CN1578990A - 过滤x射线束的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种过滤一X射线束(9)的设备(13)，其包括一个可由一处于所述X射线束(9)之外的停放位置(P)调整到一处于所述X射线束(9)内的过滤位置(F)的过滤器(15、16、17)。此设备(13)具有一个用于检测处于所述过滤位置(F)上的过滤器(17)的第一传感器装置(95、96、97)和一个用于检测处于所述停放位置(P)上的过滤器(17)的第二传感器装置(105、106、107)。在此设备(13)中，从辐射量的观点出发，能可靠地检测所述过滤器(15、16、17)的不利的错误位置。例如，当所述过滤器(15、16、17)既不处于其停放位置(P)也不处于其过滤位置(F)上时，发出一个操作人员可感受到的信号。

Description

过滤X射线束的设备

本发明涉及一种过滤一X射线束的设备，它包括一个过滤器，该过滤器可由一处于X射线束外的停放位置调整到一处于X射线束内的过滤位置。

本发明还涉及一种医学的X射线设备。

在医学的X射线仪中，辐射的“质量”，也就是X射线量子的能量分布，除了X射线管上的电压外，主要通过一在后连接的过滤器参与决定。通过过滤X射线，尤其应消除低能量的量子，因为它们对于成像不起重要作用，而只是导致不必要的照射。通过过滤将能量分布的重心移到更高的值，使射线“硬化(aufgehaertet)”。经常使用的过滤器材料是铅，以及对于高能射线采用铜。

尤其为了心脏病学的诊查，需要采用具有不同过滤级、亦即具有不同吸收值的铜预滤器。

一种具有不同过滤级的过滤转换器已公开在DE 19832973A1和DE4229319C2中。

本发明的所要解决的技术问题是提供一种过滤设备，它提高了用经过滤的X射线诊查病人时的工作安全性。

本发明有关前言所述设备的技术问题通过一个用于检测在过滤位置上的过滤器的第一传感器装置和一个用于检测在停放位置上的过滤器的第二传感器装置得以解决。

采用按照本发明的过滤设备获得的优点是，可以快速和直接地确定由于构件失灵或误操作引起的错误定位。迄今这种错误定位只能左通过分析或观察所生成的X射线照片(图像判断)确定照片内相应的征兆后间接地确定。这导致病人要承受不必要的射线负荷，因为需要重新照相或使他承受更长时间的照射。

按照一项优选的扩展设计，为其他每一个过滤器分别设置另一个用于检测其过滤位置的第一传感器装置和另一个用于检测其停放位置的第二传感器装置。由此以有利的方式能特别可靠地运行有多个过滤级的过滤设备，在这种过滤设备中不采取另一些预防措施难免增大个别过滤器误定位的概率。

所述传感器装置优选地设计为光栅。作为替换方式，也可以设计为电感式、电容式或电阻式的传感器。这些传感器装置也可以通过一机械的键控器或开关实现。

按另一项优选的扩展设计，所述传感器信号被输送到一分析装置，如果所述过滤器或其中一个过滤器既不在其停放位置上、也不在其过滤位置上时，该分析装置就产生一个信号。通过这样一种最好是电子的和/或软件控制的分析装置，可以在进一步提高安全性的情况下使位置监控达到自动化。

当按照本发明的设备设有一个用于移动所述过滤器的驱动装置、例如一步进电动机时，是特别有利的，因为在这种情况下由传感器装置也可以监控所述驱动装置的正确功能以及必要时还可以监控为它配设的控制装置的正确功能。

所述过滤设备优选地作为组件与一个深光阑装置(Tiefenblendenanordnung)设计在一起，它与深光阑装置一起尤其安装在一共同的外壳内。

为了移动用于实现不同的过滤级的优选现存的多个过滤器，可为每个过滤器单独设有一个臂，各臂的第一端作用在所相关的过滤器上，以及各臂的第二端可施加一个由所述驱动装置产生的力。为此，所述设备有利地设计为，根据所述共同的驱动装置的运动或通过在相关的臂上施加一调整力可将所述过滤器之一调整到所述射线束内，或通过在此臂上施加一复位力可将其从所述射线束中召回。

在本文中所述“臂”指的是任何用于传力的装置，例如也可以是滑块、杠杆、连杆或铰接装置。

按照一种优选的扩展结构，为了将每个过滤器固定在其处于射线束内的位置上，设有一个装置，尤其是一个止动器或一个磁耦合器。由此以有利的方式不再需要由驱动装置产生一个用于将过滤器持续地固定在射线束内的固定力。

优选地，为了将每个过滤器固定在和/或返回到其在射线束外的位置上，设有一个装置，尤其一个复位弹簧。由此以简单的方式可再现地确定另一个位置。

用于将过滤器固定在其处于射线束内的位置上的装置，尤其止动器，其尺寸具体应确定为，使复位弹簧的复位力单独不足以使过滤器能离开此位置，以及，当附加地作用由驱动装置产生的复位力时，过滤器便能离开此位置并返回到其在射线束之外的位置。

按一项优选的扩展设计，所述臂被编制不同的机械编码并且既用于调整运动也用于召回运动。它们尤其以这样的方式被编制不同的机械编码，即，根据所述驱动装置的一些预定的彼此不同的运动，可将一个或多个过滤器调整到射线的射程内；以及，根据驱动装置的预定的彼此不同的另一些运动，可将一个或多个过滤器从所述射线束召回。

优选地，通过所述驱动装置沿一个方向逐渐增加的运动可将所有过滤器逐渐地调整到射线束内，以及通过该驱动装置沿反方向逐渐增加的运动可逐渐地将所有的过滤器从射线束召回。

按另一项优选的扩展设计，所述过滤器可按它们可调整到射线束内的相同顺序从射线束中召回，在这种情况下调整和召回尤其按一种先进先出的规则进行。

此外，按照本发明的过滤设备有利地这样设计，即，设有一个由驱动装置驱动的传动件，该传动件可与在每个臂上设有的各两个止挡接触，其中，一个接通止挡用于在臂上施加调整力，以及一个断开止挡用于在臂上施加复位力。采用此也可以设计为抓手的传动件带来的优点是，所述臂不必与驱动装置刚性地连接，所以驱动装置在进行第一次运动后可与此无关地进行第二次运动。

按照另一项特殊的扩展设计，为了对所述臂编制机械的编码，在不同臂上的止挡位置是互不相同。

在另一项非常特别的优选的扩展设计中，设有一个用于控制所述驱动装置的控制装置，该控制装置包括一个在其中储存或可以储存所述臂的互不相同的编码和/或所述驱动器预定的互不相同的运动的存储器。优选地储存一些用于实现不同的过滤级、例如用于将一个过滤器或多个过滤器的组合安置到射线束内而必须实施的运动。这些所储存的运动尤其可通过电子学方式读出并可由所述控制装置用于调整一个期望的或选出的过滤级。作为替换方式，可以储存所述臂的、可被一软件利用的编码，以便计算所述驱动装置的各需要的运动以及相应地控制所述驱动装置。

所述控制装置也可以设计为，它持续地记录哪些过滤器止处于射线束内以及哪些过滤器没有处于射线束内。由此产生的优点是，用于调整期望的过滤级所需的驱动装置的运动并不总是需要所有的过滤器必须从一个规定的原始位置、例如所有的过滤器均不处于射线束内出发来实施，而是可以采用从一个过滤级到另一个过滤级的也许更快的运动顺序。当时所需要的运动顺序可例如由一软件算出。由此产生用于所述驱动装置的移动指令。

所述过滤器尤其是铜过滤器和/或铝过滤器或预过滤器，和/或以不同的透射率为特征。

尤其用于心脏病学的医学用X射线设备也处于本发明的范围内，该X射线设备包括一个X射线源和一个上述用于过滤由该X射线源发射的X射线束的过滤设备。

所述X射线设备优选地设计为，如果与所述传感器装置连接的分析装置产生一个信号，表明所述过滤器或其中一个过滤器既未处于其停放位置又未处于其过滤位置上，则中断该X射线设备的运行。

特别有利的是，若所述分析装置产生一个信号，则发出一个使操作人员明显可见的信号，尤其光或声信号。

下面借助图1至4详细阐述一按照本发明的设备和医学的X射线设备的实施例。附图中：

图1表示一按照本发明的医学X射线设备的示意综览图；

图2表示一按照本发明的过滤设备的立体详图；

图3表示图2所示的过滤设备的不同机械编码的臂；以及

图4表示图2所示的过滤设备的传感器装置示意详图。

图1表示一医学的X射线设备1，其包括一X射线管3、一深光阑装置5和一用于摄录X射线照片的检测装置7。X射线管3发射一X射线束3用于透射一位未在图中表示出的病人。

在X射线管3与深光阑装置5之间，一个用于过滤X射线束9的设备与深光阑装置5一起安装在一共同的外壳11内。

在图2中详细表示的过滤设备13包括三块不同厚度的铜板作为三个过滤器15、16、17，它们的厚度为0.1mm、0.2mm及0.6mm，在图2中只能看见可在最上面的平面内调整的包括其全部表面的过滤器17。两个位于其下方平面内的可直线移动的过滤器15、16只能看见一部分。

每个过滤器15、16、17既可定位在一停放位置或断开位置上(在图2中全部三个过滤器15、16、17均处于此位置上)，也可定位在一接通或有效位置上，在此位置上时过滤器15、16、17被X射线束9穿过。为了导引优选地设计为矩形或正方形的过滤器15、16、17，在每个过滤器15、16、17的一侧设有一个压制为缝状槽的导引结构18、19、20，以及在另一侧分别设有一圆形横截面的导轨或导杆22、23、24。沿着导杆22、23、24可分别移动一滑架，所配属的过滤器15、16、17借助螺钉固定或夹紧在该滑架上。

为运动每个过滤器15、16、17设有一单独的推进器、铰接器或臂25、26、27，它们各自的第一端25A、26A、27A作用在所附属的过滤器15、16、17上，以及它们各自的处于相对位置的第二端25B、26B、27B可转动地支承在一轴29上。在第一端25A、26A、27A上，所述臂25、26、27各借助两个通过铰接件互相连接的铰链与所配属的过滤器15、16、17固定连接。在图2中只能看到其中用于最厚的过滤器17的最上部铰接件的这些铰接件，补偿在臂25、26、27回转时引起的在各自的臂25、26、27的离轴的一端25A、26A、27A与过滤器15、16、17之间的相对运动。

在臂25、26、27的各第三端25C、26C、27C上分别连接一召回弹簧或复位弹簧35、36、37，过滤器15、16、17克服它们的基于弹性的复位力可运动到各自的接通或有效位置。为了移动过滤器设有一个驱动装置33，该驱动装置设计为可沿两个方向转动的电动机。过滤器15、16、17借助一由驱动装置33产生的调整力克服其复位弹簧35、36、37的弹簧力可调整到所述接通或有效位置上，亦即处于X射线束9内。

在导杆22、23、24的端部为每个过滤器15、16、17设有一个设计为固定锁45、46、47的卡锁弹簧，当所涉及的过滤器15、16、17到达其处于X射线束9内的接通或有效位置时，它的滑架可卡锁在所述卡锁弹簧中。这意味着，驱动装置33不必产生将过滤器15、16、17保持处于X射线束9内的固定力。固定锁45、46、47的尺寸确定为，使复位弹簧35、36、37的基于弹性的复位力单独不足以使滑架脱离固定锁45、46、47。

反之，若至少直至复位弹簧35、36、37离开有效范围时在过滤器15、16、17上附加地作用一个由驱动装置33产生的复位力，则过滤器15、16、17可以离开其固定锁45、46、47，下面还要详细说明此复位力的来源。在复位弹簧35、36、37离开有效范围(“脱开”)后，过滤器15、16、17便单独在复位弹簧35、36、37的基于弹性的复位力作用下一直运动到断开位置(“退出”)。在这里有利的是在断开位置存在一些减振元件，通过它们对各加速的臂25、26、27进行制动。

驱动装置33通过一皮带49驱动一个可绕轴29旋转的转盘51，该转盘安装在臂25、26、27的第二端25B、26B、27B的下面。在转盘51上偏心地固定一个向上通过臂15、16、17中的空隙伸出的圆柱销状的传动件53。

为了进一步说明，请参见图3，图中并列地表示出从上方观察的已被拆卸的臂25、26、27。所述空隙在其内棱边上构成一些用于可转动的传动件53的止挡55、56、57、65、66、67。每个臂25、26、27作为规定的接通编码具有一个接通止挡55、56、57用于在臂25、26、27上施加调整力，为此传动件53带动所涉及的臂25、26、27沿顺时针方向转动，以及作为规定的断开编码具有一个断开止挡65、66、67用于在臂25、26、27上施加复位力，为此传动件53带动所涉及的臂25、26、27沿逆时针方向转动。

所述臂25、26、27的外轮廓形状基本相同，亦即是全等的。它们的区别在于各自的空隙形状，在每个臂25、26、27中，止挡55、65或56、66或57、67在所述空隙中的位置是不同的。相对于一条想象的、平行于臂25、26、27延伸的以及在本例中决定过滤器15、16、17的断开位置的公共轴线69，所述接通止挡55、56、57的角位置从最薄的过滤器15(臂25)出发朝最厚的过滤器17(臂27)方向按相同的步进量增加，以及断开止挡65、66、67的角位置按相同的步进量减少。自由的角度开度，亦即所述断开止挡的各角位置与接通止挡的角位置之差，在最薄的过滤器上为最大，它朝最厚的过滤器方向连续减小。

这些角度的具体值为：

过滤器	臂	接通止挡	断开止挡	空隙的自由开度
					15(0.1mm)	25	20.4°	92.4°	72.0°
16(0.2mm)	26	24.0°	84.0°	60.0°
					17(0.6mm)	27	27.6°	75.6°	48.0°

现在针对作为举例的运动顺序说明设备13的功能。为此从这样一种状态出发，此时所有的臂25、26、27处于相同的角度位置上，亦即从上方观察处于重合的停放位置上。在图3中表示的便是这种状态。

当传动件53沿顺时针方向运动时，它相继地，亦即在时间上错开地，与接通止挡55、56、57接触，确切地说首先与用于最厚的过滤器17的臂27的接通止挡57接触。随着传动件53进一步旋转，它也与用于中间过滤器16的臂26的接通止挡56接触并与之一同角度错开地回转3.6°。之后也同样适用于最薄的过滤器15的臂25(接通止挡55)。如此呈扇形展开的臂25、26、27在传动件53进一步旋转时接着同步地克服复位弹簧35、36、37的力继续运动，直至最前面的臂27回转到如此远，以致最厚的过滤器17被移动越过在所述固定锁47的卡锁弹簧上的突出的成形部分或门槛(“止动”)。在此状态下，最厚的过滤器17被调整到X射线束9内。若不应调整其他任何过滤器，则传动件53现在可以朝反方向往回运动。但在这里为了说明以此为出发点，即，还应调整其他的过滤器15、16。为此，传动件53带动所有的臂25、26、27沿相同的方向继续运动，直至通过所述中间的臂26也将其过滤器16移动越过在相关的固定锁46内的成形部分或门槛，也就是达到卡锁。这一运动是可能的。因为每一个过滤器15、16、17可越过其成形部分或门槛再向外运动，亦即可以越界。因此，已被锁止的最厚的过滤器17可以被传动件53带动越过其成形部分或门槛再向外一起运动一个确定的、与在接通止挡55、56、57之间的最大角度差协调一致的行程长度(越界长度)，以便使中间过滤器16也达到锁止。当传动件53摆脱中间过滤器16的锁止继续旋转时，被传动件(在所有的臂25、26、27同步地继续运动的情况下以及必要时利用相应的越界长度)通过最下面的臂25也将最薄的过滤器15固定在其固定锁45中。在此最后的过滤器15越过其成形部分或门槛移后，传动件53可沿反方向运动。在这种情况下尤其是最厚的过滤器17和中间的过滤器16同样沿反方向回移一段它们各自当前的越界长度，直至它们保持在其固定锁45、46、47的各成形部分或门槛上(有效位置)。在此状态下臂25、26、27重新彼此重合地上下重叠。从这一时刻起，传动件53向回移动，不与接通止挡55、56、57接触。

从此状态，亦即所有过滤器15、16、17均处于有效位置以及臂25、26、27重叠，召回过滤器15、16、17通过按相同的顺序逆时针方向旋转传动件53来实现。在传动件53与接通止挡55、56、57脱离接触后，它起先自由运动若干时间。然后它首先与用于最厚的过滤器17的臂27的断开止挡67接触，由此，最厚的过滤器17移动越过其成形部分或门槛(“脱开”)，以及从此处起单独在其复位弹簧37的影响下到达停放位置(“退出”)。当传动件53继续转动时，它与用于中间过滤器16的臂26的断开止挡66接触以及最后与用于最薄的过滤器15的臂25的断开止挡65接触。作为第一个移入到X射线束9内的过滤器17因而也作为第一个重新“退出”的过滤器。

通过所描述的一些运动只能在逐渐调整中实现过滤级0.6mm、0.8mm(＝0.6mm+0.2mm)、0.9mm(＝0.6mm+0.2mm+0.1mm)以及在逐渐退出时实现过滤级0.3mm(＝0.9mm-0.6mm＝0.2mm+0.1mm)、0.1mm(＝0.9mm-0.6mm-0.2mm)，也就是5个过滤级(没有计入未过滤的级＝0.0mm)。最后提到的两个过滤级可以这样生成，即，驱动装置首先沿一个方向以及接着沿另一个方向运动。

另一些过滤级可以这样生成，即，驱动装置在不是所有的过滤器都调整到X射线束9内的时刻便已变换运动方向(例如为过滤级0.2mm)，和/或驱动装置多次进行运动方向的变换(例如为了过滤级0.7mm)。

总之，通过下述运动过程可以实现下列分别由叠加过滤器厚度得出的过滤级：

过滤级(厚度mm)	运动顺序
		0
0.1	-过滤器0.6mm、0.2mm、0.1mm锁止-过滤器0.6mm、0.2mm脱开
		0.2	-过滤器0.6mm、0.2mm锁止-过滤器0.6mm脱开
0.3	-过滤器0.6mm、0.2mm、0.1mm锁止-过滤器0.6mm脱开
		0.6	-过滤器0.6mm锁止
0.7	-过滤器0.6mm、0.2mm、0.1mm锁止-过滤器0.6mm、0.2mm脱开-过滤器0.6mm锁止
		0.8mm	-过滤器0.6mm、0.2mm锁止
0.9mm	-过滤器0.6mm、0.2mm、0.1mm锁止

所说明的运动过程的出发点是，各过滤级均应从过滤级0mm出发达到。

从另一个过滤级出发可以得出另一些运动顺序。

所需要的各运动顺序由一软件计算，该软件在一个与输入装置80(见图1)相连接的、用于控制驱动装置33的控制装置82(见图1)内运行。该电子数字控制装置82通过一根导线84作用在驱动装置33上。控制装置82包括一存储装置86(见图1)，其中储存或可以储存所述臂25、26、27的不同编码，亦即所述接通止挡55、56、57的角度位置和断开止挡65、66、67的角度位置。此外，所述软件储存所有过滤器15、16、17的从一复位位置(所有的过滤器都不在射线路径内)出发各自的当前位置。所述软件根据所期望的借助输入装置80选出的过滤级和根据过滤器15、16、17的瞬时位置来决定驱动装置所需要的运动顺序。

通过各过滤平面的机械编码，只用三个不同的过滤器15、16、17便可实现所有原则上可能的总共8个不同的过滤级。过滤设备13只需要小的结构空间，以及除此之处允许非常短的过滤器变换时间。用于从一个过滤级变换到另一个过滤级所需的最长时间约为0.6秒。

为了检测每个过滤器15、16、17的过滤位置(有效位置或接通位置)和停放位置(断开位置)，设有一个传感器模块91，在图1中可看到它装在过滤器15、16、17侧旁的光栅板。

借助图4详细说明传感器模块91的功能，图中用设备13的分解状态表示过滤器15、16、17及其导引结构18、19、20和导杆22、23、24。在图4中并列地表示出设备13的分别从上面看的三个过滤器平面。

在每个过滤器平面内具有一个用于检测所涉及的处于其过滤位置F上的过滤器15、16、17的第一传感器装置95、96、97，以及一个用于检测此处于停放位置P上的过滤器15、16、17的第二传感器装置105、106、107。分别作为电子构件安装在图1中的光栅板的面朝过滤器一侧上的传感器装置95、96、97、105、106、107的位置，在图1中用虚线表示。每个传感器装置95、96、97、105、106、107包括一个光源和一个光检测器。其上固定有过滤器15、16、17的滑架112、113、114分别承载一反射器109、110、110。若反射器109、110、111处于其中一个传感器装置95、96、97、105、106、107之前或旁边，则光源的光线被反射并被所涉及的光检测器转换成显示从属于各反射器109、110、111的过滤器15、16、17存在的传感器信号。在图4中过滤器15、16处于过滤位置F，所以它们的第一传感器装置95、96发出一个说明存在的传感器信号，而它们的第二传感器装置105、106发出一个说明空缺的传感器信号。反之，过滤器17处于停放位置P，所以它的第二传感器装置107发出一个说明存在的传感器信号。而它的第一传感器装置97发出一个说明空缺的传感器信号。

每一个第一传感器装置95、96、97和每一个第二传感器装置105、106、107沿过滤器15、16、17移动行程的方向基本上彼此间隔所述可能的移动行程的距离、尤其是间隔从停放位置P到过滤位置F的距离。这些传感器装置95、96、97、105、106、107以这样的方式定位，即，使每一个过滤器15、16、17只是处于正确的过滤位置F和正确的停放位置P上时，才在其第一传感器装置95、96、97或在其第二传感器装置105、106、107中产生一个存在信号。在另一些位置或中间位置上时，没有一个传感器装置95、96、97、105、106、107产生存在信号。

传感器信号被输送到一分析装置121(见图1)，若所述过滤器15、16、17之一既不在其停放位置P上、也不在其过滤位置F上时，则该分析装置121就产生一个报警信号。此作为电子信号发出的报警信号，必要时在一个与分析装置121连接的指示器123(见图1)上转换成一个操作人员可感受到的报警信号。此外，由一个扩音器125(见图1)发出一个声音的报警信号。

Claims (10)

1.一种用于过滤一X射线束(9)的设备(13)，其包括一个可由一处 于所述X射线束(9)之外的停放位置(P)调整到一处于所述X射线束(9)内的过滤位置(F)的过滤器(17)，其特征在于，所述设备具有一个用于检测处于所述过滤位置(F)上的过滤器(17)的第一传感器装置(97)和一个用于检测处于所述停放位置(P)上的过滤器(17)的第二传感器装置(107)。

2.按照权利要求1所述的设备(13)，其特征在于，为其他每一个过滤器(15、16)分别设置另一个用于检测其过滤位置(F)的第一传感器装置(95、96)和另一个用于检测其停放位置(P)的第二传感器装置(105、106)。

3.按照权利要求1或2所述的设备(13)，其特征在于，所述传感器装置(95、96、97、105、106、107)设计为光栅。

4.按照权利要求1至3之一所述的设备(13)，其特征在于，传感器信号被输送到一分析装置(121)，如果所述过滤器(17)或过滤器(15、16、17)之一既不在其停放位置(P)上、也不在其过滤位置(F)上时，该分析装置就产生一个报警信号。

5.按照权利要求1至4之一所述的设备(13)，其特征在于，所述过滤器(15、16、17)是铜过滤器。

6.按照权利要求1至5之一所述的设备(13)，其特征在于，所述设备具 有一用于移动所述过滤器(15、16、17)的驱动装置(33)。

7.按照权利要求1至6之一所述的设备(13)，其特征在于，所述设备作为组件与一个深光阑装置(5)设计在一起，它与深光阑装置一起尤其安装在一共同的外壳(11)内。

8.一种医学的X射线设备(1)，尤其用于心脏病学，其包括一个X射线源(3)和一个按照权利要求1至7之一所述的用于过滤由该X射线源(3)发射的X射线束(9)的设备(13)。

9.按照权利要求4和8所述的X射线设备(1)，其特征在于，如果所述分析装置(121)发出一个报警信号，则中断所述X射线设备(1)的运行。

10.按照权利要求4和权利要求8或9所述的X射线设备(1)，其特征在于，如果所述分析装置(121)产生一个报警信号，则输出一个操作人员可感受到的信号，尤其是一个光信号或声信号。