[发明专利]分布式X射线源和包括其的X射线成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种适于从局部相异(distinct)的焦斑发射X射线束的分布式X射线源。此外，本发明还涉及一种包括这种分布式X射线源的X射线成像系统，特别是医学成像系统。

背景技术

可以将X射线成像系统用于医学和非医学领域两者中的各种应用。例如，医学X射线成像系统可以包括一般辐射性、乳房X射线照相、X射线C臂、合成X射线断层摄影和计算机断层摄影成像系统。这样的成像系统可以适于基于穿过患者的X射线衰减生成患者的一部分的图像或视图。或者，X射线成像系统可以用于非医学应用，诸如旅客行李的安全筛查或工业质量控制。

在下文中，将更为详细地描述X射线成像的被称为合成X射线断层摄影的一种具体应用，其例如可以用于医学X射线乳房照相分析中。然而，应当注意，本发明不限于这样的应用。

在合成X射线断层摄影中，可以针对同一感兴趣区域，但从不同的角度，拍摄多个X射线投影，以便在所采集的图像数据的数学重建过程之后提供被成像对象的体(3D)信息或准体(准3D)信息。通常，对于合成X射线断层摄影，所采集的数据集的总角范围是受限的。这可能意味着并不能获得感兴趣区域的完整3D重建，并且深度分辨率可能比原始采集的个体X射线投影的2D分辨率低得多，它可能取决于X射线投影的数量和采集X射线投影的总角范围。

一种用于医学成像的合成X射线断层摄影的常规系统装置包括常规X射线管，其相继移动到不同位置，在每个位置都利用位于对象相对位置的探测器拍摄同一感兴趣区域的投影图像。X射线管描述的路径可以是直的、圆形段或者有限总角范围之内的任何其他曲线。针对合成X射线断层摄影的这种常规系统装置中所使用的X射线管通常可以是具有旋转阳极的标准X射线管，因为具有固定阳极的X射线管的最大可能额定功率可能不够高，不能在给定时间，例如若干秒之内，获得所需数量的图像。

然而，例如，如用于乳房X射线照相中那样，具有旋转阳极的标准X射线管可能非常大并且笨重。因此，移动这种X射线管通过若干不同的图像采集位置可能非常困难。通常依赖两种方式，然而每种都有其缺点：

(a)步进拍摄：这可能需要频繁并且迅速地对整个X射线管加速和减速，这可能导致整个X射线成像系统振动，可能会由于运动伪影导致图像质量下降；

(b)连续移动X射线管：移动X射线源(因此连续移动焦斑)可能使采集的X射线投影图像模糊。

在这些情况中的任一种情况下，可能无法非常快速地移动大而重的X射线管，使得总检查时间可能相当长。对于用于乳房X射线照相的合成X射线断层摄影而言，除了例如由于呼吸导致产生运动伪影的风险之外，这可能导致患者相当不适。

作为备选，如果使用多个静止X射线管替代单个运动的X射线管，标准的旋转阳极管可能过大，而无法并排安装。而且，这种系统的所得功耗和成本价格对于商用医学成像系统而言可能过高。

作为另一备选方案，可以使用具有固定阳极的小型常规X射线管。然而，在这样的X射线成像系统中，可能无法达到所需的额定功率以便在适度短的时间之内获得所需数量的图像。

同样地，长的总检查时间可能导致患者显著不适。

发明内容

可能需要一种改进型X射线成像系统，其可以克服常规系统的上述缺陷中的至少一些。具体而言，可能需要一种X射线成像系统，其可以避免由于大而重的X射线管的运动导致的振动、焦点模糊和/或功率限制。

根据本发明的第一方面，提出了一种分布式X射线源。X射线源包括电子束源装置和阳极装置。所述电子束源装置适于向所述阳极装置上的至少两个局部相异的焦斑发射电子束。所述X射线源适于使所述阳极装置相对于所述电子束源装置位移。

根据该第一方面，本发明依据的基本创意是提供一种X射线源，其能够利用高X射线功率从阳极装置上的多个局部分布式焦斑发射X射线束。为此目的，电子束源装置可以包括一个或多个电子束发射器，也称为电子发射阴极。优选地，电子束发射器的数量可以等于阳极装置上布置的焦斑的数量，使得每个焦斑可以从特定关联的电子束发射器接收电子束。在阳极装置上提供至少两个焦斑，然而优选在阳极装置上提供更大数量的焦斑，例如超过5个焦斑，优选超过10个焦斑，其中，可以彼此相对以显著的距离(例如若干厘米)来布置焦斑。从每个焦斑可以发射X射线束，允许从不同位置并在不同角度下生成感兴趣区域的X射线投影图像。