ES2957802T3

ES2957802T3 - Tomógrafo computarizado

Info

Publication number: ES2957802T3
Application number: ES20775850T
Authority: ES
Inventors: Zahra Mohammadi
Original assignee: Esspen GmbH
Current assignee: Esspen GmbH
Priority date: 2019-09-20
Filing date: 2020-09-19
Publication date: 2024-01-25
Anticipated expiration: 2040-09-19
Also published as: JP2022549230A; EP4031009B1; EP4031009A1; EP4031009C0; CN114401675A; US20220338821A1; US11771382B2; DE102019125350A1; WO2021053203A1

Abstract

La invención se refiere a un tomógrafo informático, en particular para examinar el cuerpo humano, que funciona mediante varios tubos de rayos X (3) dispuestos rígidamente, que son componentes de elementos emisores-detectores (11, 12, 13, 14).), que en conjunto forman un anillo emisor-detector (10), que se abre reubicando al menos uno de los elementos emisor-detector (11, 12, 13, 14). Cada uno de los tubos de rayos X (3) comprende al menos un cátodo (5), previsto para emitir electrones, y una disposición anódica asociada (9) que tiene un ánodo (6), en el que cada cátodo (5) tiene un ángulo de orientación (α) con respecto al eje central geométrico (MA) del tomógrafo computarizado, y en el que un plano tangencial (TE) dispuesto en el punto focal (BF-, BF, BF+) del ánodo (6) tiene una superficie normal (FN), que incluye un ángulo de ánodo (β) junto con el eje central (MA), y en el que la radiación de rayos X (RS) emitida desde el punto focal (BF-, BF, BF+) se dirige en un ángulo de radiación central (γ) a un detector de rayos X (4) que está desplazado en dirección axial con respecto a los tubos de rayos X (3). El cociente que se forma a partir de la suma del ángulo de orientación (α) y el ángulo de radiación (γ) y del ángulo del ánodo (β) es al menos dos novenos y como máximo dos, siendo cada cátodo (5, 25), en La interacción con una disposición de electrodos (21) de los tubos de rayos X (3) está diseñada para producir un punto focal (BF-, BF, BF+) en una de al menos tres posiciones seleccionables en la disposición de ánodo (9). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Tomógrafo computarizado

La invención se refiere a un tomógrafo computarizado, cuya disposición de emisores de rayos X y detectores no rota durante el funcionamiento del tomógrafo computarizado.

Un tomógrafo computarizado de este tipo se conoce, por ejemplo, por el documento WO 2018/086744 A2.

Este tomógrafo computarizado es particularmente adecuado para la generación de imágenes de rayos X por tomografía computarizada de la cabeza humana y comprende un pórtico no rotatorio que presenta una pluralidad de emisores de rayos X y detectores de rayos X que están dispuestos de manera fija alrededor del eje central geométrico del tomógrafo computarizado. Los emisores de rayos X y los detectores correspondientes están desplazados entre sí en la dirección del eje central. El pórtico puede ser desplazado en su totalidad en la dirección longitudinal del tomógrafo computarizado, es decir, en la dirección del eje central.

Por el documento DE 10 2007 046 278 A1 se conoce un tubo de rayos X con un ánodo de transmisión. Para la refrigeración del ánodo se puede usar agua o un líquido aceitoso. El ánodo está configurado como ánodo de transmisión de tal manera que los rayos X utilizados atraviesan el refrigerante. Para mantener el debilitamiento de los rayos X lo más baja posible, se recomienda el uso de un refrigerante compuesto de un material con el número atómico más bajo posible.

Por el documento DE 10 2010 020 604 A1 se conoce un tomógrafo computarizado, generalmente denominado dispositivo de toma de imágenes, con un pórtico anular. En el pórtico rota una disposición de rotor con una fuente de radiación y al menos un detector de radiación. El pórtico presenta un segmento de pórtico que se puede extraer para abrir el pórtico lateralmente y está dispuesto de forma móvil por el espacio en una estructura de soporte situada en el techo. La estructura de soporte está configurada como trípode con dos grados de libertad de movimiento. En el pórtico del dispositivo de toma de imágenes de acuerdo con el documento DE 102010020604 A1 se encuentran al menos dos fuentes de radiación dispuestas de forma desplazada en un ángulo, a las que está asignado respectivamente al menos un detector de radiación.

Otro equipo de tomografía controlado por ordenador se describe en el documento DE 3426934 A1. También en este caso están previstas dos fuentes de radiación separadas. El dispositivo de acuerdo con el documento DE 3426934 A1 debe hacerse funcionar de tal manera que las al menos dos fuentes de radiación separadas emitan radiación alternándose.

