DE102011076072A1

DE102011076072A1 - X-ray tube assembly for X-ray apparatus for receiving X-ray image of examined object, has sheet-shaped X-ray source and sheet-shaped formed anode which is irradiated with electron beam generated in cathode

Info

Publication number: DE102011076072A1
Application number: DE102011076072A
Authority: DE
Inventors: Philipp Bernhardt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2011-05-18
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2012-11-22

Abstract

The X-ray tube assembly (20) has a sheet-shaped X-ray source and a sheet-shaped formed anode (16) which is irradiated with an electron beam (18) generated in a cathode (17) and is stimulated for emitting an X-ray irradiation (13). The electron beam is deflected and controlled such that it scans a part of the anode surface of the anode, in order to generate a planar radiating surface of the x-ray irradiation. A collimator (15) is formed for parallelizing the resulting X-ray irradiation. Independent claims are included for the following: (1) an X-ray apparatus with an X-ray detector; and (2) a method for operating an X-ray tube assembly.

Description

Die Erfindung betrifft einen Röntgenstrahler gemäß dem Patentanspruch 1, ein Röntgengerät gemäß dem Patentanspruch 7 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Röntgenstrahlers gemäß dem Patentanspruch 8. The invention relates to an X-ray source according to claim 1, an X-ray apparatus according to claim 7 and a method for operating an X-ray source according to claim 8.

Nach dem heutigen Stand der Technik werden für die röntgenbasierte, medizinische Bildgebung Röntgenstrahler mit einem möglichst kleinen Brennfleck, welcher radialsymmetrisch eine Röntgen(brems)strahlung emittiert, verwendet. Die Röntgenstrahlung durchdringt ein Untersuchungsobjekt, bevor sie mit einem örtlich auflösenden Röntgendetektor aufgenommen wird. Dadurch, dass die Röntgenstrahlung nur an einem einzigen Punkt erzeugt wird, kann für jedes detektierte Röntgenquant vom Ort der Absorption aus auf einen eindeutigen Weg durch das Untersuchungsobjekt zurückgeschlossen werden. Bei punktförmigen, radialsymmetrischen Röntgenquellen kann die gesamte Röntgenstrahlung zur Bildgebung verwendet werden, da die Röntgenstrahlung auch radialsymmetrisch ist. Es gibt allerdings zahlreiche Nachteile von punktförmigen Quellen. So sind zum Beispiel die Hautdosen (Röntgendosis, welche die Haut eines Untersuchungsobjektes durchdringt) relativ hoch, da der Strahl beim Eindringen in das Untersuchungsobjekt noch relativ fokussiert ist. Außerdem kann eine erzeugte Abbildung verzerrt sein, da fokennahe Teile eines Untersuchungsobjektes vergrössert dargestellt werden. Zudem sind Strahlhomogenisierungen im Abhängigkeit von der Dynamik des Untersuchungsobjekts nur im Rahmen von mechanisch aufwändigen, veränderbaren Vorfiltern möglich. According to the current state of the art X-ray-based, medical imaging X-ray source with a smallest possible focal spot, which emits a radially symmetric X-ray (brems) radiation used. The X-ray penetrates an examination object before it is recorded with a spatially resolving X-ray detector. The fact that the X-radiation is generated only at a single point, can be deduced for each detected X-ray quantum from the location of the absorption of a clear path through the examination subject. For point-shaped, radially symmetric X-ray sources, the entire X-ray radiation can be used for imaging, since the X-ray radiation is also radially symmetric. There are, however, many disadvantages of punctiform sources. Thus, for example, the skin doses (X-ray dose, which penetrates the skin of an examination object) are relatively high, since the beam is still relatively focused when penetrating into the examination subject. In addition, a generated image may be distorted, since parts of the object to be examined close to the focal point are displayed enlarged. In addition, beam homogenizations depending on the dynamics of the examination subject are only possible in the context of mechanically complex, changeable prefilters.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Röntgenstrahler und ein Röntgengerät bereitzustellen, welche eine Strahlhomogenisierung im Abhängigkeit von der Dynamik des Untersuchungsobjekts ermöglichen; des weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Röntgenstrahlers bereitzustellen. It is an object of the present invention to provide an X-ray source and an X-ray apparatus which enable beam homogenization as a function of the dynamics of the examination object; Furthermore, it is an object of the invention to provide a method for operating such an X-ray source.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Röntgenstrahler gemäß dem Patentanspruch 1, ein Röntgengerät gemäß dem Patentanspruch 7 und durch ein Verfahren zum Betreiben eines Röntgenstrahlers gemäß dem Patentanspruch 8; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der zugehörigen Unteransprüche. The object is achieved by an X-ray source according to claim 1, an X-ray apparatus according to claim 7 and by a method for operating an X-ray source according to claim 8; advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Röntgenstrahler mit einer flächenförmigen Röntgenquelle weist eine flächenförmig ausgebildete Anode, insbesondere eine Transmissionsanode, auf, welche mit einem in einer Kathode erzeugten Elektronenstrahl bestrahlt und zur Aussendung einer Röntgenbremsstrahlung angeregt wird, wobei der Elektronenstrahl derart abgelenkt und angesteuert wird, dass er zumindest einen Teil der Anodenfläche der Anode abrastert, um eine flächenförmige Abstrahlungfläche der Röntgenbremsstrahlung zu erzeugen, und weist außerdem einen Kollimator zur Parallelisierung der entstandenen Röntgenbremsstrahlung auf. Der Röntgenstrahler ist bevorzugt in ein Röntgengerät integriert, welches außerdem einen Röntgendetektor aufweist. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben des Röntgenstrahlers umfasst die folgenden Schritte: Erzeugung eines Elektronenstrahls und Ansteuerung und Ablenkung des Elektronenstrahls derart, dass er zumindest einen Teil der Anodenfläche der Anode abrastert, und dadurch Erzeugung einer Röntgenbremsstrahlung mit einer flächenförmigen Abstrahlungsfläche. The X-ray source according to the invention with a planar X-ray source has a surface-shaped anode, in particular a transmission anode, which is irradiated with an electron beam generated in a cathode and excited to emit an X-ray braking radiation, wherein the electron beam is deflected and controlled so that it at least a part scans the anode surface of the anode to produce a sheet-like radiation surface of the X-ray brake radiation, and also has a collimator for parallelizing the resulting X-ray brake radiation. The X-ray emitter is preferably integrated in an X-ray device, which also has an X-ray detector. An inventive method for operating the X-ray source comprises the following steps: generation of an electron beam and driving and deflection of the electron beam such that it scans at least a portion of the anode surface of the anode, and thereby generating an X-ray braking radiation with a planar radiating surface.

