[发明专利]基于直线扫描轨迹的双能CT成像系统及方法

说明书

本发明属于CT成像技术领域，特别涉及一种基于直线扫描轨迹的双能CT成像系统及方法，该方法包含：对待扫描物体进行直线轨迹CT扫描，通过低能投影数据获取路径获得低能投影数据，通过高能投影数据获取路径获得高能投影数据，两段路径长度相等，待扫描物体在射线发生单元和数据探测单元之间沿着一个方向水平直线运动；利用直线轨迹CT重建算法分别对低能投影数据和高能投影数据进行图像重建，获得双能CT重建图像。本发明通过在射线发生单元和数据探测单元之间放置滤波片，获得物体在直线轨迹条件下的高、低能投影信息，实现直线轨迹X射线双能CT成像，结构简单，无需额外增加射线源和探测器，大幅降低双能CT成像系统的制造成本，具有很强的应用前景。

技术领域

本发明属于CT成像技术领域，特别涉及一种基于直线扫描轨迹的双能CT成像系统及方法。

背景技术

X射线计算机断层成像（Computed Tomography，CT）是一种由物体的X射线投影来反求其衰减分布的技术，涵盖核物理、数学、计算机、精密仪器等多个学科。该技术利用物体在不同角度下的X射线透射信息，通过图像重建算法获取物体衰减特性分布，从而实现无损的前提下透视物体内部三维结构。自Hounsfield成功研制第一台CT以来，CT技术已在工业无损探伤、公共场所安全检查和医学诊断等多个领域中得到了成功应用。然而在实际应用中，传统的CT成像方式存在较大不足，难以满足实际应用中的检测的需求：一方面，传统的圆轨迹和螺旋轨迹等扫描方式需要通过旋转运动来获取不同角度的投影数据，而对于很多大型物体或长物体，无论是物体本身旋转还是射线源和探测器的旋转都存在较大困难；另一方面，批量产出的装备对检测和扫描速度的要求很高，而基于旋转扫描的CT系统检测速度较慢，难以满足实时检测的应用需求。

双能CT成像技术在近年来得到迅速发展，正逐步成为解决上述问题的有效途径。在双能CT成像系统中，主要有四种成像系统架构：双源双探模式、单源双探模式、快速kVp切换模式和慢速kVp切换模式。其中，双源双探模式和单源双探模式成像效果良好，但是都需要增加额外的射线源或探测器；快速kVp切换模式扫描速度快，但电压变换速率有限，导致能谱的区分度降低；慢速kVp切换模式无需改造CT设备硬件，但其数据采集时间长，不适用于成像速度要求高的应用。因此，需要一种实现物体快速扫描、进行物质识别、低成本的、无需增加额外射线源和探测器等硬件设备的双能CT扫描技术。

发明内容

为此，本发明提供一种基于直线扫描轨迹的双能CT成像系统及方法，在无需增加额外硬件设备的前提下，以低成本、快扫描实现双能成像物质识别，具有很强的应用前景。

按照本发明所提供的设计方案，一种基于直线扫描轨迹的双能CT成像系统，包含如下内容：

射线发生单元，用于产生穿透待扫描物体的锥形射线束；

水平载物传动平台，用于使待扫描物体平行于数据探测单元探测平面方向运动，包含传送带及固定待扫描物体的载物台；

滤波片，放置于射线发生单元和数据探测单元之间，对部分锥形射线束进行滤波，形成低能投影数据获取路径和高能投影数据获取路径。

数据探测单元，用于获取穿透待扫描物体两个投影数据获取路径上的双能射线束透射投影数据；

成像显示单元，用于将数据探测单元接收到的双能射线束透射投影数据重建为高低能图像，并将重建结果进行显示。

一种基于直线扫描轨迹的双能CT扫描方法，基于上述的双能CT成像系统实现，该实现过程包含如下内容：对待扫描物体进行直线轨迹CT扫描，通过低能投影数据获取路径获得低能投影数据，通过高能投影数据获取路径获得高能投影数据，两段路径长度相等，待扫描物体在射线发生单元和数据探测单元之间沿着一个方向水平直线运动；利用直线轨迹CT重建算法分别对低能投影数据和高能投影数据进行图像重建，获得双能CT重建图像。

本发明的有益效果：