Un aparato de rayos X descrito en el documento RU 216081 C2 presenta una fuente de electrones dispuesta de forma centrada en el dispositivo, que emite rayos de electrones dirigidos a un ánodo previsto como fuente de rayos X, que rodea de forma anular el objeto que ha de ser examinado.

Otro tomógrafo computarizado se describe en el documento DE 10237546 B4. Se trata de un aparato de tomografía computarizada de rayos X con un filtro, estando adaptado el filtro a la distribución de intensidad en función de la dirección de un haz de rayos X en abanico. De esta manera, se pretende contrarrestar el efecto talón que se produce especialmente en los ánodos inclinados de tubos de rayos X.

La invención tiene el objetivo de proporcionar un tomógrafo computarizado con pórtico fijo, perfeccionado con respecto al estado de la técnica, que se caracteriza por un aprovechamiento especialmente bueno del espacio y al mismo tiempo por unas propiedades radiológicas favorables.

Este objetivo se consigue de acuerdo con la invención mediante un tomógrafo computarizado con las características de la reivindicación 1. En una concepción básica conocida de por sí, el tomógrafo computarizado presenta una pluralidad de tubos de rayos X dispuestos en una posición angular fija, es decir, no giratoria, alrededor de un eje central geométrico del tomógrafo computarizado. Los tubos de rayos X son componentes de elementos emisores / detectores, que juntos forman un anillo de emisores / detectores que se puede abrir mediante el desplazamiento de al menos uno de los elementos emisores / detectores.

Cada tubo de rayos X comprende al menos un cátodo previsto para la emisión de electrones, típicamente varios cátodos, y un ánodo correspondiente, teniendo cada cátodo un ángulo de orientación a que está determinado por la dirección media de emisión de los electrones, que se mide con respecto al eje central geométrico del anillo de emisores / detectores. Los electrones emitidos por el cátodo inciden de forma básicamente conocida en la superficie del ánodo, formando un punto focal. Un plano tangencial situado en el centro del punto focal tiene una superficie normal que incluye un ángulo de ánodo p con el eje central del anillo de emisores / detectores y, por tanto, de todo el tomógrafo computarizado. Los rayos X emitidos desde el punto focal se dirigen a un detector de rayos X con un ángulo de irradiación medio<y>, que se mide con respecto a una línea radial que atraviesa el punto focal y corta ortogonalmente el eje central, debiendo medirse el ángulo de irradiación y entre el rayo central del haz de rayos X procedente del punto focal y dicha línea radial. El detector de rayos X está dispuesto de forma desplazada del tubo de rayos X en dirección axial con respecto al eje central geométrico del tomógrafo computarizado.

De acuerdo con la reivindicación 1, existe la siguiente relación entre los ángulos a, p, y:

2/9 ≤ (a Y)/p ≤ 2

Esta relación es aplicable a todos los haces de rayos X que parten respectivamente de un punto focal. Aquí, cada cátodo que funciona como emisor de electrones está configurado para cooperar con una disposición de electrodos situada en el mismo tubo de rayos X para generar un punto focal en una de al menos tres posiciones seleccionables en la disposición de ánodo del tubo de rayos X. Las diferentes posiciones del punto focal ajustables con un mismo emisor de electrones están dispuestas una al lado de otra, en particular en dirección circunferencial del anillo de emisores / detectores, es decir distribuidas en diferentes posiciones angulares alrededor del eje central del tomógrafo computarizado. En particular, los puntos focales que pueden ser generados con un único emisor de electrones están dispuestos de forma equidistante en la circunferencia del anillo de emisores / detectores. Las distancias angulares entre los puntos focales individuales son, por ejemplo, de algunos grados o, en casos extremos, solo de una fracción de grado, pudiendo distinguirse en cada caso los puntos focales individuales entre sí. La conmutación entre diferentes posiciones de puntos focales discretos por medio de la excitación de la disposición de electrodos también se denomina conmutación de rayo. Gracias a la conmutación de rayo, el número total de posibles posiciones de punto focal corresponde a un múltiplo del número de emisores de electrones en el tomógrafo computarizado. La conmutación de rayo se puede realizar de la misma manera tanto en el al menos un elemento emisor / detector, desplazable a fin de abrir el anillo de emisores / detectores, como en los demás elementos emisores / detectores.

La invención se basa en las siguientes consideraciones:

Los electrones emitidos por el cátodo de un tubo de rayos X instalado en un tomógrafo computarizado pueden ser emitidos en principio con una dirección de propagación principal paralela al eje central del tomógrafo computarizado, incidiendo así en la radiación de electrones, en particular en forma de electrodos de enfoque. Por la incidencia de los electrones sobre el ánodo del tubo de rayos X, se forma un punto focal en la superficie del ánodo. Típicamente, los tubos de rayos X están configurados de tal manera que los electrones inciden en la superficie del ánodo en un ángulo desigual a 90°. Por ejemplo, con una fuente de electrones sustancialmente lineal también resulta una forma alargada del punto focal.

La forma alargada del punto focal se puede acortar ópticamente de manera que mediante diafragmas se forma un haz de rayos X que irradia oblicuamente desde la superficie del ánodo. Sin embargo, hay que tener en cuenta que una sección del haz de rayos X, situada cerca de la superficie del ánodo, se debilita por el efecto talón. Este efecto se produce tanto más cuanto más la radiación de rayos X emitida debe ser irradiada en sentido contrario a un plano normal al eje central del tomógrafo computarizado, en el que se encuentra el punto focal. Sin embargo, la radiación del plano mencionado es necesaria si las fuentes de rayos X y los detectores correspondientes no deben estar situados en un plano común. Para atenuar el efecto talón, es posible inclinar el tubo de rayos X en su conjunto con respecto al plano central del tomógrafo computarizado, es decir, elegir un ángulo de orientación a mayor que cero. Sin embargo, esto aumenta el espacio de instalación necesario en dirección radial, con respecto al eje central del tomógrafo computarizado.

El conflicto de objetivos explicado se tiene en cuenta de acuerdo con la invención por el hecho de que el cociente formado a partir de la suma del ángulo de orientación a del tubo de rayos X y del ángulo de irradiación y como numerador y del ángulo de ánodo p como el denominador, es de al menos dos novenos y como máximo dos. En particular, se pueden realizar configuraciones en las que dicho cociente sea de al menos dos quintos y como máximo ocho quintos, por ejemplo al menos 1 y como máximo 1,6. En todos los casos el cociente es adimensional.

La posibilidad de abrir el anillo de emisores / detectores que no tiene necesariamente una forma básica circular, ofrece ventajas prácticas tanto durante la preparación de un examen radiológico como durante acciones, en particular intervenciones médicas, que se realizan después de un primer examen radiológico, es decir, en el presente caso, tomográfico computarizado, y antes de uno adicional. En particular, la posición de un paciente sobre una cama de paciente puede permanecer inalterada, incluso si se interrumpe la generación de imágenes tomográficas computerizadas para realizar intervenciones en las que estorbaría la disposición de emisores / detectores cerrada. En tal caso, la parte móvil del anillo de emisores / detectores se puede retirar del área de trabajo, mientras que la parte rígida restante del anillo de emisores / detectores permanece en su posición original requerida para la generación de imágenes por tomografía computarizada. Por lo tanto, para un nuevo examen tomográfico computarizado, siempre que no se desee ningún cambio del volumen que ha de ser examinado, no es necesario ningún ajuste adicional de la posición del paciente ni del anillo de emisores / detectores.

Independientemente de su forma, el anillo de emisores / detectores está formado preferentemente por un número impar de elementos emisores / detectores. Con un número impar de elementos emisores / detectores se puede garantizar que ningún punto de unión entre dos elementos emisores / detectores esté exactamente diametralmente opuesta a otro punto de unión de este tipo. Si en la zona marginal de un elemento emisor / detector, es decir, cerca de un punto de unión entre dos segmentos del anillo de emisores / detectores, se encuentra un punto focal, la radiación de rayos X procedente de este punto focal incide sobre dos detectores de rayos X dispuestos uno al lado del otro en la dirección circunferencial, que son, por ejemplo, detectores de conteo de fotones. Asimismo es posible el uso de detectores de línea. En este contexto, se remite al documento WO 2019/057339 A1.

Independientemente de la forma, por ejemplo recta y curvada, de los distintos elementos emisores / detectores, el ángulo de orientación a del cátodo, que se puede ajustar mediante la posición angular del tubo de rayos X completo, puede ser mayor que cero, en particular mayor que 5°. Esto significa que el haz de electrones procedente del cátodo está orientado al menos ligeramente radialmente hacia fuera, es decir, en sentido contrario al eje central del tomógrafo computarizado. Preferentemente, el ángulo de orientación no es mayor que 30°.

El ángulo de ánodo p es, por ejemplo, de al menos 10° y como máximo de 60°. En el caso de un ángulo de ánodo p de 10° y de un ángulo de orientación a discrecional, preferentemente positivo, una normal a la superficie de un plano tendido en el punto focal del ánodo, es decir, un plano tangencial, forma un ángulo de 10° con el eje central del tomógrafo computarizado. El ángulo de irradiación medio y, que se refiere a la emisión de radiación de rayos X desde el punto focal, es por ejemplo de como mínimo 5° y como máximo 30°.

