[發明專利]多能X射線成像方法、存儲介質、X射線源及成像系統

在審

• 申請號: 202010026550.6
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN113116366A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 鄒魯民
• 申請（專利權）人: 北京友通上昊科技有限公司
• 主分類號: A61B6/00
• 分類號: A61B6/00;G01N23/087
• 代理公司: 北京漢之知識產權代理事務所(普通合伙) 11479
• 代理人: 高園園

本發明提供了一種多能X射線成像方法，該方法的步驟包括：基于依次遞增或遞減的脈沖電壓產生的X射線，對目標進行成像；在每個成像周期內，至少獲取4次不同能量級別的X射線成像數據；以及存儲介質、多能X射線源和多能X射線成像系統；有益效果：相較于單能和雙能X射線可以捕獲更多的特征信息，既能實現單能X射線成像的密度差成像和雙能X射線能量減影的全部功能，又能提供目標的物質成分分析能力和更高的密度分辨率；將所捕獲的特征信息通過特征重建實現對目標物不同特征信息的有效分離，增強對不同物質差異性判斷的能力，實現X射線成像從結構成像進入功能成像的全新應用領域，并提供影像組學、大數據和人工智能圖像分析應用的良好基礎。

技術領域

本發明屬于X射線技術領域，特別涉及一種多能X射線成像方法、存儲介質、X射線源及成像系統。

背景技術

X射線成像技術是各種醫學影像技術中使用量最大、有極高臨床價值的影像診斷手段，廣泛用于醫療和獸醫領域的診斷和圖像引導精準治療，在工業無損檢測領域也有廣泛使用。

傳統X射線影像系統中，利用X射線在穿透不同密度物質過程中表現出不同的衰減特性，通過檢測X射線的衰減程度獲取被成像對象內部結構的密度差信息，從而產生X射線圖像。在這類常規X射線成像系統中，X射線源朝受檢者或對象(例如患者或一件行李)發射X射線射束。在下文中，術語“受檢者”和“對象”應包括能夠被成像的任何物體。射束在經受檢者衰減后照射到輻射檢測器的陣列上，在該檢測器陣列接收的射束輻射的強度取決于受檢者對X射線射束的衰減程度。檢測器陣列的每個檢測器元件產生指示：由每個檢測器元件接收衰減射束的單獨電信號，該電信號被數字化并且傳送到數據處理系統用于處理和產生受檢者或對象的X射線圖像。

X射線成像技術可分為數字X光線成像術(DR-Digital Radiography)和膠片X光線成像術。其中，由于DR相對于膠片X光線成像術具有以下優點：提高疾病診斷效率、減少病人的輻射劑量、無需使用膠片及其有關的化學原料進而對環境沒有污染，因此，DR是在傳統投影X光線成像術的基礎上利用數字儀器和數字圖像處理的一種新技術。相對于傳統的膠片X射線成像術而言，DR所成的圖像具有更大的動態顯示范圍，同時DR可充分利用現代計算機圖像處理技術，以實現最佳的診斷效果。

由于不同能量的X射線在穿透不同物質過程中表現出不同的衰減特性，在一定程度上反映被檢物體材料的物質特性。以DR系統為基礎，近年來還發展出雙能量成像術(Dual-energy Radiography)。雙能DR是利用兩種不同能量的X射線對物體進行成像并使用雙能重建算法，從而將能譜的信息引入到成像中。雙能DR技術已被廣泛地應用在X射線熒屏血管造影術中以及區分只含軟組織(如肺器官)或者骨骼組織(如胸部骨骼)的兩幀X射線圖像中。

然而，在各種應用場景下可能需要組織表征或分類，以評估被表征為病理狀況的組織和/或評估組織中是否存在各種感興趣的元素、化學物質或分子。由于組織是不同材料的混合物，其密度范圍隨受試者而異，因此，在上述常規方法成像研究中的組織表征可能會出現誤差。特別地，常規單能和雙能X射線成像方法獲取的X射線圖像，并不能進行物質的識別或者鑒定。

發明內容

本發明在總結現有技術的基礎之上，開發出一種利用各種物質對不同能量X射線吸收率的差異，對成像對象進行不同能量X射線的多次成像，從而提取成像對象對不同能量X射線衰減程度的差異程度，實現對成像對象物質成分檢測，增加捕獲受檢者特征信息和提高密度分辨率的X射線成像方法。

本發明具體技術方案如下：

一種多能X射線成像方法，該方法的步驟包括：

基于依次遞增或遞減的脈沖電壓產生的X射線，對目標進行成像；

在每個成像周期內，至少獲取4次不同能量級別的X射線成像數據。

進一步的，每個成像周期內利用依次遞增或遞減的脈沖電壓產生X射線的次數不大于10。