用于改變x射線輻射的局部強度的設(shè)備和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于改變X射線輻射(2)的局部強度的設(shè)備。該設(shè)備包括帶有多個可填充以鐵磁流體(6)的吸收室(4)的X射線濾波器(3)。吸收室(4)在X射線輻射方向上堆疊地布置。此外，X射線濾波器(3)包括多個其內(nèi)可存儲鐵磁流體(6)的存儲容器(5)。在此，每個吸收室(4)分別與一個存儲容器(5)連接。通過以鐵磁流體(6)填充各個吸收室(4)實現(xiàn)對于所施加的X射線輻射(2)的吸收。通過填充多個不同的吸收室(4)可簡單、精確且快速地改變X射線輻射(2)的局部強度。
【專利說明】用于改變X射線輻射的局部強度的設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于改變X射線輻射的局部強度的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在借助于X射線射線的檢查中，患者的器官在待檢查的區(qū)域內(nèi)一般具有明顯不同的吸收所施加的X射線輻射的性能。因此，例如在胸部拍攝時，在肺葉前方的區(qū)域內(nèi)的削弱很強地受到處在此處的器官的影響，而所述削弱在肺葉自身內(nèi)則很小。對于獲得具有說服力的照片并且為了保護患者，有意義的是，根據(jù)區(qū)域調(diào)節(jié)所施加的射線劑量，使得不再提供不需要的X射線輻射。在削弱更大的區(qū)域內(nèi)應(yīng)施加比在削弱更小的區(qū)域內(nèi)更大的X射線射線劑量。此外，存在這種應(yīng)用:僅待檢查的區(qū)域的一部分應(yīng)以高診斷質(zhì)量被拍攝。周圍的部分對于定向是重要的，但對于實際的診斷不重要。因此，此周圍區(qū)域可以以更低的射線劑量成像，以這種方式降低所施加的總輻射劑量。
[0003]在X射線診斷設(shè)備中，準直器和衰減器定位在X射線源和患者之間，以便最小化對于患者的射線載荷。目前，對于準直器和衰減器的調(diào)節(jié)在X射線拍攝前主要通過X射線設(shè)備的操作者手動地一次選擇。調(diào)節(jié)經(jīng)常只在離散的步驟上可實現(xiàn)且在拍攝期間不可改變。
[0004]在已知的X射線診斷設(shè)備中，X射線射線形狀和X射線射線輪廓以三個步驟調(diào)節(jié)。首先，在預(yù)濾波中通過由濾波器吸收軟的或低能的X射線射線部分硬化測量射線，因為所述軟的或低能的X射線射線部分對于成像無貢獻。在已知的X射線設(shè)備中，濾波器的厚度可在離散的步驟中在拍攝前通過插入帶有不同厚度的銅盤一次地調(diào)節(jié)。從文獻US4688424中已知一種帶有孔的濾波器設(shè)備。通過設(shè)備沿射線軸的運動可調(diào)節(jié)對于X射線射線的吸收。此方法實現(xiàn)了對于X射線射線的強度的改變。
[0005]當在視野內(nèi)強吸收的組織或材料位于弱吸收的組織附近時，在第二步驟中通過楔形濾波器調(diào)試視野內(nèi)的射線強度。為此，僅少數(shù)標準幾何形狀可供使用，且對于患者的最優(yōu)匹配很受限制地可實現(xiàn)。作為替代，在US5881127中公開了一種設(shè)備，在所述設(shè)備中射線輪廓通過金屬柱體形成。此設(shè)備需要大量機械部件，因此設(shè)備例如在C弓臂中的整合很困。此夕卜，這意味著為將構(gòu)造設(shè)計為使得金屬部件在空間內(nèi)不留下偽影需要高成本。
[0006]在第三步驟中，通過準直器將視野限制在對于診斷重要的區(qū)域上。此限制目前通常僅以不同大小的矩形的形狀或另外的規(guī)則幾何形狀可實現(xiàn)。在EP2395918中描述一種可調(diào)節(jié)的孔，借助于所述孔在相繼的圖像拍攝中將矩形的角不同地圓整。
[0007]在預(yù)先公開的文獻US61/664，331中建議在產(chǎn)生可變孔的鐵磁流體上的應(yīng)用。鐵磁流體的形狀在此借助于磁場確定。目前未解決的問題在于鐵磁流體膜的均勻性，尤其是在準直器在空間內(nèi)的不同定向的情況下在重力影響下的鐵磁流體膜的均勻性，如例如在C弓臂X射線設(shè)備中所出現(xiàn)的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是給出一種用于改變X射線輻射的局部強度的另外的設(shè)備和改進的方法。
[0009]本發(fā)明的此技術(shù)問題通過獨立權(quán)利要求的對象解決。本發(fā)明的有利的擴展在從屬權(quán)利要求的特征中給出。
[0010]本發(fā)明要求了一種用于改變X射線輻射的局部強度的設(shè)備。設(shè)備包括帶有多個可填充以鐵磁流體的吸收室的X射線濾波器。鐵磁流體是對磁場反應(yīng)的不固化的液體。吸收室在X射線輻射方向上堆疊地布置。此外，X射線濾波器包括多個存儲容器，在所述存儲容器內(nèi)可存儲鐵磁流體。每個吸收室在此分別與一個存儲容器連接。所施加的X射線輻射的吸收通過將單獨的吸收室填充以鐵磁流體實現(xiàn)。通過將多個不同的吸收室填充可改變X射線輻射的吸收。被填充的吸收室越多，則對于X射線輻射的吸收越多。吸收室越薄且以鐵磁流體可填充的吸收室的總數(shù)量越大,則通過吸收室可越精細地調(diào)節(jié)待施加到患者的X射線輻射。削弱的平面均勻性通過鐵磁流體材料的限定的厚度給出。本發(fā)明的優(yōu)點在于可簡單、精確且快速地改變X射線輻射的局部強度。
[0011 ] 在本發(fā)明的一個實施例中，每個吸收室分別可與一個所述存儲容器一起布置在一個平面內(nèi)。這以優(yōu)選的方式易于鐵磁流體在吸收室和所屬的存儲容器之間的流動。
[0012]在另外的實施形式中，設(shè)備可包括壓力裝置，所述壓力裝置用鐵磁流體產(chǎn)生過壓或負壓。借助于壓力裝置可控制鐵磁流體的流動。
[0013]優(yōu)選地，壓力裝置可以是壓力存儲器或泵。
[0014]在本發(fā)明的優(yōu)選的設(shè)計中，在存儲容器和壓力裝置之間可布置第一閥，通過所述第一閥可調(diào)節(jié)鐵磁流體在吸收室和存儲容器之間的流入和流出。借助于通過壓力裝置所產(chǎn)生的靜液壓力，鐵磁流體可從存儲設(shè)備中移動到吸收室內(nèi)。這例如在第一閥打開時通過壓力裝置內(nèi)的過壓實現(xiàn)。第一閥在此構(gòu)造為使得在其關(guān)閉時鐵磁流體不流過第一閥。同樣，在第一閥打開時可借助于通過壓力裝置所產(chǎn)生的負壓將鐵磁流體移動回到存儲設(shè)備內(nèi)。
[0015]此外，吸收室和存儲容器可有利地具有在X射線輻射方向上的50 μ m至150 μ m之間的厚度。
[0016]堆疊的吸收室可通過分離器層相互分開。分離器層應(yīng)形成為使其自身僅具有很低的X射線吸收，以保持盡可能低的X射線光子損失。因此，有利的材料是具有原子質(zhì)量數(shù)相對低的原子并且可以以薄層構(gòu)造的材料。
[0017]以有利的方式，分離器層可由玻璃或聚甲基丙烯酸甲酯制成。
[0018]在進一步的實施形式中，吸收室和/或存儲容器可內(nèi)襯有疏水層。因此降低了鐵磁流體在吸收室和/或存儲容器的內(nèi)壁上的附著。覆層可例如通過表面的硅烷化實現(xiàn)。DE19543133C2給出了可供使用的方法的概述。
[0019]在本發(fā)明的構(gòu)造中，可在吸收室和與之連接的存儲容器之間布置第二閥，通過所述第二閥可調(diào)節(jié)鐵磁流體在吸收室和存儲容器之間的流入和流出。第二閥將吸收室與存儲容器分離。在通過壓力裝置產(chǎn)生過壓的情況下，鐵磁流體從存儲容器流入到吸收室內(nèi)。第二閥實現(xiàn)了也可將一部分量的鐵磁流體從存儲容器移動到吸收室內(nèi)。同樣地，在通過壓力裝置產(chǎn)生負壓的情況下，處在吸收室內(nèi)的鐵磁流體從吸收室拉入到存儲容器內(nèi)。第二閥實現(xiàn)了也可將一部分量的鐵磁流體從吸收室移動到存儲容器內(nèi)。
[0020]在本發(fā)明的擴展中，設(shè)備可包括至少一個產(chǎn)生磁力的電磁體。電磁體布置在吸收室上。[0021]此外，鐵磁流體在吸收室內(nèi)的局部分布通過至少一個作用在鐵磁流體上的磁力可控制。在使用多個不同地布置在吸收室上且產(chǎn)生不同地定向的磁力的磁體時，實現(xiàn)了處在吸收室內(nèi)的鐵磁流體的個性化的成形。
[0022]通過鐵磁流體的分布可以以有利的方式形成孔。
[0023]此外，本發(fā)明要求保護一種用于借助X射線濾波器改變X射線輻射的局部強度的方法。在此，鐵磁流體存儲在多個存儲容器內(nèi)。然后，將X射線濾波器的多個堆疊的吸收室填充以鐵磁流體，其中吸收室的每個分別與一個存儲容器連接。
[0024]此外，鐵磁流體在吸收室內(nèi)的局部分布可通過至少一個作用在鐵磁流體上的磁力控制。
[0025]在本發(fā)明的進一步的構(gòu)造中，該方法可通過根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備執(zhí)行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]本發(fā)明的另外的特點和優(yōu)點從如下的根據(jù)示意性附圖對于多個實施例的解釋中顯見。
[0027]各圖為:
[0028]圖1示出了帶有第一閥的用于改變X射線輻射的局部強度的設(shè)備，
[0029]圖2示出了帶有第一閥和第二閥的用于改變X射線輻射的局部強度的設(shè)備，
[0030]圖3示出了帶有被電磁體包圍的吸收室的用于改變X射線輻射的局部強度的設(shè)備，
[0031]圖4示出了帶有被電磁體包圍的吸收室和蠕動泵的用于改變X射線輻射的局部強度的設(shè)備，和
[0032]圖5示出了用于使用第一閥和第二閥來改變X射線輻射的局部強度的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0033]圖1示出一種帶有第一閥的用于改變X射線輻射的局部強度的設(shè)備。設(shè)備包括用于產(chǎn)生X射線輻射2的X射線源I。在X射線源I和未示出的患者之間設(shè)有包括多個吸收室4的X射線濾波器3。吸收室4可填充以鐵磁流體6且在X射線輻射方向上堆疊。吸收室4在輻射方向上的厚度例如為ΙΟΟμπι。單獨的吸收室4的厚度越低，則總體上可越精細地調(diào)節(jié)在待檢查的患者身體區(qū)域上的X射線輻射2。吸收室4的面積與準直器的一般的要求匹配，例如為IOX 10cm2。堆疊的吸收室4通過未圖示的分離器層相互分開。在分離器層之間的間隔墊片控制可例如通過如SU8或PDMS的典型的微流體技術(shù)實施。
[0034]此外，設(shè)備包括多個存儲容器5，在所述存儲容器5內(nèi)可存儲，即可存放鐵磁流體
6。在此，吸收室4的每個分別與存儲容器5之一連接且布置在一個平面內(nèi)。但替代地，也可實現(xiàn)這種實施形式，其中，共同的存儲器5用于所有吸收室4。通過包括帶有過壓閥9的過壓存儲器8和帶有負壓閥11的負壓存儲器10的壓力裝置7，可用鐵磁流體6產(chǎn)生具有過壓或負壓的形式的靜液壓力。通過此壓力可實現(xiàn)將吸收室4個性化地填充或排空。在存儲容器5和壓力容器7之間設(shè)有第一閥12，通過所述第一閥12可調(diào)節(jié)鐵磁流體6在吸收室4和與吸收室4連接的存儲容器5之間的流入和流出。通過由壓力裝置7可產(chǎn)生的靜液壓力，存儲容器5的鐵磁流體6可從存儲容器5移動到所屬的吸收室4內(nèi)。這例如通過存儲容器5內(nèi)的過壓實現(xiàn)，所述過壓通過存儲容器5所屬的第一閥12的打開在過壓閥9也打開而負壓閥11關(guān)閉時產(chǎn)生。同樣，處在吸收室4內(nèi)的鐵磁流體6可從該吸收室拉入到所屬的存儲容器5內(nèi)。這例如通過存儲容器5內(nèi)的負壓實現(xiàn)，所述負壓通過存儲容器5所屬的第一閥12的打開在負壓閥11也打開而過壓閥9關(guān)閉時產(chǎn)生。圖1示出了打開的過壓閥9。最上方的吸收室的第一閥12打開，最上方的吸收室4以來自所屬的最上方的存儲容器5的鐵磁流體6填充。兩個位于其下方的吸收室4處于空的狀態(tài)，所屬的存儲容器5圖示為處于填充以鐵磁流體6的狀態(tài)。所屬的兩個第一閥12以及負壓閥11關(guān)閉。通過將吸收室4單獨地填充以鐵磁流體6，可實現(xiàn)對于X射線輻射2的均勻的削弱。
[0035]在圖2中示出了帶有第一閥和第二閥的用于改變X射線輻射的局部強度的設(shè)備。設(shè)備的部件對應(yīng)于圖1的部件。此外，在每個吸收室4和所屬的存儲容器5之間設(shè)有第二閥13，通過所述第二閥13可調(diào)節(jié)鐵磁流體6在吸收室4和存儲容器5之間的流入和流出。第二閥將每個吸收室4與所屬的存儲容器5分開。在通過壓力裝置7產(chǎn)生過壓的情況下，鐵磁流體6在第一閥12打開時從存儲容器5流入到吸收室4內(nèi)。第二閥13實現(xiàn)了也可將一部分量的鐵磁流體6從存儲容器5移動到吸收室4內(nèi)。同樣，在通過壓力裝置7產(chǎn)生負壓的情況下，處在吸收室4內(nèi)的鐵磁流體6從吸收室4中拉入到存儲容器5內(nèi)。第二閥13實現(xiàn)了也可將一部分量的鐵磁流體6從吸收室4中移動到存儲容器5內(nèi)。圖2示出了最上方的和中間的吸收室4以鐵磁流體6的部分填充，而剩余量的鐵磁流體6處在所屬的存儲容器5內(nèi)。最下方的吸收室4不填充以鐵磁流體6，全部量的鐵磁流體6處于所屬的最下方的存儲容器5內(nèi)。在圖2中所示的狀態(tài)中，所有第一閥12、第二閥13以及負壓閥11都關(guān)閉。最上方的和中間的吸收室4的鐵磁流體6具有借助于未示出的電磁體所形成的孔。通過個性化地為吸收室4填充以鐵磁流體6且然后通過電磁體對于包含在吸收室4內(nèi)的鐵磁流體6形成孔，可實現(xiàn)改變的準直器狀態(tài)和X射線輻射2的強度的局部匹配。作為使用多個電磁體來形成單獨的孔的替代，也可考慮使用僅一個電磁體，所述電磁體的電磁場同樣地作用在所有吸收室4上。
[0036]在圖3中示出了帶有被電磁體包圍的吸收室的用于改變X射線輻射的局部強度的設(shè)備。吸收室4被電磁體14包圍。通過第二閥13將吸收室4與其內(nèi)可存儲鐵磁流體6的存儲容器5分開。存儲容器5通過第二閥12與包括過壓存儲器8、過壓閥9、負壓存儲器10和負壓閥11的壓力裝置7連接。通過第一閥12和第二閥13可調(diào)節(jié)鐵磁流體6在存儲容器5和吸收室4之間的流入和流出。鐵磁流體6到吸收室4內(nèi)的流入例如通過吸收室4的角部上的軟管實現(xiàn)。作為所示的立方形形狀的吸收室4的替代，吸收室4也可構(gòu)造為圓形或橢圓形。其優(yōu)點是在排空吸收室4時估計鐵磁流體6更少的殘余。借助電磁體14可對于處在吸收室4內(nèi)的鐵磁流體6形成孔15，且因此實現(xiàn)對于垂直于吸收室4定向的X射線輻射的強度的局部匹配。
[0037]圖4示出了帶有被電磁體包圍的吸收室和蠕動泵的用于改變X射線輻射的局部強度的設(shè)備。在封閉循環(huán)中，在存儲容器5中分別具有一半鐵磁流體6和載體油17。通過蠕動泵16可將鐵磁流體6泵送到通過第二閥13與存儲容器5分開的吸收室4內(nèi)，且也再從其移除。吸收室4在輸出狀態(tài)中也填充以載體油17。此外，吸收室4被電磁體14包圍。通過電磁體14可對于處在吸收室4內(nèi)的鐵磁流體6形成孔15。通過此布置實現(xiàn)了使得微流體系統(tǒng)無空氣。在鐵磁流體6從吸收室4泵送出時，鐵磁流體6可通過電磁體14的輔助流到吸收室4具有出口的角部。
[0038]在圖5中示出了用于通過第一閥和第二閥來改變X射線輻射的局部強度的方法的流程圖。在第一方法步驟100中，在計算機工作站上對準直器的希望形狀的選擇。然后，在方法步驟110中計算所需的鐵磁流體6的量和為實現(xiàn)希望的準直器形狀所要求的磁場的特征。在步驟120中，將計算的鐵磁流體的量存儲在至少一個存儲室內(nèi)。然后，在方法步驟130中在X射線濾波器中調(diào)節(jié)磁場的確定的特征。在步驟140中將X射線濾波器的多個吸收室填充以鐵磁流體，其中吸收室的每個分別與存儲容器之一連接。然后，在步驟150中通過根據(jù)所確定的特征產(chǎn)生磁場來控制吸收室內(nèi)的鐵磁流體的局部分布。
[0039]附圖標號列表
[0040]I X射線源
[0041]2 X射線輻射
[0042]3 X射線濾波器
[0043]4 吸收室
[0044]5 存儲容器
[0045]6 鐵磁流體
[0046]7 壓力裝置
[0047]8 過壓存儲器
[0048]9 過壓閥
[0049]10負壓存儲器
[0050]11負壓閥
[0051]12 第一閥
[0052]13 第二閥
[0053]14 電磁體
[0054]15 孔
[0055]16蠕動泵
[0056]17載體油
[0057]100選擇準直器形狀
[0058]110計算鐵磁流體量和磁場特征
[0059]120在存儲容器內(nèi)存儲鐵磁流體
[0060]130調(diào)節(jié)磁場特征
[0061]140將吸收室填充以鐵磁流體
[0062]150通過磁場控制鐵磁流體在吸收室內(nèi)的局部分布
【權(quán)利要求】
1.一種用于改變X射線輻射(2)的局部強度的設(shè)備，其特征在于， -帶有多個可填充以鐵磁流體(6)且在X射線輻射方向上堆疊的吸收室(4)的X射線濾波器(3)，和 -多個其內(nèi)可存儲所述鐵磁流體出)的存儲容器(5)， -其中，每個所述吸收室(4)分別與一個所述存儲容器(5)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，每個所述吸收室(4)分別與一個所述存儲容器(5)布置在一個平面內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備具有用所述鐵磁流體(6)產(chǎn)生過壓或負壓的壓力裝置(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述壓力裝置(7)是壓力存儲器(8、10)或泵(16)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備具有布置在所述存儲容器(5)和所述壓力裝置(7)之間的第一閥(12)，通過所述第一閥(12)能調(diào)節(jié)所述鐵磁流體(6)在所述吸收室⑷和所述存儲容器(5)之間的流入和流出。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述吸收室(4)和所述存儲容器(5)在X射線輻射方向上的厚度在50μπι至150μπι之間。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的設(shè)備，其特征在于，具有將所述堆疊的吸收室(4)相互分開的分離器層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備`，其特征在于，所述分離器層可由玻璃或聚甲基丙烯酸甲酯制成。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述吸收室(4)和/或所述存儲容器(5)內(nèi)襯有疏水層。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的設(shè)備，其特征在于，布置在所述吸收室(4)和與之連接的存儲容器(5)之間的第二閥(13)，通過所述第二閥(13)能調(diào)節(jié)所述鐵磁流體(16)在所述吸收室(4)和所述存儲容器(5)之間的流入和流出。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備具有至少一個產(chǎn)生磁力的電磁體(14)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述鐵磁流體(16)在所述吸收室(4)內(nèi)的局部分布能夠通過至少一個作用在所述鐵磁流體(6)上的磁力控制。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，通過所述鐵磁流體(6)的分布能形成孔(15)。
14.一種用于借助X射線濾波器(3)改變X射線輻射(2)的局部強度的方法，其特征在于， -將鐵磁流體(6)存儲在多個存儲容器(5)內(nèi)(120)，和 -用所述鐵磁流體(6)對所述X射線濾波器(3)的多個堆疊的吸收室(4)進行填充(140)，其中每個所述吸收室(4)分別與一個所述存儲容器(5)連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，所述方法以根據(jù)權(quán)利要求1至9中一項所述的設(shè)備執(zhí)行。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，通過至少一個作用在所述鐵磁流體(6)上的磁力控制所述鐵磁流體(6)在所述吸收室(4)內(nèi)的局部分布。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，所述方法以根據(jù)權(quán)利要求1至13中一項所述的設(shè)備執(zhí)行。
【文檔編號】A61B6/00GK103700418SQ201310445038
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月27日
【發(fā)明者】O.海登, L.里克特, M.魯里格, O.施密特 申請人:西門子公司