[发明专利]采用多色光谱的X射线探测器成像

说明书

本发明总体涉及X射线成像。更特别是，本发明涉及X射线探测器和采用多色X射线光谱的X射线成像方法。

医疗成像的常规侵入步骤包括将脉管插入例如冠状动脉。尽管选择性动脉造影可提供良好的冠状动脉及其解剖结构图像，但是其不适合于临床研究中的一般普查或者重复控制。

K-缘数字减影血管造影是采用从同步辐射源发出的单色X射线的成像方法。在静脉(IV)注射例如碘的造影剂之后，以高于和低于造影剂K缘的单色束产生两帧图像。两种测量的对数减影产生造影剂增强图像，其可精确量化。该技术比常规的成像步骤不侵入并可在动脉介入后跟踪患者。但是，K缘数字减影血管造影方法有如下缺点，即产生单色X射线束的同步辐射源非常昂贵并且这类设备非常笨重。

虽然已知较廉价的非侵入方法例如磁共振成像(MRI)、计算机断层造影(CT)和超声，但是这些方法提供的图像较不准确。特别是，多层螺旋计算机断层造影(MSCT)通常具有因为运动伪像和钙化造成的不完整的解译能力可解释性。

已知通过光电效应和康普顿散射将质量衰减u(E，x)分解为与能量相关(与位置无关)的部分和与能量无关(与位置相关)的部分：

u(E，x)＝a(x)E^-3+b(x)f_KN(E)

其中f_KN(E)为Klein-Nichina公式，因此允许近似方法以从重建a(x)dx和b(x)dx的积分获得a(x)、b(x)，其再次从解答两个非线性方程的类似方程组获得。参见Alvarea等人的“Energyselective reconstructions in X-ray Computerized Topography”，Phys.Med.Biol.1976；以及Lehmann等人的“Generalised image combinationin dual KVP digital radiography”，Med.Phys.8(5)，1981。但是在该方法中，没有直接的材料质量密度关系。相反，将获得光电效应图像和康普顿散射图像。对于使用造影剂的冠状动脉成像，通过分解该方法可能有用：

u(E，x)＝a(x)E^-3+b(x)f_KN(E)+u^*_Ca(E)p_Ca(x)

这里，光电效应项已经覆盖了部分造影剂项，其可误将对造影剂质量密度的确定作为位置的函数。

然而，一种不同的现有技术方法为所谓的pZ投影，其从至少两个具有不同“光谱加权”的衰减值u₁和u₂(所谓的“有效衰减系数”，该系数与常规衰减系数不同)确定扫描对象的质量密度p(x)和原子序数Z(x)作为位置函数。参见Heismann等人的“Density and atomicnumber measurements with spectral x-ray attenuation method”，Journal of Applied Phys.Vol.94，No.3，Aug.2003。所考虑的光谱加权方法为使用不同x-射线源光谱的两个测量、使用不同探测器灵敏度的两个测量或者使用吸收能量探测器的一个测量，即一次实现不同的光谱探测器灵敏度。显然，该方法不考虑将u(E，x)因数分解为仅仅取决于E的部分和仅仅取决于x的部分。

量化信息的精度为冠状动脉造影的必需方面。因此，需要一种X射线探测器和一种非侵入成像方法，该方法可应用于使用多色光谱和造影介质的CT扫描仪，并提供关于所感兴趣身体部位的精确量化信息，例如冠状动脉中的脉管内腔尺寸。

本发明优选实施例的目标在于处理和解决上述需求。一方面，该优选实施例提供一种探测器，其能够基于数学方法显示例如冠状脉管，包括在该脉管中所包含的造影剂的厚度，从而内腔尺寸可被量化，以及钙化脉管部分的厚度允许对钙化进行评价。

目标在于例如计算冠状动脉的轴向尺寸以及其含有的碘量从而可检测和量化狭窄。目标还在于适合于跟踪该狭窄的方法，该狭窄在基于选择性动脉造影的第一冠状造影后被观测。

从下面结合附图对优选实施例的详细描述可更清楚本发明的上述及其它目标和优势。

附图示出本发明优选实施例的示例性方面，其中相同的附图标记表示相同的元件。通过实例而非限制示出这些方面。

图1描述了本发明的实施例借以实施的CT扫描仪实例。

图2描述了各种物质的质量衰减系数。

图3描述了和图1所示出CT扫描仪一起使用的传感器组件的实例。