DE102019207899A1

DE102019207899A1 - Röntgenbildgebungsvorrichtung umfassend eine Detektionseinheit mit einem Streustrahlenkollimator

Info

Publication number: DE102019207899A1
Application number: DE102019207899.0A
Authority: DE
Inventors: Thorsten ERGLER; Michael Grasruck; Barbara Hintz; Peter Kämmerer; Carsten Thierfelder
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2019-05-29
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2020-12-03
Anticipated expiration: 2039-05-30
Also published as: DE102019207899B4; CN112006705A; US11197644B2; CN112006705B; US20200375554A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Röntgenbildgebungsvorrichtung umfassend eine Detektionseinheit, aufweisend einen Röntgendetektor und einen Streustrahlenkollimator in Stapelanordnung mit dem Röntgendetektor, und eine Röntgenquelle in Gegenüberstellung zur Detektionseinheit. Die Röntgenquelle ist ausgebildet ausgehend von einem Fokus Röntgenstrahlung in Richtung des Röntgendetektors zu emittieren. Der Röntgendetektor weist eine Sensorebene auf und ist zumindest entlang einer ersten Richtung in eine Mehrzahl an Detektorelementen unterteilt ist, wobei jedes Detektorelement der Mehrzahl an Detektorelementen ausgebildet ist, die auf einen dem Detektorelement zugeordnete Flächenbereich der Sensorebene eintreffende Röntgenstrahlung in ein elektrisches Pixelmesssignal umzuwandeln. Der Streustrahlenkollimator weist eine Mehrzahl an Kollimatorwänden auf, welche zumindest entlang der ersten Richtung benachbart angeordnet sind, und wobei die Kollimatorwände der Mehrzahl an Kollimatorwänden jeweils über dem Flächenbereich eines Detektorelements der Mehrzahl an Detektorelementen angeordnet sind, so dass ein Schattenwurf einer jeweiligen Kollimatorwand der Mehrzahl an Kollimatorwänden auf die Sensorebene durch die Röntgenstrahlung vollständig mit dem Flächenbereich des entsprechenden Detektorelements überlappt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgenbildgebungsvorrichtung umfassend eine Detektionseinheit, aufweisend einen Röntgendetektor und einen Streustrahlenkollimator in Stapelanordnung mit dem Röntgendetektor, ein Computertomographie-System, eine Detektionseinheit und einen Streustrahlenkollimator.
Röntgenbildgebungsvorrichtungen umfassen in der Regel eine Röntgenquelle und in Gegenüberstellung einen Röntgendetektor. Bei einem Computertomographie-System im Besonderen befinden sich die Röntgenquelle und der Röntgendetektor auf einer diametral gegenüberliegenden Gantry. Während einer Abtastung eines abzubildenden Objekts, beispielsweise eines Patienten, wird das Objekt in einem Untersuchungsbereich des Computertomographie-Systems positioniert und die Röntgenquelle und Röntgendetektor rotieren um das Objekt während die Röntgenquelle Röntgenstrahlung emittiert. Die Röntgenstrahlung, die das Objekt durchquert, wird von einem oder mehreren Detektorelementen, auch Detektorpixel genannt, des Röntgendetektors erfasst und basierend auf der lokal erfassten Röntgenstrahlung ein Messsignal erzeugt. Da die Röntgenstrahlung beim Durchqueren des Objekts je nach lokalen Eigenschaften des Objekts wechselwirkt und insbesondere abgeschwächt wird, kann auf diese Weise auf Eigenschaften des Objekts rückgeschlossen werden.
Im Falle eines Computertomographie-Systems wird während der Rotationsbewegung der Röntgenquelle für eine Mehrzahl an Winkelrichtungen Projektionsmessdaten mittels des Röntgendetektors aufgenommen. Bei den Projektionsmessdaten handelt es sich um eine Projektion oder eine Mehrzahl von Projektionen, welche für die jeweilige Winkelrichtung Informationen über die Abschwächung der Strahlung durch das Objekt enthalten. Aus diesen Daten können anschließend ein dreidimensionaler Volumenbilddatensatz oder zweidimensionale Schichtbilddatensätze des Objekts rekonstruiert werden.
Als Röntgendetektoren können dabei insbesondere indirekt-konvertierende Systeme eingesetzt werden. Die Röntgenstrahlung kann in indirekt-konvertierenden Röntgendetektoren durch ein geeignetes Konvertermaterial in Licht und mittels Photodioden in elektrische Pulse umgewandelt werden. Als Konvertermaterial werden häufig Szintillatoren, beispielsweise GOS (Gd202S), CsJ oder andere eingesetzt. Üblicherweise werden sogenannte indirekt-konvertierende Röntgendetektoren, sogenannte Szintillatordetektoren, verwendet, bei denen die Konvertierung der Röntgen- oder Gammastrahlen in elektrische Signale in zwei Stufen erfolgt. In einer ersten Stufe werden die Röntgen- oder Gammaquanten in einem Szintillatorelement absorbiert und in optisch sichtbares Licht umgewandelt. Das Licht wird anschließend in einer zweiten Stufe durch eine mit dem Szintillatorelement optisch gekoppelte ersten Photodiode in ein elektrisches Signal umgewandelt, welches anschließend mittels einer Auswerte- oder Ausleseelektronik ausgelesen. Die einzelnen Detektorpixel müssen in der Regel durch Septen in Szintillationsmaterial voneinander getrennt werden, wobei durch die Septen und somit durch das Trennmaterial sogenannte Totzonen geschaffen werden. Daneben können auch direktkonvertierende Röntgendetektoren eingesetzt werden. Die Röntgenstrahlung oder die Photonen können in direkt-konvertierenden Röntgendetektoren durch ein geeignetes Konvertermaterial in elektrische Pulse umgewandelt werden. Als Konvertermaterial können beispielsweise CdTe, CZT, CdZnTeSe, oder andere verwendet werden. Die elektrischen Pulse werden anschließend von einer Auswerteelektronik, beispielsweise einem integrierten Schaltkreis (Application Specific Integrated Circuit, ASIC), bewertet.
Zur Unterdrückung der bei einer Aufnahme entstehenden Streustrahlung werden Detektoren mit Streustrahlenkollimatoren ausgestattet. Dabei ist es üblich, dass neben jedem Detektorelement eine Kollimatorwand angeordnet ist. Moderne Computertomographie-Systeme werden insbesondere mit 3D-Kollimatoren als Streustrahlenkollimator ausgestattet, welche im Wesentlichen eine Gitterstruktur aufweisen. Diese 3D-Kollimatoren ermöglichen eine Unterdrückung der Streustrahlung in radialer (φ-Richtung, Rotationsrichtung) und in axialer Richtung (z-Richtung, senkrecht zur Rotationsrichtung). In der Vergangenheit wurden außerdem auch Streustrahlenkollimatoren eingesetzt, welche lediglich entlang der axialen Richtung Kollimatorwände vorsahen.
Aufgabe der Erfindung ist es eine vorteilhafte Röntgenbildgebungsvorrichtung mit einem Streustrahlenkollimator, eine vorteilhafte Detektionseinheit und einen vorteilhaften Streustrahlenkollimator bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
Die Erfindung betrifft eine Röntgenbildgebungsvorrichtung umfassend eine Detektionseinheit, aufweisend einen Röntgendetektor und einen Streustrahlenkollimator in Stapelanordnung mit dem Röntgendetektor, und eine Röntgenquelle in Gegenüberstellung zur Detektionseinheit. Die Röntgenquelle ist ausgebildet ausgehend von einem Fokus Röntgenstrahlung in Richtung des Röntgendetektors zu emittieren. Der Röntgendetektor weist eine Sensorebene auf und ist zumindest entlang einer ersten Richtung in eine Mehrzahl an Detektorelementen unterteilt ist, wobei jedes Detektorelement der Mehrzahl an Detektorelementen ausgebildet ist, die auf einen dem Detektorelement zugeordnete Flächenbereich der Sensorebene eintreffende Röntgenstrahlung in ein elektrisches Pixelmesssignal umzuwandeln. Der Streustrahlenkollimator weist eine Mehrzahl an Kollimatorwänden auf, welche zumindest entlang der ersten Richtung benachbart angeordnet sind, und wobei die Kollimatorwände der Mehrzahl an Kollimatorwänden jeweils über dem Flächenbereich eines Detektorelements der Mehrzahl an Detektorelementen angeordnet sind, so dass ein Schattenwurf einer jeweiligen Kollimatorwand der Mehrzahl an Kollimatorwänden auf die Sensorebene durch die Röntgenstrahlung vollständig mit dem Flächenbereich des entsprechenden Detektorelements überlappt.
Die Röntgenbildgebungsvorrichtung ist bevorzugt ein Computertomographie-System. Die Röntgenbildgebungsvorrichtung kann auch eine anderweitige Vorrichtung zur Aufnahme von Röntgenbildern sein, beispielsweise ein C-Bogen-Röntgengerät.
Die Röntgenquelle, insbesondere eine Röntgenröhre, ist ausgebildet ausgehend vom Fokus Röntgenstrahlung fächerförmig, kegelförmig oder auch anderweitig geformt in Richtung des Detektors zu emittieren. Der Fokus der Röntgenquelle kann dabei in einer ersten Näherung als punktförmig beschrieben werden. In der Regel weist dieser jedoch eine räumliche Ausdehnung auf. Des Weiteren kann der Fokus, bzw. die Fokusposition relativ zum Röntgendetektor bzw. zum Streustrahlenkollimator veränderlich sein. Gründe können beispielsweise thermische Effekte, Vibrationseffekte und/oder eine mechanische Verschiebung der Komponenten der Röntgenbildgebungseinrichtung zueinander während einer Bewegung des Systems, insbesondere einer Rotation der Gantry im Falle eines Computertomographie-Systems, während des Betriebs der Röntgenbildgebungsvorrichtung sein. Beispielsweise kann der Fokus eine veränderliche Fokusposition innerhalb eines Auslenkungsbereichs zumindest entlang der ersten Richtung relativ zu dem Streustrahlenkollimator aufweisen. Dadurch kann die relative Position des Fokus und der Kollimatorwände der Mehrzahl an Kollimatorwänden zueinander variieren.
Der Röntgendetektor kann als direkt oder indirekt-konvertierender Röntgendetektor ausgebildet sein. Die Sensorebene ist dabei ausgebildet die auf sie eintreffende Röntgenstrahlung in ein insbesondere elektrisches Messsignal umzuwandeln. In diesem Sinne kann die Sensorebene bei einem direkt-konvertierenden Röntgendetektor insbesondere das Konvertermaterial, beispielsweise CdTe oder CdZTe, umfassen. Bei einem indirekt-konvertierenden Röntgendetektor kann in diesem Sinne die Sensorebene die Kombination aus Szintillationsmaterial und nachgeschalteter Photodiode umfassen.
Der Röntgendetektor ist dabei zumindest entlang der ersten Richtung in eine Mehrzahl an Detektorelementen, auch Pixeln genannt, unterteilt. Er kann daneben auch entlang einer zweiten, zur ersten Richtung senkrecht verlaufenden Richtung in Detektorelemente unterteilt sein. Das heißt, zumindest weist der Röntgendetektor eine Zeile an Detektorelementen entlang der ersten Richtung auf. Daneben können beispielsweise eine Mehrzahl solcher Zeilen entlang der zweiten Richtung benachbart angeordnet sind sein. Im Falle eines Computertomographie-Systems entspricht die erste Richtung bevorzugt der Rotationsrichtung des Systems.
Jedem Detektorelement ist ein Flächenbereich der Sensorebene zugeordnet. Das von einem jeweiligen Detektorelement der Mehrzahl an Detektorelemente generierte Pixelmesssignal während einer Akquisition basiert dann im Wesentlichen auf derjenigen Röntgenstrahlung, welche auf den Flächenbereich des jeweiligen Detektorelements trifft, bzw. in dem durch diesen Flächenbereich definierten Sensorvolumen der Sensorebene absorbiert wird. Der Flächenbereich wird im Allgemeinen auch als aktive Fläche eines Detektorelements oder Pixels bezeichnet. Die Pixelmesssignale der Mehrzahl an Detektorelementen können anschließend durch eine nachgeschaltete Auslese- und Auswerteelektronik weiterverarbeitet werden. Basierend auf den Pixelmesssignalen der Mehrzahl an Detektorelementen, bzw. deren Weiterverarbeitung, kann dann ein ortsaufgelöster Bilddatensatz generiert werden.
Neben der aktiven Fläche bzw. den aktiven Flächen der Mehrzahl an Detektorelementen, kann der Röntgendetektor sogenannte Totzonen aufweisen, welche keinem Detektorelement zugeordnet sind oder welche nicht zu einem Pixelmesssignal beitragen oder möglicherweise in diesen Bereichen generierte Messsignale von der Weiterverarbeitung ausgeschlossen werden. Durch die Septen zwischen zwei Detektorelementen im Szintillationsmaterial eines Szintillatordetektors sind beispielsweise Totzonen ausgebildet. Totzonen können auch beispielsweise durch nicht aktive oder nicht für eine Weiterverarbeitung genutzte, zweite Detektorelemente ausgebildet sein oder aus einer in diesem Bereich veränderten Anodenstruktur im Falle von direkt-konvertierenden Röntgendetektoren resultieren.
