CN102835971A - Ct扫描装置、旋转ct系统及其检查方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于旋转CT系统的CT扫描装置，其包括旋转部件、X射线源、X射线探测器、高压发生器，X射线源的供电由高压发生器提供，X射线探测器的供电模式包括两种，一种是由外部器件通过无线方式提供，另一种是在CT扫描装置上设置供电模块或蓄电电源模块，X射线探测器的供电由供电模块或蓄电电源模块提供。本发明拓展了CT应用的范围和深度，因为其供电和数据传输方式去掉了现有旋转CT的滑环模块，能克服高速旋转运动过程中接触式传输信号时由于接触电阻的不稳定而导致信号的可靠性降低等问题，且避免了因多通道大电流的质量较大滑环导致的转速难以均匀的工程问题；同时，降低了特殊轨道旋转扫描CT系统的工程难度。
Description
技术领域
本发明涉及计算机断层扫描成像领域，具体涉及一种无需滑环模块的计算机断层扫描成像扫描装置、具有该扫描装置的旋转CT系统及其检查方法，适用于工业领域、安检领域、医用领域和生物医学领域中需要CT高速旋转进行数据采集或者需要对被检查物体的感兴趣区域按照特殊轨道进行旋转扫描的应用场合。
背景技术
在工业领域、安检领域、医用领域和生物医学领域中，有很多应用场合需要计算机断层扫描成像（Computed Tomography，均简称为“CT”）绕着被检查物体高速旋转进行数据采集或者对被检查物体的感兴趣区域（RegionofInterest，以下简称为“ROI”）按照特殊轨道进行旋转扫描。其中，典型的应用如在医用领域和生物医学领域中，对被检生物进行心脏动态CT成像。对于人体心脏而言，若要实现真正动态成像需要每分钟至少3000转的超高速扫描。另外，往往出于减少对其他物体的射线照射或者减少扫描时间的考虑，针对特定的成像对象及应用场景，需要特殊的扫描轨道，比如直线—圆弧形、圆弧—圆弧形、马鞍形等，各自相应的重建算法陆续产生，典型的应用：如在做口腔、鼻腔等的检查中，希望扫描轨道能避开大脑或眼睛等部位，以大大降低正常部位接收的射线辐射，如在放疗应用中，希望扫描轨道开放灵活，方便医生进行手术操作。
80年代末，滑环技术被引入到CT系统中，解决了旋转部件与固定部件的电力和数据传输方式，可以实现均匀连续扫描。滑环技术是用一个滑环和碳刷代替电缆，当碳刷沿滑环滑动时，则经滑环与碳刷向X射线管供电以及进行数据传输。然而，这种采用碳刷和滑环滑动接触的方式来对采集到的数据进行传输，由于碳刷与滑环之间的接触电阻在旋转部分旋转的时候不断发生变化，这种变化的接触电阻在高速旋转时会产生很大的信号噪声，且在旋转过程中碳刷磨损而产生电路接触不良，都会造成传输数据的不可靠；另外，滑环模块的存在也给高速旋转和特殊轨道旋转扫描的CT系统设计带来了困难。
因此，针对上述技术问题，有必要提供一种具有改良结构的旋转CT系统，以克服上述缺陷。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种不需滑环模块的CT扫描装置、具有该CT扫描装置的旋转CT系统及其检查方法，该CT扫描装置的应用能实现超高速旋转及特殊扫描轨道的CT成像。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于旋转CT系统的CT扫描装置，其包括机架、旋转部件、控制系统、X射线源、X射线探测器、高压发生器、数据采集模块、驱动模块，所述X射线源和X射线探测器装配在旋转部件上，所述数据采集模块与X射线探测器传输数据，所述X射线源的供电由所述高压发生器提供，所述X射线探测器的供电模式包括两种，一种是由外部器件直接通过无线方式提供，另一种是在CT扫描装置上设置供电模块或置于旋转部件上的蓄电电源模块，所述X射线探测器的供电由供电模块或蓄电电源模块提供。
优选的，在上述CT扫描装置中，所述高压发生器设置在旋转部件上，工作时，所述高压发生器的供电由供电模块或蓄电电源模块提供或外部器件通过无线方式提供。
优选的，在上述CT扫描装置中，所述高压发生器设置在旋转部件的外部，工作时，所述高压发生器的供电由外接电器件提供，所述X射线源的供电由所述高压发生器通过无线的方式提供。
优选的，在上述CT扫描装置中，所述CT扫描装置还包括充电模块，所述充电模块在旋转部件停止运动后对蓄电电源模块通过无线或有线或电池的方式充电，或在旋转部件运动过程中通过无线的方式对蓄电电源模块充电。
优选的，在上述CT扫描装置中，所述的蓄电电源模块为一方便置换的蓄电电源模块。
优选的，在上述CT扫描装置中，所述的供电模块由外接电器件无线供电。
优选的，在上述CT扫描装置中，所述数据采集模块在旋转部件停止运动后与X射线探测器通过无线或有线或移动式存储介质的方式进行数据传输，或在旋转部件运动过程中通过无线的方式与X射线探测器传输数据。
优选的，在上述CT扫描装置中，所述旋转部件的旋转运动轨道包括圆环、椭圆环、螺旋线环、正方形、直线—圆弧、圆弧—圆弧、马鞍形。
优选的，在上述CT扫描装置中，所述旋转部件的转速为每分钟大于等于600转。
优选的，在上述CT扫描装置中，所述旋转部件由驱动模块驱动，其驱动方式包括皮带机械驱动、齿轮机械驱动、直接电机驱动、电磁驱动、蒸汽驱动。
一种旋转CT系统，其包括传送被检查物体的检查床、图像重建模块和图像显示及处理模块，所述旋转CT系统具有上述的CT扫描装置。
一种利用上述的旋转CT系统进行检查的检查方法，其包括步骤：
检查床传送被检查物体；
利用CT扫描装置检查该物体，其中，所述CT扫描装置包括机架、旋转部件、控制系统、X射线源、X射线探测器、高压发生器、数据采集模块、驱动模块，所述X射线源和X射线探测器装配在旋转部件上，所述数据采集模块与X射线探测器传输数据，所述X射线源的供电由所述高压发生器提供，所述X射线探测器的供电模式包括两种，一种是由外部器件直接通过无线方式提供，另一种是在CT扫描装置上设置供电模块或置于旋转部件上的蓄电电源模块，所述X射线探测器的供电由供电模块或蓄电电源模块提供；以及
图像重建模块利用数据采集模块传输过来的扫描装置采集的数据进行图像重建，再通过图像显示及处理模块进行显示。
优选的，在上述旋转CT系统的检查方法中，所述CT扫描装置还包括充电模块，所述充电模块在旋转部件停止运动后对蓄电电源模块通过无线或有线或电池的方式充电，或在旋转部件运动过程中通过无线的方式对蓄电电源模块充电，所述的供电模块由外接电器件无线供电，所述数据采集模块在旋转部件停止运动后与X射线探测器通过无线或有线或移动式存储介质的方式进行数据传输，或在旋转部件运动过程中通过无线的方式与X射线探测器传输数据，所述高压发生器的供电由供电模块或蓄电电源模块提供或外部器件通过无线方式提供。
从上述技术方案可以看出，本发明大大拓展了CT应用的范围和深度，因为其供电和数据传输方式去掉了现有旋转CT的滑环模块，能克服高速旋转运动过程中接触式传输信号时由于接触电阻的不稳定而导致信号的可靠性降低等问题，且避免了因多通道大电流的质量较大滑环导致的转速难以均匀的工程问题，推进高速旋转CT系统发展；同时，降低了特殊轨道旋转扫描CT系统的工程难度，将推动实现针对ROI的多样化、特殊扫描轨道，尤其是在需要对其他组织减少照射以及成像和放疗治疗一体化的医用CT机中。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本发明的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的CT扫描装置的结构示意图，其中，图1（a）为高压发生器设置在旋转部件上的CT扫描装置的结构示意图，图1（b）为高压发生器设置在旋转部件的外部的CT扫描装置的结构示意图。
图2为本发明的旋转CT系统的结构示意图，其中，图2（a）为高压发生器和X射线探测器的供电均由蓄电电源模块提供的旋转CT系统的结构示意图，图2（b）为X射线源的供电由外置的高压发生器通过无线的方式提供，X射线探测器的供电由蓄电电源模块提供的旋转CT系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种不需滑环模块的CT扫描装置、具有该CT扫描装置的旋转CT系统及其检查方法，该CT扫描装置的应用能实现超高速旋转及特殊轨道旋转扫描的CT成像。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1及2所示，CT扫描装置包括机架、旋转部件、控制系统、X射线源、X射线探测器、高压发生器、数据采集模块、驱动模块，所述X射线源和X射线探测器装配在旋转部件上。所述数据采集模块与X射线探测器传输数据，所述X射线源的供电由所述高压发生器提供。所述机架用于支撑旋转部件。所述控制系统控制X射线源、X射线探测器、高压发生器、数据采集模块、驱动模块的工作。所述数据采集模块在旋转部件停止运动后与X射线探测器通过无线或有线或移动式存储介质的方式进行数据传输。所述数据采集模块在旋转部件运动过程中通过无线的方式与X射线探测器进行数据传输，以解决无滑环时的数据传输问题。
所述X射线探测器的供电模式包括两种，一种是由外部器件直接通过无线方式提供，另一种是由CT扫描装置包括的供电模块或设置在旋转部件上的蓄电电源模块提供。所述的供电模块由外接电器件无线供电。
如图1所示，所述高压发生器可以设置在旋转部件上或者设置在旋转部件外部。如图1（a）所示，本发明的一种实施方式中，所述高压发生器设置在旋转部件上时，工作中，所述高压发生器的供电由供电模块或蓄电电源模块提供或外部器件通过无线方式提供。如图1（b）所示，本发明的另一种实施方式中，所述高压发生器设置在旋转部件的外部时，高压发生器的供电由外接电器件提供，此时，所述X射线源的供电由所述高压发生器通过无线的方式提供。
CT扫描装置还包括充电模块，所述充电模块在旋转部件停止运动后对蓄电电源模块通过无线或有线或电池的方式充电，或在旋转部件运动过程中通过无线的方式对蓄电电源模块充电。
所述的蓄电电源模块为一方便置换的蓄电电源模块，使用中，可以选择直接置换一个蓄电电源模块，而不用到充电模块。
旋转部件的旋转运动轨道包括圆环、椭圆环、螺旋线环、正方形、直线—圆弧、圆弧—圆弧、马鞍形。
旋转部件的转速为每分钟大于等于600转，从而能满足需要对被检测物体进行高速旋转扫描的应用场景，比如心脏动态CT成像。
旋转部件由驱动模块驱动，其驱动方式包括皮带机械驱动、齿轮机械驱动、直接电机驱动、电磁驱动、蒸汽驱动。
如图2所示，本发明公开的旋转CT系统，其包括传送被检查物体的检查床、图像重建模块和图像显示及处理模块以及上述的CT扫描装置。图2（a）为高压发生器和X射线探测器的供电均由蓄电电源模块提供的旋转CT系统的结构示意图，图2（b）为X射线源的供电由外置的高压发生器通过无线的方式提供，X射线探测器的供电由蓄电电源模块提供的旋转CT系统的结构示意图。本发明公开的该旋转CT系统不需要依赖滑环结构进行供电和数据传输，能够进行高速旋转和针对ROI进行多样化、特殊轨道旋转。
该旋转CT系统的工作原理是：检查床传送被检查物体，上述的CT扫描装置围绕着被检查物体进行扫描，通过数据采集模块将采集的数据传输给图像重建模块进行图像重建，再通过图像显示及处理模块进行显示。
本发明公开的旋转CT系统的检查方法，其包括步骤：
检查床传送被检查物体；
利用CT扫描装置检查该物体，其中，所述CT扫描装置包括机架、旋转部件、控制系统、X射线源、X射线探测器、高压发生器、数据采集模块、驱动模块，所述X射线源和X射线探测器装配在旋转部件上，所述数据采集模块与X射线探测器传输数据，所述X射线源的供电由所述高压发生器提供，所述X射线探测器的供电模式包括两种，一种是由外部器件直接通过无线方式提供，另一种是由CT扫描装置包括的供电模块或设置在旋转部件上的蓄电电源模块提供；以及
图像重建模块利用数据采集模块传输过来的扫描装置采集的数据进行图像重建，再通过图像显示及处理模块进行显示。
在上述方法的一个实施例中，高压发生器设置在旋转部件上，工作时，所述高压发生器的供电由供电模块或蓄电电源模块提供或外部器件通过无线方式提供。
在上述方法的另一个实施例中，高压发生器设置在旋转部件的外部，工作时，所述高压发生器的供电由外接电器件提供，此时，所述X射线源的供电由所述高压发生器通过无线的方式提供。
在上述方法中，所述的CT扫描装置还包括充电模块，所述充电模块在旋转部件停止运动后对蓄电电源模块通过无线或有线或电池的方式充电，或在旋转部件运动过程中通过无线的方式对蓄电电源模块充电。所述的蓄电电源模块为一方便置换的蓄电电源模块，当直接置换时，可以不用充电模块进行充电。所述的供电模块由外接电器件无线供电。
在上述方法中，所述数据采集模块在旋转部件停止运动后与X射线探测器通过无线或有线或移动式存储介质的方式进行数据传输，或在旋转部件运动过程中通过无线的方式与X射线探测器传输数据。
在上述方法中，旋转部件的旋转运动轨道包括圆环、椭圆环、螺旋线环、正方形、直线—圆弧、圆弧—圆弧、马鞍形。
在上述方法中，旋转部件的转速为每分钟大于等于600转，从而能满足需要对被检测物体进行高速旋转扫描的应用场景，比如心脏动态CT成像。
在上述方法中，旋转部件由驱动模块驱动，其驱动方式包括皮带机械驱动、齿轮机械驱动、直接电机驱动、电磁驱动、蒸汽驱动。
本发明实施例的CT扫描装置大大拓展了CT应用的范围和深度，因为其供电和数据传输方式去掉了现有旋转CT的滑环模块，能克服高速旋转运动过程中接触式传输信号时由于接触电阻的不稳定而导致信号的可靠性降低等问题，且避免了因多通道大电流的质量较大滑环导致的转速难以均匀的工程问题，推进高速旋转CT系统发展；同时，降低了特殊轨道旋转扫描CT系统的工程难度，将推动实现针对ROI的多样化、特殊扫描轨道，尤其是在需要对其他组织减少照射以及成像和放疗治疗一体化的医用CT机中。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (13)
1.一种用于旋转CT系统的CT扫描装置，其包括机架、旋转部件、控制系统、X射线源、X射线探测器、高压发生器、数据采集模块、驱动模块，所述X射线源和X射线探测器装配在旋转部件上，所述数据采集模块与X射线探测器传输数据，所述X射线源的供电由所述高压发生器提供，其特征在于：所述X射线探测器的供电模式包括两种，一种是由外部器件直接通过无线方式提供，另一种是在CT扫描装置上设置供电模块或置于旋转部件上的蓄电电源模块，所述X射线探测器的供电由供电模块或蓄电电源模块提供。
2.根据权利要求1所述的CT扫描装置，其特征在于：所述高压发生器设置在旋转部件上，工作时，所述高压发生器的供电由供电模块或蓄电电源模块提供或外部器件通过无线方式提供。
3.根据权利要求1所述的CT扫描装置，其特征在于：所述高压发生器设置在旋转部件的外部，工作时，所述高压发生器的供电由外接电器件提供，所述X射线源的供电由所述高压发生器通过无线的方式提供。
4.根据权利要求1所述的CT扫描装置，其特征在于：还包括充电模块，所述充电模块在旋转部件停止运动后对蓄电电源模块通过无线或有线或电池的方式充电，或在旋转部件运动过程中通过无线的方式对蓄电电源模块充电。
5.根据权利要求1所述的CT扫描装置，其特征在于：所述的蓄电电源模块为一方便置换的蓄电电源模块。
6.根据权利要求1所述的CT扫描装置，其特征在于：所述的供电模块由外接电器件无线供电。
7.根据权利要求1所述的CT扫描装置，其特征在于：所述数据采集模块在旋转部件停止运动后与X射线探测器通过无线或有线或移动式存储介质的方式进行数据传输，或在旋转部件运动过程中通过无线的方式与X射线探测器传输数据。
8.根据权利要求1至7任一所述的CT扫描装置，其特征在于：所述旋转部件的旋转运动轨道包括圆环、椭圆环、螺旋线环、正方形、直线—圆弧、圆弧—圆弧、马鞍形。
9.根据权利要求1至7任一所述的CT扫描装置，其特征在于：所述旋转部件的转速为每分钟大于等于600转。
10.根据权利要求1至7任一所述的CT扫描装置，其特征在于：所述旋转部件由驱动模块驱动，其驱动方式包括皮带机械驱动、齿轮机械驱动、直接电机驱动、电磁驱动、蒸汽驱动。
11.一种旋转CT系统，其包括传送被检查物体的检查床、图像重建模块和图像显示及处理模块，其特征在于：所述旋转CT系统具有如权利要求1至10任一所述的CT扫描装置。
12.一种利用权利要求11所述的旋转CT系统进行检查的检查方法，其特征在于：包括步骤：
检查床传送被检查物体；
利用CT扫描装置检查该物体，其中，所述CT扫描装置包括机架、旋转部件、控制系统、X射线源、X射线探测器、高压发生器、数据采集模块、驱动模块，所述X射线源和X射线探测器装配在旋转部件上，所述数据采集模块与X射线探测器传输数据，所述X射线源的供电由所述高压发生器提供，其特征在于：所述X射线探测器的供电模式包括两种，一种是由外部器件直接通过无线方式提供，另一种是在CT扫描装置上设置供电模块或置于旋转部件上的蓄电电源模块，所述X射线探测器的供电由供电模块或蓄电电源模块提供；以及
图像重建模块利用数据采集模块传输过来的扫描装置采集的数据进行图像重建，再通过图像显示及处理模块进行显示。
13.根据权利要求12所述的旋转CT系统的检查方法，其特征在于：所述CT扫描装置还包括充电模块，所述充电模块在旋转部件停止运动后对蓄电电源模块通过无线或有线或电池的方式充电，或在旋转部件运动过程中通过无线的方式对蓄电电源模块充电，所述的供电模块由外接电器件无线供电，所述数据采集模块在旋转部件停止运动后与X射线探测器通过无线或有线或移动式存储介质的方式进行数据传输，或在旋转部件运动过程中通过无线的方式与X射线探测器传输数据，所述高压发生器的供电由供电模块或蓄电电源模块提供或外部器件通过无线方式提供。
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