DE102014219910B4

DE102014219910B4 - Rasteranordnung und Verfahren für die Röntgenbildaufnahme

Info

Publication number: DE102014219910B4
Application number: DE102014219910.7A
Authority: DE
Inventors: Jörg Freudenberger; Peter Nögel
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2014-10-01
Filing date: 2014-10-01
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2034-10-02
Also published as: DE102014219910A1

Abstract

Anordnung zur Röntgenbildaufnahme mit einem Röntgenstrahler (1) und einer Pixel (14) aufweisenden Röntgenbildempfängereinheit (6), aufweisend:
- ein fokusnahes, bewegbares Raster (2) mit für Röntgenstrahlung (11) durchlässigen Öffnungen (16), die ausgebildet sind, mit Röntgenstrahlung (11, 19) einen ersten Teilbereich jedes Pixels (14) zu bestrahlen,
- eine das Raster (2) bewegende Antriebseinheit (17), die ausgebildet ist, das Raster (2) derart zu bewegen, dass zweite Teilbereiche der Pixel (14) bestrahlbar sind, und
- eine Steuer- und Bildverarbeitungseinheit (7), die ausgebildet ist, die Bewegung (15) des Rasters (2), die Auslösung der Röntgenstrahlung (11) und das Auslesen einer Bildinformation aus der Röntgenbildempfängereinheit (6) zu synchronisieren und die Bildinformationen aus den bestrahlten ersten und zweiten Teilbereichen der Pixel (14) zusammenzusetzen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Röntgenbildaufnahme mit einem Röntgenstrahler und einer Pixel aufweisenden Röntgenbildempfängereinheit, wobei die Röntgenstrahlung des Röntgenstrahlers durch ein fokusnahes, bewegbares Raster verändert wird.
Hintergrund der Erfindung
Nach dem Stand der Technik ist es allgemein bekannt, Röntgenstrahlung durch Abbremsen von Elektronen auf einer Anode zu erzeugen. Wegen der dabei entstehenden Verlustwärme bezeichnet man den Bereich der Anode, in dem die Elektronen abgebremst werden, auch als Brennfleck. Die Auflösung einer Röntgenbildaufnahme nimmt mit abnehmender Größe des Brennflecks zu.
Für hohe Auflösungen bei der Röntgenbildgebung ist einerseits ein kleiner Fokus (= Brennfleck) auf der Anode und andererseits eine hohe Röntgenleuchtdichte erforderlich. Von Röntgenstrahlern soll außerdem möglichst lange bei einem möglichst kleinen Brennfleck Röntgenstrahlung abgegeben werden können. Da aber nur mit einer zeitlichen Verzögerung die beim Abbremsen der Elektronen entstehende Verlustwärme abgeführt werden kann, ist eine derartige Betriebsart eine technische Herausforderung.
Zur Erzeugung eines Röntgenbilds mit hoher Bildinformation wird daher nach dem Stand der Technik versucht, mit einem sehr kleinen Brennfleck eine möglichst hohe Intensität an Röntgenstrahlung zu erzeugen. Dabei würde aber das Anodenmaterial bei einer zu hohen thermischen Belastung schmelzen. Um das zu verhindern, wird die Anode beispielsweise gekühlt. Des Weiteren kann die thermische Belastung durch eine Bewegung des Anodenmaterials relativ zum Brennfleck verringert werden. Entsprechende Anoden sind beispielsweise als Drehanoden bekannt.
In der Offenlegungsschrift DE 10 2005 062 448 A1 wird eine Lösung des beschriebenen Problems angegeben, indem ein neuartiges Verfahren zur Erzeugung eines Röntgenbilds mit hoher Auflösung vorgeschlagen wird. Dabei wird ein Brennfleck mit mehreren Intensitätsmaxima und einer bekannten Ortsverteilung der Intensitäten erzeugt. Die zu den Intensitätsmaxima korrespondierenden Teilröntgenbilder werden anschließend durch einen die Ortsverteilung berücksichtigenden Algorithmus zu einem Röntgenbild hoher Auflösung rekonstruiert.
In der Offenlegungsschrift US 2010/0054415 A1 und der Offenlegungsschrift WO 2013/011317 A1 werden eine Vorrichtung zur Röntgen-Phasenkontrastbildgebung mit einem bewegbaren fokusnahen Raster offenbart, wobei Teilbereiche der Detektorpixel belichtet werden.
Die Offenlegungsschrift DE 11 2010 005 498 T5 offenbart ein Schrittgitter-Abbildungssystem mit einer Röntgenstrahlungsquelle für eine Phasenkontrastbildgebung und eine Dunkelfeldbildgebung, wobei das zu untersuchende Objekt gescannt wird.
Aus der DE 103 45 175 A1 ist eine Anordnung und ein Verfahren zur Röntgenbildaufnahme bekannt, bei dem eine Steuer- und eine Bildverarbeitungseinheit die Bewegung einer fokusnahen, beweglichen Blende steuert, um zwei Teilbereiche eines abzubildenden Objekts zu bestrahlen, und bei dem anschließend die für die beiden Teilbereiche erhaltenen Bildinformationen zu einem Gesamtbild zusammengesetzt werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine weitere Anordnung und ein weiteres Verfahren zur Röntgenbildaufnahme anzugeben, die bei der Röntgenbildaufnahme eine hohe Ortsauflösung bei geringer thermischer Belastung der Anode ermöglichen.
Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit der Anordnung und dem Verfahren der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß werden aus einem relativ großen Fokus viele kleinere „virtuelle“ Foki mithilfe eines fokusnahen Röntgenstrahlenrasters erzeugt, wobei die Größe der „virtuellen“ Foki so gewählt wird, dass nur Teilbereiche der Pixel einer Röntgenbildempfängereinheit bestrahlt (belichtet) werden. Durch eine Bewegung des Rasters durch die Röntgenstrahlung werden weitere Teilbereiche der Pixel belichtet, wodurch die Bildauflösung steigt.
Die Erfindung beansprucht eine Anordnung zur Röntgenbildaufnahme mit einem Röntgenstrahler und einer Pixel aufweisenden Röntgenbildempfängereinheit. Die Anordnung weist außerdem ein fokusnahes, bewegbares Raster mit für Röntgenstrahlung durchlässigen Öffnungen auf, die so ausgebildet sind, dass die Röntgenstrahlung nur einen ersten Teilbereich jedes Pixels bestrahlt. Die Anordnung weist auch eine Antriebseinheit auf, die das Raster derart bewegt, dass zweite Teilbereiche der Pixel bestrahlt werden. Dadurch werden nach und nach andere Teilbereiche der Pixel belichtet. Die Anordnung weist des Weiteren eine Steuer- und Bildverarbeitungseinheit auf, die die Bewegung des Rasters, die Auslösung der Röntgenstrahlung und das Auslesen einer Bildinformation aus der Röntgenbildempfängereinheit synchronisiert und die aus den ersten und zweiten Teilbereichen gewonnenen Bildinformationen zusammenzusetzt.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Bildauflösung bei gleicher thermischer Belastung der Anode des Röntgenstrahlers steigt. Darüber hinaus ergibt sich durch diese Multifokusanordnung noch der zusätzliche Vorteil, dass sich durch Korrelationsmethoden aus den mit Einzelfoki gewonnenen Bildern das objektbezogene „Struktur“-Rauschen vermindern lässt.
In einer Weiterbildung kann die Antriebseinheit ausgebildet sein, das Raster senkrecht zum Zentralstrahl der Röntgenstrahlung schrittweise zu bewegen, wobei die Schrittweite derart einstellbar ist, dass die zweiten Teilbereiche der Pixel bestrahlt werden.
In einer weiteren Ausbildung können die Öffnungen des Rasters als Schlitze ausgebildet sein, die Bewegung des Rasters kann senkrecht zu der Schlitzrichtung erfolgen und die Schlitzbreite kann gleich dem in die Ebene des Rasters transformierten ersten Teilbereich der Pixelweite des Pixels sein.
In einer weiteren Ausführungsform können die Öffnungen des Rasters quadratisch ausgebildet sein, die Bewegung des Rasters kann senkrecht zu einer der Kanten des Quadrats erfolgen und die Seitenlänge des Quadrats kann gleich dem in die Ebene des Rasters transformierten ersten Teilbereich der Pixelweite des Pixels sein.
Des Weiteren kann die Transformation des ersten Teilbereichs der Pixelweite mit dem zweiten Strahlensatz der Geometrie erfolgen.
In einer Weiterbildung können die Öffnungen in Richtung des Fokus des Röntgenstrahlers ausgerichtet sein.
Die Erfindung beansprucht auch ein Verfahren zur Röntgenbildaufnahme mit einem Röntgenstrahlung abgebenden Röntgenstrahler und einer Pixel aufweisenden Röntgenbildempfängereinheit, wobei durch ein Röntgenstrahler nahes Raster die Röntgenstrahlung in mehrere Strahlenbündel aufgespalten wird, wobei für die Röntgenstrahlen durchlässige Öffnungen des Rasters so ausgebildet sind, dass nur jeweils ein erster Teilbereich der Pixel bestrahlt wird, und wobei durch eine Bewegung des Rasters die Strahlenbündel über die Pixel wandern und somit zweite Teilbereiche der Pixel bestrahlen. Durch die Bewegung des Rasters werden unterschiedliche Röntgenschattenbilder eines Objekts erzeugt, die durch Bildverarbeitung zusammengesetzt werden.
In einer weiteren Ausführungsform können die Bewegung des Rasters und eine Röntgenstrahlauslösung miteinander synchronisiert werden.
Des Weiteren kann die Bewegung des Rasters eine schrittweise Linearbewegung mit einer vorgebbaren Schrittweite sein, wobei die Schrittweite gleich einer in die Ebene des Rasters transformierten, mit einem Teiler n geteilten Pixelweite des Pixels ist.
Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.
Es zeigen:

1: ein Blockschaltbild einer Anordnung mit einem bewegten, fokusnahen Raster,
2: eine räumliche Ansicht eines Rasters mit einer eindimensionalen, periodischen Struktur,
3: eine räumliche Ansicht eines Rasters mit einer zweidimensionalen, periodischen Struktur,
4: einen Querschnitt eines Rasters,
5: eine Seitenansicht einer Anordnung mit Raster zur geometrischen Bestimmung einer Schlitzbreite,
6: eine Seitenansicht einer Anordnung mit einem bewegten Raster mit Belichtung einer halben Pixelweite (= eine erste Hälfte) eines Pixels,
7: eine Seitenansicht einer Anordnung mit einem bewegten Raster mit Belichtung der zweiten Hälfte eines Pixels und
8: eine Aufsicht eines bewegbaren Rasters.

Detaillierte Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele
1 zeigt ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Röntgenbildaufnahme mit einem bewegten, fokusnahen Raster 2 (beispielsweise so nahe wie möglich an dem Röntgenstrahler 1). Von einer Drehanode 4 des Röntgenstrahlers 1 wird eine Röntgenstrahlung 11 abgegeben. Die Röntgenstrahlung 11 entsteht im Fokus 12, auch als Brennfleck bezeichnet, und durchdringt das Raster 2, eine Strahlenblende 3 und durchstrahlt anschließend ein Objekt 5, bevor sie auf eine Röntgenbildempfängereinheit 6 zur Erzeugung eines Röntgenschattenbildes trifft. Die Röntgenbildempfängereinheit 6 weist beispielsweise einen Flachbilddetektor, einen Bildverstärker oder Filmfolien auf.
Das Raster 2 weist eine derartige Strukturierung auf, dass aus dem Fokus 12 der Anode viele kleine „virtuelle“ Foki entstehen, deren Röntgenstrahlbündel jeweils nur einen Teilbereich der Röntgenbildempfängereinheit 6 bestrahlen. Durch Bewegung des Rasters 2 gelingt es, die Bestrahlung der Oberfläche der Röntgenbildempfängereinheit 6 ortsabhängig zu verändern. Dadurch können lediglich Teile eines Bildempfängerpixels belichtet und die Bilder aus mehreren Belichtungen zusammengesetzt werden, wodurch die Bildauflösung der Röntgenbildaufnahme steigt.
Die Bewegung des Rasters 2 und die Strahlauslösung des Röntgenstrahlers 1 wird durch die Steuer- und Bildverarbeitungseinheit 7 gesteuert. Die Steuer- und Bildverarbeitungseinheit 7 empfängt auch die Daten der Röntgenbildempfängereinheit 6 und erstellt das fertige Röntgenbild, das auf der Anzeigeeinheit 8 darstellbar ist. Die Steuer- und Bildverarbeitungseinheit 7 ist auch mit einer Speichereinheit 10 und einer Bedieneinheit 9 verbunden.
Durch die Bewegung des Rasters 2 entstehen Abbildungen des Objekts 5 aus leicht verschiedenen Fokuspositionen, aber bekannter und regelmäßiger Foki, bei ansonsten stehendem Gerät und ruhendem Objekt 5 (zum Beispiel ein Patient). Die so entstehenden Röntgenschattenbilder lassen sich mit rechnerischen Verfahren der Bildverarbeitung auswerten, wodurch zusätzliche Bildinformationen und eine höhere Ortsauflösung erreicht werden können.
Die Bewegung des Rasters 2 im Strahlgang des Röntgenstrahlers 1 kann mit der Bildauslösefrequenz der Steuer und Bildverarbeitungseinheit 7 synchronisiert werden. Bei Anwendung eines regelmäßig strukturierten Rasters 2 werden aus einem großen Fokus 12 mehrere kleine Foki erzeugt. Dadurch kann der Brennfleck der Anode groß gewählt werden, wodurch die thermische Belastung der Anode lokal reduziert wird.
Die Bewegung des Rasters 2 kann auf beliebiger, jedoch reproduzierbarer Bahn erfolgen. Im einfachen Fall erfolgt eine oszillierende Linearbewegung das Raster 2 senkrecht zu beispielsweisen Schlitzen des Rasters 2 (siehe 2). Ein Antrieb erfolgt beispielsweise motorisch, der durch die Steuer- und Bildverarbeitungseinheit 7 mit einem Bildauslese und Nachbearbeitungsvorgang synchronisiert wird. Als vorteilhafte Ausprägung können piezoelektrische Antriebselemente als synchronisierter Antrieb verwendet werden.
2 zeigt in einer räumlichen Ansicht eine typische Ausführung eines Rasters 2, wie es in einer Anordnung nach 1 zum Einsatz kommen kann. Das Raster 2 weist eine eindimensionale Schlitz-Struktur auf, wobei die Schlitzbreite a der Röntgenstrahlung durchlässigen, schlitzförmigen Öffnungen 16 und die Stegbreite b zwischen den Öffnungen 16 im Wesentlichen die multifokale Struktur bestimmen.
3 zeigt in einer räumlichen Ansicht eine weitere typische Ausführung eines Rasters 2, wie es in einer Anordnung nach 1 zum Einsatz kommen kann. Das Raster 2 weist eine zweidimensionale Loch-Struktur auf, wobei die Schlitzbreite a der Röntgenstrahlung durchlässigen, quadratischen Öffnungen 16 und die Stegbreite b zwischen den Öffnungen 16 im Wesentlichen die multifokale Struktur bestimmen. Eine derartige Struktur kann auch durch Stapeln von zwei Rastern 2 nach 2, die um 90° versetzt angeordnet sind, erreicht werden.
4 zeigt das Raster 2 einer Multispot-Anordnung gemäß 2 im Querschnitt entlang der in 2 gezeigten Schnittfläche AB. Das Raster 2 besteht aus einem Material mit hoher Kernladungszahl, wie beispielsweise Wolfram, auf einem Substrat mit niedriger Kernladungszahl, zum Beispiel Beryllium oder Diamant. Die schlitzförmigen Öffnungen 16 werden durch die Schlitzbreite a und die Stegbreite b definiert.
Die Ausrichtung der Kanten im Absorbermaterial mit hoher Kernladungszahl des Rasters 2 soll vorzugsweise auf den Brennfleck gerichtet sein. Die Lage des regelmäßig strukturierten Absorbermaterials im Strahlengang ist in zwei Richtungen senkrecht zum Zentralstrahl einer Röntgenstrahlung. Damit wird die Ausrichtung auf den Brennfleck (= Fokussierung) sichergestellt. Die ideale Form der Schnittkanten ist ballig.
Der minimale Abstand der einzelnen Spots oder Schlitze (Öffnungen 16) soll vorzugsweise an die Ortsauflösung der Röntgenbildempfängereinheit 6 aus 1 angeglichen sein.
5 zeigt eine Seitenansicht einer Anordnung mit einem fokusnahen, schlitzförmigen Raster 2 zur geometrischen Darstellung der Zusammenhänge zwischen der Schlitzbreite a und der Pixelweite PW der Röntgenbildempfängereinheit 6. Das Raster 2 hat einen Abstand FR zum Fokus 12 des nicht dargestellten Röntgenstrahlers. Die röntgenbilderzeugende Oberfläche der Röntgenbildempfängereinheit 6 hat auf Höhe des Zentralstahls 13 einen Abstand FB zum Fokus 12. Durch das Raster 2 werden aus der Röntgenstrahlung 11 Strahlenbündel 19 erzeugt, die einen multifokalen Röntgenstrahler simulieren.
Durch geeignete Wahl der Schlitzbreite a wird nur der n-te Teil der Pixelweite PW, d.h. ein erster Teilbereich eines Pixels, belichtet. Der Zentralstrahl 13 hat den Abstand FB, wohingegen die weiteren Strahlenbündel 19 den Abstand S2 zwischen Fokus 12 und Röntgenbildempfängereinheit 6 bzw. den Abstand S1 zwischen Fokus 12 und Raster 2 aufweisen. Die Pixel 14 haben senkrecht zum Zentralstrahl 13 den Abstand y zum Zentralstrahl 13. Mit Hilfe des pythagoräischen Lehrsatzes und des zweiten Strahlensatzes der Geometrie ergeben sich folgende rechnerische Zusammenhänge: $\frac{F B}{F R} = \frac{\frac{P W}{n}}{a},$
$S 2 = \sqrt{F B^{2} + y^{2}},$
$\frac{S 2}{S 1} = \frac{\frac{P W}{n}}{a},$
$S 1 = \sqrt{F R^{2} + {(y * \frac{F R}{F B})}^{2}} .$
Aus den Gleichungen (1) bis (4) folgt für die ortsabhängige Schlitzweite a (bzw. Größe der Öffnungen 16) in Abhängigkeit des Abstands y des Pixels vom Zentralstrahl 13 und in Abhängigkeit des Teilers n: $a = \frac{P W}{n} * \frac{\sqrt{F R^{2} + {(y * \frac{F R}{F B})}^{2}}}{\sqrt{F R^{2} + y^{2}}} .$
Daraus folgt, dass für große Abstände y die Schlitzbreite a kleiner sein müsste, um den gleichen Teilbereich des Pixels 14 auszuleuchten. Aus Gleichung (5) folgt natürlich auch, dass die Schlitzbreite a umgekehrt proportional zum Teiler n, also zum auszuleuchtenden Teilbereich des Pixels 14, ist.
Um zweite Teilbereiche des Pixels 14 zu bestrahlen, wird das Raster in die Richtung 15 bewegt, d.h. parallel zur Oberfläche der Röntgenbildempfängereinheit 6 und senkrecht zur Richtung der Schlitze des Rasters 2. Dabei muss die Stegbreite b so groß gewählt werden, dass über den gesamten Verschiebeweg des Rasters 2 kein Teilbereich des Pixels 14 doppelt belichtet wird. Werden die Pixel 14 jeweils in n gleich breite, regelmäßige Teile aufgeteilt, ergibt sich für die Stegbreite b: $b = a * (n - 1) .$
Eine beispielsweise regelmäßige Bewegung eines regelmäßig strukturierten Rasters 2 erfolgt schrittweise, wobei die Schrittweite SW gleich der Stegbreite a am Zentralstrahl 13 ist. Aus Gleichung (3) folgt somit: $S W = \frac{F R}{F B} * \frac{P W}{n} .$
Die Schrittweite SW am bewegten, regelmäßig strukturierten Raster 2 wird so gewählt, dass jeweils ein gleicher Teil (erster Teilbereich, zweiter Teilbereich) eines Pixels 14 belichtet bzw. abgeschattet wird. Im einfachsten Fall wird eine Hälfte des Pixels 14 belichtet und die andere Hälfte abgeschattet. Es können natürlich auch andere regelmäßige Belichtungs- und Abschattungsverhältnisse gewählt werden, soweit der Steuer- und Bildverarbeitungseinheit 7 das Verhältnis von Pixelbelichtung und Pixelabschattung (beispielsweise der Teiler n), die Schrittweite SW und die zeitliche Abfolge der Belichtung bekannt sind.
Die Schrittweite SW in der Rasterebene entspricht also der Aufteilung der Pixelweite PW an der Röntgenbildempfängereinheit 6, korrigiert um das Längenverhältnis (zweiter Strahlensatz der Geometrie). Für einen Röntgenbildverstärker mit Digitalkamera ist die Pixelweite PW der Digitalkamera maßgeblich.
Mit anderen Worten, in den Bildpixeln eines Röntgenschattenbilddetektors wird mehrfach eine Röntgenschatteninformation zum gleichen Objekt detektiert und in einem Bildsystem verarbeitet. Dabei werden in einem ersten Schritt die Röntgenstrahlen durch die Öffnungen des Rasters 2 auf definierte Stellen der Detektorpixel projiziert. Vorzugsweise erfolgt dies auf den Anfang einer Detektorpixelreihe oder einer Detektorpixelzeile. Eine erste Belichtung / Strahlenexposition wird durchgeführt und das so entstehende Röntgenschattenbild mit der Information zu dem Raster 2 und der Schrittfolge an das Bildsystem gesandt.
Werden nun die für Röntgenstrahlen transparenten Öffnungen um einen Schritt weiterbewegt und dann der nächste Teil des Objektes belichtet, wird der entsprechende Röntgenschatten am gleichen entsprechenden Detektorpixel erfasst. Die Abfolge wird schrittweise wiederholt, bis das Objekt komplett abgetastet und der Detektorpixel vollständig genutzt ist.
Das Röntgenschattenbild wird jeweils mit der Information zu Raster und Schrittfolge an das Bildsystem gesandt. Am jeweiligen Detektorpixel entsteht so die n-fache Bildinformation zum gleichen Voxel des Objekts bei sonst unveränderten Bedingungen. Es können Schritte ohne Röntgenstrahlenanwendung in die Schrittfolge eingebaut werden, um beispielsweise die Strahlendosis zu reduzieren.
Im einfachsten Fall wird ein jeder Pixel 14 in zwei gleichen Schritten genutzt. 6 und 7 zeigen für diesen einfachsten Fall Seitenansichten einer Anordnung mit einem bewegten Raster 2 mit Belichtung der halben Pixelweite PW eines Pixels 14. Von dem Fokus 12 ausgehend wird die Röntgenstrahlung 12 durch das Raster 2 in mehrere Strahlenbündel 19 zerlegt, die das Objekt 5 durchstrahlen, bevor sie auf die Röntgenbildempfängereinheit 6 auftreffen.
Je Bildaufnahme wird das Raster 2 in Richtung 15 um die Schrittweite SW bewegt. Dabei entspricht die Schrittweite SW in der Rasterebene der halben Pixelweite PW an der Röntgenbildempfängereinheit 6 korrigiert um das Längenverhältnis (zweiter Strahlensatz). Die Schrittweite SW ist gleich der Schlitzbreite a des Rasters 2.
6 zeigt die Belichtung des ersten Teilbereichs des Pixels 14 und 7 zeigt die Belichtung des zweiten Teilbereichs des Pixels 14. Am Pixel 14 entsteht so die zweifache Bildinformation zum gleichen Voxel im Objekt 5, bei einer Drittelung die dreifache Information usw. Die digitale Steuer- und Bildverarbeitungseinheit 7 aus 1 kann nun die Informationen in zusätzliche Zeilen wandeln und / oder die mehrfache Information zur Festlegung der Schwärzung verwenden.
8 zeigt eine Aufsicht einer beispielhaften Anordnung zur Bewegung eines Rasters 2 im Strahlengang eines Röntgenstrahlers. Mithilfe einer Antriebseinheit 17 wird das Raster 2 in eine gleichmäßige lineare Bewegung in Richtung 15 versetzt. Das Raster 2 wird dazu in den Führungselementen 18 geführt. Dadurch entstehen Abbildungen eines durchstrahlten Objekts aus verschiedenen Fokuspositionen, aber bekannter und regelmäßiger Foki, bei einem stehenden Gerät und einem ruhendem Objekt. Die so erzeugten Röntgenbilder lassen sich mit bekannten rechnerischen Verfahren auswerten und so eine zusätzliche Bildinformation und eine höhere Ortsauflösung erreichen.
Die Bewegung kann auf beliebigen, jedoch reproduzierbaren Bahnen erfolgen. Im einfachsten Fall wird eine Linearbewegung des Rasters 2 senkrecht zu den Schlitzen des Rasters 2 erfolgen. Die Antriebseinheit 17 erfolgt vorzugsweise motorisch und wird durch die Steuer- und Bildverarbeitungseinheit 7 mit dem Bildauslese- und Nachbearbeitungsvorgang synchronisiert.
Für ein regelmäßiges Schlitzraster ist eine lineare Bewegung senkrecht zur Hauptschlitzrichtung vorteilhaft. Die Ausrichtung der Schlitzrichtung auf die Zeilenrichtung der Röntgenbildempfängereinheit 6 vereinfacht die digitale rechnerische Weiterverarbeitung.
Für regelmäßige Lochblenden sind kompliziertere Bewegungen notwendig. Im einfachsten Fall sind es überlagerte Linearbewegungen mit bekannten Winkeln zwischen den Bewegungsachsen.
Die einfachste Anordnung ist ein 90° Winkel zwischen den Bewegungsachsen der Linearbewegungen.

Claims

Anordnung zur Röntgenbildaufnahme mit einem Röntgenstrahler (1) und einer Pixel (14) aufweisenden Röntgenbildempfängereinheit (6), aufweisend: - ein fokusnahes, bewegbares Raster (2) mit für Röntgenstrahlung (11) durchlässigen Öffnungen (16), die ausgebildet sind, mit Röntgenstrahlung (11, 19) einen ersten Teilbereich jedes Pixels (14) zu bestrahlen, - eine das Raster (2) bewegende Antriebseinheit (17), die ausgebildet ist, das Raster (2) derart zu bewegen, dass zweite Teilbereiche der Pixel (14) bestrahlbar sind, und - eine Steuer- und Bildverarbeitungseinheit (7), die ausgebildet ist, die Bewegung (15) des Rasters (2), die Auslösung der Röntgenstrahlung (11) und das Auslesen einer Bildinformation aus der Röntgenbildempfängereinheit (6) zu synchronisieren und die Bildinformationen aus den bestrahlten ersten und zweiten Teilbereichen der Pixel (14) zusammenzusetzen.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (17) ausgebildet ist, das Raster (2) senkrecht zu einem Zentralstrahl (13) der Röntgenstrahlung (11) schrittweise zu bewegen, wobei die Schrittweite (SW) derart einstellbar ist, dass die zweiten Teilbereiche der Pixel (14) bestrahlt werden.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (16) des Rasters (2) als Schlitze ausgebildet sind, die Bewegung (15) des Rasters (2) senkrecht zu der Schlitzrichtung erfolgt und die Schlitzbreite (a) gleich dem in die Ebene des Rasters (2) transformierten ersten Teilbereich der Pixelweite (PW) des Pixels (14) ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (16) des Rasters (2) quadratisch ausgebildet sind, die Bewegung (15) des Rasters (2) senkrecht zu einer der Kanten der quadratischen Öffnungen (16) erfolgt und die Seitenlänge (a) des Quadrats gleich dem in die Ebene des Rasters (2) transformierten ersten Teilbereich der Pixelweite (PW) des Pixels (14) ist.
Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformation des ersten Teilbereichs der Pixelweite (PW) mit dem zweiten Strahlensatz der Geometrie erfolgt.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (16) in Richtung des Fokus (12) des Röntgenstrahlers (1) ausgerichtet sind.
Verfahren zur Röntgenbildaufnahme mit einem Röntgenstrahlung (11) abgebenden Röntgenstrahler (1) und einer Pixel (14) aufweisenden Röntgenbildempfängereinheit (6), wobei durch ein Röntgenstrahler (1) nahes Raster (2) die Röntgenstrahlung (11) in mehrere Strahlenbündel (19) zerlegt wird, wobei für die Röntgenstrahlen (11) durchlässige Öffnungen (16) des Rasters (2) ausgebildet sind, nur jeweils einen ersten Teilbereich der Pixel (14) zu bestrahlen, und wobei durch eine Bewegung (15) des Rasters (2) die Strahlenbündel (19) über die Pixel (14) wandern und somit zweite Teilbereiche der Pixel (14) bestrahlen, wobei durch die Bewegung (15) des Rasters (2) und die Bestrahlung der ersten und zweiten Teilbereiche der Pixel (14) unterschiedliche Röntgenschattenbilder eines Objekts (5) erzeugt werden, die durch Bildverarbeitung zusammengesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung (15) des Rasters (2) und eine Röntgenstrahlauslösung miteinander synchronisiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung (15) des Rasters (2) eine schrittweise Linearbewegung mit einer vorgebbaren Schrittweite (SW) ist, wobei die Schrittweite (SW) gleich einer in die Ebene des Rasters (2) transformierten, durch einen Teiler (n) geteilten Pixelweite (PW) des Pixels (14) ist.