一种包括差分驱动传输线的装置及包括该装置的计算机层析X射线摄像系统制造方法及图纸

一种计算机层析Ｘ射线摄像系统（ＣＴ）包括一个固定工作台和一个环形旋转机架。该ＣＴ系统还包括安装在旋转机架上并围绕旋转机架设置的差分驱动传输线。差分耦合器安装在固定工作台上，并位于所说通道中与所说差分驱动传输线足够近的位置处，以在它们之间建立无线电耦合，从而接收施加到各个分段上的调制信号。还可提供耦合器屏蔽装置以使耦合器能够屏蔽电磁辐射。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总地来说涉及计算机层析X射线摄像(CT)系统，具体地说是涉及用于CT系统中高速数据通讯的差分驱动传输线。CT系统通常采用一个旋转机架或台架以得到在不同的旋转角度下的多个X光图象或视图。每一组图象在本领域中被称之为“断层象”。病人或者无生物通常被置于旋转机架中空部分中一个可以沿轴向移动的台桌上，因此能够在多个轴向位置处得到相应的断层象。由计算机根据预定的算法将得到的各个断层象进行数据处理，以生成可供诊断或观察用的增强图象。旋转机架中包括一个X光源，一个探测器阵列和用于产生各个视图的图象数据的电路部分。为了将原始图象数据处理成增强形式的图象而采用了一组固定不动的电子设备。所以需要在CT系统的旋转机架与固定工作台之间提供图象数据通讯设施。为了减少病人的不舒适的感觉和/或提高设备的利用率都需要尽可能快地得到所要的图象，所以在固定工作台和旋转机架之间的数据通讯速率是一个重要的考虑因素。在目前的CT系统中，一幅图象一般由约800个检测器通道构成，每个检测器通道的输出用16比特表示(即，每幅图象12.8K比特)，并且一般每秒重复1000次，因此仅对图象数据而言就需要大约每秒13兆比特(Mbit/sec)的净数据传输速率。未来的CT系统通过采用四倍、八倍或者十六倍的检测器通道能够同时生成多层断层象，从而要求仅仅对于图象数据的数据传输速率就要增加到150Mbit/sec以上。以前的CT系统使用电刷和滑动环来使旋转机架与固定工作台之间保持电连接。但是一般来说，CT系统使用电刷和滑动环进行数据传输，其所能达到的数据传输速率会受到明显的限制。这是由于围绕着圆形的滑动环传送信号需要较多的时间。在所要求的数据传输速率下，围绕环的电子路径长度将是一个比特周期时间的几分之一，所以围绕环沿相反方向传播的电磁波可能会在一个比特周期的完全不同的时间到达接收点，从而引起杂乱的接收。本申请所引用的美国专利US-5,208,581(授予A.K.Collins，并转让给本专利技术的受让人)涉及使用电刷和滑动环进行数据通讯的另一类型的机架。尽管Collins的设计使得固定工作台与旋转机架之间的数据通讯具有相对较高的速度，但是仍然存在使用接触式电刷和滑动环所固有的缺点。例如，电刷和滑动环之间的机械接触会使其老化，为了维持可靠的通讯就需要定期更换这些电刷和滑动环。此外，Collins的滑动环设计也无法支持多层断层象CT系统所需的更高的数据传输速度。其他的CT系统为固定工作台与旋转机架之间的数据通讯采用了光学数据传输线路。虽然光学数据传输线路的设计避免了滑动环与电刷的主要缺点，但是这种光学方式需要必须在严格的技术要求下制造出来的光学器件，并且为了在旋转机架相对较长的轨道长度上实现可靠的光学耦合这些光学器件在操作中要求基本上保持空间准直状态。这将导致高成本，因此需要为CT系统提供一种改进的通讯线路，它能以低成本实现在CT系统的固定工作台与旋转机架之间的可靠而且高速的数据传输。另一个目的是提供一种能够抗电磁辐射干扰的固定工作台与旋转机架之间的通讯线路，所说电磁辐射干扰主要是指在医院环境中由蜂窝电话、电震器、外科锯以及甚至由任何特定的CT系统的电噪声所产生的干扰。此外，本专利技术的目的还在于减少从通讯线路中辐射出来的电磁能量，以满足政府的规定，诸如由联邦通讯委员会和/或外国政府发布的法规。如在美国专利申请No._(RD-23,551)中所公开的，由一根传输线和一个耦合器或者探针构成用于实现这种高速数据通讯线路的装置。在美国专利申请No._(RD-23,679)中还公开了采用一种U-形结构可有效地充分减少传输线的电磁辐射，同时提供了一条通道使耦合器很容易进入传输线。虽然这种U-形结构有效地屏蔽了传输线，但仍需要减少从耦合器周围发射或者漏泄出的电磁辐射。此外还需要减少耦合器对于外界产生的可能对耦合器的操作产生干扰的电磁能量的敏感度。笼统而言，本专利技术是通过在具有固定工作台和通常为环形的旋转机架的计算机层析X射线摄像(CT)系统中提供一个由差分驱动传输线构成的装置来满足前述的各个要求的，所说的传输线安装在旋转机架上，并且基本围绕着旋转机架设置。该差分驱动传输线由若干分段构成，每一分段具有各自的第一端和第二端，并且具有各自的电气长度，这些长度经过选择以使同时施加到各个第一端的调制信号经过预定的时间延迟到达各个第二端。这些分段是以这样的方式设置的，使任何两个相邻分段的第一端基本上彼此邻近，使任何两个相邻分段的第二端基本上彼此邻近，以避免从中传播的调制信号的时间延迟的不连续。该装置还包括传输线屏蔽装置，诸如固定在传输线上用于使传输线能够屏蔽电磁辐射的U-形结构。该屏蔽装置围绕着旋转机架形成了一条通道。一个差分耦合器安装在固定工作台上并位于通道中与传输线足够近的位置处，从而实现它们之间的无线电耦合，以接收施加到各个分段上的调制信号。还可以提供一个耦合器屏蔽装置以使耦合器能够屏蔽电磁辐射。而本专利技术本身，包括结构和操作的方法，以及本专利技术其他的目的和优点，通过以下参照附图所作的描述可以得到最好的理解，在这些附图中相同的标号表示相同的部分，其中附图说明图1为采用了本专利技术的CT系统的透视图；图2为采用了本专利技术的差分驱动传输线和差分耦合器的装置的一个实施例的示意图；图3为可以用作图2中装置的各个实施例中的差分驱动传输线和/或差分耦合器的微带的横截面剖视图；图4A和图4B分别为根据本专利技术的相应实施例分别加以屏敝的图2中的差分驱动线和一个差分耦合器各自的横截面剖视图；图5为用于本专利技术的差分驱动传输线和差分耦合器的电路模式的简化示意图；图6为本专利技术的差分驱动传输线以及一条非差分驱动的传输线的电磁辐射输出特性曲线图。如图1所示，一个CT系统，其用于摄取人体组织的至少一个待诊断区域的图象，包括一张病员台10，它可以被放置在通常为环形的旋转机架或者工作架15的开孔11中，机架15具有一个预先形成的周边，如外周边16。固定工作台12可方便地用于支撑旋转机架15。一个最好能够产生高度准直的X-光的摄像能源1 3安装在旋转机架上孔11的一侧，在孔11的另一侧安装有检测器阵列14。在对病人进行扫描期间，旋转机架与X-光源13和检测器阵列14一起绕着中间孔旋转，从而在至少180°的转动范围内得到许多不同角度下的X-光衰减测量数据。检测器阵列14可以由许多行组成，每一行沿其长度方向大约有800个检测器通道。检测器阵列14中每一通道的各个输出端都与一个数据采集系统DAS(未示出)相连。在进行数据采样时，每个通道的输出都由DAS转换为表示X-光密度的，例如16比特的数字值。旋转机架还包括与旋转机架15一起旋转的附加架载电子线路(未示出)。架载电路基本上是从属于设置在旋转机架15以外的固定电子系统30的。固定电子系统30是一个计算机系统，它用于向旋转机架15上的架载电路发布命令，并用于经由从固定工作台12中引出的适合的电导线接收所得到的图象数据，从而对所接收到的图象数据进行数据处理。本专利技术的目的在于提供通过使用差分驱动传输线和差分耦合器使旋转机架和固定工作台之间能够进行高速数据通讯的装置，其优点在于可以避免使用滑动环和电刷，并使旋转机架15能够连续旋转。如上面所讨论的，多层断层象CT系统要求高速本文档来自技高网...

【技术保护点】
在具有固定工作台和基本上呈环形的旋转机架的计算机层析Ｘ射线摄像装置中，一种装置包括： 一条差分驱动传输线，固定在所说的旋转机架上，并且基本上绕着所说的环形旋转机架设置，所说的差分驱动传输线包括若干不同的分段，各个分段具有各自的第一端和第二端，每一个所说的分段具有各自经过选择的电学长度，从而使同时施加到各个第一端的调制信号经过预定的时间延迟到达各自的第二端，所说的分段以这样的方式设置，使任何两个相邻分段的各自的第一端基本上彼此邻近，任何两个相邻分段的各自的第二端基本上彼此邻近，以避免从中传播的调制信号的时间延迟的不连续性； 传输线屏蔽装置，固定在所说的传输线上，用于使所说的传输线能够屏蔽电磁辐射，所说的屏蔽装置围绕着所说的旋转机架形成了一条通道； 一个差分耦合器，固定在所说的固定工作台上，位于所说通道中与所说差分驱动传输线足够近的位置处，以在它们之间建立无线电耦合，从而接收施加到各个分段上的调制信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DD哈里森，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]