采集模块上经过重排或简单重建的数据都会在数据预处理器中实时重建成 数据帧，然后再发送到主处理器。在上述数据传输过程中，经过数据预处理器预处理后的数 据通过数据传输通道向主处理器传输，通常以GHz或THz频率进行高速数据传输，因此需要 多路并行的光纤传输通道或GigaE网线与之配合。
[0065] 在本发明中，环形光子计数探测器可以将0~360°的圆周分割成多个区域，通过 时序控制分别对这些区域同步进行数据采集，从而大大提高一个圆周截面上所有信号的采 集速度，使实时图像重建成为可能。因此，本发明从根本上克服了由于机械旋转特性的要 求，传统CT成像系统需要按照旋转的顺序从投影角度为0° -直到投影角度360°的顺序 获得采集数据的缺点。本发明无论采集速度提升到什么程度，每个光子计数探测器单元所 对应的采集范围都是恒定的，并且与物理尺寸相对应。另外，本静态实时CT成像系统采集 数据的顺序不一定要按照〇~360°的顺序进行，可以根据实际需要来编辑多样的数据采 集方案，更好地满足临床使用要求。特别是对于部分区域投影的采集密度可以与非重要区 域投影的采集密度不同，这样在节省X射线剂量的同时可以保证重要细节的数据完整性。
[0066] 图10所示为单个光子计数探测器模组的结构图。每个光子计数探测器模组由多 个光子计数探测器单元构成，每个光子计数探测器单元由X光子灵敏材料（碲锌镉、单晶 硅、砷化镓、非晶硒等）和与之绑定在一起的模拟数字混合集成电路构成。模拟数字混合集 成电路由CMOS器件等制成。图11显示了光子计数探测器单元的基本结构，其由PCB子板、 光子计数1C、X光子探测层构成，PCB子板上面带有连接引脚，方便更换维修。光子计数1C 间存在硅基板过孔，探测层像素电极与光子计数1C通过微球体进行绑定。光子探测层由碲 锌镉单晶硅、砷化镓、非晶硒等光子灵敏材料制成。每个光子计数探测器单元所对应的采集 范围都是恒定的，并且与物理尺寸相对应，对固定位置上的信号进行精确采集，这样就可以 避免传统CT成像系统由于旋转速度的提升而单位时间内位移范围过大，出现运动拖尾现 象的问题。
[0067] 每个光子计数探测器单元由Μ个行和N个列组成，因此具有M*N个像素（与准直 孔的分布方式相对应），其中M、N均为正整数。每个像素都具有完整的事件检出、信号放大、 能量鉴别、光子计数等功能。因此，光子计数探测器不仅具有能量分辨能力，并且有更高的 时间分辨能力。每个像素的尺寸可以设计在1~l〇〇〇um之间，像素越小，空间分辨能力越 高，同时单位面积上的数据量越大（相应的代价是数据采集和重建速度的下降）。在本发明 的一个实施例中，光子计数探测器单元优选采用330*330um的像素，这样可以满足全身扫 描和局部器官（例如冠状动脉）的精确扫描要求。采用光子计数探测器单元，可以同时获 得吸收信号强度数据和能量分布数据。其中，吸收信号强度的数据可以重建出按照CT值灰 度维度的三维立体图像及其各种可视化效果，而能量分布数据可以逆向推测每个体素位置 上物质的原子序数，形成能谱维度的分辨能力和图像调色板。
[0068] 在上述环形扫描X射线源和环形光子计数探测器的基础上，本发明进一步提供了 一种静态实时CT成像系统。图12显示了该静态实时CT成像系统的具体结构，其主要包括 由多个扫描X射线源组成的环形扫描X射线源和多个光子计数探测器模组组成的环形光子 计数探测器。由于在本静态实时CT成像系统中没有旋转部件，可以实现高速X射线束的旋 转扫描，在扫描过程中所有的X射线发射焦点和光子计数探测器的位置都是固定的，从根 本上消除了运动伪影和拖尾现象。另外，窄束X射线的分时发射可以进一步降低散射线影 响，并可以实现能量分辨采集和高速实时重建。
[0069] 图13所示是本静态实时CT成像系统的机械结构，具体包括床控单元、CT主机及 人机交互单元、电源控制单元、高压控制单元、主控制单元和扫描主机。其中，扫描主机除了 平行设置的环形扫描X射线源和环形光子计数探测器之外，还包括高速栅极控制器、行场 偏转控制器、光子计数探测器控制器、多路光子计数探测器采集电路、多路数据传输通道和 数据预处理模块。主控制单元包括扫描时序控制器、多模式扫描时序单元和高速数据传输 通道。CT主机及人机交互单元包括实时重建系统及主控制计算机（CT主机）、可视化图像 处理器、显示器、实时重建显示器和多模态显示器。床控单元包括扫描床运动控制模块。高 压控制单元包括高压直流发生器。
[0070] 高压直流发生器与阳极钨靶相连接。高压直流发生器产生高压直流电信号传输 给扫描X射线源的阳极钨靶，使其在电子枪的焦点阴极和阳极钨靶之间形成高压电势。高 速栅极控制器与扫描X射线源的栅控阴极相连接，由栅控阴极的电压决定是否使电子枪发 射电子束。后者在行场偏转控制器和偏转线圈的磁场引导下使行进路线得到控制，并最终 轰击阳极钨靶产生窄束X射线。实时重建系统及主控制计算机与多模式扫描时序单元相连 接，扫描时序控制器与多模式扫描时序单元相连接，并且分别与行场偏转控制器、光子计数 探测器控制器相连接。本发明中的扫描时序控制器与现有CRT显示器中的扫描时序控制电 路类似，不同之处在于增加了栅极控制设计，从而可以实现分时扫描并减少散热，形成时间 很短（一般在0. 1~20微秒之间）的高压脉冲，获得高品质的窄束X线。行场偏转控制器 与扫描X射线源的偏转线圈相连接；光子计数探测器控制器分别与每个光子计数探测器模 组相连接。光子计数探测器控制器还与多路光子计数探测器采集电路相连接，光子计数探 测器模组对采集到的数据做初步整合后输入多路光子计数探测器采集电路。多路数据传输 通道接收多路光子计数探测器采集电路传送来的数据，并发送给数据预处理模块。数据预 处理模块处理来自多路数据传输通道所传输过来的数据，将数据进行数据帧的整合和重排 后按照帧排列方式传递给高速数据传输通道，通过高速数据传输通道将数据传递给实时重 建系统及主控制计算机。扫描床运动控制模块与主控制单元的多模式扫描时序单元相连 接。实时重建系统及主控制计算机利用数据进行图像重建，并将重建的图像由可视化图像 处理器传递给显示器、实时重建显示器和多模态显示器进行显示。
[0071] 图14所示是扫描主机、主控制单元、CT主机所构成的数据并行处理流程图。扫描 主机由多组光子计数探测器模组、多组扫描X射线源、高速栅极控制器、行场偏转控制器、 光子探测器控制器、多路探测器采集电路、多组数据采集通道和数据预处理模块构成。每 个光子计数探测器模组又由多个光子计数探测器单元构成。前已述及，主控制单元包括扫 描时序控制器以及高速数据传输通道等。CT主机由主控制计算机、实时重建系统、可视化 处理器构成。主控制计算机的数据处理功能由进行数据并行重建的主处理器和存储体素 数据的存储装置完成。扫描主机内包括多个光子计数探测器模组01~XX(XX为正整数， 下同），每个光子计数探测器模组又包含多个光子计数探测器单元，例如光子计数探测器模 组01包括光子计数探测器单元01~XX。在本发明的一个优选实施例中，每个光子计数探 测器模组由4*8 = 32个光子计数探测器单元构成，每个光子计数探测器单元由32*32个光 子计数探测器像素构成。每个像素的尺寸为400*400um。每个光子计数探测器模组的外形 尺寸为51. 2mm*102. 4mm。环形光子计数探测器共有50个光子计数探测器模组构成，形成 的环形光子计数探测器直径约800_，宽度为102. 4_。数据采集通道有多条，每条数据采 集通道对应一个或者多个光子计数探测器模组。多个光子计数探测器模组01~XX采集的 数据通过数据采集通道01~XX传输至扫描主机中的数据预处理模块。数据预处理模块由 GPU、ASIC或者DSP构成，将由数据采集通道传输来的原始像素曝光信息或者已经经过数据 重排、数据校正之后的数据进行帧数据预处理，形成帧数据块，再通过主控制单元中的高速 数据并行传输通道传输至CT主机的并行重建模块。并行重建模块由多个并行GPU构成，也 可以通过专用ASIC构成，重建模块将上传的帧或块数据重建成体块数据，由于上述过程都 是多路并行处理，重建速度可以满足实时可视化显示的要求。
[0072] 如图15所示，采集控制器在扫描时序控制器的控制下，通过采集命令通道向各个 光子计数探测器模组发送命令，进行像素曝光信息采集。其中，独立设置的采集命令通道为 多通道宽数位总线，以保证所有的采集模块并行同步收到采集命令，确保所采集到的帧数 据为同一个帧周期的数据；所采集到的像素曝光信息数据首先在光子计数探测器单元级别 将像素信息整合，再由光子计数探测器模组对光子计数探测器单元的数据进行二次整合和 处理，包括数据拼接和模组级别的像素数据校正，最终完成整合或初步重建的窄束X射线 数据由光子计数探测器模组通过并行光纤数据传输通道传送到数据预处理器。数据预处理 器首先将来自不同光子计数探测器模组的窄束X射线数据进行帧数据预处理，包括帧数据 重排、帧数据校正、帧数据缓冲以及帧数据实时输出等。实时输出的帧数据传至实时重建系 统及主控制计算机。其中，数据预处理器的主要任务是将来自多个光子计数探测器模组的 数据整理成完整的数据帧和数据块，按照帧和块的格式向主控制计算机发送。这里所说的 数据帧是指覆盖完整360°范围的数据层，数据块是指多个上述的数据层构成的数组。这 种数据预处理机制的目的是将一部分数据