一種x射線成像裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種X射線成像裝置，所述裝置包括至少兩個X射線源，與所述X射線源相對設(shè)置的至少兩個探測器，以及置于所述X射線源前方的至少兩個窄縫準(zhǔn)直器，所述X射線源相對設(shè)置在待檢測物體的兩側(cè)。本發(fā)明提供的X射線成像裝置有效地消除和減少了曝光過程中X射線束之間的光束重合導(dǎo)致的過度曝光，降低成像過程中的輻射劑量，同時能夠在一定程度上減少或者消除在傳統(tǒng)窄縫成像過程中需要的X射線源或窄縫準(zhǔn)直器的機械運動，從而提高成像速度，縮短曝光時間。
【專利說明】一種X射線成像裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及X射線成像技術(shù)，尤其涉及一種X射線成像裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] X射線成像技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷和治療、工業(yè)檢測和測試，安全篩查和探 測等許多領(lǐng)域。然而，X射線散射會造成檢查物體部分組織的對比度降低，產(chǎn)生圖像偽影， 嚴(yán)重降低X射線成像中的圖像質(zhì)量，此外還會增加額外的成像劑量。窄縫曝光技術(shù)是常用 的處理X射線散射問題的方法，其基本原理是采用準(zhǔn)直器產(chǎn)生狹窄的扇形X射線束，從而限 制成像過程中使用光野的大小。由于每次成像時，照射野相對較小，探測器端采集的信號中 的散射信號也相應(yīng)減弱，從而達(dá)到減低散射干擾，提高圖像質(zhì)量的目的。
[0003] 現(xiàn)有窄縫曝光技術(shù)從幾何構(gòu)造上區(qū)分主要包括兩種：一種是如圖1所示的單窄縫 成像裝置，單窄縫準(zhǔn)直器102置于X射線源101前方，形成的扇形X射線束103最終到達(dá)單 窄縫探測器單元104,探測器104隨扇形X射線束103移動，最終覆蓋有效區(qū)域105,其合成 影像可經(jīng)計算機后處理拼接成全區(qū)域成像。與傳統(tǒng)加入反散射柵格的錐束X射線胸透影像 裝置相比，單縫掃描影像裝置可更加有效減小散射，并能大大改善探測器量子效率，進(jìn)而提 高成像質(zhì)量，但是與其它抗散射技術(shù)相比掃描探測時間明顯增加。另一種窄縫曝光裝置通 過多光束替代前述單光束，掃描時間大為改善，稱為多窄縫掃描裝置，如圖2所示，該裝置 中錐束X射線111經(jīng)前置多窄縫準(zhǔn)直器112形成多束窄扇形X射線113,每一束窄扇形X射 線113與后置準(zhǔn)直器114匹配，使得接近100%主光束傳輸?shù)教綔y器115成為可能。測量表 明[Med. Phys. 2006, 33,933]多縫掃描裝置的散射主信號比（SPR)比任何其它已應(yīng)用于乳 腺檢測的裝置更低。雖然大多數(shù)二次光子被后置準(zhǔn)直器114阻擋，仍然不可避免地探測到 大量散射光子，特別是交叉散射。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所解決的問題是提供一種X射線成像裝置，用以減少X射線成像過程中的 散射，有效地消除和減少曝光過程中，窄扇形X射線束之間的光束重合導(dǎo)致的過度曝光，降 低成像過程中額外的輻射劑量。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明提供了一種X射線成像裝置，包括至少兩個X射線源， 相對設(shè)置在待檢測物體的兩側(cè)；與所述X射線源相對設(shè)置的至少兩個探測器，以及置于所 述X射線源前方的至少兩個窄縫準(zhǔn)直器。
[0006] 進(jìn)一步地，所述X射線源排布方式為X射線源對或X射線源陣列對。
[0007] 進(jìn)一步地，所述X射線源為場發(fā)射陣列源，所述場發(fā)射陣列源為碳納米管陣列。
[0008] 進(jìn)一步地，所述X射線源對或X射線源陣列對的開關(guān)方式為順序曝光或同時曝光。
[0009] 進(jìn)一步地，所述裝置包括開關(guān)控制裝置，用于開關(guān)素數(shù)X射線源對或X射線源陣列 對，所述開關(guān)控制裝置為電子電路控制器或機械擋板。
