zhì)量。
【專利說(shuō)明】一種用于測(cè)量CT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的雙絲模型裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種用于CT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)測(cè)量的裝置，特別涉及一種基于雙絲 模型的CT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)測(cè)量裝置，屬于CT【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] CT (Computed Tomography)技術(shù)是醫(yī)學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域常用的福射成像無(wú)損檢測(cè)技 術(shù)。無(wú)論是采用線陣探測(cè)器的斷層CT成像，還是采用面陣探測(cè)器的錐束CT成像，要精確重 建被測(cè)物體的斷層CT圖像或三維CT圖像，都需要獲得準(zhǔn)確的CT系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)，其中 CT旋轉(zhuǎn)中心位置、重建坐標(biāo)原點(diǎn)的位置、射線源至探測(cè)器的距離、射線源至旋轉(zhuǎn)中心的距 離、面陣探測(cè)器扭轉(zhuǎn)角等都是非常重要的參數(shù)。由于射線源焦點(diǎn)、旋轉(zhuǎn)中心、探測(cè)器成像面 的精確空間位置無(wú)法直接測(cè)量，從而無(wú)法得到這些參數(shù)的精確值，影響了重建圖像質(zhì)量。
[0003] 現(xiàn)有的獲得CT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的方法主要有：迭代法、最小二乘估計(jì)法、正弦圖法 和雙(多）球法等，這些方法存在以下問(wèn)題：計(jì)算量大；需要進(jìn)行迭代，迭代過(guò)程對(duì)某些參數(shù) 不收斂；有些方法只能得到部分參數(shù)；有些方法只適用于線陣或面陣；或需要平移、升降等 額外動(dòng)作。因此，需要一種特殊的技術(shù)手段和方法，借助一種簡(jiǎn)單的裝置，對(duì)CT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參 數(shù)進(jìn)行測(cè)量。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種測(cè)量裝置，基于該裝 置建立了一種雙絲模型CT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)測(cè)量方法，該方法可通過(guò)簡(jiǎn)單的步驟和計(jì)算過(guò)程， 精確獲得CT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)，既可應(yīng)用于采用線陣探測(cè)器的斷層CT系統(tǒng)，也可應(yīng)用于 采用面陣探測(cè)器的錐束CT系統(tǒng)中，從而指導(dǎo)CT系統(tǒng)的調(diào)校，提高CT重建圖像的質(zhì)量。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：
[0006] 一種用于測(cè)量CT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的雙絲模型裝置，該裝置包括外殼，外殼空腔內(nèi)間 隔設(shè)置有兩根相互平行的金屬絲，外殼外表面上設(shè)置有供與CT系統(tǒng)上的工作轉(zhuǎn)臺(tái)同心連 接的軸頭，該軸頭軸線與兩根金屬絲平行并位于兩根金屬絲所在平面之外。
[0007] 進(jìn)一步，所述外殼由兩端開(kāi)口的圓筒形筒體及筒體兩端的端蓋組合而成，所述兩 根金屬絲設(shè)置在兩端蓋之間，所述軸頭設(shè)置在其中一個(gè)端蓋的外表面上，并且該軸頭與筒 體同心。
[0008] 進(jìn)一步，所述筒體的兩端蓋上設(shè)置有安裝孔，所述金屬絲穿設(shè)固定在所述安裝孔 中。
[0009] 進(jìn)一步，所述筒體兩端面上設(shè)置有定位槽，所述兩端蓋的內(nèi)表面上設(shè)置有定位凸 棱或定位條，通過(guò)使端蓋上的定位凸棱或定位條與筒體端面上的定位槽相配合，使兩端蓋 上的所述安裝孔位置相對(duì)。
