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Die
Erfindung beschreibt ein Streustrahlenraster zur Abschirmung eines
Röntgendetektors
gegenüber
einer Streustrahlung gemäß dem Patentanspruch
1 und einen Röntgendetektor
mit einem Streustrahlenraster gemäß dem Patentanspruch 9.
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Seit
einigen Jahren sind in der Röntgenbildgebung
Flachbilddetektoren bekannt, die auf aktiven Auslesematrizen, z.B.
aus amorphem Silizium (a-Si), basieren. Bildinformationen werden
in einem Röntgenkonverter,
z.B. Cäsiumjodid
(CsI) gewandelt, in der Auslesematrix, zum Beispiel in Photodioden,
als elektrische Ladung gespeichert und anschließend über ein aktives Schaltelement
mit einer dedizierten Elektronik ausgelesen und analog-digital gewandelt.
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Insbesondere
bei derartigen Flachbilddetektoren tritt das Problem auf, dass magnetische
Wechselfelder, wie sie zum Beispiel von magnetischen Ortungssystemen
(Magnetic Tracking Systems) oder magnetischen Mappingsystemen ausgehen,
die Bildqualität
von durch einen Flachbilddetektor erzeugten Röntgenbildern deutlich vermindern.
Durch den konstruktiven Aufbau der Flachbilddetektoren treten Störungen in
den von dem Flachbilddetektor aufgenommenen Röntgenbildern auf, deren Stärke abhängig von
der Sendeenergie und abhängig
von dem Abstand der Störquelle
ist. Eine Ursache der Störungen liegt
zum Beispiel darin, dass durch die magnetischen Wechselfelder eine
Störspannung
in den Ausleseleitungen induziert wird.
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Um
derartige Bildstörungen
zu reduzieren ist es bekannt, den Flachbilddetektor mittels eines
Gehäuses
oder einer Platte aus einem ferromagnetischen Material gegenüber der
Störquelle
vollständig abzuschirmen.
Eine solche Abschirmung führt
jedoch ebenfalls zu einer Reduzierung der Bildqualität, da ein
Teil der Röntgenstrahlung
von dem Schirmmaterial absorbiert wird. Um die ursprüngliche
Strahlungsdosis im Flachbilddetektor empfangen zu können, muss
ein Untersuchungsobjekt einer erhöhten Strahlungsdosis ausgesetzt
werden.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zu schaffen, einen
Röntgendetektor ohne
eine Erhöhung
der Dosis der Röntgenstrahlung effektiv
gegen magnetische und/oder elektrische Störfelder und insbesondere magnetische
Wechselfelder abzuschirmen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Streustrahlenraster zur Abschirmung eines Röntgendetektors gegenüber einer
Streustrahlung gemäß dem Patentanspruch
1 und durch einen Röntgendetektor
mit einem Streustrahlenraster gemäß dem Patentanspruch 9; vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der zugehörigen Unteransprüche 2 bis
8 und 10 bis 11.
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Die
Erfindung basiert auf der Idee, einen zur Abschirmung eines Röntgendetektors
gegen Streustrahlung vorgesehenen Streustrahlenraster zusätzlich zur
Abschirmung des Röntgendetektors
gegenüber
elektromagnetischen Störfeldern
und insbesondere magnetischen Wechselfeldern zu verwenden. Zu diesem
Zweck ist der Streustrahlenraster, insbesondere im Bereich seiner
Lamellen, zumindest teilweise aus einem Material mit einer hohen
Permeabilität
gebildet. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Streustrahlenraster
oder sind die Lamellen des Streustrahlenrasters aus einem ferromagnetischen Material
gebildet.
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Ein
wichtiges Mittel zur Reduzierung von Streustrahlung ist die Benutzung
von fokussierten Streustrahlenrastern. Durch Streustrahlung kommt es
zu einer Verringerung der Bildqualität und des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses
bei der Darstellung eines Untersuchungsobjektes. Die Streustrahlung
wird zum Beispiel durch klassische Streuung oder den so genannten
Comptoneffekt hervorgerufen.
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Streustrahlenraster
sind im Allgemeinen aus dünnen
Absorberlamellen, zum Beispiel aus Blei, mit Zwischenräumen aus
einem Schachtmedium aufgebaut und werden im Strahlengang der Röntgenstrahlung
senkrecht zu dessen Strahlungsrichtung angeordnet. Die Absorberlamellen
sind im Wesentlichen parallel zu der Röntgenstrahlung bzw. auf den
Röntgenfokus
fokussiert derart ausgerichtet, dass unter verschiedenen Winkeln
auftreffende Streustrahlung ausgefiltert wird.
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Durch
die Nutzung eines bereits vorhandenen Streustrahlenrasters und dessen
besondere Ausbildung ist bei guter Schirmwirkung gegenüber elektromagnetischen
Störfeldern
und insbesondere magnetischen Wechselfeldern keine oder nur eine unwesentliche
Erhöhung
der Röntgenstrahlendosis notwendig,
um ungestörte
Röntgenbilder
mit hoher Bildqualität
zu erzeugen. Die Absorption der Röntgenstrahlung bei einem erfindungsgemäß vorgesehenen
Streustrahlenraster ist höchstens
unwesentlich größer ist
als bei einem üblichen
Streustrahlenraster. Ein Untersuchungsobjekt, im Allgemeinen ein Patient,
wird also keiner wesentlich erhöhten
Strahlendosis augesetzt.
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Durch
das Material hoher Permeabilität
und speziell das ferromagnetische Material werden insbesondere Störeinkopplungen
durch magnetische Wechselfelder effektiv und zuverlässig abgeschirmt und
damit wird die Funktionalität
des Röntgendetektors
und die Bildqualität
von mit dem Röntgendetektor
aufgenommenen Röntgenbildern
deutlich verbessert.
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Nach
einer Ausgestaltung der Erfindung sind Lamellen des Streustrahlenrasters
als Abschirmvorrichtung zur Abschirmung der Störfelder ausgebildet, indem
sie zumindest teilweise aus einem Material mit einer hohen Permeabilität und insbesondere
aus einem ferromagnetischen Material gebildet sind. Da die Lamellen
keine durchgehende Fläche
bilden, sondern durch ein Schachtmedium unterbrochen sind, durch
welches die Röntgenstrahlung
ungeschwächt
durchtritt, ist eine Erhöhung
der Strahlendosis nicht oder nur unwesentlich erforderlich, gleichzeitig
ist es durch die Ausbildung der Lamellen mög lich, den Einfluss von magnetischen
Stör- und
Wechselfeldern wesentlich einzuschränken. Zweckmäßigerweise
ist jede Lamelle des Streustrahlenrasters jeweils aus einer Schicht
Blei und aus einer Schicht eines ferromagnetischen Materials gebildet.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Lamellen des
Streustrahlenrasters aus einer Legierung oder einem Gemisch gebildet,
welche Legierung oder welches Gemisch zumindest Blei und ein ferromagnetischen
Material aufweist. Dadurch ist eine gleichmäßige Verteilung von Blei und ferromagnetischem
Material möglich,
so dass eine gleichmäßige Abschirmung
gegen Streustrahlung und gegen Störfelder auf einfache Weise
erzielt wird.
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Nach
einer für
eine Abschirmung gegenüber magnetischen
Wechselfeldern besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
enthält
das Material hoher Permeabilität,
insbesondere das ferromagnetische Material, zumindest ein Element
aus der Gruppe Eisen, Nickel oder Kobalt. In vorteilhafter Weise
ist das Material hoher Permeabilität, insbesondere das ferromagnetische
Material, aus einer Eisen-Nickel-Legierung, insbesondere Mu-Metall,
gebildet.
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In
vorteilhafter Weise für
eine besonders zuverlässige
Abschirmung ist der Streustrahlenraster baulich fest mit dem Röntgendetektor
verbunden, zum Beispiel innerhalb eines gemeinsamen Rahmens oder
Gehäuses.
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Die
Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß Merkmalen
der Unteransprüche werden
im Folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele
in der Zeichnung näher erläutert, ohne
dass dadurch eine Beschränkung
der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele
erfolgt; es zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines bekannten Streustrahlenrasters;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Streustrahlenrasters;
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3 eine
perspektivische Ansicht einer für einen
erfindungsgemäßen Streustrahlenraster
vorgesehenen Lamelle;
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4 eine
perspektivische Ansicht einer weiteren für einen erfindungsgemäßen Streustrahlenraster
vorgesehenen Lamelle;
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5 eine
perspektivische Ansicht einer weiteren für einen erfindungsgemäßen Streustrahlenraster
vorgesehenen Lamelle;
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6 eine
perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Flachbilddetektors mit
einem baulich integrierten erfindungsgemäßen Streustrahlenraster;
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7 eine
Ansicht eines Röntgengeräts mit einem
Flachbilddetektor und einem diesem zugeordneten Streustrahlenraster.
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1 zeigt
den Aufbau eines einfachen bekannten Streustrahlenrasters 1 nach
dem Stand der Technik. Ein derartiger bekannter Streustrahlenraster 1 weist
eine Vielzahl von Bleilamellen 2.1 und ein jeweils zwischen
den Bleilamellen 2.1 angeordnetes Schachtmedium 3 auf.
Die Bleilamellen 2.1 sind in ihrer Längsrichtung parallel zueinander
und senkrecht zur einfallenden Röntgenstrahlung
angeordnet, um die senkrecht auf den Streustrahlenraster 1 einfallende
Nutzstrahlung ungehindert passieren zu lassen und die schräg auftreffende
Streustrahlung auszufiltern. Im Allgemeinen sind die Bleilamellen 2.1 auf den
Röntgenfokus
einer Röntgenquelle
fokussiert ausgerichtet. Die Höhe
h der Bleilamellen 2.1 wird dabei ausreichend gewählt, um
einen Großteil
der schräg
auftreffenden Streustrahlung auszufiltern.
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2 zeigt
einen Streustrahlenraster 4 nach einer Ausgestaltung der
Erfindung, bei dem die Lamellen zusätzlich eine ferromagnetische
Schicht 5 zur Abschirmung von elektromagnetischen Störfeldern
und insbesondere magnetischen Wechselfeldern aufweisen, so dass
sich je eine Schichtlamelle 2.2 aus einer Bleischicht 7 und
einer ferromagnetischen Schicht 5 ergibt. Die ferromagnetische
Schicht 5 kann zum Beispiel ebenfalls lamellenförmig ausgeformt
und mit der Bleischicht 7 verbunden sein, es kann aber
auch eine Beschichtung der Bleischicht 7 mit einem ferromagnetischen
Material vorgesehen sein. Die Gesamtbreite b der Schichtlamelle 2.2 ist gegenüber einer
einfachen Bleilamelle 2.1 nicht wesentlich erhöht. Dies
kann zum Beispiel dadurch erzielt werden, dass die Dicke der Bleischicht 7 gegenüber einer
Bleilamelle 2.1 verringert wird oder nur eine dünne ferromagnetische
Schicht 5 verwendet wird.
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3 und 4 zeigen
weitere mögliche Ausbildungen
von Schichtlamellen 2.2 mit einer Bleischicht 7 und
ferromagnetischen Schichten 5. 3 zeigt
eine Schichtlamelle 2.2, die angrenzend zu dem Schachtmedium 3 beidseitig
jeweils eine ferromagnetische Schicht 5 aufweist. 4 zeigt
eine weitere Schichtlamelle 2.2, die zusätzlich zu
den beidseitigen ferromagnetischen Schichten 5 eine weitere
ferromagnetische Schicht 5 auf der der Röntgenstrahlung
zugewandten Oberseite der Bleischicht 7 aufweist. Durch
die ferromagnetischen Schichten 5 werden Störeinkopplungen
in einen unterhalb des Streustrahlenrasters angeordneten Röntgendetektor
deutlich verringert oder sogar ganz verhindert.
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Ein
Beispiel für
ein besonders vorteilhaftes ferromagnetisches Material ist zum Beispiel
das Mu-Metall (englisch permalloy), eine weichmagnetische Nickel-Eisen-Legierung
(ca. 75–82%
Nickel und ca. 16 bis 19% Eisen) mit hoher magnetischer Permeabilität. Es können auch
andere Materialien oder Legierungen verwendet werden, in denen eines
oder mehrere der Elemente Nickel, Eisen und Kobalt enthalten ist,
zum Beispiel die ferromagnetischen Legierungen AlNiCo, SmCo, Nd2Fe14B oder NiCuCo.
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Nach
einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Lamellen des Streustrahlenrasters
durchgehend aus einer Legierung oder einem Gemisch aus Blei und
einem ferromagnetischen Material gebildet. 5 zeigt
eine Gemisch-Lamelle 2.3, also eine Lamelle, die aus einem
Gemisch aus Bleianteilen und Anteilen eines ferromagnetischen Materials
besteht. Eine derartige Gemisch-Lamelle 2.3 kann beispielsweise
derart aufgebaut sein, dass unterschiedlich große Bleikörner in einem ferromagnetischen
Material wie Mu-Metall verteilt sind. Das Volumen kann dabei zum
Beispiel zu 50% Bleianteile und zu 50% Anteile des ferromagnetischen
Materials aufweisen.
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6 zeigt
einen Röntgendetektor
in Form eines Flachbilddetektors 6, bei dem ein erfindungsgemäßer Streustrahlenraster 4 in
Strahlungsrichtung der Röntgenstrahlung
vor dem Flachbilddetektor 6 angeordnet ist. Der erfindungsgemäße Streustrahlenraster 4 kann
baulich mit dem Röntgendetektor verbunden
sein, zum Beispiel mittels eines gemeinsamen Gehäuses oder Rahmens. Der erfindungsgemäße Streustrahlenraster 4 kann
auch baulich in den Röntgendetektor
integriert sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Röntgendetektor
und der Streustrahlenraster lediglich eine temporäre Zuweisung zueinander
aufweisen.
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7 zeigt
ein Röntgensystem 13,
welches eine Röntgenquelle 8 zur
Aussendung einer Röntgenstrahlung 12,
eine Steuerungseinrichtung 9 und einen Flachbilddetektor 6 aufweist.
Der Flachbilddetektor 6 ist dem Röntgensystem 13 zugeordnet
und besitzt eine Kommunikationsverbindung zu der Steuerungseinrichtung 9,
wobei die Kommunikationsverbindung kabellos oder mit einem Kabel
erfolgen kann. Zur Lagerung eines zu untersuchenden Objektes ist
ein Lagerungstisch 10 vorgesehen, welcher eine so genannte
Buckylade 11 aufweist. In der Buckylade 11 sind
der Flachbilddetektor 6 und der erfindungsgemäße Streustrahlenraster 4 zur
Abschirmung von elektrischen und/oder magnetischen Stör- und Streufeldern
angeordnet.
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Die
Erfindung lässt
sich in folgender Weise kurz zusammenfassen: Um elektromagnetische Streufelder
und insbesondere magnetische Wechselfelder abzuschirmen, bildet
ein Streustrahlenraster zur Abschirmung eines Röntgendetektors gegenüber einer
Streustrahlung zusätzlich
eine Abschirmvorrichtung zur Abschirmung von elektrischen und/oder magnetischen
Störfeldern
und ist dazu zumindest teilweise aus einem Material mit einer hohen
Permeabilität,
insbesondere einem ferromagnetischen Material, gebildet. Insbesondere
sind Lamellen des Streustrahlenrasters zumindest teilweise aus einem ferromagnetischen
Material gebildet.