扫描狭槽锥形束计算机断层摄影以及扫描聚焦光斑锥形束计算机断层摄影制造技术

一种对对象成像的方法，包括：把多个扇形ｘ射线束（２１２）导向对象（Ｐ）；检测由于所述引导多个ｘ射线束而穿过所述对象（Ｐ）的ｘ射线（２１２）；以及从所检测到的ｘ射线生成关于所述对象的多个成像数据。所述方法还包括：从所述多个成像数据形成三维锥形束计算机断层摄影、数字层析ｘ射线照相组合或者兆伏电压图像；以及显示所述图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及一种成像系统，所述成像系统采用了 一个或多个 狭槽(slot),以便利用被用来对对象进行成像的x射线来扫描该对象。一种已知的x射线成像系统是X射线锥形束计算机断层摄影系统。 锥形束计算机断层摄影系统的机械操作类似于传统的计算机断层摄影 系统的机械操作，其不同之处在于，在锥形束计算机断层摄影系统中， 通过源和检测器的至多单次旋转来采集整个体积图像。这是通过使用二 维(2D)检测器而成为可能的，从而与用在传统的计算机断层摄影中的 一维(1D)检测器不同。在美国专利No. 6，842，502中描述了 一种已知的锥形束计算机断层 摄影成像系统的例子，该专利的全部内容被合并在此以作参考。该专利 描述了锥形束计算机断层摄影成像系统的实施例，其包括千伏电压x射 线管和具有非晶硅检测器阵列的平板成像器。当患者躺在治疗台上，所 述x射线管和平板成像器一致地围绕所述患者旋转，以便如上所述地获 取多个图像。在比如上面描述的锥形束计算机断层摄影系统中，散射可能是图像 质量降低的一个重要原因。当前的用于散射校正或抑制的技术包括计算 所述散射并且随后从信号中减去所述散射。但是利用Monte Carlo方法 的所述散射计算所需要的时间长度可能长达数小时或数天。此外，在已 经从信号中减去了所述散射分布(scatter profile)之后，来自所述散射 的噪声仍然存在，从而使得信噪比降低。ii在另一种技术中，测量所述散射并且随后从信号中减去所述散射。 但是这种技术会令患者经受附加的辐射曝光和延长的扫描时间，并且需 要附加的扫描来测量所述散射分布。此外，来自所述散射的噪声仍然存 在，这将会牺牲信噪比。在又一种技术中，在检测器前方患者后方定位一栅格，以便阻断一些散射。但是所述栅格也会部分地阻断原发(primary) x射线束，从而 导致患者经受附加的辐射膝光。其他枝术通过增大从检测器到患者的距 离来使用气隙，所述气隙减少了由所述检测器所收集的散射。但是由于 机械限制，只能把从检测器到患者的距离增大有限的量。已经知道，其他成像系统的图像也会遭受散射的影响。 一种这样的 成像系统是数字层析x射线照相组合(tomosynthesis)系统。数字层析 x射线照相组合系统按照与锥形束计算机断层摄影相同的方式进行操 作，但是其重建图像的方式不同。与锥形束断层摄影相比，较小的投影 角度范围对于数字层析x射线照相组合来说是必要的。另一种遭受散射影响的已知的x射线成像系统是兆伏电压电子射野 成像系统(electronic portal imaging system )。兆伏电压电子射野成丫象系 统的操作类似于数字放射线照相，其不同之处在于，x射线光子具有高 得多的能量。x射线源是由线性加速器生成的治疗辐射束。所述检测器 可以是由金属板、闪烁屏和电荷耦合器件(CCD)光电二极管阵列构成 的平板检测器。所述金属板部分地把光子转换成电子。所述电子以及穿 过所述金属板的一些光子在闪烁屏上产生可见光。所迷可见光被所迷 CCD光电二极管阵列检测到并且在计算机显示器上形成图像。兆伏电压射野图像被用于辐射治疗之前进行患者定位。但是由于低 检测效率和散射，兆伏电压图像的质量不是最优的。由于所述高x射线 光子能量，大多数高能光子穿透所述金属板和所述闪烁屏而不被检测 到。低检测效率导致较差的信噪比，因此需要过多的辐射剂量来提供对 象的适当图像。此外，当光子穿过所成像的对象，所述光子被散射并且 可以被检测到。散射光子进一步按照与锥形束计算机断层摄影和数字层 析x射线照相相同的方式降低了图像对比度并且增加了噪声。在锥形束计算机断层摄影系统中，通常使用平板检测器来检测x射 线光子。平板检测器可以包括闪烁屏和电荷耦合器件光电二极管阵列。 所述闪烁屏把x射线光子转换成可见光光子。所述可见光光子随后被光电二极管阵列检测到。这种平板检测器在信噪比、检测效率方面的性能 不如用在诊断螺旋计算机断层摄影扫描器中的分立的X射线检测器。高 噪声水平和低检测效率导致较差的低对比度区分和噪声更多的图像。此 外还可能由平板成像器的非最优性能导致图像质量的进一步降低。在锥角较大(>5度)时存在近似重建伪像。在各种传统的锥形束计算机断层摄影、兆伏电压和数字层析x射线 照相成像系统中，被成像的对象可能会经受成像辐射的不均匀穿透，因 为所述对象的较薄部分不需要像较厚部分那么密集的成像辐射。如图1 中所示，这种系统100 (不包括兆伏电压成像系统)可以包括蝴蝶结状 滤波器(bow-tie filter) 102,其用来调制患者/对象106上的射束强度分 布104。所述蝴蝶结状滤波器102是一块x射线衰减材料，其在外部较 厚，在中心处较薄。所述滤波器102与由x射线源110生成的x射线锥 形束108相互作用以便调制所述射束强度分布，从而把强度较低的x射 线束递送到所成像的对象的较薄部分。这种滤波器102的一个缺陷在于， 所成像的对象的厚度对于不同位置是不同的。例如，患者头部的厚度不 同于同一患者的骨盆的厚度。此外，所成像的对象的厚度随着成像角度 而改变。例如，比起从横向方向成像的情况，所述骨盆在从上到下方向 被成像时较薄。由于所述强度分布是由蝴蝶结状滤波器生成的，因此利 用蝴蝶结状滤波器的当前射束强度调制无法适应所成像的对象的不同 形状和辐射束角度。相应地，本专利技术的一个目的是减少在锥形束计算机断层摄影系统、 数字层析x射线照相系统和兆伏电压射野成像系统中所生成的散射。本专利技术的另 一个目的是消除在锥形束计算机断层摄影系统和数字 层析x射线照相系统中使用蝴蝶结状滤波器的需要，以及基于所成像的 对象的形状和射束角度动态地调制射束强度。本专利技术的另一个目的是提高兆伏电压射野成像系统的检测效率。
技术实现思路
本专利技术的一方面涉及一种锥形束计算机断层摄影系统，其包括发 射x射线束的x射线源；截取所述x射线束的狭槽，从而使得多个扇形 x射线束从所述狭槽朝向对象发出。所述系统包括检测器，所述检测器 接收穿过所述对象之后的扇形x射线，并且对于每一个所接收到的扇形X射线生成成像信号。把计算机连接到所述检测器以便接收对于每个所接收到的扇形x射线的成像信号，其中所述x射线源、狭槽以及检测器围绕所述对象旋转，从而使得由所述计算机重建多个成像信号，以便从 中生成三维锥形束计算机断层摄影图像。所述系统还包括显示器，所述 显示器连接到所述计算机并且显示所迷三维锥形束计算机断层摄影图 像。本专利技术的第二方面涉及一种对对象成像的方法，其包括i)从x 射线源朝向对象发射扇形x射线束；ii)利用检测器检测由于发射x射 线束而穿过所述对象的x射线；以及iii)从所检测到的x射线生成所述 对象的图像数据。所述方法包括iv)相对于所述对象旋转所述x射线 源和所述检测器；以及持续重复步骤i) -iv),直到生成关于所述对象 的数量足够多的成像数据，以便从中形成三维锥形束计算机断层摄影图 像。所迷方法包括'.从所述数量足够多的成像数据形成三维锥形束计算 机断层摄影图像；以及显示所述三维锥形束计算机断层摄影图像。本专利技术的第三方面涉及一种对对象进行成像的方法，其包括把多 个扇形x射线束导向对象；检测由于导向多个x射线束而穿过所述对象 的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锥形束计算机断层摄影系统，包括：　ｘ射线源，其发射ｘ射线束；　狭槽，其截取所述ｘ射线束，从而使得多个扇形ｘ射线束从所述狭槽朝向对象发射；　检测器，其接收穿过所述对象之后的扇形ｘ射线，并且所述检测器为每一个所述接收到的扇 形ｘ射线生成成像信号；以及　计算机，其连接到所述检测器以便接收用于每一个所述接收到的扇形ｘ射线的所述成像信号，其中所述ｘ射线源、所述狭槽以及所述检测器围绕所述对象旋转，从而使得通过所述计算机重建多个成像信号，以从中生成三维锥形束计算机 断层摄影图像；以及　显示器，其连接到所述计算机并且显示所述三维锥形束计算机断层摄影图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-4-14 60/792,2071、一种锥形束计算机断层摄影系统，包括x射线源，其发射x射线束；狭槽，其截取所述x射线束，从而使得多个扇形x射线束从所述狭槽朝向对象发射；检测器，其接收穿过所述对象之后的扇形x射线，并且所述检测器为每一个所述接收到的扇形x射线生成成像信号；以及计算机，其连接到所述检测器以便接收用于每一个所述接收到的扇形x射线的所述成像信号，其中所述x射线源、所述狭槽以及所述检测器围绕所述对象旋转，从而使得通过所述计算机重建多个成像信号，以从中生成三维锥形束计算机断层摄影图像；以及显示器，其连接到所述计算机并且显示所述三维锥形束计算机断层摄影图像。2、 权利要求1的锥形束计算机断层摄影系统，其中所述x射线源 包括千伏x射线源。3、 权利要求1的锥形束计算机断层摄影系统，其中所述狭槽相对 于所述x射线源移动。4、 权利要求1的锥形束计算机断层摄影系统，其中所述狭槽围绕 所述x射线源旋转。5、 权利要求1的锥形束计算机断层摄影系统，其中所述狭槽相对 于包含所述x射线源的外罩静止。6、 权利要求1的锥形束计算机断层摄影系统，其中所述检测器是 平板成像器。7、 权利要求6的锥形束计算机断层摄影系统，其中所述平板成像 器包括非晶硅检测器元件阵列。8、 权利要求7的锥形束计算机断层摄影系统，其中所述阵列是二 维阵列。9、 权利要求1的锥形束计算机断层摄影系统，其中所迷x射线源 包括阳极和阴极，其中所述阴极发射电子，所述电子撞击由所述阳极占 据的单个空间区域。10、 权利要求3的锥形束计算机断层摄影系统，其中所迷x射线源 包括阳极和阴极，其中所述阴极发射电子，所述电子撞击由所述阳极占据的单个空间区域。11、 权利要求1的锥形束计算机断层摄影系统，其中所述X射线源 包括阳极和阴极，其中所述阴极发射电子，所述电子撞击由所述阳极占 据的多个离散的空间区域。12、 权利要求5的锥形束计算机断层摄影系统，其中所述x射线源 包括阳极和阴极，其中所述阴极发射电子，所述电子撞击由所述阳极占 据的多个离散的空间区域。13、 权利要求1的锥形束计算机断层摄影系统，其中所述计算机使 得所述检测器对于每一个接收到的扇形x射线束仅仅读取所述检测器的 某些区域。14、 权利要求1的锥形束计算机断层摄影系统，其中所述x射线源 包括粒子源，所述粒子撞击目标，其中通过调制撞击所述目标的所述粒 子的电流来调制所迷多个扇形x射线束中的每一个的强度。15、 一种对对象成像的方法，包括i) 从x射线源朝向对象发射扇形x射线束；ii) 利用检测器检测由于所述发射x射线束而穿过所述对象的x射线；iii) 从所迷检测到的x射线生成关于所述对象的图像数据；以及iv) 相对于所述对象旋转所迷x射线源和所述检测器，并且持续重 复步骤i) -iv),直到生成关于所述对象的数量足够多的成像数据，以 便从中形成三维锥形束计算机断层摄影图像；从所述数量足够多的成像数据形成三维锥形束计算机断层摄影图 像；以及显示所述三维锥形束计算机断层摄影图像。16、 权利要求15的方法，其中从所述x射线源和检测器围绕所述 对象的至多一次完整旋转形成所述三维锥形束计算机断层摄影图像。17、 权利要求15的方法，其中所述发射包括朝向所述对象发射多 个扇形x射线束，并且通过检测所述多个x射线束生成所述对象的所述 二维图像。18、 权利要求17的方法，其中所述发射包括利用移动准直器来准 直单个x射线束。19、 权利要求18的方法，其中所述移动准直器旋转。20、 权利要求17的方法，其中所述发射包括从所述x射线源的阳 极的不同区域顺序地形成x射线束。21、 权利要求20的方法，其中所述发射包括通过顺序地把电子从 所述x射线源的单个阴极导向所述不同区域而从所述阳极的所述不同区 域顺序地形成x射线束。22、 权利要求15的方法，其中所述x射线束的能量在千伏范围内。23、 权利要求15的方法，还包括通过调制撞击目标的粒子的电流 来调制所述多个扇形x射线束中的每一个的强度，其中所述粒子生成所 述多个扇形x射线束。24、 一种对对象成像的方法，包括 把多个扇形x射线束引导向对象；检测由于所述引导多个x射线束而穿过所述对象的x射线； 从所述检测到的x射线生成关于所述对象的多个成像数据； 从所述多个成像数据形成三维锥形束计算机断层摄影图像；以及 显示所述三维锥形束计算机断层摄影图像。25、 权利要求24的方法，其中所述引导包括利用移动准直器来准 直单个x射线束。26、 权利要求25的方法，其中所述移动准直器旋转。27、 权利要求24的方法，其中所述引导包括从x射线源的阳极的 不同区域顺序地形成x射线束。28、 权利要求27的方法，其中所述引导包括通过顺序地把电子从 所述x射线源的单个阴极导向所述不同区域而从所述阳极的所述不同区 域顺序地形成x射线束。29、 权利要求24的方法，其中所述x射线束的能量在千伏范围内。30、 一种数字层析x射线照相组合系统，包括 x射线源，其发射x射线束；狭槽，其截取所述x射线束，从而使得从所述狭槽朝向对象发射多 个扇形x射线束；检测器，其接收穿过所述对象之后的扇形x射线，并且所述检测器 为每一个所述接收到的扇形x射线生成成像信号；以及计算机，其连接到所述检测器以便接收用于每 一 个所述接收到的扇 形x射线的所述成像信号，其中所述x射线源、所迷狭槽以及所述检测器围绕所迷对象旋转，从而使得通过所述计算机重建多个成像信号，以从中生成数字层析x射线照相组合图像；以及显示器，其连接到所述计算机并且显示所述数字层析x射线照相组 合图像。31、 权利要求30的数字层析x射线照相组合系统，其中所述x射 线源包括千伏x射线源。32、 权利要求30的数字层析x射线照相组合系统，其中所述狭槽 相对于所述x射线源移动。33、 权利要求30的数字层析x射线照相组合系统，其中所述检测 器是平板成像器。34、 权利要求30的数字层析x射线照相组合系统，其中所述x射 线源包括阳极和阴极，其中所述阴极发射电子，所述电子撞击由所述阳 极占据的单个空间区域。35、 权利要求30的数字层析x射线照相组合系统，其中，所述x 射线源包括阳极和阴极，其中所述阴极发射电子，所述电子撞击由所述 阳极占椐的多个离散的空间区域。36、 权利要求30的数字层析x射线照相组合系统，其中所述x射 线源包括粒子源，所述粒子撞击目标，其中通过调制撞击所述目标的所 述粒子的电流来调制所迷多个扇形x射线束中的每一个的强度。37、 一种对对象成像的方法，包括i) 从x射线源朝向对象发射扇形x射线束；ii) 利用检测器检测由于所述发射x射线束而穿过所述对象的x射线；iii) 从所述检测到的x射线生成关于所述对象的图像数据；以及iv) 相对于所述对象旋转所迷x射线源和所述检测器，并且持续重 复步骤i) -iv),直到生成关于所述对象的数量足够多的成像数据，以 便从中形成数字层析x射线照相组合图像；从所述数量足够多的成像数据形成数字层析x射线照相组合图像；以及显示所述数字层析x射线照相组合图像。38、 权利要求37的方法，其中所迷x射线束的能量在千伏范围内。39、 权利要求37的方法，还包括通过调制撞击目标的粒子的电流而调制所述多个扇形X射线束中的每一个的强度，其中所述粒子生成所述多个扇形X射线束。40、 一种准锥形束计算机断层摄影系统，包括x射线源，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张铁志，
申请(专利权)人：威廉博蒙特医院，
类型：发明
国别省市：US[美国]