CN218832780U - 双环探测型静态ct成像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种双环探测型静态CT成像系统，包括：控制系统；设于地面的机架；单个X射线环，X射线环设于机架并且通信连接于扫描时序控制器，X射线环包括呈圆周阵列的多个X射线源；两个探测环，两个探测环均设于机架并且均通信连接于扫描时序控制器，两个探测环同轴布置于X射线环的相对两侧，每个探测环包括呈圆周阵列的多个探测器；所述X射线源在扫描时序控制器的控制下在预设时段同时发射两道窄束X射线。本实用新型能够优化X射线源和探测器之间的布局空间，提高X射线源的使用寿命，扩大静态CT的扫描视野，提升静态CT的扫描效率。

Description

双环探测型静态CT成像系统

技术领域

本实用新型涉及静态CT技术领域，特别是涉及一种双环探测型静态CT成像系统。

背景技术

传统的CT由机架、高压发生器、球管以及探测器几大件组成，机架是一个旋转系统，高压发生器、球管以及探测器三个主要元件安装在机架上旋转，电能一般通过滑环传递到旋转机架上，机架移动元件的供电都通过滑环传递电能。机架旋转会带来巨大的加速度，安装在机架上所有的元件都要承受巨大的离心力，会给这些元器件的造成很大的制造难度，并且影响元器件的寿命。CT为了提高其性能，包括时间分辨率和剂量等问题，机架旋转速度越来越快，现在已经成为了限制CT发展的瓶颈，很难再进一步提高。为了突破当前瓶颈，下一代的革命性CT公认的是静态CT。

静态CT在CT的发展历史上被定义为第六代CT。采用全新的成像手段，是创新性无滑环多源CT，可获得超速，超低辐射剂量成像特征和超高清图像，引领CT进入介观成像阶段。

静态CT核心部件包括探测器环和射线源环，其中探测器环配置的环形探测器，由多个光子流探测器组成。射线源环由分布式X射线管或者阵列式一体化射线源组成。

在结构设计上，静态CT不再使用滑环，由探测器环和射线源环组成双环的机械几何结构。其中，射线源环上布置了几十到上百个射线源焦点，探测器环上布置了整环的探测器，使得每个射线源焦点发出的X射线都能由对面的探测器进行成像。射线源环的分布式X射线源焦点在曝光控制时序下轮流发射X射线并由对应的探测器环收集图像，实质上产生了类似螺旋CT设备的射线源旋转投影的效果，从而可以使CT设备的时间分辨率不再依赖机械旋转的速度。

然而，由于静态CT的静态性，最好的方式和最节省空间的方式是在圆环上布满探测器，这样对于静态CT探测器和X射线源的布局会是一个挑战：由于需要安装整圈的X射线管，这样就会对探测器的安装空间造成干扰；进一步的，当在X射线管对面同步建造整圈的探测器时，也会占用其他元件的安装空间，造成空间布局问题。此外，现有的静态CT对患者的扫描范围较小。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种双环探测型静态CT成像系统，能够优化X射线源和探测器之间的布局空间，提高X射线源的使用寿命，扩大静态CT的扫描视野，提升静态CT的扫描效率。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种双环探测型静态CT成像系统，包括：

控制系统，控制系统包括CT主机以及通信连接于CT主机的扫描时序控制器；

设于地面的机架；

单个X射线环，X射线环设于机架并且通信连接于扫描时序控制器，X射线环包括呈圆周阵列的多个X射线源；

两个探测环，两个探测环均设于机架并且均通信连接于扫描时序控制器，两个探测环同轴布置于X射线环的相对两侧，每个探测环包括呈圆周阵列的多个探测器；

所述X射线源在扫描时序控制器的控制下在预设时段同时发射两道窄束X射线，其中一道窄束X射线透过被测物体后投照到一个探测环的对应探测器上，另一道窄束X射线透过被测物体后投照到另一个探测环的对应探测器上，两个探测环将对应探测器所采集的曝光信息反馈至CT主机以在CT主机中形成被测物体的CT影像。

优选地，所述X射线源包括真空管，真空管内设有发射电子束的阴极端、被电子束轰击的阳极靶以及控制电子束运动轨迹的偏转结构。

优选地，所述X射线源还包括温度传感器，温度传感器设于阳极靶背向阴极端的一侧并且通信连接于CT主机。

优选地，所述阴极端和阳极靶沿平行于X射线环轴线的方向对齐布置，所述真空管径向朝内的管壁上设有窗口，窗口沿X射线环径向对齐于阳极靶，阳极靶为厚靶结构以将由电子束轰击产生的X射线从电子束的轰击面射向窗口。

优选地，所述真空管以X射线环轴线为圆心线圆弧延伸，所述阴极端的数量和阳极靶的数量均为多个并且一一对应，所有阴极端沿真空管的延伸方向依次排列，所有阳极靶沿真空管的延伸方向依次排列。

优选地，所述阳极靶被电子束轰击的侧面为楔形面。

优选地，所述双环探测型静态CT成像系统还包括准直环，准直环包括同轴内套于X射线环以将由X射线源发射的X射线分成两道。

优选地，所述准直环包括圆环体以及径向贯通于圆环体的多个准直孔洞结构，每个准直孔洞结构包括并排布置的两个弧形狭长孔。

优选地，所述双环探测型静态CT成像系统还包括托持被测物体的床架，所述控制系统还包括控制床架移动的驱动控制器，驱动控制器通信连接于CT主机。

优选地，所述探测环的呈锥环结构，探测环的大径端口朝向X射线环。

如上所述，本实用新型的双环探测型静态CT成像系统，具有以下有益效果：控制系统包括CT主机以及通信连接于CT主机的扫描时序控制器，CT主机具有人机交互系统和影像成形系统，扫描时序控制器内的扫描模式程序可以由CT主机输入或修改。机架设于地面，机架为双环探测型静态CT成像系统的主要承载、安装结构。本实用新型的双环探测型静态CT成像系统的主要创新点在于：X射线环的数量为单个，X射线环设于机架并且通信连接于扫描时序控制器，X射线环包括呈圆周阵列的多个X射线源；探测环的数量为两个，两个探测环均设于机架并且均通信连接于扫描时序控制器，两个探测环同轴布置于X射线环的相对两侧，每个探测环包括呈圆周阵列的多个探测器；如此设置，上述X射线源在扫描时序控制器的控制下在预设时段同时发射两道窄束X射线，其中一道窄束X射线透过被测物体后投照到一个探测环的对应探测器上，另一道窄束X射线透过被测物体后投照到另一个探测环的对应探测器上，两个探测环将对应探测器所采集的曝光信息反馈至CT主机以在CT主机中形成被测物体的CT影像。也就是说，为了实现静态CT更好的空间布局，由上述X射线源发射的两道窄束X射线分别倾斜照射到两个探测环的对应探测器上，可以避开X射线环，提高X射线源的使用寿命。使用这种布局方式可以在X射线源和探测器互不干扰的情况下，在有限的空间里面得到更多的CT影像，提高静态CT的扫描效率。因此，本实用新型的双环探测型静态CT成像系统能够优化X射线源和探测器之间的布局空间，提高X射线源的使用寿命，扩大静态CT的扫描视野，提升静态CT的扫描效率。

附图说明

图1显示为本实用新型的双环探测型静态CT成像系统的立体图；

图2显示为本实用新型的双环探测型静态CT成像系统的主视图；

图3显示为沿图2中A—A线的剖视图；

图4显示为图3中B部分的放大图；

图5显示为X射线源的第一实施例的示意图；

图6显示为X射线源的第二实施例的示意图；

图7显示为双环探测型静态CT成像系统的使用示意图。

元件标号说明

1                       控制系统

11                      CT主机

12                      扫描时序控制器

13                      驱动控制器

2                       机架

3                       X射线环

31                      X射线源

311                     真空管

312                     阴极端

313                     阳极靶

313a                    楔形面

314                     温度传感器

315                     窗口

316                     栅极

4                       探测环

41                      探测器

5                       准直环

51                      圆环体

52                      弧形狭长孔

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

本实用新型提供一种双环探测型静态CT成像系统，该双环探测型静态CT成像系统的基础成像原理是这样的：利用X射线束与灵敏度极高的X射线探测器对人体的某一部位进行逐层的断面扫描，由X射线探测器上的闪烁材料接收透过该层面的X射线，转变为可见光后，由光电转换器转变为电信号，放大后再经模拟/数字转换处理转为数字信号，输入计算机进行处理。在计算机中，将选定层面分成若干个体积相同的立方体，称之为体素(Voxel)。逐层断面扫描所得到的信息经计算后，获得每个体素的X射线衰减系数或吸收系数，再排列成矩阵，即体素数字矩阵。将体素数字矩阵中的数字信息转为由黑到白不等灰度的小方块，在二维投影上称为像素(Pixel)，按照断层方式排列即构成CT影像。

基于此，如图1图2以及图7所示，为了解决静态CT的空间布局问题并且满足大视野的实际需求，本实用新型提供一种双环探测型静态CT成像系统，包括：

控制系统1，控制系统1包括CT主机11以及通信连接于CT主机11的扫描时序控制器12；

设于地面的机架2；

单个X射线环3，X射线环3设于机架2并且通信连接于扫描时序控制器12，X射线环3包括呈圆周阵列的多个X射线源31；

两个探测环4，两个探测环4均设于机架2并且均通信连接于扫描时序控制器12，两个探测环4同轴布置于X射线环3的相对两侧，每个探测环4包括呈圆周阵列的多个探测器41；

上述X射线源31在扫描时序控制器12的控制下在预设时段同时发射两道窄束X射线，其中一道窄束X射线透过被测物体后投照到一个探测环4的对应探测器41上，另一道窄束X射线透过被测物体后投照到另一个探测环4的对应探测器41上，两个探测环4将对应探测器41所采集的曝光信息反馈至CT主机11以在CT主机11中形成被测物体的CT影像。

在本实用新型中，控制系统1包括CT主机11以及通信连接于CT主机11的扫描时序控制器12，CT主机11具有人机交互系统和影像成形系统，扫描时序控制器12内的扫描模式程序可以由CT主机11输入或修改。机架2设于地面，机架2为双环探测型静态CT成像系统的主要承载、安装结构。本实用新型的双环探测型静态CT成像系统的主要创新点在于：X射线环3的数量为单个，X射线环3设于机架2并且通信连接于扫描时序控制器12，X射线环3包括呈圆周阵列的多个X射线源31；探测环4的数量为两个，两个探测环4均设于机架2并且均通信连接于扫描时序控制器12，两个探测环4同轴布置于X射线环3的相对两侧，每个探测环4包括呈圆周阵列的多个探测器41；如此设置，上述X射线源31在扫描时序控制器12的控制下在预设时段同时发射两道窄束X射线，其中一道窄束X射线透过被测物体后投照到一个探测环4的对应探测器41上，另一道窄束X射线透过被测物体后投照到另一个探测环4的对应探测器41上，两个探测环4将对应探测器41所采集的曝光信息反馈至CT主机11以在CT主机11中形成被测物体的CT影像。也就是说，为了实现静态CT更好的空间布局，由上述X射线源31发射的两道窄束X射线分别倾斜照射(可以采用X射线源31的靶盘飞焦点技术)到两个探测环4的对应探测器41上，可以避开X射线环3，提高X射线源31的使用寿命。使用这种布局方式可以在X射线源31和探测器41互不干扰的情况下，在有限的空间里面得到更多的CT影像，提高静态CT的扫描效率。

因此，本实用新型的双环探测型静态CT成像系统能够优化X射线源31和探测器41之间的布局空间，提高X射线源31的使用寿命，扩大静态CT的扫描视野，提升静态CT的扫描效率。

如图3和图4所示，为了实现上述X射线源31的飞焦点技术，上述X射线源31包括真空管311，真空管311内设有发射电子束的阴极端312、被电子束轰击的阳极靶313以及控制电子束运动轨迹的偏转结构。偏转结构可以电磁线圈。

如图6所示，此外，作为上述X射线源31的一种实施例，上述X射线源31还包括栅极316，可以使用栅极316控制电子束的动态运动轨迹，直接改变倾斜照射角度。该栅极316可以同时实现多个功能，一个是改变焦点位置，实现倾斜照射角度的调整功能，另一个是控制电子束的强度，实现电流动态控制的功能，可以降低阳极靶313的局部温度，提高阳极靶313的寿命。此外，X射线源31还需要高压发生器来驱动。

如图4所示，为了检测上述阳极靶313的温度，上述X射线源31还包括温度传感器314，温度传感器314设于阳极靶313背向阴极端312的一侧并且通信连接于CT主机11。

如图4和图5所示，为了减小上述X射线环3的外径尺寸，上述阴极端312和阳极靶313沿平行于X射线环3轴线的方向对齐布置，上述真空管311径向朝内的管壁上设有窗口315，窗口315沿X射线环3径向对齐于阳极靶313，阳极靶313为厚靶结构以将由电子束轰击产生的X射线从电子束的轰击面射向窗口315。

进一步的，为了提升上述X射线源31的紧凑度，上述真空管311以X射线环3轴线为圆心线圆弧延伸，上述阴极端312的数量和阳极靶313的数量均为多个并且一一对应，所有阴极端312沿真空管311的延伸方向依次排列，所有阳极靶313沿真空管311的延伸方向依次排列。

如图4所示，由于上述阳极靶313为厚靶结构，为了使X射线从电子束的轰击面射向窗口315，上述阳极靶313被电子束轰击的侧面为楔形面。

如图1和图4所示，为了精准将由上述X射线源31发射的窄束X射线分别倾斜照射至两个探测环4的对应探测器41，上述双环探测型静态CT成像系统还包括准直环5，准直环5包括同轴内套于X射线环3以将由X射线源31发射的X射线分成两道。

进一步的，为了简化上述准直环5的结构，上述准直环5包括圆环体51以及径向贯通于圆环体51的多个准直孔洞结构，每个准直孔洞结构包括并排布置的两个弧形狭长孔52，其中一个弧形狭长孔52用于将X射线导向一个探测环4，另一个弧形狭长孔52用于将X射线导向另一个探测环4。

为了控制上述被测物体运动至X射线环3中，上述双环探测型静态CT成像系统还包括托持被测物体(例如人体)的床架，上述控制系统还包括控制床架移动的驱动控制器13，驱动控制器13通信连接于CT主机11。

如图3所示，为了便于上述探测环4接收X射线，上述探测环4的呈锥环结构，探测环4的大径端口朝向X射线环3。

综上所述，本实用新型双环探测型静态CT成像系统，能够优化X射线源和探测器之间的布局空间，提高X射线源的使用寿命，扩大静态CT的扫描视野，提升静态CT的扫描效率。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种双环探测型静态CT成像系统，其特征在于，包括：

控制系统(1)，控制系统(1)包括CT主机(11)以及通信连接于CT主机(11)的扫描时序控制器(12)；

设于地面的机架(2)；

单个X射线环(3)，X射线环(3)设于机架(2)并且通信连接于扫描时序控制器(12)，X射线环(3)包括呈圆周阵列的多个X射线源(31)；

两个探测环(4)，两个探测环(4)均设于机架(2)并且均通信连接于扫描时序控制器(12)，两个探测环(4)同轴布置于X射线环(3)的相对两侧，每个探测环(4)包括呈圆周阵列的多个探测器(41)；

所述X射线源(31)在扫描时序控制器(12)的控制下在预设时段同时发射两道窄束X射线，其中一道窄束X射线透过被测物体后投照到一个探测环(4)的对应探测器(41)上，另一道窄束X射线透过被测物体后投照到另一个探测环(4)的对应探测器(41)上，两个探测环(4)将对应探测器(41)所采集的曝光信息反馈至CT主机(11)以在CT主机(11)中形成被测物体的CT影像。

2.根据权利要求1所述的双环探测型静态CT成像系统，其特征在于：所述X射线源(31)包括真空管(311)，真空管(311)内设有发射电子束的阴极端(312)、被电子束轰击的阳极靶(313)以及控制电子束运动轨迹的偏转结构。

3.根据权利要求2所述的双环探测型静态CT成像系统，其特征在于：所述X射线源(31)还包括温度传感器(314)，温度传感器(314)设于阳极靶(313)背向阴极端(312)的一侧并且通信连接于CT主机(11)。

4.根据权利要求2所述的双环探测型静态CT成像系统，其特征在于：所述阴极端(312)和阳极靶(313)沿平行于X射线环(3)轴线的方向对齐布置，所述真空管(311)径向朝内的管壁上设有窗口(315)，窗口(315)沿X射线环(3)径向对齐于阳极靶(313)，阳极靶(313)为厚靶结构以将由电子束轰击产生的X射线从电子束的轰击面射向窗口(315)。

5.根据权利要求4所述的双环探测型静态CT成像系统，其特征在于：所述真空管(311)以X射线环(3)轴线为圆心线圆弧延伸，所述阴极端(312)的数量和阳极靶(313)的数量均为多个并且一一对应，所有阴极端(312)沿真空管(311)的延伸方向依次排列，所有阳极靶(313)沿真空管(311)的延伸方向依次排列。

6.根据权利要求4所述的双环探测型静态CT成像系统，其特征在于：所述阳极靶(313)被电子束轰击的侧面为楔形面(313a)。

7.根据权利要求1所述的双环探测型静态CT成像系统，其特征在于：所述双环探测型静态CT成像系统还包括准直环(5)，准直环(5)包括同轴内套于X射线环(3)以将由X射线源(31)发射的X射线分成两道。

8.根据权利要求7所述的双环探测型静态CT成像系统，其特征在于：所述准直环(5)包括圆环体(51)以及径向贯通于圆环体(51)的多个准直孔洞结构，每个准直孔洞结构包括并排布置的两个弧形狭长孔(52)。

9.根据权利要求1所述的双环探测型静态CT成像系统，其特征在于：所述双环探测型静态CT成像系统还包括托持被测物体的床架，所述控制系统还包括控制床架移动的驱动控制器(13)，驱动控制器(13)通信连接于CT主机(11)。

10.根据权利要求1所述的双环探测型静态CT成像系统，其特征在于：所述探测环(4)的呈锥环结构，探测环(4)的大径端口朝向X射线环(3)。

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