CN108175435B - 一种应用于探测器x射线的凸轮限束器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于探测器X射线的凸轮限束器，包括两个平行布置且反向旋转的凸轮，两个凸轮之间形成供X射线穿过的开缝；凸轮半径是连续变化的，凸轮半径的差值涵盖最小开缝到最大开缝整个范围；两个凸轮顺、逆时针旋转，使得开缝变大或者变小；凸轮中心横截面最大半径处在水平位置时，开缝为0；凸轮中心横截面最小半径处在水平位置时，开缝为最大值；凸轮半径是连续变化的，故开缝大小也是连续变化的；凸轮曲面是经过特殊设计的特殊曲面，使得中心横截面半径形成的每一个不同开缝，都对应不同的曲线。本发明凸轮限束器可以实时连续、精确约束X射线投射到探测器上的投影形状及面积。

Description

一种应用于探测器X射线的凸轮限束器
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体讲是一种应用于探测器X射线的凸轮限束器。
背景
限束器是一种约束X射线投射到探测器上的形状大小的装置，其中，X射线从球管中射出。目前，主要采用平板钨金片、弯曲钨金片或者棘轮形式改变开缝。但是，这些限束器开缝要么只能设置几个档位断续的、局部的保证开缝精确控制，要么只能连续不精确的控制开缝大小，无法按照扫描实际探测器需求形状进行精确控制，开缝投射到探测器上会有曲率偏斜，或者有无需用到的射线，影响剂量，有部分X射线被浪费，增大了病人X射线剂量的吸收。
为了解决上述问题，本案由此而生。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以实时连续、精确约束X射线投射到探测器上的投影形状及面积的应用于探测器X射线的凸轮限束器。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种应用于探测器X射线的凸轮限束器，包括两个平行布置且反向旋转的凸轮，两个凸轮之间形成供X射线穿过的开缝；凸轮半径是连续变化的，凸轮半径的差值涵盖最小开缝到最大开缝整个范围；两个凸轮顺、逆时针旋转，使得开缝变大或者变小；凸轮中心横截面最大半径处在水平位置时，开缝为0；凸轮中心横截面最小半径处在水平位置时，开缝为最大值；凸轮半径是连续变化的，故开缝大小也是连续变化的；凸轮曲面是经过特殊设计的特殊曲面，使得中心横截面半径形成的每一个不同开缝，都对应不同的曲线，可以使得通过两个凸轮之间的X射线投射到探测器上是需要的理想射线区域。
进一步地，记凸轮曲面上任一点的坐标为A(x，y，z)，则A的计算公式如下：
(1)[v0-(v0-2at)cosα]≥tgβ[(v0-2at)sinα+n]；
(2)[v0-(v0-at)cosα]≥tgβ[n-(v0-at)sinα]；
(3)
Figure BDA0001542840810000021
(4)r＝v0-at；
(5)α＝θ·t；
(6)x∈[-m,m]；
(7)z＝r·sinα；
(8)
Figure BDA0001542840810000022
其中，上述字母分别代表如下：
v0：凸轮初始半径；a：水平分运动的速度；θ：凸轮转动的角速度；r：凸轮的即时半径；β：球管焦点中心线与开缝边缘的夹角；n：球管焦点到开缝的垂直距离；α：凸轮t时间内转过的角度；d：球管焦点的直径。满足公式(1)(2)是为了凸轮转动时，保持凸轮水平中心距位置不妨碍射线投射。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明应用于探测器X射线的凸轮限束器，可以随意取得探测器投影需要的任意大小形状及面积，实现连续、精确控制开缝大小及形状，无X射线及剂量的浪费，而且整个限束器结构简单、紧凑，成本低。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中所示：1、凸轮2、支座3、伺服电机。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细阐述。
如图1所示：一种应用于探测器X射线的凸轮限束器，包括两个平行布置且反向旋转的凸轮1。两个凸轮1的形状、尺寸相同，分别支承于支座2上，且通过伺服电机3驱动旋转。两个凸轮1之间形成供X射线穿过的开缝。工作时，由伺服电机3带动两个凸轮1呈对称状态的反向旋转。进而改变两则之间的开封大小。
凸轮1半径是连续变化的，凸轮1半径的差值涵盖最小开缝到最大开缝整个范围。两个凸轮1顺、逆时针旋转，使得开缝变大或者变小。凸轮1中心横截面最大半径处在水平位置时，开缝为0。凸轮1中心横截面最小半径处在水平位置时，开缝为最大值。凸轮1半径是连续变化的，故开缝大小也是连续变化的。
两个凸轮1是可以左右不对称的，就是把两个凸轮1高度参数改一下，做得不同，在实际上应用时，能更好的实现0间隙全遮挡。
凸轮1曲面是经过特殊设计的特殊曲面，本实用新型还提供了经过特殊设计的特殊曲面的计算公式：记凸轮1曲面上任一点的坐标为A(x，y，z)，则A的计算公式如下：
(1)[v0-(v0-2at)cosα]≥tgβ[(v0-2at)sinα+n]；
(2)[v0-(v0-at)cosα]≥tgβ[n-(v0-at)sinα]；
(3)
Figure BDA0001542840810000031
(4)r＝v0-at；
(5)α＝θ·t；
(6)x∈[-m,m]；
(7)z＝r·sinα；
(8)
Figure BDA0001542840810000032
其中，上述字母分别代表如下：
v0：凸轮1初始半径；a：水平分运动的速度；θ：凸轮1转动的角速度；r：凸轮1即时半径；β：球管焦点中心线与开缝边缘的夹角；n：球管焦点到开缝的垂直距离；α：凸轮1t时间内转过的角度；d：球管焦点的直径。其中，凸轮1初始半径v0是根据设计结构设置的一个数值，凸轮1即时半径r是在这个基础上得到的凸轮1半径，就好比初始速度和瞬时速度的区别。
通过上述计算公式得到的凸轮1曲面，使得中心横截面半径形成的每一个不同开缝，都对应不同的曲线，可以使得通过两个凸轮1之间的X射线投射到探测器上是需要的理想射线区域，使得射线没有浪费。
以上所述依据实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书中记载的内容。

Claims (2)

1.一种应用于探测器X射线的凸轮限束器，其特征在于：包括两个平行布置且反向旋转的凸轮，两个凸轮之间形成供X射线穿过的开缝；凸轮半径是连续变化的，凸轮半径的差值涵盖最小开缝到最大开缝整个范围；两个凸轮顺、逆时针旋转，使得开缝变大或者变小；凸轮中心横截面最大半径处在水平位置时，开缝为0；凸轮中心横截面最小半径处在水平位置时，开缝为最大值；凸轮半径是连续变化的，故开缝大小也是连续变化的；凸轮曲面是经过特殊设计的特殊曲面，使得中心横截面半径形成的每一个不同开缝，都对应不同的曲线，可以使得通过两个凸轮之间的X射线投射到探测器上是需要的理想射线区域。
2.根据权利要求1所述的一种应用于探测器X射线的凸轮限束器，其特征在于：记凸轮曲面上任一点的坐标为A(x，y，z)，则A的计算公式如下：
(1)[v0-(v0-2at)cosα]≥tgβ[(v0-2at)sinα+n]；
(2)[v0-(v0-at)cosα]≥tgβ[n-(v0-at)sinα]；
Figure FDA0001542840800000011
(4)r＝v0-at；
(5)α＝θ·t；
(6)x∈[-m,m]；
(7)z＝r·sinα；
Figure FDA0001542840800000012
其中，上述字母分别代表如下：
v0：凸轮初始半径；
a：水平分运动的速度；
θ：凸轮转动的角速度；
r：凸轮的即时半径；
β：球管焦点中心线与开缝边缘的夹角；
n：球管焦点到开缝的垂直距离；
α：凸轮t时间内转过的角度；
d：球管焦点的直径。
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