CN104248444A - 用于控制x射线成像设备的x射线放射场的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于控制X射线成像设备的X射线放射场的设备和方法。提供了一种控制包括X射线产生器和被布置为与X射线产生器相对的X射线检测器的X射线成像设备的X射线放射场的设备。该设备包括：发光单元，被构造为发光，并被布置为与X射线产生器和X射线检测器中的一个邻近；光接收单元，被构造为检测由发光单元发射的光，并被布置为与X射线产生器和X射线检测器中的另一个邻近；放射场设置器，被构造为基于检测到的光设置X射线放射场；X射线驱动器，被构造为控制与设置的X射线放射场相应的X射线产生单元的驱动，以发射X射线。
Description
本申请要求于2013年6月26日在韩国知识产权局提交的第10-2013-0074059号韩国专利申请的优先权，该申请的公开通过引用全部包含于此。
技术领域
与示例性实施例一致的设备和方法涉及X射线成像。
背景技术
可从由诊断X射线设备获得的X射线图像诊断癌症，诊断X射线设备发射X射线穿过人体并从X射线图像确定癌细胞。在现有的X射线设备中，将被成像的患者身体的一部分位于平板检测器(FPD)上或位于平板检测器附近。通过改变X射线放射源和检测器之间的距离，并根据将被成像的区域改变放射条件来执行成像。为了减少放射的X射线的散布以及患者在放射中的暴露，在X射线放射源前方布置瞄准仪以控制X射线放射场。X射线从单个源(例如，热阴极型X射线管)放射，由FPD感测穿过患者的X射线。检测到的X射线被转换为电信号，该电信号被图像处理并被输出为X射线图像。根据以上处理，可以获得和读取二维(2D)图像切片。
在现有的使用锥束型X射线源和FPD的X射线系统中，通过根据成像范围调整源和检测器之间的距离来控制X射线放射场。因此，患者在放射中的暴露增加，而散射进一步增加患者在放射中的暴露并劣化图像质量。虽然可采用线扫描型检测器和双瞄准仪来减少患者在放射中的暴露，但是会花费大量时间来获得图像对象的整个图像。此外，由现有的X射线系统捕捉的图像是2D图像，因此，存在不知道深度信息的限制。
此外，根据用于乳房X射线的现有技术，患者的乳房置于支撑台上，并被压迫桨压迫至最大程度，随后捕捉被压迫的乳房的图像区域。
为了减小X射线剂量并获得高质量的图像，用大力压迫患者的乳房，从而乳房基本平坦并且乳房的厚度大幅减小。结果，患者通常在乳房摄影期间感觉很疼和/或很不舒服。此外，由于在同一成像环节中，现有的X射线乳房摄影需被执行至少四次(对应于左内外斜位(LMLO)视图、右内外斜位(RMLO)视图、左头尾位(LCC)视图、右头尾位(RCC)视图)，因此患者疼痛增加且患者的放射剂量增加。此外，当在图像中发现异常时，可能需要额外执行放大成像和断层扫描，这也增加了患者的疼痛和放射剂量。此外，还会增加工作流程。
发明内容
本发明的一个或更多个实施例包括X射线摄影装置和方法，所述装置和方法可通过减少X射线产生器和X射线检测器之间的距离来减少对患者的不必要放射剂量。
根据示例性实施例的一方面，提供一种控制包括X射线产生器和被布置为与X射线产生器相对的X射线检测器的X射线成像设备的X射线放射场的设备，该设备包括：发光单元，被构造为发光，并被布置为与X射线产生器和X射线检测器中的一个邻近；光接收单元，被构造为检测由发光单元发射的光，并被布置为与X射线产生器和X射线检测器中的另一个邻近；放射场设置器，被构造为基于检测到的光设置X射线放射场；X射线驱动器，被构造为仅控制与设置的X射线放射场相应的X射线产生单元的驱动，以发射X射线。
X射线产生器可包括被成直线地布置的X射线产生单元，发光单元可包括发光元件，其中，所述发光元件可以以与X射线产生单元被成直线地布置的方向相同的方向被布置。
发光元件可包括发光二极管、有机发光二极管、激光二极管和照明器中的至少一个。
发光元件可发射可见光和红外线中的至少一种。
X射线产生器可包括被成直线地布置的X射线产生单元，光接收单元可具有直线型光检测表面，所述直线型光检测表面以与X射线产生单元被成直线地布置的方向相同的方向延伸。
X射线产生器可包括被成直线地布置的X射线产生单元，光接收单元可包括光接收元件，其中，所述光接收元件以与X射线产生单元被成直线地布置的方向相同的方向被布置。
光接收元件可包括光电二极管、光电晶体管和图像传感器中的至少一个。
发光单元可被设置在X射线产生器和X射线检测器中的一个的侧表面，光接收单元可被设置在X射线产生器和X射线检测器中的另一个的侧表面。
发光单元可附着于X射线产生器的侧表面，所述侧表面是针对X射线产生器和X射线检测器转动的转动方向的主导表面。
光接收单元可附着于X射线检测器的侧表面，所述侧表面是针对X射线产生器和X射线检测器转动的转动方向的主导表面。
根据另一示例性实施例的一方面，提供一种控制包括X射线产生器和被布置为与X射线产生器相对的X射线检测器的X射线成像设备的X射线放射场的方法，该方法包括：从被布置为与X射线产生器和X射线检测器中的一个邻近的发光单元朝X射线产生器和X射线检测器中的另一个发光；使用被布置为与X射线产生器和X射线检测器中的所述另一个邻近的光接收单元检测发射的光；基于检测到的光设置X射线放射场；仅控制与设置的X射线放射场相应的X射线产生单元的驱动，以发射X射线。
X射线产生器可包括被成直线地布置的X射线产生单元，所述发光的操作可包括：发射具有直线束区间的直线型光，所述直线束区间以与X射线产生单元被成直线地布置的方向相同的方向连续或不连续地延伸。
设置X射线放射场的操作可包括：将X射线放射场设置为通过将预设宽度添加到外边缘获得的区域，以将X射线放射场扩展到未检测到光的区域。
X射线产生器可包括被成直线地布置的X射线产生单元，所述方法还可包括：绕X射线产生器和X射线检测器之间的转轴且平行于X射线产生单元被成直线地布置的方向，转动面朝彼此的X射线产生器和X射线检测器。
发光单元可附着于X射线产生器的侧表面，所述侧表面是针对X射线产生器和X射线检测器转动的转动方向的主导表面，并被构造为在X射线产生器发射X射线之前发光。
光接收单元可附着于X射线检测器的侧表面，所述侧表面是针对X射线产生器和X射线检测器转动的转动方向的主导表面，并被构造为在X射线检测器检测到X射线之前接收光。
将在以下描述中部分阐述额外方面，并且从描述中该部分将是明显的，或可通过呈现的实施例的实践被学习。
附图说明
通过参照附图描述特定示例性实施例，以上和/或其它方面将变得更清楚，其中：
图1是根据示例性实施例的X射线成像设备的示意性透视图；
图2是在图1的X射线成像设备中采用的容纳器组件的示意性透视图；
图3是图2的容纳器组件的侧视图；
图4示出在图2的容纳器组件中采用的直线型X射线产生器的示例；
图5A、图5B、图5C和图5D示意地示出根据示例性实施例的X射线产生单元；
图6示出根据示例性实施例的包括栅电极的电子发射装置；
图7A、图7B、图7C、图7D、图7E、图7F和图7G示出根据示例性实施例的具有不规则厚度的阳极；
图8示出根据示例性实施例的具有均匀厚度的阳极；
图9A和图9B示出根据示例性实施例的由不同材料形成的阳极；
图10A、图10B、图10C和图10D示出根据示例性实施例的由不同材料形成的阳极；
图11A、图11B和图11C示出根据示例性实施例的产生短波长的X射线或多个波长带的X射线的X射线产生器；
图12A和图12B示意地示出可应用于图1的X射线检测器的X射线检测器；
图13A和图13B示意地示出可应用于图1的X射线检测器的X射线检测单元的示例；
图14示出图2的容纳器组件的操作；
图15是图1的X射线成像设备的框图；
图16是根据示例性实施例的操作X射线成像设备的方法的流程图；
图17是根据示例性实施例的X射线成像设备的示意性框图；
图18是根据示例性实施例的X射线成像设备的示意性框图；
图19示出在图18的X射线成像设备的圆柱体形容纳器组件上设置的接触传感器的布置的示例；
图20示出根据示例性实施例的容纳器组件；
图21示出图20的容纳器组件的操作；
图22是操作采用图20的容纳器组件的X射线成像设备的方法的流程图；
图23示出根据示例性实施例的容纳器组件；
图24是根据示例性实施例的X射线成像设备的示意性透视图；
图25是根据示例性实施例的X射线成像设备的示意性框图；
图26示出在图25的X射线成像设备的容纳器组件上设置的放射场检测器；
图27示出图25的放射场检测器的操作；
图28示出图25的放射场检测器的操作；
图29是图24的X射线成像设备的操作的流程图；
图30示出根据示例性实施例的发光单元的发光元件和光接收单元的光接收元件的布置；
图31示出根据示例性实施例的X射线成像设备的示意性结构；
图32示意地示出在图31的X射线成像设备中采用的圆柱体形X射线产生器组件；
图33示出在图32的圆柱体形X射线产生器中使用的开关电路的示例；
图34示出图31的X射线成像设备的操作；
图35是图31的X射线成像设备的示意性框图；
图36示出在根据示例性实施例的X射线成像设备中采用的放射场检测器；
图37示出根据示例性实施例的X射线成像设备的示意性结构。
具体实施方式
下面参照附图更详细地描述特定示例性实施例。
在下面的描述中，即使在不同附图中，相同附图标号也用于相同元件。提供在描述中定义的物体(诸如详细结构和元件)来帮助对示例性实施例的全面理解。然而，可以在不需要所述详细定义的物体的情况下实施示例性实施例。此外，由于公知功能或结构的详细描述会在不必要的细节上使本申请模糊，因此不对它们进行详细描述。
当部件可“包括”特定元件时，除非存在与其相反的特定描述，否则不应将其解释为排除其它元件，而是可被解释为还包括其它元件。在说明书中说明的诸如“～部分”、“～单元”和“～模块”的术语可表示用于处理至少一个功能或操作的单元，该单元可被实施为硬件、软件或硬件和软件的组合。
图像可表示由离散图像元素(例如二维(2D)图像中的像素和三维(3D)图像中的体素)形成的多维数据。例如，图像可包括X射线图像、计算机断层扫描(CT)图像、磁共振成像(MRI)图像、超声图像和由其它医学成像设备获得的对象的任何医学图像。
对象可包括人、动物、或者人或动物的一部分。例如，对象可包括诸如肝脏、心脏、子宫、脑、乳房、腹部等的器官或血管。另外，对象可包括体模(phantom)，体模表示具有与生物的密度和有效原子数基本相同的量的物体，并可包括具有类似于人体的属性的球型体模。
用户可以是医生、护士、临床病理学家、医学成像专家和修理医疗设备的技术人员等，但示例性实施例不限于此。
位于一列元素之后的诸如“……中的至少一个”的表述修饰整列元素，而不是修饰该列中的单个元素。
图1是根据示例性实施例的X射线成像设备100的示意性透视图。参照图1，X射线成像设备100可包括总成110和用于控制X射线成像并处理X射线图像的控制设备190。在X射线成像设备100中，用户可操纵控制设备190，并将产生的X射线图像显示在设置在外部的控制台199上。虽然图1示出控制设备190与总成110分离并且以有线方式与总成110连接，但是示例性实施例不限于此。在另一示例性实施例中，控制设备190可以与总成110集成。此外，控制设备190的一些元件可被实施为能够以无线方式通信的外部装置。
总成110包括用于患者的平台120、对平台120进行支撑的支撑台130和容纳器组件140。在平台120上形成两个通孔125，当患者俯卧在平台120上时可将两个乳房置于两个通孔125中。可在每个通孔125中设置一个容纳器组件140。容纳器组件140是放置任一乳房(即，对象)且执行X射线成像的地方。
平台120的每个通孔125的半径等于或大于容纳器组件140的外径，从而容纳器组件140可在相应的一通孔125内移动。例如，容纳器组件140可以可拆卸地连接到平台120的上板。由于对象的位置或尺寸根据各个患者而不同，因此容纳器组件140的位置被设置为针对患者最优，从而患者可以以舒服的姿势进行X射线成像。无需将两个容纳器组件140均设置为能够相对平台120移动。例如，在仅将一个容纳器组件140设置为相对平台120移动的同时，可将另一个容纳器组件140固定地设置在平台120上。
图2是在图1的X射线成像设备100中采用的容纳器组件140的示意性透视图。图3是图2的容纳器组件140的侧视图。在图2中，为了方便解释，省略转动驱动器170。
参照图2和图3，容纳器组件140包括容纳器145、布置在容纳器145之外的直线型X射线产生器150和直线型X射线检测器160、转动地驱动直线型X射线产生器150和直线型X射线检测器160的转动驱动器170。容纳器145容纳对象并可具有圆柱体形状。容纳器145可由诸如树脂的具有X射线透过性的材料形成。容纳器145的靠近平台120的端部分(即，顶端部分)可被处理为平滑或由柔软材料形成，从而可提供使用便利性。
直线型X射线产生器150和直线型X射线检测器160被隔一定距离分离地布置在容纳器145的外侧，例如，直线型X射线产生器150和直线型X射线检测器160面朝彼此，而容纳器145位于两者之间。
直线型X射线产生器150可利用比现有技术低的放射剂量检测X射线图像，这是因为直线型X射线产生器150更接近于对象。在示例性实施例中，采用冷发射阴极型X射线源作为直线型X射线产生器150的X射线产生单元300，从而可以使直线型X射线产生器150紧靠以将其布置为接近于容纳器145的外表面。因此，可通过减小直线型X射线产生器150和对象之间的距离来减少直线型X射线产生器150上需要的X射线剂量。例如，直线型X射线产生器150可被布置为在与容纳器145的外表面相距大约10cm或更少的距离内，例如，仅在与容纳器145的外表面相距几厘米的距离内，因此，直线型X射线产生器150和对象之间的最大距离可以在大约10cm内。
此外，由于直线型X射线产生器150和直线型X射线检测器160被分别布置为接近于容纳器145的外表面，因此由直线型X射线产生器150放射的X射线可穿过对象，并在具有减少的散射的状态下被检测到。由于X射线被阻止放射到除了对象之外的区域，因此X射线放射的总量可减少。
两个容纳器组件140被布置为彼此接近以匹配乳房的位置。两个容纳器组件140之间的距离可以是限制沿容纳器145的圆周转动的直线型X射线产生器150和直线型X射线检测器160的尺寸的因素。在示例性实施例中，由于采用冷发射阴极型X射线源作为直线型X射线产生器150的X射线产生单元300(稍后描述)，因此使直线型X射线产生器150紧靠，从而两个容纳器组件140可被布置为彼此接近以匹配乳房的位置。
可由转动驱动器170以360°或其它角度沿容纳器145的外圆周转动地驱动直线型X射线产生器150和直线型X射线检测器160。转动驱动器170包括被设置在容纳器145之下的驱动电机171、将驱动电机171的驱动力传递到直线型X射线产生器150和直线型X射线检测器160的力传递单元175。力传递单元175可具有中心部分连结到驱动电机171的转轴172、且以相反方向分支以支撑直线型X射线产生器150和直线型X射线检测器160的臂结构。当驱动电机171的转轴172转动时，力传递单元175的臂转动，从而直线型X射线产生器150和直线型X射线检测器160沿容纳器145的外圆周转动。虽然图3示出驱动电机171被设置在容纳器145之下，但是示例性实施例不限于此。在另一示例性实施例中，可在驱动电机171的转轴172和力传递单元175的臂之间设置额外的力传递轴，并且驱动电机171可被布置为具有更大的自由度。
虽然如图3中所示，可通过一个转动驱动器170转动地驱动直线型X射线产生器150和直线型X射线检测器160两者，但是示例性实施例不限于此。在另一示例性实施例中，转动驱动器可被分别设置在直线型X射线产生器150和直线型X射线检测器160中的各个中，从而直线型X射线产生器150和直线型X射线检测器160可被独立和/或选择性地驱动。换言之，可以以如下状态执行X射线成像，在直线型X射线产生器150和直线型X射线检测器160中的任意一个被固定的同时，另一个转动。例如，在沿容纳器145的外圆周转动的直线型X射线产生器150放射X射线时，固定状态下的直线型X射线产生器150检测X射线，从而获得一组X射线图像数据。然后，以一角度转动直线型X射线检测器160，并且重复获得另一组X射线图像数据的以上处理，从而获得断层扫描图像。
图4示出直线型X射线产生器150的示例。如图4中所示，直线型X射线产生器150可包括以一维(即，以1D阵列)布置的多个X射线产生单元300。每个X射线产生单元300可以是冷发射阴极型X射线源。
可独立地驱动每个X射线产生单元300以产生X射线。因此，可驱动所有X射线产生单元300以将X射线放射到对象，或驱动一些X射线产生单元300以放射X射线。此外，可以同时或顺序地驱动至少两个X射线产生单元300与其它X射线产生单元中的一个或更多个。当顺序地驱动或部分驱动X射线产生单元300时，可仅驱动与X射线产生单元300相应的图12A或图12B的一些X射线检测单元1010。
虽然图4示出X射线产生单元300形成在单个基板151上，但是示例性实施例不限于此。在另一示例性实施例中，每个X射线产生单元300被单独制造，并且X射线产生单元300被组装到直线型X射线产生器150中。可选择地，X射线产生单元300中的一些形成于单个基板上，随后与形成在其它基板上的其它X射线产生单元300组装到一起。虽然没有在图4中示出，但是可提供X射线控制器，X射线控制器用于控制由每个X射线产生单元300产生的X射线的行进路径不会干扰相邻X射线。在X射线控制器中，在与每个X射线产生单元300相应的区域形成开口，并且可以在其它区域(例如，在相邻X射线产生单元300之间的边界区域)中形成网格型的X射线吸收材料。
图5A到图5D示意性地示出根据示例性实施例的X射线产生单元300a、X射线产生单元300b、X射线产生单元300c和X射线产生单元300d。如图5A中所示，X射线产生单元300a可包括发射电子的电子发射装置310a和通过所发射的电子的碰撞来发射X射线的阳极320a。阳极320a可包括诸如W、Mo、Ag、Cr、Fe、Co、Cu等的金属或金属合金。
电子发射装置310a可包括阴极312和布置在阴极312上并发射电子的电子发射源314。阴极312可以是诸如Ti、Pt、Ru、Au、Ag、Mo、Al、W或Cu的金属或者诸如铟锡氧化物(ITO)、铝锌氧化物(AZO)、铟锌氧化物(IZO)、氧化锡(SnO2)或氧化铟(In2O3)的金属氧化物。电子发射源314可由能够发射电子的材料形成。例如，电子发射源314可由金属、硅、氧化物、金刚石、类金刚石碳(DLC)、硬质合金化合物、氮化合物、碳纳米管、碳纳米纤维等形成。电子发射装置310a是冷发射阴极型X射线源的示例。
阴极312对电子发射源314施加电压。当在电子发射源314与阳极320a(即，阴极312与阳极320a)之间发生电压差时，电子发射源314发射电子，并且电子与阳极320a碰撞。因此，阳极320a由于电子的碰撞而放射X射线。
如图5B中所示，X射线产生单元300b的电子发射装置310b还可包括栅电极316，其中，栅电极316在电子发射源314与阳极320a之间。栅电极316可由与阴极312相同的材料形成。电子发射源314可通过栅电极316与阴极312之间的电压差来发射电子。当栅电极316被布置在阴极312与阳极320a之间时，可通过施加到栅电极316的电压来控制由电子发射源314引起的电子。因此，X射线产生单元300b可更稳定地控制电子的发射。
如图5C中所示，X射线产生单元300c的电子发射装置310c还可包括聚焦电极318，其中，聚焦电极318在电子发射源314与阳极320b之间。聚焦电极318可由与阴极312相同的材料形成。聚焦电极318使从电子发射源314发射的电子聚焦于阳极320b的区域上，以与阳极320b碰撞。聚焦电极318可提高X射线产生效率。施加到聚焦电极318的电压可与施加到栅电极316的电压相同或相似，使得可保持最优聚焦性能。
如图5D中所示，X射线产生单元300d的电子发射装置310d可包括阴极312、布置在阴极312上并发射电子的电子发射源314、与阴极312分离地布置的栅电极316和使发射的电子聚焦的聚焦电极318。
图6示出根据示例性实施例的包括栅电极420的电子发射装置400。如图6中所示，电子发射装置400可包括阴极410、与阴极410分离地布置的具有网格结构的栅电极420以及多个绝缘层430和沿第一方向延伸的多个电子发射源440，其中，所述多个电子发射源在阴极410与栅电极420之间，并沿垂直于第一方向的第二方向彼此分离地被布置。用于支撑电子发射装置400的基板450可由诸如玻璃的保温材料形成。基板450可支撑单个电子发射装置400，也可支撑多个电子发射装置。
阴极410和栅电极420可由导电材料形成。阴极410可对每个电子发射源440施加电压，并可具有平板形状。当阴极410具有平板形状时，可省略基板450。栅电极420可具有包括多个开口H的网格结构。例如，栅电极420可包括布置在绝缘层430上的彼此分离的多条栅极线422和连接栅极线422的多个栅极桥424。因此，两条邻近的栅极线422和两个邻近的栅极桥424形成一个开口H。
可将开口H布置为使在绝缘层430之间的电子发射源440的至少一部分露出。由于栅电极420具有网格结构，因此可制造大的电子发射装置400。尽管图6示出栅电极420的开口H均是矩形，但是示例性实施例不限于此。在另一实施例中，每个开口H的形状可以是圆形、椭圆形或多边形之一。开口H的大小可以是相同的，也可以是不同的。
在阴极410与栅电极420之间布置绝缘层430，其中，绝缘层430防止阴极410与栅电极420之间的电连接。另外，按照多种数量来布置绝缘层430，并且可设置至少三个绝缘层。绝缘层430可具有直线型形状。绝缘层430沿一个方向延伸且沿另一方向彼此分离，并支撑栅电极420。绝缘层430均可包括支撑栅电极420的边缘区域的第一绝缘层432和支撑栅电极420的中部区域的第二绝缘层434。
绝缘层430可由用于半导体器件的绝缘材料形成。例如，绝缘层430可由作为介电率高于例如二氧化硅(SiO2)的高K材料的至少一种高K材料(作为示例，氧化铪(HfO2)、氧化铝(Al2O3)和/或氮化硅(Si3N4))形成。
尽管图6示出绝缘层430具有直线型形状，但是示例性实施例不限于此。绝缘层430可具有防止阴极410与栅电极420之间的电连接的不同的形状，并支撑栅电极420。例如，第二绝缘层434可具有圆柱体形状，并可被布置在栅极线422下方。
电子发射源440通过施加到阴极410和栅电极420的电压来发射电子。可在绝缘层430之间交替地布置电子发射源440。例如，可利用插入到邻近的电子发射源440之间的第二绝缘层434来彼此分离地布置电子发射源440。电子发射源440可具有沿第一方向延伸的条带形状，像第二绝缘层434那样。
将栅电极420布置在电子发射源440上方，其中，可与栅电极420分离地布置电子发射源440，以防止电子发射源440与栅电极420短路。
电子发射源440可由能够发射电子的材料形成。当在电子发射装置400中电子发射源440所占据的面积增大时，电子发射装置400可发射大量电子。然而，电子发射装置400会承受由于施加于电子发射源440的电压与施加于栅电极420的电压之间的差而产生的静电力。为了防止这个问题，交替地布置示例性实施例的绝缘层430和电子发射源440，并将具有开口H的栅电极420布置在每个电子发射源440被布置的区域上，以便实现电子发射装置400。
由于栅电极420包括沿与电子发射源440的纵向方向交叉的方向布置的栅极桥424，因此可在电子发射源440的表面上形成均匀电场。
尽管图6示出电子发射源440被形成为条带，但是示例性实施例不限于此。在阴极410上方的与开口H相应的区域中，电子发射源440可被形成为点型。可按照2D阵列(即，按照矩阵格式)布置点型电子发射源440。
另外，尽管图6示出在单个电子发射装置400中布置电子发射源440，但是示例性实施例不限于此。另外，可在电子发射装置400中布置仅仅一个电子发射源，或者可在电子发射装置400中布置两个或更多个电子发射源。
可通过阳极的形状来控制X射线的行进路径。具体地，当阳极的厚度被设置为不规则时，可控制从阳极放射的X射线的行进路径。
图7A、图7B、图7C、图7D、图7E、图7F和图7G示出根据示例性实施例的具有不规则厚度的阳极。在图7A到图7G中的每一张图中示出的阳极与单个直线型X射线产生器150相应。然而，示例性实施例不限于此。一个阳极可与一个电子发射装置相应。为了方便解释，以下将描述与单个直线型X射线产生器150相应的一个阳极。
如图7A到图7G中所示，可关于每个直线型X射线产生器150的中心轴Z对称地设置阳极，以便可对称地放射X射线。阳极510和阳极520的厚度从直线型X射线产生器150的中心轴Z朝直线型X射线产生器150的边缘逐渐减小，如图7A和图7B中所示，从阳极510和阳极520放射的X射线可行进至聚焦于直线型X射线产生器150的中心轴Z。直线型X射线产生器150可高效地将X射线放射在对象的部分区域中。
具体地，电子入射到其上的阳极510的表面512和阳极520的表面522可以是平坦表面，与此相反，X射线从其出射的表面514和表面524可以是相对于平坦表面512和平坦表面522的突出表面。X射线从其出射的表面514和表面524可以是通过结合平坦表面而获得的中凸地弯曲的表面或者中凸表面。可通过相应的中凸结构的角度θ1和半径R来确定X射线所聚焦于的位置。尽管在图7A和图7B中，电子入射到其上的阳极510的表面512和阳极520的表面522是平坦的，并且X射线从其出射的表面514和表面524是突出的，但是示例性实施例不限于此。也就是说，电子入射到其上的表面可以是中凸的，与此相反，X射线从其出射的表面可以是平坦的。
阳极530和阳极540的厚度从直线型X射线产生器150的中心轴Z朝直线型X射线产生器150的边缘逐渐减小，如图7C和图7D中所示，从阳极530和阳极540中的每一个阳极放射的X射线可朝大于阳极530和阳极540中的每一个阳极的X射线发射区域的区域前进。因此，直线型X射线产生器150可将X射线放射到具有相对大的面积的对象。
具体地，电子入射到其上的阳极530的表面532和阳极540的表面542可以是平坦表面，与此相反，X射线从其出射的表面534和表面544可以是相对于平坦表面532和平坦表面542的中凹表面。X射线从其出射的表面534和表面544可以是通过结合平坦表面而获得的中凹地弯曲的表面或者中凹表面。可通过相应的中凹结构的角度θ2和半径R来确定X射线被放射的区域的大小。尽管在图7C和图7D中，电子入射到在其上的阳极530的表面532和阳极540的表面542是平坦的，并且X射线从其出射的表面514和表面524是中凹的，但是示例性实施例不限于此。也就是说，电子入射到其上的表面可以是中凹的，与此相反，X射线从其出射的表面可以是平坦的。
如图7E中所示，电子入射到其上的阳极550的表面552和X射线从其出射的阳极550的表面554两者可以是相对于彼此而中凸的。在这种情况下，X射线的焦距可变得更短。作为另一示例，电子入射到其上的表面和X射线从其出射的表面两者可以是相对于彼此而中凹的。可选地，当电子入射到其上的表面和X射线从其出射的表面之一可以是中凹的时，另一表面可以是中凸的。
阳极的厚度可以是局部不规则的。例如，当在图7F和图7G中示出时，阳极560和阳极570可具有仅仅一些部分相对于底部平坦表面562和底部平坦表面572而中凸的形状。中凸结构566可与其它中凸结构相同，或者，中凸结构576可根据区域而与其它中凸结构不同。中凸结构576的厚度可关于直线型X射线产生器150的中心轴Z对称。尽管图7F和图7G仅示出中凸结构，但是示例性实施例不限于此。阳极可包括中凹结构，或者包括中凹结构和中凸结构两者。
这样，由于可通过使用具有不规则的厚度的阳极来控制X射线的前进路径，因此直线型X射线产生器150可高效地将X射线放射到对象，并且还可降低X射线放射剂量。
根据示例性实施例的X射线成像设备可使用具有均匀厚度的阳极。图8示出根据示例性实施例的具有均匀厚度的阳极580。参照图8，当使用具有均匀厚度的阳极580时，可通过使用独立的元件(诸如瞄准仪(未示出))来控制X射线的前进路径。
阳极可包括由不同的材料形成并能够放射不同波长的X射线的多个层。图9A和图9B示出根据示例性实施例的由不同材料形成的阳极710。当在图9中示出时，阳极710可包括由不同材料形成的多个层711、712、713和714。可相对于电子发射装置平行地布置层711、层712、层713和层714。阳极710可根据电子与其碰撞的层711、层712、层713和层714来放射不同的波长的X射线。
如上所述，放射多种波长的X射线的阳极可具有非均匀的厚度。图10A、图10B、图10C和图10D示出根据示例性实施例的由不同材料形成的阳极810和阳极820。阳极810和阳极820中的每个可包括由不同材料形成的多个层，所述多个层中的至少一层可具有不规律的厚度。
例如，如图10A和图10B中所示，阳极810可包括由不同材料形成的多个层811、812、813和814。层811、层812、层813和层814具有从直线型X射线产生器150的中心轴Z朝直线型X射线产生器150的边缘逐渐减小的厚度。因此，阳极810可使放射的X射线聚焦。由于具有不同的波长的X射线被聚焦于不同区域上，因此单个直线型X射线产生器可同时使对象的具有不同的深度的许多不同的区域成像。
如图10C和图10D中所示，阳极820可包括由不同材料形成的多个层821、822和823。阳极820的厚度可根据层821、层822和层823而改变。例如，第一层821可具有从直线型X射线产生器150的中心轴Z朝直线型X射线产生器150的边缘逐渐减小的厚度，第二层822可具有均匀厚度，第三层823可具有从直线型X射线产生器150的中心轴Z朝直线型X射线产生器150的边缘逐渐增加的厚度。因此，阳极820可将X射线放射到较大的周边区域，同时聚焦于对象的关注区域。
另外，根据示例性实施例的直线型X射线产生器150可同时或选择性地产生不同波长的X射线。图11A到图11C示出根据示例性实施例的产生短波长的X射线或者同时产生多个波长带的X射线的X射线产生器。
参照图11A，可彼此分离地布置阳极920和均具有电子发射源912的多个电子发射装置910。在阳极920中，可交替地布置由不同材料形成的第一层922和第二层924。当在与电子发射装置910的电子发射源912相应的区域中第一层922和第二层924彼此重叠时，由电子发射装置910发射的电子可与第一层922和第二层924碰撞。因此，阳极920可同时放射第一X射线X1和第二X射线X2。
如在图11B和图11C中所示，阳极920沿方向930和方向932之一与电子发射装置910平行地进行平移。在图11B中，阳极920与电子发射装置910平行地进行平移，使得阳极920的第一层922可被布置为与电子发射源912重叠或对齐。由电子发射装置910发射的电子与第一层922碰撞，因此可从阳极920放射第一波长的第一X射线X1。
如图11C中所示，阳极920与电子发射装置910平行地进行平移，使得阳极920的第二层924可被布置为与电子发射源912重叠或对齐。由电子发射装置910发射的电子与第二层924碰撞，因此可从阳极920放射第二波长的第二X射线X2。
这样，由于阳极920同时放射多条X射线或者选择性地放射单条X射线，因此直线型X射线产生器150的可用性会得到提高。
如上所述，X射线产生单元300被布置在直线型X射线产生器150中。将每个X射线产生单元300独立制造为一个单元，随后对X射线产生单元300进行装配，以便形成直线型X射线产生器150。另外，可在单个基板上整体地制造多个电子发射装置和阳极。可选地，在单个基板上制造多个电子发射装置，随后对阳极进行装配，以便形成直线型X射线产生器。另外，可通过各种方法形成直线型X射线产生器150。
直线型X射线产生器150还可包括用于控制X射线的行进方向的瞄准仪(未示出)。因此，可减少X射线放射剂量，还可更准确地检测到X射线。
图12A和图12B示意性地示出可用作图1的X射线检测器160的直线型X射线检测器1000a和直线型X射线检测器1000b。如图12A中所示，直线型X射线检测器1000a可以是具有以一维布置多个X射线检测单元1010的直线型检测表面的直线型检测器。可选地，如图12B中所示，直线型X射线检测器1000b可以是具有按照两排或更多排来设置X射线检测单元1010的一维的布置的直线型检测表面的直线型检测器。
每个X射线检测单元1010是接收X射线并将接收到的X射线转换为电信号的光接收元件。例如，如图13A中所示，每个X射线检测单元1010可以是包括闪烁计数器1011、光电二极管1012和存储元件1013的间接型X射线接收元件。闪烁计数器1011接收X射线，并根据接收到的X射线以特定的可视光子(即，可视射线)来输出光子。光电二极管1012接收从闪烁计数器1011输出的光子，并将接收到的光子转换为电信号。存储元件1013电连接到光电二极管1012，并存储从光电二极管1012输出的电信号。存储元件1013可以是例如存储电容器。将存储在每个X射线检测单元1010的存储元件1013中的电信号施加到将所述信号处理为X射线图像的信号处理器(未示出)。
在另一示例中，如图13B中所示，每个X射线检测单元1010可以是包括将X射线转换为电信号的光电导体1016、分别形成在光电导体1016的上部和下部的电极1015和电极1017以及对从在下部的电极1017发送的电信号进行计数的信号处理器1018的直接型X射线接收元件。
X射线检测单元1010可被设置为分别与直线型X射线产生器150的X射线产生单元300相应。X射线产生单元300和X射线检测单元1010可具有一对一的相应性。每个X射线产生单元300可与两个或更多个X射线检测单元1010相应，或者两个或更多个X射线产生单元300可与一个X射线检测单元1010相应。
可同时或独立地驱动X射线检测单元1010以检测X射线。因此，当所有X射线检测单元1010被驱动时，可检测照射在对象的整个区域上的X射线，或者，当一些X射线检测单元1010被驱动时，可检测照射在对象的特定区域上的X射线。另外，可同时或顺序地驱动至少两个X射线检测单元1010。
另外，可在信号基板上整体地形成X射线检测单元1010或者独立地制造X射线检测单元1010，并随后将X射线检测单元1010装配为直线型X射线检测器160。接下来，以下将参照图14描述根据示例性实施例的容纳器组件140的操作。
设置在容纳器145的一侧的直线型X射线产生器150朝容纳器145的中心部分C放射具有长直线型直线束区间形状的X射线。设置在容纳器145的另一侧的直线型X射线检测器160检测穿过容纳器145的中心部分C的X射线。由于对象被设置在容纳器145中，因此由直线型X射线检测器160检测到的X射线信号包括对象的图像信息。
当直线型X射线产生器150和直线型X射线检测器160通过沿容纳器145的外圆周转动360°来执行X射线成像时，针对直线型X射线产生器150和直线型X射线产生器160的转动角θ来获得对象的断层扫描信息，因此可基于所获得的断层扫描信息和角度信息来获得断层扫描。可基于所获得的断层扫描信息和角度信息来以二维或三维重建断层扫描图像。另外，可获得断层合成图像。由于从断层扫描信息和角度信息获得断层扫描图像或断层合成图像的图像处理算法为本领域技术人员所知晓，因此将省略对其的详细描述。
图15是图1的X射线成像设备100的框图。参照图15，根据示例性实施例的X射线成像设备100包括容纳器组件140和控制容纳器组件140的控制设备190。如上所述，容纳器组件140包括容纳器145、直线型X射线产生器150、直线型X射线检测器160和转动驱动器170，其中，转动驱动器170转动地驱动直线型X射线产生器150和直线型X射线检测器160。
控制设备190可包括控制器191、图像数据产生器192、转动控制器193、X射线驱动器194和存储器195。控制设备190可接收来自用户的X射线成像的命令的输入。可将由用户输入的关于驱动容纳器组件140的直线型X射线产生器150和直线型X射线检测器160的命令、转动地驱动容纳器组件140的直线型X射线产生器150的命令、控制参数以改变X射线的频谱的命令等的信息传送到控制器191。控制器191根据用户的命令来控制控制设备190中的元件。
图像数据产生器192接收与由容纳器组件140的直线型X射线检测器160检测到的X射线相应的电信号。图像数据产生器192从接收到的电信号(即，截面数据)产生包含关于对象的截面的信息的数字截面数据。X射线的一次放射产生包含关于对象的截面的信息的一个截面数据。当通过改变直线型X射线产生器150的位置而多次放射X射线时，可产生关于对象的不同截面的多个截面数据。当累积产生的截面数据的任意个邻近截面数据时，可产生以三维呈现对象的3D体数据。
转动控制器193控制直线型X射线产生器150和直线型X射线检测器160的转动驱动。X射线驱动器194控制图4中的直线型X射线产生器150的X射线产生单元300。另外，X射线驱动器194可控制X射线产生单元300的X射线放射强度。例如，X射线驱动器194可同时控制(例如，以群组控制)任意数量的X射线产生单元300的转动和激活。另外，X射线驱动器194可独立地控制每个X射线产生单元300的X射线放射强度，或者可同时控制(例如，以群组控制)任意数量的X射线产生单元300的放射强度。
存储器195可存储由图像数据产生器192产生的截面数据和/或3D体数据。存储器195可按照用户的请求将存储的截面数据或3D体数据发送到控制台199。
图16是根据示例性实施例的操作X射线成像设备100的方法的流程图。参照图16，患者俯卧在图1的平台120上(操作S1110)。接下来，对象(即，患者的乳房)固定地置于容纳器145的中心部分C(操作S1120)。接下来，通过驱动容纳器组件140来执行X射线成像(操作S1130)。换句话说，通过驱动转动驱动器170来转动直线型X射线产生器150和直线型X射线检测器160，并随后激活直线型X射线产生器150的X射线放射和直线型X射线检测器160的X射线检测。可连续地或不连续地执行直线型X射线产生器150的X射线放射和直线型X射线检测器160的X射线检测。直线型X射线产生器150和直线型X射线检测器160的转动范围可根据成像的目的(例如，获得断层扫描图像或断层合成图像)而改变。在X射线成像期间，输入到直线型X射线检测器160的X射线信号被转换为数字信号，并随后被发送到图15的图像数据产生器192(操作S1140)。图像数据产生器192通过使用图像处理算法对发送的信号进行后处理，并输出X射线图像(操作S1150)。
由于根据示例性实施例的X射线成像设备100在对象(患者的乳房)位于容纳器145中时执行X射线成像，因此不需要按压对象。在现有技术乳房摄影设备中，在乳房被按压时执行X射线成像，因而患者感到不舒服。与此相反，在通过根据示例性实施例的X射线成像设备100进行的X射线成像期间，乳房不受到按压。
另外，在根据示例性实施例的X射线成像设备100中，当直线型X射线产生器150和直线型X射线检测器160转动一次时，可完成左内外斜位(LMLO)视图、右内外斜位(RMLO)视图、左头尾位(LCC)视图和右头尾位(RCC)视图，以便可减少工作流程并减少对患者的X射线放射剂量。另外，由于根据示例性实施例的X射线成像设备100通过使用两个容纳器组件140来同时对患者的两侧乳房进行成像，因此可进一步减少工作流程。
尽管在示例性实施例中患者俯卧在平台120上，但是示例性实施例不限于此。平台120能够垂直地支立，因而在患者站立时执行成像。在这种情况下，平台120可以是用于支撑和引导患者的支撑台。
另外，尽管在示例性实施例中在两个通孔125中均布置了容纳器组件140，但是可在两个通孔125中的任何一个通孔中布置容纳器组件140。
在一次操作中，X射线成像设备100可对整个对象或者对象的部分区域进行成像。例如，当直线型X射线产生器150的X射线产生区域和直线型X射线检测器160的X射线检测区域等于或大于对象的测试区域时，直线型X射线产生器150和直线型X射线检测器160可通过一次操作对对象进行成像。当将要对对象的部分区域进行成像时，操作直线型X射线产生器150的仅仅一些X射线产生单元300以产生X射线，与操作X射线产生单元300相应的直线型X射线检测器160的仅仅一些X射线检测单元1010可检测X射线。
当直线型X射线产生器150的X射线产生区域和直线型X射线检测器160的X射线检测区域小于对象的测试区域时，可两次或更多次地驱动直线型X射线产生器150和直线型X射线检测器160中的至少一个。
图17是根据示例性实施例的X射线成像设备100的示意性框图。根据示例性实施例的X射线成像设备100可包括用于调整两个容纳器组件140之间的距离的间距调整器1210。
参照图17，X射线成像设备100包括可移动容纳器组件1241和固定容纳器组件1242。可移动容纳器组件1241和固定容纳器组件1242均与参照图1至图16描述的X射线成像设备100的容纳器组件140基本上相同。可移动容纳器组件1241可移动地被设置在图1的平台120上，而固定容纳器组件1242被固定在平台120上。间距调整器1210可通过使用诸如静电电机、液压装置等的驱动器来自动移动可移动容纳器组件1241。控制设备190还可包括用于控制间距调整器1210的驱动的间距调整控制器1290。
虽然在示例性实施例中整个可移动容纳器组件1241被间距调整器1210移动，但是示例性实施例不限于此。在另一示例性实施例中，间距调整器1210可仅与可移动支撑组件1241的容纳器145连接以仅移动容纳器145。可选择地，力传递轴可被附加地设置在驱动电机171的转轴172与力传递单元175之间，使得虽然驱动电机171可被固定，但是可移动容纳器组件1241的其它元件可被间距调整器1210移动。
图18是示出根据示例性实施例的X射线成像设备100的示意性框图。图19示出设置在图18的X射线成像设备100的圆柱体容纳器组件1340、1342上的接触传感器1312的布置的示例。
参照图18和图19，接触传感器1312与容纳器1345的内圆周表面1345a对齐地或在与容纳器1345的内圆周表面1345a上以恒定间距被布置。此外，接触传感器1312可被布置在容纳器1345的入口附近并且以恒定间隔被布置在容纳器1345的内圆周表面1345a上。接触传感器1312检测对象的接触并用于检测对象是否被置于容纳器1345中的正确位置。接触传感器1312可以是检测对象的接触压力的接触压力传感器。接触压力传感器可以是例如使用具有根据接触压力变化的电动势的压电元件的传感器、具有根据接触压力变化的电阻的薄膜传感器、或使用微机电系统(MEMS)结构的传感器。
当对象被放入用于X成像的容纳器1345中时，接触传感器1312检测放入的对象的接触。当所有接触传感器1312检测到对象的接触时，对象被确定为被置于正确的位置并且可执行X射线成像。当接触传感器1312中的一些没有检测到对象的接触时，对象可被认为被放入偏离中心的一侧。因此，手动或自动地移动容纳器组件1340，直到所有接触传感器1312检测到对象的接触为止。
当接触传感器1312为接触压力传感器时，接触传感器1312可检测对象的平均接触压力。在这种情况下，仅在由接触传感器1312检测的对象的所有接触压力在可允许范围内时，对象才被确定为被置于正确位置，并且随后可执行X射线成像。当由接触传感器1312中的一些检测的对象的接触压力小于或大于可允许范围时，对象被认为被偏离中心地放入，因此手动或自动地移动容纳器组件1340，直到由所有接触传感器1312检测到的接触压力在可允许范围内为止。
虽然在示例性实施例中接触传感器1312被设置在两个容纳器组件1340、1342上，但是接触传感器1312可仅被设置在可移动容纳器组件1340上。此外，虽然在示例性实施例中设置了间距调整器1210，但是可移动容纳器组件1340可被手动移动而无需使用间距调整器1210。
图20示出根据示例性实施例的容纳器组件1440。图21示出图20的容纳器组件1440的操作。根据示例性实施例的X射线成像设备可被理解为通过将乳房固定设备1450添加到以上描述的X射线成像设备100而获得的设备。
参照图20和图21，乳房固定设备1450可以是设置在容纳器145的内圆周表面1445a上的可膨胀空气管。乳房固定设备1450可被设置在容纳器145的入口附近。当对象200被放入用于X射线成像的容纳器145中时，如图21中所示，由气泵(未示出)向乳房固定设备1450的内部提供空气，并且乳房固定设备1450膨胀而占据对象200与内圆周表面1445a之间的空间，从而固定对象200。
图22是根据示例性实施例的操作X射线成像设备的方法的流程图。参照图22，根据示例性实施例的固定对象的方法包括：将患者的一个乳房置于与所述乳房相应的容纳器145的中心部分(操作S1510)，调整容纳器组件1440的距离，使得患者的另一乳房可被置于另一容纳器145的中心部分(操作S1520)，通过向作为乳房固定设备1450的空气管注入空气来固定乳房(操作S1530)，并调整乳房固定设备1450中的空气，使得根据对象的尺寸将恒定压力施加到对象(操作S1540)。上述乳房固定处理可被额外添加在以上参照图16描述的将对象置于容纳器145中的处理(操作S1120)与执行X射线成像的处理(操作S1130)之间。
虽然在以上描述中可膨胀空气管被用作乳房固定设备1450，但是示例性实施例不限于此。图23示出根据示例性实施例的容纳器组件1640。参照图23，乳房固定设备1650可以是连接到容纳器145的下端的真空泵。当对象被放入用于X射线成像的容纳器145中时，乳房固定设备1650从容纳器145的内部区域1645a轻柔地吸取空气，使得对象被拉伸而被固定。
虽然在上述示例性实施例中设置两个容纳器组件，但示例性实施例不限于此。如图24中所示，在根据示例性实施例的X射线成像设备100中，可在平台1720中仅设置一个通孔1725，并且在平台1720中仅设置一个容纳器组件1740。
图25是示出根据示例性实施例的包括设置有放射场检测器1870的容纳器组件1840的X射线成像设备100的示意性框图。虽然图25示出仅设置一个容纳器组件1840的情况，但是可设置两个容纳器组件1840。图26详细示出图25的X射线成像设备100的放射场检测器1870。
参照图25，放射场检测器1870包括发光单元1850、光接收单元1860以及控制发光单元1850和光接收单元1860并设置放射场的放射场设置器1890。如图26中所示，发光单元1850和光接收单元1860可分别被布置为接近于线性X射线产生器150和线性X射线检测器160。
如图26中所示，发光单元1850具有这样的结构，其中，多个发光元件1851以相同间距成直线地布置在线性X射线产生器150的一侧。发光元件1851可以是例如发射可见光或红外射线的发光二极管、有机发光二极管、激光二极管、照明器等。从发光元件1851发射的光可具有在与布置线性X射线产生单元150的方向相同的方向上不连续地延长的直线束区间。在另一示例性实施例中，发光单元1850可具有沿一方向延伸的直线光源，从而发射的光具有在与布置线性X射线产生单元150的方向相同的方向上连续地延长的直线束区间。聚焦透镜(诸如准直透镜)可被额外地设置在发光元件1851中的每个的发光表面以允许由发光元件1851发射的光线具有方向性。由发光元件1851发射的光的波长范围或光源的类型不受限制。
光接收单元1860具有这样的结构，其中，多个光接收元件1861以相同间距沿垂直方向成直线地布置在线性X射线检测器160的一侧。光接收元件1861可以是具有与由发光元件1851发射的光的波长范围相应的检测范围的光电二极管、光电晶体管或图像传感器。如图28中所示，发光单元1850和光接收单元1860可在相对于转动方向1876的上侧分别附着在线性X射线产生器150和线性X射线检测器160的侧表面上。也就是说，发光单元1850和光接收单元1860可沿转动方向分别附着在X射线产生器150和线性X射线检测器160的主导表面上。在这种情况下，由发光单元1850发射的光在通过容纳器145的中心部分时朝光接收单元1860行进。发光单元1850和光接收单元1860的布置不限于此，因此发光单元1850和光接收单元1860可在相对于转动方向1876的下侧分别附着在线性X射线产生器150和线性X射线检测器160的侧表面上，反之亦然。
图27和图28示出图25的放射场检测器1870的操作。为了便于解释，在图27中省略容纳器145。
参照图27和图28，当对象200被放入用于X射线成像的容纳器145中时，发光单元1850朝与发光单元1850相对地布置的光接收单元1860发射光L。发射的光L朝光接收单元1860行进。由于对象200占据容纳器145的内部空间的部分，因此光L的部分未能到达光接收单元1860。因此，在垂直布置的光接收元件1861之中，没有接收到光L的光接收元件1861a与紧邻光接收元件1861a并检测光L的光接收元件1861b之间存在假想边界1874。换句话说，光接收元件1861可根据光接收元件1861是否接收到光而被划分为没有接收到光L的区域和接收到光L的区域。作为垂直布置的光接收元件1861中的最后一个的光接收元件1861a与对应于光接收元件1861a的发光元件1851a之间的光路可被理解为对象200的端部所位于的区域。没有接收到光L的区域1871可被设置为X射线放射场1871。此外，考虑到成像期间患者的移动，包括检测光L并被布置为最接近于边界的光接收元件1861b的区域被设置为包括在X射线放射场1871中。因此，仅可激活与设置的X射线放射场1871相应的线性X射线产生器150的X射线产生单元300。外部区域1872为不放射X射线的非放射场。
图29是图25的X射线成像设备的操作的流程图。参照图29，当对象200被放入容纳器145中并且完成X射线成像的准备时，发光单元1850被驱动以发射光L。光接收单元1860检测光发光单元1850的光L从而确定对象200的尺寸(操作S1910)。在操作S1920，仅激活与放置对象200的区域相应的线性X射线产生器150的X射线产生单元300，使得X射线仅被放射到与对象200的尺寸相应的X射线放射场1871(操作S1930)。这样，由于不驱动与X射线放射场1871的外部区域1872相应的X射线产生单元300，因此，可减少X射线放射剂量并且可减少线性X射线产生器150的驱动功率。
可在执行X射线成像之前执行放射场的确定。换句话说，当对象200被放入容纳器145中并且完成X射线成像的准备时，发光单元1850和光接收单元1860被驱动和转动，使得对象200的整个尺寸被扫描并且随后可仅针对放射场执行X射线成像。
在另一示例中，可与X射线成像同时执行放射场的确定。如上所述，在线性X射线产生器150和线性X射线检测器160绕容纳器145转动时执行X射线成像。因此，在线性X射线产生器150和线性X射线检测器160绕容纳器145转动并且同时执行X射线成像时，连续或不连续地驱动发光单元1850和光接收单元1860以确定X射线放射场。因此，可实时确定X射线放射范围。
在以上参照图16描述的X射线成像设备的操作中，可在执行X射线成像(操作S1130)之前或同时实现上述X射线放射场确定操作。
虽然发光元件1851和光接收元件1861被描述为以相同间距布置，但是示例性实施例不限于此。图30示出根据示例性实施例的发光单元1950的多个发光元件1951和光接收单元1960的多个光接收元件1961的布置。如图30中所示，发光元件1951和光接收单元1960的光接收元件1961可被不规则地布置。可将对象(即，患者的乳房)的尺寸或形状进行平均。因此，考虑对象的平均尺寸，发光元件1951和与发光元件1951相应的光接收元件1961可被密集地布置在放置平均对象的端部的区域附近，而发光元件1951和与其相应的光接收元件1961可被稀疏地布置在其它区域中。换句话说，在垂直布置的光接收元件1961之中，布置在没有检测到光L的光接收元件1961a与紧邻光接收元件1961a并检测到光L的光接收元件1961b之间的边界附近的光接收元件1961被密集地布置，而发光元件1951和光接收元件1961被稀疏地布置。这里，根据发光元件1951和光接收元件1961的以上布置，可确定平均对象的更精确的尺寸，并且随着使用的部件的数量减少，可降低制造成本。
图31示出根据示例性实施例的X射线成像设备2000的示意性结构。图32示意性地示出在图31的X射线成像设备2000中采用的圆柱体X射线产生器组件2050。
参照图31和图32，X射线成像设备2000包括执行X射线成像的总成2010和控制总成2010的控制设备2090。总成2010包括具有圆柱体形状的壳体2020和圆柱体X射线产生器组件2050以及设置在壳体2020中的线性X射线检测器2060。根据示例性实施例的X射线成像设备2000可对患者的整个身体或特点部分(以下，被成为对象)执行X射线成像。
参照图32，圆柱体X射线产生器组件2050具有这样的结构，其中，多个X射线产生单元2052以二维方式被布置在圆柱体的内圆周表面上。可沿圆周方向2059依次驱动圆柱体X射线产生器组件2050。圆柱体X射线产生器组件2050可被理解为这样的结构，其中，被独立地开关的多个线性X射线产生器2051沿圆周方向2059布置。每个线性X射线产生器2051可包括被成直线地布置的X射线产生单元2052。X射线产生单元2052被设置为垂直于圆周方向2059朝圆柱体X射线产生器组件2050的中心轴放射所有X射线。线性X射线产生器2051和X射线产生单元2052可分别与以上描述的线性X射线产生器150和X射线产生单元300对应。可针对每个线性X射线产生器2051分别设置开关电路2053。开关电路2053可以是使用如图33中示出的晶体管的开关操作的电路。图33的开关电路仅是示例，并且可使用各种合适的开关电路。当输入信号被依次施加到设置在圆柱体X射线产生器组件2050的圆周方向2059上的开关电路时，电力被施加到线性X射线产生器2051中的相应一个，并且因此线性X射线产生器2051沿圆柱体X射线产生器组件2050的圆周方向2059被依次驱动。
线性X射线检测器2060被设置为能够绕壳体2020的圆周转动。线性X射线检测器2060可被布置在圆柱体X射线产生器组件2050的内部。线性X射线检测器2060可被本领域技术人员所知的装置驱动而转动。参照图34，当线性X射线产生器2051沿圆柱体X射线产生器组件2050的圆周方向2059依次放射X射线时，线性X射线检测器2060沿方向2069转动到与线性X射线产生器2051中针对中心轴放射X射线的相应一个相对的位置，并检测依次放射的X射线。当线性X射线产生器2051沿圆周方向2059被依次驱动时，线性X射线检测器2060相应地转动360°。
仅线性X射线产生器2051中的一些可被依次驱动。在这种情况下，线性X射线检测器2060可在与它们相应的角范围内转动。在一些情况下，当X射线被圆柱体X射线产生器组件2050的线性X射线产生器2051中的任何一个放射时，线性X射线检测器2060可在一角度内转动并检测与相应线性X射线产生器2051相对的位置附近的X射线。这样，由于X射线以不同角度被放射到对象，因此由线性X射线检测器2060检测的X射线信号包括角度信息和断层扫描信息。因此，可基于获得的角度信息和断层扫描信息获得断层扫描图像或断层合成图像。可基于获得的角度信息和断层扫描信息以二维形式或三维形式重构断层扫描图像。
由于仅相对轻的线性X射线检测器2060在根据示例性实施例的X射线成像设备2000中被机械地驱动和转动，因此相对小的负荷被施加到图35的转动驱动器2070，从而可极大简化转动驱动器2070的机械结构。
图35是图31的X射线成像设备2000的示意性框图。参照图35，根据示例性实施例的X射线成像设备2000包括圆柱体X射线产生器组件2050、线性X射线检测器2060、驱动线性X射线检测器2060转动的转动驱动器2070和控制以上元件的控制设备2000。
控制设备2090可包括控制器2091、图像数据产生器2092、转动控制器2093、X射线驱动器2094和存储器2095。控制设备2090可通过控制台2099从用户接收关于X射线成像的命令的输入。由用户输入的关于用于驱动圆柱体X射线产生器组件2050的命令的信息、用于激活线性X射线检测器2060的命令的信息、用于转动地驱动线性X射线检测器2060的命令的信息、用于控制改变X射线的光谱的参数的命令的信息等被传送到控制器2091。控制器2091根据用户的命令控制控制设备2090中的元件。
图像数据产生器2092接收与由线性X射线检测器检测的X射线相应的电信号。图像数据产生器2092从接收的电信号产生包含关于对象的截面的信息的数字截面数据。由圆柱体X射线产生器组件2050的任何一个线性X射线产生器2051一次放射的X射线产生包含关于对象的截面的信息的一个截面线性数据。
当通过改变圆柱体X射线产生器组件2050的线性X射线产生器2051的位置以多次放射X射线时，产生关于对象的不同截面的多条截面数据。当多条截面数据被收集到紧邻截面数据中时，可产生三维地表示对象的3D体数据。
转动控制器2093控制转动驱动器2070驱动圆柱体X射线产生器组件2050转动。转动驱动器2070包括驱动电机2071和力传递单元2075，力传递单元2075控制由驱动电机2071产生的驱动力并将控制的驱动力传递到线性X射线检测器2060。
X射线驱动器2094依次控制圆柱体X射线产生器组件2050的线性X射线产生器2051。此外，X射线驱动器2094可单独地或共同地控制线性X射线产生器2051的X射线产生单元2052的X射线放射强度。
存储器2095可存储由图像数据产生器2092产生的截面数据和/或3D体数据。存储器2095可根据用户的请求将存储的截面数据或3D体数据发送到控制台2099。
图36示出在根据示例性实施例的X射线成像设备中采用的，可被额外设置到参照图31至图35描述的X射线成像设备2000的线性X射线检测器2060的放射场检测器2160。
参照图36，放射场检测器2160可沿纵向方向延伸并可被设置在包括检测单元2061的线性X射线检测器2060的一侧。放射场检测器2160可包括成直线地布置的多个光传感器2161。光传感器2161可以以相同间距被布置。可选择地，光传感器2161可在与作为放射场的边界的区域相应的区间中被密集地布置并在其它区间被稀疏地布置。
光传感器2161为检测亮度的光传感器。放射场检测器2160可与线性X射线检测器2060集成地组合，并沿图31的壳体2020的圆周与线性X射线检测器2060一起转动。线性X射线检测器2060和放射场检测器2160可被布置在壳体2020的内壁表面上。在这种情况下，壳体2020的内壁表面可由透明材料形成，使得放射场检测器2160的光传感器可检测亮度。在一些情况下，线性X射线检测器2060和放射场检测器2160可被布置在壳体2020的内壁表面的外部。
当对象位于壳体2020的内部时，对象所处的区域与根据由放射场检测器2160检测到的亮度而检测的对象的区域不同，其中，放射场检测器2160根据对象与放射场检测器2160的距离的不同和对象产生的阴影来检测亮度。因此，当放射场检测器2160沿壳体2020的圆周与线性X射线检测器2060一起转动时，可由放射场检测器2160检测对象的大概位置和尺寸。图31的控制设备2090可基于由放射场检测器2160检测的对象的大概位置和尺寸确定X射线放射场。
如上所述，由于圆柱体X射线产生器组件2050的X射线产生单元2052可被单独控制，因此仅激活与X射线放射场相应的X射线产生单元2052。因此，可减少对对象的X射线放射剂量并且还可减少圆柱体X射线产生器组件2050的驱动力。
可在执行X射线成像之前执行X射线放射场的确定。换句话说，当对象进入壳体2020并完成X射线成像的准备时，放射场检测器2160沿壳体2020的圆周被驱动和转动以扫描对象的总尺寸，并随后仅对目标对象执行X射线成像。
在另一情况下，可在X射线成像的同时执行X放射场的确定。如上所述，由于在线性X射线检测器2060沿壳体2020的圆周转动时执行X射线成像，因此，在X射线成像期间，放射场检测器2160被连续或不连续地驱动以确定X射线放射场。因此，可实时确定X射线放射范围。
图37示出根据示例性实施例的额外包括放射场检测器的X射线成像设备2000的示意性结构。
放射场检测器2150可以是设置在壳体2020的入口的上部并在躺在平台2170上的患者2080进入壳体2020时识别平台2170的特定部分或患者2080的特定部分的传感器。标记可附着在平台2170的特定部分或患者2080的放射目标场。放射场检测器2150可以是接近传感器、图像传感器等。当患者通过躺在平台2170上而进入壳体2020时，放射场检测器2150识别平台2170的特定部分或患者的特定部分。可通过将由放射场检测器2150识别的位置用作参照点结合平台2170的进入速度与进入时间来指定患者的位置。当指定患者的X射线放射场时，用户可通过控制设备2090仅激活与X射线放射场相应的X射线产生单元2052。因此，可减少对对象的X射线放射剂量并且还可减少圆柱体X射线产生器组件2050的驱动力。
如上所述，在根据一个或更多个示例性实施例的用于控制X射线成像设备的X射线放射场的装置和方法中，与现有技术的X射线成像设备相比，可减少患者的放射暴露。此外，与现有技术的线性检测器类型的X射线成像设备相比，可快速获得图像。
此外，当X射线成像设备被用作乳房成像设备时，不需要压迫患者的乳房的操作，从而患者不会因为乳房压迫而感到疼痛。由于与需要RCC、RMLO、LCC和LMLO的一般成像和断层合成成像两者的现有技术成像相比，可显著减少成像的步骤和频率，因此可简化工作流程并减少对患者的放射剂量。
此外，当将对有限区域进行X射线成像时，X射线放射场被手动或自动设置，使得可仅通过自动控制X射线产生器的X射线源的开启/关闭在特定区域中放射X射线，从而减少对患者的放射剂量。此外，当X射线成像设备被用作乳房成像设备时，考虑到患者的乳房尺寸不同，当患者的乳房被放入乳房成像设备中时，通过附着到X射线产生器附近的检测传感器自动识别患者的乳房尺寸。自动控制X射线源的开启/关闭，使得X射线可仅被放射到识别的乳房尺寸，从而减少对患者的放射。此外，由于通过自动识别患者的乳房的成像区域来控制X射线放射场，因此可减少成像时间。
前述示例性实施例和优点仅是示例性的并且不被解释为限制性的。本教导可被容易地应用于其它类型的设备。示例性实施例的描述意图为示意性的，而不意图限制权利要求的范围，并且许多替代、修改和改变对于本领域技术人员来说将是明显的。例如，每个单个组件可被分离到多个组件中，所述多个组件随后被分别实施。此外，分离的组件可被组合在一起并被实施为单个组件。
Claims (15)
1.一种控制包括X射线产生器和被布置为与X射线产生器相对的X射线检测器的X射线成像设备的X射线放射场的设备，该设备包括：
发光单元，被构造为发光，并被布置为与X射线产生器和X射线检测器中的一个邻近；
光接收单元，被构造为检测由发光单元发射的光，并被布置为与X射线产生器和X射线检测器中的另一个邻近；
放射场设置器，被构造为基于检测到的光设置X射线放射场；
X射线驱动器，被构造为控制与设置的X射线放射场相应的X射线产生单元的驱动，以发射X射线。
2.如权利要求1所述的设备，其中，X射线产生器包括被成直线地布置的X射线产生单元，
发光单元包括发光元件，其中，所述发光元件以与X射线产生单元被成直线地布置的方向相同的方向被布置。
3.如权利要求1所述的设备，其中，发光元件包括发光二极管、有机发光二极管、激光二极管和照明器中的至少一个。
4.如权利要求2所述的设备，其中，发光元件发射可见光和红外线中的至少一种。
5.如权利要求1所述的设备，其中，X射线产生器包括被成直线地布置的X射线产生单元，
光接收单元具有直线型光检测表面，所述直线型光检测表面以与X射线产生单元被成直线地布置的方向相同的方向延伸。
6.如权利要求1所述的设备，其中，X射线产生器包括被成直线地布置的X射线产生单元，
光接收单元包括光接收元件，其中，所述光接收元件以与X射线产生单元被成直线地布置的方向相同的方向被布置。
7.如权利要求1至6中的任何一项所述的设备，其中，发光单元被设置在X射线产生器和X射线检测器中的一个的侧表面，
光接收单元被设置在X射线产生器和X射线检测器中的另一个的侧表面。
8.如权利要求7所述的设备，其中，发光单元附着于X射线产生器的侧表面，所述侧表面是针对X射线产生器和X射线检测器转动的转动方向的主导表面。
9.如权利要求7所述的设备，其中，光接收单元附着于X射线检测器的侧表面，所述侧表面是针对X射线产生器和X射线检测器转动的转动方向的主导表面。
10.一种控制包括X射线产生器和被布置为与X射线产生器相对的X射线检测器的X射线成像设备的X射线放射场的方法，该方法包括：
从被布置为与X射线产生器和X射线检测器中的一个邻近的发光单元朝X射线产生器和X射线检测器中的另一个发光；
使用被布置为与X射线产生器和X射线检测器中的所述另一个邻近的光接收单元检测发射的光；
基于检测到的光设置X射线放射场；
控制与设置的X射线放射场相应的X射线产生单元的驱动，以发射X射线。
11.如权利要求10所述的方法，其中，X射线产生器包括被成直线地布置的X射线产生单元，所述发光的操作包括：
发射具有直线束区间的直线型光，所述直线束区间以与X射线产生单元被成直线地布置的方向相同的方向连续或不连续地延伸。
12.如权利要求10所述的方法，其中，设置X射线放射场的操作包括：
将X射线放射场设置为通过将预设宽度添加到外边缘获得的区域，以将X射线放射场扩展到未检测到光的区域。
13.如权利要求10所述的方法，其中，X射线产生器包括被成直线地布置的X射线产生单元，所述方法还包括：
绕X射线产生器和X射线检测器之间的转轴且平行于X射线产生单元被成直线地布置的方向，转动面朝彼此的X射线产生器和X射线检测器。
14.如权利要求11至13中的任何一项所述的方法，其中，发光单元附着于X射线产生器的侧表面，所述侧表面是针对X射线产生器和X射线检测器转动的转动方向的主导表面，并被构造为在X射线产生器发射X射线之前发光。
15.如权利要求11至13中的任何一项所述的方法，其中，光接收单元附着于X射线检测器的侧表面，所述侧表面是针对X射线产生器和X射线检测器转动的转动方向的主导表面，并被构造为在X射线检测器检测到X射线之前接收光。
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