专利名称:含电活性聚合物元件的轮廓准直器和自适应过滤器及方法
技术领域：
本发明涉及一种用于调节X射线辐射的光路的轮廓的轮廓准直器或自适应过滤器以及对应的方法。
背景技术：
轮廓准直器使用在用于处理肿瘤的X射线治疗中。在X射线治疗中，用富含能量的辐射，通常是用直线加速器的高能量X射线辐射照射肿瘤。该轮廓准直器在此引入X射线辐射的光路中。它具有辐射可穿透的开口，其轮廓应当与肿瘤的轮廓相对应。因此，轮廓形成一个用于透射X射线辐射的开口。由此可以可靠地实现，只用X射线照射肿瘤，而不照射与之相邻的健康的身体组织。通过适合地构造轮廓准直器，可以仿照几乎每个任意的肿瘤轮廓构造。
广泛流行的用于放射线治疗的准直器是所谓的叠片式准直器，例如在专利文献DE102006039793B3中所记载。叠片式准直器具有多个，例如160个可相互通过电机驱动的方式移动的用于形成开口的叠片。这些叠片由吸收X射线辐射的材料构成。按这种类型，两组叠片这样地对置，使得它们可以以其端侧相向地或相离地移动。
每个叠片能单独地借助电机移动。因为在叠片定位时在叠片额定值与实际调节的实际位置之间会出现略微的偏差，所以每个叠片具有位置测量器件，通过该位置测量器件可以精确地确定实际调节的位置。
在借助X射线检查时，经常会出现，患者或其器官在待检查区域中具有对于所使用的X射线辐射而言强烈不同的吸收特性。例如在胸透拍摄时，由在该处布置的器官决定地在肺前方的区域中的衰减很大，而在肺区域中的衰减本身较小。既对获得有表现力的照片也对尤其是保护患者重要的是，运用的剂量与区域有关地这样调节，使得不需要输送比所需更多的X射线辐射。也就是说， 在具有较大衰减的区域内采用比在具有较小衰减的区域中更大的剂量。此外，存在这些应用，其中，必须以更高的诊断质量，也就是必须以小的噪音拍摄检查区域的仅一部分。周围的部分对定位是重要的，但对诊断本身并不重要。因此，该周围区域可以以较小剂量成像，以便以这种方式减少整体采用的剂量。
为了衰减X射线辐射使用过滤器。这种过滤器例如由DE4422780A1已知。该过滤器具有带有可控制的电极阵列的壳体，借助该电极阵列可产生作用到与电极阵列连接的液体上的电场，在该液体中存在吸收X射线的离子。这些离子自由地移动并且与施加的电场有关地游走。以这种方式可以通过在一个或多个电极的区域中相应电场的形成积累很多或少许离子，以便以这种方式局部地改变过滤器的吸收性能。
由现有技术已知一些通过电压的施加改变其形状的聚合物。它们被称作电活性聚合物(EAP)。电活性聚合物的例子是介电弹性体。介电弹性体将电能直接转变成机械功。基于介电弹性体的致动器例如可以通过弹性体薄膜两侧涂布电极而构造，然后可以给所述电极施加电压。通过电压的施加，弹性体薄膜在厚度方向上挤压到一起，同时它向侧向延展。在该过程中，弹性体薄膜可以做功并因此作为致动器。若又除去电极之间的电压，则弹性体薄膜又恢复其原形。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供另一种轮廓准直器和另一种自适应过滤器，它们可以鲁棒地并且迅速地仿照一个轮廓构造。此外还要解决的技术问题是，提供一种对应的用于形成轮廓的方法。
本发明涉及一种用于调节X射线辐射的光路的轮廓的轮廓准直器或自适应过滤器，其特征在于，所述轮廓准直器或自适应过滤器具有X射线辐射无法透过的液体，和与所述液体作用连接的电活性聚合物元件，所述电活性聚合物元件被布置并且设计成，使得能够通过给所述电活性聚合物元件的至少一个施加电压而部分地挤出所述液体，由此在所述液体中形成一个构成所述轮廓的开口。
本发明的原理在于，借助电活性聚合物元件(EAP元件)在吸收X射线辐射的液体中或在X射线福射无法穿透的液体中产生一形成该轮廓的开口。在此，通过给EAP元件施加电压，液体或部分液体这样挤出，使得出现X射线可穿透的开口。EAP是可以通过电压的施加改变其形状的聚合物。
本发明请求保护一种用于调节X射线辐射的光路的轮廓的轮廓准直器或自适应过滤器。该轮廓准直器或自适应过滤器具有X射线辐射无法透过的液体，和与液体作用连接的电活性聚合物元件，聚合物元件被布置并设计成，使得它通过施加电压而能够在液体中形成一个构成所述轮廓的开口。由电压激活的聚合物元件通过形状变化将液体部分地挤出。本发明的优点是，轮廓准直器或自适应过滤器的轮廓可以迅速并且鲁棒地调节。
在本发明的一种扩展设计中，液体是由镓、铟和锡组成的共晶合金。这种液体可以按商标名Galinstan 购买到。
在另一种实施形式中，轮廓准直器或自适应过滤器可以包括填充了液体的第一层状单元。
此外，轮廓准直器或自适应过滤器可以包括具有电活性聚合物元件和用于输送电压的电线的第二层状单元。
轮廓准直器或自适应过滤器优选可以包括X射线辐射可穿透的、具有大量的按照栅格形式布置的凸起的第三层状单元。
在另一种实施形式中，第一层状单元在第二与第三层状单元之间布置为，使得在施加电压时，电活性聚合物元件可压入第三层状单元的凸起中。在此，液体从凸起的区域挤出，因此在第一层状单元中出现开口。
在一种扩展设计中，轮廓准直器或自适应过滤器包括至少一个电压源和开关元件，电活性聚合物元件由电压源通过这些开关元件供应电压。
此外，轮廓准直器或自适应过滤器可以包括电动的控制单元，该电动的控制单元这样控制或接通开关元件，使得形成开口。
多个第一、第二和第三层状单元优选堆叠在一起。
本发明也涉及一种用于通过轮廓准直器或自适应过滤器调节X射线辐射的光路的轮廓的方法，其中，通过给多个电活性聚合物元件施加电压，在X射线辐射无法穿透的液体中形成一个构成所述轮廓的开口，其中，通过电压激活的电活性聚合物元件部分地挤出液体。
此外，电活性聚合物元件可以借助控制电压的开关元件激活并且去激活，也就是说与电压源断开或与电压源连接。
从下列结合示意图说明的多个实施例中明显可知本发明的其它特点和优点。在附图中:
图1:轮廓准直器的立体图，
图2:自适应过滤器的立体图，
图3:形成轮廓准直器或过滤器的板的立体分解透视图，
图4:具有所布置的电活性聚合物元件和其引线的第二层状单元的俯视图，
图5:具有电引线的第二层状单元的截面图，
图6:具有电压源的堆叠的层状单元的截面图以及
图7具有多个电压源的堆叠的层状单元的截面图。
具体实施方式
图1示出具有多个堆叠的准直板3的轮廓准直器I的立体图。在准直板3中，设计形成轮廓10的开口 11。开口 11能让X射线辐射12到达靶体13，例如肿瘤。除了开口11夕卜，准直板3无法被 X射线辐射12穿透。吸收X射线辐射12的层状单元由吸收X射线福射的液体9形成。这种液体以例如商标名Galinstan 出现在市场上。挤出或缺少液体9的地方形成开口 11。
图2示出具有三块堆叠的过滤板3的自适应过滤器2的立体图。在该过滤板3中，设计形成轮廓10的开口 11。开口 11让X射线辐射12穿过。除了开口 11外，过滤板3无法被X射线辐射12穿透。吸收X射线辐射12的层状单元由吸收X射线辐射12的液体9形成。挤出或缺少液体9的地方形成开口 11。
图3示出准直板或过滤板3局部片段的分解透视图。该准直板或过滤板3包括布置在第二与第三层状单元5，6之间的第一层状单元4。在第一层状单元4中具有吸收X射线辐射的液体9。第二层状单元5包括多个电活性聚合物元件7和未示出的用于施加电压的电引线。第三层状单元6由对X射线辐射透明的材料组成并且具有大量的按照栅格形式布置的凸起8。通过给第二层状单元5施加电压，电活性聚合物元件7挤压到凸起8中，由此，液体9从第一层状单元4的与之对应的区域挤出。
图4示出第二层状单元5的俯视图。可见布置在支承板20上的、圆形的电活性聚合物元件7。各聚合物元件7通过单独的铜导线16与开关元件21连接。开关元件21本身与电压源15导电连接。若接通开关元件21，则在聚合物元件7上存在一电势。因为各聚合物元件7被分别供应电压，所以聚合物元件7也可以个别地激活。由此，开口可以以期望的轮廓形式形成。轮廓的解析度随着聚合物元件7的数量上升而增加，聚合物元件7的数量越少，轮廓的解析度就越小。
图5示出剖分第二层状单元5的一部分的纵剖面。在铜制的电路板17上具有一绝缘层18。使电路板17与安设在支承板20上的电活性聚合物元件7相连接的接触引线19导引通过该绝缘层18。电路板17与电压源15的正极相连接。借助电线，例如与聚合物元件7连接的铜导线16,聚合物元件7通过开关元件21与电压源15的负极连接。聚合物元件7拱曲的形状表明，它被激活。
在图6中，以方块图的形式示出轮廓准直器I的三块板3。每块板3包括堆叠的第一、第二和第三层状单兀4，5, 6。第二层状单兀5仅以唯个电压源15供电。
在图6中，以方块图的形式示出过滤器2的三块板3。每块过滤板3包括堆叠的第一、第二和第三层状单兀4，5，6。第二层状单兀5分别以一个同样的电压源15供电。
按本发明的轮廓准直器用于X射线治疗且按本发明的过滤器用于X射线成像。
附图标记列表
1 轮廓准直器
2 过滤器
3 准直板或过滤板
4 第一层状单元
5 第二层状单元
6 第三层状单元
7 电活性聚合物元件
8 在第三层状单元6中的凸起
9 吸收X射线辐射的液体
10 轮廓
11 开口
12 X射线辐射
13 靶体
14 控制单元
15 电压源
16 铜导线
17 铜电路板
18 绝缘层
19 接触引线
20 支承板
21 开关元件。
权利要求
1.一种用于调节X射线辐射(12)的光路的轮廓(10)的轮廓准直器(I)或自适应过滤器(2)，其特征在于，所述轮廓准直器(I)或自适应过滤器(2)具有 -X射线辐射(12)无法透过的液体(9)，和 -与所述液体(9)作用连接的电活性聚合物元件(7)，所述电活性聚合物元件(7)被布置并且设计成， -使得能够通过给所述电活性聚合物元件(7)的至少一个施加电压而部分地挤出所述液体(9)，由此在所述液体(9)中形成一个构成所述轮廓(10)的开口(11)。
2.按权利要求
1所述的轮廓准直器(I)或自适应过滤器(2)，其特征在于，所述液体是含有镓、铟和锡的共晶合金。
3.按权利要求
1或2所述的轮廓准直器(I)或自适应过滤器(2)，其特征在于，所述轮廓准直器(I)或自适应过滤器(2)具有 -带有所述液体(9)的第一层状单元(4)。
4.按前述权利要求
之一所述的轮廓准直器(I)或自适应过滤器(2)，其特征在于，所述轮廓准直器(I)或自适应过滤器(2)具有 -带有电活性聚合物元件(7)和用于输送电压的电线(16)的第二层状单元(5)。
5.按前述权利要求
之一所述的轮廓准直器(I)或自适应过滤器(2)，其特征在于，所述轮廓准直器(I)或自适应过滤器(2)具有 -X射线辐射(12)可穿透的、具有大量的按照栅格形式布置的凸起(8)的第三层状单元(6)。
6.按权利要求
3至5之一所述的轮廓准直器(I)或自适应过滤器(2)，其特征在于，所述第一层状单元(4)在所述第二层状单元(5)与所述第三层状单元(6)之间布置成，使得在施加所述电压时能将所述电活性聚合物元件(7)挤压入所述第三层状单元(6)的凸起(8)中，其中，所述液体(9)从所述凸起(8)下方的区域挤出，以便在所述第一层状单元(4)中出现所述开口(11)。
7.按前述权利要求
之一所述的轮廓准直器(I)或自适应过滤器(2)，其特征在于，所述轮廓准直器(I)或自适应过滤器(2)具有 -至少一个电压源(15)，和 -使所述电活性聚合物元件(7)与所述电压源(15)相互电连接的开关元件(21)。
8.按权利要求
7所述的轮廓准直器(I)或自适应过滤器(2)，其特征在于，所述轮廓准直器(I)或自适应过滤器(2)具有 -电动的控制单元(14),该电动的控制单元(14)使所述开关元件(21)这样接通,使得所述开口(11)能够形成。
9.按权利要求
6至8之一所述的轮廓准直器(I)或自适应过滤器(2)，其特征在于，多个第一、第二和第三层状单元(4，5,6)相堆叠。
10.一种用于通过轮廓准直器(I)或自适应过滤器(2)调节X射线辐射(12)的光路的轮廓(10)的方法，其特征在于，通过给多个电活性聚合物元件(7)施加电压，在X射线辐射(12)无法透过的液体(9)中形成一个构成所述轮廓(10)的开口(11)，方式是由所述电压激活的电活性聚合物元件(7)部分地挤出所述液体(9)。
11.按权利要求
9或10所述的方法，其特征在于，借助控制所述电压的开关元件(21)激活和去激活所述电活性聚合物元件(7)。
12.按权利要求
9或10所述的方法，其特征在于，借助控制所述电压的开关元件(21)激活并且去激 活所述电活性聚合物元件(7)。
专利摘要
本发明涉及一种用于调节X射线辐射(12)的光路的轮廓(10)的轮廓准直器(1)和自适应过滤器(2)以及一种对应的方法，其中，X射线辐射(12)无法透过的液体(9)和多个与所述液体(9)作用连接的电活性聚合物元件(7)通过施加电压在所述液体中形成一个构成所述轮廓(10)的开口(11)。本发明的优点是，可以迅速并且鲁棒地调节轮廓准直器(1)或自适应过滤器(2)的轮廓(10)。
文档编号G21K1/02GKCN103247361SQ201310047968
公开日2013年8月14日 申请日期2013年2月6日
发明者S.海德 申请人:西门子公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan