CN1973586A - 数字式x射线摄影仪 - Google Patents
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Abstract
便携式X射线设备及其使用方法。该设备具有一个由内置式电源系统供电的X射线管，该射线管用包括高Z物质的低密度绝缘材料屏蔽，该设备也可内置一个显示组件。此类组件降低了X射线设备的尺寸和重量，并增强了设备的便携性。该设备还配备一个结构上不依附于机壳，因而是独立的X射线检测装置，使设备可以用作数字式X射线照相机。便携式X射线设备特别适合于对便携性要求比较高的应用，例如现场作业、远程操作、以及诸如疗养院、家庭保健或课堂教学等移动应用。在多诊室医疗诊所或多手术椅牙科诊所中，这种便携性特别有用。在那里，一台X射线设备可用作多个诊所的数字式X射线照相机，而不需要每个诊所都配备一台。
Description
相关申请的交叉参考
本申请要求2004年2月20日提交的第60/546,575号美国专利申请的优先权。其全部内容在此引入作为参考。
技术领域
总体说来，本发明涉及X射线设备及其使用方法；具体来说，涉及配备一台独立的X射线检测器的便携式X射线设备、将此类便携式X射线设备用作数字式X射线照相机的方法、以及配备此类便携式X射线设备的系统。
背景技术
人们对常规的X射线管和X射线设备(含有X射线管的设备)的了解和使用已有很长时间了。遗憾的是，它们通常十分庞大，并由笨重的高压电源供电，这限制了其移动性。此外，它们使用起来一般都很困难和费时。在许多情况下，必须将分析样本送到远离现场的实验室用X射线设备分析。
对于涉及X射线设备的众多广泛应用来说，这些限制是非常不便的。此类应用包括土壤、水、金属、矿石、井孔等的X射线荧光(XRF)检测，以及衍射和镀层厚度测量。典型的X射线成像应用要求将需要成像的样本放到X射线设备前。此类限制让开发便携式X射线设备的呼声日益高涨。请参阅，例如，美国专利6,661,876、6,459,767、6,038,287和6,205,200，美国公开专利申请2003/0048877、2003/0002627和2003/0142788，以及欧洲专利号EP0946082、EP0524064、EP0247758、EP0784965和EPO488991。其全部内容在此引入作为参考。
许多此类现有设计提高了X射线设备的便携性。但与此同时，此类设计受到几种因素的制约。首先，大部分设计并非真正便携，因为它们采用外置电源系统(即需要公共电网提供线电压)。其次，某些便携式设计(特别是XRF系统)采用内置或“集成式”电源系统，此类设计没有X射线成像应用通常所需的X射线管高电流负载。例如，能量分散式XRF通常要求X射线的射束电流在1毫安以下，而X射线成像应用通常要求在约2毫安以上。最后，此类设计通常用铅屏蔽X射线管的辐射。铅非常重，限制了设备的便携性。
图像显示组件进一步限制了高便携性设计。用来显示X射线分析结果的优质成像显示组件很难集成到便携式X射线设备的机壳设计中，因此，许多便携式设计在放置X射线管的机架或机壳外部配置图像显示组件。
发明内容
本发明涉及便携式X射线设备及其使用方法。该设备配备一个由内置式电源系统供电的X射线管。X射线管用一种含高Z物质的低密度绝缘材料屏蔽。该设备也可具有一个集成的显示组件。此类组件降低了X射线设备的尺寸和重量，并增强了设备的便携性。该设备也可配备从结构上来讲不依附于X射线设备，因而是独立的检测组件。因此，也可将X射线设备用作数字式X射线照相机。便携式X射线设备特别适合于对便携性要求比较高的应用，例如现场作业、远程操作、以及诸如疗养院、家庭保健或课堂教学等移动应用。在多诊室医疗诊所或多手术椅牙科诊所中，这种便携性特别有用。在那里，一台X射线设备可用作多个诊室的数字式X射线照相机，而不是每个诊室一台。
附图说明
对本发明的下述说明可根据图片来理解，其中：
图1-2从本发明的一个方面说明X射线设备；
图3从本发明的另一个方面说明X射线设备；
图4从本发明的再一个方面说明X射线设备；
图5从本发明的一个方面说明X射线管和X射线设备的电源；
图6-7从本发明的一个方面说明X射线设备的电源以及所述电源与X射线设备的连接方法；
图8从本发明的一个方面说明X射线设备的X射线管；
图9说明传统配置中的传统X射线管；
图10-12从本发明的一个方面说明X射线设备，以及；
图13-17从本发明的另一个方面说明X射线设备；
图1-17说明本发明的某些方面并且是说明书的一部分。
图中可能将组件的厚度和结构放大显示，以便清晰观看。不同图纸中的相同编号代表相同的组件。上述图片和下述说明一起展示并解释本发明的原理。
具体实施方式
以下描述详细说明本发明的特定细节，以便对本发明有透彻的理解。但本领域技术人员都知道，没有这些特定细节也可以实施本发明。事实上，通过修改本文所述的方法及由此生成的产品也可实施本发明，而且它可以与业内常用的仪器和技术一起使用。尽管本发明被描述为用于牙科的X射线成像，但也可用于其他医疗应用，如医学成像、兽医和骨密度计量。此外，它还可用于非牙科和非医学应用，如工业成像、金属疲劳检测、针对裂缝/虚焊和缩孔的焊接检查、以及对包裹和手提行李进行随机检查的安检等。
如上所述，本发明包括一台便携式X射线设备。该设备主要适合于远程使用和/或诊所应用，包括多诊室诊所。X射线设备可设计为手持式或临时固定在某个位置上，例如安装在三脚架上。此外，本发明也可安装在任何其他半稳定仪器上，如常见于放射性应用并在上述出版物中有所描述的铰接臂或C型臂。
X射线设备的便携性体现在可以用手从一个位置移到另一个位置，而无须借助任何机械设备。由于采用内置电源系统，设备的使用位置不受任何外部固定电源(如家庭或办公室常用的、由公共电网提供的交流电)的约束。该设备还配备检测组件。此类检测组件并没有从结构上依附于X射线设备，因而是独立的组件。对外部电源的独立性和独立的检测组件是上述便携式X射线设备的主要特性。
如图1-2所示，本发明的X射线设备10配备一个机壳或机架20，用来放置设备的所有内部组件。机壳20内置一个X射线管30，用于产生X射线。X射线设备10包括一个电源系统(包括电源40)，为设备10及X射线检测装置，如胶片、CCD传感器或成像板(未显示)，提供电源。X射线设备10还配备显示分析结果的组件如内置图像显示屏(图4所示的60)、控制组件(如控制器70)、以及保护设备操作人员免受试样后向散射线辐射的屏蔽器80。
X射线设备10还配备保证操作效率的本领域已知的任何其他组件(如X射线准直器32)，也包括上述文档中描述的那些组件。
X射线设备10包括一个独特的X射线设备供电系统。该X射线设备供电系统由电源40、电源34和转换器组成。本发明的X射线设备所用的电源40可以是能够提供所需电量的任何本领域已知的电源，只要符合X射线设备的尺寸限制即可。就本发明而言，电源由电池所组成，如14.4VNiCd蓄电池组。电源可以用任何适当的方式进行充电，如使用可充电电池时将其连接到适当的电源电压。
从本发明的一个方面来说，电源40可以从X射线设备10的其余部分卸下来。就本发明的这方面而言，电源40还包括将电源40连接到X射线设备10的机械和电气连接装置。电气和机械连接装置可以是任何本领域已知的装置。如图6所述，电气连接装置由一个上部带有电气连接器42的延伸件41组成，机械连接器则包括释放机构43a。
如图7所示，X射线设备10包括一个锁紧机构43b。要将电源40连接到X射线设备10，请将电源40轻轻推入X射线设备10的手柄15的底部。完全连接后，电气连接器42即与X射线设备10的内部电子元件连接。锁紧机构43b自动啮合，将连接到X射线设备10的电源40保持就位。要拿掉电源40，需要启动释放机构43a以松开锁紧机构43b，然后将电源40从手柄15轻轻滑出。
电源40采用任何已知的电气连接方式电气连接到转换器，包括上述出版物所述的方式。转换器将电源40提供的初始电压转换为供电源34使用的转换后的电压。转换器通常将电源40提供的14.4V(或类似电压)转换为大约80-200V的电压。就本发明而言，初始电压被转换为大约100V的转换后电压。以这种方式转换电压的任何本领域已知的转换器都可以用在本发明中，包括电源控制板36。
转换器采用电气方式连接到电源34，电源34将转换器提供的转换后电压(比如100V)提升到X射线管30可用的电压。电源34产生的功率以及通过连接器35输入X射线管30的电流(如图8所示)，取决于X射线管的工作功率，以及电源可提供的最大功率。通常，电源34向X射线管30提供的功率在大约20-150kV之间。典型地，电源提供的此类功率一般在大约40-100kV之间。
根据本发明的一个方面，采用多个独立电源系统集中供电的方式。独立电源系统的数量取决于X射线管所需的电压、电源34所需的空间、电源可提供的总功率、以及X射线管的电子加速栅极数。根据本发明的一个方面，所采用的多个独立电源为两个(以图5的45和46表示)，其中，电源45为阳极提供正电压，电源46为阴极提供负电压。
每个独立电源系统提供的功率取决于所用的独立电源系统的数量、电源可提供的最大功率、以及X射线管的热耗散能力。通常，每个独立电源系统提供的功率等于X射线管的总工作功率除以独立电源系统的数量。例如，每个独立电源系统(当总共两个时)提供的功率在大约20-50kV之间。根据本发明的一个方面，每个独立电源系统(当总共两个时)提供的功率大约是+35kV和-35kV。具体而言，+35kV连接到X射线管阳极，-35kV连接到X射线管阴极。阴极电源包括一个灯丝变压器，负责向X射线管灯丝提供电流，并在射线管阴极处产生电子束。因此，电源产生的总功率等于单独的阳极电源的功率和单独的阴极电源的功率总和。
采用此类单独的低压电源时，X射线管30的便携性更佳。传统X射线管的工作电压相当高(70kV或更高)。因为电压如此之高，再加上需要绝缘高电压，传统的X射线管300通常浸没在液体密封管套306的绝缘油302(或类似材料)中，如图9所示。绝缘油302还具有消散操作中产生的高温的优点。通过将所需的工作电压分由两个(或更多)独立电源系统提供，每个独立电源系统只需提供(也只需绝缘)一半的高电压。
由于这种较低的电压，本发明的X射线管30可以用高密度油之外的其他材料进行封装。这些材料只需绝缘按比例降低的电压即可，例如只需绝缘一半的绝缘油所绝缘的电压，因为产生的电压约为传统射线管所用电压的一半。可采用这种绝缘方式的任何已知材料都可以用于本发明，包括低密度材料，如绝缘凝胶、硅橡胶、环氧树脂及其组合物。绝缘材料以绝缘材料层33的形式提供，它基本上密封了X射线管30，除了射线管实际放射X射线(即进入X射线准直器32)的部分除外。
绝缘材料层33的厚度只要能满足上述目的即可。通常，绝缘材料的厚度在大约1/4-1英寸之间。根据本发明的一个方面，如使用硅橡胶，绝缘材料的厚度在大约1/3-1/2英寸之间。根据本发明的一方面，绝缘材料包括X射线管外面涂的两层绝缘材料。第一层由一种绝缘材料组成，第二层由另一种绝缘材料组成。
消除了使用高密度油的需要，从而大幅度降低了设备的重量。另外一个优势是不需要用液体密封管套306盛放液体油302。事实上，当使用诸如硅橡胶之类的固体材料时，是不需要使用任何管套的，即便有可供选择的管套。根据本发明的一方面，通过不使用管套，而使用与X射线管形状一致的硅橡胶，绝缘材料的总体积会大幅度减少。
如图9所示，传统的X射线管300也还包括一个屏蔽装置，用于吸收X射线管放射的杂散X射线。该屏蔽装置通常用铅制成，并结合在液体密封管套306中。传统使用铅是因为它有极好的X射线吸收特性。但铅屏蔽非常重，制约了X射线设备的便携性。本发明的X射线设备不使用此类铅屏蔽，减少了X射线设备所需的额外组件，从而提高了便携性。代替的是，绝缘材料(如硅橡胶)内部散布着一种高Z介质。高Z介质吸收任何放射的杂散X射线。可使用任何本领域已知的高Z介质，包括Pb、W、Ta、Bi、Ba化合物或其组合。
绝缘材料中的高Z介质的浓度以能够吸收预计数量的杂散X射线为宜。通常，高Z介质的浓度在大约30wt％-60wt％之间。根据本发明的一方面，高Z介质的浓度在大约45wt％-50wt％之间。根据本发明的一方面，绝缘材料还包括已知的优化导热性的物质，如金属颗粒或高导热性材料内含物。
本发明的X射线设备可选地包括一个操作人员屏蔽装置80。操作时，X射线通常从分析对象，如患者的牙齿背向散射，使操作人员受到辐射。屏蔽装置80使操作人员免于此类杂散辐射。根据本发明的一方面，采用填充了铅的丙烯酸射线散射屏蔽装置。
本发明的X射线设备还包括设备操作控制器，任何本领域已知控制器都可用于本发明。标有上下箭头的膜片开关即为此类控制器之一，该开关配备一个调整照射时间的LED读数器。相应的指示器包括“power on”(接通电源)、“start”(开始)和“X-rays on”(X射线开启)LED。如图1所示，本发明将控制装置(控制器70)集成到机壳20中。另一方面，控制装置(如控制器76)外置于设备，用任何已知的电子连接器与设备的其余部分相连，如电缆72(见图3)。在上述两种情况中，控制装置还包括一个内置于手柄15、被操作人员用于启动(或结束)X射线照射的触发器74。
本发明还包括X射线检测或传感装置。对X射线辐射敏感的任何本领域已知检测装置都可用于本发明。此类检测装置的例子包括X射线接收器、X射线胶片、CCD传感器、CMOS传感器、TFT传感器、成像板和图像增强器。如图10所示，根据本发明的一方面，本发明的X射线设备将CCD传感器50作为检测装置。
X射线设备还可以包括用于显示检测装置检测到的X射线的显示装置，以操作人员可以理解的方式显示检测到的X射线的任何显示装置都可用于本发明。可用的显示装置例子包括胶片、成像板、以及诸如阴极射线管(CRT)或液晶显示屏(LCD)之类的数字图像显示器。根据本发明的一方面，显示装置可用作测量X射线吸收的光密度计。
根据本发明的一方面，显示装置内置于X射线设备的机壳中。但这种做法会限制显示装置的尺寸，因为尺寸太大的显示装置会降低设备的便携性。就本发明而言，具有足够分辨率的任何小型显示装置均可用于本发明，包括液晶显示屏(LCD)60。
另一方面，本发明的显示装置外置于X射线设备，此时可采用适合于大型应用(如医学或兽医成像)的单独成像板(如CMOS或TFT板)。单独成像板可连接到本领域已知X射线设备的其余部分。
根据本发明的一方面，如图10所示，本发明的X射线设备10可以包括检测装置(如CCD传感器50)和集成的显示装置(如LCD显示屏60)、以及控制装置(如控制器70)。此类组件可以帮助最大程度地减少设备的尺寸，优化X射线设备的便携性和用途。
可以用检测组件和显示组件在X射线设备中临时存储图像。达到此类临时图像的存储容量后，可用可选的有线或无线连接装置无缝升级至外置式电子存储装置或系统，如永久性数据库或本领域已知的桌面电脑。有线或无线连接可用已知的方式实现。根据本发明的一方面，采用无线连接，因为它提供真正的便携性，且不受线电压限制。
在图10中，检测装置(CCD传感器50)并没有从结构上依附于X射线设备10。因此，在本发明的这一方面，检测装置是独立的。对有些已知的便携式X射线设备来说，检测装置从结构上依附于X射线设备。相应地，相对于X射线设备的其他部分而言，检测装置的位置是固定的。X射线设备移动时，检测装置也相应地移动。对便携式X射线设备来说，这种位置的变化是不利的，因为检测装置相对于被成像物的任何移动都会导致图像失真和模糊。因为本发明的检测装置是独立的，所以X射线设备的任何细微移动都不会导致图像失真或模糊。另外，当检测装置(如CCD传感器50)从结构上依附于X射线设备时，X射线设备经常被配置为与这一特定类型(如尺寸和形状)的CCD传感器一起使用。但独立式检测装置可以和任何特定给定的X射线设备互换，而无须从实质上改装X射线设备。
