CN1155338C - X-射线ct装置 - Google Patents

Abstract

揭示了一种具有简单的结构，但能够相应于X射线管的焦点偏移校正每个X射线检测元件的灵敏度的X射线CT装置。监视探测器由X射线探测器一端处被分为两个区域F和R的八个通道形成。沿体轴方向将区域F和R都分为两部分。屏蔽板被提供给检测元件的F区域的两部分的一个部分及R区域的两部分的另一个部分。当X射线管中有焦点偏移时，区域F中X射线检测元件总输出Ft和区域R中X射线检测元件总输出Rt之间的输出差S相应于偏移的大小。

Description

X-射线CT装置

本发明涉及一种包含X射线放射源，和与其相对而置的X射线探测器，并具有一批为数较多的X射线检测元件的X射线CT装置，其中，X射线放射源和X射线探测器可以在被测物体或病人周围一起转动，从而得到病人的截面图象。

在一个X射线CT装置中，X射线管中温度的升高导致X射线的入射位置发生变化。随后，X射线检测元件的灵敏度发生变化，产生了在所得到的截面图象中出现膺像的问题。X射线检测元件的灵敏度的变化可能有各种原因。在固态探测器的情形下，这样的变化可能是由闪烁器体的透射比或粘合所导致的，或是由准直管的易变化的平行度所导致的。在电离室型的气体探测器的情形下，这种变化是由每个沿体轴方向宽度变化的管道所导致的。

因此，在一种传统技术中，总根据扫描条件和管子的停歇时间预先测量每个和管子内部的温度相关的探测元件的灵敏度。根据使用情况适当地选出灵敏度的值对病人进行实际地扫描，以使得到病人的数据正确。在另一种传统技术中，另外设置了诸如二维探测器或沿病人的体轴方向具有分辨力的线传感器监视探测器，以探测X射线管的焦点偏移。当病人被实际扫描时，根据由监视探测器测出的X射线入射位置，用预定的灵敏度校正值对从病人处得到的数据进行校正。

但是，当根据管子内的温度进行了校正时，就不能检测出焦点偏移的实际值。特别是，当在温度升高和X射线管的焦点偏移之间发生滞后现象时，不能对每个X射线检测元件的灵敏度进行较为满意的校正。

当另外设置监视探测器时，该装置有复杂的整体结构(有附加的控制电路等等)。

考虑到上述技术上的情况，产生了本发明，其目的是提供一种X射线CT装置，这种装置结构简单并能够相应于X射线管的焦点偏移，对每个X射线检测元件的灵敏度进行校正。

根据本发明，通过一种包含X射线放射源和与所述放射源相对而置的X射线探测器，并有一批为数较多的X射线检测元件的X射线CT装置满足了上述目的，其中X射线放射源和X射线探测器可以绕病人一起转动从而得到该病人的截面图象，所述装置包含：

在多个X射线检测元件之间至少有两个预定的X射线检测元件，用于获得输出信息以提供X射线入射位置的信息，这是相应于X射线探测器上X射线入射位置的信息。

X射线屏蔽罩，用于覆盖预定的X射线检测元件的X射线入射平面的一部分；及

计算装置，用于自输出信息(该信息来自预定的X射线检测元件)得到X射线的入射位置信息，并通过使用X射线入射位置信息校正X射线放射源的焦点偏移的影响，以得到病人的截面图象。

在根据本发明的上述装置中，给预定的X射线检测元件的X射线入射平面的一部分设置屏蔽罩。当X射线射到X射线入射平面上，X射线入射平面上X射线入射的区域(该区域在未被X射线屏蔽罩覆盖的区域中)随着X射线入射位置的变化而变化。结果，从预定的X射线检测元件获得的输出信息发生变化，并且从此输出信息得到的X射线入射位置信息也发生变化。X射线管的X射线焦点偏移可以从该X射线入射位置信息的变化检测出。因此，可以了解接收穿过了病人的X射线的X射线检测元件的灵敏度中由于X射线焦点偏移导致的变化。由于使用了现有的X射线探测器的X射线检测元件，该装置有一个被简单化的结构。因此，通过校正每个X射线检测元件的灵敏度，不需要增加生产成本，就可以得到精确的病人截面图象。

在本发明的一个较佳实施例中，预定的X射线检测元件分成两组，给两组中的一组设置一个第一X射线屏蔽罩，覆盖X射线检测元件的X射线入射平面的一侧，从而沿体轴将X射线入射平面分为两部分，给两组中的另一组设置第一第二X射线屏蔽罩，覆盖X射线检测元件的X射线入射平面的一侧，并沿体轴和第一屏蔽罩相对而置，用于沿体轴将X射线入射平面分成两部分。

在以这种方式给预定的X射线检测元件设置了屏蔽罩的情况下，从每一组的X射线检测元件得到不同的输出信息。以从不同的输出信息推得的X射线入射位置信息为根据，可以了解X射线入射位置的变化。以简单的结构更精确地了解X射线探测器上的X射线入射位置。即能以更好的精确度了解X射线管的焦点偏移。

较好地，将预定的X射线检测元件设置在X射线探测器的一端，用于接收从X射线放射源发射出来并直接到达所述一端而未穿过病人的X射线。在这样的结构下，可在病人就位与否的实时中了解X射线管的焦点偏移。

或者，可将预定的X射线检测元件设置在X射线放射源相对的另一端，接收从X射线放射源发射出来并直接到达所述相对的另一端而未穿过病人的X射线。如果病人向右或者向左移动，穿过病人的X射线会照射在处于X射线探测器一端的预定的X射线检测元件上。即使如此，X射线直接照射在处于另一端的预定的X射线检测元件上。因此，总是可以得到有效的X射线入射位置信息。

在根据本发明的装置中，计算装置可包括X射线入射位置取得装置和校正系数取得装置，其中，X射线入射位置取得装置用于从作为照射在预定的X射线检测元件之中的一组X射线检测元件上面的X射线的结果而得到的第一输出信息和作为照射在另一组X射线检测元件上的X射线的结果而得到的第二输出信息取得X射线入射位置信息；而校正系数取得装置用于取得组成X射线探测器的每个X射线检测元件的相应于X射线入射位置信息的校正系数。在这种结构下，由入射位置信息取得装置从第一输出信息和第二输出信息取得的X射线入射位置信息随着第一输出信息和第二输出信息之间的差而变化。校正系数取得装置取得X射线探测器的每个X射线检测元件相应于这个X射线入射位置信息的校正系数。即，根据X射线管的X射线焦点偏移，可对X射线探测器的每个X射线检测元件的灵敏度进行校正。

入射位置信息取得装置可以取得第一输出信息和第二输出信息之间的差作为X射线入射位置信息。然后，可以从一个简单的计算取得X射线入射位置信息。

较好地，入射位置信息取得装置取得被除以第一输出信息和第二输出信息总和的第一输出信息和第二输出信息之间的差，作为X射线入射位置信息。在这种结构下，可认为X射线入射位置信息可作为来自预定的X射线检测元件的输出信息变化的速率。例如X射线检测元件的质量下降不会影响灵敏度降低。即，每个X射线检测元件的灵敏度能以更好的精确度进行校正。

在根据本发明的装置中，校正系数取得装置可以取得当X射线直接进入X射线探测器时每个X射线检测元件得到的参考单个输出信息，与当X射线在继续射入X射线探测器时，每个X射线探测器元件根据作为X射线放射源的焦点偏移的结果而得到的X射线入射位置信息而获得的单个输出信息之间的比值，将此比值作为每个X射线检测元件的校正系数。在这样的结构下，校正系数取得装置取得每个X射线探测器的每个X射线检测元件相应于X射线入射位置信息的校正系数。每当X射线的入射位置发生变化时，都能适当地校正每个X射线检测元件的灵敏度，从而以更高的精度获得病人的截面图象。

预定X射线检测元件可能由多个连续地排列的X射线检测元件构成，还可以设置一个屏蔽罩，用于覆盖所述多个X射线检测元件的一侧，以标记出穿过该处的大体上为倾斜的部分，从而用于对X射线检测元件的入射平面进行屏蔽的区域从所述多个X射线检测元件的一端到另一端渐渐的发生变化。在这样的结构下，X射线屏蔽罩未覆盖的范围中X射线的入射区域随X射线入射位置的变化而变化。结果，根据从预定的X射线检测元件得到的输出信息X射线入射位置信息发生变化。因此，用简单的结构就可以测出X射线焦点偏移。

较好地，将预定的X射线检测元件设置在X射线探测器的一端，用于接收从X射线放射源发射出来并直接到达一端而未穿过病人的X射线。在这种结构下，可以在病人就位与否的实时中了解X射线管的焦点偏移。

或者，比如可以将预定的X射线检测元件设置在X射线探测器相对的另一端，用于接收从X射线放射源发射出来并直接到达相对的另一端而未穿过病人的X射线。

为了描述本发明，附图中显示了目前较好的几种样式，但是应知道，本发明不限于图中所明确示出的安排及手段。

图1是根据本发明的X射线CT装置的概图；

图2是显示根据本发明的X射线探测器和X射线屏蔽罩的示意图；

图3A和3B对X射线在X射线探测器上随X射线管的焦点偏移发生移动的说明图；

图4是显示焦点偏移和焦点偏移的相应的值之间的关系的图；

图5是显示焦点偏移的相应的值和校正系数之间的关系；

图6是本发明的工作流程图；

图7是显示根据本发明的修改的X射线屏蔽罩的示意图；

下面将参考图1到图7，描述本发明的实施例。

图1是实施本发明的X射线CT装置的概图。该装置包含X射线管1和X射线检测装置3，它们在病人2的两侧相对而置。当从X射线管1用X射线照射病人时，X射线管1和X射线检测装置3可以一起转动，这样，X射线装置3提供了从接近180°和接近360°的方向取得的病人2的X射线的穿透数据。

X射线检测装置3包含用于瞄准入射X射线的准直管3c，和具有成像X射线探测器3a和用于检测X射线的监视探测器3b的X射线探测器。X射线探测器包含X射线检测元件，它们在X射线管1周围成弓形地排列，形成将近500到1,000个通道。检测元件由用于将X射线转换为光的闪烁体元件和用于检测被闪烁体元件转换的光，并将它作为光信号而输出的光电二极管构成。

成像X射线探测器3a被用于拾取病人2的图像。监视探测器3b被用于检测X射线管1的焦点偏移。为了达到这样的目的，监视探测器3b由设置在一个用于接收不穿透病人2的位置上的X射线的预定X射线检测元件形成。

数据采集和处理装置4从各个通道采集数据，对数据进行诸如放大和数字化之类的必要的处理，以将它输出给主CPU5。

主CPU5除了控制整个装置的工作之外，相应于X射线管1的焦点偏移而校正每个X射线检测元件的灵敏度，根据贮存在存储器6中的校正系数进行图像再造所需的计算，然后使图像显示器7显示得到的截面图象。在本发明中，主CPU进行的处理相应于计算装置的功能。

图2显示从X射线入射平面所看到的成像X射线探测器3a和监视探测器3b的一部分。监视探测器3b由在X射线探测器的一端的用于接收未穿透病人2的X射线的八个通道组成。将这八个通道分为两个区域F和R，每个区域有四个通道。将区域R和F都沿体轴方向分为两部分。将诸如由铅(Pb)制成的X射线不能穿透的屏蔽板3d设置在检测元件的区域F的两部分中的一部分(即图2中的后面部分)和区域R的两部分中的另外一部分中(即图2中的前面部分)。本发明中，分别安排在区域F和R中的屏蔽板3d相应于第一屏蔽罩和第二屏蔽罩。

如图3A中所示，当X射线管1没有焦点偏移时，即当一束X射线L射入X射线探测器的中间部分时，X射线检测元件在区域F中的总输出F0和X射线检测元件在区域R中总输出R0之间的输出差S0为零。如图3B中所示，当X射线管1发生焦点偏移时，例如，当一束X射线L沿体轴向前方偏移了数量t时，X射线检测元件在区域F中的总输出Ft和X射线检测元件在区域R中总输出Rt之间的输出差S和偏移量t相应。因此，可以从监视探测器3b的X射线检测元件的输出得到和X射线焦点偏移相应的值(在下文中称为“焦点偏移相应值”)。通常，如图4中所示的曲线图，X射线焦点偏移t(为了简单起见看作是X射线束L的偏移)和上述的输出差S(在下文中模拟为“焦点偏移相应值”)之间大致上存在着线性的关系。

总的输出Ft和在总的输出Rt分别相应于本发明的第一输出信息和第二输出信息。从监视探测器3b的X射线检测元件的输出所得到焦点偏移相应值相应于本发明的X射线入射位置信息。

当X射线探测器是固态探测器时，由于连续的X射线的入射而使得射线减弱，导致它的灵敏度降低。通过在X射线L的整个入射范围中对灵敏度的校正，特别是通过使用焦点偏移相应值St消除了上述影响，所述St值由下面的公式得出：

St＝(Ft-Rt)/(Ft+Rt)

上面的公式对用X射线L的整个范围的数据对表示偏移的量的输出差进行归一化。因此，这样的校正也校正了由温度的变化而导致的探测器的灵敏度变化的影响。

对于焦点偏移相应值St，可以根据所使用的X射线探测器，适当地选择(Ft-Rt)或(Ft-Rt)/(Ft+Rt)。任何一个值，只要它唯一地相应于X射线管1的一个焦点偏移，都可以采用。

对焦点偏移相应值St进行计算的过程相应于本发明的入射位置信息取得装置的功能。

从下面的公式得出用于校正焦点偏移的校正系数Tik：

Tik＝Ai0/Aik    (i＝1到n)

其中，Ai0是在没有焦点偏移时成像X射线探测器3a的第i个(第i个X射线检测元件)输出值，Aik是当焦点偏移相应值为Sk时，成像X射线探测器3a的第i个输出值，而n是成像X射线探测器3a中通道的总数。

主CPU5在没有病人2处产生连续的X射线的入射，计算从监视探测器3b的X射线检测元件通过数据采集和处理装置4输出而得到的焦点偏移相应值Sk，接着计算焦点偏移相应值Sk的校正系数Tik，给每个通道i确定如图5中所示的关系，并将该关系存储在存储器6中。在从病人2处测定实际图像之前进行这些工作。

焦点偏移相应值被作为连续的值而得到。由于校正系数Tik存储在存储器6中，只存储预定的分立的值Sk(k＝0到m(Sm是发生在实际图像测定时的最大焦点偏移相应值))。

下面，将参考图6的显示主CPU5的工作流程图描述本发明中测定病人2的图像的工作。在需要的校正系数被存储到存储器6中之后，给病人2进行X射线图像测定。

首先，将病人放在X射线管1和X射线检测装置3之间，并在X射线管1和X射线检测装置3一起绕病人2旋转时对病人进行X射线的照射(S1)。

然后，主CPU5(S2)从成像X射线探测器3a和监视探测器3b，通过相继输出数据的数据采集和处理装置4接收检测数据。主CPU5以从监视探测器3b(S3)得到的检测数据为根据，计算焦点偏移相应值S。

当已得到焦点偏移相应值S时，主CPU5通过一个焦点偏移相应值S和校正系数T之间的对应表(如图5中所示)计算每个通道i的校正系数Ti，它们为成像X射线探测器3a的各个通道被预先存储在存储器6中(S4)。

在步骤S4处计算校正系数Ti的过程相应于本发明中校正系数取得装置的功能。

校正系数和焦点偏移相应值Sk相关联地分立地存储。因此，当得到的焦点偏移相应值S在比如Sp和Sp+1之间时，实际使用的校正系数Ti可以从下面的公式得到：

Ti＝(Tip+1-Tip).(S-Sp)/(Sp+1-Sp)

当已经得到校正系数Ti时，根据下面的公式校正在图像测定时从成像X射线探测器3a得到的所有的检测数据Biq(q＝1到n)(S5)：

Biq'＝Ti×Biq    (i＝1到n)

其中i是成像X射线探测器3a的通道数量，q是数据采集数。通常，对一个图像测定采集1000到2000个数据。

上述工作一直进行到所有的数据都被采集为止(S6)。当已经采集了所有的数据，以成像X射线探测器3a的校正了的检测数据为根据进行图像的再造处理，以得到截面图象(S7)。

