[发明专利]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

说明书

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X射线照相组合视图数量的函数。例如，多个层析X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