CN1612039A - 用于z轴跟踪和校准的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种用于在具有z轴的计算机断层扫描(CT)成像系统(10)的扫描过程中调整焦斑(246)位置的方法。CT成像系统包括具有多个检测器元件(20)的检测器阵列(18)以及配置成把x射线束(16)通过待成像对象(22)引向检测器的x射线管(14)。该方法包括接通(406)x射线管并从检测器中读取(408)z比值。然后利用所读取的z比值来确定(410)x射线管的焦斑位置的位移。该方法还包括采用传递函数来确定(412)补偿电子偏转值；以及把电子偏转值应用于(414)x射线管作为偏转电压或偏转电流中至少一个，从而在z轴方向跟踪焦斑。

Description

用于Z轴跟踪和校准的方法和设备

技术领域

一般来讲，本发明涉及与x射线成像系统有关的方法和设备，更具体来讲，涉及用于相对于成像管内的目标来调整焦斑定位和校准的方法和设备。

背景技术

计算机断层扫描系统中的准直仪是形成各种切片厚度的射束的机械装置。在各种配置中，采用准直仪来维持使到达患者的辐射剂量最小的适当孔径。在CT的某些配置中，放射束的焦斑的大小和位置还是可动态控制的。具体来讲，在x方向调制焦斑位置实现了“焦斑摆动”，这提高了图像质量。

至少一种已知的准直仪配置适合用于在等角点的覆盖达到约20mm的VCT系统中形成x射线束。但是，预计较新的VCT系统覆盖将增加到大约20到200mm。适合这种大系统覆盖并且具有z轴跟踪要求的准直仪设计将是复杂且价格昂贵的。

发明内容

因此，本发明的一些配置提供一种用于在具有z轴的计算机断层扫描(CT)成像系统的扫描过程中调整焦斑位置的方法。CT成像系统包括具有多个检测器元件的检测器阵列以及配置成把x射线束通过待成像对象引向检测器的x射线管。该方法包括接通x射线管并从检测器中读取z比值。然后利用所读取的z比值来确定x射线管的焦斑位置中的位移。该方法还包括：采用传递函数来确定补偿电子偏转值；以及把电子偏转值应用到x射线管，作为偏转电压或偏转电流中的至少一个，从而在z轴方向跟踪焦斑。

在各种配置中，本发明提供一种用于在具有z轴的计算机断层扫描成像系统的扫描过程中调整焦斑位置的方法。计算机断层扫描成像系统包括具有多个检测器元件的检测器阵列以及配置成把x射线束通过待成像对象引向检测器的x射线管。该方法包括：读取x射线管的温度；获取x射线管的焦斑位置的校准数据；以及利用管温和校准数据来确定要施加到x射线管的阴极的电压。该方法还包括把所确定的电压施加到x射线管的阴极。

另外，本发明的一些配置还提供一种计算机断层扫描成像系统，它包括具有多个检测器元件的检测器阵列以及配置成把x射线束通过待成像对象引向检测器阵列的x射线管。x射线管和检测器阵列位于定义z轴的台架上。计算机断层扫描系统配置成以电子方式在z轴方向调整x射线管的焦斑，从而执行z轴跟踪。

此外，本发明的一些配置提供一种计算机断层扫描成像系统，它包括具有多个检测器元件的检测器阵列以及配置成把x射线束通过待成像对象引向检测器阵列的x射线管。检测器阵列和x射线管位于定义z轴的台架上。计算机断层扫描系统配置成确定x射线管的温度，并且至少根据所确定的温度以电子方式在z轴方向调整x射线管的焦斑，从而执行z轴跟踪。

因此，可以理解，本发明的各种配置提供适合与在等角点具有大覆盖的体积计算机断层扫描系统配合使用的z轴射束跟踪。此外，本发明的各种配置利用电子焦斑调整和机械准直仪调整的结合来提供z轴跟踪，其中准直仪调整被简化为电子和机械调整结合的结果。

