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Die Erfindung betrifft eine Röntgeneinrichtung, umfassend einen Röntgenstrahler zur Emission eines insbesondere kegelförmigen Strahlenbündels und einen Röntgendetektor zur Aufnahme eines Röntgenbildes unter Nutzung des Strahlenbündels. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Angleichung des von einem Röntgenstrahler in einem Strahlenbündel erzeugten Intensitätsprofils in einer senkrecht zur Strahlrichtung liegenden Richtung.
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Röntgeneinrichtungen verschiedener Art, die zur Röntgenbildgebung geeignet sind, sind im Stand der Technik bekannt. Eine Röntgeneinrichtung umfasst dabei zum einen einen Röntgenstrahler, der die zur Bildaufnahme benötigte Röntgenstrahlung aussendet, zum anderen einen Röntgendetektor, der die Röntgenstrahlung, insbesondere geschwächt durch ein aufzunehmendes Objekt, wieder empfängt, so dass ein Bild erzeugt werden kann.
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Ein Röntgenstrahler kann in erster Näherung als eine punktartige Quelle angesehen werden, wohingegen der Röntgendetektor, beispielsweise ein Flachdetektor („flat panel detector“), eine zweidimensionale, ebene Detektionsfläche aufweist. Daher ist aufgrund der geometrischen Projektion das Intensitätsprofil des Strahlenbündels im Detektionsbereich nicht konstant, wobei zusätzlich die Erzeugung von Röntgenstrahlung dem Heel-Effekt unterliegen kann, der ebenso eine inhomogene Intensitätsverteilung bezüglich des Röntgendetektors bewirkt.
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Eine veränderliche Signalintensität über einen Detektionsbereich führt zu einem nicht konstanten Signal-zu-Rauschverhältnis (SNR – signal-to-noise ratio) und zu einer Ortsabhängigkeit der Eingangs-SNR. Bei bekannten medizinischen bildgebenden Röntgeneinrichtungen fällt die Eingangs-SNR zum Rand der Detektionsfläche hin ab. Allerdings wird die letztendliche Bildqualität für ein Röntgenbild stark durch die Eingangs-SNR bestimmt, so dass eine homogene Bildqualität über das vollständige Röntgenbild nicht erreicht werden kann.
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Im Stand der Technik ist es zwar bekannt, detektorseitig eine Korrektur vorzunehmen, die auch die Geometrie und das Intensitätsprofil des Strahlenbündels berücksichtigt, welche aber nur in der Nachbereitung eines bereits empfangenen Signals eine Angleichung der Intensitäten ermöglicht, so dass bei gleicher Schwächung gleiches Bildsignal erhalten wird („flat image signal“). Derartiges wird im Rahmen der Kalibrierung ermöglicht, indem beispielsweise ein Kalibrierungsbild ohne ein Objekt aufgenommen wird, welches anzeigt, wo Abweichungen in der gemessenen Signalstärke vorliegen. Zur Korrektur kann dann vorgesehen sein, dass ein später aufgenommenes Röntgenbild durch das Kalibrierungsbild dividiert wird, so dass eine Skalierung der Bildsignale (Bilddaten) stattfindet und bezüglich des Bildsignals ein Angleich stattfindet, jedoch das Rauschen auf dieselbe Art skaliert wird. Somit bleibt das SNR unverändert, so dass insbesondere auch die örtlichen Unterschiede aufgrund des unterschiedlichen Eingangs-SNR, wie diskutiert wurde, verbleiben. Mithin kann auf diese Art und Weise keinerlei Korrektur der Eingangs-SNR erreicht werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verbesserung der Bildqualität von Röntgenbildern im Hinblick auf die Eingangs-SNR zu erlauben.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Röntgeneinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass dem Röntgenstrahler nachgeschaltet und einem aufzunehmenden Objekt vorgeschaltet ein Intensitätsausgleichsfilter zur Angleichung der Intensität der Röntgenstrahlung des Strahlenbündels senkrecht zur Strahlrichtung vorgesehen ist.
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Es wird mithin vorgeschlagen, einen zusätzlichen Filter im Strahlengang seitens des Röntgenstrahlers hinzuzufügen, so dass die Intensität im Strahlenbündel senkrecht zum Zentralstrahl angeglichen wird, bevor die Röntgenstrahlung das aufzunehmende Objekt durchquert. Durch die Verwendung eines derartigen Intensitätsausgleichsfilters erfolgt nicht nur eine Angleichung der Intensitäten im Strahlenbündel, sondern entsprechend auch eine Angleichung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses (SNR). Das bedeutet, es ist eine konstante Eingangs-SNR über den gesamten Detektionsbereich des Röntgendetektors gegeben, so dass die Bildqualität ebenfalls grundsätzlich über das Bild konstant gehalten wird. Weitere, sogenannte „flat fielding“-Korrekturen für die Eingangs-Intensität werden obsolet. Dabei kann die einfach zu realisierende, aber effektive Maßnahme der vorliegenden Erfindung, in fast allen Bereichen der Röntgenbildgebung eingesetzt werden, beispielsweise in chirurgischen, diagnostischen, beweglichen und mobilen radiographischen und mammographischen Bildgebungsanwendungen.
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Konkret kann mithin vorgesehen sein, dass die ortsabhängigen Schwächungseigenschaften des Intensitätsausgleichsfilters in Abhängigkeit eines zweidimensionalen Intensitätsprofils des Röntgenstrahlers in einer Ebene senkrecht zur Strahlrichtung gewählt sind. Das zweidimensionale Intensitätsprofil, also die Intensitätsverteilung, des Röntgenstrahlers in einer Ebene senkrecht zum Verlauf des Zentralstrahls des Strahlenbündels bildet mithin die Grundlage zur konkreten Ausgestaltung des Intensitätsausgleichsfilters. Konkret bedeutet dies, dass zum Angleichen der Intensitäten bei einer höheren Intensität im Intensitätsprofil der Filter an dieser Stelle im Strahlenbündel eine höhere Schwächung aufweist, während bei niedriger Intensität an den entsprechenden Stellen im Strahlenbündel durch das Filtern schwächer absorbiert wird. So wird der Intensitätsausgleichsfilter folglich derart ausgelegt, dass seine jeweiligen Schwächungskoeffizienten dem Verlauf des Intensitätsprofils in der Ebene senkrecht zur Strahlrichtung entsprechen. Damit wird eine Angleichung der Intensitäten, mithin auch der SNR erreicht.
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Eine zweckmäßige konkrete Ausgestaltung sieht vor, dass der Intensitätsausgleichsfilter aus wenigstens einem Filtermaterial besteht, dessen Dickenverlauf dem Verlauf des Intensitätsprofils entspricht. Besteht mithin der Intensitätsausgleichsfilter aus einem einzigen Material, bedeutet das, dass je höher die lokale primäre Intensität der Röntgenstrahlung im Strahlenbündel ist, desto dicker das Filtermaterial ist. Dabei sind selbstverständlich die Schwächungseigenschaften des Filtermaterials zu berücksichtigen, indem das Lambert-Beersche Gesetz berücksichtigt wird, wonach ein exponentieller Zusammenhang gegeben ist, dem entsprechend die lokale Dicke des Filtermaterials gewählt wird. Letztlich wird also für jede Stelle des Filters die einfallende Primärintensität des Strahlenbündels betrachtet und eine entsprechende Dicke des Filtermaterials unter Berücksichtigung der physikalischen Absorptionseigenschaften gewählt, so dass sich nach Durchstrahlen des Intensitätsausgleichsfilters eine gleichmäßige Verteilung der Intensität und des SNR ergibt.
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Dabei kann sich beispielsweise ergeben, dass der Intensitätsausgleichsfilter nach wenigstens einer Seite konvex ausgebildet ist, nachdem es häufig vorkommt, dass die Intensität zum Inneren des Strahlenbündels hin höhere Werte aufweist als am Rand. Entsprechend ergibt sich eine konvexe Struktur des in den Strahlengang einzubringenden Filtermaterials, wenn seine Dicke entsprechend dem Intensitätsprofil, welches anzugleichen ist, gewählt wird. Wird ein Röntgenstrahler mit einer rotierenden Anode verwendet, ergibt sich gemäß des Heel-Effekts in zumindest einer Richtung in der zum Zentralstrahl senkrechten Ebene eine asymmetrische Verteilung, bei der das Maximum nicht zentral zum Liegen kommt, sondern zu einer Seite hin versetzt ist. Entsprechend kann das Maximum der konvexen Form in wenigstens einer vom Heel-Effekt betroffenen Richtung von der Position des Zentralstrahls des Strahlenbündels abweichen.
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Dabei sei an dieser Stelle angemerkt, dass der Intensitätsausgleichsfilter nicht zwangsläufig auf das exakte Intensitätsprofil einer in der Röntgeneinrichtung verbauten Röntgenstrahler abgestimmt sein muss, sondern gleich ausgebildete Röntgenstrahler häufig auch wenig voneinander abweichende Intensitätsprofile aufweisen können, so dass der Intensitätsausgleichsfilter für bestimmte Klassen von Röntgenstrahlern beziehungsweise bestimmte Ausgestaltungen von Röntgenstrahlern letztlich gleich gestaltet werden kann, da die verbleibenden Abweichungen und Angleichungsfehler äußerst gering sind. Selbstverständlich ist es jedoch auch denkbar, für einen Röntgenstrahler das Intensitätsprofil zu vermessen, um einen exakt auf den individuellen Röntgenstrahler angepassten Intensitätsausgleichsfilter schaffen zu können, wobei beispielsweise im Hinblick auf die Dicke eines Filtermaterials äußerst exakte Oberflächenbearbeitungstechniken existieren, die ein genaues Nachbilden von Intensitätsprofilen durch das Schwächungsprofil des Intensitätsausgleichsfilters erlauben. Auch der 3D-Druck ist hier zu nennen.
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Eine weitere konkrete Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass der Intensitätsausgleichsfilter aus wenigstens zwei Filtermaterialien mit unterschiedlichen Absorptionseigenschaften besteht, die zur Angleichung der Intensität der Röntgenstrahlung des Strahlenbündels senkrecht zur Strahlrichtung ortsabhängig unterschiedlich kombiniert werden. Möglich ist es mithin auch, insbesondere im Hinblick auf dynamische Röntgenanwendungen, einen Filter aus einer Zusammenstellung unterschiedlich schwächender Filtermaterialien herzustellen, um den gewünschten Angleichungseffekt zu erzielen.
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Allgemein ist es zweckmäßig, wenn der Intensitätsausgleichsfilter aus Kupfer und/oder Aluminium besteht und/oder eine maximale Dicke von 5mm, insbesondere 2mm, aufweist. Kupfer und/oder Aluminium sind häufig verwendete Materialien für Filter, deren Schwächungseigenschaften besonders gut bekannt sind und deren Verwendung sich mithin auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung anbietet. Viele Röntgeneinrichtungen arbeiten zudem im Bereich von mehreren 10 bis mehreren 100 KV, in dem Filterdicken im Millimeterbereich, wie dargestellt, üblicherweise ausreichend sind, um die Angleichung zu ermöglichen, ohne dass eine zu starke Abschwächung der Intensität insgesamt auftritt. Beispielsweise kann der Röntgenstrahler einen Leistungsbereich von 70 bis 90 KV abdecken. Es wird darauf hingewiesen, dass es insbesondere dann, wenn auch eine Filterwirkung bei den niedrigen Intensitäten realisiert wird, was aus praktikablen Gründen meist zweckmäßig ist, selbstverständlich vorgesehen sein kann, dass, um eine bestimmte Leistung im zur Bildgebung benutzten Strahlenbündel zu erreichen, der Röntgenstrahler bei einer leicht erhöhten Leistung zu betreiben ist, um Verluste durch den Intensitätsausgleichsfilter auszugleichen.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung kann der Intensitätsausgleichsfilter an einem Kollimator befestigt sein, insbesondere sich in einem gebildeten Kollimationsfenster erstrecken. Auf diese Weise bildet der Kollimator neben seiner Kollimierungseigenschaft auch einen Halter für den Intensitätsausgleichsfilter, so dass zwei in den Strahlengang einzubringende Komponenten kombiniert realisiert werden können, was Bauraum spart und die Herstellung vereinfacht. Nachdem der Intensitätsausgleichsfilter beispielsweise über eine dünne Folie beziehungsweise Schicht von eine ortsabhängige Dicke aufweisendem Filtermaterial realisiert werden kann, bietet sich eine derartige Halterung für das eigentliche Filtermaterial an, die durch den Kollimator gebildet werden kann. Eine alternative, vorteilhafte Ausgestaltung kann jedoch auch vorsehen, dass der Intensitätsausgleichsfilter an einem Austrittsfenster des Röntgenstrahlers angeordnet ist. Ein derartiges Austrittsfenster kann beispielsweise aus Beryllium realisiert sein und bietet sich ebenso zur Montage des gemäß der Erfindung zusätzlich vorzusehenden Intensitätsausgleichsfilters an.
