[发明专利]X射线源

说明书

一种便携式X射线成像源(100)，能够进行无运动X射线断层合成，其中所述源适用于牙科和小体部/小面积成像。

技术领域

本发明涉及一种X射线成像源，尤其涉及一种便携式X射线成像源，这种便携式X射线成像源能够进行无运动断层合成成像并且适用于牙科和小体部/小面积成像。

背景技术

传统的X射线成像通常基于平面射线照相术。这种方法利用单个高功率点状X射线源，该X射线源由一组真空管组成，该组真空管能够在很宽的能量和电流范围内产生单个锥形或扇形X射线束。

这种系统通常要求将X射线源放置在距待成像人员很远的位置处，以确保X射线覆盖足够的区域，并保持“皮肤安全距离”-避免在皮肤的特定入口处产生过量X射线剂量所需的最小距离。这种大的间隔距离或源与物体之间的距离需要大量的功率。为了提供这种功率，传统的X射线系统使用大型，昂贵且重(数十公斤)的电源。这种电源通常需要冷却，这进一步增加了系统的体积、重量和成本。最终结果是这种传统系统通常是固定的(不是便携式的)或占用很大空间，并且对最终用户，例如医院、初级保健机构、筛查诊所和牙科诊所征收高的资金成本。

另外，这种传统的单源系统(没有台架或其他移动源的装置)通常只能产生二维(2D)图像。传统的二维(或平面)成像通常不足以识别临床检测和诊断所必需的特征(或生物标记)。在牙科和小体位/小面积成像(例如乳房X线照相术)中尤其如此。

在牙科诊断中，口内(口内拍摄)X射线或射线照片是用于诊断牙齿问题的最常见图像。但由于口内射线照片是二维的，它们经常被证明不足以识别各类临床问题，包括垂直型根折、骨质流失、植入物不稳定；和龋齿(蛀牙)-尽管龋齿在很大程度上是可预防的，但仍然是儿童和成人最常见的慢性疾病。牙医所面临的一个具体挑战是在磨牙拔除前确认神经管相对于牙根的位置。目前，这种手术的最佳设备是锥束计算机断层扫描(CBCT)系统。但是由于CBCT固有的高辐射暴露，这种高辐射暴露通常是平面牙科成像的30-150倍，特别是在由于该病症造成的危险不足以值得这种暴露的情况下，通常避免使用CBCT。此外，由于CBCT设备的成本高，许多牙医无法使用这种系统。因此，经常要求牙医在利用二维、平面X射线图像所提供的有限信息作为指导的情况下,“有风险地”继续进行。

其他小面积成像应用中也出现类似问题。例如，乳房X线照相术是一种专门的医学成像技术，这种医学成像技术使用X射线来观察乳房内部，并且是早期发现乳房疾病的必要医学诊断工具。但是二维乳房X线照相术通常不如数字乳房断层合成或三维(3D)乳房X射线照相术有效。在数字乳房断层合成中，在三维图像集中捕获和重建或“合成”不同角度的乳房的多张图像。目前，乳房断层合成需要X射线成弧形运动并在多个点处停止，这增加了成本并在将乳房保持在压缩夹具期间增加了总的成像时间，引起患者不适。

人口研究表明，乳房断层合成筛查可以改善乳腺癌的早期检测，包括可能难以通过二维成像检测到的小癌症。乳房断层合成还可以使“回叫”或后续筛查的实例更少，更精确地指出异常部位的大小、形状和位置，活检更少，检测到多个肿瘤的可能性更大，同时还能获得异常部位的更清晰图像。

辐射剂量减少也是三维X射线成像中的一个重要担忧。这种担忧在计算机断层扫描(CT)(这可能是目前最先进的三维成像技术)的情况下尤为紧迫。CT涉及绕对象移动源以收集大量投影(有效地扫描患者的所有角度)，然后将数据构建成可用的三维图像集。这种360度扫描导致患者暴露于比传统平面放射学明显更高的X射线剂量(对于低剂量CT(LDCT)约为1.5mSv，对于全剂量CT则高达8.0mSv)。

2007年的估值预计美国未来29,000例癌症可能与当年进行的CT扫描有关。这种癌症的高发病率可能源于可归因于CT的高X射线暴露。实际上，在2008年的英国，尽管CT扫描占所有X射线操作的不到10％，但是据估计CT扫描占患者X射线剂量的68％。因此，需要减少整个人群的CT研究数量，特别是在涉及儿科，多次筛查或随访研究以及患有慢性疾病的患者的情况下，更应如此。