一种断层成像系统及其断层扫描控制电路技术方案

本发明专利技术属于X射线成像技术领域，提供了一种断层成像系统及其断层扫描控制电路。本发明专利技术通过在断层成像系统中采用包括驱动模块、多个高压控制模块、冷阴极场致X射线源阵列及高压直流电源的断层扫描控制电路，由断层成像系统的探测器发送曝光时序信号至驱动模块；由驱动模块根据曝光时序信号输出多路单脉冲信号；由多个高压控制模块分别根据多路单脉冲信号对冷阴极场致X射线源阵列的发射时序进行控制，以使多个冷阴极场致X射线源依次向目标对象发射X射线，由于采用电子式全静态扫描方式，因此节约了高精度旋转机架的成本，且成像过程中不会存在运动伪影，同时，由于采用脉冲曝光方式，从而避免了扫描过程中无效辐射剂量的产生。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于X射线成像
，尤其涉及一种断层成像系统及其断层扫描控制电路。
技术介绍
计算机断层成像(ComputedTomography，CT)系统是指利用X射线束对人体某部位一定厚度的层面进行扫描，由探测器(即图像传感器)接收透过人体该层面的X射线，再经过光电信号转换、模拟/数字信号转换后输入计算机进行处理，以形成人体某部位对应的CT图像的系统。在X射线断层成像系统中，X射线源是断层成像系统的核心部件之一，其在一定程度上决定着断层成像系统的成像方式与成像性能。现有的断层成像系统中的X射线源采用热阴极电子源，通过热发射电子的方式产生电子束，这种X射线源工作温度高、功耗大、不利于X射线源的小型化，难以实现单个X射线源内集成多个阴极，因此，为了实现多角度的X射线扫描，现有的断层成像系统将单个X射线源和探测器安装在旋转机架上，并围绕待扫描对象做机械式转动，从而使得探测器可以获取不同角度的二维投影图像，并通过计算机重建出三维图像信息。然而，现有的断层成像系统在进行多角度扫描时，由于X射线源一直处于开启状态，因此在不同角度之间的运动过程中，会产生无效辐射剂量，增加患者在扫描过程中的总辐射剂量；且由于成像系统对成像精度的要求很高，因此会增加旋转机架的投资成本；同时，机械转动时会产生运动伪影，降低图像的空间分辨率，不利于图像重建。综上可知，现有的断层成像系统存在扫描过程中会产生运动伪影和无效辐射剂量，且成本较高的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种断层成像系统及其断层扫描控制电路，旨在解决现有的断层成像系统所存在的扫描过程中会产生运动伪影和无效辐射剂量，且成本较高的问题。本专利技术是这样实现的，一种断层成像系统的断层扫描控制电路，所述断层扫描控制电路与所述断层成像系统的探测器连接，所述断层扫描控制电路包括驱动模块、多个高压控制模块、冷阴极场致X射线源阵列及高压直流电源；所述冷阴极场致X射线源阵列包括呈线阵排列的多个冷阴极场致X射线源，所述冷阴极场致X射线源的数量与所述高压控制模块的数量相等；所述驱动模块的信号接收端和信号发送端分别与所述探测器的信号发送端和信号接收端连接，所述驱动模块的多个输出端分别与所述多个高压控制模块的输入端连接，所述多个高压控制模块的输出端分别与所述多个冷阴极场致X射线源的场发射阴极连接，所述多个冷阴极场致X射线源的栅极共接于所述高压直流电源的正极，所述高压直流电源的负极接地；在断层扫描模式下，所述探测器发送准备信号至所述驱动模块，并在接收到所述驱动模块发送的第一反馈信号时发送曝光时序信号至所述驱动模块；所述驱动模块根据所述曝光时序信号输出多路单脉冲信号；所述多个高压控制模块分别根据所述多路单脉冲信号对所述冷阴极场致X射线源阵列的发射时序进行控制，以使所述多个冷阴极场致X射线源在阳极高压的作用下依次向目标对象发射X射线；所述探测器接收透过所述目标对象的X射线，并将接收到的衰减后的X射线转化为二维投影数据后输出至所述断层成像系统的计算机。本专利技术还提供了一种断层成像系统，包括探测器和计算机，所述断层成像系统包括上述的断层扫描控制电路。本专利技术通过在断层成像系统中采用包括驱动模块、多个高压控制模块、冷阴极场致X射线源阵列及高压直流电源的断层扫描控制电路，在断层扫描模式下，由探测器发送准备信号至驱动模块，并在接收到驱动模块发送的第一反馈信号时发送曝光时序信号至驱动模块；由驱动模块根据曝光时序信号输出多路单脉冲信号；由多个高压控制模块分别根据多路单脉冲信号对冷阴极场致X射线源阵列的发射时序进行控制，以使多个冷阴极场致X射线源在阳极高压的作用下依次向目标对象发射X射线；由探测器接收透过所述目标对象的X射线，并将接收到的衰减后的X射线转化为二维投影数据后输出至断层成像系统的计算机，由于采用电子式全静态扫描方式，因此节约了高精度旋转机架的成本，且成像过程中不会存在运动伪影，同时，由于采用脉冲曝光方式，从而避免了扫描过程中无效辐射剂量的产生。附图说明图1是本专利技术实施例提供的断层扫描控制电路的模块结构示意图；图2是本专利技术另一实施例提供的断层扫描控制电路的模块结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的断层扫描控制电路的电路结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1示出了本专利技术实施例提供的断层扫描控制电路的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本专利技术实施例相关的部分，详述如下：如图1所示，断层成像系统的断层扫描控制电路与断层成像系统的探测器10连接，扫描控制电路包括驱动模块20、多个高压控制模块30、冷阴极场致X射线源阵列40及高压直流电源DC。其中，冷阴极场致X射线源阵列40包括呈线阵排列的多个冷阴极场致X射线源41，冷阴极场致X射线源41的数量与高压控制模块30的数量相等。驱动模块20的信号接收端和信号发送端连接分别与探测器10的信号发送端和信号接收端，驱动模块20的多个输出端分别与多个高压控制模块30的输入端连接，多个高压控制模块20的输出端分别与多个冷阴极场致X射线源41的场发射阴极连接，多个冷阴极场致X射线源41的栅极共接于高压直流电源DC的正极，高压直流电源DC的负极接地。在断层扫描模式下，探测器10发送准备信号至驱动模块20，并在接收到驱动模块20发送的第一反馈信号时发送曝光时序信号至驱动模块20；驱动模块20根据曝光时序信号输出多路单脉冲信号；多个高压控制模块30分别根据多路单脉冲信号对冷阴极场致X射线源阵列40的曝光时序进行控制，以使多个冷阴极场致X射线源41在阳极高压的作用下依次向目标对象发射X射线；探测器10接收透过目标对象的X射线，并将接收到的衰减后的X射线经过光电信号转换、模拟/数字信号转换处理得到二维投影图像，且将二维投影图像输出至断层成像系统的计算机，计算机将接收到的二维投影图像进行处理，形成目标对象(例如人体某部位)对应的CT(ComputedTomography，计算机断层扫描)图像。在本专利技术实施例中，探测器10可以采用非晶硒数字平板探测器，具体根据实际需求进行设置，此处不做限制。在实际应用中，可以预先对冷阴极场致X射线源阵列40与探测器10的X射线接收面(即探测器10的成像位置)进行调节，以使探测器10可以接收到冷阴极场致X射线源41发射的X射线，且多个冷阴极场致X射线源41呈线阵排列，多个冷阴极场致X射线源41可以呈水平线阵排列，也可以呈竖向线阵排列，或者还可以呈其他形式的线阵排列，具体根据实际情况进行设置，此处不做限制。多个冷阴极场致X射线源41相对于探测器10的方位各不相同。在本专利技术实施例中，冷阴极场致X射线源41可以采用冷阴极碳纳米X射线管。冷阴极场致X射线源41包括场发射阴极、栅极及阳极(图中未示出)，若场发射阴极与栅极之间所加的电压高于场发射阴极电子逸出所需的电压，则场发射阴极发射电子束，同时，通过阳极高压(由于阳极高压的接法与现有技术一样，因此，图中未示出)对电子束进行加速，电子束轰击阳极的靶面，即可产生X射线。为了使冷阴极场致发送电子源41能够工作，高压直流电源DC需要提供电压高达数千伏特的直流电。