[发明专利]在利用散射辐射的条件下X射线成像的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于X射线成像的一种方法以及一种装置，其中利用从X射线源发出的X射线束透视对象。

背景技术

公知地X射线只能被极其困难地聚集，从而利用公知的X射线成像方法通常记录投影。在此至少损失一个空间维，只能通过多个投影和从投影数据中然后重建三维图像数据组又建立该空间维，例如在计算机断层造影情况下。然而这点要求从不同方向的大量的X射线拍摄并且由此是复杂的和费时的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提出一种用于X射线成像的替换方法，该方法可以以较小开销进行并且提供对象的三维图像信息。

上述技术问题通过按照权利要求1和6的方法和和装置解决。方法和装置的优选实施方式是从属权利要求的内容或者从以下的描述以及实施例中得到。

在所提出的方法中，利用从X射线源发出的X射线束透视对象。在此，利用一个或多个按照时间上的间隔相继跟随的X射线脉冲进行透视，其中，单个的X射线脉冲对于执行该方法就足够。在与透视方向不同的方向上利用具有探测器元件的二维布置的X射线探测器不仅位置分辨地而且时间分辨地来记录在对象的体积元素上散射的X射线。通过X射线脉冲的波前的已知形状和该波前的已知的时间上的传播，然后从位置和时间分辨的测量数据中重建对象的三维散射分布的图像数据组。

在该方法中，由此使用给出短时的、必要时是周期性的X射线脉冲的X射线源。发射的波前透射待成像的对象。例如侧面安装的散射射线探测器由此接收从不同的对象区域在时间上交错的(gestaffelt)散射辐射。如果该X射线探测器，如在这种情况下那样，是二维的位置分辨的，则唯一一个波前，即单个的X射线脉冲，就足以能够重建三维对象的完整的散射分布。

在此，图像记录要求主要探测来自于一个唯一的方向的X射线的方向选择性的X射线探测器。这点可以通过具有合适的在前连接的准直器的X射线探测器来实现。通过二维布置的探测器元件，首先获得从对象在该方向上散射的X射线的二维图像。关于附加的时间上的信息和X射线脉冲的X射线的已知的传播时间，同样分辨第三维(在垂直于探测器表面的方向上)。以这种方式可以重建对象的三维散射分布的图像数据组。

从通常的X射线源发送的X射线脉冲的波前通常具有球形的波前。如果X射线脉冲优选是利用≤30ps的脉冲持续时间产生的，则这点相应于以大约9mm的厚度的X射线辐射的传播的球壳。在较短的X射线脉冲的情况下，该厚度变小并且由此也提高图像分辨率。

原则上唯一一个X射线脉冲对于图像数据组的记录是足够的。该X射线脉冲已经提供了对象的完整的三维散射分布。为了改善信号/噪声比或者(在相同的信号/噪声比的情况下)为了降低X射线脉冲能量，还可以利用带有时间上的间隔的多个X射线脉冲。在这种情况下，然后对各个X射线脉冲的时间上和空间上相应的测量数据进行平均，以便获得图像数据组。

在另一种实施方式中，可以从每个单个的X射线脉冲的测量数据中产生一个图像数据组，以便例如能够采集在对象中的时间上的改变。

在公知的X射线管中，电子束对准X射线靶，以便产生X射线辐射。对于脉冲的X射线辐射的产生，可以例如在高频(HF)线性加速器中在靶的方向上加速电子。由此，对线性加速器的每个HF周期，每次对于一个非常短的时间产生X射线光。由此从电子靶发射一系列球壳形状扩展的波，所述波相应于上述要求。如果采用例如1GHz加速器管，则单个地击中靶的电子包分别是大约10ps长。对于发射的X射线脉冲也是这样。该时间段相应于通过对象传播的3mm厚的X射线球壳。重复率(在这种情况下是1GHz)导致相继跟随的X射线脉冲的大约为30cm的空间上的间隔。

为执行该方法而建议的装置由此包括：构造为用于输出X射线脉冲的X射线源，以及具有二维布置的探测器元件的X射线探测器，该X射线探测器这样布置，使得其时间分辨地采集从对象的体积元素在与透视方向不同的方向上散射的X射线。X射线源优选具有用于电子束的HF加速器，以便产生X射线脉冲。X射线探测器优选具有准直器，以使得方向选择性，即，记录从一个方向的X射线散射辐射成为可能。该方向可以垂直于透视方向，从而探测器表面平行于透视方向布置。然而，X射线探测器的相对于该透视方向的其他方向当然也是可能的。透视方向在此相应于位于从X射线源到对象的X射线束的对称轴上的方向。X射线探测器优选具有足够的探测器行和探测器列，用于完全采集对象的在一个方向上发出的散射辐射。然而原则上还可以进行具有更少行或列的探测器横跨该方向的移动，以便采集对象的整个散射辐射。然而这点要求多个相继跟随的X射线源。