用于具有逆行焦点定位的x射线断层摄影的系统和方法技术方案

断层摄影设备包括多焦点x射线源、行进于轨迹路径的支架以及具有多个像素的探测器，其中，多焦点x射线源、探测器以及受验物品之一在支架上移动。控制处理器在测量区域内在离散点处或连续地控制x射线源的焦点的改变，焦点改变沿逆行于支架臂行进的方向进行，探测器存储器积累表示来自多个像素的至少一部分的信号电荷的数字值，控制处理器通过处理探测器存储器内容，从而重建受验物品的体积图像。还公开了用于连续断层合成的方法和计算机可读介质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于具有逆行焦点定位的x射线断层摄影的系统和方法
技术介绍
数字乳房断层合成(DBT)是允许从以不同的x射线源角获得的有限数量的投影对整个乳房进行体积重建的成像技术。DBT是用于筛查和诊断乳房摄影的重要工具。该技术涉及当探测器和乳房相对静止时，利用x射线源来在不同的位置处拍摄一系列的x射线图像(投影，也被称为视图)。源从源中的焦斑方位发射x射线。在DBT扫描中的任何时刻，焦斑与探测器的中心之间的线定义相对于与探测器平面垂直的方向的投影角。在采集图像的期间，投影角应当相对恒定，以便将乳房中的特征映射到探测器上的相对固定的方位。在常规的DBT中，x射线源作出弧，在此期间，以不同的相对固定的投影角采集一系列的图像。备选地，正如现今对于胸部断层摄影、相关的3D成像方法而实践那样，x射线源能够沿着直线路径移动。在另一途径中，x射线源依然静止，而探测器沿着预定的路径移动。在x射线源的运动的期间，安置于x射线源出口处的静态或动态准直器将指引x射线场，以便于仅照明探测器的区。所采集的数据由计算机处理，其中，重建算法使来自已知的投影角的投影组合，以获得乳房的截面图。当前的系统使用静态调强配置或连续运动配置，在静态调强配置中，在x射线曝光的期间，x射线源(或探测器)静止，在连续运动配置中，在运动期间，x射线源(或探测器)恒定地移动，但使x射线脉动。在前一种配置中，由静止源方位确保相对固定的投影角；在后一种配置中，由脉冲的短时距确保投影角。x射线曝光周期的数量分别与静止位置的数量或脉冲的数量相对应。探测器帧与x射线曝光周期一一对应，各个探测器帧包括集成和读取时期。探测器集成时期在时间上与对应的x射线曝光周期重叠。继x射线曝光周期之后，探测器读取时期是将x射线数据传送至数字存储器中的时间。在各个周期之间的时间期间，x射线强度为零，以便于允许系统移动至下一个角方位。探测器读取时期典型地出现于多个周期之间的这个时间的期间。多个方位之间的移动通常以比使x射线脉动时的速度更高的速度进行。在这两种情况下，x射线源都并非以全占空比运行，至少关闭长达足以读出探测器且将系统构件移动至下一个角位置上的时间。在利用脉冲式x射线源的连续运动系统中，存在由于当x射线源(或探测器)在x射线曝光的期间移动时采集单个探测器集成时期而出现的大量图像模糊。为了使该模糊最小化，一种选择为，以更短的曝光时间增大x射线源功率和脉冲。更高功率的x射线源可能花费更多且更重，并且，将更多热量释放至系统中。由于需要更大的马达和更刚硬的机架，因而更高的重量导致额外的系统成本。附图简述图1描绘根据实施例的放射照相投影断层摄影设备；图2描绘关于断层摄影数据采集的常规的时间图；图3描绘关于根据实施例的放射照相投影断层摄影设备的时间图；图4描绘关于根据实施例的放射照相投影断层摄影设备的时间图；图5描绘关于根据实施例的放射照相投影断层摄影设备的时间图；图6描绘关于根据实施例的放射照相投影断层摄影设备的时间图；并且，图7描绘根据实施例的用于获得放射照相投影断层摄影数据的过程。具体实施方式根据一些实施例，系统和方法提供断层合成系统，该系统包括多焦点x射线源(在最低限度上包括电子束和阳极靶)，多焦点x射线源能够相对于待成像的对象和探测器两者而移动。在一个实现方案中，对象和探测器未相对于彼此而移动，但在其它实现方案中，对象和探测器能够相对于彼此而移动。x射线源沿路径而行。例如，能够设想线或弧，然而，能够设想其它更复杂的路径。移动的x射线源生成x射线发射周期的序列，这些x射线发射周期与探测器读出协调，以便于当沿逆行(即，相反)于源的机械运动的方向切换且/或扫描源的焦点时，采集x射线图像投影的快速演替。瞬时x射线场强在运动的范围内可能改变，或可能不改变。编程的强度轮廓生成具有可变强度的以恒定幅度连续的x射线，或者生成沿此路径脉动的x射线，以便实现可能在周期之间具有零强度时期的x射线周期的数量。当x射线场横过对象瞬时，场衰减。然后，由x射线探测器探测所传输的衰减后的x射线场。图1描绘根据一些实施例的放射照相投影断层摄影设备1。断层摄影设备1包括支架2，支架2能够支撑受验物品，即，经受断层摄影的对象。在一个实现方案中，断层摄影设备能够配置为乳房摄影设备，其中，支架2是支撑患者的乳房的乳房保持器支架。然而，能够设想关于断层摄影设备的任何其它实现方案。受验物品放置于支架上，并且，例如，如果是患者的乳房，则患者的乳房受桨状物3压缩，其中，能够由操作人员使用例如手柄4来操纵桨状物3。此外，断层摄影装置1包含放射源，诸如，多焦点x射线源5(即，能够具有使其焦点在控制信号方向下调整的源)和探测器6。多焦点x射线源能够实现为每一位置的单独的阳极/阴极组(例如，带有热离子分配器或场发射器的多点(multi-spot))；带有共享的移动阳极的多阴极；或通过横过阳极的表面扫描阴极所产生的电子束来实现的扫描源。在x射线已经过受验物品之后，探测器能够探测x射线。探测器6放置于支架2的下方。实际上，桨状物3由透x射线材料(例如，塑料)制成。根据一个实现方案，桨状物3、受验物品、支架2以及探测器6位于固定的位置上，而x射线源5可以相对于该组件而在空间中占据若干位置。在其它实现方案中，探测器能够相对于x射线源而行进。在还有其它一些实现方案中，x射线源和探测器两者都能够相对于患者的乳房而以协调的方式移动。断层摄影装置1包括控制处理器30，控制处理器30运行计算机可读指令，以控制装置1的操作。控制处理器30从可寻址的探测器存储器缓冲区62获得探测器数据。该数据能够被控制处理器用于重建图像。在其它实施例中，探测器数据能够提供至工作站80，其能够重建图像。显示装置82显示重建后的图像。源5的支架(诸如，臂)能够设置且配置成将源沿着极限位置7与极限位置8之间的某一轨迹移动。在一些实施例(诸如，关于直线运动的实施例)中，源运动被控制成沿轨道而行。控制处理器30将控制信号提供至支架臂控制电子器件单元70。这些控制信号提供至驱动马达76，其移动支架臂。驱动马达能够包括位置编码器、同步器等，其提供位置反馈，位置反馈被转发至控制处理器30。控制处理器还将控制信号提供至多焦点源控制电子器件单元60。这些控制信号提供至驱动马达66，驱动马达66使得相对于支架臂和受验物品x而移动x射线源的角和射线源的焦点。两组驱动马达66、76都能够包括位置编码器(直线或旋转)、同步器等，其提供位置反馈，位置反馈被转发至控制处理器30。如上文所公开的，支架臂能够将x射线源相对于探测器和受验物品而移动；将探测器相对于x射线源和受验物品而移动；且/或x射线源和探测器两者都能够相对于受验物品而移动(可能要求额外的支架臂、相关联的控制以及驱动马达的实现方案)。具体地，图1示出例如相对于平分方向9而相对于彼此对称的第一极限位置7与第二极限位置8之间的分布的再定向。位置整体上分布于圆弧上。在所描绘的实现方案中，支架臂10运载x射线源5。存在允许x射线源和/或探测器在平面上沿着线或球体部分移位的其它可能的布置。x射线源5设置有第一焦点11，第一焦点11是x射线发射焦点。