Ct設備及其方法
2023-07-24 15:13:56
Ct設備及其方法
【專利摘要】公開了一種CT設備及其方法。該CT設備包括：環形電子槍陣列，包括多個電子槍，各個電子槍配置為按照預定的脈衝序列沿著環形電子槍陣列的徑向依次發射電子束；加速腔，設置在環形電子槍陣列的環形內側，包括嵌套在一起的多個同心同軸腔，工作在π模式，用於對電子槍陣列的各個電子槍發射的電子束依次進行加速；環形透射靶，設置在所述加速腔的環形內側，被所述加速的電子束轟擊，產生X射線；環形探測器，接收穿透被檢查物體後的X射線。
【專利說明】CT設備及其方法
【技術領域】
[0001]本技術涉及醫學成像、工業檢測等領域。可以直接應用於需要超高速成像的醫療應用領域，亦可應用在無損檢測等工業應用領域。
【背景技術】
[0002]CT是Computed Tomography的簡寫，即計算機斷層掃描技術，是一種利用計算機技術對被測物體斷層掃描圖像進行重建獲得三維斷層圖像的掃描方式。該掃描方式是通過單一軸面的射線穿透被測物體，根據被測物體各部分對射線的吸收與透過率不同，由計算機採集透過射線並通過三維重構成像。本專利中提到的CT沒有特別說明均指X射線CT。
[0003]CT按照發展可以分成五代，前四代的掃描部分均由可移動的X射線管配合探測器實現(機械掃描模式)，其中第三代與第四代採用旋轉掃描方式，其掃描部分由X射線管、探測器和掃描架組成，X射線管和探測器安裝在掃描架上。CT工作時通過掃描架的高速旋轉使X射線管在圓周的各個位置向掃描對象發出X射線，經過探測器的接收和計算機系統的處理後恢復成所掃描的斷層的圖像。[0004]近年來發展的螺旋型連續式多層掃描CT(MDCT)本質上屬於第四代CT，其掃描速度相比於螺旋型單層掃描CT並無進步，但是其探測器排數增多，從而X射線管旋轉一周就可以獲得多層數據。對於目前較成熟的64層螺旋型連續式多層掃描CT而言，旋轉一周需要0.33s，其時間解析度好於50ms (時間解析度主要由掃描周期決定，在多層CT中也與掃描覆蓋範圍和重建方式有關)。
[0005]上述第四代CT的掃描方式的優點是空間解析度高，缺點是時間解析度低。限制其時間解析度主要因素是其掃描速度。對於目前最先進的多層螺旋CT，最大掃描速度也只有
0.33s/周，這是由掃描架和X射線管的機械強度極限決定的:當CT高速旋轉時，X射線管處的線速度已經達到第一宇宙速度，為保證結構的穩定，CT的轉速存在極限。
[0006]第五代CT(UFCT)的掃描原理與前四代不同，X射線的產生採用先進的電子束技術(electron beam technology),球管的陽極與陰極分離,從陰極的電子槍發射電子束,經加速形成高能電子束，再通過聚集和磁場偏轉線圈，投射到呈210°弧形的陽極靶面，產生X射線束，代替傳統的機械性旋轉，掃描速度可以達到50ms/周。
[0007]綜上，在醫療成像領域，以心臟成像為代表，使用機械掃描模式可以做到每秒對同一位置完成2~3次斷層掃描，使用電子束掃描模式可以做到每秒對同一位置完成20次斷層掃描；在工業檢測領域，對於大型物體進行斷層成像的掃描速度一般在分鐘量級。
[0008]在現有CT成像裝置的技術路線下，提高掃描速度的途徑有三種:1.提高硬體性能。如提高機械裝置的旋轉速度、增加射線源的數量等；2.利用被測物體的穩定性進行等效掃描。如在心臟成像中使用門控技術；3.改變掃描方式。如電子束掃描(UFCT)。
[0009]以上這些手段可以在一定程度上加快掃描速度，但無法進一步實現超高速掃描，實現對高速運動物體的斷層成像。
【發明內容】