[0010] 進(jìn)一步地，所述至少一個X射線源和相對所述X射線源設(shè)置的所述至少一個探測 器圍繞所述待檢測物體旋轉(zhuǎn)。
[0011] 進(jìn)一步地，所述至少一個X射線源和所述相對X射線源設(shè)置的至少一個探測器靜 止放置。
[0012] 進(jìn)一步地，所述裝置包括設(shè)置于所述X射線源前方的束補償濾波器和/或束截捕 器陣列和/或空氣隙。
[0013] 進(jìn)一步地，所述束補償濾波器為蝴蝶結(jié)濾波器。
[0014] 進(jìn)一步地，所述裝置包括數(shù)據(jù)處理裝置，用于處理探測器采集到的投影信息
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：（1)通過適當(dāng)排列和組合的X射線源對或 X射線源陣列，使得產(chǎn)生的扇形X射線束在幾何上可以無重疊的覆蓋成像空間區(qū)域，在保持 傳統(tǒng)窄縫曝光技術(shù)低散射特點的同時，有效地消除和減少了曝光過程中，窄扇形X射線束 之間的光束重合導(dǎo)致的過度曝光，從而有效的降低了病人成像過程中的曝光劑量。（2)本發(fā) 明提供的X射線源根據(jù)具體成像對于成像質(zhì)量或者成像速度的不同需要，采用順序曝光或 者多個射線源的同時曝光的開關(guān)方式，具有較大的靈活性。同時能夠在一定程度上減少或 者消除在傳統(tǒng)窄縫成像過程中需要的X射線源或窄縫準(zhǔn)直器的機械運動，從而提高窄縫成 像速度，縮短曝光時間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中單窄縫X射線成像裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2所示為現(xiàn)有技術(shù)中多窄縫X射線成像裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖3所示為本發(fā)明第一實施例的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖4所示為本發(fā)明第二實施例的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖5所示為本發(fā)明第三實施例的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0021] 在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以 很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況 下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。
[0022] 其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實施例時，為便于說明，所 述示意圖只是實例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0023] 實施例1
[0024] 為解決上述技術(shù)問題，本實施例提供一種X射線成像裝置，通過一對相對設(shè)置于 待檢測物體兩側(cè)的X射線源對，使得所產(chǎn)生的扇形X射線束對待檢測物體在幾何上幾乎無 可重疊的覆蓋區(qū)域，有效地消除和減少曝光過程中X射線束之間的光束重合導(dǎo)致的過度曝 光，從而降低成像過程中的曝光劑量。
[0025] 圖3所示為本發(fā)明提供的第一實施例的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例中，所述X射 線成像裝置包括一對X射線源201、設(shè)置于所述X射線源201前方的兩個窄縫準(zhǔn)直器202和 與所述X射線源201相對靜止設(shè)置的兩組X射線探測器203,兩個X射線源201相對靜止設(shè) 置于所述待檢測物體205的兩側(cè)。在該裝置中，X射線源201發(fā)射的兩束X射線在空間上 無幾何重疊。曝光照射時，從X射線源201發(fā)射的X射線束經(jīng)窄縫準(zhǔn)直器202形成窄扇形 X射線束204,照射到所述待檢測物體205上。圖像采集完畢后，整個探測裝置沿直線軌跡 水平移動，照射待檢測對象205的下一相鄰區(qū)域206,所述探測器采集得的投影信息傳輸至 數(shù)據(jù)處理裝置進(jìn)行圖像拼接、融合、散射校正、降噪等處理得到最終待測物體的影像。需要 說明的是，所述X射線源對201的排布在空間上是無縫覆蓋所述待檢測物體205,使得所述 X射線源201產(chǎn)生的X射線通過窄縫準(zhǔn)直器202發(fā)射出的扇形X射線束204在幾何空間上 無重疊，但是實際操作中因為散射存在，射線束縫間會有少許重疊。
[0026] 照射過程中，所述X射線源對201有兩種開關(guān)方式，分別是順序開關(guān)和同時曝光， 所述順序曝光是將一個X射線源曝光后，再進(jìn)行另一個X射線源的曝光，順序曝光產(chǎn)生的X 射線的散射信號較小，但是成像速度較慢。所述同時曝光是兩個X射線源同時曝光，其優(yōu)點 是成像速度較快。用戶可根據(jù)應(yīng)用和對于圖像質(zhì)量的需要選擇需要的開關(guān)模式。所述X射 線成像裝置包括開關(guān)控制裝置，用于開關(guān)所述X射線源對或X射線源陣列對，所述開關(guān)控制 裝置為電子電路控制器或機械擋板。具體地，若X射線源為基于場發(fā)射的碳納米管源，所述 順序曝光和同時曝光都可通過電子電路控制器改變X射線源201的柵極電壓控制，每個射 線源曝光時間可以控制在毫秒量級；此外，也可以采用快速運動的機械X射線擋板的方式 實現(xiàn)曝光控制的可能性，本發(fā)明對此不作具體限定。
[0027] 實施例2
[0028] 與上述實施例1不同的是，在本實施例中采用的X射線源為X射線源陣列，如圖4 所示，兩對X射線源陣列301相對靜止設(shè)置于待檢測物體305的兩側(cè)，所述X射線源陣列 301與X射線探測器陣列303相對靜止設(shè)置，兩對窄縫準(zhǔn)直器陣列302設(shè)置于所述X射線 源陣列301前方所述X射線源陣列與所述兩對探測器陣列303和兩對窄縫準(zhǔn)直器陣列302 形成多窄縫曝光的X射線裝置。該裝置中，上下兩對X射線源陣列產(chǎn)生的扇形X射線束304 在空間上完全覆蓋待檢測物體305,因此在本實施例中，不需要如上述實施例1在成像過程 中發(fā)生裝置的機械移動過程，從而顯著減少圖像采集時間。探測器陣列303中采集到的圖 像通過圖像數(shù)據(jù)處理裝置經(jīng)拼合和處理后，可生成所述待檢測對象305有效覆蓋區(qū)域的影 像。所述X射線源陣列為場發(fā)射陣列源，所述場發(fā)射為納米結(jié)構(gòu)材料的陣列。優(yōu)選地，本發(fā) 明采用碳納米管陣列。
[0029] 曝光時，如實施例1所述可以采用順序曝光的方式，減少曝光過程中散射信號的 影響；也可以采用同時多個射線源曝光的方式，從而縮短整體曝光時間，提高成像速度。具 體地，利用X射線頻率復(fù)用技術(shù)，當(dāng)X射線源陣列301中多個X射線源通過電子電路控制器 同時進(jìn)行曝光時，探測器陣列303中的每個探測單元對X射線源301進(jìn)行頻率調(diào)制編碼，通 過輻射編碼和解碼方式分離主光束信號和交叉散射信號，探測到與其對應(yīng)的X射線源以及 其它X射線源所產(chǎn)生的交叉散射輻射，從而達(dá)到消除各個射線源之間散射信號交叉干擾的 問題。
[0030] 實施例3
[0031] 與上述實施例1和實施例2不同的是，本實施例中為了同時減少縱向散射和X射 線源陣列造成的扇形X射線束間交叉散射，提供一種反散射組合裝置。如圖5所示，包括： 兩組X射線陣列源401相對靜止設(shè)置于待檢測物體405的兩側(cè)、X射線束補償濾波器陣列 406相對靜止設(shè)置于所述X射線陣列源401、用于產(chǎn)生窄扇形束X射線陣列的窄縫準(zhǔn)直器 402相對靜止設(shè)置于所述X射線束補償濾波器陣列406前方、X射線探測器陣列403以及數(shù) 據(jù)收集和處理裝置407。所述X射線源401可選用但不限于場發(fā)射陣列源，場發(fā)射材料為基 于納米構(gòu)造的材料，優(yōu)選地，本實施例采用碳納米管陣列。