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Die
Erfindung betrifft ein Computertomographie-System mit einem feststehenden
Anodenring, wie er aus Computertomographie-Systemen der fünften
Generation bekannt ist.
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Beispielhaft
wird auf die Patentschrift
DE 10 2004 061 347 B3 verwiesen. Diese Patentschrift
zeigt ein CT-System der fünften Generation, bei dem mit Hilfe
eines gerichteten Elektronenstrahls an einem feststehenden Anodenring
Röntgenstrahlung erzeugt wird, die mit Hilfe eines Bowtie-Filters
und Kollimatoren vorgefiltert wird und auf einen gegenüberliegenden,
ebenfalls am Tragrahmen angebrachten, Detektor auftrifft. Der Tragrahmen
wird hierbei kontinuierlich mit dem umlaufenden Fokus, der durch
den Elektronenstrahl erzeugt wird, ausgerichtet, so dass der entstehende
Röntgenstrahlungsfächer immer in gleicher Weise
durch den am Tragrahmen angebrachten Filter durchtritt und auf den
gegenüberliegenden Detektor auftrifft.
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Ein
solches CT-System ist einerseits sehr aufwendig gebaut, da der zu
erzeugende Elektronenstrahl einer komplexen Ablenkungsvorrichtung
bedarf, um ihn entsprechend auf dem Anodenring auszurichten. Des
Weiteren ergeben sich bei einem derartigen CT-System räumliche
Probleme, da die hier verwendete Elektronenstrahlkanone im Bereich
der Systemachse angeordnet sein muss. Hierdurch wird die freie Verschiebbarkeit
einer Patientenliege oder eines Objekttisches entweder stark behindert
oder es ist ein noch höherer Kostenaufwand notwendig, um einen
Elektronenstrahl über eine wesentlich längere Strecke
zu bündeln und zur Anode zu führen. Sehr aufwendig
ist auch die Verwendung eines stationären, 270° bis
360° abdeckenden, Detektors, wie es bei den CT-Systemen
der fünften Generation üblich ist.
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Andererseits
sollte auch kein System verwendet werden, bei dem eine Röntgenröhre
auf einer Gantry oder einem Tragrahmen angebracht werden muss, da
für eine derartige Anordnung ein sehr aufwendig gelagerter
Tragrahmen notwendig ist, um die durch die Röntgenröhre
entstehenden g-Kräfte zu beherrschen. Des Weiteren ist
es bei einer solchen Ausführung eines CT-Systems notwendig, über
kostspielige Schleifringe die Hochspannungsversorgung der Röntgenröhren
sicherzustellen.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, ein einfacheres CT-System zu finden,
bei dem einerseits auf die Anbringung einer Röntgenröhre
auf einem Tragrahmen verzichtet werden kann und andererseits keine
räumliche Beschränkungen entstehen, wie sie beim
Einsatz von Elektronenstrahlkanonen mit den entsprechenden Vorrichtungen
zur Umleitung und Bündelung von Elektronenstrahlen entstehen.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruches
1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind
Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
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Die
Erfinder haben erkannt, dass es möglich ist, ein Computertomographie-System
mit einem feststehenden Anodenring, ohne die Verwendung einer Elektronenstrahlkanone
zu verwirklichen, indem dem feststehenden Anodenring gegenüberliegend ein
Kathodenring aufgebracht wird, der mit Hilfe eines Lasers punktuell
zur Elektronenemission angeregt wird, so dass aufgrund eines zwischen
Anode- und Kathode bestehenden elektrischen Feldes auch punktuelle
Röntgenfoken entstehen. Die Anregung der Elektronenemission
kann hierbei durch ein in Relation zu einer Röntgenröhre
sehr leichten Laser erzeugt werden, wobei dieser Laser auf dem Tragrahmen
angebracht werden kann, der einen Filter mit Kollimator und einem
gegenüberliegenden Detektor trägt. Um die Elektronenemissionsanregung
mit Hilfe eines Lasers durchführen zu können,
ist es notwendig, den Vakuumbereich, in dem der Anodenring und der
Kathodenring angebracht sind, mit einem lichtdurchlässigen
Fenster auszustatten, so dass das Laserlicht auf den Kathodenring
auftref fen kann. Bezüglich der geometrischen Ausgestaltung
der Anordnung von Anodenring und Kathodenring bestehen unterschiedliche
Möglichkeiten, wobei einerseits die Möglichkeit
besteht, den Kathodenring auf der Rückseite zu bestrahlen,
so dass auf der Vorderseite die Elektronen in Richtung Anode emittiert
werden. Andererseits besteht auch die Möglichkeit, durch
entsprechende geometrische Anordnung von Laser und Kathode und Anode
eine Möglichkeit zu schaffen den Kathodenring von der Emissionsseite,
also der Vorderseite, mit einem Laserstrahl anzuregen, wobei hierdurch
eine größere Elektronenausbeute erreicht werden
kann.
