X射线探测

摘要

旋转阳极X射线管因为电子束更改旋转阳极的焦斑的表面的作用，而随时间劣化。当源被用在成像应用中时，这引起了在得到的对象图像中的劣化。讨论了一种X射线管壳体组件，其允许对这样的效应的校正。尤其是，X辐射的不被用于成像的额外的射束可以被用于校正这样的效应。

权利要求

1.一种能用于提供信号(126)的X射线管壳体组件(132)，所述X射线管壳体组件包括：-X射线管(102)，其用于生成来自焦斑(104)的X辐射；

-参考滤波器(106)；以及

-参考探测器(108)；以及

-控制器(124)；

其中，所述X辐射包括主要部分(110)和参考部分(112)，其中，所述主要部分不同于所述参考部分；

其中，所述主要部分(110)和所述参考部分(112)在最小出射角(α最小,主要、α最小,参考)与最大出射角(α最大,主要、α最大,参考)之间，所述出射角是由基准平面(114)对向的始于所述焦斑(104)处的顶点的仰角；

其中，所述参考部分和所述主要部分的所述最小出射角(α最小,参考、α最小,主要)彼此相等，并且所述参考部分和所述主要部分的所述最大出射角(α最大,参考、α最大,主要)彼此相等；

其中，所述参考滤波器(106)被配置为在由所述参考探测器(108)对所述参考部分(112)的探测之前对所述参考部分(112)进行滤波；

其中，所述参考探测器(108)被配置为探测所述参考部分(112)，以提供参考信号(125)；并且

其中，所述控制器(124)被配置为基于所述参考信号来计算信号(126)。

2.根据权利要求1所述的X射线管壳体组件(132)，其中，所述X射线管壳体组件包括X射线壳体(132)，所述X射线壳体具有参考X射线窗口(134)和主要X射线窗口(136)，使得在操作中，所述参考X射线窗口(134)提供参考射束(138)，并且所述主要X射线窗口(136)提供主要射束(140)。

3.根据权利要求2所述的X射线管壳体组件(132)，其中，所述X射线管壳体组件(132)包括对X射线不透明的对象，所述对象被放置在所述X射线管(102)内部，从而将所述X辐射分离为所述参考射束(138)和所述主要射束(140)。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的X射线管壳体组件(132)，其中，所述X射线管壳体组件(132)还包括衰减器(158)，所述衰减器被放置在所述参考探测器(108)与所述参考滤波器(106)之间。

5.根据权利要求1至3中的任一项所述的X射线管壳体组件(132)，其中，所述参考滤波器(106)能够在曝光之间被替换。

6.根据权利要求4所述的X射线管壳体组件(132)，包括抗散射栅格(160)，其被聚焦到所述焦斑(104)上并且被定位在所述参考探测器(108)与所述衰减器(158)之间。

7.根据权利要求2或3所述的X射线管壳体组件(132)，还包括具有空间分辨狭缝(164)的X射线阻挡器(165)，所述X射线阻挡器因此被配置为与所述参考探测器(108)一起形成一维焦斑狭缝相机(174)，以从强度分布的边缘探测所述焦斑(104)的位置。

8.根据权利要求1至3中的任一项所述的X射线管壳体组件(132)，还包括不透明线，所述不透明线被放置在所述参考探测器(108)前面以形成空间分辨条带，所述空间分辨条带因此被配置为与所述参考探测器(108)一起从强度分布的图案探测所述焦斑(104)的位置。

9.根据权利要求7所述的X射线管壳体组件(132)，其中，两个空间分辨狭缝(176、178)被正交地定位为形成二维焦斑狭缝相机(180)，所述二维焦斑狭缝相机被配置为在操作中从所测量的参考射束的图案探测所述焦斑的所述位置。

10.根据权利要求7所述的X射线管壳体组件(132)，其中，所述参考滤波器(106)包括具有不同滤波器值(A、B、C)的多个滤波器(185；A、B、C)，并且所述一维焦斑狭缝相机包括具有不同衰减器值(X、Y)的另外的多个衰减器(184；X、Y)，使得狭缝相机的所述参考探测器(108)探测在衰减器和滤波器的多个组合后面的所述参考射束(138)。

11.根据权利要求9所述的X射线管壳体组件(132)，其中，所述参考滤波器(106)包括具有不同滤波器值(A、B、C)的多个滤波器(185；A、B、C)，并且所述二维焦斑狭缝相机包括具有不同衰减器值(X、Y)的另外的多个衰减器(184；X、Y)，使得狭缝相机的所述参考探测器(108)探测在衰减器和滤波器的多个组合后面的所述参考射束(138)。

12.根据权利要求10或11所述的X射线管壳体组件(132)，其中，所述滤波器(185；A、B、C)和所述的另外的衰减器(184；X、Y)组合覆盖整个参考射束。

13.根据权利要求7所述的X射线管壳体组件(132)，其中，提供了多个一维或二维焦斑狭缝相机，其一起形成多狭缝焦斑相机，其中，所述多个一维或二维焦斑狭缝相机的所述狭缝中的至少第一和第二狭缝相对于所述参考探测器(108)的像素边界被偏置。

14.根据权利要求1至3中的任一项所述的X射线管壳体组件(132)，其中，所述控制器(124)被配置为根据至少一个参考探测器(108)的至少一个输出(125)计算来自包括以下项的组的至少一个参数：谱变异性、管电压、所述焦斑的位置、所述焦斑的尺寸、所述焦斑的强度、管电流、管老化、动态阳极旋转不稳定性、周期性阳极旋转不稳定性、所述焦斑的位置或形状的磁畸变，以及所述焦斑的形状或位置的重力畸变。

15.根据权利要求1所述的X射线管壳体组件(132)，其中，所述参考滤波器(106)和所述参考探测器(108)被布置在所述X射线管(102)的罩内。

16.根据权利要求1至3中的任一项所述的X射线管壳体组件(132)，其中，多个参考射束被提供，其中，所述多个参考射束中的每个与所述参考探测器(108)相关联，并且其中，所述X射线管壳体组件被配置为在操作中选择或组合来自所述多个参考射束的信号。

17.一种X射线成像系统(200)，具有：

-X射线管壳体组件(202)；

-能够变更的对象前X射线滤波器(204)；

-对象后探测器(206)；

-处理单元(208、124)；

其中，所述X射线管壳体组件(202)是根据前述权利要求中的任一项所述的X射线管壳体组件(100)；

其中，所述对象前X射线滤波器(204)匹配所述X射线管壳体组件(202)中的至少一个参考滤波器；

其中，所述对象后探测器(206)与所述X射线管壳体组件(202)中的所述参考探测器(108)是相同类型，并且

其中，所述处理单元(208、124)从所述X射线管壳体组件(202、100)接收校正信号，并使用所述校正信号来对来自所述对象后探测器(206)的数据进行校正。

18.根据权利要求17所述的X射线成像系统(200)，其中，所述对象前X射线滤波器不同于所述X射线管壳体组件(202)中的所述至少一个参考滤波器。

19.一种用于确定表示X射线管壳体组件的X射线发射特性中的变化的信号的方法(300)，包括以下步骤：

a)生成(302)来自X射线管的焦斑的X辐射，

其中，所述X辐射包括主要部分(110)和参考部分(112)，其中，所述主要部分不同于所述参考部分；其中，所述主要部分(110)和所述参考部分(112)在最小出射角(α最小,主要、α最小,参考)与最大出射角(α最大,主要、α最大,参考)之间，所述出射角是由基准平面(114)对向的始于所述焦斑(104)处的顶点的仰角；其中，所述X辐射包括主要部分和参考部分，其中，所述参考部分和所述主要部分的所述最小出射角(α最小,参考、α最小,主要)彼此相等，并且所述参考部分和所述主要部分的所述最大出射角(α最大,参考、α最大,主要)彼此相等；

b)使用参考滤波器对所述参考部分进行滤波(304)；

c)探测(306)所述参考部分；

d)输出(308)表示所述参考部分的特性的参考信号；

e)计算(310)信号；并且

f)输出(312)所述信号。

说明书

X射线探测

技术领域

[0001] 本发明涉及X射线探测。

背景技术

[0002] 在旋转阳极管X射线源中，电子在跨千伏级电势差的阴极与旋转阳极之间被加速，使得它们撞击到旋转阳极的焦点轨迹上。在该过程中，X射线被生成，所述X射线被说成是源自于在撞击在旋转阳极上的电子束的点处的“焦斑”。由于撞击中消散的能量，旋转阳极的表面在此过程中可以被修改，并且可能开始出现小的凹坑和裂纹。

[0003] 结果，管的X射线产量和光谱在其寿命的过程中可能改变，这可能对管被用于其中的应用具有影响。现代X射线管应用中的趋势是，随着(CT系统中)机架速度的增加，被施加到旋转阳极的瞬时功率同等地增加。

[0004] 此外，探测器单元和焦斑的收缩(以允许更好的空间分辨率)，以及阳极角的加宽(针对加宽的探测器覆盖范围)导致在旋转阳极X射线管的焦斑处的增加的功率密度。由电
子束引起的旋转阳极的表面的改变速率在未来仅可能增加。

[0005] 在US 2009/0067578 A1中，描述了一种具有包括狭缝的结构的旋转阳极，在被放置在阳极上的结构经过焦斑时所述狭缝能够被探测到。因此，能够根据在X射线管的操作期间的所探测的信号的改变确定焦斑的性质。

发明内容

[0006] 光谱探测CT系统能够受由旋转阳极的目标材料中的变化导致的旋转阳极X射线源的未知光谱变异性影响。在旋转阳极X射线源中，当粗糙化的目标在电子束下移动通过焦斑时，光谱变异性可以随着在10与100ms之间的特征时间变异性而出现。目标通过在许多曝光循环上电子束撞击旋转阳极并且移除阳极的表面中的一些的重复动作，而被粗糙化。这可
以创建X射线频谱的高频变化，所述高频变化能够将被成像的对象的图像质量劣化。

[0007] 也已经示出，因为随着由减速电子引起的热能消散到阳极中的旋转阳极的热膨胀，旋转阳极上的焦斑的位置能够漂移离开其期望位置。得到的射束的尺寸和X射线强度分布也能够以非期望的方式变化。允许对热阳极加热的效应的校正将是有帮助的。

[0008] 最终，作为关键技术因素的管电压和/或电流通常在X射线系统中使用昂贵且庞大的电阻分压器来测量。增强的紧凑性和降低的测量成本将是期望的。

[0009] 因此，能够存在对用于提供包含能够用于校正X射线图像信息的校正信号的X射线源的需要，其中，校正信号本身还未受被成像的对象的影响。

[0010] 本发明的目的通过独立权利要求的主题来解决，其中，另外的实施例被并入在从属权利要求中。应当注意，本发明的下面描述的各方面也适用于X射线成像系统以及方法。

[0011] 根据本发明，提供了一种能用于提供信号的X射线管壳体组件，所述X射线管壳体组件包括：X射线管，其用于生成来自焦斑的X辐射；参考滤波器；参考探测器；以及控制器。
所述X辐射包括主要部分和参考部分，其中，所述主要部分不同于所述参考部分。所述主要部分和所述参考部分在最小出射角与最大出射角之间，所述出射角是由基准平面对向的始
于所述焦斑处的顶点的仰角。所述参考部分和所述主要部分的所述最小出射角彼此相等，
并且所述参考部分和所述主要部分的所述最大出射角彼此相等。所述参考滤波器被配置为
在由所述参考探测器对所述参考部分的探测之前对所述参考部分进行滤波。此外，所述参
考探测器被配置为探测所述参考部分，以提供参考信号，并且所述控制器被配置为基于所
述参考信号来计算信号。

[0012] 这样的X射线源允许测量并且校正由旋转阳极的变化引起的由X射线源发射的X射线中的变化，这是因为参考探测器探测来自X射线的参考部分的X射线，所述参考部分具有
与X射线的主要部分相同的光谱特性和空间强度概况，所述主要部分能够被用于照射要被
成像的对象，例如CT扫描器中的患者。

[0013] 来自参考部分的X射线能够被用于校正主要部分中的X辐射的原因在于，辐射的两者部分都是从相同的X射线管获取的，穿过相同类型的参考滤波器和探测器，并且在其处从X射线管的旋转阳极获取部分的“仰”角和“扇形”角也相同。

[0014] 从X射线管组件以这种方式提供的信号能够给出允许以下的信息：对前面提到的效应的校正，所述效应亦即但不限于，由射束目标的粗糙度引起的光谱变异性、由旋转阳极的加热引起的焦斑的漂移；以及对管电压和其他重要技术因素的测量。

[0015] 根据本发明的示范性实施例，所述X射线管壳体组件包括X射线壳体，所述X射线壳体具有参考X射线窗口和主要X射线窗口，使得在操作中，所述参考X射线窗口提供参考射
束，并且所述主要X射线窗口提供主要射束。

[0016] 在该实施例中，所述窗口(或孔口)形成来自参考和主要X射线部分的明确定义的射束，其用于分别指向所述参考探测器和所述目标。

[0017] 根据本发明的另一示范性实施例，所述X射线管壳体组件包括对X射线不透明的对象，所述对象被放置在真空管内部，从而将所述X辐射分离为所述参考射束和所述主要射
束。

[0018] 在该实施例中，能够生成明确定义的参考射束和主要射束，而不需要在所述X射线管壳体组件本身的套内的额外硬件：用于将射束划分为参考和主要射束的工具被提供在所
述X射线管内部。

[0019] 根据本发明的另一示范性实施例，所述X射线管壳体组件还包括衰减器，所述衰减器被放置在所述参考探测器与所述参考滤波器之间。

[0020] 所述衰减器防止所述参考探测器元件的饱和，所述参考探测器元件通常是光子计数器的中的像素。因此，所述参考探测器能够准确地探测X射线通量。所述衰减器可以由具有低原子序数的材料制成，所述材料例如为 或铍，其具有有限的X射线滤波效应，
但是具有显著的X射线衰减效应。

[0021] 根据本发明的另一示范性实施例，所述参考滤波器能够在曝光之间被替换。

[0022] 在CT扫描器的示范性应用中，不同的对象成像方案使用不同功率的X射线，例如，取决于患者的尺寸。这要求在被成像的对象侧对滤波器的替换。也能够替换参考滤波器使
得其在任何时间都匹配患者滤波器将是方便的。以这种方式，到达所述参考滤波器的所述
参考射束将已经穿过与所述主要射束相同类型的滤波器。

[0023] 根据本发明的另外的示范性实施例，所述X射线管壳体组件还包括抗散射栅格，所述抗散射栅格被定位在所述参考探测器与所述衰减器之间，并且被聚焦到所述焦斑上。

[0024] 抗散射栅格的提供防止偏离中心的X射线到达所述参考探测器。这改进了所述参考信号的质量。这样的偏离中心的辐射也能够将作为对在穿过要被成像的对象之前发射的
辐射的真实表示的参考射束的质量劣化，并且因此能够将从所述参考信号导出的校正信号
的质量劣化。

[0025] 根据本发明的另外的示范性实施例，提供了X射线阻挡器，其包括空间分辨狭缝，并且因此被配置为与所述参考探测器一起形成一维焦斑狭缝相机，以从空间强度分布的边
缘探测所述焦斑的位置。

[0026] 根据本发明的实施例，X射线管组件被提供具有不透明线，所述不透明线被放置在所述参考探测器前面以形成空间分辨条带，所述空间分辨条带因此被配置为与所述参考探
测器一起从强度分布的图案探测所述焦斑的位置。

[0027] 根据本发明的另一示范性实施例，两个空间分辨狭缝被正交地定位，以形成二维焦斑狭缝相机，所述二维焦斑狭缝相机被配置为在操作中从所测量的参考射束的图案探测
所述焦斑的所述位置。

[0028] 被定位为跨所述扇形射束的两个正交的狭缝相机的存在允许探测沿所述基准平面的和在所述基准平面之上和之下的焦斑漂移。这允许在二维中识别所述焦斑的漂移。所
述基准平面在这种意义上指代所述旋转阳极的旋转平面。

[0029] 根据另外的实施例，所述X射线管壳体组件的所述参考滤波器具有带不同滤波器值的多个滤波器，并且一维或二维焦斑狭缝相机包括具有不同衰减器值的另外的多个衰减
器，使得所述狭缝相机的所述参考探测器探测在衰减器与滤波器的多个组合后面的所述参
考射束。

[0030] 在该实施例中，所述参考探测器接收已经通过不同滤波器值和不同衰减器的组合被滤波的所述参考射束。因为光子通量可以根据X射线系统的应用协议而变化，例如，不同的图像滤波器可以取决于要被成像的对象(例如，患者)的尺寸被使用，并且用于确保参考
探测器像素中总是存在有跨扇形射束的沿滤波器与衰减器的组合的既没有被过度辐射也
没有辐射不足的被充分照射的线阵列。每个“扇区”由滤波器和衰减器组合定义。

[0031] 根据本发明的另外的示范性实施例，所述滤波器与衰减器组合覆盖整个参考射束(β)。

[0032] 在该实施例中，针对所使用的射束中的每个可能的滤波器，在参考射束中将存在对应的滤波器。因此能够跨射束的宽度测量光谱，甚至在应用广泛不同的值的X射线强度
时。

[0033] 根据另外的示范性实施例，X射线管壳体组件因此被提供有多个一维或二维焦斑狭缝相机。这些一起形成多狭缝焦斑相机。所述多个一维或二维焦斑狭缝相机的狭缝中的
至少第一和第二狭缝相对于所述参考探测器的像素边界被偏置。

[0034] 因此，根据该实施例，在焦斑的移动或焦斑的形状的改变后，这些多个狭缝相机生成不同的信号比率。最优信号比可以被用于对畸变的探测。这允许在探测器中使用较大尺寸的像素。

[0035] 根据本发明另外的示范性实施例，所述控制器被配置为从至少一个参考探测器的至少一个输出计算来自包括以下项的组的至少一个参数：光谱变异性、管电压、所述焦斑的位置、所述焦斑的尺寸、所述焦斑的强度、管电流、管老化、动态阳极旋转不稳定性、周期性阳极旋转不稳定性、所述焦斑的位置或形状的磁畸变，以及所述焦斑的形状或位置的重力
畸变。

[0036] 因此，能够计算表征参考射束的信号。这些信号可以落入到至少三个类别中：

[0037] 第一，与由电子束引起的旋转阳极损伤相关联的发生在高频处的缺陷可以跨参考射束被测量并且被记录。这允许实时地或在图像后处理中，在对象图像中校正由旋转阳极
缺陷引起的高频缺陷。

[0038] 第二，可以跟踪以较低速率发生的主要由于旋转阳极加热的改变。这样的较低速率效应本身可以主要表现为由因为加热或冷却的旋转阳极的膨胀或收缩引起的焦斑的位
置在若干秒上的偏移的形式。与热膨胀有关的信号可以在控制回路中“反馈”到X射线管内部的电极，以补偿热漂移。

[0039] 备选地，这样的热漂移信号可以提供针对对象图像的额外校正信号。

[0040] 最后，可以捕获与管电压或管电流有关的参数，它们对于X射线检查装置的操作是重要的。因此可以捕获这些参数，而无需如通常所要求的大量额外电路。

[0041] 此外，当使用参考射束进行电流测量时，仅测量参考射束中的电流(将使主要射束中的电流与参考射束中的电流相关)，而不是进入X射线管壳体组件的总电流。

[0042] 根据另外的示范性实施例，所述参考滤波器和参考探测器被包括在真空管内。

[0043] 将参考探测器和参考滤波器放置在真空管内部允许参考射束布置被实现得更为紧凑。

[0044] 根据本发明，提供了多个参考射束。所述多个参考射束中的每个都与参考探测器相关联，并且所述管壳体组件在操作中被配置为选择或组合来自所述多个参考射束的信
号。

[0045] 因此，能够选择最强的参考信号，或者通过组合来自射束的信息来改进所计算的信号的信噪比。

[0046] 根据本发明，还提供了一种X射线成像系统，具有：X射线管壳体组件；能够变更的对象前X射线滤波器；对象后探测器；处理单元。所述X射线管壳体组件是如前面描述的X射线管壳体组件。所述对象前X射线滤波器匹配所述X射线管壳体组件中的至少一个参考滤波器。所述对象后探测器与所述X射线管壳体组件中的所述参考探测器是相同类型。此外，所述处理单元从所述X射线管壳体组件接收信号，并使用所述信号来校正来自所述对象后探
测器的数据。

[0047] 在如描述的X射线成像系统中，所述参考射束被暴露于与成像射束(主要射束)相同类型的元件。因此，能够准确地测量并且补偿由旋转阳极劣化引起的射束质量中的劣化。

[0048] 根据本发明的示范性实施例，提供了一种X射线成像系统。所述对象前X射线滤波器不同于所述X射线管壳体组件中的所述至少一个参考滤波器。

[0049] 当所述X射线成像系统在患者前和患者后侧使用不同的滤波器值时，所述系统被简化，这是因为不需要确保滤波器针对每次曝光都被匹配。

[0050] 根据本发明，还提供了一种用于确定X射线管的X射线发射特性中的变化的方法。所述方法包括以下步骤：

[0051] a)生成来自X射线管的焦斑的X辐射，

[0052] 其中，所述X辐射包括主要部分和参考部分，其中，所述主要部分不同于所述参考部分；其中，所述主要部分和所述参考部分在最小(α最小,主要、α最小,参考)与最大(α最大,主要、α最大,参考)出射角之间，所述出射角是由基准平面对向的始于所述焦斑处的顶点的仰角；其中，所述X辐射包括主要部分和参考部分，其中，所述参考部分和所述主要部分的所述最小出射角
(α最小,参考、α最小,主要)彼此相等，并且所述参考部分和所述主要部分的所述最大出射角彼此相等(α最大,参考、α最大,主要)；

[0053] b)使用参考滤波器对所述参考部分进行滤波。

[0054] c)探测所述参考部分。

[0055] d)输出表示所述参考部分的特性的参考信号。

[0056] e)计算校正信号。

[0057] f)输出所述校正信号。

[0058] 如上面定义的所述方法允许提供校正信号，所述校正信号能够被用于补偿X射线对象图像上的旋转阳极老化或加热的效应。额外地，经由这种方法获得的所述校正信号能
够被用于导出诸如管电流和管电压的重要操作信息。

[0059] 根据本发明，使用来自X射线管的不同的参考部分(射束)来表征X射线管中的缺陷。所述参考射束不同于被用于对对象(例如患者)进行成像的X射线部分(射束)。参考探测器在基准平面周围的任意位置(由旋转阳极的方位角 定义的)都是可能的，只要所述位置
不同于被用于对象成像的主要射束。

[0060] 一方面参考探测器的二维区，以及另一方面二维焦斑区，定义了参考部分。参考射束的最小出射角，以及扇形角，应当等于成像束的这些。这是因为，从旋转阳极发射的光子的光谱和强度分布呈现围绕针对焦斑被定位于其中的平面的法线的极性对称。

[0061] 如果与主要射束中的相同的滤波器被用在参考射束中，则这确保了相等的射束质量。

[0062] 在前面的讨论中，讨论了来自源的X射线到主要部分和参考部分的划分。应理解，术语“主要部分”简单地指从旋转阳极发射的X射线的被引导朝向感兴趣对象的，并且然后由测量侧的探测器测量的扇区。

[0063] 类似地应理解，术语“参考部分”简单地指所发射的X射线的由参考探测器所探测的另一扇区。X射线的参考部分和主要部分彼此不同。

[0064] 此外应理解，多于一个参考探测器可以被放置在X射线管壳体组件内部。在这种情况下，将存在多于一个参考部分，针对每个参考探测器一个。如果提供了多个参考部分(以及参考射束)，则它们中的每个都可以具有不同的滤波器。以这种方式，可以无需用户干预地自动选择被匹配到被用在主要射束中的滤波器的滤波器。

[0065] 还应理解，术语“最小出射角”定义在主要部分或参考部分中的任一个的边缘处与旋转阳极的基准平面之间的角。此外，“最大出射角”定义在参考部分或主要部分的相对边缘与旋转阳极的基准平面之间的角。参考部分的最小出射角与最大出射角是始于被定位于焦斑处的顶点的仰角。

[0066] 根据前面的讨论还应理解，参考射束和主要射束是根据X射线管的罩中的或X射线管壳体组件中的窗口来定义的。

[0067] 还应理解，基准平面被定义为与旋转阳极的截头锥形(倒角)表面(焦斑被定位于其上)相切的平面。换言之，基准平面在电子束被引导到其上的与旋转阳极的倒角相同的平面中。由于与截头锥形截面的面积相比较，焦斑的面积，以及其可以在其中移动的区通常非常小，因此好的逼近在于，焦斑的运动发生在平坦平面上的中间位置(顶点)周围。该逼近的效应并不实质性地影响本发明的操作。然而，所述逼近服务于允许对几何学的更容易的可
视化。

[0068] 当然，X射线管组件可以被用于CT系统内部。在CT系统中，X射线管组件关于患者旋转并且生成X射线的扇形射束。探测器系统(其将由被成像的对象衰减的X射线转换为电信号)在机架上与它相对地旋转。然后，计算机系统重建患者的解剖结构的图像。

[0069] 当然，所讨论的通用技术并不简单地适用于CT系统。许多其他类型的X射线系统可以从参考射束的应用获益，以校正发生在X射线管(例如C型臂系统)中的缺陷。

[0070] 所述技术也能够被应用于诸如X射线扫描器的系统，所述X射线扫描器被用在工业制造系统中，或者在旅客行李系统中。本申请不应当被视为被简单地限制到医学成像系统。

[0071] 本发明的这些和其他方面将根据下文描述的实施例变得显而易见，并且将参考下文描述的实施例得到阐明。

附图说明

[0072] 将在以下附图中描述本发明的示范性实施例：

[0073] 图1示意性图示了X射线管壳体组件的范例。

[0074] 图2示意性图示了根据另外的范例的通过X射线管壳体组件的横截面。

[0075] 图3A为当从旋转阳极上方查看时的主要射束和参考射束的范例。

[0076] 图3B为根据一个范例的旋转阳极X射线管中的相关角之间的几何关系的范例。

[0077] 图3C为示出焦斑的旋转阳极的总体视图。

[0078] 图4为备选参考部分位置的另外的范例。

[0079] 图5A为具有倒角边缘的旋转阳极的代表性视图。

[0080] 图5B为示出X射线发射特性的旋转阳极的表示。

[0081] 图6示出了从旋转阳极发射的参考部分和主要部分。

[0082] 图7示意性图示了参考探测器布置。

[0083] 图8图示了根据示范性实施例的X射线探测的另外的方面。

[0084] 图9为参考探测器布置的示范性实施例的示意性表示。

[0085] 图10图示了根据范例的具有参考探测器的X射线探测的另外的方面。

[0086] 图11A为根据范例的一维焦斑狭缝相机的示意性表示。

[0087] 图11B图示了从侧面示出的图11B的一维焦斑狭缝相机的另外的方面。

[0088] 图12A图示了二维焦斑狭缝相机的第一备选实施例。

[0089] 图12B图示了二维焦斑狭缝相机的第二备选实施例。

[0090] 图13A图示了使用中的图12A的二维焦斑狭缝相机。

[0091] 图13B图示了使用中的图12B的备选实施例的二维焦斑狭缝相机。

[0092] 图14图示了根据范例的参考滤波器，其包括具有不同滤波器值的多个滤波器以及不同衰减器，其中，滤波器和衰减器组合覆盖整个扇形射束。

[0093] 图15示出了具有偏置狭缝的一维多狭缝焦斑相机的范例。

[0094] 图16图示了C型臂X射线成像系统的范例。

[0095] 图17图示了根据范例的X射线成像方法。

具体实施方式

[0096] 图1示意性图示了根据本发明的X射线管壳体组件132。X射线管壳体组件132包括被包含在源内部的X射线管102。X射线管具有在其内部维持真空的密封罩。在管内部，有被布置为接近旋转阳极130的阴极128。

[0097] 当跨阴极和旋转阳极施加合适的电压时，电子束行进通过真空并撞击在旋转阳极130上。如CT系统中使用的旋转阳极具有截头锥形(锥形的段)形式，其范例被示出在图3c
中。X射线射束在其处撞击在旋转阳极130上的点被已知为焦斑104。焦斑被定位于截头锥形形式的倾斜侧(倒角)上。X射线作为对电子的快速减速与加速的结果而从焦斑被发射，从而引起“韧致”辐射的发射。

[0098] 被布置在X射线管壳体组件132内部的是参考滤波器106和参考探测器108。参考探测器具有通过参考滤波器106的焦斑104的X射线视图。

[0099] 参考探测器108输出参考信号125，所述参考信号被链接到入射在参考探测器的像素上的X射线通量的水平。

[0100] 控制器被配置为接收参考信号并且执行计算，从而输出信号126，所述信号是基于参考信号的。

[0101] 将注意到，在操作中，阴极128朝旋转阳极上的目标区发射电子。

[0102] 电子撞击在目标区上，因此生成X射线辐射(X射线)。X射线光子以随机方式被发射，从而实现延伸到高于焦斑的半空间中的强度分布。在图1中，这借助于两个部分112和
110来图示。部分112也被称作为“参考部分”，并且110被称作为“主要部分”。主要部分110通常是从X射线管壳体组件132发射的，并且在X射线系统中，被布置为入射在要被成像的对象上。

[0103] 参考部分112从X射线管102被发射通过参考滤波器106，并且由参考探测器108接收。如图示的，基准平面114对向定义主要和参考部分的仰角。基准平面为与焦斑位于其上的旋转阳极的截头锥形截面的边缘相切的平面。

[0104] 焦斑的表面在微观上覆盖倒角部分的非常小的比例，亦即，其为旋转阳极的截头锥形部分的片块。基准平面在图6中为与焦斑相切的平面。固定阳极通常是平坦的。在这种情况下，在本发明也能够被应用时，基准平面简单地为焦斑平面。

[0105] 读者将认识到，为了图形简明，基准平面和得到的角能够被建模为水平的，如图1中所示。产生于基准平面一方面被建模为水平并且另一方面被倾斜到与截头锥形(倒角)边
缘相切的差异并不影响本发明。

[0106] 参考部分112能够被认为被定义在以下之间：在一侧上的由参考探测器108的前面占据的二维区；以及在另一侧上由焦斑占据的区。

[0107] 主要部分110可以被认为被定义于在一侧上的焦斑与成像探测器的前面之间的区域中，所述成像探测器在该实施例中并未要求保护，并且未在图1中示出。读者将认识到，根据该定义，参考部分与成像部分将不同。这是因为参考探测器不能在物理上占据成像探测
器被放置之处的前面或后面的空间，因为这将使成像探测器模糊。

[0108] 如图1中所图示的，参考部分112具有最小(α最小,参考)和最大(α最大,参考)出射(take-off)角。参考部分的出射角被定义为由基准平面114所对向的始于顶点的仰角，所述顶点被定位于焦斑处。

[0109] 将认识到，存在有最小出射角和定义参考部分的边界的参考出射角。从最大参考出射角减去最小参考出射角产生扇形角β’。

[0110] 也如图1中所图示的，主要部分也具有最小和最大出射角。类似地，主要部分的最大和最小出射角能够彼此相减，从而产生主要扇形角β。将认识到，参考部分扇形角β’与参考探测器108的区和焦斑10的区相关。类似地，也将认识到，主要部分的扇形角β由焦斑的区和最终的成像探测器的区定义。

[0111] 本发明的实质方面是，参考部分的最小出射角(α最小,参考)与主要部分的最小出射角(α最小,主要)相等。类似地，本发明的实质方面是，参考部分的扇形角β’等于主要部分的扇形角β。这是因为，如果假设阳极表面能够被近似为平坦的(例如，不弯曲或以其他方式畸变)，则光谱仅取决于与阳极表面的出射角(由于极性对称)。参考部分因此能够在有用射束的外部的任何位置处出射，只要前面的角条件被满足。

[0112] 当电子撞击在旋转阳极上时，X射线被创建。针对医学X射线和钨目标，取决于管电压，电子的相互作用的平均深度在2至10微米之间。因此，X射线必须穿过旋转阳极目标的材料。在旋转阳极周围的强度分布显示“足跟效应”，其特性为靠近阳极阴影的光子通量的缺乏。这在图5b中被示范。阳极的表面由于焦斑的热循环而变得粗糙。粗糙度能够在10至100微米之间的范围中，并且粗糙化效应随着管老化而恶化，这相称地导致足跟效应的增加。该效应变差的速率随着管功率增加而增加。因此，X射线射束的光子通量和光谱取决于出射角、管历史，并且在旋转阳极管中甚至阳极旋转通过方位面的相位，这是因为行进通过电子束的阳极材料的局部状况将随时间而变化。

[0113] 注意，在示范性实施例中，参考滤波器106与X射线的最终穿过要被成像的对象(例如患者)的主要部分中的为相同的类型。因为参考部分的最小出射角和扇形角等于主要部
分的最小出射角和扇形角，并且因为来自参考部分的X射线将已经穿过与来自主要部分的
辐射相同的类型的滤波器，因此到达参考探测器108的射束质量的劣化等于主要射束中到
达探测器的射束质量的劣化，其没有被进一步图示。

[0114] 在备选实施例中，参考滤波器106为与主要部分中使用的滤波器不同类型的。

[0115] 因此，参考射束提供了关于X射线管的旋转阳极的状况的额外的信息，所述额外的信息能够被用于校正使用主要部分成像的图像信息。该布置准许测量和校正由X射线管102
引起的X射线射束的变化，这是因为参考探测器探测来自参考部分的X射线，由于主要射束
与参考射束的出射角和扇形角的相等的值，所述参考部分具有与X射线的主要部分相同的
光谱特性，所述主要部分能够例如被用于照射要被成像的对象(患者)。

[0116] 参考探测器108可以包括能量分辨光子计数器，所述能量分辨光子计数器能够探测瞬时通量的光谱。在光子计数探测器中，X射线光子个体地被计数，并且它们的能量被测量。为了对个体光子进行计数，使用直接转换材料和快速计数ASIC，从而实现对在直接转换材料中由个体X射线光子形成的电荷云的处理。光子计数被已知为允许使用较低的剂量，因为计数较不容易受电子噪声影响。当然，其他X射线探测技术也能够被用于参考探测器，诸如常规的闪烁体-光探测器探测手段。

[0117] 将认识到，在所图示的实施例中，参考探测器是二维像素矩阵。然而，在备选实施例中，参考探测器能够是像素线阵列。线阵列将简单地测量跨参考部分的一个平面的X射线通量。

[0118] 根据本发明的示范性实施例，X射线管壳体组件132包括多个参考射束。在这种情况下，每个参考射束可以具有参考探测器108，所述参考探测器能够根据测量方案电子地被选择，和/或被选择以优化参考射束的质量参数。

[0119] 根据本发明的示范性实施例，参考探测器是与应用在成像侧处以测量主要部分所应用的探测器相同的类型。如果一个或多个参考射束中的滤波器是与应用在成像侧处以测
量主要部分的探测器的相同的类型，并且成像和参考探测器侧上的探测器也是相同的，则
在参考探测器108处接收的参考信号将更准确地表征主要射束。

[0120] 根据本发明的示范性实施例，参考探测器的部分或整个参考探测器被放置在X射线滤波器和衰减器的组合的后面。在范例中，能够使用单个滤波器值。然而，能够提供不同值的滤波器与衰减器的组合。随后将描述这样的范例。

[0121] 通常，参考探测器被放置为距焦斑5至10cm之间。这意味着，到达参考探测器的X射线将具有比到达被放置在要由主要部分成像的对象后面的成像探测器的X射线通量显著更大的X射线通量。

[0122] 因此，在本发明的备选示范性实施例中，衰减器可以被插入以考虑该效应。衰减器允许对探测器的被充分照射的那些线的适当的选择，而不管变化的技术因素，诸如电压。

[0123] 应认识到，参考探测器108能够以高频率对源的光谱特性进行采样。这样的频率与旋转阳极的角旋转速度有关。在现代旋转阳极管中，标准转数的范围能够在每分钟3000转
直到每分钟12000转之间。电子束在穿过的阳极材料上的特征停留时间在数十微秒的范围
中。对源的光谱特性的采样因此应当以这样的方式对应于该频率，即使得能够从参考射束
导出有用信息。

[0124] 光谱中以这样的高频率可探测的变化可以源自于通过电子束以高强度到旋转阳极的重复应用在旋转阳极的表面中引起的凹坑和裂纹。

[0125] 在备选实施例中或除对这样的缺陷的跟踪之外，参考探测器也可以探测由对旋转阳极的加热引起的热效应。对旋转阳极的加热可以预期发生在曝光期间在电子束的应用之
后若干秒的时间帧上。加热将使得旋转阳极改变几何结构。

[0126] 因此，所发射的X射线通量将相应地移动通过主要部分和参考部分的轨迹。该效应可以被跟踪，从而其能够被校正。因为参考部分是从与主要部分相同的旋转阳极获取的，并且在参考部分的出射角和扇形角等于主要部分的出射角和扇形角的假设下，能够在主要部
分中补偿由旋转阳极的热修改引起的不利效应(表现为X射线通量跨参考部分的移动)，并
且事实上能够在曝光的持续期间内跟踪所述不利效应。能够通过X射线管中的电子束偏转
手段，或者在根据原始投影数据对图像的重建(后处理)期间以数学方式，或者通过两者，来提供补偿。

[0127] 当然，可以使用控制回路以及X射线管中的另外的射束定位电极，来实时地执行对由于旋转阳极的热加热的焦斑位置的变化的校正，或者备选地，可以使用参考信号的记录
的版本，在曝光之后在图像的后处理中校正焦斑位置的变化。

[0128] 根据另外的示范性实施例，提供X射线管壳体组件132，其包括X射线壳体132，所述X射线壳体具有参考X射线窗口134和主要X射线窗口136，使得在操作中，参考X射线窗口134提供参考射束138并且主要X射线窗口136提供主要射束140。将看到，图2图示了从上方查看的旋转阳极102。旋转阳极被包含在X射线管102内部。旋转阳极130可以包括由图2中的圆形虚线来辨别的倒角边缘。倒角也被示出为元件142。阴极(该图中未示出)发射电子束，从而在焦斑104处撞击在旋转阳极的倒角边缘上，因此使得X射线被发射。应认识到，由于“足跟效应”，将在宽的区域上产生辐射。该辐射的一部分由图2中的灰色阴影区域来图示。

[0129] 将认识到，如之前描述的，从焦斑104发射的辐射可以被视为被分成至少参考部分112和主要部分110，并且假如参考探测器和患者探测器使用公共的出射角和扇形角对X射
线进行采样，在参考部分处的光谱特性与在主要部分处的光谱特性将是相同的。

[0130] 如图2中图示的，X射线管102被X射线管壳体132围绕，所述X射线管壳体对X射线不透明，除了至少主要窗口(孔口)136和参考窗口(孔口)134。主要窗口136和参考窗口134分
别将主要部分和参考部分的X射线整形为主要射束140和参考射束138。因此，这些窗口，其在本领域也被已知为孔口，形成明确定义的射束，以引导在参考探测器处和要被成像的对
象(患者)处的X射线。

[0131] 技术人员将认识到，如此定义射束并非必要的。实际上，只要是之前讨论的条件：参考部分具有等于主要部分的出射角并且参考部分具有等于主要部分的扇形角，参考部分
可以被用于校正来自主要部分的信息。

[0132] 图3A图示了从上方查看的旋转阳极。在这种情况下，主要射束是在旋转阳极外部的方向中从焦斑104发射的，并且参考射束138是在与主要射束110相反的朝X射线管内部的
方向中从焦斑发射的。这旨在示出，在原理上，只要参考射束的参考部分116的最小出射角等于主要部分110或主要射束140的最小出射角，并且只要参考部分138与主要部分140的扇
形角β相等，参考射束或参考部分的定位就是灵活的。

[0133] 图3B还图示了根据示范性实施例的本发明的几何方面。基准平面114与焦斑区共面，并且方位角被定义为通过焦斑的中心的针对焦斑区的法线。正交于基准平面114的是表示撞击电子束144的线。在104处为顶点，其表示电子束在其处撞击在旋转阳极上的焦斑的
位置。在图的左手边为定义参考部分的范围的中间线和外部线148。因此，角α最小,参考为参考射束或参考部分的最小出射角。角α最大,参考为参考部分的最大出射角。这些角由基准平面114对着。从α最大,参考减去α最小,参考产生β参考。类似的定义应用于主要部分或主要射束的角，如图3B中图示的。图4中图示了主要部分或主要射束和参考部分或参考射束的位置的又一范例。

[0134] 图4图示了向下看到旋转阳极130上的顶视图，也在图3A中被讨论的。在这种情况下，参考射束或参考部分112和138被示出在焦斑104周围的任选位置处。将认识到，这些是针对参考部分或参考射束的任选位置，并且可以被使用，只要参考射束或部分的最小出射
角等于主要射束或主要部分的最小出射角并且参考射束或部分的扇形角等于主要射束或
部分的扇形角。

[0135] 根据实施例，如果提供多个参考探测器108，则可以使用多个参考射束。

[0136] 参考射束或参考部分的精确形状将分别取决于参考探测器或X射线壳体的窗口132的位置和形状。

[0137] 在如图5A中所示的另外的说明性范例中，具有倒角边缘的旋转阳极130以剖视图被示出。阴极128向倒角边缘施加电子束。电子的快速减速使得X射线在阳极之上的全部方
向中被发射。由于X射线穿透通过在倒角边缘处的材料的不同距离的事实，X射线的发射是
随机的，引起图5B中图示的半球形强度分布，项目150。在焦点轨迹的表面之上的该肾形强度分布150被称作“足跟效应”，该肾形强度分布关于焦点轨迹表面在较大角处为各向同性，针对在足跟处的小角急剧下降。

[0138] 如图5B中图示的，主要部分和参考部分被定义在肾形足跟特性150和151中。

[0139] 在备选实施例中，可以考虑备选的参考几何结构，但必须认识到，这与涉及到的物理原理无关，并且仅仅为当使用截头锥形(倒角)阳极时讨论几何结构的更方便的方式。图6图示了具有被定位于倒角边缘上的焦斑的旋转阳极130。主要部分110和参考部分112是从焦斑104发射的。

[0140] 图7图示了X射线管壳体组件132的范例，其与图1中定义的并在针对被放置在参考滤波器与参考探测器108之间的衰减器158的添加的相关联的描述中所描述的相同。

[0141] 衰减器158补偿由以下中的差异导致的X射线通量的差异：从焦斑到被成像的对象(以及图像侧探测器)的邻近度；以及从焦斑到参考探测器108的邻近度。光子通量由衰减器减小，以避免使参考探测器108饱和。

[0142] 衰减器包括具有低原子序数的材料，例如碳、铍或特氟 这些材料具有低的X射线过滤效应，但具有显著的X射线衰减效应。

[0143] 因此，在参考探测器108中的光子计数器或其他探测器的像素中的堆积以及因此饱和被预防，因此允许其准确地探测X射线通量，以及因此管电压、电流、空间X射线特性以及光谱。

[0144] 根据另外的示范性实施例，X射线管壳体组件132可以包括参考滤波器106，所述参考滤波器能够在曝光之间被替换。可以由操作者通过变更X射线管壳体组件132内部的参考
滤波器滑块，来人工地执行替换。

[0145] 额外地，能够由诸如滤波器转盘或线性滤波器滑块的滤波器变更机构来自动地执行对参考滤波器106的替换。

[0146] 取决于例如要被成像的对象的体积，不同的测量方案使用不同的曝光功率。对象成像滤波器的替换允许记录可接受的对象图像，同时最小化患者剂量。

[0147] 如之前记载的，本发明的一个实施例的方面是，在成像侧的滤波器匹配参考滤波器106，使得参考射束和主要射束尽可能地已经被暴露于相同的条件。因此，在其中设想能够响应于被成像的对象变更成像滤波器的任何系统中，应当相应地提供替换参考滤波器
106。

[0148] 根据备选实施例，参考滤波器106可以不同于被用在成像侧上的滤波器，以补偿由X射线管与参考探测器和X射线管与成像侧之间的不同距离引起的X射线通量的差异。

[0149] 根据备选实施例，可以使用多组参考探测器和滤波器，其中，每个参考探测器被装备有与被用在主要射束中的至少一个滤波器匹配的不同X射线滤波器。

[0150] 衰减器158服务于避免在其后面的参考探测器108的各自的像素中的堆积。在已经应用了合适的计算之后，来自参考探测器的信号是用于校正来自患者后探测器的数据的参
考，所述患者后探测器未经历过度辐射，因为患者减小了X射线通量的强度。

[0151] 图8为前面描述的实施例的另外的说明性范例，示出了额外地包括倒角边缘142的从上方查看的参考阳极130的部分。从焦斑104发射的是主要部分110和参考部分112，它们
也可以由壳体中的孔口(未示出)形成为主要射束和参考射束。在参考部分的路径中是参考
滤波器106、衰减器158以及最终参考探测器108。

[0152] 图9图示了另外的示范性实施例，其示出了X射线管壳体组件132的范例，所述X射线管壳体组件包括被定位于参考探测器108与衰减器158之间并且还被聚焦到焦斑上的抗
散射栅格160。抗散射栅格160能够由金属的叶或片制成。抗散射栅格的功能是在参考射束
离开衰减器之后聚焦其。抗散射栅格仅允许直接从焦斑发射的射束入射在参考探测器上。

[0153] 图10还图示了在操作中的抗散射栅格160。图10示出了到旋转阳极130的部分的向下视图，所述旋转阳极具有倒角142和焦斑104，主要部分110和参考部分112是从焦斑104发射的。参考部分112然后穿过参考滤波器106和衰减器158。参考滤波器和衰减器的散射效应导致参考射束的X射线被散射，如由在156与160之间的线162所示。如果所散射的X射线被准许进入参考探测器，则不是直接由旋转阳极的缺陷引起的非期望的伪迹能够保持在参考信
号中，并且因此危害使用从参考信号计算的信号校正的任何图像的质量。

[0154] 因此，被提供在衰减器158与参考探测器108之间的抗散射栅格防止散射辐射到达参考探测器108。

[0155] 根据本发明的示范性实施例，图11A示出了用在X射线管壳体组件132中的一维焦斑狭缝相机。

[0156] 一维焦斑狭缝相机还包括X射线阻挡器170，其中，X射线阻挡器170包括空间分辨狭缝164，并且因此被配置为与参考探测器108一起形成一维焦斑狭缝相机174，以从参考射束的强度分布的边缘探测焦斑104的位置。

[0157] X射线阻挡器170通常使用在其中具有狭缝的金属的片来实施，尽管将认识到，对X射线不透明的任何材料都可以形成X射线阻挡器。

[0158] 根据另外的实施例，X射线阻挡器可以额外地或备选地包括一个或多个不透明线。

[0159] 根据另外的实施例，X射线阻挡器可以额外地或备选地包括空间分辨狭缝与线的组合。

[0160] 根据另外的实施例，一维焦斑狭缝相机可以包括额外的X射线滤波器，以在参考探测器上生成期望的光谱。

[0161] 二维像素阵列168被定位在X射线阻挡器170后面。如图11B中所示，二维像素阵列168在衰减器164中的间隙下面的区具有到X射线管壳体组件132的焦斑的直接视线。因此，
一维焦斑狭缝相机能够测量焦斑在一个方向中的相对位移位置。

[0162] 此外，一维焦斑狭缝相机可以包括滤波器衰减器165。滤波器衰减器165是具有低原子序数的材料的片，诸如碳、铍或 这些材料具有低的X射线滤波效应，但是具有
显著的衰减效应。如前面的实施例中的，需要滤波器衰减器来减少来自X射线源的过多光子通量。此外，仍能够利用一维狭缝来测量跨参考射束的扇形角方向的光谱特性。能够从在狭缝区中的像素导出焦斑位置信息。仍能够从不在狭缝区下面的像素导出射束光谱信息，或
者光子通量。

[0163] 即使在狭缝164下面的中心像素能够经历高的总光子通量处的过度辐射，焦斑比狭缝宽，并且将存在具有足够可读的信号的像素，所述足够可读的信号允许从强度分布的
边缘探测焦斑在一个维中的位置。

[0164] 应认识到，焦斑的位置需要不仅从强度分布的边缘导出。

[0165] 根据备选实施例，可以由控制器执行对由参考探测器108探测的参考射束的强度分布的图案的分析。使用该分析，可以跟踪焦斑的位置。可以使用能够将不同强度的区分辨为焦斑位置的任何合适的分析方法。备选地，控制器可以输出图案，使得可以在后处理中执行分析。

[0166] 根据本发明另外的示范性实施例，强度分布的图案可以被定义为强度分布的边缘。

[0167] 根据示范性实施例，像素阵列168被替换为一维像素条带，并且能够被用在更加基本的探测器中以仅在一个维中探测焦斑的位置的偏移，而不从束的其他区导出光谱信息。

[0168] 根据本发明的实施例，X射线管组件被提供有不透明线，所述不透明线被放置在参考探测器前面以形成空间分辨条带，所述空间分辨条带因此被配置为与参考探测器一起从
强度分布的图案探测焦斑的位置。

[0169] 根据本发明另外的实施例，X射线管壳体组件132的范例可以被提供有在X射线阻挡器170中的两个空间分辨狭缝176、178，所述空间分辨狭缝正交地被定位以形成二维焦斑狭缝相机180，所述二维焦斑狭缝相机被配置为在操作中从所测量的参考射束的图案探测
焦斑的位置。

[0170] 在图12A中图示了该实施例的第一备选。如图11A中公开的并在之前描述的一维焦斑狭缝相机被定位为紧邻另外的一维焦斑狭缝相机。这些相机在构造上与如图11A中描述
的焦斑狭缝相机相同。每个一维焦斑狭缝相机包括被定位在像素阵列168前面的X射线阻挡
器170。每个X射线阻挡器具有中心狭缝164。

[0171] 根据二维焦斑狭缝相机的第一备选，两个一维焦斑狭缝相机可以并排放置，其中，第一相机的狭缝176垂直于第二一维焦斑狭缝相机的狭缝178。本领域技术人员将认识到，图12A中所示的布置仅是范例，并且第二一维焦斑狭缝相机可以被定位在第一一维焦斑狭
缝相机的其他三侧中的任意上，只要狭缝176与178彼此正交。

[0172] 在如在图12A图示的实施例中，能够探测沿旋转阳极的边缘的焦斑在径向和轴向方向中的变化。此外，能够探测跨整个射束的光谱信息。这样的布置能够探测焦斑的位置和尺寸。换言之，跨扇形射束被定位的两个正交狭缝相机的存在允许探测沿方位的以及在方
位上面和下面的焦斑漂移，使得能够在两个维中识别焦斑的位置。

[0173] 在图12B中示出了备选实施例。在这种情况下，使用二维像素阵列168中的仅一个提供焦斑狭缝相机。在这种情况下，通过获取如前面描述的X射线阻挡器170，并且添加垂直于第一狭缝的额外的狭缝，来在单个像素阵列168上提供两个正交的狭缝。应认识到，利用正确的定位，这样的单个二维焦斑狭缝相机可以探测焦斑的径向和轴向位置，而无需使用
两个探测器，如在图12A中公开的实施例中的。以这种方式，能够更优有效地执行对焦斑的位置的探测。不需要提供两个二维像素阵列168。

[0174] 图13A图示了在操作中的二维焦斑狭缝相机的第一备选。线180表示入射在二维焦斑狭缝相机上的X射线射束图案的能量轮廓。该轮廓的形状取决于焦斑形状和位置。

[0175] 旋转阳极上的焦斑的纯径向偏移将引起主要射束和参考射束的仰角的相等改变。这将被投影到二维焦斑狭缝相机上。图13A中的二维焦斑狭缝相机的左侧部分将这样的径
向偏移探测为X射线射束的轮廓在探测器上面和下面的垂直移动。

[0176] 类似地，旋转阳极上的焦斑在轴向方向中的纯轴向偏移将引起轮廓的横向偏移，所述横向偏移能够由图13A右手侧的相机探测到。

[0177] 通过对二维焦斑狭缝相机的小心定位，能够探测焦斑的位置的任何偏移。

[0178] 图13B示出了在操作中的二维焦斑狭缝相机设计的第二备选。射束轮廓180再一次被示为被叠加在二维焦斑狭缝相机的第二备选上。与前面描述的相同的过程引起在二维焦
斑狭缝相机的表面上的轮廓的类似的偏移，并且这些再一次能够由像素阵列168探测到。

[0179] 根据另外的实施例，X射线管壳体组件132的参考滤波器具有参考滤波器106，所述参考滤波器具有带不同滤波器值(185；A、B、C)的多个滤波器185，并且一维或二维焦斑狭缝相机包括另外的多个衰减器184(X和Y)，所述衰减器中的每个均被提供有不同衰减器值的
范围，使得狭缝相机的参考探测器探测在衰减器与滤波器值的多个组合后面的参考射束。

[0180] 在图14中，关于说明相机的取向的轴示出了具有多个滤波器和衰减器的焦斑狭缝相机的取向。将看到，衰减器和滤波器的布置在仰角方向中覆盖整个参考射束；也就是说，探测器被这样定位，使得像素阵列与仰角α最小,参考和α最大,参考相交，并且像素阵列在整个扇形角β上被照射。

[0181] 在方位方向 中(在基准平面中)，滤波器与衰减器值的组合的范围由X射线参考射束照射。在方位方向中，存在有狭缝164，如在前面描述的焦斑狭缝相机中的。因此，覆盖整个扇形射束β的滤波器与衰减器组合被提供。可以存在有M不同的滤波器185和N不同的衰减器184的M乘N组合。如前面记载的，被用于成像的主要射束中的滤波器是可变更的。根据该实施例，针对主要射束中使用的每个可能滤波器，将存在有由参考射束照射的对应的参
考滤波器。在图14中，字符A、B或C表示滤波器值，并且字符X或Y表示衰减器值。

[0182] 额外的衰减器值被提出，因为来自X射线源的光子通量可以根据X射线系统的应用协议而变化。该解决方案也确保了总是存在有沿参考扇形射束β’定位的参考探测器的被充分照射的线阵列，其没有被过度辐照也没有辐照不足。然后能够由控制器选择被充分照射
的探测器线。

[0183] 因此，额外的衰减器允许对被充分照射的那些探测器线的适当选择，而不管广泛变化的技术因素。

[0184] 根据实施例，光谱信息可以仍然可从由不与当前测量技术因素有关的滤波器值覆盖的像素导出，尽管在这种情况下控制器将需要允许不同滤波器与衰减器值的组合。

[0185] 根据本发明另外的实施例，提供了一种X射线管壳体组件132，其中，滤波器(A、B、C)与衰减器组合(X、Y)覆盖整个参考扇形射束β’。因此，针对所使用的射束中的每个可能的滤波器，将有在参考射束中的对应的滤波器。能够跨射束的宽度测量光谱。

[0186] 根据另外的示范性实施例，提供一种X射线管壳体组件，其包括多个一维或二维焦斑狭缝相机，所述多个一维或二维焦斑狭缝相机一起形成多狭缝焦斑相机，其中，多个一维或二维焦斑狭缝相机的狭缝中的第一和第二狭缝相对于参考探测器108的像素边界被偏
置。

[0187] 该实施例将考虑以下事实，即当考虑(与要被成像的对象与焦斑之间的较大距离相比)参考探测器与焦斑之间的小得多的距离时，参考探测器108的像素可以具有比较宽的
间距。

[0188] 该实施例可以被应用于一维或二维狭缝相机实施例。关键的想法在于至少一个狭缝相对于探测器108的像素边界被偏置。

[0189] 为了使用具有接近源的宽像素宽度的像素，焦斑相机的狭缝应当被定位为接近探测器像素的边界。

[0190] 以这种方式，焦斑的运动能够被探测为在两者像素之间的信号比的改变。如果提供多个一维或二维焦斑狭缝相机，每个狭缝具有狭缝关于后面的探测器像素的位置的不同
相对位置，则更容易测量在各个实际位置中的焦斑位置。将选择具有对焦斑的运动的最高
灵敏度的“子相机”。子相机输出将由在相邻的探测器像素之间信号的比率来区分。

[0191] 图15图示了根据该实施例的三个一维焦斑狭缝相机。该实施例的参考探测器108具有比较大的像素间距。X射线阻挡器190a具有接近中间像素行的上边界的狭缝。X射线阻
挡器190b具有接近参考探测器的中间像素行的中间的狭缝。X射线阻挡器190c具有接近参
考探测器的中间像素行的下边界的狭缝。

[0192] 根据本发明的另外的示范性实施例，多个狭缝能够被放置在参考探测器前面，其具有相对于后面的像素边界的不同的空间位置，因此形成“多狭缝焦斑相机”。如从静止的焦斑的中心获取的每个狭缝的投影将被定位于相对于探测器像素之间的下层边界线的不
同位置中。换言之，探测器像素间距可以不同于狭缝间距，如从焦斑投影到探测器上的。

[0193] 在焦斑的移动或改变形状后，这些多个狭缝相机将生成会被输出的不同的信号比。最优信号比可以被用于对畸变的探测。

[0194] 根据另外的示范性实施例，X射线管壳体组件132的控制器124被配置为从至少一个参考探测器108的至少一个输出125计算来自以下项的组的至少一个参数：光谱变异性、
管电压、焦斑的位置、焦斑的尺寸、焦斑的强度、管电流、管老化、动态阳极旋转不稳定性、周期性阳极旋转不稳定性、焦斑的位置或形状的磁畸变，以及焦斑的形状或位置的重力畸变。

[0195] 根据该实施例，能够计算用于光谱探测的校准信号，其能够考虑通常由旋转阳极损伤导致的发生在高频处的旋转阳极的缺陷。跨整个参考射束的光谱探测能够被用于校正
从取自相同源的主要射束导出的图像。

[0196] 此外，可以跟踪主要由于在旋转阳极处的加热的以较慢速率发生的改变。因此可以在从主要射束探测的并且重建的图像中补偿焦斑的漂移。此外，也可以将定义由于阳极
加热的焦斑的运动的信号反馈到闭环控制系统，所述闭环控制系统可以使用额外的定位手
段(如X射线管内部的电极或磁偶极子)来校正电子束的方向，以校正焦斑漂移。

[0197] 根据本发明的实施例，可以通过选择参考探测器像素用于对(由于衰减器)经历与主要射束后像素(针对其，数据必须被校正)类似的通量率的投影数据的校正，来执行对过
度通量或堆积的校正。此外，校正能够考虑出射角。

[0198] 在这种情况下，参考探测器像素或像素的组被选择用于对来自主要射束的数据的校正。该像素或像素的组应当被定位在与针对其数据必须被校正的像素相同的出射角处。

[0199] 这种途径的益处在于，能够探测用于以下的紧凑高频校准信号：光谱探测，对由轨迹腐蚀和电弧导致的管老化的探测，以及焦斑特性。能够在X射线管壳体组件132处测量小的管电流，所述小的管电流可以在1mA处或以下。不贡献于X射线生成的电流被排除。此外，不需要现有技术中所要求的笨重的电阻分压器。

[0200] 该测量系统的另一优点在于能够量化寄生劣化效应，诸如离焦场致发射、线缆绝缘的极化与传导，以及X射线管中的微放电。

[0201] 此外，因为探测单元被安装在源处，因此存在用于信号传输的充足的X射线通量。因此，参考射束可以具有比主要射束显著更好的信噪比(SNR)。

[0202] 如果与空间分辨阵列探测器组合，如前面讨论的，则单元也能够并行测量焦斑尺寸和强度分布，并且允许关键参数、焦斑尺寸和管电流的稳定化。

[0203] 根据前面描述的实施例的X射线管壳体组件132能够校准在目标对象后面记录的主要射束中的投影数据。

[0204] 根据本发明另外的示范性实施例，X射线管壳体组件132可以包含X射线管壳体组件132的真空管内的参考滤波器106和参考探测器108。

[0205] 通过将参考探测器和参考滤波器放置在真空管内部，参考射束布置能够被实现得更为紧凑。

[0206] 根据本发明的示范性实施例，提供了根据任何前述要求的X射线管壳体组件，其中，提供了多个参考射束，其中，多个参考射束中的每个与参考探测器相关联，并且其中，管壳体组件在操作中被配置为选择或组合来自多个参考射束的信号。

[0207] 根据本发明另外的示范性实施例，提供了X射线成像系统200，其具有：X射线管壳体组件202、可变更对象前X射线滤波器204、对象后探测器206；以及处理单元208。X射线管壳体组件202是根据前面描述的实施例中的一个的X射线管壳体组件。对象前X射线滤波器
204匹配X射线管壳体组件202中的至少一个参考滤波器值。对象后探测器206与X射线管壳
体组件202中的参考探测器108是相同类型，并且处理单元124、208从X射线管壳体组件102、
100接收校正信号，并使用所述校正信号来校正来自对象后探测器206的数据。

[0208] 在该实施例中，参考射束被暴露于与被用于成像的主要射束相同的元件。换言之，X射线管壳体组件202的参考滤波器匹配对象前X射线滤波器204。此外，X射线源100中的参考探测器108的探测器类型是与对象后探测器206相同的设计的。处理单元208校准从在被
成像的对象210后面的主要射束接收的数据。校正考虑过度通量率(堆积校正)，其中，参考探测器像素被选择用于对投影数据的校正，所述投影数据在其衰减器之后经历与患者后像
素类似的通量率，针对所述患者后像素，数据必须被校正。备选地，参考探测器像素被选择用于对其像素被定位在与数据必须被校正的像素相同的出射角处的投影数据的校正。

[0209] 应认识到，前面描述的技术需要不仅被应用于C型臂成像系统，所述技术能够被总结为获取不受要被成像的目标影响的参考射束，并且从参考射束导出这样的信号：要被用
于对要由对象后探测器从在要被成像的对象210后面接收的信号的校正。事实上在原理上，该技术也可应用于使用X射线的任何系统。例如，乳房摄影X射线、CT扫描器以及荧光检查系统全部能够从对该技术的使用获益。

[0210] 根据X射线成像系统200的备选实施例，X射线管壳体组件202的参考滤波器不匹配对象前X射线滤波器204。

[0211] 在这种情况下，能够补偿(由参考探测器与X射线管的邻近性引起的)束通量和用于成像的对象的差异。

[0212] 根据本发明的另一示范性实施例，提供了用于确定X射线管的X射线发射特性的改变的方法300。所述方法包括以下步骤：

[0213] -通过从阴极发射电子来生成302X辐射，使得它们撞击在旋转阳极上的焦斑处，其中，X辐射包括主要部分和参考部分，其中，主要部分不同于参考部分；其中，主要部分和参考部分在最小(α最小,主要、α最小,参考)与最大(α最大,主要、α最大,参考)参考出射角之间，所述出射角是由基准平面对向的始于在焦斑处的顶点的仰角。参考部分与主要部分的最小和最大出射角相
等。

[0214] -所述方法然后包括使用参考滤波器对参考部分进行滤波304的步骤。

[0215] -然后，存在探测306参考部分的步骤。

[0216] -所述方法然后包括输出308表示参考部分的特性的参考信号的步骤。

[0217] -然后，所述方法包括根据参考信号计算310信号的步骤。

[0218] -最终，所述方法包括输出312信号的步骤.

[0219] 生成步骤302也被称为步骤a)，滤波步骤304也被称为步骤b)，探测步骤306也被称为步骤c)，输出参考信号的步骤308也被称为步骤d)，计算步骤310也被称为步骤e)，并且输出校正信号的步骤312被称为步骤f)。

[0220] 应认识到，能够测量和校正由X射线管壳体组件引起的X射线的变化，这是因为探测X射线的参考部分的步骤306，所述参考部分具有与X射线的主要部分相同的光谱特性，所述主要部分例如能够被用于照射患者。这是因为主要部分和参考部分是从相同的源获取
的，并且始于源阳极的基准平面的仰角以及因此扇形角是相同的。

[0221] 必须注意，本发明的实施例是参考不同主题来描述的。尤其是，一些实施例是参考方法型权利要求来描述的，而其他实施例是参考设备型权利要求来描述的。然而，本领域技术人员将从以上和以下描述获悉，除非另外指明，除了属于一种类型的主题的特征的任何组合之外，涉及不同主题的特征之间的任何组合也被视为被本申请所公开。然而，能够组合全部特征，提供大于特征的简单加和的协同效应。

[0222] 尽管在附图和前面的描述中已经详细图示和描述了本发明，但是这些图示和描述应被视为说明性或示范性的而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开内容以及权利要求书，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时能够理解和实现
对所公开的实施例的其他变型。

[0223] 在权利要求书中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以履行权利要求书中所记载的若干项目的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施
的组合。权利要求中的任何附图标记不应当被解读为对范围的限制。