容纳X射线辐射的光路部件的装置和提供位置信息的方法

技术领域

本发明涉及一种用于容纳X射线辐射的光路部件的装置。本发明还涉及一种计算机断层成像设备和用于提供位置信息的方法。

背景技术

在计算机断层成像设备中，光路部件可以被用于例如准直、偏移补偿和/或过滤，特别是用来提高图像质量和/或减少X射线剂量。为了确定光路部件的位置、特别是端位置，可以例如使用机械限位开关(其特别具有微型开关、瞬时开关或继电器的形式)、光栅，集成霍尔效应电路或线性电压差动变压器。然而，对于在光路部件区域中使用以确定其位置的传统集成电路来说是有问题的是，通过X射线辐射的散射射线造成射线负荷，这些集成电路特别具有限位和/或接近开关形式。

DE102020214314B3公开了一种用于容纳X射线辐射的光路部件的装置。

发明内容

本发明的目的是能够确定抗X射线辐射的光路部件的位置。独立权利要求的各个主题都解决了这个问题。在从属权利要求中考虑了本发明的其他有利方面。

本发明涉及一种用于容纳X射线辐射的光路部件的装置，其具有：

-壳体，

-线性引导件，

-滑座系统，其被设置为容纳光路部件并且借助线性引导件相对于壳体可移动地安放，

-线圈，其相对于壳体固定地布置，以及

-线圈芯，其相对于滑座系统固定地布置，使得线圈芯可以通过滑座系统相对于壳体的第一平移运动被引导到线圈中，并且可以通过滑座系统相对于壳体的第二平移运动从线圈中导出。

例如，光路部件可以是准直器和/或滤光器。光路部件例如可以具有支撑结构、以及狭缝板和/或滤光板，其中狭缝板和/或滤光板可拆卸地与光路部件的支撑结构连接，特别是螺纹连接。特别地，滑座系统可以设置用于容纳光路部件的支撑结构。特别地，线圈芯可以与光路部件的支撑结构连接，使得狭缝板和/或滤光板可以与光路部件的支撑结构连接、和/或在线圈芯与光路部件的支撑结构连接时可以从光路部件的支撑结构松脱。

线圈和线圈芯尤其可以布置在壳体内部、和/或分别被设计抵抗X射线辐射的散射射线。与线圈连接的对辐射敏感的电子部件例如可以布置在壳体外部，特别是布置成将它们屏蔽免受X射线辐射的散射射线。此外可以提出，与线圈连接的电子部件、例如无源电子元件(特别是以电容器的形式)被设计成抗辐射的，并且布置在壳体内。

特别地，滑座系统相对于壳体的第二平移运动可以与滑座系统相对于壳体的第一平移运动相反。特别地，线圈芯可以被引导到线圈中，使得在线圈和线圈芯之间没有机械接触。由此可以避免磨损。

一个实施方式提出，壳体具有第一壳体侧面，该第一壳体侧面在位于线圈和线圈连接区域之间的第一侧平面中平坦地延伸，其中第一壳体侧面被设置为遮护线圈连接区域免受来自滑座系统的一个区域、指向线圈连接区域的X射线辐射的散射射线。

尤其是可以提出，第一壳体侧面被设置用于遮护线圈连接区域免受来自滑座系统的一个区域、指向线圈连接区域的X射线辐射的散射射线。特别地，该装置可以具有线圈连接区域。线圈连接区域例如可以具有用于电连接、特别是用于电插头连接的接口，和/或可以被设置用于将电子部件、特别是测量装置的电子部件连接到线圈。

根据一个实施方式，该装置还具有在线圈和线圈连接区域之间的电连接，其中该电连接被引导穿过壳体，特别是穿过第一壳体侧面。

根据一个实施方式，该装置还具有螺纹轴、螺杆传动装置和马达，其中螺纹轴围绕主轴旋转轴线相对于壳体旋转可旋转地安放，其中滑座系统借助线性引导件平行于主轴旋转轴线、相对于壳体可移动地安放，其中螺杆传动装置被设置为将螺纹轴围绕主轴旋转轴线的第一旋转运动转换为滑座系统相对于壳体平行于主轴旋转轴线的第一平移运动，其中马达被设置以驱动螺纹轴的第一旋转运动。

