DE102011087705B3

DE102011087705B3 - Röntgenröhre für ein Mammographiegerät und Mammographiegerät mit einer solchen Röntgenröhre

Info

Publication number: DE102011087705B3
Application number: DE102011087705A
Authority: DE
Inventors: Mathias Hörnig
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2011-12-05
Filing date: 2011-12-05
Publication date: 2013-03-28
Anticipated expiration: 2031-12-06

Abstract

Eine Röntgenröhre (22) für ein Mammographiegerät enthält eine Drehanodenanordnung (24), die eine Mehrzahl von Brennringflächen (26i, 28i) umfasst, die eine gemeinsame Drehachse (25) umgeben und voneinander in Richtung dieser Drehachse (25) beabstandet sind, und unter einem Anodenwinkel (αi) schräg zur Drehachse (25) verlaufen und die Gestalt eines Kegelringes aufweisen, denen jeweils wenigstens ein Elektronenemitter (36, 36a, 36b) zugeordnet ist, wobei der Anodenwinkel (αi) in Abhängigkeit von der axialen Position der Brennringfläche (26i, 28i) variiert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Röntgenröhre für ein Mammographiegerät und auf ein mit einer solchen Röntgenröhre ausgestattetes Mammographiegerät.
Ein im Stand der Technik übliches Mammographiegerät ist schematisch in 9 wiedergegeben. An einer Standsäule 2 ist schwenkbar um eine horizontale Achse 3 ein Träger 4 gelagert, an dem höhenverstellbar ein zugleich als Lagerfläche dienender Röntgendetektor 5 und eine Kompressionsplatte 6 angeordnet sind. Als Röntgenquelle dient eine am Träger 4 angeordnete Röntgenröhre 8, in der als Röntgenemitter 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 kegelringförmige 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 Röntgenröhre 8 austreten und mit Hilfe einer Blendenanordnung 20 auf ein diagnostisch nutzbares Röntgenstrahlbündel begrenzt werden.
Die Brennringfläche 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 Brennringfläche 14 austreten und dementsprechend durch Selbstabsorption eine geringere Intensität aufweisen als die im Bereich der Vorderkante auf den Röntgendetektor 5 auftreffenden Röntgenstrahlen 18b. Diese als Heel-Effekt bezeichnete Abschwächung der Intensität der Röntgenstrahlung in dem von der Brustwand entfernten Randbereich führt zu einer Verschlechterung der Qualität des Röntgenbildes in diesem Bereich, die durch eine Korrektur der Verstärkung nur eingeschränkt kompensiert werden kann.
Darüber hinaus werden in heutigen Mammographiegeräten Drehanoden 10 verwendet, deren Brennringfläche 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 äußerer, weiter von der Drehachse 12 entfernter Brennring ausgewählt wird, ist der Intensitätsabfall mehr oder weniger ausgeprägt.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Mammographiegeräte besteht darin, dass sich bei Röntgenaufnahmen, bei denen die Brust seitlich versetzt zur Mitte der Lagerplatte auf dieser angeordnet wird, beispielsweise bei Schrägaufnahmen, der Fokus der Röntgenstrahlen nicht mehr in optimaler Position mittig oberhalb der Brust befindet.
Insbesondere für die Computertomographie geeignete Röntgenröhren sind beispielsweise aus der DE 10 2009 044 133 A1 , der US 2011/0064202 A1 , der JP 2004-236752 A und der US 2006/0104418 A1 bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Röntgenröhre 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 Röntgenröhre versehenes Mammographiegerät anzugeben.
Hinsichtlich der Röntgenröhre wird die genannte Aufgabe gemäß der Erfindung jeweils gelöst mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 2. Gemäß diesen Merkmalen umfasst die Röntgenröhre eine Drehanodenanordnung, die zumindest vier jeweils auf einem Anodenteller angeordnete Brennringflächen umfasst, die eine gemeinsame Drehachse umgeben und voneinander in Richtung dieser Drehachse beabstandet sind und unter einem Anodenwinkel schräg zur Drehachse verlaufen und die Gestalt eines Kegelringes aufweisen, denen jeweils wenigstens ein Elektronenemitter zugeordnet ist. Die Brennringflächen sind jeweils paarweise spiegelsymmetrisch zu einer senkrecht zur Drehachse orientierten Mittenebene angeordnet.
In der Ausführungsform gemäß Patentanspruch 1 sind die Brennringflächen von der Mittenebene abgewandt, wobei jeder Anodenteller eine Brennfläche umfasst und wobei der Anodenwinkel in Abhängigkeit von der axialen Position der Brennringfläche variiert und mit zunehmendem Abstand der Brennringfläche von der Mittenebene abnimmt. In der Ausführungsform gemäß Patentanspruch 2 sind die Brennringflächen der Mittenebene zugewandt, wobei jeder Anodenteller eine Brennfläche umfasst und wobei der Anodenwinkel in Abhängigkeit von der axialen Position der Brennringfläche variiert und mit zunehmendem Abstand der Brennringfläche von der Mittenebene zunimmt.
