DE102004058007B4

DE102004058007B4 - Röntgen-Computertomograf

Info

Publication number: DE102004058007B4
Application number: DE102004058007A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Kühn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-12-01
Filing date: 2004-12-01
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2024-12-02
Also published as: US7263169B2; US20060115038A1; DE102004058007A1

Abstract

Röntgen-Computertomograf mit einer um eine Systemachse (z) rotierbaren Röntgenquelle und einer der Röntgenquelle in Strahlrichtung nachgeordneten verstellbaren Blende (4) zum Einblenden eines fächerförmigen Strahlenbündels (2) mit wahlweiser Dicke, wobei die Blende (4) zwei Ausblendelemente (5, 6) aufweist, bei denen jeweils an einem in Richtung der Systemachse (z) bewegbaren Träger (7) ein aus einem Blechstreifen gebildetes Absorberelement (7, 13) angebracht ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Absorberelement (9, 13) an zwei Punkten klemmend in einer am Träger (7) vorgesehenen Klemmvorrichtung (8a, 8b) gehalten ist,
wobei die Klemmvorrichtung eine Nut (8a, 8b) aufweist, und
wobei ein Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Wänden der Nut (8a, 8b) mehr als das Doppelte einer Dicke des Blechstreifens ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Röntgen-Computertomografen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein solcher Röntgen-Computertomograf ist aus der DE 102 42 920 A1 bekannt. Bei einer Blende des bekannten Röntgen-Computertomografen sind beispielsweise aus Wolfram oder einem Wolframverbundwerkstoff gefertigte gebogene Absorberelemente formschlüssig an einem aus Aluminium hergestellten Träger angebracht. Wegen der extremen Härte von im Wesentlichen aus Wolfram bestehenden Werkstoffen kann bei den Absorberelementen ein vorgegebener Biegeradius nicht immer mit der erforderlichen Genauigkeit hergestellt werden. Im Falle einer rein formschlüssigen Anbringung des Absorberelements am Träger kann es dazu kommen, dass der Träger sich unerwünschterweise verzieht. Das wiederum kann dazu führen, dass das Absorberelement nicht ausreichend präzise positioniert werden kann und damit die Geometrie eines mit der Blende auf ein Objekt einzublendenden fächerförmigen Strahlenbündels nicht ausreichend genau einstellbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein Röntgen-Computertomograf angegeben werden, bei dem ein fächerförmiges Strahlenbündel stets eine exakte vorgegebene Geometrie aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 13.
Nach Maßgabe der Erfindung ist u. a. vorgesehen, dass das Absorberelement an zwei Punkten klemmend in einer am Träger vorgesehenen Klemmvorrichtung gehalten ist. Damit kann auf einfa che und kostengünstige Weise sichergestellt werden, dass das eingeblendete fächerförmige Strahlenbündel stets die vorgegebene Geometrie aufweist. Mit der vorgeschlagenen Lösung können außerdem fertigungsbedingte Toleranzen der Absorberelemente ausgeglichen werden.
Unter dem Wort "Punkt" wird im Sinne der Erfindung auch ein im Verhältnis zur Fläche des Absorberelements kleiner Flächenabschnitt verstanden. Ein solcher Flächenabschnitt zur klemmenden Befestigung des Absorberelements beträgt in der Regel höchstens 30% einer der Strahlenquelle zugewandten Fläche des Absorberelements.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Absorberelement in Form eines gebogenen Blechstreifens ausgebildet ist. Das Absorberelement kann aus einer Wolframlegierung oder einem Wolframverbundwerkstoff mit einem Wolframanteil von zumindest 91%, vorzugsweise 92 bis 94%, hergestellt sein. Das vorgeschlagene Absorberelement absorbiert wirkungsvoll Röntgenstrahlen. In der Ausbildung als gebogener Blechstreifen lässt es sich relativ einfach herstellen.
Die Klemmvorrichtung weist erfindungsgemäß außerdem eine Nut auf. Das Vorsehen einer solchen Nut ermöglicht ein Einstecken des Absorberelements und eine einfache und sichere klemmende Befestigung.
Das Absorberelement kann vorzugsweise mittels zweier Schrauben, vorzugsweise Madenschrauben, in der Nut gehalten sein. An einer Wand der Nut können zwei radial nach innen vorspringende Vorsprünge zum Anlegen des Absorberelements vorgesehen sein. Die Vorsprünge dienen als Lager des Absorberelements. Sie können etwa gegenüberliegend einer die Schraube aufnehmenden Gewindebohrung angeordnet sein. Mittels der Schraube kann das Absorberelement klemmend gegen den gegenüberliegenden Vorsprung gezwungen werden. Das Absorberelement wird zweckmäßigerweise formschlüssig am Vorsprung gehalten.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Absorberelement zusätzlich mittels eines Klebstoffs an den Vorsprüngen befestigt ist. Eine solche zusätzliche Verklebung dämpft eventuell auf das Absorberelement eingeleitete Schwingungen.
Nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind an den Wänden der Nut in etwa einander gegenüberliegender Anordnung Vorsprünge vorgesehen. Das ermöglicht es, den Träger sowohl zur Aufnahme eines Absorberelements mit einem großen Radius und eines weiteren Absorberelements mit einem kleineren Radius herzunehmen.
Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Wänden der Nut zweckmäßigerweise mehr als das Doppelte der Dicke des Blechstreifens. Das ermöglicht es, beim Schließen der Blende die Absorberelemente übereinander, d. h. in eine überlappende Stellung, zu fahren. Die Dicke des Blechstreifens liegt zweckmäßigerweise im Bereich von 2,0 bis 2,5 mm. Im überlappenden Zustand weisen die Absorberelemente üblicherweise einen Spaltabstand von 0,6 bis 1,0 mm auf. Infolgedessen ist es zweckmäßig, dass der Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Wänden der Nut im Bereich von 4,0 bis 6,0 mm liegt. Der Träger kann in diesem Fall also für beide Ausblendelemente baugleich ausgebildet sein. Der Herstellungsaufwand kann damit vermindert werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Nut unterbrochen ist, so dass am Träger zwei Nutabschnitte gebildet sind. In jedem der Nutabschnitte können zwei etwa einander gegenüberliegende Vorsprünge vorgesehen sein. Mit der vorgeschlagenen Ausführungsform kann der Träger in einer geringen Bauhöhe realisiert werden. Mit einem solchen Träger ist es insbesondere möglich, eine Blende mit geringer Höhe bereitzustellen. Infolgedessen kann der Röntgen-Computertomograf besonders kompakt ausgestaltet werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist ein erstes Absorberelement eine erste an ihrer konvexen Seite vorgesehene und sich parallel zur Längskante erstreckende Längsnut auf. Ein zweites Absorberelement kann eine zweite an ihrer konkaven Seite vorgesehene und sich parallel zur Längskante erstreckende Längsnut aufweisen. Die Längsnut dient zum Eingriff der Schraube. Damit wird eine Bewegung der Absorberelemente in Richtung der Systemachse sicher und zuverlässig vermieden. Die vorgeschlagenen Längsnuten lassen sich ohne großen Aufwand vor dem Biegen des Blechstreifens herstellen.
Die vorgeschlagene klemmende Befestigung der Absorberelemente am Träger gewährleistet einen festen Halt, der insbesondere auch ein nach der Montage der Absorberelemente erfolgendes Überschleifen der freien Vorderkante der Absorberelemente ermöglicht.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht des Strahlengangs,
2 eine schematische Querschnittsansicht gemäß 1,
3 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausblendelements,
4 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausblendelements,
5 eine perspektivische Ansicht gemäß 3 mit Bleiabschirmung,
6 eine perspektivische Ansicht gemäß 4 mit Bleiabschirmung,
7 eine Seitenansicht des Absorberelements gemäß 3,
8 eine Teilquerschnittsansicht des Trägers und
9 eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie A-A' in 7.
In den 1 und 2 ist schematisch der Strahlengang eines Röntgen-Computertomografen gezeigt. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet den Fokus einer hier nicht näher dargestellten Röntgenquelle. Ein vom Fokus 1 ausgehendes fächerförmiges Strahlenbündel 2 wird in seiner Geometrie durch eine Vorblende 3 und einer in Strahlrichtung nachgeordneten Blende 4 bestimmt. Mit dem Bezugszeichen V ist eine Verkleidung eines Patiententunnels des Röntgen-Computertomografen bezeichnet. Die Blende 4 besteht aus einem ersten Ausblendelement 5 und einem zweiten Ausblendelement 6. Das erste 5 und das zweite Ausblendelement 6 sind parallel zu einer z-Achse z aufeinander zu und voneinander weg bewegbar.
Bei dem in 3 perspektivisch gezeigten ersten Ausblendelement 5 ist ein Träger 7 mit einem ersten Nutabschnitt 8a und einem zweiten Nutabschnitt 8b versehen. Die einander gegenüberliegenden inneren und äußeren Wände der Nutabschnitte 8a und 8b liegen jeweils auf gemeinsamen Kreisbögen. In den Nutabschnitten 8a und 8b ist ein erstes Absorberelement 9 aufgenommen. Das erste Absorberelement 9 weist an seiner konvexen Fläche eine erste Längsnut 10 auf. Eine in dem ersten Nutabschnitt 8a vorgesehene erste Schraube 11a greift in die Längsnut 10 ein und zwingt das erste Absorberelement 9 gegen die gegenüberliegende innere Wand des ersten Nutabschnitts 8a. In ähnlicher Weise ist – wie insbesondere in Zusammensicht mit 7 hervorgeht – im zweiten Nutabschnitt 8b eine zweite Schraube 11b vorgesehen, mit der das erste Absorberelement 9 gegen die gegenüberliegende innere Wand des zweiten Nutabschnitts 8b gezwungen wird. Die Wände der Nutabschnitte 8a, 8b weisen jeweils in etwa gegenüberliegender Anordnung erste 12a, zweite 12b, dritte 12c und vierte Vorsprünge 12d auf. Das erste Absorberelement 9 wird mittels der Schrauben 11a, 11b jeweils gegen die zweiten und vierten Vorsprünge 12b, 12d gezwungen. Insoweit wird das erste Absorberelement 9 also am Träger 7 klemmend an zwei Punkten bzw. Flächenabschnitten der zweiten und vierten Vorsprünge 12b und 12d gehalten. Zusätzlich zu der klemmenden Befestigung kann zwischen den Vorsprüngen 12b, 12d und dem ersten Absorberelement 9 ein fest aushärtender Klebstoff vorgesehen sein. Der Klebstoff kann beispielsweise aus Epoxydharz gebildet sein. Eine zusätzliche Klebeverbindung dämpft eventuell auf das erste Absorberelement 9 einwirkende Schwingungen.
4 zeigt in perspektivischer Ansicht das zweite Ausblendelement 6. Der Träger 7 des zweiten Ausblendelements 6 ist identisch mit dem des ersten Ausblendelements 5. Ein zweites Absorberelement 13 ist ebenso wie das erste Absorberelement 9 aus einem gebogenen Blechband hergestellt, welches vorzugsweise aus einem Wolframverbundwerkstoff gebildet ist. Im Gegensatz zum ersten Absorberelement 9 weist das zweite Absorberelement 13 einen größeren Radius auf. Abgesehen davon ist eine zweite Längsnut 14 an der konkaven Seite des zweiten Absorberelements 13 vorgesehen. Eine dritte Schraube (hier nicht gezeigt) sowie eine vierte Schraube 15 zwingen das zweite Absorberelement 13 gegen den ersten 12a und den dritten Vorsprung 12c. Ähnlich wie beim ersten Ausblendelement 5 kann auch beim zweiten Ausblendelement 6 eine Klebeverbindung zwischen dem ersten Vorsprung 12a und dem dritten Vorsprung 12c sowie dem zweiten Absorberelement 13 vorgesehen sein. Die dritte und vierte Schraube 15 greifen – ähnlich wie beim ersten Ausblendelement 5 – in die zweite Längsnut 14 ein.
Wie insbesondere aus den 8 und 9 ersichtlich ist, weisen die einander gegenüberliegenden Wände der Nutabschnitte 8a, 8b einen Abstand voneinander auf, der zumindest dem doppelten der Dicke der Absorberelemente 9, 13 entspricht. Ein Innenradius der inneren Wände der Nutabschnitte 8a, 8b entspricht etwa dem Innenradius des ersten Absorberelements 9. Ein Außenradius der äußeren Wände der Nutabschnitte 8a, 8b entspricht etwa dem Außenradius des zweiten Absorberelements 13. Wie insbesondere aus 8 ersichtlich ist, werden die einander gegenüberliegenden Vorsprünge 12a, 12b, 12c und 12d von Gewindebohrungen 16 durchgriffen, welche zur Aufnahme der Schrauben 11a, 11b und 15 dienen.
Die 5 und 6 zeigen das erste 5 und das zweite Ausblendelement 6, wobei jeweils eine aus einem Bleiblech hergestellte Bleiabschirmung 17 mittels Bleinieten 18 am Träger 7 befestigt ist. Die Bleiabschirmung 17 dient einer verbesserten Leckstrahlabschirmung eines die Blende 4 aufnehmenden (hier nicht gezeigten) Blendenkastens.
Bei der vorgeschlagenen Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, dass sowohl zur Herstellung des ersten 5 als auch des zweiten Ausblendelements 6 jeweils ein und derselbe Träger 7 verwendet werden kann. Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, andersartig gestaltete Träger 7 vorzusehen. Es ist insbesondere nicht erforderlich, die zur Aufnahme der Absorberelemente 9, 13 vorgesehene Nut in Form von zwei separaten Nutabschnitten 8a, 8b auszuführen. Die Nut kann auch durchgängig ausgebildet sein. Die vorgeschlagene Ausführungsform zeichnet sich durch eine besonders geringe Bauhöhe aus. Daneben können selbstverständlich auch andere geeignete Klemmvorrichtungen am Träger vorgesehen sein. So können die Absorberelemente 9, 13 auch zwischen zwei gegeneinander verspannten Blechen und dgl. aufgenommen sein.
Der Träger 7 ist zweckmäßigerweise aus Aluminium herstellt. Die Absorberelemente 9, 13 sind aus einem Wolframverbundwerkstoff mit einem Wolframanteil von 92 bis 94% hergestellt.

Claims

Röntgen-Computertomograf mit einer um eine Systemachse (z) rotierbaren Röntgenquelle und einer der Röntgenquelle in Strahlrichtung nachgeordneten verstellbaren Blende (4) zum Einblenden eines fächerförmigen Strahlenbündels (2) mit wahlweiser Dicke, wobei die Blende (4) zwei Ausblendelemente (5, 6) aufweist, bei denen jeweils an einem in Richtung der Systemachse (z) bewegbaren Träger (7) ein aus einem Blechstreifen gebildetes Absorberelement (7, 13) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorberelement (9, 13) an zwei Punkten klemmend in einer am Träger (7) vorgesehenen Klemmvorrichtung (8a, 8b) gehalten ist, wobei die Klemmvorrichtung eine Nut (8a, 8b) aufweist, und wobei ein Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Wänden der Nut (8a, 8b) mehr als das Doppelte einer Dicke des Blechstreifens ist.
Röntgen-Computertomograf nach Anspruch 1, wobei das Absorberelement (9, 13) in Form eines gebogenen Blechstreifens ausgebildet ist.
Röntgen-Computertomograf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Absorberelement (9, 13) aus einer Wolframlegierung oder einem Wolframverbundwerkstoff mit einem Wolframanteil von zumindest 91%, vorzugsweise 92% bis 94%, hergestellt ist.
Röntgen-Computertomograf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Absorberelement (9, 13) mittels zweier Schrauben (11a, 11b), vorzugsweise Madenschrauben, in der Nut (8a, 8b) gehalten ist.
Röntgen-Computertomograf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an einer Wand der Nut (8a, 8b) zwei radial nach innen vorspringende Vorsprünge (12a, 12b, 12c, 12d) zum Anlegen des Absorberelements (9, 13) vorgesehen sind.
Röntgen-Computertomograf nach Anspruche 5, wobei die Vorsprünge (12a, 12b, 12c, 12d) etwa gegenüberliegend einer eine Schraube (11a, 11b) aufnehmenden Gewindebohrung (16) angeordnet sind.
Röntgen-Computertomograf nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei das Absorberelement (9, 13) zusätzlich mittels eines Klebstoffs an den Vorsprüngen (12a, 12b, 12c, 12d) befestigt ist.
Röntgen-Computertomograf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an den Wänden der Nut (8a, 8b) in etwa einander gegenüberliegender Anordnung Vorsprünge (12a, 12b, 12c, 12d) vorgesehen sind.
Röntgen-Computertomograf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nut unterbrochen ist, so dass am Träger (7) zwei Nutabschnitte (8a, 8b) gebildet sind.
Röntgen-Computertomograf nach Anspruch 9, wobei in jedem der Nutabschnitte (8a, 8b) zwei etwa einander gegenüberliegende Vorsprünge (12a, 12b, 12c, 12d) vorgesehen sind.
Röntgen-Computertomograf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Träger (7) der beiden Ausblendelemente (5, 6) baugleich ausgebildet sind.
Röntgen-Computertomograf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erstes Absorberelement (9) eine erste an ihrer konvexen Seite vorgesehene und sich parallel zur Längskante erstreckende Längsnut (10) aufweist.
Röntgen-Computertomograf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein zweites Absorberelement (13) eine zweite an ihrer konkaven Seite vorgesehene und sich parallel zur Längskante erstreckende Längsnut (14) aufweist.