DE102004018765A1 - Stationäres Computertomographiesystem mit kompakter Röntgenquellen-Baueinheit - Google Patents

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Manohar Gopolaswamy Bangalore Kollegal
Colin Richard Wilson
Bernard Patrick Bewlay
Mark Gilbert Benz
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Abstract

Ein stationäres CT-System (10), umfassend mindestens eine ringförmige Röntgenstrahlquellen-Baueinheit (12), die eine Vielzahl entsprechender Röntgenstrahlenquellen (100) beabstandet entlang der ringförmigen Röntgenstrahlenquellen-Baueinheit (12) umfasst. Jede der Röntgenstrahlenquellen (100) umfasst ein entsprechendes stationäres Röntgenstrahlentarget (102), eine Elektronenstrahl-Fokussierungskammer (104), einen Röntgenstrahlen-Kanal (106), eine Röntgenstrahlenquelle (108), die in einer beabstandeten Beziehugn mit Bezug auf das entsprechende stationäre Röntgenstrahlentarget (102) angeordnet ist, eine Vakuumkammer (110), die zwischen der Elektronenstrahl-Fokussierungskammer (104) und einer isolierenden Kammer (112) angeordnet ist, wobei die isolierende Kammer (112) die Elektronenstrahlquelle (108) aufnimmt, ein Strahlungsfenster (116) in einer vorbestimmten Winkelanordnung zum entsprechenden stationären Röntgenstrahlentarget (102) und dem Röntgenstrahlen-Kanal (106) sowie ein Target-Substrat (118), das an dem entsprechenden stationären Röntgenstrahlentarget (102) angebracht ist.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Computertomographie(CT)-System und spezifisch auf ein stationäres CT-System mit einer kompakten Röntgenquellen-Baueinheit.
  • Die Computertomographie (CT) ist eine Technik, die zweidimensionale Querschnittsbilder von dreidimensionalen Körperstrukturen erzeugt. Das CT-Abbildungssystem schließt primär ein CT-Gerüst und einen Patiententisch oder eine -couch ein. Das Gerüst ist ein bewegbarer Rahmen, der eine Röntgenquelle enthält, die typischerweise eine Röntgenröhre mit Kollimatoren und Filtern, Detektoren, Datenerfassungs-System (DAS), Rotations-Komponenten mit Gleitring-Systemen und der gesamten dazugehörigen Elektronik, wie Motoren zur Winkeleinstellung des Gerüstes und positionierende Laserstrahlen, ist.
  • In bekannten CT-Systemen der dritten Generation (spiralförmig/schraubenförmig) werden die Röntgenquelle und die Detektoranordnung mit einem Gerüst innerhalb der Abbildungsebene und um den abzubildenden Gegenstand gedreht, sodass sich der Winkel, in dem der Röntgenstrahl den Gegenstand schneidet, konstant ändert. Röntgenquellen schließen typischerweise Röntgenröhren ein, die den Röntgenstrahl an einem Brennpunkt emittieren. Ein Röntgendetektor ist ein Kristall oder ionisierendes Gas, der/das, wenn er/es von einem Röntgen-Photon getroffen wird, Licht oder elektrische Energie erzeugt. Die beiden Arten von Detektoren, die in CT-Systemen benutzt werden, sind Scintillations- oder Festkörper- und Xenongas-Detektoren. Die CT-Systeme können typischerweise hinter dem Patienten Kollimatoren einschließen, um gestreute Strahlung am Detektor zu verringern.
  • Die derzeitigen CT-Systeme der dritten Generation schließen das Rotieren einer Röntgenquelle um den Patienten ein, um Körper-Scans auszuführen, und sie weisen Beschränkungen hinsichtlich der Scan-Geschwindigkeiten auf.
  • CT-Architekturen der nächsten Generation, die das stationäre CT-Konzept einschließen, bieten hohe Scan-Geschwindigkeiten und sie schließen das Lenken von sich rasch bewegenden Elektronenstrahlen hoher Leistung auf stationäre Röntgentargets ein, um Röntgenstrahlen zu produzieren. Das stationäre CT-Konzept präsentiert einzigartige Herausforderungen beim Target und dem geometrischen Design der kompakten, Röntgenstrahlen erzeugenden Vorrichtung in CT-Scansytemen. Diese sind signifikante thermische und strukturelle Risiken in Verbindung mit dem Auftreffen des fokussierten Elektronenstrahls hoher Energie auf dem stationären Röntgentarget und die resultierende Wärmeverteilung auf die verschiedenen Komponenten der stationären CT-Systeme.
