带有运动补偿式多个脉冲X射线源的使用X射线柔性曲面板检测器的快速3D放射摄影

本发明要求以下申请的优先权：于2021年4月30日提交的临时申请序列号63182426；于2021年7月28日提交的临时申请序列号63226508；于2021年4月2日提交的临时申请序列号63170288、于2021年4月16日提交的临时申请序列号63175952、于2021年5月27日提交的临时申请序列号63194071；于2021年5月14日提交的临时申请序列号63188919；于2021年7月23日提交的临时申请序列号63225194；于2021年6月11日提交的临时申请序列号63209498；于2021年6月25日提交的临时申请序列号63214913；于2021年7月12日提交的临时申请序列号63220924；于2021年7月16日提交的临时申请序列号63222847；于2021年7月22日提交的临时申请序列号63224521；以及于2021年1月24日提交的美国申请序列17149133，该美国申请继而要求于2020年1月29日提交的临时序列62967325的优先权，上述申请的内容以引用方式并入。

技术领域

本专利说明书属于3D X射线放射摄影系统和方法领域，并且特别地涉及使用脉冲X射线源和大视场数字柔性板X射线检测器。

背景技术

存在一种数字X射线3D放射摄影，如钼靶摄影；数字断层合成(DTS)是一种用于在与常规放射摄影相当的辐射剂量水平下执行高分辨率有限角度断层摄影的方法。这些数字断层合成系统通常使用安装在可旋转组件的一端处的X射线源和安装在另一端处的数字平板检测器。X射线源与检测器之间有可压缩并固定乳房的装置。对乳房的压缩是必要的，以使散射的X射线减少、辐射剂量减少、跨检测器的光密度更均匀并且解剖结构的可视化改善。断层合成可用于筛查无症状女性的乳腺癌早期迹象。该类型的成像也可用作针对具有乳腺癌症状的女性的诊断工具。断层合成是一种先进类型的钼靶摄影。与2D钼靶摄影相比，数字乳腺断层合成(DBT)检测更多癌症，并且具有更少的假阳性召回和更精确的病变定位。当执行断层合成时，X射线源将需要围绕乳房以弧线移动。

在X射线源围绕乳房移动的同时，以不同的角度获取一系列的低剂量X射线图像。收集的数据集允许重建平行平面。每个平面都清晰可见，并且那些平面外组织图像很模糊。通常，更宽的扫掠角度将生成更多的数据投影并且导致更好的3D分辨率，但其花费更长的时间。数据处理是特定于制造商的，因为可能使用不同的重建算法。应强调的是，这些种类的数字断层合成系统和方法也可应用于其他X射线3D放射摄影应用，诸如针对COVID的X射线3D胸部诊断系统、X射线3D无损检测(NDT)统和X射线3D安全检查系统。存在利用单个X射线源和单个平板来执行X射线3D放射摄影的现有技术。

然而，现有技术当中存在缺点。主要缺点是单个X射线源要花费很长时间来获取良好的数据投影。第二个缺点是难以进行实时重建，因为整个过程很慢。第三个缺点是使用刚性X射线平板检测器具有更严重的几何形状失真。由于技术日新月异，当今的电子器件可被制作得具有柔性、更快、更紧凑并且更高效。就像柔性太阳能电池板充电器一样，X射线检测器也可被制作得具有柔性。典型的现代X射线板检测器包括薄膜晶体管(TFT)、X射线闪烁体层和读出电子器件等。尽管读出电子器件板在当前技术下无法被制作得具有柔性，但是使用柔性衬底可使基于TFT的检测器具有柔性。闪烁材料或闪烁体层(诸如Gd2O2S：Tb(GOS或GADOX))在几十年前就已被制作得具有一定程度的柔性以附接到柔性膜来用于X射线成像目的。

发明内容

在第一方面，一种用于使用运动中的多个脉冲X射线源来提供快速3D放射摄影的系统，该系统带有：初级马达工作台，该初级马达工作台在带有预定形状的弧形导轨上自由移动；初级马达，该初级马达与所述初级马达工作台耦接并且控制初级马达工作台的速度；多个次级马达工作台，该多个次级马达工作台耦接到所述初级马达工作台并且沿弧形导轨的方向移动；多个次级马达，每个次级马达接合次级马达工作台并且控制次级马达工作台的速度；多个X射线源，每个X射线源通过次级马达工作台来移动；支撑框架结构，该支撑框架结构为初级马达工作台和次级马达工作台提供壳体；以及柔性曲面板检测器，该柔性曲面板检测器用于接收X射线成像数据。

