CN112386272A - 用于集成滤波器系统的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明题为“用于集成滤波器系统的方法和系统”。本发明提供了用于集成滤波器组件的各种方法和系统，该集成滤波器组件包括安装在单个托架上的多个领结式滤波器和硬化滤波器。在一个实施方案中，一种成像系统可以包括托架，该托架包括硬化滤波器和一个或多个领结式滤波器，以及滤波器驱动系统，该滤波器驱动系统用于移动托架以将该硬化滤波器和该一个或多个领结式滤波器中的一个领结式滤波器选择性地定位在辐射源和成像受检者之间的辐射束的路径中，该硬化滤波器与该一个或多个领结式滤波器中的至少一个领结式滤波器至少部分地重叠。以这种方式，单个托架可以包括多个滤波器，该多个滤波器可以选择性地定位在进入受检者的辐射束的路径中，而无需堆叠多个托架并在扫描之间切换托架。

Description

用于集成滤波器系统的方法和系统

技术领域

本文所公开的主题的实施方案涉及诊断医学成像，并且更具体地涉及带有集成滤波器组件的计算机断层摄影成像设置。

背景技术

非侵入性成像模态可以将辐射形式的能量传输到成像受检者中。基于所传输的能量，随后可以生成指示成像受检者内部的结构或功能信息的图像。在计算机断层摄影(CT)成像中，辐射从辐射源透射穿过成像受检者到达检测器。领结式滤波器可以被定位在辐射源和成像受检者之间，以基于成像受检者的解剖结构来调整辐射能量的空间分布。领结式滤波器可以被设计成将较高的辐射能量分配给受检者的特定成像区域。因此，改善了成像检测器所接收的信号的振幅，并且减少了特定成像受检者周边的辐射剂量。受检者的不同解剖结构可能需要不同的领结式滤波器。例如，可以设计不同形状和大小的领结式滤波器来对受检者身体的不同区域诸如头部、胸部和腹部进行成像。

此外，可以将硬化滤波器定位在辐射源和成像对象之间来拦截较低能量的辐射，从而使射束衰减和“硬化”。在侦测扫描期间，可能特别期望经由硬化滤波器来调节射束，所述侦测扫描可以在诊断扫描之前，并且可以提供沿着受检者的纵向轴线的投影视图，包括受检者的内部结构。因此，需要用于集成一个或多个领结式滤波器和硬化滤波器的设置。

发明内容

在一个实施方案中，一种系统包括托架，该托架包括一个或多个硬化滤波器和一个或多个领结式滤波器，以及滤波器驱动系统，该滤波器驱动系统用于移动托架以将该一个或多个硬化滤波器和该一个或多个领结式滤波器中的一个领结式滤波器选择性地定位在辐射源和成像受检者之间的辐射束的路径中，该一个或多个硬化滤波器与该一个或多个领结式滤波器中的至少一个领结式滤波器至少部分地重叠。

应当理解，提供上面的简要描述来以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的精选概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，该主题的范围由具体实施方式后的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。

附图说明

通过参考附图阅读以下对非限制性实施方案的描述将更好地理解本发明，其中以下：

图1示出了根据本发明的一个实施方案的成像系统的绘画视图。

图2示出了根据本发明的一个实施方案的示例性成像系统的框示意图。

图3示出了包括托架、硬化滤波器和多个领结式滤波器的示例性集成滤波器组件的轴测图。

图4A示出了用于第一大小的x射线束的准直装置。

图4B示出了用于第二大小的x射线束的图4A的准直装置。

图4C示出了用于第三大小的x射线束的图4A的准直装置。

图4D示出了用于第四大小的x射线束的图4A的准直装置。

图4E示出了用于第五大小的x射线束的图4A的准直装置。

图5A示出了带有三个领结式滤波器和硬化滤波器的滤波器组件的第一位置。

图5B示出了图5A的滤波器组件的第二位置。

图5C示出了图5A的滤波器组件的第三位置。

图5D示出了图5A的滤波器组件的第四位置。

图6示出了用于使用集成滤波器组件中包括的多个滤波器进行成像的示例性方法的流程图。

图7示出了包括堵板的准直器叶片。

图8A示出了用于x射线束的包括堵板的准直装置的第一位置。

图8B示出了用于x射线束的包括堵板的准直装置的第二位置。

图9示出了用于在诊断扫描之前调节x射线管的示例性方法的流程图。

图10示出了例示在扫描之前对x射线管温度的示例性开环控制的框图。

图11示出了在诊断扫描之前使用侦测扫描进行x射线管调节的示例性方法的流程图。

图12示出了例示侦测扫描协议的引导选择的框图。

图13示出了在侦测扫描和诊断扫描期间x射线管温度的变化的示例性曲线图。

具体实施方式

以下描述涉及受检者的x射线成像的各种实施方案。具体地，提供了使用硬化滤波器和领结式滤波器中的一个或多个来进行CT成像的系统和方法。图1至图2示出了成像系统的示例性实施方案，其中一个或多个滤波器被定位在辐射源和成像受检者之间。可以基于正在被成像的成像受检者的解剖结构来选择不同的滤波器。图3示出了集成滤波器组件的示例，该集成滤波器组件包括托架、硬化滤波器和多个领结式滤波器，该多个领结式滤波器可以被定位成调整空间分布并且调节到达受检者的射束。例如，在单个托架中，两个领结式滤波器可以彼此相邻定位，硬化滤波器还耦接到两个领结式滤波器之间的相同的托架。通过沿垂直于射束的轴线移动托架，可以将单个领结式滤波器或硬化滤波器和领结式滤波器的组合定位在射束的路径中。图5A至图5D示出了带有三个领结式滤波器和硬化滤波器的示例性滤波器组件的各种位置。如图4A至图4E所示，可以基于所选择的孔口的大小来对穿过一个或多个滤波器并且到达受检者的x射线束的大小进行准直。在诊断扫描之前对x射线管进行调节期间，可以使用如图7和图8A至图8B所示的堵板来阻挡x射线束穿过准直器并且到达成像受检者。图6示出了用于使用集成滤波器组件中包括的一个或多个滤波器对受检者成像的示例性方法。用于调节x射线管的示例性方法如图8和图11所示。图10中示出了作为x射线管调节方法的一部分的x射线靶温度的闭环控制的示例。图12中示出了例示使用算法来引导对侦测扫描协议的选择的框图。图13中示出了在侦测扫描和诊断扫描期间x射线管温度变化的示例性曲线图。

尽管以举例的方式描述了CT系统，但是应当理解，当应用于使用其他成像模态(诸如层析x射线照相组合、C臂血管造影术等)采集的图像时，本发明的技术也可以是有用的。对CT成像模态的本发明论述仅提供作为一种合适的成像模态的示例。

可以结合不同类型的成像系统来实现各种实施方案。例如，可以结合CT成像系统来实现各种实施方案，其中辐射源投射扇形或锥形射束，该扇形或锥形射束经准直以位于笛卡尔坐标系的x-y平面内并且通常被称为“成像平面”。x射线束穿过成像受检者，诸如患者。射束在被成像受检者衰减之后照射在辐射检测器阵列上。在检测器阵列处接收的衰减辐射束的强度取决于成像受检者对x射线束的衰减。阵列的每个检测器元件产生单独的电信号，该单独的电信号是检测器位置处的射束强度的量度。单独地采集来自所有检测器的强度测量值以产生传输分布。

在第三代CT系统中，辐射源和检测器阵列在成像平面内围绕待成像的对象(诸如受检者的区域)利用机架旋转，使得x射线束与成像受检者相交的角度不断变化。当机架完成一次完整的360度旋转时，发生完全的机架旋转。在一个机架角度下来自检测器阵列的一组x射线衰减测量值(例如，投影数据)被称为“视图”。因此，视图是机架的每个增量位置。对象的“扫描”包括在x射线源和检测器的一次旋转期间在不同的机架角度或视角下制得的一组视图。

在轴向诊断扫描中，对投影数据进行处理以构建对应于穿过成像受检者拍摄的二维切片的图像。侦测扫描(在本文中也被称为定位扫描)提供沿成像受检者的纵向轴线的投影视图，并且通常提供聚合，每个聚合包括受检者的内部结构。一种用于根据一组投影数据来重构图像的方法在本领域中称为滤波反投影技术。该方法将来自扫描的衰减测量值转换为称为“CT数”或“亨氏单位”(HU)的整数，这些整数用于控制显示器上的对应像素的亮度。

对于侦测扫描(在本文中也被称为定位扫描)和诊断扫描，射束特性诸如大小、形状和能量可能不同。在某些侦测扫描和诊断扫描期间，期望使用较高功率的x射线源。较高的功率改善了诊断扫描的质量，并且提高了包括靶的x射线管的热稳定性。然而，x射线功率的增大可以增加患者对x射线辐射的暴露。可以在射束的路径中使用硬化滤波器，以使射线衰减并且在x射线束进入患者身体之前减少其能量。可能特别期望在较小的射束(较低的射束覆盖范围)期间使用硬化滤波器和领结式滤波器，而具有较大射束覆盖范围的扫描可以仅使用领结式滤波器。硬化滤波器和领结式滤波器可以被安装在可以根据需要移入和移出射束的单独的托架上。然而，添加多个托架将增加装置的成本和复杂性。同样，由于需要在扫描的各个部分之间将托架移入和移出射束，因此完成扫描的时间可能较长。因此，根据本文所公开的实施方案，单个集成滤波器组件可以被整合为包括托架、硬化滤波器和多个领结式滤波器。基于扫描设置，可以将来自托架的一个或多个滤波器放置在射束的路径中。通过在单个集成滤波器组件中包括多个领结式滤波器和硬化滤波器，可以提高设置的可靠性，同时可以降低设置的成本和复杂性。

图1示出了被配置为允许快速且迭代的图像重建的示例性CT系统100。具体地，CT系统100被配置为对受检者112(诸如患者、无生命对象、一个或多个制造零件)和/或外来对象(诸如放置在可移动工作台228上的存在于身体内的牙科植入物、支架和/或造影剂)进行成像。在一个实施方案中，CT系统100包括机架102，该机架继而还可以包括至少一个x射线辐射源104，该至少一个x射线辐射源被配置为投射x射线辐射束106以用于对受检者112进行成像。x射线辐射源104包括x射线管和靶。x射线管通过将高能电子束加速并且聚焦到旋转的靶上来生成x射线。当各个电子撞击靶时，通过与靶的原子相互作用而释放的能量在多色光谱下各向同性地产生x射线光子，这些x射线光子的最大能量与入射电子的最大能量匹配。x射线光子穿过限定x射线束的窗口离开管。然后可以使用准直器叶片和一个或多个滤波器对射束进行准直和调节。

具体地，辐射源104被配置为将x射线106朝向定位在机架102的相对侧上的检测器阵列108投射。虽然图1仅描绘了单个辐射源104，但是在某些实施方案中，可以采用多个辐射源来投射多个x射线106，以采集不同能级下的与受检者112对应的投影数据。辐射源可以包括由石墨和金属制成的x射线靶。

在某些实施方案中，CT系统100还包括图像处理单元110，该图像处理单元被配置为使用迭代的或分析的图像重建方法来重建受检者112的靶体积的图像。例如，图像处理单元110可以使用分析的图像重建方法诸如滤波反投影(FBP)来重建受检者112的靶体积的图像。又如，图像处理单元110可以使用迭代图像重建方法，诸如高级统计迭代重建(ASIR)、共轭梯度(CG)、最大似然期望最大化(MLEM)、基于模型的迭代重建(MBIR)等来重建受检者112的靶体积的图像。

图2示出了类似于图1的CT系统100的示例性成像系统200。根据本公开的方面，系统200被配置为响应于用户输入来执行自动曝光控制。在一个实施方案中，系统200包括检测器阵列108(参见图1)。检测器阵列108还包括多个检测器元件202，这些多个检测器元件一起感测穿过受检者204(诸如患者)的x射线束106(参见图1)以采集对应的投影数据。因此，在一个实施方案中，以包括多行单元或检测器元件202的多切片配置来制造检测器阵列108。在此类配置中，一个或多个附加行的检测器元件202以并行配置布置，以用于采集投影数据。

