CN110072458A - 投影数据采集装置和对象支撑设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在用于采集对象(3)的投影数据的投影数据采集装置(2)中使用的对象支撑设备(1)。所述对象支撑设备包括:支撑部件(4),其提供支撑表面(5),所述支撑部件用于在采集所述投影数据的同时支撑所述对象;衍射光栅(6),其用于使X射线发生衍射;以及移动单元(7、8),其用于使所述支撑部件和所述衍射光栅相对于彼此移动。这种相对移动能够允许所述支撑部件的移动,使得所述对象被移动通过X射线(16)以用于确定所述对象的不同部分的投影数据,同时所述衍射光栅仍然能够被所述X射线穿过。这些投影数据能够用于生成相对较大的相衬投影图像和/或暗场投影图像。
Description
技术领域
本发明涉及用于支撑对象的对象支撑设备、用于采集对象的投影数据的投影数据采集装置,以及用于生成对象的计算机断层摄影图像的计算机断层摄影成像系统。本发明还涉及用于采集对象的投影数据的投影数据采集方法和计算机程序,并且还涉及用于装备对象支撑设备的方法。
背景技术
二维放射摄影系统通常不能对像肺一样的相对较大的目标产生相衬投影图像或暗场投影图像。问题在于例如要求非典型扫描几何形状和难以提供大面积无间隙的光栅平铺以覆盖例如43cm×43cm的相对较大的视场。
US 2012/0288056 A1公开了一种X射线成像系统,该系统具有X射线源、第一吸收光栅和第二吸收光栅,以及平板探测器,该系统用于通过当在一个方向上相对于第一吸收光栅移动第二吸收光栅的同时执行成像来获得目标的相衬图像。
WO 2015/132095 A1公开了一种用于对患者进行干涉X射线成像的X射线设备和补充系统,其中,X射线设备用于利用发射器-探测器系统来生成投影吸收记录。该系统包括聚焦形成X射线管、数字平板探测器、具有第一干涉X射线光栅和第二干涉X射线光栅的移动光栅附件,以及用于移动第二X射线光栅的位移设备。
US 2007/0183559 A1公开了一种用于产生断层摄影相衬图像和吸收图像的X射线CT系统,该系统包括:a)机架,其具有静止的定子以及被支撑在所述定子上且绕系统轴线相对于所述定子旋转的第一转子;以及b)至少一组X射线光栅,其用于确定相位衬度。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于支撑对象的对象支撑设备、用于采集对象的投影数据的投影数据采集装置,以及用于生成对象的计算机断层摄影图像的计算机断层摄影成像系统,它们允许改善相衬投影图像和/或暗场投影图像的生成。本发明的另外的目的是提供用于采集对象的投影数据的投影数据采集方法和计算机程序,以及用于装备对象支撑设备的方法,它们允许改善相衬投影图像和/或暗场投影图像的生成。
在本发明的第一方面中,提出了一种用于支撑对象的对象支撑设备,其中,所述对象支撑设备适于在用于采集所述对象的投影数据的投影数据采集装置中使用,并且其中,所述对象支撑设备包括:
-支撑部件,其提供支撑表面,所述支撑部件用于在采集所述投影数据的同时支撑所述对象,
-衍射光栅,其用于使X射线发生衍射,以及
-移动单元,其用于使所述支撑部件和所述衍射光栅相对于彼此移动。
由于移动单元使支撑部件和衍射光栅相对于彼此移动,因此例如为了使对象移动通过由投影数据采集装置的X射线管生成的X射线,支撑部件的移动能够与衍射光栅的移动去耦合。特别地,用于使得对象移动通过X射线的支撑部件的移动能够用于确定对象的不同部分的投影数据,同时,由于发生去耦合,X射线仍然能够穿过衍射光栅。这些投影数据能够用于生成相对较大的相衬投影图像和/或暗场投影图像。
此外,由于衍射光栅是对象支撑设备(其例如为患者台)的部分,因此衍射光栅不需要被布置在例如投影数据采集装置的机架的转子上,从而减少了被集成在机架中的部件的数量。这能够允许更小的机架和更少的技术努力来准确地旋转被集成在机架中的部件。
对象优选是人类患者。然而,对象也能够是动物对象或技术对象(如行李),其中,投影数据采集装置能够用于行李检查目的。
衍射光栅优选是相位光栅。然而,衍射光栅也能够是吸收光栅。衍射光栅优选适于与另外的光栅一起使用,所述另外的光栅能够被视为是分析器光栅,其用于以已知的方式采集相衬投影数据和/或暗场投影数据。所述衍射光栅优选被集成在所述支撑部件中。所述移动单元优选适于使所述支撑部件和所述衍射光栅在相反方向上移动。特别地,所述支撑部件包括纵向轴线,其中,所述移动单元适于使所述衍射光栅和所述支撑部件中的至少一个平行于所述纵向轴线移动,即,各自的移动方向能够在纵向轴线上或者能够距纵向轴线一定距离。
所述对象支撑设备能够包括被定位在地板上的支撑脚,其中,所述移动单元能够适于使所述支撑部件和所述衍射光栅中的至少一个相对于所述支撑脚移动。此外,所述移动单元能够适于移动所述支撑部件和所述衍射光栅中的至少一个,使得所述衍射光栅相对于所述支撑脚保持静止。因此,能够使对象移动通过X射线,使得由X射线管生成的X射线按顺序穿过对象的不同部分,以便生成对象的不同部分的投影数据,其中,X射线仍然穿过静止的衍射光栅。然后能够组合这些对应于对象的不同部分的投影数据以用于生成相衬投影图像和/或暗场投影图像,其也能够被分别视为相衬侦察图像和/或暗场侦察图像,并且其示出对象的不同部分。应当理解,表述“A和B中的至少一个”和表述“A和/或B”包括:a)有A没有B,b)有B没有A,以及c)有A有B.
所述移动单元还能够适于使所述衍射光栅在横向于所述纵向轴线的方向上移动。特别地,移动单元能够适于使衍射光栅在垂直于纵向轴线的方向上移动。移动单元和衍射光栅优选被布置为使得衍射光栅能够被完全移动到由投影数据采集装置的X射线管生成的X射线之外,以便允许投影数据采集装置采集衰减投影数据而不仅仅采集相衬投影数据和/或暗场投影数据。
在本发明的另外的方面,提出了一种用于采集对象的投影数据的投影数据采集装置,其中,所述投影数据采集装置包括:
-如权利要求1所述的对象支撑设备,其用于在采集所述投影数据的同时支撑所述对象,
-X射线管,其用于提供X射线,所述X射线用于穿过所述对象和所述对象支撑设备的所述衍射光栅,以及
-X射线探测器,其用于探测在已经穿过所述对象和所述衍射光栅之后的所述X射线并且用于生成所述投影数据。
所述投影数据采集装置能够包括另外的光栅,其中,所述另外的光栅被布置为使得在所述X射线已经穿过所述对象和所述衍射光栅之后所述X射线穿过所述另外的光栅,并且所述X射线探测器探测在已经穿过所述对象、所述衍射光栅和所述另外的光栅之后的所述X射线以用于生成所述投影数据。所述另外的光栅优选是所谓的“分析器光栅”,其用于生成相衬投影数据和/或暗场投影数据。所述另外的光栅优选是吸收光栅。分析器光栅能够被附接到X射线探测器。还能够通过使用分析器光栅来生成相衬投影数据和/或暗场投影数据来降低X射线探测器所需的空间分辨率,从而允许技术上更简单的X射线探测器。
在实施例中,所述对象支撑设备包括被定位在地板上的支撑脚,其中,所述投影数据采集装置包括控制器,所述控制器用于控制所述对象支撑设备而使得所述对象支撑设备的所述移动单元使所述移动部件相对于所述支撑脚移动并因此使所述移动部件相对于所述X射线管移动,以便允许所述X射线穿过所述对象的不同部分和所述X射线探测器以生成所述对象的所述不同部分的投影数据,同时所述衍射光栅相对于所述支撑脚保持静止并因此相对于所述X射线管保持静止,以便允许所述X射线在穿过所述对象的所述不同部分的同时穿所述过衍射光栅。所述投影数据采集装置优选还包括图像生成单元,所述图像生成单元用于基于所生成的投影数据来生成示出所述对象的所述不同部分的投影图像。这允许生成相衬侦察图像和/或暗场侦察图像,所述相衬侦察图像和/或暗场侦察图像示出沿着对象的纵向轴线的对象的不同部分,即,对象的不同部分被X射线横向穿过,并且由此得到相衬投影数据和/或暗场投影数据分别被组合以用于生成沿着纵向轴线的对象的所有穿过部分的投影图像。
在本发明的另外的方面中,提出了一种用于生成对象的计算机断层摄影图像的计算机断层摄影成像系统,其中,所述计算机断层摄影成像系统包括:
-如权利要求8所述的投影数据采集装置,其用于采集所述对象的投影数据,其中,所述衍射光栅能移动,使得由所述X射线管提供的所述X射线不穿过所述衍射光栅,其中,所述投影数据采集装置适于围绕所述支撑部件旋转所述X射线管,以便允许由所述X射线管生成的所述X射线在不同采集方向上穿过所述对象并且穿过所述X射线探测器以生成对应于所述不同采集方向的投影数据,
-重建单元,其用于基于所采集的投影数据来重建所述计算机断层摄影图像。
由于衍射光栅能移动,使得由X射线管提供的X射线不穿过衍射光栅,因此计算机断层摄影成像系统能够用于至少两个目的:a)生成相衬投影图像和/或暗场投影图像,以及b)采集衰减投影数据并基于所采集的衰减投影数据来重建计算机断层摄影图像。
在本发明的另外的方面中,提供了一种为衰减投影数据采集装置配备对象支撑设备的方法,其中,所述对象支撑设备包括支撑部件,所述支撑部件提供支撑表面,所述支撑部件用于在采集所述投影数据的同时支撑所述对象,其中,所述方法包括为所述对象支撑设备配备用于使X射线发生衍射的衍射光栅和用于使所述支撑部件和所述衍射光栅相对于彼此移动的移动单元。
在本发明的另外的方面中,提出了一种用于通过使用如权利要求8所述的投影数据采集装置来采集对象的投影数据的投影数据采集方法,其中,所述投影数据采集方法包括:
-通过使用所述投影数据采集装置的所述对象支撑设备来支撑所述对象,并且在采集所述投影数据的同时使a)所述对象支撑设备的所述支撑部件和b)所述对象支撑设备的所述衍射光栅相对于彼此移动,
-由所述投影数据采集装置的所述X射线管提供用于穿过所述对象和所述对象支撑物中的所述衍射光栅的X射线,
-探测在已经穿过所述对象和所述衍射光栅之后的所述X射线,并且由所述投影数据采集装置的所述X射线探测器基于探测到的X射线来生成所述投影数据。
在本发明的另一方面中,提出了一种用于采集对象的投影数据的计算机程序,其中,所述计算机程序包括程序代码单元,当所述计算机程序在控制如权利要求1所述的投影数据采集装置的计算机上运行时,所述程序代码单元用于使所述投影数据采集装置执行如权利要求14所述的投影数据采集方法的步骤。
应当理解,如权利要求1所述的对象支撑设备、如权利要求8所述的投影数据采集装置、如权利要求12所述的计算机断层摄影成像系统、如权利要求13所述的装备对象支撑设备的方法、如权利要求14所述的投影数据采集方法以及如权利要求15所述的计算机程序具有相似和/或相同的优选实施例,特别是与从属权利要求中所限定的相似和/或相同的优选实施例。
应当理解,本发明的优选实施例也能够是从属权利要求或上述实施例与相应的独立权利要求的任何组合。
参考下文描述的实施例,本发明的这些方面和其他方面将是明显的并且得到阐明。
附图说明
在以下附图中:
图1示意性且示例性地示出了用于生成对象的计算机断层摄影图像的计算机断层摄影成像系统的实施例,并且
图2示出了示例性地图示用于采集对象的投影数据的投影数据采集方法的实施例的流程图。
具体实施方式
图1示意性且示例性地示出了用于生成对象的计算机断层摄影图像的计算机断层摄影成像系统的实施例。计算机断层摄影成像系统24包括用于采集对象3的投影数据的投影数据采集装置2和用于基于所采集的投影数据来重建计算机断层摄影图像的重建单元23。投影数据采集装置2包括用于在采集投影数据的同时支撑对象3的对象支撑设备1和用于提供X射线15的具有焦斑17的X射线管13,X射线15用于穿过对象3并且用于穿过对象支撑设备1的衍射光栅6。投影数据采集装置2还包括X射线探测器14,X射线探测器14用于探测在已经穿过对象3和衍射光栅6之后的X射线15并且用于基于探测到的X射线来生成投影数据。在该实施例中,衍射光栅6是相位光栅,其也能够被称为相移光栅。然而,在另一实施例中,衍射光栅也能够是吸收光栅。
投影数据采集装置2还包括吸收光栅21,吸收光栅21被布置为使得在X射线已经穿过对象3和衍射光栅6之后X射线穿过吸收光栅21,其中,X射线探测器14探测在已经穿过对象3、衍射光栅6和吸收光栅21之后的X射线以用于生成投影数据。投影数据采集装置2还包括准直器19,准直器19用于将由X射线管13生成的X射线15进行准直,使得经准直的X射线16的尺寸对应于衍射光栅6和吸收光栅21的尺寸。这在要由投影数据采集装置2生成相衬投影数据和/或暗场投影数据的情况下允许减小被施加到对象3的辐射剂量。
