雙能x射線攝影設備的製作方法

2023-08-08 04:56:31

專利名稱：雙能x射線攝影設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及雙能X射線攝影領域，並具體地涉及一種雙能X射線攝影設備。
背景技術：
利用雙能X射線攝影技術來獲取同一視角的具有不同平均X射線能量(即，低平均能量和高平均能量)的兩個X射線圖像，即，低能X射線圖像和高能X射線圖像。通過組合該低能X射線圖像和高能X射線圖像，可以導出特定特徵的圖像。例如，對於人體胸腔圖像而言，利用雙能X射線攝影技術可以導出僅骨骼圖像和/或僅軟組織圖像。目前，在市場上有兩種雙能X射線攝影系統。一種雙能X射線攝影系統是富士公司的雙能X射線攝影系統，其通過使用兩個CR (計算機攝影)板並在這兩個CR板之間插入一個金屬板來實現雙能X射線圖像的獲取，其中，所述兩個CR板被設計為對於不同的X射 線能量敏感。然而，由於在觀看CR板形成的圖像時需要輔助的光掃描來照射CR板，因此富士公司的雙能X射線攝影系統所獲取的雙能X射線圖像不能被即時讀取，難以進行實時的數位化圖像處理。另一種雙能X射線攝影系統是GE公司的雙能X射線攝影系統，其通過使用單個數字X射線探測器和快速X射線能量開關來獲取具有不同X射線能量的兩個X射線圖像，其中，所述X射線能量開關對X射線管的曝光管電壓進行切換以便獲得高X射線能量和低X射線能量。儘管GE公司的雙能X射線攝影系統可以即時讀取X射線圖像，但是其要求先後兩次X射線曝光。由於需要先後兩次曝光，因此該雙能X射線攝影系統對被拍攝對象的運動非常敏感，在所獲取的高能X射線圖像和低能X射線圖像之間的可能出現虛影。此外，由於所述X射線能量開關對X射線管的曝光管電壓進行切換，使得兩次曝光之間X射線管內的X射線焦點發生偏移，這也造成了所獲取的高能X射線圖像和低能X射線圖像之間的虛影。因此，存在對於一種能夠即時查看所獲取的X射線圖像並且解決虛影問題的雙能X射線攝影設備的需要。

實用新型內容考慮到上述問題而提出了本實用新型。本實用新型旨在提供一種能夠即時查看所獲取的X射線圖像並且解決虛影問題的雙能X射線攝影設備。根據本實用新型的一方面，提供了一種雙能X射線攝影設備，包括計算機X射線攝影板，用於對透過被拍攝對象而照射到其上的X射線進行成像；第一 X射線過濾器，用於對透過所述計算機X射線攝影板的X射線進行過濾；以及數字X射線探測器，用於對透過所述第一 X射線過濾器的X射線進行成像。優選地，所述雙能X射線攝影設備還可以包括計算機X射線攝影板讀取器，用於讀取所述計算機X射線攝影板的攝影圖像並將所述攝影圖像轉換為數字格式，從而提供第
一X射線圖像；所述數字X射線探測器提供第二 X射線圖像；以及圖像處理部件，用於對所述第一 X射線圖像和第二 X射線圖像進行處理，以生成結果圖像。優選地，所述雙能X射線攝影設備還可以包括X射線圖像分析部件，用於分析所述第二 X射線圖像是否滿足預定圖像質量，並且根據所述第二 X射線圖像的圖像質量調節X射線源的曝光參數。優選地，所述結果圖像可以為被拍攝對象的軟組織圖像和骨圖像中的至少一個。優選地，所述第一 X射線過濾器為金屬板，所述第一 X射線圖像為低能X射線圖像，而所述第二 X射線圖像為高能X射線圖像，形成所述低能X射線圖像的光子的平均能量低於形成所述高能X射線圖像的光子的平均能量。根據本實用新型的另一方面，提供了一種雙能X射線攝影設備，包括第一 X射線過濾器，用於對從X射線光源發出的X射線進行過濾；第二 X射線過濾器，用於對從X射線光源發出的X射線進行過濾；x射線過濾器切換器，用於在所述第一 X射線過濾器和所述第·
二X射線過濾器之間進行切換，以便僅利用其中之一來對從X射線光源發出的X射線進行過濾；以及數字X射線探測器，用於對透過被拍攝對象的X射線進行成像，以提供X射線圖像，其中，在所述第一 X射線過濾器對從X射線光源發出的X射線進行過濾時，所述數字X射線探測器提供第一 X射線圖像，而在所述第二 X射線過濾器對從X射線光源發出的X射線進行過濾時，所述數字X射線探測器提供第二 X射線圖像。優選地，所述雙能X射線攝影設備還可以包括圖像處理部件，用於對所述第一 X射線圖像和第二 X射線圖像進行處理，以生成結果圖像。優選地，所述結果圖像可以為被拍攝對象的軟組織圖像和骨圖像中的至少一個。優選地，所述雙能X射線攝影設備還可以包括第一 X射線圖像分析部件，用於分析所述第一 X射線圖像是否滿足預定圖像質量，其中，在所述第一 X射線圖像滿足所述預定圖像質量的情況下，所述X射線過濾器切換器將第一 X射線過濾器切換至第二 X射線過濾器。優選地，在所述第一 X射線圖像不滿足所述預定圖像質量的情況下，所述第一 X射線圖像分析部件還可以根據所述第一 X射線圖像的圖像質量調節X射線源的曝光參數。優選地，所述雙能X射線攝影方法還可以包括第二 X射線圖像分析部件，用於分析所述第二 X射線圖像是否滿足預定圖像質量，其中，在所述第二 X射線圖像滿足所述預定圖像質量的情況下，所述圖像處理部件對所述第一 X射線圖像和第二 X射線圖像進行處理以生成結果圖像。優選地，在所述第二 X射線圖像不滿足所述預定圖像質量的情況下，所述第二 X射線圖像分析部件根據所述第二 X射線圖像的圖像質量調節X射線源的曝光參數。優選地，所述第一 X射線圖像為低能X射線圖像，而所述第二 X射線圖像為高能X射線圖像，形成所述低能X射線圖像的光子的平均能量低於形成所述高能X射線圖像的光子的平均能量。優選地，所述第一 X射線過濾器為由鋁(Al)、銅(Cu)、其它金屬、或多於兩種金屬的組合製成的過濾板。優選地，所述第二 X射線過濾器為由銅(Cu)、鑰(Sm)、鈰(Ce)、其它金屬、稀土材料、或上述材料的組合製成的過濾板。
通過結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細描述，本實用新型的上述和其它目的、特徵、優點將會變得更加清楚，其中圖I圖示了根據本實用新型第一實施例的雙能X射線攝影方法的示意性框圖。圖2圖示了應用根據本實用新型第一實施例的雙能X射線攝影設備的雙能X射線攝影系統的示意性框圖。圖3圖示了銅(Cu)的X射線光子吸收的示意圖。圖4圖示了鋁(Al)的X射線光子吸收的示意圖。圖5圖示了根據本實用新型第二實施例的雙能X射線攝影方法的示意性框圖。圖6圖示了應用根據本實用新型第二實施例的雙能X射線攝影設備的雙能X射線攝影系統的示意性框圖。圖7圖示了鑰(Sm)的X射線光子吸收的示意圖。圖8圖示了雙能X射線圖像的醫學應用。
具體實施方式
下面參考附圖來說明根據本實用新型實施例的雙能X射線攝影設備和雙能X射線攝影方法。具體地，將結合圖1-4來描述根據本實用新型第一實施例的雙能X射線攝影方法和設備，將結合圖5-7來描述根據本實用新型第二實施例的雙能X射線攝影方法和設備。第一實施例在圖I中，示出了根據本實用新型第一實施例的雙能X射線攝影方法100。根據本實用新型第一實施例的雙能X射線攝影方法100在步驟S105處開始。在步驟S110，初始化雙能X射線攝影系統，至少包括設置X射線源的曝光參數。X射線源的曝光參數可以包括X射線源的曝光管電壓、曝光管電流、以及曝光時間中的至少一項。接下來，在步驟S120，以所設置的曝光參數從X射線源發射X射線，並利用X射線源發射的X射線照射被拍攝對象。在步驟S130，利用計算機X射線攝影板(CR板)對透過被拍攝對象的X射線進行成像，以形成CR板攝影圖像。在步驟S140，讀取所述計算機X射線攝影板的攝影圖像並將所述攝影圖像轉換為數字格式，以提供第一 X射線圖像。接下來，在步驟S150，利用第一 X射線過濾器對透過所述計算機X射線攝影板的X射線進行過濾。所述第一X射線過濾器大量吸收X射線中的具有較低能量的光子，如圖3中的(C)所示，而使得X射線中的具有較高能量的光子的絕大部分照射到數字X射線探測器上。在步驟S160，利用數字X射線探測器對透過所述第一 X射線過濾器的X射線進行成像，以提供第二X射線圖像。然後，在步驟S170，判斷所述第二 X射線圖像是否滿足預定圖像質量條件，所述預定圖像質量條件包括但不限於圖像亮度、與圖像清晰度等，並且可以由本領域技術人員根據需要來定製。在所述第二 X射線圖像滿足預定圖像質量條件時，該方法前進到步驟S180。在步驟S180，對所述第一 X射線圖像和第二 X射線圖像進行處理，生成結果圖像。作為示例，所述結果圖像為被拍攝對象的軟組織圖像和骨圖像中的至少一個。可以利用現有的圖像處理方法與設備來實現該圖像處理功能，根據本實用新型第一實施例的雙能X射線攝影方法不受所採用的具體圖像處理方法與設備的限制，在本實用新型的雙能X射線攝影方法的範圍內可以應用將來開發的其它圖像處理方法與設備。在所述第二 X射線圖像不滿足預定圖像質量條件時，例如所述第二 X射線圖像的圖像亮度不夠，或者所述第二 X射線圖像的圖像清晰度太低，該方法返回步驟S110，並根據對所述第二 X射線圖像的圖像質量的分析結果來設置X射線源的曝光參數。因此，第一 X射線圖像是由透過被拍攝對象的X射線(既包括具有較高能量的光子也包括具有較低能量的光子)形成的，而第二X射線圖像是由經過第一X射線過濾器的X 射線(主要包括具有較高能量的光子)形成的。換句話說，第一 X射線圖像與第二 X射線圖像相比具有相對較低的X射線平均能量，而第二 X射線圖像與第一 X射線圖像具有相對較高的X射線平均能量。此外，在所述第二 X射線圖像不滿足預定圖像質量條件時，可以不執行步驟S140，即，不讀取CR板上的攝影圖像，不將所述攝影圖像轉換為數字格式以提供第一 X射線圖像。換句話說，在此情況下，可以將步驟S140和S180合併到步驟S180中，在所述第二 X射線圖像滿足預定圖像質量條件時，先讀取CR板的攝影圖像並將所述攝影圖像轉換為數字格式以提供第一 X射線圖像，再利用第一 X射線圖像和第二 X射線圖像以生成結果圖像，例如，被拍攝對象的軟組織圖像和骨圖像中的至少一個。具體地，可以在所述第二X射線圖像不滿足預定質量條件時不讀取CR板上的攝影圖像而直接擦除CR板上的攝影圖像，並且在所述第二 X射線圖像滿足預定圖像質量條件時在從CR板讀取其攝影圖像之後再擦除CR板上的攝影圖像。優選地，在步驟S120中，首先從X射線光源發出X射線，然後利用第二 X射線過濾器對從X射線光源發出的X射線進行過濾，最後再利用透過所述第二 X射線過濾器的X射線對被拍攝對象進行X射線攝影。所述第二 X射線過濾器用於吸收不可能穿過被拍攝對象(例如，人體)的那部分X射線，由此，減少無用X射線能量對被拍攝對象的輻射。最後，根據本實用新型第一實施例的雙能X射線攝影方法在步驟S199結束。接下來，參照圖2來說明根據本實用新型第一實施例的雙能X射線攝影系統200。在圖2中，圖示了根據本實用新型第一實施例的雙能X射線攝影系統200，其包括X射線源210、雙能X射線攝影設備220、以及控制設備230。雙能X射線攝影設備220包括計算機X射線攝影板(CR板)2210、第一 X射線過濾器2220、以及數字X射線探測器2230。從X射線源210發出的X射線照射到被拍攝對象(例如，人體)上，在透過被拍攝對象之後直接照射到計算機X射線攝影板2210上。利用計算機X射線攝影板2210對透過被拍攝對象而照射到其上的X射線進行成像，以形成CR板攝影圖像。已知記錄在CR板上的影像信息需要經過雷射掃描讀取並經過光電轉換才能轉換為數字格式。因此，不能直接讀取CR板上的攝影圖像。需要利用計算機X射線攝影板讀取器讀取所述計算機X射線攝影板的攝影圖像並將所述攝影圖像轉換為數字格式，從而提供第一 X射線圖像。然而，對於根據本實用新型第一實施例的雙能X射線攝影設備而言，該計算機X射線攝影板讀取器不是必須的，該計算機X射線攝影板讀取器可以作為與雙能X射線攝影設備獨立/分離的設備而存在。計算機X射線攝影板讀取器對CR板進行雷射掃描，讀取CR板上的攝影圖像，並將該攝影圖像轉換為數字格式。由於計算機X射線攝影板讀取器讀取CR板的方式是已知的，在此不對其進行贅述。然而，本實用新型不受具體的計算機X射線攝影板讀取器讀取CR板的方式的限制，在不偏離本實用新型構思的情況下可以利用將來開發的計算機X射線攝影板讀取方式。在CR板2210之後，第一 X射線過濾器2220對透過所述計算機X射線攝影板2210的X射線進行過濾。然後，數字X射線探測器1230對透過所述第一 X射線過濾器的X射線進行成像，從而提供第二 X射線圖像。下面結合圖3來簡要說明第一 X射線圖像和第二 X射線圖像的能量。儘管已經注意到在被拍攝對象之間存在著個體差異，被拍攝對象的肌肉、器官和·骨頭對X射線的吸收有所不同，透過被拍攝對象之後的X射線的頻譜與照射到被拍攝對象的X射線的頻譜也會有所不同。然而，在下面的描述中，為了簡化描述，仍利用照射到被拍攝對象的X射線作為透過被拍攝對象之後的X射線來展開描述。在圖3中圖示了 Imm厚度的銅(Cu)板的X射線光子吸收的示意圖。如圖3所示，(A)示出了從X射線源發出的(在此，假設為被照射到被拍攝對象上的)原始的X射線的譜，(B)示出了經過第一 X射線過濾器2220吸收後照射到數字X射線探測器2230上的X射線的譜，而(C)示出了被第一 X射線過濾器2220吸收的X射線的譜。在圖3中，橫軸表示X射線光子的能量，縱軸表示位於某一能量處的光子的數量。如圖3中的㈧所示，其示出了照射到被拍攝對象上的原始的X射線，該原始的X射線的譜既包括具有較高能量的光子也包括具有較低能量的光子。因此，透過被拍攝對象的X射線直接照射到CR板2210上，直接照射到該CR板上的X射線既包括具有較高能量的光子也包括具有較低能量的光子。如上所述，所述第一 X射線過濾器2220位於CR板2210和數字X射線探測器2230之間，其大量吸收X射線中的具有較低能量的光子，如圖3中的(C)所示，而使得X射線中的具有較高能量的光子的絕大部分照射到數字X射線探測器2230上。因此，源自CR板2210的第一 X射線圖像是由透過被拍攝對象的X射線(既包括具有較高能量的光子也包括具有較低能量的光子)形成的，而源自數字X射線探測器2230的第二 X射線圖像是由經過第一 X射線過濾器2220的X射線(主要包括具有較高能量的光子)形成的。換句話說，源自CR板2210的第一 X射線圖像與源自數字X射線探測器2230的第二 X射線圖像相比具有相對較低的光子平均能量，而源自數字X射線探測器2230的第
二X射線圖像與源自CR板2210的第一 X射線圖像具有相對較高的光子平均能量。即，第
一X射線圖像為低能X射線圖像，第二 X射線圖像為高能X射線圖像。所述第一 X射線過濾器2220可以由銅(Cu)、鑰(Mo)、其它金屬材料、或者金屬材料的組合製成。此外，所述第一 X射線過濾器2220不限於一個X射線過濾器，而可以由多於一個X射線過濾器組成，例如由多個由相同或不同金屬材料製成的X射線過濾器層疊而成。 此外，根據本實用新型第一實施例的雙能X射線攝影設備220還可以包括圖像處理部件(未示出)，其用於對所述第一 X射線圖像和第二 X射線圖像進行處理，以生成結果圖像。該圖像處理部件可以作為根據本實用新型第一實施例的雙能X射線攝影設備的部件而存在，或者可以作為與雙能X射線攝影設備獨立/分離的設備而存在，例如，存在於圖中所示的控制設備230中。例如，圖像處理部件對所述第一 X射線圖像和第二 X射線圖像進行處理，以生成被拍攝對象(例如，人體)的軟組織圖像和骨圖像中的至少一個。如圖8所示，示出了利用所述第一 X射線圖像和第二 X射線圖像生成的被拍攝對象的胸腔的軟組織圖像和骨圖像。根據本實用新型第一實施例的雙能X射線攝影設備220通過利用數字X射線探測器2230可以即時地查看所獲的第二 X射線圖像，由此可以實時地控制X射線圖像的生成，以獲得良好質量的X射線圖像，同時避免X射線劑量的浪費並且避免被拍攝對象過多地暴露在X射線下。 為此，根據本實用新型第一實施例的雙能X射線攝影設備220還可以包括X射線圖像分析部件(未示出)，其用於分析所述第二X射線圖像是否滿足預定圖像質量條件，所述預定圖像質量條件包括但不限於圖像亮度、與圖像清晰度等。在所述第二 X射線圖像滿足預定圖像質量條件時，所述圖像處理部件2240對所述第一X射線圖像和第二X射線圖像進行處理，以生成結果圖像。然而，在所述第二X射線圖像不滿足預定圖像質量條件時，例如所述第二 X射線圖像的圖像亮度不夠，或者所述第二 X射線圖像的圖像清晰度太低，該X射線圖像分析部件根據所述第二 X射線圖像的圖像質量調節X射線源的曝光參數，例如，曝光管電壓、曝光管電流、或曝光時間等。與圖像處理部件相類似地，該X射線圖像分析部件可以作為根據本實用新型第一實施例的雙能X射線攝影設備的部件而存在，或者可以作為與雙能X射線攝影設備獨立/分離的設備而存在，例如，存在於圖中所示的控制設備230中。附帶地，根據本實用新型第一實施例的雙能X射線攝影設備220還可以包括CR板擦除部件(未示出)，其用於擦除CR板上的影像。例如，在所述第二 X射線圖像不滿足預定質量條件時，計算機X射線攝影板讀取器不讀取CR板上的攝影圖像，而直接由CR板擦除部件擦除CR板上的攝影圖像；在所述第二 X射線圖像滿足預定圖像質量條件時，在計算機X射線攝影板讀取器從CR板讀取其攝影圖像之後，再由CR板擦除部件擦除CR板上的攝影圖像。類似地，該CR板擦除部件也可以作為與雙能X射線攝影設備獨立/分離的設備而存在。此外，根據本實用新型第一實施例的雙能X射線攝影設備220還包括第二 X射線過濾器2240，其用於吸收不可能穿過被拍攝對象(例如，人體)的那部分X射線，從而減少無用X射線能量對被拍攝對象的輻射。第二 X射線過濾器2240可以由Al、Cu、Al/Cu的組合、或其它金屬材料的組合製成。在圖4中示例性地給出了 Imm厚度的鋁(Al)板的X射線光子吸收的情況。如圖4所示，(A)示出了從X射線源發出的原始的X射線的譜，(B)示出了經過第二 X射線過濾器2240吸收後照射到被拍攝對象上的X射線的譜，而(C)示出了被第二 X射線過濾器2240吸收的X射線的譜。在圖4中，橫軸表示X射線光子的能量，縱軸表示位於某一能量處的光子的數量。如圖4中的(A)所示，其示出了從X射線源發出的原始的X射線，該原始的X射線的譜既包括具有較高能量的光子也包括具有較低能量的光子。[0071]第二 X射線過濾器2240大量吸收(例如，完全吸收)不可能穿過被拍攝對象的那部分X射線。例如，如圖4中的(C)所示，光子的能量小於15keV的那部分X射線的光子被完全吸收，而對於光子能量大於15keV的那部分X射線的光子的吸收較少。在圖4中，給出了由Imm的Al板實現的第二 X射線過濾器2240的X射線光子吸收的示例，但是本實用新型不限於此，本領域技術人員可以利用不同厚度的Al板、或者利用不同金屬材料的金屬板來實現第二 X射線過濾器2240，只要其可以大量吸收(不限於完全吸收)不可能穿過被拍攝對象的那部分X射線，減少無用X射線能量對被拍攝對象的輻射即可。此外，從圖3中可以看出，總的X射線光子數量是恆定的，S卩，被第一 X射線過濾器2220吸收的X射線光子數量與透過第一 X射線過濾器2220的X射線光子數量之和等於 照射到第一 X射線過濾器2220的X射線光子數量。同理，從圖4中可以看出，總的X射線光子數量也是恆定的，即，被第二 X射線過濾器2240吸收的X射線光子數量與透過第二 X射線過濾器2240的X射線光子數量之和等於照射到第二 X射線過濾器2240的X射線光子數量。根據本實用新型第一實施例的雙能X射線攝影方法和設備通過利用數字X射線探測器可以即時地查看所獲的第二 X射線圖像，由此可以實時地控制X射線圖像的生成。此夕卜，利用單次X射線曝光可以獲得雙能X射線圖像高能X射線圖像和低能X射線圖像，因此可以有效地避免由兩次X射線曝光所引起的虛影問題，例如，由於被拍攝對象的運動而引起的虛影、或者由於X曝光管的管電壓變化而引起的虛影。第二實施例接下來，將結合圖5-7來描述根據本實用新型第二實施例的雙能X射線攝影方法和設備。在圖5中，示出了根據本實用新型第二實施例的雙能X射線攝影方法500。根據本實用新型第二實施例的雙能X射線攝影方法500在步驟S505處開始。在步驟S510，初始化雙能X射線攝影系統，至少包括設置X射線源的曝光參數。X射線源的曝光參數可以包括X射線源的曝光管電壓、曝光管電流、以及曝光時間中的至少一項。接下來，在步驟S520，以所設置的曝光參數從X射線源發射X射線。在步驟S525，利用第一 X射線過濾器對從X射線源發射的X射線進行過濾。在步驟S530，利用透過第一X射線過濾器的X射線照射被拍攝對象。在步驟S535，利用數字X射線探測器對透過被拍攝對象的X射線進行成像，以形成第一 X射線圖像。然後，在步驟S540，判斷所述第一 X射線圖像是否滿足預定圖像質量條件，所述預定圖像質量條件包括但不限於圖像亮度、與圖像清晰度等，並且可以由本領域技術人員根據需要來定製。在步驟S540的判斷結果為「是」時，該方法前進到步驟S550。接下來，在步驟S550，快速地將第一 X射線過濾器切換至第二 X射線過濾器。然後，在步驟S560，仍以所設置的曝光參數從X射線源發射X射線。在步驟S565，利用第二 X射線過濾器對從X射線源發射的X射線進行過濾。在步驟S570，利用透過第二X射線過濾器的X射線照射被拍攝對象。在步驟S575，利用數字X射線探測器對透過被拍攝對象的X射線進行成像，以形成第二 X射線圖像。[0085]作為示例，形成所述第一 X射線圖像的X射線的平均光子能量小於所述第二 X射線圖像的X射線的平均光子能量，因此，第一 X射線圖像為低能X射線圖像，而第二 X射線圖像為高能X射線圖像。例如，具有圖4中的⑶的X射線譜的X射線可以作為形成第一X射線圖像的X射線，具有圖3中的(B)的X射線譜的X射線可以作為形成第二 X射線圖像的X射線。從圖3中的(B)和圖4中的(B)可以看出，形成第一 X射線圖像的X射線的平均光子能量(圖4 (B))低於形成第二 X射線圖像的X射線的平均光子能量(圖3 (B) )，S卩，第一 X射線圖像為低能X射線圖像，而第二 X射線圖像為高能X射線圖像。作為另一示例，具有圖4中的⑶的X射線譜的X射線可以作為形成第一 X射線圖像的X射線，具有圖7中的(B)的X射線譜的X射線可以作為形成第二 X射線圖像的X射線。從圖7中的⑶和圖4中的⑶可以看出，形成第一 X射線圖像的X射線的平均光子能量(圖4(B))低於形成第二 X射線圖像的X射線的平均光子能量(圖7(B))，S卩，第一X射線圖像為低能X射線圖像，而第二 X射線圖像為高能X射線圖像。作為又一示例，具有圖3中的(B)的X射線譜的X射線可以作為形成第一 X射線圖像的X射線，具有圖7中的(B)的X射線譜的X射線可以作為形成第二 X射線圖像的X射線。從圖3中的(B)和圖7中的(B)可以看出，形成第一 X射線圖像的X射線的平均光子能量(圖3(B))低於形成第二 X射線圖像的X射線的平均光子能量(圖7(B))，S卩，第一X射線圖像為低能X射線圖像，而第二 X射線圖像為高能X射線圖像。然後，在步驟S580，對所述第一 X射線圖像和第二 X射線圖像進行處理，生成結果圖像。作為示例，所述結果圖像為被拍攝對象的軟組織圖像和骨圖像中的至少一個。可以利用現有的圖像處理方法與設備來實現該圖像處理功能，根據本實用新型第二實施例的雙能X射線攝影方法不受所採用的具體圖像處理方法與設備的限制，在本實用新型的雙能X射線攝影方法的範圍內可以應用將來開發的其它圖像處理方法與設備。在步驟S540的判斷結果為「否」時，例如所述第一 X射線圖像的圖像亮度不夠，或者所述第一X射線圖像的圖像清晰度太低，該方法返回步驟S510，並根據對所述第一X射線圖像的圖像質量的分析結果來設置X射線源的曝光參數。此外，儘管在圖5中未示出，在步驟S575之後，還可以包括一個與步驟S540相似的步驟，用於判斷所述第二X射線圖像是否滿足預定圖像質量條件。所述預定圖像質量條件可以與用於第一 X射線圖像的預定圖像質量條件不同，可以包括但不限於圖像亮度、與圖像清晰度等，並且可以由本領域技術人員根據需要來定製。在該步驟的判斷結果為「是」時，該方法前進到步驟S580，進行圖像處理。而在該步驟的判斷結果為「否」時，例如所述第
二X射線圖像的圖像亮度不夠，或者所述第二 X射線圖像的圖像清晰度太低，該方法返回步驟S510，並根據對所述第二 X射線圖像的圖像質量的分析結果來設置X射線源的曝光參數。本領域技術人員應理解，在根據本實用新型第二實施例的雙能X射線攝影方法中，可以包括步驟S540以及與步驟S540相似的上述步驟之一或兩者。最後，根據本實用新型第二實施例的雙能X射線攝影方法在步驟S599結束。儘管上面按照先利用第一 X射線過濾器過濾X射線並生成作為低能X射線圖像的第一 X射線圖像、然後利用第二 X射線過濾器過濾X射線並生成作為高能X射線圖像的第
二X射線圖像的順序描述了根據本實用新型第二實施例的X射線攝影方法，然而本實用新型不限於此，可以反之先利用第二 X射線過濾器過濾X射線並生成作為高能X射線圖像的第二 X射線圖像、然後利用第一 X射線過濾器過濾X射線並生成作為低能X射線圖像的第一 X射線圖像。接下來，參考圖6來說明根據本實用新型第二實施例的雙能X射線攝影系統600。在圖6中，圖示了根據本實用新型第二實施例的雙能X射線攝影系統600，其包括X射線源610、雙能X射線攝影設備620、以及控制設備630。雙能X射線攝影設備620包括第一 X射線過濾器6210、第二 X射線過濾器6220、X射線過濾器切換器(未示出)、以及數字X射線探測器6230。從X射線源610發出的X射線照射到第一 X射線過濾器6210上，第一 X射線過濾器6210對從X射線源610發出的X射線進行過濾，吸收X射線中的一部分光子。例如，第
一X射線過濾器6210可以是由鋁(Al)、銅(Cu)、其它金屬、或多於兩種金屬的組合製成的過濾板。第一 X射線過濾器6210不限於是一片過濾板，而根據需要可以是多於一片過濾板
的層疊。替換地，從X射線源610發出的X射線照射到第二 X射線過濾器6220上，第二 X射線過濾器6220對從X射線源610發出的X射線進行過濾，吸收X射線中的一部分光子。例如，第二 X射線過濾器6220可以是由銅(Cu)、鑰(Sm)、鈰(Ce)、其它金屬、稀土材料、或上述材料的組合製成的過濾板。第二 X射線過濾器6220不限於是一片過濾板，而根據需要可以是多於一片過濾板的層疊。在圖7中圖示了 Imm厚度的鑰(Sm)板的X射線光子吸收的示意圖。如圖7所示，(A)示出了從X射線源發出的原始的X射線的譜，(B)示出了經過第二 X射線過濾器6220吸收後照射到數字X射線探測器6230上的X射線的譜，而(C)示出了被第二 X射線過濾器6220吸收的X射線的譜。在圖7中，橫軸表示X射線光子的能量，縱軸表示位於某一能量處的光子的數量。X射線過濾器切換器實現第一 X射線過濾器和第二 X射線過濾器之間的快速切換，以便在同一時刻僅將第一 X射線過濾器和第二 X射線過濾器之一投入到X射線的傳輸路徑中。作為示例，X射線過濾器切換器可以為轉輪，第一 X射線過濾器和第二 X射線過濾器沿著轉輪的切線方向交替地在該轉輪上排列，由此在轉輪旋轉時將第一 X射線過濾器和第二 X射線過濾器交替地投入到X射線的傳輸路徑中。本實用新型不限於此，本領域技術人員容易想到X射線過濾器切換器的其它實現方式，只要其快速地實現第一 X射線過濾器和第二 X射線過濾器的切換，將第一 X射線過濾器和第二 X射線過濾器交替地投入到X射線的傳輸路徑中即可。數字X射線探測器6230對透過被拍攝對象的X射線進行成像。具體地，在第一 X射線過濾器6210對X射線進行過濾時，數字X射線探測器6230提供第一 X射線圖像；而在第二 X射線過濾器6220對X射線進行過濾時，數字X射線探測器6230提供第二 X射線圖像。在利用第一 X射線過濾器6210對X射線進行過濾後形成所述第一 X射線圖像並且在利用第二 X射線過濾器6220對X射線進行過濾後形成所述第二 X射線圖像的情況下，形成所述第一 X射線圖像的X射線的平均光子能量小於所述第二 X射線圖像的X射線的平均光子能量，因此，第一 X射線圖像為低能X射線圖像，而第二 X射線圖像為高能X射線圖像。此外，根據本實用新型第二實施例的雙能X射線攝影設備600還可以包括圖像處理部件(未示出)，其用於對所述第一 X射線圖像和第二 X射線圖像進行處理，以生成結果圖像。該圖像處理部件可以作為根據本實用新型第二實施例的雙能X射線攝影設備的部件而存在，或者可以作為與雙能X射線攝影設備獨立/分離的設備而存在，例如，存在於圖中所示的控制設備630中。例如，圖像處理部件對所述第一 X射線圖像和第二 X射線圖像進行處理，以生成被拍攝對象(例如，人體)的軟組織圖像和骨圖像中的至少一個。如圖8所示，示出了利用所述第一 X射線圖像和第二 X射線圖像生成的被拍攝對象的胸腔的軟組織圖像和骨圖像。 優選地，根據本實用新型第二實施例的雙能X射線攝影設備620還可以包括第一X射線圖像分析部件(未示出)，其用於分析所述第一 X射線圖像是否滿足預定圖像質量條件，所述預定圖像質量條件包括但不限於圖像亮度、與圖像清晰度等。在所述第一 X射線圖像滿足預定圖像質量條件時，所述X射線過濾器切換器將第
一X射線過濾器快速切換至第二 X射線過濾器。然後，所述X射線源第二次發出X射線，第
二X射線過濾器對X射線進行過濾，以生成第二 X射線圖像。優選地，根據本實用新型第二實施例的雙能X射線攝影設備620還可以包括第二X射線圖像分析部件，其用於分析所述第二 X射線圖像是否滿足預定圖像質量條件，所述預定圖像質量條件包括但不限於圖像亮度、與圖像清晰度等，並且可以與用於第一 X射線圖像的預定圖像質量條件不同。所述預定圖像質量條件包括但不限於圖像亮度、與圖像清晰度等，並且可以由本領域技術人員根據需要來定製。應注意，根據本實用新型第二實施例的雙能X射線攝影設備可以包括第一 X射線圖像分析部件和第二 X射線圖像分析部件之一或兩者。在第一 X射線圖像和/或第二 X射線圖像滿足相應的預定圖像質量條件時，所述圖像處理部件2240對所述第一 X射線圖像和第二 X射線圖像進行處理，以生成結果圖像。作為示例，所述結果圖像為被拍攝對象的軟組織圖像和骨圖像中的至少一個。可以利用現有的圖像處理方法與設備來實現該圖像處理功能，根據本實用新型第二實施例的雙能X射線攝影方法不受所採用的具體圖像處理方法與設備的限制，在本實用新型的雙能X射線攝影方法的範圍內可以應用將來開發的其它圖像處理方法與設備。與圖像處理部件相類似地，第一和第二 X射線圖像分析部件可以作為根據本實用新型第二實施例的雙能X射線攝影設備的部件而存在，或者可以作為與雙能X射線攝影設備獨立/分離的設備而存在，例如，存在於圖6中所示的控制設備630中。根據本實用新型第二實施例的雙能X射線攝影方法和設備在保持X射線管的曝光管電壓和管電流不變的前提下，通過X射線過濾器切換器實現兩個不同的X射線過濾器之間的快速切換，從而利用兩個不同的X射線過濾器來獲取具有不同的X射線平均能量的雙能X射線圖像。此外，根據本實用新型第二實施例的雙能X射線攝影方法和設備通過在兩次X射線曝光時保持X射線管的曝光管電壓和管電流不變，可以有效地避免由於曝光管電壓和管電流的改變而引起的X射線管內的X射線焦點偏移，由此可以有效地避免由於此X射線焦點偏移而引起的高能X射線圖像和低能X射線圖像之間的虛影。另一方面，通過利用X射線過濾器切換器實現兩個不同的X射線過濾器之間的快速切換，也能夠有效地減少兩次X射線曝光之間的時間間隔。注意，通過快速X射線過濾器切換器在兩個不同X射線過濾器之間進行切換所造成的兩次X射線曝光之間的時間間隔大量小於通過改變X射線管的曝光管電壓和管電流所引起的兩次X射線曝光之間的時間間隔。因此，根據本實用新型第二實施例的雙能X射線攝影方法和設備也可以有效地避免由於被拍攝對象的運動而引起的虛影。儘管在上面已經參照附圖通過示例說明了根據本實用新型第一實施例和第二實施例的雙能X射線攝影方法和設備，但是應理解，所述實施例僅是示例性的，而非限制性的。本領域技術人員應當理解，在不偏離權利要求及其等價物中限定的本實用新型的範圍和精神的情況下，可以對這些示例性實施例做出各種形式和細節上的變化。例如，在本實用新型第一實施例和第二實施例中說明的第一 X射線過濾器和第二 X射線過濾器的組成僅僅是示例，在不偏離權利要求及其等價物中限定的本實用新型的範圍和精神的情況下，可以 容易地想到第一 X射線過濾器和第二 X射線過濾器的材料、厚度等。
權利要求1.一種雙能X射線攝影設備，包括 計算機X射線攝影板，用於對透過被拍攝對象而照射到其上的X射線進行成像； 第一 X射線過濾器，用於對透過所述計算機X射線攝影板的X射線進行過濾；以及 數字X射線探測器，用於對透過所述第一 X射線過濾器的X射線進行成像。
2.如權利要求I所述的雙能X射線攝影設備，還包括 計算機X射線攝影板讀取器，用於讀取所述計算機X射線攝影板的攝影圖像並將所述攝影圖像轉換為數字格式，從而提供第一 X射線圖像；以及所述數字X射線探測器提供第二 X射線圖像。
3.如權利要求2所述的雙能X射線攝影設備，其中 所述第一 X射線過濾器為金屬板，以及 所述第一 X射線圖像為低能X射線圖像，而所述第二 X射線圖像為高能X射線圖像，形成所述低能X射線圖像的光子的平均能量低於形成所述高能X射線圖像的光子的平均能量。
4.如權利要求I所述的雙能X射線攝影設備，還包括 第二 X射線過濾器，用於對從X射線光源發出的X射線進行過濾， 其中，所述第二X射線過濾器對其能量不足以穿過被拍攝對象的光子的吸收能力大於對X射線中的其餘光子的吸收能力， 利用透過所述第二 X射線過濾器的X射線對被拍攝對象進行X射線攝影。
5.一種雙能X射線攝影設備，包括 第一 X射線過濾器，用於對從X射線光源發出的X射線進行過濾； 第二 X射線過濾器，用於對從X射線光源發出的X射線進行過濾； X射線過濾器切換器，用於在所述第一 X射線過濾器和所述第二 X射線過濾器之間進行切換，以便僅利用其中之一來對從X射線光源發出的X射線進行過濾；以及 數字X射線探測器，用於對透過被拍攝對象的X射線進行成像，以提供X射線圖像，其中，在所述第一 X射線過濾器對從X射線光源發出的X射線進行過濾時，所述數字X射線探測器提供第一 X射線圖像， 而在所述第二 X射線過濾器對從X射線光源發出的X射線進行過濾時，所述數字X射線探測器提供第二 X射線圖像。
專利摘要本實用新型提供了一種雙能X射線攝影設備，包括計算機X射線攝影板，用於對透過被拍攝對象而照射到其上的X射線進行成像；第一X射線過濾器，用於對透過所述計算機X射線攝影板的X射線進行過濾；以及數字X射線探測器，用於對透過所述第一X射線過濾器的X射線進行成像。該設備利用單次X射線曝光可以獲得雙能X射線圖像，因此可以有效地避免由兩次X射線曝光所引起的虛影問題，例如，由於被拍攝對象的運動而引起的虛影、或者由於X曝光管的管電壓變化而引起的虛影。
文檔編號A61B6/00GK202699156SQ20112026528
公開日2013年1月30日 申請日期2011年7月25日 優先權日2011年7月25日
發明者趙建國 申請人:趙建國