DE10139500C1

DE10139500C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Position des Fokuspunktes einer Röntgenstrahlenquelle

Info

Publication number: DE10139500C1
Application number: DE2001139500
Authority: DE
Inventors: Joerg Stroebel; Achim Schweikard; Markku Wederhorn; Manfred Doetter
Original assignee: Instrumentarium Imaging Ziehm GmbH
Current assignee: Ziehm Imaging GmbH
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2003-04-03
Anticipated expiration: 2021-08-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Position des Fokuspunktes der Röntgenstrahlenquelle einer Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem C-Bogen, an dem wenigstens eine Röntgenstrahlenquelle und wenigstens ein Röntgenstrahlenempfänger einander gegenüberliegend angeordnet sind. Dabei ist eine im Strahlergehäuse angeordnete Vorrichtung zur Manipulation eines in den Strahlengang einbringbaren Testabsorbers vorgesehen. Aus der Lage des Röntgenschattens des Testabsorbers auf dem Eingangsschirm des Röntgenstrahlenempfängers wird zusammen mit mechanischen Kenngrößen des C-Bogens der Fokus des Röntgenstrahlers bezüglich eines mit dem Eingangsfenster des Rötgenstrahlenempfängers verbundenen Koordinatensystems bestimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Position des Fokuspunktes der Röntgenstrahlenquelle einer Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem C-Bogen, an dem wenigstens eine Röntgenstrahlenquelle und wenigstens ein Röntgenstrahlenempfänger einander gegenüberliegend angeordnet sind.

Röntgendiagnostikeinrichtungen mit einem C-Bogen sind bekannt. So ist beispielsweise in der DE 195 09 007 A1 eine stationäre Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem mehrfach verstellbaren C-Bogen und in der DE 197 37 734 A1 eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem verstellbaren C-Bogen beschrieben, die auf einem Wagen angeordnet ist.

Die Konstruktionsziele aller Röntgendiagnostikeinrichtungen mit einem C-Bogen sind, daß der Abstand und die relative Position zwischen Röntgenstrahlenempfänger und Röntgenstrahlenquelle unabhängig von der Orientierung des C-Bogens im Raum konstant sind.

In der Praxis werden die Konstruktionsziele nur näherungsweise erreicht, da insbesondere bei mobilen chirurgischen Röntgendiagnostikeinrichtungen die Masse der gesamten Anordnung durch die Forderung nach leichter Verfahrbarkeit begrenzt ist. Andererseits sind aber die Massen der Einzelkomponenten, wie Röntgenstrahler, C- Bogen-Profil und Ausgleichsmassen nicht beliebig verringerbar. Aus diesen Gründen ist in der Praxis die elastische Verformung sämtlicher mechanischer Komponenten der Röntgendiagnostikeinrichtung zu berücksichtigen. Insbesondere führt eine elastische Verwindung oder/und Verbiegung des C-Bogen-Profils unter den Einflüssen der Gewichtskräfte der beteiligten Massen und der durch die Halterung hervorgerufenen mechanischen Spannungen zu einer Verlagerung des Fokuspunktes der Röntgenstrahlenquelle in einem mit dem Eingangsfenster des Röntgenstrahlenempfängers verbundenen Koordinatensystem.

In einer Reihe von Aufgabenstellungen der Röntgendiagnostik spielen diese Einschränkungen keine Rolle; insbesondere nicht in den Fällen, in denen die Röntgenbilder jeweils nur visuell ausgewertet werden.

Wird aber eine Röntgendiagnostikeinrichtung in einem computergestützten oder roboterunterstützten Chirurgiesystem eingesetzt ("computer aided surgery" CAS), so ist es erforderlich, für jede Röntgenaufnahme die genaue Projektionsgeometrie zu kennen, insbesondere die Abbildungseigenschaften des gesamten Systems, die Lage der abbildungsbestimmenden Komponenten der Röntgendiagnostikeinrichtung und die Lage des Untersuchungsobjektes im Raum. Die für die angestrebte Qualität der CAS-Verfahren notwendige Rekonstruktionsgenauigkeit am Ort des Untersuchungsobjektes liegt in der Größenordnung von 1 mm.

Geht man davon aus, daß das Untersuchungsobjekt in der Mitte zwischen dem Fokus der Röntgenstrahlenquelle und dem Eingangsfenster des Röntgenstrahlenempfängers angeordnet ist, so ist durch die geometrische Röntgenoptik eine Vergrößerung um einen Faktor 2 gegeben. Der Fokus der Röntgenstrahlenquelle muß daher mit einer Genauigkeit von 0,5 mm bezüglich eines mit dem Eingangsfenster des Röntgenstrahlenempfängers verbundenen Koordinatensystems bestimmbar sein.

Bedingt durch das üblicherweise verwendete u-Profil für einen C-Bogen, wie es beispielsweise aus der DE 196 30 888 A1. bekannt ist, weist dieser eine relativ hohe mechanische Steifigkeit bei Krafteinwirkungen in der C-Bogen-Ebene auf. Dahingegen ist die Stabilität eines derartigen C-Bogens gegenüber Verwindung eingeschränkt. Daher ist in der Praxis vor allem die Verlagerung des Fokus der Röntgenstrahlenquelle in Richtung senkrecht zur C-Bogen-Ebene und die Auswirkung dieser Verlagerung auf die Abbildungseigenschaften der Röntgendiagnostikeinrichtung zu berücksichtigen.

Es sind aus der Patent- und der wissenschaftlichen Literatur mehrere Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die es erlauben, Ungenauigkeiten bei der Röntgenabbildung zu ermitteln.

Aus den "Proceedings Int. Symp. Computer Assisted Radiology (CAR)", Paris (1996) 721-728 und Tokyo (1998) 716-722 sowie aus dem Artikel von Gosse et al. "Roboterunterstützung in der Knieendoprothetik", Orthopädie 26 (1997) 258-266 sowie aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 07 884 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Kalibrierkörper zur Korrektur von Bildverzerrungen in einem Abstand von einigen cm vor dem Eingangsfenster des Röntgenstrahlenempfängers lösbar angebracht ist und ein zweiter Kalibrierkörper unmittelbar vor dem Eingangsfenster des Röntgenstrahlenempfängers angeordnet und während der gesamten Betriebszeit der Röntgendiagnostikeinrichtung dort verbleibt. Dieser zweite Kalibrierkörper weist im Randbereich des Röntgenbildes des Röntgenstrahlenempfängers röntgenstrahlenabsorbierende Strukturen auf, die dem Bild des Patienten überlagert sind. Aus einer Verschiebung der Abbildungen der Strukturen des zweiten Kalibrierkörper wird die Verlagerung des Fokus der Röntgenstrahlenquelle bestimmt. Ein gravierender Nachteil dieses Verfahrens ist, daß durch die Masse des ersten Kalibrierkörpers die Kräfteverhältnisse am C-Bogen massiv gestört werden und daher die mechanischen Verwindungen und Verformungen während des Kalibriervorganges und während der Betriebszeit der Röntgendiagnostikeinrichtung unterschiedlich sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Position des Fokuspunktes der Röntgenstrahlenquelle einer Röntgendiagnostikeinrichtung zu schaffen, die insbesondere die Nachteile der bekannten Verfahren und Vorrichtungen nicht aufweisen. Insbesondere soll das erfindungsgemäße Verfahren und die zur Durchführung des Verfahrens notwendige Vorrichtung es erstens dem Operateur ermöglichen, ohne störende Bilder eines Kalibrierkörpers auf dem Röntgenbild auszukommen und zweitens soll es dem Operateur möglich sein, alle Optionen einer Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem C- Bogen, wie beispielsweise Einblenden, elektronischer Zoom oder Bilddrehung, zu verwenden, ohne daß die Funktionalität im Zusammenwirken mit einem CAS-/CAR-System beeinträchtigt wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß im Gehäuse der Röntgenstrahlenquelle ein in den Strahlengang einbringbarer Testabsorber vorgesehen ist, der jeweils bezüglich des Fokuspunktes der Röntgenstrahlenquelle in eine reproduzierbare Position, die im folgenden als Meßposition bezeichnet wird, bringbar ist. Der Testabsorber weist eine röntgenstrahlenabsorbierende Struktur auf, die als virtuelles Schattenbild auf dem röntgenstrahlenabsorbierenden Schirm des Röntgenstrahlenempfängers abgebildet und als elektronisches Bild einem Bildverarbeitungsrechner innerhalb der Röntgendiagnostikeinrichtung zugeführt wird. Wird als Testabsorber beispielsweise eine Anordnung konzentrischer Ringe verwendet, so wird bei der werksseitigen Einstellung der Röntgendiagnostikeinrichtung die Meßposition des Testabsorbers derart justiert, daß für eine bekannte Position des Fokus der Röntgenstrahlenquelle in Bezug auf ein mit dem Eingangsfenster des Röntgenstrahlenempfängers verbundenen Koordinatensystems, der Mittelpunkt der konzentrischen Ringe mit dem Mittelpunkt des Eingangsfensters des Röntgenstrahlenempfängers zusammenfallen. Mittels einer derartigen Vorrichtung erfolgt die Positionsbestimmung des Fokus der Röntgenstrahlenquelle nach folgenden Verfahrensschritten:

1. Wenn nach dem Einstellen der Parameter der Röntgendiagnostikeinrichtung ein für den Bediener zufriedenstellendes Bild des Untersuchungsgegenstandes (hinsichtlich Kontrast, Lage, Einblendung, Rotation etc.) vorliegt, wird der nachfolgend (Verfahrensschritte 2-8) beschriebene Kalibriervorgang gestartet:
2. der Testabsorber wird in Meßposition in den Strahlengang eingebracht
3. eventuell eingefahrene Primärstrahlenblenden werden aus dem Bildbereich herausgefahren
4. es wird eine Aufnahme des Untersuchungsgegenstandes mit den gleichen Parametern (kV, mA) der Röntgenstrahlenquelle wie in Verfahrensschritt 1 hergestellt und im Bildspeicher der Röntgendiagnostikeinrichtung zwischengespeichert
5. Die gewonnenen Bilder aus Verfahrensschritt 1 und 4 werden im Bildspeicher nach bekannten Verfahren der Bildverarbeitung digital subtrahiert. Bis auf Artefakte erhält man ein Bild des Röntgenschattens des Testabsorbers
6. Das Bild des Testabsorbers aus Verfahrensschritt 5 wird mit gespeicherten Daten eines Referenzbildes verglichen und die Translation des Bildes aus Verfahrensschritt 5 zu der Lage des Referenzbildes ermittelt.
7. der Testabsorber wird aus dem Strahlengang herausgefahren
8. die Primärstrahlenblenden werden in die Position des Verfahrensschrittes Nr. 1 gebracht
9. Das Bild aus Verfahrensschritt 1 wird zusammen mit den Werten für die Translation aus Verfahrensschritt 6 an einer Datenschnittstelle (beispielsweise im DICOM-Format) zur Weiterverarbeitung in einem CAS-/CAR-System bereit gestellt.

Nach Abschluß dieses Kalibriervorganges wird dem Bediener der Röntgendiagnostikeinrichtung signalisiert, daß eine Veränderung der Aufnahmerichtung vorgenommen werden kann. Nach Einstellung der Parameter der Röntgendiagnostikeinrichtung wird für diese Einstellung der Kalibriervorgang (Verfahrensschritte 2-8) gestartet und automatisch durchlaufen.

Am Ende der beiden Kalibrierläufe liegen im Bildspeicher der Röntgendiagnostieinrichtung zwei aus unterschiedlichen Richtungen aufgenommene Röntgenbilder zusammen mit den Koordinaten der jeweiligen zu den Röntgenbildern gehörigen Fokuspunkte vor. Die Daten werden vorzugsweise an einer Datenschnittstelle zur Weiterverarbeitung bereit gestellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist gegenüber den bekannten Verfahren, bei denen aus den Veränderungen des Röntgenbildes eines Kalibrierkörpers im Randbereich des Röntgenstrahlenempfängers auf die Translation des Fokus rückgeschlossen wird, den Vorteil auf, daß die Lagebestimmung des Fokus ohne Korrektur der Abbildungseigenschaften des Röntgenstralenempfängers vorgenommen werden kann, da die Auswertung der Bildverschiebung in der unmittelbaren Nähe des Zentrums des Eingangsfensters des Röntgenstrahlenempfängers erfolgt. In diesem Bereich des Röntgenstrahlenempfängers sind aber die Bildverrrungen und Verzeichnungen nahezu gleich Null und eine eventuelle Korrektur der Abbildungseigenschaften des Röntgenstrahlenempfängers geht nicht in die Berechnung der Translation des Fokuspunktes ein.

Wenn auch eine Korrektur der Abbildungseigenschaften des Röntgenstrahlenempfängers bei dem erfindungsgemäßen Verfahren für die Bestimmung der Verschiebung des Fokuspunktes der Röntgenstrahlenquelle nicht notwendig ist, so kann es dennoch wünschenswert sein, die Bildverzerrungen und/oder Verzeichnungen elektronisch zu korrigieren. Dabei kann ein bekanntes Verfahren angewandt werden, wenn der Testabsorber geeignete Strukturen aufweist, die sich bis in den Randbereich des Röntgenstrahlenempfängers erstrecken.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der auf diesem Verfahren basierenden Vorrichtung ist, daß die Vorrichtung zum Einbringen des Testabsorbers in den Strahlengang innerhalb des Gehäuses des Röntgenstrahlenquelle angeordnet ist und die Sterilabdeckungen ohne Rücksicht auf die Kalibriervorrichtung verwendet und angebracht werden können.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher beschrieben.

In Fig. 1 ist eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Auf einem Gerätewagen 1, der mittels Rollen 14, 15 auf dem Fußboden 16 verfahrbar ist, ist eine mehrfach verstellbare Halterung 5 angeordnet, die einen C-Bogen 6 mit Mittelpunkt 12 trägt, wobei der C-Bogen 6 längs seines Umfanges an der Halterung 5 beweglich gelagert ist. Der C-Bogen 6 weist an seinen Enden einen Röntgenstrahlenempfänger 7 und diesem gegenüber liegend eine Röntgenstrahlenquelle 8 auf. Der durch den Fokuspunkt 9 der Röntgenstrahlenquelle und den Mittelpunkt 18 des Eingangsfensters des Röntgenstrahlenempfängers 7 bestimmte Zentralstrahl 10 muß nicht notwendigerweise den Mittelpunkt 12 des C-Bogens enthalten. Die Signale des Röntgenstrahlenempfängers 7 werden über eine Fernsehkette einem nicht dargestellten Bildverarbeitungs- und Bildspeicherrechner zugeführt. Zwischen der Röntgenstrahlenquelle 8 und dem Röntgenstrahlenempfänger 7 ist im Falle einer Röntgenuntersuchung das Untersuchungsobjekt 13 angeordnet. Der Röntgenstrahlenempfänger 7 weist an seinem Gehäuse Referenzmarken 171, 172, 173 auf, die Teil eines nicht gezeigten 3D-Positionsbestimmungssystemes sind. Mit Hilfe eines solchen Systems ist es möglich, die räumlichen Koordinaten der Referenzmarken zu bestimmen. Sind die Referenzmarken wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 gezeigt, am Röntgenstrahlenempfänger 7 geeignet angeordnet, so ist es möglich, mittels dreier Referenzmarken ein Koordinatensystem bezüglich des Mittelpunktes 18 des Eingangsfensters 11 des Röntgenstrahlenempfängers 7 im Raum festzulegen.

Durch weitere, nicht dargestellte Referenzmarken im Bereich des Untersuchungsobjektes 13, die ebenso mit dem 3D- Positionsbestimmungssystem zusammenwirken, ist es möglich, die Lage des Untersuchungsobjektes 13 bezüglich der Eingangsfensters 11 des Röntgenstrahlenempfängers 7 zu bestimmen.

Für die Erfindung ist es unerheblich, auf welche Weise der C-Bogen 6 mit dem Röntgenstrahlenempfänger 7 und der Röntgenstrahlenquelle 8 verstellbar gelagert ist. Die Halterung kann, wie in der Darstellung der Fig. 1 gezeigt, längs des Umfanges des C-Bogens verschiebbar gelagert sein; es ist jedoch auch vorgesehen, das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung bei einem C-Bogen einzusetzen, der um den Schwerpunkt drehbar gelagert ist, wie beispielsweise in der DE 197 37 734 A1 beschrieben oder der von einem mehrachsigen Manipulator an einer Stelle des Umfanges gehalten wird. Entscheidend ist, daß die Halterung des C-Bogens unterschiedliche Orientierungen des C-Bogens im Raum ermöglicht.

Die Röntgenstrahlenquelle weist eine Kalibriervorrichtung 17 auf, die zum Zweck der Kalibrierung der Röntgendiagnostikeinrichtung einen Testabsorber in eine reproduzierbare Position bezüglich des Röntgenstrahlers und des Fokuspunktes 9 der Röntgenstrahlenquelle bringt.

Fig. 2 zeigt schematisch die Verhältnisse beim erfindungsgemäßen Kalibrierverfahren. In der Röntgenstrahlenquelle 8 ist eine Röntgenröhre 22 angeordnet, bei der in einem Fokuspunkt 9 einen Röntgenstrahlenkegel erzeugt wird. Zwischen dem Fokuspunkt 9 und dem Untersuchungsobjekt 13 ist ein Testabsorber 19 angeordnet, der auf einer Trägerplatte eine strahlenabsorbierende Struktur 20 trägt. Die Struktur wird dem Röntgenstrahlen-Projektionsbild des Untersuchungsobjektes 13 überlagert und wird über den Röntgenstrahlenempfänger 7 einem Bildverarbeitungssystem der Röntgendiagnostikeinrichtung zugeführt. Die strahlenabsorbierende Struktur 20 auf dem Testabsorber 19 wird im Zentrum des Röntgenstrahlenempfängers mit einer Vergrößerung (a1 + a2)/a1 = f/a1 abgebildet, wobei a1 der Abstand zwischen dem Fokuspunkt 9 und der strahlenabsorbierenden Struktur 20 auf der Trägerplatte 21 und a2 der Abstand zwischen der strahlenabsorbierenden Struktur 20 und dem Eingangsfenster 11 des Röntgenstrahlenempfängers ist. Für den Abstand f des Fokuspunktes 9 vom Eingangsfenster 11 des Röntgenstrahlenempfängers gilt:

f = a1 + a2 = p1 + p2.

Eine Struktur des Untersuchungsobjektes 13, die sich im Abstand p1 vom Fokuspunkt 9 entfernt befindet, wird auf dem Röntgenbild mit einer Vergrößerung von (p1 + p2)/p1 = f/p1 dargestellt. In der Praxis gilt für eine erfindungsgemäße Röntgendiagnostikeinrichtung:

p1 ≈ p2 und a2 ≈ 10 a1

Für die nachfolgenden Betrachtungen wird näherungsweise a2 = 10a1 gesetzt.

Eine strahlenabsorbierende Struktur 20 auf dem Testabsorber 19 mit einer Ausdehnung von 0,5 mm senkrecht zum Zentralstrahl 10 wird im Röntgenbild mit einer Breite von ungefähr 50 mm abgebildet. Durch die endliche und anisotrope Ausdehnung des Fokuspunktes 9 erhält man im Röntgenbild keine scharfen Schatten sondern eine Schwärzungsverteilung, die näherungsweise durch einen Bereich eines Kernschattens und einen Bereich eines Halbschattens charakterisiert werden kann. Ein Kernschatten ist dann nicht zu erwarten, wenn die Ausdehnung des Fokuspunktes größenordnungsmäßig gleich der Ausdehnung der strahlenabsorbierenden Struktur 20 ist.

Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Lage des Projektionsbildes der strahlenabsorbierenden Struktur 20 des Testabsorbers 19 auf dem mit der Projektion des Untersuchungsobjektes 13 überlagerten Röntgenbild ermittelt werden muß, ist es wünschenswert, die strahlenabsorbierende Struktur 20 mit einem optimalen Kontrast abzubilden. Dies bedeutet, daß die strahlenabsorbierende Struktur eine möglichst hohe Kernladungszahl (vorzugsweise wird Gold verwendet) und eine Breite von etwa 1 mm aufweist, was etwa der doppelten maximalen Ausdehnung des Fokuspunktes entspricht.

In Fig. 3 sind Ausführungsbeispiele von strahlenabsorbierenden Strukturen auf Trägerplatten 21 dargestellt. Fig. 3a stellt eine kreisringförmige strahlenabsorbierende Struktur 200 dar, Fig. 3b eine Anordnung aus konzentrischen Ringen 201, Fig. 3c ein quadratisches Gitternetz 202 und Fig. 3d eine Anordnung von strahlenabsorbierenden Kreisscheiben 203. Es ist für die Erfindung unerheblich, ob diese Strukturen oder Kombinationen aus derartigen Strukturen für die Herstellung eines Testabsorbers verwendet werden. Für die erfindungsgemäßen strahlenabsorbierenden Strukturen werden vorzugsweise Muster verwendet, die mit hoher Detailtreue abgebildet werden. Die Absorber werden beispielsweise durch Ätzen aus einer auf einem geeigneten Trägermaterial aufgebrachten Metallfolie hergestellt.

In Fig. 4 ist ein mit dem Röntgenstrahlenempfänger 7 verbundenes Koordinatensystem dargestellt, das für die Beschreibung des Ortes des Fokuspunktes 9 herangezogen wird. Der Koordinatenurprung liegt dabei im Mittelpunkt 18 des Eingangsfensters 11 des Röntgenstrahlenempfängers 7, das die xy-Ebene mit der Koordinate z = 0 darstellt. Die x-Achse wird im Beispiel der Fig. 4 durch die Mittelebene des C-Bogens 6 festgelegt; im Ausführungsbeispiel ist eine Referenzmarke 174 am Gehäuse des Röntgenstrahlenempfängers 7 mit y = 0 angeordnet. Der Fokuspunkt 9 wird bezüglich dieses Koordinatensystems werksseitig für eine definierte Lage des C-Bogens 6 im Raum derart eingestellt, daß der Fokuspunkt 9 die Koordinaten (x0, y0, z0) = (0, 0, f) besitzt, wobei f der Abstand des Focuspunktes 9 vom Mittelpunkt 18 des Eingangsfensters 11 des Röntgenstrahlenempfängers 7 ist. Aufgrund der elastischen Verbiegungen des C-Bogens 6 liegen die Fokuspunkte im praktischen Betrieb der Röntgendiagnostikeinrichtung in dem in Fig. 4 schematisch dargestellten und gestrichelt umrandeten quaderförmigen Bereich 23. Dieser quaderförmige Bereich 23 weist die größte Ausdehnung in y-Richtung auf, während, bedingt durch die Konstruktion des C-Bogens 6, die Ausdehnungen x- und z-Richtung wesentlich kleiner sind.

Die Verlagerung des Fokuspunktes 9 und damit die Abweichung des Zentralstrahles 10 von der z-Achse des Koordinatensystems kann wahlweise mittels einer Modellrechnung (beispielsweise Finite Elemente Analyse) oder experimentell bestimmt werden. Bei der experimentellen Bestimmung, die für einen Typ einer Röntgendiagnostikeinrichtung im Rahmen einer Typprüfung nur einmalig durchgeführt werden muß, wird beispielsweise ein nahezu masseloser Laserstrahlengenerator am Eingangsfenster 11 derart lösbar angeordnet, daß der Laserstrahl mit der z-Achse zusammen fällt. Der Auftreffpunkt des Laserstrahles auf dem Gehäuse der Röntgenstrahlenquelle 8 wird mittels bekannter Meßtechnik bestimmt und hieraus die Koordinaten der Projektion des Fokuspunktes 9 auf das Eingangsfenster 11 längs der z-Achse ermittelt. Die z- Koordinate des Fokuspunktes 9 kann experimentell durch Abstandsmessung zwischen dem Eingangsfenster 11 und dem Gehäuse der Röntgenstrahlenquelle erfolgen. Untersuchungen an verschiedenen C- Bogen-Konstruktionen haben gezeigt, daß für die z-Koordinate des Fokuspunktes 9 ein fester Wert f angesetzt werden kann, ohne daß die für CAS-/CAR-Anwendungen geforderte Genauigkeit unterschritten wird.

Verzeichnis der Abbildungen

Fig. 1 C-Bogen-Röntgendiagnostikeinrichtung

Fig. 2 Schematische Darstellung der Röntgen-Abbildungsverhältnisse

Fig. 3 Ausführungsbeispiele von strahlenabsorbierenden Strukturen der Testabsorber

Fig. 4 Koordinatensystem des Röntgenstrahlenempfängers

Bezugszeichenliste

1

Gerätewagen

5

Halterung

6

C-Bogen

7

Röntgenstrahlenempfänger

8

Röntgenstrahlenquelle

9

Fokuspunkt

10

Zentralstrahl

11

Eingangsfenster

12

Mittelpunkt des C-Bogens

13

Untersuchungsobjekt

14

Rolle

15

Rolle

16

Fußboden

17

Kalibriervorrichtung

171

Referenzmarke

172

Referenzmarke

173

Referenzmarke

174

Referenzmarke

18

Mittelpunkt des Eingangsfensters

19

Testabsorber

20

strahlenabsorbierende Struktur

21

Trägerplatte

22

Röntgenröhre

23

quaderförmiger Bereich

200

Absorbierender Kreisring

201

Absorbierende konzentrische Kreisringe

202

Absorbierendes quadratisches Gitternetz

203

Anordnung von absorbierenden Kreisscheiben

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung der Position des Fokuspunktes der Röntgenstrahlenquelle einer Röntgendiagnostikeinrichtung, die einen C- Bogen und wenigstens eine Röntgenstrahlenquelle und wenigstens einen Röntgenstrahlenempfänger, die am C-Bogen einander gegenüberliegend angeordnet sind, aufweist, in einem mit dem Eingangsfenster des Röntgenstrahlenempfängers fest verbundenen Koordinatensystem, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

1. Ermittlung des Zusammenhanges zwischen der Verlagerung des Bildes eines Testabsorbers 19 aus dem Mittelpunkt 18 des Eingangsfensters des Röntgenstrahlenempfängers und den Koordinaten des Fokuspunktes aus einer hinreichend großen Zahl von Wertesätzen.
2. Ermittlung einer kontinuierlichen Korrelationsfunktion aus den in Verfahrensschritt 1 gewonnenen Stützwerten, wobei die Stützwerte innerhalb vorgegebener Fehlergrenzen durch die Korrelationsfunktion abgebildet werden.
3. Die im Verfahrensschritt 2 bestimmte Korrelationsfunktion wird im Auswerterechner der Röntgendiagnostikeinrichtung abgespeichert.
4. Ein für den Bediener der Röntgendiagnostikeinrichtung hinsichtlich Kontrast, Lage, Einblendung der Primärstrahlenblenden und Bildrotation zufriedenstellendes Bild des Untersuchungsobjektes 13 wird aufgenommen und im Bildspeicher abgespeichert.
5. Der Testabsorber 19 mit einer röntgenstrahlenabsorbierenden Struktur 20 auf einer Trägerplatte 21 wird von einer Parkposition in eine Meßposition innerhalb der Röntgenstrahlenquelle 8 gebracht.
6. Aufnahme eines Röntgenbildes des Untersuchungsobjektes 13 mit dem der Röntgenstrahlenquelle 8 nachgeordneten Testabsorber 19 in Meßposition.
7. Digitale Subtraktion der beiden gewonnenen Bilder aus den Verfahrensschritten 4 und 6 in einem Bildverarbeitungsrechner der Röntgendiagnostikeinrichtung.
8. Bestimmung des Vektors der Verlagerung des aus der Subtraktion in Verfahrensschritt 4 gewonnenen Bildes des Testabsorbers 19 gegenüber einem um den Mittelpunkt 18 des Eingangsfensters 11 des Röntgenstrahlenempfängers zentrierten Bild des Testabsorbers 19.
9. Berechnung der Koordinaten des Fokuspunktes 9 mittels der Korrelationsfunktion und dem aus Verfahrensschritt 8 gewonnenen Vektorwerten.
10. Positionieren des Testabsorbers aus der Meßposition in die Parkposition.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte 1 und 2 werksseitig im Rahmen einer Typprüfung einmalig für ein Modell einer Röntgendiagnostikeinrichtung ausgeführt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt 3 werksseitig vor der Auslieferung einer Röntgendiagnostikeinrichtung ausgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Tripel der Koordinaten des Fokuspunktes 9 zusammen mit dem Röntgenbild an einer Datenschnittstelle der Röntgendiagnostikeinrichtung zur Verfügung gestellt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelationsfunktion aus abschnittsweise definierten Funktionen mit stetigen Übergängen definiert ist.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung der Position des Fokuspunktes der Röntgenstrahlenquelle einer Röntgendiagnostikeinrichtung, die einen C- Bogen und wenigstens eine Röntgenstrahlenquelle und wenigstens einen Röntgenstrahlenempfänger, die am C-Bogen einander gegenüberliegend angeordnet sind, aufweist, in einem mit dem Eingangsfenster des Röntgenstrahlenempfängers fest verbundenen Koordinatensystem, nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Röntgenstrahlenquelle 8 eine Kalibriervorrichtung 17 zwischen dem Fokuspunkt 8 und dem Untersuchungsobjekt 13 angeordnet ist, die einen Testabsorber 19 zwischen einer Parkposition und einer Meßposition bewegt und in der jeweils gewünschten Position lösbar hält.

7. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Testabsorber aus einer schwach röntgenstrahlenabsorbierenden Trägerplatte 21 und einer mit dieser fest verbundenen strahlenabsorbierenden Struktur 20 aus einem Material hoher Kernladungszahl besteht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Testabsorbers 19 zwischen der Parkposition und der Meßposition eine translatorische Bewegung ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Testabsorber 19 von der Parkposition in die Meßposition und umgekehrt durch eine Rotationsbewegung überführt wird.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7-10, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlenabsorbierende Struktur 20 des Testabsorbers 19 durch Formätzen erzeugt wird.