CN103959423B - X射线强度的周期性调制 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及调制生成的X射线射束。为了提供增大的(即，更快的)X射线强度的周期性调制，提供一种用于X射线管中的旋转阳极来调制生成的X射线射束的阳极盘(28)，所述阳极盘包括圆周目标区域(34)，所述圆周目标区域(34)具有目标表面区域、焦轨道中心线(38)以及射束捕集器表面区域。提供目标表面区域，使得当正由电子射束击中时，能够生成用于X射线成像的X射线；并且，提供射束捕集器表面区域，使得当正由电子射束击中时，能够生成不用于X射线成像的X射线。目标表面区域包括多个目标部分(80、82)，并且射束捕集器表面区域包括多个射束捕集器部分(88)。所述目标部分和所述射束捕集器部分被布置为沿着焦轨道中心线，使得在其中生成X射线辐射的焦斑的中心位于焦轨道中心线上。而且，在焦轨道中心线两侧的结构被布置使得，当正由同质电子射束撞击时，在两侧提供相同的辐射强度。额外地提供，目标表面区域的至少一部分在焦斑轨道中心线的方向上以交替方式包括目标部分和射束捕集器部分。
Description
技术领域
本发明涉及一种X射线管中的旋转阳极来调制生成的X射线射束的阳极盘、用于生成X射线强度的周期性调制的X射线管、X射线成像系统和用于调制X射线射束的方法，以及计算机程序元件和计算机可读介质。
背景技术
例如，X射线成像用于CT成像。例如，通过电子射束的调制(诸如利用偏转器件)或者还通过提供用于生成电子射束的变化的电能来提供辐射X射线的调制。US2010/0020938A1描述了一种具有标记的阳极盘，所述标记能够调制由探测单元探测到的杂散电子的数量。标记的模式被提供在焦斑的期望轨道旁边，使得信号中的对应模式仅仅发生在焦斑偏离期望轨道时。由此，能够探测焦斑的位置是否离开了最优路径。然而，例如，当在CT成像中应用X射线辐射时，出于信号整合探测器的直接校准目的，其将有助于调制由源放射的X射线通量，由此，在ca.200微秒内，每个X射线架具有至少一个或多个调制周期。US2010/0172475A1描述了用于通过电子射束偏转进入射束捕集器的剂量调制的器件。然而，用于X射线射束的调制的上述范例不提供足够快的周期性调制，同时完全维持系统的成像能力(例如，焦斑位置)。
发明内容
由此，可以存在提供增大的(即，更快的)X射线强度的周期性调制的需要。
通过独立权利要求的主题来解决本发明的目的，其中，其他实施例被并入从属权利要求。
应当注意，本发明的以下描述的方面也应用于阳极盘、X射线管、X射线成像系统、计算机程序元件和计算机可读介质。
根据本发明的第一方面，提供一种用于X射线管中的旋转阳极的阳极盘，所述阳极盘包括用于调制生成的X射线射束的圆周目标区域，所述目标区域包括：目标表面区域、焦轨道中心线和射束捕集器表面区域。提供目标表面区域，使得当正由电子射束击中时能够生成用于X射线成像的X射线。提供射束捕集器表面区域，使得当正由电子射束击中时能够无法生成用于X射线成像的X射线。目标表面区域包括多个目标部分，并且射束捕集器表面区域包括多个射束捕集器部分。目标部分和射束捕集器部分被布置为沿着焦轨道中心线，使得在其中生成X射线辐射的焦斑的中心位于焦轨道中心线上。在焦轨道中心线两侧的结构被布置使得，当正由同质电子射束击中时，在两侧提供相同的辐射强度。至少一部分目标表面区域在焦轨道中心线方向上以交替方式包括目标部分和射束捕集器部分。
例如，术语“圆周目标区域”涉及被布置在阳极盘的外边缘附近的线性焦轨道。除了被提供作为圆形目标区域之外，也可能提供以沿阳极的边缘具有许多弯曲的曲线形式的目标区域。由此，术语“线性目标区域”能够用于在直圆形线中的目标区域，然而，也包括小偏差，例如，通过具有许多波形的小曲线模式(以蛇形形式)。
在旋转期间，目标区域(诸如，线性目标区域)包括变化的有效目标。焦斑的中心保持在空间上不变，或者例如在蛇形焦轨道的情况下位于蛇形焦轨道的中心线上。
例如，管表面区域和射束捕集器表面区域被布置为沿着焦轨道中心线关于焦轨道中心线对称。术语“对称”是指沿着径向线的对称。由此，在圆形线的情况下，术语“对称”是指垂直于圆的相应部分的线，即，径向线。然而，在曲线的圆周目标区域(例如，其包括许多波形结构)的情况下，术语“对称”是指垂直于目标区域的相应部分的线，或换言之，是指垂直于曲线的相应部分的切线的线。
