[发明专利]X射线断层摄影术

说明书

x射线断层摄影系统，其可以使用x射线源生成目的区域的定性3D图像，所述x射线源被配置为在所述目的区域处发射x射线辐射。x射线辐射或x射线源或x射线源的相对位置被配置为在二维平面中移动。x射线检测器，其包括布置在与所述x射线源相对的二维平面中的多个检测器元件，所述x射线检测器被配置为检测被对象衰减之后的x射线辐射并提供对所检测到的x射线的指示。和处理器，其被配置为接收对所述检测到的x射线的指示并将所述检测到的x射线辐射解析为三维图像。所述三维图像本质上是定性的。

通过引用并入任何优先权申请

根据37 CFR 1.57，通过引用将与本申请一起提交的在申请数据页中确定了的外国或本国优先权要求的任何和所有申请并入本文中。

技术领域

本公开涉及用于医学和工业应用的三维x射线成像。

背景

三维(3D)x射线图像通常是使用计算机断层摄影术(CT)生成的，所述计算机断层摄影术(CT)包括生成扇形束或点束的x射线源，以及线性或相应的点检测器或有时是弧形的小型2D检测器。锥形束CT(CT的变体)通常包括C臂安装的CT单元和数字平板检测器，其中对象或源/检测器围绕轴旋转。需要以大角度(通常大于180°)拍摄整个对象的多个图像，以重建对象的3D图像。这意味着对象接受相对高剂量的辐射。该过程也是耗时的。目前的3DCT系统不适于便携性，特别是在医院或手术中心或移动诊断和手术站之外。

目前的非旋转断层摄影术通常通过使用与线性阵列或弧阵列或2D平面或3D空间上的两个或更多个x射线源相结合的一个或多个2D平板检测器来实现。

基于反向几何CT断层摄影术的技术需要使用具有孔的二维(2D)准直器，所述孔与扫描x射线源结合，所述扫描x射线源在穿过对象之前通过这些孔发射。

在非旋转CT系统中得到的断层摄影图像不是高分辨率的，并且不能提供通常通过3D CT扫描仪提供的定量信息。

散射干涉在旋转和非旋转CT中都是一个主要问题。

在旋转CT中，散射与主要X射线比(SPR)的比例几乎与X射线锥形束的旋转轴角度覆盖范围成正比。然而，对于较低的旋转轴覆盖范围，需要较长的扫描时间来获取断层摄影术所需的图像。

当前，在光谱CT的新概念上花费了大量的精力，所述光谱CT使用透射的X射线的光谱信息来提取有关扫描的患者或物体的附加信息。SPR在光谱CT中是高的。对于较低的能量，初级强度逐渐被散射的辐射所覆盖。对于被推荐为不超过值1的散射与初级的比例的约束，推荐将所测量的单个光子的能量用于高于某个极限(例如，大约在30-35kev之间)的光谱处理。

在CT中，随着散射与初级比例(SPR)的增加，图像伪影出现并降低了图像质量。

抗散射栅格(ASG)是减少CT中散射的关键解决方案。即使使用ASG校正，对于许多能级，SPR仍保持例如20％或更多。

对于高分辨率成像，对比度与噪声比CNR(用于图像质量的指示符)可能不会显著改善，并且可以利用ASG降低低对比度细节的可见性。

概述

大多数当前的CT重建理论假定X射线光子被吸收或通过被照射的对象而没有相互作用，即SPR为0时。在人体成像中，散射与初级信号的比率通常高达50％至100％。本公开提供了能够从二维扫描过程生成目的区域的完整3D图像的系统。所生成的图像可以具有包括三个或更多个数据点的厚度或深度或维度(例如，在z轴平面中)。每个数据点可以通过x射线测量或光学测量或其它尺寸测量方法来解析。这可以通过使用2D检测器最小化测量的次数来实现。这可以通过最小化在1D、2D和3D空间中目的区域之外的未知像素的引入来实现。通过最小化移动距离和移动尺寸，通过最小化硬件和移动复杂度，通过最小化x射线获取时间，通过最小化辐射曝光和/或通过简化现有技术的3D x射线成像方法和设备，可以实现最小化未知因素的引入。