DE102006006840A1

DE102006006840A1 - Röntgen-Computertomograph mit Lichtstrahl-gesteuerter Röntgenquelle

Info

Publication number: DE102006006840A1
Application number: DE102006006840A
Authority: DE
Inventors: Stefan Prof. Dr. Popescu
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-02-14
Filing date: 2006-02-14
Publication date: 2007-08-23
Also published as: CN101061959A; US7643606B2; JP2007216018A; US20070189441A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Röntgen-Computertomographen mit einem stationären Röntgendetektor (2), der das Untersuchungsvolumen in einer Ebene zumindest teilweise umschließt, und einer stationären Einrichtung (3, 4) zur Erzeugung von Röntgenstrahlung. Die Einrichtung zur Erzeugung von Röntgenstrahlung umfasst eine Röntgenquelle (3), die sich ringförmig über einen Winkel von zumindest 180° um das Untersuchungsvolumen erstreckt, sowie eine oder mehrere Lichtabtasteinheiten (4), mit denen durch Abtastung der Röntgenquelle (3) mit einem Lichtstrahl ein sich entlang der Röntgenquelle (3) bewegender Röntgenfokus erzeugbar ist, von dem ein Röntgenstrahlbündel (6) durch das Untersuchungsvolumen hindurch auf jeweils momentan gegenüberliegende Detektorelemente des stationären Röntgendetektors (2) gerichtet ist. Der Computertomograph zeichnet sich dadurch aus, dass die eine oder mehrere Lichtabtasteinheiten (4) derart außerhalb einer zentralen Ringachse (12) der Röntgenquelle (3) angeordnet und ausgebildet sind, dass mit jeder Lichtabtasteinheit (4) jeweils nur ein Winkelbereich < 360° abgetastet wird, ohne die Ringachse (12) zu kreuzen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Röntgen-Computertomographen mit einem stationären Röntgendetektor, der ein Untersuchungsvolumen in einer Ebene zumindest teilweise umschließt, und einer stationären Einrichtung zur Erzeugung von Röntgenstrahlung, die eine Röntgenquelle, die sich ringförmig über einen Winkel von zumindest 180° um das Untersuchungsvolumen erstreckt, und eine oder mehrere Lichtabtasteinheiten aufweist, mit denen durch Abtastung der Röntgenquelle ein sich entlang der Röntgenquelle bewegender Röntgenfokus erzeugbar ist, von dem ein Röntgenstrahlbündel durch das Untersuchungsvolumen hindurch auf jeweils momentan gegenüber liegende Detektorelemente des stationären Röntgendetektors gerichtet ist.

Computertomographen werden beispielsweise in der medizinischen Bildgebung eingesetzt, um Bilder des Körperinneren eines Patienten zu erhalten. Ein Computertomograph umfasst u.a. eine Einrichtung zur Erzeugung von Röntgenstrahlung, einen Röntgendetektor und einen Patientenlagerungstisch, mit dem das Untersuchungsobjekt während der Untersuchung entlang einer Systemachse, der so genannten Z-Achse, durch das Untersuchungsvolumen bewegt werden kann. Die Einrichtung zur Erzeugung von Röntgenstrahlung erzeugt ein Röntgenstrahlbündel, das von einem um das Untersuchungsvolumen rotierenden Röntgenfokus ausgeht. Das in einer Schichtebene des Untersuchungsvolumens (X-Y-Ebene) senkrecht zur Systemachse fächerförmig aufgeweitete Röntgenstrahlbündel durchdringt bei Untersuchungen eine Schicht des Untersuchungsobjektes, bspw. eine Körperschicht eines Patienten, und trifft auf die dem Röntgenfokus gegenüber liegenden Detektorelemente des Röntgendetektors. Der Winkel, unter dem das Röntgenstrahlbündel die Körperschicht des Objektes durchdringt und ggf. die Position des Patientenlagerungstisches verändern sich während der Bildaufnahme mit dem Computertomographen in der Regel kontinuierlich.

