使用运动中的多个脉冲X射线源进行快速3D放射摄影制造技术

呈现了一种使用运动中的多个脉冲X射线源来执行高效和超快速3D放射摄影的X射线成像系统。有多个脉冲X射线源安装在运动的结构上以形成源阵列。多个X射线源作为一个组以恒定速度在预定义弧形轨道上相对于对象同时移动。每个单独的X射线源也可以在较小的距离内围绕其静态位置快速移动。当一个X射线源的速度与组速度相等但移动方向相反时，通过外部曝光控制单元激活X射线源和X射线平板探测器，使得源暂时保持静止。其使每个X射线源的源行进距离大大减小。3D扫描可以在更短的时间内覆盖更宽的扫掠角度，并且还可以实时进行图像分析。并且还可以实时进行图像分析。并且还可以实时进行图像分析。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用运动中的多个脉冲X射线源进行快速3D放射摄影
[0001]刘建强，杨林波，马纳特
·
毛林拜，唐晓惠，顾淳元，刘一清
[0002]Compass Innovations公司
[0003]本申请要求临时序列号62967325的优先权，该申请的内容通过援引并入。


[0004]本专利说明书属于3D X射线放射摄影系统和方法的领域，并且特别地涉及使用脉冲X射线源和大视野数字平板X射线探测器。
[0005]专利技术背景
[0006]有一种数字X射线3D放射摄影，如乳腺摄影，也称为数字断层融合(DTS)，是一种用于在与传统放射摄影相当的辐射剂量水平下进行高分辨率有限角度断层扫描的方法。
[0007]这些数字断层融合系统通常使用安装在可旋转C型臂组件一端的X射线源和安装在另一端的数字平板探测器。介于X射线源与探测器之间的是可以压迫和固定乳房的设备。出于减少X射线散射、降低辐射剂量、使整个探测器上的光密度更均匀以及改善解剖结构可视化的原因，压迫乳房是必要的。
[0008]断层融合可以用于筛查无症状女性乳腺癌的早期迹象。这种类型的成像也可以用作具有乳腺癌症状的女性的诊断工具。断层融合是一种先进的乳腺摄影。与2D乳腺摄影相比，数字乳腺断层融合(DBT)可检测出更多的癌症，并且其假阳性召回数更少且病灶定位更精确。
[0009]当进行断层融合时，X射线源将需要在乳房周围呈弧形移动。当X射线源围绕乳房移动时，会以不同的角度采集一系列低剂量X射线图像。
[0010]所收集的数据集允许重建平行平面。每个平面都是聚焦的，而那些平面外的组织图像则是模糊的。通常，更宽的扫掠角度会产生更多的数据投影并实现更好的3D分辨率，但需要的时间更长。数据处理是特定于制造商的，因为可能会使用不同的重建算法。
[0011]应当强调的是，这些类型的数字断层融合系统和方法也可以应用于其他X射线3D放射摄影应用，诸如用于COVID的X射线3D胸部诊断系统、X射线3D无损检测(NDT)系统和X射线3D安全检查系统。
[0012]现有技术使用单个X射线源和单个平板来执行X射线3D放射摄影。然而，现有技术中存在缺点。
[0013]主要缺点是单个X射线源需要花费很长的时间才能获得良好的数据投影。这对于连续模式和步进模式两者都是如此。在连续模式下，X射线源在移动时发射X射线；在步进模式下，X射线源移动到一个位置、停止并发射X射线，然后继续移动到下一个位置。
[0014]尽管所有患者都希望X射线成像可以尽快完成，但有一个最低要求是X射线源的行进扫掠角度。如果扫掠角度太小以至于X射线源可以行进的距离更短并且所需的总时间更少，则系统的数据投影数量将较少。较少的数据投影数量将导致深度分辨率更低以及细节感知的损失。如果扫掠角度需要足够大才能获得较好的数据投影从而实现更好的3D分辨率，则单个X射线源可能会机械地行进太长距离，以至于患者会感到不舒服并且无法再保持
乳房静止。在一些情况下，一次50度的扫掠将需要长达半分钟左右的时间。
[0015]第二个缺点是难以进行实时重建，因为整个过程很慢。通常，现有技术需要几十秒才能完成扫掠。

技术实现思路

[0016]在第一方面，一种用于使用运动中的多个脉冲X射线源提供快速3D放射摄影的系统，该系统具有：主电机平台，该主电机平台在具有预定形状的弧形导轨上自由移动；主电机，该主电机与所述主电机平台接合并控制该主电机平台的速度；多个辅助电机平台，该多个辅助电机平台耦合到所述主电机平台并沿该弧形导轨的方向移动；多个辅助电机，每个辅助电机平台均接合一个辅助电机平台并控制辅助电机平台的速度；多个X射线源，每个X射线源都由辅助电机平台移动；支撑框架结构，该支撑框架结构为该主电机平台和这些辅助电机平台提供外壳；以及平板探测器，该平板探测器用于接收X射线成像数据。
[0017]在第二方面，一种使用运动中的多个脉冲X射线源进行快速3D放射摄影的方法包括：将主电机平台和一个或多个辅助电机平台定位到预定初始位置；由所述主电机以预定的恒定速度扫掠该主电机平台；由对应的辅助电机以预定顺序振荡这些辅助电机平台中的每一个；当辅助电机平台以与该主电机平台相反的方向移动并以该主电机平台的选定速度移动时，电激活X射线源和平板探测器；以及使用平板从该X射线源采集图像数据。
[0018]在另一个方面，呈现了一种使用运动中的多个脉冲X射线源来执行超快速、高效3D放射摄影的X射线成像系统。在该系统中，有多个脉冲X射线源安装在运动的结构上以形成源阵列。多个X射线源以一组的恒定速度在预定义轨道上围绕对象同时移动。每个单独的X射线源也可以围绕其在较小距离内的静态位置快速移动。当单个X射线源的速度与组速度相等但移动方向相反时，通过外部曝光控制单元触发该单个X射线源。该布置允许X射线源在X射线脉冲触发曝光期间保持相对静止。多个X射线源使各个X射线源的源行进距离大大减小。X射线接收器是一种X射线平板探测器。3D放射摄影图像投影数据可以在更短的时段内通过整体更广泛的扫掠采集，并且在扫描的同时还可以实时进行图像分析。
[0019]在另一方面，一种使用运动中的多个脉冲X射线源来执行高效且超快速的3D放射摄影的X射线成像系统包括安装在运动的结构上以形成源阵列的多个脉冲X射线源。多个X射线源作为一个组以恒定速度在预定义弧形轨道上相对于对象同时移动。每个单独的X射线源也可以在较小的距离处围绕其静态位置快速移动。当单个X射线源的速度与组速度相等但移动方向相反时，通过外部曝光控制单元激活该单个X射线源和X射线探测器。该布置允许X射线源在X射线源激活和X射线探测器曝光期间保持相对静止。X射线接收器是一种X射线平板探测器。处于运动操作中的多个X射线源使各个X射线源的源行进距离大大减小。3D放射摄影图像数据可以在更短的时间内以整体更宽的扫掠角度采集，并且在扫描的同时还可以实时进行图像分析。
[0020]在实施方式中，X射线还可以使用随机发射方案从阵列中的任何源之一随机激活。每一次和累积分析的结果决定了下一个X射线源和曝光条件。3D X射线放射摄影图像是基于每个图像的X射线曝光源的成角度几何形状来重建的。更广泛的应用包括3D乳腺摄影或断层融合、用于COVID的胸部3D射线摄影、或快速3D NDT、快速3D X射线安全检查。
[0021]以上系统的优点可以包括以下各项中的一项或多项。运动中的多个X射线源的各
种实施例用于新型超快速3D放射摄影系统。
[0022]第一个优点是系统整体速度快了好几倍。每个X射线源只需要以弧形轨迹机械地行进整个距离的一小部分。这大大减少了在X射线诊断机上进行患者数据采集所需的时间量。第二个优点是还可以在扫描时实时进行图像分析。对所拍摄图像的判断将对下一次拍摄的X射线源的位置产生影响。无需等到整个图像采集完成后再进行分层图像重建。
[0023]第三个优点是由于减少了运动伪影，可以获得高分辨率和高对比度的图像。每个X射线源还安装在子结构上，该子结构使源本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于使用运动中的多个脉冲X射线源提供快速3D放射摄影的系统，该系统包括：主电机平台，该主电机平台在具有预定形状的弧形导轨上自由移动；主电机，该主电机与所述主电机平台接合并控制该主电机平台的速度；多个辅助电机平台，该多个辅助电机平台耦合到所述主电机平台并沿该弧形导轨的方向移动；多个辅助电机，每个辅助电机平台均接合一个辅助电机平台并控制辅助电机平台的速度；多个X射线源，每个X射线源都由辅助电机平台移动；支撑框架结构，该支撑框架结构为该主电机平台和这些辅助电机平台提供外壳；以及平板探测器，该平板探测器用于接收X射线成像数据。2.如权利要求1所述的系统，其中，该主电机平台和这些辅助电机平台的速度可通过软件调节。3.如权利要求1所述的系统，其中，该主电机平台和这些辅助电机平台的初始空间位置可通过软件调节。4.如权利要求1所述的系统，其中，X射线源的电流和电压可通过软件调节。5.如权利要求1所述的系统，其中，X射线源的曝光时间可通过软件调节。6.如权利要求1所述的系统，其中，该对象处于静止状态。7.一种用于使用运动中的多个脉冲X射线源提供快速3D放射摄影的系统，该系统包括：多个直接接触式电机平台，该多个直接接触式电机平台在弧形导轨上移动；多个直接接触式电机，每个直接接触式电机接合一个直接接触式电机平台并控制所述直接接触式电机平台的速度；多个X射线源，每个X射线源耦合到一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建强，杨林波，马纳特，
申请(专利权)人：AIXSCAN公司，
类型：发明
国别省市：