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Bezug auf
verwandte Anmeldungen
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Die
vorliegende Anmeldung beansprucht das Vorrecht einer Priorität der französischen
Patentanmeldung Nr. 05 052755 angemeldet am 13. September 2005,
deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hier mit eingeschlossen ist.
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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur radiologischen Bildgebung und insbesondere ein Röntgengerät, das in
einer beispielhaften Ausführungsform
ein Mammographiegerät
ist. Das Verfahren und die Vorrichtung können bei der medizinischen
Bildgebung und bei nicht zerstörenden
Röntgenkontrollen
verwendet werden, ohne dafür
exklusiv bestimmt zu sein.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung akquiriert wenigstens eine radiographische Bildprojektion
gleichzeitig mit einer Serie von Projektionen für die Tomosyntheseverarbeitung.
Eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verbessert die Ergonometrie bei der Verwendung
eines Röntgengeräts, so dass
es einfacher und schneller zu gebrauchen ist. Eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung betrifft auch eine ungleichmäßige Verteilung
von Intensitäten
einer Röntgenstrahlung
zwischen genstrahlung zwischen gebräuchlichen Bildgebungssequenzen
und Tomosynthese-Bildsequenzen.
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Ein
gebräuchliches
Mammographiegerät
ist dazu eingerichtet, Radiographiebilder der Brüste einer Patientin zu akquirieren.
Aufbaumäßig und
mit Rücksicht
auf das zugrundeliegende Prinzip weist ein Mammographiegerät eine Säule auf,
die vertikal ist, aber gelegentlich auch schräg ausgerichtet sein kann und
die mit einer Brustauflageplattform versehen ist, auf der eine Patientin
ihre Brust auflegt. Die Brustauflageplattform liegt entweder auf
einem strahlungsempfindlichen Film zum Erfassen eines Radiographiebildes
oder auf einem elektronischen Detektor. Die Bildakquisitionsprotokolle
bringen die Notwendigkeit mit sich, die Brust bei der Radiographie
zu komprimieren. Die Säule
trägt eine
verschiebliche Druckplatte, die die Brust komprimieren kann. Diese Anordung
wird von Hand bedient oder sie ist motorbetätigt. Die Säule trägt deshalb vertikal, von dem oberen
Ende nach unten, folgende strukturelle Elemente: Mittel, zur Ausbildung
einer Spannungsquelle, etwa eine Röntgenröhre; Kompressionsmittel, etwa
die Druckplatte; Mittel zur Auflage, wie etwa die Brustauflageplattform;
Mittel zu Erfassung, wie den Detektor. Die Röntgenröhre emittiert ein erstes Röntgenstrahlenbündel durch
die Brust der Patientin, und es wird bspw. auf einem auf der anderen
Seite der Brust der Patientin angeordneten röntgenstrahlungsempfindlichen
Film das Bild akquiriert. Der Bediener verdreht dann die vertikale
Säule in
eine andere Stellung und ein zweiter röntgenstrahlungsempfindlicher Film
wird einem zweiten Röntgenstrahlbündel ausgesetzt.
Dieser Vorgang kann mehrere Male wiederholt werden, um mehrere Bilder
auf verschiedenen Filmrollen zu erzeugen. Die Bilder auf den röntgenstrahlungsempfindlichen
Filmen können
dann von einem Arzt bewertet und/oder durch einen Computer digitalisiert
und bewertet werden. Ein solches System erzeugt aber ein 2D-Bild
der Brust der Patientin. Das 2D-Bild gibt nicht genügend Information
bezüglich des
Vorliegens eines Tumors oder eines Falles von Kalkablagerung und
gibt oft Anlass zu falschen oder irrtümlicherweise positiven Interpretationen;
dies ist für
die Patientin häufig
belastend und erzeugt übermäßige öffentliche
Gesundheitskosten.
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Um
dieses Problem falscher irrtümlich
positiver Interpretationen zu lösen,
gibt es auch bekannte Mammographieverfahren und -geräte, die
3D-Bilder der Brust der Patientin erzeugen. Bei diesen bekannten
Verfahren und Geräten
wird anstelle der Akquisition eines Bildes durch kontinuierliche
Integration der Bestrahlung auf einem röntgenstrahlungsempfindlichen
Film, bevorzugt eine Reihe von Belichtungen mittels der Röntgenröhre längs eines
Weges erfasst. Die Brust der Patientin und damit der Detektor werden
während
dieser aufeinanderfolgenden Bildgebungen bestahlt. Dieses bekannte
Gerät erzeugt
ein Bildvolumen der Brust durch Tomosyntheserekonstruktion. Das
bekannte Gerät
hat den Vorteil, dass es das Auffinden von Information weniger schwierig
gestaltet.
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Dieses
bekannte Mammographie-Tomosyntheseverfahren und – gerät hat aber auch Nachteile. Diese
Art von Gerät
hat nämlich
auch eine Gebrauchsweise, die sich von jener gebräuchlicher Mammographiegeräte vollständig unterscheidet.
Um also dieses bekannte Verfahren und Gerät zu benutzen, müssen die Ärzte die
vertrauten Vorgehensweisen bei der Benutzung durch neue Vorgehensweisen ersetzen.
Diese neuen Vorgehensweisen, mit denen die Ärzte noch wenig vertraut sind,
wurden aber bisher noch nicht entwickelt. Dies rührt vorzugsweise von dem Umstand
her, dass die neuen Vorgangsweisen noch nicht sehr lange existieren.
Außerdem
ist die Zuverlässigkeit
dieser neuen Verfahren und Geräte
noch nicht erwiesen.
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Die
Bedeutung eines Mammographiegerätes ist
deshalb besonders groß,
weil es zunehmend wissenschaftliche Studien zu der Brustkrebserkennung gibt.
Die Benutzungsfrequenz oder die Häufigkeit der therapeutischen
Untersuchung ist aber ein lebenswichtiges Teil der Information für ein solches
Mammographiegerät.
Diese Häufigkeit
spielt eine Rolle bei der wirtschaftlichen Verwertbarkeit des Gerätes. Die
Benutzungsfrequenz der bekannten Mammographiegeräte kann aber deshalb nicht
hoch sein, weil der Zugriff auf die Information beträchtlich
Zeit erfordert, da diese Information sequentiell in einem Bildvolumen
gesucht wird.
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Ein
weiteres Problem, das für
die Mammographie spezifischer ist, aber auch in anderen Gebieten
auftreten kann, hängt
mit der Notwendigkeit zusammen, interessierende Mikrokalkablagerungen
in der Größenordnung
von 100 μm
bis 500 μm
klinisch analysieren zu können.
Demgemäß erfordern
die Detektion und Charakterisierung der Anomalien, die einen Grund
für den
Verdacht auf Krebsläsionen
bei der Mammographie sind, eine sehr hohe räumliche Auflösung. Dieses
Problem der räumlichen
Auflösung
ist bei einem Tomosynthese-Mammographiegerät von kritischer Wichtigkeit.
Die heute bekannten Verfahren und Geräte können demgemäß nicht dazu verwendet werden,
Bilder einer Qualität
zu erhalten, die ausreicht, um eine Feinanalyse der Mikrokalkablagerungen
zu machen.
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Kurze Beschreibung
der Erfindung
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung betrifft die Überwindung
der Nachteile der oben beschriebenen Techniken. Eine Ausführungsform
der Erfindung betrifft ein Zwittergerät, das die beiden Anwendungen in
einem einzigen Handlungsablauf miteinander verbindet. Dieses Zwittergerät ist z.B.
ein Mammographiegerät,
das Ärzten
gut bekannt ist, aber gleichzeitig die Eigenschaften des nun bekannten
Tomosynthesegerätes
aufweist. Dies erlaubt es, schneller damit vertraut zu werden als
im Falle einer völlig
unterschiedlichen Technik. Dieses Zwischengerät gestattet die gleichzeitige
Akquisition und Untersuchung eines normalen Radiographieprojektionsbildes
und entsprechender Tomosynthese-Projektionen. Mit anderen Worten,
dieses Zwischengerät
führt zwei
Untersuchungen auf einmal durch. Eine Ausführungsform der Erfindung liefert
dann sowohl ein 2D-Bildformat als auch ein 3D-Bildformat.
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Mit
anderen Worten, kann eine Ausführungsform
der Erfindung dazu verwendet werden, einfache Ansichten von Projektionen
und Tomosynthesesequenzen aus ein und dem gleichen Gerät, vorzugsweise
mit der gleichen Kompressionsgeometrie, zu einem besseren Vergleich
der Ansichten zu akquirieren.
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Die
vorliegende Erfindung beinhaltet Mittel zum Implementieren einer
sehr hohen räumlichen Auflösung und
eines starken Kontrasts für
Krebszellen. Diese Mittel optimieren die Bildqualität, weil
sie die Verteilung der Gesamtheit der Röntgenstrahlungsintensitätswerte
auf verschiedene Belichtungen während
der Untersuchung verbessern. Eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung verleiht den Ärzten
größeres Vertrauen
auf ihre Diagnosewerkzeuge.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung ist eine radiologische Vorrichtung, die aufweist:
Mittel zur Emittierung von Strahlung, wie eine Röhre, die mit einem Röntgenstrahlung
emittierenden Brennfleck ausgebildet ist, der einen Röntgenstrahl
auf ein Objekt längs
einer Hauptemissionsrichtung emittiert; Mittel zur Erfassung, wie
einen Röntgenstrahldetektor,
der derart angeordnet ist, dass er in der Hauptemissionsrichtung
dem Emitter gegenüber
liegt und der während
einer Belichtung emittierte Röntgenstrahlung
erfasst; Mittel, um die Mittel zur Strahlungsemission längs eines
Weges relativ zu dem Objekt zu verschieben; wobei die Mittel zur
Strahlungsemission Strahlungsintensitäten von durch die Mittel mit
mehreren vorab bestimmten Hauptemissionsrichtungen längs des
erwähnten
Weges durchgehenden Strahlen emittieren, und wobei die Erfassungsmittel
eine Menge von Röntgenstrahlbilddaten
erfassen, welche die mehreren Hauptemissionsrichtungen wiedergeben.
Die Vorrichtung weist Mittel zur ungleichmäßigen Verteilung der vorher
bestimmten Intensitäten der
Röntgenstrahlung
auf die mehreren Hauptemissionsrichtungen und Mittel zur Verarbeitung
der Menge der Röntgenbilddaten
auf, um sowohl ein 2D-Bild als auch ein 3D-Bild des Objektes zu
erhalten. Außerdem
betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer radiologischen
Vorrichtung, das beinhaltet: Es wird ein erster Werg eines Mittels
zur Strahlungsemission bezüglich
eines Objektes bestimmt; das Strahlungsemissionsmittel wird, mit
einem Emitterbrennfleck ausgestattet, dazu verwendet, emittierte Strahlungsintensitäten, die
in mehreren vorher bestimmten Hauptstrahlungsrichtungen längs des
Weges des Strahlungsemissionsmittels durch das Objekt hindurchgehen
zu liefern; Erfassen von emittierter Strahlung während einer Belichtung des
Objektes durch Erfassungsmittel, die dem Strahlungsemissionsmittel
gegenüber
angeordnet sind; Akquirieren einer Datenmenge der die mehreren Hauptemissionsrichtungen
wiedergebenden Strahlungsbilddaten: Verarbeiten der Datenmenge der
Strahlungsbilddaten: ungleichmäßiges Verteilen
der Strahlungsintensitäten
auf die mehreren Hauptemissionsrichtungen; Erzeugen eines ersten
2D-Bilds entsprechend einer der Hauptemissionsrichtungen, vorzugsweise
derjenigen, die die größte Dosis
empfangen hat; und Erzeugen eines ersten 3D-Bildes, das aus den mehreren Hauptemissionsrichtungen
rekonstruiert wird.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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Das
Verständnis
einer Ausführungsform
der Erfindung wird durch die nachfolgende Beschreibung und die beigefügten Figuren
erleichtert. Diese Figuren geben nur einen Hinweis und beschränken in
keiner Weise den Schutzbereich der Erfindung. In ihnen sind:
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1 Eine
schematische Darstellung eines radiologischen Gerätes, insbesondere
eines Mammographiegeräte,
das mit Mitteln für
eine Ausführungsform
der Erfindung versehen ist;
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2 eine
schematische Veranschaulichung der verschiedenen Akquisitionen der
Hauptemissionsrichtungen auf einem ersten Weg der Strahlungsemissionsmittel;
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3 ein
Diagramm zur Veranschaulichung der Form der Verteilung der Strahlungsintensitäten in den
Hauptemissionsrichtungen;
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4 eine
schematische Veranschaulichung einer anderen Ausführungsform
der Ausbreitung der verschiedenen Akquisitionen der Hauptemissionsrichtungen
auf einem ersten Weg der Strahlungsemissionsmittel;
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5 eine
schematische Veranschaulichung der verschiedenen Akquisitionen der
Hauptemissionsrichtungen auf einem zweiten Weg der Strahlungsemissionsmittel
und
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6 eine
schematische Darstellung der Mittel zur Verarbeitung der Akquisitionen
der Hauptemissionsrichtungen.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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1 veranschaulicht
ein Radiologiegerät, insbesondere
ein Mammographiegerät.
Das Mammographiegerät 1 weist
eine vertikale Säule 2 auf. Die
vertikale Säule 2 kann
auch schräg
orientiert sein. Das Gerät 1 verfügt über eine
Röntgenröhre 3 und
einen Detektor 4, der die von der Röhre 3 emittierten
Röntgenstrahlen
erfassen kann. Die Röhre 3 ist
mit einem Fokus 5 versehen, der der röntgenstrahlungsemittierende
Fokus ist. Dieser Fokus emittiert einen Röntgenstrahl 6 längs einer
Hauptemissionsrichtung D. Die Röhre 3 wird
von einem Arm 7 getragen. Ein Bogen bildet den Arm 7.
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Der
Arm 7 ist an der vertikalen Säule 2 angelenkt und
kann dazu benutzt werden, die Röhre 3 längs eines
kreisbogenförmigen
Weges zu verschieben. Es sind auch andere Anordnungen möglich, die es
erlauben, die Röhre
in einer Ebene oder in einem Kugelabschnitt zu bewegen. Die Röhre 3 kann
ver schiedene Positionen einnehmen, die in einem Abstrahlwinkel zwischen
zwei Extrempositionen ausgebreitet oder verteilt sind. Diese beiden
Positionen sind z.B. relativ zu der Ebene der Säule 2, symmetrisch
zueinander.
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Der
Detektor 4 kann ein elektronischer Detektor sein oder ein
Detektor mit einem strahlungsempfindlichen Film zur Erfassung eines
Radiographiebildes. Der Detektor 4 ist an der Säule 2,
der Röhre 3 gegenüberliegend
und in der Hauptemissionsrichtung D so angebracht, dass er den Röntgenstrahl 6 empfangen
kann.
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Die
Säule 2 ist
mit einem Brustauflagetisch oder einer Brustauflageplattform 8 versehen,
auf die eine Patientin ihre Brust auflegt. Diese Brustauflageplattform
liegt über
dem Detektor 4. Der Detektor ist unter der Brustauflageplattform 8 angeordnet.
Der Detektor 4 detektiert die Röntgenstrahlen, die durch die
Brust der Patientin durchgegangen sind.
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Außerdem muss
aus Gründen
sowohl der Stabilität
als auch der Bildqualität
die Brust der Patientin während
der Radiographie komprimiert werden. Es können verschiedene Kompressionskräfte zur
Anwendung kommen. Diese Kräfte
werden über
ein schaufelförmiges
Druckglied 9 übertragen,
das die auf der Brustauflageplattform 8 befindliche Brust,
abhängig
von der Art der durchzuführenden
Untersuchung, komprimiert. Die Säule 2 trägt ein verschiebliches
Druckglied 9, dass die Brust von Hand komprimieren kann
oder aber es ist motorbetrieben. Das Druckglied 9 besteht
aus einem röntgenstrahlungsdurchlässigen Material,
wie Kunststoff. Die Säule 2 trägt deshalb,
vertikal von der Spitze zum Boden gesehen, folgende Gegenstände: Die Röntgenröhre 3, das
Druckglied 9, die Brustauflageplattform 8 und den
Detektor 4.
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Während das
Druckglied 9, die Brust der Patientin, die Plattform 8 und
der Detektor 4 jeweils ortsfest sind, kann die Röntgenröhre 3 verschiedene räumliche
Stellungen bezüglich
dieser Anordnung einnehmen.
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Nach
Empfang des durch einen Teil des Körpers der Patientin durchgegangenen
Strahls 6 emittiert der Detektor 3 elektrische
Signale, die der Intensität
der empfangenen Strahlung entsprechen. Diese elektrischen Signale
können
dann einer Steuerlogikeinheit 10 mittels eines äußeren Bus 11 übermittelt werden.
Diese elektrischen Signale können
es der Steuerlogikeinheit 10 gestatten, ein 2D-Bild und
ein 3D-Bild zu erzeugen, das dem untersuchten Teil des Körpers entspricht.
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Das
Bild kann über
Displaymittel, etwa einen Bildschirm der Steuerlogikeinheit 10,
betrachtet oder aber es kann ausgedruckt werden.
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Um
eine Untersuchung jedes Teil der Brust der Patientin zu ermöglichen,
kann der Strahl 6 in zahlreichen Richtungen rings um die
Brust der Patientin ausgerichtet werden. Durch Verdrehung des Armes 7 kann
ein Benutzer die jeweilige Position der Röhre 3 verändern.
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Die
Steuerlogikeinheit 10 ist häufig in Form einer integrierten
Schaltung ausgebildet. Bei einer beispielhaften Ausführungsform
weist die Steuerlogikeinheit 10 einen Mikroprozessor 12,
einen Programmspeicher 13, einen Datenspeicher 14,
einen Displaybildschirm 15, der mit einer Tastatur 16 versehen
ist und eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 17 auf. Der
Mikroprozessor 12, der Programmspeicher 13, der
Datenspeicher 14, der Displaybildschirm 15 und
die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 17 sind
durch einen inneren Bus 18 miteinander verbunden.
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In
der Praxis wird, wenn eine Aktion einer Vorrichtung zugeordnet wird,
diese Aktion durch einen Mikroprozessor der Vorrichtung ausgeführt, der durch
in einem Programmspeicher der Vorrichtung aufgezeichnete Befehlscodes
gesteuert ist. Die Steuerlogikeinheit 10 ist eine solche
Vorrichtung. Der Programmspeicher 13 ist in verschiedene
Bereiche unterteilt, wobei jeder Bereich Befehlscodes entspricht, die
dazu bestimmt sind, eine spezielle Funktion der Vorrichtung auszuüben. Bei
einer Variante der Erfindung enthält der Speicher 13 einen
Bereich 20, der Befehlscodes zur Bestimmung eines Weges
der Röhre 3 enthält. Der
Speicher 13 enthält
einen Bereich 21, der Befehlscodes zur Steuerung der Emission
mehrerer Röntgenstrahlen 6 beinhaltet.
Der Speicher 13 enthält
einen Bereich 22, der Befehlscodes zum Akquirieren der
von dem Detektor 4 erfassten Daten enthält. Der Speicher 13 weist
einen Bereich 23, der Befehlscodes zum Implementieren einer
bestimmten Intensitätsverteilung
der Röntgenstrahlung
auf mehrere Röntgenstrahlen 6 beinhaltet. Der
Speicher 13 verfügt über einen
Bereich 24, der Befehlscodes zur Verarbeitung der von den
Detektor empfangenen Daten zum Erhalt eines 2D-Bildes oder eines
3D-Bildes beinhaltet. Der Speicher 13 enthält einen
Bereich 25, der Befehlscodes zur Implementierung einer
Standardisierung der von dem Detektor 4 erhaltenen Daten
beinhaltet. Der Speicher 13 weist einen Bereich 26 auf,
der Befehlscodes zur Betrachtung der erhaltenen 2D-Bilder und 3D- Bilder enthält. Der
Speicher 13 weist einen Bereich 27 auf, der Befehlscodes
zur Bestimmung des Ausbreitmodus der mehreren Strahlen beinhaltet.
Es gibt mehrere Standardansichten (views), die entsprechend jeweiligen
Bereichen von Winkelwerten klassifiziert sind. Diese Ansichten sind
durch die jeweilige Position der Röhre 3 relativ zu der
Brust bestimmt. Jede dieser Ansichten hat einen Namen, mit dem sie schnell
und einfach identifiziert werden kann. So gibt es z.B. MLO (Mediolateral
Oblique)-Ansichten, die einen Teil von Standardbelichtungsprotokollen
bilden. Die Liste von Standardansichten ist nicht erschöpft. Bei
einem Betriebsmodus bestimmt die Steuerlogikeinheit 10 den
Weg der Röhre 3 in
Abhängigkeit
der von dem Arzt gewählten
Standardansichten. Die Steuerlogikeinheit 10 bestimmt die
Zahl der längs des
Weges der Röhre 3 zu
emittierenden Röntgenstrahlen 6,
wie dies aus 2 zu entnehmen ist. Die Steuerlogikeinheit 10 bestimmt
auch den Ausbreitungsmodus dieser Anzahl der Strahlen 4.
Ein Beispiel eines Ausbreitungsmodus ist in den 2, 4 veranschaulicht.
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Die
Steuerlogikeinheit 10 bestimmt die auf die Röntgenstrahlen 6 zu
verteilenden Röntgenstrahlungsintensitäten. Die
Röntgenstrahlungsintensitäten können entsprechend
den bei gebräuchlicher
Mammographie verwendeten Intensitäten bestimmt werden. Bei einer
abgewandelten Ausführungsform
können
sie in Abhängigkeit
von der jeweiligen Dicke der Brust der Patienten bestimmt werden.
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Die
Steuerlogikeinheit 10 verteilt die Röntgenstrahlungsintensitäten ungleichmäßig auf
die Strahlen 6. Eine beispielhafte Ausführungsform einer solchen Verteilung
ist in 3 dargestellt. Um den Modus der Verteilung der
Röntgen strahlungsintensität und den
Modus der Ausbreitung der Strahlen zu bestimmen, verwendet die Steuerlogikeinheit 10 vorzugsweise
ein Verfahren der Vorbelichtung. In diesem Falle aktiviert es die
Emission eines der Zahl der von der Röhre 3 zu emittierenden
Strahlen vorhergehenden ersten Strahls. Dieser erste Strahl erhält vorzugsweise
weniger als 5% der Röntgenstrahlungsintensität. Dieser
erste Strahl ist vorzugsweise äquivalent
einer automatischen Nullpunktsbelichtung bei der gebräuchlichen
Mammographie.
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Das
von der Steuerlogikeinheit 10 erzeugte, diesem ersten Strahl
entsprechende Bild ist zur Berechnung des Verteilungsmodus der Röntgenstrahlungsintensitäten und
des Ausbreitungsmodus der Strahlen bestimmt. Die Steuerlogikeinheit 10 bestimmt
mit einer Rechendauer von weniger als 5 Sekunden den Verteilungsmodus
der Röntgenstrahlungsintensitäten und
den Ausbreitungsmodus der Strahlen. Dieses Verfahren optimiert sowohl
den Ausbreitungsmodus der Strahlen als auch den Verteilungsmodus
der Röntgenstrahlungsintensitäten durch
entsprechende Einstellung verschiedener technischer Parameter, wie
z.B. Spannung, Strom, etc..
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Die
Röhre 3 emittiert
längs ihres
Weges Röntgenstrahlungsintensitäten, die
mit einer Vielzahl von Hauptemissionsrichtungen D durch die Brust
der Patientin durchgehen. Der Detektor 4 akquiriert eine entsprechend
große
Datenmenge von Röntgenbilddaten,
die die mehreren Hauptemissionsrichtungen wiedergeben. Die Steuerlogikeinheit 10 akquiriert diese
vielen Datenmengen von Röntgenstrahlungsbilddaten
in dem Datenspeicher 14. Die Steuerlogikeinheit 10 standardisiert
die Daten der Röntgenbilddaten.
Die Steuerlogikeinheit 10 verarbei tet die Daten der Röntgenbilddaten,
um ein 2D-Bild und ein 3D-Bild zu erhalten, wie dies in 6 veranschaulicht
ist.
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Um
eine vollständige
Darstellung der Brust bei der jeweils ausgewählten Ansicht (view) zu erhalten,
bestimmt die Steuerlogikeinheit 10 einen zweiten Weg T2,
der dem ersten Weg T1 gegenüber
liegt. Auf diesem zweiten Weg T2 führt sie die gleichen Operationen
wie auf dem ersten Weg T1 aus. Die Steuerlogikeinheit 10 erzeugt
dann zwei 2D- und 3D-Bilder, die den vollständigen Teil der zu durchleuchtenden Brust
wiedergeben.
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2 zeigt,
dass die Röhre 3 auf
einem Weg Röntgenstrahlungsintensitäten emittiert,
die in einer Vielzahl von Hauptemissionsrichtungen durch die Brust
der Patientin durchgehen. Bei dem Beispiel der 2 hat
der Arzt die Wahl getroffen, Bilder der Brust in einer MLO (Mediolateral
Oblique)-Ansicht
zu erhalten. Um diese Ansicht zu erhalten, wird der Detektor 4 unter
dem Unterarm der Patientin positioniert und die Brust wird vertikal
plattgedrückt.
In Bezug auf diese ausgewählte
Standardansicht bestimmt die Steuerlogikeinheit 10 die
beiden Bewegungswege T1 und T2 der Röhre 3. Diese beiden
Wege sind symmetrisch bezüglich
der Ebene der Säule 2.
Der von dem Fokus 5 durchlaufene Pfad ergibt die Gestalt
der beiden Wege. Bei dem Beispiel der 2 hat der
erste Weg die Gestalt eines Kreisbogens. Bei dem Beispiel der 5 hat
der zweite Weg T2 ebenfalls die Gestalt eines Kreisbogens.
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Die
Steuerlogikeinheit 10 sampelt sodann eine Reihe von Belichtungen
der Röhre 3.
Die Brust und demgemäß der Detektor
werden so während aufeinanderfolgender
Belichtungen be strahlt. Bei diesen Belichtungen nimmt der Fokus
der Röntgenröhre jeweils
feste, winkelmäßig verteilte
Positionen im Raum ein. Bei einem Ausführungsbeispiel, das jedoch
nicht als Einschränkung
der Erfindung verstanden werden darf, ist vorgesehen, dass die winkelmäßige Exploration
demgemäß 60°, plus oder
minus 30°,
bezüglich
einer Mittelrichtung der Röntgenstrahlung,
die bei der Mammographie in der Regel vertikal ist, umfasst. Während dieser
Exploration werden eine bestimmte Zahl Strahlen 6 akquiriert, bspw.
9, 11, 13 oder eine andere Zahl Strahlen, in Abhängigkeit von der jeweils gewünschten
Präzision
der Bildrekonstruktion. Durch die anschließende Anwendung von Bildrekonstruktionsalgorithmen
der in der Computertomographie gebräuchlichen Art ist es möglich, das
Bild in der Schnittebene, wie auch weitere Bilder in Ebenen anschließend an
die Schnittebene, zu rekonstruieren. Dabei ist es möglich, sich
einer Synthesetomographie zu bedienen, bei der alle Bilder in lediglich
einem Scan akquiriert werden. In der Praxis ist das Bild in der
Schnittebene genauer als die Bilder in den anschließenden Ebenen,
wenn die Exploration nicht über
180° durchgeführt wird.
Die in der Synthese implizierten Korrekturen beziehen sich in gleichem
Maße auf
den Umstand, dass der Weg des Fokus der Röntgenröhre mit der Position des Detektors
nicht homothetisch ist, wie auf den Umstand, dass der Detektor bei
den verschiedenen Auftreffwinkeln eine Kippung bezüglich der
normalen Projektionsrichtung zeigt. Es ist möglich, durch eine Berechnung
die Wirkungen dieser Akquisitionseinschränkungen bei der Verwendung
computerisierter Tomographiealgorithmen zu korrigieren.
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Bei
dem Beispiel nach 2 bestimmt die Steuerlogikeinheit 10 die
Zahl der von dem Fokus 5 der Röhre 4 zu emittierenden
Röntgenstrahlen 4.
Bei diesem Beispiel ist die Zahl der Strahlen 9. Die Vielzahl
der Hauptemissionsrichtungen ist deshalb durch neun Positionen wiedergegeben,
die mit D1 bis D9 bezeichnet sind. Dies bestimmt auch die Ausbreitung oder
Verteilung der Positionen der Röhre
zum Emittieren dieser mehreren Strahlen 4 längs des
ersten Weges T1. Bei einem Beispiel breitet die Steuerlogikeinheit 10 die
Emissionspositionen der Röhre
auf dem ersten Weg T1 gleichmäßig aus.
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Die
Steuerlogikeinheit 10 bestimmt den Modus der ungleichmäßigen Verteilung
der üblicherweise
als eine Dosis bezeichneten Gesamtheit der Röntgenstrahlungsintensitäten auf
die verschiedenen Hauptemissionsrichtungen der beiden Wege T1 und T2.
Diese ungleichmäßige Verteilung
ergibt einen starken Kontrast für
Krebszellen. Die Dosis ist vorzugsweise gleich der Dosis, die beim
Stand der Technik verwendet wird, um die beiden radiographischen Projektionen
bei der normalen Mammographie zu erhalten. Beim Stand der Technik
erhalten die beiden radiographischen Projektionen jeweils 50% der
Dosis. Die beiden radiographischen Projektionen geben zwei Standardansichten
wieder.
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Bei
dem Beispiel der 2 ist diese Dosis als Funktion
des Winkels A1 bis A8 verteilt, der jeweils von jeder der Hauptemissionsrichtungen
D1 bis D9 mit einer Normalen 30 des Detektors eingeschlossen
wird, wie dies aus 3 zu ersehen ist. Die Dosis
wird auf beide Wege T1, T2 verteilt. Das Beispiel nach 2 zeigt
einen Verteilungsmodus der Dosis auf dem Weg T1. Das Beispiel der 5 zeigt
einen Verteilungsmodus der Dosis auf dem Weg T2. Bei einer Ausführungsform
ordnet die Steuerlogikeinheit 10 auf jedem Weg eine starke
Dosis der vorzugsweise eine Standardansicht wiedergebenden Hauptemissionsrichtung
zu.
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Bei
einer Variante kann die Steuerlogikeinheit 10 der Hauptemissionsrichtung,
die im Wesentlichen rechtwinklig zu der Ebene des Detektors 4 verläuft, eine
stärkere
Dosis zuordnen. Die Steuerlogikeinheit 10 kann der jeweiligen
Hauptemissionsrichtung auch eine stärkere Dosis in Abhängigkeit
von Bevorzugungen durch den Arzt und technischer Gerätebeschränkungen
zuordnen. Demgemäß kann jede
beliebige der Hauptemissionsrichtungen die stärkste Dosis erhalten.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
bestimmt die Steuerlogikeinheit 10 für jeden Weg T1, T2 die bevorzugte
Hauptemissionsrichtung. Bei einem Ausführungsbeispiel teilt die Steuerlogik 10 jedem
der beiden bevorzugten Hauptemissionsrichtungen der beiden Wege
T1, T2 jeweils 40% der Dosis zu. Die Steuerlogik 10 verteilt
den Rest der Dosis, d.h. 20% der Dosis, vorzugsweise ungleichmäßig auf
die anderen verbleibenden Hauptemissionsrichtungen der beiden Wege
T1, T2.
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Bei
dem Beispiel der 2 ist die Hauptemissionsrichtung
diejenige, die die Zahl der Hauptemissionsrichtungen in zwei gleiche
Teile aufteilt. Die Steuerlogikeinheit 10 teilt der Hauptemissionsrichtung
eine größere Dosis
zu. Die Hauptemissionsrichtung ist durch D5 repräsentiert. Verglichen mit den anderen
durch dünne
Linien wiedergegebenen Richtungen ist D5 durch eine stark ausgezogene
Linie angezeigt, um so darzustellen, dass sie eine größere Dosis
als die anderen Hauptemissionsrichtungen erhält.
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Die
Steuerlogikeinheit 10 kann zunächst die Emission in der Hauptemissionsrichtung
D5 ansteuern, bevor in den anderen Richtungen emittiert wird. Die
Steuerlogikeinheit 10 steuert auch die Emission in den
Richtungen von D1 bis D4, dann von D6 bis D7 bevor in der Richtung
D5 emittiert wird. Die Steuerlogikeinheit 10 steuert außerdem lediglich
eine Emission in der Richtung einer der gleichen Teile an, wie etwa
D1 bis D4 oder D6 bis D9 plus in der Richtung D5. In diesem Falle
bestimmt sie die Richtungen des jeweils anderen gleichen Teils dadurch,
dass sie D5 als die Zweiteilungslinie der beiden Teile betrachtet.
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Zwei
aufeinanderfolgende Richtungen bilden einen Winkelschritt. Bei dem
Beispiel nach 2 ist der Winkelschritt jeweils
gleichmäßig. Der
Winkelschritt P1 wird durch die Richtungen D1, D2 gebildet und so
weiter bis der Winkelschritt P8 durch die Richtungen D8, D9 gebildet
wird. Bei dem Beispiel nach 2 bilden
die Winkelschritte P1 bis P8 einen 30°-Winkel. Die Gleichförmigkeit
der Schritte ist durch den von der Steuerlogikeinheit 10 bestimmten Ausbreitungsmodus
gegeben. Ist der Ausbreitungsmodus regelmäßig, sind die Winkelschritte
gleichförmig.
Wenn aber der Ausbreitungsmodus unregelmäßig ist, sind die Winkelschritte
ungleichförmig.
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3 veranschaulicht
den Dosisverteilungsmodus bei einer Ausführungsform. Bei diesem Beispiel
ist die y-Achse durch den Pegel der Röntgenstrahlungsintensitäten oder
den Dosispegel gegeben während
die X-Achse durch die Winkel A1 bis A8 gebildet ist, die jeweils
von jedem der Hauptemissionsrichtungen D1 bis D9 mit der Normalen 30 auf
den Detektor 4 eingeschlossen sind, wie dies am besten aus 2 zu
entnehmen ist. Die Dosis wird ungleichmäßig auf die Gesamtheit der
Hauptemissionsrichtungen D1 bis D9 verteilt. Hier ist die Hauptemissionsrichtung
D4 diejenige, die die größte Dosis
erhält. Bei
einem Beispiel erhält
die Richtung D4 40% der Ge samtdosis. Bei diesem Beispiel ordnet
die Steuerlogikeinheit 10 zunächst die Emission in der Richtung D4
an. Dann befiehlt die Steuerlogikeinheit 10 die Emission
in den anderen Richtungen, wobei sie diesen eine niedrige Dosis
zuordnet, wenn der jeweilige Emissionswinkel von dem mit der Richtung
D4 eingeschlossenen Winkel A4 weiter abliegt. Sie erhöht die Dosis,
wenn der Winkel der Richtung sich an den mit der Richtung D4 eingeschlossenen
Winkel A4 annähert.
Demgemäß hat die
Kurve C1 der Verteilung der Dosis zwischen den Richtungen D1 bis
D4 eine Hyperbelgestalt.
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Die
Steuerlogikeinheit 10 führt
auch ein Beispiel für
eine Standardisierung (Eichung) aus, wie dies aus 3 zu
entnehmen ist. Der Dosispegel jeder der Richtungen D1 bis D9 ist
auf einen Standardwert abgesenkt, der hier der Bezugswert V1 ist.
Der Bezugswert V1 für
die Standardisierung ist als Funktion einer optimalen Bildqualität bestimmt.
Zum Implementieren dieser Standardisierung kann eine Filterschaltung
verwendet werden. Eine Standardisierungsschaltung anderer Art kann
zur Implementierung einer rauschfreien Standardisierung benutzt werden.
Diese Standardisierung ist in 3 durch die
gestrichelten Pfeile F1 bis F9 angegeben. Die Pfeile F1 bis F9 zeigen
jeweils den Richtungssinn der Standardisierung der Röntgerstrahlungsintensitäten in den
Hauptrichtungen D1 bis D9.
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Bei
einer Variante kann die Steuerlogikeinheit 10 40% der Dosis
der Richtung D4 zuordnen und den anderen Richtungen jeweils eine
gleichmäßige Dosis
zuordnen, wie dies an der Gestalt der Dosisverteilungskurve C2 abzulesen
ist. In diesem Falle kann die Steuerlogikeinheit 10 einen
Standardisierungswert wählen,
der gleich dem Bezugswert V2 ist, welcher den gleichmäßigen Intensitätspegel
der Hauptemissionsrichtungen D1 bis D3 und D5 bis D9 wiedergibt.
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4 veranschaulicht
einen anderen Modus einer ungleichmäßigen Ausbreitung der Hauptemissionsrichtungen
D1 bis D9 auf dem ersten Weg T1. Die Winkelschritte P1 bis P9, die
jeweils von zwei aufeinanderfolgenden Hauptemissionsrichtungen D1 bis
D9 gebildet sind, sind ungleichmäßig. Bei
dem Beispiel der 4 schließen die Winkelschritte P8 und
P4 einen Winkel von 60° ein.
Die Winkelschritte P7 und P9 bilden einen Winkel von 30° und die
anderen Winkelschritte bilden einen Winkel von 15°. Die Ausbreitung
der Richtungen D1 bis D9 kann auch gemäß anderer Arten von Winkelschritten
ausgebildet sein, die unregelmäßig oder
regelmäßig sein
können. Die
Winkelschritte können
auch andere Winkelwerte haben, die sich von jenen der erläuterten
Ausführungsbeispiele
unterscheiden.
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5 zeigt
die Ausbreitung und die Dosisverteilung in den verschiedenen Richtungen
D'1 bis D'9 längs des
zweiten Weges T2. Die Richtungen D'1 bis D'9 sind in Winkelschritten P1' bis P9' ausgebreitet. Dieser
Winkelschritt ist jeweils konstant. Der von der Steuerlogikeinheit 10 gewählte Ausbreitungsmodus
ist somit gleichmäßig oder
regulär.
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Die
Steuerlogikeinheit 10 bestimmt den Modus der Verteilung
der Dosis in jeder der Richtungen D'1 bis D'9. Die Steuerlogikeinheit 10 bestimmt,
welche der Richtungen von dem Arzt bevorzugt wird. Basierend auf
dieser Bestimmung verleiht es dieser Richtung 40% der Dosis. Bei
dem Beispiel nach 5 ist diese Richtung die Richtung
D'5. Da jede der
Richtungen D5, D'5
der beiden Wege T1 bzw. T2 40% der Dosis erhält, kann die Steuerlogikeinheit 10 eine
gleichmäßige oder
nicht gleichmäßige Verteilung
der verbleibenden 20% der Dosis auf die verbleibenden Richtungen
der beiden Wege T1, T2 durchführen.
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Die
Richtungen D'1 bis
D'4 und D'6 bis D'9 des zweiten Weges
T2 und die Richtungen D1 bis D4 und D6 bis D9 des ersten Weges T1
haben jeweils eine Dosis, die bei einem Beispiel von dem jeweiligen Winkel
abhängt,
den sie mit der Normalen 30 des Detektors 4 einschließen.
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Der
Detektor 4 akquiriert als erstes alle Röntgenbilddaten, die die Hauptemissionsrichtungen
D1 bis D9 des ersten Weges T1 wiedergeben. Als zweites akquiriert
der Detektor 4 die Röntgenbilddaten, die
die Hauptemissionsrichtungen D'1
bis D'9 des zweiten
Weges T2 wiedergeben. Die Verarbeitung dieser Datenmenge der Bilddaten
ist in 6 veranschaulicht.
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6 veranschaulicht
eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Bildverarbeitung,
die dazu verwendet wird, ein 2D-Bild und ein 3D-Bild zu erhalten.
Die Art der Bilddatenverarbeitung ist für die Wege T1, T2 identisch.
Demgemäß wird auch
hier lediglich die Art der Verarbeitung der durch den ersten Weg
T1 gegebenen Bilddaten erörtert.
Jedes der von dem Detektor abgegebenen Röntgenbilddatenstücke I1 bis
I9 entspricht einer der Hauptemissionsrichtungen D1 bis D9. Abhängig von
der jeweils gewünschten
Hauptrichtung sendet die Steuerlogikeinheit 10 die entsprechenden
Bilddaten an die erste Verarbeitungseinheit 31. Diese erste
Verarbeitungseinheit 31 erzeugt ein 2D-Bild. Dieses 2D-Bild
ist das von einem heute im Gebrauch befindlichen Mammographiegerät erzeugte
ra diographische Projektionsbild. Dieses Projektionsbild wird auf
dem Displaybildschirm 15 dargestellt.
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Alle
Daten der Bilddaten I1 bis I9 werden bei einer Tomosyntheserekonstruktion
benutzt. Das Bild der Bilddaten wird von der Steuerlogikeinheit 10 an eine
Verarbeitungseinheit 32 gesendet. Die Verarbeitungseinheit 32 gibt
ein digitales Volumen ab. Die Verarbeitungseinheit wird dazu verwendet
unter Benutzung einer Tomosynthesetechnik und auf der Grundlage
einer kleinen Anzahl von 2D-Projektionen oder der Datenmenge von
Bilddaten, die über
einen begrenzten Winkelbereich ausgebreitet und auf einen digitalen
Detektor erfasst werden, das 3D-Volumen der untersuchten Brust zu
rekonstruieren.
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Das
Verfahren kann eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:
Bestimmen eines zweiten Weges der Röhre bezüglich des Objektes und dem
ersten Weg gegenüberliegend;
Emittieren vorher bestimmter Röntgenstrahlungsintensitäten, die
längs mehreren
vorher bestimmten Hauptemissionsrichtungen längs des Weges der Röhre durch
das Objekt durchgehen; Ungleichmäßiges Verteilen
von Intensitäten
der Röntgenstrahlung
auf die mehreren Hauptemissionsrichtungen; Erzeugen eines zweiten 2D-Bildes,
das einer der Hauptemissionsrichtungen entspricht; Erzeugen eines
zweiten 3D-Bildes, das den mehreren Hauptemissionsrichtungen entspricht; Wiedergegeben
des 3D-Bildes mittels einer Tomosyntheserekonstruktion; Bevorzuggen
für jeden
Weg einer Hauptemissionsrichtung bezüglich der mehreren Hauptemissionsrichtungen;
bei jedem Weg Verteilen von 40% der Intensitäten der Röntgenstrahlung auf die bevorzugte
Hauptemissionsrichtung und Verteilen der verbleibenden 20% der Intensitäten der Röntgenstrahlung
auf die verbleibenden Hauptemissionsrichtungen der beiden Wege;
Erfassen der Intensität
der gesamten Röntgenstrahlung
der bevorzugten Hauptemissionsrichtungen vor der Erfassung der Intensitäten der
Röntgenstrahlung
der verbleibenden Hauptemissionsrichtungen bei jedem Weg.
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Das
Verfahren kann einen oder mehrere der nachfolgenden Merkmale beinhalten:
Erfassen der Intensität
der Röntgenstrahlung
der bevorzugten Hauptemissionsrichtung nach der Erfassung der Intensitäten der
Röntgenstrahlung
der verbleibenden Hauptemissionsrichtungen auf jedem Weg; Veranlassen,
dass den mehreren Hauptemissionsrichtungen eine unspezifizierte
Hauptemissionsrichtung mit einer niedrigen Röntgenstrahlungsintensität vorhergeht;
rechnerisches Bestimmen des Verteilungsmodus der Intensitäten der
Röntgenstrahlung
und des Modus der Ausbreitung der Hauptemissionsrichtungen der beiden
Wege aus der unspezifizierten Hauptemissionsrichtung.
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Das
Verfahren und das Gerät
ermöglichen
es einem Arzt, auf einen Blick Zugang zu einem klaren Bild, das
an jedem Punkt einen starken Kontrast aufweist, zu erlangen, ohne
dass das Display verstellt werden muss. Mit so einem Bild kann der
Radiologe durch Erkennen der Zusammenhänge zwischen verschiedenen
Bildkomponenten alle klinischen Auffälligkeiten identifizieren.
Falls dieses Bild nicht klar ist, kann der Radiologe über eine
Taste der Tastatur 16 auf ein 3D-Bild zugreifen.
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Wenngleich
eine Ausführungsform
der Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen
beschrieben wurde, so versteht sich für den Fachmann doch, dass zahlreiche Änderungen
in der Funktion und/oder der Ausführung und/oder dem angestrebten
Ergebnis vorgenommen und auch Äquivalente
an die Stelle von Elementen treten können, ohne den Rahmen der Erfindung
zu verlassen. Außerdem
können
zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden, um eine spezielles Material
an die Lehre der Erfindung anzupassen ohne deren wesentlichen Rahmen
zu verlassen. Demgemäß ist die
Erfindung nicht auf eine spezielle, für die Ausführung der Erfindung beschriebene
Ausführungsform
beschränkt,
sondern die Erfindung umfasst alle Ausführungsformen, die in den Schutzbereich
der beigefügten
Patentansprüche
fallen. Außerdem
bedeutet die Verwendung der Ausdrücke „erster", „zweiter", etc. oder von Schritten
keine Reihenfolge oder Wichtigkeit, sondern die Ausdrücke erster,
zweiter, etc. oder die Schritte sind dazu verwendet, ein Element
oder ein Merkmal von einem anderen zu unterscheiden. Schließlich bedeutet
die Verwendung der Ausdrücke „ein", „eine", etc. keine Mengenbeschränkung sondern
lediglich das Vorhandensein wenigstens eines der in Bezug genommenen
Elemente oder Merkmale.