CN105161392B - 由与阳极板相同的材料制成的光谱保持足跟效应补偿过滤器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了过滤器(300)，其用于至少部分补偿X射线管(10)的靶角度足跟效应并保持X射线的钨光谱。该过滤器(300)具有阳极侧(302)和阴极侧(304)，其中，所述阴极侧(304)具有比所述阳极侧(302)更高的衰减系数。所述衰减系数被确定以至少部分补偿所述靶角度足跟效应。所述过滤器(300)由与X射线源(10)的阳极板(110)或所述阳极(108)相同的材料制成，该材料一般是钨或者钨合金。
Description
本申请是申请日为2008年01月23日、发明名称为“由与阳极板相同的材料制成的光谱保持足跟效应补偿过滤器”的专利申请200880002843.8的分案申请。
技术领域
本发明大体涉及足跟效应补偿过滤器，X射线管和计算机断层(CT)成像系统，以及更具体地涉及，靶角度足跟效应的补偿。
背景技术
在已知的CT系统中，通过将加速电子束导向典型的钨阳极板而产生X射线。X射线在阳极的一定穿透深度产生，由此发出的辐射在离开板之前会经过不同量的阳极材料。
因而，产生的辐射的强度和光谱呈现圆锥形角度依赖变化，导致探测器行依赖于光束的硬化和强度，也即公知的所谓足跟效应。
尤其是当圆锥角度横跨256行探测器时，这个足跟效应是很显著的，并且需要被校正以避免图像伪影。X射线管源通常包括一个阳极侧和一个阴极侧。该阳极侧也称为靶，其被电子轰击以产生X射线束辐射。来自X射线管的X射线在X射线管的靶(阳极)内的很浅深度产生。向着被扫描物体的阳极侧移动的X射线比向着该物体阴极侧移动的X射线要经过靶的更多的体积。因而，向着阳极侧移动的离开靶的X射线的衰减与对向着阴极侧移动的X射线的衰减相比更大。
Mori等提出了足跟效应补偿过滤器，其被放置在X射线束之前，沿着阳极-阴极方向或者所谓的Z-方向具有变化的厚度。该过滤器由铝制成，并被设计为沿着所述方向使射线束强度相等。然而，该过滤器不能校正上述的光谱失真(Mori等人，Prototype heeleffect compensation filter for cone-beam CT，Phys.Med.Biol.，50(2005)N359-N370)。
如US 6968042中所描述的，处于X射线源和X射线探测器之间的具有阳极侧和阴极侧的过滤器，在阴极侧比阳极侧具有更高的衰减系数。该衰减系数被确定以至少部分补偿靶角度足跟效应。该过滤器材料是铝、铜、钛或者铍。然而，归因于所选择的材料，该过滤器不能校正上述的光谱失真。
发明内容
为了至少部分补偿足跟效应，以及额外地获得恒定的光谱，提供由与阳极板相同的材料制成的过滤器。然而由于在阳极材料中的较浅的电子穿透深度，该补偿过滤器必需是很薄的。
这样的过滤器的生产过程可以通过诸如溅射法或一些其他的外延(epitactical)过程之类的精密控制薄膜沉积技术来得到促进。利用随后受控制的机械的、化学的和/或激光的磨损形成的恒定-厚度沉积是本发明的形成薄膜厚度梯度的另一方面内容。
在另一个方面，提供至少部分补偿X射线管的靶角度足跟效应的方法。该方法包括布置过滤器，并包括将材料沉积在X射线管的窗部来形成该过滤器，其中，所述材料与所述X射线源的阳极板的材料相同。
在另外的方面，提供X射线管，用于扫描物体的成像系统和用于扫描物体的计算机断层(CT)成像系统。所有的实施例包括过滤器，其中，所述过滤器的材料与所述X射线源的阳极板的材料相同。
当本发明根据不同的特定实施例描述时，本领域技术人员将意识到本发明可以通过不脱离权利要求的精神和范围内的修改而实施。
这一需要可以通过根据独立权利要求的主题而实现。本发明的优选实施例通过从属权利要求描述。
在这一点上必须要指出的是所描述的方法并不用于提供对病人的诊断或治疗。本发明所描述的方法和所有的其他方面及实施例仅仅提供额外的和更详细的信息，该信息可以帮助医生获得诊断结果和/或决定适合的治疗步骤。
应该注意的是，本发明的实施例通过不同的主题来描述。特别是，一些实施例参照装置类型权利要求来描述而其他实施例参照方法类型权利要求来描述。然而，本领域技术人员可以由以上和以下描述推断，除非另外说明，除了属于一种类型主题的特征的任意组合之外，在关于不同主题的特征之间，尤其是装置类型权利要求的特征和方法类型权利要求的特征之间的任意组合，也都被认为是被本申请公开了。
根据以下将要描述的实施例的示例，本发明的上述限定的方面和更多方面是显而易见的，并通过参考这些实施例的示例进行解释。以下将通过参考实施例的示例来更详细地描述本发明，但是本发明并不局限于此。
附图说明
图1示出了过滤器并图解说明了靶角度以及足跟效应。
具体实施方式
电子100在X射线管10的内部由阴极101的阴极侧102向着阳极侧104移动，并与以阳极108的形式的靶106特别是阳极板110碰撞。电子100沿着靶106在不同位置与其接触，并使X射线12的发射以不同角度离开靶106。在靶106和X射线探测器行14的垂线之间的角度是靶角度112。由靶106发射的X射线114在向着阴极侧102射出靶106之前，在靶106内移动一个距离dn 116。这个距离与X射线120在向着阳极侧104射出靶106之前在靶106内移动的距离dN 118相比更短。由于dN 118比dn 116长，靶106对X射线120的衰减与对X射线114的衰减相比更大。这个衰减上的差别就是足跟效应。另外，图中描绘了足跟效应补偿过滤器300的等深点横截面视图。过滤器300包括阳极侧302和阴极侧304。过滤器300全部由钨制成。在可选择的实施例中，过滤器300是钨合金。该过滤器300总是与阳极108，特别是其阳极板110具有相同的材料。由横截面视图可知，过滤器300的阴极侧304比阳极侧302要厚。在一个示例性实施例中，过滤器的阴极侧304比部分208的阳极侧302要厚大约200μm。在其他实施例中厚度差别在大约50μm和大约500μm之间。
由于阴极侧304比阳极侧302更厚，经过阴极侧304的X射线与经过阳极侧302的X射线相比被过滤器衰减的更多，由此至少部分补偿了足跟效应。
在US 6968042中详细描述楔形足跟效应补偿过滤器的示例性实施例，并在此将其内容全部合并。该装配不局限于在此描述的特定实施例，而是每个套件的部件可以与在此描述的其他部件相独立地和分离地利用。
应该注意的是，术语“包括”不排除其他元件或步骤，并且“一”或“一个”不排除多个。同样不同实施例中描述的元件可以相互结合。应该注意的是，权利要求中的附图标记不应解释为对权利要求范围的限制。
Claims (7)
1.一种X射线管(10)，包括：
具有阳极板(110)的阳极(108)；
阴极(101)；
窗部；以及
用于至少部分地补偿X射线管的靶角度足跟效应并且获得恒定的光谱以校正X射线束的光谱失真的过滤器(300)，所述过滤器(300)由使用薄膜沉积技术沉积于所述窗部的材料形成并具有阳极侧和阴极侧(304)，其中，所述阴极侧(304)具有比所述阳极侧(302)更高的衰减系数，并且其中，所述衰减系数被确定以至少部分补偿所述靶角度足跟效应；其中，所述过滤器(300)由与所述阳极板(110)相同的材料制成并且所述阴极侧(304)厚于所述阳极侧(302)，并且所述阴极侧(304)与所述阳极侧(302)之间的厚度差在50μm和200μm之间，
其中，所述材料是钨或者钨合金。
2.根据权利要求1所述的X射线管(10)，其中，形成所述过滤器(300)的所述材料被溅射于薄膜上。
3.根据权利要求1所述的X射线管(10)，所述过滤器(300)的厚度沉积通过机械磨削、化学磨削和/或激光磨削控制。
4.根据权利要求1所述的X射线管(10)，其中，形成所述过滤器(300)的材料是楔形，其中，所述楔形包括水平顶部、底部、第一垂直侧和第二垂直侧，并且其中，所述第一垂直侧和所述第二垂直侧在长度上不相等。
5.一种用于至少部分补偿X射线管的靶角度足跟效应并且获得恒定的光谱以校正X射线束的光谱失真的方法，所述方法包括：
提供X射线管(10)，其包括具有阳极板(110)的阳极(108)、阴极(101)和窗部；
将具有阳极侧(302)和阴极侧(304)的过滤器(300)放置于所述X射线管(10)和X射线探测器(14)之间，其中，所述阴极侧(304)具有比所述阳极侧(302)更高的衰减系数，并且其中，所述衰减系数被确定以至少部分补偿所述靶角度足跟效应；其中，放置所述过滤器(300)包括使用薄膜沉积技术将材料沉积在X射线管的窗部来形成所述过滤器(300)，其中，所述材料与所述X射线管(10)的阳极板的材料相同，并且其中所述阴极侧(304)厚于所述阳极侧(302)，并且所述阴极侧(304)与所述阳极侧(302)之间的厚度差在50μm和200μm之间，
其中，所述材料是钨或者钨合金。
6.一种用于扫描物体的成像系统，包括：
辐射源(10)，其具有包括阳极板(110)的阳极(108)；
可操作地耦合于所述辐射源(10)和辐射探测器(14)的计算机；以及
具有阳极侧(302)和阴极侧(304)的过滤器(300)，其位于所述阳极和所述探测器之间，其中，所述阴极侧(304)具有比所述阳极侧(302)更高的衰减系数，并且其中，所述衰减系数被确定以至少部分补偿靶角度足跟效应；其中，所述过滤器(300)的放置包括使用薄膜沉积技术将材料沉积在X射线管的窗部来形成所述过滤器(300)，并且其中，所述材料与所述阳极板(110)的材料相同以获得恒定的光谱来校正X射线束的光谱失真，并且其中所述阴极侧(304)厚于所述阳极侧(302)，并且所述阴极侧(304)与所述阳极侧(302)之间的厚度差在50μm和200μm之间，
其中，所述材料是钨或者钨合金。
7.一种用于扫描物体的计算机断层(CT)成像系统，包括：
X射线源(10)，其具有包括阳极板(110)的阳极(108)和阴极(106)；
接收来自所述X射线源(10)的X射线(12)的X射线探测器(14)；
可操作地耦合于所述X射线源(10)和所述X射线探测器(14)的计算机；以及
具有阳极侧(302)和阴极侧(304)的过滤器(300)，其被放置于所述阳极(108)和所述探测器(14)之间，其中，所述阴极侧(304)比所述阳极侧(302)具有更高的衰减系数，其中，所述衰减系数被确定以至少部分补偿靶角度足跟效应，其中，所述过滤器(300)的放置包括使用薄膜沉积技术将材料沉积在X射线管的窗部来形成所述过滤器(300)，并且其中，所述材料与所述阳极板的材料相同以获得恒定的光谱来校正X射线束的光谱失真，并且其中所述阴极侧(304)厚于所述阳极侧(302)，并且所述阴极侧(304)与所述阳极侧(302)之间的厚度差在50μm和200μm之间，
其中，所述材料是钨或者钨合金。
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