CN111096761B - 修正楔形滤波器散射的方法、装置和相关设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种修正楔形滤波器散射的方法、装置和相关计算机断层扫描设备。该修正楔形滤波器散射的方法包括：计算楔形滤波器的散射δ₀在空气扫描情况下被接收到的输出δ_AirScan；计算所述楔形滤波器的散射δ₀在扫描对象时被接收到的输出δ_ObjectScan；根据δ_AirScan和δ_ObjectScan修正所述对象的原始数据r。本发明的修正楔形滤波器散射的方法、装置和相关计算机断层扫描设备显著改善在被扫描对象或病人的边缘的图像质量，并且能方便地实施于系统校准、数据预处理和图像重建流程中。在双能扫描中，本发明的效果尤为明显。

Description

修正楔形滤波器散射的方法、装置和相关设备

技术领域

本发明涉及X射线医学影像。

背景技术

几乎所有的CT系统采用楔形滤波器来优化病人身上的剂量分布，然而楔形滤波器会产生散射。对于具有较宽的准直开口的多层CT系统，来自楔形滤波器的散射会给图像质量带来显著影响，这是因为散射在系统调试与临床扫描时的表现不同。楔形滤波器散射通常会在被扫描病人或对象的表面产生明的或暗的区域。

原则上，楔形滤波器散射可以通过理论模型预测并在预处理或图像重建时修正。但在实践上，由于在系统校准时楔形滤波器散射就已经存在，因此简单地将散射信号从原始数据中去除是不行的。

防散射栅可以降低楔形滤波器的散射的影响，但会增加制造成本。

德国专利102015211607.7公开了一种修正扫描对象所带来的散射的方法，但未涉及楔形滤波器的散射。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种修正楔形滤波器散射的方法、装置和相关计算机断层扫描设备。

根据本发明的第一方面，提供一种修正楔形滤波器散射的方法，包括：计算楔形滤波器的散射δ₀在空气扫描情况下被接收到的输出δ_AirScan；计算所述楔形滤波器的散射δ₀在扫描对象时被接收到的输出δ_ObjectScan；根据δ_AirScan和δ_ObjectScan修正所述对象的原始数据r。

在一实施例中，所述根据δ_AirScan和δ_ObjectScan修正所述对象的原始数据r是根据下式修正所述对象的原始数据r：r＝r+δ_ObjectScan-δ_AirScan.

在一实施例中，所述计算楔形滤波器的散射δ₀在空气扫描情况下的输出δ_AirScan包括：计算所述楔形滤波器的散射δ₀；测量成像系统的冲击响应H(n₂)，其中n₂是以探测器单元为单位的冲击响应宽度；根据下式计算δ_AirScan：δ_AirScan＝H(n₂)*δ₀，其中“*”是卷积运算符。

在一实施例中，所述计算所述楔形滤波器的散射δ₀在扫描对象时的输出δ_ObjectScan包括：计算所述楔形滤波器的散射δ₀；测量成像系统的冲击响应H(n₂)，其中n₂是以探测器单元为单位的冲击响应宽度；确定对象对X射线的吸收曲线C；根据下式计算δ_ObjectScan：δ_ObjectScan＝H(n₂)*{δ₀·C}。

在一实施例中，所述吸收曲线C＝exp(-A)，其中exp()是指数函数，A是用矩阵形式表示的所述对象的衰减系数。

根据本发明的第二方面，提供一种修正楔形滤波器散射的装置，包括：第一计算单元，其计算楔形滤波器的散射δ₀在空气扫描情况下被接收到的输出δ_AirScan；第二计算单元，其计算所述楔形滤波器的散射δ₀在扫描对象时被接收到的输出δ_ObjectScan；修正单元，其根据δ_AirScan和δ_ObjectScan修正所述对象的原始数据r。

在一实施例中，所述修正单元根据下式修正所述对象的原始数据r：r＝r+δ_ObjectScan-δ_AirScan.