[0010] 進(jìn)一步，所述金屬絲為金、銀、鑰、鎢或銅材質(zhì)。
[0011] 進(jìn)一步，所述筒體為PC或ABS材質(zhì)。
[0012] 應(yīng)用該雙絲模型裝置，通過(guò)簡(jiǎn)單的試驗(yàn)步驟和計(jì)算過(guò)程，可對(duì)CT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn) 行測(cè)量。
[0013] 對(duì)于面陣探測(cè)器錐束CT成像系統(tǒng)，此類CT系統(tǒng)帶有射線源、工作轉(zhuǎn)臺(tái)、面陣探測(cè) 器，其中工作轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)中心軸線與面陣探測(cè)器的成像面平行，射線源焦點(diǎn)和所述回轉(zhuǎn)中 心軸線所在平面與面陣探測(cè)器的成像面垂直。該測(cè)量方法利用雙絲模型對(duì)CT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參 數(shù)進(jìn)行測(cè)量，其中雙絲模型裝置上設(shè)置有兩根相互間隔開(kāi)且相互平行的金屬絲。
[0014] 該方法的測(cè)量步驟包括：
[0015] 1)將雙絲模型置于CT工作轉(zhuǎn)臺(tái)上，使雙絲模型上的兩根金屬絲與工作轉(zhuǎn)臺(tái)的回 轉(zhuǎn)中心軸線平行，并使回轉(zhuǎn)中心軸線位于所述兩根金屬絲所在平面之外；
[0016] 2)旋轉(zhuǎn)CT工作轉(zhuǎn)臺(tái)，根據(jù)兩根金屬絲、所述回轉(zhuǎn)中心軸線、兩根金屬絲在探測(cè)器 上的投影三者的幾何關(guān)系，通過(guò)計(jì)算得到CT工作轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)中心軸線與射線源焦點(diǎn)的間距 和探測(cè)器成像面與射線源焦點(diǎn)的間距。
[0017] 進(jìn)一步，所述步驟2)具體為：旋轉(zhuǎn)CT工作轉(zhuǎn)臺(tái)，使所述兩根金屬絲在360°回轉(zhuǎn) 范圍內(nèi)兩次在探測(cè)器上的投影重合，記錄該兩次投影重合位置的回轉(zhuǎn)夾角，根據(jù)所述回轉(zhuǎn) 夾角、兩根金屬絲所在平面距所述回轉(zhuǎn)中心軸線的距離和兩根金屬絲在探測(cè)器上的投影的 間距，計(jì)算得到CT工作轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)中心軸線與射線源焦點(diǎn)的間距，以及探測(cè)器成像面與射線 源焦點(diǎn)的間距。
[0018] 進(jìn)一步，所述兩根金屬絲與所述回轉(zhuǎn)中心軸線距離相等；所述步驟2)具體為：旋 轉(zhuǎn)CT工作轉(zhuǎn)臺(tái)，得到360°回轉(zhuǎn)范圍內(nèi)兩根金屬絲在探測(cè)器的成像面上投影間距最大的 第一位置，再以第一位置為起點(diǎn)使CT轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)180°得到第二位置，根據(jù)兩根金屬絲在第 一位置、第二位置時(shí)在探測(cè)器上的投影的間距和兩根金屬絲所在平面距所述回轉(zhuǎn)中心的距 離，以及兩根金屬絲的距離，計(jì)算得到CT工作轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)中心軸線與射線源焦點(diǎn)的間距，以 及探測(cè)器成像面與射線源焦點(diǎn)的間距。
[0019] 進(jìn)一步，所述面陣探測(cè)器的成像面上設(shè)置有二維坐標(biāo)系，根據(jù)該成像面上所述兩 根金屬絲的投影在所述坐標(biāo)系中的斜率，計(jì)算出面陣探測(cè)器的成像面在垂直于所述射線源 焦點(diǎn)和所述回轉(zhuǎn)中心軸線所在的平面內(nèi)的扭轉(zhuǎn)角度。
[0020] 對(duì)于線陣探測(cè)器斷層CT成像系統(tǒng)，此類CT系統(tǒng)帶有射線源、工作轉(zhuǎn)臺(tái)、線陣探 測(cè)器，所述工作轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)中心與線陣探測(cè)器的條狀成像面的長(zhǎng)度方向垂直，射線源焦點(diǎn) 和所述回轉(zhuǎn)中心軸線所在平面與線陣探測(cè)器的條狀成像面垂直；所述方法利用雙絲模型 對(duì)CT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，該雙絲模型裝置上設(shè)置有兩根相互平行的金屬絲；測(cè)量步驟 為：
[0021] 1)將雙絲模型裝置置于CT工作轉(zhuǎn)臺(tái)上，使雙絲模型上的兩根金屬絲與工作轉(zhuǎn)臺(tái) 的回轉(zhuǎn)中心平行，并使回轉(zhuǎn)中心軸線位于所述兩根金屬絲所在平面之外；
[0022] 2)旋轉(zhuǎn)CT工作轉(zhuǎn)臺(tái)，根據(jù)兩根金屬絲、所述回轉(zhuǎn)中心軸線、兩根金屬絲在探測(cè)器 上的投影三者的幾何關(guān)系，通過(guò)計(jì)算得到CT工作轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)中心軸線與射線源焦點(diǎn)的間距， 以及探測(cè)器成像面與射線源焦點(diǎn)的間距。
[0023] 進(jìn)一步，所述步驟2)具體為：旋轉(zhuǎn)CT工作轉(zhuǎn)臺(tái)，使所述兩根金屬絲在360°回轉(zhuǎn) 范圍內(nèi)兩次在探測(cè)器上的投影重合，記錄該兩次投影重合位置的回轉(zhuǎn)夾角，根據(jù)所述回轉(zhuǎn) 夾角、兩根金屬絲所在平面距所述回轉(zhuǎn)中心軸線的距離和兩根金屬絲在探測(cè)器上的投影的 間距，計(jì)算得到CT工作轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)中心軸線與射線源焦點(diǎn)的間距和探測(cè)器成像面與射線源 焦點(diǎn)的間距。
[0024] 進(jìn)一步，所述兩根金屬絲與所述回轉(zhuǎn)中心軸線距離相等；所述步驟2)具體為：旋 轉(zhuǎn)CT工作轉(zhuǎn)臺(tái)，得到360°回轉(zhuǎn)范圍內(nèi)兩根金屬絲在探測(cè)器的成像面上投影間距最大的 第一位置，再以第一位置為起點(diǎn)使CT轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)180°得到第二位置，根據(jù)兩根金屬絲在第 一位置、第二位置時(shí)在探測(cè)器上的投影的間距和兩根金屬絲所在平面距所述回轉(zhuǎn)中心的距 離，以及兩根金屬絲的距離，計(jì)算得到CT工作轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)中心軸線與射線源焦點(diǎn)的間距，以 及探測(cè)器成像面與射線源焦點(diǎn)的間距。
[0025] 本實(shí)用新型既適用于錐束CT的結(jié)構(gòu)參數(shù)獲取，也適用于線陣CT。測(cè)量過(guò)程中，僅 需旋轉(zhuǎn)雙絲模型，而無(wú)需進(jìn)行平移、升降等操作；僅需簡(jiǎn)單的幾何計(jì)算，而無(wú)需復(fù)雜的迭代 計(jì)算；可同時(shí)獲得源在探測(cè)器上的投影坐標(biāo)、源-旋轉(zhuǎn)中心距離、源-探測(cè)器距離，以及面陣 探測(cè)器的扭轉(zhuǎn)角。通過(guò)采用本實(shí)用新型的雙絲模型，整個(gè)CT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的獲取過(guò)程完全 可以通過(guò)程序自動(dòng)完成，不需要人工干預(yù)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1為應(yīng)用本實(shí)用新型雙絲模型裝置的CT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)第一種測(cè)量方法的示意 圖；
[0027] 圖2為應(yīng)用本實(shí)用新型雙絲模型裝置的CT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)第二種測(cè)量方法的示意 圖；
[0028] 圖3為測(cè)量面陣探測(cè)器成像面扭轉(zhuǎn)角度的示意圖；
[0029] 圖4為本實(shí)用新型雙絲模型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖5為圖4中筒體的示意圖；
[0031] 圖6為圖4中下端蓋的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面參考附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更全面的說(shuō)明，附圖中示出了本實(shí)用新型的具體 實(shí)施例。然而，本實(shí)用新型可以體現(xiàn)為多種不同形式，并不應(yīng)理解為局限于這里敘述的具體 實(shí)施例。而是，提供這些實(shí)施例，從而使本實(shí)用新型全面和完整，并將本實(shí)用新型的范圍完 全地傳達(dá)給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。
[0033] 為了易于說(shuō)明，在這里可以使用諸如"上、下、左、右"等描述相對(duì)空間關(guān)系的術(shù)語(yǔ)， 用于說(shuō)明圖中示出的一個(gè)元件或特征相對(duì)于另一個(gè)元件或特征的關(guān)系。應(yīng)該理解的是，除 了圖中示出的方位之外，空間術(shù)語(yǔ)意在于包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如 果圖中的裝置被倒置，被敘述為位于其他元件或特征"下"的元件將定位在其他元件或特征 "上"。因此，示例性術(shù)語(yǔ)"下"可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位(旋轉(zhuǎn) 90度或位于其他方位)，這里所用的空間相對(duì)說(shuō)明可相應(yīng)地解釋。
[0034] 實(shí)施例1
[0035] 本實(shí)施例是應(yīng)用本實(shí)用新型的雙絲模型裝置對(duì)CT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的第一 種測(cè)量方法，該方法是針對(duì)面陣探測(cè)器錐束CT系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，下面結(jié)合圖1詳細(xì)說(shuō)明。
[0036] 此類CT系統(tǒng)包含射線源、工作轉(zhuǎn)臺(tái)、面陣探測(cè)器等，工作轉(zhuǎn)臺(tái)位于射線源和面陣 探測(cè)器之間，工作轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)中心軸線O與面陣探測(cè)器的成像面d平行，射線源焦點(diǎn)S和回 轉(zhuǎn)中心軸線O所在平面與面陣探測(cè)器的成像面d垂直；雙絲模型上設(shè)置有兩根相互間隔且 相互平行的絲A、B ;測(cè)量步驟為：
[0037] 1)將雙絲模型安裝在CT系統(tǒng)中的工作轉(zhuǎn)臺(tái)上，使雙絲模型上的兩根金屬絲A、B 與工作轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)中心軸線0平行，并使回轉(zhuǎn)中心軸線0位于兩根金屬絲A、B所在平面之 外；
[0038] 2)旋轉(zhuǎn)CT系統(tǒng)中的工作轉(zhuǎn)臺(tái)，使兩根金屬絲A、B在360°范圍內(nèi)圍繞回轉(zhuǎn)中心軸 線〇旋轉(zhuǎn)，期間必然存在兩個(gè)位置，這兩個(gè)位置的兩根金屬絲A和B與射線源焦點(diǎn)S處于同 一平面上，其中一個(gè)位置B在A與S之間，而另一個(gè)位置A在B與S之間。旋轉(zhuǎn)到這兩個(gè)位 置時(shí)，A、B在探測(cè)器的投影面d上的投影重合，兩根金屬絲A和B在探測(cè)器的投影面d上的 投影分別為Pl和P2,能夠從中獲知PI、P2兩條投影的距離P1P2, PO是P1P2的中點(diǎn)，記錄 這兩次投影重合位置的回轉(zhuǎn)夾角a。在安裝雙絲模型時(shí)，可獲知兩根金屬絲A、B所在平面 距回轉(zhuǎn)中心軸線0的距離r?；剞D(zhuǎn)中心軸線0與射線源焦點(diǎn)S的間距DS〇=r/C〇S ( a /2)，探 測(cè)器的成像面d與射線源焦點(diǎn)S的間距Dsd=P0Pl/C〇s ( a /2)。
[0039] 實(shí)施例2
[0040] 本實(shí)施例是應(yīng)用本實(shí)用新型的雙絲模型裝置對(duì)CT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的第一 種測(cè)量方法，該方法是針對(duì)線陣探測(cè)器斷層CT系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，與實(shí)施例1基本相同，不同之 處在于，面陣探測(cè)器與線陣探測(cè)器的成像面的形狀不同，線陣探測(cè)器是條狀成像面，因此實(shí) 施例1中工作轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)中心軸線0與面陣探測(cè)器的成像面d平行，而在本實(shí)施例2中射 線源焦點(diǎn)S和回轉(zhuǎn)中心軸線0所在平面與線陣探測(cè)器的條狀成像面d垂直。
[0041] 實(shí)施例3
[0042] 本實(shí)施例是應(yīng)用本實(shí)用新型的雙絲模型裝置對(duì)CT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的第二 種測(cè)量方法，該方法是針對(duì)面陣探測(cè)器錐束CT系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，下面結(jié)合圖2詳細(xì)說(shuō)明。
[0043] 此類CT系統(tǒng)包含射線源、工作轉(zhuǎn)臺(tái)、面陣探測(cè)器，工作轉(zhuǎn)臺(tái)位于射線源和面陣探 測(cè)器之間，工作轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)中心軸線0與面陣探測(cè)器的成像面d平行，射線源焦點(diǎn)S和回轉(zhuǎn) 中心軸線0所在平面與面陣探測(cè)器的成像面d垂直；雙絲模型上設(shè)置有兩根相互間隔且相 互平行的絲A、B ;測(cè)量步驟為：
[0044] 1)將雙絲模型安裝在CT系統(tǒng)中的工作轉(zhuǎn)臺(tái)上，使雙絲模型上的兩根金屬絲A、B與 工作轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)中心軸線〇平行，并使回轉(zhuǎn)中心軸線〇位于兩根金屬絲A、B所在平面之外， 兩根金屬絲A、B與回轉(zhuǎn)中心軸線0距離相等；
[0045] 2)旋轉(zhuǎn)CT系統(tǒng)的工作轉(zhuǎn)臺(tái)，使兩根金屬絲A、B在360°范圍內(nèi)圍繞回轉(zhuǎn)中心軸線 〇旋轉(zhuǎn)，期間必然存在兩個(gè)位置，先確定兩根金屬絲A、B在探測(cè)器的成像面d上投影間距最 大的第一位置，再以第一位置為起點(diǎn)使CT轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)180°得到第二位置，在第一位置上兩 根金屬絲A、B在探測(cè)器的投影面d上的投影為P5、P6,在第二位置上兩根A、B在探測(cè)器的 投影面d上的投影為P3、P4,這兩個(gè)位置的兩根金屬絲A和B所在的平面必然垂直于射線 源焦點(diǎn)S與回轉(zhuǎn)中心軸線0所在的平面，從中能夠獲知投影P3、P4的距離P3P4,投影P5、P6 的距離P5P6 ;P0是P3P4的中點(diǎn)，也是P5P6的中點(diǎn)；在安裝雙絲模型時(shí)，容易獲知兩根金屬 絲A、B所在平面距回轉(zhuǎn)中心軸線0的距離r，以及兩根金屬絲A、B的距離AB。聯(lián)立

【權(quán)利要求】
1. 一種用于測(cè)量CT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的雙絲模型裝置，其特征在于，該雙絲模型裝置包括 外殼，外殼空腔內(nèi)間隔設(shè)置有兩根相互平行的金屬絲，外殼外表面上設(shè)置有供與CT系統(tǒng)上 的工作轉(zhuǎn)臺(tái)同心連接的軸頭，該軸頭軸線與兩根金屬絲平行并位于兩根金屬絲所在平面之 外。
2. 如權(quán)利要求1所述的雙絲模型裝置，其特征在于，所述外殼由兩端開(kāi)口的圓筒形筒 體及筒體兩端的端蓋組合而成，所述兩根金屬絲設(shè)置在兩端蓋之間，所述軸頭設(shè)置在其中 一個(gè)端蓋的外表面上，并且該軸頭與筒體同心。
3. 如權(quán)利要求2所述的雙絲模型裝置，其特征在于，所述筒體的兩端蓋上設(shè)置有安裝 孔，所述金屬絲穿設(shè)固定在所述安裝孔中。
4. 如權(quán)利要求3所述的雙絲模型裝置，其特征在于，所述筒體兩端面上設(shè)置有定位槽， 所述兩端蓋的內(nèi)表面上設(shè)置有定位凸棱或定位條，通過(guò)使端蓋上的定位凸棱或定位條與筒 體端面上的定位槽相配合，使兩端蓋上的所述安裝孔位置相對(duì)。
5. 如權(quán)利要求1所述的雙絲模型裝置，其特征在于，所述金屬絲為金、銀、鑰、鎢或銅材 質(zhì)。
6. 如權(quán)利要求2所述的雙絲模型裝置，其特征在于，所述筒體為PC或ABS材質(zhì)。
【文檔編號(hào)】G01N23/00GK204142658SQ201420641142
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】劉錫明, 吳志芳, 苗積臣, 叢鵬, 童建民 申請(qǐng)人:清華大學(xué)