罩壳、x射线图像的散射成分计算、重建的方法及装置的制造方法_2

文档序号:9668213阅读:来源:国知局
意图,罩壳300 安装在病床105的外部并围绕病床105设置,罩壳300优选的采用中空的薄层结构。在一 种优选的实施方式中,罩壳300固定于病床105,在某些情况下为了得到最佳的成像角度, 病床105会发生整体的旋转或者平移,这个时候罩壳300会与病床105 -起运动。在一种 优选的实施方式中,罩壳300固定于X射线成像设备的孔径108处。在其他的实施方式中, 罩壳300也可以直接固定在地面、固定在墙体,或者固定在其他的在成像时不会发生运动 或者振动的装置处。
[0036] 罩壳300的具体结构参见图4,罩壳300可以是由可对X射线进行遮挡的多个第一 部件301构成,第一部件301所采用的材料可以对X射线进行有效的遮挡。这里所说的遮 挡,可以是仅遮挡X射线强度的一部分,使其有一定的透射率,也可以是对X射线的完全遮 挡。第一部件301在第一方向303延伸,各个第一部件301在与第一方向303垂直的第二 方向(此时可以认为是罩壳的圆周方向)上间隔重复排列。第一部件301在沿第一方向延 伸的两侧边缘301U3012相互平行。第一部件301的厚度均匀,对不同的空间位置处保持 对X射线的透射率相同。第一方向303此时是和病床的长度方向保持一致,在本技术方案 的实际实施过程中,第一方向也可以不和病床长度方向相同,即罩壳整体的方向可以和病 床方向呈一定的夹角。优选的,罩壳整体的方向和探测器104方向一致,这里探测器方向指 的是一排探测器单元的排列方向。
[0037] 罩壳300的形状并不局限于圆环形,其也可以是方柱形、三棱柱形或者多边棱柱 形。罩壳300也可以不是完整的周向方向的一整圈,可以仅覆盖周向的一部分,例如半圈, 或者小于半圈。
[0038] 在本发明的一种实施方式中,第一部件301在第一方向303上可以是间隔性的延 伸,即在第一方向303上保持一定间隔的重复性设置。结合在第二方向上的间隔重复排列, 第一部件301整体可以是n*n的矩阵式设置方式。
[0039] 罩壳300可以仅由多个第一部件301以及在第一部件301边缘起固定作用的框架 组成,整体类似于一个鸟笼。也可以在各第一部件301的间隙之间另设置第二部件302,第 二部件302同样沿第一方向303延伸,并且第二部件在与第一方向303垂直的第二方向上 重复排列,和第一部件301交替设置,填补了第一部件301之间的空隙,整体组成一个圆环 形状类似于一个纸筒。但如果要设置第二部件302,在对第二部件302材料的选择上,需要 第一部件301对X射线遮挡作用远大于第二部件301对X射线的遮挡作用,这样能够使最终 得到的调制X射线图像效果更好,若两者所用材料接近则效果较差。这里所说的"远大于" 是指其对X射线的遮挡效果在数倍甚至数十倍以上,从而对经过第一部件301和第二部件 302的X射线强度能够在图像上产生显著的差别。
[0040] 由治疗头103发出的低能级X射线,经过罩壳300进行了X射线的调制,之后穿过 成像对象,能够在电子射野影像装置104上形成如图5中所示的明暗相间条纹的图像500。 其中,亮条纹的白色代表的是X射线没有经过罩壳300的遮挡,或者只是经过了第二部件 302的遮挡在探测器104处采集得到的;而暗条纹的黑色代表的是X射线经过罩壳300的 第一部件301被较大程度遮挡后,射线强度下降,在探测器104处采集得到的。最终形成的 图像500可以称为调制X射线图像。
[0041] 第一部件301在第二方向间隔重复排列,其具体的间隔距离可以根据调制X射线 图像上明暗相间条纹的间隔距离所对应探测器上的物理间隔距离,结合射线源焦点到探测 器距离、射线源焦点到罩壳距离,由对应比例计算得到。之后的步骤S202至步骤S205可以 参考公开号为US7463712B2的美国专利说明书记载内容。以下结合图6,仅作简单描述说 明。
[0042] 对X射线图像500在计算时,可以对每个明暗条纹的中心线处进行下采样,避免图 像中准直器边缘处的边缘效应对图像上X射线强度产生的影响。
[0043] S202,对调制X射线图像进行低通滤波,得到经调制X射线图像的低频部分和散射 成分。
[0044]由于X射线图像中散射成分的特性,步骤S201获取的调制X射线图像中散射成分 主要分布在图像数据的低频部分。当对投影图601(这里的投影图是指一定投影角度下的 调制X射线图像500)进行低通滤波后,可以得到图像的低频部分和散射成分之和602的图 像数据。
[0045] S203,对所述调制X射线图像进行高通滤波,得到所述调制X射线图像的高频部 分。
[0046] 而对投影图601进行高通滤波,由于散射成分几乎不包含在调制X射线图像的高 频部分,可以得到图像不包含散射成分的高频部分603。
[0047] S204,对所述高频部分进行解调制并结合权重,计算得到所述调制X射线低频部 分的估计值。
[0048] 将高频部分数据603解调制后乘以权重系数其中〇c为准直器对X射线的透射 1 + OC 系数,从而计算得到低频部分的估计值604。
[0049] S205,将所述低通滤波后得到的调制X射线图像的低频部分和散射成分,减去所 述调制X射线低频部分的估计值,计算得到散射成分。
[0050] 由步骤S202低通滤波后得到的低频部分和散射成分602之和,减去步骤S204计 算得到的低频部分估计604,得到散射成分估计605。
[0051]在本发明技术方案的一种实施方式中,罩壳可以由一种完整覆盖罩壳周向的材料 (这里称为第三部件)形成,第三部件在第一方向延伸,其厚度分布在第一方向上其厚度均 匀,在第二方向上采用图7所示的结构,图7是沿第二方向的截面图,在第二方向上,厚度分 布呈周期分布。形成的调制X射线图像情况参见图8,信号强度呈周期性分布。若采用本发 明之前的实施方式(即采用第一部件或者第一部件和第二部件结合的方式)时,罩壳的厚 度分布均匀,产生的调制X射线图像如图8左侧所示,在空间上的X射线数据强度是方波信 号。而当采用本实施方式的罩壳(厚度呈周期性分布)时,图像如右侧所示,在空间上的X 射线数据可以是余弦信号。采用余弦信号形式的调制X射线图像也同样可以执行S202至 S205的步骤。这种方式下罩壳厚度的具体分布数值。可以采用预期合理的X射线分布,之 后通过反投影的方式确定各部分的厚度分布。
[0052]图9是另一种罩壳300的结构示意图,此时,第一方向不再是303方向,第一方向 为罩壳的圆周方向,第一部件沿罩壳的圆周方向延伸。此时与第一方向垂直的第二方向即 是方向303。
[0053]本发明还提供了一种X射线图像的重建方法,如图10所示,包括:
[0054]S1001,采集得到各投影角度下的X射线投影图像。
[0055]如图1所示的放射治疗设备在进行成像时,旋转机构102旋转,治疗头103发出低 能级X射线,探测器104接收多个旋转角度下成像对象的X射线投影图像,此时采集到的投 影图像是常用X射线成像方法采集得到的投影图像。
[0056]S1002,由上述X射线图像散射成分的计算方法计算得到投影图像的散射成分。
[0057]由前述的X射线图像散射成分计算方法,首先采集到成像对象的调制X射线图像, 之后计算得到调制X射线图像的散射成分,由于成像对象相同,散射情况也相同,所以该方 法计算得到的散射成分也是步骤S1001得到的X射线投影图像的散射成分。
[0058]S1003,将所述投影图像去掉所述散射成分后进行图像重建,得到重建图像。
[0059]将步骤S1001得到的投影图像减去步骤S
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