[发明专利]一种双能X射线减影方法和装置

说明书

本发明提出一种双能X射线减影方法，其中，该方法包括在注射造影剂后通过一次X射线扫描，同时获取高、低能两幅X射线投影图像；将高能X射线投影图像输入到经过训练的U型深度神经网络，生成不含造影剂的低能X射线投影图像；将该低能X射线投影图像与采集的实际含造影剂的低能X射线图像相减，获得最终的数字减影血管造影DSA图像；还公开了实现上述方法的装置，其包括包括X射线源、探测器、造影剂、射线过滤片、用于深度神经网络训练和计算的计算机。通过上述方案的本发明解决现有技术中DSA成像需要分别在造影剂注射之前和之后进行两次X射线扫描，即增大了辐射剂量，还会因为两次X射线扫描间的病人器官运动影响DSA图像质量的技术问题。

技术领域

本发明涉及临床医学影像诊断技术领域，尤其涉及一种双能X射线减影方法和装置。

背景技术

数字血管减影造影术(DSA)是20世纪80年代继CT后出现的一项医学影像新技术，是常规的X射线血管造影机与电子计算机结合的一种新的血管检查方法。其基本原理是在人体注射造影剂前后各获取一张X射线图像，不含造影剂的图像称之为蒙片，含有造影剂的图像称之为盈片，将两张图像输入计算机后进行实时减影以消除肌肉、骨骼和软组织等部分，仅留下含血管的感兴趣区域。DSA技术能很好地通过减影显现出人体内的血管区域，显示血管的形态与结构，能反映多种疾病的基本信息，为医生的诊断治疗及疗效评价提供可靠的依据，是一种应用广泛的临床辅助诊疗手段。例如，可以在神经系统中显示脑血管的走向以及异常血管的形态和位置，可明确出血部位；可以提供颅内肿瘤血管的染色情况、供养和引流血管的数量；可以显示心脏各房室、冠脉血管走行和变异来筛选冠心病；可以应用于介入治疗。

按照成像原理的不同，现有的DSA技术分为时间型减影和能量型减影。目前，临床应用上大量使用是时间型剪影，即通过不同时间的两次X射线扫描，分别获得注射造影剂前和后的X射线图像，然后进行相减获得DSA图像。这种方式会受到拍摄间期器官运动形成的伪影，以及较大的辐射剂量。而能量型剪影则是通过在极短的时间内获得高低两种不同能量的图像，利用造影剂与周围组织间对不同能量X射线的衰减系数有明显差异的物理特性，获得造影剂的DSA图像。能量型剪影能够有效克服运动伪影问题，但是常用造影剂碘的K边缘能量较低，在实际应用中难以获得高质量的DSA图像。

本文提出了一种利用U型深度神经网络实现一次X射线曝光获得DSA减影的方法和装置，通过学习高低能图像数据间的映射关系，在注射造影剂后，将非造影剂区域通过映射关系实现高低能图像间的蒙片生成，从而实现减影，获得仅含血管的DSA图像。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种双能X射线减影方法，该方法只需要在注射造影剂后进行一次X射线扫描，然后将高能X射线投影图像输入到经过训练的U型深度神经网络，生成对应不含造影剂的低能X射线投影图像，再与实际采集的含造影剂的低能X射线图像相减，获得最终的DSA图像。本发明可以有效的降低辐射剂量及传统DSA两次曝光间器官运动带来的伪影，有效提高DSA的实时性，可以更加方便的应用于临床DSA诊断和介入手术治疗。

本发明的第二个目的在于提出一种实现双能X射线减影方法的装置。

本发明的第三个目的在于提出另一种装置。

本发明的第四个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出一种双能X射线减影方法，该方法包括以下步骤：

步骤S10，在注射造影剂后通过一次X射线扫描，获取高、低能两幅X射线投影图像；

步骤S20，将所述含造影剂的高能X射线投影图像输入到经过训练的U型深度神经网络，生成低能不含造影剂的X射线投影图像，其中，所述不含造影剂的X射线投影图像通过U-net人工生成，不含造影剂的X射线投影图像称为蒙片，而传统的DSA是通过多增加一次扫描，生成蒙片的；以及