CN109069086B - 可变针孔准直器和使用其的射线照相成像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可变针孔准直器和一种使用其的射线照相成像装置，其中本发明的可变针孔准直器包括：多个针孔板，在多个针孔板的中的每一个中形成沿周向方向的具有相互不同大小的多个针孔形成孔，且形成围绕旋转轴且沿周向方向的多个旋转操作孔，且多个针孔板在辐射入射的方向上堆叠；以及驱动模块，在入射方向上依序牵拉到多个针孔板中的多个旋转操作孔中，用于使多个针孔板绕着旋转轴旋转，其中使多个针孔板旋转以在重叠区域中形成针孔。因此，由于可改变针孔准直器的针孔配置参数，所以可实现各种针孔形状。

Description

可变针孔准直器和使用其的射线照相成像装置
技术领域
本发明大体上涉及一种可变针孔准直器和一种使用其的射线照相成像装置。更特定而言，本发明涉及一种可变针孔准直器和一种使用其的射线照相成像装置，所述可变针孔准直器和所述射线照相成像装置确定例如伽马照相机或单光子发射计算机断层摄影(Single Photon Emission Computed Tomography，SPECT)装置的射线照相成像装置中的辐射通过区域或辐射的方向。
背景技术
射线照相成像装置是使用放射性同位素来获取图像的装置，且是广泛用于核医学诊断学和非破坏性检查领域的装置中的一个。
不同于提供人体的结构信息的例如磁共振成像(MRI)或超声诊断装置的其它诊断装置，用于核医学诊断学的射线照相成像装置，例如使用伽马射线的伽马照相机或单光子发射计算机断层摄影装置，使用放射性药物来提供人体的功能信息。
图1是展示常规伽马照相机1的配置的视图。普通伽马照相机1包含准直器(Collimator)10，以及配置成检测穿过准直器10的辐射的辐射检测器20。
准直器10充当瞄准装置，用于仅使从体内示踪剂发射的伽马射线当中的在特定方向上的伽马射线通过且阻挡来自其它方向的伽马射线。换句话说，准直器10在几何上限制从活体区发射的伽马射线以使仅从必要位点发射的伽马射线入射在辐射检测器20上。
图1和图2中所示出的准直器10示出形成多个孔的多针孔准直器(或平行孔准直器(Parallel-hole collimator))的实例，且图3是展示具有预定接收角θ的针孔准直器的实例的视图。
再次参考图1，辐射检测器20可包含闪烁体21、光导部分22，以及光电倍增管23。已穿过准直器10的伽马射线入射在闪烁体21上。
本文中，将已穿过准直器10且与闪烁体21反应的伽马射线转换成可易于由闪烁体21检测的类型的低能量电磁波，且经由光导部分22在光电倍增管23中被扩增并转换成电信号，且将所检测位置或其能量存储在计算机(未示出)中，进而获取图像。
使用伽马照相机的原理的上文所描述的单光子发射计算机断层摄影装置由W.I.基斯(W.I.Keys)在1976年首先研发，且用于脑单光子发射计算机断层摄影的装置由R.J.杰扎克(R.J.Jaszezak)在1979年研发。
类似于伽马照相机1的工作原理，单光子发射计算机断层摄影装置被配置以使得将例如发射伽马射线的放射性药物的单光子注射到活体T中，且使用安装在围绕如图2所示出的活体而旋转的台架(未示出)中的伽马照相机来从各种角度测量在活体中产生的伽马射线的透射，且基于所检测信号使用图像重建算法来获取断层摄影图像。
因此，和伽马照相机1一样，将准直器10和伽马射线检测器20应用于单光子发射计算机断层摄影装置。
图3是示出使用应用于伽马照相机1或应用于单光子发射计算机断层摄影装置的常规针孔准直器10a的伽马射线成像装置1a的原理的视图。
参考图3，针孔准直器10a被配置成具有预定接收角(Acceptance angle，θ)和预定孔直径(Hole diameter，1)。因此，仅入射在接收角范围内的伽马射线形成为穿过孔，且如上文所描述，通过不同于多针孔准直器10的几何形状来使伽马射线选择性地穿过。
使用针孔准直器10a的伽马射线成像装置1a的分辨率和灵敏度由针孔准直器10a的接收角θ和孔直径1、对象与针孔准直器10a之间的距离D1以及针孔准直器10a与伽马射线检测器20a之间的距离D2来确定。
然而，就常规针孔准直器10a来说，由于接收角θ和孔直径1是固定的，所以存在以下问题：分辨率和灵敏度根据感兴趣区域(Region Of Interest，ROI)的位置和大小而劣化。
举例来说，随着接收角变得更宽，有可能检测从更宽的区发射的伽马射线，但如图3中所示出，由于例如病灶L的感兴趣区域位于活体T中，所以当使用具有能够使整个活体T成像的接收角的针孔准直器10a时，病灶L(即感兴趣区域)的分辨率变低。
特定来说，就单光子发射计算机断层摄影装置来说，在装置围绕活体旋转时执行成像，其中在使用具有固定接收角θ的针孔准直器10a的情况下，由于每一患者的病灶位置不固定，所以使用具有能够使整个活体成像的接收角θ的针孔准直器10a。
