CN101903764B - 转子和x射线ct扫描器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种转子，其包括：具有焦斑的辐射源，其用于向对象辐射射束；探测装置，其用于生成响应于所述射束的能量衰减的信号；以及圆形体，其具有用于容纳该辐射源的腔，和其上安装该探测装置的圆弧形表面。该圆弧形表面相对于该对象放置在该腔的对面，所述腔包括安装有用以屏蔽该辐射使其不朝着该对象的屏蔽的内表面。以这种方式，用于辐射源的常规外壳和屏蔽被去除，导致由常规外壳运动引起的焦斑运动减小。此外，本发明建议将该探测装置直接安装在该圆形体上而不需要中间结构外壳，从而减小该探测器模块相对于该焦斑的运动。
Description
技术领域
本发明涉及计算机断层摄影(CT)X射线成像，并具体而言涉及转子和用于X射线CT成像的X射线CT扫描器。
背景技术
在患者的CT X射线成像中，X射线用于对患者身体区域的内部结构和特征成像。该成像由在下文中称为“CT扫描器”的CT成像系统执行，该CT成像系统通常包括X射线源和放置为面对X射线源的密排X射线探测器阵列。X射线源和探测器阵列安装在扫描架上从而使被CT扫描器成像并通常躺在适当的支撑躺椅上的人可以在被安置在扫描架中的X射线源和探测器阵列之间。扫描架和躺椅可相对于彼此移动，从而使X射线源和探测器阵列能够在沿着患者身体的期望位置处被沿着“z-轴”轴向放置。扫描架包括固定结构，称为定子，和旋转元件，称为转子。转子安装在定子上从而使转子可在与z-轴垂直的平面中绕着旋转中心旋转。
目前，X射线探测器安装在数据测量系统的支架中，然后该支架安装在CT转子上。过去的转子旋转速度是每秒一圈或者更少。在这些速度下支架的离心力是适中的，并且支架的扭曲并不是大问题。然而，转子的旋转速度是接近每秒4圈，这导致了是每秒一圈的16倍的离心力。抵抗该力的一个方法是使得支架结构更加坚固，但是那可增加成本并使得支架变重。
大的离心力对CT成像具有负面影响。如所公知的，在CT扫描器中探测器相对于X射线辐射的焦斑和旋转中心处于精确位置是很重要的。此外，扫描器中的防散射栅格应被对准从而使它们全部指向焦斑。支架上的大离心力将使得探测器运动，这可导致图像伪影。
另一方面，目前在CT扫描器中使用的x射线管是具有其自己的x射线屏蔽、结构外壳和电机定子的独立单元。然后该管组件安装在管架上，其可能整合或者不整合至转子本身。当管被替换时，X射线屏蔽和结构外壳也被替换，即使这些部分并没有损坏。对于一些CT扫描器，已经知道x射线管架在离心力下移动会导致焦斑的不期望运动，这会引入图像伪影。
因而需要提供一种具有新结构的转子，其减少X射线辐射源的焦斑和探测器模块之间的相对运动，从而减小成像伪影。
发明内容
本发明的目的是减小辐射源焦斑和探测器模块之间的相对运动从而减少成像伪影。本发明通过提供将辐射源和探测器模块并入圆形体的转子来实现该目的，该转子包括：
-具有焦斑(10)的辐射源，其用于向对象辐射射束；
-探测装置(12)，其用于生成响应于所述射束的能量衰减的信号；
-圆形体(14)，其具有用于容纳该辐射源的腔(11)，以及其上安装该探测装置(12)的圆弧形表面(17，27)，所述腔(11)布置在所述圆形体(14)中；
其中该圆弧形表面(17，27)相对于该对象放置在该腔(11)的对面，所述腔(11)包括安装有用以屏蔽不朝着该对象的该辐射的屏蔽(15)的内表面。
通过将辐射源安装在圆形体上具有屏蔽的腔内，用于辐射源的常规外壳和屏蔽被去除，导致由在常规CT扫描器中辐射源安装其上的结构的运动引起的焦斑运动的减小。
在本发明的实施例中，探测装置具有多个探测器模块，该探测器模块直接安装在该圆弧形表面上并且每个探测器模块指向该焦斑。
通过直接将该探测器模块安装在该圆形体上，该探测模块上的离心力将被直接传送至该圆形体，而不经过中间结构外壳，导致探测器模块相对于焦斑的运动减小。这也帮助减小由中间结构外壳引起的机械堆叠误差。
