专利名称：X－射线计算断层摄影扫描仪和x－射线探测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及X-射线计算断层摄影扫描仪和X-射线探测系统，更特别地，涉及如下的X-射线计算断层摄影扫描仪和X-射线探测系统，其中解决了由于探测器或者DAS中的噪音或者工作电压的波动导致的问题，借此获得了稳定而可靠的操作。
背景技术：
X-射线计算断层摄影扫描仪(下文称作X-射线CT扫描仪)已知是一种计算断层摄影装置。长期以来，X-射线CT扫描仪已经广泛地用作医学诊断以及各种医学研究工作的工具。自从它出现以来，X-射线CT扫描仪已经有了很大的发展并且仍然在发展。
早期类型的X-射线扫描仪一次只能够获得图象的单个切片，因此难以在短时间内获得被检查大范围躯体的大量图象切片。因此，在实际的医学应用中，非常需要一种技术，能够在短时间内获得被检查大范围躯体的大量高分辨率图象切片。
为了满足上述需要，最近开发出了多切片X-射线CT扫描仪并且已经得到普及。在多切片X-射线CT扫描仪中使用二维探测器阵列，其中在垂直于列的方向上布置了特定数目(例如4或8)的探测器元件列，其中每一列都类似于在单切片C-射线CT扫描仪中使用的探测器元件线性阵列，因此二维探测器阵列总共包括M通道(channel)xN(segment)片段的探测器元件(其中M和N是正整数)。数据获取系统(DAS)连接2维探测器阵列的输出端。
多切片X-射线CT扫描仪包括用于发射X-射线射束的X-射线源，该射束在平行于切片方向的平面内呈扇形展开，还包括上述类型的2维探测器阵列。通过探测穿过被2维探测器阵列检查的躯体的锥形射束X-射线(具有视场FOV有效直径)能够一次获得多个切片的投影图象数据。因此，多切片X-射线CT扫描仪能够获得比单切片X-射线CT扫描仪更多数目的具有更高分辨率的图象。
2维探测器阵列包括闪烁器、光电二极管和CMOS开关阵列。入射到闪烁器上的X-射线被转换成光信号，其入射到光电二极管阵列并被转换成2维阵列每一片段的模拟电信号。每一片段的电信号通过CMOS开关阵列的相应开关元件转移到DAS。根据沿切片方向上探测器元件列的特定数目，CMOS开关阵列将从每组探测器元件上方的光电二极管阵列元件输出的电信号组合在一起，其中每组探测器元件在切片方向上都包括特定数目的探测器元件列。
DAS是包括以阵列形式排列的模拟-数字转换元件(DAS电路部分)的器件，用于放大从2维探测器阵列接收的模拟探测信号并将它转变成数字信号。最终的数字信号用于执行图象重建处理。
日本未经审查的专利申请公开No.2001-215281公开了一种探测系统，其主要包括2维探测器阵列和DAS，它们与上面说明的相似并被3维地布置，从而光电二极管阵列和CMOS开关阵列被布置在双侧电路板的一个表面上，而DAS被布置在另一个表面上。在该探测系统中，在光电二极管阵列上布置闪烁器模块从而使它们彼此光耦合。在实践中，上述部分被组合在模块-模块基础(block-by-block basis)上，其中每个模块被分配特定数目的通道。在典型的X-射线CT扫描仪中，DAS通常具有高电路复杂度(complexity)以处理大量的通道，例如从500到几万个通道。为了降低将这么大量的部件直接组合成单个片的难度，为每个处理几十到几百个通道的模块都准备一个电路板，并通过布置光电二极管阵列、CMOS开关阵列和DAS部分形成探测模块，用于处理位于电路板任何一侧上的指定通道。多个探测模块并排地布置在一个球的部分表面上。
在该探测系统中，电力从单个电源通过电缆供应到所有的探测器模块。
DAS处理小电流。为了避免DAS处理的小电流被通过接地部分侵入DAS的噪音干扰，DAS电路的地线与X-射线CT扫描仪的基础框架(base frame)绝缘，或者，如果地线与基础框架相连，则该连接只存在于一点。无论如何，要避免DAS电路的地线与基础框架之间的强连接。DAS的整个电路与单个振荡器同步工作。
上述的传统探测系统具有许多没有解决的问题。
