CN1227565C - X射线射入位置调整方法和x射线层析成象方法和装置 - Google Patents

Abstract

为使X射线射入位置与扫描开始的确定位置一致，在对欲检查的物体用X射线发射/探测装置进行扫描过程中依据开始扫描之前X射线管20的温度和当时所用的扫描条件预置X射线焦点位置，同时调节准直器22或X射线探测器24的位置，使X射线射入至X射线探测器24的确定位置上。

Description

X射线射入位置调整方法和 X射线层析成象方法和装置

本发明涉及一种X射线射入位置调整方法和X射线层析成象方法和装置，尤其涉及用于X射线发射/探测装置的X射线射入位置调整方法，该装置将X射线管产生的X射线通过准直器入射到X射线探测器上，以及一种X射线层析成象方法和具有这种X射线射入位置调整进行成象的装置。

在X射线CT(计算的层析照相)中，一种将X射线管产生的X射线通过准直器入射到X射线探测器上的X射线的发射/探测装置围绕欲检查的物体转动(即扫描)，并利用绕着物体在许多观视方向用X射线对物体的测量取得的投射数据来产生(即再现)层析图象。

X射线发射装置发射包含成象范围的一定宽度和垂直于宽度方向上的一定厚度的X射线束。X射线束的厚度由穿过准直器的孔的开口度确定。

X射线探测装置利用一种多通道X射线探测器探测X射线，该探测器由多个在X射线束宽度方向上排成阵列的X射线探测元件构成。多通道X射线探测器其长度(即宽度)相当于在X射线束宽度方向上的X射线束宽度，而另一长度(即厚度)大于在X射线束厚度方向上的X射线束厚度。

有些X射线探测器由利用具有两行的X射线探测器阵列组成，它们对两个片层同时获取投射数据，在这种X射线探测器中，阵列中的两行互相平行地相邻设置，X射线束在厚度方向等比例地射入到探测器上。在物体的等角点射入到两行阵列的每一行上的每束X射线束的厚度测定层析图象的片层厚度。

在X射线管内，由于使用时的温度上升所引起的热膨胀而造成的X射线焦点位移，会导致X射线束在通过准直器孔后在其厚度方向上的移位。如果X射线束在厚度方向位移，则X射线束在阵列的两行之间厚度的分配比例将改变，使投射到阵列两行上的物体的各片层厚度不相等。

由此，采用一种技术使阵列的两行具有各自的参考通道，在参考通道监测X射线计数之间的比例，并探测如果比例不等于1时X射线射入位置的移动，从而调节准直器的位置，由此将X射线射入位置控制在某一确定位置上。

然而，由于上述控制射入位置的技术只是在X射线发射和扫描开始之后才开始，所以X射线射入位置不能总是马上与扫描开始后的某一确定位置保持一致，确切地说，射入位置时常会偏离确定的位置。因此存在着使初始取得的图象质量变差的问题。

本发明的目的在于提供一种X射线射入位置调整方法，使X射线射入位置与开始扫描的确定位置一致，还提供一种执行具有这种X射线射入位置调整的成象的X射线层析成象方法和装置。

按照本发明的第一方面，提供了一种X射线射入位置调整方法，利用从X射线管产生的X射线通过准直器发射到X射线探测器上的X射线发射/探测装置对物体扫描来进行层析成象，该方法包括下述步骤：依据在开始扫描前X射线管的温度和当时使用的扫描条件，在X射线管上预置X射线焦点位置；和依据预置的位置，调节准直器的位置和/或X射线探测器的位置，使从X射线管产生的X射线射入到X射线探测器的确定位置上。

按照本发明的第二方面，提供了一种X射线层析成象的方法，利用从X射线管产生的X射线通过准直器射到X射线探测器上的X射线发射/探测装置对物体扫描来进行层析成象，该方法包括下述步骤：依据在开始扫描前X射线管的温度和当时使用的扫描条件，在X射线管上预置X射线焦点位置；根据预置的位置，调节准直器的位置和/或X射线探测器的位置，使从X射线管产生的X射线射入到X射线探测器的确定位置上；和在由调节步骤进行位置调节之后，利用X射线发射/探测装置扫描物体来进行层析成象。

按照本发明的第三方面，提供了一种X射线层析成象装置，利用从X射线管产生的X射线通过准直器发射到X射线探测器上的X射线发射/探测装置对物体扫描来进行层析成象，该装置包括：焦点位置预置装置，依据在开始扫描前X射线管的温度和当时使用的扫描条件在X射线管上预置X射线焦点位置；和位置调节装置，根据预置的X射线焦点位置调节准直器的位置和/或X射线探测器的位置，使从X射线管产生的X射线射入到X射线探测器上的确定位置上。

在上述本发明的第一至第三方面的任一方面，所选择的扫描条件至少包括X射线发射/探测装置的倾角和X射线焦点位置在轴扫描中可予以适当预置的扫描时间。

在上述本发明的第一至第三方面的任一方面，最好扫描条件至少包括X射线发射/探测装置的倾角和方位角，此时X射线焦点位置可正确地在静态扫描中予以预置。

在上述情况中，扫描条件最好还包括，X射线焦点位置大小，在X射线焦点大小改变时可对X射线焦点位置予以正确地预置。

本发明的第一至第三方面的X射线射入位置调整方法和X射线层析成象方法和装置能按照开始扫描前预置的X射线焦点位置来调节准直器和/或X射线探测器的位置，使X射线从刚开始扫描就射入到X射线探测器的预定位置上。

于是，本发明可实施一种使X射线射入位置与扫描开始时的确定位置一致的X射线射入位置调整方法，以及利用所述X射线射入位置调整的X射线层析成象方法和装置。

本发明的其它目的和优点将由如附图所示的本发明的优选实施例的描述变得更清楚。

图1为本发明一个实施例的装置的方框图。

图2为图1装置中探测器阵列的示意图。

图3为图1装置中X射线发射/探测装置的示意图。

图4为图1装置中X射线发射/探测装置的示意图。

图5为图1装置中X射线发射/探测装置的示意图。

图6为图1装置中X射线管主要部分的示意图。

图7为图1装置中X射线管上的焦点位移以及准直器的焦点相应位置的调节示意图。

图8为图1装置中X射线管上焦点位移和探测器阵列的相应位置调节示意图。

图9为校准图1装置中的扫描条件示意图。

图10为校准图1装置中的扫描条件示意图。

现参照附图所示的实施例对发明进行详述。图1为本发明一个实施例的X射线CT装置的方框图。该装置具体示出本发明装置的一个实施例，以及按本发明方法的实例所进行的装置的操作。

如图1所示，该装置包括，一个扫描台架2，一个成象台4和一个操作员控制台6。扫描台架2有一个X射线管20。X射线管20示出本发明X射线管的一个实施例。X射线管20设有一个温度探测器(未图示)，从X射线管20发出的X射线束(未图示)，例如由准直器22形成一种扇形的X射线束，并使它入射至一个探测器阵列24上。准直器22示出按本发明的一个准直器实施例。同样探测器阵列24示出按本发明的一个X射线探测器的实施例。探测器阵列24有多个X射线探测器元件，他们在扇形X射线束展开方向排成阵列。探测器24的构形将在下面介绍。

X射线管20，准直器22和探测器阵列24一起构成X射线发射/探测装置。X射线发射/探测装置示出本发明X射线发射/探测装置的一个实施例。X射线发射/探测装置的构造将在下面说明。探测器阵列24与数据采集区20连接，用于采集在探测器阵列中由单个X射线探测元件探测的数据。数据采集区26也采集X射线管20的温度数据。

从X射线管20发出的X射线由X射线探测器控制。X射线管20和X射线探测器28之间的连接关系在图中略去。准直器22由准直器控制器30控制，准直器22与准直器控制器30之间的连接关系也在图中略去。

上述的X射线管20至准直器控制器30的诸部件被支承在扫描器台架2的转动部分32上。转动部分32的转动受转动控制器34控制。转动部分32和转动控制器34之间的连接关系在图中略去。扫描器台架2有一个倾角控制器36，用于控制扫描器台架2的工作。

成象台4用于将一个物体(图1中未示)送入或移出位于扫描器台架2内的X射线照射空间。物体和X射线照射空间之间的关系将在下面描述。

操作员控制台6有一个中央处理单元60，例如它由一台计算机组成。中央处理单元60与控制接口62连接，它再与扫描器台架2和成象台6连接。

中央处理单元60经控制接口62控制扫描器台架2和成象台4。扫描器台架2内的数据采集区26、X射线控制器28、准直器控制器30、转动控制器34和倾角控制器经控制接口62受到控制。这些区之间的单独连接和控制在图中从略。中央处理单元60示出本发明焦点位置预示装置的一个实施例。由中央处理单元60、控制接口62和准直器控制器30组成的部分示出本发明位置调节装置的一个实施例。

中央处理单元60也与数据采集缓冲区64连接，再与扫描器台架2内的数据采集区26连接。在数据采集区26采集的数据输入至数据采集缓冲器64，缓冲器64暂存输入数据。

中央处理单元60也与存储器66连接，储存各种数据、再现图象、程序等。中央处理单元60还与显示器68连接，显示器68再现图象和其它从中央处理单元60输出的信息。操作器70由操作员将多种指令和信息输入中央处理单元60。

图2示意说明探测器阵列24的构形。探测器阵列24由两行多通道的X射线探测器242和244组成，其中X射线探测器元件24(i)的重复度(例如约为1000)以弧形排列。引用符号(i)表示一个通道标记，例如i＝1-1000。X射线探测器242和244平行地相邻设置。使用在探测器阵列24的两端一定数目的通道作为每行的参照通道。参照通道位于物体成象投射的范围之外。

图3表示X射线发射/探测装置中X射线管20、准直器22和探测器阵列24之间的关系。图3(a)是前视图，3(b)是侧视图。由X射线发射/探测装置形成的几何空间中三个互相垂直的坐标轴用x，y和z表示。这些符号同样用在下面的附图中。如图3所示，从X射线管20发出的X射线由准直器22形成一种扇形X射线束40，并射至探测器阵列24上。在图3(a)上示出扇形X射线束40的展开，即X射线束40的宽度，X射线束的扇面平行于x-y平面。在图3(b)上示出X射线束40的厚度。X射线束40以等比例厚度射入至两行X射线探测器242和244上。X射线束40的厚度方向同于Z方向，Z方向也同于X射线发射/探测装置的转轴方向。

如图4所示，躺在成象台4上的物体8送入X射线照射空间，物体的体轴与X射线束40的扇面相交。物体8的体轴与Z方向一致。由X射线束40分层的物体的投射象被投射至探测器阵列24上。在物体8的等角点处半厚度的X射线束40供给物体8的两个片层厚度‘th’中的每一个。片层厚度‘th’由准直器22的孔确定。

图5示出X射线束在探测器阵列24上的射入状态。如图可见，在使孔变窄方向移动准直器22中的准直器块220和222时，则减小了在X射线探测器242和244上投射象的片层厚度‘th’。同样，如果使准直器块220和222在孔宽度方向运动，则可使投射象的片层厚度‘th’增加。如果使限定片层厚度‘th’的两个准直器块220和222同时保持他们的相对位置关系在Z方向运动，则可调节射入到探测器阵列24上的Z位置。

上述片层厚度调节和射入位置的调节可以由准直器的控制器30取得。依据在探测器阵列24中每两行的各自参照通道之间的输出比来探测射入的Z位置，并依据使探测器阵列中的两行之间的片层厚度相等时的探测信号来调节准直器22的位置。由此可以校正由X射线管的焦点位移造成的射入位置的改变，使X射线束40稳定地射入至确定位置上。上述功能在下文中称为自动准直器。

需指出，利用探测器阵列24在相对于图5中虚线箭头所示的准直器22的Z方向移动来调节准直器22的位置，而不是采用使准直器块220和222运动。由此可以使调节片层厚度和在厚度方向上控制射入位置的两种机构分开，从而使控制多样化。另一方面，如果只用如前所述的准直器22进行整个控制，则控制机构可以合二为一，于是满足简化结构的需要。显然，可以将这两种手段结合来取得射入位置的调节。

由X射线管20、准直器22和探测器阵列24组成的X射线发射/探测装置绕物体(即轴扫描)的体轴转动，转动时各部分之间保持他们的相互关系。在每次扫描转动的多个视角(例如约1000)采集物体的投射数据。利用由探测器阵列24、数据采集区26和数据采集缓冲器64组成的行进行投射数据的采集。

依据在数据采集缓冲器64内汇集的两个片层的投射数据中央处理单元60产生层析图象，即，对两片层进行图象再现。可以通过对投射数据处理，例如在转动时用滤除反向投射技术，从一次扫描获得的1000次观视的投射数据的处理来进行图象再现。

如果扫描器台架2由倾斜控制器36倾斜，则X射线发射/探测装置的转轴(即Z-轴)相对于物体8的体轴倾斜，这就可以对图4中逆时针或顺时针倾斜的片层进行扫描。

还有，当成象台4在物体8的体轴方向转动时，可以在发射X射线过程中停止转动X射线发射/探测装置，并采集投射数据来收集物体8的透射图象。这种透射成象有时称为静态扫描。相应于X射线管20在转动轨道上的位置，在每个任意角度透射图象可以作为正视图象、侧视图象或倾斜图象来获取。在透射成象时，X射线管20在转轨上的位置可采用相对于Y方向的角度(即方位角)来表示。

图6表示X射线管20的主要部分的构造。其中，(a)为正视图，(b)为侧视图。如图所示，转动阳极200和阴极202在真空管内(未图示)互相正对。转动阳极200和阴极202之间加上一定的高压，转动阳极200由驱动部分(未图示)驱动，并高速转动。转动阳极200正对阴极202有一个斜面，由阴极202发射的电子束射至该斜面上，利用电子束的碰撞能量产X射线束40。

在转动阳极200的表面上电子束射击面积可以例如采用切换阴极202来使它在一个小面积204和一个大面积204’之间转换。小面积204形成一个供产生X射线束40的小的X射线焦点，大面积204’形成一个供产生X射线束40’的大的X射线焦点。在下文将X射线焦点简称为焦点。

电子束的碰撞能量提高了转动阳极200的温度，因此X射线管的温度也提高了。

X射线管20的温度随着X射线照射的持续时间增加而增加。温度上升伴随着热膨胀，它将引起焦点Z-位置位移，位移的方向与转动阳极200的转轴伸展方向一致，将他们称为“正方向”和“负方向”。

虽然位移的绝对量不大，但由于准直器孔的位置的光学作用使位移放大，在探测器阵列24的X射线射入表面上时会出现一个明显的位移距离。下面所述的其它因素也会使焦点位移。

由扫描器台架2的倾斜也会引起焦点Z位移。例如，如果扫描器台架2在图4中逆时针方向倾斜(即(+)方向)，则焦点在(+)方向位移，例如，如果扫描器台架2在顺时针方向倾斜(即(-)方向)，则焦点在(-)方向位移。在扫描时，焦点Z位置还受扫描器台架2的转速影响。尤其，由于扫描器台架2的转动，离心力作用在X射线管20上，随转速不同离心力也不同，例如随转速增高，扫描时间变短，焦点在(+)方向位移。

另外，通过改变电子束在图6所示的转动阳极200上的射击面积使焦点在大面积和小面积之间变换时，焦点Z位置由于转动阳极200的电子束射入面积的倾斜而位移。此外，在进行静态扫描时，焦点Z位置虽然不受扫描时间影响，但受到X射线管20方位角的影响。尤其，例如在方位角是0°时，最大位移出现在(+)方向，例如在方位角是180°时，最大位移出现在(-)方向。相类似，在0°-180°之间的方位角引起居间的位移。

所以，焦点Z位置受诸多因素，至少受X射线管20的温度、扫描器台架2的倾角、扫描时间、焦点大小(大或小)以及方位角的改变而变化。由此，中央处理单元60需依据开始扫描时的这些因素预置焦点位移，并计算准直器22的Z偏置距离，使X射线束40的射入位置与在探测器24上的确定位置相一致。另外，如果采用调节探测器阵列24位置的机构，则可计算探测器阵列的Z偏置距离，使X射线束40的射入位置与探测器阵列24上的确定位置相一致。于是，按照计算值调节准直器22的位置(和/或探测器阵列24的位置)，然后开始扫描。

图7表示出焦点位移的概念以及它的相应的准直器位置调节的示意图。参见图7，一种标准状态的定义为，在焦点位于从探测器阵列24的Z中心延伸的垂线上的位置206时的状态，标准准直器位置定义为准直器22的一个位置，在标准态X射线束40通过该位置射入到探测器阵列24的中心上。

在焦点从标准态以图中的左(+)方向移向位置206’时，为了使得从该位置射出的X射线束40’射入至探测器阵列24的中心，准直器22必须在(+)方向从标准位置230偏移至位置230’。同样，在焦点于图中所示的右(-)方向从标准态移至位置206”时，为了使得从该位置射出的X射线束40”射入到探测器阵列24的中心，准直器22必须在(-)方向从标准位置230偏移至位置230”。准直器22的偏置距离Z正比于焦点位移距离Z，它由下式给出：

Z＝G1·z                   (1)

其中比例常数G1(增益)是大于1的正值。

图8表示焦点位移的概念和他们相应于探测器阵列位置调整的示意图。在焦点于图中所示的左(+)方向从标准态移向位置206时，为了使从该位置射出的X线束40’射入到探测器阵列24的中心，探测器阵列24必须在(-)方向从标准位置240偏移至位置240’。同样，在焦点于图中所示的右(-)方向从标准态移向位置206”时，为了使从该位置射出的X射线束40”射入到探测器阵列24的中心，探测器阵列24必须在(+)方向从标准位置240偏移至位置240”。探测器24的偏置距离Z正比于焦点位移距离Z，它由下式给出：

Z＝G2·z                    (2)

其中比例常数G2(增益)是一个负值，它的绝对值大于1。

本发明者发现，在轴扫描时，焦点位移距离以及上述诸因素之间有下述关系：

$z=k+a\{\frac{2}{T_1-T_2}(T-T_2)-1\}+b\{\frac{2}{U_1-(-U_2)}(U+U_2)-1\}---\left(3\right)$

$-c\{\frac{2}{V_1-V_2}(V-V_2)-1\}+d(2W+1),$

其中：

T：X射线管相对于操作温度范围的百分比温度，

T1：温度范围的上限，例如90％，

T2：温度范围的下限，例如10％，

U：倾角，

U₁：倾角在(+)方向的上限，例如30°，

U₂：倾角在(-)方向的上限，例如30°，

V：扫描时间，

V₁：最长的扫描时间，例如3秒，

V₂：最短的扫描时间，例如0.8秒，

W：焦点大小，‘大’＝1，‘小’＝0，

a、b、c、d、k：常数。

本发明者还发现，静态扫描时，焦点位移距离和上述诸因素有下述关系：

$z=k^{\′}+a^{\′}\{\frac{2}{T_1-T_2}(T-T_2)-1\}+b^{\′}\{\frac{2}{U_1-(-U_2)}(U+U_2)-1\}---\left(4\right)$

$-c^{\′}\{\frac{2}{180-0}(X-0)-1\}+d^{\′}(2W+1),$

其中：

T：X射线管相对于操作温度范围的百分比温度，

T1：温度范围的上限，例如，90％，

T2：温度范围的下限，例如10％，

U：倾角，

U₁：倾角在(+)方向的上限，例如30°，

U₂：倾角在(-)方向的上限，例如30°，

X：方位角，

W：焦点大小，‘大’＝1，‘小’＝0，

a’、b’、c’、d’、k’：常数

中央处理单元60按轴向扫描时的等式(3)和静态扫描时的等式(4)预置焦点位移距离2，并根据式(1)利用预示的值来计算准直器22欲移动的距离Z，再依据计算距离Z由准直器控制器30来进行位置调节。须指出，在探测器阵列24的位置受到调节时，须根据式(2)来计算距离Z。

然而，由于式(1)表示准直器22初始位置与标准位置一致时的情况，所以准直器22的偏置距离Z’通常利用包含准直器22的现时位置偏移标准位置的位移Z0所给出的式(5)来计算。须指出，准直器22的现时位置总是由中央处理单元60来监控，这种情况也适用于探测器24的位置予以调节的情况。

Z’＝G1·z-z0                     (5)

本发明者还发现，依据上述因素直接计算准直器22的偏置距离的等式，如下面所给出的那样。虽然下面的等式并没有特别的区别，但显然可用于预示焦点的位移。

对于轴向扫描，

Z’＝AT+BU+CV+DW-K-z0                 (6)

其中，

A，B，C，D，K：常数

对于静态扫描，

Z’＝AT+BU+CX+DW-K-z0                    (7)

其中，

A，B，C，D，K：常数

常数A-K可通过对本装置进行标准来获取。通过具有互不相同的扫描条件的扫描来进行这种校准。显然，校准扫描在不用物体8的情况下进行。

扫描的次序和轴向扫描的各条件见图9的图表。首先，将准直器22调整到标准位置状态，在该状态进行第一扫描1。如图表所示，扫描条件如下：X射线管的温度低于操作温度范围的10％，倾角是-30°，扫描时间是3秒，焦点大小是‘小’的，执行具有自准直功能的扫描。于是，准直器22的位置自动地调整，使X射线束40射入位置位于确定的位置上。在自动调节后，可获取准直器位置Z1，该位置Z1反映出由扫描1的扫描条件影响的焦点位置。

之后进行扫描2，除了倾角是+30°之外其余的扫描条件与扫描1中的相同。由该扫描，在由自动准直器进行自动调节后可取得准直器22的位置Z2，该位置Z2反映出由扫描2的扫描条件影响的焦点位置。Z2不同于Z1只是在倾角的影响方面有所不同。

之后进行扫描3，除了焦点大小是‘大’之外其余扫描条件与扫描2中的相同。由该扫描，在由自动准直器进行自动调节后，可获取准直器22的位置Z3。该位置Z3反映出由扫描3的扫描条件影响的焦点位置，仅在焦点大小方面与Z2有所不同。

之后进行扫描4。除了扫描时间为0.8秒外其余扫描条件与扫描3的相同。由该扫描，在由自动准直器进行自动调节后可获取准直器22的位置Z4。该位置Z4反映出由扫描4的扫描条件影响的焦点位置Z4，该位置Z4仅在扫描时间方面与Z3有所不同。

经这些扫描之后，连续地进行空闲扫描，以提高X射线管的温度，在进行空闲扫描时，不采用自动准直器的功能。在X射线管的温度达到大于操作温度范围的90％时，进行扫描5。该扫描条件除了X射线管的温度大于操作温度范围的90％这一点外其余的相同于扫描4的条件。在由自动准直器经自动调节后可获取准直器22的位置Z5，该位置Z5反映出由扫描5的扫描条件影响的焦点位置Z5不同于Z4只是在X射线管20的温度不同上。

按下述等式，由所取的数据Z-Z5用于计算常数A-K：

$A=\frac{Z5-Z4}{T_1-T_2},$

$B=\frac{Z2-Z1}{U_1-(-U_2)},$

$C=\frac{Z4-Z3}{V_2-V_1},---\left(8\right)$

$D=Z3-Z2,\mathrm{and}$

K＝Z1，

其中，T1，T2，U2，U₁和U₂是相同于式(3)中的规定。

扫描的次序和他们用于静态扫描的各自条件均列在图10的图表中。首先，将准直器22与标准位置调节到一致，然后再在该状态进行扫描1。如表中所示，扫描条件如下：X射线管的温度低于操作温度范围的10％，倾角是-30°，方位角是0°，焦点大小是‘小’。用自动准直器功能进行扫描，于是准直器22的位置自动地受到调节，使X射线束40的射入位置位于确定的位置上。于是在受到自动调节之后取得准直器的位置Z1。

之后进行扫描2。扫描条件除倾角是+30°外其余条件相同于扫描1。由该扫描，在经自动准直器进行自动调节后，可获取准直器的位置Z2。

之后进行扫描3。扫描条件除焦点大小是‘大’外其余条件与扫描2的相同。由该扫描，在经自动准直器进行自动调节后，可获取准直器的位置Z3。

之后进行扫描4。扫描条件除方位角是180°之外其余条件与扫描3的相同。由该扫描，在经自动准直器进行自动调节后，可获取准直器的位置Z4。

在这些扫描之后，连续地进行X射线照射，以提高X射线管的温度。在此过程中不采用自动准直器功能。在X射线管的温度达到大于操作温度范围的90％时，进行扫描5。该扫描条件除X射线管的温度大于操作温度范围的90％之外其余的条件均与扫描4的相同。由该扫描，在经自动准直器进行自动调节后，可获取准直器22的位置Z5。

所获取的数据Z1-Z5可用于按下式计算常数：

$A=\frac{Z5-Z4}{T_1-T_2},$

$B=\frac{Z2-Z1}{U_1-(-U_2)},$

$C=\frac{Z4-Z3}{0-180},---\left(9\right)$

D＝Z3-Z2，and

K＝Z1，

其中T1，T2，U1和U2相同于式(4)所述的。

式(5)，(6)和(7)每个表示X射线束40发射的情况，所以在两个探测器行上的片层厚度是均等的。但是，如果二个探测器行的片层厚度比通常是1∶n(n≥1)的时候，可进行校准，可使准直器22的位置移到具有较大片层厚度比的一侧，移动的距离‘Zn’由下式给出：

$\mathrm{zn}=(n-\frac{1+n}{2})\frac{M}{1+n}.---\left(10\right)$

其中，M：准直器孔径全宽度。

下面将说明本装置的操作。依据操作员发出的指令，在中央处理单元60的控制下进行本装置的操作。操作者由操作器70输入成象条件。成象条件包括：管压，管流，片层厚度，片层位置，倾角，扫描时间，焦点大小等。在静态扫描时，用方位角代替扫描时间。尽管下面将引用轴向扫描来作出说明，但同样也适用于静态扫描。另外，尽管将引用调节准直器位置的情况来进行描述，但是同样也适用于调节探测器阵列24的位置的情况，或者调节准直器22和探测器24位置的情况。

中央处理单元60在开始扫描时由扫描条件和基于式(3)的温度测量预置X射线管20的焦点Z位置，并从式(5)计算准直器22的Z位置Z’。另一种方式是准直器22的Z位置Z’直接由式(6)计算。

之后依据操作者发出的指令，使支承物体8的成象台4定位，接着扫描器台架2转换部分32转动，发射X射线并开始轴向扫描。由于准直器22的Z位置Z’已调节至在开始扫描时X射线管20的焦点位置Z，所以X射线束40从扫描开始就射入至探测器阵列24的确定位置上。此外，对于由于扫描开始时X射线管的温度上升所引起的焦点位移，可利用自动准直器功能来稳定射入位置。

中央处理单元60依据扫描时所采用的观视数据进行图象再现。采用如滤除后向投射的技术对视图数据进行处理来执行图象再现。用图象再现来取得物体8的层析图象。由于从一开始X射线就射入到探测器阵列24的预定位置上，所以从开始就取得优质的再现图象。

由于探测器阵列24具有两行平行的X射线探测器，所以在一次扫描时就可同时取得两个相邻切片层的层析图象。这就提高了多层扫描或螺旋扫描时的效率。再现图象显示在显示器68上，也可存储在储存器66中。

由此，在开始扫描之前就可预置X射线管20上的焦点位置，并可调节准直器22等的初始位置，使X射线束射入至探测器阵列的确定位置上。最好，在扫描持续时间超过1小时的任何时间均可进行这种位置调节，以取得优质的图象。即使持续时间不超过1小时，如果X射线管的温度下降至操作温度范围的10％以下也可以进行位置调节。

此外，在其它情况下，在由当时所用的扫描条件所得到的预置偏置量与在先使用的扫描条件所得到的预置偏置量之间的差超过某一限值时，也可进行位置调节。还有，最好在每次成象序列或检查改变时可进行位置调节，以取得优质的图象。

虽然在上面描述中引用到由两行X射线探测器组成的探测器阵列，但也可采用多行，例如三行或更多行的X射线探测器，或者可以是一行的探测器阵列。

在不偏离本发明的精神和范围内本发明可以有许多不同的实现方式。须明白，除了从属权利要求所限定的之外本发明不限于说明书中所描述的内容。

Claims (6)

1、一种X射线射入位置调整方法，利用从X射线管产生的X射线束通过准直器射到X射线探测器上的X射线发射/探测装置对位于台架上的物体扫描来进行层析成象，该方法包括下列步骤：

获取以下参数中的至少两个：所述X射线管的温度、所述台架的倾角、扫描时间、所述X射线束的焦点大小和所述X射线束的方位角；

依据所述温度、倾角、扫描时间、焦点大小和方位角中的所述至少两个，计算X射线焦点的位移；和

按照所计算出的位移给出所述准直器和/或所述X射线探测器的偏置距离，使得所述X射线束与所述X射线探测器上的预定位置重合。

2、一种X射线层析成象的方法，利用从X射线管产生的X射线束通过准直器射到X射线探测器上的X射线发射/探测装置对位于台架上的物体扫描来进行层析成象，该方法包括下列步骤：

获取以下参数中的至少两个：所述X射线管的温度、所述台架的倾角、扫描时间、所述X射线束的焦点大小和所述X射线束的方位角；

依据所述温度、倾角、扫描时间、焦点大小和方位角中的所述至少两个，计算X射线焦点的位移；

按照所计算出的位移给出所述准直器和/或所述X射线探测器的偏置距离；

利用所述偏置距离来调整所述准直器和/或探测器的位置，使得所述X射线束射到所述X射线探测器上的预定位置上；和

在所述准直器和/或所述X射线探测器于上述步骤中被调整位置后，利用所述X射线发射/探测装置扫描所述物体，以实现层析成象。

3、一种X射线层析成象装置，利用从X射线管产生的X射线束通过准直器射到X射线探测器上的X射线发射/探测装置对位于台架上的物体扫描来进行层析成象，该装置包括：

获取以下参数中至少两个的装置：所述X射线管的温度、所述台架的倾角、扫描时间、所述X射线束的焦点大小和所述X射线速的方位角；

依据所述温度、倾角、扫描时间、焦点大小和方位角中的所述至少两个，计算所述X射线管处X射线焦点位移的装置；

按照在上述步骤中计算出的位移给出所述准直器和/或所述X射线探测器的偏置距离的装置；和

利用所述偏置距离来调整所述准直器和/或探测器的位置，使得所述X射线束射到所述X射线探测器上的预定位置上的装置。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取步骤获取以下三个或多个参数：所述X射线管的温度、所述台架的倾角、扫描时间、所述X射线束的焦点大小和所述X射线束的方位角；而所述计算步骤依据所述温度、倾角、扫描时间、焦点尺寸和方位角的所述三个或多个参数来计算所述X射线管处的X射线焦点的位移。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取步骤获取以下三个或多个参数：所述X射线管的温度、所述台架的倾角、扫描时间、所述X射线束的焦点大小和所述X射线束的方位角；而所述计算步骤依据所述温度、倾角、扫描时间、焦点尺寸和方位角的所述三个或多个参数来计算所述X射线管处的X射线焦点的位移。

6.如权利要求3所述的成象装置，其特征在于，所述获取装置用于获取以下三个或多个参数：所述X射线管的温度、所述台架的倾角、扫描时间、所述X射线束的焦点大小和所述X射线束的方位角；而所述计算装置用于依据所述温度、倾角、扫描时间、焦点尺寸和方位角的所述三个或多个参数来计算所述X射线管处的X射线焦点的位移。

Images