CT用硅基探测器模块的组装结构及死区数据补全方法与流程

ct用硅基探测器模块的组装结构及死区数据补全方法
技术领域
1.本技术涉及ct设备技术领域，具体而言，涉及一种ct用硅基探测器模块的组装结构及死区数据补全方法。

背景技术：

2.ct是在医疗和工业中都广泛使用的设备。用于ct的探测器一般由很多个模块组成，模块之间紧密拼接。
3.如果使用硅片作为探测器，因为工艺限制，在硅片边缘必须要保留一定宽度的死区(图1)。即使硅片间紧密拼接，在接缝处也会有两个死区宽度的区域(图2)。照射到死区的射线，不会产生有效的数据，这就造成了一部分数据的丢失。如果按常规方法封装成探测器模块(图3)，在数据丢失的区域，会出现采样不足造成的分辨率下降，也会有图像伪影出现。

技术实现要素：

4.本技术的主要目的在于提供一种ct用硅基探测器模块的组装结构及死区数据补全方法，以解决相关技术中的硅基探测器由于封装工艺存在死区，导致部分数据没有办法获取，出现采样不足造成的分辨率下降，以及产生图像伪影的问题。
5.为了实现上述目的，本技术提供了一种ct用硅基探测器模块的组装结构，该ct用硅基探测器模块的组装结构包括：硅片，所述硅片设置为若干个并堆叠形成探测器模块；相邻所述硅片在垂直于x射线的出射方向上互相错开两倍或两倍以上死区宽度。
6.进一步的，若干个所述硅片在z方向堆叠，并沿x方向错开两倍或两倍以上死区宽度，x射线沿y方向射入所述探测器模块中，所述z方向、所述x方向和所述y方向互相垂直。
7.进一步的，若干所述硅片逐排沿x方向错开两倍或两倍以上死区宽度。
8.进一步的，沿z方向堆叠的若干所述硅片交替的沿x方向错开两倍或两倍以上死区宽度。
9.进一步的，沿z方向堆叠的若干所述硅片周期性的沿x方向错开两倍或两倍以上死区宽度。
10.根据本技术的另一方面，提供一种ct用硅基光子计数探测器模块的死区数据补全方法，该方法包括：
11.将若干个硅片堆叠形成探测器模块，并使相邻所述硅片在垂直于x射线的出射方向上互相错开两倍或两倍以上死区宽度；
12.在x射线穿过硅片时，获取各个硅片上死区的周围区域的数据；
13.基于所述周围区域的数据补全死区的数据。
14.进一步的，周围区域包括位于各个硅片上与死区最近邻区域和/或次近邻区域的数据。
15.进一步的，基于所述周围区域的数据补全死区的数据，具体为：基于所述周围区域的数据做插值法补全死区的数据。
16.进一步的，插值法为线性插值或样条插值或双线性插值或拉普拉斯插值。
17.进一步的，基于所述周围区域的数据补全死区的数据，具体为：基于所述周围区域的数据利用训练的神经网络模型来补全死区的数据；
18.所述神经网络模型通过如下步骤进行训练：
19.准备多个不同形状和材质的模体用于扫描；
20.第一批扫描，将探测器模块的位置标记为p0,获取的数据记为d0；
21.第二批扫描，将探测器模块在硅片错开的方向上移动与硅片错开宽度相同的距离到达位置p1，获取原死区位置的数据d01；
22.将d01与d0结合，得到完整数据d1；
23.重复上述步骤依次对多个模体进行扫描，并使用多个模体扫描得到的d0作为输入，d1作为输出，训练神经网络模型。
24.在本技术实施例中，通过设置硅片，所述硅片设置为若干个并堆叠形成探测器模块；相邻所述硅片在垂直于x射线的出射方向上互相错开两倍或两倍以上死区宽度，达到了使得x射线在穿过硅片时，能够在硅片上死区的周围区域产生数据，利用死区周围的数据能够对死区数据进行补全的目的，从而实现了降低因硅片边缘死区数据缺失而造成的影响，提高成像质量的技术效果，进而解决了相关技术中的硅基探测器由于封装工艺存在死区，导致部分数据没有办法获取，出现采样不足造成的分辨率下降，以及产生图像伪影的问题。
附图说明
25.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，使得本技术的其它特征、目的和优点变得更明显。本技术的示意性实施例附图及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
26.图1是根据本技术实施例中硅片的结构示意图；
27.图2是根据本技术实施例中硅片的俯视结构示意图；
28.图3是根据本技术实施例中常规硅片组装的结构示意图；
29.图4是根据本技术实施例中硅片组装的一种结构示意图；
30.图5是根据本技术实施例中硅片组装的另一种结构示意图；
31.图6是根据本技术实施例中硅片组装的另一种结构示意图；
32.图7是根据本技术实施例中硅片组装的另一种结构示意图；
33.图8是根据本技术实施例中硅片组装的另一种结构示意图；
34.其中，1硅片，2死区，3周围区域。
具体实施方式
35.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都应当属于本技术保护的范围。
36.需要说明的是，本技术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，以便这里描述的本技术的实施例。
37.在本技术中，术语“上”、“下”、“内”、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技术及其实施例，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。
38.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技术中的具体含义。
39.此外，术语“设置”、“设有”、“连接”、“固定”等应做广义理解。例如，“连接”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技术中的具体含义。
40.另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。
41.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术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技术。
42.ct是在医疗和工业中都广泛使用的设备。用于ct的探测器一般由很多个模块组成，模块之间紧密拼接。
43.如果使用硅片作为探测器，因为工艺限制，在硅片边缘必须要保留一定宽度的死区(图1)。即使硅片间紧密拼接，在接缝处也会有两个死区宽度的区域(图2)。照射到死区的射线，不会产生有效的数据，这就造成了一部分数据的丢失。如果按常规方法封装成探测器模块(图3)，在数据丢失的区域，会出现采样不足造成的分辨率下降，也会有图像伪影出现。
44.为解决上述技术问题，如图4至图8所示，本技术实施例提供了一种ct用硅基探测器模块的组装结构，该ct用硅基探测器模块的组装结构包括：硅片1，硅片1设置为若干个并堆叠形成探测器模块；相邻硅片1在垂直于x射线的出射方向上互相错开两倍或两倍以上死区2宽度。若干个硅片1在z方向堆叠，并沿x方向错开两倍或两倍以上死区2宽度，x射线沿y方向射入探测器模块中，z方向、x方向和y方向互相垂直。
45.在本实施例中，对组成探测器模块的若干硅片1的组装结构进行了改进。原本的组装结构中硅片1为沿z方向堆叠的方式，相邻硅片1的边缘平齐，相邻硅片1的死区2处于重叠状态。当x射线从硅片1的y方向入射时，硅片1两侧的死区2无法产生任何数据。为此，本技术中使相邻硅片1在垂直于x射线的出射方向上互相错开两倍或两倍以上死区2宽度。当相邻硅片1在垂直于x射线的出射方向上互相错开两倍死区2宽度时，虽热单个硅片1上的死区2依然客观存在且无法产生数据，但是在相邻硅片1上与死区2相邻的周围区域3能够正常的产生数据，通过周围区域3的数据能够对死区2的数据进行补全，补全方式可通过插值法或神经网络模型来实现。
46.本技术中硅片1组装的核心点在于使相邻述硅片1在x方向上互相错开两倍或两倍以上死区2宽度，限定该错开宽度的目的在于当x射线照射时能够在获得更多的与死区2最邻近的周围区域3的数据，从而使得利用周围区域3的数据对死区2数据进行补全时更为准确。在满足该错开宽度的前提下硅片1具有多种组装方式：
47.例如，若干硅片1逐排沿x方向错开两倍或两倍以上死区2宽度。如图4所示，按照该
方式形成的探测器模块为平行四边形结构，以硅片1在z方向上为四排，在x方向上错开两倍死区2宽度为例，与第一排硅片1左端的死区2最邻近的周围区域3为位于该死区2右侧的区域，与第二排硅片1左端的死区2最邻近的周围区域3为该死区2右侧区域、右下角区域、正下侧区域以及左下角区域，同理与第三排硅片1和第四排硅片1左端的死区2最邻近的周围区域3与第二排的相同。与第一排硅片1右端的死区2最邻近的周围区域3为位于该死区2左侧区域、左上角区域、正上侧区域、右上侧区域，同理与第二排和第三排硅片1右端的死区2最邻近的周围区域3与第一排的相同，第四排硅片1右端的死区2最邻近的区域为该死区2左侧区域。本实施例通过获取与死区2最邻近区域的数据来对死区2数据进行补全，能够降低死区2数据缺失造成的影响。
48.为进一步提高硅片1右端的死区2数据补全的准确性，本实施例中可将硅片1在x方向上设置为两列，如图5所示，两列硅片1中位于同一平面上的硅片1紧密贴合，从而使得第一列硅片1右端死区2和第二列硅片1左端死区2能够具备更多的最邻近的周围区域3，从而提高两端死区2数据补全的准确性。
49.当相邻硅片1在x方向上错开三倍死区2宽度时，如图6所示，其组装形成的探测器模块同样为平行四边形，与两倍死区2宽度的区别在于部分死区2存在更多的次邻近的周围区域3，在进行补全时可以通过更多的次邻近区域来对死区2数据进行补全。同理为进一步提高硅片1右端的死区2数据补全的准确性，本实施例中可将硅片1在x方向上设置为两列，两列硅片1中位于同一平面上的硅片1紧密贴合。
50.在另一种组装方式中，如图7所示，沿z方向堆叠的若干硅片1交替的沿x方向错开两倍或两倍以上死区2宽度，组成边缘锯齿形的探测器模块。以硅片1在z方向上为五排，在x方向上错开两倍死区2宽度为例。第一排硅片1、第三排硅片1和第五排硅片1的边缘平齐，第二排硅片1和第四排硅片1的边缘平齐并与相邻硅片1错开两倍死区2宽度。与第一排、第三排和第五排硅片1左端的死区2最邻近的周围区域3为该死区2右侧区域，与第二排、第四排硅片1左端的死区2最邻近的周围区域3为该死区2左下侧区域、正下侧区域、右下侧区域、右侧区域、左上侧区域、正上侧区域和右上侧区域。同理可确定与五排硅片1右端的死区2最邻近的周围区域3。本实施例中也可可将硅片1在x方向上设置为两列，两列硅片1中位于同一平面上的硅片1紧密贴合来提高死区2数据补全的准确性。
51.在另一种组装方式中，如图8所示，沿z方向堆叠的若干硅片1周期性的沿x方向错开两倍或两倍以上死区2宽度，组成另一种边缘锯齿形的探测器模块，或者组成v型的探测器模块，本实施例中的硅片1依然通过上述实施方式的确定与死区2最临济内的周围区域3，并基于周围区域3的数据来对死区2数据进行补全。
52.根据本技术的另一方面，提供一种ct用硅基光子计数探测器模块的死区2数据补全方法，该方法包括：
53.将若干个硅片1堆叠形成探测器模块，并使相邻硅片1在垂直于x射线的出射方向上互相错开两倍或两倍以上死区2宽度；
54.在x射线穿过硅片1时，获取各个硅片1上死区2的周围区域3的数据；
55.基于周围区域3的数据补全死区2的数据；周围区域3包括位于各个硅片1上与死区2最近邻区域和/或次近邻区域的数据。
56.在进行补全时可基于周围区域3的数据做插值法补全死区2的数据，或通过神经网
络模型来补全死区2的数据。插值法为线性插值或样条插值或双线性插值或拉普拉斯插值，其主要作用在于基于邻近像素点的数据来对目标像素点进行估计，从而图像变换时像素之间的空隙。为了避免高次插值可能出现的大幅度波动现象，在实际应用中通常采用分段低次插值来提高近似程度，比如可用分段线性插值或分段三次埃尔米特插值来实现。
57.当基于周围区域3的数据利用训练的神经网络模型来补全死区2的数据时需要建立神经网络并训练形成神经网络模型，具体的；
58.神经网络模型通过如下步骤进行训练：
59.准备多个不同形状和材质的模体用于扫描；
60.第一批扫描，将探测器模块的位置标记为p0,获取的数据记为d0；
61.第二批扫描，将探测器模块在硅片1错开的方向上移动与硅片1错开宽度相同的距离到达位置p1，获取原死区2位置的数据d01；
62.将d01与d0结合，得到完整数据d1；
63.重复上述步骤依次对多个模体进行扫描，并使用多个模体扫描得到的d0作为输入，d1作为输出，训练神经网络模型，将训练好的神经网络模型用于补全实际扫描数据。
64.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：

1.一种ct用硅基探测器模块的组装结构，其特征在于，包括：硅片，所述硅片设置为若干个并堆叠形成探测器模块；相邻所述硅片在垂直于x射线的出射方向上互相错开两倍或两倍以上死区宽度。2.根据权利要求1所述的ct用硅基探测器模块的组装结构，其特征在于，若干个所述硅片在z方向堆叠，并沿x方向错开两倍或两倍以上死区宽度，x射线沿y方向射入所述探测器模块中，所述z方向、所述x方向和所述y方向互相垂直。3.根据权利要求2所述的ct用硅基探测器模块的组装结构，其特征在于，若干所述硅片逐排沿x方向错开两倍或两倍以上死区宽度。4.根据权利要求2所述的ct用硅基探测器模块的组装结构，其特征在于，沿z方向堆叠的若干所述硅片交替的沿x方向错开两倍或两倍以上死区宽度。5.根据权利要求2所述的ct用硅基探测器模块的组装结构，其特征在于，沿z方向堆叠的若干所述硅片周期性的沿x方向错开两倍或两倍以上死区宽度。6.一种ct用硅基探测器模块的死区数据补全方法，其特征在于，将若干个硅片堆叠形成探测器模块，并使相邻所述硅片在垂直于x射线的出射方向上互相错开两倍或两倍以上死区宽度；在x射线穿过硅片时，获取各个硅片上死区的周围区域的数据；基于所述周围区域的数据补全死区的数据。7.根据权利要求6所述的ct用硅基探测器模块的死区数据补全方法，其特征在于，所述周围区域包括位于各个硅片上与死区最近邻区域和/或次近邻区域的数据。8.根据权利要求7所述的ct用硅基探测器模块的死区数据补全方法，其特征在于，所述基于所述周围区域的数据补全死区的数据，具体为：基于所述周围区域的数据做插值法补全死区的数据。9.根据权利要求8所述的ct用硅基探测器模块的死区数据补全方法，其特征在于，所述插值法为线性插值或样条插值或双线性插值或拉普拉斯插值。10.根据权利要求6所述的ct用硅基探测器模块的死区数据补全方法，其特征在于，所述基于所述周围区域的数据补全死区的数据，具体为：基于所述周围区域的数据利用训练的神经网络模型来补全死区的数据；所述神经网络模型通过如下步骤进行训练：准备多个不同形状和材质的模体用于扫描；第一批扫描，将探测器模块的位置标记为p0,获取的数据记为d0；第二批扫描，将探测器模块在硅片错开的方向上移动与硅片错开宽度相同的距离到达位置p1，获取原死区位置的数据d01；将d01与d0结合，得到完整数据d1；重复上述步骤依次对多个模体进行扫描，并使用多个模体扫描得到的d0作为输入，d1作为输出，训练神经网络模型。

技术总结

本申请公开了一种CT用硅基探测器模块的组装结构及死区数据补全方法，该CT用硅基探测器模块的组装结构包括：硅片，所述硅片设置为若干个并堆叠形成探测器模块；相邻所述硅片在垂直于X射线的出射方向上互相错开两倍或两倍以上死区宽度。若干个硅片在Z方向堆叠，并沿X方向错开两倍或两倍以上死区宽度，X射线沿Y方向射入探测器模块中，Z方向、X方向和Y方向互相垂直。本申请实现了降低因硅片边缘死区数据缺失而造成的影响，提高成像质量的技术效果，进而解决了相关技术中的硅基探测器由于封装工艺存在死区，导致部分数据没有办法获取，出现采样不足造成的分辨率下降，以及产生图像伪影的问题。的问题。的问题。