CN1672637A - 利用多个偏移x－射线发射点成像的方法和系统 - Google Patents

利用多个偏移x－射线发射点成像的方法和系统 Download PDF

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Abstract

提供一种利用包括两个或多个发射点(70)的X射线源(12)将视场(72)的成像技术。每个发射点(70)配置成发射一个包围小于整个视场(72)的范围的扇形辐射(16)。各发射点(70)被逐一地激活并围绕视场(72)旋转，使得可以围绕视场(72)以各种不同的视角发射相应的辐射流(16)。可以有差异地激活对应于视场(72)的不同的径向区域的各发射点(70)，以便突出视场内所关心的区域(80)。可以以重复或偏移的配置沿着纵向轴外推多个发射点(70)。

Description

利用多个偏移x-射线发射点成像的方法和系统
技术领域
本发明一般地涉及非侵入性成像领域，更具体地说涉及计算机断层摄影(CT)成像领域。具体地说，本发明涉及在CT成像中有用的源配置。
背景技术
CT扫描仪是通过从x-射线源投射扇形或锥形x-射线束工作的。X-射线源在围绕被成像对象诸如病人的多个视角位置发射x-射线，被成像对象在让x-射线束通过时使其衰减。衰减后的光束被一组检测器元件检测，所述检测器元件产生代表入射x-射线束强度的信号。处理所述信号，产生代表对象衰减系数沿着x-射线途径的线积分的数据。这些信号一般称为″投影数据″或者就称作″投影″。利用重构技术，诸如过滤背面投影(filtered backprojection)，可以从所述投影形成有用的图像。随后，可以使所述各图像相关联，以便形成所关心的区域的体积透视图。然后，在医学上，可以从重构的图像或再现的体积定位或识别各种病状或其它所关心的结构。
一般希望研制空间和时间分辨率高、图像质量好、沿着z轴，亦即，CT扫描仪纵向轴覆盖良好的CT扫描仪。为了达到这些目标中的一些或全部，希望增大检测器所提供的覆盖，以此在一维或多维上可以达到较大的扫描覆盖。例如，增加检测器中检测器元件的行数就可以改善检测器的纵向轴覆盖。
所述途径导致带有较大检测器的CT系统的开发。然而，由于各种各样的原因较大的检测器可能是不希望有的。例如，可以预期，较大的检测器和相关联的采集电子电路造价较高，生产较困难。另外，负责支持和/或旋转较大的检测器的机械子系统可能也会是较庞大、较复杂和/或受到较大的机械应力。而且，大的检测器与加大锥角，亦即，源和检测器球体的表面之间的夹角相关。源和检测器球体的表面之间加大的锥角本身又与重构图像中锥形射线束失真加大相关。当锥角增加到超过某个极限时，对于轴向、或逐级和拍摄扫描，图像质量的下降可能会变得严重。为此，通过简单增大覆盖，亦即，增大检测器的尺寸来增大扫描覆盖可能是困难的。因此，希望有一种利用标准的或较小的检测器来达到高的空间和时间分辨率、高的图像质量、良好覆盖的技术。
发明内容
本发明提供一种新型的方法和设备，用以提供两个或两个以上离散的x-射线发射点，它们是侧向偏移的，亦即，具有不同的XY坐标。具体地说，源在方位角方向上偏移，使得每一个源在视场之内提供重构成像对象所需要的投影线的特定子集。这些源可以是交替激活的，尽管不一定时间间隔相等，亦即，一些源可以是激活较频繁或激活时间比另一个长。可以使用单一检测器与多个源中的两个配合。在某些实现方案中检测器可以具有相对较小的平面范围，并且可以是平板检测器。
按照本发明的一个方面，提供一种用于将视场成像的方法。所述方法包括围绕视场旋转x-射线源。X-射线源可以包括两个或两个以上离散的发射点。以围绕视场的各视角逐一地激活发射点中的至少两个。每一个发射点被激活时，发射各自的辐射流，通过所述视场各自的部分。从检测器采集响应各自的辐射流而产生的多个信号。处理所述多个信号以产生一个或多个图像。还通过本发明提供一种系统和计算机程序所述系统和计算机程序提供由这些方法定义的类型的功能。
附图说明
参照附图阅读以下的详细说明，本发明的上述及其他优点和特征将变得显而易见，附图中：
