[發(fā)明專利]一種多能量CT成像系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010055633.8
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號(hào): CN111134710B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高河偉;陳志強(qiáng);張麗;邢宇翔;李亮;劉以農(nóng);鄧一凡;張濤
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B6/03
• 分類號(hào): A61B6/03
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 王艷斌

本發(fā)明公開了一種多能量CT成像系統(tǒng)，屬于醫(yī)療成像領(lǐng)域，該系統(tǒng)包括：射線源產(chǎn)生用于透射成像的射線，射線源具有變焦點(diǎn)功能，焦點(diǎn)位置在X、Z兩個(gè)維度上變動(dòng)；能譜調(diào)制器位于射線源和待成像物體之間，能譜調(diào)制器為柵格狀，由不小于兩塊對X射線具有部分衰減功能的一維柵格重疊組成，重疊后的柵格由相同的在空間上周期性排布的單元構(gòu)成，用于產(chǎn)生不同的能譜；探測器模塊用于接收經(jīng)過能譜調(diào)制器和待成像物體后的多能透射數(shù)據(jù)；機(jī)械/電氣控制與數(shù)據(jù)傳輸/處理單元用于對射線源、能譜調(diào)制器和探測器模塊進(jìn)行控制以及對透射數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。該系統(tǒng)的射線源具有變焦點(diǎn)功能，射線穿過能譜調(diào)制器可在探測器上獲得多能透射數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)療成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多能量CT成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)

多能量計(jì)算機(jī)斷層掃描成像(Computed Tomography，CT)是目前CT領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，主要包括雙能CT和基于光子計(jì)數(shù)探測器的能譜CT。相比于傳統(tǒng)CT，多能量CT利用物質(zhì)在不同X射線能量下吸收能力的差異，能提供比常規(guī)CT更多的影像信息，具有提高圖像質(zhì)量、抑制射束硬化偽影、降低輻射劑量等優(yōu)勢。目前主流的臨床雙能CT掃描儀包括重復(fù)進(jìn)行兩次不同能譜的掃描、雙源雙探測器、快速千伏切換技術(shù)、雙層探測器技術(shù)等，這些技術(shù)都各有其優(yōu)勢與劣勢。

射線散射一直以來是影響CT成像圖像質(zhì)量的一個(gè)難題。射線散射會(huì)使CT投影數(shù)據(jù)偏離射線積分的理論值，導(dǎo)致圖像重建不準(zhǔn)確，從而出現(xiàn)散射偽影。

目前主要的射線散射偽影抑制方法可以分為兩大類:前處理方法和后處理方法。前處理方法是通過阻止散射光子到達(dá)探測器，降低散射透射比。后處理方法是基于對投影數(shù)據(jù)中散射貢獻(xiàn)的估計(jì)，將其在原始投影數(shù)據(jù)中扣除來降低散射的影響。在現(xiàn)有的技術(shù)中，前處理方法主要有：柵格阻擋法、增大成像物體與探測器距離的方法。后處理方法主要有：直接測量法、基于軟件模擬(蒙卡模擬等)、基于硬件的分解方法等。

源調(diào)制散射校正方法是一種基于硬件的分解方法。該方法通過在X射線源與被測物體之間插入調(diào)制器(一種半透明衰減網(wǎng)格)，對投影數(shù)據(jù)的高頻信號(hào)進(jìn)行衰減，根據(jù)散射分布的低頻特性，使得透射信號(hào)和散射信號(hào)在頻域內(nèi)是強(qiáng)分離的，然后利用濾波和解調(diào)技術(shù)得到精確的散射估計(jì)。然而，在源調(diào)制校正方法的早期研究中，沒有充分考慮實(shí)際情況下CBCT系統(tǒng)的幾個(gè)非理想效應(yīng)，如射線硬化和機(jī)架振動(dòng)，這些可能會(huì)降低散射校正的性能。

近年來，源調(diào)制的CT技術(shù)一直是研究熱點(diǎn)之一。如用于雙能CT和射線校正的主調(diào)制器、西門子雙光束雙能CT的分裂濾波器、動(dòng)態(tài)空間能譜濾波等。其中，動(dòng)態(tài)空間能譜濾波需要比較復(fù)雜的機(jī)械電氣控制來實(shí)現(xiàn)能譜濾波器地移動(dòng)，存在數(shù)據(jù)稀疏/基材料物質(zhì)分解難度大的問題。主調(diào)制器和分裂濾波器相對于X射線源是固定的，因此在機(jī)械設(shè)計(jì)和實(shí)際實(shí)現(xiàn)上具有簡單易行的優(yōu)點(diǎn)。但在能譜數(shù)據(jù)采樣方面，固定調(diào)制器可能會(huì)遇到數(shù)據(jù)稀疏或投影射線校準(zhǔn)困難的問題。

X射線源飛焦點(diǎn)技術(shù)，目前已成功應(yīng)用到高端醫(yī)學(xué)診斷CT機(jī)中。它是通過改變X射線源產(chǎn)生過程中電子束轟擊鎢靶的位置，即X射線源焦點(diǎn)位置，提高CT探測器層間(Z方向)采樣率或?qū)觾?nèi)(X方向)采樣率。

在相關(guān)技術(shù)中，X射線源焦點(diǎn)位置變動(dòng)采用X射線源飛焦點(diǎn)技術(shù)。能譜調(diào)制器的構(gòu)造采用網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)子單元直接用不同材料或同材料不同厚度，在實(shí)際制作時(shí)較為困難。制作一種易于制作的能譜調(diào)制器對CT成像具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種多能量CT成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過射線源焦點(diǎn)位置變化，穿過設(shè)計(jì)好的能譜濾波器，可以在探測器上得到多種不同能譜的數(shù)據(jù)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面實(shí)施例提出一種多能量CT成像系統(tǒng)，包括：射線源、能譜調(diào)制器、探測器模塊和機(jī)械/電氣控制與數(shù)據(jù)傳輸/處理單元；

所述射線源產(chǎn)生用于透射成像的射線，所述射線源具有變焦點(diǎn)功能，焦點(diǎn)位置在X、Z兩個(gè)維度上變動(dòng)；