專利名稱:一種靜態(tài)ct掃描儀系統(tǒng)及其掃描方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于CT掃描儀領(lǐng)域。
背景技術(shù):
CT在臨床中有廣泛應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)斷層成像,現(xiàn)在使用的CT有兩種方案,第一種方案是CT球管圍繞人體做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,在不同視角獲取成像物體的投影圖像(見圖1);第二種方案是使用一個大型特制掃描電子束X線管,通過偏轉(zhuǎn)線圈控制電子束轟擊靶的位置, 進(jìn)而獲得不同視角的投影圖像(見圖2)。無論第一種方案還是第二種方案,其X射線的產(chǎn)生原理基本相同。給燈絲加熱,當(dāng)燈絲溫度達(dá)到上千攝氏度時發(fā)射熱電子,熱電子在電場力作用下加速撞擊陽極,從而產(chǎn)生X 射線(見圖2和圖3)。對于第一種方案而言,由于CT球管的旋轉(zhuǎn)受到離心力的制約,雖然現(xiàn)在掃描一周可以在0. 27s內(nèi)完成,但是掃描速度已經(jīng)接近理論極限,很難再實(shí)現(xiàn)有效的提高。而這個速度依然不能滿足心血管、冠狀動脈等運(yùn)動器官或組織的成像要求。此外,CT球管和探測器旋轉(zhuǎn)的成像方式導(dǎo)致系統(tǒng)電力輸送和數(shù)據(jù)傳輸都存在困難,需要采用一些特殊的技術(shù)來實(shí)現(xiàn),增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度。對于第二種方案而言,雖然其成像速度很快,但是其電子束是在靶環(huán)外面通過線圈實(shí)現(xiàn)的偏轉(zhuǎn),所以體積非常龐大,而且未能實(shí)現(xiàn)360度斷層掃描,以及全身任意位置的掃描。以上兩種成像方案中通過熱發(fā)射電子產(chǎn)生X射線的方式存在很多問題。無論是第一種方案還是第二種方案,其X射線源和相關(guān)輔助設(shè)施的體積和重量都很大。熱發(fā)射產(chǎn)生電子的模式導(dǎo)致其啟動速度慢。在要求脈沖式同步掃描(比如心律特定相位的掃描)時,它不能夠關(guān)閉電子源,只能通過調(diào)整偏壓,抑制電子撞擊陽極靶,或者在射線出口設(shè)置機(jī)械門控的方式,從而增加了 X射線源的復(fù)雜程度。
發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足,本發(fā)明旨在提供一種靜態(tài)CT掃描儀系統(tǒng)及其掃描方法,該掃描儀系掃描一周所用時間比現(xiàn)有CT掃描儀的時間更短,突破CT球管旋轉(zhuǎn)成像方案的速度極限,可以從根本上解決現(xiàn)有CT所遇到的運(yùn)動偽影問題。為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的,達(dá)到上述技術(shù)效果,本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
利用強(qiáng)電場下電子可以通過隧道效應(yīng)穿過材料表面勢壘發(fā)生放電現(xiàn)象的原理,人們使用碳納米管研制出了場發(fā)射電子源,然后利用該電子源研制X射線源。
該X射線源原理如下碳納米管在外加強(qiáng)電場的作用下產(chǎn)生場致發(fā)射,然后電子在電場的加速下轟擊陽極產(chǎn)生X射線。采用碳納米管后的X射線源具有許多優(yōu)點(diǎn)時間響應(yīng)快,可以隨時開啟,無須加熱燈絲電源,射線源體積減小等。目前,碳納米管具有很低的場發(fā)射開啟電場強(qiáng)度(1-3 V/ym)和很高的場發(fā)射電流密度ClA/cm2),可在普通高真空度ClO-5Pa)下長期穩(wěn)定工作。一種靜態(tài)CT掃描儀系統(tǒng),包括電力系統(tǒng)、X射線源系統(tǒng)、探測器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī),所述探測器系統(tǒng)用于接收所述X射線源系統(tǒng)發(fā)射的X射線束,所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接所述探測器系統(tǒng),所述計(jì)算機(jī)連接所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),所述電力系統(tǒng)分別連接所述X 射線源系統(tǒng)、探測器系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于提供所需的高壓和普通電源,所述X射線源系統(tǒng)包括若干個基于碳納米管的X射線源模塊,所述的若干個X射線源模塊均勻分布在一環(huán)形軌道上,并每個X射線源模塊下方對應(yīng)設(shè)置有一準(zhǔn)直器;所述探測器系統(tǒng)包括若干個探測器模塊,所述的若干個探測器模塊的探測面構(gòu)成一環(huán)形圈然后與所述環(huán)形軌道平行放置;所述X射線源系統(tǒng)可通過所述準(zhǔn)直器的準(zhǔn)直器夾縫將發(fā)射的X射線束投射到所述探測器系統(tǒng)的探測面上。進(jìn)一步的,所述準(zhǔn)直器夾縫的形狀在環(huán)形平面方向成等腰梯形、在垂直于環(huán)形平面方向成梯形,所述X射線源模塊通過所述準(zhǔn)直器夾縫可保證所發(fā)射的X射線束只覆蓋所述探測器模塊的探測面在所述環(huán)形軌道軸線方向上的寬度。一般而言,當(dāng)成像物體的尺寸比較大時,需要的視野比較大,這個時候能夠同時工作的X射線源模塊的數(shù)目就比較少;當(dāng)成像物體的尺寸比較小時,需要的視野也比較小,這個時候能夠同時工作的X射線源模塊的數(shù)目就比較多,可以進(jìn)一步縮短成像時間?;谶@個想法,本發(fā)明的準(zhǔn)直器為一種具有多種狹縫尺寸的環(huán)形準(zhǔn)直器,對于不同尺寸的掃描物體,自動進(jìn)行切換。一種靜態(tài)CT掃描儀系統(tǒng)的掃描方法,首先,打開一個X射線源模塊;然后,沿順時針或逆時針方向逐個打開其他的X射線源模塊。一種靜態(tài)CT掃描儀系統(tǒng)的掃描方法,首先,打開至少兩個X射線源模塊,同時保證打開的X射線源模塊所發(fā)射的X射線束在探測器系統(tǒng)上的覆蓋范圍互不重疊;然后,按照上述各X射線源模塊確定的位置同時沿順時針或逆時針方向打開其他的X射線源模塊。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下有益效果
1、基于本發(fā)明制造的CT掃描儀將比現(xiàn)有CT掃描儀的結(jié)構(gòu)簡單,取消了滑環(huán),避免了傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)成像方案中CT球管和探測器旋轉(zhuǎn)所遇到的電力傳輸和數(shù)據(jù)傳輸?shù)葐栴}。2、本發(fā)明掃描一周所用時間比現(xiàn)有CT掃描儀的時間更短,突破CT球管旋轉(zhuǎn)成像方案的速度極限,可以從根本上解決現(xiàn)有CT所遇到的運(yùn)動偽影問題。3、基于碳納米管的場發(fā)射陰極的X射線源的模塊化設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)的維護(hù)更容易, 能耗更小,運(yùn)營成本更低。如果某個模塊出現(xiàn)故障,只需要更換該模塊,而不要像現(xiàn)在的CT 系統(tǒng),需要更換整個球管。4、另外,本發(fā)明的快速開關(guān)特性可靈活變換掃描模式,輕松實(shí)現(xiàn)多種掃描模式,提高掃描效率。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述,為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段,
4并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施,以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。 本發(fā)明的具體實(shí)施方式
由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。
此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解,構(gòu)成本申請的一部分,本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明,并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中
圖1為CT球管旋轉(zhuǎn)成像示意圖。圖2為電子束偏轉(zhuǎn)打靶成像示意圖。圖3為CT球管結(jié)構(gòu)示意4為本發(fā)明的框架結(jié)構(gòu)圖