螺杆传动装置尤其还可以被设置为将螺纹轴围绕主轴旋转轴线的第二旋转运动转换成滑座系统相对于壳体平行于主轴旋转轴线的第二平移运动。特别地，电机也可以被设置用于驱动螺纹轴的第二旋转运动。尤其是可以提出，第一壳体侧面在其中平坦地延伸的第一侧平面基本上垂直于主轴旋转轴线，并且相对于主轴旋转轴线位于马达和滑座系统之间。

此外，可以提出，该装置具有共同的连接区域(例如以连接器的形式)，其中用于线圈的接头布置在用于电机的接头旁边。

一个实施方式提出，线圈是圆柱线圈。线圈的线圈轴线(例如以线圈的圆柱轴线的形式)，特别地可以平行于线性引导件和/或平行于主轴旋转轴线。例如，线圈可以是空心线圈形式的。

一个实施方式提出，线圈芯是圆柱形的。线圈芯例如可以设计成对应于圆柱线圈的活塞形式。线圈芯的纵向轴线(例如以线圈芯的圆柱轴线的形式)特别地可以平行于线圈的线圈轴线和/或平行于线性引导件和/或平行于主轴旋转轴线。特别地，线圈芯可以轴向地被引入到线圈中。

线圈芯例如可以是磁芯，尤其是铁氧体芯。磁芯例如可以由铁磁金属合金和/或氧化陶瓷亚铁磁材料制成。

根据一个实施方式，该装置还具有测量装置，该测量装置被设置为检测取决于线圈电感的测量结果。

尤其可以提出，线圈的电感取决于线圈芯相对于线圈的位置。尤其可以提出，基于测量结果可以计算涉及滑座系统相对于壳体的位置的位置信息。例如可以提出，从测量结果可以推导出滑座系统是否处于相对于壳体的参考位置。参考位置例如可以是端位置或与端位置相邻，其中通过滑座系统与壳体的第一碰撞区域的碰撞，限制了滑座系统相对于壳体的第一平移运动继续超过端位置。

该装置还可以具有用于基于测量结果计算位置信息的位置信息计算单元和/或用于提供位置信息的位置信息提供单元。

一个实施方式提出，测量装置具有电谐振电路，其中电谐振电路具有线圈。谐振电路例如可以具有振荡电回路，特别是串联振荡回路或并联振荡回路。尤其可以提出，电谐振电路的谐振频率取决于线圈的电感，和/或测量结果取决于电谐振电路的谐振频率。

一个实施方式提出，测量装置具有电桥电路，其中电桥电路具有线圈。电桥电路尤其可以是谐振桥电路和/或具有交流电压桥(例如以麦克斯韦桥或海伊桥的形式)，其中交流电压桥具有线圈。

一种实施方式提出，测量装置具有振荡产生单元，该振荡产生单元被设置为产生调幅电振荡，使得调幅电振荡的振幅取决于线圈的电感，其中测量装置具有解调单元，其被设置为对调幅电振荡的进行振幅解调，使得测量结果取决于调幅电振荡的振幅。振荡产生单元例如可以具有电谐振电路和/或电桥电路。

一个实施方式提出，解调单元具有峰值电压探测器。解调单元例如可以是包络解调器，和/或可以被设置为探测调幅电振荡的峰值(peak)和/或峰谷值(peak-to-peak)。

一个实施方式提出，测量装置具有阈值电路，用于将调幅电振荡的振幅与第一阈值和/或第二阈值进行比较，其中测量结果取决于比较的结果。

阈值电路例如可以具有比较器、尤其是具有双边沿的比较器，和/或具有施密特触发器。测量结果尤其可以是二进制的，和/或测量结果可以指示例如调幅电振荡的振幅是否已经超过两个阈值中的较大者或是否低于两个阈值中的较小者。特别地可以提出，选择第一阈值和/或第二阈值，使得测量结果可以用于推导滑座系统是否处于相对于壳体的参考位置。

在此也公开了一种用于容纳X射线辐射的光路部件的装置，具有：

-壳体，

-线性引导件，

-滑座系统，其被设置为容纳光路部件并且借助线性引导件相对于壳体可移动地安放，

-线圈芯，其相对于壳体固定地布置，以及

-线圈，其相对于滑座系统固定地布置，使得线圈芯可以通过滑座系统相对于壳体的第一平移运动被引导到线圈中，并且可以通过滑座系统相对于壳体的第二平移运动从线圈被引导出。该装置可以根据结合根据本发明的装置描述的一个或多个方面来设计。

本发明还涉及一种计算机断层成像设备，具有：

-用于产生X射线的辐射源，

-探测器，和

-根据本发明的用于容纳X射线辐射的光路部件的装置，

-其中装置的壳体相对于辐射源和探测器不可移动地布置在辐射源和探测器之间。

此外可以提出，计算机断层成像设备具有X射线辐射的光路部件，其中光路部件容纳、尤其是可拆卸地容纳在装置的滑座系统中。

此外可以提出，计算机断层成像设备具有计算单元，该计算单元被设置为基于涉及到该光路部件相对于该辐射源和/或相对于该探测器的目标位置的位置信息来操控和/或调节该装置的马达，使得滑座系统相对于该壳体平行于主轴旋转轴线的第一平移运动促使该光路部件被定位在相对于辐射源和/或相对于探测器的目标位置。

特别地，X射线辐射的扇形射束的中心平面可以基本上垂直于主轴旋转轴线。特别地，壳体可以相对于X射线辐射的扇形射束稳固地布置。当光路部件被容纳到滑座系统中时，通过滑座系统相对于该壳体平行于主轴旋转轴线的第一平移运动尤其可以促使光路部件平行于该主轴旋转轴线、相对于X射线辐射的扇状射流进行第一平移运动。当光路部件被容纳到滑座系统中时，通过滑座系统相对于该壳体平行于该主轴旋转轴线的第二平移运动尤其可以促使该光路部件平行于该主轴旋转轴线、相对于X射线辐射的扇状射流进行第二平移运动。

本发明还涉及一种用于提供位置信息的方法，该位置信息涉及滑座系统相对于根据本发明的设备的壳体的位置，该装置具有测量装置，该测量装置被设置为检测取决于线圈的电感的测量结果，该方法包括：

-借助测量装置检测取决于线圈电感的测量结果，

-基于测量结果计算位置信息，

-提供位置信息。

一个实施方式提出，特别是借助振荡，产生单元产生调幅电振荡，使得调幅电振荡的振幅取决于线圈的电感，

-其中特别是借助解调单元，对调幅电振荡进行振幅解调，使得测量结果取决于调幅电振荡的振幅。

此外可以提出，将调幅电振荡的振幅与第一阈值和/或第二阈值进行比较，特别是借助于阈值电路和/或在进行振幅解调之后，其中测量结果取决于比较的结果。

可以基于测量结果来计算位置信息，例如借助位置信息计算单元。位置信息例如可以借助位置信息提供单元来提供。计算机断层成像设备尤其可以具有位置信息计算单元和/或位置信息提供单元。

位置信息尤其可以涉及滑座系统相对于壳体的实际位置。位置信息可以例如以二进制形式指示滑座系统是否处于相对于壳体的参考位置。位置信息尤其可以用于确定光路部件的位置。与用于位置确定的传统解决方案相比，根据本发明的解决方案能够提高抗辐射性和节省成本。

例如通过传输携带数据的信号、和/或通过将数据写入计算机可读存储介质和/或、通过在屏幕上显示数据，可以提供数据、例如位置信息。

在本发明的范围内，关于本发明的不同实施形式和/或不同的权利要求类别(方法、用途、装置、系统、布置等)描述的特征可以组合以形成本发明的进一步的实施例。

例如，涉及装置的权利要求也可以利用结合方法所描述或要求保护的特征进行改进，并且反之亦然。方法的功能特征可以通过相应设计的物理组件来实现。使用不定冠词“一”或“一个”并不排除所讨论的特征也可以出现不止一次的可能性。在本申请的上下文中，表述“基于”可以特别地在表述“使用”的意义上被理解。特别地，第一特征是基于第二特征计算(或者：确定、生成等)的措辞不排除第一特征也可以基于第三特征计算(或者：确定、生成等)。

附图说明

下面将参照附图结合实施例对本发明进行详细阐述。附图中的图示是意性的、极其简化的并且不一定是按比例的。

图1以俯视图示出用于容纳X射线辐射的光路部件的装置。

图2以截面视图示出用于容纳X射线辐射的光路部件的装置。

图3显示计算机断层成像设备。

图4示出了提供位置信息的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了用于容纳X射线辐射27的光路部件K的装置1的俯视图，该装置具有：

-壳体G，

-线性引导件L，

-滑座系统W，其被设置为容纳光路部件K并且借助线性引导件L相对于壳体G可移动地安放，

-线圈N，其相对于壳体G固定地布置，以及

-线圈芯Q，其相对于滑座系统W固定地布置，使得线圈芯Q可以通过滑座系统W相对于壳体G的第一平移运动被引导到线圈N中，并且可以通过滑座系统W相对于壳体G的第二平移运动从线圈N中被引导出。

壳体G具有第一壳体侧面G1，其在位于线圈N和线圈连接区域N8之间的第一侧平面E1中平坦地延伸，其中第一壳体侧面G1被设置设置为遮护线圈连接区域N8免受X射线辐射27的散射射线，该散射射线来自滑座系统W的一个区域并指向线圈连接区域N8。

该装置还在线圈N和线圈连接区域N8之间具有电线形式的电连接NG，其中电连接NG被引导穿过壳体G。

装置1还具有螺纹轴S、螺纹轴传动装置T、和马达M，其中螺纹轴S被安放成能够围绕主轴旋转轴线AS相对于壳体G可旋转，其中滑座系统W借助线性引导件L平行于主轴旋转轴线AS、相对于壳体G可移动地安放，其中螺杆传动装置T被设置为将螺纹轴S围绕主轴旋转轴线AS的第一旋转运动转换成滑座系统W相对于壳体G平行于主轴旋转轴线AS的第一平移运动，其中马达M被设置为驱动螺纹轴S的第一旋转运动。

线圈N是圆柱线圈。线圈芯Q为圆柱形的，并且可以被导入线圈N的凹槽NQ中。线圈芯Q借助线圈芯保持器KQ相对于滑座系统W固定地布置并且相对于光路部件K固定地布置。在光路部件K中设计有对于X射线辐射27透明的间隙KF形式的开口。

装置1具有测量装置8，其被设置为检测取决于线圈N的电感的测量结果，其中测量装置8具有带有线圈N的电谐振电路和/或带有线圈N的电桥电路N。

测量装置8具有振荡生成单元81，该振荡生成单元被设置为生成调幅电振荡，使得调幅电振荡的振幅取决于线圈N的电感。测量装置8具有解调单元82，其设置用于对调幅电振荡进行振幅解调，使得测量结果取决于调幅电振荡的振幅。测量装置8具有阈值电路83，用于将调幅电振荡的振幅与第一阈值和/或第二阈值进行比较，其中测量结果取决于比较的结果。

壳体G具有第二壳体侧面G2，其在第二侧平面E2中平坦地延伸，该第二侧平面E2基本上垂直于主轴旋转轴线AS。关于主轴旋转轴线AS，滑座系统W位于第一侧平面E1和第二侧平面E2之间。线性引导件L是轨道引导件。轨道引导件具有一对分别固定地与壳体G连接的导轨。滑座系统W具有沿导轨滑动的滑动座架WL。电机M与螺纹轴S同轴布置。线圈芯Q可以例如借助线圈芯保持器KQ与滑座系统W的滑动座架WL和/或光路部件K连接。特别地，线圈芯Q可以与滑座系统W连接，使得光路部件K可以容纳在滑座系统W中和/或可以当线圈芯Q与滑座系统W连接是从滑座系统W松脱。

该装置还具有编码器形式的旋转角度发送器M1。用于获取旋转角度发送器测量数据，这些旋转角度发送器测量数据涉及螺纹轴S绕该主轴旋转轴线AS的旋转角度和/或旋转角度变化，其中马达M关于主轴旋转轴线AS位于旋转角度发送器M1与第一侧平面E1之间，其中第一壳体侧G1还被配置成用于遮护旋转角度发送器M1，免受来自滑座系统W的区域、指向旋转角度发送器M1的X射线辐射的散射射线。

例如，除了从测量结果计算出的位置信息之外，旋转编码器测量数据还可以用于确定与滑座系统W和/或光路部件K相关的位置，特别是如果位置信息在二进制形式表示滑座系统W是否处于相对于壳体G的参考位置的话。在另一实施中针对滑座系统W沿着线性引导件L的大量可能位置，位置信息指示滑座系统W相对于壳体G的位置，从而可以省去旋转编码器M1。为此，例如，可以执行测量装置8的校准，以获得调幅电振荡的不同振幅值与滑座系统W沿线性引导件L的对应位置之间的关联。

图2以截面图示出了用于容纳X射线辐射27的光路部件K的装置1。光路部件K被容纳在滑座系统W中。壳体G具有在基本平行于主轴旋转轴线AS的基面E0中平坦地延伸的壳体底部G0，其中在壳体底部中形成对X射线27透明的间隙形式的开口G0。装置1的壳体G相对于X射线辐射27的扇形射束F稳固地布置。

通过滑座系统W相对于壳体G平行于主轴旋转轴线AS的第一平移运动尤其可以引起光路部件K相对于X射线辐射27的扇形射束F平行于主轴旋转轴线AS的第一平移运动。滑座系统W相对于壳体G平行于主轴旋转轴线AS的第二平移运动尤其可以引起光路部件K相对于X射线辐射27的扇形光束F平行于主轴旋转轴线AS的第二平移运动。

图3示出了具有计算机断层成像设备2，其具有：

-用于生成X射线辐射27的辐射源26，

-探测器28，和

-用于容纳X射线辐射27的光路部件K的装置1，

-其中装置1的壳体G相对于辐射源26和探测器28不可移动地布置在辐射源26与探测器28之间。

计算机断层成像设备2还具有计算单元35，该计算单元被配置用于：基于涉及到光路部件K相对于辐射源26和/或相对于探测器28的目标位置的位置信息来操控和/或调节装置1的马达M，使得滑座系统W相对于壳体G平行于主轴旋转轴线AS的第二平移运动促使光路部件K被定位在相对于辐射源26和/或相对于探测器28的目标位置。计算单元35由计算机30形成，该计算机具有处理系统34、存储系统32、数据传输接口36、输入单元38和屏幕形式的显示单元39。计算单元35例如可以具有位置信息计算单元。

计算机断层成像设备2具有用于安置患者13的患者安置装置10。患者安置装置10具有安置底座11和安置板12。借助于安置板12和机架20相对于彼此的运动，可以在位于机架20的管道状开口9中的获悉区域(Akquisitionsbereich)4中对患者13的检查区域19进行定位。该机架具有支撑框架21、相对于支撑框架21可倾斜地安置的倾斜框架22、以及相对于倾斜框架22可旋转地安置的转动器24。该转动器具有辐射源26、探测器28和装置1。

图4示出了用于提供位置信息的方法的流程图，该位置信息涉及滑座系统W相对于装置1的壳体G的位置，该方法包括：

-借助测量装置8检测V1测量结果，测量结果取决于线圈N的电感，-基于测量结果计算V2位置信息，

-提供V3位置信息。