CN204351851U - X射线滤波器和x射线设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于成像的X射线设备(1)的X射线滤波器(13)，其具有至少一个第一滤波器区域(13.1)以及至少一个第二滤波器区域(13.2)，其中，所述第一滤波器区域和所述第二滤波器区域具有不同的X射线吸收特性，其中，所述X射线滤波器(13)设计为通过对多色的X射线辐射进行滤波来同时产生具有不同能量的、空间上分离的X射线。本实用新型还涉及一种用于成像的X射线设备(1)。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种X射线滤波器以及一种X射线设备。
背景技术
X射线拍摄的特性决定性地通过用以照射拍摄区域的X射线辐射的光谱或能量来确定。因为不同材料散射和吸收X射线辐射的能力根据X射线辐射的光谱或能量而不同。因此，可以通过以X射线辐射的不同光谱或能量照射拍摄区域来推断出拍摄区域的材料组成。以X射线辐射的不同光谱或能量照射拍摄区域尤其在医学成像中使用，并且还称作“双能”、下面称作“两能”或更普适地“多能”方法。例如，可以通过这种方法识别人体中的骨骼或其它组织并且扩展评估造影剂支持的图像的可能性。现代的医学设备、例如计算机断层成像设备以多种方法实现了两能方法，例如以两个在不同管电压条件下运行的X射线管作为X射线源同时照射，或者仅以一个X射线管作为X射线源进行照射。
在使用仅一个X射线管的情况下，产生不同光谱或能量的可能性基于所谓的“kV转换”。在此，将X射线管的电压在两个值之间直至每秒数百次地转换，其中，电压值分别决定X射线辐射的确定的光谱或确定的能量。在断层成像中，“kV转换”这样实现，即，电压在两次投影的拍摄之间变化。在“kV转换”中，在X射线管旋转期间拍摄在第一电压情况下的多个投影和在第二电压情况下的多个投影。因为所施用的剂量也随着X射线管的电压变化，所以必须附加地调整X射线管的电流和/或每次X射线投影的曝光时间。因此，“kV转换”是一种产生不同光谱或能量的、技术上高开销并且昂贵的方法。
技术上更简单的是使用滤波器，其弱化所入射的X射线辐射的强度。从文献DE 10 2008 056 891 B4中例如已知一种用于执行螺旋扫描的计算机断层成像设备。断层成像设备包括用于产生辐射扇区的可旋转的X射线辐射器和径向地对置定位的、带有所属的评估单元的X射线探测器，其中， 在X射线辐射器下游设有X射线滤波器。X射线滤波器的位置与X射线探测器的位置相关并且X射线滤波器为了产生辐射扇区的未滤波的和同时产生滤波的辐射分量而在运行中仅部分驶入辐射扇区。在此，辐射分量具有不同的X射线光谱。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是在技术上简单并且成本低廉地构建借助X射线设备进行的多能图像的拍摄。此外，多能图像的拍摄的时间分辨率应该尽可能高。
本实用新型基于如下思想：将用于成像的X射线设备的X射线滤波器构建为使得X射线滤波器具有至少一个第一滤波区域以及至少一个第二滤波区域，其中，第一滤波区域和第二滤波区域具有不同的X射线吸收特性，从而将X射线滤波器设计为通过多色X射线辐射的滤波而同时产生空间上分离的、具有不同能量的X射线。通过同时产生空间上分离的、具有不同能量的X射线，对于X射线设备还能够实现同时地、空间上分离地探测具有不同能量的X射线和由此拍摄多能图像。一方面，本实用新型提供如下有优点，即，多能图像的拍摄可以技术上简单并且成本低廉地执行。因为多亏了根据本实用新型的X射线滤波器，X射线设备既不需要第二X射线源，也不需要用于快速控制X射线源的、耗费的调整电子系统。此外，根据本实用新型的X射线滤波器廉价地被制造并且可以在已经存在的X射线滤波器中被改装。本实用新型的另一优点在于高的时间分辨率，因为根据本实用新型的X射线滤波器在扫描方法中仅引起在以不同能量、确定的拍摄区域的拍摄之间非常小的时间偏移。
根据本实用新型的另一方面，X射线滤波器具有不连贯的多个第一滤波器区域和/或不连贯的多个第二滤波器区域。通过将X射线滤波器精细地划分为具有不同的X射线吸收特性的多个小的滤波器区域，能够实现多个不同的拍摄和重建方案。尤其，通过进一步减小在以不同能量的、确定的拍摄区域的拍摄之间的时间偏移来提高时间分辨率。
根据本实用新型的另一方面，第一滤波器区域设计为用于硬化X射线辐射，并且第二滤波器区域设计为用于没有硬化地衰减X射线辐射和/或用于软化X射线辐射。由此，在由不同的滤波器区域滤波过的X射线之间的 光谱分离特别大。由此可以特别良好地应用用于重建多能图像或者用于材料分解的通常方法。
