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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine Röntgenanlage, insbesondere eine Ausgestaltung für eine Röntgenblendeneinheit.
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Zum Erstellen von Röntgenbildern bedarf es einer mit zumindest einer Röntgenquelle und einer Röntgendetektoreinheit ausgebildeten Röntgenanlage. Röntgenquelle und Röntgendetektoreinheit können hierzu an den Enden eines C-Bogens angeordnet sein. Die Röntgenanlage weist zudem auch ein einer Röntgenquelle nachgeordnetes Röntgenblendengehäuse auf. Das eine Röntgenblendeneinheit aufweisende Röntgenblendengehäuse ist unmittelbar am Röntgenstrahlenausgang der Röntgenquelle angeordnet. Mit der Röntgenblendeneinheit kann eine definierte Einblendung eines auf einen zu untersuchenden Bereich eines Patienten gerichteten von der Röntgenquelle ausgehenden Röntgenstrahlenbündels erreicht werden. Zur definierten Einblendung des Röntgenstrahlenbündels auf ein zu untersuchendes Objekt können beispielsweise zueinander verstellbare Blendenelemente, wie beispielsweise Blendenplatten, verwendet werden. Neben dem allgemeinen Trend die Komponenten wie Röntgenquelle und Röntgenblendengehäuse handlicher auszubilden, besteht ein Bestreben die Bildqualität von anzulegenden Röntgenbildern zu verbessern. Eine kompakte Bauweise einer Röntgenanlage bringt beispielsweise den Vorteil mit sich, dass so auch größere Objekte einer Röntgendiagnostik zugeführt werden können, da der Abstand zwischen Unterkante des Röntgenblendengehäuses und der Oberfläche der Röntgendetektoreinheit vergrößert werden kann. Zur Optimierung dieses Abstandes wird hierzu beispielsweise das Röntgenblendengehäuse flacher ausgebildet. Dies bringt beispielsweise in einem Röntgensystem den Vorteil einer größeren lichten Weite zwischen dem Ausgang der Röntgenblendeneinheit und der Oberfläche der Röntgendetektoreinheit mit sich. Durch eine derartige Ausgestaltung könnten beispielsweise größere Objekte auf der Röntgendetektoreinheit platziert und beispielsweise für diagnostische Zwecke Röntgenbilder von diesen angelegt werden. Ein mit einer reduzierten Höhe ausgestaltetes Röntgenblendengehäuse kann jedoch eine Vergrößerung eines extrafokalen Strahlungsraumes auf das anzulegende Röntgenbild mit sich bringen.
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Aus der Druckschrift
US 2002 / 0 048 346 A1 ist ein Röntgensystem mit einer Röntgenstrahlquelle, die so konfiguriert ist, dass sie mindestens einen Röntgenstrahl in eine allgemein aufwärts gerichtete Richtung projiziert, bekannt. Wenn die erzeugten Röntgenstrahlen gestreut werden, werden sie in eine Richtung gestreut, die überwiegend von röntgenempfindlichen Bereichen des behandelnden Personals wegführt. Die ungestreuten Röntgenstrahlen werden anschließend von einem Detektor empfangen und ein Bild wird rekonstruiert.
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Aus der Druckschrift
US 6 208 709 B1 ist ein System zur Abtastung eines Röntgentargets in einem Röntgenabbildungssystem mit einem geladenen Teilchenstrahl bekannt. Das System zur Abtastung umfasst die Ablenkung des Strahls geladener Teilchen, um den Teil des abzubildenden Objekts in einer Zeitspanne neu zu beleuchten, die ausreichend klein ist, um eine Bildunschärfe während der Bildrekonstruktion zu verhindern. Das Abtastsystem umfasst ferner ein Abtastverarbeitungssystem zur Verarbeitung von Röntgendurchlässigkeitsinformationen, die als Ergebnis eines Abtastmusters, das ein Objekt erneut beleuchtet, empfangen werden.
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Aus der Druckschrift
US 4 433 427 A ist ein bildrekonstruktives Verfahren zur Untersuchung eines Körpers mittels durchdringender Strahlung, wie z.B. Röntgenstrahlen, bekannt, bei dem ein Vorkörperkollimator mit einer zweidimensionalen Anordnung von strahlungsdurchlässigen Löchern, die jeweils von strahlungsundurchlässigen Wänden begrenzt werden, zwischen dem Körper und der Strahlungsquelle angeordnet ist, und eine Vielzahl von Belichtungen auf eine strahlungsempfindliche Oberfläche gemacht werden, bei denen die Strahlung durch den Kollimator projiziert wird, während sich die Strahlungsquelle an einer Vielzahl von verschiedenen Stellen befindet, so dass während der aufeinanderfolgenden Belichtungen die Strahlung von der Quelle verschiedene Strahlenwege durchläuft, die durch die Löcher in dem Vorkörperkollimator definiert sind. Der von jedem der strahlungsempfindlichen Oberflächenelemente empfangene Strahlungspegel wird erfasst, gespeichert und verarbeitet, um das zweidimensionale Strahlungsmuster zu rekonstruieren, jedoch mit verbesserter Auflösung. Vorzugsweise wird auch ein Nachkörperkollimator verwendet, um Streuung zu unterdrücken. Beschrieben werden ein Vier-Belichtungs-Verfahren und ein Neun-Belichtungs-Verfahren.
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Aus der Druckschrift
DE 25 48 531 A1 ist eine Vorrichtung für die röntgenographische Abbildung eines Objekts bekannt, mit einer Röntgenquelle mit einem Fokussierungsfleck vorgegebener Größe zur Erzeugung eines Strahlenbündels, einer Bildaufnahmevorrichtung, die in dem das Objekt durchdringenden Strahlengang angeordnet ist, um ein Bild von diesem Objekt zu erzeugen, einer ersten Abblendvorrichtung mit einer Vielzahl von ersten Schlitzen, die zwischen der Röntgenquelle und dem bestrahlten Objekt angeordnet sind, um das Strahlenbündel in eine Vielzahl von Teilstrahlen zu zerlegen, einer zweiten Abblendvorrichtung, die zwischen dem Objekt und der Bildaufnahmevorrichtung angeordnet ist und eine Vielzahl von zweiten Schlitzen aufweist, die mit den ersten Schlitzen fluchten, und einer Antriebseinrichtung für die synchrone Abtastung mit der ersten und zweiten Abblendvorrichtung am Objekt entlang, um eine gleichmäßige Bestrahlung zu gewährleisten, wobei die zweiten Schlitze zur Kollimierung jedes der Teilstrahlen nach dem Durchgang durch das Objekt so ausgebildet sind, dass ihre Breite klein ist im Verhältnis zu ihrer Tiefe.
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Aus der Druckschrift
US 2012 / 0 020 454 A1 ist eine Kollimatoreinheit bekannt, welche einen Filtersatz zum Regulieren eines Spektrums von Röntgenstrahlen, die von einer Röntgenquelle emittiert werden, und ein Quellengitter mit mehreren Röntgenstrahlen abschirmenden Abschnitten und Röntgenstrahlen durchlassenden Abschnitten enthält. Die Röntgenstrahlen abschirmenden Abschnitte und die Röntgenstrahlen durchlassenden Abschnitte erstrecken sich in einer y-Richtung parallel zu einer Rotationsachse einer rotierenden Anode der Röntgenstrahlenquelle und sind abwechselnd in einer x-Richtung orthogonal zu einer optischen Achsenrichtung (z-Richtung) der Röntgenstrahlen angeordnet. Die Intensität der Röntgenstrahlen wird in y-Richtung durch einen Absatzeffekt verringert. Eine weitere Verringerung der Intensität der Röntgenstrahlen durch Vignettierung findet in y-Richtung jedoch nicht statt. Da der Filtersatz in Auftreffrichtung der Röntgenstrahlen vor dem Quellengitter angeordnet ist, bildet das Quellengitter aus den durch ein Filterelement gestörten Röntgenstrahlen arrangierte schmale Brennpunkte der Röntgenstrahlen.
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Aus der Druckschrift
US 5 812 629 A sind Geräte und Verfahren bekannt, die die herkömmliche Radiographiepraxis erheblich verbessern. Sie können Objekte mit vernachlässigbarem Röntgenabsorptionskontrast abbilden, z. B. röntgentransparente Low-Z-Artefakte wie menschliches Weichteilgewebe, indem sie einen kantenverstärkten Kontrast aus den Röntgenbrechungsindexgradienten eines Objekts gewinnt. In der Mammographie wird der Kontrast von kleinen Mikroverkalkungen typischerweise um das Vierfache oder mehr erhöht. Das Gerät kann so „eingestellt“ werden, dass ein elementselektiver, brechungsindexverstärkter Kontrast erzielt wird, um winzige Mengen eines bestimmten Elements mit Z zwischen 35 und 56 und nur dieses Element resonant abzubilden. Mit nur einer einzigen kurzen Röntgenaufnahme können zwei unabhängige Bilder erzeugt werden, z. B. von der Röntgenabsorption und der Brechungsindexverteilung des Objekts. Es eliminiert praktisch die verschwommenen und kontrastmindernden Effekte der Röntgenstreuung, insbesondere der sehr kleinwinkligen Streuung. Es verwendet kein Bucky-Gitter, und die damit verbundene Erhöhung der effektiven Quanteneffizienz des Detektors führt zu einer deutlichen Verringerung der Bildquantenflecken. Es kann CT-Scan-3D-Bilder mit einer wesentlich kürzeren Scanzeit erzeugen. Die Erfindung liefert Radiogramme mit stark verbesserter Auflösung, Kontrast und Vielseitigkeit sowie mit kantenverstärkten Merkmalen. Sie arbeitet mit dem fraktionierten Talbot-Effekt unter Verwendung von zwei mikrogefertigten Gittern und einem Detektor, der vorzugsweise eine periodische Pixelanordnung enthält. Es umfasst ferner ein In-situ-Laserinterferometer zum Ausrichten der Gitter auf den Detektor. Obwohl die Erfindung einen breiten Anwendungsbereich hat, ist sie ideal für die medizinische Bildgebung von biologischem Weichgewebe geeignet, insbesondere für Mammographie, Angiographie und CT (oder CAT)-Scans.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere ein Röntgenblendengehäuse derart auszugestalten, dass dieses unter Beibehaltung einer hohen Röntgenbildqualität flach ausbildbar ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 oder 6 gelöst.
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Es ist eine Röntgenanlage mit einer zumindest ein Röntgenstrahlbündel abgebenden Röntgenquelle wobei zumindest ein vor dem Auftreffen der Röntgenstrahlen auf ein zu röntgendes Objekt eine Elimination von der Röntgenquelle abgegebenes Röntgennebenstrahlbündel bewirkendes auf den Fokus der Röntgenquelle ausrichtbares Raster vorgesehen ist.
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Bei dieser Röntgenanlage mit einer eine Vielzahl von Röntgenstrahlbündeln abgebenden Röntgenquelle ist das Röntgenblendengehäuse derart ausgebildet, dass dieses mindestens ein mindestens ein Röntgennebenstrahlbündel eliminierendes Raster aufweist.
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Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass bei einer minimalen flachen Ausgestaltung der Bauweise des Röntgenblendengehäuses sich die Röntgenbildqualität bei zusätzlicher Minimierung des extrafokalen Strahlungsraumes verbessert.
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Die Erfindung bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass die auf den Patienten applizierte Röntgendosis weiter minimiert wird.
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Die Erfindung bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass die Kanten der Röntgenblenden der Blendenelemente der Röntgenblendeneinheit im Röntgenbild exakt detektierbar sind.
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Die Erfindung wird anhand der dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine Röntgenanlage,
- 2 eine Detailbetrachtung und
- 3 eine Detailansicht der Röntgenanlage.
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Bei dieser Ausgestaltung und dem zugehörigen Verfahren der Erfindung wird mindestens ein Raster, beispielsweise ein Streustrahlenraster nahe der Röntgenquelle, beispielsweise in einem einer Röntgenquelle nachgeordneten Röntgenblendengehäuse angeordnet um die von der Röntgenquelle abgegebenen Röntgennebenstrahlbündel zu absorbieren.
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In 1 ist eine schematische Darstellung einer Röntgenanlage RA abgebildet. Diese schematische Abbildung der Röntgenanlage RA zeigt eine in einem Röntgenquellengehäuse RH angeordnete Röntgenquelle RQ, ein Röntgenblendengehäuse RBG mit einer angedeuteten Röntgenblendeneinheit B sowie eine die Intensität der Röntgenstrahlen aufnehmende Aufzeichnungseinheit AE, insbesondere eine Röntgendetektoreinheit. Unmittelbar am Ausgang des Röntgenquellengehäuses RH ist das Röntgenblendengehäuse RBG angeordnet. Durch dieses Röntgenblendengehäuse RBG gelangen die von der Röntgenquelle RQ ausgehenden Röntgenstrahlen RS auf die Aufzeichnungseinheit AE. In dem Röntgenblendengehäuse RBG ist in diesem Ausführungsbeispiel der Einfachheit halber nur eine am Ausgang des Röntgenblendengehäuses RBG platzierte Röntgenblendeneinheit B schematisch angedeutet. Der Abstrahlort der Röntgenstrahlen RS einer Röntgenquelle RQ, das Zentrum des Brennflecks, wird nachfolgend als Fokus F bezeichnet. Als Röntgenquelle kann beispielsweise eine Drehanode verwendet werden. Der Fokus F wird bei dieser idealisierten Betrachtungsweise als Punkt dargestellt. Von diesem Focus F breiten sich die Röntgenstrahlen RS in einem Röntgenstrahlbündel in Form eines Röntgenkegels RK vom Fokus F der Röntgenquelle RQ in Richtung der Aufzeichnungseinheit AE aus. Mittels manuell einstell- oder steuerbarer Blendenelemente der Röntgenblendeneinheit B kann der Röntgenkegel RK in seiner Ausbreitung entsprechend den diagnostischen Anforderungen auf eine zu untersuchende Region oder das zur Untersuchung anstehende Organ bei einem Patienten begrenzt werden.
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In 2 ist eine Detailansicht bezüglich der Ausbreitung des Röntgenstrahlbündels RS zwischen der Röntgenquelle RQ und der Oberfläche der Aufzeichnungseinheit AE dargestellt. Die Aufzeichnungseinheit AE kann beispielsweise eine Filmkassette, eine CR-Kassette, ein analoger Röntgenbilddetektor oder ein Flachbilddetektor sein. Ein zu untersuchendes Objekt ist der Übersichtlichkeit halber nicht zwischen Röntgenquelle RQ und Aufzeichnungseinheit AE angedeutet.
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Verdeutlicht ist in der 2 neben der idealisiert angedeuteten Abstrahlung eines Röntgenhauptstrahlbündels RHSB von einem punktförmig angenommenen Zentrum der Röntgenquelle auch die Abstrahlung von weiteren Röntgenstrahlbündeln die nachfolgend als Röntgennebenstrahlbündel RNSB bezeichnet werden. Diese Röntgennebenstrahlbündel RNSB entstehen aufgrund der flächigen Ausgestaltung des Fokusses F der Röntgenquelle RQ.
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Der Abstand zwischen dem Fokus F der Röntgenquelle RQ und der Aufzeichnungsebene der Aufzeichnungseinheit AE ist mit einem Aufzeichnungsebene-Fokus-Abstand FFA und der Abstand des Fokus F der Röntgenquelle RQ zur Röntgenblendeneinheit B ist mit einem Fokus-Einblendebene-Abstand FE angegeben. In der Realität werden wegen der flächigen Ausprägung des Brennflecks der Röntgenquelle RQ eine Vielzahl von kegelförmigen Röntgenstrahlbündeln RS von der Anodenoberfläche der Röntgenquelle RQ in Richtung Aufzeichnungseinheit AE emittiert. Als Folge dieser flächigen Ausprägung des Focus F der Röntgenquelle RQ ergibt sich jedoch der Nachteil, dass sich beispielsweise in den Randbereichen der Aufzeichnungsebene ein extrafokaler Strahlungsraum EFS bildet. Dieser extrafokale Strahlungsraum EFS bildet sich beispielsweise in den Röntgenbildern flächig an dessen Rändern ab.
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Aus der Darstellung in 2 ist ebenso ersichtlich, dass sich bei einer weiteren Verkleinerung des Fokus-Einblendebene-Abstandes FE der extrafokale Strahlungsraum EFS weiter vergrößert. Deutlich wird auch, dass sich bei einer Vergrößerung des Fokus-Einblendebene-Abstandes FE der extrafokale Strahlungsraum EFS verkleinert. Eine Vergrößerung des Fokus-Einblendebene-Abstandes FE bringt eine Verringerung des Abstandes zwischen der Unterkante des Röntgenblendengehäuses RBG und der Oberfläche der Aufzeichnungseinheit AE mit sich, was den Gebrauch der Röntgenanlage RA einschränkt. Um eine flache Bauweise bei gleichzeitiger Verringerung des extrafokalen Strahlungsraumes EFS zu ermöglichen wird erfindungsgemäß beispielsweise ein Raster RAS am Röntgenstrahlenausgang des Röntgenquellengehäuses RH angeordnet. Ein weiterer Einbauort des Rasters RAS ist in das Röntgenblendengehäuse RBG. Der Einbau des Rasters RAS in das Röntgenblendengehäuse RBG bringt zum einen den Vorteil mit sich, dass ein großer Teil der Röntgenstrahlen der nicht zentral vom Fokus F ausgehenden Röntgenstrahlenbündel RS eliminiert werden und zum anderen den Vorteil mit sich, dass die Einblendgüte sich erheblich verbessert. Die von den Randbereichen des flächig angenommenen Fokusses F abgehenden Röntgenstrahlen der Röntgenquelle RQ werden durch das Raster RAS absorbiert. Die Integration eines Rasters RAS in das Röntgenblendengehäuse RBG bringt neben dem Vorteil einer Minimierung des extrafokalen Strahlungsraumes den weiteren Vorteil mit sich, dass das Röntgenblendengehäuse RBG in seiner Höhe kleiner bei gleichzeitiger höherer Einblendqualität dimensionierbar ist. Als Beispiele für ein zu verwendendes Raster kann ein Kreuzraster gebildet aus zwei beispielsweise um 90 Grad versetzte Raster genannt werden.
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Das Kreuzraster kann mit zwei ineinander in einer Ebene liegende Raster RAS gebildet sein. Die Lamellen der Raster sind in einem Winkel größer 0° und kleiner 180° zueinander ausgerichtet.
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Ein Raster bzw. Streustrahlraster besteht aus einer periodischen Anordnung von Lamellen, beispielsweise Blei- oder Tantal-Lamellen, die entsprechend des Aufzeichnungsebene-Fokus-Abstandes FFA auf den Fokus F der Röntgenquelle RQ hin ausgerichtet sind. Zwischen den Lamellen befindet sich ein möglichst wenig absorbierendes Schachtmedium. Weitere Raster können beispielsweise ein Parallelraster, insbesondere ein Lochraster oder ein abgeschrägtes Parallelraster sein.
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In 3 ist eine Detailansicht der Röntgenanlage gebildet aus einer in einem Röntgenquellengehäuse RH integrierten Röntgenquelle RQ und ein an das Röntgenquellengehäuse RH angefügte mindestens eine erste und/oder zweite Röntgenblendeneinheit BL1, BL2 aufweisende Röntgenblendengehäuse RBG abgebildet. In der gezeigten Ausgestaltung des Röntgenblendengehäuses RBG ist die erste Röntgenblendeneinheit BL1 in unmittelbarer Nähe des Röntgenstrahleneintritts und am Ausgang der Röntgenblendeneinheit RBG die zweite Röntgenblendeneinheit BL2 angeordnet. Das Raster RAS ist in dieser Darstellung unmittelbar hinter der ersten Röntgenblendeneinheit BL1 angeordnet. Eine Anordnung eines Rasters RAS ist vor der ersten und/oder zweiten Röntgenblendeneinheit BL1, BL2 und/oder nach der zweiten Röntgenblendeneinheit BL2 ebenfalls möglich. Ein weiteres Beispiel für eine Ausgestaltung ist die Anordnung des Rasters RAS direkt am Ausgang der Röntgenquelle RQ.
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Bezugszeichenliste
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- RA
- Röntgenanlage
- RH
- Röntgenquellengehäuse
- RQ
- Röntgenquelle
- RS
- Röntgenstrahlen, Röntgenstrahlbündel
- RK
- Röntgenkegel
- RHSB
- Röntgenhauptstrahlbündel
- RNSB
- Röntgennebenstrahlbündel
- RBG
- Röntgenblendengehäuse
- F
- Fokus
- B
- Röntgenblendeneinheit
- BL1, BL2
- erste, zweite Röntgenblendeneinheit
- AE
- Aufzeichnungseinheit
- FFA
- Aufzeichnungsebene-Fokus-Abstand
- FE
- Fokus-Einblendebene
- FEA
- Fokus-Einblendebene-Abstand
- RAS
- Raster
- EFS
- Extrafokaler Strahlungsraum
