[發明專利]雙能濾過器、雙能模組及雙能計算機X射線斷層掃描裝置

在審

• 申請號: 201810856962.5
• 申請日: 2018-07-31
• 公開（公告）號: CN109171784A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 陳牧;福瑞斯特·麥克道戈爾;蘭道夫·麥金利;蘇士剛
• 申請（專利權）人: 山東大騁醫療科技有限公司
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03;A61B6/00
• 代理公司: 蘇州彰尚知識產權代理事務所(普通合伙) 32336
• 代理人: 潘劍

本發明涉及雙能濾過器、雙能模組及雙能計算機X射線斷層掃描裝置，雙能濾過器，設置在輻射源和探測器之間，包括并排的一個由高k?edge材料組成的第一吸收區以及一個由低k?edge材料組成的第二吸收區，高k?edge材料的k?edge值在60 keV以上，低k?edge材料的k?edge值在40kev以下。本發明可以低成本地實現雙能掃描，并能保證圖片質量。

技術領域

本發明涉及醫學影像成像技術領域，具體涉及雙能計算機X射線斷層掃描技術，尤其涉及雙能濾過器、雙能模組及雙能計算機X射線斷層掃描裝置。

背景技術

現有技術中，雙能計算機X射線斷層掃描技術(DECT)存在多種實現方式：

第一種方式，也是最簡單的實現方式，就是利用現有的掃描設備，使球管在兩個不同電壓下進行兩組系列掃描，從而得到兩組完全不同的能量譜。采用這種方式不會額外增加掃描設備的設備成本，但是因為需要掃描兩組，時間上的延遲會降低掃描病人的速度；同時，由于掃描持續時間相對較長，在兩組掃描間隙被掃描者肢體的活動也會造成圖像質量問題。

第二種方式，是在機架上多添加一組球管和探測器，使球管在不同的管電壓下工作，以區別于原先的一組球管探測器，如附圖1所示。由于此方法必須多添置一組球管和探測器裝置，所以設備成本會比較高；同時，因為第二組球管探測器的測量野較小，掃描視野相應減小，采集的圖像標本也不盡相同，因此會相應犧牲一些圖像質量。

第三種方式，是讓現有的球管的管電壓，在機架轉動的同時，迅速在高和低電壓數值之間切換(通常是140kVp和80kVp)，從而在連續曝光中得出兩組不同的能量譜，如附圖2所示。因為在相同管電流下，低的管電壓光子通量也低很多，所以在低電壓曝光的情況下，快速的管電流切換，需要充分提高管電流來保證與之前相同的光子通量，這種方式相對來說成本也比較高，因為使電源的電壓和電流快速切換的技術相對較復雜；同時，另一個缺點是采集的圖像樣本不在同一個角度，所以也會犧牲一部分的圖像質量。

第四種方式，是使用一種特制的多層探測器，探測器的第一層用于吸收低能量光子，第二層用于吸收高能量光子，如附圖3所示。這種方式需要添置昂貴的探測器，并且光譜分離的方法由于概率衰減的原因會次于其他的雙能CT實現方式。

以上幾種實現方式在實際應用中要么需要昂貴的成本，要么需要犧牲圖片質量，結果都不盡如人意。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種新穎的雙能濾過器，可以低成本地實現雙能掃描，并能保證圖片質量。

本發明同時還要提供一種雙能模組，使低端機到高端機都能實現雙能，而不需要昂貴的配件。

本發明最后還要提供一種雙能計算機X射線斷層掃描裝置。

X射線在X射線管陽極中產生射出時，它們會生成一個能量譜，即為X射線束中光子能量的范圍與它們在每一能量下的相對強度，如附圖4所示。光譜由兩種類型的X射線組成：特征射線和軔致輻射射線。特征射線具有與球管靶物質特征相關的能量峰，而韌致輻射射線是光子單位能量的光滑函數。

一般來說，當一個光子穿過一種物質，兩者相互作用的幾率會隨著光子能量的降低而增加。因此，隨著X射線光束穿過的某種物質而產生衰減的過程中，從比例上來說，射線中的低能量光子比高能量光子衰減得要更多，射線光束因此被“硬化”，此術語用于描述原先的線束已經被轉換為具有較高平均能量的，而且高能量光子比例較高的射線光束。附圖4中展示了此過程：隨著光子成功通過球管靶物質，球管濾窗(固定的濾過器)，接著是前濾過器，最后是病人本身，過程中光束漸進地硬化。每一個階段，光束的平均能量都會轉變得越來越高。