專利名稱：用于x射線ct系統(tǒng)的搖床及x射線ct系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于支持X射線CT系統(tǒng)中的受檢者(人體)的搖床，所述X射線CT系統(tǒng)是利用X射線照射而獲得受檢者的X射線斷層圖像的系統(tǒng)。
X射線CT(計(jì)算機(jī)斷層)系統(tǒng)及設(shè)備包含一個(gè)具有環(huán)形腔部分的裝置(通常被稱為門架裝置)，和一個(gè)用于為門架裝置提供幾種控制信號(hào)及根據(jù)門架裝置所采集到的信號(hào)(數(shù)據(jù))重建X射線斷層圖象以供顯示的操作控制臺(tái)。
門架裝置包含有一個(gè)X射線源(X射線管)，一個(gè)用于檢測X射線的X射線檢測器，和一個(gè)在其間放置受檢者的空腔。通過旋轉(zhuǎn)X射線源和X射線檢測器，就可在不同的旋轉(zhuǎn)角度上獲得對(duì)應(yīng)于通過受檢者(經(jīng)受檢者衰減)的X射線數(shù)量的信號(hào)(數(shù)據(jù))。利用所采集到的信號(hào)，操作控制臺(tái)計(jì)算出受檢者橫截面上的一個(gè)小區(qū)域內(nèi)的X射線衰減系數(shù)，然后將計(jì)算得到的數(shù)值以像素值的形式顯示出來而最終生成觀察者可看到的圖像。所獲得的圖像通常被稱為X射線斷層圖像，生成X射線斷層圖像的過程被稱為X射線斷層圖像重建過程或簡稱為重建。
除上述組成部分外，X射線CT系統(tǒng)還需要一個(gè)用于支持和固定在門架裝置空腔部分中的受檢者以及用于將受檢者運(yùn)向空腔部分的運(yùn)送裝置。與受檢者直接接觸的運(yùn)送裝置上的平臺(tái)通常被稱為搖床。
由于搖床和受檢者一起受到X射線的照射，所以構(gòu)造搖床的材料需具有高的X射線透射系數(shù)。通常采用這種材料，即包含由外圍的CFRP(碳纖維強(qiáng)化塑料)等進(jìn)行強(qiáng)化的泡沫材料如丙烯酸樹脂的材料。
在X射線CT系統(tǒng)中，有時(shí)會(huì)在重建圖像中出現(xiàn)被稱為贗象的干擾圖像。當(dāng)一個(gè)受檢者具有高于周圍的X射線衰減系數(shù)(低X射線透射系數(shù))時(shí)就會(huì)產(chǎn)生贗象。如果干擾發(fā)生在重建的受檢者X射線斷層圖像之外，就不會(huì)造成任何影響。但是，發(fā)生在重建圖像之內(nèi)的干擾會(huì)導(dǎo)致誤診斷。
人們也知道贗象現(xiàn)象出現(xiàn)在具有高X射線衰減系數(shù)的受檢者的切線方向上。
下面將對(duì)常規(guī)搖床結(jié)構(gòu)與贗象之間的關(guān)系進(jìn)行描述。
附

圖1表示的是一個(gè)其端部一側(cè)靠近門架裝置的搖床的三方向投影視圖，其中(a)是搖床的頂平面圖(從置于搖床上受檢者的上面看到的視圖)，(b)是從運(yùn)送方向(也就是從門架裝置方向)看去而得到的前(端)視圖，(c)是一個(gè)側(cè)視圖。
如圖所示，從橫向或從運(yùn)送方向看去，搖床截面呈碗狀(倒置梯形)，其頂邊如端視圖(b)中所示形成一凹曲線，這樣就便于使躺著的受檢者得到穩(wěn)定支持。如側(cè)視圖(c)所示，從側(cè)視方向看去，其截面形成了以角度θ切削端部而形成的形狀(將在后面內(nèi)容中對(duì)切削形狀的原因進(jìn)行描述)。
附圖2表示一個(gè)示例性的、在附圖1所示位置S處對(duì)放于所述搖床上的受檢者進(jìn)行掃描而重建X射線斷層圖像。(掃描平面正交于附圖1的畫面。)盡管搖床是用具有高X射線透射系數(shù)的材料制成，但構(gòu)成搖床表面的強(qiáng)化CFRP具有低于周圍空氣的透射系數(shù)。因此如附圖2所示沿覆蓋在表面上的CFRP的切線方向產(chǎn)生了許多線性贗象。
由于搖床的截面呈碗狀，所以在搖床的側(cè)表面所產(chǎn)生的贗象僅出現(xiàn)在背離受檢者的方向上。相類似地，在放置受檢者的曲面上產(chǎn)生的贗象也僅出現(xiàn)在切線方向上而不會(huì)進(jìn)入受檢者的X射線斷層圖像中?；谶@點(diǎn)可以保證在如附圖2所示情況中所產(chǎn)生的贗象基本上是不會(huì)對(duì)基于X射線斷層圖像的診斷造成影響。
接著將對(duì)如附圖1中所示的、從側(cè)面看去以角度θ切削端部而形成的端部形狀的原因進(jìn)行解釋，接著將討論關(guān)于在端部產(chǎn)生贗象的問題。
贗象產(chǎn)生的原因是在掃描平面中存在著具有低X射線透射系數(shù)的材料。因此如果搖床的端平面不是象附圖1中所示那樣傾斜而是垂直的話，則當(dāng)對(duì)相應(yīng)于垂直端平面的位置進(jìn)行掃描時(shí)就會(huì)產(chǎn)生贗象，這是由于具有低X射線透射系數(shù)的CFRP層延伸到了相應(yīng)于掃描平面的平面內(nèi)。因此將搖床端部表面制成如附圖1(c)側(cè)視圖中所示的傾斜狀。
角度θ應(yīng)大于某一值。這是由于如圖3所示，并不總是在垂直于搖床運(yùn)送方向的平面內(nèi)、也可以在門架裝置傾斜一定角度θ0的情況下實(shí)施掃描。之所以進(jìn)行傾斜是由于構(gòu)成人體背骨的脊椎延伸成一個(gè)柔和的S形曲線，有時(shí)就需要在垂直于這一曲線的某部分的平面內(nèi)重建X射線斷層圖像。因此如果搖床端部的傾斜角θ小于最大傾角，則在實(shí)際使用中就會(huì)出現(xiàn)門架的傾斜角等于θ的情況，這樣就會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生前述的贗象。因此搖床端部的傾角θ需要大于門架裝置的最大傾斜角。但是如果門架裝置沒有傾斜功能的話，則就不存在上述的對(duì)角度的限制，只要角度合適即可。
另外當(dāng)受檢者躺在搖床上時(shí)，端部可支持受檢者的頭部或者腳部。由于掃描時(shí)需要受檢者處于平穩(wěn)狀態(tài)，所以一些搖床端部設(shè)置有用于穩(wěn)定固定受檢者頭部的機(jī)構(gòu)?？梢匀绺綀D4所示將一個(gè)頭架插入到搖床端表面上設(shè)置的連接槽內(nèi)。
考慮一種沿運(yùn)送方向(通常稱為Z軸)、在附圖5中參考標(biāo)記S處實(shí)施掃描的情況。
在圖示情況下，掃描平面貫穿搖床兩角部分Pa和Pb。掃描平面的截面是如附圖5中所示的“S-截面”，形成了搖床的兩端截面Pa和Pb。
從搖床端部Pa和Pb截面的放大視圖中可以看出截面(為CFRP層)的底邊Pa1和Pb1都是水平的而且還處在同一直線上。因此所產(chǎn)生的或可能產(chǎn)生的贗象出現(xiàn)在連接底邊Pa和Pb的直線上。因此如附圖5所示如果受檢者的某部分放置在搖床的端部，則連接底邊Pa和Pb的贗象就會(huì)進(jìn)入X射線斷層圖像中而無法進(jìn)行正確的診斷。
本發(fā)明是針對(duì)上述問題而設(shè)計(jì)的，目的在于提供一種在搖床的端部實(shí)施掃描時(shí)可以減少進(jìn)入到受檢者的X射線斷層圖像中的贗象的搖床及X射線CT系統(tǒng)，從而可以提供一個(gè)可信的診斷環(huán)境。
