具有z軸焦點追蹤及校正能力的探測器裝置及其使用方法
【專利說明】具有Z軸焦點追蹤及校正能力的探測器裝置及其使用方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明主要屬于醫(yī)療成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有Z軸焦點追蹤及校正能力的探測器裝置及其使用方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]數(shù)字成像系統(tǒng)可用于拍攝圖像以幫助醫(yī)生做出正確的診斷。數(shù)字放射照相成像系統(tǒng)典型地包括源和探測器。由源產(chǎn)生的能量，例如X射線穿過待成像的物體并由探測器所檢測。相關(guān)聯(lián)的控制系統(tǒng)從探測器中獲取圖像數(shù)據(jù)并在顯示器上調(diào)制出對應的診斷圖像?？墒褂靡粋€或多個準直器阻擋和/或限制X射線或其他能量對準探測器。例如，可在準直器設(shè)置開口，X射線通過它從源傳遞到探測器。
[0005]CT探測器系統(tǒng)就是利用前述原理進行工作的。目前CT探測器系統(tǒng)已經(jīng)廣泛用于醫(yī)療領(lǐng)域，其能夠?qū)Σ∪说母鞑课贿M行成像以便輔助醫(yī)務(wù)人員對疾病進行診斷和治療。如圖1所示，常見的CT探測器系統(tǒng)原理圖。從CT球管的焦點A處射出的X射線通過前準直器I的準直孔2后投射到探測器3上，待測物體放置在前準直器與探測器之間。
[0006]第三代掃描儀的CT探測器必須滿足嚴格的性能要求以獲得高圖像品質(zhì)和無偽圖像。探測器必須做出一種響應，該響應是與到達探測器的X射線密度直接相互關(guān)聯(lián)的。探測器應該具備隨時間和溫度的穩(wěn)定性、對焦點運動的敏感性、對于生命體的光輻射等關(guān)鍵性要求。第三代CT掃描儀的特殊性在于相鄰通道和相鄰探測器模塊(通道組)的相對反應。這些通道必須近乎同一以避免嚴重的環(huán)狀偽影(通常被定義為通道對通道的非線性變化)或帶狀偽影。探測器的閃爍體像素到相鄰像素間的響應行為、X射線準直器由于轉(zhuǎn)速發(fā)生的變化、以及二極管像素反應或所有上述相結(jié)合，這些因素都會影響探測器的此種非線性變化。一般而言，如果沒有滿足這些要求，重建圖像中就會出現(xiàn)環(huán)狀偽影、帶狀偽影或中心偽影，使得拍攝圖像清晰度降低或嚴重失真。
[0007]在過去的十年里，CT系統(tǒng)的劑量管理已經(jīng)變得十分重要，越來越要求滿足輻射防護最優(yōu)化原則(ALARA原則)。在每一個CT掃描儀中，前準直器用于限制X射線僅對成像注意區(qū)域進行曝光。為達到這個目的，在前準直器上設(shè)計不同的準直孔來應對不同的波束寬度。目前，一些制造商設(shè)計孔的時候使用運動邊緣來跟蹤CT球管的焦點本影和半影以控制光束(這被稱為Z軸焦點追蹤)。追蹤焦點運動和控制每個準直孔的位置都有其運算法則。這需要使用復雜的硬件，且無疑成本是昂貴的。另一方面，這種設(shè)計方案雖然可以通過采用最小的準直孔徑而提高了劑量功效，且不影響圖像質(zhì)量，但是，因為焦點易受各種因素干擾，例如機械漂移或熱漂移，需調(diào)整對齊光圈孔徑，讓前準直器B在Z軸上移動，以便探測器僅僅覆蓋理想注意區(qū)域(ROI)所要求的光束。因此，這樣的設(shè)計需要高精度驅(qū)動裝置調(diào)整前準直器的位置。的一種Z軸焦點追蹤技術(shù)方案，

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種具有Z軸焦點追蹤及校正能力的探測器裝置及其使用方法，在不降低調(diào)整精度的前提條件下，使得Z軸焦點追蹤及校正變得更加簡單方便，有效降低成本，提高經(jīng)濟效益。
[0009]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，提供一種具有Z軸焦點追蹤及校正能力的探測器裝置，包括X射線發(fā)射源、前準直器以及探測器，探測器由多個探測器單元陣列而成，在前準直器上設(shè)有準直孔，X射線發(fā)射源發(fā)射的X射線通過準直孔后被探測器接收，在前準直器上還設(shè)有可以通過X射線的跟蹤孔，跟蹤孔以準直孔的對稱線對稱，跟蹤孔與準直孔的側(cè)面相互連通；探測器主要分為理想注意通道區(qū)、上參照通道區(qū)、下參照通道區(qū)以及基準通道區(qū)，理想注意通道區(qū)沿X軸方向左右設(shè)置，理想注意通道區(qū)接收通過準直孔后的X射線，上、下參照通道區(qū)以及基準通道區(qū)用于接收通過跟蹤孔的X射線，上、下參照通道區(qū)以及基準通道區(qū)沿Z軸方向上下設(shè)置，上參照通道區(qū)位于基準通道區(qū)的上側(cè)，下參照通道區(qū)位于基準通道區(qū)的下側(cè)。
[0010]進一步地，探測器裝置還包括統(tǒng)計單元、計算單元、控制單元以及校正單元，統(tǒng)計單元用于統(tǒng)計上參照通道區(qū)、下參照通道區(qū)以及基準通道區(qū)接收到的X射線的劑量，計算單元用于分別比較上參照通道區(qū)以及下參照通道區(qū)與基準通道區(qū)接收到的X射線的劑量比值大小，控制單元把計算單元的比值與預設(shè)的標準值進行比較后控制校正單元，校正單元調(diào)整前準直器的位置。
[0011]進一步地，在前準直器上設(shè)有若干個寬度大小不同的準直孔，每個準直孔的側(cè)部設(shè)置有與其相互連通的跟蹤孔，跟蹤孔的形狀大小相同。
[0012]一種利用上述具有Z軸焦點追蹤及校正能力的探測器裝置進行探測器校正的方法，主要包括以下步驟:
A、由X射線發(fā)射源通過前準直器向探測器發(fā)射X射線，探測器的理想注意通道區(qū)、上參照通道區(qū)、下參照通道區(qū)以及基準通道區(qū)分別接收X射線；
B、統(tǒng)計單元分別統(tǒng)計上參照通道區(qū)接收到的X射線的劑量、下參照通道區(qū)接收到的X射線的劑量以及基準通道區(qū)接收到的X射線的劑量；
C、計算單元比較上參照通道區(qū)以及下參照通道區(qū)與基準通道區(qū)接收到的X射線的劑量比值大??；
D、控制單元把計算單元的比值與預設(shè)的標準值進行比較后控制校正單元，當該比值小于預設(shè)值時，表明X射線發(fā)射源正處于準直孔的X方向的對稱軸上，本裝置無漂移缺陷，無需校正；當比值大于預設(shè)值的情況下，需要校正，進行下一步；
E、校正單元調(diào)整前準直器在Z軸的位置；
F、重復上述步驟，前準直器I實時自動地追蹤X射線發(fā)射源的位置并自動對前準直器的位置進行校正，直至步驟D中的比值小于預設(shè)值為止。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的具有Z軸焦點追蹤及校正能力的探測器裝置及其使用方法的有益效果是:
1.前準直器追蹤X射線發(fā)射源的位置并自動進行校正；
2.可以實現(xiàn)實時自動調(diào)整，縮小校準溫度到成像溫度的增益變化，提高設(shè)備的成像品質(zhì)和清晰度；
3.控制簡單，制造成本低。
[0014]
【附圖說明】
[0015]圖1為CT探測器系統(tǒng)的原理示意圖；
圖2為本發(fā)明的大開口前準直器和探測器組合狀態(tài)的示意圖；
圖3為本發(fā)明的小開口前準直器和探測器組合狀態(tài)的平面示意圖。
[0016]
【具體實施方式】
[0017]為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0018]請參照圖1所示，從CT球管的焦點A處射出的X射線通過前準直器I的準直孔2后投射到探測器3上，X射線在探測器3投射的結(jié)果是分為半影區(qū)4和本影區(qū)5。半影區(qū)4位于本影區(qū)5的外圍。半影區(qū)4的X射線劑量較本影區(qū)5的少和弱。本影區(qū)5可以生成無偽圖像，其圖像品質(zhì)就比半影區(qū)4的更清晰完整。
[0019]本發(fā)明具有Z軸焦點追蹤及校正能力的探測器裝置及其使用方法正是基于上述原理并在其基礎(chǔ)上做了改進。在本發(fā)明中，X射線發(fā)射源相當于CT球管的焦點A。本發(fā)明的改進點主要集中在前準直器I以及探測器3上。
[0020]請參照圖2和圖3所示，是本發(fā)明