CN101502185A

CN101502185A - X射线管的飞轮电极

Info

Publication number: CN101502185A
Application number: CNA2007800294766A
Authority: CN
Inventors: R·K·O·贝林
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2009-08-05
Also published as: JP2010500714A; WO2008017983A3; WO2008017983A2; EP2052591A2

Abstract

根据本发明的示例性实施例，可以提供将能量暂时存储在机架转子上的检查装置。通过在照射期间取回旋转电极的存储能量、将能量转换并馈送给X射线管，可以将X射线管的旋转安装的电极用作能量存储器件，以对驱动在检查装置的旋转部分上的X射线管的能量进行缓冲，以避免功率的高峰值传递，特别是在X射线管的照射时间内。

Description

X射线管的飞轮电极

技术领域

本发明涉及断层摄影成像领域。具体地，本发明涉及具有飞轮电极的检查装置、用于所述检查装置的电极、感兴趣对象的检查方法、计算机可读介质、程序单元以及计算机芯片。

背景技术

未来的计算断层摄影***将提供提高的时间分辨率和每旋转更大的探测器覆盖，并因此将需要提高的瞬时电功率。更大的探测器能够用每个患者更少的总能量通过量来驱动X射线管，且X射线管将在更短的扫描时间处于“打开”，但是具有增加的瞬时功率。结果，为旋转计算断层摄影***，主电源和从固定机架到计算断层摄影***的旋转部分的功率传递将会变得更加复杂和昂贵，此时所述主电源和所述功率传递设计为额定满峰值功率。考虑到从计算断层摄影***的固定部分到作为计算断层摄影***的旋转部分的机架转子的功率传递，在安装于计算断层摄影***的旋转部分上的X射线管中，增加每次照射的能量导致严重的问题，其中，所述计算断层摄影***的固定部分包括用于提供功率的电源，所述计算断层摄影***的旋转部分包括具有所述功率的X射线管。

另一方面，在两次照射间的时间间隔内，无需将功率从作为固定部分的机架传递到处于功率的峰值水平上的旋转部分。

希望减小从市电电源(mains supply)和固定部分提供给计算断层摄影***的旋转部分的功率的峰值水平。

发明内容

本发明提供了具有根据独立权利要求的特征的一种检查装置、一种电极、一种利用检查装置检查感兴趣对象的方法、一种计算机可读介质、一种程序单元以及一种计算机芯片。

应该注意的是，下面描述的本发明的示例性实施例同样应用于检查感兴趣对象的所述方法、所述计算机可读介质、所述电极、所述程序单元以及所述计算机芯片。

根据本发明的一个示例性实施例，可以提供一种用于检查感兴趣对象的检查装置，所述检查装置包括：具有至少一个可旋转电极的X射线管，用于作为发电机操作的电机，其中，所述可旋转电极与所述电机耦合，使得借助于电机将可旋转电极的动能转换为电能，其中，将所述可旋转电极用作用飞轮以存储动能。

因此，检查装置可以用于暂时存储能量，所述能量例如为用作飞轮的旋转电极的动能，从而平滑了所传递的能量的瞬时水平。当附着到合适的发电机/电动机***时，如果对线圈供电，这一构造驱动电极；或者在停止电极的同时取回电能。这构成了类似于飞轮的机电能量存储设备。

根据本发明的另一示例性实施例，检查装置还包括用于将电功率提供给X射线管的电极的高压电路。

由此，X射线管可以具有生成X射线辐射所必需的高压。

根据本发明的另一示例性实施例，检查装置还包括第一电源，其中，电机还用于作为电动机操作，其中，当电机作为电动机操作时，第一电源用于为电机提供功率。

因此，可以驱动可旋转电极，以增加X射线功率和电极的寿命，将其中的电能存储为取决于旋转电极的惯性和旋转速度的动能。

根据本发明的另一示例性实施例，检查装置还包括开关，选择性地，当将电机作为电动机操作时，所述开关将第一电源与所述电机连接；以及当将电机作为发电机操作时，所述开关将所述电机与高压电路连接。

因此，可以在两个状态之间变化，所述两个状态即，当用功率驱动所要馈送的可旋转电极以使其加速并且存储其中的动能的第一状态；以及当通过借助于作为发电机操作的电机将动能重新转换成电能来取回所存储的动能，进而用来自旋转电极的所取回的能量馈送高压电路的第二状态。

根据本发明的另一示例性实施例，检查装置还包括用于将功率提供给高压电路的第二电源。

因此，可以额外地从来自旋转电极的取回功率将功率提供给高压电路。

根据本发明的另一示例性实施例，将第二电源安装于检查装置的固定部分或机架上。

根据本发明的另一示例性实施例，将X射线管安装于检查装置的旋转部分。

根据本发明的另一示例性实施例，借助于反相器/变压器/二极管/电容器网络将第二电源与高压电路进行耦合。

因此，可以保持电源的被移动分量(moved mass)固定在机架上，而可以移动辐射源以保持计算断层摄影仪器的基本功能，并且可以保持被移动部分的分量较低。

根据本发明的另一示例性实施例，将开关安装于检查装置的旋转部分。

因此，可以将取回的能量保持在计算断层摄影***的旋转部分，而无需旋转部分和固定部分之间的另外的能量传递，或者只需要显著减少在旋转部分和固定部分之间传递的额定功率。

根据本发明的另一示例性实施例，电机包括圆柱形转子体。

根据本发明的另一示例性实施例，电机包括固定线圈***。

因此，可以相对于固定线圈***驱动电机的转子体，以驱动可旋转电极。

根据一个示例性实施例，将圆柱形转子或盘形体设置在X射线管的真空部分内，并将固定线圈***设置在X射线管的真空部分外。

因此，可以将真空部分和非真空部分之间的边界设置在电机的圆柱形转子体和固定线圈***之间，以保持线圈***在真空外部。

根据本发明的另一示例性实施例，转子体包括到固定线圈***的磁耦合。

因此，可以将驱动力最优化，以驱动X射线管内的转子体。

根据本发明的另一示例性实施例，检查装置包括多管布置。

因此，计算断层摄影***可以具有多个照射***，以减少感兴趣对象的总体检查时间。如果检查人体，这是非常重要的。

根据本发明的另一示例性实施例，电极为阳极。

阳极通常为具有较高的材料消耗(material consummation)和发热使得旋转阳极会增加X射线管的额定功率和寿命的电极。

根据本发明的另一示例性实施例，将电极用于上述检查装置的X射线管中，用作飞轮以存储动能。

根据本发明的另一示例性实施例，一种利用检查装置的用于检查感兴趣对象的方法包括如下步骤：通过旋转X射线管内的电极而驱动用于作为发电机操作的电机，所述电极与所述电机耦合；以及借助于作为发电机操作时的电机将旋转电极的动能转换成电能，其中，将可旋转电极用作飞轮以存储动能。

根据本发明的另一示例性实施例，方法还包括借助于第一电源将功率提供给电机的步骤。

根据本发明的另一示例性实施例，方法还包括为X射线管的电极提供高压的步骤。

根据本发明的另一示例性实施例，方法还包括步骤：当将电机作为电动机操作时，将第一电源与所述电机连接；以及当将电机作为发电机操作时，将所述电机与高压电路连接。

根据本发明的另一示例性实施例，方法还包括借助于第二电源将功率提供给高压电路的步骤。

根据本发明的另一示例性实施例，一种计算机可读介质，其中存储有检查感兴趣对象的计算机程序，所述计算机程序在由处理器运行时，用于完成上述方法的步骤。

根据本发明的另一示例性实施例，一种检查感兴趣对象的程序单元，当由处理器运行时，用于完成上述方法的步骤。

根据本发明的另一示例性实施例，一种计算机芯片，其中存储有检查感兴趣对象的计算机程序，所述计算机程序在由处理器运行时，用于完成上述方法的步骤。

可以将暂时将能量存储在机架转子上看作本发明的示例性实施例的要旨，并且，通过取回旋转电极的所存储的能量、将能量转换并且在照射时间将管电流和高压馈送给X射线管，可以将X射线管的旋转安装的电极用作能量存储，以对驱动在检查装置的旋转部分上的X射线管的能量进行缓冲，以避免高峰值的功率传递，特别是在X射线管的照射时间内。

本发明的这些及其他方面将从下文描述的各实施例中变得显而易见，并参考下文描述的各实施例对其进行阐述。

附图说明

下面将结合附图描述本发明的示例性实施例。

图1示出了根据本发明的示例性实施例的X射线管的管的图示；

图2示出了根据本发明的示例性实施例的检查装置的电路的简化图示；

图3示出了根据本发明的另一示例性实施例的检查装置的电路的图示；

图4示出了根据本发明的另一示例性实施例的具有多管布置的检查装置的简化图示；

图5示出了根据本发明的另一示例性实施例的检查装置的管的图示；

图6示出了根据本发明的方法的示例性实施例的流程图。

具体实施例

示例性实施例的详细描述。

附图的说明是示意性的。在不同的附图中，相似或相同的元件具有相同的附图标记。

图1示出了根据本发明的示例性实施例的X射线管的简化管。

图1的管包括外壳，可旋转电极111位于所述外壳中。外壳包括金属框架119和用于接触可旋转电极111和对电极115的陶瓷绝缘器或轴衬118。根据本发明的示例性实施例，将旋转电极111设置为阳极，而将对电极115设置为阴极。旋转阳极可以具有石墨后衬体(graphite backed body)。可以在管110内设置用于旋转可旋转电极111的转子151。

可旋转电极111与转子151耦合，所述转子151为电机150的一部分。将转子151设置在真空管内，并可以设置为圆柱形转子体，而将电机150的定子155设置在真空管外，并可以将所述定子155设置为固定的线圈***。涡流在转子体内引起转矩，并使阳极加速到大约10,000r.p.m或者更大。

图2示出了根据本发明的示例性实施例的检查装置的电路的简化图示。

检查装置的电路包括固定部分101和旋转部分102。可以将固定部分设置在机架上，而将旋转部分设置在机架转子上。图2的电路的固定部分包括电源130，其可以具有三相整流电压。然而，也可以将不同数量的相位应用于电源130，如单相***。电源130可以包括转换器，所述转换器用于提供形式可以为正弦、方形、锯齿形、三角形或任何其他交变形式的交变电流。旋转部分102包括高压电路120，所述高压电路120包括同样作为平滑电容器作用的缓冲电容器和整流器。应该注意的是，还可以提供任何其它形式的高压。

旋转部分还包括X射线管110，所述X射线管110包括可旋转电极111和对电极115。根据示例性实施例，可以将可旋转电极111设置为阳极，而将对电极设置为阴极。

可以由电容器140对固定部分101和旋转部分102进行耦合。应该注意的是，同样可以提供任何其他耦合方式，例如接触***(contact system)或者诸如变压器的无接触***(contact-free system)。传输可以为低频传输、高频传输或超高频传输。

图3示出了根据本发明的另一示例性实施例的检查装置的电路的简化图示。

与图2中的相似，图3中所示的实施例的电路由固定部分101和旋转部分102组成。固定部分可以包括具有三相电源的电源130，所述电源130具有用于生成交变电流的转换器和整流器。电源还可以是如已经参考图2勾勒的那样另外的形式。旋转部分102可以包括高压电路120和X射线管110。X射线管可以具有可旋转电极111和对电极115。可以将可旋转电极111设置为阳极，而将对电极115设置为阴极。可旋转电极可以与作为电动机和发电机进行操作的电机150耦合。

可以用电容器140对固定部分101和旋转部分102进行耦合，其中，固定部分101和旋转部分102之间的耦合还可以为如已经参考图2勾勒的那样另外的类型。

图3的检查装置100也可以具有另外的电源160，所述电源160用于当电机150作为电动机操作时，为其提供功率。

图3的检查装置100还可以具有开关180，所述开关180用于选择性地，当电机150作为电动机操作时，将电源160与电机150连接；并当电机150作为发电机操作时，将电机150与高压电路120连接。

可以将开关180设置在检查装置100的旋转部分102上。应该注意的是，还可以将开关180设置在检查装置的固定部分上。

可以将电源130和电源160设置在检查装置100的固定部分101上。应该注意的是，可以将电源130或者电源160或者两个电源130和160同时设置在检查装置100的旋转部分102上。

通过如在图3中所示的布置，通过由电源160驱动电机150以加速可旋转电极111，可以存储动能。可旋转电极111由于惯性和旋转速度而作为飞轮。当需要功率为管110馈送高压以用于照射过程时，通过借助于作为飞轮作用的旋转电极111驱动电机150，可以将存储在旋转电极111中的动能进行取回，由此，借助于作为发电机的电机将取回动能转换为电能。在这种情况下，开关180将用作发电机作用的电机150与以高压的形式为X射线管110提供能量的高压电路120连接。在两次相继的照射时间之间，开关180将电源160与作为电动机的电机150连接，以再次驱动可旋转电极111，将可旋转电极111用作飞轮以再次存储动能，直到下一个照射时期。应该注意的是，术语“高压”用于任何适合于驱动X射线管的电压。

控制元件190可以控制检查装置100的任何元件的定时，特别是控制电源130、电源160、高压电路120、开关180和/或作为电动机或作为发电机作用的电机150的定时。

电动机，图4示出了根据本发明的示例性实施例的检查装置的简化图示。

检查装置100可以具有多管布置，其中，检查装置100的旋转部分102可以具有多个X射线管110，例如两个X射线管电极110。应该注意的是，检查装置的旋转部分102还可以具有除了两个之外的任何其他数量的X射线管。

因此，由于多管布置，可以对感兴趣对象107进行更快的检查。当检查人体的活动器官时，这是很重要的。

图5示出了根据本发明的示例性实施例的用于检查装置中的X射线管的示例性实施例。

X射线管110包括耦合到圆柱形转子体151的可旋转电极111，所述圆柱形转子体151为电机150的一部分。可以将圆柱形转子体151设置在处于真空下的管内。电机150可以具有固定线圈***155。可以将固定线圈***155设置在管外的非真空区域。根据本发明的示例性实施例，圆柱形转子体151包括到固定线圈***155的磁耦合。与可旋转电极111相对，设置有对电极115。可旋转电极可以为阳极，而对电极115可以为阴极。可以将阴极定位于圆柱形转子体151及与其耦合的可旋转阳极111的旋转轴上，或者可以将阴极偏置到旋转轴上。

图6示出了用于操作根据本发明的检查装置的方法的示例性实施例的流程图。

在操作过程中，可能是两个不同的操作模式，其中一个为发电机操作模式，其包括步骤S1，通过旋转X射线管内的电极而驱动用于作为发电机操作的电机，所述电极与所述电机耦合；以及步骤S2，借助于作为发电机操作时的电机将旋转电极的动能转换成电能，其中，将可旋转电极用作飞轮以存储动能。

根据本发明的另一示例性实施例，提供了作为电动机操作模式的操作模式，包括借助于第一电源为电机提供功率的步骤S3。

根据本发明的另一示例性实施例，发电机操作模式包括为X射线管的电极提供高压的步骤S4。

根据本发明的另一示例性实施例，电动机操作模式包括当将电机作为电动机操作时将第一电源与电机连接的步骤S5，并且，发电机操作模式包括将作为发电机操作时的所述电机与高压电路连接的步骤S6。

根据本发明的另一示例性实施例，发电机操作模式还包括借助于第二电源将功率提供给高压电路的步骤S7。

应该注意的是，本发明的方法不局限于上述步骤，还可以包括用于驱动检查装置的其他步骤。

由图6的流程图所表示的方法可以实现为存储在计算机可读介质上的检查感兴趣对象的计算机程序，所述计算机程序在由处理器运行时，用于执行上述步骤。同样可以将由图6的流程图所表示的方法在检查感兴趣对象的程序单元中执行。

应该注意的是，术语“包括”不排除其它元件或步骤，并且“一个”不排除多个。也可以将结合不同实施例进行描述的各元件进行组合。

应该注意的是，不应将权利要求中的附图标记理解为限制权利要求的范围。

Claims

1、一种用于检查感兴趣对象(107)的检查装置，所述检查装置(100)包括：

X射线管(110)，其具有至少一个可旋转电极(111)；

电机(150)，其用于作为发电机操作；

其中，所述可旋转电极与所述电机耦合，使得借助于所述电机将所述可旋转电极的动能转换为电能，其中，将所述可旋转电极用作飞轮以存储所述动能。

2、如权利要求1所述的检查装置，还包括高压电路(120)，其用于将电功率提供给所述X射线管(110)的所述电极(111)。

3、如权利要求1所述的检查装置，还包括：

第一电源(160)；

其中，所述电机(150)还用于作为电动机操作；以及

其中，当所述电机(150)作为电动机操作时，所述第一电源(160)用于为所述电机(150)提供功率。

4、如权利要求3所述的检查装置，还包括：

开关(180)，其用于选择性地，当所述电机(150)作为电动机操作时，将所述第一电源(160)与所述电机(150)连接；以及当所述电机(150)作为发电机操作时，将所述电机(150)与所述高压电路(120)连接。

5、如权利要求2-4中的任一项所述的检查装置，还包括：

第二电源(130)，其用于将功率提供给所述高压电路(120)。

6、如一个权利要求5所述的检查装置，其中，将所述第二电源(130)安装于所述检查装置(100)的固定部分(101)。

7、如上述权利要求中的任一项所述的检查装置，其中，将所述X射线管(110)安装于所述检查装置(100)的旋转部分(102)。

8、如权利要求5-7中的任一项所述的检查装置，其中，借助于变压器(140)将所述第二电源(130)和所述高压电路(120)进行耦合。

9、如权利要求4-8中的任一项所述的检查装置，其中，将所述开关(180)安装于所述检查装置(100)的所述旋转部分。

10、如上述权利要求中的一项所述的检查装置，其中，所述电机(150)包括圆柱形转子体(151)。

11、如上述权利要求中的一项所述的检查装置，其中，所述电机(150)包括固定线圈***(155)。

12、如权利要求10和11中的任一项所述的检查装置，其中，所述圆柱形转子体(151)包括到所述固定线圈***(155)的磁耦合。

13、如上述权利要求中的一项所述的检查装置，其中，所述检查装置(100)包括多管布置。

14、如上述权利要求中的一项所述的检查装置，其中，所述电极(111)为阳极。

15、一种用于在根据权利要求1所述的检查装置(100)的X射线管(110)中使用的电极，其用于用作飞轮以存储动能。

16、一种利用检查装置(100)检查感兴趣对象的方法，所述方法包括如下步骤：

通过旋转X射线管(110)内的电极(111)而驱动(S1)用于作为发电机操作的电机(150)，所述电极(111)与所述电机(150)耦合；以及

借助于作为发电机操作时的所述电机(150)，将所述可旋转电极(111)的动能转换(S2)为电能，其中，将所述可旋转电极(111)用作飞轮以存储所述动能。

17、如权利要求16所述的方法，其中，所述电机(150)还用于作为电动机操作，所述方法还包括如下步骤：

借助于第一电源(160)将功率提供(S3)给所述电机(150)。

18、如权利要求17所述的方法，还包括如下步骤：

将高压提供(S4)给所述X射线管(110)的所述电极(111)。

19、如权利要求16和17中的任一项所述的方法，还包括如下步骤：

将所述第一电源(160)与作为电动机操作时的所述电机(150)连接(S5)；以及

将作为发电机操作时的所述电机(150)与高压电路(120)连接(S6)。

20、如权利要求16和17中的任一项所述的方法，还包括如下步骤：

借助于第二电源(130)将功率提供(S7)给所述高压电路(120)。

21、一种计算机可读介质，其中存储有检查感兴趣对象的计算机程序，所述计算机程序在由处理器运行时，用于执行如下步骤：

借助于作为发电机操作时的所述电机(150)将所述旋转电极(111)的动能转换(S2)成电能，其中，将所述可旋转电极(111)用作飞轮以存储所述动能。

22、一种所存储的用于检查感兴趣对象的程序单元，所述程序单元在由处理器运行时，用于执行如下步骤：

借助于作为发电机操作时的所述电机(150)将所述可旋转电极(111)的动能转换(S2)为电能，其中，将所述可旋转电极(111)用作飞轮以存储所述动能。

23、一种计算机芯片，其中存储有检查感兴趣对象的计算机程序，所述计算机程序在由处理器运行时，用于执行如下步骤：