[发明专利]多能量X射线锥束CT成像系统及方法

说明书

本发明公开了一种多能量X射线锥束CT成像系统及方法。该系统包括射线源、能谱调制器、探测器及机械/电气控制与数据传输/处理单元，射线源具有变焦点功能和快速千伏切换功能，射线源在CT扫描旋转过程中通过快速千伏切换功能进行周期性的高低能能谱快速切换；能谱调制器用于设置在射线源和待成像物体之间，以改变X射线的强度分布和能谱形状分布；探测器用于探测到射线源发出的能谱经过能谱调制器和待成像物体后的X射线透射值；机械/电气控制与数据传输/处理单元用于对射线源、能谱调制器和探测器进行控制，及根据变焦点位置，将采集到的X射线透射值归入不同的类别，基于不同的类别对X射线透射值进行数据处理。本发明得到的CT图质量高。

技术领域

本发明涉及CT辐射成像技术领域，尤其涉及一种多能量X射线锥束CT成像系统及方法。

背景技术

CT设备利用X射线的衰减特性，可以观察被成像物体内部结构，在医学诊断领域发挥着重要的作用。但传统CT设备无法准确地分辨出衰减相近的不同材料，为CT图像的识别与诊断带来困难。因此，1973年，Godfrey Hounsfield提出用两种能谱分别扫描后，可以有效地区分不同材料，双能CT的研究也由此逐渐展开。

在双能或多能CT领域，目前主流的CT系统主要为双源双探、快速千伏切换，以及双层探测器技术。这些技术都各有优劣，在临床上也发挥着重要的作用。同时，近20来年，随着大面积平板探测器的兴起，锥束CT成像因其具有集成度高、空间分辨率高、便捷灵活等优点，是成像前沿理论与应用研究的重要学术热点，成为X射线成像新的重要学科发展方向。锥束CT成像在工、农业和医学等诸多领域具有广阔应用前景，已经在人体口腔(牙科)检查，图像引导介入式治疗以及放射治疗等领域中已发挥着不可或缺的重要作用，多能锥束CT相关成像理论与应用研究也不断深入。

射线散射是CT自诞生以来就存在的影响CT图像质量的基础物理挑战，会造成图像伪影和CT值不准确等问题。对锥束CT成像而言，射线散射存在且在实际应用中很严重。平板探测器由于像素很小不能放置高性能的去散射光栅(否则探测器射线利用率太低、剂量损失太大)。提高锥束CT成像性能的最核心问题之一是去除或减少射线散射。目前散射处理的方法可以分为两大类：预处理法与后处理法。其中预处理方法是通过阻止散射到达探测器，降低散射透射比，从而抑制散射信号；后处理方法是基于对投影数据中散射贡献的估计，在采集到的数据中去除散射信号。

在众多后处理方法中，以源调制散射校正方法为例。该方法通过在X射线源与被测物体之间插入调制器(一种半透明衰减网格)，对投影数据的高频信号进行衰减，根据散射分布的低频特性，使得透射信号和散射信号在频域内是强分离的，然后利用滤波和解调技术得到精确的散射估计。在快速千伏切换的锥束CT多能成像系统中，由于散射的存在，导致能量分辨较差，源调制和变焦点的加入对于散射校正和能量分辨的提高具有重要意义。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种多能量X射线锥束CT成像系统，得到的CT图质量高。

根据本发明第一方面实施例的多能量X射线锥束CT成像系统，包括：

射线源，所述射线源产生用于透射成像的射线，所述射线源具有变焦点功能，所述射线源具有快速千伏切换功能，所述射线源在CT扫描旋转过程中通过所述快速千伏切换功能进行周期性的高低能能谱快速切换；

能谱调制器，所述能谱调制器用于设置在所述射线源和待成像物体之间，所述能谱调制器由多个不同的子模块周期排布而成的非均匀滤波片，用于改变X射线的强度分布和能谱形状分布；

探测器，所述探测器用于探测到所述射线源发出的能谱经过所述能谱调制器和所述待成像物体后的X射线透射值；