CN103476340A - 计算机断层摄影和断层合成系统 - Google Patents

Abstract

一种适用于断层合成的计算机断层摄影系统提供了与常规系统可比较的断层图像和平面图像。该计算机断层摄影系统包括在壳体组件内的内环门架和外门架。多个间隔开的放射板沿着内环门架的表面定位。X射线源固定至外门架且适用于在间隔开的磷光体表面之间发射X射线并发射到患者上。

Description

计算机断层摄影和断层合成系统

相关申请交叉引用

本申请要求2011年11月25日递交的序列号为13/304,617的名称为“Computed Tomography and Tomosynthesis System”的美国专利申请的优先权和权益，且该美国专利申请要求2010年11月27日递交的第61/417,421号的名称为“Spiral Tomosynthesis And Computed Tomography System Using PhotostimulableStorage Phosphor”的美国临时申请的优先权和权益。

技术领域

本发明涉及计算机断层摄影成像的系统和技术，尤其涉及新颖的计算机断层摄影和断层合成的系统和方法。

背景技术

投影X射线成像是广泛执行的生成二维图像的诊断成像过程。通常使用计算机X射线照相（“CR”）系统或直接数字化X射线照相（“DR”）系统获取这样的图像。然而，投影X射线成像的基本限制是三维解剖结构被叠加在二维投影图像中，使得叠加结构往往遮蔽所关注的底层结构的可见性。

X射线计算机断层摄影（“CT”）的发展至少部分地实现了患者的以横截面切片形式的相邻解剖结构的可视化。在传统几何CT中，X射线管和成像检测器在患者的相对侧间隔开。在X射线照射期间，X射线管和检测器完全（或接近完全）同步地围绕患者运动，使得该检测器（胶片、底片或其它检测器）跟随并拍摄所述照射。传统CT产生聚焦于运动焦平面的图像的平面，图像中的高于和低于焦平面的所有其他位置通常失焦，因而在产生的图像中模糊和较不可见。了解到X射线CT技术对于患者来说高剂量、照射和图像获取时间长、高治疗成本。

断层合成是对传统投影X射线成像的较新的改进，尤其对于某些应用而言。与传统CT类似，断层合成将通常用于较新的传统CT的X射线照射和拍摄与利用X射线/检测器技术处理组合在一起。因此，X射线源和X射线检测器同样地位于患者的相对侧，并且X射线管和检测器也绕着位于所关注的平面中的支点同时且连续地移动。然而，与传统CT对比，利用断层合成时围绕患者的运动通常更受限制。断层合成通常利用X射线头的较小转动角度和较少数量的X射线照射来获得一组有限的数据。然后，对该有限数据进行数字处理来获得所需图像。断层合成优于CT的优点包括成像与获取时间缩短且辐射照射降低。

断层合成允许从所获取的有限数量的投影X射线图像对通常任意数量的穿过对象的横断面断层切片进行数字重构来生成三维透视图。为了获得叠置的解剖机构的更好的可视性或控制诊断的其它方面，断层切片的位置和厚度可变。

然而，当前的CT系统和断层合成系统在应用中仍然受限制。例如，传统断层合成设备和技术要求患者在照射过程中保持静止。对许多患者来说，在照射和检测期间保持静止会具有挑战性。在乳房摄影技术中，使用定位机构来保持在照射过程中胸部静止。虽然该技术可获得详细的成像，但患者经常抱怨定位机构造成的疼痛和不适。需要能够快速进行所需X射线照射从而缩短患者保持静止或被定位机构固定所需的时间的断层摄影和断层合成设备。

当前可用的CT系统和计算机断层合成系统的另一缺点是其可用性有限，原因之一为初始投资和运作成本较高以及需要训练有素的操作者。CT和断层合成系统在缺乏投资这样的系统的资源的地区中可能不容易得到。因该，还需要更简单、不复杂且制造和操作低廉的CT和断层合成系统。以这种方式，先进的成像可以以更合理的定价提供，从而可以为不太富裕的医疗中心所使用，并减低操作和维护成本。

发明内容

本发明针对用于扫描三维对象（如，患者或非生命对象）的计算机断层摄影成像系统。计算机断层摄影系统仅需要有限数量的投影X射线图像并重构那些穿过所关注的期望区域的所选的横截面断层摄影切片。通过仅需要有限区域的X射线照射位置和角度，本发明还提供新颖的计算机断层合成系统，包括螺旋断层合成系统。

