專利名稱：用于計(jì)算機(jī)斷層攝影成像的掃描儀設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)成像的掃描儀設(shè)備，特 別涉及一種掃描儀設(shè)備，其包括帶源和探測(cè)器設(shè)備的測(cè)量設(shè)備和容納目標(biāo)物的承載設(shè)備， 其中測(cè)量設(shè)備和承載設(shè)備能夠相對(duì)彼此進(jìn)行掃描移動(dòng)。更進(jìn)一步，本發(fā)明涉及一種用于對(duì) 目標(biāo)物進(jìn)行CT成像的掃描方法。掃描儀設(shè)備和掃描方法可用于CT成像的所有應(yīng)用，特別 是在材料科學(xué)、醫(yī)學(xué)檢查、建筑技術(shù)、關(guān)于安全問(wèn)題的技術(shù)等領(lǐng)域中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
CT成像是基于對(duì)待查目標(biāo)物的照射，用源設(shè)備生成的X射線從不同的投影方向照 射通過(guò)采樣平面，緊接著是根據(jù)探測(cè)器設(shè)備在不同投影方向上測(cè)量到的衰減數(shù)據(jù)對(duì)采樣平 面進(jìn)行重建。對(duì)完整圖像的重建是基于收集覆蓋至少180°的投影角度的投影圖像。目標(biāo) 物被布置在承載設(shè)備上。為了設(shè)定不同的投影方向，源和探測(cè)器設(shè)備和承載設(shè)備的組合能 夠相對(duì)彼此進(jìn)行掃描移動(dòng)。在過(guò)去，已經(jīng)研究出各種用于實(shí)現(xiàn)掃描移動(dòng)的掃描技術(shù)。對(duì)于第一代CT掃描儀來(lái)說(shuō)，源設(shè)備包括一個(gè)單獨(dú)的筆形波束源，而探測(cè)器設(shè)備包 括一個(gè)單獨(dú)的X射線探測(cè)器。所謂的旋轉(zhuǎn)-平移系統(tǒng)通過(guò)接下來(lái)的程序而獲得。從特定角 度開始，源-探測(cè)器系統(tǒng)線性地橫跨視場(chǎng)(FOV)平移，其中獲取的橫跨FOV多條平行射線的 數(shù)據(jù)可用于在該特定角度的投影。完成該平移之后，整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，然后用另一平移來(lái) 獲取下一次投影方向的數(shù)據(jù)。重復(fù)平移和旋轉(zhuǎn)的這些步驟直到獲取了完整的一系列投影方 向的數(shù)據(jù)集為止。在第二代CT掃描儀中，探測(cè)器設(shè)備包括若干探測(cè)器的線性陣列，然而X 射線管生成的是窄扇形角X射線波束。如第一代掃描儀那樣，第二代的掃描儀是旋轉(zhuǎn)-平 移系統(tǒng)，但所述系統(tǒng)具有簡(jiǎn)少旋轉(zhuǎn)數(shù)量的步驟。第一代和第二代CT掃描儀的主要局限在于平移運(yùn)動(dòng)，這是因?yàn)槊看纹揭平Y(jié)束時(shí)， 源-探測(cè)器系統(tǒng)就必須停止，整個(gè)系統(tǒng)必須旋轉(zhuǎn)然后平移運(yùn)動(dòng)必須再重新開始。已經(jīng)證實(shí) 了用這些CT掃描儀很難構(gòu)建出快速掃描儀設(shè)備。因此，第一和第二代CT掃描儀不在當(dāng)前 的CT成像中使用。第三代CT掃描儀，例如在WO 2007/034357或US 4149079中所公開的，其特征在 于旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，指的是源和探測(cè)器設(shè)備的旋轉(zhuǎn)。一般的第三代CT掃描儀100在圖8 (現(xiàn) 有技術(shù))中被示意性地畫出。傳統(tǒng)的CT掃描儀100’包括具有源設(shè)備20’和探測(cè)器設(shè)備30’ 的測(cè)量設(shè)備，以及容納待查目標(biāo)物1’的承載設(shè)備4’。源設(shè)備20’包括單個(gè)的X射線管，其 利用X射線扇形波束照射目標(biāo)物1’。探測(cè)器設(shè)備30’包括多個(gè)探測(cè)器元件，其探測(cè)通過(guò)目 標(biāo)物1’傳輸?shù)妮椛洹Ｔ春吞綔y(cè)器設(shè)備20’，30’具有相對(duì)彼此固定不變的位置。為了設(shè)定 各種投影方向，源和探測(cè)器設(shè)備20 ’，30 ’繞著目標(biāo)物1’旋轉(zhuǎn)，S卩，包括源設(shè)備20，和探測(cè)器 設(shè)備30’的測(cè)量設(shè)備的空間方位在掃描期間連續(xù)地發(fā)生改變。作為主要的優(yōu)點(diǎn)，第三代CT掃描儀能夠提供實(shí)質(zhì)上較短的掃描時(shí)間。CT圖像重建 所需的完整的一系列衰減數(shù)據(jù)可在幾毫秒內(nèi)收集好。但是，對(duì)來(lái)自探測(cè)器元件的信號(hào)的輸 送需要從探測(cè)器設(shè)備30’到處理計(jì)算機(jī)的電線或提供數(shù)據(jù)和能量傳輸?shù)慕佑|環(huán)(contactrings)。電線具有的缺點(diǎn)是在測(cè)量設(shè)備連續(xù)改變空間方位時(shí)可能會(huì)有問(wèn)題產(chǎn)生。特別地， 連續(xù)的旋轉(zhuǎn)是不可能的，而接觸環(huán)可能會(huì)在探測(cè)器信號(hào)校準(zhǔn)中引發(fā)錯(cuò)誤。因此，在重建圖像 中會(huì)生成所謂的環(huán)狀偽影(ring artefacts)。作為進(jìn)一步的缺點(diǎn)，第三代掃描儀中收集的 數(shù)據(jù)扇形波束幾何結(jié)構(gòu)的效率通過(guò)計(jì)算可知低于平行波束幾何結(jié)構(gòu)的效率。對(duì)于第四代CT掃描儀來(lái)說(shuō)，探測(cè)器元件從旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中去除并被放置在繞目標(biāo)物 的靜止環(huán)帶上。在這種情況下，第三代CT掃描儀的接線和環(huán)狀偽影問(wèn)題可以避免。但是第 四代CT掃描儀的一個(gè)本質(zhì)缺點(diǎn)是它們的價(jià)格很高。這是由于形成完整的環(huán)需要大量的探 測(cè)器元件。第四代CT掃描儀的另一個(gè)缺陷是由于X射線幾何結(jié)構(gòu)的非均勻性造成。源-探 測(cè)器的距離及射線厚度對(duì)于不同的探測(cè)器元件來(lái)說(shuō)可能是不同的。這可能會(huì)導(dǎo)致進(jìn)一步的 成像偽影。已經(jīng)提出的還有另外的CT掃描儀，它們所需的機(jī)械結(jié)構(gòu)甚至比第三或第四代CT 掃描儀更為復(fù)雜。作為例子，SU 766 264 Al公開了一種具有測(cè)量設(shè)備的掃描機(jī)構(gòu)，所述測(cè) 量設(shè)備帶一個(gè)單獨(dú)X射線源和對(duì)每個(gè)要測(cè)量的目標(biāo)物都有一個(gè)單獨(dú)的探測(cè)器元件。為了收 集多個(gè)投影方向的數(shù)據(jù)，目標(biāo)物在源和探測(cè)器元件之間被平移和旋轉(zhuǎn)，即，目標(biāo)物承載器的 空間方位在掃描期間被連續(xù)地改變。具有旋轉(zhuǎn)目標(biāo)物承載器的另外掃描儀在US 5 119408 A和WO 02/056752 A2中有所介紹。與CT成像相反，傳統(tǒng)的斷層合成成像(tomosynthesis imaging)可適用于當(dāng)目標(biāo) 物在源和探測(cè)器元件之間做直線平移期間收集投影圖像(例如，US 2007/0116175 Al)。但 是，這覆蓋的僅是有限范圍的投影角度，因此對(duì)完整的斷層攝影圖像的重建用斷層合成成 像技術(shù)是不可能的。發(fā)明目的本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種用于對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行CT成像的改進(jìn)的掃描儀設(shè)備，能夠 避免傳統(tǒng)掃描技術(shù)的局限性。更進(jìn)一步說(shuō)，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種用于CT成像的改進(jìn)的 掃描方法。特別地，改進(jìn)的掃描技術(shù)要能夠直接地實(shí)現(xiàn)平行波束幾何結(jié)構(gòu)同時(shí)提供與第三 或第四代CT掃描儀一樣短的掃描時(shí)間。更進(jìn)一步說(shuō)，用改進(jìn)的掃描技術(shù)避免成像偽影。這些目標(biāo)是通過(guò)掃描儀設(shè)備或掃描方法實(shí)現(xiàn)的，所述設(shè)備和方法分別包括權(quán)利要 求1或10的特征。本發(fā)明有利的實(shí)施方式和應(yīng)用在從屬權(quán)利要求中有所限定。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)總的方面，適用于CT成像的掃描儀設(shè)備包括測(cè)量設(shè)備，所述 測(cè)量設(shè)備具有相對(duì)彼此位置固定不變的源設(shè)備和探測(cè)器設(shè)備，和承載設(shè)備，其適于將待查 目標(biāo)物定位于源設(shè)備和探測(cè)器設(shè)備之間的視場(chǎng)(FOV)中，其中測(cè)量設(shè)備和承載設(shè)備相對(duì)彼 此可移動(dòng)以便執(zhí)行掃描移動(dòng)，并且其中測(cè)量設(shè)備和承載設(shè)備在掃描移動(dòng)期間具有固定不變 的空間方位。探測(cè)器設(shè)備包括多個(gè)探測(cè)器元件，其中探測(cè)器元件包括X射線感應(yīng)元件，所述 感應(yīng)元件具有單個(gè)像素的形狀或具有多個(gè)像素的線或面的形狀。根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)總的方面，用于CT成像的掃描方法包括的步驟有用源設(shè)備 生成的X射線照射待查目標(biāo)物，和用探測(cè)器設(shè)備沿著多個(gè)不同投影方向探測(cè)通過(guò)所述目標(biāo) 物傳輸?shù)妮椛?，其中投影方向是根?jù)支撐所述目標(biāo)物的承載設(shè)備的掃描移動(dòng)以及源和探測(cè) 器設(shè)備相對(duì)彼此的組合設(shè)定的，其中所述源和探測(cè)器設(shè)備以及承載設(shè)備在掃描移動(dòng)期間具有固定不變的空間方位。有利地，本發(fā)明的掃描儀設(shè)備和掃描方法適用于采集與第一和第二代CT掃描儀 相像的平行波束幾何結(jié)構(gòu)的衰減數(shù)據(jù)。與這些掃描儀類型相反，源設(shè)備的位置和探測(cè)器設(shè) 備的位置在空間上是固定不變的，或者說(shuō)，如果源和探測(cè)器設(shè)備適于執(zhí)行掃描移動(dòng)，那么它 們兩者以相同的速率(方向、數(shù)值)同時(shí)移動(dòng)。作為進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)數(shù)據(jù)集的收集，這是 重建圖像平面(切片)必不可少的步驟，要完成該數(shù)據(jù)集的收集所用的時(shí)間可以比得上第 三代CT掃描儀的時(shí)間，甚至更快。根據(jù)本發(fā)明并與第三代CT掃描儀相比，具有源和探測(cè)器 設(shè)備的測(cè)量設(shè)備不按照傳統(tǒng)方式繞承載設(shè)備旋轉(zhuǎn)。測(cè)量設(shè)備和承載設(shè)備兩者在空間和相對(duì) 彼此都具有預(yù)定的方位。它們被布置和移動(dòng)以便該固定不變的方位能在掃描移動(dòng)期間保持 恒定。有利地，該掃描設(shè)計(jì)方案排除了第三代CT掃描儀典型會(huì)存在的校準(zhǔn)錯(cuò)誤。更進(jìn)一步 說(shuō)，與第三代CT掃描儀相比，探測(cè)器設(shè)備的每個(gè)探測(cè)器元件相對(duì)于目標(biāo)物都具有固定不變 的空間位置，即，每個(gè)探測(cè)器元件采集的是在預(yù)定的固定投影角度的數(shù)據(jù)。最終，與第四代 CT掃描儀相比，本發(fā)明的掃描技術(shù)的數(shù)據(jù)幾何結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了均勻性。由于源和探測(cè)器設(shè)備固 定不變的相互位置，避免了源和探測(cè)器設(shè)備之間發(fā)生任何距離的改變。更進(jìn)一步說(shuō)，為每切 片收集完整的數(shù)據(jù)集可通過(guò)僅使用二分之一個(gè)甚至更少的探測(cè)器環(huán)實(shí)現(xiàn)。代表本發(fā)明實(shí)質(zhì)特征的是源設(shè)備相對(duì)于探測(cè)器設(shè)備固定不變的位置，以及具有源 和探測(cè)器設(shè)備的測(cè)量設(shè)備和承載設(shè)備之間固定不變的方位。表述“固定不變的位置”指的 是源設(shè)備的參考點(diǎn)，例如X射線管的支撐點(diǎn)或焦點(diǎn)(focal spot)，和探測(cè)器設(shè)備的參考點(diǎn)， 例如預(yù)定探測(cè)器元件的位置，它們具有恒定的相對(duì)空間坐標(biāo)。特別地，表述“固定不變的位 置”覆蓋了第一種變形，其中源設(shè)備的至少一個(gè)X射線管和探測(cè)器設(shè)備的探測(cè)器元件是剛性 元件，它們是不可移動(dòng)的，和第二變形，其中源和探測(cè)器設(shè)備中的至少一個(gè)在空間內(nèi)具有固 定不變的位置但是可變的方位。換句話說(shuō)，即使源設(shè)備包括一個(gè)單獨(dú)的X射線管的話，所述 源設(shè)備也具有相對(duì)于探測(cè)器元件固定不變的位置，其可被軸向旋轉(zhuǎn)從而將X射線指向變化 的探測(cè)器元件。表述“固定不變的空間方位”意思是空間中的方位(角度位置)對(duì)于測(cè)量設(shè)備和 承載設(shè)備兩者都是恒定的。空間方位由設(shè)備幾何結(jié)構(gòu)預(yù)定的參考方向表示，例如正交參考 方向。作為例子，測(cè)量設(shè)備空間方位由將源設(shè)備的焦點(diǎn)和探測(cè)器設(shè)備的探測(cè)器元件連接起 來(lái)的第一直線和垂直于所述第一直線的第二直線來(lái)表示。更進(jìn)一步說(shuō)，承載設(shè)備空間方位 的由垂直于承載設(shè)備承載表面上的第一直線和沿承載表面上的第二直線來(lái)表示。表述“掃描移動(dòng)”指的是測(cè)量設(shè)備和承載設(shè)備相對(duì)于彼此發(fā)生的移動(dòng)，其目的是為 了設(shè)定對(duì)目標(biāo)物照射的不同投影方向。一般地，掃描移動(dòng)導(dǎo)致承載設(shè)備相對(duì)于測(cè)量設(shè)備沿 著彎曲的，特別是圓形的或多邊形的路徑(掃描線)平移。掃描移動(dòng)可包括多個(gè)部分平移 階段，以便調(diào)整投影方向的某些范圍(參見下文)。一般地，掃描移動(dòng)或至少一個(gè)部分平移 階段是沿參考平面執(zhí)行的，所述參考平面包括從源設(shè)備到探測(cè)器設(shè)備的波束路徑。作為特別的優(yōu)點(diǎn)，用本發(fā)明的掃描技術(shù)收集到的衰減數(shù)據(jù)可被用于利用傳統(tǒng)的重 建算法進(jìn)行圖像重建。特別地，圖像重建可以通過(guò)例如，篩選反向投影(FBP)算法或基于 多項(xiàng)式(OPED)算法實(shí)現(xiàn)(參見W02006/069708)。應(yīng)當(dāng)注意到本發(fā)明的掃描技術(shù)為FBP和 OPED算法兩者都提供了有利因素。FBP算法可被實(shí)質(zhì)地加速，而本發(fā)明獲得的平行波束幾 何結(jié)構(gòu)有利地適用于OPED算法。
掃描移動(dòng)可適用于本發(fā)明技術(shù)的一種特殊應(yīng)用的需求。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方 式，測(cè)量設(shè)備被固定，而承載設(shè)備被移動(dòng)從而執(zhí)行掃描移動(dòng)。該實(shí)施方式特別優(yōu)選用于對(duì)可 移動(dòng)的目標(biāo)物成像，如工件、行李或醫(yī)學(xué)樣品。更進(jìn)一步說(shuō)，便于對(duì)測(cè)量設(shè)備進(jìn)行操作和維 修。根據(jù)備選實(shí)施方式，帶有待查目標(biāo)物的承載設(shè)備被固定住，而測(cè)量設(shè)備執(zhí)行掃描移動(dòng)。 該實(shí)施方式對(duì)不可移動(dòng)的目標(biāo)物成像可以是有利的。根據(jù)本發(fā)明的另外優(yōu)選實(shí)施方式，掃描移動(dòng)是沿著圓形線執(zhí)行的。對(duì)于上面的實(shí) 施方式來(lái)說(shuō)，承載設(shè)備在圓形線上平移，源設(shè)備或探測(cè)器設(shè)備被布置在所述圓形線的中心， 或者測(cè)量設(shè)備的源設(shè)備或探測(cè)器設(shè)備之一在圓形線上平移，承載設(shè)備被布置在所述圓形線 的中心。沿圓形線的掃描移動(dòng)具有特別的優(yōu)點(diǎn)，它使承載設(shè)備和源或探測(cè)器設(shè)備之間的距 離在掃描移動(dòng)期間或至少在掃描移動(dòng)的部分平移階段期間保持恒定。相應(yīng)地，無(wú)需對(duì)收集 到的數(shù)據(jù)進(jìn)行另外校正即可避免成像偽影。本發(fā)明另外的優(yōu)選實(shí)施方式其特征在于探測(cè)器設(shè)備的探測(cè)元件所覆蓋的角度范 圍大小。根據(jù)第一種變形，探測(cè)器元件相對(duì)于源設(shè)備被布置在沿至少180°的角度范圍上。 作為主要的優(yōu)點(diǎn)，探測(cè)器設(shè)備可至少沿半環(huán)被布置，其中源設(shè)備的焦點(diǎn)位于所述半環(huán)的中 心。本設(shè)計(jì)方案的主要優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)以下事實(shí)給出的，即掃描移動(dòng)可以由目標(biāo)物通過(guò)源設(shè)備 和探測(cè)器設(shè)備的探測(cè)器元件之間沿至少180°的整個(gè)角度范圍空間的一次單獨(dú)平移來(lái)實(shí) 施。相應(yīng)地，可以獲得與第三代CT掃描儀一樣短乃至更短的掃描時(shí)間。根據(jù)第二種變形，探測(cè)器元件相對(duì)于源設(shè)備沿小于180°的角度范圍布置。這種設(shè) 計(jì)方案對(duì)于目標(biāo)物的某些區(qū)域成像有利，特別是如果不要求有完整的斷層攝影數(shù)據(jù)集的話 就更有利了。否則，要為圖像重建收集完整數(shù)據(jù)集，掃描移動(dòng)就可包括多個(gè)部分平移階段， 其中測(cè)量設(shè)備和承載設(shè)備中至少一個(gè)的空間方位在每次部分平移階段之后會(huì)發(fā)生改變。作為例子，對(duì)于沿180° /n(n為自然數(shù))的角度范圍布置的探測(cè)器元件來(lái)說(shuō)，要 收集整個(gè)投影集就需要η個(gè)部分平移階段，所述η個(gè)平移階段具有帶目標(biāo)物的承載設(shè)備的 η個(gè)不同方位。特別地，如果角度范圍選定在180°到90°之間，那么掃描移動(dòng)包括承載設(shè) 備相對(duì)于測(cè)量設(shè)備以第一空間方位的第一部分平移階段，緊接著的步驟是將方位改變一個(gè) 角度，該角度等于探測(cè)器元件的角度范圍，和承載設(shè)備的第二部分平移階段。即便對(duì)于本設(shè) 計(jì)方案，掃描與第一和第二代CT掃描儀相比也得到了實(shí)質(zhì)性地加速。本發(fā)明的掃描技術(shù)可適于為二維或三維成像收集衰減數(shù)據(jù)。在第一種情況下，探 測(cè)器元件優(yōu)選包括沿著彎曲線延伸的一維陣列，特別是沿著圓形線和/或多邊形線延伸的 一維陣列。作為例子，陣列的至少一部分可表現(xiàn)為彎曲線，而至少第二部分表現(xiàn)為多邊形 線。為了獲得二維圖像，探測(cè)器元件可被布置為二維陣列。陣列的形狀被選擇成呈現(xiàn)彎曲 的，特別是圓柱形面和/或多邊形面。備選地，三維圖像可通過(guò)使用探測(cè)器元件的一維陣列 和執(zhí)行多次掃描移動(dòng)獲得，每次掃描移動(dòng)適于為目標(biāo)物的預(yù)定成像平面收集衰減數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，探測(cè)器設(shè)備的探測(cè)器元件可被布置為中心到中心間隔相等的樣式。對(duì)于 該實(shí)施方式來(lái)說(shuō)，優(yōu)點(diǎn)在于將收集的衰減數(shù)據(jù)分布在等角度投影方向上。根據(jù)本發(fā)明另外有利的實(shí)施方式，承載器和源設(shè)備之間的距離可以調(diào)整。衰減數(shù) 據(jù)集合的空間分辨率隨距離減小而增加。通過(guò)增加該距離，照射的范圍變寬，其優(yōu)點(diǎn)在于減 少了目標(biāo)物的射線暴露量(radiationexposure)。承載設(shè)備和源設(shè)備之間距離的可變性允許了兩步式成像程序。對(duì)于第一步驟，可以用低分辨率執(zhí)行預(yù)覽掃描。在確認(rèn)出目標(biāo)物內(nèi)的某個(gè)感興趣區(qū)之后，承載設(shè)備和源設(shè)備 之間的距離可被減小，從而為第二成像步驟提供增大的空間分辨率。該兩步式程序在醫(yī)學(xué) 成像和行李篩查中特別有利。根據(jù)本發(fā)明的另外有利的實(shí)施方式，承載設(shè)備相對(duì)于測(cè)量設(shè)備的主要照射平面的 距離被調(diào)整。承載設(shè)備可垂直于其承載表面移動(dòng)。通過(guò)該移動(dòng)可以設(shè)定目標(biāo)物的水平成像 平面。通過(guò)對(duì)承載設(shè)備的多次調(diào)整重復(fù)掃描移動(dòng)，可以收集到三維成像的完整數(shù)據(jù)集。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是從源設(shè)備設(shè)計(jì)方案的可變性而得。根據(jù)第一種變形，源設(shè) 備僅包括一個(gè)單獨(dú)的X射線管，其適于用一個(gè)單獨(dú)的扇形波束照射目標(biāo)物。X射線管被布 置成與探測(cè)器元件保持固定不變的距離，例如，探測(cè)器元件被布置在圓形線的中心。對(duì)于該 實(shí)施方式來(lái)說(shuō)，優(yōu)點(diǎn)在于源設(shè)備的低復(fù)雜度和與傳統(tǒng)X射線管的兼容性。根據(jù)特定優(yōu)選特 征，X射線管產(chǎn)生的扇形波束具有至少為180°的扇形角。相應(yīng)地，完整探測(cè)器設(shè)備可被一 條單獨(dú)的扇形波束同時(shí)照射到。如果扇形波束具有與角度相關(guān)的不均勻性，那么應(yīng)在探測(cè) 器信號(hào)估算中考慮到這點(diǎn)。根據(jù)備選的特征，X射線管產(chǎn)生的扇形波束具有小于180°的 扇形角，優(yōu)選小于90°，例如低于80°，例如處于5°到10°的范圍內(nèi)，特別是處于12°到 65°的范圍內(nèi)。對(duì)于小于180°的扇形角，X射線管適于在掃描移動(dòng)期間被軸向旋轉(zhuǎn)。對(duì)于 X射線管的軸向旋轉(zhuǎn)來(lái)說(shuō)，扇形波束與承載設(shè)備和布置在承載設(shè)備上的目標(biāo)物對(duì)齊，而源設(shè) 備(X射線管)相對(duì)于探測(cè)器設(shè)備(探測(cè)器元件)的位置保持恒定。根據(jù)第二種變形，源設(shè)備可包括多個(gè)波束元件，其沿預(yù)定的照射線布置。波束元件 可適于生成扇形波束或筆形波束。照射線可具有彎曲的，特別是圓形，和/或多邊形的形 狀，如上面關(guān)于探測(cè)器設(shè)備所提到的。在本例中，照射線繞探測(cè)器設(shè)備布置。作為例子，帶 多個(gè)探測(cè)器元件的探測(cè)器設(shè)備被布置在圓形照射線的中心。該幾何結(jié)構(gòu)被稱為“逆幾何結(jié) 構(gòu)”(”inversegeometry")，其對(duì)于本發(fā)明的特定應(yīng)用，例如在醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域中都是有利 的。根據(jù)本發(fā)明另外的有利實(shí)施方式，準(zhǔn)直器掩膜(collimator mask)可被布置在源 設(shè)備和目標(biāo)物之間以便用多個(gè)波束元件照射目標(biāo)物。優(yōu)選地，準(zhǔn)直器掩膜被連接到探測(cè)器 設(shè)備上。備選地，準(zhǔn)直器掩膜可被布置作為位于源設(shè)備和承載設(shè)備之間空間中的單獨(dú)結(jié)構(gòu)。 準(zhǔn)直器掩膜提供的特殊優(yōu)點(diǎn)在于減少了施加到目標(biāo)物，例如患者上的輻射劑量、減少了在 源設(shè)備處可能產(chǎn)生的散射輻射、為探測(cè)器元件屏蔽了可用于散射信號(hào)校正的信號(hào)、和/或 補(bǔ)償源設(shè)備X射線管可能發(fā)生的調(diào)整錯(cuò)誤。更進(jìn)一步說(shuō)，準(zhǔn)直器掩膜可被用于在源設(shè)備到 目標(biāo)物的波束路徑中布置能量過(guò)濾器和/或使用激光校準(zhǔn)相對(duì)于目標(biāo)物調(diào)整源設(shè)備。


本發(fā)明另外的細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)在接下來(lái)通過(guò)參見附圖進(jìn)行介紹，其顯示在圖1和2 對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的示意性圖解，其具有被探測(cè)器設(shè)備圍繞的源設(shè) 備；圖3和4:對(duì)本發(fā)明另外的實(shí)施方式的示意性圖解，其具有設(shè)有準(zhǔn)直器掩膜的源設(shè) 備；圖5 對(duì)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的示意性圖解，其具有被探測(cè)器設(shè)備圍繞的源 設(shè)備；
圖6 對(duì)掃描儀驅(qū)動(dòng)設(shè)備的示意性圖解，其用于相對(duì)于測(cè)量設(shè)備調(diào)整承載設(shè)備的 位置；圖7 對(duì)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的示意性圖解，其中探測(cè)器設(shè)備被源設(shè)備圍繞 (“逆幾何結(jié)構(gòu)”)；和圖8 對(duì)傳統(tǒng)的第三代CT掃描儀設(shè)備的示意性圖解(現(xiàn)有技術(shù))。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施方式在接下來(lái)進(jìn)行介紹，特別是參見本發(fā)明CT掃描儀的幾何結(jié)構(gòu) 和為收集CT成像衰減數(shù)據(jù)的掃描方法的程序步驟。CT設(shè)備的細(xì)節(jié)內(nèi)容，特別是控制設(shè)備、 顯示設(shè)備、供電設(shè)備、控制X射線管的細(xì)節(jié)、探測(cè)X射線、處理收集到的衰減數(shù)據(jù)和重建目標(biāo) 物或其某些部分區(qū)域的二維或三維CT圖像的細(xì)節(jié)內(nèi)容不在此做介紹，因?yàn)檫@些都是傳統(tǒng) CT技術(shù)已知的內(nèi)容。更進(jìn)一步說(shuō)，接下來(lái)對(duì)優(yōu)選實(shí)施方式的介紹指的是探測(cè)器元件沿半圓形(圖1，2) 或多邊形線(圖幻的布置形式或扇形波束元件沿半圓形(圖7)的布置形式。要著重強(qiáng)調(diào) 的是本發(fā)明不局限于探測(cè)器或扇形波束元件它們各自的這些布置形式。作為例子，探測(cè)器 或扇形波束元件可沿整圓或沿小于180°的角度范圍布置。更進(jìn)一步說(shuō)，探測(cè)器或扇形波束 元件布置形式可根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用而被提供帶有彎曲的和/或多邊形區(qū)段的幾何結(jié)構(gòu)。圖1示意性畫出本發(fā)明的CT掃描儀設(shè)備100的第一實(shí)施方式，包括帶源設(shè)備20和 探測(cè)器設(shè)備30的測(cè)量設(shè)備10。更進(jìn)一步說(shuō)，掃描儀設(shè)備100包括承載設(shè)備40，其可移動(dòng)地 布置在源和探測(cè)器設(shè)備20，30之間。圖1畫出了本發(fā)明的實(shí)施方式，其中測(cè)量設(shè)備10在一 個(gè)空間內(nèi)，例如，在實(shí)驗(yàn)室或醫(yī)學(xué)設(shè)施中固定不動(dòng)，而承載設(shè)備40適于相對(duì)于測(cè)量設(shè)備10 執(zhí)行掃描移動(dòng)。相反的系統(tǒng)，即承載設(shè)備固定而測(cè)量設(shè)備可移動(dòng)的掃描儀參見圖2在下文 進(jìn)行介紹。更進(jìn)一步說(shuō)，圖1畫出了本發(fā)明的實(shí)施方式，其中探測(cè)器設(shè)備30沿圍繞源設(shè)備 20的探測(cè)器線布置。逆幾何結(jié)構(gòu)，即多個(gè)筆形波束元件沿圍繞探測(cè)器設(shè)備的照射線布置的 掃描儀參見圖7在下文進(jìn)行介紹。源設(shè)備20包括X射線管，其焦點(diǎn)21布置在探測(cè)器設(shè)備30的半圓形探測(cè)器線的中 心。為了簡(jiǎn)化介紹，下面假設(shè)X射線管產(chǎn)生扇形角為180°的扇形波束。實(shí)際上，扇形波束2 的扇形角α典型較小，例如，處于12°到75°的范圍內(nèi)。在第一例(180°扇形波束)中， X射線管的方位是固定不變的，而在第二例(扇形角α低于180° )中，X射線管可軸向旋 轉(zhuǎn)以便與承載設(shè)備對(duì)齊。優(yōu)選地，由X射線管產(chǎn)生的扇形波束2的扇形角α被調(diào)整使得待查的完整目標(biāo)物 1或目標(biāo)物1內(nèi)的某個(gè)待查區(qū)域在掃描移動(dòng)期間被照射到。源設(shè)備20可被設(shè)有掩膜22，其 適于調(diào)整所述扇形角。掩膜22可具有的優(yōu)點(diǎn)是使扇形角適應(yīng)具有非圓形橫截面的目標(biāo)物。 扇形角可根據(jù)掃描移動(dòng)期間目標(biāo)物的位置進(jìn)行控制。更進(jìn)一步說(shuō)，掩膜22可被用來(lái)使扇形 角適應(yīng)目標(biāo)物內(nèi)感興趣的區(qū)域，例如，如果X射線波束被聚焦到目標(biāo)物1的某個(gè)部分上。備 選地或額外地，提供了準(zhǔn)直器掩膜23，如參見圖3和4在下文的介紹。探測(cè)器設(shè)備30包括探測(cè)器元件31的半圓形一維陣列或多個(gè)單獨(dú)探測(cè)器沿半圓形 布置的裝置。探測(cè)器元件(或單獨(dú)的探測(cè)器)可如傳統(tǒng)的CT掃描儀設(shè)備，例如第三代或第 四代CT掃描儀設(shè)備已知的使用方式來(lái)使用。探測(cè)器元件的尺寸和數(shù)目是根據(jù)本發(fā)明特殊應(yīng)用的要求選擇的。作為例子，至少180個(gè)探測(cè)器元件31，例如至少180個(gè)探測(cè)器元件31 可沿直徑為20cm的半圓形布置。根據(jù)扇形波束2的扇形角，探測(cè)器元件31的弧32能夠感 應(yīng)通過(guò)目標(biāo)物1傳輸?shù)妮椛渌p數(shù)值。備選地，探測(cè)器設(shè)備30可包括探測(cè)器元件的半圓形 二維陣列(未示出)。源設(shè)備20和探測(cè)器設(shè)備30相對(duì)彼此被固定地連接起來(lái)。焦點(diǎn)21和探測(cè)器元件 31之間的距離選自，例如，5m到20cm的范圍內(nèi)，優(yōu)選120cm到60cm的范圍內(nèi)。對(duì)特殊應(yīng)用， 該距離甚至可低于5cm。承載設(shè)備40包括帶承載表面41的平臺(tái)(同樣參見圖6)。承載表面41是適于容 納目標(biāo)物1的平的表面。固定設(shè)備(未示出)可被設(shè)在承載表面41上用于如傳統(tǒng)CT掃描 儀技術(shù)已知的那樣固定住目標(biāo)物1。承載設(shè)備40被連接到掃描儀驅(qū)動(dòng)設(shè)備50，其一般地適 于執(zhí)行承載設(shè)備(或測(cè)量設(shè)備，分別地)的掃描移動(dòng)。掃描儀驅(qū)動(dòng)設(shè)備50包括導(dǎo)軌51和驅(qū)動(dòng)單元52(圖1中未示出，參見圖6)。導(dǎo)軌 51沿著掃描線3，例如沿著圓形延伸。通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元，承載設(shè)備40沿導(dǎo)軌51平移。驅(qū)動(dòng)單 元包括，例如，電動(dòng)機(jī)。掃描儀驅(qū)動(dòng)設(shè)備50被設(shè)計(jì)成使得承載設(shè)備40能夠在整個(gè)掃描移動(dòng) 期間保持在其初始的空間方位不變，例如，經(jīng)由帶兩個(gè)自由度的平臺(tái)，每個(gè)自由度都僅允許 發(fā)生平移。由于測(cè)量設(shè)備10在空間上被固定住了，測(cè)量設(shè)備10的空間方位也被保持不變。為了介紹本發(fā)明的掃描方法，假設(shè)目標(biāo)物1中的成像平面如圖1中所畫在x-y平 面(例如，水平或垂直對(duì)齊)中延伸。相應(yīng)地，從焦點(diǎn)21到探測(cè)器設(shè)備30的投影線被包括 在x-y平面中。為了使扇形波束2與目標(biāo)物1對(duì)齊，源設(shè)備20的X射線管可同掩膜22 — 起軸向旋轉(zhuǎn)，ζ軸作為旋轉(zhuǎn)軸。例如，帶目標(biāo)物1的承載設(shè)備40的位置相對(duì)于源設(shè)備20位于其正χ方向處，掃描 開始。目標(biāo)物1中示意性畫出的水平平行條紋數(shù)據(jù)被角度φο的探測(cè)器元件收集到。隨著掃 描移動(dòng)，目標(biāo)物1沿掃描線3移動(dòng)。在圖1描繪出的位置上，以φο標(biāo)記的投影已經(jīng)完成。此 時(shí)，所收集到的是與角度Cpk的探測(cè)器元件相關(guān)聯(lián)的投影的平行數(shù)據(jù)。探測(cè)器設(shè)備30中的每 個(gè)探測(cè)器元件都收集與該探測(cè)器元件相關(guān)聯(lián)的投影角的平行數(shù)據(jù)。在扇形角小于180°的 實(shí)施例中，掃描處理是通過(guò)將源設(shè)備20的扇形波束與目標(biāo)物1的位置對(duì)齊的方式實(shí)現(xiàn)的。如果探測(cè)器元件跨越了小于180°的弧而打算收集超過(guò)180°的投影完整集，沿 掃描線3的掃描移動(dòng)就被分成多個(gè)部分平移的階段，其中在兩個(gè)獨(dú)立的平移階段之間會(huì)發(fā) 生對(duì)承載設(shè)備的重新定位。部分平移階段中的每一個(gè)都包括承載設(shè)備40沿導(dǎo)軌51的完整 平移。部分平移階段按照承載設(shè)備40相對(duì)于測(cè)量設(shè)備10方位而存在差異。為此，承載設(shè) 備40可在部分平移階段之間進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，例如，在正或負(fù)的χ方向上的位置。掃描還可在測(cè)量設(shè)備10移動(dòng)時(shí)執(zhí)行，而此時(shí)承載設(shè)備40被固定住(圖幻。在本 例中，測(cè)量設(shè)備10繞固定不動(dòng)的承載設(shè)備40移動(dòng)(圖2中的逆時(shí)針)，承載設(shè)備40的空間 方位保持成參見圖1所介紹的那樣。測(cè)量設(shè)備10與掃描儀驅(qū)動(dòng)設(shè)備(未示出)一起平移， 所述掃描儀驅(qū)動(dòng)設(shè)備適用于進(jìn)行模擬圖1和6中所示的掃描儀驅(qū)動(dòng)設(shè)備50功能的操作。焦 點(diǎn)21的掃描線3 (軌跡)是包括有目標(biāo)物1的圓形。水平的平行條紋數(shù)據(jù)又一次被角度φο 的探測(cè)器元件收集到。在扇形角小于180°的實(shí)施例中，源設(shè)備20被旋轉(zhuǎn)以便使扇形波束 與目標(biāo)物1的位置對(duì)齊。只要焦點(diǎn)21 —結(jié)束其沿著長(zhǎng)度為180° +α (α 扇形角)的弧的 平移，超過(guò)180°的投影整集就完成了。
目標(biāo)物1的掃描移動(dòng)可被稱為如下文所介紹的雙重旋轉(zhuǎn)。表述“雙重旋轉(zhuǎn)”可被 用作可被描述為彼此相反的兩種旋轉(zhuǎn)的掃描移動(dòng)。雙重旋轉(zhuǎn)是相對(duì)于第二代CT掃描儀中 的掃描移動(dòng)而提出的，其是平移和旋轉(zhuǎn)的組合。對(duì)于圖2的實(shí)施方式來(lái)說(shuō)，源設(shè)備20的焦 點(diǎn)21在逆時(shí)針?lè)较蛏闲D(zhuǎn)(參見箭頭A)。該第一旋轉(zhuǎn)可用旋轉(zhuǎn)速度Q1描述。與此同時(shí)， 探測(cè)器元件31的弧32與焦點(diǎn)21在順時(shí)針?lè)较蛏弦孕D(zhuǎn)速度Ω2繞目標(biāo)物1的中心旋轉(zhuǎn)。 如果Q1 = -Ω2的話，弧32相對(duì)于目標(biāo)物1的空間方位被保持不變。圖3和4進(jìn)一步畫出了圖1的實(shí)施方式，其中掃描儀設(shè)備100設(shè)有準(zhǔn)直器掩膜23。 在本例中，探測(cè)器設(shè)備30包括探測(cè)器元件31，其沿弧32以一定距離布置。準(zhǔn)直器掩膜23 被布置在源設(shè)備20和承載設(shè)備40上的目標(biāo)物1之間，從而用多個(gè)扇形波束元件M對(duì)從源 設(shè)備20的焦點(diǎn)21上發(fā)出的扇形波束塑形。準(zhǔn)直器掩膜23包括彎曲的，例如球形的屏蔽材 料片，其具有例如4mm的厚度，并包括例如用于180個(gè)探測(cè)器元件的180個(gè)掩膜開口(每個(gè) 收集1°角的投影數(shù)據(jù))。選擇掩膜開口的數(shù)目、直徑和分布情況以便為每一個(gè)探測(cè)器元件 31提供一個(gè)波束元件。準(zhǔn)直器掩膜23可覆蓋180°從而產(chǎn)生了指向所有探測(cè)器元件的波束元件，而源設(shè) 備可發(fā)出180°的扇形波束(圖3)或具有較小扇形角的扇形波束(圖4)。在后者的實(shí)施 例中，當(dāng)源設(shè)備20在掃描移動(dòng)期間可被軸向旋轉(zhuǎn)時(shí)，覆蓋了角度間隔低于180°的準(zhǔn)直器 掩膜可被用來(lái)覆蓋當(dāng)前位于源設(shè)備20扇形角外面的探測(cè)器元件。優(yōu)選地，準(zhǔn)直器掩膜被固 定住并相對(duì)于探測(cè)器設(shè)備對(duì)齊。準(zhǔn)直器掩膜23與探測(cè)器元件31離散的布置形式的組合所具有的優(yōu)點(diǎn)是減少了收 集不到投影數(shù)據(jù)的角度區(qū)中的劑量。備選地，準(zhǔn)直器掩膜23可與探測(cè)器元件31陣列一起 使用，其中未照射到的探測(cè)器元件31被用于散射校正。圖5畫出了本發(fā)明的掃描儀設(shè)備100的另一種實(shí)施方式，包括帶源設(shè)備20和探測(cè) 器設(shè)備30的測(cè)量設(shè)備10，并進(jìn)一步包括承載設(shè)備40。測(cè)量設(shè)備10和承載設(shè)備40之一可 與掃描儀驅(qū)動(dòng)設(shè)備(未示出)一起移動(dòng)。圖5畫出了探測(cè)器設(shè)備30不必一定沿彎曲的探 測(cè)器線4布置。對(duì)于所畫出的實(shí)施例來(lái)說(shuō)，探測(cè)器元件31沿多邊形線布置，包括多條筆直 段。承載設(shè)備40可沿圓形或其他彎曲的，例如多邊形的線移動(dòng)。圖5的幾何結(jié)構(gòu)比圖1或 2的實(shí)施方式更復(fù)雜，因?yàn)槠叫型队安辉偈窃?80°的掃描范圍內(nèi)等間隔隔開。但是，圖5 的幾何結(jié)構(gòu)可能對(duì)本發(fā)明的某些特殊應(yīng)用有利，例如對(duì)工件或其他物品，如行李的成像。探測(cè)器設(shè)備30可包括沿探測(cè)器線布置的多個(gè)X射線照相機(jī)或平板(flatpanel) 探測(cè)器。備選地，多個(gè)探測(cè)器像素可為每個(gè)投影角在垂直方向上布置，以獲得多層掃描儀。 作為例子，線形探測(cè)器元件可垂直于掃描平面定位。圖6示意性地畫出了掃描儀驅(qū)動(dòng)設(shè)備50，其用于實(shí)現(xiàn)掃描移動(dòng)和/或?qū)δ繕?biāo)物1 的進(jìn)一步調(diào)整。掃描儀驅(qū)動(dòng)設(shè)備50顯示于垂直于χ方向的掃描儀設(shè)備100的示意性橫截 面視圖中。特別地，掃描儀驅(qū)動(dòng)設(shè)備50可被用于調(diào)整目標(biāo)物1與源設(shè)備20的焦點(diǎn)21以及 掃描移動(dòng)期間要照射到的成像平面(ζ方向)之間的距離。掃描儀驅(qū)動(dòng)設(shè)備50包括導(dǎo)軌51 (參見圖1)、沿導(dǎo)軌51移動(dòng)承載設(shè)備40的驅(qū)動(dòng)單 元52、和在徑向方向和/或ζ方向(參見箭頭B，C)上移動(dòng)承載設(shè)備40的調(diào)整單元53。圖7畫出了本發(fā)明的掃描儀設(shè)備100的另一種實(shí)施方式，其表示為所謂的逆幾何 結(jié)構(gòu)。掃描儀設(shè)備100包括帶源設(shè)備20和探測(cè)器設(shè)備30的測(cè)量設(shè)備10。更進(jìn)一步說(shuō)，掃描儀設(shè)備100包括承載設(shè)備40。與上面介紹的實(shí)施方式相比，源設(shè)備20包括沿彎曲的，特 別是圓形的或多邊形的照射線5布置的多個(gè)焦點(diǎn)21。作為例子，源設(shè)備20包括多個(gè)窄波束 元件25，每個(gè)都具有單獨(dú)的焦點(diǎn)21。波束元件25產(chǎn)生小角度扇形波束，扇形角接近于筆形 幾何結(jié)構(gòu)或筆形波束(由實(shí)施例畫出的兩條波束)。提供筆形波束可能具有的優(yōu)點(diǎn)是獲得 的照射幾何結(jié)構(gòu)等于上面圖1至5的實(shí)施方式的幾何結(jié)構(gòu)。備選地，源設(shè)備20可包括共用 的X射線管，其陽(yáng)極沿半圓形照射線5延伸。焦點(diǎn)21是通過(guò)對(duì)X射線管陰極的適當(dāng)控制而 產(chǎn)生出來(lái)的。探測(cè)器設(shè)備30包括單個(gè)的探測(cè)器元件或探測(cè)器元件陣列33 (如所畫)。提供單個(gè) 的探測(cè)器元件可具有的優(yōu)點(diǎn)是掃描儀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度降低。使用探測(cè)器元件陣列可具有的優(yōu) 點(diǎn)是衰減數(shù)據(jù)的收集速度快。承載設(shè)備40相對(duì)于測(cè)量設(shè)備10 (或測(cè)量設(shè)備10相對(duì)于承載設(shè)備40)的掃描移 動(dòng)如上關(guān)于圖1至5的實(shí)施方式所介紹的那樣執(zhí)行。在上面介紹、附圖和權(quán)利要求中公開的本發(fā)明的特征無(wú)論是個(gè)體還是組合在其各 種實(shí)施方式中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明都是極其重要的。
權(quán)利要求
1.適用于對(duì)目標(biāo)物(1)進(jìn)行計(jì)算機(jī)斷層攝影成像的掃描儀設(shè)備(100)，包括測(cè)量設(shè)備(10)，其包括用至少一條波束( 照射所述目標(biāo)物(1)的源設(shè)備(20)，和用 于探測(cè)穿過(guò)所述目標(biāo)物(1)的輻射的探測(cè)器設(shè)備(30)，其中源設(shè)備00)具有相對(duì)于探測(cè)器 設(shè)備(30)固定不變的位置，和承載設(shè)備(40)，其將所述目標(biāo)物(1)容納在源設(shè)備00)和探測(cè)器設(shè)備(30)之間的位 置中，其中測(cè)量設(shè)備(10)和承載設(shè)備GO)能夠沿彎曲的掃描線(3)相對(duì)彼此進(jìn)行掃描移動(dòng)， 其特征在于測(cè)量設(shè)備(10)和承載設(shè)備GO)在掃描移動(dòng)期間具有固定不變的空間方位。
2.如權(quán)利要求1所述的掃描儀設(shè)備，其中測(cè)量設(shè)備(10)被布置成固定不變的位置，而承載設(shè)備GO)是相對(duì)于測(cè)量設(shè)備(10)可 移動(dòng)的，或者承載設(shè)備GO)被布置成固定不變的位置，而測(cè)量設(shè)備(10)是相對(duì)于承載設(shè)備GO)可 移動(dòng)的。
3.如前述權(quán)利要求之一所述的掃描儀設(shè)備，其中測(cè)量設(shè)備(10)或承載設(shè)備G0)被布置成使得所述掃描移動(dòng)分別沿著包括承載設(shè)備 (40)或源設(shè)備O0)的圓形線(3)執(zhí)行。
4.如前述權(quán)利要求之一所述的掃描儀設(shè)備，其中探測(cè)器設(shè)備(30)包括多個(gè)探測(cè)器元 件(31)，并且其中探測(cè)器元件(31)相對(duì)于源設(shè)備O0)沿等于或大于180°的角度范圍布置，或 探測(cè)器元件(31)相對(duì)于源設(shè)備O0)沿小于180°的角度范圍布置，并且測(cè)量設(shè)備 (10)和承載設(shè)備G0)能夠在掃描移動(dòng)的部分平移階段之間相對(duì)彼此發(fā)生旋轉(zhuǎn)。
5.如前述權(quán)利要求之一所述的掃描儀設(shè)備，其中探測(cè)器元件(31)被布置成 沿彎曲線和/或多邊形線的一維陣列，沿彎曲面和/或多邊形面的二維陣列，和/或 中心到中心等間距。
6.如前述權(quán)利要求之一所述的掃描儀設(shè)備，其中承載設(shè)備G0)和測(cè)量設(shè)備(10)中至 少一個(gè)是可移動(dòng)的，以便源設(shè)備O0)和承載設(shè)備G0)之間的距離能夠被調(diào)整，和/或 承載設(shè)備G0)相對(duì)于掃描移動(dòng)平面的距離能夠被調(diào)整。
7.如前述權(quán)利要求之一所述的掃描儀設(shè)備，其中源設(shè)備O0)包括一個(gè)單獨(dú)的X射線管(21)，其用一個(gè)單獨(dú)的扇形波束( 照射所述目 標(biāo)物(1)。
8.如權(quán)利要求7所述的掃描儀設(shè)備，其中X射線管Ol)能夠生成扇形角等于或大于180°的扇形波束O)，或者 X射線管Ol)能夠生成扇形角小于180°的扇形波束O)，并且X射線管Ol)適于被 軸向旋轉(zhuǎn)以便扇形波束( 在掃描移動(dòng)期間與承載設(shè)備G0)對(duì)齊。
9.如權(quán)利要求1至6之一所述的掃描儀設(shè)備，其中源設(shè)備O0)具有多個(gè)波束元件 (22)，其能夠生成多條扇形或筆形波束O)，并且其中波束元件02)相對(duì)于探測(cè)器設(shè)備(30)沿大于或等于180°的角度范圍布置，或者波束元件02)相對(duì)于探測(cè)器設(shè)備(30)沿小于180°的角度范圍布置，并且測(cè)量設(shè)備 (10)和承載設(shè)備GO)能夠在掃描移動(dòng)的部分平移階段之間相對(duì)彼此發(fā)生旋轉(zhuǎn)。
10.如前述權(quán)利要求之一所述的掃描儀設(shè)備，其中準(zhǔn)直器掩膜被布置在源設(shè)備O0)和承載設(shè)備00)之間，用于用多個(gè)波束元件 (24)照射所述目標(biāo)物(I)0
11.用于對(duì)目標(biāo)物(1)進(jìn)行計(jì)算機(jī)斷層攝影成像的掃描方法，包括的步驟有在測(cè)量設(shè)備(10)中的源設(shè)備O0)和探測(cè)器設(shè)備(30)之間的承載設(shè)備GO)上提供所 述目標(biāo)物(1)，其中源設(shè)備O0)具有相對(duì)于探測(cè)器設(shè)備(30)固定不變的位置，用源設(shè)備O0)產(chǎn)生的至少一條波束(2)照射所述目標(biāo)物(1)，用探測(cè)器設(shè)備(30)探測(cè)穿過(guò)所述目標(biāo)物(1)的輻射，和使測(cè)量設(shè)備(10)和承載設(shè)備GO)沿彎曲的掃描線(3)相對(duì)彼此進(jìn)行掃描移動(dòng)，其中 照射和探測(cè)步驟以波束( 相對(duì)于所述目標(biāo)物(1)的多個(gè)不同的投影角重復(fù)進(jìn)行，其特征在于測(cè)量設(shè)備(10)和承載設(shè)備GO)的空間方位在掃描移動(dòng)期間固定不變。
12.如權(quán)利要求11所述的掃描方法，其中測(cè)量設(shè)備(10)被布置成固定不變的位置，而承載設(shè)備G0)是相對(duì)于測(cè)量設(shè)備(10)可 移動(dòng)的，或者承載設(shè)備G0)被布置成固定不變的位置，而測(cè)量設(shè)備(10)是相對(duì)于承載設(shè)備G0)可 移動(dòng)的。
13.如權(quán)利要求11或12之一所述的掃描方法，其中掃描移動(dòng)沿著包括源設(shè)備O0)或承載設(shè)備G0)的圓形線執(zhí)行。
14.如權(quán)利要求11至13之一所述的掃描方法，其中其中探測(cè)器設(shè)備(30)包括多個(gè)探測(cè)器元件(31)并且其中探測(cè)器元件(31)相對(duì)于源設(shè)備O0)沿等于或大于180°的角度范圍布置，并且所述 掃描移動(dòng)包括測(cè)量設(shè)備(10)和承載設(shè)備G0)相對(duì)彼此覆蓋所述角度范圍的一個(gè)單獨(dú)的平 移，或探測(cè)器元件(31)相對(duì)于源設(shè)備O0)沿小于180°的角度范圍布置，并且所述掃描移 動(dòng)包括測(cè)量設(shè)備(10)和承載設(shè)備G0)相對(duì)彼此的多個(gè)部分平移階段，其中測(cè)量設(shè)備(10) 和承載設(shè)備G0)在掃描移動(dòng)的部分平移階段之間相對(duì)彼此發(fā)生旋轉(zhuǎn)。
15.如權(quán)利要求11至14之一所述的掃描方法，其中承載設(shè)備00)和測(cè)量設(shè)備(10)中 至少一個(gè)被移動(dòng)以便調(diào)整源設(shè)備O0)和承載設(shè)備G0)之間的距離，和/或承載設(shè)備G0)相對(duì)于掃描移動(dòng)平面的距離。
16.如權(quán)利要求11至15之一所述的掃描方法，其中源設(shè)備O0)包括一個(gè)單獨(dú)的X射線管(21)，并且所述目標(biāo)物(1)被一個(gè)單獨(dú)的扇形波 束⑵照射。
17.如權(quán)利要求16所述的掃描方法，其中X射線管Ol)能夠生成扇形角等于或大于180°的扇形波束O)，或者X射線管能夠生成扇形角小于180°的扇形波束O)，并且X射線管被軸向 旋轉(zhuǎn)以便扇形波束( 在掃描移動(dòng)期間與承載設(shè)備GO)對(duì)齊。
18.如權(quán)利要求11至15之一所述的掃描方法，其中源設(shè)備OO)具有多個(gè)波束元件 (25)，其能夠生成多條扇形或筆形波束O)并且其中波束元件05)相對(duì)于探測(cè)器設(shè)備(30)沿等于或大于180°的角度范圍布置，或者 波束元件05)相對(duì)于探測(cè)器設(shè)備(30)沿小于180°的角度范圍布置，并且測(cè)量設(shè)備 (10)和承載設(shè)備GO)能夠在掃描移動(dòng)的部分平移階段之間相對(duì)彼此發(fā)生旋轉(zhuǎn)。
19.如權(quán)利要求11至18之一所述的掃描方法，包括的步驟有用形成有準(zhǔn)直器掩膜的多個(gè)波束元件04)照射所述目標(biāo)物(1)，所述準(zhǔn)直器掩膜 被布置在源設(shè)備OO)和承載設(shè)備00)之間。
全文摘要
用于對(duì)目標(biāo)物(1)進(jìn)行計(jì)算機(jī)斷層攝影成像的掃描儀設(shè)備(100)，包括測(cè)量設(shè)備(10)，其包括用至少一條波束(2)照射所述目標(biāo)物(1)的源設(shè)備(20)，和用于探測(cè)穿過(guò)所述目標(biāo)物(1)的輻射的探測(cè)器設(shè)備(30)，其中源設(shè)備(20)具有相對(duì)于探測(cè)器設(shè)備(30)固定不變的位置，和將所述目標(biāo)物(1)容納在源設(shè)備(20)和探測(cè)器設(shè)備(30)之間的位置中的承載設(shè)備(40)，其中測(cè)量設(shè)備(10)和承載設(shè)備(40)能夠沿彎曲的掃描線(3)相對(duì)彼此進(jìn)行掃描移動(dòng)，和測(cè)量設(shè)備(10)和承載設(shè)備(40)在掃描移動(dòng)期間具有固定不變的空間方位。更進(jìn)一步，介紹了用于對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行計(jì)算機(jī)斷層攝影成像的掃描方法。
文檔編號(hào)A61B6/03GK102056545SQ200980121018
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日
發(fā)明者C·赫申, M·克拉夫頓, M·赫勞貝德安杰利斯, O·蒂申科 申請(qǐng)人:健康與環(huán)境慕尼黑德國(guó)研究中心赫姆霍茨中心(有限公司)