Unter Anodenwinkel ist dabei der Winkel zwischen Brennringfläche und der Drehachse zu verstehen. Als axiale Position der Brennringfläche wird im Folgenden die Position des von der Brennringfläche gebildeten Kegelringes in Längsrichtung entlang der Drehachse bezeichnet. Das Merkmal, gemäß dem der Anodenwinkel in Abhängigkeit von der axialen Position der Brennringfläche variiert, bedeutet, dass der Anodenwinkel nicht für alle Brennringflächen gleich groß ist, es aber auch Brennringflächen geben kann, die denselben Anodenwinkel aufweisen.
Da der Anodenwinkel in Abhängigkeit von der axialen Position der Brennringfläche variiert, d. h. nicht für alle Brennringflächen gleich ist, ist es möglich für die jeweils vorgesehene Projektionsgeometrie eine Brennringfläche mit einem an diese Projektionsgeometrie optimal angepassten Anodenwinkel auszuwählen, so dass sich die von den unterschiedlichen Brennringflächen ausgehenden Projektionskegel in einem Objektbereich einerseits überlappen und andererseits einen möglichst geringen, durch den Heel-Effekt erzeugten Intensitätsabfall am Rand des Projektionskegels aufweisen.
Außerdem können zeitlich nacheinander oder simultan einander sich überlagernde Röntgenstrahlbündel erzeugt werden, bei denen ein Heel-Effekt an unterschiedlichen und voneinander beabstandeten Bereichen der Röntgenstrahlbündel auftritt, so dass durch Überlagerung der Röntgenstrahlbündel eine Vergleichmäßigung oder Homogenisierung der Intensität der Röntgenstrahlung über die gesamte Nutzfläche des Röntgendetektors erzielt werden kann.
Darüber hinaus ist es möglich, mit einer einzigen Röntgenröhre Röntgenstrahlen zu erzeugen, deren Foki oder Brennflecke räumlich 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.
Das sequentielle Ansteuern der Brennringflächen kann außerdem in sehr kurzen Zeitabständen analog zu einer Sprungfokusansteuerung erfolgen, so dass die thermische Belastung auf eine Mehrzahl von Brennringflächen verteilt wird und es dementsprechend möglich ist, die Röntgenröhre mit einer höheren Leistung zu betreiben.
Ebenso ist es möglich, sogenannte Dual-Energy-Aufnahmen durchzuführen, ohne dass es einer Umschaltung der zwischen Brennringfläche und Elektronenemitter anliegenden Hochspannung bedarf, wenn die Brennringflächen/Elektronenemitter-Paare mit unterschiedlichen Hochspannungen betrieben werden. Auf diese Weise entfallen durch Umschalten der Hochspannung verursachte kapazitive Lade- bzw. Entladeströme.
Durch die Möglichkeit, mit einer Röntgenröhre durch sequentielles Ansteuern eine Mehrzahl von Röntgenstrahlbündeln zu erzeugen, die von voneinander beabstandeten Brennflecken ausgehen, können Projektionsbilder von einem Objekt aus einer der Anzahl der Brennringflächen entsprechenden Anzahl von unterschiedlichen Richtungen ohne mechanische Bewegung der Röntgenröhre erzeugt und zu einem tomosynthetischen Röntgenbild zusammengesetzt werden.
Da in beiden Ausführungsformen eine geradzahlige Anzahl von paarweise spiegelsymmetrisch zueinander angeordneten Brennringflächen vorliegt, kann durch simultanes oder sequentielles Ansteuern eines oder mehrere solcher Paare eine besonders gleichmäßige Intensität auf der gesamten Nutzfläche des Röntgendetektors erzeugt werden.
Da außerdem der Abstand des auf einer Brennringfläche erzeugten Brennflecks von der Drehachse d. h. der Radius des bei einer Drehung der Drehanode entstehenden Brennringes (Brennringradius) mit zunehmenden Abstand der Brennringfläche von der Mittenebene zunimmt, wird der Abstand zwischen den Brennflecken (Foki) und dem Röntgendetektor vergleichmäßigt. Wenn außerdem insbesondere dessen Abstand in Abhängigkeit von der axialen Position der Brennringfläche derart variiert, dass diese Brennflecke auf einem konkaven Kreisbogen liegen, kann ein Röntgendetektor derart positioniert werden, dass die Entfernungen der auf verschiedenen Brennringflächen erzeugten Brennflecke von der Mitte seiner Empfangsfläche zumindest annähernd gleich sind, d. h. für alle Brennflecke ein annähernd gleicher Fokus-Detektor-Abstand vorliegt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen angegeben.