所得到的截面图象显示在成像显示器7上(S8)。

图7显示了本发明的另一个实施例中的屏蔽罩，给预定的X射线检测元件在X射线探测器的一端设置一个由比如不能被X射线穿透的铅(Pb)制成的屏蔽板M，用于接收未穿透病人2的X射线。屏蔽板覆盖了这些检测元件，那里的屏蔽板的边缘M倾斜地延伸。在这个实施例中，如在图2中所示的实施例，得到唯一相应于焦点偏移的焦点偏移相应值。

在上述实施例中，在X射线检测装置3的一端设置包含预定X射线检测元件的监视探测器3b。本发明并不限于这样的结构。例如，可以在X射线检测装置的相对的另一端设置监视探测器3b。

在上述实施例中，八个预定X射线检测元件被分为两组，每组包含四个检测元件。本发明并不被限制于此。例如，可以将两个X射线检测元件分为每组一个。因此，根据本发明的预定X射线检测元件的数量只有在二个或二个以上时，才可以是任何数量的。

另外，在上述实施例中，预定的X射线检测元件被分为两组，它们也可以被分为比如三组或者更多组。然后，X射线入射位置信息可以从各个组中的X射线检测元件提供的输出信息得到。

本发明可以其它具体的形式实施，而不背离本发明的主旨和主要的性质，因此，在附加的权利要求中写出了参照内容来指出本发明的范围，而不是上面的说明书。

Claims (7)

1.一种X射线CT装置，包含X射线放射源，和与所述放射源对置并有一含许多X射线检测元件的阵列的X射线探测器，所述X射线放射源和所述X射线探测器可绕病人一起旋转，以得到病人的截面图像，其特征在于，所述装置包含：

在所述X射线检测元件中至少有两个预定X射线检测元件，用于得到输出信息以提供X射线入射位置信息，其中所述信息是相应于所述X射线探测器上的X射线的入射位置的信息；

第一X射线屏蔽罩，用于覆盖两组所述预定X射线检测元件中一组的X射线入射平面的一侧，从而沿体轴将所述X射线入射平面分为两部分；

第二X射线屏蔽罩，用于覆盖两组所述预定X射线检测元件中另外一组的X射线入射平面的一侧，所述第二屏蔽罩沿所述体轴和所述第一屏蔽罩相对，从而沿体轴将所述X射线入射平面分为两部分。

计算装置，用于从由所述预定X射线检测元件得到的所述输出信息取得所述X射线入射位置信息，并通过使用所述X射线入射位置信息校正所述X射线放射源的焦点偏移的影响，以得到所述病人的截面图象。

2.如权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于，所述预定X射线检测元件被设置在所述X射线探测器的一端，用于接收从所述X射线放射源发射，并直接到达所述一端而未穿过所述病人的X射线。

3.如权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于，所述预定X射线检测元件被设置在所述X射线探测器的相对端，用于接收从所述X射线放射源发射并直接到达所述相对端而未穿过所述病人的X射线。

4.如权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于，所述计算装置包含：用于从作为X射线入射在所述预定X射线检测元件中的一组X射线检测元件上的结果而得到的第一输出信息和作为X射线入射到另一组X射线检测元件上的结果而得到的第二输出信息取得所述X射线入射位置信息的X射线入射位置信息取得装置，和用于取得组成所述X射线探测器的每个X射线检测元件的相应于所述X射线入射位置信息的校正系数的校正系数取得装置。

5.如权利要求4所述的X射线CT装置，其特征在于，所述入射位置信息取得装置取得所述第一输出信息和所述第二输出信息之间的差值作为所述X射线入射位置信息。

6.如权利要求4所述的X射线CT装置，其特征在于，所述入射位置信息取得装置，取得被除以所述第一输出信息和所述第二输出信息的总和的所述第一输出信息和所述第二输出信息之间的差值，作为X射线入射位置信息。

7.如权利要求4所述的X射线CT装置，其特征在于所述校正系数取得装置取得参考单个输出信息和单个输出信息之间的比值，作为每个X射线检测元件的校正系数，其中所述参考单个输出信息是当X射线直接射入所述X射线探测器时每个X射线检测元件所得到的各自的输出信息，而所述单个输出信息是根据作为所述X射线放射源的X射线再继续地射入所述X射线探测器时引起焦点偏移的结果的X射线入射位置信息而得到的每个X射线检测元件的信息。

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