DE102007020642A1

DE102007020642A1 - Röntgengerät sowie Sensoreinheit für ein Röntgengerät

Info

Publication number: DE102007020642A1
Application number: DE102007020642A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Thoms
Original assignee: Duerr Dental SE
Current assignee: THOMS, MICHAEL, PROF. DR.DR., DE
Priority date: 2007-04-30
Filing date: 2007-04-30
Publication date: 2008-11-06
Also published as: JP2010524603A; EP2150178A1; WO2008131825A1; EA200901450A1; CN101686823A; US20100150316A1

Abstract

Bei einem Röntgengerät (10) mit einer Röntgenstrahlungsquelle(12) und einer Detektoreinheit (14) umfasst die Detektoreinheit (14) mehrere Detektoren (74), welche lediglich einen Teil der auf sie treffenden Röntgenstrahlung absorbieren und parallel beabstandet hintereinander angeordnet sind. Durch das Röntgengerät bzw. die Detektoreinheit ist es möglich, mit einer einzigen Aufnahme mehrere Schnittbilder eines durchstrahlten Objekts zu erhalten, die beabstandeten Fokusebenen entsprechen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Röntgengerät mit

a) einer Röntgenstrahlungsquelle zum Durchstrahlen eines Objekts, welche mittels eines ersten Antriebsmittels entlang einer Verfahrbahn verfahrbar ist; und
b) einer Detektionseinheit, auf welche Röntgenstrahlung nach Durchdringen des Objekts trifft und welche mittels eines zweiten Antriebsmittels entlang einer Detektions-Verfahrbahn bewegbar ist.

Außerdem betrifft die Erfindung eine Detektionseinheit für ein Röntgengerät mit wenigstens einem zumindest zweidimensional auflösenden Detektor mit einer strahlungsempfindlichen Oberfläche.
Bei Röntgengeräten der eingangs genannten Art umfaßt die Detektionseinheit üblicherweise einen integrierenden, zweidimensional auflösenden Detektor mit einer ebenen strahlungsempfindlichen Oberfläche, wobei es sich beispielsweise um eine digital auslesbare Speicherfolie, einen CCD-Sensor oder einen CMOS-Sensor handeln kann.
Während der Röntgenaufnahme werden die Röntgenstrahlungsquelle und die Detektionseinheit simultan um einen gemeinsamen Drehpunkt bewegt, wobei das Verhältnis des Abstands des Drehpunktes zum Detektor zum Abstand des Drehpunktes zur Röntgenstrahlungsquelle gleich bleibt.
Die Röntgenstrahlungsquelle und die Detektionseinheit verfahren bei der Verdrehung in gegenläufigen Richtungen auf parallelen geradlinigen Bahnen, wobei der Drehpunkt dabei auf einer zu den Bahnen der Röntgenstrahlungsquelle und der Detektionseinheit parallelen Bahn verschoben wird.
Der Detektor ist so angeordnet, daß seine ebene der Strahlungsquelle zugewandte Oberfläche parallel zur Bahn der Detektionseinheit verläuft, und die Röntgenstrahlungsquelle wird entsprechend der Position der Detektionseinheit so verdreht, daß die Röntgenstrahlung nach Durchdringen des zu durchstrahlenden Objekts auf die Detektionseinheit bzw. den Detektor trifft.
Bei dem Objekt handelt es sich bei einer medizinischen Anwendung des Röntgengeräts um ein Körperteil eines Patienten, speziell bei einer dentalen Anwendung des Röntgengeräts um den Kiefern- bzw. Zahnbogen eines Patienten.
Während des Verfahrens der Röntgenstrahlungsquelle und der Detektionseinheit entlang ihrer Bahnen wird eine Vielzahl von Einzelaufnahmen angefertigt, welche zu einem Gesamtbild zusammengefügt werden.
Jeder Einzelaufnahme ist ein schmaler, ebener Projektionsbereich zuzuordnen, in dem das von der Röntgenstrahlung durchdrungene Gewebe eines Patienten scharf abgebildet ist. Einfach ausgedrückt werden also jeweils schmale vertikale Bereiche von Einzelbildern zusammengefügt.
Durch die simultane Bewegung von Detektionseinheit und Röntgenstrahlungsquelle in einer Bewegungsebene wird nur in einer Ebene, der sogenannten Fokusebene, welche paral lel zu der Bewegungsebene von Detektionseinheit und Röntgenstrahlungsquelle liegt und den Drehpunkt enthält, scharf abgebildet. Ebenen parallel zu dieser Fokusebene werden mit zunehmendem Abstand zu der Fokusebene und mit zunehmendem Schwenkwinkel verschmiert bzw. unscharf abgebildet.
Das oben erläuterte Standardverfahren hat den Nachteil, daß nur in einer Fokusebene die Röntgendichte des Objekts genau erfasst werden kann, was häufig für eine ausreichende Diagnostik unzureichend ist.
Um dem entgegenzuwirken, wurde die Computertomographie entwickelt, bei welcher die Röntgenstrahlungsquelle und die Detektionseinheit um 180° um das Objekt herum verdreht werden und für jeden Winkelschritt der Drehung ein Röntgenbild erfasst wird. Aus der Vielzahl der so aufgenommenen zweidimensionalen Röntgenbilder können die dreidimensionalen Daten der Röntgendichte über ein rechenintensives Verfahren ermittelt werden.
Der Nachteil der Computertomographie besteht darin, daß die Röntgendosis, welcher ein Patient während der Aufnahme ausgesetzt ist, aufgrund der Vielzahl von aufgenommenen Röntgenbildern sehr hoch ist. Zudem ist ein intensiver Rechenaufwand notwendig, um die gewünschten dreidimensionalen Bilder zu erhalten.
Darüber hinaus werden häufig sehr viel mehr Volumendaten erfasst als zur jeweiligen speziellen Diagnose notwendig ist, was ebenfalls mit einer überflüssig hohen Röntgendosis einhergeht.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Röntgengerät sowie eine Detektionseinheit für ein Röntgengerät zur Verfügung zu stellen, durch welche bei relativ geringer Röntgendosis mehrere hochauflösende Schnittbilder erzeugt werden können, wobei der Rechenaufwand gering bleibt.
Bezogen auf das eingangs angesprochene Röntgengerät wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

c) die Detektionseinheit wenigstens zwei Detektoren umfaßt, welche
ca) auf Röntgenlicht ansprechen; und
cb) parallel beabstandet hintereinander angeordnet sind; wobei
d) die Detektoren jeweils lediglich einen Teil der auf sie treffenden Röntgenstrahlung absorbieren.

Die eingangs genannte Detektionseinheit betreffend wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß

a) wenigstens zwei Detektoren vorgesehen sind, welche derart angeordnet sind, daß die Oberflächen der Detektoren parallel zueinander verlaufen; und
b) die Detektoren Röntgenstrahlung lediglich teilweise absorbieren.

In anderen Worten sind die strahlungsempfindlichen Oberflächen der Detektoren in Strahlungsrichtung hintereinander angeordnet. Die Position der Fokusebene, in welcher scharf abgebildet wird, hängt bei vorgegebenen Aufnahmeparametern, zu denen u. a. die Röhrenspannung, die Belichtungszeit, der Strahlstrom und der Strahlquerschnitt zählen, von dem Abstand des Detektors zur Strahlungsquelle ab.
Da bei wenigstens zwei in Strahlrichtung beabstandeten Detektoren auch zwei unterschiedliche Abstände eines Detektors zur Röntgenstrahlungsquelle resultieren, ist jedem Detektor jeweils eine Fokusebene zuzuordnen, welche von der Fokusebene eines anderen Detektors beabstandet ist.
Auf diese Weise können mit einer einzigen Aufnahme mehrere Schichtbilder entsprechend der Anzahl der Detektoren angefertigt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 eine Aufsicht auf ein schematisch dargestelltes Röntgengerät;
2 eine perspektivische Ansicht des Röntgengeräts nach 1;
3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Sensoreinheit;
4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Sensoreinheit;
5 ein Schema zur Veranschaulichung eines möglichen Arbeitsprinzips des Röntgengeräts nach den 1 und 2, wobei eine Detektionseinheit mit drei Detektoren gezeigt ist;
6 eine der 5 entsprechende Darstellung, wobei eine Detektionseinheit mit fünf Detektoren gezeigt ist;
7 ein Diagramm, in welchem qualitativ die Abnahme der Intensität der Röntgenstrahlung abhängig davon gezeigt ist, wieviele Detektoren die Röntgenstrahlung bereits durchdrungen hat; und
8 eine schematische Darstellung der Abbidungsbedingungen bei Abbildung eines kreisbogenförmigen Abschnittes eines Kiefers.
In den 1 und 2 ist ein Röntgengerät insgesamt mit 10 bezeichnet.
Das Röntgengerät 10 umfasst eine Röntgenstrahlungsquelle 12 und eine Detektionseinheit 14, welche von einem beweglichen Gelenkgestänge 16 getragen werden. Letzteres ist mittels eines Hydraulikzylinders 18 mit einer Kolbenstange 20 in z-Richtung verfahrbar, wobei der Hydraulikzylinder 18 an einer hier nicht gezeigten Gebäudewand oder einem entsprechenden Rahmen befestigt ist.
Bei dem in den 1 und 2 angedeuteten xyz-Koordinatensystem fällt die z-Achse mit der Achse der Kolbenstange 20 zusammen, die x- und die y-Achse sind jeweils raumfest.
Die Kolbenstange 20 trägt an ihrem freien Ende ein Doppelgelenk 22. Ein erstes Gelenkteil 24 des Doppelgelenks 22 ist durch einen Elektromotor 26 um die z-Achse verdrehbar und über eine innere Tragstange 28 starr mit einem ersten Gelenkteil 30 eines Armgelenks 32 verbunden.
Ein zweites Gelenkteil 34 des Armgelenks 32 ist über einen Elektromotor 36 um die z-Achse verdrehbar und über eine äußere Tragstange 38 starr mit einem ersten Gelenkteil 40 eines Endgelenks 42 verbunden.
Ein über einen Elektromotor 44 um die z-Achse verdrehbares zweites Gelenkteil 46 des Endgelenks 42 trägt die Detektionseinheit 14.
Die oben erläuterten Komponenten 24 bis 46 bilden einen ersten Hauptarm 48 des Gelenkgestänges 16. Ein zweiter Hauptarm 48' weist die gleichen Komponenten wie der Hauptarm 48 auf; diese sind in den 1 und 2 mit entsprechenden Bezugszeichen zuzüglich eines Beistriches gekennzeichnet.
Das zweite Gelenkteil 46' des Endgelenks 42' trägt die Röntgenstrahlungsquelle 12.
Die Röntgenstrahlungsquelle 12 und die Detektionseinheit 14 befinden sich im wesentlichen auf gleicher Höhe in einer gemeinsamen xy-Ebene, wozu bei den Komponenten 24' bis 46' des Hauptarmes 48' gegenüber den entsprechenden Komponenten des Hauptarmes 48 bei gleichen vertikalen Abmessungen oben und unten vertauscht sind.
Wie in 1 zu erkennen ist, sind die Elektromotoren 26, 36, 44 sowie 26', 36', 44' über Leitungen 50, 52, 54 bzw. 50', 52', 54' mit einer Steuer-/Recheneinheit 56 verbunden.
Die Röntgenstrahlungsquelle 12 kommuniziert über eine Leitung 58 mit der Steuer-/Recheneinheit 56, so daß über letztere Aufnahmeparameter, wie beispielsweise die Röhrenspannung, die Belichtungszeit, der Strahlstrom und der Strahlquerschnitt für die Röntgenstrahlungsquelle 12 eingestellt werden können.
Die entsprechenden Parameter können mittels eines Tastenfeldes 55 in die Steuer-/Recheneinheit 56 eingegeben werden.
Die Steuer-/Recheneinheit 56 ist darüber hinaus über eine Leitung 60 mit einem hier nicht gezeigten Steuerventil verbunden, über welches eine Druckmittelpumpe mit dem Hydraulikzylinder 18 verbunden werden kann, wodurch die Stellung der Zylinderstange 20 einstellbar ist und die Lage des Gelenkgestänges 16 auf der z-Achse eingestellt werden kann.
Das Röntgengerät 10 umfasst zudem eine Leuchteinheit 94, welche weiter unten genauer erläutert wird.
In 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Sensoreinheit 14 gezeigt. Diese umfasst ein Gehäuse 62 aus für sichtbares Licht undurchlässigem und für Röntgenstrahlung durchlässigem Material. Eine obere Deckwand 64 ist dabei teilweise weggebrochen gezeigt.
Eine zur Deckwand 64 senkrecht stehende Seitenwand 66 weist fünf gegen Lichteinfall geschützte Schlitze 68 auf, die gleichmäßig voneinander beabstandet sind und senkrecht zur Deckwand 64 verlaufen. Im Inneren des Gehäuses sind an der zur Seitenwand 66 parallelen Seitenwand 70, an der Deckwand 64 und der dazu parallelen, in 3 nicht sichtbare Seitenwand Führungsnuten 72 vorgesehen, wobei an der Innenseite der Deckwand 64 angebrachte weitere Führungsnuten der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind.
In den Führungsnuten 72 sitzen digital auslesbare Detektorfolien 74, welche durch die Schlitze 68 in die Führungsnuten 72 des Gehäuses 62 eingeschoben sind.
Die Detektorfolien 74 weisen eine ebene der Strahlungsquelle zugewandte Oberfläche 75 auf und sind aus einem solchen Material hergestellt, daß sie auf sie treffende Röntgenstrahlung nicht vollständig, sondern nur teilweise absorbieren, was nachstehend noch näher erläutert wird.
Diese Eigenschaft weisen beispielsweise sowohl klassische Silberhalogenid-Röntgenfilme als auch Speicherfolien als auch Röntgenfilm/Speicherfolienkombinationen auf. Speicherfolien enthalten in einer transparenten Kunststoffmatrix Phosphorpartikel mit Farbzentren, welche durch Röntgenlicht in einen stabilen Anregungszustand gebracht werden können. Durch Abrastern mit einem Lese-Laserstrahl kann man die angeregten Zustände in einen höher angeregten Zustand bringen, der rasch unter Aussendung von Fluoreszenzlicht relaxiert. Durch Detektion des letzteren kann somit das latente Bild einer Speichefolie ausgelesen werden.
Als alternative Ausführungsform ist in 4 eine der 3 entsprechende Detektionseinheit 14 dargestellt, in welche an Stelle der Detektorfolien 74 CCD-oder CMOS-Detektoren 76 eingeführt sind. Die verwendeten Detektoren 76 weisen eine ebene strahlungsempfindliche unter Einsatzbedingungen zur Röntgenquelle 12 weisende Oberfläche 77 auf und absorbieren jeweils die auf sie treffende Röntgenstrahlung nur teilweise.
Die Detektoren 76 können gängige auf sichtbares Licht ansprechende CCD- oder CMOS-Detektoren sein, die mit einer Röntgenstrahlen (teilweise) absorbierenden Leuchtstoffschicht versehen sind oder hinter einem entsprechenden Fluoreszenzschirm angeordnet sind.
Durch die Ausgestaltung des Gehäuses 62 sind die Detektorfolien 74 bzw. Detektoren 76 so hintereinander gestaffelt in der Detektionseinheit 14 angeordnet, daß ihre ebenen unter Einsatzbedingungen zur Röntgenquelle weisenden Oberflächen 75 bzw. 77 parallel zueinander ausgerichtet sind.
Bei der Verwendung von CCD- oder CMOS-Detektoren 76 sind diese über ein vieladriges Datenleitungskabel 78, welches in den 1 und 2 gepunktet dargestellt ist, mit der Steuer-/Recheneinheit 56 verbunden. Wenn die Steuer-/Recheneinheit 56 die Daten empfängt, kann sie die Daten entweder direkt auswerten und daraus ein zweidimensionales Bild für jeden Detektor 76 erzeugen oder die Daten können von der Steuer-/Recheneinheit 56 zur Auswertung an einen externen Rechner weitergeleitet werden, der hier nicht dargestellt ist.
Das Datenleitungskabel 78 kann auch durch eine drahtlose Datenübertragungsstrecke ersetzt sein, z. B. eine Infrarot-Datenübertragungsstrecke, eine Bluetooth-Datenübertragungsstrecke oder dergleichen.
Die bestimmungsgemäß der Röntgenquelle 12 zugewandte Seitenwand des Gehäuses 62, welche in den 3 und 4 mit dem Bezugszeichen 80 bezeichnet ist, besteht aus einem Material, welches nur in geringem Ausmaß Röntgenstrahlung absorbiert, wie z. B. aus einer dünnen geschwärzten Folie aus Polyethylenterephthalat oder einem dünnen Metallfilm aus einem Metall niedriger Ordnungszahl.
Wenn CCD- oder CMOS-Detektoren 76 verwendet werden, die eigene lichtdichte Hüllen haben, kann auf die Seitenwand 80 des Gehäuses 62 auch vollständig verzichtet werden. Überhaupt werden dann nur die Gehäuseteile benötigt, die zum parallel beabstandeten Halten der Detektoren 76 benötigt werden.
Gleiches gilt für Detektorfolien (Röntgenfilme oder Speicherfolien) in einer für sichtbares Licht undurchlässigen Schutzhülle.
Abweichend von der in den 3 und 4 gezeigten Anzahl der Detektorfolienen 74 bzw. Detektoren 76 kann das Gehäuse 62 auch für die Aufnahme von mehr oder weniger als 5 Detektorfolien 74 bzw. Detektoren 76 ausgestaltet sein. Insbesondere kommen 3 Detektorfolien 74 bzw. Detektoren 76 in Betracht, aber auch 7, 9 und mehr Detektoren 74 bzw. 76 sowie eine dazwischenliegende Anzahl können verwendet werden.
Auch kann man Detektorfolien und Detektoren in einer Detektionseinheit 14 kombinieren, um von deren besonderen Vorteilen bezüglich Auflösung und Empfindlichkeit sowie Geschwindigkeit der Bereitstellung eines visuell wahrnehmbaren Bildes gemeinsam zu profitieren.
In den 5 und 6 ist eine mögliche Funktionsweise des Röntgengerätes 10 unter Verwendung einer Detektionseinheit 14 mit drei Detektoren 74A, B, C bzw. 76A, B, C einerseits (5) und mit fünf Detektoren 74A, B, C, D, E bzw. 76A, B, C, D, E andererseits (6) gezeigt.
Dabei sind jeweils zwei Varianten für die Bewegung der Detektionseinheit 14 dargestellt: In ausgezogenen Linien ein Bewegen, bei welchem die Detektorfolien 74 bzw. die Detektoren 76 parallel zum Verfahrweg 88 gehalten werden, und in gestrichelten Linien ein Bewegen, bei welchem die Detektorfolien 74 oder die Detektoren 76 gemeinsam so gedreht werden, daß sie senkrecht auf dem Röntgenstrahl stehen.
Als zu durchleuchtendes Objekt ist beispielhaft ein kreisbogenförmiger Abschnitt eines Zahnbogens 82 eines Patienten gezeigt, welcher auch in 1 dargestellt ist.
In 5 ist die Röntgenstrahlungsquelle 12 in drei verschiedenen Stellungen RA, RB und RC gezeigt. Diese drei Stellungen werden von der Röntgenstrahlungsquelle 12 während einer Aufnahme durchfahren, indem der Hauptarm 48' des Gelenkgestänges 16 derart mittels der Elektromotoren 26' und 36' bewegt wird, daß die Röntgenstrahlungsquelle 12 entlang einer geradlinigen Strahlungsquellen-Verfahrbahn 86 verfährt.
Während des Verfahrens der Röntgenstrahlungsquelle 12 wird diese mittels des Elektromotors 44' derart verdreht, daß eine Strahlungsaustrittsöffnung 84 der Röntgenstrahlungsquelle 12 immer in Richtung auf die Detektoreinheit 14 weist.
Die Detektionseinheit 14 wiederum wird über eine entsprechende Ansteuerung der Elektromotoren 26 und 36 mittels des Hauptarmes 48 während einer Aufnahme gegenläufig zu der Bewegung der Röntgenstrahlungsquelle 12 entlang einer geradlinigen Detektionseinheit-Verfahrbahn 88 verfahren. Dies bedeutet, daß die Detektionseinheit 14 die Stellung SA, SB bzw. SC einnimmt, wenn die Röntgenstrahlungsquelle 12 in der Stellung RA, RB bzw. RC vorliegt, wie dies in den 5 und 6 gezeigt ist.
Mittels des Elektromotors 44 wird die Detektionseinheit 14 während ihrer Bewegung entlang der Verfahrbahn 88 derart um die z-Achse verdreht, daß die sich jeweils in einer xz-Ebene erstreckende strahlungsempfindliche Oberfläche 75 bzw. 77 der Detektorfolien 74 bzw. Detektoren 76 immer parallel zur Verfahrbahn 88 ausgerichtet ist. Dies ist in den 5 und 6 gut zu erkennen.
Bei anderen als in den 5 und 6 gezeigten Stellungen der Röntgenstrahlungsquelle 12 und der Detektionseinheit 14 sind die Verhältnisse entsprechend zu verstehen.
Soll der gesamte Zahnbogen in mehreren entsprechend gekrümmten Fokusflächen erfaßt werden, dann ist es zweckmäßig, vor der Detektionseinheit 14 einen für Röntgenstrahlen wirksamen vertikalen (in z-Richtung verlaufenden) Spalt 100 anzuordnen, der von der Röntgenstrahlung immer senkrecht getroffen wird, wie in 8 dargestellt, und den Drehpunkt außerhalb einer mittleren Fokusfläche 90B zu legen.
Drei dahinter angeordneten Detektorfolien 74A, 74B, 74C 3 werden dann während der Bewegung der Röntgenstrahlungsquelle 12 um den Zahnbogen 82 sowohl mit dem Drehwinkel der Röntgenstrahlungsquelle 12 gedreht als auch geradlinig bezüglich des Röntgenspaltes 100 verschoben, wie in 8 für drei Aufnahmestellungen gezeigt ist.
Hier wird als Beispiel von einem annähernd kreisbogenförmigen Abschnitt eines Zahnbogens 82 ausgegangen, und die Röntgenstrahlungsquelle 12 wird in festem Abstand von einer zylindrischen Fokusfläche innerhalb des Zahn bogens bewegt, so daß sie immer senkrecht zu dieser Fokusfläche steht.
Drei Detektorfolien 74A, 74B und 74C (oder drei Detektoren 76) werden mit dem Röntgenspalt 100 ebenso in einem festen Abstand von der zugehörigen Fokusfläche 90A, 90B, 90C gehalten und um den gleichen Winkel geschwenkt. Der Drehpunkt 92 befindet sich dabei im Zentrum bzw. Krümmungsmittelpunkt der Fokusflächen 90A, 90B und 90C, die auf den Detektorfolien 74A, 74B und 74C scharf abgebildet werden.
Dazu wird die Speicherfolie 74 bei einer Drehung um einen Winkel w derart verschoben, daß z. B. der Punkt P1 in den Punkt P1', der Punkt P2 in den Punkt P2' übergeht.
Werden die weiteren Speicherfolien 74A und 74C um den gleichen Weg verschoben, dann werden durch diese Bewegungsform des Detektorfolienstapels, des Spaltes 100 und der Röntgenstrahlungsquelle 12 auf den hinter einander gestaffelten Detektorfolien 74A, 74B, 74C Bilder aufgezeichnet, die den Schnittbildern in den Fokusflächen 90A, 90B, 90C entsprechen.
Durch eine Veränderng des Abstandes der Detektorfolien 74 im Folienstapel können die Abstände der kreisförmigen Fokusflächen 90A, 90B, 90C beeinflußt werden.
Ebenso ist es möglich, die Translationsgeschwindigkeit der Detektorfolien 74A, 74B, 74C unterschiedlich zu wählen. Auch hierdurch wird der Abstand der Fokusflächen beeinflußt. Wird z. B. die Detektorfolie 74C schneller in Richtung des Detektions-Verfahrweges 88 verschoben, wandert die zugehörige Fokusfläche 90C nach außen.
Der gesamte Bewegungsablauf von Röntgenstrahlungsquelle 12 und Detektionseinheit 14 ist während einer Aufnahme so aufeinander abgestimmt, daß, wie eingangs erwähnt, schmale vertikale Aufnahmebereiche von Einzelbildern auf den Detektoren 74 bzw. 76 zu einem Gesamtbild zusammengefügt abgebildet werden.
Dadurch, daß in der Detektionseinheit 14 mehrere Detektorfolien 74 bzw. Detektoren 76 vorgesehen sind, welche die auf sie treffende Röntgenstrahlung nur teilweise absorbieren, werden auf den jeweiligen Detektorfolien 74 bzw. Detektoren 76 jeweils unterschiedliche Schnittbilder des Zahnbogens 82 erzeugt.
In der Detektionseinheit 14 in 5 sind drei Detektorfolien 74A, 74B und 74C vorgesehen. Die darauf abgebildeten Schnittebenen entsprechen den jeweils durch eine durchgezogene Linie dargestellten Fokusebenen 90A, 90B und 90C.
Wie in 5 zu erkennen ist, befinden sich die Fokusebenen 90A, 90B und 90C gestaffelt hintereinander entsprechend der Anordnung der Detektorfolien 74A, 74B, 74C innerhalb der Detektionseinheit 14.
Der Abstand d zwischen den Fokusebenen 90A und 90B bzw. 90B und 90C ist abhängig von der Anordnung sowohl der Röntgenstrahlungsquelle 12 als auch der Detektionseinheit 14 bzw. der darin aufgenommenen Detektorfolien 74 relativ zueinander.
Ausgehend von einer Stellung der Röntgenstrahlungsquelle 12 und der Detektionseinheit 14 direkt gegenüberliegend, wie es bei den Stellungen RB der Röntgenstrahlungsquelle 12 und SB der Detektionseinheit 14 der Fall ist, läßt sich der Abstand d zwischen zwei benachbarten Fokusebenen 90 wie folgt ermitteln:
Wenn a der Abstand zwischen der zentralen Detektorfolie 74B und dem Drehpunkt 92 ist, b der Abstand zwischen der Röntgenstrahlungsquelle 12 und dem Drehpunkt 92 ist und c der Abstand zwischen zwei benachbarten Detektorfolien 74A, 74B bzw. 74B, 74C ist, dann berechnet sich der Abstand d zwischen zwei benachbarten Fokusebenen 90A, 90B bzw. 90B, 90C gemäß d = b × c/(a + b).
Die jeweiligen Abstände sind in den 5 und 6 mit den entsprechenden Buchstaben bezeichnet, wobei die in den Figuren gezeigten Verhältnisse nicht quantitativ den tatsächlichen Verhältnissen entsprechen.
Bei der Verwendung von drei Detektorfolien 74A bis 74C resultieren also drei Fokusebenen 90A bis 90C, die im Abstand d voneinander vorliegen.
Dabei wird unter der Position der Röntgenstrahlungsquelle 12, die zur Berechnung der Lage und des Abstandes d der Fokusebene 90 bzw. zur Bestimmung des Abstandes b herangezogen wird, der gemittelte Entstehungsort der Röntgenstrahlung, beispielsweise der gemittelte Ort einer Röntgenkathode, verstanden.
In den Figuren ist die Röntgenstrahlungsquelle 12 schematisch als Kreiszylinder gezeigt, wobei angenommen sei, daß der gemittelte Ort der Entstehung der Röntgenstrahlung im axialen Zentrum des Kreiszylinders liegt.
In 6 ist die Anordnung mit einer Detektionseinheit 14 gezeigt, welche fünf Detektorfolien 74A bis 74E verwendet. Gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach 5 weist die Detektionseinheit 14 eine näher in Richtung der Röntgenstrahlungsquelle 12 angeordnete zusätzliche Speicherfolie 7492 und eine auf der entgegengesetzten Seite der Detektionseinheit 14 vorgesehene zusätzliche Detektorfolie 74E auf.
Dementsprechend werden auf den Detektorfolien 74A bis 74E jeweils eine Fokusebene 90A, 90B, 90C, 9092 bzw. 90E scharf abgebildet, wovon jeweils zwei benachbarte Fokusebenen 90 im Abstand d voneinander vorliegen, der sich gemäß oben angegebener Formel berechnet.
Die am Beispiel der Detektorfolien 74 erläuterte Berechnung des Abstandes d erfolgt bei CCD- oder CMOS-Detektoren 76 analog. Zur Bestimmung der Abstände a und b wird dabei die Lage der strahlungsempfindlichen Oberfläche 77 als Bezugsgröße genommen.
Durch die Anordnung der Röntgenstrahlungsquelle 12 und der Detektionseinheit 14 zueinander sowie durch die Verwendung mehrerer hintereinander angeordneter Detektorfolien 74 bzw. Detektoren 76 oder Kombinationen hiervon gelingt es, mit nur einer Aufnahme in mehreren hintereinander liegenden Fokusebenen 90 die Röntgendichte des Objektes scharf auf die jeweiligen Detektorfolien 74 bzw. Detektoren 76 abzubilden. Die dafür notwendige Röntgendosis liegt beispielsweise im Falle einer dentalen, intraoralen Röntgenaufnahme, was hier am Beispiel des Zahnbogens 82 veranschaulicht ist, in der gleichen Größenordnung wie bei einer intraoralen Standard-Einzelaufnahme.
Die von einem Detektorfolie 74 bzw. einem Detektor 76 durchgelassene Röntgenstrahlung erreicht dahinterliegende Detektorfolien 74 bzw. Detektoren 76, so daß bei gleicher Strahlenbelastung Schnittbilder entsprechend der Anzahl der verwendeten Detektorfolien 74 bzw. Detektoren 76 erzeugt werden können.
In 7 ist ein Diagramm dargestellt, welches die Abnahme der Intensität des Röntgenlichts in einem Stapel von zehn intraoralen Standard-Detektorfolien bei einer Röhrenspannung von 70 kV zeigt, was etwa 35 keV mittlerer Röntgenenergie entspricht.
Wie in 7 qualitativ zu erkennen ist, liegt die Röntgenstrahlung auch nach Durchdringen von mehreren Detektorfolien mit relativ hoher Intensität vor, was ausreicht, um auf jeweils einer nachfolgenden Detektorfolie ein Bild zu erzeugen.
Außerhalb der Fokusebenen 90 liegende Ebenen werden verwischt auf den Detektoren 74 bzw. 76 dargestellt.
Bei der Verwendung von Detektorfolien 74 können die erfassten Schnittbilder nach dem digitalen Auslesen mit einer herkömmlichen Bildbearbeitung nachbearbeitet werden, welche die mittlere Röntgendichte aus denjenigen Bildebenen abzieht, welche außerhalb der der entsprechenden Detektorfolie 74 zugeordneten Fokusebene 90 liegt.
Bei der Verwendung von CCD-Detektoren 76 bzw. CMOS-Detektoren 76 erfolgt die Bildbearbeitung automatisch durch die Steuer-/Recheneinheit 56 oder, wie erwähnt, durch einen externen Rechner.
Die oben angesprochene Leuchteinheit 94 ist an dem Doppelgelenk 22 auf Höhe der Röntgenstrahlungsquelle 12 und der Detektionseinheit 14 angebracht. Sie wirft entsprechend der Anzahl der verwendeten Detektoren 74 bzw. 76 linienhaft Licht in jeweils einer xz-Ebene auf das Objekt 82, beispielsweise mittels jeweils eines Leuchtdioden-Arrays 96.
Der Abstand zwischen zwei jeweils einem Lichtstrahl zuzuordnenden xz-Ebenen und deren Lage entspricht dem Abstand d zwischen den Fokusebenen 90 bzw. der Lage der Fokusebenen 90.
Auf diese Weise können Bezugslinien auf die Außenkontur des Objekts 82 projiziert werden, um das Objekt 82 vor der Röntgenaufnahme entsprechend der Lage der Fokusebenen 90 auszurichten.
Die einzelnen Leuchtdioden-Arrays 96 können mittels Elektromotoren 98 auf der y-Achse verfahren werden, und bei Verwendung von unterschiedlichen Detektionseinheiten 14, bei denen der Abstand c zwischen den Detektoren 74 bzw. 76 unterschiedlich ausfällt, entsprechend dem berechneten Abstand d zueinander positioniert werden.
Das oben erläuterte Grundprinzip zur Erzeugung mehrerer Schnittbilder ist nicht nur bei geradlinigen Bahnen 86 und 88 der Röntgenstrahlungsquelle 12 bzw. der Detektoreinheit 14 anwendbar.
Auch eine Verwendung beispielsweise bei sogenannten Panoramaröntgenaufnahmen, bei denen die Röntgenstrahlungsquelle und die Detektionseinheit auf bogenförmigen Bahnen bewegt werden, kommt in Betracht.
Folgende weitere Abwandlungen der oben geschiderten Ausführungsbeispiele sind möglich:
Die Detektionseinheit 14 umfaßt mindestens zwei der nachgenannten Detektortypen umfaßt: Silberhalogenidfilme, Speicherfolien, Bildwandler-basierte Detektoren.
Die Detektionseinheit 14 umfaßt mindestens zwei Detektorfolien 74 und/oder Detektoren 76, die sich im Ansprechen auf die von der Röntgenstrahlungsquelle 12 abgegebenen Röntgenstrahlen unterscheiden.
Dabei nimmt der Röntgen-Wirkungsquerschnitt der Detektoren vorzugsweise in Strahlrichtung zu.
Wird die Zunahme des Wirkungsquerschnittes so gewählt, daß die Menge des in den Detektoren absorbierten Röntgenlichtes im wesentlichen gleich ist, haben die von den Detektoren erzeugten Bilder im wesentlichen gleiche Schwärzung und gleichen Kontrast.
Ist für mindestens einen der Detektoren der Detektionseinheit ein Servoantrieb vorgesehen, der den Detektor beim Bewegen längs der Detektionsbahn parallel zur Detektorebene oder antiparallel zu dieser zusätzlich bewegt, so kann man hiermit die Lage der zugeordneten Fokusebene beeinflussen.
Dabei ist die zusätzliche Bewegung vorzugsweise proportional zum Weg der Detektionseinheit 14.
Vorzugsweise ist die zusätzliche Bewegung auch proportional zum Abstand des betrachteten Detektors von der in Strahlrichtung gesehenen Mitte der Detektionseinheit.

Claims

Röntgengerät mit a) einer Röntgenstrahlungsquelle (12) zum Durchstrahlen eines Objekts (82), welche mittels eines ersten Antriebsmittels (48') entlang einer Quellenbahn (86) bewegbar ist; und b) einer Detektionseinheit (14), auf welche Röntgenstrahlung nach Durchdringen des Objekts (82) trifft und welche mittels eines zweiten Antriebsmittels (48) entlang einer Detektorbahn (88) verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß c) die Detektionseinheit (14) wenigstens zwei Detektoren (74; 76) umfaßt, welche ca) auf Röntgenlicht ansprechen; und cb) parallel beabstandet hintereinander angeordnet sind; wobei d) die Detektoren (74; 76) ggf. mit Ausnahme eines hintersten jeweils lediglich einen Teil der auf sie treffenden Röntgenstrahlung absorbieren.
Röntengerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß senkrecht auf der Strahlrichtung stehende Hauptflächen der Detektoren (74; 76) im wesentlichen eben sind.
Röntgengerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoren (74) Detektorfolien (74) sind, insbesondere Speicherfolien.
Röntgengerät nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoren (76) CCD-Detektoren oder CMOS-Detektoren sind.
Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen drei und elf Detektoren (74; 76) vorgesehen sind.
Röntgengerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß drei Detektoren (74; 76) vorgesehen sind.
Röntgengerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß fünf Detektoren (74; 76) vorgesehen sind.
Röntgengerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sieben Detektoren (74; 76) vorgesehen sind.
Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leuchteinheit (94) vorgesehen ist, welche ein der Lage und Anzahl von Fokusebenen (90) entsprechendes Linienmuster auf die Außenkontur des Objekts (82) projiziert.
Röntgengerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchteinheit (94) Leuchtdioden-Arrays (96) entsprechend der Anzahl der Fokusebenen (90) umfasst.
Detektionseinheit für ein Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit wenigstens einem zumindest zweidimensional auflösenden für Röntgenlicht empfindlichen Detektor (74; 76), dadurch gekennzeichnet, daß a) wenigstens zwei Detektoren (74; 76) vorgesehen sind, welche parallel beabstandet angeordnet sind; b) die Detektoren (74; 76) ggf. mit Ausnahme eines hintersten Röntgenstrahlung lediglich teilweise absorbieren.
Detektionseinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse (62) vorgesehen ist, welches mit Ausnahme eines Eingangsfensters (80) aus lichtundurchlässigem Material gefertigt ist.
Detektionseinheit nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Seitenwand (66) des Gehäuses (62) Öffnungen (68) vorgesehen sind, durch welche die Detektoren (74; 76) in das Gehäuse (62) einschiebbar sind.
Detektionseinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoren (74; 76) in Führungsnuten (72) innerhalb des Gehäuses (62) sitzen.
Detektionseinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seitenwand (80) des Gehäuses (62) eine Kunststofffolie, insbesondere eine geschwärzte Folie aus Polyethylenterephthalat umfaßt.
Detektionseinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seitenwand (80) des Gehäuses (62) eine Folie aus einem Metall niedriger Ordnungszahl ist, welches Röntgenstrahlung lediglich in geringem Ausmaß absorbiert.
Detektionseinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Detektoren Detektorfolien (74), insbesondere Speicherhfolien vorgesehen sind.
Detektionseinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Detektoren (76) CCD-Detektoren (76) oder CMOS-Detektoren (76) vorgesehen sind.
Detektionseinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß für die Detektionseinheit (14) ein Servoantrieb (44) vorgesehen ist, der die Detektionseinheit (14) beim Bewegen längs der Detektionsbahn (88) parallel zur Detektionsbahn (88) ausgerichtet hält.
Detektionseinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß für die Detektionseinheit (14) ein Servoantrieb (44) vorgesehen ist, der die Detektionseinheit (14) beim Bewegen längs der Detektionsbahn (88) senkrecht zur Strahlrichtung ausgerichtet hält.
Detektionseinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionseinheit (14) mindestens zwei der nachgenannten Detektortypen umfaßt: Silberhalogenidfilme, Speicherfolien, Bildwandler-basierte Detektoren.
Detektionseinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionseinheit (14) mindestens zwei Detektoren (74; 76) umfaßt, die sich im Ansprechen auf die von der Röntgenstrahlungsquelle (12) abgegebenen Röntgenstrahlen unterscheiden.
Detektionseinheit nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Röntgen-Wirkungsquerschnitt der Detektoren (74; 76) in Strahlrichtung zunimmt.
Detektionseinheit nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunahme des Wirkungsquerschnittes so gewählt ist, daß die Menge in den Detektoren (74; 76) absorbierten Röntgenlichtes im wesentlichen gleich ist.
Detektionseinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß für mindestens einen der Detektoren (74; 76) der Detektionseinheit (14) ein Servoantrieb vorgesehen ist, der den Detektor (74; 76) beim Bewegen längs der Detektionsbahn (88) parallel zur Detektorebene oder antiparallel zu dieser zusätzlich bewegt.
Detektionseinheit nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Bewegung proportional zum Weg der Detektionseinheit (14) ist.
Detektionseinheit nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Bewegung proportional zum Abstand des betrachteten Detektors (74; 76) von der in Strahlrichtung gesehenen Mitte des Detektionseinheit (14) ist.