專利名稱：轉(zhuǎn)子和x射線ct掃描器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)X射線成像，并具體而言涉及轉(zhuǎn)子和用于X射線 CT成像的X射線CT掃描器。
背景技術(shù)：
在患者的CT X射線成像中，X射線用于對(duì)患者身體區(qū)域的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和特征成像。 該成像由在下文中稱為“CT掃描器”的CT成像系統(tǒng)執(zhí)行，該CT成像系統(tǒng)通常包括X射線源 和放置為面對(duì)X射線源的密排X射線探測(cè)器陣列。X射線源和探測(cè)器陣列安裝在掃描架上 從而使被CT掃描器成像并通常躺在適當(dāng)?shù)闹翁梢紊系娜丝梢栽诒话仓迷趻呙杓苤械腦 射線源和探測(cè)器陣列之間。掃描架和躺椅可相對(duì)于彼此移動(dòng)，從而使X射線源和探測(cè)器陣 列能夠在沿著患者身體的期望位置處被沿著“Z-軸”軸向放置。掃描架包括固定結(jié)構(gòu)，稱為 定子，和旋轉(zhuǎn)元件，稱為轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子安裝在定子上從而使轉(zhuǎn)子可在與Z-軸垂直的平面中繞 著旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)。目前，X射線探測(cè)器安裝在數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)的支架中，然后該支架安裝在CT轉(zhuǎn)子上。 過去的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度是每秒一圈或者更少。在這些速度下支架的離心力是適中的，并且支 架的扭曲并不是大問題。然而，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度是接近每秒4圈，這導(dǎo)致了是每秒一圈的16 倍的離心力。抵抗該力的一個(gè)方法是使得支架結(jié)構(gòu)更加堅(jiān)固，但是那可增加成本并使得支 架變重。大的離心力對(duì)CT成像具有負(fù)面影響。如所公知的，在CT掃描器中探測(cè)器相對(duì)于X 射線輻射的焦斑和旋轉(zhuǎn)中心處于精確位置是很重要的。此外，掃描器中的防散射柵格應(yīng)被 對(duì)準(zhǔn)從而使它們?nèi)恐赶蚪拱摺ＶЪ苌系拇箅x心力將使得探測(cè)器運(yùn)動(dòng)，這可導(dǎo)致圖像偽影。另一方面，目前在CT掃描器中使用的χ射線管是具有其自己的χ射線屏蔽、結(jié)構(gòu) 外殼和電機(jī)定子的獨(dú)立單元。然后該管組件安裝在管架上，其可能整合或者不整合至轉(zhuǎn)子 本身。當(dāng)管被替換時(shí)，X射線屏蔽和結(jié)構(gòu)外殼也被替換，即使這些部分并沒有損壞。對(duì)于一 些CT掃描器，已經(jīng)知道χ射線管架在離心力下移動(dòng)會(huì)導(dǎo)致焦斑的不期望運(yùn)動(dòng)，這會(huì)引入圖 像偽影。因而需要提供一種具有新結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，其減少X射線輻射源的焦斑和探測(cè)器模塊 之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而減小成像偽影。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是減小輻射源焦斑和探測(cè)器模塊之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)從而減少成像偽 影。本發(fā)明通過提供將輻射源和探測(cè)器模塊并入圓形體的轉(zhuǎn)子來實(shí)現(xiàn)該目的，該轉(zhuǎn)子包 括-具有焦斑(10)的輻射源，其用于向?qū)ο筝椛渖涫?探測(cè)裝置(12)，其用于生成響應(yīng)于所述射束的能量衰減的信號(hào)；_圓形體(14)，其具有用于容納該輻射源的腔(11)，以及其上安裝該探測(cè)裝置(12)的圓弧形表面(17，27)；其中該圓弧形表面(17，27)相對(duì)于該對(duì)象放置在該腔(11)的對(duì)面，所述腔(11) 包括安裝有用以屏蔽該輻射不朝著該對(duì)象的屏蔽(15)的內(nèi)表面。通過將輻射源安裝在圓形體上具有屏蔽的腔內(nèi)，用于輻射源的常規(guī)外殼和屏蔽被 去除，導(dǎo)致由在常規(guī)CT掃描器中輻射源安裝其上的結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)引起的焦斑運(yùn)動(dòng)的減小。在本發(fā)明的實(shí)施例中，探測(cè)裝置具有多個(gè)探測(cè)器模塊，該探測(cè)器模塊直接安裝在 該圓弧形表面上并且每個(gè)探測(cè)器模塊指向該焦斑。通過直接將該探測(cè)器模塊安裝在該圓形體上，該探測(cè)模塊上的離心力將被直接傳 送至該圓形體，而不經(jīng)過中間結(jié)構(gòu)外殼，導(dǎo)致探測(cè)器模塊相對(duì)于焦斑的運(yùn)動(dòng)減小。這也幫助 減小由中間結(jié)構(gòu)外殼引起的機(jī)械堆疊誤差。在實(shí)施例中，探測(cè)模塊位于圓弧形表面上。該圓弧形表面的圓心是轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中 心，并且該探測(cè)器模塊指向該X射線輻射的焦斑。與探測(cè)模塊位于以X射線輻射的焦斑為 圓心的圓弧上的常規(guī)布置相比較，這一布置減小了在第一和最后的探測(cè)器模塊附近的圓形 體結(jié)構(gòu)的變薄，并因而可使得圓形體更加堅(jiān)固。 在實(shí)施例中，該探測(cè)器模塊與該圓弧形表面上的各個(gè)鋸形凹槽相接合。該布置改 善了探測(cè)器模塊與焦斑的對(duì)準(zhǔn)。所描述轉(zhuǎn)子的修改和其變型可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員基于目前的描述而實(shí)現(xiàn)。


從以下結(jié)合附圖考慮的詳細(xì)描述，本發(fā)明的以上和其它目的和特征將變得更加顯 而易見，在附圖中圖IA和IB的示意性剖面示了根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的實(shí)施例；圖2A和2B的示意性剖面示了在根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的實(shí)施例中圓形體的圓弧 形表面的示例性位置；圖3A和3B的示意性剖面示了在根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的實(shí)施例中探測(cè)器模塊的 示例性布置；圖4的示意性剖面示了在根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的實(shí)施例中的高壓電源；圖5的示意示了在根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的實(shí)施例中探測(cè)器模塊和圓形體之間 的第一接合方式；圖6的示意示了在根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的實(shí)施例中探測(cè)器模塊和圓形體之間 的第二示例性接合方式；圖7的示意示了在根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的實(shí)施例中探測(cè)器模塊和圓形體之間 進(jìn)一步的第三示例性接合方式。相同的附圖標(biāo)記用于表示所有圖中的類似部分。
具體實(shí)施例方式圖IA和IB的示意性剖面示了根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的實(shí)施例。該轉(zhuǎn)子包括-具有焦斑10的輻射源，其用于向?qū)ο筝椛渖涫?探測(cè)裝置12，其用于生成響應(yīng)于所述射束的能量衰減的信號(hào)；
-圓形體14，其具有用于容納該輻射源的腔11，以及其上安裝該探測(cè)裝置12的圓 弧形表面17，27 ；其中該圓弧形表面17，27相對(duì)于該對(duì)象放置在該腔11的對(duì)面，所述腔11包括安 裝有用以屏蔽該輻射不朝著該對(duì)象的屏蔽15的內(nèi)表面。任選地，轉(zhuǎn)子包括軸承19，其將圓形體14連接至可固定在掃描架上的定子，并因 而使得轉(zhuǎn)子在定子的支持下環(huán)繞對(duì)象旋轉(zhuǎn)。軸承19可以在轉(zhuǎn)子的外部或者轉(zhuǎn)子的內(nèi)部。由于圓形體14內(nèi)的腔11可以不需要另外的結(jié)構(gòu)支撐就能容納輻射源，并且該腔 的形狀如此形成以使內(nèi)表面覆蓋著某些用作輻射屏蔽的材料，因此轉(zhuǎn)子的該新設(shè)計(jì)去除了 用于輻射源的常規(guī)結(jié)構(gòu)外殼和屏蔽。通過將更輕的輻射源安裝在圓形體的腔中，所提供的 方法大大減小了由在常規(guī)CT掃描器中輻射源安裝其上的結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)引起的焦斑運(yùn)動(dòng)。在實(shí)施例中，探測(cè)裝置12具有多個(gè)探測(cè)器模塊，該探測(cè)器模塊直接安裝在圓弧形 表面17上，并且每個(gè)探測(cè)器模塊和相關(guān)聯(lián)的防散射柵格指向焦斑。