專(zhuān)利名稱(chēng)：錐束相干散射計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及相干散射計(jì)算機(jī)斷層攝影(CSCT)的領(lǐng)域，其中諸如x射線之類(lèi)的輻射被施加于感興趣對(duì)象。特別地，本發(fā)明涉及一種用于檢查感興趣對(duì)象的計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，涉及一種用于檢查感興趣對(duì)象的錐束計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置的散射輻射單元，以及涉及一種執(zhí)行錐束相干散射計(jì)算機(jī)斷層攝影掃描的方法。
US 4,751,722描述了一種基于下述原理的設(shè)備相對(duì)于X射線能量大約為100keV的射束的方向在1°-12°的角內(nèi)配準(zhǔn)相干散射輻射的角分布。如在US 4,751,722中所述，彈性散射輻射的主要部分集中在小于12°的角內(nèi)，并且散射輻射具有與明顯最大值有關(guān)的特征角，其位置由輻射物質(zhì)自身確定。由于小角度內(nèi)相干散射輻射的強(qiáng)度分布取決于物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，所以具有同等吸收能力的不同物質(zhì)(它們不能用常規(guī)透射法或CT進(jìn)行區(qū)分)可以根據(jù)每種物質(zhì)特有的相干輻射的角散射的強(qiáng)度進(jìn)行辨別。
由于這種系統(tǒng)辨別不同對(duì)象材料的能力的提高，所以這種系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)或工業(yè)領(lǐng)域中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。
小角度散射的主要成分是相干散射。因?yàn)橄喔缮⑸滹@示出取決于散射樣本的原子排列的干涉效應(yīng)，所以相干散射計(jì)算機(jī)斷層攝影(CSCT)原則上是用于成像2D對(duì)象截面(section)上組織的分子結(jié)構(gòu)的空間變化的敏感技術(shù)。
Harding等人的“Energy-dispersive x-ray diffraction tomography”P(pán)hys.Med.Biol.，1990，Vol.35，No.1，33-41描述了一種能量分散x射線衍射斷層攝影(EXDT)，它是一種基于相干x射線散射在固定角的能量分析的斷層攝影成像技術(shù)，所述相干x射線散射通過(guò)多色輻射在對(duì)象內(nèi)被激發(fā)。
根據(jù)該方法，通過(guò)使用合適的孔徑系統(tǒng)產(chǎn)生輻射束，所述孔徑系統(tǒng)具有鉛筆的形式，因此也被稱(chēng)為筆形射束。與筆形射束結(jié)構(gòu)相對(duì)，適合于能量分析的一個(gè)探測(cè)器元件被布置成用于探測(cè)由感興趣對(duì)象改變的筆形射束。
由于僅僅與一個(gè)或幾個(gè)探測(cè)器元件相結(jié)合來(lái)使用筆形射束，所以僅僅可以測(cè)量由輻射源發(fā)射的有限數(shù)量的光子，因此僅僅可以測(cè)量減少的信息量。如果EXDT被應(yīng)用于較大對(duì)象，例如行李件，則EXDT必須以掃描模式來(lái)使用，因此導(dǎo)致極長(zhǎng)的測(cè)量時(shí)間。
與CT相結(jié)合來(lái)應(yīng)用扇束原(primary)扇和二維探測(cè)器的相干掃描結(jié)構(gòu)在US 6,470,067B1中進(jìn)行了描述，因此克服了與EXDT掃描模式有關(guān)的長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間。與多色源相結(jié)合的角分散結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)在于模糊散射作用，其例如在Schneider等人的“Coherent Scatter ComputedTomography applying a Fan-Beam Geometry”P(pán)ro.SPIE，2001，Vol.4320754-763中進(jìn)行了描述。
仍然存在對(duì)快速相干散射CT的需要。
本發(fā)明的目的是提供一種快速相干散射計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置。
根據(jù)如權(quán)利要求1中所述的本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例，提供一種用于檢查感興趣對(duì)象的計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，其中所述計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置包括輻射源、用于接收由感興趣對(duì)象散射的散射輻射的散射輻射探測(cè)器以及第一準(zhǔn)直器。所述散射輻射探測(cè)器與所述輻射源相對(duì)布置并且相對(duì)于中心平面偏移，所述中心平面延伸通過(guò)感興趣對(duì)象和輻射源。散射輻射具有多個(gè)區(qū)域。每個(gè)區(qū)域包括至少一個(gè)第一探測(cè)器元件。第一探測(cè)器元件是能量分辨(resolving)探測(cè)器元件。第一準(zhǔn)直器適于使得射在所述多個(gè)區(qū)域的各個(gè)區(qū)域的所述至少一個(gè)第一探測(cè)器元件上的輻射基本上被限制在從感興趣對(duì)象的預(yù)定截面散射的輻射。所述輻射源適于產(chǎn)生錐束輻射。
換句話說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的該典型實(shí)施例的一個(gè)方面，提供一種應(yīng)用錐束的CSCT裝置。為了允許所接收的散射輻射的空間分配，與能量分辨散射輻射一起提供第一準(zhǔn)直器，從而保證了僅僅相對(duì)于輻射源和相對(duì)于感興趣對(duì)象具有預(yù)定角的散射輻射射到散射輻射探測(cè)器的各個(gè)探測(cè)器元件上。因此，能量分辨探測(cè)器，即散射輻射探測(cè)器，測(cè)量從感興趣對(duì)象的預(yù)定截面散射的散射輻射的能量分布。所述預(yù)定截面由準(zhǔn)直器的排列即準(zhǔn)直器的焦點(diǎn)的排列確定。由此，可以確定具有空間分辨率的相干散射函數(shù)。
有利地，由于使用了錐束，因此可以大大減少所需的掃描時(shí)間。
根據(jù)如權(quán)利要求2中所述的本發(fā)明的另一典型實(shí)施例，第一準(zhǔn)直器包括第二準(zhǔn)直器和第三準(zhǔn)直器。第二準(zhǔn)直器被聚焦在輻射源，而第三準(zhǔn)直器被聚焦在感興趣對(duì)象的所述截面。通過(guò)將第一和第二準(zhǔn)直器布置在散射輻射探測(cè)器之上的層中，或者相對(duì)于輻射源依次布置，射在散射輻射探測(cè)器的各個(gè)探測(cè)器元件上的輻射可以被限制在感興趣對(duì)象的預(yù)定小截面或區(qū)域中散射的輻射。換句話說(shuō)，通過(guò)應(yīng)用第二和第三準(zhǔn)直器，可以實(shí)現(xiàn)第一準(zhǔn)直器，以使與第一準(zhǔn)直器相關(guān)的散射輻射探測(cè)器的每個(gè)探測(cè)器元件具有感興趣對(duì)象的預(yù)定“視線”。