Die Anordnung des Streustrahlenkollimators in Stapelanordnung mit dem Röntgendetektor soll im Wesentlichen eine relative Anordnung der beiden Elemente in Richtung der einfallenden Strahlung beschreiben. Das heißt, der Streustrahlenkollimator ist im Wesentlichen über dem Röntgendetektor, d.h. in Emissionsrichtung der Röntgenstrahlung, auch Strahleneinfallsrichtung genannt, vor dem Röntgendetektor angeordnet. Insbesondere ist der Streustrahlenkollimator in Strahleneinfallsrichtung nach einem abzubildenden Objekt angeordnet. Insbesondere kann der Streustrahlenkollimator in räumlicher Nähe zum Röntgendetektor angeordnet sein. Dabei kann der Streustrahlenkollimator in direktem Kontakt mit dem Röntgendetektor stehen und am Röntgendetektor befestigt sein oder auch keinen direkten Kontakt mit dem Röntgendetektor aufweisen.
Die Kollimatorwände der Mehrzahl an Kollimatorwänden können im Wesentlichen flächig ausgebildet sein. Die Kollimatorwände der Mehrzahl an Kollimatorwänden können eine Ausdehnung im Wesentlichen in Richtung der Flächennormalen der Sensorebene bzw. bevorzugt in Richtung der einfallenden Röntgenstrahlung, d.h. in Strahleneinfallsrichtung, aufweisen. Diese Ausdehnung wird im Folgenden als Wandhöhe einer Kollimatorwand der Mehrzahl an Kollimatorwänden bezeichnet. Die Kollimatorwände weisen außerdem eine Ausdehnung entlang der ersten Richtung auf. Die Ausdehnung einer Kollimatorwand der Mehrzahl an Kollimatorwänden entlang der ersten Richtung wird im Folgenden als Wandstärke bezeichnet.
Die Kollimatorwände der Mehrzahl an Kollimatorwänden kann bevorzugt im Wesentlichen auf den Fokus der Röntgenquelle ausgerichtet, so dass vom Fokus ausgehende ungestreute Röntgenstrahlung ungehindert zwischen den Kollimatorwänden auf die Sensorebene auftreffen kann.
Die Kollimatorwände sind erfindungsgemäß benachbart zueinander entlang der ersten Richtung angeordnet. In diesem Fall bildet der Streustrahlenkollimator im Wesentlichen eine Gitterroststruktur. Durch die Kollimatorwände begrenzte Durchgangskanäle für die einfallende Röntgenstrahlung zwischen den Kollimatorwänden werden dann lediglich auf zwei Seiten entlang der ersten Richtung begrenzt. Der Streustrahlenkollimator kann jedoch daneben in anderen Ausgestaltungsvarianten weitere Kollimatorwände aufweisen, welche senkrecht zur ersten Richtung benachbart angeordnet sind. Damit kann der Streustrahlenkollimator eine dreidimensionale Gitterstruktur bilden, wobei die durch die Kollimatorwände der Mehrzahl an Kollimatorwänden und die weiteren Kollimatorwände definierten Durchgangskanäle dementsprechend sowohl in der Richtung senkrecht zur ersten Richtung als auch in der Richtung entlang der ersten Richtung durch Kollimatorwände begrenzt sind.
Die Mehrzahl an Kollimatorwänden weist bevorzugt Wolfram als Material auf. Die Mehrzahl an Kollimatorwänden kann aber auch Blei, Molybdän, Zink oder ein anderweitiges Material aufweisen, dessen Absorptionsverhalten von Röntgenstrahlung zu einer ausreichenden Unterdrückung der Streustrahlung führt.
Erfindungsgemäß ist dabei eine Kollimatorwände der Mehrzahl an Kollimatorwänden jeweils über der einem Detektorelement der Mehrzahl an Detektorelementen zugeordneten Flächenbereich angeordnet, derart dass der Schattenwurf der jeweiligen Kollimatorwand durch die Röntgenstrahlung lediglich auf den Flächenbereich des jeweiligen Detektorelements fällt, d.h. innerhalb des Flächenbereichs eines jeweiligen Detektorelement zu einer Abschattung der Sensorebene führt. Das bedeutet, die Projektion einer Kollimatorwand der Mehrzahl an Kollimatorwände ausgehend vom Fokus und entlang der Richtung der eingestrahlten Röntgenstrahlung befindet sich vollständig innerhalb des Flächenbereichs desjenigen Detektorelements, über welchem die Kollimatorwand angeordnet ist. Der Begriff Schattenwurf oder Abschattung ist dabei in dem Sinne zu verstehen, dass damit ein Teil der Sensorebene beschrieben wird, auf den wegen einer Kollimatorwand keine Röntgenstrahlung auftreffen kann.
Durch den Schattenwurf einer Kollimatorwand auf einen Flächenbereich eines Detektorelements wird das Pixelmesssignal bei gleicher Intensität der eintreffenden Röntgenstrahlung relativ zu einem unbeschatteten Detektorelement reduziert.
Im Stand der Technik erfolgt üblicherweise für einen möglichst schattenfreien Aufbau, die Positionierung der Kollimatorwände über einer Totzone des Detektors, d.h. bei einem Szintillator beispielsweise über einer Septe zwischen zwei Detektorelementen. Eine Herausforderung beim Aufbau/dem Design der Streustrahlenkollimatoren besteht darin, dass der Schatten unter Berücksichtigung aller Aufbautoleranzen und der Fokusbewegungen der Röhre möglichst immer oder zumindest weitgehend in der Totzone abgefangen wird. Um Dosisverluste durch diese Totzonen gering zu halten, ist jedoch eine möglichst kleine Ausdehnung der Totzonen wünschenswert. Je kleiner die Detektorelemente und damit die Kollimatorstrukturen werden, umso größer werden die Anforderungen an die Toleranzen der Streustrahlenkollimatoren bzw. den Aufbau und deren Positionierung relativ zu den Totzonen. Um einen möglichst schattenfreien Aufbau zu gewährleisten, ist es nötig, ein Streustrahlenkollimator exakt auf den Detektor zu positionieren und zu fixieren. Gleichfalls sind die Kosten solcher Kollimatoren hoch.
Indem die Positionierung der Kollimatorwände gemäß der Erfindung von den Totzonen, beispielsweise Septen, entkoppelt wird und stattdessen die Positionierung relativ zu dem Flächenbereich eines jeweiligen Detektorelements der Mehrzahl an Detektorelementen stattfindet, können vorteilhaft Herstellungs- und Positionierungstoleranzen aufgeweicht werden. Beispielsweise erfolgt die Positionierung nicht mehr hinsichtlich einer Septe zwischen zwei Detektorelementen mit einer Ausdehnung im Bereich von ~80um, sondern relativ zu einem Flächenbereich mit einer Ausdehnung im Bereich von ~1 - 1,2mm. Dadurch können die absoluten Positionstoleranzen in diesem Beispiel um einen Faktor ~10 vergrößert werden.
Es ist dadurch auch denkbar, die Kollimatorwände dicker ausgelegt werden. Das heißt, die Wandstärke der Kollimatorwände der Mehrzahl an Kollimatorwänden entlang der ersten Richtung kann größer gewählt werden als, beispielsweise, die Ausdehnung einer Totzone. Die Wahl der Wandstärke kann unabhängig von der Ausdehnung der Totzone erfolgen. Durch die größere Wandstärke, beispielsweise im Bereich von ~200-300µm, kann den Einsatz anderer, möglicherweise kostengünstigerer Fertigungstechnologien erleichtern. Beispielsweise kann der Streustrahlenkollimator als Spritzgussteil ausgeführt werden. Es können jedoch auch andere Fertigungstechnologien eingesetzt werden.
Die Positionierung der Kollimatorwände über der aktiven Fläche von Detektorelementen der Mehrzahl an Detektorelementen bietet außerdem den Vorteil, dass dynamische Veränderungen des Schattenwurfs und damit etwaige einhergehende zeitliche Schwankungen des Pixelmesssignals in den beschatteten Detektorelementen in ein und demselben Detektorelement abgebildet bzw. abgefangen werden. Der Fokus der Röntgenquelle kann eine veränderliche Fokusposition innerhalb eines Auslenkungsbereichs entlang der ersten Richtung und relativ zu den Kollimatorwänden aufweisen. Die Veränderung der Fokusposition führt dann zu einer örtlich und/oder auch hinsichtlich der Ausdehnung veränderten Projektion, d.h. Schattenwurf, der Kollimatorwände entlang der ersten Richtung auf die Sensorebene. Eine veränderliche Fokusposition kann durch Vibrationseffekte, Rotationseffekte oder Regelschwankungen des Fokus der Röntgenröhre hervorgerufen sein. Ein neben oder zwischen zwei Detektorelementen positionierte Wand kann sich dabei auf beide angrenzenden Detektorelemente auswirken, wobei das Ausmaß der Auswirkung jeweils zeitlich veränderlich ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausbildung der erfindungsgemäßen Röntgenbildgebungsvorrichtung weist ein jeweiliges Detektorelement der Mehrzahl an Detektorelementen über welchem eine Kollimatorwand der Mehrzahl an Kollimatorwänden angeordnet ist, jeweils zumindest ein benachbartes Detektorelement auf, über welchem keine Kollimatorwand angeordnet ist.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Kollimatorwand der Mehrzahl an Kollimatorwänden lediglich über dem Flächenbereich eines jeweils n-ten Detektorelements der Mehrzahl an Detektorelementen angeordnet ist. Dabei ist n größer zwei, bevorzugt größer drei. Beispielsweise wird in dieser Ausgestaltungsvariante lediglich über jedem vierten Detektorelement eine Kollimatorwand positioniert.
Der Flächenbereich eines jeweiligen Detektorelements der Mehrzahl an Detektorelementen weist jeweils eine Flächenausdehnung entlang der ersten Richtung auf. Sind die Detektorelemente der Mehrzahl an Detektorelementen im Wesentlichen gleichartig aufgebaut, kann der Abstand zwischen zwei benachbarten Kollimatorwänden der Mehrzahl an Kollimatorwänden entlang der ersten Richtung in dieser Ausgestaltung dann einem ganzzahligen Vielfachen der Flächenausdehnung entlang der ersten Richtung entsprechen.
Bevorzugt wird die Wandhöhe der Kollimatorwände der Mehrzahl an Kollimatorwände in Strahleneinfallsrichtung dabei in Abhängigkeit des Abstands zwischen zwei benachbarten Kollimatorwänden der Mehrzahl an Kollimatorwänden gewählt. Durch eine Vergrößerung des Abstandes zwischen zwei benachbarten Kollimatorwänden kann die Unterdrückungswirkung für Streustrahlung abnehmen. Durch eine Erhöhung der Wandhöhe kann die Unterdrückungswirkung der Streustrahlung erhöht werden. Bevorzugt wird ein Verhältnis von Wandhöhe zu Abstand, das sogenannte Schachtverhältnis, der Kollimatorwände von mindestens 10 zu 1 oder mehr gewählt.
Vorteilhaft kann eine material- und damit kostensparende Herstellung ermöglicht werden.
In einer vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Röntgenbildgebungsvorrichtung weist der Flächenbereich eines jeweiligen Detektorelements der Mehrzahl an Detektorelementen eine Flächenausdehnung entlang der ersten Richtung auf, wobei die Flächenausdehnung des Flächenbereichs eines Detektorelements der Mehrzahl an Detektorelementen, über welchem eine Kollimatorwand der Mehrzahl an Kollimatorwänden angeordnet ist, größer ist als die Flächenausdehnung des Flächenbereichs eines Detektorelements der Mehrzahl an Detektorelementen, über welchem keine Kollimatorwand angeordnet ist.
Indem für Detektorelemente der Mehrzahl an Kollimatorwänden, über welchem eine Kollimatorwand angeordnet ist eine größere aktive Fläche, d.h. eine größere Ausdehnung der diesen Detektorelementen zugeordneten Flächenbereichen, vorgesehen ist, kann die Abschattung und damit der Dosisverlust durch die Kollimatorwände vorteilhaft ganz oder teilweise kompensiert werden. Eine solche Anpassung der Detektorelemente muss in Kombination mit einer auf den Pixelmesssignalen der Detektorelemente basierenden Bildrekonstruktion stehen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Röntgenbildgebungseinrichtung, weist jede Kollimatorwand der Mehrzahl an Kollimatorwänden an einer ersten Seite, welche dem Röntgendetektor zugewandt ist, eine erste Wandstärke entlang der ersten Richtung auf, und an einer zweiten Seite, welche vom Röntgendetektor abgewandt und der Röntgenquelle zugewandt ist, eine zweite Wandstärke entlang der ersten Richtung auf. Dabei ist in dieser Ausführungsvariante erfindungsgemäß die zweite Wandstärke größer als die erste Wandstärke.
Die erste Wandstärke kann bevorzugt die minimale Ausdehnung der jeweiligen Kollimatorwand der Mehrzahl an Kollimatorwänden darstellen. Die zweite Wandstärke kann bevorzugt die maximale Ausdehnung der jeweiligen Kollimatorwand der Mehrzahl an Kollimatorwänden darstellen.
Die zweite Wandstärke ist bevorzugt mindestens doppelt so groß wie die erste Wandstärke. Sie kann aber auch kleiner als doppelt so groß gewählt werden.
Die zweite Wandstärke kann an einer der einfallenden Röntgenstrahlung zugewandten oberen Oberseite einer jeweiligen Kollimatorwand der Mehrzahl an Kollimatorwänden des Streustrahlenkollimators ausgebildet sein. Bevorzugt ist sie zumindest in räumlicher Nähe zur oberen Oberseite ausgebildet. Die erste Wandstärke kann einer der Sensorebene zugewandten unteren Unterseite des Streustrahlenkollimators ausgebildet sein. Bevorzugt ist sie zumindest in räumlicher Nähe zur unteren Unterseite ausgebildet.
Die durch die Kollimatorwände der Mehrzahl an Kollimatorwänden definierten Durchgangskanäle für Röntgenstrahlung weisen dem Röntgendetektor abgewandte Eingangsöffnungen auf und dem Röntgendetektor zugewandte Ausgangsöffnungen für Röntgenstrahlung auf. In der oben beschriebenen Ausgestaltung weisen die Eingangsöffnung dann dementsprechend eine kleinere Fläche auf als die Ausgangsöffnungen. Die Ausdehnung der Eingangsöffnungen entlang der ersten Richtung wird dabei durch die zweite Wandstärke bestimmt. Die Ausdehnung der Ausgangsöffnungen entlang der ersten Richtung werden durch die erste Wandstärke bestimmt.
Die erfindungsgemäße Positionierung einer jeweiligen Kollimatorwand der Mehrzahl an Kollimatorwände über dem einem Detektorelement der Mehrzahl an Detektorelementen zugeordneten Flächenbereich erlaubt vorteilhaft, dass Signalschwankungen des Pixelmesssignals durch Veränderungen des Schattenwurfs nur innerhalb eines einzelnen Pixels wirksam werden. Jedoch ist es vorteilhaft, auftretende Signalschwankungen durch Veränderungen des Schattenwurfs auch innerhalb eines Detektorelements möglichst gering zu halten, um mögliche Auswirkungen auf die Bildgebung mittels der Röntgenbildgebungsvorrichtung zu vermeiden.
Der Schattenwurf einer jeweiligen Kollimatorwand auf die Sensorebene entspricht der Projektion der Kollimatorwand ausgehend vom Fokus und in Strahleneinfallsrichtung. Kommt es zu einer veränderten Position des Fokus der Röntgenquelle relativ zu der Kollimatorwand, z.B. durch Rotationseffekte oder Regelschwankungen der Fokusposition, kann es zu einer zeitlich dynamischen Veränderung der Projektion in Ort und Ausdehnung der Projektion auf die Sensorebene kommen. Bei einer rein örtlichen Veränderung des Schattenwurfs innerhalb eines einzelnen Flächenbereichs ist dabei keine wesentliche zeitliche Schwankung des von einem Detektorelement ausgegebenen Pixelmesssignals zu erwarten. Dagegen führt eine dynamische Veränderung der Ausdehnung des Schattenwurfs zu einer zeitlichen Signalschwankung des Pixelmesssignals.
Mittels der zweiten Wandstärke, welche gemäß dieser Ausgestaltung größer ausgebildet ist als die erste Wandstärke, kann vorteilhaft insbesondere die zeitliche Variation der Ausdehnung des Schattenwurfs einer Kollimatorwand der ersten Richtung reduziert werden. Die Erfinder haben erkannt, dass indem die zweite Wandstärke größer ausgebildet ist als die erste Wandstärke, der Einfluss der zweiten Wandstärke auf die durch die Röntgenstrahlung resultierende Projektion der jeweiligen Kollimatorwand auf die Sensorebene verstärkt werden kann. Dagegen kann der Einfluss der Wandhöhe einer jeweiligen Kollimatorwand auf den Schattenwurf reduziert werden, bzw. kann je nach Ausgestaltung sogar gänzlich vermieden werden. Derart kann die zeitliche Variation der Ausdehnung des Schattenwurfs verringert werden. Im Vergleich zu einem typischen Aufbau kann die Abhängigkeit der Ausdehnung des Schattenwurfs von der geometrischen Position bzw. der Ausrichtung der jeweiligen Kollimatorwand relativ zu der momentanen Fokusposition reduziert werden. Eine zeitliche Variation des Pixelmesssignals durch einen zeitlich variierenden Schattenwurf kann damit vorteilhaft reduziert werden.
Bei entsprechend groß gewählter zweiter Wandstärke kann sogar eine im Wesentlichen konstante Ausdehnung des Schattenwurfs einer Kollimatorwand trotz einer variierenden Fokusposition relativ zu der Kollimatorwand erreicht werden. Damit kann ein im Wesentlichen konstantes Pixelmesssignal erzeugt werden. Die Wahl einer zweiten Wandstärke, welcher größer ist als die erste Wandstärke führt zwar im Mittel zu einer vermehrten Abschattung und damit zu einer geringeren Dosiseffizienz des Systems im Gegensatz einer konstanten Wandstärke, dagegen können jedoch mögliche Auswirkungen von zeitlichen Signalschwankungen einzelner Pixel auf die Bildgebung reduziert werden. Außerdem können vorteilhaft Kalibrationsroutinen für einen Angleichung der Pixelmesssignale verbessert eingesetzt werden, um die Signalabschwächung von durch Abschattung betroffenen Detektorelementen relativ zu nicht betroffenen Detektorelementen auszugleichen.
Weist der Fokus der Röntgenquelle eine innerhalb eines Auslenkungsbereichs entlang der ersten Richtung veränderliche Fokusposition relativ zum Streustrahlenkollimator auf, kann die zweite Wandstärke dann bevorzugt in Abhängigkeit des Auslenkungsbereichs derart ausgebildet sein, dass der Schattenwurf einer jeweiligen Kollimatorwand der Mehrzahl an Kollimatorwänden auf die Sensorebene zumindest für den Großteil der Fokuspositionen innerhalb des Auslenkungsbereichs lediglich durch die Projektion der zweiten Wandstärke in Richtung der emittierten Röntgenstrahlung auf die Sensorebene bestimmt ist.
Insbesondere ist der Schattenwurf einer Kollimatorwand dann für den Großteil der Fokuspositionen nicht durch die Projektion der Wandhöhe der Kollimatorwand auf die Sensorebene oder von einer unteren, dem Röntgendetektor zugewandten Kante der Kollimatorwand beeinflusst.
Der Auslenkungsbereich entlang der ersten Richtung der Fokusposition des Fokus der Röntgenquelle relativ zu den Kollimatorwänden der Mehrzahl an Kollimatorwänden kann beispielsweise durch Rotationseffekte oder Regelschwankungen des Fokus bestimmt sein.
Der Großteil der Fokuspositionen kann dabei insbesondere den Bereich des Auslenkungsbereichs umfassen, in welchem der Fokus sich mit einer statistischen Wahrscheinlichkeit von mindestens 50%, bevorzugt von mindestens 70%, noch bevorzugter von mindestens 90%, zu finden ist.
Der Streustrahlenkollimator kann auch derart ausgebildet sein, d.h. die zweite Wandstärke kann entsprechend groß gewählt werden, dass für den gesamten Auslenkungsbereich der Schattenwurf einer jeweiligen Kollimatorwand der Mehrzahl an Kollimatorwänden auf die Sensorebene durch die Projektion der zweiten Wandstärke in Richtung der emittierten Röntgenstrahlung auf die Sensorebene bestimmt ist. In diesem Fall kann ein im Wesentlichen konstantes Pixelmesssignal in Abhängigkeit der Fokusposition in einem betroffenen Detektorelement erreicht werden.
Die geometrische Anordnung des Streustrahlenkollimators in der Röntgendetektorvorrichtung und eine Ausgestaltung der Kollimatorwände mit einer zweiten Wandstärke, welche größer ist als die erste Wandstärke, kann genutzt werden, um die Ausdehnung der Projektion einer jeweiligen Kollimatorwand auf die Sensorebene auch bei einer variierenden Fokusposition entlang der ersten Richtung annährend konstant zu halten oder zumindest Änderungen in Abhängigkeit der Fokusposition zu reduzieren. Gleichzeitig wird die Auswirkung des Schattenwurfs jeweils auf ein einzelnes Detektorelement beschränkt. Damit können vorteilhaft dynamische Signalschwankungen durch eine variierende Abschattung durch eine veränderliche Fokusposition reduziert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Röntgenbildgebungsvorrichtung ist zwischen der Mehrzahl an Kollimatorwänden und der Sensorebene des Röntgendetektors ein röntgenstrahlendurchlässiger Spalt ausgebildet.
Insbesondere kann der röntgenstrahlendurchlässige Spalt derart ausgebildet ist, so dass zumindest eine Teilzahl der Mehrzahl an Kollimatorwänden durch von der Röntgenquelle emittierte Röntgenstrahlung unterstrahlbar ist, wenn die Fokusposition einer Randposition innerhalb des oben beschriebenen Auslenkungsbereichs des Fokus entspricht. Eine Randposition kann dann entsprechend als eine Position beschrieben werden, welche nicht zu dem oben beschriebenen Großteil der Fokuspositionen zu rechnen ist.
Das bedeutet, insbesondere bei der Einnahme von Extrempositionen durch den Fokus wird ermöglicht, dass auf einen Bereich direkt unterhalb einer jeweiligen Kollimatorwand Röntgenstrahlung von der Röntgenquelle ungestreut auf die Sensorebene gelangen kann.
Röntgenstrahlendurchlässig kann dabei bedeuten, dass der Spalt frei von Material ist. Es kann jedoch auch ein Material vorgesehen sein, welches nur einen geringen Einfluss auf die eintreffende Röntgenstrahlung hat. Beispielsweise ein Kunststoff.
Eine derartige Ausgestaltung kann die Wahl einer, im Vergleich zu einer Ausgestaltung ohne Spalt, geringeren zweiten Wandstärke ermöglichen, ohne dass auf eine Glättung der zeitlichen Variation des Pixelmesssignals durch die veränderliche Fokusposition verzichtet werden muss. Dies kann vorteilhaft zur Dosiseffizienz der Vorrichtung beitragen, da eine geringere Abschattung erzielt werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Variante der erfindungsgemäßen Röntgenbildgebungsvorrichtung weist jede Kollimatorwand jeweils eine sich über die Wandhöhe kontinuierlich oder stufenartig von der zweiten Wandstärke zur ersten Wandstärke verjüngende Ausdehnung entlang der ersten Richtung auf.
Die Kollimatorwand kann einen im Wesentlichen kegelförmigen Querschnitt aufweisen. Dabei kann die zweite Wandstärke die maximale Ausdehnung des kegelförmigen Querschnitts bestimmen und die erste Wandstärke die minimale Ausdehnung des kegelförmigen Querschnitts definieren. Die Kollimatorwand kann auch einen anderen, sich kontinuierlich verjüngenden Querschnitt aufweisen.
Die Kollimatorwand kann einen stufenartig sich verjüngenden Querschnitt aufweisen. Beispielsweise weist eine jeweilige Kollimatorwand eine Mehrzahl an aufeinanderfolgende Wandabschnitten, beispielsweise fünf oder sieben, mit voneinander verschiedenen Wandstärken auf. Dabei weist der Wandabschnitt, welcher dem Röntgendetektor am nächsten ist, die erste Wandstärke auf, und der Wandabschnitt, welcher am weitesten vom Röntgendetektor entfernt ist, die zweite Wandstärke auf. Es sind auch anderweitige Ausführungen möglich.
Vorteilhaft können Kollimatorwände mit hoher Stabilität bereitgestellt werden.
Alternativ dazu umfasst gemäß einer weiteren vorteilhaften Variante der erfindungsgemäßen Röntgenbildgebungsvorrichtung jede Kollimatorwand der Mehrzahl an Kollimatorwänden ein Kopfelement, welches die zweite Wandstärke aufweist, und ein Fußelement, welches die erste Wandstärke aufweist.
In dieser Ausführung kann eine jeweilige Kollimatorwand der Mehrzahl an Kollimatorwänden insbesondere zwei Wandabschnitte umfassen, wobei das Fußelement einem ersten Wandabschnitt entspricht und das Kopfelement einem zweiten Wandabschnitt entspricht. Der erste Wandabschnitt ist dabei in Strahleneinfallsrichtung näher am Röntgendetektor angeordnet als der zweite Wandabschnitt. Das Kopfelement ist insbesondere an der vom Röntgendetektor abgewandten Seite ausgebildet und der einfallenden Strahlung zugewandt. Das Kopfelement kann Form und Ausdehnung einer oberen Oberseite einer jeweiligen Kollimatorwand, welche der einfallenden Röntgenstrahlung zugewandt ist, definieren. Das Fußelement ist an der dem Röntgendetektor zugewandten Seite einer jeweiligen Kollimatorwand ausgebildet. Das Fußelement kann Form und Ausdehnung einer unteren Unterseite der jeweiligen Kollimatorwand, welche der Sensorebene zugewandt ist, definieren.
Der erste Wandabschnitt, d.h. das Fußelement, erstreckt sich insbesondere über eine erste Teilhöhe der Wandhöhe einer jeweiligen Kollimatorwand der Mehrzahl an Kollimatorwänden. Der zweite Wandabschnitt, d.h. das Kopfelement, erstreckt sich insbesondere über eine zweite Teilhöhe der Wandhöhe. Dabei nimmt das Kopfelement, d.h. der zweite Wandabschnitt, bevorzugt eine geringere, besonders bevorzugt eine deutlich geringere zweite Teilhöhe ein als die erste Teilhöhe. Die erste Teilhöhe kann mindestens 50%, bevorzugt mindestens 80%, der Wandhöhe umfassen.
Das Kopfelement kann die zweite Wandstärke an einer der einfallenden Röntgenstrahlung zugewandten oberen Oberseite des Kopfelements aufweisen, welche der einfallenden Röntgenstrahlung zugewandt ist. Die zweite Wandstärke kann aber auch versetzt zur oberen Oberfläche ausgebildet sein. Das Kopfelement weist die zweite Wandstärke insbesondere als maximale Ausdehnung des Kopfelements entlang der ersten Richtung auf.
Das Fußelement kann die erste Wandstärke insbesondere als minimale Ausdehnung des Fußelements entlang der ersten Richtung aufweisen.
Das Kopfelement und das Fußelement können über ihre entsprechenden Teilhöhen eine konstante Querschnittsausdehnung, d.h. eine konstante Wandstärke, aufweisen. In dieser Ausgestaltung können das Kopfelement und das Fußelement einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Das Fußelement und/oder das Kopfelement können aber auch einen anderweitigen Querschnitt aufweisen.
Das Fußelement und das Kopfelement können nahtlos miteinander verbunden sein.
Das Fußelement und das Kopfelement können bevorzugt das gleiche Material aufweisen. Sie können auch ein unterschiedliches Material aufweisen.
Vorteilhaft besonders einfacher Aufbau einer Kollimatorwand mit einer größeren, zweiten Wandstärke realisiert werden.
Vorteilhaft kann ein möglichst materialsparender Aufbau der Kollimatorwände realisiert werden.
In einer vorteilhaften Variante der erfindungsgemäßen Röntgenbildgebungsvorrichtung weist das insbesondere Kopfelement einen trapezförmigen, rautenförmigen, dreiecksförmigen, kreisförmigen, elliptischen oder rechteckigen Querschnitt mit einer maximalen Ausdehnung entlang der ersten Richtung entsprechend der zweiten Wandstärke auf.
Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Röntgenbildgebungsvorrichtung sieht vor, dass der Röntgendetektor durch eine Mehrzahl an Detektormodulen ausgebildet ist, jeweils aufweisend eine Teilzahl der Mehrzahl der Detektorelementen und welche entlang der ersten Richtung benachbart angeordnet sind.
Ein Detektormodul kann jeweils zumindest eine oder mehr Sensoreinheiten umfassen, welche jeweils einen Teilbereich der Sensorebene bereitstellen. Ein jeweiliges Detektormodul umfasst bevorzugt jeweils eine Vielzahl von Detektorelementen. Ein Detektormodul kann jeweils zumindest ein oder mehrere Auswerteeinheiten für die Auslese- und Auswertung der Pixelmesssignale umfassen. Ein Detektormodul der Mehrzahl an Detektormodulen kann insbesondere als Baueinheit verstanden werden. Ein Detektormodul kann insbesondere Detektormodulbefestigungsmittel umfassen. Mittels der Detektormodulbefestigungsmittel können die Detektormodule beispielsweise an einer Modulhalterung der Detektionseinheit nebeneinander entlang der ersten Richtung befestigt werden. Beispielweise ist der Röntgendetektor mehr als 16 Detektormodule unterteilt.
Es kann vorgesehen sein, dass der Streustrahlenkollimator durch eine Mehrzahl an Kollimatormodulen ausgebildet ist, welche entlang der ersten Richtung benachbart und in Stapelanordnung mit dem Röntgendetektor angeordnet sind.
Ein Kollimatormodul kann insbesondere jeweils eine Teilzahl der Mehrzahl an Kollimatorwänden aufweisen. Ein Kollimatormodul kann insbesondere als Baueinheit verstanden werden, aufweisend Modulbefestigungsmittel zur Befestigung der Kollimatormodule in der Röntgenbildgebungsvorrichtung und relativ zum Röntgendetektor. Die Kollimatormodule können am Röntgendetektor befestigt sein. Ein Kollimatormodul kann auch nicht am Röntgendetektor befestigt sein, d.h. nicht in Kontakt mit dem Röntgendetektor stehen, sondern lediglich relativ dazu in der Detektionseinheit, beispielsweise an einem Gehäuse der Detektionseinheit, oder in der Röntgenbildgebungsvorrichtung befestigt sein. Ein Kollimatormodul kann außerdem eine Stützstruktur umfassen, welche die Kollimatorwände zueinander fixiert und die Stabilität der Anordnung während Betrieb der Röntgenbildgebungsvorrichtung gewährleistet.
Eine Unterteilung in Detektormodule bzw. Kollimatormodule kann sowohl Herstellung, relative Positionierung zueinander als auch den Zusammenbau der Röntgenbildgebungsvorrichtung vorteilhaft erleichtern.
In einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Röntgenbildgebungsvorrichtung überstreckt ein Kollimatormodul der Mehrzahl an Kollimatormodulen jeweils mehr als ein Detektormodul entlang der ersten Richtung. Ein Kollimatormodul ist in dieser Ausführung mehr als einem Detektormodul zugeordnet.
Beispielsweise erstreckt sich ein Kollimatormodul entlang der ersten Richtung über zwei, drei oder vier Detektormodule.
Durch die Positionierung der Kollimatorwände über die Flächenbereiche der Detektorelemente wird eine Aufweichung der absoluten Montagetoleranzen relativ zu den Septen bzw. Totzonen erreicht. Dadurch ist es vereinfacht möglich, Kollimatormodule innerhalb der Toleranzen herzustellen und zu positionieren, so dass auch größerer Baueinheiten verbessert einzusetzen sind. Vorteilhaft ermöglicht dies eine vereinfachte Herstellung und eine kostensparende Herstellung der Detektionseinheit.
Weiterhin ist in einer vorteilhaften Variante der Röntgenbildgebungsvorrichtung vorgesehen, dass bei einem randseitig angeordneten Kollimatormodul der Mehrzahl an Kollimatormodulen der Abstand zwischen zwei benachbarten Kollimatorwänden größer ist als bei einem mittig angeordneten Kollimatormodul.
Mittig bedeutet im Wesentlichen dem zentralen Bereich des Röntgendetektors entlang der ersten Richtung zugeordnet. Der zentrale Bereich umfasst den Bereich in räumlicher Umgebung des Zentralstrahls der durch die Röntgenquelle emittierten Röntgenstrahlung. Beispielsweise umfasst der zentrale Bereich die zentralen 20% bis 70% der Ausdehnung des Röntgendetektors entlang der ersten Richtung. Beispielsweise umfasst der zentrale Bereich eines aus Detektormodulen aufgebauten Röntgendetektors die zentralen 6-12 Detektormodule. Ein mittig angeordnetes Kollimatormodul kann dann einem oder mehreren der zentralen Röntgendetektormodulen zugeordnet sein. Ein randseitig angeordnetes Kollimatormodul ist entsprechend in einem Randbereich des Streustrahlenkollimators angeordnet, wobei sich der Randbereich abseits des zentralen Bereichs entlang der ersten Richtung befindet.
Beispielsweise sind die Kollimatorwände eines mittig angeordneten Kollimatormoduls in der Stapelanordnung über dem Flächenbereich jedes dritten Detektorelements angeordnet. Beispielsweise sind die Kollimatorwände eines randseitig angeordneten Kollimatormoduls in der Stapelanordnung mit dem Röntgendetektor über dem Flächenbereich jedes fünften Detektorelements angeordnet. Es sind auch anderweitige Ausführungen möglich.
Vorteilhaft ist dadurch eine materialsparende und besonders kosteneffiziente Variante des Streustrahlenkollimators und damit der erfindungsgemäßen Röntgenbildgebungsvorrichtung ermöglicht.
Weiterhin ist in einer vorteilhaften Variante der Röntgenbildgebungsvorrichtung vorgesehen, dass die Kollimatorwände eines randseitig angeordneten Kollimatormoduls der Mehrzahl an Kollimatormodulen eine von der Wandhöhe der Kollimatorwände eines mittig angeordneten Kollimatormoduls verschiedene Wandhöhe aufweisen.
Bevorzugt können die Kollimatorwände eines randseitig angeordneten Moduls eine geringere Wandhöhe aufweisen. Vorteilhaft ist ein besonders kostensparender Aufbau möglich.
Alternativ ist auch eine größere Wandhöhe bei Kollimatorwänden eines randseitig angeordneten Kollimatormoduls denkbar. Insbesondere in Kombination mit einem vergrößerten Abstand der Kollimatorwände bei Kollimatorwänden eines randseitig angeordneten Kollimatormoduls kann durch eine größere Wandhöhe, die durch den vergrößerten Abstand reduzierte Unterdrückungswirkung für Streustrahlung teilweise oder ganz kompensiert werden. Beispielsweise weist ein randseitiges Kollimatormodul bei größerem Abstand der Kollimatorwände zueinander das gleiche Schachtverhältnis auf, wie ein mittig angeordnetes Kollimatormodul mit einem geringeren Abstand der Kollimatorwände zueinander.
Weiterhin ist in einer vorteilhaften Variante der Röntgenbildgebungsvorrichtung vorgesehen, dass die Kollimatorwände eines randseitig angeordneten Kollimatormoduls der Mehrzahl an Kollimatormodulen ein Material mit einem geringeren Absorptionskoeffizienten für Röntgenstrahlung aufweisen als die Kollimatorwände eines mittig angeordneten Kollimatormoduls.
Beispielsweise kann ein randseitiges Kollimatormodul Kollimatorwände aus Zink aufweisen. Beispielsweise kann ein mittig angeordnetes Kollimatormodul Kollimatorwände aus Wolfram aufweisen. Insbesondere kann ein günstigeres Material eingesetzt werden. Vorteilhaft ist dadurch besonders kosteneffiziente Variante des Streustrahlenkollimators und damit der erfindungsgemäßen Röntgenbildgebungsvorrichtung ermöglicht.
Durch die Entkopplung von Röntgendetektor und Streustrahlenkollimator, bzw. der Kollimatorwände von der Position und Ausgestaltung von Totzonen, ist vorteilhaft eine wesentlich größere Bandbreite an Designs und Kombinationen von Designs des Streustrahlenkollimators ermöglicht.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Röntgenbildgebungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Röntgenbildgebungsvorrichtung ein Computertomographie-System ist.
Die zuvor beschriebenen Vorteile und Ausgestaltungsvarianten der zuvor beschriebenen Röntgenbildgebungsvorrichtung sind dabei übertragbar auf das Computertomographie-System.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Detektionseinheit aufweisend einen Röntgendetektor und einen Streustrahlenkollimator in Stapelanordnung mit dem Röntgendetektor, welche zur Verwendung in einer Röntgenbildgebungsvorrichtung gemäß dem Gegenstand einer der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist,

- wobei der Röntgendetektor eine Sensorebene aufweist und zumindest entlang einer ersten Richtung in eine Mehrzahl an Detektorelementen unterteilt ist, wobei jedes Detektorelement der Mehrzahl an Detektorelementen ausgebildet ist, auf einen dem Detektorelement zugeordnete Flächenbereich der Sensorebene eintreffende Röntgenstrahlung in ein elektrisches Pixelmesssignal umzuwandeln,
- der Streustrahlenkollimator eine Mehrzahl an Kollimatorwänden aufweist, welche entlang der ersten Richtung benachbart angeordnet sind, und wobei die Kollimatorwände der Mehrzahl an Kollimatorwänden jeweils über dem Flächenbereich eines Detektorelements der Mehrzahl an Detektorelementen angeordnet sind, so dass ein Schattenwurf einer jeweiligen Kollimatorwand der Mehrzahl an Kollimatorwänden durch eine Bestrahlung mit Röntgenstrahlung auf die Sensorebene vollständig mit dem Flächenbereich des entsprechenden Detektorelements überlappt.

Außerdem betrifft die Erfindung einen Streustrahlenkollimator zur Anordnung in Stapelanordnung mit einem Röntgendetektor, welcher zur Verwendung in einer Detektionseinheit einer Röntgenbildgebungsvorrichtung gemäß dem Gegenstand einer der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist, wobei der Streustrahlenkollimator eine Mehrzahl an Kollimatorwänden aufweist, welche entlang der ersten Richtung benachbart angeordnet sind, und wobei die Kollimatorwände der Mehrzahl an Kollimatorwänden jeweils über einem Flächenbereich eines Detektorelements der Mehrzahl an Detektorelementen des Röntgendetektors angeordnet sind, so dass ein Schattenwurf einer jeweiligen Kollimatorwand der Mehrzahl an Kollimatorwänden durch eine Bestrahlung mit Röntgenstrahlung auf die Sensorebene vollständig mit dem Flächenbereich des entsprechenden Detektorelements überlappt. Alle Ausgestaltungsvarianten, die zuvor im Rahmen der erfindungsgemäße Röntgenbildgebungsvorrichtung beschrieben sind, können entsprechend auch in der Detektionseinheit oder dem Streustrahlenkollimator allein ausgeführt sein. Die im Hinblick auf die Röntgenbildgebungsvorrichtung erfolgte Beschreibung und die zuvor beschriebenen Vorteile der erfindungsgemäßen Röntgenbildgebungsvorrichtung können entsprechend auch auf die erfindungsgemäße Detektionseinheit und dem erfindungsgemäßen Streustrahlenkollimator übertragen werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von beispielhaften Ausführungsformen unter Hinweis auf die beigefügten Figuren erläutert. Die Darstellung in den Figuren ist schematisch, stark vereinfacht und nicht zwingend maßstabsgetreu. Es zeigen:

1. schematisch eine Darstellung einer Röntgenbildgebungsvorrichtung,
2 schematisch einen Ausschnitt einer Detektionseinheit mit einem Röntgendetektor und einem Streustrahlenkollimator in einer Stapelanordnung in einer Querschnittsdarstellung,
3 bis 5 zeigen jeweils schematisch eine Darstellung einer beispielhaften Kollimatorwand eines Streustrahlenkollimators in verschiedenen Varianten und den resultierenden Schattenwurf auf die Sensorebene.