為了解決上述問題，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的用于X射線CT系統(tǒng)中的搖床具有如下構(gòu)造一個(gè)用于在其上放置處于X射線CT系統(tǒng)中的受檢者以及用于將受檢者運(yùn)向某一掃描位置處的搖床包含一個(gè)從運(yùn)送方向看去形成凹形曲面的用于放置受檢者的頂表面；具有從運(yùn)送方向看去通常呈碗形的截面；和將沿頂表面和與其相鄰的兩個(gè)側(cè)表面的兩條交線上的、關(guān)于運(yùn)送方向相對(duì)稱的點(diǎn)表示為A和B，將在頂表面上連接點(diǎn)A和B的最小曲線上的n個(gè)點(diǎn)表示為C1,…,Cn,其端部具有經(jīng)如下所述切削而形成的形狀在一個(gè)通過點(diǎn)A和C1且朝著運(yùn)送方向的反方向下行的平面內(nèi)進(jìn)行切削，在一個(gè)通過點(diǎn)Ci和Ci+1且朝著運(yùn)送方向的反方向下行的平面內(nèi)進(jìn)行切削，在一個(gè)通過點(diǎn)B和Cn且朝著運(yùn)送方向的反方向下行的平面內(nèi)進(jìn)行切削。
當(dāng)在搖床的一個(gè)端部實(shí)施掃描時(shí)，按照前述的本發(fā)明可以減少進(jìn)入受檢者的X射線斷層圖像中的贗象，由此便可提供一個(gè)可信的診斷環(huán)境。
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，從中可以看到本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)。
附圖1表示的是常規(guī)搖床的端部形狀。
附圖2表示的是附圖1中位置S處的X射線斷層圖像與贗象之間的關(guān)系。
附圖3表示的是用于說明門架裝置傾斜操作的視圖。
附圖4表示出了如何將頭架連接到搖床上。
附圖5表示出了在如附圖1所示的端部實(shí)施掃描時(shí)X射線斷層圖像與贗象之間的關(guān)系。
附圖6表示的是一個(gè)用于制得本發(fā)明第一實(shí)施例中所述搖床的搖床坯料的端部。
附圖7是附圖6中所示坯料端部的外部透視圖。
附圖8表示的是第一個(gè)實(shí)施例中所述搖床端部的形狀。
附圖9是在第一個(gè)實(shí)施例中所述搖床的端部處實(shí)施掃描的截面視圖。
附圖10表示的是在第一個(gè)實(shí)施例中所述搖床的端部處實(shí)施掃描而產(chǎn)生的贗象。
附圖11是一個(gè)用于確定第二個(gè)實(shí)施例中搖床端部形狀的搖床坯料的外部透視圖。
附圖12表示的是第二個(gè)實(shí)施例中所述搖床端部的形狀。
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明中的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
為了便于評(píng)述第一個(gè)實(shí)施例中的搖床形狀，先來看一個(gè)具有如圖6中所示形狀的制作搖床的搖床坯料。圖中所示坯料寬W，高H，該坯料的表面由附圖6中所示的相應(yīng)名稱來表示。
在附圖6中，從傳送方向看去的坯料的形狀與前視附圖1(b)中所示的形狀相同。但附圖6中的端表面與其底表面相垂直(沒有轉(zhuǎn)動(dòng)角度)。附圖7表示的是該坯料的透視圖。
附圖7中的點(diǎn)A-G分別定義如下點(diǎn)A,B表示坯料頂表面上的兩個(gè)角。這兩個(gè)點(diǎn)關(guān)于傳送方向(通常稱作為Z軸)呈對(duì)稱分布；點(diǎn)C表示的是連接坯料的頂表面及端表面的一個(gè)曲線周邊的中心位置(連接頂表面上A、B兩點(diǎn)的最短曲線的中點(diǎn))；點(diǎn)D,E表示的是坯料底表面上的兩個(gè)角；點(diǎn)F表示的是位于連接坯料的底表面和側(cè)表面1的交線上的、與點(diǎn)D相距L的點(diǎn)；點(diǎn)G表示的是位于連接坯料的底表面和側(cè)表面2(在附圖7中是不可見的)交線上的、與點(diǎn)E相距L的點(diǎn)；由所謂的點(diǎn)A,C和F確定出了一個(gè)平面(該平面是一個(gè)朝著傳送方向的反方向下行的平面)。點(diǎn)B,C和G確定出了另一個(gè)相似平面。本實(shí)施例中搖床端部形狀就是通過沿著這兩個(gè)平面對(duì)坯料進(jìn)行切削而形成的。
