[发明专利]多层X射线CT系统的探测器系统的温度控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多层X射线CT系统的探测器系统，具体涉及用于探测器系统的温度控制系统及温度控制方法。

背景技术

在X射线CT系统中，X射线被用于对受治疗者的局部或对象的内部结构和特性进行成像。所述成像由X射线CT系统实现，利用X射线对内部结构和特性成像形成一组薄层平面切片或者对象的一个区域的3D图像。对于医学应用来说，成像对象包括人体。

X射线CT系统通常包括一提供锥形X射线束的X射线源，以及面对X射线源设置的紧密排列的一组X射线探测器阵列。X射线源和X射线探测器系统被安装在一环形支架上，使用CT系统成像的病人通常躺在一合适的支撑垫上，被定位在环形支架内，位于X射线源和探测器系统之间。所述环形支架和支撑垫可以相对运动，使得X射线源和探测器系统能够沿病人的轴向被定位在所设定的位置。

环形支架包括一可称为定子的固定结构，以及一成为转子的转动结构，所述转子被安装在定子上并可绕轴向转动。在CT系统中，X射线源和探测器系统被安装在转子上。转子相对于轴向的角度位置是可控的，从而X射线源能够被定位到环绕病人的所需角度，即视角。

探测器系统中主要包括有：多枚探测器单元组成的探测器阵列（探测器单元由传感器电路板、接收X射线的闪烁晶体，将闪烁晶体输出光信号转化为电信号的光电二极管和采集光电二极管输出电信号的模数转换器构成，对应每一探测器单元设有一个温度传感器），多个用于给探测器系统散热的风扇，控制探测器阵列工作的主控电路板和将上述构成部分组装在一起的机械腔体。其中每个探测器单元中的接收X射线的闪烁晶体，将闪烁晶体输出光信号转化为电信号的光电二极管和采集光电二极管输出电信号的模数转换器工作时对于工作温度十分敏感，在同样能量强度的X射线照射但处于不同的工作温度时，得到的数据的噪声水平是不同的。当探测器阵列中不同的探测器单元的工作温度差距较大时，得到的数据中不同的噪声足以影响最后CT系统成像质量的偏差。若一个探测器系统不能将工作温度控制在处于相对稳定的状态（此处所述的稳定有时间和空间两方面的含义，即任意时刻探测器阵列中的任意两枚探测器单元的工作温度差值都在系统允许的范围内，通常为±1℃），用一束X射线照射在探测器系统上，得到的数据的噪声水平会有十分大的差别，这些差别反应在重建图像上会严重影响图像的均匀性和一致性，使得重建后的图像会产生不同种类的伪影。这就需要将探测器系统腔体内的探测器阵列中不同的探测器单元的工作温度控制在同一范围内，即需要将探测器系统内的工作温度场分布控制在允许的稳定和均匀的范围内(此处所述的稳定是指温度场中各点的温度值与目标温度值的差值的最大值在±1℃以内，均匀是指温度场中各点的温度的差值的最大值在±1℃以内)。

中国发明专利申请CN103713669A公开了一种闭环实施的精确控制CT探测器温度的装置，该装置包括封闭腔体、CT探测器、温度传感器、控制器、加热装置及其热源，所述封闭腔体由具有开口的金属壳体和覆盖该开口的碳纤维板构成，所述CT探测器、温度传感器置于封闭腔体内，所述加热装置是设置在封闭腔体侧面的加热带。通过加热带对封闭腔体加热，使热量通过空气传导和热辐射传递到CT探测器和温度传感器上，根据温度传感器的检测结果，对封闭腔体加热量进行闭环控制，从而控制CT探测器的温度恒定。

上述装置能够对工作温度进行控制，但是存在下列缺陷：1、温度传感器仅对封闭腔体中的几个点采集温度，不能真实的反映探测器模块在不同位置的工作温度；2、需要通过额外的专门的电路来达到控制加温的目的，使成本增加；3、通过控制腔体的温度来间接控制探测器的温度，控制精度不够高。虽然可以通过增设风扇的方法来使腔体内的温度分布变得较为均衡，并在需要的时候用以降温，但是仍然不能克服上述缺陷。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种多层X射线CT系统的探测器系统的温度控制系统，以保证探测器系统内探测器阵列在相对一致的温度状态下，从而保证CT系统重建图像的均匀性和一致性；本发明的另一发明目的是提供一种通过该系统进行温度控制方法。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种多层X射线CT系统的探测器系统的温度控制系统，包括腔体，设置在腔体内的探测器阵列、主控电路板、温度传感器和风扇，所述温度传感器为分布设置在探测器阵列上的多个温度传感器，所述主控电路板上的主控单元接收所述温度传感器的输出并控制所述探测器阵列的采样频率和风扇的工作模式。