CN103957804A - X射线ct装置以及x射线ct装置用的数据检测系统 - Google Patents

X射线ct装置以及x射线ct装置用的数据检测系统 Download PDF

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Abstract

实施方式的X射线CT装置用的数据检测系统具备数据收集系统和连结机构。数据收集系统以能够收集生成与至少1列量的X射线检测元件对应的X射线CT图像数据所需的数据的方式，在通道方向上设置有多个X射线检测元件。连结机构在列方向上将所述数据收集系统与其他数据收集系统直接或者间接地连结起来。另外，实施方式的X射线CT装置具备所述数据检测系统、X射线照射部以及数据处理系统。X射线照射部朝向被检体照射X射线。数据处理系统根据由所述数据检测系统收集的所述被检体的投影数据生成X射线CT图像数据。

Description

X射线CT装置以及X射线CT装置用的数据检测系统
技术领域
本发明的实施方式涉及X射线CT（computed tomography:计算机断层扫描）装置以及X射线CT装置用的数据检测系统。
背景技术
以往，作为在X射线CT装置中使用的X射线检测器，已知二维（2D：two dimensional）检测器。2D检测器是在通道（ch）方向以及列（row）方向上二维状地排列了多个X射线检测元件的X射线检测器。根据2DX射线检测器，能够实现宽范围的摄像。
将在X射线检测器的各X射线检测元件中检测的X射线检测数据作为电信号输出到数据收集系统（DAS：data acquisition system）。在DAS中，通过针对X射线检测数据的放大、积分处理、A/D（analogto digital:模拟/数字）变换处理以及对数变换处理等信号处理，生成与各X射线检测元件分别对应的数字化了的投影数据。在典型的X射线CT装置中，X射线检测器和DAS被一体化，作为数据检测系统搭载于架台（架子）的旋转部。
专利文献1:日本特开2006-113060号公报
专利文献2:日本特开2010-243394号公报
发明内容
在近年来的X射线检测器中，X射线检测元件的多列化得到了发展。因此，期望简化包括X射线检测器、DAS的数据检测系统的构造。另外，伴随X射线检测元件的多列化，构成DAS的电路的散热成为重要的课题。
因此，本发明的目的在于，提供一种具有更简易的构造、且容易实现X射线检测元件的多列化的X射线CT装置以及X射线CT装置用的数据检测系统。
本发明的实施方式的X射线CT装置用的数据检测系统具备数据收集系统和连结机构。数据收集系统以能够收集生成与至少1列量的X射线检测元件对应的X射线CT图像数据所需的数据的方式，在通道方向上设置有多个X射线检测元件。连结机构在列方向上将所述数据收集系统与其他数据收集系统直接或者间接地连结起来。
另外，本发明的实施方式的X射线CT装置具备所述数据检测系统、X射线照射部以及数据处理系。X射线照射部朝向被检体照射X射线。数据处理系根据由所述数据检测系统收集到的所述被检体的投影数据生成X射线CT图像数据。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的X射线CT装置以及X射线CT装置用的数据检测系统的结构图。
图2是从列方向观察了由图1所示的X射线检测器以及DAS构成的数据检测系统的第1构造例的图。
图3是从通道方向观察了图2所示的数据检测系统的剖面图。
图4是示出图2所示的DAS的连结方法的立体图。
图5是用于说明图2所示的DAS的连结方法的从通道方向观察的图。
图6是示出通过在图2所示的多个DAS之间设置隔离物来调节DAS的数量的例子的图。
图7是从列方向观察了由图1所示的X射线检测器以及DAS构成的数据检测系统的第2构造例的图。
图8是从通道方向观察了图7所示的X射线检测元件的图。
图9是图7所示的数据检测系统的立体图。