Durch die von dem erfindungsgemäßen Röntgenstrahler erzeugte parallele Front von Röntgenstrahlen können auf einfache Weise unverzerrte Röntgenbilder eines Untersuchungsobjektes erstellt werden. Dies gilt sowohl für einfache 2D-Röntgenbilder als auch für aus mehreren 2D-Röntgenbildern rekonstruierbare 3D-Volumenbilder. Durch die flächenförmige Röntgenquelle kann außerdem die Hautdosis bei einem Patienten um bis zu einem Faktor 4 gesenkt werden, da die Eindringfläche durch die parallele Röntgenstrahlung deutlich größer ist als bei einer punktsymmetrischen Röntgenquelle. Mit dem erfindungsgemäßen Röntgenstrahler ist außerdem mit geringem Aufwand eine Strahlhomogenisierung in Abhängigkeit von der Dynamik des Untersuchungsobjekts möglich. By means of the parallel front of X-rays generated by the X-ray emitter according to the invention, undistorted X-ray images of an examination subject can be created in a simple manner. This applies both to simple 2D X-ray images and to 3D volume images that can be reconstructed from a plurality of 2D X-ray images. In addition, the areal x-ray source can reduce the skin dose in a patient by up to a factor of 4 since the penetration surface is significantly larger due to the parallel x-ray radiation than in the case of a point-symmetrical x-ray source. With the X-ray emitter according to the invention, moreover, beam homogenization depending on the dynamics of the examination object is possible with little effort.

