CN1984606B

CN1984606B - X射线设备和用于控制它的方法

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Publication number: CN1984606B
Application number: CN200580023861.0A
Authority: CN
Inventors: W·卢马; H·-H·施韦克
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2004-07-13
Filing date: 2005-07-04
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2025-07-04
Also published as: EP1768565B1; CN1984606A; US20080285723A1; EP1768565A1; WO2006008677A1; JP2008506442A; US7654739B2

Abstract

本发明涉及X射线设备(1)，其中X射线源(2)和X射线检测器(4)可以以简单的和不复杂的方式移动，这允许只在X射线源(2)和X射线检测器(4)互相对准而匹配时才拍摄X射线照片，并且这给予用户有关如何才能实现这种适当对准的信息，这有助于避免曝光失败，并且遵从辐射卫生学。为此，X射线设备(1)包括：-估计装置(7)，用于确定适合于拍摄X射线照片的触发设置值，其中X射线源(2)和X射线检测器(4)具有这样的位置(X1，Y1，Z1，X2，Y2，Z2)和对准(α1，β1，α2，β2)，使得可以通过使用X射线设备(1)拍摄检查对象的X射线照片，-信号装置(9)，用于输出通知用户关于如何实现触发设置值的信号，和-释放装置(14)，用于当X射线设备(1)具有触发设置值时释放X射线设备以便拍摄X射线照片。

Description

X射线设备和用于控制它的方法

本发明涉及X射线设备，具有：X射线源，其位置和/或对准(alignment)可以相对改变；孔径装置；用于对要被检查的对象进行定位的定位装置；X射线检测器，其位置和/或对准可以相对改变；和检测装置，用于检测X射线源和/或X射线检测器的位置和/或对准。本发明还涉及用于控制X射线设备的方法。

从德国实用新型DE-90 12 435 U1，我们知道这样的X射线设备。该X射线源和X射线检测器可以藉助于调节滑动装置而移动，其中提供了位置发射机和调节单元，用于确定或改变X射线源和X射线检测器的空间对准。在DE-90 12 435 U1中，提出如下建议：调节单元以这样方式工作，使得X射线源的中心轴和X射线检测器的中心轴互相重合。在这种X射线设备的情形下，它又有下列缺点：由于位置发射机和调节单元的组合，它是非常麻烦的，而且，经由控制台和计算机进行的X射线源和X射线检测器的空间调节是困难的和费时的。

欧洲专利申请EP 1 004 271 A1同样给出如上所述的X射线设备。该X射线源和X射线检测器是可移动的，其中经由一个控制单元，可保证它们总是互相对准，从而，就可能拍摄X射线照片。在一个实施例中，X射线源或X射线检测器可以人工地移动，并且控制单元自动导引相应的对方去跟随它，使得该源和检测器保持互相适当的对准。对于这个系统，也有一个缺点就是为了确定对准和为了自动移动需要很高的成本。

美国公开的文件US 2003/0194056 A1公开在开头段落中提到的那种类型的另一个X射线系统。在这里，X射线源和X射线检测器可以自由地移动；用于拍摄X射线照片的释放只在X射线源和X射线检测器对需要的X射线照片而互相适当地对准时才作出。在这里，被证明为不利的是，没有给予用户任何协助，藉助于这种协助他可以发现X射线源和X射线检测器是适当对准的，从而允许他拍摄X射线照片。

因此本发明的目的是规定在前言中提到的那种类型的X射线设备，其中X射线源和X射线检测器可以以简单的和不复杂的方式移动，这允许只在X射线源和X射线检测器互相对准而匹配时才拍摄X射线照片，并且这给予用户有关如何才能实现这种适当对准的信息。本发明的目的是避免失败的曝光，并且遵循辐射卫生学。

为了达到上述的目的，在开头段落中提到的X射线设备的情形下，提供了一个估计装置，用于确定适合于拍摄X射线照片的一个触发设置值，其中X射线源和X射线检测器具有这样的位置和对准情况，以使得可以通过使用X射线设备拍摄检查对象的X射线照片；还提供一个信号装置，用于输出用于通知用户关于如何实现触发设置值的信号；和一个释放装置，用于当X射线设备具有触发设置值时，释放X射线设备以用于拍摄X射线照片。

