Фильтрация мультифокального рентгеновского излучения



 


Владельцы патента RU 2615151:

КОНИНКЛЕЙКЕ ФИЛИПС Н.В. (NL)

Изобретение относится к средствам фильтрации рентгеновского излучения. Для генерации многоэнергетического рентгеновского излучения разработана рентгеновская трубка (10) для генерации многоэнергетического рентгеновского излучения, содержащая анод (12) и фильтрующий блок (14). Анод имеет по меньшей мере первое (16) и второе положение (18) фокальной точки, которые смещены относительно друг друга в направлении (20) смещения, поперечном к направлению проекции рентгеновского излучения. Фильтрующий блок содержит первое множество (22) первых участков (24) с первыми параметрами фильтрации рентгеновского излучения и второе множество (26) вторых участков (28) со вторыми параметрами фильтрации рентгеновского излучения, причем фильтрующий блок является направленным фильтром, настроенным так, что по меньшей мере первая часть первого рентгеновского пучка (30), испущенного из первого положения фокальной точки, по меньшей мере частично проходит через фильтрующий блок через первые участки, и по меньшей мере вторая часть второго рентгеновского пучка (32), испущенного из второго положения фокальной точки, проходит через вторые участки при прохождении через фильтрующий блок. Вторая часть второго рентгеновского пучка больше первой части первого рентгеновского пучка. Техническим результатом является возможность генерации многоэнергетического рентгеновского излучения с необходимыми параметрами. 5 н. и 9 з.п. ф-лы, 21 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к фильтрации рентгеновского излучения, сгенерированного на множестве фокальных точек. Настоящее изобретение относится, в частности, к рентгеновской трубке для генерации многоэнергетического рентгеновского излучения, системе рентгеновской визуализации, способу генерации многоэнергетического рентгеновского пучка и компьютерному программному элементу, а также к машиночитаемым носителям. Настоящее изобретение также относится к использованию фильтрующего блока для генерации многоэнергетического рентгеновского излучения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Применение многоэнергетического, в частности двухэнергетического, излучения быстро расширяется, например, в медицинской визуализации. Многоэнергетическое рентгеновское излучение может обеспечить повышение контрастности изображений, а также улучшение определения состава материала. Примером подхода к достижению желаемого спектрального разделения является переключение напряжения, генерирующее рентгеновские пучки различной энергии. Другим примером являются два отдельных источника рентгеновского излучения с разными фильтрами. Однако, это приводит к возрастанию затрат и усложнению монтажа конструкции.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является создание дополнительных возможностей для генерации многоэнергетического рентгеновского излучения.

Задача настоящего изобретения решается посредством сущности изобретения согласно независимым пунктам формулы изобретения, а дальнейшие варианты осуществления включены в зависимые пункты.

Следует отметить, что описываемые далее аспекты изобретения применимы также к рентгеновской трубке для генерации многоэнергетического рентгеновского излучения, системе рентгеновской визуализации, способу генерации многоэнергетического пучка, компьютерному программному элементу и к машиночитаемым носителям, а также к использованию фильтрующего блока для генерации многоэнергетического рентгеновского излучения.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения обеспечена рентгеновская трубка для генерации многоэнергетического рентгеновского излучения с анодом и фильтрующим блоком. Анод имеет по меньшей мере первое и второе положения фокальных точек, которые смещены относительно друг друга в направлении смещения, поперечном к направлению проекции рентгеновского излучения. Фильтрующий блок содержит первое множество первых участков с первыми параметрами фильтрации рентгеновского излучения и второе множество вторых участков со вторыми параметрами фильтрации рентгеновского излучения. Фильтрующий блок представляет собой направленный фильтр, настроенный так, что по меньшей мере первая часть первого рентгеновского пучка, испущенного из первого положения фокальной точки, по меньшей мере частично проходит через фильтрующий блок через первые участки, и по меньшей мере вторая часть второго рентгеновского пучка, испущенного из второго положения фокальной точки, проходит через вторые участки при прохождении через фильтрующий блок. Вторая часть второго рентгеновского пучка больше первой части первого рентгеновского пучка. Некоторая доля частей первого рентгеновского пучка, проходящих через фильтрующий блок через первые участки, и некоторая доля второго рентгеновского пучка, проходящего через вторые участки при прохождении через фильтрующий блок, проходят через общую область фильтрующего блока.

Направление смещения можно также определить как латеральное по отношению к направлению проекции рентгеновского излучения.

Фильтрующий блок является фильтром по определенному направлению. Например, первые параметры фильтрации способны оказывать малый или нулевой фильтрующий эффект на рентгеновское излучение, и первый рентгеновский пучок в целом проходит через фильтрующий блок нефильтрованным.

Согласно изобретению, фильтрующий блок связан с трубкой, например, является интегрированной частью трубки, например находится внутри трубки, прикреплен к трубке или другим способом соединяется с трубкой. В любом случае фильтрующий блок устанавливается перед объектом, облучаемым многоэнергетическим рентгеновским излучением, обеспечиваемым фильтрующим блоком. Другими словами, объект помещается между фильтрующим блоком и детектором.

Например, вторая часть второго рентгеновского пучка, испущенного из второго положения фокальной точки, проходит через вторые участки под наклонным углом к направлению первых участков при прохождении через фильтрующий блок, тогда как рентгеновский пучок, испущенный из первого положения фокальной точки, имеет меньший процент прохождения через него рентгеновских лучей под наклонным углом.

Второй рентгеновский пучок может пройти через вторые участки при прохождении через фильтрующий блок; например, весь образованный рентгеновский пучок, испущенный в направлении детектора. Конечно, рентгеновское излучение генерируется в фокальной точке во множестве направлений; однако термин "рентгеновский пучок" в данном контексте относится к рентгеновским лучам, испущенным в направлении детектора.

Согласно следующему примерному варианту осуществления рентгеновская трубка представляет собой двухэнергетическую трубку, содержащую катодное устройство, выполненное так, чтобы направлять пучок электронов, то есть пучок ускоренных электронов с первым ускоряющим напряжением, на первую фокальную точку и пучок электронов со вторым ускоряющим напряжением на вторую фокальную точку, причем первое напряжение ниже второго напряжения. Вторые параметры фильтрации предназначены для удаления низкоэнергетических фотонов из пучка со вторым напряжением.

Согласно следующему примерному варианту осуществления анод представляет собой вращающийся анод с осью вращения, и рентгеновский пучок для рентгеновской проекции испускается в направлении, перпендикулярном оси вращения. Второе положение фокальной точки смещено относительно первого положения фокальной точки в первом направлении смещения, которое перпендикулярно оси вращения и перпендикулярно направлению испускания, и/или во втором направлении смещения, перпендикулярном направлению (проекции) рентгеновского излучения и параллельном оси вращения.

Термин "перпендикулярно оси вращения" рентгеновского пучка относится к воображаемой центральной линии пучка и включает также направления, которые составляют не 90 градусов, а меньший или больший угол, например в диапазоне углов от примерно 30 градусов до 150 градусов.

Согласно следующему примерному варианту осуществления рентгеновская трубка содержит кожух, и фильтрующий блок расположен внутри кожуха или снаружи рентгеновского окна кожуха.

Согласно следующему примерному варианту осуществления фильтрующий блок съемно фиксируется относительно положений фокальной точки.

Согласно второму аспекту изобретения обеспечена система рентгеновской визуализации, содержащая источник рентгеновского излучения и детектор рентгеновского излучения. Источник рентгеновского излучения содержит рентгеновскую трубку по одному из упомянутых выше объектов, вариантов осуществления и примеров. Детектор рентгеновского излучения предназначен для детектирования рентгеновского излучения, полученного от первого рентгеновского пучка, испущенного из первого положения фокальной точки, и от второго рентгеновского пучка, испущенного из второго положения фокальной точки.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения обеспечен способ генерации многоэнергетического рентгеновского пучка, содержащий следующие этапы:

a) генерация пучка ускоренных электронов (пучка электронов);

b) направление пучка электронов так, чтобы пучок электронов падал попеременно на первое положение фокальной точки и на второе положение фокальной точки рентгеновской трубки, причем:

b1) первый рентгеновский пучок испускается из первого положения фокальной точки, и

b2) второй рентгеновский пучок испускается из второго положения фокальной точки;

c) прохождение первого и второго рентгеновских пучков через фильтрующий блок, причем:

c1) по меньшей мере первая часть первого рентгеновского пучка проходит через первые участки фильтрующего блока, и

c2) по меньшей мере вторая часть второго рентгеновского пучка проходит через вторые участки.

Вторая часть второго рентгеновского пучка больше первой части первого рентгеновского пучка.

Первые участки имеют первые параметры фильтрации рентгеновского излучения, и вторые участки имеют вторые параметры фильтрации рентгеновского излучения.

Согласно одному примерному варианту осуществления на этапе a) направляют пучок электронов в виде двухэнергетического пучка электронов с первым ускоряющим напряжением к первой фокальной точке, и со вторым ускоряющим напряжением ко второй фокальной точке, причем первое напряжение ниже второго напряжения. На этапе c2) вторые участки удаляют низкоэнергетические фотоны из второго высоковольтного пучка.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения динамическая фокальная точка комбинируется с направленным фильтром, так что рентгеновское излучение из одной фокальной точки подвергается воздействию одних параметров фильтрации, а рентгеновский пучок из другой фокальной точки - других параметров фильтрации. Конечно, это применимо также к фильтрации только части соответствующего пучка. В таком случае части, фильтруемые с первыми параметрами, должны быть выше для первого пучка и ниже для второго пучка. Напротив, части, фильтруемые со вторыми параметрами, должны быть ниже для первого пучка и выше для второго пучка. Таким образом, можно, например, получить два по-разному фильтрованных рентгеновских пучка, следовательно, рентгеновские пучки с разными энергиями для исследования интересующего объекта, например пациента, а также вещей, таких как багаж и т.п. Направленный фильтр согласно настоящему изобретению обеспечивает первые участки с первыми параметрами фильтрации, так что рентгеновские лучи, сгенерированные в соответствующем первом положении фокальной точки, в основном проходят насквозь, подвергаясь воздействию только первых параметров фильтрации, например они в основном проходят насквозь нефильтрованными. Рентгеновские лучи, сгенерированные в других положениях фокальной точки, не имеют канала вывода через первые участки, и поэтому пересекают вторые участки с вторыми параметрами фильтрации, фильтруясь, таким образом, при вторых параметрах фильтрации. Разницу энергий можно дополнительно увеличить, генерируя рентгеновские пучки с разными энергиями в разных фокальных точках, для чего предусматривается приложение разных напряжений между анодом (мишенью) и катодом, из которого испускаются электроны. Таким образом, разная фильтрация может обеспечить дополнительную разницу энергий рентгеновских пучков, полученных в рентгеновской трубке согласно настоящему изобретению. Согласно другому аспекту настоящего изобретения обеспечивается также дополнительное усовершенствование, предусматривая разные вещества мишени в разных положениях фокальной точки. Конечно, возможно также предусмотреть разные вещества мишени и пучок электронов и при единственном напряжении вместо переключаемых напряжений.

Эти и другие аспекты настоящего изобретения будут разъяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Примерные варианты осуществления изобретения будут описаны далее со ссылкой на следующие чертежи.

Фиг. 1 иллюстрирует рентгеновскую трубку для генерации многоэнергетического рентгеновского излучения согласно примерному варианту осуществления изобретения.

Фиг. 2 иллюстрирует дополнительный вид рентгеновской трубки согласно фиг. 1.

Фиг. 3 иллюстрирует рентгеновскую трубку согласно следующему примерному варианту осуществления изобретения.

Фиг. 4 иллюстрирует дополнительный вид рентгеновской трубки согласно фиг. 3.

Фиг. 5 показывает схематический вид одного примерного варианта осуществления двухэнергетической рентгеновской трубки согласно настоящему изобретению.

Фиг. 6-14 показывают аспекты примерных вариантов осуществления фильтрующего блока согласно настоящему изобретению.

Фиг. 15 показывает рентгеновскую трубку с вращающимся анодом согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 16 показывает следующий примерный вариант осуществления вращающегося анода рентгеновской трубки.

Фиг. 17 показывает следующий примерный вариант осуществления рентгеновской трубки согласно настоящему изобретению.

Фиг. 18 показывает один примерный вариант осуществления системы рентгеновской визуализации согласно настоящему изобретению.

Фиг. 19 показывает следующий примерный вариант осуществления системы рентгеновской визуализации согласно настоящему изобретению.

Фиг. 20 иллюстрирует основные этапы примерного варианта осуществления способа генерации многоэнергетического рентгеновского пучка согласно настоящему изобретению.

Фиг. 21 показывает следующий примерный вариант осуществления способа согласно настоящему изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Фиг. 1 показывает рентгеновскую трубку 10 для создания многоэнергетического рентгеновского излучения. Рентгеновская трубка 10 содержит анод 12 и фильтрующий блок 14.

Анод имеет по меньшей мере первое положение 16 фокальной точки и второе положение 18 фокальной точки, которые смещены относительно друг друга в направлении смещения do, показанном двойной стрелкой 20, поперечном к направлению 21 проекции рентгеновского излучения. Термин "направление проекции рентгеновского излучения" относится к воображаемой центральной линии рентгеновского пучка, то есть к главному направлению рентгеновского пучка.

Согласно следующему примеру "главное направление" направлено к центру детектора, например от первой фокальной точки к центру детектора.

Согласно другому примеру "главное направление" представляет собой направление от второй фокальной точки к центру детектора.

Согласно другому примеру "главное направление" представляет собой направление от точки, находящейся между двумя фокальными точками, к центру детектора.

Фильтрующий блок 14 содержит первое множество 22 первых участков 24 с первыми параметрами фильтрации рентгеновского излучения и второе множество 26 вторых участков 28 со вторыми параметрами фильтрации рентгеновского излучения. Фильтрующий блок 14 представляет собой направленный фильтр, настроенный так, что по меньшей мере первая часть первого рентгеновского пучка, показанного) пунктирными линиями 30 на фиг. 1, исходящего из первого положения 16 фокальной точки, проходит через фильтрующий блок 14 через первые участки 24.

Что касается фиг.1-4, следует отметить, что согласно одному примеру наклонные линии в фильтре, показывающие первый и второй участки, указывают на центр первой фокальной точки, так что лучи из этой точки параллельны этим наклонным линиям.

На фиг. 2 показано, что фильтрующий блок 14 настроен так, что по меньшей мере вторая часть второго рентгеновского пучка, показанного пунктирными стрелками 32, испущенного из второго положения 18 фокальной точки, проходит вторые участки 28 при прохождении через фильтрующий блок 14.

Согласно изобретению, вторая часть второго рентгеновского пучка больше первой части первого рентгеновского пучка.

Согласно дополнительному примеру (не показан) вторая часть второго рентгеновского пучка, испущенного из второго положения фокальной точки, проходит вторые участки под наклонным углом при прохождении через фильтрующий блок.

Согласно еще одному дополнительному примеру (не показан) второй рентгеновский пучок может пройти вторые участки при прохождении через фильтрующий блок; например, сгенерированный рентгеновский пучок, испущенный в направлении детектора, целиком. Конечно, рентгеновское излучение генерируется в фокальной точке во множестве направлений; однако термин "рентгеновский пучок" в данном контексте относится к рентгеновским лучам, испущенным в направлении детектора.

Согласно следующему примеру (не показан) первые участки более узкие. Например, первые участки расположены на меньшей площади фильтрующего блока, например, относительно чертежа, они могут не уходить так далеко вниз, как на фиг. 1.

Согласно еще одному примеру (не показан) фильтрующий эффект адаптирован в соответствии с ориентацией первых участков относительно угла мишени, например, наклонной поверхности, на которой расположены фокальные точки. Например, низкоэнергетические фотоны могут "отфильтровываться" в результате эффекта Холла в углах излучения, которые становятся параллельными или близкими к углу мишени.

Таким образом, согласно фиг. 1 и 2, некоторая доля частей первого рентгеновского пучка 30, проходящего через фильтрующий блок 14 через первые участки 24, и некоторая доля второго рентгеновского пучка 32, проходящего через вторые участки 28 при прохождении через фильтрующий блок 14, проходят через общую область фильтрующего блока 14.

Для лучшего понимания первый рентгеновский пучок 30 показан на фиг. 2 пунктирными контурами, и второй рентгеновский пучок 32 также показан на фиг. 1 пунктирными контурами.

Как видно, результирующая общая область показана на фиг. 2 левой скобкой 34 на левой стороне фильтрующего блока 14 и правой скобкой 36 на правой стороне фильтрующего блока 14, чтобы указать по меньшей мере внешние границы общей области.

Возвращаясь к фиг. 1, система 38 координат показывает направление 40 проекции рентгеновского излучения, также называемое направлением y, или осью r, первую перпендикулярную ось 42, называемую осью z, и вторую перпендикулярную ось 44, также называемую осью x. Таким образом, смещение, показанное двунаправленной стрелкой 20, имеет r-составляющую, то есть это смещение в направлении оси r, что обозначено Δr на фиг. 1, и z-составляющую, то есть смещение содержит определенное расстояние в z-направлении, обозначенное Δz.

Что касается фильтрующего блока 14, положения фокальных точек расположены на наклонной или скошенной поверхности анода 12.

Анод может также иметь ступенчато расположенные поверхности для первого и второго положений фокальных точек (не показаны), например, вместо наклонной поверхности. Например, анод может иметь ступенчатую форму края с непрерывно расположенными ступенчатыми участками.

Согласно другому примеру (не показан) анод может также иметь край с зубчатой структурой, например, когда анод является вращающимся, при этом при вращении анода верхняя и нижняя поверхности могут меняться. Поэтому могут быть обеспечены разные положения фокальной точки относительно фильтрующего блока, однако без необходимости соответствующего отклонения рентгеновских пучков, поскольку рентгеновские пучки падают в одно и то же место относительно анода, но из-за вращательного движения анода соответствующие положения фокальных точек имеют разную высоту, обеспечивая таким образом смещение двух положений фокальной точки относительно друг друга.

Согласно следующему примерному варианту осуществления (не показан) первая и вторая фокальные точки, расположенные в первом и втором положениях 16, 18 фокальных точек, содержат первое и второе вещество мишени, соответственно.

Согласно следующему объекту (также не показан) обеспечено более двух фокальных точек, которые могут иметь более чем два разных материала фокального трека.

Как видно на фиг. 3, анод 12 показан сверху, то есть, согласно фиг. 1 и 2. Другими словами, скошенная или наклонная поверхность теперь показана сверху.

Первое положение 16 фокальной точки и второе положение 18 фокальной точки смещены относительно друг друга, что показано двунаправленной стрелкой 20. Как показано соответствующей двумерной системой координат, указывающей направление 40 излучения и вторую перпендикулярную ось 44, смещение происходит по оси x, что обозначено Δx. Таким образом, по сравнению с конфигурацией на фиг. 1, смещение происходит в перпендикулярном направлении, то есть не по оси z, а по оси x. Поэтому может быть сделан тот же тип фильтрующего блока 14, только повернутый на 90 градусов.

Для лучшего понимания второе положение фокальной точки с фиг. 1 и 2 показано пунктирным кружком 46.

Согласно следующему примерному варианту осуществления смещение происходит как по оси z, так и по оси x, что показано вторым пунктирным кружком 48.

Если рентгеновское излучение генерируется во втором положении 18 фокальной точки, как показано на фиг. 4, второй рентгеновский пучок 32 испускается из второго положения 18 фокальной точки и проходит вторые участки 28 при прохождении через фильтрующий блок 14.

Когда рентгеновское излучение представляет собой первый рентгеновский пучок 30, исходящий из первого положения 16 фокальной точки, как показано на фиг. 3, рентгеновский пучок 30 по меньшей мере частично проходит через фильтрующий блок 14 через первые участки 24.

Следует отметить, что первые участки и вторые участки обеспечиваются относительно расположения первого и второго положений фокальных точек, соответственно.

Поэтому первый рентгеновский пучок 30 может по существу проходить через фильтрующий блок 14 через первые участки 24.

Например, первые параметры фильтрации способны не оказывать фильтрующего эффекта на рентгеновское излучение, так что первый рентгеновский пучок 30 в основном или по существу проходит фильтрующий блок 14 нефильтрованным.

Как упоминалось выше, первые участки 24 следует ориентировать так, что рентгеновские лучи из первого положения фокальной точки проходят фильтрующий блок 14 через первые участки 24.

Следует отметить, что можно обеспечить больше двух положений фокальных точек, причем фильтр настроен так, что из каждой фокальной точки к соответствующему рентгеновскому пучку, проходящему через фильтрующий блок, будут применены разные параметры фильтрации. Например, можно обеспечить более двух материалов фильтра, то есть обеспечить более двух различных множеств различных участков фильтрующего блока.

Согласно следующему примерному варианту осуществления, показанному на фиг. 5, рентгеновская трубка представляет собой двухэнергетическую трубку 50, содержащую катодное устройство 52, способное обеспечить пучок электронов 54, то есть пучок ускоренных электронов. Катодное устройство 52 дополнительно предназначено для направления пучка электронов 54 в виде первого пучка электронов 56, ускоренного первой разностью потенциалов между анодом и катодом, к первому положению 16 фокальной точки, и в виде второго пучка электронов 58, ускоренного второй разностью потенциалов между анодом и катодом, ко второму положению 18 фокальной точки. Первое напряжение может быть ниже второго напряжения.

Согласно следующему примерному варианту осуществления (не показан) током трубки (мА) можно также управлять для двух положений. Например, в случае переключения только напряжения, ток трубки будет снижаться с уменьшением напряжения. Тем не менее, для усовершенствования с точки зрения визуализации подстраиваются как ток трубки для положений фокальных точек, так и напряжение. Это может также применяться при двух материалах треков.

Например, может быть обеспечено отклоняющее устройство 60 для отклонения пучка электронов 54, так что в случае приложения первого напряжения, пучок электронов 54 направляется к первому положению 16 фокальной точки, и если к электронному пучку прикладывается второе напряжение, отклоняющее устройство обеспечивает направление пучка электронов 54 ко второму положению 18 фокальной точки.

Отклоняющее устройство и последовательные положения фокальных точек вместе с описанным фильтром позволяют быстро переключаться между фильтрованным и нефильтрованным пучком.

Таким образом, обеспечивается первое рентгеновское излучение 30 с энергией меньшей, чем у второго рентгеновского излучения 32.

Согласно примерному варианту осуществления, показанному на фиг. 4, обеспечен фильтрующий блок 14 такой, что вторые параметры фильтрации предназначены для удаления низкоэнергетических фотонов из пучка со вторым напряжением, то есть из второго рентгеновского излучения 32, полученного из пучка электронов с более высоким напряжением. Таким образом, второе рентгеновское излучение, или второй рентгеновский пучок 32, проходит фильтрующий блок 14 в виде дополнительно улучшенного, то есть, дифференцированного, второго рентгеновского пучка 32'. Если первые параметры фильтрации способны не оказывать фильтрующего эффекта на первый рентгеновский пучок 30, то первый рентгеновский пучок 30 выходит из фильтрующего блока 14, то есть после прохождения фильтрующего блока 14, в виде первого рентгеновского пучка 30', имеющего те же характеристики, что и первый рентгеновский пучок 30, или по меньшей мере по существу те же характеристики рентгеновского пучка.

Согласно следующему примерному варианту осуществления происходит некоторая фильтрация первого рентгеновского пучка, так как часть его пройдет через фильтрующее вещество. Однако фильтрация применяется только к части первого рентгеновского пучка, тогда как для другого положения, то есть второго положения фокальной точки, фильтрация применяется к большей части пучка, например ко всему пучку.

Однако так как фильтр обеспечивает удаление низкоэнергетических фотонов из второго рентгеновского пучка 32, при этом результирующий второй рентгеновский пучок 32' дополнительно дифференцирован от низкоэнергетического рентгеновского пучка 30'.

Как показано схематично и не в масштабе, объект 62 может быть помещен между рентгеновской трубкой по настоящему изобретению и детектором 64, так что объект 62 может облучаться рентгеновскими пучками различных энергий.

Рентгеновское излучение, созданное рентгеновской трубкой, содержит фотоны более чем одной энергии. Характеристическое тормозное излучение зависит от ускоряющего электроны напряжения (кВ) и от вещества, в котором образуются рентгеновские лучи (мишени). Рентгеновский пучок будет содержать фотоны с энергиями вплоть до используемого ускоряющего напряжения (кВ). Поскольку будет значительное перекрытие спектров двух пучков, даже созданных с различными энергиями, отфильтровывая низкоэнергетические рентгеновские лучи от высокоэнергетического пучка можно получить большую дифференциацию двух пучков.

Согласно настоящему изобретению, термин "низкоэнергетические фотоны" относится к фотонам с энергиями меньшими наименьшего ускоряющего напряжения (кВ).

Например, пучок 58 со вторым напряжением является +высоковольтным пучком. Термин "высоковольтный" относится к минимальному значению напряжения, зависящему от применения. Например, при проведении анализов это значение может достигать 3 кВ; в медицинской визуализации диапазон может составлять от 20 кВ до 150 кВ; в КТ предусматривается использование от 80 кВ до 140 кВ. Более низкий диапазон может составлять от 60 до 80 кВ, и более высокий диапазон может быть от 120 до 140 кВ. Конечно, могут также использоваться и другие значения.

Согласно настоящему изобретению, двухэнергетическая трубка может быть выполнена в виде многоэнергетической трубки, в которой даются электронные пучки с более чем двумя напряжениями (дополнительно не показана).

Как показано на фиг. 6a, согласно одному примерному варианту осуществления изобретения, первые участки 24 снабжены боковыми сторонами 66, выровненными по общей реперной точке 68, как показано пунктирными соединительными линиями 70 для верхней и нижней боковой стороны соответствующего первого участка. Конечно, это может быть сделано в направлении оси x, или оси z, или в обоих направлениях. Общая реперная точка предпочтительно является первым положением 16 фокальной точки, чтобы обеспечить направленную фильтрацию соответствующего рентгеновского пучка, испущенного из первого положения 16 фокальной точки, и обеспечить таким образом максимальный процент первого пучка рентгеновского излучения, проходящего через фильтрующий блок 14 через первые участки 24.

Согласно следующему примерному варианту осуществления изобретения, поскольку вторые участки 28, расположенные между соседними первыми участками 24, также означают по меньшей мере некоторую фильтрацию меньшей части рентгеновского излучения из первого рентгеновского пучка 30, которая должна фильтроваться со вторыми параметрами фильтрации вторых участков 28, становится возможным сохранить изображение фильтра, то есть соответствующее изображение фильтра, полученное первым рентгеновским пучком 30. Изображение фильтра потом можно вычесть из фактического или текущего изображений, чтобы учесть соответствующий эффект фильтрации, даже если эффект фильтрации минимален.

Дополнительно следует отметить, что на всех вариантах осуществления, показанных на чертежах, размеры и пропорции первого и второго участков показаны не в реальном масштабе для обеспечения удобочитаемости чертежей. В частности, вторые участки могут быть сделаны гораздо уже или гораздо шире, а также расстояние между вторыми участками, то есть ширина первых участков, может быть сделано шире или уже.

Как упоминалось ранее, по меньшей мере к части первого рентгеновского пучка применяются только первые параметры фильтрации. Напротив, ко второму рентгеновскому пучку применяются вторые параметры фильтрации по всей ширине пучка.

Как показано на фиг. 6b, согласно следующему примерному варианту осуществления изобретения первые участки 24 выполнены в виде довольно узких щелей между вторыми участками 28, которые выполнены в виде более широких участков, разделяющих соседние первые участки.

Например, первые участки представляют собой отверстия или щели в объеме фильтра.

Как показано на фиг. 7, согласно следующему примерному варианту осуществления фильтрующий блок 14 имеет объемную структуру 72 фильтра, имеющую вторые параметры фильтрации, и первые участки 24 выполнены как вырезы 74 в объемной структуре фильтра. Как видно, вырезы 74 выполнены в виде отверстий или сквозных отверстий или сквозных щелей. Таким образом, части объемной структуры 72 фильтра, расположенные между соседними первыми участками 24, образуют вторые участки 28.

Например, вырезы не заполнены. Вырезы могут также быть заполнены заполняющим веществом, имеющим первые параметры фильтрации.

Например, заполняющее вещество может быть не фильтрующим рентгеновское излучение. Заполняющее вещество может также оказывать фильтрующий эффект фильтрации, отличающийся от фильтрующего эффекта объемной структуры.

Согласно следующему примерному варианту осуществления, показанному на фиг. 8, фильтрующий блок 14 содержит первую объемную структуру 76, имеющую первые параметры фильтрации, а вторые участки 28 выполнены в виде вырезов 78 в первой объемной структуре 76. Чтобы гарантировать фильтрацию со вторыми параметрами фильтрации, вырезы 78 заполнены веществом, имеющим вторые параметры фильтрации.

Согласно следующему примерному варианту осуществления изобретения, как показано на описанных выше фигурах, первые участки имеют веерообразное сечение по меньшей мере в одном направлении.

Например, в случае смещения в направлении оси x и оси z, может даваться объемная структура фильтра, в которой первые участки 24 сделаны в виде множества отверстий, например каналов, которые своим продольным направлением, а также формой сечения способны обеспечить веерообразную структуру в двух направлениях.

Согласно следующему объекту изобретения (не показан) могут даваться вторые участки 28, различающиеся своими параметрами фильтрации в направлении смещения. Например, вторые участки могут различаться толщиной в направлении смещения.

Первые участки и вторые участки могут также чередоваться. Вторые участки могут также быть выполнены в виде участков стенки, отделяющих первые участки относительно друг друга, причем в сечении участки стенки выровнены по первому положению фокальной точки, как уже упоминалось выше.

Согласно следующему примеру (не показан) конструкция фильтра выполнена из одного вещества, имеющего малую фильтрацию, а другой фильтрующий материал, который обеспечивает большее ослабление низкоэнергетических рентгеновских лучей, введен в первое вещество различными способами, чтобы обеспечить направленную фильтрацию.

Со ссылкой на фиг. 9, согласно одному примерному варианту осуществления изобретения фильтрующий блок 14 содержит множество фильтрующих слоев 80, уложенных стопкой 82 в направлении рентгеновского излучения. Каждый фильтрующий слой имеет множество первых субучастков 84, выровненных с первыми субучастками соседних фильтрующих слоев.

Что касается термина "выровнены", следует отметить, что выравнивание может быть выполнено, как показано на фиг. 9, когда соответствующие первые субучастки 84 имеют вид прямоугольников относительно плоскости поверхности соответствующего фильтрующего слоя 80. Тем не менее, соседний первый субучасток 84 выровнен относительно так называемого среднего сквозного направления, как показано пунктирной стрелкой 86, при этом образуя ступенчатую форму боковой поверхности из-за соответствующего добавления соседних слоев. Тем не менее, общее выравнивание обеспечивает непрерывное сквозное отверстие для прохождения соответствующего первого рентгеновского пучка 30.

Согласно следующему примеру (не показан) первые субучастки 84 имеют соответственно скошенные боковые стороны, обеспечивая таким образом непрерывную боковую сторону.

Таким образом, первые субучастки фильтрующих слоев все обращены в одном направлении, независимо от того, содержит ли их микроструктура прямоугольные боковые стороны первых субучастков 84 или, соответственно, имеет скошенные боковые стороны.

Фиг. 10 показывает следующий примерный вариант осуществления, в котором для фильтра с неплоской поверхностью обеспечено множество фильтрующих слоев 88 с множеством первых субучастков 90, смещенных относительно первых субучастков соседних фильтрующих слоев, причем эти фильтрующие слои уложены стопкой и поэтому принимают форму неплоской поверхности, например, для создания изогнутого фильтра.

Первые субучастки 90, показанные на фиг. 10, имеют скошенные поверхности, тогда как фиг. 11 показывает множество фильтрующих слоев 92 с множеством первых субучастков 94 с прямоугольными боковыми сторонами.

Тем не менее, независимо от того, являются ли боковые стороны скошенными или прямоугольными, фиг. 11 показывает, что если пакет фильтрующих слоев имеет изогнутую форму 96, то соответствующие первые субучастки выровнены, причем изначальное смещение, как показано на левой половине фиг. 11, устраняется из-за разных радиусов изгиба и длин изгиба соответствующих фильтрующих слоев 92.

Согласно следующему примеру тонкие слои с направленными отверстиями или щелями смещены относительно друг друга, причем отверстия или щели не выровнены от слоя к слою, но все еще обращены в одном направлении. Затем они складываются стопкой для создания фильтра. В этом случае детекторы будут принимать менее модулированную дозу. Слои, которые могут иметь проходные отверстия, затем скрепляются со смещением относительно друг друга, затем изгибаются, гарантируя выравнивание отверстий или щелей.

Согласно следующему примеру отверстия или щели могут проходить прямо сквозь объем фильтра, и затем позднее фильтру можно придать такую форму, чтобы отверстия или щели были направлены к первому положению фокальной точки.

Согласно следующему примерному варианту осуществления изобретения, как показано на фиг. 12-14, первые участки 24 могут быть выполнены в виде отверстий 98, как показано на фиг. 12 и 13.

Первые участки 24 могут также быть выполнены в виде щелей 100 в объеме фильтра, как показано на фиг. 14.

Первые участки 24 могут иметь линейную геометрию. Первые участки 24 могут также иметь двумерную геометрию и иметь форму конуса, обращенного к центру первого положения 16 фокальной точки.

Интервал между отверстиями можно менять по всей длине или ширине фильтра, то есть в плоскости фильтра.

Например, фиг. 12 показывает множество отверстий 98, расстояние между которыми было подобрано по всей ширине и длине фильтра.

Фильтрующий блок, показанный на фиг. 12, показан в виде изогнутого фильтрующего блока, тогда как фильтрующий блок 14, показанный на фиг. 13, выполнен в виде плоского фильтрующего блока. Отверстия 98 на фиг. 13 также сделаны с переменным интервалом в плоскости фильтра.

Согласно следующему примерному варианту осуществления (не показан) размер, форма первых участков 24 меняются по длине и/или ширине фильтра, то есть в плоскости фильтра.

Сечение первых участков 24 можно также менять по глубине фильтра, то есть в направлении проекции рентгеновского излучения. Таким образом, например, можно сделать первые участки 24 коническими, чтобы получить второй участок 28 в виде каналов с параллельными стенками, обеспечивая в результате минимальный фильтрующий эффект для излучения от первого положения фокальной точки.

Фиг. 15 показывает следующий примерный вариант осуществления изобретения, в котором анод 12 представляет собой вращающийся анод 102 с осью 104 вращения. Рентгеновский пучок, то есть первый рентгеновский пучок 30 и второй рентгеновский пучок 32, испускается в направлении 106 излучения, показанном стрелкой, которое перпендикулярно оси 104 вращения.

Показана система координат, указывающая, что ось 104 вращения также называется осью z, направление 106 излучения называется осью r и ось, перпендикулярная обеим вышеупомянутым осям, называется осью x.

Далее, показаны первое и второе положения 16 и 18 фокальных точек, а также двунаправленная стрелка 20, указывающая смещение. Второе положение 18 фокальной точки смещено относительно первого положения 16 фокальной точки в первом направлении смещения dz, перпендикулярном к направлению 106 проекции рентгеновского излучения и параллельном оси 104 вращения z.

В примерном варианте осуществления, показанном на фиг. 15, два положения 16, 18 фокальных точек находятся на наклонной поверхности 107 вращающегося анода 102. Таким образом, первое смещение в первом направлении смещения dz также включает в себя или приводит к смещению в дополнительном направлении смещения dR, которое не вносит вклада в направленный фильтрующий эффект, или по меньшей мере очень малый эффект, если применить его отдельно.

Фильтрующий блок 14 показан только схематично, как и детектор 108, обозначенный рамкой вместо форм дуги или квадрата, видимых в перспективе. Согласно изобретению, объект может быть помещен между фильтрующим блоком и детектором. Следует отметить, что фильтрующий блок размещен или связан с рентгеновской трубкой.

Фиг. 16 показывает следующий примерный вариант осуществления, в котором анод является вращающимся анодом 102. Второе положение фокальной точки смещено относительно первого положения 16 фокальной точки, как показано двунаправленной стрелкой 20, во втором направлении смещения dx, перпендикулярном оси вращения z 104, и перпендикулярном направлению излучения r 106.

Согласно следующему примерному варианту осуществления (не показан) смещение сделано в первом направлении смещения dx и втором направлении смещения dz.

Фиг. 17 показывает следующий примерный вариант осуществления, в котором рентгеновская трубка 10 имеет кожух 110, в котором находится анод 12. Фильтрующий блок 14 расположен внутри кожуха. Дополнительно фиг. 17 показывает первое и второе положения 16 и 18 фокальных точек, смещенные относительно друг друга, что показано двунаправленной стрелкой 20. Однако следует отметить, что показанное смещение является только одним примером, и, конечно, могут использоваться другие направления смещения, что упомянуто и описано выше. Кроме того, детектор 108 показан только схематически и не в масштабе относительно размера и особенно относительно расстояния до трубки.

Далее следует отметить, что рентгеновская трубка 10 показана в виде рентгеновской трубки с вращающимся анодом. Однако, согласно настоящему изобретению, могут даваться также другие типы рентгеновских трубок, имеющих кожух, в которых имеются анод, а также фильтрующий блок, то есть они установлены внутри трубки.

Дополнительно, фильтрующий блок 14 может иметь охлаждающее устройство 112, показанное лишь схематически в виде прямоугольника, соединенного с фильтрующим блоком 14 пунктирной соединительной линией, показывающей, что охлаждение является возможной опцией, но не является необходимым для реализации настоящего изобретения.

Согласно следующему примерному варианту осуществления (не показан) фильтрующий блок 14 может быть размещен снаружи рентгеновского окна кожуха. Например, фильтрующий блок может быть установлен снаружи рентгеновского окна, например прикреплен к внешней поверхности окна.

Согласно следующему объекту изобретения фильтрующий блок 14 съемно закрепляется относительно положений 16, 18 фокальной точки. Таким образом, для генерации рентгеновского излучения с разными энергиями фильтрующий блок 14 не перемещается относительно положений фокальной точки. Тем не менее, можно выполнить фильтрующий блок 14 подвижным, например, в случаях, когда для облучения объекта двухэнергетическое рентгеновское излучение не требуется, или для облегчения технического обслуживания.

Согласно следующему примерному варианту осуществления изобретения, что очень схематично показано на фиг. 18 и 19, обеспечена система 200 рентгеновской визуализации, например КТ-система 210 на фиг. 18, или система 212 с C-дугой на фиг. 19, содержащая источник 214 рентгеновского излучения и детектор 216 рентгеновского излучения. Источник рентгеновского излучения содержит рентгеновскую трубку по одному из упомянутых и описанных выше примерных вариантов осуществления. Детектор 216 рентгеновского излучения предназначен для детектирования рентгеновского излучения, показанного символически линиями 218, исходящего из первого рентгеновского пучка, испущенного из первого положения фокальной точки, и из второго рентгеновского пучка, испущенного из второго положения фокальной точки. Следует отметить, что для лучшего понимания чертежа на фиг. 18 и 19 не показана дополнительная дифференциация первого и второго рентгеновских пучков.

КТ-система 210 может содержать гантри 220, которая допускает вращательное перемещение источника 214 рентгеновского излучения вместе с детектором 216. Таким образом, объект 222, например пациента, можно разместить на опоре 224, чтобы регулировать положение объекта относительно источника 214 рентгеновского излучения и детектора 216, а также относительно источника рентгеновского излучения и детектора. Дополнительно, схематически показаны блок 226 обработки и дисплей 228, а также интерфейсный блок 230.

Система 212 с С-дугой на фиг. 19 показывает структуру 232 C-дуги, на концах которой устанавливаются детектор 216 и источник 214. Структура 232 С-дуги подвижно удерживается опорой 234, которая, в свою очередь, установлена на потолочный опорный рычаг 236, который крепится к потолку монтажной опорой 238. Монтажные компоненты, а также монтажный блок С-дуги предназначены для обеспечения различных возможностей перемещения, в частности, вращательного движения вокруг места потолочной фиксации, а также вокруг места фиксации на конце структуры опорного рычага 236. Опора 234 C-дуги в виде башмака также допускает скользящее перемещение C-дуги. Таким образом, могут быть обеспечены различные положения C-дуги относительно объекта 240, расположенного на соответствующей опоре 242. Опора 242 может быть столом для пациента, установленным на регулируемой опоре 244, чтобы позволить скользящее перемещение вверх и вниз.

Согласно настоящему изобретению, даются также другие способы и системы рентгеновской визуализации, например системы с неподвижной конфигурацией рентгеновской трубки, или также системы, в которых рентгеновская трубка и детектор смонтированы неподвижно.

В частности, обеспечена рентгеновская трубка с направленным фильтром по настоящему изобретению в системе для сканирования вещей, такие как системы досмотра багажа или системы контроля качества.

Снабжая источник 214 рентгеновского излучения системы 200 рентгеновской визуализации направленным фильтрующим блоком 14 и соответствующей связью по меньшей мере с двумя положениями фокальных точек, можно получить рентгеновские изображения объекта при разных энергиях рентгеновского излучения, обеспечивая таким образом различную видеоинформацию и идентификацию веществ.

Конечно, упомянутые выше признаки, относящиеся к рентгеновской трубке, могут комбинироваться несколькими способами, хотя и не упомянутыми явно в настоящем описании. В частности, направленный фильтр может сочетаться с электронным пучком с разными энергиями, то есть с разными напряжениями, а также комбинироваться с различными материалами фокального трека. Другими словами, направленный фильтр может комбинироваться с разными материалами фокального трека и/или с разными напряжениями пучка электронов.

Это же верно и для систем рентгеновской визуализации, показанных на фиг. 18 и 19.

В дальнейшем со ссылкой на фиг. 20 будут описаны основные этапы способа 300 генерации многоэнергетического рентгеновского пучка. Способ 300 содержит следующие этапы: на этапе 310 генерации генерируется пучок электронов, то есть пучок ускоренных электронов. На этапе 312 направления пучок электронов направляется так, что пучок электронов падает попеременно на первое положение фокальной точки и на второе положение фокальной точки рентгеновской трубки, причем на первом подэтапе 314 испускания первый рентгеновский пучок испускается из первого положения фокальной точки, и на первом подэтапе 316 испускания второй рентгеновский пучок испускается из второго положения фокальной точки. В качестве следующего этапа предусмотрен этап 318 прохождения, на котором первый и второй рентгеновские пучки проходят через фильтрующий блок. На соответствующем первом подэтапе 320 прохождения по меньшей мере первая часть первого рентгеновского пучка проходит через первые участки фильтрующего блока, и на втором подэтапе 322 прохождения по меньшей мере вторая часть второго рентгеновского пучка проходит через вторые участки; причем вторая часть второго рентгеновского пучка больше первой части первого рентгеновского пучка. Согласно настоящему изобретению, первые участки имеют первые параметры фильтрации рентгеновского излучения, и вторые участки имеют вторые параметры фильтрации рентгеновского излучения.

Этап 310 генерации также называется этапом a), этап 312 направления называется этапом b), первый подэтап 314 испускания называется этапом bl), второй подэтап 316 испускания называется этапом b2), этап 318 прохождения называется этапом c), первый подэтап 320 называется этапом cl) и второй подэтап 332 прохождения называется этапом c2).

Согласно следующему примерному варианту осуществления, показанному на фиг. 21, на этапе a) пучок электронов выполнен в виде двухэнергетического пучка электронов на первом этапе 324 обеспечения. Пучок электронов с первым ускоряющим напряжением доставляется к первой фокальной точке и со вторым ускоряющим напряжением доставляется ко второй фокальной точке, причем первое напряжение ниже второго напряжения. Таким образом, на этапе b) пучок электронов с первым напряжением падает на первое положение фокальной точки, что показано рамкой 326, и второй пучок электронов падает на второе положение фокальной точки, что показано рамкой 328. Соответствующие этапы направления осуществляются попеременно, как на фиг. 20, именно поэтому пунктирная рамка 330 включает оба подэтапа. Следовательно, на этапе bl) первый рентгеновский пучок с первой энергией испускается на подэтапе 332 испускания, тогда как на этапе b2) второй рентгеновский пучок со второй энергией рентгеновского излучения испускается на втором подэтапе 334 испускания.

Далее, на этапе cl), то есть на первом подэтапе 336 испускания, по меньшей мере часть первого рентгеновского пучка с первой энергией проходит через первые участки фильтрующего блока, и на этапе c2), то есть на первом подэтапе 338 испускания, второй рентгеновский пучок проходит вторые участки. Согласно примерному варианту осуществления, показанному на фиг. 21, на этапе c2) вторые участки удаляют низкоэнергетические фотоны из высоковольтного пучка на этапе удаления 340.

Согласно следующему примерному варианту осуществления (не показан) удаляются фотоны с особой энергией, например, осуществляется фильтрация по границе К-полосы.

Согласно следующему варианту осуществления (не показан) обеспечен способ, в котором получается и записывается изображение фильтра, облученного рентгеновским излучением от первого положения фокальной точки. Изображение фильтра затем вычитается из изображений, полученных облучением от первого положения фокальной точки. Таким образом, даже когда, например, стенки отверстий или щелей фильтра фильтруют рентгеновские лучи от первого положения фокальной точки, например от положения фокальной точки с малой величиной кВ, это можно учесть для полученных изображений.

Далее, согласно настоящему изобретению, предусматривается использование фильтрующего блока для создания многоэнергетического рентгеновского излучения, причем фильтрующий блок обеспечен согласно одному из вышеупомянутых примерных вариантов осуществления.

Согласно настоящему изобретению, также обеспечивается объединение переключения напряжения и разных материалов фокальных точек, чтобы получить четыре различные энергии рентгеновского излучения, фильтруемые фильтрующим блоком.

Далее объясняются некоторые дополнительные аспекты настоящего изобретения. Согласно настоящему изобретению, рентгеновские пучки генерируются в различных фокальных точках на мишени. Эти положения могут содержать различные вещества мишени, и/или в каждом положении в трубке могут прикладываться разные высоковольтные напряжения. Как упомянуто выше, в случае двух положений фокальных точек и использования двух разностей потенциалов (высоковольтных) рентгеновской трубки, в каждом положении фокальной точки используется разное напряжение. Поэтому при переключении положения фокальной точки переключаются и значения напряжения.

Чтобы обеспечить спектральное разделение, рентгеновский фильтр фильтрует пучок с большей энергией. Благодаря тому, что фильтр является направленным фильтром, рентгеновские лучи, сгенерированные в первом положении фокальной точки, то есть в положении низкоэнергетического пучка, по существу проходят через фильтр нефильтрованными. Однако рентгеновские лучи, сгенерированные в другом положении фокальной точки, то есть в положении высокоэнергетического пучка, не имеют канала вывода через щели и поэтому фильтруются.

Согласно следующему примерному варианту осуществления вторые параметры фильтрации меняются в плоскости фильтра. Это может быть результатом прохождения рентгеновского пучка через разное количество или разные расстояния вторых участков. Тем не менее, поскольку отношение известно, соответствующие обнаруженные различия в сигналах детектора могут соответственно подстраиваться при регистрации облучения объекта вторым рентгеновским пучком.

Например, настоящее изобретение применимо, в частности, к функции динамической фокальной точки (Dynamic Focal Spot, DFS), используемой в КТ-системах. Например, в случае xDFS (динамической фокальной точки в направлении оси Х) разрешение может быть увеличено. В случае zDFS может быть достигнуто фактически удвоение подсчетов в срезе. Конечно, xDFS и zDFS могут использоваться одновременно.

Тот факт, что фильтр не перемещается относительно положений фокальной точки и, тем самым, относительно рентгеновской трубки, позволяет получать малые времена перехода от нефильтрованного к фильтрованному рентгеновскому пучку, то есть перехода от одного положения фокальной точки к другому, например порядка 50 микросекунд. Конечно, согласно настоящему изобретению, времена перехода могут быть также снижены до 10 микросекунд. То же применимо ко времени переключения между значениями напряжения. Поскольку фильтр сам по себе не перемещается между соответственными шагами двухэнергетического излучения, быстрые времена перехода и переключения напряжения могут быть обеспечены вместе с дополнительной фильтрацией. Это также применимо в случае пучка электронов одной энергии без переключения напряжения.

Материал фильтра, например Sn (олово), предпочтительно выбирается так, чтобы удалять низкоэнергетические фотоны из высоковольтного пучка в соответствии со вторыми параметрами фильтрации.

Следующий аспект, который следует упомянуть, состоит в том, что если фильтр сфокусирован на центре фокальной точки, это приводит к распределению, более близкому к гауссову. Кроме того следует отметить, что чем дальше отстоят относительно друг друга положения фокальных точек, тем это лучше в отношении размещения направленного фильтрующего блока.

В другом примерном варианте осуществления настоящего изобретения обеспечена компьютерная программа или элемент компьютерной программы, отличающийся тем, что он способен исполнять на соответствующей системе этапы способа согласно одному из предшествующих вариантов осуществления.

Компьютерный программный элемент должен, таким образом, храниться в вычислительном блоке, который также должен являться частью варианта осуществления настоящего изобретения. Этот вычислительный блок может быть предназначен для осуществления или инициации осуществления этапов описанного выше способа. Более того, он может быть предназначен для работы с компонентами описанного выше устройства. Вычислительный блок может быть предназначен для работы в автоматическом режиме и/или для исполнения команд пользователя. Компьютерная программа может быть загружена в оперативную память процессора данных. Поэтому процессор данных может быть задействован в осуществлении способа изобретения.

Этот примерный вариант осуществления изобретения затрагивает как компьютерную программу, которая с самого начала использует изобретение, так и компьютерную программу, которая посредством обновлений преобразует существующую программу в программу, использующую изобретение.

Далее, компьютерный программный элемент может быть способен обеспечить все необходимые этапы для выполнения процедуры примерного варианта осуществления способа, как описано выше.

Согласно следующему примерному варианту осуществления настоящего изобретения имеются машиночитаемые носители, такие как CD-ROM, причем на машиночитаемых носителях сохранен компьютерный программный элемент, который описан в предыдущем абзаце.

Компьютерная программа может храниться и/или распространяться на подходящем носителе, таком как оптическое устройство хранения данных или твердотельное устройство, поставляемом вместе или являющемся частью другой аппаратуры, но может распространяться и в других формах, например по интернету или другим проводным или беспроводным системам передачи данных.

Компьютерная программа может также быть представлена в сети, например во всемирной компьютерной сети (World Wide Web), и может быть загружена в оперативную память процессора данных из такой сети. Согласно следующему примерному варианту осуществления настоящего изобретения обеспечено устройство, позволяющее загружать компьютерный программный элемент, причем этот компьютерный программный элемент предназначен для осуществления способа согласно одному из описанных ранее вариантов осуществления изобретения.

Следует отметить, что варианты осуществления изобретения описаны со ссылками на различные объекты изобретения. В частности, некоторые варианты осуществления описаны со ссылкой на пункты формулы, относящиеся к устройству. Тем не менее, специалисты в данной области техники поймут из вышеприведенного и последующего описания, что, если не указано иное, дополнительно к любой комбинации признаков, принадлежащих одному типу объекта изобретения, любая комбинация признаков, относящихся к разным объектам изобретения, также считается раскрытой в настоящей заявке. Тем не менее, все признаки можно комбинировать, обеспечивая совместное действие, не являющееся простой суммой признаков.

Хотя изобретение было проиллюстрировано и подробно описано на чертежах и в вышеизложенном описании, эти иллюстрацию и описание следует считать иллюстративными и примерными, а не ограничивающими. Изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления. Специалисты в данной области техники при применении изобретения, описанного в заявке, при изучении чертежей, описания и зависимых пунктов формулы изобретения могут создать и осуществить другие модификации описанных вариантов осуществления.

В формуле изобретения слово "содержит" не исключает других элементов или этапов, а единственное число не исключает множественного. Единственный процессор или другой блок могут выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в формуле. Тот факт, что определенные признаки перечислены во взаимно различных зависимых пунктах не означает, что комбинация этих признаков не может с выгодой использоваться. Никакие ссылочные позиции в формуле не следует считать ограничивающими ее объем.

1. Рентгеновская трубка (10) для генерации многоэнергетического рентгеновского излучения, содержащая:

- анод (12) и

- направленный фильтрующий блок (14),

причем анод содержит по меньшей мере первое (16) и второе (18) положения фокальной точки, которые смещены относительно друг друга в направлении (20) смещения, поперечном к направлению проекции рентгеновского излучения;

причем направленный фильтрующий блок содержит первое множество (22) первых участков (24) с первыми параметрами фильтрации рентгеновского излучения и второе множество (26) вторых участков (28) со вторыми параметрами фильтрации рентгеновского излучения;

причем направленный фильтрующий блок является направленным фильтром, настроенным так, что

- по меньшей мере первая часть первого рентгеновского пучка (30), испущенного из первого положения фокальной точки, проходит через направленный фильтрующий блок через первые участки; и

- по меньшей мере вторая часть второго рентгеновского пучка (32), испущенного из второго положения фокальной точки, проходит через вторые участки при прохождении через направленный фильтрующий блок; и

- направленный фильтрующий блок имеет сквозные отверстия или щели, являющиеся по существу трансмиссивными для рентгеновских пучков от первой фокальной точки и направляющиеся на первую фокальную точку, и разделители, являющиеся до некоторой степени трансмиссивными для излучения от второй фокальной точки, причем два рентгеновских пучка попадают в направленный фильтр под разными углами;

причем некоторая доля частей первого рентгеновского пучка, проходящего через направленный фильтрующий блок через первые участки, и некоторая доля второго рентгеновского пучка, проходящего вторые участки при прохождении через направленный фильтрующий блок, проходят через общую область направленного фильтрующего блока.

2. Рентгеновская трубка по п. 1, в которой боковые стороны (66) первых участков выровнены по общей реперной точке (68);

причем общая реперная точка является первым положением фокальной точки.

3. Рентгеновская трубка по п. 1 или 2, причем рентгеновская трубка является двухэнергетической трубкой (50), содержащей катодное устройство (52), выполненное с возможностью направления первого пучка электронов (56) с первым ускоряющим напряжением к первому положению фокальной точки и второго пучка электронов (58) со вторым ускоряющим напряжением ко второму положению фокальной точки, причем первое напряжение ниже второго напряжения; и

причем вторые параметры фильтрации предназначены для удаления низкоэнергетических фотонов из пучка со вторым напряжением.

4. Рентгеновская трубка по п. 1 или 2, в которой направленный фильтрующий блок содержит объемную структуру (72) фильтра, имеющую вторые параметры фильтрации; и причем первые участки выполнены в виде вырезов (74) в объемной структуре фильтра.

5. Рентгеновская трубка по п. 1 или 2, в которой вторые участки отличаются по своим параметрам фильтрации в направлении смещения.

6. Рентгеновская трубка по п. 1 или 2, в которой направленный фильтрующий блок содержит множество фильтрующих слоев (80), уложенных стопкой (82) в направлении рентгеновского излучения; и

в которой каждый из фильтрующих слоев имеет множество первых субучастков (84), выровненных с первыми субучастками соседних фильтрующих слоев.

7. Рентгеновская трубка по п. 1 или 2, в которой анод является вращающимся анодом (102) с осью вращения (z) и в которой рентгеновский пучок испускается в направлении (r), перпендикулярном оси вращения;

причем второе положение фокальной точки смещено относительно первого положения фокальной точки в первом направлении смещения (dz), перпендикулярном направлению проекции (r) рентгеновского излучения и параллельном оси вращения (z); и/или во втором направлении смещения (dx), перпендикулярном оси вращения (z) и перпендикулярном направлению испускания (r).

8. Рентгеновская трубка по п. 1 или 2, причем рентгеновская трубка содержит кожух (110); и причем направленный фильтрующий блок расположен внутри кожуха или снаружи рентгеновского окна кожуха.

9. Рентгеновская трубка по п. 1 или 2, причем направленный фильтрующий блок съемно закреплен относительно положений фокальной точки.

10. Система (200) рентгеновской визуализации, содержащая:

- источник (214) рентгеновского излучения, и

- детектор (216) рентгеновского излучения,

причем источник рентгеновского излучения содержит рентгеновскую трубку по одному из пп. 1-9; и

причем детектор рентгеновского излучения способен регистрировать рентгеновское излучение, полученное из первого рентгеновского пучка, испущенного из первого положения фокальной точки, и из второго рентгеновского пучка, испущенного из второго положения фокальной точки.

11. Способ (300) генерации многоэнергетического рентгеновского пучка, содержащий следующие этапы, на которых:

a) генерируют (310) пучок электронов;

b) направляют (312) пучок электронов так, что пучок электронов падает попеременно на первое положение фокальной точки и на второе положение фокальной точки рентгеновской трубки; причем

b1) первый рентгеновский пучок испускается (314) из первого положения фокальной точки; и

b2) второй рентгеновский пучок испускается (316) из второго положения фокальной точки;

c) осуществляют прохождение (318) первого и второго рентгеновских пучков через направленный фильтрующий блок; причем

c1) по меньшей мере первая часть первого рентгеновского пучка проходит (320) через первые участки направленного фильтрующего блока; и

c2) по меньшей мере вторая часть второго рентгеновского пучка проходит (322) вторые участки; и

направленный фильтрующий блок имеет сквозные отверстия или щели, являющиеся по существу трансмиссивными для рентгеновских пучков от первой фокальной точки и направляющиеся на первую фокальную точку, и разделители, являющиеся до некоторой степени трансмиссивными для излучения от второй фокальной точки, причем два рентгеновских пучка попадают в направленный фильтр под разными углами;

причем некоторая доля частей первого рентгеновского пучка, проходящего через направленный фильтрующий блок через первые участки, и некоторая доля второго рентгеновского пучка, проходящего вторые участки при прохождении через направленный фильтрующий блок, проходят через общую область направленного фильтрующего блока для облучения объекта; и

причем первые участки имеют первые параметры фильтрации рентгеновского излучения и вторые участки имеют вторые параметры фильтрации рентгеновского излучения.

12. Способ по п. 11,

в котором на этапе а) пучок электронов направляется (324) в виде двухэнергетического пучка электронов с первым ускоряющим напряжением к первой фокальной точке и со вторым ускоряющим напряжением ко второй фокальной точке; причем первое напряжение ниже второго напряжения; и

в котором на этапе c2) вторые участки удаляют (340) низкоэнергетические фотоны из второго высоковольтного пучка.

13. Применение направленного фильтрующего блока для генерации многоэнергетического рентгеновского излучения,

причем направленный фильтрующий блок содержит первое множество первых участков с первыми параметрами фильтрации рентгеновского излучения и второе множество вторых участков со вторыми параметрами фильтрации рентгеновского излучения;

причем направленный фильтрующий блок настроен так, что

- по меньшей мере первая часть первого рентгеновского пучка, испущенного из первого положения фокальной точки, проходит через направленный фильтрующий блок через первые участки; и

- по меньшей мере вторая часть второго рентгеновского пучка, испущенного из второго положения фокальной точки, проходит через вторые участки при прохождении через направленный фильтрующий блок; и

направленный фильтрующий блок имеет сквозные отверстия или щели, являющиеся по существу трансмиссивными для рентгеновских пучков от первой фокальной точки и направляющиеся на первую фокальную точку, и разделители, являющиеся до некоторой степени трансмиссивными для излучения от второй фокальной точки, причем два рентгеновских пучка попадают в направленный фильтр под разными углами; и

причем некоторая доля частей первого рентгеновского пучка, проходящего через направленный фильтрующий блок через первые участки, и некоторая доля второго рентгеновского пучка, походящего через вторые участки при прохождении через направленный фильтрующий блок, проходят через общую область/часть направленного фильтрующего блока.

14. Машиночитаемый носитель, имеющий сохраненный на нем программный элемент для управления устройством по одному из пп. 1-10, который, при исполнении блоком обработки, выполнен с возможностью осуществлять этапы способа по п. 11 или 12.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам для сканирования с использованием множества рентгеновских пучков. Рентгеновское устройство содержит источник, детектор и первый коллиматор, имеющий первое рабочее положение, и второй коллиматор, имеющий второе рабочее положение, при этом рентгеновское устройство дополнительно содержит позиционный датчик и средство для переключения на один из коллиматоров в зависимости от значения из позиционного датчика.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам для дистанционной лучевой терапии. Коллиматор содержит корпус с основанием, крышкой и боковинами, в котором параллельно основанию на равной высоте расположены два блока из набора пластин, каждая из которых установлена с возможностью перемещения посредством индивидуального привода параллельно основанию и перпендикулярно оси симметрии коллиматора.

Изобретение относится к медицине, а именно к средствам для регулирования дозы облучения пациента во время СТ-сканирования. Система для ограничения дозы облучения содержит источник рентгеновского излучения, динамический и стационарный коллиматоры и рентгеновский детектор.
Изобретение относится к медицине, точнее к радиологии, и может найти применение в лучевой терапии онкологических больных. .

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено преимущественно для оснащения цифровых рентгенодиагностических аппаратов. .

Изобретение относится к устройствам формирования спектра рентгеновского излучения при размещении фильтра рентгеновского излучения между источником излучения и детекторной системой.

Изобретение относится к технической физике и может применяться при рентгеноструктурных исследованиях поликристаллических материалов. .

Изобретение относится к технической физике и может применяться при рентгеноструктурных исследованиях поликристаллических материалов. .

Изобретение относится к области средств управления пучками ионизирующего излучения. .

Изобретение относится к экспериментальной нейтронной физике к может быть использовано в экспериментах, требующих преобразования непрерывного пучка нейтронов в импульсный.
Наверх