專(zhuān)利名稱(chēng)：用于能譜成像的快速切換的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及診斷成像，并且更加具體地涉及用于在現(xiàn)有CT成像系統(tǒng)中快 速雙kVp切換的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
典型地，在計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)成像系統(tǒng)中，χ射線(xiàn)源朝受檢者或?qū)ο?例如患 者或一件行李)發(fā)射圓錐形射束。在下文中，術(shù)語(yǔ)“受檢者”和“對(duì)象”應(yīng)包括能夠被成像 的任何東西。射束在由受檢者衰減后照射到輻射檢測(cè)器的陣列上。在該檢測(cè)器陣列接收的 衰減射束輻射的強(qiáng)度典型地取決于受檢者對(duì)X射線(xiàn)射束的衰減。檢測(cè)器陣列的每個(gè)檢測(cè)器 元件產(chǎn)生指示由每個(gè)檢測(cè)器元件接收的衰減射束的單獨(dú)電信號(hào)。電信號(hào)被量化并且傳送到 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于分析，其最終產(chǎn)生圖像。一般，χ射線(xiàn)源和檢測(cè)器陣列繞成像平面內(nèi)的機(jī)架(gantry)并且圍繞受檢者旋 轉(zhuǎn)。X射線(xiàn)源典型地包括χ射線(xiàn)管，其從焦點(diǎn)發(fā)射χ射線(xiàn)射束。X射線(xiàn)檢測(cè)器典型地包括用 于準(zhǔn)直在檢測(cè)器接收的χ射線(xiàn)射束的準(zhǔn)直器、鄰近該準(zhǔn)直器用于將χ射線(xiàn)轉(zhuǎn)換為光能的閃 爍器(scintillator)和用于從該鄰近的閃爍器接收光能并且由此產(chǎn)生電信號(hào)的光電二極管。典型地，閃爍器陣列的每個(gè)閃爍器將χ射線(xiàn)轉(zhuǎn)換為光能。每個(gè)閃爍器將光能釋放 到鄰近其的光電二極管。每個(gè)光電二極管檢測(cè)光能并且產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。光電二極管的 輸出被量化然后傳送到用于圖像重建的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。CT成像系統(tǒng)可包括能量區(qū)分(ED)、多能(ME)和/或雙能(DE)CT成像系統(tǒng)，其可 稱(chēng)為EDCT、MECT和/或DE-CT成像系統(tǒng)。該EDCT、MECT和/或DE-CT成像系統(tǒng)配置成響應(yīng) 于不同的χ射線(xiàn)譜。例如，常規(guī)第三代CT系統(tǒng)可以在χ射線(xiàn)源的不同峰值千伏電壓(kVp) 水平順序地采集χ射線(xiàn)投影數(shù)據(jù)，該X射線(xiàn)源改變包括發(fā)射的χ射線(xiàn)射束的入射光子的能 量峰值和能譜。可使用能量靈敏檢測(cè)器使得到達(dá)檢測(cè)器的每個(gè)χ射線(xiàn)光子的光子能量被記 錄。獲得這些測(cè)量的技術(shù)包括用兩個(gè)不同的能譜掃描，并且根據(jù)在檢測(cè)器中的能量沉 積來(lái)檢測(cè)光子能量。EDCT/MECT/DE-CT提供能量區(qū)分和材料表征。例如，在沒(méi)有對(duì)象散射 時(shí)，系統(tǒng)基于來(lái)自能譜中光子能量的兩個(gè)區(qū)域(入射χ射線(xiàn)譜的低能和高能部分)的信號(hào) 來(lái)推導(dǎo)處于不同能量的行為。檢測(cè)到的來(lái)自?xún)蓚€(gè)能量區(qū)域的信號(hào)提供足夠信息以解析正成 像的材料的能量依賴(lài)性(energy d印endence)。此外，檢測(cè)到的來(lái)自?xún)蓚€(gè)能量區(qū)域的信號(hào)提 供足夠信息以確定由兩個(gè)假定材料構(gòu)成的對(duì)象的相對(duì)成分(composition)。雙能掃描的基本目的是通過(guò)利用在不同能譜的兩個(gè)掃描獲得增強(qiáng)圖像內(nèi)的對(duì)比分離的診斷CT圖像。對(duì)于工業(yè)檢查系統(tǒng)，該信息允許對(duì)掃描對(duì)象的材料特定性質(zhì)的表征。 已經(jīng)提出許多技術(shù)以獲得雙能掃描，其使用例如閃爍器等非能量區(qū)分檢測(cè)器。這樣的技術(shù) 可包括在掃描要求圍繞受檢者的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的情況時(shí)按時(shí)間順序緊接地采集兩個(gè)掃描，或采 集作為要求圍繞受檢者的一個(gè)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)角的函數(shù)的交叉(interleave)的兩個(gè)掃描，其 中管以例如SOkVp和140kVp電勢(shì)操作。高頻發(fā)生器使得能夠在交替查看上切換χ射線(xiàn)源 的電勢(shì)。結(jié)果，雙能投影數(shù)據(jù)(高和低能投影數(shù)據(jù))可采用時(shí)間上交叉方式獲得，而不是相 隔若干秒的兩個(gè)單獨(dú)掃描，如與以前的CT技術(shù)要求的。以互相相隔若干秒進(jìn)行單獨(dú)掃描引 起由患者運(yùn)動(dòng)(外部患者運(yùn)動(dòng)和內(nèi)部器官運(yùn)動(dòng)兩者)以及在例如用于共線(xiàn)對(duì)象檢查等的螺 旋掃描的情況下不同的圓錐角所導(dǎo)致的數(shù)據(jù)集之間的錯(cuò)誤配準(zhǔn)(mis-registration)。并 且，一般來(lái)說(shuō)，常規(guī)的兩遍雙kVp技術(shù)在必須對(duì)運(yùn)動(dòng)中(例如在行李掃描器中)的身體特征 或?qū)ο筇卣鹘馕鲂〖?xì)節(jié)的情況中不能可靠地應(yīng)用。盡管通過(guò)高頻發(fā)生器切換χ射線(xiàn)源電勢(shì)解決了有關(guān)常規(guī)兩遍雙能掃描的問(wèn)題中 許多，這樣的配置并不總是提供某些成像應(yīng)用所需要的切換速度。例如，心臟成像和例如安 全和工業(yè)檢查等某些低電流成像應(yīng)用不能通過(guò)用高頻發(fā)生器簡(jiǎn)單地切換X射線(xiàn)源電勢(shì)有 效地進(jìn)行。常常，在高頻發(fā)生器和X射線(xiàn)源之間的切換操作電勢(shì)的響應(yīng)時(shí)間中存在延遲，其 部分因?yàn)檫B接這些裝置X射線(xiàn)管和電纜的電容和低X射線(xiàn)管電流水平。使用上文描述的雙kVp切換技術(shù)，高壓發(fā)生器通過(guò)高壓電纜直接耦合于例如χ射 線(xiàn)管等X射線(xiàn)源。盡管高壓發(fā)生器可以是能夠在兩個(gè)不同電壓水平之間切換以進(jìn)行雙kVp 成像的雙級(jí)發(fā)生器，該切換典型地受電容和其他效 應(yīng)影響。即，在從第一(低)電壓或第一 kVp水平切換發(fā)生器到第二(高)kVp水平中的上升時(shí)間由高壓發(fā)生器的功率限制并且對(duì) 于在許多醫(yī)學(xué)和安全應(yīng)用中的有效雙kVp成像可能是太慢的。同樣地，在切換高kVp到低 kVp水平之間的下降時(shí)間一般非常慢，其有效地減小應(yīng)用的能譜的能量分隔，從而引起減小 的材料規(guī)范靈敏度和因此產(chǎn)生雙kVp成像的有效性。如此，這些不足的切換速度常常導(dǎo)致 在重建圖像中的投影數(shù)據(jù)對(duì)錯(cuò)誤配準(zhǔn)和條紋偽像。因此，設(shè)計(jì)設(shè)備和方法以提供適合的雙kVp切換將是可取的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是克服上文提到的缺點(diǎn)的快速kVp切換的針對(duì)方法和設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，系統(tǒng)包括配置成輸出至少一個(gè)電壓水平的發(fā)生器和配置 成產(chǎn)生引導(dǎo)朝向?qū)ο蟮腦射線(xiàn)的X射線(xiàn)源。該系統(tǒng)包括耦合于該發(fā)生器的輸出和該X射線(xiàn) 源的輸入并且配置成在第一電壓水平和第二水平之間切換或輔助切換對(duì)X射線(xiàn)源的輸出 的模塊。