專利名稱：計(jì)算機(jī)x射線斷層攝影掃描儀的旋轉(zhuǎn)式能量保護(hù)屏的制作方法
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代的第三代計(jì)算機(jī)X射線斷層攝影(CT)掃描系統(tǒng)中，X射線源和探測(cè)器陣列圍繞著將被掃描的對(duì)象或物體旋轉(zhuǎn)。在一次掃描過程中，射線源和探測(cè)器以掃描角度遞增的方式形成物體圖象。一種被稱為圖象再現(xiàn)的過程根據(jù)所記錄的數(shù)據(jù)產(chǎn)生一組物體的二維圖象或片層圖象。
射線源、探測(cè)器和相關(guān)部件安裝在一個(gè)由一剛性靜止框架支撐的可旋轉(zhuǎn)機(jī)架上。在機(jī)架旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，一個(gè)橫向穿過機(jī)架中央開口的傳送機(jī)相對(duì)于傳感器傳送物體。X射線源產(chǎn)生一電磁能束，當(dāng)該電磁能束傳播到探測(cè)器陣列時(shí)已被物體衰減。每次當(dāng)電磁能束照射物體時(shí)，X射線反射會(huì)散射到整個(gè)系統(tǒng)的外殼中。
在這些系統(tǒng)中，環(huán)境安全是最為關(guān)注的問題，因?yàn)楸娝苤?，暴露在X射線下對(duì)人體是有害的。在現(xiàn)有的CT掃描儀實(shí)例中，整個(gè)掃描儀外殼內(nèi)都襯有吸收X射線輻射的鉛，以防止X射線輻射到外殼以外的環(huán)境中。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的X射線保護(hù)屏構(gòu)造的剖開側(cè)視圖。一個(gè)X射線源20和探測(cè)器24安裝在一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的機(jī)架21上。X射線源20產(chǎn)生一指向探測(cè)器24的射線束26。一個(gè)傳送機(jī)32將一個(gè)物體36引入射線束26的傳播路徑中，物體36使射線束衰減并進(jìn)一步使射線束散射到整個(gè)傳送機(jī)通道區(qū)域46內(nèi)，以及散射到外殼22內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)之中。在外殼的整個(gè)內(nèi)表面設(shè)有鉛內(nèi)襯34，并且在通道46內(nèi)設(shè)有鉛擋板30，以防止散射的X射線28輻射到外殼22之外的環(huán)境中，從而保護(hù)操作人員44不至于長(zhǎng)時(shí)間暴露在泄漏出來的X射線輻射38中。鉛內(nèi)襯34必須具有足夠的厚度，例如2.5mm，方能吸收和/或衰減散射的X射線束28，并因此會(huì)給系統(tǒng)增加數(shù)千磅的重量。此外，施加內(nèi)襯34的過程冗長(zhǎng)，從而導(dǎo)致了高的安裝成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種克服現(xiàn)有技術(shù)不足的X射線保護(hù)屏。具體地說，本發(fā)明包括一個(gè)安裝于機(jī)架上并隨之旋轉(zhuǎn)以吸收指向任意方向的X射線的保護(hù)屏。因此，不必象現(xiàn)有技術(shù)中的系統(tǒng)那樣，在系統(tǒng)外殼的整個(gè)表面都襯上鉛。這樣構(gòu)造的保護(hù)屏可使屏蔽系統(tǒng)在重量和造價(jià)上都有明顯的降低保護(hù)屏被設(shè)計(jì)成僅包圍住那些系統(tǒng)工作需要有效X射線的區(qū)域，從而避免系統(tǒng)的其他部分和外部環(huán)境受到有害的輻射。
本發(fā)明的裝置包括一個(gè)用于計(jì)算機(jī)X射線斷層攝影掃描系統(tǒng)的能量保護(hù)屏，該保護(hù)屏可將X射線輻射能限制在保護(hù)屏內(nèi)的一個(gè)空間內(nèi)。保護(hù)屏安裝在一個(gè)相對(duì)于一個(gè)固定框架可旋轉(zhuǎn)的機(jī)架上。該機(jī)架包括位于一個(gè)中央開口的相對(duì)兩側(cè)的一個(gè)X射線源和一個(gè)探測(cè)器陣列。該保護(hù)屏可以隨機(jī)架圍繞著布置在開口處的將被掃描的物體旋轉(zhuǎn)。該保護(hù)屏襯有一種能在X射線斷層掃描過程中吸收入射到其上的X射線能的材料。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，這種吸收材料包括鉛板，該保護(hù)屏由金屬板(例如鋼板或不銹鋼板)形成。此外，它還包括一個(gè)用于屏蔽形成于可旋轉(zhuǎn)的機(jī)架和固定框架之間的接口區(qū)域的法蘭盤。
附圖簡(jiǎn)要說明通過對(duì)附圖所示的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的更加詳細(xì)的說明，本發(fā)明的上述及其他目的、特征及優(yōu)點(diǎn)將會(huì)更加明顯。其中，在附圖的不同視圖中，同樣的附圖標(biāo)記代表同樣的部件。因?yàn)橹饕菫榱苏f明本發(fā)明的原理，因此附圖沒有必要按比例繪制。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中，用于屏蔽散射的X射線能的CT掃描儀構(gòu)造的剖開側(cè)視圖；圖2是本發(fā)明的X射線保護(hù)屏構(gòu)造的剖開側(cè)視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明安裝在一個(gè)機(jī)架上的X射線保護(hù)屏的正視圖；圖4是本發(fā)明中一個(gè)優(yōu)選保護(hù)屏構(gòu)造的特寫側(cè)視圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明本發(fā)明提出一種改進(jìn)的、可安裝在一個(gè)CT掃描儀機(jī)架上并可隨之旋轉(zhuǎn)的X射線保護(hù)屏。在圖2所示的改進(jìn)結(jié)構(gòu)中，一個(gè)機(jī)架盤48安裝在一個(gè)固定的、靜止框架(未示出)上，該框架封閉于一個(gè)框架外殼22內(nèi)。機(jī)架盤48可圍繞一個(gè)物體36旋轉(zhuǎn)，該物體通過傳送機(jī)32橫向通過一個(gè)通道46。機(jī)架盤48包括一個(gè)中央開口49，該中央開口49在X射線斷層掃描過程中允許物體36從其中通過。
包括X射線源20和探測(cè)器陣列24在內(nèi)的組件安裝在機(jī)架盤48上。X射線源20產(chǎn)生入射到物體36上的X射線能。一些入射能散射成向各個(gè)方向輻射的射線束28。根據(jù)本發(fā)明，安裝于機(jī)架盤48上并可隨之旋轉(zhuǎn)的保護(hù)屏40可防止反射的射線束28從射線探測(cè)區(qū)域90中射出，同時(shí)鉛擋板30可防止反射的射線束28從通道區(qū)域46中射出，從而使操作者44或其他附近人員免于暴露在意外泄漏的輻射能38之中。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，保護(hù)屏40包括有金屬板，例如襯有2.5mm鉛板的鋼板或不銹鋼板。根據(jù)同日申請(qǐng)并在以上引用的專利申請(qǐng)ANA-128，例如X射線源20等組件可以安裝在如圖所示的機(jī)架盤48的兩面上。本發(fā)明的保護(hù)屏40被構(gòu)造成將位于機(jī)架盤48兩面上的“熱”(輻射最強(qiáng))區(qū)域，例如激發(fā)區(qū)域封閉起來。一個(gè)法蘭盤包括一個(gè)安裝在通道表面46上或靠近通道表面46安裝的靜止部分42A，和一個(gè)安裝在保護(hù)屏40上的可旋轉(zhuǎn)部分42B，該法蘭盤也同樣地襯有鉛，以防止X射線從旋轉(zhuǎn)機(jī)架和通道46的固定側(cè)面之間的連接部分穿過。通道表面46也可以襯有用于吸收入射到那里的射線束的鉛。
圖3是本發(fā)明的機(jī)架和保護(hù)屏的正視圖。附件50同樣也可安裝于機(jī)架盤48上，并圍繞物體和開口46旋轉(zhuǎn)。如圖所示，由射線源20發(fā)射出的X射線束26無阻擋地穿過開口區(qū)域46到達(dá)探測(cè)器24。晶體探測(cè)器24吸收大約99％的入射X射線束26。用以分析晶體探測(cè)器24所捕獲信號(hào)的相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)25貼在晶體探測(cè)器24的下表面52上，以吸收穿過晶體探測(cè)器24后剩余的1％的X射線。包括有X射線束、陰極、陽(yáng)極和通信系統(tǒng)的機(jī)架部件50和冷卻系統(tǒng)50都沒有被包圍在保護(hù)區(qū)域之內(nèi)，因?yàn)檫@些部件均不產(chǎn)生有害的X射線。這種僅僅封閉住“熱”(輻射最強(qiáng))區(qū)域的設(shè)計(jì)，減小了保護(hù)屏40的尺寸和表面積，從而也減輕了其重量。
圖4是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選保護(hù)屏構(gòu)造的特寫側(cè)視圖。優(yōu)選的保護(hù)屏包括鋼板區(qū)段40A、40B、40C。區(qū)段40C由一個(gè)與機(jī)架盤48的表面連接的平板組成；區(qū)段40B加工成C形槽的形式，并如圖示的那樣連接在區(qū)段40A和平板40C之間。板40A、40B、40C可用焊接、鉚接或其它方式連接在一起。由此形成的保護(hù)屏的內(nèi)表面襯有鉛板34，以提供一個(gè)避免有害X射線輻射的基本屏障。一個(gè)由聯(lián)動(dòng)的可旋轉(zhuǎn)凸緣58A和固定凸緣58B構(gòu)成的法蘭盤被用來作為防止X射線輻射的第二層屏障。
在經(jīng)過試驗(yàn)的最佳實(shí)施例中，本發(fā)明的可旋轉(zhuǎn)保護(hù)屏襯有2.5mm厚的鉛板，其與金屬板框架組合在一起重約200磅(90kg)。相比之下，現(xiàn)有技術(shù)中帶有內(nèi)襯的外殼22的系統(tǒng)重約1700磅(771kg)，這是因?yàn)樗采w鉛屏障的區(qū)域面積更大。經(jīng)試驗(yàn)的最佳實(shí)施例表明，從外殼22的每英寸表面輻射出的X射線小于0.5milliRankin/hr，處于食品和藥品管理局規(guī)定的輻射屏蔽標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。此外，本發(fā)明的保護(hù)屏更加緊湊、小巧并更靠近X射線源，由此可降低在保護(hù)屏40上施加鉛內(nèi)襯的安裝費(fèi)用。
雖然本發(fā)明參照上述最佳實(shí)施例進(jìn)行了具體展示和描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，還可對(duì)本發(fā)明作出不同形式和細(xì)節(jié)上的變換，而不脫離所附權(quán)利要求確定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于計(jì)算機(jī)X射線斷層攝影掃描儀的能量保護(hù)屏，該保護(hù)屏可將輻射的X射線能限定在保護(hù)屏內(nèi)的一個(gè)空間內(nèi)，所述保護(hù)屏可安裝在一個(gè)相對(duì)于一個(gè)固定框架可旋轉(zhuǎn)的機(jī)架上，所述機(jī)架在一個(gè)中央開口的相對(duì)兩側(cè)包括一個(gè)X射線源和一個(gè)探測(cè)器陣列，所述保護(hù)屏可隨所述機(jī)架一起圍繞設(shè)置在所述開口位置的一個(gè)將被掃描的物體旋轉(zhuǎn)，所述保護(hù)屏襯有一種能在X射線斷層掃描過程中吸收入射在其上的X射線能的材料。
2.如權(quán)利要求1所述的能量保護(hù)屏，其特征在于，所述吸收材料包括鉛板。
3.如權(quán)利要求1所述的能量保護(hù)屏，其特征在于，所述保護(hù)屏由金屬板組成。
4.如權(quán)利要求1所述的能量保護(hù)屏，其特征在于，還包括一個(gè)防止X射線從所述空間泄漏出去的法蘭盤，該法蘭盤由一個(gè)連接在所述保護(hù)屏上的可旋轉(zhuǎn)凸緣和一個(gè)連接在所述固定框架上的固定凸緣組成。
全文摘要
在計(jì)算機(jī)X射線斷層攝影(CT)掃描儀中,一種X射線保護(hù)屏(46)安裝在機(jī)架盤(48)上,用于吸收向任意方向散射的X射線輻射(28)。保護(hù)屏隨機(jī)架旋轉(zhuǎn),以控制靠近射線源的X射線輻射。保護(hù)屏最好襯有可吸收輻射的材料(34),以保證系統(tǒng)外部環(huán)境的輻射在安全水平之內(nèi)。通過減小保護(hù)屏的表面積,相對(duì)于現(xiàn)有的屏蔽系統(tǒng),本發(fā)明可明顯降低重量并易于安裝。
文檔編號(hào)G01N23/04GK1273635SQ98809889
公開日2000年11月15日 申請(qǐng)日期1998年8月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月10日
發(fā)明者安德魯·P·泰賓克烏斯基, 邁克爾·J·達(dá)菲, 吉爾伯特·W·麥克納 申請(qǐng)人:模擬技術(shù)有限公司