双能成像方法、装置、存储介质及电子设备与流程

1.本技术属于成像技术领域，具体涉及一种双能成像方法、装置、存储介质及电子设备。


背景技术：

2.传统的x射线成像法中，人体内部各成分的影像都叠加在一起，不利于区分各种密度成分的分布，因此，在传统的x射线成像中，一些细小的病变很容易“骗过”我们的肉眼，容易造成漏检或错检，耽误治疗。针对传统x射线成像法的不足，双能成像法应运而生。双能成像法可以实现“骨肉分离”，即可以通过高能和低能两种图像，得出高密度成分(如骨组织等)和低密度成分(如软组织等)的图像，能够得到去除骨组织信息的或去除软组织信息的图像效果，有效的减少了胸部软组织和骨骼相互重叠给诊断带来的互相干扰。
3.双能成像法能有效去除组织重叠影像的干扰，有利于软组织或骨性病变的检出与鉴别诊断，提高肺部小结节或肋骨小病灶的检出能力。临床上普遍采用一种双能减影算法用于双能成像。双能减影算法分别用高、低两种能量的x射线对人体的同一组织结构拍摄x射线图像。由于需成像物对不同能量x射线衰减系数不同，所以两个图像会有不同的光密度分布，对这两个图像进行加权相减，可以消除组织结构中的骨或者软组的像，而保留单一成分的分布图像。其中，权重系数根据以往经验预先确定。根据权重系数的不同，发展出不同的算法，在医学成像中得到了一定的应用。但双能减影算法存在局限性，不能应对复杂的场景，通常只能分离出两种物质(骨和软组织)图像，如需要分解其他物质(如碘和骨)，则需要重新摸索权重系数，通用性较差。同时采用双能减影算法分解后得到的图像不具有实际的物理意义，不具备算法发展及临床应用的可扩展性。


技术实现要素：

4.因此，本技术的目的在于提供一种双能成像方法、装置、存储介质及电子设备，解决现有x射线成像方法通用性较差，且得到的图像不具有实际的物理意义，不具备算法发展及临床应用的可扩展性的问题。
5.为了解决上述问题，本技术第一方面提供了一种双能成像方法，包括：
6.基于能谱数据与物质衰减特性获取两种基物质的厚度与双能x射线衰减指数的关系，以建立物质分解模型；
7.利用双能x射线对成像物进行双能透射扫描，获取成像物对双能x射线的衰减指数；
8.将成像物对双能x射线的衰减指数代入物质分解模型，获取成像物中的两种基物质的厚度信息；
9.根据成像物中的两种基物质的厚度信息及两种基物质的衰减系数建立融合图像。
10.可选地，基于能谱数据与物质衰减特性获取两种基物质的厚度与双能x射线衰减指数的关系，以建立物质分解模型，包括：
11.获取双能x射线的实际能量强度；
12.获取两种基物质的各种不同厚度的组合；
13.获取两种基物质的各种不同厚度的组合对双能x射线的衰减指数；
14.通过多项式拟合获取两种基物质的厚度与双能x射线的衰减指数之间的关系。
15.可选地，获取双能x射线的实际能量强度，包括：
16.根据管电压获取双能x射线的发射强度；
17.获取曝光设备本身对双能x射线的衰减系数；
18.基于双能x射线的发射强度及曝光设备本身的对双能x射线的衰减系数获取双能x射线的实际能量强度。
19.可选地，获取两种基物质的各种不同厚度的组合对双能x射线的衰减指数，包括：
20.分别获取两种基物质对双能x射线的衰减系数；
21.获取双能x射线分别经过两种基物质的各种不同厚度的组合后的能量强度；
22.根据双能x射线的实际能量强度及双能x射线分别经过两种基物质的各种不同厚度的组合后的能量强度，获取两种基物质的每种厚度组合对双能x射线的衰减指数。
23.可选地，利用双能x射线对成像物进行双能透射扫描，获取成像物对双能x射线的衰减指数，包括：
24.利用双能x射线对空气进行曝光，获取双能x射线的空气曝光强度；
25.利用双能x射线对成像物进行透射，获取双能x射线经过成像物后的透射强度；
26.根据双能x射线的透射强度和空气曝光强度，获取双能x射线的衰减指数。
27.可选地，根据成像物中的两种基物质的厚度信息及两种基物质的衰减系数建立融合图像，包括：
28.获取成像物中的两种基物质的厚度信息；
29.获取两种基物质在预设强度的x射线下的衰减系数；
30.根据两种基物质的厚度信息及两种基物质在预设能量下的衰减系数，获得两种基物质在预设能量下的融合图像。
31.可选地，预设强度低于实际曝光强度。
32.第二方面提供了一种双能成像装置，包括：
33.计算模块，用于建立物质分解模型。
