自适应的X射线滤波器和自适应衰减X射线辐射的方法 |
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| 申请号 | CN201310149395.7 | 申请日 | 2013-04-26 | 公开(公告)号 | CN103377745B | 公开(公告)日 | 2017-06-23 |
| 申请人 | 西门子公司; | 发明人 | F.费德勒; H.利格尔; R.F.舒尔兹; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种自适应的 X射线 滤波器 (1)和一种用于改变X射线 辐射 (2)的局部强度的对应的方法。该X射线滤波器(1)包括吸收X射线辐射(2)的第一液体(3)和可液压移动的调整元件(8)，所述调整元件(8)通过至少部分地挤出所述第一液体(3)在各调整元件(8)的 位置 处改变所述第一液体(3)的层厚(9)。本发明的优点是，可以简单、精确并且迅速地二维调制X射线辐射的照射区域。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于改变X射线辐射(2)的局部强度的自适应的X射线滤波器(1)，其特征在于，所述自适应的X射线滤波器具有： |
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| 说明书全文 | 自适应的X射线滤波器和自适应衰减X射线辐射的方法技术领域[0001] 本发明涉及一种自适应的X射线滤波器和一种对应的用于通过局部改变吸收X射线辐射的液体的厚度改变X射线辐射的局部强度的方法。 背景技术[0002] 在借助X射线的检查中通常存在，病人或其在待检查区域中的器官对所应用的X射线辐射具有极其不同的吸收特性。例如在胸透时在肺叶之前的区域内由处在该处的器官导致衰减非常大，而在肺叶本身的区域内的衰减则很小。为了既获得富有表达力的拍摄又尤其是保护病人的健康，合理的是与区域有关地这样调节所应用的剂量，使得不会输入比需要更多的X射线辐射。也就是说，在较大衰减的区域内应用比在具有少量衰减的区域内更大的剂量。此外，存在一些应用，其中，必须要以较高的诊断质量，也就是说小的噪音拍摄检查区域的仅仅一部分。周围的部分对定位是重要的，但对诊断本身并不重要。这些周围的区域也就是说可以以更小剂量成像，以便以这种方式减小总体应用的剂量。 [0003] 为了衰减X射线辐射，使用滤波器。这种滤波器例如由DE4422780A1已知。该滤波器具有一带有可控制的电极阵列的壳体，借助电极阵列产生作用于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提供的电场有关地游移。以这种方式可以通过在一个或多个电极的区域内相应地形成电场而相应地积累或多或少的离子，以便以这种方式局部地改变滤波器的吸收特性。 发明内容[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供另一种自适应的X射线滤波器和一种对应的方法，它以简单的方式可靠地、精确地并且鲁棒性地与位置有关地衰减X射线辐射。 [0005] 按本发明，该技术问题通过一种自适应的X射线滤波器和一种用于改变X射线辐射的局部强度的对应的方法解决。 [0006] 本发明的核心在于，在一个平面中蜂窝形地或正交地布置的、可液压移动的调整元件可以局部地改变吸收X射线辐射的第一液体的层厚。由此，滤波器局部的吸收特性改变。在小的层厚的情况下比在更大层厚的情况下有更多的X射线辐射到达物体。因此，X射线辐射可被二维地调制。 [0007] 本发明涉及一种用于改变X射线辐射的局部强度的自适应的X射线滤波器。X射线滤波器包括吸收X射线辐射的第一液体（例如Galinstan）和可液压移动的调整元件，所述调整元件通过至少部分地挤出第一液体而在各调整元件的位置处改变第一液体的层厚。 [0008] 本发明的优点是，可以简单。精确并且迅速地调制X射线辐射的照射区域。 [0009] 在一种扩展设计中，调整元件可以布置在垂直于X射线辐射的平面中。因此，它们可以设计成蜂窝形的阵列。 [0010] 在另一种实施形式中，X射线滤波器包括对X射线辐射透明的、柔性的第一薄膜，该第一薄膜将第一液体与调整元件隔开，其中，第一薄膜被调整元件移动。因此，借助第一薄膜局部地改变第一液体的层厚。 [0011] X射线滤波器还包括布置在第一液体上方的盖板，第一薄膜被调整元件朝盖板的方向挤压。由盖板和第一薄膜形成一个其中有第一液体的腔室。 [0012] 在另一种实施形式中，X射线滤波器包括布置在第一薄膜下方的第二液体，在第二液体中设有调整元件。第二液体具有与调整元件相似的吸收X射线辐射的特性。由此通过调节元件避免在X射线图像中不期望的结构。 [0013] 在一种扩展设计中，调整元件可以设计成蘑菇状并且包括帽和柄。 [0014] 调整元件优选由第二液体包围。 [0015] 此外，X射线滤波器可以包括布置在调整元件下方的、柔性的第二薄膜，该第二薄膜与位置有关地液压地朝调整元件的方向移动并由此使调整元件朝第一液体的方向这样移动，使得调整元件局部地挤压第一液体的层厚。第二薄膜导致第二液体保持在一种腔室中。 [0016] 在另一种实施形式中，X射线滤波器包括布置在第二薄膜下方的、具有用于第三液体的输入管道的分配板，借助该输入管道将液压施加到调整元件上。由此调整元件可以液压地移动。第三液体可以经由小型阀流入输入管道中并从其中流出。 [0017] 本发明还涉及一种用于通过自适应的X射线滤波器改变X射线辐射的局部强度的方法，其中，自适应的X射线滤波器的布置在一个平面中的调整元件液压地移动，由此通过调整元件可以至少部分地挤出第一液体而在各调整元件的位置处改变被X射线辐射透射的、吸收X射线辐射的第一液体的层厚。附图说明 [0018] 本发明的其它特点和优点从多个实施例的下列阐述中并且根据简略示出的附图获知。附图中： [0019] 图1：自适应的X射线滤波器的功能原理， [0020] 图2：自适应的X射线滤波器的横截面， [0021] 图3：自适应的X射线滤波器的俯视图，以及 [0022] 图4：自适应的X射线滤波器的仰视图。 具体实施方式[0023] 图1示出通过自适应的X射线滤波器1的X射线辐射2与位置有关的衰减的基本原理。X射线辐射2从X射线源16中产生，首先穿过按本发明的自适应的X射线滤波器1以及然后穿过病人17，最后由X射线探测器18测量。借助控制单元19，X射线辐射2的局部的衰减通过自适应的X射线滤波器1控制。 [0024] X射线辐射2在自适应的滤波器1之前的强度分布20简略地在图1右上方描绘。通过表示位置的轴x描绘强度y。可见强度y几乎相等地走向。在图1的右下方，简略描绘在穿过X射线滤波器1之后的强度分布21。根据强度分布21的形状明显可看出由滤波器1决定的局部的强度y的变化。 [0025] 图2示出按本发明的自适应的X射线滤波器1横截面图。在由碳纤维加强的塑料构成的基板15上设有分配板13。分配板13具有大量管状的输入管道14，第三液体可以通过该输入管道14流入和流出。输入管道14终止于以可在一个平面中移动的方式蜂窝形地布置的调整元件8的下方。在调整元件8与分配板13之间具有一个柔性的第二薄膜7作为开关薄膜。若通过未示出的小型阀输送第三液体5，则开关薄膜7局部地抬起并因此液压地向上移动调整元件8，也即朝入射的X射线辐射2的方向移动调整元件8。 [0026] 调整元件8设计成蘑菇状的并且具有帽11和柄12。调整元件8，尤其是帽11位于具有与调整元件8相似的X射线吸收特性的第二液体4中。由此防止在X射线图像中看见由调整元件8形成的、不期望的结构。这些帽11几乎齐平地相互贴靠。 [0027] 与入射的X射线辐射2的方向相反，在调整元件8上方设有柔性的第一薄膜6作为分隔薄膜。在分隔薄膜6的上方一定的距离处有一个由碳纤维加强的塑料构成的盖板10。盖板10和分隔薄膜6形成腔室，在该腔室中，吸收X射线辐射的第一液体3包括例如液态金属（如Galinstan）或具有吸收X射线的元素的胶体溶液。若调整元件8液压地向上移动，则通过调整元件8的帽11在帽11的位置上使分隔薄膜6向上移动，并因此在帽11的位置上挤出第一液体3。由此在帽11的位置处局部地改变X射线辐射吸收，因为减小了第一液体的层厚9。因此，通过调整元件8的蜂窝形布置可以使各分布与X射线辐射局部的衰减相近似。调整元件8的帽11设计得越小，并且调整元件8打包得越紧，局部的分辨率就越高。 [0028] 通过其低通作用防止分隔薄膜6尖锐地(高频的)过渡到X射线拍摄中，这对图像描绘是有利的。 [0029] 通过未示出的入口可以注入第一液体3和第二液体4。附加地可以通过入口将压差施加到分隔薄膜6上。此外，可以通过入口分别根据分隔薄膜6的偏移输入或输出第一和第二液体3，4进行补偿。 [0030] 换句话说，若通过在分配板13中的输入管道14施加液压，则调整元件8液压地朝分隔薄膜6的方向移动。输入管道14通过未示出的小型阀控制。在小型阀打开时，调整元件8由于通过第一液体3和分隔薄膜6施加的反压力而回位。 [0031] 所有的调整元件8在标准状态下伸出并且压靠分隔薄膜6。由此，第一液体3从由盖板10和分隔薄膜构成的腔室中漏出。小型阀闭合。滤波器具有最小的吸收性。为了实现对吸收的调制，打开相应的小型阀并且通过第一液体3将反压力施加到分隔薄膜6上。具有对应的打开的小型阀的调整元件8回压，分隔薄膜6偏移，并且第一液体3随之流动。因此，局部地调制第一液体3起吸收作用的层厚9并因此设定不同形状的X射线辐射区域。 [0032] 在图3中可见按本发明的自适应的X射线滤波器1的俯视图。可认出由伸出的调整元件8形成的字母“C”和“V”。图中示出了布置在一个平面中的调整元件8的蜂窝形结构。滤波器1包括基板15，在其上设有带有输入管道14的分配板13，在该分配板13上具有开关薄膜7，在该开关薄膜7上具有一个带有调整元件8的、压到分隔薄膜6上的层。盖板10还朝上封闭X射线滤波器1。在盖板10与分隔薄膜6之间具有第一液体3。调整元件8位于在分隔薄膜6与开关薄膜7之间的第二液体4中。 [0033] 图4示出图3所示的按本发明的自适应的X射线滤波器1的仰视图。为了更好地表示，各层部分透明地表示。在图4中从上向下示出：基板15，具有用于将压力施加到调整元件8上的输入管道14的分配板13、开关薄膜7、具有调整元件8的平面、分隔薄膜6和盖板10。输入管道14这样布置，使得向每个调整元件8都通有一根输入管道。 [0034] 附图标记列表 [0035] 1 自适应的X射线滤波器 [0036] 2 X射线辐射 [0037] 3 第一液体 [0038] 4 第二液体 [0039] 5 第三液体 [0040] 6 第一薄膜/分隔薄膜 [0041] 7 第二薄膜/开关薄膜 [0042] 8 调整元件 [0043] 9 层厚 [0044] 10 盖板 [0045] 11 调整元件8的帽 [0046] 12 调整元件8的柄 [0047] 13 分配板 [0048] 14 输入管道 [0049] 15 基板 [0050] 16 X射线源 [0051] 17 病人 [0052] 18 X射线探测器 [0053] 19 控制单元 [0054] 20 在X射线滤波器2前方的强度分布 [0055] 21 在X射线滤波器2后方的强度分布 [0056] x x轴/位置 [0057] y y轴/强度 |
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