一種采用分時(shí)分區(qū)方式的除散射輻射成像系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種輻射成像系統(tǒng)，尤其涉及一種分時(shí)間分區(qū)域除散射的輻射成像系 統(tǒng)，同時(shí)還涉及基于該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的除散射輻射成像方法，屬于輻射成像技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)X射線(xiàn)之類(lèi)的高能射線(xiàn)穿過(guò)被檢測(cè)對(duì)象的時(shí)候，X光子與被穿過(guò)的物質(zhì)之間發(fā) 生康普頓效應(yīng)，直射的X射線(xiàn)將發(fā)生方向偏轉(zhuǎn)。這種現(xiàn)象被稱(chēng)為散射。當(dāng)被檢測(cè)對(duì)象的內(nèi) 部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，X射線(xiàn)穿過(guò)的路徑較長(zhǎng)時(shí)，相應(yīng)的散射程度也越嚴(yán)重。
[0003] 如圖1中A部分所示，利用X射線(xiàn)輻照待檢測(cè)物體時(shí)，在X射線(xiàn)透過(guò)待檢測(cè)物體后， 不僅有初級(jí)輻射產(chǎn)生（參見(jiàn)圖1中B部分所示），而且有散射輻射產(chǎn)生（參見(jiàn)圖1中C部分 所示）。散射輻射會(huì)產(chǎn)生額外的曝光，如同"散射霧"一般疊加在X射線(xiàn)的圖像上，從而降低 了圖像的對(duì)比度和清晰度，同時(shí)也降低了圖像細(xì)微處的信噪比。具體的降低程度將取決于 散射福射的強(qiáng)度。
[0004]目前，普遍使用的抗散射方法是采用鉛條（或其它原子序數(shù)較高的材料）排列成 焦點(diǎn)匯聚形狀，形成濾線(xiàn)柵。由于指向焦點(diǎn)的X射線(xiàn)可以通過(guò)濾線(xiàn)柵，而散射射線(xiàn)并非指向 焦點(diǎn)，有可能被鉛條阻擋或吸收，從而降低散射輻射的影響。該濾線(xiàn)柵通常采用具有小體積 和高吸收率的鉛制成。吸收體之間的通道介質(zhì)是紙、纖維、鋁，或者一種非彈性的高電阻泡 沫材料（foam)。
[0005] 現(xiàn)有的濾線(xiàn)柵存在以下不足：一方面，由于濾線(xiàn)柵的焦點(diǎn)固定，不能滿(mǎn)足對(duì)不同部 分的成像要求，嚴(yán)重影響成像質(zhì)量；另一方面，濾線(xiàn)柵本身也阻擋了部分應(yīng)該射向掃描探測(cè) 器的X射線(xiàn)。為了消除這種不利影響，必須加大X射線(xiàn)的輻射劑量，使被檢測(cè)對(duì)象特別是患 者和醫(yī)務(wù)人員所受的輻射傷害更大，而且也加大了掃描探測(cè)器的制造成本，同時(shí)給醫(yī)院的 環(huán)境防護(hù)工作帶來(lái)困難。
[0006] 在專(zhuān)利號(hào)為ZL200610114533. 8的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利中，公開(kāi)了一種能夠消除散射輻 射影響的虛擬濾線(xiàn)柵成像方法及成像系統(tǒng)。該方法主要用在高能射線(xiàn)成像中，首先對(duì)到達(dá) 探測(cè)器感光平面的散射射線(xiàn)不做濾過(guò)，全部采樣散射射線(xiàn)和直射射線(xiàn)數(shù)據(jù)，然后對(duì)采樣后 的數(shù)據(jù)進(jìn)行散射射線(xiàn)分量的分離和抑制，達(dá)到消除所成影像中散射射線(xiàn)分量的目的。但 是，虛擬濾線(xiàn)柵技術(shù)對(duì)到達(dá)掃描探測(cè)器的感光平面（為描述簡(jiǎn)便，在本發(fā)明中也用掃描探 測(cè)器指代該感光平面）的散射射線(xiàn)不做濾過(guò)，全部采樣散射射線(xiàn)和直射射線(xiàn)數(shù)據(jù)。對(duì)于厚 體位攝影這種散射射線(xiàn)比重很大的情況，直射射線(xiàn)的微小細(xì)節(jié)在到達(dá)掃描探測(cè)器時(shí)已經(jīng)被 大量的散射射線(xiàn)"淹沒(méi)"，通過(guò)軟件處理就無(wú)法復(fù)原出這些微小細(xì)節(jié)，不能滿(mǎn)足厚體位應(yīng)用 的醫(yī)學(xué)診斷要求。
[0007] 在申請(qǐng)?zhí)枮?01210281731. 9和201210468861. 3的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中，也公開(kāi)了相 應(yīng)的散射校正方法。在這些散射校正方法中，首先采用散射校正器或衰減網(wǎng)格的方法生成 散射強(qiáng)度分布圖，通過(guò)投影圖像與散射強(qiáng)度分布圖之差得到校正后的投影圖像。但是這些 散射校正方法會(huì)使掃描時(shí)間加倍，數(shù)據(jù)處理量也加倍，存在效率低下和適應(yīng)性差等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的首要技術(shù)問(wèn)題在于提供一種采用分時(shí)分 區(qū)方式的除散射輻射成像系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)為輻射成像系統(tǒng)）。
[0009] 本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題在于提供用于一種基于上述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的除散 射輻射成像方法。
[0010] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案：
[0011] -種采用分時(shí)分區(qū)方式的除散射輻射成像系統(tǒng)，包括：
[0012] X射線(xiàn)源，用于產(chǎn)生X射線(xiàn)，
[0013]X射線(xiàn)準(zhǔn)直器，用于約束和調(diào)整X射線(xiàn)束的寬度和方向，
[0014] 掃描探測(cè)器，用于采集X射線(xiàn)穿透物體時(shí)產(chǎn)生的射線(xiàn)信號(hào)；
[0015] 時(shí)序位置控制器，用于按照預(yù)定時(shí)序同步控制X射線(xiàn)的照射方向并激活相對(duì)應(yīng)的 所述掃描探測(cè)器的分區(qū)；
[0016] 所述X射線(xiàn)源產(chǎn)生X射線(xiàn)，經(jīng)過(guò)所述X射線(xiàn)準(zhǔn)直器調(diào)整后指向所述掃描探測(cè)器已 激活的分區(qū)。
[0017] 其中較優(yōu)地，采用機(jī)械控制方式時(shí)，還包括機(jī)械運(yùn)動(dòng)裝置；
[0018] 所述時(shí)序位置控制器激活所述掃描探測(cè)器的一個(gè)分區(qū)，所述機(jī)械運(yùn)動(dòng)裝置根據(jù)所 述時(shí)序位置控制器的命令調(diào)整所述X射線(xiàn)準(zhǔn)直器的指向，所述X射線(xiàn)源產(chǎn)生X射線(xiàn)由所述X 射線(xiàn)準(zhǔn)直器進(jìn)行調(diào)整形成窄束X射線(xiàn)束，使所述窄束X射線(xiàn)束指向所述掃描探測(cè)器已激活 的分區(qū)。
[0019] 其中較優(yōu)地，所述X射線(xiàn)準(zhǔn)直器為筆形細(xì)管X射線(xiàn)約束器。
[0020] 其中較優(yōu)地，采用電子控制方式時(shí)，還包括偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和電子束減速靶；
[0021] 所述時(shí)序位置控制器激活所述掃描探測(cè)器的一個(gè)分區(qū)；所述偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)調(diào)整電子束 的飛行方向，所述電子束減速靶使所述電子束突然減速并產(chǎn)生X射線(xiàn)；在X射線(xiàn)準(zhǔn)直器的約 束下，使所述X射線(xiàn)指向所述掃描探測(cè)器已激活的分區(qū)。
[0022] 其中較優(yōu)地，所述X射線(xiàn)源由電子槍替代。
[0023] 其中較優(yōu)地，所述X射線(xiàn)準(zhǔn)直器為微孔準(zhǔn)直器，設(shè)置在所述電子束減速靶的后面。
[0024] 其中較優(yōu)地，所述時(shí)序位置控制器在激活所述掃描探測(cè)器的一個(gè)分區(qū)時(shí)，屏蔽其 他分區(qū)。
[0025] -種采用分時(shí)分區(qū)方式的除散射輻射成像方法，基于上述除散射輻射成像系統(tǒng)實(shí) 現(xiàn)，包括以下步驟：
[0026] (1)對(duì)掃描探測(cè)器進(jìn)行分區(qū)；
[0027] (2)時(shí)序位置控制器激活所述掃描探測(cè)器的一個(gè)分區(qū)，同時(shí)屏蔽其他分區(qū)；
[0028] (3)X射線(xiàn)源產(chǎn)生X射線(xiàn)，經(jīng)過(guò)X射線(xiàn)準(zhǔn)直器調(diào)整后指向所述掃描探測(cè)器已激活的 分區(qū)；
[0029] (4)所述掃描探測(cè)器采集記錄所述分區(qū)的數(shù)據(jù)；
[0030] (5)切換到所述掃描探測(cè)器的另一個(gè)分區(qū)，重復(fù)第（2)~（4)步，直至完成所述掃 描探測(cè)器的全部分區(qū)的數(shù)據(jù)采集工作，獲得散射射線(xiàn)被抑制的圖像。
[0031] 其中較優(yōu)地，所述掃描探測(cè)器的分區(qū)越小，所述散射射線(xiàn)的貢獻(xiàn)率越低。
[0032] 本發(fā)明可以在掃描探測(cè)器采集X射線(xiàn)信號(hào)時(shí)就消除散射射線(xiàn)的影響，有效提升圖 像的信噪比，從而提供更多的有效圖像信息，獲得理想的除散射X射線(xiàn)圖像。利用本發(fā)明， 消除了濾線(xiàn)柵技術(shù)在X射線(xiàn)成像中使用存在的諸多問(wèn)題，同時(shí)大大降低了患者照射劑量， 并可以適當(dāng)降低X射線(xiàn)源的功率，節(jié)約成本。
【附圖說(shuō)明】
[0033] 圖1是直射射線(xiàn)與散射射線(xiàn)成像的示意圖；
[0034] 圖2是散射射線(xiàn)的分布示意圖
[0035] 圖3是掃描探測(cè)器的分區(qū)示意圖；
[0036] 圖4是本發(fā)明中，采用機(jī)械控制方式的輻射成像系統(tǒng)示意圖；
[0037] 圖5是本發(fā)明中，采用電子控制方式的輻射成像系統(tǒng)示意圖；
[0038] 圖6是本發(fā)明中，電子控制X射線(xiàn)源的示意圖；
[0039] 圖7是本發(fā)明中，圖像采集過(guò)程的示意圖；
[0040] 圖8是現(xiàn)有技術(shù)中，輻射成像系統(tǒng)所采集圖像的效果示意圖；
[0041] 圖9是本發(fā)明所提供的輻射成像系統(tǒng)所采集圖像的效果示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0043] 根據(jù)一些已有的研究成果（具體可以參見(jiàn)專(zhuān)利號(hào)為ZL200910022100. 3的中國(guó)發(fā) 明專(zhuān)利），散射射線(xiàn)的分布可以近似認(rèn)為服從正態(tài)分布。對(duì)于一