專利名稱：在利用散射輻射的條件下x射線成像的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于X射線成像的一種方法以及一種裝置，其中利用從X射線源發(fā)出的X射線束透視對象。
背景技術：
公知地X射線只能被極其困難地聚集，從而利用公知的X射線成像方法通常記錄投影。在此至少損失一個空間維，只能通過多個投影和從投影數(shù)據(jù)中然后重建三維圖像數(shù)據(jù)組又建立該空間維，例如在計算機斷層造影情況下。然而這點要求從不同方向的大量的 X射線拍攝并且由此是復雜的和費時的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是，提出一種用于X射線成像的替換方法，該方法可以以較小開銷進行并且提供對象的三維圖像信息。上述技術問題通過按照權(quán)利要求1和6的方法和和裝置解決。方法和裝置的優(yōu)選實施方式是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容或者從以下的描述以及實施例中得到。在所提出的方法中，利用從X射線源發(fā)出的X射線束透視對象。在此，利用一個或多個按照時間上的間隔相繼跟隨的X射線脈沖進行透視，其中，單個的X射線脈沖對于執(zhí)行該方法就足夠。在與透視方向不同的方向上利用具有探測器元件的二維布置的X射線探測器不僅位置分辨地而且時間分辨地來記錄在對象的體積元素上散射的X射線。通過X射線脈沖的波前的已知形狀和該波前的已知的時間上的傳播，然后從位置和時間分辨的測量數(shù)據(jù)中重建對象的三維散射分布的圖像數(shù)據(jù)組。在該方法中，由此使用給出短時的、必要時是周期性的X射線脈沖的X射線源。發(fā)射的波前透射待成像的對象。例如側(cè)面安裝的散射射線探測器由此接收從不同的對象區(qū)域在時間上交錯的(gestaffelt)散射輻射。如果該X射線探測器，如在這種情況下那樣，是二維的位置分辨的，則唯一一個波前，即單個的X射線脈沖，就足以能夠重建三維對象的完整的散射分布。在此，圖像記錄要求主要探測來自于一個唯一的方向的X射線的方向選擇性的X 射線探測器。這點可以通過具有合適的在前連接的準直器的X射線探測器來實現(xiàn)。通過二維布置的探測器元件，首先獲得從對象在該方向上散射的X射線的二維圖像。關于附加的時間上的信息和X射線脈沖的X射線的已知的傳播時間，同樣分辨第三維(在垂直于探測器表面的方向上)。以這種方式可以重建對象的三維散射分布的圖像數(shù)據(jù)組。從通常的X射線源發(fā)送的X射線脈沖的波前通常具有球形的波前。如果X射線脈沖優(yōu)選是利用彡30ps的脈沖持續(xù)時間產(chǎn)生的，則這點相應于以大約9mm的厚度的X射線輻射的傳播的球殼。在較短的X射線脈沖的情況下，該厚度變小并且由此也提高圖像分辨率。原則上唯一一個X射線脈沖對于圖像數(shù)據(jù)組的記錄是足夠的。該X射線脈沖已經(jīng)提供了對象的完整的三維散射分布。為了改善信號/噪聲比或者(在相同的信號/噪聲比的情況下)為了降低X射線脈沖能量，還可以利用帶有時間上的間隔的多個X射線脈沖。在這種情況下，然后對各個X射線脈沖的時間上和空間上相應的測量數(shù)據(jù)進行平均，以便獲得圖像數(shù)據(jù)組。在另一種實施方式中，可以從每個單個的X射線脈沖的測量數(shù)據(jù)中產(chǎn)生一個圖像數(shù)據(jù)組，以便例如能夠采集在對象中的時間上的改變。在公知的X射線管中，電子束對準X射線靶，以便產(chǎn)生X射線輻射。對于脈沖的X 射線輻射的產(chǎn)生，可以例如在高頻(HF)線性加速器中在靶的方向上加速電子。由此，對線性加速器的每個HF周期，每次對于一個非常短的時間產(chǎn)生X射線光。由此從電子靶發(fā)射一系列球殼形狀擴展的波，所述波相應于上述要求。如果采用例如IGHz加速器管，則單個地擊中靶的電子包分別是大約IOps長。對于發(fā)射的X射線脈沖也是這樣。該時間段相應于通過對象傳播的3mm厚的X射線球殼。