投影数据采集装置2还包括安装在X射线管13附近的第三光栅18,第三光栅18用于将X射线分成具有空间相干性的源阵列,这允许生成相衬投影数据和/或暗场投影数据。第三光栅18能够被布置在X射线管13与准直器19之间或者被布置在准直器19与对象3之间。第三光栅优选也是吸收光栅。
X射线管13、X射线探测器14、吸收光栅21、第三光栅18和准直器19被布置在可旋转机架20上,可旋转机架20适于围绕对象3旋转。为了生成相衬投影数据或暗场投影数据,能够将机架20旋转到如图1中示意性且示例性地示出的旋转位置,其中,对象3能够被布置在由衍射光栅6和吸收光栅21形成的干涉仪的外部。然而,为了生成相衬投影数据和/或暗场投影数据,也能够将机架20旋转到另一旋转位置。例如,能够旋转机架20而使得X射线管13在对象3下方并且具有吸收光栅21的X射线探测器在对象3上方。在这种情况下,对象3被定位在由衍射光栅6和吸收光栅21形成的干涉仪内。
对象支撑设备1包括支撑部件4,支撑部件4提供支撑表面5,支撑部件4用于在采集投影数据的同时支撑对象3。对象支撑设备1还包括用于使X射线发生衍射的衍射光栅6(其被集成在支撑部件4中)以及用于使支撑部件4和衍射光栅6相对于彼此移动的移动单元。在该实施例中,第一电动机7用于使衍射光栅6在第一纵向方向12上相对于对象部件4移动,并且第二电动机8用于使支撑部件4在与第一纵向方向12相反的第二纵向方向11上移动。第一纵向方向12和第二纵向方向11平行于支撑部件4的纵向轴线10,纵向轴线10对应于计算机断层摄影成像系统24的旋转轴或z轴。
第一电动机7和第二电动机8是移动单元的部件,其中,第二电动机8适于使支撑部件4在第二纵向方向11上相对于支撑脚9移动,并且其中,第一电动机7同时使衍射光栅6在第一纵向方向12上相对于支撑部件4移动,使得衍射光栅6相对于支撑脚9保持静止。支撑部件4和衍射光栅6的这种协调移动允许经准直的X射线16穿过a)对象3的不同部分和X射线探测器14以生成对象3的不同部分的相衬投影数据和/或暗场投影数据以及穿过b)静止的衍射光栅6。然后,所生成的投影数据能够由重建单元23组合以用于生成示出对象3的不同部分的投影图像。因此,重建单元23也能够被视为用于生成这样的投影图像的图像生成单元。此外,由于图像生成单元23适于生成示出对象3的不同部分的投影图像,因此其还能够被视为投影数据采集装置2的部分。
重建计算机断层摄影图像以及生成示出对象3的不同部分的投影图像也能够由两个单独的单元来执行,其中,第一单元可以适于重建计算机断层摄影图像,并且第二单元可以适于生成示出对象的不同部分的投影图像。示出对象的不同部分的投影图像能够被视为相衬或暗场侦察图像或者相衬或暗场放射摄影图像。
移动单元还能够适于使衍射光栅6在横向于纵向轴线10的方向上移动,使得由X射线管13生成的X射线在穿过对象3但尚未穿过衍射光栅6时被X射线探测器14探测到。也能够不使用移动单元而使衍射光栅6在横向于纵向轴线10的方向上移动,但这是在该方向上进行手动移动。吸收光栅21也能够例如是能手动移动的,使得由X射线管13生成的X射线能够被X射线探测器14探测到,其中,探测到的X射线尚未穿过吸收光栅21。因此,能够将光栅6、21从由X射线管13生成的X射线产生的射束中移出。第三光栅18也优选能从该射束中移出。
如果已经将光栅6、18、21从X射线束中移出,则投影数据采集装置2适于生成不同采集方向上的衰减投影数据,其中,在这种情况下,重建单元23基于所采集的衰减投影数据来重建对象3的吸收计算机断层摄影图像。对于这种重建,能够使用已知的重建算法,如滤波反投影算法、Radon反演算法等。
为了生成衰减投影数据,优选调节准直器19,使得整个X射线探测器14都被由X射线管13生成的X射线15照射。然而,同样在生成衰减投影数据时,能够对由X射线管13生成的X射线15进行准直,使得仅X射线探测器14的部分被X射线照射。
由于能将光栅移入和移出由X射线管13的X射线生成的X射线束,因此具有投影数据采集装置2的计算机断层摄影成像系统24能够适于生成a)衰减投影数据和吸收计算机断层摄影图像和b)相衬投影数据和/或暗场投影数据,其中,相衬投影数据和/或暗场投影数据能够用于生成示出对象3的不同部分的投影图像,即,能够用于生成示出整个对象3或大于能够由X射线同时穿过的对象3的部分的对象3的部分的相衬或暗场侦察图像或者相衬或暗场放射摄影图像。
借助于所谓的相位检索,以已知的方式从原始数据中获得相衬投影数据和/或暗场投影数据。基本上,每个探测器测量的强度能够通过使用下式来建模:
其中,I是由X射线探测器14探测到的强度,I0是空白扫描强度,即,在没有穿过对象的情况下探测到的强度,T是衰减,V0是条纹可见度,D是暗场信号,α0是条纹相位,并且是由对象引起的相移。基于该模型并且通过针对不同相位α0多次测量强度I,能够确定衰减T、暗场信号D(即,暗场投影数据)和相移(即,相衬投影数据)。关于用于确定暗场投影数据和相衬投影数据的已知技术的更多细节,参考例如由C.Kottler等人的文章“Gratinginterferometer based scanning setup for hard x-ray phase contrast imaging”(科学仪器综述,第78卷,第4期,2007年),通过引用将其并入本文,其中,第三光栅18对应于该文章中提到的光栅G0,衍射光栅6对应于该文章中提到的相位光栅G1,并且吸收光栅21对应于该文章中提到的吸收光栅G2。该技术忽略了锥角,使得对于小锥角,能够获得非常准确的投影数据。如果不应忽略锥角,则能够使用其他已知技术来确定暗场和相衬投影数据。例如,能够使用断层合成类型的采集技术来确定投影数据,其中,这些投影数据能够如在S.Schleede S等人的文章“X-ray phase-contrast tomosynthesis for improved breasttissue discrimination”(欧洲放射学期刊,第83卷,第531至536页,2014年)或J.Garrett等人的文章“Correction of data truncation artifacts in differential phasecontrast(DPC)tomosynthesis imaging”(医学和生物学中的物理学,第60卷,第7713至7728页,2015年)中所公开的三维重建数据,通过引用将这些文章并入文本。
X射线探测器优选包括用于探测X射线和用于生成指示探测到的X射线的强度的原始数据的探测硬件。为了处理这些原始数据以用于生成相衬投影数据和/或暗场投影数据,能够使用对应配置的处理器,其中,该处理器优选被视为X射线探测器的部分,即使它在空间中与探测硬件分开也是如此。该处理器能够与探测硬件集成在一起,或者如上所述,该处理器能够与探测硬件分开。例如,该处理器能够是在空间中与探测硬件分离的单元,其中,原始数据经由有线和/或无线数据连接被发送到处理器,以便允许处理器基于原始数据生成相衬投影数据和/或暗场投影数据。处理器也能够被集成在像图像生成单元这样的另一单元中。
在下文中,将参考图2所示的流程图示例性地描述用于采集对象的投影数据的投影数据采集方法的实施例。
在步骤101中,通过使用对象支撑设备1来支撑对象3,并且使对象支撑设备1的支撑部件4在第二纵向方向11上移动,同时使衍射光栅6在相反的第一方向12上相对于支撑部件4移动,使得对象3在第二纵向方向11上相对于支撑脚9移动并且衍射光栅6相对于支撑脚9保持静止。此外,X射线管13生成X射线,该X射线在被X射线探测器14探测之前穿过另外的光栅18、准直器19、对象3、衍射光栅6,以及吸收光栅21,以便允许X射线探测器14生成针对对象3的不同部分的相衬投影数据和/或暗场投影数据。在步骤102中,图像生成单元23分别基于相衬投影数据和/或暗场投影数据来生成示出对象3的不同部分的相衬投影图像和/或暗场投影图像。在步骤103中,在显示器30上分别示出所生成的相衬投影图像和/或所生成的暗场投影图像。
计算机断层摄影成像系统24还包括控制器22,控制器22用于控制计算机断层摄影成像系统24的不同部分并因此控制投影数据采集装置2和对象支撑设备1的不同部分。控制器22能够包括用于提供不同控制功能的若干子控制器。特别地,能够提供第一子控制器来控制对象支撑设备1的部件,并且能够提供第二子控制器来控制不是对象支撑设备1的部件的投影数据采集装置2的部件。
计算机断层摄影成像系统优选适于生成对象的肺的相衬投影图像和/或暗场投影图像。肺的大视场相衬和暗场成像通常是有问题的,因为例如实施的扫描几何结构对于放射摄影系统是非典型的或者难以提供大面积无间隙的光栅平铺以覆盖例如43cm×43cm的相对较大的视场。然而,通过为这些已知的吸收计算机断层摄影成像系统配备能移入和移出由X射线单元13生成的X射线的光栅6、18、21,这种扫描实施方式能够被非常自然地集成到已经由已知的吸收计算机断层摄影成像系统提供的硬件功能中。特别地,这些光栅能够被可伸缩地集成在现有的吸收计算机断层摄影成像系统中以用于提供用于相衬和暗场成像的二维侦察功能,而不会损害常规的非相衬和非暗场计算断层摄影的性能。
相位光栅6(即,衍射光栅)被集成在支撑部件4中,支撑部件4优选是患者台,其中,在支撑部件4的致动期间执行侦察扫描,在支撑部件内部在相反方向上致动相位光栅6,以便在纵向方向上保持恒定位置,该纵向方向也可以被认为是z方向。X射线管13优选被定位在对象3的正上方或正下方,对于X射线探测器14,反之亦然。在前一种情况下,优选的几何形状是正常几何形状,其中,对象3在由衍射光栅6和吸收光栅21形成的干涉仪外部,而在后一种情况下,反向几何形状是优选的。通过使用上面参考图1描述的实施例,与例如已知的二维放射摄影暗场X射线(DAX)系统相比,该实施例能够实现若干优点。例如,这种扫描硬件在现有的吸收计算机断层摄影成像系统中已经可用。此外,能够基本上以一维方式设计光栅,其中,在纵向方向或z方向上具有非常有限的覆盖度,因为在纵向方向或z方向上的光栅覆盖度必须仅提供在该方向上使用相邻读数的选项以供(如在C.Kottler等人的上述文章中公开的)相位检索。特别地,记住上述用于信号生成的基本模型显然,在该示例中,需要至少三次测量以获得足够的信息来检索三个未知项,即,衰减T、暗场信号D和相移然而,优选获得多于三个(例如,八个或十二个)测量结果。对于固定的条纹图案,这意味着射束准直优选足够宽以照射X射线探测器的至少三行探测元件,但是优选照射更多(例如,八行或十二行)探测元件。因此,在z方向上(即在纵向方向上)的覆盖度能够相对较小。
此外,用于计算机断层摄影的探测器帧时间比放射摄影中的短得多,在放射摄影中,单次拍摄成像仍然非常普遍并且用于相位检索的高帧时间更难以实现。特别地,优选针对特定射线获取若干强度测量结果,其中,优选忽略锥角,同时使对象移动通过X射线束。通常存在于计算机断层摄影系统中的探测器的高帧速率有助于对象的快速运动,即使对于小锥角的情况也是如此。高帧速率的另外的优点是系统变得不易受到振动的影响,振动通常会导致由光栅生成的条纹图案出现不希望的模糊现象。
为了不损害常规的计算机断层摄影的性能,光栅硬件优选被设计为根据预期被用作例如相衬侦察放射摄影或常规的计算机断层摄影扫描而插入或缩回。特别地,考虑到第三光栅18接近X射线管13,能够以相当小的位移驱动第三光栅18以移入X射线束中或从X射线束中移出。
虽然在上述实施例中提到也能够将第三光栅18移出X射线束,但是在吸收计算机断层摄影流程中也可以使第三光栅18留在X射线束内。特别地,可能不能将第三光栅18从X射线束移出。在这种情况下,能够采用更高的X射线强度(即,更高的管电流),以便补偿因第三光栅18仍然位于X射线管13前面而引起的可用X射线通量的减少。
优选地,对第三光栅18进行调整而使得它不改变由X射线管13生成的X射线的谱特性或者根据需要改变谱特性。例如,第三光栅18能够包括具有钛板的载体材料,其中,载体材料能够被选择为使得获得所需的谱特性。载体材料能够是例如石墨或硅。
第三光栅18优选是具有光栅条的吸收光栅,光栅条的衰减大约为80%至100%。光栅条之间的沟槽优选被设计为透射大约100%的X射线。
上文参考图1描述的计算机断层摄影成像系统能够通过为现有的吸收计算机断层摄影成像系统配备光栅和用于使衍射光栅相对于支撑部件(即,特别是患者台)移动的移动单元来获得。因此,能够改进现场已有的计算机断层摄影成像系统,以便获得还能够生成例如相衬和/或暗场放射摄影或侦察图像的计算机断层摄影成像系统。
本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求,在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。
在权利要求中,“包括”一词不排除其他元件或步骤,并且词语“一”或“一个”不排除多个。
单个单元或设备可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。虽然某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中,但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
由一个或多个单元或设备执行的诸如投影数据的生成,投影图像的生成,计算机断层摄影图像的重建等操作也能够由任何其他数量的单元或设备来执行。投影数据采集装置根据投影数据采集方法的这些操作和/或控制能够被实施为计算机程序的程序代码单元和/或专用硬件。
计算机程序可以被存储/被分布在合适的介质上,例如,与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质,但是也可以以其他形式分布,例如,经由互联网或其他有线或无线的电信系统分布。
权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。
本发明涉及一种在用于采集对象的投影数据的投影数据采集装置中使用的对象支撑设备。所述对象支撑设备包括:支撑部件,其提供支撑表面,所述支撑部件用于在采集所述投影数据的同时支撑所述对象;衍射光栅,其用于使X射线发生衍射;以及移动单元,其用于使所述支撑部件和所述衍射光栅相对于彼此移动。这种相对移动能够允许所述支撑部件的移动,使得所述对象被移动通过X射线以用于确定所述对象的不同部分的投影数据,同时所述衍射光栅仍然能够被所述X射线穿过。这些投影数据能够用于生成相对较大的相衬投影图像和/或暗场投影图像。
Claims (15)
1.一种用于支撑对象(3)的对象支撑设备,所述对象支撑设备(1)适于在用于采集所述对象(3)的投影数据的投影数据采集装置(2)中使用,其中,所述对象支撑设备(1)包括:
-支撑部件(4),其提供支撑表面(5),所述支撑部件用于在采集所述投影数据的同时支撑所述对象(3),
-衍射光栅(6),其用于使X射线发生衍射,
-移动单元(7、8),其用于使所述支撑部件(4)和所述衍射光栅(6)相对于彼此移动。
2.如权利要求1所述的对象支撑物,其中,所述移动单元(7、8)适于使所述支撑部件(4)和所述衍射光栅(6)在相反方向(11、12)上移动。
3.如权利要求1所述的对象支撑物,其中,所述衍射光栅(6)被集成在所述支撑部件(4)中。
4.如权利要求1所述的对象支撑设备,其中,所述对象支撑设备(1)包括被定位在地板上的支撑脚(9),其中,所述移动单元(7、8)适于使所述支撑部件(4)和所述衍射光栅(6)中的至少一个相对于所述支撑脚(9)移动。
5.如权利要求4所述的对象支撑设备,其中,所述移动单元(7、8)适于移动所述支撑部件(4)和所述衍射光栅(6)中的至少一个,使得所述衍射光栅(6)相对于所述支撑脚(9)保持静止。
6.如权利要求1所述的对象支撑设备,其中,所述支撑部件(4)包括纵向轴线(10),其中,所述移动单元(7、8)适于使所述衍射光栅(6)和所述支撑部件(4)中的至少一个平行于所述纵向轴线(10)移动。
7.如权利要求1所述的对象支撑设备,其中,所述支撑部件(4)包括纵向轴线(10),其中,所述移动单元(7、8)适于使所述衍射光栅(6)在横向于所述纵向轴线(10)的方向上移动。
8.一种用于采集对象的投影数据的投影数据采集装置,其中,所述投影数据采集装置(2)包括:
-如权利要求1所述的对象支撑设备(1),其用于在采集所述投影数据的同时支撑所述对象(3),