34.获取模块，用于获取需成像物的临床图像数据。
35.分解模块，用于根据临床图像数据和物质分解模型获取需成像物两种基物质的厚度信息。
36.融合模块，用于根据厚度信息及两种基物质在预设强度的x射线下的衰减系数获得融合图像。
37.第三方面提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的双能成像方法。
38.第四方面提供了一种电子设备，包括存储介质、处理器及存储在存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的双能成像方法。
39.有益效果：本发明提供的双能成像方法基于能谱数据和物质衰减特性建立物质分解模型，可以对任意确定的两种衰减系数区分度大的基物质进行分解，可扩展性好，且分解
的数据为具有实际物理意义的等效物厚度图，在临床上具有很强的可扩展性；另外，本发明通过两种基物质的厚度信息以及衰减系数的获得融合图像，能够改善骨骼与软组织的对比度，提高图像质量。
附图说明
40.图1为本技术一些实施例中的双能成像方法的流程图；
41.图2为本技术另一些实施例中的双能成像方法的流程图；
42.图3为本技术再一些实施例中的双能成像方法的流程图；
43.图4为本技术又一些实施例中的双能成像方法的流程图；
44.图5为本技术又一些实施例中的双能成像方法的流程图；
45.图6为本技术又一些实施例中的双能成像方法的流程图；
46.图7为本技术一些实施例中的高能x射线和低能x射线的能谱曲线。
47.图8为现有技术得到的胸片图像；
48.图9为采用本技术的双能成像方法得到的胸片图像。
具体实施方式
49.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
50.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
51.第一方面，本实施例提供了一种双能成像方法。图1为本实施例的双能成像方法的流程图。如图1所示，双能成像方法包括：
52.s001：基于能谱数据与物质衰减特性获取两种基物质的厚度与双能x射线衰减指数的关系，以建立物质分解模型。
53.具体的，双能x射线包括高能x射线和低能x射线，假设两种基物质分别为m1和m2。本步骤利用高能x射线分别经过不同厚度组合的两种基物质m1和m2后的衰减指数eh和低能x射线分别经过不同厚度组合的两种基物质m1和m2后的衰减指数e
l
，获取基物质m1的厚度与衰减指数eh和衰减指数e
l
的关系及基物质m2的厚度与衰减指数eh和衰减指数e
l
的关系，以建立物质分解模型。
54.其中，需要说明的是，对于确定的管电压，可以得到准确的x射线能谱曲线。而能谱数据包括能量谱图上特征x射线的强度和峰位置，根据特征x射线的强度和峰位置能够进行元素的定性和定量分析。
55.x射线衰减是指x射线穿过物体并与物体发生作用时，其能量损失的过程。对于确定的物质，在确定的管电压下其对应的衰减特性也是确定的，衰减特性包括衰减系数。例如x射线穿过人体组织时，由于人体各种组织器官的密度、有效原子序数、厚度不同，对x射线的吸收程度也各不一样。因此当x射线穿过人体组织时，由于透过量不同，能够形成带有信息的x射线影像，当它到达荧光屏、x射线胶片或显示器时，能够将不可见的x射线影像变成
可见光影像。观察分析这种深浅不同的影像，就能帮助判断人体各部分组织器官的正常或病理的形态。
56.示例的，高能x射线和低能x射线分别对应高、低管电压，高能x射线对应的管电压为kvh，低能x射线对应的管电压为kv
l
，可以分别得到高能x射线和低能x射线的准确的x射线能谱曲线，如图7所示。图中上面的曲线表示管电压kvh对应的射线能谱曲线，下面的曲线表示管电压kv
l
对应的x射线能谱曲线。其中，横轴表示管电压值，单位为kev，纵轴表示距离放射源100cm处每平方毫米每毫安秒内的光子数。
57.进一步地，任何物质的x射线吸收系数可由任意2个基物质的x射线吸收系数来决定，因此可将一种物质的衰减转化为产生同样衰减的2种基物质的厚度，这样可以实现物质组成分析与物质的分离，公式表示为：
[0058][0059][0060]
其中i0(eh)和i0(e
l
)为x射线穿透物质之前的射线强度，i(eh)和i(e
l
