X射线成像用叉丝及成像处理方法
【专利摘要】一种X射线成像用叉丝及成像处理方法，包括：第一平面，包括中心区域、从中心区域向外延伸的延伸区域；多个第二平面，所述第一平面的每一边缘均与一第二平面相连，至少一个第二平面与第一平面的夹角为锐角，且与第一平面夹角为锐角的第二平面延伸后交于一点。采用本发明叉丝时，X射线照射最边缘的斜面，斜面上方的X射线的射束路径与斜面平行，X射线在斜面上方的射束路径无阻挡则大大减少半影效应，那么叉丝成像的边缘会比较清晰，叉丝两组对边的中点不会发生偏移，两中点连线形成的中线也不会发生偏移，连接两组对边的中线，两中线相交的点也不会发生偏移，能够准确确定叉丝的投影中心点。
【专利说明】X射线成像用叉丝及成像处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及X射线成像【技术领域】，具体涉及一种X射线成像用叉丝及成像处理方 法。
【背景技术】
[0002] 在X射线成像领域，X射线成像用的叉丝安装在成像发射装置上，起校正成像接收 系统的几何中心点位置的作用。成像接收系统几何中心点的位置需与X射线的射束路径保 持一致，即叉丝的投影中心点和成像接收系统的几何中心点保持一致，若不一致则会导致 在成像时成像对象不在图像中心位置，无法准确建立所成图像的空间坐标系，且成像对象 的部分区域可能会处于成像接收系统之外。在放射治疗中，若叉丝的投影中心点和成像接 收系统的几何中心点不一致，则可能导致放疗位置出现误差，造成患者健康组织被当做肿 瘤组织接受到较大剂量的射线。
[0003] 一般叉丝的投影中心点确定过程如下：叉丝包括有呈"十字"型在中点处交叉的两 条臂，当X射线照射在十字叉丝上时，十字叉丝在成像接收装置上的图像呈"十字"型，根据 图像上这两条臂的边缘线的位置，分别计算得到两条臂沿臂长边方向延伸的中心线，两条 中心线相交于一点，该点即为十字叉丝的投影中心点。再根据该点对成像接收系统的几何 中心点进行校正。
[0004] 如图1所示，现有十字叉丝包括呈"十字"型的第一平面10(底面）和呈"十字"型 的第二平面20(顶面），第一平面10与第二平面20相互平行；如图2和图3所示，当X射 线从放射源（A点）照射十字叉丝时，由于与第一平面10、第二平面20相连的端面（即叉丝 各侧面）均与第一平面10、第二平面20呈直角，X射线穿透端面时，如图4中C区域所示， 由于X射线穿过叉丝的厚度不同，导致X射线的投影图像会在叉丝边缘处出现半影效应，导 致叉丝边缘较模糊；通过图5和图6叉丝的图像可见，叉丝图像上的边缘IOb并不能代表实 际的叉丝边缘l〇a，叉丝图像边缘IOb和叉丝实际边缘IOa不一致，若采用这样的叉丝，在确 定叉丝投影中心点时，所确定的叉丝投影中心点会出现偏差，对X射线成像有影响。
[0005] 此外，由于放射源所产生的X射线并非单频率射线，而是具有一定频谱宽度的X射 线，即X射线能量不一。其中，高频X射线穿透能力强，低频X射线穿透能量较弱。对于放 射源所发出的X射线射束来说，在射束中心处高频X射线较多，沿射束中心往外的方向上， 射束内包含的低频X射线逐渐增多，X射线总能量逐渐降低。另外，由于射线的粒子数密 度，也存在一个中间高周围低的高斯分布，所以在成像接收系统的叉丝图像上可以发现，叉 丝各部分在图像上灰度不均匀，产生硬化效应。
[0006] 除了前述根据叉丝图像边缘线确定投影中心点的方法，在其他计算叉丝投影中心 点的方法中，还有利用叉丝图像的灰度中值点，将叉丝臂的灰度中值点的连线确认为叉丝 臂的中心线，从而由叉丝两条臂的中心线确定投影中心点的方法。因此，若叉丝图像的灰度 不均匀，有硬化效应，则造成叉丝的投影中心点出现偏差，对X射线成像有影响。
【发明内容】
[0007] 本发明解决的问题是利用现有叉丝所成的图像，难以确定叉丝投影中心点，从而 无法准确确定成像接收系统的几何中心点。
[0008] 为解决上述问题，本发明提供一种X射线成像用叉丝，包括：
[0009] 第一平面，包括中心区域、从中心区域向外延伸的延伸区域；
[0010] 多个第二平面，所述第一平面的每一边缘均与一第二平面相连，至少一个第二平 面与第一平面的夹角为锐角，且与第一平面夹角为锐角的第二平面延伸后交于一点。
[0011] 可选的，还包括：第三平面，所述第三平面和所述第一平面在沿垂直于所述第一平 面的方向上相对设置。
[0012] 可选的，还包括：第四平面，所述第四平面设于所述第三平面和第二平面之间，且 和所述第三平面、第二平面相连，在沿中心区域往延伸区域的方向上，所述第一平面和第四 平面之间的距离减小。
[0013] 可选的，还包括曲面，所述曲面和所述第一平面在沿垂直于所述第一平面的方向 上相对设置，从中心区域往延伸区域的方向上，所述第一平面和曲面之间的距离减小。
[0014] 可选的，所述第一平面和曲面之间的距离满足高斯分布。
[0015] 可选的，所述X射线成像用叉丝的形状为十字型或X型或L型或T型。
[0016] 本发明还提供一种X射线成像用叉丝，包括：
[0017] 第一平面，由分离的多个子平面构成，包括中心区域、从中心区域向外延伸的延伸 区域；
[0018] 所述子平面的每一边缘均与一第二平面相连；所述子平面中由于分离而形成的边 缘之外的每一边缘所连的第二平面中，至少一个第二平面与所述子平面的夹角为锐角，且 与所述子平面夹角为锐角的第二平面延伸后交于一点。
[0019] 本发明还提供一种X射线成像用叉丝成像处理方法，包括：
[0020] 采集所述叉丝的初始图像；
[0021] 对所采集的叉丝初始图像进行散射校正。
[0022] 可选的，所述散射校正方法包括：
[0023] 采用计算机模拟方法模拟得到所述叉丝的散射图像；
[0024] 根据模拟得到的所述叉丝的散射图像对采集的所述叉丝的初始图像进行散射校 正。
[0025] 可选的，所述计算机模拟方法为蒙特卡罗模拟方法。
[0026] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
[0027] X射线在斜面上方的射束路径无阻挡则大大减少半影效应，那么叉丝成像的边缘 会比较清晰；与叉丝其中一条中心线垂直的一组对边的边缘中心点能准确确定，与叉丝另 外一条中心线垂直的另一组对边的边缘中心点也能准确确定，这两组对边中点的连线相交 于一点，该点为叉丝的成像投影中心点，能够准确确定叉丝的投影中心点。
[0028] 进一步的，曲面和第一平面在沿垂直于第一平面的方向上相对设置，从中心区域 往延伸区域的方向上，第一平面和曲面之间的距离满足高斯分布，解决了 X射线的硬化效 应，使最终得到的叉丝图像灰度均匀，利用叉丝图像的灰度中值点，能够将叉丝灰度中值点 的连线确认为叉丝的中心线，从而准确确定叉丝投影中心点。
【专利附图】
【附图说明】
[0029] 图1是现有技术十字叉丝结构示意图；
[0030] 图2是现有技术十字叉丝的立体图并示意X射线照射叉丝的情形；
[0031] 图3是现有技术十字叉丝立体图的主视图并示意X射线照射叉丝的情形；
[0032] 图4是图3中B部分的局部放大图；
[0033] 图5是由现有技术十字叉丝所成的叉丝图像；
[0034] 图6是图5中C部分的局部放大图；
[0035] 图7是本发明第一实施例十字叉丝的第一平面示意图；
[0036] 图8是本发明第一实施例十字型叉丝俯视图；
[0037] 图9是本发明第一实施例十字型叉丝立体图并示意X射线照射叉丝的情形；
[0038] 图10是本发明第一实施例十字型叉丝的主视图并示意X射线照射叉丝的情形；
[0039] 图11是本发明第二实施例X型叉丝俯视图；
[0040] 图12是本发明第二实施例X型叉丝立体图并示意X射线照射叉丝的情形；
[0041] 图13是本发明第三实施例T型叉丝俯视图；
[0042] 图14是本发明第三实施例T型叉丝立体图并示意X射线照射叉丝的情形；
[0043] 图15是本发明第四实施例L型叉丝俯视图；
[0044] 图16是本发明第四实施例L型叉丝立体图并示意X射线照射叉丝的情形；
[0045] 图17是本发明第五实施例不连续型十字型叉丝具有五个子平面的俯视图；
[0046] 图18是图17不连续十字型叉丝的立体图并示意X射线照射叉丝的情形；
[0047] 图19是本发明第六实施例不连续型十字叉丝具有十三个子平面的立体图；
[0048] 图20本发明第七实施例十字型叉丝顶面为曲面的主视图并示意X射线照射叉丝 的情形；
[0049] 图21是本发明第七实施例十字型叉丝顶面为曲面的立体图并示意X射线照射叉 丝的情形。
【具体实施方式】
[0050] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明 的具体实施例做详细的说明。
[0051] 参考图7,本发明X射线成像用叉丝包括：第一平面100,第一平面100为十字型， 第一平面100包括中心区域D (图中虚线框所示），中心区域呈四边形、从中心区域D沿图中 箭头方向向外延伸的延伸区域E、F、G、H ;其中E区域包括边缘1、2和12 ;F区域包括边缘 9、17、11，G区域包括边缘6、7、8 ;H区域包括边缘3、4、5。
[0052] 参考图8和图9并结合图7所示，本发明十字型叉丝还包括多个第二平面200, E 区域的第二平面200和第一平面100的边缘1、2、12相连；F区域的第二平面200和第一平 面的边缘9、17、11相连；G区域的第二平面200和第一平面100的边缘6、7、8相连；H区域 的第二平面200和第一平面100的边缘3、4、5相连；参考图9,与第一平面100边缘1、4、7、 17相连的第二平面200与第一平面100的夹角为锐角，S卩，这四个第二平面200为斜面；这 四个斜面200延伸后交于一点A，该点为X射线的放射源位置。第二平面200沿垂直于中心 区域方向的投影位于第一平面100内。
[0053] 参考图8和图9并结合图7所示，当X射线从A点照射十字叉丝时，由于放射源A 是四个斜面200延伸后相交的点，X射线照射这四个斜面200时，斜面200上方的X射线的 射束路径与斜面200平行，X射线在斜面200上方的射束路径无阻挡，X射线穿过叉丝边缘 处的厚度也基本相同，因此在叉丝图像边缘大大减少了半影效应，那么十字叉丝图像的边 缘1、4、7、17会比较清晰，能够准确找到叉丝图像的边缘，边缘1和7中点的连线与边缘4 和17中点的连线相交于点B，B点为本发明十字型叉丝成像的投影中心点。
[0054] 参考图8和图9并结合图7所示，与第一平面边缘2、12相连的第二平面200、与第 一平面边缘3、5相连的第二平面200、与第一平面边缘6、8相连的第二平面200及与第一平 面边缘9、11相连的第二平面200与第一平面100的夹角为也锐角，即上述的第二平面200 也为斜面，这样，与第一平面100各边缘相连的第二平面200均为斜面，即在第一平面100 延伸区域E、F、G、H上每个延伸区域连有三个第二平面200,这三个第二平面200均为斜面； 则当X射线照射所有的斜面200时，斜面200上方的X射线的射束路径与斜面200平行，X 射线在斜面200上方的射束路径无阻挡则不会出现半影效应，那么十字叉丝图像的边缘1、 2、3、4、5、6、7、8、9、17、11、12都会比较清晰，则由边缘2和6所代表的边及边缘8和12所代 表的边确定的中心线；与边缘3和11所代表的边及边缘5和9所代表的边确定的中心线相 交，相交于B点，十字型叉丝的投影中心点B也能够准确的确定。
[0055] 本实施例中第一平面100延伸区域E、F、G、H的每个延伸区域连接的所有第二平 面200为斜面，但斜面的数量不仅仅限于此，本发明其它实施例中，第一平面100延伸区域 E、F、G、H的每个延伸区域也可以只连有一个或两个第二平面200为斜面。即，只要在第一 平面100延伸区域E、F、G、H的每个延伸区域对应设有斜面就能解决半影效应，从而只利用 减少了半影效应的叉丝图像边缘确定叉丝的投影中心点就可解决本发明的技术问题，而不 必限定具体斜面的数目。第二平面200中的各斜面延伸后相交于一点，该点为X射线放射 源位置。在本发明技术方案的具体实施过程中，各斜面的具体角度由放射源与叉丝的相对 位置确定，该过程属于本领域技术人员已知，这里不再详细说明。
[0056] 参考图20和图21，本发明的十字型叉丝除了具有第一平面100与第二平面200 夕卜，还包括与第一平面100在沿垂直于第一平面100的方向上相对设置的顶面500。由于从 X射线放射源所发出的X射线射束，在空间上，从射束中心向外的方向上的能量分布呈高斯 分布（Gaussian distribution)，为了消除由此造成的最终图像灰度不均勾，优选的将叉丝 的顶面500设置为曲面，曲面和第一平面100之间的距离，在从中心区域往延伸区域的方向 上，呈高斯分布；其中曲面和第一平面100之间的距离计算公式为：
【权利要求】
1. 一种X射线成像用叉丝，其特征在于，包括： 第一平面，包括中心区域、从中心区域向外延伸的延伸区域； 多个第二平面，所述第一平面的每一边缘均与一第二平面相连，至少一个第二平面与 第一平面的夹角为锐角，且与第一平面夹角为锐角的第二平面延伸后交于一点。
2. 如权利要求1所述的X射线成像用叉丝，其特征在于，还包括： 第三平面，所述第三平面和所述第一平面在沿垂直于所述第一平面的方向上相对设 置。
3. 如权利要求2所述的X射线成像用叉丝，其特征在于，还包括： 第四平面，所述第四平面设于所述第三平面和第二平面之间，且和所述第三平面、第二 平面相连，在沿中心区域往延伸区域的方向上，所述第一平面和第四平面之间的距离减小。
4. 如权利要求1所述的X射线成像用叉丝，其特征在于，还包括曲面，所述曲面和所述 第一平面在沿垂直于所述第一平面的方向上相对设置，从中心区域往延伸区域的方向上， 所述第一平面和曲面之间的距离减小。
5. 如权利要求4所述的X射线成像用叉丝，其特征在于，所述第一平面和曲面之间的距 离满足高斯分布。
6. 如权利要求1所述的X射线成像用叉丝，其特征在于，所述X射线成像用叉丝的形状 为十字型或X型或L型或T型。
7. -种X射线成像用叉丝，其特征在于，包括： 第一平面，由分离的多个子平面构成，包括中心区域、从中心区域向外延伸的延伸区 域； 所述子平面的每一边缘均与一第二平面相连；所述子平面中由于分离而形成的边缘之 外的每一边缘所连的第二平面中，至少一个第二平面与所述子平面的夹角为锐角，且与所 述子平面夹角为锐角的第二平面延伸后交于一点。
8. -种X射线成像用叉丝成像处理方法，其特征在于，包括： 采集权利要求1-7任一项所述叉丝的初始图像； 对所采集的叉丝初始图像进行散射校正。
9. 如权利要求8所述的X射线成像用叉丝成像处理方法，其特征在于，所述散射校正方 法包括： 采用计算机模拟方法模拟得到权利要求1-7任一项所述叉丝的散射图像； 根据模拟得到的所述叉丝的散射图像对采集的所述叉丝的初始图像进行散射校正。
10. 如权利要求9所述的X射线成像用叉丝成像处理方法，其特征在于，所述计算机模 拟方法为蒙特卡罗模拟方法。
【文档编号】A61B6/00GK104434154SQ201410658465
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月18日 优先权日:2014年11月18日
【发明者】李贵, 刘艳芳 申请人:上海联影医疗科技有限公司