本發(fā)明總體上涉及一種包括檢測單元和輻射單元的成像系統(tǒng)，其中檢測單元包括檢測器表面，輻射單元包括被配置成朝向檢測器表面區(qū)域的第一區(qū)域發(fā)射輻射的第一輻射發(fā)射區(qū)域和被配置成朝向檢測器表面區(qū)域的第二區(qū)域發(fā)射輻射的第二輻射發(fā)射區(qū)域。本發(fā)明還涉及一種利用該成像系統(tǒng)掃描所關(guān)注對象的方法。

背景技術(shù)：

在諸如X射線成像系統(tǒng)或計算機斷層攝影的輻射成像系統(tǒng)中，輻射通常呈波束的形式發(fā)射，例如可以被準直的錐形波束。其已知的變體是所謂的立體管輻射成像系統(tǒng)，該成像系統(tǒng)包括具有兩個焦點的X射線輻射單元，其中，所關(guān)注區(qū)域由從所述兩個焦點發(fā)出的輻射照射。兩個焦點的輻射在穿過所關(guān)注區(qū)域之后由檢測單元檢測。由于所關(guān)注區(qū)域被兩個偏置的輻射波束同時成像，因此可以根據(jù)檢測到的輻射數(shù)據(jù)生成所關(guān)注區(qū)域的立體(3D)圖像。

立體管輻射成像裝置尚未被廣泛實施，因為立體成像的優(yōu)點常常被諸如增加輻射劑量和技術(shù)復雜性的缺點所壓過。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是例如通過減少輻射劑量或通過添加僅能通過立體管成像獲得的獨特特征來平衡立體管成像的優(yōu)點和缺點，這可以改善立體管成像的接受度。

根據(jù)本發(fā)明的實施例涉及根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的成像系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一實施例涉及根據(jù)權(quán)利要求8-15所述的一種利用成像系統(tǒng)掃描所關(guān)注對象的方法。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在閱讀和理解以下詳細描述后將理解本發(fā)明的其它方面和實施例。在閱讀下面對優(yōu)選實施例的詳細描述后，許多附加的優(yōu)點和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說將變得明顯。

附圖說明

本發(fā)明通過附圖來例示，其中：

圖1示出了示例性的立體管計算機斷層攝影成像系統(tǒng)；

圖2a-d示出了操作具有兩個或更多個源的輻射單元和檢測單元的示意性實施例，其中圖2a繪示了已知的操作；

圖3a-d示出了操作具有兩個源的輻射單元和檢測單元的其它示意性實施例；

圖4a-d示出了根據(jù)本發(fā)明的對穿過主體行進的對象進行成像的示意性順序，其中由于變窄，該對象具有針對穿過主體的路徑的一部分的較低速度；

圖5a-d示出了根據(jù)本發(fā)明的對穿過主體行進的對象進行成像的示意性順序，其中由于變寬，該對象具有針對穿過主體的路徑的一部分的較高速度；

圖6a-d示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的對穿過主體行進的對象進行成像的示意性順序，其中，輻射單元具有三個輻射源。

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的利用成像系統(tǒng)掃描所關(guān)注對象的方法的流程圖；

圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的利用成像系統(tǒng)跟蹤穿過主體的所關(guān)注對象的方法的流程圖。

本發(fā)明可以采取各種部件和部件的布置結(jié)構(gòu)，以及各種過程操作和過程操作的排列的形式。附圖僅用于例示優(yōu)選實施例的目的，而不應被解釋為限制本發(fā)明。為了更好地可視化，某些特征可以省略，或者尺寸可以不按比例。

具體實施方式

使用立體管計算機斷層攝影(CT)系統(tǒng)作為示例來解釋本發(fā)明。本發(fā)明也適用于其它基于輻射的成像系統(tǒng)中，包括介入和診斷X射線成像系統(tǒng)或包括這些或CT的組合。