Der rotierende Röntgenfokus wird bei Computertomographen der dritten Generation durch eine Röntgenröhre erzeugt, die ebenso wie der Röntgendetektor an einem um das Untersuchungsvolumen rotierbaren Drehrahmen (Gantry) befestigt ist. Die Rotationsgeschwindigkeit des Drehrahmens wurde in den letzten Jahren zunehmend erhöht, um schnellere Scan-Geschwindigkeiten bei der Bildaufzeichnung zu erreichen. Bei Computertomographen der dritten Generation ist aus Gründen der mechanischen Stabilität und Sicherheit jedoch inzwischen eine Grenze erreicht, die aufgrund der zu bewegenden Massen und der daraus resultierenden hohen Beschleunigungskräfte keine deutliche Steigerung der Rotationsgeschwindigkeit des Drehrahmens mehr zulässt.

Bei Computertomographen der vierten Generation ist der Röntgendetektor als stationärer Ring um das Untersuchungsvolumen angeordnet, so dass nur noch die Röntgenröhre mit dem Drehrahmen bewegt werden muss. Auch hier wirken jedoch bei einer weiteren Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit des Drehrahmens erhebliche Kräfte auf die Röntgenröhre, die die Rotationsgeschwindigkeit begrenzen.

Zur Vermeidung dieser Problematik sind inzwischen Computertomographen der fünften Generation bekannt, bei denen sowohl die Einrichtung zur Erzeugung von Röntgenstrahlung als auch der Röntgendetektor stationär angeordnet sind. Bei diesen Computertomographen wird ein Röntgentarget eingesetzt, das das Untersuchungsvolumen des Computertomographen in einer Ebene zumindest teilweise umschließt. Auf diesem Target wird ein sich um das Untersuchungsvolumen bewegender Röntgenfokus erzeugt, von dem die Röntgenstrahlung ausgeht. Diese Computertomographen kommen somit vollständig ohne eine mechanisch bewegte Röntgenröhre aus. Das Röntgentarget erstreckt sich hierbei entweder vollständig oder zumindest über einen Winkel von mehr als 180° um das Untersuchungsvolumen. In gleicher Weise umschließt der Röntgendetektor das Untersuchungsvolumen entweder vollständig oder über einen Winkel von zumindest 180° und ist derart angeordnet, dass ein vom sich bewegenden Röntgenfokus ausgehendes Röntgenstrahlbündel durch das Untersuchungsvolumen hindurch auf jeweils momentan gegenüberliegende Detektorelemente des stationären Röntgendetektors trifft.

So zeigt beispielsweise die US 4,352,021 einen Computertomographen der fünften Generation, bei dem das Röntgentarget und der Röntgendetektor das Untersuchungsvolumen jeweils über einen Winkel von ca. 210° umschließen. Zur Erzeugung des Röntgenfokus wird mit einer Elektronenkanone ein Elektronenstrahl erzeugt und durch geeignete Ablenkung über das Röntgentarget geführt. Diese auch unter dem Kürzel EBCT (Electron Beam Computer Tomography) bekannte Technik hat jedoch bisher aufgrund zahlreicher Nachteile keine weite Verbreitung im klinischen Einsatz gefunden. So ist eine Verkippung der Untersuchungsebene bei derartigen Anlagen nicht möglich. Der verfügbare Bereich für die horizontale Positionierung des Patienten ist ebenso wie die Zugänglichkeit des Patienten für den Operator stark eingeschränkt. Ein derartiger Röntgen-Computertomograph erfordert einen sehr großen Untersuchungsraum. Durch den langen Weg des Elektronenstrahls werden Instabilitäten des Fokus sowie ein größerer Fokusdurchmesser verursacht, wodurch sich die räumliche Auflösung verschlechtert. Die komplexe Elektronenstrahloptik und lange Einstellzeiten führen zu einer geringen Zuverlässigkeit und geringem Patientendurchsatz.

Zur Vermeidung der mit dem langen Elektronenstrahl verbundenen Problematik sind aus der US 6,181,765 B1 oder der US 6,731,716 B2 Röntgen-Computertomographen der fünften Generation bekannt, bei denen eine ringförmige Röntgenröhre eingesetzt wird, in der eine Vielzahl von thermischen Elektronenemittern über den Ring verteilt angeordnet sind. Derartige thermische Emitter erfordern jedoch eine hohe elektrische Leistung, um sie während eines Scans auf der erforderlichen Temperatur zu halten. Aus der US 2002/0094064 A1 ist eine vergleichbare Anordnung bekannt, bei der eine Feldemissionsquelle als Elektronenquelle eingesetzt wird. Die einzelnen Bereiche dieser kalten Elektronenquelle können über eine aufgebrachte Elektrodenstruktur selektiv angesprochen werden, um über das lokale elektrische Feld lokal Elektronen emittieren zu können. Der Feldemissionsstrom wird bei diesen Röntgenröhren durch die an die Elektronenquelle angelegte Spannung und nicht durch die Temperatur wie bei den thermischen Elektronenemittern gesteuert. Allerdings sind kalte Elektronenquellen noch nicht in der Lage, die für viele computertomographische Anwendungen erforderlichen Leistungen/Stromdichten bei akzeptabler Lebensdauer zu erzeugen. Die elektrische Kontrolle der vielen tausend in einer Röntgenröhre angeordneten Emitter ist zudem sehr kostspielig.

Die US 4,606,061 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Computertomographen der fünften Generation, bei dem auf einem das Untersuchungsvolumen vollständig ringförmig umschließenden Röntgentarget ein sich um das Untersuchungsvolumen bewegender Röntgenfokus erzeugt wird. Dabei ist ebenfalls ein zum Röntgentarget koaxialer Elektronenquellring vorgesehen, der über einen mit einer Laserabtasteinheit über dessen Oberfläche geführten Laserstrahl zur Elektronenemission angesteuert wird. Die Laserabtasteinheit ist auf der zentralen Ringachse des Elektronenquellrings angeordnet, um diesen über einen Winkel von 360° symmetrisch abtasten zu können. Auch diese Technik vermeidet jedoch nicht alle mit der EBCT-Technik verbundenen Probleme. Der Abtaststrahlengang muss bei einer derartigen Anlage abgeschirmt werden, um eine ungewollte Unterbrechung durch den Bediener oder andere Objekte innerhalb des Untersuchungsraumes zu vermeiden. Dies schränkt auch hier den verfügbaren Bereich für eine horizontale Verschiebung des Patienten sowie die Zugänglichkeit des Patienten für einen Operator deutlich ein.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Röntgen-Computertomographen der fünften Generation anzugeben, bei dem die Zu gangsmöglichkeit zum Patienten sowie der verfügbare Bereich für eine horizontale Verschiebung des Patiententisches weniger stark einschränkt sind und weitere der oben angegebenen Nachteile von EBCT-Anlagen vermieden werden.

Die Aufgabe wird mit dem Röntgen-Computertomographen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Computertomographen sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.

Der vorliegende Computertomograph weist einen stationären Röntgendetektor, der das Untersuchungsvolumen in einer Ebene zumindest teilweise umschließt, und eine stationäre Einrichtung zur Erzeugung von Röntgenstrahlung auf. Die Einrichtung zur Erzeugung von Röntgenstrahlung umfasst eine Röntgenquelle, die sich ringförmig über einen Winkel von zumindest 180° um das Untersuchungsvolumen erstreckt, sowie eine oder mehrere Lichtabtasteinheiten, mit denen durch Abtastung der Röntgenquelle mit einem Lichtstrahl ein sich entlang der Röntgenquelle bewegender Röntgenfokus auf dem Röntgentarget der Röntgenquelle erzeugbar ist, von dem ein Röntgenstrahlbündel durch das Untersuchungsvolumen hindurch auf jeweils momentan gegenüberliegende Detektorelemente des stationären Röntgendetektors gerichtet ist. Der Computertomograph zeichnet sich dadurch aus, dass die eine oder mehreren Lichtabtasteinheiten derart außerhalb einer zentralen Ringachse der Röntgenquelle angeordnet und ausgebildet sind, dass mit jeder Lichtabtasteinheit jeweils nur ein Winkelbereich < 360° abgetastet wird, ohne die Ringachse zu kreuzen. Die ein oder mehreren Lichtabtasteinheiten sind zu diesem Zweck vorzugsweise derart angeordnet und ausgebildet, dass jede Lichtabtasteinheit die die Röntgenquelle jeweils nur über einen Winkel von ≤ 270°, insbesondere ≤ 210°, abtastet. Weiterhin weisen die eine oder mehrere Lichtabtasteinheiten vorzugsweise zumindest einen Abstand zur Ringachse auf, der dem Abstand eines die Röntgenquelle umgebenden Gehäuses zur Ringachse entspricht.

In einer Ausgestaltung des Computertomographen umfasst die Röntgenquelle eine Anordnung aus Elektronenquelle und dieser in geringem Abstand gegenüber liegendem Röntgentarget, die sich ringförmig über den Winkel von zumindest 180° um das Untersuchungsvolumen erstrecken. Durch Abtastung der Elektronenquelle mit dem Lichtstrahl der Lichtabtasteinheiten wird ein sich entlang des Röntgentargets bewegender Röntgenfokus auf dem Röntgentarget erzeugt.

Die Anordnung aus Elektronenquelle und Röntgentarget kann dabei einen Aufbau aufweisen, wie er beispielsweise aus der bereits genannten US 4,606,061 bekannt ist. Die Elektronenquelle besteht aus einem Material, das bei Auftreffen eines Lichtstrahls ausreichender Intensität Elektronen freisetzt. Die Elektronen werden durch ein elektrisches Feld in Richtung des Röntgentargets beschleunigt, um beim Auftreffen auf das Röntgentarget in bekannter Weise Röntgenstrahlung zu erzeugen. Die Elektronen können hierbei bspw. mit sichtbarem oder ultraviolettem Licht durch einen photoelektrischen Prozess oder mit infrarotem Licht durch einen thermischen Prozess aus der Elektronenquelle freigesetzt werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung werden kalte Elektronenemitter eingesetzt, die sich durch Licht aktivieren lassen.

Die Beschleunigung der Elektronen in Richtung des Röntgentargets kann durch Anlegen einer elektrischen Hochspannung zwischen Röntgentarget und Elektronenquelle erreicht werden, wobei die Elektronenquelle die Kathode und das Röntgentarget die Anode darstellen. Die Elektronenquelle und das Röntgentarget können bei dem erfindungsgemäßen Computertomographen jeweils einstückig ausgebildet sein oder auch aus mehreren Teilen in ringförmiger Anordnung bestehen. Weiterhin können optische Umlenkeinrichtungen, wie bspw. ein gekrümmter Spiegel, im Bereich der Elektronenquelle angeordnet sein, um die unter verschiedenen Winkeln einfallende Lichtstrahlung der Lichtabtasteinheit senkrecht auf die Oberfläche der Elektronenquelle zu richten.

In einer alternativen Ausgestaltung des Computertomographen wird die Röntgenstrahlung direkt durch den auftreffenden Lichtstrahl erzeugt. Dies erfordert den Einsatz von Laserpulsen hoher Intensität oder Pulsleistung, die beim Auftreffen auf das Röntgentarget der Röntgenquelle ein heißes Plasma an der Oberfläche des Röntgentargets erzeugen, von dem Röntgenstrahlung ausgeht (Plasma-generierte Röntgenstrahlung). Die Laserpulse sollten hierfür Energiedichten von > 10¹⁴ W/cm² aufweisen, um Röntgenstrahlung in dem für medizinische Diagnostik erforderlichen Energiebereich (50 ... 140 keV) erzeugen zu können.

