成像裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種諸如CT掃描器的X射線成像裝置，并且涉及一種用于利用來(lái)自不 同視角的X射線來(lái)輻照對(duì)象的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] US 56965807公開了一種用于生成患者的圖像的CT掃描器。為了減小患者被暴露 于的劑量，X射線源的管電流根據(jù)投影角被調(diào)制。
[0003] US 2008/198965A1公開了一種包括至少兩個(gè)X射線源的X射線CT系統(tǒng)。為了確 定散射輻射分布，預(yù)掃描被執(zhí)行，其中，X射線源關(guān)于檢查對(duì)象進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并且在旋轉(zhuǎn)的多數(shù) 上沒有輻射劑量被輸出，在特定的預(yù)掃描角處短暫并且個(gè)體地產(chǎn)生劑量率，并且所接收的 散射輻射被測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 期望具有允許在進(jìn)一步降低的X射線劑量的情況下對(duì)對(duì)象的成像的手段。
[0005] 該目的由根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線成像裝置和根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法來(lái) 實(shí)現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中公開了優(yōu)選實(shí)施例。
[0006] 根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種X射線成像裝置（或"CT掃描器")，其適于根據(jù)給 定的期望角強(qiáng)度分布利用X射線從不同視角輻照對(duì)象。所述成像裝置包括以下部件：
[0007] -X射線源，其用于從所述不同視角朝向所述對(duì)象（或者向著對(duì)象能夠在其處的位 置）發(fā)射X線；
[0008] -探測(cè)器，其用于探測(cè)由所述X射線源發(fā)射的X射線，并且用于生成來(lái)自不同視角 的所述對(duì)象的投影圖像；
[0009] -重建模塊，其用于根據(jù)所述投影圖像來(lái)重建所述對(duì)象的截面圖像；
[0010] -控制器，其用于控制所述X射線源，使得X射線的發(fā)射僅出現(xiàn)在由間隙間隔的"發(fā) 射角區(qū)間"處，其中，這些發(fā)射角區(qū)間的角分布和相關(guān)聯(lián)的局部發(fā)射強(qiáng)度在角平均上再現(xiàn)所 述期望角強(qiáng)度分布。
[0011] 上述"發(fā)射角區(qū)間"中的每個(gè)按定義應(yīng)當(dāng)包括角的范圍[α?，α2]，其中， α 1 < α 2,包括當(dāng)a I = α 2時(shí)包括僅一個(gè)離散值的情況。完全360°范圍的剩余部分由 每個(gè)均在兩個(gè)發(fā)射角區(qū)間之間的"間隙"構(gòu)成。間隙的角區(qū)間通常包括不只一個(gè)離散值而 是連續(xù)的范圍，從而提供兩個(gè)相鄰的發(fā)射角區(qū)間之間的非零距離。
[0012] 發(fā)射角區(qū)間的"角分布"僅是指這些區(qū)間在角的整個(gè)360°范圍上的位置，即其由 上面提及的<Μ、α 2的整個(gè)集合給出。
[0013] "期望角強(qiáng)度分布"總體上是將每個(gè)視角（或發(fā)射能夠在其處出現(xiàn)的至少每個(gè)視 角）與要在該角處被發(fā)射的X射線強(qiáng)度的期望值相關(guān)聯(lián)的函數(shù)。其在下面也將被稱為"期 望強(qiáng)度分布"。
[0014] "局部發(fā)射強(qiáng)度"是在不同視角處出現(xiàn)的僅發(fā)射強(qiáng)度。
[0015] "角強(qiáng)度分布的再現(xiàn)"是指由控制器命令的發(fā)射強(qiáng)度的適當(dāng)?shù)慕瞧骄?，即假設(shè)如果 所述角平均與期望角強(qiáng)度分布近似相同，則再現(xiàn)已經(jīng)被成功實(shí)現(xiàn)。在該背景下，"近似"還 可以被定義為平均從期望角強(qiáng)度分布偏離最多20%、最多15%、最多10%、最多5%或最多 2% (關(guān)于期望角強(qiáng)度分布測(cè)量的百分比）。適當(dāng)?shù)慕瞧骄缈梢园▽?shí)際角強(qiáng)度分布 (即，局部發(fā)射強(qiáng)度的）與給定的核或加權(quán)函數(shù)的卷積（參見下面的范例）。
[0016] 局部發(fā)射強(qiáng)度在發(fā)射角區(qū)間內(nèi)可以是或者可以不是常數(shù)。此外，局部發(fā)射強(qiáng)度通 常不與期望角強(qiáng)度分布在全部發(fā)射角區(qū)間的整個(gè)范圍上成比例（具有相同的比例因子） (這僅在發(fā)射角區(qū)間被均勻地分布在視角的整個(gè)范圍上并且因此不貢獻(xiàn)于平均強(qiáng)度的調(diào)制 時(shí)將被需要）。
[0017] 探測(cè)器應(yīng)當(dāng)能夠探測(cè)由X射線源發(fā)射的X射線，尤其是已經(jīng)通過(guò)要被輻照的對(duì)象 的X射線。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)成像應(yīng)用，其中，如果探測(cè)器允許對(duì)發(fā)射的X射線的空間分辨的 探測(cè)，則能夠生成來(lái)自不同視角的對(duì)象的投影圖像。
[0018] "重建模塊"可以例如由專用電子硬件、具有相關(guān)聯(lián)的軟件的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理硬件或 兩者的混合來(lái)實(shí)現(xiàn)。其尤其可以實(shí)施根據(jù)投影圖像對(duì)截面圖像的迭代重建OLErdogan和 J. A. Fessler 的 "Ordered subsets algorithms for transmission tomography'，，Phys. Med. Biol.，44、第2835-2851頁(yè)（1999))。迭代重建具有關(guān)于可用投影圖像的角分布靈活的 優(yōu)點(diǎn)。
[0019] 應(yīng)當(dāng)注意，出于本應(yīng)用的目的，由X射線源發(fā)射的各種"強(qiáng)度"可以例如被定義為 每單位時(shí)間發(fā)射的總X射線能量（例如以瓦特為單位測(cè)量的）。
[0020] 本發(fā)明還涉及一種用于通過(guò)根據(jù)給定的期望角強(qiáng)度分布利用X射線從不同視角 輻照所述對(duì)象，來(lái)生成對(duì)象的圖像的方法。所述方法包括以下步驟：
[0021 ]-僅從由間隙間隔開的發(fā)射角區(qū)間朝向所述對(duì)象發(fā)射X射線，其中，這些發(fā)射角區(qū) 間的角分布和相關(guān)聯(lián)的局部發(fā)射強(qiáng)度在角平均上再現(xiàn)所述期望角強(qiáng)度分布。
[0022] -通過(guò)從所述不同視角發(fā)射的所述X射線來(lái)生成所述對(duì)象的投影圖像。
[0023] -根據(jù)所述投影圖像來(lái)重建所述對(duì)象的截面圖像。
[0024] 所述方法總體上包括形成能夠利用上面描述的成像裝置來(lái)運(yùn)行的步驟。被給予所 述裝置的解釋因此對(duì)于所述方法而言也類似地有效，反之亦然。
[0025] 所述方法和所述成像裝置具有這樣的優(yōu)點(diǎn)：它們?cè)试S同時(shí)滿足兩個(gè)要求，即期望 角強(qiáng)度分布的再現(xiàn)（至少在平均值上）以及可比較地高的局部發(fā)射強(qiáng)度的應(yīng)用。這是通過(guò) 將必要發(fā)射壓縮到發(fā)射角區(qū)間中來(lái)實(shí)現(xiàn)的。兩者要求的完成例如在成像應(yīng)用的情況下是有 利的，其中，劑量通過(guò)遵循期望角強(qiáng)度分布而被最小化，并且噪聲通過(guò)高的局部發(fā)射強(qiáng)度而 被減小。
[0026] 在下文中，本發(fā)明的各種優(yōu)選實(shí)施例將被描述，其涉及上面定義的成像裝置和方 法兩者。
[0027] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，在所有發(fā)射角區(qū)間內(nèi)的局部發(fā)射強(qiáng)度大于給定的最小強(qiáng) 度。這種狀況保證總是有可用于諸如對(duì)發(fā)射的X射線的探測(cè)的過(guò)程的最小強(qiáng)度或通量。該 實(shí)施例的典型實(shí)現(xiàn)包括：期望角強(qiáng)度分和所述最小強(qiáng)度預(yù)先被給定，例如，從成像流程的邊 界條件被導(dǎo)出，并且發(fā)射角區(qū)間的角分布然后由控制器適當(dāng)?shù)卮_定。
[0028] 在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例中，所述局部發(fā)射強(qiáng)度對(duì)于所有發(fā)射角區(qū)間（并且 在所有發(fā)射角區(qū)間內(nèi)）是相同的。期望角強(qiáng)度函數(shù)的再現(xiàn)在這種情況下僅僅經(jīng)由發(fā)射角區(qū) 間的適當(dāng)?shù)慕欠植紒?lái)實(shí)現(xiàn)。這種方法具有這樣的優(yōu)點(diǎn)：x射線源能夠簡(jiǎn)單地利用ΟΝ/OFF性 能而被調(diào)制（在發(fā)射角區(qū)間內(nèi)0N，在外部OFF)。
[0029] 總體而言，期望角強(qiáng)度分布是根據(jù)在手邊的應(yīng)用的具體要求預(yù)先給定的。在許多 重要范例中，期望角強(qiáng)度分布取決于要被輻照的對(duì)象。其例如可以具有使得針對(duì)所有視角 觀察到被發(fā)射通過(guò)所述對(duì)象（例如，患者的身體或者其衰減模型）的X射線的近似相同通 量的形式。這在成像應(yīng)用的情況下尤其重要，因?yàn)槎鄶?shù)X射線探測(cè)器在入射X射線通量的 特定的值或范圍處達(dá)到最好結(jié)果。期望角強(qiáng)度分布例如可以考慮諸如患者的身體的對(duì)象將 不同厚度和/或密度的截面呈現(xiàn)到取決于視角的X射線射束。
[0030] X射線源總體而言可以是或包括已知用于或適于X射線的可控生成的設(shè)備。其例 如可以是X射線管，其中，被加速的電子當(dāng)撞擊靶時(shí)生成X射線。此外，X射線源的發(fā)射強(qiáng) 度可由任何適當(dāng)?shù)氖侄蝸?lái)調(diào)制，例如通過(guò)控制撞擊靶的電子的方向或強(qiáng)度來(lái)調(diào)制（參見US 2010/0172475 AUUS 5696807)，和/或通過(guò)變化主要X射線射束的衰減來(lái)調(diào)制。在優(yōu)選實(shí) 施例中，X射線源可以包括網(wǎng)格切換管（grid switching tube)，所述網(wǎng)格切換管具有提供 幾乎瞬時(shí)脈沖上升的優(yōu)點(diǎn)，這是由于電子控制的管內(nèi)網(wǎng)格切換（參見WO 2013/001434A1)。 這允許具有高頻率的給定的發(fā)射的0N/0FF切換。用于X射線生成的其它合適的技術(shù)例如 在 WO 2010/070583 AUUS 2011/0080992 AUDE 102009051633 AUDE 102011054114 A1、 DE 102011005115 AUUS 2011/0038460 AUUS 6178226 BUUS 2011/0103552 A1、SUS 2011/0142193 Al 中被描述。
[0031] X射線源可以任選地能關(guān)于所述對(duì)象（或所述對(duì)象能夠位于其中的位點(diǎn)，諸如患 者臺(tái)）移動(dòng)。X射線源可以例如被安裝在機(jī)架上，所述機(jī)架能夠關(guān)于所述對(duì)象旋轉(zhuǎn)，如從CT 掃描器已知的。
【附圖說(shuō)明】
[0032] 本發(fā)明的這些和其他方面將根據(jù)下文描述的實(shí)施例變得顯而易見并且將參考下 文描述的實(shí)施例得到闡述。
[0033] 在附圖中：
[0034] 圖1示意性圖示了具有給定的期望角強(qiáng)度分布的CT圖像的生成；
[0035] 圖2示意性圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的期望角強(qiáng)度分布的再現(xiàn)；
[0036] 圖3示意性圖示了期望角強(qiáng)度分布的發(fā)射角區(qū)間和關(guān)聯(lián)的再現(xiàn)的分布。
[0037] 類似附圖標(biāo)記或者相差100的整數(shù)倍的附圖標(biāo)記在附圖中指的是相同或者相似 的部件。<