本发明专利技术公开了使用具有多色能量分布的Ｘ射线束检测对象图像的系统和方法。根据一个方面，方法可以包括检测对象的图像。该方法可以包括生成具有多色能量分布的第一Ｘ射线束。并且，该方法可以包括将单个单色器晶体定位在预定位置以直接截取第一Ｘ射线束，从而产生具有预定能级的第二Ｘ射线束。并且，可以将对象定位在第二Ｘ射线束的路径中，使得第二Ｘ射线束透射穿过对象并且从对象发射为透射Ｘ射线束。透射Ｘ射线束可以以一入射角指向晶体分析器。并且，可以从衍射自分析器晶体的衍射束检测对象的图像。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本非临时专利申请要求2006年1月24日提交的U.S.临时申请No. 60/761，796，2006年1月24日提交的U.S.临时申请No. 60/761,797以及2006 年7月6日提交的U.S.临时申请No. 60/819,019的优先权，其全部内容合并 在此作为参考。
在此公开的专利技术主题涉及X射线成像。更具体而言，在此公开的专利技术主题涉及用于通过。
技术介绍
X射线成像已经用于对象成像的各种领域。例如，x射线成像已经产泛应用于无损测试和X射线计算机断层扫描(CT)的医学领域。多种其它类 型的技术也正在用于医学成像。下面在本部分中总结了一些目前应用的医 学成像技术的概述。使用X射线吸收的X射线照相术 传统的X射线照相术对对象所投射X射线的吸收或者衰减进行测量。 对象中的衰减差异提供了内在特征的对比，而该内在特征的对比可以显示 为图像。例如，因为癌变组织的密度大于周围的非癌变组织，所以这些组 织一般可以显现在传统放射线照相中。 一般在X射线能量吸收高的地方获得最佳吸收衬度。通常使用剂量较高但能量较低的x射线进行传统放射线照相术，以实现更大的吸收，并且因此实现更好的衬度和图像。出于病人安全考虑，使用具有更高能量的x射线一般要求使用更低的射线剂量。一 般，随着x射线能级增加和x射线剂量减少，传统放射性照相术的图像质量将降低。用于当代放射性照相术成像系统的x射线源使用基于标准阴极/阳极x射线管的设计。X射线管的能谱和一般输出特性主要由阳极材料和结构来确定。选择合适的阳极材料重点基于应用场合，特别是基于待成像的形态和结构。对于乳房x射线照相术，最常用的阳极材料是钼，但是也使用铑。大 约是18keV的钼的平均能量为软组织成像提供了合适的频谱。对于乳房X 射线照相术系统，阳极通常固定并且安装在铜块中以减少热量。主要的工 程问题是会聚电子束在阳极中产生热量。由于散热的主要手段是环绕了铜 的阳极，所以具有固定阳极的X射线管即使具有高导热性，但还是更倾向 于发热。X射线管研发的进步已经导致使用旋转阳极，其可以旋转，使得 来自阴极的电子束不会撞击阳极上的同一区域。直到相对最新的数字检测 器的出现为止，用于放射线照相术的主要采集检测方法还是X射线胶片。用于检查乳房的X射线成像已经用于识别早期的乳癌。众所周知，当 与未经筛查控制的情况比较时，在受筛查控制下的妇女中乳癌死亡率可以 显著减少。与通过胸部体检或者胸部自检所发现的癌症相比时，乳房X射 线照相术容易识别更小和更早期的癌症。对于更小且更早期乳癌的治疗将 导致更高的存活率。显然，增强的放射学方法可以用于检测更小并且更早 期的乳癌。在由传统乳房X射线照相术生成的图像中，大约10%临床显见 的乳癌是不可见的。另外，使用传统的放射线照相术通常难以区分良性病 变与恶性病变。特别是，采用传统乳房放射线照相技术不可见的乳癌最常出现在具有 相对较大数量乳腺组织的病人中。乳腺组织的密度容易模糊潜在的病理学 表现。为了检测早期癌症，期望提高乳房X射线照相术的灵敏度，从而可 以检测更小和更早期的乳癌。对乳癌更早的检测可以导致显著减少的死亡 率在过去几十年中，乳房X射线照相技术已经显著改善。例如，现有的 专用乳房X射线照相设备具有适当的X射线束质量、充分的乳房挤压和自 动曝光控制。然而，传统的乳房X射线照相技术仍然依靠对X射线吸收的 描绘来定义正常和异常组织之间的差异。传统的乳房x射线照相技术的局限性在对软骨进行成像中也是显而易见的，例如，在对损伤或者诸如骨关节炎的变性关节疾病进行检测和治疗 过程中。更好的成像技术对于更早的，例如在不可逆的损伤点之前检测到 这些退行性疾病将是有益的。衍射增强成像(DEI)DEI是显著扩展了传统X射线成像能力的X射线成像技术。DEI技术 是能够从X射线吸收、X射线折射、以及超小角度散射抑制(消光)中生成衬 度的X射线成像形式。比较而言，传统的X射线成像技术仅对X射线的吸 收进行测量。DEI吸收图像和峰位图像示出了与传统射线照相相同的信息， 除了其本质上无散射衰退以外。基于X射线衍射的布拉格方程";i = 2&i""， DEI利用完整晶体(perfect crystal)衍射的布拉格峰位，将角度变化转换为 强度变化，从而实现对于角度中小的变化提供了强度中大的变化。因此， DEI非常适于软组织成像，并且对于乳房X射线照相很有发展前景。与传统的X射线成像技术相比，DEI技术已证实在对象可视化中具有 改进，但是这两种技术都没有关注于扩大可用能量范围以及减少或者消除 对X射线吸收的需求的可能性。在医学领域明显关注X射线吸收的减少或 者消除。在X射线束的路径中使用硅分析器晶体(analyzercrystal)生成两种附 加格式的图像衬度，X射线折射和消光(超小角度散射抑制)。DEI利用由来 自完整单晶硅的X射线衍射所形成的高度准直的X射线，迄今，其要求同 步加速器的高通量和能量范围，以生成图像。这些准直的X射线具有单一 的X射线能量，实际上是单色的，并且将其用作对对象成像的射线束。具有非常小吸收衬度的对象可能具有相当可观的折射和消光衬度，由此可改善可视性并且扩展X射线成像的应用。将DEI技术应用于生物和材 料科学已经在衬度和分辨率中产生了明显的效益，这表明了其在主流医学 成像中使用的潜力。DEI可能特别有效的医学领域是用于癌症诊断的乳房 成像，其中，令人感兴趣的诊断结构通常具有低吸收衬度，这使得很难看 到它们。具有低吸收衬度的结构，诸如蔓延自恶性肿块的毛刺体，具有高 折射和超小角度散射衬度。期望提供具有同时增加基于X射线的乳房成像灵敏度和特异性能力的DEI系统。多项研究已经证实DEI在医学和工业应用中改善了图像衬度。DEI系 统相对于传统X射线成像系统在医学领域的优点包括病人放射线剂量的显 著减少和改善的图像质量。射线剂量减少是由于DEI系统能够在更高X射 线能量下工作的能力。X射线吸收由光电效应z2/f;3决定，其中，Z是原子 数目并且E是光子能量。迄今为止，DEI系统要求使用同步加速器以产生初始放射线束，该初 始放射线束由用于对对象成像的其它系统组件进行操作。同步加速器提供 了在宽范围能量上高度准直、高通量的X射线束。同步加速器通过带电粒 子特别是电子在环形轨道内的运动生成放射线，导致光子释放。同步加速 器放射线的独特属性在宽能量范围上生成可以用于广泛应用场合的高通量 X射线。DEI的核心理论是基于X射线衍射的布拉格定律。通过下式定义布拉 格定律wA = 2d sin(力其中，义是入射x射线束的波长，e是入射角，d是晶体中原子层之间的距离，并且"是整数。单色放射线照片包含可以影响图像衬度和分辨率的一些分量相干散 射分量/e、不相干散射分量/,、以及透射分量。穿过存在密度变化的对象或 介质的X射线发生折射，这导致角度偏差。特别地，X射线范围的偏差由-沿着射线束路径的变化产生，其中，p是密度，,是厚度。入射光子的一小 部分还可以通过对象内的结构被衍射，这一般是在毫弧度量级，称为小角 度散射。这些交互作用的总和都对放射线照片中的已记录强度^有贡献， 可以通过下式对其进行表示相干和不相干散射的贡献将降低系统空间分辨率和衬度。在医学成像中通 常本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于检测对象的图像的方法，所述方法包括： 生成具有多色能量分布的第一Ｘ射线束； 将单个单色器晶体定位在预定位置以直接截取所述第一Ｘ射线束，从而产生具有预定能级的第二Ｘ射线束； 将对象定位在所述第二Ｘ射线束的路径，使得所 述第二Ｘ射线束透射穿过所述对象并且从所述对象发射出透射Ｘ射线束； 将所述透射Ｘ射线束以一入射角指向分析器晶体；以及 从衍射自所述分析器晶体的衍射束检测所述对象的图像。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：CA帕勒姆，ED皮萨诺，钟中，D康纳，LD查普曼，
申请(专利权)人：北卡罗来纳大学查珀尔希尔分校，布鲁克海文科学协会，萨斯喀彻温大学，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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