-X射线管(13),其用于提供X射线,所述X射线用于穿过所述对象(3)和所述对象支撑设备(1)的所述衍射光栅(6),
-X射线探测器(14),其用于探测在已经穿过所述对象(3)和所述衍射光栅(6)之后的所述X射线并且用于基于探测到的X射线来生成所述投影数据。
9.如权利要求8所述的投影数据采集装置,其中,所述投影数据采集装置(2)包括另外的光栅(21),其中,所述另外的光栅(21)被布置为使得在所述X射线已经穿过所述对象(3)和所述衍射光栅(6)之后所述X射线穿过所述另外的光栅,并且所述X射线探测器(14)探测在已经穿过所述对象(3)、所述衍射光栅(6)和所述另外的光栅(21)之后的所述X射线以用于生成所述投影数据。
10.如权利要求8所述的投影数据采集装置,其中,所述对象支撑设备(1)包括被定位在地板上的支撑脚(9),其中,所述投影数据采集装置(2)包括控制器(22),所述控制器用于控制所述对象支撑设备(1)而使得所述对象支撑设备(1)的所述移动单元(7、8)使所述移动部件(4)相对于所述支撑脚(9)移动并因此使所述移动部件相对于所述X射线管(13)移动,以便允许所述X射线穿过所述对象(3)的不同部分和所述X射线探测器(14)以生成所述对象(3)的所述不同部分的投影数据,同时所述衍射光栅(6)相对于所述支撑脚(9)保持静止并因此相对于所述X射线管(13)保持静止,以便允许所述X射线在穿过所述对象(3)的所述不同部分的同时穿所述过衍射光栅(6)。
11.如权利要求10所述的投影数据采集装置,其中,所述投影数据采集装置(2)还包括图像生成单元(23),所述图像生成单元用于基于所生成的投影数据来生成示出所述对象(3)的所述不同部分的投影图像。
12.一种用于生成对象的计算机断层摄影图像的计算机断层摄影成像系统,所述计算机断层摄影成像系统(24)包括:
-如权利要求8所述的投影数据采集装置(2),其用于采集所述对象(3)的投影数据,其中,所述衍射光栅(6)能移动,使得由所述X射线管(13)提供的所述X射线不穿过所述衍射光栅(6),其中,所述投影数据采集装置(2)适于围绕所述支撑部件旋转所述X射线管,以便允许由所述X射线管生成的所述X射线在不同采集方向上穿过所述对象并且穿过所述X射线探测器以生成对应于所述不同采集方向的投影数据,
-重建单元(23),其用于基于所采集的投影数据来重建所述计算机断层摄影图像。
13.一种为衰减投影数据采集装置配备对象支撑设备的方法,其中,所述对象支撑设备(1)包括支撑部件(4),所述支撑部件提供支撑表面(5),所述支撑部件用于在采集所述投影数据的同时支撑所述对象(3),其中,所述方法包括为所述对象支撑设备(1)配备用于使X射线发生衍射的衍射光栅(6)和用于使所述支撑部件(4)和所述衍射光栅(6)相对于彼此移动的移动单元(7、8)。
14.一种用于通过使用如权利要求8所述的投影数据采集装置来采集对象的投影数据的投影数据采集方法,其中,所述投影数据采集方法包括:
-通过使用所述投影数据采集装置(2)的所述对象支撑设备(1)来支撑所述对象(3),并且在采集所述投影数据的同时使a)所述对象支撑设备(1)的所述支撑部件(4)和b)所述对象支撑设备(1)的所述衍射光栅(6)相对于彼此移动,
-由所述投影数据采集装置(2)的所述X射线管(13)提供用于穿过所述对象(3)和所述对象(3)支撑物中的所述衍射光栅(6)的X射线,
-探测在已经穿过所述对象(3)和所述衍射光栅(6)之后的所述X射线,并且由所述投影数据采集装置(2)的所述X射线探测器基于探测到的X射线来生成所述投影数据。
15.一种用于采集对象(3)的投影数据的计算机程序,所述计算机程序包括程序代码单元,当所述计算机程序在控制如权利要求1所述的投影数据采集装置(2)的计算机上运行时,所述程序代码单元用于使所述投影数据采集装置(2)执行如权利要求14所述的投影数据采集方法的步骤。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190730 |
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |