X射线计算断层照相设备和X射线管.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200410075215.6

申请日:

2004.09.03

公开号:

CN1589744A

公开日:

2005.03.09

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

未缴年费专利权终止IPC(主分类):A61B 6/03申请日:20040903授权公告日:20100428终止日期:20140903|||授权|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

A61B6/03; H01J35/04

主分类号:

A61B6/03; H01J35/04

申请人:

GE医疗系统环球技术有限公司;

发明人:

乡野诚; 萩原明

地址:

美国威斯康星州

优先权:

2003.09.05 JP 313776/2003

专利代理机构:

中国专利代理(香港)有限公司

代理人:

杨生平;梁永

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内容摘要

本发明公开了一种X射线CT设备,该X射线CT设备在使用普通的X射线检测器的同时能够基于多个能量级的X射线对对象进行成像。该设备包括基于时间分割从不同的3-维位置的多个焦点上顺序地产生X射线的X射线管、对从焦点分别产生的X射线分别实施滤光的多个滤光器、使分别从焦点产生的X射线的辐射范围均衡化的准直器、对于分别从焦点产生的X射线采集用于成像对象的多个视图的投影数据的采集装置和基于投影数据重构图像的重构装置。X射线管的阳极具有多个撞击部分,通过阴极释放的电子基于时间分割顺序地撞击在电子的轨道上的多个位置上。

权利要求书

1.  一种X射线计算断层照相设备,包括:
基于时间分割从不同的3-维位置的多个焦点上顺序地产生X射线的X射线管;
对分别从焦点产生的X射线分别实施滤光的多个滤光器;
使分别从焦点产生的X射线的辐射范围均衡化的准直器;
对于分别从焦点产生的X射线采集用于成像对象的多个视图的投影数据的采集装置;和
基于投影数据重构图像的重构装置。

2.
  根据权利要求1所述的X射线计算断层照相设备,其中
所说的X射线管包括具有阳极和阴极的X射线管,该阳极和阴极彼此相对并且从在所说的阳极上的焦点产生X射线,来自所说的阴极的电子撞击到该焦点上,和
其中所说的阳极具有多个撞击部分,通过所说的阴极释放的电子基于时间分割顺序地撞击在电子的轨道上的多个位置上。

3.
  根据权利要求2所述的X射线计算断层照相设备,其中所说的阳极包括彼此平行并且共有与电子的轨道平行的旋转轴的多个旋转极板,其中至少位于从最靠近所说的阴极的位置直到距离所说的阴极最远的位置直接之前的位置的旋转极板每个具有沿旋转方向交替地形成的大半径部分和小半径部分以使所说的旋转极板的大半径部分在与电子束的轨道平行的方向上不相重叠,该大半径部分的半径比从旋转中心到电子的轨道的距离更大,该小半径部分的半径比从旋转中心到电子的轨道的距离更小。

4.
  根据权利要求3所述的X射线计算断层照相设备,其中所说的多个旋转极板包括两个旋转极板。

5.
  根据权利要求2所述的X射线计算断层照相设备,其中:
所说的阳极包括彼此平行并且共有与由所说的阴极释放的电子的轨道平行的旋转轴的两个旋转极板,其中所说的旋转极板具有沿旋转方向交替的X射线产生部分和在相对侧的表面上布置的不产生X射线部分以使在相对侧的表面上的X射线产生部分在与旋转轴平行的方向上不相重叠,和
所说的阴极产生撞击到在所说的两个旋转极板的相对侧表面上的电子。

6.
  根据权利要求2至权利要求5中任一权利要求所述的X射线计算断层照相设备,包括多对所说的阳极和阴极。

7.
  根据权利要求6所述的X射线计算断层照相设备,包括两对所说的阳极和阴极。

8.
  根据权利要求6或权利要求7所述的X射线计算断层照相设备,其中所说的焦点都位于相同的水平面上。

9.
  根据权利要求6或权利要求7所述的X射线计算断层照相设备,其中所说的焦点都位于相对于水平面倾斜的平面上。

10.
  一种包括阳极和阴极的X射线管,该阳极和阴极彼此相对并且当来自所说的阴极的电子撞击到该焦点上时,从所说的阳极上的焦点产生X射线,
所说的阳极具有多个撞击部分,其中通过所说的阴极释放的电子基于时间分割顺序地撞击在电子的轨道上的多个位置上。