附图说明

图1是CT成像系统的图示。

图2是图1所示系统的原理框图。

图3是CT管组件的配置的剖面图，其中包括本发明的非接触式x射线源部件位置测量系统。

图4是本发明的阴极配置的透视图。

图5是本发明的阴极和阳极配置的示意表示，说明不对称提取的电子束。

图6是本发明的另一个阴极配置的透视图。

图7是逻辑流程图，说明本发明的用于调整焦斑定位的一种配置，其中包括一种用于确定电磁辐射源部件的位置的方法以及一种用于操作电磁源的方法。

图8是利用z轴方向的焦斑偏转的焦斑位置补偿的几何表示。

图9是用于表示本发明的一些配置的焦斑偏转的流程图。

图10是用于表示本发明的另一些配置的焦斑偏转的流程图。

图11是从z轴方向观看的本发明的准直仪配置的简化图，表示弯曲的准直仪叶片。

图12是从x轴方向观看的本发明的准直仪配置的简化图，表示弯曲的准直仪叶片。

具体实施方式

下面详细描述执行x射线成像系统的z轴跟踪和校准的系统和方法的示例配置。本文所述系统的技术效果除了其它的之外，还有助于计算机断层扫描成像系统的自动对准和调整。

在一些已知的CT成像系统配置中，x射线源投射被校准到位于笛卡尔坐标系的X-Y平面(一般称作“成像平面”)内的扇形射束。x射线束穿过被成像的对象、如患者。射束经对象衰减之后，照射到辐射检测器阵列上。在检测器阵列上接收的已衰减辐射束的强度取决于x射线束被对象衰减的程度。阵列的各检测器元件产生作为在检测器位置上射束强度的测量结果的独立电信号。分别获取来自所有检测器的强度测量结果，从而产生传输分布。

在第三代CT系统中，x射线源和检测器阵列在成像平面内随台架旋转且围绕待成像的对象旋转，使得x射线束与对象相交的角度不断地变化。在一个台架角度来自检测器阵列的一组x射线衰减测量结果、即投影数据被称作“视图”。对象的“扫描”包括在x射线源和检测器的一次旋转过程中以不同台架角度或视角形成的视图集。

在轴向扫描中，投影数据经处理，以便构造与通过对象取出的二维切片对应的图像。一种用于从投影数据集重构图像的方法在本领域中称作滤波反向投影技术。这个过程把衰减测量结果从扫描转换成称作“CT号”或“霍斯菲尔德单位”(HU)的整数。通过进一步的适当处理，这些整数被用来控制在图像显示装置上显示的图像的像素。

为了减少总扫描时间，可执行“螺旋”扫描。为了执行“螺旋”扫描，在获取指定数量的切片的数据的同时移动患者。这种系统从扇形射束螺旋扫描中产生单个螺旋线。扇形射束绘制的螺旋线产生投影数据，根据该数据可重构各指定切片中的图像。

螺旋扫描的重构算法通常采用螺旋加权算法，它以视角和检测器通道索引的函数对收集的数据进行加权。具体来讲，在滤波反向投影过程之前，根据作为台架角度和检测器角度的函数的螺旋加权因子对数据加权。然后，处理加权数据以产生CT号，以及构造与通过对象取出的二维切片对应的图像。

为了进一步减少总捕获时间，已经引入多切片CT。在多切片CT中，在任何时刻同时捕获多行投影数据。当与螺旋扫描模式结合时，系统产生锥形射束投影数据的单一螺旋线。与单切片螺旋加权方案相似，可导出一种方法，在滤波反向投影算法之前把权值与投影数据相乘。

本文所使用的、以单数形式所述且前面有单词“一个”的元件或步骤应该被理解为不排除多个所述元件或步骤的情况，除非明确说明了这种排除。此外，本发明提到的“一个实施例”不是意在解释为排除同样结合了所述特征的其它实施例的存在。

本文还使用的短语“重构图像”不是意在排除其中产生表示图像的数据、但没有产生可视图像的本发明的实施例。但是，许多实施例产生(或者配置成可产生)至少一个可视图像。

参照图1和图2，多切片扫描成像系统、例如计算机断层扫描(CT)成像系统10表示为包括表示“第三代”CT成像系统的台架12。台架12具有向台架12的相对侧上的检测器阵列18投射x射线束16的x射线管14(本文中又称作x射线源14)。检测器阵列18由多个检测器行(未示出)组成，各行包括共同检测通过对象、如阵列18与源14之间的医疗患者22的投影x射线的多个检测器元件20。各检测器元件20产生表示照射x射线束强度、因而可用来估算射束通过对象或患者22时的衰减量的电信号。在捕获x射线投影数据的扫描过程中，台架12和安装在其中的部件围绕旋转中心24旋转。因此，台架12的旋转定义了成像系统10的z轴。在一些配置中，采用分布式x射线源。在这些配置的一部分中，台架12仅转动x射线源而不转动检测器18。在利用分布式x射线源的一些其它配置中，没有可旋转台架12，但分布式x射线源通常定义垂直于与患者22的从头到脚轴向基本平行的z轴的成像平面，如图1所示。

图2仅表示单行检测器元件20(即检测器行)。但是，多切片检测器阵列18包括多个平行检测器行的检测器元件20，使得与多个准平行或平行切片对应的投影数据可在扫描过程中同时捕获。所提供的覆盖量在各实施例中是设计选择，但在一些实施例中，其范围在等角点可在大约20到大约200mm之间。

台架12上的部件的旋转和x射线源14的操作由CT系统10的控制机构26来管理。控制机构26包括：x射线控制器28，向x射线源14提供电力和定时信号；以及台架电动机控制器30，控制台架12上的部件的转速和位置。控制机构26中的数据捕获系统(DAS)32对来自检测器元件20的模拟数据进行采样，并把数据转换为数字信号供后续处理。图像重构器34从DAS32接收经采样和数字化的x射线数据，并执行高速图像重构。重构图像作为输入施加到计算机36中，计算机36把图像存储在存储装置38中。图像重构器34可以是专用硬件或在计算机36上执行的计算机程序。

计算机36还经由具有键盘的控制台40从操作员处接收命令和扫描参数。相关的阴极射线管显示器42允许操作员观察来自计算机36的重构图像和其它数据。操作员提供的命令和参数由计算机36用于向DAS32、x射线控制器28和台架电动机控制器30提供控制信号和信息。另外，计算机36操作工作台电动机控制器44，工作台电动机控制器44控制电动工作台46，以便在台架12中定位患者22。具体来讲，工作台46移动患者22的各部位通过台架开口48。

在一个实施例中，计算机36包括装置50，例如软盘驱动器、CD-ROM驱动器、DVD驱动器、磁光盘(MOD)装置或者其它任何包括例如以太网装置的网络连接装置的数字装置，用于从计算机可读媒体52、诸如软盘、CD-ROM、DVD或如网络或因特网之类的另一数字源以及待开发的数字途径中读取指令和/或数据。在另一个实施例中，计算机36执行存储在固件(未示出)中的指令。计算机36编程为执行本文所述的功能，以及如本文所使用的术语“计算机”不只是限于本领域称作计算机的那些集成电路，而是广义地表示计算机、处理器、微控制器、微计算机、可编程逻辑控制器、专用集成电路以及其它可编程电路，而且这些术语在本文中可交替使用。虽然上述特定实施例涉及第三代CT系统，但本文所述的方法同样适用于第四代CT系统(静止检测器-旋转x射线源)以及第五代CT系统(静止检测器和x射线源)。另外，预计本发明的好处增进了CT以外的成像模态。另外，虽然本文所述的方法和设备是在医疗环境中描述的，但可预计本发明的好处增进了非医疗成像系统、如通常用于工业环境或运输环境的那些系统，例如但不限于用于机场或其它运输中心的行李扫描系统。

现在参照图3，图中表示CT管组件230的剖面图，其中包括根据本发明的一个实施例的焦斑调整系统212和非接触式电磁源部件位置测量系统232。组件230位于源18内，并且包括具有衬垫234的x射线管233。衬垫234具有位于CT管机壳或外壳236内的衬垫壁235。阴极238在真空间隙240上产生并发出电子束形式的电子，电子束被引向属于旋转阳极244的组成部分的目标242，从而创建焦斑246。阳极244围绕中心轴248旋转。

位置测量系统232包括CT管组件230，其中具有把发射信号252引向目标242并从目标242接收返回信号254的探测器250，用于确定目标242相对外壳236的位置。发射信号252和返回信号254是诸如可见光、红外线、紫外线、无线电等电磁辐射形式或者本领域已知的其它辐射形式。探测器250可被指向并用来确定其它电磁辐射源部件的定位。控制器228电耦合到探测器250，并产生发射信号252，并采用本领域已知的距离测量技术、如干涉测量或行程时间技术响应返回信号254来确定目标242的位置。

在使用干涉测量法来确定距离时，发射信号252利用具有在原点相当一致的波前的入射波。当波前从目标242被反射时，它与一部分另外产生的波前相加，对于相长、部分相长或相消的干涉的迹象，评估最初产生的波前与反射的波前之间的干涉。在利用行程时间来确定距离时，发射信号252被调制、定时，以及发射信号252的发送与返回信号254的接收之间的延迟表明发射信号252经过的距离除以发射信号252的传播速度。行程时间不要求保留波前，因此可能比干涉测量法更精确。在同时利用干涉测量和行程时间时，发射信号252的反射率得到保证，因为金属在从近紫外线到红外线的广泛波长范围上具有高反射率。

探测器250经由传输媒体256电耦合到控制器28。在一些配置中，传输媒体256是由熔融石英或本领域已知的其它类似材料、如玻璃或光纤材料制成的光导管，这些材料能够经受管233中的环境条件。熔融石英提供真空完整性、耐热性、抗辐射损坏、变形的稳固性以及对具有大范围的波长的光的透明性。标准密封技术对于熔融石英等在本领域是已知的。另外，在一些配置中，探测器250包括多个馈通258。馈通258允许传输媒体256穿过衬垫壁235进入衬垫区域260，并且把包括第一光导管端262和第二光导管端264的探测器250密封到衬垫壁235，以及防止真空泄漏到大气。

在一些配置中，探测器250和馈通258位于CT管组件230内的各种位置，以及各种配置与阳极244具有各种角关系。另外在一些配置中，探测器250和馈通258还经过定位，使得各端262和264相对中心线248与阴极238相对设置。因此，各端262和264经过屏蔽，以免直接暴露于通常是阳极244的最热部分的辐射和焦斑246。

在一些配置中，利用外罩或伸缩管266进一步保护传输媒体256。伸缩管266按照所示方式被结合，包围外壳236与探测器250之间的传输媒体256。在一些其它配置中，伸缩管266经过结合以便保护各端62和64。在一些配置中，伸缩管366包括不锈钢或者本领域已知的其它类似材料。

在一些配置中，控制器28是具有中央处理器、存储器(RAM和/或ROM)以及相关输入和输出总线的计算机。在一些配置中，控制器28是中央主控单元的一部分，而在另一些配置中，控制器28是独立控制器，如图所示。

现在参照图4，说明表示本发明的各种配置的阴极238的透视图。在一些配置中，阴极238包括以电方式设置在发射器274的第一侧272上的前构件270，还包括以电方式设置在发射器274的第二侧278上的后构件276。前构件270具有耦合到其中的窗孔280。发射器274向焦斑246发出电子束。窗孔280和后构件276以差分方式偏置，以便对射束整形并将射束聚焦到焦斑246。偏转电极282表示为电极对，并以电方式设置在后构件276与前构件270之间。偏转电极282调整阳极244上的焦斑246的位置。注意，如图所示，阴极238是对称的。但是，在本发明的所有配置中，不要求用对称的阴极238。

阴极238还包括多个隔离器，用于分隔前构件270、后构件276以及偏转电极282。在一些配置中，第一侧转向电极绝缘体284耦合在前构件270与第一侧转向电极286之间，第二侧转向电极绝缘体288耦合在前构件270与第二侧转向电极290之间。第一绝缘体284和第二绝缘体288使偏转电极282与前构件270隔离。一对后绝缘体292耦合在偏转电极282与后构件276之间。后绝缘体292使偏转电极282与后构件276隔离。一对灯丝绝缘体294耦合到发射器电极296，以便把发射器274保持在与后构件276隔离的电位。偏转电极282和绝缘体284、286、288、292可处于各种位置，并且可用于各种组合中。

现在参照图5，图中表示了阴极238和阳极244的示意表示，说明本发明的各种配置中的不对称提取电子束240。阴极238和阳极244在其之间创建偶极场297。发射器274通过前构件270中的窗孔280把电子束298经过偶极场297发射到目标242上的焦斑246。在一些配置中，电子束298对于贯穿发射器274的发射器中心线100和窗孔280的中心102是对称的。在焦斑位置调整过程中，例如在摆动中，在一些配置中，偏转电极282以不对称方式偏置，从而调整目标242上的焦斑246的位置。例如，偏转电极282以不对称方式偏置，从而把焦斑246位移到发射器中心线100的左侧104，如图所示。

施加到电极282上的偏压取决于具体的应用。当摆动时，与发射器274的偏压相比，偏转电极282的偏压通常在一侧较低，而在电极282的相对侧较高。偏转电极282的偏压大于后构件276的偏压。在本发明的至少一个配置中，为了把射束98移到左侧，焦斑246被调整到发射器中心线100的左侧104。另外还使用大约等于0V的发射器电压和前构件电压、大约等于-6kV的后构件电压、大约等于700V的第一电极电压以及大约等于-300V的第二电极电压。注意，第一电极86被正向偏置，并且具有大于第二电极90的偏置，以便把电子束298移向第一电极286。

现在参照图6，说明阴极110的另一种配置的透视图。与阴极238相似，阴极110包括后构件112和发射器114。第一对偏转电极116沿发射器114的长度L延伸。第二对偏转电极118沿发射器114的宽度W延伸。电极对116和118的相邻表面120彼此成大约90°角来定向。相邻表面120形成电子束通道区域122。绝缘体124设置在后构件112与电极对116、118之间。但是，与阴极238不同，阴极110没有前构件。而是电极对116和118用作前构件。

后构件112控制焦斑的宽度和长度。当以差分方式偏置时，即当不同电压施加到电极对的各电极时，电极对116在W方向让电子束偏转，例如在双采样中。电极对118在L方向让电子偏转。第一电极对116还调整焦斑宽度，第二电极对118还调整焦斑长度。

对于某些应用，电极对282、116和118在发射器272和114之前提供负电压。负电压减小发射器表面的电场，它提供电流或mA调制。“电流调制”表示对电子发射电流量的调整。在一些配置中，通过调整后构件112与电极对116、118之间的偏压来实现电流调制，与上述阴极238的前构件270与后构件276之间的偏置相似。由于在发射器272和114之前提供负电压，因此发射器272和114所产生的焦斑的宽度和长度的大小被减小。为了补偿焦斑宽度和长度的减小，也就是为了对其中产生的电子束重新聚焦，后构件276和112在比未调制射束所需的更高的正电位上工作。由于在发射器272和114之前充分提供了负电压，因此电子流可被截止。这个结果被称作网格化。当在前构件270与发射器272、114之间存在大约-4kV到-7kV的负电压电位时出现网格化。

现在参照图7，图中所示的逻辑流程图说明用于调整焦斑定位的各种方法，包括确定电磁辐射源部件的位置以及操作电磁源。这些方法可在适当的程序控制下、采用x射线控制器28和计算机36自动执行，如本文所述，其中具有来自检测器18的反馈。成像系统10的技术效果通过首先在150确定电磁辐射源部件的位置来实现。该位置可按照所选时间间隔或者连续地来确定，取决于应用和系统条件。在以下实例中，确定目标242的Z位置。

在151，控制器28发送发射信号252以及探测器250将其指向电磁辐射源部件目标表面、如目标242。引导发射信号252从第一端262入射到目标242，并反射回到第二端64。

在152，控制器28响应发射信号252在目标242上的反射而接收返回信号254。

在153，在收到返回信号254时，控制器28确定电磁辐射源部件的位置。继续看本例，控制器28确定目标242的z位置，它大致等于焦斑246的位置。

在一些配置中，在154，控制器28把已确定的实际焦斑位置用于执行CT图像重构的反向投影算法。在其它一些配置中，在155，控制器28将实际焦斑位置与用于焦斑调整的预期焦斑位置进行比较。在另一些配置中，控制器28执行功能154和155。在又一些配置中，控制器28把所确定的实际焦斑位置应用于本领域已知的其它应用中。

在156，当实际焦斑位置与预期焦斑位置进行比较并且控制器28确定焦斑位置处于预期焦斑位置范围之外时，执行156的过程。当摆动电子束时或者由于本领域已知的其它原因，也可执行156的过程。

在157，源18响应实际焦斑位置与预期焦斑位置之间的差异而进行工作。

在158，发射器274在目标242从阴极238发出电子束298。

在159，在发射器274与阳极244之间产生偶极场297。

在160，电子束298与偶极场297以及阴极238或阴极110的差分偏压交互作用。

在161，偏转电极282、116、118以不对称方式偏置，从而让电子束偏转并调整焦斑的位置。

在162，偶极场297和偏转电极282、116、118的不对称偏置可被进一步修改，从而改变电子束298的大小和形状以及焦斑246的位置。在一些配置中，在完成161时，控制器28返回到150。

