一种CT探测器Gap_Size校准板及其校准方法、校准总成

摘要

本发明属于CT技术领域，具体涉及一种CT探测器Gap_Size校准板及其校准方法、校准总成。其中，CT探测器Gap_Size校准板，所述CT探测器包括沿X向排布的多列探测器模块，每列探测器模块包括沿Z向排布的数片闪烁晶体片，所述校准板包括板体，板体具有沿其长度方向分布的阵列式罅隙，每一罅隙至CT探测器的投影区域至少覆盖两列探测器模块；罅隙的第一侧为沿Z向延伸的斜面结构，以使罅隙至对应的一列探测器模块的投影从完全覆盖至完全不覆盖相应的闪烁晶体片。本发明无需CT扫描架旋转，完全去除焦点漂移以及机架和探测器机械变形产生的影响；也无需进行非线性最优化求解，不存在求解困难的问题。

权利要求

1.一种CT探测器Gap_Size校准板，所述CT探测器包括沿X向排布的多列探测器模块，每列探测器模块包括沿Z向排布的数片闪烁晶体片，其特征在于，所述校准板包括板体，板体具有沿其长度方向分布的阵列式罅隙，每一罅隙至CT探测器的投影区域至少覆盖两列探测器模块；罅隙的第一侧为沿Z向延伸的斜面结构，以使罅隙至对应的一列探测器模块的投影从完全覆盖至完全不覆盖相应的闪烁晶体片；

所述CT探测器Gap_Size校准板对应的CT探测器Gap_Size校准方法，包括以下步骤：

(1)将校准板安装于CT探测器与辐射源之间，采集CT探测器中同一列探测器模块的各闪烁晶体片的X射线吸收量Ii，i依次取值为1，2，…，n，n为同一列探测器模块中的闪烁晶体片的数量；根据罅隙的斜面结构对应的一次线性函数z＝f(x)，得到各闪烁晶体片的未被覆盖区域的理论面积Si；根据各闪烁晶体片的X射线吸收量Ii与理论面积Si拟合得到闪烁晶体片的X射线吸收量与其面积的关系I＝F(S)；根据各闪烁晶体片的未被覆盖区域的面积计算公式，得到S＝s(x)；根据z＝f(x)、I＝F(S)及S＝s(x)确定目标闪烁晶体片的理论X向中心位置和理论Z向中心位置；

(2)若闪烁晶体片偏移于校准板，采集CT探测器实际位置下同一列探测器模块的各闪烁晶体片的X射线吸收量I′i，根据I'＝F(S')得到各闪烁晶体片的未被覆盖区域的实际面积S′i；根据各闪烁晶体片的未被覆盖区域的面积计算公式，得到S'＝s'(x)；根据各闪烁晶体片的Z向位置与X向位置一一对应，得到z＝f'(x)，基于目标闪烁晶体片的理论Z向中心位置得到目标闪烁晶体片的实际X向中心位置；

(3)计算目标闪烁晶体片的实际X向中心位置与理论X向中心位置的距离得到X向位置偏差Δx，CT探测器的理论Gap_Size与X向位置偏差Δx之和为CT探测器的实际Gap_Size；利用实际Gap_Size进行校准。

2.根据权利要求1所述的一种CT探测器Gap_Size校准板，其特征在于，所述每一罅隙至CT探测器的投影区域覆盖三列探测器模块。

3.根据权利要求1所述的一种CT探测器Gap_Size校准板，其特征在于，所述罅隙的第二侧为沿Z向延伸的平面结构，第二侧与第一侧相对。

4.根据权利要求1所述的一种CT探测器Gap_Size校准板，其特征在于，所述校准板还包括安装支架，板体通过安装支架安装于CT探测器。

5.根据权利要求4所述的一种CT探测器Gap_Size校准板，其特征在于，所述板体具有安装孔，通过紧固件安装于安装孔，以将板体固定于安装支架。

6.根据权利要求5所述的一种CT探测器Gap_Size校准板，其特征在于，所述板体沿其长度方向的两端分别具有凸耳，各凸耳具有至少一个安装孔。

7.根据权利要求1所述的一种CT探测器Gap_Size校准板，其特征在于，所述步骤(1)中，根据各闪烁晶体片的X射线吸收量Ii与理论面积Si拟合得到I＝F(S)，包括：在未安装校准板的条件下，获取各闪烁晶体片完全不被覆盖的面积为S0以及X射线吸收量为I″i；

