CN1667503A - 计算机层析x射线摄影仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带有一台架的计算机层析X射线摄影仪，该台架有至少一个X射线管(4)和至少一个检测器(5)，其中，所述至少一个X射线管(4)和所述至少一个检测器(5)设计为可绕系统轴线(Z轴(7))旋转，以及所述至少一个检测器(5)具有一沿系统轴线方向的宽度B和一沿周向的长度L，以及此外还设至少一块可移动的检测器遮光板(6)，该检测器遮光板在需要时移到检测器(5)前并因而部分地覆盖所述检测器(5)。本发明的特征在于，设置一个实现使检测器遮光板(6)沿检测器纵向运动的装置。
Description
背景技术
本发明涉及一种带有一个台架的计算机层析X射线摄影仪。
技术领域
所述台架有至少一个X射线管和至少一个检测器，其中，所述至少一个X射线管和所述至少一个检测器设计为可绕一系统轴线(Z轴)旋转，以及所述至少一个检测器有沿系统轴线方向的宽度B和沿周向的长度L，以及此外还设至少一块可移动的检测器遮光板，该检测器遮光板在需要时移到检测器前并因而部分覆盖检测器。
众所周知，通过减小尤其说明光学系统光圈或功率的口径，也可以提高X射线检测器的分辨率。有关这方面可参见申请人的DE 10211948A1。在此公开文件中已介绍了一种遮光板，它由一个至少部分覆盖检测器元件表面的装置构成。
在当代的计算机层析X射线摄影仪中，大多采用多行检测器，这些多行检测器沿系统轴线亦即Z轴并列布置。每一行检测器沿垂直于Z轴延伸的方向由多个检测器元件组成。为了提高这些检测器的分辨率，在需要时可在检测器前装一块检测器遮光板，它有效地减小各检测器元件的面积。
检测器新的发展趋势是沿Z方向具有越来越大的宽度，这同样需要一种沿Z方向更宽的遮光板。因为检测器遮光板只在需要的情况下才移到检测器上面，所以它除此之外必须被置于在射线径迹之外的一个存放位置。迄今，遮光板总是沿Z方向移到检测器上。移动路径需要沿Z方向的很大位置。因此台架外壳也必须提供相应的检测器遮光板的存放腔，并因而使台架外壳沿Z方向设计得比较深。
但是这种结构深度意味着在总体上限制了碰撞曲线(Kollisionsdiagramms)，亦即限制了台架或检测器的倾动能力。若尽管台架外壳有大的结构深度仍能沿Z方向获得足够的倾动能力，则沿径向封闭的诊断室必须增大其直径，其结果是导致不必要的大的半径并因而增大结构成本。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种有可移动的检测器遮光板的计算机层析X射线摄影仪，其实现了减小沿Z轴的台架外壳结构深度，并由此较少地限制台架相对于Z轴的倾动。
此目的通过一种带有一台架的计算机层析X射线摄影仪达到，该台架有至少一个X射线管和至少一个检测器，其中，所述至少一个X射线管和所述至少一个检测器设计为可绕一系统轴线旋转，以及所述至少一个检测器具有一沿系统轴线方向的宽度B和一沿周向的长度L，以及此外还设至少一块可移动的检测器遮光板，该检测器遮光板在需要时移到检测器前并因而部分地覆盖所述检测器，按照本发明，设置一个实现使检测器遮光板沿检测器纵向运动的装置。
本发明人认为，有利的是将可移动的检测器遮光板设置为可沿检测器的纵向运动。由此，用于遮光板所需的存放和运动空间可以节省空间地设在台架外壳内，从而沿Z向缩短了台架外壳。
由此，在已知的计算机层析X射线摄影仪中由于可平行于Z轴运动的遮光板所需要的沿Z方向的存放和运动空间，现在可沿周向相对于Z轴设置，从而缩短了台架外壳沿Z方向的结构深度。通过这种缩短增大了台架可能的倾动角。相应地也可以在倾动能力不变时减少台架的直径。
遮光板移到检测器前或从检测器移开应能简单地实现。这可以有利地借助一个装置做到，这一装置有至少一根导轨以及支持检测器遮光板的运动。由此达到遮光板快速和无摩擦的运动过程。也可以分别在遮光板的两侧设两根导轨。导轨可以有滚动元件，优选为滚珠轴承或滚柱轴承。由此减小在检测器遮光板运动时的摩擦。
作为替代或补充方式，所述检测器遮光板也可以设计有滚动元件。
有利的是所述检测器遮光板固定在至少一个柔性的牵引件上。由此，为运动检测器遮光板所需要的力可以特别简单地转变方向。此外，通过此牵引件提供将力传入恰当的地点的可能性。所以，由于缺少位置可能难以将驱动件直接安排在检测器区及覆盖的检测器遮光板上或其附近。
例如绳索和/或链条适合作为柔性的牵引件。通过绳索和/或链条至少沿两个彼此独立的空间方向的柔性，可以支承遮光板附加的导引装置。通过链条或绳索的柔性可以使遮光板导引机构与台架的内衬或壁相适应。
所述检测器遮光板可以手工运动。然而，设置至少一个用于检测器遮光板的、将该检测器遮光板运动到检测器前以及从检测器移开的驱动机构，是更便利的并且为了实现检测器遮光板运动的自动化是有利的。这样一种驱动机构可例如是一台步进电动机，它通过编码器控制，因此可以将遮光板准确地定位在检测器前的希望位置上。但为此也适用其他马达，优选为机电式、液压式或气动式马达或伺服元件，如压电伺服元件。检测器遮光板也可以例如借助限位开关定位。
计算机层析X射线摄影仪的检测器可以是一种多行检测器，它由多个检测器行组成，这些检测器行各有多个检测器元件。由此优化分辨能力。遮光板应当有一种与多行检测器的分度几乎一致的分度。采用这种遮光板设计，可以减小口径。遮光板的分度可通过加工在遮光板材料内的孔和/或缝来调整。
用金属制成的检测器遮光板应设计为至少沿检测器纵向是柔性的。柔性可例如通过调整材料厚度达到，所以检测器遮光板几乎与或可以与检测器表面的弧度相匹配。
但也可以通过检测器遮光板设计为由多个单个元件组成来获得柔性并因而可使检测器遮光板适应不同的曲率半径。例如，这样的单个元件可以借助“铰链元件”互相连接。若使用铅作为检测器的材料，它即使在材料厚度比较薄时也不特别柔软以及在小的曲率半径时倾向于断裂，则采用这种由单个元件组成检测器遮光板的设计，可获得足够的运动能力和对曲率半径的适配性。
检测器遮光板单个元件也可以先后移到/拉到检测器前。代替检测器单个元件通过铰链元件连接的设计，对此也适合采用一些不互相连接的单个元件。存在这样的可能性，即，将每个检测器遮光板单个元件可移动地安置在导轨内；以及在涉及例如最后那个检测器遮光板单个元件时，则居先的那些检测器遮光板单个元件被移到期望的位置。通过选择仅个别的检测器遮光板单个元件，可以特别简单地只覆盖检测器的个别区域。
在检测器遮光板由许多单个元件组成的设计中还得到另一些优点。例如多个分别为柔性的检测器遮光板单个元件可以上下层叠。通过多个检测器遮光板单个元件的这种叠摞，可以使检测器遮光板的吸收特性总体上适应于X射线管不同的射线强度。
另一种有利的设计规定，在所述台架上沿径向设有一存放容积，只要检测器遮光板未移到检测器前，它便存放在此容积内。由此可以节省位置地存放遮光板。
附图说明
下面借助附图表示的优选的实施例详细说明本发明，在附图中采用下列缩号：1：通过CT台架的剖面；2：台架内衬；3：患者入口；4：X射线管；5：检测器/多行检测器；6：遮光板；6.1：遮光板的存放位置；6.2：遮光板中的缝；6.3：遮光板的隔板；6.4：有移动机构的遮光板；6.5：箭头，它表示遮光板可能的移动方向；7：Z轴；8：滚动元件；9：链条；10：驱动马达；11：遮光板的导引件；12：支承元件；F：X射线管的焦点；R：检测器表面的曲率半径；r：患者入口的半径；B：检测器宽度；L：检测器长度；Z.1-Z.X：检测器行1至X；S.1-S.X：检测器元件1至X。
附图具体表示为：
图1表示通过一CT台架的平行于Z轴的剖视图；
图2表示垂直于一带有新型的可移动遮光板的CT台架的Z轴的剖视图；
图3表示一带有遮光板及驱动马达的移动机构的透视图；
图4表示图3中可移动的遮光板的侧视图；
图5表示可移动的遮光板和导引机构的透视详图；
图6表示定位在各个检测器元件前的遮光板局部侧视详图；以及
图7表示图6中遮光板的局部放大图。
图1表示平行于Z轴7通过计算机层析X射线摄影仪的台架中心的剖视图。为了检查，将患者平行于Z轴并通过患者入口3移入到台架内。在这里圆形的患者入口3具有一半径r。在此实施形式中在图1的上部区域和下部区域该台架具有一漏斗形截面，其中，台架的内衬2锥形地朝台架内腔收缩。在图1中表示了在台架上半部分内的X射线管4和X射线的焦点F以及表示了相对置的多行检测器5。从弯曲的检测器表面到焦点F的距离用R表示。多行检测器5由多个沿Z方向延伸的检测器行Z.1至Z.X组成，在这里为沿检测器宽度B延伸。X射线管4和检测器5可以绕Z轴7旋转。
为了减小检测器5的口径和与此同时提高分辨率，在需要时将遮光板6移到检测器5前。若不需要遮光板6，则将它保存在存放位置6.1。
图1中为了理解用虚线表示在迄今已知的CT中设计的存放位置6.1。迄今，遮光板6的移动方向平行于Z轴7定向。因此台架外壳沿Z轴7必须设计得比较深。也就是说，台架外壳的结构深度由检测器宽度B和存放位置6.1的长度得出。然而台架外壳沿Z轴7的这种大的结构深度，对于台架相对于病人卧榻可能的倾动角范围有不利的影响。此外，台架外壳平行于Z轴7大的结构深度还意味着增大了“隧道效应”。尤其那些患有空间恐怖症的幽禁恐怖患者，对于台架内部长的和几乎封闭的诊查区会感觉不舒服。通过取消用虚线表示的存放位置6.1，可以使新型的CT实现紧凑的结构深度。
为了获得台架外壳相对于Z轴7而言的这种紧凑的结构深度，发明人建议，用于检测器5的可移动的遮光板6不实施平行于Z轴7的移动，而是令遮光板6沿检测器的周向或纵向移动到检测器5之上。图2至7表示这种可移动的新型遮光板6的不同设计和透视图。
图2表示垂直于带有新型的可移动式遮光板6.4的CT台架的Z轴的剖视图。在此视图中可看到在这里圆形的半径为r的患者入口3。X射线管4处于上部区域内，其X射线有一焦点F，以及检测器5与之相对置，检测器表面有一个曲率半径R。该曲率半径R相当于从焦点F到检测器表面的距离。具有移动机构的遮光板6.4这种设计的新颖之处是，一方面具有移动机构的遮光板6.4能与检测器表面的半径R相匹配，以及另一方面遮光板6沿检测器纵向，亦即垂直于Z轴(Z轴在这里垂直于图纸平面)移动。
图3表示有移动机构的遮光板6.4的透视图，移动机构由一驱动马达10驱动。在本实施例中移动机构由两条通过两个滚动元件8支承的链条9组成。遮光板6固定在这两条链条9之间。在上部滚动元件8处附加地装有一台驱动马达10，优选为一台电动机，它使链条9以及因而使遮光板6运动。遮光板6的运动方向用双向箭头6.5表示。若遮光板6例如由一块仅几毫米，优选为1至2mm厚的金属薄板构成，则基于大多数金属在此范围内具有的材料柔性，检测器曲率半径R、患者入口的半径R或更小的半径均可被遮光板6绕行。
图4以侧视图表示图3中具有移动机构的遮光板6.4。在此图中能特别清楚地看出大体四分之一圆形的遮光板6和链条9的形状。四分之一圆的曲率半径至少在检测器表面的区域内应大体等于检测器表面的曲率半径R。在检测器表面之外，移动机构也可以与台架给定的曲率半径相适应。为了能充分沿曲线移动，遮光板6应当用一种柔性材料或一种已经按期望的曲率半径预成形的材料制成。
图5表示具有导引机构的一种可移动式遮光板6的透视详图。遮光板6在右侧和左侧由一C形导轨11固定。在导轨11内部设多个支承元件12，优选为滚动轴承，这些轴承允许遮光板6沿方向6.5有最小摩擦力地移动。
图6表示遮光板6的局部侧视图，该遮光板定位在一个个分别带有闪烁器元件的检测器元件S.1至S.X前。遮光板6有多个隔板6.3和缝6.2。隔板6.3应至少部分地覆盖单个检测器元件S.1至S.X并因而减小口径。为达到将隔板6.3准确地定位在检测器S.1至S.X前，例如图4中的驱动马达10可通过一个或多个限位开关保持处于期望的位置。
图7表示带有隔板6.3和缝6.2的遮光板6准确地定位在检测器各个元件S.1至S.X之前的情况。检测器各个元件S.1至S.X的面积的这种部分覆盖可在图7内看出。每个单个检测器元件S.1至S.X总是左边的面积被覆盖，并因而阻挡X射线的入射。为了简单起见，检测器遮光板和检测器在图7中没有表示所存在的弯曲走向。
总之，通过本发明提供了一种带有可移动的检测器遮光板的计算机层析X射线摄影仪，该检测器遮光板这样设在计算机层析X射线摄影仪上，使得一方面实现缩小沿Z轴的台架外壳结构深度，以及另一方面增大台架相对于Z轴以及进而相对于病人卧榻的倾动角。尤其通过减小结构深度可在总体上将一计算机层析X射线摄影仪设计得非常紧凑。
显然本发明的上述特征不仅可按已说明的组合使用，而且可按其他不同的组合或独立使用，这些均落在本发明的范围。
Claims (14)
1.一种带有一台架的计算机层析X射线摄影仪，该台架有至少一个X射线管(4)和至少一个检测器(5)，其中，所述至少一个X射线管(4)和所述至少一个检测器(5)设计为可绕一系统轴线(Z轴(7))旋转，以及所述至少一个检测器(5)具有一沿系统轴线方向的宽度B和一沿周向的长度L，以及此外还设至少一块可移动的检测器遮光板(6)，该检测器遮光板在需要时移到检测器(5)前并因而部分地覆盖所述检测器(5)，其特征为：设置一个实现使检测器遮光板(6)沿检测器纵向运动的装置。
2.按照权利要求1所述的计算机层析X射线摄影仪，其特征为：所述装置具有至少一导轨(11)。
3.按照权利要求2所述的计算机层析X射线摄影仪，其特征为：所述导轨(11)具有滚动元件(8)。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的计算机层析X射线摄影仪，其特征为：所述检测器遮光板(6)具有滚动元件(8)。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的计算机层析X射线摄影仪，其特征为：所述检测器遮光板(6)固定在至少一个柔性的牵引件(9)上。
6.按照权利要求5所述的计算机层析X射线摄影仪，其特征为：所述柔性的牵引件是一链条(9)和/或一绳索。
7.按照权利要求1至6中任一项所述的计算机层析X射线摄影仪，其特征为：设有至少一个用于所述检测器遮光板(6)的驱动机构(10)，其将检测器遮光板(6)运动到所述检测器(5)前和从该检测器(5)移开。
8.按照权利要求7所述的计算机层析X射线摄影仪，其特征为：所述至少一个驱动机构(10)具有至少一个机电式和/或液压式和/或气动式马达或伺服元件。
9.按照权利要求8所述的计算机层析X射线摄影仪，其特征为：所述马达借助开关元件、优选为限位开关来调整，以实现将所述检测器遮光板(6)准确地定位在所述检测器(5)前。
10.按照权利要求1至9中任一项所述的计算机层析X射线摄影仪，其特征为：所述检测器(5)是一种多行检测器，以及所述遮光板(6)有一个几乎相当于所述多行检测器的分度的栅距(6.2、6.3)。
11.按照权利要求1至10中任一项所述的计算机层析X射线摄影仪，其特征为：所述检测器遮光板(6)至少沿检测器纵向设计为柔性的。
12.按照权利要求11所述的计算机层析X射线摄影仪，其特征为：所述检测器遮光板(6)由多个元件组成。
13.按照权利要求11所述的计算机层析X射线摄影仪，其特征为：所述检测器遮光板(6)的元件设计为可上下层叠和/或可前后堆叠。
14.按照权利要求1至13中任一项所述的计算机层析X射线摄影仪，其特征为：在所述台架上或其内沿径向设有一存放腔(6.1)，只要所述检测器遮光板(6)未移到所述检测器(5)前，它便存放在此存放腔内。
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