[发明专利]用于一次曝光能量敏感X射线成像的具有图案化掩模的多色数字射线照相检测器

说明书

技术领域

本申请案涉及数字摄像照相系统。

背景技术

以不同波长的光来获得患者的X射线图像非常有用，因为以不同波长的光突出显示不同的身体特征。

以不同波长的光来编辑患者的射线照相图像的过程通常称为“多色”X射线成像。

现有的用于获得多色X射线图像的系统通常涉及以具有第一光波长的第一X射线束对患者进行第一次成像，且接着以具有第二光波长的第二X射线束对患者进行第一次成像。

这种方法的缺点是，所使用的射束发射器(beam emitter)必须经配置以选择性地以(至少)两个不同波长发射X射线束。此外，另一缺点是，患者相继暴露于两个不同X射线。出于健康原因，总是希望限制对患者进行的X射线曝光的数目。额外缺点是，两个X射线在不同时间被记录(在此期间，患者可能已经移动)。

在其它现有系统中，使用至少两个堆叠式X射线敏感检测器。第一检测器优先地对低能量X射线敏感，且部分地可被较高能量X射线穿透，且位于被成像的对象与第二检测器之间。第二检测器优先地对高能量X射线敏感。使用来自X射线束的一次曝光对两个层进行曝光。这种所谓的“一次曝光，双检测器”技术解决了双曝光技术的运动误配准问题。

举例来说，可使用X射线敏感检测器，其包括X射线敏感闪烁器层以将每个入射X射线光子转化成大量光学(可见)光子。X射线敏感闪烁器层耦合到光敏感检测器，以便产生入射X射线光子的记录(图像)。对于“一次曝光，双检测器”技术来说，因此需要至少两个光敏感检测器。这造成了复杂性和费用的负担。

Alvarez的美国专利第4,029,963号揭示一种记录具有能量敏感性的X射线图像的方法，其中两个堆叠式X射线敏感层由不同的闪烁器材料构成，使得第一层(优先地对低X射线能量敏感)产生第一颜色的光子，且第二层(优先地对高X射线能量敏感)产生第二、实质上不同颜色的光子。这两个闪烁器层光学上耦合到位于两个闪烁器层之间的单个颜色敏感照相胶片，结果，来自两个X射线敏感层的光学信号在所述单个彩色胶片上被记录为不同颜色。这种方法具有以下缺点：胶片必须被显影，和如果需要对图像进行进一步处理(例如)以产生骨骼或软组织的导出图像，那么必须使胶片上的图像数字化。

美国专利第5,216,252号；第5,451,793号和Boone在Radiology(1992年6月；183(3)：863-70)中描述的系统描述一种用于单脉冲双能量射线照相的二元屏幕检测器系统，和一种涉及单个X射线敏感层的一次曝光(他们称为“单脉冲”)能量敏感X射线成像的方法，其中所述X射线敏感层(他们称为“二元屏幕”)包含两种闪烁器材料的混合物。如在上述Alvarez系统(上文所述)中，闪烁器材料经选择以使得一种闪烁器材料优先地对低能量X射线敏感，并产生第一颜色(第一波长)的光子，且另一闪烁器材料优先地对高能量光子敏感，并产生第二颜色(第二波长)的光子。在此系统中，将两种闪烁器材料混合，以形成单个闪烁器层。所述单个层由两个不同光学相机同时检视，第一相机具有使其对低能量闪烁器的光学发射敏感的光学滤光片，且第二相机具有使其对高能量闪烁器的光学发射敏感的光学滤光片。此系统具有的优点是，仅需要一次曝光(脉冲)，且相机可以是电子的，从而立即提供可由计算机进一步处理的图像。

遗憾的是，此系统的缺点是，由于在各个光学检测器上形成X射线敏感层的光学发射的图像所需的可行耦合镜头的有限尺寸(小数值孔径)的缘故，由X射线敏感层产生的光子的较大部分不被光学检测器接收，且因此而损失。如发明者所陈述，这导致光学“量子衰减(quantum sink)”，结果使得系统不像希望的那样有效地记录入射X射线，即系统具有低量子检出效率(low detective quantum efficiency，DQE.)。

替代地需要一种简单的系统，其中可从对患者进行成像的单个X射线束产生多色X射线图像。还期望此类系统不需要两个单独的相机系统。还期望以数字格式获取此类图像。

发明内容

本发明提供一种数字射线照相系统，其具有：像素化光学检测器；和定位于邻近所述像素化光学检测器处的掩模，所述掩模包含第一与第二部分的重复图案，所述第一和第二部分经配置以使不同波长的电磁辐射穿过其中。