圖1示出了已知的立體管計算機斷層攝影裝置1的示意圖。X射線輻射檢測器2和x射線單元31、32安裝在可旋轉(zhuǎn)的門架4上。被掃描主體，例如患者，位于可移動的臺5上，該可移動的臺在掃描期間沿通過檢查區(qū)域6的z方向移動，同時門架4圍繞檢查區(qū)域旋轉(zhuǎn)，并且從兩個分離的x射線發(fā)射區(qū)域31、32發(fā)射x射線輻射，其中這兩個發(fā)射區(qū)域在門架4上沿z方向在空間上偏置。這可以通過使用各自具有其自己的焦點的兩個輻射源或具有兩個焦點的一個源或者通過使用外部濾波器系統(tǒng)或準直器系統(tǒng)來實現(xiàn)。穿過受試者的x射線輻射由x射線檢測器2檢測，其中檢測到的x射線輻射被轉(zhuǎn)換為電子信息，該電子信息在另外處理設(shè)備(未示出)中被進一步處理為可視信息，該可視信息顯示給用戶，例如醫(yī)生。檢測器2可使用各種原理，例如閃爍(scintillation)，將x射線輻射轉(zhuǎn)換為電子信息，其中x射線輻射被轉(zhuǎn)換成另一波長的輻射。備選的轉(zhuǎn)換方法是直接轉(zhuǎn)換，其中x射線在直接轉(zhuǎn)換材料(例如碲化鋅鎘或碲化鎘)中直接轉(zhuǎn)換成電子。

圖2a示出立體管成像系統(tǒng)的已知操作，其中來自兩個輻射發(fā)射區(qū)域31、32的輻射朝向檢測器2照射，這兩個輻射基本上都覆蓋整個檢測器區(qū)域，其中發(fā)射區(qū)域可以以交替的方式操作。如此生成的檢測數(shù)據(jù)可以被重建以形成可以提供對被掃描對象的附加的深入了解的三維圖像(與二維圖像相比)。這種已知的立體管成像的另一個優(yōu)點是，在給定的物理檢測器尺寸下，該系統(tǒng)比單源掃描器提供更大的覆蓋度(即，每次旋轉(zhuǎn)掃描的體積)。另一方面，有效錐角由此增加，因此，重建的圖像與單個源掃描器相比，能更強烈地受到錐束偽影的影響。

圖2b繪示了本發(fā)明的成像系統(tǒng)的實施例，該實施例保留了立體管輻射成像的優(yōu)點，但以顯著降低的錐角，從而產(chǎn)生較少的錐束偽影，因此如果掃描時間或覆蓋度沒有圖像質(zhì)量(錐束偽影)重要，則這是一種優(yōu)選的獲取模式。在該實施例中，來自輻射發(fā)射區(qū)域31、32的輻射波束61、62每個僅照射檢測器2的表面的一部分，從而減小從每個發(fā)射區(qū)域發(fā)射的射線的最大錐角。已知立體管成像的另一個潛在問題是余輝不再只是導致角度模糊，而是它可能導致偽影，因為實際上，來自另一個焦點的一小部分可能總是在投影數(shù)據(jù)中可見。這可能成為問題，尤其是對于對圖像質(zhì)量的要求非常高的情況(例如，頭部成像)。這個問題也通過使檢測器表面的不同部分被兩個發(fā)射區(qū)域31、32照射來克服。重疊越小，由余輝造成偽影的機會越小。

在圖2b中，兩個輻射波束61、62是對稱的并且覆蓋尺寸上基本相等的檢測器表面區(qū)域。然而，來自每個發(fā)射區(qū)域31、32的輻射可以被不同地，或者甚至可變地準直，以獲得覆蓋檢測器表面的不同尺寸區(qū)域的輻射束61、62。這可有利于將大部分輻射引導到預期的檢測器表面區(qū)域，而在其它區(qū)域接收到的輻射劑量較低。

圖2c中所示的實施例是本發(fā)明的成像系統(tǒng)的尤其有利的實施例，其中檢測器的基本上相鄰的部分被每個輻射發(fā)射區(qū)域31、32照射。在該獲取模式中，兩個發(fā)射區(qū)域31、32可以同時操作，這改善了數(shù)據(jù)的角度采樣，導致在重建圖像中有較少的采樣偽影和較高的空間分辨率。同時，覆蓋度以及掃描速度是具有與兩個發(fā)射區(qū)域中的每一個的錐角相同的錐角的單源系統(tǒng)的兩倍，同時提供相同的圖像質(zhì)量。兩個輻射波束61、62可被準直得更強，從而導致更小的錐角，但是以增加掃描時間為代價。根據(jù)該實施例，術(shù)語“基本上相鄰”應當被認為是指兩個輻射波束61、62的重疊不超過檢測器總表面積的10％，更優(yōu)選地不超過5％，并且最優(yōu)選地是不重疊(例如僅在邊緣處接觸)。

本發(fā)明的成像系統(tǒng)不限于具有兩個輻射成像區(qū)域61、62。如圖2d所示，可以簡單地添加第三輻射發(fā)射區(qū)域33，由此輻射波束61、62、63中的每一個部分地、優(yōu)選地基本上相鄰地照射檢測器表面。這可能有利于生成更多選項，其中一些將在本文檔中進一步描述。

通過從輻射發(fā)射區(qū)域61、62僅照射檢測器表面的一部分，當獨立地操作發(fā)射區(qū)域61、62時，即當并非總是同時從這兩個區(qū)域發(fā)射輻射時，可以獲得另外的有利實施例?？梢詢H用打開的單個發(fā)射區(qū)域(如圖3a-d所示)掃描主體的一部分，例如所關(guān)注區(qū)域的周圍區(qū)域，該周圍區(qū)域僅僅需要提供背景或者不需要像所關(guān)注區(qū)域那樣詳細地成像(例如，確定接近所關(guān)注區(qū)域的開始)。對被掃描主體的尤其關(guān)注的區(qū)域，第二發(fā)射區(qū)域也可以被打開(如圖2b或2c所示)以生成關(guān)于該區(qū)域的更多圖像數(shù)據(jù)，從而允許更精細的圖像重建。當所關(guān)注區(qū)域已經(jīng)移出檢查區(qū)域6時，波束61、62中的一個可以再次關(guān)閉。顯然，當波束61、62的重疊較小時(例如圖3c-d對比于3a-b)，減小了單位表面積接收的輻射劑量，但是圖像質(zhì)量將隨著較小或沒有重疊而劣化。

如上所述，出現(xiàn)于本發(fā)明的成像系統(tǒng)的尤其關(guān)注的選項是進一步能夠分別操作從每個發(fā)射區(qū)域發(fā)射的輻射，這是改進的跟蹤穿過主體的對象的能力，其中所述主體本身被平移通過成像系統(tǒng)1的檢查區(qū)域6。本發(fā)明將使用跟蹤穿過狹窄血管的造影劑注團(bolus)的示例進一步解釋。本發(fā)明不限于該示例或者甚至醫(yī)學成像，只要成像系統(tǒng)可以檢測主體內(nèi)的對象，它可以容易地適于跟蹤穿過任何主體的任何對象，其中，對象的行進速度被局部地改變。

在醫(yī)學成像中使用造影劑注團跟蹤來使穿過患者身體100中的血管101的血流可視化，并且由此提供了量化狹窄部的功能性影響的手段。在將造影劑注團103注射到患者的血管101內(nèi)之后，從在成像系統(tǒng)1的檢查區(qū)域6中達到預定強度水平的時刻由成像系統(tǒng)跟蹤。以與注團103移動穿過血管101的速率相對應的速率來獲取成像數(shù)據(jù)。盡管所述源可以環(huán)繞檢查區(qū)域6，但是檢查區(qū)域通常不改變相對于所關(guān)注區(qū)域的移動方向的位置，這意味著，當所關(guān)注區(qū)域以恒定速度移動通過檢查區(qū)域6時，以與所關(guān)注區(qū)域的特性無關(guān)的規(guī)律性間隔進行獲取。

跟蹤注團103，或換句話說：確保注團103保留在檢查區(qū)域6內(nèi)，通常是復雜的，因為注團103穿過血管101的速度可能不是恒定的。其可能受到例如由于狹窄部導致的血管局部變窄處102的影響。造影劑注團103通常在遇到動脈變窄處102時加速。注團103對于足夠的可視化而言實際上太快，并且成像系統(tǒng)可能“超過(outrun)”檢查區(qū)域?？赡苡斜匾趧用}解剖結(jié)構(gòu)來影響包含血管101的身體100的平移速度，這在技術(shù)上相當難以實現(xiàn)，特別是因為事先并不總是知道動脈變窄處102正好位于何處。

可以想到的是，在掃描期間確定和/或調(diào)整獲取間隔、平移速度和確定所關(guān)注區(qū)域的位置全部，以避免該注團跑出去。然而，這需要在幾秒鐘之內(nèi)或甚至更快的時間中在這些操作中的每一個之間的精確的相互作用，這將需要嚴重的計算工作，并且機械上不簡單，因為這將涉及成像系統(tǒng)的重大的重新設(shè)計和成本增加。

圖4a-d示出了本發(fā)明的一實施例，其改進了注團跟蹤，且沒有成像系統(tǒng)的重大的重新設(shè)計，從而增加了立體管輻射成像的附加特征，這可以增加對這種系統(tǒng)的接受度。在圖4a-d中，示出了造影劑注團103移動穿過血管101，例如人體或動物的身體100中的動脈或靜脈。為清楚起見，注團103被示意性地示為可變形顆粒，其不同于真實的情況，其中注團103或多或少是伸出一定長度并具有逐漸增加和減少的不透明度的流體。血管101包括變窄處102，在該示例中是形成在血管壁上的狹窄部。造影劑注團沿主方向x以對象速度v行進。所述主體平移通過輻射成像系統(tǒng)的檢查區(qū)域，該輻射成像系統(tǒng)包括具有第一發(fā)射區(qū)域31和第二發(fā)射區(qū)域32的檢測器3和檢測器2。當造影劑注團103到達檢查區(qū)域6(或者至少如果對比度增加到預定強度水平以上)時，主體100沿方向x以速度v移動通過檢查區(qū)域6，使得注團103和主體100的相對速度基本上相同，并且注團103保持在成像系統(tǒng)1的檢查區(qū)域6內(nèi)。

在圖4a中，注團103處在血管101的在變窄處102之前(近側(cè))的一部分內(nèi)。注團103由僅從第一發(fā)射區(qū)域31發(fā)射的輻射波束61成像。沒有來自發(fā)射區(qū)域32的輻射被發(fā)射穿過檢查區(qū)域(例如，通過關(guān)閉發(fā)射區(qū)域32或在發(fā)射區(qū)域32前面設(shè)有關(guān)閉的快門)。在該示例中，輻射波束61被準直，使其僅照射檢測器2的表面的一部分，大致覆蓋后半部分(對應于圖3c中所示的實施例)。輻射被束61還可以被準直，使其覆蓋檢測器2的較小或較大(例如，整個的)檢測器區(qū)域(例如，對應于圖3a的情況)。

在圖3b中，注團103已經(jīng)到達變窄處102，導致對象速度v增加，并且注團103超過檢查區(qū)域61。在這一點上，如圖3c所示，輻射單元3將發(fā)射區(qū)域32打開而使用輻射束波62對整個注團103成像，輻射波束62也被準直，使其現(xiàn)在僅照射檢測器2的表面的一部分，大致覆蓋前半部分(對應于圖3d)。發(fā)射區(qū)域31可立即或逐漸地被關(guān)閉(通過降低強度)，但是也可以保持打開或以較低的強度操作。類似地，發(fā)射區(qū)域32可立即或逐漸地打開(通過增加強度)。因此，不僅注團103總是被完全成像，而且變窄處的區(qū)域和恰好在變窄處周圍的區(qū)域被成像時間更長且具有更大的強度，提供更多的數(shù)據(jù)以形成圖像，而非變窄的區(qū)域潛在地接收相對于檢測器的完全照射更少的劑量(在相同的輻射強度下)。

在變窄處102之后(遠側(cè))，速度v恢復到大致與變窄處近側(cè)相同的速度，但是在圖3d所示的情況下，注團103仍然被輻射波束62完全成像。如果速度減小，使得發(fā)射波束62將超過注團103，則輻射單元可再次打開發(fā)射區(qū)域31以對注團進行成像(并且可選地關(guān)閉發(fā)射區(qū)域62)。

圖5a至5d示出了與圖4a至圖4d類似的情況，除了血管101現(xiàn)在包括局部加寬處104，這使速度v局部地減小，并且檢查波束61可超過注團103。這可以通過打開在發(fā)射區(qū)域32后面的發(fā)射區(qū)域31來解決。這種情況與先前所述并且如圖4a-4d所示的局部變窄的情況進一步相反，但類似。

確定注團103是否完全在發(fā)射波束61、62中可以在線進行，其中處理單元分析檢測數(shù)據(jù)并且確定注團103是否仍然在發(fā)射波束61、62內(nèi)。這當然需要快速處理以及與驅(qū)動器的即時通信，其中驅(qū)動器能夠切換成從另一發(fā)射區(qū)域發(fā)射輻射。

作為選擇或另外地，成像裝置可以包括所關(guān)注對象位置預測單元，其能夠針對所關(guān)注對象將行進穿過的主體的剩余長度的至少一部分，預測所關(guān)注對象相對于檢查區(qū)域的位置。然后可以預料在輻射發(fā)射區(qū)域31、32之間的切換。所關(guān)注對象位置預測單元例如可以利用同一主體的前一次掃描，例如低強度定位掃描，或者關(guān)于主體已知的其他已經(jīng)獲得的數(shù)據(jù)。

通過使分離的發(fā)射區(qū)域31、32各自照射檢測器2的表面的基本上相鄰的部分，與兩個波束在檢測器2的至少大部分表面上彼此重疊的已知立體管成像相比，甚至能有更多的優(yōu)點。

圖6a至6d示出了其中在輻射單元3中存在第三發(fā)射區(qū)域33的實施例，這允許補償對象速度v的甚至進一步的改變。所關(guān)注的行進對象103(例如，行進穿過身體100內(nèi)的血管的造影劑注團)可以由發(fā)射區(qū)域31、32或33中的任一個單獨地、順序地或一起成像。這種配置可能需要更多的技術(shù)和計算復雜性，但是允許有更大的靈活性來跟蹤以非恒定速度行進通過身體100的注團103。在該實施例中，輻射波束61、62和63各自照射覆蓋檢測器2的表面的大約三分之一的區(qū)域，進一步減少單位表面積接收到的輻射。該實施例甚至可以進一步擴展到使用四個或更多個發(fā)射區(qū)域，但是成像系統(tǒng)1的門架4上的空間是有限的，并且驅(qū)動機構(gòu)和計算將變得更加復雜，使得實踐上更具挑戰(zhàn)性。

圖7示出了利用本發(fā)明的成像系統(tǒng)掃描所關(guān)注對象的方法的流程圖。首先，在步驟701中，從第一輻射發(fā)射區(qū)域照射所關(guān)注對象，然后在步驟702中，從第二輻射發(fā)射區(qū)域照射所關(guān)注對象。

圖8示出了利用本發(fā)明的成像系統(tǒng)跟蹤行進穿過主體的所關(guān)注對象的方法的流程圖。在主體已經(jīng)被放置在成像系統(tǒng)的檢查區(qū)域內(nèi)之后，在步驟801中，從第一輻射發(fā)射區(qū)域發(fā)射輻射。在步驟802中，從所關(guān)注對象到達檢查區(qū)域的時刻開始，以與所關(guān)注對象相同的速度和方向?qū)⒅黧w移動通過檢查區(qū)域。在步驟803中，確定所關(guān)注對象的位置，并且確定所關(guān)注對象的位置是否在檢查區(qū)域內(nèi)。在步驟805中，當所確定的所關(guān)注對象的位置在檢查區(qū)域的外部時，從第二輻射發(fā)射區(qū)域發(fā)射輻射。作為可選步驟，在步驟805中，針對所關(guān)注對象將行進穿過的主體的剩余長度的至少一部分，預測所關(guān)注對象相對于檢查區(qū)域的位置，并且當所關(guān)注對象的即將到來的位置被預測將處在檢查區(qū)域之外時從第二輻射發(fā)射區(qū)域發(fā)射輻射。

雖然在附圖和前面的描述中已經(jīng)示出和詳細地描述了本發(fā)明，但是這樣的圖示和描述被認為是說明性的或示例性的而不是限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實施例。

通過研究附圖、公開內(nèi)容和所附權(quán)利要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實踐要求保護的本發(fā)明時可以理解和實現(xiàn)所公開的實施例的其它變型。在權(quán)利要求中，詞語“包括”不排除其他元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個”不排除多個。單個處理器或其他單元可以實現(xiàn)權(quán)利要求中記載的若干項的功能。在相互不同的從屬權(quán)利要求中記載某些措施的事實并不表示不能有利地使用這些措施的組合。