CN103181771B

CN103181771B - 一种用于计算机断层摄影系统的检测器和相应的ct系统

Info

Publication number: CN103181771B
Application number: CN201110462904.2A
Authority: CN
Inventors: 周宇; 李庆雷; 刘志强
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2017-08-15
Anticipated expiration: 2031-12-30
Also published as: CN103181771A

Abstract

本发明涉及一种用于计算机断层摄影系统的检测器和相应的CT系统。本发明提供了一种用于计算机断层摄影系统的检测器和相应的计算机断层摄影系统。该计算机断层摄影系统具有用于沿投影轴投影x射线束的x射线源，该检测器包括依次排列的多个检测器模块，每个检测器模块包括：在该多个检测器模块的排列方向上排列的至少一个转换模块，用于将x射线转换为数字信号；以及支架，用于将该至少一个转换模块保持在支架的顶部，从而使得该至少一个转换模块的暴露面暴露于x射线束。根据本发明，能够简化检测器结构，实现更有效的散热，简化了检测器与DAS之间的接口，并且减少DAS的成本并提高可靠性。

Description

一种用于计算机断层摄影系统的检测器和相应的CT系统

技术领域

本发明一般地涉及计算机断层摄影(CT)系统，并且更特别地涉及一种用于计算机断层摄影系统的检测器和相应的CT系统。

背景技术

现在，用户需要高性价比的CT产品。因此，多层CT在CT市场上变得更加普遍。但是，从技术的角度来看，当构造32层至256层的CT系统时，信号连接、热学设计和层可扩展性都变得更加困难。将数据采集系统(DAS)包括在检测器上的技术(例如，DOD技术)解决了从光电二极管到模-数转换器(ADC)的模拟连接，但热源(ADC)过于接近热敏部件(光电二极管)。

为了在多层CT系统中使用DOD，数字信号连接、热学设计和用于不同层的公共平台是检测器和DAS设计的关键环节。

可以使用高速串行通信来简化数字连接。但是，由于一个检测器子系统中可能存在很多(例如60个)检测器模块，因此检测器模块的通信连接的数量有待进一步减少。

随着层的增加，ADC产生更多热量。良好的热交换需要满足三个因素，即散热器面积、气流和散热器与气流之间的温度梯度。可以使用散热器和空气冷却来得到稳定的温度。尽管液体冷却更高效，但其缺点在于比较昂贵且不可靠。在高端设计中，可以使用热管和液体冷却来交换来自检测器的热量。但是，由于液体冷却比较昂贵，其很难被用于低成本的CT系统。

不同层之间的公共平台应当具有良好的可扩展性并且有助于缩短新产品的研发周期。

因此，在本领域中需要一种通信连接数量更少、散热更好、公共平台具有更好的可扩展性的检测器。

本发明的目的正是解决上述问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供了一种用于计算机断层摄影系统的检测器，该计算机断层摄影系统具有用于沿投影轴投影x射线束的x射线源，该检测器包括依次排列的多个检测器模块，每个检测器模块包括：在该多个检测器模块的排列方向上排列的至少一个转换模块，用于将x射线转换为数字信号；以及支架，用于将该至少一个转换模块保持在支架的顶部，从而使得该至少一个转换模块的暴露面暴露于x射线束。

本发明还提供了一种计算机断层摄影系统，包括根据本发明的检测器。

根据本发明，能够简化检测器结构，实现更有效的散热，简化了检测器与DAS之间的接口，并且减少DAS的成本并提高可靠性。

附图说明

根据下文中参考附图而进行的详细描述，本发明的上述和其他的目的和特征将变得明显，其中：

图1是根据本发明一个实施例的检测器模块的立体视图；

图2是根据本发明一个实施例的检测器的示意图；

图3是根据本发明一个实施例的检测器模块的示意图，其中在该多个检测器模块的排列方向上排列了两个转换模块；

图4是根据本发明另一实施例的检测器模块的示意图，其中在该多个检测器模块的排列方向上放置了一个转换模块；

图5是根据本发明又一实施例的检测器模块的示意图，其中在该多个检测器模块的排列方向上放置了三个转换模块；并且

图6是根据本发明又一实施例的检测器模块的示意图，其中在该多个检测器模块的排列方向上放置了四个转换模块。

在这些附图中，使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步说明。为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。

可以通过两种方法来进行热控制。一种方法是更高效的空气冷却结构，另一种方法是通过增加ADC的效率来减少热量生成。

图1是根据本发明一个实施例的检测器模块7的立体视图。

如图1所示，检测器模块7可以包括在X方向上排列的两个转换模块1，用于将x射线转换为数字信号。类似地，检测器模块7还可以包括在Z方向上排列的两个转换模块1，用于将x射线转换为数字信号。在图1中，Y方向为x射线源投影x射线束的投影轴，X方向为多个检测器模块7的排列方向(参见图2)，Z方向垂直于X方向和Y方向。可以参见图2来确定Z方向，在该图中，Z方向为垂直于纸面的方向。通过在同一支架顶部(特别是在检测器模块7的排列方向上)放置多个转换模块1(或者更大尺寸的转换模块1)，使得CT系统结构更加紧凑，扫描效率提高。

检测器模块7还可以包括支架2，用于将转换模块1保持在该支架2的顶部，从而使得转换模块1的暴露面暴露于x射线束(在图1中为使得转换模块1的暴露面向上)。可以看到，支架2在XY平面内的截面形状为T形。采用T形的优点在于能够在支架2的顶部下方留出足够空间以供散热和线路连接，从而提高了CT系统的散热性能并使其结构紧凑。支架2可以由金属(例如铝)制成。金属支架2既用于保持转换模块1，又能够用作散热器。支架2还可以由现在或将来开发的任何有利于散热的材料构成。

如图1所示，支架2的顶部表面可以是平坦的，以便于安装转换模块1。但是，支架2的顶部表面也可以是非平坦的(例如是有角度的)，以便得到精细的检测器弧度，例如更短的玄长，更加接近弧形的检测器表面。

如图1所示，本发明的支架结构留出了足够的空间，因此支架2可以包括散热鳍8，用于将热量从转换模块1交换到气流中。散热鳍8使得检测器模块7能够进一步有效散热。

检测器模块7还可以包括接口板3，用于将转换模块1连接到电源。

在图1所示的示例中，支架2在X方向和Z方向各保持了2个转换模块1。这样，2个转换模块1构成32个通道，4个转换模块1构成64层的检测器模块7。

应当注意，图1只是示意性的。根据本发明的不同实施例，X方向上排列的两个转换模块1可以制造为一个。类似地，Z方向上排列的两个转换模块1可以制造为一个。或者，可以在X方向上排列两个转换模块1而在Z方向上只放置一个转换模块1。根据本发明的不同实施例，支架2在XY平面内的截面形状还可以为П形、Γ形或者本领域技术人员能够想到的任何其他能够在支架2的顶部保持转换模块1而在支架2的顶部下方留出足够空间以供散热和线路连接的形状或结构。散热器8的形状可以不同于图1中所示的形状以适应于不同的气流。

图2是根据本发明一个实施例的检测器DA的示意图。

如图2所示，多个检测器模块7依次排列在轨道6上，其排列方向即为图中的X方向。

检测器模块7的宽度从16通道到32通道不等。如图2所示，在检测器模块7之间有足够的空间用于减小气流阻力和增加气流量，这进一步提高了散热效率。

在图2所示的示例中，在检测器模块7排列方向上，每个检测器模块7顶部放置了两个转换模块1，转换模块1的暴露面向上以便暴露于x射线束。

应当注意，图2所示的检测器模块7的数量只是示意性的。根据实际的扫描需要，轨道6上可以放置更多或更少的检测器模块7。

图3是根据本发明一个实施例的检测器模块7的示意图，其中在该多个检测器模块7的排列方向上排列了两个转换模块1。

转换模块1可以包括用于将X线转化为可见光的晶体、光电二极管以及ADC。

如图3所示，接口板3将转换模块1连接到电源。接口板3与转换模块1通过柔性线缆4连接。采用本发明的支架结构，接口板3与转换模块1之间的柔性线缆4的长度能够被有效缩短，从而使得布局更加紧凑简洁。接口板3将为转换模块1提供电源并控制ADC。在收集来自ADC的数据之后，接口板3将对数据进行封装并通过柔性线缆5发送给DAS。通过接口板3，检测器模块与DAS之间的连接得以简化。

接口板3可以垂直于检测器面(即支架顶部表面)安装。柔性线缆4可以将Z方向上的两列转换模块1从支架的两侧连接到接口板3。组装在接口板3上的两面的SMT(表面贴装的)连接器可以容易地得到来自上述两列转换模块1的输入。

转换模块1和接口板3都被组装到用于检测器模块制造的支架。在检测器模块7被安装到轨道6之后，可以形成图2所示的检测器DA。

图4是根据本发明另一实施例的检测器模块DM的示意图，其中在该多个检测器模块7的排列方向上放置了一个转换模块1。该一个转换模块1可以是比现有技术中的转换模块1尺寸更大的转换模块。

图5是根据本发明又一实施例的检测器模块DM的示意图，其中在该多个检测器模块7的排列方向上放置了三个转换模块1。

图6是根据本发明又一实施例的检测器模块DM的示意图，其中在该多个检测器模块7的排列方向上放置了四个转换模块1。

从图4-图6可以看出，根据本发明的不同实施例，在多个检测器模块7的排列方向上放置的转换模块的数量可以是可变的。一般而言，在该方向上放置的转换模块的数量为双数时，更便于柔性线缆4的连接。

本发明为不同层数(例如32层或64层)的DAS/DET(数据采集系统/检测器)提供了通用的转换模块支架，使得能够针对多层(或双倍层数的)DAS/DET使用相同的检测器板和DAS封装。在此基础上，可以采用几乎通用的轨道/准直器设计。本发明支持一维和二维准直器，支持不同类型的晶体。

采用本发明，能够简化检测器结构。举例而言，一个支架和一个接口板能够支持两个16通道的检测器模块，这能够节省一半的空间、支架和接口板。根据本发明，一个支架可以用于三种功能，即机械支撑、散热器和模块对准。根据本发明，可以实现更加有效的空气冷却，因为更少的支架为空气流动留出了足够的空间。本发明还简化了检测器与DAS之间的接口，这是因为本发明减少了一半的检测器接口板，其将节省一半的通信信号，这将减少DAS的成本并提高可靠性。

应当注意，上面所描述的实施例仅仅是示例性而非限制性的，并且本领域技术人员在不偏离所附权利要求书的范围的情况下可以设计出很多备选实施例。所使用的动词“包括”并不排除权利要求书或说明书中所记载的元件和步骤之外的元件和步骤。在元件之前使用的词语“一个”并不排除存在多个这种元件。在权利要求中，置于括号内的任何参考标号都不应理解为对该权利要求的限制。

Claims

1.一种用于计算机断层摄影系统的检测器，所述计算机断层摄影系统具有用于沿投影轴投影x射线束的x射线源，所述检测器包括依次排列的多个检测器模块，每个检测器模块包括：

在所述多个检测器模块的排列方向上排列的至少一个转换模块，用于将x射线转换为数字信号；以及

支架，用于将所述至少一个转换模块保持在所述支架的顶部，从而使得所述至少一个转换模块的暴露面暴露于x射线束，

其中，所述检测器进一步包括垂直于支架顶部表面安装的接口板，用于将所述至少一个转换模块连接到电源，所述支架包括位于与接口板相对的位置的散热鳍。

2.根据权利要求1所述的检测器，其中所述支架在所述多个检测器模块的排列方向与所述投影轴所构成的平面内的截面为T形。

3.根据权利要求1所述的检测器，其中所述支架在所述多个检测器模块的排列方向与所述投影轴所构成的平面内的截面为Π形。

4.根据权利要求1所述的检测器，其中所述支架在所述多个检测器模块的排列方向与所述投影轴所构成的平面内的截面为Г形。

5.根据权利要求1所述的检测器，进一步包括：

被保持在所述支架的顶部的、在垂直于所述多个检测器模块的排列方向的方向上排列的两个转换模块，用于将x射线转换为数字信号。

6.根据权利要求1所述的检测器，其中所述接口板包括用于连接来自所述转换模块的多个插槽。

7.根据权利要求1所述的检测器，其中所述支架由金属制成。

8.根据权利要求7所述的检测器，其中所述金属为铝。

9.一种计算机断层摄影系统，包括根据权利要求1-8任一项所述的检测器。