专利名称：利用光子计数进行连续波层析x射线照相组合的方法和设备的制作方法
技术领域：
本申请涉及用于获得通过层析X射线照相组合合成的数据的方法和设备。层析X 射线照相组合通常提供的装置用于在多个角度获得物体的二维图像，并将其组合和合成为代表该物体的多个层析X射线照相平面(例如，分层)的多个二维图像。本文公开的技术可适用于多种领域，但特别适用于医学领域。
背景技术：
辐射装置一般提供用于生成被检查的物体的二维图像的方法。物体暴露于辐射， 根据物体吸收的辐射，或也即能穿过物体的辐射强度(例如，能量)形成二维图像。更高密度的物体比较小密度的物体吸收更多的辐射，因此，当被较小密度的物体，例如脂肪组织或肌肉包围时，具有更高密度的物体，例如块(如良性囊肿或肿瘤)是显而易见的。在医疗系统中，辐射装置通常用于探测正常情况下不可见的断骨、块、钙质沉着等。辐射装置一般包括探测器阵列和安装在物体的另一侧与该探测器阵列直径相对的辐射源，其中所述辐射源向物体发出辐射。在数字放射学中，数字像素(探测器阵列的) 探测穿过物体的辐射，重建算法根据探测辐射中包含的光子的能量创建横向维度(例如， 与中心射线正交，与探测器阵列平行)的物体的二维图像。虽然二维图像在某些应用领域中有用，例如探测断骨，但是对其它程序上的用处较少，例如乳腺癌探测，因为图像在纵向维度(例如，与中心射线平行，与探测器阵列正交) 上没有分辨率。例如，在乳房检查上，二维图像无法提供块是否在纵向方向上产生分枝(例如，扩展到乳房内的导管，可能会变成恶性)的信息。另外，不太密集但可能为癌性的块， 例如，可能会被更密集的目标如疤痕组织掩蔽，如果该块与疤痕组织具有相似的横向坐标 (例如，一个目标位于另一个目标顶部)。数字层析X射线照相组合，如Lai的专利号为6960020的美国专利中所述，使物体的基本上为三维的视图能够由该物体的一组有限的二维图像创建。一般来说，在数字层析X 射线照相组合系统中，数据采集期间辐射源的位置发生改变(相对于探测器阵列和/或物体)，例如，沿圆弧变化有限的角度范围，并可获得物体的一组投影。投影可代表与辐射源处于圆弧上的预定点时发出的辐射相关的数据(例如，物体的层析X射线照相组合视图)。这组投影可用数字层析X射线照相组合算法(通过重建)转换成一组二维图像并进行组合和 /或过滤，以形成物体纵向维度的特定分辨度。即，可生成一组合成二维图像，代表物体的多个层析X射线照相平面(例如，分层)。应理解的是，合成二维图像的数量可作为物体的层析χ射线照相组合视图数量的函数。例如，多个层析χ射线照相组合视图可提高纵向方向的更高分辨率，使合成图像在图像不因拖影(smearing)而失真的情况下显示更薄的层析X 射线照相平面。虽然现有的层析X射线照相组合获取技术(例如，根据测量探测辐射的光子能而获得的二维图像)在某些情况下证明有效，但仍存在改进空间。所述设备获得的二维图像(显示多个层析X射线照相组合视图)的数量有限，因为辐射能的测量增加了一定量的电子噪声(例如，层析X射线照相组合视图越多，电子噪声越大)。需要将检查量分配给多个层析X射线照相组合视图(从而使纵向分辨率更高)，但由于电子噪声是附加的(伴随每个附加的层析X射线照相组合视图)，为使信噪比超过某一阈值，视图的数量受到限制。另外，为了提高图像质量和/或减少重建人工产物，层析X射线照相组合视图之间的角距(例如，辐射源旋转的度数)受到限制。因此，使信噪比超过某个阈值的层析X射线照相组合视图的数量(例如，20个视图)及其之间的允许角距(例如，2度)限定了允许的层析X射线照相组合角度(例如，距中心20度左右)。但是，例如，在需要更大角度的情况下(例如，距中心40度左右)，这并不理想。现有的层析X射线照相组合程序还依赖于在辐射脉冲辐射的同时(例如，在沿轨道的预定点上发出)，沿预定轨道在相对较低的连续速度下移动的辐射源，以生成图像。虽然较高速度会减小重建人工产物的可能性(由于病人移动)，但是较高速度(在不缩短脉冲持续时间的情况下)会使辐射源的焦点虚拟“延长”和/或使合成图像切向散焦(例如，不良聚集)，从而降低图像质量。虽然虚拟“延长”可通过增加辐射源的功率而部分解决，但增加功率还会造成实际焦点的大小增加以及图像质量下降。因此，将实际焦点的大小和焦点的虚拟“延长”互相平衡，以提高图像质量。
发明内容
本申请解决了上述问题，以及其它问题。根据一个方面，设备包括检查区域，配置为选择性地接收被检查的物体；电离辐射源；以及，光子计数X射线探测器，用于探测穿过物体的电离辐射源的X射线(例如，为了基本消除电子噪声)。所述设备还包括驱动器， 配置为在检查物体期间沿轨道改变电离辐射源和X射线探测器的相对位置，轨道的角度范围为小于约60度至约120度。所述设备进一步包括光子数据处理器，配置为生成光子数据，光子数据表示检查物体期间X射线探测器探测到的多条X射线中每条X射线的位置和探测时间。根据另一个方面，提供了层析X射线照相组合方法。所述方法包括在对物体进行层析X射线照相组合检查期间，从X射线源基本上连续地发出X射线的同时，改变X射线源和光子计数X射线探测器的相对位置。所述方法还包括生成表示检查期间探测到的X射线光子的光子数据，其中，所述光子数据包括多个被探测光子中每个光子的探测位置和探测时间。所述方法进一步包括通过相关信号处理将光子数据组合到多个第一仓库内，以生成第一入仓数据；使用第一入仓数据生成表示物体的第一层析X射线照相组合数据；以及， 以人可感知的形式显示第一层析X射线照相组合数据。根据另一个方面，提供了用于生成层析X射线照相组合图像数据的方法。所述方法包括沿轨道改变X射线源和像素化X射线探测器的相对位置的同时，从X射线源基本上连续地发出X射线。所述方法还包括确定X射线探测器探测到的X射线的探测时间和探测位置；以及，关联确定的探测时间与沿轨道的位置，以生成多个投影。所述方法进一步包括处理所述多个投影，以生成表示被检查的物体的层析X射线照相组合图像数据。本领域的技术人员在阅读和理解附加说明时应理解本申请的其它方面。
本申请通过示例进行说明，且不局限于附图中的图形，附图中相同的附图标记表示相同的部件，其中图1为示例扫描器的示意框图，其中，可实现本文所述的一种或多种设置。图2示出了根据在光子计数探测器上探测到的辐射显示物体的多个层析X射线照相平面的示例图像。图3为为光子计数X射线探测器内包含的任意探测器像素而生成并入仓的光子数据的示例图表。图4为示例物体扫描装置的横截面图。图5为示例层析X射线照相组合方法的流程图。图6为生成层析X射线照相组合图像数据的示例方法的流程图。
具体实施例方式图1显示了示例扫描器100。所述扫描器100可在(例如)医疗中心用于扫描组织。所述示例扫描器100的物体扫描装置102部分配置为扫描被检查的物体120，并且一般包括电离辐射源122和像素化光子计数X射线探测器124。所述电离辐射源122配置为发出扇形、锥形、楔形或其它形状的辐射结构至配置为选择性地接收物体120的检查区域 130。穿过检查区域130内的物体120的辐射由探测器1 进行探测，探测器1 位于物体 120的另一侧与电离辐射源122基本上直径相对。所述像素化探测器IM配置为探测辐射中包含的光子。物体120(例如，人体组织) 中的目标(例如，块、疤痕组织等)可使各种量的光子穿过物体120(例如，在物体内产生高穿透的区域和低穿透的区域)。例如，较少的光子可穿过较高密度(相对于物体120中其它目标的密度)的目标。应理解的是，可利用穿透的变化生成物体120内目标的图像。例如， 如果用物体扫描装置102扫描人体组织，紧密细胞区域可比健康组织细胞(几乎是不可见的)更显著地(或换句话说，更明显地)出现在图像上。所述像素化光子计数X射线探测器IM可包括能探测光子的任何材料。例如，所述探测器214可包括直接转换X射线探测器材料，例如，晶体材料和/或非晶体光电材料。 另外，所述探测器1 可包括闪烁器和光电二极管二维阵列，所述闪烁器响应于电离辐射源122的辐射而生成光子，所述光电二极管二维阵列配置为接收所述闪烁器生成的光子。所述物体扫描装置102还可包括驱动机构126，配置为沿轨道改变电离辐射源122 和探测器124的相对位置。一般情况下，所述驱动机构1 配置为改变它们的相对位置，改变的角度范围为从30度至40度，但改变的角度范围也可为从小于约60度至约120度(取决于物体扫描装置102的几何形状)。应理解的是，所述电离辐射源122和探测器IM可独立移动和/或互相配合。在一个示例中，所述探测器1 基本固定，所述驱动机构1 配置为将辐射源122绕被检查的物体120的一部分旋转。这样，可通过对物体120进行单次扫描而收集物体120多个视角(例如，层析X射线照相组合视图)的数据。还应理解的是，所述电离辐射源122在其相对位置变化时，可基本上连续地发出辐射和/或间歇地发出辐射 (源移动期间)。在一个实施例中，所述物体扫描装置102属于乳腺X射线摄影设备的一部分，并进一步包括配置为压迫被检查的物体120的压迫板(compression paddle) 128。这样，所述物体120(例如，人的乳房)被压迫，以减缓检查期间的移动和/或缩短辐射在物体120内的穿过距离(从而提高图像质量)。在所述示例扫描器100中，所述物体扫描装置102与脉冲整形器104可操作地通信，所述脉冲整形器104配置为对探测信号(例如，当探测到光子时所述探测器发出的信号)进行整形和/或(例如)利用合适的分析、迭代或其它整形技术改进探测器信号的特性。另外，阈值确定装置106可将整形探测器信号的特性(例如，幅度)与预定标准进行比较和/或丢弃信号中不需要的部分(例如，噪声)。例如，所述阈值确定装置106可丢弃幅度小于所需信号的幅度的预定阈值的信号(例如，从所需信号中去除噪声)。所述示例扫描器100还包括与阈值确定装置106可操作地通信的光子数据处理器 108。所述光子数据处理器108配置为接收阈值确定装置106 (或者物体扫描装置102，如果没有脉冲整形器104和/或阈值确定装置106)的信号，并生成光子数据，光子数据表示检查物体120期间探测器IM探测到的多个光子中每个光子的位置和探测时间。即，所述光子数据处理器108为探测器IM探测到的多个光子中的每个光子生成与探测器124的χ坐标和y坐标相关的光子数据，并生成与各个光子被探测器IM探测到的的时间相关的数据。光子的探测时间可与在这些时间点电离辐射源122的精确(或基本特定)位置互相关联。应理解的是，在某些情况下(由于光子数据处理器108的实际限制)，所述光子数据处理器108可根据每个光子的探测时间将光子相关数据入仓到采集仓库(acquisition bin)中。例如，所述光子数据处理器108可能无法在各光子发出时即将每个被探测光子与电离辐射源122的位置互相关联，因此光子数据处理器可将特定间隔下探测到的光子存到一起，并确定该时间间隔内电离辐射源122的位置。例如，在持续5秒的检查中，被探测光子的光子数据可入仓到1000个不同采集仓库中的一个仓库内，取决于该光子在哪个5毫秒的时间间隔内被探测到(并代表，例如，在沿辐射源122的轨道1毫米间隔内发出的光子)。 本领域的技术人员应理解的是，采集仓库的数量应较大(例如，1000个)，以减少切向模糊 (当每个仓库代表大间隔内沿轨道发出的光子时产生)。应理解的是，所述光子数据还可表示被探测光子的其它特征。例如，所述光子数据可包括与被探测光子能和/或从电离辐射源122向探测器IM发出的各光子的轨道/角度相关的信息(基于光子被探测到时被探测光子的位置、光子的探测时间，以及辐射源122的轨道/位置)。即，所述光子数据处理器108可将光子的探测时间与辐射源122沿轨道的位置(在该时间点)互相关联，以确定多个光子中每个光子发出的位置，然后将辐射源的位置与各探测位置进行比较来确定光子的轨道。所述示例扫描器100可进一步包括入仓机(birmer)llO，所述入仓机110与光子数据处理器108可操作地通信，并配置为将光子数据入仓来生成入仓投影数据。所述入仓机 110可根据光子的探测时间和/或光子的探测位置将数据组合。应理解的是，光子数据处理器108将数据入仓到采集仓库内时，数据可重新入仓到更小数量的仓库内(例如，从1000 个采集仓库至50个仓库)。还应理解的是，可对数据进行过滤(通过低通滤波器)，以避免将大量数据(代表辐射源的轨道的相对较长段(5毫米)上发出的光子)组合在一起而产生的切向模糊。所述入仓机110随后将所述多个投影输出。在一个实施例中，可调整入仓机110的参数(例如，仓库数量、入仓方法(时间、位置等)等)。在一个示例中，使用者通过入仓确定装置116为入仓机110设置参数。例如， 所述光子数据可入仓到50个临时仓库内(每个仓库包括在特定5毫米时间段内探测到的光子的相关数据)，使用者可更改临时仓库的数量，使光子数据相应地重新入仓。应理解的是，光子数据处理器108生成的光子数据(和/或采集仓库)可存储于物体存储器中，使光子数据可在以后重新入仓(例如，采用不同的入仓参数)。例如，在三个月后审阅病人病历的医生可要求将数据重新入仓到大量临时仓库内(以提高纵向分辨率， 并更精确地确定恶性肿瘤的位置)，数据(和/或采集仓库)可根据新参数(例如，将临时仓库的数量从50个更改为100个)检索和重新入仓。附图所示的示例扫描器100还包括层析X射线照相组合图像重建器112，所述重建器112可操作地与入仓机110耦合，并配置为接收入仓机110的入仓投影数据，利用合适的分析、迭代和/或其它层析X射线照相组合重建技术(例如，与当前用于将投影数据转换为层析X射线照相组合图像数据类似的技术)生成表示被扫描的物体120的二维合成图像。 所述合成图像可集中在物体120的各(非重叠)层析X射线照相平面(例如，分层)。在一个示例中，合成图像显示的层析X射线照相平面与探测器1 形成的平面平行。合成图像可以人可感知的形式显示在监视器114上，以供人观察。应理解的是，通过查看显示物体的多个层析X射线照相平面的多个合成图像，使用者可形成物体120的虚拟三维视图。在一个实施例中，所述监视器114显示用户界面，所述用户界面配置为接收表示层析X射线照相组合平面的数量和/或位置的人工输入。所述人工输入可传输给入仓确定装置116，例如，为入仓机110设置参数。另外，所述用户界面可配置为接收表示物体扫描装置102的操作的人工输入，控制器118可将指令传输给物体扫描装置102。图2示出了示例图像206，所述示例图像206可根据在光子计数探测器2 (例如， 图1中的124)上探测到的辐射显示物体220(例如，图1中的120)的多个层析X射线照相平面200(例如，水平分层)。所述光子计数探测器224由组合在一起以在探测器2M上形成探测平面(在χ方向和y方向上)的像素202组成。穿过物体220的辐射由探测器2M 的像素202进行探测。辐射从辐射源222(例如，图1中的12 发出。在所示示例中，所述辐射源222附着在导向机构204上，所述导向机构204可使辐射源222沿预定轨道(例如，χ方向)移动。 本领域的技术人员应理解的是，所述辐射源222基本上连续地发出穿过物体的辐射。这样， 由于在较长时间段内发出能量(相对于常规脉冲辐射技术)，可降低辐射源222发出的功率。可用重建和层析X射线照相组合技术生成表示物体220的多个层析X射线照相平面200(例如，ζ方向的纵向范围)的二维图像206。在所示示例中，所述层析X射线照相平面与探测平面(在χ方向和y方向上)平行，各个图像代表物体在ζ方向的高度的四分之一。这样，医生可更精确地预测，例如，恶性生长的ζ坐标。本领域的技术人员应理解的是， 用本文所述的技术生成的实际图像中显示的层析X射线照相平面可能不具有如图2所示的硬/锐边。即，所述层析X射线照相平面可轻微合并(例如，一个层析X射线照相平面的边缘可与另一个平面的边缘混合)。本领域的技术人员应理解的是，将物体220分成的层析X射线照相平面200 (以及图像)的数量可调整(例如，通过调整入仓机将光子数据和/或采集仓库入仓到仓库的数量)。例如，使用者(例如，医生)可根据ζ方向的预期分辨率(在获得数据之后)更改层析X射线照相平面200的数量。图3为为光子计数X射线探测器(例如，图2中的224)内包含的任意探测像素 (例如，图2中的20 生成并入仓的光子数据的示例图表300。所述χ轴304表示时间，所述y轴306表示任意探测器像素探测到的作为时间函数的光子。任意探测器像素探测到光子时，与该光子相关的数据由光子数据处理器(例如，图1中的108)生成(并可将与基本上在相同时间下(例如，1毫秒内)探测光子的其它探测器的其它光子数据组合到采集仓库中)。在示出的示例图表300中，探测光子由条308表示。来自所述任意探测器像素的光子数据与来自其它探测器像素的相似数据一起可由入仓机(例如，图1中的110)入仓。在所示示例中，光子数据和/或采集仓库(如果光子数据组合到采集仓库中)作为时间函数入仓(例如，过滤和组合和/或重新组合(如果所述数据之前组合到采集仓库中))到多个第一临时仓库310中。例如，扫描的前五毫秒中探测到的光子的相关数据可组合到第一临时仓库中，扫描的第五秒和第十秒之间探测到的光子的相关数据可组合到第二临时仓库，等等。另外，光子数据可重新入仓(例如，重新过滤和重新组合)到多个第二仓库内(基于与图1中的116相似的入仓确定装置)。在所示示例中，光子数据分成多个第二临时仓库312。应理解的是，所述数据还可和/或根据另一个数据特征，例如探测位置进行入仓(例如，将来自预定探测器像素的数据组合到一起)。在所示示例中，所述仓库显示出相等的时间间隔(例如，每个仓库中扫描的5毫秒)，但应理解的是，所述仓库不一定包含相同的数据集(例如，相同时间间隔、相同数量像素的数据等)。在一个实施例中，根据用户输入将所述数据入仓和/或重新入仓。例如，使用者可指定层析X射线照相组合平面的预期数量，所述入仓确定装置可确定如何入仓来自多个探测器像素的数据。在一个示例中，所述入仓确定装置将扫描的总时间除以层析X射线照相组合平面的预期数量，以确定每个仓库的宽度(例如，因此临时仓库具有2毫秒的相等临时宽度，并表示辐射源处于其移动的预定轨道的特定部分时发出的光子的相关数据)。图4为示例物体扫描装置400(例如，图1中的102)的横截面部分(例如，沿图1 中的线4-4获得)。所述物体扫描装置400包括相对彼此变化的辐射源422(例如，图1中的 122)和辐射探测器424(例如，图1中的124)。所述辐射源422可附着在导向机构404(例如，图2中的204)上，所述导向机构404配置为根据驱动机构426(例如，图1中的126)的指令和/或功率绕被检查的物体420(例如，图1中的120)的一部分引导辐射源422(例如， 从小于约60度至约120度)。在所示示例中，所述辐射源422绕物体420沿轨道410移动，所述辐射探测器4 基本固定。但是，也可考虑采用其它配置。例如，所述辐射探测器4M可旋转，所述辐射源 422可基本固定。在另一个示例中，所述辐射源422和辐射探测器4M都可旋转，但应改变其相对位置。辐射406从辐射源422发出，并穿过被检查的物体420。穿过物体420的光子(包含在辐射406内)由位于物体420的另一侧与辐射源422直径相对的的辐射探测器424(例如，像素化光子计数探测器)进行探测。被探测光子(由小黑点402表示)可由二维微型电路阵列4 转换为电子信号(能够被处理)。所述电子信号可从物体扫描装置400传输到配置为处理信号并生成表示被探测光子的光子数据的光子数据处理器408(例如，图1中的108)。例如，光子数据处理器可生成表示多个被探测光子中每个被探测光子的位置(在辐射探测器4M上)、探测时间等的光子数据。在一个实施例中，所述光子数据处理器408还可通过关联光子探测时间与此时辐射源422的位置生成表示光子轨道的光子数据。多个其它被探测光子(相对于辐射源422 的位置)中的每个光子可重复该过程。应理解的是，发出每个被探测光子时，所述光子数据处理器408无法确定所述辐射源的精确位置(由于处理器的限制)，所述光子数据处理器408可将基本上在相同时间下 (例如，相同毫秒内)探测的光子入仓到多个采集仓库中的其中一个仓库内。这样，所述光子数据处理器408可为多个采集仓库中的每个仓库确定辐射源422的大致位置(例如，将第一组光子数据入仓到第一采集仓库内，所述第一组包括检查的第一毫秒内探测的光子的相关数据和辐射源422正穿过轨道410的第一毫米时发出的光子的相关数据，并且将第二组光子数据入仓到第二采集仓库内，所述第二组包括检查的第二毫秒内探测的光子的相关数据和辐射源422正穿过轨道410的第二毫米时发出的光子的相关数据)。图5示出了生成表示被检查的物体(例如，人类乳房)的第一层析X射线照相组合数据的示例方法500。所述方法始于步骤502，在步骤504中对物体进行层析X射线照相组合检查期间从X射线源基本上连续地发出X射线的同时，X射线源和光子计数X射线探测器的相对位置有所变化。在一个实施例中，所述X射线源沿具有中心部和远侧部的轨道移动。即，所述X射线源可以物体为中心并重定位，已针对被检查的物体的某一部分。在另一个实施例中，所述X射线源和X射线探测器的相对位置有所变化，变化的角度范围为从小于约60度至约120度(取决于扫描装置的几何形状的限制)。本领域的技术人员应理解的是，也可采用其它方法改变X射线源和X射线探测器的相对位置。例如，所述X射线源可固定，而X射线探测器旋转。另外，所述X射线源和X射线探测器可通过使它们的相对位置变化的方式平移。在步骤506中，生成表示检查期间探测到的X射线光子的光子数据。所述光子数据包括多个被探测光子中每个光子的探测位置和探测时间。例如，被探测的X射线光子可转换为信号并传输到光子数据处理器中，所述光子数据处理器配置为生成表示探测位置(例如，在探测到所述光子的X射线探测器上的位置的χ坐标、y坐标)和探测时间的数据。应理解的是，所述光子数据还可包含与被探测光子其它特征相关的数据。例如，所述光子数据还可包括多个被探测光子中每个光子的光子能。应理解的是，由所述探测时间可为每个被探测光子确定发出该光子时X射线源的相对位置。在一个示例中，所述被探测光子可根据其探测时间被入仓到采集仓库内，可为多个采集仓库中的每个仓库确定X射线源的相对位置。应理解的是，采集仓库的数量可相对较大(例如，1000个)，因此多个采集仓库中的每个仓库可包括相对较短的时间间隔(例如，1毫秒)内探测到的光子的相关数据，使采集仓库代表在相对较小的轨道部分(例如，1毫米的移动)发出的光子。在步骤508中，通过相关信号处理将光子数据组合到多个第一仓库内，以生成第一入仓的(或组合的)数据。在一个实施例中，将所述光子数据作为被探测光子的特征(例如，探测时间、探测位置、能量等)的函数进行组合。即，多个第一仓库可包括，例如，临时仓库、空间仓库和/或能量仓库，可将相似光子(例如，具有相似特征的光子)的光子数据组合到一个或多个仓库中。在一个示例中，所述仓库具有相等宽度。例如，所述光子数据可组合到临时仓库中，多个第一仓库中的每个仓库表示所述检查的2毫秒(例如，仓库一包括所述检查的前2毫秒内探测到的光子的光子数据，仓库二包括所述检查的下2毫秒内探测到的光子的相关光子数据，等等)。应理解的是，可在组合光子数据之前通过相关信号处理 (例如，低通滤波器)对光子数据进行过滤，以减少将相对较大的轨道部分(例如，6毫米轨道)发出的光子的相关光子数据组合到一个仓库内而产生的切向模糊。还应理解的是，还可采用其它组合技术。