用于反向计算机断层摄影的X射线设备的制作方法

本发明涉及一种用于反向计算机断层摄影的x射线设备，其具有多个x射线发射器和与x射线发射器相对布置的检测器。在穿过感兴趣区域的至少一部分之后，由x射线发射器发射的x射线可以被检测器检测到，感兴趣区域位于x射线发射器和检测器之间的中间区域中。

背景技术：

在断层x射线成像的情况下，例如特别是在计算机断层摄影或断层合成的情况下，必须从各个方向辐照经受检查的对象，从而可以生成三维图像数据集。这通常通过使用x射线发射器和一个相对较大的检测器来完成，x射线发射器广义而言被认为是x射线的点光源。为了采集图像数据，x射线发射器和检测器围绕经受检查的对象旋转。

此外，由于成本的原因已经开发了检测器变得更小的x射线设备。然而，在这种类型的构造中，一般来说，不再可能仅使用单个x射线发射器来照射或辐照将被采集的整个感兴趣区域。

由于此原因，ep2378974b1提出了一种用于所谓的反向计算机断层摄影的x射线设备，其中仅提供一个检测器，该检测器具有相对较小的检测器表面。为了辐照感兴趣区域，以彼此等距的方式布置多个x射线发射器。x射线发射器可以连续地、单独地或成组地连接起来。

技术实现要素：

以现有技术为出发点，本发明的目的是提供一种改进的x射线设备，特别地，其在x射线发射器所需的输出方面被优化。

根据本发明，该目的通过前言部分中提到的类型的x射线设备来实现，该x射线设备具有权利要求1的特征。

本发明的有利实施例形成从属权利要求的技术方案。

用于反向计算机断层摄影的x射线设备包括多个x射线发射器和与x射线发射器相对布置的检测器。由x射线发射器发射的x射线在穿过一个感兴趣区域的至少一部分之后，可以由检测器检测到，感兴趣区域位于x射线发射器和检测器之间的中间区域中。根据本发明，在不同于彼此等距的一个布置中，x射线发射器被分组为至少两个相互间隔的子布置，其中每个子布置包括多个x射线发射器。至少两个子布置之间的间距大于至少一个子布置中的相邻x射线发射器之间的间距。

以下观察是本发明的基础：在检测器表面比常规布置小的构造中，为了辐照感兴趣区域的目的，必须提供多个x射线发射器，因为只有能够被相应的x射线发射器辐照并且还被检测器检测到的立体角区域才可以用于图像采集。因此，一般而言，检测器的检测器表面被选择得越小，因此就必须提供越多的x射线发射器。

但是，每次辐照后都必须读取检测器。这意味着，对于一次曝露，为了给出大致相同的信噪比，线性和近似等距布置的每个x射线发射器必须发射与常规x射线设备的单个x射线发射器大致相同数目的光子。但是，为了捕获投影，需要与x射线发射器的数目相对应的曝露次数。假设至少近似地在相同的时间长度内执行投影的捕获，对于近似等距布置的x射线发射器，由每个x射线发射器发射的强度必须被增加大约对应于x射线发射器数目的倍数。这不仅对x射线发射器的高压发生器产生了直接后果，高压发生器的输出必须被增加相应的倍数，也对于检测器产生了直接后果，检测器的读出必须被加快相应的倍数。

此时还应当注意，至少在医学应用领域中，曝露时间可以被延长的程度是有限的，原因在于器官的破坏性运动，这导致图像伪影。

已经认识到，在x射线发射器的一维非等距布置的情况下，上述关于高压发生器的输出的较高要求出现的程度较小。

根据本发明，因此提出x射线发射器应该被分组成至少两个子布置。在这种情况下，每个子布置基本上辐照感兴趣区域的一个体积，这些体积具有相同的大小。为此目的，x射线发射器在相应的子布置内处于空间密集的布置中。子布置彼此间隔地布置，其间距大于至少一个子布置中的相邻x射线发射器之间的间距。

已经表明，对于这种类型的布置，单独的x射线发射器的输出要求以及由此的x射线发射器的高压发生器的输出要求都被显著降低。高压发生器的尺寸可以比在其他反向结构中小，其他反向结构寻求实现与常规投影成像相比不变的曝露时间。在这种情况下，尺寸取决于x射线发射器被分组成的子组的数目，也取决于所寻求的曝露时间。假设曝露时间与常规布置(其中仅一个x射线发射器照射检测器)的情况相同，并且在检测器的读出期间忽略电子噪声，如果例如存在分组为两个子组，则与常规布置相比，高压发生器只需传送约两倍的输出。高压发生器可以相应地具有较小的尺寸。而且，可以使用具有固定阳极的x射线发射器，因为由x射线发射器发射的强度保持低于临界阈值，在该临界阈值处，可以预期对阳极的热损伤。

在一行中，所有的x射线发射器被布置为互相靠近。由于子组本身之间的间距大于至少一个子组中的x射线发射器之间的间距，这意味着不是所有的x射线发射器都彼此等距布置。根据优选的示例性实施例，x射线发射器被布置在直线行中或环形路径上。

优选地，可被相应的子布置的x射线发射器辐照的区域被限于可被辐照的感兴趣区域的最大横截面的部分区域。部分区域整体上完全覆盖感兴趣区域的横截面。

在具体的示例性实施例中，每个部分区域在其边界处由第一直线和第二直线界定，其中第一直线延伸穿过检测器的侧边缘、横向界定横截面的横向边界点、以及相关联的子布置的x射线发射器。第二直线延伸穿过检测器的另一相对侧边缘、向上界定横截面的上边界点以及相关联的子布置的另一个x射线发射器。

优选地，该示例性实施例的至少两个子布置的第二直线在上边界点处相交。

优选地，与至少两个子布置相关联的第一直线大致彼此平行地延伸。在本发明的变体中，x射线发射器在空间上被布置为使得至少两个子布置的第一直线以彼此间的角度小于30°的方式延伸。

特别优选地，与每个子布置相关联的是相应的准直器，该准直器相应地将辐射路径限制到感兴趣区域的对应部分区域。

优选地，被分组在子布置中的x射线发射器线性地布置在相关联的子布置内。

特别优选地，被分组在子布置中的x射线发射器彼此等距地布置在相关联的子布置内。

在优选的示例性实施例中，恰好两个子布置被提供，并且被布置为使得感兴趣区域可以由两个子布置的全部x射线发射器完全地辐照。在x射线发射器和所述子布置的适当布置中，在理想情况下，关于要发射的强度对x射线发射器的增加输出要求可以被限制为仅约为常规x射线设备的2倍，常规x射线设备仅具有一个x射线源。在这种实施例中，两个子布置各自辐照感兴趣区域的大约一半的体积。

在一个示例性实施例中，至少两个子布置和和检测器围绕一个隧道状检查室周边地布置。特别地，这种类型的实施例可以对应于反向几何计算机断层摄影设备。在另一个示例性实施例中，x射线发射器被布置为基本平坦。

如已经提到的，并且特别有利的是，辐射强度仅被增加得相当小的事实使得能够使用具有固定阳极的x射线发射器。优选地，至少两个子布置中的每个x射线发射器具有一个固定阳极。

特别地，强大的固定阳极至少部分由金刚石制成并具有钨涂层。使用这种类型的阳极被证明是有利的，因为与常规的x射线设备相比，最终由各个x射线发射器发射的辐射强度必须总被增加。

优选地，为了更好地散热，将固定阳极嵌入铜中。这用于避免对阳极的热损伤，从而可以提供强度增加的x射线。

附图说明

为了进一步描述本发明，读者可以参考附图中示出的示例性实施例。在这里，在示意图中示出原理：

图1示出了根据本发明的示例性实施例的x射线设备的截面图，该x射线设备具有线性布置的x射线发射器；

图2示出了根据另一示例性实施例的x射线辐射的截面图，其具有弓形布置的x射线发射器。

在所有附图中，相互对应的部件被提供有相同的附图标记。

具体实施方式

作为示例，图1在示意性的截面图中示出了根据本发明的x射线设备1的一个可能的实施例。x射线设备1包括多个x射线发射器2.1至2.n，它们被布置为彼此相邻，并被分组为两个子布置3.1、3.2。

子布置中的所有x射线发射器2.1至2.n被布置成一行，并且彼此之间并不等距，因为子布置3.1、3.2彼此的间距a1大于相应子组3.1、3.2内的x射线发射器的间距a2。

如在图中所示的平面中看到的，相关联的子布置3.1、3.2的x射线发射器2.1至2.n被布置在线性行中，并且彼此等距。在相应的子布置3.1、3.2内x射线发射器2.1至2.n彼此的间距a2小于子布置3.1、3.2彼此的间距。

至少根据子组3.1、3.2，x射线发射器2.1至2.n可被彼此分离地控制。优选地，x射线发射器2.1至2.n中的每个x射线发射器可被单独控制。

在垂直于附图的平面延伸的方向上，可以提供另外的x射线发射器，特别地，以不同的空间构造在检查室4的边界处提供另外的x射线发射器。

在位于x射线发射器2.1至2.n和检测器7之间的检查室4中，存在感兴趣区域5，其横截面q在附图平面中具有近似椭圆的形状。子布置3.1、3.2的x射线发射器2.1至2.n和检测器7被设置，使得可以由全部x射线发射器2.1至2.n发射并由检测器7检测的x射线完全覆盖横截面q。

然而，由子布置3.1、3.2中相应的一个子布置能够辐照的区域被相关联的准直器6.1、6.2限制到大致相同体积的部分区域q1、q2。这里，每个准直器6.1、6.2与子布置3.1、3.2相关联，并且因此与多个x射线发射器2.1至2.n相关联。

部分区域q1可以由子布置3.1辐照，并且由第一直线g1和第二直线g2以及感兴趣区域5的横截面q的边界界定，如在所示附图的平面中看到的。相应地，部分区域q2由与子布置3.2相关联的第一直线g1和第二直线g2以及横截面q的边界界定在边界处。

这里，在每种情况下，与子布置3.1相关联的第一直线g1在横向边界点r1处与横截面q的边界相切。第一直线g1还与检测器7的第一侧边d1相交，并且延伸穿过子布置3.1的第一x射线发射器2.1。第二直线g2从子布置3.1的另一x射线发射器2.n延伸，通过向上界定横截面q的上边界点r2，到达检测器7的第二侧边d2，第二侧边d2处于与第一侧边d1相对的一侧。

子布置3.2被构造为相对于x射线设备1的中心纵向轴线镜像对称，使得子布置3.1、3.2的第二直线g2在上边界点r2处相交。

两个子布置3.1、3.2的第一直线g1几乎平行于彼此而延伸。在所示的示例中，偏差明显小于+/-15°。

以未详细示出的方式，x射线发射器2.1至2.n具有固定阳极，其至少部分由涂钨金刚石制成。此外，固定阳极被嵌入铜中。

图2示出了本发明的另一个示例性实施例，其中x射线发射器2.1至2.n围绕隧道状检查室5被周边地布置。第二示例性实施例与图1所示的第一示例性实施例的区别仅在于x射线发射器2.1至2.n是沿弓形线布置的。关于其他特征，特别是关于布置在子组3.1、3.2中的x射线发射器2.1至2.n的间距a1、a2，读者可以参考与图1相关的陈述。

在另外的示例性实施例中，如图2所示，x射线发射器2.1至2.n彼此相邻并围绕检查室5周边地布置。另外，另外的x射线发射器2.1至2.n被布置在轴向方向上，也就是说垂直于图2的附图所示的平面，其布置对应于图1中指定的构造。

尽管已经通过优选的示例性实施例详细说明和描述了本发明，但是本发明不受附图中示出的示例性实施例的限制。本领域技术人员可以在不脱离本发明的保护范围的情况下从中推导出其他的变型和组合。