CN214761130U - 医学成像装置及诊疗装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种医学成像装置及诊疗装置，医学成像装置包括：成像源、光束阻挡阵列及探测器；光束阻挡阵列设置在成像源与探测器之间；光束阻挡阵列中包含多个阻挡元件，多个阻挡元件在垂直于旋转轴的方向分布的一行中，阻挡元件的数量小于或等于预设数量。使得对投影图像在图像重建后，各个切片图像对应的阴影区域减少，减小了切片图像的误差，提高了成像质量。

Description

医学成像装置及诊疗装置

技术领域

本申请实施例涉及医学技术领域，尤其涉及一种医学成像装置及诊疗装置。

背景技术

在医学图像成像过程中，因为成像源发出的射束穿过目标对象后会发生散射，会使图像的质量变差。为了克服这一问题，通常，在成像源和目标对象之间设置光束阻挡阵列(英文：Beam Stop Array，BSA)，遮挡直线方向的射束。在光束阻挡阵列遮挡成像源进行成像的过程中，利用散射信号做三次样条插值来估计散射整体分布，从而估计出整体的射束分布，而利用三次样条插值进行估计是存在误差的，光束阻挡阵列中设置的阻挡点，使得误差集中在固定位置，降低了成像质量。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例所解决的技术问题之一在于提供一种医学成像装置及诊疗装置，用以克服现有技术中误差集中在固定位置，降低了成像质量的缺陷。

第一方面，本申请实施例提供一种医学成像装置，其包括：成像源、光束阻挡阵列及探测器；光束阻挡阵列设置在成像源与探测器之间；光束阻挡阵列中包含多个阻挡元件，多个阻挡元件在垂直于旋转轴的方向分布的一行中，阻挡元件的数量小于或等于预设数量。

可选地，在本申请的一种实施例中，光束阻挡阵列中，越靠近光束阻挡阵列的四周边缘区域，阻挡元件的分布密度越大。

可选地，在本申请的一种实施例中，成像源的射束中心轴与光束阻挡阵列交点的位置未设置阻挡元件。

可选地，在本申请的一种实施例中，在垂直于旋转轴的方向分布的每行阻挡元件的数量相等。

可选地，在本申请的一种实施例中，多个阻挡元件沿第一预设方向排布成至少一行，第一预设方向所在的直线与旋转轴形成大于0且不等于90度的夹角。

可选地，在本申请的一种实施例中，沿第一预设方向排布的每行阻挡元件的数量相等。

可选地，在本申请的一种实施例中，沿第一预设方向排布的每行阻挡元件的数量等于预设数量。

可选地，在本申请的一种实施例中，多个阻挡元件沿第二预设方向排布成至少一列。

可选地，在本申请的一种实施例中，第二预设方向所在的直线与旋转轴平行或者不平行。

可选地，在本申请的一种实施例中，沿第二预设方向排布的每列阻挡元件的数量相等。

可选地，在本申请的一种实施例中，阻挡元件的形状为圆柱体或长方体。

可选地，在本申请的一种实施例中，阻挡元件是利用能够阻挡成像源发出的射线的材料制成的。

可选地，在本申请的一种实施例中，装置还包括：机架，成像源和探测器设置在机架上，跟随机架绕旋转轴转动。

可选地，在本申请的一种实施例中，医学成像装置还包括处理器，处理器与探测器电连接；探测器，用于在光束阻挡阵列遮挡射线时进行成像得到多个投影图像；处理器，用于对探测器形成的多个投影图像进行内插估计，得到估计后的多个投影图像。

第二方面，本申请实施例提供一种诊疗装置，包括：如第一方面或第一方面的任意一个实施例所描述的医学成像装置。

可选地，在本申请的一种实施例中，诊疗装置还包括诊疗床，诊疗床及其上待扫描物体设置在光束阻挡阵列与探测器之间。

可选地，在本申请的一种实施例中，治疗床能够在探测器成像时沿旋转轴的轴向移动，以使得多个阻挡元件在探测器成像，并进行图像重建后，每个切片图像中形成的阴影区域数量小于或等于预设数量。

本申请实施例提供的医学成像装置及诊疗装置，医学成像装置包括成像源、光束阻挡阵列及探测器；光束阻挡阵列设置在成像源与探测器之间；光束阻挡阵列中包含多个阻挡元件，多个阻挡元件在垂直于旋转轴的方向分布的一行中，阻挡元件的数量小于或等于预设数量。使得对投影图像进行图像重建后，各个切片图像对应的阴影区域减少，减小了切片图像的误差，提高了成像质量。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请实施例的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比值绘制的。附图中：

