一种CT成像系统及CT成像方法技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种CT成像系统及CT成像方法。该系统包括：X射线源、转台、能量分辨型光子计数型X射线探测器和处理器，其中，所述转台，用于承载成像目标，并携带所述成像目标以转台转轴为旋转中心进行旋转；所述X射线源，用于向所述成像目标发射X射线；所述能量分辨型光子计数型X射线探测器，与所述处理器电连接，用于采集所述X射线经过所述成像目标，在至少两个能量区间的投影数据，将所述投影数据发送至所述处理器；所述处理器，用于对接收的所述至少两个能量区间的投影数据进行处理，生成所述成像目标的CT图像。本发明专利技术实施例的技术方案实现了提高CT图像的对比度，降低辐射风险。

A CT Imaging System and Method

【技术实现步骤摘要】
一种CT成像系统及CT成像方法
本专利技术实施例涉及生物医学成像技术，尤其涉及一种CT成像系统及CT成像方法。
技术介绍
医学CT可以在活体的情况下观察对象各个器官组织的情况，它根据人体不同组织对X线的吸收与透过率的不同进行图像，发现体内的细小病变，是临床上广泛使用的一种医学成像设备。在常规X射线CT成像中，X射线源产生的是连续能谱的多能X射线，探测器将不同能量的X射线光子整体接收，反应X射线平均衰减特性。这样不仅造成X射线衰减信息的损失，而且不利于区分成像物体组织成分，对重建后的CT图像，尤其是软组织对比区分不明显，影响成像质量。同时在小动物活体成像中为提高成像区域对比度往往需要在造影前和造影后进行两次成像操作，导致辐射风险加大，增加图像配准难度。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种CT成像系统及CT成像方法，以实现提高CT图像的对比度。第一方面，本专利技术实施例提供了一种CT成像系统，该系统包括：包括X射线源、转台、能量分辨型光子计数型X射线探测器和处理器，其中，所述转台，用于承载成像目标，并携带所述成像目标以转台转轴为旋转中心进行旋转，其中，所述成像目标被注射预设造影剂；所述X射线源，用于向所述成像目标发射X射线；所述能量分辨型光子计数型X射线探测器，与所述处理器电连接，用于采集所述X射线经过所述成像目标，在至少两个能量区间的投影数据，将所述投影数据发送至所述处理器，其中，所述至少两个能量区间根据所述预设造影剂对应的K-edge能量确定；所述处理器，用于对接收的所述至少两个能量区间的投影数据进行处理，重建所述成像目标的CT图像。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种CT成像方法，该方法包括：根据所述成像目标注射的预设造影剂对应的K-edge能量确定能量分辨型光子计数型X射线探测器的两个能量阈值窗口；控制所述能量分辨型光子计数型X射线探测器采集所述成像目标在所述两个能量阈值窗口的投影数据；根据所述成像目标在所述两个能量阈值窗口的投影数据进行处理，重建所述成像目标的CT图像。本专利技术实施例的技术方案提供的CT成像系统，通过转台承载成像目标，并携带所述成像目标以转台转轴为旋转中心进行旋转，其中，所述成像目标被注射预设造影剂。将能量分辨型光子计数型X射线探测器采集X射线经过所述成像目标，在至少两个能量区间的投影数据，将所述投影数据发送至所述处理器，其中，所述至少两个能量区间根据所述预设造影剂对应的K-edge能量确定。处理器对接收的所述至少两个能量区间的投影数据进行处理，重建所述成像目标的CT图像。本专利技术实施例提供的技术方案解决了常规X射线CT成像中容易造成X射线衰减信息的损失，而且不利于区分成像物体组织成分，对重建后的CT图像尤其是软组织对比区分不明显，成像对比度低的缺点。同时本专利技术采用一次X射线曝光成像同时采集两个能量阈值窗口的投影数据，避免在小动物活体成像中为提高成像区域对比度在造影前和造影后进行两次成像操作，导致辐射风险加大，增加图像配准难度的问题。附图说明图1a是本专利技术实施例一中提供的一种CT成像系统的结构示意图；图1b是本专利技术实施例一中提供的一种CT成像系统示意图；图1c是本专利技术实施例一中提供的一种碘溶液K-edge衰减特性曲线示意图；图1d是本专利技术实施例一中提供的一种螺旋CT成像系统示意图；图2是本专利技术实施例二中提供的一种CT成像方法的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。实施例一图1a是本专利技术实施例一所提供的CT成像系统的结构示意图，本实施例所提供的CT成像系统可用于通过能量分辨型光子计数型X射线探测器进行成像，尤其适用于对小动物通过能量分辨型光子计数型X射线探测器进行成像。如图1a所示，该CT成像系统包括：包括X射线源110、转台120、能量分辨型光子计数型X射线探测器130和处理器140。其中，转台120，用于承载成像目标，并携带成像目标以转台转轴为旋转中心进行旋转，其中，成像目标被注射预设造影剂；X射线源110，用于向成像目标发射X射线；能量分辨型光子计数型X射线探测器130，与处理器140电连接，用于采集X射线经过成像目标，在至少两个能量区间的投影数据，将投影数据发送至处理器，其中，至少两个能量区间根据预设造影剂对应的K-edge能量确定；处理器140，用于对接收的至少两个能量区间的投影数据进行处理，重建成像目标的CT图像。其中，成像目标可以是小动物，包括但不限于小白鼠、小白兔等。转台可可搭载上述成像目标，转台通过旋转控制成像目标进行旋转，以实现对成像目标进行多角度的投影图像采集。如果成像目标为活体小动物，成像期间需对成像目标进行麻醉并有效固定，防止扫描过程中成像目标移动造成运动伪影。X射线源可以是常见的X射线源。可选的，所述X射线源为微焦斑X射线源。这样设置的好处在于，微焦斑X射线源焦点小，成像分辨率高，适用于对体积较小的小动物进行成像。其中，能量分辨型光子计数型X射线探测器130可进行X射线能量分辨，而且能够测量落在某个能量区间内的光子数。在本实施例中的能量分辨型光子计数型X射线探测器可分辨至少两个能量区间的X射线光子，通过能量分辨型光子计数型X射线探测器可同时采集到至少两个能量区间的光子数。在本实施例中，对成像目标的待检测部位注射预设造影剂，X射线源110向成像目标发射X射线，能量分辨型光子计数型X射线探测器130采集X射线经过成像目标后的X射线光子。其中，预设造影剂可以采用已知K-edge特性的造影剂，例如可采用碘溶液或硫酸钡溶液等。K-edge是一个物理现象，也叫K吸收边缘。随着X射线能量的增加，X射线对物质的衰减系数逐渐减小，但某些物质对特定能量下的X射线光子吸收特别大，导致X射线光子衰减系数的突然增加，这种随着能量的增加，X射线衰减系数陡然增加的现象，称为K-edge。从量子物理学角度讲，物质原子内部离原子核最近电子层(K电子层)中的自由电子，容易与特定能量下X射线光子发生相互作用(光电吸收)，导致这种物质对该能量下X射线光子吸收性特别大。不同元素其原子结构不同，因此相应的K-edge特性也不同。K-edge特性表现为在某个特定能量下，X射线衰减系数发生跳变。示例性的，参见图1c，图1c为本专利技术实施例一提供的碘溶液的X射线光子能量的衰减曲线。由图1c可知，在X射线衰减系数在衰减过程中发生突变，发生突变能量的前后的X射线衰减系数存在较大差异。本实施例中的能量分辨型光子计数型X射线探测器130同时采集两个或两个以上能量区间投影数据，在本实施例中，根据预设造本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CT成像系统，其特征在于，包括X射线源、转台、能量分辨型光子计数型X射线探测器和处理器，其中，所述转台，用于承载成像目标，并携带所述成像目标以转台转轴为旋转中心进行旋转，其中，所述成像目标被注射预设造影剂；所述X射线源，用于向所述成像目标发射X射线；所述能量分辨型光子计数型X射线探测器，与所述处理器电连接，用于采集所述X射线经过所述成像目标，在至少两个能量区间的投影数据，将所述投影数据发送至所述处理器，其中，所述至少两个能量区间根据所述预设造影剂对应的K‑edge能量确定；所述处理器，用于对接收的所述至少两个能量区间的投影数据进行处理，生成所述成像目标的CT图像。

【技术特征摘要】
1.一种CT成像系统，其特征在于，包括X射线源、转台、能量分辨型光子计数型X射线探测器和处理器，其中，所述转台，用于承载成像目标，并携带所述成像目标以转台转轴为旋转中心进行旋转，其中，所述成像目标被注射预设造影剂；所述X射线源，用于向所述成像目标发射X射线；所述能量分辨型光子计数型X射线探测器，与所述处理器电连接，用于采集所述X射线经过所述成像目标，在至少两个能量区间的投影数据，将所述投影数据发送至所述处理器，其中，所述至少两个能量区间根据所述预设造影剂对应的K-edge能量确定；所述处理器，用于对接收的所述至少两个能量区间的投影数据进行处理，生成所述成像目标的CT图像。2.根据权利要求1所述的CT成像系统，其特征在于，所述CT成像系统还包括控制器，所述控制器与所述能量分辨型光子计数型X射线探测器电连接，用于根据所述预设造影剂对应的K-edge能量确定所述能量分辨型光子计数型X射线探测器的至少两个能量阈值窗口。3.根据权利要求2所述的CT成像系统，其特征在于，所述控制器用于：确定所述预设造影剂的K-edge衰减跳变的临界能量值；根据所述临界能量值确定两个能量阈值窗口，其中，所述两个能量阈值窗口分别设置在所述临界能量值的前后。4.根据权利要求2所述的CT成像系统，其特征在于，所述控制器与所述X射线源电连接，用于根据所述预设造影剂对应的K-edge能量确定所述X射线源的曝光参数中的管电压，其中，所述管电压对应的最高X射线光子能量大于所述预设造影剂的K-edge衰减跳变的临界能量值。5.根据权利要求2所述的CT成像系统，其特征在于，所述控制器与所述转台电连接，用于控制所述转台的旋转，以及控制所述能量分辨型光子计数型X射线探测器在所述转台的预设旋转角度进行投影数据的采集，以使所述能量分辨型光子计数型X射线探测器采集投影数据角度大于180度。6.根据权利要求2所述的CT成像系统，其特征在于，所述控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛永帅，梁栋，石伟，张其阳，刘新，郑海荣，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44