专利名称：X射线成像方法
X射线成像方法
技术领域：
本发明涉及核成像技术领域，特别是涉及一种X射线成像方法。
背景技术：
X射线成像技术是射线探测技术，计算机技术和计算物理相结合的一门高新技术，其成像原理为利用物体各部分对X线的衰减不同这一特性，由X射线探测器接收X射线通过物体后的射线强度并将其数字化，从而反映不同的组织结构。全景摄影、CT扫描均为X射线成像的不同模式，通过不同的机械扫描方式实现。X射线源和探测器分别安装在被扫描组织的两侧，方向相对。当X射线源产生的X射线穿过被扫描组织，透过组织的剩余射线为探测器所接收。探测器对X射线高度敏感，它将接收到的X射线先变成模拟信号，再变换为数字信号，然后输入计算机的中央处理系统，经过相对应的重建算法重现二维或三维的图像， 再经显示设备显示出来。传统的X射线成像技术中，为了对感兴趣的区域进行扫描，被测物体要接收大范围的X射线的照射，往往会吸收大量的X射线。X射线所具有的物理、化学和生化作用，引起各种效应，具有危害性，如破坏物质的化学键，促进新物质的合成；使物质发出荧光等。因此，大范围的照射X射线，必然有很多X射线是多余的，而这些多余的X射线的辐射会对被测物体造成不必要的伤害。
发明内容基于此，有必要提供一种减少X射线辐射所带来的不必要伤害的X射线成像方法。一种X射线成像方法，其特征在于，包括以下步骤采集被测物体信息，建立被测物体尺寸模型；根据所述被测物体尺寸模型调节X射线光束，对所述被测物体进行扫描，得到被测物体的扫描信息；对所述扫描信息进行重建得到重建图像。在其中一个实施例中，所述采集被测物体信息，建立被测物体尺寸模型的步骤包括通过至少两个不同角度分别对所述被测物体进行预扫描，得到所述被测物体的预扫描信息；根据所述预扫描信息建立被测物体尺寸模型。在其中一个实施例中，所述通过至少两个不同角度分别对所述被测物体进行预扫描的步骤具体为通过两个不同角度分别对所述被测物体进行预扫描，两个不同角度之间的夹角大于等于90度小于180度。在其中一个实施例中，所述采集被测物体信息，建立被测物体尺寸模型的步骤包括确定所述被测物体的分类，得到被测物体的类型；根据所述被测物体的类型获取同一类物体的通用尺寸模型；根据所述同一类物体的通用尺寸模型得到被测物体尺寸模型。在其中一个实施例中，所述根据所述被测物体尺寸模型调节X射线光束，对被测物体进行扫描，得到被测物体的扫描信息的步骤包括根据所述被测物体尺寸模型确定所述被测物体的局部区域的尺寸和中心位置；将X射线扫描中心点定位在所述被测物体的局部区域的中心位置上；以所述扫描中心点为中心旋转，并根据所述局部区域的尺寸实时调节X射线光束，对所述局部区域进行旋转扫描，得到所述被测物体的局部扫描信息。在其中一个实施例中，所述根据所述被测物体尺寸模型调节X射线光束，对所述被测物体进行扫描，得到被测物体的扫描信息的步骤包括根据所述被测物体尺寸模型确定所述被测物体的基准线；调整扫描角度，并将X射线扫描中心点始终定位在基准线上，同时根据被测物体的尺寸模型调节X射线光束，对所述被测物体进行多角度的扫描，得到被测物体的扫描信息。在其中一个实施例中，所述对所述被测物体进行多角度的扫描的方式，得到被测物体的扫描信息具体为对所述被测物体进行多角度脉冲式扫描，得 到各角度的被测物体的扫描信息。在其中一个实施例中，所述对所述被测物体进行多角度的扫描的方式具体为对所述被测物体进行多角度连续扫描，得到多角度连续的被测物体的扫描信息。在其中一个实施例中，所述对所述扫描信息进行重建得到重建图像的步骤具体为对所述扫描信息进行重建得到被测物体的二维图像，对所述二维图像进行三维重建得到被测物体的三维图像。上述X射线成像方法中，通过建立被测物体尺寸模型，并根据被测物体尺寸模型调整X射线光束，使光束仅对被测物体进行覆盖，避免了多余X射线的输出，减少不必要的伤害。
图I为传统X射线成像的示意图；图2为一实施例的X射线成像方法的流程图；图3为图2所示步骤SlOO的具体流程图；图4为图2所示步骤SlOO的示意图；图5为图I所示步骤S200的示意图；图6为图5所示光阑19的示意图；图7为图I所示步骤S200的具体流程图；图8为图7所示步骤S200的具体示意图；图9为扫描时出现X射线两次穿透被测物体的示意图；图10为另一实施例中步骤S200的具体流程图；图11为图10所示步骤S200的具体示意图；图12为再一实施例步骤SlOO的具体流程图。
