CN111374682A - X射线成像设备及使用x射线成像设备进行成像的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种X射线成像设备，包括：射源，其包括三个或更多个射源，三个或更多个射源分别发射X射线，由三个或更多个射源分别发射的X射线交替地照射至投照体；探测器，配置以检测经过投照体的由三个或更多个射源分别发射的X射线；以及转动机构，配置以使射源和探测器绕转动轴围绕投照体转动。本申请还公开了利用所述X射线成像设备进行成像的方法。

Description

X射线成像设备及使用X射线成像设备进行成像的方法

技术领域

本申请涉及成像领域，并且更具体地涉及X射线成像设备以及使用该X射线成像设备进行成像的方法。

背景技术

目前使用的CT(Computed Tomography，计算机断层扫描)设备(下文称为CT设备)或胸部DR等X射线成像设备通常设置有一个射源和一个探测器，或者设置有两套扫描成像系统，即具有两个射源和两个探测器。例如，锥形束计算机断层扫描(CBCT)设备设置有可发射锥形光束的射源和探测器，由于探测器尺寸及形状受到限制，有效光(即可由探测器接收到的光)所及范围有限。另外，因射源、投照体以及探测器之间的可调距离有限，所以由射源发射的光的扫描范围也会受到限制。当投照体较大时，可由探测器接收到的光不能完全覆盖投照体上的需要进行扫描的部分(下文称为兴趣区)，这样则不能获得兴趣区的全部扫描图像。

具有两套扫描成像系统的CT设备，两套X射线的发生装置和两套探测器系统呈一定角度安装在同一平面，进行同步扫描。虽然能实现能谱成像或提高时间分辨率，但是纵向扫描范围依然受限。另外，采用两套扫描成像系统来扩大纵向扫描范围时，一方面两个射源产生的光之间的散射会使成像分辨率降低另一方面采用两个探测器会加大成本。

发明内容

针对上述技术问题中的至少之一，本申请提供了X射线成像设备。

根据本申请的一方面，提供了一种X射线成像设备，包括：射源，其包括三个或更多个射源，所述三个或更多个射源分别发射X射线，由所述三个或更多个射源分别发射的X射线交替地照射至投照体；探测器，配置以检测经过投照体的由所述三个或更多个射源分别发射的X射线；以及转动机构，配置以使所述射源和所述探测器绕转动轴围绕投照体转动。

在一个实施方式中，所述射源可包括第一射源、第二射源和第三射源，所述第一射源、所述第二射源和所述第三射源分别发射第一X射线、第二X射线和第三X射线，第一X射线、第二X射线和第三X射线交替地照射至投照体，并且，所述探测器配置以检测经过投照体的第一X射线、第二X射线和第三X射线。

在一个实施方式中，所述第一射源、所述第二射源和所述第三射源可设置为在所述转动机构的转动轴的方向上互相间隔开，或者在垂直于所述转动轴且平行于所述探测器的表面的方向上互相间隔开。

在一个实施方式中，所述转动轴可位于竖直方向上，其中，所述第一射源、所述第二射源和所述第三射源可设置为在竖直方向上互相间隔开，或者在水平方向且平行于所述探测器的表面的方向上互相间隔开。

在一个实施方式中，所述第一射源、所述第二射源和所述第三射源可设置有不同的管电流。

在一个实施方式中，所述第一射源、所述第二射源和所述第三射源可以是脉冲射源。

在一个实施方式中，第一X射线、第二X射线和第三X射线的波形可以为矩形波，第一X射线、第二X射线和第三X射线可具有相同的周期并分别具有1/3的占空比，并且所述周期可以是所述探测器的探测周期的3x倍，x为大于或等于1的整数。

在一个实施方式中，所述X射线成像设备还可包括：光切换机构，所述光切换机构包括第一挡板、第二挡板和第三挡板，所述第一挡板、所述第二挡板和所述第三挡板分别交替地阻挡第一X射线、第二X射线和第三X射线。

在一个实施方式中，第一X射线、第二X射线和第三X射线可以为锥形束X射线或扇形X射线。

在一个实施方式中，所述转动轴可位于竖直方向上，其中，所述第一射源、所述第二射源和所述第三射源可设置为在水平方向且平行于所述探测器的表面的方向上互相间隔开，所述第一射源、所述第二射源和所述第三射源可布置成使得第一X射线、第二X射线和第三X射线在一次扫描中扫描所述投照体上的相同部分，并且所述第一射源、所述第二射源和所述第三射源可加载有不同的管电压。

在一个实施方式中，所述转动机构还可配置为在转动的同时在所述转动机构的转动轴的方向上移动。

根据本申请的另一方面，提供了一种通过如前所述的X射线成像设备进行成像的方法：将由所述三个或更多个射源分别发射的X射线交替地照射至投照体；以及通过所述探测器检测经过投照体的由所述三个或更多个射源分别发射的X射线。

根据如上所述的X射线成像设备，通过使用三个或更多个射源，能够实现扫描范围在不同方向上的扩展，并且在实际操作中能够降低对投照体位置进行准确设置的要求。

附图说明

通过参考附图详细描述本申请的示例性实施方式，本申请的上述及其他方面、特征和优点将变得更加明显，在附图中：

图1是根据本申请的示例性实施方式的X射线成像设备的示意图；

图2是根据本申请的一个示例性实施方式的X射线成像设备中的射源与探测器布置以及射源与探测器之间的光路的示意性立体图；

图3是图2所示的光路的示意性平面图；

图4A和图4B，其分别示出了在具有两个射源的成像设备中投照体的不同位置以及射源与探测器之间的光路的示意性平面图；

图5示出第一射源、第二射源和第三射源为脉冲射源时的实施例的示意图；以及

图6是根据本申请的另一示例性实施方式的X射线成像设备中的射源和探测器的布置以及射源和探测器之间的光路的示意性立体图。

具体实施方式

现在，将在下文中参照示出各实施方式的附图更充分地描述本申请。然而，本申请能以诸多不同的形式来实现，而不应解释为局限于本文阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式以使得本公开为透彻和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本申请的范围。在说明书全文和所有附图中，相同的附图标记始终表示相同的元件。

将理解，当元件被称为处于另一元件“上”时，它可直接地处于该另一元件上，或者其间可存在中间元件。相反，当元件被称为直接在另一元件上时，不存在中间元件。

将理解，虽然可在本文中使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、组件、区域、层或部分与另一元件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在没有脱离本文的教导的情况下，下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可被称为第二元件、组件、区域、层或部分。

本文使用的术语仅是出于描述具体实施方式的目的，而并非旨在进行限制。如本文所使用的那样，除非内容清楚地另行指出，否则单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在包括复数形式，包括“至少一个”。如本文所使用的那样，措辞“和/或”包括相关所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。还将理解，当措辞“包括”在本说明书中使用时指出所阐述的特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。

此外，在本文中可使用诸如“在……下方”或“在……上”以及“在……上方”等的空间相对术语来描述如附图中所示的一个元件与另一元件的关系。将理解，除了附图中所描绘的定向之外，相对术语还旨在涵盖设备的不同定向。例如，如果附图之一中的设备翻转，则描述为在其他元件“下方”的元件于是将定向成在所述其他元件“上方”。示例性术语“下方”或“下面”因此可涵盖上方和下方两个定向。

如本文所使用的，“约”或“近似”包括所阐述的值以及在对于特定值的如由本领域普通技术人员在考虑正在进行的测量和与特定量的测量相关的误差(即，测量系统的局限性)所确定的可接受偏差范围内的平均值。

除非另行限定，否则本文所使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)具有与由本公开所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。还将理解，术语，诸如通常使用的词典中所定义的术语，应解释为具有与它们在相关技术的上下文和本公开中的含义相一致的含义，并且将不在理想化或过于正式的意义上进行解释，除非本文明确地限定成这样。

根据本申请的示例性实施方式，提供了一种X射线成像设备，可包括：射源，其包括三个或更多个射源，所述三个或更多个射源分别发射X射线，由所述三个或更多个射源分别发射的X射线交替地照射至投照体；探测器，配置以检测经过投照体的由所述三个或更多个射源分别发射的X射线；以及转动机构，配置以使所述射源和所述探测器绕转动轴围绕投照体转动。需要说明的是，虽然部分附图中示出了射源包括三个射源，但这仅仅是用于示例性说明的，本申请的范围不限于此，通过这种示例性说明所表达的概念可推广至更多个射源。换言之，在某些实施方式中，射源可包括更多个射源。

图1是根据本申请示例性实施方式的X射线成像设备的示意图。图2是根据本申请的一个示例性实施方式的X射线成像设备中的射源与探测器布置以及射源与探测器之间的光路的示意性立体图。图3是图2所示的光路的示意性平面图。

参照图1至图3，根据本申请的X射线成像设备10包括射源100、探测器200和转动机构300。射源100和探测器200可位于投照体A两侧，射源100可发射X射线以照射至投照体A，而探测器200可检测经过投照体A的X射线。探测器200可以为二维面状探测器。例如，探测器200可以是平板探测器，平板探测器在Z轴方向上的覆盖宽度可达到例如约300mm或更大。

在图1所示的实施方式中，射源100和探测器200可一起设置在转动机构300上，并且探测器200和射源100分别设置在投照体A的两侧。转动机构300可使射源100和探测器200绕转动轴围绕投照体A转动，即，探测器200可与射源100一起随转动机构300绕投照体A转动。在图1所示的实施方式中，转动机构300可例如与机架400连接，并且机架400可固定安装至或放置在地面上。

图1中示出的转动机构300仅是示例性的且本申请不限于此，在其他实施方式中，转动机构300还可以呈任何其他适当的形式，例如，落地式转动机构。在另一些实施方式中，射源100和探测器200还可分别设置在不同的转动设备上，来使得射源100和探测器200可绕投照体A转动。在本申请的一个实施方式中，转动机构300中可设置有驱动装置(例如电机)，并且转动机构300可由驱动装置驱动以进行转动或其它运动，但这仅是示例性的。驱动装置可设置在转动机构300中或其它适当的位置。

根据本申请的实施方式，转动机构300可环绕或部分地环绕投照体A，并且可配置为绕投照体A转动。当转动机构300环绕投照体A时，转动机构300可为闭合环形，但是转动机构300的形状不限于此。当转动机构300部分地环绕投照体A时，转动机构300可为具有开口的环形、半圆形、C形等，但是转动机构300的形状不限于此。如图3所示，转动机构300可绕转动轴C在转动方向R上转动。转动机构300的转动方向R不限于图3中所示的方向，并且可与图3中所示的方向相反或可相对于投照体A倾斜地转动。转动机构300绕投照体A速度可根据成像需要进行设置。

参照图2和图3，射源100可包括第一射源110、第二射源120和第三射源130。需要说明的是，如上所述，虽然图2和图3示出了射源100包括三个射源，但本申请的范围不限于此，在某些实施方式中，射源100可包括更多个射源，以下仅以三个射源为例进行说明，本领域技术人员能够理解其示出的概念可推广至更多个射源。第一射源110、第二射源120和第三射源130分别发射第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3，第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3交替地照射至投照体A，探测器200可配置为能够接收到经过投照体A的第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3。在本申请的实施方式中，第一射源110、第二射源120和第三射源130可设置为在转动机构300的转动轴的方向上互相间隔开、或者垂直于转动轴且平行于探测器200的表面的方向上互相间隔开。在图2所示的实施方式中，转动机构300的转动轴位于竖直方向(即Z轴方向，与X轴和Y轴限定的平面B垂直)上，而第一射源110、第二射源120和第三射源130呈直线地设置在竖直方向上并互相间隔开。需要说明的是，虽然图2中示出了第一射源110、第二射源120和第三射源130呈直线地设置在竖直方向上，但这仅仅是用于示例性说明的目的，本申请的范围不限于此。例如，第一射源110、第二射源120和第三射源130的可以并非都设置在一条竖直方向的直线上(例如，X轴和Y轴的坐标均不同)，或者例如，第一射源110、第二射源120和第三射源130还可以设置在不同的竖直平面内，只需第一射源110、第二射源120和第三射源130在竖直方向上间隔开(Z轴的坐标不同)即可。

第一射源110、第二射源120和第三射源130可以为X射线发生器，并且第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3为X射线。在某些实施方式中，第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3可为锥形束X射线、扇形束X射线等，但是本申请不限于此。

通过在转动机构300的转动轴的方向上设置三个射源(即第一射源110、第二射源120和第三射源130)，可在转动机构300的转动轴的方向上扩大X射线成像设备10的扫描范围。如图2和图3所示，转动机构300的转动轴位于竖直方向上，当第一射源110、第二射源120和第三射源130设置为在竖直方向互相间隔开时，可在竖直方向上扩大第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3在投照体A上的扫描范围。

具体地，如图2和图3所示，当第一射源110、第二射源120和第三射源130设置为在与转动轴C平行的方向(即，竖直方向)上互相间隔开时，第一X射线S1大体可照射至投照体A的中上部，第二X射线S2大体可照射至投照体A的中部，第三X射线S3大体可照射至投照体A的中下部。这样第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3可在一次扫描中扫描整个投照体，从而X射线成像设备10可扩展转动轴C的方向(即，竖直方向)上的扫描范围。一次扫描可以指根据本申请的X射线扫描设备完成对投照体A上的要进行成像的区域扫描的动作。所述动作可根据需要进行设置，例如，可根据需要设置第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3的扫描时间和扫描次数、使用第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3进行扫描的时间间隔以及第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3进行扫描时的扫描方向和扫描速度(例如通过设置转动机构300的转动方向和转动速度来设置)等。所述动作可例如为使用第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3分别对要进行成像的区域扫描一定时间，诸如45秒，且第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3进行扫描可以间隔一定时间，诸如为5秒，但这仅是示例，且本申请不限于此。本领域技术人员能够理解的是，在通过一个射源将投照体全部照射到的情况下，由于照射面积过大，产生的散射会增加。而通过根据本申请的X射线成像设备，由于利用了三个或更多个射源交替地照射投照体A，从而能够降低照射面积，因此会减少散射。

需要说明的是，图2和图3中所示出的射源100的布置仅是示例性的，且本申请不限于此。通过射源100中的第一射源110、第二射源120和第三射源130的不同布置(即通过第一射源110、第二射源120和第三射源130相对于投照体A的不同位置关系)，可实现扫描范围在不同方向上的扩展，也就是说，扫描范围的扩展不限于在竖直方向上的扩展。

此外，参照图4A和图4B，其分别示出了在具有两个射源的X射线成像设备中投照体的不同位置以及射源与探测器之间的光路的示意性平面图。如图4A所示，在投照体定位于适当位置时，即，将投照体设置于距射源和探测器合适的位置时，该成像设备的两个射源能够覆盖投照体的整个范围。而如图4B所示，在投照体未定位于适当位置时，即，未将投照体设置于距射源和探测器合适的位置时，该成像设备的两个射源则不能覆盖投照体的整个范围(图中的阴影部分未被覆盖)。由此可以看出，能否对投照体的位置进行准确设置可能会影响具有两个射源的成像设备的扫描范围。

然而，从例如图3可以看出，通过本申请示例性实施方式的X射线成像设备10，无论投照体定位在与图4A所示的位置还是定位在与图4B所示的位置，该成像设备的三个射源都能够覆盖投照体的整个范围。由此可以看出，具有三个射源的成像设备降低了对投照体位置进行准确设置的要求，因而在实际操作中能够降低对操作人员的经验的要求。

在某些示例性实施方式中，第一射源110、第二射源120和第三射源130的管电流可以根据需要进行设置。例如，第一射源110、第二射源120和第三射源130的管电流可以设置为不同。

这样，与单个射源的X射线成像设备相比(即便在扫描范围相同的情况下)，单个射源只能设置为一种管电流，但是本申请示例性实施方式的三个第一射源110、第二射源120和第三射源130(如上所述，或更多个射源)的管电流可以设置为不同，进而可以降低辐射剂量。具体地，例如，在对腹部进行成像的情况下，由于腹部的中间部分较厚，两边部分相对较薄，则可以将照射中间部分的射源(诸如第二射源120)的管电流设置大一点，照射两边部分的射源(诸如第一射源110和第三射源130)的管电流小一点。如果使用单个射源的X射线成像设备，为了达到中间部分的剂量要求，整个射源的管电流必须设置为高电流，这样造成两边部分接受到不必要的过高的辐射剂量，因而总的辐射剂量比本申请示例性实施方式的X射线成像设备更大。

在本申请的一个实施方式中，X射线成像设备10还可包括控制器(未示出)。控制器可控制射源100的开关，例如控制器可独立地控制第一射源110、第二射源120和第三射源130的开关，以使得第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3交替地照射至投照体A。控制器还可与驱动装置联接，以控制驱动装置的转动速度和转动方向。

探测器200检测经过投照体A的第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3。当第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3同时照射投照体A时，第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3之间的散射造成的干扰可能导致成像精度降低。在根据本申请的X射线成像设备10中，第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3交替地照射至投照体A。这样可减少第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3在照射至投照体A之前或之后发生的干涉和/或散射。

根据本申请的一个实施方式，第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3可连续且交替地照射至投照体。根据本申请的另一个实施方式，第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3可相隔预定的时间交替地照射至投照体A。另外，可根据需要设置第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3照射投照体A的时间。

图5是第一射源110、第二射源120和第三射源130为脉冲射源的情况下第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3的示例性波形图。

根据本申请的一个实施方式，第一射源110、第二射源120和第三射源130可为脉冲射源，即第一射源110、第二射源120和第三射源130可发射X射线脉冲。例如，第一射源110、第二射源120和第三射源130可为脉冲激光器，第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3的波形可为矩形波。第一射源110、第二射源120和第三射源130可设置成使得第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3交替地照射至投照体A。第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3的强度可相同或不同。

参照图5，根据本申请的一个可选的实施方式，分别由第一射源110、第二射源120和第三射源130发射的第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3可具有相同的周期T1，且第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3的占空比可均为1/3，即第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3可为矩形波。第一射源110、第二射源120和第三射源130可设置成使得在第一X射线S1处于上升沿时第二X射线S2和第三X射线S3处于下降沿，在第二X射线S2处于上升沿时第一X射线S1和第三X射线S3处于下降沿，并且在第三X射线S3处于上升沿时第一X射线S1和第二X射线S2处于下降沿，即，使得第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3不同时照射至投照体A。在这种情况下，第一X射线S1、第二X射线S2或第三X射线S3的周期T1可以为探测器200的探测周期的3倍或3x(x为大于1的整数)倍。探测器200的探测周期是指探测器200完成一次探测所需的时间。这样，便于对由探测器200采集的数据进行区分，例如，区分由探测器200采集照射投照体A后的第一X射线S1而产生的数据、由探测器200采集照射投照体A后的第二X射线S2而产生的数据、以及由探测器200采集照射投照体A后的第三X射线S3而产生的数据。

在其他示例性实施方式中，第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3可具有相同的周期T2，但第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3可具有不同的占空比且第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3的占空比之和为1。例如，第一X射线S1和第三X射线S3的占空比可均为25％，第二X射线的占空比可为50％，但本申请不限于此。在本实施方式中，第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3的占空比可大于0且小于100％，只要其占空比之和为1即可。在第一X射线S1处于上升沿时第二X射线S2和第三X射线S3处于下降沿，在第二X射线S2处于上升沿时第一X射线S1和第三X射线S3处于下降沿，并且在第三X射线S3处于上升沿时第一X射线S1和第二X射线S2处于下降沿。也就是说，第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3不同时照射至投照体A。在一个示例中，可根据第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3的占空比，确定探测器200在第一预定时间内检测的X射线是经过投照体A的第一X射线S1、在第二预定时间内检测的X射线是经过投照体A的第二X射线S2并且在第三预定时间内检测的X射线是经过投照体A的第三X射线S3。第一预定时间，第二预定时间和第三预定时间可根据第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3的占空比来确定，即根据第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3在一个周期T2中照射在投照体A上的时间来确定。例如，第一X射线S1和第三X射线S3的占空比可均为25％，第二X射线的占空比可为50％，则可确定探测器200在开始检测后的0.25×T2的时间内检测的X射线为经过投照体A的第一X射线S1，可确定在接下来的0.5×T2的时间内检测的X射线为经过投照体A的第二X射线S2，并且可确定在接下来的0.25×T2的时间内检测的X射线为经过投照体A的第三X射线S3。以上实施方式便于对由探测器200采集的数据进行区分且仅是示例，且本申请不限于此。

在其他示例性实施方式中，第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3可具有相同的周期T3且第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3的占空比之和小于1。例如第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3的占空比均为30％。在某些实施方式中，第一X射线S1首先处于上升沿，即首先照射第一X射线S1，在第一X射线S1处于下降沿时，第二X射线S2和第三X射线S3也处于下降沿，则此时第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3均不照射至投照体A；在0.05×T3之后，第二X射线S2处于上升沿而第一X射线S1和第三X射线S3均处于下降沿；在第二X射线S2处于下降沿时，第一X射线S1和第三X射线S3也处于下降沿，则此时第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3均不照射至投照体A；在0.05×T3之后，第三X射线S3处于上升沿而第一X射线S1和第二X射线S2均处于下降沿。第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3在一个周期T3中均不照射至投照体A的时间可持续0.1×T3的时间。在一个周期T3中，第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3均可照射0.3×T3的时间。可根据扫描的需要，循环以上过程。以上实施方式便于对由探测器200采集的数据进行区分且仅是示例，且本申请不限于此。

上述实施方式仅是示例性的。第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3可为非周期性脉冲。在这种情况下，第一射源110、第二射源120和第三射源130可设置成使得第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3交替地照射至投照体A，即，第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3不同时照射至投照体A。

根据本申请另一实施方式，X射线成像设备10可包括光切换机构(未示出)，光切换机构可包括第一挡板、第二挡板和第三挡板，第一挡板、第二挡板和第三挡板分别用来阻挡第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3，以使得第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3交替地照射至投照体A。光切换机构例如可由包括在X射线成像设备10中的控制器控制，例如当X射线成像设备10包括计算机系统时，光切换结构可由包括在计算机系统中的控制器控制，但是本申请不限于此。

根据本申请又一实施方式，X射线成像设备10可包括光切换机构，光切换机构包括第一挡板、第二挡板和第三挡板，第一挡板、第二挡板和第三挡板分别交替地阻挡第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3。这样可使得第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3交替地照射至投照体A。光切换机构例如可由包括在X射线成像设备10中的控制器控制，例如当X射线成像设备10包括计算机系统时，光切换结构可由包括在计算机系统中的控制器控制，但是本申请不限于此。

上述实施例仅是示例性的，并且可通过除了如上所述的实施方式之外的方式实现第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3对投照体A的交替照射。

图6是根据本申请的另一示例性实施方式的X射线成像设备中的射源和探测器的布置以及射源和探测器之间的光路的示意性立体图。

与图2和图3中的实施方式相比，在图6所示的实施方式中，转动机构300的转动轴同样位于竖直方向上，但第一射源110、第二射源120和第三射源130设置为在水平方向且平行于探测器200的表面的方向(即X轴)上并互相间隔开。需要说明的是，虽然图6中示出了第一射源110、第二射源120和第三射源130呈直线地设置在X轴方向上，但这仅仅是用于示例性说明的，本申请的范围不限于此，例如，第一射源110、第二射源120和第三射源130的Y轴的坐标可以不同，或者例如，第一射源110、第二射源120和第三射源130还可以设置在不同的水平面内，只需第一射源110、第二射源120和第三射源130在X方向上间隔开(X轴的坐标不同)即可。

与图2和图3中的实施方式在竖直方向上扩大了扫描范围类似，通过图6所示的实施方式，当第一射源110、第二射源120和第三射源130在水平方向排列并互相间隔开时，可增大与水平方向诸如X轴方向上的扫描范围。

另外，通过图6所示的X射线成像设备，在某些示例性实施方式中，第一射源110、第二射源120和第三射源130可设置成使得第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3在一次扫描中扫描投照体A上的相同部分，其中，一次扫描可以指根据本申请的X射线扫描设备完成对投照体A上的要进行成像的区域扫描的动作，如上所述。所述相同部分可以为X射线成像设备10针对投照体A的图像采集区。在图6所示的实施方式中，第一射源110、第二射源120和第三射源130可例如设置成在与平面B平行的方向上互相间隔开。在这种情况下，第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3可照射在投照体A相对于平面B的相同高度上。这样，在第一射源110、第二射源120和第三射源130与转动机构300一起转动的一次扫描中，第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3可扫描到投照体A上的相同部分。第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3扫描到投照体A上的相同部分可表示第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3在一次扫描中相对于投照体A所扫描的部分(即，实现容积扫描的部分)完全重合或部分重合。

并且，第一射源110、第二射源120和第三射源130可加载有不同的管电压。例如第一射源110可加载有较高的管电压，第二射源120可加载有中间的管电压，第三射源130可加载有较低的管电压。那么由探测器200检测的与第一射源110对应的数据可为较高能信号，由探测器200检测的与第二射源120对应的数据可为中间能信号，并且由探测器200检测的与第三射源130对应的数据可为较低能信号，基于所得到的高能信号、中间能信号和低能信号可通过图像重建算法得出投照体A被照射部位的能谱CT图像。因此，通过根据本实施方式的X射线成像设备10可实现能谱X射线成像。由于，在具有单个射源的能谱CT中，需要使施加有不同管电压的单个射源分别对图像采集区进行扫描，这种能谱CT的时间分辨率低，使得能谱CT的使用受限。根据本申请的X射线成像设备10使用至少三个射源，这样可通过单次扫描实现对投照体A上相同部分(图像采集区)的扫描，从而在较短的时间内实现图像的采集。

根据本申请的实施方式，转动机构300还可配置为在绕转动轴C转动的同时在所述转动机构300的转动轴的方向上移动。通过转动机构300在转动轴C的方向上移动，例如向上(Z轴方向)移动或向下(Z轴的反方向)移动，可进一步增大X射线成像机构的扫描范围。

第一射源110、第二射源120和第三射源130的位置关系不限于上述的实施方式。第一射源110、第二射源120和第三射源130可一体地形成、可拆卸地连接或者独立地形成，但本申请不限于此。

在本申请的相关附图中，为了便于描述，分别用两条线示意性地示出第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3，但第一X射线S1、第二X射线S2和第三X射线S3不限于图中所示的形式。

根据本申请的另一方面。本申请还公开了一种通过如上所述的X射线成像设备10进行成像的方法。该方法包括：至少将第一X射线、第二X射线和第三X射线交替地照射至投照体；以及通过所述探测器检测经过所述投照体的第一X射线、第二X射线和第三X射线。

通过本申请的X射线成像设备以及使用其进行成像的方法，可扩大X射线的扫描范围，例如横向(例如与平面B平行的方向)扫描范围和纵向(Z轴方向)扫描范围。

X射线成像设备10配置有第一射源110、第二射源120和第三射源130时，可在使用X射线成像设备10时，转动机构300绕投照体A转动，这样可在增大扫描范围的同时实现对投照体A的容积扫描。举例来说，X射线成像设备10配置有在竖直方向(例如Z轴方向)上互相间隔开的第一射源110、第二射源120和第三射源130时，可在使用X射线成像设备10时，转动机构300绕投照体A转动，这样可在增大扫描范围的同时实现对投照体A的容积扫描。

X射线成像设备10配置有第一射源110、第二射源120和第三射源130时，X射线成像设备可通过使第一射源110、第二射源120和第三射源130加载有不同的管电压来实现能谱X射线成像。举例来说，X射线成像设备10配置有在水平方向(例如X轴方向)上互相间隔开的第一射源110、第二射源120和第三射源130时，X射线成像设备可通过使第一射源110、第二射源120和第三射源130加载有不同的管电压来实现能谱X射线成像。再比如，X射线成像设备10配置有第一射源110、第二射源120和第三射源130，而这三个射源在与探测器平行的平面内呈L形状，第一射源110和第二射源120可用于扩大扫描范围，而第二射源120和第三射源130可加载有不同的管电压来实现能谱X射线成像，或者第一射源110和第二射源120可加载有不同的管电压来实现能谱X射线成像，而第二射源120和第三射源130可用于扩大扫描范围，由此三个射源可以同时实现增大扫描范围和能谱X射线成像。

虽然本文已经描述某些示例性实施方式和实施例，但是通过如上的描述，其他实施方式和修改将是明显的。在不背离本申请教导的情况下，本领域技术人员可对本申请的实施方式做出各种改变和修改。因此，本发明构思不限于这些实施方式，而是由所附权利要求及各种明显的修改和等同布置的更宽范围来限定。

Claims (10)

1.一种X射线成像设备，其特征在于，包括：

射源，其包括三个或更多个射源，所述三个或更多个射源分别发射X射线，由所述三个或更多个射源分别发射的X射线交替地照射至投照体；

探测器，配置以检测经过投照体的由所述三个或更多个射源分别发射的X射线；以及

转动机构，配置以使所述射源和所述探测器绕转动轴围绕投照体转动。

2.如权利要求1所述的X射线成像设备，其特征在于，所述射源包括第一射源、第二射源和第三射源，所述第一射源、所述第二射源和所述第三射源分别发射第一X射线、第二X射线和第三X射线，第一X射线、第二X射线和第三X射线交替地照射至投照体，并且，所述探测器配置以检测经过投照体的第一X射线、第二X射线和第三X射线。

3.如权利要求2所述的X射线成像设备，其特征在于，所述第一射源、所述第二射源和所述第三射源设置为在所述转动机构的转动轴的方向上互相间隔开，或者在垂直于所述转动轴且平行于所述探测器的表面的方向上互相间隔开。

4.如权利要求3所述的X射线成像设备，其特征在于，所述转动轴位于竖直方向上，

其中，所述第一射源、所述第二射源和所述第三射源设置为在竖直方向上互相间隔开，或者在水平方向且平行于所述探测器的表面的方向上互相间隔开。

5.如权利要求2所述的X射线成像设备，其特征在于，所述第一射源、所述第二射源和所述第三射源设置有不同的管电流，任选地，所述第一射源、所述第二射源和所述第三射源是脉冲射源。

6.如权利要求5所述的X射线成像设备，其特征在于，第一X射线、第二X射线和第三X射线的波形为矩形波，第一X射线、第二X射线和第三X射线具有相同的周期并分别具有1/3的占空比，并且所述周期是所述探测器的探测周期的3x倍，x为大于或等于1的整数。

7.如权利要求2所述的X射线成像设备，还包括：

光切换机构，所述光切换机构包括第一挡板、第二挡板和第三挡板，所述第一挡板、所述第二挡板和所述第三挡板分别交替地阻挡第一X射线、第二X射线和第三X射线，任选地，第一X射线、第二X射线和第三X射线为锥形束X射线或扇形X射线。

8.如权利要求3所述的X射线成像设备，其特征在于，所述转动轴位于竖直方向上，其中，所述第一射源、所述第二射源和所述第三射源设置为在水平方向且平行于所述探测器的表面的方向上互相间隔开，所述第一射源、所述第二射源和所述第三射源布置成使得第一X射线、第二X射线和第三X射线在一次扫描中扫描所述投照体上的相同部分，并且所述第一射源、所述第二射源和所述第三射源加载有不同的管电压。

9.如权利要求1-8中任一项所述的X射线成像设备，所述转动机构还配置为在转动的同时在所述转动机构的转动轴的方向上移动。

10.一种通过如权利要求1-9中任一项所述的X射线成像设备进行成像的方法：

将由所述三个或更多个射源分别发射的X射线交替地照射至投照体；以及

通过所述探测器检测经过投照体的由所述三个或更多个射源分别发射的X射线。

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