專利名稱：用于一次曝光能量敏感x射線成像的具有圖案化掩模的多色數(shù)字射線照相檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)案涉及數(shù)字?jǐn)z像照相系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
以不同波長(zhǎng)的光來(lái)獲得患者的X射線圖像非常有用，因?yàn)橐圆煌ㄩL(zhǎng)的光突出顯示不同的身體特征。
以不同波長(zhǎng)的光來(lái)編輯患者的射線照相圖像的過(guò)程通常稱為“多色”X射線成像。
現(xiàn)有的用于獲得多色X射線圖像的系統(tǒng)通常涉及以具有第一光波長(zhǎng)的第一X射線束對(duì)患者進(jìn)行第一次成像，且接著以具有第二光波長(zhǎng)的第二X射線束對(duì)患者進(jìn)行第一次成像。
這種方法的缺點(diǎn)是，所使用的射束發(fā)射器(beam emitter)必須經(jīng)配置以選擇性地以(至少)兩個(gè)不同波長(zhǎng)發(fā)射X射線束。此外，另一缺點(diǎn)是，患者相繼暴露于兩個(gè)不同X射線。出于健康原因，總是希望限制對(duì)患者進(jìn)行的X射線曝光的數(shù)目。額外缺點(diǎn)是，兩個(gè)X射線在不同時(shí)間被記錄(在此期間，患者可能已經(jīng)移動(dòng))。
在其它現(xiàn)有系統(tǒng)中，使用至少兩個(gè)堆疊式X射線敏感檢測(cè)器。第一檢測(cè)器優(yōu)先地對(duì)低能量X射線敏感，且部分地可被較高能量X射線穿透，且位于被成像的對(duì)象與第二檢測(cè)器之間。第二檢測(cè)器優(yōu)先地對(duì)高能量X射線敏感。使用來(lái)自X射線束的一次曝光對(duì)兩個(gè)層進(jìn)行曝光。這種所謂的“一次曝光，雙檢測(cè)器”技術(shù)解決了雙曝光技術(shù)的運(yùn)動(dòng)誤配準(zhǔn)問(wèn)題。
舉例來(lái)說(shuō)，可使用X射線敏感檢測(cè)器，其包括X射線敏感閃爍器層以將每個(gè)入射X射線光子轉(zhuǎn)化成大量光學(xué)(可見)光子。X射線敏感閃爍器層耦合到光敏感檢測(cè)器，以便產(chǎn)生入射X射線光子的記錄(圖像)。對(duì)于“一次曝光，雙檢測(cè)器”技術(shù)來(lái)說(shuō)，因此需要至少兩個(gè)光敏感檢測(cè)器。這造成了復(fù)雜性和費(fèi)用的負(fù)擔(dān)。
Alvarez的美國(guó)專利第4,029,963號(hào)揭示一種記錄具有能量敏感性的X射線圖像的方法，其中兩個(gè)堆疊式X射線敏感層由不同的閃爍器材料構(gòu)成，使得第一層(優(yōu)先地對(duì)低X射線能量敏感)產(chǎn)生第一顏色的光子，且第二層(優(yōu)先地對(duì)高X射線能量敏感)產(chǎn)生第二、實(shí)質(zhì)上不同顏色的光子。這兩個(gè)閃爍器層光學(xué)上耦合到位于兩個(gè)閃爍器層之間的單個(gè)顏色敏感照相膠片，結(jié)果，來(lái)自兩個(gè)X射線敏感層的光學(xué)信號(hào)在所述單個(gè)彩色膠片上被記錄為不同顏色。這種方法具有以下缺點(diǎn)膠片必須被顯影，和如果需要對(duì)圖像進(jìn)行進(jìn)一步處理(例如)以產(chǎn)生骨骼或軟組織的導(dǎo)出圖像，那么必須使膠片上的圖像數(shù)字化。
美國(guó)專利第5,216,252號(hào)；第5,451,793號(hào)和Boone在Radiology(1992年6月；183(3)863-70)中描述的系統(tǒng)描述一種用于單脈沖雙能量射線照相的二元屏幕檢測(cè)器系統(tǒng)，和一種涉及單個(gè)X射線敏感層的一次曝光(他們稱為“單脈沖”)能量敏感X射線成像的方法，其中所述X射線敏感層(他們稱為“二元屏幕”)包含兩種閃爍器材料的混合物。如在上述Alvarez系統(tǒng)(上文所述)中，閃爍器材料經(jīng)選擇以使得一種閃爍器材料優(yōu)先地對(duì)低能量X射線敏感，并產(chǎn)生第一顏色(第一波長(zhǎng))的光子，且另一閃爍器材料優(yōu)先地對(duì)高能量光子敏感，并產(chǎn)生第二顏色(第二波長(zhǎng))的光子。在此系統(tǒng)中，將兩種閃爍器材料混合，以形成單個(gè)閃爍器層。所述單個(gè)層由兩個(gè)不同光學(xué)相機(jī)同時(shí)檢視，第一相機(jī)具有使其對(duì)低能量閃爍器的光學(xué)發(fā)射敏感的光學(xué)濾光片，且第二相機(jī)具有使其對(duì)高能量閃爍器的光學(xué)發(fā)射敏感的光學(xué)濾光片。此系統(tǒng)具有的優(yōu)點(diǎn)是，僅需要一次曝光(脈沖)，且相機(jī)可以是電子的，從而立即提供可由計(jì)算機(jī)進(jìn)一步處理的圖像。
遺憾的是，此系統(tǒng)的缺點(diǎn)是，由于在各個(gè)光學(xué)檢測(cè)器上形成X射線敏感層的光學(xué)發(fā)射的圖像所需的可行耦合鏡頭的有限尺寸(小數(shù)值孔徑)的緣故，由X射線敏感層產(chǎn)生的光子的較大部分不被光學(xué)檢測(cè)器接收，且因此而損失。如發(fā)明者所陳述，這導(dǎo)致光學(xué)“量子衰減(quantum sink)”，結(jié)果使得系統(tǒng)不像希望的那樣有效地記錄入射X射線，即系統(tǒng)具有低量子檢出效率(low detective quantum efficiency，DQE.)。
替代地需要一種簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，其中可從對(duì)患者進(jìn)行成像的單個(gè)X射線束產(chǎn)生多色X射線圖像。還期望此類系統(tǒng)不需要兩個(gè)單獨(dú)的相機(jī)系統(tǒng)。還期望以數(shù)字格式獲取此類圖像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種數(shù)字射線照相系統(tǒng)，其具有像素化光學(xué)檢測(cè)器；和定位于鄰近所述像素化光學(xué)檢測(cè)器處的掩模，所述掩模包含第一與第二部分的重復(fù)圖案，所述第一和第二部分經(jīng)配置以使不同波長(zhǎng)的電磁輻射穿過(guò)其中。
在一個(gè)實(shí)施例中，掩模的第一和第二部分經(jīng)配置以使不同波長(zhǎng)的X射線穿過(guò)其中。在其它實(shí)施例中，掩模的第一和第二部分經(jīng)配置以使不同波長(zhǎng)的可見光穿過(guò)其中。第一與第二部分的重復(fù)圖案可形成為橫過(guò)光學(xué)檢測(cè)器的前部的柵格。在可選實(shí)施例中，還可包括使其它不同波長(zhǎng)的輻射穿過(guò)其中的第三部分的重復(fù)圖案。因此，本發(fā)明不限于僅具有兩種顏色的多色X射線?？墒褂酶囝伾?。
本發(fā)明還可包括一種定位于鄰近掩模處的閃爍器屏幕。所述閃爍器屏幕包括多種不同閃爍器材料，其中所述不同閃爍器材料發(fā)射不同波長(zhǎng)的電磁輻射。舉例來(lái)說(shuō)，第一閃爍器材料在吸收第一能量級(jí)的X射線時(shí)可發(fā)射第一波長(zhǎng)的可見光，且第二閃爍器材料在吸收第二能量級(jí)的X射線時(shí)可發(fā)射第二波長(zhǎng)的可見光。掩模可為彩色濾光片柵格。閃爍器屏幕可定位成抵靠掩模，或與掩模間隔開。
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種射線照相系統(tǒng)，其具有射線照相感應(yīng)墊；和設(shè)置在射線照相感應(yīng)墊上的掩模。所述掩模包含第一與第二部分的重復(fù)圖案，其中第一部分經(jīng)配置以使第一波長(zhǎng)的X射線穿過(guò)其中，且第二部分經(jīng)配置以使第二波長(zhǎng)的X射線穿過(guò)其中。在優(yōu)選實(shí)施例中，掩模直接形成到射線照相感應(yīng)墊的圖像接收表面上?？赏ㄟ^(guò)向射線照相感應(yīng)墊的圖像接收表面上進(jìn)行材料沉積(例如，銅沉積)來(lái)形成掩模。最優(yōu)選地，材料(其可為銅，但不需要如此)經(jīng)沉積，以便在射線照相感應(yīng)墊的圖像接收表面上形成矩形部分(其間留有開口)的重復(fù)圖案。在優(yōu)選實(shí)施例中，這將給予圖像接收表面一種“柵格”或“棋盤”外觀。
本發(fā)明通過(guò)允許第一波長(zhǎng)的X射線穿過(guò)掩模中的開口，同時(shí)允許第二波長(zhǎng)的X射線穿過(guò)掩模中的材料沉積物部分而操作。
最優(yōu)選地，材料沉積物與其間的開口的重復(fù)圖案的尺寸足夠小，以使得每個(gè)開口或材料沉積物僅覆蓋射線照相感應(yīng)墊的幾個(gè)像素。因此，對(duì)準(zhǔn)射線照相感應(yīng)墊的單個(gè)X射線可記錄為第一圖像(對(duì)應(yīng)于穿過(guò)掩模中的開口的第一波長(zhǎng)的光)和第二圖像(對(duì)應(yīng)于穿過(guò)掩模中的材料沉積物的第二波長(zhǎng)的光)。
本發(fā)明還提供一種通過(guò)使X射線束穿過(guò)身體部分，且穿過(guò)設(shè)置在射線照相感應(yīng)墊上的掩模，且到達(dá)射線照相感應(yīng)墊上來(lái)獲得多色X射線的方法，其中所述掩模包含第一與第二部分的重復(fù)圖案，其中第一部分經(jīng)配置以使第一波長(zhǎng)的電磁輻射穿過(guò)其中，且第二部分經(jīng)配置以使第二波長(zhǎng)的電磁輻射穿過(guò)其中，從而獲得對(duì)應(yīng)于第一波長(zhǎng)的電磁輻射的第一圖像；從而獲得對(duì)應(yīng)于第二波長(zhǎng)的電磁輻射的第二圖像；且將第一與第二圖像進(jìn)行比較以產(chǎn)生多色X射線圖像。
本發(fā)明還提供一種通過(guò)將材料的重復(fù)圖案沉積到射線照相感應(yīng)墊的圖像接收表面上來(lái)配置射線照相感應(yīng)墊以獲得多色X射線圖像的方法，其中材料之間的開口允許第一波長(zhǎng)的X射線穿過(guò)其中，且其中所述材料允許第二波長(zhǎng)的X射線穿過(guò)其中。


圖1是處于操作中的本發(fā)明第一實(shí)施例的透視圖。
圖2是數(shù)字射線照相感應(yīng)墊的圖像接收表面(對(duì)應(yīng)于圖1所示的虛線部分)的第一實(shí)施例的放大圖。
圖3是對(duì)應(yīng)的數(shù)字射線照相感應(yīng)墊的圖像接收表面(對(duì)應(yīng)于圖1所示的虛線部分)的第二實(shí)施例的放大圖。
圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例的示意側(cè)面正視圖，其展示閃爍器屏幕、掩模和像素化檢測(cè)器。
圖5是類似于圖4的視圖，但閃爍器屏幕、掩模和像素化檢測(cè)器定位成彼此抵靠。
圖6是類似于圖4和5的視圖，但閃爍器屏幕與掩模間隔開。
圖7是類似于圖6的視圖，其展示散射效應(yīng)。
圖8是本發(fā)明第三實(shí)施例的示意側(cè)面正視圖，其展示閃爍器屏幕；和由兩層材料形成的像素化檢測(cè)器，所述兩層材料中的每一者經(jīng)配置以使不同波長(zhǎng)的電磁輻射穿過(guò)其中。
具體實(shí)施例方式
圖1到3展示本發(fā)明第一實(shí)施例圖4到7展示本發(fā)明第二實(shí)施例；且圖8展示本發(fā)明第三實(shí)施例。
參看圖1，本發(fā)明提供射線照相系統(tǒng)10，其包含上面設(shè)置有掩模14的射線照相感應(yīng)墊12。射線照相感應(yīng)墊12經(jīng)配置以在與X射線發(fā)射器18一起使用時(shí)接收身體部分(例如患者的腿L)的X射線圖像。在各個(gè)實(shí)施例中，射線照相感應(yīng)墊12可為便攜且手持式的(例如具有把手13，如圖所示)。然而，應(yīng)了解，射線照相感應(yīng)墊12根本不需要為便攜式的。此外，在保持于本發(fā)明范圍內(nèi)的情況下，射線照相感應(yīng)墊12可包含任何標(biāo)準(zhǔn)的市售射線照相感應(yīng)墊，且不限于任何特定射線照相感應(yīng)墊。
射線照相感應(yīng)墊12包括圖像接收表面15，出于將闡釋的原因，所述圖像接收表面15優(yōu)選為數(shù)字的(即，像素化的)。
根據(jù)本發(fā)明，將“掩模”14施加到圖像接收表面15上。圖2和3中分別展示掩模14的兩個(gè)不同實(shí)施例。
首先參看圖2，掩模14A包含第一與第二部分21和22的重復(fù)圖案。第一部分21可僅包含穿過(guò)掩模14A的開口。第二部分22可僅包含一區(qū)域，在所述區(qū)域中材料直接沉積到射線照相感應(yīng)墊12的圖像接收表面15上。
在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)將(小)銅部分(即，部分22)沉積到射線照相感應(yīng)墊12的圖像接收表面15上來(lái)簡(jiǎn)單地形成掩模14。本發(fā)明不限于銅沉積，也可使用其它材料。
可以看到，銅部分22的形狀優(yōu)選為矩形，且與其間的開口21具有相同尺寸。這給予掩模14所說(shuō)明的“棋盤”或“柵格”外觀。
根據(jù)本發(fā)明，第一波長(zhǎng)的光穿過(guò)開口21(即由X射線發(fā)射器18發(fā)射的全波長(zhǎng)的光)。然而，銅沉積在圖像接收表面15上的區(qū)域(即部分22)將不允許由X射線發(fā)射器18發(fā)射的全波長(zhǎng)(或波長(zhǎng)范圍)的光穿過(guò)。而是，只有第二波長(zhǎng)(或波長(zhǎng)范圍)的光將穿過(guò)部分22。
在優(yōu)選實(shí)施例中，掩模14的區(qū)域21和22非常小。更優(yōu)選地，個(gè)別區(qū)域21和22僅覆蓋圖像接收表面15的一個(gè)(或幾個(gè))像素。舉例來(lái)說(shuō)，在優(yōu)選實(shí)施例中，掩模14的個(gè)別第一和第二部分21和22中的每一者覆蓋射線照相感應(yīng)墊的一個(gè)或一個(gè)以上個(gè)別像素。因此，由發(fā)射器18發(fā)射的單個(gè)X射線束可用于同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)X射線圖像。具體地說(shuō)，第一X射線圖像將對(duì)應(yīng)于由開口21中的像素所接收的圖像；且第二X射線圖像將對(duì)應(yīng)于由區(qū)域22中銅沉積物后面的像素所接收的圖像。
根據(jù)掩模14的第二實(shí)施例，提供具有兩種以上類型的區(qū)域的重復(fù)圖案。舉例來(lái)說(shuō)，如圖3所示，區(qū)域21和22保持為如上文解釋。然而，另外，還提供多個(gè)第三部分23。部分23可包含其中沉積與區(qū)域22中所使用的材料不同的材料的位置?；蛘?，部分23可包含與區(qū)域22中所沉積的材料相同但以不同厚度沉積的材料。因此，第一波長(zhǎng)(或波長(zhǎng)范圍)的光穿過(guò)開口21，而其它波長(zhǎng)(或波長(zhǎng)范圍)的光穿過(guò)區(qū)域22和23中的每一者。因此，可從來(lái)自發(fā)射器18的單個(gè)X射線束提取三個(gè)不同(例如多色)圖像。
將了解，雖然掩模14優(yōu)選地直接形成到射線照相感應(yīng)墊12的圖像接收表面15上，但不需要如此。舉例來(lái)說(shuō)，掩模14可與圖像接收表面15間隔(較小)距離(類似于圖6所示的實(shí)施例)。
本發(fā)明還提供一種獲得多色X射線的方法，其通過(guò)以下步驟進(jìn)行使X射線束穿過(guò)身體部分(例如腿L)，且接著穿過(guò)設(shè)置在射線照相感應(yīng)墊12上的掩模14，且接著到達(dá)射線照相感應(yīng)墊12上。此后，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于穿過(guò)區(qū)域21的第一波長(zhǎng)的X射線的第一圖像。還產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于穿過(guò)區(qū)域22的第二波長(zhǎng)的X射線的第二圖像。此后，所述第一和第二圖像進(jìn)行比較以產(chǎn)生多色X射線圖像。
本發(fā)明還提供一種配置用于獲得多色X射線圖像的射線照相感應(yīng)墊12的方法，其通過(guò)以下步驟而進(jìn)行將材料的重復(fù)圖案(例如區(qū)域22)沉積到射線照相感應(yīng)墊12的圖像接收表面15上，其中區(qū)域22之間的開口21允許第一波長(zhǎng)的X射線穿過(guò)其中，且其中沉積在區(qū)域22中的材料允許第二波長(zhǎng)的X射線穿過(guò)其中。
圖4到7展示本發(fā)明的第二實(shí)施例，其中數(shù)字射線照相系統(tǒng)30包括像素化光學(xué)檢測(cè)器32和定位于鄰近所述像素化光學(xué)檢測(cè)器32處的掩模34。掩模34包括第一和第二部分35和37的重復(fù)圖案，所述第一和第二部分35和37經(jīng)配置以使不同波長(zhǎng)的電磁輻射穿過(guò)其中。在優(yōu)選實(shí)施例中，掩模34的第一和第二部分35和37使不同波長(zhǎng)的X射線或可見光穿過(guò)其中。
掩模34的第一和第二部分35和37優(yōu)選地形成為柵格，類似于圖2和3所示的柵格。在可選實(shí)施例中，還可包括第三部分的重復(fù)圖案(以類似于圖3所示的方式的方式)。在此類實(shí)施例中，第三部分經(jīng)配置以使若干波長(zhǎng)的電磁輻射穿過(guò)其中，所述若干波長(zhǎng)的電磁輻射不同于穿過(guò)掩模34的第一和第二部分35和37的所述波長(zhǎng)的電磁輻射。
射線照相系統(tǒng)30優(yōu)選地還包括閃爍器屏幕36，其定位于鄰近掩模34處。如將解釋，閃爍器屏幕36可定位成抵靠掩模34(如圖5所示)，或定位成與掩模34間隔開(如圖6和7所示)。如將解釋，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，閃爍器屏幕36所發(fā)射的大體上所有光子撞擊到光學(xué)檢測(cè)器32上。這避免了之前存在的系統(tǒng)的量子衰減和低量子檢出效率問(wèn)題。
閃爍器屏幕36優(yōu)選地由不同類型的閃爍器晶粒的混合物制成。舉例來(lái)說(shuō)，晶粒38對(duì)低能量X射線41敏感，且晶粒39對(duì)高能量X射線43敏感。閃爍器晶粒38和39針對(duì)每個(gè)吸收的X射線光子發(fā)射不同顏色的光子(可見光)。即閃爍器晶粒38發(fā)射第一顏色43的可見光，而閃爍器晶粒39發(fā)射第二顏色44的可見光。可見光43的顏色不同于可見光44的顏色。因此，第一閃爍器晶粒材料38在吸收第一能量級(jí)的X射線時(shí)發(fā)射第一波長(zhǎng)的可見光，且第二閃爍器晶粒材料39在吸收第二能量級(jí)的X射線時(shí)發(fā)射第二波長(zhǎng)的可見光。
掩模34是彩色濾光片陣列，其具有使顏色44的光透射穿過(guò)其中的第一區(qū)域35和使顏色42的光透射穿過(guò)其中的第二區(qū)域37。由彩色濾光片陣列透射的光子撞擊到像素化光學(xué)檢測(cè)器32上且由所述像素化光學(xué)檢測(cè)器32記錄。
在優(yōu)選實(shí)施例中，掩模34的第一和第二區(qū)域35和37非常小。最優(yōu)選地，掩模34的單獨(dú)的第一和第二區(qū)域35和37僅覆蓋圖像接收光學(xué)檢測(cè)器32的一個(gè)(或幾個(gè))像素。
因此，單個(gè)X射線束(具有低能量組分41和高能量組分42)可用于同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)X射線圖像。具體地說(shuō)，第一X射線圖像將對(duì)應(yīng)于由光學(xué)檢測(cè)器10中處于掩模34的部分37后面的像素所接收的圖像，而第二X射線圖像將對(duì)應(yīng)于由光學(xué)檢測(cè)器32中處于掩模34的部分35后面的像素所接收的圖像。
本發(fā)明還提供一種獲得多色X射線的方法，其通過(guò)以下步驟進(jìn)行使X射線束穿過(guò)身體部分(例如圖1中的腿L)，且接著穿過(guò)設(shè)置橫過(guò)射線照相感應(yīng)墊12或光學(xué)檢測(cè)器32的掩模14或34。此后，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于穿過(guò)區(qū)域21或35的第一波長(zhǎng)的X射線的第一圖像。還產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于穿過(guò)區(qū)域22或37的第二波長(zhǎng)的X射線的第二圖像。此后，所述第一和第二圖像進(jìn)行比較以產(chǎn)生多色X射線圖像。
圖1到7均展示一種獲得多色X射線的方法，其通過(guò)以下步驟進(jìn)行使X射線束穿過(guò)身體部分，且穿過(guò)設(shè)置橫過(guò)光學(xué)檢測(cè)器10或32上的掩模14或34，其中掩模34包含第一和第二部分(21和22)或(35和37)的重復(fù)圖案，其中所述第一部分經(jīng)配置以使第一波長(zhǎng)的電磁輻射穿過(guò)其中，且所述第二部分經(jīng)配置以使第二波長(zhǎng)的電磁輻射穿過(guò)其中，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于第一波長(zhǎng)的電磁輻射的第一圖像；產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于第二波長(zhǎng)的電磁輻射的第二圖像；和將第一和第二圖像進(jìn)行比較以產(chǎn)生多色X射線圖像。
圖5說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一些細(xì)節(jié)。在此情況下，閃爍器屏幕36直接放置在鄰近彩色濾光片陣列(掩模)34處，所述彩色濾光片陣列(掩模)34直接鄰近于像素化檢測(cè)器32。僅考慮高能量敏感閃爍器晶粒39，一些晶粒39A位于光學(xué)濾光片掩模34的第一部分35附近，在此情況下，所發(fā)射的光子45穿過(guò)掩模34的第一部分35，且在像素化檢測(cè)器32中被檢測(cè)到。另一方面，一些晶粒39B位于掩模34的第二部分37附近，在此情況下，所發(fā)射的光子47由掩模34吸收且未被像素化檢測(cè)器10檢測(cè)到。晶粒39B的未檢測(cè)到的所發(fā)射光子47表示系統(tǒng)性能的基本降級(jí)。這些晶粒39B吸收決不會(huì)被檢測(cè)為圖像的一部分的X射線光子，此情形稱為量子衰減。相同情況相應(yīng)地適用于低能量敏感晶粒38。
圖6說(shuō)明本發(fā)明的另一實(shí)施例。在此情況下，閃爍器屏幕36與彩色濾光片陣列掩模34間隔—距離50，所述彩色濾光片陣列掩模34直接鄰近于像素化檢測(cè)器10。在此情況下，從所有晶粒發(fā)射的光子能夠在到達(dá)彩色濾光片34之前橫向散布。因此，所有晶粒39A和39B發(fā)射一些光子47，這些光子47落在第二區(qū)域37上且被吸收而不被檢測(cè)到，并發(fā)射其它光子45，這些光子45落在第一區(qū)域35上且被檢測(cè)到。再次，相同情況相應(yīng)地適用于低能量敏感晶粒38。重要的是，沒有阻止檢測(cè)到晶粒的光學(xué)發(fā)射，且因此沒有阻止吸收的X射線被檢測(cè)為圖像的一部分。因此，不存在量子衰減。
另外，一些晶粒39B發(fā)射光子45，所述光子45在相對(duì)于晶粒39B橫向移位的檢測(cè)器像素中被檢測(cè)到。此效應(yīng)是圖像模糊。閃爍器屏幕36與彩色濾光片掩模34和像素化檢測(cè)器32的組合之間的間隔越大，模糊效應(yīng)將越大。
閃爍器屏幕36內(nèi)的光學(xué)散射也導(dǎo)致模糊，如圖7所說(shuō)明，其中光子46中的一些光子經(jīng)散射48以使得其到達(dá)鄰近的彩色濾光片(即第一和第二區(qū)域35和37)。模糊所具有的去除量子衰減的效應(yīng)不取決于模糊是由X射線敏感層36中的散射還是由閃爍器屏幕36與彩色濾光片掩模34之間的間隔50所造成的散布造成的。因此，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例可包括一系統(tǒng)，其中與由X射線敏感層36中的散射造成的模糊相比，第一和第二區(qū)域35和37(且因此，檢測(cè)器10中的像素)的橫向尺寸較小。在此類實(shí)施例中，優(yōu)選間隔50趨向于零。然而，如果需要減少檢測(cè)器像素的數(shù)目(例如)以降低成本，那么可以選擇使用較大尺寸的第一和第二區(qū)域35和37。
可使用具有兩種以上類型的顏色響應(yīng)的彩色濾光片掩模34。唯一的要求是，來(lái)自兩種類型的閃爍器晶粒38和39的光學(xué)發(fā)射是可區(qū)別的；舉例來(lái)說(shuō)，可通過(guò)形成對(duì)應(yīng)于所述兩種以上類型的顏色響應(yīng)的檢測(cè)器輸出的線性組合來(lái)區(qū)別。另外，可使用兩種以上類型的閃爍器晶粒，在此情況下，將需要至少多種類型的濾光片區(qū)域。將選擇所述類型的濾光片區(qū)域的顏色響應(yīng)，以使得所述類型的閃爍器中的每一者的光學(xué)發(fā)射將是可區(qū)別的。
圖8展示數(shù)字射線照相系統(tǒng)的第三實(shí)施例，其包括閃爍器屏幕36；和像素化光學(xué)檢測(cè)器32，所述像素化光學(xué)檢測(cè)器32定位于鄰近閃爍器屏幕36處。像素化光學(xué)檢測(cè)器32具有第一和第二材料層61和61，所述材料層經(jīng)配置以使不同波長(zhǎng)的電磁輻射穿過(guò)其中。閃爍器屏幕36由多種不同閃爍器材料形成，所述不同的閃爍器材料每一者經(jīng)配置使得發(fā)射不同波長(zhǎng)的電磁輻射，如上文所述。
如圖8中所見，顏色敏感性不是由彼此橫向鄰近的彩色濾光片區(qū)域造成的，而是由具有多個(gè)對(duì)不同顏色敏感的光學(xué)檢測(cè)器層61和62的彩色濾光片區(qū)域造成的。具體地說(shuō)，第一光學(xué)檢測(cè)器層61優(yōu)先地對(duì)第一顏色敏感，且第二層62優(yōu)先地對(duì)第二顏色敏感。第一顏色63的入射光子被吸收在第一層61中，且第二顏色64的光子穿過(guò)第一層61且被吸收在第二層62中。應(yīng)了解，可利用兩個(gè)以上光學(xué)檢測(cè)器層，只要從低能量敏感晶粒38發(fā)射的光子63可與從高能量敏感晶粒39發(fā)射的光子64區(qū)別即可(如先前所述)。同樣，如上文所述，可使用兩種以上類型的閃爍器晶粒，其具有不同的X射線能量敏感性和不同的光學(xué)發(fā)射顏色。示范性光學(xué)圖像檢測(cè)器(例如，Infrared Technology andApplications XXIX(Andresen，Bjorn F.編輯；Fulop，Gabor F.Proceedings of the SPIE，第5074卷，pp.318-331(2003).，Gilblom，D.L.，Yoo，S.K.，Ventura，P.)中所描述的那些光學(xué)圖像檢測(cè)器)可用于本發(fā)明的此實(shí)施例中。
考慮高能量晶粒66作為實(shí)例，從一些高能量敏感晶粒66發(fā)射的一些光子65可記錄在相對(duì)于晶粒66橫向移位的圖像像素67中。這是與上文所述的那些模糊機(jī)制類似的模糊機(jī)制。另外，通常將希望存在上文所述的光學(xué)散射的模糊機(jī)制。這些相同的主張相應(yīng)地適用于低能量敏感晶粒38。另外，不需要模糊來(lái)克服其它實(shí)施例中所描述的光學(xué)量子衰減。因此，可完全出于方便目的來(lái)選擇光學(xué)檢測(cè)器的像素尺寸。
權(quán)利要求
1.一種射線照相系統(tǒng)，其包含射線照相感應(yīng)墊；和掩模，其設(shè)置橫過(guò)所述射線照相感應(yīng)墊，其中所述掩模包含第一和第二部分的重復(fù)圖案，其中所述第一部分經(jīng)配置以使第一波長(zhǎng)的X射線穿過(guò)其中，且所述第二部分經(jīng)配置以使第二波長(zhǎng)的X射線穿過(guò)其中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射線照相系統(tǒng)，其中所述掩模直接形成到所述射線照相感應(yīng)墊的圖像接收表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的射線照相系統(tǒng)，其中所述掩模是通過(guò)向所述射線照相感應(yīng)墊的圖像接收表面上進(jìn)行材料沉積而形成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的射線照相系統(tǒng)，其中所述材料是銅。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的射線照相系統(tǒng)，其中所述掩模在所述射線照相感應(yīng)墊的圖像接收表面上形成為柵格。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射線照相系統(tǒng)，其中所述第一部分是所述掩模中的開口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的射線照相系統(tǒng)，其中所述第二部分是設(shè)置在所述射線照相感應(yīng)墊的圖像接收表面上的材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射線照相系統(tǒng)，其中所述掩模進(jìn)一步包含多個(gè)第三部分，其中所述掩模包含第一、第二和第三部分的重復(fù)圖案，且其中所述第三部分經(jīng)配置以使第三波長(zhǎng)的X射線穿過(guò)其中。
9.一種獲得多色X射線的方法，其包含使X射線束穿過(guò)身體部分，且穿過(guò)設(shè)置橫過(guò)光學(xué)檢測(cè)器的掩模，且到達(dá)所述光學(xué)檢測(cè)器上，其中所述掩模包含第一和第二部分的重復(fù)圖案，其中所述第一部分經(jīng)配置以使第一波長(zhǎng)的電磁輻射穿過(guò)其中，且所述第二部分經(jīng)配置以使第二波長(zhǎng)的電磁輻射穿過(guò)其中，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述第一波長(zhǎng)的電磁輻射的第一圖像；產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述第二波長(zhǎng)的電磁輻射的第二圖像；和將所述第一和第二圖像進(jìn)行比較，以產(chǎn)生多色X射線圖像。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中使所述X射線束穿過(guò)所述掩模包含使所述第一波長(zhǎng)的電磁輻射穿過(guò)所述掩模中的開口，和使所述第二波長(zhǎng)的電磁輻射穿過(guò)沉積在所述射線照相感應(yīng)墊的圖像接收表面上的材料。
11.一種配置用于獲得多色X射線圖像的射線照相感應(yīng)墊的方法，其包含將材料的重復(fù)圖案沉積到所述射線照相感應(yīng)墊的圖像接收表面上，其中所述材料之間的開口允許第一波長(zhǎng)的X射線穿過(guò)其中，且其中所述材料允許第二波長(zhǎng)的X射線穿過(guò)其中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述材料經(jīng)沉積以使得開口的重復(fù)圖案形成在沉積有所述材料的單獨(dú)區(qū)域之間。
13.一種數(shù)字射線照相系統(tǒng)，其包含像素化光學(xué)檢測(cè)器；和掩模，其定位于鄰近所述像素化光學(xué)檢測(cè)器處，所述掩模包含第一和第二部分的重復(fù)圖案，所述第一和第二部分經(jīng)配置以使不同波長(zhǎng)的電磁輻射穿過(guò)其中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述掩模的第一和第二部分經(jīng)配置以使不同波長(zhǎng)的X射線穿過(guò)其中。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述掩模的第一和第二部分經(jīng)配置以使不同波長(zhǎng)的可見光穿過(guò)其中。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中經(jīng)配置以使不同波長(zhǎng)的電磁輻射穿過(guò)其中的第一和第二部分的所述重復(fù)圖案是柵格。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述掩模進(jìn)一步包含第三部分的重復(fù)圖案，所述第三部分經(jīng)配置以使若干波長(zhǎng)的電磁輻射穿過(guò)其中，所述若干波長(zhǎng)的電磁輻射不同于穿過(guò)所述掩模的第一和第二部分的所述波長(zhǎng)的電磁輻射。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含閃爍器屏幕，所述閃爍器屏幕定位于鄰近所述掩模處。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述閃爍器屏幕包含多種不同的閃爍器材料，所述不同的閃爍器材料每一者經(jīng)配置使得發(fā)射不同波長(zhǎng)的電磁輻射。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述多種不同的閃爍器材料包含第一和第二閃爍器材料，且其中所述第一閃爍器材料發(fā)射第一波長(zhǎng)的可見光，且所述第二閃爍器材料發(fā)射第二波長(zhǎng)的可見光。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述第一閃爍器材料在吸收第一能量級(jí)的X射線時(shí)發(fā)射第一波長(zhǎng)的可見光，且所述第二閃爍器材料在吸收第二能量級(jí)的X射線時(shí)發(fā)射第二波長(zhǎng)的可見光。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述掩模是彩色濾光片柵格。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述閃爍器屏幕定位成抵靠所述掩模。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述閃爍器屏幕定位成與所述掩模間隔開。
25.一種數(shù)字射線照相系統(tǒng)，其包含閃爍器屏幕；和像素化光學(xué)檢測(cè)器，其定位于鄰近所述閃爍器屏幕處，所述像素化光學(xué)檢測(cè)器包含第一和第二材料層，所述第一和第二材料層經(jīng)配置以使不同波長(zhǎng)的電磁輻射穿過(guò)其中。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述閃爍器屏幕包含多種不同的閃爍器材料，所述不同的閃爍器材料每一者經(jīng)配置使得發(fā)射不同波長(zhǎng)的電磁輻射。
全文摘要
本發(fā)明提供一種數(shù)字射線照相系統(tǒng)，其具有像素化光學(xué)檢測(cè)器；和定位于鄰近所述像素化光學(xué)檢測(cè)器處的掩模，所述掩模包含第一與第二部分的重復(fù)圖案，所述第一和第二部分經(jīng)配置以使不同波長(zhǎng)的電磁輻射穿過(guò)其中，使得可以單個(gè)成像檢測(cè)器僅使用一次X射線曝光來(lái)獲得多色X射線圖像。
文檔編號(hào)G01N23/02GK101069089SQ200580035005
公開日2007年11月7日 申請(qǐng)日期2005年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月14日
發(fā)明者加里·R·坎圖, 布賴恩·P·威爾夫利, 約瑟夫·希紐 申請(qǐng)人:?？肆轴t(yī)療系統(tǒng)公司