DE102006023211A1

DE102006023211A1 - Röntgenvorrichtung mit einem Röntgenstrahler und einem Röntgendetektor

Info

Publication number: DE102006023211A1
Application number: DE102006023211A
Authority: DE
Inventors: Michael Diez
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-05-17
Filing date: 2006-05-17
Publication date: 2007-11-22
Also published as: US20100098221A1; US7914206B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Röntgenvorrichtung (10) mit einem Röntgenstrahler (20) und einem Röntgendetektor (21), wobei der Röntgenstrahler (20) in einer ersten Ebene (E1) bewegbar ist und der Röntgendetektor (21) in einer zweiten, zur ersten Ebene (E1) parallelen un nicht mit der ersten Ebene (E1) zusammenfallenden Ebene (E2) bewegbar ist, wobei der Röntgenstrahler (20) und der Röntgendirektor (21) stets aufeinander ausrichtbar sind und ein Untersuchungsobjekt (U) zwischen der ersten Ebene (E1) und der zweiten Ebene (E2) anordnenbar ist, wobei mittels einer Bewegung des Röntgenstrahlers (20) und einer der Bewegung des Röntgenstrahlers (20) angepassten Bewegung des Röntgendetektors (21) sowie mittels von dem Röntgenstrahler (20) ausgehenden, das Untersuchungsobjekt (U) durchdringenden und von dem Röntgendetektor (21) detektierten Röntgenstrahlen eine Vielzahl an zweidimensionalen Projektionen des Untersuchungsobjekts (U) in unterschiedlichen Projektionsrichtungen relativ zum Untersuchungsobjekt (U) erfassbar sind, aus welchen eine räumliche Darstellung des Untersuchungsobjekts ermittelbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgenvorrichtung mit einem Röntgenstrahler und einem Röntgendetektor.
Röntgenvorrichtungen bilden trotz fortschreitender Entwicklung und neuer Möglichkeiten im Bereich strahlungsfreier medizinischer Diagnostik eine wesentliche Stütze der Medizintechnik. Röntgenaufnahmevorrichtungen sind dabei in einer großen Anzahl an medizinischen Einsatzgebieten anzutreffen. Die Einsatzgebiete reichen von der Röntgendiagnostik, beispielsweise die Aufklärung von Knochenfrakturen, Tumoren, Zysten, Verkalkungen, Lufteinschlüssen oder auch Vorsorgeuntersuchungen, bis zu fluoroskopischen Untersuchungen, etwa bei Angiographien, Überwachung von medizinischen Interventionen oder Lokalisierung medizinischer Instrumente. Insbesondere bei der Überwachung medizinischer Interventionen als auch bei der Lokalisierung von medizinischen Instrumenten ist eine räumliche Darstellung eines Untersuchungsobjekts mit dem eingeführten medizinischen Instrument erwünscht. Dadurch wird die Orientierung des Arztes innerhalb des Untersuchungsobjekts verbessert, Gefäße und Organe besser erkannt, und die Sicherheit für den Patienten bei der Intervention erhöht.
Zur Ermittlung räumlicher Darstellungen einer Untersuchungsobjekts, gleich ob diese der Lokalisierung von in das Untersuchungsobjekt eingeführten medizinischen Instrumenten dienen oder der bildlichen Unterstützung der von einem Arzt zu stellenden Diagnose, werden häufig C-Bogen-Röntgenvorrichtungen oder Computertomographie-Vorrichtungen verwendet. Bei C-Bogen-Röntgenvorrichtung wird eine Vielzahl von zweidimensionalen Projektionsdatensätzen aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen relativ zum Untersuchungsobjekt erfasst. Dies geschieht bspw. mittels orbitaler oder angularer Drehung des C-Bogens, an welchem Röntgenstrahler und Röntgendetektor ge genüberliegen, aufeinander ausgerichtet befestigt sind, um das Untersuchungsobjekt. Aus den erfassten Projektionsdatensätzen lässt sich eine räumliche Darstellung des Untersuchungsobjekts ermitteln. Bei Computertomographie-Verfahren erfolgt eine räumliche Darstellung mit Hilfe von Schichtaufnahmeverfahren, bspw. mittels Spiral-Computertomographie, welche punktförmige oder linienförmige Projektionen verwenden. Nachteile einer C-Bogen-Röntgenvorrichtung als auch einer Computertomographie-Vorrichtung ist es, dass wenigstens in einem bestimmten Zeitabschnitt zur Erfassung der Projektionsdatensätze des Untersuchungsobjekts eine mechanische Vorrichtungskomponente – etwa ein C-Bogen – zwischen medizinischem Personal und C-Bogen angeordnet ist. Bei einer Computertomographie-Vorrichtung ist der Patient während der gesamten Zeit zur Erfassung der Projektionsdatensätze von einer Gantry umgeben, und daher vom medizinischen Personal nur unter erschwerten Bedingungen zu erreichen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Röntgenvorrichtung bereitzustellen, welche eine räumliche Darstellung eines Untersuchungsobjekts mit geringem Platzbedarf und bei verbesserter Zugänglichkeit des Untersuchungsobjekts ermittelt.
Die Aufgabe wird durch eine Röntgenvorrichtung mit einem Röntgenstrahler und einem Röntgendetektor gelöst, wobei der Röntgenstrahler in einer ersten Ebene bewegbar ist und der Röntgendetektor in einer zweiten, zur ersten Ebene parallelen und nicht mit der ersten Ebene zusammenfallenden Ebene bewegbar ist, wobei der Röntgenstrahler und der Röntgendetektor stets aufeinander ausrichtbar sind und ein Untersuchungsobjekt zwischen der ersten Ebene und der zweiten Ebene anordenbar ist, wobei mittels einer Bewegung des Röntgenstrahlers und einer der Bewegung des Röntgenstrahlers angepassten Bewegung des Röntgendetektors sowie mittels von dem Röntgenstrahler ausgehenden, das Untersuchungsobjekt durchdringenden und von dem Röntgendetektor detektierten Röntgenstrahlen eine Vielzahl an zweidimensionalen Projektionen des Untersuchungsobjekts in unterschiedlichen Projektionsrichtungen relativ zum Untersuchungsobjekt erfassbar sind, aus welchen eine räumliche Darstellung des Untersuchungsobjekts ermittelbar ist.
Dadurch kann eine räumliche Darstellung des Untersuchungsobjekts mit geringem Platzbedarf ermittelt werden, wobei das Untersuchungsobjekt während der Untersuchung gut zugänglich ist. Der während der Untersuchung bewegte Röntgenstrahler und Röntgendetektor beschreiben in der Regel eine gleiche charakteristische Bahnkurve, wobei die charakteristische Bahnkurve mit einem Phasenunterschied von 180 Grad durchlaufen wird. Die Form der von dem Röntgenstrahler und dem Röntgendetektor zu durchlaufende Bahnkurve kann beliebig ausgestaltet werden, insbesondere kann diese an eine Untersuchungsumgebung angepasst werden. Dabei sind Röntgenstrahler und Röntgendetektor stets so aufeinander ausgerichtet, dass ein vom Röntgenstrahler ausgehender Röntgenmittenstrahl stets senkrecht auf eine vom Röntgendetektor aufgewiesene Detektorfläche trifft.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Röntgenvorrichtung besteht darin, dass im Gegensatz zu stationären oder mobilen C-Bogen-Geräten die Anzahl an Vorrichtungskalibrierungen verringert ist, da Röntgenstrahler und Röntgendetektor nicht miteinander mechanisch verbunden sind und daher keine Spannungsverzug durch das von den Gerätekomponenten aufgewiesenen Eigengewichts zu erwarten ist. Alternativ kann die erfindungsgemäße Röntgenvorrichtung auch mobil ausgestaltet werden. Insbesondere können Röntgenstrahler und Röntgendetektor auf einer Führungseinrichtung derart gelagert werden, dass diese – etwa innerhalb eines Raums, z.B. eines Operationssaals – frei verfahrbar sind.
Die Erfassung der Vielzahl an Projektionsdatensätzen kann schrittweise erfolgen, indem während der Erfassung eines Projektionsdatensatzes die Bewegung des Röntgenstrahlers und des Röntgendetektors auf ihren Bahnkurven gestoppt wird und nach Abschluss der Erfassung des Projektionsdatensatzes eine Weiterbewegung von Röntgenstrahler und Röntgendetektor in eine nächste Bahnkurvenposition erfolgt, um einen nachfolgenden Projektionsdatensatz zu erfassen. Alternativ kann die Erfassung eines Projektionsdatensatzes während der Bewegung des Röntgenstrahlers und des Röntgendetektors auf der Bahnkurve erfolgen. Die Erfassung der Projektionsdatensätze bei Stillstand von Röntgenstrahler und Röntgendetektor weist den Vorteil auf, dass exakte Positionswerte für Röntgenstrahler und Röntgendetektor zur Ermittlung der räumlichen Darstellung ermittelt werden können, wodurch in der Regel die Qualität der räumlichen Darstellung gesteigert werden kann. Wohingegen bei der Erfassung der Projektionsdatensätze während der Bewegung von Röntgenstrahler und Röntgendetektor eine Positionsunschärfe von Röntgenstrahler und Röntgendetektor auftreten kann, jedoch die Untersuchungszeit deutliche reduziert wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die erste Ebene und die zweite Ebene horizontal angeordnet. Durch eine derartige Anordnung ist es möglich, ein Untersuchungsobjekt auf einer Patientenlagerungseinrichtung horizontal zu positionieren, wie dies herkömmlich der Fall ist. Eine solche Anordnung von Röntgenstrahler und Röntgendetektor erlaubt eine weiter verbesserte Zugänglichkeit zu einem Untersuchungsobjekt.
Weiter kann eine derartige Anordnung mit einer horizontalen ersten Ebene, in welcher sich der Röntgenstrahler bewegt, und einer horizontalen zweiten Ebene, in welcher sich der Röntgendetektor bewegt, besonders vorteilhaft in einem Operationssaal eingesetzt werden. Durch die horizontale Anordnung der ersten und zweiten Ebene kann, ein geeigneter Abstand vom Untersuchungsobjekt vorausgesetzt, eine räumliche Darstellung des Untersuchungsobjekts mittels Röntgenstrahlen ermittelt werden, ohne dass sich zu einem bestimmten Zeitabschnitt der Erfassung der Projektionsdatensätze eine mechanische Vorrichtungskomponenten zwischen Untersuchungsobjekt und medizinischem Personal befindet. Dadurch wird der Aufwand zur Ermittlung räumlicher Darstellungen verringert, z.B. muss keine mobile C-Bogen-Vorrichtung mehrfach positioniert und wieder entfernt werden, sowie und die Interventionszeit verkürzt. Vorzugsweise ist der Abstand der ersten und der zweiten Ebene vom Untersuchungsobjekt einstellbar.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Bewegung von Röntgenstrahler und Röntgendetektor als eine in sich geschlossene Bewegung ausgebildet. Dies besitzt den Vorteil, dass der Röntgenstrahler bzw. der Röntgendetektor bspw. auf einer Kreisbahn oder einer elliptischen Bahn bewegt werden können, was keinen Umkehrpunkt in der Bewegung des Röntgenstrahlers bzw. des Röntgendetektors erfordert. Dadurch kann die Bahngeschwindigkeit des Röntgenstrahlers bzw. des Röntgendetektors auf der jeweiligen Bahnkurve erhöht werden, was bei einer gleichfalls erhöhten Rate der Erfassung von Projektionen eine Verringerung der Untersuchungszeit erlaubt. Weiter wird durch eine geringe Anzahl an Beschleunigungsphasen längs der Bahnkurve der Verschleiß bei der Bewegung von Röntgenstrahler bzw. Röntgendetektor verringert, im Gegensatz bspw. zu einem C-Bogen bei orbitaler Drehung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung weist die Bewegung von Röntgenstrahler und Röntgendetektor wenigstens einen Umkehrpunkt auf. Indem keine geschlossene Bahnkurve zur Bewegung von Röntgenstrahler und Röntgendetektor gewählt wird, bspw. eine als Spiralkurve ausgebildete Bahnkurve, können Umkehrpunkt während der Erfassung der Vielzahl an Projektionen während der Untersuchung auftreten. Indem nicht geschlossen Bahnkurven für den Röntgenstrahler und den Röntgendetektor gewählt werden, kann eine Mehrzahl an Winkeln, welche von einer senkrecht zur ersten und zweiten Ebene und durch das Untersuchungszentrum verlaufenden Zentralachse und einem ebenfalls stets durch das Untersuchungszentrum verlaufenden Röntgenmittenstrahl eingeschlossen werden, für den bewegten Röntgenstrahler und Röntgendetektor ermöglicht werden. Dadurch können weitere Projektionsrichtungen zur Erfassung von Projektionsdatensätzen erschlossen werden, was zu einer Verbesserung einer ermittelten räumlichen Darstellung führt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens der Röntgenstrahler und/oder der Röntgendetektor in der jeweils zugehörigen Ebene dadurch bewegbar, dass wenigstens der Röntgenstrahler und/oder der Röntgendetektor auf einer bewegbaren Trageeinrichtung angeordnet ist. Dadurch kann der Röntgenstrahler und/oder der Röntgendetektor relativ zur Trageeinrichtung festgestellt werden, wobei die Trageeinrichtung zur Erfassung der Projektionsdatensätze bewegt wird, insbesondere rotiert wird. Da der Röntgenstrahler und/oder der Röntgendetektor relativ zur Trageeinrichtung starr gelagert ist, und die Trageeinrichtung vorteilhafterweise im Wesentlichen am Mittelpunkt gelagert ist, können zum einen Umwuchten für die Trageeinrichtung vermieden werden. Zum anderen kann ein Verschleiß der Halterung bzw. Führung von Röntgenstrahler und/oder Röntgendetektor durch bei der Bewegung auftretende Radialbeschleunigung unterbunden werden, da diese relativ zur Trageeinrichtung unbeweglich sind.
Alternativ können Röntgenstrahler und/oder Röntgeneinrichtung mit einer lösbaren Feststelleinrichtung auf der Trageeinrichtung festgestellt werden, so dass wählbar ist, auf welche Art und weise – ob starr oder beweglich relativ zur Trageeinrichtung – die Bewegung von Röntgenstrahler und/oder Röntgendetektor erfolgen soll.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Trageeinrichtung für den Röntgenstrahler und/oder den Röntgendetektor in ihrer Position und/oder Lage relativ zum Untersuchungsobjekt verstellbar. Dadurch kann der Winkel, welchen die durch das Untersuchungszentrum verlaufende, senkrecht zur ersten und zweiten Ebene stehende Zentralachse mit dem ebenfalls durch das Untersuchungszentrum verlaufenden Röntgenmittenstrahl einschließt, vergrößert oder verkleinert werden, was wiederum Einfluss auf die ermittelbare räumliche Darstellung nimmt.
Bei Röntgenstrahlern mit geringen räumlichen Abmessungen ist es insbesondere möglich, die Erfassung der Projektionsdatensätze in einer sehr Untersuchungsobjekt-nahen Position vorzunehmen. Durch die unmittelbare Nähe zum Untersuchungsobjekt kann zudem die Intensität der Röntgenstrahlen verringert werden, wodurch die Röntgendosis für das Untersuchungsobjekt verringert wird. Diese Ausgestaltung der Untersuchung ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn kleinräumige, abgegrenzte Bereich des Untersuchungsobjekts untersucht werden sollen.
Zur Verstellung der Position und/oder Lage der Trageeinrichtung, an welcher der Röntgenstrahler und der Röntgendetektor angeordnet sind, können Verstellmittel vorgesehen werden. Die Verstellung der Position und/oder Lage der Trageeinrichtung erlaubt es, die Lage der ersten bzw. der zweiten Ebene zu verstellen, d.h. bspw. die horizontale Anordnung der ersten und zweiten Ebene in eine vertikale Anordnung der ersten und zweiten Ebene zu überführen. Ebenfalls sind beliebige Lagen der ersten und zweiten Ebene zwischen horizontaler und vertikaler Lage möglich. Dabei ist weiterhin das Untersuchungsobjekts stets zwischen der ersten und der zweiten Ebene anordenbar. Somit ist eine Vielzahl an Möglichkeiten gegeben, mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Erfassung einer Vielzahl von Projektionsdatensätzen zu realisieren.
Weiter Vorteile der Erfindung ergeben sich aus einem Ausführungsbeispiel, welches anhand der nachfolgenden Zeichnungen genauer erläutert wird, in deren
1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Röntgenvorrichtung an einem medizinischen Arbeitsplatz,
2 eine Draufsicht auf einen relativ zu einer Trageeinrichtung auf einer Bahnkurve bewegbaren Röntgenstrahler,
3 eine Draufsicht auf ein Gehäuse einer Röntgenstrahleinrichtung schematisch dargestellt sind.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Röntgenvorrichtung 10 an einem medizinischen Arbeitsplatz. Die Röntgenvorrichtung 10 weist einen Röntgenstrahler 20 auf, der an einer um eine Zentralachse A1 drehbare Trageeinrichtung 22, im Folgenden als Röntgenstrahler-Trageeinrichtung bezeichnet, fixiert ist. Die Röntgenstrahler-Trageeinrichtung 22 kann beliebig geformt sein bspw. als kreisförmige Scheibe, rechteckige Scheibe oder auch als Ausleger bzw. Tragearm. In 1 ist die Röntgenstrahler-Trageeinrichtung 22 als kreisförmige Scheibe ausgebildet.
Die Röntgenstrahler-Trageeinrichtung 22 ist an einer Röntgenstrahler-Halteeinrichtung 24 gelagert. Die Röntgenstrahler-Halteeinrichtung 24 ist im Ausführungsbeispiel als ein der Länge veränderbarer Teleskoparm ausgebildet, welcher mittels einer nicht dargestellten deckengelagerten Führungseinrichtung verschiebbar ist. Die Röntgenstrahler-Trageeinrichtung 22 ist vorteilhafterweise relativ zur Röntgenstrahler-Halteeinrichtung 24 – für das Ausführungsbeispiel zweckmäßig – drehbar um die Zentralachse A1 gelagert. Der Röntgenstrahler 20 ist im Ausführungsbeispiel lösbar an der zugehörigen Trageeinrichtung 22 festgestellt.
Alternativ kann eine bzgl. der Zentralachse A1 nicht drehbare Röntgenstrahler-Trageeinrichtung vorgesehen werden, wobei jedoch der Röntgenstrahler 20 relativ zur Röntgenstrahler-Trageeinrichtung 22 vorzugsweise motorisch, in einer durch Führungsmittel vorbestimmten Bahnkurve bewegbar ist. Die Röntgenstrahler-Trageeinrichtung 22 ist jedoch vorzugsweise relativ zur Röntgenstrahler-Halteeinrichtung 24 um wenigstens eine andere Drehachse, bspw. eine senkrecht zur Zeichenebene, durch den Befestigungspunkt von Röntgenstrahler-Trageeinrichtung 22 und Röntgenstrahler-Halteeinrichtung 24 verlaufende Achse, drehbar.
Durch eine Drehung der Röntgenstrahler-Trageeinrichtung 22 um die Zentralachse A1, wobei der Röntgenstrahler 20 relativ zur Röntgenstrahler-Trageeinrichtung fixiert ist, beschreibt der Röntgendetektor eine ebene, kreisförmige Bahnkurve. Eine der Bewegung des Röntgenstrahlers 20 auf der Bahnkurve zugeordnete Ebene in 1 ist als erste Ebene E1 bezeichnet.
Weiter weist die Röntgenvorrichtung 10 einen Röntgendetektor 21 auf, welcher einer dem Röntgendetektor 21 zugeordneten Trageeinrichtung 23, im Folgenden als Röntgendetektor-Trageeinrichtung bezeichnet, angeordnet ist. Die Röntgendetektor-Trageeinrichtung 23 ist auf einer Röntgendetektor-Halteeinrichtung 25 drehbar um eine Zentralachse A2 gelagert. Die Zentralachse A2, um welche die Röntgendetektor-Trageeinrichtung 23 drehbar ist, fällt im Ausführungsbeispiel mit der Zentralachse A1, um welche die Röntgenstrahler-Trageeinrichtung 22 drehbar ist, zusammen. Die der Röntgendetektor-Trageeinrichtung 23 zugeordnete Röntgendetektor-Halteeinrichtung 25 ist in der Höhe verstellbar und mittels einer nicht dargestellten bodengelagerten Führungsseinrichtung verschiebbar. Der Röntgendetektor 21 ist – wie der Röntgenstrahler 20 – ebenfalls lösbar an der ihm zugeordneten Röntgendetektor-Trageeinrichtung 23 starr befestigt. Eine der Bewegung des Röntgendetektors 21 auf der kreisförmigen Bahnkurve zugeordnete Ebene in 1 ist als zweite Ebene E2 bezeichnet.
Alternativ zu einem relativ zur Röntgendetektor-Trageeinrichtung 23 starr angeordneten Röntgendetektor 21, kann ein relativ zur Röntgendetektor-Trageeinrichtung 23 bewegbarer Röntgendetektor 21 vorgesehenen werden, wobei der Röntgendetektor 21 relativ zur Röntgendetektor-Trageeinrichtung 23 vorzugsweise motorisch, in einer durch Führungsmittel vorbestimmten Bahnkurve bewegbar ist.
Die Bewegung von Röntgenstrahler 20 und Röntgendetektor 21, gleich ob diese mittels einer relativen Bewegung von Röntgenstrahler 20 und Röntgendetektor 21 zur jeweiligen Trageein richtung 22 bzw. 23, oder ob die jeweilige Trageeinrichtung 22 bzw. 23 samt Röntgenstrahler 20 bzw. Röntgendetektor 21 erfolgt, sind dabei stets derart aufeinander angepasst, dass ein von dem Röntgenstrahler 20 ausgehender Röntgenmittenstrahl X_s den Röntgendetektor 21 während der Untersuchung stets im Wesentlichen im Mittelpunkt einer von dem Röntgendetektor 21 aufgewiesenen Detektorfläche trifft.
Die Trageeinrichtung 22 und der Röntgenstrahler 20 werden im Folgenden als Röntgenstrahleinrichtung bezeichnet. Die Röntgenstrahleinrichtung ist mit einem Gehäuse 26 abgedeckt, welches einen in 1 nicht dargestellten Röntgenstrahlen-Austrittsbereich aufweist, aus welchem Röntgenstrahlen austreten können. Der Röntgenstrahlen-Austrittsbereich kann bspw. als Gehäuseöffnung oder als röntgentransparentes Fenster ausgestaltet sein. Das Gehäuse 26 der Röntgenstrahleinrichtung kann während der Durchführung einer Untersuchung am Untersuchungsobjekt U samt der Röntgenstrahleinrichtung mitrotiert werden. Vorteilhafterweise verharrt das Gehäuse 26 während der Erfassung von Projektionsdatensätzen jedoch in Ruhe und es bewegt sich nur die Röntgenstrahler-Trageeinrichtung 22 samt Röntgenstrahler 20.
Der Röntgendetektor 21 und die Röntgendetektor-Trageeinrichtung 23, im Folgenden als Röntgendetektoreinrichtung bezeichnet, werden gleichfalls, analog zur Röntgenstrahlereinrichtung mit einem im wesentlichen wenigstens bereichsweise röntgentransparenten Gehäuse 27 abgedeckt, um den Zugang zu beweglichen Teilen, und damit eine Gefährdung des Patienten und/oder des medizinischen Personals zu vermeiden. Das Gehäuse 27 ist dabei vorteilhafterweise derart konzipiert, dass keine oder eine höchstens eine vernachlässigbare Beeinflussung der das Untersuchungsobjekt U durchdringenden Röntgenstrahlen im Hinblick auf die Qualität der zu ermittelnden räumlichen Darstellung des Untersuchungsobjekts U erfolgt. Das Gehäuse 26 für die Röntgenstrahlereinrichtung bzw. das Gehäuse 27 für die Röntgendetektoreinrichtung sind zur Realisierung der Erfindung nicht zwingend erforderlich.
Zur Drehung der Röntgenstrahler-Trageeinrichtung 22 samt des Röntgenstrahlers 20 um die Zentralachse A1 und zur Drehung der Röntgendetektor-Trageeinrichtung 23 des Röntgendetektors 20 um die Zentralachse A2 ist der Röntgenstrahler-Trageeinrichtung 22 des Röntgenstrahlers eine Röntgenstrahler-Antriebseinrichtung 30 zugeordnet. Der Röntgendetektor-Trageeinrichtung 23 des Röntgendetektors 21 ist analog eine Röntgendetektor-Antriebseinrichtung 31 zugeordnet. Die Röntgenstrahler-Antriebseinrichtung 30 und die Röntgendetektor-Antriebseinrichtung 31 sind mit einer Steuereinrichtung 50 wirkverbunden. Die Röntgenstrahler-Antriebseinrichtung 30 bzw. die Röntgendetektor-Antriebseinrichtung 31 können beliebig ausgebildet werden.
Die Steuereinrichtung 50 steuert zum einen die Erfassung der Projektionen, d.h. bspw. Dosis, Aufnahmerate, Röhrenspannung usw., und zum anderen die Röntgenstrahler-Antriebseinrichtung 30 sowie die Röntgendetektor-Antriebseinrichtung 31. Zudem werden der Steuereinrichtung 50 die Position und/oder Lage des Röntgenstrahlers 20 und/oder Röntgendetektors 20 bei jeder erfassten Projektion mittels der von dem Röntgenstrahler 20 ausgehenden Röntgenstrahlen zugeführt, welche zur Ermittlung einer räumlichen Darstellung eines Untersuchungsobjekts benötigt werden. Dazu kann ein Positionserfassungssystem zur Erfassung der Position und/oder Lage von Röntgenstrahler 20 und/oder Position und/oder Lage von Röntgendetektor 21 vorgesehen werden.
Die Steuereinrichtung 50 kann zudem die Neigung des Röntgenstrahlers 20 relativ zur Röntgenstrahler-Trageeinrichtung 22 und/oder die Neigung des Röntgendetektors 21 relativ zur Röntgendetektor-Trageeinrichtung 23 steuern. Die Steuerung der Neigung, d.h. der Lage von Röntgenstrahler 20 und Röntgendetektor 21 ist bei einer Bewegung des Röntgenstrahlers 20 bzw. des Röntgendetektors 21 auf einer nicht geschlossenen Bahnkurve erforderlich, bei der sich der Abstand von Röntgenstrahler 20 bzw. Röntgendetektor 21 zur zugehörigen Zentral achse A1 bzw. A2 verändert. Vorteilhafterweise liegt eine Zentralachse A1 sowohl bei in sich geschlossenen als auch bei nicht in sich geschlossenen Bahnkurven im Wesentlichen zentriert. Die Anpassung der Lage bzw. Neigung von Röntgenstrahler 20 und Röntgendetektor 21, so dass die vom Röntgenstrahler 20 ausgehenden Röntgenmittenstrahlen im Wesentlichen stets den Mittelpunkt einer vom Röntgendetektor 21 aufgewiesenen Detektorfläche treffen, geschieht in der Regel mittels eines relativ zur Röntgenstrahlen-Trageeinrichtung 22 bewegbaren Röntgenstrahlers 20 und eines relativ zur Röntgendetektor-Trageeinrichtung 23 bewegbaren Röntgendetektors 21.
Röntgenstrahler 20 als auch Röntgendetektor 21 werden in der Regel bei derartigen Bewegungen direkt mittels einer Röntgenstrahler-Antriebseinrichtung 30 bzw. einer Röntgendetektor-Antriebseinrichtung 31 relativ zur Röntgenstrahler-Trageeinrichtung 22 bzw. der Röntgendetektor-Trageeinrichtung 23 auf der nicht in sich geschlossenen Bahnkurve bewegt. Dadurch ändert sich der Abstand von Röntgenstrahler 20 bzw. Röntgendetektor 21 und der Zentralachse A1 bzw. A2. Wird die Lage von Röntgenstrahler 20 und Röntgendetektor 21 daraufhin nicht verändert, so verläuft der Röntgenmittenstrahl X_s nicht mehr durch das Untersuchungszentrum U_z. Um bei derartigen Bewegungen von Röntgenstrahler 20 und Röntgendetektor 21 zu gewährleisten, dass der Röntgenmittenstrahl X_s weiterhin durch das Untersuchungszentrum U_z verläuft, ist eine Anpassung der Neigung bzw. Lage von Röntgenstrahler 20 und Röntgendetektor 21 zur gegenseitigen Ausrichtung erforderlich. Diese Ausrichtung der Lagen von Röntgenstrahler 20 und Röntgendetektor 21 wird vorteilhafterweise mittels der Steuereinrichtung 50 erfolgen.
Die räumliche Darstellung wird aus den Projektionsdatensätzen und aus den Positions- und/oder Lagedaten von Röntgenstrahler 20 und Röntgendetektor 21 mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung 60 ermittelt. Dazu werden Rekonstruktionsverfahren verwendet, welche es erlauben die mittels einer derartigen Röntgenvorrichtung 10 aufgenommenen zweidimensionalen Projektionsdatensätze in eine räumliche Darstellung zu überführen. Nach Durchführung der Rekonstruktion der räumlichen Darstellung wird die ermittelte räumliche Darstellung vorzugsweise auf eine Ein-/Ausgabeeinrichtung 70 ausgegeben.
1 zeigt neben der Röntgenvorrichtung 10 eine Patientenlagerungseinrichtung 40 auf welcher ein Untersuchungsobjekt U angeordnet ist. Zu Beginn der Untersuchung wird die Röntgenvorrichtung 10 und/oder die Patientenlagerungseinrichtung 40 derart positioniert dass die Zentralachse A1 bzw. A2 im Wesentlichen durch ein Untersuchungszentrum U_z des Untersuchungsobjekts U verläuft.
Im Ausführungsbeispiel können durch die starre Befestigung von Röntgenstrahler 20 und Röntgendetektor 21 an der zugehörigen Röntgenstrahler-Trageeinrichtung 22 bzw. der Röntgendetektor-Trageeinrichtung 23 hohe Drehgeschwindigkeiten für die Röntgenstrahler-Trageeinrichtung 22 bzw. Röntgendetektor-Trageeinrichtung 23 erreicht werden, wodurch die Untersuchungszeit reduziert werden kann. Dabei werden mit einer mit der Drehgeschwindigkeit abgestimmten Bildrate Projektionsdatensätze erfasst.
Die Abstimmung von Bildrate und Drehgeschwindigkeit der Röntgenstrahler-Trageeinrichtung 22 bzw. der Röntgendetektor-Trageeinrichtung 23 wird vorteilhafterweise derart vorgenommen, dass eine möglichst geringe Dosisbelastung des Untersuchungsobjekts U gegeben ist, die Untersuchungszeit möglichst kurz gehalten wird und eine ausreichende Anzahl an zweidimensionalen Projektionsdatensätzen aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen zur Ermittlung einer räumlichen Darstellung erfasst wird.
1 zeigt dabei weiter einen Röntgenstrahler 20' und einen Röntgendetektor 21' nach einer halben Umdrehung der jeweiligen Trageeinrichtung 22 bzw. 23, wobei zudem ein dieser Position und Lage zugeordneter Röntgenmittenstrahl X_s' dargestellt ist. Im Ausführungsbeispiel beschreiben somit die Röntgenmittenstrahlen X_s bzw. X_s' der Vielzahl an aufgenommen Projektionsdatensätzen eine Mantelfläche eines Doppelkegels. Je nach gewählter Bahnkurve können die durch die Vielzahl an Projektionsdatensätzen vorgegebenen Röntgenmittenstrahlen X_s bzw. X_s' beliebige symmetrische, asymmetrische, geschlossene oder offene Körper beschreiben.
2 zeigt eine rechteckige Röntgenstrahler-Trageeinrichtung 22 mit einer eingezeichneten kreisförmigen Bahnkurve 28, auf welcher ein Röntgenstrahler 20 bewegbar ist. Die Bahnkurve 28 ist bspw. in Form einer Führungsschiene vorgegeben. Mittels einer in 2 nicht dargestellte Röntgenstrahler-Antriebseinrichtung 30, siehe 1, kann der Röntgenstrahler 20 längs der Bahnkurve 28 bewegt werden. Dabei wird während einer Untersuchung eine Vielzahl von Projektionsdatensätzen eines in 2 nicht dargestellten Untersuchungsobjekts U, siehe 1, erfasst.
Für nicht in sich geschlossene Bahnkurven oder im Wesentlichen nicht zentriert relativ zur Bahnkurve liegenden Zentralachsen A1 – beide Anordnungen nicht in den Figuren dargestellt – kann eine Drehung des Röntgenstrahlers 20 relativ zur Röntgenstrahler-Trageeinrichtung 22 um eine Drehachse A3 vorgesehen werden, um Röntgenstrahler 20 und Röntgendetektor 21, siehe 1, aufeinander ausrichten zu können. In analoger Weise kann dies für einen Röntgendetektor 21 vorgesehen werden.
Denkbar ist auch eine Kombination eines starr an einer zugehörigen Trageeinrichtung befestigten Röntgenstrahlers oder Röntgendetektors mit einem relativ zur zugehörigen Trageeinrichtung bewegbaren Röntgendetektors oder Röntgenstrahlers. 3 zeigt ein Gehäuse einer Röntgenstrahlereinrichtung mit einem kreisförmigen Röntgenstrahlen-Austrittsschlitz 29. Gegebenenfalls kann die Schlitzbreite, egal welcher Schlitzform einstellbar sein, um eine gewünschte Strahlbegrenzung der Röntgenstrahlen für die erfindungsgemäße Röntgenvorrichtung zu erreichen.

Claims

Röntgenvorrichtung (10) mit einem Röntgenstrahler (20) und einem Röntgendetektor (21), wobei der Röntgenstrahler (20) in einer ersten Ebene (E1) bewegbar ist und der Röntgendetektor (21) in einer zweiten, zur ersten Ebene (E1) parallelen und nicht mit der ersten Ebene (E1) zusammenfallenden Ebene (E2) bewegbar ist, wobei der Röntgenstrahler (20) und der Röntgendetektor (21) stets aufeinander ausrichtbar sind und ein Untersuchungsobjekt (U) zwischen der ersten Ebene (E1) und der zweiten Ebene (E2) anordenbar ist, wobei mittels einer Bewegung des Röntgenstrahlers (20) und einer der Bewegung des Röntgenstrahlers (20) angepassten Bewegung des Röntgendetektors (21) sowie mittels von dem Röntgenstrahler (20) ausgehenden, das Untersuchungsobjekt (U) durchdringenden und von dem Röntgendetektor (21) detektierten Röntgenstrahlen eine Vielzahl an zweidimensionalen Projektionen des Untersuchungsobjekts (U) in unterschiedlichen Projektionsrichtungen relativ zum Untersuchungsobjekt (U) erfassbar sind, aus welchen eine räumliche Darstellung des Untersuchungsobjekts ermittelbar ist.
Röntgenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ebene (E1) und die zweite Ebene (E2) horizontal angeordnet sind.
Röntgenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung von Röntgenstrahler (20) und Röntgendetektor (21) als eine in sich geschlossene Bewegung ausgebildet ist.
Röntgenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung von Röntgenstrahler (20) und Röntgendetektor (21) wenigstens einen Umkehrpunkt aufweist.
Röntgenvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der Röntgenstrahler (20) und/oder der Röntgendetektor (21) in der jeweils zugehörigen Ebene (E1, E2) dadurch bewegbar ist, dass wenigstens der Röntgenstrahler (20) und/oder der Röntgendetektor (21) auf einer bewegbaren Trageeinrichtung (22, 23) angeordnet ist.
Röntgenvorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trageeinrichtung (22, 23) für den Röntgenstrahler (20) und/oder den Röntgendetektor (21) in ihrer Position und/oder Lage relativ zum Untersuchungsobjekt (U) verstellbar ist.
Röntgenvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Steuereinrichtung (50) und wenigstens eine Abtriebseinrichtung (30, 31) vorgesehen ist, durch welche eine Bewegung des Röntgenstrahlers (20) und/oder des Röntgendetektors (21) bewirkbar ist.