[发明专利]一种利用飞焦点方式实现双能CT的设备和方法

说明书

本发明提供了一种利用飞焦点方式实现双能CT的设备，包括X射线球管、限束器、探测器；所述X射线球管还包括壳体、阴极灯丝、阳极靶、电子束位置控制装置、X射线滤波器；所述X射线滤波器设置在X射线球管内或X射线球管外任一X射线束上。本发明可以做到同时进行Z向飞焦点和双能CT扫描，采样率只需要达到通常Z向飞焦点时的大小，极大减少了双能和飞焦点同时应用时对滑环带宽的需求，降低了成本；通过磁场或者电场方式切换光焦点的位置，切换速度非常快，能够达到或超过传统能谱CT高低压切换的速度。

技术领域

本发明属于医学影像技术领域，具体涉及一种CT探测器方法和设备。

背景技术

第三代CT系统的主要组成部分包括Tube(球管)，Collimator(限束器)，Detector(探测器)。X射线球管发出X光，经过限束器限制形成一个锥形的光束。锥形光束照射到探测器上经过探测器转化为电信号并经过数据采集和转换单元转换为数字信息存储在图像处理系统中。图像处理系统经过一系列的校正算法和图像重建算法生成图像显示在显示器上。从成本和技术成熟程度来说，主流探测器都采用了由很多个探测器模块排列在一个弧形或者多边形的面上来形成整个探测器。每个探测器模块中规则排列一个探测器单元形成的矩阵。

目前的能谱CT主要有以下方式：

1、双层探测器，通常是在一块电路基板的两侧贴两种探测器。离X射线焦点近的一层能吸收低能X射线，而高能X射线不能吸收。在电路基板的另一层探测器能够吸收剩余的高能X射线。两层探测器可以进行合成和分解生成能谱CT图像。2、单一球管高低压切换，采用能够瞬间快速切换球管KV的高压发生器，在每个奇数采样使用一个KV值而在偶数采样使用另外一个KV值。通过对两个KV所对应的数据进行合成分解生成能谱CT图像。3、双球管采用不同的KV，两个相距90度的球管分别采用不同的KV数值同时曝光，球管对应的两个探测器同时接收数据。两个探测器的数据进行重建生成能谱CT成像。4、光子计数探测器，能够在不同的X射线能量间隔内对X射线光子进行计数生成不同能量区间间隔的采样数据，进一步重建生成能谱CT图像。5、两个多半圈的CT扫描方式。两个半圈扫描分别采用两个不同的KV进行扫描。

比较以上多种扫描方式，双球管采用不同的KV和两个多半圈的CT扫描方式容易受到运动伪影的影响。双层探测器的探测效率较低因而图像噪声过大。实现单一球管高低压切换的扫描需要昂贵的高压因而实现较为困难。改变X射线滤过方式来改变能谱在现有技术中采用机械运动方式来控制一个周期性的滤波器，加工工艺复杂而且切换速度慢。

为了扫描心脏，CT机架转子必须以非常高的速度旋转以此做到“冻结”心脏运动的目的。目前最快的CT转速已经达到了0.23s和0.25s每圈，同时，探测器的宽度也达到了覆盖16cm扫描长度共256排或者320排探测器。探测器每排的像素数一般在900左右，每个像素的数据一般为16位或者24位二进制数据。为了适应飞焦点扫描模式或者高低kV扫描模式，一圈的采样率通常要达到4096左右。因此在飞焦点模式下，滑环所需要的传输带宽至少为320*900*24*4096/0.23/(1024*1024*1024)＝114.6Gbps。这是目前的滑环设计所无法达到的。即使采用16bit编码，256排探测器，每圈2048采样率，也需要28.1Gbps的滑环带宽。在心脏扫描中现有技术几乎很难实现高低KV扫描模式和飞焦点扫描模式结合的方式。

而本申请中采用了特殊的设计来使用电场和磁场切换能够使得加工工艺较为简单并且切换速度达到单一球管高低压切换方式相同或者更高的切换速度

发明内容

本发明为了使心脏扫描中以较低的采样率并且以较低的成本同时进行双能CT的成像和飞焦点扫描模式，提供了一种利用飞焦点方式实现双能CT的设备和方法，具体技术方案如下：

一种利用飞焦点方式实现双能CT的设备，包括X射线球管、限束器、探测器；其中，X射线球管中包括X射线滤波器，所述X射线滤波器设置在X射线球管内任一X射线束上。