一静态能量分辨CT扫描仪，包括电源系统、X射线源系统、探测器系统、数据采集系统和计算机。X射线源系统包括一环形X射线源及一环形前准直器，环形X射线源包括若干基于碳纳米管的X射线源模块，环形前准直器上分布若干准直器狭缝，每个X射线源模块对应一准直器狭缝。探测器系统包括位于环形X射线源内侧的两环形探测器，环形探测器之间具有狭缝，环形探测器由若干探测器模块组成，探测器模块对X光子进行能量分辨。探测器系统后接数据采集系统，数据采集系统与计算机相连。X射线源发出的X光子依次通过环形前准直器狭缝与环形探测器之间的狭缝投射到对面的探测面上。本发明专利技术结构简单，辐射剂量低，扫描一周的时间短。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗器械领域，特别涉及一种静态能量分辨CT扫描仪及其扫描方法。
技术介绍
目前CT扫描仪在临床中已得到广泛的应用。为了实现断面或立体成像，现在使用的CT扫描仪有两种方案，第一种方案是CT球管围绕人体做旋转运动，在不同视角获取成像物体的投影图像(请參见图I及图2);第二种方案是使用ー个大型特制扫描电子束X射线管，通过偏转线圈控制电子束轰击靶的位置，进而获得不同视角的投影图像(请參见图3)。无论第一种方案还是第二种方案，其X射线的产生原理基本相同。均为先给灯丝加热，当灯丝温度达到上千摄氏度时发射热电子，热电子在电场力作用下加速撞击阳极，从 而产生X射线(请參见图2及图3)。现有的CT扫描仪的探测器采用的都是闪烁体配光电ニ极管，其信号采集属于积分模式。图4所示为现有技术中闪烁体探測器积分采集及其暗电流、余辉的示意图，请參见图4，在一个采样周期内(时间长度大约是100微秒量级)，有很多X光子进入探測器，探測器内的闪烁体将这些高能的X光子转换成许多低能量的突光光子，突光光子进入光电ニ极管，通过光电效应再转换成电信号输出。就X射线源方面来讲，对于第一种方案而言，由于CT球管的旋转受到离心カ的制约，虽然现在扫描一周可以在O. 24s内完成，但是扫描速度已经接近理论极限，很难再实现有效的提高。而这个速度依然不能满足心血管、冠状动脉等运动器官或组织的成像要求。此夕卜，CT球管和探測器旋转的成像方式导致系统电カ输送和数据传输都存在困难，需要采用ー些特殊的技术来实现，增加了系统的复杂程度。对于第二种方案而言，虽然其成像速度很快，但是其电子束是在靶环外面通过线圈实现的偏转，所以体积非常庞大，而且未能实现360度断层扫描，以及全身任意位置的扫描。以上两种成像方案中通过热发射电子产生X射线的方式存在很多问题。无论是第ー种方案还是第二种方案，其X射线源和相关辅助设施的体积和重量都很大。热发射产生电子的模式导致其启动速度慢。在要求脉中式同步扫描(比如心律特定相位的扫描)吋，它不能够关闭电子源，只能通过调整偏压，抑制电子撞击阳极靶，或者在射线出口设置机械门控的方式，从而增加了 X射线源的复杂程度。就探測器方面来讲，在X光子转换成电信号过程中，探測器的暗电流和余辉效应很难消除(请再參见图4)，因此探测器的信噪比比较差。另外，在这个转换过程中，能量高的X光子产生的荧光光子的数量比较多，因此光电效应产生的电子数也比较多，这样在采集的积分信号中，高能X光子的信号权重也比较大。然而在CT成像原理中，低能部分的X光子更适合对不同的物质进行分辨(请參见图5)，因此，积分模式的信号采集方式不利于CT成像。有鉴于此，有必要提出ー种新型的CT扫描仪的设计方案。
技术实现思路
本专利技术提出一种静态能量分辨CT扫描仪，以简化结构，降低辐射剂量、缩短扫描周期。本专利技术还提出一种静态能量分辨CT扫描仪的扫描方法。为达所述优点或其它优点，本专利技术之一实施例提出一种静态能量分辨CT扫描仪。该扫描仪包括电源系统、X射线源系统、探測器系统、数据采集系统和计算机。所述探测器系统用于接收所述X射线源系统发射的X射线束。所述数据采集系统连接所述探测器系统用于对所述探测器系统输出的信号进行采集和处理。所述计算机控制扫描仪工作，并对数据采集系统输出的投影数据进行处理和图像重建。所述电源系统分别连接所述X射线源系统、探測器系统、数据采集系统和计算机用于提供所需的高压和普通电源。所述X射线源系统包括一个环形X射线源及ー个设置于所述环形X射线源出ロ处的环形前准直器，所述环形X射线源包括若干个基于碳纳米管的X射线源模块，所述环形前准直器上分布有若干个 器狭縫。所述探测器系统包括位于所述环形X射线源内侧的两个环形探測器，所述两个环形探測器之间具有狭缝，所述每个环形探測器由若干个探测器模块组成，所述的若干个探测器模块的探測面位于所述环形探測器的内表面。所述X射线源所发出的X光子依次通过所述环形前准直器的准直器狭缝与所述两个环形探測器之间的狭缝投射到所述两个环形探測器的探測面上。在本专利技术之一实施例中，所述若干个探测器模块为基于碲锌镉的高计数率探測器模块。在本专利技术之一实施例中，所述两个环形探測器之间的狭缝间距大于O且小于5mm。在本专利技术之一实施例中，所述环形X射线源与所述两个环形探測器的直径范围为O. 2m 至 I. 5mο在本专利技术之一实施例中，进ー步包括两个环形后准直器分别设置于所述两个环形探測器的两侧，用于对散射光子进行限制。为达所述优点或其它优点，本专利技术之另ー实施例提出一种用于上述静态CT扫描仪的扫描方法，包括步骤使所述若干个X射线源模块沿顺时针方向依次发射X射线后再沿 逆时针方向依次发射X射线，并且在所述探测器系统进行投影数据输出时记录下所对应的X射线源模块的编号，在图像重建前对所输出的投影数据根据所对应的X射线源模块的编号进行重新排列。为达所述优点或其它优点，本专利技术之再一实施例提出一种用于上述静态CT扫描仪的扫描方法，包括步骤使所述若干个X射线源模块中的至少两个X射线源模块同时发射X射线，并保证所述至少两个X射线源模块所发射的X射线束在所述探测器系统上的覆盖范围互不重叠；沿顺时针方向移动所述若干个X射线源模块，使位于上述至少两个射线源模块原始位置上的其他X射线源模块发射X射线；沿逆时针方向移动所述若干个X射线源模块，使位于上述至少两个射线源模块原始位置上的其他X射线源模块发射X射线；在所述探测器系统进行投影数据输出时记录下所对应的X射线源模块的编号，在图像重建前对所输出的投影数据根据所对应的X射线源模块的编号进行重新排列。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果I、基于本专利技术制造的CT扫描仪将比现有CT扫描仪的结构简单，取消了滑环，避免了传统的旋转成像方案中CT球管和探測器旋转所遇到的电カ传输和数据传输等问题。2、本专利技术扫描一周所用时间比现有CT扫描仪的时间更短，突破CT球管旋转成像方案的速度极限，可以从根本上解决现有CT所遇到的运动伪影问题。3、基于碳纳米管的场发射阴极的X射线源的模块化设计使得系统的维护更容易，能耗更小，运营成本更低。如果某个模块出现故障，只需要更换该模块，而不要像现在的CT系统，需要更换整个球管。4、基于碲锌镉的高计数率能量分辨探测器能够对X光子进行能量分辨，増加了从每个X光子提取的信息量，可以从硬件角度有效降低CT扫描的辐射剂量。 5、另外，本专利技术的快速开关特性可灵活变换扫描模式，轻松实现多种扫描模式，提高扫描效率。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本专利技术的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进ー步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中图I为现有技术中CT球管旋转成像示意图。图2为现有技术中CT球管的结构示意图。图3为现有技术中电子束偏转打靶成像示意图。图4为现有技术中闪烁体探測器积分采集及其暗电流、余辉的示意图。图5为不同物质在不同能量下的衰减系数曲线。图6为本专利技术第一实施例中的静态CT扫描仪的系统示意图。图7为图6中X本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.静态能量分辨CT扫描仪，包括电源系统(41)、X射线源系统(42)、探测器系统(43)、数据采集系统(44)和计算机(45)，所述探测器系统(43)用于接收所述X射线源系统(42)发射的X射线束，所述数据采集系统(44)连接所述探测器系统(43)，用于对所述探测器系统(43)输出的信号进行采集和处理，所述计算机(45)控制扫描仪工作，对数据采集系统(44)输出的投影数据进行处理和图像重建，所述电源系统(41)分别连接所述X射线源系统(42)、探测器系统(43)、数据采集系统(44)和计算机(45)用于提供所需的高压和普通电源，其特征在于 所述X射线源系统(42)包括一个环形X射线源(420)及一个设置于所述环形X射线源(420)出口处的环形前准直器(422)，所述环形X射线源(420)包括若干个基于碳纳米管的X射线源模块(4200)，所述环形前准直器(422)上分布有若干个准直器狭缝(4220)用于对X射线的出射范围进行限制，每个所述X射线源模块(4200)对应一个所述准直器狭缝(4220);所述探测器系统(43)包括位于所述环形X射线源(420)内侧的两个环形探测 器(430)，所述两个环形探测器(430)之间具有狭缝(432)，所述每个环形探测器(430)由若干个探测器模块(4300)组成，所述的若干个探测器模块(4300)的探测面位于所述环形探测器的内表面；所述X射线源(420)发出的X光子依次通过所述环形前准直器(422)的准直器狭缝(4220)与所述两个环形探测器(430)之间的狭缝(432)投射到所述两个环形探测器(430)的探测面上。2.根据权利要求I所述的静态能量分辨CT扫描仪，其特征在于所述若干个探测器模...
【专利技术属性】
技术研发人员：代秋声，邢晓曼，徐品，刘猛，
申请(专利权)人：苏州生物医学工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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