CN103201818A - 确定x射线源的x射线发射产量的变化 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及确定X射线管的X射线发射产量的变化，特别是确定剂量下降。为了提供对该变化的确定，提供了一种X射线源，包括：阴极；阳极；以及至少一个X射线传感器（16）。所述阴极朝向所述阳极发射电子，并且所述阳极包括靶区域，所述电子撞击到所述靶区域上，生成X射线辐射。X射线挡板（24）设置有用于从所述X射线辐射形成发射X射线束的空隙（26），其中，所述发射X射线束具有带中心轴线的束形态（30）。所述至少一个X射线传感器布置在所述束形态内，并且测量X射线发射的相对于所述中心轴线具有角度的特定方向的X射线强度。所述至少一个X射线传感器能够安置在所述束形态（30）内，但是在由光阑（36）确定的“实际视场”（40）外。

Description

确定X射线源的X射线发射产量的变化
技术领域
本发明涉及确定X射线管的X射线发射产量的变化，特别是涉及确定剂量下降。本发明特别涉及X射线源、X射线成像系统、用于确定X射线源的X射线发射产量的变化的方法、计算机程序元件、以及计算机可读介质。
背景技术
在X射线源中，例如在X射线管中，具有千伏能量的电子撞击到例如是旋转阳极的阳极的焦点轨迹上，用于生成X射线辐射。这导致对阳极表面的更改等。结果，管X射线产量在其寿命的过程中发生变化，这可以对X射线应用具有影响。在US2009/0067578A1中，描述了具有包括例如狭缝的结构的可旋转阳极，如果阳极上的该结构通过焦斑，则能够探测该结构。从而，能够根据X射线管的操作期间探测信号的变化来确定焦斑的性质。
发明内容
已经示出了在由于系统限制，管产量下降时，从X射线源发射的X射线剂量能够变得太低。此外，已经示出了由服务人员执行的校准程序具有经济缺陷并需要长时间的计划程序。
从而，可能存在对提供对X射线源的X射线发射产量的变化的确定，以提供校正剂量应用的需求。
本发明的目的通过独立权利要求的主题解决，其中，进一步的实施例并入于从属权利要求中。
应当注意，本发明的以下描述的方面也适用于X射线源、X射线成像系统、方法、程序元件和计算机可读介质。
根据本发明的范例实施例，提供一种包括阴极、阳极和至少一个X射线传感器的X射线源。所述阴极朝向所述阳极发射电子，其中，所述阳极包括靶区域，所述电子撞击到所述靶区域上，生成X射线辐射。X射线挡板设置有用于从所述X射线辐射形成发射X射线束的空隙。所述发射X射线束具有带中心轴线的束形态。所述发射束形态能够视为对于该X射线源的配置的最大研究场。所述至少一个X射线传感器布置在所述束形态内。所述至少一个X射线传感器测量X射线发射的相对于所述中心轴线的特定方向上的相对小角度的圆缺（segment）的X射线强度。
该X射线源容许确定X射线发射产量的变化，因为X射线传感器安置为使得能够测量X射线束的X射线强度。
根据本发明的别的范例实施例，提供具有开口的光阑，所述开口限定实际研究场，其中，所述至少一个X射线传感器布置在此实际研究场外。
根据本发明的别的范例实施例，所述阳极和所述阴极布置在真空管内，其中，所述真空管包括X射线窗口作为所述X射线挡板中的所述空隙。所述至少一个X射线传感器布置在所述真空管外。
例如，所述至少一个X射线传感器布置在所述X射线窗口的外侧。
根据本发明的另外的范例实施例，提供了一种具有X射线源、探测器、以及处理单元的X射线成像系统。所述X射线源设置为根据上述范例实施例之一的包括至少一个X射线传感器的X射线源。所述X射线源适于发射具有束形态和中心轴线的X射线束。所述至少一个X射线传感器适于测量X射线发射的相对于所述中心轴线的特定方向的X射线强度。所述处理单元适于将测得的数据与存储的数据进行比较并分析测得的数据，并且适于基于所述分析来确定剂量下降值。所述探测器适于记录感兴趣的对象的图像信息。
根据本发明的另外的范例实施例，提供了一种用于确定X射线源的X射线发射产量的变化的方法，包括以下步骤：
a）利用X射线源发射X射线束，所述X射线源包括朝向阳极发射电子以生成X射线辐射的阴极，其中，所述X射线束具有带中心轴线的束形态；
b）利用至少一个X射线传感器来测量X射线发射的相对于所述中心轴线的特定方向的X射线强度，该X射线传感器布置在所述X射线束的所述束形态内；
c）将测得的数据与存储的数据进行比较并分析测得的数据；以及
d）基于步骤c）的分析确定剂量下降值。
例如，将测得的数据转换为用于与存储数据进行比较并且用于分析测得的数据的剂量率输出，例如考虑根据管电压乘以平均管电流计算的电功率输入。
根据另外的范例实施例，在步骤d）之后，提供步骤e），包括基于所述下降值来计算所述X射线源的新的设定用于另外的X射线生成。此外，提供步骤g），包括更新所述X射线源的产量因子。
利用安置在束形态内的传感器来测量特定角度的辐射的X射线强度以提供关于X射线发射产量的变化的精确信息，即提供例如关于剂量下降的信息，能够看作是本发明的天赋。传感器布置为使得实际视场不受影响。
本发明的这些和其它方面将从以下描述的实施例变得明显并且将参照以下实施例阐述本发明的这些和其它方面。
附图说明
将在以下图样中描述本发明的范例实施例。
图1示意性地示例根据本发明的范例实施例的X射线成像体统。
图2通过根据本发明的范例实施例的X射线源示意性地示例横截面。
图2a通过焦斑之上的X射线强度分布示意性地示例横截面。
图3通过本发明的另外的范例实施例示例示意性横截面。
图4通过另外的范例实施例示例示意性横截面。
图5示意性地示例根据范例实施例的X射线生成的方面。
图6示意性地示例根据范例实施例的X射线生成的另外的方面。
图7示意性地示出示例对根据本发明的X射线衰减的模拟的图示。
图8示意性地示出根据本发明的传感器布置的范例实施例。
图9示意性地示出传感器布置的另外的范例实施例。
图10示意性地示出传感器布置的另外的范例实施例。
图11示意性地示出传感器布置的另外的范例实施例。
图12示意性地示出了根据本发明的范例实施例的方法的基本步骤。
图13示出了根据本发明的方法的另外的范例实施例。
图14示出了根据本发明的方法的另外的范例实施例。
图15示出了根据本发明的方法的另外的范例实施例。
具体实施方式
图1示意性地示例具有X射线源110、探测器112、以及处理单元114的X射线成像系统100。X射线源110和X射线探测器112布置在C臂116的相对端。C臂116可旋转地由C臂支撑体118支撑，C臂支撑体118通过可旋转支撑臂122从天花板120悬挂。可旋转支撑臂122通过天花板安装台124可旋转地安装到天花板120上。C臂116能够绕以参考数字126指示的水平轴线旋转。此外，C臂可滑动地以曲线状方式在C臂支撑体118的滑动支撑设备128中可移动。支撑臂122能够绕由参考数字130指示的竖直轴线旋转。从而，能够使探测器112和X射线源110相对于待研究的对象138停止于许多位置。此外，提供了台132的形式的对象支撑设备，能够通过以分别的可调整台支架134降低或向上移动该台来调整该台的竖直位置。此外，台132能够在以双箭头136指示的水平方向上移动。从而，对象138能够放置在台132上并布置成使得对象138位于X射线源110与探测器112之间。
X射线源包括阴极、阳极和至少一个X射线传感器。阴极朝向阳极发射电子，并且阳极包括靶区域，电子撞击在靶区域上，由此生成X射线辐射（以下进一步描述）。此外，X射线挡板设置有用于从来自X射线辐射形成发射X射线束的空隙。
必需注意，仅示意性地示出了处理单元114。当然，处理单元能够布置在任何方便的地方，例如，在医院中的检查实验室内。
如将参照图2等描述的，X射线源适于发射具有带中心轴的束形态（formation）的X射线束（未进一步示出）。
此外，X射线源110包括至少一个X射线传感器140（未进一步示出），X射线传感器140适于测量对于X射线发射的特定方向与中心轴线之间的角度的X射线强度。X射线传感器还布置在束形态内。
处理单元114适于将测得的数据与存储的数据进行比较并分析测得的数据。处理单元114还适于基于该分析来确定剂量下降值。
此外，探测器112适于记录感兴趣的对象的图像信息。
需要注意，处理单元114例如通过缆线连接或无线连接连接至所述至少一个X射线传感器140、至控制X射线源110和X射线探测器112的X射线生成器（未示出）。然而，没有进一步示出这些连接。
以下参照图2描述X射线源110。
在图2中，X射线源10示为包括阴极12、阳极14和至少一个X射线传感器16。
阴极朝向阳极发射电子，以点线18示意性地示例电子。阳极包括靶区域20，电子18撞击在靶区域20上，生成以许多线22指示的X射线辐射。X射线辐射以随机方式发射，在焦点轨迹的表面之上引起肾形强度分布35，示例于图2a中，其在相对于焦点轨迹的表面的较大角度处是各向同性的，但是对于“足跟（heel）”42处的小的角度陡峭地减低。这称为“足跟效应”。
此外，X射线挡板24设置有空隙26，空隙16用于形成以轮廓线28a和28b示意性地示例的发射X射线束28。X射线束28由X射线辐射22形成。
发射X射线束28的束形态30具有中心轴线32，该中心轴线通过靶区域的中心以及空隙26的中心。取决于空隙26的配置，束形态30还可以受到阳极14的阴影（shade）的进一步限制28c。
虽然当X射线辐射通过空隙26时形成实际束，但是束形态也达到空隙26的前面的区域中，即其通过空隙之前的区域中，因为束形态30由在靶区域20处开始并穿过空隙26的那些X射线辐射限定。
根据本发明，所述至少一个X射线传感器16布置在束形态30内。
所述至少一个X射线传感器16测量对于X射线发射的特定方向与中心轴线32之间的由参考数字34指示的角度α的X射线强度。
根据本发明的另外的方面，空隙26布置为对X射线束的横截面进行定形。
例如，空隙26具有圆形形状，布置为使得束形态30具有锥形形状，如以图2中的示意性横截面指示的。
根据另外的范例实施例，空隙是狭缝，布置为使得束形态具有扇形形状（未进一步示出）。
根据本发明的另外的方面，X射线挡板24是X射线不透明的。
根据另外的方面，X射线挡板24是X射线吸收的。
根据本发明的另外的方面，束形态30是对于如示例地配置的X射线源的最大研究场。
根据另外的方面，中心轴线32通过也称为焦斑的靶区域20的中心。
根据另外的方面，焦斑是靶区域上的电子所撞击的特殊区域。
根据另外的方面，在相对于焦点轨迹的表面的小角度与较大角度处的辐射之间的强度的差是以以不同角度安置的两个X射线传感器16或多个像素传感器（未示出）可测量的。
参照图3，根据另外的范例实施例，设置了具有开口38的光阑36，该开口限定实际研究场（a actual field of investigation）40，例如，以限定束形态为仅覆盖期望的探测器尺寸。所述至少一个X射线传感器16布置在实际研究场40外。（明显的原因是法律上不容许辐射到期望的探测器尺寸的限度外）。
实际研究场40由通过探测器探测的区域确定。实际研究场40能够与最大研究场30一样大，但是实践中比其小。
根据另外的方面，实际研究场40布置为由X射线束覆盖并且所述至少一个X射线传感器布置在实际研究场40外。
根据本发明的另外的方面，研究场也称作视场，然而此场不是用户实际观看的，而仅由X射线辐射覆盖并且从而使得可见。然而，因为通过开口38的X射线辐射提供由探测器可探测的信息，所以也应用术语视场，该信息被进一步生成为可见X射线图像。
根据另外的方面，光阑36包括一个或多个快门（shutter）。
根据另外的方面，光阑36包括一个或多个楔形物。
根据另外的方面，提供开口38用于形成具有子束形态的X射线子束的发射研究场。
根据另外的方面，子束形态是束形态30的部分（未进一步示出）。
根据另外的方面，所述至少一个X射线传感器布置在所述束形态30内。
例如，开口38是X射线透明的。
根据另外的方面，开口38由开口边缘44围绕。
根据另外的方面，所述至少一个X射线传感器16布置在X射线窗口26与光阑36之间。
根据另外的方面，所述传感器安装在与开口边缘44相邻的光阑上。
根据另外的方面，实际研究场由光阑36从X射线束准直。
根据另外的方面，所述至少一个X射线传感器16布置在光阑的开口外。这由图3中的点正方形指示，该点正方形由参考数字46指示。
根据另外的方面，在光阑处，X射线束的横截面比光阑36的开口38大。
根据另外的方面，开口是矩形的并且所述至少一个X射线传感器布置在圆形X射线束形态内，但是在开口外（对于进一步解释，见图8至图11）。
根据图4中示意性地示出的本发明的另外的范例实施例，阳极和阴极布置在管48内，其中，管包括X射线窗口50作为X射线挡板24中的空隙。所述至少一个X射线传感器布置在管外。
根据另外的范例实施例，所述至少一个X射线传感器布置在管内（未进一步示出）。
根据本发明的另外的方面，管48是提供用于生成X射线辐射的真空的外壳，例如真空管。
根据另外的方面，X射线窗口50布置为使得从管48发出锥形射出（emerging）X射线束。
例如，X射线窗口50具有圆形形状。
例如，所述至少一个X射线传感器16布置在锥形射出X射线束内，该射出X射线束由锥形点轮廓线52指示。
根据另外的方面，所述至少一个X射线传感器16设置为单像素传感器。
如图4中指示的，根据另外的范例实施例，多个单像素传感器放置在由X射线管发射的X射线场内的数个位置。
根据本发明的另外的范例实施例，所述至少一个X射线传感器布置在X射线窗口50外侧（未进一步示出）。
根据另外的方面，至少一个X射线传感器16联接至X射线窗口50的表面。
如图4中也指示的，根据另外的方面，阳极是旋转阳极54，并且所述至少一个X射线传感器16相对于中心轴线朝向阳极侧安置。如能够从图4看到的，阴极侧在中心轴线32的面向阴极12的那侧上。为更容易引用，阴极侧以SC指示，并且阳极侧以SA指示，即阳极侧在中心轴线32的另一侧上，即在面向阳极54的那侧上。
根据本发明的另外的方面，以参考数字16a指示的朝向阳极侧安置的所述至少一个X射线传感器16是足跟效应传感器。
根据本发明的另外的方面，所述至少一个X射线传感器相对于中心轴线32朝向阴极侧SC安置。
例如，朝向阴极侧SC的所述至少一个X射线传感器16是以参考数字16c指示的通常剂量传感器。
根据另外的方面，中心轴线32垂直于阳极的旋转轴，该旋转轴以点线56指示。
根据另外的方面，提供至少两个传感器，其中，一个传感器安置在中心轴线的阳极侧SA上，而另一个传感器安置在中心轴线的阴极侧SC上。
根据另外的方面，阳极侧上的传感器安置在研究场的横向侧上（见另外的图8至图11）。
根据另外的方面，阴极侧上的传感器朝向研究场的阴极侧安置或安置在该阴极侧上（也见图8至图11）。
根据本发明的另外的方面，提供多像素剂量传感器58，参照图9至11对其进行描述。以下，详细描述用于生成X射线辐射的范例：医学成像中使用的通常的X射线源是旋转阳极X射线管。X射线由撞击在X射线靶上的具有千伏能量的电子生成，靶大多数情况下是钨铼合金或钼。在具有旋转阳极的管中，X射线靶包括圆盘上的W/Re的环形层，分别地Mo。对于成像应用，阳极能够倾斜一角度，典型地在焦点轨迹的直径处7°至12°的范围中。
仅在围绕或多或少垂直于阳极的旋转轴线的轴线的束内发射的X射线用于成像应用。或多或少垂直于旋转的轴线也称为中心轴线。在该配置中，能够将电子引导至具有线焦点的焦点轨迹上，由此减小热负载。
从中心轴线观看到倾斜阳极上，线焦点看似具有斑状形状，因为在此投射中，聚焦电子的线几何上缩小到约十分之一。
对于X射线管，出现了X射线靶自身中的X射线的固有过滤。例如，在千电子伏特的能量处，电子在将它们的全部能量转换为热或X射线光子之前，可以渗透到靶中达数微米。结果，在靶内生成了一小部分X射线，即在到达管的出射窗口之前，X射线必需横穿焦点轨迹的体积（bulk）。从靶内发出的该X射线可以在它们的路径上被吸收到靶表面。
吸收的概率取决于体材料（bulk material）内的路径长度，从而对于较长的行进路径，X射线更有可能被吸收。
归因于倾斜阳极的特定几何结构，固有过滤取决于X射线辐射的发射方向。中心视轴朝阳极的表面的移动导致更强的固有过滤，由几何结构给出的效应。当离轴角等于阳极的倾斜角时，X射线产量存在分离点（cut-off），因为此位置位于旋转阳极的影子中。从而，存在角度相关的X射线产量，对于如成像的应用，这需要被解决。
归因于热机械应力，旋转阳极上的焦点轨迹遭受劣化（degradation），热机械应力导致称作“阳极粗化”的轨迹表面的结构变化。通常现象是裂缝形态，这引起管的X射线产量的下降。由裂缝形态输出的X射线的减小是由进入裂缝的电子在阳极的较深的体积中生成X射线的事实引起的。例如，在图5中，示出了阳极212的部分，电子撞击到该部分上，电子以点线214和216指示。如以另外的箭头218和220指示的，生成X射线光子。然而，电子214碰撞阳极212中的裂缝形态222。从而，在靶材料内的较深位置处生成X射线光子。从而，X射线辐射箭头218从而在到达阳极的表面之前必需通过阳极212的材料区。与此相反，电子216生成的X射线光子220在阳极材料的表面附近生成。从而，此光子仅在到达表面之前在阳极材料内行进非常小的距离。
通过增大焦点轨迹中裂缝的数量和深度，这是旋转阳极的典型老化效应，管的总的X射线输出降低并且伴随发射的X射线谱的变化。
第二效应是阳极材料的小的颗粒将从覆盖包括空隙26的内部的管的内部上的部分的阳极表面弹射，减小了其X射线透明性。
在X射线管的寿命期间，归因于阳极粗化和窗口的涂敷，其效率变差，这意味着管产量的下降。
对于介入X光照相术兼容，例如利用FDA的入口剂量限制EDL，为保持在强加的剂量限度以下，使用管产量作为输入参数来估计施加的剂量是重要的。当管产量下降时，系统可以将其自己限制至很低的剂量。减小的剂量能够导致图像质量的变差。
根据本发明的范例实施例，如已经描述的，X射线管装备有一或多个X射线传感器16，其确定在不同角度位置的剂量下降。从而，X射线传感器也能够对足跟效应敏感。
例如，在不同位置测量相对剂量，并且相对剂量因此对绝对剂量的改变较不敏感。
依赖于相对剂量的另外的优点是对曝光时间的独立性，曝光时间可以在绝对剂量测量中引起问题，特别是对于如荧光检查法中使用的脉冲模式管操作。
结果，能够在正常操作期间监控剂量下降，并且特定校准运行变得不必需。
以下，参照图6解释以上描述的阳极年龄传感器的敏感度，其中，通过简单的物理模型，将解释足跟效应。图6中，示出了具有倾斜表面224的阳极部分212。电子226撞击到靶区域228的区域中的倾斜表面224上（未进一步示出）。归因于例如裂缝形态，在生成X射线辐射之前，电子到达以参考字母d指示的某一深度，该X射线辐射以箭头230指示。
如能够看到的，X射线辐射具有阳极212的材料内的路径部分和阳极212的材料外的部分。
X射线靶内的路径长度能够表示为用以生成相应的光子的穿透深度d以及以参考数字232指示的离轴角θ的函数，X射线靶即阳极212，该路径长度由参考字母s指示。以下等式适用：
s(θ)=d*cos(α)/sin(θ+α)
其中，α是阳极角。阳极角α以参考数字234指示。通过密度p的物质的路径长度s上的通路处的X射线强度由衰减定律描述：
I/I0=exp(-μ*s)
这里，μ为能量相关的材料特定的质量衰减系数，在靶内的深度d处产生的X射线的固有过滤因此导致从靶发出的以下衰减X射线通量I/I0：
I/I0=exp(-μ*d*cos(α)/sin(θ+α))，
其取决于发射角。上述等式定量地描述足跟效应。固有衰减的函数相关性导致对穿透深度d的改变的增加的敏感度，特别是对于朝向阳极的表面的离轴位置，即在足跟效应强烈减小X射线产量的角度处。
因此，在此离轴位置处的X射线通量对裂缝形态非常敏感，因为这里，在热轨迹的体积内的较深位置生成X射线并且固有衰减的不利（penalty）较大。
图7中，示出了在具有9°的阳极角的倾斜阳极内的某一深度d处生成的30keV X射线光子的X射线衰减的模拟（实和点曲线）。X射线产量的减小和朝向发射角-θ=α的分离的特征是足跟效应。深度d的改变对朝向分离位置的角度处的X射线产量具有最强的影响（虚和虚点曲线）。在图7中，在竖直轴线上，从0至1的范围指示X射线产量。在水平轴线上，作为范例，从-10至-6指示离轴角θ（度）。在右竖直侧，以从0至50％的范围指示相对百分比差。在示为实线252的第一条线中，以下适用：I/I_0（d＝5μm）。
在作为点曲线254示出的第二条线中，I/I_0（d＝10μm）适用。
此外，作为虚曲线256示出的第三条线指示X射线产量的绝对减小。
此外，以虚点线258指示的第四条线指示以百分比计的X射线产量的相对减小。
根据范例实施例，作为有成本效益和简单的方案，多个单像素传感器放置在由X射线管发射的X射线场内的数个位置。例如，对从靶发射的X射线充分透明的圆形管窗口导致中心轴线附近发射的X射线锥形。用于成像应用的矩形视场被从该锥形准直，使得能够将传感器安置在X射线束内，而不影响成像应用。
如从图8中能够看到的，所述至少一个X射线传感器16布置在窗口的圆缺276a、276b、276c或276d中，窗口即图7中以圆260指示的束形态30的区域，这些圆缺当前位于以矩形262指示的研究场外，矩形262指示用于成像目的的束的实际使用部分的最大尺寸。
例如，单像素传感器容许传感器读出的直接实施。
将参照图8对此进行解释。圆260示意性地指示X射线窗口开口。此外，位于圆260内的矩形262指示研究场，例如最大有用开口能够对应于300乘380毫米的矩形探测器格局。
此外，在图8中，以SA指示阳极侧，即在具有图的页面上在圆以上，而以SC指示阴极侧，即在圆以下。
以小正方形264、266、268和270以及272指示用于传感器的可能位置。
例如，朝向阳极侧的位置264和266是用于足跟效应剂量传感器的可能位置。
位置268、270以及272是用于正常剂量传感器的可能位置。为更好理解，以点线274指示中心轴线的投影。
当然，将传感器安置在圆260内的矩形262以上的圆缺276a中也是可能的。然而，归因于由于足跟效应和阳极阴影的低X射线剂量，取决于空隙26的位置，此位置实践中将仅测量非常低的剂量。
由于足跟效应，较靠近阳极侧的传感器，即对于相对于中心轴线的负角度，将比具有大于0的角度的更靠近阴极的传感器记录更少的X射线。测量的X射线强度的此差受到焦点轨迹的损耗（wear）的影响，并且从而提供能够用于调整应对足跟效应的图像处理步骤的信息。此外，传感器数据给出了对焦点轨迹的损耗的深入理解，因为由朝向阳极的传感器记录的X射线剂量将对劣化焦点轨迹记录较少的X射线。
因为传感器测量X射线产量的相对角度相关性，所以此方法不受到管的X射线输出的绝对改变的干扰。从而，独立于影响X射线产量的其它老化效应来探测阳极损耗，其它老化效应例如是X射线窗口的污染或灯丝老化。
根据另外的范例实施例，提供单个传感器也是可能的，这从而给出了关于X射线源的通常剂量输出的信息，其中，已经考虑了足跟效应和X射线窗口的污染。
根据另外的范例实施例，将多像素传感器以负角度放置在离轴位置处，即相对于中心轴，也是可能的，在该位置，管的X射线产量受到足跟效应的最强影响。这示于图9中，其中，多像素传感器以参考数字58指示。
对于接近阳极角（-θ）≈α的较大角度，固有过滤显著减小X射线产量。对于该角度，X射线效率对于X射线靶的表面形貌（morphology）的变化特别敏感，特别是对焦点轨迹中的裂缝特别敏感。
X射线产量的角度相关性由多个像素采样并且由收集每个像素中的信号的控制器（未进一步示出）读出。结果如图7中的曲线那样定量地表现，其用作用于阳极损耗成度的指示物。以多像素传感器进行的X射线剂量的精细采样提高了精度并且因此提高了寿命预测的置信水平。
根据另外的范例，一个或多个多像素剂量传感器58布置在视场的横向侧上，朝向阳极侧As，如图10和11中所示。
必需注意，传感器不干扰成像应用所需的视场，因为其放置在视场外的离轴位置。这是可能的，因为准直器或光阑典型地将束限制为锥形形状外的棱锥形状，从而提供“使用圆缺的自由（free to use segment）”。
例如，归因于基于粗糙估计的对X射线传感器的许多几何结构限制，传感器应当覆盖-θ=[α-2°，α]的角度范围，其中，固有过滤是非常突出的，并且传感器在研究场的视场外。
例如，假定中心放置在距离焦点轨迹5cm的位置处，则2°的角度范围由具有约1.8mm的宽度的探测器覆盖。
以下，参照图12，描述用于确定X射线源的X射线产量的变化的方法的范例实施例。方法500包括以下步骤：
首先，在发射步骤512中，利用X射线源发射X射线束514。X射线源包括朝向阳极发射电子以生成X射线辐射的阴极，其中，X射线束具有带中心轴的束形态。
接下来，在测量步骤516中，利用至少一个X射线传感器对X射线发射的特定方向与中心轴线之间的角度测量X射线强度518，该X射线传感器布置在X射线束的束形态内。
然后，在比较步骤520中，将测得的数据与存储的数据进行比较，并对该测得的数据进行分析522。
然后，在确定步骤524中，基于比较和分析步骤520、522的分析确定剂量下降值526。
需要注意，发射步骤512也称为步骤a），测量步骤516称为步骤b），比较步骤520与分析步骤522一起称为步骤c），并且确定步骤524称为步骤d）。
根据另外的方面，在步骤b）中，在不同位置测量相对剂量。
根据另外的方面，在步骤c）中，在相同位置随时间测量相对剂量。
根据另外的方面，在步骤d）中，确定研究场内的足跟效应的变化，并且调整另外的图像处理步骤中的校正滤波器（filter）。
根据图13中示出的另外的范例实施例，提供接下来的步骤d）、步骤e），包括基于下降值来计算528X射线源的新的设定530用于另外的X射线生成。此外，提供步骤g），包括更新X射线源的产量因子534。
例如，提供新设定的自动计算。
根据另外的方面，自动调整X射线源参数，以校正源的总X射线产量的减小。
例如，X射线源包括X射线窗口并且自动调整X射线源设定以校正阳极粗化和X射线窗口的污染或沾污。
根据另外的方面，测量X射线产量的相对角度相关性并且探测阳极损耗。
也如图13中指示的，根据本发明的另外方面，更新的产量因子534于是能够用于另外的X射线辐射发射步骤，即以环状方式提供更新的产量因子534，该环状方式以离开盒532并进入盒512的点箭头指示，点箭头具有参考数字536。
根据本发明的另外方面，示于图14中，在步骤g）之前，提供步骤f），包括将X射线源的新设定与预定值540进行比较538。在超过预定阈值时，引起544另外的维护测量542。
例如，引起管剂量的手动重校准。根据另外的范例，引起管更换。
根据图15中示例的另外的范例实施例，提供方法，其中，提供X射线曝光612，随后是以盒614指示的通常剂量传感器的数据采集，以及可能并行的以盒616指示的足跟效应传感器的数据采集。单个值或两个值于是存储618在数据库620中。接下来，提供统计分析622，例如累加和（cusum）方法。
于是，确定624是否已经探测到管剂量下降。如果不是这种情况，则能够立刻再次开始X射线曝光612，这导致“否”，并且随后的环状执行以离开盒624并进入盒612的箭头指示，该箭头以参考数字626指示。如果探测到剂量下降，即回答为“是”，则执行由参考数字628指示的接下来的步骤，参考数字628与从盒624朝下指向的箭头相关。计算630新的管产量表，或确定管的电功率输入与管的剂量率输出之间的关系的其它参数。
接下来，计算新的设定点，以遵守剂量规则，例如FDA剂量规则，并且确定X射线源是否能够遵守这些新设定，该确定步骤以参考数字632指示。如果回答为以参考数字634指示的离开向右的箭头指示的“是”，则导致用于X射线源的更新设定636。如果确定步骤632导致以箭头638指示的结果“否”，则在另外的步骤640中，执行问题维护通话，用于管剂量的手动重校准或甚至用于管更换。
当然，跳过确定步骤632并且在计算632之后立刻执行自动更新636/644也是可能的，此捷径由从盒630至盒636的点箭头642/线644指示。一旦在步骤636中执行自动更新，就立刻再次执行X射线暴露，其由环状箭头644指示。
如参照图15描述的，X射线剂量传感器记录X射线管的每个正常运行处的剂量。将测得的数据与根据考虑X射线管的管电压和平均发射电流的足跟效应的模型可能生成的模型数据进行比较。使用统计方法分析测量数据，该方法探测测得值的显著改变，以对于不可避免的波动提供较高鲁棒性。
根据该分析，提取阳极劣化参数。当劣化参数超过某一预定限度时，调整用于解决图像处理中的足跟效应的管剂量和/或图像滤波器，使得减小的X射线产量和强度分布的变化受到补偿。例如，可以对阳极劣化参数引入报警限度。当达到报警限度时，通知用户，推荐在不久的将来更换管。用于执行自动更新的可能场景描述于图15中。必需提到，本发明能够适用于用于医学成像系统中的所有X射线源；特别是在成像系统的可用性和可靠性重要的地方，如用于介入手术的C臂系统、CT、急诊室中的通常的X射线等。此外，关于管产量的信息和如足跟效应的发射特性及其相对于管谱的分叉对于利用例如CT扫描器或C臂的3D数据的采集以及对于例如用于血流量化、灌注等的环境中使用的定量成像协议是日益重要的。
根据方法的另外的范例实施例，使用至少两个传感器。在步骤b）中，至少一个传感器测量束的体积中的剂量强度，并且至少一个传感器测量束的足跟部中的剂量强度。在步骤c）中，将管强度之间的差与存储的数据进行比较，用于分析。
根据另外的范例实施例，提供一种方法，其中，提供并安置至少一个多像素传感器阵列，使得对相对于中心轴线的至少两个方向测量强度值。在步骤b）中，所述至少一个多像素传感器阵列测量束的体积中的剂量强度，并且所述至少一个多像素传感器阵列也测量束的足跟部中的剂量强度或至少一个多像素传感器从足跟部伸展到束的体积中。在步骤c）中，将像素的强度之间的差与存储的数据进行比较，用于分析。
如图9至11中能够看到的，例如，提供多像素剂量传感器58作为线性像素布置。
根据另外的方面，多像素剂量传感器沿阳极侧与阴极侧之间的方向取向。
根据另外的方面，多像素剂量传感器58布置在中心轴线的阳极侧。
根据另外的方面，如图11中指示的，多像素剂量传感器58安置为朝向阳极侧，但是在研究场的横向侧上。
根据另外的方面，也示于图10中，提供至少两个多像素剂量传感器58。
根据未示出的另外的范例实施例，该多像素剂量传感器安置在研究场的两个横向侧上。
根据未示出的另外的范例实施例，朝向阳极侧提供至少一个多像素传感器阵列，并且朝向阴极侧提供至少一个多像素传感器阵列。
根据另外的方面，提供至少一个传感器用于足跟效应测量，并提供至少一个传感器用于剂量测量。
根据另外的方面（未示出），所述至少一个X射线传感器是X射线透明的，并且所述至少一个传感器布置在研究场内。
在本发明的别的范例实施例中，提供计算机程序或计算机程序元件，其特征在于适于在合适的系统上执行根据前述实施例之一的方法的方法步骤。
计算机程序元件因此可以存储在计算机单元上，计算机单元也可以是本发明的实施例的部分。此计算单元可以适于执行或引起上述方法的步骤的执行。此外，其可以适于操作上述设备的部件。计算单元能够适于自动操作和/或执行用户的命令。计算机程序可以装载到数据处理器的工作存储器中。从而可以装备数据处理器以执行本发明的方法。
本发明的此范例实施例覆盖正好从开始使用本发明的计算机程序和通过更新将现存程序转为使用本发明的程序的计算机程序。
此外，计算机程序元件可以能够提供履行如上所述的方法的范例实施例的处置的所有所需步骤。
计算机程序可以存储和/或分布在合适的介质上，诸如磁或光存储介质，或与硬件一起或作为硬件的部分供应的固态介质，但是也可以以其它形式分布，诸如经由互联网或其它有线或无线通信系统。
然而，计算机程序可以存在于如环球网的网络上并且能够从该网络下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的另外的范例实施例，提供用于使计算机程序元件可用于下载的介质，该计算机程序元件布置为执行根据本发明的前述实施例之一的方法。
根据本发明的另外的范例实施例，介绍了诸如CD-ROM的计算机可读介质，其中计算机可读介质具有存储于其上的计算机程序元件，该计算机程序元件由先前部分描述。
需要注意，参照不同主题描述了本发明的范例实施例。特别是，参照设备类型权利要求描述了一些范例实施例，而参照方法类型权利要求描述了其它范例实施例。然而，本领域技术人员将从以上和以下描述知道，除非另外指出，除属于一种类型的主题的特征的任何组合外，涉及不同主题的特征之间的任何组合，特别是设备类型的权利要求的特征与方法类型的权利要求的特征之间的任何组合，也视为以本申请进行了公开。然而，所有特征能够被组合，提供超过特征的简单相加的协同效果。
虽然在图样和前述描述中详细示例并描述了本发明，但是该示例和描述应视为示例性或范例性的，而非限制性的。本发明不限于公开的实施例。通过研究图样、说明书以及从属权利要求，在实践声称的发明时，本领域技术人员能够理解并实施对公开的实施例的其它改变。
权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其它单元可以履行权利要求中记载的数项的功能。某些措施记载在相互不同的从属权利要求中的仅有事实不指示不能有利地利用这些措施的组合。权利要求中的任何参考符号不应视为限制范围。

Claims (15)

1.一种X射线源（10），包括：
-阴极（12）；
-阳极（14）；以及
-至少一个X射线传感器（16）；
其中，所述阴极朝向所述阳极发射电子（18）；其中，所述阳极包括靶区域（20），所述电子撞击到所述靶区域（20）上，生成X射线辐射（22）；
其中，X射线挡板（24）设置有用于从所述X射线辐射形成发射X射线束（28）的空隙（26）；
其中，所述发射X射线束具有带中心轴线（32）的束形态（30）；
其中，所述发射束形态能够视为对于该X射线源的配置的最大研究场；
其中，所述至少一个X射线传感器布置在所述束形态内；并且
其中，所述至少一个X射线传感器测量X射线发射的相对于所述中心轴线的特定方向（34）上的相对小角度的圆缺的X射线强度。
2.根据前述权利要求之一所述的X射线源，
其中，设置具有开口（38）的光阑（36），所述开口限定实际研究场（40）；并且其中，所述至少一个X射线传感器布置在此实际研究场（40）外。
3.根据权利要求1或2所述的X射线源，
其中，所述阳极和所述阴极布置在真空管（48）内；
其中，所述真空管包括X射线窗口（50）作为所述X射线挡板（24）中的所述空隙；并且
其中，所述至少一个X射线传感器布置在所述真空管外。
4.根据权利要求3所述的X射线源，
其中，所述至少一个X射线传感器布置在所述X射线窗口的外侧。
5.根据前述权利要求之一所述的X射线源，
其中，所述阳极是旋转阳极（54）；并且
其中，至少一个X射线传感器相对于所述中心轴线朝向所述阳极侧（As）安置。
6.根据前述权利要求之一所述的X射线源，
其中，所述阳极是旋转阳极（54）；并且
其中，至少一个X射线传感器相对于所述中心轴线朝向所述阴极侧（Cs）安置。
7.根据前述权利要求之一所述的X射线源，其中，设置多像素剂量传感器（58）。
8.一种X射线成像系统（100），具有：
-X射线源（110）；
-探测器（112）；以及
-处理单元（114）；
其中，所述X射线源设置为根据前述权利要求之一的包括至少一个X射线传感器（16）的X射线源（12）；并且其中，所述X射线源适于发射具有带中心轴线（32）的束形态（30）的X射线束（28）；
其中，所述至少一个X射线传感器适于测量X射线发射的相对于所述中心轴线的特定方向的X射线强度，
其中，所述处理单元适于将测得的数据与存储的数据进行比较并分析测得的数据；并且适于基于所述分析来确定剂量下降值；并且
其中，所述探测器适于记录感兴趣的对象的图像信息。
9.一种用于确定X射线管的X射线发射产量的变化的方法（500），包括以下步骤：
a）利用X射线源发射（512）X射线束（514）；所述X射线源包括朝向阳极发射电子以生成X射线辐射的阴极；其中，所述X射线束具有带中心轴线的束形态；
b）利用至少一个X射线传感器来测量（516）X射线发射的相对于所述中心轴线的特定方向的X射线强度（518），该X射线传感器布置在所述X射线束的所述束形态内；
c）将测得的数据与存储的数据进行比较（520）并分析（522）测得的数据；以及
d）基于步骤c）的所述分析来确定（524）剂量下降值（526）。
10.根据权利要求9所述的方法，
其中，在步骤d）之后，步骤e）包括基于所述下降值来计算（528）所述X射线源的新的设定（530），用于另外的X射线生成；并且设置步骤g），包括更新（532）所述X射线源的产量因子（534）。
11.根据权利要求9或10所述的方法，
其中，在步骤g）之前，设置步骤f），包括将所述X射线源的所述新设定与预定值（540）进行比较（538）；其中，在超过预定阈值时，引起（544）另外的维护测量（542）。
12.根据权利要求9、10或11所述的方法，
其中，使用至少两个传感器；其中，在步骤b）中，至少一个传感器测量所述束的体积中的剂量强度；并且至少一个传感器测量所述束的足跟部分中的剂量强度；其中，在步骤c）中，将所述两个强度之间的差与存储的数据进行比较，用于所述分析。
13.根据权利要求9、10、11或12所述的方法，
其中，提供并安置至少一个多像素传感器阵列，使得对相对于所述中心轴线的至少两个方向测量强度值；其中，在步骤b）中，所述至少一个多像素传感器阵列测量所述束的体积中的剂量强度；并且所述至少一个多像素传感器阵列测量所述束的足跟部分中的剂量强度；其中，在步骤c）中，将所述两个强度之间的差与存储的数据进行比较，用于所述分析。
14.一种用于控制根据权利要求1至8之一所述的设备的计算机程序元件，其中，当所述计算机程序元件由处理单元运行时，所述计算机程序元件适于执行根据权利要求9至13之一所述的方法步骤。
15.存储有根据权利要求14所述的程序元件的计算机可读介质。
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