专利名称：在利用散射辐射的条件下x射线成像的方法
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彡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IGHz加速器管，则单个地击中靶的电子包分别是大约IOps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IGHz)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χ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。X射线探测器与分析装置相连，在该分析装置中从测量数据的时间上的曲线和各个X射线脉冲的波前的已知形状和其通过对象的传播，在观察方向上重建对象的三维散射分布。由此获得的三维图像数据组然后可以以公知方式在图像显示设备上按照提供的可视化或者按照不同的截面图视图被显示。
以下借助附图结合实施例再次简短解释提出的方法和对应的装置。其中，图1示出了该装置的原理性结构以及该方法的工作方式的示意图；并且图2示出了用于说明在图1中示出的相同的传播时间的壳的图示。
具体实施例方式图1示意性示出了用于执行该方法的装置的例子。X射线源1为此具有电子源2、 维纳尔圆柱电极(WehneltZylinder)3、HF加速器4以及X射线靶5。从电子束源2发射的电子通过HF加速器4的高频以包的形式被加速，从而电子束包6击中X射线靶5并且在那里产生X射线脉冲。该脉冲由于其例如IOps的短的持续时间以在图中表示的、透射待检查的对象8的X射线球壳7的形式传播。X射线球壳7在该例子中具有大约3mm的厚度和大约30cm的相互距离。
在对象8的侧面设置了 X射线探测器9，该X射线探测器具有在该图中没有示出的探测器元件的二维布置。在X射线探测器之前以公知方式设置了准直器10，该准直器仅让垂直于探测器表面在X射线探测器9的方向上传播的X射线通过。在该例子中该方向也相应于垂直于透视方向或X射线脉冲的主传播方向的方向。在透射对象8的情况下，X射线辐射在对象8的单个体积元素上散射。该散射辐射11，也被称为二次量子(Sekundarquanten ),在垂直于主传播方向的方向上通过X射线探测器9来采集，如这点在图中所示的。由于X射线束的扩展(Aufweitimg)或球形的波前以及对象8的体积元素与探测器元件的不同距离，从不同的体积元素发出的散射辐射在不同的时间到达探测器元件。图1中为此仅示例性示出在X射线靶5、对象8的体积元素和X 射线探测器9之间的X射线的四个不同路径，它们经过相同的路径也就是理论上在相同的时间击中X射线探测器9。由此得到在图1中同样表示的、相同的传播时间的壳12。同时击中的示出情形在此仅用于解释，因为具有示出的体积元素的该情形由于X射线脉冲的短的持续时间而在此不出现。然而明显的是，在X射线脉冲的波前的已知传播的情况下对于对象8的每个体积元素可以计算，从那里散射的X射线脉冲的X射线何时击中X射线探测器9。按照这种方式可以对于每个分别仅看见对象8的位于各个观察方向上的体积元素的探测器元件，关于X射线信号的击中的时刻确定，测量信号来自于这些体积元素中的哪个。 这使得可以三维重建对象的散射辐射分布。为此图2最后还示出了，相同的传播时间的壳12位于旋转抛物面上，在该旋转抛物面的情况下靶焦点(Targetfokus)位于焦点(Brermpunkt)中。在该图中示出X射线探测器9和单个示例性的射线路径。附图标记列表IX射线源2电子源3维纳尔圆柱电极4HF加速器5X射线靶6电子束包7X射线球壳8 对象9X射线探测器10准直器11 二次辐射12相同的传播时间的壳
权利要求
1.一种用于X射线成像的方法，其中，利用从X射线源(1)发出的X射线束透视对象⑶，其特征在于，-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， -利用具有探测器元件的二维布置的X射线探测器(9)、时间和位置分辨地记录在与透视方向不同的方向上在对象的体积元素上散射的X射线，并且-通过X射线脉冲的波前的已知的形状和已知的时间上的传播，从X射线探测器(9)的位置和时间分辨的测量数据中重建对象(8)的三维散射分布的图像数据组。
2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于，所述X射线脉冲具有< 30ps的脉冲持续时间。
3.根据权利要求1或2所述的方法， 其特征在于，为了产生X射线脉冲，采用具有用于加速X射线管的电子的HF线性加速器的X射线管。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法， 其特征在于，采用按照时间上的间隔的多个相继跟随的X射线脉冲，关于其测量数据分别进行平均，以便获得具有小的信号/噪声比的图像数据组。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法， 其特征在于，采用按照时间上的间隔的多个相继跟随的X射线脉冲，以便获得用于可视化对象(8) 中的时间上的改变的图像数据组。
6.一种用于X射线成像的装置，具有-构造为用于在透视方向上发射X射线脉冲的X射线源，-方向选择性的、位置和时间分辨的、具有二维布置的探测器元件的X射线探测器(9)， 该X射线探测器这样布置在检查区域的侧面并且构造为，使得其时间和位置分辨地采集从对象(8)的体积元素在与透视方向不同的方向上散射的X射线。
7.根据权利要求6所述的装置， 其特征在于，所述X射线探测器(9)与分析装置相连，该分析装置关于X射线脉冲的波前的已知的形状和已知的时间上的传播，从X射线探测器(9)的位置和时间分辨的测量数据中，重建对象(8)的三维散射分布的图像数据组。
8.根据权利要求6或7所述的装置， 其特征在于，所述X射线源(1)包括用于加速用于产生X射线脉冲的电子的HF线性加速器0)。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的装置， 其特征在于，所述X射线探测器(9)具有用于实现方向选择性的准直器(10)。
全文摘要
本发明涉及用于X射线成像的一种方法及一种装置。在该方法中，利用一个或多个按照时间上的间隔相继跟随的X射线脉冲对对象(8)进行透视。利用具有探测器元件的二维布置的X射线探测器(9)、在与透视方向不同的方向上时间和位置分辨地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的几何形状和传播，从位置和时间分辨的测量数据中重建对象(8)的三维散射分布的图像数据组。该方法使得可以利用仅一个X射线脉冲建立三维散射分布的图像数据组并且由此可以非常简单地进行。
文档编号A61B6/00GK102271585SQ200980153382
公开日2011年12月7日 申请日期2009年11月6日 优先权日2009年1月12日
发明者奥利弗.海德 申请人:西门子公司