DE102016210529B4

DE102016210529B4 - Vorrichtung zur Aufhängung eines Röntgengitters, Anordnung mit einem Röntgengitter und Verfahren zum Betrieb eines Röntgengitters

Info

Publication number: DE102016210529B4
Application number: DE102016210529.9A
Authority: DE
Inventors: Alexander Krämer; Josef Zeidler; Thomas Weber
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2016-06-14
Filing date: 2016-06-14
Publication date: 2022-05-12
Anticipated expiration: 2036-06-15
Also published as: CN107495977B; US10460848B2; US20170358379A1; DE102016210529A1; CN107495977A

Abstract

Vorrichtung zur Aufhängung eines Röntgengitters (1), gekennzeichnet durch:- einen um eine erste Achse (3) drehbaren ersten Drehrahmen (2), in oder auf dem das Röntgengitter (1) angeordnet ist, und- zwei mit dem ersten Drehrahmen (2) verbundene, entlang der ersten Achse (3) ausgerichtete, gelenkartige erste Biegeelemente (4), um die der erste Drehrahmen (2) reversibel drehbar gelagert ist,- wobei die ersten Biegeelemente (4) als Fließgelenke ausgebildet sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur drehbaren Aufhängung eines Röntgengitters, eine Anordnung mit einem drehbar gelagerten Röntgengitter und ein Verfahren zum Betrieb eines Röntgengitters. Das Röntgengitter kann auch ein Streustrahlenraster sein.
Hintergrund der Erfindung
In der Röntgenbildgebung wird zur Erhöhung der Bildqualität die Streustrahlung mit einem Streustrahlenraster (= Gitter) vor dem Bildempfänger herausgefiltert. Neue Fertigungsverfahren ermöglichen den Bau von Streustrahlenrastern mit einem hohen Aspektverhältnis (= Höhe der Struktur relativ zur Strukturperiode). Sie werden als „Super-Raster“ bezeichnet.
Derartige Gitter sind jedoch in konventionellen Röntgenangiografiegeräten nicht ohne weiteres verwendbar, weil durch elastische Verformungen im Gerät bei Bewegungen der Stative des Angiografiegeräts sich der Brennpunkt des Röntgenstrahlers verschiebt. Dies führt zu unerwünschten Abschattungen und zu nicht kompensierbaren Artefakten bei der Röntgenbildgebung.
Für die Generierung eines Phasenkontrastbildes werden in den Strahlengang zwischen dem Röntgenstrahler und dem Röntgendetektor Interferenzgitter eingebracht. Diese Gitter müssen untereinander und zum Röntgendetektor exakt ausgerichtet sein, was ein Kippen und Kanten der Gitter um sehr kleine Winkel erfordert. Die hohe Genauigkeit erfordert spielfreie Drehgelenke.
In der Offenlegungsschrift DE 10 2004 061 506 A1 wird eine Halterung für einen Röntgenbilddetektor offenbart, die um zwei Achsen drehbar gelagert angeordnet ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und eine Anordnung zur drehbaren Aufhängung eines Röntgengitters sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Röntgengitters anzugeben, die eine spielfreie Drehbewegung der Aufhängung mit einer sehr großen Genauigkeit (kleiner eine Winkelsekunde) ermöglichen.
Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit der Vorrichtung, der Anordnung und dem Verfahren der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird das Röntgengitter in einem oder mehreren Drehrahmen gelagert, die mittels gelenkartiger bzw. drehfederartiger Biegeelemente um jeweils eine Achse drehbar sind. Bevorzugt sind die Biegeelemente als Fließgelenk oder Federscharnier ausgebildet. Sie können eine kardanische Aufhängung bilden.
Die Erfindung beansprucht eine Vorrichtung zur Aufhängung eines Röntgengitters. Die Vorrichtung weist einen um eine erste Achse drehbaren ersten Drehrahmen auf, in oder auf dem das Röntgengitter angeordnet ist, und zwei mit dem ersten Drehrahmen verbundene, entlang der ersten Achse ausgerichtete, gelenkartige erste Biegeelemente, um die der erste Drehrahmen reversibel drehbar gelagert ist, wobei die ersten Biegeelemente als Fließgelenke ausgebildet sind.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass die Verwendung von gelenkartigen Biegeelementen völlig spielfrei und deutlich kostengünstiger im Vergleich zu bekannten Lösungen ist.
In einer weiteren Ausgestaltung können der erste Drehrahmen und die ersten Biegeelemente einstückig und aus Metallblech gebildet sein.
Durch die Verwendung eines Blechbiegeteils können zwei Verstellrichtungen (Kippen und Kanten) in einem einzigen Bauteil realisiert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung können der erste Drehrahmen und die ersten Biegeelemente aus Kunststoff gebildet sein.
In einer Weiterbildung weist die Vorrichtung einen um eine zweite Achse drehbaren zweiten Drehrahmen auf, in dem der erste Drehrahmen drehbar angeordnet ist, und zwei mit dem zweiten Drehrahmen verbundene, entlang der zweiten Achse ausgerichtete, gelenkartige zweite Biegeelemente, um die der zweite Drehrahmen reversibel drehbar gelagert ist.
Des Weiteren kann die Vorrichtung einen Halterahmen aufweisen, in dem der zweite Drehrahmen drehbar angeordnet ist.
In einer weiteren Ausgestaltung können die erste und die zweite Achse in einer Ebene liegen und senkrecht zueinander ausgerichtet sein, wodurch eine kardanische Aufhängung gebildet wird.
In einer weiteren Ausgestaltung können die zweiten Biegeelemente als Fließgelenke ausgebildet sein.
In einer Weiterbildung können der zweite Drehrahmen und die zweiten Biegeelemente einstückig und aus Metallblech gebildet sein.
In einer weiteren Ausgestaltung können die zweiten Biegeelemente als Federscharniere ausgebildet sein.
In einer Weiterbildung können der zweite Drehrahmen und die zweiten Biegeelemente aus Kunststoff gebildet sein.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Vorrichtung einen motorischen ersten Linearantrieb auf, der auf den ersten Drehrahmen eine Kraft ausübt, wobei der erste Drehrahmen um die erste Achse ausgelenkt wird.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung einen motorischen zweiten Linearantrieb auf, der auf den zweiten Drehrahmen eine Kraft ausübt, wobei der zweite Drehrahmen um die zweite Achse ausgelenkt wird.
In einer weiteren Ausgestaltung können der erste Linearantrieb und der zweite Linearantrieb als Spindelantrieb ausgebildet sein.
Die Erfindung beansprucht auch eine Anordnung mit einem Röntgenstrahler und einem Röntgendetektor, wobei zwischen dem Röntgenstrahler und dem Röntgendetektor mindestens eine erfindungsgemäße Vorrichtung angeordnet ist.
Außerdem beansprucht die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Röntgengitters mit einer erfindungsgemäßen Anordnung, wobei das Röntgengitter um vorgebbare Winkel gekippt und gekantet wird.
Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen eines Ausführungsbeispiels anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.
Es zeigen:

1: Vorrichtung zur drehbaren Aufhängung eines Röntgengitters,
2: Vorrichtung zur drehbaren Aufhängung eines Röntgengitters mit Linearantrieben und
3: Anordnung mit einem drehbaren Röntgengitter.

Detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
1 zeigt eine Vorrichtung zur Aufhängung eines Röntgengitters. Sie ist einstückig aus einem Metallblech gefertigt. Die Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus drei Teilen. Außen befindet sich ein Halterahmen 12, in dem ein zweiter Drehrahmen 7 mittels zweier zweiter Biegeelemente 9 drehbar um die zweite Achse 8 gelagert ist. Die zweiten Biegeelemente 9 sind als Fließgelenke ausgebildet.
Ein Fließgelenk (auch plastisches Gelenk) bezeichnet in der Plastizitätstheorie ein Gelenk, das vom Tragwerk bei Überschreiten der Fließgrenze ausgebildet wird. Es handelt sich also nicht um ein reales Gelenk als ein eigenständiges Bauteil, sondern um eine als Gelenk beanspruchte Stelle einer Konstruktion oder eines Tragwerks, die sich nach Möglichkeit durch eine große mechanische Verformungsfähigkeit auszeichnet. Voraussetzung hierfür ist in der Regel die Verwendung eines duktilen Materials, welches die großen plastischen Verformungen ohne Komplettversagen zulässt.
In dem zweiten Drehrahmen 7 ist mittels zweier erster Biegeelemente 4 ein erster Drehrahmen 2 drehbar um die erste Achse 3 gelagert. Auf oder in dem ersten Drehrahmen 2 kann ein Röntgengitter angeordnet sein.
Die ersten und zweiten Biegeelemente 4, 9 sind spielfrei und erlauben sehr genaue Drehbewegungen. Die Vorrichtung ist kardanisch ausgebildet, da die erste und die zweite Achse 3, 8 in einer Ebene liegen und zueinander senkrecht ausgerichtet sind.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Vorrichtung auch aus Kunststoff gefertigt sein. Die ersten und zweiten Biegeelemente 4, 9 sind dann als Federscharniere ausgebildet.
2 zeigt die Vorrichtung nach 1. Ein Röntgengitter 1, beispielsweise ein Streustrahlenraster oder ein Interferenzgitter, ist auf dem ersten Drehrahmen 2 gelagert. Mit dem motorischen ersten Linearantrieb 5 wird mittels der ersten Spindel 6 der erste Drehrahmen 2 um die ersten Biegeelemente 4 gedreht.
Quer zu dieser Drehrichtung erfolgt mittels des zweiten Drehrahmens 7 eine Drehbewegung um die zweiten Biegeelemente 9. Dazu greift die zweite Spindel 11 des motorischen zweiten Linearantriebs 10 am zweiten Drehrahmen 7 an.
Mit Hilfe des ersten und zweiten Linearantriebs 5, 10 kann das Röntgengitter 1 im Betrieb um vorgebbare Winkel geneigt und gekippt werden.
3 zeigt eine interferometrische Anordnung zur Phasenkontrastbildgebung mit drei Röntgengittern 1 in jeweils einer Gitteraufhängung 15, die gemäß der Vorrichtung aus 1 und 2 ausgeführt sein können. Die Gitteraufhängungen 15 sind zwischen einem Röntgenstrahler 13 und einem Röntgendetektor 14 angeordnet.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung durch die offenbarten Beispiele nicht eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann daraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Röntgengitter
2: erster Drehrahmen
3: erste Achse
4: erstes Biegeelement
5: erster Linearantrieb
6: erste Spindel
7: zweiter Drehrahmen
8: zweite Achse
9: zweites Biegeelement
10: zweiter Linearantrieb
11: zweite Spindel
12: Halterahmen
13: Röntgenstrahler
14: Röntgendetektor
15: Gitteraufhängung

Claims

Vorrichtung zur Aufhängung eines Röntgengitters (1), gekennzeichnet durch: - einen um eine erste Achse (3) drehbaren ersten Drehrahmen (2), in oder auf dem das Röntgengitter (1) angeordnet ist, und - zwei mit dem ersten Drehrahmen (2) verbundene, entlang der ersten Achse (3) ausgerichtete, gelenkartige erste Biegeelemente (4), um die der erste Drehrahmen (2) reversibel drehbar gelagert ist, - wobei die ersten Biegeelemente (4) als Fließgelenke ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Drehrahmen (2) und die ersten Biegeelemente (4) einstückig und aus Metallblech gebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Drehrahmen (2) und die ersten Biegeelemente (4) aus Kunststoff gebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: - einen um eine zweite Achse (8) drehbaren zweiten Drehrahmen (7), in dem der erste Drehrahmen (2) drehbar angeordnet ist, und - zwei mit dem zweiten Drehrahmen (7) verbundene, entlang der zweiten Achse (8) ausgerichtete, gelenkartige zweite Biegeelemente (9), um die der zweite Drehrahmen (7) reversibel drehbar gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch: - einen Halterahmen (12), in dem der zweite Drehrahmen (7) drehbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Achse (3, 8) in einer Ebene liegen und senkrecht zueinander ausgerichtet sind, wobei eine kardanische Aufhängung gebildet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Biegeelemente (9) als Fließgelenke ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Drehrahmen (7) und die zweiten Biegeelemente (9) einstückig und aus Metallblech gebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Biegeelemente (9) als Federscharniere ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Drehrahmen (7) und die zweiten Biegeelemente (9) aus Kunststoff gebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch: - einen motorischen ersten Linearantrieb (5), der ausgebildet und angeordnet ist, auf den ersten Drehrahmen (2) eine Kraft auszuüben, wobei der erste Drehrahmen (2) um die erste Achse (3) ausgelenkt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, gekennzeichnet durch: - einen motorischen zweiten Linearantrieb (10), der ausgebildet und angeordnet ist, auf den zweiten Drehrahmen (7) eine Kraft auszuüben, wobei der zweite Drehrahmen (7) um die zweite Achse (8) ausgelenkt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Linearantrieb (5) und der zweite Linearantrieb (10) als Spindelantrieb ausgebildet sind.
Anordnung mit einem Röntgenstrahler (13) und einem Röntgendetektor (14), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Röntgenstrahler (13) und dem Röntgendetektor (14) mindestens eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet ist.
Verfahren zum Betrieb eines Röntgengitters (1) mit einer Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Röntgengitter (1) um vorgebbare Winkel gekippt und gekantet wird.