使用多光譜x射線源的全景成像的制作方法

使用多光譜x射線源的全景成像的制作方法
【專利摘要】本發明涉及使用多光譜x射線源的全景成像。用于獲得全景圖像的系統和方法。一種系統包括臺架、x射線源、接收器，和至少一個控制器。x射線源安裝在臺架上并且配置為交替地輸出處于第一能級的x射線輻射和處于第二能級的x射線輻射。接收器安裝在臺架上從而來自x射線源的x射線輻射撞擊接收器。接收器配置為輸出包括第一幀和與第一幀相繼的第二幀的多個數據幀。控制器配置為控制x射線源從而基于第一能級的x射線輻射產生第一幀中的數據并且第二幀中的數據基于第二能級的x射線輻射。
【專利說明】
使用多光譜X射線源的全景成像
技術領域
[0001]本發明涉及X射線成像。更加具體地，本發明的實施例與包括但是不限制于基于幀的全景成像的全景X射線成像有關。
【背景技術】
[0002]在很多X射線成像系統中，X射線源被操作以在單一光譜帶(或者光譜)內產生X射線能量。然而，X射線源還能夠被操作以產生在兩個(并且可能地更多)光譜帶(或者光譜)內的X射線輸出。典型地，每一個光譜帶圍繞不同的能級定中。

【發明內容】

[0003]已經在某些2D射線照相和3D計算機斷層攝影(“CT”)成像系統中使用了多光譜成像，這在某些情形中利用兩個帶并且稱作雙能量成像。然而，多光譜成像技術尚未一般地應用于全景成像。未實現多光譜技術的一個原因在于，傳統的延時積分(“TDI”)技術尚未易于與多光譜源的使用相兼容。另一個原因涉及對于全景成像的幀率要求。通常，已經僅僅通過連續地操作或者“開啟”帶有單一光譜輸出的X射線源而非脈沖X射線才能夠實現在全景成像中使用的高幀頻。其原因在于，利用傳統的X射線管技術，開啟和關閉X射線源所要求的時間是令人不能接收地長的。可替代地，或者另外地，使用兩個獨立的掃描(每一個在不同的光譜能量下)是可能的。然而，這個方案具有與在掃描之間的患者運動相關聯的、不理想的效果。
[0004]相應地，本發明提供用于多光譜全景成像的方法，該方法無患者運動影響地允許快速地足以成像的幀頻。在一個實施例中，本發明提供一種全景X射線系統。該系統包括臺架、X射線源、接收器，和控制器。X射線源安裝在臺架上并且配置為交替地(alternatively)至少輸出處于第一能級的X射線輻射和處于第二能級的X射線輻射。接收器安裝在臺架上從而來自X射線源的X射線輻射撞擊接收器。接收器配置為輸出包括第一幀和與第一幀相繼的第二幀的多個數據幀。控制器配置為控制X射線源從而基于第一能級的X射線輻射產生第一幀中的數據并且基于第二能級的X射線輻射產生第二幀中的數據。實現了允許令人可接收地快速的、X射線輻射的切換的新的技術。
[0005]本發明的另一個實施例提供一種包括臺架、多光譜X射線源、檢測器面板，和控制器的全景X射線系統。多光譜X射線源安裝在臺架上并且配置為輸出包括處于第一和第二能級的輻射的X射線輻射。由源產生的輻射不需要限制于第一和第二能級，而是還能夠包括處于其它能級的輻射。控制器配置為控制X射線源產生X射線輻射。檢測器面板安裝在臺架上從而來自X射線源的X射線輻射撞擊接收器。檢測器面板配置為在處于第一能級和第二能級的輻射之間加以區分并且輸出包括第一幀和與第一幀相繼的第二幀的多個數據幀。
[0006]在另一實施例中，本發明提供一種從多個投影幀獲得全景圖像的方法。該方法包括產生處于第一能級的X射線輻射，基于撞擊接收器的、處于第一能級的X射線輻射檢測第一數據幀，產生處于第二能級的X射線輻射，基于撞擊接收器的、處于第二能級的X射線輻射檢測與第一數據幀相繼的第二數據幀，并且在獲取處于每一個能級的多個這種幀之后)，基于該多個幀產生全景圖像。
[0007]可選地，能夠通過在幀之間改變源的陰極-陽極電壓而從幀到幀地改變由X射線源發射的輻射的能量或者光譜。
[0008]通過考慮詳細說明和附圖，本發明的其它方面將變得清楚。
[0009]附圖簡要說明
[0010]圖1A概略地示意一種多光譜全景成像系統；
[0011 ]圖1B概略地示意在圖1A的系統中包括的主計算機；
[0012]圖1C概略地示意在圖1A的系統中包括的X射線源控制器；
[0013]圖2概略地示意在圖1A的多光譜全景成像系統中包括的臺架遵循的路徑；
[0014]圖3A、3B和3C概略地示意能夠在圖1A的多光譜全景成像系統中包括的輻射源的實例；
[0015]圖4概略地示意用于圖3的高速切換輻射源的多個電壓源；
[0016]圖5是示意切換圖4的高速輻射源的陽極電壓的方法的流程圖；
[0017]圖6概略地示意輻射能量區分接收器面板；
[0018]圖7A是示意圖6的輻射能量區分接收器面板的操作的流程圖；
[0019]圖7B是示意圖6的輻射能量區分接收器面板的可替代操作的流程圖；
[0020]圖8概略地示意旋轉或者更加一般地移動輻射濾波器；
[0021 ]圖9是示意圖8的移動輻射濾波器的操作的流程圖；
[0022]圖10概略地示意在相互不同的電壓下操作的兩個輻射源；
[0023]圖11概略地示意包括單一紫外線源和旋轉或者移動雙構件陽極的高速輻射源；
[0024]圖12概略地示意包括兩個紫外線源和單一陽極的高速輻射源，并且每一個光源在與其它光源不同的電壓下操作；
[0025]圖13概略地示意包括在兩個不同的電壓下操作的兩個紫外線源和在不同的電壓下操作的兩個陽極的高速輻射源；
[0026]圖14概略地示意包括帶有在不同的電壓下操作的兩個陽極的單一紫外線源和一組電子轉向電極的高速輻射源；
[0027]圖15概略地示意廣譜輻射源和多檢測元件檢測器；
[0028]圖16概略地示意包括帶有在不同的電壓下操作的兩個陽極的單一紫外線源和一組轉向磁體的高速福射源。
【具體實施方式】
[0029]在詳細地解釋本發明的任何實施例之前，應該理解本發明在它的應用方面不被限制于在以下說明中闡述或者在以下繪圖中示意的構件的構造和布置的細節。本發明能夠具有其它實施例并且能夠被以各種方式實踐或者實施。
[0030]而且，應該理解在這里使用的措辭和術語是為了說明的意圖而不應該被視為限制。在這里“包括(including、comprising)或者“具有”及其變型的使用意在包圍此后列出的條目及其等價形式以及另外的條目。術語“安裝”、“連接”和“聯接”是一般性地使用的并且涵蓋直接和間接安裝、連接和聯接這兩者。此外，“連接”和“聯接”不被限制于物理或者機械連接或者聯接，并且能夠包括電連接或者聯接，無論是直接的還是間接的。而且可以使用包括有線連接、無線連接等的已知裝置執行電子通信和通知。
[0031]應該指出，就像多個不同的結構構件那樣，可以利用多個基于硬件和軟件的裝置實現本發明。進而，并且如在隨后的段落中描述地，在繪圖中示意的具體配置旨在例示本發明的實施例并且其它可替代配置是可能的。
[0032]圖1A示意成像系統10。系統10包括成像設備11、圖像存儲單元12，和主計算機14。如在圖1A中所示意地，圖像存儲單元12能夠遠離成像設備11定位，并且能夠經由有線連接、無線連接或其組合連接到主計算機14。在其它實施例中，圖像存儲單元12被包括在主計算機14中。至少一個外圍設備能夠被聯接到主計算機14。例如，如在圖1A中所示意地，允許使用者觀察圖像的顯示裝置16被聯接到主計算機14。在某些實施例中，另外的外圍設備被聯接到主計算機14，例如鍵盤、鼠標、打印機等。而且，在某些實施例中，顯示器16包括觸敏屏蒂。
[0033]成像設備11包括臺架18、支撐基礎19、操作員面板21，和控制器30。可選地，如在圖1A中所示意地，控制器30能夠處于成像設備的外罩內側。臺架18支撐X射線源或者多個源22和X射線接收器2LX射線接收器24與X射線源22相對地定位并且面對X射線源22并且包括具有多個檢測元件的接收器陣列25。在掃描期間，患者或者坐在椅子或者其它支撐件27(這是可選的)上或者站立。可選地，患者將他的或者她的牙齒圍繞咬牙棒28置放和/或將他的或者她的下巴置于下巴支撐件29中。臺架18圍繞患者的頭部旋轉。在臺架18旋轉時，X射線源22移動并且以各種角度將輻射對準患者的頭部。可選地，臺架的旋轉中心能夠平移以優化源22和接收器陣列25的分別的位置。X射線接收器陣列25檢測穿過患者的輻射并且產生包括多個投影幀的全景數據集合。
[0034]由X射線接收器陣列25收集的信息被發送到主計算機14。主計算機14還可以存儲關于成像設備11的操作的信息，例如臺架18的位置和/或由X射線源22發射的X射線輻射的能量。如在圖1B中所示意地，主計算機14包括處理器14a、非臨時性計算機可讀介質14b，和輸入/輸出接口 14c。然而，應該理解，在其它構造中，成像處理單元14包括另外的、更少的或者不同的構件。
[0035]處理器14a配置為從介質14b檢索指令和數據并且除了別的以外執行指令以從成像設備11接收數據集合、處理數據集合以產生圖像、向顯示器16輸出圖像(S卩，產生用于在顯示器16上顯示數據的信號)，并且向圖像存儲單元12輸出數據。輸入/輸出接口 14c從處理器14a向外部系統、網絡和/或裝置傳輸數據并且從外部系統、網絡和/或裝置接收數據。特別地，輸入/輸出接口 14c經由一個或者多個有線或者無線連接和/或網絡與成像設備11、顯示器16和圖像存儲單元12通信。輸入/輸出接口 14c還能夠將從外部源接收的數據存儲到介質14b和/或向處理器14a提供數據。
[0036]X射線源22產生X射線或者X射線輻射。X射線是在涉及患者體內結構的可視化的醫學應用中使用的一種形式的電磁能(具有特定能量的光子)。如已知的那樣，當患者的身體或者其一個部分暴露于X射線輻射(具有特定能量的光子)時，該輻射的某個部分穿過身體并且由X射線接收器24檢測。輻射的另一個部分被吸收。通過身體的輻射的實際量依賴于各個X射線光子穿過的結構(例如，組織)的特性。因此，如果患者被置于X射線源22和接收器24之間，則沖擊接收器24的X射線光子的強度的變化給出患者的內部解剖學結構的指示。結果最經常地以圖像的形式呈現，該圖像映射落在接收器24的各種部分上的X射線的強度并且由此給出通過X射線束已經通過的不同的部分的組織衰減值的分布的指示。
[0037]控制器30配置為控制X射線源22。如在圖1C中所示意地，控制器30包括處理單元30a(例如，微處理器)、一個或者多個非臨時性存儲器模塊30b，和輸入/輸出接口 30c。然而，應該理解，在其它構造中，控制器30包括另外的、更少的或者不同的構件。
[0038]處理單元30a配置為從介質30b檢索指令和數據并且除了別的以外執行指令以控制X射線源22、臺架18的運動，和X射線接收器24的位置(例如，定向)。在某些實施例中，如在下面更加詳細描述地，處理單元30a配置為從介質30b檢索指令和數據并且執行指令以控制X射線源22產生至少兩個不同能級的X射線輻射。應該理解有時作為組合構件提到X射線源22和控制器30。因此，應該理解，在這里描述的“X射線源”的功能能夠由控制器30、x射線源22或其組合執行。
[0039]輸入/輸出接口30c從處理器30a向外部系統、網絡和/或裝置傳輸數據并且從外部系統、網絡和/或裝置接收數據。特別地，輸入/輸出接口 30c與X射線源22通信。在某些實施例中，輸入/輸出接口30c還與主計算機14通信。輸入/輸出接口30c還能夠將從外部源接收的數據存儲到介質30b和/或向處理器30a提供數據。
[0040]X射線圖像是或者二維或者三維的。在二維圖像中，沿著X射線路徑的全部信息已經被組合成單一圖像。在三維圖像中，使用與計算斷層攝影(“CT”)成像相關聯的技術產生體數據集。二維圖像可以進一步被劃分成其中沿著光束的全部解剖體被均勻地對焦的射線照片，或者其中使用技術以模糊解剖體的、除了處于垂直于X射線路徑的、具有限定的厚度的平面中的解剖體的全部部分的斷層攝影。斷層攝影是通過沿著彼此相反的方向移動X射線源22和X射線接收器24以在除了一個以外的所有的平面中引起運動模糊而完成的。能夠通過控制源和接收器的相對運動和TDI檢測器的時鐘速度控制該平面的定位。在基于幀的全景系統中，還能夠使用在幀數據的斷層融合中使用的參數控制平面的定位。
[0041]成像設備11配置為執行全景成像，這是經常在牙科中使用的某種斷層成像。在此情形中，如在圖2中所示意地，X射線源22和接收器24每一個均遵循特別地限定的路徑從而在患者的牙齒上定中的彎曲平面得以產生。結果是其中患者的牙齒和相關聯的解剖體被對焦并且其它解剖體被模糊的圖像。典型的牙科全景圖像可能是例如1200像素寬乘500像素尚O
[0042]在一個實施例中，能夠通過獲取一系列的、典型地帶有16到60像素寬乘500到2000像素高的尺寸的投影幀形成全景圖像。典型的全景圖像要求在大致五到十秒的周期上獲取大致1000到3000幀。然后如通常在技術中理解地，通過插入和添加，通過組合實現豎直線的一系列水平移位的幀形成全景圖像。當從X射線接收器24獲得足夠的投影幀以產生其中患者的全部牙齒可視的全景圖像時，完成了完整的全景掃描。
[0043]成像設備11將多光譜成像的原理應用于全景成像。如上所指出地，通過特定組織類型的X射線的衰減依賴于組織的密度。然而，兩個不同組織類型的相對X射線衰減還依賴于通常用千伏(“kv”)表達的X射線的能量。如通常理解地，X射線源在限定的光譜帶或者光譜內發射X射線輻射并且X射線源的所述“能量”或者“能級”經常指的是裝置的光譜的最高能級。在這個書面說明中，有時無條件地使用了術語“能量”。這種使用是一種簡約的表達并且應該理解，除非上下文另有示意，對于能量或者能級的提及并不是必要地旨在提及單一或者單調的能量。實際上，在在這里的大多數實例中，提到了能譜或者帶的最高能量。進而，當在這里提及X射線源的能譜或者光譜特性時，關于光譜的廣度或者窄度，并非意圖給出任何特定的暗示。例如，光譜能夠是寬的或者窄的，或者在某些情形中能夠甚至是單一、尖銳的能量峰。
[0044]如果使用兩個或者更多不同的X射線能量或者能量分布獲取X射線圖像，并且圖像被以某些方式一一例如通過減法一一組合，則結果提供超過能夠利用單一能量X射線獲取獲得的、另外的信息。多能量采集經常被稱作雙能量或者雙光譜，如果涉及兩個并且僅僅兩個能譜。“多光譜”是一個通用術語，該通用術語指的是其中使用多于一個能譜的任何情形，但是該術語有時用于提及其中涉及三個或者更多能譜的情形。多光譜成像能夠用于在軟組織中增加圖像對比度并且更加準確地進行定量的組織測量，例如骨密度測量。然而，為了提供這種益處，該多個采集需要是屬于相同解剖體的。因此，在采集過程期間應該存在非常少的患者運動。成像設備11使用多光譜成像的原理快速地在不同的能級下獲取采集，其中在采集之間的時間如與患者運動相比是微不足道的。相應地，成像設備11能夠將多光譜成像的原理應用于全景成像以提供改進的組織對比度和更加準確的組織密度評價。
[0045]在一個實施例中，為了執行多能量采集，能夠在相繼的臺架位置或者標度處獲取兩個或者更多序列投影幀，在此處在每一個標度處的每一個幀具有不同于前一幀的X射線光譜(例如，X射線能量)O相應地，在一個實施例中，X射線源22(在控制器30的控制下)能夠在獲取用于全景圖像的序列投影幀時在兩個或者更多能級或者光譜之間交替。如上所指出地，典型的全景圖像要求在大致五到二十秒的周期上采集大致1000到3000幀。相應地，為了執行雙能量采集，將會典型地以大致100到400次每秒的速率切換X射線源22。當前的X射線發生技術在陰極中使用被加熱的燈絲來產生電子，電子然后被在陰極和陽極(即，目標)之間的高壓電場加速。與目標相互作用的高壓能量電子產生X射線。然而，要求有限時間開啟和關閉電子流，或者通過加熱并且然后冷卻陰極、通過移除陰極-陽極電壓，或者通過切換或者脈動柵極電壓。在開啟和關閉電子流所要求的時間期間，X射線光譜和/或X射線輻射的量能夠處于不確定的狀態中。
[0046]相應地，為了提供更快的切換并且避免不確定的X射線狀態，X射線源22能夠是高速脈沖X射線源或者多個源22并且控制器30能夠配置為在使用不同的目標、不同的濾波器或者不同的X射線源的圖像采集期間控制X射線源22改變能譜。即使臺架18在采集期間連續地移動，這種X射線源22的高速性質仍然允許在最小臺架位置移位和患者運動時在每一個臺架標度下對線進行采集。
[0047]圖3A示意高速切換X射線源31的一個實施例。高速切換X射線源31包括紫外線(“UV”)光源32(例如，發光二極管(“LED”))、陰極34、陽極36，和高壓源38。高壓源38在陰極34和陽極36之間施加電壓(例如，電勢)JV光源32向陰極34發射光子，陰極34可選地能夠是冷陰極(例如，光電陰極涂覆微型通道板)。陰極34將光子轉換成電子流。利用由高壓源38在陰極34和陽極36之間施加的電壓加速電子流。電子流從陰極34行進到陽極36。電子流然后與陽極36相互作用以產生(例如，發射)x射線或者X射線輻射。以下描述高速切換X射線源31的不同的實施例和變型。然而，X射線源31的一般功能性保持相同。
[0048]在高速切換X射線源31內，電子流能夠快速地(例如，在幾納秒內)開啟和關閉。相應地，X射線源31也能夠被快速地激活和停用。典型地，高壓源38是連接在陰極34和陽極36之間以在陰極34和陽極36之間施加電壓(例如，電勢)的浮動電壓源。然而，高壓源38不需要是浮動的，例如，電壓源的任一端子可以接地。應該理解，雖然在示意源31的圖3或者其它的圖中未示意控制器30，但是高速切換X射線源31受到控制器30控制。
[0049]因為X射線源31能夠被快速地激活和停用，所以高壓源38能夠在陰極34和陽極36之間施加不同的電壓，這允許X射線源31執行交錯多光譜全景圖像采集。例如，在第一時間段期間，X射線源31被激活(S卩，光源32能夠被開啟設定的時間)，并且在陰極34和陽極36之間施加第一電壓。因此，在第一時間段期間，X射線源31輸出具有第一能量特性的X射線輻射(例如，第一能譜的X射線輻射)。然后，X射線源31被停用規定的時間段。在第二時間段期間，X射線源31被再次激活并且在陰極34和陽極36之間施加第二電壓。因此，在第二時間段期間，X射線源31輸出具有第二能量特性的X射線輻射(例如，第二能譜的X射線輻射)。能夠重復這個循環(例如，激活和停用X射線源31以產生多于一個能譜的X射線輻射)，以采集全景圖像的每一條線，直至完整的掃描完成。
[0050]例如，如在圖4中所示意地，為了在陰極34和陽極36之間施加第一電壓和第二電壓并且因此產生兩個不同的X射線能量，高壓源38能夠包括具有第一高壓開關48a和第二高壓開關48b的一組開關48以選擇性地向陽極36施加兩個不同的電壓或者電勢。在所示意的實施例中，高壓源38包括第一電壓源39a和第二電壓源39b。開關48然后將陽極36聯接到第一電壓源39a和第二電壓源39b之一。在所示意的實施例中，當第一高壓開關48a閉合時，陽極36聯接到第一電壓源39a。當陽極36聯接到第一電壓源39a時，X射線源31輸出具有第一能量特性的X射線福射(例如，第一能譜的X射線福射)。當第二高壓開關48b閉合時，陽極36聯接到第二電壓源39b。當陽極36聯接到第二電壓源39b時，X射線源31輸出具有第二能量特性的X射線輻射(例如，第二能譜的X射線輻射)。可選地，在使得第一高壓開關48a開路并且第二高壓開關48b閉合所占用的時間期間，電子流關閉(例如，X射線源31被停用)(并且反之亦然)。可選地，電子流不需要被關閉，而是能夠只是對于全部或者部分的全景掃描而言保持開啟。不管怎樣，然后對于每一對投影幀重復該循環(例如，將陽極36聯接到第一電壓源39a和第二電壓源39b之一)。
[0051]特別地，圖5是示意使用連接到陽極36的該組開關48操作X射線源31以形成多光譜全景掃描的方法的流程圖。如在圖5中所示意地，在掃描開始時，第一高壓開關48a閉合并且陽極36被設定為第一電壓(在方框50處)。群光源32然后被激活以對于等于形成投影幀線所需要的暴光的時間形成電子流(在方框52處)。在已經形成線之后，UV光源32關閉(在方框54處)，并且第一高壓開關48a被再次開路(在方框56處)。順序地，第二高壓開關48b然后閉合并且陽極36被設定為第二電壓(在方框58處)WV光源32被再次開啟相同的時間量(在方框60處)并且此后關閉(在方框62處)。第二高壓開關48b然后被再次開路(在方框64處)。如果掃描尚未完成(在方框66處)，則第一高壓開關48a被再次閉合(在方框50處)并且該過程重復直至掃描完成。一旦掃描完成，第一能量數據和第二能量數據(即，高能量和低能量數據)便分開地由主計算機14重構(在方框68處)ο主計算機14然后組合分別的重構(例如，通過減法)(在方框70處)。
[0052]可選地，如在圖3B中所示意地，能夠使用熱陰極X射線源31實踐本發明。在圖3B所示的源中，陰極34加熱溫度足以產生自由電子。因為電子是熱產生的，所以能夠可選地從在圖3B中示意的X射線源31省略在圖3A中示意的光源32。另外，在圖3B中示意的X射線源31包括能夠用于開啟和關閉和/或調制從陰極34向陽極36加速的電子流的柵極302。例如，通過調節柵極電壓Vgrid完成電子流的控制。
[0053]另外，如在圖3C中所示意地，能夠使用包含柵極302和被光源32照射的可光激活陰極34這兩者的X射線源31實踐本發明。可替代地，或者另外地，能夠使用其它種類的熱或者冷陰極。例如，陰極可以包括納米結構材料，例如碳納米管陰極。
[0054]雖然為了簡潔起見，某些繪圖省略了光源32和/或柵極302，但是應該理解，能夠可選地利用包含柵極302、可光激活陰極34(被光源32照射)、包括這兩者，或者兩者都不包含的X射線源實踐在這里描述的各種示例性實施例。
[0055]本發明的另一個實施例使用輻射能量區分檢測器面板80來形成多光譜全景圖像。如在圖6中所示意地，輻射源81產生具有寬的能譜的輻射(例如，使用以上關于傳統的X射線發生描述的燈絲或者如在上面關于圖3-4描述的UV光)。當X射線光子撞擊輻射能量區分檢測器面板80上的閃爍體材料時產生的光子的總能量得到測量。由單一 X射線光子產生的光子的數目與它的能量成比例。為了在相繼的X射線光子之間提供快速回收，這允許確定這些數目，輻射能量區分檢測器面板80包括比傳統的接收器更多的檢測器單元82以將每一個輻射光子約束到更加局部化的區域。輻射能量區分檢測器面板80，使用檢測器單元82，在具有第一能量的X射線輻射和具有第二能量的X射線輻射之間進行區別。雖然對于輻射能量區分面板80而言，復雜度和成本能夠是高的，但是全景牙科成像需要的輻射能量區分面板80是窄的(例如，寬得足以檢測一條線寬的掃描數據)，從而使得用于全景成像的輻射能量區分檢測器80更加實用。
[0056]雖然圖6中的系統的以上說明已經強調了將X射線光子轉換成更低能量的光子并且然后檢測更低能量的光子的間接捕捉檢測器的使用，但是該系統還能夠使用直接地檢測X射線光子而無需將它們轉換成更低能量光子的直接捕捉X射線檢測器面板。
[0057]相應地，通過使用輻射能量區分檢測器80，產生帶有寬的能譜的X射線束并且然后將檢測到的X射線劃分(例如，區分)成多個能量的兩個或者更多部分或者“數據箱(bins)”是可能的。例如，圖7A是示意使用輻射能量區分檢測器80的方法的流程圖。如在圖7A中所示意地，X射線源81發射具有多個不同能級的輻射的第一部分(在方框90處)并且在方框91處將輻射對準對象(例如，患者)。檢測器80在具有第一能量的X射線輻射的第一分量和具有第二能量的X射線輻射的第二分量之間加以區分(方框92)。基于X射線輻射的第一分量輸出第一圖像幀(方框93)并且基于X射線輻射的第二分量輸出第二圖像幀(方框93)。臺架18改變角位置(方框94)^射線源81發射具有多個不同能級但是可選地具有與輻射的第一部分類似或者相同的能譜的、輻射的第二部分并且將其對準對象(方框95)。檢測器80在具有第一能量的X射線輻射的第三分量和具有第二能量的X射線輻射的第四分量之間加以區分(方框96)。基于X射線輻射的第三分量輸出第三圖像幀(方框97)并且基于X射線輻射的第四分量輸出第四圖像幀(方框97)。第一圖像幀和第二圖像幀被組合并且通過減法重構(方框98)，并且第三圖像幀和第四圖像幀被組合并且通過減法重構(方框99)。如果掃描完成(方框100)，則X射線源被停用，并且如果掃描沒有完成，則該循環重復。
[0058]圖7B示意用于使用輻射能量區分檢測器80的另外的方法。X射線源81發射帶有寬能譜的X射線輻射(方框101)，并且輻射能量區分檢測器面板80檢測多條線的掃描數據或者數據幀(在方框102處)。主計算機14獲取關于每一條線或者幀的數據并且將數據劃分成至少兩個數據箱(例如，高能量數據箱和低能量數據箱)(在方框104處)。高能量數據箱然后被從低能量數據箱分離(在方框106處)。然后主計算機14從低能量數據箱中的數據分開地重構高能量數據箱中的數據(在方框108處)。主計算機14然后組合被分開地重構的數據(例如，通過減法)(在方框109處)。可替代地，或者另外地，主計算機14能夠組合高能量數據和低能量數據(例如，通過減法)以產生單一重構。
[0059]圖8示意用于執行多光譜成像的輻射源110的另一個實施例。如在圖8中所示意地，輻射源110(例如，X射線管)能夠使用利用以上關于傳統的X射線發生描述的燈絲或者如在上面關于圖3-4描述的UV光的X射線發生方法。輻射源110還包括聯接到同步化馬達114的移動或者旋轉輻射濾波器112。旋轉輻射濾波器112包括可以由兩個薄的金屬板構成的第一濾波器部分和第二濾波器部分。薄板的一半，即第一濾波器部分112a由一種類型的材料或者特定厚度的材料構成，并且另一半，即第二濾波器部分112b由不同類型的材料和/或不同厚度的材料構成。可能的材料類型有銅、鋁、金屬合金、材料夾層結構或者在基板上沉積的薄膜。例如，半部112a能夠是銅并且半部112b能夠是鋁。可替代地，或者另外地，半部112a能夠比半部112b更厚，和/或半部112a和112b之一或這兩者能夠包括至少一個銅層和至少一個鋁層。相應地，能夠通過在具有寬的X射線光子能譜的X射線源111前面定位濾波器112的第一部分112a和第二濾波器部分112b之一而修改X射線光譜。濾波器112能夠通過消除由濾波器112的第一濾波器部分112a和第二濾波器部分112b之一吸收的一組能量光子而窄化光譜。因此，在濾波器112移動(在此情形中，旋轉)并且濾波器112的不同的半部位于在X射線源111前面時，濾波器112吸收(例如，過濾)不同的一組能量光子，這形成了不同的、變窄的能譜。
[0060]在一個實施例中，旋轉輻射濾波器112位于輻射源111外側。在旋轉輻射濾波器112被同步化馬達114旋轉以在與對于每線或者每幀兩次或者更多采集而言需要的時間相同的速率下轉動時，輻射源111發射具有帶有多個能量的光譜的輻射。在輻射束穿過旋轉輻射濾波器112時，根據濾波器112的位置(S卩，半部112a或者112b的哪一個位于輻射束前面)，僅僅某個能級的輻射將穿過濾波器112。因此，濾波器112的效果在于形成兩個輻射流。一個流具有第一能級并且第二個流具有不同的能級。
[0061]例如，圖9示意操作旋轉輻射濾波器112的方法。如在圖9中所示意地，在掃描開始時，旋轉輻射濾波器112開始自旋(在方框120處)并且輻射源111被開啟(在方框122處)。在輻射穿過濾波器112的第一半部112a時，具有第一能量特性的X射線輻射(例如，第一能譜的X射線輻射)由X射線接收器檢測并且X射線接收器在用于掃描的投影幀的第一數據集中收集數據(在方框124處)。可選地，X射線源111然后被關閉，或者被停用(在方框126處)。雖然不是在每一個系統中必須的，在輪過渡期間關閉X射線源111消除了在過渡時段期間否則可以發生的、輻射的不確定狀態，這具有減小患者劑量的優點。
[0062]當輻射開始穿過濾波器112的另一個半部112b時，X射線源被再次開啟(在方框128處)并且具有第二能量特性的X射線輻射(例如，第二能譜的X射線輻射)由X射線接收器檢測并且X射線接收器在用于處于不同能級的掃描的定位的第二數據集合中收集數據(在方框130處Kx射線源111然后能夠關閉并且該循環重復直至掃描完成(在方框132處)。在掃描完成之后，主計算機14分開地重構數據集(在方框134處)并且組合重構(例如，通過減法)(在方框136處)。雖然開啟和關閉X射線源的方案可能要求高速切換X射線源，但是在整個循環期間保持X射線開啟也是可能的。這將允許使用標準的X射線源。
