CN1626036A - 自动调准的闪烁器－射线准直仪组合件 - Google Patents

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Abstract

本发明的目标是CT检测器用的闪烁器模块及制造它们的设备和方法。闪烁器模块由具有多个互相平行对准的闪烁器(57)的阵列(56)构成。有一射线准直仪组合件(103)包括一个梳板(102)，其上设有多个齿(106、108)和多个定位在闪烁器阵列邻近的射线准直仪板(104)。闪烁器阵列(56)包括至少一个从其中伸出的指引销(100)。该指引销(100)与梳板(102)接合并被构造得可提高闪烁器阵列(56)与射线准直仪板(104)对准的程度。

Description

自动调准的闪烁器-射线准直仪组合件
相关申请的相互参考
本申请要求享有2003.11.29提交申请的序号为60/481,722的美国临时申请的优先权。
技术领域
本发明总的涉及诊断成像，尤其涉及一种自动调准闪烁器-射线准直仪组合件及其制造方法。
通常，在计算机x断层摄影(CT)成像系统中，有一x射线源将扇状射线束发射到一个“对象”或“物件”，如一个病人或一件行李上。今后词语“对象”或“物体”均包括任何能被成像的人或物。射线束在被对象衰减后碰撞到一个辐射检测器阵列上。检测器阵列接收到的衰减射线束辐射的强度通常取决于x射线束被对象衰减的程度。检测器阵列的每一个检测器元件各产生一个分开的电信号表明每一个检测器元件所收到的衰减射线束。这些电信号被传送到数据处理系统内供分析，最终产生图像。
一般地说，x射线源和检测器阵列可在台架周围的一个成像平面内环绕对象旋转。x射线源典型地包括在焦点发射x射线束的x射线管。x射线检测器通常包括一个射线准直仪，其中具有众多准直板用来使检测器接收到的x射线束准直；许多闪烁器用来将射线准直仪附近的x射线转变成光能；和许多光电二极管用来从附近的闪烁器接收光能并产生电信号。
通常，在闪烁器阵列中，每一个闪烁器都将x射线转变成光能，并将光能发放到附近的光电二极管，而每一个光电二极管检测该光能并产生相应的电信号。光电二极管的输出然后被传送到数据处理系统以便用来重建图像。
图像的质量可以说直接与检测器各个组分之间的对准程度有关。CT检测器的各个检测元件之间的串扰是常见的，并且在一定程度上受检测器的各个组分的对准或缺乏对准的影响。就这点而论，当CT检测器的各个组分没有对准时，串扰通常比较高。
串扰一般被定义为CT检测器各个相邻组分之间的数据交流。一般地说，串扰应力求减少，因为串扰会在最终重建的CT图像上导致人为物的出现并且促使空间分辨率变差。通常，在一个单独的CT检测器内可以造成四种不同型式的串扰。串扰能在光从一个元件通过一个光电二极管层和闪烁器之间的邻接层而投入到另一个元件时发生。电路的串扰能由于光电二极管之间不需要的连通而发生。光学的串扰可由于光在传送时通过闪烁器周围的反射器而发生。x射线的串扰可由于x射线在各闪烁元件之间的散射而发生。
为了减少串扰，射线准直仪的板或层应与闪烁元件阵列以非常严密而准确的公差对准。这种闪烁器阵列的多个元件和射线准直仪的多层板的对准可能是一个费时费力的过程。另外，射线准直仪对闪烁器阵列的实际放置或对准特别容易将不对准累积起来。那就是说，一个闪烁器射线准直仪组合件如果没有对准好，它能有害地影响邻近组合件的对准。简单地说，如果一个射线准直仪和闪烁器阵列的组合没有对准好，所有随后定位的射线准直仪和闪烁器阵列的组合在缺乏执行改正措施的情况下都将没有对准好。这些组合件只是由于其中一个检测器没有对准好，却需要调整好多个检测器。因此，如果能设计出一种方法和设备以便射线准直仪和闪烁器模块的对准，从而减少串扰并提高最终重建图像的空间分辨率，这将是人们所企盼的。
本发明的简要说明
本发明的目标是一种能克服上述缺点的CT检测器及其制造方法。该CT检测器包括一个具有至少一个指引销的闪烁器模块。该指引销被构造得可与一块梳板上一对齿之间的凹槽接合，按照设计这样便可对准射线准直仪组合件的准直元件。
因此按照本发明的一个方面，所公开的检测器包括一个具有至少一个闪烁器和至少一个连接在其上的指引销的闪烁器模块。该至少一个闪烁器被设计得可被来自射线能源的射线能碰撞。有一射线准直仪组合件包括多个准直元件和多个齿，这些齿被设计用来限定多个准直元件的相对位置。多个齿中的一部分被设计得可按合该至少一个指引销。
按照本发明的另一个方面，所公开的闪烁器射线准直仪的组合包括多个设计用来使投射其上的x射线准直的准直元件和一个闪烁器模块。该闪烁器模块有一由能在接收x射线时照度的材料制成的闪烁器的组合。并构造有一个具有第一组齿和第二组齿的梳板以便对准多个准直元件。另外，第二组齿被构造得可与闪烁器模块接合并使闪烁器模块相对于多个准直元件而对准。第一组齿一般沿着第二组齿的横向延伸。这种构造制成的射线准直仪组合件和闪烁器模块能被迅速地并可重复地连结起来。
按照本发明的另一个方面，所公开的CT系统包括一个中心设有圆孔的可旋转的门式构架。有一平台被设计得可使要获得的CT数据的对象定位并可通过圆孔前后移动。有一高频电磁能投射源被定位在可旋转的门式构架内，其设计使它能将高频电磁能投向对象。还有一个检测器阵列设在可旋转的门式构架内，其设计使它能检测经投射源投射而被对象碰撞过的高频电磁能。该检测器阵列包括多个闪烁器模块和一个射线准直仪组合件。每一闪烁器模块都有一个闪烁器阵列和一个指引销，射线准直仪组合件则具有多个射线准直仪板。该检测器阵列还包括一个检测器支承，其上设有至少一个对准齿的梳板。该对准齿被这样构造，一方面可对准多个射线准直仪板，另一方面可接合指引销以便闪烁器阵列与多个射线准直仪板对准。这样便可构成一个检测器阵列，其中梳板的齿将闪烁器模块和射线准直仪对准，并使板相对于它们而定位。
按照本发明还有另一个方面所公开的CT检测器的制造方法包括：提供一个闪烁器阵列，该阵列具有至少一个定位器延伸到其外；提供一个具有多个齿的梳板，这些齿被构造得可限定射线准直仪各准直元件之间的间隔，并可使该至少一个定位器在多个齿中至少两个齿之间定位。
本发明的各种其他的特点和优点在阅读下面的详细说明和附图后当可明白。
附图的简要说明
附图阐明目前考虑实现本发明认为较优的一个实施例。在附图中：
图1为按照本发明的CT成像系统的立体图。
图2为图1所示系统的概略方块图。
图3为CT系统检测器阵列的一个实施例的透视图。
图4为图3所示检测器阵列中的检测器的一个实施例的透视图。
图5为按照本发明的检测器相对于射线准直仪组合件和检测器框架的顶视图。
图6示出图4中检测器按四片模式的各种设计。
图7为用于不侵入包装检查系统的CT系统的立体图。
优选实施例的详细说明
本发明的操作环境是就四片式计算机x断层摄影(CT)系统进行说明的，但本行业的行家将会知道本发明同样适用于单片式或其他多片式的设计。另外，本发明将对x射线的检测和转换进行说明，但本行业的行家将会知道本发明同样适用于其他高频电磁能的检测和转换。本发明将对“第三代”的CT扫描器进行说明，但同样适用于其他CT系统。
参阅图1和2，其中示出一个计算机x断层摄影(CT)成像系统。该系统包括一个代表“第三代”CT扫描器的门式构架12。门式构架12内有一x射线源14将x射线束16投向门式构架12对侧的检测器阵列18。检测器阵列18由多个检测器20构成，这些检测器一起感知投射通过病人的x射线。每一检测器20都各产生一个电信号，这些电信号分别代表病人22的各个点在被x射线束冲击后射线被衰减后的强度。在要取得x射线投影数据的扫描过程中，门式构架12和装在其上的构件一起环绕旋转中心24转动。
门式构架12的转动和x射线源14的操作均由CT系统10的控制机构26管理。控制机构26包括一个x射线控制器28用来将动力和定时信号提供给x射线源14；及一个门式构架马达控制器30用来控制门式构架12的转速和位置。在控制机构26内有一个数据获得系统(DAS)32可从各检测器20采取模拟数据并将该数据转变成数码信号以便随后处理。有一图像重建器接收从DAS 32采取并经数码化的x射线数据，高速完成重建。该重建的图像被输入到计算机36而存储在大量存储器件38内。
计算机36还通过设有链盘40的操纵台从操作者那里接收指令和扫描参数。有一关联的阴极射线管显示器使操作者能够观察到重建的图像和来自计算机36的其他数据。操作者补充的指令和参数被计算机36用来对DAS 32、x射线控制器28和门式构架马达控制器30提供控制信号和信息。另外，计算机36操作一个平台马达控制器44而控制一个马达驱动的平台46将病人22和门式构架12定位。具体地说就是用平台46移动病人22的一部分使它通过门式构架开口48。
如图3和4所示，检测器阵列18包括构成闪烁器阵列56的多条单独的闪烁器纤维。在图3所示的一个实施例中，检测器阵列18包括57个检测器20，每一个检测器20各有一个大小为16×16的阵列。结果阵列18就有16排、912行(16×57个检测器)，这样大的阵列可以使16个同时发生的数据片在门式构架12的每一次转动中被收集起来。
如图4所示的开关阵列80和82是在闪烁器阵列56和DAS 32之间耦联的多维半导体阵列。开关阵列80和82包括多个被布置成多维阵列的场效应晶体管(FET)(未示出)。这个FET阵列包括连接到各相关光电二极管60上的多条电路导线和通过柔韧的电界面在电路上被连接到DAS 32的多条输出导线。具体地说，约有一半的光电二极管输出被连接到开关80上，而其他一半光电二极管输出被连接到开关82上。另外，在每一条闪烁器纤维57之间可插入一个薄的反射层以便减少邻近闪烁器的散射光。每一个检测器20都被用安装角撑固定在如图3的检测器架77上。
参阅图4，开关阵列80和82还包括译码器(未示出)，能够按照所需的片数和每片的片分辨率使光电二极管能够、不能输出或两者结合。在一个实施例中，译码器是一个译码器芯片或本行业所知的FET控制器。译码器包括多条耦联到开关阵列80和82及DAS 32上的输出线和控制线。在一个定16片模式的实施例中，译码器能使开关阵列80和82做到光电二极管52的所有排都起作用，这样便可用DSA 32处理16个同时发生的数据片。当然，许多其他的片组合也是可能的。例如译码器也可选择其他的片模式包括一片、两片和四片的模式。
参阅图5，每一个检测器模块20都被构造成具有一对指引销100，它们可接合到一块与检测器架77整体制出或连接到其上的梳板102上。梳板102包括第一组齿106和第二组齿108。x射线16投射通过射线准直仪组合件103的板并撞击在闪烁器57上。应该知道梳板102并不将检测器20的闪烁器阵列56覆盖。由于这样，当梳板102将射线准直仪103相对于闪烁器阵列而定位时，梳板102并不干扰x射线通过射线准直仪到闪烁器阵列的通道。
梳板102的第一组齿106在箭头110所示的一个方向上延伸，而梳板102的第二组齿108在箭头112所示的、一般与方向110成横向的方向上延伸。在这方面，第二组齿具有比第一组齿更大的高度。由于这样，第二组齿形成的凹槽，其大小能紧贴地接受指引销100。另外，在第一组齿和第二组齿的相邻齿之间的间隔可均匀。这个开口形成射线准直仪板之间的方向或间隙。即，当定位射线准直仪板104时，齿106、108被用来达到均匀的对准和隔开。板104一般与闪烁器对准为的是尽可能减少x射线的串扰。应该知道板104可被构造成能基本匹配不同闪烁器的构造。这些构造包括，但并不限于具有大致为单元式构造的闪烁器。另外，射线准直仪板可沿着x射线、z轴线或两者而延伸。应该注意到第一组齿106在沿着方向110延伸时并不阻碍或干扰指引销100与第二组齿108的接合。射线准直仪103被定位在检测器20和x射线源16之间使各板与闪烁器阵列56的闪烁器57对准。由于这样，梳板102不仅限定相邻板104之间的间隔，而且还使射线准直仪和闪烁器对准。虽然所示为一维射线准直仪，但应知道射线准直仪103可被构造成二维射线准直仪，因此可在x和z两个方向延伸越过闪烁器模块。而且，虽然所示只是一个梳板102，但可设想还可用第二梳板在第二端来对准射线准直仪板和闪烁器阵列。由于这样，闪烁器组合件可包括两个互相对准的指引销，只是分别在模块的两端。
闪烁器阵列56的闪烁器57，特别是多片检测器用的，通常在两个正交的尺寸上取向，一般为x和z方向。为了减少相邻闪烁器57之间的串扰，射线准直仪的板104应与闪烁器阵列的闪烁器对准。射线准直仪的板还必须相互相对精确地取向以便确保相邻板之间的均匀的间隔。梳板102的齿106、108限定射线准直仪的板或元件之间的间隔，因此可确保射线准直仪103的各板相互相对精确地取向以及射线准直仪103和闪烁器阵列56的精确对准。
每一个闪烁器阵列56还被指引到其相关的射线准直仪103和板104的位置上。这种构造可以减少由于闪烁器/射线准直仪的一个不对准而造成的在邻近的闪烁器/射线准直仪阵列之间的累计误差。由于这样，任何与相邻闪烁器射线准直仪对有关的累积误差都可被显著地减少。
在单个闪烁器的组装上另一个累积误差可被减少。因为指引销是相对于闪烁器的像素的定位而被定位的，与指引销和闪烁器之间的关系有关的任何累积误差都可被减少。这样，按照本发明的检测器的功能便可提高，因为指引的参照点即指引销和梳板的齿被整体构造在器件的构件内。
销100还被制成可将检测器指引到检测器架的一条轨道77上如图5所示。这种构造可以保证多个检测器当被连结到检测器架上时在没有连结之前就已对准。这样，在初始组装及/或使用时便可减少将单个检测器连结到架上所需时间。
现在参阅图6，要传送适合的译码指示时，开关阵列80和82可被设计成四片模式，使数据可从一排或多排光电二极管阵列52中的四片收集。根据开关阵列80和82的具体设计，光电二极管60的各种组合可被使用、废弃或混合，因此片厚可由一排、两排、三排或四排闪烁器阵列元件57构成。例如可包括单片模式，其中含有厚度为1.25到20mm的一片；两片模式，其中含有厚度为1.25到10mm的两片；除此以外的模式亦可设想。
现在参阅图7的箱包/行李检查系统200。该系统200包括一个可旋转的门式构架202，其中有一开口204，箱包或成件行李216可移动通过该开口204。旋转门式构架202内设有一个高频电磁能源206和一个具有闪烁器阵列的检测器组合件208，闪烁器阵列由众多类似图6所示的闪烁器单元构成。还设有一个传送带系统210，其中包括一个由结构214支承的传送带212，能自动而连续地移动箱包或行李使它们通过开口而被扫描。物件由传送带212输送通过开口而获得其成像数据。传送带212再以受控的连续的方式使物件移出开口204。这样，邮政检查员、行李搬运员、和其他保安人员便可不侵入地检查箱包216的内含是否有爆炸物、刀子、枪支、违禁品等。
因此，按照本发明的一个实施例的CT检测器包括一个闪烁器模块，该模块具有至少一个闪烁器和至少一个连接到其上的指引销。该至少一个闪烁器被设计成可被来自一个x射线照相能源的x射线撞击。有一射线准直仪组合件包括多个射线准直仪元件和多个用来限定其相对位置的齿，这些齿中的一部分被用来接合至少一个指引销。