)为x射线穿透物质之后的射线强度，μ1(e)和μ2(e)为物质m1和m2在不同能量下的衰减系数，d1和d2代表分离出的物质厚度，eh与e
l
定义为能量衰减指数。根据公式(1)和公式(2)即可得出任何两种基物质的分解方程组，从而分别计算出两种基物质的厚度。
[0061]
本步骤建立的物质分解模型基于x射线能谱和物质的衰减特性对物质进行分解，因此能够适用分解任意两种确定的基物质，具有良好的扩展性。
[0062]
s002：利用双能x射线对成像物进行双能透射扫描，获取成像物对双能x射线的衰减指数。
[0063]
具体的，本步骤利用高能x射线对成像物进行透射扫描，获取高能x射线穿透成像物后的能量强度，根据高能x射线穿透成像物后的能量强度与高能x射线穿透成像物前的能量强度获取高能x射线的衰减系数e
h’。利用低能x射线对成像物进行透射扫描，获取低能x射线穿透成像物后的能量强度，根据低能x射线穿透成像物后的能量强度与低能x射线穿透成像物前的能量强度获取低能x射线的衰减系数e
l’。
[0064]
s003：将成像物对双能x射线的衰减指数代入物质分解模型，获取成像物中的两种基物质的厚度信息。
[0065]
具体的，将高能x射线经过需成像物后的衰减指数e
h’和低能x射线经过需成像物后的衰减指数e
l’代入物质分解模型，获取成像物中两种基物质m1和m2的厚度信息d1和d2。示例的，当成像物为人体组织，则基物质m1和m2可以为钙和水。一般用水来代表人体中的低原子序数物质，如肌肉、脂肪、体液等，用钙来代表人体内的中等原子序数物质，如骨骼。
[0066]
本步骤利用物质分解模型分解需成像物中两种基物质，得到的分解的数据为具有实际物理意义的等效物厚度图。比如，分解的基物质为钙和水，那么分解得到的图像分别为钙的等效厚度图与水的等效厚度图。这样的分解结果在临床上具有很强的可扩展性。
[0067]
s004：根据成像物中的两种基物质的厚度信息及两种基物质的衰减系数建立融合图像。
[0068]
具体的，本步骤根据厚度信息d1和d2及在预设强度的x射线下，基物质m1和m2的衰
减系数u1和u2获得融合图像。
[0069]
进一步地，将衰减系数与等效厚度信息数据代入如下公式，可得融合图像。
[0070]
p＝μ1d1+μ2d2…………………………
(3)
[0071]
其中，p表示融合后图像。
[0072]
可以理解的是，预设强度的x射线的能量强度根据基物质m1和m2来确定，可以是一个值也可以是一个范围，只要能够使图像更加清晰即可，本实施例对此不做过多的限制。
[0073]
本步骤的目的是根据两种基物质的厚度信息以及这两种基物质在特定能量下衰减特性，计算得到融合图像。通过本步骤融合后的图像中两种基物质的对比度比正常曝光图像的对比度更好，图像质量更高。
[0074]
需要说明的是，成像物可以是人体组织，也可以是其他动植物，或者还可以是一些需要获得内部结构的装置或构造等。
[0075]
综上，本实施例的双能成像方法基于能谱数据和物质衰减特性建立物质分解模型，可以对任意确定的两种衰减系数区分度大的基物质进行分解，可扩展性好，且分解的数据为具有实际物理意义的等效物厚度图，在临床上具有很强的可扩展性；另外，本发明通过两种基物质的厚度信息以及衰减系数的获得融合图像，能够改善骨骼与软组织的对比度，提高图像质量。
[0076]
在一些实施例中，如图2所示，步骤s01包括：
[0077]
s011：获取双能x射线的实际能量强度。
[0078]
具体的，本步骤的目的在于获取高能x射线经过曝光设备固有衰减后的能量强度i0(eh)及低能x射线经过曝光设备固有衰减后的能量强度i0(e
l
)。
[0079]
需要说明的是，由于曝光设备本身存在一定的衰减物质，曝光设备中x射线管放射出的x射线穿透曝光设备后会产生一定的衰减，因此曝光设备实际的曝光强度与根据管电压查询能谱获得的能量强度具有一定的误差。本步骤获取的能量强度为经过曝光设备固有衰减后的能量强度，即对设备固有衰减进行了测量校正，有利于提高物质分解模型的准确性。
[0080]
s012：获取两种基物质的各种不同厚度的组合。
[0081]
具体的，本步骤的目的在于获取高能x射线经过曝光设备固有衰减后再分别经过不同厚度组合的两种基物质m1和m2的衰减后的能量强度i(eh)
pq
及低能x射线经过曝光设备固有衰减后再分别经过不同厚度组合的两种基物质m1和m2的衰减后的能量强度i(e
l
)
pq
。
[0082]
其中，两种基物质m1和m2的不同厚度组合的获取方式如下：
[0083]
首先获取矩阵a和矩阵b，如下所示：
[0084][0085]
其中，矩阵a表示基物质m1的等效物厚度矩阵，矩阵b基物质m2的等效物厚度矩阵。两个矩阵大小均为mxn，其中an＝stepa×
n，bm＝stepb×
m，a、b分别代表两种基物质m1与m2的等效物厚度，下标代表单位等效物厚度的倍数，stepa与stepb分别代表两种基物质m1与m2的单位等效物厚度，n与m分别代表种基物质m1与m2的单位等效物厚度最大倍数。
[0086]
将矩阵a与矩阵b相加，得到矩阵c，即为基物质m1与m2各种不同厚度组合的矩阵，如
下所示：
[0087][0088]
进而，得到能量强度i(eh)
pq
和能量强度i(e
l
)
pq
的计算公式，如下：
[0089][0090][0091]
其中，μ1(eh)表示基物质m1在能量强度i0(eh)的x射线下的衰减系数，μ2(eh)表示基物质m2在能量强度i0(eh)的x射线下的衰减系数，μ1(e
l
)表示基物质m1在能量强度i0(e
l
)的x射线下的衰减系数，μ2(e
l
)表示基物质m2在能量强度i0(e
l
)的x射线下的衰减系数。a
p
代表基物质m1的等效物厚度，p＝1,2,3,
…
n；bq代表基物质m2的等效物厚度，q＝1,2,3,
…
m。
[0092]
s013：获取两种基物质的各种不同厚度的组合对双能x射线的衰减指数。
[0093]
具体的，本步骤的目的在于获取高能x射线分别经过不同厚度组合的两种基物质m1和m2的后的衰减指数eh及低能x射线分别经过不同厚度组合的两种基物质m1和m2后的衰减指数e
l
。计算过程如下：
[0094]
首先，根据矩阵c以及公式(4)和公式(5)，得到矩阵d和矩阵e，如下所示：
[0095][0096]
其中，矩阵d表示经过曝光设备固有衰减后的高能x射线(能量强度i0(eh))，再经过基物质m1与m2各种不同厚度组合的矩阵c的衰减后得到的能量强度矩阵。矩阵e表示经过曝光设备固有衰减后的低能x射线(能量强度i0(e
l
))，再经过基物质m1与m2各种不同厚度组合的矩阵c的衰减后得到的能量强度矩阵。
[0097]
之后，将矩阵d与矩阵e中的元素分别代入公式(1)与公式(2)，得到矩阵f和矩阵g，如下所示：
[0098][0099]
矩阵f表示两种基物质m1和m2的不同厚度组合对能量强度i0(eh)的x射线的衰减指数eh的矩阵。矩阵g表示两种基物质m1和m2的不同厚度组合对能量强度i0(e
l
)的x射线的衰减指数e
l
的矩阵。
[0100]
s014：通过多项式拟合获取两种基物质的厚度与双能x射线的衰减指数之间的关系。
[0101]
具体的，本步骤的目的在于通过多项式拟合获取基物质m1的厚度与衰减指数eh及衰减指数e
l
之间的关系以及基物质m2的厚度与衰减指数eh及衰减指数e
l
之间的关系。
[0102]
目前已知基物质m1的等效物厚度矩阵a，基物质m2的等效物厚度矩阵b，两种基物质
m1和m2的不同厚度组合(矩阵c)对能量强度i0(eh)的x射线的衰减指数eh的矩阵f与两种基物质m1和m2的不同厚度组合(矩阵c)对能量强度i0(e
l
)的x射线的衰减指数e
l
的矩阵g。
[0103]
接下来通过多项式拟合，分别建立矩阵f、矩阵g中的元素与矩阵a中的元素之间的关系，矩阵f、矩阵g中的元素与矩阵b中的元素之间的关系，这样便得到了物质分解模型。
[0104]
例如，当拟合3次多项式系数时，可得如下公式：
[0105][0106][0107]
其中，a
pq
表示矩阵a中的元素，b
pq
表示矩阵b中的元素，f
pq
表示矩阵f中的元素，g
pq
表示矩阵g中的元素，下标p与q表示该元素在矩阵中的位置为第p行第q列，k10到k19与k20到k29表示两组三次多项式拟合系数。
[0108]
在一些实施例中，如图3所示，步骤s011包括：
[0109]
s111：根据管电压获取双能x射线的发射强度。
[0110]
具体的，本步骤的目的是根据管电压获得曝光设备的放射源发出的高能x射线的能量强度is(eh)和低能x射线的能量强度is(e
l
)。
[0111]
示例的，高能x射线和低能x射线的管电压分别为kvh和kv
l