  • Es ist daher erwünscht, kompakte CT-Systemgeometrien bereitzustellen, die die thermischen und strukturellen Risiken mildern und die prinzipiellen CT-System-Komponenten, einschließlich dem stationären Target, der Elektronenstrahlenquelle, der Fokussierungskammer und des Strahlenfensters, aufnehmen können und die auch die rascheren Scan-Anforderungen und die hohe Leistung fortgeschrittener CT-Systeme erfüllen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein stationäres CT-System mindestens eine ringförmige Röntgenstrahlenquellen-Baueinheit, umfassend eine Vielzahl entsprechender Röntgenquellen, die entlang der ringförmigen Röntgenstrahlenquellen-Baueinheit beabstandet sind. Jede der entsprechenden Röntgenstrahlenquellen umfasst ein entsprechendes stationäres Röntgentarget, eine Elektronenstrahl-Fokussierungskammer, einen Röntgenstrahlen-Kanal und eine Elektronenstrahlquelle, die in beabstandeter Beziehung mit Bezug auf das entsprechende stationäre Röntgentarget angeordnet sind. Die Elektronenstrahl-Fokussierungskammer hat ein ausgewähltes Querschnittsprofil, um eine Vielzahl von Elektronen, die von der Elektronenstrahlenquelle emittiert werden, zu fokussieren, um auf das entsprechende stationäre Röntgenstrahlentarget aufzutreffen, um Röntgenstrahlen zu erzeugen, die in den Röntgenstrahlen-Kanal gelangen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung besser verstanden, in der gleiche Bezugsziffern gleiche Teile bezeichnen, worin:
  • 1 eine Querschnittsansicht eines stationären CT-Systems zeigt, das eine ringförmige Röntgenstrahlenquellen-Baueinheit umfasst,
  • 2 eine Querschnittsansicht einer Röntgenstrahlenquelle in einer ringförmigen Röntgenstrahlenquellen-Baueinheit zeigt,
  • 3 ein Strahlungsfenster mit nachgiebigen Teilen zur Verringerung thermischer Spannungen in einer Ausführungsform der Erfindung zeigt,
  • 4 ein Elektronenstrahl-Streuprofil in Vakuumkammer und Röntgenstrahlenkanal von 2 zeigt,
  • 5 eine Ausführungsform mit Kerben zeigt, die das Auftreffen rückgestreuter Elektronen auf ein stationäres Röntgentarget verhindern,
  • 6 eine Ausführungsform mit einer Nut zeigt, die das Auftreffen rückgestreuter Elektronen auf ein stationäres Röntgentarget verhindert,
  • 7 eine Ausführungsform mit mehreren Kühlkanälen im oberen Abschnitt der Elektronenstrahl-Fokussiekammer von 2 zeigt,
  • 8 eine Ausführungsform mit mehreren Kühlkanälen im Targetsubstrat von 2 zeigt,
  • 9 eine Ausführungsform eines stationären CT-Systems mit mehreren ringförmigen Röntgenstrahlenquellen-Baueinheiten zeigt und
  • 10 eine Ausführungsform mit Detektoren zeigt, die entlang der Ringlänge der Röntgenstrahlenquellen-Baueinheit angeordnet und an einer Abzweigung von der ringförmigen Röntgenstrahlenquellen-Baueinheit beabstandet sind.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung beschreibt geeignete stationäre CT-Ausführungsformen, die die primären Quellen-Komponenten, einschließlich eines stationären Röntgentargets 102, einer Elektronenstrahlquelle 108, einer Elektronenstrahl-Fokussierungskammer 104 und einer starken Wärmeflusskühlung, zu einer kompakten Form kombinieren und dadurch die stationäre CT-Einführung ermöglichen.
  • 1 zeigt eine Schnittansicht des stationären CT-Systems 10, das in einer Ausführungsform mindestens eine ringförmige Röntgenstrahlenquellen-Baueinheit 12 umfasst, die mehrere jeweilige Röntgenstrahlenquellen 100 aufweist, die im Abstand voneinander entlang der ringförmigen Röntgenstrahlenquellen-Baueinheit 12 angeordnet sind. In einer spezifischen Ausführungsform, wie sie in 2 veranschaulicht ist, umfasst jede der Röntgenstrahlenquellen 100 ein entsprechendes stationäres Röntgentarget 102, eine Elektronenstrahl-Fokussierungskammer 104, einen Röntgenstrahlen-Kanal 106 und eine Elektronen strahlquelle 108, die im Abstand hinsichtlich des entsprechenden stationären Röntgentargets 102 angeordnet ist. Die beabstandete Beziehung ist derart, dass der von der Elektronenstrahlquelle 108 austretende Elektronenstrahl auf das Röntgentarget 102 in einem geringen Winkel, um 20° herum, auftrifft. Die Elektronenstrahl-Fokussierungskammer 104 umfasst einen Teil der Vakuumkammer 110; die Strahl-Fokussierungskammer 104 hat ein ausgewähltes Querschnittsprofil (das ist die Anordnung der Kammer 104, wie sie durch einen oberen Abschnitt 202, einen Bodenabschnitt 204 einschließlich der Gestalt der durch solche Abschnitte definierten Innenwandungen, den Abstand zwischen Wandungen und die beabstandete Beziehung mit Komponenten, wie Strahlquelle 108 und Röntgenstrahlen-Kanal 106, definiert ist), um eine Vielzahl von Elektronen, die von der Elektronenstrahlquelle 108 emittiert werden, zum Auftreffen auf das entsprechende stationäre Röntgentarget 102 zu fokussieren, um Röntgenstrahlen zu erzeugen, die in den Röntgenstrahlen-Kanal 106 eintreten. Das ausgewählte Querschnittsprofil beruht auf Elektronenoptik-Betrachtungen, um die korrekte Strahlfokussierung auf den Punkt des Targetaufschlags sicherzustellen.
  • Die Vakuumkammer 110 ist zwischen der Elektronenstrahl-Fokussierungskammer 104 und einer isolierenden Kammer 112 angeordnet, wie in 2 dargestellt. 2 zeigt auch, dass der Röntgenstrahlen-Kanal 106 eine Ausdehnung der Vakuumkammer 110 ist.
  • Die Elektronenstrahlquelle 108 ist elektrisch von dem entsprechenden stationären Röntgentarget 102 durch Anordnung in der Isolatorkammer 114 (5) isoliert, die ein Isolatormedium, wie eine Hochtemperatur-Keramik oder einen -Kunststoff, z.B. ULTEM®, hergestellt durch GE Plastics, umfasst. In einem Beispiel ist die in der isolierenden Kammer 112 enthaltene Elektronenstrahlquelle 108 derart angepasst, dass sie bei einem negativen Potential mit Bezug auf die Vakuumkammer 110 und die Elektronenstrahl-Fokussierungskammer 104 gehalten wird und das stationäre Röntgentarget 102 ist geerdet. Der Begriff "angepasst an" und Ähnliches, wie er hier benutzt wird, bezieht sich auf eine elektrische Anordnung von Leitern, Isolatoren und elektrischen Quellen, durch die ein elektrisches Potential zwischen Komponenten aufrechterhalten werden kann. In einem anderen Beispiel ist die Elektronenstrahlquelle 108 geerdet und das stationäre Röntgentarget 102 wird bei einem positiven Potential gehalten. Alternativ wird die Elektronenstrahlquelle 108 in einem anderen Beispiel bei einem negativen Potential gehalten, während das stationäre Röntgentarget 102 bei einem positiven Potential gehalten wird.
  • Die Elektronenstrahlquelle 108 umfasst einen Glühfaden oder eine Feldemitter-Anordnung. Der Glühfaden umfasst einen gewundenen Glühfaden oder einen flachen Glühfaden, von denen Beispiele im Stande der Technik bekannt sind.
  • In einer spezifischen Ausführungsform umfasst jede der Röntgenstrahlenquellen 100 der 2 weiter ein Strahlungsfenster 116 in einer vorbestimmten Winkelanordnung von dem entsprechenden stationären Röntgentarget 102 und dem Röntgenstrahlen-Kanal 106. Das Strahlungsfenster 116 wird als ein Austrittspfad für eine Vielzahl von durch das entsprechende stationäre Röntgentarget 102 erzeugten Röntgenstrahlen benutzt. Die vorbestimmte winkelmäßige Anordnung stellt sicher, dass ein maximaler Röntgenstrahlenfluss aus dem Strahlungsfenster 116 austritt. Das Strahlungsfenster 116 umfasst ein Material, wie Aluminium oder Beryllium. Um thermische Spannungen zu vermindern, die sich wahrscheinlich an den Bereichen der Befestigung des Fensters aufgrund thermischer Zyklen entwickeln, werden geeignete nachgiebige Teile 117, ähnlich den in 3 angegebenen, in einer Ausführungsform der Erfindung benutzt. Die nachgiebigen Teile 117 könnten Federn oder irgendein konventionelles flexibles Material sein. In einer anderen spezifischen Ausführungsform ist das Strahlungsfenster 116 mit dem Targetsubstrat 118 und dem ausgewählten Querschnittsprofil der Elektronenstrahl-Fokussierungskammer 104 durch einen hartgelöteten Kontakt gekoppelt. In einer alternativen Ausführungsform wird dieses Koppeln mittels eines mechanischen Kontaktes erzielt. In einer Ausführungsform sind das Strahlungsfenster 116 und der tragende Querschnitt der Elektronenstrahl-Fokussierungskammer 104 elektrisch vom entsprechenden stationären Röntgentarget 102 mittels eines schmalen Spaltes 201 in dem Spalt (5) zwischen der äußeren Oberfläche der Röntgenstrahlenquelle 100 und dem Röntgenstrahlentarget 102 isoliert. In einer anderen Ausführungsform ist das Strahlungsfenster 116 mit Bezug auf das entsprechende stationäre Röntgentarget 102 negativ vorgespannt, was die Verringerung des Ausmaßes der Elektronen-Abscheidung am Strahlungsfenster 116 unterstützt, und dies führt weiter zu geringeren Spitzen-Temperaturen und -Spannungen am Strahlungsfenster 116.
  • Das stationäre Röntgentarget 102, wie in den obigen Ausführungsformen beschrieben, umfasst Metall oder Metall-Legierungen mit einer Atomzahl von mindestens etwa 40. Das Metall und die Metall-Legierungen sind ausgewählt aus einer Gruppe von Wolfram, Molybdän, Rhenium, Rhodium und Zirkonium.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst jede der Röntgenstrahlenquellen 100 weiter ein Target-Substrat 118 (2), das an dem entsprechenden stationären Röntgentarget 102 befestigt ist. Das Target-Substrat 118 hat eine derartige Gestalt, dass es einen Bodenteil des ausgewählten Querschnittsprofils der Elektronenstrahl-Fokussierungskammer 104 bildet, wie in 2 gezeigt. Das Target-Substrat 118 umfasst ein Material hoher thermischer Leitfähigkeit, die größer als etwa 75W/m/K ist. Solche Materialien hoher thermischer Leitfähigkeit sind ausgewählt aus einer Gruppe von Kupfer, Aluminium, Graphit, Graphitschäumen und Metallschäumen von Aluminium und Kupfer. Das stationäre Röntgentarget 102 und das Target-Substrat 118 hoher thermischer Leitfähigkeit sind geerdet und sie werden beim Potential null gehalten oder alternativ sind das stationäre Röntgentarget 102 und das Target-Substrat 118 mit Bezug auf die Elektronenstrahl quelle 108 und das Strahlungsfenster 116 positiv vorgespannt.
  • In einer spezifischeren Ausführungsform umfasst das ausgewählte Querschnittsprofil der Elektronenstrahl-Fokussierungskammer 104 eine konturierte Hülle mit einem oberen Abschnitt 202 und einem Bodenabschnitt 204, die durch den Röntgenstrahlen-Kanal 106 getrennt sind, wie in 2 gezeigt. Der obere Abschnitt 202 und der Bodenabschnitt 204 umfassen ein Material hoher thermischer Leitfähigkeit, wie Kupfer, Aluminium, Graphit, Graphitschäume oder Metallschäume von Aluminium und Kupfer in einer Ausführungsform der Erfindung. Der obere Abschnitt 202 empfängt viele der Rückstreu-Elektronen als ein Resultat des Aufschlagens des Elektronenstrahls auf dem entsprechenden stationären Röntgenstrahltarget 102, was in 4 dargestellt ist.
  • Um sich mit den rückgestreuten Elektronen zu befassen, umfasst in einer spezifischen Ausführungsform der Abschnitt von Sektion 202, der benachbart dem Kanal 106 angeordnet ist, mehrere Kerben 206, die, wie in 5 gezeigt, eingeschnitten sind. Diese Kerben 206 sind in einer Region gegenüber dem entsprechenden stationären Röntgentarget 102 lokalisiert und derart angeordnet sind, dass sie den größten Teil der rückgestreuten Elektronen einfangen und diese rückgestreuten Elektronen daran hindern, das entsprechende Röntgentarget 102 zu treffen. In einem spezifischen Beispiel messen solche Kerben 206 eine Tiefe von 3-4 mm und eine Breite von 2 mm. Diese Kerben 206 vergrößern auch die Heizoberfläche und erleichtern das Kühlen in dieser Region.
  • In einer alternativen Ausführungsform, wie sie in 6 gezeigt ist, umfasst der Abschnitt der Sektion 202, der benachbart Kanal 106 angeordnet ist, eine Nut 208, die gegenüber dem entsprechenden stationären Röntgentarget 102 lokalisiert ist, um den größten Teil der rückgestreuten Elektronen einzufangen, und diese rückgestreuten Elektronen daran zu hindern, auf das entsprechende stationäre Röntgentarget 102 zu treffen. In einem spezifischen Beispiel hat eine solche Nut 208 eine Breite von 9,1 mm und eine Tiefe von 12 mm.
  • In noch einer anderen Ausführungsform, wie sie in 7 gezeigt ist, umfasst die obere Sektion 202 des ausgewählten Querschnittprofils der Elektronenstrahl-Fokussierungskammer 104 eine Vielzahl von Kühlkanälen 210 zum Kühlen der Region gegenüber dem entsprechenden stationären Röntgentarget 102, die aufgrund des Auftreffens rückgestreuter Elektronen in dieser Region erhitzt wird. Ein Kühlmittel wird durch die Kühlkanäle 210 geleitet, um diese Wärme abzuführen. Das Kühlmittel umfasst mindestens eines von Wasser oder einer Flüssigkeit, die als ein geeignetes Kühlmittel wirkt, wie FLUORINERTTM, hergestellt durch 3MTM. In einer alternativen Ausführungsform umfassen die Kühlkanäle 210 Wärmespeicher-Materialien, um die Wärme abzuführen. Diese Wärmespeicher-Materialien umfassen in einer spezifischen Ausführungsform Phasenänderungs-Materialien, wie Paraffin. In einer anderen Ausführungsform umfassen die Wärmespeicher-Materialien zumindest eines von Natrium, Kalium, Zinn, Blei, Indium, Antimon, Wismut, Natrium-Kalium-Legierung, Zinn-Blei-Legierung und Indium-Antimon-Legierung.
  • Aufgrund des kontinuierlichen Auftreffens von Elektronen auf das stationäre Röntgentarget 102 ist es erwünscht, Kühlmechanismen bereitzustellen, um das stationäre Röntgentarget 102 vor thermischen Spannungen in der Region zu schützen. In einer spezifischen Ausführungsform umfasst das Target-Substrat 118 eine Vielzahl von Kühlkanälen 200 unmittelbar unterhalb der Region des entsprechenden stationären Röntgentargets 102, wie in 8 gezeigt. In einer Ausführungsform sind dies enge Kanäle mit kreisförmigem Querschnitt, der in einem spezifischen Beispiel etwa 3-4 mm Durchmesser aufweist und die einen Abstand von 4 mm voneinander haben, die in das Target-Substrat 118 unterhalb des entsprechenden stationären Röntgentargets 102 gebohrt sind. Kühlmittel, wie Wasser oder eine Flüssigkeit, die als ein geeignetes Kühlmittel wirkt, wie durch 3 MTM hergestelltes FLUORINERTTM wird durch die Kanäle gepumpt, um rascher Wärme von dem entsprechenden stationären Röntgentarget 102 zu entfernen. Alternativ umfassen die Kühlkanäle 200 Wärmespeicher-Materialien zum Abführen der an dem entsprechenden stationären Röntgentarget 102 erzeugten Wärme. Die Wärmespeicher-Materialien umfassen in einem Beispiel Phasenänderungs-Materialien. Diese Phasenänderungs-Materialien schließen Paraffin ein. In einer anderen Ausführungsform umfassen die Wärmespeicherungs-Materialien zumindest eines von Natrium, Kalium, Zinn, Blei, Indium, Antimon, Wismut, Natrium-Kalium-Legierung, Zinn-Blei-Legierung und Indium-Antimon-Legierung.
  • Noch eine andere Ausführungsform ist ein stationäres CT-System 10, wie in 9 veranschaulicht, das mehrere Röntgenstrahlenquellen-Baueinheiten 240 umfasst, wobei jede der mehreren Röntgenstrahlenquellen-Baueinheiten 240 mehrere entsprechende Röntgenstrahlenquellen 100 umfasst, die entlang jeder der entsprechenden ringförmigen Röntgenstrahlen-Baueinheiten beabstandet sind. Die Vielzahl von Röntgenstrahlenquellen-Baueinheiten 240 kann von variierenden Ringdurchmessern sein. Jede der Vielzahl entsprechender Röntgenstrahlenquellen 100 umfasst ein entsprechendes stationäres Röntgentarget 102, eine Elektronenstrahl-Fokussierungskammer 104, einen Röntgenstrahlen-Kanal 106 und eine Elektronenstrahlquelle 108. Die Elektronenstrahlquelle 108 ist in einer beabstandeten Beziehung mit Bezug auf das entsprechende stationäre Röntgentarget 102 angeordnet. Die Elektronenstrahl-Fokussierungskammer 104 hat ein ausgewähltes Querschnittsprofil, um eine Vielzahl von Elektronen, die von der Elektronenstrahlquelle 108 emittiert werden, zu fokussieren, damit sie auf das entsprechende stationäre Röntgentarget 102 treffen, um Röntgenstrahlen zu erzeugen, die in den Röntgenstrahlen-Kanal 106 gelangen.
  • Die verschiedenen Ausführungsformen und Beispiele, die mit Bezug auf die Röntgenstrahlenquelle 100 der 1 beschrieben sind, sind auch auf das stationäre CT-System 10 der 9 anwendbar.
  • In den obigen Ausführungsformen sind die Detektoren 220 entlang der Ringlänge der ringförmigen Röntgenstrahlenquellen-Baueinheit 12 lokalisiert und sie haben an einer Abzweigung einen Abstand von der ringförmigen Röntgenstrahlenquellen-Baueinheit 12, um einen optimalen Röntgenphotonenfluss-Nachweis sicherzustellen, wie in 10 gezeigt. "Abzweigung" bedeutet, dass die Detektoren 220 derart angeordnet sind, dass Röntgenstrahlen, die von der benachbarten ringförmigen Röntgenstrahlenquellen-Baueinheit 12 ausgehen, nicht auf den benachbarten Detektor auftreffen.
  • Die in den obigen Ausführungsformen beschriebenen verschiedenen Merkmale schließen einander nicht notwendigerweise aus. Es sind verschiedene Kombinationen der obigen Merkmale möglich, z.B. eine Ausführungsform mit Kühlkanälen 200 im Target-Substrat 118 und einer Nut 208 im oberen Abschnitt 202 der Elektronenstrahl-Kammer 104. In ähnlicher Weise umfasst eine andere Ausführungsform Kühlkanäle 200 im Target-Substrat 118 und Kerben 206 im oberen Abschnitt 206 der Elektronenstrahl-Fokussierungskammer 104. Diese Ausführungsformen können ein zusätzliches Merkmal von Kühlkanälen 210 im oberen Abschnitt 202 der Elektronenstrahl-Fokussierungskammer 104 aufweisen.
