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Die Erfindung betrifft ein Computertomographiegerät.
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Ein Computertomographiegerät der dritten Generation weist eine Gantry mit einem rotierbaren Teil und einem stationären Teil auf, welche in einem Gehäuse des Computertomographiegerätes bzw. der Gantry angeordnet sind. Der rotierbare Teil der Gantry trägt die Röntgenstrahlenquelle und den Röntgenstrahlendetektor. Während der Aufnahme von 2D-Röntgenprojektionen von einem Objekt rotieren die Röntgenstrahlenquelle und der Röntgenstrahlendetektor mit dem rotierbaren Teil der Gantry um ein zylinderförmiges Messfeld, in dem das Objekt angeordnet ist. Das zylinderförmige Messfeld wird insbesondere durch die Rotation der Röntgenstrahlenquelle und des Röntgenstrahlendetektors sowie die Ausdehnung des Röntgenstrahlendetektors in z-Richtung, also in Richtung der Systemachse des Computertomographiegerätes definiert.
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Ein solches Computertomographiegerät wird beispielsweise in der
DE 101 03 331 A1 gezeigt. Bei diesem Computertomographiegerät ist die Gantry verkippbar, so dass die Drehachse des rotierenden Teils aus der Horizontalrichtung herausschwenkbar ist. Der den rotierenden Teil innenseitig flankierende Bereich des Gehäuses ist konvex geformt, so dass dieser Gehäusebereich eine im Querschnitt entlang der Gehäuseachse nach außen gerichtete Krümmung aufweist.
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DE 101 26 465 C1 offenbart eine Abdeckung für eine tunnelförmige medizinische Einrichtung, insbesondere einen Computer- oder Kernspintomographen, bestehend aus einem beidseitig offenen Schlauch, der in der tunnelförmigen Einrichtung anordenbar ist.
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US 2008 / 0 171 935 A1 offenbart ein System zum Abbilden oder Behandeln eines in einem Isolationsbereich angeordneten Subjekts, wobei das System ein Bildgebungs- oder Therapiesystem umfasst, das außerhalb des Isolationsbereichs angeordnet und von diesem isoliert ist und einen Untersuchungsbereich definiert, und wobei das System ferner ein röhrenförmiges Element umfasst, das den Untersuchungsbereich überlappt und ein vom Isolationsbereich entferntes abgedichtetes Ende und ein offenes Ende in Fluidverbindung mit dem Isolationsbereich aufweist.
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DE 10 2006 008 255 A1 offenbart ein Röntgengerät, bei dem eine Röntgenquelle und ein Röntgendetektor gegenüberliegend angeordnet sind, wobei die Röntgenquelle eine um eine Anodenachse drehbare Anode aufweist.
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DE 10 2005 050 634 A1 offenbart eine Vorrichtung für eine Gantry eines Tomographiegerätes zur waagrechten Einbringung der Gantry in ein Gebäude oder in einen Raum.
Damit von der Röntgenstrahlenquelle ausgehende Röntgenstrahlung abgesehen von dem Objekt möglichst ungehindert auf den Röntgenstrahlendetektor treffen kann, weist das zumeist aus einem Metall ausgebildete Gehäuse des Computertomographiegerätes bzw. der Gantry eine das Messfeld umgebende, ringförmige Abdeckung bzw. ein ringförmiges Strahlenfenster aus einem röntgentransparenten Material auf. Das ringförmige Strahlenfenster dient unter anderem dazu mit dem Computertomographiegerät zu untersuchenden Patienten, den Blick in das Geräteinnere auf den rotierbaren Teil der Gantry zu verwehren, insbesondere um keine Ängste in den Patienten aufgrund der ansonsten sichtbaren rotierenden Massen aufkommen zu lassen.
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Diese ringförmige Abdeckung sollte möglichst dünn sein, um die nicht vollständig vermeidbare Schwächung der Röntgenstrahlung durch die Abdeckung möglichst gering zu halten. Andererseits muss die Abdeckung einer mechanischen Belastung standhalten, die beispielsweise in dem IEC Test 60601 mit einem statischen Gewicht, welches eine Masse von 25 kg aufweist, getestet wird.
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Immer breiter werdende Ausdehnungen der Röntgenstrahlendetektoren z-Richtung führen dazu, dass auch die ringförmige Abdeckung verbreitert wird, wobei die Materialstärke der ringförmigen Abdeckung erhöht werden muss, um die geforderte mechanische Stabilität zu erreichen. Diese Erhöhung der Materialstärke führt jedoch zu einer höheren Absorption von Röntgenstrahlung durch das Strahlenfenster, so dass in unerwünschter Weise die Röntgendosis bei der Untersuchung eines Objektes erhöht werden muss.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Computertomographiegerät der eingangs genannten Art derart anzugeben, dass bei einer Verbreiterung der Abdeckung in z-Richtung die Materialstärke möglichst nicht erhöht werden muss.
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Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Computertomographiegerät mit einem Gehäuse, in welchem ein eine Röntgenstrahlenquelle und einen Röntgenstrahlendetektor tragendes, um eine Systemachse rotierbares Teil einer Gantry angeordnet ist, so dass durch Rotation von Röntgenstrahlenquelle und Röntgenstrahlendetektor ein Messfeld des Computertomographiegeräts definiert ist. Das Gehäuse weist eine zwischen zwei metallischen Gehäuseteilen angeordnete Abdeckung auf, welche als ringförmiges, das Messfeld ringförmig umgebendes Strahlenfenster aus einem für Röntgenstrahlen transparenten Material ausgebildet ist. Die Abdeckung weist eine im Querschnitt entlang der Systemachse aus dem Gehäuse nach außen gerichtete Wölbung auf.
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Trotz einer Verbreiterung der Abdeckung in z-Richtung kann die Materialstärke der Abdeckung im Vergleich zu Abdeckungen mit geringerer Erstreckung in z-Richtung beibehalten werden, wenn die z-Abdeckung eine nach außen gerichtete Wölbung aufweist, die eine Erhöhung des Widerstandsmomentes der Abdeckung gegen eine von außen auf die Abdeckung wirkende Kraft bewirkt. Durch die Wölbung nach außen kann demnach bei breiterer Ausführung in z-Richtung die Materialstärke der Abdeckung beibehalten werden.
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Erfindungsgemäß wird die Wölbung nach außen erzielt, in dem die Abdeckung unter einer Vorspannung in Richtung der Systemachse steht. Es kann also eine im Querschnitt in z-Richtung betrachtete ebene Abdeckung beispielsweise zwischen zwei benachbarten Gehäuseteilen der Gantry derart vorgespannt werden, dass diese eine Wölbung nach außen zeigt, wodurch sich ein erhöhtes Widerstandsmoment bei einer von außen auf die Abdeckung wirkenden Kraft ergibt.
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Nach einer Variante der Erfindung ist zusätzlich die Wölbung der Abdeckung als nach außen gerichtete geometrische Form ausgebildet. Vorzugsweise ist die geometrische Form kreissegmentartig, teilellipsenförmig, trapezförmig, dreieckförmig oder kreisbogenförmig ausgebildet. Auch durch diese Ausführung der Abdeckung erhöht sich das Widerstandsmoment gegen eine von außen auf die Abdeckung wirkende Kraft.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Abdeckung aus einem Kunststoff ausgebildet.
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Nach einer Variante der Erfindung ist die geometrische Form der Abdeckung das Ergebnis einer thermischen Umformung und der Vorspannung in Richtung der Systemachse. Alternativ erhält man die geometrische Form der Abdeckung, in dem die Abdeckung durch Spritzguss erzeugt und in Richtung der Systemachse vorgespannt wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
- 1 ein Computertomographiegerät mit einer ringförmigen Abdeckung für die Gantry,
- 2 ein Querschnitt durch eine konventionelle Abdeckung und
- 3 bis 6 Querschnitte durch Abdeckungen nach der Erfindung.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente durchwegs mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht zwingend maßstabsgetreu. Auf das in 1 dargestellte Röntgencomputertomographiegerät 1 wird im Folgenden und ohne Einschränkung der Allgemeinheit nur insoweit eingegangen als es zum Verständnis der Erfindung für erforderlich erachtet wird.
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Das in 1 gezeigte Röntgencomputertomographiegerät 1 umfasst eine Gantry 2 mit einem stationären Teil 3 und mit einem schematisch angedeuteten, um eine Systemachse 5 rotierbaren Teil 4. Der rotierbare Teil 4 weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung ein Röntgensystem auf, welches eine Röntgenstrahlenquelle 6 und einen Röntgenstrahlendetektor 7 umfasst, die an dem rotierbaren Teil 4 einander gegenüberliegend angeordnet sind. Im Betrieb des Röntgencomputertomographiegerätes 1 geht von der Röntgenstrahlenquelle 6 Röntgenstrahlung 8 in Richtung des Röntgenstrahlendetektors 7 aus, durchdringt ein Messobjekt und wird vom Röntgenstrahlendetektor 7 in Form von Messdaten bzw. Messsignalen erfasst. Der stationäre Teil 3 und der rotierbare Teil 4 der Gantry 2 sind in einem beispielsweise aus einem Metall ausgebildeten Gehäuse 15 der Gantry 2 angeordnet.
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Das Röntgencomputertomographiegerät 1 weist des Weiteren eine Patientenliege 9 zur Lagerung eines zu untersuchenden Patienten P auf. Die Patientenliege 9 umfasst einen Liegensockel 10, an dem eine zur eigentlichen Lagerung des Patienten P vorgesehene Patientenlagerungsplatte 11 angeordnet ist. Die Patientenlagerungsplatte 11 ist derart relativ zu dem Liegensockel 10 in Richtung der Systemachse 5 verstellbar, dass sie zusammen mit dem Patienten P in die Öffnung 12 der Gantry 2, welche ein zylinderförmiges Messfeld 17 aufweist, zur Aufnahme von 2D-Röntgenprojektionen von dem Patienten P, z. B. in einem Spiralscan, eingeführt werden kann. Das zylinderförmige Messfeld 17 wird durch die Rotationsbewegung der Röntgenstrahlenquelle 6 und des Röntgenstrahlendetektors 7 um die Systemachse 5 sowie insbesondere durch die Ausdehnung des Röntgenstrahlendetektors 7 in Richtung der Systemachse 5 bzw. in Richtung der z-Achse festgelegt.
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Die rechnerische Verarbeitung der mit dem Röntgensystem aufgenommenen 2D-Röntgenprojektionen bzw. die Rekonstruktion von Schichtbildern, 3D-Bildern oder eines 3D-Datensatzes basierend auf den Messdaten bzw. den Messsignalen der 2D-Röntgenprojektionen erfolgt mit einem Bildrechner 13 des Röntgencomputertomographiegerätes 1, welche Schichtbilder oder 3D-Bilder auf einer Anzeigevorrichtung 14 darstellbar sind.
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Die Gantry 2 bzw. das Gehäuse 15 der Gantry 2 weist in an sich bekannter Weise eine für Röntgenstrahlung 8 transparente ringförmige Abdeckung 16 bzw. ein für Röntgenstrahlung 8 transparentes ringförmiges Strahlenfenster 16 auf. Auf diese Weise kann von der Röntgenstrahlenquelle 6 ausgehende Röntgenstrahlung 8 durch das ringförmige Strahlenfenster 16 aus dem Gehäuse 15 aus- und in das Messfeld 17 eintreten, einen Körperbereich des Patienten P durchdringen, durch das ringförmige Strahlenfenster 16 wieder in das Gehäuse 15 eintreten und schließlich auf den Röntgenstrahlendetektor 7 zur Erzeugung von Messsignalen auftreffen.
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2 zeigt einen Querschnitt eines konventionellen Strahlenfensters 18 in z-Richtung, das in z-Richtung betrachtet eben ist. Bei einer Verbreiterung des Strahlenfensters 18 in z-Richtung bei unveränderter Materialstärke, sinkt auch die mechanische Stabilität des Strahlenfensters 18 gegen eine von außen auf das Strahlenfenster 18 einwirkende Kraft F.
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Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen das ringförmige Strahlenfenster derart auszuführen, dass es bei gleichbleibender Materialstärke bzw. Materialdicke von ca. 0,8 mm, insbesondere wenn das Strahlenfenster in z-Richtung verbreitert ist, eine aus dem Inneren der Gantry 2 bzw. dem Gehäuse 15 nach außen gerichtete Wölbung 19 aufweist, wie dies in den 3 bis 6 gezeigt ist, die jeweils einen Querschnitt durch erfindungsgemäße Strahlenfensters 16.1 bis 16.4 in z-Richtung zeigen. Die Lage der Querschnittsfläche der in den 2 bis 6 dargestellten Querschnitte ist dabei in 1 mit dem Strich 22 schematisch angedeutet. Die nach außen gerichtete Wölbung 19 erhöht das Widerstandsmoment des jeweiligen ringförmigen erfindungsgemäßen Strahlenfensters gegen eine von außen auf das Strahlenfenster wirkenden Kraft F.
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In 3 ist ein an sich ebenes ringförmiges Strahlenfenster 16.1 gezeigt, das in z-Richtung unter einer Vorspannung steht, wobei das Strahlenfenster 16.1 mit Halterungen 20, 21 quasi zwischen zwei Gehäuseteile des Gehäuses 15 derart geklemmt ist, das es aus dem Inneren der Gantry 2 nach außen gewölbt ist. Die gleiche Ansicht eines Querschnitts in z-Richtung ergibt sich, wenn das ringförmige Strahlenfenster 16.1 kreissegmentartig bzw. teilellipsenförmig geformt ist. Das kreissegmentartige bzw. teilellipsenförmige Strahlenfenster 16.1 kann dabei zusätzlich unter einer Vorspannung in z-Richtung stehen.
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4 zeigt eine Variante, nach der das ringförmige Strahlenfenster 16.2 trapezförmig ausgebildet ist. Alternativ kann das ringförmige Strahlenfenster 16.3 gemäß 5 auch dreieckförmig bzw. gemäß 6 kann das ringförmige Strahlenfenster 16.4 kreisbogenförmig ausgebildet sein. Auch die Varianten des ringförmigen Strahlenfensters nach den 4 bis 6 können zusätzlich unter einer Vorspannung in z-Richtung stehen.
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Durch die Ausbildung und den Einbau der Strahlenfenster 16.1 bis 16.4 in das Gehäuse 15 kann eine auf das jeweilige Strahlenfenster gerichtete Kraft F auf das Gehäuse 15 abgeleitet werden.
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Die geometrischen Formen der ringförmigen Strahlenfenster 16.1 bis 16.4 lassen sich durch thermisches Umformen eines ursprünglich planaren ringförmigen Strahlenfensters und das Vorspannen in Richtung der Systemachse erreichen. Alternativ können die ringförmigen Strahlenfenster 16.1 bis 16.4 durch Spritzguss erzeugt und in Richtung der Systemachse vorgespannt werden.
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Bevorzugt sind die erfindungsgemäßen Strahlenfenster aus einem Kunststoff ausgebildet.
