一种静态CT扫描仪及其散射X光子校正方法技术

一种静态CT扫描仪，其包括X射线源系统、探测器系统、数据采集系统、电源系统及计算机。X射线源系统包括环形X射线源及设置于环形X射线源出口处的环形前准直器，环形X射线源包括若干X射线源模块，环形前准直器上分布有若干对X射线的出射范围进行限制的准直器狭缝；探测器系统包括环形前准直器内侧的两个相互间具有夹缝的环形探测器，每个环形探测器由若干能够对X光子进行能量分辨的探测器模块组成；环形前准直器完全覆盖探测器模块的探测区；探测器系统进一步包括两个设置于环形探测器内侧的环形后准直器及两个环形监测探测器；数据采集系统连接探测器系统和监测探测器；计算机对数据采集系统采集的数据进行处理后进行图像重建。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医疗器械领域，尤其涉及一种静态CT扫描仪及其散射X光子校正方法。
技术介绍
计算机体层摄影(computed tomography, CT)扫描仪是ー种功能强大的医学影像诊断设备，其利用X射线对人体某一范围进行逐层横断扫描，获取投影信息，再由计算机进行数据处理和图像重建。X射线的成像过程主要为X射线源产生X光子，X光子在X射线源的焦点处以直线路径向各个方向发射。在进入成像物体的X光子中，一部分被成像物体的原子直接吸收；一部分则直接穿透成像物体到达与X射线源相対的探測器，这部分X光子 即直射X光子，它们的信息也正是成像所需的。然而，实际过程中，还有一部分X光子会与成像物体的原子发生碰撞，而改变运动方向，并损失部分能量，这部分X光子即散射X光子。由于这部分X光子不符合图像重建，因此即使这部分X光子到达探测器，也无法对成像作出贡献，因此，如果不能剔除这部分X光子，反而将增加重建图像的噪声。如图I所示，对于图像重建来说，为获得较佳质量的CT图像，一般均希望由X射线源I发射的X光子只有直射部分到达探测器2，由此，根据X射线源I的焦点和探測器2上的入射点即可以确定X光子的路径；但是，在实际成像过程中，部分散射X光子也能进入探测器，由此导致难于准确地确定X光子的路径，从而影响CT图像的质量。为解决X光子散射的问题，目前使用的一种传统CT扫描仪中，探測器2以X射线源I的焦点为圆心，在X射线源I朝向探測器2的一侧设置前准直器3，并在探測器2朝向X射线源I的一侧设置指向所述X射线源I的焦点的后准直器4，探測器2和X射线源I围绕人体旋转扫描，以获取投影信息，如图2所示。这种CT扫描仪通过所述前准直器3来限制X射线的范围，并通过所述后准直器4进ー步吸收与其方向不一致的散射X光子，以抑制散射X光子的干扰，提高信噪比，实现较准确的断层图像重建。但是，这种传统CT扫描仪通常存在辐射剂量偏高、成像时间较长、系统结构复杂、运营成本高等缺点。为此，公布号为CN102379716A的中国专利技术专利申请公开了一种静态CT扫描仪及其扫描方法，该静态CT扫描仪提出了采用基于碳纳米管场发射阴极X射线管的环形X射线源和基于碲锌镉能量分辨探测器的环形探測器系统研制医用静态能量分辨CT扫描仪的方案，用于解决上述问题。然而，在该方案中，由于每个X射线管对应的弧形探測器难于以该X射线管为圆心，因此，难于采用传统的准直器来抑制散射X光子对成像的影响，进而导致CT图像质量较差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种静态CT扫描仪及其散射X光子校正方法，以提高探测器采集的投影数据的信噪比，減少散射X光子对CT扫描仪成像质量的影响。解决本专利技术的技术问题所采用的技术方案是提供一种静态CT扫描仪，其包括X射线源系统、探測器系统、数据采集系统、计算机及电源系统。所述X射线源系统包括ー个环形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用于对X射线的出射范围进行限制的准直器狭縫，每个所述X射线源模块对应一个所述准直器狭缝；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，所述探测器系统包括位于所述环形前准直器内侧的两个环形探測器，所述两个环形探測器之间具有对应所述准直器狭缝的夹縫，每个所述环形探測器由若干个探测器模块组成；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数据进行采集；所述计算机和所述数据采集系统相连接；所述电源系统分别连接所述X射线源系统、所述探测器系统和所述数据采集系统，以提供所需的高压和普通电源。每个所述探测器模块均包括相互连接的探測区和非探測区，所述探测区靠近所述夹缝，所述非探測区远离所述夹缝，所述环形前准直器的照射范围 完全覆盖其内侧的所述探测器模块的探測区，以避免非探測区被X射线照射，降低扫描物体所接收的吸收剂量；所述探测器系统进一歩包括两个环形后准直器及两个环形监测探測器，所述两个环形后准直器设置于所述两个环形探測器的内側，且分别位于对应探测器模块的探測区和非探測区的连接处，用于对X射线中的散射X光子进行限制；所述两个环形监测探测器和所述数据采集系统相连接，且分别对应地设置于所述两个环形后准直器背离所述探测器模块的探測区的ー侧；所述计算机对所述数据采集系统采集的数据进行处理后进行图像重建。本专利技术ー较佳实施例中，每一所述环形监测探測器均由若干个监测探測器模块组成。本专利技术ー较佳实施例中，所述若干个监测探測器模块等间距地间隔设置于对应的所述环形后准直器背离所述探測器模块的探測区的ー侧。本专利技术ー较佳实施例中，所述环形监测探测器采用近似或插值的方式来获取间隔处无所述监测探測器模块的区域的散射光子计数和能谱分布。本专利技术ー较佳实施例中，所述两个环形监测探测器和所述两个环形探測器同时启动、同步工作。本专利技术ー较佳实施例中，所述两个环形后准直器垂直于所述两个环形探测器且相互平行。本专利技术ー较佳实施例中，所述若干个探测器模块为能够对X光子进行能量分辨的基于締锋铺的闻计数率探测器ホ旲块。本专利技术ー较佳实施例中，所述两个环形探測器之间的夹缝的间距大于0且小于5mm o本专利技术一较佳实施例中，所述环形X射线源和所述两个环形探測器的直径范围为0.2m 至 I. 5mo本专利技术另外提供ー种上述的静态CT扫描仪的散射X光子校正方法，其包括如下步骤所述两个环形探測器和所述两个环形监测探测器同时分别探測所述环形X射线源发射的X射线束；所述数据采集系统分别采集所述探测器系统输出的投影数据和所述两个环形监测探测器输出的数据；所述计算机根据所述探測器系统输出的投影数据，按照预设规则和比例与所述两个环形监测探测器输出的数据相减，即得到经过散射校正的投影数据。与现有技术相比，本专利技术提供的静态CT扫描仪具有以下优点其一，所述环形前准直器的照射范围完全覆盖其内侧的所述探测器模块的探測区，可以有效地通过限制照射范围来降低成像物体的吸收剂量，同时减少散射光子的来源；其ニ，在两个环形探測器的内侧设置两个环形后准直器，所述两个环形后准直器分别位于对应探測器模块的探測区和非探測区的连接处，用于对散射光子进行限制，以在所述环形前准直器的基础上进一步减小X散射光子的影响；其三，利用设置于所述两个环形后准直器背离所述探測器模块的探測区的ー侧的两个环形监测探測器，可以有效地获取散射X光子的数据，用于校正探測器模块获取的数据，以提高探測器模块采集的投影数据的信噪比，減少散射X光子对静态CT扫描仪成像质量的影响；其四，所述静态CT扫描仪采用基于碳纳米管的X射线源模块，可有效缩短成像时间，且其整体结构较简单，较易于维护，运营成本更低。此外，本专利技术提供的散射 X光子校正方法易于实现对散射X光子的校正，可以有效地校正探測器模块获取的数据，提高探測器模块采集的投影数据的信噪比，減少散射X光子对静态CT扫描仪成像质量的影响。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进ー步说明，附图中图I是X光子路径示意图。图2是传统CT扫描仪的成像过程示意图。图3是本专利技术第一实施例提供的静态CT扫描仪的系统组成示意图。图4是图3所述静态CT扫描仪的轴向剖面的组成示意图。图5是图4所述静态CT扫描仪未包括环形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静态CT扫描仪，其包括：X射线源系统，所述X射线源系统包括一个环形X射线源及一个设置于所述环形X射线源的出口处的环形前准直器，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用于对X射线的出射范围进行限制的准直器狭缝，每个所述X射线源模块均对应一个所述准直器狭缝；探测器系统，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，所述探测器系统包括位于所述环形前准直器的内侧的两个环形探测器，所述两个环形探测器之间具有对应所述准直器狭缝的夹缝，每个所述环形探测器均由若干个能够对X光子进行能量分辨的探测器模块组成；数据采集系统，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；计算机，所述计算机和所述数据采集系统相连接；及电源系统，所述电源系统分别连接所述X射线源系统、所述探测器系统所述数据采集系统和所述计算机，以提供所需的高压和普通电源；其特征在于：每个所述探测器模块均包括相互连接的探测区和非探测区，所述探测区靠近所述夹缝，所述非探测区远离所述夹缝，所述环形前准直器的照射范围完全覆盖其内侧的所述探测器模块的探测区，以避免非探测区被X射线照射，降低扫描物体所接收的吸收剂量；所述探测器系统进一步包括两个环形后准直器及两个环形监测探测器，所述两个环形后准直器设置于所述两个环形探测器的内侧，且分别位于对应探测器模块的探测区和非探测区的连接处，用于对X射线中的散射X光子进行限制；所述两个环形监测探测器和所述数据采集系统相连接，且分别对应地设置于所述两个环形后准直器背离所述探测器模块的探测区 的一侧；所述计算机对所述数据采集系统采集的数据进行处理后进行图像重建。...

【技术特征摘要】
1.一种静态CT扫描仪,其包括 X射线源系统，所述X射线源系统包括一个环形X射线源及一个设置于所述环形X射线源的出口处的环形前准直器，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用于对X射线的出射范围进行限制的准直器狭缝，每个所述X射线源模块均对应一个所述准直器狭缝； 探测器系统，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，所述探测器系统包括位于所述环形前准直器的内侧的两个环形探测器，所述两个环形探测器之间具有对应所述准直器狭缝的夹缝，每个所述环形探测器均由若干个能够对X光子进行能量分辨的探测器模块组成； 数据采集系统，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； 计算机，所述计算机和所述数据采集系统相连接；及 电源系统，所述电源系统分别连接所述X射线源系统、所述探测器系统所述数据采集系统和所述计算机，以提供所需的高压和普通电源； 其特征在于 每个所述探测器模块均包括相互连接的探测区和非探测区，所述探测区靠近所述夹缝，所述非探测区远离所述夹缝，所述环形前准直器的照射范围完全覆盖其内侧的所述探测器模块的探测区，以避免非探测区被X射线照射，降低扫描物体所接收的吸收剂量；所述探测器系统进一步包括两个环形后准直器及两个环形监测探测器，所述两个环形后准直器设置于所述两个环形探测器的内侧，且分别位于对应探测器模块的探测区和非探测区的连接处，用于对X射线中的散射X光子进行限制；所述两个环形监测探测器和所述数据采集系统相连接，且分别对应地设置于所述两个环形后准直器背离所述探测器模块的探测区的一侧；所述计算机对所述数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：代秋声，徐品，邢晓曼，
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：