CN101472525A - 多源编码x射线成像 - Google Patents
多源编码x射线成像 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101472525A CN101472525A CN200780023074.5A CN200780023074A CN101472525A CN 101472525 A CN101472525 A CN 101472525A CN 200780023074 A CN200780023074 A CN 200780023074A CN 101472525 A CN101472525 A CN 101472525A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- radiation
- different switch
- radiographic
- radiographic sources
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims description 35
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 87
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 claims description 15
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000002059 diagnostic imaging Methods 0.000 claims description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims 4
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- MCVAAHQLXUXWLC-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[S-2].[Gd+3].[Gd+3] Chemical compound [O-2].[O-2].[S-2].[Gd+3].[Gd+3] MCVAAHQLXUXWLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013170 computed tomography imaging Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- NSRBDSZKIKAZHT-UHFFFAOYSA-N tellurium zinc Chemical compound [Zn].[Te] NSRBDSZKIKAZHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 1
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
- A61B6/5258—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise
- A61B6/5282—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise due to scatter
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
- A61B6/03—Computed tomography [CT]
- A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/40—Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis
- A61B6/4007—Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a plurality of source units
- A61B6/4014—Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a plurality of source units arranged in multiple source-detector units
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/48—Diagnostic techniques
- A61B6/483—Diagnostic techniques involving scattered radiation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/29—Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
- G01T1/2914—Measurement of spatial distribution of radiation
- G01T1/2985—In depth localisation, e.g. using positron emitters; Tomographic imaging (longitudinal and transverse section imaging; apparatus for radiation diagnosis sequentially in different planes, steroscopic radiation diagnosis)
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/50—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
- A61B6/508—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications for non-human patients
