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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einsatz eines Streustrahlenrasters bei der periodischen Aufnahme von Röntgenbildern. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechende Vorrichtung zum Einsatz eines Streustrahlenrasters bei der periodischen Aufnahme von Röntgenbildern.
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Medizinische Diagnose- und Interventionssysteme in der Neurologie, Angiographie und Kardiologie nutzen heute vielfach Röntgengeräte oder Röntgenvorrichtungen als Basis für die Bildgebung. Röntgengeräte sind häufig mit einem sogenannten C-Bogen, auch C-Arm genannt, ausgestattet. Ein C-Bogen umfasst meist eine Röntgenquelle, auch Röntgenstrahler genannt, und über einen C-förmig ausgeführten Verbindungsträger in gegenüberliegender Lage einen Röntgendetektor. Der C-Bogen kann an einem sogenannten Stativ oder an der Decke montiert sein und durch gelenkige Verbindungen in unterschiedliche Positionen gebracht werden. Aus der punktförmigen Röntgenquelle, die zumeist als Röntgenröhre ausgebildet ist, tritt radialsymmetrisch Strahlung aus. Nachdem diese Strahlung ein Untersuchungsobjekt, z.B. einen Patienten durchdrungen hat, trifft sie auf den ortsauflösenden Röntgendetektor oder Bildempfänger. Beim Durchleuchten des Untersuchungsobjektes werden durch kohärente und inkohärente Streuung Streustrahlen erzeugt. Diese Streustrahlung trifft beliebig auf den Detektor und erzeugt keine zusätzliche Bildinformation sondern erhöht lediglich das Bildrauschen. Einzig die Strahlung, die direkt von der Röntgenquelle auf den Röntgendetektor gerichtet ist, erzeugt das Bild.
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Um zumindest einen Teil der Streustrahlung vom Auftreffen auf den Röntgendetektor abzuhalten, werden nach heutigem Stand der Technik sogenannte Streustrahlenraster eingesetzt, die zwischen dem Untersuchungsobjekt und dem Röntgendetektor angeordnet werden. Wikipedia (http://de.wikipedia.org/wiki/Streustrahlenraster; Stand: 22.06.2011) beschreibt Streustrahlenraster unter anderem folgendermaßen: „Das Raster ist wie eine Lamellenjalousie aus schmalen Streifen von stark absorbierendem Material (meist Bleifolie) und durchlässigen Abstandhaltern (Spacern aus Aluminium, Kunststofffolie, Fasermaterial o. ä.) aufgebaut. Die Streifen stehen parallel zur Strahlung. Die erwünschte gerichtete Strahlung kann die Spacerstreifen durchdringen, Streustrahlung bleibt in den Bleistreifen hängen. Raster können aus (auf die Röntgenröhre fokussierten) unterschiedlich geneigten Streifen oder parallelen Streifen aufgebaut sein. Fokussierte Raster eignen sich nur für den Abstand zwischen Röhre und Raster, für den sie konzipiert wurden. Parallele Raster hingegen haben bei geringem Abstand zur Röhre zum Rand hin Abschattungen und eignen sich nur für größere Fokusabstände. Um Streustrahlen in beiden Dimensionen zu reduzieren, werden zwei Raster im rechten Winkel benötigt, ein Wabenraster oder anderes zweidimensionales Raster.“
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Sofern die Struktur, insbesondere die Breite der stark absorbierenden Streifen, dieser Raster zu grob ist, kann man diese Lamellen in Form von Streifen im Bild erkennen, was die Bildqualität erheblich reduzieren kann. Um dies zu vermeiden wird nach heutigem Stand der Technik das Raster während der Aufnahme bewegt, zumeist in einer periodischen, oszillierenden Bewegung. Durch die Bewegungsunschärfe werden die Raster "unsichtbar". Nach heutigem Stand der Technik werden bewegte Raster im szenischen Betrieb nicht verwendet, da hier die Flexibilität für unterschiedliche Bildfrequenzen und Belichtungszeiten nicht gegeben ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren zum Einsatz eines Streustrahlenrasters bei der periodischen Aufnahme von Röntgenbildern anzugeben. Weiter besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine entsprechende Vorrichtung zum Einsatz eines Streustrahlenrasters bei der periodischen Aufnahme von Röntgenbildern anzugeben.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Verfahrensschritten des ersten unabhängigen Patentanspruchs und einer Röntgenvorrichtung mit den Merkmalen des zweiten unabhängigen Patentanspruchs.
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Der Grundgedanke der Erfindung ist ein Verfahren zum Einsatz eines Streustrahlenrasters mit einer gegebenen Rastereinheitslänge bei periodischen Röntgenaufnahmen, das folgende Verfahrensschritte umfasst:
- S1) Erfassen einer Belichtungszeit und einer Bildrate;
- S2) Aufnahme eines ersten Röntgenbildes und gleichzeitiges Verschieben des Streustrahlenrasters mit einer konstanten Geschwindigkeit in eine erste Richtung derart, dass nach der Belichtungszeit das Streustrahlenraster um eine Rastereinheitslänge oder um ein erstes, vorgebbares Vielfaches der Rastereinheitslänge verschoben ist;
- S3) Abbremsen der Bewegung, Umkehren der Bewegungsrichtung und Beschleunigen des Streustrahlenrasters in eine zweite, der ersten Richtung entgegengesetzten, Richtung, derart, dass das Streustrahlenraster dieselbe Position wie nach Verfahrensschritt S2 einnimmt und die Summe der Zeitdauern für das Verschieben des Streustrahlenrasters mit der konstanten Geschwindigkeit, Abbremsen der Bewegung, Umkehren der Bewegungsrichtung und Beschleunigen des Streustrahlenrasters gleich dem Kehrwert der Bildrate ist;
- S4) Aufnahme eines zweiten Röntgenbildes und gleichzeitiges Verschieben des Streustrahlenrasters mit der konstanten Geschwindigkeit in die zweite Richtung;
- S5) Abbremsen der Bewegung, Umkehren der Bewegungsrichtung und Beschleunigen des Streustrahlenrasters in die erste Richtung, derart, dass das Streustrahlenrasters dieselbe Position wie nach Verfahrensschritt S4 einnimmt und die Summe der Zeitdauern für das Verschieben des Streustrahlenrasters mit der konstanten Geschwindigkeit, Abbremsen der Bewegung, Umkehren der Bewegungsrichtung und Beschleunigen des Streustrahlenrasters gleich dem Kehrwert der Bildrate ist;
- S6) Beenden des Verfahrens, wenn ein Abbruchkriterium erfüllt ist, ansonsten Sprung zu Verfahrensschritt S1.
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Unter einer Rastereinheitslänge eines Streustrahlenrasters wird die Summe aus der Breite eines Streifens des stark absorbierenden Materials und der Breite eines durchlässigen Abstandhalters des Streustrahlenrasters verstanden. Eine Rastereinheitslänge bzw. eine Gittereinheit ist die kleinste Einheit eines SRR, die sich periodisch fortsetzt. Das Verfahren beschreibt nun, wie erfindungsgemäß ein Streustrahlenraster eingesetzt werden kann, um im szenischen Betrieb verwendbar zu sein.
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Im Verfahrensschritt S1 werden eine Belichtungszeit und eine Bildrate erfasst. Die Erfassung kann beispielsweise durch eine Eingabe an einem Röntgengerätebedienteil erfolgen. Die Belichtungszeit, auch Schusslänge oder Pulslänge genannt, bestimmt, wie lange Röntgenstrahlung von der Röntgenquelle abgegeben wird und das Untersuchungsobjekt durchstrahlt. Gängige Belichtungszeiten sind z.B. 2 ms bis 50 ms. Die Bildrate, auch Framerate oder Bildfrequenz genannt, gibt an, wie viele Röntgenbilder innerhalb eines bestimmten Zeitraums, z.B. einer Sekunde, gemacht werden. Gängige Bildraten sind z.B. 0,5 Bilder pro Sekunde bis 30 Bilder pro Sekunde. Eine übliche Einheit ist auch „fps“ für „Frames per Second“.
