CN202408923U - 一种用于发射层析的准直装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型的目的是提供一种用于发射层析的准直装置。该装置中包括多孔板，有若干个通孔在多孔板上按矩阵排列，同一行或同一列上，每相邻的两个通孔的中心点之间的距离为t。所述通孔的中心点到孔壁的最大距离的两倍为Φ，其中：t>Φ>t/2。本实用新型的装置中包含的多孔板既能解决通孔周边实体部分的稳定性，又能解决多孔板开孔率的问题，保证了探测器灵敏度。将本实用新型应用于SPECT或PET中，不需要对原有矩阵进行改造，探测时，透光率更高，可以获得高质量的图像。

Description

一种用于发射层析的准直装置
技术领域
本实用新型涉及通过测量射线来进行图像重建的设备。特别是提供一种应用于医用成像设备中的准直装置。
背景技术
现代医学成像技术，主要是通过探测器收集γ光子、x射线来重构所关注部位的图像。通常，探测器与被测物体间需要安装重金属制成的准直器，用来对来自于被测物体的光子进行准直。其中一种准直器是多孔板。通常，多孔板设计要尽量使被测物体通过各个开孔的投影分开，避免混叠。这种多孔板上的开孔数目较少，一般不超过10个，孔之间的间隙也很大，远远大于孔径。另一种多孔板，如编码板，它的开孔密度更大，其开孔是按照某种矩阵布置的。由于存在矩阵中的某个局部的周边元素均为开孔的情形。如果开孔的孔径与孔间距一样，则这样的多孔板是无法“自我支撑”的。为了实现“自我支撑”，避免加工时开孔围绕的局部部分脱落，孔径需要小于相邻孔的最小中心距。由于对采集的图像需要进行数字化处理，对多孔板也需要进行抽样而后数字化。目前常规的处理和抽样方法要求孔径是中心距的1/n，其中n是大于1的整数。这一方面是为了实现对板面的准确抽样，另一方面是保持开孔模式的数字频谱特征，如相关特性等。在这种设计方法下，孔径的最大值就是中心距的1/2，或者说中心距是孔径的2倍以上。这种方案在文献中也被称为“无孔接触” ，即NTHT。但是，采用上述技术方案，多孔板的开孔比例小。 既使在n=2的最佳情况下，开孔比例也只有原开孔矩阵的1/4。当其应用于单光子发射层析,即SPECT或正电子发射层析，即PET中时，透光率低，影响系统的探测灵敏度。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种用于发射层析的准直装置，该装置中包含的多孔板既能解决通孔周边实体部分的稳定性，又能解决多孔板开孔率的问题，保证了探测器灵敏度。
为实现本实用新型目的而采用的技术方案是这样的，一种用于发射层析的准直装置，其特征在于：包括位于探测器与被测物体之间的、开有若干通孔的多孔板；每相邻的两个通孔的中心点之间的最小距离为t；所述通孔的中心点到孔壁的距离的两倍为Φ，其中：t > Φ > t/2。当所述通孔为方孔时，Φ是中心点到孔壁的垂直距离的两倍。这样相邻的两个开孔不会接触，留出足够的孔间距以保证自我支撑性。当所述通孔为规则的圆孔时，所述中心点就是通孔的圆心，所述Φ为通孔的直径。如果孔的截面不是圆形但是某种凸的形状，即边沿上任意两点的连线都在形状内部的形状，则孔径指的是截面的最大内接圆的直径。进一步地，所述Φ为通孔的中心点到孔壁的最大距离或最小距离的两倍。
所述通孔是圆孔，其中，所述中心点即为圆心、所述Φ为直径,t > Φ > t/1.95。为了获得更好的探测效果，每一个通孔的Φ值是相等的。但是，为了适应不同的环境，各个通孔的Φ值可以不等，此时，所述Φ取所有通孔的最大Φ值。当通孔为圆孔时，Φ值是直径最大的通孔的直径。还可以是，所述通孔在多孔板上按矩阵排列；同一行或同一列上，每相邻的两个通孔的中心点之间的最小距离为t；所述Φ为通孔的中心点到孔壁的最大距离或最小距离的两倍。
进一步地，所述通孔是变径孔，其中，所述Φ为平均直径，t > Φ > t/1.95。Φs为最小直径,还可以是：t > Φs，且Φ> t/1.95。所述最小直径Φs即是通孔最狭窄处的直径。
所述多孔板与探测器之间具有屏蔽装置                                                
Figure 44776DEST_PATH_IMAGE001
，所述多孔板与被测物体之间具有能够调节位置的屏蔽装置
Figure 975211DEST_PATH_IMAGE002
。通过调节所述多孔板和/或探测器，以改变多孔板与探测器之间的垂直距离和/或相对水平位置。所述屏蔽装置
Figure 114068DEST_PATH_IMAGE002
通过缩放调节开放空间，且与多孔板之间的垂直距离和/或相对水平位置可调。所述探测器与多孔板及屏蔽装置I可以联动，通过转动或布置在不同角度，以探测多个角度的投影。
上述调节方式多种多样，可以是，屏蔽装置
Figure 759813DEST_PATH_IMAGE002
通过缩放调节开放空间，且与多孔板之间的垂直距离和/或相对水平位置可调。
所述多孔板是按矩阵函数h(x,y)等距离分布并开孔的平面编码板，其中，（x，y）表示所述编码板的坐标。所述矩阵函数h(x,y)可以是改型均匀冗余阵列、均匀冗余阵列、随机阵列或伪随机阵列。所述矩阵函数h(x,y)=1时开孔，h(x,y)=1处的坐标是所述通孔的中心点的坐标。
附图说明
本实用新型的装置可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明。
图1为本实用新型的结构图；
图2为本实用新型的多孔板图；
图3为本实用新型的变径通孔结构图；
图4为本实用新型的成像范围图。
图中：1－多孔板，2－探测器，3－屏蔽装置
Figure 9529DEST_PATH_IMAGE002
，4－屏蔽装置，5－通孔，6-相邻孔区域，Φ－通孔直径，t－通孔中心距， Φ1－变径通孔最小直径， Φ2－变径通孔最大直径。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，但不应该理解为本实用新型上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本实用新型上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，作出各种替换和变更，均应包括在本实用新型范围内。
参见附图：图中一种用于发射层析的准直装置，包括多孔板1和探测器2，其特征在于：所述多孔板1位于所述探测器2与被测物体之间，且开有若干通孔5。
实施例1：
准直装置上的若干个所述通孔5在多孔板1上按矩阵排列；同一行或同一列上，每相邻的两个通孔5的中心点之间的距离为t；所述通孔5的中心点到孔壁的最大距离的两倍为Φ，其中：t > Φ > t/2。
进一步地，为了获得更高的开孔比例，所述通孔5是圆孔，其中，Φ为直径,t > Φ > t/1.95。考虑到t 接近于Φ时，相邻的通孔间可能没有实体的孔壁部分，即所述相邻的通孔连通。如图2所示区域6中的9个相邻通孔，其各个通孔之间的间隙在加工时可以去掉，形成一个大的通孔。此时，该通孔应当视作相邻的几个单元通孔的合成孔，而所确定的Φ值是各个单元孔的孔径，t值则是单元孔中心之间的距离。
在本实用新型的实施例中，通孔5可以为异形孔。特别地，如图3所示，所述通孔5是变径孔，其中，Φ1为最小处直径，Φ2为最大处直径。通孔的中心距与通孔最小直径的关系是：t > Φ1  ，与平均孔径的关系是(Φ1+Φ2)/2> t/1.95。  
为了提高信噪比，所述多孔板与探测器之间具有屏蔽装置
Figure 429195DEST_PATH_IMAGE001
，所述多孔板与被测物体之间具有能够根据被测物体大小调节的屏蔽装置。屏蔽装置
Figure 615642DEST_PATH_IMAGE001
覆盖多孔板的外沿和探测器阵列的外沿之间的空间，其用途是阻挡不经过多孔板的入射光子到达探测器。屏蔽装置II的用途是限定装置的成像空间范围。如果没有屏蔽装置II, 系统的成像范围如图4所示。图中，标示为“一区”的部分为完全成像区，即从此区域内发射的光子通过多孔板后的直线投射点全部位于探测器的范围内；标示为“二区”的部分为部分成像区，即从此区域内发射的光子通过多孔板后的直线投射点有一部分位于探测器的范围内，但也有一部分从此区域内发射的光子通过多孔板后的直线投射点位于探测器的范围外；标示为“三区”的部分为无法成像区，即从此区域内发射的光子通过多孔板后的直线投射点全部位于探测器的范围外。屏蔽装置II的用途是阻挡“二区”发射的光子到达多孔板，从而限定装置的成像空间范围。由于完全成像区，即“一区”，全部位于点划线以上，因此屏蔽装置II的开口通常也应放置在点划线以上的位置。
从图4 可以看出，成像范围随多孔板和探测器的相对位置而变化，因此可以通过调整多孔板和探测器的相对位置,主要是相对距离b，来调整成像范围。另外，调整屏蔽装置II与多孔板和探测器之间的相对位置，包括沿与多孔板表面平行的方向平移或调整与多孔板之间的距离，以及调整屏蔽装置II的开口大小，都可以起到限定或选择成像空间的作用。
实施例2：
本实用新型的多孔板，可以是由一块由重金属或其合金制成的编码板。所述多孔板1或编码板，与探测器2之间具有屏蔽装置
Figure 455422DEST_PATH_IMAGE001
。所述多孔板1或编码板与被测物体之间具有能够根据被测物体大小调节的屏蔽装置
Figure 998399DEST_PATH_IMAGE002
。多孔板1或编码板与探测器表面平行。屏蔽装置
Figure 290840DEST_PATH_IMAGE001
和屏蔽装置
Figure 210255DEST_PATH_IMAGE002
也是由重金属或其合金制成，有效地屏蔽了干扰，获得良好的信噪比。
进一步地，所述多孔板是按矩阵函数h(x,y)进行编码的平面编码板，其中，x，y表示所述编码板的坐标。
所述矩阵函数h(x,y)=1时开孔，h(x,y)=1处的坐标是所述通孔5的中心点。
现有的编码板设计过程中，为了避免某个通孔周边均有开孔时，孔间的实体部分脱落，采用了一种“无孔接触”的设计方法，即通过增加多孔板或编码板的孔间距、同时改变了算法矩阵。如采用改型均匀冗余阵列（MURA）时, 原矩阵是由h(x,y), x=1:m, y=1:n, 表示如下：
Figure 904541DEST_PATH_IMAGE003
，
h(x,y)＝1时，该坐标点位置即为通孔的中心处。为了让任意两个孔不相接触，传统的做法是，增大孔间距离，使t = 2Φ。相应地，上述方法需要在原有矩阵中插入全为0的行和列。新的矩阵hNTHT(x,y), x=1:2m-1, y=1:2n-1表示如下:
Figure 618419DEST_PATH_IMAGE004
或
Figure 663736DEST_PATH_IMAGE005
 。
上述处理方法虽然避免了局部范围内孔的接触，保持了孔间实体部分的稳定，但降低了开孔比例。通常情况下，上述处理方法的孔间距是孔径的2倍，使得开孔比例仅有原矩阵h(x,y)的25%。在发射层析中，包括SPECT和PET, 开孔比例直接影响板的透光率，进而影响探测灵敏度，以至于降低了图像的信噪比和图像质量。
将本实用新型应用于SPECT或PET中，不需要对原有矩阵进行改造。更好的是，本实用新型所提供的技术方案，孔间距和孔径之比小于2，通常小于1.95。既能保持孔间实体部分的稳定，又不至于过度降低开孔比例，探测时，透光率更高，可以获得高质量的图像。

Claims (10)

1.一种用于发射层析的准直装置，其特征在于：包括位于探测器（2）与被测物体之间的、开有若干通孔（5）的多孔板（1）；每相邻的两个通孔（5）的中心点之间的最小距离为t；所述通孔（5）的中心点到孔壁的距离的两倍为Φ，其中：t > Φ> t/2。
2.根据权利要求1所述的一种用于发射层析的准直装置，其特征在于：所述通孔（5）是圆孔，其中，所述中心点即为圆心、所述Φ为直径,t > Φ > t/1.95。
3.根据权利要求1所述的一种用于发射层析的准直装置，其特征在于：所述通孔（5）在多孔板（1）上按矩阵排列；同一行或同一列上，每相邻的两个通孔（5）的中心点之间的最小距离为t；所述Φ为通孔（5）的中心点到孔壁的最大距离或最小距离的两倍。
4.根据权利要求2所述的一种用于发射层析的准直装置，其特征在于：所述通孔（5）是变径孔，其中，所述Φ为平均直径，t > Φ > t/1.95。
5.根据1～4中任一权利要求所述的一种用于发射层析的准直装置，其特征在于：所述多孔板（1）与探测器（2）之间具有屏蔽装置                                                
Figure 302104DEST_PATH_IMAGE001
（4），所述多孔板（1）与被测物体之间具有能够调节位置的屏蔽装置
Figure 270060DEST_PATH_IMAGE002
（3）。
6.根据1～4中任一权利要求所述的一种用于发射层析的准直装置，其特征在于：所述多孔板是按矩阵函数h(x,y)等距离分布并开孔的平面编码板，其中，（x，y）表示所述编码板的坐标。
7.根据1～4中任一权利要求所述的一种用于发射层析的准直装置，其特征在于：通过调节所述多孔板（1）和/或探测器（2），以改变多孔板（1）与探测器（2）之间的垂直距离和/或相对水平位置。
8.根据权利要求5所述的一种用于发射层析的准直装置，其特征在于：所述屏蔽装置（3）通过缩放调节开放空间，且与多孔板（1）之间的垂直距离和/或相对水平位置可调。
9.根据权利要求6所述的一种用于发射层析的准直装置，其特征在于：矩阵函数h(x,y)是改型均匀冗余阵列、均匀冗余阵列、随机阵列或伪随机阵列。
10.根据权利要求6所述的一种用于发射层析的准直装置，其特征在于：所述矩阵函数h(x,y)=1时开孔，h(x,y)=1处的坐标是所述通孔（5）的中心点的坐标。
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