專利名稱：一種靜態(tài)ct掃描儀系統(tǒng)及其掃描方法
技術領域：
本發(fā)明屬于CT掃描儀領域。
背景技術：
CT在臨床中有廣泛應用。為了實現(xiàn)斷層成像，現(xiàn)在使用的CT有兩種方案，第一種方案是CT球管圍繞人體做旋轉(zhuǎn)運動，在不同視角獲取成像物體的投影圖像(見圖1)；第二種方案是使用一個大型特制掃描電子束X線管，通過偏轉(zhuǎn)線圈控制電子束轟擊靶的位置， 進而獲得不同視角的投影圖像(見圖2)。無論第一種方案還是第二種方案，其X射線的產(chǎn)生原理基本相同。給燈絲加熱，當燈絲溫度達到上千攝氏度時發(fā)射熱電子，熱電子在電場力作用下加速撞擊陽極，從而產(chǎn)生X 射線(見圖2和圖3)。對于第一種方案而言，由于CT球管的旋轉(zhuǎn)受到離心力的制約，雖然現(xiàn)在掃描一周可以在0. 27s內(nèi)完成，但是掃描速度已經(jīng)接近理論極限，很難再實現(xiàn)有效的提高。而這個速度依然不能滿足心血管、冠狀動脈等運動器官或組織的成像要求。此外，CT球管和探測器旋轉(zhuǎn)的成像方式導致系統(tǒng)電力輸送和數(shù)據(jù)傳輸都存在困難，需要采用一些特殊的技術來實現(xiàn)，增加了系統(tǒng)的復雜程度。對于第二種方案而言，雖然其成像速度很快，但是其電子束是在靶環(huán)外面通過線圈實現(xiàn)的偏轉(zhuǎn)，所以體積非常龐大，而且未能實現(xiàn)360度斷層掃描，以及全身任意位置的掃描。以上兩種成像方案中通過熱發(fā)射電子產(chǎn)生X射線的方式存在很多問題。無論是第一種方案還是第二種方案，其X射線源和相關輔助設施的體積和重量都很大。熱發(fā)射產(chǎn)生電子的模式導致其啟動速度慢。在要求脈沖式同步掃描(比如心律特定相位的掃描)時，它不能夠關閉電子源，只能通過調(diào)整偏壓，抑制電子撞擊陽極靶，或者在射線出口設置機械門控的方式，從而增加了 X射線源的復雜程度。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明旨在提供一種靜態(tài)CT掃描儀系統(tǒng)及其掃描方法，該掃描儀系掃描一周所用時間比現(xiàn)有CT掃描儀的時間更短，突破CT球管旋轉(zhuǎn)成像方案的速度極限，可以從根本上解決現(xiàn)有CT所遇到的運動偽影問題。為實現(xiàn)上述技術目的，達到上述技術效果，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)
利用強電場下電子可以通過隧道效應穿過材料表面勢壘發(fā)生放電現(xiàn)象的原理，人們使用碳納米管研制出了場發(fā)射電子源，然后利用該電子源研制X射線源。
該X射線源原理如下碳納米管在外加強電場的作用下產(chǎn)生場致發(fā)射，然后電子在電場的加速下轟擊陽極產(chǎn)生X射線。采用碳納米管后的X射線源具有許多優(yōu)點時間響應快，可以隨時開啟，無須加熱燈絲電源，射線源體積減小等。目前，碳納米管具有很低的場發(fā)射開啟電場強度(1-3 V/ym)和很高的場發(fā)射電流密度ClA/cm2)，可在普通高真空度ClO-5Pa)下長期穩(wěn)定工作。一種靜態(tài)CT掃描儀系統(tǒng)，包括電力系統(tǒng)、X射線源系統(tǒng)、探測器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計算機，所述探測器系統(tǒng)用于接收所述X射線源系統(tǒng)發(fā)射的X射線束，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接所述探測器系統(tǒng)，所述計算機連接所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述電力系統(tǒng)分別連接所述X 射線源系統(tǒng)、探測器系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于提供所需的高壓和普通電源，所述X射線源系統(tǒng)包括若干個基于碳納米管的X射線源模塊，所述的若干個X射線源模塊均勻分布在一環(huán)形軌道上，并每個X射線源模塊下方對應設置有一準直器；所述探測器系統(tǒng)包括若干個探測器模塊，所述的若干個探測器模塊的探測面構成一環(huán)形圈然后與所述環(huán)形軌道平行放置；所述X射線源系統(tǒng)可通過所述準直器的準直器夾縫將發(fā)射的X射線束投射到所述探測器系統(tǒng)的探測面上。進一步的，所述準直器夾縫的形狀在環(huán)形平面方向成等腰梯形、在垂直于環(huán)形平面方向成梯形，所述X射線源模塊通過所述準直器夾縫可保證所發(fā)射的X射線束只覆蓋所述探測器模塊的探測面在所述環(huán)形軌道軸線方向上的寬度。一般而言，當成像物體的尺寸比較大時，需要的視野比較大，這個時候能夠同時工作的X射線源模塊的數(shù)目就比較少；當成像物體的尺寸比較小時，需要的視野也比較小，這個時候能夠同時工作的X射線源模塊的數(shù)目就比較多，可以進一步縮短成像時間?；谶@個想法，本發(fā)明的準直器為一種具有多種狹縫尺寸的環(huán)形準直器，對于不同尺寸的掃描物體，自動進行切換。一種靜態(tài)CT掃描儀系統(tǒng)的掃描方法，首先，打開一個X射線源模塊；然后，沿順時針或逆時針方向逐個打開其他的X射線源模塊。一種靜態(tài)CT掃描儀系統(tǒng)的掃描方法，首先，打開至少兩個X射線源模塊，同時保證打開的X射線源模塊所發(fā)射的X射線束在探測器系統(tǒng)上的覆蓋范圍互不重疊；然后，按照上述各X射線源模塊確定的位置同時沿順時針或逆時針方向打開其他的X射線源模塊。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果
1、基于本發(fā)明制造的CT掃描儀將比現(xiàn)有CT掃描儀的結(jié)構簡單，取消了滑環(huán)，避免了傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)成像方案中CT球管和探測器旋轉(zhuǎn)所遇到的電力傳輸和數(shù)據(jù)傳輸?shù)葐栴}。2、本發(fā)明掃描一周所用時間比現(xiàn)有CT掃描儀的時間更短，突破CT球管旋轉(zhuǎn)成像方案的速度極限，可以從根本上解決現(xiàn)有CT所遇到的運動偽影問題。3、基于碳納米管的場發(fā)射陰極的X射線源的模塊化設計使得系統(tǒng)的維護更容易， 能耗更小，運營成本更低。如果某個模塊出現(xiàn)故障，只需要更換該模塊，而不要像現(xiàn)在的CT 系統(tǒng)，需要更換整個球管。4、另外，本發(fā)明的快速開關特性可靈活變換掃描模式，輕松實現(xiàn)多種掃描模式，提高掃描效率。上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，
4并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。 本發(fā)明的具體實施方式
由以下實施例及其附圖詳細給出。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中
圖1為CT球管旋轉(zhuǎn)成像示意圖。圖2為電子束偏轉(zhuǎn)打靶成像示意圖。圖3為CT球管結(jié)構示意4為本發(fā)明的框架結(jié)構圖
圖5為本發(fā)明的X射線源系統(tǒng)和探測器系統(tǒng)的結(jié)構示意6為本發(fā)明的準直器的夾縫在環(huán)形平面方結(jié)構示意圖。圖7為本發(fā)明的準直器的夾縫在垂直于環(huán)形平面方結(jié)構示意圖。圖8為本發(fā)明的準直器環(huán)結(jié)構示意圖。圖中標號說明1.電力系統(tǒng)，2. X射線源系統(tǒng)，201、X射線源模塊，3.探測器系統(tǒng)， 301、探測器模塊，4.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，5.計算機，6.環(huán)形軌道，7.準直器，701、準直器夾縫， a.寬度，8、準直器環(huán)，。
具體實施例方式下面將參考附圖并結(jié)合實施例，來詳細說明本發(fā)明。實施例1
參見圖4及圖5所示，一種靜態(tài)CT掃描儀系統(tǒng)，包括電力系統(tǒng)1、X射線源系統(tǒng)2、探測器系統(tǒng)3、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4和計算機5，所述探測器系統(tǒng)3用于接收所述X射線源系統(tǒng)2發(fā)射的X射線束，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4連接所述探測器系統(tǒng)3，所述計算機5連接所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4，所述電力系統(tǒng)1分別連接所述X射線源系統(tǒng)2、探測器系統(tǒng)3和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4 用于提供所需的高壓和普通電源，所述X射線源系統(tǒng)2包括若干個基于碳納米管的X射線源模塊201，所述的若干個X射線源模塊201均勻分布在一環(huán)形軌道6上，并每個X射線源模塊201下方對應設置有一準直器7 ；所述探測器系統(tǒng)3包括若干個探測器模塊301，所述的若干個探測器模塊301的探測面構成一環(huán)形圈然后與所述環(huán)形軌道6平行放置；所述X 射線源系統(tǒng)2可通過所述準直器7的準直器夾縫701將發(fā)射的X射線束投射到所述探測器系統(tǒng)3的探測面上。進一步的，所述環(huán)形軌道6為圓形，其直徑范圍為0.5米 1.5米，優(yōu)選的為1米。進一步的，結(jié)合圖6、圖7所示，所述準直器夾縫701的形狀在環(huán)形平面方向成等腰梯形、在垂直于環(huán)形平面方向成梯形，所述X射線源模塊201通過所述準直器夾縫701可保證所發(fā)射的X射線束只覆蓋所述探測器模塊301的探測面在所述環(huán)形軌道軸線方向上的寬
度So優(yōu)選的，參見圖8所示，所述準直器7上設置有多個不同尺寸的準直器夾縫701，并所述的準直器7構成一準直器環(huán)8。實施例2 一種靜態(tài)CT掃描儀系統(tǒng)的掃描方法，首先，打開一個X射線源模塊；然后，沿順時針或逆時針方向逐個打開其他的X射線源模塊。實施例3
一種靜態(tài)CT掃描儀系統(tǒng)的掃描方法，首先，打開至少兩個X射線源模塊，同時保證打開的X射線源模塊所發(fā)射的X射線束在探測器系統(tǒng)上的覆蓋范圍互不重疊；然后，按照上述各 X射線源模塊確定的位置同時沿順時針或逆時針方向打開其他的X射線源模塊。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種靜態(tài)CT掃描儀系統(tǒng)，包括電力系統(tǒng)(1)、X射線源系統(tǒng)(2)、探測器系統(tǒng)(3)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(4)和計算機(5)，所述探測器系統(tǒng)(3)用于接收所述X射線源系統(tǒng)(2)發(fā)射的 X射線束，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(4)連接所述探測器系統(tǒng)(3)，所述計算機(5)連接所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(4)，所述電力系統(tǒng)(1)分別連接所述X射線源系統(tǒng)(2)、探測器系統(tǒng)(3)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(4)用于提供所需的高壓和普通電源，其特征在于所述X射線源系統(tǒng)(2)包括若干個基于碳納米管的X射線源模塊(201 )，所述的若干個X射線源模塊(201)均勻分布在一環(huán)形軌道(6)上，并每個X射線源模塊(201)下方對應設置有一準直器(7);所述探測器系統(tǒng) (3)包括若干個探測器模塊(301)，所述的若干個探測器模塊(301)的探測面構成一環(huán)形圈然后與所述環(huán)形軌道(6)平行放置；所述X射線源系統(tǒng)(2)可通過所述準直器(7)的準直器夾縫(701)將發(fā)射的X射線束投射到所述探測器系統(tǒng)(3)的探測面上。
2.根據(jù)權利要求1所述的靜態(tài)CT掃描儀系統(tǒng)，其特征在于所述準直器夾縫(701)的形狀在環(huán)形平面方向成等腰梯形、在垂直于環(huán)形平面方向成梯形，所述X射線源模塊(201) 通過所述準直器夾縫(701)可保證所發(fā)射的X射線束只覆蓋所述探測器模塊(301)的探測面在所述環(huán)形軌道軸線方向上的寬度(a)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的靜態(tài)CT掃描儀系統(tǒng)，其特征在于所述準直器(7)上設置有多個不同尺寸的準直器夾縫(701)，并所述的準直器(7 )構成一準直器環(huán)(8 )。
4.一種根據(jù)權利要求1或2所述的靜態(tài)CT掃描儀系統(tǒng)的掃描方法，其特征在于首先， 打開一個X射線源模塊；然后，沿順時針或逆時針方向逐個打開其他的X射線源模塊。
5.一種根據(jù)權利要求1或2所述的靜態(tài)CT掃描儀系統(tǒng)的掃描方法，其特征在于首先， 打開至少兩個X射線源模塊，同時保證打開的X射線源模塊所發(fā)射的X射線束在探測器系統(tǒng)上的覆蓋范圍互不重疊；然后，按照上述各X射線源模塊確定的位置同時沿順時針或逆時針方向打開其他的X射線源模塊。
全文摘要
一種靜態(tài)CT掃描儀系統(tǒng)，包括電力系統(tǒng)、X射線源系統(tǒng)、探測器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計算機，探測器系統(tǒng)用于接收X射線源系統(tǒng)發(fā)射的X射線束，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接探測器系統(tǒng)，計算機連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，電力系統(tǒng)分別連接X射線源系統(tǒng)、探測器系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，X射線源系統(tǒng)包括若干個基于碳納米管的X射線源模塊，若干個X射線源模塊均勻分布在一環(huán)形軌道上，并每個X射線源模塊下方對應設置有一準直器；探測器系統(tǒng)包括若干個探測器模塊，若干個探測器模塊的探測面構成一環(huán)形圈然后與環(huán)形軌道平行放置；X射線源系統(tǒng)可通過準直器的準直器夾縫將發(fā)射的X射線束投射到探測器系統(tǒng)的探測面上。本發(fā)明結(jié)構簡單，掃描一周的時間短。
文檔編號A61B6/03GK102379716SQ20111024745
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月24日 優(yōu)先權日2011年8月24日
發(fā)明者代秋聲, 邢曉曼 申請人:蘇州生物醫(yī)學工程技術研究所