，根据两个确定管电压可以得到两个准确的x射线能谱曲线，根据x射线能谱曲线即可获得响应管电压下的能量强度。
[0112]
s112：获取曝光设备本身对双能x射线的衰减系数。
[0113]
具体的，本步骤的目的在于获取曝光设备本身的衰减物质对能量强度is(eh)的x射线的衰减系数μs(eh)及对能量强度is(e
l
)的x射线的衰减系数μs(e
l
)。
[0114]
可以理解的是，确定的物质在确定的管电压下的衰减系数是确定的。所以可以根据曝光设备本身的衰减物质及能量强度is(eh)的x射线对应的管电压及能量强度is(e
l
)的x射线对应的管电压，获得衰减系数μs(eh)及衰减系数μs(e
l
)。
[0115]
s113：基于双能x射线的发射强度及曝光设备本身的对双能x射线的衰减系数获取双能x射线的实际能量强度。
[0116]
具体的，本步骤根据曝光设备的放射源发出的高能x射线的能量强度is(eh)、曝光设备本身的衰减物质对能量强度is(eh)的x射线的衰减系数μs(eh)及衰减物质的厚度，获取高能x射线经过曝光设备固有衰减后的能量强度i0(eh)。计算公式如下：
[0117][0118]
其中，x表示衰减物质的厚度。
[0119]
进一步地，本步骤根据曝光设备的放射源发出的低能x射线的能量强度is(e
l
)、曝光设备本身的衰减物质对能量强度is(e
l
)的x射线的衰减系数μs(
l
)及衰减物质的厚度，获取低能x射线经过曝光设备固有衰减后的能量强度i0(e
l
)。计算公式如下：
[0120][0121]
其中，x表示衰减物质的厚度。
[0122]
本实施例通过对曝光设备固有衰减的校正，获得了准确的曝光强度，能够有效的提高物质分解模型的准确度。
[0123]
在一些实施例中，如图4所示，步骤s013具体包括：
[0124]
s131：分别获取两种基物质对双能x射线的衰减系数。
[0125]
具体的，本步骤的目的在于获取能量强度i0(eh)的x射线在基物质m1中的衰减系数μ1(eh)及能量强度i0(e
l
)的x射线在基物质m1中的衰减系数μ1(e
l
)。以及，获取能量强度i0(eh)的x射线在基物质m2中的衰减系数μ2(eh)及能量强度i0(e
l
)的x射线在基物质m2中的衰减系数μ2(e
l
)。
[0126]
需要说明的是，确定强度的x射线在确定物质中的衰减系数是确定的，通过查阅资料即可获得，不需要额外计算。
[0127]
s132：获取双能x射线分别经过两种基物质的各种不同厚度的组合后的能量强度。
[0128]
具体的，本步骤包括：根据高能x射线经过曝光设备固有衰减后的能量强度i0(eh)、能量强度i0(eh)的x射线在基物质m1中的衰减系数μ1(eh)及能量强度i0(eh)的x射线在基物质m2中的衰减系数μ2(eh)，获取高能x射线经过曝光设备固有衰减后再分别经过不同厚度组合的两种基物质m1和m2的衰减后的能量强度i(eh)pq。其中，i(eh)pq的计算采用公式(4)。
[0129]
根据低能x射线经过曝光设备固有衰减后的能量强度i0(e
l
)、基物质m1在能量强度i0(e
l
)的x射线下的衰减系数μ1(e
l
)及基物质m2在能量强度i0(e
l
)的x射线下的衰减系数μ2(e
l
)，获取低能x射线经过曝光设备固有衰减后再分别经过不同厚度组的两种基物质m1和m2的合衰减后的能量强度i(e
l
)pq。其中，i(e
l
)pq的计算采用公式(5)。
[0130]
可以理解的是，由于两种基物质m1和m2的厚度组合有很多种，所以i(eh)pq的值为多个，每个i(eh)pq值对应一种厚度组合，i(e
l
)pq的值也为多个，每个i(eh)pq值对应一种厚度组合。且由于i0(eh)和i0(e
l
)并不相等，所以同一种厚度组合对应的i(eh)pq值和i(e
l
)pq值不相同。
[0131]
s133：根据双能x射线的实际能量强度及双能x射线分别经过两种基物质的各种不同厚度的组合后的能量强度，获取两种基物质的每种厚度组合对双能x射线的衰减指数。
[0132]
具体的，本步骤根据高能x射线经过曝光设备固有衰减后的能量强度i0(eh)及高能x射线经过曝光设备固有衰减后再分别经过不同厚度组合的两种基物质m1和m2的衰减后的能量强度i(eh)
pq
，获取高能x射线分别经过不同厚度组合的两种基物质m1和m2的后的衰减指数eh。计算过程如下：
[0133]
将i0(eh)和i(eh)
pq
代入公式(1)即可获得衰减指数eh。即：
[0134][0135]
本步骤根据低能x射线经过曝光设备固有衰减后的能量强度i0(e
l
)及低能x射线经过曝光设备固有衰减后再分别经过不同厚度组合的两种基物质m1和m2的衰减后的能量强度i(e
l
)
pq
，获取低能x射线分别经过不同厚度组合的两种基物质m1和m2后的衰减指数e
l
。计算过程如下：
[0136]
将i0(e
l
)和i(e
l
)
pq
代入公式(1)即可获得衰减指数e
l
。即：
[0137]
[0138]
在一些实施例中，如图5所示，步骤s002包括：
[0139]
s021：利用双能x射线对空气进行曝光，获取双能x射线的空气曝光强度。
[0140]
具体的，本步骤包括：利用高能x射线对空气曝光，获取高能x射线对空气曝光的强度，并以此作为高能x射线穿透成像物之前的强度；以及，利用低能x射线对空气曝光，获取低能x射线对空气曝光的强度，并以此作为低能x射线穿透成像物之前的强度。
[0141]
本步骤的目的是获取高能x射线经过曝光设备固有衰减后的能量强度和低能x射线经过曝光设备固有衰减后的能量强度。
[0142]
本步骤利用双能x射线对空气进行曝光，去除了设备固有衰减对x射线能量强度的影响，能够使成像数据更准确。
[0143]
s022：利用双能x射线对成像物进行透射，获取双能x射线经过成像物后的透射强度。
[0144]
具体的，本步骤包括：利用高能x射线对成像物进行透射，获取高能x射线经过成像物后的强度；以及，利用低能x射线对成像物进行透射，获取低能x射线经过成像物后的强度。
[0145]
s023：根据双能x射线的透射强度和空气曝光强度，获取双能x射线的衰减指数。
[0146]
具体的，本步骤包括：将高能x射线对空气曝光的强度和高能x射线经过成像物后的强度代入公式(1)，获取高能x射线的衰减指数；以及，将低能x射线对空气曝光的强度和低能x射线经过成像物后的强度代入公式(2)，获取低能x射线的衰减指数。
[0147]
在一些实施例中，如图6所示，步骤s004包括：
[0148]
s041：获取成像物中的两种基物质的厚度信息。
[0149]
具体的，包括如下步骤：
[0150]
获取高能x射线经过曝光设备固有衰减后再经过需成像物衰减后的能量强度及低能x射线经过曝光设备固有衰减后再经过需成像物衰减后的能量强度。
[0151]
根据高能x射线经过曝光设备固有衰减后的能量强度i0(eh)及高能x射线经过曝光设备固有衰减后再经过需成像物衰减后的能量强度，获取能量强度i0(eh)的x射线经过需成像物后的衰减指数e
h’。即，将高能x射线经过曝光设备固有衰减后的能量强度i0(eh)及高能x射线经过曝光设备固有衰减后再经过需成像物衰减后的能量强度代入公式(1)，可得需成像物对能量强度i0(eh)的x射线的衰减指数e
h’。其中，高能x射线经过曝光设备固有衰减后的能量强度i0(eh)可以为高能x射线对空气进行曝光得到的空气数据。
[0152]
根据低能x射线经过曝光设备固有衰减后的能量强度i0(e
l
)及低能x射线经过曝光设备固有衰减后再经过需成像物衰减后的能量强度，获取能量强度i0(e
l
)的x射线经过需成像物后的衰减指数e
l’。即，将低能x射线经过曝光设备固有衰减后的能量强度i0(e
l
)及低能x射线经过曝光设备固有衰减后再经过需成像物衰减后的能量强度代入公式(2)，可得需成像物对能量强度i0(e
l
)的x射线的衰减指数e
l’。低能x射线经过曝光设备固有衰减后的能量强度i0(e
l
)可以为低能x射线对空气进行曝光得到的空气数据。
[0153]
将能量强度i0(eh)的x射线经过需成像物后的衰减指数e
h’及能量强度i0(e
l
)的x射线经过需成像物后的衰减指数e
l’代入物质分解模型，获取需成像物中两种基物质m1和m2的厚度信息d1和d2。即，将e
h’和e
l’代入公式(6)与公式(7)，可得到两种基物质m1和m2的厚度信息d1和d2。
[0154]
s042：获取两种基物质在预设强度的x射线下的衰减系数。
[0155]
需要说明的是，对于确定的物质，在确定的管电压下其对应的衰减系数也是确定的。
[0156]
s043：根据两种基物质的厚度信息及两种基物质在预设能量下的衰减系数，获得两种基物质在预设能量下的融合图像
[0157]
具体的，将衰减系数与厚度信息代入公式(3)，即可得到两种基物质的融合图像。
[0158]
本实施例基于两种基物质的厚度信息数据以及预设能量x射线的衰减系数进行图像融合，融合后的图像中骨骼与软组织的对比度比正常曝光图像的对比度要好，图像质量更高。示例的，图8为现有技术得到的胸片图像，图9为采用本实施例的双能成像方法得到的胸片图像。对比图8和图9，可以明显看出采用本实施例的双能成像方法得到的融合图像改善了骨骼与组织的对比度。
[0159]
在一些实施例中，预设强度低于实际曝光强度。
[0160]
如此设置是因为在x射线能量强度较低的时候，需成像物中的两种基物质(例如人体组织中的骨骼与软组织)的衰减系数差别大，融合后的图像能得到更好的对比度。但是实际曝光的图像，当能量较低时可能无法穿透需成像物，只能采用高能量进行曝光。因此，预设强度低于实际曝光强度融合后的图像对比度比正常曝光图像的对比度更大，图像质量更高。
[0161]
第二方面，本实施例基于上述的双能成像方法，还提供了一种双能成像装置。本实施例的双能成像装置包括计算模块、获取模块、分解模块和融合模块。其中，计算模块用于根据第一射线和第二射线的能量强度及两种基物质建立物质分解模型。获取模块用于获取需成像物在第一射线和第二射线下的临床图像数据。分解模块用于根据临床图像数据和物质分解模型获取需成像物两种基物质的厚度信息。融合模块用于根据基物质的厚度信息及两种基物质在预设强度的x射线下的衰减系数获得融合图像。
[0162]
可以理解的是，本实施例的双能成像装置不仅可以用于人体组织的成像，也可以用于其他的动植物或一些需要获得内部结构的装置或构造等。
[0163]
本实施例的双能成像装置能够使用上述的双能成像方法获取临床图像。本装置获得的图像数据是具有实际物理意义的等效物厚度图，在临床上具有很强的可扩展性，并且具有更好的清晰度，有利于微小病变的诊断和治疗。
[0164]
第三方面，本实施例提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的双能成像方法。
[0165]
可以理解的是，上述的双能成像方法可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质中(例如cd-rom、u盘、移动硬盘等)，该储介质中包括若干指令用以使一台电子设备(例如计算机、服务器、网络设备等)执行上述的双能成像方法中的至少一个步骤。
[0166]
第四方面，本实施例提供了一种电子设备，本实施例的电子设备可以计算机、服务器、网络设备等。本实施例的电子设备包括存储介质、处理器及存储在存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的双能成像方法。
[0167]
其中，存储介质用于存放计算机程序。存储介质可能包含高速ram存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。处理器可能是
中央处理器cpu，或者是特定集成电路asic(application specific integrated circuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。本实施例的电子设备可以包括的一个或多个处理器，可以是同一类型的处理器，如一个或多个cpu；也可以是不同类型的处理器，如一个或多个cpu以及一个或多个asic。
[0168]
计算机程序可以包括程序代码，该程序代码包括计算机操作指令。处理器用于执行存储介质中的计算机程序程序，具体可以实现上述双能成像方法的实施例中的相关步骤。
[0169]
存储在存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序具体可以用于使得处理器执行上述的双能成像方法中的至少一个步骤。
[0170]
在一些实施例中，该电子设备还可以包括：通信接口以及通信总线。通信接口用于与其它设备比如客户端或其它服务器等的网元通信。处理器、通信接口以及存储介质通过通信总线完成相互间的通信。
[0171]
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
[0172]
以上仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。以上仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本技术的保护范围。

技术特征：
1.一种双能成像方法，其特征在于，包括：基于能谱数据与物质衰减特性获取两种基物质的厚度与双能x射线衰减指数的关系，以建立物质分解模型；利用所述双能x射线对成像物进行双能透射扫描，获取所述成像物对所述双能x射线的衰减指数；将所述成像物对所述双能x射线的衰减指数代入所述物质分解模型，获取所述成像物中的所述两种基物质的厚度信息；根据所述成像物中的所述两种基物质的厚度信息及所述两种基物质的衰减系数建立融合图像。2.根据权利要求1所述的双能成像方法，其特征在于，所述基于能谱数据与物质衰减特性获取两种基物质的厚度与双能x射线衰减指数的关系，以建立物质分解模型，包括：获取所述双能x射线的实际能量强度；获取所述两种基物质的各种不同厚度的组合；获取所述两种基物质的各种不同厚度的组合对所述双能x射线的衰减指数；通过多项式拟合获取所述两种基物质的厚度与所述双能x射线的衰减指数之间的关系。3.根据权利要求2所述的双能成像方法，其特征在于，所述获取所述双能x射线的实际能量强度，包括：根据管电压获取所述双能x射线的发射强度；获取曝光设备本身对所述双能x射线的衰减系数；基于所述双能x射线的发射强度及所述曝光设备本身的对所述双能x射线的衰减系数获取所述双能x射线的实际能量强度。4.根据权利要求2所述的双能成像方法，其特征在于，所述获取所述两种基物质的各种不同厚度的组合对所述双能x射线的衰减指数，包括：分别获取所述两种基物质对所述双能x射线的衰减系数；获取所述双能x射线分别经过所述两种基物质的各种不同厚度的组合后的能量强度；根据所述双能x射线的实际能量强度及所述双能x射线分别经过所述两种基物质的各种不同厚度的组合后的能量强度，获取所述两种基物质的每种厚度组合对所述双能x射线的衰减指数。5.根据权利要求1所述的双能成像方法，其特征在于，所述利用所述双能x射线对成像物进行双能透射扫描，获取所述成像物对所述双能x射线的衰减指数，包括：利用所述双能x射线对空气进行曝光，获取所述双能x射线的空气曝光强度；利用所述双能x射线对成像物进行透射，获取所述双能x射线经过所述成像物后的透射强度；根据所述双能x射线的所述透射强度和所述空气曝光强度，获取所述双能x射线的衰减指数。6.根据权利要求1所述的双能成像方法，其特征在于，所述根据所述成像物中的所述两种基物质的厚度信息及所述两种基物质的衰减系数建立融合图像，包括：获取所述成像物中的所述两种基物质的厚度信息；
获取所述两种基物质在预设强度的x射线下的衰减系数；根据所述两种基物质的厚度信息及所述两种基物质在预设能量下的衰减系数，获得所述两种基物质在所述预设能量下的融合图像。7.根据权利要求6所述的双能成像方法，其特征在于，所述预设强度低于实际曝光强度。8.一种双能成像装置，其特征在于，包括：计算模块，用于建立物质分解模型；获取模块，用于获取需成像物的临床图像数据；分解模块，用于根据临床图像数据和所述物质分解模型获取需成像物两种基物质的厚度信息；融合模块，用于根据厚度信息及两种基物质在预设强度的x射线下的衰减系数获得融合图像。9.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法。10.一种电子设备，包括存储介质、处理器及存储在所述存储介质上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法。

技术总结
本申请提供了一种双能成像方法、装置、存储介质及电子设备，属于成像技术领域，用于解决现有x射线成像方法通用性较差，且得到的图像不具有实际的物理意义，不具备算法发展及临床应用的可扩展性的问题。其中，双能成像方法包括：建立物质分解模型；获取成像物对双能x射线的衰减指数；获取成像物中的两种基物质的厚度信息；根据成像物中的两种基物质的厚度信息及两种基物质的衰减系数建立融合图像。本申请的双能成像方法能够用于任何两种基物质的分解并获得具有等效厚度信息及具有高对比度的图像数据。图像数据。图像数据。


技术研发人员：李海春 王化雨 李天华
受保护的技术使用者：东软医疗系统股份有限公司
技术研发日：2023.03.02
技术公布日：2023/7/11