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种断层成像系统的断层扫描控制电路，其特征在于，所述断层扫描控制电路与所述断层成像系统的探测器连接，所述断层扫描控制电路包括驱动模块、多个高压控制模块、冷阴极场致X射线源阵列及高压直流电源；所述冷阴极场致X射线源阵列包括呈线阵排列的多个冷阴极场致X射线源，所述冷阴极场致X射线源的数量与所述高压控制模块的数量相等；所述驱动模块的信号接收端和信号发送端分别与所述探测器的信号发送端和信号接收端连接，所述驱动模块的多个输出端分别与所述多个高压控制模块的输入端连接，所述多个高压控制模块的输出端分别与所述多个冷阴极场致X射线源的场发射阴极连接，所述多个冷阴极场致X射线源的栅极共接于所述高压直流电源的正极，所述高压直流电源的负极接地；在断层扫描模式下，所述探测器发送准备信号至所述驱动模块，并在接收到所述驱动模块发送的第一反馈信号时发送曝光时序信号至所述驱动模块；所述驱动模块根据所述曝光时序信号输出多路单脉冲信号；所述多个高压控制模块分别根据所述多路单脉冲信号对所述冷阴极场致X射线源阵列的发射时序进行控制，以使所述多个冷阴极场致X射线源在阳极高压的作用下依次向目标对象发射X射线；所述探测器接收透过所述目标对象的X射线，并将接收到的衰减后的X射线转换为二维投影数据后输出至所述断层成像系统的计算机。...

【技术特征摘要】
1.一种断层成像系统的断层扫描控制电路，其特征在于，所述断层扫描控制电路与所述断层成像系统的探测器连接，所述断层扫描控制电路包括驱动模块、多个高压控制模块、冷阴极场致X射线源阵列及高压直流电源；所述冷阴极场致X射线源阵列包括呈线阵排列的多个冷阴极场致X射线源，所述冷阴极场致X射线源的数量与所述高压控制模块的数量相等；所述驱动模块的信号接收端和信号发送端分别与所述探测器的信号发送端和信号接收端连接，所述驱动模块的多个输出端分别与所述多个高压控制模块的输入端连接，所述多个高压控制模块的输出端分别与所述多个冷阴极场致X射线源的场发射阴极连接，所述多个冷阴极场致X射线源的栅极共接于所述高压直流电源的正极，所述高压直流电源的负极接地；在断层扫描模式下，所述探测器发送准备信号至所述驱动模块，并在接收到所述驱动模块发送的第一反馈信号时发送曝光时序信号至所述驱动模块；所述驱动模块根据所述曝光时序信号输出多路单脉冲信号；所述多个高压控制模块分别根据所述多路单脉冲信号对所述冷阴极场致X射线源阵列的发射时序进行控制，以使所述多个冷阴极场致X射线源在阳极高压的作用下依次向目标对象发射X射线；所述探测器接收透过所述目标对象的X射线，并将接收到的衰减后的X射线转换为二维投影数据后输出至所述断层成像系统的计算机。2.如权利要求1所述的断层扫描控制电路，其特征在于，所述探测器的第一信号发送端、第二信号发送端、第一信号接收端及第二信号接收端分别与所述驱动模块的第一信号接收端、第二信号接收端、第一信号发送端及第二信号发送端连接，所述驱动模块包括信号转接单元和控制单元；所述信号转接单元的第一信号接收端、第二信号接收端、第一信号发送端及第二信号发送端分别为所述驱动模块的第一信号接收端、第二信号接收端、第一信号发送端及第二信号发送端，所述信号转接单元的第三信号发送端、第四信号发送端、第三信号接收端及第四信号接收端分别与所述控制单元的第一信号接收端、第二信号接收端、第一信号发送端及第二信号发送端连接，所述控制单元的多个输出端分别为所述驱动模块的多个输出端；所述信号转接单元用于实现所述探测器与所述控制单元之间的信号传输；所述控制单元用于对所述探测器输出的曝光时序信号进行处理，并输出连续脉冲信号反馈至所述探测器，同时，所述控制单元将所述连续脉冲信号进行分解，并输出多路单脉冲信号分别至所述多个高压控制模块；其中，所述连续脉冲信号的脉冲数与所述多路单脉冲信号的路数相等。3.如权利要求1所述的断层扫描控制电路，其特征在于，所述高压控制模块包括高压隔离单元和高压脉冲驱动单元；所述高...

【专利技术属性】
技术研发人员：石伟，梁栋，洪序达，张军，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44