具体实施方式为了解决传统的X射线成像技术中，大范围的照射X射线，多余的X射线的辐射对被测物体造成不必要的伤害的问题，提出了一种减少X射线辐射所带来的不必要伤害的X射线成像方法。根据X射线成像技术知识，请参阅图1，X射线源11产生的X射线照射到被测物体上，被测物体上不同部分对X射线吸收的程度不同，X射线穿透被测物体最终投射到探测器13上，探测器13将接收到的X射线先转变成模拟信号，再转化为数字信号后输入计算机的中央处理系统，经过相对应的重建算法重现二维或三维的图像，并通过显示设备显示出来。X射线源11发出的射线垂直射向探测器13的方向为X射线入射方向，入射方向上X射线源11至探测器13上一点为扫描中心点15，X射线源11与探测器13往往处于同一悬臂上，悬臂可以以扫描中心点15为中心进行旋转，使X射线源11能对物体进行多角度的扫描。从图I中可以看出，为了覆盖整个被测物体，传统的X射线成像技术会释放出太多多于的X射线，这些射线会造成不必要的损害。如今，X射线已经用于医学诊断、工业无损探测、社会安全检查等方面，2011年大运会期间，深圳地铁安检口就由于X射线安检机多余X射线泄漏而暂停使用，因此提出了一种X射线辐射剂量较小的X射线成像方法很有必要。请参阅图2，本实施例的X射线成像方法，包括以下步骤 步骤S100，采集被测物体信息，建立被测物体尺寸模型。通过采集被测物体的信息来建立被测物体的尺寸模型，掌握物体的实际尺寸大小。需要注意的是，这里的被测物体可以为一具体物体，也可以是某一大物体中的某个部分，如对人进行安检时，对你的腰部进行扫描以确定其是否携带违禁物品，此时需被检测的只是人身体的一部分，而不是整个人全 身。请参阅图3,该步骤具体为步骤S111，通过至少两个不同角度分别对被测物体进行预扫描，得到被测物体的预扫描信息。请参阅图4，以简单的“U”形物体为例来进行说明，X射线源11从一个角度对被测物体17进行预扫描，扫描光束确保能覆盖整个被测物体17。然后，X射线源11及探测器13以扫描中心点(图未示)为中心进行旋转，转到另一扫描角度后进行预扫描，转动角度大于等于90度小于180度，以便能采集到这个“U”形被测物体17的全部轮廓尺寸信息。步骤S112，根据预扫描信息建立被测物体尺寸模型。根据两个不同角度进行的预扫描得到的预扫描信息建立被测物体的尺寸模型，模型包括了被测物体各部分的尺寸参数。请再次参见图4，为了使被测物体尺寸模型更加详细精确，可以对物体进行更多的预扫描，特别是对于一些形状极不规则的物体，需要选定两个角度以上的多次预扫描。步骤S200，根据被测物体尺寸模型调节X射线光束，对被测物体进行扫描，得到被测物体的扫描信息。请参阅图5，在X射线源11前加装光阑19，光阑19的结构如图6所示，能够控制其开口的大小以达到调节X射线源11输出X射线光束。根据被测物体17的尺寸模型来预先确定对应不同扫描角度时光阑19的开口大小，以调节X射线光束的开口角度，如图中的角a和角P，使X射线光束正好覆盖被测物体17，而不会产生多于的辐射。例如，在对人体某个具体部位进行成像时，只需对感兴趣的部位进行扫描，但多于的X射线光束会损害人体的其它部位，经过对X射线的调节，使其在扫描时仅仅对感兴趣的部位进行照射，避免损害人体其它部位，降低X射线成像对人体的损害。步骤S300，对扫描信息进行重建得到重建图像。通过调节X射线光束，并对物体进行扫描，得到扫描信息，对扫描信息进行重建得到物体对应的二维图像。如果要得到被测物体的三维图像，可以对之前所得的二维图像进行三维重建，从而得到被测物体的三维图像，便于观察者从多个角度对被测物体进行观察。上述X射线成像方法中，通过建立被测物体尺寸模型，并根据被测物体尺寸模型调整X射线光束，使光束仅对被测物体进行覆盖，避免了多余X射线的输出，减少不必要的伤害。
请参阅图7，步骤S200具体包括步骤S211，根据被测物体尺寸模型确定被测物体的基准线。基准线为被测物体内部虚拟出的一条线，基准线形状因被测物体而异，在X射线源11与探测器13所在的平面上，线上的各点根据被测物体在这平面上的形状拟合出得到。基准线以线的形式反映了被测物体在X射线源11与探测器13所在的平面上的被测物体形状。如图8所示，基准线12为“U”形被测物体的基准线。
步骤S212，调整扫描角度，并将X射线扫描中心点始终定位在基准线上，X射线入射方向与基准线在扫描中心点上的切线垂直，同时根据被测物体的尺寸模型调节X射线光束，对被测物体进行多角度的扫描，得到被测物体的扫描信息。在扫描时，从“U”形被测物体的一端开始，将X射线扫描中心点15定位在基准线12的a点上，X射线源11发出X射线。光阑19按照被测物体的尺寸模型，对X射线进行调节，对被测物体进行扫描。扫描完成后，调整扫描角度，并对被测物体进行位置调整，使X射线扫描中心点15再次定位在基准线12上，X射线源11发射出调整后的X射线，完成在b点的扫描；之后继续对c点、d点、e点等的扫描。在各个不同角度上对被测物体进行脉冲式的扫描，直至满足采集到的扫描数据满足成像的需求，得到a点、b点、c点等各角度的被测物体的扫描信息，最终得到二维图像。在多角度扫描时，根据被测物体尺寸模型确定被测物体的基准线，并采取将扫描中心点定位在基准线上等方法，使得每次扫描被测物体至探测器的距离基本一致，最终重建所得的二维图像的放大倍率也基本一致，采集的多幅图像经过计算机处理得到U形物体的全景图像。需要注意的是，X射线入射方向与基准线在扫描中心点上的切线大体垂直，以保证每次扫描时被测物体至探测器的距离基本一致。对于“U”形被测物体17，在选取被测点，扫描角度及被测物体的位置时，要根据被测物体的尺寸模型进行计算，使X射线只穿透被测物体17 —次，避免如图9所示X射线两次穿透被测物体17的情况。此时，X射线入射方向与基准线在扫描中心点上的切线在尽可能的情况下保持垂直，如完全垂直则会导致X射线在一些情况下要两次穿过被测物体17，从而造成X射线穿过的两个地方的被测物体的成像都叠加在最终图像上，降低全景图像的准确性。此外两次穿过牙弓需要的X射线的强度较高，会增大可能伤害。在一实施例中，在对被测物体进行多个角度的扫描时，也可以采用对被测物体进行多角度连续扫描的方式。扫描时，通过调校使扫描中心点15—次从a点运动到b点再运动到c点、d点、e点...同时X射线入射方向始终与基准线12大体垂直，X射线源不间断的发出X射线，连续对被测物体进行扫描，得到多角度连续的被测物体的扫描信息。相对于对被测物体进行多角度脉冲式扫描的方法，该方法得到的二维图像是连续性更好。请参阅图10，为了对被测物体上的局部区域进行三维CT成像，在另一实施例中，步骤S200包括步骤S221，根据被测物体尺寸模型确定被测物体的局部区域的尺寸和中心位置。如图11所示，需要成像的区域为被测物体17的局部区域20，通过前述步骤建立的被测物体尺寸模型，来确定局部区域的尺寸和中心位置21。步骤S222，将X射线扫描中心点定位在被测物体的局部区域的中心位置上。
步骤S223，以扫描中心点为中心旋转，并根据局部区域的尺寸实时调节X射线光束，对局部区域进行旋转扫描，得到被测物体的局部扫描信息。将X射线扫描中心(图未标)定位在中心位置21上，然后X射线源11以其为中心进行旋转扫描，同时探测器也相应的做旋转运动，并根据局部区域的尺寸实时调节X射线光束，扫描完成后系统经过三维重建得到三维CT结构图像。扫描的方式可以为脉冲式扫描，也可以进行连续扫描。需要指出的是，对于三维CT成像，如果感兴趣区域为整个被测物体，则根据被测物体尺寸模型确定被测物体的中心位置，将X射线扫描中心点定位在该中心位置上，以扫描中心点为中心旋转，并根据被测物体的尺寸实时调节X射线光束，对被测物体进行旋转扫描，得到被测物体的扫描信息，扫描完成后系统经过三维重建得到三维CT结构图像。扫描时光阑19根据局部区域20的尺寸对X射线进行调节，使射线仅局限在局部区域20，使X射线尽可能少的穿透被测物体17的其它区域，减少不必要的伤害。为了进一步减小检测中X射线的辐射剂量，在一实施例中，请参阅图12，上述步骤SlOO包括步骤S121，确定被测物体的分类，得到被测物体的类型。对于一些常扫描物体，可以将其按类别划分，如检测对象是人体时，可以根据被检测者的人种、地域、年龄、性别、体型等因素进行分类，同一类人具有类似的骨骼、轮廓特征，对于某个身体部位来说个体差异比较小。