本發(fā)明涉及包括多個(gè)X射線源的X射線圖像獲取裝置。

背景技術(shù)：

最近，X射線成像技術(shù)被移植用在半導(dǎo)體部分上，并因此迅速發(fā)展成具有多種優(yōu)點(diǎn)的數(shù)字X射線成像技術(shù)，所述優(yōu)點(diǎn)諸如相對(duì)較高的分辨率、寬動(dòng)態(tài)范圍，并且容易產(chǎn)生電信號(hào)，以及代替使用膠片的常規(guī)模擬方法的容易的數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)?；跀?shù)字的成像技術(shù)依據(jù)數(shù)字圖像的優(yōu)良可診斷性強(qiáng)烈地反映被稱為疾病早期診斷的臨床及環(huán)境需要。

因此，已經(jīng)引入了“數(shù)字乳腺成像”，即專用于乳房的X射線拍攝技術(shù)，它能夠通過以使用X射線獨(dú)有的生物組織對(duì)比度能力的高分辨率圖像呈現(xiàn)乳房(即，試樣)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)而檢測乳腺癌和病變和細(xì)鈣化用于早期診斷。除了數(shù)字X射線成像技術(shù)的各種優(yōu)點(diǎn)之外，由于獨(dú)特的特性，諸如圖像倍率、拍攝數(shù)量的減少、分辨率的增加，和通過控制亮度和對(duì)比度而最小化的原子轟炸(atomic bombing)，這樣的數(shù)字乳腺成像迅速傳播。

此外，在用于獲取二維投影圖像的數(shù)字圖像獲取裝置中，如果試樣的異常部分(病變)被人體組織等覆蓋，則進(jìn)行診斷是不容易的。作為這種問題的解決方案，在以不同的角度獲取試樣圖像后，可以通過重新配置所獲取圖像而生成試樣的三維斷層合成圖像。為此，計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)或數(shù)字乳房斷層合成(DBT)裝置，即，現(xiàn)有的X射線成像裝置的一個(gè)例子，通過圍繞試樣相對(duì)旋轉(zhuǎn)單個(gè)X射線源，同時(shí)對(duì)試樣照射X射線而產(chǎn)生多方向X射線投影圖像，并且通過重新配置多方向X射線投影圖像而生成三維圖像。

常規(guī)DBT裝置參考圖1進(jìn)行說明。常規(guī)DBT裝置1包括具有固定至底部的下端的垂直支柱形狀的支撐柱11、安裝為沿著支撐柱11上下移動(dòng)的設(shè)備主體10、安裝在設(shè)備主體10的底部上的檢測器30，以及通過可旋轉(zhuǎn)地連接到設(shè)備主體10的旋轉(zhuǎn)支撐單元22圍繞試樣BR旋轉(zhuǎn)的X射線產(chǎn)生單元20。

在這樣的DBT裝置1中，當(dāng)被試者進(jìn)入拍攝位置時(shí)，設(shè)備主體10沿著支撐柱11上下移動(dòng)，因此設(shè)備主體10的高度被調(diào)整，使得被試者的試樣(例如，乳房)被放置在檢測器30上。接下來，在通過轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)支撐單元22而旋轉(zhuǎn)，并且從由左側(cè)虛線指示的X射線產(chǎn)生單元20的位置移動(dòng)到由右側(cè)虛線指示的X射線產(chǎn)生單元20的位置的同時(shí)，X射線產(chǎn)生單元20拍攝試樣BR。

在這種情況下，一般地，當(dāng)X射線產(chǎn)生單元20圍繞試樣BR旋轉(zhuǎn)達(dá)到特定角度間隔時(shí)，X射線拍攝根據(jù)連續(xù)拍攝方法執(zhí)行，用于拍攝試樣BR。然而，這樣的連續(xù)拍攝方法具有的問題在于圖像質(zhì)量惡化，因?yàn)閄射線拍攝在X射線產(chǎn)生單元20旋轉(zhuǎn)并移動(dòng)時(shí)進(jìn)行，從而產(chǎn)生聚焦在檢測器30上的圖像邊界不清晰的運(yùn)動(dòng)模糊現(xiàn)象。

為了防止這樣的運(yùn)動(dòng)模糊現(xiàn)象，還有在X射線產(chǎn)生單元20完全停止在要執(zhí)行拍攝的每個(gè)角度間隔之后拍攝試樣BR的停止-拍攝方法。然而，這樣的停止-拍攝方法具有的問題在于，拍攝時(shí)間總體被加長，并且產(chǎn)生了振動(dòng)和噪音，因?yàn)閄射線拍攝必須在X射線產(chǎn)生單元20已經(jīng)完全停止在每個(gè)特定角度間隔的狀態(tài)下進(jìn)行，并且然后X射線產(chǎn)生單元20必須移動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決上述傳統(tǒng)問題，并且本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠獲得高分辨率的三維斷層合成圖像的X射線圖像獲取裝置。

本發(fā)明的用于實(shí)現(xiàn)上述目的的X射線圖像獲取裝置是包括布置為以試樣布置在其間而彼此面對(duì)的X射線產(chǎn)生單元和檢測器的X射線圖像獲取裝置，其中，所述X射線產(chǎn)生單元包括多個(gè)X射線源，其布置在距試樣不同距離處的至少兩排中，并且朝向試樣照射X射線。

所述至少兩排可以是具有不同半徑的弧形式。

布置在所述至少兩排中的多個(gè)X射線源可以以相對(duì)于所述試樣的不同角度交錯(cuò)地布置，使得朝向試樣的X射線不重疊。

該至少兩排可以前后布置并且可以是具有相同半徑的圓弧形狀。

X射線產(chǎn)生單元可以包括用于調(diào)節(jié)所述至少兩排之間的間隔的移動(dòng)裝置。

多個(gè)X射線源可以對(duì)每排順序地進(jìn)行操作，或在改變排時(shí)順序地操作。

所述多個(gè)X射線源的每一個(gè)可以是使用納米結(jié)構(gòu)材料電場發(fā)射型發(fā)射器的電場發(fā)射型X射線源。

附圖說明

圖1是傳統(tǒng)DBT裝置的前視圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的X射線圖像獲取裝置的前視圖。

圖3是圖2所示的X射線產(chǎn)生單元的前視圖。

圖4(a)是圖2所示的X射線產(chǎn)生單元的前視圖，而圖4(b)是該X射線產(chǎn)生單元的平面視圖。

圖5(a)是圖2所示的X射線產(chǎn)生單元的前視圖，而圖5(b)是該X射線產(chǎn)生單元的平面視圖。

圖6(a)是圖2所示的X射線產(chǎn)生單元的前視圖，而圖6(b)是該X射線產(chǎn)生單元的平面視圖。

具體實(shí)施方式

下文中，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將參照附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的X射線圖像獲取裝置的前視圖。參考圖2，根據(jù)本發(fā)明的X射線圖像獲取裝置100包括豎直支柱狀的支撐柱111和設(shè)備主體110，該設(shè)備主體110以沿支撐柱111上下移動(dòng)的方式安裝。用于朝向試樣BR照射X射線的發(fā)生器或X射線產(chǎn)生單元120安裝在設(shè)備主體110的上側(cè)上。面向X射線產(chǎn)生單元120并且接收由X射線產(chǎn)生單元120照射的X射線的檢測器130安裝在設(shè)備主體110的底部。

(第一實(shí)施例)

圖3是圖2所示的X射線產(chǎn)生單元的前視圖。按照在圖3中示出的本發(fā)明的第一實(shí)施例，在從X射線產(chǎn)生單元120的前方觀察時(shí)，也就是在被試者方向上，X射線產(chǎn)生單元120包括多個(gè)X射線源123和124以及用于將多個(gè)X射線源123和124可拆卸地安裝在X射線產(chǎn)生單元120上的安裝單元122，所述X射線源具有距樣品的不同距離并且被布置為形成至少兩排。

在這種情況下，優(yōu)選的是每排X射線源123和124形成用于試樣BR的圓弧形狀，但不限于此。每排可形成直線形狀。另外，每個(gè)X射線源123和124可配置為包括使用納米結(jié)構(gòu)材料電場發(fā)射型發(fā)射器比如碳納米管的電場發(fā)射方法的X射線源。

如果每排X射線源123和124形成弧形，如圖3所示，當(dāng)從X射線產(chǎn)生單元120的前方觀察時(shí)，多個(gè)X射線源123-1、123-2、……、123-n、124-1、124-2、……、124-n是相對(duì)于試樣BR在有距試樣的不同距離的兩排中以之字形交錯(cuò)布置的。

具體地，當(dāng)從X射線產(chǎn)生單元120的前方觀察時(shí)，為方便起見，假設(shè)X射線源123和124的數(shù)量是2n，則2n個(gè)X射線源123和124形成各自包括n個(gè)X射線源的兩排。在這種情況下，n個(gè)X射線源123-1、123-2、……、123-n布置在沿著放置在距試樣BR的第一距離R1處的弧的第一排中。其余的n個(gè)X射線源124-1、124-2、……、124-n布置在沿著放置在距試樣BR的第二距離R2處的弧的第二排中，該第二距離R2大于第一距離R1。在這種情況下，優(yōu)選地是，第一排的X射線源123彼此隔開到這樣的程度，使得它們不干擾或阻礙由第二排的X射線源124照射的X射線。

因此，形成第一排的n個(gè)X射線源123-1、123-2、……、123-n和形成第二排的其余的n個(gè)X射線源124-1、124-2、……、124-n以特定的角度間隔Δθ彼此隔開。因此，所有的X射線源123和124可以以不同的角度向試樣BR照射X射線。

(第二實(shí)施例)

圖4(a)和4(b)是圖2所示的X射線產(chǎn)生單元的前視圖和平面視圖。按照在圖4中示出的本發(fā)明的第二實(shí)施例，在從X射線產(chǎn)生單元120的頂部觀察時(shí)，X射線產(chǎn)生單元120包括被布置為形成至少兩排的多個(gè)X射線源125和126，以及用于將多個(gè)X射線源125和126可拆卸地安裝在X射線產(chǎn)生單元120上的安裝單元122。

如圖4(a)所示，在從X射線產(chǎn)生單元120的前方觀察時(shí)，X射線源125和126前后形成同一圓弧形狀，但不限于此。X射線源125和126可形成直線形狀。

如圖4(b)所示，在從X射線產(chǎn)生單元120的頂部觀察時(shí)，X射線源125-1、125-2、……、125-n、126-1、126-2、……、126-n是相對(duì)于試樣BR在至少兩排中以之字形前后交錯(cuò)布置的。

具體地，假設(shè)X射線源125和126的數(shù)量是2n，則2n個(gè)X射線源125和126形成各自包括n個(gè)X射線源的兩排，n個(gè)X射線源125-1、125-2、……、125-n沿著具有距試樣BR的特定半徑R的弧布置在第一排中。其余的n個(gè)X射線源126-1、126-2、……、126-n沿著具有距試樣BR的相同半徑R的弧布置在第二排中。在從X射線產(chǎn)生單元120的頂部觀察時(shí)，第一排沿從X射線產(chǎn)生單元120到設(shè)備主體110的方向以特定間隔I從第二排隔開。

另外，形成第一排的n個(gè)X射線源125-1、125-2、……、125-n和形成第二排其余的n個(gè)X射線源126-1、126-2、……、126-n以相對(duì)于試樣BR的特定角度間隔Δθ彼此隔開。因此，所有的X射線源125和126可以以不同的角度向試樣BR照射X射線。

(第三實(shí)施例)

圖5(a)和5(b)是圖2所示的X射線產(chǎn)生單元的前視圖和平面視圖。按照在圖5中示出的本發(fā)明的第三實(shí)施例，X射線產(chǎn)生單元120包括被布置到至少兩排中的多個(gè)X射線源127和128，以及用于將X射線源127和128可拆卸地安裝在X射線產(chǎn)生單元120上的安裝單元122。

在從X射線產(chǎn)生單元120的前方觀察時(shí)，如圖5(a)所示，多個(gè)X射線源127-1、127-2、……、127-n、128-1、128-2、……、128-n是在具有距試樣BR的不同距離的至少兩排中以之字形交錯(cuò)布置的。即使在從X射線產(chǎn)生單元120的頂部觀察時(shí)，如圖5(b)所示，多個(gè)X射線源127-1、127-2、……、127-n、128-1、128-2、……、128-n是在相對(duì)于試樣BR前后的至少兩排中以之字形交錯(cuò)布置的。

具體地，在從X射線產(chǎn)生單元120的前方觀察時(shí)，假設(shè)X射線源127和128的數(shù)量是2n，則2n個(gè)X射線源127和128形成各自包括n個(gè)X射線源的兩排。n個(gè)X射線源127-1、127-2、……、127-n布置在沿著放置在距試樣BR的第一距離R1處的弧的第一排中。其余的n個(gè)X射線源128-1、128-2、……、128-n布置在沿著放置在距試樣BR的第二距離R2處的弧的第二排中，該第二距離R2大于第一距離R1。同時(shí)，即使在從X射線產(chǎn)生單元120的頂部觀察時(shí)，第二排沿從X射線產(chǎn)生單元120到設(shè)備主體110的方向以特定間隔I從第一排隔開。

依照根據(jù)第三實(shí)施例的X射線源127和128的陣列結(jié)構(gòu)，由第二排的X射線源128-1、128-2、……、128-n照射的X射線不受第一排的X射線源127-1、127-2、……、127-n干擾或阻礙而到達(dá)試樣BR，因?yàn)樵趶腦射線產(chǎn)生單元120的頂部觀察時(shí)，第二排以特定間隔I從第一排隔開。因此，多個(gè)X射線源127和128能夠更密集地布置在X射線產(chǎn)生單元120內(nèi)，因?yàn)閄射線源127與128之間的角度間隔Δθ可以被充分降低。其結(jié)果是，能夠得到清晰的高分辨率三維合成圖像。

(第四實(shí)施例)

圖6(a)和6(b)是圖2所示的X射線產(chǎn)生單元的前視圖和平面視圖。在圖6中示出的第四實(shí)施例是第一實(shí)施例的修改示例，并且主要說明了第四實(shí)施例與第一實(shí)施例之間的差異。X射線圖像獲取裝置100還包括用于移動(dòng)第一排和第二排中的至少一個(gè)的X射線源123-1、123-2、……、123-n的移動(dòng)裝置M，使得在從X射線產(chǎn)生單元120的頂部觀察時(shí)，第一排的X射線源123-1、123-2、……、123-n與第二排的X射線源124-1、124-2、……、124-n以特定間隔I隔開。

在這種情況下，優(yōu)選的是，移動(dòng)裝置M是能夠移動(dòng)第一排和第二排中的至少一個(gè)的X射線源123的線性電機(jī)，但是可包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)。

根據(jù)目的，多種方法可應(yīng)用于根據(jù)第四實(shí)施例的X射線產(chǎn)生單元120。然而，例如，在第一排和第二排從X射線產(chǎn)生單元120的頂部觀察時(shí)上下重疊的狀態(tài)下，第一和第二排的X射線源交替地順序照射X射線或者第一或第二排的X射線源首先順序地照射X射線然后另一排的X射線源順序地照射X射線的第一驅(qū)動(dòng)方法是可能的。在這種情況下，取決于X射線源的數(shù)目等等，干擾或阻礙可存在于第一排和第二排的X射線源之間。另舉一例，在第一排和第二排從X射線產(chǎn)生單元120的頂部觀察時(shí)上下重疊的狀態(tài)下，第一排的X射線源123-1、123-2、……、123-n首先順序地朝試樣BR照射X射線、第一排的X射線源123-1、123-2、……、123-n移動(dòng)到從第二排的X射線源124-1、124-2、……、124-n以特定間距I隔開的位置、第二排的X射線源124-1、124-2、……、124-n朝試樣BR順序地照射X射線、然后第一排的X射線源123-1、123-2、……、123-n返回原始位置的第二驅(qū)動(dòng)方法是可能的。

如在第三實(shí)施例中那樣，根據(jù)第四實(shí)施例的第二驅(qū)動(dòng)方法，在從X射線產(chǎn)生單元120的頂部觀察時(shí)，屬于第一排的X射線源123從第二排以特定間距I隔開。因此，由形成第二排的X射線源124-1、124-2、……、124-n照射的X射線到達(dá)試樣BR，而不受形成第一排的X射線源127-1、127-2、……、127-n的干擾或阻礙。因此，X射線源123和124能夠更密集地布置在X射線產(chǎn)生單元120內(nèi)，因?yàn)閄射線源123與124之間的角度間隔Δθ可以被充分降低。另外，與第三實(shí)施例中不同，在第四實(shí)施例中，在合成三維立體圖像時(shí)，沒有必要校正圖像之間由于第一排與第二排之間的間隔I的差異。因此，能夠得到更清晰的高分辨率三維合成圖像。

在至此所描述的優(yōu)選實(shí)施例中，多個(gè)X射線源已經(jīng)被示出為布置在兩排中，但不受限于此。多個(gè)X射線源可以布置在3排或4排或者更多排中。

盡管特定X射線源發(fā)生故障，通過僅利用對(duì)應(yīng)排以外的其他排的X射線源拍攝或通過用另一相鄰排的另一相鄰X射線源代替故障的特定X射線源進(jìn)行拍攝，然后校正圖像，仍可以毫無問題地得到高分辨率三維合成圖像。

該X射線產(chǎn)生單元120可以可拆卸地安裝在設(shè)備主體110上，安裝單元122可以可拆卸地安裝在X射線產(chǎn)生單元120上，而X射線源可以可拆卸地安裝在安裝單元122上。因此，根據(jù)響應(yīng)于所需分辨率和/或不同試樣類型的拍攝目的，用戶可以選擇性地將具有各種模式(例如，在X射線源之間的間隔、X射線源的分布、排列等)的安裝單元安裝在X射線產(chǎn)生單元120上，并且也可以在X射線源故障時(shí)方便地更換和維修。

使用根據(jù)本發(fā)明的第一至第四實(shí)施例的X射線圖像獲取裝置100的斷層合成拍攝將在下面進(jìn)行描述。

首先，當(dāng)站立或直立的受測者在X射線圖像獲取裝置100的拍攝位置就位時(shí)，設(shè)備主體110沿柱111上下移動(dòng)，因此設(shè)備主體110被定位成使得試樣BR被放置在檢測器130上。在此情況下，為了防止試樣BR內(nèi)的異常部分被乳腺組織等覆蓋，優(yōu)選的是放置在檢測器130上的檢體BR由壓縮襯墊(未示出)加壓。

接著，多個(gè)X射線源對(duì)每一排順序地操作，或在改變它們的排的同時(shí)順序地操作，并以不同的角度照射X射線到試樣BR。照射的X射線穿過試樣BR并由檢測器130接收。檢測器130為每個(gè)位置產(chǎn)生電信號(hào)(該電信號(hào)與所接收的入射X射線的量成比例)，讀取該電信號(hào)和位置信息，并通過使用圖像處理算法處理所讀取的電信號(hào)和位置信息而獲得在各自角度得到的試樣BR的X射線圖像。

此后，高分辨率三維合成圖像可以通過使用本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員公知的合成方法合成在不同角度獲得的試樣BR的X射線圖像而得到。

根據(jù)本發(fā)明的X射線圖像獲取裝置能夠獲得高分辨率的三維斷層合成圖像，從而執(zhí)行精確的病變?cè)\斷，因?yàn)閄射線拍攝以各種角度通過根據(jù)特定規(guī)則布置的多個(gè)X射線源在試樣上迅速地進(jìn)行。

此外，產(chǎn)品的可靠性得到提高，因?yàn)楸M管所述多個(gè)X射線源中的一些發(fā)生故障，仍可以獲得高分辨率三維斷層合成圖像。

此外，根據(jù)本發(fā)明的X射線圖像獲取裝置不會(huì)產(chǎn)生任何振動(dòng)和噪聲，因?yàn)樗⒉恍枰糜谛D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的額外可動(dòng)部分。

根據(jù)本發(fā)明的X射線圖像獲取裝置已被用作乳腺成像裝置(即，用于拍攝乳房的X射線裝置)的示例已經(jīng)在上面進(jìn)行了描述，但本發(fā)明范圍不限于用于這種目的的裝置。即，本發(fā)明的X射線圖像獲取裝置可以應(yīng)用到用于使用X射線獲得試樣的投影圖像的所有類型的X射線拍攝裝置。本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易理解的是，本發(fā)明的技術(shù)范圍涵蓋這種類型的X射線拍攝裝置。此外，本發(fā)明的X射線圖像獲取裝置應(yīng)該被理解為覆蓋從所附權(quán)利要求和它們的等同物的含義和范圍導(dǎo)出的所有修改或變化。