專利名稱：用于圖形顯示受檢查對(duì)象的x射線裝置以及x射線裝置的使用的制作方法
用于圖形顯示受檢^ia的x射線^S以及x射^S的ra
本發(fā)明涉及用于借助于x射線輻射來(lái)圖形顯示包含至少一種不 透射線的化學(xué)元素的受檢査對(duì)象的x射線裝置、x射線裝置的使用以 及在例如哺乳動(dòng)物，尤其是人的受檢查對(duì)象上執(zhí)行的成像x射線對(duì)比過(guò)程。
借助于x射線輻射的醫(yī)學(xué)診斷是用于疾病診斷的技術(shù)高度發(fā)展
的領(lǐng)域，例如用于早期檢測(cè)、用于放射攝影識(shí)別、用于表征以及用于 腫瘤、血管疾病以及人體的其他病理變化。該技術(shù)非常有效并且表現(xiàn) 出高利用性。
為了產(chǎn)生x射線輻射，例如帶有W-、 Mo-或Rh-旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極和Al-、 Cu-、 Ti-、 Mo-以及Rh濾波器的x射線管是可用的。使用合適的濾波， 韌致輻射的一部分被濾出，使得在有利的情況下，基本上特性輻射從 x射線管出現(xiàn)。
關(guān)于檢測(cè)器，使用常規(guī)的x射線膠片、數(shù)字板或數(shù)字平板(plat-bed) 檢測(cè)器。在計(jì)算機(jī)層析攝影中，使用一條檢測(cè)器線或幾條檢測(cè)器線。 同樣，幾個(gè)檢測(cè)器能夠并聯(lián)連接。為了使x射線輻射直接轉(zhuǎn)換成電信 號(hào)，使用主要由碲化鎘(CT)、碲鋅鎘(CZT)、無(wú)定形鹽或無(wú)定形或晶 體硅組成的半導(dǎo)體檢測(cè)器(M丄Yaffe， J.A.Rowlands, ' X-Ray Detectors for Digital Radiography ， ， ， 1)(1997) 1 -39)。
在US5,434,417A中指出了這種檢測(cè)器的設(shè)計(jì)的實(shí)例。同樣為了 使對(duì)檢測(cè)器的能量敏感性成為可能，檢測(cè)器由幾層形成。引導(dǎo)具有不 同能量的x射線輻射通過(guò)該檢測(cè)器中的不同深度，并且所述x射線輻 射通過(guò)光電效應(yīng)在各層中產(chǎn)生電信號(hào)，因而能夠根據(jù)所述層并且根據(jù) 立即可識(shí)別為電流脈沖的x射線光子的能量來(lái)讀出該電信號(hào)。
計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)已長(zhǎng)期用作常規(guī)臨床實(shí)踐中的例行程序。使 用CT，獲得通過(guò)身體的斷層圖像，與使用常規(guī)投影攝影相比，使用
CT實(shí)現(xiàn)了更好的空間分辨率。盡管CT的密度分辨率也明顯高于常 規(guī)x射線技術(shù)的密度分辨率，但是為了可靠地檢測(cè)許多病理變化仍然 需要造影劑。造影劑提高了形態(tài)學(xué)信息的質(zhì)量。在該情況下，在一方 面，通過(guò)造影劑在體內(nèi)顯示功能過(guò)程(分泌，灌注，滲透性)，并且 在另一方面，通過(guò)提供對(duì)比突出了形態(tài)學(xué)(在各種組織中不同的造影 劑濃度)。
在許多情況下，可以不使用常規(guī)x射線技術(shù)，原因是待檢査的組 織的對(duì)比不足。為此，開發(fā)了x射線造影劑，其在它們積聚的組織中 產(chǎn)生高放射攝影密度。典型地，建議將碘、溴、和原子量為32、 42、 44-52、54-60、62-79、82和83的元素作為遮光元素(opacifying dements) 以及使用原子量為56-60、 62-79、 82和83的元素的螯合物。關(guān)于碘 化合物，例如能夠使用葡甲胺鈉-或賴氨酸-泛影葡胺(meglumine-Na-or lysine-diatrizoate)、碘酞酸鹽(酯)(iothalamate)、碘羥酞酸、碘普胺、 碘海醇、碘美普爾、碘帕醇、碘佛醇、碘比醇、碘噴托、碘曲侖、碘 克沙醇以及碘昔蘭(INN) (EP 0885616 Al)。
在一些情況下，盡管施予了x射線造影劑，但是不能獲得足夠的 組織對(duì)比。為了獲得對(duì)比的額外增加，引入了數(shù)字減影血管造影 (DSA)，其中增強(qiáng)前圖像和增強(qiáng)后圖像(對(duì)數(shù)的)彼此相減。在EP 0885616A1中公開了用在乳腺攝影中的減影法對(duì)于投影乳腺攝影， 建議首先記錄增強(qiáng)前乳腺攝影照片，然后用常用的尿路x射線造影劑 靜脈內(nèi)注射患者，并且在注射結(jié)束后大約30秒至1分鐘記錄增強(qiáng)后 乳腺攝影照片。然后將從兩個(gè)圖像獲得的數(shù)據(jù)彼此相關(guān)聯(lián)，優(yōu)選地彼 此相減。
CT領(lǐng)域中的新發(fā)展涉及激勵(lì)方，例如CT中同步輻射的使用 (F.A.Dilmanian ， " Comupted Tomography with Monochromatic X-Rays"， ^附.乂尸/^fo/./mag/"g， 1M( 1992) 175-193 )。例如借助于"K 緣減影CT" (F.A.Dilmanian， c^.c仏第179頁(yè))獲得良好的x射線 圖像，其中使用了原子的k電子的結(jié)合能中大幅增加的吸收系數(shù)。元 素碘在33.17 keV的能量下具有K緣。不幸的是，該過(guò)程僅僅在可采 用例如帶有DESY的大存儲(chǔ)環(huán)的同步輻射的幫助下起作用，原因是只
有該輻射具有對(duì)所述過(guò)程有益的單色和強(qiáng)度。常規(guī)X射線管并不產(chǎn)生 任何單色輻射而是連續(xù)光譜。因此它們不容易適合這種差異測(cè)量。
在DE 10118792 Al中描述了另一個(gè)可能性在這里，為了記錄 投影乳腺攝影照片，提出了一種過(guò)程，其中使用具有不同材料制造的 兩個(gè)x射線陽(yáng)極的x射線輻射源。為了記錄乳腺攝影照片，首先將x 射線造影劑施予患者。然后，使用兩個(gè)x射線陽(yáng)極中的第一個(gè)記錄第 一投影圖像，然后用第二x射線陽(yáng)極記錄第二投影圖像。通過(guò)來(lái)自第 一圖像的每個(gè)單獨(dú)像素與來(lái)自第二圖像的每個(gè)單獨(dú)像素的重疊，然后 創(chuàng)建相關(guān)聯(lián)圖像。將兩個(gè)x射線陽(yáng)極的特性輻射匹配到x射線造影劑
的吸收光譜第一 X射線陽(yáng)極的發(fā)射能稍低于X射線造影劑中遮光元 素的吸收能，并且第二 x射線陽(yáng)極的發(fā)射能稍高于遮光元素的吸收 能。該過(guò)程的缺陷在于這樣的事實(shí)，即，常規(guī)x射線管必須只用來(lái)自 雙陽(yáng)極管的一個(gè)x射線陽(yáng)極代替。
此外，對(duì)于透射放射攝影，也描述了發(fā)射放射攝影
因而，在WO 2004/041060 A2中，描述了具有探頭的用于體內(nèi)無(wú) 創(chuàng)確定人的前列腺中的化學(xué)元素的設(shè)備、用于激發(fā)化學(xué)元素以產(chǎn)生輻 射發(fā)射的輻照系統(tǒng)、用于使發(fā)射輻射成像的探頭內(nèi)的輻射檢測(cè)器、以 及用于在對(duì)應(yīng)于發(fā)射輻射成像的各個(gè)點(diǎn)再現(xiàn)前列腺中化學(xué)元素的量 的信號(hào)記錄、處理和顯示系統(tǒng)。發(fā)射輻射實(shí)質(zhì)上包括熒光輻射。就前 列腺研究而論，優(yōu)選地確定組織中Zn的分布。
此外，在DE 3608965 Al中，描述了一種借助于伽瑪或x射線輻 射來(lái)確定檢査區(qū)域的一層中各種化學(xué)元素的比例的過(guò)程。在這種情況 下，單獨(dú)地檢測(cè)康普頓(Compton)和瑞利(Rayleigh)散射輻射。根據(jù)測(cè) 量值確定微分散射系數(shù)的過(guò)程受到包含在單獨(dú)像素中的各種化學(xué)元 素的比例影響。因此，能夠根據(jù)它們確定這些化學(xué)元素的比例。為此， 從許多方向當(dāng)中，原射線束被引導(dǎo)通過(guò)檢查區(qū)域，并且在各種角度下 從檢査區(qū)域離開的輻射由在檢查區(qū)域外部各種位置中的檢測(cè)器裝置 檢測(cè)，其后根據(jù)在這種情況下獲得的用于層的每個(gè)像素的測(cè)量值來(lái)確 定各種脈沖傳輸?shù)奈⒎稚⑸湎禂?shù)。
而且，Quanwen， Yu等人在"Preliminary Experiment of FluorescentX-Ray Computed Tomography to Detect Dual Agents for Biological Study", J&"c/7ra^w7 i fld(2001)， g， 1030-1034中提出了在生物醫(yī) 學(xué)研究中使用x射線熒光法確定很低濃度的非放射性物質(zhì)。借助于這 些方法，能夠獲得圖像，利用所述圖像，在定量地檢測(cè)例如腦中的血
流量和腦細(xì)胞密度的單一研究中在使用熒光Ka線能夠同時(shí)檢測(cè)多種 試劑。在當(dāng)前的研究中，將借助于這些方法生成的圖像與借助于X射 線透射斷層攝影獲得的圖像進(jìn)行了比較。
然而，在上述公開中描述的X射線熒光或X射線散射光方法具有 的缺陷是受檢查對(duì)象在很小的細(xì)節(jié)上顯影是不太可能的，原因是成像 困難。相反，僅僅獲得高分辨顯影，使得較小細(xì)節(jié)很難圖形地顯影。
因此，本發(fā)明的問(wèn)題是避免上述缺陷，尤其是找到能夠用不同的 不透射線化學(xué)元素產(chǎn)生圖像的裝置和過(guò)程。此外，也能夠以簡(jiǎn)單、容 易、無(wú)高成本的方式記錄X射線圖像。該技術(shù)在廣泛的基礎(chǔ)上是可用 的。同樣，將能夠用最小的可能輻射劑量以高部位分辨率使受檢査對(duì) 象中的較小病變可見。運(yùn)動(dòng)偽影將被避免。
通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1所述的借助于X射線輻射成像包含至少一種 不透射線化學(xué)元素的受檢查對(duì)象的X射線裝置，根據(jù)權(quán)利要求11所
述的該x射線裝置的使用，以及根據(jù)權(quán)利要求25所述的成像x射線
對(duì)比過(guò)程解決了該問(wèn)題。在從屬權(quán)利要求中說(shuō)明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施 如果在本發(fā)明的說(shuō)明書和以下的權(quán)利要求中使用術(shù)語(yǔ)"發(fā)射"，
那么應(yīng)當(dāng)將其理解為在一方面包括x射線熒光，gp，在借助于電磁輻
射激發(fā)受輻射物質(zhì)之后的輻射發(fā)射，在另一方面優(yōu)選地包括瑞利輻 射。在后一種情況下，在沒(méi)有來(lái)自輻射物質(zhì)的脈沖傳輸?shù)那闆r下再次 發(fā)射輻射，然而因此，由于輻射不會(huì)象在熒光的情況下那樣發(fā)生該物 質(zhì)的原子中的軌道電子被激發(fā)到激發(fā)狀態(tài)。
利用x射線裝置，使用透射通過(guò)受檢査對(duì)象的x射線輻射并且從 受檢査對(duì)象發(fā)射出的x射線輻射進(jìn)行圖形顯示。為此，根據(jù)本發(fā)明的 X射線裝置具有以下特征
a.至少一個(gè)x射線輻射源，其實(shí)質(zhì)上發(fā)射多色的x射線輻射；
b. 第一檢測(cè)器或第一檢測(cè)器單元(單元包括并聯(lián)連接和/或布置 的幾個(gè)檢測(cè)器)，用于確定透射通過(guò)受檢査對(duì)象的X射線輻射的第一
強(qiáng)度值；
c. 第二檢測(cè)器或第二檢測(cè)器單元，用于確定從受檢查對(duì)象發(fā)射的 x射線輻射的第二強(qiáng)度值；
d. 至少一個(gè)相關(guān)單元，用于使透射的x射線輻射的第一強(qiáng)度值與
發(fā)射出的x射線輻射的第二強(qiáng)度值彼此逐像素地相關(guān)聯(lián)；以及
e. 至少一個(gè)輸出單元，其用于根據(jù)通過(guò)使第一強(qiáng)度值與第二強(qiáng)度
值相關(guān)聯(lián)而獲得的像素信號(hào)來(lái)使受檢查對(duì)象顯影。
能夠同時(shí)或相繼檢測(cè)到透射的x射線輻射和發(fā)射出的x射線輻射。
該x射線裝置能夠有利地用于借助于x射線輻射來(lái)對(duì)受檢査對(duì)象 進(jìn)行圖形顯示，該受檢查對(duì)象優(yōu)選地包含至少一種不透射線化學(xué)元 素。不透射線化學(xué)元素優(yōu)選地由x射線造影劑引入到受檢查對(duì)象中， 并且例如為此施予諸如人或動(dòng)物的受檢査對(duì)象。
在受檢査對(duì)象中自然出現(xiàn)的具有低原子量的遮光化學(xué)元素僅僅 具有少量的x射線熒光，使得使用這些元素成像似乎并不可行。此外， 在該情況下x射線熒光光子的能量低，使得它們?cè)谏眢w組織中的作用 范圍小。特別地，從發(fā)射線為28.6和32.3 keV的元素碘(Z=53)開 始，離開受檢查對(duì)象足夠距離的熒光線是可獲得的并且因而能夠由裝 置在對(duì)象外部的檢測(cè)器記錄。在低原子量的化學(xué)元素的情況下，能夠 選擇第二檢測(cè)器的布置，其中將第二檢測(cè)器布置成盡可能靠近待檢查 區(qū)域(ROI:感興趣區(qū)域)。
根據(jù)本發(fā)明，X射線裝置用于執(zhí)行x射線對(duì)比過(guò)程。所述過(guò)程包 括以下過(guò)程步驟-
a. 優(yōu)選地施予至少一種不透射線化學(xué)元素；
b. 用實(shí)質(zhì)上多色的x射線輻射輻照受檢査對(duì)象；
c. 確定透射通過(guò)受檢查對(duì)象的x射線輻射的第一強(qiáng)度值；
d. 確定由受檢査對(duì)象發(fā)射出的x射線輻射的第二強(qiáng)度值；
e. 逐像素地使透射的x射線輻射的第一強(qiáng)度值與發(fā)射出的x射線
輻射的第二強(qiáng)度值相關(guān)聯(lián)；
f.根據(jù)通過(guò)使第一強(qiáng)度值與第二強(qiáng)度值相關(guān)聯(lián)而獲得的像素信 號(hào)來(lái)對(duì)受檢查對(duì)象顯影。
與僅僅執(zhí)行x射線透射斷層攝影(TXCT)或僅僅檢測(cè)x射線熒光 (FXCT)的已知方法相比，在這里同時(shí)或相繼測(cè)量透射和發(fā)射，并且 根據(jù)本發(fā)明這兩種技術(shù)彼此組合，其中在這種情況下，通過(guò)合適的相 關(guān)過(guò)程對(duì)分別獲得的圖像進(jìn)行重疊。在該程序中，使用兩種技術(shù)的各 自優(yōu)點(diǎn)
也就是說(shuō)x射線透射斷層攝影可提供高時(shí)空分辨率的優(yōu)點(diǎn)，使得
原則上，還能夠分辨出受檢査人體中的最小病變或其它細(xì)節(jié)。然而， 經(jīng)常獲得的對(duì)比不足以使這些細(xì)節(jié)可見。這尤其適用于軟組織中病變
的測(cè)試。此外，用TXCT過(guò)程檢查有些身體區(qū)域也受到骨骼阻礙。
與之相比，x射線熒光斷層攝影提供極高對(duì)比造影的優(yōu)點(diǎn)，原因 是僅僅某些化學(xué)元素在這些元素的合適激發(fā)下發(fā)射電磁輻射，使得在 檢查區(qū)域(ROI)中發(fā)現(xiàn)的這些元素適合于作為極敏感的測(cè)量探頭。然 而，F(xiàn)XCT方法具有低空間分辨率的缺陷，使得不再能夠使較小病變
顯影o
僅僅通過(guò)使透射的x射線輻射的強(qiáng)度值與發(fā)射出的x射線輻射的
強(qiáng)度值逐像素地相關(guān)聯(lián)，以及根據(jù)通過(guò)相關(guān)聯(lián)而獲得的像素信號(hào)對(duì)受
檢查對(duì)象的顯影，能夠產(chǎn)生受檢查區(qū)域(ROI)的高對(duì)比度的詳細(xì)圖像。 也就是說(shuō)遮光圖像部分具有低分辨率。然而，由于必要的詳細(xì)信息源 自借助于TXCT測(cè)量的輻射的強(qiáng)度值，因此通過(guò)使各個(gè)值彼此相關(guān) 聯(lián)，該缺陷在很大程度上得到矯正。
本發(fā)明能夠特別用于檢查人。本發(fā)明適合于產(chǎn)生用于使團(tuán)塊、血 管以及灌注顯影的放射照片，例如用于使食管-胃腸通道顯影，用于 支氣管造影、膽造影、血管造影以及心血管造影，用于腦血管造影和 用于灌注測(cè)量，用于乳腺攝影以及用于淋巴造影。本發(fā)明的應(yīng)用工程 的焦點(diǎn)在于計(jì)算機(jī)斷層攝影(MS-CT; pCT)、及其融合模態(tài)(PET-CT (正電子發(fā)射斷層攝影)、SPECT (單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層攝影)、超 聲檢査以及光學(xué)成像的其它方法)。原則上，本發(fā)明也能夠用于研究
非生命材料，例如在材料測(cè)試領(lǐng)域中。
為了執(zhí)行檢査，借助于設(shè)在X射線管的射束路徑中的第一檢測(cè)器 來(lái)記錄由受檢査對(duì)象所衰減的透射輻射。借助于布置在該射束路徑之
外，優(yōu)選地與射束路徑成大約90。角的第二檢測(cè)器測(cè)量發(fā)射輻射。然 而，原則上能夠在不會(huì)被引導(dǎo)通過(guò)受檢査對(duì)象的射束檢測(cè)到的情況 下，以相對(duì)于x射線束的任何其他角位置來(lái)布置該第二檢測(cè)器，例如 與從x射線輻射源開始的射束成45°或135°。如果在12點(diǎn)鐘位置發(fā) 現(xiàn)x射線管，那么普通計(jì)算機(jī)斷層攝影在相對(duì)的6點(diǎn)鐘位置配備有一 系列檢測(cè)器。第二檢測(cè)器優(yōu)選地能夠布置在3點(diǎn)鐘位置和/或9點(diǎn)鐘 位置。借助于該第二檢測(cè)器，能夠記錄x射線熒光和x射線散射(瑞 利散射，康普頓散射)。
為了用使用了發(fā)射出的x射線輻射的第二檢測(cè)器來(lái)選擇性地檢 測(cè)圖像，能夠以可分辨方式測(cè)量發(fā)射x射線輻射的能量。在受檢查對(duì) 象中存在預(yù)先設(shè)定的發(fā)射化學(xué)元素的情況下，它尤其有利于區(qū)分由第 二檢測(cè)器記錄的源自該遮光元素的x射線輻射與來(lái)自例如散射輻射 (康普頓福射，瑞利輻射)的其他發(fā)射出的x射線輻射和源自其他化 學(xué)元素的熒光輻射。因而使得有可能通過(guò)例如在人體的某些器官中增 加遮光化學(xué)元素的濃度而使某些區(qū)域(ROI)高選擇性地可見，以致產(chǎn) 生特別高對(duì)比組織，該組織與周圍組織相比是可見的。同樣，在這種 情況下從骨骼產(chǎn)生的圖形顯示中的結(jié)構(gòu)與組織的顯影相比并不重要， 使得骨骼實(shí)質(zhì)上不會(huì)干擾圖形顯示。
為了檢測(cè)和表征發(fā)射輻射，優(yōu)選地使用能量色散檢測(cè)器。然而也 可能為此使用更簡(jiǎn)單的檢測(cè)器，并且由x射線光學(xué)模塊(濾波器組合， 單色儀)來(lái)保證發(fā)射的表征。
此外，該原則能夠以相同方式運(yùn)用于用第一檢測(cè)器測(cè)量透射的x 射線輻射的強(qiáng)度值。同樣，在這種情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)受檢査對(duì)象中遮光 化學(xué)元素富集區(qū)域(ROI)的選擇性顯影。
因此，還能夠以本發(fā)明的高對(duì)比度使例如人體中的軟組織顯影。 通過(guò)使檢測(cè)器所記錄的透射的x射線輻射和發(fā)射出的x射線輻射的能 量或能量范圍與遮光化學(xué)元素的類型相協(xié)調(diào)，與常規(guī)過(guò)程相比能夠?qū)?br>
現(xiàn)對(duì)比度的有效增加。
為了產(chǎn)生X射線輻射，能夠使用具有連續(xù)光譜的普通商品化X射
線管，例如具有Mo、 W或Rh陽(yáng)極的管。使連續(xù)輻射的發(fā)射成為可 能應(yīng)施加的電壓范圍高達(dá)例如超過(guò)100keV，這取決于包含在受檢査 對(duì)象中的遮光化學(xué)元素的類型。
原則上，能夠在不對(duì)發(fā)射輻射進(jìn)行過(guò)濾的情況下操作x射線輻射 源，以致多色輻射出現(xiàn)在受檢查對(duì)象上的整個(gè)光譜范圍中。然而，為 了減少受檢査對(duì)象的輻射暴露，也可能從多色x射線輻射源的光譜中 濾出這種x射線輻射，其能量對(duì)于檢測(cè)來(lái)說(shuō)是非必要的或并不有利。 為此，例如使用Al或Cu濾波器，其濾出范圍為^20keV的能量(軟 輻射)。因而連續(xù)光譜被定義為范圍在^OkeV，優(yōu)選2l5keV，尤其 優(yōu)選^ 17 keV，并且十分尤其優(yōu)選2 20 keV，例如高達(dá)100 keV的x 射線輻射，其中與其他相比，并不強(qiáng)調(diào)這些限度內(nèi)的光譜范圍或排除 其他范圍。發(fā)射光譜的上限由施加到x射線陽(yáng)極的電壓來(lái)確定。優(yōu)選 地濾出輻射的低能量范圍以消除人體的劑量相關(guān)輻射。
通常，用多色x射線輻射由合適的檢測(cè)器檢查受檢查對(duì)象?？蛇x 地，能量色散檢測(cè)器還能夠用于確定入射光子的能量。
關(guān)于能量色散檢測(cè)器和檢測(cè)器單元，原則上可用兩種設(shè)計(jì)
a. 根據(jù)Cd(Zn)Te檢測(cè)器的類型的能量色散檢測(cè)器，如說(shuō)明書的 前言部分所述。使用這種檢測(cè)器系列，能夠逐像素地測(cè)量發(fā)射x射線 輻射的x射線光譜。
b. 使用簡(jiǎn)單x射線檢測(cè)器。在最簡(jiǎn)單的情況下包括合適的濾波器 組合的鑒別器布置在檢測(cè)器的前面。然而為了能量選擇，也能夠使用 單色儀，例如根據(jù)所施予造影劑的x射線熒光來(lái)調(diào)節(jié)該單色儀。
c. 然而，在技術(shù)上也很可能使檢測(cè)器直接適合于造影劑。因而， 能夠使用Gd(Zn)Te檢測(cè)器或Dy(Zn)Te檢測(cè)器。
在所有情況下，盡可能定位檢測(cè)器使得測(cè)量最小量的康普頓散射。
為了確定強(qiáng)度值以及由受檢査對(duì)象發(fā)射的x射線輻射的能量，將 被檢測(cè)光子分成至少兩個(gè)不同能量范圍，其例如包含Ka和Kp發(fā)射線。
為了增加元素特異性，能夠可選地執(zhí)行康普頓糾正。然而，如下面進(jìn) 一步說(shuō)明的實(shí)例所述，這并不總是必要的。
如果忽略固有X射線對(duì)比，能夠?qū)射線造影劑施予受檢査對(duì)象， 例如人，以執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的過(guò)程。例如能夠經(jīng)腸或不經(jīng)腸，尤其通 過(guò)靜脈內(nèi)、肌肉內(nèi)或者皮下注射或輸注施予X射線造影劑。然后，得 到X射線圖像。本身在選定光譜區(qū)域中表現(xiàn)出高衰減系數(shù)的那些造影
劑是合適的。其吸收元素在選定光譜范圍中具有吸收光譜的K緣的 造影劑也是特別合適的。這種x射線造影劑包含遮光化學(xué)元素，其原 子量為35或大于35 (在該情況下，這是包含溴的造影劑)、原子量 為47或大于47 (在該情況下，這是包含碘的造影劑)、原子量為57 或大于57 (在該情況下，這是包含鑭系元素的造影劑，尤其是包含 釓的造影劑)、或原子量為83 (在該情況下，這是包含鉍的造影劑)。 因此，包含原子量為35 (溴)至83 (鉍)的遮光化學(xué)元素的x射線 造影劑是合適的。尤其合適的是具有原子量為53 (碘)至83 (鉍) 的遮光化學(xué)元素的造影劑。也合適的是具有原子量為57或大于57(鑭 系元素)至83 (鉍)的遮光化學(xué)元素的造影劑，并且尤其優(yōu)選的是 具有原子量為57-70 (鑭系元素La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、以及Yb)的遮光化學(xué)元素的造影劑。
合適的含碘x射線造影劑是諸如包含三碘芳香化合物的化合物， 例如泛影酸、碘海醇、碘帕醇、碘番酸、碘泊酸(iopodinic acid)、碘 普胺、碘普羅酸、碘吡酮、碘他拉酸、碘噴托、碘佛醇、碘克酸、碘 曲侖、碘克沙醇、碘曲西酸、碘克沙酸、碘羥酞酸以及碘美醇(INN)。 包含碘的x射線造影劑的商標(biāo)名是Urografin (Schering)、 Gastrografm (Schering)、 Biliscopin (Schering)、 Ultravist②(Schering)以 及Isovist (Schering)。
也適合作為造影劑的是金屬絡(luò)合物，例如 Gd-DTPA(Magnevist (Schering))、 Gd-DOTA(Gadoterate ， Dotarem)、 Gd-HP畫D03A(Gadoterido1 ， Prohance (Bracco)) 、
Gd-EOB-DTPA(Gadoxetat ， Primavist) 、 Gd-BOPTA(Gadobenat ， MultiHance)、 Gd-DTPA-BMA(Gadodiamide， Omniscan (Amersham，
Health))、 Dy-DTPA-BMA、 Gd-DTPA-聚賴氨酸、以及Gd-DTPA-串聯(lián) 聚合物，其中DTPA-二乙烯三胺五乙酸，DOTA^，4，7,10-四氮四乙 酸環(huán)十二烷，HP-D03A=10-(羥丙基)-1,4，7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1，4,7-三乙酸，EOB-DTPA-3，6，9-三氮-3,6，9-三(羧甲基-4-(4-乙氧節(jié)基)十一 烷二羥酸)，BOPTA- (4-羧基-5，8,11-三(羧甲基)-1-苯基-2-氧雜-5，8，11-三氮雜十三烷-13-oic, benic酸)，DTPA-BMA-二乙烯三胺五乙酸酯-雙(甲酰胺)，DTPA-聚賴氨酸-二乙烯三胺五乙酸酯-聚賴氨酸，DTPA-串聯(lián)聚合物。
能夠經(jīng)腸或不經(jīng)腸施予x射線造影劑。在不經(jīng)腸施予的情況下， 優(yōu)選地選擇靜脈(i.v.)施予。優(yōu)選劑量是高達(dá)0.75 g的I/kg體重中含碘 非離子造影劑的劑量。這對(duì)應(yīng)于大約6mmol的I/kg體重。此外，所 述劑鼂能夠優(yōu)選地增加到1.5 g的I/kg體重(對(duì)應(yīng)于大約12 mmol的 I/kg體重)并且在特殊情況下高達(dá)2 (對(duì)應(yīng)于大約161)或5 g的I/kg 體重(對(duì)應(yīng)于大約39 mmol的I/kg體重)。在鑭系元素絡(luò)合物的情況 下，優(yōu)選劑量為大約O.l mmol/kg體重。高達(dá)0.3 mmol/kg體重或高 達(dá)1 mmol/kg體重的劑量是合適的，并且此外也是優(yōu)選的。
釓的發(fā)射線為大約43.0和48.7 keV，即遠(yuǎn)高于碘的發(fā)射線，其為 大約28.6和32.3 keV。代替釓原子，金屬絡(luò)合物也能夠包含例如所 有其他鑭系元素，例如鑭、鏑或鐿。
數(shù)字檢測(cè)器已由各種制造商提供了一段時(shí)間(例如7^35/ wews/e"er， 1999年2月，第34頁(yè)；H.G.Chotas， J.T.Dobbins ， C.E.Ravin， "Principles of Digital Radiography with Large-Area, Electronically Readable Detectors: A Review of the Basics"(具有大面積、電子可讀 探測(cè)器的數(shù)字射線成像的原則基礎(chǔ)回顧)i ^/z'o/.， 210(1999)595-599)。它們常常包括無(wú)定形硅或其他半導(dǎo)體材料。在根 據(jù)本發(fā)明的x射線裝置中，以下檢測(cè)器是合適的具有磷板的檢測(cè)器 (例如來(lái)自Fuji化學(xué)產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社、Konica的)、具有無(wú)定形硅的檢 測(cè)器(例如來(lái)自GE醫(yī)療、Philips醫(yī)療、Siemens醫(yī)療的)、具有鹽的 檢測(cè)器(例如來(lái)自Philips醫(yī)療、Toshiba的)、具有硫代硫酸釓的檢 測(cè)器(例如來(lái)自Kodak的)，具有碲化鎘(CT)或碲鋅鎘(CZT)半導(dǎo)體 的檢測(cè)器、具有硅酸釔的檢測(cè)器、具有硅酸镥的檢測(cè)器、具有碘化鈉
或鍺酸鉍的檢測(cè)器。使用所謂的C(Z)T檢測(cè)器，即由鎘-(鋅)-碲-(C(Z)T)半導(dǎo)體組成的檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)尤其好的結(jié)果。
在US 5,434,417 A中詳細(xì)描述了由半導(dǎo)體形成的能量色散檢測(cè)器 的設(shè)計(jì)。在這種情況下，提供了用x射線輻射從前面輻照的分割半導(dǎo) 體帶。輻射被引導(dǎo)通過(guò)半導(dǎo)體材料直到它與半導(dǎo)體材料相互作用。穿 透深度取決于x射線光子的能量。與用較低能量的x射線光子相比， 在較大能量的x射線光子的情況下，輻射被更深地引導(dǎo)通過(guò)直到它與 檢測(cè)器材料相互作用并且通過(guò)光電效應(yīng)產(chǎn)生電流脈沖。能夠借助于施 加的電接觸在檢測(cè)器的單獨(dú)片段中釋放電流脈沖。用輸入放大器來(lái)處 理電流脈沖。
在一方面，檢測(cè)器能夠設(shè)計(jì)成平板檢測(cè)器的形式。在該實(shí)施例中， 所有像素同時(shí)被檢測(cè)并且傳遞到相關(guān)單元進(jìn)行評(píng)價(jià)。在這種情況下， 檢測(cè)器由大面積布置的單獨(dú)檢測(cè)傳感器組成，優(yōu)選地以具有行和列這 種傳感器的矩陣形式。
此外，還能夠提供一種檢測(cè)器單元，其用于確定發(fā)射x射線輻射 和可選地記錄發(fā)射圖像，并且為此被設(shè)計(jì)成具有用于能量選擇的x射 線光學(xué)模塊。
代替平板檢測(cè)器，還能夠使用適合于獲取單個(gè)像素的線檢測(cè)器或 幾個(gè)檢測(cè)器的矩陣。在最近的檢測(cè)器的情況下，經(jīng)由x射線光纖光導(dǎo) 同時(shí)發(fā)送來(lái)自受檢査對(duì)象的x射線輻射。許多的這種光纖光導(dǎo)組合成 表面檢測(cè)器。
此外，檢測(cè)器能夠被設(shè)計(jì)用于獲取單獨(dú)像素并且能夠是可移動(dòng)的 以獲取所有像素。在該實(shí)施例中，檢測(cè)器能夠在測(cè)量期間僅僅檢測(cè)單 獨(dú)像素中的能量依賴強(qiáng)度。相繼檢測(cè)例如逐行地單獨(dú)像素的強(qiáng)度，并 且將其傳遞到相關(guān)單元進(jìn)行進(jìn)一步處理。
此外，檢測(cè)器還能夠具有設(shè)計(jì)用于在每種情況下獲取像素的檢測(cè) 器傳感器的陣列，并且能夠是可移動(dòng)的以獲取所有像素。根據(jù)本發(fā)明， 成直線排列的檢測(cè)器傳感器和諸如矩陣形布置的另一布置的檢測(cè)器 傳感器被定義為檢測(cè)器傳感器的陣列。在該實(shí)施例中，檢測(cè)器逐行地 或可選地也逐塊地檢測(cè)單獨(dú)像素中的強(qiáng)度值。為了獲取所有強(qiáng)度值，
檢測(cè)器在測(cè)量期間優(yōu)選地垂直于陣列的主軸移動(dòng)。將在測(cè)量期間確定 的強(qiáng)度值轉(zhuǎn)送到相關(guān)單元。
例如為了圖形顯示遮光化學(xué)元素在受檢查對(duì)象中的分布，有利的 是在所有情況下用相同加權(quán)檢測(cè)輻射強(qiáng)度，所述輻射強(qiáng)度由各自的空 間元素發(fā)射。此外，為此，也有利的是在每種情況下使各自空間元素 裝載來(lái)自X射線輻射源的相同輻射強(qiáng)度。實(shí)際上，這些精確性結(jié)果僅 僅是大致正確的，原因是在一方面，輻照的X射線輻射通過(guò)不同程度 上的吸收被衰減，這取決于在受檢査對(duì)象中離輻射的距離是多少，而 在另一方面，由受檢查對(duì)象中的空間元素發(fā)射出的輻射通過(guò)不同程度 上的自吸收被衰減，這取決于在受檢査對(duì)象中的空間元素和檢測(cè)器之 間的距離是多少。
該問(wèn)題發(fā)生在所有發(fā)射-光譜方法中。為了解決該問(wèn)題，考慮到 輻照的X射線的吸收和減在受檢査對(duì)象中發(fā)射出的X射線輻射的自 吸收，首先糾正第二強(qiáng)度值，并且只有在該校正之后第一和第二強(qiáng)度 值彼此才逐像素地相關(guān)聯(lián)。能夠借助于利用受檢查對(duì)象的幾何形狀和 同時(shí)考慮到至少近似位置相關(guān)X射線不透明度的數(shù)字處理來(lái)執(zhí)行這 種糾正。為了確定位置依賴X射線不透明度，能夠使用從第一強(qiáng)度值 生成的圖像。為了確定位置依賴吸收和自吸收，從該測(cè)量獲得的位置 依賴X射線不透明度能夠作為第一級(jí)近似中基線，原因是輻照X射線 輻射的吸收系數(shù)類似于發(fā)射輻射的吸收系數(shù)。
由于發(fā)射輻射的自吸收，進(jìn)一步有利的是在測(cè)量期間相對(duì)于檢查
區(qū)域(ROI)例如在圓形分割路徑上移動(dòng)第二檢測(cè)器的位置和角位置以
補(bǔ)償受檢查對(duì)象中的結(jié)構(gòu)非均勻性，所述結(jié)構(gòu)非均勻性取決于觀察角 和觀察點(diǎn)具有可變吸收作用。在這種情況下，將在通過(guò)取平均值進(jìn)行 的自吸收的糾正之后獲得圖形顯示。
然后將源自輸入放大器的信號(hào)發(fā)送到至少一個(gè)相關(guān)單元中，使用
所述相關(guān)單元使從受檢査對(duì)象的像素檢測(cè)到的x射線輻射的強(qiáng)度與 相同像素發(fā)射出的x射線輻射(x射線散射和x射線熒光)的圖像相
關(guān)聯(lián)。相關(guān)單元能夠是相應(yīng)編程的數(shù)據(jù)處理單元。
為了使兩種模態(tài)(透射圖像和發(fā)射圖像)的光子的強(qiáng)度值相關(guān)聯(lián)，
使兩種模態(tài)一次一個(gè)像素地彼此相關(guān)聯(lián)，優(yōu)選地彼此相減或彼此相 除。為此，在一種情況下能夠使用比較器，而在另一種情況下能夠使 用除項(xiàng)來(lái)逐像素地執(zhí)行糾正。當(dāng)然，也能夠執(zhí)行其他數(shù)學(xué)運(yùn)算以用于 糾正來(lái)自圖像的透射和發(fā)射X射線輻射的強(qiáng)度值。
為了處理像素的測(cè)量強(qiáng)度值，優(yōu)選地提供能夠在數(shù)據(jù)處理單元中 執(zhí)行的以下設(shè)備，艮口
dl.第一存儲(chǔ)單元，能夠用其逐像素地存儲(chǔ)透射X射線輻射的第 一強(qiáng)度值，
d2.第二存儲(chǔ)單元，能夠用其逐像素地存儲(chǔ)發(fā)射X射線輻射的第
二強(qiáng)度值，(例如，具有元素I、 Gd以及Yb)，
d3.計(jì)算單元，其提供兩個(gè)生成圖像數(shù)據(jù)集的合適相關(guān)，并且因 而從透射數(shù)據(jù)集和來(lái)自x射線發(fā)射，優(yōu)選x射線熒光的數(shù)據(jù)的信息生 成或計(jì)算圖像數(shù)據(jù)集。
結(jié)果，可能使透射和發(fā)射中所有像素的強(qiáng)度值彼此相關(guān)聯(lián)，其中， 經(jīng)由特性發(fā)射線使發(fā)射圖像適應(yīng)使用的造影劑。如果使用由x射線造 影劑(例如，11^3^31@和Gadovist )或包含碘和鑭系元素(例如Gd 或Dy)的物質(zhì)組成的混合物，那么在每種情況下是特性的發(fā)射線能 夠用于發(fā)射成像，其中然后測(cè)量數(shù)據(jù)集彼此逐像素地相關(guān)聯(lián)并且用于 圖形顯示，或者其中備選地，各自強(qiáng)度值彼此逐像素地相關(guān)聯(lián)，然后 獲得的數(shù)據(jù)用于圖形顯示。為此，將獲得的數(shù)據(jù)一次一個(gè)像素地輸送 到輸出單元，所述輸出單元例如包含監(jiān)視器(CRT或LCD顯示器) 或繪圖器。
為了對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)解釋，使用如下的圖和實(shí)例。為了提供 本發(fā)明如何工作的直接圖示，在任何情況下不會(huì)試圖根據(jù)激發(fā)射束的 吸收和自吸收來(lái)糾正測(cè)量x射線光譜。在這里，具體地說(shuō)
圖1顯示了計(jì)算機(jī)斷層攝影中的測(cè)試裝置的圖像； 圖2顯示了實(shí)驗(yàn)設(shè)置或成像裝置的圖解顯示； 圖3顯示了用于產(chǎn)生第一假體測(cè)量的測(cè)試裝置的圖解顯示； 圖4顯示了填充有水(圖4a)、 Ultravist (圖4b)、 Gadovist (圖 4c)的圖3的假體的發(fā)射光譜；
圖5顯示了填充有水(圖5a)、 Ultravist (圖5b)、 Gadovist (圖 5c)的圖3的假體的發(fā)射光譜，其中在每種情況下，將厚度為5 cm 的PMMA盤布置在檢測(cè)器和假體之間；
圖6顯示了基于圖3的假體的位置/位移在選定能帶(對(duì)應(yīng)于Ka 和Kp線)中發(fā)射的強(qiáng)度(碘圖6a、釓圖6b、由碘和釓組成的混
合物圖6C);
圖7顯示了填充有Gd、碘/Gd混合物、碘、空氣以及水的假體的 CT斷層圖像(透射圖像)。
在圖1中，顯示了具有膠球1的計(jì)算機(jī)斷層攝影中的測(cè)試裝置的 照相顯影，所述膠球1緊固到支架2。膠球布置在計(jì)算機(jī)斷層攝影的 中心。在各種測(cè)試中，膠球填充有空氣、水、以及不同造影劑溶液。
在CT管(在膠球之上；未顯示)和線檢測(cè)器(在膠球之下可見的臺(tái)
子之下，不可見)之間發(fā)現(xiàn)所述球。
為了x射線熒光的檢測(cè)，以與CT管、膠球和檢測(cè)器之間的連接 線成90。角，定位測(cè)量室3。使用該實(shí)驗(yàn)設(shè)置，填充有造影劑的組織、 腫瘤或類似物模擬成在計(jì)算機(jī)斷層攝影中被檢査的受檢査對(duì)象。為 此，分層地掃描所述對(duì)象，并且在這種情況下測(cè)量散射光譜。
在該測(cè)試中使用的實(shí)驗(yàn)設(shè)置詳細(xì)地示于圖2中。這里所示的示意 圖顯示了球l，其被認(rèn)為是在機(jī)架4的等角點(diǎn)中的假體。CT管5布 置在12點(diǎn)鐘位置并且保持固定在那里。以與x射線錐形射束成90° 角定向包括檢測(cè)器6和鉛管7的測(cè)量室3，所述錐形射束從CT管產(chǎn) 生到達(dá)假體(球)(沿z方向；參見箭頭)。
為了檢測(cè)x射線輻射，使用具有3 mmX 3 mmX 2 mm碲化鎘鋅晶 體和100/400 (im開孔的CZT檢測(cè)器6(Amptek, Inc., USA)。經(jīng)由放大 器將熒光檢測(cè)器所記錄的數(shù)據(jù)從檢測(cè)器傳送到多道分析儀9，并且然 后送到存儲(chǔ)在PC 10上的Excef(Microsoft)電子表格。因而以數(shù)字形 式可獲得作為能量E的函數(shù)的信號(hào)強(qiáng)度SI=SI(E)。
在圖3中，顯示了用于產(chǎn)生第一假體測(cè)量的測(cè)試裝置的示意性顯 示。能夠在顯示的左側(cè)看到測(cè)量室3用于測(cè)量熒光的一部分，而球l 示于顯示的中心。由從上面入射的x射線扇形射束產(chǎn)生在圖3中垂直 的單獨(dú)截面，熒光從該單獨(dú)截面進(jìn)入測(cè)量室。虛線標(biāo)記了CT管在剖 面圖像之上的各自位置。水平標(biāo)度指示扇形射束的位移并且因此指示 球中在每種情況下被尋址的截面(激發(fā)層)。
在+45 mm并且因此在激勵(lì)射束的外部進(jìn)行"零測(cè)量"。 在每次記錄光譜之后，整個(gè)測(cè)量結(jié)構(gòu)往機(jī)架中進(jìn)一步移動(dòng)10 mm (沿z方向)，并且記錄新光譜。因而，基于射束中球的各自位置或 對(duì)應(yīng)于球幾何形狀分層產(chǎn)生各種光譜。
使用該測(cè)量結(jié)構(gòu)，因而可以基于假體的局部解剖結(jié)構(gòu)測(cè)量x射線 熒光，其中在^-60mm處，最接近檢測(cè)器的層被輻照，而在2=0， 最遠(yuǎn)離檢測(cè)器的層被輻照(因而，在2=-60處發(fā)射的自吸收最小， 而在2=0處最大；由于球形幾何形狀，因此在較高造影劑濃度處使輻 照的吸收效應(yīng)顯著)。
在第一測(cè)量中，用水填充球，并且對(duì)應(yīng)于圖3的射束中的球的每 個(gè)位置，在89kV， 50mA下每次80s地測(cè)量該球(參數(shù)檢測(cè)器 XR-100.CZT (開孔O.l mm)，球-檢測(cè)器距離18.0 cm;球-CT管距 離32.0 cm)。
在圖4a中，對(duì)于各個(gè)位置描繪了假體中水的散射光譜。
在第二測(cè)量中，用50 mmo1/1的碘水溶液(1;&&^31@)填充球，并 且對(duì)于每個(gè)位置，在80kV， 50mA下每次80s地測(cè)量該球(參數(shù) 檢測(cè)器XR-100.CZT (開孔0.1mm))。
圖4b中再現(xiàn)了在各個(gè)位置獲得的發(fā)射光譜。能夠清楚地看到碘 的K。和Kp線(28.6禾B 32.3 keV)。根據(jù)該圖表，x射線熒光的測(cè)量強(qiáng) 度對(duì)假體的幾何形狀的依賴性是明顯的。假體的輻照層越大，測(cè)量強(qiáng) 度越高。
在第三測(cè)量中，用50 mmo1/1的釓水溶液(0&￡10^51@)填充球，并 且對(duì)于每個(gè)位置，在80kV， 50mA下每次80s地測(cè)量該球(參數(shù) 檢測(cè)器XR-100.CZT (開孔0.1mm))。
在圖4c中再現(xiàn)了在各個(gè)位置獲得的發(fā)射光譜。能夠清楚地看到
釓的K。和Kp線(43.0和48.7 keV)。結(jié)果表明尤其在K線范圍內(nèi)， 測(cè)量發(fā)射輻射的強(qiáng)度取決于輻射場(chǎng)中球的幾何形狀。
例2:
在該測(cè)試的單獨(dú)測(cè)量中，在每種情況下將5 cm厚的PMMA盤作 為濾波器放置在檢測(cè)器和假體之間，以模擬x射線熒光輻射通過(guò)周圍 組織的自吸收。
在圖5a中，對(duì)于各個(gè)位置描繪了假體中水的散射光譜。
在第二測(cè)量中，用50 mmo1/1的碘水溶液(11^3^51@)填充球，并 且對(duì)于每個(gè)位置，在80kV， 50mA下每次80s地測(cè)量該球(參數(shù) 檢測(cè)器XR-100.CZT (開孔0.1mm))。
在圖5b中再現(xiàn)了在各個(gè)位置獲得的發(fā)射光譜。熒光輻射的強(qiáng)度 由于插入PMMA盤而減小。經(jīng)驗(yàn)證，盤越厚強(qiáng)度越低。然而，即使 在球的最大層中(在中心)，K線仍是可測(cè)量的。
在第三測(cè)量中，用50 mmo1/1的釓水溶液(0330^31@)填充球，并 且對(duì)于每個(gè)位置，在80kV， 50mA下每次80s地測(cè)量該球(參數(shù) 檢測(cè)器XR-100.CZT (開孔0.1mm))。
在圖5c中再現(xiàn)了在各個(gè)位置獲得的發(fā)射光譜。同樣在這里，熒 光輻射由于插入PMMA盤而減小。由于釓的Ka和Kp線大約為43.0 或48.7keV，因此與在如前所述的碘發(fā)射的情況下相比，在存在5cm 厚的PMMA盤的情況下可以檢測(cè)到顯著更大強(qiáng)度的熒光輻射。因此， 即使在這種情況下，在球的最大層中(在中心)仍可以測(cè)量K線。
例3:
在另一測(cè)試中，基于球相對(duì)于x射線射束的定位，確定和記錄熒 光的強(qiáng)度值。
在第一測(cè)量中，用50 mmo1/1的碘水溶液(111^3^51@)填充球，并 且對(duì)于每個(gè)位置，在80kV， 50mA下每次80s地測(cè)量該球。
在圖6a中，基于選定能帶中假體的位置/位移繪制了熒光輻射的 強(qiáng)度，該選定能帶對(duì)應(yīng)于在28.6 keV的碘的Ka線和在32.3 keV的碘
的Kp線。能夠根據(jù)該圖檢測(cè)到由球的形狀所產(chǎn)生的發(fā)射強(qiáng)度的分布圖。
在第二測(cè)量中，用50 mmo1/1的釓水溶液(0&(10^31@)填充球，并 且對(duì)于每個(gè)位置，在80kV， 50mA下每次80s地測(cè)量該球。
在圖6b中，基于選定能帶中假體的位置/位移繪制了熒光輻射的 強(qiáng)度，該選定能帶對(duì)應(yīng)于在43.0 keV的釓的Ka線和在48.7 keV的釓 的Kp線。也能夠根據(jù)該圖檢測(cè)到由球的形狀所產(chǎn)生的發(fā)射強(qiáng)度的分 布圖。
在第三測(cè)量中，用25 mmo1/1的碘(Ultravist②)和25 mmo1/1的釓水 溶液(03(10^31@)填充球，并且對(duì)于每個(gè)位置，在80kV， 50mA下每 次80s地測(cè)量該球。
在圖6c中，基于選定能帶中假體的位置/位移繪制了熒光輻射的 強(qiáng)度，該選定能帶對(duì)應(yīng)于在28.7keV的碘的Ka線、在32.3 keV的碘 的Kp線、在43.0keV的釓的K。線、以及在48.7 keV的釓的Kp線。 在圖6c中能夠看到，在作為位置函數(shù)的信號(hào)強(qiáng)度的直接繪制中不足 以再現(xiàn)球分布圖。這可能歸因于激勵(lì)方的吸收和發(fā)射方的自吸收，這 使圖像失真。較低的造影劑濃度以及對(duì)原射束的吸收和x射線熒光的 自吸收的糾正導(dǎo)致了在一個(gè)維度上球的圖形顯示。
例4:
圖7顯示了在先前的x射線熒光實(shí)例中記錄的CT斷層圖像。從 左上和右下，能夠看到填充有釓的球、填充有由釓和碘組成的混合物 的球、填充有碘的球、填充有純水的球、以及填充有空氣的球。充氣 球明顯地具有最小x射線衰減，之后是充水球。當(dāng)使用具有50 mmo1/1 的遮光元素的球時(shí)，與充水球相比，x射線衰減更加顯著；經(jīng)由CT 衰減值(Hounsfield units, HU)的確定能夠進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，但是僅僅加 入x射線熒光圖像就允許對(duì)填充特定元素的球進(jìn)行評(píng)估。
權(quán)利要求
1、一種用于對(duì)受檢查對(duì)象進(jìn)行圖形顯示的X射線裝置，其中該受檢查對(duì)象包含至少一種不透射線的化學(xué)元素，該X射線裝置借助于透射通過(guò)所述受檢查對(duì)象的x射線輻射以及由所述受檢查對(duì)象發(fā)射出的x射線輻射進(jìn)行所述圖形顯示，所述x射線裝置包括a.至少一個(gè)x射線輻射源，其實(shí)質(zhì)上發(fā)射多色的x射線輻射；b.第一檢測(cè)器或第一檢測(cè)器單元，用于確定透射通過(guò)所述受檢查對(duì)象的x射線輻射的第一強(qiáng)度值；c.第二檢測(cè)器或第二檢測(cè)器單元，用于確定從所述受檢查對(duì)象發(fā)射的x射線輻射的第二強(qiáng)度值；d.至少一個(gè)相關(guān)單元，用于使所述透射的x射線輻射的所述第一強(qiáng)度值與所述發(fā)射出的x射線輻射的所述第二強(qiáng)度值彼此逐像素地相關(guān)聯(lián)；以及e.至少一個(gè)輸出單元，其用于根據(jù)通過(guò)使所述第一強(qiáng)度值與所述第二強(qiáng)度值相關(guān)聯(lián)而獲得的像素信號(hào)來(lái)使所述受檢查對(duì)象顯影。
2、 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的x射線裝置，其特征在于，所 述相關(guān)單元具有以下設(shè)備dl.第一存儲(chǔ)單元，用于逐像素地存儲(chǔ)所述透射的x射線輻射的 所述第一強(qiáng)度值；d2.第二存儲(chǔ)單元，用于逐像素地存儲(chǔ)所述發(fā)射出的x射線輻射 的所述第二強(qiáng)度值；d3.計(jì)算單元，用于使所述透射的x射線輻射的所述第一強(qiáng)度值 與所述發(fā)射出的x射線輻射的所述第二強(qiáng)度值彼此逐像素地相關(guān)聯(lián)。
3、 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的x射線裝置，其中，基于所述 發(fā)射出的x射線輻射的能量能夠以可分辨方式來(lái)檢測(cè)所述第二強(qiáng)度 值。
4、 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的x射線裝置，其中，利用所述 第二檢測(cè)器或者利用所述第二檢測(cè)器單元，能夠根據(jù)x射線輻射的能 量，將包含在所述受檢查對(duì)象中的遮光化學(xué)元素所發(fā)射出的x射線輻 射與其他發(fā)射出的x射線輻射相區(qū)分。
5、 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的x射線裝置，其中，根據(jù)考慮 到在所述受檢查對(duì)象中對(duì)輻照的x射線輻射的吸收和/或?qū)λ霭l(fā)射 出的x射線輻射的自吸收而進(jìn)行在前糾正，能夠使所述第一強(qiáng)度值與 所述第二強(qiáng)度值彼此逐像素地相關(guān)聯(lián)。
6、 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的x射線裝置，其中，所述第一 和/或所述第二檢測(cè)器是平板檢測(cè)器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的x射線裝置，其中，所述第一 和/或所述第二檢測(cè)器被設(shè)計(jì)成獲取單獨(dú)像素并且能夠移動(dòng)以獲取所 有像素。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的x射線裝置，其中，提供被設(shè) 計(jì)成具有用于能量選擇的x射線光學(xué)模塊的檢測(cè)器單元，以檢測(cè)所述 發(fā)射出的x射線輻射。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的x射線裝置，其中，所述第一 和/或所述第二檢測(cè)器具有檢測(cè)器傳感器的陣列，所述檢測(cè)器傳感器 被設(shè)計(jì)成在每種情況下獲取像素并且能夠移動(dòng)以獲取所有像素。
10、 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的x射線裝置，其在放射學(xué)發(fā)現(xiàn) 中與諸如正電子發(fā)射斷層攝影(PET)、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層攝影 (SPECT)以及超聲檢查的其他放射學(xué)成像方法，以及光學(xué)成像方法相 組合。
11、 對(duì)于根據(jù)權(quán)利要求l-10之一所述的x射線裝置的使用，所述x射線裝置借助于透射穿過(guò)包含至少一種遮光化學(xué)元素的受檢査對(duì)象的x射線輻射以及由所述受檢查對(duì)象發(fā)射出的x射線輻射對(duì)所述受檢査對(duì)象進(jìn)行圖形顯示。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的x射線裝置的使用，其中，執(zhí)行以下過(guò)程步驟a. 用實(shí)質(zhì)上多色的X射線輻射來(lái)輻照所述受檢查對(duì)象；b. 確定透射通過(guò)所述受檢查對(duì)象的所述X射線輻射的第一強(qiáng)度值；c. 確定由所述受檢查對(duì)象發(fā)射出的所述x射線輻射的第二強(qiáng)度值；d. 逐像素地使所述透射的x射線輻射的所述第一強(qiáng)度值與所述發(fā) 射出的x射線輻射的所述第二強(qiáng)度值相關(guān)聯(lián)；以及e. 根據(jù)通過(guò)使所述第一強(qiáng)度值與所述第二強(qiáng)度值相關(guān)聯(lián)而獲得 的像素信號(hào)來(lái)對(duì)所述受檢查對(duì)象顯影。
13、 根據(jù)權(quán)利要求11和12之一所述的x射線裝置的使用，其中， 基于所述發(fā)射出的x射線輻射的能量，能夠以可分辨方式測(cè)量所述第 二強(qiáng)度值。
14、 根據(jù)權(quán)利要求11-13之一所述的x射線裝置的使用，其中， 根據(jù)x射線輻射能量，將包含在所述受檢査對(duì)象中的遮光化學(xué)元素所 發(fā)射出的x射線輻射與其他發(fā)射出的x射線輻射相區(qū)分。
15、 根據(jù)權(quán)利要求11-14之一所述的x射線裝置的使用，其中， 根據(jù)考慮到在所述受檢査對(duì)象中對(duì)輻照的x射線輻射的吸收和/或?qū)?所述發(fā)射出的x射線輻射的自吸收而進(jìn)行的在前糾正，使所述第一強(qiáng) 度值與所述第二強(qiáng)度值彼此逐像素地相關(guān)聯(lián)。
16、 根據(jù)權(quán)利要求11-15之一所述的x射線裝置的使用，其中， 提供第一和第二檢測(cè)器或第一和第二檢測(cè)器單元。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的x射線裝置的使用，其中，所述第 一和/或所述第二檢測(cè)器是平板檢測(cè)器。
18、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的x射線裝置的使用，其中，所述第 一和/或所述第二檢測(cè)器被設(shè)計(jì)成獲取單獨(dú)像素并且能夠移動(dòng)以獲取 所有像素。
19、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的x射線裝置的使用，其中，所述第 一和/或所述第二檢測(cè)器具有檢測(cè)器傳感器的陣列，所述檢測(cè)器傳感 器被設(shè)計(jì)成在每種情況下獲取像素并且能夠移動(dòng)以獲取所有像素。
20、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的x射線裝置的使用，其中，提供被 設(shè)計(jì)成具有用于能量選擇的x射線光學(xué)模塊的檢測(cè)器單元，以檢測(cè)所 述發(fā)射出的x射線輻射。
21、 根據(jù)權(quán)利要求11-20之一所述的x射線裝置的使用，其中， 所述遮光化學(xué)元素從由下列各物質(zhì)構(gòu)成的群組中選出，包括溴、碘、 鑭系元素以及鉍。
22、 根據(jù)權(quán)利要求11-21之一所述的x射線裝置的使用，其中， 經(jīng)腸地或不經(jīng)腸地施予所述遮光化學(xué)元素。
23、 根據(jù)權(quán)利要求11-22之一所述的x射線裝置的使用，其用于 對(duì)包含至少一種遮光化學(xué)元素的所述受檢査對(duì)象中的檢査區(qū)域進(jìn)行 特定元素的圖形顯示或定量顯示。
24、 根據(jù)權(quán)利要求11-23之一所述的x射線裝置的使用，其在放射學(xué)發(fā)現(xiàn)中與諸如正電子發(fā)射斷層攝影(PET)、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷 層攝影(SPECT)以及超聲檢査的其他放射學(xué)成像方法，以及光學(xué)成像方法相組合。
25、 一種對(duì)于受檢查對(duì)象執(zhí)行x射線對(duì)比過(guò)程，該過(guò)程借助于透 射通過(guò)所述受檢查對(duì)象的x射線輻射和從所述受檢査對(duì)象發(fā)射出的x 射線輻射進(jìn)行成像，所述過(guò)程包括以下過(guò)程步驟a. 用實(shí)質(zhì)上多色的x射線輻射來(lái)輻照所述受檢査對(duì)象；b. 確定透射通過(guò)所述受檢查對(duì)象的X射線輻射的第一強(qiáng)度值； C.確定由所述受檢查對(duì)象發(fā)射出的X射線輻射的第二強(qiáng)度值；d. 逐像素地使所述透射的X射線輻射的所述第一強(qiáng)度值與所述發(fā) 射出的x射線輻射的所述第二強(qiáng)度值相關(guān)聯(lián)；以及e. 根據(jù)通過(guò)使所述第一強(qiáng)度值與所述第二強(qiáng)度值相關(guān)聯(lián)獲得的 像素信號(hào)來(lái)對(duì)所述受檢査對(duì)象顯影。
26、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的x射線對(duì)比過(guò)程，其中，在執(zhí)行過(guò) 程步驟a)至e)之前，首先將至少一種不透射線化學(xué)元素施予所述受檢 查對(duì)象。
27、 根據(jù)權(quán)利要求25和26之一所述的x射線對(duì)比過(guò)程，其中， 基于所述發(fā)射x射線輻射的能量，能夠以可分辨方式測(cè)量所述第二強(qiáng) 度值。
28、 根據(jù)權(quán)利要求25-27之一所述的x射線對(duì)比過(guò)程，其中，根 據(jù)x射線輻射能量，將包含在所述受檢査對(duì)象中的遮光化學(xué)元素所發(fā)射出的x射線輻射與其他發(fā)射x射線輻射相區(qū)分。
29、 根據(jù)權(quán)利要求25-28之一所述的x射線對(duì)比過(guò)程，其中，根 據(jù)考慮到在所述受檢査對(duì)象中對(duì)輻照的x射線輻射的吸收和/或?qū)λ?述發(fā)射出的x射線輻射的自吸收而進(jìn)行的在前糾正，使所述第一強(qiáng)度值與所述第二強(qiáng)度值彼此逐像素地相關(guān)聯(lián)。
30、 根據(jù)權(quán)利要求25-29之一所述的x射線對(duì)比過(guò)程，其中，提 供第一和第二檢測(cè)器或第一和第二檢測(cè)器單元。
31、 根據(jù)權(quán)利要求30所述的x射線對(duì)比過(guò)程，其中，所述第一 和/或所述第二檢測(cè)器是平板檢測(cè)器。
32、 根據(jù)權(quán)利要求30所述的x射線對(duì)比過(guò)程，其中，所述第一 和/或所述第二檢測(cè)器被設(shè)計(jì)成獲取單獨(dú)像素并且能夠移動(dòng)以獲取所 有像素。
33、 根據(jù)權(quán)利要求30所述的x射線對(duì)比過(guò)程，其中，所述第一 和/或所述第二檢測(cè)器具有檢測(cè)器傳感器的陣列，所述檢測(cè)器傳感器 被設(shè)計(jì)成在每種情況下獲取像素并且能夠移動(dòng)以獲取所有像素。
34、 根據(jù)權(quán)利要求30所述的x射線對(duì)比過(guò)程，其中，提供被設(shè) 計(jì)成帶有用于能量選擇的x射線光學(xué)模塊的檢測(cè)器單元，以檢測(cè)所述 發(fā)射x射線輻射。
35、 根據(jù)權(quán)利要求25-34之一所述的x射線對(duì)比過(guò)程，其中，所 述遮光化學(xué)元素從由下列各物質(zhì)構(gòu)成的群組中選出，包括溴、碘、 鑭系元素以及鉍。
36、 根據(jù)權(quán)利要求25-35之一所述的x射線對(duì)比過(guò)程，其中，經(jīng) 腸地或不經(jīng)腸地施予所述遮光化學(xué)元素。
37、 根據(jù)權(quán)利要求25-36之一所述的x射線對(duì)比過(guò)程，其在放射 學(xué)發(fā)現(xiàn)中與諸如正電子發(fā)射斷層攝影(PET)、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層 攝影(SPECT)以及超聲檢查的其他放射學(xué)成像方法，以及光學(xué)成像方法相組合。
全文摘要
為了高對(duì)比度顯示人體中包含至少一種遮光化學(xué)元素的組織中的小病變或其他目標(biāo)區(qū)域，描述了一種X射線裝置，其包括實(shí)質(zhì)上發(fā)射多色的X射線輻射的至少一個(gè)X射線輻射源；一個(gè)第一檢測(cè)器或幾個(gè)第一檢測(cè)器，用于確定透射通過(guò)受檢查對(duì)象的X射線輻射的第一強(qiáng)度值；一個(gè)第二檢測(cè)器或幾個(gè)第二檢測(cè)器，用于確定從受檢查對(duì)象發(fā)射的X射線輻射的第二強(qiáng)度值；至少一個(gè)相關(guān)單元，用于使透射的X射線輻射的第一強(qiáng)度值與發(fā)射出的X射線輻射的第二強(qiáng)度值彼此逐像素地相關(guān)聯(lián)；以及至少一個(gè)輸出單元，其根據(jù)通過(guò)使第一強(qiáng)度值與第二強(qiáng)度值相關(guān)聯(lián)而獲得的像素信號(hào)來(lái)使受檢查對(duì)象顯影。優(yōu)選地同時(shí)記錄透射和發(fā)射出的圖像。所述方法也能夠與例如來(lái)自正電子發(fā)射斷層攝影(PET)或單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層攝影(SPECT)的其他放射圖像組合。
文檔編號(hào)A61B6/00GK101203179SQ200680019880
公開日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2006年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月6日
發(fā)明者R·拉瓦切克 申請(qǐng)人:拜耳先靈醫(yī)藥股份有限公司