在实施例中，探测模块位于圆弧形表面上。该圆弧形表面的圆心是转子的旋转中心，并且该探测器模块指向该X射线辐射的焦斑。与探测模块位于以X射线辐射的焦斑为圆心的圆弧上的常规布置相比较，这一布置减小了在第一和最后的探测器模块附近的圆形体结构的变薄，并因而可使得圆形体更加坚固。
在实施例中，该探测器模块与该圆弧形表面上的各个锯形凹槽相接合。该布置改善了探测器模块与焦斑的对准。
所描述转子的修改和其变型可以由本领域技术人员基于目前的描述而实现。
附图说明
从以下结合附图考虑的详细描述，本发明的以上和其它目的和特征将变得更加显而易见，在附图中：
图1A和1B的示意性剖面图图示了根据本发明的转子的实施例；
图2A和2B的示意性剖面图图示了在根据本发明的转子的实施例中圆形体的圆弧形表面的示例性位置；
图3A和3B的示意性剖面图图示了在根据本发明的转子的实施例中探测器模块的示例性布置；
图4的示意性剖面图图示了在根据本发明的转子的实施例中的高压电源；
图5的示意图图示了在根据本发明的转子的实施例中探测器模块和圆形体之间的第一接合方式；
图6的示意图图示了在根据本发明的转子的实施例中探测器模块和圆形体之间的第二示例性接合方式；
图7的示意图图示了在根据本发明的转子的实施例中探测器模块和圆形体之间进一步的第三示例性接合方式。
相同的附图标记用于表示所有图中的类似部分。
具体实施方式
图1A和1B的示意性剖面图图示了根据本发明的转子的实施例。该转子包括：
-具有焦斑10的辐射源，其用于向对象辐射射束；
-探测装置12，其用于生成响应于所述射束的能量衰减的信号；
-圆形体14，其具有用于容纳该辐射源的腔11，以及其上安装该探测装置12的圆弧形表面17，27；
其中该圆弧形表面17，27相对于该对象放置在该腔11的对面，所述腔11包括安装有用以屏蔽不朝着该对象的该辐射的屏蔽15的内表面。
任选地，转子包括轴承19，其将圆形体14连接至可固定在扫描架上的定子，并因而使得转子在定子的支持下环绕对象旋转。轴承19可以在转子的外部或者转子的内部。
由于圆形体14内的腔11可以不需要另外的结构支撑就能容纳辐射源，并且该腔的形状如此形成以使内表面覆盖着某些用作辐射屏蔽的材料，因此转子的该新设计去除了用于辐射源的常规结构外壳和屏蔽。通过将更轻的辐射源安装在圆形体的腔中，所提供的方法大大减小了由在常规CT扫描器中辐射源安装其上的结构的运动引起的焦斑运动。
在实施例中，探测装置12具有多个探测器模块，该探测器模块直接安装在圆弧形表面17上，并且每个探测器模块和相关联的防散射栅格指向焦斑。防散射栅格(图中未示出)是转子的独立单元。它可以组装于探测装置然后该探测装置附接至圆形体。它也可以首先附接至转子，然后探测装置在防散射栅格的顶部之上附接于圆形体。在两种情况下，该附件直接组装于圆形体而不需要中间结构支撑。
直接将探测器模块安装在圆形体上的优点在于探测器上的离心力将被直接传送到转子而不是如在常规产品中经由中间结构支撑，导致探测器模块相对于焦斑的运动减小。直接将探测器模块安装在圆形体上的另一优点在于减小了由中间结构支撑引起的机械堆叠误差。
此外，直接将探测器模块安装在圆形体上的优点是对探测器的冷却。由于探测器模块可以设计为与圆形体紧密连接，因此圆形体可以用作大的散热器。如果每个探测器模块并入一可变热源(例如电阻器)或者可变热导元件，那么转子不需要保持在恒定温度。圆形体当然将需要被保持在给定温度之下。
图2A和2B的示意性剖面图图示了在根据本发明的转子的实施例中圆形体的圆弧形表面的示例性位置。与图1A和1B中的以焦斑10为圆心的圆弧形表面17不同，圆弧形表面27的圆心是转子的旋转中心20。然而，探测器模块和相关联的防散射栅格仍然布置为指向焦斑。该布置减小了在第一和最后的探测器模块附近的圆形体结构的变薄，并因而帮助将其加强以允许达到更高的旋转速度。
图3A和3B的示意性剖面图图示了在根据本发明的转子的实施例中探测器模块的示例性布置。根据图3A和3B，探测装置还包括安装在圆形体上的数字化测量电子器件32。探测器模块12经由连接器或者线缆与电子器件32电连接。
图4的示意性剖面图图示了在根据本发明的转子的实施例中的高压电源。辐射源包括具有高压插座的X射线管插入物40，例如裸X射线管。高压插头42固定在腔11内部。X射线管插入物40可以滑入圆形体14中的腔11内，从而使得辐射源可以由高压电源驱动。
图5的示意图图示了在根据本发明的转子的实施例中探测器模块和圆形体之间的第一接合方式。如所公知的，探测器模块相对于焦斑的对准取决于精确的圆弧形表面。圆弧形表面17或27的相对窄的宽度意味着表面中的小误差将导致与焦斑角度对准的大误差。圆形体14(部分示出)在圆弧形表面17或27处布置有深的锯形凹槽57。图5示出了圆形体中的深凹槽57是如何与探测器模块12上的长叶片匹配以改善探测器模块与焦斑的角度对准。圆形体14中的凹槽57可在适当位置被粗略切割或者铸造，然后使用单独EDM(电火花加工)操作来得到凹槽组的最终精确形状。
图6的示意图图示了在根据本发明的转子的实施例中探测器模块和圆形体之间的第二示例性接合方式。凹槽67可通过将作为圆形体一部分的，与圆形体14依次附接的金属片64光化学蚀刻而形成。
图7的示意图图示了在根据本发明的转子的实施例中探测器模块和圆形体之间进一步的第三示例性接合方式。一个或者两个薄片可用于在模块12的前部和/或后部处在“z-轴”中的各种构造。
应注意的是上述实施例是举例说明本发明而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够设计出替代实施例而不脱离所附权利要求书的范围。在权利要求书中，放置在圆括号之间的任意附图标记不应解释为限制权利要求。措辞“包括”不排除未在权利要求中或者说明书中列举的元件或者步骤的存在。元件之前的措辞“一”不排除多个这种元件的存在。本发明可以借助于包括几个不同元件的硬件执行。在列举了几个单元的转子权利要求中，这些单元中的几个可以由硬件的一个和相同项目包含。措辞第一、第二和第三，等等的使用不表示任何排序。这些措辞被解释为名称。
Claims (9)
1.一种转子，包括：
-具有焦斑(10)的辐射源，其用于向对象辐射射束；
-探测装置(12)，其用于生成响应于所述射束的能量衰减的信号；
-圆形体(14)，其具有用于容纳所述辐射源的腔(11)，以及其上安装所述探测装置(12)的圆弧形表面(17，27)，所述腔(11)布置在所述圆形体(14)中；
其中，所述圆弧形表面(17，27)相对于所述对象放置在所述腔(11)的对面，所述腔(11)包括安装有用以屏蔽不朝着所述对象的所述辐射的屏蔽(15)的内表面。
2.如权利要求1所述的转子，其中，所述探测装置包括多个探测器模块，所述探测器模块直接安装在所述圆弧形表面上并且每个所述探测器模块指向所述焦斑。
3.如权利要求2所述的转子，其中，所述圆弧形表面(17)的圆心位于所述转子的旋转中心(20)处。
4.如权利要求2所述的转子，其中，所述圆弧形表面(27)的圆心位于所述焦斑处。
5.如权利要求2所述的转子，其中，所述圆形体(14)包括在所述圆弧形表面(17，27)上的锯形凹槽(57，67)，所述探测器模块(12)与所述锯形凹槽接合。
6.如权利要求5所述的转子，其中，使用单独电火花加工操作来成形所述锯形凹槽(57，67)。
7.如权利要求2所述的转子，其中，所述圆形体(14)具有与所述圆弧形表面(17，27)附接的光化学蚀刻金属片(64)，所述金属片(64)具有与所述探测器模块(12)接合的凹槽(67)。
8.如权利要求2所述的转子，其中，所述圆形体(14)具有与所述圆弧形表面(17，27)附接的光化学蚀刻金属片(74)，所述金属片(74)具有与所述探测器模块(12)的一些销(72)接合的孔(77)。
9.如权利要求2所述的转子，还包括轴承(19)，其用于将所述圆形体(14)与定子连接，并使得所述圆形体(14)在所述定子的支持下旋转。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |