适于单能矫正形状过滤器缺陷的CT机的制作方法

本实用新型涉及一种适于单能矫正形状过滤器缺陷的CT机，属医疗设备技术领域。

背景技术：

现有医用CT机（系统）包括主要由X射线源及其附属装置构成的X射线束发射系统、主要由探测器单元阵列及其信号采集电路构成的检测系统、主要由计算机构成的数据处理系统、用于被检测人员支撑的检查床及用于控制相关各部分协同工作的控制系统组成，所述X射线源通常采用X射线球管，其在电子轰击下发出的X射线经过过滤器和准直器等形成所需的X光束，通常可以采用扇形光束或其他适宜形式的光束，X射线穿过躺在检查床上的被检测人体的相应部位后，经过人体一定程度的吸收或衰减，照射在探测器单元阵列上的相应探测器单元上，探测器单元依据所接收的X射线强度生成相应的电信号，经信号采集电路送入计算机进行处理，形成CT图像，依据不同物质对X射线的不同吸收特性，可以在人体断层扫描图像中识别出人体相应部位的组织特性，进而判断出人体上是否存在异常并判断病变特性。

形状过滤器（例如，bowtie filter）是医用CT机中的核心部件之一，用于X射线射束硬化校正以获得良好、稳定的图像质量，为了获得形状过滤器几何尺寸的精确数据，或更准确地讲，为了获得X射线在从源达到各探测器单元之前在形状过滤器中所穿行的路径长度，一种直截了当的方法是使用高品质材料和精加工工艺使得实际的形状过滤器与设计的形状过滤器高度一致，但这样做无疑会大幅度提高产品成本，另一种方式是进行后续矫正补偿，通过后续复杂的矫正技术并配合额外的模体在投影数据中进行补偿，使经过模体纠正后的效果符合形状过滤器的设计，但这同样会在很大程度上导致最终用户成本的增加以及后期维护的难度。

申请人提出了一种CT形状过滤器缺陷的单能矫正方法，这种方法通过下列方式获得X射线在形状过滤器中所穿行的路径长度：以同一CT机，使用相同的X射线源球管电压，分别在安装好形状过滤器状态下和不安装形状过滤器状态下进行空气扫描，依据同一个探测器单元在两种所述状态下获得的测量数据，推算出达到该探测器单元的X射线在形状过滤器中所穿行的路径长度，依据推算出的路径长度，就可以对依据相应探测器单元产生的数据进行适宜的处理，补充因加工制备等因素引起的形状过滤器缺陷，由此在不改变现有工艺、材料品质以及设备附件的前提下，只需要在设置和不设置形状过滤器的两种状态下进行同样X射线源球管电压下的空气扫描。由于装有形状过滤器与不装形状过滤器的两种状态下进行空气扫描，测量数据的差异主要源于形状过滤器的设置，由此通过两种状态下的测量数据之间的比对，就能够揭示出形状过滤器对测量数据的影响，计算出X射线在形状过滤器中所穿行的路径长度，进而获得有效的形状过滤器的几何尺寸数据或将相应的路径长度数据用于其他相关数据的运算，实现对形状过滤器缺陷的单能矫正，相应路径长度数据的计算可以依据X射线的传播规律以及实际中的各影响因素，采用任意适宜的现有技术或其他可能的技术实现，由此无需要求将形状过滤器加工得与设计完全一致，省略了现有技术下矫正补偿模体的相关设计、加工及使用和维护，由此大幅度降低了形状过滤器的加工难度和制备成本，方便了使用，降低了维护费用，并且计算方式和计算过程也较为简便。

但是，现有医用CT机中的形状过滤器都是固定安装在CT机的旋转架内，拆卸和安装都很麻烦，并且经过拆卸后重新安装的位置不能保证与之前所在位置完全一致，而且使用一定时间后，形状过滤器自身也会出现一定的形变。这些位置和形状的变化将导致到达特定探测器单元的X射线的路径变化，特别是在精度要求较高的场合下，会在一定程度上影响计算结果的准确性。

技术实现要素：

针对现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种适于单能矫正形状过滤器缺陷的CT机，这种CT机中的形状过滤器便于拆卸和安装，便于定位，保证重新安装后能够处于与之前位置完全相同的位置，进而能够更好地适应于上述CT形状过滤器缺陷的单能矫正方法，也便于根据需要随时进行新的矫正检测。

本实用新型的技术方案为：一种适于单能矫正形状过滤器缺陷的CT机，包括旋转架，其特征在于所述旋转架旋转连接在机架上，所述机架上设有用于驱动所述旋转架在所述机架上相对转动的旋转驱动装置，所述旋转架呈环状，中间设有纵向的检测通道，所述旋转架内安装有X射线源以及与所述X射线源配套的形状过滤器，可以依据现有技术确定形状过滤器相对于X射线源的具体位置，所述形状过滤器位于所述X射线源的X射线光路上并以可拆安装方式与所述旋转架固定连接，所述旋转架内设有用于安装所述形状过滤器的独立安装空间，所述旋转架上或所述机架上安装有由若干用于接收X射线的探测器单元组成的探测器阵列。

本实用新型的有益效果为：由于在旋转架上设置了用于安装形状过滤器的独立安装空间，且通过可拆连接方式实现形状过滤器在相应独立安装空间内的固定安装，由此可以根据需要随时进行形状过滤器的安装和拆卸，在形状过滤器安装和拆卸过程中不涉及或影响其他件，避免了形状过滤器安装和拆卸对其他件的影响，降低了形状过滤器安装和拆卸作业的要求，方便了安装和拆卸作业，缩短了作业时间；由于可以在独立安装空间内设置用于限定形状过滤器位置的刚性定位结构，避免安装过程中人为操作因素导致的安装位置变化，也降低了形状过滤器的定位作业要求，且保证重新安装后的形状过滤器始终位于由刚性定位结构确定的位置；由于可以将独立安装空间的开口设置在诸如旋转架端面或其他适宜位置，避免了对X射线的光路或光学元件的妨碍，且便于拆装作业人员的操作。

附图说明

图1是涉及旋转架的构造示意图；

图2是涉及形状过滤器安装构造的轴向示意图；

图3是涉及形状过滤器安装构造的侧向示意图；

图4是涉及CT机检测部分的示意图。

具体实施方式

参见图1-4，本实用新型提供了一种适于单能矫正形状过滤器缺陷的CT机，包括旋转架10，所述旋转架旋转连接在机架20上，所述机架上设有用于驱动所述旋转架在所述机架上相对转动的旋转驱动装置，所述旋转架呈环状，中间设有纵向的检测通道11，所述旋转架上或所述机架上安装有由若干用于接收X射线的探测器单元80组成的探测器阵列，所述旋转架内安装有X射线源60以及与所述X射线源配套的形状过滤器50，所述形状过滤器位于所述X射线源的X射线光路上并以可拆安装方式与所述旋转架固定连接，所述旋转架内设有用于安装所述形状过滤器的独立安装空间。根据形状过滤器的缺陷矫正需要，可以在安装有形状过滤器和不安装形状过滤器的两种状态下进行等视角间距的360度空气扫描，对于每一个探测器单元获得的两种状态下的数据进行分析对比，依据装入形状过滤器后对数据的影响，获得相应X射线在形状过滤器上通过的路径长度，这种空气扫描可以依据实际需要在任意适宜的时间进行，例如，当形状过滤器使用过一定时间后，或者在不同的使用条件下，只要形状过滤器可能出现变化，均可以重新进行相应数据的检测。

这种CT机还设有检查床，所述检查床40通常可以以允许两者相对直线移动的方式活动连接在检查床基座30上，所述检查床基座上设有用于驱动所述检查床在所述检查床基座上相对纵向直线移动的平移驱动装置，以便将被检测者移入或移出检测区域，调整检测部位的具体位置。

所述检查床在所述检查床基座上的活动连接方式优选为通过螺杆传动机构连接，所述螺杆传动机构包括纵向延伸的传动螺杆31和旋接在传动螺杆上的传动螺母41，所述传动螺母与所述检查床固定连接，所述传动螺杆旋转支承在所述检查床基座上，这种传动连接方式结构简单，使用方便。

优选的，所述螺杆传动机构的数量至少包括两个，其中一个位于左侧，另一个位于右侧，同一螺杆传动机构上的螺母至少包括前后两个，所述螺杆上设有分别与正反向两个驱动电机的输出齿轮啮合的正反向两个驱动齿轮，所述正向驱动电机的输出齿轮与正向驱动齿轮啮合，所述反向驱动电机的输出齿轮与所述反向驱动齿轮啮合，通过这种驱动方式，可以消除检查床移动过程中因换向或暂停等导致传动误差，由于传动装置啮合齿轮之间需要留有一定的配合间隙，采用正反向电机进行不同方向的驱动，可以有效地消除这种配合间隙带来的误差。

所述正反向驱动电机均优选采用步进电机，以提高移动精度，避免积累误差。

所述检查床基座的底部可以设有滚轮和用于固定支撑在地面上的固定支脚，以便在需要移动检查床（连同检查床基座一同移动）时通过滚轮进行移动，当位置确定后，通过固定支脚固定在地面上，以避免在检测过程中检查床基座的移动。

所述滚轮和固定支脚中优选至少有一种是通过能够调节高度的活动连接支架与所述检查床基座连接，以便在需要移动检查床时使滚轮与地面接触，固定支脚相对抬起，在需要固定检查床时使固定支脚与地面接触，滚轮抬起，所述动连接支架可以采用任意适宜的现有技术，例如，采用四连杆机构进行伸缩的支架。

优选的，所述形状过滤器在所述旋转架上的安装方式为所述旋转架上设有用于安装所述形状过滤器的安装孔洞70，所述安装孔洞构成所述旋转架内用于安装所述形状过滤器的独立安装空间，所述形状过滤器以可拆安装方式固定在所述安装孔洞内，所述安装孔洞和所述形状过滤器之间设有刚性定位结构，所述安装孔洞开口于所述旋转架的端面并设有能够盖住所述安装孔洞的孔洞端盖72。

所述刚性定位结构是指由刚性件相互配合形成的定位结构，可以采用任意适宜的现有技术或其他可能的技术，为保证定位的稳定性，优选采用设有面面接触的刚性定位结构。

通常，所述刚性定位结构可以由设置在所述安装孔洞上的孔洞侧刚性定位结构和设置在所述形状过滤器上并与所述孔洞侧刚性定位结构配套的过滤器侧刚性定位结构两部分构成。

所述形状过滤器可以设有左右两个过滤器侧板55，以承载所述形状过滤器的主体部分并实现与安装孔洞之间的连接，可以设置一个形状过滤器外框架，将所述形状过滤器的主体部分和所述左右两个过滤器侧板安装在形状过滤器外框架上，所述左右两个过滤器侧板可以作为形状过滤器外框架的一部分，用于所述形状过滤器外框架在相应部位的边框，所述过滤器侧板的外侧面和所述安装孔洞的对应侧壁之间可以设有相互配套的轴向延伸的直线滑槽和直线滑轨58，由此实现所述形状过滤器与所述安装孔洞之间的轴向滑动连接，依靠所述直线滑轨和滑槽之间的滑动配合，可以将所述形状过滤器插入所述安装孔洞或从所述安装孔洞中抽出，同时，由于直线滑轨和直线滑槽之间的滑动配合只允许所述形状过滤器在安装孔洞内进行一个自由度的直线运动，由此，相互配合的所述直线滑轨和直线滑槽构成所述刚性定位结构的一部分。

所述直线滑轨优选设置在所述过滤器侧板上，且同一所述过滤器侧板上的直线滑轨数量优选为两个且相互平行，如此有助于形状过滤器在滑动过程中的稳定和定位精度。

所述直线滑轨与相应过滤器侧板优选是一体的，例如，通过一体成型方式形成设有所述直线滑轨的过滤器侧板，或者在过滤器的外侧面上加工出所述直线滑轨结构，或者将独立加工出来的直线滑轨焊接或粘结在所述过滤器侧板的外侧面，由此进一步提高过滤器侧板和直线滑轨及其一体化结构的刚性，提高安装定位的精确度。

所述刚性定位结构还可以包括由所述安装孔洞的里端端面71构成的孔洞内定位端面和由所述过滤器侧板的里端端面构成的侧板内定位端面，将所述形状过滤器推入安装孔洞并安装到位后，即正常状态下，所述侧板内定位端面与所述孔洞内定位端面相互压力接触，紧贴在一起，由此限定了形状过滤器的轴向位置。

所述侧板内定位端面与所述孔洞内定位端面上可以设有相互配合的端面凹槽和端面凸起78、59，所述端面凸起和端面凹槽优选呈弧面形或锥面形，由此，当所述侧板内定位端面与所述孔洞内定位端面相互压力接触时，相互配合的端面凸起和端面凹槽起到了良好的定位或“对中”作用，进一步提高了定位精度。

所述端面凸起和端面凹槽的数量和位置可以依据现有技术和实际需要设计，例如，端面凸起的数量可以为多个，所述侧板内定位端面与所述孔洞内定位端面上均设有端面凸起，也可以只在侧板内定位端面上设置一个端面凸起。

所述孔洞端盖的内侧固定安装有弹力件，当所述形状过滤器安装到位后，即正常状态下，所述弹力件的里端与所述过滤器侧板压力接触，由此保证形状过滤器处于由侧板内定位端面和孔洞内定位端面相互接触所限定的位置。

所述弹力件可以采用弹性模量较高的弹性垫74或适宜形状的弹簧，采用较高的弹性模量有助于形状过滤器的稳定。

所述旋转架上还可以设有用于采集所述安装孔洞内有无形状过滤器的过滤器信号采集装置，所述过滤器信号采集装置可以采用任意适宜的现有技术，例如，安装在所述安装孔洞内的红外感应器或者能够采集形状过滤器与安装孔洞或孔洞端盖之间压力信号的压力传感器等，作为一个优选的实施例，所述弹性垫和所述孔洞端盖之间嵌装有内置的压力传感器，例如，压电陶瓷元件73。在为实现单能矫正而进行CT机的空气扫描时，通过过滤器信号采集装置获得是否有形状过滤器的信号，将该信号送入相应的数据处理装置，自动识别扫描数据是设有形状过滤器时的数据还是不设形状过滤器的数据，另外，还能够在医疗检查过程中确认已安装有形状过滤器，防止在未装入形状过滤器的情形下工作。

本实用新型各部分的控制以及信息/数据采集和处理方式等均可以依据现有技术或其他各种可能的适宜技术。

下面简要介绍适于本实用新型的一种CT形状过滤器缺陷的单能矫正方法，该方法通过下列方式获得X射线在形状过滤器中所穿行的路径长度：以同一CT机，使用相同的X射线源球管电压，分别在安装好形状过滤器状态下和不安装形状过滤器状态下进行空气扫描，依据同一个探测器单元在两种所述状态下获得的测量数据，推算出达到该探测器单元的X射线在形状过滤器中所穿行的路径长度。

对于探测器单元n，可以采用下列公式计算相应X射线（到达该探测器单元的X射线）在形状过滤器中所穿行的路径长度：

其中，

代表到达探测器单元n的X射线在传播过程中在除形状过滤器外的其他材料中经历的衰减。上面公式假定，在做空气扫描时，能量为E的光子在从x射线源到探测器单元n的传输过程中，除了形状过滤器外，还要穿过Q种物质，其中第q种物质对能量为E的光子的线性衰减系数为（单位为cm^-1），可以通过查表或理论计算获得，而达到探测器单元n的x射线在第q种物质所穿行的路径长度为(单位为cm)，可以通过计算获得；

为X光在从X射线源球管达到探测器单元n之前在形状过滤器中所穿行的路径长度，为本发明的计算路径长度；

为安装有形状过滤器的状态下进行空气扫描，探测器单元n被X射线照射后产生的光电流测量值，当采用多个不同视角进行空气扫描时，可以以各视角下的光电流测量值的平均值（通常可以为算术平均）作为光电流测量值，探测器单元n被X射线照射后产生的光电流可依据探测器单元n上的读数，单位可采用纳安（10^-9安培）；

为不安装形状过滤器的状态下进行空气扫描，探测器单元n被X射线照射后产生的光电流测量值，当采用多个不同视角进行空气扫描时，可以以各视角下的光电流测量值的平均值（通常可以为算术平均）作为光电流测量值，探测器单元n被X射线照射后产生的光电流可依据探测器单元n上的读数，单位可采用纳安（10^-9安培）；

为安装有形状过滤器状态下扫描所用的X射线源球管电流，单位可采用毫安；

为不安装形状过滤器状态下扫描所用的X射线源球管电流，单位可采用毫安；

代表X射线源球管产生的光子的能量，单位可为千电子伏；

为光子数能谱，代表每个打在X射线源球管阳极上的电子能产生的能量在E到E+dE范围内的光子数或几率；

为形状过滤器的材料的线性衰减系数，可通过查表或理论计算获得；

为探测器或探测器单元的能量探测效率，可通过理论计算获得；

是进行空气扫描时给定的X射线源球管电压，两种状态下采用相同的X射线源球管电压；

n为探测器单元编号，编号为n的探测器单元可称为探测器单元n。

所述空气扫描的方式优选为等视角间隔的360度扫描（周向上一个圆周），分别获得各视角下探测器单元n被X射线照射后产生的光电流的测量值，并以各状态下探测器单元n在各视角的光电流测量值的平均值作为相应状态下的光电流测量值和。

本实用新型公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。