專利名稱：利用組合的x和y焦斑偏轉(zhuǎn)方法的x射線管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種X射線管、涉及一種包括這樣的管的X射線系統(tǒng)以及涉及用于在 X方向和在y方向上組合的焦斑偏轉(zhuǎn)的方法。特別地，本發(fā)明涉及包括用于在X方向和在I 方向(從而在z方向)交替地偏轉(zhuǎn)焦斑的模塊的X射線管。此外，本發(fā)明涉及用于控制包括這樣的X射線管的X射線系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)程序。
背景技術(shù)：
偏轉(zhuǎn)焦斑以提高CT系統(tǒng)的分辨率的概念被良好地確立。使用單排探測(cè)器的最初的應(yīng)用采用了被稱為X飛越焦斑的技術(shù)，其中，在橫向或者在X方向，關(guān)于焦斑的息止位置 (rest position)以大約半個(gè)像素使焦斑振蕩。這個(gè)有意引入的視差有效地使分辨率加倍。通過(guò)在與靶焦軌切向的路徑中關(guān)于其靜止位置使焦斑振蕩來(lái)實(shí)現(xiàn)雙倍X采樣。通過(guò)使用靜電柵格或者電磁體，以大約+/-半個(gè)像素移置焦斑。通過(guò)雙倍X采樣，在X方向以指定的頻率橫向于絲極(filament)而偏轉(zhuǎn)電子束/焦斑,該方向切向于祀焦軌。在每個(gè)極限位置進(jìn)行采·樣使得一幅圖像包含在兩個(gè)視角獲得的信息，并且事實(shí)上包含兩倍于靜態(tài)圖像中的信息。US6, 256, 369公開了雙倍x米樣的概念。已經(jīng)通過(guò)雙倍z采樣的引入進(jìn)一步改進(jìn)了通過(guò)焦斑運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分辨率增強(qiáng)的概念， 其中，雙倍z采樣已經(jīng)在CT領(lǐng)域被確立作為增加分辨率并且減少偽影的方法。也被稱為雙倍z采樣、z飛越焦斑采樣或者z動(dòng)態(tài)焦斑采樣的這個(gè)概念，涉及使焦斑在兩個(gè)z位置之間交替，從而使掃描器的切片數(shù)量加倍而無(wú)需增加探測(cè)器行的數(shù)量。例如，使用32行探測(cè)器， 這個(gè)技術(shù)有效地測(cè)量64個(gè)切片。實(shí)質(zhì)上通過(guò)沿著在靶焦軌上主要指向y方向的矢量移動(dòng)焦斑來(lái)實(shí)現(xiàn)雙倍z采樣。 因?yàn)榻管壪鄬?duì)于靶平面具有夾角(通常是7或者8度)，在y方向上焦斑的移動(dòng)將使得其也在z方向上移動(dòng)，其中，距離與靶角的正弦成正比。雙倍z采樣的凈效果是使焦斑在探測(cè)器行上在兩個(gè)z位置之間交替。這有效地使得每個(gè)探測(cè)器行采集兩個(gè)交疊的切片，例如，在32 行中獲得64切片。因此，可以看出雙倍z采樣能夠有效地加倍CT掃描器的切片容量，將32 切片掃描器變?yōu)?4切片掃描器。最近對(duì)于雙倍z采樣的一個(gè)增強(qiáng)，被稱為“四倍”采樣涉及在X和z方向二者的焦斑偏轉(zhuǎn)。該技術(shù)涉及，通常，在+Z方向偏轉(zhuǎn),然后在-X方向偏轉(zhuǎn),然后在-Z方向偏轉(zhuǎn),然后在+X方向偏轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
通過(guò)利用復(fù)雜的四極磁體可以實(shí)現(xiàn)四倍采樣，這需要相當(dāng)高的能量并且還引入相互作用效應(yīng)導(dǎo)致產(chǎn)生焦斑畸變并且因此降低圖像質(zhì)量。因此，發(fā)明的目的可以是包括利用同一 CT平臺(tái)進(jìn)行X飛越焦斑和z飛越焦斑二者的能力。又一個(gè)目的可以是減少在X飛越焦斑產(chǎn)生和z飛越焦斑產(chǎn)生之間的相互作用效應(yīng)并且降低所需功率。這可以通過(guò)每個(gè)獨(dú)立權(quán)利要求的主題來(lái)實(shí)現(xiàn)。其它實(shí)施例在相應(yīng)從屬權(quán)利要求中描述。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，X射線管可以適于產(chǎn)生X射線束并且包括第一偏轉(zhuǎn)裝置和第二偏轉(zhuǎn)裝置，其中第一偏轉(zhuǎn)裝置和第二偏轉(zhuǎn)裝置二者適于對(duì)角地偏轉(zhuǎn)由所述X射線管的陰極所發(fā)射的電子束的焦斑，使得所述焦斑具有在X和y方向上的分量。由于通常X射線管陽(yáng)極的有錐度的設(shè)計(jì)，在y方向的偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致在z方向的偏轉(zhuǎn)。在這個(gè)語(yǔ)境中，表述“對(duì)角地”并不必然意味著由第一偏轉(zhuǎn)裝置和第二偏轉(zhuǎn)裝置所導(dǎo)致的相對(duì)于X軸的偏轉(zhuǎn)力的有效角是45度。第一偏轉(zhuǎn)裝置和第二偏轉(zhuǎn)裝置可以每個(gè)構(gòu)成電磁偶極子。