用于大视野成像的双源CBCT技术：在短扫描轨迹下的应用

《IEEE Transactions on Medical Imaging》：Dual-Source CBCT for Large FoV Imaging Under Short-Scan Trajectories

锥形束CT（CBCT）通过引入额外X射线源和双源几何设计，在短扫描轨迹下有效扩展水平视场（FoV），同时降低旋转角度。改进的Parker加权重建算法与常规CBCT相比，成像质量相当，且实施成本较低，可进一步拓展CBCT的临床应用。

　　

摘要：

圆锥束CT在医学诊断和治疗中得到了广泛应用。尽管其纵向视野（FoV）较大，但由于探测器的宽度限制，CBCT系统的横向视野（FoV）非常有限。某些商用CBCT系统通过采用偏移探测器方法来增加横向视野。然而，这种方法需要360°的全圆形扫描轨迹，从而增加了扫描时间，并且不适用于某些特定的CBCT系统型号。在本文中，我们研究了在短扫描轨迹下使用额外的X射线源实现大视野成像的可行性。我们提出了一种双源CBCT几何结构以及两种相应的图像重建算法。第一种算法基于圆锥平行重排技术，第二种算法采用了改进的Parker加权方案。理论计算表明，所提出的几何结构能够实现比传统探测器偏移几何结构（半径为214.83毫米）更宽的横向视野（90% vs. 198.99毫米），并且旋转角度显著减小（小于230° vs. 360°）。实验结果表明，所提出的几何结构和重建算法在视野范围内能够获得与传统CBCT成像技术相当的质量。实施所提出的几何结构非常简单，且不会大幅增加开发成本。它还有潜力进一步扩展CBCT的应用范围。

引言

圆锥束CT（CBCT）成像技术由于其紧凑的尺寸、轻便的重量、优异的成像分辨率和低辐射剂量，在医学诊断和治疗中得到了广泛应用[1]。CBCT的早期应用包括20世纪90年代用于介入治疗的血管内3D血管造影成像[2]。与螺旋CT相比，CBCT使用大面积的二维平板探测器（FPD），能够在单次扫描中实现更广泛的纵向覆盖范围[3]。基于平板探测器的CBCT设备已在许多临床应用场景中得到广泛应用，特别是在肿瘤放射治疗引导[4]、[5]、[6]、骨科手术中的术中引导[7]、[8]、口腔牙科植入[9]、[10]、[11]等领域。在术中成像场景中，CBCT目前是主流选择。