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，以多個(gè)能譜采集成像數(shù)據(jù)的方法包括輸入至少一個(gè)電 壓到模塊(該模塊可連接到X射線(xiàn)源)，并且耦合模塊到X射線(xiàn)源以及輸出第一電壓到X射 線(xiàn)源。該方法進(jìn)一步包括從X射線(xiàn)源朝對(duì)象投射使用第一電壓產(chǎn)生的X射線(xiàn)能譜的第一射 束，并且采集第一測(cè)量投影數(shù)據(jù)集，使用電路模塊從第一電壓切換到第二電壓，從X射線(xiàn)源 朝對(duì)象投射使用第二電壓產(chǎn)生的X射線(xiàn)能的第二射束，并且采集第二測(cè)量投影數(shù)據(jù)集，以 及從第一和第二測(cè)量投影數(shù)據(jù)集重建至少一個(gè)表示圖像。根據(jù)本發(fā)明的再另一個(gè)方面，成像系統(tǒng)包括具有用于接納要掃描的受檢者的開(kāi)口的機(jī)架、配置成朝 該受檢者投射具有多個(gè)能量的X射線(xiàn)的X射線(xiàn)源、耦合于該X射線(xiàn)源并且 配置成產(chǎn)生至少一個(gè)電壓的發(fā)生器、耦合在該發(fā)生器和該X射線(xiàn)源之間并且配置成提供第 一電壓和第二電壓之間的切換或輔助于該切換使得當(dāng)施加第一電壓時(shí)產(chǎn)生具有第一能譜 的X射線(xiàn)并且當(dāng)施加第二電壓時(shí)產(chǎn)生具有第二能譜的X射線(xiàn)的電路模塊，和計(jì)算機(jī)。該計(jì) 算機(jī)配置成從處于第一能譜和處于第二能譜的X射線(xiàn)采集成像數(shù)據(jù)。這些和其他的優(yōu)勢(shì)和特征將通過(guò)下列與附圖結(jié)合提供的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的 詳細(xì)說(shuō)明更加容易理解。


圖1是CT成像系統(tǒng)的繪畫(huà)視圖。圖2是在圖1中圖示的系統(tǒng)的框示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的快速kVp電壓波形的示意框圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的快速kVp切換配置的圖示。圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的切換內(nèi)插器電路(interposer circuit)的示意圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的快速kVp切換配置的示意框圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的快速kVp切換配置的示意框圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于與非侵入式包裹檢查系統(tǒng)一起使用的CT系統(tǒng) 的繪畫(huà)視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例的操作環(huán)境關(guān)于64-層片計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)系統(tǒng)描述。然而， 本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將意識(shí)到本發(fā)明的實(shí)施例同樣可應(yīng)用于與其他多層片配置一起使用。此 夕卜，本發(fā)明的實(shí)施例將關(guān)于X射線(xiàn)的檢測(cè)和轉(zhuǎn)換描述。然而，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將進(jìn)一步意 識(shí)到本發(fā)明的實(shí)施例同樣可應(yīng)用于其他高頻電磁能的檢測(cè)和轉(zhuǎn)換。本發(fā)明的實(shí)施例將關(guān) 于“第三代”CT掃描器描述，但同樣可與其他代CT系統(tǒng)應(yīng)用。另外，描述X射線(xiàn)管和檢測(cè)器 圍繞正成像的對(duì)象旋轉(zhuǎn)，但也設(shè)想其中檢測(cè)器和χ射線(xiàn)源保持固定并且對(duì)象旋轉(zhuǎn)的備選配 置。此外，盡管在CT系統(tǒng)的上下文中論述，這些技術(shù)也同樣可應(yīng)用于在醫(yī)學(xué)和工業(yè)射線(xiàn)照 相(radiographic)應(yīng)用中使用的投影χ射線(xiàn)成像。參照?qǐng)D1，計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)成像系統(tǒng)10示為包括代表“第三代” CT掃描器的 機(jī)架12。機(jī)架12具有朝在機(jī)架12的對(duì)邊上的檢測(cè)器組件或準(zhǔn)直器18投射χ射線(xiàn)射束的 χ射線(xiàn)源14。現(xiàn)在參照?qǐng)D2，檢測(cè)器組件18由多個(gè)檢測(cè)器20和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS) 32構(gòu) 成。該多個(gè)檢測(cè)器20感測(cè)通過(guò)內(nèi)科患者22的投射χ射線(xiàn)16，并且DAS32將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 數(shù)字信號(hào)用于隨后處理。每個(gè)檢測(cè)器20產(chǎn)生模擬電信號(hào)，其表示照射χ射線(xiàn)射束、因此即 是當(dāng)它通過(guò)患者22時(shí)衰減的射束的強(qiáng)度。在采集χ射線(xiàn)投影數(shù)據(jù)的掃描期間，機(jī)架12和 安裝在其上的部件繞旋轉(zhuǎn)中心24旋轉(zhuǎn)。機(jī)架12的旋轉(zhuǎn)和χ射線(xiàn)源14的操作由CT系統(tǒng)10的控制機(jī)構(gòu)26支配?？刂茩C(jī) 構(gòu)26包括χ射線(xiàn)控制器28和發(fā)生器29 (其提供功率和定時(shí)信號(hào)給χ射線(xiàn)源14)和機(jī)架馬 達(dá)控制器30 (其控制機(jī)架12的轉(zhuǎn)速和位置)。圖像重建器34從DAS32接收取樣并且數(shù)字 化的χ射線(xiàn)數(shù)據(jù)并且進(jìn)行高速重建。該重建的圖像作為輸入應(yīng)用于計(jì)算機(jī)36，其存儲(chǔ)圖像在大容量存儲(chǔ) 裝置38中。計(jì)算機(jī)36還通過(guò)控制臺(tái)40從操作者接收命令和掃描參數(shù)，該控制臺(tái)40具有例如 鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、語(yǔ)音激活控制器或任何其他適合的輸入設(shè)備等操作者界面的某個(gè)形式。關(guān)聯(lián)的 顯示器42允許操作者觀察來(lái)自計(jì)算機(jī)36的重建圖像和其他數(shù)據(jù)。操作者提供的命令和參 數(shù)由計(jì)算機(jī)36使用以提供控制信號(hào)和信息給DAS32、χ射線(xiàn)控制器28和機(jī)架馬達(dá)控制器 30。另外，計(jì)算機(jī)36操作工作臺(tái)馬達(dá)控制器44，其控制機(jī)動(dòng)化的工作臺(tái)46以定位患者22 和機(jī)架12。特別地，工作臺(tái)46移動(dòng)患者22全部或部分通過(guò)圖1的機(jī)架開(kāi)口 48?，F(xiàn)在參照?qǐng)D3，示出根據(jù)本發(fā)明的快速kVp切換配置的示范性實(shí)施例。系統(tǒng)200包 括耦合于高壓電纜220的高壓發(fā)生器210。高壓發(fā)生器210配置成產(chǎn)生至少一個(gè)電壓水平。 系統(tǒng)200包括耦合在高壓電纜220和χ射線(xiàn)管240之間的內(nèi)插器電路230。在本發(fā)明的實(shí) 施例中，χ射線(xiàn)管240可以是例如單陰極或雙陰極χ射線(xiàn)管。內(nèi)插器電路230配置成在第 一電壓水平和第二電壓水平之間快速切換或輔助該切換。在第一電壓水平和第二電壓水平 之間的該快速切換大大減小可能在重建圖像中出現(xiàn)的投影對(duì)錯(cuò)誤配準(zhǔn)和所得偽像，由此改 進(jìn)掃描對(duì)象的材料分解和有效原子序數(shù)確定。 仍然參照?qǐng)D3，如上文描述的，內(nèi)插器電路230耦合在高壓電纜220和χ射線(xiàn)管240 之間。利用這樣的配置，高壓電纜220的負(fù)載電容最小地影響可由內(nèi)插器電路230獲得的 切換速度。然而，內(nèi)插器電路230的放置不限于在系統(tǒng)200中示出的配置。在本發(fā)明的實(shí) 施例中，內(nèi)插器電路230可以構(gòu)建為可結(jié)合進(jìn)入各種配置下的現(xiàn)有χ射線(xiàn)系統(tǒng)(包括χ射 線(xiàn)系統(tǒng)的發(fā)生器)的模塊化單元。這樣的配置的示例將在本文中進(jìn)一步論述。作為模塊化 單元，內(nèi)插器電路230可放入或建入現(xiàn)有系統(tǒng)，從而消除在該示例中對(duì)χ射線(xiàn)系統(tǒng)的大修或 替換以實(shí)現(xiàn)快速雙kVp成像的需要。因此，通過(guò)簡(jiǎn)單地結(jié)合模塊化內(nèi)插器電路230進(jìn)入現(xiàn) 有χ射線(xiàn)系統(tǒng)，典型地與修改或替換現(xiàn)有χ射線(xiàn)系統(tǒng)用于快速雙kVp成像關(guān)聯(lián)的成本大大 降低。圖4圖示根據(jù)示范性實(shí)施例的雙kVp切換的圖表300。一對(duì)電壓水平kV_L和kV_ H沿電壓軸302圖示并且圖示第一電壓305和第二電壓310 (其高于第一電壓305)的水平。 例如如上文描述的內(nèi)插器電路230等內(nèi)插器電路配置成在第一電壓305和第二電壓310之 間快速切換或輔助該切換。例如，內(nèi)插器電路可在例如IOOkVp和ISOkVp等電壓之間快速 切換或輔助該切換。圖表300圖示內(nèi)插器電路的輸出313同時(shí)在第一和第二電壓305、310 之間切換。盡管處于第二電壓水平310的輸出313可能在查看期間“下降”或降低到較低 電壓水平311，該下降應(yīng)該不超過(guò)10kV。使接收內(nèi)插器電路的輸出313所連接的χ射線(xiàn)管 (例如圖3的χ射線(xiàn)管240等)發(fā)射根據(jù)第一和第二電壓305、310的交替χ射線(xiàn)譜。通過(guò) 經(jīng)由在不同發(fā)生器電壓水平產(chǎn)生的交替χ射線(xiàn)譜采集投影數(shù)據(jù)，例如掃描對(duì)象的材料成分 和有效原子序數(shù)等材料特定信息可以通過(guò)已知的基礎(chǔ)材料分解過(guò)程獲得。上升時(shí)間315和下降時(shí)間320沿時(shí)間軸304圖示。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖表300 的上升時(shí)間315小于或等于大約10微秒。相似地，下降時(shí)間320也小于或等于大約10微 秒。然而，在本發(fā)明的實(shí)施例中，上升和下降時(shí)間315、320不這樣限制并且可大于或小于10 微秒。另外，上升和下降時(shí)間315、320基于引起采集的成像數(shù)據(jù)具有投影對(duì)之間的最小錯(cuò) 誤配準(zhǔn)的操作參數(shù)來(lái)選擇。此外，在圖4中示出的電壓下降可遠(yuǎn)小于或大于10kV，取決于內(nèi) 插器設(shè)計(jì)的類(lèi)型。
本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將容易認(rèn)識(shí)到由內(nèi)插器電路進(jìn)行的低和高電壓切換可在以機(jī) 架的不同角位置掃描期間重復(fù)，使得數(shù)據(jù)的交叉模式采用在低kVp305獲得的一個(gè)或多個(gè) 視圖和在高kVp310獲得的一個(gè)或多個(gè)視圖來(lái)采集。 參照?qǐng)D5，內(nèi)插器電路的更詳細(xì)視圖根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出。內(nèi)插器電路400包 括電壓輸入402、分壓器404、串聯(lián)耦合的多個(gè)切換級(jí)410和電壓輸出406。每級(jí)具有一對(duì)開(kāi) 關(guān)Sn和Sn’、可操作成阻斷反向電流的二極管Dn和電容器Cn，其中“η”對(duì)應(yīng)于級(jí)數(shù)。在操 作下，內(nèi)插器電路400通過(guò)輸入402從例如圖3的高壓發(fā)生器210等高壓發(fā)生器接收電壓， 并且串聯(lián)的級(jí)410實(shí)現(xiàn)輸出406處一對(duì)電壓水平之間的輸入電壓快速切換。即，每級(jí)410的 開(kāi)關(guān)Sn和Sn’由兩個(gè)邏輯信號(hào)控制，其中開(kāi)關(guān)Sn的斷開(kāi)和開(kāi)關(guān)Sn’的閉合用來(lái)輸出第一電 壓，而另一個(gè)開(kāi)關(guān)Sn的閉合將電容器Cn串聯(lián)連接并且用來(lái)輸出第二更高電壓。級(jí)410的 總數(shù)取決于電壓增加的大小，從而內(nèi)插器電路400可以設(shè)計(jì)成滿(mǎn)足各種電壓水平要求。如 同上文關(guān)于圖3論述的內(nèi)插器電路230 —樣，內(nèi)插器電路400可以是模塊化電路并且可以 用很小花費(fèi)或系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間來(lái)移除、修理或替換。另外，個(gè)體級(jí)410也是模塊化的并且可以 容易地在內(nèi)插器電路400內(nèi)修理或替換。在圖5中示出的實(shí)施例中，作為示例，內(nèi)插器電路 控制施加于χ射線(xiàn)管的電壓。圖6圖示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的快速kVp切換配置。系統(tǒng)500配置成與在 圖3中示出的系統(tǒng)200相似地操作，但其中具有內(nèi)插器電路的不同放置。即，高壓發(fā)生器510 耦合于或與內(nèi)插器電路530集成，內(nèi)插器電路530進(jìn)而耦合于高壓電纜520。高壓電纜520 由此直接耦合于χ射線(xiàn)管540。如上文關(guān)于圖3論述的，模塊化內(nèi)插器電路530可以采用多 種配置放置在χ射線(xiàn)系統(tǒng)500中各處同時(shí)仍然操作以用于快速切換施加于χ射線(xiàn)管540的 電壓水平。例如，高壓發(fā)生器510和模塊化內(nèi)插器電路530可以集成為單個(gè)單元515，如在 圖6中虛框示出。作為另一個(gè)示例，圖7圖示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的快速kVp切換配置。系 統(tǒng)600包括耦合于高壓電纜620的高壓發(fā)生器610。相似于上文在圖3中示出的系統(tǒng)200， 內(nèi)插器電路630放置在高壓電纜620后面。然而，內(nèi)插器電路630不僅電耦合于χ射線(xiàn)管 640，它直接安裝到χ射線(xiàn)管640使得內(nèi)插器電路630和χ射線(xiàn)管可作為單個(gè)單元操作。內(nèi) 插器電路630甚至可以集成進(jìn)入χ射線(xiàn)管640自己的真空區(qū)域(沒(méi)有示出)。圖8是用于與非侵入式包裹或行李檢查系統(tǒng)一起使用的χ射線(xiàn)成像系統(tǒng)700的繪 畫(huà)視圖。該X射線(xiàn)系統(tǒng)700包括在其中具有包裹或多件行李可通過(guò)的開(kāi)口 704的機(jī)架702。 該機(jī)架702容置高頻電磁能源(例如χ射線(xiàn)管706等)和檢測(cè)器組件708。傳送系統(tǒng)710 也被提供并且包括由結(jié)構(gòu)714支撐的傳送帶712以自動(dòng)并且連續(xù)地傳遞包裹或行李件716 通過(guò)開(kāi)口 704以供掃描。對(duì)象716由傳送帶712饋送通過(guò)開(kāi)口 704，然后采集成像數(shù)據(jù)，并 且傳送帶712采用受控并且連續(xù)的方式將包裹716從開(kāi)口 704移走。結(jié)果，郵政檢查員、 行李處理者和其他安全人員可非侵入式地檢查包裹716的內(nèi)容中的爆炸物、刀、槍、走私貨 等。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到機(jī)架702可是固定的或可旋轉(zhuǎn)的。在可旋轉(zhuǎn)機(jī)架702的情 況下，系統(tǒng)700可配置成作為CT系統(tǒng)操作以用于行李掃描或其他工業(yè)或醫(yī)學(xué)應(yīng)用。該書(shū)面說(shuō)明使用示例以公開(kāi)本發(fā)明，其包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人 員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)和執(zhí)行任何包含的方法。本發(fā)明的可 專(zhuān)利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員想到的其他示例。這樣的其他示例如果它們具有不與權(quán)利要求的書(shū)面語(yǔ)言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求 的書(shū)面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件的話(huà)則規(guī)定在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)包括配置成輸出至少一個(gè)電壓水平的發(fā)生器；配置成產(chǎn)生射向?qū)ο蟮腦射線(xiàn)的X射線(xiàn)源；以及模塊，其耦合于所述發(fā)生器的輸出和所述χ射線(xiàn)源的輸入并且配置成在第一電壓水平 和第二水平之間切換對(duì)所述χ射線(xiàn)源的輸出或輔助該切換。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)，其配置成從以所述第一電壓水平產(chǎn)生的χ射線(xiàn)和從以所述第二電壓水平產(chǎn)生的χ射線(xiàn)采集成像 數(shù)據(jù)；以及從所述成像數(shù)據(jù)重建至少一個(gè)圖像。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包括耦合在所述χ射線(xiàn)源和所述發(fā)生器之間的高壓電纜。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述模塊耦合在所述發(fā)生器和所述高壓電纜之間。
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述模塊耦合在所述高壓電纜和所述χ射線(xiàn)源之間。
6.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述模塊配置成直接安裝到所述χ射線(xiàn)源。
7.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述模塊配置成集成進(jìn)入所述χ射線(xiàn)源。
8.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述模塊配置成集成進(jìn)入所述發(fā)生器。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中在所述第一電壓水平和所述第二電壓水平之間的切 換時(shí)間大約是10微秒或更少。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第二電壓水平的大小大于所述第一電壓水平 的大小。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述模塊可移除地集成在所述發(fā)生器和所述X射線(xiàn) 源之間。
12.—種在多個(gè)能譜采集成像數(shù)據(jù)的方法，其包括輸入至少一個(gè)電壓到模塊，所述模塊可連接到χ射線(xiàn)源；耦合所述模塊到所述χ射線(xiàn)源并且輸出第一電壓到所述χ射線(xiàn)源；從所述χ射線(xiàn)源朝所述對(duì)象投射使用所述第一電壓產(chǎn)生的χ射線(xiàn)能譜的第一射束，并 且采集測(cè)量投影數(shù)據(jù)的第一集合；使用所述電路模塊從所述第一電壓切換到所述第二電壓；從所述χ射線(xiàn)源朝所述對(duì)象投射使用所述第二電壓產(chǎn)生的χ射線(xiàn)能譜的第二射束，并 且采集測(cè)量投影數(shù)據(jù)的第二集合；以及從測(cè)量投影的所述第一和第二集合重建至少一個(gè)表示圖像。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，包括在所述模塊和所述χ射線(xiàn)源之間的耦合高壓電纜。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中從所述第一電壓切換到第二電壓包括在大約10微 秒或更少中切換。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第二電壓具有大于所述第一電壓的大小。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，包括從測(cè)量投影數(shù)據(jù)的所述第一和第二集合確定所述 對(duì)象的材料成分。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，包括從測(cè)量投影的所述第一和第二集合確定所述對(duì)象 的有效原子序數(shù)和密度中的一個(gè)。
18.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述χ射線(xiàn)源安裝在可旋轉(zhuǎn)機(jī)架上并且繞待成像的對(duì)象旋轉(zhuǎn)。
19.一種成像系統(tǒng)，其包括具有用于接納待掃描的受檢者的開(kāi)口的機(jī)架； 配置成朝所述受檢者投射具有多個(gè)能量的χ射線(xiàn)的χ射線(xiàn)源； 耦合于所述X射線(xiàn)源并且配置成產(chǎn)生至少一個(gè)電壓的發(fā)生器； 耦合在所述發(fā)生器和所述X射線(xiàn)源之間的電路模塊，其配置成提供第一電壓和第二電 壓之間的切換或輔助該切換使得當(dāng)施加所述第一電壓時(shí)產(chǎn)生具有第一能譜的X射線(xiàn)并且 當(dāng)施加所述第二電壓時(shí)產(chǎn)生具有第二能譜的X射線(xiàn)；以及計(jì)算機(jī)，其配置成從處于所述第一能譜和處于所述第二能譜的X射線(xiàn)采集成像數(shù)據(jù)。
20.如權(quán)利要求19所述的成像系統(tǒng)，包括將所述發(fā)生器耦合于所述χ射線(xiàn)源的高壓電纜。
21.如權(quán)利要求20所述的成像系統(tǒng)，其中所述電路模塊配置成與所述發(fā)生器、所述χ射 線(xiàn)源和所述高壓電纜中的一個(gè)集成。
22.如權(quán)利要求19所述的成像系統(tǒng)，其中所述電路模塊配置成在大約10微秒或更少中 在所述電壓之間交替所述χ射線(xiàn)源的耦合。
23.如權(quán)利要求19所述的成像系統(tǒng)，其中所述χ射線(xiàn)源是單陰極χ射線(xiàn)管和雙陰極χ 射線(xiàn)管中的一個(gè)。
24.如權(quán)利要求19所述的成像系統(tǒng)，其中所述成像系統(tǒng)是結(jié)合非旋轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)式機(jī)架的 CT成像系統(tǒng)。
全文摘要
一種系統(tǒng)包括配置成輸出至少一個(gè)電壓水平的發(fā)生器和配置成產(chǎn)生引導(dǎo)朝向?qū)ο蟮膞射線(xiàn)的x射線(xiàn)源。該系統(tǒng)包括耦合于該發(fā)生器的輸出和該x射線(xiàn)源的輸入并且配置成在第一電壓水平和第二水平之間切換對(duì)x射線(xiàn)源的輸出或輔助該切換的模塊。
文檔編號(hào)A61B6/03GK102047768SQ200980120180
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月26日
發(fā)明者A·凱亞法, C·R·威爾遜, J·C·希爾, P·M·伊迪, P·蘭多菲, S·K·巴舒 申請(qǐng)人:通用電氣公司