CN112295113A - 准直器外壳、准直器及放射成像设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例的准直器外壳可以包括：主体、第一屏蔽部件和第二屏蔽部件。主体为一次性加工成型的单个部件，包括外支撑部分和过滤器支撑部分。外支撑部分围成一空腔。过滤器支撑部分提供与过滤器紧固连接的接口，设置在外支撑部分的内壁上，位于第一腔体和第二腔体之间，具有第一开口，使进入过滤器的射线穿过过滤器支撑部分。第一屏蔽部件设置在过滤器支撑部分的一侧，与外支撑部分的内壁紧固连接，具有第二开口，使进入空腔的射线通过第一屏蔽部件进入过滤器。第二屏蔽部件设置在过滤器支撑部分的另一侧，与过滤器支撑部分的端面或内壁、或过滤器支撑部分紧固连接，具有第三开口，使穿过第一开口的射线通过第二屏蔽部件从空腔射出。

Description

准直器外壳、准直器及放射成像设备

技术领域

本发明涉及放射成像领域，特别是一种准直器外壳、准直器及放射成像设备。

背景技术

放射检测系统中需要对射线发生器产生的射线(如X射线、γ射线，等)的轮廓进行限定，将射线束限制在一定的区域内，得到所需要的形状和尺寸的辐射野。另外，一些准直器采用矩形、弓形、弧形等光子过滤器器或者其组合来过滤低能的、不参与成像的光子，或者改变光子能谱，从而提供满足一定均匀性和对称性要求的射线束。光子过滤器(以下简称过滤器)设置在放射成像设备中安装的准直器外壳中。一些放射成像设备中的射线源和准直器在成像过程中需要进行高速旋转，就要求准直器外壳具有高强度的支撑结构以承受较大的离心力。同时，准直器外壳还需要具有很高的安装和定位精度，从而使得准直器能够精准运行，提高成像质量。此外，射线穿过过滤器时，产生了杂乱无章的散射，这就要求准直器外壳能够阻止射线外泄。目前，准直器外壳通常由用于支撑的钣金件和放射屏蔽材料复合而成，这种结构的制造成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种准直器外壳、准直器及放射成像设备，其中的准直器外壳具有较低的制造成本。

本发明实施例的准直器外壳可以包括：主体、第一屏蔽部件和第二屏蔽部件；

主体为一次性加工成型的单个部件，包括外支撑部分和过滤器支撑部分；

外支撑部分围成一空腔；

过滤器支撑部分用于与过滤器紧固连接，过滤器支撑部分设置在外支撑部分的内壁上，具有第一开口，第一开口用于使进入过滤器的射线穿过过滤器支撑部分；

第一屏蔽部件设置在过滤器支撑部分的一侧，与外支撑部分的内壁紧固连接，具有第二开口，使进入空腔的射线通过第一屏蔽部件进入过滤器；

第二屏蔽部件设置在过滤器支撑部分的另一侧，与过滤器支撑部分的端面或内壁、或过滤器支撑部分紧固连接，具有第三开口使穿过第一开口的射线通过第二屏蔽部件从空腔射出。

可见，通过使用一次性加工成型的单个部件作为准直器外壳的主体，减少了外壳装配所需的零件数目，降低了外壳的制造成本。

一些实施例中，主体还可以包括：

运动部件连接机构，设置在外支撑部分的表面，用于与一驱动单元连接，使一运动单元在驱动单元的驱动下沿设定轨迹运动，进入或退出射线的射野。

这样，通过在主体上集成运动部件连接机构，可以使得该外壳能够支持外接扩展的运动部件，使该准直器外壳的应用范围更广泛。

一些实施例中，该准直器外壳还可以包括：

驱动单元，与运动部件连接机构紧固连接，包括运动单元接口，用于驱动连接到运动单元接口的运动单元进入或退出射线的射野。

这样，通过在准直器外壳中集成驱动单元，可以方便使用者根据需要连接扩展的限束装置或过滤器，提高了该准直器外壳的扩展性能。

一些实施例中，运动部件连接机构可以设置在外支撑部分的外表面，包括翼状部分；

翼状部分用于将驱动单元容纳在外支撑部分的外表面与翼状部分之间，使运动单元在驱动单元的驱动下在空腔之外运动。

可见，通过在过滤器支撑部分的外表面提供运动部件连接机构，可以支持将运动部件容纳在外壳的翼状部分内，该翼状部分可以对附加的运动部件进行支撑和保护，使得装配后的准直器坚固耐用。

一些实施例中，运动部件连接机构可以设置在外支撑部分的内表面，以使运动单元在驱动单元的驱动下在空腔内运动。

可见，通过在空腔内提供运动部件连接机构，可以支持将运动部件容纳在外壳的腔体内，使得外壳可以对附加的运动部件进行支撑和保护，使得装配后的准直器坚固耐用。

一些实施例中，除了在空腔内提供运动部件连接机构，上述主体还可以包括：翼状部分，设置在外支撑部分的外表面，用于将第二驱动单元容纳在外支撑部分的外表面与翼状部分之间，使第二运动单元在第二驱动单元的驱动下在空腔之外沿设定轨迹运动，进入或退出射线的射野。

这样，在空腔内外均提供运动部件连接机构，可以支持扩展至少两个运动部件，并且该外壳可以对附加的至少两个运动部件均进行支撑和保护，进一步提高了准直器外壳的扩展能力。

一些实施例中，该准直器外壳还可以包括：第二驱动单元，与外支撑部分的外表面或翼状部分紧固连接，包括第二运动单元接口，用于驱动连接到第二运动单元接口的第二运动单元进入或退出射线的射野。

这样，通过在准直器外壳中集成第二驱动单元，可以进一步提高了该准直器外壳的扩展性能。

一些实施例中，主体的材料为铜、或含铜的合金。

这样，可以使得准直器外壳的主体具有较强的刚性，能够对内部部件进行更好地支撑保护，提高准直器的耐用性。

一些实施例中，第一屏蔽部件和第二屏蔽部件的材料选自以下之一：钨、铅、或含钨或铅的合金或复合材料。

这样，可以使得准直器外壳的主体具有较好的屏蔽性能，能够对使用者进行射线防护。

本发明实施例还提供一种准直器，包括：任一实施例的准直器外壳和设置在准直器外壳中的过滤器。

本发明实施例还提供一种放射成像设备，包括：射线发生装置、探测器、任一实施例的准直器外壳和设置在准直器外壳中的过滤器。

可见，通过使用各实施例的准直器外壳，能够降低准直器和放射成像设备的整体成本。

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为一种放射成像系统的示意图。

图2A、2B分别是本申请实施例的一种准直器外壳沿Y-Z平面和X-Y平面的剖面示意图。

图3是本申请实施例的准直器外壳沿X-Y平面的剖视图。

图4A、4B分别是本申请实施例的准直器外壳沿X-Y平面和Y-Z平面的剖视图。

图5是本申请实施例的准直器外壳沿X-Y平面的剖视图。

图6A、6B分别是本申请实施例的准直器外壳俯视图和仰视图的结构分解示意图。

图7A、7B分别为本申请实施例中集成有驱动单元的准直器外壳示例的俯视图和仰视图。

其中，附图标记如下：

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为一种放射成像系统的示意图。如图1所示，该系统100可以包括：射线发生装置20、内置有过滤器的准直器外壳10、探测器30、数据处理装置40、显示装置50。

进行放射检查时，射线发生装置20发出的射线经过准直器约束后形成锥形束状，穿过被扫描物体(通常为病人)，被探测器30接收。探测器30接收的信号由数据处理装置40处理形成图像，显示在显示装置50上。

当系统100是螺旋CT成像系统时，系统100还可以包括旋转驱动装置60。旋转驱动装置60可以驱动旋转载体进行旋转。此时，射线源20、内置有过滤器的准直器外壳10和探测器30均安装在旋转载体上。

本申请各实施例提供了一种集成式的准直器外壳。该外壳主体为一个多腔体的一次性加工成型的一体式零件，提供支撑功能，其上、下开口作为的主射线束的入口和出口。该外壳还具有两个放射屏蔽部件，分别设置在外壳的上、下开口处，因此，该外壳能阻止X射线辐射。

图2A、2B分别是本申请实施例的一种准直器外壳沿Y-Z平面和X-Y平面的剖面示意图。如图2A、2B所示，该准直器外壳10可以包括：主体11、第一屏蔽部件12和第二屏蔽部件13；

主体11为一次性加工成型的单个部件，包括外支撑部分111和过滤器支撑部分112；

外支撑部分111围成一空腔113；

过滤器支撑部分112提供与过滤器90紧固连接的接口(例如螺丝孔等)，过滤器支撑部分112设置在外支撑部分111的内壁上，具有第一开口115，第一开口115用于使进入过滤器90的射线穿过过滤器支撑部分112；

第一屏蔽部件12设置在过滤器支撑部分112的一侧，与外支撑部分111的内壁紧固连接，具有第二开口116，使进入空腔113的射线通过第一屏蔽部件12进入过滤器90；

第二屏蔽部件13设置在过滤器支撑部分112的另一侧，与外壳的端面或内壁紧固连接，具有第三开口117，使穿过第一开口115的射线通过第二屏蔽部件13从空腔113射出。

空腔113的尺寸和形状可以根据射线源的外表面的形状和大小确定。一些实施例中，空腔113的第一端面可以与射线源的表面紧密接触。另一些实施例中，空腔113的第一端面可以与安装载体紧密接触，使射线源的外表面容纳在空腔113中。

外支撑部分111的形状可以根据实际需要而定，可以为圆筒状、盒状、复合形状等。外支撑部分111的横截面的形状可以为矩形、正方形、圆形、多边形、不规则多边形，等。除了连接固定和定位过滤器90外，外支撑部分111还可以起到加强整体结构强度的作用。

过滤器支撑部分112上可以设置有用于与过滤器90紧固连接的部件，例如螺丝孔等。

第一屏蔽部件12、过滤器支撑部分112、第二屏蔽部件13之间的距离，以及第一开口115、第二开口116、第三开口117的尺寸，可以根据射线的焦点位置、所使用的准直器的参数，以及所需的射线野的范围来确定。

可见，通过使用一次性加工成型的单个部件作为准直器外壳的主体，减少了外壳装配所需的零件数目，降低了外壳的制造成本。同时，与多部件装配而成的外壳相比，一体成型的外壳主体还可以减少部件的装配误差。

各实施例中，主体11可以由铸造工艺一次成型。金属可以是铜、或含铜的合金。一些实施例中，主体11可以是主料为铜，添加锡、铅等形成合金材料。一些实施例中，合金材料的密度在8g/cc以上。外支撑部分111厚度可以是3-9mm。

例如，当主体11利用铸铜制造时，由于铸铜密度d在8.5g/cm3左右，能够形成一定的X射线衰减作用，衰减作用的强弱与铸铜的密度和厚度相关，外支撑部分111的厚度可以根据需要的屏蔽性能确定。例如，可以选择屏蔽性能大约等效于0.7mm的铅对应的厚度。这样，可以使得准直器外壳的主体具有较强的刚性，能够对内部部件进行更好地支撑保护，提高准直器的耐用性。

各实施例中，第一屏蔽部件12和第二屏蔽部件13可以利用具有放射屏蔽效果的金属或合成材料制造，例如铅、钨，或含有铅、钨的合金或复合材料，等。第一屏蔽部件12和第二屏蔽部件13的厚度可以在1～1.5mm之间。这样，可以阻止射线从外壳中泄漏，使得准直器外壳的主体具有较好的屏蔽性能，能够对使用者进行射线防护。

除了固定的过滤器外，一些放射成像设备还需要设置可移动的过滤器，用于在特定情形下对射线进行进一步约束。相应地，一些实施例中，准直器外壳10的主体11还可以包括运动部件连接机构。运动部件连接机构可以设置在外支撑部分111的表面，用于与一驱动单元连接，使一运动单元在驱动单元的驱动下沿设定轨迹运动，进入或退出射线的射野。运动单元可以是过滤器，也可以是限束屏蔽部件，如带有限束孔的屏蔽板，等。设定轨迹可以由例如丝杆、导轨等部件限定。这样，通过在主体上集成运动部件连接机构，可以使得该外壳能够支持外接扩展的运动部件，使该准直器外壳的应用范围更广泛。

一些实施例中，驱动单元可以是在需要时固定到准直器外壳10上的额外的驱动单元。另一些实施例中，准直器外壳10可以集成驱动单元。该驱动单元与运动部件连接机构紧固连接，包括运动单元接口，用于驱动连接到运动单元接口的运动单元进入或退出射线的射野。运动单元接口可以是螺丝孔，等。这样，在需要时，可以将所需的过滤器或限束屏蔽部件作为运动单元与运动单元接口进行紧固连接，从而使其在驱动单元的驱动下运动，以进入或退出射线的射野。这样，通过在准直器外壳中集成驱动单元，可以方便使用者根据需要连接扩展的限束装置或过滤器，提高了该准直器外壳的扩展性能。

各实施例中，为了容纳额外的或者集成的驱动单元，可以对准直器外壳10的形状或构造进行调整。下面举几个简单的例子进行说明。

一些实施例中，可以将驱动单元以及运动单元容纳在准直器外壳10的空腔113之外。图3是本申请实施例的准直器外壳10沿X-Y平面的剖视图。如图3所示，准直器外壳10的外支撑部分111上可设置有运动部件连接机构140。

运动部件连接机构140可以设置在外支撑部分111的外表面。运动部件连接机构140可以包括翼状部分17。翼状部分17可以与驱动单元142紧固连接，可以将驱动单元142容纳在外支撑部分111的外表面与翼状部分17之间，使运动单元141在驱动单元142的驱动下在空腔113之外沿设定轨迹运动，进入或退出射线的射野。

翼状部分17的数量可以有两个，一个可以用于容纳驱动单元142，另一个可以容纳被驱动单元143。被驱动单元143可以与运动单元141紧固连接，并在驱动单元142的驱动下，使运动单元141沿着Z轴正向或反向运动。被驱动单元143可以是丝杆、导轨，等。

可见，通过在过滤器支撑部分的外表面提供运动部件连接机构，可以支持将运动部件容纳在外壳的翼状部分内，该翼状部分可以对附加的运动部件进行支撑和保护，使得装配后的准直器坚固耐用。

一些实施例中，可以将驱动单元以及运动单元容纳在准直器外壳10的空腔113内。如果驱动单元以及运动单元的尺寸及活动空间较大，容纳驱动单元以及运动单元的空腔部分可以做得较其它部分大一些。图4A、4B分别是本申请实施例的准直器外壳10沿X-Y平面和Y-Z平面的剖视图。如图4A、4B所示，准直器外壳10的外支撑部分111上可设置有运动部件连接机构140。运动部件连接机构140可以是螺丝孔，等。

该运动部件连接机构140可以设置在外支撑部分111的内表面，例如，可以位于过滤器支撑部分112与第二屏蔽部件13之间，即第二腔体114中。空腔113在运动部件连接机构140位置处，也即第二腔体114，的横截面积大于空腔113在第一屏蔽部件12处的横截面积，以容纳驱动单元152并使运动单元151有足够的运动空间。图4A的例子中，运动部件连接机构140设置在外支撑部分111膨出部分的内上壁上，但这仅是一个例子。其它实施例中，运动部件连接机构140也可以设置在外支撑部分111膨出部分的内侧壁上，或其它可能的位置上。

运动部件连接机构140的数量可以有两个或以上，一些可以用于连接驱动单元152，另一些可以连接被驱动单元153。被驱动单元153可以与运动单元151紧固连接，并在驱动单元152的驱动下，使运动单元151沿着Z轴正向或反向运动。被驱动单元153可以是丝杆、导轨，等。

可见，通过在第二腔体114内提供运动部件连接机构，可以支持将运动部件容纳在外壳的空腔内，使得外壳可以对附加的运动部件进行支撑和保护，使得装配后的准直器坚固耐用。

一些实施例中，准直器外壳10还可以同时支持在空腔内和空腔外扩展额外的过滤器或限束屏蔽部件。图5是本申请实施例的准直器外壳10沿X-Y平面的剖视图。

如图5所示，准直器外壳10的主体11可以包括翼状部分17，设置在外支撑部分111的外表面，可以将驱动单元142容纳在外支撑部分111的外表面与翼状部分17之间，使运动单元141在驱动单元142的驱动下在空腔的空腔113之外沿设定轨迹运动，进入或退出射线的射野。

此外，图5的准直器外壳10的空腔113还可容纳第二驱动单元152、第二被驱动单元153和作为第二运动单元的第二过滤器156和/或线束屏蔽板154，其结构和连接方式与图4A类似，这里不再赘述。

一些实施例中，翼状部分17可以有两个，分别设置在两侧，一个用于容纳驱动单元142，另一个可以容纳被驱动单元143。被驱动单元143可以与运动单元141紧固连接，并在驱动单元142的驱动下，带动运动单元141沿着Z轴正向或反向运动。被驱动单元143可以是丝杆、导轨，等。运动单元141可以是过滤器和/或限束屏蔽板。

这样，在空腔113内外均提供运动部件连接机构，可以支持扩展至少两个运动部件，并且该外壳可以对附加的至少两个运动部件均进行支撑和保护，进一步提高了准直器外壳的扩展能力。

各实施例中的限束屏蔽部件的材料可以是钨、铅，或者含有钨或铅的合金或复合材料。

一些实施例中，带有翼状部分17时，准直器外壳10的外支撑部分111的外表面上还可以设置肋板16。肋板16可以沿X-Y平面的方向，从翼状部分17的外表面延伸到外支撑部分111的另一端，可以加强主体11的刚性。

图6A、6B分别是本申请实施例的准直器外壳10俯视图和仰视图的结构分解示意图。如图6A、6B所示，该准直器外壳10的主体可具有均匀的壁厚，例如6mm。该准直器外壳10具有第一屏蔽部件12和第二屏蔽部件13。过滤器支撑部分112可以用于紧固连接和支撑过滤器90。外支撑部分111两侧设有翼状部分17及两条加强肋16。一侧的翼状部分17中设置有用于支撑和容纳驱动单元的中空外框部分18。两侧的翼状部分17上还设有螺丝孔19，用于将准直器外壳10固定在放射成像设备中，例如，可以固定在CT成像设备中的旋转载体上。

一些实施例中，各驱动单元可以是在需要时固定到准直器外壳10上的额外的驱动单元。另一些实施例中，准直器外壳10可以集成驱动单元142和第二驱动单元152。集成的驱动单元142可以与外支撑部分111的外表面或翼状部分17紧固连接，包括运动单元接口，用于驱动连接到运动单元接口的运动单元141进入或退出射线的射野。

一些实施例中，准直器外壳10还可以集成被驱动单元143和/或第二被驱动单元153。图7A、7B分别为本申请实施例中集成有驱动单元的准直器外壳10示例的俯视图和仰视图。如图7A、7B所示，准直器外壳10集成有驱动单元142和被驱动单元143。一个具有两个开口的限束屏蔽板可以作为运动单元141连接到驱动单元142和被驱动单元143，可在驱动单元142的驱动下沿导轨运动，从而进入或退出穿出第二屏蔽部件13的射线的射野。外支撑部分111所围成的空腔中，还可以集成有另一组驱动单元和被驱动单元未示出。此外，外支撑部分111的表面上还可以设置有把手70，方便搬运准直器外壳10。

各实施例还提供一种准直器，该准直器可以包括任一实施例的准直器外壳10和设置在准直器外壳10中的过滤器。

各实施例还提供一种放射成像设备，该设备可以包括：射线发生装置、探测器、任一实施例的准直器外壳10和设置在准直器外壳10中的过滤器。

可见，通过使用各实施例的准直器外壳，能够降低准直器和放射成像设备的整体成本。

本领域技术人员应当理解，上面公开的各个实施例可以在不偏离发明实质的情况下做出各种变形和修改。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书来限定。

需要说明的是，上述各流程和各系统结构图中不是所有的步骤和单元都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或单元。

以上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 (11)

1.一种准直器外壳(10)，其特征在于，包括：主体(11)、第一屏蔽部件(12)和第二屏蔽部件(13)；

所述主体(11)为一次性加工成型的单个部件，包括外支撑部分(111)和过滤器支撑部分(112)；

所述外支撑部分(111)围成一空腔(113)；

所述过滤器支撑部分(112)提供与过滤器(90)紧固连接的接口，所述过滤器支撑部分(112)设置在所述外支撑部分(111)的内壁上，具有第一开口(115)，可以使进入过滤器(90)的射线穿过所述过滤器支撑部分(112)；

所述第一屏蔽部件(12)设置在所述过滤器支撑部分(112)的一侧，与所述外支撑部分(111)的内壁紧固连接，具有第二开口(116)，使进入所述空腔(113)的射线通过所述第一屏蔽部件(12)进入所述过滤器(90)；

所述第二屏蔽部件(13)设置在所述过滤器支撑部分(112)的另一侧，与所述外支撑部分(111)的端面或内壁、或所述过滤器支撑部分(112)紧固连接，具有第三开口(117)，使穿过所述第一开口(115)的射线通过所述第二屏蔽部件(13)从所述空腔(113)射出。

2.根据权利要求1所述的准直器外壳(10)，其特征在于，所述主体(11)进一步包括：

运动部件连接机构(140)，设置在所述外支撑部分(111)的表面，用于与一驱动单元(142、152)连接，使一运动单元(141、151)在所述驱动单元(142、152)的驱动下沿设定轨迹运动，进入或退出所述射线的射野。

3.根据权利要求2所述的准直器外壳(10)，其特征在于，进一步包括：

所述驱动单元(142、152)，与所述运动部件连接机构(140)紧固连接，包括运动单元接口，用于驱动连接到所述运动单元接口的运动单元(141、151)进入或退出所述射线的射野。

4.根据权利要求2所述的，其特征在于，

所述运动部件连接机构(140)，设置在所述外支撑部分(111)的外表面，包括翼状部分(17)；

所述翼状部分(17)用于将所述驱动单元(152)容纳在所述外支撑部分(111)的外表面与所述翼状部分(17)之间，使所述运动单元(151)在所述驱动单元(152)的驱动下在所述空腔(113)外运动。

5.根据权利要求2所述的，其特征在于，

所述运动部件连接机构(140)，设置在所述外支撑部分(111)的内表面，以使运动单元(141)在所述驱动单元(142)的驱动下在所述空腔(113)内运动。

6.根据权利要求4所述的，其特征在于，所述主体(11)进一步包括：

翼状部分(17)，设置在所述外支撑部分(111)位于所述过滤器支撑部分(112)与所述第二腔体(114)之间的外表面，用于将第二驱动单元(152)容纳在所述外支撑部分(111)的外表面与所述翼状部分(17)之间，使第二运动单元(151)在所述第二驱动单元(152)的驱动下在所述空腔(113)之外沿设定轨迹运动，进入或退出所述射线的射野。

7.根据权利要求6所述的准直器外壳(10)，进一步包括：

所述第二驱动单元(152)，与所述外支撑部分(111)的外表面或所述翼状部分(17)紧固连接，包括第二运动单元接口，用于驱动连接到所述第二运动单元接口的第二运动单元(141)进入或退出所述射线的射野。

8.根据权利要求1所述的准直器外壳(10)，其特征在于，

所述主体(11)的材料为铜，或者含铜的合金。

9.根据权利要求1所述的准直器外壳(10)，其特征在于，

所述第一屏蔽部件(12)和所述第二屏蔽部件(13)的材料选自以下之一：钨、铅、或含钨或铅的合金或复合材料。

10.一种准直器，其特征在于，包括：根据权利要求1-9中任一权利要求所述的准直器外壳(10)和设置在所述准直器外壳(10)中的过滤器(90)。

11.一种放射成像设备，其特征在于，包括：射线发生装置(20)、探测器(30)、根据权利要求1-9中任一权利要求所述的准直器外壳(10)和设置在所述准直器外壳(10)中的过滤器(90)。

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