在儿科学的放射学领域内用于检查的射线照相仪和方法

技术领域

本发明属于儿科学的放射学领域。

背景技术

射线照相仪是一种用于放射学成像和/或治疗的技术设备。它包括至少一个 X射线源和X射线探测器并能以模拟或数字摄录技术为基础。所采集的信号的 图像处理可基于不同技术（例如针对断面成像技术：滤波背面投影、断层合成 等）。为了实时透视，还可以采用X射线图像增强器作为传感器或CCD元件。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种射线照相仪和方法，借助它对诊断 有重要意义的区域进行最佳地曝光。优选地，此仪器和方法应当在测量场、图 像质量及射线剂量方面针对儿童或在儿科学内进行最佳的设计。要达到的目的 尤其是，保持尽可能小的射线剂量，与此同时又保证摄影的质量。

下面针对所要求保护的射线照相仪来说明解决上述技术问题的技术方案。 在这里提及的特征、优点或替代的实施形式，可同样转用于方法，或反之。换 句话说，针对射线照相仪的具体的权利要求，也可以通过结合方法说明的或所 要求保护的特征来扩展，或反之。涉及射线照相仪的具体的特征，在这里通过 方法的相应功能性的特征构成。

按本发明的一个方面，提供一种用于检查病人的对诊断有重要意义的区域 的射线照相仪。这种射线照相仪包括：

-射线源，它沿射线方向发射放射学射线，

-测量场，通过它测量命中测量场表面的放射学射线，以及

-照射面，它可以根据对病人预定的检查区选择。测量场的大小可以改变， 从而使测量场的大小与照射面的大小互相关联。在这里，射线应优选地只命中 对诊断有重要意义的部位，从而有利地降低病人所遭受的射线剂量，以及还能 减小辐射负荷。

术语“照射方向”，放射学射线沿其发射，表示点状中心射束或主射束方向， 射线源或X射线管的射线沿其发射并导向病人。其中中心射束位于射线锥体的 中心。中心射束优选地这样延伸，即，使得它尽可能垂直命中对诊断有重要意 义的区域。

术语“照射面”表示发射的放射学射线命中的面，所以人体处于此面之前 或之后的器官用X射线检查。

术语病人“对诊断有重要意义的区域”表示解剖学上身体应检查的区域， 为的是查出推断在那里的疾患或病变。

术语“检查区”表示人体在解剖学上的区域，它围绕对诊断有重要意义的 区域。检查区优选地确定为，使得能够实现解剖学上的对应关系（在病人整个 身体内的地点或方位），-为此它大于对诊断有重要意义的区域。这基于一方面 还没能越来越准地在推断造成疾患原因的地方有把握地得出肯定的结论。此外， 病人也并非始终能准确定位或保持平静，如在儿童的情况下。还有，要检查的 器官的位置这个病人和那个病人也可能改变。所以对诊断有重要意义的区域也 不能绝对精确或有把握地提供。然而在这方面重要的是，一般而言应该局有解 剖学上的对应关系。因此检查区可以选择作为一个范围，这一范围具有已提及 的偏差地从所述对诊断有重要意义的区域得出。

测量场表示用于确定射线剂量的有效测量面。当例如将测量箱设计为电离 室的形式，则通过电离室恒定不变的大小来预定测量场的大小。因此在测量场 大小恒定的情况下可以获知沿（测量场）整个区域的辐射量。不过测量场也可 以设计为所谓的扁平探测器或半导体探测器的形式，或其他探测器的形式。当 测量场例如设计为CCD传感器的形式时，则除了确定剂量外还甚至可以检测图 像数据或X射线照相用的数据。扁平探测器的优点是，可以在时间上直接在X 射线照相后在显相屏幕上进行评估。在这里，检查区的面积和照射区的面积可 以一致。半导体或夹层式探测器因而确定沿覆盖测量场的整个区域辐射的质量。

本发明的核心思想在于，测量场或其有效面与预定的照射面匹配得越好， 剂量确定越准确。为此测量场的大小可以改变或能选择测量场的尺寸。此外也 重要的是，所选择的测量场与照射面，当它们不是同样大小时，要已知它们的 尺寸比。与此有同样意义的是，已知以什么方式使测量场与照射面相关联。选 择测量场在这里可以支持测量场与照射面相关联，从而可以实现剂量的准确确 定。

关联的含意是，在照射面与测量场表面之间的换算是已知的，并因而在剂 量计算时取得可靠的结果。

因此本发明的基本思想在于，在为小孩和婴儿进行X射线照相时，应在有 恒定或更佳图像质量的同时减小射线剂量。在这里，测量箱包括可变或能改变 的测量场。在为成人进行X射线照相时，使用形式上为电离室的测量箱，它们 由于其尺寸完全不适用于给儿童照相。所使用的这些测量箱其大小不变以及在 X射线照相时部分区域远远超过小孩的器官伸出。因此对于儿童和小孩的剂量 计算结果大部分不准确。

相比之下，按本发明将测量场与可选择的照射面进行适配。病人遭受的照 射面固定处于病人X射线照射或透视的那个区域。在这种情况下，当仅仅或主 要检测对于检查具有意义的区域时，也减小射线剂量。因此首先确定由医生预 定的对诊断有重要意义的区域。由所述对诊断有重要意义的区域得出对检查区 的选择，它选择为，能以高的或很高的概率检测所有对诊断有重要意义的区域。 通过病人的大小得出器官的方位会有偏差，此外困难的是将儿童“固定”在一 个点。于是根据在病人身上检查区的选择，得出照射面的选择，该照射面应保 持为尽可能小。此照射面最终用作确定测量场的基础，由此可以一高精度地确 定照射的剂量。以病人检查区的确定为基础，可以确定测量场（关于大小和/或 位置）以及确定由此造成的照射面。这两个参数或方面，亦即照射面和测量场， 应保持为尽可能小，为的是有尽可能高的图像质量和尽可能低的辐射负荷。

通过照射面的可变性，测量场的大小也应能改变，从而可以利用照射面大 小与测量场大小已知的相互关系。为此的前提条件是，将照射面与测量场之间 的准确比例作为预先规定的在总剂量计算时考虑的因素。当测量场大小与照射 面相适配时，在为儿童进行X射线照相时肯定能可靠地确定照射的总剂量。除 此之外，在能可靠确定总剂量的同时，还能提高照片本身的质量。

在这里，测量场的形状和大小与照射面的形状及大小可以相同，但这不是 必须的。矩形的照射面与圆形的测量场形状也具有可确定的关系，从而在这里 也可以确定总射线剂量。

按另一方面，测量场的方位和/或照射面的位置可以改变，从而使测量场的 位置与照射面的位置一致。

根据测量场的形状或照射面的形状可以获得这些面的中心。当测量场和照 射面各自的中心一致时，这些面彼此重叠或它们的位置一致。此时的优点是， 更容易实现剂量的确定，因为能轻易地确定这些面之间的关系。反之，若测量 场与照射面不一致，而仅彼此相交或甚至没有接触，则由此使剂量的确定非常 困难。

按另一方面，测量场是圆形的。这种样式的面适用于为许多儿童的器官照 相。除此之外照射面也可以是圆形，从而基于测量场和照射面相同样式的面， 能更准确地确定总剂量。

按另一方面，测量场与照射面有相同的大小。

测量场的形状和大小与照射面的形状和大小一致性越好，照射总剂量的确 定能越简单和越准确地实现。尤其是，测量场可以具有与照射面相同的大小。 因此在面的形状一致时，照射面与测量场的面完全一致，从而使它们有一致的 尺寸和一致的面形状。

按另一方面，所述的射线照相仪包括测量箱，测量箱有测量场，其中，测 量箱可更换地固定在支架上，从而使测量场相对于射线方向成直角定向，以及 测量场可以在一个垂直于射线方向的平面内移动。

术语“测量箱”表示一个具体的装置，它包括测量场或也围绕测量场。就 此而言，测量箱限定了测量场的大小。若测量箱以恰当的方式固定在支架上， 则射线剂量可通过有效的测量场确定。此时还可以改变测量场的位置，使测量 场与照射面一致。有利的是，从射线源发射的射线垂直命中测量场，因为此时 没有必要进行基于斜的入射角的几何学换算。测量箱应当是便携式的。“便携式” 的意思是，它可以使用和/或定位和/或集成在不同的位置和/或不同的仪器上。 因此测量箱不仅针对专门的仪器设计，而且也可以从该仪器拆除。为此优选地 设置相应的测量箱固定装置。

为了使测量箱也能应用于针对成人的X射线仪中，测量箱可以固定在测量 箱固定装置上。在这种情况下测量箱应当是便携式的，使它能在其他工作位置 （例如支架、病人卧具、X射线工作台）使用。因此测量箱意味着是一种经济 的方案。为了实现可更换性采用测量箱固定装置。测量箱尤其能可更换地固定， 所以它能以其他测量箱替代，例如传统的为成人设计的测量箱。此外，（儿童） 测量箱可以方便地更换并使用在其他仪器和设备上，并因而也可以在医院里不 同的位置使用。优选地，测量箱不与X射线仪或医疗设备设计成一体。通过所 述可更换性以及通过能支承测量箱的可能性，还可以提高儿童测量箱使用的可 接受度。基于可变的测量场大小，所述测量箱也可以在成人检查时使用。

按另一方面，测量箱包括定心面和照明样板，其中借助照明样板将样板图 像光学地投影在定心面上。

在这里，样板标出射线锥体的中心，所以更易于达到在对诊断有重要意义 的区域上最佳的定心。其目的是，使一方面光线场，或换句话说样板投影，与 另一方面X射线场，或换句话说照射面，一致或重合。为达到这一目的，通过 将对诊断有重要意义的区域的十字标线与中心置于重合。

正是在为儿童进行X射线照相时，基于有缺陷的、因为仅规定用于成人的 装置，所以存在的困难在于，将照射方向或照射面与测量场置于一致。因此借 助从后方照明的样板，在固定安装在测量箱上或是测量箱组成部分的定心面上， 生成被照明的样板的投影。这一样板投影相应于样板可以包括十字标线和/或边 界，所以使用者可以将照射面的准确位置投影在定心面上。为此的前提条件是， 将样板在光源前安置为，使样板的投影与照射面彼此没有或只有很小的偏差。 这种光源经常也称为“压垫光（Pelottenlicht）”。为了使往往被病人遮挡的测量 场位置能够被看到，使用Pelottenlicht，它与测量箱耦合并导致测量场的尺寸或 大小可见。在这里Pelottenlicht也可以与测量箱（机械）耦合。为了调整，样板 可以在进行X射线测量前移动或翻转到Pelottenlicht前以及射线轨迹内。随后， 在实施X射线照相前，可将样板和Pelottenlicht从射线轨迹转开或移出。尤其是， 样板可以根据测量场选择。在这里可以与任何测量场尺寸对应地配设规定的样 板或规定的样板尺寸。此外，还可以在定心面上标绘中心，借助该中心可以调 整通过样板投影在定心面上的十字标线和/或边界。

按另一方面，测量场的大小可以在直径为1cm至7cm的范围内选择。

测量场的大小可例如按1cm分级和/或可以在直径为1cm至7cm的范围内 改变。这意味着，可变的测量场大小应处于1cm至7cm之间以及应可按1cm步 距调整。术语“直径”在这里的意思不仅仅指圆形的直径。按另一种意思它也 应理解为矩形的对角线，或一种具有任何形状或轮廓的表面中最长的直线自由 距离。

按另一方面，所述射线照相仪包括探测器，其中，测量场的大小通过有效 探测面的大小预定。

借助探测器可以即刻评估分析照片。此外，照射面和与之适配的测量场可 以在试样照相后立刻改变或调整。为此探测器可以将图像数据提供给显相屏幕， 使用者据此可以确定，是否已正确选择检查区，以及是否能通过照片检测整个 对诊断有重要意义的区域。X射线照相优选地用便携式探测器进行，以及为了 显示将其置于监测器（显相屏幕）上。所述（以按本发明可变的测量场为基础 的）系统和/或探测器，原则上也可以使用于成人放射学。但照射面和测量场也 可以显著减小，为的是减小剂量。

所述探测器可以是所谓的半导体探测器或也可以是扁平探测器，其中，探 测器由一个或多个半导体探测器层状地构成，滤波器处于半导体探测器之间。 也可以用扁平探测器进行图像摄录或X射线照相。尤其是，扁平探测器能以下 列方式用于确定剂量：基于由光电管矩阵或其他半导体传感器组成的离散式结 构，借助扁平探测器可以选择测量场不同的大小和形状。也就是说，选择这种 由光电管阵列组成的离散式区域，它处于所期望的测量场内部。这同样适用于 CCD传感器或也适用于其他半导体传感器。源于所选择的光电管得出的数值， 此时可以用于确定射线剂量。此外，在采用半导体探测器的情况下，可以借助 处于半导体探测器之间的滤波器确定吸收系数。由此可以导出或给出有关X射 线质量和数量的说明。

探测器可以拆卸地与测量箱分离。此外，探测器也可以设计为便携式，并 因而在需要时能安装在另一个射线照相仪的测量箱上或测量箱固定装置上。因 为探测器没有固定集成在X射线系统中，而是便携式的，在这种情况下它可以 在不同的工作位置上使用，所以提高了系统的经济性。

如已提及的那样，所有已结合X射线仪说明的扩展设计，也应理解为是相 应方法的扩展设计。

按一个方面，提供一种用于通过射线照相仪检查病人的对诊断有重要意义 的区域的方法。在方法中使用测量场，通过它测量命中测量场表面的放射学射 线。本方法包括下列步骤：

-通过射线源沿射线方向发射放射学射线，

-根据对病人规定的检查区选择照射面，以及，

-改变测量场的大小，从而使测量场的大小与照射面的大小互相关联。

按所述方法，根据照射面选择测量场或测量场的大小，从而在测量场的面 与照射面之间存在已知的关联。通过测量场的值，借助已知的所述关联，可以 确定在照射面上的射线剂量，亦即在多次照相时投射到病人身上的总的射线剂 量。本方法的优点因而在于，即使对于小的照射面也能精准地确定射线剂量。

按一个方面，改变测量场的方位和/或照射面的位置，从而使测量场的位置 与照射面的位置一致。

按一个方面，实施试样测量，并将试样测量结果计入总剂量计算中。

实施试样测量应富有意义，为的是能确认正确地选择照射面和测量场。如 果表明照射面和/或测量场的大小和/或方位选择正确，则通过试样测量总还会造 成辐射负荷。因试样测量造成的辐射负荷可计入总剂量计算中。由此使总剂量 计算更加准确并为病人进一步的诊断治疗提供可靠的基础。

按一个方面，根据试样测量的结果改变测量场的大小和/或照射面的大小。

如果表明，照射面和/或测量场有关其大小的选择是错误的，则在实际上进 行X射线照相之前可以改变或调整测量场和/或照射面相应的大小。由此防止病 人遭受过高的和不希望的辐射负荷，因为避免了重复的X射线测量。

按一个方面，根据试样测量的结果改变测量场的方位和/或照射面的位置。

然而如果通过试样测量表明，照射面和/或测量场的大小不是最佳的，则在 实际上进行X射线照相之前可以改变或调整这些位置。在这里可以改变照射方 向，或能以其他已知的方式（例如借助遮光板）偏转X射线，以改变照射面的 方位。

因此原则上可以在确定总剂量时计入任何试样测量。

按一个方面，根据选择的器官程序来自动激活样板以及在定心面上光学地 投影所述被激活的样板。

根据选择的要检查的器官来自动激活样板，既能减少误操作次数，又能缩 短总检查时间。这尤其在为儿童和小孩检查时应是重要的，由此使年幼的病人 由于不习惯的环境和至少短期与其父母或监护人分离而造成较轻的紧张状态和 较少恐惧。

按本发明的射线照相仪也可以用其他词汇说明：测量箱底板和在其上固定 或保持的探测器共同构成测量箱，它适用于数字照相和立刻检测照射或照射的 剂量。测量场的大小可以调整或改变，这取决于对测量场的尺寸存在何种需求。 在这里将测量场的大小改变为，使测量场与照射面以恰当的方式互相关联。

在进行试样测量后可以改变照射面和测量场，其中，试样测量的剂量要计 入总剂量计算中。试样测量可用于检验适用的检查区和适用的照射面。为此， 将试样照相的图像逐渐显现在监视器上并由使用者评估分析。另一方面这种照 相在确定总剂量时便已经可以开始进行。这可以与以软件为基础的测量场（例 如直方图调整）相组合。通过试样照相或“试样注射（Probeschuss）”，用总剂 量的约10％确定射线的质量和数量。因此即使在事后改变照射面和测量场，仍 能遵守在X射线照相时总剂量的极限值。在进行试样照相后可以在显示器上改 变预定的测量场大小以及修改此照片的错误值。

按一点技术（1-Punkt-Technik）启动X射线照相后，进行图像数据向图像 系统的传输，在那里在用预定的参数进行图像处理后显示在监视器上。在这里 用“1-Punkt-Technik”表示曝光技术，其中仅X射线的电压（kV）必须由使用 者输入。所需要的电流强度和时间（mAs乘积）通过测量箱/曝光自动机调整。 为了进一步对测量箱的定位进行简化，在平躺着照相时可以使用探测通道以及 与当时的照相（或SID）有关的测量场样板。（SID在这里的含意是“Source Image  Receptor Distance”）。术语“探测通道”表示一个壳体，其中装入图像接收器（形 式上为探测器或磁盘）。

附图说明

在下面详细的附图说明中，借助附图不限制理解地讨论实施例及其特征和 其他优点。其中：

图1示意表示一种射线照相仪；

图2示意表示定心面，为了清楚地理解包括附加的功能线；

图3表示测量箱的固定装置的透视图；以及

图4表示通过测量箱剖开示出的横截面。

具体实施方式

图1示意表示射线照相仪10，图中还绘有坐在凳子2上的病人1。病人1 处于射线轨迹内，以及沿照射方向12直接在探测器17前。探测器17固定安装 在测量箱固定装置14上。探测器17和测量箱固定装置14共同构成测量箱13。 测量箱13通过其测量箱固定装置14安装在支架15上，所以可以在支架15上 实现测量箱13的高度调整或高度移动36a。测量箱13的准确调整或定心可以通 过表示在探测器17前侧的中心29a进行。在这里，测量箱13的调整原则上必 须相对于射线源11进行，射线源11沿照射方向12发出放射学射线或X射线。 可以将Pelottenlicht57a移动到射线源11前，作为用于调整射线源11或用于调 整测量箱13的其他辅助措施。在因而处于射线轨迹内的Pelottenlicht57a前安置 样板16，它定位为，使得能调整测量箱13。在这里重要的是，射线源11和前 移的Pelottenlicht57a与样板16有彼此协调的，亦即一致的射线方向。在进行调 整或定心时Pelottenlicht57a和样板16可以从射线轨迹或照射方向12离开、移 动或翻转57b。测量箱13的粗定心可以通过Pelottenlicht进行，而精定心通过 与SID有关的样板实现（SID“Source Image Receptor Distance”）。

用于（已知也作为“Babix-Halterung”的）婴儿支承的固定装置52可以安 置为，能将婴儿固定在规定的位置。铅玻璃窗54处于控制室53的防辐射隔墙 56内，因此病人1（亦即儿童或小孩）可以与其监护人保持接触。通过在检查 室内的反射镜51，保证在病人1与在控制室53内的人之间附加地直接建立联系。

此外，在防辐射隔墙56内设置缺口55，该缺口可以用于也能在X射线照 相期间固定病人1。此外在控制室53内设有用于启动X射线照相的脚踏开关58， 从而使单个使用者可以从事所有重要的操作。

图2示意性地示出了定心面24。从照射方向12出发观察，定心面24处于 测量箱13的前侧。因此定心面24也可以处于探测器17的前侧（如图1所示）。 为了已提及的移动测量箱13，可以在测量箱13上固定或安置手柄（31a、31b、 31c、31d）。

图2中用一条不规则走向的线概略表示出对诊断有重要意义的区域20。检 查区20a围绕所述对诊断有重要意义的区域20。根据检查区20a，照射面21可 以选择为圆形、矩形、正方形或其他任何形状。照射面21用虚线表示，用以表 明，即使在照相时也不能直接在定心面24上看到照射面21。在理想的情况下， 照射面21和测量场23（同样概略表示为虚线的圆）一致。处于定心面24后方 和体现探测器一个规定区域的测量场23，同样不能直接观察到。为了表征测量 场23的大小，可以在定心面24上看到样板投影26，它作为十字标线和按选择 附加地具有边界。样板投影26由样板16和处于样板16后方的光源，例如 Pelottenlicht57a生成（也参见图1）。样板16可以由有机玻璃组成，其中加设了 十字标线用作定心辅助物。十字标线的交点在这里意味着是样板的中心。中心 29a绘在定心面24上，所以样板投影26的十字标线（或其交截线）可被置于与 中心29a一致。由此可以使测量箱13准确定心。

图3表示测量箱固定装置14的透视图。如果在它上面画上中心29a，则测 量箱固定装置14的前侧面也可以用作定心面24。对此应当注意，应在定心后才 需要进行探测器17的安装。测量箱固定装置14有手柄31a、31b、31c和31d。 借助相对置的手柄31a和31c可以侧向移动36b。借助垂直于第一对手柄31a和 31c设置的手柄31b和31d，可以实现已提及的高度移动36a。此外可以在测量 箱固定装置14上安置附加的滑轨37。作为替代方式，滑轨也可以是支架15的 组成部分，以用于运动地支承测量箱固定装置14。

此外测量箱固定装置14具有用于固定探测器17的设施，这些设施例如可 以具有固定夹32a、32b、32c和32d的形式。

图4表示通过测量箱13剖开示出的横截面，在本实施例中它设计有探测器 17，或更准确地说设计为夹层式探测器或扁平探测器。此外，测量箱13有底板 41，在此底板41上固定探测器17和固定夹32a、32b、32c和32d（参见图3）。 探测器17按分层排布有第一半导体探测器42a、第二半导体探测器42b、以及 处于第一半导体探测器42a与第二半导体探测器42b之间的滤波器43。半导体 探测器42a和42b在这里可以由光电管构成。借助滤波器43可以附加决定吸收 作用。此外，探测器的前侧面，亦即背对着照射的那一侧，可用作定心面24。

最后应当指出，本发明的说明书和实施例应理解为原则上不限于本发明的 一种规定的物理实施方式。