CN108937994A - X射线系统和确定准直屏蔽板的移动距离的方法 - Google Patents

X射线系统和确定准直屏蔽板的移动距离的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种X射线系统和确定准直屏蔽板的移动距离的方法。该X射线系统包括：一X射线管，其具有一焦点；一准直屏蔽板，其具有一小孔和一准直缝，所述小孔小于所述焦点，所述小孔和准直缝在Z方向上相距一第一距离，其中Z方向是所述准直屏蔽板上垂直于所述准直缝的纵向的方向；一探测器，其在一第一状态和一第二状态下接收从所述焦点发射并透过所述小孔的X射线；一计算单元，其计算在所述第一状态和第二状态下所述小孔的投影在Z方向的偏移；一驱动单元，其驱动所述准直屏蔽板在Z方向移动一第二距离，以使所述偏移在一预定范围内；一确定单元，其确定所述准直缝在所述第一状态和第二状态间变化时在Z方向应移动的距离。

Description

X射线系统和确定准直屏蔽板的移动距离的方法
技术领域
本发明涉及CT等X射线系统，特别是其准直器。
背景技术
在CT扫描器中，旋转部件安装在一个能围绕系统的轴线(z轴)旋转的转盘上。这些X射线光路上的部件包括X射线管、准直器和探测器，在扫描期间，它们应处于同一平面。但是，部件的制造和装配误差无法满足如此精确地要求。在快速旋转时，转子变形和不平衡也降低了X射线束的精度。此外，焦点的稳定性也和图像质量高度相关。在完成一定的扫描之后，焦点的形状和位置会因阳极温度变化而扩大和偏移。因此，旋转部件的不对齐以及焦点的移动均须在扫描期间纠正。
目前的做法是为每一个准直缝作校准，这样增加了日常临床应用系统的校准时间，也增加了系统的复杂性，诸如相应的软件校准算法、配套的硬件调整实施等。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种X射线系统和确定准直屏蔽板的移动距离的方法。
根据本发明的第一方面，提供一种X射线系统，包括：一X射线管，其具有一焦点；一准直屏蔽板，其具有一小孔和一准直缝，所述小孔小于所述焦点，所述小孔和准直缝在Z方向上相距一第一距离，其中Z方向是所述准直屏蔽板上垂直于所述准直缝的纵向的方向；一探测器，其在一第一状态和一第二状态下接收从所述焦点发射并透过所述小孔的X射线；一计算单元，其计算在所述第一状态和第二状态下所述小孔的投影在Z方向的偏移；一驱动单元，其驱动所述准直屏蔽板在Z方向移动一第二距离，以使所述偏移在一预定范围内；一确定单元，其根据所述第一距离和第二距离，确定所述准直缝在所述第一状态和第二状态间变化时在Z方向应移动的距离。
在一实施例中，所述第一状态和第二状态具有不同的球管电压和转速组合。
在一实施例中，所述探测器沿一第一方向和Z方向延伸，所述计算单元根据下式计算在Z方向的偏移：
其中COGD2,S1是在所述第一状态下所述小孔的投影的质心在Z方向上的分量，COGD2,S2是在所述第二状态下所述小孔的投影的质心在Z方向上的分量，i从1变化至所述探测器在所述第一方向上的单元数，j从1变化至所述探测器在Z方向上的单元数，I1(i,j)是在所述第一状态下所述探测器在所述第一方向上第i个、在Z方向上第j个单元上的光强，I2(i,j)是在所述第二状态下所述探测器在所述第一方向上第i个、在Z方向上第j个单元上的光强。
在一实施例中，所述第一方向是通道方向。
在一实施例中，所述准直缝在所述第一状态和第二状态间变化时在Z方向应移动的距离等于所述第一距离与第二距离之和。
根据本发明的第二方面，提供一种确定一准直屏蔽板的移动距离的方法，包括：提供一X射线管，其具有一焦点；在所述准直屏蔽板设置一小孔和一准直缝，所述小孔小于所述焦点，所述小孔和准直缝在Z方向上相距一第一距离，其中Z方向是所述准直屏蔽板上垂直于所述准直缝的纵向的方向；在一第一状态和一第二状态下接收从所述焦点发射并透过所述小孔的X射线，并计算在所述第一状态和第二状态下所述小孔的投影在Z方向的偏移；驱动所述准直屏蔽板在Z方向移动一第二距离，以使所述偏移在一预定范围内；根据所述第一距离和第二距离，确定所述准直缝在所述第一状态和第二状态间变化时在Z方向应移动的距离。
在一实施例中，所述第一状态和第二状态具有不同的球管电压和转速组合。
在一实施例中，以一探测器接收X射线，所述探测器沿一第一方向和Z方向延伸，所述计算在所述第一状态和第二状态下所述小孔的投影在Z方向的偏移包括根据下式计算质心：
其中COGD2,S1是在所述第一状态下所述小孔的投影的质心在Z方向上的分量，COGD2,S2是在所述第二状态下所述小孔的投影的质心在Z方向上的分量，i从1变化至所述探测器在所述第一方向上的单元数，j从1变化至所述探测器在Z方向上的单元数，I1(i,j)是在所述第一状态下所述探测器在所述第一方向上第i个、在Z方向上第j个单元上的光强，I2(i,j)是在所述第二状态下所述探测器在所述第一方向上第i个、在Z方向上第j个单元上的光强。
在一实施例中，所述第一方向是通道方向。
在一实施例中，所述准直缝在所述第一状态和第二状态间变化时在Z方向应移动的距离等于所述第一距离与第二距离之和。
本发明的X射线系统和确定准直屏蔽板的移动距离的方法能确定准直缝在不同状态间变化时在Z方向应移动的距离，从而纠正旋转部件的不对齐以及焦点的移动，无须对各准直缝进行测试。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：
图1为根据本发明的一实施例的X射线系统的示意图。
图2为根据本发明的该实施例的准直屏蔽板的示意图。
图3为根据本发明的该实施例的小孔在第一状态和第二状态下的投影的偏移的示意图。
图4为根据本发明的该实施例的确定准直屏蔽板的移动距离的方法的流程图。
图5为图1所示的X射线系统和图4所示的方法中的探测器上的光强的示意图。
图6为图1所示的X射线系统和图4所示的方法中的各排探测器单元在不同通道的光强的示意图。
在上述附图中，所采用的附图标记如下：
100 X射线系统 108 小孔
102 X射线管 110 探测器
104 焦点 109、111 准直缝
105 准直器 112 计算单元
106 准直屏蔽板 200 方法
107 驱动单元 113 确定单元
S202、S204、S206、S208、S210 步骤
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，以下举实施例对本发明进一步详细说明。
图1为根据本发明的一实施例的X射线系统100的示意图。如图1所示，X射线系统100包括一X射线管102、一准直屏蔽板106、一驱动单元107、一探测器110、一计算单元112和一确定单元113。X射线管102具有一焦点104。X射线管102、准直屏蔽板106和探测器110布置在一直线上。在本实施例中，X射线系统100是一CT系统，X射线管102、准直屏蔽板106和探测器110围绕一旋转中心在XY平面内旋转。图2为根据本发明的该实施例的准直屏蔽板106的示意图。准直屏蔽板106可以是一准直器105的一部分，其具有一条或复数条准直缝109、111。准直屏蔽板106还具有一小孔108，用于透过焦点104发射的X射线，小孔108小于焦点104。小孔108和准直缝109、111在Z方向上相距一第一距离D1或D2，其中Z方向是准直屏蔽板106上垂直于准直缝109、111的纵向的方向。
图3为根据本发明的该实施例的小孔108在第一状态和第二状态下的投影的偏移的示意图。在本实施例中，第一状态和第二状态具有不同的球管电压和转速组合，例如在第一状态和第二状态下，球管电压均为110kV，但在第一状态下，转速为0，即静止，在第二状态下，转速为每秒2转。探测器110在第一状态和第二状态下接收从焦点104发射并透过小孔108的X射线。计算单元112计算在第一状态和第二状态下小孔108的投影在Z方向的偏移s。为了纠正旋转部件的不对齐以及焦点的移动，驱动单元107驱动准直屏蔽板106在Z方向移动一第二距离，以使偏移s在一预定范围内。这个预定范围例如是1mm。在实际中，可移动一较小的Z向增量，例如20μm，然后再次检查偏移s是否在预定范围内，如此反复。第二距离是前述Z向增量的累计值。也可在检查偏移s的次数达到一定值后，不再移动准直屏蔽板106，并查找其他导致偏移s的原因。确定单元113根据第一距离(D1或D2)和第二距离，确定准直缝109、111在第一状态和第二状态间变化时在Z方向应移动的距离，该距离例如等于第一距离与第二距离之和。
探测器110在一第一方向和一第二方向上延伸，接收从焦点104发射并透过小孔108的X射线，从而探测到焦点104在探测器110上的投影处的光强。在本实施例中，第一方向是通道(channel)方向，也即旋转方向，第二方向是排(row)方向，也即Z方向。图5为图1所示的X射线系统100中的探测器110上的光强的示意图，图中以颜色表示光强。图6为图1所示的X射线系统100中的各排探测器单元在不同通道的光强的示意图，图中不同颜色的线表示相应排的探测器单元上的光强。
在本实施例中，计算单元112根据下式计算在Z方向的偏移：
其中COGD2,S1是在第一状态下小孔108的投影在Z方向上的分量，COGD2,S2是在第二状态下小孔108的投影在Z方向上的分量，i从1变化至探测器110在第一方向上的单元数，j从1变化至探测器110在Z方向上的单元数，I1(i,j)是在第一状态下探测器110在第一方向上第i个、在Z方向上第j个单元上的光强，I2(i,j)是在第二状态下探测器110在第一方向上第i个、在Z方向上第j个单元上的光强。
小孔108的投影在第一状态下光强的质心的Z向分量COGD2,S1和小孔108的投影在第二状态下光强的质心的Z向分量COGD2,S2的差值即偏移S，其指示了两种状态下旋转部件的不对齐以及焦点的移动的程度。
上述实施例也体现了一种确定准直屏蔽板106的移动距离的方法200。图4为根据本发明的该实施例的确定准直屏蔽板的移动距离的方法200的流程图。如图4所示，方法200包括步骤S202、步骤S204、步骤S206、步骤S208和步骤S210.
在步骤S202中，提供X射线管102，其具有焦点104。
在步骤S204中，在准直屏蔽板106设置小孔108和准直缝109或111，小孔108小于焦点104，小孔108和准直缝109、111在Z方向上相距一第一距离D1或D2，其中Z方向是准直屏蔽板106上垂直于准直缝109、111的纵向的方向。
在步骤S206中，在第一状态和第二状态下接收从焦点104发射并透过小孔108的X射线，并计算在第一状态和第二状态下小孔108的投影在Z方向的偏移s；
在步骤S208中，驱动准直屏蔽板106在Z方向移动一第二距离，以使偏移在一预定范围内。
在步骤S210中，根据第一距离(D1或D2)和第二距离，确定准直缝109或111在第一状态和第二状态间变化时在Z方向应移动的距离。
在本实施例中，计算在第一状态和第二状态下小孔108的投影在Z方向的偏移包括根据下式计算质心：
其中COGD2,S1是在第一状态下小孔108的投影在Z方向上的分量，COGD2,S2是在第二状态下小孔108的投影在Z方向上的分量，i从1变化至探测器110在第一方向上的单元数，j从1变化至探测器110在Z方向上的单元数，I1(i,j)是在第一状态下探测器110在第一方向上第i个、在Z方向上第j个单元上的光强，I2(i,j)是在第二状态下探测器110在第一方向上第i个、在Z方向上第j个单元上的光强。
小孔108的投影在第一状态下光强的质心的Z向分量COGD2,S1和小孔108的投影在第二状态下光强的质心的Z向分量COGD2,S2的差值即偏移S，其指示了两种状态下旋转部件的不对齐以及焦点的移动的程度。
本发明的X射线系统和确定准直屏蔽板的移动距离的方法能确定准直缝在不同状态间变化时在Z方向应移动的距离，从而纠正旋转部件的不对齐以及焦点的移动，无须对各准直缝进行测试。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种X射线系统(100)，包括：
一X射线管(102)，其具有一焦点(104)；
一准直屏蔽板(106)，其具有一小孔(108)和一准直缝(109；111)，所述小孔(108)小于所述焦点(104)，所述小孔(108)和准直缝(109；111)在Z方向上相距一第一距离，其中Z方向是所述准直屏蔽板(106)上垂直于所述准直缝(109；111)的纵向的方向；
一探测器(110)，其在一第一状态和一第二状态下接收从所述焦点(104)发射并透过所述小孔(108)的X射线；
一计算单元(112)，其计算在所述第一状态和第二状态下所述小孔(108)的投影在Z方向的偏移；
一驱动单元(107)，其驱动所述准直屏蔽板(106)在Z方向移动一第二距离，以使所述偏移在一预定范围内；
一确定单元(113)，其根据所述第一距离和第二距离，确定所述准直缝(109；111)在所述第一状态和第二状态间变化时在Z方向应移动的距离。
2.如权利要求1所述的X射线系统(100)，其特征是，所述第一状态和第二状态具有不同的球管电压和转速组合。
3.如权利要求1所述的X射线系统(100)，其特征是，所述探测器(110)沿一第一方向和Z方向延伸，所述计算单元(112)根据下式计算在Z方向的偏移：
其中COGD2,S1是在所述第一状态下所述小孔(108)的投影的质心在Z方向上的分量，COGD2,S2是在所述第二状态下所述小孔(108)的投影的质心在Z方向上的分量，i从1变化至所述探测器(110)在所述第一方向上的单元数，j从1变化至所述探测器(110)在Z方向上的单元数，I1(i,j)是在所述第一状态下所述探测器(110)在所述第一方向上第i个、在Z方向上第j个单元上的光强，I2(i,j)是在所述第二状态下所述探测器(110)在所述第一方向上第i个、在Z方向上第j个单元上的光强。
4.如权利要求3所述的X射线系统(100)，其特征是，所述第一方向是通道方向。
5.如权利要求1所述的X射线系统(100)，其特征是，所述准直缝(109；111)在所述第一状态和第二状态间变化时在Z方向应移动的距离等于所述第一距离与第二距离之和。
6.一种确定一准直屏蔽板(106)的移动距离的方法(200)，包括：
提供一X射线管(102)，其具有一焦点(104)；
在所述准直屏蔽板(106)设置一小孔(108)和一准直缝(109；111)，所述小孔(108)小于所述焦点(104)，所述小孔(108)和准直缝(109；111)在Z方向上相距一第一距离，其中Z方向是所述准直屏蔽板(106)上垂直于所述准直缝(109；111)的纵向的方向；
在一第一状态和一第二状态下接收从所述焦点(104)发射并透过所述小孔(108)的X射线，并计算在所述第一状态和第二状态下所述小孔(108)的投影在Z方向的偏移；
驱动所述准直屏蔽板(106)在Z方向移动一第二距离，以使所述偏移在一预定范围内；
根据所述第一距离和第二距离，确定所述准直缝(109；111)在所述第一状态和第二状态间变化时在Z方向应移动的距离。
7.如权利要求6所述的方法(200)，其特征是，所述第一状态和第二状态具有不同的球管电压和转速组合。
8.如权利要求6所述的方法(200)，其特征是，以一探测器(110)接收X射线，所述探测器(110)沿一第一方向和Z方向延伸，所述计算在所述第一状态和第二状态下所述小孔(108)的投影在Z方向的偏移包括根据下式计算质心：
其中COGD2,S1是在所述第一状态下所述小孔(108)的投影的质心在Z方向上的分量，COGD2,s2是在所述第二状态下所述小孔(108)的投影的质心在Z方向上的分量，i从1变化至所述探测器(110)在所述第一方向上的单元数，j从1变化至所述探测器(110)在Z方向上的单元数，I1(i,j)是在所述第一状态下所述探测器(110)在所述第一方向上第i个、在Z方向上第j个单元上的光强，I2(i,j)是在所述第二状态下所述探测器(110)在所述第一方向上第i个、在Z方向上第j个单元上的光强。
9.如权利要求8所述的方法(200)，其特征是，所述第一方向是通道方向。
10.如权利要求6所述的方法(200)，其特征是，所述准直缝(109；111)在所述第一状态和第二状态间变化时在Z方向应移动的距离等于所述第一距离与第二距离之和。
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