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Surgery (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
一种断层扫描装置(10)，包括以不同切换模式同时驱动以生成独特编码的辐射的至少两个x射线源(16)。所述断层扫描装置(10)还包括至少两个探测器(20)，每个探测器探测由所述至少两个x射线源(16)中与其对应的一个发射的原发辐射，以及来自至少两个x射线源(16)中的至少另一个的交叉散射辐射。所述至少两个探测器(20)中的每个生成表示所探测到的原发辐射和交叉散射辐射的集合信号。所述断层扫描装置(10)还包括去耦器(30)，所述去耦器根据不同切换模式，识别与所述集合信号中至少两个x射线源(16)中的至少一个对应的至少一个信号，并将所述识别的信号和与其对应的x射线源(16)相关联。
Description
技术领域
下述内容涉及成像系统。其具体应用于计算机断层扫描(CT)，并且，更具体地，用于处理同时探测到的来自不同x射线源的辐射。
背景技术
在使用常规的单x射线管CT系统的情况下，所述x射线管限制了系统的性能。特别地，x射线管阳极的热耗散为限制管功率的一个因素。管可以以小于100％的占空比操作以促进阳极热耗散；然而，这导致管的使用效率低下，并减少了光子通量，而在诸如使用心脏CT对瞬态过程成像中需要高的光子通量。
在使用双管CT系统的情况下，可以通过使用两个管增加光子通量。操作这些系统，使得或者两个管同时生成并发射x射线，或者在管交替激活的情况下，在任一给定时刻，只有一个管生成并发射x射线。在并行操作的情况下，对应于每个管的探测器也探测原发辐射和来自另外管的(交叉散射)辐射。从而，相对于使用单管，由任一组探测器探测到的集合散射增加。交替地选通管减轻了交叉散射，但是其减少了每个管在每个时间单位基于管的数量的光子发射。结果，采集时间增加，且必须提高管功率以达到类似的信噪比(SNR)。由于每个管仅在一部分时间起作用，因此，交替地选通管也是效率低下的。
鉴于如上所述，需要克服常规系统的上述和/或其他缺陷的改进系统和方法。
发明内容
本发明的各方面解决这些问题，以及其他问题。
根据一方面，示出了一种断层扫描装置。所述断层扫描装置包括至少两个x射线源、至少两个探测器和一个去耦器。可以以不同的切换模式同时驱动所述至少两个x射线源以生成独特编码的辐射。每个探测器探测由至少两个x射线源中与其对应的一个发射的原发辐射，以及来自至少两个x射线源的至少另一个的交叉散射辐射。一探测到辐射，至少两个探测器中的每一个就生成表示所探测到的原发辐射和交叉散射辐射的集合信号。去耦器根据不同的切换模式识别集合信号中与至少两个x射线源中的至少一个对应的至少一个信号，并将识别到的信号和与其对应的x射线源相关联。
附图说明
图1示出了具有多个生成编码x射线束的同时驱动的x射线源的示例性成像系统；
图2示出了用于对由同时驱动的x射线源发射的辐射进行独特频率编码的示例性切换模式；
图3示出了包括由不同切换模式频率编码的信号组分的示例性组合信号；
图4示出了用于将至少一个信号从集合信号去耦的第一示例性技术；
图5示出了用于将至少一个信号从集合信号去耦的另一示例性技术；
图6示出了用于对由同时驱动的x射线源发射的辐射进行独特相位编码的示例性切换模式；
图7示出了包括由不同切换模式相位编码的信号组分的示例性组合信号；
图8示出了用于对与不同的同时驱动的x射线源对应的独特编码信号进行耦合和去耦的示例性方法。
具体实施方式
参照图1，示出了成像系统10。成像系统10可以为医学成像系统、动物成像系统、工业成像系统等。成像系统10采用多个同时激发的x射线源来照射成像对象的一部分。由每个源发射的辐射为独特编码的(例如，经由频率、代码、相位、振幅和/或占空比编码)。辐射探测器探测由对应源发射的原发辐射和由其他源发射的交叉散射辐射，并生成集合信号，所述集合信号包括表示探测到的原发辐射和交叉散射辐射的信号组分。可以使用辐射的独特编码来从集合信号去耦一个或更多单个信号组分或者以另外的方式从集合信号提取一个或更多单个信号组分。在一个非限制性方面，其可以用于提高采集到的图像的时间分辨率、减小扫描架的旋转速度、简化机械结构、相对于常规的交替模式x射线管方法提供更快的成像，和/或相对于常规的同时模式方法降低交叉散射。
成像系统10包括具有支撑N个x射线源161，16N(在本文中总称为x射线源16)的旋转扫描架14的CT扫描器12，其中，N为等于或大于二的整数。X射线源16相互之间具有一角度偏差(例如，对于两个源的情况，90度+.5*扇形角)地围绕扫描架14设置。X射线源16中的每个可以包括格栅、控制栅、光闸和/或类似物，以生成独特编码的切换模式。在一种实现方式中，x射线源16实现为栅控x射线管，其中，格栅根据预期切换模式用于调制或以其他方式控制相应管的输出。例如，格栅可以根据预期编码模式，用于将x射线源16中的每个“接通”和“断开”。也可以想到使用其他适当的电控制电路或提供预期编码的其他机制。如在Generation ofcontinuous and pulsed diagnostic imaging x-ray radiation using acarbon-nanotube-based field-emission cathode(G.Z.Yue等人，Appl.Phys.Lett.，Vol.81，No.2，8 July，2002)中所描述的，带有热阴极(灯丝)的常规x射线管的适当备选的示例为：结合诸如“冷阴极”的场发射阴极的x射线源，其通常允许较高频率的脉冲发射(例如100kHz)，所述文章以引用的方式合并入本文。
控制部件18向x射线源16发送控制信号或其他命令，以对由各个源16生成的辐射进行独特编码。在一种实现方式中，使用频率编码，从而，各个源16以不同的切换模式驱动。除了频率编码之外，也可以想到诸如代码、相位、振幅和占空比编码(单独或者以多种组合)的其他编码技术。执行这样的编码，以便可以同时操作x射线源16中的两个或更多个以同时发射辐射。在一个示例中，由共用振荡器生成各切换模式，其减小了各个x射线源16之间的相对频率漂移。
