CN103390439A - 用于改变x 射线辐射的局部强度的自适应x射线滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于改变X射线辐射的局部强度的自适应X射线滤波器（1），所述X射线滤波器包含：第一腔（11），其具有磁流变的或电流变的第一液体（15）；第二腔（12），其具有吸收X射线辐射的第二液体（16）；以及柔性的隔板（10），其将所述第一腔（11）与第二腔（12）分离开并且通过其能够改变所述第一液体和第二液体（15，16）的层厚比例。在所述自适应X射线滤波器（1）内布置了加热装置（21），所述加热装置对所述第二液体（16）进行加热。此外，所述第二液体（16）是液态金属。通过对所述液态金属进行加热确保了该液态金属恒定的流动性。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于改变X射线辐射的局部强度的自适应X射线滤波器，其具有第一腔、第二腔和柔性的隔板，所述隔板将第一腔和第二腔分离开并且通过所述隔板能够改变第一液体和第二液体的层厚比例。
背景技术
在借助X射线射束的检查中，经常发生如下情况，患者或者其器官在待检查的区域中关于施加的X射线辐射具有明显不同的吸收行为。例如，当胸部拍摄时，在纵膈中（也就是在肺叶之前的区域内），由于那里存在的器官使得减弱很大，而在肺叶自身的区域内的减弱非常小。既为了获得有效力的拍摄又为了特别地治疗患者，与区域有关地这样调节所施加的剂量是有意义的，使得不提供多于需要的X射线辐射。也意味着，在具有较大减弱的区域内，比具有较小减弱的区域内施加更大的剂量。此外，存在这样的应用，其中仅仅必须对检查区域的一部分以良好的诊断学质量（也就是较少的噪声干扰）进行拍摄。周围区域对于定位是重要的，但是对于实际的诊断并不重要。这些周围区域也就可以以较小的剂量进行成像，以便以这种方式降低总的施加剂量。
在特定的X射线检查中，需要根据人体厚度的改变进行调整，并且由此提高用于成像的辐射的一致性。这可以通过滤波器来实现，这样构造所述滤波器，使得其材料厚度连续地或者逐级地改变，以便由此可以匹配X射线辐射的强度分布。
此外，在X射线检查中也存在损伤皮肤的软射线（weiche Strahlen）以及中软射线（mittelweiche Strahlen），其经常仅仅具有较小的诊断相关性，原因是，其大部分由患者的组织吸收而到达不了图像接收器。因此必须将辐射“硬化 
”，这意味着，软的（也就是波长较长并且穿透能力弱的）射线必须被X射线滤波器滤除掉。
在专利文件DE 196 38 621 C1中描述了一种用于吸收X射线辐射的与 区域有关地可调节的滤波器。通过布置在壳体上的、用于生成作用在位于壳体内的液体上的场的、可控制的矩阵来确保可调节性，其中壳体包含至少两个腔，所述两个腔借助柔性的隔板被彼此密封地隔开，其中在腔内存在针对X射线辐射其吸收行为不同的液体，所述液体中的至少一个是磁流变的或者电流变的。
专利文件DE 101 60 610 B4公开了一种用于X射线检查装置的滤波器，其用于吸收X射线辐射，具有多个用于生成电场或磁场的可控制的元件，所述电场或磁场作用于吸收X射线辐射的液体，并且通过液体面积导致与场有关的、局部不同的吸收行为。在此，依赖于借助检查装置待检查的对象来选择所述元件中至少一部分的形状。
公知的解决方法的缺点是，为了调整不同对象的厚度要附加地使用事先成形的轮廓光阑（Konturblenden）。此外，为了从所应用的辐射中滤除软射线部分，同样也必须使用由铜或者铝构成的特定的前置滤波器。在此，将轮廓光阑和前置滤波器或者手动地加入到准直仪（Tiefenblende）的配件轨道内，或者借助成本昂贵的并且耗费空间的电驱动来处理。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服上述缺点并且提供另一种用于改变X射线辐射的局部强度的自适应X射线滤波器。
所述技术问题通过独立权利要求的内容来解决。本发明的有利扩展存在于从属权利要求的特征中。
本发明要求一种用于改变X射线辐射的局部强度的自适应X射线滤波器的权利。所述自适应X射线滤波器包含：第一腔，其具有磁流变的或电流变的第一液体；第二腔，其具有吸收X射线辐射的第二液体；以及柔性的隔板，其将第一腔与第二腔分离开，并且通过其能够改变第一液体和第二液体的层厚比例。在自适应X射线滤波器内布置了加热装置，所述加热装置对所述第二液体进行加热。此外，所述第二液体是液态金属。通过对液态金属进行加热确保了该液态金属恒定的流动性。液态金属具有良好的流动特性。在较长的静止状态之后或者在自适应X射线滤波器的不同位置处也能避免沉淀。可以将合金、例如Galinstan合金用作液态金属，所述Galinstan合金无毒害，并且已经使用在例如温度计的应用中。
在另一种实施形式中，自适应X射线滤波器可以包含壳体，在所述壳体中构造了第一腔和第二腔。
另外，加热装置可以包含发热装置，所述发热装置被构造在第二腔内。例如可以选择由发热线圈和恒温器组成的发热装置。
在一种优化的构造中，自适应X射线滤波器可以包含电极矩阵，所述电极矩阵在第一液体上施加电场或者磁场。从而以优化的方式改变了液体的黏性，由此位于第一腔和第二腔之间的隔板发生位移。通过隔板的位移，能够调节位于两个腔内的第一和第二液体的厚度比例，从而可以改变X射线辐射的局部强度。
此外，自适应滤波器可以包含泵装置，通过所述泵装置能够改变在至少一个腔内的压力比例。通过调节压力使隔板有针对性地发生位移，并且由此以优化的方式改变位于两个腔内的第一液体和第二液体的厚度比例，从而能够改变X射线辐射的局部强度。
优选地，发热装置可以包含发热线圈和恒温器。
附图说明
结合附图从以下对多个实施例的解释中可以清楚看到本发明的其它特点和优点。其中，
图1示出了自适应X射线滤波器的功能原理，
图2示出了具有电极矩阵的自适应X射线滤波器的横截面，以及
图3示出了具有泵单元的自适应X射线滤波器的横截面。
具体实施方式
图1示出了自适应X射线滤波器的功能原理。通过自适应X射线滤波器1产生了X射线辐射2的位置有关的减弱。X射线辐射2由X射线源3生成，首先穿过按照本发明的自适应X射线滤波器，以及随后穿过患者4，最后由X射线探测器5进行检测。借助控制单元6通过自适应X射线滤波器1来对X射线的局部衰减进行控制。
在图1右上方示意性地示出了在自适应滤波器1之前的X射线辐射2的强度分布曲线7。在对位置进行说明的x轴上方示出了强度y。可以看到强度y的几乎稳定的分布。在图1右下方示出了在穿过自适应X射线滤波器 1之后X射线辐射2的强度分布曲线8。根据强度分布曲线8的形状可以明显地看到位置强度y由自适应X射线滤波器1引起的改变。
图2示出了具有电极矩阵的自适应X射线滤波器的横截面。自适应X射线滤波器1由壳体9组成，所述壳体借助柔性的隔板10被分割为第一腔11和第二腔12。腔11、12中的任何一个均提供了流入流出口13、14，借助所述流入流出口能够使位于腔11、12中的液体15、16流入或流出。第一液体15是磁流变的或电流变的液体，第二液体16是液态金属。可以将合金、例如Galinstan合金作为液态金属使用，所述Galinstan合无毒害，并且已经使用在例如温度计中的应用中。
每个流入流出口13、14与未示出的用于各自液体15、16的容器连通，以便流入或排出这些液体。至少在从流入流出口13引出的管线中设置了未示出的液体泵，用于对位于第一腔11内的第一液体15施加最小压力。自适应X射线滤波器1还包含一系列布置在第一腔1内的上方电极17a、18a、19a、20a，以及同样构成的一系列与上方电极17a、18a、19a、20a相符合地布置在第二腔12内的下方电极17b、18b、19b、20b。可以为电极17a、18a、19a、20a单独地施加电压，从而通过分别施加的上方电极17a、18a、19a、20a和下方电极17b、18b、19b、20b来调节电场，所述电场在其位置上由各个上方电极的形状来确定。各个电极17a、18a、19a、20a彼此隔开并且彼此绝缘。此外，在它们之间设置了间隔，从而各个腔液15、16由此可以循环。上方电极和下方电极17a、18a、19a、20a、17b、18b、19b、20b共同形成了电极矩阵。
此外，在自适应X射线滤波器1中布置了加热装置21，所述加热装置例如包含未示出的发热线圈和恒温器。在此，发热线圈不可以位于由X射线辐射2所照射的区域内部，原因是所述发热线圈否则会在生成的X射线图像上成像。借助加热装置21来为第二液体16加热。通过对液态金属16加热确保了液态金属16恒定的流动性。通过在第一液体15上所施加的电场或磁场，改变了第一液体15的黏性。由此，如果同时在第二液体16上施加相应的压力，则位于第一腔和第二腔11、12之间的隔板10发生位移。通过隔板10的位移，可以对位于两个腔11、12中的第一液体15和第二液体16的厚度比例进行调节，从而可以改变X射线辐射2的局部强度。
图3示出了具有泵单元的自适应X射线滤波器的横截面。所述自适应X 射线滤波器1由壳体9组成，所述壳体借助柔性的隔板10被分隔为第一腔11和第二腔12。每一个腔11、12中均提供了流入流出口13、14，通过所述流入流出口可以使位于腔内的液体15、16流入或者排出。第一液体15是不吸收X射线辐射的液体，第二液体16是液态金属或者是具有特别化学成分的胶体溶液。通过具有未示出的均压装置的泵装置22，来控制各个液体15、16流入到未示出的容器，或者从容器中通过出入口13、14流出，以便流入或者排出所述液体。此外，通过泵装置22，至少针对两个腔11、12中的一个，对各个液体15、16的压力进行控制，其中也可以施加最小压力。此外，在自适应X射线滤波器1中布置了加热装置21，所述加热装置包含例如未示出的发热线圈和恒温器。通过加热液态金属16确保了液态金属16恒定的流动性。通过在两个腔11、12中的至少一个内借助泵装置22进行压力调节，隔板10有针对性地发生位移并且由此改变了位于两个腔11、12内的第一液体和第二液体15、16的厚度比例，从而可以改变X射线辐射2的局部强度或者特征（滤除软射线）。此外，通过具有未示出的均压装置的泵装置22，能够对液体15、16的厚度比例进行采集。
附图标记列表
Claims (6)
1.一种用于改变X射线辐射（2）的局部强度的自适应X射线滤波器，其具有：
-第一腔（11），其具有磁流变的或电流变的第一液体（15），
-第二腔（12），其具有吸收X射线辐射的第二液体（16），以及
-柔性的隔板（10），其将所述第一腔（11）与所述第二腔（12）分离开，并且通过其能够改变所述第一液体和第二液体（15，16）的层厚比例，其特征在于：
-加热装置（21），通过其来加热所述第二液体（16），以及
-液态金属作为第二液体（16）。
2.按照权利要求1所述的自适应X射线滤波器（1），其特征在于壳体（9），在所述壳体中构造了所述第一腔（11）和第二腔（12）。
3.按照权利要求1或2所述的自适应X射线滤波器（1），其特征在于，所述加热装置（21）包含被构造在所述第二腔（12）中的发热装置。
4.按照上述权利要求中任一项所述的自适应X射线滤波器（1），其特征在于电极矩阵（17a，17b，18a，18b，19a，19b，20a，20b），所述电极矩阵将电场或磁场施加给所述第一液体（15）。
5.按照权利要求1至3中所述的自适应X射线滤波器（1），其特征在于泵装置（22），通过所述泵装置能够改变两个腔（11，12）中至少一个内的压力比例。
6.按照权利要求3至5中所述的自适应X射线滤波器（1），其特征在于，所述发热装置包含发热线圈和恒温器。
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