用于映射Ｘ－射线荧光标记物分布的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于确定身体体积（１４）中Ｘ－射线荧光（ＸＲＦ）标记物（１６）的分布的方法和装置。用来自Ｘ－射线源（１０）的射线束（１２）照射身体体积（１４），该Ｘ－射线源（１０）具有量子能刚好高于ＸＲＦ标记物（１６）的Ｋ－边界的第一射线成分，和量子能刚好低于ＸＲＦ标记物（１６）的Ｋ－边界的第二射线成分。来自身体体积（１４）的第二射线成分以位置分辨的方式由检测器（３０）检测。为了将Ｘ－射线荧光成分从背景辐射中分离出来，用射线束对身体体积进行第二次照射，其中通过由Ｘ－射线标记物材料制成的过滤器（２２）将第一射线成分从射线束中完全除去。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于映射身体体积中X-射线荧光标记物的分布的方法和装置，其中标记物的荧光由X-射线源激发。
技术介绍
在文献中已经描述了用于分子成像的方法，其中表明了与药物复合的具有较高原子序数的原子的X-射线荧光辐射(Takeda等人的名为“Fluorescent scanning X-ray tomography with synchrotronradiation”，1995，Rev.Sci.Instrum.Vol.66，1471-1473页)。当来自能量更高的量子能级的电子落到较低的量子能级位置时，产生X-射线荧光(XRF)，该较低的量子能级由具有足够高量子能的初级X-射线事先释放。由于发射的XRF光子的光谱特征在于发射元件，并且光谱线的强度与XRF标记物的质量成比例，因此甚至是低浓度标记物的空间分布也可用这种类型的技术高灵敏度的检测。然而，上述技术遭遇了如下问题，即X-射线荧光的测量受到来自单个或多个非弹性散射的X射线量子的背景辐射的影响。在该相关技术中，一种方法得自US5497407，借助该方法，可确定样品中X射线荧光材料的成分和量。在该方法中，来自受激发样品的次级辐射的X射线荧光成分通过照射多个不含待识别材料的参考样品，并根据所产生的次级辐射计算平均值来近似确定。然后从待检样品的测量值中减去该平均值作为由于其它散射作用产生的背景值。然而当检查患者时，不能使用这种方法，因为在这种情况下无法得到不含XRF标记物的参考体积(volume)。
技术实现思路
考虑到这种背景，本专利技术的一个目的在于提供一种更准确地确定X射线荧光辐射的装置，更具体地，当映射XRF标记物在身体体积中的分布时，能够使用该装置。通过具有权利要求1的特征的装置以及具有权利要求9的特征的方法来解决该问题。有利设计在从属权利要求中描述。根据本专利技术的用于映射XRF标记物在身体体积，诸如患者的器官中的分布的装置，包括下列元件用于将射线束直接发射到身体体积上的X射线源，所述射线束包括量子能高于XRF标记物的K-边界的第一射线成分，和量子能低于XRF标记物的K-边界的第二射线成分。详细而言，这意味着第一射线成分(实质上)中量子能的光谱仅含有高于K-边界的量子能，而第二射线成分的相应光谱完全低于K-边界。一个用于检测来自身体体积的次级辐射的检测器，所述检测器设置在X射线源的射线束外部。在本文中，术语“次级射线”包括由来自X射线源的射线束的(初级)量子与身体体积之间的相互作用产生的任何辐射。因此，特别地，次级辐射包括单个或多个弹性或非弹性的散射辐射，和目前由初级量子的吸收和后来XRF量子的再次发射引起的相关的X射线荧光辐射。用于调节X-射线源的射线束中第一和第二束成分之间的强度比的装置。在极端的情况下，如果需要，束成分的强度比可显著降低。通过上述装置，待检查的身体体积可用两种光谱不同的射线成分照射，第一射线成分引起XRF标记物的X射线荧光的激发，而第二束成分不能诱导这种X射线荧光。因此，该第二束成分将专门地引起不含任何X射线荧光成分的次级辐射。由于第一和第二成分之间的强度比是可调节的，没有任何荧光成分的次级辐射(此后作为“背景辐射”)和X射线荧光辐射之间的关系同样是可以调节的。这转而可用于确定总的次级辐射中的X射线荧光辐射成分，所述总的次级辐射将在下面参照本专利技术的几个优选实施例进行更为详细的解释。该装置给出了特别的优点，即不需要身体体积的变化，而只需要改变装置的操作模式。因此，该装置特别适于在涉及分子成像的医学过程中使用。用于调节第一和第二射线成分之间的强度比的装置可以各种方式来实施。例如，X射线源中的射线束可通过激发分别含有不同的第一和第二光谱的数量比例的源的各种靶标产生。因此由这种源发出的辐射总和将取决于源的数量比例。在一个特别优选的设计中，用于调节强度比例的装置包括可移动定位在身体体积前面的光束中的过滤器。因而进入身体体积的射线束具有不同的光谱成分，这取决于其是否事先通过过滤器。虽然实际上可完全通过任何其它辐射，优选地，过滤器调节高于待检XRF标记物的K边界的任何辐射的强吸收。根据优选设计，上面提到的过滤器由待检XRF标记物的材料制成，或者含有所述材料。在这种情况下，过滤器必须精确吸收来自XRF标记物K边界的辐射，结果是过滤器的使用相应地减弱了第一辐射成分，因而降低了X射线荧光的诱导。根据X射线源的优选设计，第一射线成分和/或第二射线成分为单色的或者准单色的，所述射线成分的(平均)量子能从XRF标记物的K边界的偏移低于10％，优选低于3％。特别优选的是，如果第一和第二射线成分都是(准)单色的，第一射线成分的光谱最大值略高于XRF标记物的K边界，第二射线成分的光谱最大值略低于XRF标记物的K边界。第一和第二射线成分的邻近光谱近似提供了如下优点，即除X射线荧光之外的所有散射过程对于两种射线成分来说几乎都是相同的，使射线成分产生了相同百分比的背景辐射和相同的光谱路径。考虑到X射线荧光的激发，然而，射线成分之间存在着主要差别，因为荧光可仅仅由第一射线成分诱导。通过极大地抑制第一射线成分，背景辐射的比例可由此被测量。根据另一种优选设计，X射线源包括作为靶标的具有代表第一射线成分的Kα1-线和代表第二射线成分的Kα2-线的元件。由Kα1-线和Kα2-线同时发射所产生的射线成分因此是单色的或者准单色的。所述元件优选以其Kα1-线刚好位于待检标记物的K边界之上，其Kα2-线刚好位于待检标记物的K边界之下的方式来选择。装置的检测器优选设计为以位置和/或能量分辨(resolved)的方式来测量次级辐射。能量分辨(即光谱)测量提供了可在特定XRF发射线处确定次级辐射，而由于背景辐射光谱的其它成分可被排除的优点。有利地，检测器的能量分辨率不需要满足最高的精确标准，因为次级辐射中的X射线荧光辐射的成分可采用该装置以另一种方式确定。由于这种原因，可用具有闪烁晶体(例如NaI)或者伽玛相机的检测器来代替相对昂贵的半导体检测器。位置分辨测量提供了测量的次级辐射的原点的几何点可被更精确地确定的优点，其是成像方法的前提。例如，检测器可以包括限定进入身体体积的视觉平行线的瞄准仪。当在瞄准仪的特定室中检测辐射时，其方向可由此而确定。根据又一方面，所述装置包括在X射线源的射线束中相对于第一检测器定位并且能够对通过身体体积的透射辐射进行位置分辨测量的第二检测器。通过第二检测器，可产生用于成像形态学结构的常规X射线投影图像。这意味着，由于初级辐射，装置可同时产生XRF标记物的分子分布图像和常规的形态学X射线图像。如果需要，有利地，装置的元件—这些作为X射线源和次级辐射检测器，以及上面提到的第二检测器—通过机械装置彼此永久连接并围绕旋转轴枢转。因此，装置的整个成像机构可围绕待检身体体积旋转，而其元件的相对集合位置保持不变。在这种方式中，通过身体体积的(二维或者三维)剖面可采用现有技术中已知的计算机断层摄影的重建算法来产生。本专利技术还涉及确定XRF在身体体积中的分布的方法，所述方法包括如下步骤a)用具有量子能高于XRF标记物的K边界的第一射线成分和量子能低于XRF标记物的K边界的第二射线成分的射线束照射身体体积。b)测量来自身体体积的由所述射线束照射所产生的第一次级辐射，优选在射线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于映射ＸＲＦ标记物（１６）在身体体积（１４）中的分布的装置，包括：－用于发射射线束（１２）的Ｘ射线源（１０），所述射线束包括量子能高于ＸＲＦ标记物的Ｋ－边界的第一射线成分（Ｉ↓［１］）和量子能低于标记物的Ｋ－边界的第二射线成分（Ｉ↓［２］）；－用于检测来自身体体积（１４）的次级辐射的检测器（３０），所述检测器位于Ｘ射线源（１０）的射线束（１２）外部；－用于调节射线束（１２）中第一和第二射线成分之间的强度比的装置（２２）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：G哈丁，G马滕斯，H巴施多夫，B施维策尔，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]