用于實現(xiàn)螺旋計算機斷層攝影中的最優(yōu)snr的可調節(jié)蝴蝶結濾波器的制造方法
【技術領域】
[0001]本公開涉及計算機斷層攝影(CT)。更具體地，本公開涉及用于控制CT系統(tǒng)中的X射線束的空間強度分布的X射線濾波器。
【背景技術】
[0002]計算機斷層攝影(CT)系統(tǒng)典型地包括被準直的X射線源，以形成被引導通過待成像的對象(即患者)并且由X射線探測器陣列所接收的扇形束。X射線源、扇形束和探測器陣列被定向為位于笛卡爾坐標系的X-y平面(稱為“成像平面”)內。X射線源和探測器陣列可以在機架上一起在成像平面內圍繞被成像的對象并且因此圍繞笛卡爾坐標系的z軸旋轉。
[0003]在CT系統(tǒng)中，被稱為射束成形器的設備一般被用于使患者接收的X射線輻射劑量最小化。實現(xiàn)該目標的方式之一是將一塊蝴蝶結形狀的聚合物(稱為“光楔”(wedge))插入X射線束的路徑中。用作X射線衰減濾波器的光楔一般是合成聚合物，例如具有與水的以及由此人體的X射線吸收譜特性相近的X射線吸收譜特性的聚四氟乙烯(Teflon)。衰減濾波器旨在補償被成像的身體的厚度的變化。經(jīng)過被成像的身體的中心(通常為最厚的部分)的X射線由該濾波器最少地衰減，而經(jīng)過被成像的身體的邊緣(通常為最薄的部分)的X射線由該濾波器較多地衰減。該選擇性衰減的結果為，撞擊在探測器上的X射線具有類似的強度。因此衰減濾波器可以允許使用降低X射線強度的范圍的更靈敏的X射線探測器。
[0004]現(xiàn)今，放射學的問題是如何在不對關于患者運動的魯棒性和圖像質量進行折衷的情況下降低CT掃描期間的輻射劑量。因此，存在對發(fā)展用于對X射線束的入射強度進行調制的濾波器的增加的需要。

【發(fā)明內容】

[0005]根據(jù)本公開的方面，提出了一種濾波器組件。所述濾波器組件包括:第一濾波器元件，其用于使X射線束的至少部分衰減，所述第一濾波器元件被構建為用于使X射線衰減的具有大孔徑的背景光楔；以及第二濾波器元件，其用于使所述X射線束的至少部分衰減，所述第二濾波器元件被構建為創(chuàng)建脊形(ridge)。
[0006]根據(jù)本公開的方面，所述第二濾波器元件是旋轉的。所述第二濾波器元件的旋轉允許適于不同的螺旋節(jié)距值。
[0007]根據(jù)本公開的另一方面，所述第一濾波器元件保持固定，或者能夠被從射束完全移除以適于軸向掃描。
[0008]根據(jù)本公開的另一方面，所述第一濾波器元件和所述第二濾波器元件被定位在所述X射線源與探測器之間以重建對象，所述X射線束被投影到所述對象上。重建利用一個或多個重建算法而發(fā)生。
[0009]根據(jù)本公開的又一方面，所述第一濾波器元件和所述第二濾波器元件組合以形成基本上蝴蝶結形狀的濾波器。
[0010]根據(jù)本公開的另外的方面，所述第一濾波器元件和所述第二濾波器元件導致對被投影到對象上的所述X射線束的平均權重的分割。
[0011 ]根據(jù)本公開的方面，提出了一種濾波器組件。所述濾波器組件包括:具有第一形狀的第一濾波器層；以及具有第二形狀的第二濾波器層，所述第二形狀與所述第一形狀不同。所述第二濾波器層適于并被調節(jié)尺寸來旋轉，以容納多個不同的螺旋節(jié)距值。
[0012]根據(jù)本公開的又一方面，提出了一種用于在使用螺旋計算機斷層攝影(CT)系統(tǒng)時降低輻射曝光的方法。所述方法包括以下步驟:將第一濾波器元件和第二濾波器元件定位在患者與發(fā)射X射線束的X射線源之間；經(jīng)由所述第一濾波器元件使所述X射線束的部分衰減，所述第一濾波器元件是用于使X射線束衰減的具有大孔徑的背景光楔;并且經(jīng)由第二濾波器元件使所述X射線束的部分衰減，所述第二濾波器元件被配置為創(chuàng)建脊形。
[0013]根據(jù)在下文中給出的詳細說明，本公開的適用性的另外的范圍將變得顯而易見。然而，應當理解，當指示本公開的優(yōu)選實施例時，所述詳細說明和具體范例僅通過圖示被給出，這是因為本領域技術人員根據(jù)該詳細說明將意識到在本公開的精神和范圍內的各種改變和修改。
【附圖說明】
[0014]參考以下附圖可以更好地理解本公開的各方面。附圖中的部件不一定是按比例的，而是重點在于清楚地圖示本公開的原理。而且，在附圖中，同樣的附圖標記在全部若干視圖中指代對應部分。
[0015]在附圖中:
[0016]圖1圖示了根據(jù)本公開的被定位在焦斑與探測器之間的射束成形器；
[0017]圖2圖示了根據(jù)本公開的使用圓柱形探測器和螺旋系統(tǒng)軌跡的采集幾何結構；
[0018]圖3A圖示了用于螺旋CT掃描的經(jīng)濾波樣本的平均歸一化權重；
[0019]圖3B圖示了對相匹配的蝴蝶結濾波器的對應經(jīng)優(yōu)化的厚度調制；
[0020]圖4A-圖4B圖示了根據(jù)本公開的、對用于在兩個部分中的螺旋采集和重建的平均權重的分割;并且
[0021]圖5A-圖5B圖示了根據(jù)本公開的、兩層上所要求的蝴蝶結濾波器厚度。
[0022]附圖僅出于圖示的目的描繪了本公開的優(yōu)選實施例。本領域技術人員根據(jù)以下討論將容易地認識到:可以采用本文中說明的結構和方法的備選實施例，而不脫離本文中描述的本公開的原理。
【具體實施方式】
[0023]盡管將根據(jù)具體實施例來描述本公開，但是本領域技術人員將容易意識到，可以做出各種修改、重新布置和替代，而不脫離本公開的精神。本公開的范圍是由權利要求書限定的。
[0024]計算機斷層攝影(CT)是根據(jù)在不同角度處取得的投影圖像來創(chuàng)建二維剖面圖像的科學。CT采用被稱為重建的數(shù)學技術來實現(xiàn)這樣的任務。因此，CT是數(shù)學過程。CT圖像是分解三維結構并且將其以數(shù)學方式放回在一起并且將其作為二維圖像顯示在顯示屏上的結果。CT系統(tǒng)的目的是將身體的內部結構準確地再現(xiàn)為二維剖面圖像。采集對象的許多投影和對X射線束的濾波是CT圖像形成中的重要因素。盤旋/螺旋(spiral/helicaDCT的發(fā)展允許在患者在臺上并且移動通過機架孔徑的同時的連續(xù)掃描。機架是可移動的框架，其包括具有準直器、濾波器、探測器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和旋轉部件的X射線管。
[0025]本公開涉及具體是計算機斷層攝影(CT)掃描器的形式的X射線設備，其包括至少輻射源和射束濾波器。射束濾波器可以在相關聯(lián)的探測區(qū)域中建立具有對輻射源的譜的最小變化或甚至沒有變化的若干強度輪廓(profile)。為了實現(xiàn)前述目標，如以下參考圖1-圖5B所描述的，這里提出使用兩個分開且不同的濾波元件來形成蝴蝶結光楔。
[0026]現(xiàn)在將詳細參考本公開的實施例。盡管將描述本公開的特定實施例，但是應當理解，本公開的實施例并不旨在限于那些所描述的實施例。相反，對本公開的實施例的參考旨在涵蓋如可以被包括在如由權利要求書限定的本公開的實施例的精神和范圍內的備選方案、修改方案和等價方案。
[0027]參考圖1，根據(jù)本公開，呈現(xiàn)了具有射束成形器105的射束成形器配置100，所述射束成形器105被定位在焦斑或X射線源110與探測器120之間。
[0028]本公開的示范性實施例允許對X射線束的入射強度的調制，使得在重建期間所使用的加權適于測得的數(shù)據(jù)的統(tǒng)計顯著性，這引起經(jīng)改進的劑量效用。這是經(jīng)由圖1所示的射束成形器105來實現(xiàn)的。
[0029]X射線束從X射線源110行進到探測器120的路徑被稱為射線。在X射線束經(jīng)過被掃描的對象125之后，探測器120對射束強度進行采樣。探測器120讀取每條射線并測量