一种X射线遮挡组件及其前准直器的制作方法

本实用新型涉及一种X射线遮挡组件(简称遮挡组件)，同时也涉及包括该遮挡组件的CT用前准直器，属于计算机断层扫描技术领域。

背景技术：

CT(Computed Tomography，计算机断层扫描)是一种在医疗领域被广泛使用的医学诊断设备。目前，CT上普遍设置前准直器，用来限制多余的X射线，减小病人承受的剂量，减少散射线，提高图像质量。该前准直器通过将两个独立的钨板平行放置，两个钨板之间留有使需要的X射线通过的两端平行的缝隙，不需要的X射线则会被钨板挡住，通过的X射线会投影到以X射线焦点为圆心的弧形探测器上。根据不同的扫描要求，通过的X射线宽度不同，则两个钨板之间的缝隙大小也不同，该缝隙的大小可以通过两个钨板之间的相对运动进行调整。

目前，普遍使用的钨板结构主要有两种：一种是平板形钨板，结构简单，空间尺寸较小；另一种则是以X射线焦点为圆心的圆弧形钨板(如图1示出的圆弧形钨板3)，结构略复杂，空间尺寸也较大。其中，如图2所示，平板形钨板产生的X射线投影中间宽、两端窄，是鼓形投影；如图3所示，圆弧形钨板产生的X射线投影是矩形投影；通常认为矩形投影更好，它不会让病人承受额外剂量。

但是，当需要使探测器的最大有效宽度全部被利用时，X射线投影宽度往往要大于探测器的宽度，为了尽量减小病人承受的额外剂量，我们需要控制X射线投影的极限宽度。因为整套探测器在弧形结构的两端会有一部分探测器不参与图像重建，只作为参考通道，利用这部分探测器，同时利用鼓形投影外凸部分的特性，当其它部分探测器都能接收到X射线，而只有参考探测器宽度方向两端部分接收不到时，我们认为此时病人不会承受额外剂量。矩形投影则无法利用这种方式实现控制X射线投影的极限宽度。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的首要技术问题在于提供一种X射线遮挡组件。

本实用新型所要解决的另一技术问题在于提供一种包括上述X射线遮挡组件的前准直器。

为了实现上述目的，本实用新型采用下述的技术方案：

根据本实用新型实施例的第一方面，提供一种X射线遮挡组件，包括一对钨板，所述钨板之间形成有供X射线通过的缝隙，所述缝隙具有预设长度的由双曲线围合成的第一平面区域，所述第一平面区域用于将投射到探测器上的X射线投影的鼓形部分修整成平直线；所述第一平面区域的两端具有由双直线围合成的第二平面区域，所述第二平面区域用于将投射到探测器上的X射线投影的平直部分修整成鼓形，以实现辅助所述探测器检测并控制被限束后的X射线投影的极限宽度。

其中较优地，所述钨板为平板形钨板。

其中较优地，每个所述平板形钨板上具有一个形状和尺寸相同的遮挡端面。

其中较优地，所述遮挡端面的中间具有预设长度的向外凸起的弧形曲面，所述遮挡端面的两端具有平直的平面。

其中较优地，所述平板形钨板平行放置，并且使得一个所述平板形钨板的所述遮挡端面与另一个所述平板形钨板的所述遮挡端面对齐。

其中较优地，所述平板形钨板的弧形曲面之间形成所述第一平面区域，所述平板形钨板的平面之间形成第二平面区域。

其中较优地，所述弧形曲面的预设长度表示为：

L＇＝2*tg(β/2)*Lmin

其中，Lmin表示X射线从焦点到两个所述平板形钨板之间的缝隙边缘的最小距离，β表示计算机断层扫描机的最大视场角所对应的探测器弧度角的范围。

其中较优地，所述X射线穿过所述第一平面区域后，投射到所述探测器上的X射线投影宽度相同。

其中较优地，所述X射线投影宽度表示为：

Dn＝Sn*Rn/Ln

其中，Sn表示两个平板形钨板之间的某一位置的缝隙宽度，Rn表示X射线从焦点到弧形探测器弧边某一位置的距离，Ln表示X射线从焦点到缝隙某一边缘位置的距离。

根据本实用新型实施例的第二方面，提供一种包括上述X射线遮挡组件的前准直器包括。

本实用新型所提供的遮挡组件，通过在平板形钨板上设置遮挡端面，并且在两个遮挡端面之间形成具有第一平面区域和第二平面区域的缝隙，不仅可以使投射到探测器有效成像视野区域上的X射线投影为矩形，还可以实现辅助探测器检测并控制被限束后的X射线投影的极限宽度，以避免病人会承受额外剂量。并且，本遮挡组件可以最大程度地节省钨板的制作材料，使得本遮挡组件具有结构简单、占用空间小、成本低、重量轻等特点。

