CN101536912A - X射线成像设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及X射线成像设备及其控制方法。该X射线成像设备包括：多X射线生成部件，其中沿第一方向以预定间距呈二维状布置有多个X射线焦点；切缝部件，其具有多个切缝构件，每个切缝构件与各X射线焦点分别相对布置并具有沿第一方向排列的多个切缝。每个切缝将来自与该切缝相对的X射线焦点的X射线形成为长度方向是不同于第一方向的第二方向的切片状的X射线束。二维检测部件在检测面处检测通过切缝部件而形成的X射线束的X射线强度。X射线成像设备在多X射线生成部件和切缝部件被移动预定间距的量的过程中的多个位置处时，基于所检测到的X射线强度来执行X射线成像，获得X射线图像数据，以重建X射线图像。

Description

X射线成像设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及使用多X射线源的X射线成像设备和控制方法，尤其涉及提供X射线断层图像(tomographic image)的X射线成像设备和控制方法。

背景技术

已知使用碳纳米管作为冷阴极(cold cathode)的多X射线源。公知的X射线发射设备通过这样的方式来形成二维X射线源，即，使用将碳纳米管用作为发射电子的阴极的多X射线管，并呈二维状排列布置用于收集来自X射线管的X射线的X射线辐射窗。从X射线发射设备的二维X射线源发射出的X射线通过被检体并照射在X射线图像检测器上。该X射线图像检测器基于所照射的X射线的强度生成X射线图像的图像信号。在X射线发射设备的二维X射线源与被检体之间布置毛细管(capillary)按筛状(sieve-like)二维排列的准直器(collimater)，使得毛细管的轴方向为与二维X射线源和被检体之间的方向相同的方向(参见日本特开2004-089445(下文中称为“专利文献1”))。

同时，已知基于使用多X射线源所生成的透射X射线图像来计算被检体的断层图像的技术。在公知技术中，使用了利用电子束照射靶面(target surface)以促使发射X射线，并且通过使X射线通过准直器孔来使这些X射线形成为束的辐射源(radiationsource)。在表面上设置了多个准直器孔。在扫描电子束并顺次切换准直器孔时，由辐射检测器顺次检测通过被检体的X射线。透射成像部件基于来自保持各像素点的被检体图像信息的辐射检测器的检测信号，获得透射图像信息。由于X射线从准直器孔直接进入辐射检测器，并且几乎没有散射射线(scattering ray)进入，因此在透射图像信息中不包括散射射线信息；因而，可以获得不包括散射射线信息的三维图像信息(参见日本特开2000-060835(下文中称为“专利文献2”))。

如沿从焦点至检测器延伸的方向观看到的，在专利文献2中公开的X射线成像系统成四角锥状。因此，在接近检测器的区域中，在宽范围内拍摄到检测对象，并且在远离检测器的区域中，在窄范围内拍摄到检测对象。当在X射线源附近观察到该现象时，在多个X射线源之间的间距间隔中不能够获取到检测对象的投影数据(projection data)。换言之，在X射线源之间的间距区域中出现数据缺失区域。成像系统的放大率越大，该问题越明显。

另一问题是散射射线消除与X射线使用效率之间的互逆关系。在传统的X成像中，由X射线束形成的四角锥状的锥角被放大，从而提高了X射线使用效率，并且一次拍摄到大的被检体区域。然而，当利用X射线一次照射大的区域时，图像的分辨率由于散射射线而降低。尽管散射射线抑制网格(scattering raysuppression grid)可用于抑制这种散射射线，但由于散射射线抑制网格还使有效的直接射线衰减，因此这是不利的。专利文献2因此缩小了锥角以减少散射射线，但缩小锥角还导致X射线使用效率的下降。

发明内容

本发明的特征是，在使用多X射线源的X射线成像中，减少或消除出现在X射线源之间的间距区域中的数据缺失区域，并降低散射射线的影响。

根据本发明的方面，提供了一种X射线成像设备，包括：多X射线生成部件，其中沿第一方向以预定间距呈二维状布置有多个X射线焦点；切缝部件，其具有多个切缝构件，每个所述切缝构件与各X射线焦点分别相对布置并具有沿所述第一方向排列的多个切缝，每个所述切缝将来自与该切缝相对的X射线焦点的X射线形成为长度方向是不同于所述第一方向的第二方向的切片状的X射线束；二维检测部件，其在检测面处检测通过所述切缝部件而形成的X射线束的X射线强度；移动部件，其在保持所述多X射线生成部件和所述切缝部件之间的相对位置关系的情况下，沿所述第一方向移动所述多X射线生成部件和所述切缝部件；执行部件，其在所述多X射线生成部件和所述切缝部件位于在通过所述移动部件被移动所述预定间距的量的过程中的多个位置处时，基于通过所述二维检测部件所检测到的X射线强度来执行X射线成像，以获得X射线图像数据；以及重建部件，其基于通过所述执行部件执行所述X射线成像所获得的X射线图像数据，来重建X射线图像。

根据本发明的另一方面，提供了一种X射线成像设备，包括：多X射线生成部件，其中沿第一方向以预定间距呈二维状布置有多个X射线焦点；切缝部件，其具有多个切缝构件，每个所述切缝构件与各X射线焦点分别相对布置并具有沿所述第一方向排列的多个切缝，每个所述切缝将来自与该切缝相对的X射线焦点的X射线形成为长度方向是不同于所述第一方向的第二方向的切片状的X射线束；二维检测部件，其在检测面处检测通过所述切缝部件而形成的X射线束的X射线强度；移动部件，其在改变所述多X射线生成部件和所述切缝部件之间的相对位置关系的情况下，沿所述第一方向移动所述多X射线生成部件和所述切缝部件；执行部件，其在所述多X射线生成部件和所述切缝部件位于在通过所述移动部件被移动所述预定间距的量的过程中的多个位置处时，基于通过所述二维检测部件所检测到的X射线强度来执行X射线成像，以获得X射线图像数据；以及重建部件，其基于通过所述执行部件执行所述X射线成像所获得的X射线图像数据，来重建X射线图像。

此外，根据本发明的又一方面，提供了一种X射线成像设备的控制方法，所述X射线成像设备包括：多X射线生成部件，其中沿第一方向以预定间距呈二维状布置有多个X射线焦点；切缝部件，其具有多个切缝构件，每个所述切缝构件与各X射线焦点分别相对布置并具有沿所述第一方向排列的多个切缝，每个所述切缝将来自与该切缝相对的X射线焦点的X射线形成为长度方向是不同于所述第一方向的第二方向的切片状的X射线束；以及二维检测部件，其在检测面处检测通过所述切缝部件而形成的X射线束的X射线强度，所述控制方法包括以下步骤：移动步骤，其在保持所述多X射线生成部件和所述切缝部件之间的相对位置关系的情况下，沿所述第一方向移动所述多X射线生成部件和所述切缝部件；执行步骤，当所述多X射线生成部件和所述切缝部件位于在所述移动步骤中被移动所述预定间距的量的过程中的多个位置处时，基于通过所述二维检测部件所检测到的X射线强度来执行X射线成像，以获得X射线图像数据；以及基于通过在所述执行步骤中执行所述X射线成像所获得的X射线图像数据，来重建X射线图像。

此外，根据本发明的又一方面，提供了一种X射线成像设备的控制方法，所述X射线成像设备包括：多X射线生成部件，其中沿第一方向以预定间距呈二维状布置有多个X射线焦点；切缝部件，其具有多个切缝构件，每个所述切缝构件与各X射线焦点分别相对布置并具有沿所述第一方向排列的多个切缝，每个所述切缝将来自与该切缝相对的X射线焦点的X射线形成为长度方向是不同于所述第一方向的第二方向的切片状的X射线束；以及二维检测部件，其在检测面处检测通过所述切缝部件而形成的X射线束的X射线强度，所述控制方法包括以下步骤：移动步骤，其在改变所述多X射线生成部件和所述切缝部件之间的相对位置关系的情况下，沿所述第一方向移动所述多X射线生成部件和所述切缝部件；执行步骤，当所述多X射线生成部件和所述切缝部件位于在所述移动步骤中被移动所述预定间距的量的过程中的多个位置处时，基于通过所述二维检测部件所检测到的X射线强度来执行X射线成像，以获得X射线图像数据；以及基于通过在所述执行步骤中执行所述X射线成像所获得的X射线图像数据，来重建X射线图像。

根据以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得清楚。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的X射线成像设备中的成像系统的图。

图2是示出根据第一实施例的成像系统的XZ平面的图。

图3是示出根据第一实施例的成像系统的YZ平面的图。

图4是根据第一实施例的成像系统的XY平面的图，并详细示出切缝单元(slit unit)的结构。

图5是示出根据第一实施例的X射线成像设备中的成像系统的示例结构的框图。

图6是示出根据第一实施例的散射射线校正的概念图。

图7A是示出根据第一实施例的重建空间与数据缺失之间的关系的图。

图7B是示出根据第一实施例的重建空间与数据缺失之间的关系的图。

图8是示出根据第一实施例的在进行了切换曝光(switchedexposure)的情况下，由各X射线源Xmn在二维检测单元14上所形成的X射线图像的图。

图9A是示出根据第一实施例的数据收集处理的流程图。

图9B是示出根据第一实施例的X射线源的二维阵列的示例的图。

图10是示出根据第一实施例的数据重建处理的流程图。

图11是示出根据第二实施例的成像系统的XZ平面的图。

具体实施方式

现在根据附图，将详细说明本发明的典型实施例。

第一实施例

图1是示出根据第一实施例的X射线成像系统的结构的示例的图。多X射线生成单元16包括：用作X射线焦点的多个X射线源12，其发射X射线束13；以及准直器20，其对来自X射线源12的X射线束13进行初次成形(参考图2)。构造各X射线源12，以通过加速来自如碳纳米管等冷阴极的电子并使得这些电子与靶撞击而生成X射线。将X射线源12按例如网格状二维布置在多X射线生成单元16内，其中该网格状具有26列、26行并且网格间距为15mm的总共676个源。然而，注意，X射线源12不限于使用冷阴极的源，并且作为替代可以使用热电子源。

由切缝单元17对各X射线束13进行二次成形。切缝单元17是为各个X射线源12设置的用作切缝构件的切缝板21的集合(后面将参考图4对此进行说明)。将切缝板21分配至各个单独的X射线源12。更具体地，制造并布置切缝板21，使得不到达二维检测单元14的检测面的X射线束13不通过切缝板21。这是为了防止输出对被检体的成像没用的X射线束13。

通过设置在切缝板21中的多个切缝，将进入切缝板21的锥形的X射线束13变换成多个切片束(slice beam)。然而，注意，由切缝单元17对X射线束的成形不限于此种切片束的形成；还可以将X射线束形成为网格状。当要将X射线束13形成为切片状时，切缝板21中的X射线渗滤开口(percolation opening)由沟槽(切缝)构成；而当要将X射线束13形成为网格状时，切缝板21中的X射线渗透开口由多行小孔构成。注意，即使在要将X射线束形成为网格状时，由于多个X射线束通过多个X射线渗透开口，因此形成切片状的X射线束。因此，在本申请中，通过多行小孔后所获得的X射线束也属于切片状X射线束的范畴。以这种方式，切缝单元17包括分别与各X射线焦点相对布置的多个切缝板21，并且多个切缝板21均包括沿X方向或第一方向排列的多个切缝。这些多个切缝分别将来自相对的X射线焦点的X射线形成为切片状X射线束，其中该切片状X射线束的纵向方向是Y方向或与上述第一方向不同的第二方向。二维检测单元14在检测面处检测由切缝部件形成的X射线束的X射线强度。

切缝单元17的目的在于减少散射射线。当利用X射线束13同时照射二维检测单元的整个表面时，在二维检测单元14的检测面内将出现不可预测的量的散射射线。因此，传统的技术在被检体和二维检测单元14之间布置散射射线去除网格。通常将散射射线去除网格制成包括成像焦点，并且调整成像系统以使得X射线束的焦点与散射射线去除网格的成像焦点相匹配。然而，在例如本实施例所述的存在多个X射线束焦点的成像系统中，不能够使用这种散射射线去除网格。

同时，配置成散射射线去除网格的引导切缝同样具有使有效的X射线束13衰减的不良影响。然而，在本实施例中，通过计算来减少散射射线。更具体地，将X射线束13形成为切片状或网格状，并在二维检测单元14中设置X射线未进入的区域。而实际上，散射射线甚至进入该X射线未进入的区域。因而，可以针对该区域仅检测散射射线信号。因此，可以通过基于这些散射射线信号的插值处理来预测散射射线在整个二维检测单元14上的分布。可以通过从由二维检测单元14所检测到的、X射线已进入的区域的信号值，减去插值后的散射射线信号，来减少散射射线。将参考图6进一步说明该处理。

图6中的信号G0表示出现在从单个X射线源发射出的X射线束13通过切缝单元17中的切缝，通过被检体，然后由二维检测单元14所检测到时的理想分布信号。这还表示通过理想校正所获得的信号。然而，由于在被检体内的散射，二维检测单元14实际输出例如由G1表示的信号值。将信号G1中X射线束13的直接分量所进入的区域缩小为0，则产生信号G2；信号G2仅表示散射射线。信号G3表示基于信号G2，对X射线束13的直接分量所进入的区域中的散射射线进行预测的结果。注意，有必要执行减小了信号G2中与X射线束13的直接分量所进入的区域邻近的区域的影响的预测计算。可以根据经验确定邻近区域的范围，或者可以基于直接分量所进入的区域中信号值的大小来确定邻近区域的范围。从信号G1减去所预测出的散射信号G3将得出信号G4，信号G4是已被校正了散射的信号。

注意，已知的插值技术可用于预测计算。存在多个这种已知的技术，并且可以使用再采样、线性(直线)插值、多项式(样条等)插值、函数拟合(function fitting)、加权平均和变分法(calculus of variation)等。例如，可以通过去除X射线束13的直接分量所进入的区域并执行多项式插值，或者通过减小X射线束13的直接分量所进入的区域的权重并使用加权平均，来进行散射信号预测。

返回图1，X射线束13直接通过被检体，或由被检体所散射后到达二维检测单元14。二维检测单元14包括呈网格状布置的多个像素。在本实施例中，每个像素(检测器)包括半导体检测器，但可以使用其它的光电转换元件。由要检测的病变(lesion)的大小来确定检测器的像素大小。用于检测几毫米的钙化(calcification)的乳腺成像(mammography)需要近似100微米的像素大小，而用于检测近似1厘米的结核(nodule)的胸腔摄影需要近似200～400微米的像素大小。二维检测单元14的外部大小还依赖于成像的被检体。乳腺成像需要近似200×400毫米的外部大小，而胸腔摄影需要近似430×430毫米的大小。

接着，将说明成像用的直角坐标系统15。X和Y轴表示多X射线生成单元16和二维检测单元14的网格布置的方向，而Z轴表示发射X射线束13的方向。X轴表示多X射线生成单元16和切缝单元17的移动机构使各个单元滑动的方向。用于移动多X射线生成单元16的机构是多X射线移动单元18，而用于移动切缝单元17的结构是切缝移动单元19。通常，当医生观察图像时，她/他利用沿垂直方向的人体的身体轴观察图像。由于人眼在水平方向上具有较高的分辨率，因此对于诊断图像，还优选增加在水平方向上的分辨率。因此，如图1所示，当布置人体使得身体轴方向与X轴方向相匹配时，沿Y轴方向延伸的X射线束切片在分辨率方面是更有优势的。换言之，期望沿Y轴方向延伸的X射线束切片沿X轴方向滑动的成像系统。

图4是从位于切缝单元17沿Z轴方向上方的多X射线生成单元16观看切缝单元17的图。多个X射线源12按网格状布置在多X射线生成单元16中，并且在切缝单元17中设置了与各个X射线源12相对应的切缝板21。切缝板21具有如下结构：在具有高X射线屏蔽效率的引导板中设置了用于形成X射线束13的多个切缝。当要形成切片状的X射线束13时，如图4所示，切缝具有沿Y方向延伸的矩形形状。尽管在附图中未示出，但当要形成网格状的小正方形的X射线束13时，切缝板21具有按网格状布置的小正方形切缝。

图2示出在使用图4所示的切缝单元17的情况下成像系统的XZ平面。在图2中，示出了三个X射线源，或i、j和k，同时进行X射线曝光；而实际上，X射线源12不同时进行曝光。相反，对源进行控制以高速切换曝光。同时，在切换曝光期间，在多X射线生成单元16和切缝单元17维持它们相对于彼此的位置的情况下，使用多X射线移动单元18和切缝移动单元19相对于二维检测单元14滑动多X射线生成单元16和切缝单元17。滑动的距离与多X射线生成单元16的网格间距p相同。如将在后面所述，在多X射线生成单元16和切缝单元17滑动了与网格间距p相等的量的时段内，进行多次成像，使得可以收集多个X射线源12之中的适当量的数据。

以X射线源i、j和k作为例子，将X射线束i1、j 1和k1形成为平行束，并且各个X射线束之间的间隔与网格间距p大致相同。将此描述为“大致”为p的原因是，多X射线生成单元16在依赖于X射线源i、j和k的曝光间隔的时间Δt内移动。换言之，假定多X射线生成单元16在每个曝光间隔Δt期间移动ΔL，则X射线束之间的间隔是ΔL+p。同时，可以通过滑动多X射线生成单元16使得平行束之间的间隔缩小为约一半，或p/2，从而使得X射线源i从到X射线源j的路径的中间点28进行曝光(参考图7B)。在将X射线源i移动至X射线源j的位置时，使X射线源i等间隔地拍摄了N个图像，使得可以将平行束间的间隔缩减为p/N。由此，可以消除图像重建空间27中的投影数据的缺失区域(即，数据缺失区域(参见图7A))。

将使用图7A和7B说明图像重建空间27中的数据缺失区域31。首先，进行以下假设：

●各X射线源12的焦点大小是0.5mm；

●各X射线源12的网格间距p是15mm；

●从各X射线源12至二维检测单元14的距离是450mm；

●从各X射线源12至切缝板21的距离是15mm；

●每个切缝板21中的各切缝在X轴方向上的宽度是1mm；以及

●从各X射线源12至图像重建空间27的距离是230mm。

基于以上假设，在图像重建空间27中最接近X射线源12的位置处，各X射线束在X轴方向上的宽度大约是8mm(0.5mm×15倍放大率+0.5mm)。在这些条件下，当在使多X射线生成单元16滑动的情况下在中间位置未收集数据时，图7A的由阴影斜线(cros shatching)表示的部分(即，数据缺失区域31)中的数据缺失。然而，如图7B所示，在滑动时收集中间位置(中间点28)处的数据消除了数据缺失区域31。

尽管在图7A和7B所示的例子中，在将网格间距p一分为二的中间点28处进行曝光，但本发明不限于此。可以在将多X射线生成单元16和切缝单元17移动预定间距(网格间距p)的时候，在多个位置处执行X射线成像。通常，在已将网格间距p划分为N个相等部分(其中像)。在网格间距p的间隔中进行N-1次附加曝光，除了，N是2或2以上的自然数)时，可以在各部分处进行N-1次附加曝光(图防止出现图7A所示的空间数据缺失区域31以外，还有助于改善投影数据中的S/N比。

图3示出根据第一实施例的成像系统的XY平面。当如图4所示要形成沿Y方向延伸的切片状X射线束13时，配置系统以使得由来自各个X射线源12的X射线束13照射二维检测单元14在XY平面中的整个宽度。尽管在图3中，如前所述，示出了3个X射线源，或i、j和k，同时进行X射线曝光，而实际上多个X射线源12不同时进行X射线曝光。相反，源进行高速地切换曝光。在X射线源12由冷阴极构成的情况下，可以容易地进行以近似1毫秒为周期的高速切换曝光。图8示出当执行切换曝光时由各X射线源Xmn在二维检测单元14上所形成的X射线图像(从X射线焦点Xmn曝光获得的投影数据)。在图8中示出的例子中，各个X射线源12因切缝单元17形成6个X射线切片Xmn-h(其中，h＝1～6)(未示出)，并且示出与各个X射线切片相对应的X射线切片图像Imn-h(其中，h＝1～6)。注意，X射线源Xmn可以沿X轴方向或沿Y轴方向进行快速扫描。在要将来自沿X轴方向对齐的X射线源12的数据(X射线图像数据)同时背投为平行数据的情况下，优选通过图9A所示的过程沿X轴方向进行快速扫描。对要在短时间内同时处理的图像数据进行该操作。

图5是示出根据第一实施例的X射线成像系统的结构示例的框图。由计算机11和程序(未示出)对第一实施例的系统的全体进行控制。经由操作单元22进行开始对被检体成像的指令、重建图像的指令以及显示图像。当通过操作单元22作出了开始成像的指令时，控制单元23开始针对构成成像系统的各个单元的控制。

换言之，控制单元23根据开始成像的指令向数据收集单元25输出命令，从而将二维检测单元14置于数据可收集状态。然后，控制单元23向高压供给单元24输出命令，从而将多X射线源12置于顺次曝光状态。控制单元23使二维检测单元14与各个曝光同步地收集被检体的X射线投影数据。二维检测单元14对X射线投影数据进行数字化，并将数字化后的数据传送至数据收集单元25。此外，控制单元23与上述的多次曝光数据收集并行地控制多X射线移动单元18和切缝移动单元19，并在维持多X射线生成单元16和切缝单元17的相对位置关系的情况下使它们滑动。

图9A是示出由数据收集单元25进行的数据收集处理的流程图。在图9A的过程中，沿X轴方向进行快速扫描。这里，如图9B所示，M表示沿X轴方向布置的X射线源12的数量，N表示沿Y轴方向布置的X射线源12的数量，并且K表示在多X射线生成单元16滑动量Sp的时段内由各X射线源(Xmn)进行曝光的次数。在步骤S100中，数据收集单元25将变量k、m和n复位为1。然后，在步骤S101中，数据收集单元25开始通过由X射线源Xmn进行的X射线曝光的数据收集，并且还开始使X射线生成单元16和切缝单元17滑动。在第一实施例中，切缝单元17和多X射线生成单元16在它们的相对位置保持相同的情况下滑动。在步骤S102中，将从曝光Xmnk所获得的图像Imnk存储在数据收集单元25中。这里，k表示在多X射线生成单元16滑动量Sp的时段内由各个X射线源Xmn进行曝光的次数。在步骤S103和S104中，首先收集从顺次驱动沿X轴方向对齐的M个X射线源所获得的X射线图像。当已经进行了通过M个X射线源的成像时，在步骤S105和S106中，将m复位为1，然后在下一行(即，沿Y方向的邻近行(n＝n+1))中收集从顺次驱动沿X轴方向对齐的M个X射线源所获得的X射线图像。重复该处理，直到第N行为止。当结束了对第N行的处理时，将变量m和n复位为1，使k增加1，并且处理返回步骤S101。在滑动间隔期间将该处理重复k次(步骤S107和S108)。

接着，当已通过操作单元22指示了图像重建时，将存储在数据收集单元25中的投影数据顺次传送至图像重建单元26，并且重建三维体数据(three-dimensional volume data)。尽管滤波器校正背投(filter correction back projection)适合于图像重建，但逐次逼近(successive approximation)也可用于图像重建。本实施例的特征是投影数据构成了平行数据。如图2所示，X射线束i1、j1和k1以及X射线束i2、j2和k2均生成了各自的平行束。类似地，如图7B所示，在多X射线生成单元16和切缝单元17滑动时(Sp/2、Sp/3等)收集的来自相同曝光方向的数据，也生成与X射线束i1、j1和k1以及X射线束i2、j2和k2平行的束。尽管在每次曝光时将投影数据存储在数据收集单元25中，但在已经进行了用于将该数据构建为平行数据的处理(即，排序)之后，再将该数据传送至图像重建单元26。

接着，将说明用于构建平行数据的数据切割处理和数据排序处理。如由图6中的信号G0所示，在二维检测单元14上方局部地形成透射X射线数据。在图6所示的散射射线校正之后进行数据切割处理。在数据切割处理和数据排序处理之前进行散射射线校正，以使得能够降低处理所需要的存储器量并减少存储器访问次数。

数据切割处理是如下处理：如由图8中的X11-1所示，从二维检测单元14上的整个图像中，几何地切割出已被X射线照射了的区域。可以基于X射线曝光定时来计算二维检测单元14上的整个图像内已被X射线照射了的部分Xmn-h的位置。然而，对平行数据的重建不限于按顺序放置与X射线切片Xmn-h相对应的X射线切片图像Imn-h。例如，可以通过沿X轴方向对X射线切片图像进行切片并按顺序放置所获得的切片，来构建L个X射线切片图像。增加分割数量使得可以增加平行数据的平行度。例如，严格来讲，图像Imn-h是扇数据，因此即使拼接在一起也不是严格的平行数据。将该数据拆分成二维检测器元件行，使得可以获得更完整的平行数据。

如目前为止所述，图8所示的X射线切片图像I11-1、I21-1和I31-1的组、X射线切片图像I11-2、I21-2和I31-2的组以及X射线切片图像I12-1、I22-1和I32-1的组分别构成平行数据。数据排序处理是注重如下事实的处理：以组为单位(以平行数据为单位)将组拼接成单个图像。

图10是示出上述数据重建处理的流程图。这里，如图9B所示，M表示沿X轴方向布置的X射线源12的数量，N表示沿Y轴方向布置的X射线源12的数量，并且K表示在多X射线生成单元16滑动量Sp的时段内由各个X射线源Xmn进行曝光的次数。在步骤S201中，图像重建单元26以存储在数据收集单元25中的图像Imnk作为处理单位(在图8中，例如，采用X射线切片图像I11-1～I11-6作为处理单位)，执行图6所述的散射射线校正。在步骤S202～S204中，将变量n、h、k和m设置为它们的初始值。接着，在步骤S205中，从通过对图像Imnk进行散射射线校正所获得的校正图像I’mnk切割出与第h个切缝相对应的区域，并作为I’mnk-h。在全部滑动位置处(k＝1～K)对切缝和各个X射线源重复进行该处理(步骤S206和S207)。然后，如果对于X射线源结束了处理，则对沿X方向邻近的X射线源重复以上处理(S208和S209)。这样，从步骤S205～S209，对于沿X方向对齐的各个X射线源12，切割出了来自相同的第h个切缝的X射线图像(即，从由与X射线源的相对位置关系相匹配的切缝所形成的切片束所获得的X射线图像)。然后，在步骤S210中，拼接成单个图像，关注于切割图像I’mnk-h构成了平行数据的事实。将已拼接成的图像传送至图像重建单元26，之后执行滤波器校正背投处理。

图像重建单元26对各个切缝(在图8所示的例子中的各个切缝，其中h＝1～6)进行上述处理(步骤S211和S212)。此外，当已针对相同的n值对全部切缝进行了上述处理时，则处理下一行(沿y方向邻近的行)；因此，使n增加1，并且处理返回步骤S203(步骤S213和S214)。注意，对于各组，例如，可以作为入射X射线方向不同的平行数据而执行单独的背投。这里，切缝位置的数量H不限于切缝的实际数量，而且可以是实际切缝数量的整数倍。增加切缝位置的数量H可以提高拼接成图像的平行度。重复上述处理直到n＞N为止，由此对数据进行了重建。

然后，图像重建单元26将从数据收集单元25传送来的图像背投至内部3D存储器空间。背投算法可以采用已知的技术。利用滤波器校正背投处理，首先进行将从数据收集单元25传送来的图像的直接分量去除的滤波处理，之后基于通过数据收集所获得的几何系统来对数据进行背投。在前述说明中，已经论述了在将数据排序为平行数据之后进行背投的重建方法，但该重建方法不限于此，而还可以使用照原样对扇数据进行重建的直接重建。

如目前为止所述，根据第一实施例，可以针对构成被检体区域的3D空间收集高密度的投影数据。X射线束被同时构建成切缝状，使得可以提高通过图像处理的散射射线校正的精确度。此外，通过图像处理进行散射射线校正消除了对散射射线校正网格的需要，使得可以减少被检体(病人)接受曝光的辐射量。

第二实施例

图11是示出根据第二实施例的X射线成像系统的结构示例的图。在下文，将说明本实施例和第一实施例之间的不同之处。在第一实施例中，多X射线生成单元16和切缝单元17在它们的相对位置关系相匹配的情况下滑动。然而，在第二实施例中，多X射线生成单元16和切缝单元17滑动，使得它们的相对位置关系改变。移动这些单元从而使它们的相对位置改变的目的在于，增加照射被检体的X射线束切片的方向的数量，由此提高重建图像的图像质量。图11示出了假定多X射线生成单元16的位置固定的情况下，当切缝单元17位于(1)位置29和(2)位置30时通过切缝的X射线束13。可以看出，发射了从构成被检体的3D空间中的不同方向照射被检体的X射线束13。此外，在第二实施例中，多X射线生成单元16相对于二维检测单元14移动了与网格间距p相等的量，直到成像停止为止。切缝单元17相对于多X射线生成单元16进行往返运动。当在该往返运动期间获得X射线数据时，可以沿不同的方向成像平行投影数据。因而，如同第一实施例，可以收集并重建每例平行投影数据的图像数据。

尽管在图11中，仅在两个相对位置、或(1)和(2)、中执行X射线曝光，但应当注意，存在多X射线生成单元16和切缝单元17具有不同的相对位置关系的多个情况。换言之，还可以以三个或更多个相对位置关系进行X射线曝光。注意，移动与在切缝的X方向上的间距间隔相等。此外，由于难以确保多X射线生成单元16和切缝单元17的相对位置对于各X射线源12来说都相同，因此使用照原样对各个投影图像进行背投的直接方法来作为重建算法。最终，相对位置的变化不限于多X射线生成单元16滑动的方向，即使在与滑动方向垂直的方向中出现变化，也可收集来自不同的照射角度的投影数据。

如目前为止所述，根据第二实施例，可以针对构成被检体区域的3D空间增加各种照射角的数量，使得能够提高重建图像的分辨率和S/N比。

上面已经详细说明了本发明的实施例，但本发明可以采用系统、设备、方法、程序和存储介质等的形式。具体地，本发明可应用于包括多个装置的系统或包括单个装置的设备。

注意，如下情况包括在本发明的范围中：通过直接或远程地向系统或装置提供软件程序，并通过系统或装置中的计算机读出并执行所提供的程序代码，来实现前述实施例的功能。在这种情况下，所提供的程序是与实施例中的附图中表示的流程图相对应的计算机程序。

因此，安装在计算机中以通过计算机实现本发明的功能性处理的程序代码自身也实现了本发明。换言之，用于实现本发明的功能性处理的计算机程序自身也包括在本发明的范围内。

在这种情况下，可以使用通过解释器执行的程序或对象代码、提供至OS的脚本数据等，只要其具有程序的功能即可。

可用于提供计算机程序的计算机可读存储介质的例子包括：软盘(Floppydisk)、硬盘、光盘、磁光盘、MO、CD-ROM、CD-R、CD-RW、磁带、非易失性存储卡、ROM和DVD(DVD-ROM、DVD-R)。

可以给出以下作为用于提供程序的其它方法：使用客户计算机的浏览器连接至因特网主页并将本发明的计算机程序下载至硬盘等的存储介质。在这种情况下，所下载的程序可以是包括自动安装功能的压缩文件。此外，可以通过将构成本发明的程序的程序代码分割成多个文件并从不同的主页下载各文件来实现该方法。换言之，允许多个用户通过计算机下载用于实现本发明的功能性处理的程序文件的WWW服务器也属于本发明的范围。

此外，可以对本发明的程序进行加密，将其存储器CD-ROM等的存储介质中，并将其分发至用户。在这种情况下，允许已清除了预定条件的用户经由因特网从主页下载用于清除密码的密钥信息，使用该密钥信息对程序进行解密并将该程序安装在计算机上。

此外，除通过使用计算机执行所加载的程序以外，还可以通过基于程序的指令与运行在计算机上的OS等合作来实现实施例的功能。在这种情况下，OS等进行实际处理的部分或全部，并且通过该处理实现上述实施例的功能。

此外，通过将已从存储介质读出的程序写入安装在计算机中的功能扩展板或连接至计算机的功能扩展单元的存储器中，可以部分或全部实现前述实施例的功能。在这种情况下，在已将程序写入功能扩展板或功能扩展单元之后，包括在功能扩展板或功能扩展单元中的CPU等基于程序的指令进行实际处理的部分或全部。

根据本发明，在使用多X射线源的X射线成像中，可以减少或消除出现在X射线源之间的间距间隔中的数据缺失区域，并且可以降低散射射线的影响。

尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改以及等同结构和功能。

Claims (6)

1.一种X射线成像设备，包括：

多X射线生成部件，其中沿第一方向以预定间距呈二维状布置有多个X射线焦点；

切缝部件，其具有多个切缝构件，每个所述切缝构件与各X射线焦点分别相对布置并具有沿所述第一方向排列的多个切缝，每个所述切缝将来自与该切缝相对的X射线焦点的X射线形成为长度方向是不同于所述第一方向的第二方向的切片状的X射线束；

二维检测部件，其在检测面处检测通过所述切缝部件而形成的X射线束的X射线强度；

移动部件，其在保持所述多X射线生成部件和所述切缝部件之间的相对位置关系的情况下，沿所述第一方向移动所述多X射线生成部件和所述切缝部件；

执行部件，其在所述多X射线生成部件和所述切缝部件位于在通过所述移动部件被移动所述预定间距的量的过程中的多个位置处时，基于通过所述二维检测部件所检测到的X射线强度来执行X射线成像，以获得X射线图像数据；以及

重建部件，其基于通过所述执行部件执行所述X射线成像所获得的X射线图像数据，来重建X射线图像。

2.根据权利要求1所述的X射线成像设备，其特征在于，

所述重建部件包括排序部件，所述排序部件对每例平行数据的X射线图像数据进行排序，其中所述平行数据为根据通过所述多个切缝构件中与所述X射线焦点的相对位置关系相同的切缝而形成的X射线束所获得的X射线图像数据；以及

基于通过所述排序部件排序后的X射线图像数据，重建三维图像。

3.根据权利要求1或2所述的X射线成像设备，其特征在于，还包括：

校正部件，其从X射线图像数据中去除散射射线的影响，其中该X射线图像数据是基于通过所述二维检测部件检测从一个X射线焦点发射出的且由与该X射线焦点相对的切缝构件形成的X射线束而获得的X射线强度来执行X摄像成像所获得的，

其中，所述重建部件使用通过所述校正部件校正后的X射线图像数据。

4.一种X射线成像设备，包括：

多X射线生成部件，其中沿第一方向以预定间距呈二维状布置有多个X射线焦点；

切缝部件，其具有多个切缝构件，每个所述切缝构件与各X射线焦点分别相对布置并具有沿所述第一方向排列的多个切缝，每个所述切缝将来自与该切缝相对的X射线焦点的X射线形成为长度方向是不同于所述第一方向的第二方向的切片状的X射线束；

二维检测部件，其在检测面处检测通过所述切缝部件而形成的X射线束的X射线强度；

移动部件，其在改变所述多X射线生成部件和所述切缝部件之间的相对位置关系的情况下，沿所述第一方向移动所述多X射线生成部件和所述切缝部件；

执行部件，其在所述多X射线生成部件和所述切缝部件位于在通过所述移动部件被移动所述预定间距的量的过程中的多个位置处时，基于通过所述二维检测部件所检测到的X射线强度来执行X射线成像，以获得X射线图像数据；以及

重建部件，其基于通过所述执行部件执行所述X射线成像所获得的X射线图像数据，来重建X射线图像。

5.一种X射线成像设备的控制方法，所述X射线成像设备包括：

多X射线生成部件，其中沿第一方向以预定间距呈二维状布置有多个X射线焦点；

切缝部件，其具有多个切缝构件，每个所述切缝构件与各X射线焦点分别相对布置并具有沿所述第一方向排列的多个切缝，每个所述切缝将来自与该切缝相对的X射线焦点的X射线形成为长度方向是不同于所述第一方向的第二方向的切片状的X射线束；以及

二维检测部件，其在检测面处检测通过所述切缝部件而形成的X射线束的X射线强度，

所述控制方法包括以下步骤：

移动步骤，其在保持所述多X射线生成部件和所述切缝部件之间的相对位置关系的情况下，沿所述第一方向移动所述多X射线生成部件和所述切缝部件；

执行步骤，当所述多X射线生成部件和所述切缝部件位于在所述移动步骤中被移动所述预定间距的量的过程中的多个位置处时，基于通过所述二维检测部件所检测到的X射线强度来执行X射线成像，以获得X射线图像数据；以及

基于通过在所述执行步骤中执行所述X射线成像所获得的X射线图像数据，来重建X射线图像。

6.一种X射线成像设备的控制方法，所述X射线成像设备包括：

多X射线生成部件，其中沿第一方向以预定间距呈二维状布置有多个X射线焦点；

切缝部件，其具有多个切缝构件，每个所述切缝构件与各X射线焦点分别相对布置并具有沿所述第一方向排列的多个切缝，每个所述切缝将来自与该切缝相对的X射线焦点的X射线形成为长度方向是不同于所述第一方向的第二方向的切片状的X射线束；以及

二维检测部件，其在检测面处检测通过所述切缝部件而形成的X射线束的X射线强度，

所述控制方法包括以下步骤：

移动步骤，其在改变所述多X射线生成部件和所述切缝部件之间的相对位置关系的情况下，沿所述第一方向移动所述多X射线生成部件和所述切缝部件；

执行步骤，当所述多X射线生成部件和所述切缝部件位于在所述移动步骤中被移动所述预定间距的量的过程中的多个位置处时，基于通过所述二维检测部件所检测到的X射线强度来执行X射线成像，以获得X射线图像数据；以及

基于通过在所述执行步骤中执行所述X射线成像所获得的X射线图像数据，来重建X射线图像。

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