[发明专利]X射线成像装置和X射线成像方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及X射线成像。更确切地说，本发明涉及一种X射线成像装置和X射线成像方法，其中，使用具有很小宽度的X射线传感器描绘整个视野(FOV)的三维图像，所述宽度小于包含垂直于所述FOV的纵向横截面的最小圆的半径。

背景技术

由于诸如康普顿散射或光电效应等，X射线在穿过物体时会发生衰减，衰减的程度取决于物体的独特X射线衰减系数。

X射线成像是利用X射线的穿透特性的射线照相法，它基于在视野(FOV)穿透过程中衰减的X射线量描绘物体的FOV中的内部结构的X射线图像。为此，X射线成像装置包括向FOV发射X射线的X射线源、检测穿过FOV后的X射线的X射线传感器、以及基于所述X射线传感器的X射线检测结果描绘FOV的X射线图像的图像处理器。

近来，由于半导体和信息处理技术的发展，随着X射线成像正在迅速被采用数字传感器的数字化X射线摄影(DR)代替，已经对X射线成像技术进行了多种改进。

例如，图1是在牙科领域中使用的牙齿和牙齿周围的人体部分的典型X射线全景图像，图2是示意性地示出获得X射线全景图像的典型方法的概念图。

通过在把位于FOV2(即，受治疗者的牙弓部分)两侧的X射线源4和X射线传感器5移动为彼此相对的同时获得牙弓径迹的X射线图像、合并获得的X射线图像、并在单个透射图像中展开和显示牙齿和牙齿周围的人体部分的布局关系来获得X射线全景图像。由于利用X射线全景图像很容易观察牙齿和牙齿周围的人体部分的总体布局关系，因此X射线全景图像被用作牙科医生最熟悉的标准图像。

为了获得全景图像，X射线源4和X射线传感器5之间的转轴3具有两轴驱动系统，即，转轴3在转动至预定角度范围的同时直线地移动至预定长度范围。采用这种构造，在转轴3和X射线传感器5之间的某个点限定的焦距范围在牙弓的径迹上移动，以进行扫描，从而根据牙弓径迹的各个截面获得牙齿和牙齿周围的人体部分的X射线检测结果。

但是，X射线全景图像具有透射图像的问题，例如长度信息的精度很低、存在牙齿重叠或由颈椎引起的模糊。

在另一个例子中，图3是典型的头部X射线CT图像，X射线CT在牙科和相关手术领域中使用；图4是示意性地示出获得X射线CT图像的典型方法的概念图。

X射线CT图像是通过把布置在FOV2(即，受治疗者的头部)两侧的X射线源4和X射线传感器5转动为彼此相对以获得X射线图像、并使用重建算法重建X射线图像获得结果而获得的。因此，可显示FOV的三维图像。所以不仅能精确地显示整个FOV的三维图像(与图3的右下侧部分对应)，而且能根据用户所需的位置和方向显示形貌图像(与图3的左上侧和左下侧部分以及右上侧部分对应)。因此，X射线CT图像被需要高精度的领域(例如植入手术领域)中的牙科医生采用。

另外，为了获得如上所述的X射线CT图像，X射线源4和X射线传感器5之间的转轴3在相对于沿FOV2的纵向延伸的转动轴线固定的一个角度范围内转动，这称为单轴驱动。因此，可获得整个FOV2的多个方向的X射线检测结果，所述FOV2具有圆筒形状，所述圆筒形状是由转轴3两侧的X射线源4和X射线传感器5之间的切线的转动限定的。

但是，与X射线全景图像相比，为了获得典型的X射线CT图像，需要向FOV发射较大的辐射量，并且需要具有较大面积的X射线传感器，尤其是要求X射线传感器的宽度较大，而这会造成问题。

更具体地说，为了获得典型的X射线CT图像，X射线传感器必须检测沿FOV的多个方向穿过FOV的整个面积的X射线。

下面举例说明使用通常用于牙科领域的圆锥射束型X射线获得具有第一宽度w1(FOV的最大宽度)和第一高度t1(FOV的最大高度)的FOV内的X射线CT图像的情况。图5示出了相应的情况。

如图所示，在典型的X射线CT图像获得情况中，X射线源4和X射线传感器5之间的转轴3围绕一条轴线在相对于FOV2的纵向延伸的中心轴线固定的角度范围内转动。在此，X射线传感器5的第二宽度w2必须大于或等于第一宽度w1，即，w2≥(d2/d1)xw1，其中反映了X射线成像装置的放大率d2/d1，它定义为X射线源4和FOV2的中心轴线之间的距离d1与X射线源4和X射线传感器5之间的距离d2的比值；并且，X射线传感器5的第二高度t2必须大于或等于第一高度t1，即，t2≥(d2/d1)xt1，其中反映了X射线成像装置的放大率d2/d1。在这些条件下，可检测沿FOV2的多个方向穿过FOV2的整个面积的X射线。因此，FOV2具有圆筒形状，所述圆筒形状具有第一高度，其中，垂直于纵向的横截面的直径是第一宽度。