Ct系統(tǒng)及成像方法
【專利說明】CT系統(tǒng)及成像方法 【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及醫(yī)學成像系統(tǒng)，尤其涉及CT系統(tǒng)及成像方法。 【【背景技術】】
[0002] 計算機斷層掃描（ComputedTomography，CT)是X射線成像技術的一個重大突破， 在醫(yī)學上可用來診斷脊柱和頭部損傷、顱內腫病、腦中血凝塊、胃腸疾病以及肌體軟組織損 傷等。目前的計算機斷層掃描系統(tǒng)的主要結構包括兩大部分：X射線斷層掃描裝置和計算 機裝置。前者主要由產生X射線束的高壓發(fā)生器和球管以及接收、檢測X線的探測器組成， 后者主要包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、中央處理系統(tǒng)、操作臺、圖像顯示器等輔助設備，X射線球管和 探測器分別安裝在被掃描組織的兩側，方向相對。其大致的原理是：CT利用人體不同組織 對X射線的吸收不等，將人體被測層面分成許多立方體小塊（體素），CT測得每一體素的密 度和灰度（像素），X射線經過選定層面后的衰減總量為各體素X射線衰減量的總和，旋轉 球管，X線從不同角度穿過選定層面，旋轉多次后，可得一聯(lián)立方程，在該方程中，X線衰減 總量為已知值，各體素X線衰減值為未知量，經計算機運算求出各體素X射線衰減值（對應 各像素），由這些像素組成一幅二維的斷層圖像，不同的二維圖像在計算機中組合成一副三 維圖像。
[0003] 在CT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，探測器是整個系統(tǒng)的核心部件，其結構十分復雜，它直接 接收X射線束穿過被測物后的光子信號，通過其自身的特性轉換為相應的電信號，一個典 型的CT探測器主要包括介質（如氣體閃爍體等）、光電轉換陣列和電子學部分，此外還有準 直器、電源燈輔助設備。在探測器工作過程中，X射線信號照射到晶體表面會產生部分熱能， 隨后X射線輻射能量會轉換為晶格的熱運動能量，從而引起探測器晶體溫度升高。然而， 探測器所使用的材料如鎢酸鎘晶體對于溫度非常敏感，環(huán)境溫度的變化會引起光電峰值漂 移，影響光電轉換性能。更惡劣的是，如果溫度變化過大，將導致晶體探測器性能發(fā)生變化， 重建圖像出現(xiàn)條紋，從而影響診斷識別。
[0004] 現(xiàn)有技術中，CT探測器系統(tǒng)大都安裝在一個較大的金屬基體上，為了使探測器溫 度維持在穩(wěn)定水平，通常在金屬基體上設置一些半導體溫度傳感器、加熱器件和冷卻器件， 根據(jù)溫度傳感器反饋金屬基體表面的溫度來控制冷卻風扇或者加熱器件的工作，從而維持 探測器溫度在一定范圍內。然而，溫度傳感器的里面的熱電阻或者熱耦合的熱惰性會使得 溫度傳感器探測的溫度變化落后于探測器本身溫度的變化，而且溫度探測器探測到并不是 探測器的真實溫度，而是金屬基體或者探測器周圍的溫度。而在CT成像系統(tǒng)運行過程中， 高速旋轉的機架、發(fā)出X射線的高壓球管、高集成度的傳感器都會產生大量熱量，從而引起 整個系統(tǒng)溫度的升高，而溫度傳感器周圍的探測環(huán)境也不可避免的受到上述諸多因素的影 響，從而導致溫度傳感器探測到溫度值與探測器實際溫度有差異，最終生成的圖像也會產 生偽影。鑒于此，有必要提出可有效避免溫度波動產生偽影的CT成像方法。 【
【發(fā)明內容】
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[0005] 本發(fā)明所要解決的技術問題提出一種可有效避免溫度波動產生偽影的CT成像方 法。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種CT系統(tǒng)，包括：
[0007] CT球管，用于產生X射線信號；
[0008] 探測器，用于接收X射線信號，并將所述X射線信號轉換為相應的電信號以及感應 獲取探測器自身溫度信息；
[0009] 數(shù)據(jù)采集模塊，與所述探測器連接，用于將所述探測器輸出的電信號轉換為投影 數(shù)據(jù)并將探測器自身溫度信息轉化為探測器溫度值；
[0010] 控制模塊，用于將探測器溫度值控制在目標溫度范圍內，并啟動CT球管工作；
[0011] 圖像重建模塊，與所述數(shù)據(jù)采集模塊連接，用于根據(jù)所述投影數(shù)據(jù)重建斷層攝影 圖像。
[0012] 進一步地，還包括溫度調節(jié)模塊，用于在所述控制模塊控制下調節(jié)所述探測器的 溫度至目標溫度范圍內。
[0013] 進一步地，所述溫度調節(jié)模塊為設置于探測器支架表面的若干個加熱單元或/和 冷卻單元。
[0014] 進一步地，當探測器的溫度低于目標溫度范圍的下限值時，則所述控制模塊控制 所述加熱單元對所述探測器升溫；當探測器的溫度高于目標溫度范圍的上限值時，則所述 控制模塊控制所述冷卻單元對所述探測器降溫。
[0015] 進一步地，所述探測器支架上還分散設置有若干個溫度傳感器，用于獲取空氣溫 度。
[0016] 本發(fā)明還提供一種CT系統(tǒng)的成像方法，在成像掃描前，根據(jù)探測器自身溫度信息 獲取探測器轉化溫度值，并判斷掃描前探測器溫度值是否在目標溫度范圍內，如果條件滿 足，則執(zhí)行CT掃描；否則，則調節(jié)掃描前探測器的溫度至目標溫度范圍內。
[0017] 進一步地，在CT掃描過程中，根據(jù)探測器自身溫度信息獲取探測器轉化溫度值， 并判斷掃描過程中探測器的溫度是否在目標溫度范圍內，如果條件滿足，則繼續(xù)執(zhí)行CT掃 描；否則，則控制所述CT系統(tǒng)進入待機調整狀態(tài)，調節(jié)掃描中探測器的溫度至目標溫度范 圍。
[0018] 進一步地，所述的根據(jù)探測器自身溫度信息獲取探測器轉化溫度值通過如下關系 式實現(xiàn)：
[0019] T= (S-S〇) /R+T〇
[0020] 其中，T表示探測器轉化溫度值，T。表示空氣溫度值，S。表示探測器初始化溫度信 息，S表示探測器上電后的溫度信息，R表示增益值。
[0021] 進一步地，R= 10。
[0022] 進一步地，還包括在掃描過程中，采用PID控制方法使所述探測器溫度維持在目 標溫度范圍。
[0023] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：探測器通過內部的熱敏感元物理參數(shù) 變化感應獲取內部溫度信息，通過該溫度信息可以線性刻度轉化得到探測器真實溫度值， 溫度信息反饋高效、快速，避免了環(huán)境溫度對測量溫度的影響；在成像掃描前檢測探測器的 溫度探測器的溫度，將處于室溫的探測器調整至目標溫度范圍，排除了室溫對成像的干擾； 在掃描期間采用PID控制調節(jié)探測器的溫度維持在目標溫度范圍，如果監(jiān)測到溫度異常， 則控制CT系統(tǒng)至待機調整狀態(tài)，直到探測器溫度達到目標溫度才進行成像掃描，既克服了 溫度波動對掃描成像的干擾，又避免了不必要的X射線輻射。 【【附圖說明】】
[0024] 圖1為CT系統(tǒng)結構示意圖；
[0025] 圖2為本發(fā)明實施方式的探測器與其上的加熱、冷卻單元的布局圖；
[0026] 圖3為CT系統(tǒng)成像方法流程圖。 【【具體實施方式】】
