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双能计算机X射线 断层扫描装置

阅读：570发布：2020-05-14

专利汇可以提供双能计算机X射线断层扫描装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种双能计算机 X射线断层扫描装置，包括辐射源、滤过器、探测器，滤过器设置在辐射源与探测器之间，滤过器包括双能模组，双能模组包括至少一个双能滤过器，双能滤过器包括滤过器本体及滤过片，滤过片包括并排设置的一个由高k-edge物质组成的第一吸收区以及一个由低k-edge物质组成的第二吸收区，高k-edge物质的k-edge值在60 keV以上，低k-edge物质的k-edge值在40kev以下。本发明可以低成本地实现双能扫描，并能保证图片质量。，下面是双能计算机X射线断层扫描装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种双能计算机X射线断层扫描装置，包括辐射源、滤过器、探测器，所述滤过器设置
在所述辐射源与所述探测器之间，其特征在于：所述滤过器包括双能模组，所述双能模组包括至少一个双能滤过器，所述双能滤过器包括滤过器本体及滤过片，所述滤过片包括并排
设置的一个由高k-edge材料组成的第一吸收区以及一个由低k-edge材料组成的第二吸收
区，高k-edge材料的k-edge值在60keV以上，低k-edge材料的k-edge值在40kev以下。
2.根据权利要求1所述的双能计算机X射线断层扫描装置，其特征在于：所述第一吸收
区由单一材料组成，所述第一吸收区的材料选用镱，镥，铪，钽，钨，铼，锇，铱，铂，金，铊，铅，铋，钋中的一种。
3.根据权利要求1所述的双能计算机X射线断层扫描装置，其特征在于：所述第一吸收
区由复合材料组成，所述复合材料至少包含一种高k-edge材料，所述高k-edge材料选用镱，镥，铪，钽，钨，铼，锇，铱，铂，金，铊，铅，铋，钋中的一种。
4.根据权利要求1所述的双能计算机X射线断层扫描装置，其特征在于：所述低k-edge
材料选自锂、铍、钠、镁、铝、钾、钙、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、铷、锶、钇、锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、镉、铟、锡、铯、钡、镧中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的双能计算机X射线断层扫描装置，其特征在于：通过第一吸收
区及第二吸收区光子通量的减少量到15％-25％。
6.根据权利要求1所述的双能计算机X射线断层扫描装置，其特征在于：所述第一吸收
区与第二吸收区均设置成片状。
7.根据权利要求1所述的双能计算机X射线断层扫描装置，其特征在于：所述滤过器本
体设置成蝶形。
8.根据权利要求1所述的双能计算机X射线断层扫描装置，其特征在于：所述滤过器本
体的材质选用低k-edge材料，所述第一吸收区和第二吸收区与所述滤过器本体位于同一直
线上。
9.根据权利要求1所述的双能计算机X射线断层扫描装置，其特征在于：所述第一吸收
区与第二吸收区固定在所述滤过器本体的底部，且所述第一吸收区和第二吸收区的形状与
所述滤过器本体的底部形状相一致。
10.根据权利要求1所述的双能计算机X射线断层扫描装置，其特征在于：所述双能模组
还包括单材质滤过器，所述单材质滤过器的材质选自铝。
11.根据权利要求10所述的双能计算机X射线断层扫描装置，其特征在于：所述滤过器
本体的截面厚度其中，θ为光源照射在滤过器本体上某一点与光
源中心线之间的角度，L为单材质滤过器在角度θ的厚度。
12.根据权利要求10所述的双能计算机X射线断层扫描装置，其特征在于：所述单材质
滤过器与双能滤过器形状设置形同。
13.根据权利要求12所述的双能计算机X射线断层扫描装置，其特征在于：所述单材质
滤过器与双能滤过器均设置成蝶形。
14.根据权利要求10所述的双能计算机X射线断层扫描装置，其特征在于：所述单材质
滤过器与双能滤过器按任意顺序排列。
15.根据权利要求1所述的双能计算机X射线断层扫描装置，其特征在于：所述辐射源和
探测器之间设置准直器，所述双能滤过器或双能模组设置在辐射源与准直器之间，所述准
直器与探测器之间设置成像区域。
16.根据权利要求1所述的双能计算机X射线断层扫描装置，其特征在于：所述辐射源和
探测器之间设置准直器，所述准直器与探测器之间沿辐射方向依次放置所述双能模组、成
像区域。
17.根据权利要求1所述的双能计算机X射线断层扫描装置，其特征在于：所述辐射源和
探测器之间设置准直器，所述准直器与探测器之间沿辐射方向依次放置成像区域、所述双
能模组。
18.根据权利要求1所述的双能计算机X射线断层扫描装置，其特征在于：还包括步进电
机，所述步进电机控制所述双能模组移动，保证双能滤过器的中心与辐射源的焦点中心位
置对准，光束完全落在双能滤过器上。

说明书全文

双能计算机X射线 断层扫描装置

技术领域

[0001] 本发明涉及医学影像成像技术领域，具体涉及双能计算机X射线断层扫描装置。

背景技术

[0002] 现有技术中，双能计算机X射线断层扫描技术(DECT)存在多种实现方式：

[0003] 第一种方式，也是最简单的实现方式，就是利用现有的扫描设备，使球管在两个不同电压下进行两组系列扫描，从而得到两组完全不同的能量谱。采用这种方式不会额外增加扫描设备的设备成本，但是因为需要扫描两组，时间上的延迟会降低扫描病人的速度；同时，由于扫描持续时间相对较长，在两组扫描间隙被扫描者肢体的活动也会造成图像质量
问题。

[0004] 第二种方式，是在机架上多添加一组球管和探测器，使球管在不同的管电压下工作，以区别于原先的一组球管探测器，如附图1所示。由于此方法必须多添置一组球管和探测器装置，所以设备成本会比较高；同时，因为第二组球管探测器的测量野较小，扫描视野相应减小，采集的图像标本也不尽相同，因此会相应牺牲一些图像质量。

[0005] 第三种方式，是让现有的球管的管电压，在机架转动的同时，迅速在高和低电压数值之间切换(通常是140kVp和80kVp)，从而在连续曝光中得出两组不同的能量谱，如附图2所示。因为在相同管电流下，低的管电压光子通量也低很多，所以在低电压曝光的情况下，快速的管电流切换，需要充分提高管电流来保证与之前相同的光子通量，这种方式相对来
说成本也比较高，因为使电源的电压和电流快速切换的技术相对较复杂；同时，另一个缺点是采集的图像样本不在同一个角度，所以也会牺牲一部分的图像质量。

[0006] 第四种方式，是使用一种特制的多层探测器，探测器的第一层用于吸收低能量光子，第二层用于吸收高能量光子，如附图3所示。这种方式需要添置昂贵的探测器，并且光谱分离的方法由于概率衰减的原因会次于其他的双能CT实现方式。

[0007] 以上几种实现方式在实际应用中要么需要昂贵的成本，要么需要牺牲图片质量，结果都不尽如人意。

发明内容

[0008] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种新颖的双能计算机X射线断层扫描装置，可以低成本地实现双能扫描，并能保证图片质量。

[0009] X射线在X射线管阳极中产生射出时，它们会生成一个能量谱，即为X射线束中光子能量的范围与它们在每一能量下的相对强度，如附图4所示。光谱由两种类型的X射线组成：
特征射线和轫致辐射射线。特征射线具有与球管靶物质特征相关的能量峰，而韧致辐射射
线是光子单位能量的光滑函数。

[0010] 一般来说，当一个光子穿过一种物质，两者相互作用的几率会随着光子能量的降低而增加。因此，随着X射线光束穿过的某种物质而产生衰减的过程中，从比例上来说，射线中的低能量光子比高能量光子衰减得要更多，射线光束因此被“硬化”，此术语用于描述原先的线束已经被转换为具有较高平均能量的，而且高能量光子比例较高的射线光束。附图4中展示了此过程：随着光子成功通过球管靶物质，球管滤窗(固定的滤过器)，接着是前滤过器，最后是病人本身，过程中光束渐进地硬化。每一个阶段，光束的平均能量都会转变得越来越高。