计算机断层摄影系统包括X射线辐射源，例如锥形束X射线源，该X射线辐射源被配置成围绕对象绕着弧渐进性移动。多个间隔开的存储磷光板被固定在旋转的内环组件的外表面上。该内环组件被支撑在门架组件或外壳内，并限定用于容纳待诊断的患者或对象的管状内腔。磷光体表面充当X射线检测器以获取并存储来自X射线源的投影X射线能。在一个实施方式中，磷光体表面沿内环组件的外表面呈螺旋布置，使得可以实时连续获取多个X射线图像。

能够获取存储在存储磷光体表面12上的图像数据的X射线照相设备被固定在门架壳体内，且适于扫描每个光激励磷光体表面并从每个光激励磷光体表面获取图像。

如前所述，X射线源也能够绕着获取弧移动，并在每个X射线位置，通过激发X射线源并将磷光体表面放置成与X射线源相对来获得投影X射线图像，以获取穿过对象的能量。当X射线源沿获取弧转动至下一位置时，内环组件和存储磷光体表面前进并转动，以使下一投影X射线图像照射在磷光体表面的另一部分上或甚至另一个存储磷光体表面上。对于X射线行进较长的弧，存储磷光体表面包括隔离区域以允许X射线通过。在足够的磷光体表面照射X射线后，或优选地，当正照射其它表面时，内环组件转动，以使已受照射的磷光体表面相邻于X射线照相设备转动，并且获得投影X射线图像。以此方式，可以无延时地连续照射大量投影，并随后在很短的时间内获得图像。在可替选实施方式中，X射线照相成像设备扫描并读取之前激发的光激励磷光体表面并获得图像，同时内环组件针对另一X射线照射转动。以此方式来实时处理获取的图像。

已知，各种重构算法可用于从所获取的投影图像重构断层摄影截面。本系统通过移除重叠解剖提供了相邻结构的可见性增大的断层合成图像，与传统CT相比，更便宜，更可靠，更易于安装和使用。

当前，较长X射线照射时间不利于图像获取过程。较长的时间增大患者在研究过程中移动的可能性。在照射期间移动或改变位置造成最终图像的失真。本发明的断层合成系统快速连续地获取图像而不需在照下一个图像前等待处理。这降低了患者在照射和获取过程中移动的可能性。因此，本发明的系统较当前可用系统能够从更多解剖位获取图像，包括胸部、臀部、腰部、上下肢的图像。

在本发明的具体实施方式中，计算机断层摄影系统包括具有内环组件的管状成像组件，内环组件被置于较大外环组件内。一对相对的侧板将两个环组件连接在一起，并用于使内环组件相对于外环组件和侧板转动。安装至侧壁的多个滑动面和轮可用于支撑内环组件并提供旋转运动。联接至内环组件的驱动组件提供旋转运动。内环组件、外环组件和侧壁总体形成门架壳体或支撑门架壳体并形成管状腔。成像组件或门架壳体被应用于在内环组件内的管状腔内接收并传送对象，内环组件可相对于外环组件和门架壳体旋转。

X射线源联接至成像组件，并适用于发射通过患者的X射线能。X射线源可移动通过弧，使患者被照射的X射线经过零度到六十度的弧。X射线源可为发射扇形束或锥形束的传统X射线管。

多个间隔开的存储磷光体表面（尽管可以使用连续表面）覆盖在内环组件或环组件的大体平坦的外表面上，其中照射表面在管状腔中朝向内侧。磷光体表面用于接收通过对象的X射线。

图像获取设备或X射线照相设备例如可以为数字X射线照相设备或计算机X射线照相设备。图像获取设备用于当内环组件转动时扫描存储磷光体表面，以获得所存储的图像。优选地，在获得存储图像后，获取设备擦除存储磷光体，使其准备接收下一X射线。可替选地，可将较新的可用的板检测器直接连接到内环组件，这通常消除了对X射线照相设备的需求。

附图说明

图1示出本发明的实施方式的透视图，其中，对象（患者）位于成像门架组件内的患者台上。

图2示出本发明的实施方式的局部分解图，其中患者位于成像门架组件内的患者台上。

图3是内环组件的略图，其示出与X射线源的弧相关的外表面上的存储磷光体表面和X射线照相装置扫描头。

图4A是成像门架组件的剖视图，其示出X射线管和X射线弧以及穿过内环组件的锥形束照射场。

图4B是成像门架组件的略图，其示出X-线管和其运动弧以及穿过所述内环组件的锥形束照射场和存储磷光体表面。

图4C是门架组件的略图，其示出X射线管、X射线准直器和穿过具有沿外表面涂覆的存储磷光体的内环组件的扇形束照射场。

图5A示出本发明实施方式的站立在管状腔内的承重位置中的患者。

图5B是本发明实施方式的透视图，其示出门架壳体组件的剖视图。

图6A至图6D示出本发明实施方式的不同透视图。

图7是本发明实施方式的局部分解图。

图8是本发明实施方式的门架壳体组件的透视图。

图9A至图9D示出本发明实施方式的门架壳体组件的各种透视图。

图10是本发明优选实施方式的透视图。

图11A至图11C示出图10中示出的本发明实施方式的侧视图、前视图和顶视图。

图12示出图10中示出的本发明实施方式的门架组件的剖视图。

图13A示出包括X射线源支撑壳体和移动组件的外环组件的实施方式的透视图。

图13B示出内环组件的实施方式的透视图。

具体实施方式

现参照图1和图2，示出本发明的计算机断层摄影成像系统10的实施方式。计算机断层摄影系统包括管状门架壳体11（也被称为成像壳体组件），优选地，管状门架壳体由底座组件32支撑，但该底座组件可以为与该门架为一体的构件。门架壳体组件11包括内圆柱体组件或内环组件13，其限定内部管状腔16。内环组件13同心地位于较大的外圆柱体组件或外环组件15内，且环绕穿过管状（或柱状）腔16的垂直轴线27。如图1和2所示，外环组件15包括盖或外壳体表面。一对相对的侧面17使外门架壳体11完整，并将内环组件13和外环组件15联接起来。门架壳体适用于使内环组件13相对于外环组件15和侧面17旋转。大体无摩擦的表面、优选地使用光滑的支承和滚动构件18的表面可安装至门架侧壁17且适用于支撑内环组件13，同时允许绕着在管状腔16内的共用的垂直轴线27做旋转运动。

驱动组件20（图7）联接至内环组件13并使内环组件相对于联接至外环组件15的X射线源14做旋转运动。内环组件13、外环组件15和侧壁17在其间限定柱状开放空间19。形成于门架壳体11的内环组件13内的柱状腔16适用于容纳对象21以及使对象21通过内环组件13，如图所示，所述对象诸如为患者，包括动物患者或非生命对象。内环组件13或其一部分可包括固定至门架壳体11或侧壁17的内盖，用于保护对象21免受转动的内环组件或其间的转动接头影响。

X射线源14可移动地联接至外环组件15，且用于发射穿过对象21的X射线能。在所示实施方式中，X射线源14沿通常与垂直轴线27同心的弧25安装在外环组件的支撑轨道部分的上面。优选地，外环组件15的轨道部分用于支持射线源14，包括用于使X射线源沿曲线轨道15移动的驱动组件20。盖22用于覆盖和保护X射线源14。盖安装至X射线源，并适用于跟随X射线源移动，或被安装至门架11或外环组件15，并适用于提供X射线源围绕弧25行进足够的行程。X射线源14可移动经过弧（图4），允许X射线照射或发射X射线束23穿过对象或患者21。优选地，X射线装置14可移动地联接至门架组件11，使得该X射线装置能够沿着弧25从约零度移动到六十度，如图4所示。如图8所示，X射线管电机和固定器24以及驱动机构25使X射线装置14围绕着内环组件13移动经过限定的弧。驱动机构25可包括齿轮和轨道组件或任何其它提供沿弧精确移动的部件。

X射线源14可为常规扇形束或优选锥形束23，可被导向通过内环组件13中的和存储磷光体表面12之间的多个槽。可替选地，内环组件13，至少在磷光板或磷光体表面12之间的内环组件13，可由半透射X射线的材料或改变成向束23提供所需效果的材料制成。如图4C所示，成像板或成像表面12之间的空间可被用作准直器27，或可替选地且优选地，可以提供固定的准直器来适当地成形X射线束23。

内环组件13的大体平坦的外表面覆盖有多个间隔开的存储磷光体表面12（但也可以使用连续表面），所述存储磷光体表面暴露于管状腔19内。优选地，在图像获取过程中，保持管状腔19不经受环境光。磷光体表面12适用于接收穿过患者21的X射线。

图像获取设备26（如DR或扫描CR）联接至成像组件11，优选地联接至侧壁17。图像获取设备26或多个图像获取设备26（可用于增大图像获取速度）适用于在内环组件13转动时扫描存储磷光体表面12以获取存储的图像。优选地，获取设备26在获取存储的图像后擦除存储磷光体12，使其准备接收下一X射线21。

在优选实施方式中，X射线照相成像设备26或本发明的多成像设备实施方式中的至少一个成像设备为扫描头X射线照相设备，诸如由加利福尼亚的托伦斯的iCRco制作的且在2008年8月22日递交的序列号为12/197,221的题为“Modular Computed and Direct Radiography and Method”的美国专利申请中描述的扫描头X射线照相设备，优选地，该美国专利申请的全部公开内容通过应用的方式并入本文。想到的其它X射线照相设备还包括利用可携带的直接X射线照相检测器，包括无线形式，如Carestream Health（DXR-1）、Canon和Fuji所提供的无线形式的直接X射线照相检测器。扫描头26包括用于激发存储于存储磷光体12上能量的扫描激光组件和接收所发射的光能的光收集组件。

在优选实施方式中，X射线照相成像系统10还利用优选地联接至成像底座32的患者台30。患者台30适用于使患者21穿过内环组件13相对运动。优选地，通过位于底座32中的中央处理单元控制运动，该中央处理单元有利地使患者平移与获取速度同步。优选地，底座32也支撑驱动机构20。如图所示，患者台30包括具有轨道34的支架组件，来可移动地支撑成像系统10，特别是支撑底座32。轨道34可为滑动支承表面，或可包括驱动组件和轨道组件或其它公知的线性平移部件。

现参照图3到图4，公开了本发明的X射线照相成像系统10，该系统具有相对于内环组件13以螺旋方式定位的成像表面12或板。在该方式中，通常沿螺旋路径获得X射线束21，能够改进三维成像并增大获取效率。本发明的该实施方式在本文中被称为螺旋断层摄影系统10。本发明的螺旋断层摄影系统10提供了显著优于传统计算机X射线照相（“CR”）系统和数字X射线照相（“DR”）系统的优点，在无需显著增加剂量或成本的情况下，能够更好地可视化内部解剖结构。

相对于现有数字断层合成方法，本螺旋断层摄影系统10的主要优点为使用存储磷光体12作为检测器元件，其使得接近实时地快速获取多个投影图像，同时相对于大多平板检测器（100微米/像素）具有更高分辨率和较小像素尺寸。本系统10也可使用弯曲的检测器几何形状（弯曲的磷光板或表面12）来提高图像质量。

相对于传统X射线计算机断层摄影（“CT”）系统，本发明的螺旋断层摄影系统10的优点是允许使用传统X射线管作为X射线源，这降低成本。使用存储磷光体作为X射线检测器12也可降低成本。由于仅需要有限数量的投影X射线图像23，本系统简化手术，缩短患者21的检查时间并可以显著地减少作用于患者的总剂量。此外，重构可潜在地减少重构伪像。本发明的螺旋断层合成系统10显著地增大稳定性和持久性，并显著降低重量和复杂度。对系统10的设置和校准无需专门训练，并且由于其相对简单，需要较少的专门训练来操作本系统。

在传统CT中，X射线源连续地生成X射线的准直扇形束来照射一维投影轮廓。对于每个横截面图像，需要在180度弧中获得多个投影轮廓。在螺旋CT中，X射线源围绕患者连续转动，患者台持续前进以获取相邻的横截面的图像。额外的检测器阵列可用于同时获取多个投影轮廓。该设计要求使用昂贵的、高热容量的X射线管和昂贵的检测器阵列。

在本发明的数字螺旋断层摄影系统10中，利用X射线源的圆形轨迹和X射线检测器的螺旋运动以迅速获取多个高分辨率的投影图像，然后使用所述多个高分辨率的投影图像生成穿过三维对象的更高质量的重建切片（见图3）。在优选实施方式中，X射线源在30度或60度的弧中旋转至7个或更多个获取位置；在该实施中，系统执行数字断层合成（见图4A）。在另一实施中，X射线源可绕患者连续转动，且检测器门架可以以量化的螺旋运动移动来在180度弧上获得大量的二维投影；在该实施中，系统用有限数量的视角执行锥形束计算机断层摄影（CBCT）（见图4B）。在第三实施中，可将X射线源准直成扇形束，且存储磷光体可以连续转动并以小的增量前进以使每个一维投影轮廓在存储磷光体上获取为单独的直线（见图4C）；在该实施中，系统执行螺旋计算机断层摄影（螺旋CT）。

现参照图3，本螺旋断层合成系统10的优选实施方式采用X射线源14（如X射线管）的圆弧轨迹和存储磷光X射线检测器16的螺旋运动来迅速获取多个高分辨率投影图像，随后使用该多个高分辨率投影图像生成穿过三维对象的更高质量的重构切片（见图3）。在该设计的当前实施中，X射线源在30度或60度的弧中转动至7个或更多个获取位置；在该实施中，系统执行数字断层合成（见图4A）。在另一实施中，X射线源可围绕患者连续转动，且检测器门架可以以量化的螺旋运动移动来在180度弧上获得大量二维投影；在该实施中，系统用有限数量的视角执行锥形束计算机断层摄影（CBCT）（见图4B）。在第三实施中，可将X射线源准直成扇形束，且存储磷光体可以连续转动并以小的增量前进以使各个一维投影轮廓在存储磷光体上获取为单独的直线（见图4C）；在该实施中，系统执行螺旋计算机断层摄影（螺旋CT）。

在图4A和4B中所示的螺旋断层合成系统10的实施中，传统X射线辐射源14被配置成绕对象21（示出患者，但本发明预计用于无损分析）旋转并被准直27从而以锥形束几何形状23照射二维区域。在本数字螺旋断层摄影中，对象21可定位在几何中心，或者靠近X射线检测器12。大型对象（如，躯干）被定位成靠近X射线检测器12来最小化放大率，并能够将整个对象成像在标准尺寸的磷光体中。小型对象（如，膝盖或手）可被定位在中心，来提高微小细节的可视化并降低散射。

X射线检测器和获取几何形状

（检测器几何形状）在传统的数字断层合成中，通常使用单一平面X射线检测器作为成像检测器，并且单一检测器围绕对象移动。这将系统限制于平面几何形状，并且要求必须从检测器完全读出潜像，且在能够获取下一图像之前，检测器必须复位。在本数字螺旋断层合成系统10中，使用多个存储磷光体成像板12，使得多个成像板围绕管13的外表面以螺旋形式定位。成像板12围绕管13的表面弯曲，或可能地，管的表面可涂覆有存储磷光材料，使得整个管成为完全围绕对象的大型检测器。

（获取几何形状）对于有限数量的投影视角，检测器管或环组件13可以是固定的，并且X射线源14可转动至有限数量的位置（如图4所示，在指定的弧内），使得每个位置对应于一个视角，在检测器管的不同区域上获取各个投影（如图3所示）。X射线源14转动至每个位置（在60度获取弧中），并且在每个位置，投影X射线图像照射在对应成像板12上。

为了增大投影图的数量，X射线源14可转动至增大数量的位置，并且，当X射线源转动至下一位置时，检测器管门架11以螺旋方式前进和转动。检测器管13的每一转动使存储磷光体12的不同区域受到照射，使得在很短时间段内可获取大量投影（如图4所示）。

（获取检测器管门架11）在用于本数字螺旋断层合成系统10的获取检测器管门架的一个实施中，可以侧向定向获取门架13，使得患者21能够坐正或站立，而非躺在获取台30上（见图5A）。在获取门架11（特别是13）的另一实施中，可以产生C形半圆门架，使得患者台30能够横向滑入成像环11或扫描成像环11可以取向成使得患者能够直立走入扫描器（见图5B和图5C）。

图像读取

在已进行所有投影后，检测器管门架13旋转回到起始位置，当检测器管门架13旋转回到起始位置时，通过扫描存储磷光体12来获取投影X射线图像。使用扫描头模块26读出存储磷光体12上的潜像或每个潜像（如图5所示）。扫描头模块26由以下元件组成：低功率激光器，用于激励从存储磷光体12的激发区域发射光；振镜，用于跨越扫描线逐步扫描激光；光收集柱体，用于收集由磷光体发射的光；一个或多个光电倍增管（PMT），用于将所收集到的光转化为电子信号；模数（A/D）转换电路和放大器，用以将电子信号转换成数字图片单元（像素）。本数字螺旋断层摄影系统10的独特设计使得能够使用单一、高分辨率、轻重量、低成本的扫描头模块，或者能够使用多个扫描头模块来缩短读出多个投影所需的时间。

图像重构

使用不同断层合成重构算法来从所获取的投影图像重构断层摄影横截面。常用的重构算法包括:移位和叠加（SA）-断层合成；滤波反投影（FBP）-断层合成；螺旋CT；锥形束CT；代数重建技术（ART）-断层合成；螺旋CT；锥形束CT。根据获取几何形状，使用适当的重建算法从有限数量的1维投影或2维投影创建断层合成图像或真实的横截面图像。

本发明的螺旋断层合成系统10可用于各种临床应用。这些应用包括但不局限于:乳腺摄影术；胸部成像（胸部）；肺肿瘤筛查；肺结核筛查以及用于评估骨折的骨科成像；对脊柱融合术的脊椎评估；膝盖伤口评估；及关节炎与其它关节疾病的评估；植入手术规划的评估。

现返回参照图5A，本发明的螺旋断层摄影系统100的可选实施方式沿纵轴取向。在该实施方式中，获取门架104侧向取向，使得患者102能够坐直或站立，而不是躺在获取台上。患者102可抵靠着竖向台或竖向支撑件（未示出）定位。螺旋断层摄影系统100的该实施方式能够在临床现实的呼吸条件下和承重条件下获取图像。类似于先前公开的实施方式，存储磷光体表面106捕捉X射线照射束。

系统总体概述

（基本概念）本发明的成像系统10的操作类似于加利福尼亚州托伦斯的Icrco公司生产的计算机X射线照相设备，如iDR产品或3600产品。一般地，成像板或IP接收并存储患者信息（X射线），利用扫描头组件26重获所述信息。内环组件或环组件13的直径约为43英寸（但其不必一定为柱形的），其支撑有多个存储磷光板12，如容易获得并用于计算机X射线照相的14英寸x17英寸的板。沿内环组件13的外表面放置板12。这些板12存储成像信息，与其在计算机X射线照相系统中的功能类似。扫描机构26（类似于ICRCO产品、iDR产品中当前使用的扫描机构）在环或门架壳体11内保持固定（但在替选实施方式中，扫描仪平移，且在另一实施方式中，使用多个扫描仪）。磷光板12紧固至内柱或内环13，该内柱或内环轴向转动以使扫描机构26能够以本领域已知的类似方式读取和擦除存储板12。

利用与标准X射线照相中使用的辐射源类似的辐射源使存储板12受照射。辐射源14在门架组件11的上面安装到轨道系统（24）（图7）。X射线轨道系统24使管14绕着机器的中心轴转动并限定弧。这使得可从不同的X射线角度获取成像信息。在每次照射23后，持有板12的内环13转动以将未受照射的板定位在患者21下。铅或类似的衰减介质可用于保护未受照射的板或磷光体表面12免受X射线散射。在所有板12被照射后，利用扫描头组件26提取成像信息。

整个环结构11安装至轨道系统或滑道系统34，使得可沿着整个台30的长度37获取图像（图1）。

本发明的螺旋断层合成系统10的当前优选实施方式能够在3分钟内照射患者并获取图像。将需要患者在机器中花费尽可能短的时间，在30秒至1分钟的范围内。当前的断层合成系统和CT系统使用不同的图像捕获技术，更复杂，且不利的是较慢。此外，传统断层合成系统要求在每次X射线照射后获取图像，同时使用DR板获取图像，这还要求在每次照射前校准。

现参照图10至图13，示出本发明的计算机断层合成系统200的优选实施方式。在该实施方式中，计算机断层合成系统200包括门架壳体组件211，门架壳体组件在柱状内环组件213中限定管状内腔216。门架壳体211由底座构件232支撑。门架壳体211和底座构件232用于支撑患者支撑台230，患者支撑台可沿轴线27移动，轴线27垂直于管状腔216延伸并通常与内环组件211同心。门架组件211也包括外环组件215，外环组件通常与内环组件213同心且置于内环组件213外部并与内环组件213间隔开。如上述实施方式所述，门架组件211可以包括用以覆盖并保护内环组件213的圆柱形内盖和圆柱形外盖229，圆柱形内盖和圆柱形外盖连接到侧壁17并用于覆盖和保护所有的内部的和移动的元件。

现参照图12和图13，该优选实施方式的门架组件211包括X射线源214，X射线源定位在内环组件213和外环盖229之间。优选地，X射线源214为X射线和定位组件224的一部分。X射线组件224用于沿外环组件轨道215移动和定位X射线源214，以将X射线束223导向至对象的所需位置。X射线组件224包括驱动部件233，如电动马达，气动马达或气体马达，活塞或其它部件。驱动马达234以机械方式联接至弯曲轨道或齿条231，该弯曲轨道或齿条安装到外环组件215，或优选地为外环组件215的一部分。优选地，X射线组件224包括多个导引装置241，滚轮或支承表面用于接合弯曲轨道231并沿轨道和外环组件215导向并移动X射线源214，优选地，外环组件215成形为围绕轴线227的所需弧形225。X射线源214电连接到X射线发生器235，X射线发生器可在底座232的内部或外部。

内环组件驱动组件237联接到内环组件213且用于使内环绕着垂直轴线227转动。驱动组件237可为电动马达和齿轮组件，其机械地接合安装至内环组件213的圆形齿轮部239或反向圆形齿轮轨道239，由此驱动内环213并使其相对于X射线源14和X射线照相设备226旋转。内驱动组件237可安装到门架壳体211。圆柱形内盖231保护患者和其它对象免受内环组件213上的移动部件的影响。支撑滚轮和支承表面218支撑门架组件211内的内环组件213并提供平稳的旋转运动。

X射线照相设备226安装在门架壳体211内，且优选地，安装在内环213和外环215之间的管状空间219内。尽管仅示出单一X射线照相设备226，但可包括多个X射线照相设备以改善从存储表面212进行的数据获取。可替选地，存储表面212可以直接为X射线照相检测器板或消除对这样的X射线照相设备226的需要的类似设备。X射线照相设备212可限制于从存储表面212获取数据以减小设备的整体尺寸或限制空间219中的电子元件。

在另一实施方式中，存储表面212沿着内环213的外表面交错形成螺旋型样，使得当用X射线辐射对象且对象在柱形腔216内平行于轴线227移动时，进行连续捕捉。在另一实施方式中，存储表面212置于可移动轨道（未示）上，该可移动的轨道使得可以实现连续的螺旋X射线和扫描型样。

尽管针对用于患者（即，人类患者）进行描述，但本发明的成像设备可类似地用于动物（如在兽医设置中），用于无损测试，甚至用于安全筛选。

本发明的实施方式的前述描述出于说明和描述的目的而示出。其不旨在详尽或将本发明限制为所公开的精确形式或方法。相关领域技术人员可以理解，在上述教导下可以进行许多修改和变型。

Claims (20)

1.一种计算机断层摄影系统，包括：

（a）壳体组件，所述壳体组件限定围绕垂直轴线的管状腔；

（b）外环组件，所述外环组件围绕所述垂直轴线安装在所述壳体内；

（c）内环组件，所述内环组件支撑多个间隔开的X射线检测器构件，所述内环组件以能够绕着所述垂直轴线旋转的方式联接到所述壳体，且位于所述外环组件内；

（d）X射线源，所述X射线源适于利用X射线能照射所述管状腔内的对象，所述X射线源以能够移动的方式联接到所述外环组件且适于绕着与所述外环组件共同的弧移动且照射位于所述管状腔内的对象；

（e）X射线照相装置，所述X射线照相装置在所述内环组件和所述外环组件之间安装在所述壳体内，并适于从所述检测器构件获取X射线能；

（f）第一驱动装置，所述第一驱动装置适于使所述检测器构件相对于所述X射线照相装置绕着所述管状腔旋转；

（g）第二驱动装置，所述第二驱动装置适于使所述X射线源沿着共用弧围绕所述管状腔移动；

（h）其中，所述内环组件和所述X射线源能够围绕着所述管状腔独立地旋转，以利用X射线从多个角度照射所述对象；以及

（i）其中，当所述内环组件相对于所述壳体旋转时，所述检测器构件相对于且邻近于所述X射线照相装置旋转，使得所述X射线照相装置从邻近的检测器构件获取任何保持的X射线照射能。

2.根据权利要求1所述的计算机断层摄影系统，其中，所述检测器构件包括多个固定到所述内环组件的外表面的光激励板。

3.根据权利要求2所述的计算机断层摄影系统，其中，所述X射线照相装置是计算机X射线照相系统。

4.根据权利要求2所述的计算机断层摄影系统，其中，所述X射线照相装置是直接X射线照相系统。

5.根据权利要求1所述的计算机断层摄影系统，其中，所述检测器构件包括多个安装于盒内的光激励板，所述盒可拆卸地固定到所述内环组件。

6.根据权利要求1所述的计算机断层摄影系统，其中，所述检测器构件包括多个固定至所述内环组件的数字检测器板。

7.根据权利要求1所述的计算机断层摄影系统，其中，所述内环组件以与所述X射线源绕所述管状腔旋转的速度不同的速度绕所述管状腔旋转。

8.根据权利要求7所述的计算机断层摄影系统，其中，所述内环组件绕所述管状腔旋转比所述X射线源绕所述管状腔旋转得快。

9.根据权利要求1所述的计算机断层摄影系统，还包括支撑台，所述支撑台适于支撑对象，所述对象移动通过所述管状腔的同时被照射X射线。

10.一种计算机断层合成系统，包括：

（a）管状门架组件，所述管状门架组件具有位于较大圆柱形外环组件内的圆柱形内环组件以及多个侧板，所述多个侧板联接所述内环组件和所述外环组件，且在所述内环组件和所述外环组件之间限定圆柱形腔，所述门架组件适于将对象容纳在限定于所述内环组件内的管状腔内并在所述管状腔内传送所述对象；

（b）X射线源，所述X射线源联接到所述外环组件，且适于发射穿过位于所述管状腔内的对象的X射线能；

（c）多个间隔开的存储磷光体表面，所述多个间隔开的存储磷光体表面联接到所述内环组件的外表面，且适于接收穿过所述对象的X射线；

（d）X射线照相装置，所述X射线照相装置在所述内环组件和所述外环组件之间联接到所述门架组件，且适于扫描所述存储磷光体表面，以从所存储的X射线能获取图像；

（e）内环驱动组件，所述内环驱动组件适于使所述磷光体表面相对于所述X射线照相装置绕所述管状腔旋转，其中，所述X射线照相装置能够获取所存储的X射线能；以及

（f）X射线源驱动装置，所述X射线源驱动装置适于使所述X射线源绕着与所述管状腔具有共同的垂直轴线的弧移动；以及

（g）其中，所述内环组件能够绕内管状腔且相对于所述外环组件旋转。

11.根据权利要求10所述的计算机断层合成系统，其中，所述对象是有生命的。

12.根据权利要求10所述的计算机断层合成系统，其中，所述系统适于用在无损测试中。

13.根据权利要求10所述的计算机断层合成系统，其中，所述X射线源能够绕着具有在所述管状腔中的旋转轴线的弧移动，使得能够沿所述弧从多个位置对患者进行X射线照射。

14.根据权利要求13所述的计算机断层合成系统，还包括底座组件，所述底座组件支撑所述门架组件。

15.根据权利要求13所述的计算机断层合成系统，还包括患者台，所述患者台具有用于支撑患者的支撑表面，所述患者台适于在所述管状腔内移动，使得所述对象在照射X射线期间能够沿着所述管状腔的垂直轴线移动。

16.根据权利要求13所述的计算机断层合成系统，其中，所述X射线照相装置包括扫描头组件，所述扫描头组件扫描所述存储磷光体表面以从所存储的X射线能获取图像，并且，所述扫描头组件包括支撑光收集组件和光学组件的外壳。

17.根据权利要求16所述的计算机断层合成系统，其中，所述扫描头组件联接到所述门架组件，使得当所述内环组件由内环驱动组件旋转时，存储磷光体表面能够被扫描。

18.根据权利要求16所述的计算机断层合成系统，其中，所述扫描头能够相对于所述内环组件移动，使得所述存储磷光体表面能够被扫描，同时其它磷光体表面上发生X射线照射。

19.根据权利要求10所述的计算机断层合成系统，其中，所述存储磷光体被直接涂覆在所述内环组件的表面上。

20.根据权利要求10所述的计算机断层合成系统，其中，所述存储磷光体包括弯曲的存储磷光板，所述弯曲的存储磷光板联接到所述内环组件的弯曲外表面。

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