在图10中，检测装置(如CCD传感器50)通过任何已知的无线传输机制与X射线设备10通信。此类无线传输机制包括802.11协议、无线应用协议(WAP)、蓝牙技术或其组合。本发明采用蓝牙技术作为无线传输机制，检测装置(CCD传感器50)检测到的X射线图像被传输到X射线设备10，通过显示装置60即可察看图像。
可以定制独立式检测装置，用于任何类型的物体分析。本发明中的CCD传感器可以为非扁平式配置(non-flat configurations)。另一方面，CCD传感器可以有不同的形状(图中所示的正方形除外)，例如矩形、圆形、椭圆形、多边形等等。要增加成像面积，可以将多个检测装置阵列用电子元件组装起来，就像一个单一的检测装置一样，成像面积较大。
采用这种独立式检测装置的X射线设备10特别适合牙科行业。如图11所示，可以用X射线设备10分析病人的牙齿90(或多颗牙齿)：将牙齿90放在X射线设备10和CCD传感器50之间，然后启动X射线设备。在图11中，CCD传感器50通过任何已知连接线55(或电缆)连接到X射线设备10，让传感器将X射线图像传输到X射线设备10。图12所示为本发明的类似情况，唯一的区别是用无线技术代替了连接线55。
与本发明的情况类似，可以稍稍改装X射线设备，以便用于医疗行业。在本发明中，检测装置(如CCD传感器或CMOS成像板)的尺寸增加了，以捕捉更大的X射线图像。图像尺寸取决于被分析的物体部分和X射线设备的最大视场尺寸。通常情况下，检测装置的尺寸可以高达24英寸。在本发明中，这一尺寸在大约10-14英寸之间。
也可将本发明的X射线设备配置为不同的形式，如图13-16所示。此时，X射线设备110包括与X射线设备10同样的组件，看起来基本上就是传统的照相机。这让X射线设备110的操作员觉得和使用照相机没什么区别，只是拍的是数字式X射线图而已。
如图13-16所示，X射线设备110的机壳120基本上呈矩形。在本发明中，机壳120不包括手柄。事实上，机壳120里面可以包括凸起型122，为操作员提供一个比平坦的表面更好的握持。当然，该X射线设备110也可以内置类似的特征，以对设备的处理和操作，例如在表面上进行纹理处理，或设置成锯齿状凹痕，实现轻松握持。
和X射线设备10一样，X射线设备110也包括诸如X射线管和内置电源系统等类似内置组件。此类内置组件的工作方式基本上和X射线设备10一样，但内置于机壳120中，以便采用不同的形状。X射线设备110也配备控制装置(未示出)，包括触发器174、辐射屏蔽器180、以及有效操作机器所需的任何其他本领域已知组件(例如X射线准直器132)，包括上述文件中描述的一些组件。
X射线设备110还配备分析结果显示装置。在本发明中，X射线设备110内置一个显示装置(例如LCD显示器160)。如图16所示，可拆卸式LCD显示器160被配置成可以轻松安装在设备110后部的凹部176里，方便操作人员看到。当然，外置式显示装置也可以用在本发明中。
根据本发明的一方面，将显示装置和控制装置合并为一个装置，即可控显示装置。该可控显示装置控制X射线设备的操作，也控制和操纵图像显示。该可控显示装置可以内置于X射线设备110，也可以外置于该设备。以这种方式工作的任何本领域已知可控显示装置都可用在本发明中，便携式电子设备165，如个人数字助理(PDA)、掌上电脑(例如IPAQ)或常规的照相机型LCD显示器即为其中之一。
将便携式电子设备用于X射线设备能够提高设备的灵活性。例如，可以给便携式电子设备(包括硬件和软件)升级，而无须改装X射线设备。便携式电子设备安装的软件也可以用于在捕捉图像时进行图像分析、图像增强、图像诊断。再者，可升级或改装X射线设备，而无须改装便携式电子设备。实际上，可以定做便携式电子设备，让任何人有适合他/她的情况的设置，能够将同一电子设备用于类似的X射线设备。
可以用有线或无线技术将可控显示装置连接到X射线设备110。如图17所示，可以改装X射线设备110(包括凹部176)，以便在凹部176设置与便携式电子设备165的常规接口。因此，放入凹部176的便携式电子设备165可以通过机械方式和电气方式连接到X射线设备。便携式电子设备165也可以通过常规的连线连接到X射线设备110。最后，还可以通过任何常规的无线技术将便携式电子设备165远程连接到X射线设备。
将便携式电子设备用于X射线设备110也增加了X射线设备的功能。例如，便携式电子设备可以临时设置病人数据库。借助闪存存储设备，可以将病人数据库存储在便携式电子设备中，在使用X射线设备时也可以访问数据库中的数据。还有一个例子，便携式电子设备安装的成像软件可以确定并控制图像的特性，例如牙腔(dental carries(cavities)、骨折、焊缝或管道裂缝、安检成像中确定可疑物形状等。
其实，台式机或工作站当前能够实现的任何功能，所述X射线设备一样可以做到，比如说增加对比度、图像锐化、平滑化、反向遮蔽(reverseshading)、为不同密度的材料指定不同的颜色、确定相对密度等等。X射线设备结合便携式电子设备使用、或让便携式电子设备远程操作都可以实现所有此类功能及其他一些功能。随后可以将便携式电子设备与任何已知的外部电子设备(例如存储设备、办公电脑或工作站)连接，用有线或无线技术传输数据和/或信息。便携式电子设备(及相应的X射线设备)也可以利用外部电子设备的其他功能。
本发明中的X射线设备可以按任何方式制造，只要能够为该设备提供上述配置的组件。机壳、X射线管、检测装置、显示装置、控制装置、射线屏蔽器、电源和转换装置都可以按本领域已知的方式和以上公开的出版物所述的方式提供。将所需数量的高Z物质(如重金属氧化物)混入绝缘材料(如将硅树脂的A和B两种成分混合在一起制成的硅灌注材料)里，即可制成绝缘材料。生成的混和物彻底混合，均匀分布在X射线管上，如倒入密封模具中，用这种方法，使包括高Z物质的绝缘材料均匀分布在X射线管四周。
提供电源时，将就两个独立电源系统的过程分别说明。配置电源时应使每个电源的接地端靠近X射线管的中心。其中一个电源向X射线管的一端提供正电压，另一个向X射线管的另一端提供负电压。在此配置中，可沿着X射线管的整个长度将最大电压(即正负电压之和)与每个独立电源系统绝缘，对地绝缘只为总电压的一半。因此，绝缘路径也只需一半长。
可以按能提供X射线图象的任何方式操作X射线设备。一方面，可以按下列方式操作本发明的X射线设备10(或110)：首先，按下控制装置上的适当按钮打开设备。设置照射时间后，按下“使能”按钮。该“使能”按钮起到安全开关的作用，避免在操作员将设备固定在正确的位置并准备按下触发器之前启动X射线辐射。
然后按下触发器或“开始”按钮，电源34提供的高电压(HV)将升至大约70kV(即一个电源约为+35kV，另一个约为-35kV)。达到这一高电压后，灯丝将按其完全设定值(full setpoint)供电，向X射线管提供所需的放射电流。在操作人员指定(比如，用控制器指定)的时间内，灯丝都将保持这一电压。按下触发器时，控制装置LED的开始指示器会亮起。在向X射线管提供放射电流的整个时间段内，控制装置LED的“X射线开启”指示器会一直亮着。此外，可用一个听得见的信号表示正在放射X射线。
在按下触发器74(或174)后的照射过程中，X射线管30发射X射线并照射分析对象，当用于牙科用途时，其比如患者的牙齿。为符合X射线设备的标准，在整个照射过程中，按钮或触发器74(或174)必须一直按着。在照射过程中，人们如本领域已知那样通过检测装置用X射线分析对象。操作人员可以用显示装置查看分析结果，可以选择将图像下载到外部电子设备。
用X射线照射患者后，灯丝将和“X射线开启”指示器一起关闭，HV也将下降。HV降低后，控制器LED的开始指示器将熄灭，X射线设备也将恢复待机状态。根据本发明的一方面，操作人员可能需要在启动下次照射前重新设置照射时间。设定照射时间后，完成重新设置过程，控制装置LED的“就绪”指示器点亮。
可以修改本发明的X射线设备，以包括其他可选功能，包括上述出版物所述的任何功能。例如为延长电池寿命，可以为X射线设备配备自动关闭模块。两分钟内没有X射线照射的，该模块将关闭X射线设备。可增加的另一个功能是用耐冲击性较好的材料(如专为抵抗重载冲击设计的ABS或其塑料合金、或其他材料)制造机壳或机架20(或120)，以减少损坏的风险。
本发明的X射线设备也可作为X射线分析系统的一部分。该系统可以包括任何辅助X射线设备操作或X射线分析的组件，包括上面提及的那些，如存储X射线图像的外部存储设备。此外，该系统还可以配备一个硬壳手提箱、一个“工业强度”三脚架、一根连接到遥控器面板76的三米长操纵电缆、或其他类似组件。系统还可以配备一个备用电源40。最后，还可以为系统配备上述出版物所述的任何组件。
相对于传统设备，本发明的X射线设备有好几项改进。首先，本发明的X射线设备内置一个电源系统。该系统可以由电池供电，但仍然可以提供连续高电压，而不同于脉冲式Marx发电机或电容脉冲系统。X射线设备因此得以保持连续的直流高压供电，还可以借助每次高电流放电产生几秒钟的高电压。电池的高存储容量允许放电几百次，每次持续几秒钟，电流在大约10-20安培之间。对于大部分应用(包括牙科应用)，本发明的X射线设备每次照射所需的时间不足一秒。
但是，大部分传统的X射线设备采用外置电源。即使是那些确实配备内置电源系统的传统X射线设备，仍然无法提供上述大电流负载。因此，本发明的电源系统可提供恒定的放射输出，图像质量得以改善，也减少了照射对象(如患者)的X射线剂量。
本发明的X射线设备的另一项改进是X射线管屏蔽装置。传统的X射线管采用液体油密封和铅屏蔽，这两者都庞大而沉重。本发明的X射线管屏蔽装置不采用这两个组件，而是采用包括高Z物质的低密度绝缘材料，从而减少了材料的数量，通常也能降低设备的重量。
独立的检测装置和便携式电子设备为该X射线设备带来其他改进。有了独立的检测装置，即使在X射线设备移动时也可以获得高质量的图像。另外，独立式检测装置与X射线设备的互换性较好。该X射线设备内置便携式电子设备时，设备的功能(比如说图像的显示和控制)和互换性会大大提高。
除了上述任何变化外，本领域技术人员还可以设计其他众多修改和其他安排，而不会偏离本发明的精神和范围。随附的权利要求书旨在覆盖此类修改与安排。因此，在上文结合目前被视为最实用、最优选的方面描述本发明的特征和细节时，对本发明的众多修改，包括但不限于对形式、功能、操作和使用方式的修改不会偏离本文阐述的原则和概念。对本领域技术人员来说，这一点是显而易见的。
Claims (30)
1.一台便携式X射线设备，包括：
包括X射线源和内置电源系统的机壳、以及结构上独立于机壳的检测装置。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，检测装置电连接到X射线设备。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，检测装置通过无线技术与X射线设备电通信。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备包括内置显示装置。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，显示装置包括一个LCD屏幕。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，机壳基本上呈照相机的形状。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，电源系统包括多个低压电源，每个电源提供的电压在大约20-50kV之间。
8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，用包括高Z物质的低密度绝缘材料屏蔽X射线源。
9.一种便携式X射线设备，包括：
包括X射线源、内置电源系统和内置显示装置的机壳、以及
结构上独立于机壳的检测装置。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，机壳基本上呈照相机的形状。
11.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，电源系统包括多个低压独立电源，每个电源提供的电压在大约20-50kV之间。
12.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，用包括高Z物质的低密度绝缘材料屏蔽X射线源。
13.一种数字式X射线照相机，包括：
包括X射线源、内置电源系统和内置显示装置的机壳，以及
结构上独立于机壳的检测装置；
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，电源系统包括多个低压电源，每个电源提供的电压在大约20-50kV之间。
15.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，用包括高Z物质的低密度绝缘材料屏蔽X射线源。
16.一种X射线分析系统，所述系统包括一台数字式X射线照相机，其具有包括X射线源、内置电源系统的机壳、以及结构上独立于机壳的检测装置。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，电源系统包括多个低压电源，每个电源提供的电压在大约20-50kV之间。
18.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，用包括高Z物质的低密度绝缘材料屏蔽X射线源。
19.一种便携式X射线设备的制造方法，所述方法包括：
提供具有X射线源和内置电源系统的机壳；以及
提供结构上独立于机壳的检测装置。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，包括：
提供具有多个低压电源的电源系统，每个电源提供的电压在大约20-50kV之间；以及
提供X射线源，其具有包括高Z物质的低密度绝缘材料屏蔽。
21.一种分析方法，包括：
提供数字式X射线照相机，其具有包括X射线源和电源系统的机壳、检测装置结构上独立于机壳，由内置的电源系统向X射线源供电。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，包括：
其具有由多个低压独立电源提供电源系统，每个电源提供的电压在大约20-50kV之间，以及
提供X射线源，其具有包括高Z物质的低密度绝缘材料的屏蔽。
23.一种牙科成像法，包括：
提供数字式X射线照相机，其具有包括X射线源和内置电源系统的机壳，以及结构上独立于机壳的检测装置，以及
由内置的电源系统向X射线源供电，以便用X射线照射患者的牙齿。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，包括：
提供具有多个低压电源的电源系统，每个电源提供的电压在大约20-50kV之间，以及；
提供X射线源，其具有包括高Z物质的低密度绝缘材料的屏蔽。
25.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括一个可控显示装置。
26.根据权利要求25所述的设备，其特征在于，所述可控显示装置内置于机壳。
27.根据权利要求25所述的设备，其特征在于，所述可控显示装置外置于X射线设备。
28.根据权利要求25所述的设备，其特征在于，所述可控显示装置包括一个便携式电子设备。
29.根据权利要求28所述的设备，其特征在于，便携式电子设备提高X射线设备的图像分析能力。
30.一种便携式X射线设备，包括：
包括X射线源的机壳；
可控显示装置，及
结构上独立于机壳的检测装置。
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