X射线源制造技术

一种便携式X射线成像源(100)，能够进行无运动X射线断层合成，其中所述源适用于牙科和小体部/小面积成像。

X ray source

A portable X-ray imaging source (100) capable of motion-free X-ray tomography synthesis is provided, which is suitable for dental and body/small area imaging.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】X射线源本专利技术涉及一种X射线成像源，尤其涉及一种便携式X射线成像源，这种便携式X射线成像源能够进行无运动断层合成成像并且适用于牙科和小体部/小面积成像。传统的X射线成像通常基于平面射线照相术。这种方法利用单个高功率点状X射线源，该X射线源由一组真空管组成，该组真空管能够在很宽的能量和电流范围内产生单个锥形或扇形X射线束。这种系统通常要求将X射线源放置在距待成像人员很远的位置处，以确保X射线覆盖足够的区域，并保持“皮肤安全距离”-避免在皮肤的特定入口处产生过量X射线剂量所需的最小距离。这种大的间隔距离或源与物体之间的距离需要大量的功率。为了提供这种功率，传统的X射线系统使用大型，昂贵且重(数十公斤)的电源。这种电源通常需要冷却，这进一步增加了系统的体积、重量和成本。最终结果是这种传统系统通常是固定的(不是便携式的)或占用很大空间，并且对最终用户，例如医院、初级保健机构、筛查诊所和牙科诊所征收高的资金成本。另外，这种传统的单源系统(没有台架或其他移动源的装置)通常只能产生二维(2D)图像。传统的二维(或平面)成像通常不足以识别临床检测和诊断所必需的特征(或生物标记)。在牙科和小体位/小面积成像(例如乳房X线照相术)中尤其如此。在牙科诊断中，口内(口内拍摄)X射线或射线照片是用于诊断牙齿问题的最常见图像。但由于口内射线照片是二维的，它们经常被证明不足以识别各类临床问题，包括垂直型根折、骨质流失、植入物不稳定；和龋齿(蛀牙)-尽管龋齿在很大程度上是可预防的，但仍然是儿童和成人最常见的慢性疾病。牙医所面临的一个具体挑战是在磨牙拔除前确认神经管相对于牙根的位置。目前，这种手术的最佳设备是锥束计算机断层扫描(CBCT)系统。但是由于CBCT固有的高辐射暴露，这种高辐射暴露通常是平面牙科成像的30-150倍，特别是在由于该病症造成的危险不足以值得这种暴露的情况下，通常避免使用CBCT。此外，由于CBCT设备的成本高，许多牙医无法使用这种系统。因此，经常要求牙医在利用二维、平面X射线图像所提供的有限信息作为指导的情况下,“有风险地”继续进行。其他小面积成像应用中也出现类似问题。例如，乳房X线照相术是一种专门的医学成像技术，这种医学成像技术使用X射线来观察乳房内部，并且是早期发现乳房疾病的必要医学诊断工具。但是二维乳房X线照相术通常不如数字乳房断层合成或三维(3D)乳房X射线照相术有效。在数字乳房断层合成中，在三维图像集中捕获和重建或“合成”不同角度的乳房的多张图像。目前，乳房断层合成需要X射线成弧形运动并在多个点处停止，这增加了成本并在将乳房保持在压缩夹具期间增加了总的成像时间，引起患者不适。人口研究表明，乳房断层合成筛查可以改善乳腺癌的早期检测，包括可能难以通过二维成像检测到的小癌症。乳房断层合成还可以使“回叫”或后续筛查的实例更少，更精确地指出异常部位的大小、形状和位置，活检更少，检测到多个肿瘤的可能性更大，同时还能获得异常部位的更清晰图像。辐射剂量减少也是三维X射线成像中的一个重要担忧。这种担忧在计算机断层扫描(CT)(这可能是目前最先进的三维成像技术)的情况下尤为紧迫。CT涉及绕对象移动源以收集大量投影(有效地扫描患者的所有角度)，然后将数据构建成可用的三维图像集。这种360度扫描导致患者暴露于比传统平面放射学明显更高的X射线剂量(对于低剂量CT(LDCT)约为1.5mSv，对于全剂量CT则高达8.0mSv)。2007年的估值预计美国未来29,000例癌症可能与当年进行的CT扫描有关。这种癌症的高发病率可能源于可归因于CT的高X射线暴露。实际上，在2008年的英国，尽管CT扫描占所有X射线操作的不到10％，但是据估计CT扫描占患者X射线剂量的68％。因此，需要减少整个人群的CT研究数量，特别是在涉及儿科，多次筛查或随访研究以及患有慢性疾病的患者的情况下，更应如此。数字断层合成为CT提供了一种可行的，低剂量的替代方案。由于数字断层合成仅涉及患者的部分角度(或有限扫描)的扫描(与360度扫描相反)，目前的数字断层合成系统可产生的有效辐射剂量为低剂量胸部CT扫描的辐射剂量的不到1/10，与传统的双视胸部X线摄影相比，剂量仅增加了30％(平面：0.1mSv，DT：0.13mSv)。然而，使用传统的基于单源的系统的数字断层合成受到这种系统的成本和复杂性的限制。常规的断层合成方法通常涉及从各个方向(通常在患者感兴趣区域的部分角度)拍摄静止物体或人的多个图像，然后使用这些多个二维图像重建三维图像集。通常，需要机械台架来沿着一系列位置移动单个X射线源(真空管)，这增加了X射线系统的尺寸和费用。而且，因为图像是按照顺序拍摄的，所以这种设置与其他期望的设置相比，需要更长的总体图像捕获时间。由于其成本和复杂性，除了乳房X线照相术和胸部成像之外，数字断层合成通常不用于牙科应用，或者小面积/小体部应用。因此，虽然传统的二维(平面)成像不足以识别牙科和小肢/小面积应用中的各种临床相关标记，但是在这种情况下由于可能暴露于高剂量辐射而常常避免使用CT。因此，需要实现DT在胸部和乳房X线照相术中证明的剂量-信息改善，但没有传统DT系统固有的成本和复杂性。因此，本领域需要一种能够提供更安全(例如，更低剂量)，更准确的(三维)初级诊断成像的更广泛可用的X射线源(例如，便携式，更便宜且具有更小的占地面积)。迄今为止，市场上还没有便携式，无运动的断层合成X射线系统。本公开的实施例的目的在于提供一种便携式X射线源(其至少比传统系统小一个数量级)，其使得能够利用无运动源进行断层合成。本专利技术的实施例的另一个目的是，与传统的二维X射线成像相比，能够实现高分辨率的三维X射线成像，其中增加的辐射剂量仅为最小值。作为示例而非限制，本公开的实施例可以包括由多个X射线发生器构成的便携式X射线源。所述多个X射线发生器可以布置成分布式阵列，其中每个X射线发生器可以是可单独寻址的(或可控制的)。以这种方式，便携式X射线源可以能够执行感兴趣区域的部分角度扫描(如断层合成所需)，同时需要更短的间隔距离，因此需要的功率小得多。另外，X射线源还可以包括能够为X射线发生器供电的高压电源。在一个方面，高压电源可以能够将电池电压转换为高电压，从而实现便携式应用。便携式X射线源还可以包括诸如总准直器的机构，其能够将发射的X射线准直在发生器与待成像的物体或人之间的给定距离处的有限区域内。使用具有较小的间隔距离的总准直器可以减少患者和源操作员暴露于有害辐射的可能性。分布式X射线发生器阵列可包括布置在发射器阵列中的多个电子场发射器。另外，分布式X射线发生器阵列可包括多个靶，所述多个靶由在高能轫致辐射有效的材料制成，或者具有由这种材料制成的区域。靶可以布置成具有与发射器阵列类似的配置的阵列，或者可以成对布置，以使得从电子发射器发射的电子能够撞击轫致辐射靶，从而产生X射线。所述多个电子发射器和靶可以通过将发射器和靶容纳在真空室中，来保持在真空中。分布式X射线发生器阵列还可以包括间隔物，其可以能够在发射器与靶之间保持适当的分离并使发射器绝缘。此外，分布式X射线发生器阵列可包括多个发射控制器，例如但不限于选择性供电的螺线管线圈，其能够控制来自每个靶的X射线的发射。分布式X射线发生器还可包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种便携式X射线源，其特征在于，包括：一分布式X射线发射器阵列；一电路，能够通过所述分布式X射线发生器阵列选择性地控制X射线发射；一电源，能够产生高电压，用于为所述分布式X射线发生器阵列供电；和一总准直器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种便携式X射线源，其特征在于，包括：一分布式X射线发射器阵列；一电路，能够通过所述分布式X射线发生器阵列选择性地控制X射线发射；一电源，能够产生高电压，用于为所述分布式X射线发生器阵列供电；和一总准直器。2.根据权利要求1所述的便携式X射线源，其特征在于，所述分布式X射线发生器阵列还包括：多个电子场发射器；多个靶，其中当电子入射在由对高能轫致辐射有效的材料构成的所述靶的区域上时，每个靶能够发射X射线光子，并且其中每个靶与一电子场发射器对准；一间隔物，设置在所述电子场发射器和靶之间，其中所述间隔物能够承受所述电子场发射器和靶之间的高电位差；多个发射控制器，能够防止所述电子场发射器发射的电子撞击所述靶的区域，所述靶的区域由对高能轫致辐射有效的材料组成；一低压外壳，包含所述电子场发射器和靶；以及一滤波器，能够过滤低能X射线。3.根据权利要求2所述的便携式X射线源，其特征在于，所述分布式X射线发生器阵列还包括多个栅极，其中每个栅极能够控制相关电子场发射器的发射场。4.根据权利要求3所述的便携式X射线源，其特征在于，所述分布式X射线发生器阵列还包括由多个准直器组成的准直器阵列，其中每个准直器能够缩小由相关靶发射的X射线的角度。5.根据前述权利要求中任一项所述的X射线源，其特征在于，所述分布式X射线发生器阵列还包括固定阵列。6.根据前述权利要求中任一项所述的便携式X射线源，其特征在于，所述分布式X射线发生器阵列还包括平面阵列。7.根据权利要求2所述的便携式X射线源，其特征在于，所述多个发射控制器包括多个电磁线圈或多个平行板偏转器中的一个。8.根据前述权利要求中任一项所述的便携式X射线源，其特征在于，还包括一壳体；其中所述壳体包括一内壳，用于隔离所述X射线源的高压部件，和一外壳，包含所述X射线源的其他部件。9.根据权利要求8所述的便携式X射线源，其特征在于，还包括一个或多个传感器，其中所述一个或多个传感器使得所述分布式X射线发生器阵列能够与检测器对准，而不需要所述分布式X射线发生器阵列与所述检测器接触。10.根据前述权利要求中任一项所述的便携式X射线源，其特征在于，所述电源能够将电池电压转换为所述高电...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉尔·特拉维斯，保罗·贝特里奇，马克·埃文斯，马丁·霍顿，阿卜杜勒·萨米·莫卧儿，克里斯汀·施密德豪森，
申请(专利权)人：昂达博思有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB