[发明专利]动态波束成形器

说明书

本发明给出一种用于辐射成像的波束成形器，所述波束成形器包括填充有辐射衰减气体的中空的波束成形器主体。通过将压力增加至气体或包含气体的壳体或移除压力，可改变辐射衰减，使该波束成形器适于在3D辐射成像中用作动态波束成形器。

技术领域

本发明总体上涉及一种用于3D成像系统的动态波束成形器，涉及一种利用动态波束成形器使辐射波束衰减的方法以及涉及一种3D成像系统。

背景技术

在比如计算机x射线断层摄影或3D介入x射线成像的3D辐射成像(参见图1)中，从不同的观察点获取受试者的投影图像并且从所获取的投影重建出体积图像数据。如果希望在空间上有各向同性的分辨率，则投影图像中的信息内容的角度范围必须跨越180°加辐射波束的扇形角度。即便不是全部，在多数的现有3D辐射成像系统中，受试者的某一视场由跨越某一扇形角度的x射线波束照射。为减少由受试者接收到的辐射，波束通常由辐射滤波器进行滤波，该辐射滤波器通常是均匀辐射吸收的固体或液体，而且不太常见的是均匀充气的x射线滤波器，如DE 102 27 808A1中所公开的。因为x射线波束的衰减强烈地取决于待成像的受试者的局部厚度(如患者身体)，所以受试者的较薄部分(例如，边缘)相对于较厚部分被过度照射。此外，典型的对象或患者的形状并不是圆柱形的，因此x射线波束的最佳准直取决于每一投影的角度方向。

为克服这个问题，波束成形器是已知的。这些是能够根据每一投影的角度方向而使x射线波束成形的x射线滤波装置。最常见的波束成形器是所谓的蝴蝶结滤波器，由于其形状而被如此称呼。蝴蝶结滤波器在滤波器外侧使较多x射线衰减并且在滤波器内侧使较少x射线衰减，借此减少受试者边缘上的x射线剂量。然而，这类波束成形器对于在3D成像系统中使用具有某些缺点。这借助于图2a和图2b来例示说明。

图2a在3D成像器10、10’的有效区域上放大。待成像的受试者30在检查区14中被放置在辐射源11与检测器12之间。利用从源11朝向检测器12发射的(x射线)辐射波束13对受试者30进行成像。蝴蝶结形波束成形器20被放置在源11与检查区14之间。波束成形器20包括辐射吸收材料。辐射波束13被滤波，使得中心处的光子比侧边上的光子遇到较少的辐射吸收材料。受试者30被成形，使得在中心处较厚并且在侧边上较薄(如用于人体的通常情况)。受试者30的中心由于波束成形器20的蝴蝶结形状而比侧边接收更高的辐射剂量，以考虑到与侧边相比存在于中心处的附加质量。图2a中所示的情形示出了第一极端情形：受试者大致覆盖整个辐射波束13。单独的波束131、132和133全部(部分地)被受试者30吸收。由于这个原因并且因为外波束131和133被波束成形器20更强烈地滤波并且与中心波束132相比遇到较少的受试者质量，所以在检测器处实现了均匀的强度轮廓(intensity profile)。

在全部的辐照角度受试者都是对称的情况是理想的情形。然而，在非对称的受试者(如图2a和图2b中所示或在人类的情况下)的3D成像中，出现非理想的情形。图2b示出第二极端情形：辐射源11旋转至辐射波束13在受试者的最窄侧边上辐照受试者30的位置。受试者30现在并不覆盖整个辐射波束。中心波束132仍然被受试者30完全地衰减，但是穿过受试者30的路径比在图2a的情形中长得多，从而导致较多的衰减且由检测器12接收的辐射较少，潜在地导致降低的图像品质。另一方面，外辐射波束131和133根本没遇到受试者30，并且在波束成形器20之后没有任何进一步衰减的情况下到达检测器12。检测器处的强度轮廓强烈地不平衡：检测器12的侧边被过度照射，而中心潜在地照射不足。对于这个位置，不同的波束成形器配置将是期望的，例如相较于图2a和图2b中所示的配置在中心处较薄并且在边缘处较厚的配置。

最佳的波束成形器配置针对辐射源11相对于受试者30的每一位置(或至少多个位置)改变，因此发展成动态波束成形器。这些可考虑到受试者厚度的角度不均匀性。然而，已知的动态波束成形装置可能并不能在3D辐射系统的所有操作模式期间使用。