图1是按照本发明一个方面的示范性成像系统的简图，所述成像系统采取CT成像系统的形式，用以产生处理后的图像；
图2是按照本发明的全视场配置中一对x-射线发射点的平面图；
图3是按照本发明的半视场配置中一对x-射线发射点的平面图；
图4是按照本发明的任意视场配置中一对x-射线发射点的平面图；
图5是按照本发明的全视场配置中四个x-射线发射点的平面图；
图6是按照本发明的半视场配置中四个x-射线发射点的平面图；
图7是按照本发明的任意视场配置中四个x-射线发射点的平面图；
图8是按照本发明的具有沿着纵向轴偏移的发射点配置的CT扫描仪的透视图；
图9是按照本发明的多个轴向x-射线发射点和检测器的侧视图；以及
图10是按照本发明的沿着纵向轴具有发射点重复配置的CT扫描仪的透视图。
具体实施方式
图1举例说明用于采集和处理图像数据的成像系统10。在举例说明的实施例中，系统10是计算机断层摄影(CT)系统，按照本发明设计成采集x-射线投影数据，以便把投影数据重构为图像，并用以为显示和分析而处理图像数据。尽管在医学成像范围内讨论所述成像系统10，但是在这里论述的技术和结构可以应用于其它非侵入性CT成像范围，诸如行李或包裹甄别。
在图1举例说明的实施例中，CT成像系统10包括x-射线辐射源12。如在这里详细论述的，x-射线辐射源12可以由两个或两个以上离散的，亦即分离的发射点构成。例如，传统的x-射线管可以等同一个单一的发射点。或者，x-射线源，诸如具有场发射极的固态x-射线源，或热离子x-射线源可以包括多个发射点。可以这样配置这些固态或热离子x-射线源，使得各个发射点形成圆弧或固定环。
尽管本说明书可以讨论x-射线源12的旋转，如传统的第三代CT系统中可能出现的那样，但本专业的普通技术人员将会意识到，对x-射线源12旋转的讨论还包括功能等价物。例如，对于配置成环形的固态x-射线源12，所述源12和相应的发射点可能并不实际旋转。代之以沿着环形依次激活发射点，实际上等效于旋转x-射线源12。因此，在把x-射线源12或发射点描述为旋转的地方，要明白，这样的旋转可以是源12或源12的元件实际旋转的结果，或者是这样的功能等效物的结果。
可以把x-射线源12设置成紧接准直器14。对于源12的每一个发射点，准直器14可以由准直区域，诸如铅的或钨的开闭器构成。准直器14一般限定一个或多个穿过对象，诸如病人18所处的区域的辐射流16的大小和形状。辐射流16一般可以呈锥形，取决于下面论述的检测器阵列以及所需的数据采集方法。所述辐射的衰减后的部分20穿过提供衰减的对象并轰击总体上用标号22表示的检测器阵列。
检测器22一般由多个检测器元件形成，它们检测穿过所关心的对象及其附近的x-射线。检测器22可以包括多行检测器元件。当使用这样的多排检测器时辐射流16将具有一个与之相关联的非零锥角，因为检测器行与激活的发射点不在同一平面上。以下例子可以对z-范围(Z-extent)进行抽象以便简化描述，亦即把讨论限制在检测器元件与激活的发射点在同一平面以便简化描述。然而，如本专业的普通技术人员将会意识到的，以下几何学讨论和例子同样可以应用于多排检测器。
每一个检测器元件受x-射线轰击时产生代表x-射线束在所述元素位置上在所述射线束轰击所述检测器的过程中x-射线束的强度的电信号。一般，在所关心的对象周围不同的视角位置上采集信号，以便可以收集多个X光照片视图。采集和处理这些信号，以便如下面描述地重构对象内的特征的图像。
通过系统控制器24控制x-射线源12，所述控制器为CT诊察序列提供功率、焦点位置、控制信号等等。另外，检测器22连接到系统控制器24，后者命令采集在检测器22上产生的信号。系统控制器24还可以执行不同的信号处理和滤波功能，诸如动态范围的初始校准、数字图像数据的交错等等。一般说来，系统控制器24命令成像系统10的操作，以便执行诊察协议和处理所采集的数据。在目前的环境下，系统控制器24还包括信号处理电路，一般基于通用或专用数字计算机和相关联的存储电路。所述相关联的存储电路可以存储计算机执行的程序和例程、配置参数、图像数据等等。例如，所述相关联的存储电路可以存储用于实现本发明的程序或例程。
在图1举例说明的实施例中，系统控制器24可以通过马达控制器32控制旋转子系统26和线性定位子系统28的运动。在其中源12和/或检测器22可以旋转的成像系统10中，旋转子系统26可以使x-射线源12、准直器14和/或检测器22围绕病人18旋转一圈或多圈。应该指出，旋转子系统26可以包括筒架。线性定位子系统28可以使病人18或更具体地说病人平台发生线性位移。因而，病人平台可以在筒架之内作线性移动，以便产生病人18特定区域的图像。
如本专业的技术人员将会意识到的，辐射源12可以受设置在系统控制器24内的x-射线控制器30控制。x-射线控制器30可以配置成向x-射线源12提供功率和定时信号。另外，若x-射线源12是一个分布式源，诸如配置成弧形或环形的固态或热离子x-射线源，则x-射线控制器可以配置成提供焦点位置，亦即，发射点的激活。
另外，系统控制器24可以包括数据采集系统34。在所述示范性实施例中，检测器22连接到系统控制器24，并且更具体地说，连接到数据采集系统34。数据采集系统34接收检测器22的读出电子电路所收集的数据。具体地说，数据采集系统34一般从检测器22接收采样的模拟信号并把所述数据转换成数字信号，以便由计算机36进行后续处理。
计算机36一般连接到系统控制器24。数据采集系统34所收集的数据可以发送到计算机36，供后续的处理和重构。例如，从检测器22收集的数据可以在数据采集系统34和/或计算机36上经过预处理和校准，以便调节所述数据，使之代表被扫描对象的衰减系数的线积分。然后，可以对处理后的数据(一般的称为投影图)进行重新排序、过滤和背面投射(backproject)，来形成扫描区域的图像。一旦重构，图1的系统产生的图像揭示病人18的所关心的内部区域，可以用于诊断、评估等等。
计算机36可以包括存储器38或与之通信，存储器38存储计算机36处理的数据或要由计算机36处理的数据。应该明白，任何类型的计算机可以访问的能够存储所需数量的数据和/或代码的存储装置都可以由这样的示范性系统10利用。另外，存储器38可以包括一个或多个存储装置，诸如磁存储装置或光存储装置，属于相似的或不同的类型，它可以是本地和/或对所述系统10而言是远程的。存储器38可以存储数据、处理参数和/或计算机程序，包括一个或多个用于执行这里所描述的处理的例程。
计算机36还可以适合于控制由系统控制器24启动的特征，亦即，扫描操作和数据采集。而且，计算机36可以配置成通过配备有键盘和/或其它输入装置的操作员工作站40接收来自操作员的命令和扫描参数。从而操作员可以通过操作员工作站40控制系统10。因而操作员可以从计算机36观察重构的图像及其他与系统有关的数据，发起成像等等。
连接到操作员工作站40的显示器42可以用来观察重构的图像。另外，扫描的图像可以用可以连接到操作员工作站40的打印机44打印。显示器42和打印机44还可以直接或通过操作员工作站40连接到计算机36。另外，操作员工作站40还可以连接到图像归档和通信系统(PACS)46。应该指出，PACS 46可以连接到远程系统48、放射学家部门信息系统(RIS)、医院信息系统或内部或外部网络，使得不同的位置上的其他人可以访问所述图像数据。
可以把一个或多个操作员工作站40链接在所述系统内，用以输出系统参数、请求检验、观看图像等等。一般说来，显示器、打印机、工作站和在系统内设置的类似的装置对数据采集组件而言可以是本地的，或可以是远离这些组件，诸如在学院或医院内的其他地方，或在一个完全不同的位置上，通过一个或多个可配置网络，诸如互联网、可能的专用网络等等链接到图像采集系统。
上面描述的CT成像系统10可以用各种方法配置，以改善空间和时间分辨率，改善图像质量和/或改善纵向覆盖。确实，可以实现不同的源12和检测器22的配置，以改善这些参数中的一个或多个。例如，如在这里论述的，可以采用使用多个发射点的x-射线源12。发射点的激活可以是按坐标的，使得一次只有一个激活，诸如采用交替激活方案。这样，每一个发射点激活时都可以在给出的视场内提供重构一个对象所需的投影线的一个子集。然而，组合这些子集可以重构所述视场。另外，因为一次只采集一个与所述视场相关联的投影线子集，可能减少检测器22平面内的范围。确实，检测器22的平面内的范围可以减少到采用平板检测器的程度。
如本专业的普通技术人员会意识到的，按照本发明可以实施各种各样的x-射线源12配置和激活方案。在这里论述若干个示范性配置和方案。然而，要明白，所包括的例子并不限制本发明的范围。反之，本发明可以广义地理解为包括任何允许多个离散的发射点的x-射线源配置以及这样的发射点的任何激活方案。
例如，如图2描绘的，可以在xy平面内描绘一对在方位角方向上偏移的离散的发射点70作为辐射源12。发射点70可以配置成离开诸如平板检测器60等检测器22相同的垂直距离，或可以是不同的距离。每一个发射点70都可以是x-射线管、固态或热离子x-射线源发射器，或激活时可以从其中发射x-射线的某些其它焦点。X-射线源12和它的相应的发射点70可以形成网格。如随后更详细论述的，发射点70还可以在z方向上偏移。
发射点70可以围绕所需视场72旋转，以便从所需的视角发射辐射流16。发射点70旋转时，它们可以交替激活，使得在给定时刻只有一个发射点70发射x-射线。每个发射点70可以配置成激活时发射扇形辐射流，它画出视场72的一部份，诸如图2描绘的，视场72的一半。辐射流16在轰击检测器22，诸如平板检测器60之前，穿过视场72和视场72内的任何衰减物质。对于每个激活的发射点70，数据采集系统34(图1)读取检测器22产生的信号，可以处理所述信号以便产生投影数据。发射点70围绕视场72旋转时，组合或集合的采集的投影数据描述整个视场。
例如，第一发射点74激活时，如图2所描绘的，可以在包括视场72一部份的扇形，诸如半个视场72内发射x-射线。因此，当第一个发射点74激活时，检测器22，诸如平板检测器60可以对所述部分采集投影数据。第一个发射点74非激活时，可以激活第二发射点76，允许对第二发射点76所发射的扇形x-射线所包括的视场72的一部份采集投影数据。发射点70可以围绕所需视场72旋转，在每一个所需视角交替激活，直至采集到所需的投影数据为止，以便重构所述视场72。
如本专业的普通技术人员会意识到的，发射点70围绕视场72旋转不到一整周，即可采集重构所述视场72足够的投影数据。确实，所述两个发射点70之间半周加上夹角(β)，亦即，180°+β，已旋转到足以提供用于重构视场72的投影数据。
而且，可以这样配置多个发射点70，使得激活时它们的组合的扇形只包围视场72的一半或某些其它部分，亦即，半视场配置。例如，参见图3，图中描绘了两个发射点70，当激活时，两个发射点70在只包括半个视场72的一部份的扇形内发射x-射线。所描绘的第一和第二发射点74、76的组合的扇形，只包围半个视场72。限制与每一个发射点70相关联的扇角α，允许进一步减小检测器22(这里是平板检测器60)的平面内范围，因为当发射点70激活时将较小的视场72成像。如本专业的普通技术人员会意识到的，如图3中描绘的，利用半视场配置可以用所述发射点70围绕视场72的旋转来采集足以重构所述视场72的投影数据。
另外，应该意识到，第一发射点74和第二发射点76发射的x-射线不穿过视场72的同一区域。具体地说，第一发射点74发射的x-射线穿过视场72的中央区域，在这里成像的对象或病人一般处于中心。反之，第二发射点发射的x-射线穿过视场72的周边区域，该周边区域可以包含空的空间或成像病人或对象的较少关心的区域。第一和第二发射点74、76围绕视场72旋转时，亦即，第一发射点74继续将视场72的中央区域成像时，而同时第二发射点76继续将视场72的周边区域成像时，这种关系继续是正确的。
因为第一和第二发射点74、76之间的区别，所以第一和第二发射点74、76不必同等地工作，诸如当不太关心或不关心视场72的周边部分时。例如，必要时，可以利用第二发射点76采集较少的视图，亦即，第二发射点76与第一发射点74相比可以激活不那么频繁。例如，必要时，可以每隔一个视图激活第二发射点76或者更少激活第二发射点76。类似地，第二发射点76可以以较短的持续时间或占空比工作，或相对于第一发射点74以较低能量工作。
类似地，若第二发射点76成像的周边区域不那么重要，则第二发射点76与第一发射点74相比，可以是质量较低，亦即，通量较低等等。具体地说，若对于所关心的区域72的周边，衰减较低、分辨率较低和/或噪音较高也能令人满意，则通量较低的第二发射点76也可以接受。第一和第二发射点74、76的差异激活和/或较低通量的第二发射点76的使用使得在所关心的区域72的中心和周边，可以对病人18施加不同的剂量。这样，病人18接受的剂量便可以斟情决定。
这些概念可以扩展到半视场配置和全视场配置之间的任意配置，或其中存在所关心的不同中央区域80诸如心脏视场的区域。例如，如图4所描绘的，第一和第二发射点74、76每一个都可以分别包围视场72的不同部分，亦即，所关心的中央区域80和周边区域82。如本专业的普通技术人员会意识到的，就图4而言，所关心的中央区域80和周边区域82的讨论类似于和扩展到针对图3的有关讨论。
具体地说，参见图4，第一发射点74激活时可以在视场72内包围所关心的中央区域80的扇形内发射X射线。这样，第一发射点74可以产生与所关心的中央区域80相关联的投影线。第二发射点76激活时，可以在所关心的中央区域80以外在包围所关心的区域72的半径或周边部分82的扇形内发射x-射线。例如，用第二发射点发射的x-射线扇形的一个边沿可以与所关心的中央区域80相切，而另一个边沿可以与视场72的边沿相切。这样，第二发射点76可以产生不包含在所关心的中央区域80内的视场72的互补部分的投影线。
与前面例子的情况一样，因为整个视场72不是用单一的发射点70和检测器22覆盖的，所以检测器22的平面内尺寸可以小于使用单一的发射点70时的尺寸。例如，检测器22可以具有相对较小的平面内范围，并且，确实，基本上可以是平的，诸如平板检测器60。例如，在所关心的中央区域80的半径为15cm并且视场72的半径为50cm的情况下，检测器22可以是与相同视场相关联的单一的发射点70的各个检测器的尺寸的30％或更小。
可以采用半扫描数据采集来采集重构所关心的中央区域80的数据，亦即，180°+旋转角度α。另外，因为扇角α比使用单一发射点70时小，所以半扫描可以执行得较快，以此为成像动态器官，诸如心脏提供改善了的时间分辨率。例如，当使用第二发射点76时，α可以等于15°，不是50°，使得半扫描数据采集可以包括第一发射点74的旋转195°，而不是旋转230°。然而，第一和第二发射点74、76可能需要旋转一整圈，亦即，360°，以便采集重构全视场72用的数据，亦即，完全重构周边区域82。
如上面就图3的半视场配置所指出的，必要时，诸如当第二发射点76提供的周边视图不太重要时，可以利用第二发射点76采集较少的视图。类似地，第二发射点76可以激活不如第一发射点74那么频繁，或者正前一示例所论述的，激活较短时间。类似地，如前面论述的，若由第二发射点76成像的周边区域不那么重要，则第二发射点76可以比第一发射点74质量较低，亦即通量较低等等。
第一和第二发射点74、76的有差异的激活和/或较低通量的第二发射点76的使用可以在所关心的中央区域80之内和之外，给病人18施加不同的剂量。确实，在某些情况下，诸如在要成像的对象或器官在所关心的中央区域80之内，可以在图像数据采集过程中让第二发射点76不激活。在这样的实现方案中，对应于周边区域82的采集的数据将是不完整的，但必要时，诸如若成像对象处于周边区域82内的某些部分，仍然可以利用特殊重构技术重构。这样，病人接受的剂量可以斟情决定。
尽管前面的例子讨论包括两个发射点70的实现方案，但是所述技术可以扩展到三个或更多发射点70。例如，可以使用三个或更多x-射线管或者可以使用包括三个或更多可选址的发射点70配置成弧形或环形的固态或热离子x-射线源12。其它包括离散的并且可选址的发射点70的x-射线源12也可能适宜用于本发明。
