CN104321848A - X射线管的平衡 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有主动平衡结构的X射线管。为提供改善的平衡以在操作期间最小化不平衡，提供了一种具有主动平衡结构(12)的X射线管(10)，所述X射线管(10)包括旋转阳极结构(14)、轴承结构(20、22、24)、用于旋转所述阳极结构的驱动结构(26、28、30)、不平衡检测结构(32)和主动平衡装置(34、36、38、40、42)。所述轴承结构被设置为所述旋转阳极结构的固定轴承以用于支撑所述旋转阳极结构。所述不平衡检测结构被配置成检测所述阳极的不平衡。所述主动平衡装置为被配置成提供磁场并将磁偏心力施加至所述旋转结构的电磁平衡装置。

Description

X射线管的平衡

发明领域

本发明涉及X射线管的主动平衡，并且具体地涉及具有主动平衡结构的X射线管，涉及X射线成像系统，涉及用于X射线管的阳极的主动平衡旋转的方法，和涉及计算机程序元件，以及涉及计算机可读介质。

背景技术

在具有旋转阳极结构的X射线管中，不平衡可能由偏心引起。例如，这可由例如旋转或主要部分的机械偏心引起，或还可因旋转由轴的径向跳动引起。在生产期间，即，X射线管的组装期间，机械偏心可通过在两个水平上平衡来减小。另外，例如，WO 2011/039662描述了在最终组装之后偏心的调整。然而，X射线管的处理和操作还引起对旋转部分(主要是阳极盘)的热机械应力。这可导致机械偏心的额外增加。更进一步，与计算机层析成像设备相关，其中需要高旋转频率，除了围绕对象的台架的旋转之外，不平衡引起的振动可导致X射线管自身的转子动力学问题，以及还可导致系统的高噪音水平。

发明内容

因此，需要提供改善的平衡以减小操作期间的不平衡。

本发明的目标通过独立权利要求的主题来解决，其中其它实施例包含于从属权利要求中。

应注意，本发明的下文所描述方面还适用于具有主动平衡结构的X射线管、X射线成像系统、用于X射线管的阳极的主动平衡旋转的方法，以及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，提供了具有主动平衡结构的X射线管，该X射线管包括旋转阳极结构、轴承结构、用于旋转该阳极结构的驱动结构、不平衡检测结构和主动平衡装置。轴承结构被设置为旋转阳极结构的固定轴承以用于支撑旋转阳极结构。不平衡检测结构被配置成检测阳极的不平衡。主动平衡装置是配置成提供磁场和将磁偏心力施加至旋转结构的电磁平衡装置。

轴承结构被设置为旋转阳极结构的固定轴承以用于支撑旋转阳极的稳定机械定位和与之相关的焦点的稳定定位。

术语“固定的”轴承是指稳定的、连续提供的轴承，诸如螺旋槽轴承或球轴承和针轴承。固定的轴承除了减小旋转系统内的力和界面对所述管的力之外还提供了平衡。固定轴承还可被称为刚性轴承。

根据一个示例性实施例，提供了控制单元，并且根据不平衡检测结构所提供的信号来控制主动平衡装置。

根据一个示例性实施例，主动平衡装置包括在至少两个不同平面中提供的至少三个平衡结构，这些平面垂直于旋转轴线。

例如，平衡结构可被设置为线圈结构。

根据一个示例性实施例，驱动结构包括转子和定子，并且主动平衡装置被配置成作用于转子的可磁性激活部分上。术语“作用”是指对转子起作用，即影响转子和作用于转子上的磁力。

根据一个示例性实施例，驱动结构包括转子和定子，并且主动平衡装置与定子一体地提供。

根据一个示例性实施例，主动平衡装置引起的磁偏心是位置和幅度可调整的。

根据本发明的第二方面，提供了一种X射线成像系统，其包括X射线源、X射线检测器和处理单元。X射线源被设置为根据前述实例的X射线管。处理单元被提供用于通过主动平衡装置控制阳极的旋转和阳极的平衡。

根据第三方面，提供了一种用于X射线管的阳极的主动平衡旋转的方法，该方法包括以下步骤：

a)旋转阳极结构；

b)检测不平衡；

c)根据所检测到的不平衡调整主动平衡装置。关于旋转，轴承结构被设置为旋转阳极结构的固定轴承以用于支撑旋转阳极结构。主动平衡装置为电磁平衡装置。在步骤c)中，主动平衡装置提供磁偏心力并将该磁偏心力施加至旋转结构。

根据一个示例性实施例，将磁偏心力施加至旋转结构导致补偿检测到的不平衡。

根据本发明的一个方面，这类机械平衡可接受，但将由良好限定的旋转磁偏心来补偿。例如，额外线圈可在两个水平上添加这种磁场。该磁场的频率将为转子的旋转频率，并且其必须为与机械偏心相逆的(anti-dromic)，即与导致不平衡的动量力相反。例如，在两个不同水平存在至少三个线圈。根据本发明的一个方面，磁偏心是位置和幅度可调整的，所以还可涵盖使用寿命期间的变化。另外，其还被提供用于在经历共振的情况下支撑系统。根据本发明的一个方面，提供了可调整磁场，在适当地平衡旋转部分的情况下，该可调整磁场将导致诱导的不平衡。然而，诱导的不平衡用于补偿真实的不平衡，以便提供旋转阳极结构的平衡旋转。

附图说明

本发明的示例性实施例将参考以下附图在下文中描述：

图1以剖视图示出了X射线管的一个实例；

图2示出了具有主动平衡结构的X射线管的另一个实例；

图3示出了在至少两个不同平面中布置平衡装置的一个实例；

图4示出了具有主动平衡结构的X射线管的另一个实例；

图5示出了主动平衡X射线管的另一个实施例；

图6示出了X射线成像系统的一个示例性实施例；

图7示出了用于X射线管的阳极的主动平衡旋转的方法的一个实例的基本步骤；

图8示出了根据图7的方法的其它实例。

具体实施方式

图1示出了具有主动平衡结构12的X射线管10。主动平衡结构12包括旋转阳极结构14，例如连接至旋转轴18的阳极盘16。另外，提供了轴承结构20，该轴承结构20例如包括上轴承22和下轴承24。必须注意的是，术语“上”和“下”是指相对于附图页的布置，而非实际的空间结构。另外，提供了用于使阳极结构14旋转的驱动结构26，该驱动结构26例如包括连接至轴18的转子28和定子30。另外，提供了不平衡检测结构32和主动平衡装置34，例如第一主动平衡元件36、第二主动平衡元件38、第三主动平衡元件40和第四主动平衡元件42。

轴承结构20被设置为旋转阳极结构14的固定轴承以用于支撑可旋转的阳极结构。不平衡检测结构32被配置成检测阳极的不平衡。必须注意的是，图1仅示意性地示出不平衡检测结构32。然而，还可提供用于检测不平衡的其它位置或多个位置。

主动平衡装置34为被配置成提供磁场并将磁偏心力施加至旋转结构的电磁平衡装置。

另外，示出了旋转轴线44。

图2示出了X射线管10的另一个实例，还示出外壳44，即用于在内部产生真空的壳体。阴极46被提供用于朝向焦点50发射电子束48以产生X射线辐射束52，X射线辐射束52从壳体44中的X射线窗54发出，壳体44还以其它方式作用为屏蔽体。

另外，可提供控制单元56，并且根据由不平衡检测结构32所提供的信号来控制主动平衡装置34，即第一主动平衡元件36、第二主动平衡元件38、第三主动平衡元件40和第四主动平衡元件42，不平衡检测结构32所提供的信号以箭头56来表示。主动平衡装置的控制由相应箭头58来表示。

如图3所示，主动平衡装置34包括在至少两个不同平面60、62中提供的至少三个平衡结构，这些平面垂直于旋转轴线64。因此，在所有方向上提供偏心补偿。

如图4所示，驱动结构26包括转子66和定子68。主动平衡装置34被配置成作用于转子的可磁性激活部分，例如主动平衡元件36、38、40和42附近的区域70。

如图5所示，驱动结构26包括转子66和定子68，并且主动平衡装置与定子一体地提供。例如，在定子的边缘部，如图5的剖面所示，可提供额外的线圈绕组67，以产生反向平衡目的的磁场。

根据另一个实例，结合上述实例还特别适用的是，主动平衡装置34所引起的磁偏心是位置和幅度可调整的。

图6示出了X射线成像系统80，其包括X射线源82、X射线检测器84和处理单元86。X射线源82被设置为根据上述实例中任一项的X射线管。处理单元86被提供用于通过主动平衡装置控制阳极的旋转和阳极的平衡。

例如，X射线成像系统提供包括具有C型臂90的C型臂结构88，X射线源82和X射线检测器84安装于C型臂90的两端。C型臂90由可移动支撑结构92来支撑，从而允许围绕布置于支撑表面96上的对象94(例如，患者)自由移动。另外，提供了显示结构98以及照明设备99。

当然，还提供了其它X射线系统，诸如具有台架的CT系统，X射线管在台架上围绕对象(例如，患者)与相对布置的检测器一起旋转。

如图7中可见，还提供了一种X射线管的阳极的主动平衡旋转的方法100，该方法100包括以下步骤：在步骤110中，旋转阳极结构。在步骤112中，检测不平衡。在步骤114中，根据所述检测到的不平衡调整主动平衡装置。关于旋转，轴承结构被设置为旋转阳极结构的固定轴承以用于支撑旋转阳极结构。主动平衡装置为电磁平衡装置。在第三步骤114中，主动平衡装置提供磁偏心力并将该磁偏心力施加至旋转结构。

第一步骤110还被称为步骤a)，第二步骤112还被称为步骤b)，并且第三步骤114还被称为步骤c)。

根据图8中所示的另一个实例，将磁偏心力施加至旋转结构导致补偿所检测到的不平衡，这以环状箭头118表示。

在本发明的另一个示例性实施例中，提供了计算机程序或计算机程序元件，其特征在于其适于在适当系统上执行根据前述实施例中的一个的方法的方法步骤。

计算机程序元件因此可被存储在计算机单元上，计算机单元也可为本发明的实施例的一部分。该计算单元可适于执行或诱导执行上文所描述的方法的步骤。此外，计算单元可适于操作上文所描述设备的部件。计算单元可适于自动地操作和/或适于执行用户的命令。计算机程序可被装载到数据处理器的工作存储器中。因此，可配备数据处理器以执行本发明的方法。

本发明的这个示例性实施例涵盖了从最开始就利用本发明的计算机程序和借助于更新将现有程序转变为利用本发明的程序的计算机程序。

另外，计算机程序元件将能够提供所有必要步骤来完成上文所描述方法的示例性实施例的工序。

根据本发明的另一个示例性实施例，提出了一种计算机可读介质，诸如CD-ROM，其中计算机可读介质具有存储其上的计算机程序元件，该计算机程序元件在前述章节中有所描述。

计算机程序可被存储和/或分布于合适介质上，诸如与其它硬件一起供应或作为其它硬件的一部分供应的光学存储介质或固态介质，而且还可以其它形式分布，诸如经由因特网或其它有线或无线电信系统。

然而，计算机程序还可呈现在网络上，诸如万维网，并且可从此类网络下载至数据处理器的工作存储器中。根据本发明的另一个示例性实施例，提供了一种用于使计算机程序元件能够进行下载的方法，该计算机程序元件被布置成执行根据本发明的前述实施例中的一个的方法。

必须注意的是，本发明的实施例参考不同的主题来描述。具体地，一些实施例参考方法类型权利要求来描述，而其它实施例参考设备类型权利要求来描述。然而，本领域的技术人员将根据上文和下文的描述来汇总；除非另有说明，除了属于一种类型的主题的特征的任何组合之外，涉及不同主题的特征之间的任何组合也视为被本申请公开。然而，所有特征可进行组合，从而提供大于这些特征的简单总和的协同效应。

尽管本发明已在附图和前述说明中详细地示出和描述，但是此类图示和说明应视为说明性的或示例性的而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。本领域的技术人员在实践所要求保护的发明时根据对附图、公开内容和从属权利要求的研究可理解并实现所公开实施例的其它变型。

在权利要求中，“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一个(a)”或“一种(an)”不排除复数。单个处理器或其它单元可完成权利要求中重复引用的若干项的功能。某些措施在相互不同的从属权利要求中重复引用这一事实不表明这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求中的任何附图标记不应解释为限制范围。

Claims (11)

1.一种具有主动平衡结构(12)的X射线管(10)，所述X射线管(10)包括：

-旋转阳极结构(14)；

-轴承结构(20)；

-用于旋转所述旋转阳极结构的驱动结构(26)；

-不平衡检测结构(32)；和

-主动平衡装置(34)；

其中，所述轴承结构被设置为所述旋转阳极结构的固定轴承以用于支撑所述旋转阳极结构；

所述不平衡检测结构被配置成检测阳极的不平衡；

所述主动平衡装置是被配置成提供磁场和将磁偏心力施加至旋转结构的电磁平衡装置。

2.根据权利要求1所述的X射线管，其特征在于，设置控制单元(56)；并且

根据由所述不平衡检测结构提供的信号来控制所述主动平衡装置。

3.根据权利要求1或2所述的X射线管，其特征在于，所述主动平衡装置包括设置在垂直于旋转轴线(64)的至少两个不同平面(60、62)中的至少三个平衡结构。

4.根据权利要求1、2或3所述的X射线管，其特征在于，所述驱动结构包括转子(66)和定子(68)；并且

所述主动平衡装置被配置成作用于所述转子的可磁性激活部分(70)上。

5.根据前述权利要求中的一项所述的X射线管，其特征在于，所述驱动结构包括转子和定子；并且

所述主动平衡装置与所述定子一体地提供。

6.根据前述权利要求中的一项所述的X射线管，其特征在于，由所述主动平衡装置引起的所述磁偏心力是位置和幅度可调整的。

7.一种X射线成像系统(80)，其包括：

-X射线源(82)；

-X射线检测器(84)；和

-处理单元(86)；

其中，所述X射线源被设置为根据前述权利要求所述的X射线管；并且

所述处理单元被设置成通过所述主动平衡装置控制所述阳极的旋转和所述阳极的平衡。

8.一种用于X射线管的阳极的主动平衡旋转的方法(100)，所述方法包括以下步骤：

a)旋转(110)阳极结构；

b)检测(112)不平衡；

c)根据所述检测到的不平衡调整(114)主动平衡装置；

其中，关于所述旋转，轴承结构被设置为旋转阳极结构的固定轴承以用于支撑所述旋转阳极结构；并且

所述主动平衡装置是电磁平衡装置；并且

在步骤c)中，所述主动平衡装置提供磁偏心力并将所述磁偏心力施加至旋转结构。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将所述磁偏心力施加至所述旋转结构导致补偿(118)所述检测到的不平衡。

10.一种用于控制根据权利要求1至7中的一项所述的设备的计算机程序元件，当通过处理单元来执行时，所述计算机程序元件适合于执行根据权利要求8至9中的一项所述的方法。

11.一种已存储根据权利要求10所述的程序元件的计算机可读介质。