一种时间同步方式采集端口图像方法技术

一种时间同步方式采集端口图像方法，属于影像技术领域。测量光子从X射线源中的靶到探测器之间的飞行时间，通过设置数据获取电子学中的时间窗口，在接收原射光子信号的同时剔除散射光子信号，在硬件层级消除散射光子的干扰。本发明专利技术的优点是区别于目前现有的基于X射线装置的成像设备上消除散射光子信号的相关技术。创新的采用了测量光子通过不同路径后的飞行时间的方法，对信号光子与散射光子进行鉴别以达到消除散射信号的干扰。无需在原有设备上进行大规模改造，仅通过信号引出的方式将所需的信号引出至外部数据处理系统，成本较低，测量设备占用空间小。测量设备占用空间小。测量设备占用空间小。

【技术实现步骤摘要】
一种时间同步方式采集端口图像方法


[0001]本专利技术涉及一种时间同步方式采集端口图像方法，属于影像


技术介绍

[0002]影像技术是一种通过非侵入方式，清晰、准确、直观地定性或定量展示被检测物体内部结构、组成、材质等情况的技术。影像技术涉及医疗、工业等领域。以医疗领域为例，目前已发展出医用X线摄影设备、基于X 射线的计算机断层成像设备(Computer Tomography,CT)、利用核磁共振技术的磁共振成像设备(Magnetic Resonance Imaging，MRI)、利用超声波原理的超声成像设备、借由同位素协助的核子医学造影及正电子断层扫描(Positron Emission Tomography，PET)等多种类型的设备。
[0003]在基于X射线的影像设备中，主要包括两类，一类是基于X射线的摄影装置，主要可分为模拟X线摄影设备和数字X线摄影设备。前者主要是采用胶片的屏片式X线摄影设备，是第一代放射影像设备，后者主要是计算机X线摄影(CR)和数字X线摄影(DR)；第二类则是基于X射线的CT 技术。目前广泛使用的扇形束、锥形束CT设备均基于单能X射线成像原理，即利用物质对于单能X射线的吸收差异进行成像。为了改善CT图像对物质的区分能力，采用两组或多组能量或能谱的数据近年来也逐步进入人们的视野。通过特殊的重建方法获取比传统CT图像更丰富的物质信息。此外，近十年来发展的相位CT成像方法，通过利用X射线与物质作用时的相位变化信息进行成像，能够改善软组织成像的对比度。
[0004]上述设备的基本原理主要是由X射线源产生X射线，并由对X射线敏感的探测器阵列对光子进行收集，再经数据采集系统分析计算后形成图像。在使用X射线装置进行成像的过程中，到达探测器的X射线主要由两个部分组成，第一部分是由源产生的初级X射线；而另一部分则是由初级射线经过与物质发生康普顿散射等效应后产生的次级射线，也称之为散射线。由于散射线的角度与初级射线具有较大差别，极易给探测器带来干扰。因X射线装置通常采用面阵列式探测器，在进行大野成像时散射线对信号有贡献，但散射线不反映物质对射线的衰减，易导致图像分辨率和信噪比下降。因此，通过一定的方法，有效去除散射线信号贡献，是提升X射线装置图像质量的一种重要方法。
[0005]现有方法的局限性：
[0006]X射线成像装置最大的优势在于其快速成像，即利用较短的扫描时间减少了患者身体移动引起的图像不清晰以及由于患者内部器官运动引起的图像失真，并且提高了X射线源利用效率。但其主要缺点在于，由于产生X射线装置内部结构复杂，加之光子在穿行路径中与各类物质发生相互作用，导致散射的几率变大。检测板接收到大量散射后的光子信号，与噪声及对比度分辨率(Contrast Resolution)等相关的图像质量会受到较大影响，这种情况在大野情况下则更为显著。长期以来，国内外的研究人员针对X射线装置图像质量改善做出了很多研究，根据消除类型主要分为硬件和图像重建软件消除两个方面。
[0007]目前利用硬件消除散射主要有几种方法，分别是：散射栅 (Anti
‑
scatter Grid)、空气隙(Air
‑
grip)、准直孔(Collimator)、或者滤过器(Filter)、滤波板等，这些方法主要
通过在探测器接收端增加反散射装置的方法减少散射光子的影响。除此以外，通过改进平板探测器材料，在射线源上安装束流补偿滤波器等方法，也能够起到降低散射光子的数量的效果。
[0008]上述基于硬件技术的散射消除方法能够在一定程度上有效降低射线中的散射线，但是由于受制于机房中的操作空间，以及机架配重等问题，通过增加滤过器等硬件设备很难实现大面积使用，因此仍然无法适用于大野治疗。
[0009]软件方面，结合图像处理方法，通过计算机工具实现散射分布的估计并对采集到的图像进行散射修正。根据对图像处理阶段的不同可将基于软件技术的散射修正方法大致分为三种:
[0010]改进图像重建方式：
[0011]包括修正FDK锥形束重建算法、提高重建宽度方法、使用二维和三维滤波改进图像质量、使用正向投影重建减少金属伪影、对呼吸、器官运动的解剖形变进行四维重建等方法。
[0012]基于模型散射分布的评估方法：
[0013]此类方法包括使用多项式插值的散射评估算法、基于散射消除板 (Beam Stop Array,BSA)、以移动阻断(Moving Blocker
‑
based)为基础、建立散射数学模型等方法。
[0014]投影图像降噪与三维重建后处理方法：
[0015]此类方法包括对重建前图像进行基于多尺度奇异性检测、运用小波与数字重建滤波器结合的方法对采集图像进行全局去噪、自适应滤波算法去除高斯噪声和脉冲噪声、基于系数分类的图像去噪算法等。
[0016]除上述方法以外，将软硬件技术结合起来进行散射消除是近10年来研究热点。比如散射消除板方法、射束衰减网格方法、初级射线调制方法和频率调制与滤波方法等。不同的方法在散射消除方面有一定的效果,但这些方法在兼顾去噪和保留图像信息上还有待进一步研究。

技术实现思路

[0017]为了克服现有技术的不足,本专利技术提供一种时间同步方式采集端口图像方法。
[0018]一种时间同步方式采集端口图像方法，含有以下步骤：
[0019]测量光子从X射线源中的靶到探测器之间的飞行时间，通过设置数据获取电子学中的时间窗口，在接收原射光子信号的同时剔除散射光子信号，在硬件层级消除散射光子的干扰。
[0020]通过设置不同的飞行时间甄别阈来有效区分原射光子信号与散射光子信号，降低散射光子对图像信号收集的影响，从而在硬件上提高重建图像质量。
[0021]一种时间同步方式采集端口图像方法，包括起始信号获取步骤、转换步骤、信号获取与处理步骤；
[0022]起始信号获取步骤：提供光子起始定时信号，该信号代表光子的起始飞行时间，其中脉冲拾取信号的上升沿能够达到皮秒量级，光子起始信号将给用于为定时的电子学设备提供用于标定光子出射的起始定时信号，其定时方式可采用恒比定时或前沿定时，
[0023]转换步骤：对接收到的光子产生响应，当探测器产生的信号大于信号产生阈值的
情况下产生输出信号；放大成形电路负责将型号放大、成形、转换后进行输出，
[0024]信号获取与处理步骤：当X射线穿过探测器时，将产生与光子数成一定比例的光电流信号，光电流信号经过信号处理电路放大、成形后，送入对应的多道分析电路中，以获得一定束流脉冲周期内的光子信号强度，在获得光子强度信息的同时，光子具有的飞行时间信息也被记录，起始定时信号由X射线源给出，用于产生终止定时信号从探测器输出后，采用双阈触发机制进行触发，光子飞行的终止信号由探测器和与之相连的定时电路提供，探测器输出的信号经过符合系统后输出有效信号，符合系统接受双阈甄别器中输出的信号，将低阈甄别器中的信号做一定的延迟，延迟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种时间同步方式采集端口图像方法，其特征在于含有以下步骤：测量光子从X射线源中的靶到探测器之间的飞行时间，通过设置数据获取电子学中的时间窗口，在接收原射光子信号的同时剔除散射光子信号，在硬件层级消除散射光子的干扰。2.根据权利要求1所述的一种时间同步方式采集端口图像方法，其特征在于通过设置不同的飞行时间甄别阈来有效区分原射光子信号与散射光子信号，降低散射光子对图像信号收集的影响，从而在硬件上提高重建图像质量。3.根据权利要求1所述的一种时间同步方式采集端口图像方法，其特征在于原射光子信号到达探测器板时间用下式表达:t
p
＝TDD/c其中TDD是X射线靶至探测器某个成像单元的距离，c是光速；散射光子信号到达探测器板时间由下式表达：t
s
＝(TSD+SDD)/c其中TSD是是X射线靶至康普顿散射发生位置的距离，SDD是散射发生位置至探测器同一成像单元的距离，c是光速；由此产生的时间差为：Δt＝t
s
‑
t
p
通过分析时间差的大小，设置合适的飞行时间截断阈值，区分原射光子与散射光子。4.根据权利要求1所述的一种时间同步方式采集端口图像方法，其特征在于X射线源中产生的电子撞击靶材料后，通过轫致辐射产生光子，在靶处在产生光子的同时，提供光子飞行时间起始定时信号；光子经过一定的飞行距离之后，在用于探测光子的探测器上产生信号，信号包括探测到的真实光子信号和噪声信号；探测器输出的信号经过放大、成型电路之后，产生的信号进入数据获取电路，与此同时，光子的被探测器接收的时间也通过电子学线路被记录下来；通过分析被记录光子的飞行时间，能够设定一定阈值，并通过阈值鉴别原射光子与散射光子。5.根据权利要求1所述的一种时间同步方式采集端口图像方法，其特征在于对原射光子信号及散射光子信号进行选判，包含以下步骤：当从X射线源获得光子飞行时间起始定时信号后，用于判别原射光子与散射光子的符合电路将打开一定的定时窗宽，定时窗宽的确定根据原射光子在固定路径上的飞行时间确定，并根据实际需求进行调整，若探测器给出的光子飞行时间终止定时信号在定时窗宽范围内，则将其判定为原射光子，反之则定义为散射光子。6.一种时间同步方式采集端口图像方法，其特征在于包括起始信号获取步骤、...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴建荣，王宏凯，
申请(专利权)人：王宏凯，
类型：发明
国别省市：