在第二方面，一种使用运动中的多个脉冲X射线源的快速3D放射摄影的方法，该方法包括：将初级马达工作台以及一个或多个次级马达工作台定位到预定初始位置；通过所述初级马达以预定恒定速度扫掠初级马达工作台；通过对应次级马达使次级马达工作台中的每个次级马达工作台以预定顺序振荡；当次级马达工作台在与初级马达工作台的方向相反的方向上并且以初级马达工作台的选定速度移动时，电激活X射线源和柔性曲面板检测器；以及利用柔性曲面板检测器从X射线源获取图像数据。

在另一方面，提出了一种使用运动中的多个脉冲X射线源来执行超快、高效3D放射摄影的X射线成像系统。在系统中，多个脉冲X射线源安装在运动中的结构上以形成源阵列。该多个X射线源在预定义弧形轨道上以组的恒定速度围绕物体同时移动。每个单独的X射线源也可围绕其静态位置快速移动小距离。当单独的X射线源具有等于组速度的速度但相反的移动方向时，通过外部暴露控制单元来触发单独的X射线源。此布置允许X射线源在X射线脉冲触发暴露持续时间期间保持相对静止。多个X射线源导致对于单独的X射线源而言大大减小的源行进距离。X射线接收器为X射线柔性曲板检测器。可在短得多的周期内以总体宽得多的扫掠来获取3D放射摄影图像投影数据。也可在进行扫描的同时实时进行图像分析。

在另一方面，使用运动中的多个脉冲X射线源来执行高效和超快的3D放射摄影的X射线成像系统包括多个脉冲X射线源，该多个脉冲X射线源安装在运动中的结构上以形成源阵列。该多个X射线源在预定义弧形轨道上以作为组的恒定速度相对于物体同时移动。每个单独的X射线源还可以围绕其静态位置以小距离快速地移动。当单独的X射线源具有等于组速度的速度但具有相反的移动方向时，通过外部暴露控制单元来激活单独的X射线源和X射线检测器。此布置允许X射线源在X射线源激活和X射线检测器暴露期间保持相对静止。X射线接收器为X射线柔性曲板检测器。运动操作中的多个X射线源导致对于单独的X射线源而言大大减小的源行进距离。可以在更短的时间内以总体更宽的扫掠角度获取3D放射摄影图像数据，并且还可以在进行扫描的同时实时进行图像分析。

另一方面，X射线柔性曲面板检测器会使得可以具有曲面几何形状以最小化失真。在具体实施中，也可使用随机发动方案从阵列中的任何源中的一个源随机激活X射线。每个和累积的分析的结果确定下一个X射线源和暴露条件。3D X射线放射摄影图像是基于带有X射线暴露源的成角度几何形状的每个图像来重建的。广泛得多的应用包括：3D钼靶摄影或断层合成、针对COVID的胸部3D放射摄影或快速3D NDT、快速3D X射线安全检查。

上述系统的优点可包括以下中的一者或多者。运动中的多个X射线源的各种实施例用于新颖的超快五3D放射摄影系统中。第一个优点是系统总体速度快若干倍。每个X射线源将仅需要机械地行进弧形轨迹中的整个距离的一小部分。这大大减少了患者在X射线诊断机处所需的数据获取时间量。第二个优点是图像分析也可在扫描进行时实时完成。对拍摄的图像的判断将影响针对下一次拍摄的X射线源位置。无需等到整个图像获取完成才进行分层图像重建。第三个优点是由于运动伪影的减少，可以获取高分辨率和高对比度图像。每个X射线源也安装在子结构上，该了结构使源围绕其原点振动。当单独的X射线源被激活时，振动速度和轨道速度的组合导致X射线源的相对静止位置。第四个优点是系统可进行宽得多的扫掠，以更快地获取更多的数据投影。更多的数据投影意味着更好的图像构建，其将导致减少的误诊率。第五个优点是由于更宽的角度和更快的成像获取。可以将时间分量添加到3D空间成像以形成4D成像数据集。第六个优点是X射线柔性曲面板检测器几何形状将使图像失真少得多。

