-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Rontgenrohre fur ein Mammographiegerat und auf ein mit einer solchen Rontgenröhre ausgestattetes Mammographiegerät.
-
Ein im Stand der Technik ubliches Mammographiegerat ist schematisch in 9 wiedergegeben. An einer Standsäule 2 ist schwenkbar um eine horizontale Achse 3 ein Träger 4 gelagert, an dem hohenverstellbar ein zugleich als Lagerfläche dienender Rontgendetektor 5 und eine Kompressionsplatte 6 angeordnet sind. Als Röntgenquelle dient eine am Träger 4 angeordnete Rontgenrohre 8, in der als Rontgenemitter eine Drehanode 10 vorgesehen ist, die um eine senkrecht zur Vorder- oder Anlegekante der Lagerfläche orientierte Drehachse 12 drehbar gelagert ist. Die Drehanode 10 weist eine die Drehachse 12 umgebende kegelringformige Brennringfläche 14 auf. Die von einem Elektronenemitter 16 austretenden und zur Drehanode 10 beschleunigten Elektronen werden im Targetmaterial der Brennringfläche 14 abgebremst und erzeugen dabei Röntgenstrahlen 18, die durch ein Fenster in der Rontgenrohre 8 austreten und mit Hilfe einer Blendenanordnung 20 auf ein diagnostisch nutzbares Rontgenstrahlbundel begrenzt werden.
-
Die Brennringflache 14 ist mit einem Winkel α < 90° gegen die Drehachse 12 geneigt, um mit einem möglichst großen Brennfleck (hohe Leistung) durch Nutzen der unter einem kleinen Winkel aus der Brennringfläche 14 austretenden Röntgenstrahlen 18 einen möglichst kleinen Fokus erzeugen zu können. Dies hat aber zur Folge, dass die von der Vorderkante der Lagerfläche bzw. des Röntgendetektors 5 entfernten Röntgenstrahlen 18a unter einem kleinen Winkel zur Brennringflache 14 austreten und dementsprechend durch Selbstabsorption eine geringere Intensitat aufweisen als die im Bereich der Vorderkante auf den Rontgendetektor 5 auftreffenden Röntgenstrahlen 18b. Diese als Heel-Effekt bezeichnete Abschwachung der Intensitat der Rontgenstrahlung in dem von der Brustwand entfernten Randbereich fuhrt zu einer Verschlechterung der Qualitat des Rontgenbildes in diesem Bereich, die durch eine Korrektur der Verstarkung nur eingeschrankt kompensiert werden kann.
-
Daruber hinaus werden in heutigen Mammographiegeräten Drehanoden 10 verwendet, deren Brennringflache zwei Brennringe aufweist, die aus voneinander verschiedenen Anodenmaterialien bestehen. Je nachdem, ob ein innerer d. h. näher an der Drehachse 12 liegender Brennring oder ein außerer, weiter von der Drehachse 12 entfernter Brennring ausgewahlt wird, ist der Intensitatsabfall mehr oder weniger ausgepragt.
-
Ein weiterer Nachteil der bekannten Mammographiegeräte besteht darin, dass sich bei Rontgenaufnahmen, bei denen die Brust seitlich versetzt zur Mitte der Lagerplatte auf dieser angeordnet wird, beispielsweise bei Schrägaufnahmen, der Fokus der Rontgenstrahlen nicht mehr in optimaler Position mittig oberhalb der Brust befindet.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Rontgenröhre anzugeben, die im Hinblick auf die insbesondere in der Mammographie vorliegenden Aufnahmebedingungen verbessert ist. Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zu Grunde, ein mit einer solchen Röntgenrohre versehenes Mammographiegerat anzugeben.
-
Hinsichtlich der Rontgenröhre wird die genannte Aufgabe gemaß der Erfindung gelost mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Gemaß diesen Merkmalen umfasst die Rontgenrohre eine Drehanodenanordnung, die zumindest zwei eine gemeinsame Drehachse umgebende und voneinander in Richtung dieser Drehachse beabstandete und gegeneinander geneigt angeordnete, die Gestalt eines Kegelringes aufweisende Brennringflachen umfasst, denen jeweils wenigstens ein Elektronenemitter zugeordnet ist.
-
Auf diese Weise konnen zeitlich nacheinander oder simultan einander sich uberlagernde Rontgenstrahlbundel erzeugt werden, bei denen ein Heel-Effekt an unterschiedlichen und voneinander beabstandeten Bereichen der Rontgenstrahlbündel auftritt, so dass durch Uberlagerung der beiden Rontgenstrahlbundel eine Vergleichmaßigung oder Homogenisierung der Intensitat der Rontgenstrahlung über die gesamte Nutzflache des Rontgendetektors erzielt werden kann.
-
Darüber hinaus konnen mit einer einzigen Röntgenrohre Rontgenstrahlen erzeugt werden, deren Foki oder Brennflecke raumlich voneinander beabstandet sind, so dass je nachdem, welcher der Elektronenemitter angesteuert wird, die Lage des Fokus besser an die jeweils vorliegende Aufnahmegeometrie angepasst werden kann.
-
Durch die Moglichkeit, mit einer Rontgenrohre durch sequentielles Ansteuern wenigstens zwei Rontgenstrahlbündel zu erzeugen, die von voneinander beabstandeten Brennflecken ausgehen, können Stereoaufnahmen ohne mechanische Bewegung der Röntgenrohre durchgeführt werden.
-
Das sequentielle Ansteuern der Brennringflachen kann außerdem in sehr kurzen Zeitabstanden analog zu einer Sprungfokusansteuerung erfolgen, so dass die thermische Belastung auf zwei Brennringflächen verteilt wird und es dementsprechend moglich ist, die Röntgenrohre mit einer hoheren Leistung zu betreiben.
-
Ebenso ist es moglich, sogenannte Dual-Energy-Aufnahmen durchzufuhren, ohne dass es einer Umschaltung der zwischen Brennringflache und Elektronenemitter anliegenden Hochspannung bedarf, wenn die zumindest zwei Brennringflachen/Elektronenemitter-Paare mit unterschiedlichen Hochspannungen betrieben werden. Auf diese Weise entfallen durch Umschalten der Hochspannung verursachte kapazitive Lade- bzw. Entladestrome.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Brennringflachen spiegelsymmetrisch zu einer zwischen ihnen senkrecht zur Drehachse orientierten Symmetrieebene angeordnet. Dadurch werden jeweils Rontgenstrahlbundel erzeugt, die eine zueinander spiegelsymmetrische Intensitätsverteilung aufweisen und auf diese Weise bei Überlagerung eine besonders gleichmäßige Intensitätsverteilung auf dem Detektor erzeugen.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen angegeben.
-
Hinsichtlich des Mammographiegerätes wird die genannte Aufgabe gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruches 14, gemaß denen im Mammographiegerät eine Rontgenrohre gemaß der Erfindung eingebaut ist.
-
Eine besonders effiziente Vergleichmäßigung der Intensitat der Röntgenstrahlung auf dem Röntgendetektor wird erzielt, wenn die Drehachse der Drehanodenanordnung parallel zur Vorderkante der Lagerplatte angeordnet ist. Außerdem kann bei einer solchen Anordnung durch Auswahl der aktiven Brennringflache die Lage des Fokus quer zur Vorderkante der Lagerplatte bzw. des Rontgendetektors verandert und damit die Projektionsgeometrie bei seitlich auf der Lagerplatte angeordneter Brust verbessert werden.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Mammographiegerätes sind in den weiteren Unteranspruchen angegeben.
-
Zur naheren Erlauterung der Erfindung wird auf die in den Figuren dargestellten Ausfuhrungsbeispiele verwiesen. Es zeigen:
-
1 eine in ein Mammographiegerat eingebaute Rontgenröhre gemaß der Erfindung in einer vereinfachten Prinzipdarstellung in einer Ansicht von vorne,
-
2 das in 1 dargestellte Mammographiegerät in einer Draufsicht von oben,
-
3 eine alternative Ausgestaltung des Mammographiegerates ebenfalls in einer schematischen Prinzipdarstellung,
-
4 eine Rontgenrohre gemaß der Erfindung mit voneinander abgewandten Brennringflachen,
-
5 eine Drehanodenanordnung in einer Teildarstellung bei der die Brennringflachen mit voneinander verschiedenen Anodenmaterialien beschichtet sind,
-
6 zwei einander gegenüberliegende Brennringflächen auf denen Brennflecke mit unterschiedlichen Durchmessern erzeugt werden,
-
7 eine Röntgenröhre, deren Drehanodenanordnung vier voneinander beabstandete Brennringflächen aufweist,
-
8 eine schematische Darstellung einer vorteilhaften Ausgestaltung eines Mammographiegerates gemäß der Erfindung,
-
9 ein Mammographiegerat gemaß dem Stand der Technik in einer vereinfachten Seitenansicht.
-
Gemaß 1 umfasst eine Rontgenrohre 22 gemäß der Erfindung eine Drehanodenanordnung 24, die zwei eine gemeinsame Drehachse 25 umgebende Brennringflachen 26, 28 aufweist, die um den Abstand a voneinander in Richtung der Drehachse 25 beabstandet sind. Die Brennringflachen 26, 28 sind einander zugewandt und gegeneinander geneigt und zueinander spiegelsymmetrisch zu einer zwischen ihnen senkrecht zur Drehachse 25 orientierten Symmetrieebene 29 angeordnet. Die Brennringflachen 26, 28 haben die Gestalt eines Kegelringes mit einem Kegelwinkel 2a und sind jeweils auf einem Anodenteller 30, 32 angeordnet, die auf einer gemeinsamen Welle 34 gelagert sind.
-
Jeder kegelringformigen Brennringflache 26, 28 sind zwei Elektronenemitter 36a, b bzw. 38a, b zugeordnet, die ihrerseits auf den jeweiligen Brennringflächen 26 bzw. 28 einem inneren Brennring 40a bzw. 42a bzw. einem außeren Brennring 40b bzw. 42b zugeordnet sind.
-
Die von den Elektronenemittern 36a, b emittierten und zur Brennringflache 26 beschleunigten Elektronen erzeugen jeweils ein Rontgenstrahlbündel 44, dessen unter einem kleinen Austrittswinkel aus der Brennringflache 26 austretender Randstrahl 46 auf Grund des Heel-Effektes eine geringere Intensitat aufweist als der unter einem großen Winkel austretende Randstrahl 48. Ebenso weist ein von der Brennringflache 28 ausgehendes Rontgenstrahlbundel 50 einen mit einem kleinen Austrittswinkel und geringerer Intensitat austretenden Randstrahl 52 und einen mit einem großen Austrittswinkel und großerer Intensitat austretenden Randstrahl 54 auf. In der Figur sind dabei die unterschiedlichen Lagen der den Elektronenemittern 36a, b und 38a, b jeweils zugeordneten Brennflecke auf den Brennringflächen 26 bzw. 28 nicht berücksichtigt und entsprechend vereinfacht ist jeweils nur ein Rontgenstrahlbündel 44 bzw. 50 eingezeichnet.
-
Die Brennringflachen 26, 28 sind nun gegeneinander derart geneigt, dass sich die aus der Brennringfläche 28 mit kleinem Austrittswinkel austretenden und durch den Heel-Effekt abgeschwachten Röntgenstrahlen mit den mit großer Intensität von der gegenuberliegenden Brennringflache 24 unter einem großen Winkel austretenden Rontgenstrahlen überlagern. Entsprechend überlagern sich die mit großem Winkel zur Brennringflache 28 austretenden Rontgenstrahlen mit Rontgenstrahlen die aus der Brennringflache 26 mit niedrigem Winkel und dementsprechend abgeschwachter Intensitat austreten, so dass bei Überlagerung der beiden Rontgenstrahlbündel 44, 50 die Intensitat der durch eine Kompressionsplatte 58 hindurchtretenden und auf einen zugleich als Lagerflache dienenden Rontgendetektor 60 auftreffenden Rontgenstrahlung vergleichmaßigt wird.
-
In 1 ist außerdem schematisch eine Blendenanordnung 62 dargestellt, die die austretenden Rontgenstrahlbundel 44 und 50 auf die Abmessungen des unterhalb der Lagerflache befindlichen Rontgendetektors 60 begrenzt. Blendenanordnung 62, Abstand a und Kegelwinkel 2α sind derart bemessen, dass eine mittig auf der Lagerfläche des Rontgendetektors 60 gelagerte Brust B innerhalb der beiden Röntgenstrahlbundel 44 und 50 angeordnet ist.
-
Im Ausführungsbeispiel der 1 sind die Anodenteller 30, 32 auf einer gemeinsamen Welle 34 angeordnet. Dadurch ist der Aufbau vereinfacht. Grundsätzlich können jedoch die Anodenteller auch auf getrennten Wellen angeordnet sein, die jeweils mit einem eigenen Drehantrieb verbunden sind.
-
In der Draufsicht gemaß 2 ist zu erkennen, dass die Drehachse 29 im Bereich der Vorderkante 64 des Röntgendetektors 60 parallel zu dieser angeordnet ist. In der Figur sind außerdem schematisch die von den Elektronenemittern 36a, b bzw. 38a, b jeweils erzeugten Brennflecke 66a, b bzw. 68a, b angedeutet, wobei aus Gründen der Ubersichtlichkeit jeweils nur ein Elektronenemitter und ein Brennfleck dargestellt ist. Im Beispiel der 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der der Abstand a zwischen den Brennringflachen 26, 28 gegenuber dem in 1 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel vergroßert ist. Eine solche Ausfuhrungsform ist insbesondere fur ein Mammographiegerat geeignet, bei dem die Kompressionsplatte 58, wie dies in der Figur durch den Doppelpfeil 70 veranschaulicht ist, in unterschiedlichen Positionen quer zu einer senkrecht auf der Lagerfläche des Röntgendetektors 60 orientierten Mittenebene positioniert und arretiert werden kann, die im dargestellten Beispiel mit der Symmetrieebene 29 der Drehanodenanordnung 24 zusammenfallt. Hierzu kann die Kompressionsplatte 58 entweder parallel zur Drehachse 25 verschiebbar an einer den Röntgendetektor 60 aufnehmenden Trager 72 gelagert oder entnehmbar und in verschiedenen vorgegebenen Positionen an diesem Trager 72 fixierbar sein.
-
Dieser Trager 72 wiederum kann fur Schragaufnahmen schwenkbar an einer in der Fig. nicht dargestellten Standsaule gelagert sein, wobei entweder die Rontgenrohre 22 ebenfalls am Trager 72 angeordnet ist oder bei einem tomosynthesefahigen Mammographiegerät unabhängig vom Trager 72 schwenkbar an einer in 3 nicht dargestellten Standsaule 2 (9) gelagert ist.
-
Je nach Stellung der Kompressionsplatte 58 wird entweder die Brennringflache 26 oder die Brennringflache 28 angesteuert. Erganzend zu einer solchen Versteilbarkeit der Kompressionsplatte 58 quer zur Symmetrieebene 29 kann auch in gleicher Weise eine Verstellbarkeit des Röntgendetektors 60 vorgesehen sein.
-
Im Ausfuhrungsbeispiel der 4 sind die Brennringflächen 26, 28 voneinander abgewandt und ebenfalls gegeneinander geneigt und spiegelsymmetrisch zur Symmetrieebene 29 auf einem gemeinsamen Anodenblock 74 angeordnet.
-
Gemaß 5 bestehen die Brennringe 40a bzw. 42a und 40b bzw. 42b der Brennringflächen 26 bzw. 28 aus unterschiedlichen Anodenmaterialien. Dabei können die inneren Brennringe 40a und 42a und die äußeren Brennringe 40b und 42b der voneinander beabstandeten Brennringflächen 26 bzw. 28 jeweils das gleiche Anodenmaterial aufweisen. Alternativ hierzu konnen auch die Anodenmaterialien vertauscht sein, so dass der innere Brennring 40a der Brennringflache 26 aus dem gleichen Anodenmaterial besteht wie der äußere Brennring 42b der anderen Brennringflache 28.
-
Im Ausfuhrungsbeispiel der 6 ist eine Drehanodenanordnung 24 veranschaulicht, bei der auf den Brennringflächen 26 und 28 von den Elektronenemittern 38a und 38b bzw. 36a und 36b Brennflecke mit 66a und 66b bzw. 68a und 68b mit unterschiedlicher Große erzeugt werden, wobei im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel die die inneren Brennringe bildenden Brennflecke 66a, 68a und die die außeren Brennringe bildenden Brennflecke 66b, 68b jeweils gleich groß sind. Alternativ hierzu konnen jedoch auch der innere Brennfleck 66a der Brennringflache 26 und der außere Brennfleck 68b der gegenuberliegenden Brennringfläche 28 die gleiche Große aufweisen.
-
Gemaß 7 ist eine Anordnung vorgesehen, bei der auf einem gemeinsamen Anodenblock 80 vier Brennringflächen 82, 84, 86 und 88 jeweils paarweise spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind.
-
In allen Ausfuhrungsbeispielen können außerdem für die zwischen den Elektronenemittern und der ihnen jeweils zugeordneten Brennringfläche anliegenden Hochspannung für unterschiedliche Elektronenemitter/Brennringflächen-Paare verschiedene Werte eingestellt werden, wenn diese sequentiell betrieben werden.
-
Alternativ zu den in den Ausfuhrungsbeispielen spiegelsymmetrisch zueinander angeordneten Brennringflächen, bei denen die Winkel α, mit denen diese gegen die Drehachse geneigt sind, gleich groß sind, sind auch Ausfuhrungsformen möglich, bei denen die Winkel α voneinander verschieden sind. Bei einer solchen Anordnung konnen durch Auswahl der aktiven Brennringflache die Abmessungen des Rontgenstrahlbundels variiert werden. So kann beispielsweise für die Aufnahme einer kleinen Brust die Brennringflache mit dem großeren Winkel α angesteuert werden, um auf diese Weise das Rontgenstrahlbundel auf das notwendige Ausmaß zu begrenzen, und die Strahlenbelastung durch Direkt- und Streustrahlung zu minimieren.
-
Im Prinzipbild gemaß 8 werden bei einem Mammographiegerat gemaß der Erfindung die Position der Kompressionsplatte 58 relativ zur Symmetrieebene 29 automatisch erfasst, und es wird ein entsprechendes Positionssignal P1 an eine Steuereinrichtung 90 weitergegeben. In gleicher Weise wird die Position des ebenfalls in unterschiedlichen Positionen relativ zur Symmetrieachse positionierbaren Rontgendetektors 60 erfasst und ein entsprechendes Positionssignal P2 an die Steuereinrichtung 90 weitergeleitet. Abhangig von den Positionen der Kompressionsplatte 58 bzw. des Rontgendetektors 60 werden in der Steuereinrichtung 90 Steuersignale S fur die Rontgenrohre 22 generiert, mit denen die fur diese Positionen jeweils vorgesehenen Elektronenemitter/Brennring-Paare automatisch angesteuert werden.
-
Außerdem konnen uber externe Eingabegerate, im Beispiel veranschaulicht durch eine Tastatur 92 sowie einen Fußschalter 94, Steuerbefehle U1 und U2 eingegeben werden, mit denen Steuersignale S generiert werden, mit denen vom Benutzer fur unterschiedliche Aufnahmebedingungen ausgewahlte Elektronenemitter/Brennring-Paare ausgewahlt und sequentiell oder gleichzeitig angesteuert werden konnen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 2
- Standsaule
- 3
- Achse
- 4
- Trager
- 5
- Rontgendetektor
- 6
- Kompressionsplatte
- 8
- Rontgenrohre
- 10
- Drehanode
- 12
- Drehachse
- 14
- Brennringflache
- 16
- Elektronenemitter
- 18
- Rontgenstrahl
- 20
- Blendenanordnung
- 22
- Rontgenröhre
- 24
- Drehanodenanordnung
- 25
- Drehachse
- 26, 28, 82, 84, 86, 88
- Brennringfläche
- 29
- Symmetrieebene
- 30, 32
- Anodenteller
- 32
- Anodenteller
- 34
- Welle
- 36a, b; 38a, b
- Elektronenemitter
- 40a, b
- innerer Brennring
- 42a, b
- außerer Brennring
- 44, 50
- Rontgenstrahlbundel
- 46, 48, 52, 54
- Randstrahl
- 58
- Kompressionsplatte
- 60
- Rontgendetektor
- 62
- Blendenanordnung
- 64
- Vorderkante
- 66a, b, 68a, b
- Brennfläche
- 70
- Doppelpfeil
- 72
- Trager
- 74
- Anodenblock
- 80
- Anodenblock
- 90
- Steuereinrichtung
- α
- Winkel
- a
- Abstand
- B
- Brust
