有效
用于射线检查的成像系统和方法
陈志强、张丽、金鑫、杨洪恺、许晓飞、赵振华、张思远、陈昶羽
清华大学
陈
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张
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金
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杨
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许
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赵
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张
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陈
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摘要
本发明涉及用于射线检查的成像系统和方法。一种用于射线检查的成像系统包括:检查区域,包括成像区域;第一射线源组件,其所有第一靶点布置在第一射线源平面内;第一探测器组件,其多个第一探测器单元布置在探测器平面内,探测器平面与第一射线源平面沿被检查对象的行进方向间隔开预定距离;和射线源控制装置,其构造成当被检查对象的感兴趣区域至少部分地位于成像区域中时,使得第一射线源组件在同一时刻从至少两个第一靶点同时向成像区域发射X射线,在第一射线源组件的同时向成像区域发射X射线的至少两个第一靶点中,每个第一靶点的射线发射范围都能够覆盖成像区域,并且任两个第一靶点的射线发射范围对应的第一探测器晶体互相不重合。
1.一种用于射线检查的成像系统,包括:检查区域,其中被检查对象能够进入所述检查区域,所述检查区域包括成像区域,所述被检查对象的感兴趣区域能够进入所述成像区域,所述感兴趣区域是所述被检查对象的局部区域,所述成像区域是所述检查区域的局部区域,并且设置成足以容纳所述被检查对象的感兴趣区域;第一射线源组件,用于发射X射线,其中,所述第一射线源组件包括多个分布式射线源,每个分布式射线源限定单独的真空空间并且包括多个第一靶点,所述第一射线源组件的所有第一靶点布置在第一射线源平面内;第一探测器组件,用于接收从所述第一射线源组件发射并透射经过所述成像系统的所述成像区域的X射线,其中,所述第一探测器组件包括多个第一探测器单元,每个第一探测器单元包括多个第一探测器晶体,所述多个第一探测器单元布置在探测器平面内,所述探测器平面与所述第一射线源平面沿所述被检查对象的行进方向间隔开预定距离;和射线源控制装置,其构造成当所述感兴趣区域至少部分地位于所述成像区域中时,使得所述第一射线源组件在同一时刻从至少两个第一靶点同时向所述成像区域发射X射线,其中,在所述第一射线源组件的同时向所述成像区域发射X射线的至少两个第一靶点中,每个第一靶点的射线发射范围都只覆盖所述成像区域但不覆盖整个所述检查区域,并且任两个第一靶点的射线发射范围对应的第一探测器晶体互相不重合,所述第一射线源组件的每个分布式射线源还包括至少一个第二靶点,所述第二靶点的射线发射范围经选择能够覆盖所述检查区域,所述射线源控制装置构造成使得所述第一射线源组件在同一时刻从至少两个第二靶点同时向所述检查区域发射X射线,其中,在所述第一射线源组件的同时向所述检查区域发射X射线的至少两个第二靶点中,任两个第二靶点的射线发射范围对应的第一探测器晶体互相不重合,其中,所述射线源控制装置还构造成:当所述第一射线源组件的所述第一靶点发射X射线时使得所述第二靶点不发射X射线,并且当所述第一射线源组件的所述第二靶点发射X射线时使得所述第一靶点不发射X射线,并且其中,所述成像系统设置成利用所述第一靶点对所述感兴趣区域进行成像,并且利用所述第二靶点对所述被检查对象整体进行成像,以对所述感兴趣区域进行三维图像重建。
2.根据权利要求1所述的成像系统,还包括承载装置,用于承载所述被检查对象,其中,所述成像系统构造成使得所述第一射线源组件和所述第一探测器组件能够相对于所述承载装置沿所述行进方向移动,从而所述被检查对象的感兴趣区域能够进入所述成像区域。
3.根据权利要求2所述的成像系统,其中,所述承载装置构造成能够沿所述行进方向传送所述被检查对象。
4.根据权利要求2或3所述的成像系统,其中,所述承载装置还构造成能够调整所述被检查对象的感兴趣区域相对于所述成像区域的位置,使得所述被检查对象的感兴趣区域位于所述成像区域内。
5.根据权利要求1或2所述的成像系统,其中,所述成像区域位于所述第一射线源平面与所述第一探测器组件的远离所述第一射线源组件的外侧边缘之间。
6.根据权利要求5所述的成像系统,其中,所述成像区域被限定为具有中心轴线的圆柱形区域。
7.根据权利要求6所述的成像系统,其中,所述行进方向与所述中心轴线基本上平行。
8.根据权利要求1或2所述的成像系统,其中,所述探测器平面与所述第一射线源平面彼此平行。
9.根据权利要求1或2所述的成像系统,其中,沿所述行进方向观察,所述第一射线源组件的多个分布式射线源构造成围绕所述成像区域具有大于180度的组合延伸角度。
10.根据权利要求9所述的成像系统,其中,所述第一射线源组件的多个分布式射线源构造成完整地围绕所述成像区域延伸以组成第一射线源环。
11.根据权利要求1或2所述的成像系统,其中,所述第一射线源组件的每个第一靶点都设置成沿所述行进方向朝着所述第一探测器组件的第一探测器单元偏转第一偏转角度。
12.根据权利要求11所述的成像系统,其中,所述第一偏转角度在1度到5度之间。
13.根据权利要求2或3所述的成像系统,其中,沿所述行进方向观察,所述第一射线源组件构造成能够相对于所述承载装置在预定范围内转动,以调整所述被检查对象的感兴趣区域相对于所述成像区域的位置,使得所述被检查对象的感兴趣区域位于所述成像区域内。
14.根据权利要求2或3所述的成像系统,其中,沿所述行进方向观察,所述第一探测器组件设置成位于所述第一射线源组件的径向内侧。
15.根据权利要求14所述的成像系统,其中,所述第一探测器组件构造成完整地围绕所述成像区域延伸以组成探测器环。
16.根据权利要求15所述的成像系统,其中,所述第一探测器组件的第一探测器单元包括单排第一探测器晶体或多排第一探测器晶体。
17.根据权利要求14所述的成像系统,还包括第二探测器组件,用于接收从所述被检查对象散射的X射线,其中,所述第二探测器组件包括多个第二探测器单元,每个第二探测器单元包括多个第二探测器晶体。
18.根据权利要求17所述的成像系统,其中,所述第二探测器组件的多个第二探测器单元与所述第一探测器组件的多个第一探测器单元对应设置。
19.根据权利要求18所述的成像系统,其中,所述成像系统还包括遮挡件,所述遮挡件布置成使得所述第二探测器单元不接收从所述第一射线源组件发射的直射X射线。
20. 根据权利要求18所述的成像系统,其中,沿所述行进方向,每个第二探测器单元的第二探测器晶体与对应的第一探测器单元的第一探测器晶体布置成间隔开,以使得所述第二探测器单元不接收从所述第一射线源组件发射的直射X射线。
21.根据权利要求18所述的成像系统,其中,每个第二探测器单元的第二探测器晶体的数量等于对应的第一探测器单元的第一探测器晶体的数量;或者每个第二探测器单元的第二探测器晶体的数量小于对应的第一探测器单元的第一探测器晶体的数量。
22.根据权利要求2所述的成像系统,还包括:第二射线源组件,用于发射X射线,其中,所述第二射线源组件包括多个分布式射线源,每个分布式射线源包括多个第三靶点,所述第二射线源组件的所有第三靶点布置在第二射线源平面内,所述探测器平面与所述第二射线源平面沿所述行进方向间隔开预定距离,其中,所述第一探测器组件还构造成用于接收从所述第二射线源组件发射并透射经过所述成像系统的所述成像区域的X射线,其中,所述第一射线源平面、所述探测器平面和所述第二射线源平面沿所述行进方向依次分布,其中,所述射线源控制装置构造成当所述感兴趣区域至少部分地位于所述成像区域中时,使得所述第二射线源组件在同一时刻从至少两个第三靶点同时向所述成像区域发射X射线,其中,在所述第二射线源组件的同时向所述成像区域发射X射线的至少两个第三靶点中,每个第三靶点的射线发射范围都能够覆盖所述成像区域,并且任两个第三靶点的射线发射范围对应的第一探测器晶体互相不重合。
23.根据权利要求22所述的成像系统,其中,所述成像系统构造成使得所述第一射线源组件、所述第一探测器组件和所述第二射线源组件能够相对于所述承载装置沿所述行进方向移动,从而所述被检查对象的感兴趣区域能够进入所述成像区域。
24.根据权利要求22所述的成像系统,其中,所述成像区域位于所述第一射线源平面与所述第二射线源平面之间。
25.根据权利要求24所述的成像系统,其中,所述成像区域被限定为具有中心轴线的圆柱形区域。
26. 根据权利要求22所述的成像系统,其中,所述探测器平面、所述第一射线源平面和所述第二射线源平面彼此平行。
27.根据权利要求22所述的成像系统,其中,所述射线源控制装置构造成当所述被检查对象的所述感兴趣区域至少部分地位于所述成像区域中时,使得所述第一射线源组件的至少一个第一靶点和所述第二射线源组件的至少一个第三靶点在同一时刻同时向所述成像区域发射X射线,并且其中,在所述第一射线源组件的至少一个第一靶点和所述第二射线源组件的至少一个第三靶点同时向所述成像区域发射X射线时,所述第一射线源组件的第一靶点的射线发射范围对应的所述第一探测器组件的探测器晶体和所述第二射线源组件的第三靶点的射线发射范围对应的所述第一探测器组件的探测器晶体互相不重合。
28. 一种使用根据权利要求2所述的成像系统的成像方法,包括:(a)使被检查对象承载于所述成像系统的承载装置上;和(b)使所述成像系统的第一射线源组件和第一探测器组件相对于所述承载装置沿行进方向移动,从而所述被检查对象的感兴趣区域能够进入成像区域,同时使所述第一射线源组件发射X射线并且使X射线透射经过所述成像区域而被所述第一探测器组件接收,其中,所述第一射线源组件发射X射线的步骤包括:使所述第一射线源组件在同一时刻从至少两个第一靶点同时向所述成像区域发射X射线,其中,在所述第一射线源组件的同时向所述成像区域发射X射线的至少两个第一靶点中,每个第一靶点的射线发射范围都只覆盖所述成像区域但不覆盖整个所述检查区域,并且任两个第一靶点的射线发射范围对应的第一探测器晶体互相不重合,其中,所述第一射线源组件发射X射线的步骤还包括:从所述第一射线源组件的第二靶点发射X射线,所述第二靶点的射线发射范围选择为能够覆盖所述检查区域,其中,当所述第一射线源组件的所述第一靶点发射X射线时使得所述第二靶点不发射X射线,并且当所述第一射线源组件的所述第二靶点发射X射线时使得所述第一靶点不发射X射线,以及其中,所述成像方法利用所述第一靶点对所述感兴趣区域进行成像,并且利用所述第二靶点对所述被检查对象整体进行成像,以对所述感兴趣区域进行三维图像重建。
29.根据权利要求28所述的成像方法,还包括在步骤(a)中使所述被检查对象承载于所述承载装置上后,通过所述承载装置调整所述被检查对象的感兴趣区域相对于所述成像区域的位置,使得所述被检查对象的感兴趣区域位于所述成像区域内。
30.根据权利要求28所述的成像方法,还包括在步骤(a)中使所述被检查对象承载于所述承载装置上后,沿所述行进方向观察,使所述第一射线源组件相对于所述承载装置在预定范围内转动,以调整所述被检查对象的感兴趣区域相对于所述成像区域的位置,使得所述被检查对象的感兴趣区域位于所述成像区域内。



