[发明专利]能谱分辨的X射线成像装置

说明书

本发明涉及一种X射线成像装置，尤其是一种能谱CT扫描器，其包 括具有可变能谱的X射线源。此外，本发明还涉及一种用于生成能谱分辨 的X射线图像的方法。

与常规CT扫描器相比，采用了衰减系数μ的能量依赖性的X射线CT 系统扩展了应用范围。一般而言，能够重建出具有增强的对比度的图像。 在这方面，US 5661774描述了一种具有X射线管的CT扫描器，可以向所 述X射线管提供具有方波图案的两个不同的高电压。因而，能够获得对象 的对应于两种不同的初级光子能谱的X射线投影。但是，高电压的迅速切 换以及其与探测器读出电子器件的同步是一项不可忽视的任务，尤其是在 应当取得高切换速率时。

基于这种情况，本发明的目的在于提供一种用于以变化的X射线能谱 交替生成X射线图像的手段，其中，希望提高能量分辨率和/或降低硬件要 求。

这一目的是通过下面所述的X射线成像装置和方法实现的。

根据本发明的一个方面，提供了一种X射线成像装置(100)，包括

a)用于发射具有在既定的观测周期(T)期间连续变化的能谱(P(E，t)) 的X射线(X)的X射线源(10)；

b)用于生成多个，即m≥2个辐射采样值(i_k)的探测器(20，30)，所 述辐射采样值表示在所述观测周期(T)内的不同采样间隔(I_k)期间由所 述探测器的传感器单元(22)测得的X辐射的量；

c)用于确定所述X射线源(10)的与所述m个采样间隔(I_k)相关的 有效能谱(Φ_k(E))的能谱估计单元(51)。

根据本发明的另一个方面，所述X射线源(10)包括具有时变能谱特 性(T(E，t))的过滤器元件(13)。

根据本发明的另一个方面，所述X射线源(10)包括X射线管(12) 和用于向所述X射线管(12)提供周期性管电压(U(t))的相关发生器(11)。

根据本发明的另一个方面，所述周期性管电压(U(t))为正弦管电压。

根据本发明的另一个方面，所述X射线成像装置(100)包括用于测量 所述管电压(U(t))的电压传感器单元(40)。

根据本发明的另一个方面，电压传感器单元(40)包括用于在所述采 样间隔(I_k)期间对电压值(U_k)进行采样的电压采样单元(41)。

根据本发明的另一个方面，所述能谱估计单元(51)从模型能谱确定 所述有效能谱(Φ_k(E))，所述模型能谱对于各管电压(U(t))是既定的。

根据本发明的另一个方面，所述探测器包括用于根据相关加权函数 (g(t))从连续测量信号(i(t))中对所述采样值(i_k)进行采样的辐射采样 单元(30)。

根据本发明的另一个方面，所述能谱估计单元(51)根据所述辐射采 样单元(30)的加权函数(g(t))确定所述有效能谱(Φ_k(E))。

根据本发明的另一个方面，所述电压采样单元(41)包括过采样A/D 转换器。

根据本发明的另一个方面，所述辐射采样单元(30)包括过采样A/D 转换器。

根据本发明的另一个方面，所述电压采样单元(41)包括过滤器单元 (42，32)，其用于生成由属于不同观测周期(T)的模拟采样间隔(I_k)的 采样值(U_k，i_k)构成的m个数据流。

根据本发明的另一个方面，所述辐射采样单元(30)包括过滤器单元 (42，32)，其用于生成由属于不同观测周期(T)的模拟采样间隔(I_k)的 采样值(U_k，i_k)构成的m个数据流。

根据本发明的另一个方面，所述X射线成像装置(100)包括能谱鉴别 模块(53)，所述能谱鉴别模块用于针对处于X射线源(10)和探测器(20) 之间的X射线路径L内的对象(1)的衰减系数μ的模型函数