CN1195451C - 多片层x射线计算机断层成像装置及其控制方法 - Google Patents

多片层x射线计算机断层成像装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

为了构造具有许多实际的片层厚度的许多X射线断层图像，同时减少X射线检测器阵列的数量和简化结构，通过准直器6的狭缝15朝对着X射线管4设置的检测器8发射由X射线管4所产生的X射线；可以调整准直器6的狭缝15在D1方向上的长度(宽度)和准直器6在D1方向上的位置；检测器8包括四个X射线检测器阵列；以及在D1方向上两个外部X射线检测器阵列的宽度大于两个中心X射线检测器阵列的宽度。

Description

多片层X射线计算机断层成像装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及应用X射线获得对象的许多断层图像的X射线CT装置及其控制方法。
背景技术
通常，在重构许多片层图像X射线CT装置中，检测X射线束的许多检测器沿着“台架”的周边设置(包括许多检测器的每行称为X射线检测器阵列)，许多检测器阵列在与周边垂直的方向上并排设置。X射线CT装置根据所指定的厚度(片层厚度)将由X射线检测器阵列所检测的信号组合起来形成在片层方向上的n个(通常为4个)信号。
近年来，人们需要通过这种X射线CT装置获得具有不同的厚度的X射线断层图像，由于这种需要人们已经开发了下面的技术。
附图1(A)所示为在许多X射线检测器阵列和X射线管的横截面之间的关系图。每个X射线检测器阵列包括沿着台架的周边设置的上千个检测器元件，该附图是X射线检测器阵列的第i通道的横截面图。所示为总共16个X射线检测器阵列(16行)。
为简单起见，假设检测器的宽度为1毫米，在该附图中从左边起以A，B，...，P表示检测器阵列。
在这种结构中，通过一组四个连续的X射线检测器阵列A-D获得的信号通过多路选择器(即数据采集部分)相加地组合在一起，通过X射线检测器阵列组E-H、I-L和M-P获得的信号每个都以类似的方式相加地组合在一起。因此，获得每个厚度都为4毫米的四种X射线断层图像。可替换的是，通过改变信号的组合，即通过组合来自6个相邻的X射线检测器阵列的信号，例如可以获得每个厚度为6毫米的3种断层图像。在这种情况下，至少可以获得具有厚度为4毫米、6毫米、3毫米和3毫米的X射线断层图像。通过多路选择器实现这种组合。
还有另一种技术，如附图1(B)所示，在这种技术中可控制的打开/关闭的准直器设置在X射线管附近。如附图所示，检测器包括两个X射线检测器阵列A和B，控制准直器打开以获得片层厚度取决于打开的尺寸的信号。
在前一种情况中(附图1(A))，多路选择器产生取决于所要求的组合的片层厚度的信号。由于多路选择器具有总共16种输入信号，因此存在通过从该信号中选择所需的信号获得四种X射线断层图像或通过组合许多信号获得四种X射线断层图像的许多种组合。因此，多路选择器的内部结构不可避免地非常复杂，实际上，所涉及的多路选择器仅能够对付有限的几种组合。
在后一种情况中，虽然通过打开或关闭准直器可以改变X射线断层图像的片层厚度，当前可得的片层也仅限于两个，并不能获得2个以上的片层。
通过结合在附图1(A)所示的许多X射线检测器阵列和在附图1(B)中所示的准直器控制技术试图获得具有不同片层厚度的许多X射线断层图像。然而，在理论上组合的数量取决于所应用的X射线检测器阵列的数量，根本不能简化多路选择器的结构。
发明内容
本发明就是为了解决这些问题，本发明提供一种通过较小数量的X射线检测器阵列能够实现重构具有许多实际的片层厚度的许多X射线断层图像的多片层X射线CT装置及其控制方法。
为此，本发明提供一种多片层X射线CT装置，该多片层X射线CT装置具有彼此相对地设置的X射线发生器和X射线检测器，同时将对象放在X射线发生器和X射线检测器之间，该X射线检测器具有用于检测来自X射线发生器的X射线的许多检测器阵列，该装置旋转X射线发生器和X射线检测器以构造在传输对象的方向上具有许多片层厚度的X射线断层图像，该装置包括准直器、准直器调节装置，该准直器用于形成确定由X射线检测器所产生的撞击在X射线检测器上的X射线的范围的狭缝，该准直器调节装置用于调整与输送对象的方向相对应的狭缝的宽度，其中在输送对象的方向并不是在X射线检测器中的所有的X射线检测器阵列的宽度都相同。
本发明提供了一种多片层X射线CT装置，该多片层X射线CT装置具有彼此相对地设置的X射线发生器和X射线检测器，而对象放在X射线发生器和X射线检测器之间，所说的X射线检测器具有用于检测来自所说的X射线发生器的X射线的许多检测器阵列，所说的装置旋转所说的X射线发生器和所说的X射线检测器以构造在传送所说的对象的方向上的许多X射线断层图像，所说的装置包括：
准直器，该准直器用于形成确定由所说的X射线发生器所产生的撞击在所说的X射线检测器上的X射线的范围的狭缝，所说的准直器包括两个平行板和可旋转装置，可旋转装置用于控制所说两个平行板之间的距离；和
准直器调节装置，该准直器调节装置通过使所说可旋转装置调节所说两个平行板之间的距离来调整与所说的传送所说的对象的方向相对应的所说的狭缝的宽度，
其中在所说的传送对象的方向上在所说的X射线检测器中的所说的X射线检测器阵列的宽度至少为两个不同的宽度。
根据本发明优选实施例，在X射线检测器中的X射线检测器阵列的数量为4，在传输方向上两个外部检测器的宽度大于两个中心阵列的宽度。在这种情况下，可取的是两个中心检测器阵列的宽度相同，以及两个外部检测器阵列的宽度相同。结果，可以简化检测器部分的结构，并且可以抽取具有不同的片层厚度的信号。
本发明进一步包括相加地有选择性地组合由相邻的X射线检测器阵列所检测的信号的装置，其中
所说的组合装置至少具有如下四种模式：
模式1：g1＝s1，g2＝s2，g3＝s3，g4＝s4；
模式2：g1＝s1，g2＝s2+s3，g3＝N/A，g4＝s4；
模式3：g1＝s1+s2，g2＝N/A，g3＝N/A，g4＝s3+s4；以及
模式4：g1＝s1+s2，g2＝N/A，g3＝s3，g4＝s4，
其中，s1，s2，s3和s4分别表示由四个X射线检测器阵列所检测的信号，N/A表示不可用的信号或无效的信号，而g1，g2，g3和g4表示作为组合的结果的输出信号，基于预先指定的控制信号产生所说的模式中的一种模式的输出信号。
此外，准直器调节装置优选进一步包括调节在Z-轴方向上的准直器的位置的装置。结果，可以抽取用于其它数量的片层厚度的信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种控制多片层X射线CT装置的方法，该装置包括：
X射线发生器；
用于形成具有对应于所产生的X射线的范围的宽度的狭缝的准直器，所说的准直器包括两个平行板和可旋转装置，可旋转装置用于控制所说两个平行板之间的距离；；
X射线检测器，该X射线检测器设置成与所说的X射线发生器正对，并将对象放在它们之间以检测在由在所说的准直器中的所说的狭缝所确定的范围内穿过所说的对象的X射线，所说的X射线检测器在传送对象的方向上包括许多X射线检测器阵列，所说X射线检测器阵列至少有两个不同的宽度；以及
组合装置，用于根据控制信号将由在所说的X射线检测器中的许多X射线检测器阵列所获得的许多检测信号有选择性地相加，并以对应于所说的控制信号的输出模式输出信号，所说的方法包括：
从外部操纵台接收指令信息；
根据所接收的指令信息，使所说可旋转装置用于控制调整所说两个平行板之间的距离从而来在所说的传送方向调整该狭缝的宽度以便使准直器狭缝限定撞击X射线的特定范围；以及
根据所接收的指令信息给所说的组合装置输送控制信号。
从上文的描述中可以看到，依据本发明，检测器阵列的总的数量相对降低，可以获得具有实际的不同的片层厚度的X射线断层图像，同时简化了结构。
附图说明
通过下文在附图中所示的本发明的优选实施例的详细描述，本发明的进一步目的和优点将会清楚。
附图概述
附图1所示为已有技术。
附图2所示为在一个实施例中的多片层CT装置的主要结构图。
附图3所示为在X射线管和检测器周围的结构。
附图4所示为在一个实施例中的准直器的操作和结构。
附图5所示为在一个实施例中的数据采集部分9和它的外围连接的结构电路图。
附图6和7所示为示意性地说明在一个实施例中的操作。
附图8所示为在一个实施例中的主控制器的操作性处理程序的流程图。
具体实施方式
附图2所示为根据一个实施例的X射线CT系统的结构的方块图。该系统包括朝对象发射X射线并检测穿过该对象的X射线的台架装置100和实施台架装置100的几种操作性设置并基于从台架装置100中输出的数据重构用于显示的X射线断层图像的操作台200。
台架装置100包括实施总体控制的主控制器1。
台架装置100还包括与操作台200进行通信的接口2、具有腔体部分的台架3，放置在工作台12上的(人)对象传输过该腔体部分。台架装置100进一步包括起X射线源作用的X射线管4(由X射线管控制器5驱动并控制X射线管4)、具有确定辐射的X射线的范围的狭缝的准直器6以及两个马达7a和7b，这两个马达用于调整确定辐射的X射线的范围的准直器6的狭缝宽度和在传输对象的方向上(对象的身体轴线的方向)调整准直器的位置，即在Z-轴上的位置(垂直于附图平面的方向)。通过准直器控制器7控制马达7a和7b的驱动。
台架3具有检测穿过对象的X射线的检测器部分8和从检测器部分8中采集数据的数据采集部分9。X射线管4/准直器6和检测器部分8在腔体部分(即在对象上)上彼此正对地设置，并绕台架3旋转，同时保持它们之间的关系。通过来自马达控制器11的驱动信号驱动旋转马达10以旋转运行。放置对象的工作台12通过工作台马达13在Z-轴方向传输。
主控制器1分析经过接口2所接收的各种指令并基于分析结果给X射线管5、准直器控制器7、马达控制器11、工作台马达控制器14和数据采集部分9输出几种控制信号。(下文将详细描述对数据采集部分9的控制)。主控制器还经过接口2将在数据采集部分9中所采集的数据发送到操作台200。
操作台200就是所谓的工作站，如附图2所示，包括对整个装置进行控制的CPU51、存储引导程序和BIOS的ROM52和起主存储器作用的RAM53。
操作台200还包括HDD54，该HDD54是一种硬盘装置，它存储OS和给台架装置100输送各种指令和基于从台架装置100所接收的数据重构X射线断层图像的诊断程序。操作台200还包括VRAM55和基于映射在VRAM55上的图像数据等显示图像的CRT56，该VRAM55是一种映射要显示的图像数据的存储器。操作台200进一步包括用于各种设置的键盘57和鼠标58以及与台架装置100进行通信的接口59。
在上文中已经总体地描述了根据一个实施例的X射线CT装置的结构。下文参考附图3-5更详细地描述X射线管4、准直器6和检测器部分8的结构和操作。
附图3所示为X射线管4、准直器6和检测器部分8的主要部分的结构。
X射线管4具有在其中包含有聚焦电极和灯丝的阴极套管42和旋转把43，两者都在壳体41中，并从焦点f发射X射线。
准直器6由X射线屏蔽材料(例如铅、钨等)制成，它包括在Z-轴方向(在附图3中的D1方向)确定从X射线管4发射的辐射X射线的范围的准直器6a(下文将更详细地描述)以及设置在准直器6a和X射线管4之间并包括用于确定在检测器8的纵向方向上的辐射X射线(扇形角度)的范围的两个固定的屏蔽板的准直器6b。准直器6a和6b形成狭缝15(X射线发射范围或X射线经过的间隙)。在一个实施例中，通过准直器6a的机械操作可改变狭缝15在Z-轴方向的宽度(在附图3中的D1方向)。此外，准直器6a在Z-轴方向上可整个地移动和调整。通过在附图2中的马达7a和7b可以启动这些操作。在本领域的普通技术人员容易认识到通过马达7a可以改变在Z-轴方向的准直器6a的位置。因此，在此参考附图4描述通过准直器6a调整狭缝的宽度。
附图4所示为准直器的顶视图(从X射线管4的方向看)。
如图所示，准直器6a包括两个屏蔽板60和61和连接屏蔽板60和61的端部的连接杆63和64。连接杆和屏蔽板可转动地连接以使杆和板可以相对地转动。杆63和64具有相同的长度，因此屏蔽板60和61可以彼此保持平行。连接杆63和64分别在其中心具有枢轴62a和62b，通过驱动马达7a可以驱动杆63和64绕枢轴62a和62b旋转。
因此，可以理解的是，当枢轴62a和62b顺时针旋转时，屏蔽板60和61逐渐彼此靠近而同时保持平行。换句话说，在屏蔽板60和61之间的间隙确定了狭缝在Z-轴方向上的宽度，因此确定了在附图3中辐射X射线的宽度。(在下文中将在Z-轴方向上的狭缝15的开口宽度简单地称为狭缝宽度)。
此外，由于杆63和64在其中心具有枢轴62a和62b，因此可以独立于枢轴62a和62b的旋转角度成功地固定狭缝的中心线的位置。
如前文所述，在一个实施例中准直器可以整个地在Z-轴方向上移动。通过马达7a可以操作这种移动。由于狭缝的宽度仅相对于在连接杆63和64的中心连接枢轴62a和62b的中心线改变，因此可以相对于狭缝的中心线的位置(即，连接枢轴62a和62b的线的Z-轴位置)控制在Z-轴方向上整个准直器的移动。因此可以简化这种控制。
更具体地说，假设屏蔽板60固定，另一个屏蔽板61应该移动。然后根据屏蔽板61的位置改变狭缝的中心线，即中心线不固定。由于本实施例在一方面的特征在于如上文所述控制整个准直器在Z-轴方向的运动，如果一个屏蔽板固定而另一个屏蔽板移动，则必须通过考虑狭缝宽度计算整个准直器在Z-轴方向上的移动量。
