[发明专利]具有稳定的检测器性能的X射线断层摄影系统

说明书

发明领域

本发明涉及一种计算机控制的X射线断层摄影(CT)系统，特别涉及一种用于这种系统中的X射线检测器组件和防散射板组件的结构。

发明背景

第三代CT扫描器通常包括分别安装在一个圆盘的直径相对两侧的X射线源和X射线检测器，后者在框架形的支承结构中做可旋转安装。在对处于圆盘开孔中的病人进行扫描时，圆盘绕旋转轴线转动，同时自X射线源发出的X射线穿过病人到达检测系统。

X射线源和X射线检测器阵列的排列方式可以使焦点和每个检测器之间的所有X射线路径都处于垂直于圆盘旋转轴的同一平面内(即所谓“分层平面”，“旋转平面”或“扫描平面”)。由于射线基本是从源点以不同角度发射到达检测器，射线路径就象一个扇面，所以术语“扇束”被用来描述某一时刻所有的射线路径。扫描时单个检测器在一个检测时间周期所检测的辐射被看作是一次“照射”。射线的强度在其路径上要受到病人身体的衰减，所以每个检测器会检测到一个作为衰减的函数的、也就是由焦点到该检测器之间路径中病人身体某部位的密度的函数的强度检测值。这些X射线的强度或照射量的检测通常都是在规定的测量周期中，在圆盘上一定角度范围内的若干个点位置上来进行的。

理想的状况是，在扫描过程中扇束内所有的辐射的强度均相同，所有检测器均具有相同的输入-输出特性(或传递函数)，即在理想状态下对于给定的X辐射信号输入强度所有的检测器应能给出相同的输出信号。另外，在理想状态下检测器系统对于辐射的灵敏度的稳定性不应有变化，即在顺序的或周期的扫描之间检测器系统所产生的信号不应有漂移。

已经开发出各种形式的检测器，包括气态和固态的检测器。典型的固态检测器包括可将高能量X射线光子转变为低能量可见光光子的闪烁晶体，和可将低能量可见光光子转变为非常微小电流(即量级在微微安培至毫微安培)的光电二极管。每个检测器的非常微小电流的输出表示照射在该检测器上的X射线剂量。检测器阵列的输出通过导线排输送到数据获取系统(DAS)进行信号处理。

由于最终图象的分辨率是检测器尺寸的函数，CT扫描系统通常装有数百个紧凑分布在扇束弧内的检测器。为了降低这种检测器阵列的成本，在发明人为John Dobb和David Banks并且属于本申请人的美国专利No.5,487,098中提出了一种其中包含有若干固态检测器预装式固态检测器组件，(下文中简称为专利‘098)本发明将引入该专利作为参考。例如，由本申请人制造的第三代CT扫描系统包括384个检测器，它们分属24个每个装有16个检测器的组件，这些检测器紧密的贴紧安装在对应角度不大于48度的圆弧上。单个检测器的宽度大约1毫米。

每个检测器组件的所有表面通常用导电的不透明的，但是对X射线是透明的屏蔽层来覆盖。包覆组件的屏蔽层一般用反射膜制造。另外，组件中的单个检测器(即下面所用的术语“检测器”，“检测器晶体”)用厚度至少为0.2毫米的白色的具有高反射性能材料环绕，这种材料可使X射线从中穿过，同时还可防止晶体之间的过量的光泄露。这样X射线可以以任意角度照射检测器晶体；因为有环绕检测器的不透明屏蔽层，晶体由于X射线照射所产生的可见光则不能由一个检测器进入或反射到另一个检测器，这样就可基本减少或消除相邻检测器通路之间的干扰。

由于相邻检测器晶体之间的覆盖层厚度以及单个晶体加工时的机械误差，将晶体非常紧密的贴紧安装以形成真正的连续检测区是难以实现的。在阵列中即使是最紧凑的安装，检测器晶体之间的间隔距离至少也要0.2毫米以容纳多层反射材料。在对病人进行扫描时，这个单个晶体之间的小间隔或间隙表现为信号信息削弱区。这种区域的存在降低了检测器晶体在整个扇束区内对辐射进行均匀检测的有效性，进而影响了重现图象的精确度和分辨率。