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Die
Erfindung betrifft eine Blendenvorrichtung und ein Verfahren zur
Eingrenzung eines Röntgenstrahlungsfelds
auf eine definierte, bestrahlbare Abbildungsfläche, sowie eine Röntgeneinrichtung.
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Bei
einer Röntgenuntersuchung
ist es zur Vermeidung einer unnötigen,
zusätzlichen
Strahlungsbelastung des Untersuchungsobjekts wünschenswert, das jeweils zur
Untersuchung eingesetzte Röntgenstrahlungsfeld
auf eine zur Erzeugung eines Röntgenbilds
nutzbare Abbildungsfläche
einer Bilderzeugungsvorrichtung einzugrenzen. Für diese Eingrenzung ist eine
in dem Röntgenstrahlungsfeld zwischen
einer Röntgenquelle
des Röntgengeräts und der
Abbildungsvorrichtung angeordnete Blendenvorrichtung mit von allen
Seiten gegeneinander verschiebbaren Blendenelementen vorgesehen.
Die Abbildungsfläche,
in Form einer digitalen Röntgendetektormatrix
oder eines analogen Röntgenfilms
bzw. einer analogen Röntgenfolie,
weist typischer Weise eine rechteckige Form auf, so dass die zumeist
vier sich paarweise gegenüberliegenden
Blendenelemente der Blendenvorrichtung dementsprechend jeweils über eine
gerade, dem Röntgenstrahlungsfeld zugewandte
Randkontur verfügen.
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Eine
unerwünschte Überstrahlung
entsteht, wenn die Blendenelemente mit ihrer jeweiligen Randkontur
das Röntgenstrahlungsfeld
nur derart eingrenzen, dass dieses in seinem Projektionsbereich
in der Ebene der Abbildungsfläche
der Bilderzeugungsvorrichtung über
die Abbildungsfläche
hinausgeht. Da einerseits Röntgenstrahlung
mit dem bloßen
Auge nicht sichtbar ist und andererseits die eingrenzenden Randkonturen
der Blendenelemente durch die Bilderzeugungsvorrichtung nur erkennbar
werden, wenn die Randkonturen mit ihrer jeweiligen Randprojektionen
in der Abbildungsfläche
der Bilderzeugungs vorrichtung liegen, kann eine Überstrahlung nach dem Stand
der Technik nicht ohne zusätzliche Hilfsmittel
festgestellt werden.
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Aus
der DIN EN 61223, „Bewertung
und routinemäßige Prüfung in
Abteilungen für
medizinische Bildgebung",
Teil 3-2, Absatz 5.5.2 ist ein im Folgenden beschriebenes Verfahren
bekannt, mit dem bei einem Mammographie-Röntgengerät eine Abweichung zwischen
einem Nutzstrahlenbündel
genannten Röntgenstrahlungsfeld
und einen Röntgenfilm, der
hier der Bilderzeugungsvorrichtung entspricht, abgeleitet und darauf
basierend das Röntgenstrahlungsfeld
eingegrenzt werden kann; dazu wird eine mit dem Röntgenfilm
geladene erste Kassette in eine Kassettenhalterung des Mammographie-Röntgengeräts eingefügt und auf
diesem Kassettenhalter eine zweite, mit einem weiteren Röntgenfilm
geladene Kassette angeordnet, die die erste Kassette allseitig mit
genügendem
Rand abdeckt und auf der strahlenundurchlässige Markierungen, z.B. Lineale,
angebracht werden. Durch eine Belichtung der beiden Röntgenfilme
mit dem Nutzstrahlbündel
werden zwei Röntgenbilder
gewonnen, aus denen unter Berücksichtigung
der Markierungsabbildungen die zuvor genannte Abweichung abgeleitet
werden kann. Dieses aufgrund der zusätzlichen zweiten Kassette und
der notwendigen Wartezeit für
die Entwicklung der Röntgenfilme
umständliche
Verfahren lässt
sich in entsprechender Weise auch für andere Röntgengeräte, insbesondere auch mit einem
digitalen Detektor anstelle der ersten Kassette, zur Eingrenzung
des Röntgenstrahlungsfelds
anwenden.
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Aus
der
DE 195 39 602
A1 ist ein Röntgenuntersuchungsgerät mit einem
Röntgenstrahler
zum Erzeugen eines Röntgenstrahlenbündels bekannt, das
durch eine erste Blendenanordnung mit verstellbaren Blendenplatten
hindurch einen Untersuchungsbereich durchsetzt, und nach Passieren
einer zweiten Blendenanordnung mit verstellbaren Blendenplatten
auf eine Einheit zum Aufzeichnen einer Röntgenaufnahme trifft. Die Blendenplatten
sind dabei so gestaltet, dass man anhand der Röntgenaufnahme erkennen kann,
ob das von der ersten Blendenanordnung ausgeblendete Röntgenstrahlenbündel wesentlich
großer
ist als das von der zweiten Blendenanordnung ausgeblendete Röntgenstrahlenbündel.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf einfache und schnelle
Weise eine Eingrenzung eines Röntgenstrahlungsfelds
zur sicheren Vermeidung einer unerwünschten Überstrahlung der zuvor beschriebenen
Art zu ermöglichen.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe gelingt durch eine Blendenvorrichtung gemäß Patentanspruch
1 bzw. durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch
11; vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der zugehörigen Unteransprüche.
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Durch
ein Eintauchen der jeweiligen Abbildungen der über die eingrenzenden Randkonturen der
Blendenelemente hinaus- und in das Röntgenstrahlungsfeld hineinragenden
Blendenvorsprünge
in das Röntgenbild
ist es möglich,
eine eingrenzende Annäherung
der Randprojektionen der Randkonturen an die Abbildungsfläche erkennbar
zu machen, noch bevor die Projektionen der Randkonturen selbst auf
dem Röntgenbild
sichtbar sind, so dass eine Einstellung der Eingrenzung des Röntgenstrahlungsfelds
mit geringem technischen sowie zeitlichen Aufwand sicher durchführbar ist.
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Die
Blendenvorsprünge
sind zweckmäßig, insbesondere
in ihrer Größe und Anordnung,
so zu wählen,
dass sie einerseits klar erkennbar auf der Abbildungsfläche abgebildet
werden und andererseits nur sehr wenig von der Abbildungsfläche verdecken.
Dies ist besonders bei einer Vollfeld-Mammographie relevant, da
bei dieser Untersuchungsmethode insbesondere auch der brustwandseitige
Röntgenbildbereich,
in dem auch zumindest ein Blendenvorsprung abgebildet wird, von
medizinischem Interesse ist.
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Nach
einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Bilderzeugungsvorrichtung
in Form einer digitalen Röntgendetektormatrix
vorgesehen, mit der als zusätzliche
Einstellhilfe ein auf einem Monitor dargestelltes Röntgenbild
erzeugt werden kann. Durch die kontinuierliche Sichtkontrolle anhand
des Röntgenbilds
wird es ermöglicht,
das Eintauchen des Röntgenvorsprungs
in quasi Echtzeit zu beobachten, so dass die Eingrenzung besonders
schnell und zuverlässig
durchgeführt
werden kann. Dadurch ist es möglich,
eine ansonsten notwendige Zuhilfenahme weiterer Mittel wie z.B.
eine Röntgenfilmkassette,
einen Röntgenfilm
oder ein Entwicklungsgerät
für den Röntgenfilm
zu vermeiden.
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Besonders
aufwandsarm ist je Blendenelement jeweils nur einer der Blendenvorsprünge, insbesondere
mittig zur Randkontur des jeweiligen Blendenelements, angeordnet.
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Für eine besonders
einfache und kostengünstige
Herstellbarkeit sind die Blendenvorsprünge als einstückige Bestandteile
der jeweiligen Blendenelemente ausgebildet. Es ist aber auch möglich, separate
Blendenvorsprünge,
z.B. durch Kleben, an den Blendenelementen zu befestigen.
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Bei
einer Röntgenuntersuchung
kann die Abbildungsfläche
der Bilderzeugungsvorrichtung während
der Untersuchung vollständig – d.h. auch
im Bereich des Blendenvorsprungs – zur Erzeugung von Röntgenbildern
dadurch genutzt werden, dass die Blendenvorsprünge eine in das Röntgenstrahlungsfeld,
insbesondere fremdkraftbeteiligt, hinein ausklappbar oder ausfahrbar
ausgebildet sind. Dies ist besonderes bei der bereits erwähnten Vollfeld-Mammographie,
bei der insbesondere auch der Randbereich des Röntgenbildes medizinisch relevant
ist, zweckmäßig; dazu
kann beispielsweise an dem brustwandseitigen Blendenelement genau
ein Blendevorsprung in einer Schiene verschiebbar angeordnet sein,
der über
einen an der Vorderseite der Blendenvorrichtung herausragenden Stift
bedienbar ist und zur Eingrenzung in das Röntgenstrahlungsfeld manuell
ausgefahren und für
die Untersuchung wieder eingefahren wird. Der Verschiebungsbereich
des Blendenvorsprungs kann durch die Schiene und ggf. weitere Beschränkungsmittel
exakt eingeschränkt werden.
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Zusätzlich zu
den Blendenvorsprüngen
sind nach einer Ausgestaltung der Erfindung in den Blendenelementen über ihre
jeweilige Randkontur hineinragende Blendenaussparungen vorgesehen.
Eine auf dem Röntgenbild
abgebildete Kontur mit einer Abbildung dieser Blendenaussparung
kann dadurch eindeutig einer Randkontur eines Blendenelements zugeordnet
und eine die Einstellung der Eingrenzung störende, überlagerte Projektion eines
anderen Gegenstands in dem Röntgenstrahlungsfeld
als Ursache ausgeschlossen werden. Ein solcher Gegenstand kann z.B.
eine Kannte eines Austrittsfensters sein, aus dem die Röntgenstrahlung
aus der – möglicherweise
nicht exakt auf den Fokus des Röntgenstrahlers
ausgerichteten – Blende
austritt.
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Die
Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
gemäß Merkmalen
der Unteransprüche
werden im Folgenden anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen
in der Zeichnung näher
erläutert,
ohne dass dadurch eine Beschränkung
der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele
erfolgt; es zeigen:
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1 in
Seitensicht ein von einem Röntgenstrahler
erzeugtes und auf einem digitalen Röntgendetektor projiziertes
Röntgenstrahlungsfeld,
das durch eine Blendenvorrichtung eingegrenzt wird;
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2 in
Draufsicht eine vergrößerte Darstellung
von in der Blendenvorrichtung vorgesehenen Blendenelementen, die
sowohl rechteckige Blendenvorsprünge
als auch Blendenaussparungen aufweisen;
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3 in
Draufsicht die Projektion des eingegrenzten Röntgenstrahlfelds gemäß 1 auf
die Abbildungsebene, die durch die Abbildungsfläche des digitalen Röntgendetektors
definiert ist;
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4 ein
der auf die Abbildungsfläche
gemäß 3 projizierten
Projektion entsprechendes Röntgenbild
mit den Abbildungen von Teilen der Blendenvorsprünge aus 2;
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5 eine
vergrößerte Darstellung
eines Ausschnitts eines Blendenelements gemäß 2 mit einem
stufenförmigen
Blendenvorsprung;
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6 ein
Blendenelement gemäß 5 mit einem
mittels einer Spule einfahrbaren rechteckigen Blendenvorsprung;
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7 das
Blendenelement aus 6 mit dem Blendenvorsprung in
einer eingefahrenen Position.
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1 zeigt
in Seitensicht die zur Erläuterung des
Ausführungsbeispiels
wesentlichen Bestandteile eines Röntgengeräts; es sind dargestellt ein
Röntgenstrahler 1 mit
Fokus 4, eine Blendenvorrichtung 2 und ein digitaler
Röntgendetektor 3 mit
einer Abbildungsfläche 7.
Eine von dem Fokus 4 ausgestrahlte Röntgenstrahlung wird von der
Blendenvorrichtung 2 – durch
ihre in 2 dargestellten Blendenelementen 11–14 – auf ein
Röntgenstrahlungsfeld 6 eingegrenzt
und auf die – im
Folgenden Abbildungsebene 8 genannte – Ebene der Abbildungsfläche 7 projiziert.
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2 zeigt
in einer vergrößerten Darstellung die
Blendenelemente 11–14 aus
der in 1 abgebildeten Blendenvorrichtung 2,
wobei die in die jeweiligen Verschieberichtungen 15–18 verschiebbaren Blendenelemente 11–14 das
Röntgenstrahlungsfeld 6 mit
ihren jeweiligen Randkonturen 15–18 eingrenzen. Jedes
Blendenelement 11–14 weist
jeweils genau einen über
ihre Randkontur 15–18 hinaus-
und in das Röntgenstrahlungsfeld 6 hineinragenden
Blendenvorsprung 23–26 als
Einstellhilfe für
die Eingrenzung des Röntgenstrahlfelds 6 auf
die Abbildungsfläche 7 und
zusätzlich
jeweils eine Blendenaussparung 27–30 auf. Der auf die
Abbildungsfläche 7 abgebildete
Ausschnitt des Röntgenstrahlfelds 6 ist
durch ein Rechteck 31 mit gestrichelter Linienkontur kenntlich
gemacht.
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Die
vier Blendenelemente 11–14 bilden zwei Paare
aus jeweils zwei, sich auf geringfügig versetzten Ebenen gegenüberliegenden
Blendenelementen 11, 12 bzw. 13, 14.
Die Blendenvorsprünge 23–26 einerseits
und die Blendenaussparungen 27–30 andererseits entsprechen
sich in ihrer Form und sind derart ausgebildet und zueinander angeordnet,
dass sie bei einem Zusam menschieben der beiden Blendenelemente 11, 12 bzw. 13, 14 eines
Paares zur Vermeidung von Beschädigungen
der Blendenvorsprünge jeweils
formschlüssig
ineinander greifen. Diese Ausbildung ermöglicht insbesondere auch eine
besonders einfache Herstellung der Blendelemente 11–14 durch
Trennen von unmittelbar nebeneinander liegenden Blechstücken z.B.
aus einem Bleiblech mithilfe eines geeigneten Trennverfahrens.
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3 zeigt
in Draufsicht die Projektion des durch die Blendenelemente 11–14 mit
ihren Randkonturen 15–18 eingegrenzten
Röntgenstrahlfelds 6 auf
die Abbildungsebene 7, wobei die, im Folgenden Randprojektionen 41–44 genannten,
Projektionen der Randkonturen 15–18 jeweils in einem
Abstand 45–48 außerhalb
der durch ein Rechteck mit gestrichelter Linienkontur dargestellten
Abbildungsfläche 32 liegen
und die, im Folgenden Vorsprungsprojektionen 33–36 genannten,
Projektionen der Blendenvorsprünge 23–26 zur
Hälfte
in die Abbildungsfläche 7 – und somit
auch mit ihren entsprechenden Abbildungen 33–36 in
das in 4 dargestellte Röntgenbild 32 – eintauchen.
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4 zeigt
ein von dem digitalen Röntgendetektor 3 erzeugtes
und auf einem Monitor abgebildetes Röntgenbild 32 mit den
Abbildungen 33–36 der auf
die Abbildungsfläche 7 projizierten
Teile der Vorsprungsprojektionen 37–40.
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Zur
Eingrenzung sind folgende Verfahrensschritte vorgesehen. Die Blendenelemente 11–14 werden
ausgehend von Ausgangspositionen, in denen die auf die Abbildungsfläche 7 projizierten
Randprojektionen 41–44 die
Abbildungsfläche 7 allseitig übergreifen,
in Richtung auf das Röntgenstrahlungsfeld 6 verschoben,
bis durch die Abbildungen 33–36 der Vorsprungsprojektionen 33–36 auf
dem Röntgenbild 32 eine
gewünschte
Eingrenzung erkennbar ist. Durch das Erscheinen dieser Abbildungen 33–36 auf dem
Röntgenbild 32 wird
eine Annäherung
der jeweiligen Randprojektionen 41–44 an die Abbildungsfläche 7 angezeigt,
wobei deren jeweilige Abstände 45–48 zur
Abbildungsfläche 7 unter
Berücksichtigung der
Form der Blendenvorsprünge 23–26 und
des geometrischen Vergrößerungsfaktors
der Projektionen – wie
nachfolgend erläutert – quantifiziert
werden kann.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
haben die in 2 dargestellten Blendenvorsprünge 23–26 eine vorteilhafte
Rechteckkontur; einerseits wird dadurch eine einfache Herstellbarkeit
der Blendenelemente 11–14 erreicht
und andererseits wird dadurch ermöglicht, aus den Seitenverhältnissen
der Konturen der auf einem Röntgenbild 32 abgebildeten
Teile der Vorsprungsprojektionen 37–40 ihre jeweilige
Eintauchtiefen in das Röntgenbild 32 und
somit auch die jeweiligen Abstände 45–48 der
Randprojektionen 41–44 auf
die Abbildungsfläche 7 schnell
und exakt abzuleiten. Durch rechteckige Blendenvorsprünge 23–26 mit
einer jeweiligen Länge,
die doppelt so groß ist
wie ihre jeweilige, parallel zu der Randkontur 15–18 des
jeweiligen Blendenelements 11–14 gemessenen, Breite,
ist Abschätzung
der Eintauchtiefen besonders einfach, wie im Folgenden anhand eines
Zahlenbeispiels demonstriert wird.