Im Gegensatz zu dem Computertomographen der US 4,606,061 sind bei dem Computertomographen der vorliegenden Patentanmeldung die ein oder mehreren Lichtabtasteinheiten weder auf der Ringachse der Röntgenquelle angeordnet noch tasten sie einen Winkel von 360° entsprechend einem vollen Umlauf des Röntgenfokus ab. Vielmehr sind die Lichtabtasteinheiten außerhalb dieser Achse derart angeordnet und ausgebildet, dass mit jeder Lichtabtasteinheit jeweils nur ein Teilabschnitt des vollen Winkelbereiches von 360° abgetastet wird, ohne die Ringachse zu kreuzen. Dies ermöglicht eine Anordnung, bei der der verschiebbare Teil des Patientenlagerungstisches mit dem Untersuchungsobjekt beliebig in horizontaler Richtung verschoben werden kann, ohne mit den Lichtabtasteinheiten oder deren Abtaststrahlung bzw. einem diese umschließenden Gehäuse in Berührung zu kommen. Der verfügbare Bereich für eine horizontale Verschiebung ist damit gegenüber den bekannten Anlagen des Standes der Technik deutlich erweitert. Weiterhin wird dadurch auch die Zugänglichkeit eines auf dem Patientenlagerungstisch gelagerten Patienten für den Operator verbessert.

Bei Einsatz von nur einer Lichtabtasteinheit tastet diese einen Teilabschnitt ab, der für die Erzeugung einer Computertomographie-Aufnahme zwar einem Winkelbereich von ≥ 180° entsprechen muss, jedoch deutlich kleiner als 360° ist, um die Verschiebbarkeit des Patientenlagerungstisches in horizontaler Richtung nicht zu beeinträchtigen. Vorzugsweise erstreckt sich die ringförmige Röntgenquelle in diesem Fall auch nicht über einen Winkel von 360°, sondern lediglich über den abgetasteten Winkelbereich.

Bei Einsatz von mehr als einer Lichtabtasteinheit kann durch jede einzelne Lichtabtasteinheit auch ein Teilabschnitt < 180° abgetastet werden, solange die insgesamt angetasteten Teilabschnitte einen zusammenhängenden Winkelbereich von ≥ 180° ergeben, um einen sich über diesen Winkelbereich bewegenden Röntgenfokus auf dem Röntgentarget erzeugen zu können.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind zwei Licht-Abtasteinheiten vorgesehen, die einen über einen Winkel von 360° umlaufenden Röntgenfokus erzeugen. Jede der beiden Lichtabtasteinheiten tastet dabei einen anderen Teilabschnitt des Röntgentargets bzw. der Elektronenquelle über einen Winkelbereich von jeweils 180° ab. Hierbei sind selbstverständlich sowohl die Röntgenquelle als auch der Röntgendetektor als Vollring ausgebildet.

Vorzugsweise werden Laser als Lichtquellen eingesetzt. Die eine oder mehrere Laserabtasteinheiten setzen sich dabei in bekannter Weise jeweils aus einem vorzugsweise gepulsten Laser sowie einer geeigneten Ablenkeinrichtung für den Laserstrahl zusammen. Diese Ablenkeinrichtung kann bspw. ein x-y-Galvanometer-Scanner sein, wie er von optischen Projektionssystemen her bekannt ist. Die Ablenkgeschwindigkeiten (sweep) liegen dabei im Bereich einiger Kilohertz. In einer Ausgestaltung des vorliegenden Computertomographen mit mehreren Laserabtasteinheiten werden diese über eine geeignete Steuereinheit alternierend betrieben, so dass die Laserpulse der Laserabtasteinheiten abwechselnd auf die Elektronenquelle oder das Röntgentarget auftreffen. Auf diese Weise wird die thermische Belastung des Röntgentargets und der Laser verringert.

Der vorliegende Röntgen-Computertomograph wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeich nungen ohne Beschränkung des durch die Patentansprüche vorgegebenen Schutzbereichs nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 ein Beispiel für den Aufbau des Computertomographen in Seitenansicht,
2 ein Beispiel für den Abtaststrahlengang der Laser-Abtasteinheit,
3 ein Beispiel für den Aufbau des Computertomographen mit einer Verkippungsmöglichkeit der Aufnahmeebene,
4 ein Beispiel für eine Frontansicht des Computertomographen,
5 ein Beispiel für eine Rückansicht des Computertomographen,
6 ein Beispiel für den Aufbau eines Computertomographen mit zwei Laserabtasteinheiten,
7 ein Beispiel für den Abtaststrahlengang der beiden Laserabtasteinheiten, und
8 ein Beispiel für eine Rückansicht des Computertomographen der 6.
1 zeigt ein Beispiel für den Aufbau eines Computertomographen gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Computertomograph weist eine Bildaufnahmeanordnung 1 sowie einen verschiebbaren Patientenlagerungstisch 8 auf, auf dem im vorliegenden Beispiel ein Patient 9 gelagert ist. Die Bildaufnahmeanordnung 1 besteht im vorliegenden Beispiel aus zwei Teilringen, von denen ein Teilring den Röntgendetektor 2 und ein zweiter Teilring die Röntgenquelle 3, in diesem Beispiel eine Anordnung aus Elektronenquelle und Röntgentarget, umfasst. Mit einer Laserabtasteinrichtung 4 werden durch einen Scan entlang der teilringförmigen Elektronenquelle Elektronen erzeugt und auf das Röntgentarget beschleunigt, so dass dort eine sich auf dem teilringförmigen Röntgentarget bewegender Röntgenfokus erzeugt wird. Die Begrenzungen des Abtastbereiches der Laserabtasteinheit 4 sind in der 1 durch die Laserstrahlen 5 angedeutet. Die beiden Teilringe des Röntgendetektors 2 sowie der Röntgenquelle 3 sind derart versetzt zueinander angeordnet, dass ein von dem sich bewegenden Röntgenfokus ausgehendes Röntgenstrahlbündel 6 durch das Untersuchungsvolumen hindurch auf jeweils momentan gegenüberliegende Detektorelemente des Röntgendetektors 2 trifft.
Die Laser-Abtasteinheit 4 weist im vorliegenden Beispiel einen Abstand zur Ringachse 12 des Teilrings Röntgenquelle 3 auf, der größer ist als der Abstand dieses Teilrings zur Ringachse 12, so dass der Patientenlagerungstisch 8 mit dem Patienten 9 ungehindert in horizontaler Richtung verschoben werden kann. Die Abstände können zu diesem Zweck auch gleich sein. Weiterhin überstreicht die Laserabtasteinheit 4 nur einen Winkel von etwa 210°, so dass der Patientenlagerungstisch 8 mit dem Patienten 9 auch nicht durch den Abtaststrahl in der Bewegung eingeschränkt wird. Dies ist anhand der 2 nochmals deutlicher ersichtlich, die den Teilring mit dem Röntgendetektor 2 und den demgegenüber versetzten Teilring mit der Anordnung aus Elektronenquelle und Röntgentarget aus einer anderen Perspektive zeigt. Der Scanbereich der Abtasteinheit 4 ist in dieser Darstellung durch die Laserstrahlen 5 angedeutet. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, dass der durch die Teilringe vorgegebene maximale Durchmesser des Untersuchungsvolumens, im vorliegenden Beispiel 80 cm, auch außerhalb der Teilringe nicht durch die Abtastung eingeschränkt wird. Durch die in diesem Beispiel gewählte Abtastung über einen Winkel von etwa 210° wird auf dem Röntgentarget ein sich über diesen Winkelbereich bewegender Röntgenfokus erzeugt, von dem ein Röntgenstrahlbündel 6 ausgeht. Der Umlaufbereich des Röntgenstrahlbündels von 210° ist für eine Computertomographieaufnahme ausreichend.
Im Beispiel der 1 sind zusätzlich zwei umlaufende Kühlrohre 7 dargestellt, durch die der Röntgendetektor 2 sowie die Röntgenquelle 3 während des Betriebs gekühlt werden. Als Kühlmedium eignen sich bspw. Luft oder Wasser.
3 zeigt eine Darstellung eines derartigen Röntgen-Computertomographen, bei dem die Bildaufnahmeanordnung 1 gegenüber dem Patientenlagerungstisch 8 mit dem darauf gelagerten Patienten 9 um eine Kippachse 10 gekippt werden kann.
Diese Verkippbarkeit ist durch die beiden in der Figur dargestellten Doppelpfeile angedeutet. Durch eine Verkippung der Bildaufnahmeanordnung 1 lassen sich Schichtbilder des Patienten aufzeichnen, die nicht senkrecht zur Z-Achse (Untersuchungsachse) liegen. Die Verkippung erfordert die mechanische Verbindung zwischen der Laserabtasteinheit 4 und den beiden Teilringen aus Röntgendetektor 2 und Anordnung mit Elektronenquelle und Röntgentarget. Alternativ kann selbstverständlich auch der Patientenlagerungstisch 8 entsprechend gekippt werden. Die Verkippung kann bspw. um einen Kippwinkel von +/– 15° erfolgen.
4 zeigt ein Beispiel für eine Vorderansicht des Röntgen-Computertomographen. In der Figur ist der Patientenlagerungstisch 8 mit dem Patienten 9 sowie der Teilring des Röntgendetektors 2 zu erkennen. Die Kippachse 10 ist ebenfalls angedeutet.
5 zeigt entsprechend eine Rückansicht eines derartigen Computertomographen, in der der Teilring mit der Anordnung aus Elektronenquelle und Röntgentarget, die Laserabtasteinheit 4 sowie der nicht verdeckte Teil des Teilrings des Röntgendetektors 2 zu erkennen sind.
Eine weitere beispielhafte Ausgestaltung des vorliegenden Röntgen-Computertomographen zeigt 6. In dieser Ausgestaltung bilden sowohl der Röntgendetektor 2 als auch die Anordnung aus Elektronenquelle und Röntgentarget (Röntgenquelle 3) jeweils einen Vollring, wobei die beiden Ringe parallel zueinander angeordnet sind. Die Abtastung der Elektronenquelle erfolgt über zwei Laserabtasteinheiten 4, die jeweils einen Winkel von 180° abtasten und weit genug außerhalb der Ringachse 12 angeordnet sind, um den horizontalen Bewegungsraum für den Patientenlagerungstisch 8 nicht einzuschränken. 7 zeigt hierbei beispielhaft wiederum die Abtaststrahlengänge der beiden Laserabtasteinheiten 4 mit den Lasern L₁ und L₂ anhand der Laserstrahlen 5. Mit dieser Anordnung kann somit ein über einen Winkel von 360° umlaufender Röntgenfokus erzeugt werden, von dem ein entsprechend umlaufendes Röntgenstrahlbündel 6 ausgeht. Sowohl die Einrichtung zur Erzeugung der Röntgenstrahlung wie auch der Röntgendetektor 2 sind dabei nach wie vor stationär angeordnet.
Die beiden gepulsten Laser L₁, L₂ der Laserabtasteinheiten 4 werden während der Bildaufzeichnung vorzugsweise alternierend betrieben, um die thermische Belastung beider Laser sowie des Röntgentargets zu verringern. In der Figur sind die entsprechenden Pulsfolgen der beiden Laser L₁ und L₂ schematisch angedeutet.
8 zeigt schließlich ein Beispiel für die Form des Gehäuses 11 bei einem gemäß 6 ausgebildeten Computertomographen.
In einer weiteren Ausgestaltung können ein oder mehrere Formungselemente zur Beeinflussung ein oder mehrerer Strahlparameter des erzeugten Röntgenstrahlbündels 6 zwischen dem Röntgentarget und den Detektorelementen der Röntgendetektors 2 an einem um die Ringachse 12 synchron mit der Bewegung des Röntgenfokus rotierbaren Trägerrahmen angeordnet sein. Diese Formungselemente, insbesondere mit der Funktion von Kollimatoren, können sowohl den Öffnungswinkel des Röntgenstrahlbündels 6 in der Schichtebene (X-Y-Ebene) und/oder in Z-Richtung begrenzen als auch als Filter ausgebildet sein, die das Intensitätsprofil des Röntgenstrahlbündels 6 oder dessen spektrale Verteilung beeinflussen. Schließlich können die For mungselemente auch ein Streustrahlenraster für den Röntgendetektor 2 bilden.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass zwischen der Elektronenquelle und dem Röntgentarget eine Einrichtung zur Verringerung eines Anteils positiver Ionen im Bereich der Elektronenquelle angeordnet ist, um die Lebensdauer der Elektronenquelle zu erhöhen. Diese Einrichtung kann ein Elektrodensystem sein, durch das positive Ionen bei Anlegen einer Gleich- oder Wechselspannung eingefangen werden. Die Anordnung dieses Elektrodensystems, bspw. ein ICE- oder ein RICE-Elektrodensystem, erfolgt derart, dass einerseits der Anteil positiver Ionen im Bereich der Elektronenquelle vermindert wird, um den Beschuss der Oberfläche der Elektronenquelle durch derartige Ionen zu verhindern oder zumindest stark zu vermindern. Auf der anderen Seite soll der Anteil positiver Ionen im Fokussierbereich des Elektronenstrahls, d. h. im Bereich unmittelbar vor dem Röntgentarget nicht signifikant verringert werden, um zur Neutralisierung der abstoßenden Kräfte der Elektronen des Elektronenstrahls und damit zur guten Fokussierbarkeit dieses Elektronenstrahls beitragen zu können. Das Elektrodensystem ist daher vorzugsweise näher an der Elektronenquelle angeordnet als am Röntgentarget.

Claims

Röntgen-Computertomograph mit einem stationären Röntgendetektor (2), der ein Untersuchungsvolumen in einer Ebene zumindest teilweise umschließt, und einer stationären Einrichtung (3, 4) zur Erzeugung von Röntgenstrahlung, die eine Röntgenquelle (3), die sich ringförmig über einen Winkel von zumindest 180° um das Untersuchungsvolumen erstreckt, und eine oder mehrere Lichtabtasteinheiten (4) aufweist, mit denen durch Abtastung der Röntgenquelle (3) ein sich entlang der Röntgenquelle (3) bewegender Röntgenfokus erzeugbar ist, von dem ein Röntgenstrahlbündel (6) durch das Untersuchungsvolumen hindurch auf jeweils momentan gegenüber liegende Detektorelemente des stationären Röntgendetektors (2) gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehrere Lichtabtasteinheiten (4) derart außerhalb einer zentralen Ringachse (12) der ringförmigen Röntgenquelle (3) angeordnet und ausgebildet sind, dass mit jeder Lichtabtasteinheit (4) jeweils nur ein Winkelbereich < 360° abgetastet wird, ohne die Ringachse (12) zu kreuzen.
Röntgen-Computertomograph nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgenquelle (3) eine Anordnung aus Elektronenquelle und dieser gegenüber liegendem Röntgentarget umfasst, wobei durch Abtastung der Elektronenquelle mit den eine oder mehreren Lichtabtasteinheiten (4) ein sich entlang des Röntgentargets bewegender Röntgenfokus auf dem Röntgentarget erzeugbar ist.
Röntgen-Computertomograph nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehreren Lichtabtasteinheiten (4) derart angeordnet und ausgebildet sind, dass sie die Röntgenquelle (3) jeweils nur über einen Winkel von ≤ 270° abtasten.
Röntgen-Computertomograph nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehreren Lichtabtasteinheiten (4) zumindest einen Abstand zur Ringachse (12) aufweisen, der dem Abstand eines die Röntgenquelle (3) umgebenden Gehäuses zur Ringachse (12) entspricht.
Röntgen-Computertomograph nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Röntgendetektor (2) und die Röntgenquelle (3) vollständig um das Untersuchungsvolumen erstrecken, wobei zumindest zwei Lichtabtasteinheiten (4) mit Abtastbereichen vorgesehen sind, durch deren Kombination ein sich entlang der Röntgenquelle (3) über einen Winkel von 360° bewegender Röntgenfokus erzeugbar ist.
Röntgen-Computertomograph nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Erzeugung von Röntgenstrahlung (3, 4) und der Röntgendetektor (2) gemeinsam um einen Winkel gegenüber einer Untersuchungsachse des Röntgen-Computertomographen kippbar ausgebildet sind.
Röntgen-Computertomograph nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtabtasteinheiten (4) gepulste Laser aufweisen und eine Steuereinheit für die Lichtabtasteinheiten (4) vorgesehen ist, die die Lichtabtasteinheiten (4) zur alternierenden Emission von Laserpulsen ansteuert, so dass die Laserpulse der Lichtabtasteinheiten (4) abwechselnd auf die Röntgenquelle (3) auftreffen.