在此，杆63和64在其中心具有枢轴62a和62b，两个屏蔽板60和61相对于中心线彼此靠近或分开。因此可以简化整个准直器在Z0-轴方向上的运动控制。
返回到附图3，在一个实施例中检测器部分8包括四个X射线检测器阵列81-84，每个X射线检测器阵列具有m(在一个实施例中m＝1000)个检测器单元。即检测器部分8包括获得检测信号的第1-第m个通道。此外，在D1(Z-轴方向)方向上的外部X射线检测器阵列81和84的宽度大于中心检测器阵列82和83的宽度。
附图5示意性地说明了从附图3的结构中的A-A方向看的横截面和在数据采集部分9中的电路结构之间的关系。
附图5所示为在检测器部分8中的通道(i)处的结构。每个参考标号81a、82a、83a和84a表示在相应的X射线检测器阵列81-84中的单元(通道i)。
在该附图中，符号“D”表示通过准直器6(严格地说是准直器6a)的狭缝到达检测器部分8的发射的X射线的宽度。
将数据采集部分9构造成包括模拟开关91-94、加法器95-97(包括运算放大器等)和A/D转换器98a-98d的组合装置，该组合装置将由相邻的X射线检测器阵列所检测的信号相加地有选择性地组合起来。根据来自主控制器1的控制指令信号选择开关(即，开关运行的模式；这些模式将在下文描述)。开关91选择端子a和b中的一个端子；开关92选择端子c、d和e中的一个端子；开关93选择端子f、g和h中的一个端子；和开关94选择端子i和j中的一个端子。
如果从该单元输送到数据采集部分9中的信号表示为s1-s4，相加的结果表示(x+y)，其中输送到加法器的两个信号表示为x和y，然后在所示的条件下从数据采集部分9中输送的信号g1-g4可以表示如下：
       g1＝s1；g2＝s2+s3；g3＝IGNORE；和g4＝s4，其中“IGNORE”表示不可用的信号或表示无效的信号。
类似地，例如，如果开关91、92、93和94分别移动到端子a、d、g和j，则很容易识别信号g1-g4可以表示为：
       g1＝s1；g2＝s2；g3＝s3和g4＝s4。
应该指出的是，如附图5所示，当X射线至少没有撞击在外部单元时实质上并不能得到信号g1和g4。
然后将所获得的信号g1-g4传输到操作台200(参见附图2)作为第i通道的数字数据。操作台200临时地存储从所有通道输出来的数据并对台架每次旋转都重复这些操作。当已经存储了所采集的数据(即，重构图像所需的数据)时，重构X射线断层图像并在CRT 56上显示该图像。由于在操作台200上指定准直器6的狭缝的宽度和整个准直器的位置，操作台200事先知道在四个所接收的数据g1-g4中哪些数据有效或无效以及哪些数据表示多少毫米数的片层厚度。
因此，这种结构的X射线CT装置在对象的Z-轴方向上产生许多X射线断层图像。
本发明的所说的组合装置至少具有如下四种模式：
模式1：g1＝s1，g2＝s2，g3＝s3，g4＝s4；
模式2：g1＝s1，g2＝s2+s3，g3＝N/A，g4＝s4；
模式3：g1＝s1+s2，g2＝N/A，g3＝N/A，g4＝s3+s4；以及
模式4：g1＝s1+s2，g2＝N/A，g3＝s3，g4＝s4，其中，s1，s2，s3和s4分别表示由四个X射线检测器阵列所检测的信号，N/A表示不可用的信号或无效的信号，而g1，g2，g3和g4表示作为组合的结果的输出信号，基于预先指定的控制信号产生所说的模式中的一种模式的输出信号。
根据在前文描述的结构中，下文将描述应用在一个实施例中的多片层X射线CT系统扫描的实例。
在下文的描述中，假设在Z-轴方向上X射线检测器阵列81和84宽度d1为7.5毫米，而中心X射线检测器阵列82和83的宽度d0为2.5毫米。即在Z-轴方向上的总的宽度(四个X射线检测器阵列总的宽度)为7.5×2+2.5×2＝20毫米。
附图6实例性地说明了当准直器的中心与检测器8的中心相重合时(即在X射线检测器阵列82和83之间的边界)可检测的片层数和片层厚度。在该附图中，由于足以说明信号的相加的关系因此省去了A/D转换。
附图6(a)实例性地说明了这样一种模式：其中辐射的X射线的宽度D为1毫米，没有变化地输出通过单元所检测的信号。如果根据在附图5中的开关91-94描述该模式，则可以认为开关91、92、93和94分别选择端子a、d、g和j。
在这种情况下，辐射在X射线检测器阵列上的X射线的宽度D为1毫米，所发射的X射线的中心线与在X射线检测器阵列82和83之间的边界相重合。因此，附图6(a)表明所检测的信号g1和g4被认为无效，而信号g2和g3为在Z-轴方向上每个厚度都为0.5毫米的相邻片层的有效信号。
很容易认识到，如果在数据采集部分9中的开关状态仍然保持相同，并通过控制准直器将辐射X射线的宽度设置得等于或小于5毫米，则可以获得每个厚度都为D/2毫米的两个片层。
接着参考附图6(b)，实例性地示出的是辐射X射线的宽度D为10毫米，在该附图中在数据采集部分9中的开关状态(即模式)与在附图6(a)中所示相同。
根据这种状态，X射线辐射在单元81a中厚度为2.5毫米的区域(在X射线检测器阵列81中的第i个通道)、单元82a和83a的整个区域(在X射线检测器阵列82和83的第i个通道)和单元84a中厚度为2.5毫米的区域(在X射线检测器阵列84中的第i个通道)。X射线检测器阵列82和83的宽度为2.5毫米，因此获得每个厚度都为2.5毫米的四个片层。
如果辐射的X射线的宽度D在5-20毫米的范国内(不超过5毫米的情况已经参考附图6(a)解释过了)，则可以在Z-轴方向上获得厚度为D/2-2.5毫米、2.5毫米、2.5毫米和D/2-2.5毫米的连续片层。
附图6(c)实例性地说明这样的模式：辐射的X射线宽度为15毫米，来自两个中心单元的信号相加地结合。如果根据在附图5中所示的开关91-94描述该模式，则认为开关91、92、93和94分别选择端子a、e、f和j。在这种情况下，由于在附图5中没有输送产生信号g3的输入信号，因此操纵台200(CPU51)认为信号g3的数据无效，根据其它的三个有效的信号g1、g2和g4的数据重构相应的X射线断层图像。
返回到附图6(c)，X射线辐射在X射线检测器阵列81中厚度为5毫米的区域、X射线检测器阵列82和83的整个区域以及X射线检测器阵列84的厚度为5毫米的区域上。通过加法器96将来自检测器单元82a和83a的信号相加，因此获得每个厚度都为5毫米的三个片层。
因此，当将两个中心X射线检测器阵列82a和83a的信号相加时，在辐射的X射线的厚度不超过5毫米时获得厚度为D的辐射X射线的一个片层，当辐射的X射线超过5毫米时在Z-轴方向上获得厚度为D/2-2.5毫米、5毫米和D/2-2.5毫米的连续三个片层。
附图6(d)实例性地说明了辐射的X射线的宽度为20毫米并将来自成对的相邻的外部和内部单元的信号相加地组合的模式。如果根据在附图5中所示的开关91-94描述该模式，则认为开关91、92、93和94分别选择端子b、c、h和i。在这种情况下，由于在附图5中没有输送产生信号g2和g3的输入信号，因此操纵台200(CPU51)认为信号g2和g3的数据无效，根据其它的两个有效的信号g1和g4的数据重构相应的X射线断层图像。
返回到附图6(d)，X射线辐射在所有的单元上，连同通过加法器95将来自单元81a和82a的信号相加的结果输送信号g1，连同通过加法器97将来自单元83a和84a的信号相加的结果输送信号g4。因此在Z-轴方向上获得每个厚度都为10毫米的两个片层。
因此，当将在X射线检测器阵列81和82中的单元81a和82a相加并将在X射线检测器阵列83和84中的单元83a和84a相加时，在0＜D≤20毫米内的任何范围内都可以获得每个片层厚度为D/2毫米的两个相邻片层。
在上文所描述的实施例中，X射线检测器阵列的宽度具有前述的关系并结合对准直器的控制，这可以使在数据采集部分9(多路选择器)中的开关具有非常简单的电路结构，与检测器部分简单地包括四个等厚的X射线检测器阵列相比，可以获得片层厚度相差较大的信号和片层数量相差较大的信号。
上文的描述假设在Z-轴方向上准直器6的狭缝的中心与在Z-轴方向上检测器部分8的中心(即在X射线检测器阵列82和83之间的边界)相重合，以及不考虑在Z-轴方向上马达7b驱动整个准直器的移动。
下文参考附图7描述调整整个准直器6在Z-轴方向上的移动的情况，附图7给出了获得片层厚度相加的几种组合的实例。如附图6所示，当准直器6的狭缝的中心位于检测器8的中心时，准直器6称为处于原始位置。
附图7(a)所示为通过马达7b在Z-轴方向上从原始位置驱动准直器6移动4毫米，通过马达7a将辐射的X射线的宽度设置为10毫米。即辐射的X射线的宽度在X射线检测器阵列83的Z-轴方向上为1毫米，辐射在X射线检测器81上的X射线的宽度为10-(2.5+1.0)＝6.5毫米。
此外，将来自单元81a和82a的信号相加。如果根据在附图5中的开关91-94描述这种状态，可以认为开关91、92、93和94分别选择端子b、c、g和j。由于X射线并没有撞击到单元84a上，因此只有信号g1和g 3是从数据采集部分9中输出的实质有效信号。
如图所示，由于信号g1是通过加法器98a相加的最终结果，因此该信号可用于厚度为9毫米的片层，信号g3用于厚度为1毫米的片层。当准直器6处于原始位置时并不能获得片层厚度的这种组合(参见附图6)。
附图7(b)所示为准直器6在Z-轴方向上从原点位置移动了2毫米，通过驱动马达7a将辐射的X射线的宽度设置为6毫米。在此并不将来自单元的信号相加。由于在数据采集部分9中的开关设置与在附图6(b)中所示的数据采集部分9的开关设置相同，因此将不再作进一步描述。
在这种情况下，X射线辐射在单元81a中厚度为2.5毫米的区域、在单元82a中的整个区域(2.5毫米)和在单元83a中厚度为1毫米的区域上。因此信号g1-g3用于厚度为2.5毫米、2.5毫米和1毫米厚度的片层。
在上文所述的实施例中，在X射线检测器部分中具有四个X射线检测器阵列，两个中心X射线检测器阵列的单元的宽度小于两个外边的X射线检测器阵列的宽度，在Z-轴方向上准直器狭缝的宽度可以调整。因此，与应用在其中设置相同数量的等厚度的X射线检测器阵列的检测器部分相比可以获得许多不同的片层。
换句话说，常规的技术要求四个以上的X射线检测器阵列和在数据采集部分中的具有更复杂的结构的多路选择器以获得如上文实施例中所描述的不同片层的相等的片层。在上文的实施例中，减少了X射线检测器阵列的数量，因此简化了多路选择器的结构。
特别是，允许准直器在Z-轴方向上移动，这显著有别于常规技术。
此外，一般地说，随着在多片层X射线CT系统的检测器部分中的X射线检测器阵列的数量增加，在检测器部分中的制造缺陷的发生率越高。例如，以包括十六个检测器阵列的X射线检测器为例说明前述的常规的技术，通过简单地计算可知，有缺陷的X射线检测器的发生率为在本发明的实施例中的X射线检测器的缺陷率的四倍。在上文的实施例中，由于X射线检测器阵列的数量很小，所以在制造的过程中可以实现较高的生产率，并且可以简化结构，因此，与不同的X射线检测器阵列相比能够更大地降低制造成本。
虽然上文的实施例是以在检测器部分中的四个X射线检测器阵列为例进行说明，但是检测器阵列的数量可以超过四个。关键是准直器的狭缝的宽度可以调整，并且n个X射线检测器阵列具有不同的宽度，由此与具有n个等宽的X射线检测器阵列的简单结构相比可以确保更多种不同的片层厚度。换句话说，以数量少得多的X射线检测器阵列可以确保与通过具有相等宽度的nX射线检测器阵列所形成的片层厚度种类相同的片层厚度种类。
例如通过在操作台200中的CRT56上显示的菜单中的选择可以实现在数据采集部分9中的开关的操作和通过准直器对狭缝的宽度和位置进行控制。菜单可以显示一组可检测的片层的厚度和这种片层相应的数量的清单。在选择之后，产生对应于开关91-94的特定的控制指令以实现所选择的片层厚度和数量，并将该指令输出到台架装置100。然后，输出确定扫描的指令。
由于这时在操作台200中的CPU51已知在从台架装置100传输的数据g1-g4中哪个有效或无效(所有的数据都有效当然可以)，CPU51将有效数据存储在作为外部存储装置的HDD54中，并执行图像重构过程。
此外，如前文所述在台架装置100中的主控制器1解释来自操作台200的指令形式的命令，并给X射线管控制器5、准直器控制器7、马达控制器11、工作台控制器14和数据采集部分9发送相应的控制命令信号，随后将从数据采集部分9中获得的在X射线检测器阵列中的通道数据传输到操作台200。
在附图8中的流程图具体说明了在台架装置100中的主控制器1所进行的处理程序。
首先，在步骤S11中准备接收来自操作台的指令。一旦接收到该指令，在步骤S12中分析包含了用于扫描的几个参数的指令，在步骤S13中执行该过程以产生对X射线管的控制器5、准直器控制器7、马达控制器11、工作台控制器14和数据采集部分9的控制信号。在此还产生表示准直器6的狭缝宽度、它在Z-轴方向上的位置和对在数据采集部分9中的开关的控制的控制信号。然后在步骤S14中启动实际的扫描。
接着，进入包括步骤S14-S16的循环过程，执行该过程以将在数据采集部分9中所获得的数据传输到操作台。
操作台执行如前文所描述的已知过程的图像重构处理等。
在上文所描述的实施例中，使在检测器部分8中的四个X射线检测器阵列的两个中心X射线检测器阵列的宽度小于两个两边的X射线检测器阵列的宽度。这样即使在将准直器放在原始位置附近和辐射的X射线的宽度相对较大(在上文的实施例中D＞5毫米)时也可以增加片层的数量，由此可以使变化更加丰富。
此外，在上文的实施例中，在Z-轴方向上传输到操作台的检测信号是四个信号g1-g4。然而，该信号的数量是根据当前技术水平的计算机结构体系的传输速度和在操作终端的图像重构的处理速度通常地确定的，但是本发明并不限于这些。如果在将来研制了更快的接口和更快的处理终端，要传输的数据信号的数量应该超过四个。因此，本发明并不限于上文所描述的实施例。
在不脱离本发明的精神和范围的前提下可以构造出本发明的许多不同的实施例。应该理解的是本发明并不限于在说明书中所描述的这些特定的实施例，而应该以附加的权利要求来确定。

Claims (14)

1.一种多片层X射线CT装置，该多片层X射线CT装置具有彼此相对地设置的X射线发生器和X射线检测器，而对象放在X射线发生器和X射线检测器之间，所说的X射线检测器具有用于检测来自所说的X射线发生器的X射线的许多检测器阵列，所说的装置旋转所说的X射线发生器和所说的X射线检测器以构造在传送所说的对象的方向上的许多X射线断层图像，所说的装置包括：
准直器，该准直器用于形成确定由所说的X射线发生器所产生的撞击在所说的X射线检测器上的X射线的范围的狭缝，所说的准直器包括两个平行板和可旋转装置，可旋转装置用于控制所说两个平行板之间的距离；和
准直器调节装置，该准直器调节装置通过使所说可旋转装置调整所说两个平行板之间的距离来调整与所说的传送所说的对象的方向相对应的所说的狭缝的宽度，
其中在所说的传送对象的方向上在所说的X射线检测器中的所说的X射线检测器阵列的宽度至少为两个不同的宽度。
2.如权利要求1所述的多片层X射线CT装置，其中在所说的传送方向上两个中心X射线检测器阵列的宽度都相同，以及在所说的传送方向上两个外部X射线检测器阵列的宽度都相同。
3.如权利要求1所述的多片层X射线CT装置，其中所说的准直器调节装置进一步包括在所说的传送方向上调节所说的准直器的位置的装置。
4.如权利要求1所述的多片层X射线CT装置，其中所说的准直器调节装置进一步包括在所说的传送方向上调节所说的准直器的位置的装置。
5.如权利要求2所述的多片层X射线CT装置，其中所说的准直器调节装置进一步包括在所说的传送方向上调节所说的准直器的位置的装置。
6.如权利要求1所述的多片层X射线CT装置，进一步包括相加地有选择性地组合由相邻的X射线检测器阵列所检测的信号的装置，其中
所说的组合装置至少具有如下四种模式：
    模式1：g1＝s1，g2＝s2，g3＝s3，g4＝s4；
    模式2：g1＝s1，g2＝s2+s3，g3＝N/A，g4＝s4；
    模式3：g1＝s1+s2，g2＝N/A，g3＝N/A，g4＝s3+s4；以及
    模式4：g1＝s1+s2，g2＝N/A，g3＝s3，g4＝s4，
其中，s1，s2，s3和s4分别表示由四个X射线检测器阵列所检测的信号，N/A表示不可用的信号或无效的信号，而g1，g2，g3和g4表示作为组合的结果的输出信号，基于预先指定的控制信号产生所说的模式中的一种模式的输出信号。
7.如权利要求2所述的多片层X射线CT装置，进一步包括相加地有选择性地组合由相邻的X射线检测器阵列所检测的信号的装置，其中
所说的组合装置至少具有如下四种模式：
    模式1：g1＝s1，g2＝s2，g3＝s3，g4＝s4；
    模式2：g1＝s1，g2＝s2+s3，g3＝N/A，g4＝s4；
    模式3：g1＝s1+s2，g2＝N/A，g3＝N/A，g4＝s3+s4；以及
    模式4：g1＝s1+s2，g2＝N/A，g3＝s3，g4＝s4，
其中，s1，s2，s3和s4分别表示由四个X射线检测器阵列所检测的信号，N/A表示不可用的信号或无效的信号，而g1，g2，g3和g4表示作为组合的结果的输出信号，基于预先指定的控制信号产生所说的模式中的一种模式的输出信号。
8.如权利要求3所述的多片层X射线CT装置，进一步包括相加地有选择性地组合由相邻的X射线检测器阵列所检测的信号的装置，其中
所说的组合装置至少具有如下四种模式：
    模式1：g1＝s1，g2＝s2，g3＝s3，g4＝s4；
    模式2：g1＝s1，g2＝s2+s3，g3＝N/A，g4＝s4；
    模式3：g1＝s1+s2，g2＝N/A，g3＝N/A，g4＝s3+s4；以及
    模式4：g1＝s1+s2，g2＝N/A，g3＝s3，g4＝s4，
其中，s1，s2，s3和s4分别表示由四个X射线检测器阵列所检测的信号，N/A表示不可用的信号或无效的信号，而g1，g2，g3和g4表示作为组合的结果的输出信号，基于预先指定的控制信号产生所说的模式中的一种模式的输出信号。
9.一种控制多片层X射线CT装置的方法，该装置包括：
X射线发生器；
用于形成具有对应于所产生的X射线的范围的宽度的狭缝的准直器，所说的准直器包括两个平行板和可旋转装置，可旋转装置用于控制所说两个平行板之间的距离；；
X射线检测器，该X射线检测器设置成与所说的X射线发生器正对，并将对象放在它们之间以检测在由在所说的准直器中的所说的狭缝所确定的范围内穿过所说的对象的X射线，所说的X射线检测器在传送对象的方向上包括许多X射线检测器阵列，所说X射线检测器阵列至少有两个不同的宽度；以及
组合装置，用于根据控制信号将由在所说的X射线检测器中的许多X射线检测器阵列所获得的许多检测信号有选择性地相加，并以对应于所说的控制信号的输出模式输出信号，所说的方法包括：
从外部操纵台接收指令信息；
根据所接收的指令信息，使所说可旋转装置用于控制调整所说两个平行板之间的距离从而来在所说的传送方向调整该狭缝的宽度以便使准直器狭缝确定撞击X射线的特定范围；以及
根据所接收的指令信息给所说的组合装置输送控制信号。
10.如权利要求9所述的控制多片层X射线CT装置的方法，其中在所说的传送方向上两个中心X射线检测器阵列的宽度都相同，以及在所说的传送方向上两个外部X射线检测器阵列的宽度都相同。
11.如权利要求9或10所述的控制多片层X射线CT装置的方法，其中所说的调整进一步包括在所说的传送方向上调整所说的准直器的位置的步骤。
12.如权利要求9所述的控制多片层X射线CT装置的方法，其中所说的组合装置被构成为：
根据控制信号将由相邻的X射线检测器阵列所检测的信号有选择性地相加；以及
至少具有如下四种模式：
    模式1：g1＝s1，g2＝s2，g3＝s3，g4＝s4；
    模式2：g1＝s1，g2＝s2+s3，g3＝N/A，g4＝s4；
    模式3：g1＝s1+s2，g2＝N/A，g3＝N/A，g4＝s3+s4；以及
    模式4：g1＝s1+s2，g2＝N/A，g3＝s3，g4＝s4，
其中，s1，s2，s3和s4分别表示由四个X射线检测器阵列所检测的信号，N/A表示不可用的信号或无效的信号，而g1，g2，g3和g4表示作为组合的结果的输出信号，以与所说的控制信号相对应的一种输出模式输出信号。
13.如权利要求10所述的控制多片层X射线CT装置的方法，其中所说的组合装置被构成为：
根据控制信号将由相邻的X射线检测器阵列所检测的信号有选择性地相加；以及
至少具有如下四种模式：
    模式1：g1＝s1，g2＝s2，g3＝s3，g4＝s4；
    模式2：g1＝s1，g2＝s2+s3，g3＝N/A，g4＝s4；
    模式3：g1＝s1+s2，g2＝N/A，g3＝N/A，g4＝s3+s4；以及
    模式4：g1＝s1+s2，g2＝N/A，g3＝s3，g4＝s4，
其中，N/A表示不可用的信号或无效的信号，s1，s2，s3和s4分别表示由四个X射线检测器阵列所检测的信号，而g1，g2，g3和g4表示作为组合的结果的输出信号，以与所说的控制信号相对应的一种输出模式输出信号。
14.如权利要求11所述的控制多片层X射线CT装置的方法，其中所说的组合装置被构成为：
根据控制信号将由相邻的X射线检测器阵列所检测的信号有选择性地相加；以及
至少具有如下四种模式：
    模式1：g1＝s1，g2＝s2，g3＝s3，g4＝s4；
    模式2：g1＝s1，g2＝s2+s3，g3＝N/A，g4＝s4；
    模式3：g1＝s1+s2，g2＝N/A，g3＝N/A，g4＝s3+s4；以及
    模式4：g1＝s1+s2，g2＝N/A，g3＝s3，g4＝s4，
其中，N/A表示不可用的信号或无效的信号，s1，s2，s3和s4分别表示由四个X射线检测器阵列所检测的信号，而g1，g2，g3和g4表示作为组合的结果的输出信号，以与所说的控制信号相对应的一种输出模式输出信号。
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