-
Eine zusammengesetzte Röntgenaufnahme von einem Oberkörper eines Patienten oder eine Ganzkörperröntgenaufnahme mit Abbildung der Wirbelsäule, des Schädels und der Beine zu erstellen, erfordert bei der Verwendung eines in die Röntgenanlage integrierten halbleiterbasierten Flachbilddetektors unter anderem einen erhöhten Aufwand an Bildverarbeitungsprozeduren. Um eine Ganzkörperröntgenaufnahme mit n Röntgenbildern mit einem Flachbilddetektor zu ermöglichen, könnten entweder ein erstes oder zweites Röntgenaufnahmeverfahren Anwendung finden. Das erste Röntgenaufnahmeverfahren mit wenigen Röntgenaufnahmen für eine Ganzkörperaufnahme bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass Parallaxenfehler auftreten. Das zweite Röntgenverfahren verursacht wegen der Bewegung von Röntgenquelle und Flachbilddetektor Bewegungsartefakte im Röntgenbild.
-
Das erste Röntgenaufnahmeverfahren ermöglicht beispielsweise mit einer geringen Anzahl von Röntgenaufnahmen bei jeweils stehender Röntgeneinheit und stehendem Flachbilddetektor ein zusammengesetztes Röntgenbild, beispielsweise eine Ganzkörperröntgenaufnahme, zu erstellen. Dieses Röntgenbildaufnahmeverfahren bringt jedoch den Nachteil einer verringerten Lebensdauer für den Röntgenstrahler mit sich, da dieser die meiste Zeit ohne Strahlung aber jedoch mit beheiztem Focus betrieben werden muss. Zusätzlich erfordert das erste Röntgenbildaufnahmeverfahren, dass der Patient die gesamte Zeit während des Röntgenaufnahmeverfahrens auf der Liegeeinheit ohne Bewegung verweilen muss. Dieses Verfahren bringt darüber hinaus den Nachteil mit sich, dass räumlich im Körper in gleicher Höhe befindliche Merkmale auf dem Röntgenbild nicht übereinander angeordnet, sondern versetzt und verzerrt dargestellt werden.
-
Mit dem zweiten Röntgenaufnahmeverfahren wird, während die Röntgen- und Detektoreinheit sich entlang einer Trajektorie am Patienten bewegt, für eine Ganzkörperröntgenaufnahme eine Vielzahl von streifenförmigen Röntgenaufnahmen angelegt. Das zweite Röntgenaufnahmeverfahren eliminiert einerseits die oben genannten Nachteile des ersten Röntgenaufnahmeverfahrens, bringt jedoch wiederum den Nachteil von Bewegungsartefakten aufgrund der Bewegung von Röntgenquelle und Röntgendetektoreinheit mit sich. Eine Ganzkörperaufnahme, zusammengesetzt nach dem zweiten Röntgenaufnahmeverfahren, wird derart durchgeführt, dass die Röntgeneinheit der Röntgenanlage über bzw. unter dem Patienten sowie die dazugehörige Detektoreinheit synchron dazu bewegt werden. Von Nachteil bei diesem Röntgenaufnahmeverfahren ist, dass trotz kleiner Belichtungszeiten Bewegungsartefakte die Röntgenbildqualität verringern. Eine weitere Reduzierung der Belichtungszeit in dem Bereich von wenigen Millisekunden erfordert insbesondere bei korpulenteren Patienten zunächst höhere Ströme bzw. wenn diese das physikalische Maximum erreicht haben eine Erhöhung der Röntgenspannung mit dem Nachteil der Aufhärtung des Röntgenbildkontrasts. Zusätzlich kann noch eine Erhöhung der elektronischen Verstärkung der aus dem Flachbilddetektor abzurufenden Röntgenbildsignale erforderlich werden. Eine Erhöhung der elektronischen Verstärkung bewirkt wiederum eine Erhöhung des Rauschanteils in den zu verstärkenden Röntgenbildsignalen des entstehenden Röntgenbildes.
-
In der Praxis wird beim zweiten Röntgenaufnahmeverfahren ein Kompromiss zwischen der Belichtungszeit und der Verfahrensgeschwindigkeit der Röntgen- und Detektoreinheit eingegangen. Das bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass auf eine geringe Anzahl von Bildpunkten in der Detektoreinheit der gleiche Punkt des Objektes abbildet wird, was zur Folge hat, dass die Röntgenbildauflösung in Bewegungsrichtung des Röntgendetektors verschlechtert wird.
-
Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2011 080 263 A1 ist ein Computertomographieverfahren zur Röntgenbildgebung mit einem rotierenden Röntgenbildgebungssystem bekannt.
-
Aus der Druckschrift
DE 10 2005 018 326 A1 ist ein Steuerungsverfahren bekannt, wobei zumindest eine von der jeweiligen Halteposition abhängige, für die Resonanzfrequenz relevante Größe erfasst wird, eine einer Anregung der Schwingung entgegenwirkende Soll-Bewegungsführung zum Erreichen eines für die Röntgenuntersuchung vorgesehenen Bewegungszustandes des Röntgenstrahlers und/oder Röntgenempfängers in Abhängigkeit von der zumindest einen jeweiligen Größe ermittelt wird und die Bewegungsführung des Röntgenstrahlers und/oder Röntgenempfängers durch das Antriebsmittel entsprechend der Soll-Bewegungsführung gesteuert wird.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Röntgenanlage derart auszugestalten, dass die oben genannten Nachteile des zweiten Röntgenaufnahmeverfahrens weiter reduziert werden.
-
Die Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 oder 6 angegebenen Merkmale gelöst.
-
Der Gegenstand der Erfindung weist eine Röntgenanlage mit bewegbarer Röntgeneinheit und Röntgendetektoreinheit auf wobei eine den Elektronenstrahl in der Röntgeneinheit ablenkenden Elektronenstrahlablenkeinheit vorgesehen ist, die die Auslenkung des Röntgenstrahls der Röntgeneinheit derart beeinflusst, sodass eine kontinuierliche Bewegung der Röntgeneinheit während der Dauer eines Röntgenpulses ein abzubildendes Objekt bewegungskompensiert auf der Röntgendetektoreinheit abgebildet wird.
-
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die Qualität der Röntgenbilder erheblich verbessert wird.
-
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die Aufnahmezeit für eine Ganzkörperröntgenaufnahme verkürzt wird.
-
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass bei der angegebenen Röntgenanlage und dem dazugehörigen Verfahren eine längere Belichtungszeit pro Schlitzaufnahme möglich ist, was den weiteren Vorteil mit sich bringt, dass auch Objekte mit größerem Umfang prägnant abbildbar sind.
-
Die Erfindung bringt den Vorteil einer Verbesserung der Bildqualität in der Art mit sich, dass durch die Bewegungskompensation die Bewegungsunschärfe weiter reduzierbar ist.
-
Der Gegenstand der Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die Belastung für den Patienten durch eine Reduzierung der Röntgenaufnahmezeit weiter verringerbar ist.
-
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass ein höherer Patientendurchsatz pro Röntgenanlage durchführbar ist.
-
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass eine Reduzierung der Dosis für den Patienten auch dadurch erreichbar ist, dass die bislang nötigen weitreichenden Überlappungen vermeidbar sind und ein Stitching-Algorithmus trotz geringfügiger Überlappungen der aneinander zu reihenden Röntgenaufnahmen anwendbar ist.
-
Die Erfindung wird anhand von schematischen Abbildungen in den Figuren näher erläutert.
-
Es zeigen:
- 1 zeigt eine Röntgenanlage mit einem Röntgenstrahl zu einem ersten Zeitpunkt,
- 2 zeigt die Röntgenanlage mit Teilen eines Röntgenstrahl zu einem zweiten Zeitpunkt und
- 3 zeigt die Röntgenanlage mit bewegungskompensierten Röntgenstrahl zu einem zweiten Zeitpunkt.
-
Bei dieser Röntgenanlage mit bewegbarer Röntgen- und Röntgendetektoreinheit ist eine den Elektronenstrahl der Röntgenquelle der Röntgeneinheit beeinflussende Elektronenstrahlablenkeinheit derart angesteuert, dass beispielsweise eine Bewegungsartefakte reduzierte Ganzkörperaufnahme von einem Patienten erstellbar ist.
-
In den Figuren ist eine schematische Abbildung einer Röntgenanlage RA mit einer Röntgeneinheit RE und einem Flachbilddetektor bzw. Röntgenbilddetektor FD gezeigt. In der schematischen Darstellung der Röntgeneinheit RE ist ein Röntgenstrahl RS, eine Röntgenblendeneinheit RB sowie eine elektronisch steuerbare Elektronenstrahlablenkeinheit EAE für den auf die Anode der Röntgenquelle RQ treffenden Elektronenstrahl gezeigt. Des Weiteren sind die Bewegungsrichtung BR der Röntgeneinheit RE sowie die Bewegungsrichtung BFD des Röntgenbilddetektors FD durch Pfeile angedeutet. Die Tiefenblenden der Röntgeneinheit RE sind auf die Höhe der Patientenachse PA eingestellt. Das Objekt bzw. der Patient P liegt statisch auf der zwischen Röntgenquelle RQ und Röntgendetektor FD positionierten Liege L. Während einer Röntgenschlitzaufnahme wird beispielsweise ein Streifen von 3 bis 6 cm von einer zu röntgenden Region beim Patienten P erfasst. Um die gesamte Länge des Patienten in einem Röntgenbild zu erfassen, wird eine Vielzahl von Röntgenschlitzaufnahmen von dem Objekt P angelegt und beispielsweise mit einem Stitching Algorithmus übergangslos aneinandergefügt. Mit einem auf der Detektoroberfläche des Röntgendetektors FD in den einzelnen Figuren angedeuteten Ring R wird ein örtliches Auftreffen von Röntgenstrahlen RS auf dem Röntgenstrahldetektor veranschaulicht. Gezeigt ist auch der von der Röntgenquelle RQ während eines Röntgenpulses ausgehenden Röntgenstrahl RS. Mit der Darstellung in 1 wird gezeigt, dass der von der Röntgenquelle RQ abgegebene Röntgenstrahl RS, ausgehend von einem ersten Ort zu einem ersten Zeitpunkt t0 bei einer Röntgenschlitzaufnahme den auf der Oberfläche des Röntgenbilddetektors FD angedeuteten Ring R auch abdeckt. Mit 2, insbesondere mit der Detailabbildung zu 2 wird verdeutlicht, dass durch die kontinuierliche Bewegung von Röntgeneinheit RE und evtl. des Röntgenbilddetektors FD Bewegungsartefakte in dem anzulegenden Röntgenbild entstehen. 2 zeigt die Momentaufnahme zu einem Zeitpunkt t1. Teile des zum Zeitpunkt t1 abgegebenen Röntgenstrahls bilden die gleiche Stelle des Patienten nun an dem linken Rand des angedeuteten Rings R auf dem Röntgendetektor FD ab.
-
Mit der zu 2 zusätzlich abgebildeten Detailaufnahme wird gezeigt, dass die von einem zweiten Ort zu einem zweiten Zeitpunkt t1 von der Röntgenquelle RQ ausgehenden Röntgenstrahlen RS nur noch partiell die gleiche Stelle des Patienten P durchleuchtet. Dieser Teil des zu einem zweiten Zeitpunkt t1 von einem zweiten Ort auf einer Trajektorie TR abgegebenen Röntgenstrahls RS trifft links neben dem Ring R auf die Detektorfläche.
-
In 3 wird gezeigt, dass der zum Fokus des Röntgenstrahls RS des Röntgenpulses gelenkte Elektronenstrahl derart durch die Elektronenstrahlablenkungseinheit EAE beeinflusst wird, das der vom Fokus abgehende Röntgenstrahl RS wieder die auf der Detektoroberfläche des Detektors FD vermerkte Markierung R abdeckt. Mit dieser Darstellung wird angedeutet, dass durch die kontinuierliche Beeinflussung des Elektronenstrahls der Röntgenquelle RQ der Röntgenstrahl RS während der gesamten Dauer des Röntgenpulses den angedeuteten Ring R auf dem Röntgenbilddetektor FD abdeckt. Die Bewegung des Röntgenstrahls RS während des Röntgenpulses wird in der Art erreicht, dass der von der Kathode auf die Röntgenanode gerichtete Elektronenstrahl über steuerbare E- oder Magnetfelder derart beeinflusst wird, sodass der Fokuspunkt des Röntgenstrahls RS auf der Röntgenanode derart verschoben wird, sodass durch eine sich verändernde Abstrahlungsrichtung des vom Fokus ausgehenden Röntgenstrahls RS die Bewegung der Röntgeneinheit RE kompensierbar ist. Durch die Beeinflussung des Elektronenstrahls bleibt der Röntgenstrahl RS während eines Röntgenpulses auf den jeweils zu röntgenden Streifen vom Objekt bzw. Patienten P ausgerichtet. Ein die Bewegung der Röntgeneinheit bewegungskompensierender Röntgenstrahl RS bringt den Vorteil mit sich, dass eine größere Auflösung in einem anzulegenden Röntgenbild erreichbar ist. Diese Bewegungskompensation wird wie in der Detailaufnahme zu 3 gezeigt, durch eine Verschiebung des Fokus bewirkt. Schematisch wird eine Art Vorverlegung des Fokus vor Beginn des Röntgenpulses in Bewegungsrichtung der Röntgeneinheit RE und danach eine kontinuierliche Verschiebung des Fokus entgegen der Bewegungsrichtung der Röntgeneinheit RE durchgeführt. Die Verbildlichung der Vorverlegung der Fokusfläche auf der Anode der Röntgenröhre ist mit einem durchgezogenen und die bewegungskompensierende Nachführung des Fokus ist mit einem unterbrochenen Pfeil auf der mit ABR beschrifteten Achse schematisch angedeutet. Diese eine Auslenkung des Röntgenstrahls bewirkende Verschiebung der Fokus kann pro Röntgenschlitzaufnahme einmal oder mehrmals durchgeführt werden. N Röntgenschlitzaufnahmen werden mit einem Stitching Algorithmus zu einer Ganzkörperröntgenaufnahme übergangslos zusammengefügt.
-
Nachfolgend wird am Beispiel einer Ganzkörperröntgenaufnahme unter Zuhilfenahme der zuvor erläuterten Verschiebung des Fokus beschrieben um die Bewegungsartefakte in einem anzulegenden Röntgenbild weiter zu reduzieren.
-
In 1 ist der Start einer Röntgenaufnahme mit dem Röntgenstrahl RS zum Zeitpunkt t0 = 0ms bei bewegter Röntgeneinheit RE, bewegtem Röntgenbilddetektor FD und statisch auf einer Liege L platziertes Objekt bzw. Patient P wiedergegeben. Die Tiefenblenden sind auf die Schlitzbreite eingestellt. Der Schlitz verläuft beispielsweise 90° zur Patientenlängsachse PA.
-
In 2 ist dargestellt, wie am Ende einer Einzelschlitzaufnahme (t1 = 10 ms) Teile des Röntgenstrahls RS nicht mehr die gleich Stelle des Patienten P auf die gleiche Stelle des Flachbilddetektors/Röntgenbilddetektors abbilden, sondern etwa um die Strecke von 0,6mm (10 ms x 6 cm/Sekunde = 0,6 mm) verschoben ist.
-
In 3 wird durch die Elektronenablenkungseinheit EAE eine Ablenkung des Röntgenstrahls der Röntgenquelle RQ derart ausgeführt, dass erst nach einer impulsartigen „Verschiebung“ des Fokus der Röntgenstrahls zum Startpunkt des Röntgenpulses in Bewegungsrichtung der Röntgenquelle RQ eine kontinuierliche Führung des Röntgenstrahls entgegen der Bewegungsrichtung der Röntgenquelle RQ bzw. der Röntgeneinheit RE erfolgt. Das heißt, der Fokus wird zum Startzeitpunkt um die Hälfte der Gesamtbewegung der Röntgeneinheit RE in dessen Bewegungsrichtung versetzt. Bei einem angenommenen Röntgenflachbilddetektor - Fokusabstand von 115 cm, einem Abstand von Fokus zur Patientenmitte bzw. Patientenlängsachse von ca. 70 cm muss der Fokus um 0,6 mm x 70 cm /(115 cm -70 cm) = 0,933 mm korrigiert werden. Die Korrektur ist beginnend mit dem Röntgenimpuls linear ansteigend. Bei einer Geschwindigkeit von 6 cm /Sekunde x 70 cm / 115 cm - 70 cm = 9,33 cm/Sekunde wird der Röntgenstrahl zu Beginn des Röntgenpulses um die Hälfte des Gesamtkorrekturwertes, also um -0,466 mm entgegen der Ausgleichsbewegung des Röntgenstrahls verschoben. Danach wird der Röntgenstrahl RS kontinuierlich derart entgegen der Bewegungsrichtung BR der Röntgeneinheit RE verfahren, sodass der von der Röntgenquelle RQ abgegebene Röntgenstrahl RS während des Röntgenpulses bei gleichzeitigem Verfahrung der Röntgeneinheit RE immer auf die gleiche Stelle des Patienten gerichtet bleibt. Am Ende des Röntgenimpulses beträgt die Gesamtkorrektur + 0,466 mm.
-
In einer weiteren Ausführungsform wird die Bewegung des Röntgenbilddetektors FD nicht kontinuierlich mit der Röntgenquelle verschoben, sondern intervallweise. Der Röntgenbilddetektor FD steht während der Dauer des von der Röntgenquelle RQ ausgehenden Röntgenpulses zwischen dem ersten und zweiten Zeitpunkt t0, t1. Während den kurzzeitigen Pausen zwischen den Röntgenpulsen wird der Röntgenbilddetektor FD um die jeweils zurückgelegte Strecke der Röntgeneinheit RE in Bewegungsrichtung BFD nachgeführt.
-
Bezugszeichenliste
-
- RA
- Röntgenanlage
- RE
- Röntgeneinheit
- RQ
- Röntgenquelle
- ABR
- Richtung der Bewegungskompensation
- RB
- Röntgenblendeneinheit
- EAE
- Elektronenstrahlablenkeinheit
- RS
- Röntgenstrahl
- BR
- Bewegungsrichtung der Röntgeneinheit
- P
- Patient/Objekt
- PA
- Patientenachse
- FD
- Flachbilddetektor/Röntgenbilddetektor
- BFD
- Bewegungsrichtung Flachbilddetektor
- L
- Liegeeinheit
- R
- Ring
