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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Röntgenanlage mit einer ersten
und einer zweiten Röntgenanordnung,
- – wobei
die erste Röntgenanordnung
eine erste Röntgenquelle
und einen ersten Röntgendetektor aufweist,
- – wobei
die zweite Röntgenanordnung
eine zweite Röntgenquelle
und einen zweiten Röntgendetektor
aufweist,
- – wobei
die Röntgenanordnungen
um eine gemeinsame Schwenkachse herum verschwenkbar sind, in deren
Bereich ein Objekt anordenbar ist,
- – wobei
die Röntgendetektoren
den Röntgenquellen
bezüglich
der Schwenkachse gegenüber
liegen,
- – wobei
die Röntgendetektoren
als Flächendetektoren
ausgebildet sind, so dass mittels des ersten Röntgendetektors ein Durchstrahlen
des Objekts in einer ersten Durchstrahlungsfläche und mittels des zweiten
Röntgendetektors
ein Durchstrahlen des Objekts in einer zweiten Durchstrahlungsfläche erfassbar
ist,
- – wobei
die Durchstrahlungsflächen
die Schwenkachse enthalten und senkrecht zu einer Verbindungslinie
der ersten Röntgenquelle
mit dem ersten Röntgendetektor
bzw. der zweiten Röntgenquelle
mit dem zweiten Röntgendetektor
verlaufen.
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Derartige
Röntgenanlagen
sind bekannt. Sie werden nach Kenntnis der Anmelderin dazu verwendet,
ein Objekt (in der Regel einen Menschen) gleichzeitig aus zwei verschiedenen
Richtungen zu durchleuchten (so genannter biplane-Betrieb) und so
eine quasi dreidimensionale Information über das Objekt zu erfassen.
Der Anmelderin ist nicht bekannt, dass derartige Röntgenanlagen
auch zur Ermittlung von echten dreidimensionalen Rekonstruktionen
des Objekts verwendet werden.
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Im
Stand der Technik sind weiterhin Röntgenanlagen mit einer einzigen
Röntgenanordnung bekannt,
bei denen die Röntgenanordnung
eine Röntgenquelle
und einen Röntgendetektor
aufweist und die Röntgenanordnung
um eine Schwenkachse herum verschwenkbar ist, in deren Bereich ein
Objekt anordenbar ist. Der Röntgendetektor
liegt der Röntgenquelle
bezüglich
der Schwenkachse wieder gegenüber.
Er ist als Flächendetektor
ausgebildet, so dass mit ihm ein Durchstrahlen des Objekts in einer Durchstrahlungsfläche erfassbar
ist, welche die Schwenkachse enthält und senkrecht zu einer Verbindungslinie
der Röntgenquelle
mit dem Röntgendetektor
verläuft.
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Für solche
Röntgenanlagen,
die meist als so genannte C-Bogen-Anlagen ausgebildet sind, ist allgemein
bekannt, dass sie auch dazu verwendet werden, um während des
Verschwenkens der Röntgenanordnung
um die Schwenkachse eine Anzahl von Projektionen des Objekts zu
erfassen und anhand der erfassten Projektionen eine dreidimensionale
Rekonstruktion des Objekts zu ermitteln. Insbesondere in der Angiographie
wird diese Vorgehensweise oftmals angewendet.
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Wenn
nach der Erfassung der Projektionen nebst korrespondierender Ermittlung
der dreidimensionalen Rekonstruktion des Objekts am Objekt interventionelle
Behandlungen vorgenommen werden, ist es möglich, dass das Objekt – beispielsweise
durch das Einführen
von medizinischen Instrumenten – deformiert
wird. Eine schnelle Aktualisierung der dreidimensionalen Rekonstruktion
zumindest am Ort der Intervention ist daher von großem Vorteil.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Röntgenanlage
zu schaffen, mittels derer sowohl das erstmalige Erstellen der dreidimensionalen
Rekonstruktion des Objekts als auch das Aktualisieren der dreidimensionalen
Rekonstruktion des Objekts auf einfache Weise möglich sind. Eine weitere Aufgabe
der vorliegenden Erfindung besteht darin, für die entsprechend ausgestaltete
Röntgenanlage
geeignete Betriebsverfahren anzugeben.
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Die
erste Aufgabe wird bei einer Röntgenanlage
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Röntgenanordnungen
derart ausgebildet sind, dass der Flächeninhalt der zweiten Durchstrahlungsfläche kleiner
als der Flächeninhalt
der ersten Durchstrahlungsfläche
ist und dass bei korrespondierender Positionierung der Röntgenanordnungen
die erste Durchstrahlungsfläche
die zweite Durchstrahlungsfläche
vollständig überdeckt.
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Diese
Ausgestaltung der Röntgenanlage
ist für
das erstmalige Ermitteln der dreidimensionalen Rekonstruktion des
Objekts deshalb optimiert, weil auf Grund entsprechender Ansteuerung
der Röntgenanlage
durch eine Steuereinrichtung in diesem Fall die erste Röntgenanordnung über einen
Vorabschwenkwinkel um die Schwenkachse herum verschwenkt werden
kann, wobei während
des Verschwenkens ausschließlich
mittels des ersten Röntgendetektors
bei Erfassungswinkeln eine Anzahl von zweidimensionalen Vorabprojektionen
des Objekts erfasst und der Steuereinrichtung zugeführt werden kann
und von der Steuereinrichtung anschließend ausschließlich anhand
der mittels des ersten Röntgendetektors
erfassten Vorabprojektionen die dreidimensionale Rekonstruktion
des Objekts ermittelt werden kann. Auf Grund der Verwendung nur
des ersten Röntgendetektors
zum Erfassen der zweidimensionalen Vorabprojektionen kann dabei
das Objekt über
einen hinreichend großen
Volumenbereich rekonstruiert werden.