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Im Verfahrensschritt S2 wird gleichzeitig ein erstes Röntgenbild mit der gegebenen Belichtungszeit aufgenommen und das Streustrahlenraster wird mit einer konstanten Geschwindigkeit in eine erste Richtung verschoben, wobei die Geschwindigkeit der Verschiebung so gewählt ist, dass nach der Belichtungszeit das Streustrahlenraster um eine Rastereinheitslänge oder um ein erstes, vorgebbares Vielfaches der Rastereinheitslänge verschoben ist. Damit ist gewährleistet, dass jeder Punkt des Röntgendetektors während der Belichtungszeit die gleiche Zeit von Direktstrahlung der Röntgenquelle bestrahlt werden kann. Abhängig von zum Beispiel mechanischen Randbedingungen, kann es sinnvoll sein, dass bei einer kurzen Belichtungszeit das Raster nur um eine Rastereinheitslänge verschoben wird. Bei längeren Belichtungszeiten kann es sinnvoll sein, das Streustrahlenraster während der Belichtungszeit um zwei, drei oder mehr Rastereinheitslängen zu bewegen.
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Im Verfahrensschritt S3 wird die Bewegung des Streustrahlenrasters abgebremst, die Bewegungsrichtung umgekehrt und das Streustrahlenraster in eine zweite, der ersten Richtung entgegengesetzten, Richtung beschleunigt. Dabei gelten folgende zwei Bedingungen:
- 1) Die Zeitdauer, die sich aus der Summe der Zeitdauern für das Verschieben des Streustrahlenrasters mit der konstanten Geschwindigkeit, Abbremsen der Bewegung, Umkehren der Bewegungsrichtung und Beschleunigen des Streustrahlenrasters ergibt, ist gleich dem Kehrwert der ersten Bildrate.
- 2) Das Streustrahlenraster nimmt nach Verfahrensschritt S3 dieselbe Position wie nach Verfahrensschritt S2 ein.
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Im Verfahrensschritt S4 wird analog zu Verfahrensschritt S2 gleichzeitig ein zweites Röntgenbild mit der gegebenen Belichtungszeit aufgenommen und das Streustrahlenraster wird mit der konstanten Geschwindigkeit in die zweite Richtung verschoben;
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Im Verfahrensschritt S5 wird analog zu Verfahrensschritt S3 die Bewegung des Streustrahlenrasters abgebremst, die Bewegungsrichtung umgekehrt und das Streustrahlenraster wieder in die erste Richtung beschleunigt. Es gilt die Bedingung, dass die Zeitdauer, die sich aus der Summe der Zeitdauern für das Verschieben des Streustrahlenrasters mit der konstanten Geschwindigkeit, die in diesem Fall gleich der Zeitdauer für die Belichtung des zweiten Röntgenbildes ist, Abbremsen der Bewegung, Umkehren der Bewegungsrichtung und Beschleunigen des Streustrahlenrasters ergibt, gleich dem Kehrwert der Bildrate ist. Ferner gilt die Bedingung, dass das Streustrahlenraster nach Verfahrensschritt S5 dieselbe Position wie nach Verfahrensschritt S4, die auch dieselbe Position wie nach Verfahrensschritt S1 ist, einnimmt. Somit ist die Position des Streustrahlenrasters gleich der Position zu Beginn der Bewegung, wodurch sich bei mehreren Durchläufen der Verfahrenschritte ein oszillatorischer Bewegungsverlauf ergeben kann.
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Im Verfahrensschritt S6 wird ein Abbruchkriterium geprüft, bei dessen Erfülltheit das Verfahren beendet wird. Ansonsten, d.h. wenn das Abbruchkriterium nicht erfüllt ist, wird zu Verfahrensschritt S1 gesprungen.
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Alternativ kann das bisher beschriebene Verfahren dahingehend erweitert werden, dass nach Verfahrensschritt S2 das Streustrahlenraster mit der konstanten Geschwindigkeit um ein zweites, vorgebbares Vielfaches der Rastereinheitslänge in die erste Richtung verschoben wird und nach Verfahrensschritt S4 das Streustrahlenraster mit der konstanten Geschwindigkeit um das zweite Vielfache der Rastereinheitslänge in die zweite Richtung verschoben wird.
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Dieses Verfahren bietet den Vorteil, wie später anhand zweier Ausführungsbeispiele beschrieben wird, dass bei einer konstanten Bildrate die gleiche Streustrahlenrasterbewegung für verschiedene Belichtungszeiten verwendet werden kann.
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Vorteilhaft erfolgt das Abbremsen der Bewegung, Umkehren der Bewegungsrichtung und Beschleunigen des Streustrahlenrasters nach Art einer harmonischen Bewegung.
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Darunter soll verstanden werden, dass dieser Teil der Bewegung des Streustrahlenrasters bezüglich Lage, Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung, der Bewegung eines harmonischen Oszillators gleichen soll, d.h. einer Sinusfunktion folgen soll. Sinusförmige Bewegungsverläufe sind in der Technik relativ einfach zu realisieren. Weiter werden bei einem mechanischen Aufbau vorhandene Lager bei sinusförmigen Richtungswechseln weniger beansprucht als bei abrupten Richtungswechseln. Neben einer sinusförmigen oder zumindest näherungsweise sinusförmigen Bewegung wären beispielsweise auch eine parabelförmige Bewegung oder andere, „weiche“ Übergänge denkbar.
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Weiter wäre vorteilhaft, wenn die Aufnahme jedes n-ten Röntgenbildes unterdrückt wird, d.h. dass insbesondere keine Strahlenabgabe stattfindet.
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Dies ermöglicht effektive Bildfrequenzen, die kleiner sind, als die erfasste, d.h. eingestellte, maximale Bildfrequenz, da real weniger Röntgenbilder aufgenommen werden. Ist z.B. die Bildfrequenz auf 30 fps (Bilder pro Sekunde) eingestellt und es wird die Aufnahme jedes zweiten Röntgenbildes unterdrückt oder ausgelassen, ist die effektive Bildfrequenz 15 fps. Die Oszillationsfrequenz des Streustrahlenrasters ist dennoch auf 30 fps ausgelegt, so dass schnell zwischen den Bildraten 15 fps und 30 fps umgeschaltet werden kann.
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Zweckmäßig ist der Betrag der Geschwindigkeit des Streustrahlenrasters nach der Beschleunigung desselben nach Verfahrensschritt S3 bzw. S5 gleich dem Betrag der konstanten Geschwindigkeit.
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Durch dieses Merkmal ist der Übergang der Bewegung aus der Beschleunigung zur konstanten Geschwindigkeit fließend.
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Vorzugsweise umfasst das Abbruchkriterium das Erreichen einer vorgebbaren Anzahl an Röntgenaufnahmen und/oder das Erreichen einer vorgebbaren Zeitdauer.
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Abbruchkriterien, wie eine bestimmte Anzahl an Röntgenaufnahmen oder die Aufnahme über eine bestimmte Zeitdauer, können z.B. von einem Arzt oder Radiologen über ein Eingabemittel vorgegeben worden sein.
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Alternativ kann das Abbruchkriterium das Betätigen eines Tasters oder Schalters umfassen.
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Hier kann z.B. ein Arzt oder Radiologe durch Betätigen eines Tasters oder Schalters situationsbedingt entscheiden, wann das Verfahren beendet werden soll.
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Mit Hilfe der vorgestellten erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, bewegte Raster auch im szenischen Betrieb, d.h. bei periodischen Röntgenaufnahmen einzusetzen. Bewegte Raster erlauben im Vergleich zu unbewegten Rastern gröbere Rasterstrukturen, die zum einen leichter, billiger und reproduzierbarer herstellbar sind. Zum anderen haben bewegte Raster das Potential einer besseren Streustrahlunterdrückung, da sie höher gebaut werden können. Weiter sind Bilder, die mit bewegten Rastern aufgenommen wurden, frei von nicht oder nur schwer korrigierbaren Moires Artefakten.
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Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung beruht auf einem Röntgengerät, das einen C-Bogen, eine Röntgenquelle, einen Röntgendetektor, ein Streustrahlenraster, ein Mittel zur Bewegung des Streustrahlenrasters und ein Steuer- und Anzeigemittel umfasst. Das Steuer- und Anzeigemittel und das Mittel zur Bewegung des Streustrahlenrasters sind dazu ausgebildet, eines der zuvor beschriebenen Verfahren auszuführen.
