CN101295552B - X射线设备隔板装置、x射线设备和生成图像信息的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于为扫描物体而提供的X射线设备(10)的隔板装置(32)，该隔板装置具有布置在X射线的辐射路径(30)内的隔板支架(36)，支架(36)具有至少两个不同的单独隔板(40)。所述至少两个单独隔板(40)根据可限定的辐射强度和/或待辐射的物体表面的尺寸可控制，且可被引入到辐射路径(30)内。本发明还涉及带有这样的隔板装置(32)的X射线设备(10)。最后，本发明涉及用于通过具有隔板装置(32)的X射线设备(10)生成物体的图像信息(22)的方法。在此，为实现作用在物体上的X射线辐射(30)的可限定的总强度选择单独隔板调节的序列，并且每个单独隔板(40)在其选择后由辐射脉冲或多个辐射脉冲透视。

Description

X射线设备隔板装置、X射线设备和生成图像信息的方法
技术领域
本发明涉及用于为扫描物体而提供的X射线设备的隔板装置。此外，本发明还涉及用于扫描物体的X射线设备，以及用于借助于X射线设备生成物体的图像信息的方法。
背景技术
在许对医学应用中，需要将待处理的患者在处理期间和/或在介入期间持续地透视。这例如是内窥镜介入的情况。在此，患者暴露于电离的且因此对健康潜在地有害的辐射中。此类的高辐射负荷在较长的处理后，例如在头部区域以及在大脑内的介入后可能引起辐射损害，这可能引入皮肤发红或可能伴随以其他的对组织的损害。此外，进行处理的医生以及其辅助人员在处理期间也暴露于持续的散射辐射中，因为在内窥镜介入期间他们必须停留在患者附近。在所有此类的以X射线进行检查的处理中，一个目标基本地必须是降低对于所有参与者的辐射负荷。
目前已知的用于避免不必要的高辐射负荷的策略可以是一方面允许在考虑到医学益处的情况下部分地接收辐射损害。然而，应尽可能地实现对辐射剂量的降低。当然，辐射剂量不能任意地降低，因为这将损害对于检查不可舍弃的图像质量。降低总辐射负荷的另一种可能性在于通过更多或更少的静态地插入的隔板限制有效视场。可以利用合适的机构控制隔板，但这相对地昂贵。
为避免在辐射或透视期间损害周围的组织，对辐射路径中的确定的区域的动态遮蔽被证明是有利的。
从DE 10 2005 018 811 A1中已知一种用于为扫描物体而提供的X射线设备的隔板装置。该隔板装置包括至少两个隔板，其中对于扫描的至少一个段，利用第一隔板调节的射线束可以通过第二隔板至少部分地动态地被遮蔽。对于物体的辐射负荷则如下地减少：使用隔板装置可实现不仅精确的调节射线束以用于照亮检测器的测量场，而且动态地遮蔽X射线辐射的不需要的部分。对部分X射线的该动态遮蔽应可以按照高速度进行。
发明内容
本发明的一个目的在于，提供在扫描过程期间可降低用于物体的辐射负荷的隔板装置。
本发明的该任务是利用独立权利要求的主题实现的。本发明的有利的扩展的特征由从属权利要求给出。
本发明包括用于为扫描物体而提供的X射线设备的隔板装置，特别是用于带有X射线源和X射线检测器的X射线诊断设备的隔板装置。X射线设备具有布置在X射线的辐射路径内的隔板支架，该支架装配了至少两个不同的单独隔板。根据本发明，该至少两个单独隔板是根据可限定的辐射强度和/或待辐射的物体表面的尺寸可控制的，并且可以被引入到辐射路径中。关于这一点，有意义的是不同的单独隔板分别具有不同辐射可通过性的隔板开口。这可以例如通过使不同的单独隔板分别具有不同尺寸的隔板开口而实现。
此外或替代地，不同的单独隔板可以选择地分别具有带不同的材料厚度的嵌入件的隔板开口。必要时，不同的单独隔板可以分别具有带有不同材料制成的嵌入件的隔板开口。按照这种方式，本发明允许为受到X射线的不同的区域选择不同的强度，因此特别在操作性介入期间是很有优点的，因为可以明显地降低用于患者的全部辐射负荷。并非所有在介入期间被采集的身体部分在介入的每个时刻都是同样重要且要求相同的关注度的。本发明现在允许对于不很重要的和/或边沿区域降低观察强度，其结果是也可以降低在这些区域内的辐射强度。辐射负荷的该降低可以选择地通过降低的隔板开口和/或通过在隔板开口内的不同的屏蔽材料实现。