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Entsprechend
diesem Grundgedanken schlagen die Erfinder ein Computertomographie-System
mit einer feststehenden und 360° umlaufenden Röntgenröhre
vor, welche einen Anodenring und mindestens einen Kathodenring aufweist, der
eine Systemebene senkrecht zu einer Systemachse aufspannt, wobei
zwischen Anode und dem mindestens einen Kathodenring ein Vakuumbereich vorgesehen
ist, der teilweise durch ein licht- und/oder infrarotdurchlässiges
Vakuumfenster begrenzt wird. Weiterhin weist dieses erfindungsgemäße
Computertomographie-System einen parallel zur Systemebene um die
Systemachse rotierbaren Tragrahmen auf, an dem in mindestens einer
Winkelposition ein System mit einem Laser oder einem Positionssensor zur
lokalen Aktivierung einer Elektronenemission am Kathodenring und
ein Filter- und/oder Kollimatorsatz befestigt sind und gegenüberliegend
zum Filter- und Kollimatorsatz ein Detektor angeordnet ist.
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Bei
dieser erfindungsgemäßen Ausführung eines
Computertomographie-System wird also mit Hilfe eines auf einem rotierbaren
Tragrahmen angebrachten Lasersystems synchron zur Rotation des Tragrahmens
mit Hilfe des darauf angebrachten Lasers am Kathodenring umlaufende
Elektronenemissionsspots erzeugt. In Verbindung mit einer so genannten
Multiemitter-Kathode kann der Laser auch einfach als Positionssensor
in Verbindung mit Photoschaltern auf der Seite des feststehenden
Kathodenrings verwendet werden oder es kann ein anderer Positionssen sor,
zum Beispiel ein Hallsensor, genutzt werden, um am Umfang an der
gewünschten Position eine Elektronenemission frei zu geben.
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Entsprechend
der Position der aktivierten Elektronenemission entsteht auf dem
Anodenring ein umlaufender Fokus von dem Röntgenstrahlung
ausgeht, die mit Hilfe des ebenfalls auf dem Tragrahmen befestigten
Kollimatorsatzes bezüglich des Strahlenfächers
begrenzt wird und mit Hilfe eines Filters, beispielsweise eines
Bowtie-Filters, optimal an die Erfordernisse des verwendeten Detektors
angepasst wird. Ein solches System, bestehend aus Laser und Filter beziehungsweise
Kollimatorsatz, ist wesentlich leichter als eine Röntgenröhre,
wie sie auf der Gantry von CT-Systemen der 3ten Generation verwendet
wird. Hierdurch ist eine einfachere und leichtere Bauweise des Tragrahmens
möglich. Andererseits besteht auch die Möglichkeit,
den Tragrahmen bei gleich aufwendiger Konstruktion wesentlich schneller
rotieren zu lassen, wodurch höhere Scangeschwindigkeiten möglich
werden, was insbesondere im Bereich der Cardio-CT vorteilhaft ist.
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Erfindungsgemäß kann
das licht- und/oder infrarot-durchlässiges Vakuumfenster
als Quarz-Fenster ausgebildet sein.
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Bezüglich
einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäße
Computertomographie-Systems, bei dem die Anregung der Elektronenemission
von der Rückseite des Kathodenring stattfindet, wird vorgeschlagen,
dass der Kathodenring an der Innenseite des licht- und/oder infrarotdurchlässigen
Vakuumfensters verläuft, wobei der vom Laser ausgesendete Lichtstrahl
auf den Kathodenring auf der dem Vakuumfenster zugewandten Seite
auftrifft, während die Elektronen auf der der Anode zugewandten
Seite emittiert werden.
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Eine
derartige Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Kathodenring
optimal relativ zum Anodenring positioniert werden kann. Allerdings
besteht der Nachteil, dass eine etwas redu zierte Elektronenausbeute
gegenüber einer Bestrahlung der Vorderseite des Kathodenrings
besteht.
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Entsprechend
schlagen die Erfinder auch eine zweite Variante des erfindungsgemäßen
Computertomographie-Systems vor, bei dem die Vorderseite des Kathodenrings
durch den Laser bestrahlt wird. Dies bedeutet, dass der Kathodenring
gegenüber des licht- und/oder infrarotdurchlässigen
Vakuumfensters angeordnet wird, wobei der Laser derart ausgerichtet
ist, dass ein Laserstrahl auf der Oberfläche des Kathodenrings
auftrifft, welche der Anode zugewandt ist und auf der die Elektronenemission stattfindet.
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Je
nach Positionierung des Lasers kann es beispielsweise auch vorteilhaft
sein, zwischen dem Laser und dem Kathodenring mindestens eine Spiegelfläche
anzuordnen, welche den Laserstrahl zur Kathodenoberfläche
ablenkt. Diese mindestens eine Spiegelfläche kann einerseits
innerhalb des Vakuumbereiches der Röntgenröhre
angeordnet werden. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn diese mindestens
eine Spiegelfläche ringförmig ausgebildet ist.
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Befindet
sich diese Spiegelfläche innerhalb des Vakuumbereiches
so ist es vorteilhaft, diese Spiegelfläche an ein negatives
Potential anzuschließen, so dass Elektronen oder Teilchen,
die aus der Kathode emittiert werden, nicht auf der Spiegeloberfläche
auftreffen und diese verschmutzen.
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Im
Rahmen der Erfindung liegt es auch, wenn mindestens eine Spiegelfläche
außerhalb des Vakuumbereiches der Röntgenröhre
angeordnet ist, beispielsweise um eine einfachere Positionierung des
Laser-Systems auf dem Tragrahmen zu ermöglichen, oder gegebenenfalls
eine variable Ablenkung des Laserstrahls ausführen zu können.
Hierdurch können beispielsweise unterschiedliche Emissionsspots
auf dem Kathodenring angestrahlt werden, um einen Effekt ähnlich
der Springfokusse in konventionellen CT-Systemen erreichen zu können.
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Während
das bisher beschriebene CT-System in seiner Funktion im Wesentlichen
einem Computertomographie-System der dritten Generation mit einem
Fokus-Detektorsystem entspricht, kann auf dem erfindungsgemäßen
Computertomographie-System auch an mindestens einer weiteren Winkelposition
ein weiteres System aus einem weiteren Laser zur Aktivierung einer
Elektronenemission am Kathodenring, ein weiterer Filter- und/oder
Kollimatorsatz, und ein dem Filter- und Kollimatorsatz gegenüberliegender
weiterer Detektor befestigt werden. Hierdurch ist es möglich,
die Abtastrate des CT-Systems zu vervielfältigen, wobei
die so entstehenden mehrfachen Fokus-Detektorsysteme entweder gleiche
Fächerwinkel aufweisen können oder gegebenenfalls
mit unterschiedlichen Fächerwinkeln betrieben werden können.
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Gemäß einer
anderen erfindungsgemäßen Variante des hier vorgestellten
Computertomographie-Systems schlagen die Erfinder auch vor, dass mindestens
ein weiterer Kathodenring vorgesehen ist, welcher gleichzeitig mit
einer anderen Spannung als der erste Kathodenring betrieben werden
kann. Auf diese Weise ist es möglich, das hier vorgestellte CT-System
als Mehrenergie-Scanner zu betreiben, indem beispielsweise ein erstes
System aus Laser, Filter und gegenüberliegendem Detektor
in Verbindung mit einem ersten Kathodenring einer ersten Spannung
betrieben wird, während ein zweites System aus Laser, Filter
und Detektor mit einem zweiten Kathodenring, welcher mit einer zweiten
Spannung beaufschlagt ist, betrieben wird. Es liegt des Weiteren
auch im Rahmen der Erfindung, wenn das mindestens eine weitere Laser/Filter/Detektor-System die
zuvor beschriebenen Merkmale des ersten Laser/Filter/Detektor-Systems
aufweist.
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Vorteilhaft
ist es weiterhin, wenn das Computertomographie-System über
Detektoren verfügt, die als Mehrzeilendetektoren ausgebildet
sind.
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Auch
ist es vorteilhaft, den feststehenden Anodenring mit mindestens
einem umlaufenden Kühlungskanal zu versehen, um auch bei
höherer Belastung eine ausreichende Kühlung sicherzustellen.
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In
einer besonderen Variante des Computertomographie-Systems wird außerdem
vorgeschlagen, dass der mindestens eine Kathodenring aus mindestens
zwei Segmenten aufgebaut ist, die mit unterschiedlichen Spannungen
beaufschlagt werden können. Auch dieser Aufbau ermöglicht
auf einfache Weise eine Abtastung mit unterschiedlichen Röntgenenergien
durchzuführen.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die
zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind.
Hierbei werden die folgenden Bezugszeichen verwendet: 1:
Computertomographie-System; 2: Gantrygehäuse; 3:
Patientenliege; 4: Steuer- und Recheneinheit; 5:
Systemachse; 6: stationärer Anodenring; 7:
rotierbarer Tragrahmen; 8: Detektor; 8.1: erster
Detektor; 8.2: zweiter Detektor; 9: Laser; 9.1:
erster Laser; 9.2: zweiter Laser; 10: Bowtie-Filter; 10.1: erster
Bowtie-Filter; 10.2: zweiter Bowtie-Filter; 11: z-Kollimatoren; 11.1:
erste z-Kollimatoren; 11.2: zweite z-Kollimatoren; 12: φ-Kollimatoren; 13:
Patient; 14: Röntgenröhre; 15:
Kontrolleinheit; 16.1: Kühlungskanal; 16.2:
Kühlungskanal; 17: Vakuumbereich; 18:
Quarzfenster; 18.1: erstes Quarzfenster; 18.2:
zweites Quarzfenster; 19: Fokus; 19.1: erster Fokus; 19.2:
zweiter Fokus; 20: Laserstrahl; 20.1: erster Laserstrahl; 20.2:
zweiter Laserstrahl; 21: Kathodenring; 21.1: erster
Kathodenring; 21.2: zweiter Kathodenring; 22:
Elektronenstrahl; 22.1: erster Elektronenstrahl; 22.2:
zweiter Elektronenstrahl; 23: Röntgenstrahlungsfächer; 23.1:
erster Röntgenstrahlungsfächer; 23.2:
zweiter Röntgenstrahlungsfächer; 24:
Spiegel; 24.1: erster Spiegel; 24.2: zweiter Spiegel;
Prg1-Prgn: Computer-Programme; φ1, φ2: Fächerwinkel.
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Es
zeigen im Einzelnen:
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1 Schematische
3D-Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Computertomographie-Systems;
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2 schematischer
Querschnitt im Gantrybereich mit einem Laser/Filter/Detektor-System;
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3 Schnitt
A-A aus 2;
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4 Querschnitt
im Gantrybereich durch ein erfindungsgemäßes CT-System
mit zwei Laser/Filter/Detektor-Systemen;
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5 Längsschnitt
durch Röntgenröhre und Laser/Filter-Bereich einer
Gantry, mit Anregung der Elektronenstrahlemission von der Rückseite
des Kathodenrings;
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6 Längsschnitt
durch Röntgenröhre und Laser/Filter-Bereich einer
Gantry mit Anregung der Elektronenstrahlemission von der Vorderseite
des Kathodenrings;
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7 Längsschnitt
durch Röntgenröhre und Laser/Filter-Bereich einer
Gantry mit zwei Kathodenringen, mit Anregung der Elektronenstrahlemission von
der Vorderseite der Kathodenringe; und
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8 Längsschnitt
durch Röntgenröhre und Laser/Filter-Bereich einer
Gantry mit zwei Kathodenringen, mit Anregung der Elektronenstrahlemission von
der Rückseite der Kathodenringe.
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Die 1 zeigt
eine Übersichtsdarstellung eines erfindungsgemäßen
Computertomographie-Systems 1 mit einem Gantrygehäuse 2,
welches eine zentrale Messöffnung aufweist, durch die ein Patient 13 mit
Hilfe eines in Richtung der Systemachse 5 längs
verschiebbaren Patiententisches 3 verschoben werden kann.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung von Röntgenröhre
und Laser/Filter/Detektor-System auf der Gantry befindet sich im
Inneren des Gantrygehäuses 2 und ist hier nicht
erkennbar. Das CT-System 1 kann mit Hilfe einer Steuer-
und Recheneinheit 4 betrieben werden, wobei die Betriebsprogramme
Prg1 bis Prgn in
einem Speicher in dieser Steuer- und Recheneinheit gespeichert sind. Mit
Hilfe dieser Betriebsprogramme kann auch eine Auswertung von aufgenommenen
Detektordaten statt finden, wobei hier alle im Stand der Technik
genutzten Verfahren zur Auswertung der Detektordaten für
die Spiralabtastung oder sequentielle Abtastung mit Einzel- oder
Mehrzeilendetektoren zur Anwendung kommen können.
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Eine
beispielhafte erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Aufbaus einer Röntgenröhre und eines Laser/Filter/Detektor-Systems
an einem Tragrahmen ist in den 2 und 3 dargestellt.
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Die 2 zeigt
einen Querschnitt senkrecht zur Systemachse, während die 3 einen
Längsschnitt parallel zur Systemachse darstellt. Gezeigt
ist eine Röntgenröhre bestehend aus einem um 360° umlaufenden
Anodenring 6, welcher einen Fokus 19 aufweist,
der mit der Rotation des Tragrahmens 7 um 360° entlang
des Anodenrings 6 wandert. Dieser Fokus 19 wird
erzeugt, indem ein Laser 9 durch ein in der Röntgenröhre – hier
noch nicht dargestellt – eingelassenes Vakuumfenster an
einem – ebenfalls hier noch nicht dargestellten – Kathodenring
einen Hitzespot erzeugt, durch den der Kathodenring punktförmig
zur Elektronenemission angeregt wird. Aufgrund der angelegten Potentialdifferenz
zwischen Anodenring und Kathodenring wird ein Elektronenstrahl induziert,
der einen Fokus auf der Anodenseite erzeugt. Hierdurch wird Röntgenstrahlung
erzeugt, die als Strahlungsfächer 23 von dem Fokus 19 ausgehend zu
einem gegenüberliegenden Detektor 8 geführt wird.
Zur Filterung und Abgrenzung dieses Strahlungsfächers 23 befindet
sich am Tragrahmen 7 ein Filter- und Kollimatorsatz mit
einem Bowtie-Filter 10, welcher die Strahlung in φ-Richtung
variabel filtert, um eine verbesserte Dosisausnutzung des Detektors zu
erhalten, wie es aus den Röntgenröhren von CT-Systemen
der 3ten Generation bekannt ist. Weiterhin wird mit Hilfe von φ-Kollimatoren 12 und
z-Kollimatoren 11, die ebenfalls am Tragrahmen 7 befestigt
sind, eine Strahlungsbegrenzung des Fächerstrahls 23 bewirkt,
so dass der Strahlenfächer den Detektor 8 in der
gewünschten Weise abdeckt. Aufgrund der Rotation des Tragrahmens 7,
welcher sowohl den Detektor 8 als auch den Laser 9 mit
den Filter- und Kollimatorensatz 10, 11, 12 trägt,
wird die Anregung der Elektronenemission auf der Kathode und damit
der Fokus um entsprechend der Drehung des Tragrahmens 7 am
Anodenring um 360° um die Systemachse 5 herumgeführt.
Auf diese Weise ist es möglich, eine optimale Filterung
der entstehenden Strahlung einerseits zu erzeugen und andererseits den
Tragrahmen aufgrund der nicht vorhandenen schweren Röntgenröhre,
wie sie bei CT-Systemen der dritten Generation auf der Gantry vorliegen,
wesentlich leichter auszuführen. Durch die verminderten
g-Kräfte im Bereich des Tragrahmens besteht andererseits
auch die Möglichkeit, die Rotationsgeschwindigkeit des
Tragrahmens wesentlich zu erhöhen.
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Der
Rahmen der Erfindung beschränkt sich nicht auf ein einziges
Laser/Filter/Detektor-System am Tragrahmen, sondern es können
im Sinne der Erfindung auch mehrere solche Systeme am Tragrahmen
angeordnet werden, beispielsweise zwei um 90° versetzte
Systeme oder auch drei um jeweils 120° versetzte Systeme.
Hierbei ist lediglich die Größe der verwendeten
Detektoren emittierend, wobei es insbesondere bezüglich
der entstehenden Streustrahlung wegen günstig ist, mit
zwei um 90° versetzte Systeme zu verwenden.
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Die 4 zeigt
ein derartiges erfindungsgemäßes Computertomographie-System
mit zwei um 90° versetzte Laser/Filter/Detektor-Systemen
an einem Tragrahmen im Querschnitt. Auf dem hier nicht erkennbaren
Tragrahmen 7 befindet sich mit einem Versatz um 90° ein
erster Filter-/Kollimatorsatz 10.1, 12.1, der
einen Strahlungsfächer 23.1, ausgehend von einem
Fokus 19.1, filtert und auf einen gegenüberliegenden
Detektor 8.1 richtet. Um 90° versetzt hierzu ist
ein zweiter Filter- und Kollimatorsatz 10.2, 12.2 angeordnet,
der einen zweiten Strahlungsfächer 23.2, ausgehend
von einem Fokus 19.2, zum gegenüberliegenden Detektor 8.2 begrenzt
und filtert. Die beiden Strahlungsfächer 23.1 und 23.2 weisen
in dem hier gezeigten Beispiel unterschiedliche Fächerwinkel φ1 und φ2 auf.
Es ist allerdings zu betonen, dass im Rahmen der Erfindung auch
Ausführungen mit gleich großen Fächerwinkeln
enthalten sind.
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Eine
detaillierte Darstellung unterschiedlicher Ausführungen
der feststehenden 360° umfassenden Röntgenröhre 14 und
des dazugehörigen Laser/Filter-Systems ist in den 5 bis 8 dargstellt.
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Die 5 zeigt
eine erste einfache Variante. Die Röntgenröhre 14 weist
einen Anodenring 6 auf, in dem zur verbesserten Wärmeableitung
zwei Kühlungskanäle 16.1 und 16.2 in
der Nähe des entstehenden Fokus 19 angeordnet
sind. Die aktive Anodenfläche mit dem Fokus 19 befindet
sich in einem Vakuumbereich 17, auf dessen gegenüberliegender Seite
ein Kathodenring 21, nach außen durch ein Vakuumfenster 18 begrenzt,
angebracht ist. Auf dem Tragrahmen 7 befindet sich ein
Laser 9, der einen Lichtstrahl 20 aussendet, der
das Vakuumfenster 18 durchtritt und auf der Rückseite
des Kathodenringes 21 auftrifft. Aufgrund der bekannten
Ausführung eines solchen Kathodenringes, bei der es sich
in der Regel um schwach wärmeleitende Materialien handelt,
entsteht ein Hitzespot, welcher zu einer Elektronenemission auf
der Vorderseite des Kathodenrings 21 führt. Aufgrund
der angelegten Potentialdifferenz zwischen dem Kathodenring 21 und
dem Anodenring 6 entsteht ein starkes elektrisches Feld,
welches die emittierten Elektronen als Elektronenstrahl 22 zu
einem gegenüberliegenden Fokus 19 führt.
Dort werden die Elektronen stark abgebremst und es entsteht auf
bekannte Weise die Röntgenstrahlung. Diese wird durch die
am Anodenring 6 befestigten Filter 10 und Kollimatoren 11 in
gewünschter Weise gefiltert und begrenzt, so dass der gewünschte
Strahlungsfächer 23 entsteht. Die Steuerung des
Lasers 9 und des Filters 10 und des Kollimators 11 wird
durch eine Kontrolleinheit 15, die hier ebenfalls am Tragrahmen 7 befestigt
ist, durchgeführt.
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Eine
mögliche andere Ausführung einer erfindungsgemäßen
Röntgenröhre mit Laser/Filter-System ist in der 6 dargestellt.
Diese zeigt eine ähnliche Ausführung wie die 5, jedoch
befindet sich zusätzlich im Vakuumbereich 17 ein
Spiegel 24, welcher den Lichtstrahl 20, der vom
Laser 9 ausgeht, ablenkt und auf die Vorderseite des Kathodenrings 21 führt.
Es entsteht damit auf der Vorderseite des Kathodenrings 21 ein
Hitzespot, durch den die Elektronenemission auf dem Kathodenring 21 angeregt
wird, so dass – wie zuvor geschildert – ein Röntgenstrahlungsfächer 23 erzeugt
wird.
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Es
wird in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass die gezeigten
Darstellungen der Anordnung der Laser beziehungsweise des Kathodenrings
nur beispielhaft sein sollen. Es sind entsprechend den Platzverhältnissen
auch andere Positionierungen möglich und insbesondere unterschiedliche
Strahlungsführungen des Laserstrahls zu verwirklichen.
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Während
die 5 und 6 Ausführungen einer
Röntgenröhre mit einem einzigen Kathodenring darstellen,
zeigen die 7 und 8 Variationen mit
zwei Kathodenringen, die gegebenenfalls mit unterschiedlicher Beschleunigungsspannung
betrieben werden können.
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Die 7 zeigt
eine Ausführungsvariante einer Röntgenröhre
mit zwei Kathodenringen 21.1 und 21.2, wobei mit
Hilfe von zwei Lasern 9.1 und 9.2 durch wiederum
zwei unterschiedlich positionierte Fenster 18.1 und 18.2 und
mit Hilfe von zwei im Vakuumbereich 17 positionierten Spiegeln 24.1 und 24.2 die
Lichtstrahlen der Laser 20.1 und 20.2 auf die Vorderseite
der beiden Kathodenringe 21.1 und 21.2 gelenkt
werden können, so dass an unterschiedlichen Stellen des
Anodenrings 6 zwei Fokusse 19.1 bzw. 19.2 entstehen.
In der gezeigten Darstellung wird der zweite Laser 9.2 einschließlich
des dazugehörigen Laserstrahls 20.2 und des entstandenen Elektronenstrahl
gestrichelt dargestellt. Dies soll bedeuten, dass an einer bestimmten
Winkelposition lediglich einer der beiden Lasersysteme betrieben wird,
wobei selbstverständlich die dazugehörigen Filter
und Kollimatoren angepasst sein müssen.
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Die 8 zeigt
ein ähnliches System, wobei jedoch hier ein einziger Laser 9 einen
Lichtstrahl aussendet, der über einen verstellbaren Spiegel 24 so abgelenkt
werden kann, dass er entweder einen ersten Kathodenring 21.1 oder
einen zweiten Kathodenring 21.2 – hier von der
Rückseite – zur Elektronenemission anregt, so
dass entsprechend der an den Kathodenringen anliegenden unterschiedlichen
Spannungen auch unterschiedliche Röntgenenergien entstehen.
Auch hierbei können entsprechend des tatsächlich
verwendeten Kathodenrings und der unterschiedlichen Position der
Foken 19.1 und 19.2 die Kollimatoren und Filter 11.1 und 10.1 mit
Hilfe der Kontrollvorrichtung 15 positioniert werden.
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Insgesamt
ermöglicht diese erfindungsgemäße Ausgestaltung
einer Kombination einer feststehenden Röntgenröhre
und eines auf einem Tragrahmen befestigten Lasers zur ortsvariablen
Fokuserzeugung sehr variabel nutzbare Computertomographie-Systeme.
Diese können insbesondere auch aufgrund ihrer reduzierten
g-Kräfte wesentlich geringere Umlaufzeiten, also kürzere
Abtastperioden erreichen, die insbesondere bei Kardiountersuchungen vorteilhaft
sind.
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Des
Weiteren ist es besonders vorteilhaft, dass durch die besondere
Ausgestaltung dieses Systems es nun möglich ist, die Öffnung
im Gantrygehäuse, durch welche Patienten zur Abtastung
geschoben werden müssen, wesentlich größer
zu gestalten, so dass weniger Platzängste bei Patienten entstehen
können.
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Aufgrund
der Ausgestaltung des Anodenrings wird zusätzlich eine
wesentlich bessere Wärmeverteilung erreicht, wobei nun
das Kühlungssystem im stationären Bereich untergebracht
ist und durch entsprechend angebrachte Kühlungskanäle eine
optimale Kühlung der Anodenflächen möglich ist.
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Es
wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die hier explizit
dargestellten Ausführungsformen der feststehenden und kreisförmig
angeordneten Röntgenröhre mit partieller Aktivierung
eines Röntgenstrahls nur beispielhaft sind. Die erfin dungsgemäße
Ausbildung des Tragrahmens mit fokusseitigem Filter und Kollimatorsatz
in Verbindung mit einem gegenüberliegenden am Tragrahmen
angebrachten Detektor kann ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen
auch mit anderen Bauarten von feststehenden und kreisförmig
ausgebildeten Röntgenröhren mit lokaler Aktivierung
eines Fokus oder mehrere Fokusse verwendet werden. Beispielsweise kann
eine Multiemitter-Kathode verwendet werden, bei der durch einen
Positionssensor, z. B. einen Hallsensor oder Photosensor eine Elektronenemission an
jeder gewünschten Stelle des Umfangs aktiviert werden kann.
In diesem Zusammenhang wird beispielsweise auf die Schriften mit
Aktenzeichen
DE 10 2005
049 601 oder
US 7,123,689 verwiesen.
Auch können andere Varianten zur Elektronenemissionstriggerung
in Verbindung mit plasmainduzierten Elektronenquellen verwendet
werden.
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Schließlich
führt das vorgestellte Design eines CT-Systems auch dazu,
dass die Ausgestaltung des Schleifringes, der bisher die Hochspannungsversorgung
der Röntgenröhre übernehmen musste, wesentlich
kostengünstiger ausgestaltet werden kann.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen
der Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004061347
B3 [0002]
- - DE 102005049601 [0048]
- - US 7123689 [0048]