CN1273635A - 计算机x射线断层摄影扫描仪的旋转式能量保护屏 - Google Patents

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Abstract

在计算机X射线断层摄影(CT)扫描仪中,一种X射线保护屏(46)安装在机架盘(48)上,用于吸收向任意方向散射的X射线辐射(28)。保护屏随机架旋转,以控制靠近射线源的X射线辐射。保护屏最好衬有可吸收辐射的材料(34),以保证系统外部环境的辐射在安全水平之内。通过减小保护屏的表面积,相对于现有的屏蔽系统,本发明可明显降低重量并易于安装。

Description

计算机X射线断层摄影扫描仪的旋转式能量保护屏
背景技术
在现代的第三代计算机X射线断层摄影(CT)扫描系统中，X射线源和探测器阵列围绕着将被扫描的对象或物体旋转。在一次扫描过程中，射线源和探测器以扫描角度递增的方式形成物体图象。一种被称为图象再现的过程根据所记录的数据产生一组物体的二维图象或片层图象。
射线源、探测器和相关部件安装在一个由一刚性静止框架支撑的可旋转机架上。在机架旋转的同时，一个横向穿过机架中央开口的传送机相对于传感器传送物体。X射线源产生一电磁能束，当该电磁能束传播到探测器阵列时已被物体衰减。每次当电磁能束照射物体时，X射线反射会散射到整个系统的外壳中。
在这些系统中，环境安全是最为关注的问题，因为众所周知，暴露在X射线下对人体是有害的。在现有的CT扫描仪实例中，整个扫描仪外壳内都衬有吸收X射线辐射的铅，以防止X射线辐射到外壳以外的环境中。
图1是现有技术中的X射线保护屏构造的剖开侧视图。一个X射线源20和探测器24安装在一个可旋转的机架21上。X射线源20产生一指向探测器24的射线束26。一个传送机32将一个物体36引入射线束26的传播路径中，物体36使射线束衰减并进一步使射线束散射到整个传送机通道区域46内，以及散射到外壳22内的整个系统之中。在外壳的整个内表面设有铅内衬34，并且在通道46内设有铅挡板30，以防止散射的X射线28辐射到外壳22之外的环境中，从而保护操作人员44不至于长时间暴露在泄漏出来的X射线辐射38中。铅内衬34必须具有足够的厚度，例如2.5mm，方能吸收和/或衰减散射的X射线束28，并因此会给系统增加数千磅的重量。此外，施加内衬34的过程冗长，从而导致了高的安装成本。
发明内容
本发明提出一种克服现有技术不足的X射线保护屏。具体地说，本发明包括一个安装于机架上并随之旋转以吸收指向任意方向的X射线的保护屏。因此，不必象现有技术中的系统那样，在系统外壳的整个表面都衬上铅。这样构造的保护屏可使屏蔽系统在重量和造价上都有明显的降低：保护屏被设计成仅包围住那些系统工作需要有效X射线的区域，从而避免系统的其他部分和外部环境受到有害的辐射。
本发明的装置包括一个用于计算机X射线断层摄影扫描系统的能量保护屏，该保护屏可将X射线辐射能限制在保护屏内的一个空间内。保护屏安装在一个相对于一个固定框架可旋转的机架上。该机架包括位于一个中央开口的相对两侧的一个X射线源和一个探测器阵列。该保护屏可以随机架围绕着布置在开口处的将被扫描的物体旋转。该保护屏衬有一种能在X射线断层扫描过程中吸收入射到其上的X射线能的材料。
在一个优选实施例中，这种吸收材料包括铅板，该保护屏由金属板(例如钢板或不锈钢板)形成。此外，它还包括一个用于屏蔽形成于可旋转的机架和固定框架之间的接口区域的法兰盘。
附图简要说明
通过对附图所示的本发明优选实施例的更加详细的说明，本发明的上述及其他目的、特征及优点将会更加明显。其中，在附图的不同视图中，同样的附图标记代表同样的部件。因为主要是为了说明本发明的原理，因此附图没有必要按比例绘制。
图1是现有技术中，用于屏蔽散射的X射线能的CT扫描仪构造的剖开侧视图；
图2是本发明的X射线保护屏构造的剖开侧视图；
图3是根据本发明安装在一个机架上的X射线保护屏的正视图；
图4是本发明中一个优选保护屏构造的特写侧视图。
优选实施例的详细说明
本发明提出一种改进的、可安装在一个CT扫描仪机架上并可随之旋转的X射线保护屏。在图2所示的改进结构中，一个机架盘48安装在一个固定的、静止框架(未示出)上，该框架封闭于一个框架外壳22内。机架盘48可围绕一个物体36旋转，该物体通过传送机32横向通过一个通道46。机架盘48包括一个中央开口49，该中央开口49在X射线断层扫描过程中允许物体36从其中通过。
包括X射线源20和探测器阵列24在内的组件安装在机架盘48上。X射线源20产生入射到物体36上的X射线能。一些入射能散射成向各个方向辐射的射线束28。根据本发明，安装于机架盘48上并可随之旋转的保护屏40可防止反射的射线束28从射线探测区域90中射出，同时铅挡板30可防止反射的射线束28从通道区域46中射出，从而使操作者44或其他附近人员免于暴露在意外泄漏的辐射能38之中。
在一个优选实施例中，保护屏40包括有金属板，例如衬有2.5mm铅板的钢板或不锈钢板。根据同日申请并在以上引用的专利申请ANA-128，例如X射线源20等组件可以安装在如图所示的机架盘48的两面上。本发明的保护屏40被构造成将位于机架盘48两面上的“热”(辐射最强)区域，例如激发区域封闭起来。一个法兰盘包括一个安装在通道表面46上或靠近通道表面46安装的静止部分42A，和一个安装在保护屏40上的可旋转部分42B，该法兰盘也同样地衬有铅，以防止X射线从旋转机架和通道46的固定侧面之间的连接部分穿过。通道表面46也可以衬有用于吸收入射到那里的射线束的铅。
图3是本发明的机架和保护屏的正视图。附件50同样也可安装于机架盘48上，并围绕物体和开口46旋转。如图所示，由射线源20发射出的X射线束26无阻挡地穿过开口区域46到达探测器24。晶体探测器24吸收大约99％的入射X射线束26。用以分析晶体探测器24所捕获信号的相应的数据采集系统25贴在晶体探测器24的下表面52上，以吸收穿过晶体探测器24后剩余的1％的X射线。包括有X射线束、阴极、阳极和通信系统的机架部件50和冷却系统50都没有被包围在保护区域之内，因为这些部件均不产生有害的X射线。这种仅仅封闭住“热”(辐射最强)区域的设计，减小了保护屏40的尺寸和表面积，从而也减轻了其重量。
图4是本发明的一个优选保护屏构造的特写侧视图。优选的保护屏包括钢板区段40A、40B、40C。区段40C由一个与机架盘48的表面连接的平板组成；区段40B加工成C形槽的形式，并如图示的那样连接在区段40A和平板40C之间。板40A、40B、40C可用焊接、铆接或其它方式连接在一起。由此形成的保护屏的内表面衬有铅板34，以提供一个避免有害X射线辐射的基本屏障。一个由联动的可旋转凸缘58A和固定凸缘58B构成的法兰盘被用来作为防止X射线辐射的第二层屏障。
在经过试验的最佳实施例中，本发明的可旋转保护屏衬有2.5mm厚的铅板，其与金属板框架组合在一起重约200磅(90kg)。相比之下，现有技术中带有内衬的外壳22的系统重约1700磅(771kg)，这是因为它要覆盖铅屏障的区域面积更大。经试验的最佳实施例表明，从外壳22的每英寸表面辐射出的X射线小于0.5milliRankin/hr，处于食品和药品管理局规定的辐射屏蔽标准之内。此外，本发明的保护屏更加紧凑、小巧并更靠近X射线源，由此可降低在保护屏40上施加铅内衬的安装费用。
虽然本发明参照上述最佳实施例进行了具体展示和描述，但本领域技术人员可以理解，还可对本发明作出不同形式和细节上的变换，而不脱离所附权利要求确定的本发明的精神和范围。

Claims (4)

1.一种用于计算机X射线断层摄影扫描仪的能量保护屏，该保护屏可将辐射的X射线能限定在保护屏内的一个空间内，所述保护屏可安装在一个相对于一个固定框架可旋转的机架上，所述机架在一个中央开口的相对两侧包括一个X射线源和一个探测器阵列，所述保护屏可随所述机架一起围绕设置在所述开口位置的一个将被扫描的物体旋转，所述保护屏衬有一种能在X射线断层扫描过程中吸收入射在其上的X射线能的材料。
2.如权利要求1所述的能量保护屏，其特征在于，所述吸收材料包括铅板。
3.如权利要求1所述的能量保护屏，其特征在于，所述保护屏由金属板组成。
4.如权利要求1所述的能量保护屏，其特征在于，还包括一个防止X射线从所述空间泄漏出去的法兰盘，该法兰盘由一个连接在所述保护屏上的可旋转凸缘和一个连接在所述固定框架上的固定凸缘组成。
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