双能x射线摄影设备的制作方法

专利名称：双能x射线摄影设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及双能X射线摄影领域，并具体地涉及一种双能X射线摄影设备。
背景技术：
利用双能X射线摄影技术来获取同一视角的具有不同平均X射线能量(即，低平均能量和高平均能量)的两个X射线图像，即，低能X射线图像和高能X射线图像。通过组合该低能X射线图像和高能X射线图像，可以导出特定特征的图像。例如，对于人体胸腔图像而言，利用双能X射线摄影技术可以导出仅骨骼图像和/或仅软组织图像。目前，在市场上有两种双能X射线摄影系统。一种双能X射线摄影系统是富士公司的双能X射线摄影系统，其通过使用两个CR (计算机摄影)板并在这两个CR板之间插入一个金属板来实现双能X射线图像的获取，其中，所述两个CR板被设计为对于不同的X射 线能量敏感。然而，由于在观看CR板形成的图像时需要辅助的光扫描来照射CR板，因此富士公司的双能X射线摄影系统所获取的双能X射线图像不能被即时读取，难以进行实时的数字化图像处理。另一种双能X射线摄影系统是GE公司的双能X射线摄影系统，其通过使用单个数字X射线探测器和快速X射线能量开关来获取具有不同X射线能量的两个X射线图像，其中，所述X射线能量开关对X射线管的曝光管电压进行切换以便获得高X射线能量和低X射线能量。尽管GE公司的双能X射线摄影系统可以即时读取X射线图像，但是其要求先后两次X射线曝光。由于需要先后两次曝光，因此该双能X射线摄影系统对被拍摄对象的运动非常敏感，在所获取的高能X射线图像和低能X射线图像之间的可能出现虚影。此外，由于所述X射线能量开关对X射线管的曝光管电压进行切换，使得两次曝光之间X射线管内的X射线焦点发生偏移，这也造成了所获取的高能X射线图像和低能X射线图像之间的虚影。因此，存在对于一种能够即时查看所获取的X射线图像并且解决虚影问题的双能X射线摄影设备的需要。

实用新型内容考虑到上述问题而提出了本实用新型。本实用新型旨在提供一种能够即时查看所获取的X射线图像并且解决虚影问题的双能X射线摄影设备。根据本实用新型的一方面，提供了一种双能X射线摄影设备，包括计算机X射线摄影板，用于对透过被拍摄对象而照射到其上的X射线进行成像；第一 X射线过滤器，用于对透过所述计算机X射线摄影板的X射线进行过滤；以及数字X射线探测器，用于对透过所述第一 X射线过滤器的X射线进行成像。优选地，所述双能X射线摄影设备还可以包括计算机X射线摄影板读取器，用于读取所述计算机X射线摄影板的摄影图像并将所述摄影图像转换为数字格式，从而提供第
一X射线图像；所述数字X射线探测器提供第二 X射线图像；以及图像处理部件，用于对所述第一 X射线图像和第二 X射线图像进行处理，以生成结果图像。优选地，所述双能X射线摄影设备还可以包括X射线图像分析部件，用于分析所述第二 X射线图像是否满足预定图像质量，并且根据所述第二 X射线图像的图像质量调节X射线源的曝光参数。优选地，所述结果图像可以为被拍摄对象的软组织图像和骨图像中的至少一个。优选地，所述第一 X射线过滤器为金属板，所述第一 X射线图像为低能X射线图像，而所述第二 X射线图像为高能X射线图像，形成所述低能X射线图像的光子的平均能量低于形成所述高能X射线图像的光子的平均能量。根据本实用新型的另一方面，提供了一种双能X射线摄影设备，包括第一 X射线过滤器，用于对从X射线光源发出的X射线进行过滤；第二 X射线过滤器，用于对从X射线光源发出的X射线进行过滤；x射线过滤器切换器，用于在所述第一 X射线过滤器和所述第·
二X射线过滤器之间进行切换，以便仅利用其中之一来对从X射线光源发出的X射线进行过滤；以及数字X射线探测器，用于对透过被拍摄对象的X射线进行成像，以提供X射线图像，其中，在所述第一 X射线过滤器对从X射线光源发出的X射线进行过滤时，所述数字X射线探测器提供第一 X射线图像，而在所述第二 X射线过滤器对从X射线光源发出的X射线进行过滤时，所述数字X射线探测器提供第二 X射线图像。优选地，所述双能X射线摄影设备还可以包括图像处理部件，用于对所述第一 X射线图像和第二 X射线图像进行处理，以生成结果图像。优选地，所述结果图像可以为被拍摄对象的软组织图像和骨图像中的至少一个。