滤波器托架240可以被安装在辐射源104和受检者204之间的机架102内。托架240可以在射束基本上在y-方向上时在z-方向上行进进入和离开射束。例如，在图2中示出了两个不同的领结式滤波器，第一领结式滤波器241和第二领结式滤波器242。第一领结式滤波器241被容纳在形成在托架的腔体中的第一狭槽内，并且其中第二领结式滤波器242被容纳在形成在托架的腔体中的第二狭槽内，第一狭槽经由突片与第二狭槽分开。领结式滤波器在此以矩形显示作为示例。每个领结式滤波器都是刚性且不可变形的。领结式滤波器可以另选地具有不同的形状和材料构造，以提供适当的x射线特殊光谱以对各种类型的解剖结构进行成像。硬化滤波器243被示出为耦接到两个领结式滤波器241和242之间的托架240。硬化滤波器243可以与第一领结式滤波器241和第二领结式滤波器242中的每一者至少部分地重叠。在一个示例中，硬化滤波器与第一领结式滤波器241和第二领结式滤波器242中的每一者仅部分地重叠。在另一个示例中，硬化滤波器243可以与第一领结式滤波器241和第二领结式滤波器242中的一者完全重叠。硬化滤波器243包括矩形支撑结构和堆叠在该支撑结构下方的一个或多个矩形金属板中的每一个。矩形支撑结构可以由铝制成，并且一个或多个矩形金属板可以由铜制成，其中一个或多个矩形金属板中的每一个具有不同的厚度。图3中示出了包括多个滤波器的托架的示例。

在该示例中，x射线束106穿过硬化滤波器243和第二领结式滤波器242。然而，托架240可以被移动至使得射束可以穿过领结式滤波器(第一或第二)而不穿过硬化滤波器的位置。例如，如果托架240被进一步向左移动，则射束可以仅穿过第二领结式滤波器243。以这种方式，可能使射束穿过领结式滤波器以及硬化滤波器和领结式滤波器中的每一者。

领结式滤波器可以改变辐射束在成像受检者(诸如患者)的轴向平面中的空间分布。例如，重新分布的辐射束在受检者的中心可以具有较高的能量，并且在受检者的周边可以具有较低的能量。领结式滤波器中的每一个可以被设计成对人体的特定解剖结构或部分，诸如头部、胸部和腹部进行成像。在成像期间，可以基于待扫描的受检者的解剖结构来选择领结式滤波器中的一个，并且可以将所选择的滤波器放置在辐射束路径中。响应于解剖结构的改变，可以将滤波器从一个改变为另一个。基于扫描的性质，托架可以被定位成使得硬化滤波器可以被放置或可以不被放置在辐射束的路径中。硬化滤波器可以使射束衰减并且去除低能量成分，从而针对特定的扫描诸如侦测扫描调节射束。图5A至图5D中示出了滤波器在滤波器壳体中的示例性布置。

滤波器驱动系统诸如图5所示的滤波器驱动系统590可以耦接到托架240以将一个或多个滤波器移入和移出辐射束路径。在一实施方案中，马达可以通过轴将滤波器耦接在托架中。可以将领结式滤波器从一个切换到另一个，并且/或者可以通过利用马达旋转轴使滤波器沿轴平移来将硬化滤波器引入射束路径或从射束路径中去除。可以选择滤波器中的一个并且将其平移到辐射源与成像受检者之间的x射线束中，以对人体的特定部分进行成像。计算设备216可以将命令发送至滤波器驱动系统的马达，以将所选择的滤波器移动至辐射束中。滤波器驱动系统还可以将滤波器位置信息发送回计算设备216。

在某些实施方案中，系统200被配置为遍历受检者204周围的不同角位置以采集期望的投影数据。因此，机架102和安装在其上的部件(诸如辐射源104、滤波器壳体240和检测器202)可以被配置为围绕旋转中心206旋转，以采集例如不同能级下的投影数据。另选地，在相对于受检者204的投影角度随时间变化的实施方案中，所安装的部件可被配置为沿着大致弧形而不是沿着一段圆周移动。

在一个实施方案中，系统200包括控制机构208以控制部件的运动，诸如机架102的旋转和x射线辐射源104的操作。在某些实施方案中，控制机构208还包括x射线控制器210，该x射线控制器被配置为向辐射源104提供功率和定时信号。另外，控制机构208包括机架马达控制器212，该机架马达控制器被配置为基于成像要求来控制机架102的旋转速度和/或位置。

在某些实施方案中，控制机构208还包括数据采集系统(DAS)214，该DAS被配置为对从检测器元件202接收的模拟数据进行采样，并将模拟数据转换为数字信号以用于后续处理。由DAS 214采样并且数字化的数据被传输到计算设备(也被称为处理器)216。在一个示例中，计算设备216将数据存储在存储设备218中。例如，存储设备218可以包括硬盘驱动器、软盘驱动器、光盘-读/写(CD-R/W)驱动器、数字通用光碟(DVD)驱动器、闪存驱动器，以及/或者固态存储设备。

另外，计算设备216向DAS 214、x射线控制器210和机架马达控制器212中的一者或多者提供命令和参数，以控制系统操作，诸如数据采集和/或处理。在某些实施方案中，计算设备216基于操作员输入来控制系统操作。计算设备216经由可操作地耦接到计算设备216的操作员控制台220来接收操作员输入，该操作员输入例如包括命令和/或扫描参数。操作员控制台220可以包括键盘或触摸屏，以允许操作员指定命令和/或扫描参数。

虽然图2仅示出了一个操作员控制台220，但是多于一个操作员控制台可以耦接到系统200，例如以用于输入或输出系统参数、请求检查和/或查看图像。此外，在某些实施方案中，系统200可以经由一个或多个可配置的有线和/或无线网络(诸如互联网和/或虚拟专用网络)而耦接到例如在机构或医院内或者处于完全不同位置的本地或远程地定位的多个显示器、打印机、工作站和/或类似设备。

例如，在一个实施方案中，系统200包括或耦接到图片归档和通信系统(PACS)224。在一个示例性实施方式中，PACS 224进一步耦接到远程系统(诸如放射科信息系统、医院信息系统)和/或耦接到内部或外部网络(未示出)，以允许处于不同位置的操作员供应命令和参数和/或获得对图像数据的访问。

计算设备216使用操作员供应的和/或系统定义的命令和参数来操作工作台马达控制器226，继而可以控制电动工作台228。具体地，工作台马达控制器226移动工作台228以将受检者204适当地定位在机架102中，以采集与受检者204的靶体积对应的投影数据。

如前所述，DAS 214对由检测器元件202采集的投影数据进行采样和数字化。随后，图像重建器230使用所采样和数字化的x射线数据来执行高速重建。虽然图2将图像重建器230示出为单独的实体，但是在某些实施方案中，图像重建器230可以形成计算设备216的一部分。或者，图像重建器230可以不存在于系统200中，并且替代地计算设备216可以执行图像重建器230的一种或多种功能。此外，图像重建器230可以本地或远程地定位，并且图像重建器230可以使用有线或无线网络而可操作地连接至系统100。具体地，一个示例性实施方案可以使用“云”网络集群中的计算资源来用于图像重建器230。

在一个实施方案中，图像重建器230将重建的图像存储在存储设备218中。或者，图像重建器230将重建的图像传输到计算设备216，以生成用于诊断和评估的可用患者信息。在某些实施方案中，计算设备216将重建的图像和/或患者信息传输到显示器232，该显示器通信地耦接到计算设备216和/或图像重建器230。

图3示出了示例性集成滤波器组件315的轴测图300。滤波器组件315可以包括矩形托架318。在一个示例中，托架318可以是图2中的托架240。托架318可以包括在托架318的腔体内纵向形成的第一狭槽321和第二狭槽323。第一狭槽321可以经由突片333与第二狭槽323分开。在一个示例中，两个狭槽321和323中的每一者可以延伸穿过托架318的整个长度。在另一个示例中，两个狭槽321和323中的每一者可以部分地延伸穿过托架318的长度。

第一领结式滤波器320可以被容纳在第一狭槽321内，而第二领结式滤波器322可以被容纳在第二狭槽323中。在一个示例中，第一领结式滤波器320和第二领结式滤波器322可以彼此相邻定位但不接触。在另一个示例中，第一领结式滤波器320和第二领结式滤波器322可以彼此相邻定位成共面接触。第一领结式滤波器320和第二领结式滤波器322中的每一者可以被成形为带有第一直长边和第二平行长边的“领结”，该第二平行长边包括中心脊。在一个示例中，第一领结式滤波器320和第二领结式滤波器322可以具有相同的大小(诸如宽度、长度、厚度等)。在另一个示例中，第一领结式滤波器320和第二领结式滤波器322可以具有不同的大小(诸如宽度、长度、厚度)。第一领结式滤波器320和第二领结式滤波器322中的每一者可以由石墨形成。领结式滤波器可以用于调整穿过滤波器的x射线束342的空间分布，并且领结式滤波器的大小控制对穿过滤波器的x射线束342进行的空间分布调整的水平。托架318可以包括在侧壁上的切口335，通过该切口可以看到领结式滤波器。如该示例所示，第二领结式滤波器322可以与托架318的侧壁和切口335共面。领结式滤波器可以经由螺母和螺栓固定在其相应的狭槽的内部。

硬化滤波器302可以耦接到位于第一领结式滤波器320和第二领结式滤波器322之间的托架318。硬化滤波器302可以被嵌入在第一领结式滤波器320和第二领结式滤波器322之间的凹陷部345中。硬化滤波器302的长度可以大于或等于第一领结式滤波器320和第二领结式滤波器322中的每一者的长度。然而，硬化滤波器302的宽度可以比第一领结式滤波器320和第二领结式滤波器322中的每一者的宽度窄。当矩形硬化滤波器302被定位在第一领结式滤波器320和第二领结式滤波器322之间时，硬化滤波器302可以与第一领结式滤波器320和第二领结式滤波器322中的每一者至少部分地重叠，并且可以与领结式滤波器的顶部/侧表面共面接触。

硬化滤波器302可以包括支撑结构304，以及在支撑结构304下方的一个或多个金属板。在该示例中，第一金属板306和第二金属板308可以被定位在支撑结构304下方。第一金属板306、第二金属板308和支撑结构304中的每一者可以被堆叠在一起，并且经由多个螺栓312在每个端部处螺栓连接到托架318。在该示例中，在第一金属板306、第二金属板308中的每一者的两个端部上形成多个同心孔，并且支撑结构304和(用于将硬化滤波器304的层附接到托架318的)每个螺栓可以穿过每一层中存在的同心孔中的每一个。例如，硬化滤波器302的一个端部可以附接到托架318的突片333。在一个示例中，支撑结构304可以由金属诸如铝制成，并且第一金属板306和第二金属板308可以由相同的金属或不同的金属制成。铜可以用于形成第一金属板306和第二金属板308中的一者或两者。

硬化滤波器302可以用于拦截较低能量的辐射，从而衰减和“硬化”穿过硬化滤波器302的x射线束342。射束衰减的程度可以取决于衰减层(诸如金属板)的数量、每个衰减层的厚度、在衰减层中使用的材料和衰减层的整体大小中的一个或多个。

例如，当在302中使用更薄或更易损坏的硬化材料板时，由于可以使硬化材料的中间部分弯曲的机架旋转力，支撑板304可以用于限制302的偏转。在该实施方案中，支撑板被定位在用于成像的硬化x射线束的横截面积的外部。以这种方式，在硬化滤波器由成像射束穿过硬化滤波器的区域近侧的支撑板以机械方式加固的情况下，该硬化滤波器可以仅用于硬化成像x射线束。此外，支撑板可以由坚硬但轻质的材料诸如铝制成，以使硬化滤波器附近的过量的x射线散射最小化。

铝滤波器324可以被耦接到托架318的下侧并且可以沿托架318的整个下表面延伸。铝滤波器可以在射线束已经穿过硬化滤波器和领结式滤波器中的一个或多个之后进一步调节x射线束342。

在成像期间，x射线束342可以首先穿过硬化滤波器302，然后是领结式滤波器，接着是铝滤波器324。托架318可以沿垂直于射束342的方向的方向移动，如箭头340所示，以将射束定位在领结式滤波器和硬化滤波器302上。可以通过选择硬化滤波器302和领结式滤波器的组合来调整射束衰减和空间分布的水平。在一个示例中，托架可以被定位成使得射束穿过硬化滤波器302和第一领结式滤波器320，在第一领结式滤波器的边缘的近侧的射束与硬化滤波器302重叠。在另一个示例中，托架可以被定位成使得射束仅穿过第一领结式滤波器320，在第一领结式滤波器的另一边缘的近侧的射束不与硬化滤波器302重叠。在又一个示例中，托架可以被定位成使得射束穿过硬化滤波器302和第二领结式滤波器322，在第二领结式滤波器322的边缘的近侧的射束与硬化滤波器302重叠。在另一个示例中，托架可以被定位成使得射束仅穿过第二领结式滤波器322，在第二领结式滤波器的另一边缘的近侧的射束不与硬化滤波器302重叠。在穿过硬化滤波器302和领结式滤波器中的一个或多个之后，射束可以在进入被扫描的受检者之前总是穿过铝滤波器324。

可能特别期望在可以在诊断扫描之前的侦测扫描期间经由硬化滤波器对射束进行衰减。在诊断扫描期间，可以使用领结式滤波器而不使用硬化滤波器进行诊断扫描。通常，对于侦测扫描，相对于用于诊断扫描的射束大小，可以使用较小的射束(覆盖范围)。该较小的射束可以完全穿过硬化滤波器302，该硬化滤波器比领结式滤波器窄。通过将硬化滤波器与领结式滤波器结合，可以将单个托架用于侦测扫描和诊断扫描两者，从而减少部件的数量和在侦测扫描和连续的诊断扫描期间在托架之间切换所需的时间。此外，通过使用硬化滤波器，可以在扫描期间使用具有升高的x射线管温度的较高功率的x射线源，而不会增加受检者的辐射暴露。较高的功率可以改善侦测扫描和/或随后的诊断扫描的质量，并且提高包括靶的x射线管的热稳定性。x射线管靶的持续较高温度可以保持更接近最佳操作温度，从而有助于设备的长期可靠性；内部零件的温度循环次数越少，可靠性越高。

以这种方式，图1至图3提供了一种成像系统，包括：机架，该机架用于接纳成像受检者；辐射源，该辐射源定位在机架中以用于发射辐射暴露；检测器，该检测器相对于辐射源定位在机架的对面；电动工作台，该电动工作台用于在机架内移动成像受检者；计算设备，该计算设备具有存储在非暂态存储器中的指令；滤波器托架，该滤波器托架安装到机架；第一领结式滤波器；第二领结式滤波器；以及硬化滤波器，该硬化滤波器定位在滤波器托架中，该硬化滤波器安装在第一领结式滤波器和第二领结式滤波器之间并且与第一领结式滤波器和第二领结式滤波器中的每一者部分地重叠；以及滤波器驱动系统，该滤波器驱动系统用于通过将第一领结式滤波器、第二领结式滤波器和硬化滤波器中的一者或多者移入或移出辐射束来切换滤波器。

图4A至图4E示出了用于x射线束的准直装置412的横截面。准直装置412可以包括图3的集成滤波器组件315。集成滤波器组件315可以包括硬化滤波器302、第一领结式滤波器320、第二领结式滤波器322和铝滤波器324。x射线束在穿过集成滤波器组件315之后可以穿过在第一准直器叶片408和第二准直器叶片410之间形成的间隙(孔口)。第一准直器叶片408和第二准直器叶片410中的每一者可以由铅或另一种可以吸收遇到的任何辐射的可衰减的材料如钨形成。在穿过第一准直器叶片408和第二准直器叶片410之间的间隙之后，x射线束可以经由准直器输出端口(开口)418离开准直装置412(准直器)。第一准直器叶片408和第二准直器叶片410之间的间隙可以对应于期望的射束覆盖范围。可以基于期望的扫描和受检者的特性(诸如待扫描的解剖结构)来调整不同大小的射束。这样，用于侦测扫描的射束的大小可以小于用于特定解剖结构的诊断扫描的射束的大小。在图4A至图4E的示例性实施方案中，示出了5mm、10mm、15mm、20mm和25mm的特定射束宽度，但是在其他实施方案中可以使用其他宽度的射束。

在准直装置412的第一实施方案400中，期望的x射线束大小为5mm。托架302以x射线束415穿过硬化滤波器302、第一领结式滤波器320和铝滤波器中的每一者的方式定位。离开集成滤波器组件315之后，x射线束415被准直成5mm的大小，然后穿过第一准直器叶片408和第二准直器叶片410之间的孔口414。通过调整第一准直器叶片408和第二准直器叶片410的相对定位，孔口414的大小可以被适配为5mm。在穿过集成滤波器组件315(其中x射线束在穿过滤波器时被调节)之后，射束经由孔口414被准直成5mm的期望的大小。离开孔口414的x射线束415然后可以到达待扫描的受检者。

在准直装置412的第二实施方案420中，期望的x射线束大小为10mm。托架302以允许x射线束425穿过硬化滤波器302、第一领结式滤波器320和铝滤波器中的每一者的方式定位。离开集成滤波器组件315之后，x射线束425被准直成10mm的大小，然后穿过第一准直器叶片408和第二准直器叶片410之间的孔口424。通过调整第一准直器叶片408和第二准直器叶片410的相对定位，孔口424的大小可以被适配为10mm。在穿过集成滤波器组件315(其中x射线束425在穿过滤波器时被调节)之后，射束经由孔口424被准直成10mm的期望的大小。离开孔口424的x射线束425然后可以到达待扫描的受检者。

在准直装置412的第三实施方案440中，期望的x射线束大小为15mm。托架302以x射线束445穿过硬化滤波器302、第一领结式滤波器320和铝滤波器中的每一者的方式定位。离开集成滤波器组件315之后，x射线束445被准直成15mm的大小，然后穿过第一准直器叶片408和第二准直器叶片410之间的孔口444。通过调整第一准直器叶片408和第二准直器叶片410的相对定位，孔口444的大小可以被适配为15mm。在穿过集成滤波器组件315(其中x射线束在穿过滤波器时被调节)之后，射束经由孔口444被准直成15mm的期望的大小。离开孔口444的x射线束445然后可以到达待扫描的受检者。

在准直装置412的第四实施方案460中，期望的x射线束大小为20mm。托架302以x射线束465穿过硬化滤波器302、第一领结式滤波器320和铝滤波器中的每一者的方式定位。离开集成滤波器组件315之后，x射线束465被准直成20mm的大小，然后穿过第一准直器叶片408和第二准直器叶片410之间的孔口464。通过调整第一准直器叶片408和第二准直器叶片410的相对定位，孔口464的大小可以被适配为20mm。在穿过集成滤波器组件315(其中x射线束在穿过滤波器时被调节)之后，射束经由孔口464被准直成20mm的期望的大小。离开孔口464的x射线束然后可以到达待扫描的受检者。

在准直装置412的第五实施方案480中，期望的x射线束大小为25mm。托架302以x射线束485穿过硬化滤波器302、第一领结式滤波器320和铝滤波器中的每一者的方式定位。离开集成滤波器组件315之后，x射线束485被准直成25mm的大小，然后穿过第一准直器叶片408和第二准直器叶片410之间的孔口484。通过调整第一准直器叶片408和第二准直器叶片410的相对定位，孔口484的大小可以被适配为25mm。在穿过集成滤波器组件315(其中x射线束在穿过滤波器时被调节)之后，射束经由孔口484被准直成25mm的期望的大小。离开孔口484的x射线束然后可以到达待扫描的受检者。

图5A至图5D示出了在滤波器壳体510内具有三个滤波器505、506和507的滤波器组件500的示例性构型。例如，三个滤波器505、506和507中的每一者可以是领结式滤波器。在该示例中，第一滤波器508和第二滤波器506一起被定位在托架504中。硬化滤波器513可以被耦接到第一滤波器508和第二滤波器506之间的托架504。在一个示例中，托架504可以是图3中的托架318。

托架504可以被耦接到滚珠丝杆511，并且可以通过利用第一马达502旋转第一轴来使该托架沿第一轴505平移。第三滤波器507可以被耦接到滚珠丝杠512，并且可以通过利用第二马达503旋转第二轴而沿第二轴509平移。托架504中存在局部空隙特征部(未示出)，以避免托架504沿第一轴505平移时第二轴509与托架504的干扰。x射线束(诸如图1至图2的x射线辐射106)的方向由501指示。通过分别经由马达502和503旋转轴505和509中的一者或两者，可以将三个滤波器中的一个与硬化滤波器513一起选择性地平移到x射线束的射束路径中。第一轴和第二轴可以成一直线对准，并且通过间隙523彼此间隔开。x射线束501可以透射穿过间隙523。马达(诸如马达503)、耦接到马达的轴(诸如轴509)以及耦接到轴的滤波器(诸如滤波器507)可以形成滤波器驱动系统590。滤波器组件500可以包括一个或多个滤波器驱动系统。

图5A示出了滤波器组件500的第一位置520。x射线束501透射穿过滤波器壳体510，而不穿过任何滤波器。包括第一滤波器508、第二滤波器506和硬化滤波器513的托架504可以被定位成更靠近第一马达502，并且第三滤波器可以被定位成更靠近第二马达503。

图5B示出了滤波器组件500的第二位置540。x射线束501透射穿过滤波器壳体810中的硬化滤波器513和第一滤波器508中的每一者。滤波器组件500可以通过致动第一马达502并且将硬化滤波器513和第一滤波器508(在托架504中)平移到x射线束路径中而从第一位置520过渡到第二位置540。

图5C示出了滤波器组件500的第三位置560。x射线束501仅透射穿过滤波器壳体810中的第二滤波器506(两者之间没有硬化滤波器513)。滤波器组件500可以通过致动第一马达502并且将第二滤波器506(在托架504中)平移到x射线束路径中而从第一位置520或第二位置540过渡到第三位置560。

图5D示出了滤波器组件500的第四位置580。x射线束501透射穿过滤波器壳体510中的第三滤波器507。滤波器组件500可以通过致动第一马达502以将托架504平移成更靠近第一马达502，并且随后或同时致动第二马达503以将第三滤波器507平移到x射线束路径中，从上述第一位置、第二位置或第三位置中的任一个位置过渡到第四位置580。

基于存储在非暂态存储器中的指令，计算设备(诸如图2的计算设备216)可以通过致动两个马达中的一个或多个来将滤波器组件从上述任一位置移动至另一个位置。在一个实施方案中，两个滤波器和硬化滤波器被定位在托架中。作为一个示例，两个滤波器可以被耦接到一个轴并且由一个马达驱动。又如，两个滤波器中的一个和硬化滤波器被耦接到一个轴并且由一个马达驱动，并且两个滤波器中的另一个被耦接到第二轴并且由第二马达驱动。在另一个实施方案中，可以在滤波器壳体内布置三个以上的滤波器和多个硬化滤波器。例如，如果壳体中的滤波器总数为偶数，则耦接到每个轴的滤波器数量相同。如果壳体中的滤波器总数为奇数，则耦接到每个轴的滤波器数量会有所不同。

在又一个实施方案中，滤波器在滤波器壳体中的布置可以基于滤波器的类型。在本文中，滤波器的类型可以由滤波器被设计成对其进行成像的受检者部分来确定。例如，如果第一部分和第二部分被连接，则用于对受检者的第一部分进行成像的第一滤波器和用于对受检者的第二部分进行成像的第二滤波器可以彼此相邻定位。如果第一部分和第二部分未连接，则第一滤波器和第二滤波器可以彼此分开定位(诸如被另一个滤波器分开)。例如，用于对腹部进行成像的滤波器可以与用于对胸部进行成像的滤波器相邻定位，但是与用于对头部进行成像的滤波器分开定位。以这种方式，当在对腹部进行成像之后对胸部进行成像时，滤波器可以快速地从一个切换到另一个。当在对腹部进行成像之后对头部进行成像时，由于需要将成像受检者从对腹部进行成像物理地移动成对头部进行成像，因此滤波器切换的持续时间可能较长。硬化滤波器可以被耦接在用于侦测扫描的两个滤波器之间。

在其他实施方案中，包括滤波器的托架可以与齿条和小齿轮、带或电缆驱动系统中的任何一个一起平移。滤波器组件中的滤波器驱动系统可以在两秒内将从一个滤波器切换到另一个滤波器。例如，滤波器驱动系统可以在不到两秒的时间内将滤波器平移3英寸至5英寸。

图6示出了用于使用包括在集成滤波器组件(诸如图3中的集成滤波器组件325)中的多个滤波器来执行图像扫描的示例性方法600。方法600通过在连续扫描之间改变相同托架内的滤波器来实现成像受检者的多个解剖结构的图像采集。可以根据存储在成像系统的计算设备(诸如图2的计算机216)中的非暂态存储器中的指令来执行方法600和本文中所述的所有方法。

在602处，可以将成像扫描的受检者(诸如图2中的受检者204)定位在电动工作台(诸如图2中的工作台228)上。工作台马达控制器可以移动工作台，使得受检者的适当部分在机架内以供成像。

在604处，例程包括确定是否期望进行侦测扫描。侦测扫描提供沿成像受检者的纵向轴线的投影视图，并且通常提供聚合，每个聚合包括受检者的内部结构。在侦测扫描期间，虽然可以将成像系统的所有部件保持在固定位置，但是可以使受检者穿过成像系统以对受检者执行扫描。侦测扫描可以用于识别受检者的感兴趣的区域以用于随后的诊断扫描。

如果确定期望进行侦测扫描，则在606处，可以设置扫描参数以进行侦测扫描。例如，用户可以根据扫描协议或菜单来输入或选择扫描参数。扫描参数可以包括将在扫描期间使用的滤波器的类型和序列。例如，对于侦测扫描，可以将领结式滤波器与硬化滤波器一起用于调节用于对受检者进行成像的x射线束。扫描参数还可以包括设定扫描时间。作为一个示例，扫描定时可以包括用于对每个部分成像的开始时间和持续时间。

在608处，可以通过操作耦接到包括领结式滤波器(诸如图3中的领结式滤波器320)和硬化滤波器(诸如图3中的硬化滤波器302)的托架的马达，将领结式滤波器和硬化滤波器定位在x射线束的路径中。可以在垂直于x射线束的平面的平面内沿轴移动领结式滤波器，以将领结式滤波器和硬化滤波器定位在射束中。控制器可以致动马达以将轴和托架移动至期望的位置。领结式滤波器可以改变辐射束在成像受检者(诸如患者)的轴向平面中的空间分布。例如，重新分布的辐射束在受检者的中心可以具有较高的能量，并且在受检者的周边可以具有较低的能量。硬化滤波器可以拦截较低能量的辐射，从而使射束衰减和“硬化”。硬化滤波器可以与领结式滤波器至少部分地重叠，并且射束可以首先穿过硬化滤波器，然后进入领结式滤波器。

在610处，方法600可以开始采集成像受检者的数据集，并且同时监视成像受检者的解剖结构。例如，可以激活辐射源(诸如图1至图2的104)，并且可以开始通过领结式滤波器和硬化滤波器对成像受检者进行辐射暴露(诸如图1至图2的106)。对于侦测扫描，可以使用最小的准许射束。在一个示例中，射束可以为5mm。通过使用硬化滤波器来衰减到达受检者的射束，可以在侦测扫描期间使用具有升高的x射线管温度的较高功率的x射线源，而不会增加受检者的辐射暴露。较高的功率提高了诊断扫描的质量，并且提高了包括靶的x射线管的热稳定性。在一个示例中，可以使用50kW的x射线功率扫描技术(100kV，500mA)。

在接收来自成像受检者的所传输的辐射信号时，从检测器(诸如图2的108)采集数据集。作为一个示例，可以通过分析所采集的数据集来监视成像受检者的解剖结构。又如，可以通过当前成像的位置来估计成像受检者的解剖结构。可以基于扫描的开始位置和电动工作台的行进距离来计算当前成像的位置。在一个实施方案中，受检者的解剖结构可以被分组为不同类型。例如，可以基于大小、类型(诸如头部、胸部和腹部)对人体的解剖结构进行分组。

在612处，例程包括确定侦测扫描是否已经结束。可以在步骤606处基于协议设置来确定侦测扫描的结束。如果确定侦测扫描尚未结束，则在614处，可以继续进行侦测扫描并且可以采集数据。

如果确定侦测扫描已经结束，则在616处，例程包括确定是否期望进行诊断扫描。例如，可以基于根据在侦测扫描期间采集的数据重建的图像来做出进行诊断扫描的决定。来自侦测扫描的图像可以是二维的或三维的。基于侦测扫描，可以选择特定的解剖结构进行诊断扫描。诊断扫描可以提供特定解剖结构的详细图像，该详细图像可能无法经由侦测扫描获得。

如果在604处确定不期望进行侦测扫描，则例程可以直接前进至步骤616，以确定是否期望进行诊断扫描。侦测扫描可能并不总是在诊断扫描之前进行。

如果确定不期望进行诊断扫描并且侦测扫描已完成，则在618处，显示并且存储从侦测扫描采集的数据集。在一个实施方案中，可以重建从受检者的不同部分采集的数据集以形成图像。所采集的数据集以及处理后的图像可以被保存在成像系统的存储装置中，并且可以不进行进一步的扫描。该例程然后可以结束。

如果确定期望进行诊断扫描，则例程可以前进至步骤620，其中可以设置扫描参数以进行诊断扫描。用户可以根据扫描协议或菜单来输入或选择扫描参数。扫描参数可以包括将在扫描期间使用的滤波器的类型和序列。可以基于待成像的成像受检者的解剖结构来选择滤波器的类型。参数还可以包括设定扫描时间。作为一个示例，扫描定时可以包括用于对每个部分成像的开始时间和持续时间。成像受检者的解剖结构信息可以被加载到计算设备的存储器。可以从预扫描采集解剖结构信息。可以从先前的侦测扫描或局部扫描采集解剖结构信息。该步骤还可以包括经由电动工作台移动成像受检者，使得受检者的适当部分在机架内以供成像。

在622处，可以将造影剂注射到成像受检者中。该造影剂可以增强专门针对某些解剖结构采集的图像的对比度。该步骤是可选的，并且可以在不使用造影剂的情况下进行诊断扫描。

在624处，可以通过操作耦接到包括领结式滤波器的托架的马达来将领结式滤波器定位在x射线束的路径中。可以基于受检者的当前成像的部分的解剖结构来确定滤波器的类型。可以在垂直于x射线束的平面的平面内沿轴移动领结式滤波器，以将该领结式滤波器定位在该射束中。对于诊断扫描，将使用较大的射束大小，因此可能不再使用硬化滤波器。在一个示例中，用于诊断扫描的领结式滤波器可以与用于侦测扫描的领结式滤波器相同。在另一个示例中，用于诊断扫描的领结式滤波器可以不同于用于侦测扫描的领结式滤波器。以这种方式，包括一个或多个领结式滤波器和硬化滤波器的单个托架可以用于侦测扫描和诊断扫描两者，而不需要附加的部件。

在626处，可以采集成像受检者的数据集，并且同时可以监视成像受检者的解剖结构。例如，可以激活辐射源，并且可以开始通过所选择的领结式滤波器对成像受检者进行辐射暴露。对于诊断扫描，可以使用25mm至160mm的射束大小。在接收来自成像受检者的所传输的辐射信号时，从检测器采集数据集。作为一个示例，可以通过分析所采集的数据集来监视成像受检者的解剖结构。又如，可以通过当前成像的位置来估计成像受检者的解剖结构。可以基于扫描的开始位置和电动工作台的行进距离来计算当前成像的位置。在一个实施方案中，受检者的解剖结构可以被分组为不同类型。例如，可以基于大小，诸如头部、胸部和腹部的类型对人体的解剖结构进行分组。

在628处，例程包括确定诊断扫描是否已经结束。可以在步骤620处基于协议设置来确定诊断扫描的结束。如果确定诊断扫描尚未结束，则在630处，可以继续进行诊断扫描并且可以采集数据。

如果确定诊断扫描已经结束，则显示并且存储从诊断扫描采集的数据集。在一个实施方案中，可以重建从受检者的不同部分采集的数据集以形成图像。所采集的数据集以及处理后的图像可以被保存在成像系统的存储装置中，并且可以不进行进一步的扫描。该例程然后可以结束。

以这种方式，在第一成像(诸如侦测扫描)期间，可以移动托架以将容纳在托架中的硬化滤波器和第一领结式滤波器定位在辐射源和成像受检者之间的辐射束的路径中，并且在第二成像(诸如诊断扫描)期间，可以移动托架以将硬化滤波器和第一领结式滤波器移出辐射的路径，然后将容纳在托架中的第二领结式滤波器定位在辐射的路径中。

以这种方式，单个托架可以包括一个或多个领结式滤波器和硬化滤波器，该一个或多个领结式滤波器和硬化滤波器可以被选择性地定位在进入受检者的x射线束的路径中，而无需堆叠多个托架并且在扫描之间切换托架。通过使用硬化滤波器来衰减到达受检者的射束的技术效果是，在扫描期间可以使用具有升高的x射线管温度的较高功率的x射线源，而不会增加受检者的辐射暴露。总体而言，较高的功率改善了诊断扫描的质量，并且提高了包括靶的x射线管的热稳定性。

在成像受检者的诊断扫描的x射线暴露之前，可以使x射线管的温度升高到期望的较高温度范围。在期望的温度范围内，靶材料在材料较坚固的位置可以是韧性的，并且可以承受相对于靶材料上沉积了所有射束能量的焦点而言高达靶材料的熔点的冲击。在期望的温度范围内，对于x射线管可以使用较高的功率，而不会使靶材料劣化。使用较高的功率还可以改善诊断扫描的图像质量。

钨合金靶的期望的温度范围可以介于200℃和300℃之间。在将靶加热到期望的温度范围之后，靶保持在该温度范围内的持续时间是x射线管的冷却特性以及将热量递送至管的暴露频率和性质的函数。这样，用于x射线管的热管理系统被设计成在暴露完成之后有效地从管去除热量，以使管回到300℃以下。然而，如果允许管冷却太快而无法达到期望的患者吞吐量，则管可能会因太冷而无法以期望的功率水平扫描下一位患者。

因此，在执行诊断扫描之前，可能期望进行管调节规程(在本文中也被称为管加热)以使管温度升高并且将靶的温度保持在期望的温度范围内。对管进行加热的有效方法是生成x射线。管加热规程通常可以由低功率、长时间暴露的预定义序列组成，该序列可以随时间推移递送足够的能量，以逐渐将靶加热到脆性模式以上并且进入韧性模式。这样，CT扫描仪的操作员可以在患者进入房间之前手动启动管加热，以避免不必要的辐射暴露。为了确保靶不处于脆性模式，可以使用相同的加热序列，而与管的实际(初始)状态无关。

然而，如果要在每次诊断扫描之前由操作员手动启动管调节，则调节过程可以导致试图在一天之内进行尽可能最多的扫描次数的操作员的工作流程中断。加热规程可能需要附加的3至5分钟，在此期间，患者将不得不在房间外等候以避免不必要的辐射暴露。如果将在每两个连续的患者之间花费附加的管调节时间，要保持高扫描完成率将具有挑战性。

如果在靶温度已降低到期望的温度范围以下时继续扫描，则可以观察到图像质量性能的损失，因为所允许的暴露的功率受到限制以保护管。因此，使用较冷的管可能无法在诊断扫描期间递送针对期望的图像质量推荐的辐射剂量。

操作员可能不得不使用与患者扫描分开的工具手动启动管加热。虽然系统向操作员提供了有关x射线管状态的信息，但射线管调节可能并不总是操作员在系统上的固有工作流程的一部分。另一方面，调节可能不会自动进行，因为即使出于管加热的目的，操作员在打开x射线时也需要确认没有人在扫描室内。

使用固定的、预定义的暴露序列进行开环运行的管加热可以不允许在加热规程结束时控制确切的目标温度。例如，在诊断扫描时可能会超过热极限(例如，300℃)。在加热结束时，某些工具诸如特定的校准步骤(焦点对准等)也将从期望的靶温度中受益，以产生一致的结果。当最初执行详细校准并且将其存储在系统上时，诊断扫描还将受益于在与系统环境相匹配的温度下运行。重复运行长时间的加热序列会向管递送大量的能量，这可能会对一些管部件造成压力，并且缩短管的使用寿命。因此，需要新的方法来克服上述聚焦于管加热一致性和易用性的挑战。

因此，根据本文所公开的实施方案，可以进行一组管调节方法以在准备受检者(诸如患者)在扫描室内部进行扫描时，在较短的时间内有效地加热管。可以经由闭环控制系统来控制x射线管的温度。管的初始热状态、管的期望热状态以及可以用于达到期望的热状态的持续时间被用作输入，并且管行为的热模型可以用于计算将管转变到期望状态中所需的暴露参数(诸如电压、电流、暴露持续时间)。通过考虑管的初始热状态并且使用闭环系统，可以达到最终的期望的热状态而不使温度过高。可以针对各种扫描(计划在管加热完成后的不同时间进行的此类诊断扫描，或者校准规程的不同的加热结果等)选择不同的最终热状态。通过直接选择调节结果，诸如从调节到受检者扫描的时间的量，可以确保在进行诊断暴露时，管靶保持在最佳温度范围内，该温度范围可以因患者操作规程的不同或一天中不同时间的患者吞吐量的不同而不同，或者因不同班次或不同团队的操作员而不同。

在用于管加热的x射线生成期间，x射线堵板可以被定位在出口(患者前)准直器孔口的前面，以完全阻挡在受检者之前的主要x射线束路径。以这种方式，受检者可以在准备进行诊断扫描的房间中，而x射线生成可以继续以用于管调节。通过使用针对受检者准备的管调节时间，可以减少每个受检者所需的总时间，并且一天之内可以并入更多次数的扫描。

可以在诊断扫描之前执行一次或多次侦测扫描。在侦测扫描期间可以使用较高功率的x射线束以对x射线管进行调节，以进行紧随其后的诊断扫描。通过在侦测扫描期间在到达受检者的x射线束的路径中添加硬化滤波器，可以使到达受检者的射束衰减，从而减少受检者的辐射暴露。此外，可以显著减少侦测暴露的射束准直(诸如到狭缝孔口)，以便减少到达受检者的x射线束的部分，从而减少受检者所接收的实际辐射剂量。以这种方式，可以恰好在诊断扫描的前一刻有效地完成管加热，诊断扫描通常在侦测扫描之后。这允许实现无缝工作流程，在无缝工作流程中无需在扫描时间之外手动执行管调节。通过在实际扫描期间对管进行调节，焦点定位可以在减少热运动的情况下持续进行，并且可以通过将诊断扫描条件与最初生成系统校准矢量的方式进行匹配来实现更好的图像质量。管加热也可以花费更少的时间，因为管加热是恰好在诊断扫描暴露的前一刻进行的，其间没有太多的管冷却时间。

图7示出了包括准直器叶片702和堵板704的准直器叶片组件700。准直器叶片702可以是图4A至图4E中的准直器叶片408或410。堵板704可以在x-z平面中附接到准直器叶片的下表面，其中x射线束在y-方向上入射在准直器叶片组件700上。

堵板704可以在一个方向上延伸到准直器叶片702的边缘的外部。堵板704的延伸部分可以延伸离开准直器叶片702的边缘，从而形成用于x射线束穿过的孔口。例如，堵板的宽度(x-方向)可以比准直器的输出端口(开口)长，使得堵板704可以被定位成完全吸收入射在板上的任何x射线，从而阻止辐射穿过输出端口。堵板704的长度(z-方向)可以等于准直器叶片702的长度。

堵板704可以与准直器叶片702的下表面(基部)完全或部分地重叠。在该示例中，堵板704与准直器叶片702的基部共面接触。在另选实施方案中，准直器叶片702的基部与堵板704之间可能存在间隙，其中堵板704放置在准直器叶片702与准直器的输出端口之间。堵板704可以由铅或钨制成，以能够吸收与其接触的任何直射或散射的x射线束。

在该示例中，准直器叶片702的上表面(顶部)被示出为是弯曲的，这有利于获得撞击在检测器上的x射线束的平行射束轮廓。在另选实施方案中，准直器叶片702的上表面可以是平坦的。

图8A至图8B示出了用于x射线束的包括堵板的准直装置812。x射线束在穿过一个或多个滤波器(诸如领结式滤波器和/或硬化滤波器)之后可以穿过在第一准直器叶片802和第二准直器叶片804之间形成的间隙(孔口)。例如，第一准直器叶片可以是图4A至图4E中的第一准直器叶片408和/或图7中的准直器叶片702，并且第二准直器叶片可以是图4A至图4E中的第二准直器叶片410。在穿过第一准直器叶片802和第二准直器叶片804之间的间隙之后，x射线束可以经由准直器输出端口(开口)812离开准直器。第一准直器叶片802和第二准直器叶片804之间的间隙可以对应于期望的射束直径。

第一堵板806可以被耦接到第一准直器叶片802的基部并且第二堵板807可以被耦接到第二准直器叶片804的基部，以阻挡入射在其上的任何直射或散射的x射线束。当期望阻挡整个x射线束不经由输出端口离开准直器时，第一堵板806可以延伸超过第一准直器叶片802的边缘以有效地阻挡x射线束。

图8A示出了准直装置812的第一位置800。当期望x射线束离开准直器并且用于扫描受检者时，准直装置812可以处于第一位置。

在x射线束806穿过第一准直器叶片802和第二准直器叶片804之间的孔口816时将其准直成期望的大小。通过调整第一准直器叶片802和第二准直器叶片804的相对定位，孔口816的大小可以适于期望的射束大小。经准直的x射线束然后可以经由输出端口812离开准直器。图8B示出了准直装置812的第二位置800。

图8B示出了准直装置812的第二位置850。当期望诸如在x射线管调节期间阻挡x射线束离开准直器时，准直装置812可以处于第二位置。在x射线管调节(加热)期间，可以生成x射线以将能量赋予给x射线管。然而，为了减少实际扫描之前受检者的辐射暴露，可以阻挡x射线离开准直器并且到达准备进行随后的扫描的受检者。

第一准直器叶片802和第二准直器叶片804中的一者或两者可以被移动成彼此最接近，使得在第一准直器叶片802和第二准直器叶片804之间形成的孔口(间隙)826可能是最低的并且第一准直器叶片802、第二准直器叶片804、第一堵板806和第二堵板807中的一个或更多个可以完全阻挡x射线束808和任何二次(散射)辐射816。

在该示例中，第一准直器叶片802与第一堵板806一起被有效地用于阻挡整个x射线到达准直器的输出端口812。以这种方式，通过将单独的堵板附接到准直器叶片并且将堵板定位在x射线束的路径中，可以阻挡主要的x射线束和散射的辐射到达受检者。因此，在x射线管加热期间，可以在没有不期望的辐射暴露的可能性的情况下在扫描室中准备受检者。

以这种方式，图7和图8A-B的系统启用用于x射线准直器的系统，该系统包括由间隙分开的第一准直器叶片和第二准直器叶片，该间隙形成准直器的孔口；以及堵板，该堵板耦接到第一准直器叶片，该堵板被定位在x射线束的路径中，以在x射线生成期间阻挡x射线束从准直器中离开，以在诊断扫描之前调节x射线管。

图9示出了用于在诊断扫描之前调节x射线管的示例性方法900。方法900可以在诊断扫描完成之后和/或在(诸如经由操作员)接收即将进行另一诊断扫描的指示时进行。

在902处，例程包括确定是否期望在扫描之前进行x射线管加热。x射线管加热可以包括将x射线管和x射线靶的温度增加到期望的温度范围。在一个示例中，期望的温度范围可以介于200℃和300℃之间。可能期望在诊断扫描之前对x射线管进行加热，使得靶材料达到期望的温度范围。在低于期望的温度范围时，靶材料可能是脆的，由此撞击在靶上的高能电子束可以导致应力断裂，使得可能导致靶失效。在扫描过程中使用较高的x射线功率可以改善图像质量。

如果确定不期望x射线管加热，则在904处，可以保持当前的x射线管条件。在一个示例中，在当前的x射线管条件下，可能不会生成x射线来主动加热管。在另一个示例中，可以在没有任何改变的情况下继续在x射线管中生成x射线。

如果确定期望在扫描之前对x射线管进行加热，则在806处，可以估计x射线管的初始(当前)温度。在一个示例中，可以使用热模型来估计x射线管的初始温度。可以基于环境温度、在最近的校准持续时间内(诸如在最近的5个小时内)的暴露历史记录(诸如在管中生成的x射线的功率)以及x射线管的热特性诸如管和靶的热传递系数对初始温度进行建模。当状态随时间推移而变化时，模型可以估计管的包括靶温度的热状态。这样，靶的温度可以与管和其他相关联的部件的温度相同。在另一个示例中，靶温度可以与管的温度不同，并且可以估计单独的初始靶温度和初始管温度。在另一个示例中，可以基于来自容纳在x射线管中的温度传感器的输入来估计x射线管温度。

在908处，可以确定即将进行的诊断扫描开始时期望的靶温度以及到扫描开始的时间。可以将扫描开始时期望的靶温度以及管加热例程完成与诊断扫描开始之间的剩余时间称为结束标准。结束标准可以内置在一些工具或系统预设中，或者可以由用户选择。例如，用户可以根据扫描协议或菜单来输入或选择期望的温度。另外，用户可以输入即将进行的诊断扫描的开始时间。

在一个示例中，针对患者扫描，用户和/或系统可以确定在加热规程完成五分钟后管靶温度应该高于200℃。这可以允许用足够的时间来准备患者，定位解剖结构并且准备进行对比剂注射，同时确保靶仍处于脆性模式之上，以避免冷管极限，并且允许针对患者成像的最大可用管功率。在另一个示例中，在第一诊断暴露之前针对不同的患者或规程需要更多时间的情况下，用户可能希望将达到200℃的时间(扫描开始时)延长至加热规程完成后10分钟。在又一个示例中，校准工具诸如焦点对准可能需要在管加热一分钟后靶温度为330℃，以便将点对准平均操作管温度，从而优化针对患者扫描的操作并且提高随时间推移的对准一致性。

在910处，可以在准直器中定位堵板以阻挡准直器孔口。堵板(诸如图8B中的堵板806)可以被定位在出口(患者前)准直器孔口的前面。堵板可以由钨制成，该钨可以吸收进入的与板接触的任何x射线辐射，从而抑制辐射到达受检者。堵板可以被定位在准直器的输出端口上方，从而完全阻挡孔口和准直器的输出端口，该孔口由第一准直器叶片和第二准直器叶片之间的间隙形成。堵板可以被耦接到第一准直器叶片和第二准直器叶片中的一者的下表面，该下表面在准直器的输出端口的近侧。堵板可以延伸超过第一准直器叶片的基部的第一边缘，其中第一边缘在第二准直器叶片的远侧。

堵板可以与准直器的输出端口完全重叠，加之准直器中的足够的屏蔽，从准直器组件通过开口端口逸出的间接的散射和杂散辐射可以忽略不计。这样，准直器叶片可以被设计成保持一定的最小孔口并且不完全阻挡射束。因此，在不存在堵板的情况下，不期望的散射辐射可以从准直器逸出。因此，通过使用单独的堵板，可以在管加热期间完全阻挡x射线束到达受检者。

在912处，可以启动x射线辐射以进行管加热。例如，辐射源(诸如图1至图2的104)可以被激活。x射线束在到达受检者之前可以被堵板衰减。x射线辐射不用于扫描。在914处，可以通过经由闭环系统调整x射线辐射剂量来调整x射线管温度。加热结束标准(如在步骤908中确定的)以及初始x射线管和x射线靶温度可以用作对热管理模块的输入。热管理模块包括管的随时间变化的热状态的模型。在给定x射线管的起始温度条件和热模型的情况下，热管理模块可以计算特定的加热暴露序列，这将导致管靶在期望的时间量之后达到其温度目标。相对于结束标准，可以自动地将加热序列调控到管的实际状态。在一个示例中，基于初始靶温度，模块可以确定待递送至管的功率的量值(以管电压和管电流的形式)，以便提供将管加热到期望的温度所需的足够能量。在加热阶段可以连续估计靶的温度，并且模块可以基于x射线管的当前温度来调整管功率。

例如，如果温度以较快的速率增加，则可以减少递送至x射线管的功率，而如果温度的升高速率缓慢，则可以增大管的功率。模块使用x射线管的热模型来预测在加热结束和诊断扫描开始之间的时间范围内的温度下降，并且可以相应地调整在加热阶段结束时获得的最终温度。考虑到从加热结束到诊断扫描开始之间的持续时间内的热量损失和温度降低，加热阶段结束时达到的温度可以高于诊断扫描的期望的温度范围。例如，如果要在加热时间段结束五分钟后开始在200℃下进行诊断扫描，则可以将加热时间段的最终温度调整到220℃，使得在诊断扫描之前的五分钟内散热时(当不继续对管进行主动加热时)，诊断扫描开始时的温度可以为200℃。以这种方式，通过对x射线管的调节进行闭环控制，可以在诊断扫描开始时达到期望的温度。

通过运行管加热不超过达到特定目标所需的时间，可以提高系统效率。闭环控制还可以允许精确地改善对结束状态(诊断扫描的开始)的控制，从而避免冷管极限或管冷却延迟。此外，可以减少对管的不必要的应力，否则该应力可能会接收比所需的能量更多的能量。

即使进行了自适应的管加热，操作员仍可能需要根据需要启动管调节以避免冷约束。期望系统支持一种工作流程，在该工作流程中，手动管加热可以独立于患者设置来进行，或者作为系统上的正常工作流程的一部分自动进行。

在生成x射线以进行管调节时，在916处，可以针对即将进行的诊断扫描来准备成像扫描的受检者(诸如图2中的受检者204)。受检者可以被定位在电动工作台(诸如图2中的工作台228)上。工作台马达控制器可以移动工作台，使得受检者的适当部分在机架内以供成像。可以将造影剂注射到成像受检者中。该造影剂可以增强专门针对某些解剖结构采集的图像的对比度。该步骤是可选的，并且可以在不使用造影剂的情况下进行诊断扫描。由于x射线束被屏蔽而无法到达受检者，因此可以在将管加热的同时进行受检者准备，而不使受检者暴露于辐射。

在试管加热时，可以设置扫描参数以进行诊断扫描。用户可以根据扫描协议或菜单来输入或选择扫描参数。扫描参数可以包括将在扫描期间使用的滤波器的类型和序列。可以基于待成像的成像受检者的解剖结构来选择滤波器的类型。参数还可以包括设定扫描时间。作为一个示例，扫描定时可以包括用于对每个部分成像的开始时间和持续时间。成像受检者的解剖结构信息可以被加载到计算设备的存储器。可以从预扫描采集解剖结构信息。可以从先前的侦测扫描或局部扫描采集解剖结构信息。该步骤还可以包括经由电动工作台移动成像受检者，使得受检者的适当部分在机架内以供成像。

在920处，例程包括确定在加热阶段结束时是否已经达到期望的靶温度。如前所述，加热阶段结束时期望的靶温度可以高于诊断扫描开始时期望的温度。如果确定在加热时间段结束时尚未达到期望的靶温度，则在920处，可以在管温度的闭环控制下继续x射线生成。

如果确定在加热阶段结束时已经达到期望的靶温度，则在921处，可以通过停用辐射源来暂停x射线生成。在922处，可以将堵板移出x射线束的路径，并且可以将要在诊断扫描中使用的滤波器移入射束的路径中。可以通过操作耦接到包括领结式滤波器的托架的马达来将领结式滤波器定位在x射线束的路径中。可以基于受检者的当前成像的部分的解剖结构来确定滤波器的类型。可以在垂直于x射线束的平面的平面内沿轴移动领结式滤波器，以将该领结式滤波器定位在该射束中。

在924处，可以通过激活辐射源来启动x射线生成，并且可以根据扫描参数设置开始诊断扫描。以这种方式，在启动诊断扫描之前，可以通过在x射线管中生成x射线来加热x射线管，可以经由对x射线管的温度进行闭环控制来调整所生成的x射线的功率；并且在x射线管的加热期间，可以通过将堵板定位在x射线束的路径中来阻挡x射线束从准直器离开。

图10示出了例示在扫描之前对x射线管温度的开环控制的框图1000。在1002处，可以将在扫描之前进行的x射线管调节的结束标准定义为用户或系统的输入。结束标准可以包括即将进行的扫描开始时的x射线靶的温度以及在管调节(在本文中也被称为加热)阶段结束与随后的扫描开始之间的持续时间。

一旦定义了结束标准，在1004处，系统就可以计算在加热阶段期间要递送至x射线管以实现结束标准的能量的量。为了确定待递送的能量，在1012处，系统经由热模型和/或x射线管温度传感器查询当前的x射线管温度。系统可以使用查找表来确定要以当前温度和结束标准作为输入的待递送的能量的量，以及作为输出待递送至x射线管的能量的量。

在1006处，系统可以将待递送至x射线管的能量的量转化为一次或多次特定的x射线加热暴露。能量可以作为单次、连续的x射线暴露或作为一系列离散的x射线暴露来赋予。可以基于待递送至x射线管的能量的量和暴露的持续时间来估计每次暴露中递送的功率。考虑到系统约束，诸如可以递送至x射线管的最大可能功率，系统可以基于查找表来确定在管加热阶段期间递送的功率(其中将待递送至x射线管的能量作为输入)和在每次(或仅在)x射线暴露期间待递送的功率。

在1008处，用户可以激活辐射源以在管中生成x射线。所生成的x射线的功率可以赋予满足结束标准所需的能量。在x射线管调节期间，可以将堵板放置在x射线束准直器管内以阻止x射线束到达患者。在1010处，可以针对随后的诊断扫描设置患者，并且一旦达到结束标准，就可以进行诊断扫描。另选地，还可以进行校准扫描(存在或不存在患者)。

扫描一旦完成，便立即准备x射线管以用于相同的或下一位患者随后的扫描，并且由系统查询当前x射线管的温度，以用于x射线管的闭环温度控制。

如前所述，期望在诊断扫描之前获得x射线靶温度。通过在期望的热范围以下操作，x射线管靶材料可能变脆，从而导致靶中的裂缝数量增加并且导致靶的劣化。通过在期望的温度范围之上操作，系统可能会过热，并且在诊断扫描时无法足够快地冷却。x射线管在期望的温度范围之外的操作可以导致x射线靶材料的长期可靠性降低，从而导致与维修x射线管相关联的直接成本更高，给用户带来的间接成本也更高，并且如果系统在最佳工作范围之上或之下运行，还会缩小工作电流值范围。

典型的调节规程可以将热能倾泻到x射线管靶中，通常不考虑达到最佳操作状态所需的实际能量水平。由于在实际诊断扫描开始时管必须从过量施加的热能中充分冷却，因此这可以导致无法达到峰值能力。对于涉及扫描患者解剖结构的任何基于CT的规程，患者对x射线辐射吸收的剂量水平对于考虑规程的适当性至关重要。在扫描期间或扫描之前，可以采取适当的措施以确保患者的辐射暴露不超过预先确定的水平。

可以在诊断扫描之前执行一次或多次侦测扫描。在侦测扫描期间可以使用较高功率的x射线束以对x射线管进行调节，以进行紧随其后的诊断扫描。

就在侦测扫描的前一刻，可以提供达到期望的x射线靶温度范围的目标能量水平作为扫描参数优化算法的输入。此外，可以将患者的辐射吸收剂量的极限用作扫描参数优化算法的输入。该算法然后可以调整用于随后的侦测扫描的扫描参数，使得可以将靶能量赋予给x射线管，以针对随后的诊断扫描最佳地调节管，同时还针对侦测扫描将患者仅暴露于用户选择的水平的吸收剂量。通过在侦测扫描期间在到达受检者的x射线束的路径中添加硬化滤波器，可以使到达受检者的射束衰减，从而减少受检者的辐射暴露。通过在侦测扫描期间使用较高功率的射束，可以改善侦测扫描的图像质量，同时还可以保持或改善侦测模式的关键属性，诸如保持针对随后的诊断扫描确切地规定扫描范围的能力并且保持下面的侦测图像的对比度噪声比。

图11示出了用于在诊断扫描之前使用侦测扫描来对x射线管进行调节的示例性方法1100。方法1100可以在诊断扫描完成之后和/或在(诸如经由操作员)接收即将进行诊断扫描的指示时执行。

在1102处，例程包括确定是否期望在扫描之前进行x射线管加热。x射线管加热可以包括将x射线管和x射线靶的温度增加到期望的温度范围。在一个示例中，期望的温度范围可以介于200℃和300℃之间。可能期望在诊断扫描之前对x射线管进行加热，使得靶材料达到期望的温度范围。在低于期望的温度范围时，靶材料可能是脆的，由此撞击在靶上的高能电子束可以导致应力破裂，使得可能导致靶劣化。在扫描过程中使用较高的x射线功率可以改善图像质量。

如果确定不期望进行x射线管加热，则在1104处，可以保持当前的x射线管条件。在一个示例中，在当前的x射线管条件下，可能不会生成x射线来主动加热管。在另一个示例中，可以在没有任何改变的情况下继续在x射线管中生成x射线。

如果确定期望在扫描之前对x射线管进行加热，则在1106处，可以接收允许的患者吸收剂量范围作为来自操作员的输入。允许的吸收剂量范围的上限可以对应于对正在被扫描的受检者可能没有任何有害影响的x射线暴露水平。例如，可以通过公式1给出进入的与受检者接触的x射线辐射的暴露水平。

其中CTDI_Vol是用户定义的允许的患者x射线吸收剂量范围的上限，

是参考技术下受检者吸收的剂量，其中

基于x射线管中的电压(kV)，侦测功率是x射线管中的电压(kV)和x射线管中的电流(mA)的函数，吊架速度是受检者所在基座的以毫米/秒为单位的速度，以及孔口是系统等中心点处的射束孔口。例如，患者对辐射的暴露可以是在侦测扫描期间(侦测CTDIvol)患者所吸收的剂量或辐射。患者暴露可以与CT系统所采集的暴露不同。在1108处，可以确定要在诊断扫描之前执行的侦测扫描的次数。操作员可以在操作员控制台中经由键盘或触摸屏输入期望的侦测扫描次数。例如，可以进行两次侦测扫描，一次从受检者的侧面进行，另一次从受检者的前方进行。

在1110处，可以确定用于侦测扫描的扫描范围。侦测扫描的持续时间可以通过扫描范围和吊架速度的组合来确定。例如，吊架可以能够在最小速度和最大速度之间移动。侦测扫描的持续时间可以是吊架速度的函数。侦测扫描的持续时间可以在最低吊架速度下最高。因此，扫描范围还可以设定侦测扫描的最大持续时间。

在1112处，可以在随后的诊断扫描开始时确定x射线管的初始(当前)温度以及期望的x射线靶温度(在此被称为最终温度)。在一个示例中，可以使用热模型来估计x射线管的初始温度。可以基于环境温度、在最近的校准持续时间内(诸如在最近的5个小时内)的暴露历史记录(诸如在管中生成的x射线的功率)以及x射线管的热特性诸如管和靶的热传递系数对初始温度进行建模。当状态随时间推移而变化时，模型可以估计管的包括靶温度的热状态。这样，靶的温度可以与管和其他相关联的部件的温度相同。在另一个示例中，靶温度可以与管的温度不同，并且可以估计单独的初始靶温度和初始管温度。在另一个示例中，可以基于来自容纳在x射线管中的温度传感器的输入来估计x射线管温度。

可以将扫描开始时期望的靶温度以及侦测扫描完成与诊断扫描开始之间的剩余时间称为结束标准。结束标准可以内置在一些工具或系统预设中，或者可以由用户选择。例如，用户可以根据扫描协议或菜单来输入或选择期望的温度。另外，用户可以输入即将进行的诊断扫描的开始时间。

在一个示例中，针对患者扫描，用户和/或系统可以确定在侦测扫描完成五分钟后管靶温度应该高于200℃。这可以允许用足够的时间来准备患者，定位解剖结构并且准备进行对比剂注射，同时确保靶仍处于脆性模式之上，以避免冷管极限，并且允许针对患者成像的最大可用管功率。在另一个示例中，在诊断暴露之前针对不同的患者或规程需要更多时间的情况下，用户可能希望将达到200℃的时间(扫描开始时)延长至侦测扫描完成后10分钟。

在1114处，可以基于初始温度和在随后的诊断扫描开始时期望的x射线靶温度(最终温度)来估计将赋予给x射线管以获得期望的x射线靶温度的能量的量。可以根据初始温度、最终温度以及一次或多次侦测扫描完成与诊断扫描开始之间的持续时间来估计能量的期望的量。在一个示例中，如果连续进行两次或更多次侦测扫描，则可以将期望的能量划分成两个或更多个部分后赋予。在侦测扫描期间赋予给x射线管的能量可以由公式2给出。

其中能量是侦测扫描期间赋予给x射线管的能量的量，侦测功率是x射线管电压和x射线管电流的量值的数学乘积，吊架速度是受检者所在基座的以毫米/秒为单位的速度，侦测长度是待进行的侦测扫描次数的总持续时间。侦测长度可以是待进行的侦测扫描的次数和每个侦测扫描的持续时间的函数。

在1116处，扫描参数优化算法可以用于基于允许的患者吸收剂量范围(如在步骤1106中确定的)、侦测扫描的次数(如在步骤1108中确定的)、每次侦测扫描的扫描范围(如在步骤1110中确定的)，以及x射线靶加热所需的能量(如在步骤1114中确定的)。为获得期望的最终热状态而要提供给管的功率是用于x射线管加热的期望的能量和一次或多次侦测扫描的持续时间的函数。该算法可以估计在一次或多次扫描过程中将提供给管的功率，并且确定x射线管的与该功率对应的电流和电压。这样，不同的功率水平提供不同的x射线剂量。

由扫描参数优化算法基于上述输入规定的扫描参数可以包括x射线管电压(kV)、x射线管电流(kA)、扫描期间的吊架速度(mm/s)、系统等中心点处的射束孔口、射束焦点大小、扫描视场、待使用的一个或多个滤波器等。扫描参数优化算法可以在一次或多次侦测扫描开始之前自动规定扫描参数。

侦测扫描参数被调控为匹配系统的能量需求和由用户设定的患者吸收剂量极限。为此，该算法自动选择上述扫描参数，以便匹配系统的热输入需求、用户选择的吸收剂量范围和独立设定的扫描范围，并且在整个扫描范围内产生在患者吸收剂量范围内满足输入能量靶的侦测扫描。例如，在所有有效的侦测扫描范围50mm至2000mm内，能量靶可以在25kJ至400kJ的范围内。可接受的(用户设定的)患者吸收的剂量水平可以在0.02mGy至0.5mGy的范围内。例如，如果能量需求为200kJ，侦测扫描范围被独立设定为450mm，并且用户已选择的侦测CTDIvol范围在0.02mGy至0.06mGy之间，则算法可以自动选择80kV的x射线管电压、555mA的x射线管电流和100mm/s的吊架速度，从而导致在吸收剂量为0.04mGy时赋予的能量为200kJ。该示例例示了算法如何选择系统参数来满足所赋予的能量和患者吸收剂量的双重靶的机制。

图12示出了例示扫描协议的引导选择的框图1200。扫描参数优化算法1202可以用于确定侦测扫描参数1212。扫描参数优化算法1202的输入可以包括用于获得最佳x射线靶温度的期望的能量1204、最大准许的受检者辐射吸收剂量水平(或范围)1206、每次侦测扫描的扫描范围1210诸如每次扫描的持续时间、为赋予期望的能量1204而进行的侦测扫描1210的次数。基于输入，扫描参数优化算法1202可以优化在每次侦测扫描过程中要递送的功率，以能够在整个扫描持续时间内赋予期望水平的能量。例如，该算法可以基于在每次扫描期间要递送的功率，使用查找表来确定侦测扫描参数1212作为输出。由算法1202自动设定的侦测扫描参数可以包括x射线管电压(kV)、x射线管电流(kA)、扫描期间的吊架速度(mm/s)、系统等中心处的射束孔口、射束焦点大小、扫描视场、待使用的一个或多个滤波器等。

返回图11，在1118处，可以基于算法所规定的扫描参数来启动一次或多次侦测扫描。在生成用于侦测扫描的x射线束之前，可以通过操作耦接到包括领结式滤波器(诸如图3中的领结式滤波器320)和硬化滤波器(诸如图3中的硬化滤波器302)的托架的马达，将领结式滤波器和硬化滤波器定位在x射线束的路径中。可以在垂直于x射线束的平面的平面内沿轴移动领结式滤波器，以将领结式滤波器和硬化滤波器定位在射束中。控制器可以致动马达以将轴和托架移动至期望的位置。硬化滤波器可以拦截较低能量的辐射以使射束衰减，从而在侦测扫描期间减少患者的辐射暴露。通过使用硬化滤波器，在将受检者的吸收剂量水平保持在用户指定的吸收剂量范围内的情况下，在侦测扫描期间可以使用较高功率的x射线束来加热x射线管。硬化滤波器可以与领结式滤波器至少部分地重叠，并且射束可以首先穿过硬化滤波器，然后进入领结式滤波器。一旦将滤波器定位在射束的路径中，就可以激活辐射源以生成x射线。在接收来自成像受检者的所传输的辐射信号时，从检测器(诸如图2的108)采集侦测扫描的数据集。

以这种方式，托架可以包括：硬化滤波器和一个或多个领结式滤波器；以及滤波器驱动系统，该滤波器驱动系统用于移动托架，以在诊断扫描之前的侦测扫描期间将硬化滤波器和一个或多个领结式滤波器中的一个领结式滤波器选择性地定位在辐射源与成像受检者之间的辐射束的路径中，该侦测扫描根据基于所选择的患者辐射吸收剂量极限和待赋予辐射源的x射线管以进行x射线管加热的能量的量计算出的扫描参数来进执行。

在1120处，例程包括确定侦测扫描是否已经结束。可以基于在步骤1116处由算法确定的扫描参数来确定侦测扫描的结束。如果确定侦测扫描尚未结束，则在1121处，可以继续进行侦测扫描以加热x射线管。在一个示例中，可以相继进行两次或更多次侦测扫描。每次侦测扫描的扫描参数可以由算法规定。

如果确定侦测扫描已经结束，则在1122处，显示并且存储从侦测扫描采集的数据集。在一个实施方案中，可以重建从受检者的不同部分采集的数据集以形成图像。所采集的数据集以及处理后的图像可以被保存在成像系统的存储装置中，并且可以不进行进一步的扫描。

在1122处，可以通过激活辐射源来启动x射线生成，并且可以根据扫描参数设置开始诊断扫描。可以通过操作耦接到包括领结式滤波器的托架的马达来将领结式滤波器定位在x射线束的路径中。硬化滤波器可以被移出x射线束的路径，并且至少一个领结式滤波器可以被定位在x射线束的路径中。可以基于受检者的当前成像的部分的解剖结构来确定滤波器的类型。对于诊断扫描，将使用较大的射束大小，因此可能不再使用硬化滤波器。在一个示例中，用于诊断扫描的领结式滤波器可以与用于侦测扫描的领结式滤波器相同。在另一个示例中，用于诊断扫描的领结式滤波器可以不同于用于侦测扫描的领结式滤波器。可以在垂直于x射线束的平面的平面内沿轴移动领结式滤波器，以将该领结式滤波器定位在该射束中。

以这种方式，在启动诊断扫描之前，可以接收针对患者吸收剂量极限、诊断扫描之前的一次或多次侦测扫描的持续时间、侦测扫描的次数、启动诊断扫描时x射线管的最终温度中的每一个的用户输入，在一次或多次侦测扫描期间要赋予给x射线管的能量的量可以基于x射线管的当前温度、x射线管的最终温度以及诊断扫描的启动的时间来估计，并且用于一次或多次侦测扫描的扫描参数可以基于患者吸收剂量极限和一次或多次侦测扫描期间要赋予给x射线管的能量的量来计算，射束硬化滤波器可以被定位在x射线束的路径中，并且可以根据计算出的扫描参数来执行一次或多次侦测扫描以加热x射线管。

图13示出了在侦测扫描和随后的诊断扫描期间x射线靶温度的变化的示例性曲线图1300。线1302示出了经由热模型或容纳在x射线管中的温度传感器的输出估计的x射线靶温度的变化。对于诊断扫描，靶的期望的温度范围介于温度T2和温度T3之间。

侦测扫描可以在时间t1被启动。在侦测扫描之前，靶的温度可以介于温度T1和温度T2之间。如果在低于温度T2的情况下进行诊断扫描，靶材料可能会变脆，由此撞击在靶上的高能电子束可能导致应力破裂，使得可能导致靶劣化。在侦测扫描期间的x射线生成过程中，在时间t2处，靶的温度可以升高到高于温度T3。在T3以上进行诊断扫描可以导致x射线管劣化。

到在时间t3进行诊断扫描时，靶的温度可以降低到介于T1和T2之间的最佳温度范围，在这种情况下靶材料是韧性的，并且可以使用高功率x射线束进行诊断扫描，而对管没有任何有害影响。例如，T1可以是100℃，t2可以是200℃，并且T3可以是300℃。

以这种方式，扫描参数优化算法可以自动规定侦测扫描的若干扫描技术参数(诸如管电压、吊架速度、电流、领结式滤波器、x射线束孔口)，以在将患者暴露于靶吸收剂量范围内的用户选择的x射线吸收剂量的情况下，将靶水平的热能同时赋予给x射线管系统。该算法在作为常规患者工作流程一部分的规程期间，在提高侦测扫描的图像质量的情况下完成该双重任务。诊断扫描期间x射线管的最佳热条件直接转换为x射线管可靠性的提高，同时导致降低更换的商业成本并且提高客户满意度。

通过在诊断扫描之前对x射线管进行热调节，可以在扫描期间使用CT系统的最大功率容量，因此可以提高诊断图像质量的一致性。使用侦测扫描进行x射线管调节可以减少或消除在标准的每日扫描工作流程期间(有时是患者扫描计划表的一部分)发生的单独的和附加的室外管加热的需求，其中定时需要由CT技术人员管理，从而改善工作流程。

在一个示例中，一种成像系统，包括：托架，该托架包括一个或多个硬化滤波器和一个或多个领结式滤波器；以及滤波器驱动系统，该滤波器驱动系统用于移动托架以将一个或多个硬化滤波器和一个或多个领结式滤波器中的一个领结式滤波器选择性地定位在辐射源与成像受检者之间的辐射束的路径中，一个或多个硬化滤波器与一个或多个领结式滤波器中的至少一个领结式滤波器至少部分地重叠。在前述示例性方法中，附加地或可选地，一个或多个硬化滤波器与一个或多个领结式滤波器中的每一个领结式滤波器仅部分地重叠。在任一个或所有前述示例中，附加地或可选地，一个或多个领结式滤波器包括在托架内彼此相邻放置的第一领结式滤波器和第二领结式滤波器。在任一个或所有前述示例中，附加地或可选地，一个或多个滤波器放置在第一领结式滤波器和第二领结式滤波器之间，一个或多个硬化滤波器与第一领结式滤波器和第二领结式滤波器中的每一者部分地重叠。在任一个或所有前述示例中，附加地或可选地，第一领结式滤波器被容纳在形成于托架的腔体中的第一狭槽内，并且其中第二领结式滤波器被容纳在形成于托架的腔体中的第二狭槽中，第一狭槽经由突片与第二狭槽分开。在任一个或所有前述示例中，附加地或可选地，一个或多个硬化滤波器嵌入在第一领结式滤波器和第二领结式滤波器之间的凹陷部内，一个或多个硬化滤波器被耦接到突片。在任一个或所有前述示例中，附加地或可选地，一个或多个硬化滤波器中的每一个包括支撑结构和一个或多个金属板，该支撑结构和该一个或多个金属板被堆叠在一起并且经由多个螺栓耦接到突片。在任一个或所有前述示例中，附加地或可选地，支撑结构和一个或多个金属板可以具有相同的尺寸，该支撑结构由与该一个或多个金属板的材料不同的材料制成。

根据权利要求5所述的系统，还包括铝滤波器，该铝滤波器耦接到托架的下侧。在任一个或所有前述示例中，附加地或可选地，在进入成像受检者之前，辐射束先穿过一个或多个硬化滤波器，然后穿过一个或多个领结式滤波器中的一个领结式滤波器，再穿过铝滤波器。在任一个或所有前述示例中，附加地或可选地，滤波器驱动系统包括经由轴耦接到托架的马达，该马达被操作为平移轴以将一个或多个硬化滤波器和一个或多个领结式滤波器中的一个领结式滤波器定位在路径中。

用于成像系统的另一个示例性方法包括：在第一成像期间，移动托架以将容纳在托架中的硬化滤波器和第一领结式滤波器定位在辐射源和成像受检者之间的辐射束的路径中，并且在第二成像期间，移动托架以将硬化滤波器和第一领结式滤波器移出辐射的路径，然后将容纳在托架中的第一领结式滤波器或第二领结式滤波器定位在辐射的路径中。在前述示例性方法中，附加地或可选地，第一成像是成像受检者的解剖结构的侦测扫描，并且第二成像是其诊断扫描，在第一成像中使用的射束大小小于在第二成像中使用的射束大小。在任一个或所有前述示例中，附加地或可选地，移动托架包括致动经由轴耦接到托架的马达，该轴在垂直于辐射的路径的方向的方向上平移以将硬化滤波器、第一领结式滤波器和第二领结式滤波器中的一者或多者定位在辐射的路径中。在任一个或所有前述示例中，附加地或可选地，第一领结式滤波器和第二领结式滤波器中的每一者被定位在托架内对应的相邻狭槽的内部，并且硬化滤波器被耦接到第一领结式滤波器和第二领结式滤波器之间的托架。在任一个或所有前述示例中，附加地或可选地，硬化滤波器与第一领结式滤波器和第二领结式滤波器中的每一者部分地重叠，并且在本文中，在第一成像期间，辐射束首先穿过硬化滤波器，然后穿过第一领结式滤波器。

在又一个示例中，一种用于成像系统的系统，包括：机架，该机架用于接纳成像受检者；辐射源，该辐射源定位在机架中以用于发射辐射暴露；检测器，该检测器相对于辐射源定位在机架的对面；电动工作台，该电动工作台用于在机架内移动成像受检者；计算设备，该计算设备具有存储在非暂态存储器中的指令；第一领结式滤波器；第二领结式滤波器；以及定位在滤波器托架中的一个或多个硬化滤波器，该一个或多个硬化滤波器安装在第一领结式滤波器和第二领结式滤波器之间并且与第一领结式滤波器和第二领结式滤波器中的每一者部分地重叠；以及滤波器驱动系统，该滤波器驱动系统用于通过将第一领结式滤波器、第二领结式滤波器和一个或多个硬化滤波器中的一者或多者移入或移出辐射束来切换滤波器。在前述示例性系统中，附加地或可选地，第一领结式滤波器和第二领结式滤波器中的每一者包括第一直长边和包括中心脊的第二平行长边，第一领结式滤波器和第二领结中的每一者由石墨制成。在任一个或所有前述示例中，附加地或可选地，硬化滤波器包括矩形支撑结构和堆叠在该支撑结构下方的一个或多个矩形金属板中的每一个。在任一个或所有前述示例中，附加地或可选地，矩形支撑结构由铝制成，并且一个或多个矩形金属板由铜制成，其中一个或多个矩形金属板中的每一个具有不同的厚度。

图1至图5D、图7和图8A至图8B示出了具有各种部件的相对定位的示例性配置。至少在一个示例中，如果被示为彼此直接接触或直接联接，则此类元件可分别被称为直接接触或直接联接。相似地，至少在一个示例中，彼此邻接或相邻的元件可分别彼此邻接或相邻。例如，设置成彼此共面接触的部件可被称为共面接触。又如，在至少一个示例中，被定位成彼此间隔开并且其间仅具有空间而不具有其他部件的元件可被如此描述引用。又如，被示为位于彼此的上面/下面、位于彼此相对侧、或位于彼此的左侧/右侧之间的元件可相对于彼此被如此描述引用。此外，如图所示，在至少一个示例中，元件的最顶部元件或点可被称为部件的“顶部”，并且元件的最底部元件或点可被称为部件的“底部”。如本文所用，顶部/底部、上部/下部、上面/下面可为相对图的竖直轴而言的，并且可用于描述图中元件相对于彼此的定位。由此，在一个示例中，被示为位于其他元件上面的元件被竖直地定位在其他元件上面。又如，图中所示的元件的形状可被称为具有这些形状(例如，诸如为圆形的、平直的、平面的、弯曲的、圆形的、倒角的、成角度的等等)。此外，在至少一个示例中，被示为彼此相交的元件可被称为相交元件或彼此相交。另外，在一个示例中，被示为位于另一个元件内或被示为位于另一个元件外的元件可被如此描述引用。

如本文所用，以单数形式列举并且以单词“一个”或“一种”开头的元件或步骤应当被理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确说明此类排除。此外，对本发明的“一个实施方案”的引用不旨在被解释为排除也包含所引用特征的附加实施方案的存在。此外，除非明确地相反说明，否则“包含”、“包括”或“具有”具有特定特性的元件或多个元件的实施方案可包括不具有该特性的附加此类元件。术语“包括”和“在...中”用作相应的术语“包含”和“其中”的简明语言等同形式。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，而不旨在对其对象施加数字要求或特定位置次序。

该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使相关领域中的普通技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何包含的方法。本发明可取得专利权的范围由权利要求书限定，并且可包括本领域普通技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求书的字面语言没有区别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有微小差别的等效结构元素，则此类其他示例旨在落入权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种成像系统，包括：

托架，所述托架包括一个或多个硬化滤波器和一个或多个领结式滤波器，以及滤波器驱动系统，所述滤波器驱动系统用于移动所述托架以将所述一个或多个硬化滤波器和所述一个或多个领结式滤波器中的一个领结式滤波器选择性地定位在辐射源与成像受检者之间的辐射束的路径中，所述一个或多个硬化滤波器与所述一个或多个领结式滤波器中的至少一个领结式滤波器至少部分地重叠。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个硬化滤波器与所述一个或多个领结式滤波器中的每一个领结式滤波器仅部分地重叠。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个领结式滤波器包括在所述托架内彼此相邻放置的第一领结式滤波器和第二领结式滤波器。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述一个或多个滤波器被放置在所述第一领结式滤波器和所述第二领结式滤波器之间，所述一个或多个硬化滤波器与所述第一领结式滤波器和所述第二领结式滤波器中的每一者部分地重叠。

5.根据权利要求3所述的系统，其中所述第一领结式滤波器被容纳在形成于所述托架的腔体中的第一狭槽内，并且其中所述第二领结式滤波器被容纳在形成于所述托架的所述腔体中的第二狭槽内，所述第一狭槽经由突片与所述第二狭槽分开。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述一个或多个硬化滤波器被嵌入在所述第一领结式滤波器和所述第二领结式滤波器之间的凹陷部内，所述一个或多个硬化滤波器耦接到所述突片。

7.根据权利要求5所述的系统，其中所述一个或多个硬化滤波器中的每一个硬化滤波器包括支撑结构和一个或多个金属板，所述支撑结构和所述一个或多个金属板被堆叠在一起并且经由多个螺栓耦接到所述突片。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述支撑结构和所述一个或多个金属板可以具有相同的尺寸，所述支撑结构由与所述一个或多个金属板的材料不同的材料制成。

9.根据权利要求5所述的系统，还包括铝滤波器，所述铝滤波器耦接到所述托架的下侧。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述辐射束在进入所述成像受检者之前，先穿过所述一个或多个硬化滤波器，然后穿过所述一个或多个领结式滤波器中的一个领结式滤波器，再穿过所述铝滤波器。

11.根据权利要求1所述的系统，其中所述滤波器驱动系统包括经由轴耦接到所述托架的马达，所述马达被操作为平移所述轴以将所述一个或多个硬化滤波器和所述一个或多个领结式滤波器中的一个领结式滤波器定位在所述路径中。

12.一种用于成像系统的方法，包括：

在第一成像期间，移动托架以将容纳在所述托架中的硬化滤波器和第一领结式滤波器定位在辐射源和成像受检者之间的辐射束的路径中，以及

在第二成像期间，移动所述托架以将所述硬化滤波器和所述第一领结式滤波器移出所述辐射的所述路径，然后将容纳在所述托架中的第一领结式滤波器或第二领结式滤波器定位在所述辐射的所述路径中。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一成像是所述成像受检者的解剖结构的侦测扫描，并且第二成像是其诊断扫描，在所述第一成像中使用的射束大小小于在所述第二成像中使用的射束大小。

14.一种成像系统，包括：

机架，所述机架用于接纳成像受检者；

辐射源，所述辐射源定位在所述机架中以用于发射辐射暴露；

检测器，所述检测器相对于所述辐射源定位在所述机架的对面；

电动工作台，所述电动工作台用于在所述机架内移动所述成像受检者；

计算设备，所述计算设备具有存储在非暂态存储器中的指令；

第一领结式滤波器、第二领结式滤波器和定位在滤波器托架中的一个或多个硬化滤波器，所述一个或多个硬化滤波器安装在所述第一领结式滤波器和所述第二领结式滤波器之间，并且与所述第一领结式滤波器和所述第二领结式滤波器中的每一者部分地重叠；和

滤波器驱动系统，所述滤波器驱动系统用于通过将所述第一领结式滤波器、所述第二领结式滤波器和所述一个或多个硬化滤波器中的一者或多者移入或移出所述辐射束来切换滤波器。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述第一领结式滤波器和所述第二领结式滤波器中的每一者包括第一直长边和包括中心脊的第二平行长边，所述第一领结式滤波器和所述第二领结式滤波器中的每一者均由石墨制成。

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