[发明专利]能量分辨的计算机X射线断层扫描

说明书

本发明涉及例如医疗应用中的计算机X射线断层扫描领域。具体而言，本发明涉及计算机X射线断层扫描装置、辐射探测器、计算机X射线断层扫描装置中所关心的物体的检查方法以及用于检查计算机X射线断层扫描装置中所关心的物体的计算机程序。

相干散射(CS)计算X射线断层扫描技术(CT)是基于相干散射的X-射线光子的新型成像方法。相干散射CT系统包括用于照射物体一层的X-射线管以及探测系统，X-射线管和探测系统都环绕在要观测的病人或其它物体周围。探测系统可以是用于测量离面散射光子的二维探测器，或是用于进行散射光子的能量分辨测量的位于距主光子平面H处的单排探测器。通过所测得的投影数据，重构三维体积，该三维体积由主散射面中的二空间维度(x，y)所限定。第三维度由散射光子的动量传递q参数化。

然而，在过滤背投影重构之前，必须进行动量传递值q的插值估算，这会导致成像质量降低并需要额外的计算资源。

因而需要改进对所关心物体的检查。

根据本发明的示例实施例，可以通过用于检查所关心的物体的计算机X射线断层扫描装置满足上述的需求。该计算机X射线断层扫描装置包括在旋转面旋转并向所关心的物体发射电磁辐射线的电磁辐射旋转源、适用于检测具有第一能量间隔内的第一能量的从所述所关心的物体的第一目标点相干散射的电磁辐射的第一探测元件、以及适用于检测具有第二能量间隔内的第二能量的从所述所关心的物体的第二目标点相干散射的电磁辐射的第二探测元件，其中，第一探测元件被设置在距离旋转面为第一距离处，第二探测元件被设置在距离旋转面为第二距离处，第一距离实质上等于第二距离，并且其中第一能量间隔不同于第二能量间隔。

换句话说，探测器被设置为包括第一探测元件和第二探测元件，它们位于与辐射源的旋转面平行的直线上并对不同的能量范围敏感。因此，第一探测元件可以检测与第二探测元件不同能量的散射光子。

有利地，这将产生用于采用笛卡尔q-采样的包裹检查或医学应用的能量分辨的相干散射计算机断面散射。

根据本发明的另一示例实施例，第一目标点和第二目标点位于与电磁辐射线的中心射线垂直的直线上。

根据本发明的另一示例实施例，第一能量间隔是中心射线和从所述源发射到所述第一目标点的射线间的第一扇形角的预定函数，其中第二能量间隔是中心射线和从所述源发射到所述第二目标点的射线间的第二扇形角的预定函数。

有利地，因为第一和第二能量间隔与第一和第二扇角的依赖关系分别由函数预定，所以在所关心的物体的检查开始前，第一和第二探测元件可以分别被调整使得它们对第一和第二能量间隔内的辐射能量高度敏感。

根据本发明的另一示例实施例，计算机X射线断层扫描装置进一步包括数据处理器，其中数据处理器适用于对每个探测元件在某一能量进行线性采样的步骤，并施加所述束变为平行束形状的平行束的重排(rebinning)，从而不需插值得到每个探测元件的所述探测辐射的动量转移的等距采样。

因此，有利地，在平行-重排的探测平面上q的笛卡尔采样可以在q方向上产生没有误差的结果。这在重构的空间中会提高分辨度。

根据本发明的另一示例实施例，第一探测元件和第二探测元件是辐射探测器的一部分，其中辐射探测器是距离旋转面固定距离的中心聚焦的单排能量分辨探测器和距离旋转面固定距离的平面单排能量分辨探测器中的一种。

有利地，这会提高计算机断面装置的计算效率。

根据本发明的另一示例实施例，电磁辐射源是多色x射线源，其中，源沿围绕所关心的物体的螺旋路径移动，而其中束具有扇形束形状。

多色x射线源的应用将是有优势的，因为多色x射线易于产生和提供高光子通量。

本发明的另一示例实施例提供可适用于作为相干散射计算机X射线断层扫描装置的计算机断面扫面装置。

计算机X射线断层扫描装置可以配置为包括包裹检查装置、医学应用装置、材料测试装置和材料科学分析装置组合中的一种。然而，本发明的最优的应用领域可以是包裹检查和医学应用，因为本发明可以提高空间分辨率，减小计算量并提高影像质量。本发明创造了可以自动识别某些材料且如果需要可在危险材料存在时触发警报的高质量自动系统。这样的检查系统采用了使用x射线辐射源的计算机X射线断层扫描装置，用于将被通过所检查的包裹传递的或由所检查的包裹散射的x射线发射到探测器，从而可以以能量分辨方式探测相干散射辐射。