本發(fā)明涉及一種用于X射線產(chǎn)生裝置的調整(modification)布置結構、一種用于X射線成像的系統(tǒng)、一種調整方法、一種用于控制這種裝置的計算機程序單元以及一種已存儲有這種計算機程序單元的計算機可讀介質。

背景技術：

US 8,687,769 B2描述了一種用于X射線管的可旋轉陽極，其中，陽極包括適于由第一電子束進行撞擊的第一單元以及至少一個適于由至少一個電子束進行撞擊的第二單元。此外，描述了一種X射線系統(tǒng)，該X射線系統(tǒng)包括陽極和用于產(chǎn)生電子束的主陰極。該主陰極適于產(chǎn)生第一電勢。該X射線系統(tǒng)進一步包括用于影響第二電勢的輔助陰極。

WO 2013/076598 Al描述了一種用于更快且周期性地調制所產(chǎn)生的X射線束的X射線管。該X射線管包括陽極盤，該陽極盤包括具有目標表面區(qū)域的圓周目標區(qū)域、焦點軌跡中線和束流收集器表面區(qū)域。提供該目標表面區(qū)域，使得當被電子束撞擊時，可以產(chǎn)生用于X射線成像的X射線；并且提供該束流收集器表面區(qū)域，使得當被電子束撞擊時，不會產(chǎn)生有用的用于X射線成像的X射線。

WO 2013/001384描述了多能X射線輻射的產(chǎn)生。為了提供切換頻率增大的多能X射線，用于X射線管的旋轉陽極設置有陽極主體、圓形焦點軌跡及旋轉軸。該焦點軌跡設置在陽極主體上并且包括至少一個第一焦點軌跡部分和至少一個第二焦點軌跡部分。過渡部分設置在至少一個第一焦點軌跡部分和至少一個第二焦點軌跡部分之間。

X射線管可配備有分段陽極。在一個分段陽極中，存在徑向向內延伸到陽極的外圓周中的多個縫隙(slit)或槽孔(slot)，從而減少在X射線管的操作期間源自大溫度梯度的熱應力。

一旦陽極旋轉，由陰極提供的電子束就反復地撞擊縫隙。當電子束撞擊陽極時，陽極輸出光子通量。如果電子束的焦斑寬度相對于縫隙的寬度而言是小的，則光子通量在通過期間減少，這是因為X射線在槽孔內的深處產(chǎn)生并且將既不進入所使用的電子束，也并不到達例如CT掃描儀中的對象。

光子通量減少或強度下降會呈現(xiàn)出圖像檢測和再現(xiàn)(reconstruction)的問題，特別是當X射線探測器以極為非線性的方式起作用時更是如此。換句話說，當光子通量減少時，信號會急劇增加到信號波群(signal burst)。

在縫隙通過電子束的焦斑期間，這些信號波群看似是隨機的并添加了噪音，這會是很明顯的且是不受歡迎的。

因此，盡管存在縫隙，但仍會想要保持光子通量穩(wěn)定，以提高圖像檢測的質量。

技術實現(xiàn)要素：

因此，可需要提供一種允許獲得改良圖像質量的用于X射線產(chǎn)生裝置的調整布置結構。

通過獨立權利要求的主題解決了本發(fā)明的問題，其中，其它實施例被結合在從屬權利要求中。應該注意到的是，下文中描述的本發(fā)明的多個方面也應用于X射線產(chǎn)生裝置、用于X射線成像的系統(tǒng)、調整方法、計算機程序單元以及計算機可讀介質。

根據(jù)本發(fā)明，提出了一種用于X射線產(chǎn)生裝置的調整布置結構。該調整布置結構包括陰極、陽極和調整器件，例如調整裝置。

該陰極被配置成提供電子束。具有焦點軌跡的陽極被配置成在電子束的撞擊下旋轉并且通過縫隙分段，例如，這些縫隙徑向向內延伸到陽極的外圓周中，從而橫過焦點軌跡并且基本等距地布置在陽極的圓周周圍。從陽極的側面呈現(xiàn)出縫隙，其中通過底部處的相反側呈現(xiàn)出該焦點軌跡。在縫隙終止的內部位置處，在與陽極的圓周相比更為靠近陽極的旋轉軸的徑向位置處，呈現(xiàn)出圓孔，以防止陽極在縫隙終止的內部位置處破裂?？p隙的徑向長度通常為陽極的半徑的約20-50％。該圓孔直徑通常為陽極的直徑的約0.5％-5％。通常存在約10到30個基本等距且徑向地布置在陽極的圓周周圍的縫隙。該調整器件(例如調整裝置)被配置成當電子束正在撞擊陽極的旋轉中的縫隙時對該電子束進行調整。

因此，實現(xiàn)了來自分段的旋轉陽極的光子通量的穩(wěn)定化。換句話說，減少了光子通量在通過陽極中的縫隙期間的下降。沒有或幾乎沒有信號波群出現(xiàn)并且也完全或幾乎避免了對應的不期望存在的噪聲。因此，提高了圖像的檢測和/或再現(xiàn)，并且由此增加了圖像數(shù)據(jù)的質量。

在一個示例中，該調整裝置也被配置成當縫隙中的一個接近和/或遠離電子束時對該電子束進行調整。這意味著，一旦槽孔中的與陽極一起旋轉的一個接近和/或遠離電子束撞擊陽極以及產(chǎn)生X輻射的位置，就對該電子束進行調整。例如，焦斑在切線方向中的尺寸可從0.6mm加寬到1.0mm或2.0mm。如果縫隙具有例如0.3mm的寬度，則強度降低會大致從50％減少到33％，乃至16％。該調整可以是相反的。切線方向的波束寬度也可被縮短到0.3mm或更少，這會將強度降低的周期減少到縫隙的寬度除以焦點軌跡速度的約3倍或更少。

對電子束進行調整可被理解為是對電子束在電子束撞擊在陽極上的位置處的焦斑進行調整。可根據(jù)下列多個方面中的一個來實現(xiàn)對于電子束的調整。

在一個示例中，該調整是使電子束偏轉。

在一個示例中，該偏轉是相對于陽極的旋轉運動的切向偏轉。在一個示例中，該調整裝置被配置成使電子束在陽極的旋轉運動的方向中向前切向地偏轉，然后逆向于陽極的旋轉運動的方向向后切向地偏轉，以縮短電子束撞擊縫隙中的一個的時間。這意味著使來自分段的旋轉陽極的光子通量穩(wěn)定建議，一旦縫隙中的與陽極一起旋轉的一個接近電子束撞擊陽極和產(chǎn)生X射線的位置，就例如使電子束切向地來回偏轉。換句話說，電子束以快節(jié)奏穿過縫隙，由此使減少光子通量的時間段最小化。

在一個示例中，相比之下，該調整裝置被配置成使電子束逆向于陽極的旋轉運動的方向向后并且然后在陽極的旋轉運動的方向中向前切向地偏轉，從而縮短電子束撞擊縫隙中的一個的時間。

在一個示例中，該調整是使電子束在徑向和/或切向方向中加寬。電子束的加寬導致焦斑在偏轉期間的擴大。換句話說，焦斑將看似被加寬。如果偏轉是足夠快的并且不太寬(約1焦斑寬度)，則失真的時間將相對于用于產(chǎn)生例如CT投影的集成期而言是很小的。投影的相對失真將隨后是可接受的。加寬可與電子束的偏轉相結合。

在一個示例中，該調整是使電子束在徑向和/或切向方向中縮短。該縮短可與電子束的偏轉相結合。

在一個示例中，該調整是改變電子束在縫隙的平面中的截面形狀。改變電子束的截面的形狀可以是從矩形形狀到例如對角梯形形狀的徑向旋轉。與矩形形狀相比，對角梯形形狀將不會在縫隙中完全地消失，而是被“卡”在該縫隙中，使得電子束的至少若干部分并不在縫隙中消失。形狀的改變也可與電子束的偏轉、加寬和/或縮短相結合。

電子束的截面形狀的改變可基本上基于在縫隙的平面中的相同的表面區(qū)域或可與電子束的加寬或縮短相結合以及由此與表面區(qū)域在縫隙的平面中的擴大或減少相結合。

在一個示例中，該調整裝置包括電動和/或磁性子裝置。電動子裝置可以是陰極中的偏壓電極，這些偏壓電極對電子發(fā)射器附近的局部電場進行調整，使得對發(fā)射區(qū)域進行調整。磁性子裝置可以是磁性四極透鏡或圓柱透鏡或磁偶極子。

在一個示例中，調整裝置可被配置成對電子束進行調整，使得當電子束撞擊陽極的縫隙中的一個時，所產(chǎn)生的光子通量是基本上穩(wěn)定的。調整裝置也可被配置成對電子束進行調整，使得與當電子束在陽極的縫隙外側撞擊陽極時相比，當電子束撞擊陽極的縫隙中的一個時，所產(chǎn)生的光子通量波動小于90％、優(yōu)選地小于70％、更優(yōu)選地小于30％、還更優(yōu)選地小于10％。

根據(jù)本發(fā)明，同樣提出了一種用于X射線成像的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括X射線源和X射線探測器。X射線源包括如上所述的具有陰極、陽極和調整裝置的調整布置結構。X射線探測器將衰減的X射線轉換為電信號。

根據(jù)本發(fā)明，同樣提出了一種用于X射線產(chǎn)生裝置的調整方法。它包括無需以該順序實施的下列步驟：

a)提供電子束；

b)使陽極在電子束的撞擊下旋轉，其中，陽極通過縫隙分段，這些縫隙徑向向內延伸到陽極的外圓周中，從而橫過焦點軌跡并且基本等距地布置在陽極的圓周周圍；以及

c)當撞擊陽極的旋轉縫隙中的一個時，對電子束進行調整。

在一個示例中，該調整裝置也被配置成當縫隙中的一個接近和/或遠離電子束時，對該電子束進行調整。

對電子束進行調整可被理解為對電子束在電子束撞擊在陽極上的位置處的焦斑進行調整。在一個示例中，當撞擊縫隙中的一個時對電子束做出的調整是使電子束偏轉、發(fā)生形狀改變和/或加寬或縮短。

根據(jù)本發(fā)明，也提出了一種計算機程序單元，其中，該計算機程序單元包括當計算機程序在控制該調整布置結構的計算機上運行時，用以致使如在獨立裝置權利要求中限定的調整布置結構實施調整方法的步驟的程序代碼器件。

應當理解的是，根據(jù)獨立權利要求所述的調整布置結構、調整方法、用于控制這種裝置的計算機程序單元以及已存儲有這種計算機程序單元的計算機可讀介質具有相似和/或相同的特別如在從屬權利要求中所限定的優(yōu)選實施例。應當進一步理解的是，本發(fā)明的優(yōu)選實施例也可以是從屬權利要求與相應的獨立權利要求的任意組合。

本發(fā)明的這些和其它方面將通過下文描述的實施例而變得明白并被參考這些實施例進行闡述。

附圖說明

在下文中將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實施例：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于X射線成像的系統(tǒng)和調整布置結構的實施例的示意圖。

圖2示意性且示例性地示出了作為根據(jù)本發(fā)明的調整布置結構的一部分的陽極。

圖3示意性且示例性地示出了陽極和電子束的焦斑的若干視圖。

圖4示出了一種調整方法的示例的基本步驟。

具體實施方式

圖1示意性且示例性地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于X射線成像的系統(tǒng)10的示意圖。系統(tǒng)10包括具有X射線源12和X射線探測器的機架(gantry)11。機架11可圍繞正在做檢查的患者101旋轉。X射線源12產(chǎn)生X射線13的例如錐形波束。與機架11上的X射線源12相反的是探測器系統(tǒng)，該探測器系統(tǒng)將衰減的X射線13轉換為電信號。計算機系統(tǒng)(未示出)再現(xiàn)患者的內部形態(tài)結構的圖像。

X射線源12包括根據(jù)本發(fā)明的調整布置結構1的示例性實施例。該調整布置結構1包括陰極、陽極和調整裝置。陰極提供電子束。陽極在電子束的撞擊下旋轉。調整裝置包括電動和/或磁性子裝置。

圖2示意性且示例性地示出了陽極2。陽極2由被布置在陽極的圓周周圍的縫隙21分段。當電子束15撞擊陽極的旋轉縫隙21中的一個時，調整裝置對電子束15進行調整。調整裝置也在縫隙21接近和遠離電子束15時對電子束15進行調整。這意味著，一旦與陽極2一起旋轉的槽孔中的一個接近電子束15撞擊陽極2并產(chǎn)生X輻射的位置，就對該電子束15進行調整。對電子束15進行調整可被理解為對電子束15在電子束15撞擊在陽極2上的位置處的焦斑進行調整。

按照時間次序來說，首先，當沒有縫隙接近電子束15撞擊陽極2的位置時，并不對電子束15進行調整。在該初始位置I中，電子束15的焦斑是穩(wěn)定的。

然后，當縫隙21接近電子束15撞擊陽極2的位置時，對電子束15進行調整，即電子束15在這里被相對于陽極2的旋轉運動以切向偏轉量偏轉。在圖2中，電子束15在陽極的旋轉運動的方向中被向前偏轉到位置A(如由箭頭所示)。

當縫隙21已經(jīng)通過電子束15在位置I處最初撞擊陽極2的位置時，對電子束15再次進行調整，這意味著在這里電子束被在相反方向中迅速地偏轉。在圖2中，電子束15被逆向于陽極的旋轉運動的方向向后偏轉到位置B(如由箭頭所示)。因此，減少了電子束15撞擊縫隙21中的一個的時間。

當縫隙21已經(jīng)同樣遠離了與電子束15撞擊陽極2的位置相鄰的區(qū)域時，對電子束15再次進行調整，這意味著該電子束被在相反方向中向后偏轉回到初始位置I。

由此，電子束15以快節(jié)奏穿過縫隙21，因而使光子通量減少的時間段最小化。因此，實現(xiàn)了來自分段的旋轉陽極2的光子通量的穩(wěn)定化。換句話說，減少了光子通量在穿過陽極2中的縫隙21期間的下降。沒有或幾乎沒有信號波群出現(xiàn)并且也完全或幾乎避免了對應的不期望存在的噪聲。因此，改善了圖像的檢測和/或再現(xiàn)，從而提高了圖像數(shù)據(jù)的質量。

通過偏轉對電子束15做出的該調整可通過加寬或縮短該電子束15來實現(xiàn)(或代替)。它可進一步通過改變電子束15的形狀，例如，將其從矩形形狀改變成對角梯形形狀來實現(xiàn)(或代替)。

圖3示意性且示例性地示出了一種具有縫隙21的旋轉陽極2和電子束(未示出)的焦斑14的若干視圖。焦斑14處于電子束撞擊或沖擊陽極2的位置。在圖3a中，并未對焦斑14進行調整。

在圖3b到3d中，對焦斑14進行了調整。在圖3b中，焦斑14被在切線方向中加寬。電子束的加寬導致焦斑14的擴大。在圖3c中，焦斑14被在切線方向中縮短或收縮。

在圖3d中，改變了焦斑14的形狀。換句話說，改變了電子束在縫隙21的平面中的橫截面。如圖3a中所示的焦斑14的初始方形(其中，該方形豎立在其一個側邊上)被傾斜或旋轉，使得該方形現(xiàn)在如同菱形一樣豎立在其一個拐角上。與豎立在其一個側邊上的方形形狀相比，豎立在其一個拐角上的菱形狀的方形被“卡”在縫隙21中，使得電子束的較大部分并不在縫隙21中消失。此外，電子束的截面形狀在縫隙21的平面中的改變與如圖3b中所示的加寬相結合。方形焦斑14被略微放大成矩形形狀，這進一步增大了并不在縫隙21中消失的電子束的量。

圖4示出了一種一樣X射線產(chǎn)生裝置的調整方法的步驟的示意性概述。該方法包括無需按照該順序的下列步驟：

-在第一步驟S1中，提供電子束15。

-在第二步驟S2中，使陽極2在電子束15的撞擊下旋轉，其中，陽極2通過縫隙21分段，縫隙21徑向向內延伸到陽極的外圓周中，從而橫過焦點軌跡并且基本等距地布置在陽極的圓周周圍。

-在第三步驟S3中，當撞擊陽極中的一個的旋轉縫隙21時，對電子束15進行調整。

該調整裝置也可被配置成當縫隙21中的一個接近和/或遠離電子束15時，對電子束15進行調整。

對電子束進行調整可被理解為對電子束在該電子束撞擊在陽極2上的位置處的焦斑進行調整。該調整可以是使電子束偏轉、發(fā)生形狀改變和/或加寬或縮短。

在本發(fā)明的另一示例性實施例中，提供了一種計算機程序或計算機程序單元，其特征在于，其適于在合適系統(tǒng)中執(zhí)行根據(jù)前述實施例之一所述的方法步驟。

計算機程序單元可因此被存儲在計算機單元上，該計算機單元也可以是本發(fā)明的實施例的一部分。該計算單元可適于實施或誘導實施上述方法的步驟。此外，它可適于操作上述設備的部件。該計算單元可適于自動地操作和/或執(zhí)行用戶的命令。計算機程序可被加載到數(shù)據(jù)處理器的工作存儲器中?？梢虼伺鋫湓摂?shù)據(jù)處理器以實施本發(fā)明的方法。

本發(fā)明的該示例性實施例涵蓋了一種恰好從一開始就使用本發(fā)明的計算機程序以及一種通過更新將現(xiàn)有程序變成使用本發(fā)明的程序的計算機程序。

此外，該計算機程序單元可能能夠提供所有必需的步驟來履行如上所述的方法的示例性實施例的程序。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種諸如CD-ROM之類的計算機可讀介質，其中，該計算機可讀介質具有存儲在其上的計算機程序單元，該計算機程序單元由前一章節(jié)進行描述。

計算機程序可被存儲和/或分布在適用的介質上，例如與其它硬件一起或作為其它硬件的一部分供應的光學存儲介質或固態(tài)介質，但也可例如經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)或其它有線或無線通信系統(tǒng)以其它形式分布。

然而，該計算機程序還可被呈現(xiàn)在如同環(huán)球網(wǎng)之類的網(wǎng)絡上并且可從這種網(wǎng)絡被下載到數(shù)據(jù)處理器的工作存儲器中。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種用于制造可用于下載的計算機程序單元的介質，該計算機程序單元被布置成用以實施根據(jù)本發(fā)明的前述實施例中的一個所述的方法。

必須注意的是，參照不同的主題描述了本發(fā)明的實施例。特別地，參照方法型權利要求描述了一些實施例，而參照裝置型權利要求描述了其它實施例。然而，本領域技術人員將收集從上文和下列描述中獲得的是，除非另有說明，除了屬于一類主題的特征的任意組合之外，與不同主題相關的特征之間的任意組合同樣被視為被利用本申請進行了公開。然而，可結合所有提供了大于特征的簡單總和的協(xié)同效應的特征。

雖然已經(jīng)在附圖和先前說明書中詳細示出和描述了本發(fā)明，但這種說明和描述將被視為是說明性的或示例性的而非限制性的。本發(fā)明并不限于所公開的實施例。本領域技術人員可在實施所要求保護的發(fā)明時，通過研究附圖、公開內容及從屬權利要求的研究來理解和實施對于所公開的實施例的其它變型。

在權利要求書中，術語“包括”并不排除其它元件或步驟，并且不定冠詞“一個”或“一種”并不排除多個。單個處理器或其它單元可履行權利要求中所陳述的若干項目的功能。在相互不同的從屬權利要求中陳述的某些措施的純粹事實并不表示這些措施的組合不能被用于突出優(yōu)點。權利要求中的任何附圖標記均不應被解釋為限制該范圍。