用于对体积成像的系统和方法，具有包括第一原子种类的检测器，第一原子种类具有处于第一波长的吸收边沿。该系统还包括具有用于发射电离能量的第二原子种类的源。第二原子种类具有实质上匹配检测器的吸收边沿的特征发射峰值。可以提供滤波器用于在接近特征发射峰值的区域之外的区域阻挡来自源的电离能量。使用本系统和方法可以实现具有更低辐射剂量的有效成像。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
一般来说，本专利技术涉及使用电离辐射来成像的领域。具体地说，本专利技术针对。
技术介绍
电离辐射，如x射线和γ辐射在成像系统中，特别是在医疗成像中已被使用多年。暴露于电离辐射具有许多经证实的有害影响，其中最严重的一个是引发致命的癌症。所有人类感病体均易受典型成像技术提供的剂量的电离辐射影响。但是，据报告，儿童的风险约为平均中年成人的风险的十倍。这种对电离辐射的不利影响的增大的感病性部分是由于儿童体内正在发育和分裂的细胞比成人细胞更易受辐射引起的肿瘤性转化。此外，相比中年成人，儿童拥有更长的剩余寿命让辐射的基因毒性效果得以显示。X射线辐射，如传统胸部x射线中所用，已经积极地使用了很长时间以产生医疗图像。另一种最近使用的电离辐射成像技术是计算机层析X射线摄影(CT)，通常使用x射线辐射作为源。传统x射线CT技术测量穿过目标身体(或体积)的x射线的不同吸收率并且通过层析X射线摄影技术使用数据的计算机分析产生图像。已发现传统x射线CT技术剂量与第二次世界大战日本原子弹幸存者受到的剂量相当，在这些幸存者中已发现极高的癌症死亡率。使用来自此类幸存者的数据，Brenner等人已预测，在婴儿和儿童身上使用传统x射线CT技术可能会导致每1000名使用此类CT技术检查的儿童中有1名遭受最终与癌症相关的死亡。请参阅Brenner等人“从儿科CT的辐射引起致命癌症的估计风险”，AJR Am J Roentgenol.2001；176289-296。许多人认为这个比率高得无法接受。举例来说，自2001年Brenner等人的发现以来，已有大约1200万婴儿和儿童在美国接受CT成像，预计约有12000人以后会死于由CT程序引发的癌症。采用电离辐射的成像系统通常包括向目标提供电离辐射的源和检测穿过目标的电离辐射的检测器。在某些情况下，胶片用作检测器。在另一些情况下，使用连接到计算机成像装置的电子检测器。可以对源进行调整(毫安mA和/或千伏kV)以协助获得所需的图像曝光。调高源的总功率(并且由此调高目标所受的辐射剂量)可以产生更高分辨率的图像。调低源的总功率(降低辐射剂量)可以产生更低质量的图像。已经尝试对易于受辐射剂量更大影响的目标减少使用和更谨慎地使用电离辐射成像。尽管对儿童和婴儿采用此方法，每年儿科诊断CT图像的总数量仍继续增长。用于减少暴露于电离辐射的另一种方法涉及调整现有仪器上的曝光参数以达到“合理地可达到的低”(ALARA)辐射剂量。曝光参数包括管电流(mA)、峰值千伏电压(kVp)、节距、切片厚度和工作台速度。曝光参数的调整受限于现有技术(例如源和检测器)并且只能将总辐射剂量减少到特定水平，同时仍达到所需的图像质量。此外，尽管尝试减少辐射剂量，图像扫描技术中仍存在广泛的变化让许多目标暴露于比必需辐射剂量更高的剂量。而且，多检测器(多切片)图像扫描器如今正在使用中并且固然更加复杂，对剂量减少带来更多的挑战。进一步减少扫描目标的辐射剂量的系统和方法是所需要的。专利技术概述在一个实施例中，本专利技术提供用于体积成像的系统。该系统包括具有第一原子种类的检测器，第一原子种类具有处于第一波长的预定吸收边沿。该系统还包括具有第二原子种类的源，第二原子种类用于发射电离能量，其中包括处于或接近吸收边沿的波长，第二原子种类在实质上匹配第一波长的第二波长处具有特征发射峰值。在另一个实施例中，本专利技术提供产生用于体积成像的系统的方法。该方法包括(a)提供具有处于对应第一波长的吸收边沿的检测器原子种类；(b)提供具有处于实质上匹配第一波长的第二波长的特征发射峰值的源原子种类；(c)在源元件中包括源原子种类，源元件用于向体积传递电离辐射；以及(d)在检测器元件中包括检测器原子种类，检测器元件配置为检测穿过体积的电离辐射。在又一个实施例中，本专利技术提供用于体积成像的方法。该方法包括(a)提供含有具有吸收边沿的第一原子种类的检测器；(b)提供含有具有实质上匹配吸收边沿的特征发射峰值的第二原子种类的源；(c)从源向体积传递电离辐射；(d)使用检测器来检测穿过体积的电离辐射；以及(e)基于检测器所检测的电离辐射产生图像。在又一个实施例中，本专利技术提供用于获得体积的图像的成像系统。该系统包括在操作上配置为提供电离能量的源，所述源包括用于产生电离能量的第一原子种类。该系统还包括具有能够吸收电离能量的第二原子种类的检测器，所述第二原子种类具有吸收边沿。源以局限于窄成像波段的波长向体积提供电离能量，所述窄成像波段包括处于或低于吸收边沿的波长并且只包括达到预定预期图像质量所必需的波长。附图概述为说明本专利技术，附图显示当前优选的本专利技术的形式。但是应该理解，本专利技术不限于附图中显示的确切配置和工具，其中附图说明图1显示相对x射线吸收率与钆和镧的波长的曲线。图2显示相对x射线辐射强度与120kV电子激发的钨的波长的曲线。图3显示本专利技术的示范实施例的示意图。详细说明本专利技术提供减少给予成像目标的辐射剂量、同时获得高质量图像的电离辐射成像系统和方法。通过匹配源的峰值发射与检测器的峰值吸收，可以对成像目标使用最少的辐射剂量获得高质量的图像。图1说明相对能量吸收与钆的能量波长的曲线11和相对能量吸收与镧的能量波长的曲线12。钆和镧是根据本专利技术可以包括在检测器中的原子种类的示例。曲线11显示钆在约0.25埃(A)的波长的能量处的吸收边沿13或吸收最大值。曲线12显示镧在约0.32A时的吸收边沿14。如曲线11和12中所见，原子种类的最大能量吸收发生在等于或稍低于其吸收边沿的波长处。在稍高于吸收边沿的波长处的能量以相对低得多的程度被吸收。图2说明钨在x射线范围内的相对能量辐射强度的曲线21。钨是根据本专利技术可以包括在源中的原子种类的示例。曲线21包括K-α-2发射峰值22和K-α-1发射峰值23。发射峰值22和23对各个原子种类是特定的并且被称为特征峰值。不同的原子种类将产生具有不同特征峰值的电离辐射。曲线21还包括覆盖广泛波段的“白辐射”峰值24。更改源的减速电压会更改“白辐射”峰值。传统电离辐射成像检测器设计为在远离吸收边沿、如吸收边沿13的波长上工作。典型成像源产生跨越波长广谱的电离辐射。传统成像检测器必须类似地响应此广谱上的能量。为了在源的广谱上获得线性结果，传统检测器被调谐为在其吸收曲线的较平坦部分而不是吸收边沿处工作。本专利技术通过匹配源的强发射峰值、如钨的K-α-1发射峰值23与检测器的吸收边沿，充分利用检测器原子种类的吸收边沿。这样做，检测器的灵敏度被最大化以允许使用来自源的更低能量级。图3说明根据本专利技术的系统300的一个实施例。检测器310包括能够吸收电离辐射并且具有处于特定波长的吸收边沿的原子种类315。源320包括经选择具有在实质上匹配检测器种类315的吸收边沿的波长的波长处的特征发射峰值的原子种类325。源320和检测器310相对体积330定位以向体积330传递电离辐射340。检测器310经过定位以检测穿过和/或经过体积330的电离辐射340。检测器310与一般计算装置350通信以处理来自检测器310的信息并且产生图像。在特征发射峰值波长处于或低于吸收边沿的波长并且在相对吸收系数下降到吸收边沿的相对吸收系数的约50％以下的检测器吸收曲线下方不远的波段之内时，特征发射峰值波长本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于对体积成像的系统，所述系统包括：（ａ）具有第一原子种类的检测器，所述第一原子种类具有处于第一波长的吸收边沿；以及（ｂ）具有第二原子种类的源，所述第二原子种类用于发射电离能量，所述第二原子种类具有处于实质上匹配所述第一 波长的第二波长的特征发射峰值。
【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：MG本茨，MW本茨，
申请(专利权)人：儿科成像科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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