[0063]應該指出，在于圖7和9中描述的實施例中，低能量數據和高能量數據能夠被分開地重構并且然后通過減法組合。首先組合高和低能量并且然后執行重構也是可能的。還存在用于組合高能量和低能量的、在具體地描述的那些之外的其它方式，無論它是首先還是之后進彳丁的。
[0064]存在用于獲得多光譜全景圖像的其它方案。例如，圖10示意包括兩個獨立的高速切換X射線源，即，如在上面關于圖3描述的第一X射線源31a和第二X射線源31b的高速切換X射線源140的另一個實施例。X射線源31a和31b每一個輸出處于不同能級的X射線(例如，具有第一和第二能量特性的X射線輻射)，因為它們是由產生不同電壓(分別地示意為X和Y)的高壓源(分別地，38a和38b，)供電的。第一X射線源31a包括第一陰極和第一陽極。第一高壓源38a向第一陰極施加第一電壓(例如，地電壓)并且向第一陽極施加第二電壓(例如，正電壓)。第二 X射線源31b包括第二陰極和第二陽極。第二高壓源38b向第二陰極施加第三電壓(例如，地電壓)并且向第二陽極施加第四電壓(例如，正電壓)。高速切換X射線源31a和31b這兩者將會在臺架18內相互鄰近地定位。能夠實現源31a和31b或者成像設備11的其它構件(例如，臺架或者接收器)的幾何形狀調節以使得源31a和31b的輸出盡可能相互接近(S卩，正如它們源于同一 X射線源那樣)。當處理從掃描收集的數據(例如，在主計算機14處)時，還能夠使用軟件調節X射線源31的位置差異。
[0065]圖11示意高速切換X射線源150的又一個實施例。源150包括UV光源152、陰極和旋轉雙構件陽極154。旋轉陽極154包括兩個半部，第一區段154a和第二區段154b，并且每一個區段由產生帶有不同光譜的輻射的不同材料，例如鎢和銅構成。旋轉陽極154連接到同步化馬達156。旋轉陽極154在其中第一區段154a接收由陰極發射的電子流(與其相互作用)的第一位置和其中第二區段154b接收由陰極發射的電子流(與其相互作用)的第二位置之間移動。當旋轉陽極154處于第一位置中時，X射線源150產生具有第一能量特性(例如，具有第一能譜)的X射線輻射，并且當旋轉陽極154處于第二位置中時，X射線源150產生具有第二能量特性(例如，具有第二能譜)的X射線輻射。陰極可以當旋轉陽極154處于第一位置中時產生第一電子流，并且當旋轉陽極154處于第二位置中時產生第二電子流，從而X射線源150可以產生具有至少第一能量特性和第二能量特性的X射線輻射。可選地，但是并不是必要地，在陽極154的過渡時段期間將使用高速切換光源152關閉電子。可替代地，或者另外地，還能夠使用柵極(未示出)，或者通過開啟和關閉陰極-陽極電壓源38而開啟和關閉電子流。作為又一個選項，電子流能夠保持開啟。在某些實施例中，旋轉陽極154能夠類似于在上面關于圖8描述的旋轉濾波器112地操作。
[0066]圖12還示意高速切換X射線源160的另一個實施例。可選地，但是并不是必要地，源160包括兩個UV光源162a和162b。每一個光源分別地連接到第一陰極164a和第二陰極164b。第一陰極164a聯接到向第一陰極164a施加第一電壓的第一電壓源(未示出)。第二陰極164b聯接到向第二陰極164b施加第二電壓的第二電壓源(未示出)。第二電壓不同于第一電壓。可選地，在操作期間，在一次僅一個源發射光的情況下，UV光源162a和162b能夠被交替地開啟和關閉。可替代地，或者另外地，還能夠使用一個或者多個柵極(未示出)，或者通過開啟和關閉陰極-陽極電壓而開啟和關閉電子束。無論怎樣，單一公共陽極166接收從第一陰極164a和第二陰極164b之一發射的電子束，并且根據在該兩個陰極164a和164b處施加的電壓將束轉換成不同光譜的輻射束。因為一次僅一個光源開啟，所以陽極166—次僅接收處于一個能級的一個電子束。相應地，通過關閉一個電子源并且開啟另一個，能譜變化發生。
[0067]圖13示意高速切換X射線源170的另一個實施例。如在圖13中所示意地，源170包括兩個UV光源172a和172b、兩者均處于單一公共第一電壓的第一陰極174a和第二陰極174b、第一陽極176a和第二陽極176b(例如，被包含在單一真空管封裝內)。不同于第一電壓的第二電壓被施加到第一陽極176a，并且不同于第一電壓和第二電壓的第三電壓被施加到第二陽極176b。每一個UV光源172a和172b使得分別的陰極174產生向每一個產生處于特定能級的輻射的分別的陽極176a和176b加速并且與其相互作用的電子束。在操作期間，UV光源172a和172b—次一個地被交替地開啟，這樣一次產生一個能級的輻射。因此，源170包括兩個高速切換電子源172a、172b和兩個目標176a、176b，使得陰極174a、174b處于相同的電勢但是目標176a、176b處于不同的電勢。例如，當第一UV光源172a被激活時，第一陰極174a產生與第一陽極176a相互作用以產生具有第一能量特性(例如，第一能譜)的X射線輻射的電子束。當第二UV光源172b被激活時，第二陰極174b產生與第二陽極176b相互作用，以產生具有第二能量特性(例如，第二能譜)的X射線輻射的電子束。可替代地，或者另外地，能夠通過使用由不同材料制成的陽極一一例如，一個陽極由鎢制成并且一個陽極由銅制成一一實現分別的陽極176a和176b的不同的能級。相應地，通過開啟一個電子源并且關閉另一個電子源，能譜變化發生。進而，使用可光激活陰極開啟和關閉束是可選的。例如，還能夠使用一個或者多個柵極(未示出)，或者通過開啟和關閉陰極-陽極電壓開啟和關閉電子束，或者束能夠保持開啟。
[0068]圖14示意高速切換X射線源180的進一步的實施例。源180包括高速切換電子源或者UV光源182、處于第一電壓的陰極184、處于第二電壓的第一陽極186a、處于第三電壓的第二陽極186b、第一電子轉向板(或者電子偏轉電極)188a和第二電子轉向板(或者電子偏轉電極)188b。第一和第二陽極186a、186b處于兩個不同的電壓和/或由不同的材料制成。在所不意的實施例中，第一和第二電子偏轉電極188a、188b被包含在單一真空管封裝內。電子偏轉板或者電極188a和188b能夠被給予反性的電荷和/或不同的電壓，因此在電子偏轉板188a、188b之間形成電場以將電子引導到陽極186a和186b之一。在電子轉向板188a、188b之間的電壓差異得到調制，這將電子流從陰極184引導到適當的陽極186a、186b。這能夠通過改變在板188a、188b之一或這兩者上的電壓而實現，例如，(I)通過交替地在將板188b接地時對板188a充電(或者負地或者正地)，然后在將板188b接地時對板188b充電，等等，或者
