防散射格栅和CT成像设备的制作方法

防散射格栅和ct成像设备
技术领域
1.本技术涉及医疗设备技术领域，特别是涉及一种防散射格栅和ct成像设备。


背景技术：

2.计算机断层扫描设备(ct，computed tomography)，是利用由x射线球管产生x射线从人体多方向进行一定厚度的扫描，由ct探测器将衰减后的x射线转换成可见光，再将可见光转换为电信号，最终对电信号进行模数转换之后，由计算机设备进行图像重建得到ct图像。
3.在ct扫描过程中，球管发射的x射线沿辐射方向不同程度地被衰减，同时还部分相对于初始辐射方向进行散射，散射的x射线束在到达ct探测器时基于其与沿初始辐射方向到达的x射线射束的叠加，导致由强度分布重建的图像歪曲，降低了图像成像质量。通常，可以沿x射线辐射方向前置防散射格栅(asg，anti-scatter grid)，以减小散射x射线对成像质量的影响。
4.传统的ct探测器由于像素尺寸相对较大，asg的设计以单个像素为单元。asg相对单个像素的位置具有对称性，在x射线球管焦点出现位移的情况下，射线经过asg的投影强度变化较弱，对整个成像系统的成像效果影响较小。然而，当ct探测器像素尺寸较小时，如光子计数探测器所在ct系统中，像素尺寸相比传统探测器更小。在设计asg时，防散射格栅的板片之间的距离通常以多个像素组成的区域为单元，单元内不同像素相对asg位置不同，导致成像效果对x射线球管焦点的移动非常敏感，影响成像效果。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种防散射格栅和ct成像设备，以至少解决相关技术中ct探测器像素尺寸较小时，成像效果对x射线球管焦点的移动敏感，影响成像效果的问题。
6.第一方面，本技术实施例提供了一种防散射格栅，包括：格栅本体和连接所述格栅本体的防散射基体；其中，
7.所述格栅本体包括防散射板组，所述防散射板组包括多个均匀排布的x射线吸收板；所述防散射基体包括若干均匀排布的格栅基块，所述x射线吸收板设置于所述格栅基块上；
8.多个所述x射线吸收板之间形成多个辐射通道，所述格栅基块的截面积大于所述x射线吸收板的截面积。
9.在其中一些实施例中，所述格栅基块的排布方式与所述x射线吸收板相适配。
10.在其中一些实施例中，所述防散射基体包括若干沿单个方向延伸的平行格栅基块，所述x射线吸收板包括多个沿单个方向延伸的平行吸收板，所述平行吸收板设置于所述平行格栅基块上；所述平行格栅基块的截面积大于所述平行吸收板的截面积。
11.在其中一些实施例中，所述防散射基体包括若干横向格栅基块和连接于所述横向格栅基块上的若干纵向格栅基块；
12.所述x射线吸收板包括多个横向吸收板和连接于所述横向吸收板的多个纵向吸收板；所述横向吸收板设置于所述横向格栅基块上，所述纵向吸收板设置于所述纵向格栅基块上；所述横向格栅基块的截面积大于所述横向吸收板的截面积，所述纵向格栅基块的截面积大于所述纵向吸收板的截面积。
13.在其中一些实施例中，沿所述x射线的辐射方向上，所述防散射基体的高度为2-3mm。
14.在其中一些实施例中，所述x射线吸收板之间的距离为一个ct探测器像素的尺寸。
15.在其中一些实施例中，所述x射线吸收板之间的距离为至少两个ct探测器像素的尺寸。
16.在其中一些实施例中，所述防散射基体的材质为对x射线有衰减效应的金属或合金。
17.在其中一些实施例中，所述防散射基体与所述格栅本体一体成型；或所述防散射基体与所述格栅本体可拆卸连接。
18.第二方面，本技术实施例提供了一种ct成像设备，包括ct探测器和如上述第一方面所述的防散射格栅，所述ct探测器包括至少一个探测器单元，每个探测器单元包括多个像素，形成像素阵列；
19.沿x射线辐射方向上，所述防散射格栅前置于所述ct探测器，并与所述像素阵列对准。
20.相比于相关技术，本技术实施例提供的防散射格栅，包括：格栅本体和连接所述格栅本体的防散射基体；其中，所述格栅本体包括防散射板组，所述防散射板组包括多个均匀排布的x射线吸收板；所述防散射基体包括若干均匀排布的格栅基块，所述x射线吸收板设置于所述格栅基块上；多个所述x射线吸收板之间形成多个辐射通道，所述格栅基块的截面积大于所述x射线吸收板的截面积。通过沿射线辐射方向上设置防散射格栅，使防散射格栅中的格栅本体连接防散射基体，并将格栅本体的防散射板组x射线吸收板设置于所述格栅基块上，使所述格栅基块的截面积大于所述x射线吸收板的截面积。使得在x射线球管焦点出现位移偏差的情况下，部分经过防散射格栅的x射线投影位置变化正好落在所述格栅基块上，从而抑制了部分x射线束在ct探测器上投影偏移的影响，降低了x射线球管焦点位移对成像质量的影响。
21.本技术的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本技术的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
22.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
23.图1是本技术其中一个实施例中防散射格栅与ct探测器像素阵列的配合结构正视图；
24.图2是本技术其中一个实施例中防散射格栅与ct探测器像素阵列的配合结构侧视图；
25.图3是本技术实施例中x射线束经过防散射格栅在ct探测器像素上投影的效果示
意图；
26.图4是本技术其中一个实施例中ct探测器像素阵列的结构示意图；
27.图5是本技术其中一个实施例中防散射基体的结构示意图；
28.图6是本技术实施例中防散射基体与ct探测器像素阵列对准结构俯视图；
29.图7是本技术实施例中防散射基体与ct探测器像素阵列对准结构正视图。
30.附图说明：1、防散射格栅；11、格栅本体；111、x射线吸收板；111a、平行吸收板；12、防散射基体；121、格栅基块；121a、平行格栅基块；121b、横向格栅基块；121c、纵向格栅基块；2、像素阵列。
具体实施方式
31.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。基于本技术提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
32.显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本技术应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本技术公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本技术揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本技术公开的内容不充分。
33.在本技术中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本技术所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
34.除非另作定义，本技术所涉及的技术术语或者科学术语应当为本技术所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本技术所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本技术所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本技术所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本技术所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。
35.ct(computed tomography，计算机断层扫描设备)的成像原理是利用x射线从人体给定方向进行一定厚度的扫描，由探测器将衰减后的x射线转换成可见光，再将可见光转换
为电信号，最终对电信号进行模数转换之后，由计算机设备进行图像重建得到最终的ct图像。
36.本技术实施例提供了一种ct成像设备，ct成像设备可包括扫描仪、电子模块和存储器，所述扫描仪包括机架、扫描床以及固定于所述机架上成对布置的至少一对x射线辐射源和ct探测器，所述ct探测器配属有防散射格栅。
37.机架可以配置为支撑ct成像设备中的一个或多个部件，例如x射线辐射源、ct探测器等。机架可以包括圆形的开口(例如，检测区域)以容纳扫描目标。
38.扫描床可以支撑扫描目标，在x射线辐射扫描期间利用扫描床能够将扫描目标移动至机架内x射线辐射源和ct探测器之间的检测区域中所需位置。在一些实施例中，扫描目标可以在扫描床上。扫描床可以在移动并且到达检测区域中的所需位置。在另一些实施例中，扫描仪可以具有相对较长的轴向视野，例如2米长的轴向视野。相应地，扫描床可以沿着轴向在较广范围(例如，大于2米)内移动至所需位置。
39.所述x射线辐射源发射并且必要时被扫描目标部分减弱的x射线。x射线辐射源可以配置为x射线球管，用于产生具有能量范围为20-140kev的x射线。
40.ct探测器可以探测从检测区域发射的辐射事件(例如，x射线信号)，并输出与入射的x射线辐射强度相对应的测量信号。在一些实施例中，探测器可以接收辐射线并且生成电信号。ct探测器具有多个像素，其用于平面分辨地采集入射的x射线辐射的强度分布。ct探测器可以包括一个或多个探测器单元，每个探测器单元包括多个像素，形成像素阵列2。
41.电子模块可以采集和/或处理由探测器生成的电信号。电子模块可以将与探测器接收到的辐射线的能量相关的模拟信号转化为数字信号。电子模块可以比较多个数字信号、分析多个数字信号并且通过探测器中所接收辐射线的能量确定图像数据。在一些实施例中，如果探测器具有一个大的轴向视野(例如，0.75米至2米)，则电子模块可以具有来自多个探测器通道的高数据输入速率。例如，电子模块可以每秒处理数百亿事件。
42.防散射格栅具有格栅形结构，沿x射线辐射方向上，所述防散射格栅前置于所述ct探测器，并与所述像素阵列对准。其中，格栅形结构的每个格栅开口形成一种辐射通道，所述辐射通道沿着x射线束的方向延伸。经x射线球管发射的x射线束与所述扫描目标相互作用后在所有的方向上发射，ct探测器接收从x射线辐射源直接穿过防散射格栅1的辐射，并阻挡来自其他辐射方向的散射束。
43.图1-2分别为本技术一个实施例中防散射格栅与ct探测器像素阵列的配合结构正视图和侧视图。参考图1-2所示，防散射格栅1包括：格栅本体11和连接所述格栅本体11的防散射基体12。
44.在本实施例中，所述格栅本体11包括防散射板组，包括多个均匀排布的x射线吸收板111。x射线吸收板111沿x射线束辐射方向的长度大于垂直于所述x射线辐射的方向的尺寸，相邻两个x射线吸收板111之间形成x射线辐射通道，各个x射线辐射通道通过板壁彼此分离并沿x射线束的辐射方向延伸。不同散射方向的x射线束进入所述辐射通道，当相对于初始辐射方向散射的x射线射束到达所述x射线吸收板111的壁面时被壁面吸收。其中，所述x射线吸收板111的材质为铅、钨或其它可大量吸收x射线束的材料。
45.其中，所述x射线吸收板111之间的距离可根据ct探测器像素阵列2的尺寸进行适应性配置。在一些实施例中，ct探测器的像素阵列2尺寸相对较大，asg的设计以单个像素为
单元，即所述x射线吸收板111之间的距离为一个ct探测器像素的尺寸。在另一些实施例中，ct探测器的像素阵列2尺寸较小，如光子计数ct探测器所在系统中，x射线吸收板111之间的距离通常以多个小像素区域为单元，即所述x射线吸收板111之间的距离为至少两个ct探测器像素的尺寸，如1*3、2*2或3*3小像素尺寸为单元。
46.参考图1-2所示，在本实施例中，所述防散射基体12包括若干均匀排布的格栅基块121，所述x射线吸收板111设置于所述格栅基块121上，沿垂直于所述x射线辐射的方向上，所述格栅基块121的截面积大于所述x射线吸收板111的截面积。从而在x射线吸收板111之间的距离以多个探测器像素区域为单元时，当x射线球管焦点出现位移偏差的情况下，可以减小相邻x射线吸收板111间ct探测器不同像素上x射线束投影偏移的影响。在一些实施方式中，所述防散射基体12的材质为对x射线有衰减效应的金属或合金，如金属铅、钨等。
47.下面以x射线球管发生位移偏差前后，x射线束l在探测器像素上投影的位置变化为例，说明本技术实施例的具体实现过程：
48.图3本技术实施例中x射线束经过防散射格栅1在ct探测器像素上投影的效果示意图。如图3所示，在x射线球管焦点出现位移偏差的情况下，部分x射线束如射线束l的投影路径偏移至l'。可以看出，射线束l在探测器像素上投影时，经过防散射格栅1的射线束l偏移前后的投影位置均落在所述格栅基块121上，从而降低了x射线球管焦点位移对成像质量的影响。
49.综上，本技术实施例提供的防散射格栅，包括：格栅本体和连接所述格栅本体的防散射基体；其中，所述格栅本体包括防散射板组，所述防散射板组包括多个均匀排布的x射线吸收板；所述防散射基体包括若干均匀排布的格栅基块，所述x射线吸收板设置于所述格栅基块上；多个所述x射线吸收板之间形成多个辐射通道，所述格栅基块的截面积大于所述x射线吸收板的截面积。通过沿射线辐射方向上设置防散射格栅，使防散射格栅中的格栅本体11连接防散射基体12，并将格栅本体11的防散射板组x射线吸收板111设置于所述格栅基块121上，使所述格栅基块121的截面积大于所述x射线吸收板111的截面积。使得在x射线球管焦点出现位移偏差的情况下，经过防散射格栅的部分x射线投影偏移前后的位置变化均落在所述格栅基块121上，从而抑制了部分x射线束在ct探测器上投影偏移的影响，降低了x射线球管焦点位移对成像质量的影响。
50.下面通过优选实施例对本技术实施例进行描述和说明。
51.在上述实施例的基础上，在其中一些实施例中，所述格栅基块121的排布方式与所述x射线吸收板111的相适配。具体的，所述防散射格栅1中的防散射板组可以均为1d(一维)或均为2d(二维)的格栅结构。
52.如图1-2所示，在一种具体的实施方式中，防散射板组可以具有一维的格栅结构。具体的，所述防散射基体12包括若干沿单个方向延伸的平行格栅基块121a。对应的，所述x射线吸收板111包括多个沿单个方向延伸的平行吸收板111a，所述平行吸收板111a设置于所述平行格栅基块121a上。相邻平行格栅基块121a上的平行吸收板111a之间形成辐射通道并沿平行于板面的方向延伸。沿垂直于所述x射线辐射的方向上，所述平行格栅基块121a的截面积大于所述平行吸收板111a的截面积。从而使得经过防散射格栅1的x射线中的部分散射射束被x射线吸收板111的板面和平行格栅基块121a吸收。特别是在x射线球管焦点出现位移偏差的情况下，经过防散射格栅1的部分x射线投影偏移前后的投影位置均落在所述格
栅基块上，从而抑制了部分x射线束在ct探测器上投影偏移的影响，降低了x射线球管焦点位移对成像质量的影响。
53.图4为ct探测器像素阵列的结构示意图；图5为防散射基体12的结构示意图；图6-7本技术实施例中防散射基体与ct探测器像素阵列对准结构示意图。如图6-7所示，在另一种具体的实施方式中，防散射板组可以具有二维的格栅结构，二维结构可以提供比1d结构更高的机械刚度。具体的，所述防散射板组包括若干个彼此交叉并由格栅基块121界定的单元格构成的二维结构，例如所述防散射板组可以布置为矩形结构，所述防散射基体12包括若干横向格栅基块121b和连接于所述横向格栅基块121b上的若干纵向格栅基块121c，形成网格状结构；适应性地，所述x射线吸收板111包括多个横向吸收板和连接于所述横向吸收板的多个纵向吸收板。所述横向吸收板设置于所述横向格栅基块121b上，所述纵向吸收板设置于所述纵向格栅基块121c上。沿垂直于所述x射线辐射的方向上，所述横向格栅基块121b的截面积大于所述横向吸收板的截面积，所述纵向格栅基块121c的截面积大于所述纵向吸收板的截面积。其中，防散射基体12对x射线束在在ct探测器上投影偏移的抑制原理与上述实施例相同，在此不再赘述。
54.需要说明的是，在本实施例中，所述防散射板组除了布置为矩形结构外，还可以布置为圆形、多边形(例如，六边形)或其他形状的二维结构，本技术对二维结构的具体形状不做限定。
55.在一些实施方式中，沿所述x射线的辐射方向上，所述防散射基体12的高度为2-3mm。在该尺寸下，防散射基体12对x射线吸收板111对x射线束投影偏移的具有良好的抑制作用，不影响x射线吸收板111对散射x射线束的吸收效果并实现对x射线吸收板111的支撑。
56.在其中一些实施例中，所述防散射基体12与所述格栅本体11一体成型，具体可通过粘结、焊接等方式实现。一体成型结构可以有效提高防散射格栅1的整体强度，并简化防散射格栅1的整体结构，提高生产效率。在另一些实施例中，所述防散射基体12与所述格栅本体11可拆卸连接。可拆卸连接方式可以是通过粘接件、螺钉、夹持等等方式来实现，本技术不作具体限定。
57.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
58.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。