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Der
Vergrößerungsfaktor
der Vorsprungsprojektionen 37–40 der Blendenvorsprünge 23–26,
jeweils mit einer Vorsprungslänge
von 1mm und einer Breite von 0,5mm, von der Blendenebene 5 auf
die Abbildungsebene 8 beträgt vier, weil der Ebenenabstand 9 – wie in 1 dargestellt – viermal
größer ist als
der Abstand 10 von der Blendenebenen 5 zum Fokus 4.
Da die auf dem Röntgenbild 32 abgebildeten
Teile der Vorsprungsprojektionen 37–40 quadratisch sind,
stimmen die erkennbaren Teillängen
der Vorsprungsprojektionen 37–40 mit deren Breite
von 2mm überein,
so dass die Abstände 45–48 der
Randprojektionen 41–44 zur
Abbildungsfläche 7 der
jeweiligen Restlänge
der Vorsprungsprojektionen 37–40 von 2mm entsprechen.
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Um
das Röntgenstrahlungsfelds
in seinem Projektionsbereich auf die Abbildungsebene 8 besonders
genau auf die Abbildungsfläche 7 einzugrenzen,
ist es nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, die Blendenelemente 11–14 soweit
zu verschieben, bis die Blendenvorsprünge 23–26 jeweils
mit ihrer Abbildungen 33–36 randseitig mit
ihrer vollen Vorsprungslänge
in das Röntgenbild 32 eintauchen.
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Bei
einem Röntgengerät mit fixiertem
Abstand 9 zwischen der Abbildungsebene 8 und der Blendenebenen 5 können die
Maße der
Vorsprungsprojektionen 37–40 als Gerätespezifikationen
angegeben werden. Bei Röntgengerät mit variablem
Abstand 9 hingegeben wäre
es möglich,
diese Maße mithilfe
einer synchron zum Abstand 9, insbesondere mechanisch,
veränderlichen
Anzeige mitzuteilen.
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5 zeigt
in einer vergrößerten Darstellung einen
Ausschnitt eines Blendenelements 14 mit einem Blendenvorsprung 49,
der für
eine besonders gute Erkennbarkeit der Eintauchtiefe seiner Abbildung
auf dem Röntgenbild 32 jeweils
verschieden weit in das Röntgenstrahlungsfeld 6 hineinragende, parallel
zur Randkontur 18 des Blendenelements 14 versetzte
Stufen 49.1–49.3 aufweisen.
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6 zeigt
in einer vergrößerten Darstellung einen
Ausschnitt eines Blendenelements 14 nach einer vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung mit einer an dem Blendenelement 14 befestigten
Magnetspule 50, in der ein ferromagnetischer Blendenvorsprung 51,
z.B. aus Eisen, aus dem Röntgenstrahlungsfeld 6 fremdkraftbeteiligt
einfahrbar angeordnet ist.
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7 zeigt
das Blendenelement 14 aus 6, wobei
an der Magnetspule 50 eine Gleichspannung angelegt und
der Blendenvorsprung 51 dadurch aus dem Röntgenstrahlungsfeld 6 und
hinter die Randkontur 18 des Blendenelements 14 eingefahren
ist. Diese Position ist zur Durchführung einer Röntgenuntersuchung
zweckmäßig, da
eine Abbildung des Blendenvorsprungs 51 auf dem bei dieser Röntgenuntersuchung
erzeugten Röntgenbild 32 vermieden
wird.
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Um
den Blendenvorsprung 51 wieder in das Röntgenstrahlungsfeld 6 auszufahren,
kann z.B. eine in der Magnetspule 50 angeordnete Spiralfeder
vorgesehen sein, deren Federkraft von der Magnetkraft der Magnetspule 50 beim
Einfahren aus dem Röntgenstrahlungsfeld 6 überwindbar
ist.
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Die
Erfindung lässt
sich grundsätzlich
wie folgt zusammenfassen: Die Erfindung betrifft eine Blendenvorrichtung
mit verschiebbaren Blendenelementen, deren in das Röntgenstrahlungsfeld
hineinragenden Blendenvorsprünge
durch ein randseitige Eintauchen ihrer Abbildungen in ein mithilfe
der Bilderzeugungsvorrichtung erzeugtes Röntgenbild auf einfache und
schnelle Weise eine Eingrenzung eines Röntgenstrahlungsfelds zur sicheren
Vermeidung einer unerwünschten Überstrahlung
einer Abbildungsfläche
einer Bilderzeugungsvorrichtung ermöglicht; eine Anwendung ist
insbesondere vorteilhaft für
eine Röntgeneinrichtung,
bei der die Blendenvorrichtung zur Eingrenzung des Röntgenstrahlfelds
vorgesehen ist.