Si se elige, por ejemplo, un ángulo de orientación a de 12°, un ángulo de ánodo p de 20° y un ángulo de irradiación<y>de 10°, el cociente mencionado es de 1,1. También se pueden realizar, por ejemplo, formas de construcción en los que el ángulo de orientación a = 30°, el ángulo de ánodo p = 30° y el ángulo de irradiación y = 18°. En este caso, resulta un cociente (a y) / p de 1,6. Un cociente inferior a 1, es decir, dos quintos, existe por ejemplo en formas de construcción con un ángulo de orientación a de 0°, un ángulo de ánodo p de 30° y un ángulo de irradiación y de 12°. El mismo valor de (a y) / p resulta también con formas de construcción con un ángulo de orientación a de 6°, un ángulo de ánodo p de 45° y un ángulo de irradiación y de 12°.

De acuerdo con una primera configuración posible del tomógrafo computarizado, el anillo de emisores / detectores formado por los elementos emisores / detectores presenta una forma circular segmentada, estando al menos un elemento emisor / detector configurado como segmento desplazable, en particular pivotante, con respecto a los demás elementos emisores / detectores. Si existen varios segmentos giratorios, estos pueden estar unidos entre sí, por ejemplo de forma rígida, y pivotar en su conjunto hacia fuera del anillo de emisores / detectores restante. Alternativamente, es posible montar varios segmentos giratorios a modo de una puerta batiente en el anillo de emisores / detectores restante.

De acuerdo con otra forma de construcción posible, el anillo de emisores / detectores formado por los elementos emisores / detectores presenta una forma poligonal, en particular una forma rectangular, pudiendo estar presentes varios elementos emisores / detectores unidos rígidamente entre sí, que pueden hacerse pivotar con respecto al anillo de emisores / detectores. En cualquier forma de realización, si todos los elementos emisores / detectores están configurados de manera homogénea, estos elementos pueden ser controlados de manera homogénea, independientemente de si un elemento emisor / detector individual es un elemento destinado a abrirse.

Posibilidades de control que también se pueden utilizar en el presente caso se describen, por ejemplo, en el documento WO 2019/042587 A2. En la fabricación de cátodos destinados a emitir electrones se puede recurrir, por ejemplo, a cualquier solución mencionada en los documentos WO 2018/086737 A1 y WO 2018/141485 A1. En general, los tubos de rayos X del tomógrafo computarizado pueden diseñarse para generar una secuencia de impulsos de rayos X que se diferencian entre sí en los más diversos parámetros, entre ellos la duración y la dosis de rayos X de los impulsos individuales y la frecuencia de la radiación de rayos X.

El ánodo es preferentemente un ánodo fijo, es decir, un ánodo que no rota dentro de la carcasa del ánodo. El ánodo puede estar configurado o bien como ánodo refrigerado por líquido, es decir, como ánodo a través del cual fluye un refrigerante, o como ánodo sin canal de refrigeración. En este último caso se denomina brevemente ánodo no refrigerado.

Por ejemplo se pueden utilizar ánodos como se describen en el documento DE 102017 008 810 A1. En cuanto al diseño de los cátodos que pueden utilizarse como emisores de electrones del tomógrafo computarizado, se pueden elegir opciones, por ejemplo, que se describen en el documento WO 2019/057338 A1, que reivindica la prioridad de la solicitud de patente mencionada DE 102017008810 A1.

En una realización preferente, el cátodo está configurado para la emisión de electrones en campo. En particular, el cátodo comprende nanobarras, por ejemplo nanotubos de carbono. Ejemplos de posibles materiales catódicos se indican en el documento WO 2018/086737 A1.

De acuerdo con una posible variante, cada elemento emisor / detector comprende al menos un emisor de electrones del primer tipo y al menos un emisor de electrones del segundo tipo, diferenciándose los diferentes tipos de emisores dentro de un elemento emisor / detector entre sí por sus materiales y/o su geometría.

Dependiendo de las dimensiones de la disposición de emisores / detectores, el tomógrafo computarizado puede ser adecuado, por ejemplo, para el examen de la cabeza humana, para el examen del tórax o para exámenes de cuerpo entero.

Los detectores del tomógrafo computarizado están estructurados, por ejemplo, como detectores semiconductores. En cuanto a su sensibilidad especialmente alta, los detectores de conteo de fotones son ventajosos como componentes del tomógrafo computarizado. En este contexto se remite a modo de ejemplo al documento DE 102014215548 A1.

A continuación, se explican con más detalle varios ejemplos de realización de la invención con la ayuda de los dibujos. Muestran:

La figura 1 un tomógrafo computarizado en representación esquemática,

la figura 2 el tomógrafo computarizado de acuerdo con la figura 1 en una vista frontal simplificada con el anillo de emisores / detectores abierto,

la figura 3 la disposición de acuerdo con la figura 2 con un anillo de emisores / detectores cerrado,

las figuras 4 y 5 en vistas análogas a las figuras 2 y 3, una forma de construcción modificada de un tomógrafo computarizado,

las figuras 6 y 7 en vistas adicionales análogas a las figuras 2 y 3, una forma de construcción de un tomógrafo computarizado con un anillo de emisores / detectores rectangular,

las figuras 8 y 9 representaciones esquemáticas de detalles de un tomógrafo computarizado con un anillo de emisores / detectores circular segmentado.

