DE102014203811B4 - Ergänzungssystem zur interferometrischen Röntgenbildgebung und projektive Röntgenvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Ergänzungssystem zur interferometrischen Röntgenbildgebung eines Patienten (6) an einer Röntgeneinrichtung zur Erzeugung projektiver Absorptionsaufnahmen mit einem Strahler-Detektor-System aus einer einen Fokus ausbildenden Röntgenröhre (7.1) und einem digitalen Flachdetektor (2) mit einer Vielzahl von pixelerzeugenden Detektorelementen (2.1) und einem Rechensystem (11) mit einem Programmspeicher, aufweisend:
1.1. einen mobilen Gitteraufsatz (3), mit:
1.1.1. einem ersten interferometrischen Röntgengitter (G1),
1.1.2. einem zweiten, in einem Abstand zum ersten Röntgengitter in Strahlungsrichtung angeordneten, interferometrischen Röntgengitter (G2), und
1.1.3. einer Verschiebevorrichtung (12) zum Verschieben des zweiten Röntgengitters (G2) in der Ebene des zweiten Röntgengitters (G2) in Schritten über zumindest ein Detektorelement (2.1),
1.2. und ein Computerprogramm (Prg1 - Prgn) zur Speicherung und Ausführung im Rechensystem (11), welches die Ergänzungsvorrichtung steuert und zumindest ein interferometrisches Röntgendarstellung erstellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Ergänzungssystem zur interferometrischen Röntgenbildgebung eines Patienten an einer Röntgeneinrichtung zur Erzeugung projektiver Absorptionsaufnahmen mit einem Strahler-Detektor-System aus einer einen Fokus ausbildenden Röntgenröhre und einem digitalen Flachdetektor mit einer Vielzahl von pixelerzeugenden Detektorelementen und einem Rechensystem mit einem Programmspeicher. Weiterhin betrifft die Erfindung auch eine Röntgenvorrichtung zur Erzeugung projektiver Absorptionsaufnahmen mit einem Strahler-Detektor-System, welche das vorgenannte Ergänzungssystem aufweist.
  • Die interferometrische Röntgenbildgebung basiert auf dem Einbringen von einem, zwei oder drei Gittern in das Röntgenabbildungssystem. Typischerweise werden die Gitter entsprechend ihrer Reihenfolge im Strahlengang G0, G1 und G2 benannt. Das Absorptionsgitter G0 befindet sich nahe der Röntgenquelle und gewährleistet auch bei größeren Röntgenfoki die Einhaltung der für die Bildgebung notwendigen Kohärenzbedingung. Ist der Röntgenfokus sehr klein, also im Bereich < 100 pm, dann wird kein Absorptionsgitter gebraucht und kann weggelassen werden. Meist ist das Absorptionsgitter als eindimensionales Gitter aus einer Vielzahl parallel angeordneter Gitterlamellen, auch Gitterstege genannt, aufgebaut, so dass die Kohärenzbedingung nur in einer Richtung erfüllt ist. Es kann jedoch auch schachbrettartig aufgebaut werden und damit die notwendige Kohärenzbedingung in beiden Richtungen erfüllen.
  • Die Abstände der Gitterlamellen sind typischerweise so ausgestaltet, dass der Laue-Effekt erfüllt wird, so dass in der Bildebene eine konstruktive Überlagerung der einzelnen Gitter-Aussparungen stattfindet.
  • Mit dem ersten Phasengitter G1 wird der Talbot-Effekt benutzt, welcher in bestimmten Abständen zum Gitter G1 ein Selbstabbild des Gitters erzeugt. Durch Einfügen des zu messenden Objekts im Strahlengang wird das Selbstabbild des Gitters G1 gestört. Aus diesen Störungen können die Bildinformationen Absorption, differentielle Phasenverschiebung sowie Dunkelfeld gewonnen werden.
  • Wird ein medizinischer digitaler Flachdetektor benutzt, so reicht im Allgemeinen die Auflösung dieses Detektors nicht aus, um das Interferenzmuster auszulesen. Deswegen ist das Einbringen eines weiteren Gitters G2 notwendig wird. Dieses Gitter wird bezüglich seiner Gitterperiode an das ungestörte Selbstabbild des Gitters G1 angepasst. Durch Verschieben eines Gitters, typischerweise des Gitters G2, und das Auslesen sowohl eines Bildes ohne Objekt und eines mit Objekt können die Bildinformationen gewonnen werden. Grundsätzlich sind zur Erzeugung von interferometrischen Röntgendarstellungen Röntgenvorrichtungen mit entsprechend eingebauten Gitteranordnungen bekannt. Beispielsweise wird diesbezüglich auf die Patentanmeldung DE 10 2006 015 355 A1 oder die Druckschrift Pfeiffer, Phase retrieval and differential phase-contrast imaging with low-brillance X-ray sources, Nature Physics, 258-261, 2006 verwiesen.
  • Weiterhin wird auf die Patentanmeldungen DE 10 2006 015 356 A1 , DE 10 2006 015 358 A1 und DE 10 2006 046 034 A1 hingewiesen.
  • Aus der Schrift DE 10 2006 015 356 A1 ist eine interferometrische Röntgeneinrichtung bekannt, die projektive Absorptionsaufnahmen mit einem Strahler-Dektor-System erzeugt und ein Rechnersystem mit einem Programmspeicher umfasst, wobei mehrere Röntgengitter eingesetzt werden, die austauschbar sind, und die Röntgengitter über eine Vorrichtung zu deren Verschiebung verfügen.
  • Aus der Schrift DE 10 2006 015 358 A1 und der Druckschrift DE 10 2006 046 034 A1 sind außerdem solche interferometrischen Röntgeneinrichtungen bekannt, die ergänzend zu den interferomtrischen Phasenkontrastaufnahmen auch projektive Absorptionsaufnahmen erzeugen.
  • Ein Problem der dort dargestellten Röntgenvorrichtungen besteht darin, dass deren Aufbau sehr kostenintensiv ausfällt, da die Herstellung von röntgenoptischen Gittern der dort notwendigen Größen sehr aufwändig ist und aktuell nur Gitter in einer Größe von 50mm × 50mm produziert werden können. Der modulare Zusammenbau mehrerer solcher Gitter birgt ebenfalls große Probleme.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Lösung zu finden, mit der einfache bereits bestehende projektive Röntgeneinrichtungen zur Erzeugung von interferometrischen Röntgenabbildungen zumindest unter Nutzung eines kleineren Teilbereiches des dort verwendeten digitalen Flachdetektors genutzt werden können.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass es möglich ist, vorhandene projektive Röntgenvorrichtungen mit digitalem Flachdetektor mit einem Ergänzungssystem aus mindestens zwei interferometrischen Röntgengittern auszustatten und damit eine interferometrische Röntgenbildgebung auszuführen. Hierfür kann beispielsweise ein Mammographiesystem, ein Thoraxröntgensystem oder auch ein C-Bogensystem mit einem entsprechenden mobilen Gitteraufsatz ergänzt werden. Erfindungsgemäß wird dabei auch das Betriebsprogramm der Röntgenvorrichtung entsprechend durch Programmergänzungen unterstützt, so dass der Computer der Röntgenvorrichtung zusätzlich zur Steuerung der Ergänzungsvorrichtung dient und auch die Auswertung der Bilddaten bei der interferometrischen Messung übernimmt. Mit Hilfe der interferometrischen Messungen, die durch ein solches Ergänzungssystem ausgeführt werden können, lassen sich dann neben den normalen Absorptionsbildern sowohl ein differentielles Phasenbild als auch ein Dunkelfeldbild erzeugen. Zur Auswertung können zumindest zwei oder alle drei Bilder fusioniert oder parallel nebeneinander angezeigt werden. Entsprechend der hier verwendeten projektiven Röntgenvorrichtung handelt es sich bei diesen interferometrischen Röntgenbilddarstellungen ebenfalls um projektive Darstellungen.
  • Demgemäß schlagen die Erfinder ein Ergänzungssystem zur interferometrischen Röntgenbildgebung eines Patienten an einer Röntgeneinrichtung zur Erzeugung projektiver Absorptionsaufnahmen mit einem Strahler-Detektor-System aus einer einen Fokus ausbildenden Röntgenröhre und einem digitalen Flachdetektor mit einer Vielzahl von pixelerzeugenden Detektorelementen und einem Rechensystem mit einem Programmspeicher vor, welche aufweist:
    • - einen mobilen Gitteraufsatz, mit:
      • -- einem ersten interferometrischen Röntgengitter,
      • -- einem zweiten, in einem Abstand zum ersten Röntgengitter in Strahlungsrichtung angeordneten, interferometrischen Röntgengitter, und
      • -- einer Verschiebevorrichtung zum Verschieben des zweiten Röntgengitters in der Ebene des zweiten Röntgengitters in Schritten über zumindest ein Detektorelement,
    • - und ein Computerprogramm zur Speicherung und Ausführung im Rechensystem, welches die Ergänzungsvorrichtung steuert und zumindest eine interferometrische Röntgendarstellung erstellt.
  • Grundsätzlich ist es möglich, mit dem oben beschriebenen Ergänzungssystem eine projektive interferometrische Bildgebung zu verwirklichen, wenn der in der Röntgeneinrichtung verwendete Fokus klein genug ist, um die notwendigen Kohärenzbedingungen zu erfüllen. Verfügt die verwendete Röntgenröhre jedoch über einen zu großen Fokus, so besteht die Möglichkeit an der Röntgenröhre ein Gittervorsatz mit einem Absorptionsgitter anzubringen, um die Kohärenzbedingungen bei einem lamellenartigen Aufbau des Gitters in zumindest eine Richtung zu erfüllen. Alternativ kann auch ein schachbrettartiger Aufbau gewählt werden, sodass die Kohärenzbedingungen in beiden Richtungen erfüllt werden. Diese Maßnahme erlaubt es auch Röntgenröhren zu verwenden, welche eine ausreichend hohe Dosisleistung erbringen, damit zur interferometrischen Bildgebung keine zu langen Messzeiten notwendig werden.
  • Bei der Verwendung eines Absorptionsgitters kann es vorteilhaft sein, wenn das Absorptionsgitter im Gittervorsatz beweglich angeordnet ist. Beispielsweise kann dieses Gitter dann zur interferometrischen Untersuchung in den Strahlengang geschoben oder gekippt werden, während es bei der regulären Absorptionsaufnahme aus dem Strahlengang entfernt wird.
  • Das Ergänzungssystem kann weiterhin derart ausgestaltet werden, dass der Gitteraufsatz mit den beiden interferometrischen Gittern zum unmittelbaren Aufsatz auf den Flachdetektor ausgebildet ist. In den meisten Fällen wird der Flachdetektor bei der projektiven Absorptionsbildgebung relativ nahe am Patienten platziert. Da jedoch der Gitteraufsatz aufgrund des notwendigen Abstandes zwischen den beiden interferometrischen Gittern eine nicht zu vernachlässigende Bauhöhe aufweist, muss bei der Verwendung des Ergänzungssystems ein entsprechender Abstand zwischen Flachdetektor und Patient eingehalten werden, um dazwischen den Gitteraufsatz platzieren zu können. Aufgrund der Divergenz des zur Untersuchung verwendeten Strahlengangs entsteht entsprechend auch eine Vergrößerung des mit dem Gitteraufsatz untersuchten Gebietes, die zum Beispiel im Fall einer Mammographieuntersuchung typischerweise im Bereich eines Vergrößerungsfaktors von 1,3-fach bis 2-fach liegt.
  • In den meisten Fällen wird das erfindungsgemäße Ergänzungssystem so ausgestaltet sein, dass der Gitteraufsatz auf dem Flachdetektor nur einen Teilbereich des Flachdetektors abdeckt. Entsprechend ist es notwendig, die Position des Gitteraufsatzes zu bestimmen. Hierfür kann erfindungsgemäß ein Positionserkennungssystem vorgesehen sein, das beispielhaft am Gitteraufsatz und/oder am Flachdetektor angebracht ist und es sollte ein Positionsdarstellungssystem vorliegen, so dass unmittelbar auf dem Patienten oder an einer bildlichen Darstellung davon der vom Ergänzungssystem abgedeckte Bereich angezeigt wird. Dabei entsteht eine Koppelung zwischen dem auf dem Flachdetektor aufgesetzten Gitteraufsatz und einer Positionsanzeige des interferometrisch abgetasteten Bereiches auf dem Patienten. Alternativ oder ergänzend zur Anzeige auf dem Patienten kann auch an einem Bildschirm der vom Gitteraufsatz abgedeckte Bereich in einer photographischen Bildaufnahme oder einer vorhergehend erzeugten Absorptionsröntgenaufnahme des Patienten entsprechend der Positionierung des Gitteraufsatzes auf dem Flachdetektor angezeigt werden. Dadurch kann das Bedienpersonal leicht die gewünschte Positionierung der interferometrischen Gitter vornehmen.
  • Entsprechend kann das Positionserkennungssystem Positionssensoren aufweisen, die im Flachdetektor integriert sind und Positionsgeber im Gitteraufsatz detektieren. Weiterhin kann eine Vorrichtung zur Erzeugung von Lichtmarken im Bereich der Röntgenröhre angebracht sein, welche die Position des Gitteraufsatzes auf das Untersuchungsobjekt projiziert.
  • In einer weiteren Variante kann das Computerprogramm auch ein Verfahren nachbilden, mit dem in einem zuvor aufgenommenen projektiven Röntgenabsorptionsbild des Untersuchungsobjektes ein Bereich von besonderem Interesse gekennzeichnet wird und dieser Bereich durch eine Vorrichtung zur Erzeugung von Lichtmarken auf dem Flachdetektor dargestellt wird, so dass der Gitteraufsatz zur Erzeugung mindestens einer interferometrischen Röntgenbilddarstellung dieses Bereiches positioniert werden kann, wobei es sich bei der mindestens einen interferometrischen Röntgenbilddarstellung um ein Phasenbild und/oder ein differentielles Phasenbild und/oder ein Dunkelfeldbild und/oder Absorptionsbild handeln kann, das aus den interferometrischen Messdaten gewonnen wird. Es wird darauf hingewiesen, dass zum Rahmen der Erfindung auch Kombinationen, gegebenenfalls gewichtete Kombinationen, der vorgenannten Bilder unter den Begriff interferometrische Röntgenbilddarstellung zählen. Hierbei kann die Gewichtung sowohl automatisch erfolgen als auch durch manuelle Verstellung mindestens eines Gewichtungsfaktors beeinflusst werden.
  • Neben der oben beschriebenen Ergänzungsvorrichtung schlagen die Erfinder auch eine Röntgenvorrichtung vor, die zur projektiven Absorptionsbildgebung ausgebildet ist und ein Strahler-Detektor-System mit einer einen Fokus ausbildenden Röntgenröhre und einem digitalen Flachdetektor mit einer Vielzahl von pixelerzeugenden Detektorelementen und ein Rechensystem mit einem Programmspeicher, wobei die Röntgenvorrichtung ein erfindungsgemäßes Ergänzungssystem zur zusätzlichen Erzeugung von mindestens einer der oben genannten interferometrischen Röntgenbilddarstellungen aufweist.
  • Insbesondere wird vorgeschlagen, das Ergänzungssystem mit einem Mammographiesystem, einem C-Bogensystem, oder einer Thoraxröntgeneinrichtung mit Wandstativ zu kombinieren.
  • Vorteilhaft ist es dabei insbesondere, wenn diese Röntgenvorrichtung an ihrem Flachdetektor eine automatische Positioniervorrichtung für den Gitteraufsatz aufweist, welche so ausgeführt ist, dass sie den Gitteraufsatz entsprechend vorhergehenden Eingaben an einer zuvor aufgenommenen Absorptionsaufnahme positioniert. In der ergänzenden Computersoftware sind dabei entsprechende Routinen vorhanden, welche die automatische Positionierung des Gitteraufsatzes ausführen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind. Es werden folgende Bezugszeichen verwendet: 1: Röntgenvorrichtung; 2: Flachdetektor; 2.1: Detektorelemente; 3: Gitteraufsatz; 4: Andruckplatte; 5: Andruckplatte; 6: Untersuchungsobjekt; 6.1 Patient; 7: Fokus; 7.1: Röntgenröhre; 7.2: Aufnahme- und Anzeigesystem; 8: Gittervorsatz; 9: Bereich von besonderem Interesse; 10: Strahlenkegel; 10.1: eingeschränkter Strahlenkegel; 11: Computer/Rechensystem; 12: Verschiebevorrichtung; 13: verfahrbare Blenden; 14: Sensoren/Aktuatoren; 15: Teilbereich; G0: Absorptionsgitter; G1: erstes interferometrisches Gitter; G2: zweites interferometrisches Gitter; Prg1 - Prgn: Computerprogramme.
  • Es zeigen im Einzelnen:
    • 1: Schematische Darstellung eines Mammographiesystems mit einem Ergänzungssystem zur interferometrischen Röntgenbildgebung;
    • 2: Schematische Darstellung eines C-Bogen-Systems mit einem Ergänzungssystem zur interferometrischen Röntgenbildgebung;
    • 3: Schematische Darstellung einer Thoraxröntgenvorrichtung mit einem Ergänzungssystem zur interferometrischen Röntgenbildgebung.
  • In der 1 ist in einer ersten Ausführungsvariante schematisch ein Mammographiesystem 1 gezeigt, bei dem mit Hilfe eines Fokus 7 an einer nicht näher dargestellten Röntgenröhre ein Strahlenkegel 10 erzeugt wird, welcher auf einen elektronischen Flachdetektor 2 gerichtet ist. Der Flachdetektor 2 verfügt über eine Vielzahl von Detektorelementen 2.1, die in einer Ebene angeordnet sind, so dass jedes Detektorelement 2.1 zur Bildwiedergabe ein Pixel einer Röntgenabbildung erzeugt. Im Strahlengang nach dem Fokus 7 ist an der Röntgenröhre ein Gittervorsatz 8 mit dem Absorptionsgitter G0 angeordnet, welches mit Hilfe vieler parallel angeordneter Gitterstege oder Gitterlamellen eine Vielzahl von sehr schmalen Röntgenquellen erzeugt und somit die Kohärenzbedingung für die interferometrische Untersuchung erfüllt. Das Untersuchungsobjekt, die Brust 6 einer weiblichen Patientin, befindet sich zwischen zwei Andruckplatten 4 und 5, wie es bei einer mammographischen Röntgenaufnahme üblich ist. Aufgrund einer vorhergehenden Röntgenabsorptionsbildgebung wurde ein Bereich 9 von besonderem Interesse gefunden, der mit der hier gezeigten interferometrischen Untersuchung genauer betrachtet werden soll. Entsprechend wurde der mobile Gitteraufsatz 3 zwischen Brust und Flachdetektor 2 in den Strahlengang eingebracht. Der damit zu untersuchende Bereich der Brust entspricht dem Teilbereich 15 auf dem Flachdetektor 2, auf den der Gitteraufsatz 3 projiziert wird. Der entsprechend eingeschränkte Strahlenkegel 10.1 ist strichpunktiert dargestellt. Im Gitteraufsatz 3 befinden sich in Strahlrichtung nacheinander planparallel angeordnet das erste interferometrische Gitter G1 und das davon beabstandete zweite interferometrische Gitter G2. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das zweite Gitter G2 mit einer Verschiebevorrichtung 12 in Form eines Aktuators oder mehrerer Aktuatoren verbunden, mit der das Gitter vor jeder Messung schrittweise verschoben werden kann, um aus den Absorptionswerten der danach liegenden Detektorelemente in an sich bekannter Weise die Phaseninformationen der Röntgenstrahlung zu entnehmen.
  • Grundsätzlich wird vorgeschlagen, die beiden Gitter G1 und G2 in einem vorgegeben festen Abstand zueinander anzuordnen, der an die zur Untersuchung verwendete Röntgenenergie angepasst ist. Im Rahmen der Erfindung liegt allerdings auch eine Variante eines mobilen Gitteraufsatzes, der zusätzlich eine Einstellvorrichtung für einen einstellbaren Abstand zwischen den Gittern G1 und G2 vorsieht, damit eine Anpassung an unterschiedliche Röntgenenergien möglich ist.
  • Da zur Zeit Gitter guter Qualität nur bis zu einer Größe von etwa 50mm × 50mm produziert werden können und das Zusammenfügen mehrerer modularer Einzelgitter zu einem großen Gitter nur sehr aufwändig in guter Qualität erreichbar ist, wird sich die von einem Gitteraufsatz abgedeckte Teilfläche auf dem Flachdetektor auch vorzugsweise in dieser Größenordnung bewegen. Da weiterhin zur interferometrischen Messung eine relativ hohe Dosisleistung verwendet werden muss, beschreibt dieses Ausführungsbeispiel zusätzlich noch ein optionales Blendensystem mit mehreren individuell verfahrbaren Blenden 13, die vorzugsweise automatisch aufgrund der vorgenommenen Positionierung des Gitteraufsatzes 3 oder bereits aufgrund eines am Bildschirm definierten Bereiches von besonderem Interesse 9 eingestellt werden.
  • Aus der Mammographie ist grundsätzlich ein sogenannter Vergrößerungstisch bekannt, auf dem die Brust gelagert und von oben mittels einer Kompressionsplatte komprimiert wird. Bei Anwendung dieses Vergrößerungstisches kann die obere Detektorabdeckung durch den Vergrößerungstisch ersetzt werden, um die Schwächung des Bildsignals durch zusätzliche Absorber möglichst gering zu halten. Erfindungsgemäß kann der Gitteraufsatz 3 mit einem solchen Vergrößerungstisch verwendet werden und zwischen Detektor und Kompressionsplatte des Vergrößerungstisches eingesetzt werden. Alternativ kann auch der Gitteraufsatz in einen solchen variabel aufsetzbaren Vergrößerungstisch integriert werden, wobei vorzugsweise dann auch eine automatische Positionierungsvorrichtung für den Gitteraufsatz 3 angebracht werden kann.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Gitteraufsatz 3 über eine Kabelverbindung mit der Computer 11 verbunden, so dass dieser mit Hilfe der darin gespeicherten und ausgeführten Programme Prg1 - Prgn , neben der Steuerung des Mammographiesystems auch die Ergänzungsvorrichtung steuern kann. Grundsätzlich liegt es allerdings auch im Rahmen der Erfindung, wenn eine solche Anbindung der Ergänzungsvorrichtung drahtlos, zum Beispiel über eine sichere Bluetooth- oder WLAN-Verbindung, stattfindet. Selbstverständlich müssen hierfür die üblichen Sender und Empfänger im Ergänzungssystem, insbesondere im Gitteraufsatz 3, und im Computer 11 vorliegen.
  • Durch das hier geschilderte Mammographiesystem mit der zusätzlichen Ergänzung für interferometrische Untersuchungen eröffnet sich auf kostengünstige Weise eine verbesserte Differentialdiagnostik durch zusätzliche interferometrische Bildinformationen, zum Beispiel in Form von Phasenkontrastaufnahmen oder Dunkelfeldaufnahmen, für ausgewählte Teilbereiche des Patienten. Das vorgeschlagene Ergänzungssystem kann dabei einfach mit bereits vorhandenen Mammographiesystemen verwendet werden.
  • In einer anderen Anwendung des Ergänzungssystems kann dieses auch in Verbindung mit einem an sich bekannten C-Bogensystem 1 genutzt werden, wie es beispielhaft in der 2 gezeigt ist. Das C-Bogensystem 1 verfügt über ein bewegliches an einem C-Bogen angeordnetes Strahler-Detektor-System bestehend aus einer Röntgenröhre 7.1 und einem gegenüberliegenden digitalen Flachdetektor 2. An der Röntgenröhre 7.1 ist ein Gittervorsatz 8 angeordnet, in dem sich ein bei Bedarf vorschaltbares Absorptionsgitter G0 befindet. Außerdem ist an der Röntgenröhre auch noch ein lichtbasiertes Aufnahme- und Anzeigesystem 7.2 angebracht, mit dem der auf der Patientenliege liegende Patient 6.1 auf dem Bildschirm des Computers 11 angezeigt werden kann und mit dem Lichtmarkierungen auf dem Patienten 6.1 erzeugt werden können. Erfindungsgemäß ist weiterhin auf den Flachdetektor 2 ein Gitteraufsatz 3 aufgesetzt, in dem sich die beiden interferometrischen Gitter G1 und G2 befinden. Weiterhin sind am Detektor 2 zwei Sensoren und/oder Aktuatoren 14 für den Gitteraufsatz 3 angebracht, so dass einerseits die Position des Gitterausatzes 3 detektiert und/oder durch Steuerung über den Computer 11 angesteuert werden kann. Entsprechend einer gegebenenfalls manuellen oder semi-manuellen Positionierung des Gitteraufsatzes 3 kann dann mit Hilfe des Aufnahme- und Anzeigesystems 7.2 auf dem Patienten 6.1 die projizierte Position des Gitteraufsatzes 3 angezeigt werden. Alternativ kann auch durch entsprechende Markierung einer Bild- oder Röntgendarstellung des Patienten 6.1 am Computer 11 die gewünschte Position des Gitteraufsatzes 3 vom Bedienpersonal oder automatisch bestimmt werden, so dass das System darauf die korrekte Positionierung des Gitteraufsatzes 3 vornimmt. Entsprechend der Positionierung des Gitteraufsatzes 3 kann auch das von der Röntgenröhre ausgehende Strahlenbündel mit Hilfe von steuerbaren Blenden auf den interferometrisch zu untersuchenden Teilbereich des Detektors 2 eingeschränkt werden.
  • Ergänzend ist anzumerken, dass es vorteilhaft sein kann, den Gitteraufsatz 3 nicht am relativ labilen C-Bogen sondern direkt an der Aufhängevorrichtung des C-Bogens beziehungsweise direkt an der Decke oder dem Boden des Untersuchungsraums zu befestigen. Aufgrund des im Gegensatz zum C-Bogen geringen Gewichts kann eine weitaus stabilere Positionierung eingestellt und diese zeitlich besser erhalten werden. Der Gittervorsatz 3 mit den Gittern G1 und G2 kann damit parallel zum C-Bogen bewegt werden, ist aber von diesem schwingungstechnisch entkoppelt. Dies ist deshalb von Vorteil, weil die Auswirkungen von Schwingungen oder Relativbewegungen stark abhängig davon ist, zwischen welchen Objekten die Relativbewegungen auftreten. Die größte Stabilität ist zwischen den Gittern G1 und G2 gefordert, da hier bereits Relativbewegungen um wenige Mikrometer die Bildqualität negativ beeinflussen. Wohingegen Relativbewegungen zwischen Röhre und Detektor um eine bis zwei Größenordnungen höher sein können, ohne die Bildqualität stark zu beeinflussen.
  • Eine weitere Anwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Ergänzungssystems wird mit der 3 beschrieben, die schematisch eine Thoraxröntgenvorrichtung 1 zeigt. Solche Thoraxröntgenvorrichtungen werden in Fachkreisen auch als Bucky-Wall-Stand bezeichnet. Diese verfügt über eine an einem verfahrbaren Gestänge befestigte Röntgenröhre 7.1, von der ein Strahlenkegel 10 - in der Regel in horizontaler Ausrichtung - auf einen gegenüberliegenden Flachdetektor 2 ausgerichtet ist. Der Flachdetektor 2 ist dabei über eine hier nicht näher dargestellte Mechanik derart mit der Röntgenröhre 7.1 gekoppelt, dass sich der Flachdetektor 2 immer mit den Vertikalbewegungen der Röntgenröhre 7.1 mitbewegt, während eine freie Horizontalbewegung der Röntgenröhre 7.1 möglich ist. Bei einer solchen Bewegung wird lediglich die Aufweitung des Strahlkegels 10 mit Hilfe von verstellbaren Blenden verändert, damit keine unnötige Strahlendosis außerhalb des Detektors abgegeben wird.
  • Erfindungsgemäß befindet ist vor dem Detektor 2 ein Gitteraufsatz 3, welcher für einen Teilbereich 15 des Flachdetektors 2 eine interferometrische Untersuchung ermöglicht. Hierbei können beide Gitter G1 und G2 im erforderlichen Abstand fest eingebaut sein, sie können in unterschiedlichen vorgegebenen Abständen eingeschoben werden oder es kann auch eine automatische Einstellvorrichtung vorliegen, welche den Abstand der Gitter automatisch einstellt. Diese Vorrichtung ist derart konstruiert, dass die Gitter G1 und G2 mit hoher Präzision gegeneinander ausgerichtet sind. Über eine automatische Messung der Strecke Fokus oder Absorptionsgitter zum Detektor kann zudem eine automatische Neupositionierung der Gitter G1 und G2 durchgeführt werden, damit die zur interferometrischen Untersuchung notwendigen Abstandsverhältnisse eingehalten werden.
  • Im Gitteraufsatz 3 sind wiederum die beiden Gitter G1 und G2 untergebracht, wobei hier das Gitter G1 verschiebbar angeordnet ist. Aufgrund der Divergenz des Röntgenstrahlenkegels 10 beziehungsweise des eingeschränkten Röntgenstrahlenkegels 10.1 liegt etwas mehr Platz für die Verschiebungsvorrichtung 12 vor.
  • Grundsätzlich kann auch hier eine automatische Positionierungsvorrichtung und/oder eine Positionsbestimmungsvorrichtung für den Gitteraufsatz 3 und/oder eine lichtbasiertes Aufnahme- und/oder Anzeigesystem vor dem Patienten 6.1 verwendet werden, um die Positionierung des Gitteraufsatzes 3 in gewünschter Weise manuell, halb- oder vollautomatisch durchzuführen.
  • Die interferometrische Untersuchung selbst wird dann unter Verwendung zusätzlicher im Computer 11 installierter Computerprogramme Prg1 - Prgn ausgeführt. Im Ergebnis können auch hierbei Phasenkontrast- und Dunkelfeldaufnahmen von ausgewählten Teilbereichen erzeugt werden, die einzeln oder in gewichteten Kombinationen oder auch in Kombination mit Absorptionsaufnahmen dargestellt werden können.
  • Insbesondere kann das hier beschriebene Ergänzungssystem auch in Verbindung mobilen Detektoren verwendet werden, die in bekannter Weise in den Bucky-Wall-Stand eingeschoben werden können.
  • 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.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Röntgenvorrichtung
    2
    Flachdetektor
    2.1
    Detektorelemente
    3
    Gitteraufsatz
    4
    Andruckplatte
    5
    Andruckplatte
    6
    Untersuchungsobjekt
    6.1
    Patient
    7
    Fokus
    7.1
    Röntgenröhre
    7.2
    Aufnahme- und Anzeigesystem
    8
    Gittervorsatz
    9
    Bereich von besonderem Interesse
    10
    Strahlenkegel
    10.1
    eingeschränkter Strahlenkegel
    11
    Computer/Rechensystem
    12
    Verschiebevorrichtung
    13
    verfahrbare Blenden
    14
    Sensoren/Aktuatoren
    15
    Teilbereich
    G0
    Absorptionsgitter
    G1
    erstes interferometrisches Gitter
    G2
    zweites interferometrisches Gitter
    Prg1 - Prgn:
    Computerprogramme.

Claims (11)

  1. Ergänzungssystem zur interferometrischen Röntgenbildgebung eines Patienten (6) an einer Röntgeneinrichtung zur Erzeugung projektiver Absorptionsaufnahmen mit einem Strahler-Detektor-System aus einer einen Fokus ausbildenden Röntgenröhre (7.1) und einem digitalen Flachdetektor (2) mit einer Vielzahl von pixelerzeugenden Detektorelementen (2.1) und einem Rechensystem (11) mit einem Programmspeicher, aufweisend: 1.1. einen mobilen Gitteraufsatz (3), mit: 1.1.1. einem ersten interferometrischen Röntgengitter (G1), 1.1.2. einem zweiten, in einem Abstand zum ersten Röntgengitter in Strahlungsrichtung angeordneten, interferometrischen Röntgengitter (G2), und 1.1.3. einer Verschiebevorrichtung (12) zum Verschieben des zweiten Röntgengitters (G2) in der Ebene des zweiten Röntgengitters (G2) in Schritten über zumindest ein Detektorelement (2.1), 1.2. und ein Computerprogramm (Prg1 - Prgn) zur Speicherung und Ausführung im Rechensystem (11), welches die Ergänzungsvorrichtung steuert und zumindest ein interferometrisches Röntgendarstellung erstellt.
  2. Ergänzungssystem gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Röntgenröhre (7.1) ein Gittervorsatz (8) mit einem Absorptionsgitter (G0) angebracht ist.
  3. Ergänzungssystem gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionsgitter (G0) im Gittervorsatz (8) beweglich angeordnet ist.
  4. Ergänzungssystem gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , dass der Gitteraufsatz (3) zum unmittelbaren Aufsatz auf den Flachdetektor (2) ausgebildet ist.
  5. Ergänzungssystem gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Positionserkennungssystem am Gitteraufsatz (3) und/oder am Flachdetektor (2) angebracht ist und ein Positionsdarstellungssystem vorgesehen ist, so dass unmittelbar auf dem Patienten (6) oder an einer bildlichen Darstellung davon der vom Ergänzungssystem abgedeckte Bereich angezeigt wird.
  6. Ergänzungssystem gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionserkennungssystem Positionssensoren (14) aufweist, die im Flachdetektor (2) integriert sind und Positionsgeber im Gitteraufsatz (3) detektieren.
  7. Ergänzungssystem gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung zur Erzeugung von Lichtmarken (7.2) im Bereich der Röntgenröhre (7.1) angebracht sind, welche die Position des Gitteraufsatzes (3) auf das Untersuchungsobjekt projizieren.
  8. Ergänzungssystem gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm (Prg1 - Prgn) ein Verfahren nachbildet, mit dem in einem zuvor aufgenommenen projektiven Röntgenabsorptionsbild des Patienten (6.1) ein Bereich von besonderem Interesse (9) gekennzeichnet wird und dieser Bereich durch eine Vorrichtung zur Erzeugung von Lichtmarken auf dem Flachdetektor (2) dargestellt wird, so dass der Gitteraufsatz (3) zur Erzeugung mindestens einer interferometrischen Röntgenbilddarstellung aus der Liste „Phasenbild, differentielles Phasenbild, Dunkelfeldbild, Absorptionsbild“ dieses Bereiches (9) positioniert werden kann.
  9. Röntgenvorrichtung (1), ausgebildet zur projektiven Absorptionsbildgebung, mit einem Strahler-Detektor-System mit einer einen Fokus (7) ausbildenden Röntgenröhre (7.1) und einem digitalen Flachdetektor (2) mit einer Vielzahl von pixelerzeugenden Detektorelementen (2.1) und einem Rechensystem (11) mit einem Programmspeicher, dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgenvorrichtung (1) ein Ergänzungssystem gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche zur zusätzlichen Erzeugung mindestens einer interferometrischen Röntgenbilddarstellung aus der Liste „Phasenbild, differentielles Phasenbild, Dunkelfeldbild, Absorptionsbild“ aufweist.
  10. Röntgenvorrichtung (1) gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Vorrichtung aus der Liste der nachfolgenden Typen ist: Mammographiesystem, C-Bogensystem, Thoraxröntgeneinrichtung mit Wandstativ.
  11. Röntgenvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 9 bis 10, dadurch ge kennzeichne t, dass an dem Flachdetektor (2) eine automatische Positioniervorrichtung (14) für den Gitteraufsatz (3) angebracht ist, welche der Gitteraufsatz (3) entsprechend vorhergehenden Eingaben an einer zuvor aufgenommenen Absorptionsaufnahme positioniert. Zusammenfassung
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