基于层间无金属滤波片的双层平板探测器X射线及CT成像性能评估

目的双层平板探测器在单次X射线曝光下即可获得高低能投影时空匹配俱佳的能谱数据,应用前景广阔。本文针对一款层间无金属滤波片、等晶体厚度(550μm CsI)的双层平板探测器,在桌面CT平台上测量和评估了其X射线及CT成像性能。方法首先,基于CATPHAN标准模型和平场扫描,测量了该双层平板探测器的空间分辨率和噪声功率谱;其次,通过对KYOTO拟人胸腔模型的X射线摄影,分析了其双能透视成像性能;最后,使用窄束准直X射线对GAMMEX多能模体做计算机断层成像(Computed Tomography,CT)扫描,经过投影域基材料物质分解和CT图像重建,评估了其双能CT能谱成像潜力。结果在2×2像素合并模式(0.3×0.3 mm^(2))下,双层平板探测器顶层所得CT图像的空间分辨率可达21 lp/cm,底层可达17 lp/cm;二维透视成像实验研究表明,散射校正后的双层平板探测器高低能数据经过加权运算,可较好地实现骨头和软组织的有效分离;三维断层成像实验研究表明,双层平板探测器能谱成像有望获得准确的物质成分信息(窄束准直下,基材料分解平均误差在10%以内)。结论本文完成了基于一款新型双层平板探测器的X射线及CT成像性能的初步分析与评估,结果表明层间无金属滤波片、等晶体厚度的双层设计有望实现高质量双能能谱成像。

多层平板探测的X射线多能成像方法

提出一种使用多层平板探测器获取X射线多能图像的成像方法。分别给出单层、多层平板探测器结构,并介绍多层平板探测成像系统工作原理。阐明X射线成像原理,并通过仿真探究单能射线切换下的双能成像、双能减影原理。进一步分析不同kVp,滤过下X射线源的频谱变化,在kVp切换成像试验中多次曝光采集胸部体模低、中、高三能图像,发现胸模多能图像中肋骨、肺部区域存在差异,且对多能图像双能减影可实现骨骼增强、抑制。类似地仿真探究单次曝光下双能射线在双层平板中双能成像、减影原理。给出射线源在不同滤过下的能谱变化,在多层平板成像试验单次曝光中分别使第一层、第三层平板采集胸部体模低、高能图像。发现多层平板采集的低、高能图像中肋骨、肺部区域亦存在差异,对其双能减影亦可实现骨骼增强、抑制。试验表明使用多层平板探测可实现X射线多能成像。

双层平板探测的双能成像检测系统

本文提出一种使用双层平板探测器单次曝光获取X射线双能图像,并实现双能减影的成像检测方法。介绍了单层平板、双层平板探测器结构以及双层平板探测成像系统工作原理。仿真分析不同、相同管电压在不同滤过下X射线的能谱变化,进一步通过试验分别探究使用kVp切换,双层平板方案时胸部体模双能成像特性。研究发现kVp切换、双层平板方案采集的双能图像皆可表征人体软组织、骨骼对低能、高能射线的衰减差异,双能平板方案较kVp切换还具有无运动伪影,剂量较低的优势。提出了一种适用于双层平板的双能图像配准方案,配准后的低、高能图像经双能减影后得到骨骼增强、骨骼抑制图像。试验结果表明双层平板获取的双能减影图像可提升医生诊断时的视觉效果,减影图像对比度优于kVp切换方案。