[發(fā)明專利]一種高排數(shù)CT探測器的探測器單元排列方法

有效

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• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN112022179B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮杰;李文;戴雯;吳小頁;徐丹
• 申請（專利權(quán)）人: 南京安科醫(yī)療科技有限公司
• 主分類號: A61B6/00
• 分類號: A61B6/00
• 代理公司: 南京睿之博知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32296
• 代理人: 周中民

本發(fā)明公開了一種高排數(shù)CT探測器的探測器單元排列方法，該探測器單元排列方法包括：在同一個(gè)探測器模塊中，預(yù)先確定所有探測器最小單元按照平面排列時(shí)的X射線入射角；對于X射線入射角超出圖像重建算法和成像軟件可接受范圍的探測器最小單元，通過調(diào)整其Y、Z方向位置以及偏轉(zhuǎn)一定角度的方式對X射線入射角進(jìn)行修正，并使所有探測器最小單元之間連續(xù)過渡。本發(fā)明采用靈活的X射線入射角度選擇，結(jié)合相鄰的探測器單元在Z方向連續(xù)分布的安排，同時(shí)滿足對探測器模塊X射線入射角、X方向相鄰模塊的間隙以及探測器空間連續(xù)性三個(gè)方面的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)成像設(shè)備，尤其是一種高排數(shù)CT探測器設(shè)計(jì)中的探測器最小單元排列方法。

背景技術(shù)

和常規(guī)中低排數(shù)CT相比，高排數(shù)CT(例如256排CT)采用高排數(shù)寬體探測器，顯著增加了CT系統(tǒng)在掃描方向(Z方向)的成像覆蓋范圍，在大功率球管和高速機(jī)架以及大椎束成像軟件的配合下，使掃描時(shí)間更短，病人在掃描過程中受到的輻射劑量更低。目前高排數(shù)CT在全身多臟器的影像檢查中已得到越來越廣泛的應(yīng)用，在需要快速成像的心臟各種病理檢查中，更有不可替代的優(yōu)勢。

高排數(shù)CT中的高排數(shù)探測器陣列通常由多個(gè)探測器模塊沿X方向拼接而成，每個(gè)探測器模塊通過精密加工成弧形的探測器上下導(dǎo)軌來精確定位，保證每個(gè)模塊和球管焦點(diǎn)的距離相同，如圖1所示。其中探測器模塊中的探測陣列由多個(gè)探測器最小單元沿Z方向排列而成，每個(gè)最小單元包括后準(zhǔn)直器陣列、閃爍體陣列、光敏陣列、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片以及用于精確裝配定位的安裝塊等組件，探測器最小單元的一種結(jié)構(gòu)示意如圖2。探測器最小單元在探測器模塊中最簡單的排列方式為平面排列，圖3為采用8個(gè)平面排列的探測器最小單元的探測器模塊示意，每個(gè)單元中心X射線的入射方向用虛線表示。X射線對每個(gè)探測器單元的理想入射方向是垂直入射，但平面探測器模塊設(shè)計(jì)中，X射線對每個(gè)探測器單元的入射方向和垂直入射存在不可避免的偏差，離模塊中心越遠(yuǎn)的探測器單元，這個(gè)偏差越大。通常圖像重建算法和成像軟件對該偏差引起的信號質(zhì)量下降有一定的校正和容忍度，但對于高排數(shù)平面探測器模塊，Z方向靠近邊緣的探測器單元的X射線入射角偏差通常大大超出算法和軟件可以校正的范圍，帶來顯著的圖像質(zhì)量問題。

針對平面探測器模塊的圖像質(zhì)量問題，一種解決方案為將探測器單元在Z方向按弧面排列，保證每個(gè)探測器單元距球管焦點(diǎn)距離相同，以及X射線對單元中心垂直入射，形成如圖4所示的球面探測器模塊設(shè)計(jì)。球面探測器模塊設(shè)計(jì)解決了平面探測器模塊設(shè)計(jì)中由于X射線入射角偏差帶來的圖像質(zhì)量問題，但在整個(gè)探測器陣列中，造成X方向相鄰模塊之間的間隙沿Z方向不一致，偏離探測器模塊中心越遠(yuǎn)，X方向相鄰模塊的探測器最小單元之間的間隙越小。圖5為平面和球面探測器模塊設(shè)計(jì)在X方向相鄰探測器模塊之間間隙沿Z方向分布的一個(gè)比較示例。在探測器陣列的設(shè)計(jì)中，X方向相鄰模塊之間的間隙有最大和最小值的限制。一方面從探測器模塊的加工和安裝精度考慮，需要在相鄰模塊之間保留一個(gè)合理的最小間隙，以避免相鄰模塊在導(dǎo)軌上安裝時(shí)發(fā)生干涉或擠壓損壞；另一方面從成像質(zhì)量考慮，該間隙會(huì)帶來成像數(shù)據(jù)的缺失，因此有一個(gè)最大值的限制。上述高排數(shù)球面探測器模塊的設(shè)計(jì)造成的X方向相鄰模塊之間的間隙沿Z方向不一致，使在整個(gè)探測器范圍內(nèi)滿足該間隙最大最小值要求成為挑戰(zhàn)。

一個(gè)解決球面探測器模塊上述問題的方案為在探測器模塊的問題區(qū)域，適當(dāng)增加探測器單元距球管焦點(diǎn)的距離，由此增加X方向相鄰模塊在問題區(qū)域內(nèi)的間隙，滿足間隙最小值的要求。一種該方案的具體實(shí)現(xiàn)為如圖6所示的階梯球面探測器模塊，模塊中的8個(gè)探測器單元分為兩組，離模塊中心近的4個(gè)單元作為一組分布在一個(gè)球面上，而離模塊中心遠(yuǎn)的4個(gè)單元作為另一組分布在以球管焦點(diǎn)為中心，但半徑大一些的另一個(gè)球面上，兩組探測器單元的邊緣形成一個(gè)階梯。該階梯球面探測器模塊設(shè)計(jì)對應(yīng)的X方向相鄰模塊的間隙沿Z方向的分布的一個(gè)示意如圖7所示，可以通過調(diào)整階梯的大小來滿足間隙最大最小值的要求。但兩組探測器單元之間的的階梯會(huì)帶來探測器信號的不連續(xù)，容易在階梯位置對應(yīng)的圖像中產(chǎn)生偽影，特別是當(dāng)X光信號有一個(gè)較大的空間梯度時(shí)，這個(gè)問題會(huì)更加嚴(yán)重。