[0011] 然而有一种特殊情况，高能量光子的衰减系数比一些低能量光子要高，这种情况被称之为k-edge，这种情况在光子能量与滤过物质中电子的结合能量最接近时会发生，元
素物质的k-edge与它们的原子质量对应，高质量元素有较高能量的k-edge。所有的物质都
有k-edge，但是，低原子质量的物质的k-edge在球管输出的有效范围之下，因此也常被称为低k-edge物质。不同的滤过物质可有效生成不同的前滤过光谱，如附图5所示，Al(铝)是一个低k-edge滤过器，La(镧)是一个k-edge滤过器，利用这些高k-edge和低k-edge滤过器可
以极大地改变能谱。

[0012] 由于现实情况中大部分的低能量的光子都会被患者吸收，这些低能量光子不仅会增加患者的辐射剂量，而且不会增强图像信号，所以医学CT都通过加上一些前滤过装置来
减少这些低能量的光子，以达到预先硬化光束的作用。这可以通过安装一个简单的平板低
k-edge滤过器(例如：铝)来达成。

[0013] 蝶形滤过器(bowtie filter)可以用来在人体截面上调整光束强度。由于平躺人体的形状特性，是靠中心轴的位置人体厚度最大，越往两边厚度逐渐减少最终为零。因此，对于此情况下的噪声特性，相比在边缘位置，在靠人体中心轴的位置需要更高的光子通量。
蝶形滤过器的形状设计就为了在边缘衰减更多的光子，而在中心衰减少一些光子，以在患
者剖面上产生等效噪音。附图6展示了一个典型的蝶形滤过器的形状，它是通过在光束的路径上放置一个衰减物质来实现的，随着角度增大，射线在这个方向上的运动路径更长，蝶形滤过器的截面设计，使其在横向上调整光束强度，同时在轴向方向上不改变光束，准直和屏蔽保证光束只打在规定区域。使用蝶形滤过器后，不仅减少了辐射剂量，而且扩大了探测器的动态范围，并且，蝶形滤过器也会有硬化光束的功能。一个蝶形滤过器可同时用来硬化X光光束和更改光束强度，在一些情况下，可以额外加一个平板滤过器用于进一步硬化光束。

[0014] 通常情况下，扫描仪会有两到三个不同的蝶形滤过器用于滤过穿过头部，身体，甚至更大界面物体的射线，如附图7所示，在不同的扫描中，需要根据不同患者的体型和扫描部位来选取相应的蝶形滤过器，当患者体型较大或者扫描区域变大时，应选取更大的滤过器。

[0015] 为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案是：

[0016] 一种双能计算机X射线断层扫描装置，包括辐射源、滤过器、探测器，滤过器设置在辐射源与探测器之间，滤过器包括双能模组，双能模组包括至少一个双能滤过器，双能滤过器包括滤过器本体及滤过片，滤过片包括并排设置的一个由高k-edge材料组成的第一吸收区以及一个由低k-edge材料组成的第二吸收区，高k-edge材料的k-edge值在60keV以上，低k-edge材料的k-edge值在40kev以下，第一吸收区和第二吸收区优选为对称并排相邻设置，且与辐射源的辐射方向相垂直。

[0017] 如附图8所示，其中四幅图都是在一个共同的角度和水模厚度下得出，图中描绘的锡和金的能谱，比未过滤的能谱有更高的mA。

[0018] 在本发明中，高k-edge材料选用在室温下，k-edge值介于60KeV和90KeV之间的固体金属。

[0019] 第一吸收区可以由单一材料组成，材料选用镱，镥，铪，钽，钨，铼，锇，铱，铂，金，铊，铅，铋，钋中的一种。

[0020] 第一吸收区也可以由复合材料组成，非常重要的一点是，复合材料其中至少包含一种高k-edge材料，高k-edge材料选用镱，镥，铪，钽，钨，铼，锇，铱，铂，金，铊，铅，铋，钋中的一种。

[0021] 在本发明中，第二吸收区也可以选用单一材料或复合材料组成，如果使用复合材料，需要注意的是材料当中主要得由低k-edge材料组成，低k-edge材料选自锂、铍、钠、镁、铝、钾、钙、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、铷、锶、钇、锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、镉、铟、锡、铯、钡、镧中的一种或多种。

[0022] 在本发明中，双能材料由于物质特性和厚度的选取，有很高的衰减性。通过第一吸收区及第二吸收区光子通量的减少量到15％-25％。但是这个比例会因为球管和发生器的选取而改变。如果光谱分离的效果不是很好，需要选取更高衰减度的物质来用作材料(需要更好的球管和发生器)。另外，本发明使用120kVp的管电压，可以根据具体选取的协议从可选的管电流范围内选取管适当的电流。具体来说：比如用户使用在无双能模块是原本选取
的扫描协议当中扫描参数是120kVp，100mAs，那他们在有双能模块时就可以使用120kVp的
管电压，350-420mAs之间的管电流，缺省设置为400mAs，比100mAs大的管电流是用于对光子通量减少的补偿。

[0023] 第一吸收区与第二吸收区可以设置成片状或其他滤过器常用形状。

[0024] 为了获得更好的剂量剖面曲线和探测器动态范围，本发明滤过器本体的材质选用低k-edge材料，第一吸收区与第二吸收区并排设置在滤过器本体远离辐射源的一侧，第一
吸收区和第二吸收区与滤过器本体位于同一直线上，优选地，滤过器本体设置成蝶形，如附图9所示。

[0025] 在本发明中，第一吸收区与第二吸收区可以被粘贴或以别的方式固定在滤过器本体的底部，且第一吸收区和第二吸收区的形状与滤过器本体的底部形状相一致。这样可以
保证光束完全通过蝶形滤过器，并在轴向上被分成两束不同光束，由于焦点大小有限，两个光束的重叠也非常小，与轴方向的x射线探测器的大小相比，如此有限的光束的重叠将不会造成大的偏差问题。

[0026] 本发明双能CT通过至少两组具有足够能谱分离的图像数据集来实现，基于此可以清楚计算出物质的组成信息。此外，这两组图像信息也可以被用与多种不同的实际应用上
面，以提升放射科医生的诊断力，其中包括虚拟单能量成像(VMI)、基物质分解(BMD)、虚拟非对比或非钙成像(VNCI)。在这些应用中，基本图像重建算法会将图像数据集分解为基本
物质信息，或称之为基物质分解(BMD)，此法能够辨明物体中两种不同物质的比例，这种应用非常利于区分不同类型的肾结石。一些应用包括加权加或者加权减去这些基物质，例如
在VMI的应用中，使用的是加权加法，在这个辅助下，放射科医生可以选择在任何范围内的虚拟能量上重建数据，低能量扫描得出更高对比度的图像，高能量扫描得出更高的信噪比
(SNR)的图像，根据具体的扫描对象以及临床表现，放射科医生可能会选取更低能量的图像来提升对比度或高能量图像来提升信噪比，VMI就可以实现单次扫描下的虚拟数据重建。
VNCI是一种加权减法算法，它可以从图像信息中减去特定的基物质，例如，在没有骨头物质的情况下重建数据可以增加钙化斑块的可检测性；在没有碘物质的情况下重建一组数据会
产生一个虚拟的非对比图像，如附图13所示，扫描对象为一个56岁男性患者，罹患左上肺叶腺癌(A)，融合图像(B)和选择性碘灌注图(D)显示，在肿瘤边缘过度灌注中，中心区域内碘吸收较少，相应的虚拟非对比CT图像(C)显示了低灌注的中央肿瘤区域的低衰减，表明肿瘤的活力较低(图以及标题摘自Henzler等发表的<肺癌血管生成的功能性CT成像技术>，2012
年3月1日，转译自<肺癌研究>第1期，第1刊)。这种方式可在单次扫描后就能生成前后对比的图像信息，从而通过减少非对比扫描来减少辐射剂量。双能CT是否有可以在与常规等辐
射剂量扫描的情况下就得到两组图像信息，取决于实现双能的具体方式，而本发明低成本
双能模组，能显著优化扫描获得的临床信息以及诊断能力，同时又不会大幅增加辐射剂量。

[0027] 为了可以使CT机不仅可进行双能量扫描，也可进行常规扫描，双能模组还包括单材质滤过器(Al)或其他进行常规扫描的滤过器，如附图10所示。

[0028] 滤过器本体的截面厚度较小，滤过器本体的截面厚度其中，θ为光源照射在滤过器本体上某一点与光源中心线之间的角度，L为单材质滤过器在角度θ的厚度，如附图18所示，这样，通过双能滤过器的总光子通量就能控制在球管和发生器性能范围内，并且保证光子总通量大致不改变。

[0029] 为了使双能模组形状更紧凑，单材质滤过器与双能滤过器形状设置形同，优选为蝶形。

[0030] 在本发明中，单材质滤过器与双能滤过器按任意顺序排列，通常排列只重复一次。例如，一个双能模组可能包含一对扫头部使用的滤过器、一对体部滤过器和一对任何其他
尺寸的滤过器。滤过器的数目不受限，而且，滤过器可以按任意顺序排列。例如，一个普通扫头部的蝶形滤过器边上是一个普通扫体部的滤过器，接着是一个扫头部的双能滤过器，然
后是一个扫体部的双能滤过器，排列只重复一次。

[0031] 由于双能量滤过器中所使用的k-edge材料具有高度的衰减性，且其路径长度随着角度变化，所以在常规的和双能量的滤过器中，蝶形的形状和尺寸将不相同，如附图11所
示，这一图形不是绝对数据，只是用于说明不同的蝶形形状和厚度的关系。

[0032] 本发明双能模组不仅可进行双能量扫描，也可进行常规扫描。由于相对于其他双能扫描，此技术实现方式相对简单并且成本较低，因此从入门/低端机到高端机都可以应用本技术。不过由于硬件配置的差别，高端机的球管和高压发生器具有更高的输出能力，因此可以实现的双能扫描协议类型，也会比入门机/低端机多一些。

[0033] 本发明双能计算机X射线断层扫描装置，双能模组设置在辐射源和探测器之间，保证双能滤过器的中心与辐射源的焦点中心位置对准，光束完全落在双能滤过器上，如附图
12所示。

[0034] 优选地，辐射源和探测器之间设置准直器，双能模组设置在辐射源与准直器之间，准直器与探测器之间设置成像区域。

[0035] 优选地，辐射源和探测器之间设置准直器，准直器与探测器之间沿辐射方向依次放置双能模组、成像区域。

[0036] 优选地，辐射源和探测器之间设置准直器，准直器与探测器之间沿辐射方向依次放置成像区域、双能模组。

[0037] 优选地，本发明双能计算机X射线断层扫描装置，还包括步进电机，步进电机控制双能模组移动，保证双能滤过器的中心与辐射源的焦点中心位置对准，光束完全落在双能
滤过器上。

[0038] 由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：

[0039] 1、成本低，本发明不需要额外添置硬件或复杂昂贵的高端CT组件。

[0040] 2、操作简单，操作人员可以进行与标准CT系统相似的常规扫描。

[0041] 3、应用范围广，即使是入门级的机器，也可以应用本发明实现双能CT的功能，提高了机器的诊断力。

[0042] 4、诊断能力加强，在与普通CT同等或者相似辐射剂量的情况下，应用了本发明的CT机在诊断能力上有显著加强，而其他几种实现双能CT的方法，会使被扫描者的辐射剂量
明显增加(如顺序扫描法、双球管/探测器法)。

[0043] 4、提升图像质量，本发明为每个能谱采集提供等角采样，比起其他不等角采样的方法(例如双球管/探测法，快速高压切换法)，更能保证和提升图像质量。

[0044] 5、对于图像质量而言，由于双能量光束的能谱比普通光束窄，所以一但扫描仪被校准，CT值(Hounsfield Units)应该更稳定，更接近真实值，这样有可能潜在实现定量成像(即仅基于HU值的物质判定)。

附图说明

[0045] 图1为基于双球管双探测器工作的双能扫描图；

[0046] 图2为快速切换法双能扫描的示意图；

[0047] 图3为双层探测器的双能扫描图；

[0048] 图4为光子能量的范围与相对强度的X射线谱；

[0049] 图5为两个不同滤过物质的X射线谱；

[0050] 图6为带有蝶形滤过器的x射线系统原理图；

[0051] 图7为不同形状的蝶形滤过器示意图；

[0052] 图8为光束通过滤过器能谱图，最左图为标准化光束经过蝶形滤过器；中左图为光束通过蝶形滤过器和锡(Sn)；中右图为光束经蝶形滤过器和金(Au)；最右图为中左和中右
图在同一坐标轴上；

[0053] 图9为双能滤过器示意图；

[0054] 图10为双能模组示意图；

[0055] 图11为不同蝶形滤过器的路径长度图；

[0056] 图12为双能滤过器放置于辐射源和探测器之间的位置示意图；

[0057] 图13为对比增强计算的“虚拟120kV”双能量CT图；

[0058] 图14为水模和皮质骨的重建图像(6点和9点方向)以及碘液(12点方向和3点方向)在80和140kVp情况下的扫描图，以及各自通过金和锡在120kVp情况下的扫描图，其中单位
为Hu；

[0059] 图15为不同能量下的VMI图，VMI是跟据测量基本物质在指定能量下的扫描的亨氏单位得出并叠加，从而得出图像；

[0060] 图16为在80/140kVp情况下去骨和去水，和通过金/锡组合过滤的去骨和去水的扫描图；

[0061] 图17为骨头，碘，水的在80/140kVp，以及金/锡组合下的平均亨氏单位图，以及同样情况下的去骨去水的平均亨氏单位图；

[0062] 图18为蝶形滤过器中θ和L的示意图；

[0063] 图19为步进电机与双能模组连接示意图；

[0064] 图20为球管生成的波束通过蝶形滤过器示意图及其放大图。

具体实施方式

[0065] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

[0066] 实施例1

[0067] 一种双能计算机X射线断层扫描装置，包括辐射源、探测器，辐射源和探测器之间设置准直器，准直器与探测器之间沿辐射方向依次放置成像区域、双能模组，辐射源选用
Varex GS-5071型球管和Spellman X5427高压发生器(HVG)。

[0068] 双能模组，包括两个单材质的由铝1100材质制成的蝶形滤过器，分别用于头部和身体扫描；两个双能滤过器，用于分离射线光束。

[0069] 双能滤过器，包括蝶形滤过器本体，材质为铝1100材质，底部并排设置第一吸收区和第二吸收区，底部第一吸收区材质为金，第二吸收区材质为锡，在Varex GS-5071型球管和Spellman X5427高压发生器(HVG)配置下，金的厚度设置0.2mm，锡的厚度设置0.6mm。

[0070] 其中，滤过器本体的截面厚度其中，θ为光源照射在滤过器本体上某一点与光源中心线之间的角度，L为单材质滤过器在角度θ的厚度。

[0071] 通常来说，双能滤过器会正好将光束分成正好平均的两半，但如果光束出现别的分离比例，此情况也应该属于专利保护范围。金的k-edge为80.7keV，相当于射线束平均能量可以以任何角度通过双能滤过器，并通过额外30厘米水深。但其中也会有一些“漏气”情况，即随着光束透过患者/物质，后滤过光子超过滤片k-edge的数量成比例增加(见附图5)。
不过即使有漏气情况，光束平均能量在这些情况下也能保证低于金的k-edge。锡的k-edge
为29.2keV，低于入射光束中的最低的光子能量，这表示锡k-edge的影响很小，所以锡物质主要用来硬化射线，在双能滤过器的所有通过角度加上额外水模厚度小于等于30厘米的情
况下，锡过滤后线束的平均能量会在80到95keV之间。使用锡和金这个组合滤过的线束，在滤过器所有角度及额外水模厚度小于等于30厘米的情况下，能量差在10keV左右。

[0072] 实施例2

[0073] 一种双能计算机X射线断层扫描装置，包括辐射源、探测器，辐射源和探测器之间设置准直器，准直器与探测器之间沿辐射方向依次放置成像区域、双能模组，辐射源选用
Varex GS-5071型球管和Spellman X5427高压发生器(HVG)。

[0074] 双能模组，包括两个单材质的由铝1100材质制成的蝶形滤过器，分别用于头部和身体扫描；两个双能滤过器，用于分离射线光束。

[0075] 双能滤过器，包括蝶形滤过器本体，材质为铝1100材质，底部并排设置第一吸收区和第二吸收区，第一吸收区材质为金，第二吸收区材质为锡，在Varex GS-5071型球管和Spellman X5427高压发生器(HVG)配置下，金的厚度设置0.1mm，锡的厚度设置0.5mm。

[0076] 其中，滤过器本体的截面厚度其中，θ为光源照射在滤过器本体上某一点与光源中心线之间的角度，L为单材质滤过器在角度θ的厚度。

[0077] 实施例3

[0078] 一种双能计算机X射线断层扫描装置，包括辐射源、探测器，辐射源和探测器之间设置准直器，双能模组设置在辐射源与准直器之间，准直器与探测器之间设置成像区域，辐射源选用Varex GS-5071型球管和Spellman X5427高压发生器(HVG)。

[0079] 双能模组，包括两个单材质的由铝1100材质制成的蝶形滤过器，分别用于头部和身体扫描；两个双能滤过器，用于分离射线光束。

[0080] 双能滤过器，包括蝶形滤过器本体，材质为铝1100材质，底部并排设置第一吸收区和第二吸收区，底部第一吸收区材质为金，第二吸收区材质为锡，在Varex GS-5071型球管和Spellman X5427高压发生器(HVG)配置下，金的厚度设置0.3mm，锡的厚度设置0.8mm。

[0081] 其中，滤过器本体的截面厚度其中，θ为光源照射在滤过器本体上某一点与光源中心线之间的角度，L为单材质滤过器在角度θ的厚度。

[0082] 实施例4

[0083] 一种双能计算机X射线断层扫描装置，包括辐射源、探测器，辐射源和探测器之间设置准直器，准直器与探测器之间沿辐射方向依次放置双能模组、成像区域，辐射源选用
Varex GS-5071型球管和Spellman X5427高压发生器(HVG)。

[0084] 双能模组，包括两个单材质的由铝1100材质制成的蝶形滤过器，分别用于头部和身体扫描；两个双能滤过器，用于分离射线光束。

[0085] 双能滤过器，包括蝶形滤过器本体，材质为铝1100材质，底部并排设置第一吸收区和第二吸收区，底部第一吸收区材质为钨，第二吸收区材质为铜，在Varex GS-5071型球管和Spellman X5427高压发生器(HVG)配置下，钨的厚度设置2mm，铜的厚度设置18.5mm。

[0086] 其中，滤过器本体的截面厚度其中，θ为光源照射在滤过器本体上某一点与光源中心线之间的角度，L为单材质滤过器在角度θ的厚度。

[0087] 实施例5

[0088] 本实施例双能计算机X射线断层扫描装置在实施例1中的结构基础上，还包括步进电机，步进电机控制双能模组移动，保证双能滤过器的中心与辐射源的焦点中心位置对准，光束完全落在双能滤过器上，如附图19、20所示。

[0089] 对比例

[0090] 采用实施例1中的双能计算机X射线断层扫描装置和普通计算机X射线断层扫描装置对同一物质进行测试，测试结果如附图14至17所示。

[0091] 图14-16是由射线跟踪算法模拟出来的，即在选取了几何形状和材料之后，测算结果。因此，图像是由带Ram-Lak滤过器的FBP测算出来的。基础的材料分解使用两种材料(水和碘)。

[0092] 测试结果显示：金/锡的组合可以提供和80/140kV非常相似的效果。本发明不需要连续的扫描(不同kV下的连续扫描)，同时，图像质量和单射线源单探测器的双能单次扫描
结果非常接近。尤其是，实现方式只需在普通的CT上多加一个双能模组。因此，此模组能使大部分的普通CT进行双能扫描，并且得出的图像质量与80kVp和140kVp双压切换的双能CT
非常相似。

[0093] 以上对本发明做了详尽的描述，实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并
不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵
盖在本发明的保护范围之内。

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双能计算机X射线断层扫描装置