X射线成像设备和X射线图像的建模方法、装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种X射线成像设备的建模方法、X射线图像的建模方法及X射线成像设备的建模装置。一种X射线成像设备的建模方法，所述X射线成像设备包括用于发出X射线的X射线源以及用于将穿透扫描对象的X射线转换为X射线图像的探测器；所述建模方法包括：获取所述X射线源发出的X射线的最优能谱；获取所述探测器的最优转换函数；以及根据所述最优能谱对所述X射线源进行建模，并根据所述最优转换函数对所述探测器进行建模，以得到所述X射线成像设备的模型。上述建模方法，减少了利用蒙卡软件模拟的部分，使得提高建模效率。

【技术实现步骤摘要】
X射线成像设备和X射线图像的建模方法、装置
本专利技术涉及医学影像
，特别是涉及一种X射线成像设备的建模方法、X射线图像的建模方法及X射线成像设备的建模装置。
技术介绍
目前，在需要计算和分析X射线成像设备产生的X射线剂量分布以及图像时需要对X射线成像设备进行建模。传统的做法是使用蒙卡软件模拟X射线成像设备。但是，使用蒙卡软件模拟X射线成像设备的效率很低。例如，在X射线成像设备为乳腺机时，乳腺机有范围为20KV～40KV之间的21档电压选项和两种滤过(铑滤过和银滤过)，所以理论上乳腺机可能会产生42种能谱。若想要计算和分析乳腺机产生的剂量分布以及产生的图像，需要建模乳腺机。传统的做法是使用蒙卡软件模拟乳腺机整个设备，在固定电压和滤过前提下，如果模拟出的图像与实测图像一致，则可认为当前对乳腺机的模拟方案是正确的。而实际上，由于乳腺机的电压较低，根据实验，16台四核电脑采用蒙卡软件模拟乳腺机并行两天三夜生成的X射线图像精度也只是勉强可用，效率较低。
技术实现思路
针对上述技术问题，本申请实施例提供了一种X射线成像设备的建模方法、X射线图像的建模方法及X射线成像设备的建模装置。一种X射线成像设备的建模方法，所述X射线成像设备包括用于发出X射线的X射线源以及用于将穿透扫描对象的X射线转换为X射线图像的探测器；所述建模方法包括：获取所述X射线源发出的X射线的最优能谱；获取所述探测器的最优转换函数；以及根据所述最优能谱对所述X射线源进行建模，并根据所述最优转换函数对所述探测器进行建模，以得到所述X射线成像设备的模型。在其中一个实施例中，所述获取所述X射线源发出的X射线的最优能谱和获取所述探测器对所述X射线的最优转换函数，包括：获取初始能谱和第一初始转换矩阵；获取单能剂量核；基于所述初始能谱，将多个不同的单能剂量核拼成多能剂量核；获取所述多能剂量核的X射线在所述扫描对象内的剂量分布；根据所述第一初始转换矩阵和所述剂量分布，得到所述扫描对象的X射线图像；以及获取实测图像，并找到与所述实测图像最接近的所述X射线图像，以在多个所述初始能谱中确定所述最优能谱和在多个所述第一初始转换矩阵中确定最优转换矩阵；其中，所述最优转换函数表示所述探测器将所述剂量分布转换为所述X射线图像的转换关系，所述最优转换矩阵为所述最优转换函数中的系数。在其中一个实施例中，所述获取初始能谱和第一初始转换矩阵，包括：根据所述X射线成像设备的性能参数，配置所述初始能谱和所述第一初始转换矩阵。在其中一个实施例中，所述获取所述多能剂量核的X射线在所述扫描对象内的剂量分布，包括：根据所述X射线成像设备的性能参数，配置通量矩阵；获取光子通量分布初值，并根据所述光子通量分布初值，得到所述多能剂量核的X射线的光子通量分布；所述光子通量分布初值为各所述单能剂量核的X射线的光子通量分布；根据衰减规律、所述通量矩阵以及所述多能剂量核的X射线的光子通量分布，得到穿透所述扫描对象衰减后的光子通量分布；以及对所述衰减后的光子通量分布和所述多能剂量核进行卷积，以得到所述剂量分布。在其中一个实施例中，所述获取所述X射线源发出的X射线的最优能谱和获取所述探测器对所述X射线的最优转换函数，包括：获取初始能谱和初始转换函数；获取单能剂量核；基于所述初始能谱，将多个不同的单能剂量核拼成多能剂量核；获取所述多能剂量核的X射线在穿透所述扫描对象衰减后的通量分布；根据所述初始转换函数和所述衰减后的通量分布，得到所述扫描对象的X射线图像；获取实测图像，并找到与所述实测图像最接近的所述X射线图像，以在多个所述初始能谱中确定所述最优能谱和在多个所述初始转换函数中确定所述最优转换函数；其中，所述最优转换函数表示所述探测器将穿透所述扫描对象衰减后的多能剂量核的X射线转换为X射线图像的转换关系。在其中一个实施例中，所述获取初始转换函数，包括：根据所述探测器的图纸得到所述探测器对每个单能光子的转换函数初值；获取穿透所述扫描对象的衰减X射线能谱；以及基于所述衰减X射线能谱，将多个所述单能光子拼接成所述多能剂量核的X射线，并根据所述转换函数初值，得到所述初始转换函数。在其中一个实施例中，所述获取所述探测器对所述X射线的最优转换函数，包括：分别获取每个厚度的所述扫描对象的第二初始转换矩阵；根据所述最优能谱对所述X射线源进行建模，并根据所述第二初始转换矩阵对所述探测器进行建模，以得到所述扫描对象的X射线图像；获取实测图像，并找到与所述实测图像最接近的所述X射线图像，以在所述第二初始转换矩阵中确定各不同厚度的所述扫描对象对应的最优转换矩阵；其中，所述最优转换函数表示所述探测器将所述X射线源发出的X射线转换为所述扫描对象的X射线图像的转换关系，所述最优转换矩阵为所述最优转换函数中的系数。在其中一个实施例中，所述获取所述X射线源发出的X射线的最优能谱，包括：利用蒙特卡罗算法模拟所述X射线源，以获取所述最优能谱；或者，利用所述X射线成像设备的所述X射线源进行试验，以获取所述最优能谱。一种X射线图像的建模方法，包括：利用如上任一所述的X射线成像设备的建模方法，得到X射线成像设备的模型；以及利用所述X射线成像设备的模型，得到所述扫描对象的X射线图像。一种X射线成像设备的建模装置，所述X射线成像设备包括用于发出X射线的X射线源以及用于将穿透扫描对象的X射线转换为X射线图像的探测器；所述建模装置包括：能谱获取模块，用于获取所述X射线源发出的X射线的最优能谱；转换函数获取模块，用于获取所述探测器对所述X射线的最优转换函数；以及建模模块，用于根据所述最优能谱对所述X射线源进行建模，并根据所述最优转换函数对所述探测器进行建模，以得到所述X射线成像设备的模型。上述X射线成像设备的建模方法、X射线图像的建模方法及X射线成像设备的建模装置，根据获取的X射线源发出的X射线的最优能谱对X射线源进行建模，并根据获取的探测器对X射线的最优转换函数对探测器进行建模，从而得到X射线成像设备的模型，根据该X射线成像设备的模型可以获得更加接近实测图像的X射线图像，从而有利于对X射线成像设备进行分析。并且，上述建模方法采用最优转换函数表示对X射线和图像灰度的转换关系，以替代传统的蒙特软件模拟方法中的对探测器的模拟部分，减少了利用蒙卡软件模拟的部分，使得提高建模效率。附图说明图1为一实施例中的X射线成像设备的建模方法流程图。图2为一具体实施例中的X射线成像设备的建模方法流程图。图3为一实施例中获取多能剂量核的X射线在扫描对象内的剂量分布的具体步骤流程图。图4为一实施例中的多能剂量核的X射线的光子通量分布的函数图像。图5a为一实施例中第一初始转换矩阵的示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种X射线成像设备的建模方法，所述X射线成像设备包括用于发出X射线的X射线源以及用于将穿透扫描对象的X射线转换为X射线图像的探测器；其特征在于，所述建模方法包括：/n获取所述X射线源发出的X射线的最优能谱；/n获取所述探测器的最优转换函数；以及/n根据所述最优能谱对所述X射线源进行建模，并根据所述最优转换函数对所述探测器进行建模，以得到所述X射线成像设备的模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种X射线成像设备的建模方法，所述X射线成像设备包括用于发出X射线的X射线源以及用于将穿透扫描对象的X射线转换为X射线图像的探测器；其特征在于，所述建模方法包括：
获取所述X射线源发出的X射线的最优能谱；
获取所述探测器的最优转换函数；以及
根据所述最优能谱对所述X射线源进行建模，并根据所述最优转换函数对所述探测器进行建模，以得到所述X射线成像设备的模型。


