專利名稱：：焦點對準的ct檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明通常涉及診斷成像，尤其涉及一種具有焦點對準單元的X射線照相檢測器。技術(shù)背景典型地，在計算機X射線斷層攝影(CT)成像系統(tǒng)中，X射線源向?qū)ο蠡蛭矬w發(fā)射扇形射束，例如病人或一件行李。下文中術(shù)語"對象"或"物體"均包括任何能被成像的事物。射束在被對象衰減后碰撞到輻射檢測器陣列上。檢測器陣列接收到的衰減射束輻射的強度通常取決于X射線束被對象衰減的程度。檢測器陣列的每個檢測器元件產(chǎn)生一個單獨的電信號，表明每個檢測器元件所接收的衰減射束。這些電信號被傳送到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行分析，最終產(chǎn)生圖像。一般地說，X射線源和檢測器陣列可圍繞成像平面內(nèi)的托架和該對象旋轉(zhuǎn)。X射線源典型地包括在焦點發(fā)射X射線束的X射線管。X射線檢測器通常包括準直器，用于準直檢測器接收到的X射線束；閃爍器，用于將X射線轉(zhuǎn)變成準直器鄰近的光能；光電二極管，用于從鄰近的閃爍器接收光能并由此產(chǎn)生電信號。典型地，每個閃爍器陣列的閃爍器都將X射線轉(zhuǎn)變成光能。每個閃爍器將光能釋放到鄰近的光電二極管。每個光電二極管檢測該光能并產(chǎn)生相應(yīng)的電信號。然后光電二極管的輸出被傳送到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用于圖像重建。盡管通過公知的CT檢測器獲得許多優(yōu)點，但圖像質(zhì)量仍殘存加重點和需要改善的區(qū)域。特別地，需要改善圖像質(zhì)量，減少圖像偽影(artifacts)。而圖像偽影歸結(jié)于許多因素，傳統(tǒng)CT檢測器的一個問題是閃爍器相對于X射線源或者相對于病人后面(post-patient)準直器的未對準。未對準的閃爍器的消極影響如圖8所示。圖8是傳統(tǒng)的CT檢測器2的橫截面圖。該檢測器包括閃爍器6的閃爍器陣列4。該閃爍器陣列位于光電二極管陣列(未示出)頂部，以便閃爍器陣列響應(yīng)于X射線7的接收發(fā)出的光被光電二極管陣列檢測并處理。為了進行說明，閃爍器陣列還包括單個的未對準閃爍器6(a)。傳統(tǒng)的檢測器設(shè)計還包括X射線屏蔽元件8。該屏蔽元件被設(shè)計成阻擋X射線，最終典型地阻擋某些不通過閃爍器間隙9的X射線7(a),但不能阻擋通過閃爍器間隙9的X射線7(b)。閃爍器相對于X射線源的未對準使X射線通過不同厚度的閃爍器材料，最終引起閃爍器光譜增益的非均勻性，例如骨引入(induce)光譜偽影。也就是說，對相對于其它部件未對準的閃爍器來說，X射線的路徑長度不同于其它閃爍器。這使那些未對準的閃爍器與適當(dāng)對準的閃爍器相比，相對于光譜具有不同的響應(yīng)。換句話說，通過閃爍器間的間隙的X射線與只通過閃爍器的X射線相比，具有不同的路徑長度。這種路徑長度的不同使未對準的閃爍器相對于相鄰和適當(dāng)對準的閃爍器具有不同的響應(yīng)。此外，未對準的屏蔽元件還可作用于閃爍器未對準時產(chǎn)生的光譜非線性。最終，傳統(tǒng)的CT檢測器容易受未對準引入偽影的檢測器單元的影響，例如環(huán)、帶和中心偽影。因此，希望設(shè)計一種減少未對準引入偽影的CT檢測器。進一步希望具有一種包括檢測器單元的CT檢測器，該檢測器單元相對于X射線照相成像系統(tǒng)的X射線源一致地對準。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種焦點對準的CT檢測器，克服了前述缺陷。該CT檢測器使閃爍器壁傾斜，以便與X射線源成角度地對準。在這點上，CT檢測器減少了與檢測器單元未對準相關(guān)的光譜偽影。因此，根據(jù)一個方面，本發(fā)明包括閃爍器，該閃爍器具有平坦的X射線接收表面和平坦的光發(fā)射表面。該閃爍器還具有多個側(cè)壁，連接平坦的X射線接收表面和平坦的光發(fā)射表面。側(cè)壁在平坦的X射線接收表面和平坦的光發(fā)射表面之間非垂直地延伸。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，X射線照相檢測器包括具有多個光電二極管的光電二極管陣列，多個光電二極管響應(yīng)于所感測的光輸出電信號。每個光電二極管具有平坦的光檢測表面。該檢測器進一步具有包括多個閃爍器的閃爍器陣列，多個閃爍器響應(yīng)于x射線的接收而發(fā)光。每個閃爍器具有相對于各個光電二極管的平坦光檢測表面傾斜的側(cè)壁。根據(jù)又一方面，本發(fā)明包括具有可旋轉(zhuǎn)托架的CT系統(tǒng)。該托架具有容納要掃描的對象的開口。該系統(tǒng)還具有以給定的投射角向該對象投射X射線扇形射束的X射線源和包括多個將X射線能量轉(zhuǎn)換為光的閃爍器單元的閃爍器陣列。每個閃爍器單元由偏心側(cè)壁限定，該側(cè)壁沿平行于給定的投射角的角度延伸的側(cè)壁。光電二極管陣列光連接于閃爍器陣列，包括多個光電二極管，用于檢測從閃爍器陣列發(fā)出的光并提供電信號輸出。該系統(tǒng)還具有連接于光電二極管陣列的數(shù)據(jù)釆集系統(tǒng)(DAS)，用于接收光電二極管陣列的電信號輸出，以及連接于該DAS的圖像重建器，用于根據(jù)DAS接收的光電二極管陣列電信號輸出重建該對象的圖像。通過下列詳細描述和附圖，本發(fā)明的各種其它特征和優(yōu)點將變得更加明顯?？紤]到本發(fā)明的執(zhí)行，附圖表示一個優(yōu)選實施例。圖1是CT成像系統(tǒng)的示圖。圖2是圖1所示系統(tǒng)的方框示意圖。圖3是CT系統(tǒng)檢測器陣列的一個實施例的透視圖。圖4是檢測器的一個實施例的透視圖。圖5是四切片模式下圖4的檢測器的各種結(jié)構(gòu)的示意圖。圖6是按照本發(fā)明的CT檢測器的部分橫截面圖。圖7是使用非侵入包裝檢查系統(tǒng)的CT系統(tǒng)的示圖。圖8是傳統(tǒng)CT檢測器的橫截面圖。具體實施方式本發(fā)明的操作環(huán)境是就四片式計算機斷層攝影(CT)系統(tǒng)進行說明的。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解本發(fā)明同樣適用于單片式或其他多片式結(jié)構(gòu)。另外，本發(fā)明將對X射線的檢測和轉(zhuǎn)換進行說明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可進一步理解本發(fā)明同樣適用于其他高頻電磁能的檢測和轉(zhuǎn)換。本發(fā)明將對"第三代"的CT掃描儀進行說明，但同樣適用于其他CT系統(tǒng)。而且，本發(fā)明也可適用于其它X射線照相成像系統(tǒng)的檢測器，例如X射線掃描儀。參見圖1和圖2，其中示出一個計算機X斷層攝影(CT)成像系統(tǒng)10,該系統(tǒng)包括一個代表"第三代"CT掃描儀的托架12。托架12具有X射線源14,將X射線束16向托架12相對側(cè)的檢測器陣列18投射X射線束16。檢測器陣列18由多個檢測器20構(gòu)成，這些檢測器一起感測通過病人22的投影X射線。每個檢測器20產(chǎn)生電信號，這些電信號代表碰撞X射線束及其通過病人22時衰減的強度。在要取得X射線投影數(shù)據(jù)的掃描過程中，托架12和安裝在其上的元件圍繞旋轉(zhuǎn)中心24轉(zhuǎn)動。托架12的轉(zhuǎn)動和X射線源14的操作均由CT系統(tǒng)10的控制機構(gòu)26管理?？刂茩C構(gòu)26包括一個X射線控制器28，用來將功率和定時信號提供給X射線源14;以及一個托架電動機控制器30，用來控制托架12的轉(zhuǎn)速和位置?？刂茩C構(gòu)26的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)32可從檢測器20采樣模擬數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號以便隨后處理。圖像重建器34接收從DAS32釆樣并經(jīng)數(shù)字化的X射線數(shù)據(jù)，并且執(zhí)行髙速重建。重建的圖像用作計算機36的輸入，計算機36將該圖像存儲在大容量存儲裝置38內(nèi)。計算機36還通過設(shè)有鍵盤的控制臺40從操作者那里接收命令和掃描參數(shù)。相關(guān)的陰極射線管顯示器42使操作者能夠觀察到重建的圖像和來自計算機36的其他數(shù)據(jù)。計算機36利用操作者提供的命令和參數(shù)向DAS32、X射線控制器28和托架電動機控制器30提供控制信號和信息。另外，計算機36操作工作臺電動機控制器44,用于控制電動機驅(qū)動的工作臺46，從而將病人22和托架12定位。具體來說，就是工作臺46移動病人22的一部分使其通過托架開口48。如圖3和圖4所示，檢測器陣列18包括構(gòu)成閃爍器陣列56的多個閃爍器57。病人后面的準直器(未示出)位于閃爍器陣列56上方，從而在這種射束撞擊閃爍器陣列56之前校準X射線束16。在圖3所示的一個實施例中，檢測器陣列18包括57個檢測器20，每一個檢測器20具有大小為16X16的陣列。因此，陣列18具有16行、912列(16X57個檢測器)，使16個同時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)片在托架12的每一次轉(zhuǎn)動中被收集起來。圖4所示的開關(guān)陣列80和82是在閃爍器陣列56和DAS32之間連接的多維半導(dǎo)體陣列。開關(guān)陣列80和82包括多個被布置成多維陣列的場效應(yīng)晶體管(FET)(未示出)。這個FET陣列包括連接到各個光電二極管60的多條電路導(dǎo)線和通過柔性電接口84電連接到DAS32的多條輸出導(dǎo)線。具體來說，約有一半的光電二極管輸出被電連接到開關(guān)80,而另一半光電二極管輸出被電連接到開關(guān)82。另外，在每個閃爍器57之間可插入反射層(未示出〉，以減少來自鄰近閃爍器的散射光。每個檢測器20通過安裝支架79固定于圖3的檢測器支架77。開關(guān)陣列80和82還包括譯碼器(未示出)，該譯碼器按照所需的片數(shù)和每片的片分辨率使光電二極管能夠輸出、不能輸出或組合輸出。在一個實施例中，譯碼器是一種本領(lǐng)域熟知的譯碼器芯片或FET控制器。譯碼器包括多條連接到開關(guān)陣列80和82及DAS32的輸出線和控制線。在一個16片模式的實施例中，譯碼器啟動開關(guān)陣列80和82，以便光電二極管52的所有行都被啟動，這樣便可用DAS32處理16個同時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)片。當(dāng)然，許多其他的切片組合也是可能的。例如，譯碼器也可選擇其他的片模式，包括一片、兩片和四片的模式。如圖5所示，通過發(fā)送合適的譯碼器指令，開關(guān)陣列80和82可被設(shè)置成四片模式，以便可從一行或多行光電二極管陣列52中的四片收集數(shù)據(jù)。根據(jù)開關(guān)陣列80和82的具體結(jié)構(gòu)，光電二極管60的各種組合可被使用、不使用或組合，以便切片厚度可由一行、兩行、三行或四行閃爍器陣列元件57構(gòu)成。其它實例包括單片模式和兩片模式，其中單片模式包括厚度為1.25mm到20mm的一個切片；兩片模式包括厚度為1.25mm到10mm的兩片。