本发明涉及一种X射线产生装置、计算机化断层扫描设备及其扫描方法。
背景技术：
计算机化断层扫描(CT，ComputedTomography)设备通常包括X射线产生装置和X射线接收装置。X射线产生装置和X射线接收装置安装在机架上，并可以绕着用于安置待成像的目标对象(例如，待诊断的患者)的机架中部处的孔旋转，从而可以根据目标对象的不同部位对X射线的吸收能力的不同而得到目标对象的断层面的图像。
然而，这样的机械旋转方式的旋转速度受到限制，从而可能不适用于对快速运动的对象(例如，心脏)进行成像。这也限制了CT设备可能不能更好地被用于心血管疾病方面的应用。
技术实现要素：
本发明的示例性实施例的目的在于克服现有技术中的上述的和/或其他的问题。因此，本发明的示例性实施例提供了一种可以进行快速X射线扫描的X射线产生装置和计算机化断层扫描设备。
根据一个示例性实施例，提供了一种X射线产生装置，所述X射线产生装置包括被构造为向目标对象发射X射线的多个X射线产生器件，所述多个X射线产生器件中的每个X射线产生器件包括：阴极和阳极，其中，阴极根据施加在阴极和阳极之间的电压而向阳极发射电子束，电子束轰击到阳极靶面上，从而从阳极的表面上的电子束的焦点发射X射线；磁偏转器件，被设置在阴极和阳极之间，并被构造为在阴极向阳极发射电子束时施加磁场以使电子束偏转，从而改变电子束的焦点的位置。
根据另一个示例性实施例，提供了一种计算机化断层扫描设备，所述计算机化断层扫描设备包括：机架，被构造为具有用于安置待扫描的目标对象的目标对象安置孔；至少一个如上所述的X射线产生装置，安装在机架上，并被构造为向目标对象发射X射线；X射线接收装置，安装在机架上，被构造为接收穿过目标对象的X射线并将接收的X射线转换为电信号。
根据另一个示例性实施例，提供了一种用于如上所述的计算机化断层扫描设备的X射线扫描方法，所述计算机化断层扫描设备包括设置在m行中的m×n个X射线产生器件，其中，m为大于等于1的自然数，n为大于1的自然数，所述方法包括：使第i行中的第kX射线产生器件发射X射线，以收集与由X射线接收装置转换的电信号对应的数据；使第i+1行中的第kX射线产生器件发射X射线，以收集与由X射线接收装置转换的电信号对应的数据；使第j行中的第kX射线产生器件发射X射线，以收集与由X射线接收装置转换的电信号对应的数据；使第i行中的第k+1X射线产生器件发射X射线，以收集与由X射线接收装置转换的电信号对应的数据；使第i+1行中的第k+1X射线产生器件发射X射线，以收集与由X射线接收装置转换的电信号对应的数据；使第j行中的第k+1X射线产生器件发射X射线，以收集与由X射线接收装置转换的电信号对应的数据；使第i行中的第lX射线产生器件发射X射线，以收集与由X射线接收装置转换的电信号对应的数据；使第i+1行中的第lX射线产生器件发射X射线，以收集与由X射线接收装置转换的电信号对应的数据；使第j行中的第lX射线产生器件发射X射线，以收集与由X射线接收装置转换的电信号对应的数据，其中，1≤i≤j≤m，1≤k≤l≤n。
通过下面的详细描述、附图以及权利要求，其他特征和方面会变得清楚。
附图说明
通过结合附图对于本发明的示例性实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：
图1是示出根据示例性实施例的计算机化断层扫描(CT)设备的示意性透视图；
图2是示出根据示例性实施例的X射线产生装置的透视图；
图3是示出根据示例性实施例的X射线产生器件的透视图；
图4是示出根据示例性实施例的准直器的分解透视图；
图5是示出根据另一示例性实施例的X射线产生装置的内部X射线产生器件布局图；
图6是示出根据另一示例性实施例的X射线产生装置的侧视图；
图7是示意性示出根据示例性实施例的X射线产生器件发射X射线的焦点的轨迹图；
图8是示意性示出根据示例性实施例的X射线产生装置的X射线扫描操作的示图；
图9和图10是分别示出根据不同的示例性实施例的X射线产生装置的电子束的焦点的轨迹的示意图；
图11是示出根据另一个示例性实施例的CT设备的侧视图；
图12是示出图11中示出的CT设备的X射线产生装置的电子束的焦点的轨迹的示意图；
图13是示出根据另一示例性实施例的X射线产生装置的内部X射线产生器件布局图；
图14是示出了图13中示出的X射线产生装置的电子束的焦点的轨迹的示意图。
图15是示出了根据示例性实施例的扫描方法的流程图。
具体实施方式
以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。
除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。
图1是示出根据示例性实施例的计算机化断层扫描(CT)设备的示意性透视图。如图1中所示，根据示例性实施例的CT设备可以包括机架10、X射线产生装置20和X射线接收装置30。
机架10可以具有设置在机架10中部的目标对象安置孔。待扫描的目标对象(例如，待诊断的患者)可以被安置在目标对象安置孔中。X射线产生装置20可以向安置在目标对象安置孔中的目标对象发射X射线。X射线接收装置30可以接收穿过目标对象的X射线，并可以将接收的X射线转换为电信号。如将在下面进行具体描述的，X射线产生装置20可以包括多个X射线产生器件。X射线产生器件可以被排列为围绕机架的目标对象安置孔，并可以按照预定的顺序发射X射线。
此外，根据示例性实施例的CT设备还可以包括控制X射线产生装置20发射X射线的扫描控制单元40、接收由X射线接收装置30转换的电信号并对接收的电信号进行处理的信号收集和处理单元50、向安装在机架10中的组件供电的功率分配单元(PDU)60以及对安装在机架10中的组件进行温度控制的换热单元70。
图2是示出根据示例性实施例的X射线产生装置的透视图。如图2中所示，X射线产生装置20可以包括多个X射线产生器件210。在图3中示出了X射线产生器件210的透视图。
根据示例性实施例的X射线产生器件210可以包括阴极211、阳极212和磁偏转器件213。阴极211和阳极212可以被设置为彼此相对，从而阴极可以根据施加在阳极212和阴极211之间的电压而向阳极211发射电子束。当电子束到达阳极212的表面时，可以从阳极212发射X射线。磁偏转器件213可以设置在阴极211和阳极212之间，即，磁偏转器件213可以设置在电子束行进的路径上。当阴极211向阳极212发射电子束时，磁偏转器件213可以施加磁场，从而可以控制电子束进行偏转。这样，可以改变电子束入射到阳极212的表面上的焦点位置，从而改变X射线的出射位置。改变的焦点可以在阳极212的表面上形成焦点(即，X射线出射位置)的轨迹，可以通过磁偏转器件213施加特定的磁场，来控制焦点的轨迹的形状，例如，焦点的轨迹可以是直线或曲线。此外，因为阳极212可以旋转，所以也可以通过改变阳极212的表面的形状来形成具有特定形状的焦点的轨迹，例如，阳极212的表面可以为平面或者曲面，从而焦点的轨迹可以因阳极212的旋转和/或同时通过磁偏转器件213施加磁场，以形成具有期望的形状的焦点的轨迹。
X射线产生器件210还可以包括壳体214。阴极211和阳极212可以安装在壳体214中。换句话说，壳体214可以限定电子束传播所通过的空间。电子束传播空间可以为真空。
