根据一些方面，本发明专利技术提供了一种用于成像和/或辐射疗法的x-射线装置，所述x-射线装置包括：能够产生电子的电子源、设置成接收来自所述电子源的电子的至少一个第一靶物（所述至少一个第一靶物包含响应于电子的辐照而发射宽谱x-射线辐射的物质）、设置成接收至少一些宽谱x-射线辐射的至少一个第二靶物（所述至少一个第二靶物包含响应于来自第一靶物的宽谱x-射线辐射的辐照而发射单色x-射线辐射的物质）、以及设置成检测从至少一个第二靶物发射的至少一些单色x-射线辐射的至少一个检测器。根据一些方面，本发明专利技术提供了相对低成本的、相对小占用面积的x-射线装置，其用于产生单色x-射线辐射，所述单色x-射线辐射适用于医学/临床目的，且适用于现有的医疗场所，诸如医院和/或小的临床场合。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】单色X-射线方法和装置
技术介绍
传统的诊断性放射摄影术和癌症治疗使用X-射线发生器，其发射在宽能带范围内的χ-射线，所述能带在诊断和治疗过程中不必要地暴露正常组织。单色辐射已经用于专门的场合，以尝试减小剂量和提高图像对比度。但是，由于阻止性的尺寸、成本和/或复杂性，用于产生单色辐射的常规系统可能不适合临床或商业应用。例如，使用无效的Bragg晶体作为滤光片或使用实体靶物χ-射线荧光剂来产生单色辐射，需要非常大的、昂贵的且有力的宽带同步加速器源，其尚未被证实可用于临床场合。其它常规技术包括，使用多毛细管光学器件(polycapillary光学器件)来增加常规实验室X-射线发生器的通量，但是仍然使用Bragg晶体进行单色化。在有些治疗用途中， 使用高能线性电子加速器来减小施用于皮肤的剂量。但是，能量特异性的控制是间接的和微小的。通常，使用单个辐射束不可能靶向特定类型或深度的组织，且辐射不可区分组织类型，无论恶性的还是良性的。此外，现在的治疗设施的成本、基本结构和人员要求较高，且不可能满足甚至一部分社会保健需要。使用单色Y-射线源的近距离放射疗法也可能提供治疗益处，但是，因为Y-射线能和半衰期受天然物理学规律的约束，放射性核素的适当选择受到限制。
技术实现思路
申请人:已经认识到，用于产生宽谱辐射的标准的χ-射线管可以与荧光靶物相组合，以产生适用于对靶组织成像和辐射疗法的单色辐射。本专利技术的方面可以用于提供相对低成本的、相对小占用面积的X-射线装置，用于产生单色X-射线辐射，所述单色X-射线辐射适用于医学/临床目的，且适用于现有的医疗场所诸如医院中。有些实施方案包括产生单色辐射的方法，所述方法包括从包含第一靶物的X-射线管产生宽谱X-射线辐射，所述第一靶物响应于电子的辐照而发射所述宽谱X-射线辐射， 引导至少一些宽谱X-射线辐射来辐照第二靶物，所述第二靶物包含响应于该辐照而发射单色X-射线辐射的物质，并引导至少一些单色X-射线辐射来辐照靶组织。有些实施方案包括X-射线装置，所述X-射线装置包括能够产生电子的电子源、 设置成接收来自所述电子源的电子的至少一个第一靶物(所述至少一个第一靶物包含响应于电子的辐照而发射宽谱X-射线辐射的物质)、设置成接收至少一些宽谱X-射线辐射的至少一个第二靶物(所述至少一个第二靶物包含响应于来自第一靶物的宽谱X-射线辐射的辐照的物质)、以及设置成检测从至少一个第二靶物发射的至少一些单色X-射线辐射的至少一个检测器。附图说明图1是常规X-射线管的示意图2解释了一种情形其中电子(比核亮许多)非常紧密地接近核，且电磁相互作用造成轨道的偏斜，其中电子丧失能量，且发射出X-射线光子；并描述了处于它的最简单形式的轫致辐射(Bremsstralung)；图3解释了由典型的X-射线管产生的轫致辐射光谱，其中试图逃离靶物的更低能量的 χ-射线被吸收，造成光谱在低能量处的特征性翻转； 图4解释了产生特征线发射的物理现象；图5解释了来自含有钼阳极的X-射线管的组合光谱，它显示了厚靶轫致辐射和特征性钼线发射；图6A解释了光电效应； 图6B解释了来自K壳的X-射线荧光的原理；图7解释了通过用铜χ-射线辐照铝(Al)靶物而产生的X-射线荧光光谱，所述铜χ-射线由具有铜阳极的χ-射线管产生；图8解释了随锆的χ-射线能而变化的吸收系数，其中不连续的跃变或限显示了如何增强吸收刚好至锆中的电子的结合能以上；图9解释了根据本专利技术的有些实施方案的单色χ-射线系统； 图10的流程图解释了，根据本专利技术的有些实施方案，使用与选择的造影剂协调的上述单色χ-射线装置进行成像的方法；图11的流程图解释了，根据本专利技术的有些实施方案，使用上述的单色χ-射线装置进行辐射疗法的方法；图12解释了溴化钾(KBr)的质量吸收系数；图13A和1 分别解释了由具有铑阳极的常规χ-射线管产生的厚靶轫致辐射光谱，以及使用图13A中的宽带光谱由χ-射线荧光产生的& K α和K β χ-射线；图14Α分别解释了，根据本专利技术的实施方案，使用轫致辐射光谱的KBr仿真模型的二维等值线图(上图)，以及使用单色& K χ-射线的KBr仿真模型的二维等值线；和图14Β分别解释了，根据本专利技术的有些实施方案，使用轫致辐射光谱的KBr仿真模型的 χ-射线强度三维图(上图)，以及使用单色& K χ-射线的KBr仿真模型的χ-射线强度三维图。具体实施例方式如上面所讨论的，能够产生单色辐射来生成诊断图像和/或进行辐射疗法的常规 X-射线系统，通常不适合临床和/或商业应用，这是由于生产、操作和维持这样的系统的阻止性的高成本、和/或对于临床应用而言太大的系统占用面积。结果，这样的常规系统被限制在用于研究中，和在相对很少的已经投资于大型的、复杂的且昂贵的设备的研究机构中。 医疗场所诸如医院和诊所仍然缺少可用于临床场合用于诊断/治疗目的的单色χ-射线装置的可行选择。申请人:已经开发了简单的、低成本的、台式方法和装置，用于产生可调的单色 Χ"辐射，所述单色χ-辐射能够有效地诊断和治疗癌性肿瘤。根据有些实施方案，使用产生在宽能量范围内的X-射线的常规X-射线管来辐照实体靶物，所述实体靶物又将发射单色的荧光X-射线。发荧光的靶物可以由单一元素制成，或者它可以是几种元素的复合物。这些荧光X-射线的能量是靶物质的元素组成的特征。可以选择由单一元素制成的靶物，使得它的荧光X-射线能量刚好超过造影剂中优势元素的吸收限，所述造影剂已经被递送至特定组织部位诸如癌性肿瘤。在该意义上，将来自靶物的荧光X-射线发射调至造影剂的吸收特征。也就是说， 所述荧光靶物包括与造影剂匹配的物质。所述造影剂可以是任意合适的造影剂，诸如溴、 碘、钆、银、金、钼、具有大于35的原子序数的其它元素中的任一种或组合，或任意其它合适的造影剂。所述造影剂可以属于至少一类造影剂，诸如χ-射线成像剂、磁共振成像剂、放射性试剂、辐射疗法试剂、甲状腺有关的药剂、防腐剂、消毒剂、除痰剂、抗阿米巴药、抗病毒药、抗心律失常药、抗肿瘤药等。这样的技术会增强造影剂中的X-射线吸收(相对于周围组织)，从而不仅提高图像对比度，而且使诊断辐射剂量降低多达3个数量级。根据有些实施方案，可以选择多元素靶物，它们会发射具有低于和高于造影剂的吸收限的能量的荧光χ-射线。同时得到的高于和低于所述限的吸收差异，可以进一步提高图像对比度。通过增加用于治疗用途的常规χ-射线管的功率，本文所述的靶向能力技术会增加在肿瘤部位处的吸收效率，或无论将造影剂定位于何处，同时使在别处的辐射暴露最小化。根据有些实施方案，提供了单色X-射线装置，这至少部分地如下实现串联地组合响应于入射电子束而产生宽谱辐射的靶物，继之以响应于入射宽谱辐射而产生单色 X-射线的发荧光的靶物。术语“宽谱辐射”在本文中用于描述具有或没有阳极物质的特征发射线的轫致辐射。下面更详细地描述了这样的装置的工作原理。厚靶轫致辐射在X-射线管中，从称作阴极的加热的丝释放出电子，并被高压(例如， 50 kV)向称作阳极的金属靶物加速，如在图1中示意地图解的。高能电子与阳极中的原子相互作用。经常，具有能量E1的电子靠近靶物中的核，且它的轨道被电磁相互作用改变。在该偏离过程中，它向核减速。随着它减慢至能本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·H·西尔弗，杰拉尔德·奥斯汀，戴维·考德威尔，
申请(专利权)人：埃里克·H·西尔弗，杰拉尔德·奥斯汀，戴维·考德威尔，
类型：发明
国别省市：
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