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Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Röntgengerät einen Taster und/oder einen Schalter, dessen Betätigung von dem Steuer- und Anzeigemittel als Abbruchkriterium für eines der zuvor beschriebenen Verfahren erfassbar ist.
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Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden Figuren samt Beschreibung. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Aufnahme eines Röntgenbildes unter Verwendung eines Streustrahlenrasters;
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2 eine schematische Darstellung zur Erklärung der Bildgebung ohne Streustrahlenraster;
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3 eine schematische Darstellung zur Erklärung der Bildgebung mit Streustrahlenraster;
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4 eine schematische Darstellung eines Streustrahlenrasters mit wichtigen Längen und Richtungsangaben;
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5 ein idealisiertes Beispiel für Aufnahmen von Röntgenbildern unter Verwendung eines Streustrahlenrasters;
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6 ein exemplarisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
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7 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit kurzen Belichtungszeiten und kleinen Streustrahlenrasterbewegungen;
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8 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit langen Belichtungszeiten und kleinen Streustrahlenrasterbewegungen;
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9 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit kurzen Belichtungszeiten und großen Streustrahlenrasterbewegungen;
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10 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit langen Belichtungszeiten und großen Streustrahlenrasterbewegungen;
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11 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Röntgenvorrichtung.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung die Aufnahme eines Röntgenbildes unter Verwendung eines Streustrahlenrasters 10. Aus einer punktförmigen Röntgenquelle 15, die meist als Röntgenröhre ausgeführt ist, tritt radialsymmetrisch Strahlung 16 aus, die, z.B. durch Blenden begrenzt, nur in eine Richtung 19 gerichtet ist. Nachdem diese Strahlung 16 ein Untersuchungsobjekt 14 durchdrungen hat, trifft sie auf einen ortsauflösenden Bildempfänger oder Röntgendetektor 13. Durch im Untersuchungsobjekt erzeugte Streustrahlung, würde ein Röntgenbild mit großem Rauschanteil entstehen. Um einen Teil der Streustrahlung abzuhalten, wird ein Streustrahlenraster 10 verwendet, das zwischen dem Röntgendetektor 13 und dem Untersuchungsobjekt 14 angeordnet ist. Ein SRR besteht üblicherweise aus feinen Lamellen 11 aus röntgenstrahlabsorbierendem Material, z.B. Blei, und dazwischen liegenden röntgenstrahldurchlässigen Bereichen 12, sogenannten Spacern. Sofern die Struktur dieser Raster zu grob ist, kann man die Lamellen im Bild erkennen, was unerwünscht ist. Das Streustrahlenraster wird deshalb während der Röntgenaufnahme, z.B. in die Richtungen 17 oder 18, bewegt, sodass durch einen Bewegungsunschärfeeffekt Störstreifen vermieden werden. Das Ergebnis sind kontrastreichere, streifenlose Röntgenbilder.
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In 2 ist eine schematische Darstellung zur Erklärung der Bildgebung ohne Streustrahlenraster gezeigt. Durch Ablenkungen von Röntgenstrahlen beim Durchstrahlen eines Untersuchungsobjektes entstehen Streustrahlen 22, die beim Auftreffen auf den Röntgendetektor 13 nicht zur Bildinformation beitragen. Nur Strahlung 21, die direkt von der Röntgenquelle durch das Untersuchungsobjekt auf den Röntgendetektor gerichtet ist, trägt zur Bildinformation bei.
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3 zeigt eine schematische Darstellung zur Erklärung der Bildgebung mit einem Streustrahlenraster 10. Durch Einsatz eines Streustrahlenrasters 10 werden Streustrahlen 22, die schräg, d.h. unter einem Winkel anders als ca. 90 Grad, auf den Röntgendetektor 13 treffen, absorbiert und gelangen somit nicht auf den Röntgendetektor. Röntgenstrahlen 21, die nahezu nicht gestreut wurden, durchlaufen das Streustrahlenraster 10 ungehindert, treffen auf den Röntgendetektor 13 und tragen zur Generierung des Röntgenbildes bei.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Streustrahlenrasters 10 mit wichtigen Längen und Richtungsangaben. Man erkennt exemplarisch vier längliche Streifen 11 aus röntgenstrahlabsorbierendem Material, z.B. Blei, deren Länge 41 größer ist als ihre Breite. Zwischen den Streifen sind für Röntgenstrahlung passierbare Zwischenräume 12. Die Röntgenstrahlung ist beispielsweise in Richtung des Pfeils mit dem Bezugszeichen 19 gerichtet. Ein Streifen 11 und ein Zwischenraum 12 bilden eine Gittereinheit, da sie sich periodisch fortsetzen, in 4 z.B. vier Mal. Die Breite 40 einer Gittereinheit wird als Rastereinheitslänge bezeichnet. Zur Vermeidung von Streifen durch das Streustrahlenraster auf einem Röntgenbild wird das Streustrahlenraster während der Aufnahme in die Richtungen 17 und/oder 18 bewegt.
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In 5 ist ein idealisiertes Beispiel für Aufnahmen von Röntgenbildern unter Verwendung eines Streustrahlenrasters gezeigt. Im obersten Diagramm ist die Auslenkung 51 über der Zeit t angegeben. Das Raster wird mit einer hohen Frequenz in einer Art Sägezahnbewegung mit einer Amplitude 54 von einem Vielfachen der Rastereinheitsgröße hin und her bewegt. Bei diesem Verfahren braucht es keine Synchronisation zwischen dem Rasterantrieb und der Bildgebung, die Belichtungszeit oder Schusslänge muss nur ein Vielfaches des Kehrwertes der Rasterbewegungsfrequenz betragen, damit das Raster "unsichtbar" wird. Im untersten Diagramm 53 ist durch das Rechteck 56 dargestellt, dass jederzeit eine Belichtung stattfinden kann. Dieses Verfahren eignet sich jedoch nicht für den technischen Einsatz, da, wie im mittleren Diagramm 52 gezeigt, die Kräfte 55 zur Umkehrung der Rasterbewegung unendlich groß sein müssten.
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6 zeigt ein exemplarisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens 1. Es sind folgende Verfahrensschritte erkennbar:
- S1 Erfassen einer Belichtungszeit und einer Bildrate;
- S2 Aufnahme eines ersten Röntgenbildes und gleichzeitiges Verschieben des Streustrahlenrasters mit einer konstanten Geschwindigkeit in eine erste Richtung derart, dass nach der Belichtungszeit das Streustrahlenraster um eine Rastereinheitslänge oder um ein erstes, vorgebbares Vielfaches der Rastereinheitslänge verschoben ist;
- S3 Abbremsen der Bewegung, Umkehren der Bewegungsrichtung und Beschleunigen des Streustrahlenrasters in eine zweite, der ersten Richtung entgegengesetzten, Richtung, derart, dass das Streustrahlenraster dieselbe Position wie nach Verfahrensschritt S2 einnimmt und die Summe der Zeitdauern für das Verschieben des Streustrahlenrasters mit der konstanten Geschwindigkeit, Abbremsen der Bewegung, Umkehren der Bewegungsrichtung und Beschleunigen des Streustrahlenrasters gleich dem Kehrwert der Bildrate ist;
- S4 Aufnahme eines zweiten Röntgenbildes und gleichzeitiges Verschieben des Streustrahlenrasters mit der konstanten Geschwindigkeit in die zweite Richtung;
- S5 Abbremsen der Bewegung, Umkehren der Bewegungsrichtung und Beschleunigen des Streustrahlenrasters in die erste Richtung, derart, dass das Streustrahlenrasters dieselbe Position wie nach Verfahrensschritt S4 einnimmt und die Summe der Zeitdauern für das Verschieben des Streustrahlenrasters mit der konstanten Geschwindigkeit, Abbremsen der Bewegung, Umkehren der Bewegungsrichtung und Beschleunigen des Streustrahlenrasters gleich dem Kehrwert der Bildrate ist;
- S6 Beenden des Verfahrens, wenn ein Abbruchkriterium erfüllt ist, ansonsten Sprung zu Verfahrensschritt S1.
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7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit kurzen Belichtungszeiten und kleinen Streustrahlenrasterbewegungen. Hier oszilliert das Raster mit der halben Frequenz der maximal möglichen Bildfrequenz. Während der gegebenen Pulslänge wird das Raster linear ein Vielfaches der Rastereinheitsgröße bewegt. Dann wird das Raster langsam abgebremst und die Bewegungsrichtung umgekehrt und für den nächsten Schuss wieder in Position gebracht. Sofern die Bildfrequenz niedriger als die maximale Bildfrequenz ist, wird das Raster ohne Strahlung weiterbewegt. Der Vorteil hier ist ein kurzer Hub und eine geringe Oszillationsfrequenz. Im oberen Diagramm 71 sind Belichtungszeiten 75, im unteren Diagramm ist die Auslenkung 72 des Streustrahlenrasters über der Zeit t dargestellt. Während der Belichtungszeit 77, z.B. 2 ms, wird das Streustrahlenraster mit konstanter Geschwindigkeit um die Strecke 73, z.B. der Rastereinheitsgröße 2,26 mm, bewegt, danach während der Zeitdauer 78, z.B. 31,3 ms, wird das Streustrahlenraster abgebremst, die Bewegungsrichtung wird umgekehrt und das Streustrahlenraster wird in der neuen Bewegungsrichtung beschleunigt, vorzugsweise auf den Geschwindigkeitsbetrag der konstanten Geschwindigkeit. Die Auslenkung ist während dieser Phase maximal die Strecke 74, die z.B. von der eingesetzten Mechanik, dem Streustrahlenraster und den Motoren abhängt. Am Ende dieser Phase ist die Auslenkung gleich der Auslenkung wie zu Beginn dieser Phase. Die Summe 79, z.B. 33,3 ms, der Zeitdauern 77 und 78 ist gleich dem Kehrwert der Bildfrequenz, z.B. 30 fps.
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In 8 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit langen Belichtungszeiten und kleinen Streustrahlenrasterbewegungen gezeigt. Gleiche Bezugszeichen in 7 und 8 bezeichnen gleiche Größen. Die im Diagramm 71 dargestellte Belichtungszeit 76 ist in diesem Fall größer als in dem Beispiel aus 7, z.B. 16 ms. Die konstante Geschwindigkeit, mit der das Streustrahlenraster während der Belichtungszeit bewegt wird, ist entsprechend kleiner, die Dauer 87, wie die Belichtungszeit z.B. 16 ms, der konstanten Geschwindigkeit ist größer. Entsprechend ist die Zeit 88 für das Abbremsen, das Umkehren der Bewegungsrichtung und das erneute Beschleunigen in die neue Bewegungsrichtung kleiner, z.B. 17,33 ms, um in Summe wieder den Kehrwert 79 von z.B. 33,3 ms für eine Bildfrequenz von z.B. 30 fps, zu erreichen. Die in Diagramm 72 dargestellten Strecken können die gleichen sein, wie die in 7, d.h. Strecken 73 mit konstanter Geschwindigkeit, z.B. die Rastereinheitsgröße 2,26 mm, und Strecken 74 für Abbremsen, Umkehren der Bewegung und Beschleunigen.
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9 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit kurzen Belichtungszeiten 95 und großen Streustrahlenrasterbewegungen 93. Hier oszilliert das Raster mit der halben Frequenz der maximal möglichen Bildfrequenz. Das Raster wird immer für die maximal mögliche Schusslänge linear über ein Vielfaches der Rastereinheitsgröße bewegt, wobei hier der Hub so groß sein muss, dass auch kürzere Schüsse durchgeführt werden können. In der Pause wird das Raster harmonisch abgebremst und die Bewegungsrichtung umgekehrt und für den nächsten Schuss wieder in Position gebracht. Sofern die Bildfrequenz niedriger als die maximale Bildfrequenz ist, wird das Raster ohne Strahlung weiterbewegt. Der Vorteil ist hier eine harmonische Bewegung und eine insgesamt niedrige Oszillationsfrequenz. Im oberen Diagramm 91 sind Belichtungszeiten 95, im unteren Diagramm 92 ist die Auslenkung des Streustrahlenrasters über der Zeit t dargestellt. Während der Belichtungszeit 95, z.B. 2 ms, wird das Streustrahlenraster mit konstanter Geschwindigkeit um z.B. eine Rastereinheitsgröße von 2,26 mm bewegt. Die weitere Auslenkung mit konstanter Geschwindigkeit richtet sich nach der längsten gewünschten Belichtungszeit 97, z.B. von 16 ms, so dass nach weiteren sieben Rastereinheitsgrößen das Streustrahlenraster innerhalb von 16 ms insgesamt eine Strecke von 18,08 mm bewegt wurde. Danach, während der Zeitdauer 98, z.B. 17,33 ms, wird das Streustrahlenraster abgebremst, die Bewegungsrichtung wird umgekehrt und das Streustrahlenraster wird in der neuen Bewegungsrichtung beschleunigt, vorzugsweise auf den Geschwindigkeitsbetrag der konstanten Geschwindigkeit. Die Auslenkung ist während dieser Phase maximal die Strecke 94, die z.B. von der eingesetzten Mechanik, dem Streustrahlenraster und den Motoren abhängt. Am Ende dieser Phase ist die Auslenkung gleich der Auslenkung wie zu Beginn dieser Phase. Die Summe 99, z.B. 33,3 ms, der Zeitdauern 97 und 98 ist gleich dem Kehrwert der Bildfrequenz, z.B. 30 fps.
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In 10 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit langen Belichtungszeiten 96 und großen Streustrahlenrasterbewegungen 93 gezeigt. Gleiche Bezugszeichen in 9 und 10 bezeichnen gleiche Größen. Die Belichtungszeit 96, z.B. 16 ms, in Diagramm 91 ist in diesem Fall größer als in dem Beispiel aus 9. Wie in Diagramm 92 zu sehen ist, sind die konstante Geschwindigkeit, mit der das Streustrahlenraster während der Belichtungszeit 97 bewegt wird, die Zeit 98 für das Abbremsen, das Umkehren der Bewegungsrichtung und das erneute Beschleunigen in die neue Bewegungsrichtung, die Summe 99 der beiden Zeiten, die Strecke 93 während der Belichtungszeit und die Strecken 94 für das Abbremsen, das Umkehren der Bewegungsrichtung und das Beschleunigen gleich wie im Ausführungsbeispiel von 9.
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In 11 schließlich ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Röntgenvorrichtung 100, ein sogenanntes C-Bogen-Röntgengerät, dargestellt. Sie umfasst einen C-Bogen 101, an dem in gegenüberliegender Anordnung eine Röntgenquelle 15, die Röntgenstrahlen in Richtung 19 ausstrahlt, und ein Röntgendetektor 13 angebracht sind. Der C-Bogen 101 ist mit einem Stativ 102 gelenkig verbunden. Auf einer Lagerungseinrichtung 105, hier ein Untersuchungstisch, liegt ein Untersuchungsobjekt 106, hier ein Patient. Der Kopf des Patienten bildet den Untersuchungsbereich 14, der mit Hilfe des Röntgengeräts aufgenommen werden soll. Weiter umfasst die Röntgenvorrichtung 100 ein Streustrahlenraster 10, das zwischen dem Röntgendetektor 13 und dem Untersuchungsbereich 14 angeordnet ist. Das Streustrahlenraster kann durch ein Mittel 107 zur Bewegung des Streustrahlenrasters 10 in die Richtungen 17 und 18 bewegt werden. Ein Steuer- und Anzeigemittel 104 steuert über ein Verbindungsmittel 108, das auch die Verbindung zu Aktoren und Sensoren, wie z.B. Motoren zum Bewegen des C-Bogens, die Aufnahme eines Röntgenbildes oder das Erfassen des Röntgenbildes, herstellt, das Mittel 107 zur Bewegung des Streustrahlenrasters 10. Das Steuer- und Anzeigemittel 104 ist dazu ausgelegt, eines der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren auszuführen. Durch Betätigung eines Tasters 103 kann beispielsweise die Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens abgebrochen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- http://de.wikipedia.org/wiki/Streustrahlenraster; Stand: 22.06.2011 [0003]