亦可設(shè)想除此以外的模式。參考圖6,描述了按照本發(fā)明的CT檢測器20的橫截面圖。為了描述方便，僅顯示了五個閃爍器和光電二極管，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解CT檢測器可包括更多的這種閃爍器和光電二極管。此外，眾所周知，這些閃爍器和光電二極管是二維陣列。如上所述，檢測器20包括由多個閃爍器57組成的閃爍器陣列56,基于X射線能量的接收而發(fā)光。光電二極管陣列52的光電二極管60檢測該發(fā)光。在這點上，每個閃爍器57具有平坦的X射線接收表面86和平坦的光發(fā)射表面88。表面86、88通過閃爍器隔片或側(cè)壁卯相互連接。如圖所示，側(cè)壁90與X射線接收和光發(fā)射表面成一角度。這種側(cè)壁的角度導(dǎo)致閃爍器57的X射線接收表面86從閃爍器57的光發(fā)射表面88偏移。成角度的側(cè)壁卯的角度使閃爍器在X射線源(未示出)上聚焦。在這點上，側(cè)壁平行于X射線路徑16而傾斜。該傾斜導(dǎo)致側(cè)壁指向與X射線接收和光發(fā)射表面非垂直的方向。此外，隔片與光電二極管52的側(cè)面91成一角度。結(jié)果，X射線路徑在閃爍器陣列的閃爍器之間比較均勻和恒定。這對于未對準的閃爍器例如閃爍器57(a)是特別有利的。換言之，由于未對準閃爍器的路徑長度變化較小，因此光譜響應(yīng)對于閃爍器未對準的靈敏性較低。仍參考圖6，CT檢測器20最好包括由準直器元件或平板陣列94共同形成的準直器92。每個準直器平板最好用于各個閃爍器側(cè)壁的延伸。這樣，類似于閃爍器陣列，準直器柵格還與X射線源對準。另外，可以考慮檢測器20具有屏蔽元件(未示出)，以提供附加的X射線準直和隔離。此外，閃爍器間隙90最好用光反射環(huán)氧材料或其它材料填充，以減小閃爍器之間的光串?dāng)_。閃爍器平板94共同形成ID閃爍器92?？梢钥紤]根據(jù)大量制造技術(shù)中的一種或其組合獲得上述閃爍器構(gòu)造。在這點上，閃爍器可通過閃爍器材料的鑄造而形成。另一選擇是使用傳統(tǒng)的模制技術(shù)。另外，可以考慮醫(yī)學(xué)或化學(xué)切割技術(shù)。此外，還可以考慮使用電磁燒蝕，例如使用激光。不考慮制造技術(shù)，當(dāng)閃爍器壁位于檢測器組件中時，閃爍器壁的構(gòu)造使其向X射線照相成像系統(tǒng)的X射線源傾斜。有利的是，在數(shù)據(jù)釆集期間，側(cè)壁本身的這種結(jié)果不暴露于初級輻射。下面參考圖7，包裹/包裝/行李檢查系統(tǒng)100包括可旋轉(zhuǎn)的托架102，其中有一開口104，包裹或成件行李可通過該開口?？尚D(zhuǎn)的托架102內(nèi)設(shè)有髙頻電磁能量源106和具有閃爍器陣列的檢測器組件108，閃爍器陣列由類似上面的閃爍器單元構(gòu)成。還設(shè)有一個傳送器系統(tǒng)110，其中包括由結(jié)構(gòu)114支承的傳送帶112,能自動而連續(xù)地移動包裹或成件行李116使其通過開口104而被掃描。對象116由傳送帶112輸送通過開口104，然后獲得成像數(shù)據(jù)，傳送帶112以受控和連續(xù)的方式使包裹116移出開口104。這樣，郵政檢查員、行李搬運員和其他保安人員便可不侵入地檢查包裹116中是否含有爆炸物、刀子、槍支、違禁品等。因此，按照一個方面，本發(fā)明包括具有平坦X射線接收表面和平坦光發(fā)射表面的閃爍器。該閃爍器還具有連接平坦X射線接收表面和平坦光發(fā)射表面的多個側(cè)壁。該側(cè)壁在平坦X射線接收表面和平坦光發(fā)射表面之間非垂直地延伸。按照本發(fā)明的另一方面，X射線照相檢測器包括具有多個光電二極管的光電二極管陣列，光電二極管響應(yīng)于感測的光而輸出電信號。每個光電二極管具有平坦的光檢測表面。該檢測器進一步具有包括多個閃爍器的閃爍器陣列，閃爍器響應(yīng)于X射線的接收而發(fā)光。每個閃爍器具有相對于各個光電二極管的平坦的光檢測表面傾斜的側(cè)壁。按照另一方面，本發(fā)明包括具有旋轉(zhuǎn)托架的CT系統(tǒng)。該托架具有容納待掃描對象的開口。該系統(tǒng)還具有X射線源，用于以給定投影角度向?qū)ο笸队癤射線扇形射束，還具有包括多個閃爍器單元的閃爍器陣列，閃爍器單元用于將X射線能量轉(zhuǎn)換為光。每個閃爍器單元由沿著平行于給定投影角度的角度延伸的偏心側(cè)壁限定。光電二極管陣列光連接于閃爍器陣列，包括多個光電二極管，用于檢測從閃爍器陣列發(fā)射的光，并提供電信號輸出。該系統(tǒng)進一步具有與光電二極管陣列相連的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)，用于接收光電二極管陣列的電信號輸出；還具有與DAS相連的圖像重建器，用于根據(jù)由DAS接收的光電二極管陣列電信號輸出重建對象的圖像。本發(fā)明已經(jīng)通過優(yōu)選實施例進行了描述，但可以理解的是，除了文字表述之外，其等效物、替換或修改都是可能的，并落入所附權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。部件列表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>84柔性電接口86平坦的X射線接收表面88平坦的光發(fā)射表面90側(cè)壁91側(cè)面92準直器94準直器元件或平板陣列100包勤包裝/行李檢查系統(tǒng)102可旋轉(zhuǎn)托架104開口106高頻電磁能量源108檢測器組件110傳送器系統(tǒng)112傳送器帶114結(jié)構(gòu)116包裝或成件行李權(quán)利要求1.一種閃爍器(57)，包括平坦的X射線接收表面(86)和平坦的光發(fā)射表面(88)；以及多個側(cè)壁(90)，連接平坦的X射線接收表面(86)和平坦的光發(fā)射表面(88)，側(cè)壁(90)在平坦的X射線接收表面(86)和平坦的光發(fā)射表面(88)之間非垂直地延伸。2、如權(quán)利要求1的閃爍器(57)，其中側(cè)壁(90)在平坦的X射線接收表面(86)和平坦的光發(fā)射表面(88)之間成角度地設(shè)置，以便側(cè)壁(90)在X射線照相成像期間與X射線源(44)對準。3、如權(quán)利要求2的閃爍器(57)，其中平坦的X射線接收表面(86)從平坦的光發(fā)射表面(88)線性偏移。4、如權(quán)利要求1的閃爍器(57)，由鑄造閃爍器材料形成。5、如權(quán)利要求l的閃爍器(57)，由模制閃爍器材料形成。6、如權(quán)利要求1的閃爍器(57)，由體閃爍器的切割形成。7、如權(quán)利要求1的閃爍器(57)，通過利用激光的電磁燒蝕而形成。8、如權(quán)利要求1的閃爍器(57)，包含在CT掃描儀(10)的檢測器組件(20)中。9、如權(quán)利要求l的閃爍器(57)，其中X射線接收表面(86)具有與光發(fā)射表面(88)相等的表面面積。全文摘要一種焦點準直的閃爍器(57)，其閃爍器壁(90)是傾斜的，以便與X射線源(14)成角度地對準。閃爍器(57)具有平坦的X射線接收表面(86)和平坦的光發(fā)射表面(88)，多個側(cè)壁(90)連接平坦的X射線接收表面(86)和平坦的光發(fā)射表面(88)。側(cè)壁(90)在平坦的X射線接收表面(86)和平坦的光發(fā)射表面(88)之間非垂直地延伸。文檔編號G01T1/00GK101266297SQ20071010160公開日2008年9月17日申請日期2007年3月16日優(yōu)先權(quán)日2007年3月16日發(fā)明者A·伊克勒夫,J·D·肖特,R·A·湯普森申請人:通用電氣公司