复合材料X射线准直器及其制造方法技术

本公开涉及复合材料X射线准直器及其制造方法。公开了用于在计算机断层摄影(CT)系统中使x射线束整形的复合材料患者前准直器(50)。该患者前准直器(50)包括：底座(52)，其由第一材料组成，该第一材料具有第一材料密度；和插入物(54)，其机械耦合于该底座(52)并且由第二材料组成，该第二材料包括具有大于该第一材料密度的第二材料密度并且足以阻挡高频电磁能的可模塑材料。该底座(52)包括多个结构特征(56，58，60)，该插入物(54)通过这些结构特征(56，58，60)模塑到该底座(52)，其中该插入物(54)的可模塑材料形成与这些多个结构特征(56，58，60)的连接以机械耦合该底座(52)和该插入物(54)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例大体上涉及计算机断层摄影(CT)成像，并且更具体地涉及用作CT成像系统的一部分的复合材料患者前X射线准直器以及用于制造其的方法。
技术介绍
典型地，在计算机断层摄影(CT)成像系统中，X射线源朝受检者或物体(例如患者或一件行李)发射扇形束。在下文中，术语“受检者”和“物体”应包括能够被成像的任何东西。束在由受检者衰减后撞击辐射检测器的阵列。在该检测器阵列处接收的衰减束辐射的强度典型地取决于由受检者对X射线束的衰减。检测器阵列的每个检测器元件产生指示由每个检测器元件接收的衰减束的独立电信号。这些电信号传送到数据处理系统用于分析，其最终产生图像。 在操作中，X射线源和检测器阵列在成像平面内绕机架旋转并且围绕受检者旋转。X射线源典型地采用在焦点处发射X射线的X射线管的形式，其中这些X射线在X射线束中沿着发散线性路径发射。采用患者前准直器用于使X射线束的横截面整形并且用于引导整形的束通过患者并且朝向检测器阵列。检测器阵列典型地包括用于准直X射线束的准直器、邻近该准直器用于将X射线转换成光能的闪烁体和用于从该邻近的闪烁体接收光能并且由此产生电信号的光电二极管。在CT成像系统中，用于使X射线束整形的患者前准直器在历史上已经通过加工单片钨而构造。因为该材料的辐射阻挡能力和结构特性，用钨形成患者前准直器是合适的。然而，认识到钨是昂贵的材料并且难以加工。另外，在实现更大患者覆盖、更快的转速以及更大的孔尺寸的较新的CT成像系统中，用钨形成的患者前准直器甚至变得不太可取。S卩，在这样的较新的CT成像系统中，患者前准直器上的向心加速度(即，G负荷)由于离旋转中心的半径增加、机架中的部件的更快的转速以及在大覆盖系统中阻挡束所需要的更大的患者前准直器尺寸而急剧增加。施加于患者前准直器的重量和力因为它影响CT成像系统的动态平衡以及准直器运动的敏捷性而受到关注。铅也被认为是构造患者前准直器的可能的材料，因为铅还展现与其材料密度关联的理想的辐射阻挡能力。遗憾地，与使用钨患者前准直器相似，铅的高密度意味着由铅构造的患者前准直器受到较新的CT成像系统中G负荷增加的影响。另外，铅被认为太柔软而不能用作单片材料并且不符合限制有害物质指令(RoHS)。因此，设计结合高密度材料的阻挡力与较低密度衬底材料的结构支持、因此削减准直器的重量和成本同时保持稳健性、辐射阻挡能力并且符合RoHS的患者前准直器，这将是可取的。
技术实现思路
本专利技术针对用于提供用作CT成像系统的一部分的复合材料患者前X射线准直器的方法和设备。根据本专利技术的一个方面，用于在计算机断层摄影(CT)系统中使X射线束整形的患者前准直器包括由第一材料组成的底座，该第一材料具有第一材料密度；和插入物，其机械耦合于该底座并且由第二材料组成，该第二材料包括具有大于该第一材料密度的第二材料密度并且足以阻挡高频电磁能的可模塑材料。该底座包括多个结构特征，该插入物通过这些结构特征模塑到该底座，其中该插入物的可模塑材料形成与这些多个结构特征的连接以机械耦合该底座和该插入物。根据本专利技术的另一个方面，制造用于在计算机断层摄影(CT)系统中使用的患者前准直器的方法包括以下步骤用第一材料形成底座，形成该底座以便在其上具有多个几何特征；和将第二材料模塑到该底座上来形成插入物，该第二材料包括具有大于第一材料的材料密度的材料密度并且足以阻挡高频电磁能的材料。该第二材料注入模塑到该底座上使得该第二材料形成与多个几何特征的机械结合以使该插入物固定到该底座。根据本专利技术的再另一个方面，计算机断层摄影(CT)系统包括可旋转机架，其具有收容要扫描物体的开口 ；高频电磁能投射源，其配置成朝该物体透射高频电磁能；和准直器，其安置在该高频电磁能投射源与该物体之间并且配置成使高频电磁能束整形，该准直器包括一对叶片。该CT系统还包括检测器阵列，其配置成检测穿过该物体的高频电磁 能并且响应于该高频电磁能产生检测器输出；数据采集系统(DAS)，其连接到该检测器阵列并且配置成接收该检测器输出；以及图像重建器，其连接到该DAS并且配置成从该DAS接收的检测器输出重建物体的图像。关于准直器，准直器的每个叶片进一步包括金属底座，其由第一材料形成并且在其上包括在其中形成的多个几何特征；和插入物，其机械耦合于该底座并且由具有大于第一材料的材料密度的材料密度的辐射阻挡材料形成，其中该插入物通过多个几何特征机械耦合于该金属底座，使得叶片不包含用于耦合该金属底座和该插入物的粘合剂和紧固件。各种其他特征和优势将从下列详细说明和附图变得明显。附图说明附示目前设想用于实施本专利技术的优选实施例。在附图中图I是CT成像系统的示图。图2是在图I中图示的系统的方框示意图。图3是根据本专利技术的实施例的用于在图I和2的CT成像系统中使用的患者前准直器组件的透视分解图。图4是根据本专利技术的实施例的图3的患者前准直器组件的底座的透视图。图5是根据本专利技术的实施例的图3的患者前准直器组件的插入物的透视图。图6是包含用于与非侵入式包裹检查系统一起使用的患者前准直器组件的CT系统的示图。具体实施例方式本专利技术的操作环境关于六十四切片计算机断层摄影(CT)系统描述。然而，本领域内技术人员将意识到本专利技术同样适用于与其他多切片配置一起使用。此外，将关于X射线的检测和转换描述本专利技术。然而，本领域内技术人员将进一步意识到本专利技术同样适用于其他高频电磁能的检测和转换。将关于“第三代”CT扫描仪描述本专利技术，但本专利技术同样适用于与其他CT系统一起使用。参照图1，计算机断层摄影(CT)成像系统10示出为包括机架12，其代表“第三代”CT扫描仪。机架12具有X射线源14，其朝该机架12的相对侧上的检测器组件或准直器18投射X射线束。现在参照图2，检测器组件18由多个检测器20和数据采集系统(DAS)32形成。这些多个检测器20感测穿过医疗患者22的投射X射线16，并且DAS 32将数据转换成数字信号用于后续处理。每个检测器20产生代表碰撞X射线束的强度以及因此代表当它穿过患者22时衰减束的强度的模拟电信号。在扫描来采集X射线投影数据期间，机架12和安装在其上的部件绕着旋转中心24旋转。机架12的旋转和X射线源14的操作由CT系统10的控制机构26管理。控制机构26包括提供功率和定时信号给X射线源14的X射线控制器28和控制机架12的转速和 位置的机架马达控制器30。图像重建器34从DAS 32接收采样和数字化的X射线数据并且进行高速重建。重建的图像作为输入应用于计算机36，其将图像存储在大容量存储装置38中。计算机36还经由控制台40从操作者接收命令和扫描参数，该控制台40具有例如键盘、鼠标、语音激活控制器或任何其他适合的输入设备等操作者界面的一些形式。关联的显示器42允许操作者观察来自计算机36的重建图像和其他数据。操作者供应的命令和参数由计算机36使用以提供控制信号和信息给DAS 32、X射线控制器28和机架马达控制器30。另外，计算机36操作台架马达控制器44，其控制电动台架46以安置患者22和机架12。特别地，台架46使患者22全部或部分移动通过图I的机架开口 48。如在图2中示出的，CT系统10还包括安装在机架12上并且靠近X射线源14安置的患者前准直器50。构造准直器50以使X射线束本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在计算机断层摄影(CT)系统中使x射线束整形的患者前准直器(50)，所述患者前准直器(50)包括：底座(52)，其由第一材料组成，所述第一材料具有第一材料密度；和插入物(54)，其机械耦合于所述底座(52)并且由第二材料组成，所述第二材料包括具有大于所述第一材料密度的第二材料密度并且足以阻挡高频电磁能的可模塑材料；其中所述底座(52)包括多个结构特征(56，58，60)，所述插入物(54)通过所述结构特征(56，58，60)模塑到所述底座(52)，其中所述插入物(54)的所述可模塑材料形成与所述多个结构特征(56，58，60)的连接以机械耦合所述底座(52)和所述插入物(54)。

【技术特征摘要】
2011.04.26 US 13/0939361.一种用于在计算机断层摄影(CT)系统中使X射线束整形的患者前准直器(50)，所述患者前准直器(50)包括 底座(52)，其由第一材料组成，所述第一材料具有第一材料密度；和 插入物(54)，其机械耦合于所述底座(52)并且由第二材料组成，所述第二材料包括具有大于所述第一材料密度的第二材料密度并且足以阻挡高频电磁能的可模塑材料； 其中所述底座(52)包括多个结构特征(56，58，60)，所述插入物(54)通过所述结构特征(56，58，60)模塑到所述底座(52)，其中所述插入物(54)的所述可模塑材料形成与所述多个结构特征(56，58，60)的连接以机械耦合所述底座(52)和所述插入物(54)。2.如权利要求I所述的患者前准直器(50)，其中所述底座(52)的所述多个结构特征(56，58，60)包括 在所述底座(52)中形成的多个掏槽(56);以及 形成通过所述底座(52)的多个孔(58)，所述孔(58)具有在其上形成的沉孔(60)。3.如权利要求2所述的患者前准直器(50)，其中所述插入物(54)包括 面(66)，其具有在其相对的端上的突起(68)，所述突起￠8)配置成与在所述底座(52)中形成的所述掏槽(56)配合；以及 多个锚(70)...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·德米亚诺维奇二世，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：