X射线辐射器内主动抑制X射线辐射器振荡的装置和方法

摘要

本发明要求保护一种用于主动抑制X射线辐射器（5）的振荡的装置和相关的方法，其中在X射线辐射器（5）内布置的、用于减小在X射线辐射器运行时形成的振荡（8）的反向振荡产生单元（1）与X射线辐射器（5），有效连接，并且产生与振荡（8）相移180°的反向振荡（9）。通过直接靠近振荡产生器安装有源反向振荡器可以将从X射线辐射器（5）产生的振荡（8）直接在形成位置处减小，由此减少或阻止振荡在其它设备部件，例如C形臂（6）上的进一步传输。

说明书

技术领域

本发明涉及一种借助作用于X射线辐射器的反向振荡主动抑制X射线辐射器的振荡的装置和方法。 

背景技术

为了诊断或治疗的目的利用断层造影设备对患者的检查区域建立二维或三维的图像。例如利用计算机断层造影设备产生三维层图像。计算机断层造影设备的结构包括具有静止的支承框架的机架（＝Trageportal支撑入口），在该支承框架中放置可围绕轴转动的旋转框架。在该旋转框架上布置拍摄系统，该拍摄系统包括X射线辐射器和与X射线辐射器相对布置的探测器。在系统轴的方向上同时连续地进给放置在卧榻装置上的患者时通过转动旋转框架螺旋形地从多个不同的投影方向采集投影。因为在产生X射线辐射器的X射线辐射中使用的电能大约99%被转换为热能，所以计算机断层造影设备具有冷却装置，以便避免电子组件过热。 

在断层造影设备的机械和电的组件运行时形成使患者以及操作人员觉得不舒服的噪声电平。由于旋转框架的转动、由于X射线辐射器内的阳极的转动或者由于冷却装置的运行由此形成例如干扰的固体声波和空气声波。通过X射线辐射的外罩构成放大了声幅度的谐振腔。恰好在患者在扫描时移动穿过其的机架的通道开口中患者被置于特别高的噪声电平。 

因此，在设计断层造影设备时的重要的方面是减小在断层造影设备运行时形成的干扰声。为了在断层造影设备中抑制或减小干扰的固体声波和空气声波的传播，存在两个不同的方案。一方面存在如下的可能性，直接通过优化引起声音的组件来减小干扰声产生。例如能够通过使用噪声优化的旋转轴承来减小旋转框架转动时或阳极转动时的固体声波传播。但这种优化具有高的成本开销并且通常不能充分实现干扰声减小。 

另一种可能性在于，通过使用噪声隔音层 来抑制声传播。为了减小空气声传播例如在断层造影设备的壳体的内侧上贴上噪 声隔音层。此外，固体声传播也可以通过在为支撑组件而设置的接触位置上使用相应的无源的抑制材料来减小。但声传播十分有效的减小需要隔音材料达到特定的厚度才能实现。但可用于隔音的建筑体积非常有限，从而该措施通常不足以将干扰声减小到期望的水平。 

因此，在申请文献DE 102008047814A1中给出一种具有反向声装置的断层造影设备以及一种用于减小在断层造影设备运行时形成的干扰声的方法。反向声装置包括用于提供反向声信号的控制单元和用于将反向声信号转换为与干扰声相移180°的反向声的声产生单元。通过这种方式可以在断层造影设备运行时十分有效地减小干扰声。 

专利申请US 2005/0281391A1公开了一种计算机断层造影设备，其中确定支承框架的振荡并且基于该振荡做出用于消除该振荡的措施。 

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，给出用于减小X射线装置的干扰声（系统噪声）的另一种装置和另一种方法。 

本发明的基本构思在于，X射线辐射器的引起干扰声的振荡通过机械的反相的反向振荡来补偿。通过干涉或叠加振荡与反向振荡导致消除。 

本发明要求保护一种具有X射线辐射器以及具有在X射线辐射器内布置的、用于减小在X射线辐射器运行时形成的振荡的反向振荡产生单元的装置。反向振荡产生单元与X射线辐射器，例如与旋转阳极有效连接，并且产生与振荡相移180°的反向振荡。通过直接靠近振荡产生器安装有源反向振荡器可以将从X射线辐射器产生的振荡直接在形成位置处减小，由此减少或阻止振荡在其它设备部件上的进一步传输。 

按照一种扩展，反向振荡产生单元可以包括至少一个电动力学转换器、压电转换器或电动转换器（elektromotorischen Wandler）。 

在另一种实施方式中，该装置可以包括振荡测量单元，该振荡测量单元确定振荡的振幅、频率和相位。 

此外，振荡测量单元还可以包括加速度传感器或麦克风，或者根据X射线辐射器的旋转阳极的转速来确定振荡参数。 

该装置还可以包括控制单元，该控制单元根据所确定的振幅、频率和相位来确定反向振荡信号并且由此控制反向振荡产生单元。 

本发明还要求保护一种具有按照本发明的装置的断层造影装置。 

本发明还要求保护一种用于主动补偿X射线辐射器的振荡的方法，其中在X射线辐射器内产生反向振荡，该反向振荡与在X射线辐射器运行时形成的振荡移相180°，并且其中反向振荡被施加到X射线辐射器上。由振荡与反向振荡组成的和应当是最小的。 

按照一种扩展，确定振荡的振幅、频率和相位。 

在另一种实施方式中，根据所确定的振荡的振幅、频率和相位确定反向振荡信号，并且借助反向振荡信号控制反向振荡。 

附图说明

本发明的其它特征和优点借助于示意性的附图由下面对多个实施例的描述给出。 

附图中： 

图1示出了具有X射线辐射器和反向振荡产生单元的C形臂， 

图2示出了振荡和反向振荡的示图， 

图3示出了具有反向振荡产生单元的X射线管的框图，以及 

图4示出了用于X射线辐射器的主动振荡补偿的方法的流程图。 

具体实施方式

图1示出了C形臂X射线装置的一部分。所示出的C形臂6在其两端布置了彼此相对设置的X射线辐射器5和X射线探测器7。例如通过未示出的旋转的旋转阳极使X射线辐射器5处于振荡，该振荡传输到C形臂6并且导致干扰声波。图2的线图的曲线8示出了这样形成的振荡的时间上的历程。按照本发明，现在借助与X射线辐射器5有效连接的振荡测量单元3，例如利用加速度计在所有重要方向上确定干扰振荡的振幅、相位和频率。 

借助例如包含四个在不同方向上布置的压电转换器2的反向振荡产生单元1此时在X射线辐射器5内向X射线辐射器5施加相同频率和相同振幅的相移了180°的反向振荡。通过叠加干扰振荡与这样施加的反向振荡实现了减小或者在理想情况下消除合成振荡。借助调整回路可以跟踪干扰振荡的变化。干扰振荡的振荡参数也可以通过在其中安装了C形臂X射线设备的房间中的麦克风确定。 

图2示出了按照本发明的叠加原理的线图。示出了在10ms的间隔内标准化的振幅A与按照毫秒的时间t的依赖关系。曲线8示出了X射线辐射器的干扰振荡。曲线9示出了与X射线辐射器有效连接的反向振荡产生单元的等频率的反向振荡。反向振荡9具有与干扰振荡8几乎相同的振幅A。通过180°相移在叠加的情况下得出按照曲线10的合成振荡。可以看出的是，合成振荡10的振幅A几乎为零。该现象在波动说中公知为干涉。 

图3示出了按照本发明的装置的框图。在X射线辐射器内布置的反向振荡产生单元1的四个转换器2与X射线辐射器5相连接。与X射线辐射器5有效连接的振荡测量单元3采集X射线辐射器5的振荡并且将测量值进一步传输到控制单元4。该测量值确定了振荡的振幅、频率和相位并且由此计算出控制反向振荡产生单元1的反向振荡信号11。反向振荡产生单元1的四个转换器2将反向振荡以不同的方向施加到X射线辐射器5。由此最小化合成振荡。 

图4示出了按照本发明的方法的流程图以用于X射线辐射器的主动振荡补偿。在步骤100中确定X射线辐射器的振荡的振幅、频率和相位。在随后的步骤101中由此确定反向振荡信号，该反向振荡信号在步骤102中控制反向振荡的振幅、频率和相位。在步骤103中根据反向振荡信号产生反向振荡并且在步骤104中将反向振荡从内部施加到X射线辐射器。该方法在考虑变化的调节回路中运行。 

附图标记列表 

1    反向振荡产生单元 

2    转换器/传动机构（Aktuator） 

3    振荡测量单元 

4    控制单元 

5    X射线辐射器 

6    C形臂 

7    X射线探测器 

8    X射线辐射器5的振荡 

9    反向振荡 

10   合成振荡 

11   反向振荡信号 

100  确定振荡的振幅、频率和相位 

101  确定反向振荡信号 

102  控制反向振荡 

103  产生反向振荡 

104  将反向振荡施加到X射线辐射器 

A    振幅 

t    时间。