補償濾波器406可以選用但不限 于蝴蝶結(jié)濾波器，用以降低由束硬化引起的偽影，從而改善X射線源的質(zhì)量，并減輕對探測 器動態(tài)范圍的需求，尤其是蝴蝶結(jié)衰減器補償了初始X射線光子分布的不均勻性，因此改 進(jìn)了圓柱形對象的SPR-致性，從而重建圖像中的翅曲偽影（Cupping Artifact)將大大降 低。數(shù)據(jù)處理裝置407用于處理探測器接收到的投影信息：首先通過與所述探測器陣列相 連的處理器408和處理器409分別對上下兩X射線陣列源的編碼信號進(jìn)行解碼，進(jìn)而減少、 消除交叉散射信號，第一圖像后期處理單元410接收處理器408和處理器409的輸出圖像 進(jìn)行拼合，第二圖像后期處理單元411進(jìn)一步對圖像進(jìn)行散射校正、降噪等處理，例如采用 散射校正算法（SCA)等，最終輸出待測物體的影像412。
[0032] 需要說明的是，本實施例中的反散射組合裝置可采用X射線空氣隙技術(shù)、反散射 柵格，束截捕器陣列（BS)等設(shè)置于所述X射線源對或X射線源陣列對與所述待檢測物體之 間用于降低探測到的散射，還可以采用散射校正算法（SCA)等進(jìn)行圖像的后期處理，以減 少散射對圖像成像質(zhì)量的影響。
[0033] 本發(fā)明中所描述的裝置和/或方法和/或其推導(dǎo)出的裝置和/或方法可以用于醫(yī) 學(xué)成像應(yīng)用，諸如（但不限制于）CT、動物/非動物的X射線成像、安全掃描裝置、非破壞性 材料分析或缺陷探測、機器視覺、裝置合并分布源、工業(yè)成像、光學(xué)成像裝置等。
[〇〇34] 本發(fā)明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域 技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā) 明技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明 的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案 的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種X射線成像裝置，其特征在于，所述裝置包括至少兩個X射線源，相對設(shè)置在待 檢測物體的兩側(cè)；與所述X射線源相對設(shè)置的至少兩個探測器，以及置于所述X射線源前方 的至少兩個窄縫準(zhǔn)直器。
2. 如權(quán)利要求1所述的X射線成像裝置，其特征在于，所述X射線源排布方式為X射線 源對或X射線源陣列對。
3. 如權(quán)利要求2所述的X射線成像裝置，其特征在于，所述X射線源為場發(fā)射陣列源， 所述場發(fā)射源陣列為碳納米管陣列。
4. 如權(quán)利要求2所述的X射線成像裝置，其特征在于，所述X射線源對或X射線源陣列 對的開關(guān)方式為順序曝光或同時曝光。
5. 如權(quán)利要求1?4任一項所述的X射線成像裝置，其特征在于，所述裝置包括開關(guān)控 制裝置，用于開關(guān)所述X射線源對或X射線源陣列對，所述開關(guān)控制裝置為電子電路控制器 或機械擋板。
6. 如權(quán)利要求1?4任一項所述的X射線成像裝置，其特征在于，所述至少一個X射線 源和相對所述X射線源設(shè)置的至少一個探測器圍繞所述待檢測物體旋轉(zhuǎn)。
7. 如權(quán)利要求1?4任一項所述的X射線成像裝置，其特征在于，所述至少一個X射線 源和相對所述X射線源設(shè)置的至少一個探測器靜止放置。
8. 如權(quán)利要求1?4任一項所述的X射線成像裝置，其特征在于，所述裝置包括設(shè)置于 所述X射線源前方的束補償濾波器和/或束截捕器陣列和/或空氣隙。
9. 如權(quán)利要求8所述的X射線成像裝置，其特征在于，所述束補償濾波器為蝴蝶結(jié)濾波 器。
10. 如權(quán)利要求1所述的X射線成像裝置，其特征在于，所述裝置包括數(shù)據(jù)處理裝置，用 于處理探測器采集到的投影信息。
【文檔編號】A61B6/00GK104095643SQ201310118558
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月8日
【發(fā)明者】章健, 朱建偉 申請人:上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司