优选地，所述双能X射线摄影设备还可以包括第一 X射线图像分析部件，用于分析所述第一 X射线图像是否满足预定图像质量，其中，在所述第一 X射线图像满足所述预定图像质量的情况下，所述X射线过滤器切换器将第一 X射线过滤器切换至第二 X射线过滤器。优选地，在所述第一 X射线图像不满足所述预定图像质量的情况下，所述第一 X射线图像分析部件还可以根据所述第一 X射线图像的图像质量调节X射线源的曝光参数。优选地，所述双能X射线摄影方法还可以包括第二 X射线图像分析部件，用于分析所述第二 X射线图像是否满足预定图像质量，其中，在所述第二 X射线图像满足所述预定图像质量的情况下，所述图像处理部件对所述第一 X射线图像和第二 X射线图像进行处理以生成结果图像。优选地，在所述第二 X射线图像不满足所述预定图像质量的情况下，所述第二 X射线图像分析部件根据所述第二 X射线图像的图像质量调节X射线源的曝光参数。优选地，所述第一 X射线图像为低能X射线图像，而所述第二 X射线图像为高能X射线图像，形成所述低能X射线图像的光子的平均能量低于形成所述高能X射线图像的光子的平均能量。优选地，所述第一 X射线过滤器为由铝(Al)、铜(Cu)、其它金属、或多于两种金属的组合制成的过滤板。优选地，所述第二 X射线过滤器为由铜(Cu)、钥(Sm)、铈(Ce)、其它金属、稀土材料、或上述材料的组合制成的过滤板。
通过结合附图对本实用新型的实施例进行详细描述，本实用新型的上述和其它目的、特征、优点将会变得更加清楚，其中图I图示了根据本实用新型第一实施例的双能X射线摄影方法的示意性框图。图2图示了应用根据本实用新型第一实施例的双能X射线摄影设备的双能X射线摄影系统的示意性框图。图3图示了铜(Cu)的X射线光子吸收的示意图。图4图示了铝(Al)的X射线光子吸收的示意图。图5图示了根据本实用新型第二实施例的双能X射线摄影方法的示意性框图。图6图示了应用根据本实用新型第二实施例的双能X射线摄影设备的双能X射线摄影系统的示意性框图。图7图示了钥(Sm)的X射线光子吸收的示意图。图8图示了双能X射线图像的医学应用。
具体实施方式
下面参考附图来说明根据本实用新型实施例的双能X射线摄影设备和双能X射线摄影方法。具体地，将结合图1-4来描述根据本实用新型第一实施例的双能X射线摄影方法和设备，将结合图5-7来描述根据本实用新型第二实施例的双能X射线摄影方法和设备。第一实施例在图I中，示出了根据本实用新型第一实施例的双能X射线摄影方法100。根据本实用新型第一实施例的双能X射线摄影方法100在步骤S105处开始。在步骤S110，初始化双能X射线摄影系统，至少包括设置X射线源的曝光参数。X射线源的曝光参数可以包括X射线源的曝光管电压、曝光管电流、以及曝光时间中的至少一项。接下来，在步骤S120，以所设置的曝光参数从X射线源发射X射线，并利用X射线源发射的X射线照射被拍摄对象。在步骤S130，利用计算机X射线摄影板(CR板)对透过被拍摄对象的X射线进行成像，以形成CR板摄影图像。在步骤S140，读取所述计算机X射线摄影板的摄影图像并将所述摄影图像转换为数字格式，以提供第一 X射线图像。接下来，在步骤S150，利用第一 X射线过滤器对透过所述计算机X射线摄影板的X射线进行过滤。所述第一X射线过滤器大量吸收X射线中的具有较低能量的光子，如图3中的(C)所示，而使得X射线中的具有较高能量的光子的绝大部分照射到数字X射线探测器上。在步骤S160，利用数字X射线探测器对透过所述第一 X射线过滤器的X射线进行成像，以提供第二X射线图像。然后，在步骤S170，判断所述第二 X射线图像是否满足预定图像质量条件，所述预定图像质量条件包括但不限于图像亮度、与图像清晰度等，并且可以由本领域技术人员根据需要来定制。在所述第二 X射线图像满足预定图像质量条件时，该方法前进到步骤S180。在步骤S180，对所述第一 X射线图像和第二 X射线图像进行处理，生成结果图像。作为示例，所述结果图像为被拍摄对象的软组织图像和骨图像中的至少一个。可以利用现有的图像处理方法与设备来实现该图像处理功能，根据本实用新型第一实施例的双能X射线摄影方法不受所采用的具体图像处理方法与设备的限制，在本实用新型的双能X射线摄影方法的范围内可以应用将来开发的其它图像处理方法与设备。在所述第二 X射线图像不满足预定图像质量条件时，例如所述第二 X射线图像的图像亮度不够，或者所述第二 X射线图像的图像清晰度太低，该方法返回步骤S110，并根据对所述第二 X射线图像的图像质量的分析结果来设置X射线源的曝光参数。因此，第一 X射线图像是由透过被拍摄对象的X射线(既包括具有较高能量的光子也包括具有较低能量的光子)形成的，而第二X射线图像是由经过第一X射线过滤器的X 射线(主要包括具有较高能量的光子)形成的。换句话说，第一 X射线图像与第二 X射线图像相比具有相对较低的X射线平均能量，而第二 X射线图像与第一 X射线图像具有相对较高的X射线平均能量。此外，在所述第二 X射线图像不满足预定图像质量条件时，可以不执行步骤S140，即，不读取CR板上的摄影图像，不将所述摄影图像转换为数字格式以提供第一 X射线图像。换句话说，在此情况下，可以将步骤S140和S180合并到步骤S180中，在所述第二 X射线图像满足预定图像质量条件时，先读取CR板的摄影图像并将所述摄影图像转换为数字格式以提供第一 X射线图像，再利用第一 X射线图像和第二 X射线图像以生成结果图像，例如，被拍摄对象的软组织图像和骨图像中的至少一个。具体地，可以在所述第二X射线图像不满足预定质量条件时不读取CR板上的摄影图像而直接擦除CR板上的摄影图像，并且在所述第二 X射线图像满足预定图像质量条件时在从CR板读取其摄影图像之后再擦除CR板上的摄影图像。优选地，在步骤S120中，首先从X射线光源发出X射线，然后利用第二 X射线过滤器对从X射线光源发出的X射线进行过滤，最后再利用透过所述第二 X射线过滤器的X射线对被拍摄对象进行X射线摄影。所述第二 X射线过滤器用于吸收不可能穿过被拍摄对象(例如，人体)的那部分X射线，由此，减少无用X射线能量对被拍摄对象的辐射。最后，根据本实用新型第一实施例的双能X射线摄影方法在步骤S199结束。接下来，参照图2来说明根据本实用新型第一实施例的双能X射线摄影系统200。在图2中，图示了根据本实用新型第一实施例的双能X射线摄影系统200，其包括X射线源210、双能X射线摄影设备220、以及控制设备230。双能X射线摄影设备220包括计算机X射线摄影板(CR板)2210、第一 X射线过滤器2220、以及数字X射线探测器2230。从X射线源210发出的X射线照射到被拍摄对象(例如，人体)上，在透过被拍摄对象之后直接照射到计算机X射线摄影板2210上。利用计算机X射线摄影板2210对透过被拍摄对象而照射到其上的X射线进行成像，以形成CR板摄影图像。已知记录在CR板上的影像信息需要经过激光扫描读取并经过光电转换才能转换为数字格式。因此，不能直接读取CR板上的摄影图像。需要利用计算机X射线摄影板读取器读取所述计算机X射线摄影板的摄影图像并将所述摄影图像转换为数字格式，从而提供第一 X射线图像。然而，对于根据本实用新型第一实施例的双能X射线摄影设备而言，该计算机X射线摄影板读取器不是必须的，该计算机X射线摄影板读取器可以作为与双能X射线摄影设备独立/分离的设备而存在。计算机X射线摄影板读取器对CR板进行激光扫描，读取CR板上的摄影图像，并将该摄影图像转换为数字格式。由于计算机X射线摄影板读取器读取CR板的方式是已知的，在此不对其进行赘述。然而，本实用新型不受具体的计算机X射线摄影板读取器读取CR板的方式的限制，在不偏离本实用新型构思的情况下可以利用将来开发的计算机X射线摄影板读取方式。在CR板2210之后，第一 X射线过滤器2220对透过所述计算机X射线摄影板2210的X射线进行过滤。然后，数字X射线探测器1230对透过所述第一 X射线过滤器的X射线进行成像，从而提供第二 X射线图像。下面结合图3来简要说明第一 X射线图像和第二 X射线图像的能量。尽管已经注意到在被拍摄对象之间存在着个体差异，被拍摄对象的肌肉、器官和·骨头对X射线的吸收有所不同，透过被拍摄对象之后的X射线的频谱与照射到被拍摄对象的X射线的频谱也会有所不同。然而，在下面的描述中，为了简化描述，仍利用照射到被拍摄对象的X射线作为透过被拍摄对象之后的X射线来展开描述。在图3中图示了 Imm厚度的铜(Cu)板的X射线光子吸收的示意图。如图3所示，(A)示出了从X射线源发出的(在此，假设为被照射到被拍摄对象上的)原始的X射线的谱，(B)示出了经过第一 X射线过滤器2220吸收后照射到数字X射线探测器2230上的X射线的谱，而(C)示出了被第一 X射线过滤器2220吸收的X射线的谱。在图3中，横轴表示X射线光子的能量，纵轴表示位于某一能量处的光子的数量。