CN113384288A - 一种轻型的锥束ct扫描系统及ct扫描方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻型的锥束CT扫描系统及CT扫描方法，所述锥束CT扫描系统包括射线发生器、平板探测器、支撑组件、底座，所述平板探测器与所述射线发生器相对设置，所述平板探测器用于接收所述射线发生器发射的射线并成像，所述支撑组件能够带动所述平板探测器与所述射线发生器绕一沿水平方向延伸的旋转轴旋转，所述底座的下部设置有运动部，所述运动部使得所述平板探测器与所述射线发生器能够相对于地面沿水平方向移动。本发明提供的轻型的锥束CT扫描系统及CT扫描方法可整体移动，能够用来扫描不方便移动调整位置的目标。

Description

一种轻型的锥束CT扫描系统及CT扫描方法

技术领域

本发明涉及CT成像技术领域，特别涉及一种轻型的锥束CT扫描系统及CT扫描方法。

背景技术

X射线成像系统在工业和医疗领域中有着越来越多的应用，工业上可用来对材料进行无损检测；用于医疗领域时，能够对人体的特定部位进行扫描，扫描结果能够辅助医生作出诊断，甚至往往是重要的诊断依据，在脑科、骨科、牙科等领域都有重要的作用。

在对目标进行扫描时，出于对视野、精度、空间结构的要求，需要在持续扫描的同时移动球管和平板探测器的位置。现有技术中，工业和医疗领域里均已有具有这类功能的CT仪，由于CT仪自身很重，因此在扫描时，为了能够扫描到目标区域的图像，往往需要移动扫描对象。因此就带来以下问题：扫描对象不方便移动时，难以对其进行移动地扫描。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种轻型的锥束CT扫描系统及CT扫描方法，由于本发明的锥束CT扫描系统轻型化、可移动，因此能够不必移动扫描对象而对其进行扫描。所述技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种轻型的锥束CT扫描系统，所述锥束CT扫描系统包括：

射线发生器，所述射线发生器能够发射射线；

平板探测器，所述平板探测器与所述射线发生器相对设置，所述平板探测器用于接收所述射线发生器发射的射线并成像；

支撑组件，所述平板探测器与所述射线发生器通过所述支撑组件相连接，所述支撑组件能够带动所述平板探测器与所述射线发生器绕一沿水平方向延伸的旋转轴旋转，所述旋转轴位于所述平板探测器与所述射线发生器之间；

底座，所述底座与所述支撑组件连接，所述底座的下部设置有运动部，所述运动部使得所述平板探测器与所述射线发生器能够相对于地面沿水平方向移动。

进一步地，所述支撑组件包括第一环形支架、第二环形支架、驱动部，所述第一环形支架和所述第二环形支架的圆心均位于所述旋转轴上，所述平板探测器与所述射线发生器均与所述第二环形支架连接，所述第二环形支架能够在所述驱动部的作用下相对于所述第一环形支架绕所述旋转轴转动，从而带动所述平板探测器与所述射线发生器绕所述旋转轴旋转。

进一步地，所述支撑组件还包括均设置于所述第二环形支架上的第一支撑部和第二支撑部，所述第一支撑部和所述第二支撑部的长度方向均沿着所述第二环形支架的径向延伸，所述射线发生器设置于所述第一支撑部的远心端处，所述平板探测器设置于所述第二支撑部的远心端处。

进一步地，所述第一支撑部的长度可调，和/或，所述第二支撑部的长度可调。

进一步地，所述锥束CT扫描系统还包括为所述射线发生器供电的高压发生器，所述高压发生器设置于所述第二环形支架的设有所述平板探测器的一端部处，且所述高压发生器与所述射线发生器电连接。

进一步地，所述锥束CT扫描系统还包括：

固定线束装置，所述固定线束装置设置于所述第二环形支架上；

伸缩线束装置，所述伸缩线束装置设置于所述第一环形支架和/或所述底座上；

容置部，所述容置部设置于所述支撑组件处，所述容置部能够容纳所述第一环形支架和所述第二环形支架之间的至少部分电线；

与所述射线发生器和/或与所述平板探测器连接的电线经过所述固定线束装置与所述伸缩线束装置连接，当所述第二环形支架相对于所述第一环形支架转动时，所述伸缩线束装置对所述第一环形支架和所述第二环形支架之间的电线的长度进行调节。

进一步地，所述容置部为设置于所述第二环形支架上的环形的容置腔，所述容置腔的圆心位于所述旋转轴所在的直线上。

进一步地，所述锥束CT扫描系统还包括图像采集装置、与所述运动部连接的运动控制系统、处理器，所述处理器能够根据所述图像采集装置的采集结果对所述运动控制系统进行控制，和/或，所述处理器能够接受用户指令而对所述运动控制系统进行控制，以使得所述锥束CT扫描系统相对于地面沿水平方向移动。

进一步地，所述图像采集装置为全景相机，所述全景相机设置于所述支撑组件的设有所述射线发生器的一端部处。

另一方面，本发明提供了一种CT扫描方法，所述CT扫描方法基于如上所述的锥束CT扫描系统，所述CT扫描方法包括以下步骤：

所述锥束CT扫描系统沿扫描对象的长度方向移动并采集图像，以获取所述扫描对象的整体图像；

所述锥束CT扫描系统移动至与所述扫描对象的目标位置所对应的位置，并对所述目标位置进行CT扫描成像。

本发明提供的技术方案带来的有益效果如下：

a.本发明的锥束CT扫描系统可整体移动，能够用来扫描不方便移动调整位置的目标；

b.本发明的锥束CT扫描系统通过环形支架的设计，实现了系统的轻量化，不仅方便移动，还节约了成本；

c.对线路进行收纳，因此平板探测器与射线发生器旋转时布线仍然有序。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的锥束CT扫描系统的侧视示意图一；

图2是本发明实施例提供的锥束CT扫描系统的正视示意图一；

图3是本发明实施例提供的锥束CT扫描系统的侧视示意图二；

图4是本发明实施例提供的锥束CT扫描系统的正视示意图二。

其中，附图标记分别为：1-射线发生器，11-束光器，2-平板探测器，3-高压发生器，41-第一环形支架，42-第二环形支架，43-驱动部，44-旋转轴，45-第一支撑部，46-第二支撑部，47-容置腔，48-通孔部，49-电线，5-X光，6-扫描对象，61-目标位置，7-底座，71-运动部。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

参见图1～图4，在本发明的一个实施例中，提供了一种轻型的锥束CT扫描系统，所述锥束CT扫描系统包括：

射线发生器1，所述射线发生器1能够发射射线；射线发生器1可以为发射γ射线的装置，也可以为发射X光5的X射线球管，并且射线发生器1为锥束射线发生器，本实施例中，保护范围应包括全锥束、半锥束的方案；

平板探测器2，所述平板探测器2与所述射线发生器1相对设置，所述平板探测器2用于接收所述射线发生器1发射的经束光器11的射线并成像；

支撑组件，所述平板探测器1与所述射线发生器2通过所述支撑组件相连接，所述支撑组件能够带动所述平板探测器1与所述射线发生器2绕一沿水平方向延伸的旋转轴44旋转，所述旋转轴44位于所述平板探测器1与所述射线发生器2之间；

底座7，所述底座7与所述支撑组件连接，所述底座7的下部设置有运动部71，所述运动部71使得所述平板探测器2与所述射线发生器1能够相对于地面沿水平方向移动，运动部71可以为车轮，也可以为导轨系统。

在本发明的一个实施例中，所述支撑组件包括第一环形支架41、第二环形支架42、驱动部43，所述第一环形支架41和所述第二环形支架42的圆心均位于所述旋转轴44上，所述平板探测器2与所述射线发生器1均与所述第二环形支架42连接，所述第二环形支架42能够在所述驱动部43的作用下相对于所述第一环形支架41绕所述旋转轴44转动，从而带动所述平板探测器2与所述射线发生器1绕所述旋转轴44旋转。通孔部48供扫描对象6穿过；驱动部43可以为齿轮驱动系统。

在本发明的一个实施例中，所述支撑组件还包括均设置于所述第二环形支架42上的第一支撑部45和第二支撑部46，所述第一支撑部45和所述第二支撑部46的长度方向均沿着所述第二环形支架42的径向延伸，所述射线发生器1设置于所述第一支撑部45的远心端处，所述平板探测器2设置于所述第二支撑部46的远心端处。

在本发明的一个实施例中，所述第一支撑部45的长度可调，和/或，所述第二支撑部46的长度可调，具体地，被摄物体中心始终在环形支架的轴线上。通过调整第一支撑部、第二支撑部的长度，可实现不同的几何放大比。放大比定义为：射线源焦点到平板探测器成像面的距离/射线源焦点到旋转中心的距离。因此，通过调节平板探测器2和射线发生器1到旋转轴44的距离，可以满足不同的成像需求。

现有技术中，往往通过直线型的支架来连接球管、探测器和旋转轴，导致支架力臂受力不平衡，且制成的CT仪也会占用较大的空间，重量大，成本高昂。本实施例的环形支架解决了受力不平衡的问题，并且，通过第一支撑部45和第二支撑部46的设置来延长射线发生器1与平板探测器3到旋转轴44的距离，尽可能地减小了锥束CT扫描系统的重量。本实施例的锥束CT扫描系统重量能够控制在70kg以内，乃至50kg以内，小于或等于成人体重，因此在扫描成像时，移动CT扫描仪比移动作为探测目标的成人更优。

在本发明的一个实施例中，所述锥束CT扫描系统还包括为所述射线发生器1供电的高压发生器3，所述高压发生器3设置于所述第二环形支架42的设有所述平板探测器2的一端部处，且所述高压发生器3与所述射线发生器1电连接。射线发生器1的重量较重，因此将高压发生器3与平板探测器2同侧设置，可以平衡力臂，使得支撑组件旋转时更加稳定，不易磨损损耗。

参见图3，在本发明的一个实施例中，所述锥束CT扫描系统还包括：

固定线束装置491，所述固定线束装置491设置于所述第二环形支架42上；

伸缩线束装置492，所述伸缩线束装置492设置于所述第一环形支架41和/或所述底座7上；

容置部，所述容置部设置于所述支撑组件处，所述容置部能够容纳所述第一环形支架41和所述第二环形支架42之间的至少部分电线49；

与所述射线发生器1和/或与所述平板探测器2连接的电线经过所述固定线束装置491与所述伸缩线束装置492连接，当所述第二环形支架42相对于所述第一环形支架41转动时，所述伸缩线束装置491对所述第一环形支架41和所述第二环形支架42之间的电线49的长度进行调节。

在本发明的一个实施例中，所述容置部为设置于所述第二环形支架42上的环形的容置腔47，所述容置腔47的圆心位于所述旋转轴44所在的直线上。第二环形支架42旋转时能够使得电线49被拉出并盘绕在容置腔47中；第二环形支架42反方向旋转时，电线49被逐渐收回到伸缩线束装置492中。

以射线发生器1位于平板探测器2正上方时为锥束CT扫描系统的原始状态，第二环形支架42优选的旋转角度大致为360°，且优选扫描成像后，第二环形支架42自动复位使得锥束CT扫描系统回到原始状态。

由于本实施例的隐藏布线设置，使得本实施例的锥束CT扫描系统外形简洁美观，不会发生暴露在外的电线勾结成团、绊倒人或物的现象。

在本发明的一个实施例中，所述锥束CT扫描系统还包括图像采集装置、与所述运动部71连接的运动控制系统、处理器，图像采集装置和运动控制系统均与处理器连接，所述处理器能够根据所述图像采集装置的采集结果对所述运动控制系统进行控制，和/或，所述处理器能够接受用户指令而对所述运动控制系统进行控制，以使得所述锥束CT扫描系统相对于地面沿水平方向移动。

在本发明的一个实施例中，所述图像采集装置为全景相机(即广角摄像头)，所述全景相机设置于所述支撑组件的设有所述射线发生器1的一端部处，以方便对扫描对象6进行图像收集。优选地，全景相机设置于束光器11处。摄像头视野里的画面实时传输给控制工作台，操作者可选择视野的区域或者方向，将控制指令发送给底座7的小车，指挥小车进行移动，准确达到拍摄位置。或者，预先设定好扫描的部分，然后控制台操纵小车移动，对对象进行全身摄像，识别出目标部分后，再次移动使得射线发生器位于目标部分的上方，方便进行扫描。

驱动部43、第一支撑部45和第二支撑部46均可以与处理器连接，并由处理器控制其运动和状态。

本发明实施例还提供了一种CT扫描方法，所述CT扫描方法基于如上所述的锥束CT扫描系统，所述CT扫描方法包括以下步骤：

所述锥束CT扫描系统沿扫描对象6的长度方向移动并采集图像，以获取所述扫描对象6的整体图像；

获取整体图像后，处理器对整体图像进行分析，并根据设定的目标位置61控制所述锥束CT扫描系统移动至与所述扫描对象6的目标位置61所对应的位置，对所述目标位置61进行CT扫描成像。

或者，也可以在图像采集装置直接对下方拍照后，处理器直接判断锥束CT扫描系统相对于扫描对象6的位置，并控制锥束CT扫描系统移动至与目标位置61对应的位置。

参见图1、图2和图4，对扫描对象6进行图像采集和扫描成像时，扫描对象穿过两个环形支架的通孔部48，且优先旋转轴44所在的直线穿过扫描对象6，这样在第二环形支架42旋转时，射线发生器1和平板探测器2到扫描对象6的距离基本不发生变化。

参见图2，本实施例的锥束CT扫描系统采取了平板探测器3的中心偏置安装的方案，相应地，平板探测器3能够沿着水平面上与旋转轴44垂直的方向移动，而射线发生器1的位置不变、射线射出角度变化，通过两次不同角度的成像可以得到更大区域的图像。

本发明的锥束CT扫描系统既可以用于对病人的CT扫描，也可以用于工业上对大型器械的CT扫描。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轻型的锥束CT扫描系统，其特征在于，所述锥束CT扫描系统包括：

射线发生器，所述射线发生器能够发射射线；

平板探测器，所述平板探测器与所述射线发生器相对设置，所述平板探测器用于接收所述射线发生器发射的射线并成像；

支撑组件，所述平板探测器与所述射线发生器通过所述支撑组件相连接，所述支撑组件能够带动所述平板探测器与所述射线发生器绕一沿水平方向延伸的旋转轴旋转，所述旋转轴位于所述平板探测器与所述射线发生器之间；

底座，所述底座与所述支撑组件连接，所述底座的下部设置有运动部，所述运动部使得所述平板探测器与所述射线发生器能够相对于地面沿水平方向移动。

2.如权利要求1所述的锥束CT扫描系统，其特征在于，所述支撑组件包括第一环形支架、第二环形支架、驱动部，所述第一环形支架和所述第二环形支架的圆心均位于所述旋转轴上，所述平板探测器与所述射线发生器均与所述第二环形支架连接，所述第二环形支架能够在所述驱动部的作用下相对于所述第一环形支架绕所述旋转轴转动，从而带动所述平板探测器与所述射线发生器绕所述旋转轴旋转。

3.如权利要求2所述的锥束CT扫描系统，其特征在于，所述支撑组件还包括均设置于所述第二环形支架上的第一支撑部和第二支撑部，所述第一支撑部和所述第二支撑部的长度方向均沿着所述第二环形支架的径向延伸，所述射线发生器设置于所述第一支撑部的远心端处，所述平板探测器设置于所述第二支撑部的远心端处。

4.如权利要求3所述的锥束CT扫描系统，其特征在于，所述第一支撑部的长度可调，和/或，所述第二支撑部的长度可调。

5.如权利要求2所述的锥束CT扫描系统，其特征在于，所述锥束CT扫描系统还包括为所述射线发生器供电的高压发生器，所述高压发生器设置于所述第二环形支架的设有所述平板探测器的一端部处，且所述高压发生器与所述射线发生器电连接。

6.如权利要求2所述的锥束CT扫描系统，其特征在于，所述锥束CT扫描系统还包括：

固定线束装置，所述固定线束装置设置于所述第二环形支架上；

伸缩线束装置，所述伸缩线束装置设置于所述第一环形支架和/或所述底座上；

容置部，所述容置部设置于所述支撑组件处，所述容置部能够容纳所述第一环形支架和所述第二环形支架之间的至少部分电线；

与所述射线发生器和/或与所述平板探测器连接的电线经过所述固定线束装置与所述伸缩线束装置连接，当所述第二环形支架相对于所述第一环形支架转动时，所述伸缩线束装置对所述第一环形支架和所述第二环形支架之间的电线的长度进行调节。

7.如权利要求6所述的锥束CT扫描系统，其特征在于，所述容置部为设置于所述第二环形支架上的环形的容置腔，所述容置腔的圆心位于所述旋转轴所在的直线上。

8.如权利要求1所述的锥束CT扫描系统，其特征在于，所述锥束CT扫描系统还包括图像采集装置、与所述运动部连接的运动控制系统、处理器，所述处理器能够根据所述图像采集装置的采集结果对所述运动控制系统进行控制，和/或，所述处理器能够接受用户指令而对所述运动控制系统进行控制，以使得所述锥束CT扫描系统相对于地面沿水平方向移动。

9.如权利要求8所述的锥束CT扫描系统，其特征在于，所述图像采集装置为全景相机，所述全景相机设置于所述支撑组件的设有所述射线发生器的一端部处。

10.一种CT扫描方法，其特征在于，所述CT扫描方法基于如权利要求1～9中任一项所述的锥束CT扫描系统，所述CT扫描方法包括以下步骤：

所述锥束CT扫描系统沿扫描对象的长度方向移动并采集图像，以获取所述扫描对象的整体图像；

所述锥束CT扫描系统移动至与所述扫描对象的目标位置所对应的位置，并对所述目标位置进行CT扫描成像。

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