CN1883390A - X射线ct*** - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种X射线CT***，其不受三维绝对位移引起的重建图像质量下降的影响，该三维绝对位移源自X照射/检测设备旋转期间发生的振动。X射线CT***使用在扫描架内旋转的X照射/检测设备获取来自对象的表示视图的多个发射的X射线信号，并基于发射的X射线信号重建图像，该X射线CT***包括：测量设备，使用包含在扫描架中的传感器来测量源自旋转期间发生的振动的X照射/检测设备的三维绝对位移；以及校正设备，基于测量设备测量的值校正表示视图的多个发射的X射线信号。用将相应位移转换为电信号的三个合成变换器实现传感器，其中该相应位移是由X照射/检测设备在基坐标系的三个轴向产生的。

Description

X射线CT***

技术领域

本发明涉及X射线计算机断层(CT)***，或更具体地说，涉及一种使用在扫描架内旋转的X照射/检测设备获取来自对象的表示视图的多个发射的X射线信号、并基于发射的X射线信号重建图像的X射线CT***。

背景技术

X射线CT***被设计成：使用在扫描架内旋转的X照射/检测设备，获取来自对象的表示视图的多个发射的X射线信号。X照射/检测设备的旋转称为扫描。源自旋转的X照射/检测设备的振动影响重建图像的质量。X照射/检测设备调整其平衡，以便使振动最小化。根据水平方向发生的振动，实现平衡调整。在独立于扫描架的底盘上支撑用于检测水平振动的传感器，以使该传感器能检测X照射/检测设备的绝对位移(例如参考专利文献1)。

[专利文件1]日本未经审查的专利申请公开号2001-276039(第3-4页，图4-6)

发明内容

如果通过调整平衡不能完全消除X照射/检测设备的振动，则扫描的同时测量X照射/检测设备的振动。必须基于测量值来校正发射的X射线信号。由于X照射/检测设备并不总是在水平方向振动，所以测量水平方向的振动是不够的。

此外，X照射/检测设备在扫描架内旋转。因此，为了在独立于扫描架的底盘上支撑检测绝对位移的传感器，需要与扫描架内部结构不干扰的专用支撑机构。

本发明的一个目的是提供一种X射线CT***，其不受三维绝对位移引起的重建图像质量下降的影响，所述三维绝对位移源自X照射/检测设备在旋转期间发生的X照射/检测设备的振动。本发明的另一目的是提供一种不需要支撑振动传感器的专用支撑机构的X射线CT***。

为了实现上述目的，本发明提供一种X射线CT***，其使用在扫描架内旋转的X照射/检测设备获取来自对象的表示视图的多个发射的X射线信号，并基于所述发射的X射线信号重建图像。所述X射线CT***包括：测量装置，用于使用扫描架中包括的传感器来测量X照射/检测设备的三维绝对位移，所述三维绝对位移源自旋转期间发生的振动；以及校正装置，用于基于测量装置测量的值来校正表示视图的多个发射的X射线信号。

优选地，传感器包括三个合成变换器，所述三个合成变换器检测X照射/检测设备在基坐标系的三个各自轴向上产生的位移，以便能有效地测量X照射/检测设备的三维绝对位移。

优选地，合成变换器包括：惯性速度变换器，其检测扫描架的位移；涡流变换器，其检测X照射/检测设备相对于扫描架的位移；以及加法器，其将变换器产生的检测信号累加起来，以便能测量X照射/检测设备的绝对位移。

优选地，测量装置将测量值与X照射/检测设备的各旋转角相关联地存储在存储器中。这便于校正装置要执行的发射的X射线信号的校正。

优选地，校正装置相对于视图中心校正发射的X射线信号的分量，以便能产生不受振动影响的重建图像。

优选地，包括报警装置，所述报警装置用于基于测量装置测量的值发出报警，以便能调整X照射/检测设备的平衡。

根据本发明，一种X射线CT***使用在扫描架内旋转的X照射/检测设备获取来自对象的表示视图的多个发射的X射线信号，并基于发射的X射线信号重建图像。所述X射线CT***包括：测量装置，用于使用扫描架中包括的传感器来测量X照射/检测设备的三维绝对位移，所述三维绝对位移源自在旋转期间发生的振动；以及校正装置，其基于测量装置所测量的值来校正表示视图的多个发射的X射线信号。因此，所述X射线CT***不受三维绝对位移引起的重建图像质量下降的影响，所述三维绝对位移源自X照射/检测设备在旋转期间发生的振动。此外，所述X射线CT***不需要用于支撑振动传感器的专用支撑机构。