附图说明

图1为现有的圆弧形钨板与探测器结合使用的示意图；

图2为平板形钨板在探测器上产生的鼓形投影的示意图；

图3为圆弧形钨板在探测器上产生的矩形投影的示意图；

图4为本实用新型所提供的遮挡组件的结构示意图；

图5为本实用新型所提供的遮挡组件在探测器上产生的X射线投影的示意图；

图6为本实用新型所提供的遮挡组件与探测器结合使用的主视图；

图7为本实用新型所提供的遮挡组件与探测器结合使用的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术内容做进一步的详细说明。

在现有的前准直器的遮挡组件中，如果遮挡组件采用的是平板形钨板，那么当被限束后的X射线投影宽度小于弧形探测器(以下简称探测器)的宽度时，由于X射线穿过两个平板形钨板之间的缝隙后在探测器有效成像视野区域上的投影是鼓形，并且探测器两端的参考通道(如图6示出的参考通道5)不参与图像重建，而探测器其它部分(成像视野)用于图像重建，因此，平板形钨板在探测器有效成像视野区域上的X射线投影的鼓形部分会超出探测器的成像视野，使得病人会承受额外剂量(辐射)；如果遮挡组件采用的是圆弧形钨板，那么当需要使探测器的最大有效宽度全部被利用时，往往需要被限束后的X射线投影宽度大于探测器的宽度，此时，很难利用探测器两端的参考通道来判断前准直器(限束器)的开口(两圆弧形钨板之间的缝隙)是否已经接近到极限了，即很难判断被限束后的X射线投影宽度是否契合探测器的最大有效宽度，从而导致会有多余的X射线超出探测器的成像视野，使得病人会承受额外剂量(辐射)。

因此，为了解决现有前准直器的两种遮挡组件所存在的上述问题，本实用新型提供了一种新型的X射线遮挡组件。如图4所示，该遮挡组件包括一对钨板1，该对钨板1之间形成有供X射线通过的缝隙2，并且该缝隙2具有预设长度的由双曲线围合成的第一平面区域201，该第一平面区域201用于将投射到探测器上(指的是探测器有效成像视野区域上)的X射线投影的鼓形部分修整成平直线；在第一平面区域201的两端具有由双直线围合成的第二平面区域202，该第二平面区域202用于将投射到探测器(如图6示出的弧形探测器4)上(指的是探测器有效成像视野区域上)的X射线投影的平直部分修整成鼓形，以实现辅助探测器检测并控制被限束后的X射线投影的极限宽度。即当需要使探测器的最大有效宽度全部被利用时，通过探测器的参考通道(如图6示出的参考通道5)检测并判断被限束后的X射线投影宽度是否契合探测器的最大有效宽度，以避免病人会承受额外剂量(辐射)。

具体的，如图4所示，本遮挡组件中的各钨板1可以采用平板形钨板。各平板形钨板上具有一个遮挡端面，并且各平板形钨板的遮挡端面的形状和尺寸相同。其中，每个遮挡端面的中间具有预设长度的向外凸起的弧形曲面101，每个遮挡端面的两端具有平直的平面102；将各平板形钨板平行放置，且使得一个平板形钨板的遮挡端面与另一个平板形钨板的遮挡端面对齐，此时，两个平板形钨板的遮挡端面的弧形曲面101之间形成第一平面区域201，两个平板形钨板的遮挡端面的平面102之间形成第二平面区域202。如图5所示，通过两个平板形钨板的遮挡端面的弧形曲面101可以实现将穿过两个弧形曲面101之间的第一平面区域201(两个弧形曲面101之间的缝隙)并投射到探测器上(指的是探测器有效成像视野区域上)的X射线投影的鼓形部分修整成平直线，以使得X射线投影位于探测器的成像视野中，从而避免X射线投影的鼓形部分超出探测器的成像视野而使得病人会承受额外剂量；通过两个平板形钨板的遮挡端面的平面102可以实现将穿过两个平面102之间的第二平面区域202(两个平面102之间的缝隙)并投射到探测器上(指的是探测器有效成像视野区域上)的X射线投影的平直部分修整成鼓形，以实现辅助探测器检测并控制被限束后的X射线投影的极限宽度，使得被限束后的X射线的投影宽度契合探测器的最大有效宽度，从而避免有多余的X射线投影超出探测器的成像视野，造成病人会承受额外剂量(辐射)。

由于两个平板形钨板的遮挡端面之间的距离直接影响到缝隙1的大小。因此，可以根据实际情况，控制两个平板形钨板相向移动，实现调整两个平板形钨板之间所形成的缝隙1的大小，以使得X射线具有不同的投影宽度。

其中，如图6所示，由于两个平板形钨板的遮挡端面的弧形曲面101的长度与X射线从焦点到两个平板形钨板之间的缝隙2边缘的距离L(X射线从焦点到缝隙2不同的边缘位置的距离分别是L1、L2…Ln，n为正整数)，及CT(Computed Tomography，计算机断层扫描)机的最大FOV(Field of Vision，视场角)所对应的探测器4弧度角β的范围有关，因此，可以根据三角函数关系，可以根据如下公式计算出弧形曲面101的长度(如图4所示)。

L＇＝2*tg(β/2)*Lmin (1)

其中，Lmin表示X射线从焦点到两个平板形钨板之间的缝隙2边缘的最小距离，β表示CT的最大FOV(Field of Vision，视场角)所对应的探测器弧度角β的范围。

如图4、图6和图7所示，由于X射线穿过两个平板形钨板的弧形曲面101之间的第一平面区域201后投射到弧形探测器4上的X射线投影为矩形，因此，投射到弧形探测器4上的X射线的投影宽度相同。假设X射线从焦点到两个平板形钨板之间的缝隙2边缘的距离L(X射线从焦点到缝隙2不同的边缘位置的距离分别是L1、L2…Ln，n为正整数)，X射线从焦点到弧形探测器4弧边的距离R(X射线从焦点到弧形探测器4弧边不同位置的距离分别是R1、R2…Rn，n为正整数)，两个平板形钨板之间的缝隙2宽度是S(两个平板形钨板之间的不同位置的缝隙宽度分别是S1、S2…Sn，n为正整数)，X射线穿过缝隙2投射到弧形探测器4上的投影宽度是D(X射线穿过缝隙2投射到弧形探测器上(指的是弧形探测器有效成像视野区域上)的投影宽度分别是D1、DS2…Dn，n为正整数)；根据如下公式，

Ln/Rn＝Sn/Dn (2)

可以得到，X射线穿过缝隙2投射到弧形探测器上(指的是弧形探测器有效成像视野区域上)的投影宽度表示为：

Dn＝Sn*Rn/Ln (3)

由于X射线包括多个X射线束，因此，每个射线束穿过第一平面区域201后投射到弧形探测器上(指的是弧形探测器有效成像视野区域上)的X射线的投影宽度相同，具体表示为：

S1*R1/L1＝S2*R2/L2＝…＝Sn*Rn/Ln (4)

当被限束后的X射线投影宽度小于探测器宽度时，通过两个平板形钨板的遮挡端面的弧形曲面101可以实现将穿过两个弧形曲面101之间的第一平面区域201(两个弧形曲面101之间的缝隙)并投射到探测器上(指的是探测器有效成像视野区域上)的X射线投影的鼓形部分修整成平直线，以使得穿过该遮挡组件投射到探测器有效视场角范围内的X射线投影为矩形，从而避免X射线投影的鼓形部分超出探测器的成像视野而使得病人会承受额外剂量。

当被限束后的X射线投影宽度大于探测器宽度时，不仅可以通过两个平板形钨板的遮挡端面的弧形曲面101实现将穿过两个弧形曲面101之间的第一平面区域201(两个弧形曲面101之间的缝隙)并投射到探测器上(指的是探测器有效成像视野区域上)的X射线投影的鼓形部分修整成平直线，以使得穿过该遮挡组件投射到探测器有效视场角范围内的X射线投影为矩形；还可以通过两个平板形钨板的遮挡端面的平面102实现将穿过两个平面102之间的第二平面区域202(两个平面102之间的缝隙)并投射到探测器上(指的是探测器有效成像视野区域上)的X射线投影的平直部分修整成鼓形，如果探测器两端的参考通道5(如图6所示)接收不到X射线而探测器其他部分能接收到X射线，说明被限束后的X射线的投影宽度契合探测器的最大有效宽度，从而避免有多余的X射线投影超出探测器的成像视野，造成病人会承受额外剂量(辐射)。

本实用新型所提供的遮挡组件通过在平板形钨板上设置遮挡端面，并且在两个遮挡端面之间形成具有第一平面区域和第二平面区域的缝隙，不仅可以使投射到探测器有效成像视野区域上的X射线投影为矩形，还可以实现辅助探测器检测并控制被限束后的X射线投影的极限宽度，以避免病人会承受额外剂量。并且，本遮挡组件可以最大程度节省钨板的制作材料，使得本遮挡组件具有结构简单、占用空间小、成本低、重量轻等特点。

另外，本实用新型还提供了一种包括上述X射线遮挡组件的前准直器。该前准直器可以应用在任何一款现有CT上。通过本前准直器可以控制两个平板形钨板相向移动，实现调整两个平板形钨板之间所形成的缝隙1的大小，以使得X射线具有不同的投影宽度。例如，可以通过前准直器的电机和码盘控制两个平板形钨板相向移动，实现调整两个平板形钨板之间所形成的缝隙1的大小。其中，本前准直器和遮挡组件的结构和原理就不在一一赘述了。

以上对本实用新型所提供的X射线遮挡组件及其前准直器进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本实用新型实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将属于本实用新型专利权的保护范围。