專利名稱：分布式x射線源和包括其的x射線成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適于從局部相異(distinct)的焦斑發(fā)射X射線束的分布式X射線源。此外，本發(fā)明還涉及一種包括這種分布式X射線源的X射線成像系統(tǒng)，特別是醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
可以將X射線成像系統(tǒng)用于醫(yī)學(xué)和非醫(yī)學(xué)領(lǐng)域兩者中的各種應(yīng)用。例如，醫(yī)學(xué)X 射線成像系統(tǒng)可以包括一般輻射性、乳房X射線照相、X射線C臂、合成X射線斷層攝影和計算機斷層攝影成像系統(tǒng)。這樣的成像系統(tǒng)可以適于基于穿過患者的X射線衰減生成患者的一部分的圖像或視圖?；蛘?，X射線成像系統(tǒng)可以用于非醫(yī)學(xué)應(yīng)用，諸如旅客行李的安全篩查或工業(yè)質(zhì)量控制。在下文中，將更為詳細地描述X射線成像的被稱為合成X射線斷層攝影的一種具體應(yīng)用，其例如可以用于醫(yī)學(xué)X射線乳房照相分析中。然而，應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明不限于這樣的應(yīng)用。在合成X射線斷層攝影中，可以針對同一感興趣區(qū)域，但從不同的角度，拍攝多個 X射線投影，以便在所采集的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)重建過程之后提供被成像對象的體(3D)信息或準(zhǔn)體(準(zhǔn)3D)信息。通常，對于合成X射線斷層攝影，所采集的數(shù)據(jù)集的總角范圍是受限的。這可能意味著并不能獲得感興趣區(qū)域的完整3D重建，并且深度分辨率可能比原始采集的個體X射線投影的2D分辨率低得多，它可能取決于X射線投影的數(shù)量和采集X射線投影的總角范圍。一種用于醫(yī)學(xué)成像的合成X射線斷層攝影的常規(guī)系統(tǒng)裝置包括常規(guī)X射線管，其相繼移動到不同位置，在每個位置都利用位于對象相對位置的探測器拍攝同一感興趣區(qū)域的投影圖像。X射線管描述的路徑可以是直的、圓形段或者有限總角范圍之內(nèi)的任何其他曲線。針對合成X射線斷層攝影的這種常規(guī)系統(tǒng)裝置中所使用的X射線管通常可以是具有旋轉(zhuǎn)陽極的標(biāo)準(zhǔn)X射線管，因為具有固定陽極的X射線管的最大可能額定功率可能不夠高，不能在給定時間，例如若干秒之內(nèi)，獲得所需數(shù)量的圖像。然而，例如，如用于乳房X射線照相中那樣，具有旋轉(zhuǎn)陽極的標(biāo)準(zhǔn)X射線管可能非常大并且笨重。因此，移動這種X射線管通過若干不同的圖像采集位置可能非常困難。通常依賴兩種方式，然而每種都有其缺點(a)步進拍攝這可能需要頻繁并且迅速地對整個X射線管加速和減速，這可能導(dǎo)致整個X射線成像系統(tǒng)振動，可能會由于運動偽影導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降；(b)連續(xù)移動X射線管移動X射線源(因此連續(xù)移動焦斑)可能使采集的X射線投影圖像模糊。在這些情況中的任一種情況下，可能無法非?？焖俚匾苿哟蠖氐腦射線管，使得總檢查時間可能相當(dāng)長。對于用于乳房X射線照相的合成X射線斷層攝影而言，除了例如由于呼吸導(dǎo)致產(chǎn)生運動偽影的風(fēng)險之外，這可能導(dǎo)致患者相當(dāng)不適。
作為備選，如果使用多個靜止X射線管替代單個運動的X射線管，標(biāo)準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)陽極管可能過大，而無法并排安裝。而且，這種系統(tǒng)的所得功耗和成本價格對于商用醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)而 ‘可能過高。作為另一備選方案，可以使用具有固定陽極的小型常規(guī)X射線管。然而，在這樣的 X射線成像系統(tǒng)中，可能無法達到所需的額定功率以便在適度短的時間之內(nèi)獲得所需數(shù)量的圖像。同樣地，長的總檢查時間可能導(dǎo)致患者顯著不適。

發(fā)明內(nèi)容
可能需要一種改進型X射線成像系統(tǒng)，其可以克服常規(guī)系統(tǒng)的上述缺陷中的至少一些。具體而言，可能需要一種X射線成像系統(tǒng)，其可以避免由于大而重的X射線管的運動導(dǎo)致的振動、焦點模糊和/或功率限制。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種分布式X射線源。X射線源包括電子束源裝置和陽極裝置。所述電子束源裝置適于向所述陽極裝置上的至少兩個局部相異的焦斑發(fā)射電子束。所述X射線源適于使所述陽極裝置相對于所述電子束源裝置位移。根據(jù)該第一方面，本發(fā)明依據(jù)的基本創(chuàng)意是提供一種X射線源，其能夠利用高X射線功率從陽極裝置上的多個局部分布式焦斑發(fā)射X射線束。為此目的，電子束源裝置可以包括一個或多個電子束發(fā)射器，也稱為電子發(fā)射陰極。優(yōu)選地，電子束發(fā)射器的數(shù)量可以等于陽極裝置上布置的焦斑的數(shù)量，使得每個焦斑可以從特定關(guān)聯(lián)的電子束發(fā)射器接收電子束。在陽極裝置上提供至少兩個焦斑，然而優(yōu)選在陽極裝置上提供更大數(shù)量的焦斑，例如超過5個焦斑，優(yōu)選超過10個焦斑，其中，可以彼此相對以顯著的距離(例如若干厘米)來布置焦斑。從每個焦斑可以發(fā)射X射線束，允許從不同位置并在不同角度下生成感興趣區(qū)域的X射線投影圖像?？梢栽谌缦率聦嵵锌闯鏊岢龅姆植际絏射線源的基本特征陽極裝置可以相對于電子束源裝置發(fā)生位移。這種位移的結(jié)果是，從電子束源裝置發(fā)射的電子束不會固定撞擊到陽極裝置上陽極裝置的同一表面，而是由于陽極裝置的位移，電子束撞擊的陽極裝置表面區(qū)域可以隨著時間改變。因此，由于碰撞電子引入到陽極裝置中的熱能可以在更大的表面區(qū)域上擴散，由此可能防止局部過熱。結(jié)果，與固定陽極裝置相比，可以提高碰撞電子束(即電子流)的功率。于是，所提出的分布式X射線源實現(xiàn)了具有多個投影的X射線成像，例如在合成X射線斷層攝影中，在乳房照相的合成X射線斷層攝影的情況下，總檢查時間顯著減少可能顯著改善患者的舒適度。應(yīng)當(dāng)指出的是，在本文，可以將術(shù)語“位移”解釋為陽極裝置不是像常規(guī)旋轉(zhuǎn)陽極 X射線管中那樣簡單地旋轉(zhuǎn)，而是相對于電子束源裝置以非旋轉(zhuǎn)運動的方式位移。換言之， 可以相對于電子束源裝置移動陽極裝置的重心。位移運動可能由任何種類的致動器實現(xiàn)， 諸如強制作用于陽極裝置的電動機。為了防止或減少由位移運動導(dǎo)致的振動，陽極裝置可以連接到阻尼模塊或配重模塊。電子束源裝置可以在分布式X射線源之內(nèi)固定?？梢蕴峁┯呻娮邮肷鋾r發(fā)射X射線的適當(dāng)材料制造的單個單元作為陽極裝置， 或者在這些區(qū)域上為每個焦斑提供這種適當(dāng)?shù)牟牧??；蛘?，陽極裝置可以包括多個獨立的陽極子裝置，使得能夠在每個陽極子裝置上生成焦斑。子裝置可以機械互連。可以用某種方法安裝作為實體的陽極裝置或每個陽極子裝置，使得向相應(yīng)關(guān)聯(lián)的焦斑加速并聚焦從電子束源裝置發(fā)射的電子。