A menos que se indique lo contrario, las siguientes explicaciones se refieren a todos los ejemplos de realización. Las piezas que se corresponden entre sí o que básicamente tienen el mismo efecto están designados por los mismos números de referencia en todas las figuras.

Un tomógrafo computarizado, designado en su conjunto por 1, está realizado especialmente para examinar la cabeza humana, es decir, está realizado como TC de cabeza. En cuanto a la estructura básica del tomógrafo computarizado 1, se remite al documento WO 2018/086744 A2 citado al principio.

El tomógrafo computarizado 1 está representado en la figura 1 en una vista en sección aproximadamente esquemática, estando situado el eje central del tomógrafo computarizado 1, designado por MA, en el plano de la imagen. El eje central MA determina la dirección z de un sistema de coordenadas cartesiano. Los ejes x e y del sistema de coordenadas tienden un plano ortogonal al plano de la imagen. Un pórtico del tomógrafo computarizado, designado en su conjunto por 2, tiene la forma básica de un anillo situado en el plano x-y. Esto significa que el plano en el que está situado el pórtico 2 está orientado normalmente al eje central MA.

En los ejemplos de realización, los tubos de rayos X 3 presentan en sección transversal una forma elíptica, no circular, como se desprende de la figura 1. Alternativamente se podrían utilizar, por ejemplo, también tubos de rayos X cuya forma de sección transversal sea circular o poligonal, por ejemplo cuadrada, hexagonal u octogonal.

El pórtico 2 comprende una pluralidad de tubos de rayos X 3, que durante el funcionamiento del tomógrafo computarizado 1 están distribuidos en una disposición angular rígida alrededor del eje central MA. Los detectores de rayos X 4 correspondientes, es decir, detectores de semiconductores, asimismo están dispuestos en un espacio anular alrededor del eje central MA. La disposición de tubos de rayos X 3 y detectores de rayos X 4 en su conjunto no se puede girar, sino que solo se puede desplazar en la dirección z, es decir, en la dirección longitudinal del eje central MA. Para ello, el pórtico 2 está montado sobre un bastidor 7 móvil. El plano en el que están situados los tubos de rayos X 3 está desplazado en dirección axial, es decir, en la dirección z, con respecto al plano en el que están situados los detectores de rayos X 4.

Cada tubo de rayos X 3 presenta una pluralidad de cátodos 5 como emisores de electrones. Un ánodo correspondiente está designado por 6 y puede asignarse a una disposición de ánodo 9 del correspondiente tubo de rayos X 9. Los dispositivos para influir en el rayo de electrones designado por ES, en particular electrodos de enfoque, no están representados en la figura 1 para mayor claridad. El rayo de electrones E<s>forma con respecto al centro de rayo un ángulo con el eje central MA, que se denomina ángulo de orientación a del cátodo 5. En los ejemplos de realización, el ángulo de orientación a es mayor que cero. Esto significa que los electrones emitidos por el cátodo 5 tienen una componente de movimiento radialmente hacia fuera, con respecto al eje central MA.

Los electrones emitidos por el cátodo 5 inciden sobre el ánodo 6 en un punto focal designado generalmente por BF. En los ejemplos de realización el ánodo 6 no es giratorio, es decir, está configurado como ánodo estático. Alternativamente, podrían usarse ánodos de plataforma giratoria. En tales casos, el rayo de electrones ES estaría orientado preferentemente en paralelo al eje de rotación del ánodo de plataforma giratoria. El ángulo de orientación a correspondería por lo tanto al ángulo de inclinación del eje de rotación del ánodo de la plataforma giratoria con respecto al eje central<m>A.

Una normal a la superficie FN de un plano tangencial TE, que está aplicado en el ánodo 6 y en la que está situado el punto focal BF, encierra con el eje central MA un ángulo de ánodo p. El ángulo de ánodo p es de al menos 10° y como máximo 45° en todos los ejemplos de realización ilustrados en las figuras.

Del punto focal BF parte radiación de rayos X RS, estando representado en la figura 1 solo el rayo central de un haz de rayos X. La orientación de la radiación de rayos X RS a usar para la generación de imágenes se determina de manera conocida mediante diafragmas. El tubo de rayos X 3 presenta una ventana de rayos X 8 para la salida de la radiación de rayos X RS.

La radiación de rayos X RS sale del tubo de rayos X 3 con un ángulo de irradiación medio y, que debe medirse con respecto a una línea radial RL. La línea radial r L está orientada ortogonalmente al eje central m A y corta el eje central MA y el centro del punto focal BF. Por lo tanto, un ángulo de irradiación<y>de cero grados significaría que la radiación de rayos X RS está orientada exactamente en dirección radial, es decir, ortogonalmente al eje central MA. Debido al desplazamiento de los detectores de rayos X 4 con respecto a los tubos de rayos X 3 en dirección axial con respecto al eje central MA, el ángulo de irradiación y debe ser mayor que cero. En los ejemplos de realización, el ángulo de irradiación y es de al menos 5°, pero no más de 30°.

La suma del ángulo de irradiación y y el ángulo de orientación a es al menos un duodécimo y como máximo el doble del ángulo de ánodo p.

Los cátodos 5 están configurados en los ejemplos de realización como cátodos de emisión en campo. A este respecto, en los distintos tubos de rayos X 3 está asignada respectivamente una pluralidad de cátodos 5 a un ánodo común 6. Los distintos tubos de rayos X 3 pueden presentar respectivamente varios cátodos 5, 25 configurados de forma uniforme o diferente como emisores de electrones.

Cada tubo de rayos X 3 es parte de un elemento emisor / detector 11, 12, 13, 14, al que también es asignable respectivamente un detector de rayos X 4. El conjunto de elementos emisores / detectores 11, 12, 13, 14 forma un anillo de emisores / detectores 10 no rotatorio que representa el pórtico 2 y tiene forma circular en los ejemplos de realización de acuerdo con las figuras 1 a 5, así como 8 y 9. Sin embargo, en el ejemplo de realización de acuerdo con las figuras 6 y 7, el anillo de emisores / detectores 10 tiene una forma básica cuadrada, lo que no influye en sus funciones básicas esenciales, ni bajo el aspecto de rayos X ni bajo el aspecto del manejo. No está prevista una carcasa que encierre el pórtico 2. En todos los casos, el término "fijo" que describe la disposición del anillo radiador-detector 10 debe entenderse en el sentido de que durante la obtención de Imágenes de rayos X no hay rotación de una unidad de emisores / detectores alrededor del eje central MA del pórtico 2. Más bien, con la ayuda de tubos de rayos X 3 y detectores de rayos X 4 correspondientes distribuidos por toda la circunferencia del pórtico 2, se pueden generar haces de radiación de rayos X RS en forma de abanico que parten respectivamente de un punto focal BF en un ánodo 6 del tubo de rayos X 3.

En los ejemplos de realización de acuerdo con las figuras 1 a 5, el anillo de emisores / detectores 10 está formado por un total de tres elementos emisores / detectores 11, 12, 13, estando montado el elemento detector de radiador 11 sobre el bastidor 7 y por tanto se considera un elemento emisor / detector fijo. En cambio, los elementos emisores / detectores 12, 13 permiten abrir el anillo de emisores / detectores 10, por ejemplo, para poder empujarlo lateralmente sobre una cama de paciente 15.

Para abrir el anillo de emisores / detectores 10, en el caso de las figuras 1 a 3, está prevista una única bisagra 16 que está dispuesta entre los elementos emisores / detectores, es decir, los segmentos 11, 13. En este caso, los segmentos 12, 13, que en total se extienden por aproximadamente 240° en la circunferencia del anillo de emisores / detectores 10, están unidos entre sí de forma rígida y se hacen pivotar juntos al abrir y cerrar el anillo 10.

El ejemplo de realización de acuerdo con las figuras 4 y 5 se diferencia de la forma de construcción de acuerdo con las figuras 1 a 3 en que están presentes dos bisagras 16, 17, a las que está articulado de forma pivotante el segmento 13 o el segmento 12. Por lo tanto, los elementos emisores / detectores 12, 13 se pueden abrir a modo de una puerta batiente.

El ejemplo de realización de acuerdo con las figuras 4 y 5 tiene características en común con la forma de construcción de acuerdo con las figuras 1 a 3 en el sentido de que varios elementos emisores / detectores 12, 13, 14, que en este caso juntos describen juntos una forma de U, pueden ser pivotados juntos. Debido a la forma plana de todos los segmentos, incluido el segmento fijo 11, la zona de exploración está especialmente bien accesible cuando está abierto el anillo de emisores / detectores 10.

Las figuras 8 y 9 ilustran detalles de los tubos de rayos X 3 y de otros componentes de rayos X, que son aplicables a todos los ejemplos de realización explicados. Las disposiciones de emisores de los tubos de rayos X 3 están designadas por 18.

En cada tubo de rayos X 3 se encuentra un módulo emisor 19 para generar haces de electrones ES que inciden en la disposición de ánodo 9 y generan así el punto focal BF. El punto focal BF no tiene necesariamente una forma aproximadamente puntiforme. Más bien, por ejemplo, también se pueden generar de manera conocida en principio puntos focales BF alargados, entendiéndose en cualquier caso la posición del punto focal BF como la posición de su centro.

De acuerdo con la figura 8, el módulo emisor 19 comprende diferentes cátodos 5, 25 para generar radiación de rayos X de diferentes dosis y/o longitudes de onda. En cualquier caso, los electrones se extraen del cátodo 5, 25 con la ayuda de una rejilla de extracción 20, pudiendo desviarse el rayo de electrones ES de forma definida con la ayuda de una disposición de electrodos 21 que comprende varios electrodos 22, 23. Una pluralidad de cátodos 5, 25 están dispuestos juntos sobre una pletina 24.

La disposición de ánodo 9 completa, que coopera con el módulo emisor 19 de un tubo de rayos X 3, se extiende en la circunferencia del anillo de emisores / detectores 10 en un ángulo a' que resulta del número de elementos emisores / detectores 11, 12, 13, 14, es decir, segmentos del anillo de emisores / detectores 10, por lo que en la disposición esbozada en la figura 8 hay cinco segmentos del mismo tamaño, es decir, segmentos de 120°.

El ángulo a', que indica la extensión de la disposición de ánodo 9 en la dirección circunferencial del anillo de emisores / detectores 10, en la figura 8 es ligeramente inferior a 120°. Aún mucho más cerca de 72° hay un ángulo p' que indica la extensión del detector de rayos X 4 en la circunferencia del anillo de emisores / detectores. Expresado de otra manera: Los huecos formados en la circunferencia del anillo emisor / detector 10 entre los detectores de rayos X 4 individuales son claramente más estrechos que los huecos formados entre las disposiciones de emisor 18. Una multiplicidad de posibles posiciones de punto focal se extienden dentro del tubo de rayos X 3 en un ángulo<y>' que es menor que el ángulo a'.

La disposición de electrodos 21 está configurada para dirigir el rayo de electrones ES opcionalmente hacia el punto focal BF o hacia un punto focal BF desplazado en comparación a ello en la dirección circunferencial del anillo de emisores / detectores 10 BF+, BF-. Referido a la disposición de acuerdo con las figuras 8 y 9, el punto focal BF+ está desviado con respecto al punto focal BF en el sentido de las agujas del reloj y el punto focal BF- en el sentido contrario al de las agujas del reloj. Las desviaciones del rayo de electrones ES, que suponen un desplazamiento del punto focal BF, también se denominan conmutaciones de rayo y permiten un posicionamiento escalonado de forma especialmente estrecha de puntos focales BF, BF-, BF, BF+ en la circunferencia del anillo de emisores / detectores 10. En total se puede conseguir un número total de varios centenares de posiciones de punto focal, lo que corresponde a un múltiplo del número de emisores de electrones 5, 25, lo que favorece una estructura con ahorro de masa del tomógrafo computarizado 1 y al mismo tiempo una alta calidad de la generación de imágenes.

Lista de signos de referencia

1 Tomógrafo computarizado

2 Pórtico

3 Tubo de rayos-x

4 Detector de rayos X

5 Cátodo, emisor de electrones

6 Ánodo

7 Bastidor

8 Ventana de rayos X

9 Disposición de ánodo

10 Anillo de emisores / detectores

11 Elemento emisor / detector

12 Elemento emisor / detector

13 Elemento emisor / detector

14 Elemento emisor / detector

15 Cama de paciente

16 Bisagra

17 Bisagra

18 Disposición de emisores

19 Módulo emisor

20 Rejilla de extracción

21 Disposición de electrodo

22 Electrodo

23 Electrodo

24 Pletina

25 Cátodo del segundo tipo, emisor de electrones.

a Ángulo de orientación

p Ángulo de ánodo

Y Ángulo de irradiación

a' Ángulo en el que se extiende la disposición de ánodo de un elemento emisor / detector

p' Ángulo en el que se extiende el detector de un elemento emisor / detector

Y' Rango angular en el que están situados los posibles puntos focales de una disposición de ánodo

BF Punto focal (general)

BF+, BF- Punto focal, generado por medio de un emisor de electrones (en la posición central y en dos posiciones desplazadas en la dirección circunferencial del anillo de emisores / detectores)

ES Rayo de electrones

FN Normal a la superficie

Y Eje central

RL Línea radial

RS Radiación de rayos X

TE Plano tangencial

Claims

REIVINDICACIONES

1. Tomógrafo computarizado, con una pluralidad de tubos de rayos X (3) dispuestos en una posición angular fijada alrededor de un eje central geométrico (MA), que son componentes de elementos emisores / detectores (11, 12, 13, 14) que en conjunto forman un anillo de emisores / detectores (10) que se puede abrir mediante el desplazamiento de al menos uno de los elementos emisores / detectores (11, 12, 13, 14), en el que cada tubo de rayos X (3) comprende al menos un cátodo (5, 25) previsto para emitir electrones y una disposición de ánodo (9) correspondiente con al menos un ánodo (6), y en el que cada cátodo (5, 25) tiene, en cuanto a la dirección de emisión de los electrones, un ángulo de orientación (a) con respecto al eje central (MA) geométrico, y en el que un plano tangencial (TE) aplicado en el punto focal (BF-, BF, BF+) del ánodo (6) tiene una normal a la superficie (FN) que encierra un ángulo de ánodo (p) con el eje central (MA), y en el que la radiación de rayos X (RS) procedente del punto focal (BF-, BF, BF+) está orientada a un detector de rayos X (4) en un ángulo de irradiación (y) medio que ha de medirse con respecto a una línea radial (RL) que pasa por el punto focal (BF), el cual está dispuesto de forma desplazada con respecto al tubo de rayos X (3) en dirección axial con respecto al eje central (MA) geométrico, y en el que el cociente, que está formado a partir de la suma del ángulo de orientación (a) y del ángulo de irradiación (<y>) y a partir del ángulo de ánodo (p), es de al menos dos novenos y como máximo dos, y en el que cada cátodo (5, 25) está realizado para cooperar con una disposición de electrodos (21) del tubo de rayos X (3) para generar un punto focal (BF-, BF,<b>F+) en una de al menos tres posiciones seleccionables sobre la disposición de ánodo (9).

2. Tomógrafo computarizado de acuerdo con la reivindicación 1,caracterizado por queel ángulo de orientación (a) es mayor que cero y de como máximo 30°.

3. Tomógrafo computarizado de acuerdo con la reivindicación 1 o 2,caracterizado por queel ángulo de ánodo (p) es de como mínimo 10° y como máximo 60°.

4. Tomógrafo computarizado de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3,caracterizado por queel ángulo de radiación (y) medio es de como mínimo 5° y como máximo 30°.

5. Tomógrafo computarizado de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4,caracterizado por queel ánodo (6) está configurado como ánodo fijo.

6. Tomógrafo computarizado de acuerdo con la reivindicación 5,caracterizado por queel ánodo (6) está configurado como ánodo no refrigerado.

7. Tomógrafo computarizado de acuerdo con la reivindicación 5,caracterizado por queel ánodo (6) está configurado como ánodo refrigerado por líquido.

8. Tomógrafo computarizado de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7,caracterizado por queel cociente, que está formado a partir de la suma del ángulo de orientación (a) y del ángulo de irradiación (y) como numerador, y a partir del ángulo de ánodo (p) como denominador, es de como mínimo 2/5 y como máximo 8/5.

9. Tomógrafo computarizado de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8,caracterizado por queel cátodo (5) está configurado para la emisión de electrones en campo y comprende nanobarras, en particular nanotubos de carbono.

10. Tomógrafo computarizado de acuerdo con la reivindicación 9,caracterizado por quecada elemento emisor / detector (11, 12, 13, 14) presenta al menos un emisor (5) del primer tipo y al menos un emisor (25) del segundo tipo, diferenciándose entre sí los diferentes tipos de emisor (5, 25) dentro de un elemento detector / emisor (11, 12, 13, 14) en cuanto a sus materiales y/o geometría.

11. Tomógrafo computarizado de acuerdo con la reivindicación 9 o 10,caracterizado por quelos elementos emisores / detectores (11, 12, 13, 14) están configurados para conmutar entre diferentes frecuencias de rayos X y/o dosis de rayos X, siendo seleccionable cada punto focal (BF-, BF, BF+) igualmente como fuente de todas las frecuencias y dosis de rayos X ajustables.

12. Tomógrafo computarizado de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11,caracterizado por queel anillo de emisores / detectores (10) formado por los elementos emisores / detectores (11, 12, 13, 14) describe una forma circular segmentada, pudiendo al menos un elemento emisor / detector (11, 12, 13, 14), configurado como segmento, ser desplazado, en particular pivotado, con respecto a los demás elementos emisores / detectores (11, 12, 13, 14).

13. Tomógrafo computarizado de acuerdo con la reivindicación 12,caracterizado por quecada elemento emisor / detector (11, 12, 13, 14) que se puede abrir puede hacerse pivotar individualmente.

14. Tomógrafo computarizado de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11,caracterizado por queel anillo de emisores / detectores (10) formado por los elementos emisores / detectores (11, 12, 13, 14) describe una forma poligonal, pudiendo varios elementos emisores / detectores (12, 13, 14) unidos rígidamente entre sí ser pivotados con respecto al anillo de emisores / detectores (10) restante.

15. Tomógrafo computarizado de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 14,caracterizado por quetodos los elementos emisores / detectores (11, 12, 13, 14) tienen una forma homogénea.