上述方法被认为是说明性的。在其它配置中，各种步骤可同时或者以不同顺序来执行，取决于应用。

另外在一些配置中，参照图8，预计发热将影响x射线管14的阳极244。例如，如图8所示，阳极244因热效应而可能在z轴方向移动一个量Δ(即从阳极表面位置300到阳极表面位置302)。如果焦斑246没有移动，则来自射束304的x射线的视在源看来似乎把目标轨迹从306向上移动到308。为了补偿这个影响，焦斑246被偏转一个量tan()＝Δ/[(D-secα)(sinα)]，其中Δ为z轴位移，D为自焦斑中心246到阳极244上的点306的距离，α为阳极244的表面斜率。以这种方式补偿时，视在x射线源保持与以前相同(即偏转射束310的视在x射线源是射束312而不是314)。在各种配置中，对于因热和机械影响而遇到的阳极244位置的整个范围维持补偿，使得准直仪凸轮在扫描过程中不必被调整，从而把检测器18上的x射线束保持在预期位置。

为了确定在扫描过程中所需的调整量，监测“z通道”(即参照图2，多行检测器的检测器18的检测器元件20近端316、318，其中只有一行在图2中示出)上的检测器信号，以便使z比值保持恒定。(“z比值”是检测器18一端、如316上的检测器元件20所测量的强度的量度除以另一端318上的检测器元件20所测量的强度的量度。)在扫描过程中调整x射线源14的焦斑246，以使这个z比值保持恒定。因此，对于预期切片厚度，准直仪凸轮只需要设置到初始预定位置。此外，焦斑246被保持在相同长度(作为mA的函数)，从而减轻焦斑模糊问题。

更具体来讲，参照图9所示的流程图400，成像系统10的技术效果通过用户首先在402指定检查来实现。然后在404，本发明的一些配置把准直仪移动到缺省位置。在406，x射线源被接通，从而开始检查。在检查期间，在408，从检测器读取z比值。在410，根据这个z比值确定焦斑位置的位移。在412，先前采用经验测量结果、物理定律或者这两者所确定的传递函数被用来确定焦斑偏转电压，从而补偿焦斑位置的偏移。在414，这些电压被发送到x射线源。如果在416完成了检查，则流程图400中所述的过程在418被认为已完成。包括x射线源的计算机断层扫描系统可在418被关闭和/或准备另一次检查。否则，在408，从检测器读取另一个z比值，以及继续进行该过程的一部分，直到在416完成检查。

在本发明的一些配置中，参照图10的流程图500，确定用于焦斑246位置的传递函数。这些传递函数取决于系统变量，这些变量可包括台架12的速度、x射线管18中的电流的mA、斜度和热状态。例如，在一些配置中，连续确定作为x射线管18的热历史的函数的焦斑位置246。校正程序表征因机械影响而产生的焦斑18运动。利用由此确定的表征结果，连续确定保持视在x射线点稳定所需的偏转量。

更具体来讲，参照图11所示的流程图500，成像系统10的技术效果通过用户在502指定检查来实现。然后在504，把成像系统10的准直仪移动到缺省位置，以及在506，读取x射线管18的温度。在指定检查之前的某个时间，或者至少在它在508使用时，在510，对于焦斑位置246确定作为管温的函数的传递函数。另外，在512，校准作为台架12的速度、斜度和x射线管18的位置的函数的焦斑位置246。在514，来自这种校准的数据被存储在存储器中(它可以但不一定在与控制器28分离的电路卡上)，以及在508，下载焦斑位置246的校准数据。利用下载的数据，在516确定管18的阴极238(或110)的电压，以及在518，向阴极238(或110)的控制器28发送电压的表格。表格被发送之后，检查可在520开始。注意，在未采用与控制器28分离的卡在514存储数据的配置中，不需要图10的流程图500所示的某些数据存储和传递步骤(例如514、508、518)。

利用阴极电压控制来补偿因机械和热影响而产生的偏转减少或消除了让准直仪提供快速凸轮运动的需要，从而有利地简化了准直仪设计。因此，本发明的一些配置、例如图11和12的简化示图中所示的那些配置结合了准直仪600，它具有与检测器18匹配的曲率，使得放大率在检测器18上恒定。例如，图11表示与射束16内的z轴垂直的平面中的x射线束16的简化图。按照与这个平面垂直的任一方向(例如按照z轴方向)观看的视图是相同的。在图11中仅表示了检测器18的一行(或切片)。在本发明的一些配置中，弯管602用作准直仪叶片。管602的曲率有利地匹配检测器阵列18，使得放大率在检测器阵列18上全部相同。参照图11和图12，在本发明的一些配置中，准直仪600包括弯曲准直仪叶片、如弯管，或者圆筒602安装在滚珠丝杠传动机构604上，该机构把准直仪叶片602缓慢地移动到缺省位置。这类配置提供闭合位置与张开位置之间的大动态范围，直到检测器几何尺寸所允许的最大值。