Hinsichtlich des Mammographiegerätes wird die genannte Aufgabe gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruches 9, gemäß denen im Mammographiegerät eine Röntgenröhre eingebaut ist, die eine Drehanodenanordnung mit einer Mehrzahl von Brennringflächen umfasst, die eine gemeinsame, parallel zu einer Anlagefläche für die Brustwand angeordnete Drehachse umgeben und voneinander in Richtung dieser Drehachse beabstandet sind, und unter einem Anodenwinkel schräg zur Drehachse verlaufen und die Gestalt eines Kegelringes aufweisen, denen jeweils wenigstens ein Elektronenemitter zugeordnet ist, wobei der Anodenwinkel in Abhängigkeit von der axialen Position der Brennringfläche variiert.
Hinsichtlich des Mammographiegerätes wird die genannte Aufgabe außerdem gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruches 10, gemäß denen im Mammographiegerät eine Röntgenröhre gemäß der Erfindung eingebaut ist und bei dem die Drehachse der Drehanodenanordnung parallel zu einer Anlagefläche für die Brustwand angeordnet ist.
Da die Drehachse der Drehanodenanordnung parallel zur Anlagefläche angeordnet ist, die in der Regel durch die der Untersuchungsperson zugewandte Vorderseite der Lagerplatte bzw. des Röntgendetektors gebildet ist, kann bei einer solchen Anordnung durch Auswahl der aktiven Brennringfläche die Lage des Fokus quer zur Vorderkante der Lagerplatte bzw. des Röntgendetektors verändert und damit die Projektionsgeometrie bei seitlich auf der Lagerplatte angeordneter Brust verbessert werden. Darüber hinaus können bei Verwendung einer Vielzahl von Brennringflächen tomosynthetische Bilddatensätze erzeugt werden, ohne dass es hierzu erforderlich ist, die Röntgenröhre zu bewegen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Mammographiegerätes sind in den weiteren auf ein Mammographiegerät bezogenen Unteransprüchen angegeben.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele verwiesen. Es zeigen:
1 eine in ein Mammographiegerät eingebaute Röntgenröhre gemäß der Erfindung in einer vereinfachten Prinzipdarstellung in einer Ansicht von vorne,
2 das in 1 dargestellte Mammographiegerät in einer schematischen Draufsicht von oben,
3 eine Drehanode der Röntgenröhre in einer Teildarstellung, deren Brennringfläche mit voneinander verschiedenen Anodenmaterialien beschichtet ist,
4 eine Drehanode der Röntgenröhre ebenfalls in einer Teildarstellung auf deren Brennringfläche Brennflecke mit unterschiedlichen Durchmessern erzeugt werden,
5 eine Röntgenröhre, deren Drehanodenanordnung vier der Mittenebene jeweils zugewandte Brennringflächen aufweist,
6 eine vorteilhafte Ausgestaltung einer in einem Mammographiegerät eingebauten Röntgenröhre gemäß der Erfindung ebenfalls in einer schematischen Prinzipdarstellung,
7 eine schematische Darstellung einer vorteilhaften Ausgestaltung eines Mammographiegerätes gemäß der Erfindung,
8 eine alternative Ausgestaltung eines Mammographiegerätes gemäß der Erfindung in einer schematischen Draufsicht, das für Untersuchungen vorgesehen ist, bei dem sich die Untersuchungsperson in Bauchlage befindet,
9 ein Mammographiegerät gemäß dem Stand der Technik in einer vereinfachten Seitenansicht.
Gemäß 1 umfasst eine Röntgenröhre 22 gemäß der Erfindung eine Drehanodenanordnung 24, die eine Mehrzahl von eine gemeinsame Drehachse 25 umgebenden Brennringflächen 26 _i, 28 _i (i = 1–4) aufweist, die voneinander in Richtung der Drehachse 25 beabstandet sind. Die Brennringflächen 26 _i, 28 _i sind paarweise zueinander spiegelsymmetrisch zu einer zwischen ihnen senkrecht zur Drehachse 25 orientierten Mittenebene 29 angeordnet und von dieser abgewandt. Die Brennringflächen 26 _i, 28 _i haben die Gestalt eines Kegelringes eines geraden Kegels mit einem Anodenwinkel α_i und sind jeweils auf einem Anodenteller 30 _i, 32 _i angeordnet. Die Anodenteller 30 _i, 32 _i sind dementsprechend ebenfalls voneinander beabstandet auf einer gemeinsamen Welle 34 gelagert. Dieser Anodenwinkel α_i variiert in Abhängigkeit von der axialen Position x_i der Brennringflächen 26 _i, 28 _i und nimmt im Ausführungsbeispiel mit deren wachsenden Abstand a_i von der Mittenebene 29 ab (α₁ > α₂ > α₃ > α₄). Im Beispiel sind acht Brennringflächen 26 _i, 28 _i dargestellt. Grundsätzlich sind auch Anordnungen mit vier, sechs oder insbesondere deutlich mehr als acht Brennringflächen möglich.
