專利名稱：計算機放射攝影系統及使用方法
技術領域：
本發明一般地涉及計算機放射攝影(CR)系統并且更具體地涉及一種提高計算機放射攝影系統中掃描速度和圖像質量的系統及方法。
背景技術：
計算機放射攝影系統采用的成像技術利用涂有存儲熒光體的成像板來捕獲穿過待成像對象的X-射線。待成像對象典型地被X-射線曝光，并且在成像板上形成X-射線隱像。當用低能量掃描光束(例如激光束)激勵時，成像板上的存儲熒光體在吸收X-射線的位置處釋放出可見光。然后該光被捕獲并轉換為電信號，其隨后轉換為能夠被傳輸到遠程系統或地點的數據并顯示在激光打印膠片或軟拷貝工作站和數字化地儲存。
傳統地，計算機放射攝影掃描技術利用光學集成檢測器系統來應用連續掃描激光束。典型地，以光柵形式實施掃描以便覆蓋整個成像板。掃描激光束重復地在水平方向上掃描成像板，同時成像板緩慢地在正交方向上移動從而掃描整個板表面。一些CR系統還采用線性陣列掃描器，其用一行激勵光每次掃描成像板的一行。但是，線性陣列CR掃描器需要掃描設備將成像板傳送通過光學讀取設備(利用滾軸系統)。這種接觸可能最終損壞到成像板的點，該點處將不再可用。由于受成像操作花費的實際掃描時間限制了每像素或每行滯留時間，所以上述掃描方法限制了能夠被存儲熒光體收集的光量。另外，這些設備的校正是一維(橫向跨過板的一排)的并且不補償X-射線束或熒光體粒度的非一致性。
另外，如本領域熟練技術人員所知道的，通常存儲的僅僅是一部分沉積到CR熒光板上的X-射線能量。相當數量的光(由于入射X-射線能量)在曝光時被迅速地發射，其通常不被檢測器捕獲。因此，由于不能收集這種即時的發射，許多沉積到CR板上的能量損失了。而且，在現有用于取回存儲的發射信息的CR讀取方法中，一些信號留在熒光板內，其在擦除周期過程中典型地浪費了。由于即時發射和未取回的存儲發射而導致的X-射線能量損失降低了X-射線曝光檢測量子效率及信噪比，否則可以得到更高的圖像掃描質量。在醫療應用中，這種能量傳遞給患者而無益于增強診斷。在無創檢測應用中，這種浪費的能量導致用于收集圖像的吞吐量周期比其它方式需要的更長。
因此需要開發一種能夠徹底且有效地從CR板收集能量的CR掃描技術。另外，需要開發一種能夠在X-射線曝光期間從CR板收集即時發射和存儲發射的CR掃描技術。還需要創造一種沒有移動部件的系統以避免損壞成像板并產生一種能夠容易地維護的設備。
發明內容
在一個實施例中，提供了一種用于對對象成像的計算機放射攝影(CR)系統。該系統包括輻射源、存儲熒光屏、照明源和二維成像器。輻射源設置成穿過對象來照射存儲熒光屏，和存儲熒光屏設置成存儲對象的輻射能量圖形。照明源設置成照明存儲熒光屏的至少一個子區域以便激勵光子從存儲熒光屏發射從而提供被檢查對象可視的描繪。二維(2D)成像器設置成利用激勵發射光子從存儲熒光屏捕獲二維圖像。
在另一個實施例中，提供了一種計算機放射攝影讀出系統。該系統包括照明源，設置成照明存儲熒光屏的至少一個子區域以便激勵光子從存儲熒光屏發射。該系統進一步包括二維(2D)成像器，設置成利用激勵發射光子從存儲熒光屏的至少一個子區域捕獲二維圖像。
還提供了一種讀取存儲熒光屏的方法實施例。該方法包括用照明源照明存儲熒光屏的至少一個子區域以便激勵光子從存儲熒光屏發射。該方法進一步包括用2D成像器利用激勵光子從存儲熒光屏的至少一個子區域捕獲至少一個二維圖像。
還提供了一種配準存儲熒光屏的方法實施例。該配準方法包括記錄存儲熒光屏的識別號。該配準方法進一步包括基于識別號取回與存儲熒光屏相關的校正函數。該配準方法進一步包括在被成像對象的視場內利用校正函數配準存儲熒光屏。
參照附圖閱讀了下面詳細說明之后，將會更好地理解本發明的這些及其他特征、方面，和優點，圖中相同的符號表示相同的部件，其中圖1是說明典型的存儲熒光體的特征激勵和發射動作以及不同激勵光源的光譜示意圖；圖2是用于對對象成像的二維計算機放射攝影(CR)掃描系統的示意圖；圖3是讀取存儲熒光屏的二維CR讀出系統的示意圖；圖4是根據本發明另一個實施例的用于讀取存儲熒光屏的二維CR讀出系統的前光(front lit)構造的示意圖；圖5是根據本發明再一個實施例的用于讀取存儲熒光屏的二維CR讀出系統的前光構造的示意圖；圖6是根據本發明再一個實施例的用于讀取存儲熒光屏的二維CR讀出系統的前光構造的示意圖；圖7是根據本發明一個實施例的用于讀取存儲熒光屏的二維CR讀出系統的背光(back lit)構造的示意圖；圖8是根據本發明另一個實施例的用于讀取存儲熒光屏的二維CR讀出系統的背光構造的示意圖。
具體實施例方式
圖1是說明典型的存儲熒光體的特征激勵和發射動作以及不同激勵光源4和8的光譜示意圖。從圖1可以看到，所需的激勵和即時發射光譜2與激勵激發光譜帶6具有非重疊或不相交的波長，由此允許在有激勵能量(包絡6)的情況下恢復發射光譜2(相應于所需的存儲隱性X-射線曝光圖形)。曲線9示出了用于典型存儲熒光體的特征激勵函數。傳統的CR系統采用具有特征光譜4(通過使用脈沖狀函數示出)的窄帶源(典型為激光)來激勵存儲熒光體以便在任意激勵能量4存在的情況下使發射能量2的最終分離更容易。傳遞到熒光體的全部激勵能量與在整個曝光時間上積分的曲線4與9的乘積成比例。由于源4的帶寬小(典型地僅有幾納米)，需要采用一種利用小聚焦激光點的掃描方法以便在2D成像板表面上以合理的激光代價獲得所需的能量沉積。
本發明的實施例利用一種更有效的策略，如下文參照圖2-7更詳細的說明。對于圖1所示的特定范例，使用具有連續分布光譜8的源(僅示出了接受帶6內的光譜)。如本領域熟練技術人員知道的，例如鎢絲燈或鹵化鎢白熾燈的白熾源具有例如連續光譜8的光譜并且具有非常低的成本和高的光能。也可以使用具有連續與離散光譜的組合(例如弧光放電燈)的其它燈。由于到達熒光體的全部激勵能量與曲線9與8(在整個曝光時間上積分)的乘積成比例，大量光能可傳遞到存儲熒光體而不需掃描昂貴的聚焦光源，例如激光。
本發明的實施例公開了一種能夠經濟地在短時間內向整個板表面傳遞激勵能量的照明方法。如下文參照圖2和圖3更詳細的說明，公開的二維成像系統從整個板表面(或成像板的子區域)捕捉激勵能量并且在整個激勵期間是并行的。而且，以合理的成本使用具有對發射波長有高響應性(responsitivity)(高檢測器量子效率及高增益的連接效應)的成像器是可行的。參照圖2和圖3論述了成像器的示例。用濾光鏡過濾“原始”光源的寬帶光發射光譜以便獲得如同8的曲線使得最大能量到達存儲熒光體同時限制了額外的激勵光到達接近激勵發射光譜2的2D照相機。在一個特定的實施例中，為了進一步地排除雜散的非激勵發射進入2D照相機，在區域3中具有通頻帶的光帶通濾光鏡放置在照相機的前面。參照圖2和圖3論述了濾光鏡的示例。參照圖2和圖3論述了2D照相機的示例。
圖2是用于對象成像的二維計算機放射攝影(CR)掃描系統10的示意圖。本發明的實施例可應用于醫療和無損評價(NDE)。對于醫療應用，對象包括人或動物或他們的一部分。對于NDE應用，對象包括例如工業零件。根據一個實施例，如圖2所示，系統10通常包括輻射源12、存儲熒光屏14、照明源18和二維成像器20。輻射源12的非限制性示例包括X-射線源或伽馬-射線源。雖然在此描述的許多實施例將X-射線描繪為用于CR輻射的示例類型，應當知道的是，公開的發明還可應用其它輻射類型，例如伽馬射線、中子、或帶電粒子。輻射源12將X-射線穿過感興趣的對象16并照射存儲熒光屏14。存儲熒光屏14存儲從輻射源12照射的輻射能量。照明源18(典型的黃-紅光)照明存儲熒光屏14的子區域或一部分并激勵相應于存儲熒光屏14內捕獲的X-射線能量的光子的發射。所激勵的光子對應于在激勵處的早先X-射線強度。當對應于捕獲的X-射線能量的光子被釋放時，典型地從存儲熒光屏14發射出紫藍色光的光譜。照明源18還可設置成照明整個存儲熒光屏14。在一個實施例中，照明源18為窄帶光源，其非限制性的示例包括激光器或激光二極管。照明源18還包括寬光譜照明源、濾光白熾源、濾光低壓鈉燈、發光二極管(LED)、超超亮度發光二極管(SLED)、單燈泡或燈泡陣列。
二維(2D)成像器20設置成利用從存儲熒光屏14激勵的發射光子捕獲二維圖像。根據一個實施例，存儲熒光屏14設置成在輻射源12的照射基礎上發射即時發射光子，并且2D成像器20進一步設置成從存儲熒光屏接收即時發射光子。在一個非限制性示例中，該2D成像器設置成具有線性16位動態范圍并包括一個4096×4096陣列。
在一個特定實施例中，2D成像器20包括固態照相機。2D成像器20還包括電荷耦合器件(CCD)照相機、互補金屬氧化物半導體(CMOS)照相機、或電荷注入器件(CID)照相機。CCD照相機包括薄背光CCD，該CCD包括藍光增強成像器以便改進2D成像器20對藍光的量子效率，從而改進器件的總效率。還可通過將波長偏移熒光體與成像器件自身緊密接觸地放置來實現成像器在這個區域的進一步增強，從而在檢測器具有更高量子效率的情況下將更高能量的(例如)藍光轉換為更高的的波長。在另一個實施例中，2D成像器20包括光電二極管陣列，例如非晶硅光電二極管陣列。進一步，2D成像器20可設計成具有低噪聲電子，和多針相位(MPP)CCD邏輯以便提供低的用于長曝光時間的暗電流。在一個實施例中，2D成像器設置成捕捉存儲熒光屏的子陣列的2D圖像。在另一個實施例中，2D成像器設置成捕捉存儲熒光屏的放大區域的2D圖像。換言之，如果熒光體沒有完全讀出，可以利用放大視圖和放大照明來第二次讀取。在一個實施例中，可利用更集中的光源照明該板的一部分，并且移動照相機更靠近熒光體以便恰好置于那個區域的中心，所述區域給出關于感興趣區域更高的空間分辨率。實現全部這些方面無需再重曝光對象，和不必調整條件來得到不同的x-射線幾何放大倍數從而獲得相似效果。另外，子陣列的2D圖像可以用1∶1的光學器件或具有放大倍數的光學器件獲得，由此在這個放大的區域內給出可能增加的空間分辨率。
參照圖2，系統10進一步可選地包括位于照明源18與存儲熒光屏14之間的分色鏡22。分色鏡22將來自照明源18的激勵照明(典型地黃-紅光譜)傳到存儲熒光屏14并反射來自存儲熒光屏14的激勵發射光子(典型地藍光譜)。2D成像器20進一步設置成接收被分色鏡22反射的激勵發射光子。在一個實施例中，分色鏡包括分色光束分離器。可選地，藍光濾過鏡24布置在分色鏡22與2D成像器20之間以便進一步過濾剩余的激勵(黃-紅)照明并且僅允許來自存儲熒光屏14的所需的激勵(藍光)光通過。
系統10進一步可選地包括屏蔽裝置26和輻射屏蔽27，布置在分色鏡22與2D成像器20之間。屏蔽裝置26可由含鉛玻璃或冕牌玻璃構成，例如，輻射屏蔽27可以為鉛屏蔽的形式。屏蔽裝置26及輻射屏蔽27保護2D成像器20不受來自輻射源12的輻射。對于圖2描繪的實施例，透鏡系統28可操作地連接到2D成像器20。透鏡系統28可包括用作空間及波長象差校正的多元件透鏡、空間成像透鏡、變焦透鏡或高透射透鏡。根據一個特定實施例，透鏡系統28進一步設置成具有高幾何精度及大孔徑，適合于被收集的光量。屏蔽玻璃26和透鏡系統28還可包括抗反射涂層以避免降低圖像質量的多重反射。透鏡系統28和2D成像器20可選地被控制器30控制。根據本實施例，2D成像器20和透鏡系統28設置成讀出存儲熒光屏14上的感興趣區以執行子陣列成像。系統10進一步可選地包括設置成移動2D成像器20并聚焦透鏡系統28的平移裝置32。對于這個實施例，控制器30進一步設置成控制該平移裝置32。在特定實施例中，平移裝置32包括移動平臺。
再次參照圖2，從即時發射和激勵發射收集的光被組合以圖像，該圖像具有比從單個發射收集的光改進的性能。可選地，在回到用于讀取存儲熒光體的系統10之前，系統10還可用于捕獲剛激勵的光，以允許熒光板的移動性用于捕獲來自系統10之外的輻射源的圖像。本領域熟練技術人員應當知道，捕獲的圖像可以從外部獲以便通過連接到CR掃描系統10的本地網絡進行觀察和分析。
圖3用于讀取存儲熒光屏的二維(2D)計算機放射攝影(CR)讀出系統的前光構造的示意圖。如圖3所示，系統100包括存儲熒光屏14/照明源18和二維成像器20。如上所述，存儲熒光屏14儲存捕獲的X-射線能量。在一個非限制性示例中，該存儲熒光屏包括BaFBr:Eu2+。存儲熒光屏可以有不透明背襯或位于盒子里。照明源18(典型黃-紅光)照明存儲熒光屏14的子區域并從存儲熒光屏14激勵光子的發射。激勵的光子對應于激勵處早先的X-射線強度。當與捕獲的X-射線能量對應的光子被釋放時，典型地從存儲熒光屏14發射紫藍光的窄光譜。照明源18還可設置成照明整個存儲熒光屏14。在某些非限制性示例中，照明源18包括激光器或激光二極管。照明源18其它例子已在上文中討論。二維(2D)成像器20利用從存儲熒光屏14激勵的發射光子捕獲二維圖像。如上所述，2D成像器20可以包括固態照相機、CCD照相機、CMOS照相機、或CID。在另一個實施例中，2D成像器可包括光電二極管陣列，例如，非晶硅光電二極管陣列。
參照圖3，系統100進一步可選地包括位于照明源18與存儲熒光屏14之間的分色鏡22。分色鏡將來自照明源18的激勵照明(典型地黃-紅光譜)傳到存儲熒光屏14并反射來自存儲熒光屏14的激勵發射光子(典型地藍光譜)。2D成像器20進一步設置成接收被分色鏡22反射的激勵發射光子。在一個實施例中，分色鏡包括分色光束分離器。可選地，窄帶濾光鏡42布置在分色鏡22與2D成像器20之間進一步過濾剩余的激勵(紅)照明并僅允許所需的來自存儲熒光屏14的激勵(藍)光通過。
可選地，系統進一步包括可操作地連接到2D成像器20的透鏡系統28。透鏡系統28可包括用作空間及波長象差校正的多元件透鏡、空間成像透鏡、變焦透鏡或高透射透鏡。透鏡系統28和2D成像器20可選擇地被控制器30控制。如上所述，如果需要的話，2D成像器20和透鏡系統28設置成執行子陣列成像。系統10可選地進一步包括設置成移動2D成像器20并聚焦透鏡系統28的平移裝置32。對于這個實施例，控制器30進一步設置成控制該平移裝置32。可選地，存儲發光體14可從系統100移除以便照射，并且回到系統100以便用上述激勵裝置進行圖像捕捉。有利地，2D成像器20可設置成讀取屏的子陣列或整個區域。在一個實施例中，2D成像器設置成捕獲存儲熒光屏子陣列的2D圖像。在另一個實施例中，2D成像器設置成捕獲存儲熒光屏的放大區域的2D圖像。如上所述，如果熒光體沒有完全讀出，可以利用放大視圖和放大照明來第二次讀取。在一個實施例中，可利用更集中的光源照明該板的一部分，并且移動照相機更靠近熒光體以便恰好置于那個區域的中心，所述區域給出關于感興趣區域更高的空間分辨率。
還提供了一個讀取存儲熒光屏14的方法實施例，例如使用2DCR讀出系統100來執行該方法實施例。讀取存儲熒光屏14的方法包括用照明源18照明存儲熒光屏14的至少一個子區域以便從存儲熒光屏14激勵光子的發射。該方法進一步包括采用2D成像器從存儲熒光屏14的至少一個子陣列利用激勵的光子捕獲至少一個二維(2D)圖像。根據特定的實施例，還捕獲了來自存儲熒光屏14的放大區域的至少一個2D圖像。如上所述，如果熒光體沒有完全讀出，可以利用放大視圖和放大照明來第二次讀取。在一個實施例中，可利用更集中的光源照明該板的一部分，并且移動照相機更靠近熒光體以便恰好置于那個區域的中心，所述區域給出關于感興趣區域更高的空間分辨率。進一步，可基于激勵源的照明度實現多次讀取。
根據另一個實施例，該方法進一步包括用輻射源12穿過對象16來照射存儲熒光屏14以便存儲對象16的輻射能量圖，其中照射步驟在照明及捕獲步驟之前執行，并且其中捕獲步驟包括從整個存儲熒光屏捕獲至少一個2D圖像。該方法進一步包括重復照射、照明及捕獲步驟，其中捕獲步驟的重復包括在存儲熒光屏耗盡所存儲的圖形之前從存儲熒光屏的放大區域捕獲至少一個2D圖像。
圖4是根據本發明另一個實施例的用于讀取存儲熒光屏的二維計算機放射攝影(CR)讀出系統300的前光構造的示意圖。圖4的示例使用光束分離器22及濾光鏡46，如下所述。在特定實施例中，如圖4所示，照明源18為寬發射光譜照明源。濾光鏡46布置在照明光源18與光束分離器22之間。濾光鏡46設置成將來自照明源18的照明光譜限制并匹配到存儲熒光屏14的吸收函數。在一個非限制性示例中，濾光鏡46包括與Edmund Scientific IR吸收濾光鏡(零件號45649)層疊的Schott OG530有色玻璃濾光鏡。如在此使用的，存儲熒光板14的吸收函數描述波長范圍，在該波長范圍上包括有存儲熒光板的材料能夠吸收能量以便釋放早先X-射線曝光產生的隱像。光束分離器22設置成將已被濾光鏡46過濾的激勵能量(典型的黃-紅光譜)傳到存儲熒光屏14并把激勵的讀出能量(典型的藍光譜)反射到2D成像器20。系統300另外可選地包括布置在光束分離器22與可操作地連接到2D成像器(20)的透鏡系統28之間的窄帶濾光鏡42。窄帶濾光鏡設置成進一步過濾剩余的激勵(黃-紅)照明并僅允許所需的來自存儲熒光屏14的激勵(藍)光通過。進一步，窄帶濾光鏡42的波長范圍設置成與來自存儲熒光板14的發射光譜的波長范圍相匹配。在一個非限制性的示例中，窄帶濾光鏡42包括Schott BG-12有色玻璃濾光鏡。
圖5是根據本發明再一個實施例的用于讀取存儲熒光屏的二維計算機放射攝影(CR)讀出系統400的前光構造的示意圖。如下所述，圖5所示的特定實施例給光束分離濾光鏡40增加了一個額外的前置濾光鏡48。在特定實施例中，如圖5所示，照明源18為寬發射光譜照明源。前置濾光鏡48布置在照明源18與光束分離濾光鏡40之間。前置濾光鏡48設置成首先將照明光譜進行光譜整形成熒光屏14的吸收函數。在一個非限制性的示例中，前置濾光鏡48包括SchottGG400有色玻璃濾光鏡(其透過波長大于400nm的能量)。系統400進一步包括布置在前置濾光鏡48與存儲熒光屏14之間的光束分離濾光鏡40。光束分離濾光鏡40設置成進一步光譜整形激勵能量(典型的黃-紅光譜)并把來自存儲熒光屏14的激勵讀出能量(典型的藍光譜)反射到2D成像器20。光束分離濾光鏡40可進一步設置成包括多個濾光鏡以便實施光學過濾并獲得所需的全部透射函數。系統400可選地包括布置在光束分離濾光鏡40與可操作地連接到2D成像器20的透鏡系統28之間的窄帶濾光鏡42。窄帶濾光鏡42的波長范圍設置成與來自存儲熒光板14的發射光譜的波長范圍相匹配。即，窄帶濾光鏡42設置成進一步過濾剩余的激勵(黃-紅)照明并僅允許需要的來自存儲熒光屏14的激勵(藍)光通過。
圖6是根據本發明再一個實施例的用于讀取存儲熒光屏的二維計算機放射攝影(CR)讀出系統500的前光構造的示意圖。在特定實施例中，如圖6所示，系統500包括一個或更多照明源18，每個照明源設置為寬發射光譜光源。濾光鏡50布置在每個寬發射光譜照明源18與存儲熒光屏14之間。該濾光鏡50設置成將照明光譜匹配并限制為存儲熒光屏14的激勵吸收函數。系統500另外包括布置在可操作地連接到2D成像器20的透鏡系統28與存儲熒光屏14之間的窄帶濾光鏡42。窄帶濾光鏡42的波長范圍設置成與來自存儲熒光板14的發射光譜的波長范圍相匹配。即，窄帶濾光鏡42設置成進一步過濾剩余的激勵(黃-紅)照明并僅允許所需的來自存儲熒光屏14的激勵(藍)光通過。在特定實施例中，2D成像器20的光軸52與存儲熒光屏14正交以便當成像存儲熒光屏14時使光畸變最小。如本領域技術人員知道的，光軸52可不必與存儲熒光屏正交。濾過的照明軸54以一個角度照射到存儲熒光屏14上，該角度的選取使得產生系統500緊湊封裝。進一步，一個或更多照明源18可空間地布置在2D成像器20的光軸52周圍并以互相配合的方式控制。照明源的放置方式使得以遞送以一個角度照射到板14上的能量，該照明源允許當不需光束分離濾光鏡時系統500有更緊湊形狀。另外，多個照明源18允許在板14上有更均勻的照明覆蓋，并提供了更高強度照明由此能夠更快速地讀出板。
圖7是根據本發明一個實施例的用于讀取存儲熒光屏的二維計算機放射攝影(CR)讀出系統600的背光構造的示意圖。在特定實施例中，如圖7所示，照明源18為寬發射光譜照明源。存儲熒光屏14布置在寬發射照明源18與2D成像系統20之間。在一個特定實施例中，存儲熒光屏14包括透明或半透明的背襯。提供一個用于存儲熒光屏14的插入槽56。布置在寬發射照明源18與存儲熒光屏14之間的濾光鏡58設置成光譜整形激勵能量為在存儲熒光屏14內熒光體的接受帶寬。參考數字55代表包含來自激勵發射源18以及來自存儲熒光屏14的激勵發射的波長的光。系統600額外地包括窄帶濾光鏡42，布置在存儲熒光屏14與可操作地連接到2D成像器的透鏡系統28之間。窄帶濾光鏡42的波長范圍設置成與來自存儲熒光板14的發射光譜的波長范圍相匹配。即，窄帶濾光鏡42設置成進一步過濾剩余的激勵(黃-紅)照明并僅允許所需的來自存儲熒光屏14的激勵(藍)光通過。
圖8是根據本發明另一個實施例的用于讀取存儲熒光屏的二維CR讀出系統700的背光構造的示意圖。圖8所示的背光構造包括把存儲熒光體14放在非晶硅平板檢測器64上并從背面照明它。進一步，為了避免在讀出陣列上黃-紅混雜，可用藍染料制作熒光體14以便減少激勵照明傳輸到硅平板檢測器64。存儲熒光體14可通過用藍玻璃纖維制成的光纖面板濾光鏡和準直器60成像。后者透過藍光，但吸收激勵紅光。具有藍纖維的光纖面板可被不同折射率的包層玻璃環繞和可以涂為黑色。包層玻璃將光保持在光纖內，并且所環繞的黑色涂層防止光纖之間的串擾。黑色玻璃還會在輸入面吸收任何紅激勵光并避免這樣的光通過包層而造成混雜。光纖面板濾光鏡和準直器60及光學膠合劑62可沉積在非晶硅檢測器陣列64上以便進一步將激勵發射光從激勵光中分離。如那些本領域技術人員知道的，對于不同的激勵和發射波長可使用適當的濾光鏡來提供分離和適當的靈敏度。
有益地，公開的實施例使得非掃描系統能夠捕獲板的2D區域。以這種方式，公開的系統能夠實施二維成像，還減少了例如在這些系統中由于在激勵光、采樣率和板的運動之間的瞬間效應產生諸如托尾的掃描偽像。如下文中更詳細的論述，采集瞬時2D圖像適于2D校準例程，該例程使得x-射線束的強度屏蔽、照明光、熒光體結構噪聲、系統中的光學器件和在成像器像素內的靈敏度分布能夠標準化。
如那些本領域技術人員知道的，需要有一種在整個板表面上具有均勻響應(給出最佳可能的圖像質量)的檢測系統，實際上，需要構成一個“校正”或加權函數，其將應用到原始檢測的激勵信號以便在光學收集和檢測器靈敏度方面校正空間不均勻性。典型地，這是通過校準過程實現的，在該過程中形成板(在整個板表面上以恒定強度曝光)的圖像。這個圖像通常稱為“平場”圖像并且用于產生校正函數，該函數應用到隨后所研究對象的原始圖像中。
傳統地，串行掃描CR系統形成不依賴于特定板的標識信息的通用一維(1D)校正函數，并將該校正函數等同地應用到原始圖像的所有排上。本發明的實施例通過使用機械配準方法把CR板固定在2D照相機的視場內以及用機器可讀標簽來記錄所使用的成像板的唯一標識并能夠取回所存儲的對特定板關鍵的2D校正函數，來產生并應用2D校正函數以便產生高質量圖像。在一個特定實施例中，提供了配準存儲熒光屏的方法。該方法包括記錄存儲熒光屏的識別號。該方法進一步包括基于識別號取回與存儲熒光屏相關的校正函數，和在成像對象的視場內用校正函數來配準存儲熒光屏。根據一個特定實施例，用機器可讀標簽記錄識別號。根據另一個特定實施例，在對象的視場內配準存儲熒光屏包括將二維基準圖形應用到存儲熒光屏。
根據本發明的實施例，校正技術的使用使得存儲熒光屏能夠精確地與2D成像器配準并能夠在存儲熒光屏內有更低噪聲的操作(通過移除不均勻的輻射源)和更低的結構噪聲。另外，公開的校正技術減少了2D成像器內的像素到像素的變化，由此為被檢查對象提供增強的對比度。另外，本發明的實施例提供了應用到板或盒子或疊加到所存儲的所研究對象的X-射線圖像中的2D基準圖形的使用。這些標志可以為標準序列核對符號(例如，尺子上的標志)的形式在2D圖像視場內永久地沿盒子或板或保持器或許多小2D圖形的邊緣排列，用于執行在CR系統內板相對于成像照相機確切的x-y偏移位置的2D計算。這使得CR板的機械固定可以具有較低的精度，因為可用軟件“再配準”原始圖像到精確位置，該位置適于采用對所使用的板唯一的預存儲的2D校正圖形。進一步，或者校正圖像配準到板或者板配準到校正圖像。
上述示意的實施例公開了一種讀出計算機放射攝影(CR)熒光板的裝置，或者在熒光盒中，或者為二維形式的獨立薄片。有益地，存儲熒光屏可在固定位置被瞬間讀出，而不需要機械式板掃描機構。對于圖1所示的典型實施例，在X-射線曝光捕獲即時X-射線發射(典型地，其在CR系統中被消耗)輸出期間且還在X-射線曝光，捕獲存儲發射(典型的，如CR系統中一樣)之后，讀出來自存儲熒光屏的熒光體，由此使得成像期間能夠獲得最佳檢測量子效率。進一步，如上所述，二維(2D)成像器或CCD或CMOS低照度相機形式的光傳感器使得高速圖像采集能夠實現，同時使得需要的診斷或檢查靈敏度能夠實現。另外，2D成像器的使用減少了對CR板的機械損壞，因為不需要將板傳輸通過一維掃描器設備。
上述實施例具有多個優勢，包括能夠獲得更快及更完整地讀取CR板，導致高效率、高產出率曝光、同樣曝光水平下的高圖像質量曝光、快速檢測器量子效率(DQE)、減少的掃描偽像(例如帶、線和陰影)、減少了對成像板的損壞、更簡化的系統結構(由于移動零件更少)、以及使用更低成本的光源。高掃描效率進一步減少了曝光需要的能量需求。本發明的實施例還消除了重復地更換CR板的需要，因為曝光和讀出過程本身不損壞板。本發明的實施例可用作多種場合，例如，無損檢測(NDT)和醫療成像。
雖然僅示意和描述了本發明的一些特征，本領域技術人員可進行許多變形和改變。因此，應當知道的是，附屬的權利要求書意圖覆蓋所有這樣的落入本發明的實際精神內的變形和改變。
部件列表2 激勵的發射光譜4 激勵發射光譜3 光學濾光鏡的通帶6 過濾的光能量源的通帶8 寬帶光源的光譜9 存儲熒光體能量的接受函數10 CR系統12 輻射源14 存儲熒光屏16 對象18 照明源20 2D成像器22 分色鏡24 藍光濾過鏡26 屏蔽裝置27 輻射屏蔽28 透鏡系統30 控制器32 平移裝置40 光束分離濾光鏡42 窄帶濾光鏡4446 濾光鏡48 前置濾光鏡50 濾光鏡52 光軸54 過濾的照明軸55 波長56 插入槽58 濾光鏡
60光纖面板濾光鏡和準直器62光學膠合劑64非晶硅檢測器陣列100 CR讀出掃描系統200 前光CR讀出掃描系統300 前光CR讀出掃描系統400 前光CR讀出掃描系統500 前光CR讀出掃描系統600 背光CR讀出掃描系統700 背光CR讀出掃描系統
權利要求
1.一種用于對對象(16)成像的計算機放射攝影(CR)系統(10)，該CR系統包括輻射源(12)；存儲熒光屏(14)，其中輻射源設置成穿過對象(16)來照射存儲熒光屏(14)，和其中存儲熒光屏(14)設置成存儲對象(16)的輻射能量圖形；照明源(18)，設置成照明存儲熒光屏(14)的至少一個子區域以便激勵多個光子從存儲熒光屏(14)發射；和二維(2D)成像器(20)，設置成利用至少激勵的發射光子從存儲熒光屏(14)的至少一個子區域捕獲至少一個二維圖像，其中存儲熒光屏(14)進一步設置成在照射時發射多個即時發射光子，和其中2D成像器(20)進一步設置成從存儲熒光屏(14)接收即時發射光子。
2.一種用于對對象(16)成像的計算機放射攝影(CR)系統(10)，該CR系統包括輻射源(12)；存儲熒光屏(14)，其中輻射源設置成穿過對象(16)來照射存儲熒光屏(14)，和其中存儲熒光屏(14)設置成存儲對象(16)的輻射能量圖形；照明源(18)，設置成照明存儲熒光屏(14)的至少一個子區域以便激勵多個光子從存儲熒光屏(14)發射；和二維(2D)成像器(20)，設置成利用至少激勵的發射光子從存儲熒光屏(14)的至少一個子區域捕獲至少一個二維圖像；和分色鏡(22)，放置在照明源(18)與存儲熒光屏(14)之間并設置成把來自照明源(18)的激勵照明傳到存儲熒光屏(14)并反射來自存儲熒光屏(14)的激勵發射光子，其中2D成像器(20)進一步設置成接收被分色鏡(22)反射的激勵發射光子。
3.如權利要求2所述的CR系統(10)，進一步包括置于分色鏡(22)與2D成像器(20)之間的至少一個屏蔽裝置(26)和一個用于2D成像器的輻射屏蔽(27)。
4.如權利要求2所述的CR系統(10)，其中CR系統設置為前光CR系統。
5.如權利要求2所述的CR系統，其中CR系統設置為背光CR系統。
6.一種計算機放射攝影(CR)讀出系統(100)，包括照明源(18)，設置成照明存儲熒光屏(14)的至少一個子區域以便激勵多個光子從存儲熒光屏(14)發射；和二維(2D)成像器(20)，設置成利用激勵的發射光子從存儲熒光屏(14)的至少一個子區域捕獲至少一個二維圖像；和分色鏡(22)，放置在照明源(18)與存儲熒光屏(14)之間并設置成把來自照明源的激勵照明傳到存儲熒光屏并反射來自存儲熒光屏的激勵發射光子，其中2D成像器進一步設置成接收被分色鏡反射的激勵發射光子。
7.如權利要求6所述的CR讀出系統(100)，其中分色鏡(22)包括分色光束分離器(22)。
8.如權利要求7所述的CR讀出系統(100)，進一步包括藍光濾過鏡(24)，布置在分色鏡(22)與2D成像器(20)之間。
9.一種計算機放射攝影(CR)讀出系統(500)，包括一個或更多的照明源(18)，設置成照明存儲熒光屏(14)的至少一個子區域以便激勵多個光子從存儲熒光屏(14)發射，其中每個照明源設置為寬發射光譜光源；二維(2D)成像器(20)，設置成利用激勵的發射光子從存儲熒光屏(14)的至少一個子區域捕獲至少一個二維圖像；和一個或更多濾光鏡(50)，布置在各自對應的一個或更多照明源中的每一個與存儲熒光屏之間，其中一個或更多濾光鏡中的每一個設置成將來自一個或更多照明源中各個照明源的照明光譜匹配并限制為存儲熒光屏的吸收函數。
10.如權利要求9所述的CR讀出系統(500)，進一步包括窄帶濾光鏡(42)，設置成過濾來自一個或更多照明源(18)的剩余激勵照明并使得來自存儲熒光屏(14)的激勵光能夠通過；和透鏡系統(28)，可操作地連接到2D成像器(20)，其中窄帶濾光鏡布置在透鏡系統與存儲熒光屏之間。
全文摘要
提供了一種用于對對象(16)成像的計算機放射攝影(CR)系統(10)。該系統包括輻射源(12)、存儲熒光屏(14)、照明源(18)和二維成像器(20)。輻射源設置成照射存儲熒光屏，并且存儲熒光屏設置成存儲輻射能量。照明源設置成照明存儲熒光屏的至少一個子區域以便激勵光子從存儲熒光屏發射。二維(2D)成像器設置成利用激勵發射光子從存儲熒光屏捕獲二維圖像。存儲熒光屏(14)進一步設置成在照射時發射即時發射光子，并且2D成像器(20)進一步設置成從存儲熒光屏(14)接收即時發射光子。
文檔編號A61B6/00GK1991575SQ200610064160
公開日2007年7月4日 申請日期2006年12月15日 優先權日2005年12月15日
發明者C·比諾, N·R·小科爾比, K·G·赫爾德 申請人:通用電氣公司