已就优选实施例而言描述了本发明，并且应认识到，除明确陈述的那些以外的等同物、替代方案和修改是可能的并且在所附权利要求的范围内。

附图说明

图1示出了使用X射线柔性曲面板检测器的带有运动中的多个X射线源的超快3D数字放射摄影系统。

图2示出了示例，其中当初级和次级马达工作台在相反的方向上但以相同的速度移动时，单独的X射线源在暂时静止位置发射X射线束。

图3示出了示例性配置，其中五X射线源系统使用X射线柔性曲面板检测器通过各自行进总距离的仅五分之一来获取25个投影数据集。

图4示出了可并行使用以覆盖大得多的X射线扫描角度的组合的三个独立系统集的示例性配置。

具体实施方式

现在将在下文中参考示出示例性实施例的附图更全面地描述本发明。现在参考附图描述各种实施例，其中附图标记自始至终指代此类要素。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对一个或多个实施例的透彻理解。然而，显然，可以在没有这些具体细节的情况下实践此类实施例。在其他情况下，以框图形式示出了众所周知的结构和装置以便于描述一个或多个实施例。

因此，例如，本领域普通技术人员将认识到，图表、示意图、图示等表示展示体现本发明的系统和方法的概念性视图或过程。图中所示的各种要素的功能可通过使用专用硬件以及能够执行相关软件的硬件来提供。相似地，图中所示的任何开关都只是概念性的。它们的功能可以通过程序逻辑的操作、通过专用逻辑、通过程序控制和专用逻辑的交互、或者甚至以手动方式来执行，特定技术可由实现本发明的实体选择。本领域普通技术人员还理解，本文所述的示例性硬件、软件、过程、方法和/或操作系统是出于例示性目的，并且因此不旨在限制于任何特定的指定制造商。

图1示出了带有运动中的多个X射线源5的使用X射线柔性曲面板检测器7的超快3D数字放射摄影系统。初级马达1与初级马达工作台2接合，在该初级马达工作台上存在次级马达3、次级马达工作台4和多个X射线源5。所有马达、所有马达工作台和X射线源5都安装在支撑框架结构6中。每个次级马达3都接合到次级马达工作台4。所有次级马达工作台4都安装在初级马达工作台2上。每一个X射线源5都安装在次级马达工作台4上。每一个马达都由可编程运动控制硬件控制，并且可使马达工作台以预定速度来回移动。次级马达工作台4以与相邻工作台的间距相等的方式来定位。因此，所有X射线源5与初级马达工作台2一起移动，但每个单独的X射线源5可单独地与次级马达工作台4一起移动。X射线柔性曲面板检测器7可安装在附加线性工作台上。X射线柔性曲面板检测器7也可基于X射线源5的位置来回移动，以具有更广泛的图像覆盖。

带有行程编码器和位置控制系统的初级马达1可安装在框架结构6上，以提供沿可具有任何预定形状的弧形导轨的移动。通过联轴器耦接到初级马达1并且绕其轴线可旋转的一个或多个次级马达3围绕初级马达1定位，并且接合初级马达工作台2以驱动次级马达工作台4。多个X射线源5可安装在次级马达工作台4上，并且由次级马达3驱动以随初级马达1沿弧形导轨移动。X射线源5可通过连接到次级马达3的外部暴露控制单元来激活。在实施例中，X射线柔性曲面板检测器7可用于X射线接收器。初级马达1可安装在带有行程编码器和位置控制系统的机动化工作台上，并且由初级马达控制器操作以在一个方向上以恒定速度围绕弧形导轨扫掠。

初级马达工作台2为X射线源5提供平移运动。次级马达工作台4向每个单独的X射线源5提供向左或向右振荡移动。基于迭代方法的3D图像重建，每个单独的X射线源5生成包含沿弧形区段的所有投影的3D数据集。因为存在多个X射线源5，所以可以以比仅一个单个X射线源可实现的更宽的扫掠来获取投影数据。由于身体组织的不同部位在X射线吸收方面的不均匀性，不同视场和视角中的X射线数据对失真非常敏感。可在与正被成像的物体类似的条件下获取所有图像，以形成良好的图像重建数据。单独的图像之间的扫掠角度非常小，以确保跨所有成像数据的一致质量。本发明的整个图像获取过程使用运动补偿式图像处理技术。

初级马达工作台2利用行星齿轮耦接到初级马达1，该行星齿轮安装在沿由导轨限定的弧形轨迹的运动中的结构上。X射线源最初以与组相同的速度移动，并且每个单独的X射线源5也可围绕其静态位置快速移动小距离。安装在结构上的X射线源5的数量仅用于例示目的。根据具体实施，可能存在多于或少于五个源。次级马达工作台4耦接到次级马达3。每个次级马达工作台4沿导轨的弧形轨迹在初级马达工作台2的来回移动方向上移动。X射线源5相对于物体以预定速度移动。X射线穿过物体的传输导致投影数据集，该投影数据集可用于形成物体的图像。