根據(jù)如權(quán)利要求3中所述的本發(fā)明的另一典型實(shí)施例，通過(guò)使用薄片(lamella)實(shí)現(xiàn)第二和第三準(zhǔn)直器，其被聚焦在用于第二準(zhǔn)直器的輻射源并且被聚焦在感興趣對(duì)象的感興趣截面，以使與第一準(zhǔn)直器的各個(gè)部分相關(guān)的各個(gè)探測(cè)器元件的“觀察(view)”具有預(yù)定視線。
根據(jù)如權(quán)利要求4中所述的本發(fā)明的另一典型實(shí)施例，借助于包括孔的狹縫準(zhǔn)直器實(shí)施第二和第三準(zhǔn)直器，對(duì)于每個(gè)相應(yīng)區(qū)域或?qū)τ谂c其相關(guān)的每個(gè)相應(yīng)探測(cè)器元件，它們被分別聚焦在輻射源和感興趣對(duì)象的所述截面。這可以允許具有簡(jiǎn)單且魯棒布置的第一準(zhǔn)直器。
根據(jù)如權(quán)利要求5中所述的本發(fā)明的另一典型實(shí)施例，原輻射探測(cè)器被提供在中心平面中以用于接收由感興趣對(duì)象衰減的原輻射。有利地，這可以允許在相同的時(shí)間，即在相同的掃描期間收集散射輻射數(shù)據(jù)和衰減數(shù)據(jù)，以及允許使用衰減數(shù)據(jù)補(bǔ)償散射輻射數(shù)據(jù)。有利地，這可以允許非常精確的掃描結(jié)果。
根據(jù)如權(quán)利要求6中所述的本發(fā)明的另一典型實(shí)施例，能量分辨元件是直接轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體單元，以及原輻射單元是閃爍體單元。
根據(jù)如權(quán)利要求7中所述的本發(fā)明的另一典型實(shí)施例，散射輻射探測(cè)器和原輻射探測(cè)器被集成為一個(gè)探測(cè)器單元或者被布置成獨(dú)立探測(cè)器單元，它們也可以被獨(dú)立地附著到計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置。
根據(jù)如權(quán)利要求8中所述的本發(fā)明的另一典型實(shí)施例，提供一種散射輻射單元，該散射輻射單元可以被布置在用于檢查感興趣對(duì)象的錐束計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置中。所述散射輻射單元包括散射輻射探測(cè)器和第一準(zhǔn)直器。散射輻射探測(cè)器適于附著到錐束計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，以使散射輻射探測(cè)器被布置成用于接收由感興趣對(duì)象散射的散射輻射。第一準(zhǔn)直器適于與散射輻射探測(cè)器一起布置。散射輻射探測(cè)器適于與錐束計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置的輻射源相對(duì)布置并且相對(duì)于中心平面偏移，所述中心平面延伸通過(guò)感興趣對(duì)象和輻射源。
散射輻射探測(cè)器具有多個(gè)區(qū)域，其中每個(gè)區(qū)域具有至少一個(gè)第一探測(cè)器元件。第一探測(cè)器元件是能量分辨探測(cè)器元件。第一準(zhǔn)直器適于使得射在所述多個(gè)區(qū)域的各個(gè)區(qū)域的所述至少一個(gè)第一探測(cè)器元件上的輻射基本上被限制在從感興趣對(duì)象的預(yù)定截面散射的輻射。所述輻射源適于產(chǎn)生錐束輻射。
有利地，該散射輻射單元可以被布置在已知的錐束CT掃描器中，以使諸如從US 6,269,141 B1中獲知的已知錐束CT掃描器可以被有利地轉(zhuǎn)換為錐束CSCT掃描器。不需要原輻射孔徑系統(tǒng)。
這可以允許非常簡(jiǎn)單的構(gòu)造，而且可以允許將已知的錐束CT掃描器升級(jí)到錐束CSCT掃描器。
根據(jù)如權(quán)利要求9中所述的本發(fā)明的另一典型實(shí)施例，第一準(zhǔn)直器包括第二和第三準(zhǔn)直器，從而允許散射輻射探測(cè)器的能量分辨單元的視線對(duì)著感興趣對(duì)象的預(yù)定截面。
應(yīng)當(dāng)注意，優(yōu)選地，散射輻射探測(cè)器的每個(gè)能量分辨探測(cè)器元件具有它自己的視線或小的視體積，其在感興趣區(qū)域內(nèi)并不交叉。視線的寬度確定錐束CSCT裝置的空間分辨率。
根據(jù)如權(quán)利要求10中所述的本發(fā)明的另一典型實(shí)施例，借助于相應(yīng)布置的薄片實(shí)現(xiàn)第二和第三準(zhǔn)直器。這可以允許散射輻射單元的簡(jiǎn)單布置。
根據(jù)如權(quán)利要求11中所述的本發(fā)明的另一典型實(shí)施例，可以借助于狹縫準(zhǔn)直器實(shí)現(xiàn)第二和第三準(zhǔn)直器。
根據(jù)如權(quán)利要求12中所述的本發(fā)明的另一典型實(shí)施例，散射輻射單元適于與錐束輻射探測(cè)器的原輻射探測(cè)器一起布置。為此，例如散射輻射單元也包括原輻射探測(cè)器，以使例如當(dāng)錐束CT被轉(zhuǎn)換為錐束CSCT時(shí)，整個(gè)探測(cè)器單元被交換。然而，散射輻射單元也可以不帶有原輻射探測(cè)器，以使為了將錐束CT升級(jí)到錐束CSCT，僅僅散射輻射單元被相應(yīng)布置在錐束CT裝置中。
根據(jù)如權(quán)利要求13中所述的本發(fā)明的另一典型實(shí)施例，散射輻射探測(cè)器的能量分辨探測(cè)器元件是直接轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體單元。
根據(jù)如權(quán)利要求14中所述的本發(fā)明的另一典型實(shí)施例，提供一種利用用于檢查感興趣對(duì)象的計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置來(lái)執(zhí)行錐束相干散射計(jì)算機(jī)斷層攝影掃描的方法。根據(jù)該方法，提供輻射源。提供散射輻射探測(cè)器以用于接收由感興趣對(duì)象散射的散射輻射。而且，提供第一準(zhǔn)直器。散射輻射探測(cè)器與輻射源相對(duì)布置并且相對(duì)于中心平面偏移，所述中心平面延伸通過(guò)感興趣對(duì)象和輻射源。散射輻射探測(cè)器具有多個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域具有至少一個(gè)第一探測(cè)器元件，優(yōu)選地所述第一探測(cè)器元件被構(gòu)成為能量分辨探測(cè)器元件。第一準(zhǔn)直器適于使得射在所述多個(gè)區(qū)域的一個(gè)區(qū)域上的輻射基本上被限制在從感興趣對(duì)象的預(yù)定截面散射的輻射。換句話說(shuō)，第一準(zhǔn)直器可以適于使得與一個(gè)區(qū)域相關(guān)的能量分辨探測(cè)器的每個(gè)區(qū)域總是具有相對(duì)于感興趣對(duì)象的視線，以使僅僅在感興趣對(duì)象的這種截面內(nèi)散射的散射輻射射到這些能量分辨探測(cè)器元件上。
根據(jù)該方法的該典型實(shí)施例，輻射源被賦能以便產(chǎn)生錐束輻射。然后，確定來(lái)自散射輻射探測(cè)器的讀數(shù)。來(lái)自散射輻射探測(cè)器的讀數(shù)受到吸收校正。隨后，在所校正的讀數(shù)的基礎(chǔ)上執(zhí)行相干散射函數(shù)的重建。
有利地，可以提供一種非?？焖俚姆椒?。
根據(jù)如權(quán)利要求15中所述的本發(fā)明的另一典型實(shí)施例，通過(guò)使用布置在中心平面中的原輻射探測(cè)器的讀數(shù)來(lái)確定感興趣對(duì)象的衰減系數(shù)。然后，在衰減系數(shù)的基礎(chǔ)上為來(lái)自散射輻射探測(cè)器的讀數(shù)的吸收校正確定參數(shù)。這可以允許非常精確的掃描結(jié)果，例如允許重建圖像的良好圖像質(zhì)量。
根據(jù)如權(quán)利要求16中所述的本發(fā)明的另一典型實(shí)施例，操作輻射源，以使原輻射探測(cè)器和散射輻射探測(cè)器基本上同時(shí)受到從輻射源發(fā)射的錐束輻射。
由于同時(shí)收集衰減數(shù)據(jù)和散射數(shù)據(jù)，所以可以提供一種快速的掃描方法。
可以把提供一種錐束CSCT看作本發(fā)明的典型實(shí)施例的要旨。通過(guò)與例如二維能量分辨探測(cè)器相結(jié)合來(lái)使用例如二維準(zhǔn)直器，由錐束照射的感興趣對(duì)象的散射函數(shù)的重建會(huì)是可能的。有利地，這可以允許與錐束CT的兼容性，即例如用于獨(dú)立(扇束)原射束的附加狹縫不再是必要的。代之以，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例，同時(shí)測(cè)量錐束透射CT和錐束CSCT。根據(jù)一個(gè)方面，通過(guò)用附加能量分辨探測(cè)器單元裝備常規(guī)錐束CT掃描器可以將錐束CSCT功能添加到常規(guī)錐束CT掃描器上，所述附加能量分辨探測(cè)器單元也包括根據(jù)本發(fā)明的準(zhǔn)直器。
根據(jù)下文所述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其他方面將變得顯而易見(jiàn)，并將參考所述實(shí)施例對(duì)其進(jìn)行闡明。
參考附圖，將在下面描述本發(fā)明的典型實(shí)施例。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的錐束相干散射計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置的一個(gè)典型實(shí)施例的示圖。
圖2示出用于測(cè)量相干散射輻射的圖1的計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置的幾何結(jié)構(gòu)的一個(gè)示圖。
圖3示出圖1的計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置的幾何結(jié)構(gòu)的另一示圖。
圖4a示出在中心平面中的圖1的計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置的準(zhǔn)直器的輻射源和探測(cè)器布置的示圖。
圖4b示出中心平面之上的側(cè)視圖的一個(gè)示圖，以用于進(jìn)一步解釋根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例的準(zhǔn)直器的輻射源和探測(cè)器的布置。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例的輻射源、散射輻射和原輻射的布置的中心平面的側(cè)視圖的另一示圖。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例的測(cè)量幾何結(jié)構(gòu)的另一示圖，其可以應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置。
圖7示出散射角與離源距離的曲線圖，其描繪了獨(dú)立于相互作用點(diǎn)離輻射源的距離而計(jì)算散射角的例子。
圖8示出操作根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置的一個(gè)典型實(shí)施例的方法的簡(jiǎn)化流程圖。
圖9示出重建例程的圖，其可以應(yīng)用于在圖8中所示的方法的步驟S16。
在圖1-9的以下描述中，相同的參考數(shù)字被用于相同或相應(yīng)的元件。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的錐束相干散射計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置(錐束CSCT)的一個(gè)典型實(shí)施例。參考該典型實(shí)施例，本發(fā)明將被描述成應(yīng)用于行李檢查以探測(cè)行李物品中的危險(xiǎn)材料，例如爆炸物。然而，必須注意，本發(fā)明并不限于行李檢查的領(lǐng)域，而是也可以用于其它工業(yè)或醫(yī)學(xué)應(yīng)用，例如醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的骨成像或組織類(lèi)型的鑒別。而且，應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明并不限于具有旋轉(zhuǎn)機(jī)架的掃描器。它也可以應(yīng)用于具有固定機(jī)架的掃描器。
如上所述，圖1中所示的計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置是錐束相干散射計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置(CSCT)，它與能量分辨探測(cè)器以及與斷層攝影重建相結(jié)合以對(duì)于多色錐束允許良好的光譜分辨率。圖1中所示的計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置包括可圍繞旋轉(zhuǎn)軸2旋轉(zhuǎn)的機(jī)架1。機(jī)架1由電機(jī)3驅(qū)動(dòng)。參考字符4表示輻射源，例如x射線源，其適于發(fā)射錐束輻射6。
錐束6被引導(dǎo)以使它穿過(guò)布置在機(jī)架1的中心即計(jì)算機(jī)斷層攝影的檢查區(qū)域中的行李物品7，并且射到布置在探測(cè)器8上的準(zhǔn)直器10上。從圖1中可以得到，準(zhǔn)直器10和探測(cè)器8與輻射源4相對(duì)布置在機(jī)架1上，以使中心平面5橫切輻射源4，并且行李物品7優(yōu)選橫切探測(cè)器8中心的行或線。圖1中所示的探測(cè)器8具有多個(gè)探測(cè)器行，每行包括多個(gè)探測(cè)器元件。由于圖1的探測(cè)器中的準(zhǔn)直器的布置，所以探測(cè)器8的表面被準(zhǔn)直器10覆蓋，以使在圖1中探測(cè)器的探測(cè)器元件的布置被覆蓋。
