X射線強度的周期性調(diào)制的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及調(diào)制生成的X射線射束。為了提供增大的(即，更快的)X射線強度的周期性調(diào)制，提供一種用于X射線管中的旋轉(zhuǎn)陽極來調(diào)制生成的X射線射束的陽極盤(28)，所述陽極盤包括圓周目標區(qū)域(34)，所述圓周目標區(qū)域(34)具有目標表面區(qū)域、焦軌道中心線(38)以及射束捕集器表面區(qū)域。提供目標表面區(qū)域，使得當(dāng)正由電子射束擊中時，能夠生成用于X射線成像的X射線；并且，提供射束捕集器表面區(qū)域，使得當(dāng)正由電子射束擊中時，能夠生成不用于X射線成像的X射線。目標表面區(qū)域包括多個目標部分(80、82)，并且射束捕集器表面區(qū)域包括多個射束捕集器部分(88)。所述目標部分和所述射束捕集器部分被布置為沿著焦軌道中心線，使得在其中生成X射線輻射的焦斑的中心位于焦軌道中心線上。而且，在焦軌道中心線兩側(cè)的結(jié)構(gòu)被布置使得，當(dāng)正由同質(zhì)電子射束撞擊時，在兩側(cè)提供相同的輻射強度。額外地提供，目標表面區(qū)域的至少一部分在焦斑軌道中心線的方向上以交替方式包括目標部分和射束捕集器部分。
【專利說明】X射線強度的周期性調(diào)制
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種X射線管中的旋轉(zhuǎn)陽極來調(diào)制生成的X射線射束的陽極盤、用于生成X射線強度的周期性調(diào)制的X射線管、X射線成像系統(tǒng)和用于調(diào)制X射線射束的方法，以及計算機程序元件和計算機可讀介質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002]例如，X射線成像用于CT成像。例如，通過電子射束的調(diào)制(諸如利用偏轉(zhuǎn)器件)或者還通過提供用于生成電子射束的變化的電能來提供輻射X射線的調(diào)制。US2010/0020938A1描述了一種具有標記的陽極盤，所述標記能夠調(diào)制由探測單元探測到的雜散電子的數(shù)量。標記的模式被提供在焦斑的期望軌道旁邊，使得信號中的對應(yīng)模式僅僅發(fā)生在焦斑偏離期望軌道時。由此，能夠探測焦斑的位置是否離開了最優(yōu)路徑。然而，例如，當(dāng)在CT成像中應(yīng)用X射線輻射時，出于信號整合探測器的直接校準目的，其將有助于調(diào)制由源放射的X射線通量，由此，在ca.200微秒內(nèi)，每個X射線架具有至少一個或多個調(diào)制周期。US2010/0172475A1描述了用于通過電子射束偏轉(zhuǎn)進入射束捕集器的劑量調(diào)制的器件。然而，用于X射線射束的調(diào)制的上述范例不提供足夠快的周期性調(diào)制，同時完全維持系統(tǒng)的成像能力(例如，焦斑位置)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]由此，可以存在提供增大的(即，更快的)X射線強度的周期性調(diào)制的需要。
[0004]通過獨立權(quán)利要求的主題來解決本發(fā)明的目的,其中，其他實施例被并入從屬權(quán)利要求。
[0005]應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的以下描述的方面也應(yīng)用于陽極盤、X射線管、X射線成像系統(tǒng)、計算機程序元件和計算機可讀介質(zhì)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于X射線管中的旋轉(zhuǎn)陽極的陽極盤，所述陽極盤包括用于調(diào)制生成的X射線射束的圓周目標區(qū)域，所述目標區(qū)域包括:目標表面區(qū)域、焦軌道中心線和射束捕集器表面區(qū)域。提供目標表面區(qū)域，使得當(dāng)正由電子射束擊中時能夠生成用于X射線成像的X射線。提供射束捕集器表面區(qū)域，使得當(dāng)正由電子射束擊中時能夠無法生成用于X射線成像的X射線。目標表面區(qū)域包括多個目標部分，并且射束捕集器表面區(qū)域包括多個射束捕集器部分。目標部分和射束捕集器部分被布置為沿著焦軌道中心線，使得在其中生成X射線輻射的焦斑的中心位于焦軌道中心線上。在焦軌道中心線兩側(cè)的結(jié)構(gòu)被布置使得，當(dāng)正由同質(zhì)電子射束擊中時，在兩側(cè)提供相同的輻射強度。至少一部分目標表面區(qū)域在焦軌道中心線方向上以交替方式包括目標部分和射束捕集器部分。
[0007]例如，術(shù)語“圓周目標區(qū)域”涉及被布置在陽極盤的外邊緣附近的線性焦軌道。除了被提供作為圓形目標區(qū)域之外，也可能提供以沿陽極的邊緣具有許多彎曲的曲線形式的目標區(qū)域。由此，術(shù)語“線性目標區(qū)域”能夠用于在直圓形線中的目標區(qū)域，然而，也包括小偏差，例如，通過具有許多波形的小曲線模式(以蛇形形式)。[0008]在旋轉(zhuǎn)期間，目標區(qū)域(諸如，線性目標區(qū)域)包括變化的有效目標。焦斑的中心保持在空間上不變，或者例如在蛇形焦軌道的情況下位于蛇形焦軌道的中心線上。
[0009]例如，管表面區(qū)域和射束捕集器表面區(qū)域被布置為沿著焦軌道中心線關(guān)于焦軌道中心線對稱。術(shù)語“對稱”是指沿著徑向線的對稱。由此，在圓形線的情況下，術(shù)語“對稱”是指垂直于圓的相應(yīng)部分的線，即，徑向線。然而，在曲線的圓周目標區(qū)域(例如，其包括許多波形結(jié)構(gòu))的情況下，術(shù)語“對稱”是指垂直于目標區(qū)域的相應(yīng)部分的線，或換言之，是指垂直于曲線的相應(yīng)部分的切線的線。
[0010]目標表面區(qū)域和射束捕集器表面區(qū)域可以被提供作為具有被徑向布置的邊緣的結(jié)構(gòu)。可以同中心地提供恒定輻射強度的目標表面區(qū)域的部分。也可以由在焦軌道中心線兩側(cè)的切向邊界線來定義提供恒定輻射強度的目標表面區(qū)域的部分，所述邊界線被提供具有到焦軌道中心線的相同距離。
[0011]目標表面可以被提供為目標臺地區(qū)域，由射束捕集器部分包圍。
[0012]根據(jù)范例性實施例，提供連續(xù)的目標中心部分。射束捕集器表面區(qū)域包括第一多個凹槽和第二多個凹槽，所述第一多個凹槽和第二多個凹槽被布置在目標中心部分的對偵U。由此，目標表面區(qū)域包括連續(xù)的目標中心部分和中斷的側(cè)部分。
[0013]根據(jù)又一范例性實施例，沿著焦軌道中心線，以交替的方式提供目標部分和射束捕集器部分。
[0014]目標部分和射束捕集器部分可以各自延伸穿過完整的圓周目標區(qū)域。
[0015]根據(jù)又一范例性實施例，目標部分的至少一部分包括第一數(shù)量的第一子部分和第二數(shù)量的第二子部分。第一子部分被提供具有第一徑向長度，并且第二子部分被提供具有第二徑向長度。第一徑向長度大于第二徑向長度。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于生成X射線強度的周期性調(diào)制的X射線管，其包括陰極、陽極盤、和具有X射線窗口的管套。陽極盤被提供作為根據(jù)上述范例中的一個所述的陽極盤。陰極被配置為朝向焦軌道發(fā)射電子，作為具有焦斑的電子射束。提供射束捕集器，使得在當(dāng)正由電子射束擊中時的位置上，射束捕集器的底部表面不具有到X射線窗口的視線。
[0017]根據(jù)范例性實施例，提供聚焦器件，以形成焦斑的尺寸和形式。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種X射線成像系統(tǒng)，其包括X射線源和X射線探測器。X射線源被提供作為根據(jù)上述范例中的一個所述的X射線源。
[0019]根據(jù)范例性實施例，陽極旋轉(zhuǎn)的階段適于與X射線探測器的整合周期同步。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種用于調(diào)制X射線射束的方法，其包括以下步驟:
[0021]a)朝向包括圓周目標區(qū)域的旋轉(zhuǎn)陽極輻射電子射束，所述圓周目標區(qū)域具有目標表面區(qū)域、焦軌道中心線以及射束捕集器表面區(qū)域。提供目標表面區(qū)域，使得當(dāng)正由電子射束擊中時，能夠生成用于X射線成像的X射線。提供射束捕集器表面區(qū)域，使得當(dāng)正由電子射束擊中時，能夠生成不用于X射線成像的X射線。目標表面區(qū)域包括多個目標部分，并且射束捕集器表面區(qū)域包括多個射束捕集器部分。目標部分和射束捕集器部分被布置為沿著焦軌道中心線，使得在其中生成X射線輻射的焦斑的中心位于焦軌道中心線上。目標表面區(qū)域的至少一部分在焦軌道中心線方向上以交替方式包括目標部分和射束捕集器部分；并且[0022]b)旋轉(zhuǎn)所述陽極盤，并且生成經(jīng)調(diào)制的X射線輻射。
[0023]根據(jù)范例性實施例，在步驟b)中提供電子射束，所述電子射束具有至少兩個不同的射束形狀，其焦斑具有變化的徑向長度。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的方面，陽極盤配備在焦軌道(即，圓周目標區(qū)域)上的結(jié)構(gòu)，通過提供與用于生成X射線輻射的部分進行組合輻射無用X射線的部分，所述結(jié)構(gòu)影響調(diào)制形式的X射線射束的生成。所述結(jié)構(gòu)被布置為使得有效焦斑的重力的中心相對于焦軌道中心線不移動，而是在陽極盤的旋轉(zhuǎn)期間停留或保持焦斑中心線。關(guān)于焦軌道中心線的兩側(cè)，以類似方式作用有效焦斑的變化，即，實際上配備用于生成有用的X射線輻射的表面的焦軌道的部分或區(qū)域，以便確保生成的X射線射束來源于相同的點，盡管來自圍繞中心點同中心布置的不同尺寸。換言之，提供X射線射束不依據(jù)與探測器的空間關(guān)系來移動，而是僅僅依據(jù)強度被調(diào)制。
[0025]參考下文描述的實施例，本發(fā)明的這些和其他方面將顯而易見并得以闡述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]參考以下附圖，下文將描述本發(fā)明的范例性實施例。
[0027]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的范例性實施例的X射線成像系統(tǒng)。
[0028]圖2在俯視圖中示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的范例性實施例的陽極盤。
[0029]圖3在俯視圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的陽極盤的又一范例。
[0030]圖4示出了根據(jù)圖3的陽極盤的橫截面。
[0031]圖5a和圖5b在詳細俯視圖(僅圖5a中的截面)和俯視圖(圖5b)中示出了根據(jù)本發(fā)明的陽極盤的又一范例。
[0032]圖6在俯視圖的詳細視圖(僅截面)中示出了根據(jù)本發(fā)明的陽極盤的又一范例。
[0033]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的X射線管的范例。
[0034]圖8在垂直橫截面中示出了具有根據(jù)本發(fā)明的陽極盤的X射線管的又一范例。
[0035]圖9在詳細俯視圖(僅截面)中示出了根據(jù)本發(fā)明的陽極盤的又一范例。
[0036]圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的用于調(diào)制X射線射束的方法的基本步驟。
[0037]圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的又一范例。
[0038]圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的范例性實施例的與探測器的非線性相關(guān)的兩個圖表。
[0039]圖13示出了根據(jù)本發(fā)明用于光子通量測量、同步和數(shù)據(jù)處理的圖表。
[0040]圖14示出了根據(jù)本發(fā)明用于選擇光子探測周期的圖表。
【具體實施方式】
[0041]圖1示出了 X射線成像系統(tǒng)10，其包括X射線源12和X射線探測器14。例如，X射線成像系統(tǒng)10是CT成像系統(tǒng)，其包括機架16，在所述機架16上，X射線源12和X射線探測器14被彼此相對安裝，并且在其中它們能夠在機架上以共同運動被旋轉(zhuǎn)。而且，示出了患者工作臺18，對象(例如患者20)被布置在所述患者工作臺18上。更進一步，提供處理單元22、接口單元24以及顯示單元26。
[0042]必須注意，盡管圖1示出了 CT系統(tǒng)，本發(fā)明也提供其他X射線成像系統(tǒng)，例如C型臂成像系統(tǒng)。[0043]X射線源12被提供作為根據(jù)X射線源的下述實施例中的一個所述的X射線源。
[0044]在對例如圖7中的橫截面中所示的X射線管形式的X射線源12進行描述之前，參考下述圖2等等，其示出了用于X射線管中的旋轉(zhuǎn)陽極的陽極盤28。利用圍繞中心點32的旋轉(zhuǎn)箭頭30指示旋轉(zhuǎn)的提供。
[0045]陽極盤28包括用于調(diào)制生成的X射線射束的圓周目標區(qū)域34，例如作為圓周線性目標區(qū)域。目標區(qū)域34包括目標表面區(qū)域36、焦軌道中心線38以及射束捕集器表面區(qū)域40。
[0046]提供目標表面區(qū)域36，使得當(dāng)正由電子射束擊中時，能夠生成用于X射線成像的X射線，其將在下文進一步說明。提供射束捕集器表面區(qū)域，使得當(dāng)正由電子射束擊中時，能夠生成不用于X射線成像的有用X射線。目標表面區(qū)域包括多個目標部分42，并且射束捕集器表面區(qū)域包括多個射束捕集器部分44。
[0047]應(yīng)當(dāng)注意，圖2示出了目標部分42和射束捕集器部分44的具體布置。然而，諸如下圖所示的，也可以提供其他布置。
[0048]目標部分42和射束捕集器部分44被布置為沿著焦軌道中心線，使得在其中生成X射線輻射的焦斑的中心位于焦軌道中心線上。在焦軌道中心線兩側(cè)的結(jié)構(gòu)被布置，使得當(dāng)正由同質(zhì)電子射束擊中時，在兩側(cè)提供相同的輻射強度。例如，盡管結(jié)合陰極能夠僅僅確定焦斑的位置，圓46指示在圖2中焦斑的位置，其參考圖7進行解釋。
[0049]目標表面區(qū)域36的至少一部分在焦軌道中心線38的方向上以交替方式包括目標部分42和射束捕集器部分44。
[0050]圖2示出了焦軌道中心線38作為線性圓周，S卩，圓形結(jié)構(gòu)。然而，也提供曲線焦軌道中心線，或者曲線圓周目標區(qū)域也被布置在陽極盤28上。
[0051]在旋轉(zhuǎn)期間，目標區(qū)域34包括變化的有效目標。焦斑的中心保持空間不變。
[0052]由此，圖2提供100%和0%之間的調(diào)制。通過電子射束的切換在理論上可以提供100%和0%之間的調(diào)制，作為備選方法。然而，根據(jù)本發(fā)明的調(diào)制提供以下優(yōu)點:在從100%到0%的轉(zhuǎn)換期間，在切換電子射束的情況下，焦斑不被形變。
[0053]還應(yīng)當(dāng)注意，也根據(jù)本發(fā)明的又一范例提供其他調(diào)制。
[0054]圖3示出了具有目標區(qū)域34的陽極盤28的又一范例。橢圓形結(jié)構(gòu)48指示焦斑位置。在陽極盤28上方以線性方式示出目標區(qū)域34，其中，不同于例如到陽極盤中心的射束捕集器部分44的圓周布置和相應(yīng)對齊，以直線性配置提供射束捕集器部分。然而，技術(shù)人員理解，提供該線性投影僅僅用于說明目的。
[0055]目標表面區(qū)域36和射束捕集器表面區(qū)域38被布置為沿著焦軌道中心線關(guān)于焦軌道中心線38對稱，所述焦軌道中心線利用點劃線38進行指示。術(shù)語“對稱”是指在徑線上的對稱，其中，與焦軌道中心線的交叉點是鏡像，或?qū)ΨQ軸。由于曲線焦軌道(是圓周)，當(dāng)然這里在焦軌道的長度上不提供真正的對稱，而是僅僅對于在焦軌道上具有對稱射束生成部分的點。目標表面區(qū)域和射束捕集器表面區(qū)域(即，目標部分42和射束捕集器部分44)被提供作為具有被徑向布置的邊緣的結(jié)構(gòu)，其被示為與在圖3中的線性投影彼此平行。
[0056]例如，如圖3中所示，提供連續(xù)的目標中心部分50。射束捕集器表面區(qū)域包括第一多個52凹槽和第二多個54凹槽，所述第一多個52凹槽和第二多個54凹槽被布置在目標中心部分50的對側(cè)。如圖所示，在焦軌道中心線38的內(nèi)側(cè)和外側(cè)提供凹槽。由此，緊挨著連續(xù)的目標中心部分50，提供中斷的側(cè)部分。
[0057]關(guān)于焦斑48，其被示為在線性投影中在圖3中的三個不同范例性配置，由此，對于大焦斑尺寸用參考數(shù)字來指示，對于中等尺寸的焦斑用48M來指示，并且對于小焦斑用48s來指示。盡管相對于焦軌道中心線38在相同的位置提供不同焦斑尺寸，結(jié)合示出所述不同焦斑尺寸。提供其分選僅出于說明目的。在圓周目標區(qū)域34的線性投影上面，相應(yīng)的類似圖標的圖表56^561!以及56s示出相應(yīng)的結(jié)果射束調(diào)制。如圖所示，由于大焦斑48^延伸橫穿兩種凹槽模式，因此提供加強的射束調(diào)制。由于中等尺寸焦斑48?具有更大百分比的不受影響的部分，即，連續(xù)目標中間部分50，因此，與大焦斑相比，調(diào)制更少。因為小焦斑僅僅覆蓋連續(xù)的目標中心部分50，無調(diào)制發(fā)生。
[0058]圖4示出了穿過陽極盤28的橫截面，其中，兩個箭頭58指示用于通過擊中目標部分42而生成X射線射束60的X射線部分。兩個更遠的箭頭62指示X射線擊中射束捕集器部分44，后者利用點劃線來指示。而且，箭頭64指示徑向方向。
[0059]盡管屬于X射線管的結(jié)構(gòu)，示出偏轉(zhuǎn)器件66和X射線管套68的一部分，以及X射線窗口 70。
[0060]例如，射束偏轉(zhuǎn)器件66可以被提供作為磁性聚焦或電容性聚焦。如圖3中所示，通過調(diào)整焦斑長度能夠調(diào)整調(diào)制幅度。焦斑寬度的調(diào)整可以用于調(diào)整調(diào)制水平之間的轉(zhuǎn)換時間。利用第一雙向箭頭72指示焦斑的長度，也被稱為Fp利用圖3中的第二雙向箭頭74指示焦斑寬度，也被稱為Fw。
[0061]僅作為范例，陽極可以以180Hz自旋，并且軌道直徑是180mm ;則軌道速度是102m/
So
[0062]當(dāng)采取100m/s的焦軌道時，Imm周期的凹槽槽距將提供IOOkHz調(diào)制。由此，“整合周期”大于100毫秒長。凹槽可以配備具有Imm周期的0.5mm槽距，并且焦斑寬度可以足夠小，例如小于0.5mm。
[0063]根據(jù)又一范例，目標部分42被提供具有不同徑向?qū)挾?6，也被稱為Rw。備選地或額外地，目標部分42也可以被提供具有不同徑向長度78，被稱為術(shù)語“徑向?qū)挾取鄙婕霸趶较蚍较蛏系牟糠值木S度，并且術(shù)語“徑向長度”涉及在焦軌道中心線方向上的部分的維度。
[0064]例如，圖5a示出了圓周目標區(qū)域34的又一線性投影。代替連續(xù)目標中心部分，目標部分的至少一部分包括第一數(shù)量的第一子部分80和第二數(shù)量的第二子部分82。第一子部分80被提供具有第一徑向長度84，并且第二子部分被提供具有第二徑向長度86。第一徑向長度84大于第二徑向長度86。
[0065]如以上關(guān)于圖2指示的，根據(jù)本發(fā)明的調(diào)制提供以下優(yōu)點:在轉(zhuǎn)換期間，焦斑不被形變。由此，實現(xiàn)10%的穩(wěn)定強度值。應(yīng)當(dāng)注意，利用電子射束切換幾乎不能實現(xiàn)這樣的10%的穩(wěn)定“中間”值。
[0066]圖5b示出了具有圖5a的目標部分布置的陽極的俯視圖，其包括第一子部分和第二子部分80、82。為了簡單起見，利用參考數(shù)字94指示焦斑位置。當(dāng)然，對于圖5b，也提供有關(guān)圖5a描述的特征。
[0067]根據(jù)又一范例(盡管未示出)，提供第三或其他、多個第三或其他子部分。
[0068]例如，如圖5a(和圖5b)中所示，提供目標模式，跟隨射束捕集器子部分88鄰近沿著焦軌道中心線提供第一子部分和第二子部分。
[0069]第一子部分80可以被提供作為目標臺地90。第二子部分82可以被提供作為鄰近第一子部分80的轉(zhuǎn)換臺地92。如圖6所示，轉(zhuǎn)換部分具有從第一子部分到射束捕集器部分的減少的徑向?qū)挾?。例如，在焦斑的移動方向上，第二子部分被提供具有跟隨射束捕集器子部分的減少的徑向?qū)挾?。第二子部分被提供具有基本三角形狀，其中，三角形狀適于焦軌道中心線的圓度。
[0070]第二子部分也可以被提供具有中心對稱形狀，諸如，雙曲線、階梯式或三角形。
[0071]通過隱含焦斑軌道和射束捕集器的臺地，周期性地調(diào)制生成的使用的光子通量。
[0072]關(guān)于圖5a、圖5b以及圖6，可以提供三倍水平的通量調(diào)制。例如，圖5(圖5a和圖5b)示出了 100% /10% /0%的通量調(diào)制。
[0073]例如，第一子部分80是“ 100% -臺地”，如橢圓形焦斑指示符94指示的，其完全容納電子射束。由于電子射束也覆蓋所謂的臺地_捕集的部分，即，圍繞第二子部分82的捕集子部分88，作為“10% -臺地”的第二子部分82僅僅生成全部光子通量的10%。如利用又一焦斑指示符96指示的，基于利用移動箭頭98指示的陽極盤的移動，示出了焦斑相對于10%臺地的位置?；诶糜忠唤拱咧甘酒?00指示的進一步移動，提供所謂的0% -臺地或捕集，在其中完全地捕集電子射束，并且由此這里不生成光子通量。
[0074]為了更好地說明，在利用曲線104指示相應(yīng)光子通量的目標區(qū)域34的下方示出了圖表102。連接箭頭106指示在焦斑位置的目標區(qū)域34上的相應(yīng)的位置和相關(guān)生成的光子通量調(diào)制。
[0075]應(yīng)當(dāng)注意，由于焦斑的橢圓形狀，曲線104的轉(zhuǎn)換部分106發(fā)生在100% -水平和10% -水平以及0% -水平之間，并且從0% -水平再回到100% -水平。由此，提供例如具有短CT幀的周期的逐步周期性調(diào)制。
[0076]根據(jù)又一范例性特征，圍繞100%臺地的部分，S卩，例如，第一子部分80，也可以被提供作為包圍或劃出射束捕集器部分108。
[0077]圖6示出了具有轉(zhuǎn)換部分92并且也在下面圖表中得到的光子通量調(diào)制的范例。而且，參考在曲線104上的相應(yīng)點，也結(jié)合連接箭頭111，指示多個焦斑位置110。
[0078]通過采用各種形狀的臺地，能夠以靈活的方式形成X射線通量的時域剖面線。例如，如圖所示，轉(zhuǎn)換臺地可以是所謂的三角形狀。
[0079]根據(jù)又一范例，在圖9所示，在焦斑的移動方向上，射束捕集器部分44可以被提供具有增加并且然后減少的徑向?qū)挾取＠?，如圖9所示，射束捕集器部分被提供作為長菱形射束捕集器112。
[0080]在說明圖9所示的其他特征之前，參考圖7，示出了根據(jù)本發(fā)明用于生成X射線強度的周期性調(diào)制的X射線管114。根據(jù)以上和以下描述的范例中的一個，X射線114包括陰極116、陽極盤28以及具有X射線窗口 120的管套118。
[0081]陰極116被配置為朝向焦軌道發(fā)射電子作為具有焦斑的電子射束122。在圖7中未進一步示出，提供射束捕集器，使得在當(dāng)正由電子射束擊中時的位置上，射束捕集器的底部表面沒有到X射線窗口 120的視線。
[0082]利用旋轉(zhuǎn)軸124指示陽極盤的旋轉(zhuǎn)。而且，僅僅非常示意性示出了軸承和驅(qū)動器件126。作為又一選項，提供聚焦器件128，以形成電子射束(S卩，焦斑)的尺寸和形式。例如，聚焦器件是磁性聚焦器件。由此，電子射束在切線方向上是可偏轉(zhuǎn)的。在根據(jù)又一范例的陽極盤的徑向方向上，焦斑具有至少適合的尺寸。備選地或額外地，在陽極盤的切線方向上焦斑具有至少適合的尺寸。
[0083]圖8示意性地示出了射束捕集器(S卩，射束捕集器部分44)的功能。垂直箭頭130指示擊中射束捕集器部分44的底部表面132的可能的電子射束段或大電子射束。從底部表面132，不提供到X射線窗口 120的視線。然而，利用小曲線箭頭134指示的一些反散射電子可以擊中射束捕集器部分的側(cè)壁部分136。而且，盡管當(dāng)然未依比例表示布置，在圖8中示意性地示出了探測器138。然而，一些探測器單元可以具有到邊緣或射束捕集器的側(cè)面部分壁的視線。由此，這些單元可以看到離焦輻射。這由指示生成的X射線射束的第一X射線射束扇形結(jié)構(gòu)140指示，所述生成的X射線射束從被布置在兩個射束捕集器部分44之間的目標部分42中生成。第二扇形結(jié)構(gòu)142指示由反散射電子生成的可能的X射線射束。而且，對于其他射束捕集器部分示出類似，由此，提供可能的第三扇形射束結(jié)構(gòu)144。
[0084]例如，這能夠通過適當(dāng)?shù)匦纬缮涫都?例如，限制結(jié)構(gòu)等)來避免，或能夠使該作用最小化，其參考圖9作為范例示出。
[0085]如圖9中所示，具有增加和減少徑向?qū)挾鹊纳涫都鞑糠直惶峁┚哂行纬蓮较虻叵蛲馊∠虻膹埥?46的兩側(cè),所述張角大于穿過X射線窗口輻射的X射線射束150的扇形角148 (在圖9中未示出)。然而，示意性地示出了探測器152。
[0086]為了避免涉及反散射電子的問題，菱形角的相應(yīng)側(cè)壁部分154和156可以被提供具有低Z材料以避免來自反散射電子的離焦輻射。當(dāng)然，為了避免反散射輻射，低Z材料的提供也可以被提供到其他形式和形狀的射束捕集器部分。
[0087]關(guān)于圖9，利用其他橢圓形結(jié)構(gòu)158指示許多焦斑位置。如上所述，位置(B卩，結(jié)構(gòu))指示由陽極盤的旋轉(zhuǎn)移動導(dǎo)致的相對于中心線的位置。
[0088]如以上指示的，即使具有主要電子的垂直影響，可以由電子擊中轉(zhuǎn)換臺地的邊緣，所述電子從射束捕集器的底部被反散射。為了以非對稱方式使該離焦輻射和X射線探測器的照射最小化，轉(zhuǎn)換臺地的剖面線可以被例如“限制”為長菱形形狀，使得僅僅一些探測器單元是在這樣邊緣的視線中。然而，由于非零陽極角，在視線中仍然可以存在一些探測器單
J Li ο
[0089]菱形角應(yīng)當(dāng)大于探測器扇形角。
[0090]只要其他限制形狀遵循上面的要求，所述其他限制形狀能夠用于以不同方式調(diào)制
射束通量。
[0091]在轉(zhuǎn)換期間，并且針對低通量，根據(jù)又一范例，焦斑將在長度方向上被分為兩部分。只要整個長度足夠小，這不會損害系統(tǒng)的成像性能。
[0092]圖10示出了一種用于調(diào)制X射線射束的方法200，其包括以下步驟:在第一步驟210中，也被稱為步驟a)，朝向包括圓周目標區(qū)域的旋轉(zhuǎn)陽極輻射電子射束，所述圓周目標區(qū)域具有目標表面、焦軌道中心線以及射束捕集器表面。提供目標表面，使得當(dāng)正由電子射束擊中時，能夠生成用于X射線成像的X射線。提供射束捕集器表面，使得當(dāng)正由電子射束擊中時，能夠生成不用于X射線成像的X射線。目標表面區(qū)域包括多個目標部分，并且射束捕集器表面區(qū)域包括多個射束捕集器部分。目標部分和射束捕集器部分被布置為沿著焦軌道中心線，使得在其中生成X射線輻射的焦斑的中心位于焦軌道中心線。目標表面區(qū)域的至少一部分在焦軌道中心線的方向上以交替方式包括目標部分和射束捕集器部分。在第二步驟220中，也被稱為步驟b)，旋轉(zhuǎn)陽極盤，并且生成經(jīng)調(diào)制的X射線輻射。由此，同時執(zhí)行步驟a)和步驟b) ο
[0093]根據(jù)又一范例，如圖11所示，在步驟b)期間，利用參考數(shù)字230指示的，電子射束被提供具有至少兩個不同射束形狀，其焦斑具有變化的徑向長度。
[0094]根據(jù)又一范例(未示出)，例如，當(dāng)從零通量到完全通量時，提供切線方向(即，X方向)上的電子射束的偏轉(zhuǎn)，以加速轉(zhuǎn)換。
[0095]也可能提供與柵格切換的組合。
[0096]根據(jù)又一范例，陽極旋轉(zhuǎn)的相位適于與探測器的整合周期同步。
[0097]對于不同CT視圖，通量模式可以是不同的。重建算法將必須對齊不同視圖的不同質(zhì)量。
[0098]還提供具有陽極盤，所述陽極盤具有無射束捕集器的分離的“無擾動”焦軌道，可由電子射束的偏轉(zhuǎn)進行選擇。
[0099]在參考描述光子通量的測量和光子探測周期的選擇的圖13和圖14之前，參考圖12，所述圖12示出了第一圖表160，所述第一圖表160涉及垂直軸上的探測器讀數(shù)162以及水平軸上的主要X射線通量164。如圖所示，用于CT的探測器受到利用以高光子通量的第一曲線166指示的非線性的嚴格限制。以點劃方式的直線168指示虛擬線性響應(yīng)。
[0100]如下面的第二圖表170所示，根據(jù)本發(fā)明，例如，通過整合僅僅在減少的光子通量周期期間的信號，并且丟棄來自過度通量周期的信號，提供能量分離曲線172，以避免飽和。
[0101]圖13示出了第三圖表300中的光子通量的測量、同步和數(shù)據(jù)處理。X射線管310提供主要的X射線扇形射束312。對象314被布置在X射線扇形射束312中，其具有X射線不透過子對象316。而且，利用相應(yīng)的指示信號320指示探測器陣列318。點劃線322指示臨界線，在所述臨界線上方提供非線性響應(yīng)，并且在所述臨界線下方提供足夠的線性響應(yīng)。由此，信號320可以被劃分成三個部分324、326和328。第一部分324涉及能夠從低通量周期獲取信號的部分。由此，第二部分326能夠用于從高通量周期獲取信號。由此，類似于部分324，第三部分328也能夠用于從低通量周期獲取信號。以下利用子圖表330和相應(yīng)的連接箭頭332指示光子通量的圖表的相應(yīng)部分。
[0102]而且，參考射束334被提供到主要的通量監(jiān)控器336。利用圖表338指示相應(yīng)信號。由此，提供同步信號340，其具有信號結(jié)構(gòu)342。作為又一步驟，如利用箭頭346指示的，門控信號處理343被布置以便通過同步信號340和提供的相應(yīng)信號310的組合達到每能量分箱334真正的正弦圖。僅僅在X射線信號的適當(dāng)周期讀出每個探測器像素。在投影幀結(jié)束時回顧確定合適的周期，其也被稱為“整合周期”。零通量周期用于晶體偏振的探測。當(dāng)調(diào)制周期的長度小于最小“整合周期”，對于每個投影能夠單獨地確定合適定時。
[0103]圖14示出了第四圖表400中的光子探測周期的選擇。在第一步驟410中，整合光子信號。接著，在又一步驟412中，信號被評估為在確定限制以下。如果回答是“是”，其在又一步驟414中被提供以估計(例如每能量的)信號。如果回答是“否”，提供又一步驟416，在其中忽略結(jié)果，并且選擇低通量周期。如利用箭頭418指示的，然后可以重復(fù)步驟。以下，又一子圖表420指示在垂直方向上和沿著時間在水平方向上的來自X射線管的光子通量。在下面的行中，利用參考數(shù)字422指示，示出了某些CT視圖。再下面，對于在上行426中的100%通量周期、對于在中間行428中的10%通量周期并且對于在下行430中的0%通量周期，示出了源通量序列424。在足夠低光子通量周期中，探測每探測器像素的所有進入光子。假如，瞬時探測器信號應(yīng)當(dāng)超出探測器像素的線性響應(yīng)的限制，忽略在高通量周期測量到的那些數(shù)據(jù)。僅僅評估在低通量周期期間到達的光子通量。由于該環(huán)境中對象的衰減低，該信號提供足夠大的信噪比。調(diào)制周期可以短于CT投影周期。
[0104]在本發(fā)明的另一范例性實施例中，提供一種計算機程序或計算機程序元件，其特征在于，適于在適當(dāng)系統(tǒng)上實施根據(jù)前述實施例中的一項所述的方法的方法步驟。
[0105]因此，計算機程序元件可以被存儲在計算機單元，其也可以是本發(fā)明的實施例的一部分。該計算單元可以適于執(zhí)行或誘導(dǎo)上述方法的步驟的執(zhí)行。而且，其可以適于操作上述裝置的組件。計算單元能夠適于自動操作和/或?qū)嵤┯脩舻捻樞?。計算機程序可以被加載到數(shù)據(jù)處理器的工作內(nèi)存。由此，可以配備數(shù)據(jù)處理器來實現(xiàn)本發(fā)明的方法。
[0106]本發(fā)明的該范例性實施例涵蓋從最開始使用本發(fā)明的計算機程序和借助于將現(xiàn)有程序更新為使用本發(fā)明的程序的計算機程序。
[0107]而且，計算機程序元件能夠提供所有必要步驟，以完成上述方法的范例性實施例的過程。
[0108]根據(jù)本發(fā)明的又一范例性實施例，提出一種計算機可讀介質(zhì)，諸如CD-ROM，其中，所述計算機可讀介質(zhì)具有被存儲在其上的計算機程序元件，前述章節(jié)描述了所述計算機程序元件。
[0109]計算機程序可以被存儲和/或分布在適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)上，諸如與其他硬件一起提供或作為其他硬件的一部分的光學(xué)存儲介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)，但也可以以其他形式分布，諸如經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)或其他有線或無線通信系統(tǒng)。
[0110]然而，計算機程序也可以存在于網(wǎng)絡(luò)(如萬維網(wǎng))并且能夠從這樣的網(wǎng)絡(luò)被下載到數(shù)據(jù)處理器的工作內(nèi)存中。根據(jù)本發(fā)明的又一范例性實施例，提供一種用于使計算機程序元件可用于下載的介質(zhì)，所述計算機程序元件被布置為執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的先前描述的實施例中的一項所述的方法。
[0111]必須注意，參考不同主題描述本發(fā)明的實施例。尤其，參考方法類型權(quán)利要求描述一些實施例，而參考設(shè)備類型權(quán)利要求描述其他實施例。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將從以上和以下描述中獲悉，除非另作說明，除屬于一個類型主題的特征的任意組合之外，在涉及不同主題的特征之間的任意組合也被認為是這個申請的公開。然而，能夠組合所有特征，提供比特征的簡單總和更多的協(xié)同效果。
[0112]盡管在附圖和上述描述中已經(jīng)詳細圖示并描述了本發(fā)明，這樣的圖示和描述被認為是圖示性或范例性的，并非限制性的。本發(fā)明不限于已公開的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過研究附圖、公開內(nèi)容和從屬權(quán)利要求書，在實踐所主張的本發(fā)明的過程中，能夠理解和實現(xiàn)對所公開實施例的其他變型。
[0113]在權(quán)利要求中，“包括” 一詞不排除其他要素或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個”不排除多個。單個處理器或其他單元可以實現(xiàn)在權(quán)利要求中列舉的若干項功能。在互不相同的從屬權(quán)利要求中列舉的某些措施的事實不表明不能夠使用這些措施的組合來獲益。在權(quán)利要求中的任何參考標記不應(yīng)被解釋為限制范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于X射線管中的旋轉(zhuǎn)陽極來調(diào)制生成的X射線射束的陽極盤(28)，其包括圓周目標區(qū)域(34)，所述目標區(qū)域具有: -目標表面區(qū)域(36)； -焦軌道中心線(38);以及 -射束捕集器表面區(qū)域(40)； 其中，提供所述目標表面區(qū)域，使得當(dāng)正由電子射束擊中時，能夠生成用于X射線成像的X射線； 其中，提供所述射束捕集器表面區(qū)域，使得當(dāng)正由電子射束擊中時，能夠生成不用于X射線成像的X射線； 其中，所述目標表面區(qū)域包括多個目標部分(42);并且所述射束捕集器表面區(qū)域包括多個射束捕集器部分(44)； 其中，所述目標部分和所述射束捕集器部分被布置為沿著所述焦軌道中心線，使得在其中生成X射線輻射的焦斑的中心位于所述焦軌道中心線上；并且其中，在所述焦軌道中心線的兩側(cè)的結(jié)構(gòu)被布置，使得當(dāng)正由同質(zhì)電子射束擊中時，在所述兩側(cè)提供相同的輻射強度；以及 其中，所述目標表面區(qū)域的至少一部分在所述焦軌道中心線的方向上以交替方式包括目標部分和射束捕集器部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的陽極盤，其中，所述目標部分被提供具有不同徑向?qū)挾?76)和/或具有不同徑向長度(78)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的陽極盤，其中，提供連續(xù)的目標中心部分(50);并且其中，所述射束捕集器表面區(qū)域包括第一多個(52)凹槽和第二多個(54)凹槽，所述第一多個凹槽和第二多個凹槽被布置在所述目標中心部分的對側(cè)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的陽極盤，其中，沿著所述焦軌道中心線，以交替方式提供目標部分和射束捕集器部分。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的陽極盤，其中，所述目標部分的至少一部分包括第一數(shù)量的第一子部分(80)和第二數(shù)量的第二子部分(82)； 其中，所述第一子部分被提供具有第一徑向長度(84);并且所述第二子部分被提供具有第二徑向長度(86);以及 其中，所述第一徑向長度大于所述第二徑向長度。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的陽極盤，其中，所述第一子部分被提供作為目標臺地(90)； 其中，所述第二子部分被提供作為鄰近所述第一子部分的轉(zhuǎn)換臺地(92);以及 其中，所述轉(zhuǎn)換部分具有從所述第一子部分到所述射束捕集器部分的減少的徑向?qū)挾取?br> 7.一種用于生成X射線強度的周期性調(diào)制的X射線管(114)，包括: -陰極(116)； -根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的陽極盤(28)； -管套(118)，其具有X射線窗口(120)； 其中，所述陰極被配置為朝向所述焦軌道發(fā)射電子，作為具有焦斑的電子射束(122)；以及 其中，提供所述射束捕集器，使得在當(dāng)正由所述電子射束擊中時的位置上，所述射束捕集器的底部表面不具有到所述X射線窗口的視線。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的 X射線管，其中，提供聚焦器件(128)，以形成所述焦斑的尺寸和形式。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的X射線管，其中，提供具有增加和減少的徑向?qū)挾鹊纳涫都鞑糠?，在其兩?cè)形成徑向地向外取向的張角(146)，所述張角大于穿過所述X射線窗口輻射的X射線射束(150)的扇形角(148)。
10.一種X射線成像系統(tǒng)(10)，包括: -X射線源(12)； -X射線探測器(14)； 其中，所述X射線源被提供作為根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的X射線源管。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的X射線成像系統(tǒng)，其中，陽極旋轉(zhuǎn)的相位適于與所述X射線探測器的整合周期同步。
12.一種用于調(diào)制X射線射束的方法(200)，包括以下步驟: a)朝向包括圓周目標區(qū)域的旋轉(zhuǎn)陽極輻射(210)電子射束，所述圓周目標區(qū)域具有目標表面區(qū)域、焦軌道中心線以及射束捕集器表面區(qū)域；其中，提供所述目標表面，使得當(dāng)正由電子射束擊中時，能夠生成用于X射線成像的X射線；其中，提供所述射束捕集器表面，使得當(dāng)正由電子射束擊中時，能夠生成不用于X射線成像的X射線；其中，所述目標表面區(qū)域包括多個目標部分；并且，所述射束捕集器表面區(qū)域包括多個射束捕集器部分；其中，所述目標部分和所述射束捕集器部分被布置為沿著所述焦軌道中心線，使得在其中生成X射線輻射的焦斑的中心位于所述焦軌道中心線上；并且其中，所述目標表面區(qū)域的至少一部分在所述焦軌道中心線的方向上以交替方式包括目標部分和射束捕集器部分；并且 b)旋轉(zhuǎn)(220)所述陽極盤并且生成經(jīng)調(diào)制的X射線輻射。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，在步驟b)期間，所述電子射束被提供(230)具有至少兩個不同的射束形狀，其焦斑具有變化的徑向長度。
14.一種用于控制根據(jù)權(quán)利要求1至11中的一項所述的裝置的計算機程序元件，當(dāng)由處理單元執(zhí)行所述計算機程序元件時，所述計算機程序元件適于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求12至13所述的方法步驟。
15.一種計算機可讀介質(zhì)，其已經(jīng)存儲根據(jù)權(quán)利要求14所述的程序元件。
【文檔編號】H01J35/10GK103959423SQ201280057661
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月23日
【發(fā)明者】R·K·O·貝林 申請人:皇家飛利浦有限公司