利用双读取扫描器的成像方法及装置制造方法及图纸

一种用于对对象（１）的研究区域（２）进行成像的成像方法，包括如下步骤：利用能量束源（１０）产生能量输入束（３）；利用所述能量输入束（３）的能量输入束分量（４）沿多个投影方向照射所述研究区域（２），所述能量输入束分量（４）用框架遮光罩（４０）形成，所述框架遮光罩设置于所述能量输入束（１０）和所述对象（１）之间并包括框架遮光罩窗（４１）；利用设置于所述框架遮光罩（４０）外部的外探测器装置（２１）测量所述能量输入束分量（４）的第一积分衰减值；利用设置于所述框架遮光罩（４０）内表面上的框架遮光罩探测器装置（２４）测量所述能量输入束分量（４）的第二积分衰减值；以及基于所述第一和第二积分衰减值重建所述研究区域（２）的图像。此外，描述了一种用于对对象（１）的研究区域（２）进行成像的成像装置（１００）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种基于包括多个投影函数的Radon数据对对象的研究区 域进行成像的方法，所述多个投影函数是与相对于对象的多个预定投影方 向对应测量的。尤其，本专利技术涉及一种计算机断层摄影(CT)成像方法。 此外，本专利技术涉及一种尤其基于上述成像方法对研究区域进行成像的装置， 例如CT装置。
技术介绍
在不同
中，如材料科学、非破坏性测试、医学检査、考古学、 施工技术、有关安全问题的技术等中，对样本进行非破坏性研究是一个重 要目标。 一种例如通过计算机断层摄影获得样本图像的方法是基于用X射 线从不同投影方向穿过样本平面的照射，随后基于在不同方向上测得的衰 减数据重建样本平面。可以根据Radon空间中的所谓Radon数据来描述全 部测得的衰减数据。目前已知有针对Radon数据的多种不同重建方法。为了介绍常规图像 重建的数学和物理原理，参考W. A. Kalender编写的教科书"Computed Tomography - Fundamentals, System Technology, Image Quality, Applications " (第一版，ISBN 3-89578-081-2); G.T, Herman著的"Image Reconstruction from Projections: The Fundamentals of Computerized Tomography", Academic Press, 1980 ; 以及 Thorsten M. Buzug 著的 "Einfiihrung in die Computertomographie" (Springer-Verlag， Berlin 2004)。可以将常规重建方 法概括为迭代重建方法和滤波反投影方法。迭代重建是一种基于多个迭代步骤的逼近方法。较高分辨率图像的迭 代重建本质上的缺陷在于迭代会导致极长的计算时间。滤波反投影方法依 赖于傅里叶切片定理，该定理描述了 Radon数据的傅里叶变换和傅里叶变 换后的图像数据之间的关系。使用傅立叶切片定理的一般缺陷在于重建中的内插步骤导致误差和伪影，这些误差和伪影具有随着空间频率增大而增 大的趋势。只有用具有高分辨率的探测器才能避免该缺陷。然而，在剂量 负荷、成本和数据处理时间方面限制了这些探测器的应用。EP 04031043.5 (本专利说明书申请日时尚未公开)中描述了一种根据 Radon数据重建图像函数的改进方法。对于这种采用在圆盘上正交多项式展 开的(grthogonal polynomial expansions on the disk)方法(下文中称为OPED 算法)而言，根据Radon数据将表示研究区域的图像函数确定为乘以投影 函数值的多项式之和，所述投影函数值是对应于穿过研究区域的多个预定 投影方向测量的。该OPED算法尤其是在计算时间减少、噪声减少和改善 成像分辨率方面具有根本优势。用于采集Radon数据的常规计算机断层摄影成像装置包括用于照射对 象的X射线源、用于测量穿过对象的衰减辐射的探测器装置和用于支撑对 象的支撑装置。支撑装置设置在机架中，机架包括用于带X射线源和探测 器装置的可旋转照射单元的承载体。对于所谓的第四代计算机断层摄影装 置来说，如图13所示，由可旋转X射线源10'与固定的探测器环20'的组合 取代了可旋转源-探测器-单元(参见上述Thorsten M. Buzug编著的教科书 "EinfUhrung in die Computertomographie"第51页)。探测器环20'包括环绕 对象一圈设置的大约5.000个探测器元件。为了避免辐射经过X射线源附 近的探测器，常规方法包括动态地倾斜探测器环20'。动态倾斜带来一个缺 陷，因为它要求探测器环具有复杂的结构和倾斜控制。常规的计算机断层摄影装置还有一个缺陷在于，并非所有施加到对象 上的辐射都被采集并转换成有用的重建数据。因此，例如患者的对象遭受 不必要的高辐射剂量。上述缺陷不仅与常规CT成像有关，而且与所有涉及到Radon数据的可 用重建方法有关。专利技术目的本专利技术的目的是提供一种通过根据采集到的Radon数据重建图像函数 来对对象研究区域进行成像的改进成像方法，从而扩大了非破坏性研究的 应用范围并避免了常规成像技术的缺陷。具体而言，本专利技术的目的是提供一种成像方法，其中，釆集施加到对象上的所有辐射并用于提供重建图像函数所用的Radon数据，以便可以减小成像期间的辐射剂量。此外，该成 像方法应当能够重建增大分辨率的图像函数而没有计算时间长的缺陷。本 专利技术的另一 目的是提供一种改进的成像装置，用于通过重建采集到的Radon 数据来对研究区域进行成像。根据特定方面，本专利技术的目的是提供一种成 像装置，该成像装置允许减小能量输入的量(例如辐射剂量)和研究区域 内的散射效应。利用包括专利权利要求1或15所述特征的方法或装置实现上述目的。 在从属权利要求中定义了本专利技术的有利实施例和应用。
技术实现思路
关于成像方法，本专利技术是基于通过测量能量输入束分量的两组积分衰 减值采集Radon数据的通用技术，所述能量输入束分量是利用环绕研究区 域的框架遮光罩形成的。用设置于框架遮光罩外部的外探测器装置测量第 一组积分衰减值，而用设置于框架遮光罩内表面上的框架遮光罩探测器装 置测量第二组积分衰减值。利用设置在框架遮光罩外侧上的能量束源装置产生能量输入束。利用 框架遮光罩的框架遮光罩窗使能量输入束分量成形。利用外探测器装置或 框架遮光罩探测器装置之一测量每个能量输入束分量。利用穿过设置在关 于研究区域相对侧上成对的框架遮光罩窗的能量输入束分量测量第一组积 分衰减值。利用穿过框架遮光罩窗并击中研究区域内表面上的框架遮光罩 探测器的能量输入束分量测量第二组积分衰减值。因此，本专利技术的Radon数据采集得到改善，使得每个能量束，例如进 入对象研究区域的X射线束都被探测器捕获并被计数。另一方面，可以使 用所有测得的衰减值来重建图像函数，使得每个能量束光子都用于重建， 而且可以减少能量束剂量，例如X射线剂量，而不会降低信噪比。具体而言，本专利技术的成像方法包括如下步骤将对象定位于框架遮光 罩中；利用设置于框架遮光罩外部的能量束源产生能量输入束；利用能量 输入束分量沿多个投影方向照射研究区域；测量所述能量输入束分量的第 一组和第二组积分衰减值；以及基于所述第一和第二积分衰减值重建所述研究区域的图像。所述照射步骤包括设置由框架遮光罩界定的投影方向。与第四代常规断层摄影装置相比，由于是通过框架遮光罩窗照射研究 区域，因而可以省去框架遮光罩的任何移动，例如常规的动态倾斜。框架 遮光罩窗实现了三种功能。首先，能量束经过遮光罩透射到研究区域和外 探测器装置。此外，由遮光罩使能量束分量成形。最后，如下所述通过遮 光罩形成多组平行能量束分量。这里所用的"研究区域"(ROI)—词通常指待成像的对象或其一部分。 通常，可以将ROI描述为2维实体。为了重建对象的3维图像，对多个ROI 进行成像。这里所用的"投影方向" 一词通常是指能量输入束在3维空间中经过 ROI的线性路线。可以用相对于所用坐标系的角度定义投影方向。在ROI处测得的Radon数据包括一组投影函数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对对象（１）的研究区域（２）进行成像的成像方法，包括如下步骤：－利用能量束源（１０）产生能量输入束（３），其特征在于还包括如下步骤：－利用所述能量输入束（３）的能量输入束分量（４）沿多个投影方向照射所述研究区域（２），所述能量输入束分量（４）用框架遮光罩（４０）形成，所述框架遮光罩设置于所述能量输入束（１０）和所述对象（１）之间并包括框架遮光罩窗（４１），－利用设置于所述框架遮光罩（４０）外部的外探测器装置（２１）测量所述能量输入束分量（４）的第一积分衰减值，－利用设置于所述框架遮光罩（４０）内表面上的框架遮光罩探测器装置（２４）测量所述能量输入束分量（４）的第二积分衰减值，以及－基于所述第一和第二积分衰减值重建所述研究区域（２）的图像。

【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：O蒂深科，徐源，C赫申，
申请(专利权)人：健康与环境慕尼黑德国研究中心赫姆霍茨中心有限公司，由高等教育局代表的俄勒冈大学代表的俄勒冈州，
类型：发明
国别省市：DE[德国]