(2)通過交替地對板188a負性地并且對板188b正性地充電，然后對板188a正性地并且對板188b負性地充電，等等。例如，當第一電子偏轉電極188a處于比第二電子偏轉電極188b更高的電壓時，所產生的、向下定向的電場將電子束從陰極184向上引導到第一陽極186a，因為電子被負性地充電。因此，當電子束與第一陽極186a相互作用時，X射線源180產生具有第一能量特性(例如，具有第一能譜)的X射線輻射。在另一方面，當第一電子偏轉電極188a處于比第二電子偏轉電極188b更低的電壓時，所產生的、向上定向的電場將電子束從陰極184向下引導到第二陽極186b。因此，當電子束與第二陽極186b相互作用(行進于此)時，X射線源I80產生具有第二能量特性，例如，具有第二能譜的X射線輻射。在某些實施例中，當轉向板場的極性正被切換時(例如，當施加到轉向板188a、188b每一個的電壓改變時)，UV光源182關閉。如關于上述的其它實施例那樣，使用可光激活陰極開啟和關閉束是可選的。例如，電子束能夠保持開啟，或者能夠使用一個或者多個柵極(未示出)，或者通過開啟和關閉陰極-陽極電壓而將它們開啟和關閉。
[0069]圖15示意形式為高速切換X射線源200的本發明的另一個實施例。源200包括UV光源202、處于第一電壓(未示出)的一個陰極204、處于不同的電壓和/或由不同的材料制成的兩個陽極(第一陽極206a和第二陽極206b)，和兩個轉向磁體208a和208b。不同于第一電壓的第二電壓(未示出)被施加到第一陽極206a并且不同于第一和第二電壓的第三電壓被施加到第二陽極206b。在圖15所示實施例中，磁體208a和208b是電磁體并且被以偶極布置布置。注意在圖15中，僅僅為了便于示意磁體208a、208b這兩者，磁體208a和208b看起來稍微地偏移。在某些實施例中，磁體208a、208b被對準以產生均勻的磁場。根據源200和磁體的尺寸，磁體可以位于單一真空管封裝210外側(如示出地)或者其內。轉向磁體208a和208b被激活以在它們之間產生磁場。提供給磁體的電流的幅值和/或極性可以改變以改變磁場的強度和方向。磁場的方向和強度的改變能夠用于將電子引導到適當的陽極206a或者206b。在所示意的實施例中，磁體208a、208b是軸線垂直于頁面的線圈。因此，在磁體208a、208b之間形成的磁場能夠或者向下或者向上地將電子束對準第一陽極206a或者第二陽極206b。當電子被引導到第一陽極206a時，因為第一陽極206a處于第二電壓，X射線源200產生具有第一能量特性(例如，具有第一能譜)的X射線輻射，并且當電子被引導到第二陽極206b時，因為第二陽極206b處于第三電壓，所以X射線源200產生具有第二能量特性(例如，具有第二能譜)的X射線輻射。替代偶極布置地，其它布置諸如四極布置是可能的。
[0070]圖16示意包括廣譜X射線源250和檢測器252的本發明的另一個實施例。源250能夠包括UV光源254、陰極256，和陽極257。可替代地，源250能夠包括其它構件以產生X射線輻射258的廣譜流。在成像過程期間，X射線輻射258被對準患者(或者對象)或者患者P的一部分。輻射的一部分被患者P吸收，并且其余部分在檢測器252上撞擊。檢測器252包括第一檢測器元件或者接收器262和第二檢測器元件或者接收器264。可選地，檢測器252包括濾波器266。濾波器266可以是銅板或者絲網。在流的、穿過患者P的部分中的高能量和低能量光子這兩者均由第一接收器262接收。更高能量光子穿過第一接收器262和濾波器266并且由第二接收器264接收，而更低能量光子中的某些被濾波器266和/或第一接收器262阻擋。換言之，第一接收器262接收具有第一能量特性(例如，具有第一能譜)的X射線輻射，并且第二接收器264接收基于具有第二能量特性(例如，具有帶有減少的更低能量X射線的第二能譜)的X射線輻射的第二圖像幀。當被實現時，濾波器266增強在由第一接收器262獲取的圖像信息和由第二接收器264獲取的圖像信息之間的對比度。
[0071]與其中使用產生處于兩個或者更多相對地截然不同的光譜中的輻射的X射線源實現了多能量采集的某些其它實施例相對照，在于圖16中公開的實施例中，檢測器的配置使得可以使用廣譜源并且由于使用多個接收器而實現了多能量采集，由于在第一接收器262和/或濾波器266中吸收相對低的能量光子，并且更高能量的光子由第二接收器264吸收，每一個接收器接收不同能譜的輻射。
[0072]如上所指出地，只是因為更高能量輻射將穿過第一接收器并且由第二接收器吸收，而低能量輻射將由第一接收器262和/或濾波器266吸收，實現不同的吸收是可能的。然而，根據需要，通過有意地利用不同類型的閃爍體設計接收器以調諧或者調節每一個接收器的吸收特性，可以采取更加具體的方案。
[0073]上述實施例的另外的變型也是可能的。例如，在關于圖3、4，和10描述并且在其中示意的實施例中使用的快速切換X射線源，可以被其它類型的X射線源替代，包括具有碳納米管基陰極的X射線源，包括可從Xintek，Inc.(http: //www.xintek.com/products/xray/index.htm)獲得的那些。
[0074]因此，除了別的以外，本發明提供一種允許在保持合理的成本和時間的同時從患者獲得多光譜全景掃描的輻射系統。應該理解，多光譜成像并不依賴于在不同的采集中完全地不同的能譜。即便每一個采集的光譜重疊，仍然能夠從多光譜成像獲得信息，只要光譜是不同的。還應該理解，雖然上述X射線源被用于兩個采集，但是源能夠被修改以執行多于兩個的采集。特別地，能夠使用另外的電壓、光源、陰極和陽極產生多于兩個的不同的能譜。類似地，能夠利用多于兩個的不同的區段配置上述旋轉構件中的任何一個以產生多于兩個的不同的能譜。
[0075]在以下權利要求中闡述了本發明的各種特征和優點。
【主權項】
1.一種全景X射線系統，包括: 臺架； 至少一個X射線源，所述至少一個X射線源安裝在所述臺架上并且被配置為選擇性地輸出具有第一能量特性的X射線輻射和具有第二能量特性的X射線輻射，所述第二能量特性不同于所述第一能量特性； 控制器，所述控制器被配置為控制所述至少一個X射線源以在第一時間段期間產生具有所述第一能量特性的X射線輻射并且在第二時間段期間產生具有所述第二能量特性的X射線輻射;和 接收器，所述接收器安裝在所述臺架上并且定位成從所述至少一個X射線源接收X射線輻射，所述接收器被配置為輸出圖像數據的第一幀和與所述第一幀相繼的圖像數據的第二幀，所述第一幀是基于在所述第一時間段期間接收的X射線輻射的，所述第二幀是基于在所述第二時間段期間接收的X射線輻射的。2.根據權利要求1所述的全景X射線系統，其中，所述至少一個X射線源包括陰極和被配置為選擇性地聯接到第一電壓源和第二電壓源的陽極，所述至少一個X射線源被配置為當所述陽極聯接到所述第一電壓源時輸出具有所述第一能量特性的X射線輻射，所述至少一個X射線源進一步被配置為當所述陽極聯接到所述第二電壓源時輸出具有所述第二能量特性的X射線輻射。3.根據權利要求1所述的全景X射線系統，其中，所述至少一個X射線源包括: 陰極； 陽極，所述陽極被配置為選擇性地聯接到第一電壓源和第二電壓源，所述至少一個X射線源被配置為當所述陽極聯接到所述第一電壓源時輸出具有所述第一能量特性的X射線輻射，所述至少一個X射線源進一步被配置為當所述陽極聯接到所述第二電壓源時輸出具有所述第二能量特性的X射線輻射;和 切換布置，所述切換布置包括至少一個高壓開關，所述切換布置被配置為交替地將所述陽極聯接到所述第一電壓源和所述第二電壓源。4.根據權利要求1所述的全景X射線系統，其中，所述X射線源包括: 陰極； 陽極； 至少一個電壓源，所述至少一個電壓源被配置為交替地在所述第一時間段期間輸出第一電壓并且在所述第二時間段期間輸出第二電壓，所述第二電壓不同于所述第一電壓，其中，所述至少一個X射線源被配置為當在所述陰極和所述陽極之間施加所述第一電壓時產生具有所述第一能量特性的X射線輻射，并且其中，所述至少一個X射線源被配置為當在所述陰極和所述陽極之間施加所述第二電壓時產生具有所述第二能量特性的X射線輻射。5.根據權利要求1所述的全景X射線系統，其中，所述至少一個X射線源包括X射線管和可移動濾波器，所述可移動濾波器至少具有第一濾波器部分和第二濾波器部分，所述X射線管被配置為產生X射線輻射，并且其中，所述濾波器被配置為交替地將所述第一濾波器部分和所述第二濾波器部分移動到位以過濾由所述X射線管產生的X射線輻射。6.根據權利要求1所述的全景X射線系統，其中，所述至少一個X射線源包括第一X射線源和第二X射線源，其中，所述第一X射線源被配置為產生具有所述第一能量特性的X射線輻射，并且其中，所述第二X射線源被配置為產生具有所述第二能量特性的X射線輻射。7.根據權利要求1所述的全景X射線系統，其中，所述至少一個X射線源包括具有第一位置和第二位置的可移動陽極，其中，所述至少一個X射線源被配置為當所述陽極處于所述第一位置中時產生具有所述第一能量特性的X射線輻射，并且其中，所述至少一個X射線源被配置為當所述陽極處于所述第二位置中時產生具有所述第二能量特性的X射線輻射。8.根據權利要求1所述的全景X射線系統，其中，所述至少一個X射線源包括聯接到第一電壓源的第一陰極和聯接到第二電壓源的第二陰極，其中，所述至少一個X射線源被配置為當從所述第一陰極發射電子時輸出具有所述第一能量特性的X射線輻射，并且其中，所述至少一個X射線源被配置為當從所述第二陰極發射電子時輸出處于所述第二能級的X射線輻射。9.根據權利要求1所述的全景X射線系統，其中，所述至少一個X射線源包括多個陽極，所述多個陽極的每一個具有不同的電壓。10.根據權利要求1所述的全景X射線系統，其中，所述至少一個X射線源包括: 陰極； 第一陽極和第二陽極，所述第一陽極和所述第二陽極每一個具有不同的電壓;和 至少一個電子偏轉電極，所述至少一個電子偏轉電極被配置為選擇性地將電子引導到所述第一陽極和所述第二陽極中的一個，其中，所述至少一個X射線源被配置為當所述電子被引導到所述第一陽極時產生具有所述第一能量特性的X射線輻射，并且其中，所述至少一個X射線源被配置為當所述電子被引導到所述第二陽極時產生具有所述第二能量特性的X射線輻射。11.根據權利要求1所述的全景X射線系統，其中，所述至少一個X射線源包括: 陰極； 第一陽極和第二陽極，所述第一陽極和所述第二陽極每一個具有不同電壓;和 至少一個電子偏轉磁體，所述至少一個電子偏轉磁體被配置為選擇性地將電子引導到所述第一陽極和所述第二陽極中的一個，其中，所述至少一個X射線源被配置為當所述電子被引導到所述第一陽極時產生具有所述第一能量特性的X射線輻射，并且其中，所述至少一個X射線源被配置為當所述電子被引導到所述第二陽極時產生具有所述第二能量特性的X射線輻射。12.根據權利要求1所述的全景X射線系統，其中，所述至少一個X射線源包括: 陰極;和 光源，所述光源被配置為照射所述陰極。13.根據權利要求1所述的全景X射線系統，其中，所述至少一個X射線源包括陰極，所述陰極包括納米結構材料。14.根據權利要求1所述的全景X射線系統，其中，所述至少一個X射線源包括多個陽極，所述多個陽極中的每一個包括不同的材料。15.一種全景X射線系統，包括: 臺架； X射線源，所述X射線源安裝在所述臺架上并且被配置為輸出具有多個能量的X射線輻射，所述多個能量包括第一能量和第二能量;和 檢測器面板，所述檢測器面板安裝在所述臺架上并且定位成從所述X射線源接收X射線輻射，所述檢測器面板被配置為在具有所述第一能量的輻射和具有所述第二能量的輻射之間加以區分并且輸出數據的多個圖像幀。16.根據權利要求15所述的全景X射線系統，其中，所述多個圖像幀至少包括第一幀和第二幀，所述第一幀是基于具有所述第一能量的輻射的檢測的，并且所述第二幀是基于具有所述第二能量的輻射的檢測的。17.一種獲得全景圖像的方法，所述方法包括: 產生具有第一能量特性的X射線輻射； 利用安裝在臺架上的接收器檢測圖像數據的第一幀，所述第一幀是基于具有所述第一能量特性的X射線輻射的； 產生具有第二能量特性的X射線輻射； 利用所述接收器檢測圖像數據的第二幀，所述第二幀與所述第一幀相繼并且是基于撞擊所述接收器的、具有所述第二能量特性的X射線輻射的； 旋轉所述臺架;并且 至少部分地基于圖像數據的所述第一幀和所述第二幀產生全景圖像。18.根據權利要求17所述的獲得全景圖像的方法，其中，產生具有第一能量特性的X射線輻射的步驟包括: (a)在陰極和陽極之間施加第一電壓;和 (b)使用所述第一電壓加速從所述陰極到所述陽極的第一電子流以產生具有所述第一能量特性的X射線輻射，并且其中，產生具有第二能量特性的X射線輻射的步驟包括: (c)在所述陰極和所述陽極之間施加第二電壓，所述第二電壓不同于所述第一電壓;并且 (d)使用所述第二電壓加速從所述陰極到所述陽極的第二電子流以產生具有所述第二能量特性的X射線輻射。19.根據權利要求18所述的獲得全景圖像的方法，進一步包括重復步驟(a)到(d)直至完整的掃描完成。20.根據權利要求17所述的獲得全景圖像的方法，其中，產生具有第一能量特性的X射線輻射的步驟包括向至少一個X射線源施加第一電壓以產生X射線輻射，并且其中，產生具有第二能量特性的X射線輻射的步驟包括向所述至少一個X射線源施加第二電壓以產生X射線輻射，所述第二電壓不同于所述第一電壓。21.根據權利要求17所述的獲得全景圖像的方法，其中，產生具有第一能量特性的X射線輻射的步驟包括: 激活X射線源以產生X射線輻射;并且 定位移動濾波器以通過所述移動濾波器的第一區段接收X射線輻射以產生具有所述第一能量特性的X射線輻射，并且其中，產生具有第二能量特性的X射線輻射的步驟包括: 定位所述移動濾波器以通過所述移動濾波器的第二區段接收X射線輻射以產生具有所述第二能量特性的X射線輻射。22.根據權利要求17所述的獲得全景圖像的方法，其中，產生具有第一能量特性的X射線輻射的步驟包括: 激活被配置為產生具有所述第一能量特性的X射線輻射的第一 X射線源;并且在已經檢測到具有所述第一能量特性的X射線輻射之后停用所述第一 X射線源，并且其中，產生具有第二能量特性的X射線輻射的步驟包括: 激活被配置為產生具有所述第二能量特性的X射線輻射的第二 X射線源;并且 在已經檢測到具有所述第二能量特性的X射線輻射之后停用所述第二 X射線源。23.根據權利要求17所述的獲得全景圖像的方法，其中，產生具有第一能量特性的X射線輻射的步驟包括: 從陰極發射第一電子流； 定位移動陽極以在所述陽極的第一區段處接收所述第一電子流以產生具有所述第一能量特性的X射線輻射，并且其中，產生具有第二能量特性的X射線輻射的步驟包括: 從所述陰極發射第二電子流;并且 定位所述移動陽極以在所述陽極的第二區段處接收所述電子流以產生具有所述第二能量特性的X射線輻射。24.根據權利要求17所述的獲得全景圖像的方法，其中，產生具有第一能量特性的X射線輻射的步驟包括: 在第一陰極和至少一個陽極之間施加第一電壓;并且 利用所述第一電壓，加速從所述第一陰極到所述至少一個陽極的第一電子流以產生具有所述第一能量特性的X射線輻射，并且其中，產生具有第二能量特性的X射線輻射的步驟包括 在第二陰極和所述至少一個陽極之間施加第二電壓;并且 利用所述第二電壓，加速從所述第二陰極到所述至少一個陽極的第二電子流以產生具有所述第二能量特性的X射線輻射。25.根據權利要求17所述的獲得全景圖像的方法，其中，產生具有第一能量特性的X射線輻射的步驟包括: 向第一陰極施加第一電壓； 向第一陽極施加第二電壓;并且 產生與所述第一陽極相互作用的電子流以產生具有所述第一能量特性的X射線輻射，并且其中，產生具有第二能量特性的X射線輻射的步驟包括: 向第二陽極施加第三電壓； 向第二陰極施加所述第一電壓和第四電壓中的至少一個;并且 產生與所述第二陽極相互作用的電子流以產生具有第二能量特性的X射線輻射。26.根據權利要求17所述的獲得全景圖像的方法，其中，產生具有第一能量特性的X射線輻射的步驟包括: 向陰極施加第一電壓； 向第一陽極施加第二電壓； 從所述陰極產生電子流;并且 激活至少一個電子偏轉電極以將所述電子流引導到所述第一陽極以產生具有所述第一能量特性的X射線輻射，并且其中，產生具有第二能量特性的X射線輻射的步驟包括:向第二陽極施加第三電壓； 激活所述至少一個電子偏轉電極以將所述電子流引導到所述第二陽極以產生具有所述第二能量特性的X射線輻射。27.根據權利要求17所述的獲得全景圖像的方法，其中，產生具有第一能量特性的X射線輻射的步驟包括: 向陰極施加第一電壓； 向第一陽極施加第二電壓； 從所述陰極產生電子流;并且 激活至少一個電子偏轉磁體以將所述電子流引導到所述第一陽極以產生具有所述第一能量特性的X射線輻射，并且其中，產生具有第二能量特性的X射線輻射的步驟包括:向第二陽極施加第三電壓； 激活所述至少一個電子偏轉磁體以將所述電子流引導到所述第二陽極以產生具有所述第二能量特性的X射線輻射。28.根據權利要求17所述的獲得全景圖像的方法，其中，產生全景圖像包括使用減法運算組合所述第一幀的至少一部分和所述第二幀的至少一部分。29.根據權利要求17所述的獲得全景圖像的方法，進一步包括提供包括至少一個可光激活陰極和至少一個陽極的至少一個X射線源，其中，產生步驟中的每一個包括利用光照射所述至少一個陰極。30.根據權利要求17所述的獲得全景圖像的方法，進一步包括提供包括陰極和陽極的X射線源，所述陰極包括納米結構材料。31.根據權利要求17所述的獲得全景圖像的方法，其中，產生步驟中的每一個包括開啟從至少一個X射線源的X射線發射，所述方法進一步包括: 在檢測所述第一幀的步驟之后并且在產生具有所述第二能量特性的X射線輻射的步驟之前，關閉從所述至少一個X射線源的所述發射。32.一種獲得全景圖像的方法，所述方法包括: 產生具有多個能量的X射線輻射，所述多個能量包括第一能量和第二能量； 朝向對象引導X射線福射； 利用安裝在臺架上的檢測器面板檢測穿過所述對象的X射線輻射的第一部分的第一步驟，所述第一部分包括具有所述第一能量的X射線輻射的第一分量和具有所述第二能量的X射線輻射的第二分量，所述檢測器面板被配置為在具有所述第一能量的輻射和具有所述第二能量的輻射之間加以區分，所述第一檢測步驟包括: 在所述第一 X射線分量和所述第二 X射線分量之間加以區分的第一步驟，和輸出數據的第一圖像幀和第二圖像幀，所述第一圖像幀是至少基于所述第一分量的，并且所述第二圖像幀是至少基于所述第二分量的； 在所述第一檢測步驟之后改變所述臺架的角位置;和 利用所述檢測器面板檢測穿過所述對象的X射線輻射的第二部分的第二步驟，所述第二部分包括具有所述第一能量的X射線輻射的第三分量和具有所述第二能量的X射線輻射的第四分量，所述第二檢測步驟在改變所述角位置的步驟之后發生，所述第二檢測步驟包括 在所述第三分量和所述第四分量之間加以區分的第二步驟，并且 輸出數據的第三圖像幀和第四圖像幀，所述第三圖像幀是至少基于所述第三分量的，并且所述第四圖像幀是至少基于所述第四分量的。33.根據權利要求32所述的獲得全景圖像的方法，進一步包括: 使用減法運算組合所述第一圖像幀的至少一部分和所述第二圖像幀的至少一部分;并且 使用減法運算組合所述第三圖像幀的至少一部分和所述第四圖像幀的至少一部分。34.一種全景X射線系統，包括: 臺架； 至少一個X射線源，所述至少一個X射線源安裝在所述臺架上并且被配置為輸出X射線輻射； 控制器，所述控制器被配置為控制所述至少一個X射線源以產生X射線輻射;和檢測器，所述檢測器安裝在所述臺架上并且定位成從所述至少一個X射線源接收X射線輻射，所述檢測器包括第一接收器和第二接收器，所述第一接收器被配置為基于第一能譜的X射線輻射輸出圖像數據的第一幀，并且所述第二接收器被配置為基于第二能譜的X射線輻射輸出圖像數據的第二幀。35.根據權利要求34所述的系統，所述檢測器進一步包括位于所述第一接收器和所述第二接收器之間的濾波器。36.一種獲得全景圖像的方法，所述方法包括: 產生X射線福射； 利用安裝在臺架上并且具有第一接收器和第二接收器的檢測器，基于具有第一能量特性的X射線輻射，利用所述第一接收器，檢測圖像數據的第一幀； 利用所述第二接收器，基于具有不同于所述第一能量特性的第二能量特性的X射線輻射，檢測圖像數據的第二幀； 旋轉所述臺架;并且 至少部分地基于圖像數據的所述第一幀和所述第二幀產生全景圖像。37.根據權利要求36所述的方法，所述方法進一步包括在所述第一接收器和所述第二接收器之間過濾輻射。
【文檔編號】A61B6/00GK105832357SQ201610080127
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年2月4日
【發明人】彼得里·約希凱寧, 戴維·阿爾伯特·謝伯克, 布雷德利·S·卡爾森, 石宏建, 邁克·帕爾瑪, 愛德華·馬蘭多拉, 羅伯特·基廷, 埃薩·蘇羅寧, 斯科特·克拉維茨
【申請人】登塔爾圖像科技公司, 帕羅德克斯集團公司