這兩個(gè)偶極子磁體可以被安裝在X射線管的外部或者也可以被安裝在其內(nèi)部，并且優(yōu)選地被定位在絲極和靶之間使得電子束從它們的電極之間穿過(guò)。在優(yōu)選實(shí)施例中，第一偏轉(zhuǎn)裝置和第二偏轉(zhuǎn)裝置被定位在相對(duì)于X射線管的相等的z位置上，這意味著它們?cè)趜方向上沒(méi)有被分開而位于相同的參考平面上?？梢岳斫猓@僅是一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例并且本發(fā)明不限于這個(gè)實(shí)施例。因此，第一偏轉(zhuǎn)裝置和第二偏轉(zhuǎn)裝置也可以在Z方向被分開。在優(yōu)選實(shí)施例中，電磁偶極子優(yōu)選地被定位在相對(duì)于X射線管的I軸的相等的角度(土 Θ )以產(chǎn)生對(duì)角偏轉(zhuǎn)，這 意味著在X和y方向上組合的偏轉(zhuǎn)。因此，磁場(chǎng)具有在X和y 方向二者上的分量。通常使用的簡(jiǎn)單偶極子電磁體僅需要少量的磁性材料以產(chǎn)生所需要的磁場(chǎng)，并且因此磁阻能夠相當(dāng)?shù)?，有助于快速振蕩磁?chǎng)并且因此增加裝備有這樣的X射線管的X射線系統(tǒng)的效率。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，第一偏轉(zhuǎn)裝置和第二偏轉(zhuǎn)裝置被獨(dú)立地操作，這意味著它們決不在同時(shí)被供電。因此，如果它們構(gòu)成電磁偶極子，它們的磁場(chǎng)不會(huì)彼此干擾并且因此不生成任何畸變，所述畸變?cè)诓煌恢卯a(chǎn)生不同焦斑形狀。根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例，第一偏轉(zhuǎn)裝置和第二偏轉(zhuǎn)裝置可以操作在靜態(tài)場(chǎng)模式和動(dòng)態(tài)場(chǎng)模式二者中，這取決于輸入的電壓或者電流。例如，通常地，可以通過(guò)使用靜態(tài)場(chǎng)定位焦斑，并且可以通過(guò)在靜態(tài)場(chǎng)上疊加動(dòng)態(tài)場(chǎng)圍繞這個(gè)位置使焦斑振蕩。還可以理解，X射線管的設(shè)計(jì)可以被擴(kuò)展到第一偏轉(zhuǎn)裝置和第二偏轉(zhuǎn)裝置沒(méi)有被定位在參照X射線管y軸的相等角的情形。例如，可以定位第一偏轉(zhuǎn)裝置和第二偏轉(zhuǎn)裝置使得焦斑偏轉(zhuǎn)平行于X和y方向。 同樣，可以以變化的極性來(lái)操作第一偏轉(zhuǎn)裝置和第二偏轉(zhuǎn)裝置。此外，X射線管的陰極可以包括多于一個(gè)絲極。當(dāng)存在多于一個(gè)絲極時(shí)，偏轉(zhuǎn)技術(shù)可以同樣良好地起作用。例如，可以以這樣的方式定位兩個(gè)絲極，即對(duì)應(yīng)電子束在不同的焦斑撞擊陽(yáng)極。第一偏轉(zhuǎn)裝置和第二偏轉(zhuǎn)裝置可以以根據(jù)本發(fā)明的有利的方式偏轉(zhuǎn)兩個(gè)焦斑。具有不同尺寸的絲極也可以是有利的。根據(jù)發(fā)明的另一個(gè)方面，X射線系統(tǒng)可以包括上面所提到的X射線管、用于探測(cè)X 射線束的探測(cè)器、以及數(shù)據(jù)處理單元。這樣的系統(tǒng)還可以包括控制X射線管和探測(cè)器相對(duì)于感興趣對(duì)象的運(yùn)動(dòng)并且在同時(shí)或者獨(dú)立地控制感興趣對(duì)象本身的運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)控制單元。 這樣的X射線系統(tǒng)可以是，例如，計(jì)算斷層攝影系統(tǒng)，其也被稱為“CT”系統(tǒng)。
由于第一偏轉(zhuǎn)裝置和第二偏轉(zhuǎn)裝置產(chǎn)生對(duì)角偏轉(zhuǎn)，根據(jù)本發(fā)明的X射線管允許更高的功率。因此，焦斑并不嚴(yán)格地在X方向行進(jìn)，并且它不“行經(jīng)(track)”靶焦軌的截面。 通常地，當(dāng)焦斑沿著焦軌移動(dòng)時(shí)，存在對(duì)軌跡的那個(gè)部分的加熱的增加。因此，通常必須降低功率以避免靶焦軌的過(guò)熱。由于電子束作用在陽(yáng)極的更廣闊的區(qū)域，根據(jù)本發(fā)明的X射線管能夠消除這個(gè)缺點(diǎn)。發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)作為第一偏轉(zhuǎn)裝置和第二偏轉(zhuǎn)裝置的電磁偶極子的電源能夠被接地并且不必浮在陰極電位。此外，根據(jù)本發(fā)明的用于操作如上面所描述的具有X射線管的X射線系統(tǒng)以及探測(cè)器的方法可以是有益的。根據(jù)本發(fā)明的一方面，通過(guò)根據(jù)預(yù)定的開關(guān)序列交替地排他性地控制第一偏轉(zhuǎn)裝置或者第二偏轉(zhuǎn)裝置，在X和y方向上對(duì)角地偏轉(zhuǎn)X射線管中的電子束。 這意味著，可以以交替方式觸發(fā)第一偏轉(zhuǎn)裝置和第二偏轉(zhuǎn)裝置，使得第一偏轉(zhuǎn)裝置偏轉(zhuǎn)電子束，隨后第二偏轉(zhuǎn)裝置偏轉(zhuǎn)電子束，再然后第一偏轉(zhuǎn)裝置偏轉(zhuǎn)電子束等等。優(yōu)選地，每次第一偏轉(zhuǎn)裝置和第二偏轉(zhuǎn)裝置被觸發(fā)時(shí)，由它們提供的偏轉(zhuǎn)力改變它們的前束(prefixes )。結(jié)果,可以實(shí)現(xiàn)焦斑的預(yù)定的偏轉(zhuǎn)模式。
將可以理解，本發(fā)明也可以涉及計(jì)算機(jī)程序單元以用于如上面所提到的X射線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理單元。計(jì)算機(jī)程序單元可以適于控制在X方向和在y方向的焦斑偏轉(zhuǎn)，其中， 根據(jù)焦軌的角度布置獲得在z方向的偏轉(zhuǎn)。計(jì)算機(jī)程序可以控制第一偏轉(zhuǎn)裝置和分離地布置的第二偏轉(zhuǎn)裝置。優(yōu)選地，計(jì)算機(jī)程序單元適于執(zhí)行上面所描述的方法步驟。在另一方面，計(jì)算機(jī)程序單元可以包括用于處理從探測(cè)器接收的信號(hào)作為重建的二維或三維圖像的基礎(chǔ)的指令，所述圖像可以被圖示在系統(tǒng)的監(jiān)視器上，并且被計(jì)算機(jī)程序單元所控制。此外，計(jì)算機(jī)程序單元也可以包括用于控制X射線管和探測(cè)器相對(duì)于感興趣對(duì)象的運(yùn)動(dòng)并且用于控制感興趣對(duì)象本身相對(duì)于X射線管和探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)的指令?？梢詫⑺鲇?jì)算機(jī)程序單元實(shí)現(xiàn)為以諸如JAVA、C++的任何適當(dāng)編程語(yǔ)言的計(jì)算機(jī)可讀指令代碼，并且可以將其存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(可移動(dòng)磁盤、易失性或非易失性存儲(chǔ)器、嵌入式存儲(chǔ)器等)上。所述指令代碼可操作用于對(duì)計(jì)算機(jī)或其他可編程裝置進(jìn)行編程，以執(zhí)行預(yù)期功能，并且能夠?qū)⑺鲋噶畲a加載到計(jì)算機(jī)或者其他裝置的工作存儲(chǔ)單元中?？梢詮闹T如WorldWideWb的網(wǎng)絡(luò)獲得所述計(jì)算機(jī)程序單元，從該網(wǎng)絡(luò)可以下載所述計(jì)算機(jī)程序單元。同樣，可以給現(xiàn)有的X射線系統(tǒng)或者醫(yī)療觀察系統(tǒng)升級(jí)基于上面所描述的計(jì)算機(jī)程序單元的新程序，當(dāng)在處理器上運(yùn)行所述軟件時(shí)，所述軟件使得系統(tǒng)執(zhí)行上面所提到的根據(jù)本發(fā)明的方法步驟。必須指出，已經(jīng)參考本發(fā)明的不同實(shí)施例描述了本發(fā)明的特征和副效應(yīng)。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將從上文和下文的描述認(rèn)識(shí)到，除非另行說(shuō)明，否則除了屬于一個(gè)實(shí)施例的特征的任何組合之外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為本申請(qǐng)還公開了與不同實(shí)施例或者與制造方法相關(guān)的特征之間的任何組合。本發(fā)明的上述方面以及其他方面可以從下文將要描述的實(shí)施例的示例變得顯而易見并且將參考實(shí)施例的示例進(jìn)行解釋。在下文中將參考實(shí)施例的示例更詳細(xì)地描述本發(fā)明，從而對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步解釋，并使本發(fā)明得到更好的理解，但是本發(fā)明不限于所述實(shí)施例的示例。在不同的附圖中，為相同或相似的部件提供相同的附圖標(biāo)記。附圖中的圖示是示意性的，并且未按比例繪制。


圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的概覽。圖2是根據(jù)本發(fā)明的X射線管的示意性圖示。圖3a圖示了第一偏轉(zhuǎn)裝置和第二偏轉(zhuǎn)裝置的位置。圖3b示出了關(guān)于陰極和陽(yáng)極的優(yōu)選開關(guān)序列。圖4是陽(yáng)極的等距視圖，其中包括如在這個(gè)申請(qǐng)的上下文中使用的坐標(biāo)系。圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明的第一偏轉(zhuǎn)裝置和第二偏轉(zhuǎn)裝置的相對(duì)位置以及X射線管的陽(yáng)極。 圖6示出了具有用于操作根據(jù)本發(fā)明的X射線系統(tǒng)的方法的步驟的流程圖。附圖標(biāo)記列表2 X射線系統(tǒng)4 機(jī)架6 旋轉(zhuǎn)軸8 驅(qū)動(dòng)模塊10 X射線管12輻射束14孔徑系統(tǒng)16 工作臺(tái)18 患者20探測(cè)器22旋轉(zhuǎn)方向24驅(qū)動(dòng)控制單元26數(shù)據(jù)處理單元28驅(qū)動(dòng)模塊30前置放大器32 顯示器34打印機(jī)36通信系統(tǒng)38 陽(yáng)極40 軸42驅(qū)動(dòng)模塊44電子源/陰極46 電子束48 X射線束50第一偏轉(zhuǎn)裝置/電磁線圈52第二偏轉(zhuǎn)裝置/電磁線圈
54焦斑位置56控制驅(qū)動(dòng)模塊58控制第一偏轉(zhuǎn)裝置或者第二偏轉(zhuǎn)裝置60產(chǎn)生探測(cè)器信號(hào)62產(chǎn)生圖像
具體實(shí)施例方式圖I以示意性的概覽示出了根據(jù)本發(fā)明的X射線系統(tǒng)2。X射線系統(tǒng)2可以是計(jì)算機(jī)斷層攝影型的，其也被稱為“CT”掃描器，其中可以使用根據(jù)本發(fā)明的X射線管。CT掃描器2包括機(jī)架4，機(jī)架4被圍繞旋轉(zhuǎn)軸6可旋轉(zhuǎn)地支撐，并且通過(guò)驅(qū)動(dòng)模塊8，例如，電動(dòng)機(jī)，而被驅(qū)動(dòng)。
此外，示出了根據(jù)本發(fā)明的諸如X射線管10的輻射源，其可以適于發(fā)射多波長(zhǎng)輻射。CT掃描器2還包括孔徑系統(tǒng)14，其可以適于使從X射線源10發(fā)射的X射線輻射形成適當(dāng)?shù)腦射線輻射束12。還可以通過(guò)可以靠近孔徑系統(tǒng)14而布置的過(guò)濾元件(未示出)改變從X射線管10發(fā)射的輻射束的光譜分布。引導(dǎo)輻射束12到工作臺(tái)16，使得其穿透感興趣區(qū)域，例如，患者18的頭部或者另一身體部分，所述輻射束12可以包括錐形或者扇形。將患者18定位在工作臺(tái)16上，使得患者的頭部被布置在機(jī)架4的中央?yún)^(qū)域，中央?yún)^(qū)域代表CT掃描器2的檢查區(qū)域。在穿透感興趣區(qū)域后，輻射束12撞擊到輻射探測(cè)器20 上以獲取X射線圖像。為了抑制被患者的頭部散射并以傾斜角度撞擊到X射線探測(cè)器上的 X射線輻射，可以使用未在圖I中示出的防散射濾線柵。優(yōu)選可以將防散射濾線柵定位在探測(cè)器20的正前面。優(yōu)選將X射線探測(cè)器20布置在機(jī)架4上，與根據(jù)本發(fā)明的X射線管10相對(duì)。X射線探測(cè)器20包括多個(gè)探測(cè)器元件，其中每個(gè)探測(cè)器元件能夠探測(cè)已經(jīng)穿過(guò)患者18的頭部的X射線光子。為了通過(guò)本發(fā)明上面所描述的方面改進(jìn)掃描過(guò)程，可以通過(guò)第一偏轉(zhuǎn)裝置和第二偏轉(zhuǎn)裝置在組合的X和I方向偏轉(zhuǎn)從根據(jù)本發(fā)明的X射線管10中的陰極所發(fā)射的初始電子束。由于陽(yáng)極的有錐度的邊緣區(qū)域，在y方向的偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致在z方向的偏轉(zhuǎn)。在下文中更詳細(xì)地描述這些元件。在感興趣區(qū)域的掃描過(guò)程中，X射線管10、孔徑系統(tǒng)14以及X射線探測(cè)器20與機(jī)架4 一起旋轉(zhuǎn),例如,如箭頭22所指示的,從位于圖I左側(cè)上的觀察點(diǎn)來(lái)看,沿著順時(shí)針?lè)较?。為了機(jī)架4的適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)模塊8可以連接到驅(qū)動(dòng)控制單元24，而驅(qū)動(dòng)控制單元 24本身可以連接到數(shù)據(jù)處理單元26。數(shù)據(jù)處理單元26可以包括圖像重建單元，圖像重建單元可以通過(guò)硬件和/或通過(guò)構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序單元一部分的軟件而實(shí)現(xiàn)。重建單元可以適于基于在不同觀察角度下獲得的多幅二維圖像重建三維圖像。這些可以使用 X射線管10中的第一偏轉(zhuǎn)裝置和第二偏轉(zhuǎn)裝置通過(guò)適當(dāng)?shù)碾娮邮D(zhuǎn)進(jìn)行額外地調(diào)整。優(yōu)選地，數(shù)據(jù)處理單元26還可以充當(dāng)控制單元，用于與驅(qū)動(dòng)控制單元24通信，以便使機(jī)架4的移動(dòng)與工作臺(tái)16的移動(dòng)相協(xié)調(diào)。通過(guò)驅(qū)動(dòng)模塊28實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)16的線性位移，驅(qū)動(dòng)模塊28也可以連接到驅(qū)動(dòng)控制單元24。
在根據(jù)本發(fā)明的X射線系統(tǒng)2的操作期間，機(jī)架4可以執(zhí)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其中與此同時(shí)，工作臺(tái)16可以平行于旋轉(zhuǎn)軸6而移位，由此執(zhí)行感興趣區(qū)域的螺旋掃描。應(yīng)當(dāng)指出，也可能執(zhí)行環(huán)形掃描，在環(huán)形掃描中在平行于旋轉(zhuǎn)軸6的方向不執(zhí)行線性位移，而僅僅提供機(jī)架4的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由此，可以以高精度獲取頭部的二維X射線圖像(切片)。通過(guò)，例如， 在針對(duì)每個(gè)離散工作臺(tái)位置已經(jīng)執(zhí)行至少一半的機(jī)架旋轉(zhuǎn)之后，平行于旋轉(zhuǎn)軸6以離散步幅順序移動(dòng)工作臺(tái)16，可以通過(guò)數(shù)據(jù)處理單元26中的重建單元獲得患者頭部的三維表示?？梢酝ㄟ^(guò)前置放大器30將X射線探測(cè)器20連接到數(shù)據(jù)處理單元26，從而從X射線探測(cè)器20取回經(jīng)放大模擬信號(hào)。然后基于多個(gè)不同的X射線投影數(shù)據(jù)集，重建患者頭部的三維表示，其中，這些X射線投影數(shù)據(jù)集是在不同的投影角度獲取的。為了觀察感興趣區(qū)域的三維重建，提供連接到數(shù)據(jù)處理單元26的顯示器32。此夕卜，也可以使用打印機(jī)34打印出三維表示的透視圖的任意切片，其中，打印機(jī)也可以連接到數(shù)據(jù)處理單元26。此外，也可以將數(shù)據(jù)處理單元26連接到圖像存檔以及通信系統(tǒng)36用于分別存儲(chǔ)所獲取的圖像以及三維重建。應(yīng)當(dāng)指出，可以將根據(jù)本發(fā)明的X射線系統(tǒng)2中提供的顯示器32、打印機(jī)34和/ 或其他裝置定位在根據(jù)本發(fā)明的X射線系統(tǒng)2的附近，使得可能容易地觀察掃描過(guò)程和/ 或所獲取的圖像數(shù)據(jù)?；蛘?，可以將這些部件定位在遠(yuǎn)離根據(jù)本發(fā)明的X射線系統(tǒng)2的位置，諸如在鄰近的屋子中，完全在根據(jù)本發(fā)明的X射線系統(tǒng)2所位于的機(jī)構(gòu)或者醫(yī)院內(nèi)的其他位置；或者位于通過(guò)使用諸如因特網(wǎng)、虛擬專網(wǎng)(VPN)等一個(gè)或多個(gè)可配置網(wǎng)絡(luò)鏈接到根據(jù)本發(fā)明的X射線系統(tǒng)2的完全不同的位置。 此外，數(shù)據(jù)處理單元26優(yōu)選與根據(jù)本發(fā)明的X射線管10相連接，通過(guò)這種連接， 數(shù)據(jù)處理單元26能夠分別通過(guò)直接地并且交替地觸發(fā)第一和第二偏轉(zhuǎn)裝置控制在X和y 方向的焦斑偏轉(zhuǎn)。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的X射線管10，其適于產(chǎn)生源自不同X射線焦斑的X射線束。X射線管10包括具有軸40的陽(yáng)極38，該軸40被可旋轉(zhuǎn)地支撐使得它可以繞著Z軸旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)模塊42經(jīng)由機(jī)械和/或磁耦合連接到軸40并且其允許在相當(dāng)大旋轉(zhuǎn)速度的陽(yáng)極38的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的X射線管10還包括電子源或者絲極或者陰極44，其相對(duì)于z軸橫向地布置。根據(jù)這里所描述的實(shí)施例，電子源44可以由在操作期間產(chǎn)生電子束46的熱陰極來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中，電子束46撞擊到陽(yáng)極38的有錐度表面上。從而，定義了焦斑。因?yàn)樗怯绣F度的，電子束46所撞擊到的陽(yáng)極表面相對(duì)于z軸傾斜取向，使得來(lái)自焦斑的X射束48從 z軸徑向向外發(fā)射。為了精確控制焦斑，根據(jù)本發(fā)明的X射線管10包括第一偏轉(zhuǎn)裝置50和第二偏轉(zhuǎn)裝置52，其中第一偏轉(zhuǎn)裝置和第二偏轉(zhuǎn)裝置示例性地每個(gè)實(shí)現(xiàn)為兩個(gè)電磁線圈或者實(shí)現(xiàn)為電磁偶極子，每個(gè)適于同時(shí)在X方向和在I方向(并且因此在z方向)偏轉(zhuǎn)電子束46。這能夠通過(guò)在具有電子源44的陰極杯和陽(yáng)極38之間圍繞頸部以對(duì)角位置安裝第一偏轉(zhuǎn)裝置和第二偏轉(zhuǎn)裝置實(shí)現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)指出，雖然以單數(shù)形式說(shuō)明偏轉(zhuǎn)裝置50和52，偏轉(zhuǎn)裝置50和52 中的每個(gè)也可以指的是兩個(gè)電磁線圈?？梢岳斫?，偏轉(zhuǎn)裝置50或52中的每個(gè)可以通過(guò)兩個(gè)電磁線圈構(gòu)造而成。為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，在下文中將僅使用“偏轉(zhuǎn)裝置”的表述。第一電子偏轉(zhuǎn)裝置50和第二電子偏轉(zhuǎn)裝置52優(yōu)選與控制單元26相連接，控制單元26提供必須的電信號(hào)到第一電子偏轉(zhuǎn)裝置50和第二電子偏轉(zhuǎn)裝置52。由于可以通過(guò)控制單元26獨(dú)立地觸發(fā)第一電子偏轉(zhuǎn)裝置50和第二電子偏轉(zhuǎn)裝置 52，第一電子偏轉(zhuǎn)裝置50和第二電子偏轉(zhuǎn)裝置52可以獨(dú)立地偏轉(zhuǎn)電子束40。根據(jù)本發(fā)明， 這消除了在第一偏轉(zhuǎn)裝置50和第二偏轉(zhuǎn)裝置52之間的相互作用效應(yīng)。這意味著，排他地激活第一偏轉(zhuǎn)裝置50或第二偏轉(zhuǎn)裝置52。在第一偏轉(zhuǎn)裝置和第二偏轉(zhuǎn)裝置都被實(shí)現(xiàn)為電磁偶極子的情形中，應(yīng)當(dāng)指出，這些偶極子可以通過(guò)U形磁性元件構(gòu)成，每個(gè)僅具有位于U形臂之間圍繞U形底部的一個(gè)電磁線圈。圖3a圖示了第一偏轉(zhuǎn)裝置50和第二偏轉(zhuǎn)裝置52的位置。第一偏轉(zhuǎn)裝置50利用兩個(gè)分離的電磁線圈構(gòu)成電磁偶極子。第一偏轉(zhuǎn)裝置50的兩個(gè)電磁線圈內(nèi)的連線與y軸之間的角是-Θ，第二偏轉(zhuǎn)裝置52的兩個(gè)電磁線圈內(nèi)的連線與X軸之間的角是+ Θ。第一偏轉(zhuǎn)裝置50和第二偏轉(zhuǎn)裝置52優(yōu)選被定位在絲極/陰極44和靶/陽(yáng)極38之間使得電子束46在它們的磁極之間穿過(guò)。能夠很容易地從圖3a中推斷，當(dāng)激活第一偏轉(zhuǎn)裝置或第二偏轉(zhuǎn)裝置中的一個(gè)時(shí)， 從陰極44發(fā)射的電子束在X和y方向均偏轉(zhuǎn)。應(yīng)當(dāng)指出，根據(jù)本發(fā)明的X射線系統(tǒng)2的坐標(biāo)系被布置為與X、y和z的傳統(tǒng)方向一致。如從圖I中能夠看 到的，這個(gè)坐標(biāo)系參照患者18。X方向橫向于患者，y方向垂直于患者，并且z方向沿著患者的長(zhǎng)度。根據(jù)本發(fā)明的中心方面，相對(duì)于彼此獨(dú)立地并且以交替的方式激活第一偏轉(zhuǎn)裝置 50和第二偏轉(zhuǎn)裝置52。為了連續(xù)地獲得較高的圖像質(zhì)量，連續(xù)的偏轉(zhuǎn)或者開關(guān)序列是必需的。參考圖3b，一個(gè)優(yōu)選的開關(guān)序列將是I.-2.-3.-4，其中這個(gè)序列對(duì)應(yīng)于[偶極子/第二偏轉(zhuǎn)裝置52 (+打開)，偶極子/第一偏轉(zhuǎn)裝置50關(guān)閉]，[偶極子/第一偏轉(zhuǎn)裝置50 ( + 打開)，偶極子/第二偏轉(zhuǎn)裝置52關(guān)閉]，[偶極子/第二偏轉(zhuǎn)裝置52 (_打開)，偶極子/ 第一偏轉(zhuǎn)裝置50關(guān)閉]，[偶極子/第一偏轉(zhuǎn)裝置50 (-打開)，偶極子/第二偏轉(zhuǎn)裝置52 關(guān)閉]。這樣，在焦軌上沒(méi)有任何焦斑被“行經(jīng)”兩次，這減少了過(guò)熱的風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明不限于這樣的開關(guān)序列，其他的方式也是可能的，但應(yīng)當(dāng)理解，一次只有一個(gè)線圈被供電并且開關(guān)序列以有利的方式產(chǎn)生焦斑偏轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，可以通過(guò)提供適當(dāng)調(diào)整的脈沖寬度調(diào)制(“PWM”)信號(hào)到第一偏轉(zhuǎn)裝置50 和第二偏轉(zhuǎn)裝置52來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)開關(guān)序列。在圖4中，示出了在陽(yáng)極38的靶區(qū)域上根據(jù)上面的開關(guān)序列的4個(gè)經(jīng)偏轉(zhuǎn)的焦斑位置54。通過(guò)在y方向上偏轉(zhuǎn)電子束46進(jìn)行在z方向的偏轉(zhuǎn)。這使得射束沿著陽(yáng)極38的有錐度邊緣/軌跡行進(jìn)，從而導(dǎo)致了焦斑也移動(dòng)到z方向中。X偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致在兩個(gè)不同的視角獲得對(duì)象的信息，并且由于圖像包含了實(shí)質(zhì)上兩倍于靜態(tài)圖像的信息，因此提高了分辨率。z偏轉(zhuǎn)提供以雙倍切片數(shù)量獲取圖像的能力。圖5示出了第一偏轉(zhuǎn)裝置50、第二偏轉(zhuǎn)裝置52以及陽(yáng)極38的截面的布置的詳細(xì)視圖。能夠看出第一偏轉(zhuǎn)裝置50和第二偏轉(zhuǎn)裝置52不是沿著X和y軸而安裝的。電子發(fā)射陰極44被示出為朝著陽(yáng)極38發(fā)射電子束。來(lái)自陰極44的電子將穿過(guò)第一偏轉(zhuǎn)裝置50 和第二偏轉(zhuǎn)裝置52的中間空間。當(dāng)激活第一偏轉(zhuǎn)裝置50或者第二偏轉(zhuǎn)裝置52時(shí)，電子束將利用相應(yīng)的磁場(chǎng)而被偏轉(zhuǎn)。圖5中的箭頭“A”代表激活具有兩個(gè)電磁線圈以作為電磁偶極子的第一偏轉(zhuǎn)裝置50。箭頭“B”代表由第二電磁偶極子構(gòu)建的第二偏轉(zhuǎn)裝置。最后，圖6以示例性步驟示出了用于操作根據(jù)本發(fā)明的X射線系統(tǒng)2的方法的流程圖。這些步驟優(yōu)選通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序單元內(nèi)的指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。所有提及的步驟可以被理解為主要的，上位的步驟，其也可以包括在上下文沒(méi)有明確地提及的下位步驟。首先，通過(guò)控制56驅(qū)動(dòng)模塊8以及28，相對(duì)于感興趣對(duì)象定位探測(cè)器20以及根據(jù)本發(fā)明的X射線管10。隨后，通過(guò)根據(jù)預(yù)定的開關(guān)序列排他性地控制58第一偏轉(zhuǎn)裝置50或者第二偏轉(zhuǎn)裝置52在X和y方向偏轉(zhuǎn)由根據(jù)本發(fā)明的X射線管10中的陰極44所發(fā)射的電子束。進(jìn)一步地，在步驟60中，經(jīng)偏轉(zhuǎn)的電子束離開根據(jù)本發(fā)明的X射線管10并且穿透感興趣對(duì)象，撞擊探測(cè)器20的探測(cè)器元件。最后，在從探測(cè)器元件20接收的信號(hào)的基礎(chǔ)上通過(guò)數(shù)據(jù)處理單元26產(chǎn)生62圖 像。在下一次執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法步驟時(shí)，通過(guò)進(jìn)一步重復(fù)預(yù)定的開關(guān)序列來(lái)實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)電子束46的另一個(gè)偏轉(zhuǎn)方向。盡管已經(jīng)在附圖以及前述的描述中詳細(xì)地說(shuō)明以及描述了發(fā)明，這樣的說(shuō)明和描述被認(rèn)為是說(shuō)明性或者示例性的，而非限制性的。本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員從附圖、公開以及所附權(quán)利要求的學(xué)習(xí)，在實(shí)踐所要求的發(fā)明時(shí)，能夠理解以及實(shí)現(xiàn)對(duì)于所公開實(shí)施例的其他變化。在權(quán)利要求中，“包括”一詞并不排除其他元件或者步驟，并且不定冠詞“一”或者“一個(gè)”并不排除多個(gè)。單個(gè)處理器或其他單元可以實(shí)現(xiàn)在權(quán)利要求中所敘述的若干項(xiàng)的功能。在互不相同的從屬權(quán)利要求中敘述不同措施的這一僅有事實(shí)并不表明不能使用這些措施的組合進(jìn)行改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種適于產(chǎn)生X射線束的X射線管(10),其包括 用于在組合的1和7方向上進(jìn)行焦斑偏轉(zhuǎn)的第一偏轉(zhuǎn)裝置(50)，以及 用于在組合的1和7方向上進(jìn)行焦斑偏轉(zhuǎn)的第二偏轉(zhuǎn)裝置(52)， 其中，所述第一偏轉(zhuǎn)裝置和所述第二偏轉(zhuǎn)裝置相對(duì)于所述X射線管(10)的y軸被對(duì)角地布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的X射線管，其中，所述第一偏轉(zhuǎn)裝置(50)和所述第二偏轉(zhuǎn)裝置(52)中的每個(gè)包括電磁偶極子。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的X射線管，其中，所述第一偏轉(zhuǎn)裝置(50)和所述第二偏轉(zhuǎn)裝置(52)被安裝在所述X射線管(10)的陰極(44)與陽(yáng)極(38)之間在z方向上的相同位置處。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的X射線管，其中，所述X射線管(10)適于排他性地激活所述第一偏轉(zhuǎn)裝置(50)或所述第二偏轉(zhuǎn)裝置(52)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的X射線管，其中，所述第一偏轉(zhuǎn)裝置(50)操作用于產(chǎn)生來(lái)自下列組中的場(chǎng)，所述組包括靜態(tài)場(chǎng)、動(dòng)態(tài)場(chǎng)以及疊加了動(dòng)態(tài)場(chǎng)的靜態(tài)場(chǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的X射線管，其中，所述第二偏轉(zhuǎn)裝置(52)操作用于產(chǎn)生來(lái)自下列組中的場(chǎng)，所述組包括靜態(tài)場(chǎng)、動(dòng)態(tài)場(chǎng)以及疊加了動(dòng)態(tài)場(chǎng)的靜態(tài)場(chǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的X射線管，其包括具有一個(gè)或多個(gè)絲極的陰極(44)。
8.一種X射線系統(tǒng)(2)，其包括 根據(jù)權(quán)利要求I所述的X射線管(10)， 用于探測(cè)X射線束的探測(cè)器(20)，以及 數(shù)據(jù)處理單元(26)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的X射線系統(tǒng)，還包括驅(qū)動(dòng)控制單元(24)，所述驅(qū)動(dòng)控制單元(24)控制所述X射線管(10)和所述探測(cè)器(20)相對(duì)于感興趣對(duì)象(18)的運(yùn)動(dòng)，并且控制所述感興趣對(duì)象的運(yùn)動(dòng)。
10.一種用于操作具有X射線管(10)和探測(cè)器(20)的X射線系統(tǒng)(2)的方法的方法，包括下列步驟 -通過(guò)根據(jù)預(yù)定的開關(guān)序列交替地、排他性地控制(58)第一偏轉(zhuǎn)裝置(50)或者第二偏轉(zhuǎn)裝置(52)，交替地在X和y方向上對(duì)角地偏轉(zhuǎn)所述X射線管(10)中的電子束。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，通過(guò)如下的方式進(jìn)行根據(jù)所述開關(guān)序列的焦斑的偏轉(zhuǎn)，該方式為在一個(gè)開關(guān)序列期間沒(méi)有焦軌的焦斑被行經(jīng)超過(guò)一次。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括步驟 -相對(duì)于感興趣對(duì)象定位所述X射線管(10)和所述探測(cè)器(20)。
13.—種包括指令的計(jì)算機(jī)程序單元，當(dāng)在根據(jù)權(quán)利要求8的X射線系統(tǒng)(2)的數(shù)據(jù)處理單元(26)上運(yùn)行所述指令時(shí)，所述指令使得所述X射線系統(tǒng)(2)的所述X射線管(10)的所述第一偏轉(zhuǎn)裝置(50)或者所述第二偏轉(zhuǎn)裝置(52)根據(jù)預(yù)定的開關(guān)序列交替地同時(shí)在X和y方向上對(duì)角地偏轉(zhuǎn)所述電子束的焦斑。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的計(jì)算機(jī)程序單元，還包括用于處理從所述探測(cè)器(20)接收的信號(hào)以產(chǎn)生感興趣對(duì)象(18)的圖像以及用于在顯示器(32)上圖示所述圖像的指令。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的計(jì)算機(jī)程序單元，還包括用于控制所述X射線管(10)和所述探測(cè)器(20)相對(duì)于感興趣對(duì) 象(18)的運(yùn)動(dòng)以及用于控制所述感興趣對(duì)象相對(duì)于所述X射線管和所述探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)的指令。
全文摘要
本發(fā)明提供一種適于產(chǎn)生X射線束的X射線管，包括以對(duì)角的方式在陰極和陽(yáng)極之間安裝于X射線管內(nèi)部或者外部的第一偏轉(zhuǎn)裝置和第二偏轉(zhuǎn)裝置以用于在組合的x和y方向上的焦斑偏轉(zhuǎn)。交替地觸發(fā)所述第一偏轉(zhuǎn)裝置和第二偏轉(zhuǎn)裝置使得在一個(gè)時(shí)刻僅激活一個(gè)偏轉(zhuǎn)裝置。可以根據(jù)預(yù)定的開關(guān)序列觸發(fā)所述第一偏轉(zhuǎn)裝置和第二偏轉(zhuǎn)裝置，例如，產(chǎn)生焦斑的預(yù)定的偏轉(zhuǎn)模式。從而，提供改進(jìn)的x和z飛越焦斑方法。
文檔編號(hào)H01J35/30GK102711618SQ201180005462
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2011年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月8日
發(fā)明者A·考茨, G·布魯克斯, G·阿瓦德, J·A·比昂, S·佩爾諾 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司