探測(cè)器8包括兩種類(lèi)型的輻射探測(cè)器行第一種類(lèi)型的探測(cè)器行30和34，它們是由能量分辨探測(cè)器單元組成的探測(cè)器行。它們被布置成使得它們?cè)谔綔y(cè)器8的表面外部，所述表面受到錐束6的直接照射。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，這些第一探測(cè)器元件(行30和34)是能量分辨探測(cè)器元件。優(yōu)選地，能量分辨探測(cè)器元件是直接轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體探測(cè)器單元。直接轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體探測(cè)器單元直接將輻射轉(zhuǎn)換成電荷而不閃爍。優(yōu)選地，這些直接轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體探測(cè)器具有優(yōu)于20％FWHM(即ΔE/E＜0.2)的能量分辨率，其中ΔE是探測(cè)器的能量分辨率的半高全寬(FWHM)。能量分辨探測(cè)器元件也可以以非有序的方式分布，即不成行。
行30和34的這樣的探測(cè)器單元可以是基于碲化鎘或CZT的探測(cè)器單元，它們都在錐束6的中心平面5的外部。換句話說(shuō)，所有能量分辨行30和34與x射線源4相對(duì)地被布置在機(jī)架1處，并且在平行于旋轉(zhuǎn)軸2的方向上從中心平面5偏移。探測(cè)器行30被布置成相對(duì)于圖1中所示的旋轉(zhuǎn)軸2的方向正偏移，而行34被布置成相對(duì)于圖1中所示的旋轉(zhuǎn)軸2的方向從中心平面負(fù)偏移。而且，如上所述，能量分辨探測(cè)器元件優(yōu)選地被布置在未受到錐束6直接照射的探測(cè)器8的區(qū)域中，以使它們適于測(cè)量散射輻射，即從感興趣物品7散射的輻射。
探測(cè)器行30和34被布置在機(jī)架1處，以使它們平行于中心平面5，并且在機(jī)架1的旋轉(zhuǎn)軸2的正或負(fù)方向上偏移，以使它們接收或測(cè)量從計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置的檢查區(qū)中的行李物品7散射的散射輻射。因此，在下文中，行30和34也將被稱(chēng)為散射輻射探測(cè)器。
必須注意，代替在中心平面5的兩側(cè)上提供多個(gè)能量分辨行30和34，僅僅在中心平面5的一側(cè)上提供數(shù)量減少的行也會(huì)是有效的。
因此，如果在下文中使用術(shù)語(yǔ)“散射輻射探測(cè)器”，那么它包括具有能量分辨探測(cè)器元件的二維布置的任何探測(cè)器，所述能量分辨探測(cè)器元件被布置在錐束6的中心平面5之外，以使它們接收從行李物品7散射的光子。
在探測(cè)器8上提供的第二種類(lèi)型的探測(cè)器行是閃爍體單元。特別地，閃爍體單元的行15被布置在受到錐束6直接照射的探測(cè)器8的區(qū)域上。如圖1中所示，行15可以被布置在由中心平面5橫切的探測(cè)器的中心區(qū)域中。行15可以平行于中心平面5。換句話說(shuō)，行15被布置成用于測(cè)量由輻射源發(fā)射的輻射的衰減，所述衰減由檢查區(qū)中的行李物品7引起。
如相對(duì)于能量分辨行30和34所述，其中僅僅提供幾個(gè)能量分辨行30或34就會(huì)是足夠的，僅僅提供幾行15測(cè)量由行李物品7導(dǎo)致的中心平面5中的錐束6的原射束的衰減就會(huì)是足夠的。然而，與能量分辨行30和34的情況相同，提供多個(gè)探測(cè)器行15可以進(jìn)一步增加計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置的測(cè)量速度，每行包括多個(gè)閃爍體單元。在下文中，術(shù)語(yǔ)“原輻射探測(cè)器”將用來(lái)指探測(cè)器，包括用于測(cè)量錐束6的原輻射的衰減的至少一個(gè)閃爍體單元或類(lèi)似的探測(cè)器單元。
優(yōu)選地，探測(cè)器8的探測(cè)器單元被布置成行和列，其中所述列平行于旋轉(zhuǎn)軸2，而所述行被布置在垂直于旋轉(zhuǎn)軸2并平行于錐束6的中心平面5的平面中。
此外，可以提供孔徑系統(tǒng)(未在圖1中示出)以限制錐束5的尺寸，使得不會(huì)有過(guò)量輻射施加于行李物品7，即使得未射到探測(cè)器8上的輻射可以被去除。
在行李物品7的掃描期間，輻射源4和探測(cè)器8沿著機(jī)架1在用箭頭16指示的方向上旋轉(zhuǎn)。為了機(jī)架1與輻射源4和探測(cè)器8一起旋轉(zhuǎn)，電機(jī)3被連接到電機(jī)控制單元17，該電機(jī)控制單元被連接到計(jì)算單元18。
在圖1中，行李物品7被布置在傳送帶19上。在行李物品7的掃描期間，當(dāng)機(jī)架1圍繞行李物品7旋轉(zhuǎn)時(shí)，傳送帶19可以沿著平行于機(jī)架1的旋轉(zhuǎn)軸2的方向移動(dòng)行李物品7。由此，可以沿著螺旋掃描路徑掃描行李物品7。然而，也可以在掃描期間停止傳送帶19，由此測(cè)量單個(gè)切片。
探測(cè)器8被連接到計(jì)算單元18。計(jì)算單元18接收探測(cè)結(jié)果，即來(lái)自探測(cè)器8的探測(cè)器元件的讀數(shù)，并且在來(lái)自探測(cè)器8即來(lái)自能量分辨行30和34以及用于測(cè)量錐束6的原輻射的衰減的行15的掃描結(jié)果的基礎(chǔ)上確定掃描結(jié)果。除此之外，計(jì)算單元18還與電機(jī)控制單元17進(jìn)行通信，以便使機(jī)架1與電機(jī)3和20或者與傳送帶19的運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)。
計(jì)算單元18可適于從原輻射探測(cè)器(即探測(cè)器行15)和散射輻射探測(cè)器(即行30和34)的讀數(shù)重建圖像。由計(jì)算單元18生成的圖像可以通過(guò)接口22輸出到顯示器(未在圖1中示出)。
此外，計(jì)算單元18可適于在行30和34以及15的讀數(shù)的基礎(chǔ)上探測(cè)行李物品7中的爆炸物。這可以通過(guò)從這些探測(cè)器行的讀數(shù)重建散射函數(shù)并將它們與包括在先測(cè)量期間確定的爆炸物的特征測(cè)量值的表格進(jìn)行比較而自動(dòng)進(jìn)行。如果計(jì)算單元18確定從探測(cè)器8讀出的測(cè)量值與爆炸物的特征測(cè)量值匹配，那么計(jì)算單元18可以通過(guò)揚(yáng)聲器21自動(dòng)輸出警報(bào)。
如上所述，圖1中的參考數(shù)字10表示準(zhǔn)直器。準(zhǔn)直器被布置在探測(cè)器8的探測(cè)器元件之上。準(zhǔn)直器10被布置成使得每個(gè)探測(cè)器元件僅僅探測(cè)來(lái)自行李物品7的一個(gè)截面的具有射線形式的輻射。從行李物品7的被照射體積的橫截面以及由各個(gè)探測(cè)器元件所看到的行李物品7的所述截面確定該射線。換句話說(shuō)，如圖1中所示可以是二維準(zhǔn)直器的準(zhǔn)直器10保證了可以由探測(cè)器探測(cè)僅僅具有預(yù)定角的散射輻射。換句話說(shuō)，準(zhǔn)直器10可以適于使得射到其中一個(gè)能量分辨探測(cè)器元件的探測(cè)器元件上的輻射基本上被限制在從行李物品7的預(yù)定截面散射的輻射。由于哪個(gè)探測(cè)器元件檢查行李物品7的哪個(gè)截面是已知的這一事實(shí)，所以由各個(gè)能量分辨探測(cè)器元件測(cè)量的能量分布可以被分配給行李物品7中的預(yù)定坐標(biāo)。因此，能量分辨探測(cè)器在預(yù)定視線測(cè)量來(lái)自行李物品7的預(yù)定截面的散射輻射的能量分布。由此，具有空間分辨率的相干散射函數(shù)可以由計(jì)算單元18確定。這將參考圖2、3和4進(jìn)一步詳細(xì)描述。
圖2示出圖1中所示的CSCT掃描系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化示圖。從圖2中可以得到，x射線源4發(fā)射錐束6，以使它包括在該情況下具有直徑u的行李物品7并且覆蓋整個(gè)探測(cè)器8。對(duì)象區(qū)域的直徑例如可以是100cm。在該情況下，錐束6的角α可以是80°。在這種布置下，從x射線源4到對(duì)象區(qū)域的中心的距離v大約為80cm，以及探測(cè)器8即各個(gè)探測(cè)器單元離x射線源4的距離大約為w＝150cm。
圖2示出切片的橫截面圖，其中錐束6從中心平面5偏移，使得圖2中所示的切片橫切其中一行30的能量分辨探測(cè)器元件。參考數(shù)字10表示準(zhǔn)直器，其包括第一薄片40和第二薄片11。
從圖2中可以得到，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，探測(cè)器單元或行可以配備有薄片40(或準(zhǔn)直器)，以避免單元或行測(cè)量具有不同散射角的不需要的輻射。也可以被稱(chēng)為準(zhǔn)直器的薄片40也可以具有刀片的形式，其可以朝著輻射源4被聚焦?？梢元?dú)立于探測(cè)器元件的間距來(lái)選擇薄片的間距。
此外，如參考數(shù)字11所示，第二行薄片可以被提供在第一薄片40和探測(cè)器8之間。優(yōu)選地，這些第二薄片被定向成使得它們被聚焦在行李物品7的預(yù)定截面。
由于各個(gè)薄片11和40的不同聚焦，所以可以保證僅僅具有固定預(yù)定角的輻射射到探測(cè)器上，并且每個(gè)探測(cè)器元件僅僅探測(cè)來(lái)自行李物品7的預(yù)定長(zhǎng)圓形截面的散射輻射。
這將參考圖4a和4b進(jìn)一步詳細(xì)描述。
圖3示出用于圖1的計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置中的探測(cè)器幾何結(jié)構(gòu)的另一示圖。如參考圖1所述，探測(cè)器8可以包括多個(gè)能量分辨探測(cè)器行30和34以及用于測(cè)量由行李物品7導(dǎo)致的原錐束的衰減的多個(gè)行15。從圖3中可以得到，優(yōu)選地探測(cè)器8被布置成使得行15的中心行被橫切并且平行于錐束6的中心平面5，由此測(cè)量原輻射的衰減。如由箭頭42所示，x射線源4的輻射源和探測(cè)器圍繞行李物品7一起旋轉(zhuǎn)以采集來(lái)自不同角度的投影。如圖3中所示，探測(cè)器8包括多列t。
代替彎曲探測(cè)器8，如圖1、2和3中所示，也有可能使用平板探測(cè)器陣列。
圖4a和4b示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例的輻射源、準(zhǔn)直器和探測(cè)器布置的頂視圖(4a)和橫截面圖(4b)，其可以用于例如參考圖1描述的計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置。
從圖4a和4b中可以得到，能量分辨探測(cè)器元件30位于包括第一準(zhǔn)直器部分60和第二薄片部分62的兩部分準(zhǔn)直器10之后。可以通過(guò)在第二準(zhǔn)直器部分62中提供聚焦薄片64來(lái)實(shí)現(xiàn)空間分辨率的一部分。聚焦薄片64被聚焦在輻射源4處。此外，聚焦薄片64被布置成基本垂直于中心平面5。因此，僅僅被散射到中心平面5之外的光子可以由探測(cè)器行30(或34)的能量分辨探測(cè)器元件探測(cè)到。其它光子，即具有另一方向的光子，由第二準(zhǔn)直器部分62的聚焦薄片64吸收。
因此，由行30和34的特定探測(cè)器元件探測(cè)的光子因此可以僅僅在探頭的狹窄受限截面中被散射。這樣的區(qū)域或截面由圖4a和4b中的參考數(shù)字32指示。
空間分辨率的另一部分，即角分辨率，可以由包括更多薄片66的第一準(zhǔn)直器部分60實(shí)現(xiàn)。這些也可以被聚焦的更多薄片66將各個(gè)能量分辨探測(cè)器元件的固定視線限定到行李物品7上。由此在一個(gè)特定探測(cè)器元件中探測(cè)的光子的起源被限制在對(duì)象的小部分上，基本上在一條線上。
由于提供了第一準(zhǔn)直器部分60和第二準(zhǔn)直器部分62，即由于提供了聚焦薄片64和66，可以實(shí)現(xiàn)僅僅相對(duì)于中心平面具有固定角Ф0的輻射射到各個(gè)能量分辨探測(cè)器元件上。此外，通過(guò)依次布置薄片64和66，可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)探測(cè)器元件(或每組探測(cè)器元件)可以僅僅探測(cè)來(lái)自行李物品7的長(zhǎng)圓形截面32的散射輻射。可以根據(jù)薄片64和66的布置來(lái)設(shè)置長(zhǎng)圓形截面32的位置、方向和大小。
代替提供作為第一和第二準(zhǔn)直器部分的薄片66和64，也可以借助于所謂的狹縫準(zhǔn)直器實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直器，其例如由帶有聚焦孔的相對(duì)于x射線具有強(qiáng)吸收率的固體對(duì)象組成。在這些聚焦孔之后，可以提供各個(gè)能量分辨探測(cè)器元件。
代替固體對(duì)象，這種狹縫準(zhǔn)直器也可以由多個(gè)打孔板實(shí)現(xiàn)。此外，可以由交叉薄片實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直器(以及準(zhǔn)直器部分60和62)。
通常，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例，將實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直器以使每個(gè)探測(cè)器像素僅僅具有一條“視線”。在帶有孔的狹縫準(zhǔn)直器的情況下，例如沿著探測(cè)器8的行，所述行可以聚焦到輻射源4上，而沿著探測(cè)器8的列，所有孔可以彼此平行，每個(gè)孔相對(duì)于中心平面限定常角Ф0。
優(yōu)選地，僅僅為每個(gè)孔提供一個(gè)探測(cè)器元件。
從圖4b可以得到，也可以提供常規(guī)CT探測(cè)器15，其例如可以帶有一維或二維防散射柵格，其也可以聚焦到輻射源4上。能量分辨探測(cè)器元件可以被提供在該原輻射探測(cè)器的兩側(cè)上，這可以允許更高的光子產(chǎn)量，但是也可以被提供在原輻射探測(cè)器的一側(cè)上，這可以允許成本減小。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例的錐束CSCT的另一典型實(shí)施例的另一示圖。與圖4a和4b中所示的實(shí)施例對(duì)比，從圖5可以得到，獨(dú)立地提供了原輻射探測(cè)器(探測(cè)器行15)和包括準(zhǔn)直器的散射輻射探測(cè)器(探測(cè)器行30)，所述準(zhǔn)直器具有第一準(zhǔn)直器部分60和第二準(zhǔn)直器部分62，每個(gè)準(zhǔn)直器部分帶有薄片64和66。根據(jù)該典型實(shí)施例的一個(gè)方面，例如，散射輻射探測(cè)器可以被添加到已知的錐束CT以用于將錐束CT升級(jí)為錐束CSCT，如圖5中所示。為此，可以獨(dú)立地提供二維能量分辨探測(cè)器單元，其包括根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例的準(zhǔn)直器，例如包括帶有薄片62和66的第一準(zhǔn)直器部分16和第二準(zhǔn)直器部分62，所述能量分辨探測(cè)器單元可以附著到現(xiàn)有的CT掃描器。為此，散射輻射探測(cè)器可以適于附著到這種錐束CT。散射探測(cè)器的位置可以如典型實(shí)施例中所示更靠近輻射源，但是也可以離所述源具有更大的距離。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例的輻射源和能量分辨探測(cè)器元件的幾何結(jié)構(gòu)的另一示圖，以用于進(jìn)一步解釋根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例不依賴(lài)于散射事件的位置計(jì)算散射角的方法。參考數(shù)字4表示輻射源，參考數(shù)字70表示輻射事件，參考數(shù)字72表示例如探測(cè)器行70的能量分辨探測(cè)器元件。示意性地，在能量分辨探測(cè)器元件72前面顯示薄片。
輻射源4和探測(cè)器8的中心平面之間的距離由e表示。能量分辨探測(cè)器元件72離中心平面5的距離由a表示。相對(duì)于中心平面5，探測(cè)器的視線相對(duì)于中心切片具有角Ф0。錐角為2γ0。在圖6中，設(shè)想了行李物品7的體積內(nèi)的相互作用點(diǎn)70，在輻射源4和中心平面5之間的該行限定了角γ。γ具有在-□0和□0.之間的值。各個(gè)散射角被稱(chēng)為Ф?？梢杂?jì)算該散射角與空間坐標(biāo)x(從輻射源到散射事件70的距離)的相關(guān)性。
由于原輻射是發(fā)散的，因此散射角依賴(lài)于散射事件的位置。這可以從圖6中得到。然而，由于散射角與位置的相關(guān)性可以從所示的幾何結(jié)構(gòu)獲知，因此這可以在重建期間被考慮。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例，通過(guò)使用以下公式q=Ehcsin(Φ/2)]]>公式1在各個(gè)位置存在的散射角Ф被用于計(jì)算波矢轉(zhuǎn)移q，其中E為被探測(cè)輻射的能量，h為普朗克常數(shù)，以及c為光速。
Ф相對(duì)于在源位置和相互作用點(diǎn)之間的距離x的相關(guān)性可以如下計(jì)算圖6示出Ф＝Ф0-γ 公式2現(xiàn)在，關(guān)于錐角引入變量γ0。因此y0＝a-tan(Ф0)e公式3其中a、e和Ф0如圖6中所述。
因而，可以如下計(jì)算γ(x)γ(x)=tan-1(tan(Φ0)+y0x)]]>公式4
由此，可以從預(yù)定幾何結(jié)構(gòu)(e，Ф0)計(jì)算q(x)。換句話說(shuō)，根據(jù)給定的幾何結(jié)構(gòu)(e，Ф0)，可以通過(guò)使用公式1-4為離中心平面5具有距離a的每個(gè)探測(cè)器元件確定相互作用位置(離源x的距離)和相應(yīng)波矢轉(zhuǎn)移之間的相關(guān)性。
在重建算法中，該相關(guān)性可以用于前向投影以及用于背投影。
圖7示出計(jì)算例子，其中使用了在圖6中指示的參數(shù)。
詳細(xì)地，圖7示出散射角與離源距離的曲線圖，其描繪了不依賴(lài)于相互作用點(diǎn)離源的距離計(jì)算散射角的例子。粗線表示由2γ0＝3°即-1.5°＜γ＜+1.5°的錐束覆蓋的區(qū)域。
在下文中，參考圖8和9將描述操作根據(jù)本發(fā)明的錐束CSCT裝置的方法。
圖8示出根據(jù)本發(fā)明的錐束CSCT裝置的操作方法的一個(gè)典型實(shí)施例的簡(jiǎn)化流程圖。
在步驟S2中，輻射源4被啟動(dòng)，即被賦能，以使發(fā)射錐束輻射16，該錐束穿過(guò)行李物品7并且射在探測(cè)器8上。可以以機(jī)架1上布置的源探測(cè)器圍繞旋轉(zhuǎn)軸2的特定旋轉(zhuǎn)角執(zhí)行該掃描。特別地，錐束透射CT數(shù)據(jù)由原輻射探測(cè)器即行15測(cè)量。同時(shí)，二維能量分辨探測(cè)器(即包括行30和34的掃描器輻射探測(cè)器)探測(cè)散射輻射。在采集用于這種投影即旋轉(zhuǎn)角的這些測(cè)量結(jié)果之后，在步驟S4中將源探測(cè)器布置旋轉(zhuǎn)預(yù)定角。
如果在步驟S6中確定錐束CSCT掃描器根據(jù)螺旋掃描模式操作，那么計(jì)算單元18啟動(dòng)傳送帶19，以使行李物品7沿著旋轉(zhuǎn)軸2被平移預(yù)定距離。
應(yīng)當(dāng)注意的是在本發(fā)明的方法的該典型實(shí)施例的解釋中參考源探測(cè)器布置，這包括根據(jù)探測(cè)器8旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)準(zhǔn)直器10。
然后，如由步驟S8中的SFCT所示，確定是否必須測(cè)量足夠的投影。如果在步驟S8中確定需要采集更多投影，那么所述方法繼續(xù)到步驟S2，在步驟S2，如由SCN所示，輻射源4被賦能，并且散射輻射數(shù)據(jù)和原輻射數(shù)據(jù)由探測(cè)器8收集。然后，在隨后的步驟S4中，如由ROT所示，源探測(cè)器布置被旋轉(zhuǎn)預(yù)定旋轉(zhuǎn)增量。然后，在隨后的步驟S6中，如上所述，并且如由HCL SCN？所示，確定是否執(zhí)行螺旋掃描，以及如果設(shè)置了螺旋掃描模式，那么沿著旋轉(zhuǎn)軸2執(zhí)行感興趣對(duì)象即行李物品7的平移。然后，所述方法繼續(xù)到步驟S8。
如果在步驟S8中確定已經(jīng)確定了足夠的投影，那么所述方法繼續(xù)到步驟S12和步驟S10。
如由步驟S10中的CB-REC所示，原輻射探測(cè)器的讀數(shù)即衰減數(shù)據(jù)受到了已知的錐束CT重建，其例如可從US 6,269,141 B1(“Computertomography apparatus with a conical radiation beam and a helicalscanning trajectory”)以及在其中的參考文獻(xiàn)獲知，該專(zhuān)利被結(jié)合于此以作參考。該錐束CT重建允許確定衰減系數(shù)的圖像，即CT圖像，所述圖像然后被輸入到步驟S14。
在步驟S12中，如由PB-SD所示，執(zhí)行散射輻射數(shù)據(jù)即散射輻射探測(cè)器的讀數(shù)的校正。這也可以被稱(chēng)為散射輻射數(shù)據(jù)的原射束校正。基本上所探測(cè)散射光譜被歸一化為原光譜，因此消除了原軔致輻射光譜的依賴(lài)于能量的強(qiáng)度變化，特別是由于特征發(fā)射。
然后，在隨后的步驟S14中，來(lái)自散射輻射探測(cè)器的散射輻射數(shù)據(jù)在步驟S10中確定的CT圖像的基礎(chǔ)上受到衰減校正。這由步驟S14中的ABSORB表示。這里，衰減的光譜依賴(lài)性被校正。然后，在隨后的步驟S16中，如由CB-REC所示，吸收校正散射輻射數(shù)據(jù)由重建例程處理，該重建例程對(duì)每個(gè)被照射的對(duì)象體素執(zhí)行相干散射函數(shù)的重建。為此，可以使用基于ART(代數(shù)重建技術(shù))的例程或方法，其例如可以從G.T.Herman G T的書(shū)“Image Reconstruction fromProjections”，Academic Press，New York，1980的CT應(yīng)用中獲知，該參考文獻(xiàn)被結(jié)合于此以作參考。將參考圖9進(jìn)一步詳細(xì)描述這種重建例程的典型實(shí)施例。
在該重建例程期間，散射角與散射事件的位置的相關(guān)性被考慮。
然而，代替基于技術(shù)的例程，也可以執(zhí)行濾波背投影。這種濾波背投影例如可以從G.T.Hermann的同一本書(shū)中獲知。
圖9示出重建例程的圖，它可以應(yīng)用于圖8所示的方法的步驟S16。從圖9可以得到，首先初始化目標(biāo)矩陣F(x，y，z，q)＝0。然后，執(zhí)行以下循環(huán)n次。
所有投影被設(shè)置為“未使用”。然后，在所有投影上執(zhí)行另一循環(huán)。在該第二循環(huán)期間，執(zhí)行以下操作。首先，搜索未使用投影。一旦找到這種投影，將它設(shè)置為“已使用”。然后，計(jì)算該投影的源位置。然后，前向散射投影陣列p被設(shè)置為0。然后，有源像素陣列被設(shè)置為0。而且，差分矩陣d被設(shè)置為0。
然后，執(zhí)行目標(biāo)矩陣的前向投影。這意味著在探測(cè)器上模擬散射。為此，假設(shè)原光譜包括多個(gè)能量范圍。對(duì)于該原光譜的每個(gè)能量范圍以及對(duì)于感興趣對(duì)象內(nèi)的每個(gè)位置，計(jì)算到達(dá)探測(cè)器的相應(yīng)q值。這通過(guò)使用如上所述的公式1-4進(jìn)行計(jì)算。然后，通過(guò)使用目標(biāo)矩陣的相干散射函數(shù)F2(x，y，z，q)計(jì)算探測(cè)器上的強(qiáng)度分布。
從圖9可以得到，隨后，從實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)中減去探測(cè)器上的強(qiáng)度分布，如由pi′＝m1-pi表示，并且該差pi′由背投影處理。該背投影散射投影是前向投影的逆向計(jì)算。由每個(gè)探測(cè)器元件和每個(gè)被探測(cè)能量確定的值沿著一條線均勻分布，它們可以源自該線。通過(guò)這樣做，根據(jù)公式1-4為每個(gè)能量和為每個(gè)位置確定波矢轉(zhuǎn)移。這確定了沿著(x，y，z，q)空間中的哪條線執(zhí)行背投影。
然后，隨后，可以計(jì)算松弛因子，并且由此形成的差分矩陣可以被加到目標(biāo)矩陣上。
因此，根據(jù)本發(fā)明，可以提供錐束CSCT裝置和方法。如上所述，例如，可以與二維能量分辨探測(cè)器相結(jié)合來(lái)使用二維準(zhǔn)直器以用于從被錐束照射的對(duì)象重建散射函數(shù)。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的散射輻射探測(cè)器與錐束CT兼容，并且可以被集成到已知的錐束CT裝置中。有利地，如果散射輻射探測(cè)器被布置在錐束CT中以用于將錐束CT升級(jí)到錐束CSCT，那么用于原射束的附加狹槽不再是必須的。代之以，可以同時(shí)測(cè)量錐束透射CT和錐束CSCT。圓形和螺旋軌跡是可行的?？偟膩?lái)說(shuō)，可以實(shí)現(xiàn)掃描過(guò)程的加速。
權(quán)利要求
1.一種用于檢查感興趣對(duì)象的計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，所述計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置包括輻射源；用于接收由感興趣對(duì)象散射的散射輻射的散射輻射探測(cè)器；以及第一準(zhǔn)直器；其中所述散射輻射探測(cè)器與所述輻射源相對(duì)布置并且相對(duì)于中心平面偏移；其中所述中心平面延伸通過(guò)感興趣對(duì)象和輻射源；其中散射輻射探測(cè)器具有多個(gè)區(qū)域；其中每個(gè)區(qū)域具有至少一個(gè)第一探測(cè)器元件；其中所述第一探測(cè)器元件是能量分辨探測(cè)器元件；其中第一準(zhǔn)直器適于使得射在所述多個(gè)區(qū)域的各個(gè)區(qū)域的所述至少一個(gè)第一探測(cè)器元件上的輻射基本上被限制在從感興趣對(duì)象的預(yù)定截面散射的輻射；以及其中所述輻射源適于產(chǎn)生錐束輻射。
2.權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，其中第一準(zhǔn)直器包括第二準(zhǔn)直器；以及第三準(zhǔn)直器；其中第二準(zhǔn)直器被聚焦在輻射源；其中第三準(zhǔn)直器被聚焦在感興趣對(duì)象的所述截面；以及其中第二和第三準(zhǔn)直器相對(duì)于輻射源被依次布置。
3.權(quán)利要求2所述的計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，其中第二準(zhǔn)直器具有第一薄片，所述第一薄片被聚焦在輻射源并且被布置成基本上垂直于中心平面，以使射在與第二準(zhǔn)直器相關(guān)的多個(gè)區(qū)域的所述區(qū)域中的所述至少一個(gè)第一探測(cè)器元件上的輻射被限制在相對(duì)于輻射源具有第一預(yù)定角的輻射；以及其中第三準(zhǔn)直器具有第二薄片，所述第二薄片被聚焦在感興趣對(duì)象的所述截面，以使射在與第三準(zhǔn)直器相關(guān)的多個(gè)區(qū)域的所述區(qū)域中的所述至少一個(gè)第一探測(cè)器元件上的輻射被限制在相對(duì)于感興趣對(duì)象的所述截面具有第二預(yù)定角的輻射。
4.權(quán)利要求2所述的計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，其中借助于包括孔的狹縫準(zhǔn)直器來(lái)一起實(shí)施第二和第三準(zhǔn)直器，對(duì)于每個(gè)相應(yīng)區(qū)域，它們分別被聚焦在輻射源和感興趣對(duì)象的所述截面。
5.權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，進(jìn)一步包括原輻射探測(cè)器；其中原輻射探測(cè)器與輻射源相對(duì)設(shè)置在中心平面中，以用于接收由感興趣對(duì)象衰減的原輻射。
