DE102015222076A1

DE102015222076A1 - Röntgeneinrichtung

Info

Publication number: DE102015222076A1
Application number: DE102015222076.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas Mertelmeier; Reiner Franz Schulz
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2015-11-10
Filing date: 2015-11-10
Publication date: 2017-05-11

Abstract

Röntgeneinrichtung zur Erfassung von Bilddaten eines Untersuchungsobjekts (2), die ein kreisbogenförmiges Trägerelement (3), das eine Röntgenquelle (4) mit einem fächerförmigen Abstrahlprofil (5) und einen Röntgendetektor (6) trägt, eine Rotationseinrichtung (7, 32) zur Rotation des Trägerelements (3) um ein Isozentrum (8), eine Verschiebeeinrichtung (12) zur Verschiebung des Isozentrums (8) bezüglich des Untersuchungsobjekts (2), eine Verarbeitungseinrichtung (16) zur Verarbeitung von Messdaten des Röntgendetektors (6) und eine Steuereinrichtung (15) zur Steuerung zumindest der Rotationseinrichtung (7, 32) und der Verschiebeeinrichtung (12) aufweist, wobei die Röntgeneinrichtung (1) einen ersten Betriebsmodus zur Aufnahme zweidimensionaler Bilddaten und einen zweiten Betriebsmodus zur Ermittlung dreidimensionaler Bilddaten durch Aufnahme mehrerer Projektionsbilder aufweist und die Steuereinrichtung (15) dazu eingerichtet ist, in dem ersten Betriebsmodus die Verschiebeeinrichtung (12) derart anzusteuern, dass das Isozentrum (8) kontinuierlich oder in mehreren Schritten senkrecht zu einer durch das Abstrahlprofil (5) aufgespannten Fächerebene (11) verschoben wird, und die Rotationseinrichtung (7, 32) derart anzusteuern, dass ein Rotationswinkel des Trägerelements (3) unverändert bleibt, und in dem zweiten Betriebsmodus die Verschiebeeinrichtung (12) derart anzusteuern, dass das Isozentrum (8) in mehreren Schritten senkrecht zu der Fächerebene (11) verschoben wird, und die Rotationseinrichtung (7, 32) derart anzusteuern, dass ein Rotationswinkel des Trägerelements (3) nach jedem der Schritte der Verschiebung einen vorgegebenen Winkelbereich überstreicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgeneinrichtung zur Erfassung von Bilddaten eines Untersuchungsobjekts, die ein kreisbogenförmiges Trägerelement, das eine Röntgenquelle mit einem fächerförmigen Abstrahlprofil und einen Röntgendetektor trägt, eine Rotationseinrichtung zur Rotation des Trägerelements um ein Isozentrum, eine Verschiebeeinrichtung zur Verschiebung des Isozentrums bezüglich des Untersuchungsobjekts, eine Verarbeitungseinrichtung zur Verarbeitung von Messdaten des Röntgendetektors und eine Steuereinrichtung zur Steuerung zumindest der Rotationseinrichtung und der Verschiebeeinrichtung aufweist. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Röntgeneinrichtung.
Röntgenbasierte Bildgebung wird im medizinischen Bereich sowie in anderen Bereichen, beispielsweise der Qualitätskontrolle, einerseits zur zweidimensionalen Bildgebung eingesetzt, bei der einzelne oder mehrere aufeinanderfolgende Durchleuchtungsbilder eines Objekts aufgenommen werden. Andererseits kann durch eine Aufnahme mehrerer Projektionsbilder aus unterschiedlichen Winkeln ein 3D-Bild rekonstruiert werden. Zur 3D-Bildgebung werden häufig sogenannte Computertomographen genutzt, die eine in einem Gehäuse rotierende Gantry nutzen, um Projektionsbilder aus einer Vielzahl von Perspektiven aufzunehmen, aus denen ein 3D-Bilddatensatz rekonstruierbar ist.
Problematisch ist hierbei, dass Computertomographen technisch aufwendig und somit kaum günstig herstellbar sind. Zudem werden für die Computertomographie relativ grob auflösende Röntgendetektoren genutzt, um hohe Bildwiederholraten zu erreichen. Aus einzelnen Projektionsbildern zusammengestellte Topogramme erreichen daher üblicherweise nicht die Bildqualität von Röntgenaufnahmen, die in einer Röntgeneinrichtung zur 2D-Bildgebung aufgenommen sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Röntgeneinrichtung anzugeben, die technisch einfach aufgebaut und somit günstig herstellbar ist, wobei dennoch eine hochwertige 2D- und 3D-Bildgebung erreichbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Röntgeneinrichtung der eingangs genannten Art gelöst, wobei die Röntgeneinrichtung einen ersten Betriebsmodus zur Aufnahme zweidimensionaler Bilddaten und einen zweiten Betriebsmodus zur Ermittlung dreidimensionaler Bilddaten durch Aufnahme mehrerer Projektionsbilder aufweist und die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, in dem ersten Betriebsmodus die Verschiebeeinrichtung (12) derart anzusteuern, dass das Isozentrum (8) kontinuierlich oder in mehreren Schritten senkrecht zu einer durch das Abstrahlprofil (5) aufgespannten Fächerebene (11) verschoben wird, und die Rotationseinrichtung (7, 32) derart anzusteuern, dass ein Rotationswinkel des Trägerelements (3) unverändert bleibt, und in dem zweiten Betriebsmodus die Verschiebeeinrichtung (12) derart anzusteuern, dass das Isozentrum (8) in mehreren Schritten senkrecht zu der Fächerebene (11) verschoben wird, und die Rotationseinrichtung (7, 32) derart anzusteuern, dass ein Rotationswinkel des Trägerelements (3) nach jedem der Schritte der Verschiebung einen vorgegebenen Winkelbereich überstreicht.
Erfindungsgemäß wird somit eine Röntgeneinrichtung vorgeschlagen, die je nach Betriebsmodus zur Aufnahme beziehungsweise Ermittlung von zweidimensionalen oder dreidimensionalen Bilddaten dient. Unabhängig vom Betriebsmodus erfolgt eine Verschiebung eines Isozentrums, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Fächerebene der Röntgenquelle erfolgt. Die Verschiebung des Isozentrums bezüglich des Untersuchungsobjekts kann erfolgen, indem das Trägerelement und/oder ein das Untersuchungsobjekt tragendes weiteres Element durch die Verschiebeeinrichtung verschoben werden. Das Abstrahlprofil wird somit über das Untersuchungsobjekt geführt. Die Erfassung von Bilddaten ist vorzugsweise zu der Verschiebung des Isozentrums und/oder der Rotation des Trägerelements synchronisiert.
Im ersten Betriebsmodus werden während der kontinuierlichen Verschiebung oder nach den einzelnen Verschiebungsschritten jeweils Bilddaten durch den Röntgendetektor erfasst, die eine Projektion einer oder mehrerer Schichten des Untersuchungsobjekts beschreiben. Die Synchronisation der Verschiebung und der Erfassung kann derart erfolgen, dass zeitlich aufeinanderfolgend erfasste Bilddaten jeweils Projektionen unmittelbar benachbarter Schichten beschreiben und/oder dass die Projektion wenigstens einer der Schichten durch beide aufeinanderfolgend erfasste Bilddaten beschrieben ist. Dies ermöglicht ein Zusammenfügen der einzelnen Projektionen zu einem zweidimensionalen Projektionsbild.
Eine dreidimensionale Bildgebung beziehungsweise die Aufnahme mehrerer Projektionsbilder hierfür wird ermöglicht, indem nach jedem Verschiebungsschritt das Trägerelement rotiert wird, um mehrere Projektionen jeweils einer oder mehrerer Schichten des Untersuchungsobjekts aus verschiedenen Richtungen aufzunehmen. Die nach verschiedenen Verschiebungsschritten erfassten Projektionen mit jeweils gleicher Aufnahmerichtung können, wie zur zweidimensionalen Bildgebung erläutert, zu zweidimensionalen Projektionsbilder zusammengefasst werden, wonach aus den zweidimensionalen Projektionsbildern ein dreidimensionaler Bilddatensatz rekonstruiert werden kann. Dies ist beispielsweise durch eine gefilterte Rückprojektion möglich. Durch Anwendung verschiedener im Stand der Technik bekannter Algorithmen kann eine Bildrekonstruktion auch dann erfolgen, wenn Projektionen nur für einen eingeschränkten Winkelbereich bereitstehen oder die Winkelabstände zwischen den einzelnen Aufnahmewinkeln groß sind. Dieses Vorgehen wird als „short-scan CT“ bzw. „sparse-view CT“ bezeichnet.
Das Trägerelement kann ein C-Bogen oder ein O-Bogen sein, das heißt ein offenes Ringsegment oder ein geschlossener Ring. Das Überstreichen des vorgegebenen Winkelbereichs kann kontinuierlich oder in mehreren diskreten Schritten erfolgen. Die Steuereinrichtung kann zusätzlich die Röntgenquelle steuern. Vorzugsweise wird die Röntgenquelle im ersten und/oder im zweiten Betriebsmodus zur kontinuierlichen Strahlungsabgabe angesteuert, wobei die Erfassung von Detektordaten synchronisiert zur Verschiebung des Isozentrums bzw. zur Rotation des Trägerelements um das Isozentrum erfolgt. Alternativ kann die Röntgenquelle diskrete Röntgenpulse abgeben. Die Röntgenpulse können insbesondere zu der Verschiebung und/oder der Rotation synchronisiert sein. Es kann wenigstens ein Röntgenpuls pro diskretem Rotationsschritt oder pro Verschiebeschritt abgegeben werden.
Die Röntgenquelle kann eine Blende umfassen, um einen Fächerwinkel und/oder eine Breite des fächerförmigen Abstrahlprofils zu begrenzen. Ergänzend oder alternativ kann ein Kollimator vorgesehen sein, um die abgegebene Röntgenstrahlung in der Richtung senkrecht zur Fächerebene parallel zu richten.
Der Röntgendetektor und die Röntgenquelle können ortsfest und einander gegenüberliegend an dem Trägerelement angeordnet sein. Die Anordnung kann vorzugsweise derart erfolgen, dass die Fächerebene im Wesentlichen senkrecht zu einer Rotationsachse liegt, um die das Trägerelement durch die Rotationseinrichtung rotierbar ist. Die Fächerebene kann im Wesentlichen senkrecht oder parallel zu einer durch das kreisbogenförmige Trägerelement aufgespannten Ebene liegen.
Ein Isozentrum beschreibt im Kontext der vorliegenden Erfindung einen Punkt beziehungsweise einen Bereich, an dem eine Strahlungsintensität einer von der Röntgenquelle mit konstanter Abstrahlintensität abgestrahlten Strahlung durch eine Rotation des Trägerelements um das Isozentrum im Wesentlichen nicht verändert wird.
An der Röntgeneinrichtung kann ein Stützelement vorgesehen sein, das das Trägerelement beziehungsweise die das Trägerelement tragende Rotationseinrichtung stützt. Dieses kann bei einer einseitigen Stützung des Trägerelements, beispielsweise wenn dieses als C-Bogen ausgebildet ist, ein Gegengewicht umfassen.
Der Röntgendetektor kann mehrere separat auslesbare Detektorelemente umfassen. Der Röntgendetektor kann ein Detektor auf Basis von amorphem Silizium oder CMOS-Technologie sein. Er kann einen Szintillator als Röntgenkonverter umfassen, vorzugsweise einen Szintillator auf Cäsiumjodid- oder auf Gadoliniumoxysulfidbasis. Der Röntgendetektor kann mehrere matrixartig in Zeilen und Spalten angeordnete, separat auslesbare Detektorelemente umfassen, wobei die Zeilen parallel und die Spalten senkrecht zu der Fächerebene verlaufen, wobei die Anzahl der Spalten wenigstens zehnmal, insbesondere wenigstens hundertmal, größer ist als die Anzahl der Zeilen. Die Zeilen verlaufen hierbei im Wesentlichen parallel und die Spalten im Wesentlichen senkrecht zur Fächerebene. Geringe Abweichungen können beispielsweise aufgrund von Produktionstoleranzen auftreten. Die Detektorelemente können gitterförmig, insbesondere in einem rechteckigen Gitter, angeordnet sein. Die Detektorfläche kann rechteckig sein. Bei dem Röntgendetektor handelt es sich vorzugsweise um einen Zeilendetektor mit wenigen Zeilen und wenigstens zehnmal oder wenigstens hundertmal so vielen Spalten. Der Röntgendetektor kann beispielsweise fünf bis vierzig Zeilen, vorzugsweise wenigstens 10 Zeilen, und 2000 bis 4000 Spalten, vorzugsweise wenigstens 3000 Spalten, aufweisen. Die Zeilen- beziehungsweise Spaltenbreite kann < 1 mm, vorzugsweise < 500 µm, insbesondere 200 µm oder kleiner, sein.
Zur Verbesserung der Bildqualität kann im ersten Betriebsmodus das im Folgenden beschriebene TDI-Verfahren (time delay and integration) eingesetzt werden. Die Verarbeitungseinrichtung und/oder der Röntgendetektor können dazu eingerichtet sein, im ersten Betriebsmodus eine Gesamtintensität für wenigstens einen Bildpunkt der Bilddaten zu bestimmen, indem zeitlich beabstandet erfasste Intensitäten verschiedener, in der gleichen Spalte benachbart angeordneter Detektorelemente summiert werden. Erfolgt beispielsweise die Verschiebung im ersten Betriebsmodus derart, dass der Röntgendetektor zwischen jeweils zwei Auslesevorgängen um eine Zeilenbreite verschoben wird, so ist die Abbildung des Untersuchungsobjekts auf dem Röntgendetektor jeweils um eine Zeile verschoben. Wird eine durch eines der Detektorelemente bei einem Auslesevorgang erfasste Strahlungsintensität mit einer Strahlungsintensität addiert, die durch ein in der gleichen Spalte und in einer benachbarten Zeile liegendes Detektorelement bei dem vorangehenden Auslesevorgang erfasst wurde, werden somit Intensitäten addiert, die einen gleichen Abschnitt des Untersuchungsobjekts betreffen, die jedoch aus unterschiedlichen Auslesevorgängen stammen. Eine entsprechende Addition kann für mehrere, insbesondere für alle Zeilen einer Spalte erfolgen. Das beschriebene Vorgehen ermöglicht es, auch bei geringer Strahlungsintensität einen hohen Kontrast zu erreichen. Erfolgt eine Bewegung und/oder eine Belichtung durch die Röntgenquelle kontinuierlich, kann eine Verschmierung der Bilddaten aufgrund einer Relativbewegung der Röntgenquelle beziehungsweise des Röntgendetektors zu dem Untersuchungsobjekt reduziert werden.
Die beschriebene Bestimmung der Gesamtintensität kann erfolgen, indem die durch die einzelnen Detektorelemente jeweils erfassten Intensitäten nach jedem Auslesevorgang durch die Verarbeitungseinrichtung summiert werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Bestimmung der Gesamtintensität bereits im Röntgendetektor erfolgt. Beispielsweise kann der Röntgendetektor ein Detektionselement auf CCD-Basis umfassen, bei dem aufgrund einer einfallenden Strahlungsintensität Ladungen in einzelnen Detektorelementen gesammelt werden. Ein Auslesen solcher CCD-Elemente kann erfolgen, indem Ladungen in mehreren diskreten Schritten entlang einer Zeile oder Spalte zu einem Auswerteelement geführt werden. Hierbei können ausreichend viele Schritte durchgeführt werden, um alle Detektorelemente auszulesen, also die in jedem der Detektorelemente angesammelten Ladungen zum Auswerteelement zu führen. Ein zeitverzögertes Integrieren über benachbarte Zeilen kann jedoch erreicht werden, indem beispielsweise für jeden Auslesevorgang an den Detektorelementen des Röntgendetektors gesammelte Ladungen um nur jeweils eine Zeile verschoben werden. Hierdurch erfolgt eine Summation der erfassten Intensitäten zu einer Gesamtintensität innerhalb der einzelnen Detektorelemente.
Die Verarbeitungseinrichtung und/oder der Röntgendetektor können dazu eingerichtet sein, im zweiten Betriebsmodus eine Gesamtintensität für wenigstens einen Bildpunkt wenigstens eines der Projektionsbilder zu bestimmen, indem zeitgleich erfasste Intensitäten verschiedener benachbarter Detektorelemente summiert werden („Binning“). Insbesondere können Intensitäten von rechteckigen oder quadratischen Gruppen von Detektorelementen summiert werden. Eine entsprechende Summation kann für alle Bildpunkte, mit einer möglichen Ausnahme der Randpunkte, erfolgen. Es können einzelne Erfassungsintensitäten der Detektorelemente an die Verarbeitungseinrichtung bereitgestellt und dort summiert werden. Andererseits ist es möglich, die Summation bereits im Röntgendetektor selbst vorzunehmen, indem beispielsweise in einzelnen Detektorelementen aufgrund der Röntgenstrahlung angesammelte Ladungserträge zum Auslesen zusammengeführt werden. Durch dieses Gruppieren von Bildpunkten kann das Signal-zu-Rausch-Verhältnis erhöht und die Datenrate reduziert werden, wobei die Ortsauflösung verringert wird.
In einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Röntgeneinrichtung werden im zweiten Betriebsmodus die Intensitäten mehrerer Detektorelemente jeweils einer Spalte summiert, wodurch die Schichtdicke einer jeweils erfassten Schicht bestimmbar ist. Vorzugsweise ist die Zeilenzahl des Detektors ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der summierten Zeilen. Es können zudem Intensitäten von Detektorelementen mehrerer Spalten summiert werden, wobei vorzugsweise die Anzahl der Zeilen und der Spalten, über die jeweils summiert wird, gleich ist. Beispielsweise kann ein Detektor mit fünf Zeilen und zweitausend Spalten genutzt werden. Die fünf Zeilen und jeweils fünf der Spalten können zusammengefasst werden, das heißt Intensitäten der in ihnen angeordneten Detektorelemente können jeweils zu einer Gesamtintensität addiert werden. Somit wird ein Zeilendetektor mit einer Zeile und vierhundert Detektionsbereichen in dieser Zeile bereitgestellt. Eine entsprechende Gruppierung von Detektorelementen kann vorteilhaft sein, wenn zur Bereitstellung dreidimensionaler Bilddaten Projektionsbilder für eine Vielzahl von Rotationswinkeln erfasst werden sollen. Durch ein „Binning“, also eine Zusammenfassung von Detektorelementen, kann eine erforderliche Strahlungsintensität und/oder eine Belichtungszeit für ein einzelnes der Projektionsbilder reduziert werden. Die damit einhergehende Reduktion der Auflösung ist häufig unwesentlich, da in dreidimensionalen Bilddaten häufig keine so hohe Auflösung erreicht werden soll, wie in zweidimensionalen Bilddaten.
Die Verschiebeeinrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Rotationseinrichtung und/oder das Trägerelement, insbesondere auf wenigstens einer Schiene, zu verschieben. Alternativ oder ergänzend kann die Verschiebeeinrichtung dazu dienen, eine Lagereinrichtung für das Untersuchungsobjekt bezüglich des Trägerelements zu verschieben. Das Trägerelement kann durch die Rotationseinrichtung ortsfest gehaltert sein, wobei die Rotationseinrichtung durch die Verschiebeeinrichtung auf Schienen geführt verschiebbar ist.
Ein Maximalwinkelbereich, über den der Rotationswinkel des Trägerelements durch die Rotationseinrichtung variierbar ist, kann durch eine Lagerung des Trägerelements an der Rotationseinrichtung und/oder durch die Steuereinrichtung auf höchstens 360° begrenzt sein. Es ist daher möglich, dass keine mehrfachen Rotationen des Trägerelements möglich sind. Der Maximalwinkelbereich kann auch auf einem kleineren Winkelbereich, beispielsweise maximal 240°, begrenzt sein. Vorzugsweise kann er auf einen Winkelbereich begrenzt sein, der im Wesentlichen der Summe aus 180° und dem Fächerwinkel des Abstrahlprofils entspricht.
Der Röntgendetektor und/oder die Röntgenquelle können durch ein Kabel mit der Steuereinrichtung und/oder der Verarbeitungseinrichtung verbunden sein. Eine Verbindung kann vorzugsweise ohne Schleifkontakt erfolgen. Dies ist besonders dann möglich, wenn, wie oben erläutert, der Maximalwinkelbereich der Rotation des Trägerelements begrenzt wird. Das Kabel kann ein durchgehendes Kabel sein, das den Röntgendetektor beziehungsweise die Röntgenquelle mit der Steuereinrichtung beziehungsweise der Verarbeitungseinrichtung verbindet. Das Kabel kann fest oder über jeweils einen Stecker oder ähnliches mit den genannten Elementen verbunden sein.
Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, in dem zweiten Betriebsmodus die Rotationseinrichtung derart anzusteuern, dass der Rotationswinkel des Trägerelements nach wenigstens einem Schritt der Verschiebung den vorgegebenen Winkelbereich entweder einmal in eine erste und einmal in eine entgegengesetzte zweite Rotationsrichtung überstreicht, oder dass der Rotationswinkel den Winkelbereich nach aufeinanderfolgenden Schritten der Verschiebung in einander entgegengesetzte Rotationsrichtungen überstreicht. Die ermöglicht es, mehrfache Umdrehungen des Trägerelements zu vermeiden und dennoch einen Winkelbereich wiederholt zu überstreichen.
Das Trägerelement kann eine geschlossene Ringform aufweisen. Ein derart geschlossener Bogen, der als O-Bogen bezeichnet werden kann, umgibt das Untersuchungsobjekt ringförmig. Hierdurch wird eine Stabilität des Trägerelements erhöht und relative Schwingungen zwischen Röntgenquelle und Röntgendetektor können minimiert werden. Ein O-Bogen kann beispielsweise an einem Punkt bodenseitig und/oder an zwei Punkten seitlich gelagert sein. Eine Drehung des Trägerelements durch die Rotationseinrichtung kann durch eine Einkopplung eines Drehmoments an einem oder mehreren der genannten Lagerpunkte erfolgen.
Das Gehäuse der Röntgeneinrichtung im Bereich des Trägerelements kann durch das Trägerelement selbst oder ein mit dem Trägerelement mitrotierendes Gehäuseelement gebildet sein. Insbesondere kann kein bezüglich der Rotationseinrichtung drehfestes Gehäuse vorgesehen sein, das das rotierbare Trägerelement umgibt. Bei einer Nutzung eines O-Bogens wird somit eine offene Gantry ohne Gehäuse gebildet. Dies ermöglicht einen gegenüber geschlossenen Gantries, wie sie beispielsweise bei Computertomographen genutzt werden, einfacheren und günstigeren Aufbau der erfindungsgemäßen Röntgeneinrichtung und einen besseren Zugang zum Patienten. Die Röntgenquelle kann derart ausgebildet und/oder an dem Trägerelement angeordnet sein, dass die Fächerebene zwischen einer ersten und einer zweiten Orientierung bezüglich des Trägerelements rotierbar ist, wobei die Fächerebene in der ersten Orientierung im Wesentlichen parallel und in der zweiten Orientierung im Wesentlichen senkrecht zu einer durch das Trägerelement aufgespannten Trägerelementebene liegt, wodurch beispielsweise eine Bildgebung an einem stehenden Patienten ermöglicht wird. Die Orientierung kann, beispielsweise durch produktionsbedingte Schwankungen, von der parallelen oder senkrechten Orientierung bezüglich der Trägerelementebene abweichen. Die Fächerebene kann dadurch rotiert werden, dass die Orientierung einer Blende und/oder eines Kollimators gegenüber einer Röntgenröhre bzw. einem Röntgentarget geändert wird. Alternativ kann die gesamte Röntgenquelle rotiert werden. Die Rotation kann manuell oder durch einen Aktor erfolgen. Vorzugsweise ist auch der Röntgendetektor entsprechend der Röntgenquelle rotierbar.
In der erfindungsgemäßen Röntgeneinrichtung soll die Verschiebung des Isozentrums im Wesentlichen senkrecht zu der Fächerebene erfolgen. Die Rotation des Trägerelements erfolgt vorzugsweise im Wesentlichen in der Fächerebene. Ist die Fächerebene im Wesentlichen parallel zu der Trägerelementebene, so erfolgt die Rotation in der Trägerelementebene und vorzugsweise um einen Mittelpunkt jenes Kreises, für den das kreisbogenförmige Trägerelement einen Kreisbogen bildet. Ist die Fächerebene im Wesentlichen senkrecht zu der Trägerelementebene, erfolgt die Rotation senkrecht zu der Trägerelementebene. Beispielsweise kann ein C-Bogen oder ein ausreichend großer O-Bogen propellerartig um eine seitliche Aufhängachse rotieren, womit insbesondere eine Erfassung eines Kopfes oder von äußeren Extremitäten eines Untersuchungsobjekts möglich ist. Hierbei ist es möglich, dass das Trägerelement mehrere Umdrehungen durchführt. Es ist jedoch auch ein Hin- und Herschwingen, also ein Überstreichen von Winkelbereichen in einander entgegengesetzte Richtungen, wie vorangehend erläutert, möglich.
Neben der erfindungsgemäßen Röntgeneinrichtung betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Röntgeneinrichtung zur Erfassung von Bilddaten eines Untersuchungsobjekts, wobei die Röntgeneinrichtung ein kreisbogenförmiges Trägerelement, das eine Röntgenquelle mit einem fächerförmigen Abstrahlprofil und einen Röntgendetektor trägt, eine Rotationseinrichtung zur Rotation des Trägerelements um ein Isozentrum, eine Verschiebeeinrichtung zur Verschiebung des Isozentrums bezüglich des Untersuchungsobjekts, eine Verarbeitungseinrichtung zur Verarbeitung von Messdaten des Röntgendetektors und eine Steuereinrichtung zur Steuerung zumindest der Rotationseinrichtung und der Verschiebeeinrichtung umfasst, wobei durch die Röntgeneinrichtung in einem ersten Betriebsmodus zweidimensionale Bilddaten aufgenommen werden und in einem zweiten Betriebsmodus dreidimensionale Bilddaten ermittelt werden, indem mehrere Projektionsbilder aufgenommen werden, wobei in dem ersten Betriebsmodus die Verschiebeeinrichtung (12) derart angesteuert wird, dass das Isozentrum (8) kontinuierlich oder in mehreren Schritten senkrecht zu einer durch das Abstrahlprofil (5) aufgespannten Fächerebene (11) verschoben wird, und die Rotationseinrichtung (7, 32) derart angesteuert wird, dass ein Rotationswinkel des Trägerelements (3) unverändert bleibt, und in dem zweiten Betriebsmodus die Verschiebeeinrichtung (12) derart angesteuert wird, dass das Isozentrum (8) in mehreren Schritten senkrecht zu der Fächerebene (11) verschoben wird, und die Rotationseinrichtung (7, 32) derart angesteuert wird, dass ein Rotationswinkel des Trägerelements (3) nach jedem der Schritte der Verschiebung einen vorgegebenen Winkelbereich überstreicht. Die Verarbeitung der Messdaten umfasst insbesondere eine Bildrekonstruktion.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit den zur erfindungsgemäßen Röntgeneinrichtung erläuterten Merkmalen mit den dort erläuterten Vorteilen entsprechend weitergebildet werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung zeigen die folgenden Ausführungsbeispiele sowie die zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigen schematisch:
1 und 2 verschiedene Ansichten eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Röntgeneinrichtung,
3 eine Detailansicht des Röntgendetektors der in 1 und 2 dargestellten Röntgeneinrichtung,
4 und 5 ein zweites und drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Röntgeneinrichtung, und
6 und 7 zwei Ansichten eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Röntgeneinrichtung.
Die 1 und 2 zeigen zwei Ausführungsbeispiele einer Röntgeneinrichtung 1 zur Erfassung von Bilddaten eines Untersuchungsobjekts 2. Die Röntgeneinrichtung 1 weist ein kreisbogenförmiges Trägerelement 3 auf, das eine Röntgenquelle 4 mit einem fächerförmigen Abstrahlprofil 5 und einen Röntgendetektor 6 trägt. Durch eine Rotationseinrichtung 7 ist das Trägerelement 3 um ein Isozentrum 8 rotierbar. Bei einer Rotation um das Isozentrum 8 wird das Trägerelement 3, wie durch den Doppelpfeil 9 angedeutet ist, innerhalb der Rotationseinrichtung 7 verschoben, so dass die Röntgenquelle 4 und der Röntgendetektor 6 kreisförmig um das Isozentrum 8 und somit um das Untersuchungsobjekt 2 geführt werden. Diese Verschiebung kann beispielsweise durch ein nicht gezeigtes Zahnrad der Rotationseinrichtung 7, das in eine nicht gezeigte Zahnschiene des Trägerelements 3 eingreift, realisiert werden.
Die Röntgeneinrichtung 1 ist, wie durch den Doppelpfeil 10 dargestellt, senkrecht zu einer durch das Abstrahlprofil 5 aufgespannten Fächerebene 11 verschiebbar. Hierzu umfasst die Röntgeneinrichtung 1 eine Verschiebeeinrichtung 12, die die Rotationseinrichtung 7 in einer Schiene 13 bezüglich des Untersuchungsobjekts 2 verschiebt. Die Verschiebeeinrichtung 12 kann beispielsweise implementiert werden, indem an einem in der Schiene 13 geführten Fuß der Röntgeneinrichtung 1 wenigstens ein nicht gezeigter Aktor, beispielsweise ein Motor mit einem Zahnrad, das in eine an der Schiene 13 angeordnete Zahnschiene eingreift, vorgesehen ist.
Durch die Rotationseinrichtung 7 wird eine Rotation des Abstrahlprofils 5 um das Isozentrum 8 und somit um die Rotationsachse 14 ermöglicht. Die Verschiebeeinrichtung 12 ermöglicht eine Verschiebung des Isozentrums 8 entlang der Rotationsachse 14. Zur Bildaufnahme wird sowohl die Verschiebeeinrichtung 12 als auch die Rotationseinrichtung 7 durch die Steuereinrichtung 15 gesteuert. Die Steuereinrichtung 15 steuert zudem die Röntgenquelle 4, um Röntgenstrahlung abzugeben.
Durch den Röntgendetektor 6 erfasste Messdaten werden an die Verarbeitungseinrichtung 16 bereitgestellt, die diese im Rahmen einer Bildrekonstruktion verarbeitet und über eine nicht gezeigte Benutzerschnittstelle zweidimensionale und/oder dreidimensionale Bilddaten an einen Benutzer bereitstellt und/oder diese zur Weiterverarbeitung speichert. Der Betrieb der Steuereinrichtung 15 und der Verarbeitungseinrichtung 16 ist synchronisiert. Die Steuereinrichtung 15 und die Verarbeitungseinrichtung 16 können zudem gemeinsam in einer Einrichtung implementiert sein.
Die Verbindung der Steuereinrichtung 15 beziehungsweise der Verarbeitungseinrichtung 16 zu der Röntgenquelle 4, der Rotationseinrichtung 7 und der Verschiebeeinrichtung 12 beziehungsweise zu dem Röntgendetektor 6 erfolgt jeweils durch ein Kabel 17. Im Gegensatz zu einem Computertomographen erfolgt in der Röntgeneinrichtung 1 die Lagerung und Steuerung der Rotation des Trägerelements 3 derart, dass ein maximaler Rotationswinkel begrenzt ist und somit insbesondere keine mehrfachen Umdrehungen des Trägerelements 3 auftreten. Hierdurch ist es möglich, die Kontaktierung der verschiedenen Elemente durch Kabelverbindungen durchzuführen, womit eine technisch aufwendige Nutzung von Schleifkontakten oder ähnlichem vermieden werden kann. Um das Gewicht des Trägerelements 3 und der Rotationseinrichtung 7 sowie der Röntgenquelle 4 und des Röntgendetektors 6 auszugleichen und den Schwerpunkt der Röntgeneinrichtung 1 in den Bereich der Schiene 13 zu verlagern, ist ein Gegengewicht 18 vorgesehen.
Die Röntgeneinrichtung 1 weist zwei Betriebsmodi auf, wobei sie in einem ersten Betriebsmodus zur Aufnahme von zweidimensionalen Bilddaten und in einem zweiten Betriebsmodus zur Ermittlung dreidimensionaler Bilddaten durch Aufnahme mehrerer Projektionsbilder ausgebildet ist. Um dies zu ermöglichen, ist die Steuereinrichtung 15 dazu eingerichtet, im ersten Betriebsmodus die Verschiebeeinrichtung 12 derart anzusteuern, dass das Isozentrum 8 kontinuierlich oder in mehreren Schritten senkrecht zu der durch das Abstrahlprofil 5 aufgespannten Fächerebene 11 verschoben wird. Zudem steuert sie die Rotationseinrichtung 7 derart an, dass ein Rotationswinkel des Trägerelements 3 unverändert bleibt. Im zweiten Betriebsmodus steuert sie die die Verschiebeeinrichtung 12 derart an, dass das Isozentrum 8 in mehreren Schritten senkrecht zu der Fächerebene 11 verschoben wird, und die Rotationseinrichtung 7 derart an, dass ein Rotationswinkel des Trägerelements nach jedem der Schritte der Verschiebung einen vorgegebenen Winkelbereich überstreicht.
Das erläuterte Vorgehen ermöglicht es, zur Erfassung von zwei- und dreidimensionalen Bilddaten einen Röntgendetektor 6 zu nutzen, dessen Ausdehnung senkrecht zur Fächerebene 11, wie in 2 gezeigt, relativ gering ist, womit der genutzte Röntgendetektor relativ günstig und einfach herstellbar ist. Eine Detailansicht des Röntgendetektors 6 ist in 3 perspektivisch dargestellt. Der Röntgendetektor 6 weist mehrere in Zeilen 19, 20, 21 und Spalten 22, 23 angeordnete, separat auslesbare Detektorelemente 24 auf. Die Zeilen 19, 20, 21 verlaufen parallel zu der Fächerebene 11 und die Spalten 22, 23 verlaufen senkrecht hierzu. Der Röntgendetektor 6 weist fünf Zeilen 19, 20, 21 und zweitausend Spalten 22, 23 auf, von denen nur einige gezeigt sind. Die Detektorelemente 24 sind in einem Gitter mit einer Gitterkonstante von 200 µm angeordnet. Bei den Detektorelementen 24 handelt es sich um Detektorelemente auf Basis von anorganischem Silizium oder auf Basis von CMOS-Technologie. Als vorgeschalteter Röntgenkonverter wird ein Szintillator auf Cäsiumjodid- oder Gadoliniumoxysulfidbasis genutzt.
Um eine hohe Qualität der Messdaten zu erreichen, werden im ersten und im zweiten Betriebsmodus verschiedene Auslesestrategien für die einzelnen Detektorelemente 24 genutzt. Hierbei wird ausgenutzt, dass das Abstrahlprofil 5 in die Richtung senkrecht zur Fächerebene 11 eine gewisse Breite aufweist. Eine entsprechende Breite kann durch die Röntgenquelle 4 selbst bestimmt sein, es können jedoch auch eine Blende und/oder ein Kollimator genutzt werden, um eine Breite des Abstrahlprofils 5 senkrecht zur Fächerebene 11 vorzugeben. Die Breite des Abstrahlprofils entspricht im Wesentlichen der Anzahl der Zeilen 19, 20, 21 multipliziert mit der jeweiligen Zeilenbreite. Bei fünf Zeilen 19, 20, 21 und einer Zeilenbreite von 200 µm entspricht dies einer Profilbreite von ca. 1 mm. Während des Betriebs der Röntgenquelle 4 werden somit alle Zeilen 19, 20, 21 des Röntgendetektors 6 und vorzugsweise auch alle Spalten 22, 23 belichtet.
Im ersten Betriebsmodus werden zweidimensionale Bilddaten aufgenommen, wobei eine möglichst hohe Auflösung bei einer möglichst gleichmäßigen Bewegung des Trägerelements bezüglich des Untersuchungsobjekts 2 erreicht werden soll. Hierzu wird vorzugsweise die Röntgenquelle 4 zur kontinuierlichen Strahlungsabgabe und die Verschiebeeinrichtung 12 zur kontinuierlichen Verschiebung des Isozentrums 8 angesteuert, wobei die Messdatenerfassung durch den Röntgendetektor 6 zu der Verschiebung des Isozentrums 8 synchronisiert wird. Während eines Erfassungsintervalls des Röntgendetektors 6 wird der Röntgendetektor 6 jeweils um eine Zeilenbreite in die durch den Pfeil 25 angezeigte Richtung verschoben. Ein Bereich des Untersuchungsobjekts, der bei einer ersten Messdatenerfassung in der Zeile 19 abgebildet wird, wird bei der darauffolgenden zweiten Messdatenerfassung in der Zeile 20 und in einer dritten Messdatenerfassung in der Zeile 21 abgebildet. In einer alternativen Ausführungsform kann die Verschiebung in diskreten Schritten erfolgen und/oder die Röntgenquelle kann zur Erzeugung diskreter Röntgenpulse angesteuert werden.
Ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis und/oder ein Kontrast der zweidimensionalen Bilddaten kann dadurch verbessert werden, dass durch die Detektorelemente 24 erfasste Intensitäten, die jeweils den gleichen Bereich eines Untersuchungsobjekts zu unterschiedlichen Zeiten abbilden, summiert werden. Daher kann in dem ersten Betriebsmodus eine Gesamtintensität für einen Bildpunkt der Bilddaten bestimmt werden, indem zeitlich beabstandet erfasste Intensitäten verschiedener, in der gleichen Spalte angeordneter Detektorelemente summiert werden. Beispielsweise kann eine Intensität für einen Bildpunkt ermittelt werden, indem die Intensität des Detektorelements 24 aus der Zeile 21 mit der Intensität aus der Zeile 20 der vorangehenden Messdatenerfassung und der Intensität aus der Zeile 19 einer weiteren vorangehenden Messdatenerfassung addiert wird. Vorzugsweise werden alle fünf Zeilen 19, 20, 21 im Rahmen dieser Summenbildung genutzt, so dass die Summation über fünf zeitlich aufeinanderfolgende Messdatenerfassungen erfolgt. In den einzelnen Messdatenerfassungen werden jeweils Messdaten erfasst, die eine Projektion einer Schicht oder mehrerer Schichten des Untersuchungsobjekts beschreiben. Diese einzelnen Schichtprojektionen können durch die Verarbeitungseinrichtung 16 zu einem zweidimensionalen Projektionsbild zusammengefügt werden.
Eine entsprechende Integration über mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Messdatenerfassungen kann durch die Verarbeitungseinrichtung 16 erfolgen, es ist jedoch auch möglich, sie direkt im Röntgendetektor 6 durchzuführen. Beispielsweise erfolgt ein Auslesen von CCD-Detektoren häufig dadurch, dass in einzelnen Pixeln gesammelte Ladungsintensitäten schrittweise zu einer Ausleseeinrichtung am Rand des Detektors verschoben werden. Erfolgt im Röntgendetektor 6 nach jeder Messdatenerfassung nur eine Verschiebung um eine Zeile 19, 20, 21, wird somit bereits auf Detektorebene die vorangehend beschriebene Summation über zeitlich aufeinanderfolgende Messdatenerfassungen erreicht.
Bei einer Erfassung von dreidimensionalen Bilddaten im zweiten Betriebsmodus ist es erforderlich, nach jedem der Schritte der Verschiebung mehrere Projektionen jeweils einer oder mehrerer Schichten des Untersuchungsobjekts aufzunehmen. Dies kann zu langen Messzeiten führen, die soweit möglich reduziert werden sollen. Zugleich ist bei dreidimensionalen Bilddaten jedoch häufig eine geringere Auflösung erforderlich. Daher ist in der Röntgeneinrichtung 1 die Verarbeitungseinrichtung 16 und/oder der Röntgendetektor 6 dazu eingerichtet, im zweiten Betriebsmodus eine Gesamtintensität für wenigstens einen Bildpunkt wenigstens eines der Projektionsbilder zu bestimmen, indem zeitgleich erfasste Intensitäten verschiedener der Detektorelemente 24 summiert werden („Binning“). Vorzugsweise werden die Intensitäten aller Detektorelemente 24 in einem Bereich 27 summiert. Dies bedeutet, dass Intensitäten, die in den Spalten 22 bis 23 erfasst wurden für jede der Zeilen 19, 20, 21 summiert werden. Die Intensität für einen Bildpunkt eines Projektionsbildes hängt somit jeweils von an 25 Detektorelementen 24 erfassten Intensitäten ab. Die Auflösung wird im zweiten Betriebsmodus somit auf einen Millimeter reduziert. Zur Rekonstruktion der dreidimensionalen Bilddaten werden zunächst jeweils Projektionen aus den unterschiedlichen Schritten mit gleichem Aufnahmewinkel zusammengefasst, um für jeden der Aufnahmewinkel ein zweidimensionales Projektionsbild bereitzustellen. Aus diesen Projektionsbildern wird durch bekannte Verfahren, beispielsweise durch eine gefilterte Rückprojektion, ein dreidimensionaler Bilddatensatz rekonstruiert.
Die 4 und 5 zeigen ein zweites und ein drittes Ausführungsbeispiel der Röntgeneinrichtung 1, bei denen das Trägerelement 3 jeweils eine geschlossene Ringform aufweist. Durch eine geschlossene Ringform wird die Stabilität des Trägerelements 3 erhöht und relative Schwingungen zwischen der Röntgenquelle 4 und dem Röntgendetektor 6 werden reduziert. Das Trägerelement 3 kann, wie in 4 gezeigt, an einander gegenüberliegenden Seiten gelagert sein. Hierbei kann die Rotationseinrichtung 7 als eine einseitige Lagerung wirken und die gegenüberliegende Lagerung 26 kann ausschließlich stützend wirken. Es ist jedoch auch möglich, dass die Lagerung 26 zusätzliche Aktoren der Rotationseinrichtung 7 umfasst, so dass ein Drehmoment gleichmäßig und beidseitig auf das Trägerelement 3 übertragen wird. In der in 5 gezeigten Ausführungsform ist die Rotationseinrichtung 7 bodenseitig angeordnet und das Trägerelement 3 ist ausschließlich bodenseitig gelagert. Die Ausführungsbeispiele können selbstverständlich kombiniert werden, das heißt es können eine bodenseitige Lagerung und zusätzlich eine oder mehrere seitliche Lagerungen vorgesehen sein.
Die Verschiebeeinrichtung kann wie zu 1 und 2 erläutert umgesetzt sein, das heißt in den Fuß 28, 29, 30 beziehungsweise die Füße 28, 29, 30 der Röntgeneinrichtung 1 integriert sein. Die Verschiebeeinrichtung kann jedoch auch implementiert sein, indem ein Patiententisch 31 derart ausgebildet ist, dass er senkrecht zur Fächerebene der Röntgenquelle 4 verschiebbar ist.
6 und 7 zeigen zwei Ansichten eines vierten Ausführungsbeispiels einer Röntgeneinrichtung 1 zur Erfassung von Bilddaten eines Untersuchungsobjekts 2. Die Röntgeneinrichtung 1 ist derart ausgebildet, dass sie insbesondere zur Aufnahme eines Kopfs und anderer äußeren Extremitäten des Untersuchungsobjekts 2 geeignet ist. Wesentlicher Unterschied zu der in 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist, dass die Rotation des Trägerelements 3 um eine Rotationsachse 33 erfolgt, die in einer durch das Trägerelement 3 aufgespannten Trägerelementebene liegt, womit sich die Lage der Trägerelementebene im Rahmen der Rotation ändert. Die Relativverschiebung zwischen dem Trägerelement 3 und Untersuchungsobjekt 2 durch eine Verschiebeeinrichtung erfolgt in die durch den Doppelpfeil 36 angezeigte Richtung. Hierzu kann im Fuß 35 der Röntgeneinrichtung 1 und/oder in der Patientenliege 34 wenigstens ein Aktor zur Verschiebung des Trägerelements 3 und/oder des Untersuchungsobjekts 2 vorgesehen sein. Wie in 6 und 7 gezeigt, sind die Röntgenquelle 4 und somit das Abstrahlprofil 5 beziehungsweise die Fächerebene 11 und der Röntgendetektor 6 gegenüber der in 1 und 2 gezeigten Anordnung um 90° bezüglich des Trägerelements 3 gedreht, so dass die Verschiebung durch die Verschiebeeinrichtung weiterhin senkrecht zur Fächerebene 11 erfolgt.
In einer nicht gezeigten Weiterbildung der Röntgeneinrichtung 1 ist es möglich, dass die Röntgeneinrichtung 1 sowohl die mit Bezug zu 1 und 2 als auch die mit Bezug zu 6 und 7 erläuterten Aufnahmegeometrien ermöglicht. Hierzu kann die Röntgeneinrichtung 1 eine erste Rotationseinrichtung 7, wie sie in 1 dargestellt ist, die eine Rotation in der Trägerelementebene ermöglicht, und eine zweite Rotationseinrichtung 32, wie sie in 6 und 7 dargestellt ist, die eine Rotation aus der Trägerelementebene heraus ermöglicht, umfassen. Die Röntgenquelle 4 kann derart ausgebildet beziehungsweise am Trägerelement 3 angeordnet sein, dass die Fächerebene 11 zwischen einer ersten Orientierung bezüglich des Trägerelements 3, wie sie in 1 und 2 dargestellt ist, und einer zweiten Orientierung bezüglich des Trägerelements 3, wie sie in 6 und 7 dargestellt ist, rotierbar ist. Eine Rotation der Fächerebene 11 ist durch eine Rotation der gesamten Röntgenquelle 4 und/oder durch eine Anpassung einer Blende beziehungsweise eines Kollimators möglich. Die Anpassung kann manuell durch eine Bedienperson oder durch einen Aktor der Röntgeneinrichtung 1 erfolgen. Der Detektor 6 kann ebenfalls rotiert werden, um seine Ausrichtung der Orientierung der Fächerebene 11 anzupassen. Alternativ wäre es möglich, einen im Wesentlichen rechteckigen Detektor zu nutzen.
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: Röntgeneinrichtung
2: Untersuchungsobjekt
3: Trägerelement
4: Röntgenquelle
5: Abstrahlprofil
6: Röntgendetektor
7: Rotationseinrichtung
8: Isozentrum
9: Doppelpfeil
10: Doppelpfeil
11: Fächerebene
12: Verschiebeeinrichtung
13: Schiene
14: Rotationsachse
15: Steuereinrichtung
16: Verarbeitungseinrichtung
17: Kabel
18: Gegengewicht
19: Zeile
20: Zeile
21: Zeile
22: Spalte
23: Spalte
24: Detektorelement
25: Pfeil
26: Lagerung
27: Bereich
28: Fuß
29: Fuß
30: Fuß
31: Patiententisch
32: Rotationseinrichtung
33: Rotationsachse
34: Patientenliege
35: Fuß
36: Doppelpfeil

Claims

Röntgeneinrichtung zur Erfassung von Bilddaten eines Untersuchungsobjekts (2), die ein kreisbogenförmiges Trägerelement (3), das eine Röntgenquelle (4) mit einem fächerförmigen Abstrahlprofil (5) und einen Röntgendetektor (6) trägt, eine Rotationseinrichtung (7, 32) zur Rotation des Trägerelements (3) um ein Isozentrum (8), eine Verschiebeeinrichtung (12) zur Verschiebung des Isozentrums (8) bezüglich des Untersuchungsobjekts (2), eine Verarbeitungseinrichtung (16) zur Verarbeitung von Messdaten des Röntgendetektors (6) und eine Steuereinrichtung (15) zur Steuerung zumindest der Rotationseinrichtung (7, 32) und der Verschiebeeinrichtung (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgeneinrichtung (1) einen ersten Betriebsmodus zur Aufnahme zweidimensionaler Bilddaten und einen zweiten Betriebsmodus zur Ermittlung dreidimensionaler Bilddaten durch Aufnahme mehrerer Projektionsbilder aufweist und die Steuereinrichtung (15) dazu eingerichtet ist, in dem ersten Betriebsmodus die Verschiebeeinrichtung (12) derart anzusteuern, dass das Isozentrum (8) kontinuierlich oder in mehreren Schritten senkrecht zu einer durch das Abstrahlprofil (5) aufgespannten Fächerebene (11) verschoben wird, und die Rotationseinrichtung (7, 32) derart anzusteuern, dass ein Rotationswinkel des Trägerelements (3) unverändert bleibt, und in dem zweiten Betriebsmodus die Verschiebeeinrichtung (12) derart anzusteuern, dass das Isozentrum (8) in mehreren Schritten senkrecht zu der Fächerebene (11) verschoben wird, und die Rotationseinrichtung (7, 32) derart anzusteuern, dass ein Rotationswinkel des Trägerelements (3) nach jedem der Schritte der Verschiebung einen vorgegebenen Winkelbereich überstreicht.
Röntgeneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Röntgendetektor (6) mehrere matrixartig in Zeilen (19, 20, 21) und Spalten (22, 23) angeordnete, separat auslesbare Detektorelemente (24) umfasst, wobei die Zeilen (19, 20, 21) parallel und die Spalten (22, 23) senkrecht zu der Fächerebene (11) verlaufen, wobei die Anzahl der Spalten (22, 23) wenigstens zehnmal, insbesondere wenigstens hundertmal, größer ist als die Anzahl der Zeilen (19, 20, 21).
Röntgeneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtung (16) und/oder der Röntgendetektor (6) dazu eingerichtet sind, im ersten Betriebsmodus eine Gesamtintensität für wenigstens einen Bildpunkt der Bilddaten zu bestimmen, indem zeitlich beabstandet erfasste Intensitäten verschiedener, in der gleichen Spalte (22, 23) benachbart angeordneter Detektorelemente (24) summiert werden.
Röntgeneinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtung (16) und/oder der Röntgendetektor (6) dazu eingerichtet sind, im zweiten Betriebsmodus eine Gesamtintensität für wenigstens einen Bildpunkt wenigstens eines der Projektionsbilder zu bestimmen, indem zeitgleich erfasste Intensitäten verschiedener benachbarter Detektorelemente (24) summiert werden.
Röntgeneinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeeinrichtung (12) ausgebildet ist, die Rotationseinrichtung (7, 32) und/oder das Trägerelement (3), insbesondere auf wenigstens einer Schiene (13), zu verschieben.
Röntgeneinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Maximalwinkelbereich, über den der Rotationswinkel des Trägerelements (3) durch die Rotationseinrichtung (7, 32) variierbar ist, durch eine Lagerung des Trägerelements (3) an der Rotationseinrichtung (7, 32) und/oder durch die Steuereinrichtung (15) auf höchstens 360° begrenzt ist.
Röntgeneinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Röntgendetektor (6) und/oder die Röntgenquelle (4) durch jeweils ein Kabel (17) mit der Steuereinrichtung (15) und/oder mit der Verarbeitungseinrichtung (16) verbunden sind.
Röntgeneinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (15) dazu eingerichtet ist, in dem zweiten Betriebsmodus die Rotationseinrichtung (7, 32) derart anzusteuern, dass der Rotationswinkel des Trägerelements (3) nach wenigstens einem Schritt der Verschiebung den vorgegebenen Winkelbereich entweder einmal in eine erste und einmal in eine entgegengesetzte zweite Rotationsrichtung überstreicht, oder dass der Rotationswinkel den Winkelbereich nach aufeinanderfolgenden Schritten der Verschiebung in einander entgegengesetzte Rotationsrichtungen überstreicht.
Röntgeneinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (3) eine geschlossene Ringform aufweist.
Röntgeneinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse der Röntgeneinrichtung (1) im Bereich des Trägerelements (3) durch das Trägerelement (3) selbst oder ein mit dem Trägerelement rotierendes Gehäuse gebildet ist.
Röntgeneinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgenquelle (4) derart ausgebildet und/oder an dem Trägerelement (3) angeordnet ist, dass die Fächerebene (11) zwischen einer ersten und einer zweiten Orientierung bezüglich des Trägerelements (3) rotierbar ist, wobei die Fächerebene (11) in der ersten Orientierung parallel und in der zweiten Orientierung senkrecht zu einer durch das Trägerelement (3) aufgespannten Trägerelementebene liegt.
Verfahren zum Betrieb einer Röntgeneinrichtung (1) zur Erfassung von Bilddaten eines Untersuchungsobjekts (2), wobei die Röntgeneinrichtung (1) ein kreisbogenförmiges Trägerelement (3), das eine Röntgenquelle (4) mit einem fächerförmigen Abstrahlprofil (5) und einen Röntgendetektor (6) trägt, eine Rotationseinrichtung (7, 32) zur Rotation des Trägerelements (3) um ein Isozentrum (8), eine Verschiebeeinrichtung (12) zur Verschiebung des Isozentrums (8) bezüglich dem Untersuchungsobjekt (2), eine Verarbeitungseinrichtung (16) zur Verarbeitung von Messdaten des Röntgendetektors (6) und eine Steuereinrichtung (15) zur Steuerung zumindest der Rotationseinrichtung (7, 32) und der Verschiebeeinrichtung (12) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Röntgeneinrichtung (1) in einem ersten Betriebsmodus zweidimensionale Bilddaten aufgenommen werden und in einem zweiten Betriebsmodus dreidimensionale Bilddaten ermittelt werden, indem mehrere Projektionsbilder aufgenommen werden, wobei in dem ersten Betriebsmodus die Verschiebeeinrichtung (12) derart angesteuert wird, dass das Isozentrum (8) kontinuierlich oder in mehreren Schritten senkrecht zu einer durch das Abstrahlprofil (5) aufgespannten Fächerebene (11) verschoben wird, und die Rotationseinrichtung (7, 32) derart angesteuert wird, dass ein Rotationswinkel des Trägerelements (3) unverändert bleibt, und in dem zweiten Betriebsmodus die Verschiebeeinrichtung (12) derart angesteuert wird, dass das Isozentrum (8) in mehreren Schritten senkrecht zu der Fächerebene (11) verschoben wird, und die Rotationseinrichtung (7, 32) derart angesteuert wird, dass ein Rotationswinkel des Trägerelements (3) nach jedem der Schritte der Verschiebung einen vorgegebenen Winkelbereich überstreicht.