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Für spätere Aktualisierungsvorgänge treten aller
Wahrscheinlichkeit nach Deformationen und sonstige Änderungen
des Objekts nur innerhalb eines vorbekannten kleinen Volumenbereichs
auf. Für spätere Aktualisierungen
der dreidimensionalen Rekonstruktion des Objekts ist es daher ausreichend, wenn
die Projektionen nur in einem kleineren Flächenbereich aufgenommen werden.
Hierfür
ist also der zweite Röntgendetektor ausreichend.
Darüber
hinaus ermöglicht
die Kombination zweier unterschiedlich großer Durchstrahlungsflächen eine
größere Flexibilität bezüglich der
Positionierung der Röntgenanordnungen.
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Weiterhin
kann durch die Größenreduktion der
zweiten Röntgenanordnung
oftmals die Belastung des Objekts (= des Menschen) mit Röntgenstrahlung
im Betrieb der Röntgenanlage
verringert werden. Eventuell kann es sogar möglich und sinnvoll sein, bei
späteren
Aktualisierungen der dreidimensionalen Rekonstruktion den ersten
Röntgendetektor
nur in einem Teil seines Erfassungsbereichs zu betreiben, so dass
in diesem Fall die erste Durchstrahlungsfläche auf eine Teilfläche reduziert
ist, die vorzugsweise kongruent zur zweiten Durchstrahlungsfläche ist.
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Die
erste Röntgenanordnung
ist vorzugsweise alternativ zusammen mit der zweiten Röntgenanordnung
oder ohne die zweite Röntgenanordnung um
die Schwenkachse verschwenkbar. Denn dadurch ergeben sich beim alleinigen
Verschwenken der ersten Röntgenanordnung
zumindest geringere bewegte Massen. Ferner ist in diesem Fall sowohl
ein gekoppelter als auch ein entkoppelter Betrieb der Röntgenanordnungen
möglich.
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Ein
Verschwenken der ersten Röntgenanordnung
alternativ zusammen mit der zweiten Röntgenanordnung oder ohne die
zweite Röntgenanordnung
ist besonders einfach dadurch realisierbar, dass die zweite Röntgenanordnung
zum Verschwenken zusammen mit der ersten Röntgenanordnung in einer Betriebsstellung
positionierbar ist und zum alleinigen Verschwenken der ersten Röntgenanordnung
um die Schwenkachse aus der Betriebsstellung entfernbar ist. Dabei
kann die zweite Röntgenanordnung
zum Entfernen aus der Betriebsstellung alternativ in eine Parkstellung
verfahrbar oder aber von der Röntgenanlage
demontierbar sein.
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Das
Entfernen der zweiten Röntgenanordnung
aus der Betriebsstellung ist besonders deshalb sinnvoll, weil in
vielen Fällen
dadurch erreicht werden kann, dass die erste Röntgenanordnung bei aus der Betriebsstellung
entfernter zweiter Röntgenanordnung
um einen größeren Winkelbereich
verschwenkbar ist als bei in der Betriebsstellung befindlicher zweiter
Röntgenanordnung.
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Vorzugsweise
weist die erste Durchstrahlungsfläche sowohl in Richtung der
Schwenkachse als auch quer dazu eine größere Erstreckung auf als die
zweite Durchstrahlungsfläche.
Weiterhin ist der Flächeninhalt
der ersten Durchstrahlungsfläche
vorzugsweise mindestens zweimal so groß wie der Flächeninhalt
der zweiten Durchstrahlungsfläche.
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Wie
bereits erwähnt,
ist die erfindungsgemäße Röntgenanlage
vorzugsweise derart betreibbar, dass auf Grund entsprechender Ansteuerung
der Röntgenanlage
durch eine Steuereinrichtung die erste Röntgenanordnung über einen
Vorabschwenkwinkelbereich um die Schwenkachse herum verschwenkt
wird, während
des Verschwenkens ausschließlich
mittels des ersten Röntgendetektors
bei Erfassungswinkeln eine Anzahl zweidimensionaler Vorabprojektionen
des Objekts erfasst und der Steuereinrichtung zugeführt wird
und von der Steuereinrichtung ausschließlich anhand der mittels des
ersten Röntgendetektors
erfassten Vorabprojektionen eine dreidimensionale Rekonstruktion
des Objekts ermittelt wird. Dabei wird – je nach Ausgestaltung der Röntgenanlage – gegebenenfalls
vor dem Verschwenken der ersten Röntgenanordnung um die Schwenkachse
die zweite Röntgenanordnung
aus ihrer Betriebsstellung entfernt und nach dem Erfassen der zweidimensionalen
Vorabprojektionen wieder in ihre Betriebsstellung gebracht.
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In
vielen Fällen
ist es ausreichend, nach dem erstmaligen Ermitteln der dreidimensionalen
Rekonstruktion des Objekts die Röntgenanordnungen
derart zu positionieren, dass sie unter voneinander verschiedenen
Projektionsrichtungen zweidimensio nale Liveprojektionen des Objekts
erfassen, und die erfassten zweidimensionalen Liveprojektionen der Steuereinrichtung
zugeführt
werden. Dabei werden die Röntgenanordnungen
vorzugsweise (aber nicht zwingend) auf je einen der Erfassungswinkel
positioniert, bei denen zuvor die zweidimensionalen Vorabprojektionen
erfasst wurden.
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Durch
die oben stehend zuletzt beschriebene Vorgehensweise stehen dem
Bediener der Röntgenanlage
zusätzlich
zur vorab ermittelten dreidimensionalen Rekonstruktion des Objekts
auch quasi dreidimensionale Liveinformationen des Objekts zur Verfügung. Noch
besser aber wäre
es, wenn auch die dreidimensionale Rekonstruktion selbst aktualisiert werden
könnte.
