[发明专利]具有分布式X射线源阵列的固定台架计算机断层扫描系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2012年8月17日、序列号为61/684,575的美国临时专利申请的权益和优先权，其全部公开内容通过引用合并于此。

政府利益

本发明是在政府支持下依据由美国国立卫生研究院给予的编号为R01CA134598和U54CA119343的授予进行的。政府对本发明拥有一定权利。

技术领域

本文中所公开的主题通常与用于X射线成像的系统和方法有关。更具体地，本文中所公开的主题涉及用于对受验者成像，且具体地用于对受验者的头部、脊柱和颈部成像的非旋转的、固定台架和可移动的X射线计算机断层扫描系统和方法。

背景技术

X射线成像被广泛应用于包括医学诊断和治疗、工业检验和测试、安全筛查和检测在内的许多领域。X射线成像的一种形式，非造影计算机断层扫描(CT)在包括例如诊断缺血性中风的许多医疗应用中都是有用的。每40秒，在美国就有一人中风。一年发生超过795,000起中风，导致每年超过410亿美元的直接和间接的卫生保健费用。

目前的CT扫描仪是无法便携或轻松移动的大型的复杂设备。这样，需要CT扫描的患者就必须被运送至最近的CT扫描仪，有时在很远的距离处。对于诸如缺血性中风的一些医学病症，早期诊断和治疗对降低发病率和死亡率是极其重要的。遗憾的是，用于最佳治疗的时间窗会由于运送至配备有CT扫描仪的场所、医院或医疗机构的转移时间而被显著地缩小。

因此，将成像系统运送至患者处是有利的，由此能够缩短治疗时间并改善患者的治疗效果。因而，理想的是拥有便携的且可移动的CT系统和方法，使得能够轻松地运送它们至需要CT扫描的患者处。

目前的CT扫描仪包括旋转的台架设计，其中，X射线管和检测器对围绕着患者在圆周运动中旋转以产生用于CT重构所需要的投影视图。非旋转固定台架CT系统将降低机械复杂性从而使设备或系统更易便携。还可以减少对这样系统的保养和维护。先前在设计诸如动态空间重构器(DSR)和电子束CT(EBCT)的非旋转台架CT方面的尝试已取得有限的成功。DSR和EBCT系统的与成本、尺寸、复杂性和维护有关的问题通常都是难以解决的。

因此，仍然存在对于用于对受验者成像，且特别地，用于对受验者的头部、脊柱和颈部成像的可移动的X射线CT系统和方法的未满足的需要。

发明内容

根据本公开，提供了用于对受验者成像，且具体地用于对受验者的头部、脊柱和颈部成像的非旋转固定台架和可移动的X射线计算机断层扫描系统和方法。

在一个方案中，提供了一种非旋转固定台架和可移动的X射线计算机断层扫描成像系统。所述成像系统可以包括用于发射X射线辐射的一个或多个空间分布X射线源阵列、用于检测来自一个或多个X射线源阵列的X射线辐射的一个或多个X射线检测器阵列，以及用于控制来自具有可编程光子通量和脉冲序列的一个或多个空间分布X射线源阵列的各个X射线焦斑的X射线以使X射线曝光与一个或多个X射线检测器阵列的数据收集同步的电子控制单元。

尽管在上文已经陈述了本文中所公开的主题的一些方案，且其全部或部分通过本公开的主题来实现，但当在下文最好结合附图进行描述时随着描述继续进行其他方案将是显而易见的。

附图说明

从以下应当结合附图来充分了解的详细的说明书中将更加容易理解本主题的特征和优点，所述附图仅仅通过解释性和非限制性的示例来给出，且在附图中：

图1是根据本文中所述主题的一个方案用于获得对象的多射束图像的示例性系统的结构图；

图2是根据本文中所述主题的另一个方案用于获得对象的多投影图像的示例性系统的结构图；

图3是根据本文中所述主题的方案的多像素场发射X射线源的示意性的、横截面侧视图；

图4A是根据本文中所述主题的实施例的包括用来将二进制多路复用X射线照相术应用于对象的X射线发生器设备的X射线成像系统的立体图；

图4B和图4C是在用于产生脉冲的X射线辐射的时间段内施加给X射线像素的脉冲电流和所产生的X射线强度的示例的曲线图；

图5A至图5C是从不同的投影角度顺序地对对象成像的常规的扫描顺序成像系统的示意图；

图6A至图6C是根据本文中所述主题的对对象成像的示例性BMXR系统的示意图；

图7是根据本文中所述主题的实施例的二进制多路复用X射线照相术的示例性过程的流程图；