CN104434165A - X射线成像设备 - Google Patents

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CN104434165A CN201410803342.7A CN201410803342A CN104434165A CN 104434165 A CN104434165 A CN 104434165A CN 201410803342 A CN201410803342 A CN 201410803342A CN 104434165 A CN104434165 A CN 104434165A
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陈垚
郑海荣
梁栋
洪序达
桂建保
胡战利
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Abstract

本发明提供一种X射线成像设备，包括：阵列式X射线源，准直器和X射线平板探测器；阵列式X射线源，用于发出阵列式的X射线束；准直器，用于对所发出的阵列式的X射线束进行准直，将准直后的阵列式的X射线束照射至测试对象；X射线平板探测器，用于接收穿透测试对象的阵列式的X射线束，利用接收的阵列式的X射线束形成X射线摄影图像。本发明采用了阵列式X射线光源和准直器的组合，形成了近似平行的、近似面光源的X射线束，避免了因手骨影像容易重叠而影响医师对骨龄的判断；与普通的X射线DR技术相比，由于没有增加手部与X光源的距离，因而减少了整个设备的体积，增加了便携性；减少了不必要的辐射，从而减少了对人体健康的伤害。

Description

X射线成像设备
技术领域
本发明涉及核成像技术领域，特别涉及一种X射线成像设备。
背景技术
人类骨骼发育的变化基本相似，每一根骨头的发育过程都具有连续性和阶段性。不同阶段的骨头具有不同的形态特点，因此，骨龄评估能较准确地反映个体的生长发育水平和成熟程度。它不仅可以确定儿童的生物学年龄，而且还可以通过骨龄及早了解儿童的生长发育潜力以及性成熟的趋势：通过骨龄还可预测儿童的成年身高，骨龄的测定还对一些儿科内分泌疾病的诊断有很大帮助。骨龄最早应用于医学上研究和衡量儿童的生长发育情况，随后被大量地应用在确定运动员的实际年龄以确定参赛资格上。骨龄鉴定方法被更加广泛地应用于司法判案过程中，并扮演着十分重要的角色。传统的骨龄评估通常是对被测者的手部和腕部进行X光摄片，然后由医生根据拍得的X光片进行解读。
目前市场上通常采用普通的X射线DR技术(Digital Radiography，数字放射显影技术)进行手部和腕部的X光摄片，但其并非为骨龄鉴定应用专门而设计。普通的X射线DR的结构如图1所示，其包括点状X光源1、被照射物体2和平板探测器3，其具有如下几个缺点：(1)采用点状X光源1，使得手骨影像容易重叠，从而影响医师对骨龄的判定；(2)为了避免影像重叠，增加了被照射物体2与点状X光源1的距离，造成了整个摄影设备较大的体积，不利于携带；使得辐射剂量增大，增加了不必要的辐射，增加了对人体健康的损害，尤其对于儿童而言更为不利。
发明内容
本发明实施例提供了一种X射线成像设备，避免了因手骨影像容易重叠而影响医师对骨龄的判断；减少了整个设备的体积，增加了便携性；减少了不必要的辐射，减少了对人体健康的伤害，该设备包括：阵列式X射线源，准直器和X射线平板探测器；
阵列式X射线源，用于发出阵列式的X射线束；
准直器，用于对所发出的阵列式的X射线束进行准直，将准直后的阵列式的X射线束照射至测试对象；
X射线平板探测器，用于接收穿透测试对象的阵列式的X射线束，利用接收的阵列式的X射线束形成X射线摄影图像。
在一个实施例中，所述阵列式X射线源包括M行N列的X射线源，其中，M和N均为大于等于10且小于等于1000的整数。
在一个实施例中，所述阵列式X射线源的排列方式还为两两相邻的行相互错开。
在一个实施例中，所述阵列式X射线源包括栅极、阴极阵列和阳极；
所述栅极，与外部高压电源组连接，用于对所述阴极阵列施加电场；
所述阴极阵列，用于在所述栅极施加的电场作用下发射电子束；
所述阳极，与外部控制电路连接，用于根据外部控制电路的控制，对所述阴极阵列所发射的电子束施加电场，使电子束加速并轰击阳极，产生X射线束。
在一个实施例中，所述栅极的结构为筛网状、孔状或栅栏状结构。
在一个实施例中，所述阴极阵列的构成材料为碳纳米管或石墨烯。
在一个实施例中，所述阳极表面与水平方向夹角为5度至15度。
在一个实施例中，所述阵列式X射线源封装在真空腔体中。
在一个实施例中，所述真空腔体安装有出射窗口，用于阵列式的X射线束的射出。
在一个实施例中，所述真空腔体安装有真空电极接口，用于外部控制电路与阵列式X射线源的阳极的连接，外部高压电源组与阵列式X射线源的栅极的连接。
在一个实施例中，所述真空腔体为玻璃腔体、金属陶瓷腔体或金属腔体。
在一个实施例中，所述准直器上有穿透孔，所述穿透孔与阵列式X射线源的X射线束发射点相对应，用于对阵列式的X射线束进行准直。
在一个实施例中，准直器的面积与阵列式X射线源所发射的阵列式的X射线束的面积相等。
在一个实施例中，所述X射线平板探测器面积与阵列式X射线源所发射的阵列式的X射线束的面积相同。
在本发明实施例中，由于采用了阵列式X射线面光源和准直器的组合，形成了近似平行的、近似面光源的X射线束，避免了因手骨影像容易重叠而影响医师对骨龄的判断；与普通的X射线DR技术相比，由于没有增加手部与X光源的距离，因而减少了整个设备的体积，增加了便携性；减少了不必要的辐射，从而减少了对人体健康的伤害。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1是本发明实施例提供的一种普通的X射线DR结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种X射线成像设备结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种阵列式X射线源X射线发射点分布示意图；
图4是本发明实施例提供的一种阵列式X射线源内部结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
发明人发现，因为普通的X射线DR采用点状X光源1，使得其具有如下的缺点：(1)采用点状X光源1，使得手骨影像容易重叠，从而影响医师对骨龄的判定；(2)为了避免影像重叠，必须增加被照射物体2与点状X光源1的距离，从而造成了整个摄影设备具有较大的体积，不利于携带；使得辐射剂量增大，增加了不必要的辐射，从而增加了对人体健康的损害，尤其对于儿童而言更为不利。而如果采用阵列式X射线源和准直器的组合，形成了近似平行的、近似面光源的X射线束就可以解决现有技术中存在的上述问题。基于此，本发明提出一种X射线成像设备。
图2是本发明实施例提供的一种X射线成像设备结构示意图；如图2所示，该设备包括：阵列式X射线源4，用于发出阵列式的X射线束(锥形的X射线束)；准直器5，用于对所发出的阵列式的X射线束进行准直，将准直后的阵列式X射线束照射至测试对象2(即被照射物体，如人的手部和腕部)，其中，准直后的阵列式的X射线束形成近似平行的、类似面光源的X射线束；X射线平板探测器6，用于接收穿透测试对象2的阵列式的X射线束，利用接收的阵列式的X射线束形成X射线摄影图像，其中，测试对象2(即被照射物体)紧贴于X射线平板探测器6上。
具体实施时，阵列式X射线源4为M行N列的X射线源，即包括M行N列的X射线发射点，可以发射出M行N列的X射线束，其中，M和N根据需求可以是从10到1000不等的整数。
图3是本发明实施例提供的一种阵列式X射线源X射线发射点分布示意图；阵列式X射线源4的M行N列的X射线发射点的排列方式可以如图3所示，也可以采用两两相邻的行相互错开的排列方式。阵列式X射线源4的管电压可以为40-150kVp(kilovolt peak，千伏峰值)，管电流为10-800mA，阵列式X射线源4的面积约20cm×30cm。
图4是本发明实施例提供的一种阵列式X射线源内部结构示意图，如图4所示阵列式X射线源4包括栅极7、阴极阵列8和阳极9；栅极7，与外部高压电源组连接，外部高压电源组提供给栅极7一定的电压(0至10千伏)，用于对阴极阵列8施加电场；阴极阵列8，用于在栅极7施加的电场作用下发射电子束12；阳极9，与外部控制电路连接，用于根据外部控制电路的控制，对阴极阵列8所发射的电子束12施加电场，使电子束12加速并轰击阳极9(或者称为阳极靶)，产生X射线束13。
具体实施时，阴极阵列8在栅极7电场的激发下，发射电子束12，电子束12在阳极9电场产生的电场的作用下加速，轰击阳极9(或阳极靶)形成焦斑，并通过轫致辐射机制发射X射线束13。
栅极7的构成材料为导电体(包括但不限于钨等)，其结构包括但不限于筛网状、孔状或栅栏状结构。阴极阵列8的构成材料为碳纳米管或石墨烯。阳极9(或阳极靶)表面与水平方向夹角为从5度到15度角。
如图4所示，阵列式X射线源4封装在一个真空腔体10中，真空腔体10为一个高真空的环境中，真空腔体10可以是玻璃腔体(即阵列式X射线源4采用玻璃封装)、金属陶瓷腔体(即阵列式X射线源4采用金属陶瓷封装)或金属腔体(高真空的)。真空容器10的真空度范围可从10-6毫米汞柱到10-11毫米汞柱。在真空腔体10上安装有一个X射线的出射窗口11，由高X射线穿透率的材料构成，可以是但不限于金属铍或金属铝，用于阵列式的X射线束13的射出。真空腔体10还安装有真空电极接口，用于外部控制电路与阵列式X射线源4的阳极9的连接，也用于阵列式X射线源4的栅极7与外部高压电源组的连接。
准直器5由铅等重金属构成，上面散布有穿透孔，穿透孔与阵列式X射线源4的X射线束发射点相对应，用于对阵列式的X射线束进行准直，形成近似平行的、类似面光源的X射线束。准直器5的厚度为2毫米至10毫米，其面积与X射线源阵列的面积(即阵列式X射线源4所发射的M行N列的X射线束的面积)相当。
X射线平板探测器6的面积与X射线源阵列的面积(即阵列式X射线源4所发射的M行N列的X射线束的面积)相当。X射线平板探测器6的分辨率约3lp/mm(线对/毫米)，其光谱响应范围应覆盖阵列式X射线源4的X射线能量段。
综上所述，本发明由于采用了阵列式X射线光源和准直器的组合，形成了近似平行的、近似面光源的X射线束，避免了因手骨容易重叠而影响医师对骨龄的判断；与普通的X射线DR技术相比，由于没有增加手部与X光源的距离，因而减少了整个设备的体积，增加了便携性；减少了不必要的辐射，从而减少了对人体健康的伤害。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种X射线成像设备，其特征在于，包括：阵列式X射线源，准直器和X射线平板探测器；
阵列式X射线源，用于发出阵列式的X射线束；
准直器，用于对所发出的阵列式的X射线束进行准直，将准直后的阵列式的X射线束照射至测试对象；
X射线平板探测器，用于接收穿透测试对象的阵列式的X射线束，利用接收的阵列式的X射线束形成X射线摄影图像。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述阵列式X射线源包括M行N列的X射线源，其中，M和N均为大于等于10且小于等于1000的整数。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述阵列式X射线源的排列方式还为两两相邻的行相互错开。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述阵列式X射线源包括栅极、阴极阵列和阳极；
所述栅极，与外部高压电源组连接，用于对所述阴极阵列施加电场；
所述阴极阵列，用于在所述栅极施加的电场作用下发射电子束；
所述阳极，与外部控制电路连接，用于根据外部控制电路的控制，对所述阴极阵列所发射的电子束施加电场，使电子束加速并轰击阳极，产生X射线束。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述栅极的结构为筛网状、孔状或栅栏状结构。
6.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述阴极阵列的构成材料为碳纳米管或石墨烯。
7.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述阳极表面与水平方向夹角为5度至15度。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述阵列式X射线源封装在真空腔体中。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述真空腔体安装有出射窗口，用于阵列式的X射线束的射出。
10.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述真空腔体安装有真空电极接口，用于外部控制电路与阵列式X射线源的阳极的连接，外部高压电源组与阵列式X射线源的栅极的连接。
11.如权利要求8至10任一项所述的设备，其特征在于，所述真空腔体为玻璃腔体、金属陶瓷腔体或金属腔体。
12.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述准直器上有穿透孔，所述穿透孔与阵列式X射线源的X射线束发射点相对应，用于对阵列式的X射线束进行准直。
13.如权利要求1或12所述的设备，其特征在于，准直器的面积与阵列式X射线源所发射的阵列式的X射线束的面积相等。
14.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述X射线平板探测器面积与阵列式X射线源所发射的阵列式的X射线束的面积相同。
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