滤波器和X射线成像系统 【技术领域】
本发明涉及一种滤波器和X射线成像系统。更具体地，本发明涉及用于调节X射线频谱的滤波器，以及具有这种滤波器的X射线成像系统。
背景技术
在X射线成像系统中，用滤波器来调节X射线的频谱，其后将X射线辐射到对象上。滤波器安装在与X射线管附连的准直仪盒内。为了获得想要的频谱，选择性使用与转盘附连的多个滤波器过滤板(参见，例如，日本未绝专利公开号Hei11(1999)-76219(第0009段以及附图1和2))。
【发明内容】
希望能对频谱进行多级调节。然而，在通过转盘装置将过滤板从一个切换到另一个的结构中，该调节顶多能到4级。如果想要采用转盘方法实现7级或更多的多级调节，那么用于安装多个滤波器的转盘的尺寸将变得非常大，因而这种尝试是不实用的。
因此，本发明的一个目的是要提供一种允许多级频谱调节并且能够减小尺寸的滤波器，及具有该滤波器的X射线成像系统。
在本发明的第一方面中，提供了一种可调节通过辐射频谱的滤波器作为解决上述问题的装置，它包括：具有让辐射从其中穿过的孔洞的支撑板；由支撑板支撑并具有互不相同的滤波器特性的多个过滤板；以及选择性地移动多个过滤板至闭合该孔洞的位置和开放该孔洞的位置的移动装置。
在本发明的第二方面中，提供了根据第一方面的滤波器作为解决上述问题的装置，其中移动装置包括：操纵过滤板处于远离孔洞的方向的弹簧装置；位于过滤板附近的由支撑板支撑并各自具有切口部分的多个棘齿板；用来在支撑板上枢轴地支撑过滤板的的第一支撑点；用来在支撑板上枢轴地支撑棘齿板的第二支撑点；与过滤板和棘齿板相连的板弹簧，其使过滤板和棘齿板彼此互锁地在枢轴上转动；以及与棘齿板的切口部分相接合的棘爪，移动棘爪可枢轴地旋转棘齿板，因而能使过滤板移动到闭合孔洞的位置上。
在本发明的第三方面中，提供了根据第一方面的滤波器作为解决上述问题的装置，其中支撑板具有相互平行的顶层和底层，并且过滤板由顶层和底层支撑。
在本发明的第四方面中，提供了根据第一至第三方面任一个的滤波器作为解决上述问题的装置，其中支撑板是圆盘的形状，并且在其中心形成了孔洞。
在本发明的第五方面中，提供了根据第一至第四方面任一个的滤波器作为解决上述问题的装置，滤波器进一步包括能沿着支撑板的圆周旋转的环，并且棘爪被设置在环中。
在本发明的第六方面中，提供了一种采用穿过滤波器的X射线对对象进行射线照相的X射线成像系统作为解决上述问题的装置，该滤波器包括：具有让辐射在其中穿过的孔洞的支撑板；由支撑板支撑并具有互不相同的滤波器特性的多个过滤板；以及选择性地移动多个过滤板至闭合该孔洞地位置和开放该孔洞的位置的移动装置。
在本发明的第七方面中，提供了根据第六方面的X射线成像系统作为解决上述问题的装置，其中该移动装置包括：操纵过滤板处于远离孔洞的方向的弹簧装置；位于过滤板附近的由支撑板支撑并各自具有切口部分的多个棘齿板；用来在支撑板上枢轴地支撑过滤板的的第一支撑点；用来在支撑板上枢轴地支撑棘齿板的第二支撑点；与过滤板和棘齿板相连的板弹簧，其使过滤板和棘齿板彼此互锁地在枢轴上转动；以及与棘齿板的切口部分相接合的棘爪，移动棘爪可枢轴地旋转棘齿板，因而能使过滤板移动到闭合孔洞的位置上。
在本发明的第八方面中，提供了根据第六方面的X射线成像系统作为解决上述问题的装置，其中支撑板具有相互平行的顶层和底层，并且过滤板由顶层和底层支撑。
在本发明的第九方面中，提供了根据第六至第八方面任一个的X射线成像系统，其中支撑板是圆盘的形状，并且在其中心形成了孔洞。
在本发明的第十方面中，提供了根据第六至第九方面任一个的X射线成像系统作为解决上述问题的装置，其中滤波器进一步包括能沿着支撑板的圆周旋转的环，并且棘爪被设置在环中。
本发明的优点
根据本发明，由于用于调节通过辐射的频谱的滤波器包括：具有让辐射穿过的孔洞的支撑板；由支撑板支撑并具有互不相同的滤波器特性的多个过滤板；以及选择性地移动多个过滤板至闭合该孔洞的位置和开放该孔洞的位置的移动装置，因此实现能多级调节频谱并能减小尺寸的滤波器，及含有该滤波器的X射线成像系统是可能的。
【附图说明】
图1是示出了作为实施本发明的最佳方式的例子的X射线成像系统的结构的图。
图2是示出了滤波器的示意结构的图。
图3是示出了该滤波器的示意结构的图。
图4是示出了该滤波器结构的分解图。
图5是示出了平行连杆机构的结构和操作的图。
图6是示出了该平行连杆机构的结构和操作的图。
图7是示出了棘爪结构的图。
图8是示出了该滤波器的工作状况的图。
图9是示出了该滤波器另一个工作状况的图。
图10是示出了该滤波器另一个工作状况的图。
图11是示出了该滤波器另一个工作状况的图。
图12是示出了该滤波器另一个工作状况的图。
图13是示出了该滤波器另一个工作状况的图。
图14是示出了该滤波器另一个工作状况的图。
图15是示出了该滤波器另一个工作状况的图。
【具体实施方式】
以下将参看附图更详细地描述实施本发明的最佳方式。本发明并不限于实施本发明的这种最佳方式。
图1示出了X射线成像系统的示意结构。该系统是实施本发明的最佳方式的一个例子。用该系统的结构，示出了实施与X射线成像系统相关的本发明的最佳方式的一个例子。
如同一附图所示，该系统包括X射线辐射器10、X射线检测器20和操作者控制台30。X射线辐射器10和X射线检测器20彼此相对设置，对象40位于两者之间。
X射线辐射器10包括X射线管12和准直仪盒14。滤波器16与准直仪18容纳在准直仪盒14中。滤波器16是实施本发明的最佳方式的一个例子。用滤波器16的结构示出了实施与滤波器相关的本发明的最佳方式的一个例子。
滤波器16调整从X射线管12发出的X射线的频谱，随后X射线通过准直仪18的孔洞辐射至对象40上。滤波器16是频谱可变滤波器。准直仪18是孔洞可变准直仪。
X射线检测器20检测穿过物体40的X射线，并将其输入至操作者控制台30处。以输入的信号为基础，操作者控制台30重建对象40的放射图象。重建的图象显示在操作者控制台30的显示器32上。
操作者控制台30控制X射线辐射器10。对滤波器16和对准直仪18的控制被包括在操作者控制台30对X射线辐射器10的控制中。如果需要的话，可手动调节滤波器16和准直仪18。
图2示意性示出了滤波器16的结构。如图2所示，滤波器16是双层的结构，包括顶层100和底层200。顶层100具有孔洞102，底层200具有孔洞202。孔洞102和202是同中心的，并具有相同尺寸，X射线穿过孔洞102和202。
顶层100和底层200在其外围上均具有一个环，该环将在随后描述。该环由马达300经齿轮302整体驱动，以便可逆地在顺时针和逆时针方向上旋转。
图3示出了与顶层100和底层200相关的环分离状态和环附连状态。如图3所示，顶层100和底层200包括圆盘状顶部支撑104和底部支撑204，它们以彼此面对的关系装配在一起，并且环106和206分别以可旋转的方式附连至它们的外围。
顶部支撑104和底部支撑204不旋转，并分别在它们的中心上形成有孔洞102和202。环106和206由马达300经齿轮302整体驱动，并适于分别沿着顶部支撑104的圆周和底部支撑204的圆周旋转。
图4示出了滤波器16分拆成顶层100和底层200的未装配状态。图4示出了顶部支撑104和底部支撑204在其面对的部分中右边和左边均为开放(或称打开)的状态。
顶部支撑104和底部支撑204通过形成在顶部支撑104中的三个孔108a、108b、108c，以及形成在底部支撑204上的三个销子208a、208b、208c被耦接在一起。
环106和206通过形成在环106中的三个孔109a、109b、109c，以及形成在环206上的三个销子209a、209b、209c被耦接在一起。
顶部支撑104具有三个位于其内表面上的过滤板110、120和130，即，位于其面对底部支撑204的表面上。过滤板110、120和130包括具有不同厚度并由支撑框架支撑的三个钢板或类似物。例如，三个钢板或类似物的厚度分别是0.1、0.2和0.3mm。
过滤板110、120和130构成三个平行连杆机构的一部分，通过操作平行连杆机构，该过滤板适于前进至闭合孔洞102的位置以及后退至开放同一孔洞的位置。
通过与环106一起旋转的棘爪140依次驱动该三个平行连杆机构。这里示出了通过操作棘爪140，过滤板110前进至闭合孔洞102的位置，而过滤板120和130后退至开放孔洞102的位置的状态。
底部支撑204具有三个位于其内表面上的过滤板210、220和230，即，位于其面对顶部支撑104的表面上。过滤板210、220和230包括具有不同厚度并由支撑框架支撑的三个钢板或类似物。例如，三个钢板或类似物的厚度分别是0.6、0.9和1.5mm。
过滤板210、220和230构成三个平行连杆机构的一部分，通过操作平行连杆机构，该过滤板适于前进至闭合孔洞202的位置以及后退至开放同一孔洞的位置。
通过与环206一起旋转的棘爪240依次驱动该三个平行连杆机构。这里示出了通过操作棘爪240，过滤板210前进至闭合孔洞202的位置，而过滤板220和230则进至开放孔洞202的位置的状态。
图5示出了与过滤板110相关的平行连杆机构的结构和操作。至于其它过滤板120至230，平行连杆机构的操作和结构都是相同的。如图5所示，平行连杆机构由连杆A、B、C、D和节点a、b、c、d构成。连杆A是固定连杆，连杆B是驱动连杆，连杆C是平行移动连杆，以及连杆D是被驱动连杆。
被驱动连杆D由过滤板110构成，驱动连杆B由棘齿板112构成。过滤板110围绕节点a旋转，棘齿板112围绕节点b旋转，且二者通过连杆C在节点c和d被连接到一起。
通过如此操作平行连杆机构，过滤板110可采取如图5(a)所示的后退状态或如图5(b)所示的前进状态。位于其如图5(a)的后退状态的过滤板110开放孔洞102，而其位于如图5(b)的前进状态则闭合孔洞102。
如图6所示，弹簧114引起的张力持续作用在过滤板110上。因此，当平行连杆机构没有运转时，过滤板110邻接对着止动销116，如图6(a)所示。
当棘爪140向上推棘齿板112时，平行连杆机构开始运转。当棘爪140在逆时针方向上旋转时，其与环106一起旋转通过所述环形路径，并向上推棘齿板112，因而导致棘齿板112旋转。因此，平行连杆机构运转，并且过滤板110前进至闭合孔洞102的位置，如图6(b)所示。图6(c)大比例的示出了在这种状态下棘齿板112和棘爪140之间的接合。
如图7所示，棘爪140通过轴142可旋转地附连至环106。通过安装在轴142上的螺旋弹簧144在附图中逆时针方向上施加旋转力，棘爪140处于紧靠止动销146的邻接状态。螺旋弹簧144的一端固定在棘爪140上，相对的一端固定在销148上。
当棘爪140停留在图6的位置(b)时，过滤板110停留在其前进位置上。当棘爪140从该状态进一步在逆时针方向上移动时，棘爪140将把棘齿板112推到一边继续前进。这时，由于弹簧114的回复力，过滤板110将退后，并开放孔洞102。
当环106在顺时针方向上旋转时，棘爪140无法推动棘齿板112，因此棘齿板112没有被致动，平行连杆机构不运转。
现在将描述由此构建的滤波器16的综合操作。图8到14中依次示出了随着棘爪140和240的旋转过滤板的行为。图8到14是在X射线辐射方向上看到的顶层100和底层200的图。
图8示出了顶层100和底层200的初始状态。在初始状态中，任何过滤板都不闭合孔洞102和202。这对应于厚度为零的过滤板插入到孔洞102和202中的状态。
在环106和206的逆时针旋转以及棘爪140的驱动下，位于顶层100一侧上的过滤板0.1、0.2和0.3依次前进至闭合孔洞102的位置，如图9、10和11所示。这样，每个过滤板均可调节X射线频谱。在这个过程中，在底层200一侧，因为棘爪240敲击着经过全部棘齿板，所以全部过滤板停留在它们的后退位置上。
在环106和206的顺时针旋转以及棘爪240的驱动下，位于底层200一侧上的过滤板0.6、0.9和1.5依次前进至闭合孔洞202的位置，如图12、13和14所示。这样，每个过滤板均可调节X射线频谱。在这个过程中，在顶层100一侧，因为棘爪140敲击着经过全部棘齿板，全部过滤板停留在它们的后退位置上。
这样，就可能获得过滤板厚度可在7个级别中改变的滤波器16。滤波器16具有顶层100和底层200的双层结构，每个层均具有由平行连杆机构驱动的三个过滤板，因而易于减小整体尺寸。
如图15所示，每个层上提供有用来致动平行连杆机构的两个棘爪。由于采用了两个棘爪，可缩短接近位于距离每个棘爪的当前位置最远位置上的过滤板的时间。
当过滤板的转变级别数目为4时，滤波器16可以是具有顶层100或底层200的单层结构。此外，每层上过滤板的数目并不限于3，还可以是其它适当的数目。