附图说明

图1示出了根据实现本发明的最佳模式的示例的X射线CT***的配置；

图2示出了根据实现本发明的最佳模式的示例的X射线CT***中包括的X照射/检测设备的配置；

图3示出了根据实现本发明的最佳模式的示例的X射线CT***中包括的X射线检测器的X射线入射面的结构；

图4示出了根据实现本发明的最佳模式的示例的X射线CT***中包括的转子组件的结构；

图5是示出根据实现本发明的最佳模式的示例的X射线CT***中包括的转子组件的构件的分解图；

图6示出了根据实现本发明的最佳模式的示例的X射线CT***中包括的转子组件的动态模型；

图7示出了根据实现本发明的最佳模式的示例的用于检测X射线CT***中包括的转子的位移的转子和传感器；

图8是示出根据实现本发明的最佳模式的示例的用于检测X射线CT***中包括的转子的位移的传感器的框图；

图9示出了根据实现本发明的最佳模式的示例的X射线CT***中包括的涡流变换器的主要部分的原理；

图10示出了根据实现本发明的最佳模式的示例的X射线CT***中包括的惯性速度变换器的主要部分的原理；

图11是示出根据实现本发明的最佳模式的示例的X射线CT***就转子的位移测量而言的框图。

图12是描述根据实现本发明的最佳模式的示例的X射线CT***所执行的操作的流程图。

具体实施方式

下面将参考附图描述实现本发明的最佳模式。要注意的是，本发明并不局限于实现本发明的最佳模式。图1说明性地示出了X射线CT***的配置。本***是实现本发明的最佳模式的示例。本***的配置是在X射线CT***中实现本发明的最佳模式的示例。

本***包括扫描架100、工作台200和操作员控制台300。在扫描架100中，X照射/检测设备110扫描对象10(当其躺在工作台200上时被带进扫描架中)，获取表示视图的多个发射的X射线信号，并将该信号传送到操作员控制台300。操作员控制台300基于从扫描架100接收的发射的X射线信号来重建图像，并在显示器302上显示图像。

扫描架100是在本发明中包括的扫描架的示例。X照射/检测设备110是在本发明中包括的X照射/检测设备的示例。X照射/检测设备110在扫描架100内旋转。

操作员控制台300控制扫描架100和工作台200的转动。在操作员控制台300的控制下，扫描架100根据预定的扫描条件扫描对象。工作台200将对象10定位在射线照相空间内，以便扫描预定区域。为了定位，内置位置调节机构调节台面202的高度和置于台面上的支架206水平移动的距离。

为了调节台面202的高度，以接点作为中心来回摆动支撑柱206，其中在接点处支撑柱连接到底座208。支撑柱206的摆动使台面202在垂直和水平方向移动。支架204在台面202上以水平方向移动。根据扫描条件，用倾斜的扫描架100实现扫描。由内置倾斜机构来实现使扫描架100倾斜。

图2说明性地示出了X照射/检测设备110的配置。在X照射/检测设备110中，X射线检测器150检测从X射线管130中的焦点132照射的X射线134。

准直仪(未示出)将X射线134重新合成锥形束X射线。X射线检测器150具有X射线入射面152，该X射线入射面152与锥形束X射线的扩展一起二维扩展。使X射线入射面152弯曲，好像形成一部分圆柱体一样。圆柱体的中心轴通过焦点132。

X照射/检测设备110绕通过射线照相中心的中心轴(即等角点)旋转。中心轴平行于X射线检测器150形成的一部分圆柱体的中心轴。

将用于旋转的中心轴方向看作z方向，将连接等角点O和焦点132的方向看作y方向，并将垂直于z和y方向的方向看作x方向。x、y和z轴用作将z轴作为中心轴的旋转坐标系的三个轴。

图3是说明性示出X射线检测器150的X射线入射面152的平面图。X射线入射面152具有在x和z方向二维配置的检测单元154。即，由二维阵列的检测单元154实现X射线入射面152。

检测单元154为X射线检测器150提供检测通道。因此，X射线检测器150是多通道X射线检测器。每一个检测单元154都是例如闪烁器和光电二极管的组合。

X照射/检测设备110由结合在扫描架100中的转子组件支撑。图4和图5示出了该转子组件的结构。图4是组件图，且图5是分解图。

转子组件包括转子402。转子402是环形结构，并用轴承404附在托座(bracket)406上，轴承404位于二者之间，以使转子能自由旋转。托座406固定在机架(未示出)上。

由驱动装置(未示出)驱动转子402旋转。X照射/检测设备110安装在转子402上。具有安装在其上的X照射/检测设备110的转子402是扫描架100的旋转部分。固定于机架的托座406是扫描架100的固定部分。

在基坐标系中，Z轴与转子组件的中心轴相关联，Y轴与其垂直轴相关联，且X轴与其水平轴相关联。基坐标系是使用底盘作为基的坐标系。测量所述坐标系中转子402的三维位移会在后面描述。基坐标系中的位移是绝对位移。

用图6所示的动态模型表示转子组件。在此情况下，转子组件具有表示转子402和X射线照射/检测设备的块422、以及表示托座406的另一块462，用彼此平行排列且包含在轴承404中的弹簧442和阻尼器444连接这两个块。

图7示出用在检测转子402的三维绝对位移中的传感器的布置。作为传感器，采用三个传感器502、504和506。使用连接机构(未示出)将传感器附在托座406上。传感器502、504和506是在本发明中包括的传感器的示例。

传感器502检测转子402在Z方向产生的位移，并以非接触方式在Z方向与转子402的端面相对。传感器504检测转子402在Y方向产生的位移，并以非接触方式在Y方向与转子402的周边相对。传感器506检测转子402在X方向产生的位移，并以非接触方式在X方向与转子402的周边相对。

用合成变换器实现传感器。如图8所示，合成变换器的每一个都包括涡流变换器602、惯性速度变换器604和将变换器产生的检测信号累加的加法器606。

在涡流变换器602中，图9所示主要部分的结构给出其原理，电流流进线圈622，以便在以非接触方式与线圈相对的检测对象624中产生涡流。线圈622提供的电感随与距离检测对象624为d处的改变所引起的涡流的改变而改变。利用电感中的改变。

相关电子电路将线圈622的电感转换为位移。涡流变换器602的输出信号表示检测对象产生的位移。涡流变换器602附在托座406上，并将转子402看作检测对象。因此，检测转子402相对于托座406所产生的相对位移。

在惯性速度变换器604中，如图10所示主要部分的结构给出其原理，弹簧650支撑用砝码642增强其惯性的线圈644，以使该线圈与包含在检测对象648中的磁路646中的磁通量互相联系起来。当磁路646与检测对象648一起在线圈的轴向振动时，在线圈644中感应到电压。利用感应的电压。

相关电子电路将线圈644的感应电压转换为位移。惯性速度变换器604的输出信号表示托座406产生的位移，惯性速度变换器附在该托座上，即扫描架的固定。该位移是绝对位移。

加法器606将涡流变换器602的输出信号与惯性速度变换器604的输出信号累加起来，由此将托座406的绝对位移加到转子402相对于托座406的相对位移上。因此，产生表示转子402绝对位移的信号。

如上所述，传感器502、504和506检测转子402在Z、Y和X方向产生的绝对位移。转子402的绝对位移正是X照射/检测设备110的绝对位移。

用于检测X照射/检测设备110绝对位移的传感器附在托座406上。因此，与用于在独立于扫描架的底盘上支撑传感器的支撑机构不同，该支撑机构不必是任何专用机构。

涡流变换器602是本发明中包括的涡流变换器的示例。惯性速度变换器604是本发明中包括的惯性速度变换器的示例。加法器606是本发明中包括的加法器的示例。由于用合成变换器实现传感器502、504和506，所以能有效测量转子402的三维绝对位移。

此外，合成变换器包括检测扫描架固定部分位移的惯性速度变换器、检测扫描架旋转部分相对于其固定部分位移的涡流变换器、以及将变换器产生的检测信号累加起来的加法器。因此，能有效检测旋转部分的绝对位移。

图11是示出本***就转子产生的位移的测量而言的框图。传感器500具有从电源装置710提供的动力，并检测转子402的三维绝对位移d，该三维绝对位移源自旋转期间发生的振动。传感器500一般指三个传感器502、504和506。放大器装置720对传感器500产生的检测信号u进行放大。放大器装置720包括分别与三个传感器502、504和506相关联的三个放大器。数据获取装置730将放大器装置720中包括的三个放大器的输出信号作为数字数据项获取。该数据项表示指示转子402的三维绝对位移的测量值。

绝对位移测量的同时，旋转角传感器740检测转子402产生的旋转角。旋转角传感器740包括旋转编码器和相关电子电路。数据获取装置730还将旋转角检测信号作为数字数据获取。该数据表示旋转角的测量值。

数据获取装置730获取的绝对位移测量值和旋转角测量值存储在存储器750中。在存储器750中，以电子表格(spreadsheet)形式将绝对位移与旋转角相关联。因此，与转子402的各旋转角相关联地存储三维绝对位移。由传感器500、电源装置710、放大器装置720、数据获取装置730、旋转角传感器740和存储器750组成的X射线CT***的一部分是本发明中包括的测量装置的示例。存储器750是本发明中包括的存储器的示例。

数据校正装置760使用存储在存储器750中的三维绝对位移和旋转角的测量值来校正发射的X射线信号。此外，平衡调整装置770使用该测量值调整转子402的平衡。数据校正装置760是本发明中包括的校正装置的示例。由于与旋转角相关联地将三维绝对位移的测量值存储在存储器中，所以容易校正发射的X射线信号。

下面将描述在本***中执行的操作。图12是描述在该***中要执行的操作的流程图。首先，在步骤801执行初步测量。通过相对于各旋转角测量转子402的三维绝对位移，同时缓慢旋转转子402以使转子不振动，来实现初步测量。从而，相对于各旋转角测量转子402的静态三维绝对位移。

在步骤803，确定是否允许静态和动态平衡。基于预定阈值实现该确定。关于阈值，对于静态和动态平衡可采用同一阈值，或因此可采用独立阈值。

如果不允许静态和动态平衡，则在步骤805发出报警。该报警伴随着其静态和动态失衡的大小指示。在操作员控制台300的控制下，显示器302完成该指示。由操作员控制台300和显示器302组成的X射线CT***的一部分是本发明中包括的报警装置的示例。在步骤807基于报警和指示调整平衡。

用没被带进扫描架腔(bore)中的对象来执行以初步测量开始并以平衡调整结束的工作。在工厂调节产品的步骤，或在操作点安装产品时，执行该工作。另外，可定期执行或在维护时任意执行该工作。

如果允许静态和动态平衡，则在步骤809执行扫描。从而，转子402以正常速度旋转，并且安装在转子上的X照射/检测设备获取来自对象的表示视图的多个发射的X射线信号。

扫描的同时，在步骤811测量绝对位移。从而，测量在扫描期间每一时刻发生的三维绝对位移。相对于各旋转角存储指示三维绝对位移的测量值。

基于该测量值，在步骤813校正数据。通过校正表示视图中心(即旋转角中心)的各发射的X射线信号的分量，来实现数据校正。发射的X射线信号分量所表示的视图中心明显保持不变。实际上，视图中心与转子402的三维绝对位移一起改变。因此，使用通过测量三维绝对位移所获得的值，来校正表示视图中心的发射的X射线信号的分量。

完成校正之后，发射的X射线信号用于在步骤815重建图像。由于表示视图中心的信号分量的校正，所以抵消了发射的X射线信号分量所表示的视图中心中的X、Y和Z方向的误差。因此，重建图像享有高质量。

[标号]

10：对象

100：扫描架

110：X照射/检测设备

130：X射线管

132：焦点

134：X射线

150：X射线检测器

152：X射线入射面

154：检测单元

200：工作台

202：台面

204：支架

206：支撑柱

300：操作员控制台

402：转子

404：轴承

406：托座

502，504，506：传感器

602：涡流变换器

604：惯性速度变换器

606：加法器

622：线圈

624：检测对象

644：线圈

646：磁路

648：检测对象

650：弹簧

710：电源装置

720：放大器装置

730：数据获取装置

740：旋转角传感器

750：存储器

760：数据校正装置

770：平衡调整装置

Claims (6)

1.一种X射线CT***，其使用在扫描架内旋转的X照射/检测设备获取来自对象的表示视图的多个发射的X射线信号，并基于所述发射的X射线信号重建图像，所述X射线CT***包括：

测量装置，用于使用包含在所述扫描架中的传感器来测量所述X照射/检测设备的三维绝对位移，所述三维绝对位移源自旋转期间发生的振动；以及

校正装置，用于基于所述测量装置测量的值来校正表示视图的所述多个发射的X射线信号。

2.如权利要求1所述的X射线CT***，其中用三个合成变换器实现所述传感器，所述三个合成变换器检测所述X照射/检测设备在基坐标系的三个轴向上产生的各自的位移。

3.如权利要求2所述的X射线CT***，其中所述合成变换器包括：惯性速度变换器，检测所述扫描架的位移；涡流变换器，检测所述X照射/检测设备相对于所述扫描架的位移；以及加法器，将由所述变换器产生的检测信号累加。

4.如权利要求1-3中任一项所述的X射线CT***，其中所述测量装置将测量值与所述X照射/检测设备产生的各旋转角相关联地存储在存储器中。

5.如权利要求1-4中任一项所述的X射线CT***，其中所述校正装置校正表示视图中心的发射的X射线信号的分量。

6.如权利要求1-5中任一项所述的X射线CT***，还包括报警装置，所述报警装置用于根据所述测量装置测量的值发出报警。

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