6.權(quán)利要求5所述的計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，其中能量分辨探測(cè)器元件是直接轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體單元；以及其中原輻射探測(cè)器包括閃爍體單元。
7.權(quán)利要求5所述的計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，其中散射輻射探測(cè)器和原輻射探測(cè)器是被集成為一個(gè)探測(cè)器單元和被分離為獨(dú)立探測(cè)器單元中的一個(gè)。
8.一種用于檢查感興趣對(duì)象的錐束計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置的散射輻射單元，所述錐束計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置包括輻射源，所述散射輻射單元包括散射輻射探測(cè)器；以及第一準(zhǔn)直器；其中散射輻射探測(cè)器適于附著到錐束計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，以使散射輻射探測(cè)器被布置成用于接收由感興趣對(duì)象散射的散射輻射；其中第一準(zhǔn)直器適于與散射輻射探測(cè)器一起布置；其中散射輻射探測(cè)器適于與輻射源相對(duì)布置并且相對(duì)于中心平面偏移；其中所述中心平面延伸通過(guò)感興趣對(duì)象和輻射源；其中散射輻射探測(cè)器具有多個(gè)區(qū)域；其中每個(gè)區(qū)域具有至少一個(gè)第一探測(cè)器元件；其中所述第一探測(cè)器元件是能量分辨探測(cè)器元件；以及其中第一準(zhǔn)直器適于使得射在所述多個(gè)區(qū)域的各個(gè)區(qū)域的所述至少一個(gè)第一探測(cè)器元件上的輻射基本上被限制在從感興趣對(duì)象的預(yù)定截面散射的輻射，其中所述輻射源適于產(chǎn)生錐束輻射。
9.權(quán)利要求8所述的散射輻射單元，其中第一準(zhǔn)直器包括第二準(zhǔn)直器；以及第三準(zhǔn)直器；其中第二準(zhǔn)直器適于使得當(dāng)?shù)诙?zhǔn)直器被布置在錐束計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置中時(shí)它被聚焦在輻射源；其中第三準(zhǔn)直器適于使得當(dāng)?shù)谌郎?zhǔn)直器被布置在錐束計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置中時(shí)它被聚焦在感興趣對(duì)象的所述截面；以及其中第二和第三準(zhǔn)直器可相對(duì)于輻射源被依次布置。
10.權(quán)利要求9所述的散射輻射單元，其中第二準(zhǔn)直器具有第一薄片，所述第一薄片被聚焦在輻射源并且被布置成基本上垂直于中心平面，以使射在與第二準(zhǔn)直器相關(guān)的多個(gè)區(qū)域的所述區(qū)域中的所述至少一個(gè)第一探測(cè)器元件上的輻射被限制在相對(duì)于輻射源具有第一預(yù)定角的輻射；以及其中第三準(zhǔn)直器具有第二薄片，所述第二薄片被聚焦在感興趣對(duì)象的所述截面，以使射在與第三準(zhǔn)直器相關(guān)的多個(gè)區(qū)域的所述區(qū)域中的所述至少一個(gè)第一探測(cè)器元件上的輻射被限制在相對(duì)于感興趣對(duì)象的所述截面具有第二預(yù)定角的輻射。
11.權(quán)利要求9所述的散射輻射單元，其中借助于包括孔的狹縫準(zhǔn)直器一起實(shí)施第二和第三準(zhǔn)直器，對(duì)于每個(gè)相應(yīng)區(qū)域，它們分別被聚焦在輻射源和感興趣對(duì)象的所述截面。
12.權(quán)利要求8所述的散射輻射單元，其中散射輻射單元適于與錐束輻射探測(cè)器的原輻射探測(cè)器一起布置；其中錐束輻射探測(cè)器的原輻射探測(cè)器與輻射源相對(duì)布置在中心平面中以用于接收由感興趣對(duì)象衰減的原輻射。
13.權(quán)利要求8所述的散射輻射單元，其中能量分辨探測(cè)器元件是直接轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體單元。
14.一種利用用于檢查感興趣對(duì)象的計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置來(lái)執(zhí)行錐束相干散射計(jì)算機(jī)斷層攝影掃描的方法，所述方法包括以下步驟提供輻射源；提供散射輻射探測(cè)器以用于接收由感興趣對(duì)象散射的散射輻射；提供第一準(zhǔn)直器；其中散射輻射探測(cè)器與輻射源相對(duì)布置并且相對(duì)于中心平面偏移；其中所述中心平面延伸通過(guò)感興趣對(duì)象和輻射源；其中散射輻射探測(cè)器具有多個(gè)區(qū)域；其中每個(gè)區(qū)域具有至少一個(gè)第一探測(cè)器元件；其中所述第一探測(cè)器元件是能量分辨探測(cè)器元件；其中第一準(zhǔn)直器適于使得射在多個(gè)區(qū)域的一個(gè)區(qū)域上的輻射基本上被限制在從感興趣對(duì)象的預(yù)定截面散射的輻射；為輻射源賦能以產(chǎn)生錐束輻射；確定來(lái)自散射輻射探測(cè)器的讀數(shù)；執(zhí)行來(lái)自散射輻射探測(cè)器的讀數(shù)的吸收校正；以及在所校正讀數(shù)的基礎(chǔ)上執(zhí)行相干散射函數(shù)的重建。
l5.權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟通過(guò)使用布置在中心平面中的原輻射探測(cè)器的讀數(shù)來(lái)確定感興趣對(duì)象的衰減系數(shù)；在衰減系數(shù)的基礎(chǔ)上為來(lái)自散射輻射探測(cè)器的讀數(shù)的吸收校正確定參數(shù)。
16.權(quán)利要求16所述的方法，其中操作輻射源，以使原輻射探測(cè)器和散射輻射探測(cè)器基本上同時(shí)受到從輻射源發(fā)射的錐束輻射。
全文摘要
已知的相干散射CT掃描器使用扇束。然而，這需要附加的校準(zhǔn)裝置，并且這減少了施加于探測(cè)器的光子通量。因此，可能需要較長(zhǎng)的測(cè)量時(shí)間。此外，幾何結(jié)構(gòu)與已知的錐束CT掃描器不兼容。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例，提供一種使用能量分辨探測(cè)器的錐束CSCT掃描器，所述能量分辨探測(cè)器具有布置在所述探測(cè)器上的準(zhǔn)直器，該準(zhǔn)直器允許散射函數(shù)的空間分辨重建。有利地，這可以允許在行李檢查或醫(yī)學(xué)應(yīng)用中掃描速度的提高。
文檔編號(hào)A61B6/03GK1946342SQ200580012421
公開(kāi)日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2005年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月21日
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