6 bis 10 zeigen jeweils schematisch eine Darstellung einer beispielhaften Kollimatorwand eines Streustrahlenkollimators in weiteren Varianten,
11 schematisch eine Darstellung eines Kollimatormoduls eines Streustrahlenkollimators in einer Aufsicht, und
12 schematisch eine Darstellung eines Kollimatormoduls eines Streustrahlenkollimators in einer Seitenansicht.

1. zeigt schematisch eine Darstellung eines Beispiels einer Röntgenbildgebungsvorrichtung 1. Die Röntgenbildgebungsvorrichtung 1 entspricht in dem gezeigten Fall einem Computertomographie-System. Die Röntgenbildgebungsvorrichtung 1 weist eine Röntgenquelle 3, beispielsweise eine Röntgenröhre, und in Gegenüberstellung eine Detektionseinheit 2 auf, welche einen Röntgendetektor 5 und einen Streustrahlenkollimator 7 in Stapelanordnung mit dem Röntgendetektor umfasst.
Die Röntgenquelle 3 und die Detektionseinheit 2 sind an der Gantry 19 diametral angeordnet, welche mittels einer Drehlagerungsvorrichtung um eine Systemachse in Richtung der z-Achse rotierbar ist. Die Rotationsrichtung ist in der Abbildung mit φ gekennzeichnet. Die Röntgenquelle 3 ist zur Emission von Röntgenstrahlung 9 ausgebildet. Zwischen der Röntgenquelle 3 und der Detektionseinheit 2 kann ein Objekt 21 auf einer Objektlagerungseinheit 23, beispielsweise einem Patiententisch, entlang der Systemachse in einem Untersuchungsbereich 4 für eine Abtastung mit Röntgenstrahlung 9 positioniert werden.
Während der Rotation emittiert die Strahlungsquelle 3 ausgehend von einem Fokus 17 fächerartig, kegelartig oder auch anderweitig geformt die Röntgenstrahlung 9 in Richtung der Detektionseinheit 2, so dass von einer Mehrzahl an Richtungen Projektionsmessdaten gesammelt werden, um darauf basierend eine Mehrzahl von Projektionsbildern oder ein dreidimensionales Volumenbild des abzubildenden Bereichs des Objekts 21 anzufertigen.
Die Röntgenstrahlung 9, welche das Objekt 21 transmittiert wird mittels des Röntgendetektors 5 detektiert. Es sind dabei verschiedenartige Ausgestaltungen des Röntgendetektors 5 möglich. Der Röntgendetektor 5 kann als direkt-konvertierender Röntgendetektor 5 ausgebildet sein mit einer Sensorebene 6 aufweisend ein entsprechendes Konvertermaterial, beispielsweise CdTe, welches ausgebildet ist die eintreffende Röntgenstrahlung 9 in ein elektrisches Messsignal zu konvertieren. Der Röntgendetektor kann insbesondere als indirekt-konvertierender Röntgendetektor 5 in Form eines Szintillationsdetektors ausgebildet sein, aufweisend eine Sensorebene 6 umfassend eine Szintillationsebene in Kombination mit nachgeschalteten Photodioden, welche ausgebildet sind, das im Szintillationsmaterial durch die Röntgenstrahlung 9 erzeugte Licht in ein elektrisches Messsignal umzuwandeln.
Ein Teil der Detektionseinheit 2, aufweisend den Streustrahlenkollimator 7 und den Röntgendetektor 5, ist in der Abbildung zur Veranschaulichung schematisch vergrößert dargestellt.
Der Röntgendetektor 5 mit der Sensorebene 6 weist eine Mehrzahl an Detektionselementen 11, im Allgemeinen auch Pixel genannt, auf. Jedem Detektorelement 11 der Mehrzahl an Detektorelementen 11 ist im Wesentlichen ein Flächenbereich 13 der Sensorebene 6 des Röntgendetektors 5 zugeordnet. Jedes Detektorelement 11 ist ausgebildet, den auf die zugeordnete Flächenbereich 13 eintreffende, bzw. die in diesem Bereich der Sensorebene 6 absorbierte Röntgenstrahlung 9 in ein entsprechendes Pixelmesssignal umzuwandeln.
Der Röntgendetektor 5 ist zumindest entlang einer ersten Richtung φ in die Mehrzahl an Detektorelementen 11 untereilt. Das heißt die Mehrzahl an Detektorelementen 11 bilden zumindest eine Detektorzeile entlang der ersten Richtung φ. Im gezeigten Fall entspricht die erste Richtung φ der Rotationsrichtung des Computertomographie-Systems. Daneben kann der Röntgendetektor 5 auch entlang einer zweiten Richtung in eine Mehrzahl an Detektorelemente 11 unterteilt sein. Beispielsweise kann der gezeigte Röntgendetektor 5 eine Mehrzahl an nebeneinander angeordneten Detektorzeilen in z-Richtung aufweisen. Im Falle des gezeigten Computertomographie-Systems umfasst der Röntgendetektor bevorzugt entlang der z-Richtung eine Mehrzahl an Detektorzeilen, so dass zumindest 1-3cm oder auch ein größerer Bereich des Objekts in Richtung der z-Achse gleichzeitig mittels des Röntgendetektors 5 abgetastet werden kann.
In Stapelanordnung mit dem Röntgendetektor 5 ist der Streustrahlenkollimator 7, angedeutet durch die Kollimatorwände 15, angeordnet. Der Streustrahlenkollimator 7 dient dazu Streustrahlung, welche die Qualität von Röntgenbildaufnahmen, insbesondere das Signal-zu-Rausch-Verhältnis, beinträchtigen kann, zu absorbieren, so dass diese die Sensorebene 6 nicht mehr erreicht. Streustrahlung bezeichnet dabei insbesondere diejenige Röntgenstrahlung, welche bei Durchgang durch das Objekt 21 und/oder an Teilen des Objekts 21 oder der Röntgenbildgebungsvorrichtung 1 gestreut, bzw. abgelenkt, wurde. Primärstrahlung bezeichnet im Gegensatz dazu Röntgenstrahlung 9, welche im Wesentlichen ungestreut den Röntgendetektor 5 ausgehend von der Röntgenquelle 3 erreicht.
Der Streustrahlenkollimator 7 ist zwischen dem Röntgendetektor 5 und der Röntgenquelle 3 und in Strahleneinfallsrichtung hinter dem abzubildenden Objekt 21 angeordnet. In Stapelanordnung heißt dabei, dass es insbesondere in räumlicher Nähe zum Röntgendetektor 5 und in Strahleneinfallsrichtung vor, d.h. über, dem Röntgendetektor 5 angeordnet ist. Der Streustrahlenkollimator kann in direktem Kontakt mit dem Röntgendetektor 5 oder ohne Kontakt zum Röntgendetektor5 angeordnet sein. Der Streustrahlenkollimator 7 kann fest mit dem Röntgendetektor 5 verbunden sein. Beispielsweise ist der Streustrahlenkollimator 7 am Röntgendetektor 5 befestigt. Der Streustrahlenkollimator 7 kann aber auch nicht am Röntgendetektor 5 befestigt sein.
Die Detektionseinheit 2 kann außerdem beispielsweise ein Gehäuse umfassen, welches den Röntgendetektor 5 und/oder den Streustrahlenkollimator 7 zum Teil oder ganz umgibt. Beispielsweise kann der Streustrahlenkollimator 7 dann auch an einem Gehäuseteil befestigt sein und durch Anordnung des Röntgendetektors 5 im bzw. relativ zum Gehäuse, eine Stapelanordnung des Streustrahlenkollimators 7 und des Röntgendetektors 3 erreicht werden.
Der Streustrahlenkollimator 7 umfasst eine Mehrzahl an Kollimatorwänden 15. Diese sind insbesondere entlang der ersten Richtung φ benachbart nebeneinander angeordnet. In dem gezeigten Beispiel weist der Streustrahlenkollimator 7 lediglich entlang der ersten Richtung φ benachbarte Kollimatorwände 15 auf. Es ist jedoch denkbar, dass in Ausführungsvarianten auch entlang einer zweiten Richtung, hier in z-Richtung, weitere Kollimatorwände benachbart nebeneinander angeordnet sind. Dies kann als sinnvoll erachtet werden, wenn auch eine Unterdrückungswirkung von Streustrahlung entlang der zweiten Richtung gewünscht ist.
Die gezeigten Kollimatorwände 15 begrenzen im Wesentlichen Durchlasskanäle für die Röntgenstrahlung 9, bevorzugt für die Primärstrahlung, mit einer Eingangsöffnung, welche der Röntgenquelle 3 zugewandt sind und einer Ausgangsöffnung, welche dem Röntgendetektor 5 zugewandt ist.
Wie in der Vergrößerung angedeutet sind die Kollimatorwände 15 der Mehrzahl an Kollimatorwänden 15 des Streustrahlenkollimators 7 erfindungsgemäß derart über dem Röntgendetektor 5 angeordnet, dass die Kollimatorwände 15 jeweils über dem Flächenbereich eines Detektorelements 11 der Mehrzahl an Detektorelementen 11 angeordnet sind, so dass ein Schattenwurf 45, 47, 145, 147, 245, 247 einer jeweiligen Kollimatorwand 15 der Mehrzahl an Kollimatorwänden 15 auf die Sensorebene 6 durch die Röntgenstrahlung 9 vollständig mit dem Flächenbereich 13 des entsprechenden Detektorelements 11 überlappt, über welchem die jeweilige Kollimatorwand 15 angeordnet ist.
Das heißt, die Kollimatorwände 15 sind derart angeordnet, dass eine Projektion einer jeweiligen Kollimatorwand 15 der Mehrzahl an Kollimatorwänden 15 auf die Sensorebene 6 durch die Röntgenstrahlung 9 und entlang der Strahleneinfallsrichtung jeweils vollständig innerhalb eines einzelnen Flächenbereich 13 eines Detektorelements 11 der Mehrzahl an Detektorelementen 11 fällt.
Indem die Positionierung der Kollimatorwände 15 gemäß der Erfindung von Totzonen, beispielsweise Septen, entkoppelt wird und stattdessen die Positionierung relativ zu dem Flächenbereich 13 eines jeweiligen Detektorelements 11 der Mehrzahl an Detektorelementen 11 stattfindet, können vorteilhaft Herstellungs- und Positionierungstoleranzen aufgeweicht werden. Es ist außerdem vorstellbar, die Kollimatorwände 15 dicker auszulegen. Eine Vergrößerung der Wandstärke muss mit der Dosiseffizient der Röntgenbildgebungsvorrichtung 1, d.h. mit dem Signalverlust im Detektorelement 11 durch die Abschattung, abgewogen werden. Jedoch kann dadurch der Einsatz anderer, möglicherweise kostengünstigerer Fertigungstechnologien erleichtert werden. Beispielsweise kann der Streustrahlenkollimator 7 als kostengünstiges Spritzgussteil ausgeführt werden.
Die Positionierung der Kollimatorwände 15 über der aktiven Fläche von Detektorelementen 11 der Mehrzahl an Detektorelementen 11 bietet außerdem den Vorteil, dass dynamische Veränderungen des Schattenwurfs und damit etwaige einhergehende zeitliche Schwankungen des Pixelmesssignals in den beschatteten Detektorelementen, z.B. durch Vibrationseffekte, Rotationseffekte oder Regelschwankungen des Fokus der Röntgenröhre, in ein und demselben Detektorelement 15 abgebildet bzw. abgefangen werden, und nicht wie bei im Stand der Technik üblichen Anordnungen zwischen den aktiven Flächen zweier Detektorelemente zwei Detektorelemente durch Fokusschwankungen mit zeitlich variierenden Ausmaß betroffen sein können.
Die Kollimatorwände 15 der Mehrzahl an Kollimatorwänden 15 weisen beispielweise Wolfram, Blei, Molybdän, oder auch ein anderweitiges Material auf, welches erlaubt den Anteil von auf die Sensorebene 6 einfallenden Streustrahlung ausreichend stark zu reduzieren, indem die Kollimatorwände 15 diese absorbieren. Die Mehrzahl an Kollimatorwänden 15 ist bevorzugt auf den Fokus der Röntgenquelle ausgerichtet sein, so dass ungestreute Röntgenstrahlung 9, d.h. die Primärstrahlung, ungehindert durch den Streustrahlenkollimator die Sensorebene 6 erreichen kann.
