CN101303909A - 滤波器单元，x射线管单元和x射线成像系统 - Google Patents

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Abstract

实现了简单结构的小尺寸的滤波器单元，及两者都具有滤波器单元的X射线管单元和X射线成像系统。在本发明的第一方面，滤波器单元包括滤波器板，滤波器板具有第一滤波器，设置在相对于第一滤波器的第一方向内的第二滤波器，及设置在相对于第一滤波器的与第一方向具有预定角度的第二方向内的第三滤波器，具有用于滤波器板在第一和第二方向内移动的引导框的引导板，及移动滤波器板的驱动装置。

Description

滤波器单元，X射线管单元和X射线成像系统
技术领域
本发明涉及调整X射线能谱的滤波器单元，及两者都具有滤波器单元的X射线管单元和X射线成像系统。具体地，本发明涉及低成本的允许多个滤波器的替换的滤波器单元，及X射线管单元和X射线成像系统。
背景技术
在X射线成像系统中，在使用滤波器调整X射线的能谱后，X射线放射到对象。滤波器安装在接附到X射线管的准直仪箱内。在日本未审查的专利公布No.2006-226985的发明中，为了获得需要的光谱，可以通过在固定到旋转盘的多个滤波器盘中从一个切换到另一个来使用滤波器。
为了放射X射线到直立的对象或躺下的对象，对于X射线管单元在任意方向内引导它的角度是必需的。为了满足这个要求，必需减小X射线管单元的尺寸。在专利文献1中披露的X射线照射单元允许以多级调整，但是使用的X射线管单元的尺寸是大的。另外，如果X射线管单元配备诸如马达之类的多个驱动装置，其结构变得复杂并更经常地发生故障，并且制造成本增加。
因此，本发明的目的为提供结构简单且尺寸小的滤波器单元，及两者都具有滤波器单元的X射线管单元和X射线成像系统。
发明内容
为了解决上述问题，在本发明的第一方面，提供了滤波器单元，其包括滤波器板，滤波器板具有第一滤波器，设置在相对于第一滤波器的第一方向内的第二滤波器，及设置在相对于第一滤波器的与第一方向具有预定角度的第二方向内的第三滤波器，具有用于滤波器板在第一和第二方向内移动的引导框的引导板，及移动滤波器板的驱动装置。
根据这样的配置，具有至少三个滤波器的滤波器板可以沿着引导框在第一和第二方向两者上移动。因此，提供了简单结构的滤波器单元。
在根据本发明的第二方面的滤波器单元中，驱动单元包括单个的马达和适于通过驱动马达旋转的旋转盘。
根据这样的配置，滤波器板可以通过单个的驱动马达在第一和第二方向内移动。因为滤波器板可以通过单个的驱动马达在多个方向内移动，滤波器单元结构简单并且尺寸小。
在根据本发明的第三方面的滤波器单元中，旋转盘和滤波器板通过联接构件彼此连接。
根据这样的配置，因为旋转盘通过联接构件联接到滤波器板，旋转盘的旋转力施加到滤波器板。
在根据本发明的第四方面的滤波器单元中，衬套接附到联接构件并适于沿着引导框移动。
根据这个配置，联接构件的衬套沿着引导框在第一和第二方向内移动。因此，旋转盘的旋转力作为在第一和第二方向内起作用的驱动力施加到滤波器板。
在根据本发明的第五方面的滤波器单元中，引导板在中心配备第一孔口，旋转盘在中心配备第二孔口，并且引导板和旋转盘彼此叠加。
根据这样的配置，滤波器板以第一和第二孔口为中心旋转。另外，因为引导板和旋转盘彼此叠加，小的空间足够并且获得滤波器单元尺寸的减小是可能的。
在根据本发明的第六方面的滤波器单元中，滤波器板具有正方形的轮廓，并且第一方向和第二方向彼此正交。
从图5可以看到，如果滤波器板具有四个滤波器，它的正方形的形状是有效率的并且可以构成滤波器单元同时节省空间。
在本发明的第七方面中，提供具有X射线管，准直仪和滤波器单元的X射线管单元，滤波器单元包括滤波器板，滤波器板具有第一滤波器，相对于第一滤波器设置在第一方向内的第二滤波器，及设置在相对于第一滤波器的与第一方向具有预定角度的第二方向内的第三滤波器，具有用于滤波器板在第一和第二方向内移动的引导框的引导板，及移动滤波器板的驱动装置。
滤波器板具有在引导板的中心形成的第一孔口和在旋转盘的中心形成的第二孔口，第一孔口和第二孔口与连接X射线管和准直仪的孔口的轴线对齐。
在根据本发明的第八方面的X射线管单元中，滤波器板具有在引导板的中心形成的第一孔口，及在旋转盘的中心形成的第二孔口，第一孔口和第二孔口与连接X射线管和准直仪的孔口的轴线对齐。
而且，这样的X射线管单元可使用在X射线成像系统中。
根据这样的配置，提供结构简单且尺寸小的X射线管单元是可能的，并且使用X射线管单元的X射线成像系统可以降低成本。另外，因为第一和第二孔口与连接X射线管和准直仪孔口的轴线对齐，从X射线管发射的X射线束中途不被遮蔽。
根据本发明，具有至少三个滤波器的滤波器单元可以以简单的结构和减小的尺寸提供。因此，实现小尺寸的X射线管单元和具有这样的X射线管单元的X射线成像系统是可能的。
附图说明
图1为示出了用于获得对象的X射线放射图像的X射线成像系统100的配置的框图。
图2(a)为示出了根据本发明的实施例的滤波器单元12的透视图，图2(b)为它的分解图。
图3为滤波器单元12的截面图。
图4(a)为滤波器单元12的俯视图，图4(b)为等效于滤波器单元12的驱动说明图。
图5包括示出了束衰减滤波器使用等效于滤波器单元12的驱动说明图以什么方式从F1至F4一个接一个切换的操作图。
图6(a)显示了正三角形的滤波器板121，图6(b)显示了正六边形的滤波器板121。
具体实施方式
下面参考附图详细描述实施本发明的最佳模式。本发明不限制于实施本发明的最佳模式。
<X射线成像系统的整体配置>
图1为示出了用于获得对象的X射线透射图像的X射线成像系统(CR：计算机射线照相术)100的配置的框图。概略地，这个系统具有发射X射线的X射线管10，给在直立状态的对象拍摄射线照片的支架32，对象在其上躺下的平台36，及操作员控制台80。在X射线通过对象后检测X射线的平板检测器34分别接附到支架32和平台36。操作员控制台80具有收集从平板检测器34传输的图像数据的X射线数据收集器86。通过X射线数据收集器86收集和储存的图像数据经历在图像处理器87中的图像处理并且由图像处理产生的X射线放射图像显示在显示器81上。
X射线管单元10在诊断室内通过由马达(没有示出)延伸和缩回的支柱23从天花板悬挂。X射线管单元10和支柱23通过球接头结构彼此连接，并且X射线管单元10可以在任何方向内旋转。因此，X射线可以根据对象要拍摄射线照片的部分在任何方向内放射。X射线管单元10可以安装到设置在地板上的可移动的支架上。
X射线电源单元84提供在操作员控制台80内部，以通过X射线控制器82向X射线管单元提供电力。X射线管单元10在其中容纳X射线管11，滤波器单元12和准直仪13。X射线管11以通过X射线控制器82控制的电压和电流发射X射线。从X射线管11发射的X射线通过滤波器单元12调整它的能谱。准直仪13具有面积可变的孔口，并且已经调整至合适的照射面积的X射线通过孔口放射至对象40。滤波器单元12具有多个滤波器，使得能谱可以改变。
在X射线管单元10内，提供驱动马达21，使得滤波器单元12内的多个滤波器可以从一个切换到另一个。驱动马达21通过马达驱动器89在X射线控制器82控制下驱动。
<过滤器单元12的配置>
图2(a)为示出了根据本发明的实施例的滤波器单元12的透视图，
图2(b)为它的分解图。图3显示了X射线管10，包括X射线管11，滤波器单元12和准直仪13的截面图。
滤波器单元12概略地包括具有四个滤波器的滤波器板121，引导滤波器板121的移动路线的引导板122，及在预定方向内移动滤波器板121的驱动板123。
滤波器板121例如配备0mm的束衰减滤波器F1，0.1mm的束衰减滤波器F2，0.2mm的束衰减滤波器F3，及0.3mm的束衰减滤波器F4。0mm的束衰减滤波器F1意指仅滤波器板121的框架存在的没有滤波器的状态。相对于束衰减滤波器F1，束衰减滤波器F2设置在束衰减滤波器F1的第一方向内，并且束衰减滤波器F4设置在正交于第一方向的第二方向内。束衰减滤波器F3设置在相对于束衰减滤波器F2的第二方向内。滤波器不限制于束衰减滤波器，而可以为在它们改变X射线的特性范围内的任何其他滤波器。滤波器中的一个可以为作为光屏蔽遮光器的替换的光屏蔽滤波器，并且具有100％的光屏蔽百分数的金属片也可以用作一个滤波器。
滤波器板121中心形成孔，联杆125的销125-a通过孔，其将以后描述。滤波器F1至F4的形状为正方形，并且每个滤波器的尺寸为大约10至15平方厘米。滤波器F1至F4可以为圆形。滤波器板121的形状为正方形，其尺寸为大约20至35平方厘米。滤波器板121的材料例如为轻质铝。