在此情况下，如图4A中所示出，针孔准直器10a和伽马射线检测器20a在与活体间隔开预定距离时旋转以与接收角对应，但作为实际感兴趣区域的病灶L与针孔准直器10a之间的距离改变，且就远离病灶L获取的图像来说，实际病灶L的分辨率不可避免地降低了。
为了解决这一问题，近来，已提议以下方法：重新放置具有适合于病灶L的位置的接收角θ的针孔准直器10a且接着如图4B中所示出，测量与作为感兴趣区域的病灶L的距离以与接收角θ对应。
然而，图4B中所示出的方法的问题在于：由于作为感兴趣区域的病灶L与针孔准直器10a之间的距离增加且因此图像的灵敏度降低，所以应对患者注射更多放射性材料以提高灵敏度。
此外，如图5A至图5E中所示出，近来，已提议具有各种针孔形状的针孔准直器的必要性且实际应用于产品。除了如图5A和图5B中所示出的圆形针孔形状以外，还使用如图5C到图5E中所示出的具有多边形针孔形状的针孔准直器。此外，在形成孔直径中，可在竖直方向上形成预定间隔(见图5A)、可在竖直方向上形成较薄间隔(见图5B)，或圆锥区可实现为多边形形状且直径部分可形成为圆形形状(见图5C和图5D)。替代性地，可使在竖直方向上不对称(见图11A至图11D)。
当将如上文所描述的各种类型的针孔准直器应用于例如常规伽马照相机的射线照相成像设备时，不利之处在于：取决于应用领域，应购买和重新放置所需类型的针孔准直器。
为了解决这一问题，近来，在由本发明的申请人所申请的韩国专利第10-1364339号文献中，已公开“可变针孔型准直器和使用其的射线照相成像装置(‘Variable pinholetype collimator and radiographic imaging device using the same’)”，其中针孔准直器的接收角是可调节的。
然而，上文针孔准直器的问题在于：由于其被配置以使得多个孔口进行层压以调节针孔的接收角或方向，所以应使用多个板来形成一个孔口，且因此，层压的板的数目增加到构成针孔准直器的孔口的数目乘以构成一个孔口的板的数目，进而增加针孔准直器的厚度。
此外，就孔口变窄的区域(尤其孔直径部分)来说，例如，即使一个孔口构成孔直径，但也通过由构成一个孔口的多个层压的板来重叠多个板以形成孔直径，进而限制具有更高精度的针孔的形成。
此外，针对每一孔口，需要用于调节每一孔口的驱动单元，这使驱动复杂化且增加准直器的整个大小和重量。当将所述驱动单元应用于单光子发射计算机断层摄影装置时，台架的重量增加，这是对台架旋转机构的实施方案的限制因素。
发明内容
技术问题
因此，本发明谨记现有技术中发生的上文问题，且本发明的目标是提供一种可变针孔准直器和一种使用其的射线照相成像装置，其中在应用于例如伽马照相机和单光子发射计算机断层摄影装置的射线照相成像装置的针孔准直器中，有可能改变针孔准直器的例如接收角和孔直径的特性，同时实现较薄准直器。
此外，本发明的另一个目标是提供一种可变针孔准直器和一种使用其的射线照相成像装置，其中通过对调节针孔准直器的接收角或孔直径的驱动单元的配置进行简化，有可能简化结构且减小大小，同时降低制造成本。
技术解决方案
为了完成上文目标，本发明提供一种可变针孔准直器，包含：多个针孔板，在其每一板表面中提供有处于沿周向方向距旋转轴相同半径的位置且具有彼此不同的大小的多个针孔形成孔，在所述多个针孔板的每一板表面中提供有沿周向方向围绕旋转轴的多个旋转操作孔，且所述多个针孔板配置成在辐射的入射方向上进行层压；以及驱动模块，配置成在入射方向上依序插入到多个针孔板的旋转操作孔中来使多个针孔板绕着旋转轴旋转，且配置成使多个针孔板旋转以在重叠区域中依序放置逐个选自在针孔板中的每一个中提供的多个针孔形成孔的针孔形成孔，进而在重叠区域中形成针孔。
本文中，可变针孔准直器可进一步包含：旋转轴孔，在旋转轴处经由针孔板中的每一个的板表面来形成；以及旋转支撑物，插入在多个针孔板中的每一个的旋转轴孔中以支撑多个针孔板的旋转。
此外，多个旋转操作孔可形成于多个针孔形成孔与旋转轴孔之间。
此外，多个旋转操作孔与旋转轴孔可彼此连通以使得旋转轴孔和多个旋转操作孔以锯齿形状形成。
此外，驱动模块可包含：旋转基座部件；多个孔插入棒，在对应于各个旋转操作孔的位置处从旋转基座部件的板表面朝向针孔板突出，以可插入在各个旋转操作孔中；往复驱动单元，配置成使旋转基座部件靠近以及远离针孔板移动，以使得多个孔插入棒插入在对应旋转操作孔中且从对应旋转操作孔抽出；以及旋转驱动单元，配置成使旋转基座部件在多个孔插入棒插入在旋转操作孔中的状态下旋转，以使得针孔板绕着旋转轴旋转。
此外，在多个孔插入棒插入在旋转操作孔中的状态下，旋转驱动单元可使旋转基座部件旋转，以使得位于插入方向的相对侧上的针孔板的对应针孔形成孔移动到重叠区域；且往复驱动单元可使旋转基座部件与针孔板分离以使得孔插入棒从位于插入方向的相对侧上的针孔板的旋转操作孔抽出，以及接着使旋转基座部件旋转以使得下一个针孔板的对应针孔形成孔移动到重叠区域，由此从位于插入方向的相对侧上的针孔板开始，将对应针孔形成孔依序放置在重叠区域中以形成针孔。
此外，旋转操作孔可形成为与针孔形成孔的数目对应；且可在绕着旋转轴的相同角位置处形成彼此对应的旋转操作孔中的每一个和针孔形成孔中的每一个。
此外，针孔形成孔可具有圆形或多边形形状。
此外，针孔形成孔可包含：具有圆形形状的多个形成孔；以及具有多边形形状的多个形成孔。
此外，针孔形成孔可以其大小次序来布置。
同时，为了完成上文目标，本发明进一步提供一种射线照相成像装置，包含：上文可变针孔准直器；辐射检测器，配置成检测穿过可变针孔准直器的针孔的辐射；图像处理器，配置成使由辐射检测器检测的辐射成像；以及控制器，配置成控制可变针孔准直器的驱动模块，以使得将可变针孔准直器的针孔的形状调节成聚焦在发射辐射的对象上。
本文中，射线照相成像装置可进一步包含台架，配置成使可变针孔准直器和辐射检测器围绕对象来旋转，其中控制器可基于在可变针孔准直器围绕对象旋转时对象与可变针孔准直器之间的距离的改变和对象的大小，来调节可变针孔准直器的针孔的接收角。
此外，射线照相成像装置可进一步包含间距调节模块，配置成使可变针孔准直器和辐射检测器中的至少一个移动，以使得调节可变针孔准直器与辐射检测器之间的间距，其中控制器可控制间距调节模块以与可变针孔准直器的针孔的接收角的调节同步地调节可变针孔准直器与辐射检测器之间的间距。
此外，对象包含位于活体中的病灶；且根据活体中的病灶的位置，对象与可变针孔准直器之间的距离在可变针孔准直器和辐射检测器围绕活体旋转时改变。
有利效果
根据如上文所描述而配置的本发明，提供一种可变针孔准直器和一种使用其的射线照相成像装置，其中有可能改变构成针孔准直器的针孔的参数，例如应用于例如伽马照相机和单光子发射计算机断层摄影装置的射线照相成像装置的针孔准直器的接收角和孔直径，以使有可能实施各种针孔形状且有可能实现较薄厚度。
此外，通过对调节针孔准直器的接收角或孔直径的驱动单元的配置进行简化，有可能简化结构且减小大小，同时降低制造成本。
附图说明
图1示出常规伽马照相机的配置的视图。
图2示出示出单光子发射计算机断层摄影装置的操作原理的视图。
图3示出示出使用常规针孔准直器的伽马射线成像装置的原理的视图。
图4A至图4B示出于其中应用常规针孔准直器的单光子发射计算机断层摄影装置的操作的实例的视图。
图5A至图5E示出常规针孔准直器的各种形状的实例的视图。
图6和图7示出示出根据本发明的实施例的可变针孔准直器的配置的视图。
图8和图9示出示出操作根据本发明的实施例的可变针孔准直器的方法的视图。
图10示出由根据本发明的实施例的可变针孔准直器的针孔形成模块形成的针孔的实例的视图。
图11A至图11D示出由根据本发明的实施例的可变针孔准直器的针孔形成模块形成的针孔的其它实例的视图。
图12A至图12B示出根据本发明的另一实施例的可变针孔准直器的针孔板的实例的视图。
图13示出于其中应用根据本发明的实施例的可变针孔准直器的射线照相成像装置的配置的实例的视图。
图14示出于其中应用根据本发明的实施例的可变针孔准直器的射线照相成像装置的操作的实例的视图。
图15示出示出于其中应用根据本发明的实施例的可变针孔准直器的射线照相成像装置的操作原理的视图。
[对重要部件的附图标号的描述]
100：可变针孔准直器 110：针孔形成模块
111：针孔板 111a，111b，111c，111n：针孔形成孔
112：旋转操作孔 113：旋转轴孔
120：驱动模块 121：旋转基座部件
122：孔插入棒 123：旋转驱动单元
124：往复驱动单元 130：旋转支撑物
310：控制器 320：辐射检测器
330：间距调节模块 340：台架
350：图像处理器 360：ROI设定单元
PH：针孔 PFA：重叠区域
具体实施方式
本发明涉及一种可变针孔准直器和一种使用其的射线照相成像装置。根据本发明的可变针孔准直器包含：多个针孔板，在其每一板表面中提供有处于沿周向方向距旋转轴相同半径的位置且具有彼此不同的大小的多个针孔形成孔，在所述多个针孔板的每一板表面中提供有沿周向方向围绕旋转轴的多个旋转操作孔，且所述多个针孔板配置成在辐射的入射方向上进行层压；以及驱动模块，配置成在入射方向上依序插入到多个针孔板的旋转操作孔中来使多个针孔板绕着旋转轴旋转，且配置成使多个针孔板旋转以在重叠区域中依序放置逐个选自在针孔板中的每一个中提供的多个针孔形成孔的针孔形成孔，进而在重叠区域中形成针孔。
发明模式
下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。将根据本发明的可变针孔准直器100应用于例如伽马照相机和单光子发射计算机断层摄影装置的射线照相成像装置。尽管本发明例示应用于核射线照相成像装置，但根据本发明的可变针孔准直器还可应用于使用伽马射线的用于非破坏性测试的射线照相成像装置或放射性检查装置。
图6和图7示出示出根据本发明的实施例的可变针孔准直器100的配置的视图。参考图6和图7，根据本发明的实施例的可变针孔准直器100包含：多个针孔板111，以及驱动模块120。
多个针孔板111在辐射的入射方向上进行层压以构成形成针孔PH的针孔形成模块110。本文中，如图6和图7中所示出，在每一针孔板111中，形成多个针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c以及针孔形成孔111n，以及多个旋转操作孔112。
多个针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c以及针孔形成孔111n具有彼此不同的大小。在本发明的实施例中，针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c以及针孔形成孔111n具有圆形形状，且孔的直径彼此不同。此外，如图7中所示出，例示形成处于距针孔板111的旋转轴相同半径d1、d2的位置的多个针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c以及针孔形成孔111n。
多个旋转操作孔112在针孔板111的表面中沿周向方向围绕旋转轴形成，其中在本发明的实施例中，例示旋转操作孔布置在距旋转轴相同半径的位置处。在本发明中，如图6和图7中所示出，例示多个旋转操作孔112形成于多个针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c以及针孔形成孔111n与旋转轴或旋转轴孔113之间。
驱动模块120使多个针孔板111旋转以在重叠区域PFA中形成针孔PH。更具体地说，驱动模块120在入射方向上依序插入到多个针孔板111的旋转操作孔112中以使多个针孔板111绕着旋转轴旋转。
在这里，使针孔板111旋转以使得逐个选自在每一针孔板111中形成的多个针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c以及针孔形成孔111n的针孔形成孔依序定位在重叠区域PFA处，进而形成处于重叠区域PFA的针孔PH。
经由上文配置，当每一针孔板111绕着旋转轴旋转时，整个针孔PH可由于每一针孔板111的定位在重叠区域PFA处的对应针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c以及针孔形成孔111n的直径而具有各种形状，且下文中将作出其详细描述。
同时，在根据本发明的实施例的可变针孔准直器100的每一针孔板111的旋转轴处，如图6和图7中所示出，可经由板表面来形成旋转轴孔113。在本发明中，例示多个旋转操作孔112与旋转轴孔113彼此连通以使旋转轴孔113和多个旋转操作孔112以锯齿形状形成。
本文中，旋转操作孔112在针孔板111的内部形成是根据本发明的实施例，且因此，旋转操作孔可以锯齿形状沿针孔板111的边缘来形成。
此外，旋转操作孔112可形成为与针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c以及针孔形成孔111n的数目对应，且在绕着旋转轴的相同角位置处形成彼此对应的旋转操作孔112中的每一个和针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c以及针孔形成孔111n中的每一个。进而，尽管各个针孔板111的针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c以及针孔形成孔111n单独地旋转且停止为单独地位于重叠区域PFA中，但各个针孔板111的旋转操作孔112保持连通状态。
本文中，旋转操作孔112的数目和针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c以及针孔形成孔111n的数目形成为相同的是根据本发明的实例，且因此，如图7和图12A至图12B中所示出，所述数目可彼此不同。
此外，根据本发明的实施例的可变针孔准直器100可包含插入在多个针孔板111的旋转轴孔113中的旋转支撑物130以支撑针孔板111的旋转。进而，在旋转支撑物130插入在多个针孔板111的旋转轴孔113中的状态下，当驱动模块120使针孔板111旋转时，针孔板111可围绕作为旋转轴的旋转支撑物130旋转。
同时，如图6和图7中所示出，根据本发明的实施例的驱动模块120可包含旋转基座部件121、多个孔插入棒122、往复驱动单元124以及旋转驱动单元123。
旋转基座部件121以平面形状提供、根据旋转驱动单元123的旋转来旋转，以及在往复驱动单元124被驱动时靠近或远离针孔板111移动。本文中，例示旋转基座部件121以圆盘形状提供，但其形状不限于此。
多个孔插入棒122在对应于每一针孔板111的旋转操作孔112的位置处从旋转基座部件121的板表面朝向针孔板111突出而形成。此外，多个孔插入棒122插入在各个旋转操作孔112中以使多个针孔板111旋转。换句话说，在将在入射方向上进行层压的各个针孔板111的旋转操作孔112布置在入射方向上的状态下，当旋转基座部件121在针孔板111的方向上移动时，各个孔插入棒122插入在对应旋转操作孔112中，由此所有针孔板111可穿透所有旋转操作孔。
往复驱动单元124使旋转基座部件121靠近和远离针孔板111移动，以使得多个孔插入棒122插入在对应旋转操作孔112中且从所述对应旋转操作孔抽出。此外，旋转驱动单元123使旋转基座部件121在孔插入棒122插入在旋转操作孔112中的状态下旋转，以使得针孔板111绕着作为旋转轴的旋转支撑物130旋转。
将参考图8到图10详细地描述使用根据如上文所描述而配置的本发明的可变针孔准直器100形成针孔PH的方法。
首先，在图10中所示出的针孔PH的形状的形成中，往复驱动单元124使旋转基座部件121在针孔板111的方向上移动以便将孔插入棒122插入在旋转操作孔112中。在这里，如图8中所示出，孔插入棒122的端插入直到位于插入方向的相对侧上的针孔板111的旋转操作孔112。
如上文所描述，当孔插入棒122插入直到在相对侧上的针孔板111的旋转操作孔112时，旋转驱动单元123使旋转基座部件121旋转以使得在相对侧上的针孔板111的对应针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c、针孔形成孔111n移动到重叠区域。在这里，使所有针孔板111以及在相对侧上的针孔板111旋转。例如就图10中所示出的针孔PH来说，在插入方向的相对侧上的第一针孔板111的对应针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c、针孔形成孔111n，针孔PH将宽针孔形成孔111a、宽针孔形成孔111b、宽针孔形成孔111c、宽针孔形成孔111n放置在重叠区域中。
当将第一针孔板111的针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c以及针孔形成孔111n放置在重叠区域中时，往复驱动单元124使旋转基座部件121在抽出方向上移动，以使得孔插入棒122的端从第一针孔板111的旋转操作孔112抽出且移动到由第二针孔板111的旋转操作孔112停止的位置。
此外，旋转驱动单元123使针孔板111旋转以使得将第二针孔板111的对应针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c、针孔形成孔111n，例如直径小于第一针孔板111的针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c、针孔形成孔111n的直径的针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c、针孔形成孔111n放置在重叠区域中。在这里，在第一针孔板111不旋转的情况下，第二针孔板111与剩余针孔板111共同旋转。
图9示出将孔插入棒122放置在层压的针孔板111的中间的状态，其中通过反复上文工艺，将对应针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c以及针孔形成孔111n从位于孔插入棒122的插入方向的相对侧上的针孔板111依序放置在重叠区域中，进而形成如图10中所示出的针孔PH。
更具体地说，参考图10，在层压方向上位于中心处的针孔板111的针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c以及针孔形成孔111n中，经由上文工艺将直径对应于所需针孔PH的孔直径的针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c、针孔形成孔111n放置在重叠区域PFA中。在图10中，例示两个针孔板111形成孔直径1。
此外，在形成孔直径1的针孔板111的朝上和朝下方向上，布置剩余针孔板111的针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c以及针孔形成孔111n，以使得将直径大于形成孔直径的针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c、针孔形成孔111n的直径的针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c、针孔形成孔111n依序放置在重叠区域PFA中，如图10所示出，由此确定针孔PH的接收角θ。
在这里，当在层压方向上的相邻针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c以及针孔形成孔111n的直径的差变得较大时，接收角θ增大，且当相邻针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c以及针孔形成孔111n的直径的差变得较小时，接收角θ减小。
如上文所描述，将在多个针孔板111中形成的不同大小的针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c以及针孔形成孔111n选择性地布置在重叠区域PFA中，由此有可能实现如图10中所示出而形成的针孔PH中的各种接收角。此外，可经由针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c以及针孔形成孔111n的选择性布置来实现图11A至图11D中所示出的针孔PH的各种形状，因此有可能在不重新放置针孔准直器100的情况下在一个装置中实施各种形状的针孔PH准直器。
图12A至图12B示出根据本发明的另一实施例的可变针孔准直器100的针孔板111的实例的视图。图12A示出针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c以及针孔形成孔111n具有四边形形状的情况。此外，图12B示出在针孔板111上形成环形和四边形形状的多个针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c以及针孔形成孔111n的情况。
经由图12A至图12B中所示出的实施例，根据本发明的可变针孔准直器100可形成图5A至图5E中所示出的形状的针孔PH以及图11A至图11D中所示出的形状的针孔PH。
在上文所描述的实施例中，例示针孔形成孔111a、针孔形成孔111b、针孔形成孔111c以及针孔形成孔111n以其大小次序来布置。然而，应理解，根据本发明的技术理念不限于此，且可在不考虑针孔形成孔的大小的情况下布置所述针孔形成孔。
下文中，将参考图13到图15详细地描述根据本发明的实施例的射线照相成像装置。本文中，在根据本发明的射线照相成像装置中，例示应用上文所描述的可变针孔准直器100。
如图13和图14中所示出，根据本发明的射线照相成像装置包含可变针孔准直器100、辐射检测器320、图像处理器350，以及控制器310。
如上文所描述，可变针孔准直器100包含驱动模块120，且针孔形成模块110由通过驱动模块120个别地旋转的多个针孔板111构成。本文中，对可变针孔准直器100的描述与上文所描述的相同，且将省略对所述可变针孔准直器的详细描述。
辐射检测器320检测穿过由可变针孔准直器100形成的针孔PH的辐射，即伽马射线。根据本发明的辐射检测器320的配置可具有能够检测辐射的各种已知形式。
图像处理器350使由辐射检测器320检测到的辐射成像。当以单光子发射计算机断层摄影装置的形式提供根据本发明的射线照相成像装置时，图像处理器350使用根据台架340的旋转在各种角度处检测到的辐射经由图像重建算法形成断层摄影图像。
控制器310调节可变针孔准直器100的形状(例如接收角θ)来使由可变针孔准直器100形成的针孔PH聚焦在发射辐射的对象上，例如活体T中的病灶L。本文中，控制器310控制可变针孔准直器100的驱动模块120以调节由针孔形成模块110形成的针孔PH的形状，例如接收角θ。
本文中，当以单光子发射计算机断层摄影装置的形式提供根据本发明的射线照相成像装置时，射线照相成像装置可包含可变针孔准直器100，以及配置成使辐射检测器320围绕对象旋转的台架340。
本文中，控制器310可基于在可变针孔准直器100绕着对象旋转时对象与可变针孔准直器100之间的距离的改变来调节可变针孔准直器100的针孔PH以聚焦在对象上。
此外，根据本发明，射线照相成像装置可包含间距调节模块330，所述间距调节模块配置成使可变针孔准直器100和辐射检测器320中的至少一个移动，以使得调节可变针孔准直器100与辐射检测器320之间的间距。在本发明中，例示间距调节模块330通过使辐射检测器320接近可变针孔准直器100或与所述可变针孔准直器分离来控制两个部件之间的间距，但可以有可能移动可变针孔准直器100或移动这两个部件来调节间距。
本文中，控制器310可控制间距调节模块330来与可变针孔准直器100与辐射检测器320之间的间距的调节同步地调节可变针孔准直器100的针孔PH的接收角θ。
下文中，将参考图14来描述根据如上文所描述而配置的本发明的射线照相成像装置的驱动方法。本文中，例示由根据本发明的射线照相成像装置成像的对象是位于活体T中的病灶L。在这里，通过台架340使可变针孔准直器100和辐射检测器320围绕活体T旋转以获取射线照相图像，其中如图14中所示出，根据活体中的病灶L的位置，作为对象的病灶L与可变针孔准直器100之间的距离在可变针孔准直器100和辐射检测器320围绕活体T旋转时改变。
如图14中所示出，根据本发明的射线照相成像装置使用病灶L作为感兴趣区域(Region Of Interest，ROI)而非使用整个活体T作为感兴趣区域来调节可变针孔准直器100和间距调节模块330。
更具体地说，参考图14，当通过台架340使可变针孔准直器100和辐射检测器320围绕活体T旋转时，可变针孔准直器100与病灶L之间的距离改变。在这里，控制器310控制驱动模块120以使得由可变针孔准直器100形成的针孔PH聚焦在病灶L上。
换句话说，在图14中，由于病灶偏向活体T的左侧，所以可变针孔准直器100定位在活体T的左侧上，且可变针孔准直器100的位置与病灶L彼此靠近。在这里，控制器310控制驱动模块120来使由可变针孔准直器100形成的针孔PH的接收角θ变宽，以使得可变针孔准直器100的针孔PH聚焦在病灶上。
相反，当可变针孔准直器100定位在活体T的右侧上时，可变针孔准直器100的位置与病灶L彼此远离，且如果保持左侧处的接收角θ，那么在不聚焦在病灶上的情况下使更大区域成像，因此控制器控制驱动模块120以使得可变针孔准直器100的接收角θ变窄成聚焦在病灶L上。
在这里，根据可变针孔准直器100的针孔PH的接收角θ的改变，如图14中所示出，控制器310调节可变针孔准直器100与辐射检测器320之间的距离以保持恒定放大率，进而使得能够获取更清晰和更精确的图像。
本文中，经由ROI设定单元360预设活体T中的病灶L的位置和大小，以使可根据台架340的旋转角来计算可变针孔准直器100与作为感兴趣区域的病灶L之间的距离，由此可自动确定对应位置处的接收角θ。举例来说，就发生在人体中的癌来说，可正常检测且可经由ROI设定单元360设定病灶L的位置。
图15示出示出于其中应用根据本发明的实施例的可变针孔准直器的射线照相成像装置的操作原理的视图。在图15中，假定活体和病灶两者具有圆形形状，因此在形状根据台架340的旋转方向而改变的情况下，可通过调节值来适用本发明。图15是实例，因此本发明的技术理念不限于此。
在图15中，Rphan指代活体T的半径，Rroi指代病灶L的半径，
Figure GDA0001831740090000103
指代台架340的旋转角，θ指代可变针孔准直器100的接收角，Drc指代病灶L的中心与可变针孔准直器100之间的距离，Dcd指代可变针孔准直器100的中心与辐射检测器320的表面之间的距离，以及d指代辐射检测器320的大小，所述大小是一侧的长度。本文中，病灶L的坐标(x，y)是当活体的中心是坐标平面的原点时根据原点的坐标。
本文中，将图15中所示出的每一变量的关系概括为[等式1]。
[等式1]
Drc＝Rphan-x sinφ-y cosφ
Figure GDA0001831740090000101
Figure GDA0001831740090000102
如可从[等式1]所见，可根据活体T的半径、病灶L的位置以及台架340的旋转角来计算Drc，Drc是病灶L的中心与可变针孔准直器100之间的距离，可根据病灶L的大小和距离Drc来计算可变针孔准直器100的接收角θ，以及可根据接收角和辐射检测器320的检测区域来计算Dcd，Dcd是可变针孔准直器100与辐射检测器320之间的距离。
参考图15和[等式1]来描述的实例例示活体和病灶是如上文所描述的圆形，但可取决于位置而变化，且在这里，可已经经由预测输入了一些变量，且本发明可由本领域的技术人员以各种形式实施。
根据上文所描述的配置，可在调节可变针孔准直器100的针孔PH的接收角θ时执行测量，以便仅聚焦在病灶L(即感兴趣区域)上，由此有可能获取作为感兴趣区域的病灶L的较高分辨率图像。
此外，在每一旋转位置处，可变针孔准直器100可在尽可能靠近病灶L(即感兴趣区域)的位置处执行成像，进而提高灵敏度且将注射到活体T中的放射性材料减到最少。
在上文所描述的实施例中，将可变针孔准直器100应用于例如单光子发射计算机断层摄影装置的射线照相成像装置。另外，根据本发明的可变针孔准直器100可应用于辐射检测设备。举例来说，当将根据本发明的可变针孔准直器100应用于用以检测核电站泄漏的辐射的检测照相机时，在普通成像中，使接收角θ变宽以检测更大区域，且当在具体的区检测到辐射时，可控制可变针孔准直器100的针孔PH以使得针孔PH聚焦在对应的区上。
此外，在上文所描述的实施例中，将对象定义为活体T，将所述活体定义为包含人体和动物两者的概念。
此外，在上文所描述的实施例中，感兴趣区域是活体T中的病灶L，但本发明的技术理念不限于此，且可在感兴趣区域中包含除病灶L以外的组织。
尽管出于说明性目的公开了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员将了解，在不脱离如所附权利要求所公开的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、添加以及替代都是可能的。另外，本发明的范围仅由所附权利要求和其等效物来定义。
工业适用性
本发明适用于例如伽马照相机或单光子发射计算机断层摄影(Single PhotonEmission Computed Tomography，SPECT)装置的射线照相成像装置。

Claims (13)

1.一种可变针孔准直器，其特征在于，包括：
多个针孔板，在所述多个针孔板的每一板表面中提供有处于沿周向方向距旋转轴相同半径的位置以及具有彼此不同的大小的多个针孔形成孔，在所述多个针孔板的每一板表面中提供有沿所述周向方向围绕所述旋转轴的多个旋转操作孔，以及所述多个针孔板配置成在辐射的入射方向上进行层压；以及
驱动模块，配置成在所述入射方向上依序插入到所述多个针孔板的所述旋转操作孔中来使所述多个针孔板绕着所述旋转轴旋转，以及配置成使所述多个针孔板旋转以在重叠区域中依序放置逐个选自在所述针孔板中的每一个中提供的所述多个针孔形成孔的所述针孔形成孔，进而在所述重叠区域中形成针孔，
其中所述驱动模块包含：
旋转基座部件；
多个孔插入棒，在对应于各个旋转操作孔的位置处从所述旋转基座部件的板表面朝向所述针孔板突出，以可插入在所述各个旋转操作孔中；
往复驱动单元，配置成使所述旋转基座部件靠近以及远离所述针孔板移动，以使得所述多个孔插入棒插入在对应旋转操作孔中以及从所述对应旋转操作孔抽出；以及
旋转驱动单元，配置成使所述旋转基座部件在所述多个孔插入棒插入在所述旋转操作孔中的状态下旋转，以使得所述针孔板绕着所述旋转轴旋转。
2.根据权利要求1所述的可变针孔准直器，其特征在于，进一步包括：
旋转轴孔，在所述旋转轴处经由所述针孔板中的每一个的所述板表面来形成；以及
旋转支撑物，插入在所述多个针孔板中的每一个的所述旋转轴孔中以支撑所述多个针孔板的旋转。
3.根据权利要求2所述的可变针孔准直器，其特征在于，其中所述多个旋转操作孔形成于所述多个针孔形成孔与所述旋转轴孔之间。
4.根据权利要求3所述的可变针孔准直器，其特征在于，其中所述多个旋转操作孔与所述旋转轴孔彼此连通以使得所述旋转轴孔以及所述多个旋转操作孔以锯齿形状形成。
5.根据权利要求1所述的可变针孔准直器，其特征在于，其中在所述多个孔插入棒插入在所述旋转操作孔中的所述状态下，所述旋转驱动单元使所述旋转基座部件旋转，以使得位于插入方向的相对侧上的针孔板的对应针孔形成孔移动到所述重叠区域；以及
所述往复驱动单元使所述旋转基座部件与所述针孔板分离以使得所述孔插入棒从位于所述插入方向的所述相对侧上的所述针孔板的所述旋转操作孔抽出，以及接着使所述旋转基座部件旋转以使得下一个针孔板的对应针孔形成孔移动到所述重叠区域，由此从位于所述插入方向的所述相对侧上的所述针孔板开始，将对应针孔形成孔依序放置在所述重叠区域中以形成所述针孔。
6.根据权利要求1所述的可变针孔准直器，其特征在于，其中所述旋转操作孔形成为与所述针孔形成孔的数目对应；以及
在绕着所述旋转轴的相同角位置处形成彼此对应的所述旋转操作孔中的每一个以及所述针孔形成孔中的每一个。
7.根据权利要求1所述的可变针孔准直器，其特征在于，其中所述针孔形成孔具有圆形或多边形形状。
8.根据权利要求1所述的可变针孔准直器，其特征在于，其中所述针孔形成孔包含：
多个形成孔，具有圆形形状；以及
多个形成孔，具有多边形形状。
9.根据权利要求1所述的可变针孔准直器，其特征在于，其中所述针孔形成孔以其大小次序来布置。
10.一种射线照相成像装置，其特征在于，包括：
根据权利要求1到9中任一项所述的可变针孔准直器；
辐射检测器，配置成检测穿过所述可变针孔准直器的所述针孔的辐射；
图像处理器，配置成使由所述辐射检测器检测到的所述辐射进行成像；以及
控制器，配置成控制所述可变针孔准直器的驱动模块，以使得将所述可变针孔准直器的所述针孔的形状调节成聚焦在发射辐射的对象上。
11.根据权利要求10所述的射线照相成像装置，其特征在于，进一步包括：
台架，配置成使所述可变针孔准直器以及所述辐射检测器围绕所述对象来旋转，
其中所述控制器基于在所述可变针孔准直器围绕所述对象旋转时所述对象与所述可变针孔准直器之间的距离的改变以及所述对象的大小，来调节所述可变针孔准直器的所述针孔的接收角。
12.根据权利要求10所述的射线照相成像装置，其特征在于，进一步包括：
间距调节模块，配置成使所述可变针孔准直器以及所述辐射检测器中的至少一个移动，以使得调节所述可变针孔准直器与所述辐射检测器之间的间距，
其中所述控制器控制所述间距调节模块以与所述可变针孔准直器的所述针孔的接收角的调节同步地调节所述可变针孔准直器与所述辐射检测器之间的所述间距。
13.根据权利要求12所述的射线照相成像装置，其特征在于，其中所述对象包含位于活体中的病灶；以及
根据所述活体中的所述病灶的位置，所述对象与所述可变针孔准直器之间的距离在所述可变针孔准直器以及所述辐射检测器围绕所述活体旋转时改变。
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