  • In 10 umfasst ein Schnittprofil eines stationären CT-Systems 10 eine ringförmige Röntgenstrahlenquellen-Baueinheit 12. Die ringförmige Röntgenstrahlenquellen-Baueinheit umfasst Röntgenstrahlenquellen 100, die Merkmale aufweisen, die in den verschiedenen Ausführungsformen, die oben diskutiert wurden, beschrieben sind. Die Röntgenstrahlenquellen 100 projizieren einen Strahl von Röntgenstrahlen zu einem Detektor 220 gegenüber der Position der Quelle auf der ringförmigen Baueinheit. Der Detektor 220 wird typischerweise durch eine Vielzahl von Detektorelementen gebildet, die zusammen die projizierten Röntgenstrahlen nachweisen, die durch einen Patienten hindurchgehen. Jedes Nachweiselement erzeugt ein elektrisches Signal, das die Intensität eines auftreffenden Röntgenstrahles und somit die Schwächung des Strahles repräsentiert, während er durch den Patienten hindurchgeht.
  • Der Betrieb der Röntgenstrahlenquelle 100 wird durch einen (nicht gezeigten) Regelmechanismus des stationären CT-Systems 10 gesteuert. Der Regelmechanismus schließt einen Röntgenstrahlen-Regler ein, der Leistung und Taktsignale an die Röntgenstrahlenquelle liefert. Ein Datenerfassungs-System (DAS) in dem Kontroll-Mechanismus sammelt Analogdaten von den Nachweiselementen und wandelt die Daten in Digitalsignale für die nachfolgende Verarbeitung um. Eine Bild-Konstruktionsvorrichtung empfängt die gesammelten und digitalisierten Röntgenstrahlen-Daten von dem DAS und führt eine Bild-Rekonstruktion hoher Geschwindigkeit aus. Das rekonstruierte Bild wird als ein Eingang an einen Computer gelegt, der das Bild in einer Massenspeicher-Vorrichtung speichert.
  • Der (nicht gezeigte) Computer empfängt und liefert auch Signale über ein Benutzer-Interface oder ein graphisches Benutzer-Interface (GUI). Spezifisch empfängt der Computer Anweisungen und Scan-Parameter von einer Bedienungsperson-Konsole, die vorzugsweise eine (nicht gezeigte) Tastatur und Maus einschließt. Eine dazugehörige Kathoden-Röntgenanzeige gestattet der Bedienungsperson das rekonstruierte Bild und andere Daten vom Computer zu beobachten. Die von der Bedienungsperson gelieferten Anweisungen und Parameter werden vom Computer benutzt, Steuersignale und Information an den Röntgenstrahlen-Regler, das DAS und einen Tischmotor-Regler in Kommunikation mit einem Tisch zu geben, um den Betrieb und die Bewegung der Komponenten des stationären CT-Systems 10 zu kontrollieren.
  • Während nur gewisse Merkmale der Erfindung hier veranschaulicht und beschrieben wurden, sind dem Fachmann viele Modifikationen und Änderungen möglich. Es sollte daher klar sein, dass die beigefügten Ansprüche alle solche Modifikationen und Änderungen umfassen, die in den wahren Umfang der Erfindung fallen.
    • 10
    stationäres CT-System
    12
    ringförmige Röntgenstrahlenquellen-Baueinheit
    100
    Röntgenstrahlenquelle
    102
    stationäres Röntgenstrahlentarget
    104
    Elektronenstrahl-Fokussierungskammer
    106
    Röntgenstrahlen-Kanal
    108
    Elektronenstrahlquelle
    110
    Vakuumkammer
    112
    isolierende Kammer
    114
    Isolator-Medium
    116
    Strahlungsfenster
    117
    nachgiebige Teile
    118
    Target-Substrat
    200
    Kühlkanäle im Target-Substrat
    201
    Spalt zwischen der äußeren Oberfläche der Röntgen
    strahlenquelle und dem Röntgenstrahlentarget
    202
    oberer Abschnitt der Elektronenstrahl-Fokussierungs
    kammer
    204
    unterer Abschnitt der Elektronenstrahl-Fokussierungs
    kammer
    206
    Kerben
    208
    Nut
    210
    Kühlkanäle im oberen Abschnitt der Elektronenstrahl
    quelle
    220
    Detektor
    240
    Vielzahl von ringförmigen Röntgenstrahlenquellen-
    Baueinheiten

Claims (10)

  1. Stationäres CT-System (10), umfassend: mindestens eine ringförmige Röntgenstrahlenquellen-Baueinheit (12), umfassend eine Vielzahl entsprechender Röntgenstrahlenquellen (100), die im Abstand voneinander entlang der ringförmigen Röntgenstrahlenquellen-Baueinheit (12) angeordnet sind, worin jede der entsprechenden Röntgenstrahlquellen (100) ein entsprechendes stationäres Röntgenstrahlentarget (102), eine Elektronenstrahl-Fokussierungskammer (104), einen Röntgenstrahlen-Kanal (106) und eine Röntgenstrahlenquelle (108) umfasst, die in einer beabstandeten Beziehung mit Bezug auf das entsprechende Röntgenstrahlentarget (102) angeordnet ist, und worin die Elektronenstrahl-Fokussierungskammer (104) ein ausgewähltes Querschnittsprofil aufweist, um eine Vielzahl von Elektronen, die von der Elektronenstrahlquelle (108) emittiert werden, so zu fokussieren, dass sie auf das entsprechende stationäre Röntgenstrahlentarget (102) auftreffen, um Röntgenstrahlen zu erzeugen, die in den Röntgenstrahlen-Kanal (106) gelangen.
  2. System nach Anspruch 1, worin jede der Röntgenstrahlenquellen (100) weiter eine Vakuumkammer (110) umfasst, die zwischen der Elektronenstrahl-Fokussierungskammer (104) und einer isolierenden Kammer (112) angeordnet ist, wobei die isolierende Kammer (112) die Elektronenstrahlquelle (108) enthält.
  3. System nach Anspruch 1, worin jede der Röntgenstrahlenquellen (110) weiter ein Strahlungsfenster (116) in einer vorbestimmten Winkelanordnung zu dem entsprechenden stationären Röntgenstrahlentarget (102) und dem Röntgenstrahlen-Kanal (106) umfasst.
  4. System nach Anspruch 1, worin jede der Röntgenstrahlenquellen (100) weiter ein Target-Substrat (118) umfasst, das an dem entsprechenden stationären Röntgenstrahlentarget (102) befestigt ist.
  5. System nach Anspruch 4, worin das Target-Substrat (118) einen Bodenabschnitt (204) der Elektronenstrahl-Fokussierungskammer (104) bildet und worin das Target-Substrat (118) ein Material hoher thermischer Leitfähigkeit umfasst, ausgewählt aus einer Gruppe von Kupfer, Aluminium, Graphit, Graphitschäumen und Metallschäumen von Aluminium und Kupfer.
  6. System nach Anspruch 4, worin das Target-Substrat (118) eine Vielzahl von Kühlkanälen (200) umfasst.
  7. System nach Anspruch 1, worin die Röntgenstrahlenquelle (100) einen oberen Abschnitt (202) und einen unteren Abschnitt (204) umfasst, die durch den Röntgenstrahlen-Kanal (106) getrennt sind, wobei der obere Abschnitt (202) und der untere Abschnitt (204) ein Material hoher thermischer Leitfähigkeit umfassen, ausgewählt aus einer Gruppe von Kupfer, Aluminium, Graphit, Graphitschäumen und Metallschäumen von Aluminium und Kupfer, der obere Abschnitt und der untere Abschnitt einen Teil einer Innenwand der Elektronenstrahl-Fokussierungskammer (104) bilden, wobei die Gestalt dieser Wandung einen Teil des ausgewählten Querschnittprofils bildet.
  8. System nach Anspruch 7, worin der obere Abschnitt (202) der Elektronenstrahl-Fokussierungskammer (104) eine Nut (208) umfasst, die gegenüber dem entsprechenden stationären Röntgenstrahlentarget angeordnet ist, um eine Vielzahl rückgestreuter Elektronen einzufangen und zu verhindern, dass diese Vielzahl rückgetreuter Elektronen das entsprechende stationäre Röntgenstrahlentarget (102) trifft.
  9. System nach Anspruch 7, worin der obere Abschnitt (202) der Elektronenstrahl-Fokussierungskammer (104) eine Vielzahl von Kerben (206) umfasst, die gegenüber dem entsprechenden stationären Röntgenstrahlentarget (102) angeordnet sind, um eine Vielzahl rückgestreuter Elektronen einzufangen und zu verhindern, dass diese Vielzahl rückgestreuter Elektronen das entsprechende stationäre Röntgenstrahlentarget (102) trifft.
  10. System nach Anspruch 7, worin der obere Abschnitt (202) der Elektronenstrahl-Fokussierungskammer (104) eine Vielzahl von Kühlkanälen (210) umfasst.
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