[發明專利]使用縱向浮動焦點的計算機化層析X射線攝影掃描儀

無效

• 申請號: 00106010.4
• 申請日: 2000-03-29
• 公開（公告）號: CN1268337A
• 公開（公告）日: 2000-10-04
• 發明（設計）人: 賴景明
• 申請（專利權）人: 模擬技術公司
• 主分類號: A61B6/02
• 分類號: A61B6/02
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 杜娟

在第三代計算機化層析X射線攝影(CT)掃描儀中，在一個可圍繞待掃描對象轉動的盤組件上裝有X射線源和檢測器陣列。轉動盤組件由剛性的固定機架支承。檢測器陣列包括從一個中心通道橫向延伸的多個通道。在掃描期間，該源和檢測器以遞增的轉動角度掃描對象。一個被稱為“重建”的處理根據所取得的數據產生對象的一系列兩維圖象、或斷層面。

圖1是第三代X射線CT掃描儀的軸向或前視圖，該掃描儀包括一個X射線源20和安裝在可繞對象以角速度ω轉動的盤組件上的檢測器陣列22。該檢測器陣列22典型地以圓弧形布置成排，并以稱為“焦點”的點26為中心，其中X射線從X射線源20放射出來。X射線束從焦點放射出來并入射到檢測器陣列上，由此確定了一個扇形束。在圖1中和后面的圖中使用了相對盤組件固定的旋轉坐標系x’，y’，z’，以表示X射線源20的焦點相對檢測器陣列22的位置。該z’軸與靜止坐標系(x，y，z)中的z軸相一致。x’y’平面與xy平面共面并以角速度ω繞z’軸轉動。源20和檢測器陣列22位于x’y’平面上，y’軸與旋轉中心或等角點24和檢測器陣列的中心通道22A相交。在傳統固定焦點系統中，焦點位置在整個掃描中被保持固定在y’軸上。

為了討論起見，x’y’平面的方向，即在扇形束旋轉平面內、平行于或基本上平行于x’軸的方向被稱為“橫向”，平行于或基本上平行于z’軸的方向被稱為“縱向”。

大家理解，在掃描期間x’y’平面中焦點的振蕩運動可改善CT掃描儀的圖象質量，例如在美國專利No.5841829所述并結合于此作為參考。這被稱為“浮動焦點(flying?focal?spot)”。在此構型中，焦點26在圖1所示的位置a與b之間的上振動。焦點在橫向平行于x’軸的橫向上的位移相對于時間的關系被描繪在圖2上，其作為簡單橫向運動諧振的標準情況。

在掃描期間，當盤組件以角速度ω轉動并且當X射線源連續照射被掃描對象時，在一轉動范圍或多個觀察角上每個監測通道監測X射線的強度。在每個轉動角上所有檢測器信號通常被同時采樣。入射到檢測器上的X射線強度信號在短時間間隔上被積分或濾波。在此時間間隔中，在接近正弦振蕩的峰值上焦點位移稍有變化。圖1和2中所示的橫向位置a和b代表信號積分或濾波后的平均位移。

在平行于x’軸的橫向上振動的焦點位移等同于檢測器陣列的切線方向的偏移。通常，浮動焦點具有位于等于正、負四分之一個檢測器的偏移量上的位移a和b。在此情況下，從位置a的焦點采集的數據相對于從位置b的焦點采集的數據位移了半個檢測器寬度。

通過在相繼的轉動角上在位移位置a與b之間改變焦點，檢測器有效數目將加倍。在交替偶數和奇數轉動角增量上，在偶數和奇數檢測位置上分別采樣數據，就產生了交錯在采樣空間中的數據。其結果是，重建圖象的空間分辨率加倍。浮動焦點可用于步進放射掃描(step-andshoot?scanning)和螺旋式掃描。

在本發明中，焦點在縱向上振動，換言之，沿平行于或基本上平行于z’軸或掃描器轉動軸的方向上振動。以此方式，獲得了掃描通過率的提高。

第一方面，本發明在于計算機化層析X射線攝影(CT)掃描的裝置和方法。本發明的裝置包括一個CT掃描儀，該掃描儀包括一個具有一焦點的能源和用于繞縱軸以相繼遞增轉角使對象成象的檢測器陣列。在掃描對象時焦點具有沿縱向路徑的變化位置。

在一個優選實施例中，焦點沿著預定路徑移動，該路徑包括在每個相繼轉動角上、在縱向上彼此間位移的一組多個位置。焦點最好根據從由方波、梯形波和正弦波函數組成的組中選出的振蕩波函數進行縱向運動。

焦點可在第一與第二峰值位置之間根據正弦波函數振蕩。在此情況下，當焦點基本上位于第一與第二峰值位置中的每個上時，可在短時間間隔上獲得被檢測信號。

能源最好包括X射線源，檢測器陣列可包括單排(或更普遍地，單組陣列檢測器)或雙排檢測器陣列(或更普遍地，兩組陣列檢測器)。可包括一個準直器，用來校直由能源焦點放射的射線。

在焦點沿一縱向路徑在第一與第二位置之間振蕩的一個實施例中，準直器還可包括：相應于第一與第二位置的第一和第二孔孔，和一個隔板，例如做成一個擠壓件、設計用來阻止從第一位置的焦點放射的射線進入第二孔，并阻止從第二位置的焦點放射的射線進入第一孔。

焦點也可設計成在一個或多個焦點旋轉平面內沿橫向改變位置。