按照本发明的另一个实施例的闪烁器和射线准直仪的组合包括多个射线准直仪元件能使投射在其上的x射线准直，还包括一个由多个闪烁器组成的闪烁器模块能在接收x射线时照度。有一具有第一组齿和第二组齿的梳板被构造得可使多个射线准直仪元件对准。另外，第二组齿被构造得可与闪烁器模块接合并使闪烁器模块相对于多个射线准直仪元件而对准。第一组齿一般沿着第二组齿的横向延伸。
按照本发明另一个实施例的CT系统包括一个可旋转的方框，在其内的中心设有一孔，有一平台被设计得可使要获得CT数据的对象定位并可通过该孔前后移动。有一高频电磁能投射源被定位在可旋转的门式构架内，其设计使它能将高频电磁能投向对象。还有一个检测器阵列设在可旋转的门式构架内，其设计使它能检测经投射源投射而被对象碰撞过的高频电磁能。该检测器阵列包括多个闪烁器模块和每一个模块一个射线准直仪组合件。每一闪烁器模块都有一个闪烁器阵列和一个指引销而每一个射线准直仪组合件则具有多个射线准直仪板。该检测器阵列还包括一个检测器支承，其上设有至少一个对准齿的梳板。该对准齿被这构造，一方面可对准多个射线准直仪板，另一方面可接合指引销以便闪烁器阵列与多个射线准直仪板对准。
按照本发明又一个实施例为一种制造闪烁器模块的方法。该方法包括：提供一个闪烁器阵列，该阵列具有至少一个定位器延伸到其外；提供一个具有多个齿的梳板，这些齿被构造得可限定射线准直仪各准直元件之间的间隔，并可使该至少一个定位器定位在多个齿中的至少两个齿之间。
本发明已就优选实施例进行说明，并且认识到，除了那些特别说明的以外，对上述实施例作出等同物、替代和修改都是有可能的，但这仍在所述权利要求书所限定的范围以内。

Claims (10)

1.一种CT检测器，包括：
一个闪烁器模块(56)，其内包含至少一个闪烁器(57)，被构制得被来自x射线照相能源(14)的x射线照相能量(16)撞击；
被连接到闪烁器模块(56)上的至少一个指引销(100)；及
一个射线准直仪组合件(103)，设有多个射线准直仪元件(104)和多个齿(106、108)，这些齿被构制来限定多个射线准直仪元件(104)的相对位置，并且其一部分被构制来接合至少一个指引销(100)。
2.权利要求1的CT检测器，其特征在于，至少一个闪烁器(57)包含多个被均匀布置在闪烁器阵列(56)内的闪烁器。
3.权利要求1的CT检测器，其特征在于，多个齿(106、108)中至少有两个齿被构造成其侧面与一个指引销(100)相接。
4.权利要求1的CT检测器，其特征在于，多个齿(106、108)中第一组齿(106)沿第一方向延伸，而第二组齿(108)沿大致横交于该第一方向的横的第二方向延伸。
5.权利要求1的CT检测器，其特征在于，指引销(100)大体与第二组齿(108)的至少两个齿的侧面相接，并且该指引销的侧表面被构造成与第二组齿(108)的侧表面邻接。
6.权利要求1的CT检测器，其特征在于，还包括至少一个光电二极管(52)，被构制来检测至少一个照度器(57)的照度。
7.权利要求1的CT检测器，其特征在于，被合并在CT成像系统(10)的可旋转的门形构架(12)内。
8.权利要求1的CT检测器，其特征在于，第一组齿(106)和第二组齿(108)限定相邻两射线准直仪元件(104)之间的距离。
9.权利要求1的CT检测器，其特征在于，定位销(100)被构制成使闪烁器模块(56)对准射线准直仪元件(106)，从而闪烁器模块(56)并不覆盖互相间隔开一个等于该至少一个闪烁器宽度的距离的两射线准直仪元件(104)。
10.一种制造CT检测器的方法，包括下列步骤：
提供一个闪烁器阵列，该阵列具有至少一个延伸到其外的定位器；
提供一个梳板，该梳板具有多个齿，这些齿被构造来限定一射线准直仪的一些准直元件之间的间隔；及
使该至少一个定位器定位在这些齿中的至少两个齿之间。
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