本实用新型还可以以X射线设备的形式实现，包括根据本实用新型的X射线滤波器、用于发射多色的X射线辐射的X射线源，以及包括平面的X射线探测器，其设计为用于探测由X射线源发射的X射线辐射。本实用新型的想法在本实用新型的该变型方案中体现为，X射线滤波器可以在X射线源与X射线探测器之间定位为使得X射线设备构建为用于拍摄多能图像。在借助根据本实用新型的X射线设备拍摄多能图像情况下的优点如已经阐述那样基于根据本实用新型的X射线滤波器。总结而言，本实用新型将简单地实现并且成本低廉。本实用新型的另一优点在于在拍摄多能图像时的高时间分辨率。
根据本实用新型的另一方面，通过第一滤波器区域滤波的X射线辐射的强度与通过第二滤波器区域滤波的X射线辐射的强度的比例是可以预先给定的。由此可以将两个强度的比例尤其均衡，从而在相同曝光时间条件下对于两个在不同能量下拍摄的图像实现相似的图像质量。
根据本实用新型的另一方面，X射线滤波器的第一和第二滤波器区域分别仅沿着X射线滤波器的整个尺寸的一部分在纵轴线的方向上或者横向于纵轴线来伸展。由此，在计算机断层成像的范围中能够实现在以不同能量的、确定的拍摄区域的拍摄之间特别小的时间偏移。
根据另一方面，根据本实用新型的X射线滤波器构建为使得至少一个滤波器区域能够与至少一个其它滤波器区域独立地移动。由此，提高在使用本实用新型时，尤其关于不同的拍摄和重建方案使用本实用新型时的灵活性。
根据本实用新型的另一方面，至少一个滤波器区域具有多个叶片状的滤波器元件，其分别可以相对于彼此移动为使得可以调整各个滤波器区域沿着X射线辐射的传播方向的尺寸。由此，可以以技术上可以简单实现且灵活的方式和方法来调整滤波器的强度。因为，物理滤波器的尺寸和厚度调整滤波器的强度。
根据另一方面，根据本实用新型的X射线设备包括重建单元，其设计为用于重建空间上高分辨率的多能图像。
根据另一方面，根据本实用新型的X射线设备构建为用于同时拍摄两 个定位片(Topogramm)，其中，第一定位片仅基于通过第一滤波器区域滤波的X射线辐射，并且其中，第二定位片仅基于通过第二滤波器区域滤波的X射线辐射。由此，可以以单个的定位片拍摄来获得与两个不同的X射线能量有关的、用于纵览拍摄区域和尤其用于进一步规划高分辨率的断层成像检查的信息。
根据本实用新型的另一方面，X射线设备是计算机断层成像设备，还设计为用于拍摄至少两个分别为断层成像的图像，其中，第一图像仅基于通过第一滤波器区域滤波的X射线辐射，并且其中，第二图像仅基于通过第二滤波器区域滤波的X射线辐射，其中，第一和第二图像分别基于对相同的拍摄区域的完整扫描。由此，本实用新型可以有利地在能够实现高的空间的、三维的分辨率的断层成像方法中应用。
根据另一方面，根据本实用新型的计算机断层成像设备设计为用于拍摄运动的拍摄区域的至少两个分别为断层成像的图像，以及设计用于将第一图像和第二图像配准为使得第一图像和第二图像分别代表拍摄区域的相同的运动状态。
根据本实用新型的另一方面，拍摄区域包括患者的心脏的至少一部分，其中，还拍摄患者的EKG(心电图)。由此，根据本实用新型的X射线滤波器还可以在EKG触发或者回顾性EKG门控中使用。与此相应地，根据本实用新型的X射线设备可以设计用于在EKG触发的顺序模式中拍摄断层成像的图像。
根据本实用新型的另一方面，X射线设备是计算机断层成像设备，其中，拍摄在EKG触发的顺序模式中进行，其中，在两个相继的心脏周期中的螺距与X射线滤波器的几何结构匹配为使得拍摄区域在沿着纵轴线的任意位置上通过借助第一滤波器区域和借助第二滤波器区域滤波的X射线辐射来完整扫描。
根据本实用新型的另一方面，X射线设备是计算机断层成像设备，其中，拍摄在螺旋模式中进行，其中，螺距与X射线滤波器的几何尺寸匹配为使得拍摄区域在沿着纵轴线的任意位置上通过借助第一滤波器区域和借助第二滤波器区域滤波的X射线辐射来完整扫描。
根据另一方面，根据本实用新型的X射线设备设计用于拍摄造影剂支持的多能图像。由此，本实用新型的已经提及的优点可以转用于造影剂支持 的拍摄。因为造影剂支持的拍摄通常用于分析血流，所以尤其在拍摄多能图像中的高时间分辨率是本实用新型的一个主要优点。
X射线设备是设计用于拍摄X射线图像，尤其为了医学目的而拍摄X射线图像的设备。X射线设备例如可以是设计用于拍摄断层成像的X射线图像的设备，即例如是C型臂X射线设备或者是计算机断层成像设备。
设计用于发射多色X射线辐射的X射线源例如是X射线管。X射线源在扇形或锥形区域内发射X射线辐射。扇形或锥形例如可以通过准直仪光阑来控制。
