CN102686162A - 准直仪及x射线计算机断层摄影装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种准直仪及X射线计算机断层摄影装置，在格子状的准直仪中提高对于同一点的照准性或汇聚性。准直仪具备：准直仪框(16)，具有圆环的一部分的形状；多个第1隔板(31)，被准直仪框来支承，沿着圆环的圆周方向放射状地配置排列，并具有对于放射线的遮蔽性；多个第1导向槽(35)，被放射状地设置在各个第1隔板的表面上；多个第2隔板(33)，由多个第1导向槽来支承，被放射状地配置排列在第1隔板的各个间隙中，并具有对于放射线的遮蔽性。

Description

准直仪及X射线计算机断层摄影装置

技术领域

本发明的实施方式涉及准直仪及X射线计算机断层摄影装置。

背景技术

在X射线计算机断层摄影装置等X射线检测器中，为了使各检测元件对于X射线分离，同时通过限制入射X射线方向来除去散射线并提高直接射线的检测能力而装备准直仪。近年来，二维阵列型的X射线检测器正在普及。该二维阵列型的X射线检测器中，使检测元件列(也称为段)比较少，典型而言，四列排列的检测器正在普及。然而，最近，出现了一种通过采用组合了闪烁器元件与光电二极管的固体检测元件、或将X射线直接转换成电荷的硒等固体检测元件，而具有64列、甚至超过其的列数的宽视野的X射线检测器。适用于这样的二维阵列型的X射线检测器的准直仪假设是使将混合了X射线遮蔽金属粉的软材料板脱模成格子状的格子板弯曲的准直仪。

然而，在具有这样的构造的准直仪中，不能将由格子划分出的多个准直区域的照准汇聚到X射线焦点。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2004-195235号公报

专利文献2：日本特开2010-223836号公报

专利文献3：日本特开2003-149348号公报

专利文献4：日本特开2000-338254号公报

专利文献5：日本特开平02-253200号公报

专利文献6：日本特开2008-89341号公报

发明内容

目的在于提高格子状的准直仪的照准性或汇聚性。

本实施方式涉及的准直仪具备准直仪框，具有圆环的一部分的形状；多个第1隔板，由准直仪框支承，沿着圆环的圆周方向放射状地配置排列，并具有对于放射线的遮蔽性；多个第1导向槽，被放射状地设置在各个第1隔板的表面；多个第2隔板，由多个第1导向槽来支承，被放射状地配置排列在各个第1隔板的间隙中，并具有对于放射线的遮蔽性。

格子状的准直仪提高其照准性或汇聚性。

附图说明

图1是表示本实施方式涉及的准直仪的外观的图。

图2A是表示图1的准直区域的照准的图。

图2B是表示图2A的准直线的图。

图2C是表示图1的通道隔板的配置排列的图。

图2D是表示图1的切片隔板的配置排列的图。

图3是表示图1的准直仪框的图。

图4是表示图3的准直仪框的上部/下部框的导向槽的图。

图5是表示安装于准直仪框的通道隔板与切片隔板的安装的图。

图6是表示对于图5的通道隔板的切片隔板的插入方向的图。

图7A是表示与图1的通道隔板与切片隔板的格子构造相关的部分放大图(平面图)。

图7B是表示与图1的通道隔板与切片隔板的格子构造相关的部分放大图(立体图)。

图8A是表示图6的切片隔板的平面图。

图8B是表示图6的通道隔板的平面图。

图9是形成于图6的通道隔板上的导向槽的放大图。

图10是表示图9的准直线的照准的图。

图11是表示与图1的通道隔板与切片隔板的格子构造相关的部分放大图(立体图)。

图12是表示构成本实施方式的准直仪的外侧/内侧挡板的外观的图。

图13是表示具备本实施方式涉及的准直仪的X射线计算机断层摄影装置整体的结构的图。

(符号说明)

