[发明专利]平衡针对双能量X射线成像系统的X射线输出

说明书

提出了一种用于生成第一能谱和第二能谱的X射线辐射的X射线源(100)，其中，与常规的X射线源相比，所述第一能谱与所述第二能谱之间的X射线强度不平衡被减小。与当施加较低的管电压时相比，通过在施加较高的管电压时配置较小的撞击到阳极(102)上的电子撞击角度(141)来实现对所述X射线强度不平衡的所述减小。

技术领域

本发明涉及用于生成第一能谱和第二能谱的X射线辐射的X射线源、X射线成像系统、用于生成X射线辐射的方法、计算机程序以及计算机可读介质。

背景技术

X射线成像系统被使用在许多应用中，例如，医疗诊断、机场安检、材料分析等。例如，在计算断层摄影(CT)系统中，X射线源和X射线探测器被布置在患者的相对侧上。X射线源可以生成X射线的扇形射束。X射线束的光子将部分地被患者的身体吸收。由此，与瘦肉组织相比，骨吸收更多的光子。然后，通过患者的身体的光子被X射线探测器接收，该X射线探测器生成患者的解剖结构的阴影图像。所得到的图像是患者的身体的三维结构的二维投影。在CT系统中，X射线源和X射线探测器围绕患者旋转以捕获从不同观看方向观看到的图像。这些图像能够由计算机系统处理以生成患者的解剖结构的三维图像。

X射线源通常包括阴极和阳极，它们被布置在真空管内部。阴极发射电子，这些电子因电源供应的管电压而朝向阳极加速。利用例如80kV的管电压，电子从阴极到阳极进行加速，在冲击到阳极上时达到80keV的动能。该能量完全或部分地被转换成X射线辐射，该X射线辐射可以辐照通过X射线管的壳体中的孔。

通过使用具有多个能谱的X射线辐射来扫描患者，能够提高由X射线成像系统提供的图像质量。这允许利用光谱材料分解来对患者进行成像。该技术已被证明能够得到改善的图像并同时减少有毒的对比度染料(通常是碘)的量。能够通过在X射线管的阴极和阳极之间施加不同的管电压来生成不同能谱的X射线辐射。例如，可以施加80kV和140kV的管电压来分别生成较软和较硬的X射线辐射。

发明内容

已经观察到：与低管电压相比，高管电压的X射线辐射的强度会更高。通过对低管电压使用与高管电压相比更长的积分时段，可以至少部分地在X射线成像系统的X射线探测器处补偿这种X射线强度的不平衡。然而，在CT系统中，X射线源和X射线探测器通常以恒定的角速度围绕患者旋转，使得对低管电压使用更长的积分时段导致降低的图像分辨率。

因此，可能期望提供一种用于生成第一能谱和第二能谱的X射线辐射的改进的X射线源，其中，减小了不同管电压下的X射线强度的不平衡。

这方面通过独立权利要求的主题得以实现，其中，进一步的实施例被包括在从属权利要求和以下描述中。应当注意，如下文所述的X射线源的任何特征、元件和/或功能等同地适用于如下文所述的X射线成像系统、用于生成X射线辐射的方法、用于控制X射线源的计算机程序以及计算机可读介质，反之亦然。

根据本公开内容，提出了一种用于生成第一能谱和第二能谱的X射线辐射的X射线源。所述X射线源包括：阴极，其用于发射电子束；阳极，其用于将所述电子束至少部分地转换成X射线辐射；电子光学器件，其被配置为控制所述电子束的电子冲击到所述阳极上的撞击角度；电源，其被配置为在所述阴极与所述阳极之间施加第一管电压和第二管电压，所述第二管电压高于所述第一管电压；以及控制电路，其被操作性地耦合到所述电子光学器件；其中，所述控制电路被配置为控制所述电子光学器件，使得：当施加所述第一管电压时，所述电子束的所述电子以第一平均撞击角度冲击到所述阳极上；并且当施加所述第二管电压时，所述电子束的所述电子以第二平均撞击角度冲击到所述阳极上；并且其中，所述第二平均撞击角度小于所述第一平均撞击角度。

撞击角度被定义为电子的传播路径与在电子的传播路径碰撞阳极表面的位置处的针对阳极表面的切平面之间的角度。