Um auch dies zu ermöglichen,
ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung anhand der zweidimensionalen
Liveprojektionen ermittelt, ob sich das Objekt geändert hat,
und im Falle einer Änderung
des Objekts die dreidimensionale Rekonstruktion des Objekts anhand
der zweidimensionalen Liveprojektionen beider Röntgenanordnungen aktualisiert.
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Ob
sich das Objekt geändert
hat, kann dabei dadurch ermittelt werden, dass die Liveprojektionen mit
zuvor aufgenommenen zweidimensionalen Projektionen des Objekts verglichen
werden. Alternativ ist es aber auch möglich, dass von der Steuereinrichtung
anhand der dreidimensionalen Rekonstruktion des Objekts mit den
zweidimensionalen Liveprojektionen korrespondierende zweidimensionale
Rekonstruktionsprojektionen ermittelt werden und durch Vergleich
der zweidimensionalen Liveprojektionen mit den zweidimensionalen
Rekonstruktionsprojektionen ermittelt wird, ob sich das Objekt geändert hat.
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Zum
Aktualisieren der dreidimensionalen Rekonstruktion des Objekts wird
bei je mindestens einem der Erfassungswinkel mittels der ersten
und der zweiten Röntgenanordnung
je eine Liveprojektion erfasst, werden die korrespondierenden Vorabprojektionen
anhand der erfassten Liveprojektionen aktualisiert und wird die
aktualisierte dreidimensionale Rekonstruk tion des Objekts von der
Steuereinrichtung anhand der aktualisierten Vorabprojektionen, gegebenenfalls
ergänzt
durch die nicht aktualisierten Vorabprojektionen, ermittelt. Diese
Vorgehensweise ist insbesondere deshalb möglich, weil Änderungen des
Objekts außerhalb
des von beiden Röntgendetektoren
erfassten Bereichs extrem unwahrscheinlich sind.
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Zum
Aktualisieren der dreidimensionalen Rekonstruktion des Objekts müssen die
Vorabprojektionen aktualisiert werden. Im Einzelfall kann es dabei
ausreichend sein, jeweils genau eine der Vorabprojektionen durch
die mittels der ersten Röntgenanordnung
bzw. der zweiten Röntgenanordnung
erfasste Liveprojektion zu aktualisieren. In der Regel aber werden
zum Aktualisieren der Vorabprojektionen die Röntgenanordnungen simultan um
einen Liveschwenkwinkelbereich um die Schwenkachse verschwenkt,
wird mittels der ersten und der zweiten Röntgenanordnung bei je mindestens
zwei der Erfassungswinkel jeweils eine Liveprojektion erfasst und werden
die korrespondierenden Vorabprojektionen anhand der durch die Röntgenanordnungen
erfassten Liveprojektionen aktualisiert. Dabei ist es in aller Regel
ausreichend, wenn der Liveschwenkwinkelbereich weniger als halb
so groß wie
der Vorabschwenkwinkelbereich ist.
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Vorzugsweise
werden die anhand der mittels der zweiten Röntgenanordnung erfassten Liveprojektionen
aktualisierten Vorabprojektionen ausschließlich innerhalb der zweiten
Durchstrahlungsflächen aktualisiert.
Der verbleibende Teil der betreffenden Vorabprojektionen bleibt
unverändert
erhalten. Denn dadurch ist eine besonders gute Rekonstruktion möglich, die
insbesondere keine oder nur geringe Artefakte aufweist, weil sie über die „großen", lediglich aktualisierten
Vorabprojektionen erfolgt.
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Wenn
innerhalb der dreidimensionalen Rekonstruktion des Objekts ein Teilvolumen
selektiert wird, ein mit dem Teilvolumen korrespondierender Bereich
des Objekts sowohl mittels der ersten als auch mittels der zweiten
Röntgenanordnung
erfasst wird und die dreidimensionale Rekonstruktion nur innerhalb
des Teilvolumens aktualisiert wird, ist eine Aktualisierung der
dreidimensionalen Rekonstruktion mit besonders wenig Rechenaufwand
möglich.
Das Teilvolumen kann dabei von einer Bedienperson selektiert werden.
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Wenn
anhand der Liveprojektionen ein Ort im Raum ermittelt wird, an dem
sich ein in das Objekt eingeführtes
Instrument befindet, und dieser Ort in einer anhand der dreidimensionalen
Rekonstruktion des Objekts ermittelten zweidimensionalen Rekonstruktionsdarstellung
entsprechend markiert wird, wird einer Bedienperson der Röntgenanlage
das intellektuelle Verständnis
der dargestellten Informationen deutlich erleichtert.
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Ähnliches
ergibt sich, wenn von der Steuereinrichtung bezüglich mindestens einer der
Liveprojektionen eine korrespondierende zweidimensionale Rekonstruktionsprojektion
ermittelt wird und die mindestens eine Liveprojektion zusätzlich zur
oder zusammen mit der zweidimensionalen Rekonstruktionsprojektion
an eine Bedienperson ausgegeben wird.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung
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1 schematisch
eine erfindungsgemäße Röntgenanlage
von der Seite,
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2 die
Röntgenanlage
von 1 von oben,
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3 in
abgerollter Darstellung einen Schwenkbereich und
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4 bis 9 Flussdiagramme.
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Gemäß 1 weist
eine Röntgenanordnung eine
erste Röntgenanordnung 1 und
eine zweite Röntgenanordnung 2 auf.
Die erste Röntgenanordnung 1 weist
eine erste Röntgenquelle 3 und
einen ersten Röntgendetektor 4 auf.
Ebenso weist die zweite Röntgenanordnung 2 eine
zweite Röntgenquelle 5 und
einen zweiten Röntgendetektor 6 auf.
Die Röntgenanordnungen 1, 2 sind
um eine gemeinsame Schwenkachse 7 herum verschwenkbar.
Ersichtlich liegen die Röntgendetektoren 4, 6 den
Röntgenquellen 3, 5 dabei
bezüglich
der Schwenkachse 7 gegenüber. Im Bereich der Schwenkachse 7 ist
ein Objekt 8 anordenbar, z. B. ein in 1 schematisch
als solcher angedeuteter Mensch 8.
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Wie
besonders deutlich aus den 2 und 3 hervorgeht,
sind die Röntgendetektoren 4, 6 als
Flächendetektoren 4, 6 ausgebildet.
Dadurch ist mittels des ersten Röntgendetektors 4 ein
Durchstrahlen des Objekts 8 in einer ersten Durchstrahlungsfläche 9 erfassbar,
mittels des zweiten Röntgendetektors 6 ein
Durchstrahlen des Objekts 8 in einer zweiten Durchstrahlungsfläche 10.
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Die
Durchstrahlungsflächen 9, 10 enthalten die
Schwenkachse 7. Die erste Durchstrahlungsfläche 9 verläuft ferner
senkrecht zu einer Verbindungslinie 11, die ihrerseits
wiederum von der ersten Röntgenquelle 3 zum
ersten Röntgendetektor 4 verläuft. Die
zweite Durchstrahlungsfläche 10 wiederum
verläuft
ferner senkrecht zu einer Verbindungslinie 12, die ihrerseits
von der zweiten Röntgenquelle 5 zum zweiten
Röntgendetektor 6 verläuft. Die
Verbindungslinien 11, 12 gehen dabei jeweils durch
die Mitte der Röntgenquellen 3, 5 und
die Mitte der Röntgendetektoren 4, 6.
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Ein
Schwenkbereich der Röntgenanordnungen 1, 2 ist
in 3 in abgerollter Darstellung abgebildet. Ersichtlich
weist die erste Durchstrahlungsfläche 9 in Richtung
der Schwenkachse 7 eine Längserstreckung 11 auf,
die größer als
die korrespondierende Längserstreckung 12 der
zweiten Durchstrahlungsfläche 10 ist.
Auch quer zur Schwenkachse 7 weist die erste Durchstrahlungsfläche 9 ersichtlich eine
größere Quererstreckung
b1 auf als die zweite Durchstrahlungsfläche 10. Vorzugsweise
ist dadurch gewährleistet,
dass der Flächeninhalt
der ersten Durchstrahlungsfläche 9 mindestens
zweimal so groß ist
wie der Flächeninhalt
der zweiten Durchstrahlungsfläche 10.
Dies ist beispielsweise dann gewährleistet,
wenn die Längserstreckungen 11, 12 20 und
10 cm und die Quererstreckungen b1, b2 15 und 10 cm betragen. In
jedem Fall aber sollte der Flächeninhalt
der zweiten Durchstrahlungsfläche 10 kleiner
als der Flächeninhalt
der ersten Durchstrahlungsfläche 9 sein.
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Wie
aus 3 weiterhin ersichtlich ist, existieren korrespondierende
Positionierungen der Röntgenanordnungen 1, 2,
bei denen die erste Durchstrahlungsfläche 9 die zweite Durchstrahlungsfläche 10 vollständig überdeckt.
Der Sinn und Zweck dieser Ausgestaltung wird im weiteren Verlauf
noch ersichtlich werden.
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In
der Regel sind die Röntgenquellen 3, 5 und
die Röntgendetektoren 4, 6 – siehe 1 – auf einer
gemeinsamen Kreisbahn um die Schwenkachse 7 verschwenkbar.
Die Durchstrahlungsflächen 9, 10 entsprechen
daher einer zentrischen Streckung der korrespondierenden Röntgendetektoren 4, 6 mit dem
Faktor 0,5 und den Röntgenquellen 3, 5 als
Streckungszentren. Die Röntgendetektoren 4, 6 weisen somit
gegenüber
den korrespondierenden Durchstrahlungsflächen 9, 10 die
doppelten Abmessungen und den vierfachen Flächeninhalt auf.
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Die
Röntgenanlage
wird von einer Steuereinrichtung 13 gesteuert. Die Arbeitsweise
der Steuereinrichtung 13 ist wiederum durch ein Steuerprogramm 14 bestimmt.
Das Steuerprogramm 14 ist dabei nach dem Erstellen zunächst auf
einem Datenträger 15 gespeichert,
z. B. einer CD-ROM 15. Auf diese beispielhafte Weise wird
es der Steuereinrichtung 13 über den Datenträger 15 zugeführt.
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Auf
Grund der Programmierung der Steuereinrichtung 13 mit dem
Steuerprogramm 14 ist die Steuereinrichtung 13 beispielsweise
in der Lage, die erste und die zweite Röntgenanordnung 1, 2 simultan um
die Schwenkachse 7 zu verschwenken. In diesem Fall behalten
die Röntgenanordnungen 1, 2 während des
Verschwenkens einen Winkelversatz γ bei, der meist bei etwa 90° liegt. Prinzipiell
ist aber auch ein anderer Winkelversatz γ möglich.
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Weiterhin
werden bei statischer Anordnung der Röntgenanordnungen 1, 2 die
beiden Röntgenanordnungen 1, 2 in
der Regel derart positioniert, dass das Objekt 8 einmal
im Wesentlichen waagrecht und einmal im Wesentlichen senkrecht durchstrahlt
wird. Aber auch hier sind andere Ausgestaltungen möglich, z.
B. die in den 1 und 2 gezeigte
Diagonaldurchstrahlung.
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Ein
simultanes Verschwenken der Röntgenanordnungen 1, 2 um
die Schwenkachse 7 kann alternativ gekoppelt oder ungekoppelt
erfolgen.
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Das
gekoppelte Verschwenken ist dabei in 1 dadurch
angedeutet, dass die Steuereinrichtung 13 in der Lage ist,
an die erste Röntgenanordnung 1 einen
ersten Winkelsollwert α*
auszugeben und gleichzeitig an die zweite Röntgenanordnung 2 einen
zweiten Winkelsollwert β*
auszugeben, wobei der zweite Winkelsollwert β* eine Funktion f des ersten
Winkelsollwerts α*
ist. Insbesondere kann der zweite Winkelsollwert β* sich vom
ersten Winkelsollwert α*
nur um den Winkelversatz γ unterscheiden.
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Das
ungekoppelte simultane Verschwenken der Röntgenanordnungen 1, 2 ist
in 1 dadurch angedeutet, dass die Steuereinrichtung 13 auch
in der Lage ist, beide Winkelsollwerte α*, β* auszugeben, der zweite Winkelsollwert β* aber nicht
in einer funktionalen Beziehung zum ersten Winkelsollwert α* steht.
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Weiterhin
ist es möglich,
dass von der Steuereinrichtung 13 nur die erste Röntgenanordnung 1 angesteuert
wird. Dies ist in 1 dadurch angedeutet, dass nur
der erste Winkelsollwert α*
ausgegeben wird. In diesem Fall erfolgt also ein Verschwenken der
ersten Röntgenanordnung 1 ohne
die zweite Röntgenanordnung 2.
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Die
Röntgenquellen 3, 5 und
die Röntgendetektoren 4, 6 sind,
wie bereits erwähnt,
in der Regel auf einer gemeinsamen Kreisbahn um die Schwenkachse 7 verschwenkbar.
Die zweite Röntgenanordnung 2 kann
daher eventuell das Verschwenken der ersten Röntgenanordnung 1 behindern.
Dies gilt ganz besonders, wenn die zweite Röntgenanordnung 2 überhaupt
nicht um die Schwenkachse 7 verschwenkt wird, sondern an
einer festen Winkelpositionierung gehalten wird. Aber auch, wenn
die zweite Röntgenanordnung 2 zusammen
mit der ersten Röntgenanordnung 1 verschwenkt
wird, können
sich Beeinträchtigungen
der ersten Röntgenanordnung 1 ergeben.
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So
zeigt z. B. 3, dass die erste Röntgenanordnung 1 zu
kleinen Winkeln hin stets auf einen ersten Minimalwinkel αmin verschwenkbar
ist. wenn die zweite Röntgenanordnung 2 sich
in einer – in 2 für den zweiten
Röntgendetektor 6 mit
durchgezogenen Linien angedeuteten – Betriebsstellung befindet,
ist die erste Röntgenanordnung 1 zu
großen Winkeln
hin bis zu einem ersten Maximalwinkel αmax verschwenkbar. Korrespondierend
mit der Verschwenkbarkeit der ersten Röntgenanordnung 1 ist die
zweite Röntgenanordnung 2 zwischen
einem zweiten Minimalwinkel βmin
und einem zweiten Maximalwinkel βmax
verschwenkbar.
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Wenn
die zweite Röntgenanordnung 2 hingegen
aus ihrer Betriebsstellung entfernt wird, ist die erste Röntgenanordnung 1 nicht
nur bis zum ersten Maximalwinkel αmax
verschwenkbar, sondern bis zum zweiten Maximalwinkel βmax, im Ergebnis
also um einen größeren Winkelbereich.
In manchen Betriebszuständen – siehe
unten – ist
es daher von Vorteil, wenn die zweite Röntgenanordnung zwar zum Verschwenken
zusammen mit der ersten Röntgenanordnung 1 in
ihrer Betriebsstellung positioniert ist, zum alleinigen Verschwenken
der ersten Röntgenanordnung 1 um
die Schwenkachse 7 aber aus ihrer Betriebsstellung entfernt
wird. Hierfür
kann die zweite Röntgenanordnung 2 z.
B. von ihrer Betriebsstellung in eine Parkstellung verfahren werden,
die in 2 für
den zweiten Röntgendetektor 6 gestrichelt
angedeutet ist. Das Verfahren der zweiten Röntgenanordnung 2 von
der Betriebsstellung in die Parkstellung und umgekehrt kann alternativ
manuell oder – gesteuert
von der Steuereinrichtung 13 – motorisch erfolgen. Alternativ
ist es auch möglich,
dass die zweite Röntgenanordnung 2 zum
Entfernen aus ihrer Betriebsstellung von der Röntgenanlage demontiert wird.
Dies ist in 2 durch einen gestrichelten, über die
Parkstellung hinausgehenden Pfeil angedeutet. Ein derartiges Abmontieren
muss selbstverständlich manuell
erfolgen.
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Die
erfindungsgemäß ausgebildete
Röntgenanlage
ist – gesteuert
von der Steuereinrichtung 13 – auch auf eigenständig erfinderische
Weise betreibbar. Dies wird nachstehend in Verbindung mit den 4 bis 9 näher erläutert.
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Gemäß 4 erfasst
die Steuereinrichtung 13 zunächst in einem Schritt S1 die
Winkelstellung der ersten Röntgenanordnung 1 und
verschwenkt diese gegebenenfalls zum ersten Minimalwinkel αmin. Soweit
erforderlich, wird dabei zuvor die zweite Röntgenanordnung 2 aus
ihrer Betriebsstellung entfernt. Da dieser Schritt (das Entfernen
der zweiten Röntgenanordnung 2 aus
ihrer Betriebsstellung) aber nicht zwingend ist, ist dieser Schritt
in 4 nur gestrichelt dargestellt und auch nicht mit
einem eigenen Bezugszeichen versehen. Sodann beginnt die Steuereinrichtung 13 in
einem Schritt S2, die erste Röntgenanordnung 1 um
die Schwenkachse 7 zu verschwenken und iterativ Schritte
S3 und S4 auszuführen.
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Im
Schritt S3 übernimmt
die Steuereinrichtung 13 vom ersten Röntgendetektor 4 jeweils
eine zweidimensionale Vorabprojek tion, die von diesem unmittelbar
zuvor erfasst wurde. Sie speichert die zugeführte Vorabprojektion zusammen
mit dem momentanen Erfassungswinkel αi ab, bei dem diese Vorabprojektion
erfasst wurde. Im Schritt S4 überprüft die Steuereinrichtung 13,
ob die erste Röntgenanordnung 1 bereits
z. B. den zweiten Maximalwinkel βmax
erreicht hat. Solange dies nicht der Fall ist, springt die Steuereinrichtung 13 wieder
zum Schritt S3 zurück.
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Wenn
hingegen im Schritt S4 festgestellt wird, dass der zweite Maximalwinkel βmax (oder
ein anderer, vorab bestimmter Winkel) erreicht wurde, geht die Steuereinrichtung 13 zu
einem Schritt S5 über.
In diesem Schritt S5 beendet die Steuereinrichtung 13 das
Verschwenken der ersten Röntgenanordnung 1.
Sodann ermittelt sie in einem Schritt S6 anhand der mittels des
ersten Röntgendetektors 4 erfassten
Vorabprojektionen eine dreidimensionale Rekonstruktion des Objekts 8.
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Im
Rahmen der Schritte S2 bis S5 wird die erste Röntgenanordnung 1 somit über einen
Vorabschwenkwinkelbereich um die Schwenkachse 7 herum verschwenkt.
Der Vorabschwenkwinkelbereich muss selbstverständlich geeignet bestimmt sein. Wenn
die Rekonstruktion im Schritt S6 beispielsweise gemäß dem allgemein
bekannten Feldkamp-Algorithmus erfolgen soll, muss der Vorabschwenkwinkelbereich
mindestens 180° betragen.
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Falls
zu Beginn des in 4 dargestellten Verfahrensablaufs
die zweite Röntgenanordnung 2 aus
ihrer Betriebsstellung entfernt wurde, wird die zweite Röntgenanordnung 2 nunmehr
wieder in ihre Betriebsstellung gebracht. Das Rücküberführen in die Betriebsstellung
kann dabei sowohl vor als auch nach dem Ermitteln der dreidimensionalen
Rekonstruktion des Objekts 8 erfolgen. In jedem Fall aber
erfolgt es nach dem Erfassen aller Vorabprojektionen. Soweit erforderlich,
wird weiterhin vor dem Rücküberführen der
zweiten Röntgenanordnung 2 in
ihre Betriebsstellung die erste Röntgenanordnung 1 aus dem
Winkel bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Maximalwinkel αmax, βmax herausgeschwenkt.
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Unabhängig davon,
ob die zweite Röntgenanordnung 2 in
ihrer Betriebsstellung verbleibt oder nicht, erfolgt das Erfassen
der Vorabprojektionen ausschließlich
mittels des ersten Röntgendetektors 4.
Auch das Ermitteln der dreidimensionalen Rekonstruktion des Objekts 8 erfolgt
somit ausschließlich anhand
der mittels des ersten Röntgendetektors 4 erfassten
Vorabprojektionen, da mittels des zweiten Röntgendetektors 6 keine
Vorabprojektionen erfasst werden.
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Die
Vorabprojektionen sind, wie bereits erwähnt, zweidimensionale Projektionen.
Sie unterscheiden sich von später
noch einzuführenden Liveprojektionen
lediglich dadurch, dass sie vorab erfasst werden, um mittels dieser
Vorabprojektionen dann die dreidimensionale Rekonstruktion des Objekts 8 durchführen zu
können.
Ein weitergehender Bedeutungsinhalt kommt dem Präfix „vorab" nicht zu.
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Nach
dem Ermitteln der dreidimensionalen Rekonstruktion des Objekts 8 wird
innerhalb dieser dreidimensionalen Rekonstruktion gemäß 5 in einem
Schritt S7 ein Teilvolumen selektiert. Die Selektion des Teilvolumens
kann dabei gemäß 5 durch
eine Bedienperson 16 erfolgen, die der Steuereinrichtung 13 vorgibt,
wie das Teilvolumen definiert ist. Sodann werden – manuell
oder mittels der Steuereinrichtung 13 – in einem Schritt S8 die Röntgenanordnungen 1, 2 positioniert.
Die Röntgenanordnungen 1, 2 werden
dabei derart positioniert, dass mit beiden Röntgenanordnungen 1, 2 jeweils
ein Bereich des Objekts 8 erfasst wird, der mit dem zuvor
selektierten Teilvolumen korrespondiert. Vorzugsweise werden die
Röntgenanordnungen 1, 2 im
Schritt S8 weiterhin auf je einen der Fassungswinkel αi, αj positioniert.
Weiterhin erfolgt die Positionierung der Röntgenanordnungen 1, 2 in
der Regel derart, dass die Differenz der Erfassungswinkel αi, αj, auf die die
erste bzw. die zweite Röntgenanordnung 1, 2 positioniert werden,
in etwa 90° beträgt.
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Nach
dem Positionieren der Röntgenanordnungen 1, 2 sind
deren Röntgendetektoren 4, 6 in
der Lage unter voneinander verschiedenen Projektionsrichtungen zweidimensionale
Liveprojektionen des Objekts 8 zu erfassen und die erfassten
zweidimensionalen Liveprojektionen der Steuereinrichtung 13 zuzuführen. Diese
gibt die Liveprojektionen über
ein Sichtgerät
an die Bedienperson 16 aus. Die Bezeichnung dieser Projektionen
als Liveprojektionen dient zum Einen dazu, sie begrifflich von den
bereits einführten
Vorabprojektionen zu unterscheiden, und zum Anderen dazu, bereits
durch die Wortwahl klar zu stellen, dass diese Liveprojektionen
aktuelle Projektionen des in diesem Moment durchstrahlten Objekts 8 sind.
Das Erfassen der Liveprojektionen durch die Röntgendetektoren 4, 6 und
die Übernahme
der Liveprojektionen durch die Steuereinrichtung 13 erfolgt
gemäß 5 in
einem Schritt S9.
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In
einem Schritt S10 ermittelt sodann die Steuereinrichtung 13,
ob sich das Objekt 8 geändert hat.
Die Ermittlung erfolgt dabei anhand der im Schritt S8 erfassten
zweidimensionalen Liveprojektionen. Wenn die Steuereinrichtung 13 im
Schritt S10 feststellt, dass sich das Objekt 8 geändert hat,
wird zu einem Schritt S11 übergegangen,
in dem die Steuereinrichtung 13 die dreidimensionale Rekonstruktion des
Objekts 8 aktualisiert. Das Aktualisieren erfolgt dabei
anhand der zweidimensionalen Liveprojektionen beider Röntgenanordnungen 1, 2.
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In
einem Schritt S12 prüft
die Steuereinrichtung 13, ob in den erfassten Liveprojektionen
die Abbildung eines Instruments 17 (siehe schematisch 1)
enthalten ist, welches in das Objekt 8 eingeführt ist.
Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass in den Liveprojektionen
ein gegenüber
seiner Umgebung besonders kontrastreicher Bereich ermittelt wird.
Diese Vorgehensweise ist an sich bekannt.
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Wenn
ein solches Instrument 17 in beiden Liveprojektionen ermittelt
wurde, ermittelt die Steuereinrichtung 13 in einem Schritt
S13 weiterhin anhand beider Liveprojektionen einen Ort im Raum,
an dem sich dieses Instrument 17 befindet. Dies ist möglich, da
das Instrument 17 in beiden Liveprojektionen isoliert werden
kann und dann – ähnlich einer
Kreuzpeilung – der
Ort dieses Instruments 17 im Raum bestimmt werden kann.
Dadurch ist es möglich,
in einem Schritt S14 anhand der dreidimensionalen Rekonstruktion
des Objekts 8 eine zweidimensionale Rekonstruktionsdarstellung
zu ermitteln und an die Bedienperson 16 auszugeben und
in dieser Rekonstruktionsdarstellung den Ort des Instruments 17 zu markieren.
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Die
Rekonstruktionsdarstellung kann – ebenso wie die Vorabprojektionen
und die Liveprojektionen – eine
perspektivische Projektion sein. Im Gegensatz zu den Vorabprojektionen
und den Liveprojektionen kann sie aber auch eine Parallelprojektion oder
eine Schnittdarstellung sein. Entscheidend ist, dass sie anhand
der dreidimensionalen Rekonstruktion des Objekts 8 ermittelt
wird, nicht anhand des Objekts 8 selbst.
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Alternativ
oder zusätzlich
zum Markieren des Ortes des Instruments 17 ist es auch
möglich,
dass von der Steuereinrichtung 13 in einem Schritt S15 – als Spezialfall
einer Rekonstruktionsdarstellung – bezüglich mindestens einer der
Liveprojektionen eine korrespondierende zweidimensionale Rekonstruktionsprojektion
ermittelt wird und in einem Schritt S16 die mindestens eine Liveprojektion
zusätzlich
zur Rekonstruktionsprojektion oder zusammen mit der Rekonstruktionsprojektion
an die Bedienperson 16 ausgegeben wird. Auch kann in einem
Schritt S17 ein Ort in der Liveprojektion, an dem sich das Instrument 17 befindet,
in der korrespondierenden Rekonstruktionsprojektion markiert werden.
In diesem Fall muss die Rekonstruktionsprojektion selbstverständlich mit den
gleichen Abbildungsparametern ermittelt werden wie die korrespondierende
Liveprojektion.
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Da
in diesem Fall die Liveprojektion bzw. die Liveprojektionen und
die Rekonstruktionsprojektion bzw. die Rekonstruktionsprojektionen
miteinander korrespondieren, ist eine Auswertung beider Liveprojektionen
für diese
Vorgehensweise nicht zwingend erforderlich. In der Regel wird sie
aber erfolgen.
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Zum
Ermitteln, ob sich das Objekt 8 geändert hat, sind verschiedene
Vorgehensweisen möglich. Gleiches
gilt für
das Aktualisieren der dreidimensionalen Rekonstruktion des Objekts 8.
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So
ist es gemäß 6 in
Ausgestaltung des Schrittes S10 von 5 beispielsweise
möglich,
in einem Schritt S19 die momentan erfassten Liveprojektionen mit
zuvor erfassten, zwischengespeicherten Projektionen des Objekts 8 zu
vergleichen. Die zuvor zwischengespeicherten Projektionen des Objekts 8 können dabei
insbesondere die unmittelbar zuvor erfassten Liveprojektionen oder
die korrespondierenden Vorabprojektionen sein. Wenn sich das Objekt 8 nicht
geändert
hat und die Projektionsparameter der Röntgenanordnungen 1, 2 unverändert geblieben
sind, sollten die älteren
mit den jüngeren
Projektionen identisch sein. In der Praxis kann sich eine Abweichung
um eine (kleine!) Schranke ergeben. Anhand des Vergleichs kann daher
in einem Schritt S20 entschieden werden, ob sich die Liveprojektionen
und damit das Objekt 8 geändert haben.
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Alternativ
ist es gemäß 7 – wieder
in Ausgestaltung des Schrittes S10 von 5 – z. B. möglich, dass
die Steuereinrichtung 13 zunächst in einem Schritt S21 anhand
der dreidimensionalen Rekonstruktion des Objekts 8 Rekonstruktionsprojektionen
ermittelt, die mit den zweidimensionalen Liveprojektionen korrespondieren.