滤波器板121例如配备0mm的束衰减滤波器F1，0.1mm的束衰减滤波器F2，0.2mm的束衰减滤波器F3，及0.3mm的束衰减滤波器F4。0mm的束衰减滤波器F1意指仅滤波器板121的框架存在的没有滤波器的状态。滤波器不限制于束衰减滤波器，而可以为在它们改变X射线的特性范围内的任何其他滤波器。
为了引导滤波器板121的移动路线，引导板122形成为具有在外引导板122-1和内引导板122-2之间的引导槽122-3。衬套127插入引导槽122-3。通孔形成在衬套127内，并且后面将要描述的联杆125的销125-a通过通孔。衬套127的形状为圆形或正方形，以便可以沿着引导槽122-3移动。引导槽122-3根据滤波器F1至F4的布局形成。引导槽122-3的一侧在第一方向内延伸，其另一侧在第二方向内延伸。
衬套127由进入引导槽123-3的小直径的衬套127-a和与外引导板122-1的表面及内引导板122-2的表面接触的大直径的衬套127-b组成。因此，从图3可以看到，衬套127能够在与引导板122接触的平面内移动。为了防止衬套127从引导槽122-3脱落，外引导板122-1的侧面和内引导板122-2的侧面可以形成为把衬套127夹在中间的结构。
引导板122固定到X射线管单元10的固定部分，并设置在相对于X射线管11的固定位置关系内。也就是说，外引导板122-1固定到X射线管单元10的外壳。尽管图2中，内引导板122-2浮置在空气中，内引导板122-2在至少一个位置连接到外引导板122-1或另一个构件。在引导板122的中心形成第一正方形孔口122-4，用于从X射线管11发射的X射线束的放射。当然，孔口122-4可以为圆形孔口。
驱动板123用于沿着引导槽122-3移动衬套127。外周边齿轮形成在驱动板123的外周边上，并且其与驱动齿轮124啮合。驱动齿轮124连接到驱动马达21。能够旋转360°的联杆125固定到驱动板123的一定的位置。联杆125具有预定的长度，并且销125-a提供在联杆125的一端。销125-a的前端部分带螺纹并通过衬套127的通孔，进一步通过滤波器板121的中心孔，随后与螺母126接合。不特别提供衬套127，销125-a的厚度可以制造为等于引导槽122-3的宽度，从而允许销125-a执行与衬套127相同的功能。
驱动板123通过轴承(没有示出)固定到X射线管单元10的固定部分并设置在相对于X射线管11的固定位置关系内。驱动板123的中心形成用于从X射线管11发射的X射线束的放射的第二圆形孔口123-1。当然，孔口123-1可以为正方形孔口。尽管对于外周边齿轮形成在驱动板123的外周边上的例子上面已经做出参考，外周边齿轮可以被形成在驱动板123的内周边上的内周边齿轮替代。
如图3所示，引导板122和驱动板123以这样的方式设置，即第一正方形孔口122-4的中心和第二圆形孔口123-1的中心与连接X射线管11的中心和准直仪13的中心的轴线重合。也就是说，从X射线管11发射的X射线束通过滤波器板121内的滤波器F，并随后通过第一正方形孔口122-4。而且，X射线束通过第二正方形孔口123-1，随后通过准直仪13并照射对象(没有示出)。图12中滤波器单元12可以左右对换，从而允许X射线束通过第二圆形孔口123-1，随后通过第一正方形孔口122-4，且此后通过滤波器板121内的滤波器F。
<滤波器单元12的操作>
图4(a)为滤波器单元12的俯视图，图4(b)为等效于滤波器单元12的驱动说明图。
在图4(a)中，驱动马达21旋转时，驱动齿轮124旋转，并且因此驱动板123旋转。随着驱动板123的旋转，联杆125移动。联杆125的销125-a连接到衬套127，并且衬套127沿着引导槽122-3移动，使得联杆125相对于驱动板123旋转。
因为引导板122固定，滤波器板121沿着引导槽122-3移动。在图4(a)的状态，束衰减滤波器F1和F2之间的中间位置位于引导板122的中心正方形孔口和驱动板123的中心圆形孔口内。当驱动马达21旋转时，滤波器板121沿着引导槽122-3相对于引导板122的中心正方形孔口和驱动板123的中心圆形孔口移动。
为了简洁地解释滤波器板121的操作，在此参考等效于图4(a)的俯视图的图4(b)的驱动说明图。
示于图4(a)的引导槽122-3，驱动板123，及联杆125，分别等效于图4(b)中的假想的引导槽222-3，假想的杆223和假想的驱动构件224。同样，图4(a)中的联杆125和衬套127分别等效于图4(b)中的假想的联杆225和假想的衬套227。
图5包括操作图，其示出了使用等效于滤波器单元12的驱动说明图束衰减滤波器以什么方式从F1至F4一个接一个地切换。