2.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于，所述获取所述X射线源发出的X射线的最优能谱和获取所述探测器对所述X射线的最优转换函数，包括：
获取初始能谱和第一初始转换矩阵；
获取单能剂量核；
基于所述初始能谱，将多个不同的单能剂量核拼接成多能剂量核；
获取所述多能剂量核的X射线在所述扫描对象内的剂量分布；
根据所述第一初始转换矩阵和所述剂量分布，得到所述扫描对象的X射线图像；以及
获取实测图像，并找到与所述实测图像最接近的所述X射线图像，以在多个所述初始能谱中确定所述最优能谱和在多个所述第一初始转换矩阵中确定最优转换矩阵；
其中，所述最优转换函数表示所述探测器将所述剂量分布转换为所述X射线图像的转换关系，所述最优转换矩阵为所述最优转换函数中的系数。


3.根据权利要求2所述的建模方法，其特征在于，所述获取初始能谱和第一初始转换矩阵，包括：
根据所述X射线成像设备的性能参数，配置所述初始能谱和所述第一初始转换矩阵。


4.根据权利要求2或3所述的建模方法，其特征在于，所述获取所述多能剂量核的X射线在所述扫描对象内的剂量分布，包括：
根据所述X射线成像设备的性能参数，配置通量矩阵；
获取光子通量分布初值，并根据所述光子通量分布初值，得到所述多能剂量核的X射线的光子通量分布；所述光子通量分布初值为各所述单能剂量核的X射线的光子通量分布；
根据衰减规律、所述通量矩阵以及所述多能剂量核的X射线的光子通量分布，得到穿透所述扫描对象衰减后的光子通量分布；以及
对所述衰减后的光子通量分布和所述多能剂量核进行卷积，以得到所述剂量分布。


5.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于，所述获取所述X射线源发出的X射线的最优能谱和获取所述探测器对所述X射线的最优转换函数，包括：
获取初始能谱和初始转换函数；
获取单能剂量核；
基于所述初始能谱，将多个不同的单能剂量核拼接成多能剂量核；
获取所述多能剂量核的X射线在穿透所述扫描对象衰减后的光子通量分布；
根据所述初始转换函数和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚鹏，袁洲，张文日，
申请(专利权)人：上海联影医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31