X射线探测器例如是具有多行的行式探测器。X射线探测器也可以构建为平面探测器。X射线探测器通常构建为闪烁计数器，其中高能的X射线光子借助闪烁器转换为光谱中的低能光子，并且接下来借助光电二极管来探测。替选地，X射线探测器还可以构建为直接转换的探测器，其将高能X射线光子借助半导体材料在利用光伏原理条件下直接通过内部光激励转换为信号电流。此外，X射线探测器设计为探测和计数各个光子。
X射线滤波器理解为物理滤波器，其通过其材料特性将X射线辐射吸收为使得X射线辐射的滤波过的光谱朝着高能量或者低能量偏移。光谱朝着高(或低)能量偏移意味着，滤波的X射线辐射的光子以比未滤波的光子更高的概率具有较高(或较低)的能量。根据本实用新型的X射线滤波器具有带有不同X射线吸收特性的滤波器区域。例如，滤波器区域可以具有用于硬化X射线辐射的锡或者用于软化X射线辐射的泰夫龙(Teflon)。不同的滤波器区域可以固定地彼此连接并且形成平面构件，其此外可以隆起或弯曲。此外，整个滤波器可以构造为可移动的，或者各个滤波器区域可以以可移动的叶片形式构建。此外，X射线滤波器可以构建为辐射器光阑的部分、尤其是可更换的部分。
以确定的能量进行拍摄在本申请的意义中意味着，X射线辐射的光谱朝着相应的能量偏移了。在“低能量”下进行拍摄于是意味着，为了拍摄而发射的X射线辐射的光子与在“高能量”情况下相比以较高的概率具有较低能量。于是，例如X射线管的较高电压引起X射线辐射的较高能量。
在本申请的意义中，拍摄可以意味着单个X射线投影(在此同义于“投影”)的拍摄也可以意味着由多个X射线投影重建的X射线图像的拍摄。图像在下面意味着以从至少一个X射线投影中重建的X射线图像形式的X射 线图像。尤其，图像可以是空间上三维的图像，也可以是剖视图。图像的拍摄于是包括拍摄至少一个X射线投影。
多能图像理解为在X射线辐射的不同光谱或能量情况下产生的X射线图像。通过基于低能图像和高能图像的加权相减，例如可能的是计算这样的图像，在这些图像中基本上还可见带有确定的吸收特性的材料。这些状况尤其在诊断医学中用于将骨骼组织从软组织分离地可视化和用于将软组织从骨骼组织分离地可视化。
重建单元不仅可以以硬件形式构建，而且可以以软件形式构建。例如，重建单元构建为所谓的FPGA(是英语的“Field Programmable Gate Array”的缩写)，或者包括算术逻辑单元。此外，在其上可运行地存储有计算机程序产品或者在其上运行有计算机程序产品的计算机本身也可以是重建单元的部分。
造影剂支持的图像理解为其对比度至少部分地基于造影剂的图像。通常将这样的试剂限定为造影剂，其改进在成像方法中对于身体的组织和功能的示出。在在此呈现的申请的范围中，造影剂不仅可以理解为例如碘的常规造影剂，而且可以理解为例如18F,11C或13N的示踪剂。
附图说明
其中：
图1示出了根据本实用新型的X射线设备，
图2示出了在以根据本实用新型的X射线滤波器滤波之后的两个X射线光谱，
图3示出了具有根据本实用新型的X射线滤波器的拍摄单元的布置，
图4示出了带有辐射器光阑和根据本实用新型的X射线滤波器的拍摄单元的布置，
图5示出了带有根据本实用新型的X射线滤波器的辐射器光阑，
图6示出了根据本实用新型的X射线滤波器的俯视图，
图7示出了根据本实用新型的X射线滤波器的俯视图，
图8示出了根据本实用新型的X射线滤波器的横截面，以及
图9示出了与可以以根据本实用新型的X射线设备来执行的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了计算机断层成像设备的根据本实用新型的X射线设备。在此示出的计算机断层成像设备具有照射单元16和X射线探测器9，该照射单元包括带有根据本实用新型的X射线滤波器13的X射线源8。X射线源8在在此示出的示例中是设计为发射多色X射线辐射的X射线管。X射线探测器9在在此示出的示例中是带有多行的行探测器。照射单元16与X射线探测器9一起形成拍摄单元。照射单元16还可以包括辐射器光阑14。
在拍摄图像时，具有诸如胸部、腹部、头部、心脏等的拍摄区域15的患者13躺卧在患者卧榻6上。患者卧榻6与卧榻基座4连接为使得该卧榻基座支承带有患者3的患者卧榻6。患者卧榻6设计为将患者3和由此将拍摄区域15沿着拍摄方向移动通过拍摄单元的开口10。拍摄方向通常通过纵轴线5给出，拍摄单元在断层成像的拍摄情况下围绕该纵轴线旋转。然而，纵轴线5也可以相对于患者3在拍摄期间沿着其运动的拍摄方向倾斜，例如方法是将拍摄单元构建为可倾斜的扫描架的部分。
X射线源8在拍摄期间发射X射线扇面2形式的多色X射线辐射。X射线滤波器13设计为将多色的X射线辐射滤波为使得同时在X射线扇面2内产生具有不同能量的空间上分离的X射线。滤波器13出于该目的而具有X射线吸收特性分别不同的第一滤波器区域13.1和第二滤波器区域13.2。X射线设备1于是设计用于拍摄多能图像，因为具有不同能量的空间上分离的X射线在穿过拍摄区域15后被X射线探测器9探测到。通过拍摄单元的旋转和/或通过拍摄区域15沿着纵轴线5的运动，同一拍摄区域15在拍摄期间被具有不同能量的X射线穿过。在图2中示出了一个在以根据本实用新型的X射线滤波器13滤波后的示例性X射线光谱，而在图6至图8中示出了该滤波器本身的不同实施形式。
X射线探测器9沿着纵轴线5的尺寸在行探测器情况下与行的数目有关，并且与待拍摄的拍摄区域15的大小一起决定性地确定患者卧榻6在拍摄图像期间的推进有多大。在拍摄单元旋转以及同时拍摄区域15沿着拍摄方向运动的条件下的断层成像拍摄也已知为螺旋拍摄。为了在在此示出的计算机断层成像设备中能够实现尽可能快速的螺旋拍摄，应该使用尽可能高的螺距。螺距P＝V/B通过在患者卧榻6在拍摄单元的每360°旋转中的推进 V与X射线扇面2沿着纵轴线5的准直过的宽度B之间的比例给出。
X射线扇面2的X射线在拍摄时通过拍摄区域15衰减并且被X射线探测器9探测，从而形成分别被拍摄的拍摄区域15的X射线投影。在此，拍摄区域15的不同部分在拍摄X射线投影时以不同的能量来照射，并且是同时照射，从而借助根据本实用新型的X射线滤波器13和根据本实用新型的X射线设备1拍摄X射线投影包括对拍摄区域15的至少两个子投影进行拍摄。在此，第一子投影对应于以通过X射线滤波器13的第一滤波器区域13.1滤波过的X射线所进行的拍摄，并且第二子投影对应于以通过X射线滤波器13的第二滤波器区域13.2滤波过的X射线所进行的拍摄。该情况在图5中示出。
两个子投影于是在两个方面相区别：一方面，第一和第二子投影的拍摄分别以X射线辐射的不同能量来进行，即以第一和第二能量来进行。第二方面，子投影对拍摄区域15的不同部分进行成像。在断层成像的拍摄中，通过拍摄单元的旋转而从不同的方向或角度拍摄X射线投影，其可以重建为高分辨率的、空间上三维的图像。根据所选的拍摄参数，以分别第一或分别第二子投影扫描整个拍摄区域15，从而可以重建与第一和第二能量相对应的两个高分辨率的、空间上三维的图像；或者完整的扫描仅在考虑第一和第二子投影的条件下进行，从而仅对应于第一和第二能量的图像的重建具有与X射线设备1在技术上能够实现的相比更小的空间分辨率。
在在此示出的示例中，重建单元以计算机程序的形式来构建，其可运行地存储在计算机12上。计算机12与输出单元11以及输入单元7连接。输出单元11例如是一个(或多个)LCD、等离子或OLED屏幕。在输出单元11上的输出例如包括图形用户界面，用于手动地输入患者数据以及用于控制X射线设备1的各个单元以及用于输入和选择拍摄参数。输入单元7例如是键盘、鼠标、所谓的触屏或者是用于语音输入的麦克风。
图2示出了两个在以根据本实用新型的X射线滤波器滤波后的X射线光谱。在此示出的光谱是在滤波前由可以用作根据本实用新型的X射线设备1中的X射线源8的X射线管以120kV的X射线管电压发射的。在图2中，绘出了相对的概率p(在纵轴线上)与以“keV”为单位的X射线辐射的能量(在横轴线上)的关系。实线的、朝着高能量偏移的光谱曲线基于通过根据本实用新型的X射线滤波器13的第一滤波器区域13.1的滤波。该第 一滤波器区域在在此示出的示例中由0.6mm厚的锡构成。虚线的、朝着低能量偏移的光谱曲线基于通过根据本实用新型的X射线滤波器13的第二滤波器区域13.2的滤波。该第二滤波器区域13.2在在此示出的示例中由10mm厚的泰夫龙构成。
图3示出了带有根据本实用新型的X射线滤波器的拍摄单元的布置。X射线源8以X射线扇面的形式发射多色X射线辐射，该X射线扇面沿着横向于纵轴线5的第一角度范围并且沿着顺着纵轴线5的第二角度范围δ伸展。在发射之后，X射线扇面2的X射线辐射被根据本实用新型的X射线滤波器13滤波，其中，X射线滤波器13具有分别带有不同的X射线吸收特性的第一滤波器区域13.1和至少一个第二滤波器区域13.2。第一滤波器区域13.1设计用于硬化X射线辐射，而第二滤波器区域设计用于软化X射线辐射。相应地，第一滤波器区域13.1以及第二滤波器区域13.2分别产生第一子扇面2.1和第二子扇面2.2，其分别用于对拍摄区域15的第一子投影和拍摄区域15的第二子投影进行拍摄。子投影通过如下方式被拍摄，即，滤波的X射线辐射的穿过了拍摄区域15的一部分的部分被X射线探测器9探测。在此示出的X射线探测器9具有沿着第一角度范围的列和沿着第二角度范围δ的行。
在具有常见的、基本上对称构造的探测器面和带有第一角度范围的基本上对称的X射线扇面2的计算机断层成像设备中，当用以拍摄(子)投影来空间上三维地重建图像的角度范围为至少时，给出完整的扫描。为了对于每个所重建的图像点(体素)都有足够数目的(子)投影提供份额，不能将螺旋拍摄中的螺距选择得过高。此外，从中得出的是，螺旋模式中沿着纵轴线5的连续完整的扫描也是无缝的。
