CN104783822B - 具有z轴焦点追踪及校正能力的探测器装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有Z轴焦点追踪及校正能力的探测器装置及其使用方法，包括X射线发射源、前准直器以及探测器，在前准直器上设有准直孔，在前准直器上还设有可以通过X射线的跟踪孔，跟踪孔以准直孔的对称线对称，跟踪孔与准直孔的侧面相互连通；探测器主要分为理想注意通道区、上参照通道区、下参照通道区以及基准通道区，理想注意通道区接收通过准直孔后的X射线，下参照通道区位于基准通道区的下侧，上、下参照通道区以及基准通道区用于接收通过跟踪孔的X射线。本发明使得Z轴焦点追踪及校正变得更加简单方便，有效降低成本，提高经济效益。

Description

具有Z轴焦点追踪及校正能力的探测器装置及其使用方法

技术领域

本发明主要属于医疗成像技术领域，特别涉及一种具有Z轴焦点追踪及校正能力的探测器装置及其使用方法。

背景技术

数字成像系统可用于拍摄图像以帮助医生做出正确的诊断。数字放射照相成像系统典型地包括源和探测器。由源产生的能量，例如X射线穿过待成像的物体并由探测器所检测。相关联的控制系统从探测器中获取图像数据并在显示器上调制出对应的诊断图像。可使用一个或多个准直器阻挡和/或限制X射线或其他能量对准探测器。例如，可在准直器设置开口， X射线通过它从源传递到探测器。

CT探测器系统就是利用前述原理进行工作的。目前CT探测器系统已经广泛用于医疗领域，其能够对病人的各部位进行成像以便辅助医务人员对疾病进行诊断和治疗。如图1所示，常见的CT探测器系统原理图。从CT球管的焦点A处射出的X射线通过前准直器1的准直孔2后投射到探测器3上，待测物体放置在前准直器与探测器之间。

第三代扫描仪的CT探测器必须满足严格的性能要求以获得高图像品质和无伪图像。探测器必须做出一种响应，该响应是与到达探测器的X射线密度直接相互关联的。 探测器应该具备随时间和温度的稳定性、对焦点运动的敏感性、对于生命体的光辐射等关键性要求。第三代CT扫描仪的特殊性在于相邻通道和相邻探测器模块（通道组）的相对反应。这些通道必须近乎同一以避免严重的环状伪影（通常被定义为通道对通道的非线性变化）或带状伪影。探测器的闪烁体像素到相邻像素间的响应行为、X射线准直器由于转速发生的变化、以及二极管像素反应或所有上述相结合，这些因素都会影响探测器的此种非线性变化。一般而言，如果没有满足这些要求，重建图像中就会出现环状伪影、带状伪影或中心伪影，使得拍摄图像清晰度降低或严重失真。

在过去的十年里，CT系统的剂量管理已经变得十分重要，越来越要求满足辐射防护最优化原则（ALARA原则）。在每一个CT扫描仪中，前准直器用于限制X射线仅对成像注意区域进行曝光。为达到这个目的，在前准直器上设计不同的准直孔来应对不同的波束宽度。目前，一些制造商设计孔的时候使用运动边缘来跟踪CT球管的焦点本影和半影以控制光束（这被称为Z轴焦点追踪）。追踪焦点运动和控制每个准直孔的位置都有其运算法则。这需要使用复杂的硬件，且无疑成本是昂贵的。另一方面，这种设计方案虽然可以通过采用最小的准直孔径而提高了剂量功效，且不影响图像质量，但是，因为焦点易受各种因素干扰，例如机械漂移或热漂移，需调整对齐光圈孔径，让前准直器B在Z轴上移动，以便探测器仅仅覆盖理想注意区域（ROI）所要求的光束。因此，这样的设计需要高精度驱动装置调整前准直器的位置。的一种Z轴焦点追踪技术方案，

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种具有Z轴焦点追踪及校正能力的探测器装置及其使用方法，在不降低调整精度的前提条件下，使得Z轴焦点追踪及校正变得更加简单方便，有效降低成本，提高经济效益。

本发明是这样实现的，提供一种具有Z轴焦点追踪及校正能力的探测器装置，包括X射线发射源、前准直器以及探测器，探测器由多个探测器单元阵列而成，在前准直器上设有准直孔，X射线发射源发射的X射线通过准直孔后被探测器接收，在前准直器上还设有可以通过X射线的跟踪孔，跟踪孔以准直孔的对称线对称，跟踪孔与准直孔的侧面相互连通；探测器主要分为理想注意通道区、上参照通道区、下参照通道区以及基准通道区，理想注意通道区沿X轴方向左右设置，理想注意通道区接收通过准直孔后的X射线，上、下参照通道区以及基准通道区用于接收通过跟踪孔的X射线，上、下参照通道区以及基准通道区沿Z轴方向上下设置，上参照通道区位于基准通道区的上侧，下参照通道区位于基准通道区的下侧。

进一步地，探测器装置还包括统计单元、计算单元、控制单元以及校正单元，统计单元用于统计上参照通道区、下参照通道区以及基准通道区接收到的X射线的剂量，计算单元用于分别比较上参照通道区以及下参照通道区与基准通道区接收到的X射线的剂量比值大小，控制单元把计算单元的比值与预设的标准值进行比较后控制校正单元，校正单元调整前准直器的位置。

进一步地，在前准直器上设有若干个宽度大小不同的准直孔，每个准直孔的侧部设置有与其相互连通的跟踪孔，跟踪孔的形状大小相同。

一种利用上述具有Z轴焦点追踪及校正能力的探测器装置进行探测器校正的方法，主要包括以下步骤：

A、由X射线发射源通过前准直器向探测器发射X射线,探测器的理想注意通道区、上参照通道区、下参照通道区以及基准通道区分别接收X射线；

B、统计单元分别统计上参照通道区接收到的X射线的剂量、下参照通道区接收到的X射线的剂量以及基准通道区接收到的X射线的剂量；

C、计算单元比较上参照通道区以及下参照通道区与基准通道区接收到的X射线的剂量比值大小；

D、控制单元把计算单元的比值与预设的标准值进行比较后控制校正单元，当该比值小于预设值时，表明X射线发射源正处于准直孔的X方向的对称轴上，本装置无漂移缺陷，无需校正；当比值大于预设值的情况下，需要校正，进行下一步；

E、校正单元调整前准直器在Z轴的位置；

F、重复上述步骤，前准直器1实时自动地追踪X射线发射源的位置并自动对前准直器的位置进行校正，直至步骤D中的比值小于预设值为止。

与现有技术相比，本发明的具有Z轴焦点追踪及校正能力的探测器装置及其使用方法的有益效果是：

1．前准直器追踪X射线发射源的位置并自动进行校正；

2. 可以实现实时自动调整，缩小校准温度到成像温度的增益变化，提高设备的成像品质和清晰度；

3.控制简单，制造成本低。

附图说明

图1为CT探测器系统的原理示意图；

图2为本发明的大开口前准直器和探测器组合状态的示意图；

图3为本发明的小开口前准直器和探测器组合状态的平面示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参照图1所示，从CT球管的焦点A处射出的X射线通过前准直器1的准直孔2后投射到探测器3上，X射线在探测器3投射的结果是分为半影区4和本影区5。半影区4位于本影区5的外围。半影区4的X射线剂量较本影区5的少和弱。本影区5可以生成无伪图像，其图像品质就比半影区4的更清晰完整。

本发明具有Z轴焦点追踪及校正能力的探测器装置及其使用方法正是基于上述原理并在其基础上做了改进。在本发明中，X射线发射源相当于CT球管的焦点A。本发明的改进点主要集中在前准直器1以及探测器3上。

请参照图2和图3所示，是本发明的前准直器1以及探测器3组合状态示意图，其中图2显示的是具有大开口的准直孔的前准直器1与探测器3组合状态示意图，图3显示的是具有小开口的准直孔的前准直器1与探测器3组合状态示意图。

前准直器1探测器3由多个探测器单元6阵列而成，前准直器1上的准直孔2为矩形，X射线发射源发射的X射线通过准直孔2后被探测器3接收。准直孔2的左右方向与前准直器1的长度方向一致，为探测器装置的X轴方向。准直孔2的上下方向与前准直器1的宽度方向一致，为探测器装置的Z轴方向。

在前准直器1上还设有可以通过X射线的矩形跟踪孔7，跟踪孔7以准直孔2的对称线对称，跟踪孔7与准直孔2的侧面相互连通。

探测器3主要分为理想注意通道区31、上参照通道区32、下参照通道区33以及基准通道区34。理想注意通道区31沿X轴方向左右设置，理想注意通道区31接收通过准直孔2后的X射线，上、下参照通道区32和33以及基准通道区34用于接收通过跟踪孔7的X射线。上、下参照通道区32和33以及基准通道区34沿Z轴方向上下设置。上参照通道区32位于基准通道区34的上侧，下参照通道区33位于基准通道区34的下侧。

本发明的探测器装置还包括统计单元、计算单元、控制单元以及校正单元。统计单元用于统计上参照通道区32、下参照通道区33以及基准通道区34接收到的X射线的剂量，计算单元用于分别比较上参照通道区32以及下参照通道区33与基准通道区34接收到的X射线的剂量比值大小，控制单元把计算单元的比值与预设的标准值进行比较后控制校正单元，校正单元调整前准直器1的位置。

在前准直器1上设有若干个宽度大小不同的矩形准直孔2，每个准直孔2的侧部设置有与其相互连通的跟踪孔7，跟踪孔7的形状大小相同。图 2所示的准直孔2为大开口，图3所示的准直孔2为小开口，图 2所示的准直孔2的宽度大于图3所示的准直孔2的宽度。每个准直孔2对应于探测器装置不同的使用需要。

利用本发明的具有Z轴焦点追踪及校正能力的探测器装置及其使用方法进行探测器校正的方法，主要包括以下步骤：

A、由X射线发射源通过前准直器1向探测器3发射X射线,探测器3的理想注意通道区31、上参照通道区32、下参照通道区33以及基准通道区34分别接收X射线。

B、统计单元分别统计上参照通道区32接收到的X射线的剂量S1、下参照通道区33接收到的X射线的剂量S2以及基准通道区34接收到的X射线的剂量S3。

C、计算单元比较S1/S3、S2/S3的比值大小。

D、控制单元把计算单元的比值与预设的标准值进行比较后控制校正单元，当该比值小于预设值时，表明X射线发射源正处于准直孔2的X方向的对称轴上，本装置无漂移缺陷，无需校正。当比值大于预设值的情况下，需要校正，进行下一步。

E、校正单元调整前准直器1在Z轴的位置。

F、重复上述步骤，前准直器1实时自动地追踪X射线发射源的位置并自动进行校正，直至步骤D中的比值小于预设值为止。

因为在步骤B中的剂量大小是与X射线发射源在Z轴的位置相关的，而且X射线发射源在Z轴上位置也是比例S1/S3以及S2/S3的单调函数。如果X射线发射源在Z轴的向上的位置，那么S1以及S2的剂量值不相等，造成S1/S3、S2/S3的比值也不相同，比值S1/S3小于比值S2/S3，

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种具有Z轴焦点追踪及校正能力的探测器装置，包括X射线发射源、前准直器以及探测器，所述探测器由多个探测器单元阵列而成，在所述前准直器上设有准直孔，所述X射线发射源发射的X射线通过准直孔后被探测器接收，其特征在于，在所述前准直器上还设有可以通过X射线的跟踪孔，所述跟踪孔以准直孔的对称线对称，所述跟踪孔与准直孔的侧面相互连通；所述探测器主要分为理想注意通道区、上参照通道区、下参照通道区以及基准通道区，所述理想注意通道区沿X轴方向左右设置，所述理想注意通道区接收通过准直孔后的X射线，所述上、下参照通道区以及基准通道区用于接收通过跟踪孔的X射线，所述上、下参照通道区以及基准通道区沿Z轴方向上下设置，所述上参照通道区位于基准通道区的上侧，所述下参照通道区位于基准通道区的下侧；所述探测器装置还包括统计单元、计算单元、控制单元以及校正单元，所述统计单元用于统计上参照通道区、下参照通道区以及基准通道区接收到的X射线的剂量，所述计算单元用于分别比较上参照通道区以及下参照通道区与基准通道区接收到的X射线的剂量比值大小，所述控制单元把计算单元的比值与预设的标准值进行比较后控制校正单元，所述校正单元调整前准直器的位置。

2.如权利要求1所述的具有Z轴焦点追踪及校正能力的探测器装置，其特征在于，在所述前准直器上设有若干个宽度大小不同的准直孔，每个所述准直孔的侧部设置有与其相互连通的跟踪孔，所述跟踪孔的形状大小相同。

3.一种利用如权利要求1所述的具有Z轴焦点追踪及校正能力的探测器装置进行探测器校正的方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

A、由X射线发射源通过前准直器向探测器发射X射线,探测器的理想注意通道区、上参照通道区、下参照通道区以及基准通道区分别接收X射线；

B、统计单元分别统计上参照通道区接收到的X射线的剂量、下参照通道区接收到的X射线的剂量以及基准通道区接收到的X射线的剂量；

C、计算单元比较上参照通道区以及下参照通道区与基准通道区接收到的X射线的剂量比值大小；

D、控制单元把计算单元的比值与预设的标准值进行比较后控制校正单元，当该比值小于预设值时，表明X射线发射源正处于准直孔的X方向的对称轴上，本装置无漂移缺陷，无需校正；当比值大于预设值的情况下，需要校正，进行下一步；

E、校正单元调整前准直器在Z轴的位置；

F、重复上述步骤，前准直器1实时自动地追踪X射线发射源的位置并自动对前准直器的位置进行校正，直至步骤D中的比值小于预设值为止。