[發明專利]用于CBCT系統的球管組件及雙能三維體積圖像的重建方法

在審

• 申請號: 201910708583.6
• 申請日: 2019-08-01
• 公開（公告）號: CN110448320A
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 邱立忠;田新智;金鐵
• 申請（專利權）人: 新里程醫用加速器(無錫)有限公司
• 主分類號: A61B6/00
• 分類號: A61B6/00;A61B6/03
• 代理公司: 11400 北京商專永信知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 方挺;時寅<國際申請>=<國際公布>=<

本申請公開一種用于CBCT系統的球管組件，包括用于發射X射線的發射單元；至少具有不同厚度的第一部分和第二部分的濾波單元，所述濾波單元能夠分別以第一部分和第二部分遮擋所述發射單元發射的X射線，以生成不同能量的X射線束。采用該球管組件的CBCT系統以一個X射線源，一個探測器，實現雙能CBCT系統裝置，該系統裝置結構簡單，成本較低。此外，本申請還公開了一種雙能三維體積圖像的重建方法，該方法不僅應用了高低能衰減信息，而且對于高低能衰減數據做了空間匹配和衰減校正，能夠在重建的人體三維體積數據中更準確的包含有骨信息與軟組織信息。

技術領域

本發明涉及雙能能譜錐形束CT(CBCT)系統領域，特別涉及一種用于該系統的球管組件和采用該球管組件的雙能能譜構建方法。

背景技術

根據X射線的衰減屬性，一種固定能量的X射線對特定密度物質衰減比較敏感，而對其他的密度物質的衰減不太敏感，這在人體不同組織的衰減測量中尤為突出，密度高的骨組織對高能的X射線衰減敏感，而密度較低的軟組織對低能X射線的衰減比較敏感。

雙能能譜錐形束CT(CBCT)系統由高壓發生器、球管(用于發射X涉射線)、探測器組成。工作時，其以不同能量的X射線照射目標，獲取高能與低能投影數據，相鄰的高低能投影數據進行時空匹配，重建三維體積圖像。CBCT系統同時使用高能和低能X射線，可以有效收集不同解剖組織形態的特征信息，有利于辨別骨和軟組織等形態特征。

現有的CBCT系統主要以兩種方式獲取不同能量的X射線：

第一種是增加一個X射線源和一個探測器，以使得同一時刻有兩束不同能量的X射線照射目標，探測器分別獲取高能和低能投影數據。這種方式的缺點是增加設備成本和設計復雜度。

第二種是在一次完整的CBCT模式掃描過程中使用相同的X射線能量，探測器具有特殊的夾層，該夾層中加入衰減材質，從而實現單一X射線源獲取兩種衰減投影數據。該系統易于實現，且相同的X射線能量能夠有效減少光束波動引入額外的噪聲。但是，這種方法在增加設備成本的同時，還需要更為復雜的能譜重建流程。

發明內容

鑒于背景技術中存在的問題，本發明提供一種用于CBCT系統的球管組件，包括：

用于發射X射線的發射單元；

至少具有不同厚度的第一部分和第二部分的濾波單元，所述濾波單元能夠分別以第一部分和第二部分遮擋所述發射單元發射的X射線，以生成不同能量的X射線束。

在本發明的一些實施方式中，所述濾波單元能夠旋轉地布置于所述發射單元的前方，其一半具有厚度L₁，另一半具有厚度L₂。

在本發明的一些實施方式中，所述發射單元為球管，所述球管具有圓形的X射線發射孔；所述濾波單元具有呈環形的濾波薄片，所述濾波薄片的寬度大于或等于所述球管的X射線發射孔的直徑。

在本發明的一些實施方式中，所述濾波單元包括：設置于所述球管外殼上的旋轉軸；以及設置于所述旋轉軸上的承載片，所述承載片具有用于設置所述環形濾波薄片環形鏤空。

在本發明的一些實施方式中，所述濾波單元的轉速w＝(2π×FPS/2)/秒，其中FPS為圖像采集幀頻。

本發明提供的球管組件在X射線發射單元的前方設置具有特定厚度L₁的第一部分與厚度L₂的第二部分的濾波單元，以獲取兩種不同能量的X射線，分別對高密度的骨組織和低密度的軟組織衰減敏感，從而實現雙能CBCT系統裝置。該裝置與其他CBCT系統實現裝置相比，只需要一個X射線源，一個探測器就實現了雙能能譜CBCT系統，該裝置的結構簡單，成本較低，易于實現。

此外，本發明還提供了一種雙能三維體積圖像的重建方法，其特征在于，包括：