根據(jù)實施例，所提出的分布式X射線源適于使所述陽極裝置相對于所述電子束源裝置位移，使得在所述位移運動期間，所述焦斑的位置保持固定。換言之，盡管在分布式X 射線源工作期間可以使整個陽極裝置位移，但應(yīng)當(dāng)布置并使其位移，使得焦斑的位置，即來自電子束源裝置的電子束撞擊到陽極裝置X射線生成表面上的位置，保持不變。在多個焦斑布置于平面中時，這例如可以通過平行于這樣的平面使陽極裝置位移來獲得。換言之，可以使陽極裝置位移，使得陽極裝置包括有源焦斑的表面相對于電子束源裝置保持在同一位置并相對于碰撞電子束保持在相同角度。
根據(jù)實施例，陽極裝置應(yīng)當(dāng)沿著線性路徑、拱形路徑或曲線路徑以來回運動的方式相對于電子束源裝置位移。例如，當(dāng)設(shè)計陽極裝置使得所有焦斑都布置在同一平面中時， 可能有利的是使陽極裝置在分布式X射線源工作期間沿著這一平面之內(nèi)的線性路徑以來回運動的方式位移?；蛘?，當(dāng)設(shè)計陽極裝置使得多個焦斑沿著拱形表面布置時，可能有利的是使陽極裝置在分布式X射線源工作期間沿著拱形路徑以旋轉(zhuǎn)運動的方式位移，拱形路徑優(yōu)選與陽極裝置的拱形表面重合。由此，可以實現(xiàn)在位移過程中包括有源焦斑的陽極裝置表面的距離和角位置關(guān)系都保持固定。
根據(jù)實施例，陽極裝置上相鄰焦斑之間的距離至少為5mm，優(yōu)選至少1cm，更優(yōu)選至少2cm ；例如，該距離可以在0，5到10的范圍中，優(yōu)選在1到5cm的范圍中。例如，對于可以用于合成X射線斷層攝影的醫(yī)學(xué)X射線成像中的所提出分布式X射線源的應(yīng)用，可以將焦斑布置在這樣的位置，使其間具有這樣的距離，使得從焦斑發(fā)射并朝向探測器準(zhǔn)直的X 射線束可以在顯著不同的角度下透射通過待檢查的對象。因此，在這樣的不同投影角下采集的X射線投影圖像可以用于導(dǎo)出待檢查對象的體圖像。
根據(jù)實施例，所述電子束源裝置適于快速打開和關(guān)閉所發(fā)射的電子束。例如，可以通過在電子束源裝置和陽極裝置之間提供可充電的開關(guān)柵格來實現(xiàn)這樣的快速切換， 其中，可以將開關(guān)柵格充電到一定電勢，從而防止從電子束源裝置向陽極裝置發(fā)射電子束。 “快速切換”可以表示電子束源裝置可以在少于100μ S，優(yōu)選少于1 μ S的時間內(nèi)在打開狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)之間切換，反之亦然。
根據(jù)實施例，所述電子束源裝置包括多個電子束發(fā)射器，每個發(fā)射器適于朝向陽極裝置上的一個關(guān)聯(lián)的焦斑發(fā)射電子束。換言之，電子束發(fā)射器的數(shù)量可以等于焦斑的數(shù)量，使得每個焦斑都可以被其自身關(guān)聯(lián)的電子束發(fā)射器輻照。
根據(jù)實施例，分布式X射線源適于打開和關(guān)閉從不同焦斑彼此獨立地發(fā)射的電子束。例如，可以為每個電子發(fā)射器提供其自身關(guān)聯(lián)的開關(guān)柵格。因此，可以操作分布式X射線源，使得在給定時間點，僅打開電子束發(fā)射器之一，即，向陽極裝置上的關(guān)聯(lián)的焦斑發(fā)射電子束，由此從被輻照焦斑發(fā)射X射線。在該時間點可以關(guān)閉其他電子束發(fā)射器?？梢韵嗬^打開電子束發(fā)射器的另一個，由此激活另一焦斑，用于從不同位置以及可能沿不同方向發(fā)射X射線?？梢酝ㄟ^打開其關(guān)聯(lián)的電子束發(fā)射器相繼激活所有焦斑。
根據(jù)實施例，為電子束源裝置提供一個或多個冷場發(fā)射陰極、一個或多個光電陰極和/或一個或多個低功函數(shù)陰極。例如，與標(biāo)準(zhǔn)的熱離子X射線陰極相比，由于沒有必需的燈絲加熱，這樣的陰極可能具有快速開關(guān)、小型化和/或低待機功耗的更高潛質(zhì)。冷場發(fā)射陰極可以例如基于碳納米管或其他形式的碳或一些其他形式的場發(fā)射器結(jié)構(gòu)。
根據(jù)實施例，為陽極裝置提供片(sheet)材料，使得從電子源裝置發(fā)射的電子撞擊片材料的一個表面。此外，為陽極裝置提供布置在片材料的相對側(cè)上的有源冷卻。換言之，陽極裝置可以包括薄片，至少在來自電子源裝置的電子所撞擊的一側(cè)包括在電子束入射時發(fā)射X射線的材料。在這種片的相對側(cè)上，可以提供諸如液體冷卻劑裝置的冷卻裝置。 由于片是薄的，并且可能由于片材料的良好導(dǎo)熱性，可以提供焦斑區(qū)域的有效冷卻。于是， 可以利用高電子束功率輻照陽極裝置而不會過熱。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出了一種X射線成像系統(tǒng)。該X射線成像系統(tǒng)包括上文結(jié)合本發(fā)明的第一方面所述的分布式X射線源。分布式X射線源布置于檢查空間的第一側(cè)上。此外，X射線成像系統(tǒng)包括布置于與檢查空間上的第一側(cè)相對的第二側(cè)上的探測器。 其中，調(diào)整分布式X射線源，使得從每個焦斑發(fā)射的X射線以不同角度穿過檢查空間。
因此，在所發(fā)射的X射線以不同角度穿過檢查空間的情況下，可以在不同投影角下獲得檢查空間之內(nèi)容納的對象的不同X射線投影圖像。
例如，所述X射線成像系統(tǒng)可以適于從每個所述焦斑相繼發(fā)射X射線，用于在不同角度下將所述檢查空間中的感興趣區(qū)域投影到所述探測器上，并利用所述探測器采集多個相應(yīng)的投影圖像?；谒杉耐队皥D像，可以計算感興趣區(qū)域的三維圖像。
例如，為了將從至少一個焦斑發(fā)射的X射線準(zhǔn)直到X射線通道中以將感興趣區(qū)域投影到探測器上，可以提供準(zhǔn)直器?？梢栽诜植际絏射線源和感興趣區(qū)域之間布置這種準(zhǔn)直器。例如，準(zhǔn)直器可以包括多個位置處的孔，使得從分布式X射線源之內(nèi)的焦斑發(fā)射的X 射線可以通過這樣的孔，由此形成具有有限角范圍的X射線通道。每個X射線通道可以用于將X射線投影圖像投影到探測器上。
所提出的X射線成像系統(tǒng)可以適當(dāng)?shù)剡m于醫(yī)學(xué)成像，例如用于乳房照相或用于手臂和腿的合成X射線斷層攝影，或者臨床前合成X射線斷層攝影系統(tǒng)之內(nèi)。或者，X射線成像系統(tǒng)可以包括在高吞吐量行李掃描系統(tǒng)中。
應(yīng)當(dāng)指出的是，參考不同主題描述了本發(fā)明的各方面和實施例。具體而言，已經(jīng)參考分布式χ射線源描述了一些實施例，而針對χ射線成像系統(tǒng)描述了其他實施例。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員從以上和以下描述將認識到，除非另行指出，除了屬于一種主題的特征的任何組合之外，與不同主題相關(guān)的特征間的任何組合也被視為被本申請公開。


將結(jié)合附圖所示的具體實施例進一步描述本發(fā)明的特征和優(yōu)點，但本發(fā)明不應(yīng)限于具體實施例。
圖1示出了包括根據(jù)本發(fā)明實的施例的分布式X射線源的X射線成像系統(tǒng)的側(cè)視圖。
圖2示出了圖1中所示的X射線成像系統(tǒng)的基本特征前視圖。其中，圖加-f示出了 X射線成像系統(tǒng)工作中的后續(xù)步驟。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的備選實施例具有拱形陽極裝置的X射線成像系統(tǒng)的基本特征的前視圖。
附圖僅僅是示意性的，并且未按照比例繪制。在所有附圖中，利用對應(yīng)的參考符號指代類似或相同的特征。
附圖標(biāo)記列表
1X射線成像系統(tǒng)
3分布式χ射線源
5探測器
7檢查空間
9對象
11板
13控制器
15顯不器
17陽極裝置
19電子束源裝置
21外殼
23電子束發(fā)射器
24電子束
25開關(guān)柵格
27焦斑
29片
31X射線束
33X射線窗口
35準(zhǔn)直器
36孔
37冷卻具體實施方式
圖1以側(cè)視圖，即在y-ζ平面中，示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的X射線成像系統(tǒng)。 X射線成像系統(tǒng)1包括根據(jù)本發(fā)明的實施例的分布式X射線源3和X射線探測器5。分布式X射線源3和探測器5布置在檢查空間7的相對側(cè)。在圖1中所示的具體實施例中，X射線成像系統(tǒng)1被實現(xiàn)為合成X射線斷層攝影乳房照相系統(tǒng)，其中，待檢查的對象9可以是保持在兩個X射線透射板11之間的女性乳房。分布式X射線源3和探測器5連接到控制器 13，控制器13可以適于既控制X射線源3的運行又接收和處理由探測器5獲得的數(shù)據(jù)。根據(jù)這樣的數(shù)據(jù)，控制器13可以計算三維圖像，然后可以在顯示器15上顯示所述三維圖像。
分布式X射線源3包括由外殼21包圍的陽極裝置17和電子束源裝置19。電子束源裝置19包括沿垂直于圖1中所示圖像平面的χ方向線性彼此相鄰布置的多個電子束發(fā)射器23。優(yōu)選地，電子束發(fā)射器23的數(shù)量與X射線成像系統(tǒng)的一次掃描應(yīng)當(dāng)獲得的投影圖像一樣多，從而最終可以從多個投影圖像計算期望的三維圖像。相鄰電子發(fā)射器23之間的距離可以在數(shù)厘米范圍之內(nèi)，使得整個電子束源裝置17可以在χ方向上延伸例如數(shù)十厘米。χ方向上電子束源裝置17的尺度可以比被檢查對象9的尺度更大。
可以提供例如冷場發(fā)射陰極作為每個電子發(fā)射器23，其中，例如可以由碳納米管制成的尖銳結(jié)構(gòu)可以支持從發(fā)射表面發(fā)射電子。電子束發(fā)射器23可以實現(xiàn)快速開關(guān)、小型化和低功耗。由于在電子束源裝置19和陽極裝置17之間施加了例如超過20kV的電場，可以向陽極裝置17在電子束M中使所發(fā)射的電子加速。為了能夠個體地有選擇地打開或關(guān)閉任何電子發(fā)射器23，為每個電子發(fā)射器23提供相關(guān)聯(lián)的開關(guān)柵格25。開關(guān)柵格25布置在從電子發(fā)射器23到陽極裝置17的電子束M的路徑之內(nèi)，可以將其設(shè)置到一定的電勢， 從而有選擇地防止從電子發(fā)射器23發(fā)射的電子朝向陽極裝置17上的關(guān)聯(lián)的焦斑27加速。 開關(guān)柵格25可以受到控制器13的控制。因此，可以個體地控制每個柵格25，使得可以獨立于相鄰電子束M有選擇地打開或關(guān)閉來自每個電子發(fā)射器23的電子束M。
陽極裝置17具備薄片29。在片四的外表面上，可以為一區(qū)域提供諸如鎢的材料， 其在加速的電子束M入射時發(fā)射X射線。在這一區(qū)域中，從電子發(fā)射器23發(fā)射的電子切換到打開狀態(tài)并撞擊陽極裝置17的片四的外表面，可以生成X射線束31。X射線束可以通過X射線窗口 33離開外殼21。此外，可以提供具有多個孔36的準(zhǔn)直器35，用于在ζ方向和χ方向上都準(zhǔn)直所發(fā)射的X射線束31。
陽極裝置17的片四的內(nèi)表面可以與有源冷卻37直接接觸?？梢蕴峁┮后w冷卻劑系統(tǒng)作為有源冷卻37，其中，諸如水的冷卻劑可以通過管道循環(huán)流動，管道與陽極裝置17 的片四的內(nèi)表面熱接觸。由此，可以有效吸收撞擊到焦斑27上并加熱陽極裝置17的電子施加的熱能。由于片四很薄，這樣的冷卻可能非常有效，因為它可能達到非常接近焦斑27 處，由此使發(fā)射的X射線束31能夠到達更高的功率水平。
在離開外殼21之后，X射線束31可以穿過對象9，之后被探測器5探測。由于在對象9之內(nèi)的X射線衰減，所以可以由連接到探測器5的控制器13采集對象9的X射線投影圖像。
如參考圖加到2f所述，可以在不同投影角下采集多個投影圖像?；谶@樣的不同的投影圖像，控制器13可以導(dǎo)出對象9的三維表示以在顯示器15上顯示。
在圖2中，以前視圖，即在x-y平面中，示出了 X射線成像系統(tǒng)1。在圖2中，為了清晰起見，未示出圖1中所示的X射線成像系統(tǒng)的一些特征，諸如外殼21、電子束源裝置19寸。
如圖中示意性示出的，在第一圖像采集步驟中，打開第一電子發(fā)射器 23 (圖2中未示出)，由此向第一焦斑27上發(fā)射電子。由準(zhǔn)直器35的孔36將所生成的X 射線束31準(zhǔn)直，以便在第一投影角下指向?qū)ο?。于是可以由探測器5在這種投影角下采集第一投影圖像。
在采集第一投影圖像期間，如圖加中的箭頭所示，沿著(-χ)方向相對于電子束源裝置19使陽極裝置17開始位移。由于這種位移的原因，從電子發(fā)射器23發(fā)射的電子束M 輻照的區(qū)域，即焦斑27，沿著陽極裝置17的表面運動。如圖2b中所示，初始焦斑27的區(qū)域 (如圖加中所示)移動到左側(cè)，并且焦斑27'輻照陽極裝置17上的不同區(qū)域。因此，由于陽極裝置17的位移，可以在陽極裝置17的更大表面上分布陽極裝置17的熱入口，由此可能放松任何冷卻要求。應(yīng)當(dāng)注意到的是，在采集相應(yīng)的投影圖像的時間段內(nèi)陽極裝置17可以在平移位移中來回移動一次或若干次，并且陽極裝置17可以連續(xù)或步進位移。盡管電子當(dāng)前輻照的區(qū)域由于陽極裝置17的位移運動而在圖像采集期間沿著陽極裝置17的表面運動，但焦斑27的絕對位置保持不變，因為電子束源裝置19的位置在分布式X射線源3之內(nèi)保持固定。由于焦斑27的這樣固定的位置，所以不會發(fā)生圖像模糊。此外，由于片四很薄并且造成陽極裝置17重量輕，不會因為陽極裝置17的位移而有發(fā)生振動的較大風(fēng)險。
如圖2c和2d中所示，可以通過打開電子束源裝置19上的相鄰電子發(fā)射器23，由此生成局部位移的焦斑27〃，來采集第二投影圖像。同樣地，可以由準(zhǔn)直器35之內(nèi)的孔 36'對從焦斑27"發(fā)射的X射線束31進行準(zhǔn)直，使得可以在不同的觀察角下采集第二X射線投影圖像。而且在這種圖像采集期間，可以如圖2c中箭頭所示在線性來回位移運動中連續(xù)位移，以便在陽極裝置17的擴展表面上擴散所引入的熱。
如圖加和2f所示，可以通過打開第三電子發(fā)射器23，由此激活不同的焦斑 27" ’，再次在不同的觀察角下采集第三投影圖像。
在圖1和2中所示的實施例中，具有電子發(fā)射器23的電子束源裝置19以及在其表面上具有多個焦斑23的陽極裝置17具有沿χ方向的線性延伸。X射線圖像采集期間陽極裝置17的線性位移與陽極裝置17的線性延伸重合。
如果可以非常快地打開和關(guān)閉電子束發(fā)射器23，并且如果數(shù)字X射線探測器5提供高的幀速率，可以實現(xiàn)額外的益處。這將允許不同焦斑之間非?？斓摹白訄D像”切換，并且由此更大地增大X射線源的瞬時額定功率，從而能夠進一步減少全掃描所需的總時間。
圖3示出了備選實施例。其中，電子束源裝置19'以及陽極裝置17'都具有拱形形狀。同樣地，可以由電子束源裝置19'上的電子發(fā)射器23發(fā)射電子束M，使電子束朝向焦斑27加速，由此生成由拱形準(zhǔn)直器35'中的孔36準(zhǔn)直的X射線束31。如圖3中的虛線所示，通過相繼打開和關(guān)閉多個電子發(fā)射器23的每個，可以在不同投影角下采集多個投影圖像。在圖像采集期間，可以使陽極裝置17'沿著圖3中雙向箭頭所示的拱形路徑以來回運動的形式位移。
最后，將根據(jù)本發(fā)明的實施例的分布式X射線源和X射線成像系統(tǒng)的一些特征匯總?cè)缦绿岢隽艘环N用于成像應(yīng)用(例如具有多通道X射線源的合成X射線斷層攝影)的新型X射線系統(tǒng)。X射線系統(tǒng)包括具有電子束源裝置的分布式X射線源，電子束源裝置具有至少兩個電子束發(fā)射器，優(yōu)選具有與X射線系統(tǒng)的一次掃描應(yīng)當(dāng)獲得的投影圖像同樣多的電子束發(fā)射器。電子束發(fā)射器可以實現(xiàn)快速開關(guān)、小型化和低功耗。在陽極裝置中可以包含一個公共陽極或若干獨立陽極，并且它們可以相對于相應(yīng)的電子束運動，使得所得的焦斑在空間中保持固定?？梢詧?zhí)行電子束的打開和關(guān)閉，并由此執(zhí)行對分別獲得的X射線束的打開和關(guān)閉，以便得到投影圖像序列，從而構(gòu)成成像系統(tǒng)的掃描。可以對不同的X射線束進行準(zhǔn)直，使得每個“X射線通道”可以產(chǎn)生到探測器上的相同感興趣區(qū)域的投影，但每次從不同角度進行。數(shù)字X射線探測器可以記錄不同投影，并生成數(shù)據(jù)集以進一步處理。可以提供用于處理成像數(shù)據(jù)集的模塊以實施必要的圖像重建。陽極裝置可以包括直接冷卻。設(shè)計和定位陽極裝置，使得由電子束撞擊到陽極裝置上的空間點界定的焦斑位置針對期望的成像應(yīng)用可以是相容的期望焦斑位置。例如，可以沿著例如針對乳房照相的合成X射線斷層攝影的線或沿著弧布置焦斑位置?？梢岳锰囟ǖ钠谕蛄薪惶娲蜷_和關(guān)閉多個“X射線通道”，并且每次探測器都記錄針對該應(yīng)用的期望圖像序列的一副圖像。為了達到成像應(yīng)用所需的額定功率，陽極裝置相對于電子束運動，使得相應(yīng)焦斑的空間位置保持固定。其中， 陽極裝置的運動可以是平移而非旋轉(zhuǎn)，例如來回運動，根據(jù)陽極裝置的形狀和位置，為線性的或沿著弧的。如果陽極裝置的運動基本是平移而非旋轉(zhuǎn)，可以設(shè)計陽極裝置，使得X射線生成材料比用于常規(guī)旋轉(zhuǎn)陽極的薄得多，并且適當(dāng)?shù)睦鋮s能夠達到非常接近焦斑處，以便提供非常有效的冷卻，這與陽極裝置的位移運動一起，能夠?qū)崿F(xiàn)X射線發(fā)射的高功率水平。 為陽極裝置提供薄片材料的另一可能優(yōu)點可以是任何運動部件的重量都小。因此，陽極裝置的位移運動未必導(dǎo)致整個成像系統(tǒng)振動的風(fēng)險。
應(yīng)當(dāng)指出，術(shù)語“包括”不排除其他元件或步驟，不定冠詞“一”或“一個”不排除復(fù)數(shù)。也可以組合結(jié)合不同實施例描述的元件。還應(yīng)當(dāng)指出，權(quán)利要求中的參考符號不應(yīng)被解釋為限制權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種分布式X射線源( ，其包括 電子束源裝置(19)；陽極裝置(17)；其中，所述電子束源裝置(19)適于向所述陽極裝置(17)上的至少兩個局部相異的焦斑(27)發(fā)射電子束(24)；其中，所述X射線源(3)適于使所述陽極裝置(17)相對于所述電子束源裝置(19)位移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式X射線源，其中，所述X射線源⑶適于使所述陽極裝置(17)相對于所述電子束源裝置(19)以某種方式位移，使得在位移運動期間所述焦斑(XT)的位置保持固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分布式X射線源，其中，所述X射線源⑶適于使所述陽極裝置(17)相對于所述電子束源裝置(19)以沿著線性路徑、拱形路徑和曲線路徑之一的來回運動位移。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中的一項所述的分布式X射線源，其中，相鄰焦斑(XT)之間的距離為至少5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中的一項所述的分布式X射線源，其中，所述電子束源裝置(19)適于快速打開和關(guān)閉所發(fā)射的電子束04)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中的一項所述的分布式X射線源，其中，所述電子束源裝置(19)包括多個電子束發(fā)射器(23)，每個發(fā)射器適于向所述陽極裝置(17)上的一個關(guān)聯(lián)的焦斑(XT)發(fā)射電子束04)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中的一項所述的分布式X射線源，其中，所述分布式X射線源(3)適于打開和關(guān)閉從不同的焦斑(XT)彼此獨立地發(fā)射的 X射線束(31)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中的一項所述的分布式X射線源，其中，所述電子束源裝置(19)具備冷場發(fā)射陰極、光電陰極和低功函數(shù)陰極中的至少一種。根據(jù)權(quán)利要求1到8中的一項所述的分布式X射線源，其中，所述陽極裝置(17)具備片( )，使得從所述電子源裝置(19)發(fā)射的電子撞擊到所述片09)的一個表面上，并且其中，所述陽極裝置(17)具備布置于所述片09)的相對側(cè)上的有源冷卻(37)。
9.一種X射線成像系統(tǒng)(1)，其包括布置于檢查空間(7)的第一側(cè)上的根據(jù)權(quán)利要求1到9中的一項所述的分布式X射線源⑶；布置于所述檢查空間(7)的與所述第一側(cè)相對的第二側(cè)上的探測器(5)； 其中，所述分布式X射線源(3)適于使得從所述焦斑(XT)中的每個發(fā)射的X射線(31) 以不同角度穿過所述檢查空間(7)。
10.根據(jù)權(quán)利要求10所述的X射線成像系統(tǒng)，還包括準(zhǔn)直器(35)，所述準(zhǔn)直器用于將從所述焦斑(XT)中的至少一個發(fā)射的X射線 (31)準(zhǔn)直到X射線通道中，以將所述檢查空間(7)中的感興趣區(qū)域投影到所述探測器(5)上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的X射線成像系統(tǒng)，其中，所述X射線成像系統(tǒng)(1)適于從所述焦斑(Xi)相繼發(fā)射X射線(31)，用于在不同角度下將所述檢查空間(7)中的感興趣區(qū)域投影到所述探測器( 上，并利用所述探測器( 采集多個相應(yīng)的投影圖像。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的X射線成像系統(tǒng)，其中，所述X射線成像系統(tǒng)(1)適于基于所采集的投影圖像提供所述感興趣區(qū)域的3 維圖像。
13.—種醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，其包括根據(jù)權(quán)利要求9到12中的一項所述的X射線成像系統(tǒng) (1)，其中，所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)適于合成X射線斷層攝影。
全文摘要
提出了一種分布式X射線源(3)和包括這種X射線源(3)的成像系統(tǒng)(1)。X射線源(3)包括電子束源裝置(19)和陽極裝置(17)。所述電子束源裝置(19)適于向所述陽極裝置(17)上至少兩個局部相異的焦斑(27)發(fā)射電子束(24)。其中，所述X射線源適于使所述陽極裝置(17)相對于所述電子束源裝置(19)位移。提供多個焦斑能夠在不同投影角下采集投影圖像，由此允許例如在合成X射線斷層攝影應(yīng)用中重建三維X射線圖像，同時，陽極裝置(17)相對于電子束源裝置(19)的位移運動可以允許通往陽極裝置的分布式熱流動，由此可能減小冷卻要求。
文檔編號H01J35/06GK102498540SQ201080040935
公開日2012年6月13日 申請日期2010年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月15日
發(fā)明者A·萊瓦爾特, R·皮蒂格, W·克羅斯特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司