说明书

X射线计算断层照相设备和X射线管
技术领域
本发明涉及一种X射线CT(计算断层照相)设备和X射线管,更具体地说,涉及使用不同能量级的多种X射线的X射线CT设备和适合于这种X射线CT设备的X射线管。
背景技术
X射线CT设备通过使用不同能量级的多种X射线执行特定物质的定性断层成像。X射线能量的分离基于具有层间滤光器的多层X射线检测器的使用,并且不同能量级的X射线检测信号从单个层中获得(例如参考专利出版物1)。
[专利出版物1]日本专利未审查出版物No.Hei6(1994)-277208(在第3和4页中的附图1和2)
上述的X射线CT设备需要具有滤光器的专用检测器,即多层X射线检测器,并且插在层之间的滤光器需要足够大的面积以覆盖X射线检测器的整个感测面。
发明内容
因此,本发明的目的是提供实现这样的一种X射线CT设备,该X射线CT设备在使用普通的X射线检测器的同时能够基于多种能量级的X射线执行成像。另一目的是实现适合于这种X射线CT设备的X射线管。
(1)在解决上述问题的一方面中,本发明在于一种X射线CT设备,该X射线CT设备的特征在于包括:基于时间分割从不同的3-维位置的多个焦点上顺序地产生X射线的X射线管、对分别从焦点产生的X射线分别进行滤光的多个滤光器、使分别从焦点产生的X射线的辐射范围均衡化的准直器、对于分别从焦点产生的X射线采集用于成像对象的多个视图的投影数据的采集装置和基于投影数据重构图像的重构装置。
该X射线管是一种具有阳极和阴极的X射线管,该阳极和阴极彼此相对并且从在阳极上的焦点产生X射线,来自阴极的电子撞击到该焦点上,其中基于时间分割顺序地产生X射线,理想的是阳极具有多个撞击部分,通过阴极释放的电子基于时间分割顺序地撞击在电子的轨道上的多个位置上。
(2)在解决上述问题的另一方面,本发明在于一种X射线管,该X射线管的特征在于具有阳极和阴极的X射线管,该阳极和阴极彼此相对并且从在阳极的焦点上产生X射线,来自阴极的电子撞击到该焦点上,其中阳极具有多个撞击部分,通过所说的阴极释放的电子基于时间分割顺序地撞击在电子的轨道上的多个位置上。
阳极是彼此平行并且共有与电子的轨道平行的旋转轴的多个旋转极板,其中至少位于从最靠近阴极的位置直到距离阴极最远的位置直接之前的位置的旋转极板每个具有沿旋转方向交替地形成的大半径部分和小半径部分,该大半径部分的半径比从旋转中心到电子的轨道的距离更大,该小半径部分的半径比从旋转中心到电子的轨道的距离更小,以及对于在电子的轨道上的多个位置上的焦点的形成,理想的是旋转极板具有在与电子束的轨道平行地方向上不重叠的大半径部分。对于在电子的轨道上的两个位置上的焦点位置的形成,理想的是多个旋转极板是两个旋转极板。
阳极是彼此平行并且共有与由阴极释放的电子的轨道平行的旋转轴的两个旋转极板,其中旋转极板具有沿旋转方向交替的X射线产生部分和在相对侧的表面上设置的不产生X射线部分以使在相对侧的表面上的X射线产生部分在与旋转轴平行的方向上不相重叠,以及对于在电子的轨道上的两个位置上的焦点的形成,理想的是阴极产生撞击到在两个旋转极板的相对侧表面上的电子。
对于在电子的多轨道的每个轨道上的多个焦点的形成,理想的是阳极和阴极为多对。对于在电子的两个轨道的每个轨道上的多个焦点位置的形成,理想的是阳极和阴极对为两对。对于在与X射线感测表面具有相同距离的多个焦点的形成,理想的是焦点都位于在相同的水平平面上。对于具有距X射线感测表面不同距离的多个焦点的形成,理想的是焦点都位于与水平面相对倾斜的相同的平面上。
根据一方面本发明,X射线CT设备包括基于时间分割从不同的3-维位置的多个焦点上顺序地产生X射线的X射线管、对分别从焦点产生的X射线分别进行滤光的多个滤光器、使分别从焦点产生的X射线的辐射范围均衡化的准直器、对于分别从焦点产生的X射线采集用于成像对象的多个视图的投影数据的采集装置和基于投影数据重构图像的重构装置,由此在使用普通的X射线检测器的同时可以基于多种能量级的X射线执行成像。
根据本发明的另一方面,X射线管的阳极具有多个撞击部分,其中通过阴极释放的电子基于时间分割顺序地撞击在电子的轨道上多个位置上,由此可以实现基于时间分割顺地从不同的3-维位置的多个焦点上产生X射线的X射线管,即适合于基于多种能量级的X射线进行成像的X射线管。
通过在附图中所示的本发明的优选实施例的描述,将会清楚本发明的进一步目的和优点。
附图说明
附图1所示为X射线CT设备的方块图。
附图2所示为X射线检测器的结构的附图。
附图3所示为X射线辐射/检测设备的结构的附图。
附图4所示为X射线辐射/检测设备和成像对象之间的关系的附图。
附图5所示为X射线辐射/检测设备的结构的附图。
附图6所示为阳极的旋转极板的结构的附图。
附图7所示为阳极的旋转极板的结构的附图。
附图8所示为阳极的旋转极板的结构的附图。
附图9所示为X射线辐射/检测设备的结构的附图。
附图10所示为阳极的旋转极板的结构的附图。
附图11所示为多个焦点的位置的附图。
附图12所示为多个焦点的位置的附图。
附图13所示为多个焦点的位置的附图。
附图14所示为多个焦点的位置的附图。
副15所示为X射线辐射/检测设备的结构的附图。
附图16所示为滤光器的特征的附图。
具体实施方式
下文参考附图描述实施本发明的最佳模式。附图1所示为X射线CT设备的方块图。这个设备是实施本发明的最佳模式的实例。这个设备的结构揭示了属于X射线CT设备的实施本发明的最佳模式的实例。
如附图1所示,该设备包括扫描架2、成像台4和操作台6。扫描架2具有X射线管20。X射线管20发射X射线(未示),该X射线通过滤光器21滤光,通过准直器22准直以使其变为扇形的X射线束,即扇形束X射线,并投射到X射线检测器24上。X射线检测器24具有排列成与X射线束的扇出相匹配的多个感测元件。X射线检测器24的结构将在下文中详细解释。放置在成像台4上的成像对象送进在X射线管20和X射线检测器24之间的空间。
X射线管20具有多个焦点,X射线从这多个焦点分别产生,如下文所解释。滤光器21由对应于多种X射线的多个滤光器构成,它们对相应的X射线进行滤光。准直器22由对应于多种X射线的多个准直器构成,它们对相应的X射线进行准直。
滤光器21是本发明的滤光器的实例。准直器22是本发明的准直器的实例。X射线管20、滤光器21、准直器22和X射线检测器24一起构成了X射线辐射/检测设备。将在下文中详细地解释X射线辐射/检测设备。
X射线检测器24连接到数据采集器26。数据采集器26采集X射线检测器24的单个感测元件的检测信号作为数字数据。包括X射线检测器24和数据采集器26的设备部分是本发明的采集装置的实例。感测元件的检测信号变为指示对象的X射线投影图像的信号。该信号被称为投影数据或简单地称为数据。
自X射线管20的X射线的辐射由X射线控制器28控制。该附图没有示出在X射线管20和X射线控制器28之间的连接。准直器22由准直器控制器30控制。该附图没有示出在准直器22和准直器控制器30之间的连接。
从X射线管20到准直器控制器30的上述的设备安装在扫描架2的转子34上。转子34的转动由旋转控制器36控制。该附图没有示出在转子34和旋转控制器36之间的连接。
操作台6具有数据处理器60。数据处理器60例如是计算机等。数据处理器60连接到控制接口62。控制接口62连接到扫描架2和成像台4。数据处理器60通过控制接口62控制扫描架2和成像台4。
在扫描架2中的数据采集器26、X射线控制器28、准直器控制器30和旋转控制器36通过控制接口62控制。该附图没有示出在这些装置和控制接口62之间的相应的连接。
数据处理器60连接到数据采集缓冲器64。数据采集缓冲器64连接到在扫描架2中的数据采集器26。通过数据采集器26采集的数据通过数据采集缓冲器64输入到数据处理器60。  数据处理器60连接到存储器66。存储器66存储通过数据采集缓冲器64和控制接口62已经输入到数据处理器60中的投影图像。存储器66也存储用于数据处理器60的程序。数据处理器60运行这些程序使设备操作。
数据处理器60通过使用由数据采集缓冲器64已经采集在存储器66中的投影图像数据实施图像重构。数据处理器60是本发明的重构装置的实例。图像重构例如基于滤光反向投影技术等。
数据处理器60连接到显示装置68和操作装置70。显示装置68是图形显示装置等。操作装置70是配备有指点装置的键盘等。
显示装置68显示从数据处理器60输出的经重构的图像和其它的信息。操作装置70由用户操作以输入各种指令和信息给数据处理器60。用户使用显示装置68和操作装置70交互地操作该设备。
附图2示意性地示出了X射线检测器24的结构。X射线检测器24是由X射线感测元件24(ik)的2-维阵列形成的多通道X射线检测器。X射线感测元件24(ik)整体地形成圆柱凹面形的弧形X射线感测表面。
该元件具有从1至1000的通道编号i和从1至32的列编号k。相同列编号k的X射线感测元件24(ik)形成了感测元件列。X射线检测器24的感测元件列的数量不限于32,它可以是包括1的任何数量。
X射线感测元件24(ik)每个都由闪烁二极管和光电二极管组合形成。该元件并不限于这种类型,它们也可以是基于碲化镉(CdTe)等半导体X射线感测元件或者使用氙(Xe)气的离子腔型的X射线感测元件。
附图3所示为在X射线辐射/检测设备的X射线管20、准直器22和X射线检测器24之间的关系。附图3(a)所示为扫描架2的正视图,附图3(b)所示为它的侧视图。通过X射线管20发射的X射线通过准直器22整形成扇出的X射线束400并投射到X射线检测器24上。
附图3(a)所示为X射线束400在一个方向上的扇出。这个方向称为宽度方向。X射线束400的宽度方向与X射线检测器24的通道对齐方向一致。附图3(b)所示为X射线束400在另一个方向上的扇出。这个方向称为X射线束400的厚度方向。X射线束400的厚度方向与X射线检测器24的感测元件列的横向方向一致。X射线束400的两个扇出方向彼此正交。
身体轴线被设置成与X射线束400的扇出平面十字交叉,并将置于成像台4上的对象8送入X射线辐射空间。扫描架2具有圆柱形结构以容纳X射线辐射/检测设备。
在扫描架2的圆柱形结构的内部形成X射线辐射空间。由X射线束400形成的对象8的片层图像投影在X射线检测器24上。X射线检测器24检测通过对象8的X射线。辐射到对象8的X射线束400的厚度“th”根据准直器22的孔径的开度调节。
在X射线辐射/检测设备旋转的同时,如箭头42所示,成像台4沿对象8的身体轴线连续地移动,以使X射线辐射/检测设备相对于对象8沿包围对象8的螺旋轨道转动,由此执行所谓的螺旋扫描。旋转X射线辐射/检测设备,同时成像台4保持静止,执行轴向扫描。扫描的旋转轴的方向定义为z的方向,在旋转中心和X射线管20之间连接的线的方向定义为y方向,以及与y方向正交的方向定义为x方向。这些方向建立了旋转坐标系xyz。
在一次扫描旋转中采集多个(例如大约100个)视图的投影图像数据。投影图像数据的采集由X射线检测器24、数据采集器26和数据采集缓冲器64实施。在下文的解释中投影图像数据也被称为扫描数据。每个视图的投影图像数据也被称为视图。
下文将解释X射线辐射/检测设备。附图5示意性地示出了X射线辐射/检测设备的结构。X射线管20具有阳极110和阴极130,如图所示。在阳极110和阴极130之间施加高电压。通过高电压加速的电子形成了电子束140,该电子束140从阴极130朝阳极110辐射。阳极110和阴极130封装在未示的真空管中。X射线管20是实施本发明的最佳模式的实例。这个X射线管20的结构揭示了实施本发明的属于X射线管的最佳模式的实例。
阳极110具有彼此平行的两个旋转极板112和114。旋转极板112和114共有旋转轴122。旋转轴122和电子束在z方向。附图6所示为从阴极130看的旋转极板112和114的形状。旋转极板112和114每个都具有大半径部分L和小半径部分S,如该附图所示。大半径部分L和小半径部分S沿旋转方向交替地形成。
大半径部分L的半径比从旋转中心到电子轨道的距离更大,而小半径部分S的半径比从旋转中心到电子轨道的距离更小。旋转极板112和114在结构设置上相关以使在从阴极130看时它们的大半径部分L和小半径部分S交错。因此,旋转极板112和114的大半径部分L在电子束方向上不重叠。因此,在阳极110旋转时电子交替地撞击到旋转极板112和114上,X射线402和404从旋转极板112和114交替地产生,它们的撞击位置就是焦点。旋转极板112总体上可以是具有大半径L的圆盘形。即使在这种情况下,在从阴极130看时,由于在旋转极板114之后的旋转极板112的位置的缘故,仍然可以交替地产生X射线402和404。
基于这种结构,基于时间分割从在电子轨道上的不同位置的两个焦点交替地产生X射线402和404。这两个焦点在旋转坐标系中的它们的3-维位置不同。两种X射线的产生时序由旋转极板112和114的大半径部分的位置机械地确定,这有利于X射线产生控制。快速切换两种X射线的能力产生了具有良好的脉冲特性的X射线。
X射线402通过滤光器212滤光,通过准直器222准直,并施加给X射线检测器24。X射线404通过滤光器214滤光,通过准直器224准直,并施加给X射线检测器24。准直器222和224实施准直以使X射线402和404投射到X射线检测器24的相同的感测表面上。滤光器212和214仅需要具有覆盖准直器222和224的孔径的面积就足够,而不需要覆盖X射线检测器24的整个感测表面的面积。
滤光器212和214具有不同的能量选择特性。因此,X射线402和404在执行滤光之后具有不同的能量级。由于基于时间分割交替地产生两个不同能量级的X射线的辐射,因此X射线检测器24形成了对应于基于时间分割交替的两种X射线的检测信号。因此,X射线检测器24可以是一个普通X射线检测器,而不需要用于两种类型的X射线的不同检测器。X射线402和404的能量级基于不同旋转极板的施加电压变化,而不是使用滤光器212和214或者增加使用滤光器212和214。这也与下文的解释相关。
阳极110可以被设计为具有两个以上的旋转极板。附图7示意性地示出了具有四个旋转极板的阳极的实例。如该图所示,阳极110具有旋转极板112、114、116和118。旋转极板112、114、116和118共有旋转轴122。如附图8所示,从阴极130看,旋转极板112、114、116和118具有一定的形状。每个旋转极板112、114、116和118具有大半径部分L和小半径部分S,该极板被设置成它们的大半径部分在电子束方向上不重叠,如附图所示。
因此,在阳极110旋转时电子又撞击到旋转极板112、114、116和118上,X射线基于时间分割从作为焦点的撞击位置顺序地产生。旋转极板112可以是整体上具有大半径部分L的圆盘。也是在这种情况下,由于旋转极板112的位置距阴极130最远,因此又可以基于时间分割产生X射线。
这样,基于时间分割从电子的轨道上的不同的位置的四个焦点顺序地产生X射线。四种X射线的产生时序由旋转极板112、114、116和118的大半径部分的位置机械地确定,这有利于X射线产生控制。快速切换四种X射线的能力导致了具有良好的脉冲特性的X射线。以具有不同的能量选择特性的四个滤光器独立地对这些X射线进行滤光形成了不同能量级的四种X射线。
在仅需要不同能量级的两种X射线时,如附图9所示地设置阳极和阴极。阳极110具有如图所示的旋转极板112和114。这些旋转极板112和114共有旋转轴122。旋转轴122在z方向沿伸。相应地,旋转极板112和114带有两个阴极132和134。旋转极板112和114背对背地设置,阴极132和134与在它们背侧上的旋转极板112和114相对。与阴极132相对的旋转极板112辐射电子束142,与阴极134相对的旋转极板114辐射另一电子束144。旋转极板112和114可以统一为一个旋转极板。
附图10所示为从阴极132和134看旋转极板112和114的形状。旋转极板112和114每个都具有产生X射线部分M和不产生X射线部分N,如附图所示。产生X射线部分M和不产生X射线部分N沿旋转方向交替地形成。将在存在电子撞击时产生X射线的材料放入产生X射线部分M中,而将在存在电子撞击时基本不产生X射线的材料放入不产生X射线部分N。
旋转极板112和114在结构设置上相关以使在从阴极132和134看时它们的产生X射线部分M和不产生X射线部分N交错。因此,旋转极板112和114的产生X射线部分M在电子束的方向上不重叠。因此,在阳极110旋转时电子交替地撞击到旋转极板112和114的产生X射线部分M上,从旋转极板112和114交替地产生X射线402和404,它们的撞击位置就是焦点。
这样,基于时间分割从电子的轨道上的不同位置的两个焦点交替地产生X射线。两种X射线的产生时序由旋转极板112、114的产生X射线部分M的位置机械地确定,这有利于X射线产生控制。快速切换两种X射线的能力导致了具有良好的脉冲特性的X射线。
焦点可以沿x方向设置,而不是沿上述的z方向。附图11所示为这种情况的实例。旋转轴122和电子束140的方向被设置为沿x方向,如附图所示。因此,实现了一种基于时间分割从沿x方向设置的两个焦点152和154中交替地产生X射线的X射线管20。
在如附图7所示X射线管20具有四个阳极的情况下,实现了一种基于时间分割从沿x方向设置的四个焦点中顺序地产生X射线的X射线管。在如附图9所示提供背对背地设置的两个阳极和相应的阴极的情况下,旋转轴122和电子束140的方向被设置成沿x方向,实现了一种基于时间分割从沿x方向设置的两个焦点中交替地产生X射线的X射线管20。
四个焦点沿相对于z方向和x方向倾斜的方向设置。附图12所示为这种情况的实例。旋转轴122和电子束140的方向被设置成相对于z方向和x方向倾斜,如图所示。z-x平面是旋转坐标系的水平平面。倾斜角在z-x平面上任意。因此,实现了一种基于时间分割从沿相对于z方向和x方向倾斜的方向设置的两个焦点152和154中交替地产生X射线的X射线管20。相同的结构应用于具有如附图7所示的四个阳极的X射线管20的情况中和具有如附图9所示的具有背对背的两个阳极和相应的阴极的情况中。
通过多对阳极和阴极,可以使多个焦点以二维的方式分布在z-x平面上。附图13所示为这种情况的实例。X射线管20具有一对阳极110a和阴极132和另一对阳极110b和阴极134,如附图所示。
阳极110a具有旋转极板112和114和旋转轴122,X射线从来自阴极132的电子束142所撞击的两个焦点152和154交替地产生。阳极110b具有旋转极板116和118和旋转轴124,X射线从来自阴极134的电子束144所撞击的两个焦点156和158交替地产生。通过阴极132和134所发射的电子束142和144都在z-x平面上,因此焦点152、154、156和158以二维的方式分布在z-x平面上。
附图14所示为在z-x平面上的四个焦点的分布的另一实例。旋转轴122和124和电子束142和144的方向设置为在z-x平面上相对于z方向和x方向倾斜。倾斜角任意。
这样,实现了一种基于时间分割从在z-x平面上以二维的方式分布的四个焦点152、154、156和158中顺序地产生X射线的X射线管20。通过包括多于2对阳极和阴极可以进一步增加焦点的数量。阳极和阴极对可以如附图7或附图9所示地设置。
多焦点所分布的平面可以是相对z-x平面倾斜的平面。在这种平面上的焦点分布可以通过设置阳极和阴极来实现以使例如在附图13和14中所示的关系在相对于z-x平面倾斜的平面上实现。可替换的是,多焦点可以位于具有不同的三维位置上,而不是位于公共平面上。
在这种情况下,可以实现基于时间分割从四个焦点中顺序地产生X射线402、404、406和408,这四个焦点在z方向或x方向或者相对于这些方向倾斜的方向上的位置不同并且在y方向上的位置也不同,例如如附图15所示。以不同的滤光器对这些X射线进行滤光可以实现基于不同的能量级的四种X射线进行成像。
在通过使用不同能量级的两种X射线进行成像的情况下,使用例如如附图16所示具有对应于相关的有效能量级A和B的选择特性的两个滤光器。通过从自能量级A的X射线中导出的投影数据中重构的图像和从自能量级B的X射线中导出的投影数据中重构的图像中进行计算而获得所希望的物质的定量图像。
从自能量级A的X射线中导出的投影数据中重构的图像的CT值和从自能量级B的X射线中导出的投影数据中重构的图像的CT值由下式给出。
               CTA=αAX+βAY+γA
               CTB=αBX+βBY+γB
在这个公式中,X和Y是所希望的物质的值(未知)。αA,αB,βA,βB,γA,γB都是通过预先测量估计的常数。
基于下式从这些CT值中估计X和Y:
X = ( CT A - γ A ) β B - ( CT B - γ B ) β A α A β B - α B β A ]]>
Y = ( CT A - γ A ) α B - ( CT B - γ B ) α A β A α B - β B α A ]]>
此外,形成属于X的图像和属于Y的图像。例如X和Y是BMD(骨无机盐密度)、脂类、铁等。
可以在相同能量级的所有X射线上执行成像,而不使用滤光器进行选择。在这种情况下,从多焦点中产生的X射线的几何结构彼此稍稍不同,因此,从这些X射线中导出的投影数据中重构的图像在空间分辨率方面比较优良,假像更少,并且相对于从来自一个焦点的X射线中导出的投影数据中重构的图像更加精确。
基于时间分割从在它们的三维位置上不同的多焦点中顺序地产生X射线的X射线管20不仅适合于通过多能量级的X射线进行成像,而且还适合于高精度的成像。在不要求高精度成像的情况下,通过从多焦点中选择也可以使用提供具有最佳特性的X射线的一个焦点。
在不脱离本发明的精神范围的前提下可以构造出许多不同的实施例。应该理解的是本发明并不限于在说明书中所描述的特定的实施例,而是以所附加的权利要求来限定。

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本发明公开了一种X射线CT设备,该X射线CT设备在使用普通的X射线检测器的同时能够基于多个能量级的X射线对对象进行成像。该设备包括基于时间分割从不同的3维位置的多个焦点上顺序地产生X射线的X射线管、对从焦点分别产生的X射线分别实施滤光的多个滤光器、使分别从焦点产生的X射线的辐射范围均衡化的准直器、对于分别从焦点产生的X射线采集用于成像对象的多个视图的投影数据的采集装置和基于投影数据重构图像的重构装。

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