步骤S122，根据被测物体的类型获取同一类物体的通用尺寸模型。经过对某类物体的大量扫描，可以在系统里建立该类物体的通用尺寸模型，通用尺寸模型的参数选取这一类物体样本的平均值。在对被测物体进行扫描时，可以根据被测物体的类型获取这一类物体的通用尺寸模型.步骤S123，根据同一类物体的通用尺寸模型得到被测物体尺寸模型。具体的，可以将同一类物体的通用尺寸模型作为被测物体尺寸模型。上述X射线成像方法中，通过对被测物体进行归类，并获取预先存储的该类物体的通用尺寸模型，并由通用尺寸模型得到被测物体尺寸模型，取代了预扫描步骤，进一步减少了 X射线的福射量。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。权利要求
1.一种X射线成像方法，其特征在于，包括以下步骤 采集被测物体信息，建立被测物体尺寸模型； 根据所述被测物体尺寸模型调节X射线光束，对所述被测物体进行扫描，得到被测物体的扫描信息； 对所述扫描信息进行重建得到重建图像。
2.根据权利要求I所述的X射线成像方法，其特征在于，所述采集被测物体信息，建立被测物体尺寸模型的步骤包括 通过至少两个不同角度分别对所述被测物体进行预扫描，得到所述被测物体的预扫描信息； 根据所述预扫描信息建立被测物体尺寸模型。
3.根据权利要求2所述的X射线成像方法，其特征在于，所述通过至少两个不同角度分别对所述被测物体进行预扫描的步骤具体为 通过两个不同角度分别对所述被测物体进行预扫描，两个不同角度之间的夹角大于等于90度小于180度。
4.根据权利要求I所述的X射线成像方法，其特征在于，所述采集被测物体信息，建立被测物体尺寸模型的步骤包括 确定所述被测物体的分类，得到被测物体的类型； 根据所述被测物体的类型获取同一类物体的通用尺寸模型； 根据所述同一类物体的通用尺寸模型得到被测物体尺寸模型。
5.根据权利要求I所述的X射线成像方法，其特征在于，所述根据所述被测物体尺寸模型调节X射线光束，对被测物体进行扫描，得到被测物体的扫描信息的步骤包括 根据所述被测物体尺寸模型确定所述被测物体的局部区域的尺寸和中心位置； 将X射线扫描中心点定位在所述被测物体的局部区域的中心位置上； 以所述扫描中心点为中心旋转，并根据所述局部区域的尺寸实时调节X射线光束，对所述局部区域进行旋转扫描，得到所述被测物体的局部扫描信息。
6.根据权利要求I所述的X射线成像方法，其特征在于，所述根据所述被测物体尺寸模型调节X射线光束，对所述被测物体进行扫描，得到被测物体的扫描信息的步骤包括 根据所述被测物体尺寸模型确定所述被测物体的基准线； 调整扫描角度，并将X射线扫描中心点始终定位在基准线上，同时根据被测物体的尺寸模型调节X射线光束，对所述被测物体进行多角度的扫描，得到被测物体的扫描信息。
7.根据权利要求6所述的X射线成像方法，其特征在于，所述对所述被测物体进行多角度的扫描的方式，得到被测物体的扫描信息具体为 对所述被测物体进行多角度脉冲式扫描，得到各角度的被测物体的扫描信息。
8.根据权利要求6所述的X射线成像方法，其特征在于，所述对所述被测物体进行多角度的扫描的方式具体为 对所述被测物体进行多角度连续扫描，得到多角度连续的被测物体的扫描信息。
9.根据权利要求I所述的X射线成像方法，其特征在于，所述对所述扫描信息进行重建得到重建图像的步骤具体为 对所述扫描信息进行重建得到被测物体的二维图像，对所述二维图像进行三维重建得到被测物体的三维 图像。
全文摘要
一种X射线成像方法，包括以下步骤采集被测物体信息，建立被测物体尺寸模型；根据所述被测物体尺寸模型调节X射线光束，对所述被测物体进行扫描，得到被测物体的扫描信息；对所述扫描信息进行重建得到重建图像。上述X射线成像方法中，通过建立被测物体尺寸模型，并根据被测物体尺寸模型调整X射线光束，使光束仅对被测物体进行覆盖，避免了多余X射线的输出，减少不必要的伤害。
文档编号A61B6/00GK102626318SQ20121010892
公开日2012年8月8日 申请日期2012年4月13日 优先权日2012年4月13日
发明者夏丹, 张其阳, 张成祥, 戎军艳, 蒋昌辉, 郑海荣 申请人:中国科学院深圳先进技术研究院