11：X射线检测器；13：准直仪；15：X射线管；31：通道隔板；33：切片隔板。

具体实施方式

以下，参照附图说明本实施方式涉及的准直仪。如图13所示，如后述那样，本实施方式涉及的准直仪13具备具有圆环的一部分的形状的单一的准直仪框16。在该准直仪框16上支承多个通道隔板31。多个通道隔板31沿着准直仪框16的圆环的圆周方向而放射状地配置排列。在被配置排列的通道隔板31的各个间隙中，放射状地配置排列切片隔板33。典型地，切片隔板33具有梯形短栅形状。切片隔板33也可以具有长方形的短栅形状。梯形短栅形状比长方形短栅形状汇聚性及散射线除去性能高。所有的切片隔板33相互具有同一形状。

本实施方式涉及的准直仪13，典型地，被装备在X射线计算机断层摄影装置的二维阵列型的X射线检测器上。作为主要构造物，X射线计算机断层摄影装置具有台架部(也称为机架)100。台架部100具有旋转环102，在该旋转环102上，对置配置有锥束形X射线管101与X射线检测器11。准直仪13被安装在X射线检测器11上。准直仪13的细节后述。X射线管101接受从高电压发生装置109周期性地发生的高电压脉冲，发生X射线。X射线检测器11由电离室形检测器箱或半导体检测器构成。如果是半导体X射线检测器，则以锥束形的顶点(X射线焦点F)为中心，圆弧状地配置排列多个X射线检测元件，另外，该X射线检测元件列在沿与旋转环102的旋转轴大致平行的方向上多个并列。在X射线检测器11上连接有一般被称为DAS(date acquisition system，数据获取系统)的数据收集系统104。在该数据收集系统104中，按每个通道设置有：将X射线检测器11的各通道的电流信号转换成电压的I-V转换器、将该电压信号与X射线的辐射周期同步，而周期性地进行积分的积分器、将该积分器的输出信号放大的放大器、将该预防大的输出信号转换成数字信号的模拟数字转换器。前处理部106经由非接触数据传送装置105与数据收集系统104相连接。前处理部106对于由该数据收集系统104检测到的投影数据，校正通道间的灵敏度不均匀，另外，执行校正基于X射线强吸收体、主要是金属部引起的极端的信号强度的降低或信号脱落等前处理。在前处理部106接受了校正的投影数据被存储在存储装置112中。重建处理部118根据任意的锥形束图像重建算法，基于存储的投影数据来重建表示CT值的三维分布的体数据。作为锥形束图像重建算法的典型的例子，存在加权费尔德坎普法(Feldkamp method)。该费尔德坎普法是基于扇束卷积反投影法的近似性重建法，卷积处理以锥角比较小为前提，将数据看作扇形投影数据而进行。然而，反投影处理沿着实际的射线(ray)而进行。

在未图示的图像处理部中，体数据通过绘制处理或断面转换处理(MPR)等转换成由二维坐标系表示出的图像数据。图像数据显示在显示装置116中。主控制器110为了执行投影数据的收集动作，也就是执行扫描，统括为了使旋转环102以定速稳定地旋转而控制台架驱动部107、为了在扫描期间从X射线管101发生X射线而控制高电压发生器109、并与X射线发生同步地控制数据收集系统104等的与扫描相关的控制。

如图1所示，二维阵列型的X射线检测器11，典型地，将多个X射线检测元件以X射线焦点为中心，圆弧状地配置排列成一列，该X射线检测元件列沿着Z轴方向(切片方向)并列设置多个。另外，将X射线检测器元件列内的检测元件的配置排列方向称为通道方向。

在二维阵列型的X射线检测器11的X射线源侧，为了使多个检测元件分别光学地进行分离，同时通过限制入射方向来除去散射线并提高直接射线的检测能力，装备关于切片方向与通道方向这两个方向格子状地组装了X射线遮蔽板(隔板)的准直仪13。

在此，现有的准直仪具有同一构造的多个准直仪模块。多个准直仪模块以X射线焦点为中心配置排列成多角形。各模块覆盖部分的矩阵(在此，假定为n×m的通道)。m是切片方向上的通道数，n是将与X射线检测器11的切片方向相关的所有通道数N除以准直仪模块数而得到的数。各模块为了使检测元件关于通道方向分离，而具有(n+1)张平板形的通道隔板。(n+1)张的通道隔板一边沿着通道方向一点点地改变安装角度一边配置排列在模块框上。另外，各模块为了使检测元件关于切片方向分离而具有(m+1)张切片隔板。各切片隔板具有覆盖n通道份的灵敏度范围的宽度的梳状，共同插入(n+1)张通道隔板中。因此，被该通道隔板与切片隔板包围的(n×m)个准直区域在其中央通道中照准X射线焦点，但其他大量的准直区域的照准会偏离X射线焦点。与切片方向相关的通道数越是增加该问题越变得越显著。另外，还担心在准直仪模块的接合部分会招致灵敏度降低，以及基于伴随着高速旋转的离心力的应力集中于准直仪模块的接合部分使灵敏度不均匀。在本实施方式中，能够消除这样的问题。

准直仪13并不是像现有的那样，将各个组装后的多个模块配置排列成圆弧状的装置，而是可以将与X射线的扇形角相应的整体一体构造地组装的装置。并且，实现能够在通道方向与切片方向这两个方向上都具有一定的曲率的构造，以使得多个准直区域能够全部正确地照准X射线焦点F。另外，将准直区域称为由构成准直仪13的纵横的隔板包围的区域，将连结准直区域的一个端面的中心与另一个端面的中心的线称为准直线。准直线表示准直区域的指向性。

如图2A、图2B、图2C、图2D所示，作为主要构成要素，准直仪13具备对于放射线、在此为X射线，具有遮蔽性的多个通道隔板31与多个切片隔板33。通道隔板31与切片隔板33由具有X射线遮蔽性的薄板形成。通道隔板31，关于通道方向光学地分离X射线检测器11的检测元件。切片隔板33，关于切片方向光学地分离X射线检测器11的检测元件。通道隔板31与切片隔板33格子状地组成。

多个通道隔板31与多个切片隔板33一起划分多个准直区域。多个准直区域分别与多个检测元件相对应。装配多个通道隔板31与多个切片隔板33，以使得多个准直区域照准同一点，在此是照准X射线焦点F。

准直仪13具有准直仪框16。如图3所示，准直仪框16具有上部框17与下部框19。上部框17具有圆环状板的一部分形状。下部框19具有与上部框17相同的形状。上部/下部框17、19的圆环的半径大致等价于安装于X射线检测器11上、搭载在旋转环102上的准直仪框16与锥束形X射线管101的X射线焦点F的距离。上部框17与下部框19通过侧部框21、23而保持平行。上部框17与下部框19的间隔大致等价于后述的通道隔板导向槽的长度，更具体而言，大致等价于与X射线检测器11的切片方向相关的灵敏度范围。

如图4所示，在下部框19上形成有多个导向槽(称为通道隔板导向槽)25。多个通道隔板导向槽25以一定的间隔，以X射线焦点F为中心关于通道方向放射状地形成。换言之，多个通道隔板导向槽25沿着以X射线焦点F为中心的圆环的半径方向而形成。如图2C所示，多个通道隔板导向槽25有序地配置排列，以使得作为在通道方向上相邻的准直线彼此形成的角度来进行定义的张角Δθ1成为一定。同样地，在上部框17上也形成有多个通道隔板导向槽27。

如图5所示，多个通道隔板31由多个通道隔板导向槽25来支承，由环氧类粘合剂来固定。通道隔板31对于框17、19而垂直地设置。如图2C所示，多个通道隔板31按照多个通道隔板导向槽25，按一定的间隔，以X射线焦点F为中心，关于通道方向而放射状地配置排列。换言之，各通道隔板31沿着以X射线焦点F为中心的圆环的半径方向而配置。

如图8所示，通道隔板31是具有遮蔽性的四方形的薄板，在各通道隔板31的表面与背面，分别形成有多个切片隔板导向槽35。多个切片隔板导向槽35全部具有相同形状，相同尺寸。多个切片隔板导向槽35按一定的间隔，以X射线焦点F为中心，关于切片方向放射状地配置排列。如图2D所示，作为在切片方向上相邻的准直线彼此形成的角度来进行定义的张角Δθ2设定成一定。

如图7A、图7B、图8B、图9所示，切片隔板导向槽35由在通道隔板31的表面直接形成的树脂制或金属制的一对的导轨41构成。切片隔板导向槽35也可以通过通道隔板31的表面切削而形成。在此，用前者进行说明。如图7A所示，最远端的轨道用作对于框17、19的制动器轨道39。

如图8A所示，切片隔板33是具有由具有X射线遮蔽性的材料构成的梯形的短栅形状的薄板。所有的切片隔板33具有相同形状、相同尺寸。

如图6所示，在相邻的通道隔板31的间隙中，多个切片隔板33分别被切片隔板导向槽35支承，并通过环氧类粘合剂或激光熔接来固定。切片隔板33对于通道隔板31而垂直地设置。如图2D、图10所示，多个切片隔板33按照多个切片隔板导向槽35，以一定的间隔，以X射线焦点F为中心，沿着切片方向放射状地配置排列。

如图11所示，准直仪13具有组成为格子状的多个通道隔板31和多个切片隔板33。通道隔板31间隔一定的角度间隔Δθ2，沿着通道方向放射状地配置(参照图2D)。多个切片隔板33被配置在通道隔板31的各个间隙中。多个切片隔板33间隔一定的角度间隔Δθ1，沿着切片方向放射状地配置(参照图2C)。多个通道隔板31与多个切片隔板33划分多个角锥形准直区域。分别与多个准直区域对应的多个准直线汇聚在一点(X射线焦点F)。该汇聚性能够大幅度地减少分别入射至多个通道的散射线，飞跃性地提高诊断图像精度。

该汇聚性通过具有平板形状的通道隔板31与切片隔板33的组装来实现。换言之，由于不需要使通道隔板31与切片隔板33弯曲、变形、扭转、熔接等机械加工，因此可以消除由此引起的强度降低、应力集中。另外，可以较大地减轻歪曲、弯曲、变形。另外，上述汇聚性并不是准直仪13由多个模块的组合而构成，而是可以由一体构成来获得。不存在在模块结合部分等花费过度的应力而产生部分的歪曲，或在模块结合部分散射线除去精度变化大等问题，关于通道方向及切片方向这两个方向，可以获得输出特性的连续性。

组成为格子状的通道隔板31与切片隔板33通过内侧挡板与外侧挡板来从内侧与外侧来支承。内侧挡板与外侧挡板担保通道隔板31与切片隔板33的格子形状的维持。图12示出内侧挡板的外观。外侧挡板具有与内侧挡板相似的形状。挡板43、45由具有X射线透过性的、例如丙烯酸树脂弯曲而成的薄板构成。在内侧挡板45的外表面上纵横地形成有接受通道隔板31与切片隔板33的槽部51。通道隔板31与切片隔板33嵌入槽部51。在外侧挡板43的内表面也同样纵横地形成有接受通道隔板31与切片隔板33的槽部。挡板43、45也可以在组装工序中拆卸。完成后的准直仪13也许没有装备挡板43、45。

通道隔板31由具有X射线遮蔽性的、薄的、例如从钼模板来切割成长方形。在钼板表面由树脂剂形成导向导轨。切片隔板33由具有X射线遮蔽性的薄的、例如钼模板来成型。

内侧挡板45通过粘合剂及螺纹紧固被固定在准直仪框16的内侧。通道隔板31插入到通道隔板导向槽25，被内侧挡板45挡住，并通过例如粘合剂来固定。切片隔板33被插入到被固定于准直仪框16的通道隔板31的切片隔板导向槽35，由外侧挡板43按压。外侧挡板43通过螺纹紧固被固定在准直框16上。

虽然对本发明的若干实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子进行提示的，并不对本发明的范围作出限定。这些实施方式可以以其它各种各样的形式进行实施，并且，在不脱离发明的要旨的范围内，可以进行各种的省略、置换、变更。这些实施方式或其变形与包含于发明的范围或要旨中一样，包含于权利要求的范围中所记载的发明及其等同的范围中。

Claims (20)

1.一种准直仪，其特征在于，具备：

准直仪框，具有圆环的一部分的形状；

多个第1隔板，由上述准直仪框支承，沿着上述圆环的圆周方向放射状地配置排列，并具有对于放射线的遮蔽性；

多个第1导向槽，被放射状地设置在各个上述第1隔板的表面；

多个第2隔板，由多个上述第1导向槽来支承，被放射状地配置排列在各个上述第1隔板的间隙中，并具有对于上述放射线的遮蔽性。

2.根据权利要求1所述的准直仪，其特征在于，

上述第1隔板与上述第2隔板一起，设置多个准直区域，

分别与多个上述准直区域对应的多个准直线集中于一点。

3.根据权利要求2所述的准直仪，其特征在于，

上述准直区域具有角锥形状。

4.根据权利要求1所述的准直仪，其特征在于，

上述第2隔板具有短栅形状。

5.根据权利要求1所述的准直仪，其特征在于，

上述第2隔板具有梯形短栅形状。

6.根据权利要求1所述的准直仪，其特征在于，

所有的上述第2隔板都具有同一形状。

7.根据权利要求1所述的准直仪，其特征在于，

通过形成于上述第1隔板的表面的导轨来设置上述第1导向槽。

8.根据权利要求1所述的准直仪，其特征在于，

通过上述第1隔板的表面切削而形成上述第1导向槽。

9.根据权利要求1所述的准直仪，其特征在于，

对于上述第1隔板，通过环氧类粘合剂来固定上述第2隔板。

10.根据权利要求1所述的准直仪，其特征在于，

还具备被放射状地设置于上述准直仪框的表面的多个第2导向槽，

上述第1隔板由上述第2导向槽来支承。

11.根据权利要求10所述的准直仪，其特征在于，

对于上述准直仪框，通过环氧类粘合剂来固定上述第1隔板。

12.根据权利要求1所述的准直仪，其特征在于，

上述第1、第2隔板分别以一定的角度间隔来配置排列。

13.根据权利要求1所述的准直仪，其特征在于，

上述第1隔板具有相同的形状。

14.根据权利要求1所述的准直仪，其特征在于，

还具备内侧挡板，其被设置在上述准直仪框的内侧，用于对准(align)上述第1、第2隔板。

15.根据权利要求14所述的准直仪，其特征在于，

还具备外侧挡板，其被设置在上述准直仪框的外侧，用于对准(align)上述第1、第2隔板。

16.根据权利要求15所述的准直仪，其特征在于，

在上述内侧挡板与上述外侧挡板上分别形成有接受上述第1隔板与上述第2隔板的槽部。

17.一种X射线计算机断层摄影装置，其特征在于，

具备：X射线源；

X射线检测器，其具有用于检测从上述X射线源的X射线焦点发生、并透过被检体的X射线的多个X射线检测元件，上述多个X射线检测元件关于通道方向与切片方向进行配置排列；

准直仪，被安装于上述X射线检测器；以及

重建部，根据上述X射线检测器的输出来重建与上述被检体相关的图像数据，其中，

上述准直仪具备：

准直仪框，具有圆环的一部分的形状；

多个第1隔板，由上述准直仪框支承，沿着上述圆环的圆周方向放射状地配置排列，并具有对于放射线的遮蔽性；

多个第1导向槽，被放射状地设置在各个上述第1隔板的表面；以及

多个第2隔板，由多个上述第1导向槽来支承，被放射状地配置排列在各个上述第1隔板的间隙中，并具有对于上述放射线的遮蔽性。

18.根据权利要求17所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于，

上述第1隔板与上述第2隔板一起，设置多个准直区域，

分别与多个上述准直区域对应的多个准直线集中于一点。

19.根据权利要求17所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于，

上述第2隔板具有梯形短栅形状。

20.根据权利要求17所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于，

通过形成于上述第1隔板的表面的导轨来设置上述第1导向槽。

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