目标表面区域和射束捕集器表面区域可以被提供作为具有被径向布置的边缘的结构。可以同中心地提供恒定辐射强度的目标表面区域的部分。也可以由在焦轨道中心线两侧的切向边界线来定义提供恒定辐射强度的目标表面区域的部分，所述边界线被提供具有到焦轨道中心线的相同距离。
目标表面可以被提供为目标台地区域，由射束捕集器部分包围。
根据范例性实施例，提供连续的目标中心部分。射束捕集器表面区域包括第一多个凹槽和第二多个凹槽，所述第一多个凹槽和第二多个凹槽被布置在目标中心部分的对侧。由此，目标表面区域包括连续的目标中心部分和中断的侧部分。
根据又一范例性实施例，沿着焦轨道中心线，以交替的方式提供目标部分和射束捕集器部分。
目标部分和射束捕集器部分可以各自延伸穿过完整的圆周目标区域。
根据又一范例性实施例，目标部分的至少一部分包括第一数量的第一子部分和第二数量的第二子部分。第一子部分被提供具有第一径向长度，并且第二子部分被提供具有第二径向长度。第一径向长度大于第二径向长度。
根据本发明的第二方面，提供一种用于生成X射线强度的周期性调制的X射线管，其包括阴极、阳极盘、和具有X射线窗口的管套。阳极盘被提供作为根据上述范例中的一个所述的阳极盘。阴极被配置为朝向焦轨道发射电子，作为具有焦斑的电子射束。提供射束捕集器，使得在当正由电子射束击中时的位置上，射束捕集器的底部表面不具有到X射线窗口的视线。
根据范例性实施例，提供聚焦器件，以形成焦斑的尺寸和形式。
根据本发明的第三方面，提供一种X射线成像系统，其包括X射线源和X射线探测器。X射线源被提供作为根据上述范例中的一个所述的X射线源。
根据范例性实施例，阳极旋转的阶段适于与X射线探测器的整合周期同步。
根据本发明的第四方面，提供一种用于调制X射线射束的方法，其包括以下步骤：
a)朝向包括圆周目标区域的旋转阳极辐射电子射束，所述圆周目标区域具有目标表面区域、焦轨道中心线以及射束捕集器表面区域。提供目标表面区域，使得当正由电子射束击中时，能够生成用于X射线成像的X射线。提供射束捕集器表面区域，使得当正由电子射束击中时，能够生成不用于X射线成像的X射线。目标表面区域包括多个目标部分，并且射束捕集器表面区域包括多个射束捕集器部分。目标部分和射束捕集器部分被布置为沿着焦轨道中心线，使得在其中生成X射线辐射的焦斑的中心位于焦轨道中心线上。目标表面区域的至少一部分在焦轨道中心线方向上以交替方式包括目标部分和射束捕集器部分；并且
b)旋转所述阳极盘，并且生成经调制的X射线辐射。
根据范例性实施例，在步骤b)中提供电子射束，所述电子射束具有至少两个不同的射束形状，其焦斑具有变化的径向长度。
根据本发明的方面，阳极盘配备在焦轨道(即，圆周目标区域)上的结构，通过提供与用于生成X射线辐射的部分进行组合辐射无用X射线的部分，所述结构影响调制形式的X射线射束的生成。所述结构被布置为使得有效焦斑的重力的中心相对于焦轨道中心线不移动，而是在阳极盘的旋转期间停留或保持焦斑中心线。关于焦轨道中心线的两侧，以类似方式作用有效焦斑的变化，即，实际上配备用于生成有用的X射线辐射的表面的焦轨道的部分或区域，以便确保生成的X射线射束来源于相同的点，尽管来自围绕中心点同中心布置的不同尺寸。换言之，提供X射线射束不依据与探测器的空间关系来移动，而是仅仅依据强度被调制。
参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将显而易见并得以阐述。
附图说明
参考以下附图，下文将描述本发明的范例性实施例。
图1示出了根据本发明的范例性实施例的X射线成像系统。
图2在俯视图中示意性地示出了根据本发明的范例性实施例的阳极盘。
图3在俯视图中示出了根据本发明的阳极盘的又一范例。
图4示出了根据图3的阳极盘的横截面。
图5a和图5b在详细俯视图(仅图5a中的截面)和俯视图(图5b)中示出了根据本发明的阳极盘的又一范例。
图6在俯视图的详细视图(仅截面)中示出了根据本发明的阳极盘的又一范例。
图7示出了根据本发明的X射线管的范例。
图8在垂直横截面中示出了具有根据本发明的阳极盘的X射线管的又一范例。
图9在详细俯视图(仅截面)中示出了根据本发明的阳极盘的又一范例。
图10示出了根据本发明的用于调制X射线射束的方法的基本步骤。
图11示出了根据本发明的方法的又一范例。
图12示出了根据本发明的范例性实施例的与探测器的非线性相关的两个图表。
图13示出了根据本发明用于光子通量测量、同步和数据处理的图表。
图14示出了根据本发明用于选择光子探测周期的图表。
具体实施方式
图1示出了X射线成像系统10，其包括X射线源12和X射线探测器14。例如，X射线成像系统10是CT成像系统，其包括机架16，在所述机架16上，X射线源12和X射线探测器14被彼此相对安装，并且在其中它们能够在机架上以共同运动被旋转。而且，示出了患者工作台18，对象(例如患者20)被布置在所述患者工作台18上。更进一步，提供处理单元22、接口单元24以及显示单元26。
必须注意，尽管图1示出了CT系统，本发明也提供其他X射线成像系统，例如C型臂成像系统。
X射线源12被提供作为根据X射线源的下述实施例中的一个所述的X射线源。
在对例如图7中的横截面中所示的X射线管形式的X射线源12进行描述之前，参考下述图2等等，其示出了用于X射线管中的旋转阳极的阳极盘28。利用围绕中心点32的旋转箭头30指示旋转的提供。
阳极盘28包括用于调制生成的X射线射束的圆周目标区域34，例如作为圆周线性目标区域。目标区域34包括目标表面区域36、焦轨道中心线38以及射束捕集器表面区域40。
提供目标表面区域36，使得当正由电子射束击中时，能够生成用于X射线成像的X射线，其将在下文进一步说明。提供射束捕集器表面区域，使得当正由电子射束击中时，能够生成不用于X射线成像的有用X射线。目标表面区域包括多个目标部分42，并且射束捕集器表面区域包括多个射束捕集器部分44。
应当注意，图2示出了目标部分42和射束捕集器部分44的具体布置。然而，诸如下图所示的，也可以提供其他布置。
目标部分42和射束捕集器部分44被布置为沿着焦轨道中心线，使得在其中生成X射线辐射的焦斑的中心位于焦轨道中心线上。在焦轨道中心线两侧的结构被布置，使得当正由同质电子射束击中时，在两侧提供相同的辐射强度。例如，尽管结合阴极能够仅仅确定焦斑的位置，圆46指示在图2中焦斑的位置，其参考图7进行解释。
目标表面区域36的至少一部分在焦轨道中心线38的方向上以交替方式包括目标部分42和射束捕集器部分44。
图2示出了焦轨道中心线38作为线性圆周，即，圆形结构。然而，也提供曲线焦轨道中心线，或者曲线圆周目标区域也被布置在阳极盘28上。
在旋转期间，目标区域34包括变化的有效目标。焦斑的中心保持空间不变。
由此，图2提供100％和0％之间的调制。通过电子射束的切换在理论上可以提供100％和0％之间的调制，作为备选方法。然而，根据本发明的调制提供以下优点：在从100％到0％的转换期间，在切换电子射束的情况下，焦斑不被形变。
还应当注意，也根据本发明的又一范例提供其他调制。
图3示出了具有目标区域34的阳极盘28的又一范例。椭圆形结构48指示焦斑位置。在阳极盘28上方以线性方式示出目标区域34，其中，不同于例如到阳极盘中心的射束捕集器部分44的圆周布置和相应对齐，以直线性配置提供射束捕集器部分。然而，技术人员理解，提供该线性投影仅仅用于说明目的。
目标表面区域36和射束捕集器表面区域38被布置为沿着焦轨道中心线关于焦轨道中心线38对称，所述焦轨道中心线利用点划线38进行指示。术语“对称”是指在径线上的对称，其中，与焦轨道中心线的交叉点是镜像，或对称轴。由于曲线焦轨道(是圆周)，当然这里在焦轨道的长度上不提供真正的对称，而是仅仅对于在焦轨道上具有对称射束生成部分的点。目标表面区域和射束捕集器表面区域(即，目标部分42和射束捕集器部分44)被提供作为具有被径向布置的边缘的结构，其被示为与在图3中的线性投影彼此平行。
例如，如图3中所示，提供连续的目标中心部分50。射束捕集器表面区域包括第一多个52凹槽和第二多个54凹槽，所述第一多个52凹槽和第二多个54凹槽被布置在目标中心部分50的对侧。如图所示，在焦轨道中心线38的内侧和外侧提供凹槽。由此，紧挨着连续的目标中心部分50，提供中断的侧部分。
关于焦斑48，其被示为在线性投影中在图3中的三个不同范例性配置，由此，对于大焦斑尺寸用参考数字48L来指示，对于中等尺寸的焦斑用48M来指示，并且对于小焦斑用48S来指示。尽管相对于焦轨道中心线38在相同的位置提供不同焦斑尺寸，结合示出所述不同焦斑尺寸。提供其分选仅出于说明目的。在圆周目标区域34的线性投影上面，相应的类似图标的图表56L、56M以及56S示出相应的结果射束调制。如图所示，由于大焦斑48L延伸横穿两种凹槽模式，因此提供加强的射束调制。由于中等尺寸焦斑48M具有更大百分比的不受影响的部分，即，连续目标中间部分50，因此，与大焦斑48L相比，调制更少。因为小焦斑仅仅覆盖连续的目标中心部分50，无调制发生。
图4示出了穿过阳极盘28的横截面，其中，两个箭头58指示用于通过击中目标部分42而生成X射线射束60的X射线部分。两个更远的箭头62指示X射线击中射束捕集器部分44，后者利用点划线来指示。而且，箭头64指示径向方向。
尽管属于X射线管的结构，示出偏转器件66和X射线管套68的一部分，以及X射线窗口70。
例如，射束偏转器件66可以被提供作为磁性聚焦或电容性聚焦。如图3中所示，通过调整焦斑长度能够调整调制幅度。焦斑宽度的调整可以用于调整调制水平之间的转换时间。利用第一双向箭头72指示焦斑的长度，也被称为FL。利用图3中的第二双向箭头74指示焦斑宽度，也被称为FW。
仅作为范例，阳极可以以180Hz自旋，并且轨道直径是180mm；则轨道速度是102m/s。
当采取100m/s的焦轨道时，1mm周期的凹槽槽距将提供100kHz调制。由此，“整合周期”大于100毫秒长。凹槽可以配备具有1mm周期的0.5mm槽距，并且焦斑宽度可以足够小，例如小于0.5mm。
根据又一范例，目标部分42被提供具有不同径向宽度76，也被称为RW。备选地或额外地，目标部分42也可以被提供具有不同径向长度78，被称为RL。术语“径向宽度”涉及在径向方向上的部分的维度，并且术语“径向长度”涉及在焦轨道中心线方向上的部分的维度。
例如，图5a示出了圆周目标区域34的又一线性投影。代替连续目标中心部分，目标部分的至少一部分包括第一数量的第一子部分80和第二数量的第二子部分82。第一子部分80被提供具有第一径向长度84，并且第二子部分被提供具有第二径向长度86。第一径向长度84大于第二径向长度86。
如以上关于图2指示的，根据本发明的调制提供以下优点：在转换期间，焦斑不被形变。由此，实现10％的稳定强度值。应当注意，利用电子射束切换几乎不能实现这样的10％的稳定“中间”值。
图5b示出了具有图5a的目标部分布置的阳极的俯视图，其包括第一子部分和第二子部分80、82。为了简单起见，利用参考数字94指示焦斑位置。当然，对于图5b，也提供有关图5a描述的特征。
根据又一范例(尽管未示出)，提供第三或其他、多个第三或其他子部分。
例如，如图5a(和图5b)中所示，提供目标模式，跟随射束捕集器子部分88邻近沿着焦轨道中心线提供第一子部分和第二子部分。
第一子部分80可以被提供作为目标台地90。第二子部分82可以被提供作为邻近第一子部分80的转换台地92。如图6所示，转换部分具有从第一子部分到射束捕集器部分的减少的径向宽度。例如，在焦斑的移动方向上，第二子部分被提供具有跟随射束捕集器子部分的减少的径向宽度。第二子部分被提供具有基本三角形状，其中，三角形状适于焦轨道中心线的圆度。
第二子部分也可以被提供具有中心对称形状，诸如，双曲线、阶梯式或三角形。
通过隐含焦斑轨道和射束捕集器的台地，周期性地调制生成的使用的光子通量。
关于图5a、图5b以及图6，可以提供三倍水平的通量调制。例如，图5(图5a和图5b)示出了100％/10％/0％的通量调制。
例如，第一子部分80是“100％-台地”，如椭圆形焦斑指示符94指示的，其完全容纳电子射束。由于电子射束也覆盖所谓的台地-捕集的部分，即，围绕第二子部分82的捕集子部分88，作为“10％-台地”的第二子部分82仅仅生成全部光子通量的10％。如利用又一焦斑指示符96指示的，基于利用移动箭头98指示的阳极盘的移动，示出了焦斑相对于10％台地的位置。基于利用又一焦斑指示器100指示的进一步移动，提供所谓的0％-台地或捕集，在其中完全地捕集电子射束，并且由此这里不生成光子通量。
为了更好地说明，在利用曲线104指示相应光子通量的目标区域34的下方示出了图表102。连接箭头106指示在焦斑位置的目标区域34上的相应的位置和相关生成的光子通量调制。
应当注意，由于焦斑的椭圆形状，曲线104的转换部分106发生在100％-水平和10％-水平以及0％-水平之间，并且从0％-水平再回到100％-水平。由此，提供例如具有短CT帧的周期的逐步周期性调制。
根据又一范例性特征，围绕100％台地的部分，即，例如，第一子部分80，也可以被提供作为包围或划出射束捕集器部分108。
图6示出了具有转换部分92并且也在下面图表中得到的光子通量调制的范例。而且，参考在曲线104上的相应点，也结合连接箭头111，指示多个焦斑位置110。
通过采用各种形状的台地，能够以灵活的方式形成X射线通量的时域剖面线。例如，如图所示，转换台地可以是所谓的三角形状。
根据又一范例，在图9所示，在焦斑的移动方向上，射束捕集器部分44可以被提供具有增加并且然后减少的径向宽度。例如，如图9所示，射束捕集器部分被提供作为长菱形射束捕集器112。
在说明图9所示的其他特征之前，参考图7，示出了根据本发明用于生成X射线强度的周期性调制的X射线管114。根据以上和以下描述的范例中的一个，X射线114包括阴极116、阳极盘28以及具有X射线窗口120的管套118。
阴极116被配置为朝向焦轨道发射电子作为具有焦斑的电子射束122。在图7中未进一步示出，提供射束捕集器，使得在当正由电子射束击中时的位置上，射束捕集器的底部表面没有到X射线窗口120的视线。
利用旋转轴124指示阳极盘的旋转。而且，仅仅非常示意性示出了轴承和驱动器件126。作为又一选项，提供聚焦器件128，以形成电子射束(即，焦斑)的尺寸和形式。例如，聚焦器件是磁性聚焦器件。由此，电子射束在切线方向上是可偏转的。在根据又一范例的阳极盘的径向方向上，焦斑具有至少适合的尺寸。备选地或额外地，在阳极盘的切线方向上焦斑具有至少适合的尺寸。
图8示意性地示出了射束捕集器(即，射束捕集器部分44)的功能。垂直箭头130指示击中射束捕集器部分44的底部表面132的可能的电子射束段或大电子射束。从底部表面132，不提供到X射线窗口120的视线。然而，利用小曲线箭头134指示的一些反散射电子可以击中射束捕集器部分的侧壁部分136。而且，尽管当然未依比例表示布置，在图8中示意性地示出了探测器138。然而，一些探测器单元可以具有到边缘或射束捕集器的侧面部分壁的视线。由此，这些单元可以看到离焦辐射。这由指示生成的X射线射束的第一X射线射束扇形结构140指示，所述生成的X射线射束从被布置在两个射束捕集器部分44之间的目标部分42中生成。第二扇形结构142指示由反散射电子生成的可能的X射线射束。而且，对于其他射束捕集器部分示出类似，由此，提供可能的第三扇形射束结构144。
例如，这能够通过适当地形成射束捕集器(例如，限制结构等)来避免，或能够使该作用最小化，其参考图9作为范例示出。
如图9中所示，具有增加和减少径向宽度的射束捕集器部分被提供具有形成径向地向外取向的张角146的两侧，所述张角大于穿过X射线窗口辐射的X射线射束150的扇形角148(在图9中未示出)。然而，示意性地示出了探测器152。
为了避免涉及反散射电子的问题，菱形角的相应侧壁部分154和156可以被提供具有低Z材料以避免来自反散射电子的离焦辐射。当然，为了避免反散射辐射，低Z材料的提供也可以被提供到其他形式和形状的射束捕集器部分。
关于图9，利用其他椭圆形结构158指示许多焦斑位置。如上所述，位置(即，结构)指示由阳极盘的旋转移动导致的相对于中心线的位置。
如以上指示的，即使具有主要电子的垂直影响，可以由电子击中转换台地的边缘，所述电子从射束捕集器的底部被反散射。为了以非对称方式使该离焦辐射和X射线探测器的照射最小化，转换台地的剖面线可以被例如“限制”为长菱形形状，使得仅仅一些探测器单元是在这样边缘的视线中。然而，由于非零阳极角，在视线中仍然可以存在一些探测器单元。
菱形角应当大于探测器扇形角。
只要其他限制形状遵循上面的要求，所述其他限制形状能够用于以不同方式调制射束通量。
在转换期间，并且针对低通量，根据又一范例，焦斑将在长度方向上被分为两部分。只要整个长度足够小，这不会损害系统的成像性能。
图10示出了一种用于调制X射线射束的方法200，其包括以下步骤：在第一步骤210中，也被称为步骤a)，朝向包括圆周目标区域的旋转阳极辐射电子射束，所述圆周目标区域具有目标表面、焦轨道中心线以及射束捕集器表面。提供目标表面，使得当正由电子射束击中时，能够生成用于X射线成像的X射线。提供射束捕集器表面，使得当正由电子射束击中时，能够生成不用于X射线成像的X射线。目标表面区域包括多个目标部分，并且射束捕集器表面区域包括多个射束捕集器部分。目标部分和射束捕集器部分被布置为沿着焦轨道中心线，使得在其中生成X射线辐射的焦斑的中心位于焦轨道中心线。目标表面区域的至少一部分在焦轨道中心线的方向上以交替方式包括目标部分和射束捕集器部分。在第二步骤220中，也被称为步骤b)，旋转阳极盘，并且生成经调制的X射线辐射。由此，同时执行步骤a)和步骤b)。
根据又一范例，如图11所示，在步骤b)期间，利用参考数字230指示的，电子射束被提供具有至少两个不同射束形状，其焦斑具有变化的径向长度。
根据又一范例(未示出)，例如，当从零通量到完全通量时，提供切线方向(即，x方向)上的电子射束的偏转，以加速转换。
也可能提供与栅格切换的组合。
根据又一范例，阳极旋转的相位适于与探测器的整合周期同步。
对于不同CT视图，通量模式可以是不同的。重建算法将必须对齐不同视图的不同质量。
还提供具有阳极盘，所述阳极盘具有无射束捕集器的分离的“无扰动”焦轨道，可由电子射束的偏转进行选择。
在参考描述光子通量的测量和光子探测周期的选择的图13和图14之前，参考图12，所述图12示出了第一图表160，所述第一图表160涉及垂直轴上的探测器读数162以及水平轴上的主要X射线通量164。如图所示，用于CT的探测器受到利用以高光子通量的第一曲线166指示的非线性的严格限制。以点划方式的直线168指示虚拟线性响应。
如下面的第二图表170所示，根据本发明，例如，通过整合仅仅在减少的光子通量周期期间的信号，并且丢弃来自过度通量周期的信号，提供能量分离曲线172，以避免饱和。
图13示出了第三图表300中的光子通量的测量、同步和数据处理。X射线管310提供主要的X射线扇形射束312。对象314被布置在X射线扇形射束312中，其具有X射线不透过子对象316。而且，利用相应的指示信号320指示探测器阵列318。点划线322指示临界线，在所述临界线上方提供非线性响应，并且在所述临界线下方提供足够的线性响应。由此，信号320可以被划分成三个部分324、326和328。第一部分324涉及能够从低通量周期获取信号的部分。由此，第二部分326能够用于从高通量周期获取信号。由此，类似于部分324，第三部分328也能够用于从低通量周期获取信号。以下利用子图表330和相应的连接箭头332指示光子通量的图表的相应部分。
而且，参考射束334被提供到主要的通量监控器336。利用图表338指示相应信号。由此，提供同步信号340，其具有信号结构342。作为又一步骤，如利用箭头346指示的，门控信号处理343被布置以便通过同步信号340和提供的相应信号310的组合达到每能量分箱334真正的正弦图。仅仅在X射线信号的适当周期读出每个探测器像素。在投影帧结束时回顾确定合适的周期，其也被称为“整合周期”。零通量周期用于晶体偏振的探测。当调制周期的长度小于最小“整合周期”，对于每个投影能够单独地确定合适定时。
图14示出了第四图表400中的光子探测周期的选择。在第一步骤410中，整合光子信号。接着，在又一步骤412中，信号被评估为在确定限制以下。如果回答是“是”，其在又一步骤414中被提供以估计(例如每能量的)信号。如果回答是“否”，提供又一步骤416，在其中忽略结果，并且选择低通量周期。如利用箭头418指示的，然后可以重复步骤。以下，又一子图表420指示在垂直方向上和沿着时间在水平方向上的来自X射线管的光子通量。在下面的行中，利用参考数字422指示，示出了某些CT视图。再下面，对于在上行426中的100％通量周期、对于在中间行428中的10％通量周期并且对于在下行430中的0％通量周期，示出了源通量序列424。在足够低光子通量周期中，探测每探测器像素的所有进入光子。假如，瞬时探测器信号应当超出探测器像素的线性响应的限制，忽略在高通量周期测量到的那些数据。仅仅评估在低通量周期期间到达的光子通量。由于该环境中对象的衰减低，该信号提供足够大的信噪比。调制周期可以短于CT投影周期。
在本发明的另一范例性实施例中，提供一种计算机程序或计算机程序元件，其特征在于，适于在适当系统上实施根据前述实施例中的一项所述的方法的方法步骤。
因此，计算机程序元件可以被存储在计算机单元，其也可以是本发明的实施例的一部分。该计算单元可以适于执行或诱导上述方法的步骤的执行。而且，其可以适于操作上述装置的组件。计算单元能够适于自动操作和/或实施用户的顺序。计算机程序可以被加载到数据处理器的工作内存。由此，可以配备数据处理器来实现本发明的方法。
本发明的该范例性实施例涵盖从最开始使用本发明的计算机程序和借助于将现有程序更新为使用本发明的程序的计算机程序。
而且，计算机程序元件能够提供所有必要步骤，以完成上述方法的范例性实施例的过程。
根据本发明的又一范例性实施例，提出一种计算机可读介质，诸如CD-ROM，其中，所述计算机可读介质具有被存储在其上的计算机程序元件，前述章节描述了所述计算机程序元件。
计算机程序可以被存储和/或分布在适当的介质上，诸如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分的光学存储介质或固态介质，但也可以以其他形式分布，诸如经由互联网或其他有线或无线通信系统。
然而，计算机程序也可以存在于网络(如万维网)并且能够从这样的网络被下载到数据处理器的工作内存中。根据本发明的又一范例性实施例，提供一种用于使计算机程序元件可用于下载的介质，所述计算机程序元件被布置为执行根据本发明的先前描述的实施例中的一项所述的方法。
必须注意，参考不同主题描述本发明的实施例。尤其，参考方法类型权利要求描述一些实施例，而参考设备类型权利要求描述其他实施例。然而，本领域技术人员将从以上和以下描述中获悉，除非另作说明，除属于一个类型主题的特征的任意组合之外，在涉及不同主题的特征之间的任意组合也被认为是这个申请的公开。然而，能够组合所有特征，提供比特征的简单总和更多的协同效果。
尽管在附图和上述描述中已经详细图示并描述了本发明，这样的图示和描述被认为是图示性或范例性的，并非限制性的。本发明不限于已公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容和从属权利要求书，在实践所主张的本发明的过程中，能够理解和实现对所公开实施例的其他变型。
在权利要求中，“包括”一词不排除其他要素或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中列举的若干项功能。在互不相同的从属权利要求中列举的某些措施的事实不表明不能够使用这些措施的组合来获益。在权利要求中的任何参考标记不应被解释为限制范围。
Claims (13)
1.一种用于X射线管中的旋转阳极来调制生成的X射线射束的阳极盘(28)，其包括圆周目标区域(34)，所述目标区域具有：
-目标表面区域(36)；
-焦轨道中心线(38)；以及
-射束捕集器表面区域(40)；
其中，提供所述目标表面区域，使得当正由电子射束击中时，能够生成用于X射线成像的X射线；
其中，提供所述射束捕集器表面区域，使得当正由电子射束击中时，能够生成不用于X射线成像的X射线；
其中，所述目标表面区域包括多个目标部分(42)；并且所述射束捕集器表面区域包括多个射束捕集器部分(44)；并且所述目标表面区域和所述射束捕集器表面区域以第一配置和第二配置中的一种被提供：在所述第一配置中，所述目标表面区域包括连续的目标中心部分(50)和中断的侧部分；在所述第二配置中，沿着所述焦轨道中心线，以交替方式提供目标部分和射束捕集器部分，并且所述目标部分被提供具有不同径向宽度和/或具有不同径向长度；
其中，所述目标部分和所述射束捕集器部分被布置为沿着所述焦轨道中心线，使得在其中生成X射线辐射的焦斑的中心位于所述焦轨道中心线上；并且其中，在所述焦轨道中心线的两侧的结构被布置，使得当正由同质电子射束击中时，在所述两侧提供相同的辐射强度；以及
其中，所述目标表面区域的至少一部分在所述焦轨道中心线的方向上以交替方式包括目标部分和射束捕集器部分。
2.根据权利要求1所述的阳极盘，其中，在所述第一配置中，所述射束捕集器表面区域包括第一多个(52)凹槽和第二多个(54)凹槽，所述第一多个凹槽和第二多个凹槽被布置在所述目标中心部分的对侧。
3.根据权利要求1所述的阳极盘，其中，在所述第二配置中，所述目标部分的至少一部分包括第一数量的第一子部分(80)和第二数量的第二子部分(82)；
其中，所述第一子部分被提供具有第一径向长度(84)；并且所述第二子部分被提供具有第二径向长度(86)；以及
其中，所述第一径向长度大于所述第二径向长度。
4.根据权利要求3所述的阳极盘，其中，所述第一子部分被提供作为目标台地(90)；
其中，所述第二子部分被提供作为邻近所述第一子部分的转换台地(92)；以及
其中，所述转换台地具有从所述第一子部分到所述射束捕集器部分的减少的径向宽度。
5.一种用于生成X射线强度的周期性调制的X射线管(114)，包括：
-阴极(116)；
-根据前述权利要求中的一项所述的阳极盘(28)；
-管套(118)，其具有X射线窗口(120)；
其中，所述阴极被配置为朝向所述焦轨道发射电子，作为具有焦斑的电子射束(122)；以及
其中，提供所述射束捕集器，使得在当正由所述电子射束击中时的位置上，所述射束捕集器的底部表面不具有到所述X射线窗口的视线。
6.根据权利要求5所述的X射线管，其中，提供聚焦器件(128)，以形成所述焦斑的尺寸和形式。
7.根据权利要求5所述的X射线管，其中，提供具有增加和减少的径向宽度的射束捕集器部分，在其两侧形成径向地向外取向的张角(146)，所述张角大于穿过所述X射线窗口辐射的X射线射束(150)的扇形角(148)。
8.一种X射线成像系统(10)，包括：
-X射线源(12)；
-X射线探测器(14)；
其中，所述X射线源被提供作为根据权利要求5-7中的一项所述的X射线管。
9.根据权利要求8所述的X射线成像系统，其中，阳极旋转的相位适于与所述X射线探测器的整合周期同步。
10.一种用于调制X射线射束的方法(200)，包括以下步骤：
a)朝向包括圆周目标区域的旋转阳极辐射(210)电子射束，所述圆周目标区域具有目标表面区域、焦轨道中心线以及射束捕集器表面区域；其中，提供所述目标表面，使得当正由电子射束击中时，能够生成用于X射线成像的X射线；其中，提供所述射束捕集器表面，使得当正由电子射束击中时，能够生成不用于X射线成像的X射线；其中，所述目标表面区域包括多个目标部分；并且，所述射束捕集器表面区域包括多个射束捕集器部分；并且所述目标表面区域和所述射束捕集器表面区域以第一配置和第二配置中的一种被提供：在所述第一配置中，所述目标表面区域包括连续的目标中心部分(50)和中断的侧部分；在所述第二配置中，沿着所述焦轨道中心线，以交替方式提供目标部分和射束捕集器部分，并且所述目标部分被提供具有不同径向宽度和/或具有不同径向长度；其中，所述目标部分和所述射束捕集器部分被布置为沿着所述焦轨道中心线，使得在其中生成X射线辐射的焦斑的中心位于所述焦轨道中心线上；并且其中，所述目标表面区域的至少一部分在所述焦轨道中心线的方向上以交替方式包括目标部分和射束捕集器部分；并且
b)旋转(220)阳极盘并且生成经调制的X射线辐射。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，在步骤b)期间，所述电子射束被提供(230)具有至少两个不同的射束形状，其焦斑具有变化的径向长度。
12.一种用于调制X射线射束的装置，包括：
用于a)朝向包括圆周目标区域的旋转阳极辐射(210)电子射束的单元，所述圆周目标区域具有目标表面区域、焦轨道中心线以及射束捕集器表面区域；其中，提供所述目标表面，使得当正由电子射束击中时，能够生成用于X射线成像的X射线；其中，提供所述射束捕集器表面，使得当正由电子射束击中时，能够生成不用于X射线成像的X射线；其中，所述目标表面区域包括多个目标部分；并且，所述射束捕集器表面区域包括多个射束捕集器部分；并且所述目标表面区域和所述射束捕集器表面区域以第一配置和第二配置中的一种被提供：在所述第一配置中，所述目标表面区域包括连续的目标中心部分(50)和中断的侧部分；在所述第二配置中，沿着所述焦轨道中心线，以交替方式提供目标部分和射束捕集器部分，并且所述目标部分被提供具有不同径向宽度和/或具有不同径向长度；其中，所述目标部分和所述射束捕集器部分被布置为沿着所述焦轨道中心线，使得在其中生成X射线辐射的焦斑的中心位于所述焦轨道中心线上；并且其中，所述目标表面区域的至少一部分在所述焦轨道中心线的方向上以交替方式包括目标部分和射束捕集器部分；并且
用于b)旋转(220)阳极盘并且生成经调制的X射线辐射的单元。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，在步骤b)期间，所述电子射束被提供(230)具有至少两个不同的射束形状，其焦斑具有变化的径向长度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170929 Termination date: 20191024 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |