本發明涉及一種裝有多探測器的錐形束CT系統，屬于計算機斷層成像(CT)。

背景技術：

錐形束CT是一種使用面陣列探測器進行三維成像的X射線CT系統。系統掃描架、由X射線發生器、面陣探測器、承載機構、控制器、CT重建模塊組成。掃描時，X射線發生器和探測器圍繞被檢對象旋轉，獲取多個不同角度的投影數據，然后通過CT重建模塊將投影數據轉化為三維數據。

空間分辨率是錐形束CT系統的關鍵技術指標，該指標取決于以下因素的組合：探測器分辨率、X射線焦點尺寸、投影圖數量、重建像素尺寸等。其中，探測器分辨率是決定系統空間分辨率的最重要因素之一。在其他配置不變的情況下，探測器分辨率越高，系統的空間分辨率也越高。受制造工藝、采集速率等因素限制，分辨率越高的探測器，通常其成像面積也較小；反之，成像面積越大探測器，通常其分辨率越差。相應地，空間分辨率較高的錐形束CT系統，其成像視野相對較小；而成像視野較大的錐形束CT系統，其空間分辨率相對較低。

然而，在實際應用中使用者往往既需要大視野檢查，又需要高分辨率檢查。以口腔檢查為例，在進行口腔頜面部總體檢查時，需要較大的成像視野；而在進行單顆牙齒的檢查時，則需要很高的空間分辨率。在其他應用中，采用較低的分辨率進行大范圍的全局檢查，采用較高的分辨率進行小范圍的局部檢查，也是很常見的檢查方式。通過購買不同視野、不同分辨率的多臺錐形束CT系統可以滿足不同的檢查需求，但成本很高。如何在一臺錐形束CT系統中集成大視野成像和高分辨成像，是錐形束CT技術領域的一項難點。

現有解決方案是在大視野錐形束CT系統基礎上通過優化掃描參數提高分辨率，具體優化方法包括延長掃描時間、增加投影數據采集頻率、減小重建像素尺寸等。優化掃描參數可以在一定程度上提高系統分辨率，但無法突破探測器分辨率的限制。因此，無論如何優化參數，大視野錐形束CT系統的空間分辨率不如采用高分辨探測器的小視野錐形束CT系統。

現有文獻中提到過一種帶有多種探測器的口腔X射線機，其中所述多種探測器是指線陣列探測器、面陣探測器，能兼顧二維透視成像和三維錐形束CT成像，但不能兼顧大視野成像和高分辨成像。

技術實現要素：

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種裝有多探測器的錐形束CT系統，能夠在一臺錐形束CT系統中集成大視野成像和高分辨成像，且分辨率比現有解決方案更高。

本發明的技術方案：一種裝有多探測器的錐形束CT系統，包括：掃描架、X射線發生器、承載機構、控制器、CT重建模塊，其特征在于：還包括多塊面陣探測器和探測器切換裝置；通過探測器切換裝置根據需要切換選擇多塊面陣探測器中的一塊探測器，即每次掃描只使用一塊探測器；所述多塊面陣探測器包括一塊大面積探測器和一塊高分辨率探測器，當需要大視野成像時，可選擇大面積探測器；當需要高分辨成像時，可選擇小像素的高分辨率探測器。大面積探測器與高分辨率探測器為相對而言，當同一系統中的兩塊探測器在面積和像素尺寸上有差異時，則其中一塊應視為大面積探測器，另一塊應視為高分辨率探測器。

而且，系統還可以根據需要安裝其他具有特殊功能的探測器，比如用于能譜CT成像的探測器。

所述掃描架是立式或臥式。

所述承載機構是座椅、頜托、掃描床或轉臺。

所述探測器切換裝置的切換方式是平移式或旋轉式。

所述切換過程可以是電動機驅動的。

本發明與現有技術相比的優點在于：

由于額外安裝了一塊高分辨率探測器，因此本發明提出的錐形束CT系統的分辨率要高于現有的僅使用一塊大視野探測器的系統。而且，系統還支持根據需要安裝其他具有特殊功能的探測器，擴展系統成像功能。

現有文獻中提到過一種帶有多種探測器的口腔X射線機，其中所述多種探測器是指線陣列探測器、面陣探測器，能兼顧二維透視成像和三維錐形束CT成像，但不能兼顧大視野成像和高分辨成像。而本發明提出的技術方案，所述探測器均為用于錐形束CT成像的面陣探測器，可解決在大視野錐形束CT系統中集成高分辨成像的問題。

附圖說明

圖1為本發明的采用頜托作為患者承載裝置的錐形束CT系統示意圖(立式掃描架)；

圖2為本發明的采用座椅作為患者承載裝置的錐形束CT系統示意圖(立式掃描架)；

圖3為本發明的錐形束CT系統示意圖(臥式掃描架，床承載)

圖4為本發明的錐形束CT系統示意圖(掃描架固定，轉臺旋轉)

圖5為平移式探測器切換裝置，上圖為使用3-1探測器拍攝的狀態，下圖為使用3-2探測器拍攝的狀態；

圖6為旋轉式探測器切換裝置，上圖為使用3-1探測器拍攝的狀態，下圖為使用3-2探測器拍攝的狀態。

具體實施方式

如圖1、2、3、4所示，本發明所述系統由掃描架1(包括掃描架的固定部分1-1，掃描架的旋轉部分1-2)、X射線發生器2、多塊面陣探測器(圖中僅示意大面積探測器3-1和高分辨率探測器3-2)、探測器切換裝置4、承載機構5、控制器6、CT重建模塊7組成。

掃描架1是系統的主框架，決定系統的整體結構，具有支撐、運動和為其他部件提供安裝位置等功能。X射線發生器2、大面積探測器3-1、高分辨率探測器3-2以及探測器切換裝置4都安裝在掃描架1上。在采用X射線發生器和面陣探測器旋轉掃描的系統中，X射線發生器2和大面積探測器3-1、高分辨率探測器3-2以及探測器切換裝置4安裝在掃描架的旋轉部分1-2上。承載機構5根據設計的不同，可安裝在掃描架上也可以獨立存在，如以座椅或掃描床為承載機構的系統中，承載機構5可以不安裝在掃描架1上。控制器6的功能是控制系統中各運動部件以及X射線發生器的啟動和停止等，一般安裝在掃描架上。CT重建模塊7的功能是處理掃描過程中獲得的數據，進行重建，生成三維的CT圖像。CT重建模塊7可以是位于掃描架之外的電腦，通過線纜進行連接，也可以是安裝在掃描架1上的工控機(一種專門設計的電腦)。

在多塊面陣探測器中，包括一塊大面積探測器3-1，用于大視野成像，一般用于大視野成像的探測器尺寸不小于13cm×13cm，所形成的成像視野不小于12cm(直徑)×8cm(高度)，用于全局檢查；包括一塊高分辨率探測器3-2，用于高分辨成像，一般用于高分辨成像的探測器的像素尺寸小于等于100um，所形成的成像視野小于等于8cm(直徑)×8cm(高度)，這種成像用于進行局部精細檢查；還可根據需要安裝具有其他特征的探測器，比如安裝具有X射線能譜分辨能力的探測器，用于能譜成像。每次掃描只使用一塊面陣探測器，操作者可根據需要切換最合適的探測器。

需要說明的是，上述“大面積探測器”、“高分辨率探測器”中的“大面積”、“高分辨率”都是相對而言的。只要兩塊探測器的面積、分辨率有差異，即可認為其中一塊是大面積探測器，另一塊是高分辨率探測器。如以下兩塊探測器在同一錐形束CT成像系統中使用時，一個探測器是大面積探測器3-1，另一個則屬于高分辨率探測器3-2：

大面積探測器3-1：

成像面積：13cm×13cm

像素尺寸：120um

高分辨率探測器3-2：

成像面積：12cm×12cm

像素尺寸：99um

如圖1所示，本發明所述系統可以采用立式掃描架結構，承載機構5采用頜托。掃描時被檢對象不動，由掃描架的旋轉部分1-2帶動X射線發生器2、大面積探測器3-1、高分辨率探測器3-2圍繞被檢對象旋轉，進行掃描成像。

如圖2所示，本發明所述系統可以采用立式掃描架結構，承載機構5采用座椅。掃描時被檢對象不動，由掃描架的旋轉部分1-2帶動X射線發生器2、大面積探測器3-1、高分辨率探測器3-2圍繞被檢對象旋轉，進行掃描成像。

如圖3所示，本發明所述系統可以采用臥式掃描架結構，掃描架的旋轉部分1-2為環形，環形中間的通道稱為掃描通道，承載機構5采用掃描床。掃描時被檢對象位于掃描床上，并進入掃描通道，被檢對象不動，由掃描架的旋轉部分1-2帶動X射線發生器2、大面積探測器3-1、高分辨率探測器3-2圍繞被檢對象旋轉，進行掃描成像。

如圖4所示，本發明所述系統可以采用固定式掃描架結構，承載機構5采用轉臺。掃描時掃描架1連同X射線發生器2、大面積探測器3-1、高分辨率探測器3-2固定不動，被檢對象位于轉臺，即承載機構5上，由轉臺帶動被檢對象旋轉，進行掃描成像。

如圖5所示，本發明所述系統的探測器切換裝置4可以采用平移式設計。進行高分辨成像時，高分辨率探測器3-2對準掃描中心軸，進行成像；進行大視野成像時，高分辨率探測器3-2向一側平移，至與大面積探測器3-1無重疊的位置，大面積探測器3-1對準掃描中心軸，進行成像。

如圖6所示，本發明所述系統的探測器切換裝置4可以采用旋轉式設計。同一時刻只有一塊探測器正對掃描中心軸和X射線入射方向，可以進行掃描成像；探測器切換裝置4旋轉一定角度后，將切換另一塊探測器對準掃描中心軸和X射線入射方向。圖6中所示的兩種情況分別為使用大面積探測器3-1和高分辨率探測器3-2成像的情況，探測器切換裝置4由一種情況切換至另一種情況時的旋轉角度為180度。

提供以上實施例僅僅是為了描述本發明的目的，而并非要限制本發明的范圍。本發明的范圍由所附權利要求限定。不脫離本發明的精神和原理而做出的各種等同替換和修改，均應涵蓋在本發明的范圍之內。