Hierzu weist nach einer Ausgestaltung der Erfindung der Röntgenstrahler bzw. das Röntgengerät eine Steuerungsvorrichtung zur positionsabhängigen Einstellung und Regelung der Abstrahlungsdosis der Röntgenbremsstrahlung entlang ihrer Abstrahlungsfläche auf. Die Steuerungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, die Abstrahlungsdosis für jeden einzelnen Punkt der Abstrahlungsfläche individuell einzustellen, während der Elektronenstrahl seine Rasterung durchführt. Das Verfahren umfasst nach einer Ausgestaltung der Erfindung den zusätzlichen Schritt, eine positionsabhängige Einstellung und Regelung der Abstrahlungsdosis der Röntgenbremsstrahlung entlang ihrer Abstrahlungsfläche durchzuführen. Auf diese Weise wird durch Einbeziehung der Dynamik des Untersuchungsobjekts eine qualitativ besonders hochwertige Röntgenbildgebung mit besonders gutem Kontrast an jedem einzelnen Punkt eines Röntgenbildes erzielt. Es kann vermieden werden, dass im Falle eines Untersuchungsobjekts mit sich hinsichtlich der Dichte des Gewebes stark unterscheidenden Bereichen Überbelichtungen und/oder Unterbelichtungen auftreten. For this purpose, according to one embodiment of the invention, the X-ray source or the X-ray device has a control device for position-dependent adjustment and regulation of the radiation dose of the X-ray braking radiation along its emission surface. The control device is designed to set the radiation dose for each individual point of the radiation surface individually, while the electron beam performs its screening. According to one embodiment of the invention, the method comprises the additional step of performing a position-dependent adjustment and regulation of the radiation dose of the X-ray brake radiation along its emission surface. In this way, by including the dynamics of the examination object, a particularly high-quality X-ray imaging with particularly good contrast is achieved at each individual point of an X-ray image. It is possible to avoid overexposure and / or underexposure in the case of an examination object with areas which differ greatly in terms of the density of the tissue.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Steuerungsvorrichtung eine Vorrichtung zur positionsabhängigen Variation der Intensität des rasternden Elektronenstrahls auf. Die positionsabhängige Einstellung und Regelung der Abstrahlungsdosis wird durch Variation der Intensität des rasternden Elektronenstrahls abhängig von der Position durchgeführt. Eine solche Vorrichtung bzw. ein solches Verfahren weist eine besonders einfache und aufwandslose Möglichkeit auf, die Abstrahlungsdosis positionsabhängig über die Abstrahlungsfläche zu variieren. According to a further embodiment of the invention, the control device has a Device for position-dependent variation of the intensity of the scanning electron beam. The position-dependent adjustment and regulation of the radiation dose is performed by varying the intensity of the scanning electron beam depending on the position. Such a device or such a method has a particularly simple and effortless possibility to vary the radiation dose position-dependent on the radiating surface.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung verwendet die Steuerungsvorrichtung als Grundlage der positionsabhängigen Einstellung und Regelung zumindest ein Röntgenbild eines mittels der Röntgenquelle zu bestrahlenden Untersuchungsobjektes. Dazu wird zum Beispiel vor der Aufnahme des eigentlichen Röntgenbildes ein Vor-Röntgenbild mit gleichmäßiger Abstrahlungsdosis aufgenommen und das Vor-Röntgenbild anschließend hinsichtlich der Dynamik des Untersuchungsobjektes, also insbesondere hinsichtlich der Durchdringung, analysiert. Die daraus gewonnenen Informationen werden zur positionsabhängigen Einstellung und Regelung verwendet. According to a further embodiment of the invention, the control device uses at least one X-ray image of an examination object to be irradiated by means of the X-ray source as the basis for the position-dependent adjustment and regulation. For this purpose, for example, a pre-X-ray image with a uniform radiation dose is recorded before the actual X-ray image is acquired, and the pre-X-ray image is then analyzed with regard to the dynamics of the examination subject, ie in particular with regard to the penetration. The information obtained from this is used for position-dependent adjustment and regulation.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird auf Positionen der Anodenfläche, die den Bereich des Untersuchungsobjekts bestrahlen, für den auf dem Röntgenbild eine relativ starke Durchdringung angezeigt wird, die Intensität des Elektronenstrahls gesenkt und auf Positionen der Anodenfläche, die den Bereich des Untersuchungsobjekts bestrahlen, für den auf dem Röntgenbild eine relativ schwache Durchdringung angezeigt wird, die Intensität des Elektronenstrahls gesteigert. According to a further embodiment of the invention, at positions of the anode surface which irradiate the region of the examination object for which a relatively strong penetration is indicated on the X-ray image, the intensity of the electron beam is lowered and at positions of the anode surface which irradiate the region of the examination subject is displayed on the X-ray image, a relatively weak penetration, the intensity of the electron beam increased.

In vorteilhafter Weise sind zumindest zwei Spulen zur Erzeugung von veränderbaren elektromagnetischen Feldern zur Bewegung und Ablenkung des Elektronenstrahls vorgesehen. Die Anode ist in vorteilhafter Weise als dünne Transmissionsanode ausgebildet, um eine Abstrahlung der Röntgenstrahlung in die zu der Richtung, aus der der Elektronenstrahl kommt, entgegengesetzte Richtung zu ermöglichen. Advantageously, at least two coils are provided for generating variable electromagnetic fields for moving and deflecting the electron beam. The anode is advantageously designed as a thin transmission anode to allow radiation of the X-radiation in the opposite direction to the direction from which the electron beam comes.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert, ohne dass dadurch eine Beschränkung der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele erfolgt. Es zeigen: The invention and further advantageous embodiments according to features of the subclaims are explained in more detail below with reference to schematically illustrated embodiments in the drawing, without thereby limiting the invention to these embodiments. Show it:

1 eine Ansicht einer punktförmigen Röntgenquelle nach dem Stand der Technik; 1 a view of a point-like X-ray source according to the prior art;

2 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Röntgenstrahlers mit einer flächenförmigen Röntgenquelle; 2 a view of an inventive X-ray source with a sheet-like X-ray source;

3 eine Ansicht eines Röntgenbildes eines Untersuchungsobjekts, und 3 a view of an X-ray image of an examination subject, and

4 eine Abfolge eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 4 a sequence of a method according to the invention.

In der 1 ist eine punktförmige Röntgenquelle 10 nach dem Stand der Technik gezeigt, welche radialsymmetrisch eine Röntgen(brems)strahlung 13 emittiert. Die Röntgenstrahlung 13 trifft auf der Oberfläche 14 des Untersuchungsobjektes 12 auf und durchdringt dieses, bis es auf einen örtlich auflösenden Röntgendetektor 11 auftrifft. Auf dem Röntgendetektor wird die durch das Untersuchungsobjekt beeinflusste Röntgenstrahlung in elektrische Signale und anschließend in ein Röntgenbild umgewandelt. Durch die punktförmige Röntgenquelle entstehen einige Nachteile, zum Beispiel kann das Röntgenbild verzerrt sein und außerdem ist es sehr aufwändig, eine Anpassung der Röntgenstrahlung an die Dynamik des Untersuchungsobjektes durchzuführen. In the 1 is a point-like X-ray source 10 shown in the prior art, which radially symmetrically an X-ray (brems) radiation 13 emitted. The x-ray radiation 13 meets on the surface 14 of the examination object 12 and penetrates this until it reaches a spatially resolving x-ray detector 11 incident. On the X-ray detector, the X-ray radiation influenced by the examination object is converted into electrical signals and subsequently into an X-ray image. The point-shaped X-ray source causes some disadvantages, for example, the X-ray image may be distorted and, moreover, it is very complicated to carry out an adaptation of the X-radiation to the dynamics of the examination subject.

In der 2 ist ein erfindungsgemäßer Röntgenstrahler 20 mit einer flächenförmigen Röntgenquelle gezeigt, von der aus die Röntgen(brems)strahlung 13 in einer fächenförmigen Abstrahlungsfläche abgestrahlt wird. Der Röntgenstrahler weist eine große, flächenförmige, dünne Transmissionsanode 16 sowie eine Kathode 17 zur Erzeugung eines hochbeschleunigten Elektronenstrahls 18 auf, welche in einem Vakuumgehäuse 26 angeordnet sind. Der Elektronenstrahl 18 wird von einem durch mehrere Spulen 19 erzeugten elektromagnetischen Feld auf gewünschte Positionen auf der Transmissionsanode 16 fokussiert. Der Elektronenstrahl wird dabei mittels Veränderungen des elektromagnetischen Feldes derart bewegt, dass er sehr schnell die gesamte Anodenfläche der Transmissionsanode 16 oder zumindest eine Teilfläche davon abrastert. Wird dies kontinuierlich wiederholt, so entsteht Röntgenbremsstrahlung auf der, insbesondere möglichst dünnen, Transmissionsanode und wird als Abstrahlungsfäche gleichmäßig in die dem Elektronenstrahl gegenüberliegende Richtung abgestrahlt. Es entsteht auf diese Weise eine flächenförmige Röntgenquelle, deren Abstrahlungsfläche der abgerasterten Anodenfäche entspricht. In the 2 is an inventive X-ray source 20 shown with a surface-shaped X-ray source, from which the X-ray (brems) radiation 13 is emitted in a fan-shaped radiating surface. The X-ray source has a large, sheet-like, thin transmission anode 16 and a cathode 17 for generating a highly accelerated electron beam 18 on which in a vacuum housing 26 are arranged. The electron beam 18 gets from one through several coils 19 generated electromagnetic field to desired positions on the transmission anode 16 focused. The electron beam is thereby moved by means of changes in the electromagnetic field such that it very quickly the entire anode surface of the transmission anode 16 or at least a partial surface thereof scans. If this is repeated continuously, the result is X-ray braking radiation on the, in particular as thin as possible, transmission anode and is radiated as Abstrahlungsfäche evenly in the direction opposite to the electron beam direction. This results in a surface-shaped X-ray source whose radiation surface corresponds to the screened anode surface.

In Abstrahlungsrichtung hinter der Anode ist außerdem noch ein Kollimator 15 mit einem hochabsorbierenden Raster angeordnet. Der Kollimator wird bevorzugt im direkten Anschluß an die Transmissionsanode angeordnet. Der Kollimator sorgt dafür, dass die von verschiedenen Positionen auf der Abstrahlungsfläche abgestrahlte Röntgenstrahlung parallel ist und dass unter einem Winkel ≠ 90° zur Abstrahlungsfläche aus der Transmissionsanode austretende Röntgenstrahlung absorbiert wird. Mittels eines derartigen Röntgenstrahlers können verzerrungsfreie Röntgenbilder eines Untersuchungsobjektes erstellt werden. Dies erlaubt auch die Aufnahme größerer rekonstruierbarer Volumina bei der Aufnahme von Projektionsbildern für eine 3D Rekonstruktion. Außerdem ermöglicht der Röntgenstrahler eine um bis zu einem Faktor 4 reduzierte Hautdosis bei einem Patienten, da die Eindringfläche durch die parallele Röntgenstrahlung deutlich größer ist. In the radiation direction behind the anode is also a collimator 15 arranged with a highly absorbent grid. The collimator is preferably arranged in direct connection to the transmission anode. The collimator ensures that the X-rays radiated from different positions on the radiating surface are parallel and that at an angle ≠ 90 ° to the Abstrahlungsfläche from the transmission anode emerging X-ray radiation is absorbed. By means of such an X-ray source, distortion-free X-ray images of an examination object can be created. This also allows the recording of larger reconstructable volumes when recording projection images for a 3D reconstruction. In addition, the X-ray source enables a skin dose reduced by up to a factor of 4 in a patient since the penetration surface is significantly larger due to the parallel X-ray radiation.

Bei dem erfindungsgemäßen Röntgenstrahler ist ausserdem eine Steuerungsvorrichtung zur positionsabhängigen Einstellung und Regelung der Abstrahlungsdosis der Röntgenbremsstrahlung entlang ihrer Abstrahlungsfläche vorgesehen. Dies bedeutet, dass die abgestrahlte Röntgendosis an jeder Position der Anodenfläche nach Bedarf unabhängig von den übrigen Positionen eingestellt werden kann. Dies kann zum Beispiel derart realisiert sein, dass die Intensität des Elektronenstrahls während seiner Rasterung über die Anodenfläche variiert wird, je nachdem welche Position der Anode gerade abgerastert wird. Die Variation der Intensität des Elektronenstrahls kann ebenso wie dessen Bewegung sehr schnell geändert werden. Die Steuerungssvorrichtung 25 kann in diesem Zusammenhang zum Beispiel die Kathode dazu ansteuern, sehr schnell und je nach abgerasterter Position auf der Anodenfläche die Intensität zu verändern, so dass letztendlich lokal unterschiedliche Abstrahlungsdosen über die Abstrahlfläche erzeugt werden. Auf diese Weise kann durch die Intensitätsvariation des Elektronenstrahls die örtliche Dosisverteilung sehr flexibel, sehr schnell und sehr einfach verändert werden. In the case of the X-ray emitter according to the invention, a control device is additionally provided for the position-dependent setting and regulation of the radiation dose of the X-ray braking radiation along its emission surface. This means that the radiated X-ray dose at each position of the anode surface can be adjusted as needed independently of the other positions. This can be realized, for example, such that the intensity of the electron beam is varied during its rastering over the anode surface, depending on which position of the anode is currently being scanned. The variation of the intensity of the electron beam as well as its movement can be changed very quickly. The control device 25 In this context, for example, the cathode can be triggered to change the intensity very rapidly and depending on the scanned position on the anode surface, so that ultimately locally different radiation doses are generated via the emitting surface. In this way, by the intensity variation of the electron beam, the local dose distribution can be changed very flexibly, very quickly and very easily.