在一实施例中，所述第一计算单元包括：第三计算单元，其计算所述楔形滤波器的散射δ₀；测量单元，其测量成像系统的冲击响应H(n₂)，其中n₂是以探测器单元为单位的冲击响应宽度；第四计算单元，其根据下式计算δ_AirScan：δ_AirScan＝H(n₂)*δ₀，其中“*”是卷积运算符。

在一实施例中，所述第二计算单元包括：第三计算单元(208)，其计算所述楔形滤波器的散射δ₀；测量单元，其测量成像系统的冲击响应H(n₂)，其中n₂是以探测器单元为单位的冲击响应宽度；确定单元，其确定对象对X射线的吸收曲线C；第五计算单元，其根据下式计算δ_ObjectScan：δ_ObjectScan＝H(n₂)*{δ₀·C}。

在一实施例中，所述吸收曲线C＝exp(-A)，其中exp()是指数函数，A是用矩阵形式表示的所述对象的衰减系数。

根据本发明的第三方面，提供一种计算机断层扫描设备，包括如上文所述的装置。

本发明的修正楔形滤波器散射的方法、装置和相关计算机断层扫描设备显著改善在被扫描对象或病人的边缘的图像质量，并且能方便地实施于系统校准、数据预处理和图像重建流程中。在双能扫描中，本发明的效果尤为明显。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为根据本发明的第一实施例的修正楔形滤波器散射的方法的流程图。

图2为根据本发明的第二实施例的修正楔形滤波器散射的装置的框图。

图3A和4A为没有楔形滤波器散射修正的断层扫描图。

图3B和4B为根据本发明的第一实施例和第二实施例的具有楔形滤波器散射修正的断层扫描图。

在上述附图中，所采用的附图标记如下：

100 修正楔形滤波器散射的方法 208 第三计算单元

S102、S104、

S106、S108、

步骤 210 测量单元

S110、S112、

S114、S116

200 修正楔形滤波器散射的装置 212 第四计算单元

202 第一计算单元 214 确定单元

204 第二计算单元 216 第五计算单元

206 修正单元

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。

图1为根据本发明的第一实施例的修正楔形滤波器散射的方法100的流程图。如图1所示，修正楔形滤波器散射的方法100包括步骤S102、步骤S104和步骤S106。

在步骤S102中，计算楔形滤波器的散射δ₀在空气扫描情况下被接收到的输出δ_AirScan。

在步骤S104中，计算楔形滤波器的散射δ₀在扫描对象时被接收到的输出δ_ObjectScan。

在步骤S106中，根据δ_AirScan和δ_ObjectScan修正所述对象的原始数据r。在本实施例中，根据下式修正对象的原始数据r：

r＝r+δ_objectScan-δ_AirScan.

修正之后的原始数据即可进行一般的预处理。

在本实施例中，步骤S102包括步骤S108、步骤S110和步骤S112。

在步骤S108中，计算楔形滤波器的散射δ₀。δ₀可以根据楔形滤波器对应的物理模型计算或模拟而得。

在步骤S110中，测量成像系统的冲击响应H(n₂)，其中n₂是以探测器单元为单位的冲击响应宽度。

在步骤S112中，根据下式计算δ_AirScan：

δ_AirScan＝H(n₂)*δ₀，其中“*”是卷积运算符。

在本实施例中，步骤S104包括步骤S108、步骤S110、步骤S114和步骤S116。

在步骤S114中，确定对象对X射线的吸收曲线C。在本实施例中，吸收曲线C＝exp(-A)，其中exp()是指数函数，A是用矩阵形式表示的所述对象的衰减系数。可以根据对象被扫描之后获得的原始数据确定吸收曲线C。

在步骤S116中，根据下式计算δ_ObjectScan：

δ_ObjectScan＝H(n₂)*{δ₀·C}。

图2为根据本发明的第二实施例的修正楔形滤波器散射的装置200的框图。如图2所示，修正楔形滤波器散射的装置200包括第一计算单元202、第二计算单元204和修正单元206。第一计算单元202计算楔形滤波器的散射δ₀在空气扫描情况下的输出δ_AirScan。第二计算单元204计算楔形滤波器的散射δ₀在扫描对象时的输出δ_ObjectScan。修正单元206根据δ_AirScan和δ_ObjectScan修正对象的原始数据r。在本实施例中，根据下式修正对象的原始数据r：

r＝r+δ_objectScan-δ_AirScan.

修正之后的原始数据即可进行一般的预处理。

在本实施例中，第一计算单元202包括第三计算单元208、测量单元210和第四计算单元212。第三计算单元208计算楔形滤波器的散射δ₀，可以根据楔形滤波器对应的物理模型计算或模拟。测量单元210测量成像系统的冲击响应H(n₂)，其中n₂是以探测器单元为单位的冲击响应宽度。第四计算单元212根据下式计算δ_AirScan：

δ_AirScan＝H(n₂)*δ₀，其中“*”是卷积运算符。

在本实施例中，第二计算单元204包括第三计算单元208、测量单元210、确定单元214和第五计算单元216。确定单元214确定对象对X射线的吸收曲线C。在本实施例中，吸收曲线C＝exp(-A)，其中exp()是指数函数，A是用矩阵形式表示的所述对象的衰减系数。可以根据对象被扫描之后获得的原始数据确定吸收曲线C。第五计算单元216根据下式计算δ_ObjectScan：

δ_ObjectScan＝H(n₂)*{δ₀·C}。

修正楔形滤波器散射的装置200可以作为计算机断层扫描设备的一部分。

图3A和4A为没有楔形滤波器散射修正的断层扫描图，图3B和4B为根据本发明的第一实施例和第二实施例的具有楔形滤波器散射修正的断层扫描图。由图可见，楔形滤波器散射修正能降低楔形滤波器散射在对象表面形成的明暗区域。

本发明的修正楔形滤波器散射的方法、装置和相关计算机断层扫描设备显著改善在被扫描对象或病人的边缘的图像质量，并且能方便地实施于系统校准、数据预处理和图像重建流程中。在双能扫描中，本发明的效果尤为明显。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种修正楔形滤波器散射的方法(100)，包括：

计算楔形滤波器的散射δ₀在空气扫描情况下被接收到的输出δ_AirScan；

计算所述楔形滤波器的散射δ₀在扫描对象时被接收到的输出δ_ObjectScan；

根据δ_AirScan和δ_ObjectScan修正所述对象的原始数据r。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述根据δ_AirScan和δ_ObjectScan修正所述对象的原始数据r是根据下式修正所述对象的原始数据r：

r＝r+δ_ObjectScan-δ_AirScan。

3.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述计算楔形滤波器的散射δ₀在空气扫描情况下的输出δ_AirScan包括：

计算所述楔形滤波器的散射δ₀；

测量成像系统的冲击响应H(n₂)，其中n₂是以探测器单元为单位的冲击响应宽度；

根据下式计算δ_AirScan：

δ_AirScan＝H(n₂)*δ₀，其中“*”是卷积运算符。

4.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述计算所述楔形滤波器的散射δ₀在扫描对象时的输出δ_ObjectScan包括：

计算所述楔形滤波器的散射δ₀；

测量成像系统的冲击响应H(n₂)，其中n₂是以探测器单元为单位的冲击响应宽度；

确定对象对X射线的吸收曲线C；

根据下式计算δ_ObjectScan：

δ_ObjectScan＝H(n₂)*{δ₀·C}。

5.如权利要求4所述的方法，其特征是，所述吸收曲线C＝exp(-A)，其中exp()是指数函数，A是用矩阵形式表示的所述对象的衰减系数。

6.一种修正楔形滤波器散射的装置(200)，包括：

第一计算单元(202)，其计算楔形滤波器的散射δ₀在空气扫描情况下被接收到的输出δ_AirScan；

第二计算单元(204)，其计算所述楔形滤波器的散射δ₀在扫描对象时被接收到的输出δ_ObjectScan；

修正单元(206)，其根据δ_AirScan和δ_ObjectScan修正所述对象的原始数据r。

7.如权利要求6所述的装置(200)，其特征是，所述修正单元(206)根据下式修正所述对象的原始数据r：

r＝r+δ_ObjectScan-δ_AirScan。

8.如权利要求6所述的装置(200)，其特征是，所述第一计算单元(202)包括：

第三计算单元(208)，其计算所述楔形滤波器的散射δ₀；

测量单元(210)，其测量成像系统的冲击响应H(n₂)，其中n₂是以探测器单元为单位的冲击响应宽度；

第四计算单元(212)，其根据下式计算δ_AirScan：

δ_AirScan＝H(n₂)*δ₀，其中“*”是卷积运算符。

9.如权利要求6所述的装置(200)，其特征是，所述第二计算单元(204)包括：

第三计算单元(208)，其计算所述楔形滤波器的散射δ₀；

测量单元(210)，其测量成像系统的冲击响应H(n₂)，其中n₂是以探测器单元为单位的冲击响应宽度；

确定单元(214)，其确定对象对X射线的吸收曲线C；

第五计算单元(216)，其根据下式计算δ_ObjectScan：

δ_ObjectScan＝H(n₂)*{δ₀·C}。

10.如权利要求9所述的装置(200)，其特征是，所述吸收曲线C＝exp(-A)，其中exp()是指数函数，A是用矩阵形式表示的所述对象的衰减系数。

11.一种计算机断层扫描设备，包括如权利要求6至10中任一项所述的装置。