在本发明的一些配置中，准直仪叶片602不是管子，而是它的边缘在x方向以与检测器阵列18基本相同的形状相称地弯曲。在其它配置中，采用不同的准直仪叶片形状，但由于对焦斑246的机械和热偏转进行电补偿的能力，因此仍然避免了快速凸轮运动。

在本发明的一些配置中，利用通过一对适当定位的偏转线圈而不是一对偏转电极的电流，以磁方式对x射线管的电子束进行偏转。在这类配置中，通过该线圈对的偏转电流被用于在z轴方向偏转电子束。因此，偏转线圈对产生的电子束的偏转产生于磁场而不是电场，但在其它方面，通过线圈的偏转电流类似于施加到偏转电极上的偏转电压。因此，在这些配置中进行适当的修改，以便确定和提供偏转电流而不是偏转电压。一些配置采用偏转线圈和偏转电极来偏转电子束，以及确定和调整偏转电流和偏转电压。因此，偏转电流或偏转电压其中至少一个或者其组合的确定在本文中称作“电子偏转值”的确定。

本发明的各种配置有利地利用z轴调制来取代x轴调制或者作为其补充。z轴调制用来执行z轴跟踪，不需要准直仪中的凸轮的运动。

虽然按照各种具体实施例对本发明进行了描述，但本领域的技术人员知道，在权利要求的精神和范围之内，可经过修改来实施本发明。

配件表

10	计算机断层扫描(CT)成像系统
		12	台架
14	X射线管
		16	x射线束
18	检测器阵列
		20	检测器元件
22	对象或患者
		24	旋转中心
26	控制机构
		28	控制器
30	台架电动机控制器
		32	数据捕获系统(DAS)
34	图像重构器
		36	计算机
38	存储装置
		40	控制台
42	显示器
		44	工作台电动机控制器
46	电动工作台
		48	台架开口
50	装置
		52	计算机可读媒体
62	端
		64	第二端
72	发射器
		84	第一绝缘体

90	第二电极
		98	射束
100	发射器中心线
		102	窗孔中心
104	左侧
		110	阴极
112	后构件
		114	发射器
116	偏转电极
		118	偏转电极
120	相邻表面
		122	电子束通道区域
124	绝缘体
		150	确定电磁辐射源部件的位置
151	发送发射信号并将其引向电磁辐射源部件目标表面
		152	接收返回信号
153	确定电磁辐射源部件的位置
		154	把所确定的实际焦斑位置用于执行CT图像重构的反向投影算法
155	把实际焦斑位置与预期焦斑位置进行比较以便进行焦斑调整
		156	执行该过程
157	响应实际焦斑位置与预期焦斑位置之间的差异来工作
		158	在目标上从阴极发出电子束
159	在发射器与阳极之间产生偶极场
		160	把电子束与偶极场以及阴极的差分偏置交互作用
161	不对称地对偏转电极加偏压，从而使电子束偏转并调

	整焦斑位置
		162	修改偶极场以及对偏转电极加不对称偏置，以改变电子束的大小和形状以及焦斑位置
212	焦斑调整系统
		228	控制器
230	CT管组件
		232	非接触式电磁源部件位置测量系统
233	X射线管
		234	衬垫
235	衬垫壁
		236	CT管机壳或外壳
238	阴极
		240	真空间隙或电子束
242	目标
		244	旋转阳极
246	焦斑
		248	中心轴或中心线
250	探测器
		252	发射信号
254	返回信号
		256	传输媒体
258	馈通
		260	衬垫区域
262	第一光导管端
		264	第二光导管端
266	外罩或伸缩管
		270	前构件

272	第一侧
		274	发射器
276	后构件
		278	第二侧
280	窗孔
		282	偏转电极
284	第一侧转向电极绝缘体
		286	第一侧转向电极绝缘体
288	第二侧转向电极绝缘体
		290	第二侧转向电极
292	后绝缘体
		294	灯丝绝缘体
296	发射器电极
		297	偶极场
298	电子束
		300	阳极表面位置
302	阳极表面位置
		304	射束
306	点
		308	点
310	偏转射束
		312	射束
314	射束
		316	各端
318	各端
		366	伸缩管
400	流程图

402	指定检查
		404	把准直仪移动到缺省位置
406	接通x射线源
		408	从检测器读取z比值
410	确定焦斑位置的位移
		412	确定焦斑偏转电压，从而补偿焦斑位置的位移
414	向x射线源发送电压
		416	完成检查
418	认为该过程完成
		500	流程图
502	指定检查
		504	移动到缺省位置
506	读取X射线管温度
		508	下载焦斑位置的校准数据
510	确定作为管温的函数的焦斑位置的传递函数
		512	校准作为台架速度、斜度和x射线管位置的函数的焦斑位置
514	把来自校准的数据存储在存储器中
		516	确定管的阴极的电压
518	向阴极的控制器发送电压表
		520	开始检查
600	准直仪
		602	弯管或圆筒
604	滚珠丝杠传动机构

Claims (10)

1.一种用于在具有z轴的计算机断层扫描成像系统的扫描过程中调整焦斑(246)位置的方法，其中所述计算机断层扫描成像系统(10)包括具有多个检测器元件(20)的检测器阵列(18)以及配置成把x射线束(16)通过待成像的对象(22)引向所述检测器的x射线源(14)，

所述方法包括：

接通(406)所述x射线管；

从所述检测器读取(408)z比值；

利用所述读取的z比值来确定(410)所述x射线管的焦斑位置的位移；

采用传递函数来确定(412)电子偏转值；以及

把所述电子偏转值应用于(414)所述x射线管作为偏转电压或偏转电流中至少一个，从而在所述z轴方向跟踪所述焦斑。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括确定(418)对象(22)的检查是否完成，以及还包括重复以下所述步骤：从所述检测器(18)读取(408)z比值；确定(410)所述x射线管(14)的焦斑(246)位置的位移；采用传递函数来确定(412)补偿电子偏转值；以及把所述电子偏转值应用于(414)所述x射线管，从而在所述z轴方向至少部分跟踪所述焦斑，直到完成所述检查(416)。

3.一种用于在具有z轴的计算机断层扫描成像系统(10)的扫描过程中调整焦斑(246)位置的方法，其中所述计算机断层扫描成像系统包括具有多个检测器元件(20)的检测器阵列(18)以及配置成把x射线束(16)通过待成像的对象(22)引向所述检测器的x射线管(14)，

所述方法包括：

读取(506)所述x射线管的温度；

获取(508)所述x射线管的焦斑位置的校准数据；

利用所述管温和校准数据来确定(516)施加到所述x射线管的阴极(110，238)的电压；以及

把所述确定的电压施加到(518)所述x射线管的所述阴极。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于还包括根据x射线管(14)温度来获取(510)用于焦斑(246)位置的传递函数。

5.一种计算机断层扫描成像系统(10)，包括：

检测器阵列(18)，其中具有多个检测器元件(20)；

x射线管(14)，配置成把x射线束(16)通过待成像的对象(22)引向所述检测器阵列；

其中所述x射线管和检测器阵列位于定义z轴的台架(12)上，以及其中所述计算机断层扫描系统配置成在z轴方向以电子方式调整所述x射线管的焦斑(246)，以便执行z轴跟踪。

6.如权利要求5所述的系统(10)，其特征在于，所述x射线管(14)包括阴极(110，238)，所述检测器阵列(18)包括z通道元件(20)，以及为了在z轴方向调整所述x射线管的焦斑(246)以便执行z轴跟踪，所述计算机断层扫描成像系统配置成调整施加到所述x射线管阴极的电压。

7.如权利要求6所述的系统(10)，其特征在于，所述x射线管(14)还包括阳极，以及所述系统还配置成把所述焦斑(246)保持在z轴方向相对于所述x射线管的外壳和所述检测器(18)恒定的位置。

8.如权利要求7所述的系统(10)，其特征在于还包括x射线准直仪(600)，以及所述系统配置成把所述x射线准直仪设置到预定初始位置，从而根据指定的切片厚度来校准所述x射线束。

9.一种计算机断层扫描成像系统(10)，包括：

检测器阵列(18)，其中具有多个检测器元件(20)；以及

x射线管(14)，配置成把x射线束(16)通过待成像的对象(22)引向所述检测器阵列；

其中所述检测器阵列和所述x射线管位于定义z轴的台架(12)上，以及所述计算机断层扫描系统配置成确定所述x射线管的温度以及在z轴方向至少根据所述确定的温度以电子方式调整所述x射线管的焦斑(246)，以便执行z轴跟踪。

10.如权利要求9所述的系统(10)，其特征在于还配置成根据所述台架(12)的速度、斜度及x射线管(14)位置来调整所述焦斑(246)位置。

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