In diesem Fall kann – nebenbei
bemerkt – gegebenenfalls
der Schritt S15 von 5 entsprechend vereinfacht werden.
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Auch
diese Rekonstruktionsprojektionen sollten im Idealfall mit den Liveprojektionen übereinstimmen.
Es ist daher mög lich,
die Rekonstruktionsprojektionen und die korrespondierenden Liveprojektionen
in einem Schritt S22 miteinander zu vergleichen. Je nach Ergebnis
des Vergleichs kann dann von einem Schritt S23 aus zum Schritt S11
von 5 oder aber direkt zum Schritt S12 von 5 verzweigt werden.
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Zum
Aktualisieren der dreidimensionalen Rekonstruktion des Objekts 8 kann
es im Einzelfall ausreichen, wenn durch die mittels der ersten Röntgenanordnung 1 bzw.
der zweiten Röntgenanordnung 2 erfassten
Liveprojektionen jeweils genau eine der Vorabprojektionen aktualisiert
wird. Die beiden zu aktualisierenden Vorabprojektionen sind dabei selbstverständlich durch
die beiden Erfassungswinkel αi, αj bestimmt,
auf welchen die Röntgenanordnungen 1, 2 positioniert
sind. Unter anderem aus genau diesem Grund erfolgte die Positionierung
der Röntgenanordnungen 1, 2 im
Schritt S8 von 5 exakt auf die Erfassungswinkel αi, αj.
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Falls
das Aktualisieren von je genau einer Vorabprojektion ausreicht,
wird gemäß 8 in
einem Schritt S24 die Vorabprojektion, die mit der mittels des ersten
Röntgendetektors 4 erfassten Liveprojektion
korrespondiert, vollständig
durch die mittels des ersten Röntgendetektors 4 erfasste Liveprojektion
ersetzt. Die Vorabprojektion, die mittels der Liveprojektion aktualisiert
wird, die mittels des zweiten Röntgendetektors 6 erfasst
wird, wird hingegen in einem Schritt S25 ausschließlich innerhalb
der zweiten Durchstrahlungsfläche 10 aktualisiert.
Außerhalb
der zweiten Durchstrahlungsfläche 10 wird
sie unverändert
beibehalten.
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In
einem Schritt S26 erfolgt dann erneut das Ermitteln einer – nunmehr
aktualisierten – dreidimensionalen
Rekonstruktion des Objekts 8. Vorzugsweise erfolgt das
Ermitteln der dreidimensionalen Rekonstruktion des Objekts 8 aber
nur innerhalb des zuvor selektierten Teilvolumens. Denn bezüglich des übrigen Objekts 8 kann
ohne Weiteres angenommen werden, dass dort keine Änderungen
erfolgt sind. Dadurch kann der Rechenaufwand zum Ermitteln der dreidimensionalen
Rekonstruktion erheblich reduziert werden. Gegebenenfalls kann sogar
von der Bedienperson 16 innerhalb des Teilvolumens ein
weiterer Teilbereich herausgegriffen werden. In diesem Fall erfolgt
die Aktualisierung der dreidimensionalen Rekonstruktion sogar nur
innerhalb des Teilbereichs.
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In
der Regel aber werden zum Aktualisieren der dreidimensionalen Rekonstruktion
des Objekts 8 mehr als zwei aktualisierte Vorabprojektionen
benötigt.
In der Regel werden daher – siehe 9 – zum Aktualisieren
der dreidimensionalen Rekonstruktion des Objekts 8 in einem
Schritt S28 beide Röntgenanordnungen 1, 2 simultan
um einen Liveschwenkwinkelbereich um die Schwenkachse 7 verschwenkt. Der
Liveschwenkwinkelbereich ist in der Regel erheblich kleiner als
der Vorabschwenkwinkelbereich. Insbesondere ist er in der Regel
weniger als halb so groß wie
der Vorabschwenkwinkelbereich. Beispielsweise kann er ein Drittel,
ein Viertel, ein Fünftel
usw. des Vorabschwenkwinkelbereichs sein. Er kann fest vorgegeben
sein oder aber der Steuereinrichtung 13 von der Bedienperson 16 vorgegeben
werden.
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Während des
Verschwenkens der Röntgenanordnungen 1, 2 um
den Liveverschwenkwinkelbereich werden in einem Schritt S29 mittels
der ersten und der zweiten Röntgenanordnung 1, 2 bei
je mindestens zwei der Erfassungswinkel αi, αj jeweils eine Liveprojektion
erfasst. Die erfassten Liveprojektionen werden der Steuereinrichtung 13 zugeführt, welche dann
in einem Schritt S30 die korrespondierenden Vorabprojektionen ermittelt
und aktualisiert. Das Aktualisieren der Vorabprojektionen im Schritt
S30 erfolgt analog zur Vorgehensweise der Schritte S24 und S25 von 8.
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Sodann
wird in einem Schritt S31 die aktualisierte dreidimensionale Rekonstruktion
des Objekts 8 ermittelt. Dieser Schritt S31 korrespondiert
mit dem Schritt S26 von 8. Der einzige Unterschied besteht
darin, dass in diesem Fall mehr als zwei aktualisierte Vorabprojektionen
vorhanden sind.
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Mittels
der erfindungsgemäßen Röntgenanlage
ist somit sowohl eine optimierte Erstermittlung der dreidimensionalen
Rekonstruktion des Objekts 8 möglich als auch eine effiziente
Livedurchstrahlung des Objekts 8 als auch eine schnelle
und einfache Aktualisierung der dreidimensionalen Rekonstruktion des
Objekts 8, falls sich das Objekt 8 geändert hat.