[0027] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖和實施例 對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0028] 為了完整地了解本發(fā)明，請參考圖1，表示CT系統(tǒng)結構示意圖。其中，高壓發(fā)生器 用于接收控制模塊的命令并控制CT球管的工作；CT球管又稱為X射線源，提供X射線的扇 形束或者圓錐形束X射線即產生X射線信號；該X射線穿過位于掃描床上的人體并產生部 分衰減，探測器接收部分衰減的X射線信號并轉換為相應的電信號，多個探測器組成的陣 列安裝于金屬基底組成的探測器支架內部，并與CT球管安裝于機架的相對兩側；與探測器 連接的數(shù)據(jù)采集模塊（dataacquisitionsystem，DAS)獲取探測器輸出的電信號，上述電 信號經A/D轉換器轉換為數(shù)字信號（投影數(shù)據(jù)）；控制模塊連接數(shù)據(jù)采集模塊，具有存儲器 和CPU(centralprocessingunit)，其接收DAS的投影數(shù)據(jù)，并進行必要的數(shù)據(jù)壓縮和重定 格式處理，隨后將處理后的數(shù)據(jù)緩存圖像重建系統(tǒng)，與控制系統(tǒng)連接，圖像重建系統(tǒng)中的反 投影控制器將控制模塊處理后的投影數(shù)據(jù)分配至反投影版的各個單元，每個反投影單元容 納的數(shù)據(jù)可從一個投影到六個投影，并被同時存儲起來，接著影像數(shù)據(jù)與每個反投影單元 的結果一起被傳送到每個反投影板進行求和運算合成像素數(shù)據(jù)，即可重建得到斷層攝影圖 像，并在顯示器中顯示。
[0029] 在上述過程中，高壓發(fā)生器、探測器、DAS(數(shù)據(jù)采集模塊）以及圖像重建模塊都由 控制模塊（中央控制系統(tǒng)）控制。CT系統(tǒng)掃描過程中，由于X射線的照射以及光電轉換過 程中能量的變化會使得探測器的溫度升高，而探測器工作環(huán)境的波動會影響其光電轉換效 率，最終重建得到的圖像也會產生偽影，因此，需要再成像掃描中保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和一致 性。本發(fā)明CT系統(tǒng)中的探測器在將X射線信號轉換為相應電信號的同時，可感應獲取探測 器自身溫度信息。本發(fā)明實施例中的探測器（X射線探測單元）包括以陣列方式布置的若 干閃爍晶體、位于閃爍晶體下層的ASIC芯片及用于承載ASIC芯片及閃爍晶體的芯片基板。 本發(fā)明中探測器自身溫度信息的獲取主要通過探測器晶體內部的熱敏感元（整合于ASIC 芯片），當處于不同溫度時，會產生不同的物理參數(shù)，而這些物理參數(shù)恰恰可以作為探測器 溫度信息。需要說明的是，探測器中還可以采用集成電路工藝在探測器內部設置溫度感應 器件，直接獲取探測器的溫度。如圖2為本發(fā)明實施方式中的探測器與其上的加熱、冷卻單 元的布局圖，多個探測器并排設置于由金屬基底組成的探測器支架內部形成探測器陣列， 在本實施例中，基于鋁既有良好的散熱和傳導效果，探測器支架的材料選用金屬鋁。為了便 于調節(jié)探測器的溫度，本發(fā)明所用探測器還設置有溫度調節(jié)模塊，該溫度調節(jié)模塊為設置 于探測器支架表面的若干個加熱單元或/和冷卻單元，當探測器的溫度低于目標溫度范圍 的下限值時，則控制模塊控制加熱單元對探測器升溫；當探測器的溫度高于目標溫度范圍 的上限值時，則控制模塊控制冷卻單元對探測器降溫，具體為：設置在金屬基底框架上的加 熱條作為加熱單元，設置在探測器支架一側的風扇作為冷卻單元，在實際操作中，加熱條設 置有6路，其中2路備用（未示出），風扇的個數(shù)具體為6個（F1-F6)。此外，在探測器支架 的金屬基底上，與加熱條位置相對應設置有多個溫度傳感器，分別在探測器支架外部設置 S1用于獲取系統(tǒng)外界空氣溫度；在加熱條H1附近設置S2,用于獲取加熱條H1周圍空氣溫 度；在加熱條H2-2附近設置S3,用于獲取加熱條H2-2周圍空氣溫度；在加熱條H3-2附近 設置S4,用于獲取加熱條H3-2周圍空氣溫度；在加熱條H4-2附近設置S5,用于獲