[发明专利]扫描狭槽锥形束计算机断层摄影以及扫描聚焦光斑锥形束计算机断层摄影

说明书

申请人根据35 U.S.C. § 119(e)要求于2006年4月14日提交的美国临时专利申请序列号60/792,207的优先权的权益，该申请的全部内容被合并在此以作参考。

技术领域

本发明总体上涉及一种成像系统，所述成像系统采用了一个或多个狭槽（slot），以便利用被用来对对象进行成像的x射线来扫描该对象。

背景技术

一种已知的x射线成像系统是X射线锥形束计算机断层摄影系统。锥形束计算机断层摄影系统的机械操作类似于传统的计算机断层摄影系统的机械操作，其不同之处在于，在锥形束计算机断层摄影系统中，通过源和检测器的至多单次旋转来采集整个体积图像。这是通过使用二维（2D）检测器而成为可能的，从而与用在传统的计算机断层摄影中的一维（1D）检测器不同。

在美国专利No. 6,842,502中描述了一种已知的锥形束计算机断层摄影成像系统的例子，该专利的全部内容被合并在此以作参考。该专利描述了锥形束计算机断层摄影成像系统的实施例，其包括千伏电压x射线管和具有非晶硅检测器阵列的平板成像器。当患者躺在治疗台上，所述x射线管和平板成像器一致地围绕所述患者旋转，以便如上所述地获取多个图像。

在比如上面描述的锥形束计算机断层摄影系统中，散射可能是图像质量降低的一个重要原因。当前的用于散射校正或抑制的技术包括计算所述散射并且随后从信号中减去所述散射。但是利用Monte Carlo方法的所述散射计算所需要的时间长度可能长达数小时或数天。此外，在已经从信号中减去了所述散射分布（scatter profile）之后，来自所述散射的噪声仍然存在，从而使得信噪比降低。

在另一种技术中，测量所述散射并且随后从信号中减去所述散射。但是这种技术会令患者经受附加的辐射曝光和延长的扫描时间，并且需要附加的扫描来测量所述散射分布。此外，来自所述散射的噪声仍然存在，这将会牺牲信噪比。

在又一种技术中，在检测器前方患者后方定位一栅格，以便阻断一些散射。但是所述栅格也会部分地阻断原发（primary）x射线束，从而导致患者经受附加的辐射曝光。其他技术通过增大从检测器到患者的距离来使用气隙，所述气隙减少了由所述检测器所收集的散射。但是由于机械限制，只能把从检测器到患者的距离增大有限的量。

已经知道，其他成像系统的图像也会遭受散射的影响。一种这样的成像系统是数字层析x射线照相组合（tomosynthesis）系统。数字层析x射线照相组合系统按照与锥形束计算机断层摄影相同的方式进行操作，但是其重建图像的方式不同。与锥形束断层摄影相比，较小的投影角度范围对于数字层析x射线照相组合来说是必要的。

另一种遭受散射影响的已知的x射线成像系统是兆伏电压电子射野成像系统（electronic portal imaging system）。兆伏电压电子射野成像系统的操作类似于数字放射线照相，其不同之处在于，x射线光子具有高得多的能量。x射线源是由线性加速器生成的治疗辐射束。所述检测器可以是由金属板、闪烁屏和电荷耦合器件（CCD）光电二极管阵列构成的平板检测器。所述金属板部分地把光子转换成电子。所述电子以及穿过所述金属板的一些光子在闪烁屏上产生可见光。所述可见光被所述CCD光电二极管阵列检测到并且在计算机显示器上形成图像。

兆伏电压射野图像被用于辐射治疗之前进行患者定位。但是由于低检测效率和散射，兆伏电压图像的质量不是最优的。由于所述高x射线光子能量，大多数高能光子穿透所述金属板和所述闪烁屏而不被检测到。低检测效率导致较差的信噪比，因此需要过多的辐射剂量来提供对象的适当图像。此外，当光子穿过所成像的对象，所述光子被散射并且可以被检测到。散射光子进一步按照与锥形束计算机断层摄影和数字层析x射线照相相同的方式降低了图像对比度并且增加了噪声。

在锥形束计算机断层摄影系统中，通常使用平板检测器来检测x射线光子。平板检测器可以包括闪烁屏和电荷耦合器件光电二极管阵列。所述闪烁屏把x射线光子转换成可见光光子。所述可见光光子随后被光电二极管阵列检测到。这种平板检测器在信噪比、检测效率方面的性能不如用在诊断螺旋计算机断层摄影扫描器中的分立的x射线检测器。高噪声水平和低检测效率导致较差的低对比度区分和噪声更多的图像。此外还可能由平板成像器的非最优性能导致图像质量的进一步降低。在锥角较大（>5度）时存在近似重建伪像。