用于实现螺旋计算机断层摄影中的最优snr的可调节蝴蝶结滤波器的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及计算机断层摄影(CT)。更具体地，本公开涉及用于控制CT系统中的X射线束的空间强度分布的X射线滤波器。
【背景技术】
[0002]计算机断层摄影(CT)系统典型地包括被准直的X射线源，以形成被引导通过待成像的对象(即患者)并且由X射线探测器阵列所接收的扇形束。X射线源、扇形束和探测器阵列被定向为位于笛卡尔坐标系的X-y平面(称为“成像平面”)内。X射线源和探测器阵列可以在机架上一起在成像平面内围绕被成像的对象并且因此围绕笛卡尔坐标系的z轴旋转。
[0003]在CT系统中，被称为射束成形器的设备一般被用于使患者接收的X射线辐射剂量最小化。实现该目标的方式之一是将一块蝴蝶结形状的聚合物(称为“光楔”(wedge))插入X射线束的路径中。用作X射线衰减滤波器的光楔一般是合成聚合物，例如具有与水的以及由此人体的X射线吸收谱特性相近的X射线吸收谱特性的聚四氟乙烯(Teflon)。衰减滤波器旨在补偿被成像的身体的厚度的变化。经过被成像的身体的中心(通常为最厚的部分)的X射线由该滤波器最少地衰减，而经过被成像的身体的边缘(通常为最薄的部分)的X射线由该滤波器较多地衰减。该选择性衰减的结果为，撞击在探测器上的X射线具有类似的强度。因此衰减滤波器可以允许使用降低X射线强度的范围的更灵敏的X射线探测器。
[0004]现今，放射学的问题是如何在不对关于患者运动的鲁棒性和图像质量进行折衷的情况下降低CT扫描期间的辐射剂量。因此，存在对发展用于对X射线束的入射强度进行调制的滤波器的增加的需要。
【发明内容】
[0005]根据本公开的方面，提出了一种滤波器组件。所述滤波器组件包括:第一滤波器元件，其用于使X射线束的至少部分衰减，所述第一滤波器元件被构建为用于使X射线衰减的具有大孔径的背景光楔；以及第二滤波器元件，其用于使所述X射线束的至少部分衰减，所述第二滤波器元件被构建为创建脊形(ridge)。
[0006]根据本公开的方面，所述第二滤波器元件是旋转的。所述第二滤波器元件的旋转允许适于不同的螺旋节距值。
[0007]根据本公开的另一方面，所述第一滤波器元件保持固定，或者能够被从射束完全移除以适于轴向扫描。
[0008]根据本公开的另一方面，所述第一滤波器元件和所述第二滤波器元件被定位在所述X射线源与探测器之间以重建对象，所述X射线束被投影到所述对象上。重建利用一个或多个重建算法而发生。
[0009]根据本公开的又一方面，所述第一滤波器元件和所述第二滤波器元件组合以形成基本上蝴蝶结形状的滤波器。
[0010]根据本公开的另外的方面，所述第一滤波器元件和所述第二滤波器元件导致对被投影到对象上的所述X射线束的平均权重的分割。
[0011 ]根据本公开的方面，提出了一种滤波器组件。所述滤波器组件包括:具有第一形状的第一滤波器层；以及具有第二形状的第二滤波器层，所述第二形状与所述第一形状不同。所述第二滤波器层适于并被调节尺寸来旋转，以容纳多个不同的螺旋节距值。
[0012]根据本公开的又一方面，提出了一种用于在使用螺旋计算机断层摄影(CT)系统时降低辐射曝光的方法。所述方法包括以下步骤:将第一滤波器元件和第二滤波器元件定位在患者与发射X射线束的X射线源之间；经由所述第一滤波器元件使所述X射线束的部分衰减，所述第一滤波器元件是用于使X射线束衰减的具有大孔径的背景光楔;并且经由第二滤波器元件使所述X射线束的部分衰减，所述第二滤波器元件被配置为创建脊形。
[0013]根据在下文中给出的详细说明，本公开的适用性的另外的范围将变得显而易见。然而，应当理解，当指示本公开的优选实施例时，所述详细说明和具体范例仅通过图示被给出，这是因为本领域技术人员根据该详细说明将意识到在本公开的精神和范围内的各种改变和修改。
【附图说明】
[0014]参考以下附图可以更好地理解本公开的各方面。附图中的部件不一定是按比例的，而是重点在于清楚地图示本公开的原理。而且，在附图中，同样的附图标记在全部若干视图中指代对应部分。
[0015]在附图中:
[0016]图1图示了根据本公开的被定位在焦斑与探测器之间的射束成形器；
[0017]图2图示了根据本公开的使用圆柱形探测器和螺旋系统轨迹的采集几何结构；
[0018]图3A图示了用于螺旋CT扫描的经滤波样本的平均归一化权重；
[0019]图3B图示了对相匹配的蝴蝶结滤波器的对应经优化的厚度调制；
[0020]图4A-图4B图示了根据本公开的、对用于在两个部分中的螺旋采集和重建的平均权重的分割;并且
[0021]图5A-图5B图示了根据本公开的、两层上所要求的蝴蝶结滤波器厚度。
[0022]附图仅出于图示的目的描绘了本公开的优选实施例。本领域技术人员根据以下讨论将容易地认识到:可以采用本文中说明的结构和方法的备选实施例，而不脱离本文中描述的本公开的原理。
【具体实施方式】
[0023]尽管将根据具体实施例来描述本公开，但是本领域技术人员将容易意识到，可以做出各种修改、重新布置和替代，而不脱离本公开的精神。本公开的范围是由权利要求书限定的。
[0024]计算机断层摄影(CT)是根据在不同角度处取得的投影图像来创建二维剖面图像的科学。CT采用被称为重建的数学技术来实现这样的任务。因此，CT是数学过程。CT图像是分解三维结构并且将其以数学方式放回在一起并且将其作为二维图像显示在显示屏上的结果。CT系统的目的是将身体的内部结构准确地再现为二维剖面图像。采集对象的许多投影和对X射线束的滤波是CT图像形成中的重要因素。盘旋/螺旋(spiral/helicaDCT的发展允许在患者在台上并且移动通过机架孔径的同时的连续扫描。机架是可移动的框架，其包括具有准直器、滤波器、探测器、数据采集系统和旋转部件的X射线管。
[0025]本公开涉及具体是计算机断层摄影(CT)扫描器的形式的X射线设备，其包括至少辐射源和射束滤波器。射束滤波器可以在相关联的探测区域中建立具有对辐射源的谱的最小变化或甚至没有变化的若干强度轮廓(profile)。为了实现前述目标，如以下参考图1-图5B所描述的，这里提出使用两个分开且不同的滤波元件来形成蝴蝶结光楔。
[0026]现在将详细参考本公开的实施例。尽管将描述本公开的特定实施例，但是应当理解，本公开的实施例并不旨在限于那些所描述的实施例。相反，对本公开的实施例的参考旨在涵盖如可以被包括在如由权利要求书限定的本公开的实施例的精神和范围内的备选方案、修改方案和等价方案。
[0027]参考图1，根据本公开，呈现了具有射束成形器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射线源110与探测器120之间。
[0028]本公开的示范性实施例允许对X射线束的入射强度的调制，使得在重建期间所使用的加权适于测得的数据的统计显著性，这引起经改进的剂量效用。这是经由图1所示的射束成形器105来实现的。
[0029]X射线束从X射线源110行进到探测器120的路径被称为射线。在X射线束经过被扫描的对象125之后，探测器120对射束强度进行采样。探测器120读取每条射线并测量