Um die Dynamik des jeweiligen Untersuchungsobjekts einfließen zu lassen, wird ein bereits zuvor mit einer entlang der Abstrahlungsfläche gleichbleibenden Abstrahlungsdosis angefertigtes Röntgenbild (im folgenden Vor-Röntgenbild genannt) des Untersuchungsobjekts hinsichtlich der Durchdringung analysiert und als Grundlage für eine positionsabhängige Variation verwendet. Hierzu werden z.B. Bereiche des Vor-Röntgenbildes mit relativ starker, relativ schwacher und mittlerer Durchdringung identifiziert. Diese Bereiche werden dann mit den Positionen der Abstrahlungsfläche bzw. der Anodenfläche abgeglichen. Anschließend kann zum Beispiel vorgesehen sein, an den Positionen der Anodenfläche, die den Bereich des Untersuchungsobjekts bestrahlen, für den auf dem Röntgenbild eine relativ starke Durchdringung angezeigt wird, die Intensität des Elektronenstrahls zu verringern und damit die Abstrahlungsdosis zu senken. In Positionen der Anodenfläche, die denen mit einer schwachen Durchdringung entsprechen, wird die Intensität des Elektronenstrahls und damit die Abstrahlungsdosis gesteigert. In Bereichen mit mittlerer Durchdringung wird die Abstrahlungsdosis beibehalten wie bisher. Die Analyse des zuvor angefertigten Vor-Röntgenbildes kann zum Beispiel mittels einer Bildverarbeitungsvorrichtung 33 durchgeführt werden, die enstsprechenden Informationen werden anschließend an die Steuerungsvorrichtung 25 weitergegeben. In order to incorporate the dynamics of the respective examination subject, an X-ray image (hereinafter referred to as pre-X-ray image) of the examination object which has already been prepared with a radiation dose along the radiation surface is analyzed with regard to the penetration and used as the basis for a position-dependent variation. For example, areas of the pre-X-ray image with relatively strong, relatively weak and medium penetration are identified. These areas are then aligned with the positions of the radiating surface and the anode surface, respectively. It may subsequently be provided, for example, to reduce the intensity of the electron beam at the positions of the anode surface which irradiate the region of the examination object for which a relatively strong penetration is indicated on the X-ray image, and thus to reduce the radiation dose. In positions of the anode surface, which correspond to those with a weak penetration, the intensity of the electron beam and thus the radiation dose is increased. In areas of medium penetration, the radiation dose is maintained as before. The analysis of the previously prepared pre-X-ray image can be performed, for example, by means of an image processing device 33 The corresponding information is then sent to the control device 25 passed.

In der 3 ist ein Vor-Röntgenbild 24 gezeigt, welches einen ersten Bereich 21 mit einer schwachen Durchdringung, einen zweiten Bereich 22 mit einer mittleren Durchdringung und einen dritten Bereich 23 mit einer starken Durchdringung aufweist. Ein solches Vor-Röntgenbild kann zum Beispiel automatisch mittels einer Bilderkennungssoftware in der Bildverarbeitungsvorrichtung analysiert werden und die Informationen werden an den Röntgenstrahler bzw. die Steuerungsvorichtung zur Ansteuerung der Kathode weitergegeben, um die Intensitäten entsprechend zu variieren. Zuvor kann das Vor-Röntgenbild auch erst mittels eines Tiefpasses geglättet werden. Es können auch feinere Unterteilungen mittels einer Vielzahl von Bereichen vorgenommen werden. Der erfindungsgemäße Röntgenstrahler kann also mit geringem Aufwand eine Strahlhomogenisierung in Abhängigkeit von der Dynamik des Untersuchungsobjekts bereitstellen. In the 3 is a pre-X-ray image 24 shown which is a first area 21 with a weak penetration, a second area 22 with a medium penetration and a third area 23 having a strong penetration. For example, such a pre-X-ray image can be automatically analyzed by means of image recognition software in the image processing device, and the information is passed to the X-ray source or control device for driving the cathode to vary the intensities accordingly. Previously, the pre-X-ray image can also be smoothed by means of a low-pass filter. It can also be made finer subdivisions by means of a variety of areas. The X-ray emitter according to the invention can therefore provide beam homogenization in dependence on the dynamics of the examination object with little effort.

In der 4 ist eine Abfolge von Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. In einem ersten Vorschritt 30 wird ein Vor-Röntgenbild eines Untersuchungsobjektes mit dem erfindungsgemäßen Röntgenstrahler bei gleichmäßiger Abstrahlungsdosis über die gesamte Abstrahlungsfläche und mittels eines Röntgendetektors aufgenommen. Das Vor-Röntgenbild wird in einem zweiten Vorschritt 31 z.B. von einer Bildverarbeitungvorrichtung hinsichtlich der Durchdringung bzw. Ausleuchtung untersucht und in Bereiche eingeteilt. In einem dritten Vorschritt 32 wird anhand der dadurch gewonnenen Informationen bestimmt und geplant, wie eine positionsabhängige Variation der Intensität des Elektronenstrahls aussehen soll. Anschließend wird in einem ersten Schritt 28 ein Elektronenstrahl erzeugt und die Transmissionsanode mittels des Elektronenstrahls abgerastert. Gleichzeitig wird in einem zweiten Schritt 27 die Intensität des Elektronenstrahls abhängig von der gerade abgerasterten Position in seiner Intensität gemäß dem zuvor festgelegten Muster variiert. Hierdurch wird in einem dritten Schritt 29 eine flächige Röntgenstrahlung mit einer positionsabhängigen Abstrahlungsdosis erzeugt, das Untersuchungsobjekt durchstrahlt und mittels des Röntgendetektors ein Röntgenbild aufgenommen. Das Röntgenbild hat den Vorteil, dass die Durchdringung des Untersuchungsobjekts und damit die Darstellung der Details unabhängig von der Objektbeschaffenheit überall optimal eingestellt ist. In the 4 a sequence of steps of the method according to the invention is shown. In a first step 30 a pre-X-ray image of an examination subject with the X-ray emitter according to the invention is recorded at a uniform radiation dose over the entire radiating surface and by means of an X-ray detector. The pre-X-ray image is in a second preliminary step 31 For example, examined by an image processing device in terms of penetration or illumination and divided into areas. In a third step 32 is determined and planned based on the information obtained thereby, as a position-dependent variation of the intensity of the electron beam should look like. Subsequently, in a first step 28 generates an electron beam and scanned the transmission anode by means of the electron beam. At the same time, in a second step 27 the intensity of the electron beam varies in intensity depending on the position being scanned in accordance with the predetermined pattern. This will be in a third step 29 generates a flat X-ray radiation with a position-dependent radiation dose, the examination object irradiated and recorded by means of the X-ray detector X-ray image. The X-ray image has the advantage that the penetration of the examination object and thus the representation of the details is set optimally everywhere, regardless of the object condition.

Für eine gute Kühlung der Transmissionsanode des Röntgenstrahlers kann eine Kühlflüssigkeit oberflächennah über die Anode gepumpt werden. For a good cooling of the transmission anode of the X-ray source, a cooling liquid can be pumped near the surface via the anode.