本发明利用了这样的认证，即在透视场的整个区域内对于例如放射科医生的观察者不总是具有相同的意义。另外，已知的是视野和/或观察区域的部分在一定的时间期间内根本不改变或不显著地改变，使得它们不必通过持续地以最高分辨率且因此以最大的辐射强度被透视。
根据本发明的隔板装置的优选的变体，将至少两个单独隔板相邻地布置在可移动的隔板支架上。选择地，隔板支架可以平移地和/或旋转可移动地构造。因此，隔板支架可例如构造为带有在多个圆形段上分布的单独隔板的旋转圆盘。该模板可优选地快速移动，理想地旋转。合适地选择的作用于X射线透视的隔板的通孔以及必要时的插入件分别仅以希望的方式打开或削弱由X射线实际上照亮的区的一定的区域。如果移动的或可移动的模板处于辐射路径中，则触发辐射脉冲。仅不受隔板削弱的区域可以因此以完全的强度透视身体。
在隔板装置的一种有利的构造中，可以使每个单独隔板具有矩形轮廓。此外，作为结果的开口可以每个以设置有嵌入件的单独隔板而具有矩形轮廓。隔板支架和/或用于单独隔板的嵌入件可以分别由平的材料制成。通过在可移动的以及移动的模板内引入不同的通孔，可以在实际的辐射路径内照亮希望的区域。盘或模板自身可以例如由很大程度上对X射线不可通过的材料制造。为此可以特别地考虑铅合金。通过将不同的插入件引入到例如由厚度合适的铜板制成的移动的模板内，在辐射路径内的区域可以按照不同的强度透视。
也可以通过在模板通过期间将不同的通孔组合而实现更复杂的辐射外形，例如带有高辐射和很好的分辨率的中心区域以及带有降低的剂量和降低的分辨率的外周区域。
此外，本发明还包括用于扫描物体的X射线设备，特别是带有X射线源和X射线检测器的X射线诊断设备，该设备具有根据以上所述的一种实施方式的布置在X射线的辐射路径内的可控制的隔板支架。隔板支架优选地具有驱动，特别是电机驱动，由此使所希望的单独隔板很快地处于照亮辐射路径内。
如果智能图像处理器能识别不改变或几乎不改变的图像区域并由此得到用于X射线设备的控制参数，则本发明可以特别地与该智能图像处理器有利地联合使用。按照这种方式可以明显降低对待处理的患者的总辐射负荷。关于这一点，本发明的一种优选构造在于由控制单元提供用于选择单独隔板的控制信号。控制单元可以特别地与提供物体的图像信息的X射线检测器耦合。优选地，控制单元与X射线源耦合，使得X射线源取决于所选择的单独隔板和/或由X射线检测器提供的物体的图像信息而可控制。
利用这些特征可实现，作用在物体上的X射线辐射的总强度由辐射脉冲或多个相继的辐射脉冲的脉冲持续时间和/或分别所选择的单独隔板的辐射可通过性所形成。优选地，可由控制单元选择一系列单独隔板的调节，其中相同的或不同的单独隔板调节的序列可由希望的作用在物体上的辐射的总强度计算出。另外，可以分析由检测器X射线检测器提供的关于单独图像区域的时间变化率的图像信息，并用于给出通过隔板装置可适合于时间改变率的辐射强度。有意义的是，将X射线设备的参数选择为使得按照图像区域内的图像信息的时间改变率校正预先给定的辐射强度。
用于患者的总辐射负荷可以按照有利的方式通过使得由X射线检测器提供的图像信息具有可预先给定的图像重复率并且可分为不同的图像区域而降低，该不同的图像区域指示了在相继的图像信息之间的显著不同的变化区域。在此，优选地仅使得对应于相继的图像信息之间的高变化率的区受到高的辐射强度。因此，对于带有在相继的图像信息之间的小的变化率的那些图像区域分别仅受到低的辐射强度。
使用根据本发明的具有所提及的隔板装置的X射线设备，在X射线辐射器的辐射路径内的不同的区域可以被遮挡或按照降低的剂量透视。此不同的辐射外形可以按照很高的速度对于每个单独的图像在透视中(典型地约每秒50至60幅图像)选择。对于至今已知的隔板这几乎不能实现或要利用高的额外开销而实现。例如，步进马达适合于隔板装置的驱动。选择地，也可以提供无级的电动马达驱动，只要该驱动在所有条件下保证了隔板调节与X射线发生器的每个脉冲触发严格同步。在另一个变体中，隔板位置也通过旋转的圆盘的特征可检测。
此外，本发明还包括用于通过根据一种前述的实施方式的具有根据一种上述变体的隔板装置的X射线设备生成物体的图像信息的方法。该方法的特征在于，为实现作用在物体上的X射线辐射的可限定的总强度选择了单独隔板调节的序列，并且每个单独隔板在其选择后由辐射脉冲或由多个辐射脉冲透视。在此，单独隔板调节的序列可以基于X射线辐射的希望的总强度迭代地重新确定和预先给定。此外，可针对单独图像区域的时间改变率分析借助于X射线检测器检测的图像信息，使得通过隔板装置可预先给出与时间改变率相适合的辐射强度。优选地，按照图像区域内的图像信息的时间改变率校正预先给定的辐射强度。有意义地，首先检测带有高的改变率的图像区域，然后使检测到的高改变率的测量区域受到高的辐射强度。利用该方法可以识别图像的哪些区域改变。仅这些区域必须以高的辐射剂量透视。不改变或改变很小的区域不需要完全透视。在此，带有较低的分辨率的降低的图像质量至少临时地是足够的。可以在一定的时间期间内继续使用并显示先前以较高的分辨率确定的透视图像。
如果在该关联中主要关注的是X射线诊断设备，则因此也同样地意味着并且包括了例如适合于在治疗上有效地对患者辐射的X射线治疗设备。在此类应用情况中隔板装置可以控制辐射强度的单独的调节和变化，使得待辐射的区域可受到变化的辐射强度或精细地分级的不同的辐射强度。
附图说明
本发明的其他特征、目的和优点现在由下面对本发明的优选实施例的描述给出，该优选实施例用作非限制性例子并且参考附图。相同的部件在附图中具有基本上相同的参考标记，且部分地不多次被解释。
图1示出了处理装置的原理图，该处理装置具有带有可调节隔板的X射线设备。
图2示出了作为对应于图1的隔板装置的部分的模板的可能的构造。
图3示出了按照完全辐射强度进行的透视的图。
图4在另一个图中示出了以分级的辐射强度进行的透视。
图5在第三个图中示出了以降低的辐射强度进行的透视的另一个变体。
具体实施方式
在图1中作为X射线诊断设备12示出了根据本发明的X射线设备10的可能的构造。该X射线诊断设备用于扫描物体，该物体在此是仰卧在患者卧榻16上的患者14。X射线设备10包括布置在患者14的头部上方的X射线源18以及放置在卧榻16下方并向中央控制单元24提供图像信息22的X射线检测器20。中央控制单元24又向X射线发生器28提供控制信号，该X射线发生器控制X射线源18。在X射线发生器28下方且在其辐射路径30内布置了具有盘形形状的可调节隔板装置32，即所谓的X射线隔板34。在盘形的并可旋转地支撑的隔板支架36内提供了多个单独的隔板，将根据图2进一步对其解释。通过借助于来自中央控制单元24的控制信号38在隔板支架36内选择合适的单独隔板使得辐射路径30根据需要在不同的图像区域30′和30″内可改变或分配，该图像区域30′和30″导致了在X射线检测器20上的相应的成像区域。
图2的示意图说明了X射线隔板34以及盘形隔板支架36的可能的构造。在隔板支架36的外周区域上等间距地相互布置了多个单独隔板40，它们分别具有直角轮廓42。白色区说明了完全地开口的单独隔板40，其轮廓42因此构造为通孔的区域44。带有降低的屏蔽46的区域具有点状填充。此带有降低的屏蔽46的区域例如可以由不同厚度的金属板或铜板实现，其中材料的厚度限定了屏蔽程度。带有最大的屏蔽48的区域通过向右倾斜的阴影线示出。此区域48涉及除去轮廓42内部的区域44和46之外的整个X射线隔板34。此三个不同的可通过性区域可以选择地在单独隔板40的单独轮廓42内部以合适的方式相互组合，如在图2中以不同的变体示出的那样。
按照这种方式，可以在X射线检测器20上限定不同的成像区域，它们分别可以不同地加载辐射，如根据图3至图5更详细地解释。隔板支架36的旋转方向50限定了辐射脉冲的顺序和时刻，使得合适的辐射脉冲分别与被合适选中的单独隔板40的正确的位置相符合。
图3中的图说明了其中整个待覆盖的区应持续地利用完全辐射强度透视的照射情况。为此目的，选择了带有完全通孔的区域44的单独隔板40，其根据图2被标记为t2。在旋转盘内的所需的通孔通过当通孔自身在辐射路径30上具有正确的位置时使得辐射的触发严格地对应于时刻t发生而选择。根据图3，在完全辐射中以及沿时间轴52，从t0时刻开始，如果材料通孔44在时刻t2位于辐射路径30内则触发辐射脉冲。