在在此示出的实施形式中，第一滤波器区域13.1以及第二滤波器区域13.2沿着第二角度范围δ的尺寸分别是相同的。因此，第一以及第二子投影分别延伸经过X射线探测器9的等大区域，然而其延伸经过X射线探测器9的不同区域。在该实施形式中，X射线滤波器13和X射线设备1以计算机断层成像设备的形式构建为使得在螺旋拍摄中尤其通过选择螺距而不仅借助第一能量而且借助第二能量来进行拍摄区域15的完整扫描。换言之，在该实施形式中，第一图像仅基于通过第一滤波器区域13.1滤波的X射线辐射，并且第二图像仅基于通过第二滤波器区域13.2滤波的X射线辐射，其 中，第一和第二图像分别基于对相同的拍摄区域15的完整扫描。
如果X射线探测器例如具有128行，则在在此示出的实施形式中第一子投影伸展到行1-64上，并且第二子投影沿着行65-128伸展。在借助计算机断层成像设备形式的根据本实用新型的X射线设备1进行螺旋拍摄中，在拍摄区域15的确定部分的第一子投影与拍摄区域15的相同部分的第二子投影之间形成(尽管小的)时间错移。为了不仅以第一能量而且以第二能量实现拍摄区域15的完整扫描，必须选择相应较低的螺距，例如与X射线探测器9的128行有关的、P＝0.6的螺距。该时间错移在典型的断层成像X射线设备中于是仅为0.25至0.5秒。该小的时间错移尤其在拍摄造影剂支持的图像时并不是主要的限制。
尤其，在此示出的X射线滤波器13可以用于借助心电图(简称EKG)门控的螺旋拍摄。在此，与实际上对患者3的心脏进行拍摄的同时拍摄患者3的EKG。回顾性地、即在拍摄之后，使用EKG，以便总是在相同的、相关的心脏阶段中计算在相继的心脏周期中重建的图像。患者卧榻6的最大推进通过患者3的心率来确定。推进借助该技术精确地对应于带有2片段重建可能性的、常规的EKG门控的螺旋拍摄(没有根据本实用新型的X射线滤波器13)的推进。
根据本实用新型在图3中示出的X射线滤波器13可以替选地用于螺旋拍摄和用于在EKG触发的顺序模式中拍摄患者3的心脏。在此，具有根据本实用新型的、在图3中示出的X射线滤波器13的计算机断层成像设备以通过患者的EKG来控制的方式在总是相同的相对心脏阶段中顺序地拍摄心脏的分别被完整扫描的数据集合。在这种数据集合的拍摄期间，与在螺旋拍摄中不同，患者卧榻6并不运动。然而，患者卧榻6在心脏周期k和k+n的两个相继的顺序拍摄之间沿着纵轴线5的推进并不如否则常见那样对应于探测器沿着纵轴线5的整个尺寸(即在在此示出的示例中为128行)，而是仅该整个尺寸的一半(即在在此示出的示例中为64行)。在此，k和n是自然数，尤其可以有n＝1，其中，k是用于心脏周期的索引。以该方式在沿着纵轴线5的相同位置上总是首先仅基于通过第一滤波器区域13.1滤波的X射线辐射在心脏周期k中获得第一数据集合，并且仅基于通过第二滤波器区域13.2滤波的X射线辐射在随后的心脏周期k+n中获得第二数据集合。
为了矫正心脏在心脏周期k与心脏周期k+1或k+1之间可能的运动， 将两个在相继的心脏周期中在沿着纵轴线5的相同位置上对于相同的相对心脏阶段以不同的能量拍摄的图像配准，例如弹性或非弹性地配准。这不仅在螺旋模式中的拍摄中而且在顺序模式中的拍摄中是有意义的。
在心脏的造影剂支持的拍摄中，可以如下检测造影剂浓度从心脏周期k到心脏周期k+n的变化，其会干扰对拍摄的评估。示例性地，将该情况对于顺序模式详细阐述：首先，在每次在沿着纵轴线5的一个位置处拍摄数据集合时，分别对于X射线探测器9的、仅探测被确定的滤波器区域滤波过的辐射的部分，评估在患者3的用作参考的血管、例如大动脉中的例如Hounsfield单位的X射线吸收值。从该值的变化中可以导出用于从心脏周期到心脏周期的造影剂密度的校正系数。此外，可以将在相继的心脏周期中在沿着纵轴线5的相同位置处以不同能量拍摄的数据集合用于借助已知的2片段心脏重建方法来计算具有优化过的时间分辨率的混合图像。在螺旋模式中可以类似地进行拍摄。
图4示出了具有辐射器光阑和根据本实用新型的X射线滤波器的拍摄单元的布置。X射线辐射的传播在X射线锥内或在围绕标为“z”的轴线的X射线扇面2内进行。X射线锥或X射线扇面2在此通常但不一定至少部分关于z轴线对称地对齐。z轴线因此也可以视作X射线辐射的传播方向。
在在此示出的实施例中，根据本实用新型的X射线滤波器13构建为辐射器光阑14的部分。辐射器光阑14直接布置在X射线源8的用于多色的X射线辐射的出射开口前面。辐射器光阑14示出了框架结构(Rahmenkonstruktion)，可以将光阑、例如准直仪17或者X射线滤波器13插入到该框架结构中。由此，根据本实用新型的X射线滤波器13可以紧凑地集成到具有辐射器光阑14的X射线设备1中。
此外，辐射器光阑14在在此示出的实施形式中构建为使得可以使用不同的X射线滤波器13。换言之，可以更换X射线滤波器13，从而其滤波器特性满足特定的X射线拍摄的需要。
此外，辐射器光阑14可以具有机械致动器、例如电机，从而将根据本实用新型的X射线滤波器13构建为可移动的。由此可以将X射线滤波器13例如移入X射线扇面2的光路中和从该光路中移除。此外，X射线滤波器13可以与辐射器光阑14一起构建为使得X射线滤波器13的部分，例如第一滤波器区域13.1和/或第二滤波器区域13.2，可以单个地移动。尤其，第 一滤波器区域13.1或第二滤波器区域13.2可以与分别另一滤波器区域无关地移动。这尤其在如下情况下是有利的，即，当X射线滤波器13如在图3至图6中所示那样仅具有小数目的滤波器区域时。于是可以将各个滤波器区域简单地移向辐射器光阑14的边缘(例如到中间)和由此从由X射线源8发射的多色X射线辐射的光路中移除(或移入其)。
在在此示出的示例中，X射线滤波器2通过在第一滤波器区域13.1与第二滤波器区域13.2之间的不同X射线吸收特性而产生第一子扇面2.1和第二子扇面2.2。两个子扇面是在空间上分离的并且被同时产生。其穿过拍摄区域15的不同部分。第一子扇面2.1投影第一子区域15.1并且由此产生第一子投影，而第二子扇面2.2投影第二子区域15.2并且由此产生第二子投影。
在此，在各个滤波器区域与相关的X射线探测器区域之间的精确关系是已知的，从而可以将与第一和第二子投影对应的数据分离地从X射线探测器9中读取、重建和进一步处理。在各个滤波器区域与相关的X射线探测器区域之间的关系可以通过常见的校准方法来确定。
图5示出了带有根据本实用新型的X射线滤波器的辐射器光阑。这种辐射器光阑14典型地构建为根据本实用新型的X射线设备1的部分。在在此示出的实施形式中，辐射器光阑14包括两个可移动的准直仪光阑17，其具有强烈吸收X射线辐射的材料，诸如钨、钼或铁。辐射器光阑14还可以具有其它准直仪光阑，其尤其可以叶片状地构建为使得可以沿着z轴线调整准直仪的有效尺寸和由此调整准直仪的X射线吸收强度。
除了准直仪光阑17，辐射器光阑14具有带有各两个叶片状的第一滤波器区域13.1和各两个叶片状的第二滤波器区域13.2的根据本实用新型的X射线滤波器13，其中，滤波器区域分别构建为可以单个地沿着第一角度范围或者沿着x轴线移动。x轴线垂直于z轴线并且与y轴线一起形成迪卡尔坐标系。然而与在此示出的不同，不同的滤波器区域也可以构建为沿着其它方向、尤其沿着y轴线可移动的。
通过X射线滤波器13分别具有两个第一及第二可移动的滤波器区域，可以调整X射线滤波器13的强度。如果第一滤波器区域13.1用于硬化X射线辐射，则硬化的强度可以通过如下方式上升，即，将两个第一滤波器区域13.1都驶入光路中。相似情况适用于借助两个第二滤波器区域13.2软化X射线辐射。
在另一实施形式中，辐射器光阑14还具有其它叶片状的第一或第二滤波器区域，由此可以以更小的步骤调整滤波器的强度，和由此调整滤波的X射线辐射的强度。
在图5中示出的实施形式尤其适于将通过第一滤波器区域13.1滤波的X射线辐射的强度与通过第二滤波器区域13.2滤波过的X射线辐射的强度的比例调节到预先给定的值上。由此可以将两个强度的比例尤其平衡，从而在相同的曝光时间情况下对于两个根据本实用新型在不同的能量下拍摄的图像实现相似的图像质量。替选地，强度的比例可以通过更换单个滤波器区域或者整个X射线滤波器13而被调节到预先给定的值上。
图6示出了根据本实用新型的X射线滤波器的俯视图。在此示出的X射线滤波器13对应于在图3中示出的X射线滤波器13。其提供如下优点，即，其可以相对简单地来制造，并且还可以以非常简单的方式和方法进行在X射线设备1中的校准。
图7示出了根据本实用新型的X射线滤波器的俯视图。在此示出的X射线滤波器13具有多个不连贯的第一滤波器区域13.1和多个不连贯的第二滤波器区域13.2。第一滤波器区域13.1和第二滤波器区域13.2沿着第一角度范围的尺寸在在此示出的实施形式中选择为使得其对应于探测器沿着第一角度范围的、为4列的尺寸。在此示出的X射线滤波器提供了在断层成像拍摄中特别高的时间分辨率的优点。与在在此示出的实施形式中不同，第一滤波器区域13.1或第二滤波器区域13.2还可以具有沿着第一角度范围的不同尺寸。
图8示出了根据本实用新型的X射线滤波器的横截面。在此示出的X射线滤波器13在其特性方面对应于在图7中示出的X射线滤波器13。第一滤波器区域13.1或第二滤波器区域13.2的不同的结构高度是基于对于各个滤波器区域所使用的材料的不同强度的X射线吸收率而得出的。除了锡之外尤其铝、铜、钛或钨适于硬化X射线辐射。为了弱化和/或软化X射线辐射而不硬化其，尤其泰夫龙或碳是合适的。
在另一实施形式中，根据本实用新型的X射线滤波器13具有第三滤波器区域，其X射线吸收特性与第一滤波器区域13.1以及与第二滤波器区域13.2不同。尤其，第三滤波器区域引起原来由X射线源8发射的多色X射线辐射的光谱推移，该光谱推移与基于第一滤波器区域13.1或基于第二滤 波器区域13.2的光谱推移不同。带有这种X射线滤波器13的X射线设备1设计为以更高的能量分辨率拍摄多能图像。
此外，可以将根据本实用新型的X射线设备1的能量分辨率提高，方式是将一个甚至两个根据本实用新型的X射线滤波器13使用在具有两个X射线源和两个X射线探测器的X射线设备1中。如果将X射线源运行为使得其发射具有不同光谱的X射线辐射，则根据本实用新型的X射线滤波器13可以负责进一步划分光谱，从而可以以至少三种能量进行多能拍摄。
图9示出了与可以以根据本实用新型的X射线设备执行的方法对应的流程图。这种用于借助包括X射线源8和平面的X射线探测器9的X射线设备对拍摄区域15的多能图像进行拍摄的方法包括：借助包括至少一个第一滤波器区域13.1以及至少一个第二滤波器区域13.2的X射线滤波器13对由X射线源8发射的多色X射线辐射进行滤波F。在此，第一滤波器区域13.1和第二滤波器区域13.2具有不同的X射线吸收特性，其中，X射线滤波器13在X射线源8和X射线探测器9之间定位为使得其与X射线源8一起用于同时产生具有不同能量的、在空间上分离的X射线。此外，该方法包括借助X射线探测器9探测D滤波的X射线辐射并且由此探测各个投影，以及重建R拍摄区域15的在空间上高分辨率的多能图像。在执行重建R之前，步骤滤波F和探测D当然可以相继地执行多次。
拍摄还可以以同时拍摄两个定位片的形式进行，其中，第一定位片仅基于通过第一滤波器区域13.1滤波的X射线辐射，并且其中，第二定位片仅基于通过第二滤波器区域13.2滤波的X射线辐射。定位片是纵览图，其基于从投影方向(例如关于角度范围和δ在空间中的位置)的投影。在此，例如患者卧榻6沿着纵轴线5运动，其中，X射线源8和X射线探测器9不动。由此，可以以单个的定位片拍摄获得与两个不同的X射线能量有关的、用于拍摄区域15的纵览和尤其用于对高分辨率的断层造影图像的进一步规划的信息。
这种定位片的拍摄尤其在图3和图6中示出的滤波器情况下是有利的。此外，在拍摄这种定位片中可以使用少于X射线探测器9的所有可用的行，以便将由于投影尺寸引起的失真保持为尽可能小。这也意味着，并不照亮所有可用的行，以便避免不需要的剂量。此外，用于拍摄定位片的行可以并不居中地布置在探测器区内。此外，其也不必关于探测器区的中心对称地、尤 其横向于纵轴线5地关于探测器区的中心对称地布置。
重建R还可以包括重建至少两个图像，其中，第一图像仅基于通过第一滤波器区域13.1滤波的X射线辐射，并且其中，第二图像仅基于通过第二滤波器区域13.2滤波的X射线辐射。这意味着，第一图像对应于第一能量，并且第二图像对应于第二能量。如果两个图像具有与用以拍摄这两个图像的X射线设备1所允许的相比更低的空间分辨率，则两个图像的高频分量可以用于重建具有高的空间分辨率的混合图像。借助另一图像处理可以将分辨率不那么高的图像以及混合图像计算为高分辨率的多能图像，例如通过迭代的重建方法，如双模式的重建。
这种类型的重建尤其在图7或图8中示出的X射线滤波器13的情况下是有意义的。因为分别基于通过这种X射线滤波器13的第一和第二滤波器区域滤波的X射线辐射的两个图像分别具有与X射线设备1所允许的相比更低的空间分辨率。此外在这种X射线滤波器13情况下的子投影的拍摄可以。此外，在这种滤波器13情况下对子投影的拍摄可以看做以降低的空间分辨率对完整投影的拍摄。
此外，根据本实用新型的X射线设备也可以设计用于对第一图像以及第二图像进行配准R_REG，从而第一图像和第二图像分别代表拍摄区域15的相同运动状态。尤其，步骤配准R_REG可以被步骤重建R包括。步骤配准R_REG尤其在拍摄区域包括患者3的心脏的至少一部分时是有利的。在该情况下，该方法还包括拍摄患者3的EKG A_EKG的步骤。拍摄EKG的步骤和由此步骤A_EKG通常与滤波F和探测D同时进行。从EKG导出的数据尤其可以在配准R_REG中使用，例如在回顾性EKG门控的范围中使用。从EKG导出的数据也可以在在EKG触发情况下拍摄期间使用，例如以便调整患者卧榻6的推进速度。
虽然通过优选实施例详细示出和描述了本实用新型，但是本实用新型并不通过所公开的示例受限并且本领域技术人员可以从中导出其它变型方案，而不偏离本实用新型的保护范围。
Claims (17)
1.一种用于成像的X射线设备(1)的X射线滤波器(13)，其具有至少一个第一滤波器区域(13.1)以及至少一个第二滤波器区域(13.2)，其特征在于，所述第一滤波器区域和所述第二滤波器区域具有不同的X射线吸收特性，其中，所述X射线滤波器(13)设计为通过对多色的X射线辐射进行滤波来同时产生具有不同能量的、空间上分离的X射线。
2.根据权利要求1所述的X射线滤波器(13)，其特征在于，具有不连贯的多个第一滤波器区域(13.1)和/或不连贯的多个第二滤波器区域(13.2)。
3.根据权利要求1或2所述的X射线滤波器(13)，其特征在于，所述第一滤波器区域(13.1)设计用于硬化X射线辐射，并且其中，所述第二滤波器区域(13.2)设计用于没有硬化地衰减X射线辐射和/或用于软化X射线辐射。
4.一种用于成像的X射线设备(1)，其特征在于，包括：
-根据权利要求1至3中任一项所述的X射线滤波器(13)，
-X射线源(8)，设计为发射多色的X射线辐射，
-平面的X射线探测器(9)，设计为探测由所述X射线源(8)发射的X射线辐射，其中，所述X射线滤波器(13)能够在X射线源(8)与X射线探测器(9)之间定位为使得所述X射线设备(1)构建用于拍摄多能图像。
5.根据权利要求4所述的X射线设备(1)，其特征在于，通过所述第一滤波器区域(13.1)滤波的X射线辐射的强度与通过所述第二滤波器区域(13.2)滤波的X射线辐射的强度的比例是能够预先给定的。
6.根据权利要求4或5所述的X射线设备(1)，其特征在于，所述X射线滤波器(13)的第一和第二滤波器区域(13.1,13.2)分别仅沿着所述X射线滤波器(13)在纵轴线(5)的方向上的整个尺寸的一部分伸展。
7.根据权利要求4或5所述的X射线设备(1)，其特征在于，所述X射线滤波器(13)的第一和第二滤波器区域(13.1,13.2)分别仅沿着所述X射线滤波器(13)的横向于纵轴线(5)的整个尺寸的一部分来伸展。
8.根据权利要求4或5所述的X射线设备(1)，其特征在于，至少一个滤波器区域能够与至少一个其它滤波器区域独立地移动。
9.根据权利要求8所述的X射线设备(1)，其特征在于，至少一个滤波器区域具有多个叶片状的滤波器元件，其分别能够相对于彼此移动为使得相应的滤波器区域的、沿着X射线辐射的传播方向的尺寸是能够调整的。
10.根据权利要求4或5所述的X射线设备，其特征在于，还包括：
-重建单元，设计为用于重建空间上高分辨率的多能图像。
11.根据权利要求4或5所述的X射线设备(1)，其特征在于，设计为用于同时拍摄两个定位片，其中，第一定位片仅基于通过所述第一滤波器区域(13.1)滤波的X射线辐射，并且其中，第二定位片仅基于通过所述第二滤波器区域(13.2)滤波的X射线辐射。
12.根据权利要求4所述的X射线设备(1)，其特征在于，所述X射线设备(1)是计算机断层成像设备，其还设计为用于拍摄至少两个分别为断层成像的图像，其中，第一图像仅基于通过所述第一滤波器区域(13.1)滤波的X射线辐射，并且其中，第二图像仅基于通过所述第二滤波器区域(13.2)滤波的X射线辐射，其中，所述第一图像和第二图像分别基于对相同的拍摄区域(15)的完整扫描。
13.根据权利要求4所述的X射线设备(1)，其特征在于，所述X射线设备(1)是计算机断层成像设备，该计算机断层成像设备还设计为用于拍摄运动的拍摄区域的至少两个分别为断层成像的图像，其中，第一图像仅基于通过所述第一滤波器区域(13.1)滤波的X射线辐射，并且其中，第二图像仅基于通过所述第二滤波器区域(13.2)滤波的X射线辐射，其中，所述第一图像和第二图像分别基于对相同的拍摄区域(15)的完整扫描。
14.根据权利要求4所述的X射线设备(1)，其特征在于，该计算机断层成像设备还设计为用于将所述第一图像和所述第二图像配准(R_REG)为使得所述第一图像和所述第二图像分别代表所述拍摄区域(15)的相同的运动状态。
15.根据权利要求12或13所述的X射线设备(1)，其特征在于，其设计为用于在EKG触发的顺序模式中拍摄断层成像的图像。
16.根据权利要求15所述的X射线设备(1)，其特征在于，其设计为用于在EKG触发的顺序模式中拍摄断层成像的图像，该顺序模式具有在两个相继的心脏周期中这样匹配于所述X射线滤波器(13)的几何结构的螺距，使得所述拍摄区域(15)在沿着所述纵轴线(5)的任意位置上不仅通 过借助所述第一滤波器区域(13.1)而且通过借助所述第二滤波器区域(13.2)滤波的X射线辐射来完整扫描。
17.根据权利要求4或5所述的X射线设备(1)，其特征在于，其设计为用于拍摄造影剂支持的多能图像。
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