X-射线计算断层摄影扫描仪和X-射线探测系统技术方案

本发明专利技术提供一种Ｘ－射线探测系统，其包括一个探测器，用于探测通过被检查躯体的Ｘ－射线和为每个通道产生相应于Ｘ－射线的模拟电信号，一个数据获取单元，其包括多个电路模块，其中每一个都包括和分配给每个模块的通道数目相同的电路，用于将从探测器输出的模拟电信号转变成每个通道的数字信号并输出最终的数字信号，和相控制单元，用于控制数据获取单元中电路模块的相，从而将电路模块分成多个组，且电路模块的各个组的操作与时钟信号同步，该时钟信号的相至少在两个组之间不同。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及X-射线计算断层摄影扫描仪和X-射线探测系统，更特别地，涉及如下的X-射线计算断层摄影扫描仪和X-射线探测系统，其中解决了由于探测器或者DAS中的噪音或者工作电压的波动导致的问题，借此获得了稳定而可靠的操作。
技术介绍
X-射线计算断层摄影扫描仪(下文称作X-射线CT扫描仪)已知是一种计算断层摄影装置。长期以来，X-射线CT扫描仪已经广泛地用作医学诊断以及各种医学研究工作的工具。自从它出现以来，X-射线CT扫描仪已经有了很大的发展并且仍然在发展。早期类型的X-射线扫描仪一次只能够获得图象的单个切片，因此难以在短时间内获得被检查大范围躯体的大量图象切片。因此，在实际的医学应用中，非常需要一种技术，能够在短时间内获得被检查大范围躯体的大量高分辨率图象切片。为了满足上述需要，最近开发出了多切片X-射线CT扫描仪并且已经得到普及。在多切片X-射线CT扫描仪中使用二维探测器阵列，其中在垂直于列的方向上布置了特定数目(例如4或8)的探测器元件列，其中每一列都类似于在单切片C-射线CT扫描仪中使用的探测器元件线性阵列，因此二维探测器阵列总共包括M通道(channel)xN(segment)片段的探测器元件(其中M和N是正整数)。数据获取系统(DAS)连接2维探测器阵列的输出端。多切片X-射线CT扫描仪包括用于发射X-射线射束的X-射线源，该射束在平行于切片方向的平面内呈扇形展开，还包括上述类型的2维探测器阵列。通过探测穿过被2维探测器阵列检查的躯体的锥形射束X-射线(具有视场FOV有效直径)能够一次获得多个切片的投影图象数据。因此，多切片X-射线CT扫描仪能够获得比单切片X-射线CT扫描仪更多数目的具有更高分辨率的图象。2维探测器阵列包括闪烁器、光电二极管和CMOS开关阵列。入射到闪烁器上的X-射线被转换成光信号，其入射到光电二极管阵列并被转换成2维阵列每一片段的模拟电信号。每一片段的电信号通过CMOS开关阵列的相应开关元件转移到DAS。根据沿切片方向上探测器元件列的特定数目，CMOS开关阵列将从每组探测器元件上方的光电二极管阵列元件输出的电信号组合在一起，其中每组探测器元件在切片方向上都包括特定数目的探测器元件列。DAS是包括以阵列形式排列的模拟-数字转换元件(DAS电路部分)的器件，用于放大从2维探测器阵列接收的模拟探测信号并将它转变成数字信号。最终的数字信号用于执行图象重建处理。日本未经审查的专利申请公开No.2001-215281公开了一种探测系统，其主要包括2维探测器阵列和DAS，它们与上面说明的相似并被3维地布置，从而光电二极管阵列和CMOS开关阵列被布置在双侧电路板的一个表面上，而DAS被布置在另一个表面上。在该探测系统中，在光电二极管阵列上布置闪烁器模块从而使它们彼此光耦合。在实践中，上述部分被组合在模块-模块基础(block-by-block basis)上，其中每个模块被分配特定数目的通道。在典型的X-射线CT扫描仪中，DAS通常具有高电路复杂度(complexity)以处理大量的通道，例如从500到几万个通道。为了降低将这么大量的部件直接组合成单个片的难度，为每个处理几十到几百个通道的模块都准备一个电路板，并通过布置光电二极管阵列、CMOS开关阵列和DAS部分形成探测模块，用于处理位于电路板任何一侧上的指定通道。多个探测模块并排地布置在一个球的部分表面上。在该探测系统中，电力从单个电源通过电缆供应到所有的探测器模块。DAS处理小电流。为了避免DAS处理的小电流被通过接地部分侵入DAS的噪音干扰，DAS电路的地线与X-射线CT扫描仪的基础框架(base frame)绝缘，或者，如果地线与基础框架相连，则该连接只存在于一点。无论如何，要避免DAS电路的地线与基础框架之间的强连接。DAS的整个电路与单个振荡器同步工作。上述的传统探测系统具有许多没有解决的问题。第一个未解决的问题涉及DAS的分组。因为DAS电路的地线基本上与基础框架绝缘，所以当DAS的整个电路与单个振荡器同步工作时，DAS的接地水平会波动，导致DAS的地线发出噪音，从而导致图象品质恶化。另外，绝缘的地线导致第二个问题，即DAS接地水平的波动会影响模拟信号的工作。另一个问题是，将电力供应到探测系统的电缆存在电压降。电压降的大小随电缆的长度成比例地改变，因此各个探测器模块的电压降不同，因为各探测器模块的电缆长度不同。这导致探测器模块中DAS的工作特性不均匀。一种可能的通过降低探测器模块之间电源电压的差异使DAS部分的工作特性获得足够良好的均匀性的技术，是按需要增加从电源到每个探测器模块的电缆直径以便将电缆的电压降降低到足够低的水平。另一种技术是将从电源到每个探测器模块的每根电缆的长度设定为等于从电源到位置最远的探测器模块的最长电缆的长度。然而，两种技术都导致布置探测系统的空间不可接受地增大，因此两种技术都不能够实际解决问题。
技术实现思路
考虑到上述问题，本专利技术的第一个目标是减小由于每个探测器模块DAS部分的时钟同步化操作导致的接地电压和电源电压的波动，借此实现X-射线探测系统的稳定工作。本专利技术的另一个目标是通过一种布置在较小空间内的电源线将电源电压供应到多个探测器模块，从而将多个探测器模块之间的电源电压的差异减小到可允许的范围。在一个方案中，为了获得第一个目标，本专利技术提供一种X-射线探测系统，其包括一个探测器，其用于探测通过被检查躯体的X-射线并为每个通道产生相应于X-射线的模拟电信号，一个数据获取单元，其包括多个电路模块，其中每一个都包括与分配给每个模块的通道数目一样多的电路，用于将从探测器输出的模拟电信号转换成每个通道的数字信号并输出最终的数字信号；和一个相控制单元，用于控制数据获取单元电路模块的相，从而将电路模块分成多个组，并且电路模块各个组的操作与时钟信号同步，其中时钟信号的相至少在两个组之间不同。作为一个实例，相控制单元控制数据获取单元电路模块的相，从而电路模块被分成两组，且两组电路模块的操作与两个相相反的时钟信号同步。而且，作为另一个实例，相控制单元包括用于产生参考时钟信号的振荡器和一个单元，其用于将振荡器产生的时钟信号直接提供给多个电路模块组中的至少一个组，并将通过使振荡器产生的多个时钟信号反相产生的时钟信号提供给电路模块的其余组。而且，作为另一个实例，相控制单元包括与电路模块数目相同的振荡器，用于产生提供给多个电路模块的参考时钟信号，并且振荡器产生的参考时钟信号被独立且不同步地提供给各个电路模块。另外，作为另一个实例，相控制单元包括用于产生参考时钟信号并将最终的参考时钟信号提供给各个电路模块的单元，其中参考时钟信号之间彼此延迟特定的时间。在另一个方案中，为了获得第二个目标，本专利技术提供了一种X-射线探测系统，包括一个探测器，其包括多个分配给特定数目的通道的电路模块，用于探测通过被检查躯体的X-射线并为每个通道产生相应于X-射线的模拟电信号，一个数据获取单元，其包括与探测器电路模块数目相同的电路模块，用于将从探测器输出的模拟电信号转换成每个通道的数字信号并输出最终的数字信号，和一个电压调节器，其布置于各个电路模块，用于将提供给各个电路模块的电源电压调节在特定的电压值。而且，作为另一个实施例，可以提供平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｘ－射线探测系统，包括探测器，用于探测通过被检查躯体的Ｘ－射线并为每个通道产生相应于Ｘ－射线的模拟电信号；数据获取单元，其包括多个电路模块，每一个都包括和分配给每个模块的通道数目相同的电路，用于将从探测器输出的模拟电信号 转换成每个通道的数字信号并输出最终的数字信号；和相控制单元，用于控制数据获取单元中电路模块的相，从而将电路模块分成多个组，且电路模块各个组操作与时钟信号同步，该时钟信号的相至少在两个组之间不同。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杉原直树，中山道人，铃木达郎，
申请(专利权)人：株式会社东芝，东芝医疗系统株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]