本发明涉及通过测量射线来进行图像重建的设 备。 特别是提供一种应用 于医用成像设备中的准直装置。

背景技术

现代医学成像技术， 主要是通过探测器收集 γ光子、 X 射线来重构所关 注部位的图像。 通常， 探测器与被测物体间需要安装重金属制成的准 直器， 用来对来自于被测物体的光子进行准直。 其中一种准直器是多孔板。 通常， 多孔板设计要尽量使被测物体通过各个开孔的 投影分开， 避免混叠。 这种多 孔板上的开孔数目较少， 一般不超过 10 个， 孔之间的间隙也很大， 远远大 于孔径。 另一种多孔板， 如编码板， 它的开孔密度更大， 其开孔是按照某种 矩阵布置的。 由于存在矩阵中的某个局部的周边元素均为开 孔的情形。 如果 开孔的孔径与孔间距一样， 则这样的多孔板是无法 "自我支撑" 的。 为了实 现 "自我支撑"， 避免加工时开孔围绕的局部部分脱落， 孔径需要小于相邻 孔的最小中心距。 由于对釆集的图像需要进行数字化处理， 对多孔板也需要 进行抽样而后数字化。 目前常规的处理和抽样方法要求孔径是中心距 的 1 /n, 其中 n是大于 1 的整数。 这一方面是为了实现对板面的准确抽样， 另 一方面是保持开孔模式的数字频谱特征， 如相关特性等。 在这种设计方法 下， 孔径的最大值就是中心距的 1 / 2 , 或者说中心距是孔径的 1 倍以上。 这 种方案在文献中也被称为 "无孔接触" ， 即 NTHT。 但是， 釆用上述技术方 案， 多孔板的开孔比例小。 既使在 n=2 的最佳情况下， 开孔比例也只有原 开孔矩阵的 1 /4。 当其应用于单光子发射层析，即 SPECT或正电子发射层析， 即 PET中时， 透光率低， 影响系统的探测灵敏度。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于发射层析的准直 装置， 该装置中包含的多 孔板既能解决通孔周边实体部分的稳定性， 又能解决多孔板开孔率的问题， 保证了探测器灵敏度。

为实现本发明目的而釆用的技术方案是这样的 ， 一种用于发射层析的准 直装置， 其特征在于： 包括位于探测器与被测物体之间的、 开有若干通孔的 多孔板； 每相邻的两个通孔的中心点之间的最小距离为 t ; 所述通孔的中心 点到孔壁的距离的两倍为 Φ , 其中： t > Φ > t/2。

当所述通孔为方孔时， Φ是中心点到孔壁的垂直距离的两倍。 这样相邻 的两个开孔不会接触， 留出足够的孔间距以保证自我支撑性。 当所述通孔为 规则的圓孔时， 所述中心点就是通孔的圓心， 所述 Φ为通孔的直径。 如果孔 的截面不是圓形但是某种凸的形状， 即边沿上任意两点的连线都在形状内部 的形状， 则孔径指的是截面的最大内接圓的直径。 进一步地， 所述 Φ为通孔 的中心点到孔壁的最大距离或最小距离的两倍 。

所述通孔是圓孔， 其中， 所述中心点即为圓心、 所述 Φ为直径， t > Φ > t/1. 95。 为了获得更好的探测效果， 每一个通孔的 Φ值是相等的。 但是， 为了适应不同的环境， 各个通孔的 Φ值可以不等， 此时， 所述 Φ取所有通孔 的最大 Φ值。 当通孔为圓孔时， Φ值是直径最大的通孔的直径。 还可以是， 所述通孔在多孔板上按矩阵排列； 同一行或同一列上， 每相邻的两个通孔的 中心点之间的最小距离为 t ; 所述 Φ为通孔的中心点到孔壁的最大距离或最 小 巨离的两倍。

进一步地， 所述通孔是变径孔， 其中， 所述 Φ为平均直径， t > Φ > t/1. 95。 Φ ₈ 为最小直径，还可以是： t > _s , 且①〉 t/1. 95。 所述最小直径 Φ ₈ 即是通孔最狭窄处的直径。

所述多孔板与探测器之间具有屏蔽装置 I , 所述多孔板与被测物体之间 具有能够调节位置的屏蔽装置 II。 通过调节所述多孔板和 /或探测器， 以改 变多孔板与探测器之间的垂直距离和 /或相对水平位置。 所述屏蔽装置 II通 过缩放调节开放空间， 且与多孔板之间的垂直距离和 /或相对水平位置可 调。 所述探测器与多孔板及屏蔽装置 I 可以联动， 通过转动或布置在不同角 度， 以探测多个角度的投影。

上述调节方式多种多样， 可以是， 屏蔽装置 II通过缩放调节开放空间， 且与多孔板之间的垂直距离和 /或相对水平位置可调。

所述多孔板是按矩阵函数 h(x，y)等距离分布并开孔的平面编码板， 其 中， （X, y)表示所述编码板的坐标。 所述矩阵函数 h(x，y)可以是改型均匀 冗余阵列、 均匀冗余阵列、 随机阵列或伪随机阵列。 所述矩阵函数 h(x，y)=l 时开孔， h (x, y) =1处的坐标是所述通孔的中心点的坐标。

附图说明

本发明的装置可以通过附图给出的非限定性实 施例进一步说明。

图 1为本发明的结构图；

图 2为本发明的多孔板图；

图 3为本发明的变径通孔结构图；

图 4为本发明的成像范围图。

图中： 1 -多孔板， 2 -探测器， 3-屏蔽装置 1 , 4 -屏蔽装置 II , 5 - 通孔， 6-相邻孔区域， Φ -通孔直径， t -通孔中心距， Φ1 -变径通孔最 小直径， Φ2 -变径通孔最大直径。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明 ， 但不应该理解为本发明 上述主题范围仅限于下述实施例。 在不脱离本发明上述技术思想的情况下， 根据本领域普通技术知识和惯用手段， 作出各种替换和变更， 均应包括在本 发明范围内。

参见附图： 图中一种用于发射层析的准直装置， 包括多孔板 1 和探测器 2, 其特征在于： 所述多孔板 1 位于所述探测器 2 与被测物体之间， 且开有 若干通孔 5。

实施例 1: 准直装置上的若干个所述通孔 5在多孔板 1上按矩阵排列； 同一行或同一列 上， 每相邻的两个通孔 5的中心点之间的距离为 t ; 所述通孔 5的中心点到 孔壁的最大距离的两倍为 Φ , 其中： t > Φ > t / 2。

进一步地， 为了获得更高的开孔比例， 所述通孔 5 是圓孔， 其中， Φ为 直径， t > Φ > t / 1. 95。 考虑到 t 接近于 Φ时， 相邻的通孔间可能没有实体 的孔壁部分， 即所述相邻的通孔连通。 如图 1 所示区域 6 中的 9 个相邻通 孔， 其各个通孔之间的间隙在加工时可以去掉， 形成一个大的通孔。 此时， 该通孔应当视作相邻的几个单元通孔的合成孔 ， 而所确定的 Φ值是各个单元 孔的孔径， t值则是单元孔中心之间的距离。

在本发明的实施例中， 通孔 5可以为异形孔。 特别地， 如图 3所示， 所 述通孔 5 是变径孔， 其中， Φ 1 为最小处直径， Φ 2 为最大处直径。 通孔的 中心距与通孔最小直径的关系是： t > Φ 1 , 与平均孔径的关系是（Φ 1+ Φ 2) / 2> t / 1. 95。

为了提高信噪比， 所述多孔板与探测器之间具有屏蔽装置 I , 所述多孔 板与被测物体之间具有能够根据被测物体大小 调节的屏蔽装置 II。 屏蔽装置 I覆盖多孔板的外沿和探测器阵列的外沿之间� �空间， 其用途是阻挡不经过 多孔板的入射光子到达探测器。 屏蔽装置 II的用途是限定装置的成像空间范 围。 如果没有屏蔽装置 II， 系统的成像范围如图 4 所示。 图中， 标示为 "一 区" 的部分为完全成像区， 即从此区域内发射的光子通过多孔板后的直线 投 射点全部位于探测器的范围内； 标示为 "二区" 的部分为部分成像区， 即从 此区域内发射的光子通过多孔板后的直线投射 点有一部分位于探测器的范围 内， 但也有一部分从此区域内发射的光子通过多孔 板后的直线投射点位于探 测器的范围外； 标示为 "三区" 的部分为无法成像区， 即从此区域内发射的 光子通过多孔板后的直线投射点全部位于探测 器的范围外。 屏蔽装置 II的用 途是阻挡 "二区" 发射的光子到达多孔板， 从而限定装置的成像空间范围。 由于完全成像区， 即 "一区"， 全部位于点划线以上， 因此屏蔽装置 II的开 口通常也应放置在点划线以上的位置。

从图 4 可以看出， 成像范围随多孔板和探测器的相对位置而变化 ， 因此 可以通过调整多孔板和探测器的相对位置，主 要是相对距离 b, 来调整成像范 围。 另外， 调整屏蔽装置 I I 与多孔板和探测器之间的相对位置， 包括沿与 多孔板表面平行的方向平移或调整与多孔板之 间的距离， 以及调整屏蔽装置 I I的开口大小， 都可以起到限定或选择成像空间的作用。

实施例 2:

本发明的多孔板， 可以是由一块由重金属或其合金制成的编码板 。 所述 多孔板 1或编码板， 与探测器 2之间具有屏蔽装置 I。 所述多孔板 1或编码 板与被测物体之间具有能够根据被测物体大小 调节的屏蔽装置 II。 多孔板 1 或编码板与探测器表面平行。 屏蔽装置 I和屏蔽装置 II也是由重金属或其合 金制成， 有效地屏蔽了干扰， 获得良好的信噪比。

进一步地， 所述多孔板是按矩阵函数 h (x，y)进行编码的平面编码板， 其 中， X , y表示所述编码板的坐标。

所述矩阵函数 h (x, y) =1 时开孔， h (x, y) =1处的坐标是所述通孔 5 的中 心点。

现有的编码板设计过程中， 为了避免某个通孔周边均有开孔时， 孔间的 实体部分脱落， 釆用了一种 "无孔接触" 的设计方法， 即通过增加多孔板或 编码板的孔间距、 同时改变了算法矩阵。 如釆用改型均匀冗余阵列 （MURA ) 时， 原矩阵是由 h (x，y)， x=l : m, y=l: n, 表示如下：

l Cil ¾(1,2)

¾(y γ、, = I ¾ ² ' ¾ ² ' ² ) ^¾ ( ² ' ^a ) ΐ

h (x, y) = 1 时， 该坐标点位置即为通孔的中心处。 为了让任意两个孔不相接 触， 传统的做法是， 增大孔间距离， 使 t = 2 Φ。 相应地， 上述方法需要在 原有矩阵中插入全为 0 的行和列。 新的矩阵 h _NTHT (x，y)， x=l : 2m-l , y=l : 2n-l 表示如下:

上述处理方法虽然避免了局部范围内孔的接触 ， 保持了孔间实体部分的 稳定， 但降低了开孔比例。 通常情况下， 上述处理方法的孔间距是孔径的 2 倍， 使得开孔比例仅有原矩阵 h (x，y)的 25%。 在发射层析中， 包括 SPECT和 PET, 开孔比例直接影响板的透光率， 进而影响探测灵敏度， 以至于降低了 图像的信噪比和图像质量。

将本发明应用于 SPECT或 PET中， 不需要对原有矩阵进行改造。 更好的 是， 本发明所提供的技术方案， 孔间距和孔径之比小于 2 , 通常小于 1. 95。 既能保持孔间实体部分的稳定， 又不至于过度降低开孔比例， 探测时， 透光 率更高， 可以获得高质量的图像。