X射线断层扫描方法和系统技术方案

一种X射线断层扫描方法，所述方法包括：通过控制多焦斑X射线源的场发射单元的阴极与栅极间的电压，控制所述多焦斑X射线源从不同发射源点位置向被检测对象发射X射线进行扫描；利用平板探测器接收透过所述被检测对象的X射线，获得多角度的X射线投影图像；采集所述X射线投影图像的数据，并对采集到的数据进行重建得到所述被检测对象的断层图像。采用该方法，既能提高空间分辨率又能提高扫描速度。此外，还提供一种X射线断层扫描系统。

【技术实现步骤摘要】
X射线断层扫描方法和系统
本专利技术涉及X射线断层扫描
，特别是涉及一种X射线断层扫描方法和系统。
技术介绍
乳腺癌是危险女性健康的最常见疾病之一，钼靶片X射线检查是目前乳腺癌早期筛查的最常规手段。由于钼靶片X射线检查获得的是重叠的二维图像，缺少深度方向的信息，导致产生较多的假阳性或假阴性。X射线断层扫描作为一种新的成像技术，可以获得三维的图像信息，有效避免了组织重叠导致的误诊。现有的X射线断层扫描系统，为了能够进行多视角的X射线扫描，将一个X射线管安装在一个旋转机架上，并且使得该X射线管沿着一个预设的弧形运动。X射线管工作在间歇运动模式时，X射线管每到一个新的投影位置后会停下并进行X线曝光，曝光结束后继续运动至下一个投影位置。由于X射线管的加速与减速会引起机械的不稳定，从而限制了X射线管的运动速度，使得扫描时间较长。若想缩短扫描时间，提高扫描速度，可以使X射线管工作在连续运动模式。但是，由于扫描速度越高，X射线管在曝光时间窗口内运动的距离就越大，由此引起的焦斑模糊面积也就越大，由此使得扫描系统的空间分辨率降低。如果降低扫描速度，可以减小焦斑模糊面积，但较长的扫描时间又容易引起病人运动，同样导致图像的模糊。因此，在X射线断层扫描技术中如何实现既能提高空间分辨率又能提高扫描速度，成为目前急需解决的问题。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种既能提高空间分辨率又能提高扫描速度的X射线断层扫描方法和系统。一种X射线断层扫描方法，所述方法包括：通过控制多焦斑X射线源的场发射单元的阴极与栅极间的电压，控制所述多焦斑X射线源从不同发射源点位置向被检测对象发射X射线进行扫描；利用平板探测器接收透过所述被检测对象的X射线，获得多角度的X射线投影图像；采集所述X射线投影图像的数据，并对采集到的数据进行重建得到所述被检测对象的断层图像。一种X射线断层扫描系统，所述系统包括：扫描模块，用于通过控制多焦斑X射线源的场发射单元的阴极与栅极间的电压，控制所述多焦斑X射线源从不同发射源点位置向被检测对象发射X射线进行扫描；图像获取模块，用于利用平板探测器接收透过所述被检测对象的X射线，获得多角度的X射线投影图像；成像模块，用于采集所述X射线投影图像的数据，并对采集到的数据进行重建得到所述被检测对象的断层图像。上述X射线断层扫描方法和系统，通过控制多焦斑X射线源的场发射单元的阴极与栅极间的电压，来控制多焦斑X射线源从不同发射源点位置向被检测对象发射X射线进行扫描，利用平板探测器接收透过被检测对象的X射线，获得多角度的X射线投影图像，采集X射线投影图像的数据，并对采集到的数据进行重建得到被检测对象的断层图像。由于采用多焦斑X射线源从不同发射源点位置发射X射线，消除了由于单焦斑X射线源的机械运动而引入的焦斑模糊，由此提高了空间分辨率，而且X射线管无需从一个位置运动至另一个位置，节省了扫描时间，从而提高了扫描速度。附图说明图1为一个实施例中X射线断层扫描方法的流程图；图2为一个实施例中X射线断层扫描方法的应用环境图；图3为一个实施例中多焦斑X射线源正面方向示意图；图4为一个实施例中扫描模式示意图；图5为一个实施例中多焦斑X射线源阴极分布示意图；图6为一个实施例中多焦斑X射线源侧面视图；图7为一个实施例中跟效应影响结果图；图8为一个实施例中X射线断层扫描系统的结构示意图；图9为又一个实施例中X射线断层扫描系统的结构示意图；图10为再一个实施例中X射线断层扫描系统的结构示意图；图11为另一个实施例中X射线断层扫描系统的的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在一个实施例中，如图1所示，提供了一种X射线断层扫描方法，该方法包括：步骤102，通过控制多焦斑X射线源的场发射单元的阴极与栅极间的电压，控制多焦斑X射线源从不同发射源点位置向被检测对象发射X射线进行扫描。多焦斑X射线源为线阵排列的多个场发射单元，具体的可采用线阵的多焦斑碳纳米管X射线源。场发射单元中包含阴极、栅极和阳极，若阴极与栅极间的电压高于预设阈值，阴极产生电子发射，通过阳极高压对发射的电子束加速，电子束轰击阳极的靶面也就是阳极靶，即可产生X射线。若阴极与栅极间的电压低于预设阈值，电子发射停止，也就不再产生X射线。这种基于场致发射的冷阴极X射线源形成发射源点。阳极高压可根据被检测对象来决定，例如产生乳腺成像用的X射线，阳极高压为10～50kV。阳极可采用多种形状，优选条形阳极，所有发射源点可共用阳极，阳极通过电极引线连接至高压源。对每一个场发射单元的阴极与栅极间施加不同的电压，即可控制不同发射源点的发射与关闭，从而实现发射源点位置的改变。例如，欲使第n个发射源点位置处发射X射线，只需使得第n个发射源点位置的阴极与栅极间的电压大于预设阈值电压，而其它发射源点位置的阴极与栅极间的电压都小于预设阈值电压即可。可采用MOS场效应管(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect-Transistor，简称MOSFET，即金属氧化物合成半导体的场效应晶体管)来控制发射源点的发射与关闭。通过预设每个发射源点的工作时间，多个发射源点可分时工作，由此降低了阳极靶的热负荷，能够延长X射线管的使用寿命。步骤104，利用平板探测器接收透过被检测对象的X射线，获得多角度的X射线投影图像。平板探测器位于多焦斑X射线源下方，接收透过被检测对象的X射线，由于多焦斑X射线源从不同发射源点位置向被检测对象发射X射线，由此使得接收到的X射线形成多角度的X射线投影图像。如图2所示，为一个实施例中的X射线断层扫描方法的应用环境。多焦斑X射线源202向被检测对象206发射X射线进行扫描，被检测对象206通过压迫板204进行固定，平板探测器208位于被检测对象206下方，接收透过压迫版和被检测对象的X射线，形成多角度X射线投影图像。多焦斑X射线源202、压迫板204和平板探测器208之间通过立柱210进行固定，并根据不同被检测对象的高度进行垂直移动。步骤106，采集X射线投影图像的数据，并对采集到的数据进行重建得到被检测对象的断层图像。采集X射线投影图像的数据，可根据X射线在被检测对象的辐射剂量，调整采集视角图像的数目。例如，在乳腺断层成像中，可采集10～20个视角图像的数据。对采集到的数据进行恢复重建，得到被检测对象的断层图像。本实施例中，通过控制多焦斑X射线源的场发射单元的阴极与栅极间的电压，来控制多焦斑X射线源从不同发射源点位置向被检测对象发射X射线进行扫描，利用平板探测器接收透过被检测对象的X射线，获得多角度的X射线投影图像，采集X射线投影图像的数据，并对采集到的数据进行重建得到被检测对象的断层图像。由于采用多焦斑X射线源从不同发射源点位置发射X射线，消除了由于单焦斑X射线源的机械运动而引入的焦斑模糊，由此提高了空间分辨率，而且X射线管无需从一个位置运动至另一个位置，节省了扫描时间，从而提高了扫描速度。此外，多个发射源点可分时工作，由此降低了阳极靶的热负荷，能够延长X射线管的使用寿命。在一个实施例中，多焦斑X射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种X射线断层扫描方法，所述方法包括：通过控制多焦斑X射线源的场发射单元的阴极与栅极间的电压，控制所述多焦斑X射线源从不同发射源点位置向被检测对象发射X射线进行扫描；利用平板探测器接收透过所述被检测对象的X射线，获得多角度的X射线投影图像；采集所述X射线投影图像的数据，并对采集到的数据进行重建得到所述被检测对象的断层图像。

【技术特征摘要】
1.一种X射线断层扫描方法，所述方法包括：通过控制多焦斑X射线源的场发射单元的阴极与栅极间的电压，控制所述多焦斑X射线源从不同发射源点位置向被检测对象发射X射线进行扫描；其中，多焦斑X射线源包含多个发射源点和多孔限束器，多孔限束器上的开有限束孔，扫描模式包括非均匀模式，所述多焦斑X射线源采用阵列结构，线阵的焦点位于平板探测器边界正上方，在非均匀模式的扫描过程中部分发射源点发射出的X射线通过限束器上的限束孔向外发射，覆盖所述平板探测器成像区域，并且限束后的X射线边界在被检测对象的边缘垂直向下；利用平板探测器接收透过所述被检测对象的X射线，获得多角度的X射线投影图像；采集所述X射线投影图像的数据，并对采集到的数据进行重建得到所述被检测对象的断层图像。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多焦斑X射线源还包括阴极和阳极靶，其中所述阴极对应所在位置具有旋转角度，所述阳极靶的多个靶面分别与对应的阴极方向相同且所有靶面倾角相同，所述发射源点发射出的X射线光轴朝向扫描中心点。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过控制多焦斑X射线源的场发射单元的阴极与栅极间的电压，控制所述多焦斑X射线源从不同发射源点位置向被检测对象发射X射线进行扫描的步骤之后，还包括：根据所述发射源点与所述扫描中心点之间的距离调节所述发射源点的mAs值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多焦斑X射线源通过金属腔体封装；所述通过控制多焦斑X射线源的场发射单元的阴极与栅极间的电压，控制所述多焦斑X射线源从不同发射源点位置向被检测对象发射X射线进行扫描的步骤之前，还包括：通过控制机械泵与分子泵将所述金属腔体内抽至高真空；检测所述金属腔体内的真空度是否小于预设值；若是，则关闭所述金...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂建保，陈垚，郑海荣，张成祥，洪序达，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44