[0010]為克服上述CT技術中對掃描速度(也即時間解析度)的限制，本技術的目的是提供一種高時間解析度的CT設備。
[0011]根據本技術的實施例，提供了一種CT設備，包括:環形電子槍陣列，包括多個電子槍，各個電子槍配置為按照預定的脈衝序列沿著環形電子槍陣列徑向依次發射電子束；加速腔，設置在所述環形電子槍陣列的環形內側，包括嵌套在一起的多個同心同軸腔，工作在H模式，用於對所述環形電子槍陣列的各個電子槍發射的電子束依次進行加速；環形透射靶，設置在所述加速腔的環形內側，被所述加速的電子束轟擊，產生X射線；環形探測器，接收穿透被檢查物體後的X射線。
[0012]根據本技術的實施例，所述的CT設備還包括:電子槍控制單元，連接到所述環形電子槍陣列，產生所述脈衝序列，控制所述環形電子槍陣列產生徑向發射的電子束；微波功率源，連接到所述加速腔，將電子束徑向加速到目標能量，電子徑向出束並打環形透射靶，產生徑向X射線。
[0013]根據本技術的實施例，控制所述電子槍控制單元改變觸發模式來改變所述環形電子槍陣列的掃描速度。
[0014]根據本技術的實施例，調節所述微波功率源的饋入功率來改變X射線能量，產生不同能量的X射線束。
[0015]根據本技術的實施例，所述的CT設備還包括控制系統，耦接到所述電子槍控制單元和所述微波功率源，產生所述控制信號以控制所述環形電子槍陣列中的電子槍依次啟動，並且控制所述微波功率源產生微波功率對各個電子槍所產生的電子束依次進行加速。
[0016]根據本技術的實施例，所述的CT設備還包括控制系統，連接到所述電子槍控制單元和所述微波功率源，產生控制信號以控制所述環形電子槍陣列中等間隔的第一組電子槍在第一時刻同時啟動，控制所述環形電子槍陣列中等間隔的第二組電子槍在第二時刻同時啟動，並且控制所述微波功率源產生微波功率對各個電子槍所產生的電子束依次進行加速。
[0017]根據本技術的實施例，所述環形電子槍陣列中的各個電子槍安裝在所述多個同心同軸腔的最外側的那個同心同軸腔的腔壁外側。
[0018]根據本技術的實施例，所述的CT設備還包括傳送裝置，承載所述被檢查物體沿著所述環形電子槍陣列軸線運動。
[0019]根據本技術的實施例，所述多個同心同軸腔通過耦合孔耦合在一起。
[0020]根據本技術的實施例，所述環形探測器陣列設置在環形靶的內側，並且在軸向方向上與環形靶錯開。
[0021]根據本技術的實施例，所述的CT設備還包括:驅動機構，配置為在每個電子槍在控制信號的控制下依次徑向發射電子束時，驅動所述環形電子槍陣列往復轉動一個角度，所述角度小於等於相鄰電子槍與所述環形電子槍陣列所在圓周的圓心連線所成的夾角。
[0022]根據本技術的實施例，所述的CT設備還包括準直器，對所述X射線進行準直。
[0023]根據本技術的實施例，所述環形探測器陣列的每個探測器單元具體為多層探測器單元。
[0024]根據本技術的實施例，提供了一種CT設備的方法，包括步驟:按照預定的脈衝序列沿著環形電子槍陣列徑向依次從各個電子槍發射電子束；利用包括嵌套在一起且工作在H模式的多個同心同軸腔的加速腔，對所述環形電子槍陣列的各個電子槍發射的電子束依次進行加速；用所述加速的電子束環形轟擊透射靶，產生X射線；接收穿透被檢查物體後的X射線。
[0025]根據本技術的實施例，通過改變電子槍的觸發模式來改變環形電子槍陣列的掃描速度。
[0026]根據本技術的實施例，通過調節微波功率源的饋入功率來改變X射線能量，產生不同能量的X射線束。
[0027]根據本技術的實施例，所述的方法還包括步驟:產生控制信號以控制所述環形電子槍陣列中的電子槍依次啟動，並且控制微波功率源產生微波功率對各個電子槍所產生的電子束依次進行加速。
[0028]根據本技術的實施例，所述的方法還包括步驟:產生控制信號以控制所述環形電子槍陣列中等間隔的第一組電子槍在第一時刻同時啟動，控制所述環形電子槍陣列中等間隔的第二組電子槍在第二時刻同時啟動，並且控制微波功率源產生微波功率對各個電子槍所產生的電子束依次進行加速。
[0029]根據本技術的實施例，所述的方法還包括步驟:在每個電子槍在控制信號的控制下依次徑向發射電子束時，驅動所述環形電子槍往復轉動一個角度，所述角度小於等於相鄰電子槍與所述環形電子槍陣列所在圓周的圓心連線所成的夾角。
[0030]由於採用了上述技術，可以實現在保證一定的空間解析度的前提下，大幅度提高CT掃描速度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]下面的附圖表明了本技術的實施方式。這些附圖和實施方式以非限制性、非窮舉性的方式提供了本技術的一些實施例，其中:
[0032]圖1是根據本技術實施例的CT設備的總體結構示意圖；
[0033]圖2是根據本技術實施例的CT設備的電掃描部分的綜合構成示意圖；
[0034]圖3示出了根據本技術實施例的CT設備中同軸腔工作時的場型示意。
【具體實施方式】
[0035]下面將詳細描述本技術的具體實施例，應當注意，這裡描述的實施例只用於舉例說明，並不用於限制本技術。在以下描述中，為了提供對本技術的透徹理解，闡述了大量特定細節。然而，對於本領域普通技術人員顯而易見的是:不必採用這些特定細節來實行本技術。在其他實例中，為了避免混淆本技術，未具體描述公知的結構、材料或方法。
[0036]在整個說明書中，對「 一個實施例」、「實施例」、「 一個示例」或「示例」的提及意味著:結合該實施例或示例描述的特定特徵、結構或特性被包含在本技術至少一個實施例中。因此，在整個說明書的各個地方出現的短語「在一個實施例中」、「在實施例中」、「一個示例」或「示例」不一定都指同一實施例或示例。此外，可以以任何適當的組合和/或子組合將特定的特徵、結構或特性組合在一個或多個實施例或示例中。此外，本領域普通技術人員應當理解，這裡使用的術語「和/或」包括一個或多個相關列出的項目的任何和所有組合。[0037]為了進一步提高CT設備的掃描速度，本技術的實施例提出了一種CT設備，包括:環形電子槍陣列，配置為按照預定的脈衝序列沿著環形電子槍陣列的徑向依次發射電子束；加速腔，設置在所述環形電子槍陣列的環形內側，包括嵌套在一起的多個同心同軸腔，工作在η模式，用於對所述環形電子槍陣列的各個電子槍發射的電子束依次進行加速；環形透射靶，設置在所述加速腔的內側，被所述加速的電子束轟擊，產生X射線；環形探測器，接收穿透被檢查物體後的X射線。
[0038]例如，根據一些實施例的CT設備，電子束源採用環形電子槍陣列。加速腔採用場型為TEM模的同軸諧振加速腔，且該同軸加速腔可以由多個同心的同軸腔耦合而成，工作模式為Pi (或η)模。靶採用環形金屬透射靶。電子束源(電子槍陣列)可以安裝在同軸腔的外環上，金屬靶安裝在同軸腔的內環上，電子徑向出束打靶產生X射線。
[0039]根據一些實施例，該CT設備中，通過電子槍控制單元產生電壓脈衝序列控制環形電子槍陣列產生徑向電子束，利用以微波功率源驅動的同軸諧振加速腔徑向加速電子束到目標能量，電子徑向出束並打環形金屬透射靶產生徑向X射線，穿透被檢查物體後被環形探測器接收並將強度數據送至中央控制系統處理。此外，可以控制電子槍控制單元改變觸發模式來改變掃描速度，也可以調節微波功率源的饋入功率來改變X射線能量，進而可以應用於低能醫學成像領域和高能工業無損檢測領域。
[0040]根據另一實施例，為了克服現有CT技術中對掃描速度(也即時間解析度)的限制，提供一種高時間解析度的CT設備。它使用高重複頻率(大約lOOOpps)的脈衝微波功率源，在功率源的一個宏脈衝(大約Iys)內可以做上千次固定角度數據採集。而相鄰兩個宏脈衝間隔只有大約lrns，其掃描速度可達1ms/周，把目前最先進CT的掃描速度提高了近50倍。
[0041]例如，基於以高重複頻率的射頻微波功率源供能的同軸腔，多把直流高壓電子槍安裝在同軸腔外側上並沿圓周均布。使用脈衝序列依次觸發各電子槍發出連續電子束。在同軸腔中的TEM場中加速後打透射靶，產生與同軸腔軸線垂直的通過同一中心的X射線序列。利用此X射線序列對目標物體進行CT成像。
[0042]在其他實施例中，利用射頻高重複頻率微波加速電子的同軸腔、同軸腔工作於TEM模、多把電子槍沿圓周均布、使用脈衝序列觸發電子槍、利用透射靶產生與同軸腔軸線(縱向)垂直的通過同一中心的X射線序列。
[0043]在採用上述結構的實施例中，可以實現在保證一定的空間解析度的前提下，掃描速度高達Ims/周的CT成像。同時，調節微波功率源的饋入功率，可以實現一定範圍內的X射線能量調節，有產生高能X射線的潛力，可以應用於工業無損檢測。例如，以不同的饋入功率對電子束進行加速，產生不同能量的X射線束，從而實現多能掃描，例如雙能掃描。
[0044]例如，改變微波功率源的饋入功率大小，就可以實現不同能量的電子束輸出，也就是不同能量的X射線輸出。在一定範圍內，電子束能量與饋入功率之間滿足:
[0045]E V P(1)
[0046]在上式中，E表示電子束能量，P表示饋入功率。據此，可以實現X射線的多能。
[0047]圖1是根據本技術實施例的CT設備的總體結構示意圖。如圖1所示，本技術的CT設備包括電掃描裝置，中央控制系統1，電子槍控制單元2，微波功率源3，探測器控制單元4，數據處理單元5和圖像重建單元6等。該電掃描裝置包括環形電子槍陣列7、同軸諧振加速腔8、金屬靶9和環形的探測器11。
[0048]電掃描裝置是實現超高速斷層成像的硬體設備，參見圖2，展示了電掃描裝置的大致結構:環形電子槍陣列7由若干個(典型數量是數十甚至數百個)電子槍組成，其作用是受控發射電子。
[0049]加速腔8工作在TEM模式，用於徑向加速電子並打金屬透射靶9形成X射線。環形的探測器11用於接收穿過被測物體10的X射線。
[0050]圖2是根據本技術實施例的CT設備中多層同軸腔原理示意圖。圖2中左側是同軸腔的中心橫截面，右側是中心縱截面，黑色實箭頭代表電子束，中心處的灰色區域代表X射線。環形電子槍陣列7安裝在多層同軸腔的外環上，環形的金屬透射靶9安裝在同軸腔8的內環上，環形的探測器11也安裝在同軸腔的內環上。
[0051]同軸腔內的三種不同顏色分別代表三個(或多個)同心的同軸腔，通過耦合孔耦合在一起。在其他實施例中，也可以米用其他的方式，例如稱合器，將多個同軸腔稱合在一起。
[0052]當某把電子槍發射電子束時，該電子束沿徑向進入同軸腔並先後經過三個同軸腔的微波場獲得連續加速，之後電子束打透射靶，產生與電子運動方向同向的X射線，穿透被檢物體10後投射到探測器11上並被探測器11接收。根據一些實施例，探測器接收的X射線並不是嚴格沿徑向的X射線而是與徑向有一夾角的X射線，即右圖中顏色較深部分的X射線。
[0053]圖3是根據本技術實施例的CT設備中的多層同軸腔中的場型示意圖。圖3中左側是同軸腔的中心橫截面，右側是中心縱截面，黑色實箭頭代表電場，黑色的X和?代表磁場。
[0054]每個同軸腔中的場型為TEM模，耦合腔鏈工作於pi (或π)模，因此相鄰兩同軸腔間電磁場反相。同軸腔中TEM模的特徵是:電場只有徑向分量,磁場只有角向分量,且電磁場沿角向均勻，用來加速電子束團的中心橫截面附近電場最強，磁場接近O。由於電子在加速過程中其相對論速度β逐漸增大最後接近1，為了使工作在Pi (或η)模的同軸腔鏈內的微波場能夠始終與電子同步(即始終使電子處於加速相位)，同心同軸腔的徑向尺寸必須由外到內逐漸遞增，直至到達腔內工作微波的半波長，這一點也在圖中有所體現。
[0055]根據本技術的實施例，CT設備中的中央控制系統I連接到電子槍控制單元2和微波功率源3，產生控制信號以控制環形電子槍陣列7中的電子槍依次啟動，並且控制微波功率源3產生微波功率對各個電子槍所產生的電子束進行加速。
[0056]根據本技術的其他實施例，中央控制系統I連接到電子槍控制單元2和微波功率源3，產生控制信號以控制環形電子槍陣列7中等間隔的多個電子槍同時啟動，並且控制微波功率源3產生微波功率對各個電子槍所產生的電子束進行加速。
[0057] 例如，在成像過程中，參見圖1，電子槍控制單元2接收中央控制系統I的啟動掃描指令後控制環形電子槍陣列7中電子槍按一定順序發射電子束Itl (根據電子加速能量和準直器設計同一時刻可以允許I~3個電子槍發射電子以加快掃描速度)。電子束Itl經過同軸諧振加速腔8加速達到目標能量(可高可低，由微波功率源3的饋入功率決定，低可至大約IOOkeV,高可達大約IMeV)，加速後的電子束I1打金屬透射靶9產生與同軸腔軸線垂直方向的X射線Jci,經過金屬透射靶9和探測器11之間的準直器(未示出)準直後穿透沿著環形電子槍陣列軸線平行移動的傳送裝置上承載的被檢查物體10，強度衰減後的X射線J1在探測器11上被接收。
[0058]探測器控制單元4接收中央控制系統I的啟動掃描指令後控制探測器11採集數據，並將其發送到中央控制系統I。中央控制系統根據電子槍發射順序對採集到的探測器數據進行重新排列，並發送到數據處理單元5進行預處理。數據處理單元5完成不一致校正、硬化校正、亮度校正等工作後將計算得到的標準投影數據發送到圖像重建單元6進行重建，進而得到被測物體指定位置的斷層圖像序列。
[0059]在一些實施例中，因為實際安裝的原因，金屬靶9和探測器11不能位於同一個縱向位置，因此電子束打靶產生的X射線會斜入射到探測器表面。因此，需要傾斜探測器的表面，使之與入射到其表面的X射線的入射方向垂直。另外，需要將環形探測器安裝成與金屬靶錯開一段距離，從而接收來自對面的金屬靶的斜入射的X射線束，如圖2所示。
[0060]在一些實施例中，電子槍安裝在一個圓周上，等間距陣列排布。為了方便後續掃描，也即電子槍序列發射一周時獲得不重複的數據。例如，使整個圓周上的電子槍數目為奇數，這樣就不會存在兩把相對的電子槍(也即兩者同圓心連線夾角不是180° )，也就意味著數據不重複，相當於電子槍排列密度變大，提高了空間解析度。[0061]在一些實施例中，上述CT設備有多種工作模式。這是由其電子源的結構決定的，也是本技術的CT設備相對於其它CT的一個優勢。例如電子槍陣列可工作在單電子槍工作模式，也就是最普通的模式:控制單元發出脈衝序列依次觸發各電子槍，任一時刻只有一把電子槍在發射電子，電子束打到金屬靶後從靶點發出X射線穿透物體，進而被探測器接收穫得數據。若想進行整個切片掃描，電子槍必須依次全部觸發，也就是靶點旋轉360°。
[0062]在一些實施例中，上述CT設備也可以工作在多電子槍工作模式。同一時刻,等間距的多把電子槍被觸發同時對物體成像使探測器獲得數據。例如，在三電子槍模式下，每個靶點只需要旋轉120°即可完成對整個切片的掃描。再如，在六電子槍模式下，每個靶點只需要旋轉60°即可完成對整個切片的掃描。
[0063]例如，在一些實施例中，控制系統(例如，圖示的中央控制系統)連接到環形電子槍陣列和微波功率源，產生控制信號以控制環形電子槍陣列中的電子槍依次啟動，並且控制微波功率源產生微波功率對各個電子槍所產生的電子束依次進行加速。
[0064]在其他實施例中，上述控制系統連接到環形電子槍陣列和微波功率源，產生控制
信號以控制環形電子槍陣列中等間隔的第一組電子槍(1、4、7......號槍)在第一時刻同時
啟動，控制環形電子槍陣列中等間隔的第二組電子槍(2、5、8……號槍)在第二時刻同時啟動，控制環形電子槍陣列中等間隔的第三組電子槍(3、6、9……號槍)，控制環形電子槍陣列中等間隔的第一組電子槍(1、4、7……號槍)在第四時刻同時啟動，從而實現「旋轉」發射電子束。同時，該控制單元還控制述微波功率源產生微波功率對各個電子槍所產生的電子束依次進行加速。
[0065]雖然多把電子槍同時工作好處很多，比如提高時間解析度，減少單切片掃描時間，但是由於單個靶點發出的X射線是有散角的，這樣探測器某一點接收到的數據可能來自多個靶點的貢獻，這會造成幹擾和失真，因此多電子槍工作模式的同時工作電子槍數目不可太多。
[0066]在一些實施例中，可以增加驅動機構，使得電子槍陣列蠕動，即電子槍陣列的「蠕動」。所謂「蠕動」就是電子槍陣列所在圓周在一個小角度內進行往復旋轉，這種模式的好處在於能夠提高空間解析度。例如，將電子槍陣列逆時針旋轉一個小角度的結果:靶點跟隨電子槍環旋轉，發出的X射線覆蓋了之前X射線無法覆蓋的角度。從這個視角上來說，電子槍陣列的「蠕動」相當於成倍加密了電子槍陣列的密度。「蠕動」中電子發射的次數越多，加密程度就越大，CT的空間解析度也就越高。
[0067]例如，在一些實施例中，給圖示的設備增加驅動機構，將其配置為在每個電子槍在控制信號的控制下依次徑向發射電子束時，驅動環形電子槍陣列往復轉動一個角度，該角度小於等於相鄰電子槍單元與環形電子槍陣列所在圓周的圓心連線所成的夾角。
[0068]根據本技術的其他實施例，提供了一種CT設備的方法，包括步驟:按照預定的脈衝序列沿著環形電子槍陣列徑向依次從各個電子槍發射電子束；利用包括嵌套在一起且工作在η模式的多個同心同軸腔的加速腔，對所述環形電子槍陣列的各個電子槍發射的電子束依次進行加速；用所述加速的電子束環形轟擊透射靶，產生X射線；接收穿透被檢查物體後的X射線。
[0069]根據本技術的其他實施例，通過改變電子槍的觸發模式來改變環形電子槍陣列的掃描速度。
[0070]根據本技術的其他實施例，通過調節微波功率源的饋入功率來改變X射線能量，產生不同能量的X射線束。
[0071]根據本技術的其他實施例，所述的方法還包括步驟:產生控制信號以控制所述環形電子槍陣列中的電子槍依次啟動，並且控制微波功率源產生微波功率對各個電子槍所產生的電子束依次進行加速。
[0072]根據本技術的其他實施例，所述的方法還包括步驟:產生控制信號以控制所述環形電子槍陣列中等間隔的第一組電子槍在第一時刻同時啟動，控制所述環形電子槍陣列中等間隔的第二組電子槍在第二時刻同時啟動，並且控制微波功率源產生微波功率對各個電子槍所產生的電子束依次進行加速。
[0073]根據本技術的其他實施例，所述的方法還包括步驟:在每個電子槍在控制信號的控制下依次徑向發射電子束時，驅動所述環形電子槍陣列往復轉動一個角度，所述角度小於等於相鄰電子槍與所述環形電子槍陣列所在圓周的圓心連線所成的夾角。
[0074]本技術由於米用脈衝信號觸發環形電子槍陣列中各把電子槍發出電子束，其掃描速度可以通過改變觸發延時以及觸發模式(單槍觸發和多槍觸發等)調整，並且本技術對掃描速度的限制主要在探測器的死時間、脈衝功率源的重複率以及電子槍的流強，在現有技術條件下，完全可以實現Ims以下的掃描周期。
[0075]應當指出的是，儘管本技術主要應用領域在醫學成像領域，但是由於X射線能量的可調性，依然有應用於需要高能X射線的醫學治療或工業無損檢測領域的潛力。
[0076]雖然在上述實施例中，採用的是電子槍陣列來產生徑向電子束，但是也可以採用其他的電子束髮生裝置。
[0077]以上的詳細描述通過使用示意圖、流程圖和/或示例，已經闡述了 CT設備及其方法的眾多實施例。在這種示意圖、流程圖和/或示例包含一個或多個功能和/或操作的情況下，本領域技術人員應理解，這種示意圖、流程圖或示例中的每一功能和/或操作可以通過各種結構、硬體、軟體、固件或實質上它們的任意組合來單獨和/或共同實現。在一個實施例中，本技術的實施例所述主題的若干部分可以通過專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)、數位訊號處理器(DSP)、或其他集成格式來實現。然而，本領域技術人員應認識到，這裡所公開的實施例的一些方面在整體上或部分地可以等同地實現在集成電路中，實現為在一臺或多臺計算機上運行的一個或多個電腦程式(例如，實現為在一臺或多臺計算機系統上運行的一個或多個程序)，實現為在一個或多個處理器上運行的一個或多個程序(例如，實現為在一個或多個微處理器上運行的一個或多個程序)，實現為固件，或者實質上實現為上述方式的任意組合，並且本領域技術人員根據本公開，將具備設計電路和/或寫入軟體和/或固件代碼的能力。此外，本領域技術人員將認識到，本公開所述主題的機制能夠作為多種形式的程序產品進行分發，並且無論實際用來執行分發的信號承載介質的具體類型如何，本公開所述主題的示例性實施例均適用。信號承載介質的示例包括但不限於:可記錄型介質，如軟盤、硬碟驅動器、緊緻盤(⑶)、數字通用盤(DVD)、數字磁帶、計算機存儲器等；以及傳輸型介質，如數字和/或模擬通信介質(例如，光纖光纜、波導、有線通信鏈路、無線通信鏈路等)。
[0078] 雖然已參照幾個典型實施例描述了本技術，但應當理解，所用的術語是說明和示例性、而非限制性的術語。由於本技術能夠以多種形式具體實施而不脫離技術的精神或實質，所以應當理解，上述實施例不限於任何前述的細節，而應在隨附權利要求所限定的精神和範圍內廣泛地解釋，因此落入權利要求或其等效範圍內的全部變化和改型都應為隨附權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種CT設備,包括: 環形電子槍陣列，包括多個電子槍，各個電子槍配置為按照預定的脈衝序列沿著環形電子槍陣列徑向依次發射電子束； 加速腔，設置在所述環形電子槍陣列的環形內側，包括嵌套在一起的多個同心同軸腔，工作在H模式，用於對所述環形電子槍陣列的各個電子槍發射的電子束依次進行加速； 環形透射靶，設置在所述加速腔的環形內側，被所述加速的電子束轟擊，產生X射線； 環形探測器，接收穿透被檢查物體後的X射線。
2.如權利要求1所述的CT設備，還包括: 電子槍控制單元，連接到所述環形電子槍陣列，產生所述脈衝序列，控制所述環形電子槍陣列產生徑向發射的電子束； 微波功率源，連接到所述加速腔，將電子束徑向加速到目標能量，電子徑向出束並打環形透射靶，產生徑向X射線。
3.如權利要求2所述的CT設備，其中控制所述電子槍控制單元改變觸發模式來改變所述環形電子槍陣列的掃描速度。
4.如權利要求2所述的CT設備，其中調節所述微波功率源的饋入功率來改變X射線能量，產生不同能量的X射線束。
5.如權利要求2所述的CT設備，還包括控制系統，耦接到所述電子槍控制單元和所述微波功率源，產生所述控制信號以控制所述環形電子槍陣列中的電子槍依次啟動，並且控制所述微波功率源產生微波功率對各個電子槍所產生的電子束依次進行加速。
6.如權利要求2所述的CT設備，還包括控制系統，連接到所述電子槍控制單元和所述微波功率源，產生控制信號以控制所述環形電子槍陣列中等間隔的第一組電子槍在第一時刻同時啟動，控制所述環形電子槍陣列中等間隔的第二組電子槍在第二時刻同時啟動，並且控制所述微波功率源產生微波功率對各個電子槍所產生的電子束依次進行加速。
7.如權利要求2所述的CT設備，其中，所述環形電子槍陣列中的各個電子槍安裝在所述多個同心同軸腔的最外側的那個同心同軸腔的腔壁外側。
8.如權利要求1所述的CT設備，還包括傳送裝置，承載所述被檢查物體沿著所述環形電子槍陣列軸線運動。
9.如權利要求1所述的CT設備，其中所述多個同心同軸腔通過耦合孔耦合在一起。
10.如權利要求1所述的CT設備，其中所述環形探測器陣列設置在環形靶的內側，並且在軸向方向上與環形靶錯開。
11.如權利要求1所述的CT設備，還包括:驅動機構，配置為在每個電子槍在控制信號的控制下依次徑向發射電子束時，驅動所述環形電子槍陣列往復轉動一個角度，所述角度小於等於相鄰電子槍與所述環形電子槍陣列所在圓周的圓心連線所成的夾角。
12.如權利要求1所述的CT設備，還包括準直器，對所述X射線進行準直。
13.如權利要求1所述的CT設備，其中，所述環形探測器陣列的每個探測器單元具體為多層探測器單元。
14.一種CT設備的方法，包括步驟: 按照預定的脈衝序列沿著環形電子槍陣列徑向依次從各個電子槍發射電子束； 利用包括嵌套在一起且工作在η模式的多個同心同軸腔的加速腔，對所述環形電子槍陣列的各個電子槍發射的電子束依次進行加速； 用所述加速的電子束環形轟擊透射靶，產生X射線； 接收穿透被檢查物體後的X射線。
15.如權利要求14所述的方法，其中通過改變電子槍的觸發模式來改變環形電子槍陣列的掃描速度。
16.如權利要求14所述的方法，其中通過調節微波功率源的饋入功率來改變X射線能量，產生不同能量的X射線束。
17.如權利要求14所述的方法，還包括步驟: 產生控制信號以控制所述環形電子槍陣列中的電子槍依次啟動，並且控制微波功率源產生微波功率對各個電子槍所產生的電子束依次進行加速。
18.如權利要求14所述的方法，還包括步驟: 產生控制信號以控制所述環形電子槍陣列中等間隔的第一組電子槍在第一時刻同時啟動，控制所述環形電子槍陣列中等間隔的第二組電子槍在第二時刻同時啟動，並且控制微波功率源產生微波功率對各個電子槍所產生的電子束依次進行加速。
19.如權利要求14所述的方法， 還包括步驟: 在每個電子槍在控制信號的控制下依次徑向發射電子束時，驅動所述環形電子槍陣列往復轉動一個角度，所述角度小於等於相鄰電子槍與所述環形電子槍陣列所在圓周的圓心連線所成的夾角。
【文檔編號】A61B6/03GK103908281SQ201310032983
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年1月28日 優先權日:2012年12月31日
【發明者】康克軍, 唐傳祥, 趙自然, 張哲
申請人:清華大學, 同方威視技術股份有限公司