[发明专利]一种X射线荧光增强的透视成像方法

说明书

本发明涉及一种X射线荧光增强的透视成像方法，属于辐射成像技术领域。本发明方法以传统的X射线透视成像；对人体等物体进行X射线扫描成像，同时采集X射线束穿过被扫描物体后衰减的信息，以及该射线束照射物体内的某些高Z元素而激发产生的特征X光子，同时获得X射线透视图像和X射线荧光图像。由于X射线透视可以提供高空间分辨率的物体结构信息，而X射线荧光可以针对特异元素(某些特定的高Z元素，例如含碘、钆、金等元素的靶向药物)实现高灵敏度的浓度分布成像，并通过图像融合技术实现两种不同模态图像的融合成像。因此，本发明的成像装置可以为临床医学、安检等领域提供高质量的多模态信息图像。

技术领域

本发明涉及一种X射线荧光增强的透视成像方法，属于辐射成像技术领域。

背景技术

X射线透视成像技术已经在临床医学、安检、工业无损检测等多个领域取得了巨大的成功，但是，传统的X射线透视成像的基本原理是利用X光源发出的X射线束对物体的穿透能力，通过射线扫描或者大面积阵列探测器从某个角度下对物体进行透视成像，获得该物体的二维透视图像，该图像上每个像素表示其对应的X射线路径上经过的物体所有点对X射线吸收的强弱。由于X射线路径可能会经过多种不同的材料或组织器官，因此，X射线透视成像存在材料或组织器官前后重叠的问题，影响了检查的准确性。例如，胸透作为我国体检必备的项目之一，是肺癌的主要筛查手段，但是其对早期肺癌的检出率并不高，主要原因就是早期肺癌的病变并不明显，和健康肺部组织相比其对X射线的吸收差异并不大，再加上胸部前后肌肉、肋骨等组织的重叠影响，使得胸透检查难以有效地对早期癌症做出正确诊断。

发明内容

本发明的目的是提出一种X射线荧光增强的透视成像方法，对已有的用于疾病诊断的X射线透视方法进行改进，利用一定能量的X射线束照射物体，激发物体内的某些高Z元素产生特定能量的荧光光子发射出去，并被外界探测到，为疾病诊断、安全检查或工业无损检测等应用提供更有针对性的图像信息。

本发明提出的X射线荧光增强的透视成像方法，包括以下步骤：

(1)采集置于物体前方的X射线源1发出的X射线沿直线穿过物体后入射到透视探测器内产生的信号I：

其中，Q(E)表示透视探测器的能量响应函数，l表示由X射线经过物体的路径，I₀(E)表示X光源的X射线束能谱，表示物体内任意一点与X射线能量相关的X射线线衰减系数，为中间变量；

(2)置于物体前方的X射线源1发出的X射线沿直线穿过物体后，在物体内激发产生荧光光子，采集该荧光光子入射到物体侧面的荧光探测器后产生的信号I_XRFD：

其中，表示在物体内设置了特异物质的特定点处产生的荧光入射到荧光探测器的路径，Ang为荧光探测器收集荧光信号的立体角，表示物体内任意一点对荧光光子的线衰减系数；

表示物体内特定点处产生的荧光光子数量，其中，表示特定点处特异物质对X射线的光电吸收质量系数，ω表示物体内特定点处产生的荧光光子的产额，是特定点的特异物质的质量浓度，E_k表示该特异物质的K-edge能量；

表示置于物体前方的X射线源1发出的一束X射线沿直线入射到物体内部特定点处的X射线能谱，为中间变量，其中，表示由X光源1点发出的X射线经过的路径。

(3)对步骤(1)的透视探测器内产生的信号和步骤(2)的荧光探测器信号进行处理，得到X射线荧光增强的透视图像，具体过程如下：

(3-1)将步骤(1)的透视探测器内产生的信号I简化为下式：