第一个未解决的问题涉及DAS的分组。因为DAS电路的地线基本上与基础框架绝缘，所以当DAS的整个电路与单个振荡器同步工作时，DAS的接地水平会波动，导致DAS的地线发出噪音，从而导致图象品质恶化。
另外，绝缘的地线导致第二个问题，即DAS接地水平的波动会影响模拟信号的工作。
另一个问题是，将电力供应到探测系统的电缆存在电压降。电压降的大小随电缆的长度成比例地改变，因此各个探测器模块的电压降不同，因为各探测器模块的电缆长度不同。这导致探测器模块中DAS的工作特性不均匀。一种可能的通过降低探测器模块之间电源电压的差异使DAS部分的工作特性获得足够良好的均匀性的技术，是按需要增加从电源到每个探测器模块的电缆直径以便将电缆的电压降降低到足够低的水平。另一种技术是将从电源到每个探测器模块的每根电缆的长度设定为等于从电源到位置最远的探测器模块的最长电缆的长度。然而，两种技术都导致布置探测系统的空间不可接受地增大，因此两种技术都不能够实际解决问题。
发明内容
考虑到上述问题，本发明的第一个目标是减小由于每个探测器模块DAS部分的时钟同步化操作导致的接地电压和电源电压的波动，借此实现X-射线探测系统的稳定工作。
本发明的另一个目标是通过一种布置在较小空间内的电源线将电源电压供应到多个探测器模块，从而将多个探测器模块之间的电源电压的差异减小到可允许的范围。
在一个方案中，为了获得第一个目标，本发明提供一种X-射线探测系统，其包括一个探测器，其用于探测通过被检查躯体的X-射线并为每个通道产生相应于X-射线的模拟电信号，一个数据获取单元，其包括多个电路模块，其中每一个都包括与分配给每个模块的通道数目一样多的电路，用于将从探测器输出的模拟电信号转换成每个通道的数字信号并输出最终的数字信号；和一个相控制单元，用于控制数据获取单元电路模块的相，从而将电路模块分成多个组，并且电路模块各个组的操作与时钟信号同步，其中时钟信号的相至少在两个组之间不同。
作为一个实例，相控制单元控制数据获取单元电路模块的相，从而电路模块被分成两组，且两组电路模块的操作与两个相相反的时钟信号同步。
而且，作为另一个实例，相控制单元包括用于产生参考时钟信号的振荡器和一个单元，其用于将振荡器产生的时钟信号直接提供给多个电路模块组中的至少一个组，并将通过使振荡器产生的多个时钟信号反相产生的时钟信号提供给电路模块的其余组。
而且，作为另一个实例，相控制单元包括与电路模块数目相同的振荡器，用于产生提供给多个电路模块的参考时钟信号，并且振荡器产生的参考时钟信号被独立且不同步地提供给各个电路模块。
另外，作为另一个实例，相控制单元包括用于产生参考时钟信号并将最终的参考时钟信号提供给各个电路模块的单元，其中参考时钟信号之间彼此延迟特定的时间。
在另一个方案中，为了获得第二个目标，本发明提供了一种X-射线探测系统，包括一个探测器，其包括多个分配给特定数目的通道的电路模块，用于探测通过被检查躯体的X-射线并为每个通道产生相应于X-射线的模拟电信号，一个数据获取单元，其包括与探测器电路模块数目相同的电路模块，用于将从探测器输出的模拟电信号转换成每个通道的数字信号并输出最终的数字信号，和一个电压调节器，其布置于各个电路模块，用于将提供给各个电路模块的电源电压调节在特定的电压值。
而且，作为另一个实施例，可以提供平板形导体，用于将电源电压提供给各个电路模块。
本发明还提供了一种X-射线计算断层摄影扫描仪，包括根据上述任何一个方案的X-射线探测系统，和数据处理单元，该数据处理单元采用由X-射线探测系统获得的数据重建图象。
在根据本发明的X-射线计算断层摄影扫描仪和X-射线探测系统中，形成的X-射线探测系统降低了由于多个探测器模块接地电压的波动导致的辐射噪音，从而解决了由于探测器模块之间电源电压的不同导致的探测器模块之间工作特性的不同。因此，在X-射线探测操作中实现了高稳定性和优良的均匀性，借此使提高图象品质成为可能。此外，还减小了系统的物理尺寸。
图1是示意性显示根据本发明一个实施例的X-射线CT扫描仪的框图；图2是示意性显示在根据本发明一个实施例的X-射线CT扫描仪中使用的X-射线探测系统的框图；图3是布置在X-射线探测系统上的一个探测模块从X-射线入射侧看的透视图；图4是布置在X-射线探测系统上的一个探测模块从背面看的透视图；图5是显示一个探测器模块的X-射线探测元件的布局的简图，其中该探测器模块布置在根据本发明一个实施例的X-射线CT扫描仪所使用的X-射线探测系统中；图6是X-射线探测系统的探测器模块的电路图；图7是示意性显示将DAS分割成模块的方式的简图；图8是显示将参考时钟信号提供给根据第一实施例的X-射线CT扫描仪X-射线探测系统的方式的电路图；图9是显示根据第一实施例的参考时钟信号的时限图，该参考时钟信号的相彼此相反；图10是显示根据第一实施例的修改例提供参考时钟信号的方式的简图；图11是显示参考时钟信号的时限图，该时钟信号具有根据第一实施例修改例的分散相；图12是显示根据第一实施例的另一个修改例提供参考时钟信号的方式的简图；图13是一个探测器模块的透视图，该探测模块布置在根据本发明第二实施例的X-射线CT扫描仪的X-射线探测系统内。
图14是显示根据第二实施例将电力提供给各个探测器模块的方式的框图；图15是显示根据第二实施例调节各个探测器模块电源电压的方式的简图；图16是根据本发明第三实施例的X-射线CT扫描仪X-射线探测系统的透视图；图17是显示根据第三实施例用金属条提供电力的方式的简图；和图18是显示根据经过修改的实施例通过互连连接探测器模块的方式的简图。
具体实施例方式
下面参考联系附图的实施例更详细地说明本发明。
第一实施例下面参考图1-9说明第一实施例。
图1显示了根据本发明第一实施例的多切片X-射线CT扫描仪。该多切片CT扫描仪不仅能够执行多切片螺旋扫描，而且能够执行传统的扫描(单切片扫描和多切片扫描)。如图1所示，多切片CT扫描仪10包括一个床(未显示)，待检查的躯体(患者)位于该床上，一个基础框G，其具有用于插入躯体P的诊断腔OP，用于获取躯体P的投影图象数据，和一个数据处理单元U，用于控制整个基础框G的工作，将投影数据重建成图象并显示最终的图象。
该床包括上平板，其能够通过床驱动单元(未显示)沿着长度方向滑动。在大多数情况下，躯体P被放置成使躯体的轴线平行于床的长度方向。
基础框G包括一个用作X-射线辐射源的X-射线管11，其布置使插入诊断腔OP中的躯体P位于X-射线管11与床之间，一个将在后面说明的X-射线探测器12，和一个X-射线探测系统14，其包括数据获取系统(DAS13)。此外，基础框G还包括非接触数据转移单元15，床驱动单元16和滑动环17。
X-射线管11和X-射线探测系统14(包括X-射线探测器12和DAS13)布置在旋转环(rotating ring)21上，旋转环在床驱动单元16的控制下能够在基础框G内旋转。也就是说，X-射线管11和X-射线探测系统14围绕一个旋转轴和谐地旋转，该旋转轴平行于被插入在基础框G诊断腔OP内的躯体P的躯体轴线。旋转环21以每秒一周或者更高的旋转速度旋转。
X-射线管11向躺在视场FOV有效直径内的患者躯体P产生锥形波束或扇形波束的X-射线。X-射线管11产生X-射线所需的电力(管电压或管电流)从高压发生器18通过滑动环17提供。更明确地，X-射线管11产生沿着平行于旋转轴的切片方向扩散的扇形波束X-射线，或者沿着切片方向以及垂直于切片方向的通道方向扩散的锥形波束X-射线。在大多数情况下，躯体P沿着床的长度方向躺在床的上台上，因此切片方向平行于躯体P的体轴。
在基础框G的内部，准直仪19位于X-射线管11和躯体P之间。准直仪19将从X-射线管11的X-射线焦点发射的锥形波束或扇形波束X-射线的形状塑造成具有特定波束尺寸的X-射线波束。
数据处理单元U包括用作关键设备的主控制器20，并进一步包括用于执行预处理例如数据校正的预处理单元22，存储单元23，二级存储单元24，数据处理单元25，重建单元26，输入设备27和显示单元28，其中这些单元彼此通过数据/控制总线29相互连接。总线29还连接外部图象处理装置30。图象处理装置30包括二级存储单元31，数据处理单元32，重建单元33和输入设备34，以及显示单元35。
预处理单元22对从非接触数据传递单元15接收的投影图象执行灵敏度校正或者X-射线密度校正。在通过预处理单元22执行灵敏度校正或者X-射线密度校正之后，例如，在360°上获得的1000套(1000幅)2维投影图象数据被暂时存储在存储单元23内。
重建单元26根据扇形波束重建方法或者锥形波束重建方法通过重建保存在存储单元23内的投影图象数据产生(重建)断层摄影数据的切片。
参考图2-6，下面详细地说明根据本实施例的X-射线探测系统14。
X-射线探测系统14是用于探测或者引入通过了被检查躯体P的X-射线的设备。X-射线探测系统14包括沿两个正交方向(沿切片方向和通道方向)布置的X-射线探测器元件2维阵列，以便二维地探测X-射线。
更明确地，如图2所示，X-射线探测单元14包括多个(例如38个)探测器模块141-14n。功率从外部电源38通过电缆39提供给各个探测器模块141-14n。
每个探测模块14n(一般地用14n表示)都包括全部探测通道中分配给探测器模块的特定数目的探测通道。在X-射线CT扫描仪中，DAS13通常具有总共500到几万个通道，DAS13被分成多个模块，每一个都包括几十到几百个通道。每个探测器模块141-14n被布置成使每个模块的X-射线探测元件在通道方向上沿着一个弓形排列，并且全部X-射线探测元件形成X-射线入射表面，该入射表面呈部分球面的形式，该球的中心位于X-射线管11的焦点。图3和4显示了141-14n中一个探测器模块结构的特殊实例。
每个探测器模块14n都具有一个刚性双面印刷电路板141，和一个CMOS开关阵列(开关元件阵列)142、一个光电二极管阵列143和一个闪烁器模块144，闪烁器模块144以彼此叠置的方式按照与本文说明的在印刷电路板141的一个表面上相同的顺序布置。CMOS开关阵列142和光电二极管143彼此电连接。光电二极管阵列143与闪烁器模块144光耦合。探测器模块141-14n的CMOS开关阵列142、光电二极管阵列143和闪烁器模块144的组合共同形成了X-射线探测器12。相应于各个探测器模块14n的DAS13的DAS电路部分13a布置在印刷电路141的相对表面上。DAS电路部分13a电连接CMOS开关阵列142。因此，X-射线探测器12和DAS通过印刷电路141被三维地组装。
图5显示了探测器模块14n从X-射线入射侧看的设计(development)。探测器模块14n包括多个探测器元件1031和1032，它们由闪烁器模块144和光电二极管阵列143组成。这些探测器元件1031和1032以二维阵列的形式加以布置，其列和行分别沿着通道方向和切片方向延伸。
探测器元件1031和1032中，每一个探测器元件1031在切片方向上的可感宽度(sensible width)为1.0mm，在通道方向上的可感宽度为0.5mm。每一个探测器元件1032在切片方向上的可感宽度为0.5mm，在通道方向上的可感宽度为0.5mm。
注意，光电二极管的可感宽度是由可感值(sensible value)确定的，该数值在测量X-射线管11的旋转轴时获得。因此，例如，可感宽度为1mm的光电二极管是在X-射线管的旋转轴上测得的可感宽度等于1mm的光电二极管。在X-射线分散的特殊情况下，实际可感宽度等于在旋转轴上测得的可感宽度乘以一个比值，即从X-射线焦点到光电二极管实际位置的距离与从X-射线焦点到X-射线管的旋转轴上点的距离的比值。也就是说，这种可感宽度为1mm的光电二极管的可感宽度可能稍微大于1mm，因为从X射线焦点到光电二极管实际位置的距离可能大于从X-射线焦点到X-射线管旋转轴上点的距离。
可感宽度为0.5mm的探测器元件1032以具有测得为16列的阵列形式沿着切片方向布置。可感宽度为1mm的探测器元件1031以阵列的形式布置在两个直接与可感宽度为0.5mm的探测器元件1032相邻的区域内，从而可感宽度为1mm的探测器元件1031的每个阵列在切片方向上测得的列数目(例如12列)小于可感宽度为0.5mm的探测器元件1032阵列的列数。
在本发明中，沿切片方向测得的探测器元件1032阵列的列数(本特例中为16列)被设定成大于任何相邻的探测器元件1031阵列的数目(本特殊中为12列)，且小于探测器元件1031阵列的总列数(在本特例中为24列)。也就是说，在根据本发明的X-射线探测器12中，全部的探测器模块141-14n形成了一个二维探测器阵列，在通道方向上测得有912行，在切片方向上测得有40列。
尽管在上述实例中，X-射线探测器12具有呈2维阵列形式布置的探测器元件，其元件与元件之间的节距根据探测器元件的可感宽度是0.5mm还是1.0mm而改变，但是X-射线探测器12也可以用具有相等可感宽度的探测器元件以2维阵列的形式构成。而且，每个探测器元件的尺寸不仅限于0.5mm或1.0mm，其他的尺寸例如1.25mm也可以采用。通过大量X-射线探测器元件1031和1032获得的2维X-射线投影图象的模拟信号通过CMOS开关阵列142发送到DAS13。更明确地，X-射线投影图象数据通过CMOS开关阵列142发送到DAS13，该DAS13包括以阵列形式布置的数据获取元件(具有例如912行和8或4列)，其列的数目小于X-射线探测器元件阵列的列数(具有例如912行和40列)。
在将X-射线投影图象数据转移到DAS13的处理期间，在主控制器20的控制下，CMOS开关阵列142计算切片方向上特定列数的X-射线投影图象数据的总和，借此产生包括特定列数的2维投影图象数据。DAS13由多个数据获取元件，也就是，用作模拟-数字转换器的DAS电路芯片13a构成，DAS电路芯片13a与X-射线探测器12呈2维阵列形式布置。在以这种方式构成的DAS13中，每个数据获取元件放大所接收的X-射线图象数据，并将其转换成数字形式，借此产生数字投影图象数据。因为特定列数的X-射线图象数据在切片方向上相加，所以切片方向上数据获取元件的总列数小于X-射线探测器12的X-射线探测器元件的总列数。
从DAS13输出的数字2维投影图象数据通过非接触转移单元15使用光发送技术发送到数据处理单元U。除了使用非接触光发送的数据转移单元15以外，也可以采用使用滑动环或者类似物的接触型数据转移单元。
在一个旋转期间(1秒)，使用X-射线探测器12的探测操作被执行例如1000次。结果，每秒(1转)产生1000次包括MxN通道的2维投影图象数据。为了以高数据速度无时间延迟地发送所产生的具有大数据尺寸的2维投影图象数据，DAS13和非接触数据转移单元以高速工作。
在数据处理单元U中，所接收的数字投影图象数据被提供给预处理单元22。在数字投影图象数据在预处理单元22内经过预处理之后，最终的数字投影图象数据被存储在二级存储单元24中，并通过重建单元26执行图象重建处理。结果，获得了重建的X-射线扫描图象。
图6是以上述方式构建的X-射线探测系统14的电路框图。向光电二极管阵列芯片143、CMOS开关阵列芯片142和DAS13的DAS电路部分13a提供电源电压，从而为每个探测器模块分别提供电源电压。
如上所述，X-射线探测系统12由多个模块构成，DAS13的模块相应于X-射线探测系统12的模块。图7示意性地显示了DAS13的模块，其包括相应于各个探测器模块141-14n的DAS电路131-13n(每一个都包括DAS电路部分13a)。DAS13的整体能够获取许多通道，例如1000个通道(等于沿通道方向布置的数据获取元件的数目)的数据。当DAS13包括10个模块时，131-13n的每个DAS电路获取100个通道的数据。
在本发明中，由单个振荡器51产生的参考时钟信号通过如图8所示的两个路径提供给DAS电路131-13n。更明确地，振荡器51产生的矩形参考时钟信号被直接输出到路径A，并在信号被反相器52反相之后输出到路径B。结果，如图9所示，通过路径A提供的参考时钟信号的相与通过路径B提供的参考时钟信号相反。
振荡器51和反相器52可以布置在X-射线探测系统14的盒子内(未显示)，或者可以布置在与X-射线探测系统14分离布置的电源38内(图2)。
DAS电路131-13n被分组，从而通过路径A提供的参考时钟信号被共有地提供给DAS电路131、133以及其他奇数位置，而通过路径B提供的参考时钟信号被共有地提供给DAS电路132、134和其他偶数位置。每个DAS电路都与所给的参考时钟信号同步地执行模拟-数字转换。
如上所述，在根据本发明使用X-射线CT扫描仪的扫描操作中，通过躯体的X-射线被X-射线探测系统14探测，并由从X-射线探测系统14输出的投影图象数据重建X-射线CT图象。在X-射线的探测中，X-射线探测系统14的DAS13的DAS电路131-13n被具有相反相的参考时钟信号驱动。这使得DAS13内由于电源接地电压的波动导致的辐射噪音被基本上完全消除。因此，噪音被减弱，从而能够获得高品质的X-射线CT图象。
根据第一实施例的将参考时钟信号提供给DAS13的方式可以被不同地加以修改，如下文所述。
第一个修改例如图10和11所示。在如图10所示的修改例中，准备了与连锁DAS13的DAS电路131-13n数目相同的振荡器511-51n，且从振荡器511-51n输出的参考时钟信号被分别地提供给各个DAS电路131-13n。因此，如图11所示，DAS电路131-13n与彼此独立的各个参考时钟信号同步地工作。注意，DAS电路131-13n的工作是同步的，因为每个DAS电路都分别与彼此独立的参考时钟信号同步地工作。这使得DAS电路131-13n的接地电压或电源电压的波动被分散或者基本上被消除。因此，减弱了辐射噪音，从而能够获得高品质X-射线CT图象。
第二个修改例如图12所示。在第二个修改例中，如图12所示，由单个振荡器51产生的参考时钟信号被每个延迟电路531-53n-1顺次地延迟固定的时间。DAS13的DAS电路131-13n别分成与延迟电路531-53n数目相同的组，从振荡器51和各个延迟电路531-53n输出的参考时钟信号被提供给各个DAS电路组。在该修改例中，彼此之间延迟固定时间的参考时钟信号能够只用一个振荡器51产生。这使得接地电压或电源电压的波动被分散或者基本上被消除。因此，减弱了辐射噪音，从而能够获得高品质X-射线CT图象。
第二实施例下面参考图13-15说明本发明的第二实施例。
第二实施例涉及调节X-射线CT扫描仪中X-射线探测系统14的各个探测器模块14n的电压的技术。根据第二实施例的X-射线CT扫描仪大体上与根据上述第一实施例的扫描仪相似。与第一实施例中相似的部分用相似的指代数字表示，且本文中不再重复说明。
在第二实施例中，如图13所示，每个探测器模块14n都具有一个电源连接器61和一个位于印刷电路板141表面上的面对DAS的电压调节器。如图14所示，每个探测器模块14n的电源连接器61通过电缆64与电源63的输出端连接，从而通过电源连接器61将电力提供给电压调节器62。
电压调节器62将输入电压调节在预定电压。电压调节器62的输出端并联每个探测器模块14n的DAS电路131-13n。在图14中，电源63的输出电压V0被设定为使电压调节器62的输入电压大于DAS电路部分13a所需的特定值V1(例如5V)，甚至对于具有最长电缆64的探测模块14n也是如此。
因此，在任何一个探测器模块14n中，电压调节器62接收大于特定值V1的输入电压(例如6V)，并将输入电压调节(降低)到特定电压V1(例如5V)。
在根据本实施例的X-射线探测系统14中，如上所述，尽管沿电缆64的电压降在探测器模块14n中不同(例如相差大约0.1V-0.5V)，但是实际上提供到每个探测器模块14n的电源电压被调节在特定值V1，而不考虑电压降的量。
因此，所有探测器模块的全部DAS电路部分13a都在相同的电压下工作。这消除或减少了由于探测模块电源电压的不同导致的模拟-数字转换特性的不同。结果，在所有的探测器模块上获得了均匀的X-射线探测特性，从而获得了高的整体性能。
第三实施例下面参考图16和17说明本发明的第三实施例。
第三实施例涉及X-射线CT扫描仪中X-射线探测系统14每个探测器模块14n的电源线结构。除了电源线结构之外，根据第二实施例的X-射线CT扫描仪基本上与根据上述第一实施例的扫描仪相似。
在根据本实施例的X-射线探测系统14中，如图16所示，将(正)电源电压提供给各个探测器模块14n的电源线由平板形金属条71构成。更明确地，电源电压从电源72通过电缆73提供给X-射线探测系统14，进一步通过金属条71提供给X-射线探测系统14内的各个探测器模块14n。如图17所示，金属条71具有分支71a，其末端用螺钉或连接器电连接每个探测器模块14n的特殊部分。
使用金属条71作为电源线使电源电压由于探测器模块14n的位置导致的电压降的改变最小化，从而将探测器模块中电源电压的差异降低到了非常低的水平。结果，在探测操作中获得了高稳定性，从而能够获得高品质图象。此外，不需要使用大直径电缆，有可能减少X-射线探测系统14中用于布置电源线的空间，从而有可能减少X-射线探测系统14的总尺寸。
为了防止X-射线探测系统14受到第一实施例中说明的噪音的影响，DAS13中探测器模块14n的互连可以做如下调整。在图18所示的互连结构中，在通道方向上彼此相邻的探测模块14n彼此通过模块连接器81相连。根据X-射线探测系统14的类型，除了用于作为模拟-数字转换器IC的DAM芯片互连之外(例如用于16个IC的互连)，还需要用于在探测模块14n中发送数据的互连。
在本实例中，如图18所示，期望用于处理模拟信号的DAM芯片82的互连与用于发送数字数据的互连83分离地布置。在图18所示的实例中，互连83布置在每个探测模块14n的中心(沿切片方向看)，而DAM芯片82布置在沿切片方向与互连83相邻的两侧区域。这减少了来自互连83的噪音的干扰，其中数字信号通过互连83发送到处理模拟信号的DAM芯片82。结果，有可能防止图象噪音测量结果的标准偏差发生恶化。此外，通过将处理模拟信号的DAM芯片82沿切片方向布置在与互连83相邻的两侧区域，有可能防止DAM芯片82暴露于X-射线，还有可能使DAM芯片82的互连长度最小。
尽管上面参考特殊的实施例说明了本发明，但是本发明并不仅限于那些实施例，而是可以在不背离本发明范围的前提下进行许多修改。
例如，尽管在上述实施例中，X-射线CT扫描仪被假定为目前广泛使用的旋转/旋转类型，其中X-射线管和X-射线探测系统围绕所检查的躯体和谐地旋转，但是本发明也可以应用静止/旋转类型，其中大量的探测器元件沿着一个环布置在固定的位置，而只有X-射线管围绕所检查的躯体旋转。
而且，尽管在上述的实施例中，通过使用具有荧光材料的闪烁器将X-射线首先转变成光线，再通过使用光电转换元件，例如光电二极管，进一步将光线转变成电荷，入射X-射线被间接地转变成电荷，但是也可以使用例如半导体光电导单元将X-射线直接转变成电荷，也就是，在半导体内产生电子-空穴对并使电子和空穴移动到电极。
进一步，尽管在上述实施例中，X-射线CT扫描仪具有单一的X-射线管，但是也可以在旋转环上布置多对X-射线管和X-射线探测系统。也就是说，本发明也可以采用多管X-射线CT扫描仪。
权利要求
1.一种X-射线探测系统，包括探测器，用于探测通过被检查躯体的X-射线并为每个通道产生相应于X-射线的模拟电信号；数据获取单元，其包括多个电路模块，每一个都包括和分配给每个模块的通道数目相同的电路，用于将从探测器输出的模拟电信号转换成每个通道的数字信号并输出最终的数字信号；和相控制单元，用于控制数据获取单元中电路模块的相，从而将电路模块分成多个组，且电路模块各个组操作与时钟信号同步，该时钟信号的相至少在两个组之间不同。
2.根据权利要求1的X-射线探测系统，其中相控制单元控制数据获取单元中电路模块的相，从而将电路模块分成两个组，电路模块两个组的操作与两个相相反的时钟信号同步。
3.根据权利要求1的X-射线探测系统，其中相控制单元包括振荡器，用于产生参考时钟信号；和一个单元，用于将振荡器产生的时钟信号直接提供给电路模块多个组中的至少一个组，并将通过使振荡器所产生的时钟信号的极性反转产生的时钟信号提供给电路模块其余的组。
4.根据权利要求1的X-射线探测系统，其中相控制单元包括与电路模块数目相同的振荡器，用于产生提供给多个电路模块的参考时钟信号，并且由振荡器产生的参考时钟信号被独立地和不同步地提供给各个电路模块。
5.根据权利要求1的X-射线探测系统，其中相控制单元包括用于产生彼此之间被延迟特定时间的各参考时钟信号并将最终的参考时钟信号提供给各个电路模块的单元。
6.根据权利要求1的X-射线探测系统，其中探测器是2维探测器，包括一个2维探测器阵列，其中各个列布置在与切片方向垂直的方向上，每个列所包含的沿通道方向布置的探测器元件的数目与通道的数目相同，该探测器包括为每个探测器元件布置的闪烁器模块，用于将X-射线转变成光信号，一个与闪烁器模块光耦合的光电二极管阵列，用于将从各个探测器元件的闪烁器模块输出的光信号转变成电信号，以及一个开关元件阵列，用于将沿切片方向上特定数目列上的探测器元件光电二极管输出的电信号结合在一起。
7.根据权利要求6的X-射线探测系统，其中光电二极管阵列、开关元件阵列和数据获取单元对每个电路模块借助电路板被3维地布置。
8.一种X-射线探测系统，包括探测器，包括多个分配给特定数目通道的电路模块，用于探测通过被检查躯体的X-射线并为每个通道产生相应于X-射线的模拟电信号；数据获取单元，包括与探测器的模块数目相同的电路模块，用于将从探测器输出的模拟电信号转变成每个通道的数字信号，并输出最终的数字信号；和电压调节器，为各个电路模块布置，用于将提供给各个电路模块的电源电压调节在特定的电压值。
9.根据权利要求8的X-射线探测系统，其中探测器是2维探测器，包括一个2维探测器阵列，其中各个列布置在与切片方向垂直的方向上，每个列所包含的沿通道方向布置的探测器元件的数目与通道的数目相同，该探测器包括为每个探测器元件布置的闪烁器模块，用于将X-射线转变成光信号，一个与闪烁器模块光耦合的光电二极管阵列，用于将从各个探测器元件的闪烁器模块输出的光信号转变成电信号，以及一个开关元件阵列，用于将沿切片方向上特定数目列上的探测器元件光电二极管输出的电信号结合在一起。
10.根据权利要求9的X-射线探测系统，其中光电二极管阵列、开关元件阵列和数据获取单元对每个电路模块借助电路板被3维地布置。
11.一种X-射线探测系统，包括探测器，其包括多个分配给特定数目通道的电路模块，用于探测通过被检查躯体的X-射线并为每个通道产生相应于X-射线的模拟电信号；数据获取单元，其包括与探测器的模块数目相同的电路模块，用于将从探测器输出的模拟电信号转变成每个通道的数字信号，并输出最终的数字信号；和平板形导体，其用于将电源电压提供给各个电路模块。
12.根据权利要求11的X-射线探测系统，其中探测器是2维探测器，包括一个2维探测器阵列，其中各个列布置在与切片方向垂直的方向上，每个列所包含的沿通道方向布置的探测器元件的数目与通道的数目相同，该探测器包括为每个探测器元件布置的闪烁器模块，用于将X-射线转变成光信号，一个与闪烁器模块光耦合的光电二极管阵列，用于将从各个探测器元件的闪烁器模块输出的光信号转变成电信号，以及一个开关元件阵列，用于将沿切片方向上特定数目列上的探测器元件光电二极管输出的电信号结合在一起。
13.根据权利要求12的X-射线探测系统，其中光电二极管阵列、开关元件阵列和数据获取单元对每个电路模块借助电路板被3维地布置。
14.一种X-射线计算断层摄影扫描仪，包括根据权利要求1的X-射线探测系统，和使用由该X-射线探测系统获取的数据重建图象的数据处理单元。
15.一种X-射线计算断层摄影扫描仪，包括根据权利要求8的X-射线探测系统，和使用由该X-射线探测系统获取的数据重建图象的数据处理单元。
16.一种X-射线计算断层摄影扫描仪，包括根据权利要求11的X-射线探测系统，和使用由该X-射线探测系统获取的数据重建图象的数据处理单元。
全文摘要
本发明提供一种X－射线探测系统，其包括一个探测器，用于探测通过被检查躯体的X－射线和为每个通道产生相应于X－射线的模拟电信号，一个数据获取单元，其包括多个电路模块，其中每一个都包括和分配给每个模块的通道数目相同的电路，用于将从探测器输出的模拟电信号转变成每个通道的数字信号并输出最终的数字信号，和相控制单元，用于控制数据获取单元中电路模块的相，从而将电路模块分成多个组，且电路模块的各个组的操作与时钟信号同步，该时钟信号的相至少在两个组之间不同。
文档编号A61B6/03GK1781453SQ20041009787
公开日2006年6月7日 申请日期2004年11月30日 优先权日2004年11月30日
发明者杉原直树, 中山道人, 铃木达郎 申请人:株式会社东芝, 东芝医疗系统株式会社