重復率(在這種情況下是IGHz)導致相繼跟隨的X 射線脈沖的大約為30cm的空間上的間隔。為執(zhí)行該方法而建議的裝置由此包括構(gòu)造為用于輸出X射線脈沖的X射線源，以及具有二維布置的探測器元件的χ射線探測器，該X射線探測器這樣布置，使得其時間分辨地采集從對象的體積元素在與透視方向不同的方向上散射的X射線。X射線源優(yōu)選具有用于電子束的HF加速器，以便產(chǎn)生X射線脈沖。X射線探測器優(yōu)選具有準直器，以使得方向選擇性，即，記錄從一個方向的X射線散射輻射成為可能。該方向可以垂直于透視方向，從而探測器表面平行于透視方向布置。然而，X射線探測器的相對于該透視方向的其他方向當然也是可能的。透視方向在此相應于位于從X射線源到對象的X射線束的對稱軸上的方向。X射線探測器優(yōu)選具有足夠的探測器行和探測器列，用于完全采集對象的在一個方向上發(fā)出的散射輻射。然而原則上還可以進行具有更少行或列的探測器橫跨該方向的移動，以便采集對象的整個散射輻射。然而這點要求多個相繼跟隨的X射線源。X射線探測器與分析裝置相連，在該分析裝置中從測量數(shù)據(jù)的時間上的曲線和各個X射線脈沖的波前的已知形狀和其通過對象的傳播，在觀察方向上重建對象的三維散射分布。由此獲得的三維圖像數(shù)據(jù)組然后可以以公知方式在圖像顯示設備上按照提供的可視化或者按照不同的截面圖視圖被顯示。


以下借助附圖結(jié)合實施例再次簡短解釋提出的方法和對應的裝置。其中，圖1示出了該裝置的原理性結(jié)構(gòu)以及該方法的工作方式的示意圖；并且圖2示出了用于說明在圖1中示出的相同的傳播時間的殼的圖示。
具體實施例方式圖1示意性示出了用于執(zhí)行該方法的裝置的例子。X射線源1為此具有電子源2、 維納爾圓柱電極(WehneltZylinder)3、HF加速器4以及X射線靶5。從電子束源2發(fā)射的電子通過HF加速器4的高頻以包的形式被加速，從而電子束包6擊中X射線靶5并且在那里產(chǎn)生X射線脈沖。該脈沖由于其例如IOps的短的持續(xù)時間以在圖中表示的、透射待檢查的對象8的X射線球殼7的形式傳播。X射線球殼7在該例子中具有大約3mm的厚度和大約30cm的相互距離。
在對象8的側(cè)面設置了 X射線探測器9，該X射線探測器具有在該圖中沒有示出的探測器元件的二維布置。在X射線探測器之前以公知方式設置了準直器10，該準直器僅讓垂直于探測器表面在X射線探測器9的方向上傳播的X射線通過。在該例子中該方向也相應于垂直于透視方向或X射線脈沖的主傳播方向的方向。在透射對象8的情況下，X射線輻射在對象8的單個體積元素上散射。該散射輻射11，也被稱為二次量子(Sekundarquanten ),在垂直于主傳播方向的方向上通過X射線探測器9來采集，如這點在圖中所示的。由于X射線束的擴展(Aufweitimg)或球形的波前以及對象8的體積元素與探測器元件的不同距離，從不同的體積元素發(fā)出的散射輻射在不同的時間到達探測器元件。圖1中為此僅示例性示出在X射線靶5、對象8的體積元素和X 射線探測器9之間的X射線的四個不同路徑，它們經(jīng)過相同的路徑也就是理論上在相同的時間擊中X射線探測器9。由此得到在圖1中同樣表示的、相同的傳播時間的殼12。同時擊中的示出情形在此僅用于解釋，因為具有示出的體積元素的該情形由于X射線脈沖的短的持續(xù)時間而在此不出現(xiàn)。然而明顯的是，在X射線脈沖的波前的已知傳播的情況下對于對象8的每個體積元素可以計算，從那里散射的X射線脈沖的X射線何時擊中X射線探測器9。按照這種方式可以對于每個分別僅看見對象8的位于各個觀察方向上的體積元素的探測器元件，關于X射線信號的擊中的時刻確定，測量信號來自于這些體積元素中的哪個。 這使得可以三維重建對象的散射輻射分布。為此圖2最后還示出了，相同的傳播時間的殼12位于旋轉(zhuǎn)拋物面上，在該旋轉(zhuǎn)拋物面的情況下靶焦點(Targetfokus)位于焦點(Brermpunkt)中。在該圖中示出X射線探測器9和單個示例性的射線路徑。附圖標記列表IX射線源2電子源3維納爾圓柱電極4HF加速器5X射線靶6電子束包7X射線球殼8 對象9X射線探測器10準直器11 二次輻射12相同的傳播時間的殼
權(quán)利要求
1.一種用于X射線成像的方法，其中，利用從X射線源(1)發(fā)出的X射線束透視對象⑶，其特征在于，-利用一個或多個按照時間上的間隔相繼跟隨的X射線脈沖進行透視， -利用具有探測器元件的二維布置的X射線探測器(9)、時間和位置分辨地記錄在與透視方向不同的方向上在對象的體積元素上散射的X射線，并且-通過X射線脈沖的波前的已知的形狀和已知的時間上的傳播，從X射線探測器(9)的位置和時間分辨的測量數(shù)據(jù)中重建對象(8)的三維散射分布的圖像數(shù)據(jù)組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其特征在于，所述X射線脈沖具有< 30ps的脈沖持續(xù)時間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法， 其特征在于，為了產(chǎn)生X射線脈沖，采用具有用于加速X射線管的電子的HF線性加速器的X射線管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法， 其特征在于，采用按照時間上的間隔的多個相繼跟隨的X射線脈沖，關于其測量數(shù)據(jù)分別進行平均，以便獲得具有小的信號/噪聲比的圖像數(shù)據(jù)組。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法， 其特征在于，采用按照時間上的間隔的多個相繼跟隨的X射線脈沖，以便獲得用于可視化對象(8) 中的時間上的改變的圖像數(shù)據(jù)組。
6.一種用于X射線成像的裝置，具有-構(gòu)造為用于在透視方向上發(fā)射X射線脈沖的X射線源，-方向選擇性的、位置和時間分辨的、具有二維布置的探測器元件的X射線探測器(9)， 該X射線探測器這樣布置在檢查區(qū)域的側(cè)面并且構(gòu)造為，使得其時間和位置分辨地采集從對象(8)的體積元素在與透視方向不同的方向上散射的X射線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置， 其特征在于，所述X射線探測器(9)與分析裝置相連，該分析裝置關于X射線脈沖的波前的已知的形狀和已知的時間上的傳播，從X射線探測器(9)的位置和時間分辨的測量數(shù)據(jù)中，重建對象(8)的三維散射分布的圖像數(shù)據(jù)組。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的裝置， 其特征在于，所述X射線源(1)包括用于加速用于產(chǎn)生X射線脈沖的電子的HF線性加速器0)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項所述的裝置， 其特征在于，所述X射線探測器(9)具有用于實現(xiàn)方向選擇性的準直器(10)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于X射線成像的一種方法及一種裝置。在該方法中，利用一個或多個按照時間上的間隔相繼跟隨的X射線脈沖對對象(8)進行透視。利用具有探測器元件的二維布置的X射線探測器(9)、在與透視方向不同的方向上時間和位置分辨地記錄在對象的體積元素上散射的X射線。通過X射線脈沖的波前的已知的幾何形狀和傳播，從位置和時間分辨的測量數(shù)據(jù)中重建對象(8)的三維散射分布的圖像數(shù)據(jù)組。該方法使得可以利用僅一個X射線脈沖建立三維散射分布的圖像數(shù)據(jù)組并且由此可以非常簡單地進行。
文檔編號A61B6/00GK102271585SQ200980153382
公開日2011年12月7日 申請日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月12日
發(fā)明者奧利弗.海德 申請人:西門子公司