[發明專利]動態波束成形器

有效

• 申請號: 201580057336.4
• 申請日: 2015-09-30
• 公開（公告）號: CN107072617B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: T·羅伊施
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: A61B6/00
• 分類號: A61B6/00;A61B6/03;A61B6/06;G21K1/10
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 蔡洪貴

本發明給出一種用于輻射成像的波束成形器，所述波束成形器包括填充有輻射衰減氣體的中空的波束成形器主體。通過將壓力增加至氣體或包含氣體的殼體或移除壓力，可改變輻射衰減，使該波束成形器適于在3D輻射成像中用作動態波束成形器。

技術領域

本發明總體上涉及一種用于3D成像系統的動態波束成形器，涉及一種利用動態波束成形器使輻射波束衰減的方法以及涉及一種3D成像系統。

背景技術

在比如計算機x射線斷層攝影或3D介入x射線成像的3D輻射成像(參見圖1)中，從不同的觀察點獲取受試者的投影圖像并且從所獲取的投影重建出體積圖像數據。如果希望在空間上有各向同性的分辨率，則投影圖像中的信息內容的角度范圍必須跨越180°加輻射波束的扇形角度。即便不是全部，在多數的現有3D輻射成像系統中，受試者的某一視場由跨越某一扇形角度的x射線波束照射。為減少由受試者接收到的輻射，波束通常由輻射濾波器進行濾波，該輻射濾波器通常是均勻輻射吸收的固體或液體，而且不太常見的是均勻充氣的x射線濾波器，如DE 102 27 808A1中所公開的。因為x射線波束的衰減強烈地取決于待成像的受試者的局部厚度(如患者身體)，所以受試者的較薄部分(例如，邊緣)相對于較厚部分被過度照射。此外，典型的對象或患者的形狀并不是圓柱形的，因此x射線波束的最佳準直取決于每一投影的角度方向。

為克服這個問題，波束成形器是已知的。這些是能夠根據每一投影的角度方向而使x射線波束成形的x射線濾波裝置。最常見的波束成形器是所謂的蝴蝶結濾波器，由于其形狀而被如此稱呼。蝴蝶結濾波器在濾波器外側使較多x射線衰減并且在濾波器內側使較少x射線衰減，借此減少受試者邊緣上的x射線劑量。然而，這類波束成形器對于在3D成像系統中使用具有某些缺點。這借助于圖2a和圖2b來例示說明。

圖2a在3D成像器10、10’的有效區域上放大。待成像的受試者30在檢查區14中被放置在輻射源11與檢測器12之間。利用從源11朝向檢測器12發射的(x射線)輻射波束13對受試者30進行成像。蝴蝶結形波束成形器20被放置在源11與檢查區14之間。波束成形器20包括輻射吸收材料。輻射波束13被濾波，使得中心處的光子比側邊上的光子遇到較少的輻射吸收材料。受試者30被成形，使得在中心處較厚并且在側邊上較薄(如用于人體的通常情況)。受試者30的中心由于波束成形器20的蝴蝶結形狀而比側邊接收更高的輻射劑量，以考慮到與側邊相比存在于中心處的附加質量。圖2a中所示的情形示出了第一極端情形：受試者大致覆蓋整個輻射波束13。單獨的波束131、132和133全部(部分地)被受試者30吸收。由于這個原因并且因為外波束131和133被波束成形器20更強烈地濾波并且與中心波束132相比遇到較少的受試者質量，所以在檢測器處實現了均勻的強度輪廓(intensity profile)。

在全部的輻照角度受試者都是對稱的情況是理想的情形。然而，在非對稱的受試者(如圖2a和圖2b中所示或在人類的情況下)的3D成像中，出現非理想的情形。圖2b示出第二極端情形：輻射源11旋轉至輻射波束13在受試者的最窄側邊上輻照受試者30的位置。受試者30現在并不覆蓋整個輻射波束。中心波束132仍然被受試者30完全地衰減，但是穿過受試者30的路徑比在圖2a的情形中長得多，從而導致較多的衰減且由檢測器12接收的輻射較少，潛在地導致降低的圖像品質。另一方面，外輻射波束131和133根本沒遇到受試者30，并且在波束成形器20之后沒有任何進一步衰減的情況下到達檢測器12。檢測器處的強度輪廓強烈地不平衡：檢測器12的側邊被過度照射，而中心潛在地照射不足。對于這個位置，不同的波束成形器配置將是期望的，例如相較于圖2a和圖2b中所示的配置在中心處較薄并且在邊緣處較厚的配置。

最佳的波束成形器配置針對輻射源11相對于受試者30的每一位置(或至少多個位置)改變，因此發展成動態波束成形器。這些可考慮到受試者厚度的角度不均勻性。然而，已知的動態波束成形裝置可能并不能在3D輻射系統的所有操作模式期間使用。