[發(fā)明專利]增強型光譜X射線成像

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980092561.X
• 申請日: 2019-12-06
• 公開（公告）號: CN113507889A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設計）人: 漢斯·波拿佛克;弗雷德里克·格洛伯格;馬特斯·丹尼爾松
• 申請（專利權）人: 棱鏡傳感器公司
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03;G01N23/04
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 李健

提供了一種用于x射線成像的裝置(100)，該裝置包括x射線源(10)和具有多個檢測器元件的x射線檢測器(20)，其中，該x射線源(10)和該x射線檢測器(20)被布置在能夠圍繞要成像的受試者或物體旋轉的支撐物上，以實現(xiàn)在不同視角下的一組投影。該裝置(100)被配置為在切換kVp模式下操作x射線源(10)，用于在旋轉期間交替地施加包括較低電壓和較高電壓的至少兩個不同的電壓，以在該組投影上實現(xiàn)較低能量和較高能量的曝光，從而提供較低能量的投影和較高能量的投影。該x射線檢測器(20)是光子計數(shù)多倉檢測器，被配置為將光子計數(shù)分配給多個能量倉，并且該裝置被配置為從這些能量倉的至少一個子集中選擇計數(shù)，以便為較低能量的投影和較高能量的投影二者提供對應的光子計數(shù)信息。該裝置(100)被配置為基于該對應的光子計數(shù)信息，針對多個較低能量的投影和較高能量的投影中的每個投影和/或針對至少一個較低能量的投影與至少一個較高能量的投影的多個組合中的每個組合來執(zhí)行材料基礎分解。

技術領域

所提出的技術總體上涉及x射線成像，并且更具體地涉及一種用于x射線成像的裝置和一種對應的x射線成像系統(tǒng)。

背景技術

射線照相成像，比如x射線成像，已經在醫(yī)學應用和無損測試中使用了多年。

通常，x射線成像系統(tǒng)包括x射線源和由多個檢測器元件組成的x射線檢測器。x射線源發(fā)射x射線，這些x射線穿過要成像的受試者或物體并且然后由檢測器記錄。圖1是展示了入射x射線光譜與在x射線檢測器中實際蓄積的能量的示例的示意圖。由于一些材料比其他材料吸收更大部分的x射線，因此可以形成受試者或物體的內部的圖像。

x射線計算機斷層攝影(CT)系統(tǒng)包括x射線源和x射線檢測器，該x射線源和該x射線檢測器的布置方式使得可以在不同視角(通常覆蓋至少180度)獲取受試者或物體的投影圖像。這通常是通過將源和檢測器安裝在能夠圍繞受試者或物體旋轉的支撐物或臺架上來實現(xiàn)的。包含記錄在不同檢測器元件中的針對不同視角的投影的圖像稱為正弦圖。通常，即使檢測器是二維的，使得正弦圖成為三維圖像，記錄在不同檢測器元件中的針對不同視角的投影集合也稱為正弦圖。

x射線成像的令人關注的發(fā)展是能量分辨x射線成像，也稱為光譜x射線成像，其中x射線透射被測量為幾個不同的能級。

舉例來說，這可以通過讓x射線源在兩個不同的發(fā)射光譜之間快速切換來實現(xiàn)，或者通過使用發(fā)射不同x射線光譜的兩個或更多個x射線源以所謂的雙能量x射線成像方式來實現(xiàn)。典型的實施方式包括：

i)雙重曝光(也稱為自旋-自旋或旋轉-旋轉技術，其中，在一個完整旋轉期間使用低加速電壓，然后在更高的加速電壓下進行第二個完整旋轉)，

ii)雙源(為兩個旋轉的x射線管饋送不同的高電壓，通常約為80kV和140kV)，

iii)快速kV切換(用交替的高電壓對x射線管加以脈沖，通常約為80kV和140kV)，以及

iv)雙層技術(夾層檢測器，其中，檢測器的下部部分比靠近源的部分有效地看到更高的x射線能量)。

在光譜x射線成像的不同方法中，使用能量區(qū)分檢測器來測量兩個或更多個能級的入射輻射。這樣的檢測器的示例是光子計數(shù)多倉檢測器，其中，每個記錄的光子生成電流脈沖，該電流脈沖與一組閾值進行比較，由此計算入射到多個能量倉中的每一個能量倉中的光子的數(shù)量。

舉例來說，參考文獻[1,2]中概述了光子計數(shù)檢測器。

在參考文獻[3]中，根據(jù)輻射源使用的kV波形來調整至少一個能量閾值，使得各個光譜倉中檢測到的光子計數(shù)基本上均衡。

想要執(zhí)行光譜x射線成像的方法和原因在文獻中有詳細描述。x射線計算機斷層攝影成像的臨床原因包括偽影去除和對比度增強。這些方法基于執(zhí)行材料基礎分解的能力，簡而言之，可以通過使用人體組織的線性衰減系數(shù)被很好地描述為兩個能量基函數(shù)的線性組合這一事實來確定人體組織的線性衰減系數(shù)的完全能量依賴性。