附圖8表示的是該實(shí)施例中所述搖床端部形狀的三方向投影圖。在附圖8中，參考標(biāo)號(hào)A-C和F和G與附圖7中的相應(yīng)標(biāo)記相同。
應(yīng)注意到可如此設(shè)定距離L即使兩個(gè)切削平面之間的棱線R與垂直面之間的夾角θ等于附圖1中所示的角θ。關(guān)于θ角的意義已在前面描述過了，這里就不再重復(fù)了。
在位置S0處相對(duì)傳送方向?qū)嵤呙瓒@得的X射線斷層圖像所提供的結(jié)果與前述附圖1中位置S處圖像中的結(jié)果相同，其產(chǎn)生或可能產(chǎn)生的贗象與附圖2中所示現(xiàn)贗相同。因此，這里將不再重復(fù)進(jìn)行解釋了。
將對(duì)附圖8中在位置S1處實(shí)施掃描的情況進(jìn)行解釋。如附圖8所示，掃描位置S1處的掃描平面(與附圖平面相垂直)貫穿搖床的三個(gè)部分Pa,Pb,Pc。
附圖9所表示的是在位置S0處實(shí)施掃描時(shí)、Pa,Pb,Pc部分的各斷層圖像。如圖所示，各個(gè)部分Pa,Pb,Pc通常都具有如圖所示的三角形狀(盡管嚴(yán)格說來各個(gè)三角形的頂邊是曲線形)，應(yīng)注意到Pa部分的底邊Pa1與Pc部分的底邊Pc1是在一條直線上的事實(shí)。它們共線的原因是因?yàn)榈走匬a1和Pc1都位于附圖7中所述由點(diǎn)A,C和F所確定平面與附圖8中所示在S1處的掃描平面之間的交線上，也就是說它們都在兩個(gè)平面的交線上。相類似地，Pb部分的底邊Pb1和Pc部分的底邊Pc2也是共線的。
附圖10中所表示的是，當(dāng)在上述搖床上放置一個(gè)受檢者然后在位置S1處實(shí)施掃描時(shí)所獲得的X斷層圖像及所產(chǎn)生的或可能產(chǎn)生的贗象。
如圖所示，盡管產(chǎn)生贗象存在著幾個(gè)原因，但如圖10中所示，在最靠近受檢者的X射線斷層圖像處所產(chǎn)生的贗象是贗象40和41。容易看出贗象40和41分別是如圖9中所示的連接底邊Pa1和Pc1和連接底邊Pb1和Pc2的兩條直線。
對(duì)照附圖10和附圖5可以看出當(dāng)在本實(shí)施例的搖床的端部附近實(shí)施掃描時(shí)，能夠成功并顯著地減少進(jìn)入受檢者X射線斷層圖像中的贗象。
因此當(dāng)在搖床的端部重建X射線斷層圖像時(shí)，該實(shí)施例搖床的端部形狀能夠減少進(jìn)入受檢者X射線斷層圖像中的贗象，在搖床的長度方向可以重建可信度高的X射線斷層圖像。
應(yīng)注意到按照該實(shí)施例中所述搖床可包含一個(gè)如附圖4中所示用于連接頭架的連接槽。希望連接槽的形狀是可以抑制進(jìn)入受檢者X射線斷層圖象中的贗象的形尖。連接槽可以具有與搖床的橫截面相似的橫截面。這種情況下，連接到搖床上的頭架的表面應(yīng)是能夠緊密搖床端表面的形狀，使得即使頭架的端面產(chǎn)生贗象，也能夠減少進(jìn)入受檢者X射線斷層圖像中的贗象。
第二實(shí)施例上述實(shí)施例中所描述的搖床具有通過將附圖6中所示搖床坯料沿兩個(gè)平面進(jìn)行切削而得到的形狀。但是最靠近附圖10中所示受檢者X射線斷層圖像的兩條贗象線40和41位于搖床曲線形頂表面的上方且相距一個(gè)非常小的距離，也就是說它們進(jìn)入到了受檢者的X射線斷層圖像中。
通過沿三個(gè)或更多個(gè)平面對(duì)附圖6中所示坯料進(jìn)切削而獲得的形狀可以減少贗象進(jìn)入量。下面將對(duì)沿三個(gè)平面進(jìn)行切削的第二個(gè)實(shí)施例進(jìn)行描述。
為了確定切削位置，附圖11中表示出了對(duì)附圖6中所示坯料進(jìn)行切削的位置。
在附圖11中，點(diǎn)A,B和D-G與附圖7中所示相同，這里就不再解釋了。點(diǎn)C1,C2和H定義如下點(diǎn)C1和C2表示的是連接頂表面和端表面的曲線上的三等分點(diǎn)(也就是連接頂表面上的點(diǎn)A和B的最小曲線的三等分點(diǎn))；點(diǎn)H表示的是連接底表面上點(diǎn)F和G連線的中點(diǎn)。
按照第二個(gè)實(shí)施例，分別沿著由點(diǎn)A,C1和F所確定的平面，由點(diǎn)C1,C2和H所確定的平面，由點(diǎn)B,C2和G所確定的平面對(duì)坯料進(jìn)行切削。切削后得到的形狀形成了第二個(gè)實(shí)施例中所述搖床的端部。
附圖12表示的是第二實(shí)施例中所述搖床的三方向投影視圖。應(yīng)注意到點(diǎn)H并不一定要位于點(diǎn)F和G連線的中點(diǎn)處，它可以位于更靠近邊DE的—側(cè)。但必須維持端表面相對(duì)于垂直平面的夾角θ。
如附圖12所示，當(dāng)沿位置S2處實(shí)施掃描時(shí)，搖床的四個(gè)端部Pa,Pc1,Pc2和Pb相交。從附圖12的前斷面圖中容易看出四部分所意味的正是沿?fù)u床頂表面曲線上的分割點(diǎn)數(shù)目比附圖9中所示數(shù)目增加了一個(gè)。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，容易知道連接這些部分四個(gè)底邊的連線能更準(zhǔn)確地近似一個(gè)曲平面。其原因與具有N+1條邊的正多邊形比一個(gè)具有N條邊的正多邊形更準(zhǔn)確地近似一個(gè)圓的原因相同。因此所產(chǎn)生的贗象也就更靠近曲頂表面而沿與受檢者X射線斷層圖像相反的方向延伸。
按照所述的第二個(gè)實(shí)施例，進(jìn)入受檢者X射線斷層圖像中的贗象數(shù)目會(huì)比采用第一個(gè)實(shí)施例中所述搖床而進(jìn)入的贗象數(shù)目少。
另外，盡管參照附圖7和11的描述，在連接頂表面上點(diǎn)A和B的最小曲線上的點(diǎn)C，C1和C2為該曲線的等分點(diǎn)，但這些點(diǎn)并不局限于這種等分點(diǎn)的情況，點(diǎn)的個(gè)數(shù)也并不局限于一個(gè)或兩個(gè)而可以有更多的點(diǎn)。
在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)及范圍的情況下，還可以有許多不同的實(shí)施例。應(yīng)理解為本發(fā)明除由附加的權(quán)利要求書限定以外，不局限于本說明書中所述的具體
權(quán)利要求
1．一種用于在其上放置X射線CT系統(tǒng)中受檢者以及用于將受檢者運(yùn)向某一掃描位置的搖床包含一個(gè)從運(yùn)送方向看去形成凹形曲面的、用于放置受檢者的頂表面；從運(yùn)送方向看去通常呈碗形的截面；和將沿頂表面和與其相鄰的兩個(gè)側(cè)表面的兩條交線上的、關(guān)于運(yùn)送方向相對(duì)稱的點(diǎn)表示為A和B，將在頂表面上連接點(diǎn)A和B的最小曲線上的n個(gè)點(diǎn)表示為C1,…,Cn,其端部具有經(jīng)如下所述切削而形成的形狀在一個(gè)通過點(diǎn)A和C1且朝著運(yùn)送方向的反方向下行的平面內(nèi)進(jìn)行切削，在一個(gè)通過點(diǎn)Ci和Ci+1且朝著運(yùn)送方向的反方向下行的平面內(nèi)進(jìn)行切削，在一個(gè)通過點(diǎn)B和Cn且朝著運(yùn)送方向的反方向下行的平面內(nèi)進(jìn)行切削。
2．如權(quán)利要求1所述搖床，其特征在于所述位于連接點(diǎn)A和B的最短曲線上的點(diǎn)數(shù)為1。
3．如權(quán)利要求1所述搖床，其特征在于所述位于連接點(diǎn)A和B的最短曲線上的點(diǎn)數(shù)為2。
4．一種包含如權(quán)利要求1、2或3所述搖床的X射線CT系統(tǒng)。
5．如權(quán)利要求1、2或3所述搖床，包含一個(gè)頭架部分，該頭架部分沿運(yùn)送方向連接到所述搖床的通常呈碗形的表面。
6．如權(quán)利要求5所述搖床，其特征在于所述頭架部分對(duì)著所述搖床的連接表面形狀適合于所述搖床的通常為碗形的表面。
7．如權(quán)利要求5或6所述搖床，其特征在于所述頭架部分具有一個(gè)從運(yùn)送方向看去呈凹形曲面的頂表面，以在其上放置受檢者。
8．如權(quán)利要求5,6或7所述搖床，其特征在于所述頭架部分對(duì)著所述搖床的連接表面上設(shè)置有一個(gè)凸出部分，所述搖床對(duì)著所述頭架部分的連接表面上設(shè)置有一個(gè)用于接收所述凸出部分的凹槽部分。
9．如權(quán)利要求8所述的搖床，其特征在于在所述搖床面對(duì)所述頭架部分的連接表面上設(shè)置的所述凹槽部分具有一個(gè)形狀相似于所述搖床的截面形狀的截面。
10．如權(quán)利要求1,2或3所述搖床，其特征在于所述搖床是用一種周圍包裹有碳強(qiáng)化纖維塑料的泡沫材料制成的。
11．如權(quán)利要求10所述搖床，其特征在于所述泡沫材料是丙烯酸樹脂。
12．一種包含有如權(quán)利要求5或6所述搖床的X射線CT系統(tǒng)。
13．一種包含有如權(quán)利要求7所述搖床的X射線CT系統(tǒng)。
14．一種包含有如權(quán)利要求8所述搖床的X射線CT系統(tǒng)。
15．一種包含有如權(quán)利要求9所述搖床的X射線CT系統(tǒng)。
16．一種包含有如權(quán)利要求10或11所述搖床的X射線CT系統(tǒng)。
全文摘要
為了減少進(jìn)入在搖床端部實(shí)施掃描的受檢者的X射線斷層圖像中的贗象,提供一個(gè)診斷環(huán)境,搖床具有從前面看去形成凹曲面的頂表面,從運(yùn)送方向看具有呈碗形的截面。搖床在端部具有經(jīng)如下切削而形成的形狀:當(dāng)將沿頂表面和與其相鄰的兩個(gè)側(cè)表面之間形成的兩條交線上的且關(guān)于運(yùn)送方向?qū)ΨQ的點(diǎn)表示為A和B,將連接點(diǎn)A和B最小曲線上的中點(diǎn)表示為C時(shí),就在通過點(diǎn)A和C且沿運(yùn)送方向的反方向下行而通過點(diǎn)F的平面內(nèi)進(jìn)行切削,以及在通過點(diǎn)B和C且沿運(yùn)送方向的反方向下行而通過點(diǎn)G的平面內(nèi)進(jìn)行切削。
文檔編號(hào)A61B6/03GK1318348SQ0111194
公開日2001年10月24日 申請(qǐng)日期2001年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月28日
發(fā)明者舞田正司 申請(qǐng)人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司