扫描架14也支撑x射线敏感的探测器组201和20N(在本文中总称为x射线敏感的探测器组20)。每组x射线敏感的探测器20围绕扫描架14设置，以对着与x射线源16中与其对应的一个相对的角度弧，从而在两者间限定成像区域22。探测器20可以基于各种探测器技术。例如，在一个示例中，至少一个探测器使用间接转换(例如，结合了硫氧化钆(GOS)闪烁体)技术。在另外的示例中，至少一个探测器使用直接转换(例如，结合了碲锌镉(CZT)晶体)技术。
在另一实施例中，医学成像系统10中的若干x射线源16安置在围绕成像对象的部分的静止框架上，例如，如在Computed tomography system forimaging of human and small animal(Zhou等人，US2004/0213378 A1)中所描述的，或如在Imaging apparatus using distributed x-ray sources and methodthereof(C.Ribbing等人，EP 06101175.5(2006年2月2日提交))中所描述的，二者以引用的方式合并入本文。通常，这样的成像系统在结构上不复杂，但是，需要较多数量的x射线源16和/或x射线敏感探测器20以得到与旋转装置中相同质量的图像。
对象(或患者)支架24支撑诸如成像区域22中的人的对象。支架24为可移动的，以允许操作者在执行螺旋、轴向和/或其它扫描之前、之中和/或之后，例如通过沿z轴26移动支架24引导对象到成像区域22中的适当位置。所述系统10被称为第三代CT系统，也可以想到其他配置。例如，也可以想到具有一个或更多静止探测器环的第四代系统。在这样的实现方式中，对应特定x射线源的探测器环中的探测器可以根据所述源的角位置变化。
当同时操作两个或更多的x射线源16时，探测器20中的每组分别探测由x射线源16中与其对应的一个和其他x射线源16发射的辐射。因此，对于例如201的探测器20中的特定组，探测到的辐射包括由其x射线源161发射的辐射(原发辐射和前向散射辐射)，以及由x射线源16N发射的辐射(交叉散射)。每个探测器生成包括原发辐射和交叉散射辐射的信号组分的集合信号。
将来自各个探测器20的信号提供给去耦器30，所述去耦器从由每个探测器20生成的集合信号中提取一个或更多单个信号。在适合于频率编码信号的一种实现方式中，使用锁相放大器32根据集合信号中的参考模式/调制频率对一个或更多个信号进行“锁相”。当使用锁相放大器32时，经由SYNC连接31将对应于感兴趣信号的集合信号和切换模式提供给锁相放大器32。锁相放大器32使集合信号乘以切换模式中的一种。针对这一示例，假定集合信号乘以与指示来自源161的辐射的信号对应的切换模式。
由低通滤波器、以切换模式的频率为中心的带通滤波器等处理集合信号和切换模式的乘积。滤波器允许常量组分通过，并抑制随时间变化的组分。由于信号由切换模式编码，而所述切换模式具有相同的频率，从而，恢复与源161对应的信号。由于其他独特编码的信号与不同于这一切换模式的频率相关，这些信号被抑制。类似地，通过使集合信号乘以适当的切换模式可以获取以与源16N对应的切换模式独特编码的信号。
使用锁相放大器32，将集合信号解复用，并可以识别在集合信号中一个或更多个信号的强度贡献，并将所述强度贡献与源16中与其对应的一个相联系或者精确定位到源16中与其对应的一个。当目的为考虑同时操作x射线源16的情况下的散射辐射时，可以将至少一个锁相放大器32提供给探测器20中的每个，并使用所述锁相放大器提取由探测器的对应x射线源16生成的信号组分。在其他实施中，能够精确定位散射辐射源可以便于散射成像和/或使用例如透射和散射断层扫描的多模式设置。
在散射成像中，可以使用前向和后向的散射光子进行图像重建。后向散射主要为对每单位容积的电子数目敏感的康普顿散射(非相干散射)。前向散射主要为相干散射，其为x射线衍射的基础，并给出分子结构的纹路(fingerprint)。其横截面以材料特异性方式(并针对不定形材料)随光子能量和角度变化。散射对原子组成和分子结构的依赖使得其可以用于区别患者体内的组织。从而，在医学成像中，散射辐射也可以成为附加的信息源。
对于一些成像任务，可以通过收集和分析散射的一部分在不改变辐射剂量的情况下改进对比度和SNR，例如，参见Medical x-ray imaging withscattered photons(P.C.Johns、R.C.Leclair、M.P.Wismayer，SPIE RegionalMeeting on Optoelectronics，Photonics，and Imaging，SPIE TD01，355-357页(2002))，所述文章以引用的方式合并入本文。使用本发明，可以使用辐射的独特编码从集合信号中提取若干单个信号组分中的一个或更多个。更具体地，可以将交叉散射辐射精确定位到其初始源，和/或使用所述交叉散射辐射获取关于成像对象的附加信息，例如，对更高的对比度和/或SNR的贡献和/或提供关于原子数量或化学结构的信息。
也可以考虑诸如减法34、傅立叶变换36和小波分解38的其他去耦技术。
将去耦信号提供给重建系统40。重建系统40重建去耦信号以生成表示对象的扫描区域的容积数据。图像处理器42处理由重建系统40生成的容积图像数据。之后，可以将生成的图像显示、制成胶片、存档、发送给治疗医师(例如，以电子邮件等形式)、与来自其他成像模式的图像融合、进一步处理(例如，经由测量和/或可视化应用和/或专用可视化系统)、存储等。
计算系统44便于操作者与扫描器12交互和/或控制所述扫描器。计算系统44可以为诸如工作站、台式、立式、便携式等的计算机。由计算系统44执行的软件应用程序允许操作者配置和/或控制扫描器12的操作。例如，操作者可以与计算系统44交互以选择扫描方案，启动、暂停和终止扫描，观看图像，操作容积图像数据，测量数据的各种特征(例如，CT值、噪声等)等。计算系统44将各信息传递到控制部件18。这样的信息可以包括针对特定扫描方案配置和/或控制扫描器12的计算机可读指令。例如，这样的指令可以包括诸如x射线管电压、电流、脉冲频率、相位、振幅、占空比等的参数，去耦，解复用算法等。控制部件18使用如上面所描述的信息控制扫描器12。
如前面所讨论的，可以将不同的切换模式应用于x射线源16中的每个以对每个源16进行独特编码。现在看图2，将结合具有两个源16的系统描述示例性频率编码计划。将用于对从x射线源161，16N发射的辐射编码的示例性切换模式461，46N(在本文中总称为切换模式46)作为时间的函数示出。在这一非限制性示例中，施加于x射线源16的切换模式46具有不同的频率。在一个示例中，x射线源16中的至少一个根据以特定频率重复的独特模式切换。所述频率可以取决于操作模式、最大数据采集速度和/或扫描架旋转速度。通常频率在与探测器系统的最大读出频率相适应的几百Hz到几千Hz的范围内，以避免采样不足。
图3示出了由与x射线源16N相关的探测器生成的示例性组合或集合信号48。在这一示例中，集合信号48包括来自分别对应于切换模式46N，461的原发辐射信号50N和交叉散射辐射信号501的贡献。由于散射时的强度损失，交叉散射信号501的强度小于原发辐射信号50N的强度。集合信号48包括含有交叉散射辐射信号的部分52、含有原发辐射信号的部分54以及含有交叉散射和原发辐射信号两者的部分56。除非另有说明，否则，散射贡献有害地影响重建图像的质量。
图4示出了示例性的去耦信号。这样的去耦可以经由各种技术实现。例如，可以如先前所述，使用锁相放大器32对预期信号锁相以从集合信号48中提取该信号。在这一附图中，单个信号50为了解释和澄清的目的作为分离信号示出。应该理解，可能或不可能出现信号50中的每个从集合信号48的物理分离。例如，在一个示例中，信号50中的每个从集合信号48分离。在另一示例中，可以从集合信号48中识别和/或从所述集合信号中提取信号50中的一个或更多个信号。而在另外的示例中，可以对信号50中的一个或更多个预期信号进行识别、锁定、传递、保持、增强等，和/或可以对信号50中的一个或更多个非预期信号进行抑制、丢弃、忽略等。随后，可以将所提取的(一个或更多个)信号提供给重建系统40并如上面所描述的进行处理。
图5示出了使用减法技术34的去耦方法。当使用方波切换模式46时，生成的辐射信号50与源16都不“接通”的周期58、源16中仅有一个“接通”的周期60、62以及源16中的两个都“接通”的周期64相关。周期58-64在集合信号48中分别反映在66、68、70和72上，并且可以用于从集合信号32中提取一个或更多单个信号50。例如，从集合信号48中，66和68的部分可以用于识别信号501和50N。一旦识别，就可以从集合信号48中减去信号501以恢复信号50N，并且可以从集合信号48中减去信号50N以恢复信号501。随后，可以将所提取的信号提供给重建系统40，并如上面所描述的进行处理。
可以用相位编码替代上面所描述的频率编码。图6示出了示例性的相位编码模式741和74N(在本文中总称为相位编码模式74)。图7示出了分别由相位编码模式741和74N生成的示例性相位编码的交叉散射辐射和原发辐射信号761、76N(在本文中总称为相位编码辐射信号76)。集合信号78包括相位编码的交叉散射和原发辐射信号76的组分。应用相位复用，可以使用诸如基于傅立叶和小波的变换和/或其他方法的各种去耦技术进行信号识别和/或提取。另外，当使用相位复用时，可以使用相位差操作x射线源16，所述相位差不局限于占空比大于50％的周期的一半。
在上面的示例中，切换模式50和76包括在占空比约为50％的不同频率(切换模式50)和不同相位(切换模式76)下驱动的方波脉冲系列或序列。可以理解，在其他示例中，可以使用各种其他脉冲波形(例如，正弦、三角、sinc等)、频率、振幅、相位和/或占空比(较大或较小)。使用大于50％的占空比提供了更高的效率，这是因为每个x射线源16都在多于一半的时间生成或发射辐射。
当对集合信号48采样时，读出频率(或采样频率)为集合信号48中的最高频率max(f切换)的至少两倍(2x)(Nyquist定理)。然而，在一个示例中，由于多个叠加信号在信号去耦过程中被分解，读出频率也为切换频率之间的最小差异min(Δf)的函数。例如，100μs的积分时间对应于10kHz，其可以用于分解在3和3.5kHz切换的两个复用的x射线信号。在常规CT成像的情况下，由于相对快速的扫描架旋转和相对大量的投影，使用低达100μs的信号积分时间。在一个示例中，较小的min(Δf)或较大的max(f切换)引起较高的采样率(或较短的帧时间)。在一个示例中，这可以允许较高的扫描架旋转速度。
图8示出了用于使用成像系统10扫描对象的非限制性方法。在附图标记80，初始化扫描参数。这包括与由计算系统44执行的扫描器软件应用程序交互，以配置和/或控制扫描器12的操作来扫描成像区域22中的对象。在82，计算系统44与控制器18通信，所述控制器随后将控制命令传送到x射线源16，包括辐射编码计划、切换模式、占空比、去耦算法等。这样的计划可以基于频率、相位、振幅、占空比等。在本文中示出了适当的切换模式。如上面所讨论的，每个源16的占空比可以小于、等于或大于50％，且去耦算法可以基于锁相放大器32、减法34、傅立叶36、小波38和/或其他(例如，频率、相位等)技术。
在附图标记84，x射线源16中的每个生成并发射由其切换模式独特编码的辐射束。在86，如在本文中所讨论的，每个探测器探测由与其对应的x射线源16发射的原发辐射，以及由其他x射线源16发射的交叉散射辐射，并生成表示独特编码的辐射的集合信号。在88，测量并采样(例如，考虑Nyquist定理和切换频率之间的最小差异)针对不同探测器中的每个的集合信号48，去耦器30从集合信号48中识别和/或提取一个或更多单个信号。使用本文中讨论的技术，所提取的(一个或更多个)信号与源16中的一个相关。
在90，重建系统40重建原发信号，且图像处理器42处理重建的数据以生成对应的图像。可以将图像存储和/或提供给计算部件44，用于由操作者观察、制成胶片、进一步处理等。
本文中所描述的系统和/或方法和/或其推导出的系统和/或方法可以用于医学成像应用，诸如(但不限制于)心脏CT、动物x射线成像、安全扫描系统、非破坏性材料分析或缺陷探测、机器视觉、系统合并分布源、工业成像、光学成像系统等。
已经参照优选实施例描述了本发明。当然，他人在阅读并理解说明书后将会想到各种修改和变更。本发明旨在解释为包括落入权利要求书内容范围内的所有这类修改和变更。
Claims (29)
1、一种断层扫描装置(10)，包括：
至少两个x射线源(16)，其由不同的切换模式同时驱动以生成独特编码的辐射；
至少两个探测器(20)，其中，所述至少两个探测器(20)中的每个探测由所述至少两个x射线源(16)中对应的一个发射的原发辐射和来自所述至少两个x射线源(16)中的至少另一个的交叉散射辐射，并生成表示所述探测到的原发辐射和交叉散射辐射的集合信号；以及
去耦器(30)，其根据所述不同的切换模式，识别所述集合信号中与所述至少两个x射线源(16)中的至少一个对应的至少一个信号，并将识别到的信号和与其对应的x射线源(16)相关联。
2、如权利要求1所述的装置(10)，其中，所述识别到的信号表示所述原发辐射。
3、如权利要求2所述的装置(10)，还包括重建系统(40)，所述重建系统重建所述原发辐射信号，以生成成像区域(22)中的对象的图像。
4、如权利要求1所述的装置(10)，其中，所述不同切换模式中的每个以彼此不同的频率驱动，以对所述x射线辐射进行独特频率编码。
5、如权利要求1所述的装置(10)，其中，对所述不同切换模式进行代码调制以对所述x射线辐射进行独特编码。
6、如权利要求1所述的装置(10)，其中，所述不同切换模式彼此移相以对所述x射线辐射进行独特相位编码。
7、如权利要求1所述的装置(10)，其中，所述不同切换模式中的至少一个的占空比高于50％。
8、如权利要求1所述的装置(10)，其中，所述不同切换模式以彼此不同的占空比驱动，以对所述x射线辐射进行独特编码。
9、如权利要求1所述的装置(10)，其中，所述不同切换模式与彼此不同的频率、相位、占空比和振幅中的两个或多个相关联，以对所述x射线辐射进行独特编码。
10、如权利要求1所述的装置(10)，其中，所述去耦器(30)确定所述至少两个x射线源(16)中的每个对所述集合信号的强度贡献。
11、如权利要求1所述的装置(10)，还包括生成所述不同切换模式的共用振荡器和/或模式发生器。
12、如权利要求1所述的装置(10)，其中，所述至少两个x射线源(16)中的一个或更多个包括便于生成其切换模式的控制格栅。
13、如权利要求1所述的装置(10)，其中，所述去耦器(30)采用减法技术(34)、傅立叶变换(36)、小波分解(38)和锁相放大器(32)中的至少一种，从所述集合信号中去耦所述至少一个信号。
14、如权利要求1所述的装置(10)，其中，所述至少两个探测器(20)包括间接转换探测器和直接转换探测器中的一个。
15、如权利要求1所述的装置(10)，其中，所述不同切换模式中的至少一个包括基本为方波、正弦、三角和sinc脉冲中的一个的序列。
16、如权利要求1所述的装置(10)，其中，根据最大管切换频率和切换频率间的最小差异对所述集合信号进行采样。
17、如权利要求1所述的装置(10)，其中，在心脏CT扫描过程中探测所述原发辐射和交叉散射辐射。
18、如权利要求1所述的装置(10)，其中，所述至少两个x射线源(16)围绕成像区域(22)旋转。
19、如权利要求1所述的装置(10)，其中，所述至少两个x射线源(16)在成像区域(22)附近静止放置。
20、如权利要求1所述的装置(10)，其中，所述装置(10)为医学成像、动物成像、非破坏性成像和工业成像断层扫描装置中的一种。
21、如权利要求1所述的装置(10)，还包括CT扫描器(12)，其中，所述CT扫描器(12)包括所述至少两个x射线源(16)。
22、一种计算机断层扫描(CT)重建方法，包括：
用不同的切换模式对向成像区域(22)发射辐射的至少两个同时驱动的x射线源(16)的单个输出进行编码；
用至少一个探测辐射的探测器(20)同时探测由所述至少两个x射线源(16)发射的辐射，所述探测器探测的辐射包括来自所述至少两个x射线源(16)中对应的一个的独特编码的原发辐射和来自所述至少两个x射线源(16)中的另一个的独特编码的交叉散射辐射；
生成包括表示所述探测到的原发辐射和交叉散射辐射的组分的复合信号；
定位所述复合信号中的原发辐射信号，并基于所述切换模式将所述原发辐射信号与所述至少两个x射线管(16)中对应的一个相关联；以及
重建所述原发辐射信号以生成所述成像区域(22)中的对象的图像。
23、如权利要求22所述的方法，还包括：
定位所述复合信号中的交叉散射辐射信号；
基于所述切换模式将所述交叉散射辐射信号与所述至少两个x射线管(16)中对应的一个相关联；以及
重建所述交叉散射辐射信号。
24、如权利要求22所述的方法，还包括以不同切换频率生成所述不同切换模式中的每个，以对所述x射线辐射进行频率编码。
25、如权利要求22所述的方法，还包括以不同相位生成所述不同切换模式中的每个，以对所述x射线辐射进行相位编码。
26、如权利要求22所述的方法，还包括用不同的代码模式对所述x射线辐射进行编码。
27、如权利要求22所述的方法，还包括生成占空比大于50％的所述不同切换模式中的至少一个。
28、如权利要求22所述的方法，还包括使用减法技术(34)、傅立叶变换(36)、锁相放大器(32)和小波分解(38)中的至少一个，从所述集合信号中去耦所述原发辐射信号。
29、一种装置(10)，包括：
用于同时生成多个独特编码的x射线束的器件；
用于组合表示所述x射线束的信号的器件；以及
用于识别所述组合信号中的所述各个信号中的至少一个，并将所述信号与所述x射线源(16)中对应的一个相关联的器件。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US80551506P | 2006-06-22 | 2006-06-22 | |
| US60/805,515 | 2006-06-22 | ||
| PCT/US2007/071101 WO2007149751A2 (en) | 2006-06-22 | 2007-06-13 | Multi-source encoded x-ray imaging |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101472525A true CN101472525A (zh) | 2009-07-01 |
| CN101472525B CN101472525B (zh) | 2013-02-13 |
Family
ID=38710381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200780023074.5A Expired - Fee Related CN101472525B (zh) | 2006-06-22 | 2007-06-13 | 多源编码x射线成像 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8320519B2 (zh) |
| EP (1) | EP2034898A2 (zh) |
| JP (1) | JP5887047B2 (zh) |
| CN (1) | CN101472525B (zh) |
| RU (1) | RU2459581C2 (zh) |
| WO (1) | WO2007149751A2 (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101849837A (zh) * | 2010-06-24 | 2010-10-06 | 于红林 | 高速ct装置 |
| CN103284734A (zh) * | 2012-03-05 | 2013-09-11 | 上海联影医疗科技有限公司 | 一种校正辐射成像中散射影响的方法及装置 |
| CN103800021A (zh) * | 2014-01-17 | 2014-05-21 | 北京东方惠尔图像技术有限公司 | X光异相脉冲双平面同步实时成像装置和成像方法 |
| CN105212958A (zh) * | 2015-10-21 | 2016-01-06 | 沈阳东软医疗系统有限公司 | Ct图像的获得方法、装置及设备 |
| CN105793732A (zh) * | 2013-12-04 | 2016-07-20 | 皇家飞利浦有限公司 | 成像探测器自我诊断电路 |
| CN106580358A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-04-26 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种断层成像系统及其断层扫描控制电路 |
| CN108013888A (zh) * | 2016-11-04 | 2018-05-11 | 西门子保健有限责任公司 | 用于医学成像设备的散射辐射补偿 |
| CN109953768A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-07-02 | 清华大学 | 多源多探测器结合的ct系统及方法 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2244635A1 (en) * | 2008-02-14 | 2010-11-03 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Multiple-source imaging system with flat-panel detector |
| US7742563B2 (en) | 2008-09-10 | 2010-06-22 | Morpho Detection, Inc. | X-ray source and detector configuration for a non-translational x-ray diffraction system |
| CN103901493B (zh) | 2012-12-27 | 2016-12-28 | 同方威视技术股份有限公司 | 一种无机架ct装置 |
| CN106470610B (zh) | 2014-06-25 | 2020-12-15 | 皇家飞利浦有限公司 | 具有稀疏角度采样的ct成像装置 |
| US9490099B2 (en) | 2014-08-20 | 2016-11-08 | Wisconsin Alumni Research Foundation | System and method for multi-source X-ray-based imaging |
| CN108351429B (zh) * | 2015-10-28 | 2022-04-15 | 皇家飞利浦有限公司 | Ct系统和ct方法 |
| US10987071B2 (en) * | 2017-06-29 | 2021-04-27 | University Of Delaware | Pixelated K-edge coded aperture system for compressive spectral X-ray imaging |
| DE102017221924B3 (de) * | 2017-12-05 | 2019-05-02 | Siemens Healthcare Gmbh | Verfahren zur Fusionierung eines Analysedatensatzes mit einem Bilddatensatz, Positionierungseinrichtung und Computerprogramm |
| US11069097B1 (en) * | 2020-04-20 | 2021-07-20 | Canon Medical Systems Corporation | Method and apparatus for using a parameterized cell based circular sorting algorithm |
| EP3933881A1 (en) | 2020-06-30 | 2022-01-05 | VEC Imaging GmbH & Co. KG | X-ray source with multiple grids |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5803909A (en) | 1994-10-06 | 1998-09-08 | Hitachi, Ltd. | Optical system for measuring metabolism in a body and imaging method |
| DE4441843A1 (de) * | 1994-11-24 | 1996-05-30 | Philips Patentverwaltung | Anordnung zum Messen des Impulsübertragungsspektrums von elastisch gestreuten Röntgenquanten |
| DE69934482T2 (de) | 1998-02-11 | 2007-09-27 | Non-Invasive Technology, Inc. | Nachweis, abbildung und kennzeichnung von brustumoren |
| EP1054619B1 (en) | 1998-02-11 | 2007-11-21 | Non-Invasive Technology, Inc. | Imaging and characterization of brain tissue |
| US20040213378A1 (en) | 2003-04-24 | 2004-10-28 | The University Of North Carolina At Chapel Hill | Computed tomography system for imaging of human and small animal |
| US20030128801A1 (en) * | 2002-01-07 | 2003-07-10 | Multi-Dimensional Imaging, Inc. | Multi-modality apparatus for dynamic anatomical, physiological and molecular imaging |
| DE10232429B3 (de) * | 2002-07-17 | 2004-01-22 | Siemens Ag | Verfahren für eine Röntgenanordnung zur Kompensation von Streustrahlung und Röntgeneinrichtung |
| JP4314008B2 (ja) * | 2002-10-01 | 2009-08-12 | 株式会社東芝 | Ｘ線ｃｔスキャナ |
| DE10302567A1 (de) | 2003-01-22 | 2004-08-12 | Siemens Ag | Bildgebendes Tomographiegerät mit wenigstens zwei Strahler-Detektor-Systemen und Verfahren zum Betrieb eines solchen Tomographiegeräts |
| JP4334244B2 (ja) * | 2003-02-13 | 2009-09-30 | 株式会社東芝 | バイプレーンｘ線撮影装置 |
| US7366279B2 (en) | 2004-07-29 | 2008-04-29 | General Electric Company | Scatter control system and method for computed tomography |
| WO2007088497A1 (en) | 2006-02-02 | 2007-08-09 | Philips Intellectual Property & Standards Gmbh | Imaging apparatus using distributed x-ray sources and method thereof |
| DE102006019920B4 (de) * | 2006-04-28 | 2008-04-10 | Siemens Ag | Verfahren zur Streustrahlungskorrektur eines CT-Systems mit mindestens zwei winkelversetzt angeordneten Fokus-Detektor-Systemen und Röntgen-CT-System |
| EP2029022B1 (en) * | 2006-05-26 | 2012-12-05 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Multi-tube imaging system reconstruction |
| US7680241B2 (en) * | 2006-06-22 | 2010-03-16 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Multi-tube imaging system scatter correction |
| WO2007149750A2 (en) * | 2006-06-22 | 2007-12-27 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | Dual x-ray tube gating |
-
2007
- 2007-06-13 EP EP07798500A patent/EP2034898A2/en not_active Withdrawn
- 2007-06-13 CN CN200780023074.5A patent/CN101472525B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2007-06-13 WO PCT/US2007/071101 patent/WO2007149751A2/en active Application Filing
- 2007-06-13 RU RU2009101913/14A patent/RU2459581C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2007-06-13 JP JP2009516637A patent/JP5887047B2/ja active Active
- 2007-06-13 US US12/305,492 patent/US8320519B2/en active Active
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101849837A (zh) * | 2010-06-24 | 2010-10-06 | 于红林 | 高速ct装置 |
| CN103284734A (zh) * | 2012-03-05 | 2013-09-11 | 上海联影医疗科技有限公司 | 一种校正辐射成像中散射影响的方法及装置 |