Jeder kegelringförmigen Brennringfläche 26 _1-4, 28 _1-4 sind im Ausführungsbeispiel zwei Elektronenemitter 36a, b zugeordnet, die ihrerseits auf den jeweiligen Brennringflächen 26 _1-4 bzw. 28 _i einem inneren Brennring 40a bzw. einem äußeren Brennring 40b zugeordnet sind. Die Elektronenemitter 36a, b sind in der 1 schematisch in Gestalt von jeweils entsprechend dem Anodenwinkel α_i der ihnen jeweils zugeordneten Brennringfläche 26 _i, 28 _i schräg angeordneten Filamenten dargestellt. Eine solche Schrägstellung ist jedoch grundsätzlich nicht notwendig.
Die von den Elektronenemittern 36a, b emittierten und zur jeweiligen Brennringfläche 26 _i, 28 _i beschleunigten Elektronen erzeugen jeweils ein Röntgenstrahlbündel 44 _i bzw. 46 _i, deren unter einem kleinen Winkel zur jeweiligen Brennringfläche 26 _i, 28 _i aus diesen austretende Randstrahlen 48 _i bzw. 50 _i auf Grund des Heel-Effektes eine geringere Intensität aufweisen als die unter einem großen Winkel austretenden Randstrahlen 52 _i bzw. 54 _i. In der Figur sind dabei die unterschiedlichen Lagen der den Elektronenemittern 36a, b jeweils zugeordneten Brennflecke auf den Brennringflächen 26 _i, 28 _i nicht berücksichtigt und entsprechend vereinfacht sind in der 1 nur für drei Brennringflächen 26 ₁, 26 ₄ und 28 ₄ die jeweils zugehörigen Röntgenstrahlbündel 44 ₁, 44 ₄ bzw. 46 ₄ mit den jeweils zugehörigen Randstrahlen eingezeichnet.
Die zueinander spiegelsymmetrisch bezüglich der Mittenebene 29 angeordneten Brennringflächen 26 _i, 28 _i sind nun gegeneinander derart geneigt, dass sich die aus den Brennringflächen 28 _i mit kleinem Austrittswinkel austretenden und durch den Heel-Effekt abgeschwächten Röntgenstrahlen mit den mit großer Intensität von den gegenüberliegenden Brennringflächen 26 _i unter einem großen Winkel austretenden Röntgenstrahlen überlagern. Entsprechend überlagern sich die mit großem Winkel aus den Brennringflächen 28 _i austretenden Röntgenstrahlen mit Röntgenstrahlen die aus den Brennringflächen 26 _i mit kleinem Winkel und dementsprechend abgeschwächter Intensität austreten, so dass bei Überlagerung zweier Röntgenstrahlbündel 44 _i, 46 _i, die von spiegelsymmetrisch zueinander angeordneten Brennringflächen 26 _i und 28 _i ausgehen, die Intensität der durch eine Kompressionsplatte 58 hindurchtretenden und insgesamt auf einen zugleich als Lagerplatte oder Lagerfläche dienenden Röntgendetektor 60 auftreffenden Röntgenstrahlung vergleichmäßigt wird.
Mit einer in der 1 nicht dargestellten Blendenanordnung werden die austretenden Röntgenstrahlbündel 44 _i und 46 _i zumindest auf die Abmessungen des unterhalb der Lagerfläche befindlichen Röntgendetektors 60 begrenzt. Blendenanordnung, Abstände a_i und Anodenwinkel α_i sind derart ausgelegt, dass sich eine mittig auf der Lagerfläche des Röntgendetektors 60 gelagerte Brust B innerhalb aller Röntgenstrahlbündel 44 _i und 46 _i befindet, wobei die Röntgenstrahlbündel 44 _i zusätzlich auch noch auf die Abmessungen der Brust B begrenzt werden kann.
Im Ausführungsbeispiel der 1 sind alle Anodenteller 30 _i, 32 _i auf einer gemeinsamen Welle 34 angeordnet. Dadurch ist der Aufbau vereinfacht. Grundsätzlich können jedoch auch nur die Anodenteller 30 _i auf einer gemeinsamen Welle und die Anodenteller 32 _i auf einer davon getrennten ebenfalls gemeinsamen anderen Welle angeordnet sein, die jeweils mit einem eigenen Drehantrieb verbunden sind.
In der vereinfachten Draufsicht gemäß 2 ist zu erkennen, dass die Drehachse 25 im Bereich der Vorderseite 62 der Lagerplatte bzw. des Röntgendetektors 60 parallel zu dieser angeordnet ist. Diese Vorderseite 62 dient zugleich als Anlagefläche für die Brustwand.
Aufgrund des relativ großen Abstandes zwischen den äußeren Brennringflächen 26 ₄ und 28 ₄ ist die Röntgenröhre 22 insbesondere für die Verwendung in einem Mammographiegerät geeignet, bei dem die Kompressionsplatte 58, wie dies in der 1 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 Mittenebene 29 der Drehanodenanordnung 24 zusammenfällt. Hierzu kann die Kompressionsplatte 58 entweder parallel zur Drehachse 25 verschiebbar am Röntgendetektor 60 selbst oder an einem den Röntgendetektor 60 aufnehmenden Träger 72 gelagert oder entnehmbar und in verschiedenen vorgegebenen Positionen am Röntgendetektor 60 oder am Träger 72 fixierbar sein.
Dieser Träger 72 wiederum kann für Schrägaufnahmen an einer in der 1 nicht dargestellten Standsäule schwenkbar in Richtung des Doppelpfeils 74 um eine senkrecht zur Zeichenebene orientierte Schwenkachse 76 gelagert sein, wobei entweder die Röntgenröhre 22 ebenfalls am Träger 72 angeordnet ist oder unabhängig vom Träger 72 schwenkbar an einer in 1 nicht dargestellten Standsäule 2 (8) gelagert ist.
Je nach Stellung der Kompressionsplatte 58 wird eine der Brennringflächen 26 _i, 28 _i angesteuert. Ergänzend zu einer solchen Verstellbarkeit der Kompressionsplatte 58 quer zur Mittenebene 29 kann auch in gleicher Weise eine Verstellbarkeit des Röntgendetektors 60 vorgesehen sein.
Da es mit der in 1 und 2 dargestellten Röntgenröhre durch sequentielles Ansteuern der Brennringflächen 26 _i, 28 _i möglich ist, Röntgenprojektionsbilder aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen aufzunehmen, können tomosynthetische 3D-Röntgenbilder erzeugt werden, ohne dass es hierzu erforderlich ist, die Röntgenröhre 22 zu verschieben oder zu schwenken. Hierzu sind insbesondere Röntgenröhren geeignet, die mehr als acht Brennringringflächen aufweisen und bei denen die Brennringflächen auch so weit voneinander beabstandet sind, dass ein für die tomosynthetische Rekonstruktion ausreichender Winkelbereich überstrichen wird.
Gemäß 3 bestehen die Brennringe 40a und 40b der Brennringflächen 26 _i und 28 _i aus unterschiedlichen Anodenmaterialien. Dabei können alle inneren Brennringe 40a und alle äußeren Brennringe 40b der Brennringflächen 26 _i und 28 _i jeweils das gleiche Anodenmaterial aufweisen. Alternativ hierzu können auch die Anodenmaterialien paarweise vertauscht sein, so dass beispielsweise der innere Brennring 40a einer Brennringfläche 26 _i aus dem gleichen Anodenmaterial besteht wie der äußere Brennring 40b der spiegelsymmetrisch dazu angeordneten Brennringfläche 28 _i.
Im Ausführungsbeispiel der 4 werden auf den Brennringflächen 26 _i und 28 _i von den Elektronenemittern 36a, b Brennflecke 68a, b mit unterschiedlicher Größe erzeugt. Grundsätzlich können die innenliegenden Brennflecke 68a ebenso wie die außenliegenden Brennflecke 68b auf allen Brennringflächen 26 _i, 28 _i jeweils gleich groß sein, beispielsweise können alle äußeren Brennflecke 68b größer sein als die inneren Brennflecke 68a, wie dies in der Fig. veranschaulicht ist. Alternativ hierzu können jedoch auch der innere Brennfleck 66a der Brennringfläche 26 _i und der äußere Brennfleck 66b der spiegelsymmetrisch dazu angeordneten Brennringfläche 28 _i die gleiche Größe aufweisen.
Gemäß 5 ist eine Anordnung vorgesehen, bei der auf einem gemeinsamen Anodenblock 60 vier Brennringflächen 26 _i und 28 _i (i = 1, 2) ebenfalls jeweils paarweise spiegelsymmetrisch zur Mittenebene 29 angeordnet sind, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die Brennringflächen 26 _i, 28 _i der Mittenebene 29 zugewandt sind. In diesem Fall nimmt der Anodenwinkel α_i mit zunehmendem Abstand a_i von der Mittenebene 29 zu (α₁ < α₂). In der 5 sind außerdem schematisch Elektronenemitter 36 in Form von schematisch dargestellten Filamenten veranschaulicht, die senkrecht zur Drehachse 25 orientiert sind.
In allen Ausführungsbeispielen können außerdem für die zwischen den Elektronenemittern und der ihnen jeweils zugeordneten Brennringfläche anliegende Hochspannung für unterschiedliche Elektronenemitter/Brennringflächen-Paare verschiedene Werte eingestellt werden, wenn diese sequentiell betrieben werden.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 6 ist abweichend von dem in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem die Brennringradien bzw. der Abstand der Brennringflächen 26 _i, 28 _i von der Drehachse 25 für alle Brennringflächen 26 _i, 28 _i identisch sind, eine Brennringflächenanordnung vorgesehen, bei der der Abstand d_i (i = 1–4) der Brennringflächen 26 _i, 28 _i von der Drehachse 25 und dementsprechend der Abstand der auf den Brennringflächen 26 _i, 28 _i erzeugten Brennflecke 68 von der Drehachse 25 mit zunehmenden Abstand a₁ der Brennringfläche 26 _i, 28 _i von der Mittenebene 29 zunimmt, um den Brennfleck(Fokus)-Detektor-Abstand (bezogen auf die Mitte des Röntgendetektors 60) zu vergleichmäßigen. Insbesondere variiert der Abstand der Brennflecke 68 von der Drehachse 25 derart, dass diese auf einem konkaven Kreisbogen 80 mit dem Radius A angeordnet sind, dessen Mittelpunkt M bei einem Mammographiegerät etwas oberhalb der Mitte des Röntgendetektors 60 liegt. Im Beispiel variieren dementsprechend die Durchmesser der Anodenteller 30 _i, 32 _i. Grundsätzlich könnte es bei entsprechender Breite der jeweiligen Brennringflächen 26 _i, 28 _i auch ausreichen, die Position des Brennflecks 68 auf der Brennringfläche 26 _i, 28 _i derart zu variieren, dass er umso näher an der Innenkante der Brennringfläche 26 _i, 28 _i positioniert wird, je geringer deren Abstand von der Mittenebene 29 ist.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist jeder Brennringfläche 26 _i, 28 _i nur ein Elektronenemitter zugeordnet. Grundsätzlich können jedoch auch in diesem Ausführungsbeispiel mehrere Elektronenemitter für jede Brennringfläche vorgesehen sein. In der Figur ist außerdem angedeutet, dass das Gehäuse der Röntgenröhre 22 eine von der Kreiszylinderform abweichende und an die bogenförmige Anordnung der Brennringflächen angepasste Gestalt aufweist.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel nimmt der Anodenwinkel entsprechend dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel mit zunehmenden Abstand der Brennringfläche 26 _i, 28 _i von der Mittenebene 29 ab. Alternativ hierzu ist jedoch insbesondere für die Erzeugung eines tomosynthetischen Bilddatensatzes auch eine Ausführungsform geeignet, bei der der Anodenwinkel für alle Brennringflächen 26 _i, 28 _i gleich ist, da in diesem Fall die Brust B möglichst symmetrisch zur Mittenebene der Röntgenröhre positioniert wird.
In den in 1, 5 und 6 dargestellten besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen ist eine gerade Anzahl von jeweils paarweise spiegelsymmetrisch zueinander angeordneten Brennringflächen vorgesehen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf solche symmetrischen Anordnungen mit einer geraden Anzahl von Brennringflächen beschränkt. Grundsätzlich kann auch eine ungerade Anzahl von Brennringflächen vorgesehen sein, die beispielsweise eine in der Mittenebene angeordnete Brennringfläche enthält, und bei der die restlichen Brennringflächen ebenfalls paarweise spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind. Wesentlich ist nur, dass der Anodenwinkel nicht für alle Brennringflächen identisch ist, d. h. in Abhängigkeit von deren axialer Position variiert.
Im Prinzipbild gemäß 7 werden bei einem Mammographiegerät gemäß der Erfindung die Position der Kompressionsplatte 58 relativ zur Mittenebene 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 Röntgendetektors 60 erfasst und ein entsprechendes Positionssignal P2 an die Steuereinrichtung 90 weitergeleitet. Abhängig von den Positionen der Kompressionsplatte 58 bzw. des Röntgendetektors 60 werden in der Steuereinrichtung 90 Steuersignale S für die Röntgenröhre 22 generiert, mit denen die für diese Positionen jeweils vorgesehenen Elektronenemitter/Brennring-Paare automatisch angesteuert werden.