例如，X射线源和探测器沿具有中心部和远侧部的轨道变化时，靠近中心部发出的光子的相关仓库的临时宽度可比靠近远侧部发出的光子的相关仓库的临时宽度更小。在一个实施例中，所述仓库与X射线源的相对位置互相关联，以生成多个层析X射线照相组合视图。例如，包括扫描的前2毫秒中探测到的光子的相关光子数据的仓库可与该扫描的前2毫秒期间所述辐射源的相对位置互相关联，以形成层析X射线照相组合视图 (表示特定角度范围的物体)。可对第二、第三等仓库重复该过程，以形成多个层析X射线照相组合视图的图像。本领域的技术人员应理解的是，所述光子数据首先分为多个采集仓库时，光子数据(和采集仓库)可组合为更小数量的仓库。例如，1000个采集仓库可组合为50个仓库 (例如，使每个仓库包括20个采集仓库的相关光子数据)。应理解的是，并非采集仓库的所有数据都可组合到所述50个仓库内。例如，可丢弃某些无关的数据(基于低通滤波器进行内插之后)，以减少将20个采集仓库组合为单个仓库而产生的切向模糊。在步骤510中，使用第一入仓数据(binned data)生成表示物体的第一层析X射线照相组合数据。即，多个仓库中各仓库的数据通过分析、迭代或其它层析X射线照相组合和/或重建技术进行组合和/或过滤，以形成显示经被检查的物体的多个层析X射线照相组合平面的二维合成图像。应理解的是，合成图像的数量可作为包括多个仓库的仓库数量的函数(例如，4个仓库可生成4个合成图像，50个仓库可生成50个合成图像，等等)。
在一个实施例中，可重复组合和使用行为，以将光子数据组合到多个第二仓库内， 并生成表示物体的第二层析X射线照相组合数据。这样，可增加和/或减少合成图像的数量。例如，所述多个第一仓库和多个第二仓库可包括根据相似参数(例如，时间)分类的数据，但多个第二仓库中包括的仓库的宽度可与多个第一仓库中的仓库宽度不同(以提高图像质量和/或减小层析X射线照相平面的纵向高度)。本领域的技术人员应理解的是， 还可采用用于重新组合和重新使用的其它参数。例如，多个第二仓库可与多个第一仓库相似(例如，多个第一仓库和多个第二仓库可为包括与被探测光子2毫秒间隔相关的数据的临时仓库)，但多个第二仓库可与多个第一仓库偏离(例如，偏离1毫秒)(使多个第二仓库的层析X射线照相组合平面与多个第一仓库的层析X射线照相组合平面偏离)。在另一个示例中，多个第二仓库中光子数据的组织可不同于多个第一仓库中光子数据的组织(例如，多个第一仓库可临时组织，多个第二仓库可根据探测位置组织)。 在步骤512中，第一(或第二)层析X射线照相组合数据以人可感知的形式显示。 多个合成二维图像可显示物体的多个层析X射线照相组合平面。例如，第一合成图像可显示被检查的物体的底部区域中包括的目标，第二合成图像可显示上部区域中包括的目标。 如果创建大量合成图像(例如，50幅图像)，并且各个图像显示物体的独特区域(例如，层析X射线照相组合平面)，可形成物体的虚拟三维视图。该方法以步骤514结束。
图6示出了用于生成层析X射线照相组合图像数据的示例方法600。所述方法起始于步骤602，并且，在步骤604中，在沿轨道改变X射线源和像素化X射线探测器的相对位置的同时，从X射线源基本上连续地发出X射线。即，所述X射线源和/或X射线探测器通过使它们的相对位置相互变化的方式旋转。一般来说，它们的相对位置的角度变化可为从小于约60至约120度，但也可采用其它角度变化。应理解的是，所述X射线源和X射线探测器可互相独立和/或互相配合移动。在步骤606中，确定所述X射线探测器探测的X射线的探测时间和探测位置。在一个实施例中，X射线光子被探测到时，光子数据处理器从X射线探测器接收信号，并确定探测时间和探测位置(例如，探测光子的像素化X射线探测器上像素的坐标)。应理解的是，还可确定其它特征(除探测时间和探测位置之外)。例如，可确定被探测光子的探测角度和/或能量。在步骤608中，将确定的探测时间与沿轨道的位置相关联，以生成多个投影。艮口， 所述X射线源和所述X射线探测器的相对位置可已知，并且，可根据光子的探测时间确定发出该被探测光子时X射线源和X射线探测器的相对位置。利用这个确定的相对位置和该光子的探测位置，可确定光子从X射线源到X射线探测器的轨道。在一个实施例中，多组光子(以及对应的光子数据)可根据在其间这些光子被探测到的时间间隔入仓到采集仓库内 (例如，所述扫描的第一毫秒中探测到的光子可组合到一个采集仓库内，所述扫描的第二毫秒中探测到的光子可组合到第二采集仓库内，等等)。可对与光子和/或采集仓库相关的光子数据(通过低通滤波器)进行过滤和入仓(或者进行重新入仓，如果光子数据已经入仓到采集仓库内)。在一个示例中，与在相似第一位置发出的光子相关的数据可一起入仓，以形成第一投影；可基于与在相似第二位置发出的光子相关的数据形成第二投影。