CN102573637A - 多源ct系统 - Google Patents

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Abstract

多源CT系统所使用的X射线管在以不同方式进行记录时往往会受到技术上的限制。因此，本发明建议在一多源CT系统(1)中同时使用不同的、针对不同记录方法得到相应优化的X射线管(2，4)。

Description

多源CT系统
技术领域
本发明涉及一种用于为一受检对象产生X射线图像的多源CT系统，包括围绕一旋转轴以可旋转的方式安装且分别发射一X射线束的至少一个第一及一第二X射线源以及被所述X射线束射中的至少一个X射线检测器。
背景技术
提高机架旋转频率永远是计算机断层摄影(CT)扫描仪所需满足的一个主要要求。机架围绕患者旋转的速度越快，记录时间就越短，图像的时间分辨率也就越高。这一点在心脏病领域特别重要，因为对于跳动着的心脏而言，高时间分辨率也会影响空间分辨率，进而实现动脉钙化的早期发现。然而，在提高旋转频率的同时也须达到一定的图像质量要求。这就需要输送更大的辐射功率，所以这些X射线管须按照通常为1秒的必需的短时照射要求来特别设计。
但是，旋转频率的提高意味着离心力的增大，反过来也会加重机架组件的负荷，因此目前的旋转频率限制在3Hz至4Hz。但是为了增加单位时间内所能获得的投影数量，现有技术使用双管或多管CT系统，在此情况下，在机架壳体内布置两个或两个以上X射线发射器-检测器单元并错开一定角度。
此外，一种能改善不同组织类型区分效果的已知方法是优选同时用频率分布不同的X射线——即用不同的最大X射线能或不同的频谱重心——扫描受检部位。
专利申请公开案DE 10 2007 024 158A1揭示一种用于检查患者的双源CT系统，其具有一机架壳体。该机架壳体内布置两个错开一定角度的X射线管，检测器系统与它们相对布置。当患者通过可控患者检查台沿该系统轴线穿过CT系统的测量区时，这些元件绕系统轴线旋转。进行双能CT检查时用不同的加速电压驱动这两个相似的X射线管，这使得两个所使用的X射线谱差别极大，而且还在患者受照过程中在对应的检测器中提供不同的吸收值。
除了至多持续数秒时间的短时扫描外，CT系统还可用于全身扫描和灌注测量。这些领域同样要求X射线发射器针对不超过1分钟的记录时间进行相应设计。然而单凭一项技术措施无法满足各方面的要求，因而X射线发射器负荷极大，这会缩短其使用寿命。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是对多源CT系统进行优化，使其在以不同方式进行记录时能满足相应要求。
本发明用以达成上述目的的解决方案为一种具有权利要求1所述特征的多源CT系统。
在具有至少两个X射线源的多源CT系统中，本发明的基本思路包括提供不同的X射线源，这些不同的X射线源明显相异，尤其在技术结构以及在特定记录时间内所能产生的最大X射线辐射功率方面。其中的至少一个X射线源优化成适于所述CT系统的一第一工作模式，至少一个第二X射线源优化成适于所述CT系统的一第二工作模式。具体而言，本发明的CT系统优选仅包括一个技术上高度复杂的X射线源，该X射线源能在较短的记录时间内产生极高的X射线辐射功率。所述第二X射线源则设计用于提供连续功率。优选仅将该第二X射线源用于全身测量或灌注测量。
在具有多个X射线源的多源CT系统中，本发明可以使该多个X射线源分别得到与其各自用途相对应的优化。这能降低多源CT系统的成本。对所用X射线源进行优化后，这些X射线源至少基本上只在该优化措施所对应的模式下工作，这能延长其使用寿命。
根据本发明，至少在在一特定记录时间内所能产生的最大X射线辐射功率方面，所述第一X射线源和所述第二X射线源之间相差一倍数。这个倍数优选为1.3至3。
根据本发明的优选实施方式，所述第一X射线源具有一用于阳极靶的磁轴承。这就使旋转阳极的旋转频率能达到1000Hz。而且，所述第一X射线源优选还具有一与所述阳极靶热耦合的辐射面，以便达到散热目的。所述第一X射线源针对5秒以下的记录时间进行设计与优化。
本发明多源CT系统的第二X射线源结构比第一X射线源简单。所述第二X射线源特定而言是一用于在远远超过40秒的时间内提供持久输出的旋转活塞式X射线源(Drehkolbenstrahler)且具有一由一球轴承或滑动轴承支承的旋转阳极。
附图说明
图1为本发明的多源CT系统；以及
图2为不同X射线源的X射线辐射功率与工作时间的关系图。
具体实施方式
下文将借助实施例对本发明进行详细说明。
图1为本发明双源CT系统1的一个例子。CT系统1具有机架壳体6，机架壳体6内布置有两个错开一定角度的X射线管2和4，检测器系统3和5位于这些X射线管对面。当患者7通过可控患者检查台沿系统轴线9穿过CT系统的测量区时，这些元件绕系统轴线9旋转。控制与计算单元10用于控制、重建和实施本发明的方法，其存储器内包含有运行时可执行控制和重建工作的计算机程序Prg1-Prgn。
为了更好地区分患者7的受检部位的不同组织类型，CT系统1可以双能模式进行工作。为此至少需要针对两个不同的能谱进行X射线吸收测量。这一点通过双能CT扫描仪1而实现，该扫描仪能为患者7的至少一个轴向断层重建两个此前借助不同的有效X射线谱所产生的独立图像。优选用两个不同的管电压进行同时扫描。成像的重点是确定不同吸收效应对两个不同的X射线辐射功率所产生的影响。
在附图所示的例子中，用不同的加速电压驱动两个X射线管2和4，这使得两个所使用的X射线谱差别极大，而且还在患者7受照过程中在对应的检测器中提供不同的吸收值。
根据本发明，两个X射线管2和4存在技术性差异。X射线管2在不超过5秒的较短记录时间内所能发射的X射线辐射功率明显高于X射线管4。因而在双能模式下，X射线管2以相对较高的加速电压工作。而X射线管4则被设计来用于40秒及以上的记录时间。但其无法提供与X射线管2同样高的X射线辐射功率，短时间内也提供不了。因此，X射线管4在双能扫描模式下以低于X射线管2的加速电压工作。此外，X射线管4还用于——优选在X射线管2断开的情况下——需要10秒及以上记录时间的全身扫描和灌注测量。
X射线管2是一个技术上较为复杂的X射线管，其阳极靶由一磁轴承支承并由一磁场驱动。阳极靶与辐射面热耦合以达到传热目的。该阳极靶的旋转频率最高可达1000Hz。采用这种结构的X射线管2能短时提供极高的X射线辐射功率。
与此相对照，X射线管4则是结构更为简单的旋转活塞式X射线管这个X射线管所能达到的最大X射线辐射功率虽明显低于X射线管2(例如仅为X射线管2的50％)，但是在1分钟及以上的记录时间内还是能达到较高的X射线辐射功率。
图2为最大X射线辐射功率P与记录时间s的关系图。
X射线管2的极限负荷曲线A示出在不超过1秒的短时范围内的明显更高的X射线辐射功率。X射线管4则能在长达40秒的时间内提供持久输出(见极限负荷曲线B)，这远远超过X射线管2的持久输出。
通过使用两个在技术上存在差异的X射线管2和4，本发明的双源CT系统在短时记录和长时记录方面均得到了优化。此外还能以双能模式进行工作。因此，两个X射线管2和4可以不同方式进行记录，记录时又不会受到传统CT系统所受到的限制，这能大幅延长X射线管2和4的使用寿命，同时降低故障率。
在一个特殊实施例中，“双能”原理能以如下的方式实现：X射线管2以较高的管电压进行工作，因为X射线管2仅需相对较小的管电流就能达到相同的光子通量；X射线管4则以相对较低的管电压和相对较大的管电流进行工作。

Claims (9)

1.一种用于为一受检对象产生X射线图像的多源CT系统(1)，包括
至少一个第一X射线源(2)和一第二X射线源(4)，所述第一和第二X射线源围绕一旋转轴以可旋转的方式安装且分别发射一X射线束，
至少一个被所述X射线束射中的X射线检测器(3，5)，
其特征在于，
所述第一X射线源(2)和所述第二X射线源(4)存在技术差异。
2.根据权利要求1所述的多源CT系统(1)，其中，
所述第一X射线源(2)优化成适于所述CT系统(1)的一第一工作模式，所述第二X射线源(4)优化成适于所述CT系统的一第二工作模式。
3.根据权利要求1或2所述的多源CT系统(1)，其中，
至少在在一特定记录时间内所能产生的最大X射线辐射功率方面，所述第一X射线源(2)和所述第二X射线源(4)之间相差一倍数。
4.根据权利要求3所述的多源CT系统(1)，其中，
所述倍数大于1.3。
5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的多源CT系统(1)，其中，
所述第一X射线源(2)具有一由磁轴承支承的旋转阳极。
6.根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的多源CT系统(1)，其中，
所述第一X射线源(2)可以在至少2秒的工作时间内产生至少为100kW的X射线辐射功率。
7.根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的多源CT系统(1)，其中，
所述第二X射线源实施为旋转活塞式X射线管。
8.根据权利要求1至7中任一项权利要求所述的多源CT系统(1)，其中，
所述第二X射线源(4)可以在至少30秒的工作时间内产生至少为60kW的X射线辐射功率。
9.根据权利要求1至8中任一项权利要求所述的多源CT系统(1)，其中，
所述第一X射线源(2)优化成适于以较高X射线辐射功率短时工作，所述第二X射线源(4)优化成适于以较低X射线辐射功率在比所述第一X射线源(2)明显更长的时间内工作。
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