[发明专利]具有独立的x和z动态焦斑偏转的X射线管

说明书

技术领域

本发明涉及X射线管和包括这种管的X射线系统。本发明尤其涉及包括用于沿x方向和沿y方向(因此沿z方向)偏转焦斑的装置的X射线管。此外，本发明涉及用于控制包括这种X射线管的X射线系统的计算机程序。

背景技术

偏转焦斑以改进CT系统的分辨率的观念已经被充分地认可。使用单一线性探测器的最初应用采用被称为x飞行焦斑的技术，其中焦斑在横向上，或x方向上关于其静止位置以大约二分之一像素来振荡。这种有意引入视差有效地使得分辨率加倍。

通过将焦斑关于其静态位置在与靶焦点轨迹正切的路径上振荡可以实现双x采样。通过使用静电格栅或者通过电磁体来使斑点移位大约+/-1/2像素。通过双x采样，将电子束/焦斑相对于灯丝/阴极以规定频率沿与靶焦点轨迹正切的x方向横向偏转。在每个极端位置处进行采样，从而一幅图像包含在两个视角处获得的信息并且实质上包含静态图像中信息的两倍。

近年来，在CT领域中已经认可双z采样、z飞行焦斑采样或者z动态焦斑采样的观念作为增大分辨率和减少伪影的手段。该方法涉及令焦斑在两个z位置之间交替，因而针对探测器的每排采集两个切片，有效地加倍了z方向中的采样。例如，在32排探测器的情况下，这一技术有效地测量64个切片。

双z采样主要通过在靶焦点轨迹上沿着主要在y方向上定向的向量来移动焦斑而实现。由于焦点轨迹相对于靶平面成角度(典型地为7或8度)，因此焦斑沿y方向的移动令其也沿z方向移动，距离与靶角度的正弦成比例。双z采样的净效应是在探测器排的两个z位置之间交替焦斑。这有效地针对探测器的每排采集了两个重叠切片，例如在32排中获得64个切片。因此双z采样可以被视为，实际上，加倍了CT扫描器的切片性能，将32切片扫描器变为64切片扫描器。

发明内容

本发明的目的是用同一CT平台来包含x飞行焦斑和z飞行焦斑的性能。进一步目的是包含一起或者独立地采用这些技术的性能。

这通过每个独立权利要求的主题来实现。其他实施例在各个从属权利要求中描述。

该目的通常通过一种适于生成X射线束的X射线管来解决，该X射线管包括用于沿x方向的焦斑偏转的第一偏转装置，以及用于沿y方向的焦斑偏转的第二偏转装置，其中所述第一和第二偏转装置沿着所述X射线管的z轴彼此分开布置。

在此，可由静电格栅形成的该第一偏转装置可安装在阴极杯上，并且进一步地可安装在阴极壳体中。虽然通常利用两个静电格栅，但是有利的是具有多于两个的格栅。

可构成偶极子的该第二偏转装置可由电磁线圈形成，并且可安装在阴极壳体的外部以及阴极和阳极之间。通过在X射线管的内部，在阴极杯本身上安装一个偏转装置，以及通过在X射线管的外部，绕着电子束路径安装另一偏转装置，消除了该两个装置之间的相互影响。

注意到，简单的偶极子电磁体只需要少量的磁性材料来产生所需的磁场，并且因而磁阻可以是很低的，便于快速振荡磁场。

根据本发明的另一实施例，该第二偏转装置也可提供沿x方向的焦斑偏转，从而该第二偏转装置在x和y方向之间对角地偏转焦斑。在这一实施例中，该第二偏转装置从正y方向稍微旋转以产生焦斑的对角偏转。然后该第一偏转装置可用于(1)使焦斑宽度聚焦，(2)当只期望x偏转时的x偏转，(3)mA调制，以及(4)当只期望y偏转或者在对角偏转中期望不同量时，取消或者修改对角偏转的x部分。

根据另一实施例，该第一偏转装置以及该第二偏转装置可被操作以生成静态场或者动态场或者其组合，也即静态场上叠加着动态场。

可理解的是可用各种极性来操作两个偏转装置。例如，可以通过使用静态场来使焦斑成形和定位，以及通过将动态场叠加到静态场上而使焦斑可以关于这一位置振荡。

此外，X射线管的阴极可以包括多于一个的灯丝。例如，可以以一种方式定位两个灯丝从而相应的电子束撞击阳极的不同焦斑。也有利的是具有不同尺寸的灯丝。

根据本发明的另一方面，一种X射线系统包括如上提及的X射线管、用于探测X射线束的探测器、以及处理单元。这种系统可还包括电机控制单元，其控制X射线管和探测器相对于感兴趣对象的运动，以及同时或者独立地控制感兴趣对象本身的运动。这种X射线系统可例如是计算机断层摄影系统。

根据本发明的X射线管提供以下优点：

·通过给第一偏转装置，也即例如给静电格栅，施加足够的负电势而可中断电子发射。

·从一个位置到另一个的焦斑形状变化被最小化。使用两个偶极子或者四极偶极子组合导致磁场相互作用和扭曲从而在不同的偏转位置产生不同的焦斑形状。