Außerdem können über externe Eingabegeräte, 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 für unterschiedliche Aufnahmebedingungen ausgewählte Elektronenemitter/Brennring-Paare ausgewählt und gleichzeitig oder sequentiell angesteuert werden können, um beispielsweise im letzteren Fall Projektionsbilder aus unterschiedlichen Richtungen aufzunehmen, die die Rekonstruktion eines tomosynthethischen 3D-Röntgenbildes ermöglichen.
8 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Mammographiegerätes gemäß der Erfindung, bei der sich eine nicht dargestellte Untersuchungsperson während einer Untersuchung in Bauchlage (prone position) auf einem nur gestrichelt dargestellten Lagerungstisch 100 befindet, der Applikationsöffnungen 102 für die Brüste aufweist. Die Röntgenröhre 22 und der Röntgendetektor 60 befinden sich unterhalb des Lagerungstisches 100 und sind gemeinsam um eine senkrecht auf dem Lagerungstisch 100 mittig zwischen Applikationsöffnungen 102 stehende Schwenkachse 104 schwenkbar in Richtung des Doppelpfeiles 106 gelagert. Die Röntgenröhre 22 ist auch in diesem Fall mit ihrer Drehachse 25 parallel zu der der Untersuchungsperson zugewandten Vorderkante des Röntgendetektors 60, d. h. parallel zu der Anlagefläche, im vorliegenden die parallel zur Zeichenebene verlaufende Liegefläche 108 des Lagerungstisches 102 orientiert, an der die Brustwand in Bauchlage anliegt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel können durch Auswahl der aktiven Brennringfläche die Aufnahmebedingungen beispielsweise für die Aufnahme nur einer Brust optimiert werden.
Bezugszeichenliste

2: Standsäule
3: Achse
4: Träger
5: Röntgendetektor
6: Kompressionsplatte
8: Röntgenröhre
10: Drehanode
12: Drehachse
14: Brennringfläche
16: Elektronenemitter
18, 18b: Röntgenstrahlen
20: Blendenanordnung
22: Röntgenröhre
24: Drehanodenanordnung
25: Drehachse
26_i, 28_i: Brennringfläche
29: Mittenebene
30, 32: Anodenteller
34: Welle
36a, b: Elektronenemitter
40a, b: Brennring
44, 46: Röntgenstrahlbündel
48, 50, 52, 54: Randstrahlen
58: Kompressionsplatte
60: Röntgendetektor
62: Vorderseite
66a, b und 68a, b: Brennflecke
70, 74: Doppelpfeil
72: Träger
80: Kreisbogen
90: Steuereinrichtung
92: Tastatur
94: Fußschalter
100: Lagerungstisch
102: Applikationsöffnung
104: Schwenkachse
106: Doppelpfeil
108: Liegefläche
B: Brust
α_i: Anodenwinkel
a_i, d_i: Abstand
P1, P2: Positionssignal
S: Steuersignal
U1, U2: Steuerbefehl
x_i: axiale Position

Claims

Röntgenröhre (22) für ein Mammographiegerät mit einer Drehanodenanordnung (24), die zumindest vier jeweils auf einem Anodenteller (30 _i, 32 _i) angeordnete Brennringflächen (26 _i, 28 _i) umfasst, die eine gemeinsame Drehachse (25) umgeben und voneinander in Richtung dieser Drehachse (25) beabstandet sind und unter einem Anodenwinkel (α_i) schräg zur Drehachse (25) verlaufen und die Gestalt eines Kegelringes aufweisen, denen jeweils wenigstens ein Elektronenemitter (36, 36a, b) zugeordnet ist, und die jeweils paarweise spiegelsymmetrisch zu einer senkrecht zur Drehachse (25) orientierten Mittenebene (29) angeordnet und von der Mittenebene (29) abgewandt sind, wobei jeder Anodenteller (30 _i, 32 _i) eine Brennfläche (26 _i, 28 _i) umfasst und wobei der Anodenwinkel (α_i) in Abhängigkeit von der axialen Position der Brennringfläche (26 _i, 28 _i) variiert und mit zunehmendem Abstand (α_i) der Brennringfläche (26 _i, 28 _i) von der Mittenebene (29) abnimmt.
Röntgenröhre (22) für ein Mammographiegerät mit einer Drehanodenanordnung (24), die zumindest vier jeweils auf einem Anodenteller (30 _i, 32 _i) angeordnete Brennringflächen (26 _i, 28 _i) umfasst, die eine gemeinsame Drehachse (25) umgeben und voneinander in Richtung dieser Drehachse (25) beabstandet sind und unter einem Anodenwinkel (α_i) schräg zur Drehachse (25) verlaufen und die Gestalt eines Kegelringes aufweisen, denen jeweils wenigstens ein Elektronenemitter (36, 36a, b) zugeordnet ist, und die jeweils paarweise spiegelsymmetrisch zu einer senkrecht zur Drehachse (25) orientierten Mittenebene (29) angeordnet und der Mittenebene (29) zugewandt sind, wobei jeder Anodenteller (30 _i, 32 _i) eine Brennfläche (26 _i, 28 _i) umfasst und wobei der Anodenwinkel (α_i) in Abhängigkeit von der axialen Position der Brennringfläche (26 _i, 28 _i) variiert und mit zunehmendem Abstand (a_i) der Brennringfläche (26 _i, 28 _i) von der Mittenebene (29) zunimmt.
Röntgenröhre (22) nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Abstand eines auf einer Brennringfläche (26 _i, 28 _i) erzeugten Brennflecks (68) von der Drehachse (25) mit zunehmenden Abstand (a_i) der Brennringfläche (26 _i, 28 _i) von der Mittenebene (29) zunimmt.
Röntgenröhre (22) nach Anspruch 3, bei der der Abstand des auf einer Brennringfläche (26 _i, 28 _i) erzeugten Brennflecks (68) von der Drehachse (25) in Abhängigkeit von der axialen Position der Brennringfläche (26 _i, 28 _i) derart variiert, dass Brennflecke (68) auf einem konkaven Kreisbogen liegen.
Röntgenröhre (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der für die zwischen den Elektronenemittern (36, 36a, b) und der ihnen jeweils zugeordneten Brennringfläche (26 _i, 28 _i) anliegende Hochspannung für unterschiedliche Elektronenemitter/Brennringflächen-Paare verschiedene Werte einstellbar sind.
Röntgenröhre (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die von den Elektronenemittern (36, 36a, b) auf den voneinander beabstandeten Brennringflächen (26 _i, 28 _i) erzeugten Brennflecke (68, 68a, b) voneinander verschiedene Größe aufweisen.
Röntgenröhre (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der jeder Brennringfläche (26 _i, 28 _i) wenigstens zwei Elektronenemitter (36a, b) zugeordnet sind.
Röntgenröhre (22) nach Anspruch 7, bei der jede Brennringfläche (26 _i, 28 _i) zwei Brennringe (40a, b) mit voneinander verschiedenen Anodenmaterialien aufweist.
Mammographiegerät mit einer Röntgenröhre (22), die eine Drehanodenanordnung (24) mit einer Mehrzahl von Brennringflächen (26 _i, 28 _i) umfasst, die eine gemeinsame, parallel zu einer Anlagefläche für die Brustwand angeordnete Drehachse (25) umgeben und voneinander in Richtung dieser Drehachse (25) beabstandet sind, und unter einem Anodenwinkel (α_i) schräg zur Drehachse (25) verlaufen und die Gestalt eines Kegelringes aufweisen, denen jeweils wenigstens ein Elektronenemitter (36, 36a, b) zugeordnet ist, wobei der Anodenwinkel (α_i) in Abhängigkeit von der axialen Position der Brennringfläche (26 _i, 28 _i) variiert.
Mammographiegerät mit einer Röntgenröhre (22) nach einem der Ansprüche 1–8, deren Drehachse (25) der Drehanodenanordnung (24) parallel zu einer Anlagefläche für die Brustwand angeordnet ist.
Mammographiegerät nach Anspruch 9 oder 10, bei dem Röntgenröhre (22) und Röntgendetektor (60) schwenkbar um eine zur Anlagefläche senkrechte Schwenkachse (76, 104) angeordnet sind.
Mammographiegerät nach Anspruch 9, 10 oder 11, bei der die Anlagefläche durch einen Lagerungstisch (100) zur Lagerung einer Untersuchungsperson in Bauchlage gebildet ist.
Mammographiegerät nach Anspruch 9, 10 oder 11, mit einer Kompressionsplatte (58) und einer Lagerfläche zum Komprimieren bzw. Lagern einer Brust (B), sowie mit einem unterhalb der Lagerfläche befindlichen Röntgendetektor (60) und einer oberhalb der Kompressionsplatte (58) angeordneten Röntgenröhre (22) nach einem der Ansprüche 1–8, deren Drehachse (25) der Drehanodenanordnung (24) parallel zur Vorderkante des Röntgendetektors (60) angeordnet ist.
Mammographiegerät nach Anspruch 13, bei dem die Kompressionsplatte (58) parallel zur Drehachse (25) verschiebbar gelagert ist.
Mammographiegerät nach Anspruch 14, mit einer Steuereinrichtung (90) zum automatischen Ansteuern der Elektronenemitter (36, 36a, b) in Abhängigkeit von der Position der Kompressionsplatte (58).