[发明专利]CT设备及其方法

说明书

技术领域

本技术涉及医学成像、工业检测等领域。可以直接应用于需要超高速成像的医疗应用领域，亦可应用在无损检测等工业应用领域。

背景技术

CT是Computed Tomography的简写，即计算机断层扫描技术，是一种利用计算机技术对被测物体断层扫描图像进行重建获得三维断层图像的扫描方式。该扫描方式是通过单一轴面的射线穿透被测物体，根据被测物体各部分对射线的吸收与透过率不同，由计算机采集透过射线并通过三维重构成像。本专利中提到的CT没有特别说明均指X射线CT。

CT按照发展可以分成五代，前四代的扫描部分均由可移动的X射线管配合探测器实现(机械扫描模式)，其中第三代与第四代采用旋转扫描方式，其扫描部分由X射线管、探测器和扫描架组成，X射线管和探测器安装在扫描架上。CT工作时通过扫描架的高速旋转使X射线管在圆周的各个位置向扫描对象发出X射线，经过探测器的接收和计算机系统的处理后恢复成所扫描的断层的图像。

近年来发展的螺旋型连续式多层扫描CT(MDCT)本质上属于第四代CT，其扫描速度相比于螺旋型单层扫描CT并无进步，但是其探测器排数增多，从而X射线管旋转一周就可以获得多层数据。对于目前较成熟的64层螺旋型连续式多层扫描CT而言，旋转一周需要0.33s，其时间分辨率好于50ms(时间分辨率主要由扫描周期决定，在多层CT中也与扫描覆盖范围和重建方式有关)。

上述第四代CT的扫描方式的优点是空间分辨率高，缺点是时间分辨率低。限制其时间分辨率主要因素是其扫描速度。对于目前最先进的多层螺旋CT，最大扫描速度也只有0.33s/周，这是由扫描架和X射线管的机械强度极限决定的：当CT高速旋转时，X射线管处的线速度已经达到第一宇宙速度，为保证结构的稳定，CT的转速存在极限。

第五代CT(UFCT)的扫描原理与前四代不同，X射线的产生采用先进的电子束技术(electron beam technology)，球管的阳极与阴极分离，从阴极的电子枪发射电子束，经加速形成高能电子束，再通过聚集和磁场偏转线圈，投射到呈210°弧形的阳极靶面，产生X射线束，代替传统的机械性旋转，扫描速度可以达到50ms/周。

综上，在医疗成像领域，以心脏成像为代表，使用机械扫描模式可以做到每秒对同一位置完成2～3次断层扫描，使用电子束扫描模式可以做到每秒对同一位置完成20次断层扫描；在工业检测领域，对于大型物体进行断层成像的扫描速度一般在分钟量级。

在现有CT成像装置的技术路线下，提高扫描速度的途径有三种：1.提高硬件性能。如提高机械装置的旋转速度、增加射线源的数量等；2.利用被测物体的稳定性进行等效扫描。如在心脏成像中使用门控技术；3.改变扫描方式。如电子束扫描(UFCT)。

以上这些手段可以在一定程度上加快扫描速度，但无法进一步实现超高速扫描，实现对高速运动物体的断层成像。

发明内容

为克服上述CT技术中对扫描速度(也即时间分辨率)的限制，本技术的目的是提供一种高时间分辨率的CT设备。

根据本技术的一个方面，提供了一种CT设备，包括：电子束产生装置，包括电子枪、偏转扫描装置和限流装置，其中电子枪产生电子束，所述偏转扫描装置对所述电子束进行偏转，偏转方向随时间改变，实现环形扫描，所述限流装置具有环形布置的多个孔，当所述的电子束沿着环形布置的多个孔扫描时，输出环形分布的多个电子束；环形反射靶，与所述环形分布的电子束同轴设置，其中所述环形分布的电子束轰击所述环形反射靶，产生与环形分布的电子束的轴线相交的X射线；以及环形探测器阵列，与所述环形反射靶同轴设置，包括多个探测器单元，其中所述X射线穿透被检物体后入射到相应的探测器单元。

根据其他实施例，所述的CT设备还包括：谐振加速腔，配置为工作于TM010模式，接收所述电子束产生装置发射的电子束，并且对所接收的电子束进行加速。

根据其他实施例，所述的CT设备还包括耦合器和微波功率源，所述耦合器将所述微波功率源产生的微波馈入所述谐振加速腔，对所述电子束进行加速。

根据其他实施例，所述电子束产生装置还包括驱动机构，配置为在所述电子束产生装置产生电子束时，驱动所述限流装置往复转动一个角度，所述角度小于等于限流装置上相邻的孔与所述环形布置的多个孔所在圆周的圆心连线所成的夹角。

根据其他实施例，所述的CT设备还包括环形罩，设置在所述环形反射靶前端，具有与所述多个电子束相应的孔，限制所述电子束在环形反射靶上的束斑。