在可变外部磁场中用X射线管进行检查的方法和装置

摘要

本发明涉及一种在可变外部磁场中用X射线管进行X射线检查的方法和装置。为了在进行X射线检查时尽管在X射线管(1)处有变化的外部磁场(2－5)也能产生图像片段重合的X射线图像，按照本发明，对事先确定的外部磁场(2－5)在X射线管(1)位置处的改变通过相应受控的反向磁场(26)进行补偿；作为为此设置的装置优选至少一个与X射线管(1)对应的、由计算单元(37)根据该变化进行控制的平衡磁铁(15，16，29－32)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种在可变外部磁场中用X射线管进行X射线检查的方法和装置，尤其是用于对体内(inkorporal)导管进行体外(exkorporal)磁导航的方法和装置。

背景技术

在X射线检查中，在X射线管中电子以电子射线的形式朝向阳极加速，并在那里触及作为X射线源的焦点；在由DE10313868A1公开的对导管在患者或试验动物血管或心脏中的磁导航中，在X射线检查中，在导航所需的可变外部磁场中驱动这样的X射线管；由此，电子射线通过外部磁场偏转，从而使阳极上的焦点移动并因而使X射线以改变了的几何形状到达X射线检测器或X射线胶片。在产生多个X射线图像并将其相互进行分析的X射线检查方法中，尽管X射线管、检查对象和X射线检测器或X射线胶片之间的相对位置不变，但可变的外部磁场导致X射线图像的片段相互移位。

在以下描述的X射线检查方法中，为了光学地控制上述借助强外部磁场对导管通过血管或心脏的导航，尤其会出现上述问题。首先通过借助造影剂的数字相减血管造影(Substraktionsangiographie)产生血管和心脏的X射线图像。当导管借助外部磁场在通过血管和心脏时偏转时，为了控制导管的位置产生连续的荧光镜X射线图像。通过将各荧光镜X射线图像与原始的借助数字相减血管造影产生的X射线图像相叠加，可以确定导管在血管或心脏中的位置。由于在导航期间改变磁场，荧光镜X射线图像相对于原始的借助数字相减血管造影产生的X射线图像移动，从而使X射线图像的两个图像片段不再重合，不再能唯一地确定导管的位置，并且不再可能进行可靠的导管导航。由此限制了磁导航在其中可以放弃导航前特别是借助数字相减血管造影产生的X射线图像的医疗专业领域中的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，在上述类型的X射线检查中尽管在X射线管处有变化的外部磁场也能以简单的方式产生图像片段重合的X射线图像。

本发明的技术问题是通过一种在可变外部磁场中利用X射线管进行X射线检查、尤其是对体内导管在体外进行磁导航的方法和装置解决的。通过相应于外部磁场的改变而受控的反向磁场可以对X射线管处外部磁场的改变进行补偿，从而使在不同时间段内拍摄的X射线图像的图像片段尽管要忍受外部磁场在该时间段之间的间隔时间内的改变但仍是重合的。在以上所述的用于光学控制导管的导航的X射线检查方法中，本发明可以产生相应的、在整个检查期间与导航前尤其是借助数字相减血管造影产生的X射线图像就图像片段来说重合的荧光镜X射线图像，从而尽管存在导航所需的外部磁场也能简单地识别出导管的位置，并且由此能够可靠地导航导管。因此，按照本发明的解决方案将磁导航的应用领域扩展到尤其是利用数字相减血管造影首先产生一个X射线图像的X射线检查方法，该图像与在磁导航期间产生的同一图像片段的其它X射线图像相关。

对于X射线管的仅仅是无源的屏蔽不足以解决该问题。

为了以技术上简单的方式产生反向磁场，根据一优选实施方式，设置了至少一个相应于确定的外部磁场的改变、尤其是与该改变同时控制的平衡磁铁。

在通过控制装置、尤其是计算机形式的控制装置的控制数据控制外部磁场的改变时，可以尤其开销小地通过访问这些控制数据来确定外部磁场在X射线管处的改变，因为除了已存在的控制数据之外还仅须考虑X射线管相对于外部磁场的几何位置。

为了特别精确的确定外部磁场在X射线管处的变化，设置了至少一个尤其是设置在X射线管附近的磁场传感器。

为了产生可与外部磁场在X射线管处的变化很好匹配的反向磁场以补偿该变化，可通过控制磁场定向和/或相对于X射线管的位置来控制该至少一个平衡磁铁。

在本发明的另一实施方式中，作为平衡磁铁设置至少一个具有较小技术开销和较低费用的优点的永久磁铁；该至少一个永久磁铁的磁场定向可以通过空间旋转其位置来改变。

尤其简单的是控制该至少一个平衡磁铁的磁场强度。

为了实现尽可能多的可控制性，设置了至少一个电磁铁作为平衡磁铁，对该电磁铁可以通过空间旋转其磁场定向来进行控制，也可以通过改变其磁场强度的电控制来控制。

在采用多个平衡磁铁时，可以一起或单独地涉及上述反向磁场的控制及平衡磁铁的控制。

此外，优选设置偶数个成对对称地分别设置在X射线管的相对两侧的平衡磁铁。在平衡磁铁的这种设置中，每对中的两个、尤其是同类型的平衡磁铁分别具有与X射线管相同的距离，以及相同或对称镜象的空间方向，从而使得通过各对产生的反向磁场由于其在X射线管处的对称性和/或均匀性而易于计算，并因此而能够简单地控制整个反向磁场。在此另一技术上非常简单的实施方式是仅采用两个平衡磁铁。

附图说明

以下借助附图所示实施方式对本发明在非限制的目的下进行详述。图中示出：

图1示出X射线管的一般结构以及其在可变外部磁场中的工作方式以说明所基于的问题；

图2示出以缩小显示的图1中的X射线管和两个对称于该X射线管设置的、可在其定向上控制的用于补偿外部磁场的变化的永久磁铁组成的装置；

图3示出以缩小显示的图1中的X射线管和四个在X射线管的相对侧对称设置的、用于补偿外部磁场的变化的电磁铁组成的装置；

图4示出以缩小显示的图2中的装置连接在治疗装置中，用于借助外部磁场导航患者血管或心脏中的导管。

具体实施方式

图1示出按照现有技术的公知X射线管1的结构和其在两个不同的时刻按照所设置的驱动的操作方式，其中，X射线管1处于可变的基本上垂直于显示平面的外部磁场中，该外部磁场由四个与图像平面相交的磁场向量2-5表示。在第一时刻，在X射线管处的外部磁场小得可以忽略，从而从X射线管1的阴极6发出的电子射线经基本上为直线的、实线所示的轨迹7到达阳极8。电子射线的在阳极8上基本上为点状的触及区9是X射线10的源，并被称为焦点。

通过外部磁场2-5在其磁场强度上的改变，X射线10的焦点在阳极上沿移动方向11移动。在第二时刻，外部磁场例如这样增强，使得电子射线在弯曲为圆形、用虚线示出的轨迹12上延伸，并到达阳极8的第二触及区13。由此，X射线管1的焦点移动并因此也使借助该X射线管1产生的X射线图像的图像片段移动。

当在第一时刻在X射线管的位置处最初没有外部磁场并直到第二时刻才在该处存在外部磁场(必要时还可以是恒定的)时，也会出现上述问题。在本发明的意义下，以这种方式在X射线管的位置处的时间上交变的外部磁场也应被理解为可变的外部磁场。

图2示出从图1的视向14看去的按照图1缩小的X射线管1，在此两个同类永久磁铁15、16形式的平衡磁铁以与X射线管1相同的距离分别设置在X射线管1的相对两侧。永久磁铁15、16可以在其定向上这样通过相对于支架17和18、围绕旋转轴19和20在偏转方向21和22上的偏转，通过绕空间轴23在旋转方向24和25上的旋转以及通过在定位方向44和45上移动其位置来进行控制，使得它们通过由其产生的反向磁场26来对外部磁场4、5的改变进行补偿。两个永久磁铁15、16的北磁极和南磁极用附图标记N和S示出。

对于对称设置和在X射线管处由此而可简便计算出的反向磁场26，在当前实施例中设置了，永久磁铁15、16从镜象的输出定向出发，即以偏转角α＝0和平行于北-南方向的定向27、28，分别以相同的旋转方式绕相同的角度α偏转并以相同的方式绕空间轴23旋转。

图3示出按照图1缩小显示的X射线管1，在此四个类型相同、其位置和定向相对于X射线管1固定的电磁铁29-32形式的平衡磁铁成对地分别在X射线管1的相对侧设置在两个相互垂直的空间轴33、34上，并且与X射线管1的距离相同。为了更好地观查，图中未示出同样在本实施例中设置的另几对以类似方式设置在分别与前述两个空间轴33、34垂直的第三空间轴上的电磁铁。这三对电磁铁29-32中的每一对都可以在X射线管1处产生分别相互垂直的反向磁场，从而可以通过迭加全部三个反向磁场来控制具有任意磁场方向以及在电磁铁29-32作用范围内可任意改变的磁场强度的反向磁场。这种仅控制各电磁铁29-32的磁场强度的电磁铁29-32的固定设置使得尤其能够无损耗但灵活地控制反向磁场。

为了确定外部磁场在X射线管1处的变化，通过两个设置在X射线管1附近的磁场传感器35、36来测量外部磁场。计算单元37根据该测量来控制这六个电磁铁29-32，从而通过由电磁铁29-32产生的反向磁场来补偿外部磁场在X射线管1处的改变。

图4示出缩小显示的图2中的装置，其应用于对在患者卧榻38上用X射线检测器39定位的患者40的血管和/或心脏利用可通过变化的外部磁场在血管和/或心脏中导航的导管(在此未示出)进行的X射线检查，在此，外部磁场通过两个由计算机41形式的控制装置控制的装置42、43产生。在本实施例中，外部磁场在X射线管1处的改变由计算单元37通过访问计算机41的控制数据来确定，并且计算单元37对永久磁铁15、16在其磁场定向上进行控制，使得外部磁场在X射线管1处的改变得到补偿。以这种方式可以有利地在外部磁场改变的同时来控制反向磁场。

为了一方面能够采用相对小并因此而价廉的平衡磁铁(在此为永久磁铁15、16)，另一方面对如在此设置用于控制导管的外部磁场的干扰尽可能小，将永久磁铁15、16设置得比磁场产生装置42、43离X射线管1更近，该磁场产生装置在此共同作为外部磁场的源。

以下对本发明的基本点概括如下：为了在进行X射线检查时尽管在X射线管1处有外部磁场2-5的变化也能产生图像片段重合的X射线图像，按照本发明，对事先确定的外部磁场2-5在X射线管1位置处的改变通过相应控制的反向磁场26进行补偿；作为为此设置的装置优选至少一个与X射线管1对应的、由计算单元37根据该变化进行控制的平衡磁铁15、16和29-32。