DE102010011661B4 - Multifokusröhre - Google Patents

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    • H01J2235/165Shielding arrangements
    • H01J2235/166Shielding arrangements against electromagnetic radiation

Abstract

Anordnung von mindestens einer Röntgenquelle (CNTLn, CNTHn) mit mindestens einer Elektronen emittierenden Kathode (KL, KH),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Röntgenquelle (CNTLn, CNTHn) mindestens eine stationäre erste und zweite Kathode (KH, KL) mit zugehöriger stationärer eine erste und zweite Anodenreihe (AH, AL) aufweisende Anode (A) aufweist, wobei die Anode (A) keilförmig ausgebildet ist,
dass eine Ansteuereinheit (EA) vorgesehen und derart ausgebildet ist,
dass jeweils mindestens eine Röntgenquelle ansteuert wird, wobei die erste Kathode oder zweite Kathode für eine Röntgenaufnahme aktiviert wird, wobei durch unterschiedliche Spannungspotentiale zwischen der Anode (A, AH, AL) und der ersten Kathode (KH) oder der Anode (A,AH, AL) und der zweiten Kathode (KH) entweder von der Röntgenquelle Röntgenstrahlen mit hoher oder niederer Röntgenenergie abgegeben werden.

Description

  • Um von einem Objekt zum Beispiel ein Volumenbild erstellen zu können, können Röntgenaufnahmen beispielsweise mittels einer Dual Source Technik aufgenommen werden. Der Vorteil einer Dual Source Technik liegt u.a. darin, dass ein Körperteil mit unterschiedlich energetischen Röntgenstrahlen während einer Untersuchungsphase durchleuchtet und Körperteile gesondert visualisiert werden können. Bei der Dual Source Technik werden zum Beispiel zwei um das Objekt rotierende und mit unterschiedlicher Kathoden- und/oder Anodenspannung betriebene Röntgenquellen verwendet. Dabei werden zwei zum Beispiel um 90° zueinander versetzte an einen Kreisring angeordnete Röntgenquellen, um ein Objekt gefahren und pro Röntgenquelle Röntgenaufnahmen von dem Objekt aufgenommen. Dies bringt den Nachteil mit sich, dass eine große Masse um das Objekt bewegt werden muss und dies zu Bewegungsartefakten in den Röntgenaufnahmen führen kann. Alternativ könnte auch eine einzelne Röntgenquelle um das Objekt rotieren. Bei dieser Röntgenquelle müsste dann die Anode und/oder Kathode alternierend an eine hochvoltige und/oder eine niedervoltige Spannung gelegt werden. Dies bringt aber den Nachteil mit sich, dass aufgrund einer begrenzten Schaltgeschwindigkeit zwischen den Hochspannungen die Anzahl der Röntgenbildfolgen pro Aufnahmezyklus begrenzt bleibt.
  • Aus der Druckschrift DE 10 2005 052 131 A1 ist eine Vorrichtung zum Erzeugen von Röntgenstrahlung bekannt. Sie hat eine Quelle für Elektronen, die wenigstens ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen umfasst. Weiter hat die Vorrichtung ein Target, zu dem mit einer Elektronen-Beschleunigungseinrichtung Elektronen zum Erzeugen von Röntgenstrahlung beschleunigt werden. Das Kohlenstoff-Nanoröhrchen ist in einer Vertiefung mit leitendem Untergrund angeordnet. Die Vorrichtung zum Erzeugen von Röntgenstrahlen kann in einem Strahlentherapie- und/oder Strahlendiagnosegerät eingesetzt werden.
  • Aus der Druckschrift DE 10 2008 046 722 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb einer Röntgenanlage bekannt, deren Röntgenquelle zumindest einen Röntgenemitter umfasst, dessen feststehende Anode eine Anzahl von n räumlich getrennten Brennflecken aufweist und deren Detektor n separate Speicherkanäle umfasst, wobei die von den n Brennflecken ausgehenden Röntgenstrahlbündel unter Durchstrahlung eines Untersuchungsobjekts auf den Detektor zur Erfassung eines Messwertes gerichtet sind. Für alle i mit 1 ≦ i ≦ n ist jeweils ein Brennfleck i und ein Speicherkanal i zu einem Emitter-Speicher-Paar zusammengefasst. Zur Durchführung einer Röntgenmessung wird zumindest ein Emitter-Speicher-Paar dadurch aktiviert, dass die folgenden Schritte durchgeführt werden:
    1. a) Aktivieren des Speicherkanals i,
    2. b) Ansteuern einer Elektronenquelle zur Abgabe eines auf den Brennfleck i gerichteten Elektronenstrahls zur Erzeugung eines Röntgenstrahlbündels,
    3. c) Detektieren und Speichern eines Messwertes in dem Speicherkanal i,
    4. d) Schließen des Speicherkanals i nach Beendigung der Messung,
    5. e) Bilden einer Summe aus dem Messwert und den bereits in dem Speicherkanal i gespeicherten Messwerten.
  • Aus der Druckschrift JP 2008-168 039 A ist ein Röntgengenerator bekannt, welcher eine Röntgenröhre mit der Anode umfasst, einschließlich einer Elektronenkollisionsoberfläche, die die Röntgenstrahlen durch die Kollision mit den Elektronenstrahlen erzeugt, und der Kathode, einschließlich einer Vielzahl von Elektronenerzeugungsquellen, die jeweils im Wesentlichen die gleichen Thermoelektronenerzeugungskapazitäten aufweisen und auch so angeordnet sind, dass die erzeugten jeweiligen Elektronenstrahlen linear mit der Elektronenkollisionsoberfläche kollidieren können und dass die Kollisionspositionen in vorgeschriebenem Abstand benachbart sein können. Ferner ist eine Röntgensteuereinrichtung zum Steuern der Röntgenröhre bekannt, wobei selektiv ein oder mehr als zwei benachbarte Elektronenstrahlen aus der Vielzahl von Elektronenstrahlen basierend auf der Vielzahl von Elektronenerzeugungsquellen erzeugt werden. Es wird eine Vielzahl von Röntgenstrahlen erzeugt, die sich in der Position und Größe des Röntgenfokuspunkts unterscheiden.
  • Aus der Druckschrift DE 10 2008 037 422 A1 ist ein CT-System bekannt, umfassend eine drehbare Gantry, die eine Öffnung zur Aufnahme einer abzutastenden Testperson aufweist, eine Röntgenstrahlungsquelle, die so konfiguriert ist, dass sie Röntgenstrahlen mit mehreren Energiestärken zur Testperson hin projiziert, und einem Generator, der so konfiguriert ist, dass er der Röntgenstrahlungsquelle Energie mit einer ersten Spannung zuführt, und der so konfiguriert ist, dass er der Röntgenstrahlungsquelle Energie mit einer zweiten Spannung zuführt, wobei sich die erste Spannung von der zweiten Spannung unterscheidet. Das System umfasst ferner einen Controller, der so konfiguriert ist, dass er den Generator veranlasst, der Röntgenstrahlungsquelle für eine erste Dauer Energie bei einer ersten Spannung zuzuführen, während mindestens der ersten Dauer Bildgebungsdaten für mindestens eine Ansicht erfasst, nach der ersten Dauer bewirkt, dass der Generator der Röntgenstrahlungsquelle für eine zweite Dauer Energie mit einer zweiten Spannung zuführt, und während mindestens der zweiten Dauer Bildgebungsdaten für zwei oder mehr Ansichten erfasst.
  • Aus der Druckschrift US 2007 / 0 258 562 A1 ist ein System und ein Verfahren zum Abbilden eines Objekts bekannt, welches auf dem Aktivieren einer Anordnung von diskreten Röntgenquellen in einem vorgegebenen zeitlichen Muster basiert, um das Objekt mit einem in der räumlichen Ausrichtung variierenden Strahl zu beleuchten, und dem Erfassen von Röntgenstrahlen des Strahls nach der Interaktion mit dem Objekt und dem Erzeugen eines Detektorsignals basiert. Ein Bild des Objekts kann dann auf der Grundlage der Zeitveränderung des Detektorsignals erstellt werden. Die diskreten Röntgenquellen können während der Inspektion bewegt werden, außerdem kann das vorgeschriebene Zeitmuster einen Hadamard-Code darstellen. Die diskreten Quellen können Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Röntgenquellen sein.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung für die Dual Source Technik anzugeben, bei der die Anzahl der Röntgenbilder während einer Aufnahmesequenz bei gleichzeitiger Vermeidung der oben aufgeführten Nachteile erhöht wird.
  • Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
  • Eine Multifokusröhre wird dazu mit einer Vielzahl von Röntgenquelle ausgebildet, wobei die Röntgenquelle mindestens eine erste und zweite Kathode aufweist und die erste und zweite Kathode sowie die dazugehörigen Anoden über eine elektronische Ansteuereinheit sowohl mit einer Ansteuerspannung zur Elektronenemission als auch mit einer unterschiedlich hohen Anoden- oder Kathodenspannung zur Elektronenbeschleunigung verbunden werden. Die Multifokusröhre weist auch eine Fokussiereinheit auf, wobei diese jeweils zwischen einer Kathode und der Anode angeordnet ist und die aus der Kathode emittierten Elektronen auf einen Brennpunkt der Anode fokussiert.
  • Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, das eine Mehrspektrenmethode für ein stationäres Tomographiesystem ermöglicht wird.
  • Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass kurze Scanzeiten ermöglicht werden und keine Bewegungsunschärfen bei den Röntgenbildaufnahmen auftreten.
  • Die Erfindung bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass aufgrund der ausbleibenden Bewegungsunschärfen der Registrieraufwand zwischen Aufnahmen bzw. den Aufnahmen eines Scans reduziert wird.
  • Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die Scanzeit unabhängig von der Mechanik vorgebbar ist.
  • Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die Scanzeit einer Kontrastmittelkinetik und weiteren medizinischen Fragestellungen anpassbar ist.
  • Die Erfindung bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass keine hochvoltige Spannungsversorgung pro Röntgenquelle nötig wird und damit eine Verringerung des Aufbaus von Ladungskapazitäten möglich ist.
  • Die Erfindung bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass mehrere Röntgenbilder in kurzer Zeitfolge, gesteuert über eine elektronische Ansteuereinheit, mit jeweils vorgebbaren Ansteuerspannungen bezüglich einer Elektronenemissionsspannung an der Kathode und einer Elektronenbeschleunigungsspannung zwischen Kathode-Anode angefertigt werden können.
  • Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass beliebig schnell die Ansteuerspannungen für die Kathode bzw. die Anode gewechselt werden können.
  • Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass wegen der ausbleibenden thermischen Erwärmung der Kathoden die Schaltvorgänge zwischen den Kathoden extrem schnell voll-zogen werden können.
  • Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass ohne elektronischen Mehraufwand mittels einer Vielzahl von Ansteuerspannungen eine Vielzahl von energetisch unterschiedlichen Röntgenstrahlungen erzeugt werden können.
  • Die Erfindung wird im Folgenden mittels der in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
    • 1 eine Multifokusröhre,
    • 2 eine weitere Ausgestaltung einer Multifokusröhre,
    • 3 eine Detailansicht und
    • 4 eine weitere Detailansicht.
  • In 1 ist eine Multifokusröhre MF schematisch abgebildet. Diese Multifokusröhre MF ist mit einer Mehrzahl von Röntgenquellen mit jeweils zugeordneten Röntgenfokussen ausgestaltet. Wie schematisch gezeigt, liegen die Röntgenquellen in einer Reihe nebeneinander angeordnet. Die Röntgenquellen weisen abwechselnd eine Hochvolt- und an einer Niedervoltspannung als Elektronenbeschleunigungsspannung auf. In einer Ausgestaltung können die Röntgenquellen mit einem Vakuum umgeben in einem Vakuumgefäß integriert sein. Die Kathoden der Röntgenquellen können als thermische Emitter bzw. thermische Kathoden bzw. Dispenserkathoden, oder auch als sog. kalte Emitter die auch als Feldemitter bezeichnet werden und z.B. in Carbon-Nano-Tube-Technologie ausgebildet sein. Alternierend werden dann die Carbon-Nano-Tube-Kathoden der Röntgenquellen CNTL, CNTH von einer hier nicht näher beschriebenen elektronischen Ansteuereinheit angesteuert. Bei den abwechselnd in der Multifokusröhre angeordneten Röntgenquellen CNTL, CNTH werden die Carbon-Nano-Tube-Kathoden entsprechend dem zu durchleuchtenden Objekt in einer bestimmten Reihenfolge mit Steuersignalen einer hier nicht näher dargestellten elektronischen Schaltung angesteuert.
  • Bei der in 2 dargestellten perspektivischen Anordnung sind eine erste und zweite Reihe von Röntgenquellen in einer Multifokusröhre MF angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung sind unmittelbar hintereinander ohne seitlichen Versatz eine erste und eine zweite Reihe mit Röntgenquellen versehen. Zwischen den Anoden und Kathoden der Röntgenquellen CNTL1, CNTL2,..., CNTLn der ersten Reihe liegt eine Niedervoltspannung und zwischen den Anoden und Kathoden der Röntgenquellen CNTH1, CNTH2,..., CNTHn der zweiten Reihe liegt eine Hochvoltspannung. Diese Ausgestaltung bringt den Vorteil mit sich, dass die jeweils unmittelbar hintereinander liegend angeordneten Röntgenquellen CNTL1, CNTH1, CNTL2, CNTH2,..., jeweils die gleiche Ausrichtung zu einem Objekt aufweisen. Die Kathoden der einzelnen Röntgenquellen können als Carbon-Nano-Tubes ausgebildet sein. Gemäß der Ausgestaltung kann mit der einen Anodenreihe ein Niederenergiescan und mit der anderen Reihe ein Hochenergiescan durchgeführt werden. Die Anoden können diskret oder kontinuierlich aufgebaut sein. Die Hoch- und Niederenergie-Strahlerzeuger können im gleichen oder in unterschiedlichen Vakuumgehäusen/Röhren angeordnet sein. In einer weiteren Ausgestaltung, wie in 4 gezeigt, sind einem Brennfleck B auf der Anode A zwei Kathoden KH, KL zugeordnet. Liegen zwei Anodenreihen vor, so werden diese zeitlich hintereinander angesteuert, wobei mit einer ersten Anodenreihe ein Niederenergiescan und mit der anderen Reihe ein Hochenergiescan durchgeführt werden kann.
  • In 3 ist schematisch eine Ausgestaltung einer Röntgenquelle CNT einer Multifokusröhre MF wiedergegeben. Diese Röntgenquelle CNT kann beispielsweise mit einer Vielzahl von Carbon-Nano-Tube-Kathoden KH, KL ausgebildet sein. Einer an beispielsweise Masse anliegenden ersten und zweiten Anode AH, AL liegt zugeordnet eine erste und zweite Kathode KH, KL gegenüber. Die erste Kathode KH ist mit einer hohen Kathodenspannung VKH, die zweite Kathode KL ist mit einer niederen Kathodenspannung VKL einer Kathodenspannungsquelle KSV verbunden. Mit jeweils am Elektronenaustrittsbereich der ersten und zweiten Kathode KH, KL angeordneten Fokussiermitteln F wird ein exakt vorgebbarer Brennfleck BH, BL auf der jeweils gegenüberliegenden ersten und zweiten Anode AH, AL ausgebildet. Eine Elektronenbeschleunigungsspannung wird von einer Anoden-Kathoden Spannungsversorgungseinheit AKSV bereitgestellt. Entsprechend der Neigung der Oberfläche der ersten und zweiten Anode AH, AL und des Einfallwinkels der aus den jeweiligen Kathoden KH, KL emittierten Elektronen werden Röntgenstrahlen aus der Anode AH, AL ausgelöst. Aufgrund der unterschiedlichen Kathoden und/oder Anodenspannung werden dann Röntgenstrahlen unterschiedlicher Energie von der ersten oder zweiten Anode AH, AL abgegeben. Die erste und zweite Anode weisen den gleichen Anstellwinkel AW Winkel auf. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die gleiche Art der Kathoden verwendet werden kann, wobei lediglich unterschiedliche Spannungspotentiale VKL und VKH mit der ersten und zweiten Kathode KH, KL verbunden werden. Auf kleinstem Raum kann die Anzahl der Anoden AH, AL und/oder Kathoden KH, KL erhöht werden. Über eine elektronische Ansteuereinheit EA werden die erste und zweite Kathode KH, KL der gezeigten Anordnung mit einer Hoch- oder Niederspannung VKL, VKH aus einer Kathodenspannungsquelle KSV versorgt. Wird die erste und zweite Anode AH, AL nicht einheitlich mit Masse, sondern mit einer unterschiedlich hohen Anodenspannung verbunden, so ist zwischen der ersten und zweiten Anode AH, AL eine Isolierschicht IS einzufügen. In der Mammographie bewegt sich beispielsweise eine Niedrigspannung etwa zwischen 23 und 35KV und eine Hochspannung etwa zwischen 40 und 49 KV. Gesteuert wird das entsprechende Spannungspotential zwischen Anoden und Kathode auch über die elektronische Ansteuereinheit EA. Das für unterschiedliche Energiespektren nötige Spannungspotential zwischen Anoden und Kathode wird über die Anoden-Kathoden-Spannungsquelle AKSV für die Anode und Kathode bereitgestellt.
  • In 4 ist eine weitere Ausgestaltung einer Röntgenquelle gezeigt. Bei dieser Anordnung sind eine erste und eine zweite Kathode KH, KL auf einen Brennpunkt B der Anode A gerichtet. Die erste und zweite Kathode KH, KL kann über eine elektronische Schaltung EA abwechselnd an ein hohes oder niedriges Spannungspotential VKH, VKL gelegt werden. Über ein Fokussierungsmittel F werden die Elektronen exakt auf den gleichen Brennfleck B auf die Anode A gelenkt. Durch die unterschiedlichen Energien mit der die Elektronen auf die Anode A auftreffen, werden Röntgenstrahlen mit unterschiedlicher Energie aus der Anode A ausgelöst. Erzeugt werden die unterschiedlichen Röntgenstrahlen durch ein unterschiedliches Anoden-Kathoden-Spannungspotential. Gesteuert wird dieses Spannungspotentials ebenfalls über die elektronische Ansteuereinheit EA. Entsprechend des Anstellwinkels AW der keilförmig ausgebildeten Anode A wird die Röntgenstrahlung vorwiegend in Richtung eines zu durchleuchtenden Objektes abgestrahlt. Über die elektronische Ansteuereinheit EA werden abwechselnd an die erste Kathode KH ein hohes Spannungspotential VKH und an die zweite Kathode KL ein niedrigeres Spannungspotential VKL von Kathodenspannungsquelle KSV angelegt. Die erste Kathode KH und die zweite Kathode KL können auf den gleichen Brennfleck B auf der Anode A gerichtet sein. Die beiden energieselektiven Röntgenbilder können zu einem Nativbild überlagert werden. Wegen der Miniaturisierung der Röntgenquellen, das heißt der Ausgestaltung der Kathoden durch eine Nano-Carbon-Tube-Kathode, können auch mehr als zwei jeweils an unterschiedlich hohen Spannungspotentialen einer Kathodenspannungsquelle KSV anliegenden Kathoden vorgesehen werden. Je Spannungspotential an den Kathoden und dem Spannungspotential zwischen Anode und Kathode kann ein unterschiedliches Röntgenspektrum erzeugt werden. Bei einer Mehrenergiespektrenaufnahme kann eine Einfärbung des errechneten Volumenbildes in der Art erfolgen, dass pro Energiespektrum jeweils eine Farbe bei der Volumenbildherstellung verwendet wird.
  • Die Anoden der in den 3 und 4 dargestellten Röntgenquellen mit Carbon-Nano-Tube-Kathoden können diskret oder kontinuierlich aufgebaut werden. In einer Ausgestaltung, kann die Anode von einer Multifokusröhre MF innerhalb eines Vakuumgefäßes, beispielsweise ein Zylinder, länglich angeordnet werden. In einer weiteren Ausgestaltung kann der Hoch- und Niedrigenergie-Strahlerzeuger im gleichen oder in unterschiedlichen Vakuumgehäusen/Röhren angeordnet sein. In diesem Vakuumgefäß sind gegenüber der Anode eine Vielzahl von Kathoden angeordnet. Über die elektronische Ansteuereinheit EA wird dann jeweils eine erste, zweite,... Kathode KHn, KLn mit einer vorgebaren Spannung angesteuert. Bei permanent an der Anode und Kathode anliegenden Spannungspotentialen kann eine Freischaltung oder Aktivierung über eine an der ersten oder zweiten Kathode anliegenden Gitterspannung erfolgen. Von dieser Kathode KHn, KLn emittiert dann ein Elektronenstrahl beschleunigt durch das an Anoden und Kathode anliegende Elektronenbeschleunigungspotential fokussiert in Richtung Anode.
  • Darüber hinaus kann jeweils eine Multifokusröhre als Hoch- bzw. Niederenergie Multifokusröhre ausgebildet sein. Eine sehr schnelle Umschaltbarkeit zwischen den Kathoden KHn, KLn ermöglicht eine computertomographische Anwendung. In einer weiteren Ausgestaltung könnten zwei Anodenreihen und zwei Kathodenreihen verwendet werden. Eine Anodenreihe liegt an einem hohen Spannungspotential, die weitere Anodenreihe liegt auf niedrigerem Spannungspotential. Jeweils zwei Kathoden und zwei Anoden liegen hintereinander, eine Kathode bedient eine Anode. Diese Ausgestaltung, wie in 3 dargestellt, bringt den Vorteil mit sich, dass die Projektionswinkel für den Hochenergiescan und den Niederenergiescan gleich sind. Die Röntgenerzeugung kann in den dargestellten Ausgestaltungen nach dem Prinzip der Feldemission oder durch thermische Emitter, jeweils mit der erforderlichen Elektronenoptik zum Fokussieren des Elektronenstrahls erfolgen.
  • Prinzipiell kann die Hochspannung für die Strahlerzeugung entweder an den Kathoden oder an den Anoden liegen mit den jeweils anderen Komponenten auf Masse. Bereitgestellt wird das jeweilige Spannungspotential mit der Kathodenspannungsquelle KSV und durch die Anoden-Kathoden-Spannungsquelle AKSV. Gesteuert wird das unterschiedliche Anlegen oder Freischalten der Spannungspotentiale durch die elektronische Ansteuereinheit EA.
  • Eine so gestaltete Röntgenröhre bzw. Röntgenquelle kann für die kontrastmittelverstärkte Zweispektrenradiographie/- mammografie der Dual Energy Mammography eingesetzt werden in Kombination mit Tomosyntheseabtastung. Diese Methode erlaubt die Diagnose von Läsionen sowie Charakterisierung einer gutartigen oder bösartigen Erkrankung und die Ausdehnung der Erkrankung. Durch den Einsatz von Kontrastmitteln kann die Vaskularisierung des Gewebes untersucht werden, welche wertvolle Hinweise über eventuell vorhandene Tumore und deren Dignizität liefert. Da das in der Röntgenbildgebung standardmäßig eingesetzte Kontrastmittel Jod (I) bei etwa 33 keV eine Absorptionskante besitzt, wird der Kontrast besonders hoch, wenn eine Aufnahme/Scan mit einem Spektrum durchgeführt wird, dessen mittlere Energie unterhalb der K-Kante liegt, und eine zweite Aufnahme/Scan angefertigt wird mit mittlerer Energie oberhalb der K-Kante des Kontrastmittels. Die beiden Datensätze können voneinander subtrahiert oder in einer Linearkombination verarbeitet werden um ein sog. Jodbild und ein Gewebebild darzustellen. Es besteht auch die Möglichkeit zuerst eine Niedrigenergieaufnahme zu machen, dann Kontrastmittel zu verabreichen und in gewissen Zeitintervallen danach Hochenergieaufnahmen anzufertigen, und diese von der Niedrigaufnahme vor Kontrastmittelgabe zu subtrahieren. Damit ist der zeitliche Verlauf der Kontrastmittelaufnahme und -abgabe, d.h. die Kontrastmittelkinetik darstellbar, was Hinweise über den Tumorcharakter geben kann.
  • Für diese Zweispektrenbildgebung eignet sich die hier beschrieben Röntgenquelle bzw. Röntgenröhre, da der Wechsel zwischen Hochenergie- und Niederenergiespektrum sehr schnell erfolgen kann und ein Scan keine mechanische Bewegung erfordert. Die Abtastung kann flexibel gestaltet werden durch individuelle Ansteuerung oder Freischaltung der einzelnen Kathoden/Emitter. So können die Emitter für Hochenergie- und Niedrigenergiespektrum unmittelbar benachbart oder bei gleichem Projektionswinkel angeordnet sein, was die Registrierung beider Datensätze und die Rekonstruktion der 3D-Volumina erleichtert.
  • Bezugszeichenliste
  • MF
    Multifokusröhre
    CNT
    Röntgenquelle/Carbon-Nanotube
    CNTL
    Röntgenquelle/Carbon-Nanotube mit geringer Elektronenbeschleunigungsspannung
    CNTH
    Röntgenquelle/Carbon-Nanotube mit hoher Elektronenbeschleunigungsspannung
    AH
    Erste Anode
    AL
    Zweite Anode
    KH
    Erste Kathode
    KL
    Zweite Kathode
    F
    Fokussiermittel
    FT
    Filtereinheit
    EA
    Elektronische Ansteuereinheit
    BL
    Erster Brennpunkt
    BH
    Zweiter Brennpunkt
    AW
    Anstellwinkel
    KSV
    Kathodenspannungsquelle
    VKH
    Hohes Spannungspotential für KH
    VKL
    Niedriges Spannungspotential für KL
    AKSV
    Anoden-Kathoden-Spannungsquelle
    IS
    Isolierschicht

Claims (8)

  1. Anordnung von mindestens einer Röntgenquelle (CNTLn, CNTHn) mit mindestens einer Elektronen emittierenden Kathode (KL, KH), dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgenquelle (CNTLn, CNTHn) mindestens eine stationäre erste und zweite Kathode (KH, KL) mit zugehöriger stationärer eine erste und zweite Anodenreihe (AH, AL) aufweisende Anode (A) aufweist, wobei die Anode (A) keilförmig ausgebildet ist, dass eine Ansteuereinheit (EA) vorgesehen und derart ausgebildet ist, dass jeweils mindestens eine Röntgenquelle ansteuert wird, wobei die erste Kathode oder zweite Kathode für eine Röntgenaufnahme aktiviert wird, wobei durch unterschiedliche Spannungspotentiale zwischen der Anode (A, AH, AL) und der ersten Kathode (KH) oder der Anode (A,AH, AL) und der zweiten Kathode (KH) entweder von der Röntgenquelle Röntgenstrahlen mit hoher oder niederer Röntgenenergie abgegeben werden.
  2. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Röntgenquellen (CNTLn, CNTHn) eine Multifokusröhre (MF) bildet und mit dieser stationär eine Vielzahl von Röntgenbildern mit unterunterschiedlicher Röntgenenergie von einem Objekt gemacht werden, wobei die Röntgenbilddaten zu einer Volumenrekonstruktion verrechnet werden.
  3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathoden der Röntgenquellen in Carbon-Nano-Tube Technologie ausgebildet sind.
  4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinheit (EA) derart ausgebildet ist, dass eine Kathodenspannungsquelle (KSV) an die erste Kathode (KH) ein erstes Spannungspotential (VKH) und an die zweite Kathode (KL) ein zweites Spannungspotential (VKL) legt und dass eine Anoden-Kathoden-Spannungsquelle (AKSV) zur Bereitstellung für mindestens ein erstes Elektronenbeschleunigungspotential für die aus der ersten Kathode (KH) sowie mindestens ein zweites Elektronenbeschleunigungspotential für die aus der zweiten Kathode (KL) gelösten Elektronen vorgesehen ist.
  5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgenquelle (CNT, CNTLn, CNTHn) derart ausgebildet ist, dass eine Fokussiereinheit (F) vorgesehen ist, wobei diese jeweils zwischen einer Kathode (KH, KL) und der Anode angeordnet ist und die aus der Kathode (KH, KL) emittierten Elektronen auf einen Brennpunkt (B, BH, BL) der Anode (A) fokussiert.
  6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinheit (EA) derart ausgebildet ist, dass zur Verrechnung für ein Volumenbild die Röntgenquellen (CNT, CNTLn, CNTHn) entsprechend ihrer Anordnung und Ausrichtung auf ein zu durchleuchtendes Objekt in einer vorgebbaren zeitlichen Abfolge angesteuert und Röntgenbilddaten jeweils mit ersten oder zweiten Röntgenspektren erstellt und zur weiteren Verarbeitung zwischengespeichert werden.
  7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinheit (EA) derart ausgebildet ist, dass die Röntgenquelle (CNT, CNTLn, CNTHn) derart durch die Ansteuereinheit (EA) angesteuert werden, dass Röntgenbilddaten für eine tomografische Zweispektrenmethode erstellt und zur weiteren Verarbeitung zwischengespeichert werden.
  8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Reihe von Röntgenquellen (CNTHl,CNTH2,..., CNTHn) jeweils gebildet aus einer ersten Anode(AH) und einer mit dieser in Wirkverbindung stehenden ersten Kathode(KH) sowie eine zweite Reihe von Röntgenquellen (CNTL1, CNTL2, ..., CNTLn) jeweils gebildet aus einer zweiten Anode(AL) und einer zweiten Kathode(KL) vorgesehen ist, wobei die erste Reihe parallel zur zweiten Reihe angeordnet ist.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012213876A1 (de) 2012-08-06 2014-02-06 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung und Verfahren zur inversen Röntgen-Phasenkontrast-Bildgebung
DE102016207071A1 (de) * 2016-04-26 2017-10-26 Siemens Healthcare Gmbh Kontrastmittelunterstützte Röntgenbildgebung mit energievariabler Röntgenquelle und schaltbarem Detektor
DE102017008810A1 (de) * 2017-09-20 2019-03-21 Cetteen Gmbh MBFEX-Röhre

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005052131A1 (de) 2005-10-28 2007-05-03 Carl Zeiss Surgical Gmbh Vorrichtung zum Erzeugen von Röntgenstrahlen sowie Strahlentherapie- und Diagnosegerät
US20070258562A1 (en) 2006-04-21 2007-11-08 Dan-Cristian Dinca X-ray Imaging of Baggage and Personnel Using Arrays of Discrete Sources and Multiple Collimated Beams
JP2008168039A (ja) 2007-01-15 2008-07-24 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc X線発生装置およびx線ct装置
DE102008037422A1 (de) 2007-10-09 2009-04-16 General Electric Co. Verfahren und Gerät zur Durchführung von Dualspektrum-CT mit schneller KV-Modulation bei mehreren Ansichtsintervallen
DE102008046722A1 (de) 2008-09-11 2010-03-18 Siemens Aktiengesellschaft Röntgenanlage sowie Verfahren zum Betrieb einer solchen Röntgenanlage

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1782734B1 (de) * 2005-11-05 2018-10-24 Ziehm Imaging GmbH Vorrichtung zur Verbesserung der Volumenrekonstruktion
US7826594B2 (en) * 2008-01-21 2010-11-02 General Electric Company Virtual matrix control scheme for multiple spot X-ray source
JP5294653B2 (ja) * 2008-02-28 2013-09-18 キヤノン株式会社 マルチx線発生装置及びx線撮影装置
DE102008046288B4 (de) * 2008-09-08 2010-12-09 Siemens Aktiengesellschaft Elektronenstrahlsteuerung eines Röntgenstrahlers mit zwei oder mehr Elektronenstrahlen

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005052131A1 (de) 2005-10-28 2007-05-03 Carl Zeiss Surgical Gmbh Vorrichtung zum Erzeugen von Röntgenstrahlen sowie Strahlentherapie- und Diagnosegerät
US20070258562A1 (en) 2006-04-21 2007-11-08 Dan-Cristian Dinca X-ray Imaging of Baggage and Personnel Using Arrays of Discrete Sources and Multiple Collimated Beams
JP2008168039A (ja) 2007-01-15 2008-07-24 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc X線発生装置およびx線ct装置
DE102008037422A1 (de) 2007-10-09 2009-04-16 General Electric Co. Verfahren und Gerät zur Durchführung von Dualspektrum-CT mit schneller KV-Modulation bei mehreren Ansichtsintervallen
DE102008046722A1 (de) 2008-09-11 2010-03-18 Siemens Aktiengesellschaft Röntgenanlage sowie Verfahren zum Betrieb einer solchen Röntgenanlage

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