一种CT参考探测器的遮挡补偿方法及CT系统

文献发布时间：2024-04-18 19:58:53

技术领域

本发明涉及医用计算机断层摄影技术领域，具体涉及一种CT参考探测器的遮挡补偿方法及CT系统。

背景技术

X射线计算机体层摄影设备，即CT（Computed Tomography），其基本原理是利用不同的物质对于X射线吸收能力不同的特性，获取不同被扫描物体内部组织对X射线吸收系数数据，使用计算机处理并重建出图像。基本过程是：使用X射线装置发射出X射线，X射线穿过被扫描物体后剩余的X射线被CT探测器检测到并进行数据处理，获取被扫描物体内部的X射线吸收系数的投影信息，投影信息经过计算机重建算法，计算出被扫描物体内部的X射线吸收系数分布信息，形成断层图像。

CT探测器需要获得X射线穿过被扫描物体前和穿过被扫描物体后的X射线强度，穿过被扫描物体前的X射线强度用于计算被扫描物体的投影信息的参考信息。X射线装置发射出的X射线光子强度由物体被扫描时的电压和电流决定，且每次扫描所需电压和电流与被扫描物体有关，因此每次扫描时都需要实时获取此次扫描的参考X射线强度。因此在CT装置或者CT探测器中会有部分探测器单元用于获取参考X射线强度，这部分探测器单元不可以用于扫描物体，否则就会影响探测器所获取到的参考X射线强度，从而在CT图像上产生伪影，影响图像质量。

在CT常规临床应用中，由于病人的衣物、四肢等遮挡参考探测器的问题一直存在，通常需要对病人进行精准摆位以及要求病人的四肢摆放在固定位置等方式来减少参考探测器的遮挡问题。在放射治疗临床应用场景中，由于病人处于手术中，存在较大概率无法将其四肢摆放在固定位置，且手术过程所需其他器械也存在较大概率会遮挡到参考探测器。因此研究用于解决CT参考探测器遮问题的挡校正方法在CT临床应用方面有较大的需求。针对这样的问题，常规方法是在CT探测器上设计2个参考探测器位置，在1个位置发生遮挡时，采用另一位置的参考探测器，这种方法成本偏高，且在两侧探测器都被遮挡的情况时无法达到校正效果。

综上，一种能解决CT参考探测器遮挡的参考装置和校正方法对于CT图像质量提高和临床使用有着重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种CT参考探测器的遮挡补偿方法及CT系统，可在CT的参考探测器发生遮挡时进行自动识别和补偿，以解决现有技术中，两个参考探测器都被遮挡的情况下无法达到校正效果的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种CT参考探测器的遮挡补偿方法，包括以下步骤：

步骤S1：采集参考探测器扫描空气时的光子数、管电流和每个无遮挡无扫描物视图的曝光时间，计算参考探测器在扫描空气时，获取的无遮挡无扫描物光子强度并进行归一化处理；

步骤S2：采集参考探测器扫描人体模体时的光子数、管电流和每个无遮挡有扫描模体视图的曝光时间，计算参考探测器扫描人体模体时，获取的无遮挡有扫描模体时的标准光子强度并进行归一化处理；

步骤S3：根据算得的无遮挡无扫描物光子强度和标准光子强度，计算阈值遮挡系数的范围，取其中最小值作为标准值；

步骤S4：在扫描患者时，根据参考探测器获得的当前视图的光子强度与参考探测器的标准光子强度的比较结果，判断当前视图是否发生遮挡；

步骤S5：对于发生遮挡的当前视图，根据其前置视图的遮挡情况对当前视图对应的参考探测器获取的光子强度进行补偿替换，当其前置视图未发生遮挡时，将当前视图对应的参考探测器获取的光子强度替换成其前置视图对应的参考探测器获取的光子强度，当其前置视图发生遮挡时，将当前视图对应的参考探测器获取的光子强度替换成参考探测器的标准光子强度。

进一步地，步骤S1中，计算参考探测器在扫描空气时，获取的无遮挡无扫描物光子强度并进行归一化处理，具体如下：

步骤S11：采集参考探测器扫描空气时的一圈曝光数据，获取每个无遮挡无扫描物视图的管电流和电流时间，获取每个无遮挡无扫描物视图的电流时间积如下：

；

其中，iv为无遮挡无扫描物视图的序号，mA_air

步骤S12：基于步骤S11中获得的每个无遮挡无扫描物视图的电流时间积，计算在单位mAs下，参考探测器采集空气时获取的无遮挡无扫描物光子强度并进行归一化处理：

；

其中，Nv_air为扫描空气时无遮挡无扫描物视图的总数量，refdata_air

进一步地，步骤S2中，计算参考探测器扫描人体模体时，获取的无遮挡有扫描模体时的标准光子强度并进行归一化处理，具体如下：

步骤S21：采集人体模体的一圈曝光数据，获取每个无遮挡有扫描模体视图的管电流和电流时间，获取每个无遮挡有扫描模体视图的电流时间积如下：

；

其中，mA_phantom

步骤S22：基于步骤S21中获得的每个无遮挡有扫描模体视图的电流时间积，计算在单位mAs下，参考探测器在采集人体模体时获取的无遮挡有扫描模体时的标准光子强度并进行归一化处理：

；

其中，refdata_phantom

进一步地，步骤S3中，计算阈值遮挡系数的范围，取其中最小值作为标准值，具体如下：

步骤S31：根据参考探测器在采集人体模体时获取的标准光子强度和采集空气时获取的无遮挡无扫描物光子强度，计算阈值遮挡系数的范围：

；

步骤32：按照管电压、管电流、转速、准直宽度、探测器模式的不同组合，计算出不同组合下的阈值遮挡系数范围，取其中最小值作为标准值。

进一步地，步骤S4中，根据参考探测器获得的当前视图的光子强度与参考探测器的标准光子强度的比较结果，判断当前视图是否发生遮挡，具体如下：

每次扫描患者时，对每个当前视图对应的光子强度进行判断，若当前视图的光子强度低于参考探测器的标准光子强度时，即满足如下条件：

，判断参考探测器对应的当前视图发生遮挡；

其中，refdata_patient

进一步地，步骤S5中，对于发生遮挡的当前视图，根据其前置视图的遮挡情况对当前视图对应的参考探测器获取的光子强度进行补偿替换，具体如下：

步骤S51：使用参数ref_flag

步骤S52：在对于参考探测器发生遮挡的当前视图，使用如下数值补偿替换原参考探测器数值：

当ref_flag

。

本发明还提供一种CT系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器中运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述CT参考探测器的遮挡补偿方法的步骤。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述CT参考探测器的遮挡补偿方法的步骤。

由于上述技术方案的运用，本申请与现有技术相比的有益效果在于：

本申请通过采集参考探测器在扫描空气和扫描人体模体时的光子数、管电流和曝光时间等参数，计算出无遮挡无扫描物光子强度和标准光子强度，并进行归一化处理，可以准确地获得参考探测器的基准数据，用于后续的遮挡补偿。同时，根据算得的无遮挡无扫描物光子强度和标准光子强度，计算阈值遮挡系数的范围，并取其中最小值作为标准值，可以根据实际情况灵活调整阈值，使遮挡判断更加准确可靠。

在扫描患者时，根据当前视图的光子强度与标准光子强度的比较结果，即刻判断当前视图是否发生遮挡，以及时发现和处理遮挡情况，避免对成像质量的影响。对于发生遮挡的当前视图，根据其前置视图的遮挡情况对当前视图对应的参考探测器获取的光子强度进行补偿替换。当前置视图未发生遮挡时，将当前视图对应的参考探测器获取的光子强度替换成其前置视图对应的参考探测器获取的光子强度；当前置视图发生遮挡时，将当前视图对应的参考探测器获取的光子强度替换成参考探测器的标准光子强度值。这样可以在保证图像质量的前提下，有效地补偿遮挡造成的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为本发明实施例提供的一种CT参考探测器的遮挡补偿方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参见图1，本发明实施例提供一种CT参考探测器的遮挡补偿方法，包括以下步骤：