多个X射线源5各自安装在次级马达工作台4上。X射线源5以编程顺序来触发，其中每个X射线源通过外部暴露控制单元来按顺序接通。当次级马达工作台4的速度基本上等于初级马达工作台2的速度时，活动的单独的X射线源可在X射线脉冲触发暴露持续时间期间保持相对静止。另一方面，X射线柔性曲面板检测器7可附接到刚性结构的外表面。该多个X射线源5中的每个X射线源将循序地被激活达一定周期，在此期间它们发出穿过物体的X射线，该X射线由X射线柔性曲面板检测器7来检测。

阵列上的多个X射线源5相对于物体以不同的移动方向以恒定速度移动。当单独的X射线源具有等于组速度的速度但相反的移动方向时，每个单独的X射线源也可围绕其静态位置快速移动小距离。单独的X射线源通过外部暴露控制单元来触发。此布置允许X射线源在X射线脉冲触发暴露持续时间期间保持相对静止。多个X射线源导致对于单独的X射线源而言大大减小的源行进距离。可在短得多的时间内以总体宽得多的扫掠角度来获取3D放射摄影图像数据，并且也可实时进行图像分析。当扫描在上述系统中进行时，3D X射线接收器为X射线柔性曲面板检测器7，使得可以具有曲面几何形状以最小化大真。3D X射线接收器检测从多种X射线源5投射的X射线图像。

支撑框架结构6可用于将初级马达工作台2、多个次级马达工作台4、X射线源5支撑和保持在相对位置。次级马达工作台4中的每个次级马达工作台可由对应次级马达3驱动，该对应次级马达继而由电源驱动。支撑框架结构6可以为管状框架或长方体框架，其具有用于初级马达工作台2、次级马达工作台4和X射线源5的足够空间。初级马达工作台2可由对应初级马达1驱动，该对应初级马达继而由电源驱动。初级马达1可与初级马达工作台2接合，使得当其旋转时，初级马达工作台2也旋转。在一些实施例中，初级马达1可以恒定速度旋转，而次级马达3可基于由用户提供的各种移动指令来以不同的速度旋转。支撑框架结构6可具有足够的机械强度和刚度来为系统提供结构支撑。

X射线柔性曲面板检测器7接收来自布置成运动中的X射线源5的阵列的X射线通量，以执行超快、高效的3D放射摄影。在该系统中，存在安装在运动中的结构上的多个脉冲X射线源5以形成源阵列。该多个X射线源5在预定义轨道上以作为组的恒定速度围绕物体同时移动。每个单独的X射线源也可围绕其静态位置快速移动小距离。当单独的X射线源具有等于组速度的速度但相反的移动方向时，通过外部暴露控制单元来触发单独的X射线源5和X射线柔性曲面板检测器7。该布置允许X射线源5在X射线脉冲触发暴露持续时间期间保持相对静止以保持图像锐利。多个X射线源5导致对于单独的X射线源5而言大大减小的源行进距离。

图2示出了在当初级马达工作台2和次级马达工作台4在相反的方向上但以相同的速度移动时的时刻，单独的X射线源在暂时静止位置发射X射线束。对于一个数据获取循环，初级马达工作台2以恒定速度在一个方向上移动，然后返回到初始位置。当初级马达工作台2以恒定速度移动时，每个次级马达工作台4以预定速度振动。当次级马达工作台4在与初级马达工作台1相反的方向上行进并且具有相同的恒定速度时，X射线源5和X射线柔性曲面板检测器7被触发。在该触发时刻，X射线源5表现得就像X射线源5在发射X射线束的同时处于静止。因此，静止状态X射线源5的动态布置允许X射线成像系统在非常短的时间内从不同的空间角度位置获取大量图像。次级马达工作台4的恒定速度运动的持续时间可通过软件来编程以匹配X射线暴露时间。当一个次级马达工作台4处于恒定速度时，另一个次级马达工作台4可加速、减速或移回到初始位置，以便为它们的下一个恒定速度做好准备。X射线源5也可被编程为基于每个独立的外部触发脉冲以随机顺序来按需执行暴露。鉴于广泛可用的超高速计算机，图像分析可利用图像获取来实时进行。对拍摄的图像的判断将影响针对下一次拍摄的X射线源5位置。无需等到整个图像获取完成才进行图像重建。

