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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur räumlichen Beeinflussung eines Brennflecks eines Röntgenstrahlung generierenden Röntgenstrahlers, einen zugehörigen Röntgenstrahler, ein zugehöriges System und ein zugehöriges Computerprogrammprodukt.
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Ein herkömmlicher Röntgenstrahler unterliegt typischerweise internen und/oder externen Wechselwirkungen, welche einen Brennfleck und eine darin generierte Röntgenstrahlung bewegen können. Die Wechselwirkungen können thermisch und/oder mechanisch bedingt sein. Die Bewegung des erzeugten Brennflecks bzw. der generierten Röntgenstrahlung ist typischerweise ungewollt, allerdings in Abhängigkeit einer Rekonstruktion eines Bildgebungsprotokoll unmittelbar in dem rekonstruierten Bild beispielsweise als Bildwackeln sichtbar. Die ungewollte Bewegung kann alternativ oder zusätzlich zu einer Verschmierung des Brennflecks führen. Typischerweise nimmt eine Bildqualität in Folge der internen und/oder externen Wechselwirkungen ab.
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US 2011 / 0 255 667 A1 offenbart einen segmentierten thermionischen Emitter mit einer Vielzahl an parallel über eine Länge des Emitters angeordneten Segmenten. Die Segmentierung ermöglicht im Betrieb eine Modulation der Elektronenemission im Milli-Ampere-Bereich.
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Aus der
DE 198 32 972 A1 ist ein Röntgenstrahler mit einer Röntgenröhre bekannt, welcher Ablenkmittel, die den Elektronenstrahl der Röntgenröhre in Abhängigkeit von einem Steuersignal derart ablenken, dass die Position des Brennflecks auf der Anode einer sich als Funktion der Zeit ändernden Sollposition entspricht, aufweist. Dabei sind Detektormittel, welche die Ist-Position des Brennflecks erfassen, und eine Regeleinrichtung vorgesehen, der das Istwert-Signal und ein Sollwert-Signal zugeführt sind und die das Steuersignal erzeugt.
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In WO 2019 / 149 482 A1 ist eine Emissionsvorrichtung beschrieben, umfassend einen Emitter mit einer strukturierten Hauptemissionsfläche, der an ein Hauptpotential schaltbar ist, und einen zuschaltbaren Feldeffekt-Elektronenemitter mit einer strukturierten Heizemissionsfläche, der an ein Heizpotential schaltbar ist, das unterschiedlich zum Hauptpotential ist, wobei die Heizemissionsfläche eine vorgebbare Anzahl von einzeln ansteuerbaren Feldeffekt-Emittersegmenten umfasst.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur räumlichen Beeinflussung eines Brennflecks eines Röntgenstrahlung generierenden Röntgenstrahlers, einen zugehörigen Röntgenstrahler, ein zugehöriges System und ein zugehöriges Computerprogrammprodukt anzugeben, bei welchen der aufgrund von internen und/oder externen Wechselwirkungen erzeugten Bewegung entgegengewirkt wird.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur räumlichen Beeinflussung eines Brennflecks eines Röntgenstrahlung generierenden Röntgenstrahlers weist folgende Schritte auf:
- - Erzeugen eines Brennflecks auf einer Anode mittels eines Elektronenemitters, wobei der Elektronenemitter eine Mehrzahl an individuell zur Emission von Elektronen ansteuerbaren Emittersegmenten aufweist,
- - Ermitteln zumindest eines Istwerts einer räumlichen Ausdehnung und/oder einer Position des erzeugten Brennflecks,
- - Vergleichen des zumindest einen Istwerts mit einem vorgegebenen Sollwert des Brennflecks,
- - Ansteuern der Emittersegmente in Abhängigkeit des Vergleichs von dem zumindest einen Istwert und dem Sollwert derart, dass der zumindest eine Istwert dem Sollwert angenähert wird, wodurch der Brennfleck des Röntgenstrahlung generierenden Röntgenstrahlers räumlich beeinflusst wird.
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Das Verfahren ist insbesondere vorteilhaft, weil durch das Annähern des zumindest einen Istwerts an den Sollwert eine ungewollte Bewegung insbesondere aufgrund von internen und/oder externen Wechselwirkungen zumindest teilweise kompensiert werden kann. Das Annähern wird vorteilhafterweise durch das Ansteuern der Emittersegmente des Elektronenemitters ermöglicht. Typischerweise ist eine Bildqualität desto besser, je geringer eine Differenz zwischen dem zumindest einen Istwert und dem vorgegebenen Sollwert ist.
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Der erfindungsgemäße Röntgenstrahler weist den Elektronenemitter und die Anode auf. Der Röntgenstrahler kann ein Stehanoden-Röntgenstrahler, ein Drehkolben-Röntgenstrahler oder ein Drehanoden-Röntgenstrahler sein. Typischerweise weist der Röntgenstrahler ein Röntgenstrahlergehäuse auf, in welchem ein evakuiertes Röntgenröhrengehäuse angeordnet ist. Das Röntgenstrahlergehäuse kann ein ortsfestes Röntgenstrahleraustrittfenster und/oder ein flüssiges oder gasförmiges Kühlmedium aufweisen. Der Röntgenstrahler ist vorzugsweise für eine klinische oder produktive Bildgebung ausgebildet. Die klinische Bildgebung umfasst insbesondere eine medizinische Bildgebung. Die produktive Bildgebung umfasst insbesondere eine Werkstoffprüfung.
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Das evakuierte Röntgenröhrengehäuse umfasst insbesondere die Anode, den Elektronenemitter und/oder einen Innenraum, welcher vorzugsweise ein Hochvakuum aufweist. Innerhalb des evakuierten Röntgenröhrengehäuses werden typischerweise die emittierten Elektronen von dem Elektronenemitter zur Anode hin beschleunigt. Eine typische Beschleunigungsspannung liegt im Bereich zwischen 40 und 150 kV. Das Röntgenröhrengehäuse weist typischerweise Metall und/oder Glas auf.
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Die Anode ist typischerweise relativ zu einer Drehachse des Drehkolben-Röntgenstrahlers oder des Drehanoden-Röntgenstrahlers rotationssymmetrisch. Die Anode weist insbesondere Wolfram, Gold und/oder Molybdän auf. Die Anode kann grundsätzlich mit einem Kühlkörper verbunden sein. Der Kühlkörper kann beispielsweise als Teil des Röntgenröhrengehäuses ausgebildet sein. Der Kühlkörper kann eine Rückseite der Anode bilden, während auf einer Vorderseite der Anode die Elektronen auftreffen. Der Kühlkörper ist beispielsweise mittels des Kühlmediums des Röntgenstrahlergehäuses kühlbar. Der Kühlkörper kann beispielsweise dadurch gekühlt werden, dass ein Wärmeaustausch auf einer Oberfläche des Kühlkörpers insbesondere aufgrund der Rotation des Röntgenstrahlergehäuses stattfindet.
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Der Brennfleck wird typischerweise gemäß dem vorgegebenen Sollwert erzeugt. Der Sollwert gibt insbesondere die räumliche Ausdehnung und/oder die Position des Brennflecks vor. Die räumliche Ausdehnung umfasst insbesondere eine Form und/oder eine Abmessung dieser Form. Die Form kann ein Kreis, ein Viereck und/oder ein Vieleck sein. Die Form kann alternativ oder zusätzlich halbkreisförmige und/oder gerade Segmente umfassen. Die Abmessung dieser Form umfasst insbesondere einen Umfang, eine Fläche, eine Kantenlänge und/oder einen Durchmesser. Die Position des Brennflecks beschreibt insbesondere einen Mittelpunkt und/oder Randpunkt der räumlichen Ausdehnung und/oder einen Schwerpunkt einer Verteilung der Elektronen im Brennfleck.
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Die Elektronen treffen typischerweise während eines Betriebs des Röntgenstrahlers auf der Anode auf. Das Erzeugen des Brennflecks umfasst insbesondere, dass die Elektronen auf der Anode in dem Brennfleck auftreffen. Die auftreffenden Elektronen wechselwirken typischerweise derart mit der Anode, dass die Röntgenstrahlung generiert wird. Die Röntgenstrahlung wird typischerweise in dem erzeugten Brennfleck generiert. Bei der Ausführungsform Drehkolben-Röntgenstrahler oder Drehanoden-Röntgenstrahler ist der Brennfleck typischerweise Teil einer auf der Anode rotationssymmetrischen Brennbahn und/oder relativ zur Drehachse dezentral. Dezentral bedeutet insbesondere mit einem Radius oder Abstand größer 0 von dem Bezugspunkt, beispielsweise der Drehachse, entfernt. Der Brennfleck ist typischerweise zeitlich variabel und/oder in Bezug auf die im Betrieb rotierbare Brennbahn örtlich variabel. Die Anode ist beispielsweise mittels eines Befestigungsmittels, insbesondere eines Bolzens und/oder einer Lötstelle, bei der Ausführungsform Drehkolben-Röntgenstrahler oder mittels eines Drehlagers bei der Ausführungsform Drehanoden-Röntgenstrahlers innerhalb des Röntgenröhrengehäuses angeordnet. Die Anode dreht sich typischerweise bei der Ausführungsform Drehkolben-Röntgenstrahler mit dem Röntgenröhrengehäuse mit. Die Anode und das Röntgenröhrengehäuse bilden in diesem Fall insbesondere eine konstruktiv fest miteinander verbundene Einheit.
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Der Elektronenemitter kann zentral, beispielsweise auf der Drehachse, angeordnet sein, wobei die emittierten Elektronen vorzugsweise mit einer Ablenkeinheit auf den Brennfleck ausgerichtet und/oder fokussiert werden. Alternativ ist der Elektronenemitter insbesondere gegenüber des Brennflecks derart angeordnet, dass die emittierten Elektronen vorzugsweise ohne Ablenkeinheit in dem Brennfleck auftreffen. Der Elektronenemitter kann innerhalb des Röntgenröhrengehäuse insbesondere relativ zum Röntgenstrahlergehäuse im Wesentlichen ortsfest gelagert sein vorzugsweise bei der Ausführungsform Stehanoden-Röntgenstrahler und Drehanoden-Röntgenstrahler. Der Elektronenemitter ist bei der Ausführungsform Drehanoden-Röntgenstrahler innerhalb des Röntgenröhrengehäuses relativ zur Drehachse und/oder zum Röntgenstrahlergehäuse derart gelagert oder angeordnet, dass der Elektronenemitter relativ zum Röntgenstrahlergehäuse nicht mit der Anode während des Betriebs des Röntgenstrahlers verdreht wird. Dem Verdrehen mit der Anode wirkt beispielsweise eine Fixierungseinheit entgegen.
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Die Emittersegmente können insbesondere in phi-, z- oder r-Richtung in Bezug auf eine Drehachse versetzt, insbesondere nebeneinander angeordnet sein. Die Elektronen werden insbesondere von der Mehrzahl an individuell zur Emission von Elektronen ansteuerbaren Emittersegmenten emittiert. Die Mehrzahl an Emittersegmenten umfasst mehrere individuell zur Emission von Elektronen ansteuerbare Emittersegmente. Die individuelle Steuerbarkeit der Emittersegmente umfasst insbesondere ein individuelles Schalten, beispielsweise Anschalten oder Abschalten, zumindest eines Emittersegments der Mehrzahl an Emittersegmenten beispielsweise durch die Regeleinheit insbesondere in Abhängigkeit des Vergleichs von dem zumindest einen Istwert und dem Sollwert derart, dass der zumindest eine Istwert dem Sollwert angenähert wird. Das Anschalten kann stufenmäßig erfolgen, um eine Intensität des Elektronenstroms regeln zu können.
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Der Elektronenemitter ist typischerweise derart ausgebildet sein, dass die Elektronen gemäß dem vorgegebenen Sollwert die räumliche Ausdehnung und/oder die Position des Brennflecks vorwegnehmend emittiert werden. Das bedeutet insbesondere, dass die Elektronen vorzugsweise gemäß dem vorgegebenen Sollwert fokussiert und/oder gerichtet emittiert werden. In diesem Fall ist vorteilhafterweise also keine Ablenk- oder Fokuseinheit dafür im Röntgenstrahler vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Ablenk- oder Fokuseinheit dafür im Röntgenstrahler vorgesehen sein, dass die Elektronen wie für den Brennfleck gemäß dem Sollwert vorgegeben auf der Anode auftreffen.
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Im Betrieb des Röntgenstrahlers rotiert typischerweise das Röntgenröhrengehäuse des Drehkolben-Röntgenstrahlers, währenddessen insbesondere das Röntgenstrahlergehäuse ortsfest und der Elektronenemitter im Wesentlichen ortsfest ist.
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Alternativ oder zusätzlich rotiert im Betrieb des Röntgenstrahlers beispielsweise die Anode. Die Rotation ist eine Art an Wechselwirkung, welche den zumindest einen Istwert der räumlichen Ausdehnung und/oder der Position des Brennflecks, negativ beeinflussen kann. Der zumindest eine Istwert wird beispielsweise durch eine konstruktiv und/oder mechanisch bedingte Bewegung, welche auf die Anode und/oder den Elektronenemitter wirkt, beeinflusst. Durch die Beeinflussung des zumindest einen Istwerts wird typischerweise der Brennfleck bewegt und/oder eine Differenz zwischen dem vorgegebenen Sollwert und dem zumindest einen Istwert größer oder kleiner. Die konstruktiv und/oder mechanische bedingte Bewegung kann ein Wackeln, eine Vibration und/oder eine Trägheitsbewegung sein und/oder tritt typischerweise im Betrieb des Röntgenstrahlers auf. Die im Betrieb des Röntgenstrahlers auftretende Beeinflussung des zumindest einen Istwerts ist typischerweise ungewollt. Die räumliche Beeinflussung des Brennflecks beruht insbesondere insofern auf der Bewegung des Elektronenemitters, weil der Brennfleck typischerweise unmittelbar von den emittierten Elektronen abhängt. Die Röntgenstrahlung, insbesondere die Qualität der Röntgenstrahlung, hängt typischerweise unmittelbar von der räumlichen Ausdehnung und/oder der Position des Brennflecks ab. Die räumliche Bewegung des Brennflecks und/oder des Elektronenemitters und/oder der Anode ist insbesondere in allen Raumrichtungen möglich. Die konstruktiv und/oder mechanisch bedingte Bewegung des Elektronemitters und/oder der Anode im Betrieb des Röntgenstrahlers überträgt sich typischerweise auf den Brennfleck.