对于在本文中由编号为12至21的十个位置表示的多个曝光位置，这些位置的数量(大于或等于3)与这样的断层摄本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种断层摄影设备，包含：多焦点x射线源；用于所述源的支架，配置成行进于预定的轨迹路径；探测器，具有多个像素，所述多焦点x射线源、所述探测器以及受验物品中的至少一个安装于所述支架上以便相对于彼此而移动；控制处理器，配置成运行计算机可读指令，所述计算机可读指令促使所述控制处理器在离散点之一处且连续地在测量区域内改变所述x射线源的所述焦点，所述焦点改变在逆行于所述支架臂沿着所述轨迹路径行进的方向上；探测器存储器，配置成积累表示来自曝光于所述x射线束的一部分的所述多个像素的至少一部分的信号电荷的数字值；所述控制处理器配置成通过利用重建过程函数来处理所述探测器存储器的内容，从而重建所述受验物品的体积图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.16 US 14/8853831.一种断层摄影设备，包含：多焦点x射线源；用于所述源的支架，配置成行进于预定的轨迹路径；探测器，具有多个像素，所述多焦点x射线源、所述探测器以及受验物品中的至少一个安装于所述支架上以便相对于彼此而移动；控制处理器，配置成运行计算机可读指令，所述计算机可读指令促使所述控制处理器在离散点之一处且连续地在测量区域内改变所述x射线源的所述焦点，所述焦点改变在逆行于所述支架臂沿着所述轨迹路径行进的方向上；探测器存储器，配置成积累表示来自曝光于所述x射线束的一部分的所述多个像素的至少一部分的信号电荷的数字值；所述控制处理器配置成通过利用重建过程函数来处理所述探测器存储器的内容，从而重建所述受验物品的体积图像。2.根据权利要求1所述的断层摄影设备，包括所述控制处理器，所述控制处理器配置成将控制信号提供至多焦点源控制电子器件单元，所述多焦点源控制电子器件单元配置成控制所述多焦点x射线源焦点位置。3.根据权利要求1所述的断层摄影设备，所述轨迹路径从第一极限位置延伸至第二极限位置，所述控制处理器配置成提供速度控制信号，以控制所述支架的速度。4.根据权利要求3所述的断层摄影设备，所述速度控制信号沿着所述轨迹路径在测量区域中设定第一速度并且在多个测量区域之间设定第二速度，所述第二速度大于所述第一速度。5.根据权利要求4所述的断层摄影设备，所述探测器存储器积累所述测量区域内的离散测量点期间的数据。6.根据权利要求1所述的断层摄影设备，所述焦点改变选择为将焦点位移保持于沿着所述轨迹路径的所述测量区域的预定的范围内。7.根据权利要求6所述的断层摄影设备，所述预定的范围为大约0.5mm。8.一种连续运动断层合成的方法，所述方法包含：当多焦点x射线源、探测器以及受验物品之一行进于预定的轨迹路径时，使所述受验物品曝光于编程的强度的x射线束，所述探测器具有多个像素；沿着所述轨迹路径在测量区域内大约维持于恒定的第一速度；在离散点之一处且连续地沿着所述测量区域改变所述多焦点x射线源的焦点，所述改变在逆行于沿着所述轨迹路径的所述行进的方向上；在所述多个像素的至少一部分中，积累来自所述x射线束的至少一部分的信号电荷；在探测器存储器缓冲区中，记录来自离散点处的所述多个像素的所述积累的信号电荷，所述信号电荷被记录为数字帧图像，所述数字帧图像表示原始基线数据；以及通过将重建过程函数应用于所述记录的数字帧图像，从而重建所述受验物品的体积图像。9.根据权利要求8所述的方法，包括将控制信号提供至多焦点源...

【专利技术属性】
技术研发人员：JE特卡茨克，RA克劳什，B雅各布，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US