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Der Intensitätsausgleichsfilter wird bevorzugt möglich nahe an den Fokus des Röntgenstrahlers, also die Quelle der Röntgenstrahlung, herangebracht, nachdem er dann auf kleiner Fläche realisiert werden kann und von Haus aus auf eine hohe Intensität trifft, mithin bei dünner Realisierung nur wenig Leistung aus dem Strahlenbündel herausnimmt. So kann vorgesehen sein, dass der Abstand des Intensitätsausgleichsfilters von dem Fokus des Röntgenstrahlers weniger als 5cm, insbesondere weniger als 3cm, beträgt.
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Vorteilhafterweise kann dem Intensitätsausgleichsfilter wenigstens eine Bewegungseinrichtung zur Repositionierung des Intensitätsausgleichsfilters in Abhängigkeit von einem Betriebsparameter der Röntgeneinrichtung, insbesondere einer Position des Röntgenstrahlers und/oder eines den Röntgenstrahler tragenden C-Bogens, zugeordnet sein. Gerade im Bereich der Röntgenbildgebung sind eine Vielzahl von dynamischen Anwendungen bekannt, bei denen der Röntgenstrahler und der Röntgendetektor relativ zueinander bewegt werden oder auch gemeinsam bewegt werden, beispielsweise dann, wenn diese sich gegenüberliegend an einem C-Bogen der Röntgeneinrichtung angeordnet sind. Gerade bei einer relativen Bewegung des Röntgenstrahlers und des Röntgendetektors zueinander, wie sie beispielsweise bei der Tomosynthese, insbesondere im Gebiet der Mammographie, gegeben ist, oder auch bei der Laminographie auftritt, ist auch eine Bewegung des Filters notwendig, damit die Übereinstimmung von ortsabhängiger Schwächung und eintreffendem primären Intensitätsprofil gewahrt wird. Die Bewegung des Intensitätsausgleichsfilters kann dabei selbstverständlich an die Bewegung des Röntgenstrahlers gekoppelt sein, wobei jedoch insbesondere bei Veränderung des Aufstrahlwinkels auf den Röntgendetektor eine vollständig gleiche Bewegung des Intensitätsausgleichsfilters nicht hinreichend ist, sondern beispielsweise eine anteilige Verkippung notwendig wird, damit auf der Detektorfläche von einer gleich verteilten Intensität und einer ortsunabhängig konstanten SNR ausgegangen werden kann. Auch dies kann selbstverständlich über eine mechanische Kopplung, insbesondere bei vorbekannten abgefahrenen Wegen, erreicht werden. Ein anderes Anwendungsgebiet für eine derartige Bewegungseinrichtung ist der Ausgleich von konstruktionsbedingten Relativverschiebungen, wie sie beispielsweise in unterschiedlichen Stellungen eines C-Bogens durch das Gewicht der Komponenten der Röntgeneinrichtung auftreten können.
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Zweckmäßig denkbar ist es zudem, dass dem Intensitätsausgleichsfilter wenigstens eine Schwächungsanpassungseinrichtung zur Anpassung der Schwächungseigenschaften in Abhängigkeit eines Betriebszustands, insbesondere einer Betriebsleistung, des Röntgenstrahlers zugeordnet ist. Es sind auch Röntgeneinrichtungen bekannt, bei denen der Röntgenstrahler in unterschiedlichen Betriebsmodi beziehungsweise mit unterschiedlichen Betriebsparametern betrieben werden kann, beispielsweise bei unterschiedlicher Leistung, was einen Einfluss auf das Intensitätsprofil und mithin den erforderlichen Intensitätsausgleichsfilter haben kann. Mithin können die Schwächungseigenschaften des Filters selbst veränderbar sein, wobei bevorzugte Ausgestaltungen vorsehen, dass der Intensitätsausgleichsfilter wenigstens zwei über die Schwächungsanpassungseinrichtung wahlweise in den Strahlengang einbringbare und/oder im Strahlengang bewegbare Teilfilter umfasst und/oder ein ein flüssiges Material aufweisender Intensitätsausgleichsfilter verwendet wird, wobei die Schwächungsanpassungseinrichtung Einfluss auf die Verteilung der Flüssigkeit nimmt. Denkbar ist mithin beispielsweise eine mechanisch ein- und ausklappbare Teilfilter umfassende Ausgestaltung, wobei auch ein flüssiges, beispielsweise magnetisches, Material über ein entsprechendes erzeugtes Magnetfeld in eine bestimmte Form gebracht werden kann, die eine Angleichung der Intensitäten senkrecht zur Strahlrichtung und somit der SNR erlaubt.
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Neben der Röntgeneinrichtung betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Angleichung des von einem Röntgenstrahler in einem Strahlenbündel erzeugten Intensitätsprofils in einer senkrecht zur Strahlrichtung liegenden Richtung, welche sich dadurch auszeichnet, dass ein Intensitätsausgleichsfilter im Strahlengang verwendet wird, dessen Schwächungseigenschaften in Abhängigkeit von dem von dem Röntgenstrahler erzeugten, noch nicht angeglichen Intensitätsprofil gewählt werden. Sämtliche Ausführungen zur erfindungsgemäßen Röntgeneinrichtung lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen, welches mithin vorschlägt, möglichst nahe am Röntgenstrahler einen zusätzlichen Intensitätsausgleichsfilter im Strahlengang anzuordnen, welcher für eine räumliche Gleichverteilung von Intensität und SNR sorgt, bevor das aufzunehmende Objekt durchstrahlt wird. Insbesondere können die Schwächungseigenschaften des Intensitätsausgleichsfilters mithin so gewählt werden, dass eine größere Intensität stärker geschwächt wird.
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Wie bereits erwähnt wurde, kann der Intensitätsausgleichsfilter, insbesondere bei auch bei niedrigen Intensitäten vorgenommener Schwächung, einen allgemeinen Intensitätsverlust zur Folge haben, so dass eine zweckmäßige Ausgestaltung des Verfahrens vorsieht, dass der Röntgenstrahler bei einer Bildaufnahme mit einer im Vergleich zur Nichtverwendung des Intensitätsausgleichsfilters höheren Leistung betrieben wird. Somit ist ein entsprechender Ausgleich möglich.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Röntgeneinrichtung,
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2 ein primäres, von dem Röntgenstrahler der Röntgeneinrichtung erzeugtes Intensitätsprofil in einer ersten zur Strahlrichtung senkrechten Richtung,
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3 ein von dem Röntgenstrahler der Röntgeneinrichtung erzeugtes Intensitätsprofil in einer vom Heel-Effekt betroffenen Richtung,
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4 einen Querschnitt durch einen Intensitätsausgleichsfilter in der 2 entsprechenden Richtung,
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5 ein Querschnitt durch das Intensitätsausgleichsfilter in einer 3 entsprechenden Richtung,
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6 eine Anordnung des Intensitätsausgleichsfilters in einem Kollimator,
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7 eine erste weitere Ausführungsform eines Intensitätsausgleichsfilters, und
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8 eine zweite weitere Ausführungsform eines Intensitätsausgleichsfilters.
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1 zeigt eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Röntgeneinrichtung 1. Diese umfasst, wie grundsätzlich bekannt, einen Röntgenstrahler 2, der in erster Näherung als eine Punktquelle für Röntgenstrahlung angenommen werden kann und ein kegelförmiges Strahlenbündel 3 erzeugt. Hierzu kann innerhalb des Röntgenstrahlers 2 beispielsweise ein Elektronenstrahl von einer Kathode auf eine Drehanode beschleunigt werden, wo die Röntgenstrahlung entsteht und durch ein beispielsweise aus Beryllium bestehendes Austrittsfenster 4 den Röntgenstrahler 2 verlässt.
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Das Strahlenbündel 3 ist vorliegend kegelförmig, es liegt somit eine Kegelstrahlgeometrie vor. Diese wird in ihrer Strahlrichtung definiert durch den gestrichelt angedeuteten Zentralstrahl 5.
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Die Röntgenstrahlung des Strahlenbündels 3 wird genutzt, um ein aufzunehmendes Objekt, beispielsweise einen Patienten 6, zu durchleuchten und anhand der ortsabhängigen Abschwächung im Patienten 6 ein die innere Struktur des Patienten 6 zeigendes Röntgenbild zu erzeugen, indem die Röntgenstrahlung des Strahlenbündels 2 von einem Röntgendetektor 7, hier einen Flachdetektor, wieder empfangen wird. Der Betrieb der Röntgeneinrichtung 1 und ihrer Komponenten wird über eine hier nur angedeutete Steuereinrichtung 8 erreicht, die auch einen Bildrechner zur Ermittlung eines aufgenommenen Röntgenbildes umfassen kann. Ferner kann die Röntgeneinrichtung wenigstens eine Anzeigeeinrichtung für aufgenommene Röntgenbilder aufweisen, die hier der Übersichtlichkeit halber nicht näher dargestellt ist.
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Das von dem Röntgenstrahler 2 primär erzeugte Strahlenbündel 3 ist in seiner Intensität senkrecht zum Zentralstrahl 5 nicht homogen, was entsprechend auch für das Signal-zu-Rauschverhältnis (SNR), konkret bezüglich des Röntgendetektors 7 also das Eingangs-SNR, gilt. Um einen Angleich der Intensitäten in der zum Zentralstrahl 5 senkrechten Ebene im Strahlenbündel 3 zu ermöglichen, weist die Röntgeneinrichtung 1 nahe des Röntgenstrahlers 2, vorliegend in einem Abstand von 3cm zum Fokus, einen Intensitätsausgleichsfilter 9 auf, welcher, bevor die Röntgenstrahlung des Strahlenbündels 3 das Objekt, hier den Patienten 6, durchquert, die Intensitäten senkrecht zur Strahlrichtung, definiert durch den Zentralstrahl 5, angleicht, so dass auch eine Angleichung des SNR erfolgt. Das bedeutet, im Strahlenbündel 3 ist das Intensitätsprofil senkrecht zur Strahlrichtung 5 nach Durchqueren des Intensitätsausgleichsfilters 9 im Wesentlichen konstant, was auch für die SNR gilt.
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Hierzu sind die ortsabhängigen Schwächungseigenschaften des Intensitätsausgleichsfilters 9 in Abhängigkeit des primären vom Röntgenstrahler 2 ausgehenden Intensitätsprofils in der Ebene senkrecht zum Zentralstrahl 5 gewählt, was im Folgenden im Hinblick auf die 2 bis 5 näher erläutert werden soll.
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Die 2 und 3 zeigen die Intensitätsprofile des primären Strahlenbündels in zueinander und zum Zentralstrahl 5 senkrechten Richtungen x, y, wobei bezüglich der Richtung x kein Heel-Effekt vorliegt, die Richtung y jedoch maximal von Heel-Effekt aufgrund er Verwendung des Anodentellers (Drehanode) betroffen ist. Ersichtlich ist das Intensitätsprofil 10 in x-Richtung, 2, symmetrisch mit einer maximalen Intensität an der Position des Zentralstrahls 5. Das Intensitätsprofil 11 in der vom Heel-Effekt beeinflussten Richtung weist diese Symmetrie nicht auf; das Maximum 12 ist gegenüber dem Zentralstrahl 5 seitlich versetzt. Dennoch fallen auch hier die Intensitäten zum Rand des Strahlenbündels 3 hin ab.
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Der Intensitätsausgleichsfilter 9 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem einzigen Material, beispielsweise Aluminium oder Kupfer, und weist seine ortsabhängigen Schwächungseigenschaften durch unterschiedliche Materialdicken, mithin durch Strahlungslängen auf. Dabei wird die Dicke entsprechend der an diesem Ort vorliegenden Primärintensität gemäß des zweidimensionalen Identitätsprofils gewählt, wobei selbstverständlich die Absorptionseigenschaften von Filtermaterialien berücksichtigt werden, konkret das Lambert-Beer-Gesetz.
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4 zeigt einen Querschnitt durch das Filtermaterial 13 des Intensitätsausgleichsfilters 9 in x-Richtung, 5 einen Querschnitt durch das Filtermaterial 13 des Intensitätsausgleichsfilters 9 in y-Richtung. Ersichtlich folgt der Dickenverlauf den Intensitätsprofilen 10, 11, wobei er jedoch aufgrund des Lambert-Beer-Gesetzes flacher ist. Die Dicke des Filtermaterials 13 übersteigt dabei im vorliegenden Ausführungsbeispiel 2mm nicht.
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Ersichtlich ist jedenfalls in Bereichen hoher Intensität auch eine hohe Dicke gegeben, so dass hier eine stärkere Schwächung der Röntgenstrahlung des Strahlenbündels 3 auftritt; in Bereichen niedriger Schwächung ist auch die Dicke geringer, so dass eine geringere Schwächung eintritt und somit ein Ausgleich erfolgt, der für ein eine im Wesentlichen konstante Intensität über die gesamte zum Zentralstrahl 5 senkrechte Ebene aufweisendes Intensitätsprofil nach Durchqueren des Intensitätsausgleichsfilters 9 sorgt. Mithin ist durch die aktive Schwächungsmaßnahme vor Durchqueren des aufzunehmenden Objekts auch die SNR-Verteilung angeglichen, so dass die SNR über den gesamten Querschnitt des Strahlenbündels 3 im Wesentlichen konstant ist. Mit der Röntgeneinrichtung 1 der 1 ist es auch möglich, Röntgenaufnahmen durchzuführen, bei denen sich der Röntgenstrahler 2 und der Röntgendetektor 7 relativ zueinander bewegen, beispielsweise um Tomosynthesen durchzuführen, wozu dem Intensitätsausgleichsfilter 9 optional eine Bewegungseinrichtung 14 zugeordnet sein kann, die ebenso über die Steuereinrichtung 8 angesprochen werden kann, und den Intensitätsausgleichsfilter 9 so positioniert, dass die korrekte Ortsbeziehung zwischen Intensität und Schwächungseigenschaft gegeben ist, um den gewünschten Angleichungseffekt zu erzielen.
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Der Intensitätsausgleichsfilter 9 kann unmittelbar an dem Austrittsfenster 4 angeordnet sein; eine andere Möglichkeit ist die Anordnung im Kollimatorfenster eines Kollimators 15, wie 6 schematisch zeigt. Dort ist der Intensitätsausgleichsfilter 9 an den Kollimatorplatten 16 so befestigt, dass er das Kollimatorfenster lagerichtig überdeckt.
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7 zeigt schließlich eine erste alternative Ausführungsform eines Intensitätsausgleichsfilters 9‘, bei dem als Filtermaterial 13‘ eine magnetische Flüssigkeit gewählt wurde. Diese kann in ihrer ortsabhängigen Dicke, mithin ihren ortsabhängigen Schwächungseigenschaften, durch eine Magnetfelderzeugungseinrichtung 17 beeinflusst werden, die mithin als Schwächungsanpassungseinrichtung wirkt, wenn beispielsweise der Röntgenstrahler 2 in unterschiedlichen Betriebsmodi betrieben werden kann, in denen unterschiedliche primäre Intensitätsprofile vorliegen. Auf diese kann die ortsabhängige Dicke der Flüssigkeit durch entsprechendes Erzeugen eines Magnetfeldes angepasst werden.
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8 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Intensitätsausgleichsfilters 9‘‘, welcher mit mehreren Filtermaterialien 18, 19, 20 arbeitet, die jeweils bestimmte ortsabhängige Schwächungseigenschaften, beispielsweise anhand ihrer Dicke, aufweisen. Jedes der Filtermaterialien 18, 19, 20 ist an einem schwenkbaren Träger 21 angeordnet, welcher mittels einer Schwenkeinrichtung 22 als Schwächungsanpassungseinrichtung gemäß der Pfeile 23 aus dem Strahlengang hinaus oder wieder in diesen hinein verschwenkt werden können, um unterschiedliche ortsabhängige Schwächungseigenschaften des gesamten Intensitätsausgleichsfilters 9‘‘ bei Bedarf zu erreichen.
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Es sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass es selbstverständlich auch denkbar ist, mehrere Filtermaterialien in einer Anwendung einzusetzen, in der eine Schwächungsanpassung nicht erforderlich ist.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Röntgeneinrichtung
- 2
- Röntgenstrahler
- 3
- Strahlenbündel
- 4
- Austrittsfenster
- 5
- Zentralstrahl
- 6
- Patient
- 7
- Röntgendetektor
- 8
- Steuereinrichtung
- 9
- Intensitätsausgleichsfilter
- 9‘
- Intensitätsausgleichsfilter
- 9‘‘
- Intensitätsausgleichsfilter
- 10
- Intensitätsprofil
- 11
- Intensitätsprofil
- 12
- Maximum
- 13
- Filtermaterial
- 13‘
- Filtermaterial
- 14
- Bewegungseinrichtung
- 15
- Kollimator
- 16
- Kollimatorplatten
- 17
- Magnetfelderzeugungseinrichtung
- 18
- Filtermaterial
- 19
- Filtermaterial
- 20
- Filtermaterial
- 21
- Träger
- 22
- Schwenkeinrichtung
- 23
- Pfeil