Pixelmesssingale, welche vom Röntgendetektor 5 als Reaktion auf die eintreffende Röntgenstrahlung 9 erzeugt wurden, gegebenenfalls mittels weiteren Datenverarbeitungseinheiten auch aggregiert und zu Projektionsmessdaten weiterverarbeitet wurden, werden im gezeigten Beispiel des Computertomographie-Systems an eine Rekonstruktionseinheit 30 ausgegeben, welche basierend auf den Pixelmesssignalen bzw. den darauf basierenden entsprechenden Projektionsmessdaten, dreidimensionale Volumenbilddaten oder zweidimensionale Schichtbilddaten des Objekts 21 rekonstruiert indem ein geeigneter analytischer, iterativer, oder anderweitiger Rekonstruktionsalgorithmus eingesetzt wird.
Die Bilddaten können anschließend mittels eines Monitors 27 für einen Anwender angezeigt werden. Ebenso kann der Monitor 27 ein User Interface anzeigen, und ein Computer, welcher mit dem Monitor 27 verbunden ist, kann ausgebildet sein, eine Anwendereingabe, beispielsweise von klinischem Personal, zu erfassen. Die Anwendereingabe kann dann mittels einer Steuereinheit 25 in Instruktionen für Einheiten der Röntgenbildgebungsvorrichtung 1, beispielsweise für den Röntgendetektor 5, die Röntgenquelle 3 oder andere Vorrichtungseinheiten, übersetzt und weitergegeben werden, so dass Aufnahmeparameter für die Aufnahme von Bilddaten mittels der Röntgenbildgebungsvorrichtung 1 angepasst werden können. Ebenso kann der Computer ausgebildet sein eine Anwendergabe an die Rekonstruktionseinheit 30 zu erfassen und diese weiterzugeben, um die Anpassung von Rekonstruktionsparameter zu ermöglichen.
In einer Ausgestaltung der Röntgenbildgebungsvorrichtung 1 wird der Röntgendetektor 5 aus einer Mehrzahl von Detektormodulen 18 gebildet. In der Figur sind zur Veranschaulichung lediglich sieben Detektormodule 18 angedeutet. Beispielsweise ist der Röntgendetektor 5 aus 16, 32 oder mehr Detektormodulen 18 zusammengesetzt, welche benachbart entlang der ersten Richtung φ angeordnet sind. Ein Detektormodul 18 umfasst jeweils eine Teilzahl der Mehrzahl an Detektorelementen. Insbesondere umfasst jedes Detektormodul eine Vielzahl an Detektorelementen 11. Die Detektormodule 18 können jeweils eine Baueinheit bilden, welche mittels an den Detektormodulen 18 ausgebildeten Detektormodulbefestigungsmitteln an einer Modulhalterung nebeneinander montiert werden können, um den Röntgendetektor 5 zu bilden.
Ebenso ist gemäß einer Ausgestaltung der Streustrahlenkollimator 7 aus einer Mehrzahl an Kollimatormodulen 16 zusammengesetzt, welche entlang der ersten Richtung φ benachbart angeordnet sind. In der schematischen Abbildung sind zur Veranschaulichung lediglich drei Kollimatormodule 16 angedeutet. Der Streustrahlenkollimator kann jedoch aus mehr als drei Kollimatormodulen 16 zusammengesetzt sein. Ein Kollimatormodul 16 der Mehrzahl an Kollimatormodulen 16 umfasst dann jeweils eine Teilzahl der Mehrzahl an Kollimatorwänden 15. Jedes Kollimatormodul 16 umfasst dabei bevorzugt eine Vielzahl an Kollimatorwänden 15.
Die Anzahl der abgebildeten Detektormodule 18 und Kollimatormodule 16 sind lediglich zur Veranschaulichung gewählt. Es können insbesondere mehr als die gezeigten Detektormodule 18 und Kollimatormodule 16 benachbart angeordnet sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Röntgenbildgebungsvorrichtung 1 überstreckt ein Kollimatormodul 16 in dem gezeigten Beispiel entlang der ersten Richtung φ mehr als ein Detektormodul 18. In dem gezeigten Beispiel überstreckt ein Kollimatormodul 16 jeweils zwei bzw. drei Detektormodule 18. In anderen Ausführungen kann ein Kollimatormodul 16 auch vier oder mehr Detektormodule 18 überstrecken.
Bevorzugt weist der Streustrahlenkollimator 7 lediglich entlang der ersten Richtung φ benachbart Kollimatorwände 15 auf. Die Positionierung der Kollimatorwände über den Flächenbereichen führt zu einer Abschattung der aktiven Flächen und damit zu einer verringerten Dosiseffizienz der Röntgendetektorvorrichtung 1. Eine Möglichkeit die reduzierte Dosisnutzung durch den Schattenwurf zu kompensieren, welcher durch die Positionierung über den aktiven Flächen der Detektorelemente resultiert, kann dadurch erreicht werden, dass der Streustrahlenkollimator im Gegensatz zu heute üblichen 3D-Kollimatoren, lediglich Kollimatorwände aufweist, welche entlang der ersten Richtung benachbart angeordnet werden. Durch Weglassen von Kollimatorstrukturen senkrecht zur ersten Richtung kann die Dosiseffizienz des erfindungsgemäßen Röntgendetektor mitunter erhöht werden. Insbesondere bei Röntgendetektoren mit einer geringen Ausdehnung senkrecht zur ersten Richtung erscheint solch eine Ausgestaltung besonders sinnvoll. Dies trifft insbesondere im Vergleich zu sogenannten Dickfußkollimatoren zu. Eine bestehende Möglichkeit einen zeitlich dynamischen Schattenwurf durch einen variierenden Fokus zu vermeiden besteht in sogenannten Dickfuß- oder Dickwand-Strukturen, wobei an einer dem Röntgendetektor zugewandten Seite einer über einer Totzone platzierten Wand eines solchen Dickfuß-Kollimators ein unterer Wandabschnitt breiter als ein oberer Wandabschnitt und teilweise mit dem aktiven Bereich des Pixels überlappend, d.h. über die Totzone herausschauend, ausgeführt wird, so dass ein dynamischer Schattenwurf der Wand, der über die Totzone selbst hinausgeht, durch den „Dickfuß-Bereich“ abgefangen werden kann. Derart kann erreicht werden, dass die Projektion einer Wand des Streustrahlenkollimators auf die Sensorebene im Wesentlichen unverändert in Position und Ausdehnung ausgebildet ist. Jedoch findet auch eine Abschattung der aktiven Fläche statt.
In 2 ist eine weitere vergrößerte, schematische Querschnittsdarstellung eines Teils einer Detektionseinheit 2 mit einem Röntgendetektor 5 aufweisend eine Sensorebene 6 und einem Streustrahlenkollimator 7 in Stapelanordnung mit dem Röntgendetektor 5 gezeigt.
Die Kollimatorwände 15 sind in diesem Beispiel über jedem vierten Detektorelement 11 angeordnet, d.h. über dem jeweiligen Flächenbereich 13 eines jeden vierten Detektorelements 11. Damit weist jedes Detektorelement 11, über welchem eine Kollimatorwand 15 angeordnet ist, zumindest ein benachbartes Detektorelement 11 entlang der ersten Richtung φ auf, über welchem keine Kollimatorwand 15 angeordnet ist. Der jeweilige Flächenbereich 13 der gezeigten Detektorelemente 11 weist eine Flächenausdehnung 13 entlang der ersten Richtung φ auf. Die Kollimatorwände 15 der Mehrzahl an Kollimatorwänden 15 weisen jeweils einen Abstand 33 zueinander auf. Der Abstand 33 entspricht in der gezeigten Ausführungsform dabei einem Vielfachen, insbesondere einem ganzzahligen Vielfachen, der Flächenausdehnung 31.
In der gezeigten Variante weisen die Detektorelemente 11 jeweils die gleiche Flächenausdehnung 31 entlang der ersten Richtung φ auf. In einer anderen Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Röntgenbildgebungsvorrichtung 1 kann es vorgesehen sein, dass die Flächenausdehnung 31 entlang der ersten Richtung φ für ein Detektorelement 11 der Mehrzahl an Detektorelementen 11, über welchem eine Kollimatorwand 15 der Mehrzahl an Kollimatorwänden angeordnet ist, größer ist, als die Flächenausdehnung 31 eine Detektorelements 11 über welchem keine Kollimatorwand 15 der Mehrzahl an Kollimatorwänden angeordnet ist. Derart können Dosisverluste durch die Abschattung der Flächenbereiche durch die Kollimatorwände gegebenenfalls kompensiert oder reduziert werden.
Die Kollimatorwände 15 weisen außerdem eine Wandhöhe 35 entlang der Strahleneinfallsrichtung auf. Bei einem größeren Abstand 33 ist eine entsprechend größere Wandhöhe 35 vorteilhaft, so dass das Schachtverhältnis konstant bleibt, so dass eine im Wesentlichen gleichbleibende Unterdrückungswirkung für Streustrahlung gewährleistet wird.
Bei der Variante der Detektionseinheit 2 wie in 1 gezeigt, in welcher der Streustrahlenkollimator 7 aus einer Mehrzahl an Kollimatormodulen 16 zusammengesetzt ausgebildet ist, ist es vorstellbar, dass bei den randseitig angeordneten Kollimatormodulen 16 der Mehrzahl an Kollimatormodulen 16 der Abstand 33 zwischen zwei benachbarten Kollimatorwänden 15 größer ist als bei dem mittig angeordneten Kollimatormodul 16. In dem in 1 gezeigten Fall weist der Streustrahlenkollimator 7 ein mittig angeordnetes Kollimatormodul 16, welches dem zentralen Bereich des Röntgendetektors 5 zugeordnet werden kann, und zwei randseitige Kollimatormodule 16 auf.
Eine anderweitige Ausgestaltung der Detektionseinheit 2 kann vorsehen, dass die Kollimatorwände 15 der randseitig angeordneten Kollimatormodule 16 der Mehrzahl an Kollimatormodulen 16 eine von der Wandhöhe 35 der Kollimatorwände 15 des mittig angeordneten Kollimatormoduls 16 verschiedene Wandhöhe 35 aufweisen. Die Wandhöhe kann bevorzugt niedriger ausgebildet sein. Es sind aber auch Varianten möglich, bei denen ein randseitig angeordnetes Kollimatormodul 16 eine höhere Wandhöhe 35 aufweist, insbesondere in Kombination mit einem größeren Abstand 33 zwischen den Kollimatorwänden 15 der randseitigen Kollimatormodule 16 als des mittig angeordneten Kollimatormoduls 16.
Eine andere Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Kollimatorwände 15 der randseitig angeordneten Kollimatormodule 16 der Mehrzahl an Kollimatormodulen 16 ein Material mit einem geringeren Absorptionskoeffizienten für die Röntgenstrahlung 9 aufweisen als die Kollimatorwände 15 des mittig angeordneten Kollimatormoduls 16. Beispielsweise weist das mittig angeordnete Kollimatormodul Wolfram als Material auf und die randseitigen Kollimatormodule 16 Zink.
Die Unterscheidung von mittig angeordneten Kollimatormodulen 16 und randseitig angeordneten Kollimatormodulen 16 ermöglicht Kosten und Herstellungsaufwand zu reduzieren. Dabei muss bei oben beschriebenen Ausgestaltungen teilweise in Kauf genommen werden, dass damit eine verringerte Unterdrückungswirkung für Streustrahlung in den Randbereichen des Röntgendetektors 5 einhergeht. In vielen Anwendungsfällen der Röntgenbildgebungsvorrichtung 1 weisen jedoch die Randbereiche eine geringere Relevanz für die Bildgebung auf, so dass Kosteneffizient und Notwendigkeit der Unterdrückungswirkung gegeneinander abgewogen werden können und ein dementsprechendes Design wählbar ist. Durch die Aufweichung der Montage- und Herstellungstoleranzen durch die Platzierung der Kollimatorwände unabhängig von Totzonen, ist der Einsatz einer größeren Bandbreite an Designs und Kombinationen und insbesondere auch kostengünstigerer Ausführungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhaft erleichtert.
In 3 ist schematisch an einer exemplarischen Kollimatorwand 15 der Mehrzahl an Kollimatorwand 15 der Schattenwurf 45, 47 der Kollimatorwand 15 auf den Flächenbereich 13 desjenigen Detektorelements 11, über welchem die Kollimatorwand 15 angeordnet ist, durch die von der Röntgenquelle 3 emittierte Röntgenstrahlung 9 veranschaulicht.
Die erfindungsgemäße Positionierung einer jeweiligen Kollimatorwand 15 der Mehrzahl an Kollimatorwände 15 über dem einem Detektorelement 11 der Mehrzahl an Detektorelementen 11 zugeordneten Flächenbereich 13 erlaubt vorteilhaft, wie bereits beschrieben, dass Signalschwankungen des Pixelmesssignals durch Veränderungen des Schattenwurfs nur innerhalb eines einzelnen Detektorelements wirksam werden. Jedoch ist es darüber hinaus vorteilhaft, auftretende Signalschwankungen durch Veränderungen des Schattenwurfs auch innerhalb eines Detektorelements 11 möglichst gering zu halten, um mögliche Auswirkungen auf die Bildgebung mittels der Röntgenbildgebungsvorrichtung 1 zu vermeiden.
Der Schattenwurf der in 3 gezeigten Kollimatorwand 15 ergibt sich aus der Projektion der Kollimatorwand 15 auf den Flächenbereich 13 ausgehend vom Fokus 17 der Röntgenquelle 3. Die resultierende Projektion entlang der ersten Richtung φ für eine erste Fokusposition des Fokus 17 soll durch die Linien 41 angedeutet werden. Die resultierende Projektion für eine zweite Fokusposition des Fokus 17 soll durch die Linien 43 angedeutet werden. Die Ausdehnungen 45 und 47 spiegeln jeweils die resultierenden Ausdehnungen der Projektion, d.h. die Ausdehnungen des Schattenwurfs, auf den dem Detektorelement 11 zugeordneten Flächenbereich 13 wider. Die resultierende Projektion auf den Flächenbereich 13, d.h. der resultierende Schattenwurf, überlappt jeweils vollständig mit dem Flächenbereich 13, d.h. der aktiven Fläche, des Detektorelements 11. Ein variierender Fokus 17 wird derart stets in einem einzelnen Detektorelement abgefangen, sofern die Ausdehnung des Schattenwurfs nicht die Ausdehnung der aktiven Fläche überschreitet. Im Gegensatz dazu kann eine neben bzw. zwischen zwei Detektorelementen angeordnete Wand eines Kollimators zu einem zeitlich variierenden Schattenwurf in beiden angrenzenden Detektorelementen führen.
Je nach Fokusposition ist die Ausdehnung 45, 47 der Projektion, d.h. des Schattenwurfs, durch die Kollimatorwand in dieser Ausführungsvariante jedoch verschieden. Die erste Fokusposition resultiert in einer größeren Ausdehnung 45 des Schattenwurfs auf den Flächenbereich 13 als die zweite Fokusposition, welche in einer kleineren Ausdehnung 47 des Schattenwurfs auf den Flächenbereich 13 resultiert. Das heißt je nach Fokusposition kommt es zu einer unterschiedlich ausgedehnten Abschattung des Flächenbereichs eines Detektorelements 11 und damit zu einer zeitlich dynamischen Veränderung der Ausdehnung des Schattenwurfs und damit des mittels des Detektorelements 11 detektierten Pixelmesssignals. Die Projektion der Kollimatorwand 15 auf den Flächenbereich durch die einfallende Röntgenstrahlung entspricht im Wesentlichen der Projektion der Wandhöhe 35 auf die Sensorebene 6.
In 4 ist ebenfalls schematisch der Schattenwurf einer exemplarischen Kollimatorwand 15 der Mehrzahl an Kollimatorwand 15 veranschaulicht gemäß einer zweiten Ausgestaltungsvariante der Kollimatorwand 15. Die hier dargestellte Variante kann vorteilhaft dazu dienen eine variierende Ausdehnung des Schattenwurfs innerhalb des Flächenbereichs 13 eines Detektorelements 11 zu reduzieren bzw. gänzlich zu vermeiden. Die exemplarische Kollimatorwand 15 weist dazu eine erste Wandstärke 51 entlang der ersten Richtung φ an einer dem Röntgendetektor 5, hier repräsentiert durch das Detektorelement 11, zugewandten Seite der Kollimatorwand 15 auf. Die exemplarische Kollimatorwand 15 weist außerdem eine zweite Wandstärke 53 an einer dem Röntgendetektor 5 abgewandten Seite der Kollimatorwand 15 auf. Dabei ist die zweite Wandstärke 53 größer als die erste Wandstärke 51.
In der gezeigten Ausführungsvariante ist die exemplarische Kollimatorwand ausgebildet mittels eines Fußelements 57, aufweisend die erste Wandstärke 51, und eines Kopfelements 55, aufweisend die zweite Wandstärke 53. Dabei erstreckt sich das Fußelement 57 über eine erste Teilhöhe 63 der Wandhöhe 35 und das Kopfelement über eine zweite Teilhöhe 61 der Wandhöhe, wobei die zweite Teilhöhe 61 kleiner ist als die erste Teilhöhe 63. Das Kopfelement und das Fußelement weisen in diesem Beispiel einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Die resultierende Projektion, d.h. der resultierende Schattenwurf, einer derartig ausgestalteten Kollimatorwand 15 für eine erste Fokusposition des Fokus 17 auf den Flächenbereich 13 durch die von der Röntgenquelle 3 emittierte Röntgenstrahlung 9 ist angedeutet durch die Linien 141. Die resultierende Projektion einer derartig ausgestalteten Kollimatorwand 15 für eine zweite Fokusposition des Fokus 17 auf den Flächenbereich 13 durch von der Röntgenquelle 3 emittierte Röntgenstrahlung 9 ist angedeutet durch die Linien 143.
In den gezeigten Fällen wird die Projektion der Kollimatorwand 15 auf den Flächenbereich 13, d.h. auf die Sensorebene 6, durch die Röntgenstrahlung 9 im Wesentlichen durch die Projektion der zweiten Wandstärke 53 auf den Flächenbereich 13 bestimmt. Die jeweilige Ausdehnung 145, 147 der Projektion entlang der ersten Richtung, d.h. die Ausdehnung 145, 147 des Schattenwurfs, ist dabei nahezu unabhängig von der geometrischen Position bzw. Ausrichtung der Kollimatorwand 15 relativ zu der eingenommenen Fokusposition. Die örtliche Position des Schattenwurfs innerhalb des Flächenbereichs 13 dagegen variiert. Das heißt, das erzeugte Schattenprofil der Kollimatorwand 15 wandert mit der Fokusposition mit. Die durch die Abschattung hervorgerufene insgesamte Signalabschwächung des Pixelmesssignals relativ zu einem unbeschatteten Detektorelement ist jedoch sowohl für die erste als auch für die zweite Fokusposition als annährend gleich zu erwarten.
Weist der Fokus der Röntgenquelle 3 eine innerhalb eines Auslenkungsbereichs entlang der ersten Richtung φ veränderliche Fokusposition relativ zum Streustrahlenkollimator 7 auf, kann die zweite Wandstärke 53 in Abhängigkeit des Auslenkungsbereichs derart ausgebildet sein, dass der Schattenwurf einer jeweiligen Kollimatorwand 15 der Mehrzahl an Kollimatorwänden 15 auf die Sensorebene 6 für alle Fokuspositionen innerhalb des Auslenkungsbereichs lediglich durch die Projektion der zweiten Wandstärke 53 in Richtung der emittierten Röntgenstrahlung 9 auf die Sensorebene 6 bestimmt ist. Vorteilhaft kann dadurch ein im Wesentlichen konstantes Pixelmesssignal eines beschatteten Detektorelements 11 auch bei variierender Fokusposition erreicht werden. In anderen Ausführungen kann die zweite Wandstärke 53 auch derart gewählt werden, dass die Signalschwankungen in Abhängigkeit des Auslenkungsbereichs des Fokus 17 zumindest reduziert werden.
In 5 ist schematisch der Schattenwurf einer exemplarischen Kollimatorwand 15 der Mehrzahl an Kollimatorwand 15 veranschaulicht gemäß einer dritten Ausgestaltungsvariante. Die gezeigte exemplarische Kollimatorwand 15 zeigt einen ähnlichen Aufbau, wie die in 4 beschriebene. Jedoch ist zwischen dem Streustrahlenkollimator 7, repräsentiert durch die exemplarische Kollimatorwand 15, und dem Röntgendetektor 5, repräsentiert durch das exemplarische Detektorelement 11, ein röntgendurchlässiger Spalt 55 ausgebildet.
Der röntgendurchlässige Spalt ermöglicht für bestimmte Fokuspositionen relativ zu der exemplarischen Kollimatorwand 15 eine Unterstrahlung der Kollimatorwand 15 durch die von der Röntgenquelle 3 emittierte Röntgenstrahlung 9. Dies gilt in diesem Fall insbesondere für ungestreute Röntgenstrahlung 9, d.h. für Primärstrahlung der Röntgenquelle 3.
Insbesondere kann der röntgenstrahlendurchlässige Spalt 55 derart ausgebildet ist, so dass zumindest eine Teilzahl der Mehrzahl an Kollimatorwänden 15 durch von der Röntgenquelle 3 emittierte Röntgenstrahlung unterstrahlbar ist, wenn die Fokusposition einer Randposition innerhalb des oben beschriebenen Auslenkungsbereichs des Fokus 17 entspricht.
Für Extrempositionen des Fokus relativ zu den Kollimatorwänden, d.h. beispielweise für Randpositionen des Fokus innerhalb des Auslenkungsbereichs des Fokus relativ zu den Kollimatorwänden entlang der ersten Richtung φ, oder bei einer zu geringen zweiten Wandstärke 53 in Abhängigkeit des Auslenkungsbereichs des Fokus 17, kann die Projektion der Kollimatorwand 15 auf den Flächenbereich 13 durch eine unterer Kante der Kollimatorwand beeinflusst werden. Dadurch kann für diese Randbereiche eine zeitliche Signalschwankung abhängig von der zeitlichen Variation der Fokusposition hervorgerufen sein.
Wäre, beispielsweise, in 5 kein ausreichend großer röntgendurchlässiger Spalt 55 ausgebildet, sondern das Fußelement 57 bis zum Detektorelement 11 ausgebildet, wäre die resultierende Projektion der Kollimatorwand 15 und insbesondere deren Ausdehnung auf der Sensorebene von der unteren Kante der Kollimatorwand 15 je nach relativer Position des Fokus 17 zur Kollimatorwand 15 beeinflusst.
Dieser Effekt könnte durch eine größere zweite Wandstärke 53 ausgeschlossen werden. Eine größerer zweite Wandstärke 53 führt jedoch zu einer größeren Abschattung damit zu einer geringeren Dosiseffizienz der Detektionseinheit 2.
Alternativ zu einer größeren zweiten Wandstärke 53 erlaubt der röntgendurchlässige Spalt 55, welcher eine Unterstrahlung der Kollimatorwand 15 durch ungestreute Röntgenstrahlung 9 erlaubt, den oben beschriebenen Effekt abzumildern und damit eine zeitliche Signalschwankung in Abhängigkeit der Fokusposition relativ zur Kollimatorwand 15 zu vermeiden.
Der röntgendurchlässige Spalt 55 ermöglicht, dass die Ausdehnungen 245, 247 des Schattenwurfs der Kollimatorwand 15 durch die Röntgenstrahlung 9 für die hier gezeigten Fokuspositionen lediglich bestimmt ist durch die Projektion der zweiten Wandstärke 53 auf den exemplarischen Flächenbereich 13. Der Einfluss einer unteren Kante der Kollimatorwand 15 wird vermieden.
Ein Nachteil eines röntgendurchlässigen Spaltes 55 wäre, dass an dieser Stelle die Unterdrückungswirkung für Streustrahlung ebenfalls reduziert wäre. Gegenüber den Signaländerungen durch eine variierende Ausdehnung des Schattenwurfs kann dieser Effekt jedoch in erster Näherung vernachlässigt werden.
6 bis 10 zeigen jeweils weitere unterschiedliche Ausführungsvarianten einer beispielhaften Kollimatorwand 15 einer erfindungsgemäßen Röntgenbildgebungsvorrichtung 1 mit einer ersten Wandstärke 51 und einer zweiten Wandstärke 53, wobei die zweite Wandstärke 53 größer ist als die erste Wandstärke 51.
Dabei zeigen 6 bis 8 alternative Ausführungsvarianten zu der in 4 und 5 gezeigten beispielhaften Kollimatorwand 15 mit einem Fußelement 57, welches sich über eine erste Teilhöhe 63 erstreckt, und einem Kopfelement 55, welches sich über eine zweite, kleinere Teilhöhe 61 erstreckt. Der erste Wandabschnitt entsprechend dem Fußelement ist dabei in Strahleneinfallsrichtung näher am Röntgendetektor 3 angeordnet als der zweite Wandabschnitt, entsprechend dem Kopfelement.
Dabei weist das Kopfelement 55 in den gezeigten beispielhaften Ausführungen unterschiedliche Querschnitte auf, wobei die maximale Ausdehnung des Kopfelements 53 entlang der ersten Richtung φ jeweils der zweiten Wandstärke 53 entspricht.
6 zeigt eine exemplarische Kollimatorwand 15 mit einem Kopfelement 55, welches einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Die zweite Wandstärke 53 entspricht dabei dem Durchmesser des Kreises. Das Fußelement zeigt einen rechteckigen Querschnitt, aufweisend die erste Wandstärke 51. 7 und 8 zeigen weitere Varianten mit einem im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt des Kopfelements 53. Daneben sind auch andere Ausgestaltungen möglich, beispielsweise rautenförmig oder tropfenförmig.
Das Kopfelement 55 kann dabei die zweite Wandstärke 53 an einer der einfallenden Röntgenstrahlung 9 zugewandten oberen Oberseite des Kopfelements bzw. der Kollimatorwand 15 aufweisen, welche der einfallenden Röntgenstrahlung zugewandt ist, wie in 4, 5 und 7 beispielhaft illustriert. Die zweite Wandstärke 53 kann aber auch leicht versetzt zur oberen Oberseite ausgebildet sein, wie beispielsweise in 6 und 7. Die zweite Wandstärke 53 ist bevorzugt in räumlicher Nähe zur oberen Oberseite ausgebildet.
Auch das Fußelement 57 kann in anderen Ausgestaltungen einen von einem hier beispielhaft gezeigten rechteckigen Querschnitt abweichenden Querschnitt aufweisen. Beispielsweise kann das Fußelement 57 auch einen leicht kegelförmigen Querschnitt aufweisen.
Kopfelement 55 und Fußelement 57 weisen in diesen Beispielen das gleiche Material auf, beispielsweise Wolfram. Sie können jedoch auch unterschiedliche Materialien aufweisen.
In 9 und 10 sind weitere Varianten einer beispielhaften Kollimatorwand 15 gezeigt. In diesen Ausgestaltungsvarianten weist die jeweilige exemplarische Kollimatorwand 15 einen sich über die Wandhöhe 35 von der zweiten Wandstärke 53 zu der ersten Wandstärke 51 verjüngende Wandstärke entlang der ersten Richtung auf.
9 zeigt eine sich kontinuierlich verjüngende Wandstärke. Die beispielhafte Kollimatorwand 15 weist in dieser Ausgestaltungsvariante einen kegelförmigen Querschnitt auf, wobei die maximale Ausdehnung entlang der ersten Richtung der ersten Wandstärke 53 entspricht und die minimale Ausdehnung der ersten Wandstärke 15.
10 zeigt einen sich stufenartig verjüngende Wandstärke über drei Wandabschnitte, jeweils aufweisend eine unterschiedliche Wandstärke, wobei der dem Röntgendetektor am nächsten angeordnete Wandabschnitt die erste Wandstärke 51 aufweist, und der am weitesten vom Röntgendetektor entfernte Wandabschnitt die zweite Wandstärke 53 aufweist. Die Anzahl von drei Wandabschnitten ist lediglich exemplarisch gewählt. 11 und 12 zeigen eine beispielhafte Ausführung eines Kollimatormodul in einer Aufsicht (11) und einer Seitenansicht (12). Die Anzahl der gezeigten Kollimatorwände 15 ist dabei lediglich exemplarisch zu verstehen und ist zur Veranschaulichung gewählt.
Die Kollimatorwände sind mittels einer beidseitig angebrachten Stützstruktur 71,73 relativ zueinander fixiert. Eine der beiden Einheiten der Stützstruktur 71 weist außerdem ein Modulbefestigungsmittel 75 auf.
Wenn die Position und Ausdehnung der Kollimatorwände 15 nicht mehr an die Septen-Geometrie oder die Geometrie einer anderweitig gestalten Totzone gekoppelt ist, kann die Kollimatorwand auch breiter als diese ausgelegt werden, beispielsweise kann die Wandstärke ~150-350µm betragen. In diesem Fall können vorteilhaft andere Fertigungstechnologien zum Einsatz kommen.
Denkbar wäre es auch, dickere Wolframbleche in ein mechanisches Gehäuse fest zu verbauen, zum Beispiel zu verkleben. Bezogen auf die in 10 und 11 gezeigt beispielhafte Ausführung kann die eine der Einheiten der Stützstruktur 71 aufweisend das Modulbefestigungsmittel 75 eine Anschraubfläche an ein Gehäuse der Detektionseinheit bilden. Allgemein kann solch eine Struktur als Spritzgussteil ausgeführt werden, wobei innerhalb eines Arbeitsganges sowohl die Kollimatorwände als auch die Stützstrukturen 71,73 erzeugt werden.
Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die anhand der verschiedenen Ausführungsbeispiele beschriebenen Einzelmerkmale der Erfindung und deren Ausgestaltungsvarianten auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden.

Claims

Röntgenbildgebungsvorrichtung (1) umfassend eine Detektionseinheit (2), aufweisend einen Röntgendetektor (5) und einen Streustrahlenkollimator (7) in Stapelanordnung mit dem Röntgendetektor (5), und eine Röntgenquelle (3) in Gegenüberstellung zur Detektionseinheit (2), und ausgebildet ausgehend von einem Fokus (17) Röntgenstrahlung (9) in Richtung des Röntgendetektors (5) zu emittieren, wobei - der Röntgendetektor (5) eine Sensorebene (6) aufweist und zumindest entlang einer ersten Richtung (φ) in eine Mehrzahl an Detektorelementen (11) unterteilt ist, wobei jedes Detektorelement (11) der Mehrzahl an Detektorelementen (11) ausgebildet ist, auf einen dem Detektorelement (11) zugeordnete Flächenbereich (13) der Sensorebene (6) eintreffende Röntgenstrahlung (9) in ein elektrisches Pixelmesssignal umzuwandeln, - der Streustrahlenkollimator (7) eine Mehrzahl an Kollimatorwänden (15) aufweist, welche entlang der ersten Richtung (φ) benachbart angeordnet sind, und wobei die Kollimatorwände (15) der Mehrzahl an Kollimatorwänden (15) jeweils über dem Flächenbereich (13) eines Detektorelements (11) der Mehrzahl an Detektorelementen (11) angeordnet sind, so dass ein Schattenwurf der jeweiligen Kollimatorwand (15) der Mehrzahl an Kollimatorwänden (15) durch die Röntgenstrahlung (9) auf die Sensorebene (6) vollständig mit dem Flächenbereich (13) des entsprechenden Detektorelements (11) überlappt.
Röntgenbildgebungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei ein Detektorelement (11) der Mehrzahl an Detektorelementen (11), über welchem eine Kollimatorwand (15) der Mehrzahl an Kollimatorwänden (11) angeordnet ist, jeweils zumindest ein benachbartes Detektorelement (11) aufweist, über welchem keine Kollimatorwand (15) angeordnet ist.
Röntgenbildgebungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Flächenbereich (13) eines Detektorelements (11) der Mehrzahl an Detektorelementen (11) jeweils eine Flächenausdehnung (31) entlang der ersten Richtung (φ) aufweist und wobei die Flächenausdehnung (31) eines Detektorelements (11) der Mehrzahl an Detektorelementen (11), über welchem eine Kollimatorwand (15) der Mehrzahl an Kollimatorwänden (15) angeordnet ist, größer ist als die Flächenausdehnung (31) eines Detektorelements (11) der Mehrzahl an Detektorelementen (11), über welchem keine Kollimatorwand (15) angeordnet ist.
Röntgenbildgebungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jede Kollimatorwand (15) der Mehrzahl an Kollimatorwänden (15) an einer ersten Seite, welche dem Röntgendetektor (5) zugewandt ist, eine erste Wandstärke (51) entlang der ersten Richtung (φ) aufweist, und an einer zweiten Seite, welche vom Röntgendetektor (5) abgewandt ist, eine zweite Wandstärke (53) aufweist, wobei die zweite Wandstärke (53) größer ist als die erste Wandstärke (51).
Röntgenbildgebungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei der Fokus (17) der Röntgenquelle (3) eine innerhalb eines Auslenkungsbereichs entlang der ersten Richtung (φ) veränderliche Fokusposition relativ zum Streustrahlenkollimator (7) aufweist, und wobei die zweite Wandstärke (53) in Abhängigkeit des Auslenkungsbereichs derart ausgebildet ist, dass der Schattenwurf einer jeweiligen Kollimatorwand (15) der Mehrzahl an Kollimatorwänden (15) auf die Sensorebene (6) zumindest für den Großteil der Fokuspositionen innerhalb des Auslenkungsbereichs lediglich durch die Projektion der zweiten Wandstärke (53) in Richtung der emittierten Röntgenstrahlung (9) auf die Sensorebene (6) bestimmt ist.
Röntgenbildgebungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei jede Kollimatorwand (15) der Mehrzahl an Kollimatorwänden (15) eine Wandhöhe (35) in Richtung der eintreffenden Röntgenstrahlung (6) aufweist, und jede Kollimatorwand (15) jeweils eine sich über die Wandhöhe (35) kontinuierlich oder stufenartig von der zweiten Wandstärke (53) zur ersten Wandstärke (51) verjüngende Ausdehnung entlang der ersten Richtung (φ) aufweist.
Röntgenbildgebungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei jede Kollimatorwand (15) der Mehrzahl an Kollimatorwänden (15) ein Kopfelement (55), welches die zweite Wandstärke (53) als entlang der ersten Richtung (φ) aufweist, und ein Fußelement (57), welches die erste Wandstärke (51) entlang der ersten Richtung (φ) aufweist, umfasst.
Röntgenbildgebungsvorrichtung (1) nach Anspruch 7, wobei das Kopfelement (55) einen trapezförmigen, rautenförmigen, dreiecksförmigen, kreisförmigen, elliptischen oder rechteckigen Querschnitt mit einer maximalen Ausdehnung entlang der ersten Richtung (φ) entsprechend der zweiten Wandstärke (53) aufweist.
Röntgenbildgebungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwischen der Mehrzahl an Kollimatorwänden (15) und der Sensorebene (6) des Röntgendetektors (5) ein röntgenstrahlendurchlässiger Spalt (55) ausgebildet ist.
Röntgenbildgebungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Röntgendetektor (5) durch eine Mehrzahl an Detektormodulen (18) ausgebildet ist, welche jeweils eine Teilzahl der Mehrzahl an Detektorelementen (11) aufweisen und welche entlang der ersten Richtung (φ) benachbart angeordnet sind, und wobei der Streustrahlenkollimator (7) durch eine Mehrzahl an Kollimatormodulen (16) ausgebildet ist, welche entlang der ersten Richtung (φ) benachbart und in Stapelanordnung mit dem Röntgendetektor (5) angeordnet sind, wobei ein Kollimatormodul (16) der Mehrzahl an Kollimatormodulen (16) jeweils mehr als ein Detektormodul (18) der Mehrzahl an Detektormodulen (18) entlang der ersten Richtung (φ) überstreckt.
Röntgenbildgebungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Streustrahlenkollimator (7) durch eine Mehrzahl an Kollimatormodulen (18) ausgebildet ist, welche entlang der ersten Richtung (φ) benachbart und in Stapelanordnung mit dem Röntgendetektor (5) angeordnet sind, jeweils aufweisend eine Teilzahl der Mehrzahl an Kollimatorwänden (15), und wobei - bei einem randseitig angeordneten Kollimatormodul (16) der Mehrzahl an Kollimatormodulen (16) der Abstand zwischen zwei benachbarten Kollimatorwänden (15) größer ist als bei einem mittig angeordneten Kollimatormodul (16), oder - die Kollimatorwände (15) eines randseitig angeordneten Kollimatormoduls (16) der Mehrzahl an Kollimatormodulen (16) eine von der Wandhöhe (35) der Kollimatorwände (15) eines mittig angeordneten Kollimatormoduls (16) verschiedene Wandhöhe (35) aufweisen, oder - die Kollimatorwände (15) eines randseitig angeordneten Kollimatormoduls (16) der Mehrzahl an Kollimatormodulen (16) ein Material mit einem geringeren Absorptionskoeffizienten für die Röntgenstrahlung (9) aufweisen als die Kollimatorwände (15) eines mittig angeordneten Kollimatormoduls (16).
Röntgenbildgebungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Röntgenbildgebungsvorrichtung (1) ein Computertomographie-System ist.
Detektionseinheit (2) aufweisend einen Röntgendetektor (5) und einen Streustrahlenkollimator (7) in Stapelanordnung mit dem Röntgendetektor (5), welche zur Verwendung in einer Röntgenbildgebungsvorrichtung (1) gemäß dem Gegenstand einer der vorangehenden Ansprüche ausgebildet ist, wobei - der Röntgendetektor (5) eine Sensorebene (6) aufweist und zumindest entlang einer ersten Richtung (φ) in eine Mehrzahl an Detektorelementen (11) unterteilt ist, wobei jedes Detektorelement (11) der Mehrzahl an Detektorelementen (11) ausgebildet ist, auf einen dem Detektorelement (11) zugeordnete Flächenbereich (13) der Sensorebene (6) eintreffende Röntgenstrahlung (9) in ein elektrisches Pixelmesssignal umzuwandeln, - der Streustrahlenkollimator (7) eine Mehrzahl an Kollimatorwänden (15) aufweist, welche entlang der ersten Richtung (φ) benachbart angeordnet sind, und wobei die Kollimatorwände (15) der Mehrzahl an Kollimatorwänden (15) jeweils über dem Flächenbereich (13) eines Detektorelements (11) der Mehrzahl an Detektorelementen (11) angeordnet sind, so dass ein Schattenwurf einer jeweiligen Kollimatorwand (15) der Mehrzahl an Kollimatorwänden (15) durch die Röntgenstrahlung (9) auf die Sensorebene (6) vollständig mit dem Flächenbereich (13) des entsprechenden Detektorelements (11) überlappt.
Streustrahlenkollimator (7) zur Anordnung in Stapelanordnung mit einem Röntgendetektor (5), welcher zur Verwendung in einer Detektionseinheit (2) einer Röntgenbildgebungsvorrichtung (1) gemäß dem Gegenstand einer der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist, wobei der Streustrahlenkollimator (7) eine Mehrzahl an Kollimatorwänden (15) aufweist, welche entlang der ersten Richtung (φ) benachbart angeordnet sind, und wobei die Kollimatorwände (15) der Mehrzahl an Kollimatorwänden (15) jeweils über dem Flächenbereich (13) eines Detektorelements (11) einer Mehrzahl an Detektorelementen (11) des Röntgendetektors (5) angeordnet sind, so dass ein Schattenwurf einer jeweiligen Kollimatorwand (15) der Mehrzahl an Kollimatorwänden (15) durch eine Bestrahlung mit Röntgenstrahlung (9) auf die Sensorebene (6) vollständig mit dem Flächenbereich (13) des entsprechenden Detektorelements (11) überlappt.