例如，图5中描写全视场配置内的四个发射点70，类似于图2中所描绘的。发射点70可以配置成离开平板检测器60相同的垂直距离，或者可以是不同的距离。如就图2所论述的，发射点70可以围绕所需的视场72旋转，使得每一个发射点70可以从所需的视角发射辐射流16。
当各发射点70旋转时，可以交替地激活它们，使得在给定时刻只有一个发射点70发射x-射线。每一个发射点70可以配置成激活时发射包围视场72的一部份的扇形辐射流。辐射流16在轰击平板检测器60之前，穿过视场72和视场72内的任何衰减物质。对于发射点70的每一次激活，数据采集系统34(图1)都读取检测器22产生的信号，可以处理这些信号产生投影数据。发射点70围绕视场72旋转时，组合的或集合的采集投影数据描述整个视场。如以上所论述的，在这样的全视场配置中，可以用半扫描采集，亦即，180°+某个取决于几何结构的附加夹角采集足以重构视场72的投射。
类似地，可以利用多于两个发射点70实现半视场配置。例如，参见图6，其中描绘四个发射点70，其扇形辐射流16一般包围视场72的一半或某些其它部分。可以交替地激活每一个发射点，如上面描述的，使得一个时刻只有一个发射点70激活。由于限制了与每一个发射点70相关联的扇角α的缘故，可以缩小检测器22的平面内范围。在这样的半视场配置中，可以利用发射点70围绕视场72旋转一整圈来采集到足以重构视场72的投影数据。
而且，如上所述，发射点包围视场72不同的径向区域。例如，第一发射点74限定中央区域，而同时第二发射点76包围下一个外径区域。类似地，第三发射点86包围下一个径向区域，而第四发射点88包围周边的或远径向区域。因为发射点70包围视场72的不同径向区域，所以若对它们包围的径向区域不感兴趣，或不太感兴趣，则可以在成像序列过程中使不同的发射点70保持非激活。例如，若视场72的周边区域含有空的空间或者是不感兴趣的区域，则第四发射点88可以保持非激活。与前面对半视场配置的讨论一样，如图6所描绘的，用发射点70围绕视场72旋转一整圈可以采集到利用半视场配置所采集到的足以重构视场72的投影数据。
类似地，并且如就图3和4所论述的，第一、第二、第三和第四发射点74、76、86、88不必同等程度地工作，它们包围的不同的径向区域感兴趣的程度或重要性是不同的。例如，每一个发射点70可以为不同的数目的视图激活。例如，第一和第二发射点74、76可以为每一个视图激活，第三个发射点86可以为每一个其它视图激活，而第四发射点88可以对任何视图都不激活。这样的实现方案可以对视场中心构成具有良好质量的图像，对所述中心以外的区域构成具有较低质量的图像，并且不产生视场72的周边区域的图像。类似地，不同的发射点，诸如第四发射点88可以工作较短时间，或相对于第一发射点74，以较低能量工作。类似地，可以根据它们包围的径向区域而在质量上，亦即在通量上改变各发射点70。例如，在x-射线管实现方案中，第三和/或第四发射点86、88可以是低质量的，亦即，低通量x-射线管。
因此，随着x-射线发射点70数量增加，使x-射线剂量适应病人18或成像对象的能力也得以提高。具体地说，随着发射点70的数量增加，径向区域可能的数目增加。随着径向区域数量增加，采用差异操作的机会，诸如激活和/或持续期间，或不同的硬件配置，诸如低通量x-射线管也增加。这样，可以斟情决定病人18接受的剂量和不同的图像部分的图像质量。
类似地，附加的发射点70的使用可以扩展到任意配置，或者用截然不同的所关心的中央区域80，诸如心脏视场80配置，如就图4所论述的。例如，参见图7，第一和第二发射点74、76可以包围视场72中所关心的中央区域80。反之，第三和第四发射点86，88可以包围视场72的周边区域82。各发射点70可以有差异地工作或者可以有差异地构成各发射点70，如就图4和6所论述的，以便可以斟情修改或调整病人接收的剂量。例如，对周边区域82不太感兴趣或不感兴趣时，第三和/或第四发射点86，88可能不激活或可以只针对可能的视角的一个子集激活，类似地，若周边区域82不太感兴趣，则第三和第四发射点86，88可以用低质量，诸如低通量x-射线管或发射器。
与前面的例子的情况一样，因为整个视场72不是用单一的发射点70和检测器22覆盖的，所以检测器22，诸如平板检测器60的平面内尺寸可以小于使用单一的发射点70时的尺寸。类似地，利用第一和第二发射点74、76的半扫描(即，旋转180°+某个附加的夹角的区域)数据采集可以用来采集用于重构所关心的中央区域80的数据。然而为了重构整个视场72，亦即，完全地重构周边区域82，可能需要第一、第二、第三和第四发射点74、76、86、88旋转一整圈，亦即，360°。
尽管前面的示例描述了使用两个或四发射点70的配置，但是本专业的普通技术人员会意识到，所公开的技术可以扩展到其它存在一个以上发射点70的配置。类似地，除所描绘的这些以外的视场配置并不排除在本发明之外，如这里所论述的，可以得益于多个发射点70的使用。
而且，有时最好在z方向上偏移发射点70。例如，如图8所示，z偏移量可以施加于依次出现的发射点70，产生由发射点70构成的相对于CT扫描仪100的主轴的略微倾斜的圆弧。这对于螺旋状锥形射线束采集可能特别有用，因为所得的数据组可以重新排序，以便模拟用单一发射点获得的采集。为了得到这样的结果，z偏移量，因此所得的圆弧的间距将取决于图像采集过程中使用的螺旋间距。可以调整所述z偏移量，以便适应所需的螺旋间距。
另外对于锥形射线束和体积CT几何结构，沿着纵向轴包括附加的发射点70可能是合乎需要的。具体地说，沿着纵向轴多个发射点70的使用可以允许检测器22的轴向范围减少，而不是如上所述，或另外缩小检测器的平面内范围。例如，参见图9，图中描绘了三个发射点70沿着CT扫描仪100的纵向轴展开。发射点70可以交替发射，诸如依次发射，使得一个时刻只有一个发射点70激活。可以与多个纵向发射点一起，以与前面的例子所论述的类似的方式使用减小轴向范围的检测器22，诸如平板检测器60。与前面的例子中的情况一样，本发明的实现方案为在纵向上使用较小的锥角，因此为在纵向上使用较小的检测器22作好准备。
例如，参见图10，图中描绘沿着CT扫描仪100的纵向轴的三组重复的发射点94、96、98。在所描绘的示例中，每一组重复的发射点94、96、98共享XY平面内的坐标，但是它们在z轴，亦即，纵向轴上的定位不同。
如在前面的平面内偏移量和纵向偏移量例子中所描述的，在这里公开的技术可以提供各种各样的优点。例如，减小的检测器22平面内的和/或纵向的范围可以使使用较小的较廉价的检测器，诸如平板检测器60成为可能(图2-7和9)。一般说来，较小的检测器，特别是平板检测器较易制造，成本较低。
另外，本发明可以提供较高的空间分辨率，特别是远离等中心。具体地说，单一发射点可以与大的扇角和相应的较大的检测器相关联。由于所谓虚焦点尺寸增大，因此与发射点相关联的焦点在检测器边沿看来较大。加大的虚焦点尺寸可能导致检测器边沿比检测器中心较低的空间分辨率。由于所述各发射点70的较小的虚焦点尺寸，检测器22的减小的扇形角度和较小的平面内范围与本发明配合使用(图2-7和9)可以远离等中心(亦即，在视场的余下的部分的范围内)改善空间分辨率。
而且，多个发射点70(图2-7)的使用可以为图像采集过程中的动态通量控制作好准备。例如，可以根据视角有差异地激活多个发射点70，以便维持检测器22处信号的均匀性，从而改善效率和检测器处的动态范围的限制，或者优化剂量或图像质量。具体地说，在医疗成像的情况下，病人18(图1)一般截面呈椭圆形，通过病人18的结果变化路径长度，亦即x-射线穿过病人18的路径长度取决于相对于病人18的视角定位。传统的CT技术可以使用bowtie滤波器(适合于待成像的身体区域的一般截面)，以便补偿这些变化路径长度。
然而，本发明为根据病人18的解剖模型(亦即，潜在的动态bowtie)进行实时通量调制作好准备。具体地说，在与通过病人18的短路径长度(诸如通过胸部和背部的短路径长度)对应的视角下，可以这样激活发射点70，以便发射通量较低的x-射线。反之，在与长路径长度(诸如从肩部到肩部)对应的视角下，可以这样激活发射点70，以便发射通量较高的x-射线。类似地，对于中间路径长度，发射x-射线的通量可以适当调整。而且，可以在病人通过CT扫描仪位移时动态地调整与视角位置相关于的通量。这样，bowtie滤波器的效果可以重复，尽管允许动态调整，保持检测器22处信号的均匀性。
本发明还可以为使用不同的检测器技术作好准备，诸如使用能量判定检测器，使得可以执行诸如能量判定CT等CT技术。因为平面内和/或纵向的较小的检测器范围的缘故，可以以更低成本实现这样的外来技术。类似地，这样的检测器还可以更容易制造，以便适应与本发明相关联的减少了的检测器尺寸。另外，与本发明相关联的较小的扇角和锥角减小了x-射线强度测量时的散射，因而可以从所述检测器省去反散射网格，从而提高检测器的效率。
尽管在附图中已经以举例方式表示特定实施例并已经在本文中对所述实施例进行了详细的描述，但是，本发明很容易受到各种不同的修改和替换。但应明白，本发明不想限于所公开的这些特定的形式。例如，尽管已经论述了医疗器械环境下的成像，但是本发明还可以应用于其它成像环境，诸如对行李、包裹和旅客的甄别。如以下后附的权利要求书限定的，本发明覆盖所有落在本发明的精神和范围之内的修改、等效和替代方案。

Claims (10)

1.一种计算机断层摄影成像系统(10)，它包括：
X-射线源(12)，它包括两个或两个以上离散的发射点(70)，所述各发射点(70)配置成逐一地被激活，并且当被激活时每个发射点(70)发射通过视场(72)的相应部分的相应的辐射流(16)；以及
检测器阵列(22)，它包括多个检测器元件，其中每个检测器元件可以响应所述相应的辐射流(16，20)产生一个或多个信号。
2.如权利要求1所述的计算机断层摄影成像系统(10)，其中所述两个或两个以上发射点(70)围绕所述视场(72)旋转，使得每个发射点(70)在被激活时以相应的视角发射所述相应的辐射流(16)。
3.如权利要求2所述的计算机断层摄影成像系统(10)，其中通过在机械上使所述各发射点(70)围绕所述视场(72)旋转而使所述两个或两个以上发射点(70)旋转。
4.如权利要求2所述的计算机断层摄影成像系统(10)，其中通过激活在所述视场(72)周围的设置成环形的各固定发射点(70)来有效地旋转所述两个或两个以上发射点(70)。
5.如权利要求4所述的计算机断层摄影成像系统，其中所述固定的发射点(70)配置成被顺序地激活。
6.如权利要求1所述的计算机断层摄影成像系统，其中还包括：
系统控制器(24)，它配置成控制一个或多个x-射线源(12)并通过数据采集系统(34)从所述多个检测器元件采集一个或多个信号；
计算机系统(36)，它配置成接收所述一个或多个信号，并处理所述一个或多个信号，以便产生一个或多个图像；以及
操作员工作站(40)，它配置成显示所述一个或多个图像。
7.一种用于计算机断层摄影成像的方法，所述方法包括以下步骤：
围绕视场(72)旋转x-射线源(12)，其中所述x-射线源(12)包括两个或两个以上离散的发射点(70)；
围绕所述视场(72)在各种视角下逐一地激活所述至少两个发射点(70)，使得每个发射点(70)在被激活时发射通过所述视场(72)的相应部分的相应的辐射流(16)；
采集来自检测器(22)的多个信号，其中所述多个信号是响应所述相应的辐射流(16)而产生的；以及
处理所述多个信号，以便产生一个或多个图像。
8.如权利要求7所述的方法，其中还包括以下步骤：根据相应的视角和通过病人(18)的相应的路径长度确定每个辐射流(16)的通量。
9.如权利要求7所述的方法，其中所述旋转x-射线源(12)的步骤包括在机械上围绕所述视场(72)旋转所述x-射线源(12)。
10.如权利要求7所述的方法，其中有效地所述旋转x-射线源(12)包括顺序地激活所述两个或两个以上发射点(70)，其中所述两个或两个以上发射点(70)布置成围绕所述视场(72)的固定环。
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