一种射线滤波片设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及射线滤波片，具体涉及一种射线滤波片设计方法。
【背景技术】
[0002]应用于工业和医疗领域的X射线源产生的X射线具有一定量的能量分布，即具有多色性。在医疗领域，低能射线对成像的贡献小，并且会增大病人的吸收计量;而在工业领域，射线的多色性会产生硬化效应，降低成像质量。而射线滤波片，可在不影响成像的前提下，减少X射线中低能射线的含量，达到滤波效果。
[0003]目前，现有滤波片在设计时采用实验方法，包括以下步骤:
[0004]a)选定滤波材料，并加工成一系列具有不同厚度的滤波片；
[0005]b)测量该系列滤波片中不同滤波片的滤波效果，即测量射线通过这些滤波片后剂量和能谱的情况；
[0006]c)对滤波效果进行评估，选择合适的滤波片。
[0007]这种滤波片设计方法在测量射线能谱时需用专用的仪器，这种仪器成本较高，且不易于操作；同时，需要加工一系列的多个滤波片，加工、测量过程复杂，加工周期长，导致设计周期长;另外，这种设计方法对滤波效果的评估不够准确。
【发明内容】
[0008]有鉴于此，本发明的目的在于优化射线滤波片的设计方法，提供一种射线滤波片设计方法，以缩短设计周期、降低设计成本、降低操作难度、提高滤波效果评估的准确性。
[0009]为达到上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0010]一种射线滤波片设计方法，包括以下步骤:
[0011]I)利用蒙特卡罗软件计算射线源在测量位置的射线剂量D1和能谱分布W1(E);
[0012]2)利用蒙特卡罗软件设定滤波条件；
[0013]3)利用蒙特卡罗软件设定滤波材料和厚度参数；
[0014]4)建立模型，并利用蒙特卡罗软件计算滤波后的射线剂量D2和能谱分布Ψ2(Ε);
[0015]5)利用蒙特卡罗软件分析步骤4)中得到的射线剂量D2和能谱分布Ψ2(Ε)是否满足步骤2)中设定的滤波条件，若满足，滤波片设计完成，若不满足，调整滤波片材料和厚度参数，重复步骤3)、4)、5)，直至满足滤波条件。
[0016]进一步，步骤5)完成后，根据步骤5)模拟计算的结果加工滤波片，并进行实际测量，若实际测量结果满足滤波要求则不需对滤波片结构进行修改;若不满足滤波要求则调整滤波片厚度，直至实际测量满足滤波要求。
[0017]进一步，所述滤波条件为完全滤波，即滤波后射线滤波后射线能量低于&11?^的分量为0，滤波后射线总剂量与滤波前剂量之比满足Ds/Di〉!!，其中，aikeV为设定的滤波能量界限值，η为设定的仏他的比值界限。
[0018]进一步，所述滤波条件为部分滤波，滤波后射线能量在aikeV?a2keV范围内的分量占总量的百分比小于b%，滤波后射线总剂量与滤波前剂量之比满足出他〉!!，其中，aikev?a2keV为滤波的能量界限范围，b%为设定的滤波后射线能量在aikeV?a2keV范围内的占比界限值，η为设定的出他的比值界限。
[0019]进一步，所述蒙特卡罗软件为基于蒙特卡罗方法编写的软件。
[°02°]再进一步，所述蒙特卡罗软件为Geant4或EGS。
[0021 ]进一步，所述滤波材料为金属材料或合金材料。
[0022]再进一步，所述金属材料为铜或铝或不锈钢。
[0023]进一步，步骤5)中调整滤波片厚度时，保证满足完全滤波或部分滤波的条件下，选取滤波后射线总剂量与滤波前剂量之比出/^最大时的厚度。
[0024]本发明的有益效果在于:
[0025]本发明的一种射线滤波片设计方法利用蒙特卡罗软件快速模拟射线滤波，缩短了设计周期，且无需加工一系列的多个滤波片，降低了设计成本；另外，利用该蒙特卡罗软件直接分析滤波效果，更易于操作，且提高了对滤波效果评估的准确性。
【附图说明】
[0026]为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明:
[0027]图1为现有滤波片设计方法；
[0028]图2为本发明的一种射线滤波片设计方法的步骤流程示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[0030]一种射线滤波片设计方法，包括以下步骤:
[0031]I)利用蒙特卡罗软件计算射线源在测量位置的射线剂量D1和能谱分布W1(E);
[0032]2)利用蒙特卡罗软件设定滤波条件；
[0033]3)利用蒙特卡罗软件设定滤波材料和厚度参数；
[0034]4)建立模型，并利用蒙特卡罗软件计算滤波后的射线剂量D2和能谱分布Ψ2(Ε);
[0035]5)利用蒙特卡罗软件分析步骤4)中得到的射线剂量D2和能谱分布Ψ2(Ε)是否满足步骤2)中设定的滤波条件，若满足，滤波片设计完成，若不满足，调整滤波片材料和厚度参数，重复步骤3)、4)、5)，直至满足滤波条件。
[0036]本实施例中，所述蒙特卡罗软件为基于蒙特卡罗方法编写的软件。具体的，该蒙特卡罗软件为Geant4或EGS。
[0037]本实施例中，所述滤波材料为金属材料或合金材料。具体的，所述金属材料为铜或铝或不锈钢。该金属材料或合金材料具有较好的滤波效果。
[0038]本实施例中，所述滤波条件为完全滤波，即滤波后射线滤波后射线能量低于&11?^的分量为0，滤波后射线总剂量与滤波前剂量之比满足Ds/U〉!!。当然，所述滤波条件也可为部分滤波，滤波后射线能量在aikeV'askeV范围内的分量占总量的百分比小于b%，滤波后射线总剂量与滤波前剂量之比满足Ds/U〉!!。在具体实施过程中，滤波条件可根据实际需求进行设定。其中，aikeV为设定的滤波能量界限值，aikeV?a2keV为滤波的能量界限范围，滤波后射线能量在311?^?&21?^范围内的分量占总量的百分比小于b%，n为设定的02/01的比值界限。
[0039]本发明的一种射线滤波片设计方法利用蒙特卡罗软件快速模拟射线滤波，缩短了设计周期，且无需加工一系列的多个滤波片，降低了设计成本；另外，利用该蒙特卡罗软件直接分析滤波效果，更易于操作，且提高了对滤波效果评估的准确性。
[0040]作为上述方案的改进，步骤5)完成后，根据步骤5)模拟计算的结果加工滤波片，并进行实际测量，若实际测量结果满足滤波要求则不需对滤波片结构进行修改;若不满足滤波要求则调整滤波片厚度，直至实际测量满足滤波要求。本实施例中，利用实际测量，进一步验证滤波效果，可提高滤波片的滤波可靠性。
[0041 ]作为上述方案的改进，步骤5)中调整滤波片厚度时，保证满足完全滤波或部分滤波的条件下，选取滤波后射线总剂量与滤波前剂量之比D2ZU最大时的厚度，此时，该厚度为最佳厚度，该厚度的滤波片滤波效果最佳。
[0042]最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
【主权项】
1.一种射线滤波片设计方法，其特征在于包括以下步骤: 1)利用蒙特卡罗软件计算射线源在测量位置的射线剂量D1和能谱分布W1(E); 2)利用蒙特卡罗软件设定滤波条件； 3)利用蒙特卡罗软件设定滤波材料和厚度参数； 4)建立模型，并利用蒙特卡罗软件计算滤波后的射线剂量D2和能谱分布Ψ2(Ε); 5)利用蒙特卡罗软件分析步骤4)中得到的射线剂量D2和能谱分布Ψ2(Ε)是否满足步骤2)中设定的滤波条件，若满足，滤波片设计完成，若不满足，调整滤波片材料和厚度参数，重复步骤3)、4)、5)，直至满足滤波条件。2.根据权利要求1所述的一种射线滤波片设计方法，其特征在于:步骤5)完成后，根据步骤5)模拟计算的结果加工滤波片，并进行实际测量，若实际测量结果满足滤波要求则不需对滤波片结构进行修改;若不满足滤波要求则调整滤波片厚度，直至实际测量满足滤波要求。3.根据权利要求1所述的一种射线滤波片的设计方法，其特征在于:所述滤波条件为完全滤波，即滤波后射线滤波后射线能量低的分量为O，滤波后射线总剂量与滤波前剂量之比满足Ds/DAri，其中，aikeV为设定的滤波能量界限值，Tl为设定的出他的比值界限。4.根据权利要求1所述的一种射线滤波片设计方法，其特征在于:所述滤波条件为部分滤波，滤波后射线能量在aikeV?a2keV范围内的分量占总量的百分比小于b%，滤波后射线总剂量与滤波前剂量之比满足D2ZthSn,其中，a^eV'a^eV为滤波的能量界限范围，13%为设定的滤波后射线能量在aikeV'askeV范围内的占比界限值，Tl为设定的出瓜的比值界限。5.根据权利要求1所述的一种射线滤波片设计方法，其特征在于:其特征在于:所述蒙特卡罗软件为基于蒙特卡罗方法编写的软件。6.根据权利要求5所述的一种射线滤波片设计方法，其特征在于:所述蒙特卡罗软件为Geant4SEGS07.根据权利要求1所述的一种射线滤波片设计方法，其特征在于:所述滤波材料为金属材料或合金材料。8.根据权利要求7所述的一种射线滤波片设计方法，其特征在于:所述金属材料为铜或铝或不锈钢。9.根据权利要求1所述的一种射线滤波片设计方法，其特征在于:步骤5)中调整滤波片厚度时，保证满足完全滤波或部分滤波的条件下，选取滤波后射线总剂量与滤波前剂量之比02/01最大时的厚度。
【专利摘要】本发明的一种射线滤波片设计方法利用蒙特卡罗软件快速模拟射线滤波，缩短了设计周期，且无需加工一系列的多个滤波片，降低了设计成本；另外，利用该蒙特卡罗软件直接分析滤波效果，更易于操作，且提高了对滤波效果评估的准确性。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105608282
【申请号】CN201511031035
【发明人】代志力, 陈研, 申济菘, 运明华
【申请人】重庆真测科技股份有限公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年12月31日