图10是示出在图7所示的数据检测系统中在X射线的入射方向上将2个光电二极管分割配置的例子的、从通道方向观察的放大剖面图。
图11是从列方向观察了图10所示的光电二极管的图。
图12是示出图9所示的数据检测系统的变形例的立体图。
图13是示出用于调整DAS之间的偏移量的调整机构的第1具体例的图。
图14是示出用于调整DAS之间的偏移量的调整机构的第2具体例的图。
具体实施方式
参照附图，说明本发明的实施方式的X射线CT装置以及X射线CT装置用的数据检测系统。
图1是本发明的第1实施方式的X射线CT装置以及X射线CT装置用的数据检测系统的结构图。
X射线CT装置1具备床铺2、架子3、控制系统4、数据处理系统5、控制台6以及显示装置7。床铺2设置于筒状的架子3的内侧，能够在设置了被检体的状态下送入到架子3内。架子3具有旋转部9以及非旋转部10。
在旋转部9中内置X射线照射部11、X射线检测器12、DAS13以及发送器14。另一方面，在架子3的非旋转部10中设置接收器15。另外，发送器14和接收器15以及接收器15和数据处理系统5分别构成为能够经由数据传送路16A、16B相互进行数据通信。另外，旋转部9与非旋转部10之间的数据传送路16A多数情况下设为无线。
X射线照射部11是如下装置：具备X射线管，通过从高电压发生装置向X射线管施加电压，朝向设置于床铺2的被检体照射X射线。
X射线检测器12与X射线照射部11隔着床铺2而相对配置。X射线检测器12是对从X射线照射部11的X射线管照射并透射了被检体的X射线进行检测的装置。在X射线检测器12中配置用于二维地检测透射了被检体的X射线的多个X射线检测元件。
架子3的与旋转部9的旋转面平行的方向被称为通道方向或者扇角方向。另一方面，架子3的与旋转部9的旋转面垂直的方向被称为列方向或者锥形角方向。另外，在通道方向以及列方向排列多个X射线检测元件。因此，被检体的体轴方向为X射线检测元件的列方向。
另外，构成为X射线照射部11以及X射线检测器12与旋转部9一起绕被检体的周围旋转，从而能够通过X射线照射部11从360度方向向被检体照射三维的扇形状的X射线束，另一方面，通过X射线检测器12检测透射了被检体的X射线。
X射线检测器12与DAS13一体化。DAS13是收集从X射线检测器12的各X射线检测元件作为电信号输出的X射线检测数据并通过实施放大、积分处理、A/D变换处理、对数变换处理等信号处理来生成与各X射线检测元件分别对应的数字化了的投影数据的系统。能够将在DAS13中生成的投影数据经由发送器14、接收器15以及数据传送路16A、16B等传送路径输出到数据处理系统5。
数据处理系统5具有根据通过数据检测系统收集到的被检体的投影数据生成X射线CT图像数据的功能，该数据检测系统由X射线检测器12以及DAS13构成。具体而言，数据处理系统5是具备通过图像重构处理而根据投影数据生成X射线CT图像数据的功能、以及实施针对X射线CT图像数据的必要的图像处理的功能的系统。能够将通过图像处理生成的X射线CT图像数据显示于显示装置7中。
控制系统4是依照从控制台6输入的指示信息来控制架子3的旋转部9的旋转以及床铺2的移动的控制装置。能够通过这些控制来执行螺旋扫描、任意的床铺位置处的扫描。
接下来，说明X射线检测器12以及DAS13的详细构造。
图2是从列方向观察了图1所示的由X射线检测器12以及DAS13构成的数据检测系统的第1构造例的图、图3是从通道方向观察了图2所示的数据检测系统的剖面图。
如图2以及图3所示，通过多个X射线检测元件20以及多个DAS13能够构成在列方向上分割出的多个数据检测系统21。换言之，能够通过单列或者多列量的X射线检测元件20以及DAS13，作为模块而构成数据检测系统21。另外，通过在列方向上相互连结多个数据检测系统21，构成作为2D阵列检测器的X射线检测器12整体以及2D阵列检测器用的DAS13整体。
因此，各数据检测系统21是在分别设置有多个X射线检测元件20的DAS13中设置连结机构22而构成的，该连结机构22用于将各DAS13在列方向上与其他DAS13直接或者间接地连结起来。更具体而言，在由板状的电路基板（背板）构成的DAS13中，在列方向上设置单个或者多个X射线检测元件20。另一方面，在通道方向上，在DAS13中设置与全部通道对应的多个X射线检测元件20。即，在模块化了的各DAS13中，在通道方向上设置多个X射线检测元件20，以能够收集生成与至少1列量的X射线检测元件对应的X射线CT图像数据所需的数据。
因此，原理上，还能够通过单一的DAS13来构成数据检测系统21。但是，实际上，通过连结机构22在列方向上连结多个DAS13而构成X射线CT装置1用的二维的数据检测系统21。其结果，构成在通道方向以及列方向上二维状地配置了X射线检测元件20的、作为2D阵列检测器的X射线检测器12。
例如，如果通过连结机构22在列方向上连结具备N列量的X射线检测元件20的M个DAS13，则能够构成具备N×M列的X射线检测器12以及DAS13的数据检测系统21。因此，模块化了的X射线检测元件20以及DAS13能够用于列数的增减用。
能够将实装DAS13的电路基板的形状设为任意的形状。但是，如果如图所示使DAS13的形状成为三角形的板状，则能够在以往的架子3的旋转部9上装卸DAS13。即，如果使DAS13的形状成为三角形的板状，则能够得到与以往的DAS的互换性。另外，还能够通过使DAS13的形状成为三角形的板状而提高刚性。
进而，为了提高DAS13的电路基板的刚性，能够在电路基板的端部作为加强件而设置框架23。针对每列或者每规定数量的列，对DAS13以及X射线检测元件20进行模块化。因此，构成DAS13的板状的电路基板的厚度方向成为与DAS13的旋转方向不同的方向。换言之，DAS13的电路基板与旋转部9的旋转面大致平行。因此，通过用框架23加强DAS13的电路基板，能够确保旋转所需的强度。
另外，DAS13的电路基板不与旋转面正交，所以能够在旋转部9的旋转时对DAS13的电路基板进行空气冷却。因此，即使X射线检测元件20的列数以及DAS13用的电路基板的数量增加也能够良好地散热。
安装于DAS13的各X射线检测元件20是从X射线的入射侧重叠准直器20A、闪烁器20B以及光电二极管20C而构成的。而且，入射到X射线检测元件20的X射线在准直器20A中成为平行的X射线之后，在闪烁器20B中被变换为波长不同的光。进而，在闪烁器20B中生成的光在光电二极管20C中被变换为电信号，并作为X射线检测信号而输出。另外，在图2中，概略地图示了准直器20A、闪烁器20B以及光电二极管20C的尺寸。
具有这样的构造的X射线检测元件20经由框架23而被固定于DAS13的端部，该框架23用于加强实装DAS13的电路基板。作为具体例，如图所示，各X射线检测元件20的光电二极管20C经由框架23而被固定在DAS13的旋转轴中心侧的端部。因此，DAS13的旋转轴中心侧的框架23还承担作为X射线检测元件20与DAS13的连结工具的作用。
另外，通过形成为柔性印刷基板（FPC：flexible printed circuits）24的信号线以及连接器25而将各X射线检测元件20的光电二极管20C和实装DAS13的电路基板连接起来。由此，能够将在各X射线检测元件20中检测到的X射线检测信号输出到DAS13。
关于各DAS13的输出侧，能够通过任意的方法与发送器14连接。例如，能够通过信号线将DAS13和发送器14连接起来。另外，还能够在构成DAS13的电路基板上实装发送器14。
作为用于连接DAS13彼此的连结机构22，例如，能够设为设置有用于使连结臂通过的贯通孔26的环状的保持用具。在图示的例子中，在构成DAS13的电路基板的两端，作为连结机构22设置有环状的保持用具，该环状的保持用具设置了用于使连结臂通过的贯通孔26。用于连结DAS13彼此的连结机构22还能够用于将DAS13安装到架子3的旋转部9。
在图示的例子中，在构成DAS13的电路基板的3个角设置了3个贯通孔26、27。另外，X射线的入射侧的2个贯通孔26被用作连结DAS13彼此以及将DAS13安装到架子3用的贯通孔，远离X射线的入射侧的一侧的贯通孔27被用作用于将DAS13安装到架子3上的贯通孔。因此，通过3个部位的贯通孔26、27在架子3上安装各DAS13。
图4是示出图2所示的DAS13的连结方法的立体图，图5是用于说明图2所示的DAS13的连结方法的从通道方向观察到的图。另外，在图4以及图5中省略了X射线检测元件20的图示。
如图4以及图5所示，能够与各DAS13的贯通孔26、27的位置配合地在架子3上设置用于将模块化了的DAS13安装到架子3上的臂30。在图示的例子中，在架子3上设置有圆弧状地弯曲的臂30。
而且，通过使臂30通过DAS13的贯通孔26、27而能够将多个DAS13依次安装到架子3上。另外，也可以不使弯曲的臂30而是使倒L字型的钩等任意的安装器具通过远离X射线的入射侧的一侧的DAS13的贯通孔27，从而将DAS13固定到架子3上。
如果这样地将多个DAS13安装到臂30上，则DAS13彼此也能够连结。因此，臂30也作为连结机构22的一部分发挥功能。在邻接的DAS13之间，能够将用作连结机构22的一部分的固定用的螺栓31设置为隔离物。这样，通过在邻接的DAS13之间设置螺栓31等具有任意的构造的隔离物，能够使列方向上的DAS13之间的距离成为适当的距离。另外，能够将各DAS13以及X射线检测元件20定位到列方向的适当的位置。
图6是示出通过在图2所示的多个DAS13之间设置隔离物而调节了DAS13的数量的例子的图。
如图6（A）所示，在臂30上安装4个DAS13，能够在各DAS13的两侧设置兼作固定器具和隔离物的螺栓31。另一方面，还能够如图6（B）所示，在臂30上安装2个DAS13以及具有与DAS13的电路基板同等厚度的环状的2个隔离物32，并在各DAS13以及2个隔离物32的两侧设置螺栓31。在该情况下，能够使用同一尺寸的螺栓31以及臂30来构成不同的列数的X射线检测器12。即，能够使用公共的模块简易地构成不同的列数的X射线检测器12。
作为更具体的例子，如果在模块化了的1个DAS13中设置的X射线检测元件20的列数是16列，则能够通过将4个模块安装到臂30上来构成64列的X射线检测器12。另外，通过将2个模块安装到臂30上，能够构成32列的X射线检测器12。
图7是从列方向观察了图1所示的由X射线检测器12以及DAS13构成的数据检测系统的第2构造例的图、图8是从通道方向观察了图7所示的X射线检测元件20的图、图9是图7所示的数据检测系统的立体图。
如图7至图9所示，还能够通过在模块化了的1个DAS13上安装1列量的X射线检测元件20、并且在X射线的入射方向上并列配置闪烁器20B和光电二极管20C来构成数据检测系统21A。即，能够将与列方向垂直的面作为界面，在DAS13的电路基板上形成分别设置在多个X射线检测元件20中的板状的光电二极管20C。而且，能够在粘接于电路基板的板状的光电二极管20C的相反侧的面中粘接板状的闪烁器20B。另外，在闪烁器20B的X射线的入射侧设置准直器20A。
在该情况下，变得不需要图3所示那样的用于连接光电二极管20C和DAS13的FPC24等基板。即，能够通过印刷在DAS13的电路基板上的信号读出图案读取来自光电二极管20C的信号。
进而，能够在模块化了的各DAS13中设置在X射线的入射方向上分别配置了多个光电二极管20C的多个X射线检测元件20。即，能够在构成DAS13的电路基板上，在X射线的入射方向上形成多个光电二极管20C而作为传感器部。在该情况下，能够针对X射线的每个能量收集X射线检测信号。
图10是示出在图7所示的数据检测系统21A中在X射线的入射方向分割配置了2个光电二极管20C的例子、从通道方向观察到的放大剖面图，图11是从列方向观察了图10所示的光电二极管20C的图。
如图10以及图11所示，能够在X射线的入射方向上设置2个光电二极管20C。而且，各光电二极管20C分别通过构成独立的信号线40的信号的读出图案而与DAS13的信号处理电路连接。
在该情况下，关于经由了准直器20A的X射线中的能量相对小的分量，由于闪烁器20B的透射率小，所以通过接近X射线的入射侧的光电二极管20C来检测。另一方面，关于经由了准直器20A的X射线中的能量相对大的分量，由于闪烁器20B的透射率大，所以通过远离X射线的入射侧的一侧的光电二极管20C来检测。因此，能够针对X射线的每个强度收集X射线检测信号。即，能够构成X射线检测器12，该X射线检测器12能够收集与Dual Energy对应的X射线检测信号。
图12是示出图9所示的数据检测系统21A的变形例的立体图。
如图12所示，能够在列方向上邻接的DAS13之间使X射线检测元件20的位置相互在通道方向上偏移。即，能够针对每个模块使多个X射线检测元件20的位置在通道方向上偏移而连结数据检测系统21A。另外，也可以并非在全部的邻接的DAS13之间使X射线检测元件20的位置偏移，而仅使安装在至少一个特定的DAS13的X射线检测元件20的位置偏移。
在该情况下，连结机构22成为以使设置在某个DAS13的多个X射线检测元件20、和设置在邻接的其他DAS13的多个X射线检测元件20相互在通道方向上偏移的方式将DAS13与邻接的其他DAS13连结起来的构造。
如果如图12所示，使某列的X射线检测元件20的位置在通道方向上偏移，则在进行螺旋扫描的情况下，针对每个列，采样位置变化。因此，能够减小外观上的采样间距，提高空间分辨率。
另外，在图2所示的第1构造例中，也能够应用这样的X射线检测元件20的配置。即，能够在邻接的数据检测系统21之间使X射线检测元件20的位置在通道方向上偏移。
进而，还能够在数据检测系统21、21A中设置对某DAS13与邻接的其他DAS13之间的通道方向上的偏移量进行调整的调整机构。
图13是示出用于调整DAS13之间的偏移量的调整机构的第1具体例的图。
如图13所示，通过将例如中心轴未成为同轴状的棒状部件50的端部与具备滑动轴承等的旋转机构51连结，能够构成用于调整DAS13之间的偏移量的调整机构52。更具体而言，能够将棒状部件50中形成在列方向的中心轴之间的通道方向上的距离设为邻接的DAS13之间的最大的偏移量，该棒状部件50将列方向配置为长度方向。由此，通过使棒状部件50旋转，能够对邻接的DAS13之间的偏移量进行可变调整。
在图示的例子中，与邻接的DAS13之间的间隔相配合，在棒状部件50中相互不同地形成有2个同轴状的中心轴。因此，如果使2个具有同样的形状的棒状部件50通过具有图2所示那样的构造的数据检测系统21的两端的2个贯通孔26，从而将多个数据检测系统21相互连结，则能够每隔一个而相互不同地以期望的偏移量配置多个数据检测系统21的位置。当然，还能够不每隔一个地使多个数据检测系统21偏移，而针对由多个数据检测系统21构成的每个组进行偏移。
图14是示出用于调整DAS13之间的偏移量的调整机构的第2具体例的图。
用于调整DAS13之间的偏移量的调整机构52A还能够通过使期望的DAS13在一个方向上往返移动的链杆机构来构成。在图示的例子中，由旋转轴60和凸轮61构成了链杆机构。而且，如果使中心轴偏移地配置的2个棒状部件62的一方抵接到凸轮61，则能够仅使一方的棒状部件62在一个方向上往返移动。
因此，如果如图所示地配置2组使中心轴相互偏移了的2个棒状部件62、使第1组的一方的棒状部件62抵接到凸轮61、另一方面使第2组的一方的棒状部件62抵接到弹簧等弹性体63，则能够使离开了一定的距离的2个棒状部件62在一个方向平行移动。另外，能够固定离开了一定的距离的2个棒状部件62的位置。
因此，如果通过可平行移动的2个棒状部件62连结一部分的数据检测系统21，并通过固定的2个棒状部件62连结剩余的数据检测系统21，则能够对通过可平行移动的2个棒状部件62连结的多个数据检测系统21、与通过固定的2个棒状部件62连结的多个数据检测系统21之间的通道方向的偏移量进行可变调整。
关于用于调整DAS13之间的通道方向的偏移量的调整机构，除了上述例子以外，能够使用滚珠螺杆等任意的构造部件来构成。
以上那样的X射线CT装置1以及数据检测系统21、21A是在列方向上分割X射线检测器12以及DAS13，并模块化为能够单独用于成像扫描的装置的例子。
以往的X射线检测装置针对每个通道被模块化，为了进行成像需要连结与全部的通道对应的多个模块。另外，无法变更X射线检测元件的列数。
相对于此，根据X射线CT装置1以及数据检测系统21、21A，通过在列方向上连结可独立地用于数据收集的任意数量的模块，能够简易地构成期望的列数的二维X射线检测器。因此，能够使用通用的模块来构成不同的列数的二维X射线检测器。另外，还能够使一时构成的X射线检测器的列数成为可变。因此，不需要为了X射线检测器的多列化而构成具有特殊的构造的X射线检测器、DAS。因此，能够通过零件的标准化来削减成本。
另外，能够以与DAS13的旋转面非正交的方式，配置构成1个模块的DAS13的电路基板。即，能够以不遮挡空气的方式使DAS13旋转。因此，能够利用架子3的旋转所产生的空气的流动而对DAS13进行空气冷却。其结果，提高了DAS13的冷却效率，能够容易地进行DAS13的散热。
另外，通过在列之间使X射线检测元件20的位置在通道方向上偏移、或者在X射线的入射方向上配置多个光电二极管20C，能够实现螺旋扫描时的空间分辨率的提高、与X射线的能量对应的X射线检测信号的收集。
虽然记载了特定的实施方式，但所记载的实施方式仅为一个例子，而不用于限定发明的范围。此处记载的新的方法以及装置能够通过各种其他样式具体化。另外，能够在此处记载的方法以及装置的样式中，在不脱离发明的要旨的范围内，实现各种省略、置换以及变更。所附的权利要求及其均等物包含于发明的范围以及要旨中，包括这样的各种样式以及变形例。

Claims (9)

1.一种X射线CT装置用的数据检测系统，其特征在于，具备：
数据收集系统，以能够收集生成与至少1列量的X射线检测元件对应的X射线CT图像数据所需的数据的方式，在通道方向上设置有多个X射线检测元件；以及
连结机构，用于在列方向上将所述数据收集系统与其他数据收集系统直接或者间接地连结起来。
2.根据权利要求1所述的X射线CT装置用的数据检测系统，其特征在于，
用板状的电路基板构成所述数据收集系统，将所述电路基板的厚度方向设为与所述数据收集系统的旋转方向不同的方向。
3.根据权利要求1所述的X射线CT装置用的数据检测系统，其特征在于，
所述连结机构构成为以使设置于所述数据收集系统的所述多个X射线检测元件、和设置于邻接的其他数据收集系统的多个X射线检测元件相互在所述通道方向上偏移的方式，将所述数据收集系统与所述邻接的其他数据收集系统连结起来。
4.根据权利要求3所述的X射线CT装置用的数据检测系统，其特征在于，
还具有调整机构，该调整机构对所述数据收集系统与所述邻接的其他数据收集系统之间的所述通道方向上的偏移量进行调整。
5.根据权利要求1所述的X射线CT装置用的数据检测系统，其特征在于，
在所述数据收集系统中设置有多个X射线检测元件，该多个X射线检测元件在X射线的入射方向上分别配置有多个光电二极管。
6.根据权利要求1所述的X射线CT装置用的数据检测系统，其特征在于，
用板状的电路基板构成所述数据收集系统，将与所述列方向垂直的面作为界面，在所述电路基板上形成有所述多个X射线检测元件中各自具备的光电二极管。
7.根据权利要求1所述的X射线CT装置用的数据检测系统，其特征在于，
在所述数据收集系统中，在列方向上设置有多个X射线检测元件。
8.根据权利要求1所述的X射线CT装置用的数据检测系统，其特征在于，
该X射线CT装置用的数据检测系统通过所述连结机构在列方向上连结多个所述数据收集系统而成。
9.一种X射线CT装置，其特征在于，具备：
权利要求1所述的数据检测系统；
X射线照射部，朝向被检体照射X射线；以及
数据处理系统，根据由所述数据检测系统收集到的所述被检体的投影数据来生成X射线CT图像数据。
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