基于多层平板探测器的高时空分辨能谱CT成像方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于多层平板探测器的高时空分辨能谱CT成像方法和装置。方法包括：根据目标成像对象的成像需求，确定目标成像图像的时空分辨率；基于时空分辨率确定多层平板探测器的像素合并参数，根据像素合并参数设置每一层平板探测器的像素合并单元，以使平板探测器中不同层探测器的像素合并单元交错设置；基于扫描协议执行扫描操作，获取多层平板探测器基于像素合并单元读出的合并单元信号。使得像素合并参数适用于成像需求的时空分辨率，实现了对目标成像对象更充分的空间采样，从而显著提升多层平板探测器锥形束能谱CT成像的时空分辨率。空分辨率。空分辨率。

【技术实现步骤摘要】
基于多层平板探测器的高时空分辨能谱CT成像方法和装置


[0001]本专利技术涉及能谱CT成像
，尤其涉及一种基于多层平板探测器的高时空分辨能谱CT成像方法和装置。

技术介绍

[0002]基于多层（≥2）平板探测器的能谱锥形束CT（Cone beam CT，CBCT）可以实现定量物质分解，提高图像的密度分辨率。在诸多临床领域发挥着不可替代的作用，包括口腔三维成像，血管造影，放射性治疗中的影像引导，骨骼成像，乳腺检查，介入治疗等。其不仅可以提供传统CT具有的形态学信息，还可以实现物质成分分析，给出不同组分定量密度分布。这些定量信息有助于辅助医生对感兴趣区域的定位、定性。以多层（≥2）平板探测器中最为典型的双层平板探测器为例，目前已经成为受到广泛关注的实现能谱CBCT的主要技术手段之一，它可以在单次扫描过程中由第一层和第二层探测器分别采集低能和高能能谱数据，进而实现定量物质分解，提高图像的密度分辨率。
[0003]但是CBCT系统广泛存在高时空分辨率与快速扫描无法兼得的问题，双层探测器能谱CBCT亦是如此。CBCT系统拥有较小的成像探测单元尺寸，有潜力实现高时空分辨率成像。然而，由于平板探测器采集的数据量大、读出帧率有限，CBCT扫描过程通常需要进行像素合并，以牺牲时空分辨率来满足临床对扫描速度的要求。以CBCT平板探测器中比较典型的Varex 4343CB为例，其成像范围为43cm
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43cm，原始像元尺寸为139μm，像元个数是3072
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3072，在不进行像素合并的工作模式下，以4 fps的帧率采集一幅300个角度的投影数据需要约75秒。过长的扫描时间会加剧病人体位变化导致的运动伪影，错过造影剂扩散过程的最佳成像时间，无法满足临床诊断或介入性治疗中的成像需求。因此在CBCT成像过程中，平板探测器通常需要进行像素合并来减少后端集成电路的读出负荷，缩短扫描时间，这不可避免地导致了时空分辨率的丢失。例如，对探测器进行2
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2像素合并可以将扫描时间缩短一倍，但同时导致图像的时空分辨率明显下降。
[0004]因此，如何在加快扫描速度的同时保证图像的时空分辨率是基于平板探测器锥束CT成像一个亟待解决的技术问题。对于多层平板探测器能谱锥形束CT成像而言，该问题也依然存在，并制约该技术的快速发展。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种基于多层平板探测器的高时空分辨能谱CT成像方法和装置，以解决锥形束能谱CT成像时扫描速度和时空分辨率不能兼顾的技术问题，实现在加快扫描速度的同时保证图像的时空分辨率。
[0006]根据本专利技术的一方面，提供了一种基于多层平板探测器的高时空分辨能谱CT成像方法，包括：根据锥形束能谱CT的目标成像对象的成像需求，确定目标成像图像的时空分辨率；
基于时空分辨率确定多层平板探测器的像素合并参数，根据像素合并参数设置每一层平板探测器的像素合并单元，以使平板探测器中的不同层探测器的像素合并单元交错设置；基于扫描协议执行扫描操作，获取多层平板探测器基于像素合并单元读出的合并单元信号。
[0007]可选的，在上述方案的基础上，像素合并参数包括合并单元尺寸和偏移参数，合并单元尺寸表征像素合并单元中探测单元的数量，偏移参数表征相邻不同层探测器的像素合并单元在设定方向上的偏移程度。
[0008]可选的，在上述方案的基础上，设定方向为一维方向或二维方向，一维方向为水平方向或竖直方向，二维方向为水平方向和竖直方向。
[0009]可选的，在上述方案的基础上，基于时空分辨率确定平板探测器的像素合并参数，包括：基于时空分辨率确定合并单元尺寸；根据合并单元尺寸确定偏移参数。
[0010]可选的，在上述方案的基础上，根据合并单元尺寸确定偏移参数，包括：基于合并单元尺寸的一维长度确定偏移参数。
[0011]可选的，在上述方案的基础上，基于合并单元尺寸的一维长度确定偏移参数包括：当合并单元尺寸的一维长度为奇数时，将与一维长度的半值相邻的任一整数作为偏移参数；当合并单元尺寸的一维长度为偶数时，将一维长度的半值作为偏移参数。
[0012]可选的，在上述方案的基础上，像素合并单元的合并单元信号根据像素合并单元内各探测单元的探测信号和贡献权重加权求和得到。
[0013]根据本专利技术的另一方面，提供了一种基于多层平板探测器的高时空分辨能谱CT成像装置，包括：时空分辨率确定模块，用于根据锥形束能谱CT的目标成像对象的成像需求，确定目标成像图像的成像时空分辨率；合并单元设置模块，用于基于时空分辨率确定平板探测器的像素合并参数，根据像素合并参数设置平板探测器的像素合并单元，以使平板探测器中的不同层探测器的像素合并单元交错设置；合并信号采集模块，用于基于扫描协议执行扫描操作，获取多层平板探测器基于像素合并单元读出的合并单元信号。
[0014]根据本专利技术的另一方面，提供了一种电子设备，电子设备包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，计算机程序被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行本专利技术任一实施例的基于多层平板探测器的高时空分辨能谱CT成像方法。
[0015]根据本专利技术的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使处理器执行时实现本专利技术任一实施例的基于多层平
板探测器的高时空分辨能谱CT成像方法。
[0016]本专利技术实施例的技术方案，根据锥形束能谱CT的目标成像对象的成像需求，确定目标成像图像的时空分辨率；基于时空分辨率确定多层平板探测器的像素合并参数，根据像素合并参数设置每一层平板探测器的像素合并单元，以使平板探测器中的不同层探测器的像素合并单元交错设置；基于扫描协议执行扫描操作，获取多层平板探测器基于像素合并单元读出的合并单元信号，通过基于成像需求确定像素合并参数，使得像素合并参数适用于成像需求的时空分辨率，通过基于像素合并参数对平板探测器的每一层探测器进行像素合并单元的交错设置，实现了对目标成像对象更充分的空间采样，进一步保证了目标成像图像的时空分辨率。
[0017]应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本专利技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本专利技术的范围。本专利技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本专利技术实施例一提供的一种基于多层平板探测器的高时空分辨能谱CT成像方法的流程图；图2是本专利技术实施例二提供的一种基于亚像素编码的多层探测器CBCT数据采集方案示意图；图3是本专利技术实施例三提供的一种基于多层平板探测器的高时空分辨能谱CT成像装置的结构示意图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多层平板探测器的高时空分辨能谱CT成像方法，其特征在于，包括：根据锥形束能谱CT的目标成像对象的成像需求，确定目标成像图像的时空分辨率；基于所述时空分辨率确定多层平板探测器的像素合并参数，根据所述像素合并参数设置每一层平板探测器的像素合并单元，以使所述平板探测器中的不同层探测器的像素合并单元交错设置；基于扫描协议执行扫描操作，获取所述多层平板探测器基于所述像素合并单元读出的合并单元信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述像素合并参数包括合并单元尺寸和偏移参数，所述合并单元尺寸表征所述像素合并单元中探测单元的数量，所述偏移参数表征相邻不同层探测器的像素合并单元在设定方向上的偏移程度。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述设定方向为一维方向或二维方向，所述一维方向为水平方向或竖直方向，所述二维方向为水平方向和竖直方向。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述时空分辨率确定平板探测器的像素合并参数，包括：基于所述时空分辨率确定所述合并单元尺寸；根据所述合并单元尺寸确定所述偏移参数。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述合并单元尺寸确定所述偏移参数，包括：基于所述合并单元尺寸的一维长度确定所述偏移参数。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述合并单元尺寸的一维长度确定所述偏移参数包括：当所述合并单元尺寸的一维长度为奇数时，将与所述一维长度的半值相邻的任一整数作为所述偏移参...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛永帅，苏婷，梁栋，刘新，郑海荣，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：