專利名稱：X射線射入位置調(diào)整方法和x射線層析成象方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種X射線射入位置調(diào)整方法和X射線層析成象方法和裝置，尤其涉及用于X射線發(fā)射/探測裝置的X射線射入位置調(diào)整方法，該裝置將X射線管產(chǎn)生的X射線通過準直器入射到X射線探測器上，以及一種X射線層析成象方法和具有這種X射線射入位置調(diào)整進行成象的裝置。
在X射線CT(計算的層析照相)中，一種將X射線管產(chǎn)生的X射線通過準直器入射到X射線探測器上的X射線的發(fā)射/探測裝置圍繞欲檢查的物體轉(zhuǎn)動(即掃描)，并利用繞著物體在許多觀視方向用X射線對物體的測量取得的投射數(shù)據(jù)來產(chǎn)生(即再現(xiàn))層析圖象。
X射線發(fā)射裝置發(fā)射包含成象范圍的一定寬度和垂直于寬度方向上的一定厚度的X射線束。X射線束的厚度由穿過準直器的孔的開口度確定。
X射線探測裝置利用一種多通道X射線探測器探測X射線，該探測器由多個在X射線束寬度方向上排成陣列的X射線探測元件構成。多通道X射線探測器其長度(即寬度)相當于在X射線束寬度方向上的X射線束寬度，而另一長度(即厚度)大于在X射線束厚度方向上的X射線束厚度。
有些X射線探測器由利用具有兩行的X射線探測器陣列組成，它們對兩個片層同時獲取投射數(shù)據(jù)，在這種X射線探測器中，陣列中的兩行互相平行地相鄰設置，X射線束在厚度方向等比例地射入到探測器上。在物體的等角點射入到兩行陣列的每一行上的每束X射線束的厚度測定層析圖象的片層厚度。
在X射線管內(nèi)，由于使用時的溫度上升所引起的熱膨脹而造成的X射線焦點位移，會導致X射線束在通過準直器孔后在其厚度方向上的移位。如果X射線束在厚度方向位移，則X射線束在陣列的兩行之間厚度的分配比例將改變，使投射到陣列兩行上的物體的各片層厚度不相等。
由此，采用一種技術使陣列的兩行具有各自的參考通道，在參考通道監(jiān)測X射線計數(shù)之間的比例，并探測如果比例不等于1時X射線射入位置的移動，從而調(diào)節(jié)準直器的位置，由此將X射線射入位置控制在某一確定位置上。
然而，由于上述控制射入位置的技術只是在X射線發(fā)射和掃描開始之后才開始，所以X射線射入位置不能總是馬上與掃描開始后的某一確定位置保持一致，確切地說，射入位置時常會偏離確定的位置。因此存在著使初始取得的圖象質(zhì)量變差的問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種X射線射入位置調(diào)整方法，使X射線射入位置與開始掃描的確定位置一致，還提供一種執(zhí)行具有這種X射線射入位置調(diào)整的成象的X射線層析成象方法和裝置。
按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種X射線射入位置調(diào)整方法，利用從X射線管產(chǎn)生的X射線通過準直器發(fā)射到X射線探測器上的X射線發(fā)射/探測裝置對物體掃描來進行層析成象，該方法包括下述步驟依據(jù)在開始掃描前X射線管的溫度和當時使用的掃描條件，在X射線管上預置X射線焦點位置；和依據(jù)預置的位置，調(diào)節(jié)準直器的位置和/或X射線探測器的位置，使從X射線管產(chǎn)生的X射線射入到X射線探測器的確定位置上。
按照本發(fā)明的第二方面，提供了一種X射線層析成象的方法，利用從X射線管產(chǎn)生的X射線通過準直器射到X射線探測器上的X射線發(fā)射/探測裝置對物體掃描來進行層析成象，該方法包括下述步驟依據(jù)在開始掃描前X射線管的溫度和當時使用的掃描條件，在X射線管上預置X射線焦點位置；根據(jù)預置的位置，調(diào)節(jié)準直器的位置和/或X射線探測器的位置，使從X射線管產(chǎn)生的X射線射入到X射線探測器的確定位置上；和在由調(diào)節(jié)步驟進行位置調(diào)節(jié)之后，利用X射線發(fā)射/探測裝置掃描物體來進行層析成象。
按照本發(fā)明的第三方面，提供了一種X射線層析成象裝置，利用從X射線管產(chǎn)生的X射線通過準直器發(fā)射到X射線探測器上的X射線發(fā)射/探測裝置對物體掃描來進行層析成象，該裝置包括焦點位置預置裝置，依據(jù)在開始掃描前X射線管的溫度和當時使用的掃描條件在X射線管上預置X射線焦點位置；和位置調(diào)節(jié)裝置，根據(jù)預置的X射線焦點位置調(diào)節(jié)準直器的位置和/或X射線探測器的位置，使從X射線管產(chǎn)生的X射線射入到X射線探測器上的確定位置上。
在上述本發(fā)明的第一至第三方面的任一方面，所選擇的掃描條件至少包括X射線發(fā)射/探測裝置的傾角和X射線焦點位置在軸掃描中可予以適當預置的掃描時間。
在上述本發(fā)明的第一至第三方面的任一方面，最好掃描條件至少包括X射線發(fā)射/探測裝置的傾角和方位角，此時X射線焦點位置可正確地在穩(wěn)態(tài)掃描中予以預置。
在上述情況中，掃描條件最好還包括，X射線焦點位置大小，在X射線焦點大小改變時可對X射線焦點位置予以正確地預置。
本發(fā)明的第一至第三方面的X射線射入位置調(diào)整方法和X射線層析成象方法和裝置能按照開始掃描前預置的X射線焦點位置來調(diào)節(jié)準直器和/或X射線探測器的位置，使X射線從剛開始掃描就射入到X射線探測器的預定位置上。
于是，本發(fā)明可實施一種使X射線射入位置與掃描開始時的確定位置一致的X射線射入位置調(diào)整方法，以及利用所述X射線射入位置調(diào)整的X射線層析成象方法和裝置。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點將由如附圖所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的描述變得更清楚。


圖1為本發(fā)明一個實施例的裝置的方框圖。
圖2為圖1裝置中探測器陣列的示意圖。
圖3為圖1裝置中X射線發(fā)射/探測裝置的示意圖。
圖4為圖1裝置中X射線發(fā)射/探測裝置的示意圖。
圖5為圖1裝置中X射線發(fā)射/探測裝置的示意圖。
圖6為圖1裝置中X射線管主要部分的示意圖。
圖7為圖1裝置中X射線管上的焦點位移以及準直器的焦點相應位置的調(diào)節(jié)示意圖。
圖8為圖1裝置中X射線管上焦點位移和探測器陣列的相應位置調(diào)節(jié)示意圖。
圖9為校準圖1裝置中的掃描條件示意圖。
圖10為校準圖1裝置中的掃描條件示意圖。
現(xiàn)參照附圖所示的實施例對發(fā)明進行詳述。圖1為本發(fā)明一個實施例的X射線CT裝置的方框圖。該裝置具體示出本發(fā)明裝置的一個實施例，以及按本發(fā)明方法的實例所進行的裝置的操作。
如圖1所示，該裝置包括，一個掃描臺架2，一個成象臺4和一個操作員控制臺6。掃描臺架2有一個X射線管20。X射線管20示出本發(fā)明X射線管的一個實施例。X射線管20設有一個溫度探測器(未圖示)，從X射線管20發(fā)出的X射線束(未圖示)，例如由準直器22形成一種扇形的X射線束，并使它入射至一個探測器陣列24上。準直器22示出按本發(fā)明的一個準直器實施例。同樣探測器陣列24示出按本發(fā)明的一個X射線探測器的實施例。探測器陣列24有多個X射線探測器元件，他們在扇形X射線束展開方向排成陣列。探測器24的構形將在下面介紹。
X射線管20，準直器22和探測器陣列24一起構成X射線發(fā)射/探測裝置。X射線發(fā)射/探測裝置示出本發(fā)明X射線發(fā)射/探測裝置的一個實施例。X射線發(fā)射/探測裝置的構造將在下面說明。探測器陣列24與數(shù)據(jù)采集區(qū)20連接，用于采集在探測器陣列中由單個X射線探測元件探測的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集區(qū)26也采集X射線管20的溫度數(shù)據(jù)。
從X射線管20發(fā)出的X射線由X射線探測器控制。X射線管20和X射線探測器28之間的連接關系在圖中略去。準直器22由準直器控制器30控制，準直器22與準直器控制器30之間的連接關系也在圖中略去。
