專利名稱：用于對x射線生成設備的焦斑進行負荷相關尺寸調整的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明大致涉及X射線生成技術。
背景技術：
X射線生成設備例如在用于醫(yī)學應用的X射線系統(tǒng)中采用。X射線生成設備，也稱為例如X射線管，用于生成可例如用于醫(yī)學成像應用的電磁輻射。通常，電子在X射線生成設備的抽真空殼體之內的陰極元件和陽極元件之間被加速，以產(chǎn)生X射線。該電子撞擊陽極元件上被稱為焦斑的部分，從而引起電磁輻射。陽極元件可是靜態(tài)的或者可實現(xiàn)為旋轉陽極元件。通過采用旋轉陽極，靶，也即電子的撞擊區(qū)域或者焦斑，可被認為是旋轉陽極盤的表面上的靜止區(qū)域，其中靶的移動元件通過固定的電子束。因而，通過旋轉陽極，在焦斑上以及因而在陽極上作用的熱負荷可分布于更大的圓形區(qū)域，極大地增加了 X射線生成設備的可能額定功率。生成X射線的進一步要素是焦斑的溫度。通常，在X射線生成設備的操作期間焦斑被加熱到大約2000至3000°C。為了增加X輻射的輸出，將要增加撞擊在陽極元件焦斑上的電子通量。另一方面，需要限制焦斑的尺寸以實現(xiàn)期望的X射線圖像空間分辨率。由于電子流的相應增加以及給定有限的焦斑的尺寸，因此焦斑的溫度也可能增加。因而，預定圖像分辨率，也即焦斑尺寸和期望的X輻射輸出，也即焦斑的功率負荷的組合，可導致焦斑的過熱，這可導致陽極元件過早劣化或者甚至X射線生成設備的即刻災難性故障。

發(fā)明內容
因而，可能需要一種可防止X射線生成設備的焦斑過熱，尤其是分別避免陽極元件和X射線生成設備的劣化或者故障的方法和設備。為了抵消由于電子撞擊導致的焦斑溫度增加，可擴大焦斑的尺寸以將撞擊在陽極元件上的電子分布于更大的區(qū)域。然而，由于更大的焦斑，因而更大的X輻射生成區(qū)域，可能導致較差的X射線圖像， 特別是在X射線生成設備即將發(fā)生災難性故障的情況下，只能擴大焦斑的尺寸。相應的災難性故障可能尤其取決于X射線生成設備的電流負荷，也即所生成的X 輻射量，尤其是考慮到撞擊在具有已定義尺寸的焦斑上的電子通量。通常，設計并指定X射線裝備在指定負荷條件下的某個使用壽命。如果操作者選擇以比預期程度更小的來使用該系統(tǒng)，那么可有利于給操作者提供圖像分辨率改進的益處，也即更小的焦斑，而不危害系統(tǒng)的可靠性。
在下文中，提供根據(jù)獨立權利要求的一種用于對X射線生成設備的焦斑進行負荷相關尺寸調整的方法，一種X射線生成設備，一種X射線系統(tǒng)，一種計算機可讀介質和一種程序元件。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，提供一種用于對X射線生成設備的焦斑進行負荷相關尺寸調整的方法，該方法包括確定負荷條件，其中該焦斑的尺寸能夠至少部分基于該負荷條件而自動調整。根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例，提供一種X射線生成設備，包括陰極元件和陽極元件，其中可操作地耦合該陰極元件和該陽極元件以用于生成X射線，并且其中焦斑的尺寸能夠至少部分基于第一溫度和/或負荷條件而調整，尤其是自動調整。根據(jù)本發(fā)明的進一步示例性實施例，提供一種X射線系統(tǒng)，包括根據(jù)本發(fā)明的X射線生成設備和X射線探測器，其中對象能夠安置于該X射線生成設備和該X射線探測器之間，其中可操作地耦合該X射線生成設備和該X射線探測器從而能夠獲得該對象的X射線圖像，并且其中該X射線系統(tǒng)適于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。