成像大视野物体的系统和方法技术方案

本发明专利技术主要涉及一种成像装置和相关方法，包括投射射线束在第一轨道的源；探测器，与源相隔一定距离安置，在第一轨道内接收射线束；在源与探测器之间的成像区域，来自源的射线束在被探测器收到前，通过一部分的成像区域，探测器定位器使探测器转移至在实质上对第一轨道垂直的第一方向内的第二位置；并且，射线束定位器转换射线束的轨道以使射线束定向在位于第二位置的探测器上。射线源可以是Ｘ光锥形射线源，探测器可以是二维平面嵌板探测器排列。本发明专利技术可被用于成像大于探测器视野的物体，通过使探测器排列转移至多个位置，并在每个位置获得图像，只用单一的相对小尺寸的探测器排列在有效的大视野中取得该效果。射线定位器允许射线的轨道可以跟随探测器转移的路径，这使得用量可以更安全和有效，因为通常只有局部的物体在探测器的视野中，在给定的时间会暴露在潜在危险的射线中。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的相关申请本专利技术要求美国申请60/366，062，提交于2002年3月19日的临时申请的权益，其 全部理论引述合并入本文。本专利技术的背景在传统的应用于医疗和工业应用的计算机处理的X线断层摄影术，X射线扇形射 线束和线性排列的探测器被采用，以取得二维轴向成像。尽管只有当一次一个切片被摄影 时，这些二维(2D)图像的质量高。为取得三维(3D)数据，需要按顺序的获得一系列的2D图 像，这里被称为“叠层切片”技术。这种方法的一个缺点是一次一个切片的取得3D数据是一 个太缓慢的过程。这种传统X线断层摄影术有一些问题，例如，由于切片不能被同时成像的 事实带来的运动虚像增加，并且由于交迭的对一些区域χ-光投射带来的过度暴露于χ-光 辐射的问题。另一种3D计算机处理的X线断层摄影术是锥形_射线束X-光成像。在采用锥 形-射线束几何形状的系统中，X-光源投射锥形的X-光射线束穿过目标物体并投射在探测 器的2D区域上。目标物体优选的在360度范围内被扫描，或者通过在围绕固定物体的扫描 圆周内移动χ-光源和探测器；或者通过转动物体而源和探测器保持固定。在两种情况中， 都是在源和物体之间相对运动完成扫描。相对于用2D “叠层切片”的途径来3D成像，锥 形-射线束的几何形状可以使3D图像在较短时间内取得、同时最小化暴露于辐射。一个使 用平面嵌板图像接收器，通过锥形射线束X-光系统来取得3D体的图像的例子是授予Roos 等的美国专利6，041，097。现有的锥形-射线束重建技术的一个重要的限制出现于当被成像的物体大于探 测器的视野的时候，这在工业和医疗的成像应用中是较普遍的情况。在这种情况下，一些被 测量的物体包含能看到的视野内的信息和视野外的物体的区域的信息。能看到的视野内的 得到的图像因此被之外的材料得到的数据破坏。几个途径被采用以成像超过成像系统视野的物体。授予Eberhard等的美国专利 5，032，990为例，描述了 2D成像物体的技术，其中物体比线性排列的探测器宽得多，探测器 不能充足的横越被测物体或被测物体的部分。这一方法涉及成功的扫描物体及在多个相对 物体的不同位置取得部分成批数据，X-光源和探测器排列。授予Eberhard等的美国专利 5，187，659描述了当对大于视野的物体实施3D CT扫描时避免破坏数据的技术。这一技术 涉及用多扫描轨道扫描物体，使用一个以上X-光源和探测器在相对目标物体的不同轨道 旋转。还有一个技术是授予Eberhard等的美国专利5，319，693。这一专利描述了使用相对 小范围的探测器模拟一个相对大范围的探测器，或相对探测器的范围移动物体。所有这些 技术都是通过综合一个以上的χ-光源、探测器和被成像物体的相对移动为特征。而且，这 些技术中的每个中，一些区域被交迭投射以致目标物体被暴露于超量的X-射线辐射。到此为止，这些技术都不是采用简单直接的方式、将目标物体暴露于辐射减至最小的、用于成像大于视野的物体的射线系统。本专利技术的概述本专利技术涉及放射线_基成像，包括3D计算机处理的X线断层摄影术和2D平面 X-光成像。尤其是本专利技术涉及使数据的丢失减至最小同时当锥形射线束被应用于成像超过 视野的一部分物体时避免被破坏和图像重建时产生虚像。一方面，成像装置包括源，在第一轨道投射射线束；探测器，与源相隔一定距离安 置，在第一轨道内接收射线束；在源与探测器之间的成像区域，来自源的射线束在被探测器 收到前，通过一部分的成像区域；探测器定位器使探测器转移至在实质上对第一轨道垂直 的第一方向内的第二位置；并且，射线束定位器转换射线束的轨道以使射线束定向在位于 第二位置的探测器上。射线源可以是X光锥形射线源，探测器可以是二维平面嵌板探测器 排列。通过沿直线或与射线源相对的圆弧移动限定尺寸的探测器，并在沿着移动路径的 多个位置上取得物体图像，取得有效的大视野。在一个实施方案中，用于移动探测器的探测 器定位器包括定位器框架，支撑探测器并限定移动路径，和当探测器在定位器框架内移动 时驱动探测器的马达。定位反馈系统，包括线性编码器带和读取头，可以被用于在定位器框 架内准确定位探测器。其它编码器系统也可被应用于定位反馈系统，例如旋转定位器和摩 擦轮。射线源，例如X-光射线源，包括射线束定位机构，以转变从固定的焦点的发射的 射线束的轨道。这使得射线束可以扫描过一个成像区域，并跟随移动目标的路径，例如移动 的探测器排列。在一方面，由于射线束定位器允许射线束顺序的扫描过目标物体的限定的 区域，本专利技术的射线束定位机构能更安全和更有效的用量使用。在一个实施方案中，倾斜射线束定位的机构包括框架，框架提供射线源的外壳，并 且机械化系统连接框架和源，在那里，机械化系统相对于框架在其枢轴上转动或倾斜源来 改变从源投射的射线束的轨道。在优选的方案中，源绕其投射的射线束的焦点转动。倾斜 机械化系统包括。例如，线性驱动器连接于固定的框架一端，另一端连接于源，驱动器的长 度控制源的倾斜的角度，或一个机械化的滑轮用于倾斜源。在另一个实施方案中，可移动的 瞄准仪由马达驱动以改变输出射线束的轨道。在另一方面，本专利技术包括相对于要获取图像的物体，在整个360度扫描上不同的 投射角度上旋转源和移动探测器。在一个实施方案中，源和探测器在构架中，例如实质上是 0-形的构架环，并且源和探测器可在构架环内转动。源和探测器可被安装于机械化的转子， 转子围绕构架环在轨道和轴承系统上转动。在另一个实施方案中，当物体处于旋转的状态 时，源和可移动的探测器保持固定在支撑上，例如桌子。本专利技术也涉及物体成像的方法，包括在第一轨道投射射线束，射线束穿过物体的 第一区域并落在位于第一位置的探测器上；移动探测器至第二位置在一个实质上对于第一 轨道垂直的方向；转换射线束的轨道，以至射线束通过物体的第二区域并落在位于第二位 置的探测器上。优选的，射线束包括X-光射线的锥形射线束或扇形射线束，并且被探测到 的射线用于产生二维平面的或三维的计算机控制的断层扫描(CT)物体图像。在一个方面，本专利技术可以对大于探测器视野的物体成像，用简单并直接的方式，通 过使用探测器定位器来移动探测器排列至多个位置，这样，使用单一的具有相对小的尺寸的探测器排列提供有效的大视野。此外，射线束定位器允许射线束的轨道跟随移动的探测 器的路径，这有利的使更安全和更有效的用量被使用，同时，只有部分区域的目标物体在探 测器的视野中在需要的时间内会被暴露于有害的辐射。附图简要说明如附图中展示的本专利技术的各部分的不同视图，本专利技术的目标、特征和优点将由以 下的详尽描述而变得更为清晰。附图不必限于比例，附图的重点是展示本专利技术的机理。图IA-C是本专利技术的一个实施方案的移动的探测器排列的X光扫描系统的示意 图；图2A-D是展示图1中的系统的X-光源和探测器的侧视和局部视图；图3展示了移动探测器系统的本专利技术的可取得的宽视野；图4是展示本专利技术的一个实施方案的X-光扫描系统的数据收集矩阵；图5根据一个实施方案的X-光探测器定位分段的分解的视图；图6A-C展示了 X-光定位分段移动至三个位置；图7是本专利技术的一个实施方案的X-光源和源的定位分段的分解的视图；图8是集中的X-光源和定位分段的局部视图；图9A-C展示了本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像装置，其中包括：　　　　源，在第一轨道内投射射线束；　　　　探测器，与源相隔一定距离安置，在第一轨道内接收射线束；　　　　在源与探测器之间的成像区域，来自源的射线束在被探测器收到前，通过一部分的成像区域；　　　　探测器定位器，使探测器转移至在实质上对第一轨道垂直的第一方向内的第二位置；以及　　　　射线束定位器，转换射线束的轨道以使射线束定向在位于第二位置的探测器上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：尤金A格雷厄桑，理查德K格兰特，诺伯特约翰逊，
申请(专利权)人：分离成像有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]