防散射柵格(圖中未示 出)是轉(zhuǎn)子的獨(dú)立單元。它可以組裝于探測(cè)裝置然后該探測(cè)裝置附接至圓形體。它也可以 首先附接至轉(zhuǎn)子，然后探測(cè)裝置在防散射柵格的頂部之上附接于圓形體。在兩種情況下，該 附件直接組裝于圓形體而不需要中間結(jié)構(gòu)支撐。直接將探測(cè)器模塊安裝在圓形體上的優(yōu)點(diǎn)在于探測(cè)器上的離心力將被直接傳送 到轉(zhuǎn)子而不是如在常規(guī)產(chǎn)品中經(jīng)由中間結(jié)構(gòu)支撐，導(dǎo)致探測(cè)器模塊相對(duì)于焦斑的運(yùn)動(dòng)減 小。直接將探測(cè)器模塊安裝在圓形體上的另一優(yōu)點(diǎn)在于減小了由中間結(jié)構(gòu)支撐引起的機(jī)械
堆疊誤差。此外，直接將探測(cè)器模塊安裝在圓形體上的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)探測(cè)器的冷卻。由于探測(cè)器 模塊可以設(shè)計(jì)為與圓形體緊密連接，因此圓形體可以用作大的散熱器。如果每個(gè)探測(cè)器模 塊并入一可變熱源(例如電阻器)或者可變熱導(dǎo)元件，那么轉(zhuǎn)子不需要保持在恒定溫度。圓 形體當(dāng)然將需要被保持在給定溫度之下。圖2A和2B的示意性剖面示了在根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的實(shí)施例中圓形體的圓弧 形表面的示例性位置。與圖IA和IB中的以焦斑10為圓心的圓弧形表面17不同，圓弧形 表面27的圓心是轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心20。然而，探測(cè)器模塊和相關(guān)聯(lián)的防散射柵格仍然布置為 指向焦斑。該布置減小了在第一和最后的探測(cè)器模塊附近的圓形體結(jié)構(gòu)的變薄，并因而幫 助將其加強(qiáng)以允許達(dá)到更高的旋轉(zhuǎn)速度。圖3A和3B的示意性剖面示了在根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的實(shí)施例中探測(cè)器模塊的 示例性布置。根據(jù)圖3A和3B，探測(cè)裝置還包括安裝在圓形體上的數(shù)字化測(cè)量電子器件32。 探測(cè)器模塊12經(jīng)由連接器或者線纜與電子器件32電連接。圖4的示意性剖面示了在根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的實(shí)施例中的高壓電源。輻射源 包括具有高壓插座的X射線管插入物40，例如裸X射線管。高壓插頭42固定在腔11內(nèi)部。 X射線管插入物40可以滑入圓形體14中的腔11內(nèi)，從而使得輻射源可以由高壓電源驅(qū)動(dòng)。圖5的示意示了在根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的實(shí)施例中探測(cè)器模塊和圓形體之間 的第一接合方式。如所公知的，探測(cè)器模塊相對(duì)于焦斑的對(duì)準(zhǔn)取決于精確的圓弧形表面。 圓弧形表面17或27的相對(duì)窄的寬度意味著表面中的小誤差將導(dǎo)致與焦斑角度對(duì)準(zhǔn)的大 誤差。圓形體14(部分示出)在圓弧形表面17或27處布置有深的鋸形凹槽57。圖5示 出了圓形體中的深凹槽57是如何與探測(cè)器模塊12上的長(zhǎng)葉片匹配以改善探測(cè)器模塊與焦
5斑的角度對(duì)準(zhǔn)。圓形體14中的凹槽57可在適當(dāng)位置被粗略切割或者鑄造，然后使用單獨(dú) EDM(電火花加工)操作來得到凹槽組的最終精確形狀。圖6的示意示了在根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的實(shí)施例中探測(cè)器模塊和圓形體之間 的第二示例性接合方式。凹槽67可通過將作為圓形體一部分的，與圓形體14依次附接的 金屬片64光化學(xué)蝕刻而形成。圖7的示意示了在根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的實(shí)施例中探測(cè)器模塊和圓形體之間 進(jìn)一步的第三示例性接合方式。一個(gè)或者兩個(gè)薄片可用于在模塊12的前部和/或后部處 在“ζ-軸”中的各種構(gòu)造。應(yīng)注意的是上述實(shí)施例是舉例說明本發(fā)明而不是限制本發(fā)明，并且本領(lǐng)域技術(shù)人 員將能夠設(shè)計(jì)出替代實(shí)施例而不脫離所附權(quán)利要求書的范圍。在權(quán)利要求書中，放置在圓 括號(hào)之間的任意附圖標(biāo)記不應(yīng)解釋為限制權(quán)利要求。措辭“包括”不排除未在權(quán)利要求中 或者說明書中列舉的元件或者步驟的存在。元件之前的措辭“一”不排除多個(gè)這種元件的 存在。本發(fā)明可以借助于包括幾個(gè)不同元件的硬件執(zhí)行。在列舉了幾個(gè)單元的轉(zhuǎn)子權(quán)利要 求中，這些單元中的幾個(gè)可以由硬件的一個(gè)和相同項(xiàng)目包含。措辭第一、第二和第三，等等 的使用不表示任何排序。這些措辭被解釋為名稱。
權(quán)利要求
一種轉(zhuǎn)子，包括 具有焦斑(10)的輻射源，其用于向?qū)ο筝椛渖涫?探測(cè)裝置(12)，其用于生成響應(yīng)于所述射束的能量衰減的信號(hào)； 圓形體(14)，其具有用于容納所述輻射源的腔(11)，以及其上安裝所述探測(cè)裝置(12)的圓弧形表面(17，27)；其中，所述圓弧形表面(17，27)相對(duì)于所述對(duì)象放置在所述腔(11)的對(duì)面，所述腔(11)包括安裝有用以屏蔽所述輻射不朝著所述對(duì)象的屏蔽(15)的內(nèi)表面。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其中，所述探測(cè)裝置包括多個(gè)探測(cè)器模塊，所述探測(cè)器模 塊直接安裝在所述圓弧形表面上并且每個(gè)所述探測(cè)器模塊指向所述焦斑。
3.如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子，其中，所述圓弧形表面(17)的圓心位于所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn) 中心(20)處。
4.如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子，其中，所述圓弧形表面(27)的圓心位于所述焦斑處。
5.如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子，其中，所述圓形體(15)包括在所述圓弧形表面(17，27) 上的鋸形凹槽(57，67)，所述探測(cè)器模塊(12)與所述鋸形凹槽接合。
6.如權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)子，其中，使用單獨(dú)電火花加工操作來成形所述凹槽(57，67)。
7.如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子，其中，所述圓形體(14)具有與所述圓弧形表面(17，27) 附接的光化學(xué)蝕刻金屬片(64)，所述金屬片(64)具有與所述探測(cè)器模塊(12)接合的凹槽 (67)。
8.如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子，其中，所述圓形體(14)具有與所述圓弧形表面(17，27) 附接的光化學(xué)蝕刻金屬片(74)，所述金屬片(74)具有與所述探測(cè)器模塊(12)的一些銷 (72)接合的孔(77)。
9.如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子，還包括軸承(19)，其用于將所述圓形體(14)與定子連 接，并使得所述圓形體(14)在所述定子的支持下旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)子，其包括具有焦斑的輻射源，其用于向?qū)ο筝椛渖涫?；探測(cè)裝置，其用于生成響應(yīng)于所述射束的能量衰減的信號(hào)；以及圓形體，其具有用于容納該輻射源的腔，和其上安裝該探測(cè)裝置的圓弧形表面。該圓弧形表面相對(duì)于該對(duì)象放置在該腔的對(duì)面，所述腔包括安裝有用以屏蔽該輻射使其不朝著該對(duì)象的屏蔽的內(nèi)表面。以這種方式，用于輻射源的常規(guī)外殼和屏蔽被去除，導(dǎo)致由常規(guī)外殼運(yùn)動(dòng)引起的焦斑運(yùn)動(dòng)減小。此外，本發(fā)明建議將該探測(cè)裝置直接安裝在該圓形體上而不需要中間結(jié)構(gòu)外殼，從而減小該探測(cè)器模塊相對(duì)于該焦斑的運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)G01N23/04GK101903764SQ200880121117
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2008年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日
發(fā)明者L·米勒, R·P·盧赫塔, R·夏普萊斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司