如图3中的㈧所示，其示出了照射到被拍摄对象上的原始的X射线，该原始的X射线的谱既包括具有较高能量的光子也包括具有较低能量的光子。因此，透过被拍摄对象的X射线直接照射到CR板2210上，直接照射到该CR板上的X射线既包括具有较高能量的光子也包括具有较低能量的光子。如上所述，所述第一 X射线过滤器2220位于CR板2210和数字X射线探测器2230之间，其大量吸收X射线中的具有较低能量的光子，如图3中的(C)所示，而使得X射线中的具有较高能量的光子的绝大部分照射到数字X射线探测器2230上。因此，源自CR板2210的第一 X射线图像是由透过被拍摄对象的X射线(既包括具有较高能量的光子也包括具有较低能量的光子)形成的，而源自数字X射线探测器2230的第二 X射线图像是由经过第一 X射线过滤器2220的X射线(主要包括具有较高能量的光子)形成的。换句话说，源自CR板2210的第一 X射线图像与源自数字X射线探测器2230的第二 X射线图像相比具有相对较低的光子平均能量，而源自数字X射线探测器2230的第
二X射线图像与源自CR板2210的第一 X射线图像具有相对较高的光子平均能量。即，第
一X射线图像为低能X射线图像，第二 X射线图像为高能X射线图像。所述第一 X射线过滤器2220可以由铜(Cu)、钥(Mo)、其它金属材料、或者金属材料的组合制成。此外，所述第一 X射线过滤器2220不限于一个X射线过滤器，而可以由多于一个X射线过滤器组成，例如由多个由相同或不同金属材料制成的X射线过滤器层叠而成。 此外，根据本实用新型第一实施例的双能X射线摄影设备220还可以包括图像处理部件(未示出)，其用于对所述第一 X射线图像和第二 X射线图像进行处理，以生成结果图像。该图像处理部件可以作为根据本实用新型第一实施例的双能X射线摄影设备的部件而存在，或者可以作为与双能X射线摄影设备独立/分离的设备而存在，例如，存在于图中所示的控制设备230中。例如，图像处理部件对所述第一 X射线图像和第二 X射线图像进行处理，以生成被拍摄对象(例如，人体)的软组织图像和骨图像中的至少一个。如图8所示，示出了利用所述第一 X射线图像和第二 X射线图像生成的被拍摄对象的胸腔的软组织图像和骨图像。根据本实用新型第一实施例的双能X射线摄影设备220通过利用数字X射线探测器2230可以即时地查看所获的第二 X射线图像，由此可以实时地控制X射线图像的生成，以获得良好质量的X射线图像，同时避免X射线剂量的浪费并且避免被拍摄对象过多地暴露在X射线下。 为此，根据本实用新型第一实施例的双能X射线摄影设备220还可以包括X射线图像分析部件(未示出)，其用于分析所述第二X射线图像是否满足预定图像质量条件，所述预定图像质量条件包括但不限于图像亮度、与图像清晰度等。在所述第二 X射线图像满足预定图像质量条件时，所述图像处理部件2240对所述第一X射线图像和第二X射线图像进行处理，以生成结果图像。然而，在所述第二X射线图像不满足预定图像质量条件时，例如所述第二 X射线图像的图像亮度不够，或者所述第二 X射线图像的图像清晰度太低，该X射线图像分析部件根据所述第二 X射线图像的图像质量调节X射线源的曝光参数，例如，曝光管电压、曝光管电流、或曝光时间等。与图像处理部件相类似地，该X射线图像分析部件可以作为根据本实用新型第一实施例的双能X射线摄影设备的部件而存在，或者可以作为与双能X射线摄影设备独立/分离的设备而存在，例如，存在于图中所示的控制设备230中。附带地，根据本实用新型第一实施例的双能X射线摄影设备220还可以包括CR板擦除部件(未示出)，其用于擦除CR板上的影像。例如，在所述第二 X射线图像不满足预定质量条件时，计算机X射线摄影板读取器不读取CR板上的摄影图像，而直接由CR板擦除部件擦除CR板上的摄影图像；在所述第二 X射线图像满足预定图像质量条件时，在计算机X射线摄影板读取器从CR板读取其摄影图像之后，再由CR板擦除部件擦除CR板上的摄影图像。类似地，该CR板擦除部件也可以作为与双能X射线摄影设备独立/分离的设备而存在。此外，根据本实用新型第一实施例的双能X射线摄影设备220还包括第二 X射线过滤器2240，其用于吸收不可能穿过被拍摄对象(例如，人体)的那部分X射线，从而减少无用X射线能量对被拍摄对象的辐射。第二 X射线过滤器2240可以由Al、Cu、Al/Cu的组合、或其它金属材料的组合制成。在图4中示例性地给出了 Imm厚度的铝(Al)板的X射线光子吸收的情况。如图4所示，(A)示出了从X射线源发出的原始的X射线的谱，(B)示出了经过第二 X射线过滤器2240吸收后照射到被拍摄对象上的X射线的谱，而(C)示出了被第二 X射线过滤器2240吸收的X射线的谱。在图4中，横轴表示X射线光子的能量，纵轴表示位于某一能量处的光子的数量。如图4中的(A)所示，其示出了从X射线源发出的原始的X射线，该原始的X射线的谱既包括具有较高能量的光子也包括具有较低能量的光子。[0071]第二 X射线过滤器2240大量吸收(例如，完全吸收)不可能穿过被拍摄对象的那部分X射线。例如，如图4中的(C)所示，光子的能量小于15keV的那部分X射线的光子被完全吸收，而对于光子能量大于15keV的那部分X射线的光子的吸收较少。在图4中，给出了由Imm的Al板实现的第二 X射线过滤器2240的X射线光子吸收的示例，但是本实用新型不限于此，本领域技术人员可以利用不同厚度的Al板、或者利用不同金属材料的金属板来实现第二 X射线过滤器2240，只要其可以大量吸收(不限于完全吸收)不可能穿过被拍摄对象的那部分X射线，减少无用X射线能量对被拍摄对象的辐射即可。此外，从图3中可以看出，总的X射线光子数量是恒定的，S卩，被第一 X射线过滤器2220吸收的X射线光子数量与透过第一 X射线过滤器2220的X射线光子数量之和等于 照射到第一 X射线过滤器2220的X射线光子数量。同理，从图4中可以看出，总的X射线光子数量也是恒定的，即，被第二 X射线过滤器2240吸收的X射线光子数量与透过第二 X射线过滤器2240的X射线光子数量之和等于照射到第二 X射线过滤器2240的X射线光子数量。根据本实用新型第一实施例的双能X射线摄影方法和设备通过利用数字X射线探测器可以即时地查看所获的第二 X射线图像，由此可以实时地控制X射线图像的生成。此夕卜，利用单次X射线曝光可以获得双能X射线图像高能X射线图像和低能X射线图像，因此可以有效地避免由两次X射线曝光所引起的虚影问题，例如，由于被拍摄对象的运动而引起的虚影、或者由于X曝光管的管电压变化而引起的虚影。第二实施例接下来，将结合图5-7来描述根据本实用新型第二实施例的双能X射线摄影方法和设备。在图5中，示出了根据本实用新型第二实施例的双能X射线摄影方法500。根据本实用新型第二实施例的双能X射线摄影方法500在步骤S505处开始。在步骤S510，初始化双能X射线摄影系统，至少包括设置X射线源的曝光参数。X射线源的曝光参数可以包括X射线源的曝光管电压、曝光管电流、以及曝光时间中的至少一项。接下来，在步骤S520，以所设置的曝光参数从X射线源发射X射线。在步骤S525，利用第一 X射线过滤器对从X射线源发射的X射线进行过滤。在步骤S530，利用透过第一X射线过滤器的X射线照射被拍摄对象。在步骤S535，利用数字X射线探测器对透过被拍摄对象的X射线进行成像，以形成第一 X射线图像。然后，在步骤S540，判断所述第一 X射线图像是否满足预定图像质量条件，所述预定图像质量条件包括但不限于图像亮度、与图像清晰度等，并且可以由本领域技术人员根据需要来定制。在步骤S540的判断结果为“是”时，该方法前进到步骤S550。接下来，在步骤S550，快速地将第一 X射线过滤器切换至第二 X射线过滤器。然后，在步骤S560，仍以所设置的曝光参数从X射线源发射X射线。在步骤S565，利用第二 X射线过滤器对从X射线源发射的X射线进行过滤。在步骤S570，利用透过第二X射线过滤器的X射线照射被拍摄对象。在步骤S575，利用数字X射线探测器对透过被拍摄对象的X射线进行成像，以形成第二 X射线图像。[0085]作为示例，形成所述第一 X射线图像的X射线的平均光子能量小于所述第二 X射线图像的X射线的平均光子能量，因此，第一 X射线图像为低能X射线图像，而第二 X射线图像为高能X射线图像。例如，具有图4中的⑶的X射线谱的X射线可以作为形成第一X射线图像的X射线，具有图3中的(B)的X射线谱的X射线可以作为形成第二 X射线图像的X射线。从图3中的(B)和图4中的(B)可以看出，形成第一 X射线图像的X射线的平均光子能量(图4 (B))低于形成第二 X射线图像的X射线的平均光子能量(图3 (B) )，S卩，第一 X射线图像为低能X射线图像，而第二 X射线图像为高能X射线图像。作为另一示例，具有图4中的⑶的X射线谱的X射线可以作为形成第一 X射线图像的X射线，具有图7中的(B)的X射线谱的X射线可以作为形成第二 X射线图像的X射线。从图7中的⑶和图4中的⑶可以看出，形成第一 X射线图像的X射线的平均光子能量(图4(B))低于形成第二 X射线图像的X射线的平均光子能量(图7(B))，S卩，第一X射线图像为低能X射线图像，而第二 X射线图像为高能X射线图像。作为又一示例，具有图3中的(B)的X射线谱的X射线可以作为形成第一 X射线图像的X射线，具有图7中的(B)的X射线谱的X射线可以作为形成第二 X射线图像的X射线。从图3中的(B)和图7中的(B)可以看出，形成第一 X射线图像的X射线的平均光子能量(图3(B))低于形成第二 X射线图像的X射线的平均光子能量(图7(B))，S卩，第一X射线图像为低能X射线图像，而第二 X射线图像为高能X射线图像。然后，在步骤S580，对所述第一 X射线图像和第二 X射线图像进行处理，生成结果图像。作为示例，所述结果图像为被拍摄对象的软组织图像和骨图像中的至少一个。可以利用现有的图像处理方法与设备来实现该图像处理功能，根据本实用新型第二实施例的双能X射线摄影方法不受所采用的具体图像处理方法与设备的限制，在本实用新型的双能X射线摄影方法的范围内可以应用将来开发的其它图像处理方法与设备。在步骤S540的判断结果为“否”时，例如所述第一 X射线图像的图像亮度不够，或者所述第一X射线图像的图像清晰度太低，该方法返回步骤S510，并根据对所述第一X射线图像的图像质量的分析结果来设置X射线源的曝光参数。此外，尽管在图5中未示出，在步骤S575之后，还可以包括一个与步骤S540相似的步骤，用于判断所述第二X射线图像是否满足预定图像质量条件。所述预定图像质量条件可以与用于第一 X射线图像的预定图像质量条件不同，可以包括但不限于图像亮度、与图像清晰度等，并且可以由本领域技术人员根据需要来定制。在该步骤的判断结果为“是”时，该方法前进到步骤S580，进行图像处理。而在该步骤的判断结果为“否”时，例如所述第
二X射线图像的图像亮度不够，或者所述第二 X射线图像的图像清晰度太低，该方法返回步骤S510，并根据对所述第二 X射线图像的图像质量的分析结果来设置X射线源的曝光参数。本领域技术人员应理解，在根据本实用新型第二实施例的双能X射线摄影方法中，可以包括步骤S540以及与步骤S540相似的上述步骤之一或两者。最后，根据本实用新型第二实施例的双能X射线摄影方法在步骤S599结束。尽管上面按照先利用第一 X射线过滤器过滤X射线并生成作为低能X射线图像的第一 X射线图像、然后利用第二 X射线过滤器过滤X射线并生成作为高能X射线图像的第
二X射线图像的顺序描述了根据本实用新型第二实施例的X射线摄影方法，然而本实用新型不限于此，可以反之先利用第二 X射线过滤器过滤X射线并生成作为高能X射线图像的第二 X射线图像、然后利用第一 X射线过滤器过滤X射线并生成作为低能X射线图像的第一 X射线图像。接下来，参考图6来说明根据本实用新型第二实施例的双能X射线摄影系统600。在图6中，图示了根据本实用新型第二实施例的双能X射线摄影系统600，其包括X射线源610、双能X射线摄影设备620、以及控制设备630。双能X射线摄影设备620包括第一 X射线过滤器6210、第二 X射线过滤器6220、X射线过滤器切换器(未示出)、以及数字X射线探测器6230。从X射线源610发出的X射线照射到第一 X射线过滤器6210上，第一 X射线过滤器6210对从X射线源610发出的X射线进行过滤，吸收X射线中的一部分光子。例如，第
一X射线过滤器6210可以是由铝(Al)、铜(Cu)、其它金属、或多于两种金属的组合制成的过滤板。第一 X射线过滤器6210不限于是一片过滤板，而根据需要可以是多于一片过滤板
的层叠。替换地，从X射线源610发出的X射线照射到第二 X射线过滤器6220上，第二 X射线过滤器6220对从X射线源610发出的X射线进行过滤，吸收X射线中的一部分光子。例如，第二 X射线过滤器6220可以是由铜(Cu)、钥(Sm)、铈(Ce)、其它金属、稀土材料、或上述材料的组合制成的过滤板。第二 X射线过滤器6220不限于是一片过滤板，而根据需要可以是多于一片过滤板的层叠。在图7中图示了 Imm厚度的钥(Sm)板的X射线光子吸收的示意图。如图7所示，(A)示出了从X射线源发出的原始的X射线的谱，(B)示出了经过第二 X射线过滤器6220吸收后照射到数字X射线探测器6230上的X射线的谱，而(C)示出了被第二 X射线过滤器6220吸收的X射线的谱。在图7中，横轴表示X射线光子的能量，纵轴表示位于某一能量处的光子的数量。X射线过滤器切换器实现第一 X射线过滤器和第二 X射线过滤器之间的快速切换，以便在同一时刻仅将第一 X射线过滤器和第二 X射线过滤器之一投入到X射线的传输路径中。作为示例，X射线过滤器切换器可以为转轮，第一 X射线过滤器和第二 X射线过滤器沿着转轮的切线方向交替地在该转轮上排列，由此在转轮旋转时将第一 X射线过滤器和第二 X射线过滤器交替地投入到X射线的传输路径中。本实用新型不限于此，本领域技术人员容易想到X射线过滤器切换器的其它实现方式，只要其快速地实现第一 X射线过滤器和第二 X射线过滤器的切换，将第一 X射线过滤器和第二 X射线过滤器交替地投入到X射线的传输路径中即可。数字X射线探测器6230对透过被拍摄对象的X射线进行成像。具体地，在第一 X射线过滤器6210对X射线进行过滤时，数字X射线探测器6230提供第一 X射线图像；而在第二 X射线过滤器6220对X射线进行过滤时，数字X射线探测器6230提供第二 X射线图像。在利用第一 X射线过滤器6210对X射线进行过滤后形成所述第一 X射线图像并且在利用第二 X射线过滤器6220对X射线进行过滤后形成所述第二 X射线图像的情况下，形成所述第一 X射线图像的X射线的平均光子能量小于所述第二 X射线图像的X射线的平均光子能量，因此，第一 X射线图像为低能X射线图像，而第二 X射线图像为高能X射线图像。此外，根据本实用新型第二实施例的双能X射线摄影设备600还可以包括图像处理部件(未示出)，其用于对所述第一 X射线图像和第二 X射线图像进行处理，以生成结果图像。该图像处理部件可以作为根据本实用新型第二实施例的双能X射线摄影设备的部件而存在，或者可以作为与双能X射线摄影设备独立/分离的设备而存在，例如，存在于图中所示的控制设备630中。例如，图像处理部件对所述第一 X射线图像和第二 X射线图像进行处理，以生成被拍摄对象(例如，人体)的软组织图像和骨图像中的至少一个。如图8所示，示出了利用所述第一 X射线图像和第二 X射线图像生成的被拍摄对象的胸腔的软组织图像和骨图像。 优选地，根据本实用新型第二实施例的双能X射线摄影设备620还可以包括第一X射线图像分析部件(未示出)，其用于分析所述第一 X射线图像是否满足预定图像质量条件，所述预定图像质量条件包括但不限于图像亮度、与图像清晰度等。在所述第一 X射线图像满足预定图像质量条件时，所述X射线过滤器切换器将第
一X射线过滤器快速切换至第二 X射线过滤器。然后，所述X射线源第二次发出X射线，第
二X射线过滤器对X射线进行过滤，以生成第二 X射线图像。优选地，根据本实用新型第二实施例的双能X射线摄影设备620还可以包括第二X射线图像分析部件，其用于分析所述第二 X射线图像是否满足预定图像质量条件，所述预定图像质量条件包括但不限于图像亮度、与图像清晰度等，并且可以与用于第一 X射线图像的预定图像质量条件不同。所述预定图像质量条件包括但不限于图像亮度、与图像清晰度等，并且可以由本领域技术人员根据需要来定制。应注意，根据本实用新型第二实施例的双能X射线摄影设备可以包括第一 X射线图像分析部件和第二 X射线图像分析部件之一或两者。在第一 X射线图像和/或第二 X射线图像满足相应的预定图像质量条件时，所述图像处理部件2240对所述第一 X射线图像和第二 X射线图像进行处理，以生成结果图像。作为示例，所述结果图像为被拍摄对象的软组织图像和骨图像中的至少一个。可以利用现有的图像处理方法与设备来实现该图像处理功能，根据本实用新型第二实施例的双能X射线摄影方法不受所采用的具体图像处理方法与设备的限制，在本实用新型的双能X射线摄影方法的范围内可以应用将来开发的其它图像处理方法与设备。与图像处理部件相类似地，第一和第二 X射线图像分析部件可以作为根据本实用新型第二实施例的双能X射线摄影设备的部件而存在，或者可以作为与双能X射线摄影设备独立/分离的设备而存在，例如，存在于图6中所示的控制设备630中。根据本实用新型第二实施例的双能X射线摄影方法和设备在保持X射线管的曝光管电压和管电流不变的前提下，通过X射线过滤器切换器实现两个不同的X射线过滤器之间的快速切换，从而利用两个不同的X射线过滤器来获取具有不同的X射线平均能量的双能X射线图像。此外，根据本实用新型第二实施例的双能X射线摄影方法和设备通过在两次X射线曝光时保持X射线管的曝光管电压和管电流不变，可以有效地避免由于曝光管电压和管电流的改变而引起的X射线管内的X射线焦点偏移，由此可以有效地避免由于此X射线焦点偏移而引起的高能X射线图像和低能X射线图像之间的虚影。另一方面，通过利用X射线过滤器切换器实现两个不同的X射线过滤器之间的快速切换，也能够有效地减少两次X射线曝光之间的时间间隔。注意，通过快速X射线过滤器切换器在两个不同X射线过滤器之间进行切换所造成的两次X射线曝光之间的时间间隔大量小于通过改变X射线管的曝光管电压和管电流所引起的两次X射线曝光之间的时间间隔。因此，根据本实用新型第二实施例的双能X射线摄影方法和设备也可以有效地避免由于被拍摄对象的运动而引起的虚影。尽管在上面已经参照附图通过示例说明了根据本实用新型第一实施例和第二实施例的双能X射线摄影方法和设备，但是应理解，所述实施例仅是示例性的，而非限制性的。本领域技术人员应当理解，在不偏离权利要求及其等价物中限定的本实用新型的范围和精神的情况下，可以对这些示例性实施例做出各种形式和细节上的变化。例如，在本实用新型第一实施例和第二实施例中说明的第一 X射线过滤器和第二 X射线过滤器的组成仅仅是示例，在不偏离权利要求及其等价物中限定的本实用新型的范围和精神的情况下，可以 容易地想到第一 X射线过滤器和第二 X射线过滤器的材料、厚度等。
权利要求1.一种双能X射线摄影设备，包括 计算机X射线摄影板，用于对透过被拍摄对象而照射到其上的X射线进行成像； 第一 X射线过滤器，用于对透过所述计算机X射线摄影板的X射线进行过滤；以及 数字X射线探测器，用于对透过所述第一 X射线过滤器的X射线进行成像。
2.如权利要求I所述的双能X射线摄影设备，还包括 计算机X射线摄影板读取器，用于读取所述计算机X射线摄影板的摄影图像并将所述摄影图像转换为数字格式，从而提供第一 X射线图像；以及所述数字X射线探测器提供第二 X射线图像。
3.如权利要求2所述的双能X射线摄影设备，其中 所述第一 X射线过滤器为金属板，以及 所述第一 X射线图像为低能X射线图像，而所述第二 X射线图像为高能X射线图像，形成所述低能X射线图像的光子的平均能量低于形成所述高能X射线图像的光子的平均能量。
4.如权利要求I所述的双能X射线摄影设备，还包括 第二 X射线过滤器，用于对从X射线光源发出的X射线进行过滤， 其中，所述第二X射线过滤器对其能量不足以穿过被拍摄对象的光子的吸收能力大于对X射线中的其余光子的吸收能力， 利用透过所述第二 X射线过滤器的X射线对被拍摄对象进行X射线摄影。
5.一种双能X射线摄影设备，包括 第一 X射线过滤器，用于对从X射线光源发出的X射线进行过滤； 第二 X射线过滤器，用于对从X射线光源发出的X射线进行过滤； X射线过滤器切换器，用于在所述第一 X射线过滤器和所述第二 X射线过滤器之间进行切换，以便仅利用其中之一来对从X射线光源发出的X射线进行过滤；以及 数字X射线探测器，用于对透过被拍摄对象的X射线进行成像，以提供X射线图像，其中，在所述第一 X射线过滤器对从X射线光源发出的X射线进行过滤时，所述数字X射线探测器提供第一 X射线图像， 而在所述第二 X射线过滤器对从X射线光源发出的X射线进行过滤时，所述数字X射线探测器提供第二 X射线图像。
专利摘要本实用新型提供了一种双能X射线摄影设备，包括计算机X射线摄影板，用于对透过被拍摄对象而照射到其上的X射线进行成像；第一X射线过滤器，用于对透过所述计算机X射线摄影板的X射线进行过滤；以及数字X射线探测器，用于对透过所述第一X射线过滤器的X射线进行成像。该设备利用单次X射线曝光可以获得双能X射线图像，因此可以有效地避免由两次X射线曝光所引起的虚影问题，例如，由于被拍摄对象的运动而引起的虚影、或者由于X曝光管的管电压变化而引起的虚影。
文档编号A61B6/00GK202699156SQ20112026528
公开日2013年1月30日 申请日期2011年7月25日 优先权日2011年7月25日
发明者赵建国 申请人:赵建国