作为示例性选择的布置的无问题的运行的前提是将模板构造为旋转盘。另外，模板必须具有十二个不同的外形，它们构造为通孔或通孔内的插入件。在示出的实施例中，应在接收区域内每秒得到50幅图像。由此可得，直至相同的外形每次在辐射路径中再次出现的时间间隔为1/50sec＝20msec，这同时意味着重复率。又得到了其中辐射(在1/50sec内)必须在整个十二个区内触发的时间间隔(Zeitraster)或脉宽，即1/50/12sec＝1.6msec。如果在旋转期间应使用多个外形，则该间隔(Rasterung)相应地缩短。如果应多次触发同一个外形，则脉宽可以延长相应的量。
如果例如根据图4，中心应受到完全辐射强度而外周应受到降低的辐射，则这可以通过辐射脉冲t3和t7的顺序来表示，因为在区t3时根据图2边沿区域被屏蔽且仅中心通孔，而在t7时根据图2中心被屏蔽且外周区域提供有降低的屏蔽。由此得到了对应于图4的右侧图的照射强度。
如果例如根据图5，在单独隔板40内部左上区域应受到完全辐射强度而剩余区域应受到降低的辐射，则这可通过根据图2的辐射脉冲t40、t81、t90和t91的顺序来表示。对应于图2区t4分为开口区t40和屏蔽区t41。在照亮区t4时，因此照亮了对应于图5的右侧图的开口区。区t81的照亮以及随后区t90和t91的照亮根据图2提供了希望的强度级和希望的分布，使得得到了对应于图5的右侧图的照亮强度。
总之，应再次强调的是，在实施例中主要关注的是其内布置了单独隔板的持续旋转的盘。然而，这不应限制性地理解，因为根据本发明可类似地应用于具有可移动或可旋转的隔板支架的变体，其中选择了单独隔板并且在选择后至少临时地保持在辐射路径内。
本发明并不限制于以上的实施例。而是可构思多个利用根据本发明的思想的并且因此落入保护范围内的变化和修改。
参考标记列表
10    X射线设备
12    X射线诊断设备
14    患者
16    患者卧榻
18    X射线源
20    X射线检测器
22    (在检测器上的)图像信息
24    中央控制单元
26    控制信号(X射线发生器)
28    X射线发生器
30    X射线/辐射路径
30′  图像区域#1
30″  图像区域#2
32    隔板装置
34    X射线隔板
36    隔板支架
38    控制信号(X射线隔板)
40    单独隔板
42    轮廓
44    材料通孔
46    材料去除
48    被屏蔽的区域
50    旋转方向
52    时间轴

Claims (28)

1.一种用于扫描物体的X射线设备(10)，包括：
-隔板装置(32)，，所述隔板装置具有布置在X射线的辐射路径(30)内的隔板支架(36)，所述支架(36)具有至少两个不同的单独隔板(40)，其中，所述至少两个单独隔板(40)根据可限定的辐射强度和/或待辐射的物体表面的尺寸可以被控制，并且可以被引入到所述辐射路径(30)中，以及
-控制单元(24)，通过该控制单元选择单独隔板调节的序列，其中，相同的或不同的单独隔板调节的序列可从所希望的作用在物体上的辐射的总强度计算出。
2.根据权利要求1所述的X射线设备(10)，其特征在于，不同的单独隔板(40)分别具有不同的辐射可通过性的隔板开口。
3.根据权利要求2所述的X射线设备(10)，其特征在于，不同的单独隔板(40)分别具有不同尺寸的隔板开口。
4.根据权利要求2所述的X射线设备(10)，其特征在于，不同的单独隔板(40)分别具有带有不同的材料厚度的嵌入件的隔板开口。
5.根据权利要求2所述的X射线设备(10)，其特征在于，不同的单独隔板(40)分别具有带有不同材料制成的嵌入件的隔板开口。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的X射线设备(10)，其特征在于，所述至少两个单独隔板(40)被相邻地布置在可移动的隔板支架(36)上。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的X射线设备(10)，其特征在于，所述隔板支架(36)可平移地和/或旋转地移动。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的X射线设备(10)，其特征在于，所述隔板支架(36)被构造为带有在多个圆形段上分布的单独隔板(40)的旋转圆盘。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的X射线设备(10)，其特征在于，每个单独隔板(40)都具有矩形轮廓。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的X射线设备(10)，其特征在于，作为结果的开口分别以提供有嵌入件的单独隔板(40)而具有矩形轮廓。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的X射线设备(10)，其特征在于，所述隔板支架(36)和/或用于所述单独隔板(40)的嵌入件可以分别由平的材料制成。
12.根据权利要求1至5中任一项所述的X射线设备(10)，其带有X射线源(18)和X射线检测器(20)。
13.根据权利要求1至5中任一项所述的X射线设备(10)，其特征在于，所述隔板支架(36)具有驱动。
14.根据权利要求1至5中任一项所述的X射线设备(10)，其特征在于，控制单元(24)提供用于选择单独隔板(40)的控制信号(38)。
15.根据权利要求14所述的X射线设备(10)，其特征在于，所述控制单元(24)与提供物体的图像信息(22)的所述X射线检测器(20)耦合。
16.根据权利要求14所述的X射线设备(10)，其特征在于所述，所述控制单元(24)与所述X射线源(18)耦合，该X射线源(18)取决于所选择的单独隔板(40)和/或由所述X射线检测器(20)提供的物体的图像信息(22)而可被控制。
17.根据权利要求1至5中任一项所述的X射线设备(10)，其特征在于，作用在物体上的X射线辐射的总强度由辐射脉冲或多个相继的辐射脉冲的脉冲持续时间和/或分别所选择的单独隔板(40)的辐射可通过性所形成。
18.根据权利要求1至5中任一项所述的X射线设备(10)，其特征在于，由X射线检测器(20)提供的关于单独图像区域的时间变化率的图像信息(22)可被分析，并且用于给出借助于隔板装置(32)可适合于时间改变率的辐射强度。
19.根据权利要求18所述的X射线设备(10)，其特征在于，按照图像区域内的图像信息(22)的时间改变率校正预先给定的辐射强度。
20.根据权利要求18所述的X射线设备(10)，其特征在于，由所述X射线检测器(20)提供的图像信息(22)具有可预先给定的图像重复率并且可分为不同的图像区域，所述不同的图像区域显示了在相继的图像信息(22)之间的显著不同的变化率。
21.根据权利要求20所述的X射线设备(10)，其特征在于，仅使对应于相继的图像信息(22)之间的高变化率的图像区域可受到高的辐射强度。
22.根据权利要求20所述的X射线设备(10)，其特征在于，带有在相继的图像信息(22)之间的小的变化率的那些图像区分别仅受到低的辐射强度。
23.根据权利要求1至5中任一项所述的X射线设备(10)，其特征在于，用于隔板装置(32)的驱动具有步进马达。
24.一种用于借助于根据权利要求1至23中任一项所述的X射线设备(10)生成物体的图像信息(22)的方法，其特征在于，为实现作用在物体上的X射线辐射(30)的可限定的总强度而选择单独隔板调节的序列，并且每个单独隔板(40)在其被选择后由辐射脉冲或由多个辐射脉冲透视。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述单独隔板调节的序列基于所希望的X射线辐射(30)的总强度迭代地重新确定和预先给定。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，针对单独图像区域的时间改变率分析借助于X射线检测器(20)检测的图像信息(22)，并且借助于所述隔板装置(32)预先给出与时间改变率适合的辐射强度。
27.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，利用图像区域内的图像信息(22)的时间改变率校正预先给定的辐射强度。
28.根据权利要求25至27中任一项所述的方法，其特征在于，首先检测带有高的改变率的图像区域，并且然后使检测到的高改变率的测量区域受到高的辐射强度。
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