本发明是基于这样的概念，通过确定X射线源和X射线检测器的空间数据，它们的位置和对准不仅仅与一个需要的或许可的位置和对准进行比较，以查看检查对象的X射线照片是否可能，而且通过使用当前的位置和对准，有可能确定触发设置值和提供有关对X射线设备的设置值(例如位置或对准)要作哪些改变的指令，这些改变对于达到触发设置值是必须的。为了安全地得到X射线照片，X射线源和X射线检测器必须被对准，以使得它们的中垂线一致。根据已知的固定的孔径设置值，得出源与检测器之间的空间距离，在此距离下检测器可以得到完全的使用。

在优选的设计方案中，按照本发明的X射线设备还具有可调节的孔径装置以及用于检测孔径装置的设置值的检测装置。估计装置被提供来确定触发设置值，也包括孔径装置的设置值。触发设置值因此使得X射线源和X射线检测器具有这样的位置和对准，以及孔径装置具有这样的一个设置值，它使得可以使用X射线设备来拍摄检查对象的X射线照片。通过包括在确定触发设置值时的可变的孔径设置值和涉及如何达到这个触发设置值的信号的相应输出，其中包括孔径装置的设置值的改变，X射线设备可被更灵活地使用，而不会导致由于错误的设置值，只曝光了或使用了X射线检测器的一部分，即，只达到一个降低了的分辨率，或离开了X射线源的一部分射线没有照射到X射线检测器上，和在某些环境下在其它地方造成不需要的辐射。

在有利的设计方案中，按照本发明的X射线设备具有：一个可调节的孔径装置；一个孔径确定装置，用于确定对X射线照片适合的触发孔径设置值，其中在该触发设置值下的X射线源和X射线检测器，可以通过使用X射线设备拍摄检查对象的X射线照片；以及一个孔径设置装置，用于设置在触发孔径设置时的孔径装置。利用对孔径装置的自动设置，用户只需要把X射线源和X射线检测器的中垂直线安置在一起。孔径装置的设置值然后按照在源和检测器之间的空间距离来进行，以使得X射线检测器被最佳地利用。

在按照本发明的X射线设备的进一步的开发方案中，还提供了：比较装置，用于把X射线源和/或X射线检测器的位置和/或对准与触发设置值进行比较；以及信号装置，用于输出信号，该信号用于通知用户关于X射线源和/或X射线检测器的位置和/或对准处在该触发设置值周围的一个预定的范围内和/或X射线源和/或X射线检测器的位置和/或对准与该触发设置值相对应。除了有关如何得到触发设置值的信息以外，对用户敏感的是得到有关他如何接近触发设置值和他何时达到触发设置值的信息。取决于离触发设置值的距离，用户于是例如可以调节他移动X射线源或X射线检测器的速度。

在按照本发明的X射线设备的优选的设计方案中，设备具有：制动装置，用于固定和/或释放X射线源和/或X射线检测器的位置和/或对准；和控制装置，用于控制制动装置。一旦由用户想要的X射线源或X射线检测器的位置或对准达到时，用户就藉助于控制装置通过制动装置固定这个位置或对准。由用户为此而设想的设置值因此被保持，这使得他有可能固定X射线检测器，然后把X射线源带到触发设置值而在这个过程中不用改变X射线检测器的设置值。控制装置还可以受X射线设备本身的控制，即，它可以自动起作用。

本发明还涉及一种用于控制X射线设备的方法，该X射线设备具有：X射线源，它的位置和/或对准可以相对改变；孔径装置；用于对要被检查的对象进行定位的定位装置；X射线检测器，它的位置和/或对准可以相对改变，该方法包括以下步骤：

-检测X射线源和/或X射线检测器的位置和/或对准；

-确定适合于拍摄X射线照片的触发设置值，其中X射线源和X射线检测器具有这样的位置和对准，使得可以通过使用该X射线设备拍摄检查对象的X射线照片；

-输出用于通知用户关于如何达到触发设置值的信号；以及

-当X射线设备具有触发设置值时释放X射线设备以用于拍摄X射线照片。

参照以下描述的实施例，本发明的这些和其它方面将是明显的并被加以阐明。

在图上：

图1显示按照本发明的X射线设备的框图，

图2显示按照本发明的方法的流程图，以及

图3显示如图2所示的、按照本发明的流程图的一部分的详细流程图。

图1显示按照本发明的X射线设备1的实施例的框图。X射线源2可以相对于位置X1，Y1，Z1和相对于对准α1，β1而改变，以及具有集成的孔径装置15。一个可以相对于位置X2，Y2，Z2和对准α2，β2而改变的X射线检测器4被集成在一个用于对检查对象(未示出)进行定位的定位装置3中。X射线源2和X射线检测器4因此可以在三个空间方向和围绕两个轴运动，因此使任何定位和对准都是可能的。

提供检测装置5a以便检测X射线源2的位置X1，Y1，Z1和对准α1，β1，以及提供检测装置5b以便检测X射线检测器4的位置X2，Y2，Z2和对准α2，β2。

控制单元6具有估计装置7、比较装置8、信号装置9、控制装置12和释放装置14。

估计装置7用来确定一个适用于拍摄X射线照片的触发设置值，其中X射线源2和X射线检测器4具有这样的位置X1，Y1，Z1，X2，Y2，Z2和对准α1，β1，α2，β2，使得可以通过使用X射线设备1拍摄检查对象的X射线照片。两个触发位置由以下事实得到的：X射线源2或X射线检测器4企图保持它的位置和对准，而相应的另一方要如此定位和对准，以使得在触发时由X射线源2发射的X射线束的中心波束与X射线检测器4的检测器区域的中垂线或检测器区域的预定的部分的中垂线一致。

藉助于比较装置8，X射线源2和X射线检测器4的位置X1，Y1，Z1，X2，Y2，Z2和对准α1，β1，α2，β2与触发设置值相比较。

经由信号装置9，信号是通过用于可视显示的显示装置10和/或通过用于声音表示的扬声器11被输出的，它们告知用户如何得到触发设置值，和/或当前的设置值处在围绕触发设置值的预定的范围，或已达到触发设置值。为此，可设想信号优选地在每种情形下是不同的。接近于触发设置值，例如可以用颜色的改变来表示，在接近于预定的范围内的情形下是从红色经由黄色的改变，而在达到一致的情形下则是改变到绿色，或用不同的声音信号表示。关于如何达到触发位置的指令隐含地同样也包含关于如何达到第二触发位置的指令。然而，可以设想，可以给出明显地分开的指令，以用于改变X射线源2和X射线检测器的位置和对准，为此也将提供分开的信号装置和显示指令。同样可以设想用于各种不同的设置值可能性的分开的指令。

控制装置12用来控制用于固定X射线源2的制动装置13a和用于固定X射线检测器4的制动装置13b。两者都可以被设想：制动装置13a和/或13b恒定地承担着固定作用并分别地被驱动以便暂时释放该固定作用，或制动装置13a和/或13b仅仅在分别驱动后暂时固定X射线源2和X射线检测器4。用于固定或锁定的适当方法在欧洲专利申请EP 02102694.3(PHDE 020295EP-1’)中描述。

释放装置14被提供来当X射线设备1达到触发设置值时释放X射线设备以拍摄X射线照片。这种释放例如可以包含X射线的电源2被清除(being cleard)以使得X射线源2可以产生X射线。

正如这里显示的，孔径装置15可被合并到X射线源2，或它可以与X射线源2本身是分开的。而且，孔径装置15还可被设计成使得它是可调节的。然后可提供检测装置16来检测孔径装置的设置值，以及用于确定适当的触发设置值的估计装置7可被设计成导致一种类似于上述那样进行操作的方法。此外，孔径装置15可被连接到一个用于确定适当的触发孔径设置值的孔径确定装置17，和被连接到一个孔径设置装置18，用于把孔径装置15自动设置到这个触发孔径设置值，以便使得孔径装置15自动适配于X射线源2和X射线检测器4的一个适当的触发设置值。另外还可以设想，只使用X射线检测器4的全部表面的一个相应地预定的部分。

图2显示按照本发明的用于控制X射线设备1的方法的流程图。当程序在步骤20开始后，在第一步骤21，启动制动器，信号装置9被设置成不输出信号。替换地，可以输出“已准备好”信号。藉助于在比较装置3中的比较22，X射线设备1的当前的设置值与触发设置值进行比较。如果它们匹配(例如在检测器4与源2之间的距离具有1％的公差时，或在只可能以不连续的分步进行移动的情形下，达到了对于触发设置值的最大可能的近似)，则藉助于释放装置14实施X射线设备1的释放23，以及在一个肯定的判定24后，在步骤25，拍摄照片。在标准IEC 60601-1-3(X射线命令)中，拟定了对于触发设置值的更详细的条件。如果没有照片要拍摄，则进行有关是否要对于X射线设备作出设置值改变的询问26。在按照本发明的方法中，在比较结果22产生一个不等式的场合，经由中间步骤27也实现这个询问26，该中间步骤27确定X射线设备1没有释放。取决于根据这个询问26的结果应当产生X射线源2还是X射线检测器4的运动，接着产生X射线源2的运动28或X射线检测器4的运动29，此后我们再一次进行比较22，因此形成循环。

在询问26的情形下，作为另一个替换例，可以设想孔径装置15被改变，然后由此导致相应的另外的步骤。还可以设想，不是要实现所有的设置可能性，换句话说，例如只可能改变X射线源2的位置X1，Y1，Z1和对准α1，β1以及X射线检测器的对准α2，β2。也可以这样来进行询问26，以使得不进行例如经由一个切换装置的明显的询问，而是检测装置5a，5b因改变了X射线源2或X射线检测器4的设置值而检测一个需要的运动。另外，可以有另外的不同，即沿x，y，z轴或围绕旋转轴的各个不同设置值的可能性被单独区分开，并且另外的多种分开的运动也是可能的。

图3显示如图2所示的按照本发明的方法的一部分的流程图，特别是步骤28或29。首先，进行检验，以查看制动，例如制动装置13a，13b是否被释放。如果没有释放，则在步骤41释放制动，把定时器初始化，并且启动这个定时器。在延时环路42中，我们等待预定的时间段消逝，在本情形下这个时间被给定为1秒。这个延时环路24提供了使当前的设置值改变的机会，如果由于以后的步骤这将是不可能的话。在当前的设置值已对应于触发设置值的场合下，制动被自动地驱动(正如在下面描述的)，因此阻止设置值的任何改变。

延时环路42后面是步骤43，这也是直接在已释放的制动的情形下的情形。在步骤43，把当前的设置值与触发设置值进行比较。在这个比较43中，检验当前的设置值是对应于触发设置值，还是接近于它，并建立关于如何达到触发设置值的方法。

关于“接近度”，我们是指围绕触发设置值的一个范围，在此范围内可以以最小的设置值改变来达到触发设置值。例如接近度可以意味着当前的位置偏离不大于在源2与检测器4之间的距离(胶片聚焦距离，FFD)的10％，以及当前的对准偏离开触发设置值不大于10⁰。

如果比较43不产生与触发设置值的任何接近度，则在步骤44，输出一个信号，向用户表示可以如何达到触发设置值。随后，进行新的比较43，其中用户可能同时改变了当前的设置值。

如果比较43产生的结果是当前的设置值确实处在接近于触发设置值，则在步骤45，输出一个表示这种接近度的相应的信号。正如在步骤44那样，它也表示可以如何达到触发设置值。接着，检验相应的当前的设置值可以改变的速度。如果这个速度V超过极限速度V_rast，则进行新的比较43。极限速度是一个仍旧可能的或想要的锁定或固定和停止运动的速度。这个速度一般是由制动装置13a，13b和X射线设备1的特性形成的。如果速度V现在低于或处在极限速度，则在当前的设置值与触发设置值之间进行比较47。如果这个比较47不产生本发明的意义下的相等，则再次进行步骤43。在相等的情形下，换句话说，如果达到触发设置值，则当前的设置值藉助于制动48而被固定，用于运动的程序步骤在这时结束。

如果比较43在当前的设置值与触发设置值之间产生相等量，则输出相应的信号(步骤49)。如果类似于步骤46，检验50产生速度太高的结果，则再次进行步骤43。如果有可能固定当前设置值，则这在下一步骤48进行。

另外可以设想，在接近于围绕触发设置值范围时，运动没有停止，但缓慢地被制动。通过这样做，在相等的情形下当前设置值的固定不会完全突然地发生。也有可能不用自动制动或自动固定48而做到这一点。然后用户必须自己实施固定或解除不固定。输出的信号可以具有持久的性质；则在步骤43，将会对这些信号进行相应的解除。信号也可以是短暂的或短期的，它们不是必需被解除。对于比较46和50也可能设想不同的极限速度。

按照本发明的X射线设备具有适当的传感器，以用于对X射线设备有关的所有的设置值(位置、角度、可能的孔径设置值)。由于在X射线源和X射线检测器之间的几何关系是这样已知的，这个信息可用来确定能安全地和有效地拍摄X射线照片的触发设置值，以便给用户提供关于他可以如何达到这样的设置值的指令，以及把X射线设备控制成只拍摄安全的和有效的X射线照片。通过避免复杂的、用于X射线源和X射线检测器的位置和对准的设置装置，X射线设备本身及其使用被简化并且提高安全性。用户可得到更大的自由度，他从系统得到更好的支持，因此可以提高系统的性能和生产率。

Claims

1.X射线设备(1)，具有：

-X射线源(2)，其位置和/或对准可以改变，

-孔径装置(15)，

-定位装置(3)，用于对检查对象进行定位，

-X射线检测器(4)，其位置和/或对准可以改变，

-检测装置(5a，5b)，用于检测X射线源和/或X射线检测器的位置和/或对准，

-估计装置(7)，用于确定用于拍摄X射线照片的合适的触发设置值，其中X射线源(2)和X射线检测器(4)具有这样的位置(X1，Y1，Z1，X2，Y2，Z2)和对准(α1，β1，α2，β2)，以使得可以通过使用X射线设备(1)拍摄检查对象的X射线照片，

-信号装置(9)，用于输出通知用户关于如何达到触发设置值的信号，

-比较装置(8)，用于对X射线源(2)和/或X射线检测器(4)的位置和/或对准与触发设置值进行比较，其中信号装置(9)被设计成输出信号，该信号通知用户关于X射线源(2)和/或X射线检测器(4)的位置和/或对准处在触发设置值周围的预定的范围，和

-释放装置(14)，用于当X射线设备(1)具有触发设置值时释放X射线设备以用于拍摄X射线照片。

2.如在权利要求1中要求的X射线设备(1)，其中：

-所述孔径装置(15)是可调节的，并且

-所述X射线设备(1)还包含用于检测孔径装置(15)的设置值的检测装置(16)，其中估计装置(7)被设计成用于确定适合于拍摄X射线照片的触发设置值，其中X射线源(2)和X射线检测器(4)具有这样的位置(X1，Y1，Z1，X2，Y2，Z2)和对准(α1，β1，α2，β2)，并孔径装置(15)这样设置，以使得可以通过使用X射线设备(1)拍摄检查对象的X射线照片。

3.如在权利要求1中要求的X射线设备(1)，其中：

-所述孔径装置(15)是可调节的，并且

-所述X射线设备(1)还包含：

-孔径确定装置(17)，用于确定适合于拍摄X射线照片的触发设置值，其中对于处在触发设置值的X射线源(2)和X射线检测器(4)，可以通过使用X射线设备(1)拍摄检查对象的X射线照片，

-孔径设置装置(18)，用于将孔径装置(15)设置为触发孔径设置值。

4.如在权利要求1中要求的X射线设备(1)，其中：

-信号装置(9)设计成输出用于通知用户X射线源(2)和/或X射线检测器(4)的位置和/或对准对应于触发设置值的信号。

5.如在权利要求1中要求的X射线设备(1)，具有：

-制动装置(13a，13b)，用于固定和/或释放X射线源(2)和/或X射线检测器(4)的位置和/或对准，和

-控制装置(12)，用于控制制动装置(13a，13b)。

6.用于控制X射线设备(1)的方法，该X射线设备具有：

-X射线源(2)，其位置和/或对准可以改变，

-孔径装置(15)，

-定位装置(3)，用于对检查对象进行定位，

-X射线检测器(4)，其位置和/或对准可以改变，该方法具有以下步骤：

-检测X射线源(2)和/或X射线检测器(4)的位置和/或对准，

-确定适用于拍摄X射线照片的触发设置值，其中X射线源和X射线检测器具有这样的位置(X1，Y1，Z1，X2，Y2，Z2)和对准(α1，β1，α2，β2)，以使得可以通过使用X射线设备(1)拍摄检查对象的X射线照片，

-对X射线源(2)和/或X射线检测器(4)的位置和/或对准与触发设置值进行比较，

-输出通知用户关于如何达到触发设置值的信号，以及通知用户关于X射线源(2)和/或X射线检测器(4)的位置和/或对准处在触发设置值周围的预定的范围的信号，和

-当X射线设备(1)具有触发设置值时释放X射线设备(1)用于拍摄X射线照片。