用于改变X射线辐射的局部强度的设备和方法 |
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| 申请号 | CN201310445038.5 | 申请日 | 2013-09-25 | 公开(公告)号 | CN103700418A | 公开(公告)日 | 2014-04-02 |
| 申请人 | 西门子公司; | 发明人 | O.海登; L.里克特; M.鲁里格; O.施密特; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于改变 X射线 辐射 (2)的局部强度的设备。该设备包括带有多个可填充以 铁 磁 流体 (6)的吸收室(4)的X射线 滤波器 (3)。吸收室(4)在X射线辐射方向上堆叠地布置。此外，X射线滤波器(3)包括多个其内可存储铁磁流体(6)的存储容器(5)。在此，每个吸收室(4)分别与一个存储容器(5)连接。通过以铁磁流体(6)填充各个吸收室(4)实现对于所施加的X射线辐射(2)的吸收。通过填充多个不同的吸收室(4)可简单、精确且快速地改变X射线辐射(2)的局部强度。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于改变X射线辐射(2)的局部强度的设备，其特征在于， |
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| 说明书全文 | 用于改变X射线辐射的局部强度的设备和方法技术领域[0001] 本发明涉及一种用于改变X射线辐射的局部强度的设备和方法。 背景技术[0002] 在借助于X射线射线的检查中，患者的器官在待检查的区域内一般具有明显不同的吸收所施加的X射线辐射的性能。因此，例如在胸部拍摄时，在肺叶前方的区域内的削弱很强地受到处在此处的器官的影响，而所述削弱在肺叶自身内则很小。对于获得具有说服力的照片并且为了保护患者，有意义的是，根据区域调节所施加的射线剂量，使得不再提供不需要的X射线辐射。在削弱更大的区域内应施加比在削弱更小的区域内更大的X射线射线剂量。此外，存在这种应用：仅待检查的区域的一部分应以高诊断质量被拍摄。周围的部分对于定向是重要的，但对于实际的诊断不重要。因此，此周围区域可以以更低的射线剂量成像，以这种方式降低所施加的总辐射剂量。 [0003] 在X射线诊断设备中，准直器和衰减器定位在X射线源和患者之间，以便最小化对于患者的射线载荷。目前，对于准直器和衰减器的调节在X射线拍摄前主要通过X射线设备的操作者手动地一次选择。调节经常只在离散的步骤上可实现且在拍摄期间不可改变。 [0004] 在已知的X射线诊断设备中，X射线射线形状和X射线射线轮廓以三个步骤调节。首先，在预滤波中通过由滤波器吸收软的或低能的X射线射线部分硬化测量射线，因为所述软的或低能的X射线射线部分对于成像无贡献。在已知的X射线设备中，滤波器的厚度可在离散的步骤中在拍摄前通过插入带有不同厚度的铜盘一次地调节。从文献US4688424中已知一种带有孔的滤波器设备。通过设备沿射线轴的运动可调节对于X射线射线的吸收。 此方法实现了对于X射线射线的强度的改变。 [0005] 当在视野内强吸收的组织或材料位于弱吸收的组织附近时，在第二步骤中通过楔形滤波器调试视野内的射线强度。为此，仅少数标准几何形状可供使用，且对于患者的最优匹配很受限制地可实现。作为替代，在US5881127中公开了一种设备，在所述设备中射线轮廓通过金属柱体形成。此设备需要大量机械部件，因此设备例如在C弓臂中的整合很困。此外，这意味着为将构造设计为使得金属部件在空间内不留下伪影需要高成本。 [0006] 在第三步骤中，通过准直器将视野限制在对于诊断重要的区域上。此限制目前通常仅以不同大小的矩形的形状或另外的规则几何形状可实现。在EP2395918中描述一种可调节的孔，借助于所述孔在相继的图像拍摄中将矩形的角不同地圆整。 [0007] 在预先公开的文献US61/664,331中建议在产生可变孔的铁磁流体上的应用。铁磁流体的形状在此借助于磁场确定。目前未解决的问题在于铁磁流体膜的均匀性，尤其是在准直器在空间内的不同定向的情况下在重力影响下的铁磁流体膜的均匀性，如例如在C弓臂X射线设备中所出现的情况。 发明内容[0008] 因此，本发明所要解决的技术问题是给出一种用于改变X射线辐射的局部强度的另外的设备和改进的方法。 [0010] 本发明要求了一种用于改变X射线辐射的局部强度的设备。设备包括带有多个可填充以铁磁流体的吸收室的X射线滤波器。铁磁流体是对磁场反应的不固化的液体。吸收室在X射线辐射方向上堆叠地布置。此外，X射线滤波器包括多个存储容器，在所述存储容器内可存储铁磁流体。每个吸收室在此分别与一个存储容器连接。所施加的X射线辐射的吸收通过将单独的吸收室填充以铁磁流体实现。通过将多个不同的吸收室填充可改变X射线辐射的吸收。被填充的吸收室越多，则对于X射线辐射的吸收越多。吸收室越薄且以铁磁流体可填充的吸收室的总数量越大，则通过吸收室可越精细地调节待施加到患者的X射线辐射。削弱的平面均匀性通过铁磁流体材料的限定的厚度给出。本发明的优点在于可简单、精确且快速地改变X射线辐射的局部强度。 [0011] 在本发明的一个实施例中，每个吸收室分别可与一个所述存储容器一起布置在一个平面内。这以优选的方式易于铁磁流体在吸收室和所属的存储容器之间的流动。 [0012] 在另外的实施形式中，设备可包括压力装置，所述压力装置用铁磁流体产生过压或负压。借助于压力装置可控制铁磁流体的流动。 [0014] 在本发明的优选的设计中，在存储容器和压力装置之间可布置第一阀，通过所述第一阀可调节铁磁流体在吸收室和存储容器之间的流入和流出。借助于通过压力装置所产生的静液压力，铁磁流体可从存储设备中移动到吸收室内。这例如在第一阀打开时通过压力装置内的过压实现。第一阀在此构造为使得在其关闭时铁磁流体不流过第一阀。同样，在第一阀打开时可借助于通过压力装置所产生的负压将铁磁流体移动回到存储设备内。 [0015] 此外，吸收室和存储容器可有利地具有在X射线辐射方向上的50μm至150μm之间的厚度。 [0016] 堆叠的吸收室可通过分离器层相互分开。分离器层应形成为使其自身仅具有很低的X射线吸收，以保持尽可能低的X射线光子损失。因此，有利的材料是具有原子质量数相对低的原子并且可以以薄层构造的材料。 [0017] 以有利的方式，分离器层可由玻璃或聚甲基丙烯酸甲酯制成。 [0018] 在进一步的实施形式中，吸收室和/或存储容器可内衬有疏水层。因此降低了铁磁流体在吸收室和/或存储容器的内壁上的附着。覆层可例如通过表面的硅烷化实现。DE19543133C2给出了可供使用的方法的概述。 [0019] 在本发明的构造中，可在吸收室和与之连接的存储容器之间布置第二阀，通过所述第二阀可调节铁磁流体在吸收室和存储容器之间的流入和流出。第二阀将吸收室与存储容器分离。在通过压力装置产生过压的情况下，铁磁流体从存储容器流入到吸收室内。第二阀实现了也可将一部分量的铁磁流体从存储容器移动到吸收室内。同样地，在通过压力装置产生负压的情况下，处在吸收室内的铁磁流体从吸收室拉入到存储容器内。第二阀实现了也可将一部分量的铁磁流体从吸收室移动到存储容器内。 [0020] 在本发明的扩展中，设备可包括至少一个产生磁力的电磁体。电磁体布置在吸收室上。 [0021] 此外，铁磁流体在吸收室内的局部分布通过至少一个作用在铁磁流体上的磁力可控制。在使用多个不同地布置在吸收室上且产生不同地定向的磁力的磁体时，实现了处在吸收室内的铁磁流体的个性化的成形。 [0022] 通过铁磁流体的分布可以以有利的方式形成孔。 [0023] 此外，本发明要求保护一种用于借助X射线滤波器改变X射线辐射的局部强度的方法。在此，铁磁流体存储在多个存储容器内。然后，将X射线滤波器的多个堆叠的吸收室填充以铁磁流体，其中吸收室的每个分别与一个存储容器连接。 [0024] 此外，铁磁流体在吸收室内的局部分布可通过至少一个作用在铁磁流体上的磁力控制。 [0026] 本发明的另外的特点和优点从如下的根据示意性附图对于多个实施例的解释中显见。 [0027] 各图为： [0028] 图1示出了带有第一阀的用于改变X射线辐射的局部强度的设备，[0029] 图2示出了带有第一阀和第二阀的用于改变X射线辐射的局部强度的设备，[0030] 图3示出了带有被电磁体包围的吸收室的用于改变X射线辐射的局部强度的设备， [0032] 图5示出了用于使用第一阀和第二阀来改变X射线辐射的局部强度的方法的流程图。 具体实施方式[0033] 图1示出一种带有第一阀的用于改变X射线辐射的局部强度的设备。设备包括用于产生X射线辐射2的X射线源1。在X射线源1和未示出的患者之间设有包括多个吸收室4的X射线滤波器3。吸收室4可填充以铁磁流体6且在X射线辐射方向上堆叠。吸收室4在辐射方向上的厚度例如为100μm。单独的吸收室4的厚度越低，则总体上可越精细地调节在待检查的患者身体区域上的X射线辐射2。吸收室4的面积与准直器的一般的要2 求匹配，例如为10×10cm。堆叠的吸收室4通过未图示的分离器层相互分开。在分离器层之间的间隔垫片控制可例如通过如SU8或PDMS的典型的微流体技术实施。 [0034] 此外，设备包括多个存储容器5，在所述存储容器5内可存储，即可存放铁磁流体6。在此，吸收室4的每个分别与存储容器5之一连接且布置在一个平面内。但替代地，也可实现这种实施形式，其中，共同的存储器5用于所有吸收室4。通过包括带有过压阀9的过压存储器8和带有负压阀11的负压存储器10的压力装置7，可用铁磁流体6产生具有过压或负压的形式的静液压力。通过此压力可实现将吸收室4个性化地填充或排空。在存储容器5和压力容器7之间设有第一阀12，通过所述第一阀12可调节铁磁流体6在吸收室 4和与吸收室4连接的存储容器5之间的流入和流出。通过由压力装置7可产生的静液压力，存储容器5的铁磁流体6可从存储容器5移动到所属的吸收室4内。这例如通过存储容器5内的过压实现，所述过压通过存储容器5所属的第一阀12的打开在过压阀9也打开而负压阀11关闭时产生。同样，处在吸收室4内的铁磁流体6可从该吸收室拉入到所属的存储容器5内。这例如通过存储容器5内的负压实现，所述负压通过存储容器5所属的第一阀12的打开在负压阀11也打开而过压阀9关闭时产生。图1示出了打开的过压阀9。 最上方的吸收室的第一阀12打开，最上方的吸收室4以来自所属的最上方的存储容器5的铁磁流体6填充。两个位于其下方的吸收室4处于空的状态，所属的存储容器5图示为处于填充以铁磁流体6的状态。所属的两个第一阀12以及负压阀11关闭。通过将吸收室4单独地填充以铁磁流体6，可实现对于X射线辐射2的均匀的削弱。 [0035] 在图2中示出了带有第一阀和第二阀的用于改变X射线辐射的局部强度的设备。设备的部件对应于图1的部件。此外，在每个吸收室4和所属的存储容器5之间设有第二阀13，通过所述第二阀13可调节铁磁流体6在吸收室4和存储容器5之间的流入和流出。 第二阀将每个吸收室4与所属的存储容器5分开。在通过压力装置7产生过压的情况下，铁磁流体6在第一阀12打开时从存储容器5流入到吸收室4内。第二阀13实现了也可将一部分量的铁磁流体6从存储容器5移动到吸收室4内。同样，在通过压力装置7产生负压的情况下，处在吸收室4内的铁磁流体6从吸收室4中拉入到存储容器5内。第二阀13实现了也可将一部分量的铁磁流体6从吸收室4中移动到存储容器5内。图2示出了最上方的和中间的吸收室4以铁磁流体6的部分填充，而剩余量的铁磁流体6处在所属的存储容器5内。最下方的吸收室4不填充以铁磁流体6，全部量的铁磁流体6处于所属的最下方的存储容器5内。在图2中所示的状态中，所有第一阀12、第二阀13以及负压阀11都关闭。最上方的和中间的吸收室4的铁磁流体6具有借助于未示出的电磁体所形成的孔。通过个性化地为吸收室4填充以铁磁流体6且然后通过电磁体对于包含在吸收室4内的铁磁流体6形成孔，可实现改变的准直器状态和X射线辐射2的强度的局部匹配。作为使用多个电磁体来形成单独的孔的替代，也可考虑使用仅一个电磁体，所述电磁体的电磁场同样地作用在所有吸收室4上。 [0036] 在图3中示出了带有被电磁体包围的吸收室的用于改变X射线辐射的局部强度的设备。吸收室4被电磁体14包围。通过第二阀13将吸收室4与其内可存储铁磁流体6的存储容器5分开。存储容器5通过第二阀12与包括过压存储器8、过压阀9、负压存储器10和负压阀11的压力装置7连接。通过第一阀12和第二阀13可调节铁磁流体6在存储容器5和吸收室4之间的流入和流出。铁磁流体6到吸收室4内的流入例如通过吸收室4的角部上的软管实现。作为所示的立方形形状的吸收室4的替代，吸收室4也可构造为圆形或椭圆形。其优点是在排空吸收室4时估计铁磁流体6更少的残余。借助电磁体14可对于处在吸收室4内的铁磁流体6形成孔15，且因此实现对于垂直于吸收室4定向的X射线辐射的强度的局部匹配。 [0037] 图4示出了带有被电磁体包围的吸收室和蠕动泵的用于改变X射线辐射的局部强度的设备。在封闭循环中，在存储容器5中分别具有一半铁磁流体6和载体油17。通过蠕动泵16可将铁磁流体6泵送到通过第二阀13与存储容器5分开的吸收室4内，且也再从其移除。吸收室4在输出状态中也填充以载体油17。此外，吸收室4被电磁体14包围。通过电磁体14可对于处在吸收室4内的铁磁流体6形成孔15。通过此布置实现了使得微流体系统无空气。在铁磁流体6从吸收室4泵送出时，铁磁流体6可通过电磁体14的辅助流到吸收室4具有出口的角部。 [0038] 在图5中示出了用于通过第一阀和第二阀来改变X射线辐射的局部强度的方法的流程图。在第一方法步骤100中，在计算机工作站上对准直器的希望形状的选择。然后，在方法步骤110中计算所需的铁磁流体6的量和为实现希望的准直器形状所要求的磁场的特征。在步骤120中，将计算的铁磁流体的量存储在至少一个存储室内。然后，在方法步骤130中在X射线滤波器中调节磁场的确定的特征。在步骤140中将X射线滤波器的多个吸收室填充以铁磁流体，其中吸收室的每个分别与存储容器之一连接。然后，在步骤150中通过根据所确定的特征产生磁场来控制吸收室内的铁磁流体的局部分布。 [0039] 附图标号列表 [0040] 1 X射线源 [0041] 2 X射线辐射 [0042] 3 X射线滤波器 [0043] 4 吸收室 [0044] 5 存储容器 [0045] 6 铁磁流体 [0046] 7 压力装置 [0047] 8 过压存储器 [0048] 9 过压阀 [0049] 10 负压存储器 [0050] 11 负压阀 [0051] 12 第一阀 [0052] 13 第二阀 [0053] 14 电磁体 [0054] 15 孔 [0055] 16 蠕动泵 [0056] 17 载体油 [0057] 100 选择准直器形状 [0058] 110 计算铁磁流体量和磁场特征 [0059] 120 在存储容器内存储铁磁流体 [0060] 130 调节磁场特征 [0061] 140 将吸收室填充以铁磁流体 [0062] 150 通过磁场控制铁磁流体在吸收室内的局部分布 |
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