初级马达工作台2在弧形导轨上与一个或多个次级马达工作台4一起移动，使用脉冲X射线源5阵列来执行超快、高效的二维3D放射摄影。此概念的工作原理是使整个结构在预定弧形轨道上以组的恒定速度移动。组可由附接有脉冲X射线源5阵列的一个或多个次级马达工作台4组成。每个单独的X射线源5也可以与组速度成比例的速度围绕其静态位置快速移动小距离。当单独的X射线源5具有等于组速度的速度但相反的移动方向时，通过外部暴露控制单元来触发单独的X射线源5。该布置允许X射线源5在X射线脉冲触发暴露持续时间期间保持相对静止。多个X射线源5导致对于单独的X射线源5而言大大减小的源行进距离。脉冲X射线源5阵列将产生投影数据集中的集。X射线检测器为柔性曲面板检测器7，其曲率可基于应用需要来现场改变。X射线接收器为X射线柔性曲板检测器7。可在短得多的周期内以总体宽得多的扫掠来获取3D放射摄影图像投影数据。也可在进行扫描的同时实时进行图像分析。

次级马达3此时将开始沿初级马达移动的方向移动。X射线源5将开始辐射X射线，并且同时X射线接收器将接收X射线成像数据或由辐射生成的电荷包。在初级马达1移动结束时，初级马达开始朝其起始位置旋转回。在X射线源5已完成辐射X射线之后，次级马达3也开始移回其原始位置。

一个或多个次级马达工作台4安装在用于每个X射线源5阵列的结构上。次级马达工作台4中的每个次级马达工作台被设计成使其相关联的X射线源5以预定顺序移动。预定义顺序可围绕带有预定形状的弧形轨道以组的恒定速度来扫掠相关联的X射线源5。次级马达工作台4也可使其相关联的X射线源5相对于其初始位置围绕其静态位置以小距离快速移动。允许独立控制次级马达工作台4的速度的速度控制单元耦接到次级马达工作台4中的每个次级马达工作台。这提供了用于控制次级马达工作台4的速度的能力。

与组一起运动中的X射线只有当其具有等于组速度的速度但相反的移动方向时才会被触发。当不存在由另一个X射线源5进行的相反的移动时，每个单独的X射线源也可围绕其静态位置快速移动小距离。当单独的X射线源5具有等于组速度的速度但相反的移动方向时，通过外部暴露控制单元来激活单独的X射线源5和X射线柔性曲面板检测器7。该布置允许X射线源5在X射线脉冲触发暴露持续时间期间保持相对静止。初级马达工作台2以及一个或多个次级马达工作台4将被定位到预定初始位置。初级马达1将以预定恒定速度扫掠初级马达工作台2。初级马达工作台2和次级马达工作台4将通过齿轮或皮带或其他联动装置(诸如链条、线缆、绳索等)与彼此耦接。一个或多个单独的脉冲X射线源5将安装在运动中的结构上以形成源阵列。该多个X射线源5在预定义弧形轨道上以作为组的恒定速度相对于物体同时移动。每个单独的X射线源5也可围绕其静态位置以小距离快速移动。

X射线柔性曲面板检测器7是一种新形式的X射线检测器，其中它比传统的X射线膜板薄得多。它也具有非常大的柔性，并且可易于弯曲成许多不同的曲率。例如，在一些实施例中，检测器可甚至弯曲成圆形以获取围绕人体胸部的图像。其几何形状失真最小并且非常敏感。因为同时使用多个源，所以该组合使其适用于钼靶摄影或3D X射线安全检查。检测器可放置在阵列中的中心位置处并且同时检测所有源。大源阵列允许随机发动方案以减少每个源的暴露时间，同时实现总体高图像质量。带有变化的像素尺寸的X射线柔性曲面板检测器7是一种新类型的X射线检测器，其包括通过分箱可变的像素尺寸。这将使单个检测器能够在各种应用中提供足够的数据分辨率。

图3示出了完整暴露位置。在这种情况下，存在五个X射线源5，并且五个X射线源5在不同的角度位置处执行总共25次X射线暴露。但是每个次级马达工作台4仅需要行进总行进距离的五分之一。因此，在多个X射线源5并行工作的情况下，可以在一小部分时间内获取大量的投影数据。X射线柔性曲面板检测器7为X射线接收器。在这种情况下，总体X射线源5的总数为一个集五个。实际上，X射线源5的总数可以为一个集两个到甚至八个或更多个。电子信号总是比机械运动进行得更快。限制因素的瓶颈始终是马达工作台运动本身。下一个瓶颈是检测器读数限制。因为检测器也需要一些时间来读出许多百万像素数据，并且随后转移到计算机。

X射线源5安装在运动中的结构上以形成源阵列。当单独的X射线源5具有等于组速度的速度但相反的移动方向时，每个X射线源5也可围绕其静态位置以小距离快速移动。通过外部暴露控制单元来激活单独的X射线源5和X射线柔性曲面板检测器7。该布置允许X射线源5在X射线脉冲触发暴露持续时间期间保持相对静止。多个X射线源导致对于单独的X射线源5而言大大减小的源行进距离。X射线接收器为X射线柔性曲板检测器7。可在短得多的时间内以总体宽得多的扫掠来获取3D放射摄影图像数据，并且也可在进行扫描的同时实时进行图像分析。作为成像接收器的示例，X射线检测器由于衬底材料的性质而具有非常大的柔性，因此允许针对一些不期望的影响(诸如振动冲击、强磁场等)的更强鲁棒性。X射线柔性曲面板检测器7通常由一种单一连续材料形成。

X射线柔性曲面板检测器7通过高电压线缆耦接到X射线源5，并且柔性线缆将X射线源5连接到向源提供触发信号的暴露控制单元。类似地，柔性线缆将X射线检测器耦接到获取控制单元，该获取控制单元生成暴露和定时信号，以检测安装在结构上并且沿弧形导轨以恒定组速度移动的多个X射线源5和检测器。X射线源5具有典型的峰值功率并且产生带有平均功率的脉冲束。每个检测器通常在一个脉冲宽度期间收集大量数据。检测器信号处理单元使用本领域中已知的常见3D X射线检测器系统方法将来自每个检测器的信号转换成数字图像数据。该快速3D放射摄影技术和装备提供广角覆盖和快速成像两者。

图4示出了可作为组合物并行使用以覆盖更多扫掠角度的三个独立X射线成像系统集的配置。如果每个单独集的扫掠角度覆盖相对较小，例如小于100度，则三个集可在同一平面中以覆盖接近360度。然而，在三集组合物配置中，三个集不必在同一平面中。实际上，除一个集和三个集组合物之外，也可使用两个集组合物。两个集配置的一个优点是它们很可能在同一平面中。已经具体参考本发明的优选实施例详细描述了本发明。然而，应理解，在本发明的精神和范围内可进行变化和修改。因此，本发明公开的实施例在所有方面都被认为是例示性的而非限制性的。本发明的范围由所附权利要求指示，并且落入其等同物的含义和范围内的所有改变都旨在被包含在其中。

柔性曲面板检测器7包括具有曲面表面以形成曲面几何形状的光接收区域。机架在检测器的一端处支撑X射线源5，并且使其在弧形轨迹上相对于被检查的样品移动。例如，样品可以为人体部分或如电子装置部分等的物体。固定的马达驱动检测器台也可安装在检测器后方。多个X射线源5阵列由可使其在与马达驱动X射线源台的方向相反的方向上同时移动的结构支撑。运动中的X射线源5包括由数字指示的五个源。源各自围绕弧形导轨以角度呈半圆间隔开。源与源以角度间隔开。源中的每个源耦接到对应控制器，使得当源具有等于组速度的速度但具有相反的移动方向时，其将被触发以发射X射线。

扫掠角度和半径可变化。弧形路径的半径决定最大物体尺寸。其也可就轨道长度或用于完整移动的时间而言来衡量。X射线源5中的每个X射线源具有其运动控制系统。多个运动系统(每个X射线源5一个)可被配置为在预定义轨道上以组的恒定速度同时围绕物体移动。单独的X射线源5也可围绕其静态位置快速移动小距离。当单独的X射线源5具有等于组速度的速度但相反的移动方向时，通过外部暴露控制单元来触发单独的X射线源5。该布置允许X射线源5在X射线脉冲触发暴露持续时间期间保持相对静止。X射线源5中的每个X射线源由其相应的独立运动控制系统控制。板检测器结构提供针对运动操作中的多个脉冲X射线源5的检测。例如，柔性曲面板检测器或其他类型的X射线检测器。X射线柔性曲面板检测器7将使得可以具有曲面几何形状以最小化图像大真。

本发明涉及超快3D X射线成像，并且可用于不同的领域中，诸如医疗诊断、工业过程检查、交通安全检查、X射线安全检查等。本专利也提供多个实施例。在第一实施例中，一种带有在带有预定形状的弧形导轨上自由移动的初级马达工作台的使用运动中的多个脉冲X射线源的3D X射线成像系统包括：初级马达，该初级马达与所述初级马达工作台2耦接并且控制初级马达工作台2的速度；多个次级马达工作台4，该多个次级马达工作台耦接到所述初级马达工作台2并且沿弧形导轨的方向移动；多个次级马达3，每个次级马达接合次级马达工作台4并且控制次级马达工作台4的速度；多个X射线源5，每个X射线源通过次级马达工作台4来移动；支撑框架结构6，该支撑框架结构为初级马达工作台1和次级马达工作台4提供壳体；以及X射线柔性曲面板检测器7，该X射线柔性曲面板检测器用于接收X射线通量以生成成像数据。

初级马达1与所述初级马达工作台2接合并且控制初级马达工作台2的速度，其中结构可移动地耦接到初级马达工作台2并且与次级马达工作台4耦接。本发明的一个实施例使用X射线源5阵列以通过使每个X射线源5在预定义轨道上移动来提供快速3D维放射摄影图像。主驱动结构用于在扫描物体的同时使一个或多个X射线源5同时在两个正交方向上移动。X射线源5可围绕物体在相反的方向上移动，其中当一个X射线源5在一个方向上移动时，另一X射线源5在相反的方向上移动。多个马达控制单独的马达以控制针对每个X射线源5的单独运动。每个X射线源5以与其他X射线源5相同的速度但以不同的时间帧移动。每个X射线源5也可围绕其静态位置快速移动小距离，其中当单独的X射线源5具有等于组速度的速度但相反的移动方向时，通过外部暴露控制单元来触发单独的X射线源5。该布置允许X射线源5在X射线脉冲触发暴露持续时间期间保持相对静止。柔性曲面板检测器将使得可以具有曲面几何形状以最小化失真。

本发明的第一实施例包括一种用于使用运动中的多个脉冲X射线源来提供快速维度3D放射摄影的系统，该系统带有：初级马达工作台，该初级马达工作台在带有预定形状的弧形导轨上自由移动；初级马达1，该初级马达与所述初级马达工作台2耦接并且控制初级马达工作台2的速度；多个次级马达工作台4，该多个次级马达工作台耦接到所述初级马达工作台2并且沿弧形导轨的方向移动；多个次级马达3，每个次级马达接合次级马达工作台4并且控制次级马达工作台4的速度；多个X射线源5，每个X射线源通过次级马达工作台4来移动；支撑框架结构6，该支撑框架结构为初级马达工作台2和次级马达工作台4提供壳体；以及X射线柔性曲面板检测器7，该X射线柔性曲面板检测器用于接收X射线通量以产生成像数据。

初级马达1使初级马达工作台2移动。多个次级马达3接合次级马达工作台4，每个次级马达控制次级马达工作台4的速度。次级马达工作台4具有次级马达3集，该次级马达集控制次级马达工作台沿弧形导轨的方向移动。每个次级马达工作台4都可具有安装在其上的一个或多个X射线源5。X射线柔性曲面板检测器7接收来自多个X射线源5的X射线通量，该多个X射线源在预定义轨道上以组的恒定速度围绕物体同时移动。每个单独的X射线源5也可围绕其静态位置快速移动小距离。当单独的X射线源5具有等于组速度的速度但相反的移动方向时，通过外部暴露控制单元来触发单独的X射线源5。该布置允许X射线源5在X射线脉冲触发暴露持续时间期间保持暂时静止。

接下来详细描述支撑框架结构6。其由二个安装支架集构成，即初级马达工作台集、次级马达工作台集和检测器集。初级马达工作台集支撑安装在一个或多个X射线源5上的一个或多个马达次级工作台。初级马达工作台具有其马达，并且其通过与导轨接合来沿弧形导轨移动并由初级马达的速度来控制。马达可以为电动步进马达或伺服马达等。

个或多个次级马达工作台4支撑每个X射线源5并且沿弧形导轨的方向移动。对于每个初级马达工作台2可以存在若干对次级马达工作台4，以允许初级马达工作台2及其相关联的次级马达工作台4的同时移动。至少一个柔性曲面板检测器7(X射线接收器)安装在检测器工作台上并且接收X射线通量。第一驱动单元和第二驱动单元分别驱动第一和第二马达工作台。第一驱动单元包括：连接到初级马达工作台集的第一齿轮箱，以及连接到第一齿轮箱的第一速度控制模块。

本发明是就带有以恒定速度移动的多个脉冲X射线源5的超快、高效维度3D放射摄影系统而言来描述的。多个脉冲X射线源5安装在运动中的结构上以形成源阵列。阵列沿预定弧形轨道移动，同时以总体宽视角来扫掠物体。每个单独的X射线源5也可围绕其静态位置快速移动。当单独的X射线源5具有等于组速度的速度但相反的移动方向时，通过外部暴露控制单元来触发单独的X射线源5。该布置允许X射线源5在X射线脉冲触发暴露持续时间期间保持相对静止。利用X射线柔性曲面板检测器7从X射线源5获取图像数据。当次级马达工作台4在与初级马达工作台2相反的方向上并且以初级马达工作台2的选定速度移动时，发生3D投影数据的数据获取。该布置允许X射线源5在X射线脉冲触发暴露持续时间期间保持相对静止。

描述将集中于用于执行快速维度X射线成像的系统和方法，但是这些技术和装置可应用于其他应用，例如，在钼靶摄影或使用X射线的其他形式的维度成像中，诸如X射线柔性曲面板检测器7。一个实施例涉及安装在运动中的结构上以形成X射线源5阵列的多个脉冲X射线源5。该多个X射线源在预定义弧形轨道上以作为组的恒定速度相对于物体同时移动。每个单独的X射线源5也可围绕其静态位置以小距离快速移动。当单独的X射线源5具有等于组速度的速度但相反的移动方向时，通过外部暴露控制单元来激活单独的X射线源5和X射线柔性曲面检测器7。该布置允许X射线源5在X射线源5激活和X射线检测器暴露期间保持相对静止。本发明的另一实施例包括一种X射线柔性曲面板检测器7，其用于检测从定位在相对于正被成像的物体移动的结构上的X射线源5发射的X射线光子，其中柔性曲面板检测器7包括带有接收X射线光子的X射线闪烁体的前表面。

扫掠初级马达工作台2通过以下来执行：将初级马达1与初级马达工作台2接合，并且随后使所述初级马达1旋转以与预定数量的齿轮和轴接合，来提供所述初级马达工作台2沿带有预定形状的弧形导轨的自由移动。该方法还包括：通过所述初级马达1以预定恒定速度来扫掠初级马达工作台2。

多个X射线源5在预定义轨道上以组的恒定速度围绕物体同时运动。本专利申请中已描述了本发明中的三项，即，使用运动中的多个脉冲X射线源5的快速3D放射摄影的系统和方法，其带有：初级马达工作台2，该初级马达工作台在带有预定形状的弧形导轨上自由移动；初级马达1，该初级马达与所述初级马达工作台2接合并且控制初级马达工作台2的速度；多个次级马达工作台4，该多个次级马达工作台耦接到所述初级马达工作台2并且沿弧形导轨的方向移动；多个次级马达3，每个次级马达接合次级马达工作台4并且控制次级马达工作台4的速度；多个X射线源，每个X射线源通过次级马达工作台4来移动；支撑框架结构6，该支撑框架结构为初级马达工作台2和次级马达工作台4提供壳体；以及X射线柔性曲面板检测器7，该X射线柔性曲面板检测器用于接收X射线通量以形成成像数据。

在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，本发明的各种修改和更改对于本领域技术人员来说将是显而易见的。应注意，下面任何方法权利要求中叙述的步骤不一定需要按照它们所叙述的次序来执行。本领域普通技术人员将根据步骤所叙述的次序来认识执行步骤方面的变化。此外，对特征、步骤或部件的提及或讨论的缺乏为权利要求提供了基础，在该权利要求中通过附带条件或类似的权利要求语言排除了不存在的特征或部件。

虽然上面已经描述了本发明的各种实施例，但是应当理解，它们仅仅是作为示例而非限制来呈现的。各种图可描绘针对本发明的示例性架构或其他配置，这样做是为了帮助理解可被包括在本发明中的特征和功能性。本发明不限于所展示的示例架构或配置，而是可以使用各种替代架构和配置来实现期望特征。事实上，对于本领域技术人员来说显而易见的是如何可以实现替代性功能、逻辑或物理分区和配置来实现本发明的期望特征。此外，除本文描绘的那些之外的许多不同的组成模块名称可应用于各个分区。另外，对于流程图、操作描述和方法权利要求，本文呈现步骤的次序不应强制实现各种实施例以按相同的次序执行所叙述的功能性，除非上下文另有指示。

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