上述的X射線管20至準直器控制器30的諸部件被支承在掃描器臺架2的轉(zhuǎn)動部分32上。轉(zhuǎn)動部分32的轉(zhuǎn)動受轉(zhuǎn)動控制器34控制。轉(zhuǎn)動部分32和轉(zhuǎn)動控制器34之間的連接關系在圖中略去。掃描器臺架2有一個傾角控制器36，用于控制掃描器臺架2的工作。
成象臺4用于將一個物體(圖1中未示)送入或移出位于掃描器臺架2內(nèi)的X射線照射空間。物體和X射線照射空間之間的關系將在下面描述。
操作員控制臺6有一個中央處理單元60，例如它由一臺計算機組成。中央處理單元60與控制接口62連接，它再與掃描器臺架2和成象臺6連接。
中央處理單元60經(jīng)控制接口62控制掃描器臺架2和成象臺4。掃描器臺架2內(nèi)的數(shù)據(jù)采集區(qū)26、X射線控制器28、準直器控制器30、轉(zhuǎn)動控制器34和傾角控制器經(jīng)控制接口62受到控制。這些區(qū)之間的單獨連接和控制在圖中從略。中央處理單元60示出本發(fā)明焦點位置預示裝置的一個實施例。由中央處理單元60、控制接口62和準直器控制器30組成的部分示出本發(fā)明位置調(diào)節(jié)裝置的一個實施例。
中央處理單元60也與數(shù)據(jù)采集緩沖區(qū)64連接，再與掃描器臺架2內(nèi)的數(shù)據(jù)采集區(qū)26連接。在數(shù)據(jù)采集區(qū)26采集的數(shù)據(jù)輸入至數(shù)據(jù)采集緩沖器64，緩沖器64暫存輸入數(shù)據(jù)。
中央處理單元60也與存儲器66連接，儲存各種數(shù)據(jù)、再現(xiàn)圖象、程序等。中央處理單元60還與顯示器68連接，顯示器68再現(xiàn)圖象和其它從中央處理單元60輸出的信息。操作器70由操作員將多種指令和信息輸入中央處理單元60。
圖2示意說明探測器陣列24的構形。探測器陣列24由兩行多通道的X射線探測器242和244組成，其中X射線探測器元件24(i)的重復度(例如約為1000)以弧形排列。引用符號(i)表示一個通道標記，例如i＝1-1000。X射線探測器242和244平行地相鄰設置。使用在探測器陣列24的兩端一定數(shù)目的通道作為每行的參照通道。參照通道位于物體成象投射的范圍之外。
圖3表示X射線發(fā)射/探測裝置中X射線管20、準直器22和探測器陣列24之間的關系。圖3(a)是前視圖，3(b)是側視圖。由X射線發(fā)射/探測裝置形成的幾何空間中三個互相垂直的坐標軸用x，y和z表示。這些符號同樣用在下面的附圖中。如圖3所示，從X射線管20發(fā)出的X射線由準直器22形成一種扇形X射線束40，并射至探測器陣列24上。在圖3(a)上示出扇形X射線束40的展開，即X射線束40的寬度，X射線束的扇面平行于x-y平面。在圖3(b)上示出X射線束40的厚度。X射線束40以等比例厚度射入至兩行X射線探測器242和244上。X射線束40的厚度方向同于Z方向，Z方向也同于X射線發(fā)射/探測裝置的轉(zhuǎn)軸方向。
如圖4所示，躺在成象臺4上的物體8送入X射線照射空間，物體的體軸與X射線束40的扇面相交。物體8的體軸與Z方向一致。由X射線束40分層的物體的投射象被投射至探測器陣列24上。在物體8的等角點處半厚度的X射線束40供給物體8的兩個片層厚度‘th’中的每一個。片層厚度‘th’由準直器22的孔確定。
圖5示出X射線束在探測器陣列24上的射入狀態(tài)。如圖可見，在使孔變窄方向移動準直器22中的準直器塊220和222時，則減小了在X射線探測器242和244上投射象的片層厚度‘th’。同樣，如果使準直器塊220和222在孔寬度方向運動，則可使投射象的片層厚度‘th’增加。如果使限定片層厚度‘th’的兩個準直器塊220和222同時保持他們的相對位置關系在Z方向運動，則可調(diào)節(jié)射入到探測器陣列24上的Z位置。
上述片層厚度調(diào)節(jié)和射入位置的調(diào)節(jié)可以由準直器的控制器30取得。依據(jù)在探測器陣列24中每兩行的各自參照通道之間的輸出比來探測射入的Z位置，并依據(jù)使探測器陣列中的兩行之間的片層厚度相等時的探測信號來調(diào)節(jié)準直器22的位置。由此可以校正由X射線管的焦點位移造成的射入位置的改變，使X射線束40穩(wěn)定地射入至確定位置上。上述功能在下文中稱為自動準直器。
需指出，利用探測器陣列24在相對于圖5中虛線箭頭所示的準直器22的Z方向移動來調(diào)節(jié)準直器22的位置，而不是采用使準直器塊220和222運動。由此可以使調(diào)節(jié)片層厚度和在厚度方向上控制射入位置的兩種機構分開，從而使控制多樣化。另一方面，如果只用如前所述的準直器22進行整個控制，則控制機構可以合二為一，于是滿足簡化結構的需要。顯然，可以將這兩種手段結合來取得射入位置的調(diào)節(jié)。
由X射線管20、準直器22和探測器陣列24組成的X射線發(fā)射/探測裝置繞物體(即軸掃描)的體軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動時各部分之間保持他們的相互關系。在每次掃描轉(zhuǎn)動的多個視角(例如約1000)采集物體的投射數(shù)據(jù)。利用由探測器陣列24、數(shù)據(jù)采集區(qū)26和數(shù)據(jù)采集緩沖器64組成的行進行投射數(shù)據(jù)的采集。
依據(jù)在數(shù)據(jù)采集緩沖器64內(nèi)匯集的兩個片層的投射數(shù)據(jù)中央處理單元60產(chǎn)生層析圖象，即，對兩片層進行圖象再現(xiàn)?？梢酝ㄟ^對投射數(shù)據(jù)處理，例如在轉(zhuǎn)動時用濾除反向投射技術，從一次掃描獲得的1000次觀視的投射數(shù)據(jù)的處理來進行圖象再現(xiàn)。
如果掃描器臺架2由傾斜控制器36傾斜，則X射線發(fā)射/探測裝置的轉(zhuǎn)軸(即Z-軸)相對于物體8的體軸傾斜，這就可以對圖4中逆時針或順時針傾斜的片層進行掃描。
還有，當成象臺4在物體8的體軸方向轉(zhuǎn)動時，可以在發(fā)射X射線過程中停止轉(zhuǎn)動X射線發(fā)射/探測裝置，并采集投射數(shù)據(jù)來收集物體8的透射圖象。這種透射成象有時稱為靜態(tài)掃描。相應于X射線管20在轉(zhuǎn)動軌道上的位置，在每個任意角度透射圖象可以作為正視圖象、側視圖象或傾斜圖象來獲取。在透射成象時，X射線管20在轉(zhuǎn)軌上的位置可采用相對于Y方向的角度(即方位角)來表示。
圖6表示X射線管20的主要部分的構造。其中，(a)為正視圖，(b)為側視圖。如圖所示，轉(zhuǎn)動陽極200和陰極202在真空管內(nèi)(未圖示)互相正對。轉(zhuǎn)動陽極200和陰極202之間加上一定的高壓，轉(zhuǎn)動陽極200由驅(qū)動部分(未圖示)驅(qū)動，并高速轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動陽極200正對陰極202有一個斜面，由陰極202發(fā)射的電子束射至該斜面上，利用電子束的碰撞能量產(chǎn)X射線束40。
在轉(zhuǎn)動陽極200的表面上電子束射擊面積可以例如采用切換陰極202來使它在一個小面積204和一個大面積204’之間轉(zhuǎn)換。小面積204形成一個供產(chǎn)生X射線束40的小的X射線焦點，大面積204’形成一個供產(chǎn)生X射線束40’的大的X射線焦點。在下文將X射線焦點簡稱為焦點。
電子束的碰撞能量提高了轉(zhuǎn)動陽極200的溫度，因此X射線管的溫度也提高了。
X射線管20的溫度隨著X射線照射的持續(xù)時間增加而增加。溫度上升伴隨著熱膨脹，它將引起焦點Z-位置位移，位移的方向與轉(zhuǎn)動陽極200的轉(zhuǎn)軸伸展方向一致，將他們稱為“正方向”和“負方向”。
雖然位移的絕對量不大，但由于準直器孔的位置的光學作用使位移放大，在探測器陣列24的X射線射入表面上時會出現(xiàn)一個明顯的位移距離。下面所述的其它因素也會使焦點位移。
由掃描器臺架2的傾斜也會引起焦點Z位移。例如，如果掃描器臺架2在圖4中逆時針方向傾斜(即(+)方向)，則焦點在(+)方向位移，例如，如果掃描器臺架2在順時針方向傾斜(即(-)方向)，則焦點在(-)方向位移。在掃描時，焦點Z位置還受掃描器臺架2的轉(zhuǎn)速影響。尤其，由于掃描器臺架2的轉(zhuǎn)動，離心力作用在X射線管20上，隨轉(zhuǎn)速不同離心力也不同，例如隨轉(zhuǎn)速增高，掃描時間變短，焦點在(+)方向位移。
另外，通過改變電子束在圖6所示的轉(zhuǎn)動陽極200上的射擊面積使焦點在大面積和小面積之間變換時，焦點Z位置由于轉(zhuǎn)動陽極200的電子束射入面積的傾斜而位移。此外，在進行靜態(tài)掃描時，焦點Z位置雖然不受掃描時間影響，但受到X射線管20方位角的影響。尤其，例如在方位角是0°時，最大位移出現(xiàn)在(+)方向，例如在方位角是180°時，最大位移出現(xiàn)在(-)方向。相類似，在0°-180°之間的方位角引起居間的位移。
所以，焦點Z位置受諸多因素，至少受X射線管20的溫度、掃描器臺架2的傾角、掃描時間、焦點大小(大或小)以及方位角的改變而變化。由此，中央處理單元60需依據(jù)開始掃描時的這些因素預置焦點位移，并計算準直器22的Z偏置距離，使X射線束40的射入位置與在探測器24上的確定位置相一致。另外，如果采用調(diào)節(jié)探測器陣列24位置的機構，則可計算探測器陣列的Z偏置距離，使X射線束40的射入位置與探測器陣列24上的確定位置相一致。于是，按照計算值調(diào)節(jié)準直器22的位置(和/或探測器陣列24的位置)，然后開始掃描。
圖7表示出焦點位移的概念以及它的相應的準直器位置調(diào)節(jié)的示意圖。參見圖7，一種標準狀態(tài)的定義為，在焦點位于從探測器陣列24的Z中心延伸的垂線上的位置206時的狀態(tài)，標準準直器位置定義為準直器22的一個位置，在標準態(tài)X射線束40通過該位置射入到探測器陣列24的中心上。
在焦點從標準態(tài)以圖中的左(+)方向移向位置206’時，為了使得從該位置射出的X射線束40’射入至探測器陣列24的中心，準直器22必須在(+)方向從標準位置230偏移至位置230’。同樣，在焦點于圖中所示的右(-)方向從標準態(tài)移至位置206”時，為了使得從該位置射出的X射線束40”射入到探測器陣列24的中心，準直器22必須在(-)方向從標準位置230偏移至位置230”。準直器22的偏置距離Z正比于焦點位移距離Z，它由下式給出Z＝G1·z(1)其中比例常數(shù)G1(增益)是大于1的正值。
圖8表示焦點位移的概念和他們相應于探測器陣列位置調(diào)整的示意圖。在焦點于圖中所示的左(+)方向從標準態(tài)移向位置206時，為了使從該位置射出的X線束40’射入到探測器陣列24的中心，探測器陣列24必須在(-)方向從標準位置240偏移至位置240’。同樣，在焦點于圖中所示的右(-)方向從標準態(tài)移向位置206”時，為了使從該位置射出的X射線束40”射入到探測器陣列24的中心，探測器陣列24必須在(+)方向從標準位置240偏移至位置240”。探測器24的偏置距離Z正比于焦點位移距離Z，它由下式給出Z＝G2·z(2)其中比例常數(shù)G2(增益)是一個負值，它的絕對值大于1。
本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，在軸掃描時，焦點位移距離以及上述諸因素之間有下述關系z=k+a{2T1-T2(T-T2)-1}+b{2U1-(-U2)(U+U2)-1}----(3)]]>-c{2V1-V2(V-V2)-1}+d(2W+1),]]>其中TX射線管相對于操作溫度范圍的百分比溫度，T1溫度范圍的上限，例如90％，T2溫度范圍的下限，例如10％，U傾角，U1傾角在(+)方向的上限，例如30°，U2傾角在(-)方向的上限，例如30°，V掃描時間，V1最長的掃描時間，例如3秒，V2最短的掃描時間，例如0.8秒，W焦點大小， ‘大’＝1， ‘小’＝0，a、b、c、d、k常數(shù)。
本發(fā)明者還發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)態(tài)掃描時，焦點位移距離和上述諸因素有下述關系z=k′+a′{2T1-T2(T-T2)-1}+b′{2U1-(-U2)(U+U2)-1}----(4)]]>-c′{2180-0(X-0)-1}+d′(2W+1),]]>
其中TX射線管相對于操作溫度范圍的百分比溫度，T1溫度范圍的上限，例如，90％，T2溫度范圍的下限，例如10％，U傾角，U1傾角在(+)方向的上限，例如30°，U2傾角在(-)方向的上限，例如30°，X方位角，W焦點大小，‘大’＝1，‘小’＝0，a’、b’、c’、d’、k’常數(shù)中央處理單元60按軸向掃描時的等式(3)和穩(wěn)態(tài)掃描時的等式(4)預置焦點位移距離2，并根據(jù)式(1)利用預示的值來計算準直器22欲移動的距離Z，再依據(jù)計算距離Z由準直器控制器30來進行位置調(diào)節(jié)。須指出，在探測器陣列24的位置受到調(diào)節(jié)時，須根據(jù)式(2)來計算距離Z。
然而，由于式(1)表示準直器22初始位置與標準位置一致時的情況，所以準直器22的偏置距離Z’通常利用包含準直器22的現(xiàn)時位置偏移標準位置的位移Z0所給出的式(5)來計算。須指出，準直器22的現(xiàn)時位置總是由中央處理單元60來監(jiān)控，這種情況也適用于探測器24的位置予以調(diào)節(jié)的情況。
Z’＝G1·z-z0 (5)本發(fā)明者還發(fā)現(xiàn)，依據(jù)上述因素直接計算準直器22的偏置距離的等式，如下面所給出的那樣。雖然下面的等式并沒有特別的區(qū)別，但顯然可用于預示焦點的位移。
對于軸向掃描，Z’＝AT+BU+CV+DW-K-z0(6)其中，A，B，C，D，K常數(shù)對于穩(wěn)態(tài)掃描，
Z’＝AT+BU+CX+DW-K-z0(7)其中，A，B，C，D，K常數(shù)常數(shù)A-K可通過對本裝置進行標準來獲取。通過具有互不相同的掃描條件的掃描來進行這種校準。顯然，校準掃描在不用物體8的情況下進行。
掃描的次序和軸向掃描的各條件見圖9的圖表。首先，將準直器22調(diào)整到標準位置狀態(tài)，在該狀態(tài)進行第一掃描1。如圖表所示，掃描條件如下X射線管的溫度低于操作溫度范圍的10％，傾角是-30°，掃描時間是3秒，焦點大小是‘小’的，執(zhí)行具有自準直功能的掃描。于是，準直器22的位置自動地調(diào)整，使X射線束40射入位置位于確定的位置上。在自動調(diào)節(jié)后，可獲取準直器位置Z1，該位置Z1反映出由掃描1的掃描條件影響的焦點位置。
之后進行掃描2，除了傾角是+30°之外其余的掃描條件與掃描1中的相同。由該掃描，在由自動準直器進行自動調(diào)節(jié)后可取得準直器22的位置Z2，該位置Z2反映出由掃描2的掃描條件影響的焦點位置。Z2不同于Z1只是在傾角的影響方面有所不同。
之后進行掃描3，除了焦點大小是‘大’之外其余掃描條件與掃描2中的相同。由該掃描，在由自動準直器進行自動調(diào)節(jié)后，可獲取準直器22的位置Z3。該位置Z3反映出由掃描3的掃描條件影響的焦點位置，僅在焦點大小方面與Z2有所不同。
之后進行掃描4。除了掃描時間為0.8秒外其余掃描條件與掃描3的相同。由該掃描，在由自動準直器進行自動調(diào)節(jié)后可獲取準直器22的位置Z4。該位置Z4反映出由掃描4的掃描條件影響的焦點位置Z4，該位置Z4僅在掃描時間方面與Z3有所不同。
經(jīng)這些掃描之后，連續(xù)地進行空閑掃描，以提高X射線管的溫度，在進行空閑掃描時，不采用自動準直器的功能。在X射線管的溫度達到大于操作溫度范圍的90％時，進行掃描5。該掃描條件除了X射線管的溫度大于操作溫度范圍的90％這一點外其余的相同于掃描4的條件。在由自動準直器經(jīng)自動調(diào)節(jié)后可獲取準直器22的位置Z5，該位置Z5反映出由掃描5的掃描條件影響的焦點位置Z5不同于Z4只是在X射線管20的溫度不同上。
按下述等式，由所取的數(shù)據(jù)Z-Z5用于計算常數(shù)A-KA=Z5-Z4T1-T2,]]>B=Z2-Z1U1-(-U2),]]>C=Z4-Z3V2-V1,-----(8)]]>D＝Z3-Z2，andK＝Z1，其中，T1，T2，U2，U1和U2是相同于式(3)中的規(guī)定。
掃描的次序和他們用于靜態(tài)掃描的各自條件均列在圖10的圖表中。首先，將準直器22與標準位置調(diào)節(jié)到一致，然后再在該狀態(tài)進行掃描1。如表中所示，掃描條件如下X射線管的溫度低于操作溫度范圍的10％，傾角是-30°，方位角是0°，焦點大小是‘小’。用自動準直器功能進行掃描，于是準直器22的位置自動地受到調(diào)節(jié)，使X射線束40的射入位置位于確定的位置上。于是在受到自動調(diào)節(jié)之后取得準直器的位置Z1。
之后進行掃描2。掃描條件除傾角是+30°外其余條件相同于掃描1。由該掃描，在經(jīng)自動準直器進行自動調(diào)節(jié)后，可獲取準直器的位置Z2。
之后進行掃描3。掃描條件除焦點大小是‘大’外其余條件與掃描2的相同。由該掃描，在經(jīng)自動準直器進行自動調(diào)節(jié)后，可獲取準直器的位置Z3。
之后進行掃描4。掃描條件除方位角是180°之外其余條件與掃描3的相同。由該掃描，在經(jīng)自動準直器進行自動調(diào)節(jié)后，可獲取準直器的位置Z4。
在這些掃描之后，連續(xù)地進行X射線照射，以提高X射線管的溫度。在此過程中不采用自動準直器功能。在X射線管的溫度達到大于操作溫度范圍的90％時，進行掃描5。該掃描條件除X射線管的溫度大于操作溫度范圍的90％之外其余的條件均與掃描4的相同。由該掃描，在經(jīng)自動準直器進行自動調(diào)節(jié)后，可獲取準直器22的位置Z5。
所獲取的數(shù)據(jù)Z1-Z5可用于按下式計算常數(shù)A=Z5-Z4T1-T2,]]>B=Z2-Z1U1-(-U2),]]>C=Z4-Z30-180,------(9)]]>D＝Z3-Z2，andK＝Z1，其中T1，T2，U1和U2相同于式(4)所述的。
式(5)，(6)和(7)每個表示X射線束40發(fā)射的情況，所以在兩個探測器行上的片層厚度是均等的。但是，如果二個探測器行的片層厚度比通常是1∶n(n≥1)的時候，可進行校準，可使準直器22的位置移到具有較大片層厚度比的一側，移動的距離‘Zn’由下式給出zn=(n-1+n2)M1+n.-------(10)]]>其中，M準直器孔徑全寬度。
下面將說明本裝置的操作。依據(jù)操作員發(fā)出的指令，在中央處理單元60的控制下進行本裝置的操作。操作者由操作器70輸入成象條件。成象條件包括管壓，管流，片層厚度，片層位置，傾角，掃描時間，焦點大小等。在穩(wěn)態(tài)掃描時，用方位角代替掃描時間。盡管下面將引用軸向掃描來作出說明，但同樣也適用于穩(wěn)態(tài)掃描。另外，盡管將引用調(diào)節(jié)準直器位置的情況來進行描述，但是同樣也適用于調(diào)節(jié)探測器陣列24的位置的情況，或者調(diào)節(jié)準直器22和探測器24位置的情況。
中央處理單元60在開始掃描時由掃描條件和基于式(3)的溫度測量預置X射線管20的焦點Z位置，并從式(5)計算準直器22的Z位置Z’。另一種方式是準直器22的Z位置Z’直接由式(6)計算。
之后依據(jù)操作者發(fā)出的指令，使支承物體8的成象臺4定位，接著掃描器臺架2轉(zhuǎn)換部分32轉(zhuǎn)動，發(fā)射X射線并開始軸向掃描。由于準直器22的Z位置Z’已調(diào)節(jié)至在開始掃描時X射線管20的焦點位置Z，所以X射線束40從掃描開始就射入至探測器陣列24的確定位置上。此外，對于由于掃描開始時X射線管的溫度上升所引起的焦點位移，可利用自動準直器功能來穩(wěn)定射入位置。
中央處理單元60依據(jù)掃描時所采用的觀視數(shù)據(jù)進行圖象再現(xiàn)。采用如濾除后向投射的技術對視圖數(shù)據(jù)進行處理來執(zhí)行圖象再現(xiàn)。用圖象再現(xiàn)來取得物體8的層析圖象。由于從一開始X射線就射入到探測器陣列24的預定位置上，所以從開始就取得優(yōu)質(zhì)的再現(xiàn)圖象。
由于探測器陣列24具有兩行平行的X射線探測器，所以在一次掃描時就可同時取得兩個相鄰切片層的層析圖象。這就提高了多層掃描或螺旋掃描時的效率。再現(xiàn)圖象顯示在顯示器68上，也可存儲在儲存器66中。
由此，在開始掃描之前就可預置X射線管20上的焦點位置，并可調(diào)節(jié)準直器22等的初始位置，使X射線束射入至探測器陣列的確定位置上。最好，在掃描持續(xù)時間超過1小時的任何時間均可進行這種位置調(diào)節(jié)，以取得優(yōu)質(zhì)的圖象。即使持續(xù)時間不超過1小時，如果X射線管的溫度下降至操作溫度范圍的10％以下也可以進行位置調(diào)節(jié)。
此外，在其它情況下，在由當時所用的掃描條件所得到的預置偏置量與在先使用的掃描條件所得到的預置偏置量之間的差超過某一限值時，也可進行位置調(diào)節(jié)。還有，最好在每次成象序列或檢查改變時可進行位置調(diào)節(jié)，以取得優(yōu)質(zhì)的圖象。
雖然在上面描述中引用到由兩行X射線探測器組成的探測器陣列，但也可采用多行，例如三行或更多行的X射線探測器，或者可以是一行的探測器陣列。
在不偏離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)本發(fā)明可以有許多不同的實現(xiàn)方式。須明白，除了從屬權利要求所限定的之外本發(fā)明不限于說明書中所描述的內(nèi)容。
權利要求
1.一種X射線射入位置調(diào)整方法，利用從X射線管產(chǎn)生的X射線通過準直器射到X射線探測器上的X射線發(fā)射/探測裝置對物體掃描來進行層析成象，該方法包括下述步驟依據(jù)在開始掃描前所述X射線管的溫度和當時使用的掃描條件，在所述X射線管上預置X射線焦點位置；和根據(jù)預置的位置，調(diào)節(jié)所述準直器的位置和/或所述X射線探測器的位置，使從所述X射線管產(chǎn)生的X射線射入到所述X射線探測器的確定位置上。
2.一種X射線層析成象的方法，利用從X射線管產(chǎn)生的X射線通過準直器射到X射線探測器上的X射線發(fā)射/探測裝置對物體掃描來進行層析成象，該方法包括下述步驟依據(jù)在開始掃描前所述X射線管的溫度和當時使用的掃描條件，在所述X射線管上預置X射線焦點位置；根據(jù)預置的位置，調(diào)節(jié)所述準直器的位置和/或所述X射線探測器的位置，使從所述X射線管產(chǎn)生的X射線射入到所述X射線探測器的確定位置上；和在由所述的調(diào)節(jié)步驟進行位置調(diào)節(jié)之后，利用所述的X射線發(fā)射/探測裝置掃描物體來進行層析成象。
3.一種X射線層析成象裝置，利用從X射線管產(chǎn)生的X射線通過準直器射到X射線探測器上的X射線發(fā)射/探測裝置對物體掃描來進行層析成象，該裝置包括焦點位置預置裝置，依據(jù)在開始掃描前所述X射線管的溫度和當時所用的掃描條件在所述X射線管上預置X射線焦點位置；和位置調(diào)節(jié)裝置，根據(jù)所述預置的X射線焦點位置調(diào)節(jié)所述準直器的位置和/或所述X射線探測器的位置，使從所述X射線管產(chǎn)生的X射線射入到所述X射線探測器的確定位置上。
全文摘要
為使X射線射入位置與掃描開始的確定位置一致,在對欲檢查的物體用X射線發(fā)射/探測裝置進行掃描過程中依據(jù)開始掃描之前X射線管20的溫度和當時所用的掃描條件預置X射線焦點位置,同時調(diào)節(jié)準直器22或X射線探測器24的位置,使X射線射入至X射線探測器24的確定位置上。
文檔編號G03B42/02GK1360224SQ0010487
公開日2002年7月24日 申請日期2000年2月3日 優(yōu)先權日2000年2月3日
發(fā)明者柳田弘文, 貫井正健 申請人:通用電器橫河醫(yī)療系統(tǒng)株式會社