CT二维防散射栅格用标定模体及标定方法与流程

本技术涉及ct设备，具体而言，涉及一种ct二维防散射栅格用标定模体及标定方法。

背景技术：

1、ct成像中，x射线与物体相互作用产生的散射辐射会严重降低图像对比度和ct值准确性。二维防散射栅格（twodimensional antiscatter grid）是抑制散射的关键部件，通常由高密度重金属（如铅、钨）薄片交替排列组成，安装在探测器前方。防散射栅格的散射抑制效率、安装位置精度及通道结构一致性直接影响最终图像质量。为确保防散射栅格性能达标，需要在防散射栅格首次安装后以及使用一定时间后进行检测标定。

2、相关技术中，需要使用多个模体组合测试从多个模体的测试结果进行ct防散射栅格性能的检测和标定，操作繁琐复杂，且多次模型都需要统一的位置基准，而位置基准一般依赖ct的激光灯定位系统，这不可避免地引入了安装位置基准的系统误差，导致标定结果不准确。

技术实现思路

1、本技术的主要目的在于提供一种ct二维防散射栅格用标定模体及标定方法，以解决相关技术中的对ct防散射栅格性能的检测和标定操作繁琐复杂，且由于多次定位会导致标定结果不准确的问题。

2、本技术的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本技术的实践而习得。

3、根据本技术的第一方面，提供一种ct二维防散射栅格用标定模体，包括：

4、基底；

5、薄膜功能层，设于所述基底表面，所述薄膜功能层为有机光敏聚合物基质掺杂高原子序数无机纳米颗粒形成的有机-无机杂化薄膜，所述薄膜功能层具有可见光透光性，且在预设管电压下，所述薄膜功能层的等效铝厚度与待标定栅格的等效铝厚度偏差小于等于10%；

6、所述薄膜功能层表面形成有二维阵列式通道图案结构，所述通道图案结构与待标定栅格的几何结构为三维等比例等效缩比结构，且栅比一致。

7、本实施例中，一方面，通过高 z 纳米颗粒掺杂的光敏杂化薄膜，在同一模体中同时实现了高 x 射线吸收匹配和可见光透明，能够实现高精度光刻图形加工，可精准调控薄膜等效铝厚度，在临床常用管电压下与待标定二维防散射栅格衰减偏差控制在 10% 以内，高度还原真实成像散射场分布，解决传统散射衰减模体散射模拟失真的问题，同时薄膜具备可见光透光特性，允许在光学显微镜下直接复核二维阵列式通道图案的几何尺寸，无需依赖高成本显微 ct 完成模体自检，形成模体自身闭环校准；

8、另一方面，薄膜表面成型有与待标定栅格等比例缩比、栅比一致的二维阵列式通道图案，使单套模体可同时完成 ct 防散射栅格的散射抑制性能标定与安装精度标定，无需分别搭配散射衰减模体、几何定位基准模体两套工装分步检测，仅单次装夹定位即可开展标定工作，规避多次更换模体、重复定位依赖激光定位系统带来的累积系统误差，散射性能与安装精度标定还可复用同一模体采集的投影图像，简化标定流程、提升标定效率与检测结果准确度。

9、在本技术的一种示例性实施例中，还包括粘结层，所述薄膜功能层的下表面通过所述粘结层与所述基底的上表面固定连接。

10、本实施例中，通过粘结层实现薄膜功能层与基底牢固粘接，可保障模体长期反复扫描使用过程中薄膜不脱落、不起翘，稳定维持薄膜厚度均匀性与二维通道图案几何精度，避免层间分离造成 x 射线衰减异常、几何基准偏移，进一步提升模体长期使用的可靠性与标定结果稳定性。

11、在本技术的一种示例性实施例中，有机光敏聚合物基质为环氧类光敏树脂、丙烯酸类光敏树脂中的至少一种；

12、所述高原子序数无机纳米颗粒为氧化铋、氧化钨或金属钨纳米颗粒中的至少一种；

13、所述高原子序数无机纳米颗粒经表面偶联剂改性并通过超声分散均匀分布于有机光敏聚合物基质内部。

14、本实施例中，环氧类、丙烯酸类光敏树脂光固化成型性能优异，可实现薄膜功能层高精度光刻制备，成型后薄膜结构强度高、尺寸稳定性好；氧化铋、氧化钨、金属钨均为高原子序数材料，掺杂后能够高效调控薄膜 x 射线吸收能力，精准匹配待标定栅格的等效铝厚度需求；高 z 纳米颗粒经偶联剂改性配合超声分散工艺，可避免纳米颗粒团聚，保证薄膜内部射线衰减均匀性，防止局部衰减异常造成标定异常，同时消除颗粒团聚带来的可见光散射，保障薄膜可见光透光性能稳定。

15、在本技术的一种示例性实施例中，薄膜功能层厚度均匀性偏差＜5%；所述二维阵列式通道图案结构的栅格壁侧壁与基底夹角≥85°；所述薄膜功能层表面粗糙度 ra＜10nm。

16、本实施例中，通过限定薄膜功能层的厚度均匀性偏差，能够保证模体各处 x 射线衰减程度保持一致，避免因厚度差异造成散射场分布不均，保障散射抑制效率的标定精度；栅格壁侧壁与基底夹角不小于 85°，可减小 x 射线斜向入射带来的几何模糊问题，保证射线路径的一致性，提升后续图像配准与散射信号提取的准确性；较低的表面粗糙度既可以避免薄膜表面产生可见光漫散射，保障模体光学检测时的透光效果。

17、在本技术的一种示例性实施例中，薄膜功能层设置为在80kvp、120kvp、140kvp三种预设管电压下的等效铝厚度与待标定栅格的等效铝厚度偏差小于等于10%。

18、本实施例中，选取临床 ct 最常用的三种管电压进行衰减性能匹配，能够适配不同扫描工况下的标定场景，拓宽模体的适用范围；将各管电压下等效铝厚度偏差控制在10% 以内，可让模体所模拟的 x 射线衰减特性、散射场分布高度贴合待标定栅格的实际工况，有效降低因衰减特性差异带来的测量误差，保证不同临床扫描参数下散射抑制效率标定结果的准确性与可靠性。

19、在本技术的一种示例性实施例中，薄膜功能层在可见光波长范围内的透光率≥90%。

20、本实施例中，通过限定薄膜功能层可见光透光率不低于 90%，最大程度降低可见光吸收与漫散射干扰，使模体可直接借助常规光学显微镜完成二维阵列通道结构的几何尺寸、形貌缺陷及均匀性复核，无需依托高精度显微检测设备，简化模体前置校验流程；同时高透光特性保证模体几何基准可实现常态化自检校准，及时排查模体磨损、形变等问题，构建完整的模体闭环质控体系，持续保障标定基准的精准度与稳定性。

21、根据本技术的第二方面，提供一种ct二维防散射栅格标定方法，使用上述的ct二维防散射栅格用标定模体，包括如下步骤：

22、s1、验证所述标定模体的有效性，确认模体满足标定基准规格；

23、s2、将待标定ct设备调试至正常工作状态，调整ct设备的管电压至预设管电压；

24、s3、将所述标定模体安装至ct设备载物台，并定位所述标定模体的位置，使其中心与ct设备的x射线束中心、探测器中心对齐；

25、s4、取下待标定栅格，扫描所述标定模体，获取散射信号强度；

26、s5、安装待标定栅格至ct设备，扫描所述标定模体，获取残余散射信号强度；

27、s6、根据所述散射信号强度和所述残余散射信号强度，计算所述待标定栅格的散射抑制效率；

28、s7、对步骤s4和步骤s5中获取的ct投影图像中的周期性栅格结构进行配准，计算所述待标定栅格的安装精度偏差；若

29、所述安装精度偏差大于偏差阈值，则调整所述待标定栅格的安装位置，并循环执行步骤s5和步骤s7，直至所述安装精度偏差达标。

30、本实施例中，一方面，依托前述标定模体开展检测，仅需单次完成模体装配与中心对位，无需交替更换散射衰减模体、几何定位基准模体，既减少了多次装配模体引入的系统误差，提升了散射抑制效率的测算精度，也大幅简化了标定操作流程，缩短了检测耗时；

31、另一方面，本方法仅通过两次 ct 扫描即可同时获取用于散射性能计算、栅格安装精度标定的两组投影图像，实现扫描数据复用，无需为安装精度标定重复扫描成像，降低了辐射剂量，同时基于模体自带的周期性栅格结构完成图像配准，能够精准解算出栅格的安装偏移与倾斜偏差，通过循环调装校正的方式可将栅格安装精度控制在允许范围内，既实现了栅格散射性能的定量评估，也完成了安装位置的精准校正，能够一次性完成防散射栅格在两个方面的标定工作，提升了 ct 二维防散射栅格的质控效率与检测可靠性。

32、在本技术的一种示例性实施例中，步骤s4采用束阻挡阵列法或散射差分测量法获取散射信号强度；

33、所述步骤s5采用栅格阴影法或gss算法获取残余散射信号强度。

34、在本技术的一种示例性实施例中，束阻挡阵列法为借助束阻挡阵列采集离散散射采样点，插值拟合得到散射信号强度；

35、所述散射差分测量法为通过狭缝准直区分纯初级射线与总信号，差分求解得到散射信号强度；

36、所述栅格阴影法为基于待标定栅格形成的隔板阴影区域提取残余散射信号强度；

37、所述gss算法为基于投影图像全域灰度拟合求解残余散射信号强度。

38、在本技术的一种示例性实施例中，步骤s7包括：采用基于傅里叶变换的相位相关算法对步骤s4和步骤s5中获取的ct投影图像中的周期性栅格结构进行亚像素配准，计算所述待标定栅格的安装精度偏差，所述安装精度偏差包括所述待标定栅格安装所引入的水平偏移量δx、垂直偏移量δy及绕z轴倾斜角θ。

39、本实施例中，首先，基于傅里叶变换的相位相关算法实现亚像素级图像配准，相较于传统像素级配准方式，配准精度更高、抗图像噪声干扰能力更强，能够精准捕捉栅格微小安装偏差；同时精准量化水平偏移、垂直偏移以及绕z轴倾斜角三类核心安装偏差参数，可全面覆盖二维防散射栅格实际安装过程中存在的对位误差类型，实现栅格安装精度的全方位、精细化定量检测。其次，依托模体固有标准周期栅格结构作为统一配准基准，规避了传统几何标定方式基准不统一、精度低的缺陷，有效提升栅格安装偏差解算的准确性与全面性，为栅格精准对位校正提供可靠的数据支撑。

40、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。