一种X射线调制器的制作方法

本发明涉及x射线成像领域，更具体地说，涉及光谱计算机断层扫描成像领域。

背景技术：

1、光谱成像正在成为x射线计算机断层扫描的一种越来越流行的成像方法。光谱成像是通过对x射线管施加不同的能量设置(如不同的电压，这导致向受试者提供不同的x射线光谱)来执行的。通过这种方式，可以获得定量的图像数据，这允许将被扫描的物体(如受试者的身体)分解为不同的物质和组织。

2、执行光谱成像的方法之一是kvp切换，其中两个不同的电压交替地施加在x射线管上。通过快速kvp切换，快速改变x射线管的供应电压，是完成光谱成像的一种有效和廉价的方式。总的测量结果可被分成两个不同的正弦图，一个包括利用高能谱取得的测量结果，另一个则是利用低能谱取得的。

3、光谱ct图像的质量可能会因为在不同能量水平(也被称为电张力(electricaltension))下产生的光子的非最佳光谱分离而受到损害。具体地，在较高的能量下，可产生高比例的低能量光子，从而使高能量图像的平均光子能量更接近于低能量图像的平均光子能量偏移，并减弱了光谱分离。

4、因此，需要一种手段来减少在光谱成像方法的高能量成像阶段入射到受试者身上的低能量光子的数量。

技术实现思路

1、本发明由权利要求书来限定。

2、根据根据本发明的一个方面的示例，提供了一种x射线调制器，其用于与x射线管一起使用，该x射线调制器包括：

3、被包围的腔室，其具有窗部分和侧部分，其中窗部分与侧部分气体连通，被包围的腔室包括腔室壁，其中窗部分的腔室壁比侧面部分的腔室壁薄；

4、压力调制装置，其被设置在被包围的腔室的侧部分内且适于调制被包围的腔室内的压力；以及

5、吸收气体，其位于被包围的腔室内用于吸收x射线辐射。

6、该x射线调制器提供了一种在光谱ct成像期间吸收不需要的低能量光子的方法，从而改善了光子的光谱分离，且因此改善了所获得的光谱ct图像的质量。

7、通过提供气体形式的吸收剂，可以实现吸收剂所需的高插入速度，且不会因为移动穿过视场的替代性吸收剂的阴影而不利地影响图像质量。

8、在一实施例中，吸收气体包括以下中的一种或多种：

9、氙气；和

10、碘蒸气。

11、在一实施例中，x射线调制器包括加热元件。

12、通过这种方式，可以以更高的准确度来调节被包围的腔室内的压力。

13、在一实施例中，吸收气体是碘蒸气，且x射线调制器包括在被包围的腔室内被设置在腔室壁上的一层保护材料，且可选地，保护材料是银。

14、通过这种方式，被包围的腔室得到保护而免受碘的腐蚀效应。

15、在一实施例中，被包围的腔室的相对两侧的腔室壁以给定的分隔距离分隔开，其中在窗部分处的平均分隔距离小于在侧部分处的平均分隔距离，侧部分具有渐缩的结构，该渐缩的结构邻接窗部分的位置具有最小分隔距离且在远离窗部分的位置具有最大分隔距离，该最小分隔距离大于或等于在窗部分处的平均分隔距离，且可选地，压力调制器被定位在侧部分内的具有最大分隔距离的区域内。

16、通过这种方式，窗部分内的压力增加可被放大，从而减小侧部分内所需的压力增加。因此，由压力调制器在侧部分内产生的压力可以在窗部分内被最大限度地放大。

17、在一实施例中，压力调制器包括以下中的一种或多种：

18、扬声器；

19、换能器元件；以及

20、电活性聚合物。

21、在一实施例中，压力调制器适于在1mpa至35mpa的平均压力范围内调制压力，该平均压力是被包围的腔室内的平均压力。

22、在一实施例中，腔室壁包括：

23、在侧部分处的第一材料，该第一材料包括以下中的一种或多种：

24、铝；

25、钛；和

26、钢；

27、在窗部分处的第二材料，该第二材料包括以下中的一种或多种：

28、铍；

29、碳化硼；

30、氮化硼；

31、镁；

32、钻石；和

33、铝。

34、在一实施例中，x射线调制器进一步包括泵，该泵适于在侧部分和窗部分之间产生吸收气体流。

35、通过这种方式，吸收气体的温度可以被调节，从而防止气体在持续的x射线辐射下过热。

36、在一实施例中，x射线调制器包括机械共振器结构。

37、通过这种方式，被包围的腔室内的压力可被进一步增加，且不需要附加的主动驱动硬件。

38、在一实施例中，x射线调制器包括多个侧部分，每个侧部分具有一个压力调制器。

39、在一实施例中，x射线调制器具有椭圆形横截面，侧部分的横截面是椭圆形环，窗部分的横截面是位于侧部分的椭圆形环内的椭圆。

40、在一实施例中，x射线调制器被设置在真空腔室内。

41、通过这种方式，由x射线调制器产生的声音的振幅，如用户听到的，可被减小。

42、根据本发明的一方面的示例，提供了一种计算机断层扫描ct成像系统，包括：

43、适于产生x射线辐射的x射线管，该x射线管具有用于使x射线辐射通过的发射窗；

44、如上所述的x射线调制器，其中x射线调制器的窗部分被定位成与x射线管的发射窗相邻，使得由x射线管产生的x射线辐射通过x射线调制器的窗部分；

45、适于检测x射线辐射的检测器；以及

46、适于控制ct成像系统的处理单元。

47、在一实施例中，该系统适于在第一电张力和第二电张力下操作x射线管，第一电张力高于第二电张力，并且压力调制器适于在第一压力和第二压力之间调制被包围的腔室内的压力，其中第一压力高于第二压力，并且x射线管和压力调制器被操作使得第一压力与第一电张力同时发生，第二压力与第二电张力同时发生。

48、通过这种方式，可以控制由吸收气体的压力确定的吸收气体的光学衰减特征，以便在高电张力阶段期间(此时不需要的低能量光子很多)增加被吸收的低能量光子的数量，而在低电张力阶段期间(此时光子吸收是不期望的)减少光子吸收。

49、参照下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得明显并得到阐明。

技术特征：

1.一种x射线调制器(200)，其用于与x射线管一起使用，所述x射线调制器包括：

2.根据权利要求1所述的x射线调制器(200)，其中，所述吸收气体包括以下中的一种或多种：

3.根据权利要求1至2中的任一项所述的x射线调制器(200)，其中，所述x射线调制器包括加热元件。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的x射线调制器(200)，其中，所述吸收气体是碘蒸气，并且所述x射线调制器包括在所述被包围的腔室内被设置在所述腔室壁(240)上的一层保护材料，并且可选地，所述保护材料是银。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的x射线调制器(200)，其中，所述被包围的腔室(210)的相对两侧的腔室壁以给定的分隔距离分隔开，其中在所述窗部分处的平均分隔距离(dw)小于在所述侧部分处的平均分隔距离，所述侧部分(230)具有渐缩的结构，所述渐缩的结构在邻近所述窗部分(220)的位置具有最小分隔距离(dsmin)且在远离所述窗部分的位置具有最大分隔距离(dsmax)，所述最小分隔距离大于或等于在所述窗部分处的平均分隔距离，以及可选地，所述压力调制器(250)被定位在所述侧部分(230)内的具有最大分隔距离(dsmax)的区域内。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的x射线调制器(200)，其中，所述压力调制器(250)包括以下中的一种或多种：

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的x射线调制器(200)，其中，所述压力调制器(250)适于在1mpa至35mpa的平均压力范围内调制所述压力，所述平均压力是所述被包围的腔室内的平均压力。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的x射线调制器(200)，其中，所述腔室壁(240)包括：

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的x射线调制器(200)，其中，所述x射线调制器进一步包括泵，所述泵适于在所述侧部分(230)和所述窗部分(220)之间产生吸收气体流。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的x射线调制器(200)，其中，所述x射线调制器包括机械共振器结构。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的x射线调制器(200)，其中，所述x射线调制器包括多个侧部分，每个侧部分具有一个压力调制器。

12.根据权利要求1至10中任一项所述的x射线调制器(200)，其中，所述x射线调制器具有椭圆形横截面，所述侧部分的横截面是椭圆形环，所述窗部分的横截面是位于所述侧部分的所述椭圆形环内的椭圆。

13.根据权利要求1至12中的任一项所述的x射线调制器(200)，其中，所述x射线调制器被设置在真空腔室中。

14.一种计算机断层扫描ct成像系统，包括：

15.根据权利要求14所述的ct成像系统，其中，所述系统适于在第一电张力和第二电张力下操作所述x射线管，所述第一电张力高于所述第二电张力，并且所述压力调制器适于在第一压力和第二压力之间调制所述被包围的腔室内的压力，其中所述第一压力高于所述第二压力，并且所述x射线管和所述压力调制器被操作使得所述第一压力与所述第一电张力同时发生，所述第二压力与所述第二电张力同时发生。

技术总结
本发明提供了一种X射线调制器，其用于与X射线管一起使用，包括被包围的腔室，其具有彼此气体连通的窗部分和侧部分。被包围的腔室包括腔室壁，其中窗部分的腔室壁比侧部分的腔室壁薄。X射线调制器还包括被设置在被包围的腔室的侧部分内的压力调制装置，其适于调制被包围的腔室内的压力，以及位于被包围的腔室内用于吸收X射线辐射的吸收气体。

技术研发人员：B·格莱希
受保护的技术使用者：皇家飞利浦有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13