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一种CT数字减影血管造影成像系统与方法

阅读：839发布：2023-03-04

专利汇可以提供一种CT数字减影血管造影成像系统与方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种CT数字减影血管造影 (CT DSA)成像系统与方法，由x射线发生器、能量分辨光子计数探测器、CT图像重建单元、数字图像减影单元、图像存储传输与显示单元、检查床、机架和控制器构成。x射线源产生连续能谱x射线对人体进行快速扫描；能量分辨光子计数探测器探测透过人体后的x光子，对其能量进行判别和计数；CT图像重建单元采集能量分辨光子计数探测器输出的信号，形成高能量区和低能量区的两组透射投影数据，利用解析重建算法或统计重建算法对高低能量区的投影数据分别进行断层图像重建；数字图像减影单元对各个相同扫描位置的高、低两个能量区的断层重建图像施加不同的权重，进行减影计算获得CT数字减影血管造影图像。，下面是一种CT数字减影血管造影成像系统与方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种CT数字减影血管造影(computed tomographic digital subtraction angiography，CT DSA)成像系统与方法，该系统由x射线发生器、能量分辨光子计数探测器、CT图像重建单元、数字图像减影单元、图像存储传输与显示单元、检查床、机架和控制器构成。x射线源产生连续能谱x射线；x射线源对检查目标进行快速扫描；能量分辨光子计数探测器探测透过人体后的x光子，对探测到的x光子能量进行判别和计数；CT图像重建单元采集能量分辨光子计数探测器输出的信号，形成高能量区和低能量区的两组透射投影数据，利用解析重建算法或统计重建算法对高、低两个能量区的投影数据分别进行断层图像重建；数字图像减影单元对各个相同扫描位置的高、低两个能量区的断层重建图像施加不同的权重，进行减影计算获得CT数字减影血管造影图像。该方法可避免运动伪影，减少造影剂用量及辐射剂量，提高设备效率，为血管特别是动态血管的CT DSA成像提供更有效的手段，具有重要的临床应用价值。
2.如权利要求1所述的一种CT数字减影血管造影成像系统与方法，其特征是：能量分辨光子计数探测器探测x光子形成电信号，对信号进行校正和幅度甄别，根据能量阈值将信号分成高、低两个能量区进行计数。
3.如权利要求1所述的一种CT数字减影血管造影成像系统与方法，其特征是：CT图像重建单元采集能量分辨光子计数探测器输出的信号，形成高能量区和低能量区的两组透射投影数据，利用解析重建算法或统计重建算法对高、低两个能量区的投影数据分别进行断层图像重建。
4.如权利要求1所述的一种CT数字减影血管造影成像系统与方法，其特征是：数字图像减影单元接受CT图像重建单元发送的高、低两个能量区的图像，对来自同一断层位置的两幅图像施加不同的权重，进行减影计算即可得到CT数字减影血管造影图像。
5.如权利要求1所述的一种CT数字减影血管造影成像系统与方法，其特征是：图像存储传输与显示单元接受来自数字图像减影单元发送的图像，存储到存储介质中，显示于显示器上，并可通过网络与其它设备进行数据通讯。
6.如权利要求1所述的一种CT数字减影血管造影成像系统与方法，其特征是：控制单元给x射线发生器提供控制信号，来控制x射线的强度、射线产生及中止；为检查床提供控制信号，调整检查床的位姿；为能量分辨光子计数探测器提供控制信号，控制数据采集的执行；
为机架提供控制信号，控制机架的运动；为CT图像重建单元提供控制信号、控制信号的接受以及高、低能量区断层图像的形成；为数字图像减影单元提供控制信号、控制CT DSA图像的形成；为图像存储传输与显示单元提供控制信号，控制图像的存储、传输与显示。

说明书全文

一种CT数字减影血管造影成像系统与方法

技术领域：

[0001] 本发明涉及针对医学x射线成像系统与方法，确切地说是涉及一种CT数字减影血管造影(computed tomography digital subtraction angiography，CT DSA)成像系统与方法，为血管病变的诊疗提供低剂量高质量成像的有效手段。背景技术：

[0002] 血管疾病是导致全球死亡的主要原因之一，获取精确的患者血管图像对于临床诊疗意义重大。血管造影成像(DSA)是大型实时影像诊断设备，尤其在冠状动脉造影诊断等方面是必备的设备，同时也是介入治疗的平台，是介入微创手术最主要依赖的实施影像引导的设备。主要用于冠脉支架植入术、微创瓣膜植入术、肿瘤介入治疗、脑血管畸形及动脉瘤的介入治疗、子宫肌瘤介入治疗以及肾动脉交感神经损毁治疗高血压等方面，同时也是现代杂交手术室的必备设备。但这种方法获得的是二维图像，图像中血管存在重叠，不利于临床诊疗。三维数字减影图像可有效解决上述问题，可以利用双能CT成像(双源双能CT或单源高压快速切换CT成像技术)来实现，但是这两类设备的结构和控制显然变得非常复杂，而且对于同一位置需要进行两次曝光，从而大大增加了患者成像时接收的辐射剂量；此外，对于单源高压快速切换CT成像技术，两次曝光的时间间隔虽然短，但可能会存在运动伪影。

[0003] 利用光子计数探测器，通过一次曝光即可获得高、低两个能量区间的光子计数，能量区间的阈值可灵活设置。双能CT成像时，采用两种不同的管电压进行成像，设备复杂，能谱存在差异和重叠，从而降低了图像的质量。与双能CT成像不同，基于光子计数探测器得到的高、低能量区间的光子计数不存在能量重叠，有利于提高图像质量，将相同成像位置的高、低能量的断层图像进行加权减影，就可以得到该位置处的断层减影图像。因此，这种设备简单，有效减少了曝光剂量，消除了运动伪影，可改善图像质量；通过图像后处理，可得到血管的三维图像，为临床诊疗提供便利。因此本发明对临床诊疗具有重要意义。发明内容：

[0004] 本发明提供一种CT数字减影血管造影成像系统与方法，有效减少曝光剂量，避免运动伪影，满足临床低剂量高质量CT成像的需求。

[0005] 本发明采取了以下的技术方案：一种CT数字减影血管造影成像系统与方法，由x射线发生器、能量分辨光子计数探测器、CT图像重建单元、数字图像减影单元、图像存储传输与显示单元、检查床、机架和控制器构成，所述x射线发生器用来产生x射线；所述能量分辨光子计数探测器探测透过人体后的x光子，对探测到的x光子的能量进行判别和计数；所述CT图像重建单元采集能量分辨光子计数探测器输出的信号，形成高能量区和低能量区的两组透射投影数据，利用解析重建算法或统计重建算法对高、低两个能量区的投影数据分别进行断层图像重建；所述数字图像减影单元对各个相同扫描位置的高、低两个能量区的断层重建图像施加不同的权重，进行减影计算获得CT数字减影血管造影图像；所述图像存储传输与显示单元接受来自数字图像减影单元的图像，进行存储和显示，并可通过网络与其它设备进行数据通讯；所述检查床用来承载患者；所述机架用来控制x射线发生器的位姿；所述控制单元为x射线发生器、能量分辨光子计数探测器、CT图像重建单元、数字图像减影单元、图像存储传输与显示单元、检查床、机架提供控制信号及通讯。

[0006] 所述x射线发生器用来产生连续能谱x射线，并利用过滤器去除有害的低能x射线，然后投照到含造影剂的被检体。

[0007] 所述能量分辨光子计数探测器探测x光子形成电信号，对信号进行校正和幅度甄别，根据能量阈值将信号分成高、低两个能量区进行计数。

[0008] 所述CT图像重建单元采集能量分辨光子计数探测器输出的信号，形成高能量区和低能量区的两组透射投影数据，利用解析重建算法或统计重建算法对高、低能量区的投影数据分别进行断层图像重建。

[0009] 所述数字图像减影单元接受CT图像重建单元发送的高、低两个能量区的图像，对来自同一断层位置的高、低两个能量区的图像IH、IL施加不同的权重系数α、β，进行减影计算即可得到CT数字减影血管造影图像I，如公式(1)所示。

[0010] I＝αIH-βIL (1)

[0011] 所述图像存储传输与显示单元接受来自数字图像减影单元发送的图像，存储到存储介质中，显示于显示器上，并可通过网络与其它设备进行数据通讯。

[0012] 所述检查床可以做上下、左右、前后运动，以满足扫描成像的需要。

[0013] 所述机架用来持有x射线发生器和探测器，使x射线发生器与探测器位于检查床两侧并且绕检查床做旋转运动。

[0014] 所述控制单元给x射线发生器提供控制信号，来控制x射线的强度、射线产生及中止；为检查床提供控制信号，调整检查床的位姿；为能量分辨光子计数探测器提供控制信号，控制数据采集的执行；为机架提供控制信号，控制机架的运动；为CT图像重建单元提供控制信号、控制信号的接受以及高、低能量区断层图像的形成；为数字图像减影单元提供控制信号、控制CT DSA图像的形成；为图像存储传输与显示单元提供控制信号，控制图像的存储、传输与显示。

[0015] 本发明利用光子计数探测器，通过一次曝光即可获得高、低两个能量区间的光子计数，能量区间的阈值可灵活设置。双能CT成像时，采用两种不同的管电压进行成像，设备复杂，能谱存在差异和重叠，从而降低了图像质量。与双能CT成像不同，基于光子计数探测器得到的高、低能量区间的光子计数不存在能量重叠，有利于提高图像质量，将相同成像位置的高、低能量的断层图像进行加权减影，就可以得到该位置处的断层减影图像。因此，与双能CT血管成像相比，本系统结构相对简单，可有效减少曝光剂量，消除运动伪影，改善图像质量；通过图像后处理，可得到清晰的血管三维图像，为临床提供更有效的诊疗手段。附图说明：

[0016] 图1为一种CT数字减影血管造影成像系统框图。具体实施方式：

[0017] 请参照图1所示，本发明一种CT数字减影血管造影(computed tomographic digital subtraction angiography，CT DSA)成像系统由x射线发生器、能量分辨光子计数探测器、CT图像重建单元、数字图像减影单元、图像存储传输与显示单元、检查床、机架和控制器构成。x射线源产生连续能谱x射线；x射线源对检查目标进行快速扫描；能量分辨光子计数探测器探测透过人体后的x光子，对探测到的x光子能量进行判别和计数；CT图像重建单元采集能量分辨光子计数探测器输出的信号，形成高能量区和低能量区的两组透射投影数据，利用解析重建算法或统计重建算法对高、低两个能量区的投影数据分别进行断层图像重建；数字图像减影单元对各个相同扫描位置的高、低两个能量区的断层重建图像施加不同的权重，进行减影计算获得CT数字减影血管造影图像。

[0018] 本系统每次曝光可同时获得高、低能量区间的光子计数，且不存在能量重叠问题，将相同成像位置的高、低能量的断层图像进行加权减影，就可以得到该位置处的断层减影图像。因此，与双能CT血管成像相比，本系统结构相对简单，可有效减少曝光剂量，消除运动伪影，改善图像质量，为临床提供更有效的精确诊疗手段。

[0019] 下面通过一个实施例对本发明的具体实施方式进行详细描述。

[0020] 实施例1：心血管CT DSA成像

[0021] (1)将被检体置于检查床上，调整其位姿；

[0022] (2)根据造影剂的性质设定光子计数探测器的能量阈值，以及高、低能量区图像的权重α和β；

[0023] (3)在控制单元的控制下启动本系统，利用x射线发生器产生的x射线对被检体进行快速扫描，透射x射线被能量分辨光子计数探测器接受并分能量区进行计数；CT图像重建单元采集能量分辨光子计数探测器输出的信号，形成高能量区和低能量区的两组透射投影数据，利用解析重建算法或统计重建算法对高、低能量区的投影数据分别进行断层图像重建；数字图像减影单元接受CT图像重建单元发送的高、低两个能量区的图像，对来自同一断层位置的高、低两个能量区的图像IH和IL施加不同的权重系数α和β，进行减影计算即可得到CT DSA图像I＝αIH-βIL；CT DSA图像被传送到图像存储传输与显示单元，进行图像的存储、传输与显示。

[0024] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

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