CN205672033U - Ct系统和用于ct系统的检测器组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及CT系统和用于CT系统的检测器组件。该CT系统包括台架以及检测器组件，台架具有可旋转底座且具有用于接收待扫描的物体的开口。检测器组件包括定位成接收穿过物体的x射线的多个检测器，以及定位成支撑该多个检测器的拱形结构。第一支撑框架在第一轴向位置处附接到可旋转底座，且支撑在第二轴向位置处，其中拱形结构在第一轴向位置与第二轴向位置之间附接到第一支撑框架。
Description
技术领域
本公开内容大体上涉及诊断成像，并且更具体地涉及用于计算机断层扫描(CT)检测器组件的改进的支撑结构。
背景技术
通常，在计算机断层扫描(CT)成像系统中，x射线源朝对象或物体(诸如患者或一件行李)发射扇形或圆锥形的射束。在下文中，用语"对象"和"物体"应当包括能够成像的任何事物。射束在由对象衰减之后，照射在辐射检测器阵列上。在检测器阵列处接收到的衰减射束辐射的强度通常取决于由对象对x射线束的衰减。检测器阵列的各个检测器元件产生表示由各个检测器元件接收到的衰减射束的单独电信号。该电信号传输至数据处理系统以用于最终产生图像的分析。
大体上，x射线源和检测器阵列围绕成像平面内的台架且围绕对象旋转。X射线源通常包括x射线管，其在焦点处发射x射线束。X射线检测器通常包括用于校准检测器处接收到的x射线束的准直仪、用于将x射线转换成准直仪附近的光能的闪烁器，以及用于从相邻闪烁器接收光能且由此产生电信号的光电二极管。通常，闪烁器阵列的各个闪烁器将x射线转换成光能。各个闪烁器将光能释放至其相邻的二极管。各个光电二极管检测光能，且生成对应的电信号。光电二极管的输出传输至数据处理系统以用于图像再现。成像数据可使用在单一多色能量下生成的x射线获得。然而，一些系统可获得多能量图像，其提供额外信息以用于生成图像。
检测器阵列(或组件)和x射线管在结构上安装到台架。大体上，检测器以悬臂方式安装到结构板或整体结合到垂直表面上。即，台架的旋转底座通常围绕患者或CT系统的z轴线旋转，且检测器组件从其沿轴向安装(从旋转底座沿z轴线延伸)。
此安装方案证明是足以支撑检测器组件的，且尽管是悬臂安装的，但偏转量并不过大。然而，近年来，系统设计的至少两个变化引起悬臂安装的检测器设计偏转至不可接受的水平的趋势增大。第一，台架转速增大，且在五转/秒或更大的台架速度下执行一些图像采集。第二，在z方向上的检测器覆盖也增大，且已经实施了具有大于64层的检测器。沿z增大的长度对应于检测器的仍然较大的悬臂负载。因此，由于增大的悬臂负载和增大的台架速度的该组合效应，可经历取决于速度的假象。
此外，在检测器的轴向长度(沿z)增大时，用于安装x射线管的位置也是如此。即，通常x射线管安装在台架和旋转底座上，使得其焦点沿z在最中心的检测器上的大致轴向居中。然而，当检测器的长度增大时，x射线管自身也沿轴向且根据中心z检测器移动。因此，速度相关的假象的倾向进一步加重，因为x射线管也可使用较长的悬臂支撑，其在高速台架操作期间也显著地偏转。
因此，具有改善CT系统的构件在台架上的安装的方法及设备将是合乎需要的。
实用新型内容
实施例针对一种改善CT系统的构件在台架上的安装的方法及设备。
根据一个方面，一种CT系统包括台架以及检测器组件，台架具有可旋转底座且具有用于接收待扫描的物体的开口。检测器组件包括定位成接收穿过物体的x射线的多个检测器，以及定位成支撑该多个检测器的拱形结构。第一支撑框架在第一轴向位置处附接到可旋转底座，且支撑在第二轴向位置处，其中拱形结构在第一轴向位置与第二轴向位置之间附接到第一支撑框架。在CT系统的实施例中，拱形结构沿台架的大体上周向方向延伸，拱形结构具有与联接到可旋转底座的x射线管的焦点沿径向大致等距的表面。在CT系统的实施例中，拱形结构经由定位销安装到台架，所述定位销沿台架的轴向方向定位所述拱形结构。在CT系统的实施例中，CT系统还包括面板，所述面板附接到可旋转底座，且在第二轴向位置处附接到第一支撑框架以在所述第二轴向位置处提供支撑。在CT系统的实施例中，CT系统还包括轴向延伸支撑部，所述轴向延伸支撑部定位在可旋转底座与面板之间，且还沿径向定位在第一支撑框架的外部。在CT系统的实施例中，轴向延伸支撑部大体上为圆柱形的形状。在CT系统的实施例中，x射线管定位成朝多个检测器生成x射线，且其中所述x射线管附接到轴向延伸支撑部。在CT系统的实施例中，CT系统还包括在第一轴向位置和第二轴向位置处附接到可旋转底座的第二支撑框架，其中第一支撑框架在拱形结构的第一周向端处附接到可旋转底座，且第二支撑框架在拱形结构的第二周向端处附接到可旋转底座。在CT系统的实施例中，CT系统还包括定位在第一支撑框架与可旋转底座之间的隔离材料。
根据另一方面，一种组装CT系统的方法包括将可旋转底座联接到台架，台架具有用于接收待扫描的物体的开口，将拱形结构经由第一支撑框架附接到可旋转底座使得拱形结构支撑在第一轴向位置和第二轴向位置处，以及将多个检测器定位在拱形结构的表面上以接收穿过开口和穿过物体的x射线。
根据还有另一方面，一种用于CT系统的检测器组件包括具有定位在其上的多个检测器的拱形结构以及第一支撑框架，其中该组件可附接到CT系统的可旋转底座使得在CT系统中生成的x射线在穿过待成像的物体之后照射在多个检测器上，第一支撑框架沿轴向跨在拱形结构上，且在第一轴向位置和第二轴向位置处支撑拱形结构。在检测器组件的实施例中，拱形结构沿可旋转底座的大体上周向方向延伸，所述组件可附接到可旋转底座，且其中所述拱形结构包括销定位特征，以用于将检测器组件沿CT成像系统的轴向方向定位至可旋转底座。在检测器组件的实施例中，拱形结构包括与联接到可旋转底座的x射线管的焦点沿径向大致等距的表面，所述组件可附接到所述可旋转底座。在检测器组件的实施例中，检测器组件可附接到面板，所述面板附接到所述可旋转底座。在检测器组件的实施例中，面板在第二轴向位置处附接到第一支撑框架以在所述第二轴向位置处提供支撑。
各种其它特征和优点将从以下详细描述和附图中清楚。
附图说明
图1为结合公开的实施例的CT系统的示图。
图2为图1中所示的系统的示意性框图。
图3为CT系统检测器阵列的一个实施例的透视图。
图4为检测器的一个实施例的透视图。
图5A和图5B为根据实施例的台架中的检测器组件的侧视图和平面视图。
图6为根据实施例的用在非侵入式包裹检查系统上的CT系统的示图。
具体实施方式
公开的实施例的操作环境关于六十四层计算机断层扫描(CT)系统描述。然而，本领域的技术人员将认识到，实施例同样适用于用在其它多层构造中。此外，公开的实施例将关于x射线的检测和转换来描述。然而，本领域的技术人员还将认识到实施例同样适用于其它高频电磁能的检测和转换。公开的实施例将关于"第三代"CT扫描仪描述，但同样适用于其它CT系统以及脉管和手术C臂系统与其它x射线断层扫描系统。
参看图1和图2，计算机断层扫描(CT)成像系统10示为包括代表"第三代"CT扫描仪的台架12。台架12具有x射线源14，其朝台架12的相对侧上的检测器组件或准直仪18投射x射线束16。x射线源14包括固定靶或旋转靶。检测器组件18由多个检测器20和数据采集系统(DAS)22形成。该多个检测器20感测穿过医疗患者24的投射的x射线，且DAS 22将数据转换成数字信号用于后续处理。各个检测器20产生模拟电信号，该信号表示射束穿过患者24时的照射x射线束以及因此衰减的射束的强度。在采集x射线投射数据的扫描期间，台架12和安装在其上构件围绕旋转中心旋转。
台架12的旋转和x射线源14的操作由CT系统10的控制机构26管理。控制机构26包括向x射线源14提供功率和时间信号的x射线控制器28和发生器30，以及控制台架12的转速和位置的台架马达控制器32。图像重构器34从DAS 22接收采样和数字化的x射线数据，且执行高速图像再现。再现图像作为输入施加至计算机36，计算机36将图像储存在大容量储存装置38中。
计算机36还经由操作者控制台40从操作者接收命令和扫描参数，控制台40具有一些形式的操作者接口，诸如键盘、鼠标、声音触发的控制器，或任何其它适合的输入设备。相关联的显示器42允许操作者观察来自计算机36的再现图像和其它数据。操作者提供的命令和参数由计算机36使用，以将控制信号和信息提供至DAS 22、x射线控制器28和台架马达控制器32。另外，计算机36操作工作台马达控制器44，其控制机械化的工作台46以定位患者24和台架12。具体而言，工作台46将患者24完全或部分移动穿过台架开口48。用于检测器组件18的坐标系50限定患者24沿其移入和移出开口48的患者轴线或Z轴线52、检测器组件18沿其穿过的台架周向轴线或X轴线54，以及沿从X射线源14的焦点到检测器组件18的方向穿过的Y轴线56。
根据本实施例的X射线源14构造成在一个或多个能量下发射x射线或x射线束16。例如，x射线源14可构造成在相对较低能量的多色发射光谱(例如，在大约80kVp下)与相对较高能量的多色发射光谱(例如，在大约140kVp下)之间切换。如将认识到那样，x射线源14还可操作成在两个以上的不同能量下发射x射线。类似地，x射线源14可在位于除本文所列那些(例如，100kVP、120kVP等)的能量水平(即，kVp范围)附近的多色光谱下发射。用于发射的相应能量水平的选择可至少部分地基于成像的组织结构。
在一些实施例中，X射线控制器28可构造成选择性地触发x射线源14，使得在系统10内的不同位置处的管或发射器可与彼此同步或独立于彼此操作。在本文所述的某些实施例中，x射线控制器28可构造成提供x射线源14的快速kVp切换，以便在图像采集阶段期间快速切换源14以在连续的相应多色能谱下发射x射线。例如，在双能量成像背景下，x射线控制器28可操作x射线源14，以便x射线源14在关注的两个多色能谱下交替地发射x射线，使得在不同能量下采集到相邻的投射(即，在高能下采集到第一投射、在低能下采集到第二投射、在高能下采集到第三投射，以此类推)。在一个此实施方式中，由x射线控制器28执行的快速kVp切换操作产生暂时寄存的投射数据。在一些实施例中，可使用数据采集和处理的其它模式。例如，低节距螺线模式、旋转-旋转轴向模式、NxM模式(例如，N个低kVp视图和M个高kVP视图)可用于采集双能量数据集。
如图3中所示，典型的检测器组件18包括轨道300，轨道300具有置于其间的准直片或板302。板302定位成在此射束照射在例如定位于检测器组件18上的图4的检测器20上之前校准x射线16。在一个实施例中，检测器组件18包括五十七个检测器或检测器模块20，各个检测器20均具有64x16的阵列尺寸的像素单元400。结果，检测器组件18具有六十四排和九百一十二列(16x57检测器)，这允许数据的六十四个同步层在台架12的每次旋转中收集到。轨道300安装到板304，板304垂直地安装在台架12中。因此，Z轴线52正交于板304延伸，使得轨道300从板304沿轴向延伸且延伸距离306。因此，当检测器沿z方向52增长时，悬臂距离306也如此。
参看图4，检测器20包括DAS 22，其中各个检测器20均包括布置成组402的多个检测器元件400，且具有对应于图3中所示的悬臂长度306的宽度30。检测器20包括相对于检测器元件400定位在组402内的销404。组402定位在具有多个二极管408的背光式二极管阵列406上。背光式二极管阵列406继而又定位在多层基底410上。隔离物412定位在多层基底410上。检测器元件400光学地联接到背光式二极管阵列406，且背光式二极管阵列406继而又电联接到多层基底410。柔性电路414附接到多层基底410的面416和DAS 22。检测器20通过使用销404定位在检测器组件18内。
参看图5A和图5B，示出了根据本发明的台架的侧视图和平面视图，其可结合到图1和图2的系统10中。台架500包括弧形或拱形结构或者检测器组件502和x射线管504，其关于彼此沿轴向联接或安装，使得x射线管504的中心线506与检测器组件502的中心对应。台架500包括可旋转底座508，其定位在固定底座510上或联接到固定底座510，且具有安装在其间的轴承512。如图3和图4中所示，检测器组件502包括多个检测器，其定位成接收由x射线管504生成且穿过物体(诸如图1的物体24)的x射线。检测器定位成离x射线源504的焦点528大致相同的距离。支撑框架514在第一轴向位置516处附接到可旋转底座508。支撑结构518(诸如面板)经由轴向延伸支撑件或筒520附接到可旋转底座508，作为一个示例，支撑件或筒520为大体上圆柱形的支撑结构，且沿径向定向在支撑框架514的外部。因此，支撑框架514由支撑结构518支撑在第二轴向位置522处。因此，检测器组件502跨置安装和支撑在两个轴向位置516、522上。
检测器组件502沿大体上周向方向524延伸，且包括沿径向与x射线管504的焦点528大致等距的表面526。x射线管504定位成朝安装在表面526上的检测器(未示出)生成x射线，且x射线管504附接到轴向延伸支撑件520。支撑框架514在第一轴向位置516和第二轴向位置522处附接到可旋转底座508。支撑框架514还在拱形结构502的第一周向端530处附接到可旋转的底座516。第二支撑框架532在拱形结构502的第二周向端534处附接到可旋转底座508。根据一个实施例，定位销536提供检测器组件502相对于支撑框架514的定位位置或约束。槽口或孔可定位在各个构件502、514中，使得实现准确的轴向定位。因此，检测器组件502可以以很准确的方式相对于x射线管504且特别是相对于焦点528沿轴向定位。
根据一个实施例，电阻和/或绝热材料定位在台架500的旋转构件与固定构件之间。例如，轴承15的一个或两个构件可由陶瓷制成，或可包括中间板(未示出)。以此方式，旋转构件与固定构件之间的连结可保持受压(陶瓷趋于具有良好的压缩性质)，具有期望的电学性质和热性质。因此，从台架到底座的散失热流减少，提供了检测器组件502的构件中的良好热控制。电隔离也可用于有利于将检测器组件502的构件与例如噪音机壳接地等隔离。此外，尽管轴承512的构件描述为绝热和绝缘的，但可构想隔离材料可置于别处，诸如在第一轴向位置516的安装接头处。
因此，跨置安装检测器解决了传统悬臂设计的检测器中的至少两个历史问题。第一个关于检测器偏转，其中悬臂设计趋于呈现出围绕通道(或x)方向的滚动。滚动如果过大会导致图像假象且导致许多结构设计问题。解决的第二问题是由于管和检测器中心线506共线的伸缩性问题。此外，当从给定台架上的一个尺寸的检测器覆盖变化时，随着检测器覆盖的增大(沿台架的z轴线或患者轴线的检测器宽度，诸如图1中所示的z轴线52)，x射线管504偏移以保持与检测器中心对准。在z轴线52的方向上的延伸也引起x射线管和检测器组件两者的重心(CG)的转移。通过使管和检测器跨置安装和中心销锁，中心线仍如检测器的CG那样保持固定，简化了到较大z覆盖的可伸缩性，且缩短了开发下一代检测器的时间。
现在参看图6，示出了包裹/行李检查系统1000，其可使用根据公开的实施例的图像采集和重现技术，且其包括其中具有开口1004的可旋转台架1002，包裹或行李件可穿过开口1004。可旋转台架1002容纳一个或多个x射线能量源1006，以及具有包括闪烁器单元的闪烁器阵列的检测器组件1008。还提供了传送器系统1010，且传送器系统1010包括由结构1014支撑的传送带1012，以自动地且连续地使包裹或行李件1016穿过待扫描的开口1004。物体1016通过传送带1012穿过开口1004，然后采集成像数据，且传送带1012以受控和连续方式从开口1004移除包裹1016。结果，邮件检查员、行李管理员和其它安保人员可针对爆炸物、刀具、枪支、违禁品等非侵入地检查包裹1016的内容物。
示例中的系统10和/或1000的实施方式包括多个构件，诸如电子构件、硬件构件和/或计算机软件构件中的一个或多个。多个此类构件可在系统10和/或1000的实施方式中组合或分开。系统10和/或1000的实施方式的示例性构件使用和/或包括如本领域的技术人员将认识到的多种编程语言中的任一种编写或实施的一组和/或一系列计算机指令。示例中的系统10和/或1000的实施方式包括任何(例如，水平、倾斜或垂直)定向，其中本文的描述和图为了阐释的目的示出了系统10和/或1000的实施方式的示例性定向。
系统10和/或系统1000在示例中的实施方式使用一个或多个计算机可读信号承载介质。示例中的计算机可读信号承载介质储存软件、固件和/或汇编语言以用于执行一个或多个实施方式的一个或多个部分。用于系统10和/或系统1000的实施的计算机可读信号承载介质的示例包括图像重构器34的可记录的数据储存介质和/或计算机36的大容量储存装置38。用于在示例中实施系统10和/或系统1000的计算机可读信号承载介质包括磁性、电学、光学、生物学和/或原子数据储存介质中的一个或多个。例如，计算机可读信号承载介质的实施方式包括软盘、磁带、CD-ROM、DVD-ROM、硬盘驱动器和/或电子储存器。在另一个示例中，计算机可读信号承载介质的实施方式包括在包括或联接系统10和/或系统1000的实施方式的网络(例如，电话网络、局域网("LAN")、广域网("WAN")、因特网和/或无线网络中的一个或多个)上传输的调制载波信号。
根据一个实施例，一种CT系统包括台架以及检测器组件，台架具有可旋转底座且具有用于接收待扫描的物体的开口。检测器组件包括定位成接收穿过物体的x射线的多个检测器，以及定位成支持该多个检测器的拱形结构。第一支撑框架在第一轴向位置处附接到可旋转底座，且支撑在第二轴向位置处，其中拱形结构附接到第一轴向位置与第二轴向位置之间的第一支撑框架。
根据另一个实施例，一种组装CT系统的方法包括将可旋转底座联接到台架，台架具有用于接收待扫描的物体的开口，经由第一支撑框架将拱形结构附接到可旋转底座，使得拱形结构支撑在第一轴向位置和第二轴向位置处，以及将多个检测器定位在拱形结构的表面上以接收穿过开口和穿过物体的x射线。
根据还有另一个实施例，一种用于CT系统的检测器组件包括具有定位在其上的多个检测器的拱形结构以及第一支撑框架，其中组件可附接到CT系统的可旋转底座，使得在成像系统中生成的x射线在穿过待成像的物体之后照射在该多个检测器上，第一支撑框架沿轴向跨在拱形结构上，且在第一轴向位置和第二轴向位置处支撑拱形结构。
当介绍各种实施例的元件时，冠词"一个"、"一种"、"该"和"所述"意图表示存在一个或多个元件。用语"包括"、"包含"和"具有"意图为包含性的，且意味着可存在于除所列元件之外的额外元件。例如，以下论述中的任何数值示例旨在为非限制性的，且因此额外的数值、范围和百分比处于公开实施例的范围内。
尽管以上论述大体上在医学成像的背景下提供，但应当认识到的是，本技术不限于此医学背景。在此医学背景中提供的示例和阐释便于通过提供实施方式和应用的示例以便于阐释。公开的途径还可在其它背景下使用，诸如制造的零件或货物的非破坏性检查(即，质量控制或质量检查应用)，和/或包裹、盒、行李等的非侵入式检查(即，安保或筛查应用)。
尽管已经结合了仅有限数目的实施例详细描述了公开的主题，但应当容易理解的是，公开的主题不限于这样公开的实施例。相反，公开内容可改变以结合迄今并未描述但与公开的主题的精神和范围相当的任何数目的变型、改型、替换或等同布置。此外，尽管上文论述了单能量技术或双能量技术，但公开内容涵盖具有两种以上的能量的途径。另外，尽管描述了各种实施例，但将理解的是，公开的方面可仅包括所述实施例中的一些。因此，公开内容不应看作是由前述描述限制，而是仅由所附权利要求的范围限制。
Claims (14)
1.一种CT系统，包括：
台架，其具有可旋转底座且具有用于接收待扫描的物体的开口；
检测器组件，其包括：
定位成接收穿过所述物体的x射线的多个检测器；和
定位成支撑所述多个检测器的拱形结构；以及
第一支撑框架，其在第一轴向位置处附接到所述可旋转底座且支撑在第二轴向位置处，其中所述拱形结构在所述第一轴向位置与所述第二轴向位置之间附接到所述第一支撑框架。
2.根据权利要求1所述的CT系统，其特征在于，所述拱形结构沿所述台架的大体上周向方向延伸，所述拱形结构具有与联接到所述可旋转底座的x射线管的焦点沿径向大致等距的表面。
3.根据权利要求2所述的CT系统，其特征在于，所述拱形结构经由定位销安装到所述台架，所述定位销沿所述台架的轴向方向定位所述拱形结构。
4.根据权利要求1所述的CT系统，其特征在于，所述CT系统还包括面板，所述面板附接到所述可旋转底座，且在所述第二轴向位置处附接到所述第一支撑框架以在所述第二轴向位置处提供支撑。
5.根据权利要求4所述的CT系统，其特征在于，所述CT系统还包括轴向延伸支撑部，所述轴向延伸支撑部定位在所述可旋转底座与所述面板之间，且还沿径向定位在所述第一支撑框架的外部。
6.根据权利要求5所述的CT系统，其特征在于，所述轴向延伸支撑部大体上为圆柱形的形状。
7.根据权利要求5所述的CT系统，其特征在于，所述x射线管定位成朝所述多个检测器生成x射线，且其中所述x射线管附接到所述轴向延伸支撑部。
8.根据权利要求1所述的CT系统，其特征在于，所述CT系统还包括在所述第一轴向位置和所述第二轴向位置处附接到所述可旋转底座的第二支撑框架，其中所述第一支撑框架在所述拱形结构的第一周向端处附接到所述可旋转底座，且所述第二支撑框架在所述拱形结构的第二周向端处附接到所述可旋转底座。
9.根据权利要求1所述的CT系统，其特征在于，所述CT系统还包括定位在所述第一支撑框架与所述可旋转底座之间的隔离材料。
10.一种用于CT系统的检测器组件，所述组件包括：
拱形结构，其具有定位在其上的多个检测器，其中所述组件可附接到所述CT系统的可旋转底座，使得在所述CT系统上生成的x射线在穿过待成像的物体之后照射在所述多个检测器上；以及
第一支撑框架，其沿轴向跨在所述拱形结构上，且在第一轴向位置和第二轴向位置处支撑拱形表面。
11.根据权利要求10所述的检测器组件，其特征在于，所述拱形结构沿所述可旋转底座的大体上周向方向延伸，所述组件可附接到所述可旋转底座，且其中所述拱形结构包括销定位特征，以用于将所述检测器组件沿所述CT成像系统的轴向方向定位至所述可旋转底座。
12.根据权利要求11所述的检测器组件，其特征在于，所述拱形结构包括与联接到所述可旋转底座的x射线管的焦点沿径向大致等距的表面，所述组件可附接到所述可旋转底座。
13.根据权利要求10所述的检测器组件，其特征在于，所述检测器组件可附接到面板，所述面板附接到所述可旋转底座。
14.根据权利要求13所述的检测器组件，其特征在于，所述面板在所述第二轴向位置处附接到所述第一支撑框架以在所述第二轴向位置处提供支撑。
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