专利名称：移动x射线单元的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种移动X射线单元，其包括用于容纳控制单元、电源以及冷却器的基底，并且还包括支承X射线施加器的铰接式可移置臂，所述X射线施加器连接至基底并包括X射线管，所述X射线管具有纵向轴线并包括用于产生加速场的阳极和用于产生X射线束的靶。
背景技术：
皮肤癌在二十世纪的最后十年发病率增大，并且需要医疗专职人员在早期诊断、后勤以及合适治疗的性进行方面进行的大量工作。但是，应当认识到，每年有超过130万的新患者被诊断出皮肤癌并且以每年5%的速率增加。在没有皮肤保护的前提下增加在阳光下的暴露以及臭氧层的减少被认为是引起该增加的主要原因——该问题估计每年医疗费用上要花费10亿欧元。有超过80%的皮肤癌是发生在头部和颈部区域，50%的患者年龄都在60岁以上。可以预期的是，相比现在的统计人口，老年人口的比例在2025年将翻倍。可以用不同方式来治疗基本表浅病变的非增生扩散癌。首先，可以预见的是外科手术。但是，因为较长的等待名单以及与治疗后护理相关的并发症。这种技术是不利的。另外，由于外科手术的侵入特征，由感染引起的伤口污染还具有其它风险。其次，可以预见使用软X射线的电子辐射。这种技术具有非侵入优点，其中治疗进程可以短至2或3分钟。可以理解的是，使用放射疗法技术进行的完整治疗通常可包括许多进程。因此，逐渐增加的皮肤癌发生率以及老年人口在整个人口统计上份额的增加对癌症治疗学提出了相当大的挑战。近年来，已经提出了使用便携式X线单元，其可以在医院放疗科内部使用。这种便携式单元的实施例在US 2007/0076851中进行了描述。可以理解的是，在本申请的全文中，术语“移动”以及“便携”可以与同样涉及容易移动或可运输的装置、例如，由单个个人就可以移动或运输的装置的术语互换。该已知单元包括X射线源，该X射线源设置有过滤装置，该过滤装置具有多根相对于X射线管的焦点转动布置的过滤器，以便根据要求改变过滤特征。该多个过滤器布置在过滤装置中，其相对于X射线管的纵轴横向布置。该已知X射线管的不利之处在于，由于该已知X射线管的内部结合结构，线束特征会被不利地影响，例如导致X射线束的扩大半影。该已知X射线管的其他不利之处在于X射线管的整个尺寸相对较大。更具体地是，该已知X射线管的不利之处在于由于过滤器转盘的存在，该已知装置具有放大的尺寸和不规则的形状。该不规则形状可以移动该已知X射线管的重心而偏离中心，使得更加难以将该已知X射线管稳定在治疗位置。
实用新型内容该实用新型的目的在于提供一种移动X射线单元，其具有改进的运行特征。具体来说，该实用新型的目的在于提供一种移动X射线单元，其具有在剂量递送指定为5mm深度时改进的X射线束半影和/或减少的皮肤剂量。该实用新型的其他目的在于提供一种改进的X射线单元，其中X射线管可以容易地稳定以采用一治疗位置。为此，根据本实用新型的移动X射线单元，阳极的纵向轴线配置成基本平行于X射线管的纵向轴线。可以意识到的是，通常阳极可以实现为具有实际的或实质上基本圆柱形状的本体。在根据本实用新型的另一方面的移动X射线单元的实施例中，X射线施加器包括纵向轴线，X射线管的纵向轴线基本平行于X射线施加器的纵向轴线。在移动X射线单元的又一实施例中，阳极的纵向轴线、X射线管的纵向轴线以及X射线施加器的纵向轴线是同轴布置的。发现通过将阳极相对于基本圆柱体形的X射线管和X射线施加器同轴对准，可产生X射线束，该X射线束沿X射线施加器的纵向轴线传播。因此，通过相对于X射线束来合适对准准直器即可实现尖锐半影。另外，共轴构造可以简化X射线管的部件的安装，其可以减少X射线施加器的总重量。另外，对皮肤辐射应用，可以预料X射线施加器可以垂直定位或相对于垂直轴线以较小的倾斜定位。因此，通过布置阳极的本体平行于X射线施加器的纵向轴线，将改善使用中装置的机械平衡。在根据本实用新型的X射线单元的实施例中，阳极包括出射窗，用于发射在靶处产生的X射线，X射线管还包括准直器，用于使所产生的X射线束成形，靶、出射窗和准直器以间隔开的构造而基本布置在X射线管的纵向轴线上。可以意识到，靶、准直器和出射窗通常安装在X射线管的不同位置。还可以意识至IJ，靶设置在阳极的外表面上，该表面基本垂直于阳极的纵向轴线。发现通过将靶、准直器和出射窗以间隔分开配置而布置在X射线管的纵向轴线上，优选地，允许X射线管具有基本同轴几何结构，X射线管组件的重心可以位于X射线管的纵向轴线上或接近于X射线管的纵向轴线。因此，由于没有倾斜的施力作用在重心上，X射线管可以在空间中容易地定位。优选地，X射线管具有转动对称性，至少关于具有实体重量的部件是转动对称的。还发现通过为X射线管在X射线管的纵向轴线上设置端出射窗并通过允许X射线束基本平行于X射线管的纵向轴线传播，可以改进X射线管的线束特征。特别的，能够实现相对于现有技术已知的具有尖锐半影的X射线束。另外，根据本实用新型的X射线单元的X射线管配置从机械角度是有利的，因为X射线管在铰接臂上的平衡通过共轴几何结构得以简化。可以意识到的是，容纳于外壳中的X射线管表现出相对细(小于IOcm的外直径)长的圆柱体(大约30cm的长度)，其优选地沿垂直方向移置，用于将X射线束递送至患者。一旦X射线管的内部几何结构是共轴的，具有位于或接近X射线管的纵向轴线的重心，允许了 X射线管的重量适当的平衡，从而使得支承X射线施加器的铰链臂能够简单和可重复地移置。同样以较小倾斜角度布置X射线管是简化的，这是因为相比较于那些从根据现有技术的布置中已知的来说相对较小的倾斜施力作用在重心上。在根据本实用新型的X射线单元的实施例中，靶和准直器之间的距离设定为4-10cm的范围，优选的为大约5_6cm。发现通过将X射线靶和准直器之间的距离设定为4-lOcm的范围，优选的为大约
5-6cm的距离，可以得到进一步改进的线束特征。例如，对靶-准直器距离为4-lOcm，特别是靶-准直器距离为大约5-6cm，由于相对小的焦点尺寸，惊奇地发现改进的线束平整度和尖锐的半影是可得的。例如，对于大约5cm的靶-准直器距离，可得1.5-1. 8_的半影(指定为20/80%线)。可以意识到的是，X射线施加器的整体长度介于10-30cm之间以及X射线施加器可适于以施加器基本接触或靠近皮肤地执行辐射。从几何学观点来看，从靶至准直器和出射窗的相对较短距离的该目前配置，对比于已知系统，将导致散射辐射量减少，因此尖锐了半影。可以意识到的是，该尖锐半影对于治疗诸如皮肤癌的小病变是特别重要的，这是由于对健康组织的剂量(其在剂量递送方案中是关键项)被最小化。优选地，准直器和出射窗之间的距离也是最小化的。在根据本实用新型的X射线单元的另一个实施例中，准直器配置有自动识别装置，该自动识别装置布置为在控制单元中产生代表准直器特征的信号。发现使得插入X射线管中的准直器完全自动识别是有利的，因为可以最小化甚至消除关于限定场几何结构的人为误差。例如，假如在准直器被设定提供在容座中的情况下，该容座可以设有电阻系数可以变化的电阻路径。然后该准直器可布置有突出部分，突出部分适于与容座的电阻路径配合，用于改变形成的电阻系数并因此以用于产生代表插入准直器的信号。优选地，该信号可用于移动X射线单元的控制单元以进行独立校验。优选地，X射线单元包括一组配置有相应识别装置的准直器。在一替代实施例中，X射线单元的部件可以包括多个接触销，多个接触销适于连接至准直器。每一个不同类型的准直器将设置有至少一个接触垫，其定位在唯一限定位置，以使得它在X射线单元上接触该接触销中的一个时能够提供或完成电路。在不同准直器类型上每个接触组合是在准直器上的不同位置，从而为每个准直器类型提供了唯一标示。当准直器连接X射线单元时，它将完成一个具体电路。控制单元将探测不同电路的完成，之后将发送信号至控制单元以指示那种类型的准直器处于就位。可替代地，自动准直器识别装置可以包括磁性的、光学的、RFID的或另外的布置。例如，合适的条形码可设置在准直器上，其在确认装置的就绪状态前被读出。在根据本实用新型的X射线单元的又一个实施例中，设有指示产生X射线束的信号发送装置。发现提供发出X射线束打开的信号的装置是有利的。例如，该信号发出装置可以实现为位于X射线施加器上的合适的灯。为此目的，可以使用一个或多个发光二级管。依据产生的X射线束的能量提供具有不同信号的多个信号发送装置是有可能的。例如，对较低频谱部(大约50kV)的X射线束可使用第一指示器，例如第一光色。对频谱中间部(大约60-65kV)可使用第二指示器，例如第二光色。最后，对频谱较高部(大约66-75kV，优选地66-70kV)可使用第三指示器，例如第三光色。可以理解的是，存在用于指示不同频谱的多个可能性，包括但不限于根据所递送X射线束硬化的多个指示器的渐进发光。还可以理解的是，这种kV范围的指示可以提供于装置、用户界面或辅助单元中。还可以理解的是，所谓的kV范围是可以依比例改变的，例如具有I，1、I，2、I，3、I，4、I，5的比例因子。[0029]在根据本实用新型的X射线单元的另一个实施例中，冷却器布置有管路以在X射线管附近提供冷却介质，该管路在X射线管与屏蔽壁之间的空间延伸。据发现，在X射线管的外表面和X射线管的外壳的内表面之间提供间隔是有利的，所述间隔至少部分充填有冷却剂。据发现，提供循环水作为冷却剂是有利的，因为水的高比热容提供了水相对于气体的改进的热量传递。然而，压缩气体也可以用作合适的冷却剂。优选地，在X射线施加器的外壳上布置有温度传感器，用于测量外壳的实际温度。该温度传感器可以连接至控制单元，用于控制冷却器和/或用于控制高压电源。如果温度升高高于预定关闭值，则控制单元布置为禁用高压电源和/或例如通过增加冷却剂的泵送能力加强冷却模式。在根据本实用新型的移动X线单元的另一实施例中，辐射探测器置于外壳内，用于探测X线束。发现提供独立的装置来探测所产生X线束的存在则是有利的。优选地，根据本实用新型的X线单元包括主计时器，其对高压电源设定用于输送预定辐射剂量的时间。容纳在X线施加器内的辐射传感器可以是次级计时器电路的一部分，该次级计时器电路适于在输送预定辐射剂量后切断高压供电源。这样，就可以改善辐射安全控制。在根据本实用新型的X线单元的另一实施例中，X线施加器包括设定为朝向患者的出射表面，所述表面由施加器帽来覆盖。发现提供这种施加器帽是有利的，因为它具有多种功能。首先，施加器帽可用于保护X线施加器的出射表面不受污染。其次，帽沿线束传播方向上的厚度可以选择成足以基本消除来自X线束的电子污染。本领域那些技术人员可以容易理解从X线管发出的二级电子的能量与给定材料足以完全拦截这些电子的所需厚度之间的关系，所述给定材料诸如塑料、玻璃、陶瓷。优选地，施加器帽是一次性的。通常，在被有效的X射线束穿过的区域中施加器帽的厚度可介于O. 3-3cm之间。第三，施加器帽可以作用为热量吸收器，用于缓解使用中X射线施加器在患者皮肤上的升高的温度的任何感觉。因此，患者将感觉接触皮肤的施加器是稍暖和的物体。在根据本实用新型的X射线单元的又一个实施例中，X射线施加器使用可位移面板连接至基底，软电缆基本延伸于可位移面板内。据发现，提供连接移动X射线单元的基底和X射线施加器的中间机械单元用于覆盖软电缆从而阻止它们的缠结是有利的。可位移面板可以布置为相对于最低可达到高度和最高可达到高度的预定行进距离。这种预定行进距离可以有利地用于增加X射线单元的电缆管和线路的耐用度，尤其是容纳冷却剂的管的耐用度。在根据本实用新型的X射线单元的又一个实施例中，可位移面板包括用户界面用于控制X射线单元。优选地，该用户界面包括显示器。例如，该显示器可实现为布置为能够数据输入的触摸屏。可替代地，显示器可以布置为回送数据，而可以提供专用按钮或其他合适装置以将输入数据输入至X射线单元。优选地，阳极包括用于产生X射线束的靶，X射线管包括出射窗以及用于对在靶处所产生的X射线束成形的准直器，其中该方法还包括将靶、出射窗和准直器以间隔分开配置基本布置在X射线管的纵向轴线上的步骤。在以特别的实施例中，靶、出射窗和准直器可基本彼此平行布置，并且可以布置成以基本相对于X射线管的纵向轴线的成直角地延伸。优选地，在根据本实用新型的X射线单元中，靶和准直器容纳于基本圆柱形的X射线施加器中，其中所产生的X射线束的传播方向基本平行于X射线施加器的纵向轴线。根据本实用新型的方法的其他有利实施例将参照图3进行讨论。本实用新型还涉及用于X射线单元的施加器帽，该X射线单元包括容纳于X射线施加器中的X射线管，所述X射线施加器包括出射表面，其设定为对准患者，施加器帽布置成至少遮盖所述表面。优选地，施加器帽是一次性的。更优选地，沿线束传播方向上的帽的厚度足以用于基本消除来自X射线束的电子污染。可以有利的从基本透明的材料来制造施加器帽，用以使得X射线施加器的出射表面和设定将被治疗的病变之间的轮廓能够可视化。本实用新型还涉及前面所述的设置有施加器帽的移动X射线单元。参照附图对本实用新型的这些以及其它方面进行讨论，其中相似参考数字或标记表示相似元件。可以意识到的是，这些附图只是用于示意并不用于限制所附权利要求书的范围。
图1a以示意方式来表示根据本实用新型的移动X射线单元的实施例。图1b以示意方式来表示移动X射线单元的可移置面板的实施例。图1c以示意方式来表示根据本实用新型的X射线单元施加器的移置功能的实施例。图2以示意方式来表示根据本实用新型的移动X射线单元的体系结构的实施例。图3以示意方式来表示根据本实用新型的X射线单元的X射线施加器的截面的实施例。图4以示意方式来表示图3的X射线施加器配置以施加器帽的实施例。图5以示意方式来表示准直器设置有识别装置的实施例。图6以示意方式来表示设置有识别装置的准直器的替代实施例。图7以示意视图来表示根据本实用新型的其他方面的X射线管的其他实施例。图7E-E是图7的沿剖线VI1-E-VI1-E剖取的剖视图。图7F-F是图7的沿剖线VI1-F-VI1-F剖取的剖视图。图8以示意方式示出了根据本实用新型的其他方面的X射线管的其他实施例。
具体实施方式
图1a以示意方式来表示根据本实用新型的移动X线单元的实施例。移动X线单元10包括基体2，该基体至少包括电源单元、冷却系统以及用于控制X线施加器4操作的控制单元，该X线施加器4包括容纳在外壳内的X线管。X线施加器4使用柔性电缆3连接至基体，该电缆至少部分地接纳在可位移面板5中。施加器4由铰接式可移置臂4a支承，该臂可包括用于在空间中改变施加器4角度的枢轴。施加器4包括纵向轴线4b以及所产生X线束穿过其中发射的出射窗4c。铰接臂4a还可以机械地连接可位移面板5，用于使X线施加器4的垂直位置能够改变。优选地，可位移面板5设置有把手6，使得能容易地进行操纵。可沿着合适轨道来引导可位移面板5，从而能够使可位移面板进行基本上平滑并且无振动的位移。基底2设置有三个或更多个轮子用于使得X射线单元能够移置至不同位置。该轮子使用合适的轴承安装用于使得通过单个人就能移置X射线单元。优选地，轮子通过可变形框架交连，该可变形框架确保所有的轮子与诸如地板或地面的下方表面接触，即使该表面不是完全平坦的。根据本实用新型的一个方面，容纳X射线管的X射线施加器具有共轴几何结构，其中靶、出射窗和准直器是互相平行的。出射窗、靶和准直器基本垂直于X射线管的纵向轴线4b延伸。优选地，X射线管具有关于靶、准直器、适合的过滤器以及出射窗的转动对称。更特别的，根据本实用新型的X射线管的重心设置在纵向轴线4b上。优选地，基底2设置有显示器7，用于反馈适当的用户信息。显示器7可以布置为触敏屏幕，使得能够将适当的数据输入至系统。图1b以示意方式来表示移动X线单元的可位移面板5的实施例。在该放大视图1Oa中，示出了可位移面板5的具体元件。因此，把手6可以实施为机械零件，用于牵拉或推动面板5。替代地，把手6可以布置成电力致动器，该电力致动器用于触发马达(未示出)来使面板5移位。例如，当把手6被牵拉时，可以致动马达，从而促使面板5沿方向A位移。推动把手6可以促使面板5沿方向B下降。优选地，移动X线单元包括用于限制面板5的移动距离的装置。一方面这对于确保系统的机械稳定性是有利的(上位限制)并且另一方面对于防止电缆损坏也是有益的(下位限制)。优选地，面板5能使用内置轨道来移动，该轨道的长度可以选择成以期望方式来限制面板5的位移范围。基底2还优选地包括显示器7，其可以作为合适的用户界面7a。例如，患者数据、诸如患者照片和/或损伤照片可以设置在窗口 7b中，由此将相关的患者信息、诸如出生日期、性别、剂量处方以及剂量输送协议等等可显示在窗口 7c中。按钮7d可以设置成触摸功能，用于能够输入数据。可替代地或另外的，也可以设置合适的硬件开关或按钮。图1c以示意方式来表示根据本实用新型X线单元的施加器的位移功能的实施例。根据本实用新型的一方面，移动X线单元的机构发展并且实现为支承较宽范围的用于X线施加器4的平移或转动移动。在视图11中，示出了示意实施例，其中X线施加器处于其停靠位置。可以理解的是，出于清晰原因，电缆为没有示出。该位置可适于向小房间运送移动X线单元，和/或围绕患者操纵X线单元。为了将X线施加器缩回以尽可能地靠近基体2，铰接臂4a可以在可位移的面板5的外部5a下方弯曲。为了确保移动X线单元在其操纵期间的稳定性，设置靠近地面的负载块2a，用于降低整个构造的重心的绝对位置。视图12以不意方式来表不另一种可能,其中X线施加器4处于它的其中一个工作位置中，在该位置，X射线施加其具有朝向患者P定向的X线出射表面8。为了使X线施加其相对于患者P进行合适定位，可位移面板可移动到介于面板5的最低位置与最高位置之间的某停靠位置。铰接臂4a用于使X线施加其绕转动轴线进行合适转动。优选地，在X线管垂直定向时，转动轴线选择成与X线束从出射表面发射的方向重合。视图13以示意方式来表示又一种可能，其中在较低位置使用X线施加器4。出于该目的，可位移的面板5可恢复其最低位置，并且臂4a用于以所希望的方式对X线施加器进行定向。[0066]图2以示意方式来表示根据本实用新型的移动X线单元的体系结构的实施例。根据本实用新型的移动X线单元包括高压电源单元，该电源单元优选地适于在合适的X线管中产生50_75kV的X线；冷却系统，该冷却系统在使用期间冷却X线管；以及控制系统，该控制系统在使用期间控制X线单元的子单元的电子参数和电气参数。视图20以示意方式示出了控制系统21和X线施加器22的主要单元。控制系统21优选地包括硬线连接的用户界面21a，用于开启和关闭高压电源21b。优选地,高压电源21b包括高压发生器21c,其具有改善的上升和下降(ramp-up andramp-down)的特性。优选地，上升时间为IOOms的量级。使用时,高压电源优选地操作用于传输大约200W的功率。硬线连接的界面21a也可以布置成在高压发生器开启时自动开启冷却系统21d。另外，冷却系统21包括主控制器21e，该主控制器布置成控制使用时从X线施加器的剂量输送。该主控制器21e设置有主计数器，该主计数器适于记录X线辐射初始化之后流逝的时间。然后，在达到预定剂量时，主计数器自动关闭向X线管供给的高压电源。使用时，高压电源优选地操作用于传输大约200W的功率。可以理解的是，预定剂量至少依赖于所产生的X线能量以及剂量率，其中可以预先校准该依赖性。如果主控制器可以利用对应的校准数据，则可以实现充分的主剂量输送控制。优选地，提供副控制器21f，用于启用剂量输送控制的独立回路。副控制器可以连接至剂量计，该剂量计容纳在X线场中X线施加器内在准直器之前。因此，剂量计在考虑高压电源的上升和下降期间剂量变化的情况下，提供有关实际剂量输送的实时数据。还优选地，控制系统还包括安全控制器21g，该安全控制器适于比较来自主控制器21e和副控制器21f的读数，用于在其中输送期望的剂量时触发关闭高压发生器21c。附加地或替代地，安全控制器21g可接线至防护紧急停止装置、门互锁装置以及发生器互锁装置。X线施加器22优选地可包括下面特征X线管22a，设定成容纳在外壳(屏蔽)22k中。根据本实用新型，X线管设置有相互平行的靶、准直器以及出射窗几何结构，使所产生的X线束基本平行于X线管的纵向轴线而传播。优选地，X线管具有大约为4-lOcm的靶-准直器的距离，优选的大约为5-6cm。X线施加器还包括线束硬化过滤器22b以及线束平整过滤器22c，线束硬化过滤器22b被选择为截取低能辐射，线束平整过滤器22c被设计为截取部分X线束，用于产生靠近X线施加器出射表面的基本平整线束轮廓。此外，X线施加器22包括一个或多个准直器，一个或多个准直器被布置成限定治疗线束的几何结构。优选地，使用一组准直器，具有例如1、1. 5、2、2. 5、3、3. 5、4、4. 5、5cm的直径。可以理解的是，尽管讨论了圆形准直器，但是任何形状的准直器，如方形、椭圆形或定制形状的准直器也是可以的。据发现，X线施加器22设置有自动准直器探测装置22f是有利的，该探测装置适于自动发信号通知正在使用哪个准直器。优选地，使用阻抗感测，其中每个准直器设置有至少一对突出部分，用于桥接设置在准直器容座中的阻抗路径。由此产生的容座的电阻构成表示使用中的准直器的信号。X线施加器22还优选地包括内置温度传感器，该内置温度传感器适于发送关于X线管和/或外壳(屏蔽件)温度的信号。来自温度传感器的信号由控制系统来接收，该控制系统执行对该信号的分析。如果测得的温度超过允许水平，则产生警报信号。可选地，可提供针对高压发生器的关闭信号。X线施加器22还包括辐射传感器22h，该辐射传感器布置在外壳22k内，用于探测由X线管实际输送的X线辐射。优选地，出于安全原因，X线施加器22还包括非易失性数据存储器22i，该非易失性数据存储器22i被布置成记录至少X线管的操作参数。此外，为了加强辐射安全性，X线施加器22可设置有辐射指示器22 j，该辐射指示器22 j被布置成向使用者和/或患者提供有关X线管的开/关情形的视觉和/或音频输出。可以理解的是，辐射指示器22j可包括多个分布式信号发送装置。优选地，至少一个信号发送装置、例如发光二极管(LED)与X线施加器22关联。更优选地，信号发送装置设置在X线施加器22上。图3以示意方式表示了根据本实用新型的移动X射线单元的X射线施加器的横截面的实施例。X射线施加器30包括外壳36，该外壳36容纳设置有外部屏蔽件35a的X射线管组件35。X射线施加器30还包括阳极45，在其外侧表面具有靶45a’并布置成发射X射线束，该X射线束具有纵向传播轴线45a，该轴线与X射线管的纵向轴线重合。根据本实用新型，阳极45布置成其纵向轴线基本平行于X射线管的纵向轴线，导致X射线束基本沿X射线管组件45a的纵向轴线传播。优选地，X射线管的阳极靶部、出射窗和准直器互相平行并且基本以相对于纵向轴线45a的成直角延伸并沿纵向轴线间隔开。发现通过将出射窗布置在X射线施加器30的端表面，可以实现X射线施加器的良好的平衡机械配置，这是由于该配置的重心预期地位于X射线管组件35的纵向轴线45a上。优选地，靶(阳极)和准直器33之间的距离在4-lOcm范围内，优选地大约为5-6cm。由于相对较小焦点尺寸，该相对较短靶-准直器的距离对于产生具有基本狭窄半影(对于20/80%的线来说是1.5-1. 8_)和良好的线束平整度的X线束来说是有利的。可以意识到的是，阳极之间的距离标出以靶盘45a’和准直器33的中平面之间的距离。X线施加器30还包括过滤器39，该过滤器用于硬化从目标45a’发射的X线束；线束平整过滤器40，该线束平整过滤器40用于平整线束曲线；以及准直器33，该准直器可插入在准直器容座41中。为了防止X线管在使用中过热，设置冷却系统34，该冷却系统34可以有利地布置在X线管35和与X线管35的表面接触的屏蔽件35a之间的间距中。使用管31来提供合适的冷却剂。优选地，冷却剂是循环的并且可为水、适当的油或者甚至加压气体。X线施加器30可包括温度传感器37。X线组件30还可包括合适的辐射探测器38，该辐射探测器38连接至辐射指示器43。优选地，由辐射探测器38采集的数据存储在数据存储单元44中。为了保护X线施加器30的X线出射表面不受患者间的污染，可设置施加器帽42以便至少覆盖X线施加器30的发射。优选地，施加器帽足够厚以完全截取从X线施加器发出的二级电子。图4以示意方式表示了图3中设置有施加器帽的X射线施加器的一个实施例。优选地，施加器帽足够厚以完全截取从X线施加器发出的二级电子。优选地，施加器帽由PVDF (聚偏氟乙烯)制造而成并且在整个窗口部厚度大约为O. 4-0. 7mm,优选O. 6mm厚，密度大约为1. 75-1. 8，优选为1.78。可替代地，施加器帽由PPSU (聚亚苯基砜)制造而成且在整个窗口部的厚度为O. 3-0. 6_，优选O. 5_厚，密度大约为1. 30-1. 45，优选为1.39。发现这些材料是特别合适的，因为它们在X线的影响下稳定，并且适于不同类型的杀菌处理，诸如化学杀菌或闻温下杀菌。施加器帽42优选地对X射线是基本透明的，并还可由玻璃、塑料、或陶瓷材料制成。还能够采用金属来制造施加器帽，尽管不是优选的。在后者情形，可以对施加器帽进行消毒，但是优选使用一次性的施加器帽。在图4的视图50中，可以看出X线施加器51的外部尺寸可大于由帽42覆盖的发射部的外部尺寸。尽管该实施例对于最小化X线施加器的总重量来说是优选的，但是发射部可以具有与X线施加器51的本体相同的尺寸。图5以示意方式来表示设置有识别装置的准直器的一个实施例。准直器63设置有中央开口 64，该中央开口 64用于限定由参照图3所讨论的X射线施加器30发射产生的X射线束的形状和尺寸。准直器63适于容纳于准直器容座61中，容座61成形为牢固配装准直器63于其中的合适的室。为了能够自动进行准直器识别，准直器设置有两个突出部分65a、65b,两个突出部分65a、65b适于与准直器容座61内设置的电阻路径62相互作用。当突出部分65a、65b与路径62接触时，准直器容座的纯阻抗将改变。准直器容座的电阻变化用于准直器插入准直器容座中的自动识别。可以理解的是，对于一组准直器，每个准直器必须提供一对独特的突出部分，该对独特的突出部分引起准直器容座的纯阻抗的可辨识的变化。本领域技术人员将容易理解，可以设想准直器表面上具有不同相应位置的多对65a、65b。可替代的，有可能为每个准直器设置电子识别装置，例如，与插头协配的芯片。当插头插入准直器容座中(设置有协配容座)，准直器识别可以传输到移动X射线单元的控制单
J Li ο图6以示意方式来表示设置有识别装置的准直器的替代实施例。将更加详细的讨论图3所示的准直器33的不同实施例。准直器33设置有孔71，其可以具有任意形状。识别装置72a、72b用于自动探测正确的(即设想的)准直器是否插入X射线施加器中。例如，识别装置72a、72b可以指代合适的弹簧加载销，其布置成与电阻体(视图33a中示出)相互作用，以引起电阻体的纯阻抗的变化。通过探测代表电阻体的绝对或相对电阻的信号，可以执行所插入的准直器的自动识别。在视图33a中描述了电阻体的示意实施例，其中把系列74a、74b、74c、74d、74e、74f中的每个圆点归因于分开的电阻接触圈(为清楚起见仅示出几个)。电阻路径33a的纯阻抗变化取决于销72a或72b在何时接触电阻回路33a的电阻圈并将根据接触位置而变化。各个类型的准直器33，可通过将接触销72a、72b不同地定位在外表面70上来编码。在替代实施例33’、33”中，接触销72a、72b可以辅助以接触条76，其用于锁定和/或使得准直器恰当的插入准直器容座中。该特征对于不具有转动对称的准直器来说是特别有利的。在又一实施例中，准直器和/或销可以是彩色编码的。在可替代布置中，如图6所示，提供了准直器70，所述准直器设置有孔71，X射线穿过该孔通过，准直器在其上具有一对接触销72a、72b。当安装在X射线施加器30上时，销将接触在X射线施加器30的协作配合部件上的协作接纳垫。该接收装置可以是具有多个接触垫74a、74b、74c、74d、74e和74f的是平坦区的形式，所述多个接触垫绕X射线施加器30的较低基底部布置。因此，当准直器置于准直器接纳容座并稳固就位时，各对接触垫中的一对将与X射线施加器30上的接触销啮合。每个不同尺寸的准直器将具有特定布置的接触销以啮合X射线施加器30上的特定成对销。每个销能够连接至基底2中的控制单元，从而完成特定的和不同的电路以识别准直器并传输特定的识别信号至显示器面板7。该方法具有如下优势，即仅需建立垫和接触销之间的接触，而无需做出电阻(或电导率)的实际测量。这之所以有利是因为需要给予脏的接触或污染接触最小关注，它们的轻微恶化将影响到读数并从而导致给予不准确的治疗。可以设想接触销和垫的各种布置。这样，具有不同规格的准直器能够唯一地被识别。可替代地，有可能为每个准直器设置电子识别装置，例如，与插头协配的芯片。当插头插入准直器容座中(设置有协配容座)，准直器识别可以传输到移动X射线单元的控制单元。图7以示意方式来表示在根据本实用新型的移动X射线装置中的X射线管的实施例。图6以示意方式来示出在根据本实用新型另一方面的移动X线装置中的X线管的另一实施例。X线管100具有本体102，该本体在一端封装X线穿过的端窗104。参见图7的横截面E-E。端窗由薄铍金属片制成。覆盖端窗104提供针对窗口损坏的保护以及针对金属毒性作用的保护的是施加器帽106。施加器帽106优选由塑料材料制成。在管本体102中，靶108处于距离准直器130的4_10cm处，且优选地，在距离准直器130的4-6cm处，参见图7，横截面F-F。靶由钨金属制成，以提供期望的X线光谱。对X射线透明的可替代金属也是合适的。靶的钨尖端装配在大阳极组件110上，该大阳极组件110还可以用于将靶中产生X线所形成的热传导出去。阳极组件的大部分由铜制成。阴极112定位成稍微偏离靠近端窗的轴线。从阴极发射的电子加速跨越由阴极和阳极之间的电势差引起的间隙以射向靶，在该情形电势差大约设定为70kV，这些电子将撞击在钯上并且以已知方式使X线产生。从靶108发射的X线在穿过准直器130和施加器帽106上的出射表面124之前穿过线束硬化过滤器122。准直器130可容纳在合适的准直器容座128中。阳极组件110装配在本体102中并且与其电绝缘。大量已知技术和材料中的一种可以用于在阳极和本体102之间提供期望的绝缘程度。本领域还已知的是，X线的产生会产生大量废热，因此有必要将管冷却，以便将其维持在安全的温度。各种冷却机构在本领域中都是已知并使用的。在该实施例中，通过强制水围绕阳极区域来对管进行冷却。水通过管道116进入管的后部并且通过第二管道118离开。水冷却回路是闭环回路，离开管组件的水在回到管之前通过远程冷却器来冷却。可替代地，油或者其它流体可以用作冷却介质。还已知的是，在一些应用中，加压气体用作高效冷却剂。本领域已知的是，沿所有方向产生和发射X线，但是由管102的本体以及其它内部元件引起的屏蔽倾向于将从管的本体发射的辐射量减到最小，大部分辐射是从端窗发射的。由本体提供的屏蔽的厚度设计成其提供对于操作者安全使用来说所需的至少最低水平的屏蔽。高压电缆组件120连接至阳极组件110。高压电缆组件连接至柔性电缆装置(未示出)，柔性电缆装置又连接至高压电源。辐射探测器114 (参见图7的横截面E-E)置于从钯108发射的X线束路径的外侧并且穿过端窗104。该探测器可以是任意已知形式的辐射探测器。在该实施例中，是连接至放大器的已知形式的合适辐射硬化半导体。辐射探测器114探测管102何时工作并且发射X线能量。来自探测器的输出连接至控制单元，来自其中的输出信号可用于向使用者提供管是否运行的光学指示。通过这种方法来提供X线探测器，其用于探测管是开启还是关闭。通过进一步校准辐射探测器114，能够确定和计算在治疗期间施加给患者的X线剂量。通过这种方式，能够使用实时放射量测定测量系统，其中可以确定所施加的精确量的辐射剂量。当剂量率为已知时，在治疗期间可以修改治疗计划。这之所以有利是因为可以非常精确并且密切的控制所施加的X线的剂量。为了将管102精确放置在肿瘤上方，可以使用肿瘤照明装置。肿瘤照明装置包括多个光源126，其围绕管的周界并且靠近端窗放置。当使用时，光照射在患者皮肤上。因为光源126围绕本体102的周界定位，在距离管一端的较短距离处，它们会产生光环，该光环内部具有尖锐截止。这样，管本体102上的光源位置产生阴影。当X线管开启时，该阴影环用于指示将要经受辐射的区域。可以理解的是，环内的区域并不完全是黑的，环境光将能够进入阴影区域。优选的是，光源126是白的LED，其足够亮从而清楚地照明目标区域，而不会产生大量热并且具有较长的寿命。少的热量产生是重要的，因为光源紧靠患者的皮肤，因此最小化对皮肤烧伤或其它损害的危险是重要的。其它颜色的LED也可以使用。可替代地，可以使用其它光源，诸如已知的白炽灯，甚至是通过光缆连接至环的远程光源。图8以示意方式示出了根据本实用新型的另一方面的X射线管的另一实施例。根据本实施例，指示器126可以设置在X射线管的侧面。指示器126可以包括LED或任意其他适合的光源。设想从指示器126发射的光撞击在X射线准直器132的反射面上，其后光从另外的反射面134反射并作为相应光束BI和B2方向朝向X射线管的中心轴线X。可以理解的是，X射线管35可以适当的成形并制造以提供反射体134。反射体可以是同心反射环，该同心反射环附接在X射线管的对应凹槽内。还可以理解的是，反射面132可以有利地设置在背朝患者而朝向X射线源(未示出)的准直器表面上，其位于轴线X上。本领域技术人员将很容易地理解如何布置图3所示的准直器和X射线管以能够产生图6所讨论的几何结构。由指示器126以上述方式产生的光斑可以用来精确地来相对于患者P定位X射线管35。还可以理解，线束BI和B2之间交点的空间位置可以选择成提供处于距离容纳X射线管35的X射线施加器的外表面(未示出)的预定距离处的最小斑点。例如，该预定距离可以选定处于距离X射线施加器的外表面l、2、3、4、5cm处。这样，可以控制并维持患者P上的目标区域和X射线束的中心轴线之间的精确对准。选择预定距离处于从X射线施加器的外表面大约2-3cm上是有利的，以使得X射线施加器具有可操作性而没有接触患者的风险。当X射线施加器使用图1a所示的铰接臂4a和指示器相对于患者P设置时，还可以使用合适的精密机构定位。还可以理解的是，尽管参照了 X射线管35说明指示器和反射体，可能实施将指示器126附接至X射线施加器4a的外表面的类似配置，如图1所描述。这种情况下，不使用用于执行反射目的的准直器，可以使用专用反射器。虽然上面已经对具体实施例进行描述，但可以理解的是，本实用新型也可以于上述不同的其它方式来实现。上面描述只是示意性的，而非限制性的。因此，对本领域技术人员来说已知的是，在不脱离下面所述权利要求书范围的情况下，可以对前面所述的本实用新型进行修改。
权利要求1.一种移动X射线单元，包括基底，所述基地用于容纳控制单元、电源和冷却器，还包括铰接式可移置臂，所述铰接式可移置臂支承X射线施加器，所述X射线施加器连接至所述基底并包括X射线管，所述X射线管具有纵向轴线并包括用于产生加速场的阳极和用于产生X射线束的靶，所述阳极的纵向轴线基本平行于所述X射线管的纵向轴线布置。
2.根据权利要求1所述的移动X射线单元，其特征在于，所述X射线施加器包括纵向轴线，所述X射线管的纵向轴线基本平行于所述X射线施加器的纵向轴线。
3.根据权利要求1或2所述的移动X射线单元，其特征在于，所述阳极的纵向轴线、所述X射线管的纵向轴线和所述X射线施加器的纵向轴线是同轴布置的。
4.根据权利要求1所述的X射线单元，其特征在于，所述阳极包括出射窗，用于发射由所述靶产生的X射线，所述X射线管还包括准直器，所述准直器用于使所产生的X射线束成形，所述靶、所述出射窗和所述准直器以间隔分开配置基本布置在所述X射线管的纵向轴线上。
5.根据权利要求4所述的X射线单元，其特征在于，所述靶和所述准直器之间的距离处于4-lOcm之间的范围。
6.根据权利要求5所述的X射线单元，其特征在于，所述靶和所述准直器之间的距离处于大约5-6cm之间的距离。
7.根据权利要求4或5所述的X射线单元，其特征在于，所述准直器配置有识别装置，所述识别装置布置成在所述控制单元中产生代表准直器特征的信号。
8.根据权利要求4所述的X射线单元，其特征在于，所述准直器是可互换的，所述X射线单元包括一组准直器，所述一组准直器设置有相应的识别装置。
9.根据权利要求8所述的X射线单元，其特征在于，所述准直器被设定成设置于容座中，所述容座具有导电路径，所述准直器布置有突出部分，所述突出部分适于与所述容座的所述导电路径协作以用于所述信号的产生。
10.根据权利要求9所述的X射线单元，其特征在于，每个准直器具有至少一个接触件，所述至少一个接触件用于接触所述X射线单元上多个接触位置中的至少一个，以产生所述信号。
11.根据权利要求9所述的X射线单元，其特征在于，每个导电路径具有不同的导电值，探测的导电系数值提供识别特征信号。
专利摘要本实用新型涉及移动X射线单元(10)，其包括基底(2)，用于容纳控制单元、电源和冷却器，以及还包括铰接式可移置臂(4a)，其支承X射线施加器(4)，该X射线施加器包括具有纵向轴线的X射线管，所述X射线施加器连接至基底，X射线管包括用于产生加速场的阳极和用于产生X射线束的靶，阳极的纵向轴线基本平行于X射线管的纵向轴线布置。本实用新型还涉及一种制造移动X射线管的方法和一种递送X射线束的方法。
文档编号H01J35/08GK202907326SQ20112058000
公开日2013年4月24日 申请日期2011年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者J·赫宁 申请人:核通运营有限公司