圖5為本發(fā)明的X射線源系統(tǒng)和探測器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意6為本發(fā)明的準(zhǔn)直器的夾縫在環(huán)形平面方結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明的準(zhǔn)直器的夾縫在垂直于環(huán)形平面方結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明的準(zhǔn)直器環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)號說明1.電力系統(tǒng),2. X射線源系統(tǒng),201、X射線源模塊,3.探測器系統(tǒng), 301、探測器模塊,4.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),5.計(jì)算機(jī),6.環(huán)形軌道,7.準(zhǔn)直器,701、準(zhǔn)直器夾縫, a.寬度,8、準(zhǔn)直器環(huán),。
具體實(shí)施例方式下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例,來詳細(xì)說明本發(fā)明。實(shí)施例1
參見圖4及圖5所示,一種靜態(tài)CT掃描儀系統(tǒng),包括電力系統(tǒng)1、X射線源系統(tǒng)2、探測器系統(tǒng)3、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4和計(jì)算機(jī)5,所述探測器系統(tǒng)3用于接收所述X射線源系統(tǒng)2發(fā)射的X射線束,所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4連接所述探測器系統(tǒng)3,所述計(jì)算機(jī)5連接所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4,所述電力系統(tǒng)1分別連接所述X射線源系統(tǒng)2、探測器系統(tǒng)3和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4 用于提供所需的高壓和普通電源,所述X射線源系統(tǒng)2包括若干個基于碳納米管的X射線源模塊201,所述的若干個X射線源模塊201均勻分布在一環(huán)形軌道6上,并每個X射線源模塊201下方對應(yīng)設(shè)置有一準(zhǔn)直器7 ;所述探測器系統(tǒng)3包括若干個探測器模塊301,所述的若干個探測器模塊301的探測面構(gòu)成一環(huán)形圈然后與所述環(huán)形軌道6平行放置;所述X 射線源系統(tǒng)2可通過所述準(zhǔn)直器7的準(zhǔn)直器夾縫701將發(fā)射的X射線束投射到所述探測器系統(tǒng)3的探測面上。進(jìn)一步的,所述環(huán)形軌道6為圓形,其直徑范圍為0.5米 1.5米,優(yōu)選的為1米。進(jìn)一步的,結(jié)合圖6、圖7所示,所述準(zhǔn)直器夾縫701的形狀在環(huán)形平面方向成等腰梯形、在垂直于環(huán)形平面方向成梯形,所述X射線源模塊201通過所述準(zhǔn)直器夾縫701可保證所發(fā)射的X射線束只覆蓋所述探測器模塊301的探測面在所述環(huán)形軌道軸線方向上的寬
度So優(yōu)選的,參見圖8所示,所述準(zhǔn)直器7上設(shè)置有多個不同尺寸的準(zhǔn)直器夾縫701,并所述的準(zhǔn)直器7構(gòu)成一準(zhǔn)直器環(huán)8。實(shí)施例2 一種靜態(tài)CT掃描儀系統(tǒng)的掃描方法,首先,打開一個X射線源模塊;然后,沿順時針或逆時針方向逐個打開其他的X射線源模塊。實(shí)施例3
一種靜態(tài)CT掃描儀系統(tǒng)的掃描方法,首先,打開至少兩個X射線源模塊,同時保證打開的X射線源模塊所發(fā)射的X射線束在探測器系統(tǒng)上的覆蓋范圍互不重疊;然后,按照上述各 X射線源模塊確定的位置同時沿順時針或逆時針方向打開其他的X射線源模塊。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已,并不用于限制本發(fā)明,對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說,本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種靜態(tài)CT掃描儀系統(tǒng),包括電力系統(tǒng)(1)、X射線源系統(tǒng)(2)、探測器系統(tǒng)(3)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(4)和計(jì)算機(jī)(5),所述探測器系統(tǒng)(3)用于接收所述X射線源系統(tǒng)(2)發(fā)射的 X射線束,所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(4)連接所述探測器系統(tǒng)(3),所述計(jì)算機(jī)(5)連接所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(4),所述電力系統(tǒng)(1)分別連接所述X射線源系統(tǒng)(2)、探測器系統(tǒng)(3)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(4)用于提供所需的高壓和普通電源,其特征在于所述X射線源系統(tǒng)(2)包括若干個基于碳納米管的X射線源模塊(201 ),所述的若干個X射線源模塊(201)均勻分布在一環(huán)形軌道(6)上,并每個X射線源模塊(201)下方對應(yīng)設(shè)置有一準(zhǔn)直器(7);所述探測器系統(tǒng) (3)包括若干個探測器模塊(301),所述的若干個探測器模塊(301)的探測面構(gòu)成一環(huán)形圈然后與所述環(huán)形軌道(6)平行放置;所述X射線源系統(tǒng)(2)可通過所述準(zhǔn)直器(7)的準(zhǔn)直器夾縫(701)將發(fā)射的X射線束投射到所述探測器系統(tǒng)(3)的探測面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜態(tài)CT掃描儀系統(tǒng),其特征在于所述準(zhǔn)直器夾縫(701)的形狀在環(huán)形平面方向成等腰梯形、在垂直于環(huán)形平面方向成梯形,所述X射線源模塊(201) 通過所述準(zhǔn)直器夾縫(701)可保證所發(fā)射的X射線束只覆蓋所述探測器模塊(301)的探測面在所述環(huán)形軌道軸線方向上的寬度(a)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的靜態(tài)CT掃描儀系統(tǒng),其特征在于所述準(zhǔn)直器(7)上設(shè)置有多個不同尺寸的準(zhǔn)直器夾縫(701),并所述的準(zhǔn)直器(7 )構(gòu)成一準(zhǔn)直器環(huán)(8 )。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的靜態(tài)CT掃描儀系統(tǒng)的掃描方法,其特征在于首先, 打開一個X射線源模塊;然后,沿順時針或逆時針方向逐個打開其他的X射線源模塊。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的靜態(tài)CT掃描儀系統(tǒng)的掃描方法,其特征在于首先, 打開至少兩個X射線源模塊,同時保證打開的X射線源模塊所發(fā)射的X射線束在探測器系統(tǒng)上的覆蓋范圍互不重疊;然后,按照上述各X射線源模塊確定的位置同時沿順時針或逆時針方向打開其他的X射線源模塊。
全文摘要
一種靜態(tài)CT掃描儀系統(tǒng),包括電力系統(tǒng)、X射線源系統(tǒng)、探測器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī),探測器系統(tǒng)用于接收X射線源系統(tǒng)發(fā)射的X射線束,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接探測器系統(tǒng),計(jì)算機(jī)連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),電力系統(tǒng)分別連接X射線源系統(tǒng)、探測器系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),X射線源系統(tǒng)包括若干個基于碳納米管的X射線源模塊,若干個X射線源模塊均勻分布在一環(huán)形軌道上,并每個X射線源模塊下方對應(yīng)設(shè)置有一準(zhǔn)直器;探測器系統(tǒng)包括若干個探測器模塊,若干個探測器模塊的探測面構(gòu)成一環(huán)形圈然后與環(huán)形軌道平行放置;X射線源系統(tǒng)可通過準(zhǔn)直器的準(zhǔn)直器夾縫將發(fā)射的X射線束投射到探測器系統(tǒng)的探測面上。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單,掃描一周的時間短。
文檔編號A61B6/03GK102379716SQ20111024745
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月24日
發(fā)明者代秋聲, 邢曉曼 申請人:蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所