专利名称：用于x射线装置的滤波器以及x射线装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于X射线装置的滤波器，所述滤波器用来使从X射线源射出的X射线辐射的强度轮廓(Intensitatsprofil)成型。本发明还涉及ー种X射线装置，其具有至少ー个这样的滤波器。
背景技术：
在对患者的身体部位拍摄X射线投影吋，尤其是出于诊断的目的，在通常的实践中使用形状滤波器(Formfilter)。通常，这样的形状滤波器与X射线源相关联，以便对从X射线源射出的X射线辐射进行至少部分地遮挡、衰减或者至少部分地吸收。形状滤波器的 实施通常是这样的，使得由于其小的厚度而具有对于X射线辐射的小的射线衰减的患者的特定的外围身体部位(例如胳膊)，例如在中心投影(Zentralprojektion)的情况下至少被部分地遮挡，也就是说，从X射线源射出的X射线首先穿过形状滤波器，然后以更小的強度穿过患者的被遮挡的身体部位。而患者的中心部位没有被形状滤波器遮挡。这对于形状滤波器的相应的实施来说具有的优势是，患者的特定的身体部位(就像所提到的胳膊)不遭受对于成像来说过高的X射线辐射強度。如果考察患者的整个扫描，以这种方式可以降低所施加给患者的X射线辐射的剂量。此外，形状滤波器对由X射线探测器采集并且穿过患者的X射线辐射进行某种均匀化，也就是说，形状滤波器至少部分地对不均匀的信号曲线进行补偿，从而也使得在X射线探测器中从ー个地方到另ー个地方的噪声以期望的方式更少地变化。然而，通常总是按照特定的平均的患者几何尺寸或者平均的患者的射线衰减轮廓来设计形状滤波器，从而对于不同的患者来说剂量节约和均匀化的效果导致不同的好的结果。另ー个缺点出现在将静止的形状滤波器安装在诸如计算机断层造影设备的X射线装置中的情况下，其中形状滤波器随着X射线源围绕患者旋转。根据用于拍摄X射线投影的旋转角度或者投影角度，在此患者几何尺寸或患者的射线衰减轮廓发生改变，静止的形状滤波器不能与其匹配。在US 7，088，799 B2中描述了ー种用于X射线装置的滤波器，其被构造为圆柱形，其包括多个滤波器轮廓(Filterprofile)并且可以围绕圆柱体的纵轴旋转。由US 7，330，535 B2公开了ー种用于X射线装置的滤波器装置，其具有一对领结式滤波器(Bowtie-Filter)。所述滤波器被实施为u型，并且可以围绕轴旋转。在US 7，688，936 B2中描述了ー种滤波器装置，其具有布置在可围绕轴旋转的套筒(Nabe)上的滤波器组。滤波器组的滤波器彼此不同，并且通过不同的施加给CT设备的X射线管的管电压被应用于多能量数据采集。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，这样提供一种用于X射线装置的滤波器和一种开头所述类型的X射线装置，使得从X射线源射出的X射线辐射的强度轮廓可以至少部分地针对研究对象特定地成形。根据本发明，上述技术问题通过ー种用于X射线装置的滤波器来解決，其用于使从X射线源射出的X射线辐射的强度轮廓成型，其具有被构造为螺旋桨形状、包含两个通过滤波器的轴连接起来的翼、由衰减X射线辐射的材料构成的滤波器体，所述滤波器体可以围绕能被X射线辐射透过的轴旋转。通过滤波器体可以围绕滤波器的轴或者围绕滤波器体的轴旋转，在关于滤波器体所关联的X射线源的相应的实施中，滤波器体能够改变其X射线衰减轮廓。尤其是，通过滤波器或通过滤波器体成型或引起的、从所关联的X射线源射出的X射线辐射的强度轮廓能够被改变或变化。相应地，根据本发明的变形，这样构造滤波器的滤波器体，使得在将滤波器布置在从X射线源射出的X射线福射的射线途径(Strahlengang)中的情况下，以及在滤波器体围绕滤波器轴旋转的情况下，至少对于X射线辐射的部分X射线来说，穿过滤波器体的透射长度(Durchstmhlungslangen )发生改变或变化。 根据本发明的构造，通过围绕滤波器的或滤波器体的轴进行摆动或者转动，可以这样取向滤波器体，使得由滤波器或滤波器体成型的X射线辐射的强度轮廓可以与待施加X射线辐射的对象的几何尺寸和/或射线衰减轮廓相匹配。按照本发明的另ー种构造，通过滤波器体围绕滤波器或滤波器体的轴进行间歇的或连续的摆动或转动，由滤波器或滤波器体成型的X射线辐射的强度轮廓可以间歇地或者连续地与待施加X射线辐射的对象的改变的几何尺寸和/或改变的射线衰减轮廓相匹配。根据本发明的扩展，螺旋桨形状的滤波器体的一个翼被构造为在横切面上近似波浪形状，而另ー个翼被构造为在横切面上近似香蕉形状。滤波器的或滤波器体的在两个翼之间延伸的轴定义了纵向。在纵向上，滤波器体通常不改变其形状。在本发明的另ー个实施例中，滤波器体具有铝和/或石墨作为滤波器材料。本发明的技术问题也通过ー种X射线装置来解決，所述X射线装置具有至少ー个前面所述的滤波器。根据本发明的变形，X射线装置具有至少ー个X射线源，所述X射线源发射出棱锥形的、圆锥形的或者扇形的X射线束，该X射线束具有对称轴，其中，滤波器与X射线源这样相关联，使得通过滤波器体即使在摆动的滤波器体的情况下X射线束的X射线的透射长度总是近似地关于对称轴对称。由此这样构造滤波器体，使得通过滤波器体围绕滤波器或者滤波器体的轴的摆动，与滤波器体的中央区域相比，在滤波器体的两个边缘区域中的透射长度能够被増大或者更强烈地増大。根据本发明的构造，所述X射线装置是具有至少ー个X射线源和X射线探测器的计算机断层造影设备，所述X射线源和X射线探测器彼此相对地布置在计算机断层造影设备的机架的可围绕系统轴旋转的部分上，其中，用于使强度轮廓成型的滤波器与所述至少ー个X射线源相关联。根据本发明的另ー种构造，与机架的可旋转部分围绕系统轴的旋转相同步，滤波器体可以围绕滤波器的或者滤波器体的轴摆动，从而从至少ー个X射线源射出的X射线辐射的强度轮廓或者滤波器体的射线衰减轮廓总是可以与待检查对象的依赖于投影角度的射线衰减轮廓相匹配，并且在计算机断层造影设备的运行中也被匹配。根据本发明的变形，在此滤波器体进行钟摆运动。也就是，滤波器体不是转动360°，而是优选在+/-x°之间摇摆，其中，角度X取决于滤波器体的形状。
在所附的示意图中描述本发明的实施例。附图中图I示出了具有按照本发明的滤波器的计算机断层造影设备，图2示出了图I中的计算机断层造影设备的滤波器，图3示出了图2中的滤波器的功能的图解，并且，
图4示出了在滤波器体的不同的摆动位置上通过图2中滤波器的滤波器体的透射长度的图解。在附图中，相同的或者功能相同的元件全部具有相同的附图标记。附图中的描述是示意性的而不是严格按照正确比例的。计算机断层造影设备I在以下并且不失一般性地仅作为理解本发明所必需的程度来讨论。
具体实施例方式图I中所示的计算机断层造影设备I包含具有静止部分3和可围绕系统轴5旋转的部分4的机架2。在本发明的实施例情况下，可旋转部分4具有X射线系统，所述X射线系统包含X射线源6和X射线探测器7，所述X射线源和X射线探测器彼此相对地被布置在可旋转部分4上。在计算机断层造影设备I的运行中，X射线辐射8从X射线源6以扇形的X射线束8的形状向X射线探测器7的方向上射出、穿过测量对象并且由X射线探测器7以测量数据或测量信号的形式采集。此外，计算机断层造影设备I具有用于安置待检查患者P的患者卧榻9。患者卧榻9包含卧榻基座10，在所述卧榻基座上布置了为实际支撑患者P而布置的患者支撑板11。所述患者支撑板11相对于卧榻基座10在系统轴5的方向上是可以这样调整，使得患者卧榻板可以与患者P—起被引导进入机架2的开ロ 12中，以用于按照螺旋扫描对患者P拍摄X射线投影。利用计算机断层造影设备I的图像计算单元13，对借助X射线系统所拍摄的X射线投影进行计算的处理，或者基于X射线投影的測量数据或测量信号进行层图像、3D图像或者3D数据组的重建，所述层图像或者3D图像可以显示在显示装置14上。根据本发明，滤波器20与当前是X射线管的X射线源6相关联，以便这样连续地成型从X射线源6射出的X射线辐射8的强度轮廓，使得其分别与患者P的依赖于投影角度的射线衰减轮廓尽可能好地匹配。从X射线源6射出的X射线辐射8的方向来看，滤波器20布置在X射线源6的前面。在图2中以透视图的方式示出了滤波器20。在本发明的实施例的情况下，滤波器20具有长方体形状的、X射线辐射可以穿透的壳体21，所述壳体例如由合成材料构造。在壳体21中布置了由衰减X射线辐射的材料制成的滤波器体22，所述材料可以包含例如铝或
者石墨。在本发明的实施例的情况下，滤波器体22被构造为螺旋桨形状并且具有两个翼23、24，这两个翼通过滤波器20的或滤波器体22的轴25彼此相连，滤波器体22围绕所述轴可以转动或者摆动。在本发明的实施例的情况下，滤波器20或滤波器体22具有可驱动的机轴26,轴25内接于(einbeschrieben)所述机轴26。机轴26与滤波器体22固定连接，从而通过在双箭头a的方向上转动或摆动所述机轴26也可以有针对性地转动或者摆动滤波器体22。在本发明的实施例的情况下，通过电驱动27引起机轴26的摆动以及由此滤波器体22的摆动。此外，这样将滤波器20布置在机架2的可旋转部分4上并且与X射线源6对应，使得滤波器20的机轴26和驱动27总是位于滤波器20的由X射线辐射所穿过的空间之外并且由此不会对成像发生作用。这点例如能够通过遮光板(Blenden)来确保。在图2中，为了阐述相关内容，示意性绘制了在z方向或者系统轴5的方向上发生作用的遮光板28，所述遮光板28确定了扇形X射线束8的宽度，并且示意性绘制了在Cp方向上发生作用的遮光板29，所述遮光板29确定了扇形X射线束8的开ロ。 为了在轴25的方向上稳定滤波器体22，以未示出的方式滤波器20在前端和/或背后端可以分别具有ー个板，在所述板上固定滤波器体22的翼23、24以及机轴26。对于滤波器20的该实施方式来说，就像机轴26 —祥，这些板再次位于滤波器20的由X射线辐射8所穿过的区域之外。这样构造滤波器体22，尤其是滤波器体22的两个翼23、24，使得在将滤波器20布置在从X射线源6射出的X射线辐射8的射线途径中的情况下，以及在滤波器体22围绕轴25转动的情况下，对于X射线辐射8的至少一部分X射线来说通过滤波器体22的透射长度发生变化，所述透射长度也就是各个X射线通过滤波器体直到所述X射线在其进入之后再次从滤波器体离开所经过的路程。所述透射长度在此基本上是关于从X射线源6射出的X射线束8的对称面S対称的，因为大部分检查对象(至少当检查对象是人时)具有某ー个对称轴。对称面S延伸通过轴25和X射线源6的焦点并且将扇形X射线束8分成两个相同大小的部分扇形，就像在图3中所能看到的那样。为了在摆动的滤波器体22的情况下透射长度也达到关于对称面S的对称，第一翼23在沿着轴25观察的横截面上构造为近似波浪形，并且第二翼24在沿着轴25观察的横截面上构造为近似香蕉形。在摆动的滤波器体22的情况下，在图3和图4中对于滤波器体22关于轴25的三个不同的摆动位置来说明透射长度的对称。对此，滤波器体22在图3中以切面的形式被描述(请參见图2，切面III-III)。从图3还可以得知，滤波器体22自身不具有关于轴25和对称面S的对称。在图3中附加地示出了从射线源6射出的(必要时由遮光片29所约束的)扇形射线束8在9方向上所确定的边缘射线30。滤波器20的轴25在本发明的实施例的情况下基本上平行于计算机断层造影设备I的系统轴5延伸。从图3中，根据滤波器体22的三个摆动位置A、B和C可以得知，通过滤波器体22关于轴25的转动或者摆动，通过滤波器体22的从射线源6射出的X射线的透射长度发生变化。根据对于滤波器体22的三个摆动位置A、B和C的、在滤波器体22的横截面上方观察的三条曲线，图4描述了关于对称面S対称的发生改变的透射长度。可以得知，通过滤波器体的摆动，透射长度曲线的边缘陡度从摆动位置A到摆动位置C増加。如果布置在机架2的可旋转部分4上的X射线源6位于12点或者6点位置，滤波器体22在对患者P的胸部部位进行X射线投影的拍摄时优选地采取摆动位置A，以便X射线辐射8的强度轮廓与患者P的待透射的身体尺寸或身体横截面尺寸、或者患者P的占多数的射线衰减轮廓相匹配。在位置A处，在患者P的胳膊部位将X射线辐射8的強度相对于在患者P的中央或者躯干部位的X射线辐射8的强度以期望的方式減少。
如果与之相反，在对患者P的胸部部位进行X射线辐射的拍摄时X射线源6位于3点钟位置或者9点钟位置，那么，滤波器体22优选地采取摆动位置C。在这种情况下，从投影方向上观察，患者P的身体横截面尺寸明显地更为压縮。基于此，強度轮廓通过滤波器20或者滤波器体22变窄。X射线的透射长度因此在外侧増大，从而滤波器体22的边缘区域衰减了 X射线福射。也就是通过关于轴25的转动或者摆动，滤波器体22改变了其射线衰减轮廓。由此作为结果，通过滤波器体22关于轴25的转动或者摆动，从X射线源6射出的X射线辐射产生的强度轮廓发生变化。在利用计算机断层造影设备I扫描患者P的过程中，其中在沿着系统轴5将承载着患者P的患者支撑板11进给的情况下从不同的方向进行对患者P身体的X射线投影，滤波器体22取决于投影角度地关于轴25摆动，以便将从X射线源6射出的X射线辐射8的强度轮廓分别与患者P的取决于投影角度的射线衰减轮廓相匹配。滤波器体22关于轴25 的摆动在此与机架2的可旋转部分4关于系统轴5的旋转是同步的。在此，滤波器20的驱动27通过计算机断层造影设备I的没有明确示出的控制装置来相应地控制，例如通过机架2的增量传感器(Inkrementalgeber)得知机架2的可旋转部分4的旋转位置。在本发明的实施例的情况下，从其在图2中所示的起始位置出来，滤波器体22进行在-15°到+15°之间的钟摆运动。考虑对患者P的整个扫描，通过成型或者匹配强度轮廓，滤波器由此也节省了在扫描过程中患者P所施加的X射线辐射剂量。与本发明所述实施例不同，滤波器体在与要检查的对象匹配时也可以被不同地实施，也就是说，具有另ー种形式。尤其是，可以不同地成型翼。按照滤波器体的实施方式，其也能完全地关于滤波器轴旋转，以便X射线辐射的强度轮廓分别与检查对象的射线衰减轮廓相匹配。另外，滤波器材料不是必须具有铝和/或石墨。而是也可以应用不同的合适的滤波器材料。此外，轴不是必须要通过滤波器20或者滤波器体22的中心。旋转轴也可以位于例如滤波器体22之外，例如滤波器体22的旁边或者下方。为了能够成型期望的强度轮廓，可以与其旋转轴相匹配地实施滤波器体。计算机断层造影设备I在必要时可以具有多个不同的滤波器20，所述滤波器针对其滤波器体和/或滤波器的或滤波器体的旋转轴而彼此区分。在用计算机断层造影设备I对检查对象进行检查之前，则总是首先选出最适合于检查的滤波器。配备有滤波器的X射线装置不是必须是计算机断层造影设备。滤波器也适合于C形臂X射线设备和其他的X射线设备。在此关联中，X射线束也可以是棱锥形的或者圆锥形的。另外，根据本发明的滤波器不仅适合于动态地成型从X射线源射出的X射线辐射的强度轮廓。而是利用滤波器体在固定的位置也可以最优化用于检查对象的强度轮廓。
权利要求
1.一种用于X射线装置(I)的滤波器(20)，用来使从X射线源(6)射出的X射线辐射(8)的强度轮廓成型，所述滤波器具有构造为螺旋桨形状、包含两个通过滤波器(20)的轴(25)相连接的翼(23，24)、由衰减X射线辐射的材料构成的滤波器体(22)，其中，所述滤波器体(22)关于能由该X射线辐射(8)透过的轴(25)是可旋转的。
2.根据权利要求I所述的滤波器(20)，其中，所述滤波器体(22)被这样构造，使得在将所述滤波器(20)布置在从所述X射线源(6)射出的X射线辐射(8)的射线途径中的情况下，以及在所述滤波器体(22)围绕所述滤波器(20)的轴(25)旋转的情况下，至少对于该X射线辐射(8)的部分X射线来说，通过该滤波器体(22)的透射长度发生变化。
3.根据权利要求I或2所述的滤波器(20)，其中，所述滤波器体(22)通过围绕所述滤波器(20)的轴(25)的摆动或者转动能够这样取向，使得由该滤波器(20)成型的所述X射线辐射(8)的强度轮廓能够与待施加该X射线辐射(8)的对象(P)的几何尺寸和/或衰减 轮廓相匹配。
4.根据权利要求I或2所述的滤波器(20)，其中，通过所述滤波器体(22)围绕所述滤波器(20)的轴(25)进行的间断的或者连续的摆动或者转动，由该滤波器(20)成型的所述X射线辐射(8)的强度轮廓能够间断地或者连续地与待施加该X射线辐射(8)的对象(P)的发生变化的几何尺寸和/或发生变化的射线衰减轮廓相匹配。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的滤波器(20)，其中，ー个翼(23)在横截面上被构造为近似波浪形的，并且另ー个翼(24)被构造为近似香蕉形的。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的滤波器(20)，其中，所述滤波器体(22)具有铝和/或石墨作为滤波器材料。
7.—种X射线装置(I)，其具有至少ー个根据权利要求I至6中任一项所述的滤波器(20)。
8.根据权利要求7所述的X射线装置(I)，其具有至少ー个X射线源(6)，所述X射线源发出棱锥形的、圆锥形的或者扇形的X射线束(8)，所述棱锥形的、圆锥形的或者扇形的X射线束(8)具有对称轴(S)，其中，所述滤波器(20)与所述X射线源(6)这样相关联，使得所述X射线束(8)的X射线的通过滤波器体(22)的透射长度即使在摆动的滤波器体(22)条件下也总是关于对称轴(S)近似対称的。
9.根据权利要求7或8所述的X射线装置(I)，所述X射线装置是具有至少ー个X射线源(6)和X射线探测器(7)的计算机断层造影设备(I)，所述X射线源和X射线探测器被相对地布置在所述计算机断层造影设备(I)的机架(2)的关于系统轴(5)可旋转的部分(4)上，其中，用于使强度轮廓成型的所述滤波器(20)与所述至少ー个X射线源(6)相关联。
10.根据权利要求9所述的X射线装置(1)，其中，与所述机架(2)的可旋转部分(4)围绕系统轴(5)的旋转相同步，所述滤波器体(22)围绕所述滤波器(20)的轴(25)是可以摆动的。
11.根据权利要求10所述的X射线装置(1)，其中，所述滤波器体(20)进行钟摆运动。
全文摘要
本发明涉及一种用于X射线装置(1)的滤波器(20)，用来使从X射线源(6)射出的X射线辐射(8)的强度轮廓成型，所述滤波器具有构造为螺旋桨形状、包含两个通过所述滤波器(20)的轴(25)相连接的翼(23，24)、由衰减X射线辐射的材料构成的滤波器体(22)，其中，所述滤波器体(22)关于能由该X射线辐射(8)透过的轴(25)是可旋转的。此外，本发明还涉及一种X射线装置(1)，其具有至少一个这样的滤波器(20)。
文档编号H05G1/02GK102648858SQ201210043908
公开日2012年8月29日 申请日期2012年2月24日 优先权日2011年2月25日
发明者K.斯蒂尔斯托佛 申请人:西门子公司