这样，可生成多个投影。在步骤610中，处理所述多个投影，以生成表示被检查的物体的层析X射线照相组合数据。在一个实施例中，所述投影重建为二维图像，并利用合适的分析或迭代技术进行层析X射线照相组合。应理解的是，合成图像(例如，进行层析X射线照相组合之后生成的图像)可表示被检查的物体的多个层析X射线照相平面。还应理解的是，表示的层析X射线照相平面的数量可为生成的投影数量的函数。例如，如果数据分为5个投影，可生成5个层析X射线照相组合图像(表示物体的5个层析X射线照相平面)。本领域的技术人员应理解的是，相比本领域当前使用的技术，本文所述的技术具有众多优点。例如，可用本文所述的技术提高相同数量的合成图像的质量。采用本文公开的技术，信噪比相对较低，因此，对物体的总辐射量可扩展到更大的角度范围(例如，从小于约60度至约120度)。另外，所述层析X射线照相平面并非层析X射线照相组合视图的数量和/或视图之间的角间距的函数，因为可基本上连续地发出辐射。相反，数据可在沿轨道的基本上无限数量的点上获得，并可按照多个不同特征入仓，以生成物体的层析X射线照相平面。因此，可减少较大角度范围(例如，2度以上)产生的人工产物。使用本文公开的技术，通过减轻焦点的虚拟“延长”造成的切向模糊和/或减小焦点的大小(通过将光子数据入仓到采集仓库和/或进行低通滤波)，可进一步提高图像质量。对光子进行计数，而不是测量的光子能，使焦点的虚拟“延长”不影响用于生成投影的数据(以及最终生成的图像)。另外，因为可基本上连续地发出辐射，所以可降低辐射源的功率(例如，使焦点的大小减小，图像质量提高，同时成本降低)。本文所述的技术还可缩短所述检查的时间，因为所述辐射源和所述探测器的相对位置可以更高的速率变化。采用现有技术，辐射源和/或探测器变化的速率被所述相对位置变化过快时产生的虚拟“延长”限制。由于本文所述的技术对光子进行计数，辐射源和探测器的相对位置可更快变化。例如，在乳腺X射线摄影扫描中，这特别有利，因为乳房通常处于被压迫(以及不舒服的)状态。本申请已经根据多种实施例进行了说明。其他人阅读本申请时可进行修改和变化。只要这些修改和变化包含在所附的权利要求及其等同物的范围内，本发明可理解为包括所有这种修改和变化。
权利要求
1.一种层析X射线照相组合方法(500)，包括从X射线源基本上连续地发出X射线的同时，在物体的层析X射线照相组合检查期间改变(504) X射线源和光子计数X射线探测器的相对位置；生成(506)表示检查期间探测到的X射线光子的光子数据，其中所述光子数据包括多个被探测光子中每个光子的探测位置和探测时间；通过相关信号处理将光子数据组合(508)到多个第一仓库内，以生成第一入仓数据； 使用(510)第一入仓数据生成表示物体的第一层析X射线照相组合数据；以及以人可感知的形式显示(512)第一层析X射线照相组合数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个第一仓库包括临时仓库。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个第一临时仓库具有相等的临时宽度。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述X射线源和探测器的相对位置沿具有中心部和远侧部的轨道变化，靠近中心部的临时仓库的临时宽度小于靠近远侧部的临时仓库的临时宽度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述组合包括作为光子探测时间函数的光子数据。
6.根据权利要求1所述的方法，该方法包括将作为光子探测时间函数的光子数据组合到多个第二仓库内，以生成第二入仓数据；以及使用第二入仓数据生成表示物体的第二层析X射线照相组合数据。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述多个第一仓库具有与所述多个第二仓库相等的宽度，并偏离多个第二仓库。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述多个第一仓库的宽度与所述多个第二仓库的宽度不相等。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述源和探测器的相对位置沿轨道变化， 多个第一仓库的各个仓库与沿轨道的位置对应。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述组合包括将作为光子探测时间和光子探测位置函数的被探测光子组合到多个第一仓库内。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改变包括改变所述X射线源和光子计数X射线探测器的相对位置，角度范围为从小于约60度至约120度。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光子数据包括多个被探测光子中每个光子的光子能，所述多个第一仓库包括能量仓库。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，被检查的物体基本上由人类乳房组成。
14.一种设备(100)，包括检查区域(130)，配置为选择性地接收被检查的物体(120)； 电离辐射源(122)；光子计数X射线探测器(1 )，探测电离辐射源(12 发出的穿过物体(120)的X射线.一入 ，驱动器(1 )，配置为在检查物体(120)期间，沿轨道(410)改变电离辐射源(122)和X射线探测器(124)的相对位置，轨道的角度范围为从小于约60度至约120度；以及光子数据处理器(108)，配置为生成光子数据，光子数据表示检查物体(120)期间X射线探测器(124)探测到的多条X射线中每条X射线的位置和探测时间。
15.根据权利要求14所述的设备，该设备包括配置为压迫被检查的物体(120)的压迫ο
16.根据权利要求14所述的设备，该设备包括入仓机(110)，配置为将作为探测时间函数的光子数据入仓。
17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述入仓机(110)配置为将作为位置函数的光子数据入仓。
18.根据权利要求14所述的设备，该设备包括入仓机(110)，配置为将光子数据入仓到 50个以上临时仓库内。
19.根据权利要求14所述的设备，该设备包括用户界面，配置为接收表示层析X射线照相组合图像平面的数量和位置的人工输入；以及，入仓机(110)，配置为将作为数量和位置函数的光子数据入仓。
20.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述探测器(124)包括直接转换X射线探测器材料。
21.根据权利要求20所述的设备，其特征在于，所述材料包括晶体光电材料或非晶体光电材料。
22.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述探测器(124)包括闪烁器和光电二极管二维阵列，所述闪烁器响应于电离辐射源(122)的X射线而生成光子，所述光电二极管二维阵列接收所述闪烁器生成的光子。
23.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述位置包括探测角度。
24.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述探测器(124)响应于被探测X射线光子而生成探测器信号，所述设备(100)包括配置为整形探测器信号的脉冲整形器(104) 和配置为比较整形探测器信号的幅度和阈值的阈值确定装置(106)。
25.一种生成层析X射线照相组合图像数据的方法(600)，包括沿轨道改变X射线源和像素化X射线探测器的相对位置的同时，从所述X射线源基本上连续地发出(604) X射线；确定(606)所述X射线探测器探测到的X射线的探测时间和探测位置；关联(608)确定的探测时间和沿轨道的位置，以生成多个投影；以及处理(610)所述多个投影，以生成表示被检查的物体的层析X射线照相组合图像数据。
全文摘要
可从辐射源(122)获得层析X射线照相组合数据，所述辐射源(122)在改变其与光子计数X射线探测器(124)的相对位置的同时，基本上连续地发出辐射线。所述探测器(124)探测辐射线(406)内包括的光子，产生表示被探测光子的光子数据。所述光子数据可包括，例如，与被探测光子的探测时间、探测器(124)上的探测位置、能级和/或自辐射源(122)的轨道相关的数据。多个光子的光子数据可汇编到多个仓库内，通过重建和层析X射线照相组合技术，生成被检查的物体(120)的多个层析X射线照相平面(200)的合成图像。这样，所述层析X射线照相组合技术依靠对光子进行计数而不是测量其能量来创建合成图像。
文档编号A61B6/00GK102232227SQ200880132121
公开日2011年11月2日 申请日期2008年11月26日 优先权日2008年11月26日
发明者J·格林斯潘, L·拉佩里尔, O·托斯格南特, 恩里科·多拉扎, 索林·马尔科维奇, 赵伟 申请人:模拟技术公司