图5(a)示出了滤波器板121内的束衰减滤波器F1设置在引导板122的中心正方形孔口和驱动板123的中心圆形孔口内的状态。随着驱动马达21的旋转，滤波器单元12移动，并且如图5(b)所示，束衰减滤波器F2设置在引导板122的中心正方形孔口内。当驱动马达21进一步旋转时，滤波器单元12移动并做出从束衰减滤波器F2至束衰减滤波器F3的转变。图5(c)示出了这样的转变状态。
图5(d)示出了随着滤波器单元12的移动已经转变到束衰减滤波器F3的状态。当驱动马达21进一步旋转时，做出从束衰减滤波器F3至束衰减滤波器F4的转变。图5(e)示出了这样的转变状态。当滤波器单元12进一步移动时，转变到图5(f)的状态，其中束衰减滤波器F4设置在引导板122的中心正方形孔口和驱动板123的中心圆形孔口内。
当驱动马达21从图5(f)所示的状态反向旋转时，做出从束衰减滤波器F4并通过束衰减滤波器F3和F2的转变，随后束衰减滤波器F1返回至引导板122的中心正方形孔口，如图5(a)所示。在滤波器单元12的这种操作下，衬套127不通过引导槽122-3的阴影线部分S。因此，在阴影线部分S中，对于外引导板122-1和内引导板122-2足够彼此连接。
图6使用等效于滤波器单元12的说明性的图显示了其他形状的滤波器板。
图6(a)显示了正三角形的滤波器板121，图6(b)显示了正六边形的滤波器板121。正三角形的滤波器板121具有三个圆形的束衰减滤波器F1至F3。正六边形的滤波器板121具有六个圆形的束衰减滤波器F1至F6。
如图6(a)和6(b)所示，形成正三角形和正六边形的假想的引导槽222-3，当假想的衬套227沿着假想的引导槽222-3移动时，正三角形和正六边形的滤波器板121移动，并且一个接一个地替换束衰减滤波器是可能的。从而，如上面关于图2至5所描述，滤波器板121的形状不需要限制于正方形的形状。
滤波器单元12可以构造为省略驱动马达21并替换成允许需要时的手动调整。
尽管以上按照获得对象的X射线放射图像的X射线成像系统已经描述了本发明的构造，本发明也可以应用于例如在X射线断层成像设备中使用的X射线管单元。而且，本发明可应用于使用X射线放射的工业X射线检查设备。而且，本发明不仅可应用于数字X射线设备，而且可应用于胶片X射线设备。

Claims (9)

1.一种滤波器单元，其包括：
具有第一滤波器，设置在相对于第一滤波器的第一方向内的第二滤波器，及设置在相对于第一滤波器的与第一方向具有预定角度的第二方向内的第三滤波器的滤波器板；
具有用于滤波器板在第一和第二方向内移动的引导框的引导板；以及
移动滤波器板的驱动装置。
2.根据权利要求1所述的滤波器单元，其中驱动装置包括单个的驱动马达及适于通过驱动马达旋转的旋转盘。
3.根据权利要求1所述的滤波器单元，其中旋转盘和滤波器板通过联接构件彼此连接。
4.根据权利要求3所述的滤波器单元，其中衬套接附到联接构件并适于沿着引导框移动。
5.根据权利要求2所述的滤波器单元，其中引导板在它的中心配备第一孔口，旋转盘在它的中心配备第二孔口，并且引导板和旋转盘彼此叠加。
6.根据权利要求1或2所述的滤波器单元，其中滤波器板具有正方形的轮廓，并且第一方向和第二方向彼此正交。
7.一种具有X射线管，准直仪和滤波器单元的X射线管单元，该滤波器单元包括：
具有第一滤波器，设置在相对于第一滤波器的第一方向内的第二滤波器，及设置在相对于第一滤波器的与第一方向具有预定角度的第二方向内的第三滤波器的滤波器板；
具有用于滤波器板在第一和第二方向内移动的引导框的引导板；及
移动滤波器板的驱动装置。
8.根据权利要求7所述的X射线管单元，其中滤波器板具有在引导板的中心形成的第一孔口和在旋转盘的中心形成的第二孔口，
第一孔口和第二孔口与连接X射线管和准直仪的孔口的轴线对齐。
9.一种从X射线管单元放射X射线至对象并获取透射图像的X射线成像系统，该X射线管单元包括：
X射线管；
准直仪；及
滤波器单元，该滤波器单元包括滤波器板，滤波器板具有第一滤波器，设置在相对于第一滤波器的第一方向内的第二滤波器，及设置在相对于第一滤波器的与第一方向具有预定角度的第二方向内的第三滤波器，具有用于滤波器板在第一和第二方向内移动的引导框的引导板，及移动滤波器板的驱动装置。
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