[发明专利]双能滤过器、双能模组及双能计算机X射线断层扫描装置

说明书

本发明涉及双能滤过器、双能模组及双能计算机X射线断层扫描装置，双能滤过器，设置在辐射源和探测器之间，包括并排的一个由高k‑edge材料组成的第一吸收区以及一个由低k‑edge材料组成的第二吸收区，高k‑edge材料的k‑edge值在60 keV以上，低k‑edge材料的k‑edge值在40kev以下。本发明可以低成本地实现双能扫描，并能保证图片质量。

技术领域

本发明涉及医学影像成像技术领域，具体涉及双能计算机X射线断层扫描技术，尤其涉及双能滤过器、双能模组及双能计算机X射线断层扫描装置。

背景技术

现有技术中，双能计算机X射线断层扫描技术(DECT)存在多种实现方式：

第一种方式，也是最简单的实现方式，就是利用现有的扫描设备，使球管在两个不同电压下进行两组系列扫描，从而得到两组完全不同的能量谱。采用这种方式不会额外增加扫描设备的设备成本，但是因为需要扫描两组，时间上的延迟会降低扫描病人的速度；同时，由于扫描持续时间相对较长，在两组扫描间隙被扫描者肢体的活动也会造成图像质量问题。

第二种方式，是在机架上多添加一组球管和探测器，使球管在不同的管电压下工作，以区别于原先的一组球管探测器，如附图1所示。由于此方法必须多添置一组球管和探测器装置，所以设备成本会比较高；同时，因为第二组球管探测器的测量野较小，扫描视野相应减小，采集的图像标本也不尽相同，因此会相应牺牲一些图像质量。

第三种方式，是让现有的球管的管电压，在机架转动的同时，迅速在高和低电压数值之间切换(通常是140kVp和80kVp)，从而在连续曝光中得出两组不同的能量谱，如附图2所示。因为在相同管电流下，低的管电压光子通量也低很多，所以在低电压曝光的情况下，快速的管电流切换，需要充分提高管电流来保证与之前相同的光子通量，这种方式相对来说成本也比较高，因为使电源的电压和电流快速切换的技术相对较复杂；同时，另一个缺点是采集的图像样本不在同一个角度，所以也会牺牲一部分的图像质量。

第四种方式，是使用一种特制的多层探测器，探测器的第一层用于吸收低能量光子，第二层用于吸收高能量光子，如附图3所示。这种方式需要添置昂贵的探测器，并且光谱分离的方法由于概率衰减的原因会次于其他的双能CT实现方式。

以上几种实现方式在实际应用中要么需要昂贵的成本，要么需要牺牲图片质量，结果都不尽如人意。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种新颖的双能滤过器，可以低成本地实现双能扫描，并能保证图片质量。

本发明同时还要提供一种双能模组，使低端机到高端机都能实现双能，而不需要昂贵的配件。

本发明最后还要提供一种双能计算机X射线断层扫描装置。

X射线在X射线管阳极中产生射出时，它们会生成一个能量谱，即为X射线束中光子能量的范围与它们在每一能量下的相对强度，如附图4所示。光谱由两种类型的X射线组成：特征射线和轫致辐射射线。特征射线具有与球管靶物质特征相关的能量峰，而韧致辐射射线是光子单位能量的光滑函数。

一般来说，当一个光子穿过一种物质，两者相互作用的几率会随着光子能量的降低而增加。因此，随着X射线光束穿过的某种物质而产生衰减的过程中，从比例上来说，射线中的低能量光子比高能量光子衰减得要更多，射线光束因此被“硬化”，此术语用于描述原先的线束已经被转换为具有较高平均能量的，而且高能量光子比例较高的射线光束。附图4中展示了此过程：随着光子成功通过球管靶物质，球管滤窗(固定的滤过器)，接着是前滤过器，最后是病人本身，过程中光束渐进地硬化。每一个阶段，光束的平均能量都会转变得越来越高。