| CN103284734B (zh) * | 2012-03-05 | 2015-07-22 | 上海联影医疗科技有限公司 | 一种校正辐射成像中散射影响的方法及装置 |
| CN105793732A (zh) * | 2013-12-04 | 2016-07-20 | 皇家飞利浦有限公司 | 成像探测器自我诊断电路 |
| CN105793732B (zh) * | 2013-12-04 | 2020-02-07 | 皇家飞利浦有限公司 | 成像探测器自我诊断电路 |
| CN103800021A (zh) * | 2014-01-17 | 2014-05-21 | 北京东方惠尔图像技术有限公司 | X光异相脉冲双平面同步实时成像装置和成像方法 |
| CN105212958A (zh) * | 2015-10-21 | 2016-01-06 | 沈阳东软医疗系统有限公司 | Ct图像的获得方法、装置及设备 |
| CN108013888A (zh) * | 2016-11-04 | 2018-05-11 | 西门子保健有限责任公司 | 用于医学成像设备的散射辐射补偿 |
| US11134904B2 (en) | 2016-11-04 | 2021-10-05 | Siemens Healthcare Gmbh | Scattered radiation compensation for a medical imaging appliance |
| CN106580358A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-04-26 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种断层成像系统及其断层扫描控制电路 |
| CN106580358B (zh) * | 2016-11-30 | 2023-02-24 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种断层成像系统及其断层扫描控制电路 |
| CN109953768A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-07-02 | 清华大学 | 多源多探测器结合的ct系统及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009101913A (ru) | 2010-07-27 |
| JP2009540943A (ja) | 2009-11-26 |
| EP2034898A2 (en) | 2009-03-18 |
| WO2007149751A2 (en) | 2007-12-27 |
| CN101472525B (zh) | 2013-02-13 |
| RU2459581C2 (ru) | 2012-08-27 |
| US20110311019A1 (en) | 2011-12-22 |
| WO2007149751A3 (en) | 2008-02-21 |
| JP5887047B2 (ja) | 2016-03-16 |
| US8320519B2 (en) | 2012-11-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101472525B (zh) | 多源编码x射线成像 | |
| JP5681356B2 (ja) | 二重エネルギｃｔシステム | |
| CN102088907B (zh) | K边缘成像 | |
| CN102076263B (zh) | 频谱ct | |
| JP5722950B2 (ja) | スペクトル分解ｘ線撮像装置 | |
| CN103220978B (zh) | 具有单一探测器的pet‑ct系统 | |
| CN101495886B (zh) | 立体管计算机断层摄影 | |
| CN102395901B (zh) | 光谱成像 | |
| US8548118B2 (en) | Apparatus and method for spectral projection imaging with fast KV switching | |
| CN104136938B (zh) | 谱成像 | |
| JP5248083B2 (ja) | 別個の入射エネルギ・スペクトルによる検出 | |
| RU2009101943A (ru) | Управление пропусканием излучения двух ренгтеновских трубок | |
| Li et al. | Micro-computed tomography for small animal imaging: Technological details | |
| CN103430216A (zh) | 基于似然性的谱数据投影域降噪 | |
| CN103110425A (zh) | 一种联合成像的锥束x射线发光断层成像系统及其方法 | |
| JP2015504521A (ja) | 放射線を検出する検出装置 | |
| CN109632844B (zh) | 基于直线扫描轨迹的双能ct成像系统及方法 | |
| CN102871682A (zh) | 使用多能量x射线源采集计算机断层数据的系统和方法 | |
| CN108601571A (zh) | Ct成像系统和用于ct成像系统的方法 | |
| CN105030267A (zh) | X射线断层扫描仪 | |
| US10492744B2 (en) | System and method for motion-free computed tomography | |
| JP2015532140A (ja) | スペクトル画像診断のための方法及びシステム | |
| CN104921745A (zh) | 多探测器断层扫描仪 | |
| JP4595608B2 (ja) | 核医学診断装置およびそれに用いられる診断システム | |
| CN105030269A (zh) | 头部ct机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130213 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |