CN106132302A - 包括多个x射线源的x射线成像设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及包含多个x射线源的x射线图像获取装置。根据本发明的X射线图像拍摄设备是一种X射线成像设备，其包括被布置成彼此面对的X射线产生单元和检测器，被检查的物体放置在其间，其中，所述X射线产生单元包括多个X射线源，所述X射线源沿着位于距被检查物体不同距离处的至少两排布置，并且分别朝向被检查物体照射X射线。
Description
技术领域
本发明涉及包括多个X射线源的X射线图像获取装置。
背景技术
最近，X射线成像技术被移植用在半导体部分上，并因此迅速发展成具有多种优点的数字X射线成像技术，所述优点诸如相对较高的分辨率、宽动态范围，并且容易产生电信号，以及代替使用胶片的常规模拟方法的容易的数据处理和存储。基于数字的成像技术依据数字图像的优良可诊断性强烈地反映被称为疾病早期诊断的临床及环境需要。
因此，已经引入了“数字乳腺成像”，即专用于乳房的X射线拍摄技术，它能够通过以使用X射线独有的生物组织对比度能力的高分辨率图像呈现乳房(即，试样)的内部结构而检测乳腺癌和病变和细钙化用于早期诊断。除了数字X射线成像技术的各种优点之外，由于独特的特性，诸如图像倍率、拍摄数量的减少、分辨率的增加，和通过控制亮度和对比度而最小化的原子轰炸(atomic bombing)，这样的数字乳腺成像迅速传播。
此外，在用于获取二维投影图像的数字图像获取装置中，如果试样的异常部分(病变)被人体组织等覆盖，则进行诊断是不容易的。作为这种问题的解决方案，在以不同的角度获取试样图像后，可以通过重新配置所获取图像而生成试样的三维断层合成图像。为此，计算机断层摄影(CT)或数字乳房断层合成(DBT)装置，即，现有的X射线成像装置的一个例子，通过围绕试样相对旋转单个X射线源，同时对试样照射X射线而产生多方向X射线投影图像，并且通过重新配置多方向X射线投影图像而生成三维图像。
常规DBT装置参考图1进行说明。常规DBT装置1包括具有固定至底部的下端的垂直支柱形状的支撑柱11、安装为沿着支撑柱11上下移动的设备主体10、安装在设备主体10的底部上的检测器30，以及通过可旋转地连接到设备主体10的旋转支撑单元22围绕试样BR旋转的X射线产生单元20。
在这样的DBT装置1中，当被试者进入拍摄位置时，设备主体10沿着支撑柱11上下移动，因此设备主体10的高度被调整，使得被试者的试样(例如，乳房)被放置在检测器30上。接下来，在通过转动旋转支撑单元22而旋转，并且从由左侧虚线指示的X射线产生单元20的位置移动到由右侧虚线指示的X射线产生单元20的位置的同时，X射线产生单元20拍摄试样BR。
在这种情况下，一般地，当X射线产生单元20围绕试样BR旋转达到特定角度间隔时，X射线拍摄根据连续拍摄方法执行，用于拍摄试样BR。然而，这样的连续拍摄方法具有的问题在于图像质量恶化，因为X射线拍摄在X射线产生单元20旋转并移动时进行，从而产生聚焦在检测器30上的图像边界不清晰的运动模糊现象。
为了防止这样的运动模糊现象，还有在X射线产生单元20完全停止在要执行拍摄的每个角度间隔之后拍摄试样BR的停止-拍摄方法。然而，这样的停止-拍摄方法具有的问题在于，拍摄时间总体被加长，并且产生了振动和噪音，因为X射线拍摄必须在X射线产生单元20已经完全停止在每个特定角度间隔的状态下进行，并且然后X射线产生单元20必须移动。
发明内容
本发明是为了解决上述传统问题，并且本发明的一个目的是提供一种能够获得高分辨率的三维断层合成图像的X射线图像获取装置。
本发明的用于实现上述目的的X射线图像获取装置是包括布置为以试样布置在其间而彼此面对的X射线产生单元和检测器的X射线图像获取装置，其中，所述X射线产生单元包括多个X射线源，其布置在距试样不同距离处的至少两排中，并且朝向试样照射X射线。
所述至少两排可以是具有不同半径的弧形式。
布置在所述至少两排中的多个X射线源可以以相对于所述试样的不同角度交错地布置，使得朝向试样的X射线不重叠。
该至少两排可以前后布置并且可以是具有相同半径的圆弧形状。
X射线产生单元可以包括用于调节所述至少两排之间的间隔的移动装置。
多个X射线源可以对每排顺序地进行操作，或在改变排时顺序地操作。
所述多个X射线源的每一个可以是使用纳米结构材料电场发射型发射器的电场发射型X射线源。
附图说明
图1是传统DBT装置的前视图。
图2是根据本发明的X射线图像获取装置的前视图。
图3是图2所示的X射线产生单元的前视图。
图4(a)是图2所示的X射线产生单元的前视图，而图4(b)是该X射线产生单元的平面视图。
图5(a)是图2所示的X射线产生单元的前视图，而图5(b)是该X射线产生单元的平面视图。
图6(a)是图2所示的X射线产生单元的前视图，而图6(b)是该X射线产生单元的平面视图。
具体实施方式
下文中，本发明的优选实施例将参照附图进行详细描述。
图2是根据本发明的X射线图像获取装置的前视图。参考图2，根据本发明的X射线图像获取装置100包括竖直支柱状的支撑柱111和设备主体110，该设备主体110以沿支撑柱111上下移动的方式安装。用于朝向试样BR照射X射线的发生器或X射线产生单元120安装在设备主体110的上侧上。面向X射线产生单元120并且接收由X射线产生单元120照射的X射线的检测器130安装在设备主体110的底部。
(第一实施例)
图3是图2所示的X射线产生单元的前视图。按照在图3中示出的本发明的第一实施例，在从X射线产生单元120的前方观察时，也就是在被试者方向上，X射线产生单元120包括多个X射线源123和124以及用于将多个X射线源123和124可拆卸地安装在X射线产生单元120上的安装单元122，所述X射线源具有距样品的不同距离并且被布置为形成至少两排。
在这种情况下，优选的是每排X射线源123和124形成用于试样BR的圆弧形状，但不限于此。每排可形成直线形状。另外，每个X射线源123和124可配置为包括使用纳米结构材料电场发射型发射器比如碳纳米管的电场发射方法的X射线源。
如果每排X射线源123和124形成弧形，如图3所示，当从X射线产生单元120的前方观察时，多个X射线源123-1、123-2、……、123-n、124-1、124-2、……、124-n是相对于试样BR在有距试样的不同距离的两排中以之字形交错布置的。
具体地，当从X射线产生单元120的前方观察时，为方便起见，假设X射线源123和124的数量是2n，则2n个X射线源123和124形成各自包括n个X射线源的两排。在这种情况下，n个X射线源123-1、123-2、……、123-n布置在沿着放置在距试样BR的第一距离R1处的弧的第一排中。其余的n个X射线源124-1、124-2、……、124-n布置在沿着放置在距试样BR的第二距离R2处的弧的第二排中，该第二距离R2大于第一距离R1。在这种情况下，优选地是，第一排的X射线源123彼此隔开到这样的程度，使得它们不干扰或阻碍由第二排的X射线源124照射的X射线。
因此，形成第一排的n个X射线源123-1、123-2、……、123-n和形成第二排的其余的n个X射线源124-1、124-2、……、124-n以特定的角度间隔Δθ彼此隔开。因此，所有的X射线源123和124可以以不同的角度向试样BR照射X射线。
(第二实施例)
图4(a)和4(b)是图2所示的X射线产生单元的前视图和平面视图。按照在图4中示出的本发明的第二实施例，在从X射线产生单元120的顶部观察时，X射线产生单元120包括被布置为形成至少两排的多个X射线源125和126，以及用于将多个X射线源125和126可拆卸地安装在X射线产生单元120上的安装单元122。
如图4(a)所示，在从X射线产生单元120的前方观察时，X射线源125和126前后形成同一圆弧形状，但不限于此。X射线源125和126可形成直线形状。
如图4(b)所示，在从X射线产生单元120的顶部观察时，X射线源125-1、125-2、……、125-n、126-1、126-2、……、126-n是相对于试样BR在至少两排中以之字形前后交错布置的。
具体地，假设X射线源125和126的数量是2n，则2n个X射线源125和126形成各自包括n个X射线源的两排，n个X射线源125-1、125-2、……、125-n沿着具有距试样BR的特定半径R的弧布置在第一排中。其余的n个X射线源126-1、126-2、……、126-n沿着具有距试样BR的相同半径R的弧布置在第二排中。在从X射线产生单元120的顶部观察时，第一排沿从X射线产生单元120到设备主体110的方向以特定间隔I从第二排隔开。
另外，形成第一排的n个X射线源125-1、125-2、……、125-n和形成第二排其余的n个X射线源126-1、126-2、……、126-n以相对于试样BR的特定角度间隔Δθ彼此隔开。因此，所有的X射线源125和126可以以不同的角度向试样BR照射X射线。
(第三实施例)
图5(a)和5(b)是图2所示的X射线产生单元的前视图和平面视图。按照在图5中示出的本发明的第三实施例，X射线产生单元120包括被布置到至少两排中的多个X射线源127和128，以及用于将X射线源127和128可拆卸地安装在X射线产生单元120上的安装单元122。
在从X射线产生单元120的前方观察时，如图5(a)所示，多个X射线源127-1、127-2、……、127-n、128-1、128-2、……、128-n是在具有距试样BR的不同距离的至少两排中以之字形交错布置的。即使在从X射线产生单元120的顶部观察时，如图5(b)所示，多个X射线源127-1、127-2、……、127-n、128-1、128-2、……、128-n是在相对于试样BR前后的至少两排中以之字形交错布置的。
具体地，在从X射线产生单元120的前方观察时，假设X射线源127和128的数量是2n，则2n个X射线源127和128形成各自包括n个X射线源的两排。n个X射线源127-1、127-2、……、127-n布置在沿着放置在距试样BR的第一距离R1处的弧的第一排中。其余的n个X射线源128-1、128-2、……、128-n布置在沿着放置在距试样BR的第二距离R2处的弧的第二排中，该第二距离R2大于第一距离R1。同时，即使在从X射线产生单元120的顶部观察时，第二排沿从X射线产生单元120到设备主体110的方向以特定间隔I从第一排隔开。
依照根据第三实施例的X射线源127和128的阵列结构，由第二排的X射线源128-1、128-2、……、128-n照射的X射线不受第一排的X射线源127-1、127-2、……、127-n干扰或阻碍而到达试样BR，因为在从X射线产生单元120的顶部观察时，第二排以特定间隔I从第一排隔开。因此，多个X射线源127和128能够更密集地布置在X射线产生单元120内，因为X射线源127与128之间的角度间隔Δθ可以被充分降低。其结果是，能够得到清晰的高分辨率三维合成图像。
(第四实施例)
图6(a)和6(b)是图2所示的X射线产生单元的前视图和平面视图。在图6中示出的第四实施例是第一实施例的修改示例，并且主要说明了第四实施例与第一实施例之间的差异。X射线图像获取装置100还包括用于移动第一排和第二排中的至少一个的X射线源123-1、123-2、……、123-n的移动装置M，使得在从X射线产生单元120的顶部观察时，第一排的X射线源123-1、123-2、……、123-n与第二排的X射线源124-1、124-2、……、124-n以特定间隔I隔开。
在这种情况下，优选的是，移动装置M是能够移动第一排和第二排中的至少一个的X射线源123的线性电机，但是可包括旋转电机。
根据目的，多种方法可应用于根据第四实施例的X射线产生单元120。然而，例如，在第一排和第二排从X射线产生单元120的顶部观察时上下重叠的状态下，第一和第二排的X射线源交替地顺序照射X射线或者第一或第二排的X射线源首先顺序地照射X射线然后另一排的X射线源顺序地照射X射线的第一驱动方法是可能的。在这种情况下，取决于X射线源的数目等等，干扰或阻碍可存在于第一排和第二排的X射线源之间。另举一例，在第一排和第二排从X射线产生单元120的顶部观察时上下重叠的状态下，第一排的X射线源123-1、123-2、……、123-n首先顺序地朝试样BR照射X射线、第一排的X射线源123-1、123-2、……、123-n移动到从第二排的X射线源124-1、124-2、……、124-n以特定间距I隔开的位置、第二排的X射线源124-1、124-2、……、124-n朝试样BR顺序地照射X射线、然后第一排的X射线源123-1、123-2、……、123-n返回原始位置的第二驱动方法是可能的。
如在第三实施例中那样，根据第四实施例的第二驱动方法，在从X射线产生单元120的顶部观察时，属于第一排的X射线源123从第二排以特定间距I隔开。因此，由形成第二排的X射线源124-1、124-2、……、124-n照射的X射线到达试样BR，而不受形成第一排的X射线源127-1、127-2、……、127-n的干扰或阻碍。因此，X射线源123和124能够更密集地布置在X射线产生单元120内，因为X射线源123与124之间的角度间隔Δθ可以被充分降低。另外，与第三实施例中不同，在第四实施例中，在合成三维立体图像时，没有必要校正图像之间由于第一排与第二排之间的间隔I的差异。因此，能够得到更清晰的高分辨率三维合成图像。
在至此所描述的优选实施例中，多个X射线源已经被示出为布置在两排中，但不受限于此。多个X射线源可以布置在3排或4排或者更多排中。
尽管特定X射线源发生故障，通过仅利用对应排以外的其他排的X射线源拍摄或通过用另一相邻排的另一相邻X射线源代替故障的特定X射线源进行拍摄，然后校正图像，仍可以毫无问题地得到高分辨率三维合成图像。
该X射线产生单元120可以可拆卸地安装在设备主体110上，安装单元122可以可拆卸地安装在X射线产生单元120上，而X射线源可以可拆卸地安装在安装单元122上。因此，根据响应于所需分辨率和/或不同试样类型的拍摄目的，用户可以选择性地将具有各种模式(例如，在X射线源之间的间隔、X射线源的分布、排列等)的安装单元安装在X射线产生单元120上，并且也可以在X射线源故障时方便地更换和维修。
使用根据本发明的第一至第四实施例的X射线图像获取装置100的断层合成拍摄将在下面进行描述。
首先，当站立或直立的受测者在X射线图像获取装置100的拍摄位置就位时，设备主体110沿柱111上下移动，因此设备主体110被定位成使得试样BR被放置在检测器130上。在此情况下，为了防止试样BR内的异常部分被乳腺组织等覆盖，优选的是放置在检测器130上的检体BR由压缩衬垫(未示出)加压。
接着，多个X射线源对每一排顺序地操作，或在改变它们的排的同时顺序地操作，并以不同的角度照射X射线到试样BR。照射的X射线穿过试样BR并由检测器130接收。检测器130为每个位置产生电信号(该电信号与所接收的入射X射线的量成比例)，读取该电信号和位置信息，并通过使用图像处理算法处理所读取的电信号和位置信息而获得在各自角度得到的试样BR的X射线图像。
此后，高分辨率三维合成图像可以通过使用本发明所属领域技术人员公知的合成方法合成在不同角度获得的试样BR的X射线图像而得到。
根据本发明的X射线图像获取装置能够获得高分辨率的三维断层合成图像，从而执行精确的病变诊断，因为X射线拍摄以各种角度通过根据特定规则布置的多个X射线源在试样上迅速地进行。
此外，产品的可靠性得到提高，因为尽管所述多个X射线源中的一些发生故障，仍可以获得高分辨率三维断层合成图像。
此外，根据本发明的X射线图像获取装置不会产生任何振动和噪声，因为它并不需要用于旋转驱动的额外可动部分。
根据本发明的X射线图像获取装置已被用作乳腺成像装置(即，用于拍摄乳房的X射线装置)的示例已经在上面进行了描述，但本发明范围不限于用于这种目的的装置。即，本发明的X射线图像获取装置可以应用到用于使用X射线获得试样的投影图像的所有类型的X射线拍摄装置。本发明所属领域的技术人员将容易理解的是，本发明的技术范围涵盖这种类型的X射线拍摄装置。此外，本发明的X射线图像获取装置应该被理解为覆盖从所附权利要求和它们的等同物的含义和范围导出的所有修改或变化。
Claims (7)
1.一种X射线图像获取装置，包括布置为面对试样的X射线产生单元和检测器，其中：
所述X射线产生单元包括在距该试样的不同距离处的至少两排中的多个X射线源，并且朝向该试样照射x射线。
2.根据权利要求1所述的X射线图像获取装置，其中，所述至少两排是具有不同半径的弧。
3.根据权利要求1所述的X射线图像获取装置，其中，在所述至少两排中的多个X射线源以相对于所述试样的不同角度交错地布置，使得朝向试样的X射线不重叠。
4.根据权利要求1所述的X射线图像获取装置，其中，所述至少两排前后布置，并且是具有相同半径的弧形形状。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的X射线图像获取装置，其中，所述X射线产生单元包括用于调节所述至少两排之间的间隔的移动装置。
6.根据权利要求1所述的X射线图像获取装置，其中，所述多个X射线源对每一排顺序地操作，或者在改变排时顺序地操作。
7.根据权利要求1所述的X射线图像获取装置，其中，所述多个X射线源中的每一个是使用纳米结构材料电场发射型发射器的电场发射型X射线源。
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