Die Erfindung lässt sich in folgender Weise kurz zusammenfassen: Ein erfindungsgemäßer Röntgenstrahler weist ein Vakuumgehäuse auf, in dem ein hochbeschleunigter Elektronenstrahl auf verschiedene Positionen einer großen Transmissionsanode mit Hilfe von elektromagnetischen Feldern abgelenkt werden kann. Die entstandene Röntgenbremsstrahlung verlässt die dünne Anode auf der anderen Seite. Anschließend muss die Röntgenstrahlung noch durch einen Kollimator parallelisiert werden, d.h. ein hochabsorbierendes Raster befindet sich im direkten Anschluss an der Anode und sorgt dafür, dass schräg laufende Röntgenquanten absorbiert werden. Wenn nun mit dem Elektronenstrahl die Transmissionsanode zügig abgerastert wird, ist damit eine flächige, parallele Röntgenquelle realisiert. Hierbei können einfach die Intensitäten lokal variiert werden: Dazu wird in einem Regelkreis ein Bild aufgenommen. Überall dort, wo es eine gute Durchdringung bei dem Objekt, d.h. dem Patienten gibt, können nun durch lokale Reduktion der Intensität des Elektronenstrahls im nächsten Bild die Dosisverteilung auf den Patienten oder die spezielle Projektion angepasst werden. The invention can be briefly summarized in the following way: An inventive X-ray source has a vacuum housing in which a highly accelerated electron beam can be deflected to different positions of a large transmission anode by means of electromagnetic fields. The resulting X-ray braking radiation leaves the thin anode on the other side. Subsequently, the X-radiation must still be parallelized by a collimator, i. A highly absorbing grid is located directly adjacent to the anode and ensures that oblique X-ray quanta are absorbed. Now, if the transmission anode is scanned rapidly with the electron beam, a flat, parallel X-ray source is thus realized. Here, simply the intensities can be varied locally: An image is taken in a control loop. Wherever there is good penetration of the object, i. Given to the patient, the dose distribution to the patient or the specific projection can now be adjusted by locally reducing the intensity of the electron beam in the next image.

Claims

X-ray source ( 20 ) with a surface-shaped X-ray source, comprising a sheet-shaped anode ( 16 ), which with one in a cathode ( 17 ) generated electron beam ( 18 ) and to emit X-ray braking radiation ( 13 ) is excited, wherein the electron beam ( 18 ) is deflected and controlled so that it at least a part of the anode surface of the anode ( 16 ) scans to a surface-shaped radiation surface of the X-ray brake radiation ( 13 ) and having a collimator ( 15 ) for the parallelization of the resulting X-ray braking radiation ( 13 ).

X-ray source according to claim 1, comprising a control device ( 25 ) for position-dependent adjustment and regulation of the radiation dose of the X-ray brake radiation ( 13 ) along its radiating surface.

X-ray source according to claim 2, wherein the control device ( 25 ) has a device for position-dependent variation of the intensity of the scanning electron beam.

X-ray source according to claim 2 or 3, wherein the control device as the basis of the position-dependent setting and control at least one X-ray image of an object to be irradiated by the X-ray source ( 12 ) used.

X-ray source according to claim 1, wherein at least two coils ( 19 ) for the generation of variable electromagnetic fields for the movement and deflection of the electron beam ( 18 ) are provided.

X-ray source according to claim 1, wherein the anode ( 16 ) is designed as a transmission anode.

X-ray device for recording an X-ray image of an examination object ( 12 ), comprising an X-ray source ( 20 ) according to one of claims 1 to 6 and an X-ray detector ( 11 ).

Method for operating an X-ray source ( 20 ) according to any one of claims 1 to 6 or an X-ray apparatus according to claim 7, comprising the following steps: - generation of an electron beam ( 18 ) and control and deflection of the electron beam ( 18 ) such that it covers at least part of the anode surface of the anode ( 16 ) and thereby generating an X-ray braking radiation ( 13 ) with a planar radiating surface.

Method according to claim 8 with the additional step: position-dependent adjustment and regulation of the radiation dose of the X-ray brake radiation ( 13 ) along its radiating surface.

The method of claim 9, wherein the position-dependent adjustment and regulation of the radiation dose by varying the intensity of the scanning electron beam ( 18 ) is performed depending on the position.

Method according to claim 9 or 10, wherein at least one X-ray image of the examination object (FIG. 2) is used as the basis for the position-dependent adjustment and regulation before the method. 12 ) is recorded, analyzed and used with uniform radiated X-ray dose.

A method according to claim 10, wherein at positions of the anode surface, the area of the object to be examined ( 12 ) for which a relatively strong penetration is indicated on the X-ray image, the intensity of the electron beam ( 18 ) and to positions of the anode surface that cover the area of the examination object ( 12 ) for which a relatively weak penetration is indicated on the X-ray image, the intensity of the electron beam ( 18 ) is increased.