图1为相关技术提供的一种成像原理示意图；

图2为相关技术提供的另一种成像原理示意图；

图3为本申请实施例提供的一种医学成像装置的结构图；

图4为本申请实施例提供的一种光束阻挡阵列的示意图；

图5为本申请实施例提供的一种成像效果示意图；

图6为本申请实施例提供的一种光束阻挡阵列的示意图；

图7为本申请实施例提供的一种医学图像的示意图；

图8为本申请实施例提供的一种诊疗装置的结构图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例附图进一步说明本实用新型实施例具体实现。

为了便于理解，对相关技术的成像原理进行说明，如图1所示，图1为相关技术提供的一种成像原理示意图。图1示出了成像源101、目标对象102以及探测器103，成像源101发出的射线穿过目标对象102，被探测器103接收。目标对象102可以是人体的一部分或者全部，以目标对象102是人体为例，因为人体内的组织对射线的吸收率不同，因此，射线穿过人体后，探测器不同区域接收到的射线能量不同，从而形成投影图像，具体地，射线穿过人体后，被探测器上的探测单元接收，一个探测单元可以对应一个图像单元(例如一个像素)。对多个投影图像进行图像重建，即可得到显示人体内部的多个切片图像。示例性地，可以按照垂直于人体从头到脚的方向得到多个切片图像，即切片图像所展示的平面垂直于人体从头到脚的方向，如图1所示，一个切片图像可以展示人体一个切面的情况。在上述成像过程中，射线穿过人体后会发生散射，即偏离射线从成像源射出的方向，这就会使得图像的质量变差。

为了克服这一问题，可以在成像源和目标对象之间设置光束阻挡阵列104，如图2所示，图2为相关技术提供的另一种成像原理示意图，该光束阻挡阵列104可以是铅点阵列，铅点可以遮挡成像源发出的射线，在光束阻挡阵列104遮挡成像源进行成像时，因为照射到铅点上的射线被遮挡，铅点处对应的阴影区域的信号都是散射射线形成的，由于散射是低频的(慢变化的或平缓变化的)，因此采集比较少的采样点，利用散射信号做三次样条插值来估计散射整体分布，即可得到估计散射分布后的投影图像，因为阴影区域内的散射信号一部分是估计得到的，会有一定误差，在利用投影图像进行图像重建得到切片图像时，就会使得切片图像在阴影区域对应的位置存在误差。而基于图2所示的光束阻挡阵列(a×b个铅点)形成的切片图像，每个切片图像上都会在铅点对应位置(即b个铅点的位置)存在误差，每个切片图像存在误差的位置(即铅点对应的阴影区域)都是相同的，而且集中在a个切片图像中，其他切片图像没有误差，这a个切片图像质量较差。

为解决上述问题，本申请实施例提供一种医学成像装置，如图3所示，图3为本申请实施例提供的一种医学成像装置的结构图。该医学成像装置30包括：成像源301、光束阻挡阵列302、探测器303；光束阻挡阵列302设置在成像源301与探测器303之间；光束阻挡阵列302中包含多个阻挡元件3021，多个阻挡元件3021在垂直于旋转轴的方向分布的一行中，阻挡元件3021的数量小于或等于预设数量。

需要说明的是，阻挡元件3021可以遮挡成像源301发出的射线。可选地，在本申请的一种实施例中，阻挡元件3021是利用能够阻挡成像源301发出的射线的材料制成的，阻挡元件3021的材质可以选用原子系数高的材质，阻挡效果比较好。例如，阻挡元件3021可以是铅、钨或者其他高Z材料。阻挡元件的形状可以是柱体结构，例如，圆柱体或长方体等。预设数量可以是5、4、3、2、1等整数，本申请对此不作限制。旋转轴可以是该成像装置的旋转轴，可选地，在本申请的另一个实施例中，成像装置还包括机架304，成像源301和探测器303设置在机架304上，可以跟随机架304绕旋转轴转动，成像源301的中心与探测器303的中心的连线与机架304的旋转轴相交。

在本申请中，光束阻挡阵列302遮挡成像源301发射的射线时，探测器303进行成像得到的是多个投影图像，利用多个投影图像估计散射整体分布，利用散射估计之后的投影图像进行图像重建得到多个切片图像。一个切片图像可以是表现目标对象的一个切面的图像，切片图像所表现的切面垂直于旋转轴。可选地，在本申请的一种实施例中，每一个切片图像中，形成的阻挡元件阴影区域对应的阴影区域的数量都小于或等于预设数量。因为光束阻挡阵列302对应的阴影区域在一个切片图像中的数量都小于或等于预设数量，减少了每个切片图像种的误差分布，提高了整体的成像质量。还需要说明的是，成像源301，用于发出成像束；光束阻挡阵列302，可以设置于成像源301下方，光束阻挡阵列302在垂直于旋转轴方向上分布的阻挡元件3021的行数可以大于第一预设行数；探测器303，可以获取穿过光束阻挡阵列302的射束并生成投影图像，投影图像中在垂直于旋转轴方向上分布的阻挡元件302对应的阴影的行数大于第二预设行数。结合图2所示，第一预设行数可以是a，第一预设行数可以等于第二预设行数，与图2所示的光束阻挡阵列相比，没有减少阻挡元件3021的数量，保证了内插估计的准确性，通过增加行数，可以减少每行的阻挡元件3021的数量，进而减少光束阻挡阵列302对应的阴影区域在一个切片图像中的数量，减少了每个切片图像种的误差分布，提高了整体的成像质量。

阻挡元件3021的分布可以有多种方式，例如，在一种实现方式中，在垂直于旋转轴的方向分布的每行阻挡元件的数量相等。又如，在另一种实现方式中，光束阻挡阵列302包括的多个阻挡元件3021随机分布。多个阻挡元件3021随机分布，使得阻挡元件3021形成的阴影区域误差随机分布在多个切片图像中。此处，列举两种具体的应用场景进行说明：

在第一个应用场景中，如图4所示，图4为本申请实施例提供的一种光束阻挡阵列302的示意图。可选地，在本申请的一种实施例中，不同区域设置不同密度的阻挡元件3021，阻挡元件3021密度大的区域，在切片图像对应的区域形成的阴影区域较多，图像质量较差，阻挡元件3021密度小的区域，在第一投影图像对应的区域形成的阴影区域较少，图像质量较高，通过不同区域设置不同的阻挡元件3021的密度，可以将误差集中在特定的区域。光束阻挡阵列302中心区域的阻挡元件3021可以比光束阻挡阵列302其他区域的阻挡元件3021分布密度更小，例如，在本申请的一种实施例中，成像源的射束中心轴与光束阻挡阵列302交点的位置未设置阻挡元件3021。因为光束阻挡阵列302对应的中心区域通常是成像观察的关键区域，因此，在成像源的射束中心轴与光束阻挡阵列302交点的位置不设置阻挡元件3021，使得中心区域没有阴影遮挡，提高关键区域成像质量。

进一步可选地，在本申请的一种实施例中，光束阻挡阵列302中，越靠近光束阻挡阵列302的四周边缘区域，阻挡元件3021的分布密度越大。因为目标对象中心区域通常包含待观测的对象，因此，光束阻挡阵列302中心区域的阻挡元件3021的分布密度小，可以使得对应的第一投影图像的中心区域形成的阴影区域少，使得中心区域对应的切片图像误差小，质量更高，保证了待观测对象的图像误差小，质量更高。

在第二种应用场景中，阻挡元件3021可以按照行和列进行排布。例如，多个阻挡元件3021沿第一预设方向排布成至少一行，第一预设方向所在的直线与旋转轴形成大于0且不等于90度的夹角。在本申请的一种实施例中，沿第一预设方向排布的每行阻挡元件3021的数量可以相等。进一步地，沿第一预设方向排布的每行阻挡元件3021的数量等于预设数量。当然，此处只是示例性说明，沿第一预设方向排布的每行阻挡元件3021的数量也可以是其他数值，本申请对此不作限制。又如，在本申请的另一种实施例中，多个阻挡元件3021沿第二预设方向排布成至少一列。进一步地，沿第二预设方向排布的每列阻挡元件3021的数量相等。需要说明的是，第二预设方向所在的直线与旋转轴平行或者不平行，且第一预设方向和第二预设方向不同。

基于第二种应用场景，如图5所示，图5为本申请实施例提供的一种成像效果示意图，因为沿第一预设方向排布的一行阻挡元件3021所在的直线(即第一预设方向所在的直线)与旋转轴形成大于0且不等于90度的夹角，而目标对象的切片所在的平面垂直于旋转轴，因此，在形成切片图像时，一个切片图像上可以只包含一个阻挡元件3021对应的阴影区域，阴影区域较为均匀地分布在多个切片图像上，而且每个切片图像上的阴影区域变少了，这提高了切片图像的质量，使得切片图像能够更准确地体现目标对象的状况。

此处，列举一个具体示例对第二种应用场景中光束阻挡阵列302中阻挡元件3021的分布情况进行详细说明，如图6所示，图6为本申请实施例提供的一种光束阻挡阵列302的示意图。光束阻挡阵列302包括沿第一预设方向排布成行，沿第二预设方向排布成列，形成m行、n列的多个阻挡元件3021，沿第一预设方向排布的一行阻挡元件3021所在的直线与沿第二预设方向排布的一列阻挡元件3021所在的直线形成大于0且不等于90度的夹角，m和n为大于1的整数。需要说明的是，夹角可以是80度或者70度等，本申请对此不作限制。图6示出了光束阻挡阵列302，以及光束阻挡阵列302旋转90度后的分布情况，本申请基于一种角度对光束阻挡阵列302中阻挡元件3021的分布进行描述，其他对该光束阻挡阵列302进行旋转、变换实现相同目的的光束阻挡阵列302，均在本申请保护范围之内。需要说明的是，光束阻挡阵列302的轮廓呈平行四边形。可选地，光束阻挡阵列302的轮廓可以是菱形。

当然，以上只是示例性说明，并不代表本申请局限于此。结合图6所示的光束阻挡阵列302，图7为本申请实施例提供的一种医学图像的示意图，以光束阻挡阵列302包括10×10个阻挡元件3021为例，对于像素数量为100×100的探测器303，每隔9个阵列就会有一个阵列阴影(黑色点)。具体地，如图7所示，第1列，从第1个阵列开始，每隔9个阵列会形成一个阴影；第11列，从第2个阵列开始，每隔9个阵列会有一个阴影；第21列，从第3个阵列开始，每隔9个阵列会有一个阴影，依次类推，第91列，从第10个阵列开始，每隔9个阵列会有一个阴影。这样，就可以把误差均匀分布在沿旋转轴方向分布的每个切片图像中，有效对散射进行了校正，成像质量高。同时，由于光束阻挡阵列302遮挡了一部分射线，照射到目标对象的射线剂量相对减少，实现低剂量成像。这里需要说明的是，上述示例以一个阻挡元件3021遮挡一个像素为例进行说明，本申请中，一个阻挡元件3021可以遮挡一个图像单元，一个图像单元可以包含一个或多个像素。

基于上述说明，可选地，如图3所示，在本申请的一个实施例中，医学成像装置30还包括处理器305，处理器305与探测器303电连接；探测器303，用于在光束阻挡阵列302遮挡射线时进行成像得到多个投影图像；处理器305，用于对探测器303形成的多个投影图像进行内插估计，得到估计后的多个投影图像。进一步地，可以对估计后的多个投影图像进行图像重建，就可以得到目标对象的多个切片图像。具体地，可以利用阴影内的散射信号做三次样条插值来估计散射整体分布。

当然，处理器305执行的步骤也可以在其他设备上完成，例如，医学成像装置30向其他设备传输多个投影图像，其他设备对多个投影图像进行内插估计，然后利用估计后的多个投影图像进行图像重建，得到多个切片图像。当然，此处只是示例性说明，并不代表本申请局限于此。

需要说明的是，对第一投影图像可以采用三次样条差值算法进行估计，也可以利用人工智能模型进行估计，本申请对此不做限制。

本申请实施例提供的医学成像装置，包括成像源、光束阻挡阵列、探测器及机架；光束阻挡阵列设置在成像源与探测器之间；光束阻挡阵列中包含多个阻挡元件，多个阻挡元件在垂直于旋转轴的方向分布的一行中，阻挡元件的数量小于或等于预设数量，使得对投影图像在图像重建后，各个切片图像对应的阴影区域减少，减小了切片图像的误差，提高了成像质量。