根据 拟合得到I＝F(S)；其中，δ为校正系数。

8.根据权利要求1所述的一种CT探测器Gap_Size校准板，其特征在于，所述目标闪烁晶体片为同一列探测器模块的中心闪烁晶体片。

9.一种CT探测器Gap_Size校准总成，其特征在于，包括数块如权利要求1‑6任一项所述的校准板并列排布或成角度排布。

说明书

一种CT探测器Gap_Size校准板及其校准方法、校准总成

技术领域

[0001] 本发明属于CT技术领域，具体涉及一种CT探测器Gap_Size校准板及其校准方法、校准总成。

背景技术

[0002] 计算机X射线断层扫描仪(computed tomography，CT)是利用X射线旋转照射被测物体，然后通过计算机处理获得物体断层图像的设备。CT扫描成像，为了获得较佳的图像质量，需要保证实际几何光学尺寸与理论几何光学尺寸一致，几何光学尺寸涉及众多几何参数，其中，探测器闪烁体X向位置，特别是X向位置上的相邻探测器模块之间的空气间隙大小(Gap_Size)，对探测器成像影响最为敏感，并且无法自校准，需要依靠机械加工保证；然而，机械加工均存在一定的加工误差，若完全依靠机械加工保证几何精度，很大程度上提高了制造加工的难度。

[0003] 现有技术中，Gap_Size校准使用细长圆柱金属模体，放置在偏离CT扫描旋转中心的某个位置，多次扫描，通过细长圆柱金属模体在探测器上的投影坐标，计算Gap_Size。例如，公告号为CN103969269B的专利文献公开了用于几何校准CT扫描仪的方法，包括对至少一排探测器单元中的每一排探测器单元执行以下步骤：建立CT扫描仪的完整几何描述，其中完整几何描述包括至少一个未知几何参数；利用完整几何描述来建立前向投影函数的描述；获取置入扫描视野SFOV中的校准模在当前排的探测器单元上的对应于多个角度的实际投影坐标；利用前向投影函数的描述来获取校准模在当前排的探测器单元上的对应于多个角度的计算投影坐标；通过非线性最小二乘拟合算法基于所获取的实际投影坐标和计算投影坐标来求解至少一个未知几何参数，从而得到至少一个未知几何参数的校准值。但是，校准过程中，CT扫描架需要旋转，无法去除由于焦点漂移以及机架和探测器机械变形产生的影响；另外，还需要求解非线性最优化问题，当待求解的相邻探测器模块之间的Gap_Size的数量过多时会造成数值不稳定，较难求解，甚至求不出解。

[0004] 因此，如果可以依靠工装进行算法上的几何尺寸校准，将极大降低机械加工成本，并提升图像质量。

发明内容

[0005] 基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本发明的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个，换言之，本发明的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的一种CT探测器Gap_Size校准板及其校准方法、校准总成。

[0006] 为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

[0007] 一种CT探测器Gap_Size校准板，所述CT探测器包括沿X向排布的多列探测器模块，每列探测器模块包括沿Z向排布的数片闪烁晶体片，所述校准板包括板体，板体具有沿其长度方向分布的阵列式罅隙，每一罅隙至CT探测器的投影区域至少覆盖两列探测器模块；罅隙的第一侧为沿Z向延伸的斜面结构，以使罅隙至对应的一列探测器模块的投影从完全覆盖至完全不覆盖相应的闪烁晶体片。

[0008] 作为优选方案，所述每一罅隙至CT探测器的投影区域覆盖三列探测器模块。

[0009] 作为优选方案，所述罅隙的第二侧为沿Z向延伸的平面结构，第二侧与第一侧相对。

[0010] 作为优选方案，所述校准板还包括安装支架，板体通过安装支架安装于CT探测器。

[0011] 作为优选方案，所述板体具有安装孔，通过紧固件安装于安装孔，以将板体固定于安装支架。

[0012] 作为优选方案，所述板体沿其长度方向的两端分别具有凸耳，各凸耳具有至少一个安装孔。

[0013] 本发明还提供一种CT探测器Gap_Size校准方法，采用如上任一方案所述的校准板，所述校准方法包括以下步骤：

[0014] (1)将校准板安装于CT探测器与辐射源之间，采集CT探测器中同一列探测器模块的各闪烁晶体片的X射线吸收量Ii，i依次取值为1，2，…，n，n为同一列探测器模块中的闪烁晶体片的数量；根据罅隙的斜面结构对应的一次线性函数z＝f(x)，得到各闪烁晶体片的未被覆盖区域的理论面积Si；根据各闪烁晶体片的X射线吸收量Ii与理论面积Si拟合得到I＝F(S)；根据各闪烁晶体片的未被覆盖区域的面积计算公式，得到S＝s(x)；根据z＝f(x)、I＝F(S)及S＝s(x)确定目标闪烁晶体片的理论X向中心位置和理论Z向中心位置；

[0015] (2)若闪烁晶体片偏移于校准板，采集CT探测器实际位置下同一列探测器模块的各闪烁晶体片的X射线吸收量I′i，根据I′＝F(S′)得到各闪烁晶体片的未被覆盖区域的实际面积S′i；根据各闪烁晶体片的未被覆盖区域的面积计算公式，得到S′＝s′(x)；根据各闪烁晶体片的Z向位置与X向位置一一对应，得到z＝f′(x)，基于目标闪烁晶体片的理论Z向中心位置得到目标闪烁晶体片的实际X向中心位置；

[0016] (3)计算目标闪烁晶体片的实际X向中心位置与理论X向中心位置的距离得到X向位置偏差Δx，CT探测器的理论Gap_Size与X向位置偏差Δx之和为CT探测器的实际Gap_Size；利用实际Gap_Size进行校准。

[0017] 作为优选方案，所述步骤(1)中，根据各闪烁晶体片的X射线吸收量Ii与理论面积Si拟合得到I＝F(S)，包括：

[0018] 获取各闪烁晶体片完全不被覆盖的面积为S0以及X射线吸收量为I″i；

[0019] 根据 拟合得到I＝F(S)；其中，δ为校正系数。

[0020] 作为优选方案，所述目标闪烁晶体片为同一列探测器模块的中心闪烁晶体片。

[0021] 本发明还提供一种CT探测器Gap_Size校准总成，其特征在于，包括数块如上任一方案所述的校准板并列排布或成角度排布。

[0022] 本发明与现有技术相比，有益效果是：

[0023] 本发明的CT探测器Gap_Size校准板及其校准方法、校准总成，无需CT扫描架旋转，完全去除焦点漂移以及机架和探测器机械变形产生的影响；也无需进行非线性最优化求解，不存在求解困难的问题；可用于测试多模块探测器。

附图说明

[0024] 图1是本发明实施例1的CT探测器Gap_Size校准板的结构示意图；

[0025] 图2是本发明实施例1的CT探测器Gap_Size校准板的安装结构示意图；

[0026] 图3是本发明实施例1的CT探测器Gap_Size校准板的另一视角的安装结构示意图；

[0027] 图4是本发明实施例1的CT探测器Gap_Size校准板的另一视角的安装结构示意图；

[0028] 图5是本发明实施例1的CT探测器Gap_Size校准板的安装位置示意图；

[0029] 图6是本发明实施例1的CT探测器Gap_Size校准方法的校准原理示意图。

具体实施方式

[0030] 为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，并获得其他的实施方式。

[0031] 实施例1：

[0032] 本实施例的CT探测器Gap_Size校准板，应用于CT探测器的相邻列探测器模块的Gap_Size校准。

[0033] 具体地，CT探测器包括沿X向排布的多列探测器模块，每列channel探测器模块包括沿Z向排布的数片闪烁晶体片slice。

[0034] 如图1所示，校准板包括板体1，板体1具有沿其长度方向分布的阵列式罅隙10，每一罅隙至CT探测器的投影区域覆盖三列探测器模块；罅隙10的左侧为沿Z向延伸的斜面结构，以使罅隙至对应的一列探测器模块的投影依次从完全覆盖至完全不覆盖相应的各闪烁晶体片；罅隙10的右侧为沿Z向延伸的平面结构，即沿校准板的宽度方向延伸的平面结构。

[0035] 如图2‑4所示，本实施例的校准板还包括安装支架2，板体1通过安装支架2安装在CT探测器上。具体地，如图1所示，板体1沿其长度方向的两端分别具有凸耳11，各凸耳具有两个安装孔110，通过紧固件(例如螺钉、螺栓等)安装在板体的安装孔110上，从而将板体1固定在安装支架2上。其中，校准板相对于安装支架的位置可以通过定位销定位，安装支架安装到CT探测器上，安装支架相对于CT探测器的位置也可以通过定位销定位。

[0036] 如图5所示，校准板A安装在辐射源O与CT探测器B之间，以便对CT探测器Gap_Size进行校准。

[0037] 本实施例的CT探测器Gap_Size校准方法，采用本实施例的校准板进行校准。具体地，校准方法包括以下步骤：

[0038] (1)在未安装校准板的条件下，采集CT探测器中同一列探测器模块的各闪烁晶体片的X射线吸收量I″i，以及获取各闪烁晶体片完全不被覆盖的面积为S0；还获取CT探测器的理论Gap_Size；其中，i依次取值为1，2，…，n，n为同一列探测器模块中的闪烁晶体片的数量；

[0039] (2)将校准板安装于CT探测器与辐射源之间，辐射源的X射线透过校准板的阵列式罅隙，投射到CT探测器上，此时，同一列的探测器模块的不同闪烁晶体片从完全不被遮挡到完全遮挡，不同闪烁晶体片接收到的射线量从最大渐次变化至最小；

[0040] 将校准板安装于CT探测器与辐射源之间，采集CT探测器中同一列探测器模块的各闪烁晶体片的X射线吸收量Ii；根据罅隙的斜面结构对应的一次线性函数z＝f(x)，得到各闪烁晶体片的未被覆盖区域的理论面积Si；根据各闪烁晶体片的X射线吸收量Ii与理论面积Si拟合得到I＝F(S)；根据各闪烁晶体片的未被覆盖区域的面积计算公式，得到S＝s(x)；根据z＝f(x)、I＝F(S)及S＝s(x)确定目标闪烁晶体片的理论X向中心位置和理论Z向中心位置；

[0041] 其中，各闪烁晶体片的未被覆盖区域有梯形结构和方形结构(完全不被遮挡)，根据梯形的面积公式可以计算得到各闪烁晶体片的未被覆盖区域的理论面积Si。

[0042] 其中，根据 拟合得到I＝F(S)，有利于避免各闪烁晶体片之间的差异带来的误差；其中，δ为校正系数，可由实验测试获得，取与校准板的斜面结构(即斜齿)倾斜角度相同的遮板，覆盖在CT探测器的理论Gap_Size对应的位置，多次扫描，求各闪烁晶体片的照射面积均值，根据各闪烁晶体片的照射面积均值与S0的比值，获得δ。

[0043] (3)若闪烁晶体片偏移于校准板，采集CT探测器实际位置下同一列探测器模块的各闪烁晶体片的X射线吸收量I′i，根据I′＝F(S′)得到各闪烁晶体片的未被覆盖区域的实际面积S′i；根据各闪烁晶体片的未被覆盖区域的面积计算公式，得到S′＝s′(x)；根据各闪烁晶体片的Z向位置与X向位置一一对应，得到z＝f′(x)，基于目标闪烁晶体片的理论Z向中心位置得到目标闪烁晶体片的实际X向中心位置；

[0044] (4)计算目标闪烁晶体片的实际X向中心位置与理论X向中心位置的距离得到X向位置偏差Δx，CT探测器的理论Gap_Size与X向位置偏差Δx之和为CT探测器的实际Gap_Size；利用实际Gap_Size进行校准。

[0045] 如图6所示，横坐标为各列探测器模块(简称channel)，纵坐标为闪烁晶体片(简称slice)，通过计算得到理论探测器收取数值中值与中心偏移位移，得到实际偏移探测器收取数值中值。

[0046] 本实施例的CT探测器Gap_Size校准总成，包括数块本实施例的校准板并列排布或成角度排布，便于校准全部探测器模块。

[0047] 实施例2：

[0048] 本实施例的CT探测器Gap_Size校准方法与实施例1的不同之处在于：

[0049] 无需根据 拟合得到I＝F(S)，可直接根据各闪烁晶体片的X射线吸收量Ii与理论面积Si拟合得到I＝F(S)，拟合精度相对来说有所降低，可满足不同应用场合的需求。

[0050] 相应地，可省略步骤(1)中的“采集CT探测器中同一列探测器模块的各闪烁晶体片的X射线吸收量I″i，以及获取各闪烁晶体片完全不被覆盖的面积为S0”，其他步骤可以参考实施例1；

[0051] 相应的校准板及校准总成可以参考实施例1。

[0052] 实施例3：

[0053] 本实施例的CT探测器Gap_Size校准方法与实施例1的不同之处在于：

[0054] 实际CT探测器Gap_Size为罅隙对应的三列探测器模块对应的CT探测器的实际Gap_Size的均值，进一步提升CT探测器Gap_Size的校准精度。

[0055] 其他步骤可以参考实施例1；

[0056] 相应的校准板及校准总成可以参考实施例1。

[0057] 实施例4：

[0058] 本实施例的CT探测器Gap_Size校准板与实施例1的不同之处在于：

[0059] 每一罅隙至CT探测器的投影区域覆盖的探测器模块的列数，不限于实施例1的三列，还可以为二列、四列、五列等，具体可以根据实际需求进行设计，满足不同应用场合的需求。

[0060] 其他结构可以参考实施例1；

[0061] 相应的校准方法及校准总成可以参考实施例1。

[0062] 以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。