CT Technology 

  檢查模式

  1)錐形束CT

  錐束CT是一種使用投影圖像來重建3D斷層圖像的方法，該投影圖像是在將檢查對(duì)象放置在X射線發(fā)生器和檢測器之間之后將檢查對(duì)象旋轉(zhuǎn)360°而獲得的。 (圖1)。它可以通過單次旋轉(zhuǎn)獲取關(guān)于FOV內(nèi)物體的高分辨率3D體圖像。通常用于需要低劑量和高速掃描的醫(yī)學(xué)圖像以及工業(yè)圖像。

  與扇形束CT不同，錐束CT在理論上沒有精確的算法。因此，隨著錐角變大(垂直于旋轉(zhuǎn)中心軸越來越遠(yuǎn))，誤差變得越來越大，這被稱為錐束偽像。圖2中顯示了根據(jù)錐角的錐束偽像。

  通過各種研究消除錐束偽像的各種方法，我們開發(fā)了一種有效減少錐束偽像的算法。錐角度為30°的錐束偽影的球體模型重建圖像和應(yīng)用我們的錐束偽像減少算法的結(jié)果圖像如圖3所示。您可以看到，由于錐角減小了很多，因此出現(xiàn)了偽影。

  2)束流CT

  與錐形束CT一樣，這是一種使用投影圖像來重建斷層圖像的方法，該投影圖像是在將檢查對(duì)象放置在X射線發(fā)生器和檢測器之間之后將檢查對(duì)象旋轉(zhuǎn)360°而獲得的。像錐束CT一樣，通過單次旋轉(zhuǎn)只能獲得單個(gè)層析成像圖像，而不能獲得3D體積圖像。與錐形束CT不同，這是理論上準(zhǔn)確的算法，并且可以根據(jù)掃描重建非常準(zhǔn)確的圖像而不會(huì)出錯(cuò)。另外，如果使用適當(dāng)?shù)臏?zhǔn)直儀，則可以通過有效地減少散射的影響來獲得更好的斷面重建圖像質(zhì)量。但是，由于單次旋轉(zhuǎn)只能獲取單個(gè)截面圖像，因此3D重建需要很多旋轉(zhuǎn)，這意味著比錐束CT更長的掃描時(shí)間是必需的?？梢酝ㄟ^應(yīng)用螺旋掃描來減少掃描時(shí)間。

  3)層析成像(斷層合成)

  斷層合成是一種不同于CT的方法，只使用有限角度的投影圖像來重建3D圖像。它從1930年代開始進(jìn)行研究，但當(dāng)時(shí)還不存在Digital Detector，并且在1972年開發(fā)了CT重建方法后，人們的興趣減弱了。但是，隨著快速數(shù)字FPD和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，它再次成為重要的研究課題。層照相術(shù)的掃描幾何形狀非常多樣，圖5中可以看到6種類型。

  與CT不同，斷層合成可以通過使用有限角度的投影圖像在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行掃描，并且可以高效地掃描難以用CT掃描的大而薄的產(chǎn)品。但是，由于使用有限角度的數(shù)據(jù)，很難獲得與CT相同質(zhì)量的3D圖像。在圖6中可以看到能夠在層析合成中準(zhǔn)確重建的區(qū)域。在(5)中的(b)中，在A1?B1，A2?B2，A3?B3，A4?B4的區(qū)域可以獲得與CT類似的圖像質(zhì)量，但是其他區(qū)域的圖像質(zhì)量不如CT。

  但是，如果產(chǎn)品又薄又寬，則可以有效地克服該缺點(diǎn)。圖7是使用我們的重復(fù)Tomosynthesis重建算法重建只通過60°有限角度獲得的半導(dǎo)體數(shù)據(jù)的投影圖像的結(jié)果。

  4)螺旋CT

  螺旋CT是1990年代初期積極研究的一種方法，其主要概念是掃描幾何體(單層CT)，其設(shè)計(jì)比使用束線檢測器的1條線要快于扇束CT。為了更快的掃描，它通過將1圈處理的檢測器行數(shù)增加到2、4、16、32、128和320行而發(fā)展成為MDCT(多行檢測器CT)。 3D螺旋CT具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如，與扇形束CT相比，速度非?？?，以及與錐形束CT不同的精確重建算法。同樣，如果檢查對(duì)象較長且不能在FOV中，則無法完全重建3D體積，但使用Helical CT可以實(shí)現(xiàn)。

  通過使用SEC開發(fā)的3D MDCT掃描算法，可以在長產(chǎn)品的情況下實(shí)現(xiàn)完美的3D重建。下圖是使用out Helical重建算法構(gòu)造的3D數(shù)據(jù)。

  5)偏移掃描

  一種掃描大于FOV的對(duì)象的方法。 360°旋轉(zhuǎn)圖像包含的重疊數(shù)據(jù)多于用于重建的較小數(shù)據(jù)。能夠通過較小化重疊來掃描大于FOV的產(chǎn)品。

  與使用原始檢測器大兩倍的檢測器進(jìn)行掃描的效果相同。但是由于重建算法的限制，不可能完美利用200%的FOV。 180?190%是可能的。需要特殊的處理算法來處理此問題，并且我們的設(shè)備可用于此過程。

  下左圖是使用偏移掃描獲取的2D投影圖像。旋轉(zhuǎn)軸和方向已標(biāo)記。右圖是從獲取的圖像中重建的結(jié)果，很難識(shí)別與正常掃描的差異。

  6)半掃描

  一種只掃描和重建180 + alpha的方法以加快掃描速度。 360°旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)比重建所需的很小數(shù)據(jù)包含更多的數(shù)據(jù)。半掃描是一種通過較小化數(shù)據(jù)重疊來只利用必要數(shù)據(jù)的算法。但是，當(dāng)只掃描180 + alpha時(shí)，并非所有光線均以相同的百分比用于重建，并且“半掃描”算法的要點(diǎn)正在平均地改變不平等地應(yīng)用的光線。

  減少偽影

  1)光束硬化

  CT重建的結(jié)果是線性衰減因子，是假設(shè)X射線光子具有單一能量而獲得的結(jié)果。但是在X射線管中產(chǎn)生的X射線光子具有多種能量，而不是單一能量。這種類型的模型中假設(shè)的不一致表現(xiàn)為CT圖像中的束硬化偽像。每種材料都比低能量的光子更好地吸收高能量的光子。 X射線管中產(chǎn)生的X射線在穿透材料時(shí)，在低能區(qū)域會(huì)損失大量光子，而在高能區(qū)域會(huì)保留大量光子。結(jié)果，X射線有效能量增加。

  盡管束硬化現(xiàn)象是CT結(jié)果圖像中的單一材料，但其CT數(shù)卻不相等。通過不斷研究波束硬化修正算法，我們得到了獎(jiǎng)勵(lì)算法。左圖是修訂前的圖像，右圖是修訂后的圖像。

  2)減少金屬制品

  當(dāng)X射線穿透材料時(shí)，肯定會(huì)出現(xiàn)光束硬化和散射，并對(duì)圖像產(chǎn)生不良影響。當(dāng)穿透材料的密度變高時(shí)，這些偽像會(huì)顯著地出現(xiàn)。金屬制品是不可避免的問題，尤其是在工業(yè)CT中。對(duì)于工業(yè)CT，處理諸如金屬之類的高密度材料至關(guān)重要，并且在掃描金屬材料時(shí)始終會(huì)出現(xiàn)“金屬偽影”。

  我們一直在進(jìn)行各種研究以消除金屬制品?？梢允褂酶鞣N方法(例如統(tǒng)計(jì)迭代重建，2遍重復(fù)重建算法等)有效地消除金屬偽像。