根據(jù)本發(fā)明的進一步示例性實施例，提供一種計算機可讀介質，其中存儲著用于對X射線生成設備的焦斑進行負荷相關尺寸調整的計算機程序，當計算機程序被處理器執(zhí)行時，該計算機程序適于執(zhí)行或者控制根據(jù)本發(fā)明的方法。根據(jù)本發(fā)明的進一步示例性實施例，提供一種用于對X射線生成設備的焦斑進行負荷相關尺寸調整的程序元件，當程序元件被處理器執(zhí)行時，該程序元件適于執(zhí)行或者控制根據(jù)本發(fā)明的方法。本發(fā)明涉及對X射線生成設備的焦斑進行負荷相關尺寸調整。是否調整焦斑尺寸的決定可尤其取決于，例如布置在如X射線管的X射線生成設備的陽極元件上的焦斑的第一溫度和/或取決于其負荷條件。負荷條件可尤其與X射線生成設備的某個操作或者操作模式有關。操作模式例如可是，例如骨折骨頭的單一 X射線圖像的次秒級采集、幾秒持續(xù)時間的計算機斷層攝影體積掃描采集、例如在操作期間的若干毫秒長的系列圖像采集，或者甚至可是在心臟應用中使用造影劑的人類心臟的電影序列采集(例如在長時間期間(如20秒)中具有每秒大約 30幅圖像)。負荷條件尤其可對于X射線生成設備的功率輸出、可能是連續(xù)的延長操作、減小的焦斑尺寸中的任一個變得更加苛刻，并且也可取決于在該X射線生成設備的操作開始時的焦斑溫度，在本文中被稱為第一溫度?？稍赬射線生成設備的操作之前，尤其是所規(guī)劃的操作開始時，確定焦斑的第一溫度?？紤]到上述負荷條件的因素以及可能的焦斑的第一溫度，可確定第二溫度，該第二溫度可視為是在X射線生成設備的規(guī)劃操作或者已定義操作之后的焦斑溫度。如果不能獲得第一溫度或者選擇為不確定第一溫度，那么可至少評估或者假設第二溫度的最差情況。因而，通過采用負荷條件和/或考慮焦斑的第二溫度，可確定X射線生成設備的期望操作模式是否符合該X射線生成設備的安全操作規(guī)范。從而，可能確定某個操作模式造成的負荷條件將導致X射線生成設備過早劣化或者甚至災難性故障。
例如，規(guī)劃某個圖像采集操作的X射線系統(tǒng)操作者可被通知所規(guī)劃的操作例如通過過度加熱陽極上的焦斑軌跡而超出了該X射線系統(tǒng)的安全規(guī)范。然后操作者可決定重新規(guī)劃該操作或者決定是否在冒著過早劣化的風險，至少冒著減少使用壽命或者甚至X射線生成設備的災難性故障的風險的同時按計劃繼續(xù)。在這一情況下，操作模式的重新規(guī)劃可包括減少曝光時間、降低X輻射輸出和圖像對比度，或者擴大焦斑。然而，擴大焦斑可使得X射線圖像的空間分辨率變差。在患者安全優(yōu)先于材料劣化的條件下，操作者仍然可決定在包括可導致過早劣化的焦斑尺寸的負荷條件下繼續(xù)操作。雖然操作者可得到所規(guī)劃的程序將脫離X射線生成設備的某個制造商的安全邊界的指示，但是他仍然可決定以所規(guī)劃的操作來繼續(xù)。這可能是因為該操作者在某個操作模式期間可決定，例如針對該某個操作所規(guī)劃的時間是完全不需要的。例如，在心血管應用中操作者可規(guī)劃持續(xù)時間20秒的實時視頻序列。然而，他可能在第一個7秒鐘之內就已經(jīng)獲得了所需要的圖像，并且因而可決定提前結束該操作。另一方面，在所規(guī)劃的操作模式必須超過，例如預設的時間限制而繼續(xù)的情況下， 該操作者可被通知他將要超出制造商規(guī)范。然后他仍然可決定以預設參數(shù)(例如，焦斑尺寸和功率輸出)繼續(xù)以維持圖像質量或者可決定增大焦斑尺寸以防止損壞X射線生成設備而犧牲了圖像質量。超出制造商規(guī)范通常不會立即導致即刻災難性故障，但是會減少X射線生成設備的某些元件的使用壽命。在由操作者規(guī)劃的某個操作模式包括例如焦斑尺寸、功率輸出和X射線生成設備的操作持續(xù)時間的參數(shù)的情況下，考慮到焦斑的第一溫度和負荷條件，可確定在采集操作之后的第二溫度將仍然在制造商所規(guī)定的安全邊界之內。因此，操作者可獲得指示，例如可為了增加圖像質量而減小焦斑尺寸，同時維持或者甚至增加患者的安全性。在所有的情況下，如果在某個操作模式期間確定潛在危險情形(例如，即將發(fā)生災難性故障，尤其通過超出X射線生成設備的制造商所允許的最大溫度)，那么X射線系統(tǒng)可自動擴大焦斑尺寸從而焦斑的當前溫度保持在安全狀態(tài)之內或者下降(回)安全狀態(tài)。雖然擴大焦斑可導致診斷圖像質量的逐漸降低，但是其仍然可能勝于完全停止X 射線生成設備的操作而可能中斷潛在的有價值信息的采集。這對于其中必須監(jiān)視導管位置的介入性技術是尤其重要的?？赏ㄟ^從X射線生成設備的陰極元件發(fā)出的熱電子發(fā)射來生成用于產(chǎn)生X-輻射的電子束。通過電場，也即陰極元件和陽極元件之間的電壓，來將電子向著陽極元件加速。電磁聚焦元件，例如在X射線生成設備之內的至少一個電磁透鏡，可聚焦電子束， 從而在陽極元件上定義了電子撞擊區(qū)域，因此產(chǎn)生了具有所定義尺寸和形狀的焦斑?？梢砸愿鞣N方式來確定在X射線生成設備的操作期間的焦斑的第一溫度、第二溫度和當前溫度以及負荷條件，尤其是當前溫度是如何受到第一溫度和負荷條件的影響的。具體而言，負荷條件可考慮到第一溫度，也即在X射線生成設備的操作之前的開始溫度。此外，在X射線生成設備的操作之后的第二溫度可取決于第一溫度和負荷條件。
在X射線生成設備的操作期間的焦斑的當前溫度具體而言可在第一溫度和第二溫度之間，并且可取決于第一溫度和在X射線生成設備的操作期間的特定時間處的負荷條件連同諸如以下的參數(shù)焦斑尺寸、X射線生成設備的功率輸出和當前曝光時間，也即X射線生成設備的操作時間。相應的決定通常可基于采用溫度模型或者熱力學模型而作出。相應的模型可視為是X射線生成設備的個別部分的溫度，尤其是陽極元件的焦斑溫度，是如何隨著時間而改變的理論數(shù)學模型，其例如考慮了諸如以下的參數(shù)第一溫度、動態(tài)或者靜態(tài)的焦斑尺寸、 局部焦斑電流分布、X輻射功率輸出、管電壓、電子電流、取決于管電壓和電流的焦斑尺寸擴展或者縮小、電子反沖效應、當前曝光時間的效應、整個曝光時間、歸因于表面裂紋的靶的當前粗糙程度和劑量產(chǎn)量。劑量產(chǎn)量可進一步考慮X射線生成設備的個別部件，尤其是陽極元件的老化過程，其可視為是與X射線生成設備的整個過去的操作相關的校正參數(shù)。該模型可需要關于X射線生成設備的當前狀態(tài)或者狀況以及所規(guī)劃的程序的精確信息，從而將該熱力學模型并入控制單元將是有益的，該控制單元例如由操作者為了分別控制和設置X射線生成設備和X射線系統(tǒng)的操作而使用。此外，可通過光學測量，例如通過熱量照相機的紅外輻射或者熱輻射的測量，來確定焦斑的溫度。相應的測量具體而言可在X射線生成設備/X射線管之內進行。同樣，可通過測量焦斑的熱電子發(fā)射來確定焦斑的溫度。焦斑的熱電子發(fā)射與用于產(chǎn)生電子的陰極元件的熱電子發(fā)射相當，該電子然后被向著陽極元件加速，從而撞擊焦斑。與陰極元件的熱電子發(fā)射一樣，陽極元件的熱電子發(fā)射可尤其取決于陽極元件的材料和焦斑的溫度。在焦斑附近的局部電場可用于探測從陽極元件釋放的相應電子。換言之，X射線生成設備可適于通過測量歸因于熱電子發(fā)射效應而從靶發(fā)射的電子來間接測量，例如靶的溫度。由于來自靶本身的電子的熱發(fā)射取決于靶的溫度，因此可通過用另外的電極探測到的電子流來導出靶的溫度。焦斑溫度以及負荷條件可取決于負荷序列的歷史，并因而通過負荷序列的歷史并使用熱模型而被確定。由于熱機械循環(huán)造成的陽極元件老化，陽極元件的表面可歸因于例如表面裂紋而變粗糙。由于相應的表面破壞，X射線生成設備的劑量產(chǎn)量，也即當被某個量的電子撞擊時所提供的X輻射量，的減少，可導致焦斑溫度的增加。這可能是因為該電子量必須隨著劑量產(chǎn)量的減少而增加以獲得給定劑量的X輻射，以及熱傳導變差。因此，通過尤其考慮到X射線生成設備的先前操作，例如在制造商規(guī)范之內或者超出制造商規(guī)范，陽極元件的老化可能影響到溫度。因此，劑量產(chǎn)量可反映X射線生成設備，尤其是陽極元件，的長時間老化過程。在下文中，具體參考用于對X射線生成設備的焦斑進行負荷相關尺寸調整的方法來描述本發(fā)明的進一步實施例。然而，這些說明也應用于該X射線生成設備、該X射線系統(tǒng)、 該計算機可讀介質和該程序元件。應注意的是在所要求的實體之間的單一或者多個特征的任意變型和互換都是可能的并且在本專利申請的范圍和公開之內。根據(jù)本發(fā)明的進一步示例性實施例可確定第一溫度。為了確定負荷條件，可確定焦斑的第一溫度，也即負荷過程的開始溫度，從其計算出第二溫度。根據(jù)本發(fā)明的進一步示例性實施例，該負荷條件可至少部分基于X射線生成設備的操作和/或第一溫度。因而該負荷條件可尤其考慮到參數(shù)，如期望焦斑尺寸、操作的曝光時間，例如如何采集一個或者一組X射線圖像的預設方式、X輻射的功率輸出、撞擊在焦斑上的電子的功率輸入/數(shù)量、劑量產(chǎn)量以及X射線生成設備的物理壽命。負荷條件也可考慮到第一溫度，因而的從其計算出第二溫度的開始溫度。根據(jù)本發(fā)明的進一步示例性實施例，負荷條件指示X射線生成設備的操作之后的
焦斑第二溫度。 因而，通過采用關于負荷條件參數(shù)的信息，可確定X射線圖像的預規(guī)劃采集之后的焦斑第二溫度，例如通過物理模型來計算出。根據(jù)本發(fā)明的進一步示例性實施例，可通過包括以下組中的至少一個來確定第一溫度和/或第二溫度熱力學模型、溫度模型、光學測量、熱電子發(fā)射、確定的劑量產(chǎn)量和負荷條件。間接參數(shù)可包括實際和預測的焦斑尺寸，其從如管電壓、管電流的參數(shù)而確定或者測量確定。這可允許簡單和精確的溫度確定以及因而確定X射線生成設備是否在制造商規(guī)范之內操作。根據(jù)本發(fā)明的進一步示例性實施例，對焦斑的尺寸調整可包括擴大焦斑的尺寸和 /或減小焦斑的尺寸或者通過改變焦斑的長度和寬度比率來將焦斑重新變形。擴大焦斑的尺寸可尤其允許對可能損壞X射線生成設備的X射線生成設備的可能迫近故障作出反應。當確定X射線生成設備的操作很好地在制造商規(guī)范之內或者與該設備曾經(jīng)被指定的條件相比，該設備的使用較低時，減小焦斑的尺寸可尤其允許提高圖像的質量。此外，可只改變焦斑的寬度或者長度，從而可改變焦斑的形狀，或者換言之，焦斑長度和焦斑寬度之間的長寬比。例如，可只改變焦斑的長度或者寬度，從而可彼此獨立地改變焦斑的長度或者寬度。焦斑長度在旋轉陽極元件徑向方向上的改變與焦斑溫度的改變直接線性相關，然而焦斑寬度的改變與焦斑溫度以平方根依賴關系相關。根據(jù)本發(fā)明的進一步示例性實施例，焦斑的尺寸能夠在X射線生成設備的操作之前和/或期間調整。在該操作之前的焦斑尺寸調整可尤其允許以基本一致的圖像質量來采集X射線圖像，同時最大化預規(guī)劃操作的該一致的圖像質量。在X射線生成設備的操作期間調整焦斑的尺寸可尤其允許對X射線生成設備的可能迫近故障作出反應，或者可對在X射線生成設備操作期間的操作中的改變通過以下作出反應例如將操作時間(曝光時間)延長超出預規(guī)劃時間限制，針對該預規(guī)劃時間限制，焦斑的尺寸最初被選擇為最適于負荷條件，從而得到例如接近制造商規(guī)范的邊界的第二溫度。根據(jù)本發(fā)明的進一步示例性實施例，歸因于在操作期間的焦斑當前溫度和/或歸因于在操作期間超出預定負荷條件，可在X射線生成設備的操作期間擴大焦斑尺寸，以便
8避免X射線生成設備的劣化。在操作期間的相應擴大可阻止迫近災難性故障或者阻止X射線生成設備的過早老化。根據(jù)本發(fā)明的進一步示例性實施例，歸因于焦斑的第一溫度，歸因于焦斑的第二溫度和/或歸因于在X射線生成設備操作期間的負荷條件，在X射線生成設備的操作之前可減小焦斑的尺寸。在良好處于制造商規(guī)范的邊界之內的操作模式中，減小焦斑尺寸可尤其提供提高的圖像質量并減小患者風險，該操作模式在規(guī)劃X射線生成設備的操作的同時被確定。根據(jù)本發(fā)明的進一步示例性實施例，焦斑尺寸能夠連續(xù)地和/或間斷地調整。間斷的或者階梯式的或者逐漸的焦斑尺寸調整可允許簡單地實現(xiàn)焦斑的尺寸調整，而連續(xù)尺寸調整可尤其在基本于制造商的安全邊界內操作的同時提供可基本上最適于當前負荷條件的尺寸調整。在下文中，具體參考X射線系統(tǒng)來描述本發(fā)明的進一步實施例。然而，這些說明也應用于該用于對X射線生成設備的焦斑進行負荷相關尺寸調整的方法、X射線生成設備、計算機可讀介質和用于對χ射線生成設備的焦斑進行負荷相關尺寸調整的程序元件。根據(jù)本發(fā)明的進一步示例性實施例，該X射線系統(tǒng)可還包括用于確定焦斑的第一溫度、焦斑的當前溫度和/或焦斑的第二溫度的溫度確定元件。相應的溫度確定元件可提供所需要的關于焦斑溫度的信息，例如以為了開始根據(jù)熱力學模型的數(shù)學計算提供基礎，和/或以檢驗采用該熱力學模型所確定的溫度的精度。第一溫度具體可是在操作之前的溫度，當前溫度具體可是在操作期間的當前溫度，以及第二溫度具體可是在X射線生成設備的操作之后的焦斑溫度。通過參考以下描述的實施例，本發(fā)明的這些和其他方面將變得顯而易見并得以闡明。以下將參考隨后的附圖來描述本發(fā)明的示例性實施例。附圖中的圖示是示意性的。在不同的附圖中，給類似或者相同的元件提供類似或者相同的附圖標記。圖未按比例繪制，然而可能描繪出定性的比例。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的X射線系統(tǒng)的圖像采集部分；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的X射線系統(tǒng)的完整視圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的用于對X射線生成設備的焦斑進行負荷相關尺寸調整的方法的流程圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的X射線生成設備2的示意圖，該X射線生成設備包括用于聚焦電子束的聚焦元件；以及圖5示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的X射線生成設備2的示意性表示，該X射線生成設備包括用于探測電子的電極元件22。附圖標記1X射線系統(tǒng)
2X射線生成設備
3, 3aX射線探測器
4陽極元件
5陰極元件
6對象
7控制系統(tǒng)
8a, b監(jiān)視器
9X輻射
10用于確定X射線生成設備的負荷條件的方法
11步驟1 確定負荷條件
12步驟2 確定第二溫度
13步驟3 調整焦斑尺寸
20電子束
21靶/焦斑
22另外的電極元件/陽極元件
23分析單元
24線
30高壓源
31確定單元
32控制單元
33電子發(fā)射元件
34頂部表面
35角度
100聚焦元件
具體實施例方式現(xiàn)在參照圖1，描繪了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的X射線系統(tǒng)的圖像采集部分。X射線系統(tǒng)1包括X射線生成設備2，這里描繪為X射線管，包括陰極5和旋轉陽極4。X射線生成設備2產(chǎn)生由箭頭9指示的X輻射。對象6位于X射線生成設備2和X射線探測器3之間的路徑上，從而暴露于X輻射9并通過X輻射9拍攝X光照片。X射線探測器3采集對象6的X射線圖像或者系列圖像?，F(xiàn)在參照圖2，描繪了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的X射線系統(tǒng)的完整視圖。在圖2中，所描繪的X射線系統(tǒng)1在包括控制系統(tǒng)或者控制站7的典型的檢查場所中?？刂葡到y(tǒng)7通常位于單獨的房間之內或者至少屏蔽了 X輻射9。操作者可使用控制系統(tǒng)7來輸入?yún)?shù)以用于對對象6執(zhí)行的操作，例如，關于如何獲得對象6的單一 X射線圖像或者系列X射線圖像的指令。例如，如監(jiān)視器8a上所描繪的，給操作者提供關于在操作之前的第一溫度、、關于焦斑尺寸(F. S. S.)、關于X射線生成設備2的功率輸出以及當前溫度t。的信息。
操作者可輸入與X射線生成設備2的規(guī)劃操作相關的數(shù)據(jù)，例如曝光時間和將采集的幀數(shù)量。控制系統(tǒng)7之內的處理器可執(zhí)行用于對X射線生成設備2的焦斑進行負荷相關尺寸調整的程序元件或者計算機程序。因而，計算機程序或者程序元件可命令處理器/控制系統(tǒng)7獲得關于焦斑當前溫度，因而操作前的第一溫度，焦斑尺寸的信息，以及關于所規(guī)劃的程序的信息。然后控制系統(tǒng)7可使用熱力學模型來確定在操作期間焦斑溫度的可能增加，并且尤其可確定在該操作之后的焦斑的第二溫度。在確定所規(guī)劃操作的參數(shù)所導致的第二溫度不在制造商的安全規(guī)范限制或者另外的任意定義的邊界條件之內的情況下，監(jiān)視器8b可顯示，例如，所規(guī)劃的程序超出這一邊界條件的警告?？蛇x地，該系統(tǒng)可提供將自動調整焦斑的尺寸除非用戶在例如給定時間限制之內阻止的指示。然后操作者可決定改變操作參數(shù)以重輸入/保持在規(guī)范邊界之內，或者為了改進 X射線圖像質量和增強患者安全性，可選擇忽略控制系統(tǒng)7在監(jiān)視器8b上的警告而允許X 射線生成設備2過早老化。在控制系統(tǒng)7確定所規(guī)劃操作的預設參數(shù)所導致的焦斑的第二溫度在邊界條件之內的情況下，也可建議例如增加功率輸出或者減小焦斑尺寸以便獲得改進質量的圖像， 同時仍然維持制造商規(guī)范以及安全地支持患者。在控制系統(tǒng)7確定由于焦斑的當前溫度，預期X射線生成設備7即將發(fā)生故障的情況下，可決定自動地擴大焦斑而不是即刻完全停止X射線采集。控制系統(tǒng)7也可通過在監(jiān)視器8b上信號告知相關信息(圖2中未描繪出)來通知操作者這一干預以及圖像參數(shù)的改變?，F(xiàn)在參照圖3，描繪了根據(jù)本發(fā)明用于對X射線生成設備的焦斑進行負荷相關尺寸調整的方法的流程圖。用于對X射線生成設備的焦斑進行負荷相關尺寸調整，尤其是自動尺寸調整的方法10包括可能至少部分基于第一溫度來確定或者評估11負荷條件。作為下一步驟，方法10包括至少部分基于該負荷條件和/或焦斑的第一溫度來確定12第二溫度。在確定需要調整焦斑尺寸的情況下，例如歸因于超過制造商規(guī)范，或者另一方面焦斑尺寸的減小可導致在維持患者安全的同時改進圖像質量，可在進一步的步驟13中，調整焦斑的尺寸，擴大或者減小。具體而言，可例如通過控制系統(tǒng)7或者通過X射線生成設備之內的安全元件來自動調整焦斑的尺寸。焦斑的尺寸調整13可在X射線生成設備的操作之前或者期間發(fā)生。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的X射線生成設備2的示意圖，該X射線生成設備包括用于聚焦電子束的聚焦元件。X射線生成設備2包括陰極元件5、陽極元件4，例如旋轉陽極元件4、X射線探測器3a、高壓源30、確定單元31和控制單元32?？刂茊卧?2可與控制系統(tǒng)7分離或者是控制系統(tǒng)7的一部分。陰極元件5包括電子發(fā)射元件33和聚焦元件100，以將電子束20聚焦在陽極元件4上預定義尺寸的預定義位置上。電子發(fā)射元件44發(fā)射電子束20，該電子束20包括被高壓源30所生成的電場向著陽極元件4加速的電子。電子撞擊在陽極元件4的頂部表面34上并形成焦斑21。X射線9從焦斑發(fā)出并被探測器3a探測，該探測器3a生成探測信號。確定單元31可使用這一探測信號來確定焦斑21的特性。這些焦斑特性例如是焦斑21的尺寸或者位置。確定單元31適于根據(jù)探測信號的改變之間的相關性來確定焦斑21的特性。陽極元件4、陰極元件5、高壓源30、探測器3a和確定單元6由控制單元32控制。探測器3a和焦斑21可布置為使得角度35盡可能小，其中，探測器3a仍然可能探測到從焦斑21發(fā)出的X射線。這可導致探測信號對于陽極元件4的頂部表面34上的改變的靈敏度改進?？蛇x地或者附加地，探測器3a可適于探測從焦斑21發(fā)出的其他粒子，如電子或者金屬粒子。同樣在這一情況下，探測器3a和焦斑21可布置為使得角度35盡可能小，其中探測器3a仍然可能探測到從焦斑發(fā)出的這些粒子。因而，也可以采用探測器3a來探測由于熱電子發(fā)射導致的焦斑21的溫度。圖5示出了 X射線生成設備2的示意性表示，該X射線生成設備包括用于探測電子的電極元件22。熱陰極元件5生成向著陽極元件4的靶或者焦斑21被加速的電子20。由于陰極元件5和靶21之間的電勢差導致該電子被加速。陽極元件4和靶21可是分離的或者，如圖示，是一體的且相同的元件。靶可是旋轉的。多個加速電子代表電子束20。電子束20在焦斑21處碰撞靶21。歸因于電子與靶材料的相互作用，生成X射線。此外，靶材料被加熱，并且歸因于熱電子發(fā)射效應，從靶21發(fā)射更多的電子。從靶發(fā)射的電子被另外的電極元件22探測，例如，另外的陽極元件22。背向散射電子捕獲設備可布置在靶的表面附近(圖5中未圖示)。X射線生成設備2可包括分析單元23，其可放置在X射線生成設備2的內部或者， 如圖示，在X射線生成設備2的外部。因而，可生成與溫度有關的信號并經(jīng)由線14將該信號轉移至分析單元23，以便然后在分析單元12中分析該信號以確定溫度，例如，焦斑21的第一、第二或者當前溫度。應該注意的是術語“包括”不排除其他元件或者步驟，并且“一”或者“一個”不排除多個。同樣，在不同實施例中描述的元件是可組合的。也應該注意的是，在權利要求中的附圖標記不應被解釋為限制權利要求的范圍。計算機可讀介質可是軟盤、⑶-ROM、DVD、硬盤、USB(通用串行總線)存儲設備、 RAM(隨機存儲器)、R0M(只讀存儲器)和EPROM(可消除可編程只讀存儲器)。計算機可讀介質也可是數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡，例如因特網(wǎng)，其允許下載程序代碼。
權利要求
1.一種用于對X射線生成設備(2)的焦斑進行負荷相關尺寸調整的方法(10)，所述方法包括確定(11)負荷條件，其中，所述焦斑的尺寸能夠至少部分基于所述負荷條件而自動調
2.如權利要求1所述的方法，還包括確定所述焦斑的第一溫度和/或確定(12)所述焦斑的第二溫度。
3.如權利要求1或2所述的方法，其中，所述負荷條件至少部分基于所述X射線生成設備(2)的操作和/或所述第一溫度。
4.如權利要求1至3之一所述的方法，其中，所述負荷條件指示所述X射線生成設備(2)的所述操作之后的所述焦斑的第二溫度。
5.如權利要求1至4之一所述的方法，其中，通過包括以下的組中的至少一個來確定所述第一溫度和/或所述第二溫度熱力學模型、溫度模型、光學測量、熱電子發(fā)射、確定的劑量產(chǎn)量和所述負荷條件。
6.如權利要求1至5之一所述的方法，其中，調整所述焦斑的尺寸包括包含以下的組中的至少一個擴大所述焦斑的尺寸、減小所述焦斑的尺寸、將所述焦斑重新變形、改變焦斑的長度和寬度的長寬比。
7.如權利要求1至6之一所述的方法，其中，所述焦斑的尺寸能夠在所述X射線生成設備(2)的所述操作之前和/或期間調
8.如權利要求1至6之一所述的方法，其中，歸因于在操作期間的所述焦斑的當前溫度和/或歸因于在操作期間超出預定負荷條件，在所述X射線生成設備(2)的所述操作期間擴大所述焦斑的尺寸，以便避免所述X 射線生成設備(2)的劣化。
9.如權利要求1至8之一所述的方法，其中，歸因于對所述焦斑的所述第一溫度、所述焦斑的所述第二溫度和/或所述X射線生成設備(2)的操作期間的所述負荷條件的評估，在所述X射線生成設備(2)的所述操作之前減小所述焦斑的尺寸。
10.如權利要求1至9之一所述的方法，其中，所述焦斑的尺寸能夠連續(xù)地和/或間斷地調整。
11.一種X射線生成設備(2)，包括陰極元件(5)；陽極元件(4)；其中，可操作地耦合所述陰極元件(5)和所述陽極元件(4)以用于生成X射線(9)；并且其中，焦斑的尺寸能夠至少部分基于負荷條件而自動調整。
12.—種X射線系統(tǒng)(1)，包括根據(jù)權利要求10所述的X射線生成設備⑵；以及X射線探測器⑶；其中，對象能夠安置于所述X射線生成設備(2)和所述X射線探測器(3)之間； 其中，可操作地耦合所述X射線生成設備(2)和所述X射線探測器(3)從而能夠獲得所述對象(6)的X射線圖像；并且其中，所述X射線系統(tǒng)適于執(zhí)行根據(jù)權利要求1-10中的至少一項所述的方法。
13.如權利要求12所述的X射線系統(tǒng)，還包括用于確定所述焦斑的第一溫度、所述焦斑的當前溫度和/或所述焦斑的第二溫度的溫度確定元件。
14.一種計算機可讀介質，其中存儲著用于對X射線生成設備的焦斑進行負荷相關尺寸調整的計算機程序，當所述計算機程序被處理器執(zhí)行時，其適于執(zhí)行根據(jù)權利要求1-10 中的至少一項所述的方法。
15.一種用于對X射線生成設備的焦斑進行負荷相關尺寸調整的程序元件，當所述程序元件被處理器執(zhí)行時，其適于執(zhí)行根據(jù)權利要求1-10中的至少一項所述的方法。
全文摘要
在X射線生成設備(2)中可確定焦斑(21)的溫度。此外確定負荷條件，該負荷條件也可考慮所述X射線生成設備(2)的規(guī)劃的操作程序。然后所述X射線生成設備的焦斑的尺寸能夠至少部分基于所述負荷條件而自動調整。
文檔編號H05G1/36GK102415220SQ201080019709
公開日2012年4月11日 申請日期2010年4月19日 優(yōu)先權日2009年5月5日
發(fā)明者R·貝林 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司