双能谱真三维容积成像装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种双能谱真三维容积高能光子（能量范围１０－１４００ｋｅＶ）成像装置，其包括系统内部可移动的双能谱Ｘ射线光源或者γ－射线同位素光源和与其匹配的Ｘ射线平板探测器，所述光源和探测器活动连接在旋转支架上，两者之间留有容纳被检测体的空间，所述光源的移动轨迹可以是由两条平行圆弧线和分别连接这两条圆弧线两端的两条平行直线构成的闭合曲线，其发出的射线束为始终覆盖整个被检测体的锥束，朝向所述探测器的探测面，并在该探测面上形成将被检测体的投影。本实用新型专利技术可以获得被检测人员特殊部位软、硬组织的高分辨率的各向同性的真三维数据集，并通过计算机系统进行图像重建和图像处理，形成被检测部位的真三维容积成像，可用于人体的医学检测或者工业品内部结构的检测。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种主要用于对人体组织进行真三维容积成像的数字化医用诊疗装置。
技术介绍
在医学成像领域，X射线(含放射性同位素发射的γ-射线)成像装置占据着十分重要的地位，它是目前所有人体成像装置中使用最广泛、采集速度最快、空间分辨率最高的成像装置，也是每个医院必备的成像装置之一。现有的X射线成像装置分为X射线平面成像装置和断层三维成像装置两大类，其中断层三维成像(CT，computed tomography)是目前实现三维空间成像的最主要方法。这种CT技术采用的是多层螺旋数据采集和重建算法，在垂直于人体的方向(定义为Z方向)上形成了成像中的层厚概念，在层厚之内人体信息被取平均，丢失了在层厚范围内的组织结构细节，因此其在Z方向的分辨率远小于在X-Y平面的分辨率，微小病灶容易被漏掉。
技术实现思路
为克服现有技术的上述缺陷，本技术根据X射线成像理论，在现有CT技术的基础上，提供了一种双能谱真三维容积成像装置，这种装置可以获得被检测人员低密度和高密度两群组织的高分辨率的各向同性的真三维数据集，进而通过图像重建和图像处理技术，形成被检测部位的真三维容积成像。本技术实现上述目的的技术方案是一种双能谱真三维容积成像装置，包括在系统中可移动的双能谱X射线光源和与其匹配的X射线平板探测器，所述光源和探测器之间留有容纳被检测体的空间，所述光源的射线束方向朝向所述探测器的探测面。所述光源的射线束形式可以为锥束，该锥束在横向覆盖整个被检测体。所述光源的移动轨迹可以是等距螺旋线轨迹、一个圆周外加一条线段的轨迹、两个圆周垂直相交的轨迹、一个半圆加一条线段等等，只要保证对于被检测体上面的任何一点，都可以在轨迹上面的找到两点，使得连接着两点的线段经过被检测体内的点。本技术的工作原理是在计算机系统的控制下，光源在设定轨迹上移动，其光束在横向始终覆盖被检测体，探测器通过机械联动方式或在计算机系统控制下与所述光源联动，使其探测面始终朝向光源并接收光源发出的射线束，采集X射线束穿透被检测体后的投影强度，在移动过程中形成分辨率各向同性的真三维数据集，该数据集经过计算机系统处理，生成被检测体的真三维图像。所用双能谱光源发射的射线束具有高、低两个X射线能谱，其中低能谱X射线同被成像物质之间的作用机制主要是光电效应，其截面和被成像物质的平均原子系数的4次方成正比，主要用于对密度比较低的组织，例如血管、神经和肌肉等软组织成像，在以体素为单位的微小体积内，物质的平均原子系数的微小差别经过4次方放大之后，形成非常好的对比度和空间分辨率；高能谱的X射线同被成像物质之间的作用机制包括光电效应和康普敦散射，后者占有相当比例，康普敦散射的截面和被成像物质的平均原子系数的1次方成正比，对物质密度的分辨能力有所降低，但由于能量高，其穿透本领大大增加，能够对密度比较高的人体组织，例如骨骼、牙齿等硬组织(包括了骨密质和骨松质部分)形成非常好的对比度和空间分辨率。对探测器采集的不同能谱下的投影数据，经过计算机系统处理后，既可以形成针对低和高两类不同密度的组织形成的影像，也可以将这两个影像在同一个坐标系内整合成为一个整体的影像，恢复物体的本来面目。由于本技术采用了锥束光源，并采用光源和探测器同步移动的方式，利用探测器采集不同角度下X射线经过人体组织的投影值，形成了用于重建人体被检测部位的三维图像的数据集，形成的真三维图像在各方向均有相同的分辨率，避免了现有技术下Z方向细节数据丢失的缺陷，改善了对疾病的诊断效果，消除了由于成像技术本身的缺陷造成漏诊的可能性；由于本技术采用了高低两个能谱的X射线进行探测，对人体的软硬组织均有很好的成像效果，适应于人体各种组织的成像要求；由于本技术可以在计算机软件的支持下，不需要进行完整的360°扫描就可以获得所需的三维成像数据，并且还可以根据具体被探测的人体部位，在光源轨迹的设置上避开人体的X射线敏感部位，最大限度地减少了X射线照射给被检测人员带来的损害。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是本技术的工作原理示意图；图3是本技术光源一种移动轨迹的立体示意图；图4是本技术光源一种移动轨迹和照射范围的平面示意图。具体实施方式参见图1-图4，本技术提供的双能谱真三维容积成像装置包括系统内可移动的双能谱X射线光源1和与其匹配的X射线平板探测器7，所述光源和探测器之间留有可容纳被检测体8的空间，所述光源的射线束方向朝向所述探测器的探测面。所述光源的射线束形式优选锥束，该锥束覆盖整个被检测体，以形成被检测体在探测器的投影。所述光源可以采用现有技术下的X射线发光原理，配有高压发生器2和滤波准直系统，其发出的X射线束的能谱宽度和范围可以根据实际需要通过改变高压发生器的参数和滤光片的参数等加以调节，两个能谱能量的平均值以保持20keV左右的能量间隔为宜，例如能量间隔为20keV以上，低能谱的能量范围为20-60keV，高能谱的能量范围为80-1400keV，射线束的水平角和竖直角α应保证射线束在整个扫描过程中都能够覆盖整个被检测体(或检测区域)。参见图3和图4，所述光源的移动轨迹9优选由两条平行圆弧线和分别连接这两条圆弧线两端的两条平行直线构成的闭合曲线，该闭合曲线的各部分位于同一圆柱面上。在计算机软件的支持下，在不进行完整的360°扫描的情况下就可以获得三维成像所需的数据集，有利于减少剂量，有利于简化设备机构，还有利于避开对人体敏感部位的直接照射，减少X射线照射对人体的损害。所述光源的移动轨迹也可以采用其他任意适宜的形式，例如可以是等距螺旋线轨迹、一个圆周外加一条线段的轨迹、两个圆周垂直相交的轨迹、一个半圆加一条线段等等，只要保证对于被检测体上面的任何一点，都可以在轨迹上面找到两点，使得连接着该两点的线段经过被检测体上面的点，也就是说，所述光源的移动轨迹的限定条件是对于被检测体上面的任何一点，都可以在轨迹上面找到两点，使得连接着两点的线段经过被检测物体相应的点。所述光源和探测器可以安装在同一个旋转支架上，以便保持它们之间的相对方位，使光源发射的X射线束的方向始终正对平板探测器的探测面，同时还可以通过旋转支架的转动带动光源和探测器同步转动，光源和探测器之间的初始距离或平均距离可以根据本装置的用途(被检测体的状况)设定。在这种结构方式下，控制旋转支架的转动即可控制光源和探测器的转动，形成光源的圆弧形移动轨迹。因此，要使光源沿图3所示的轨迹移动，只要光源同旋转支架之间的连接方式采用光源可以沿着垂直于旋转平面的方向移动的活动连接方式即可。对于这种可以沿着垂直于旋转平面的方向移动的光源，可以采用两种方式使探测器有效地接收和探测光源发出的X射线一是使探测器的探测面足够大，在探测器不动的情况下就可以有效地接收光源在各个位置上的射线束(穿透被检测体后的投影)，二是探测器采用活动连接的方式连接旋转支架，使其能够跟光源一样做相应的沿着垂直于旋转平面的方向移动。作为一种改进方案，所述探测器和旋转支架之间可以采用可径向移动的活动连接方式连接。通过探测器的径向移动，可以随时调节探测器同被探测体(人体)表面之间的距离，使探测器在检测过程中始终靠近被检测体表面，以提高数据采集效率和系统灵敏度，同时可以减小平板探测器的尺寸，降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双能谱真三维容积成像装置，其特征在于包括系统内可移动的双能谱Ｘ射线光源或者γ－射线同位素光源，和与其匹配的Ｘ射线平板探测器，所述光源和探测器之间留有可容纳被检测体的空间，所述光源的射线束方向朝向所述探测器的探测面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：包尚联，贾鹏翔，
申请(专利权)人：北京海思威科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]