基于上述实施例中所描述的医学成像装置，本申请实施例提供一种诊疗装置，如图8所示，该诊疗装置80，包括：本申请任意一个实施例所描述的医学成像装置30。需要说明的是，成像源301的数量可以是多个，图8中示出了两个成像源301，只是示例性示意，并不代表本申请局限于此。

可选地，在本申请的一种实施例中，诊疗装置80还包括诊疗床801，诊疗床801及其上待扫描物体设置在光束阻挡阵列302与探测器303之间。

可选地，在本申请的一种实施例中，治疗床能够在探测器成像时沿旋转轴的轴向移动，以使得多个阻挡元件在探测器成像，并进行图像重建后，每个切片图像中形成的阴影区域数量小于或等于预设数量。结合上述实施例中所描述的对投影图像进行成像的过程，在本实施例中，可以在对投影图像进行成像时移动治疗床，获取更大范围的投影图像。

本申请实施例提供的诊疗装置，因为光束阻挡阵列中包含多个阻挡元件，多个阻挡元件在垂直于旋转轴的方向分布的一行中，阻挡元件的数量小于或等于预设数量，使得对投影图像在图像重建后，各个切片图像对应的阴影区域减少，减小了切片图像的误差，提高了成像质量。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (17)

1.一种医学成像装置，其特征在于，包括：成像源、光束阻挡阵列及探测器；

所述光束阻挡阵列设置在所述成像源与所述探测器之间；

所述光束阻挡阵列中包含多个阻挡元件，所述多个阻挡元件在垂直于旋转轴的方向分布的一行中，所述阻挡元件的数量小于或等于预设数量。

2.根据权利要求1所述的医学成像装置，其特征在于，所述光束阻挡阵列中，越靠近所述光束阻挡阵列的四周边缘区域，所述阻挡元件的分布密度越大。

3.根据权利要求2所述的医学成像装置，其特征在于，所述成像源的射束中心轴与所述光束阻挡阵列交点的位置未设置阻挡元件。

4.根据权利要求1所述的医学成像装置，其特征在于，在垂直于所述旋转轴的方向分布的每行阻挡元件的数量相等。

5.根据权利要求1所述的医学成像装置，其特征在于，所述多个阻挡元件沿第一预设方向排布成至少一行，所述第一预设方向所在的直线与所述旋转轴形成大于0且不等于90度的夹角。

6.根据权利要求5所述的医学成像装置，其特征在于，沿所述第一预设方向排布的每行阻挡元件的数量相等。

7.根据权利要求6所述的医学成像装置，其特征在于，沿所述第一预设方向排布的每行阻挡元件的数量等于所述预设数量。

8.根据权利要求5所述的医学成像装置，其特征在于，所述多个阻挡元件沿第二预设方向排布成至少一列。

9.根据权利要求8所述的医学成像装置，其特征在于，所述第二预设方向所在的直线与所述旋转轴平行或者不平行。

10.根据权利要求8所述的医学成像装置，其特征在于，沿所述第二预设方向排布的每列阻挡元件的数量相等。

11.根据权利要求1所述的医学成像装置，其特征在于，所述阻挡元件的形状为圆柱体或长方体。

12.根据权利要求1所述的医学成像装置，其特征在于，所述阻挡元件是利用能够阻挡成像源发出的射线的材料制成的。

13.根据权利要求1所述的医学成像装置，其特征在于，所述装置还包括：机架，所述成像源和所述探测器设置在所述机架上，跟随所述机架绕所述旋转轴转动。

14.根据权利要求1-13任一项所述的医学成像装置，其特征在于，所述医学成像装置还包括处理器，所述处理器与所述探测器电连接；

所述探测器，用于在所述光束阻挡阵列遮挡射线时进行成像得到多个投影图像；

所述处理器，用于对所述探测器形成的所述多个投影图像进行内插估计，得到估计后的多个投影图像。

15.一种诊疗装置，其特征在于，包括：如权利要求1-14任一项所述的医学成像装置。

16.根据权利要求15所述的诊疗装置，其特征在于，

所述诊疗装置还包括诊疗床，所述诊疗床及其上待扫描物体设置在所述光束阻挡阵列与所述探测器之间。

17.根据权利要求16所述的诊疗装置，其特征在于，

所述诊疗床能够在所述探测器成像时沿旋转轴的轴向移动，以使得所述多个阻挡元件在所述探测器成像，并进行图像重建后，在每个切片图像中形成的阴影区域数量小于或等于预设数量。

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