CN1794951A - 扇形射束相干散射计算机断层摄影 - Google Patents

扇形射束相干散射计算机断层摄影 Download PDF

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Abstract

在CSCT中，将扇形初级射束与2D探测器结合，可以同时测量单切片透射断层摄影和散射断层摄影。在这种系统中，除非使用单色辐射源，否则会测量到模糊的散射函数。根据本发明，提出了能量分辨的1D或2D探测器系统，该系统和断层摄影重建组合提供了良好的谱分辨率，即使是采用多色初级射束。此外，根据本发明的一个方面，获得完整的谱只需要一个能量分辨探测器行。根据本发明的系统和方法的优选应用于医学成像和诸如包裹检查的材料分析。

Description

扇形射束相干散射计算机断层摄影
本发明涉及对感兴趣对象施加扇形射束的相干散射计算机断层摄影(CSCT)领域。特别地，本发明涉及用于检查感兴趣对象的计算机断层摄影设备和使用计算机断层摄影设备检查感兴趣对象的方法。
US 4,751,722描述了基于在相对射束方向的1°到12°角度范围内对准相干散射辐射的角分布这一原理的装置。如US 4,751,722中所描述，弹性散射辐射的主要部分集中于小于12°的角度内，该散射辐射和明显标记的最大值具有特征角度关联，这些最大值的位置由被辐照物自身决定。由于相干散射辐射在小角度内的强度分布依赖于该物质的分子结构，所以根据每种物质的典型相干辐射的角散射的强度分布，可以辨别具有相同吸收能力的不同物质(使用传统的透视或CT无法区分)。
由于这种系统辨别不同对象材料能力的改善，这种系统在医疗和工业领域得到越来越多的应用。
小角度散射的主要成分为相干散射。由于相干散射呈现依赖于散射样品的原子排列的干涉效应，相干散射计算机断层摄影(CSCT)原理上是对2D目标截面上的组织的分子结构的空间变化进行成像的一种灵敏技术。
Harding等“Energy-dispersive x-ray difffactiontomography”Phys.Med.Biol.，1990年第35卷第1期第33-41页描述了能量分散X射线衍射断层摄影(EXDT)，这是基于在固定角度对由多色辐射在对象中激发的相干X射线散射进行能量分析的断层摄影成像技术。根据该方法，使用适当的孔系统形成辐射射束，该孔系统具有铅笔的形式而因此也称为铅笔射束。和该铅笔射束源相对地排列了适用于能量分析的一个探测器元件，以用于探测被感兴趣对象改变的铅笔射束。
由于只结合一个探测器元件使用该铅笔射束，因此只能测量到有限数目的由辐射源发射的光子，并因此只能测量到数量减少的信息。如果将EXDT应用于诸如多件包裹的更大的对象，EXDT必须在扫描模式下使用，因此导致极长的测量时间。
在US 6,470,067中描述了采用扇形束初级束以及2D探测器和CT的组合的相干散射配置，由此克服了EXDT扫描模式中所涉及的长的测量时间。该角分散配置和多色源组合的缺点在于模糊的散射函数，这在例如Schneider等“Coherent Scatter Computed Tomography Applyinga Fan-Beam Geometry”Proc.SPIE，2001年第4320卷第754-763页中得到描述。
本发明的一个目标是提供基于计算机断层摄影的改善的材料分辨。