返回参照图2，X射线产生装置20还可以包括散热容器220。X射线产生器件210可以设置在散热容器220的散热空间中。散热容器220的散热空间中可以填充有散热流体230，从而可以对容纳在散热容器220的散热空间中的X射线产生器件210进行散热。此外，X射线产生装置20还可以包括多个准直器240。准直器240可以被设置为与至少一个X射线产生器件210对应，以对从X射线产生器件210发射的X射线进行准直。
图4示出了根据一个示例性实施例的准直器的分解透视图。如图4中所示，准直器240可以包括准直器壳体241。准直器壳体241可以具有开口242，从X射线产生器件210发射的X射线可以穿过开口242。另外，准直器240还可以包括设置在开口242中的X射线过滤器243。X射线过滤器243可以被构造为控制穿过X射线过滤器243的X射线的强度。
X射线产生器件210可以按照预定的方式进行排列。在图2中示出了将X射线产生器件210以例如弧形的方式排列在一个行中。然而，示例性实施例不限于此。例如，图5是示出根据另一示例性实施例的X射线产生装置的内部X射线产生器件布局图，其中，多个X射线产生器件210可以以例如弧形的方式排列在多个(例如，两个)行中。优选地或可选地，排列在多个行中的X射线产生器件210可以彼此交错地排列，如图5中所示。
虽然在上面的实施例中多个X射线产生器件210被设置在一个散热容器220的散热空间中，然而，示例性实施例不限于此。例如，图6是示出根据另一示例性实施例的X射线产生装置的侧视图，其中，每个X射线产生器件210被设置在单独的散热容器220中。这时，可以将X射线产生器件210及其散热容器220称为X射线产生球管(Tube)。
图7是示意性示出根据示例性实施例的X射线产生器件发射X射线的焦点的轨迹图。如图7中所示，当阴极向阳极发射电子束时，磁偏转器件可以施加磁场，和/或具有预定形状的表面的阳极可以旋转，从而形成如所示出的电子束焦点的轨迹。可以控制这样的焦点的轨迹，从而使从焦点的轨迹的各个位置处发射的X射线能够照射到目标对象的全部区域，如图7中所示。下文中，将X射线产生器件的这种发射X射线的方式称为“摆动”。
图8是示意性示出根据示例性实施例的X射线产生装置的X射线扫描操作的示图。如图8中所示，X射线产生器件可以按照预定的顺序分别向目标对象发射X射线，同时，每个X射线产生器件可以采用摆动的方式发射X射线。
图9和图10是分别示出根据不同的示例性实施例的X射线产生装置的电子束的焦点的轨迹的示意图。具体地讲，图9中示出的是包括排列在一行中的X射线产生器件的X射线产生装置的电子束的焦点的轨迹，图10中示出的是包括排列在两行中的X射线产生器件的X射线产生装置的电子束的焦点的轨迹，其中，排列在第一行中的X射线产生器件的电子束的焦点的轨迹由实线表示，排列在第二行中的X射线产生器件的电子束的焦点的轨迹由虚线表示。如图9和图10中所示出的，可以通过磁偏转器件的控制来形成这样的电子束的焦点的轨迹，从而使根据这样的电子束的焦点的轨迹而发射的X射线具有相同的扫描中心。此外，可以通过将X射线产生器件彼此交错地设置在多个行中来使电子束的焦点的轨迹彼此交叠，如图10中所示，从而可以以所有的角度发射X射线。因此，可以模拟现有的CT设备中的在旋转的同时发射X射线的扫描方式，并可以因此得到质量相似或更为优良的图像。
图11是示出根据另一个示例性实施例的CT设备的侧视图，图12是示出图11中示出的CT设备的X射线产生装置的电子束的焦点的轨迹的示意图。为了简明起见，将以相同的附图标记来指示与在上面描述的示例性实施例的元件和特征相同的元件和特征，并省略对它们的重复性描述。
如图11中所示，根据当前示例性实施例的CT设备可以包括被设置为围绕机架10的目标对象安置孔多个X射线产生装置21，其中，每个X射线产生装置21可以与参照图1描述的X射线产生装置20相同。多个X射线产生装置21可以形成如图12中所示出的电子束的焦点的轨迹。此外，为了接收从多个X射线产生装置21发射的X射线，X射线接收装置31也可以被设置为围绕机架10的目标对象安置孔。
图13是示出根据另一示例性实施例的X射线产生装置的内部X射线产生器件布局图，图14是示出了图13中示出的X射线产生装置的电子束的焦点的轨迹的示意图。为了简明起见，将以相同的附图标记来指示与在上面描述的示例性实施例的元件和特征相同的元件和特征，并省略对它们的重复性描述。
如图13中所示，根据当前示例性实施例的CT设备可以包括被设置为围绕机架的目标对象安置孔多个X射线产生器件22。多个X射线产生器件22可以排列在至少一行(例如，两行)中，且每行中的X射线产生器件22与相邻行中的X射线产生器件22可以彼此交错地排列。多个X射线产生器件22可以形成如图14中所示出的电子束的焦点的轨迹。此外，为了接收从多个X射线产生器件22发射的X射线，X射线接收装置也可以被设置为围绕机架10的目标对象安置孔。
下面将参照图15来描述根据示例性实施例的CT设备的X射线扫描方法。图15是示出了根据示例性实施例的扫描方法的流程图。如上所述，这里的CT设备可以包括设置在m行中的m×n个X射线产生器件，其中，m为大于等于1的自然数，n为大于1的自然数。
如图15中所示，首先，可以设定需要进行的扫描循环的次数S(S1501)。这里，可以设置仅进行一次扫描循环，即，S＝1。此外，可以根据需要而进行多次扫描循环，即，S>1。
此外，还可以设定在一次扫描循环期间哪些X射线产生器件发射X射线(S1501)。例如，可以在一次扫描循环期间使第i行至第j行中的第kX射线产生器件至第lX射线产生器件分别发射X射线，其中，1≤i≤j≤m，1≤k≤l≤n。
然后，可以按照X射线产生器件的排列顺序分别使X射线产生器件向目标对象发射X射线，以完成一次扫描循环(S1507～S1521)。例如，当X射线产生器件排列在一行中(即，m＝1)时，可以按照第kX射线产生器件、第k+1X射线产生器件、……、第lX射线产生器件的顺序(其中，1≤k≤l≤n)发射X射线。当X射线产生器件彼此交错地排列在多个行(即，m>1)中时，可以按照第i行中的第kX射线产生器件、第i+1行中的第kX射线产生器件、……、第j行中的第kX射线产生器件、第i行中的第k+1X射线产生器件、第i+1行中的第k+1X射线产生器件、……、第j行中的第k+1X射线产生器件、……、第i行中的第lX射线产生器件、第i+1行中的第lX射线产生器件、……、第j行中的第lX射线产生器件的顺序发射X射线。这里，每个X射线产生器件可以按照如上所述的摆动的方式发射X射线。
此外，当每个X射线产生器件发射X射线时，X射线接收装置可以接收穿过目标对象的X射线以将接收的X射线转换为电信号，从而可以通过收集与由X射线接收装置转换的电信号对应的数据(S1521)。
当设定了进行多次扫描循环(S>1)时，可以重复执行步骤S1507～S1521，直至完成所有的扫描循环(S1503～S1523)。
最后，可以对收集的数据进行处理(例如，预处理、重建、后处理等)，以最终得到目标对象的图像(S1525)。
根据示例性实施例，与传统的以机械旋转的方式进行扫描成像相比，可以电性地控制多个X射线产生器件顺序发射X射线，从而以更快的速度对目标对象进行X射线扫描成像。此外，多个X射线产生器件可以以摆动的方式顺序发射X射线以对目标对象进行扫描，因此，可以得到品质更为优良(例如，分辨率更高)的断层面的图像。
上面已经描述了一些示例性实施例。然而，应该理解的是，可以做出各种修改。例如，如果所描述的技术以不同的顺序执行和/或如果所描述的系统、架构、设备或电路中的组件以不同方式被组合和/或被另外的组件或其等同物替代或补充，则可以实现合适的结果。相应地，其他实施方式也落入权利要求的保护范围内。