[发明专利]静态能量分辨CT扫描仪及其扫描方法有效
申请号: | 201210211462.9 | 申请日: | 2012-06-25 |
公开(公告)号: | CN102697518A | 公开(公告)日: | 2012-10-03 |
发明(设计)人: | 代秋声;邢晓曼;徐品;刘猛 | 申请(专利权)人: | 苏州生物医学工程技术研究所 |
主分类号: | A61B6/03 | 分类号: | A61B6/03 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 215163 江苏*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 静态 能量 分辨 ct 扫描仪 及其 扫描 方法 | ||
技术领域
本发明涉及医疗器械领域,特别涉及一种静态能量分辨CT扫描仪及其扫描方法。
背景技术
目前CT扫描仪在临床中已得到广泛的应用。为了实现断面或立体成像,现在使用的CT扫描仪有两种方案,第一种方案是CT球管围绕人体做旋转运动,在不同视角获取成像物体的投影图像(请参见图1及图2);第二种方案是使用一个大型特制扫描电子束X射线管,通过偏转线圈控制电子束轰击靶的位置,进而获得不同视角的投影图像(请参见图3)。
无论第一种方案还是第二种方案,其X射线的产生原理基本相同。均为先给灯丝加热,当灯丝温度达到上千摄氏度时发射热电子,热电子在电场力作用下加速撞击阳极,从而产生X射线(请参见图2及图3)。
现有的CT扫描仪的探测器采用的都是闪烁体配光电二极管,其信号采集属于积分模式。图4所示为现有技术中闪烁体探测器积分采集及其暗电流、余辉的示意图,请参见图4,在一个采样周期内(时间长度大约是100微秒量级),有很多X光子进入探测器,探测器内的闪烁体将这些高能的X光子转换成许多低能量的荧光光子,荧光光子进入光电二极管,通过光电效应再转换成电信号输出。
就X射线源方面来讲,对于第一种方案而言,由于CT球管的旋转受到离心力的制约,虽然现在扫描一周可以在0.24s内完成,但是扫描速度已经接近理论极限,很难再实现有效的提高。而这个速度依然不能满足心血管、冠状动脉等运动器官或组织的成像要求。此外,CT球管和探测器旋转的成像方式导致系统电力输送和数据传输都存在困难,需要采用一些特殊的技术来实现,增加了系统的复杂程度。
对于第二种方案而言,虽然其成像速度很快,但是其电子束是在靶环外面通过线圈实现的偏转,所以体积非常庞大,而且未能实现360度断层扫描,以及全身任意位置的扫描。
以上两种成像方案中通过热发射电子产生X射线的方式存在很多问题。无论是第一种方案还是第二种方案,其X射线源和相关辅助设施的体积和重量都很大。热发射产生电子的模式导致其启动速度慢。在要求脉中式同步扫描(比如心律特定相位的扫描)时,它不能够关闭电子源,只能通过调整偏压,抑制电子撞击阳极靶,或者在射线出口设置机械门控的方式,从而增加了X射线源的复杂程度。
就探测器方面来讲,在X光子转换成电信号过程中,探测器的暗电流和余辉效应很难消除(请再参见图4),因此探测器的信噪比比较差。另外,在这个转换过程中,能量高的X光子产生的荧光光子的数量比较多,因此光电效应产生的电子数也比较多,这样在采集的积分信号中,高能X光子的信号权重也比较大。然而在CT成像原理中,低能部分的X光子更适合对不同的物质进行分辨(请参见图5),因此,积分模式的信号采集方式不利于CT成像。
有鉴于此,有必要提出一种新型的CT扫描仪的设计方案。
发明内容
本发明提出一种静态能量分辨CT扫描仪,以简化结构,降低辐射剂量、缩短扫描周期。
本发明还提出一种静态能量分辨CT扫描仪的扫描方法。
为达所述优点或其它优点,本发明之一实施例提出一种静态能量分辨CT扫描仪。该扫描仪包括电源系统、X射线源系统、探测器系统、数据采集系统和计算机。所述探测器系统用于接收所述X射线源系统发射的X射线束。所述数据采集系统连接所述探测器系统用于对所述探测器系统输出的信号进行采集和处理。所述计算机控制扫描仪工作,并对数据采集系统输出的投影数据进行处理和图像重建。所述电源系统分别连接所述X射线源系统、探测器系统、数据采集系统和计算机用于提供所需的高压和普通电源。所述X射线源系统包括一个环形X射线源及一个设置于所述环形X射线源出口处的环形前准直器,所述环形X射线源包括若干个基于碳纳米管的X射线源模块,所述环形前准直器上分布有若干个准直器狭缝用于对X射线的出射范围进行限制,每个所述X射线源模块对应一个所述准直器狭缝。所述探测器系统包括位于所述环形X射线源内侧的两个环形探测器,所述两个环形探测器之间具有狭缝,所述每个环形探测器由若干个探测器模块组成,所述的若干个探测器模块的探测面位于所述环形探测器的内表面。所述X射线源所发出的X光子依次通过所述环形前准直器的准直器狭缝与所述两个环形探测器之间的狭缝投射到所述两个环形探测器的探测面上。
在本发明之一实施例中,所述若干个探测器模块为基于碲锌镉的高计数率探测器模块。
在本发明之一实施例中,所述两个环形探测器之间的狭缝间距大于0且小于5mm。
在本发明之一实施例中,所述环形X射线源与所述两个环形探测器的直径范围为0.2m至1.5m。
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