根据如权利要求1所述的本发明的一个示例实施例，可以由用于检查感兴趣对象的计算机断层摄影设备达到上述目标，该设备包含具有X射线源和散射辐射探测器的探测器单元。该探测器单元可以绕延伸通过检查区域的旋转轴旋转，所述检查区域用于接收感兴趣对象。该X射线源产生扇形X射线射束，其适于以切片平面穿透检查区域中的感兴趣对象。该散射辐射探测器设置在和该X射线源相对的探测器单元处，并沿平行于旋转轴的方向偏离该切片平面。散射辐射探测器包含第一探测器行，其具有排列成行的多个第一探测器元件。根据本发明的一个方面，这些第一探测器元件是能量分辨探测器元件。优选地，能量分辨探测器元件是直接转换半导体探测器。直接转换半导体探测器直接将辐射转换成电荷-而不需要闪烁现象。优选地，这些直接转换半导体探测器的能量分辨率优于20％FWHM，即ΔE/E＜0.2，其中ΔE为探测器的能量分辨率的半高宽(FWHM)。散射辐射探测器测量每个投影的光谱(I)，该光谱为强度I和光子能量E的依赖关系。有利的是，随后将该光谱用于断层摄影重建，例如采用ART(代数重建技术)或FBP(滤波反投影)。
有利的是，与Harding等在US 4,751,722中所提出的设备相比，根据本示例实施例的计算机断层摄影设备可大幅降低扫描或测量时间，因为和扇形射束组合地应用了包含多个能量分辨探测器元件的能量分辨探测器行，这允许同时对该行进行积分测量。换而言之，同时测量沿切片平面的感兴趣对象的完整投影。根据本发明的该示例实施例，在大幅降低测量所需时间的同时，还可能改善对感兴趣对象的组织的表征，因为探测到更多数量的由辐射源发射的光子，由此探测到更多和该组织相关的信息。和US 6,470,067相比，使用能量分辨探测器使得在使用多色源时能够得到相干散射结构函数的更好的分辨率。
根据如权利要求2所述的本发明的另一个示例实施例，除了排列在切片平面之外的探测器单元处的散射辐射探测器之外，还提供了一初级辐射探测器以用于接收被感兴趣对象衰减的初级辐射。换而言之，提供了两个辐射探测器，一个用于探测散射辐射，一个用于探测初级辐射。有利的是，由于对散射辐射的衰减校正的改善，可提供对材料辨别和识别的进一步改善。
根据如权利要求3所述的本发明的另一个示例实施例，该能量分辨元件为例如CdZnTe或碲化镉单元的直接转换半导体单元，且初级辐射探测器包含具有多个闪烁体单元的探测器行。根据本发明的该示例实施例，初级辐射探测器探测在切片平面内的初级辐射的衰减。有利的是，该初级射束的衰减被用于改善Schneider等所描述的散射数据I(E)的重建质量。
根据如权利要求4所述的本发明的另一个示例实施例，提供了至少用于散射辐射的能量分辨测量的多个第一探测器行和用于测量被感兴趣对象所衰减的初级辐射的多个第二探测器行之一。有利的是，这可以进一步减少扫描感兴趣对象所需的扫描时间。此外，根据本发明的该示例实施例，至少初级辐射探测器和散射辐射探测器之一设有诸如薄片或刀片的准直器元件，这避免各个探测器元件测量到不需要的分散的辐射。
根据如权利要求5所述的本发明的另一个示例实施例，提供了用于根据该初级辐射探测器和散射辐射探测器的读出、使用前面已经提及的例如ART或滤波反投影重建图像的计算单元。此外，该计算机断层摄影设备还可用于探测爆炸物，例如应用于机场的X射线包裹检查系统，该系统根据基于初级辐射探测器和散射辐射探测器的读出而重建的相干散射函数图像，通过例如将重建的散射函数和这些爆炸物的预定特征测量结果表比较而自动地辨别爆炸材料。
根据如权利要求6所述的本发明的另一个示例实施例，可通过使用计算机断层摄影设备检查感兴趣对象的方法达到上述目标，其中激励X射线源使其产生穿透切片平面内检查区域中感兴趣对象的扇形X射线束。随后，使用具有第一探测器行(其中多个第一能量分辨探测器元件排列成行)的散射辐射探测器执行对散射辐射的测量。从散射辐射探测器读出能量分辨强度I(E)。为了采集感兴趣对象的多个投影，绕延伸穿过包含感兴趣对象的检查区域的旋转轴旋转该X射线源和该散射辐射探测器。
