专利名称：一种x射线投影数据采集系统的制作方法探测器是X射线成像设备的关键组件之一，其包括复数个通道，目前用于X射线计算机断层成像(Computed tomography, CT)系统的探测器主要有两种类型,一种是平板型，一种是弯曲型(cylindrical)，通常这两种探测器都经安装使其在X-Y扫描平面中关于Y轴对称，其中X方向为CT检查床进出CT机架的方向，Y方向为竖直方向。 图I为目前CT系统中，X射线管3和探测器I围绕一扫描野2(scan field ofview, SFOV)同步旋转的示意图。图中的扫描野2为CT系统设置的最大扫描野，对于每一款CT系统而言，其最大扫描野是确定的，此时探测器I的所有通道正好能采集到穿过该扫描野2的X射线束的各投影数据。探测器I的旋转路径为一个圆(如图中虚线圆所示)，而每个探测器通道(如图中通道11与通道12所示)都旋转了 360度。图I中在同一 X射线传播路径AB上，在A点X射线管发出的X射线束AB经扫描野2衰减后被探测器通道12采集，而在B点X射线管发出的X射线束BA经扫描野2衰减后被探测器通道11采集，理论上说通道12与通道11采集的X射线投影数据是相等的，因此在X射线管和探测器同步旋转一周(即全扫描)的过程中，CT系统会采集同一投影数据两次。这就产生了冗余。现有技术中利用这种冗余来进行半扫描，即X射线管和探测器只需同步旋转角度(+ 0 )，即可获得重建图像所需的全部原始投影数据，其中P为X射线管发出的X射线束角度5，此时时间分辨率Tl = trot/2，其中trot为X射线管和探测器同步旋转一周所需的时间，扫描野SFOV的直径Dl = 2*Rf*sin(P/2)，其中Rf为从X射线管到扫描野中心的距离4。不过，在实际扫描过程中，由于扫描野各不相同，所以扫描野的大小也不尽相同，通常探测器足够大以使其能采集到穿过不同胖瘦的人、不同扫描野的X射线投影数据。当扫描野较小(如心脏)时，探测器只需部分通道能采集到X射线穿过心脏后的投影数据即可，这就浪费了其余通道，而每个探测器通道的价格并不便宜，这会增加产品成本。
本发明的目的在于提供一种X射线投影数据采集系统，以解决现有技术中存在的上述问题。本发明的探测器相对于X射线管的位置能根据扫描野SFOV的大小沿着该探测器的旋转路径发生改变，使本发明的探测器只需安装现有探测器一半数目的通道就能在不影响成像结果的情况下，实现对扫描野的图像重建，从而节约了成本，减少了探测器占据的物理空间。有鉴于此，本发明提供一种X射线投影数据采集系统，所述系统包括一种X射线源和一种探测器，所述X射线源和探测器能够围绕一扫描野同步旋转，其中，所述X射线源发射一 X射线束，该X射线束穿过所述扫描野后被所述探测器采集；其特征在于，所述探测器的大小设置为小于同时采集穿过最大扫描野的X射线束所需大小；所述探测器相对于所述X射线源的位置能沿着探测器的旋转路径改变。根据本发明的一个实施例，所述探测器的大小设置为至少能同时采集穿过一半最大扫描野的X射线束。所述探测器采集投影数据的时间满足t ^ tMt/2，其中，t为所述探测器采集投影数据的时间，trot为所述X射线管和探测器同步旋转一周所需的时间。进一步，所述系统还包括一控制模块，其根据所述扫描野的大小来控制所述探测 器相对于所述X射线管的位置。进一步，所述系统还包括一获取模块，对一第一 X射线管旋转角度下虚拟的第一通道，该获取模块用于获取一个第二 X射线管旋转角度和一个第二通道，该第二 X射线管旋转角度下的第二通道与该第一 X射线管旋转角度下的第一通道位于同一 X射线传播路径上，并用该第二通道在第二 X射线管旋转角度下所采集到的投影数据来补充该第一通道在第一 X射线管旋转角度下的投影数据。所述获取模块包括一角度计算单元，一第二通道获取单元、一第二 X射线管旋转角度获取单元和一数据补充单元，其中，所述角度计算单元，用于根据所述第一通道按如下公式来计算所述X射线传播路径偏离所述X射线束中心的角度0 = (nl-M)*A ^ ,其中，m为所述第一X射线管旋转角度下虚拟的第一通道，A ^为探测器通道的角度步距，M为探测器的通道总数，0为X射线传播路径偏离X射线束中心的角度；所述第二通道获取单元，用于根据所述夹角按如下公式来获取所述第二通道n2 = M- e / A 0，其中，n2为所述第二通道；所述第二 X射线管旋转角度获取单元，用于根据所述夹角按如下公式来获取所述第二 X射线管旋转角度a2 = al±pi+2 0，其中，a 2为在所述第二 X射线管旋转角度，a I为所述第一 X射线管旋转角度；所述数据补充模块，用于将第二通道在第二 X射线管旋转角度下所采集到的投影数据来补充所述第一通道在第一 X射线管旋转角度下的投影数据。从上述方案中可以看出，相比常规探测器而言，由于本发明的探测器相对于X射线管的位置能根据扫描野的大小沿着该探测器的旋转路径发生改变，所以本发明的探测器只需安装现有探测器一半数目的通道就可实现对扫描野的图像重建，从而降低了成本，减少了探测器占据的物理空间。下面将通过参照附图详细描述本发明的实施例，使本领域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I为现有CT系统中X射线管和探测器围绕一扫描野同步旋转的示意图。图2为本发明X射线投影数据采集系统的一个实施例示意图。图3为本发明补充X射线投影数据的示意图。图4为本发明X射线投影数据采集系统的另一个实施例示意图。图5为本发明X射线投影数据采集系统的又一个实施例示意图。其中，I常规探测器2最大扫描野3X射线管4从X射线管到扫描野中心的距离5覆盖最大扫描野的X射线束角度6本发明的探测器7与本发明探测器对应的X射线束角度 8X射线束角度11、12探测器通道21、22 扫描野
在X射线成像过程中，时间分辨率是评估成像质量的一个重要标准。图2中由于X射线管3和探测器6需要同步旋转一周才能获得重建图像所需的全部投影数据，所以时间分辨率T2 = trot,而扫描野SFOV的直径D2 = 2*Rf*sin ( P 2)，其中P 3为X射线管发出的X射线束角度7。这里P 2只需要能穿过扫描野2的一半即可。图3中探测器6的布置方式适于一些较大的扫描野，如腹部。这种布置方式通过牺牲时间分辨率来实现对较大的扫描野的扫描。 图2中探测器6位于Y轴的左侧或者右侧皆可，其采集穿过一半的扫描野2的X射线束的投影数据，而另一半扫描野2的投影数据则可以通过获取X射线传播路径上另一侧的投影数据来补充，如图I中B点的投影数据可由A点获取的投影数据来补充，于是当X射线管3和探测器6同步旋转一周便可获得重建图像所需的全部投影数据。图3为本发明补充X射线投影数据的示意图。本发明的X射线投影数据采集系统提供一获取模块，对一第一 X射线管旋转角度下虚拟的第一通道，该获取模块用于获取一个第二 X射线管旋转角度和一个第二通道，该第二 X射线管旋转角度下的第二通道与该第一 X射线管旋转角度下的第一通道位于同一 X射线传播路径上，并用该第二通道在第二X射线管旋转角度下所采集到的投影数据来补充该第一通道在第一 X射线管旋转角度下的投影数据。假定探测器6的通道总数为M，图3中Y轴的右侧存在一虚拟探测器6，则可以将探测器通道从左向右依次编号为I 2M，其中I M为实际通道，M+1 2M为虚拟通道。此时图3中2M个探测器通道的探测器大小就与图I中探测器I的大小基本一致。图I中扫描野2在Y轴右侧的投影数据是通过Y轴右侧的探测器通道直接读取的，而图2和图3中扫描野2在Y轴右侧的投影数据可以按如下方式来补充如图3中所示，在同一 X射线传播路经AB上，由于X射线从AB方向经过扫描野的衰减与从BA方向经过扫描野的衰减相同，所以在X射线管旋转角度为a I (从X轴正半轴旋转到B点的旋转角度)时，虚拟通道12(虚拟通道M+1 2M中的一个通道)上应该采集到的X射线投影数据等于X射线管旋转角度为a 2时(从X轴正半轴旋转到A点的旋转角度)，真实通道11上实际采集的X射线投影数据。于是就可以将从通道11上采集到的投影数据用于补充虚拟通道12的投影数据。获取模块包括一个角度计算单元，一个第二通道获取单元、一个第二 X射线管旋转角度获取单元和一个数据补充单元。其中角度计算单元，用于根据虚拟的第一通道12按如下公式(I)来计算所述X射线传播路径AB偏离所述X射线束中心的角度0 = (nl_M)*A β (I)其中，nl为所述第一 X射线管旋转角度a I下虚拟的第一通道12，A ^为探测器6中通道的角度步距，M为本发明探测器的真实通道总数，9为X射线传播路径AB偏离X射线束中心的角度。第二通道获取单元，用于根据所述夹角按如下公式(2)来获取所述第二通道11 n2 = M- 0 / A β (2)其中，n2为所述第二通道。这里，可以将公式⑴变形为如下公式(3):
nl = M+ 0 / A ^ (3)比较公式⑵和(3)可以得出虚拟的第一通道nl与真实的第二通道n2关于中心通道M是镜像对称的。第二 X射线管旋转角度获取单元，用于根据所述夹角按如下公式(4)来获取所述第二X射线管旋转角度a 2 = a l±pi+4> (4)由于￠=20，所以
a 2 = a I 土pi+2 9 (5)其中，a2为在所述第二 X射线管旋转角度，a I为所述第一 X射线管旋转角度。图3的实施例中a 2 = a l-pi+2 0。数据补充模块，用于将真实通道n2在a 2下所采集到的投影数据来补充虚拟通道nl在a I下的投影数据。重复上述过程，就可以得到虚拟通道M+1 2M在a I下的X射线投影数据，进而得到在任意X射线管旋转角度下虚拟通道M+1 2M的X射线投影数据，从而使X射线成像系统能根据这些数据进行图像重建。本发明探测器获取的X射线投影数据经图像重建后的结果与用常规探测器采集的投影数据进行重建图像的结果一致，可见本发明的X射线投影数据采集系统能在不影响成像结果的情况下利用较小的成本进行数据采集。图4为本发明X射线投影数据采集系统的另一个实施例示意图。若扫描野较小，如头部等，则探测器6经设置关于Y轴对称。图4与图I相比，只是扫描野21更小，尽管探测器6相比探测器I的通道数目减半，但是探测器6仍关于Y轴和扫描野21中心对称，于是图4中只需对扫描野21进行半扫描即可获得重建图像所需的全部原始投影数据，所以时间分辨率T3 = trot/2，与图I中的时间分辨率相等，不过扫描野SFOV的直径D3 =2*Rf*sin(P2/2)。这种布置方式适于一些需要高时间分辨率的扫描野，如心脏、头部等。图5为本发明X射线投影数据采集系统的又一个实施例示意图。如果扫描野既非腹部等较大扫描野，也非头部等较小扫描野，同时对时间分辨率也没有要求，则探测器可如图5所示进行布置，即探测器6能采集到穿过多于一半扫描野的X射线束的投影数据。图中扫描野22的大小介于扫描野21到扫描野2之间。时间分辨率T4满足trot/2彡T4彡trot,扫描野SFOV的直径D4 = 2*Rf*sin(@ 3)，其中@ 3为穿过一半扫描野所需的X射线束角度8。图5中Y轴右侧没有探测器采集投影数据的扫描野，其投影数据则可以按照图3所示的方式来获取，这里不再赘述。另外需要指出的是，本发明的探测器对于X射线扇形束和较薄的锥形束的数据采集效果比较好，而对其他锥形束的成像效果则相对差些。所以本发明X射线投影数据采集系统优选是单排CT、双排CT和4排CT。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。


本发明涉及医疗设备领域，特别是一种X射线投影数据采集系统。所述系统包括一种X射线源和一种探测器，所述X射线源和探测器能够围绕一扫描野同步旋转，其中，所述X射线源发射一X射线束，该X射线束穿过所述扫描野后被所述探测器采集；其特征在于，所述探测器的大小设置为小于同时采集穿过最大扫描野的X射线束所需大小；所述探测器相对于所述X射线源的位置能沿着探测器的旋转路径改变。本发明的X射线投影数据采集系统能利用较少的探测器通道实现对扫描野的图像重建，从而节约了成本。