有利的是，根据和适当的重建方法(见权利要求8)相组合的本发明的该示例实施例，提供了一种可以快速可靠地对感兴趣对象进行材料辨别的方法。
根据如权利要求7所述的本发明的另一个示例实施例，读出被感兴趣对象所衰减的初级辐射。
根据如权利要求8所述的本发明的另一个示例实施例，根据该初级辐射探测器和该散射辐射探测器的读出，例如使用ART或滤波反投影技术重建图像。此外，根据本发明的该示例实施例，可基于该初级辐射探测器和该散射辐射探测器的读出执行自动确定感兴趣对象是否包含爆炸物。如果确定该感兴趣对象包含爆炸物，则发出警报。
根据如权利要求9所述的本发明的另一个示例实施例，执行多行散射辐射探测器或者多行初级辐射探测器的读出，并进行各个辐射的准直，这可进一步改善对材料的辨别。
本发明的示例实施例的主旨在于：使用被感兴趣对象所散射的扇形射束的光子能谱的测量结果执行图像重建或材料辨别，所述测量结果使用包含能量分辨探测器元件的探测器行测量。进一步使用例如由切片平面内的闪烁体元件行测量到的该扇形射束的初级射束的衰减，可以提供改善的材料辨别。
结合下述各实施例，本发明的其它目标和优点将变得明显。
将参照附图描述本发明的这些实施例。
图1示出了根据本发明的计算机断层摄影机的示例实施例的示意表示。
图2示出了用于测量相干散射辐射的图1的计算机断层摄影机的几何结构示意表示。
图3示出了图1的计算机断层摄影机的几何结构的另一个示意表示。
图4示出了用于进一步解释本发明的图1的计算机断层摄影机的测量几何结构的另一个示意表示。
图5示出了图1的计算机断层摄影机的几何结构的侧视图的示意表示。
图6示出了根据本发明的图1的计算机断层摄影机的操作方法的示例实施例的流程图。
图7a和7b示出了根据本发明的图1的计算机断层摄影机的操作方法的另一个示例实施例的流程图。
图8的图表示出了描述对于使用图1的计算机断层摄影机测量到的不同能量，对象位置和执行的波矢量之间的关系。
图1示出了根据本发明的计算机断层摄影机的示例实施例。参考该示例实施例，将就其应用于行李检查以探测诸如包裹中爆炸物的危险材料而描述本发明。然而要注意，本发明不限于包裹检查领域的用途，还可以用于其它工业或医疗用途，诸如例如用于医疗应用中的骨成像或组织类型辨别。
图1中所描述的计算机断层摄影机为扇形射束相干散射计算机断层摄影机(CSCT)，其允许和能量分辨探测器及断层摄影重建相结合以形成良好的光谱分辨率，即使是使用多色的初级扇形射束。图1所示的计算机断层摄影机包含台架1，该台架可以围绕旋转轴2旋转。通过电机3驱动台架1。附图标记4表示辐射源，例如X射线源，根据本发明的一个方面，该辐射源发射多色辐射。
附图标记5表示第一孔系统，该系统将从辐射源4发射的辐射束形成为锥形辐射束6。此外，还设有包含光阑或狭缝准直器的另一个孔系统9。孔系统9具有狭缝10的形式，使得从辐射源4发射的辐射形成扇形射束11。根据本发明的该示例实施例的一个变形，也可以省略第一孔系统5而只设有第二孔9。
引导扇形射束11使其穿透排列在台架1的中心(即计算机断层摄影机的检查区域)的包裹7，并照射到探测器8上。从图1可以看出，探测器8与辐射源4相对地设置在台架1上，使得扇形射束11的切片平面和探测器8的排或行15相交。图1所描述的探测器8含有7个探测器行，每个探测器行包含多个探测器元件。如前所述，将探测器8排列成使得初级辐射探测器15(即探测器8的中间行)位于扇形射束11的切片平面内。
从图1可以看出，探测器8包含两种类型的辐射探测器行：第一种探测器行30和34，在图1中未用阴影表示，这些探测器行包含能量分辨探测器单元。根据本发明的一个方面，这些第一探测器元件(行30和34)为能量分辨探测器元件。优选地，这些能量分辨探测器元件是直接转换半导体探测器。直接转换半导体探测器直接将辐射转换成电荷-而无需闪烁现象。优选地，这些直接转换半导体探测器的能量分辨率优于20％FWHM，即ΔE/E＜0.2，其中ΔE为探测器的能量分辨率的半高宽(FWHM)。
行30和34的这种探测器单元可以是碲化镉或CZT基探测器单元，其均位于扇形射束11的切片平面之外。换而言之，能量分辨行30和34都排列在和X射线源4相对的台架1处，并沿平行于旋转轴2的方向偏离切片平面。探测器行30设置成相对于图1中所描述的旋转轴2的方向具有正偏移，而行34设置成相对于图1所描述的旋转轴2的方向与切片平面有负偏移。
探测器行30和34排列在台架1处，使其平行于切片平面、在切片平面之外并沿台架1的旋转轴2的正方向或负方向有偏移，以使其接收或者测量从计算机断层摄影机的检查区域中的包裹7散射的散射辐射。因此在下文中，行30和34也称为散射辐射探测器。应该注意，不提供两个能量分辨行30和34而只提供一个包含能量分辨探测器元件的行也是足够的，例如仅提供行30。此外，不是提供两个能量分辨行30和34，而提供三个、四个、或者甚至更多数目的能量分辨行也是可能的。因此，如果在下文中使用了术语“散射辐射探测器”，其包含设于具有至少一行能量分辨探测器单元的任意探测器，该探测器设于扇形射束11的扇形平面之外，以使其接收从包裹7散射的光子。
设于探测器8上用阴影表示的第二种探测器行为闪烁体单元。特别地，行15排列成位于扇形射束11的切片平面之内并测量由检查区域中的包裹7引起的辐射源4发射的辐射的衰减。如图1所描述，可在行15的右侧或左侧提供包含闪烁体探测器单元的另外的探测器行。
如已经结合能量分辨行30和34描述的只提供一个能量分辨行30或34是足够的，只提供测量由包裹7引起的切片平面内扇形射束11的初级射束的衰减的行15是足够的。然而，正如能量分辨行30和34的情形，提供多个探测器行32(每个包含多个闪烁体单元)可进一步提高该计算机断层摄影机的测量速度。在下文中，术语“初级辐射探测器”将被用于指这样的探测器，其包含用于测量扇形射束11的初级辐射的衰减的至少一行闪烁体或类似探测器单元。
从图1可看出，探测器8的探测器单元排列成行或列，其中列平行于旋转轴2，而行排列在垂直于旋转轴2并平行于扇形射束11的切片平面的平面内。
孔系统5和9的孔被调整成适于探测器8的尺寸，使得包裹7的被扫描区域位于扇形射束11内且探测器8覆盖该整个扫描区域。有利的是，这使得可避免对包裹7施加不必要的过量辐射。在扫描包裹7期间，辐射源4、孔系统5和9、以及探测器8按箭头16所指的方向沿台架1旋转。为了旋转具有辐射源4、孔系统5和9、以及探测器15的台架1，电机3连接到电机控制单元17，其中电机控制单元17连接到计算单元18。
在图1中，包裹7置于传送带19上。在扫描包裹7期间，台架1绕包裹7旋转时，传送带19沿平行于台架1的旋转轴2的方向平移包裹7。由此沿螺旋扫描路径扫描包裹7。也可在扫描期间停止传送带19，从而由此测量单个切片。
探测器8连接到计算单元18。计算单元18接收探测结果(即探测器8的探测器元件的读出)并基于探测器8(即能量分辨行30和34以及用于测量扇形射束11的初级辐射的衰减的行15和32)的扫描结果确定扫描结果。除此之外，计算单元18和电机控制单元17通信以协调台架1和电机3及20的移动或者台架1和传送带19的移动。
计算单元18适于根据初级辐射探测器(即探测器行15和32)以及散射辐射探测器(即行30和34)的读出重建图像。由计算单元18产生的图像可通过接口22输出到显示器(未在图1中示出)。
此外，计算单元18适于基于行30和34以及行15和32的读出探测包裹7中的爆炸物。通过根据这些探测器线的读出重建散射函数并将其和包含在先前测量时确定的爆炸物的特征测量值的表进行比较，可以实现自动进行上述探测。在计算单元18确定从探测器8读出的测量值和爆炸物的特征测量值匹配时，计算单元18通过扩音器21自动输出警报。
在对图2至7的随后描述中，图1中所使用的相同附图标记被用于相同或相应的元件。
图2示出了图1所描述的CSCT扫描系统的几何结构的简化示意图。从图2可以看出，X射线源4发射扇形射束11，使其包含包裹7(这种情况下其直径为u)并覆盖整个探测器8。目标区域的直径例如为100cm。这种情况下，扇形射束11的角度α可以为80°。在该配置中，X射线源4到目标区域中心的距离v约为80cm，且探测器8(即单个探测器单元)和X射线源4的距离约为w＝150cm。
从图2可以看出，根据本发明的一个方面，这些探测器单元或行可设有准直器40以避免这些单元或行测量具有不同散射角度的不需要的辐射。准直器40具有刀片或薄片的形式，其可向辐射源聚焦。这些薄片间距的选择可以不依赖于探测器元件的间距。
不使用图1和2所描述的弯曲的探测器8，使用平坦探测器阵列也是可能的。
图3示出了用于图1的计算机断层摄影机使用的探测器几何结构的另一个示意图。如已经参考图1所描述的，探测器8可包含一个、两个、或多个能量分辨探测器行30和34以及多个用于测量由包裹7引起的初级扇形射束的衰减的行15和32。从图3可以看出，优选地将探测器8排列成使得行15和32之一(优选为探测器8的中间行15)处于扇形射束11的切片平面内，并由此测量初级辐射的衰减。如箭头42所示，X射线源4的辐射源和探测器8一起绕包裹旋转以从不同角度采集投影。
如图3所描述，探测器8包含多个列t。
图4示出了图1所描述的计算机断层摄影机的几何结构的另一个示意图，用于进一步解释本发明。在图4中，描述了探测器46，其只包含一个行15及一个行30。线15排列在由孔系统9形成并通过辐射源或X射线源4产生的扇形射束11的切片平面内，该孔系统在这种情况下为狭缝准直器。行15包含例如准直器单元或适用于测量扇形射束11的初级射束的衰减的其它单元，且允许对由对象区域或检查区域内的感兴趣对象引起的初级扇形射束的衰减进行积分测量。
图4所描述的行30包含能量分辨单元。从图4可看出，行30排列成平行于扇形射束11的切片平面，但在该平面之外。换而言之，行30排列在和切片平面平行的平面内并平行于行15。
附图标记44表示散射辐射，即被诸如包裹的感兴趣对象所散射的光子。从图4可以看出，散射辐射离开切片平面并照射到行30的探测器单元上。
图5示出了图1的计算机断层摄影机的探测器几何结构的侧视图。图5也可以被看作示出了图4的侧视图，然而，在图5中不是只提供一个行30和一个行15，该图中在行30和行15之间提供了多个探测器行32。行30的探测器元件Di为能量分辨探测器元件。探测器元件Di排列成和初级扇形射束的切片平面相距固定距离。根据本发明的一个方面，测量列t的每个探测器元件Di及每个投影Φ(见图3)的谱I(E，t，Φ)。
沿圆形或螺旋扫描路径对多个投影Φ执行该扫描，采集到三维数据集。用三个坐标(x，y，q)描述每个目标像素。因此，根据本发明的一个方面，为了根据该三维数据集重建图像或者重建另外的信息，使用了例如在DE 10252662.1描述的3D→3D重建方法，其在此被引用作为参考。
基于空间坐标(x，y)，使用计算单元18计算每个目标体素(voxel)Si到探测器8的距离。随后，计算单元18计算每个对象体素Si的散射角度θ以及下述方程的间距：
θ＝atan(a/d)          (等式1)。
于是基于该计算，计算单元18基于下述方程计算波矢传递参数q：
q = E hc sin ( θ / 2 )  (等式2)
其中h为普朗克常数，c为光速，E为光子能量。
于是，基于根据上述公式计算的波矢传递参数q并基于初级辐射探测器的读出，计算单元18可确定或辨别对象切片中的材料。
图6示出了图1的计算机断层摄影机的操作方法的示例实施例的流程图。
在步骤S1中开始之后，诸如包裹7的感兴趣对象在步骤S2中被置于检查区域内。随后，该方法继续到步骤S3，该步骤中激励辐射源以产生多色辐射的扇形射束11。在随后的步骤S4中，使用准直器装置对将由散射辐射探测器(即探测器8的行30和34)测量的辐射进行准直。
优选地，如步骤S4中所示，该辐射被准直成扇形射束。接着，该方法继续到步骤S5和S7。在步骤S5中，使用能量分辨行(即探测器8的行30和34)测量能量分辨散射投影。在紧随步骤S5执行的步骤S6中，读出散射辐射探测器(即行30和34)的能量测量结果。
在步骤S7中，使用初级辐射探测器(即行32和15)测量初级射束投影。在步骤S7之后的步骤S8中，读出该初级射束投影。接着在步骤S8和S6之后的步骤S9中，将X射线源4以及包含散射辐射探测器和初级辐射探测器的探测器8旋转一增量。接着，该方法继续到步骤S10，在该步骤中确定是否已经采集到足够数目的投影。对于在步骤S10中确定还需采集另外的投影的情形，该方法返回到步骤S7和S5，使得相互并行地执行步骤S7、S8和步骤S5、S6。
对于在步骤S10中确定已经采集到足够数目的投影的情形，该方法继续到步骤S11，在该步骤中基于读出重建图像。在步骤S11中的图像重建例如包含基于ART算法或滤波反投影技术(FBP)的断层摄影重建。
在步骤S11之后，该方法继续到步骤12，在该步骤中基于所述读出或重建图像确定感兴趣对象中的材料。如果在随后的步骤S13中确定该材料包含爆炸物，该方法继续到发出警报的步骤S14。
如果在步骤S13中确定感兴趣对象中未含有爆炸物，该方法继续到步骤S15。
在步骤S15，沿旋转轴移动感兴趣对象。接着，该方法继续到步骤S16，在该步骤中确定是否已经扫描了整个感兴趣对象。如果在步骤S16中确定尚未扫描整个感兴趣对象，该方法返回至步骤S7和S5。
如果在步骤S16中确定已扫描整个感兴趣对象，该方法继续到步骤S17，在该步骤整个过程结束。
优选地，参考图6所描述的、根据本发明示例实施例的方法是高时效的，因为同时执行初级射束投影和能量分辨散射投影的测量。
图7a和7b示出了根据本发明的操作图1的计算机断层摄影机的方法的另一个示例实施例的流程图。
在步骤S20开始之后，诸如包裹7的感兴趣对象在步骤S21中被置于检查区域内。随后，该方法继续到步骤S22，该步骤中激励辐射源4以产生多色辐射。在随后的步骤S23中，待测量的辐射被准直成锥形射束。
接着，在随后的步骤S24中，使用初级辐射探测器(即一个或多个行15或32)测量初级射束投影。随后，该方法继续到步骤S25，该步骤中从初级辐射探测器读出初级射束投影。
在随后的步骤S26中，将X射线源4以及初级辐射探测器旋转一增量。接着，在随后的步骤S27中确定是否已经采集到足够数目的投影。如果在步骤S27中确定还需采集另外的投影，该方法返回到步骤S24。
如果在步骤S27中确定已经采集到足够数目的投影，该方法继续到步骤S28，在该步骤S28中基于该读出重建CT图像。于是在随后的步骤S29中，确定感兴趣对象内是否有具有可疑衰减值的材料。如果在步骤S29中确定感兴趣对象中没有可疑材料(即具有可疑衰减值的材料)，该方法继续到步骤S30，在该步骤S30中沿旋转轴移动感兴趣对象。接着，该方法从步骤S30返回到步骤S23。
如果在步骤S29中确定感兴趣对象中含有具有可疑衰减值的材料，该方法继续到步骤S31，在该步骤S31该方法跳至图7b中的步骤S40。在图7b的步骤S41中，移动感兴趣对象，使得感兴趣对象中包含具有可疑衰减值的材料的可疑区域位于检查区域内。接着，在随后的步骤S42中，辐射源4发射的辐射被准直成扇形射束。在随后步骤S43中，使用散射辐射探测器(即探测器8的行30和34)测量散射辐射投影。如前所述，该散射辐射探测器优选含有至少一个包含多个能量分辨探测器单元的行。优选地，这些能量分辨探测器单元为直接转换半导体探测器，其直接将辐射转换成电荷-而无需闪烁现象。优选地，这些直接转换半导体探测器具有优于20％FWHM的能量分辨率。
接着，在随后的步骤S44中，读出能量分辨散射数据，并在随后的步骤S45中将散射辐射探测器旋转一增量。
在随后的步骤S46中，确定是否已经采集到足够数目的投影。如果确定还需采集另外的投影，该方法返回到步骤S43。如果在步骤S46中确定已经采集到足够数目的投影，该方法继续到步骤S47，在该步骤中基于步骤S44的读出重建散射函数图像。接着，在随后的步骤S48中，基于该散射函数图像确定具有可疑衰减值的材料是否是爆炸物或危险材料。接着，如果在步骤S48中确定感兴趣对象中有危险材料或爆炸物，该方法继续到步骤S49，其中计算单元18通过扩音器21发出警报。接着该方法从步骤S49继续到步骤S50。
如果在步骤S48中确定感兴趣对象中不含有具有可疑散射函数的材料(即危险材料或爆炸物)，该方法继续到步骤S50，在该步骤中该方法跳回到图7a中的步骤S32。在图7a的步骤S32中，确定是否已经扫描了整个对象。如果确定尚未扫描整个对象，该方法继续到步骤S20。
如果在步骤S32中确定已扫描整个对象，该方法继续到步骤S33，在该步骤该方法结束。
根据本发明的一个方面，将确定衰减值和确定散射辐射投影分开是有利的，只要可以提供高效方法，其中只对包含具有可疑衰减值的材料的感兴趣对象执行参考图7b所描述的散射辐射投影测量。由此，优选地提供两步包裹探测系统，该系统可对感兴趣对象进行高效和安全的扫描。
有利的是，即使使用由多色辐射源发射的多色初级辐射，根据本发明也可以获得非常好的和改善的谱分辨率。同样地，根据本发明，如前所述，测量整个光谱只需一个能量分辨探测器行。如果使用了多个能量分辨探测器行，则可以扩展适用于重建的q范围。图8中解释了适用于重建的q范围。在此示例性地假设对象直径为40cm-以旋转中心(CoR，图1中的附图标记2)为中心。此外，将一个探测器行置成距离CoR 50cm并沿旋转轴偏移20mm。根据这些几何考虑并使用方程2，并另外假设能量分辨探测器测量能量范围为20...160keV，则可以计算出对于感兴趣对象中所有体素及所有旋转步骤(投影)，该探测器测量的q范围为从～0.5nm-1至1.8nm-1。如果使用了不止一个探测器行，则必须对每行执行相同的计算。所覆盖的q范围为所有的每行的单个q范围的总和。这些探测器行的q范围将会交叠。冗余可有利地提高特定q值的探测光子数，这降低了测量时间及对感兴趣对象所施加的剂量与/或数据的噪声。减小剂量是主要关心的问题，特别是在医疗应用中。
例如可由排列成排的单个碲化镉(CdTe)、CZT、或其它直接转换半导体单元组装能量分辨行30和34。
图8示出了表示各种能量下对象(及即裹7)中对象体素Si的位置和波矢传递之间关系的测量图。用和台架1的旋转中心CoR的距离表示对象体素Si的位置。距离a(见图5)，即能量分辨探测器元件Di到切片平面的距离为20mm，CoR和探测器8的中间的距离为500mm。换而言之，能量分辨的探测器行30或34排列在距离切片平面20mm处。
沿图8中图表的横坐标轴以毫米为单位绘制与CoR的距离，沿纵坐标轴以nm-1为单位绘制使用上述公式(等式2)计算得到的波矢传递q。图8的图中的不同曲线绘出了从20keV至160keV的范围内的不同能量的测量结果。
从图8可以看出，如果在20至160keV的范围内探测到辐射，则可以在q＝0.5...1.8nm-1的波矢传递范围采集到直径为400mm的对象的完整数据集，如图 7的行50和52之间的区域所示。用于材料辨别的绝大部分结构位于该范围内。
有利的是，从硬件的角度出发，除了探测器8之外，可以使用本领域中已知的标准锥形射束CT扫描器或者甚至使用扇形射束扫描器。为了应用本发明，只需要提供适当的孔系统并对现有的探测器添加至少一个能量分辨行30或34。

Claims (9)

1.一种用于检查感兴趣对象的计算机断层摄影设备，该计算机断层摄影设备包含：具有X射线源和散射辐射探测器的探测器单元；其中该探测器单元可绕延伸穿过用于接收感兴趣对象的检查区域的旋转轴旋转；其中该X射线源产生适于穿透切片平面内检查区域中感兴趣对象的扇形X射线束；其中该散射辐射探测器和该X射线源相对并沿平行于旋转轴的方向相对于该切片平面有偏移地设置在探测器单元处；其中该散射辐射探测器包含具有排列成行的多个第一探测器元件的第一探测器行；其中该多个第一探测器元件是能量分辨探测器元件。
2.根据权利要求1的计算机断层摄影设备，其中该散射辐射探测器平行于该切片平面、和X射线源相对地设置在探测器单元处，并且在该切片平面之外沿该旋转轴存在偏移，使得该散射辐射探测器被设置成接收从感兴趣对象散射的散射辐射，且其中该计算机断层摄影设备还包含：初级辐射探测器；其中该初级辐射探测器在该切片平面内和X射线源相对地设置在探测器单元处，用于接收被感兴趣对象衰减的初级辐射。
3.根据权利要求2的计算机断层摄影设备，其中能量分辨元件为直接转换半导体单元；且其中初级辐射探测器包含具有多个第二探测器元件的第二探测器行；其中第二探测器元件为闪烁体单元。
4.根据权利要求2的计算机断层摄影设备，进一步包括：至少多个第一探测器行和多个第二探测器行之一；其中至少该初级辐射探测器和散射辐射探测器之一设有准直器元件；且其中该X射线源为多色辐射源。
5.根据权利要求2的计算机断层摄影设备，进一步包含：用于根据该初级辐射探测器和该散射辐射探测器的读出重建图像的计算单元；且其中该计算机断层摄影设备适于基于该初级辐射探测器和该散射辐射探测器的读出探测感兴趣对象中的爆炸物。
6.一种使用计算机断层摄影设备检查感兴趣对象的方法，该方法包含：激励X射线源使其产生穿透切片平面内检查区域中感兴趣对象的扇形X射线束；使用具有第一探测器行的散射辐射探测器对散射辐射进行积分能量测量，该第一探测器行具有排列成行的多个第一能量分辨探测器元件；从该散射辐射探测器读出能量测量结果；围绕延伸穿过包含感兴趣对象的检查区域的旋转轴旋转该X射线源和该散射辐射探测器。
7.权利要求6的方法，进一步包含步骤：使用在该切片平面内与X射线源相对设置的初级辐射探测器读出被感兴趣对象衰减的初级辐射。
8.权利要求7的方法，进一步包含步骤：根据该初级辐射探测器和该散射辐射探测器的读出重建图像；通过应用重建、基于该初级辐射探测器和该散射辐射探测器的读出，确定该感兴趣对象是否包含爆炸物；且如果确定该感兴趣对象包含爆炸物则发出警报。
9.权利要求7的方法，进一步包含步骤：读出至少该散射辐射探测器的多个第一探测器行和该初级辐射探测器的多个第二探测器行之一的测量结果；至少对于散射辐射探测器和初级辐射探测器之一准直辐射，其中该扇形X射线射束包含多色辐射。
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