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Das Ermitteln umfasst insbesondere ein Erfassen des zumindest einen Istwerts der räumlichen Ausdehnung und/oder der Position des erzeugten Brennflecks. Der zumindest eine ermittelte Istwert beschreibt insbesondere die momentane räumliche Ausdehnung und/oder die momentane Position des erzeugten Brennflecks. Das Ermitteln des zumindest einen Istwerts umfasst insbesondere ein Modellieren und/oder ein Berechnen der räumlichen Ausdehnung und/oder der Position des erzeugten Brennflecks. Das Ermitteln erfolgt insbesondere in einer Regeleinheit des Röntgenstrahlers. Vorzugsweise kann der zumindest eine Istwert mit einer Ermittlungsfrequenz ermittelt werden, welche höher ist als eine Drehfrequenz des Drehkolben-Röntgenstrahlers oder des Drehanoden-Röntgenstrahlers. Die Ermittlungsfrequenz kann niedriger sein als die Drehfrequenz. Die Ermittlungsfrequenz ist vorzugsweise um einen Faktor 10, vorteilhafterweise um einen Faktor 100, besonders vorteilhafterweise um einen Faktor 1000 höher als die Drehfrequenz. Die Ermittlungsfrequenz ist vorzugsweise größer 1 Hz, vorteilhafterweise größer 10 Hz, besonders vorteilhafterweise größer 100 Hz.
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Typischerweise erfolgt das Vergleichen in der Regeleinheit des Röntgenstrahlers. Beim Vergleichen wird insbesondere ein Vergleichsergebnis ermittelt, wobei die Emittersegmente in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisse angesteuert werden. Besonders vorteilhafterweise gleicht der zumindest eine Istwert dem vorgegebenen Sollwert im Betrieb des Röntgenstrahlers. In diesem Fall muss der zumindest eine Istwert dem Sollwert nicht weiter angenähert werden. Typischerweise wird also der Brennfleck nicht räumlich beeinflusst. Wenn ein Unterschied zwischen dem zumindest einen Istwert und dem vorgegebenen Sollwert größer Null ist, werden die Emittersegmente derart angesteuert, dass der zumindest eine Istwert dem Sollwert angenähert wird. Insbesondere die Regeleinheit ist zum Ansteuern der Emittersegmente ausgebildet. Die individuelle Steuerbarkeit der Emittersegmente ermöglicht vorteilhafterweise, dass die auf der Bewegung des Elektronenemitters und/oder der Anode beruhende, räumliche Bewegung des Brennflecks beeinflusst, vorzugsweise verringert wird, indem der zumindest eine Istwert dem Sollwert angenähert wird. Die Elektronenemission der Emittersegmente ist vorzugsweise derart steuerbar, dass die auf der Bewegung, insbesondere auf dem Wackeln, der Vibration und/oder der Trägheitsbewegung, des Elektronenemitters und/oder der Anode beruhende, räumliche Bewegung des Brennflecks beeinflusst wird. Die Elektronenemission ist insbesondere derart steuerbar, dass die Elektronen entgegen der Bewegung, insbesondere dem Wackeln, der Vibration und/oder der Trägheitsbewegung emittiert werden. Insbesondere ist die Mehrzahl an individuell zur Emission von Elektronen ansteuerbaren Emittersegmenten derart ausgebildet, dass die Elektronen entgegen der Bewegung, insbesondere dem Wackeln, der Vibration und/oder der Trägheitsbewegung des Elektronenemitters und/oder der Anode emittiert werden. Das räumliche Beeinflussen umfasst ein Verändern, insbesondere ein Vergrößern und vorzugsweise ein Verringern. Das Verringern entspricht insbesondere einem zumindest teilweise Kompensieren. Durch das Beeinflussen des Brennflecks wird der Brennfleck vorzugsweise stabilisiert.
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Ein Ausführungsform sieht vor, dass beim Ansteuern der Emittersegmente zumindest ein Emittersegment angeschaltet oder abgeschaltet wird. Das individuelle Schalten umfasst insbesondere das Anschalten oder Abschalten des zumindest einen Emittersegments der Mehrzahl an Emittersegmenten an einem Zeitpunkt, an welchem ein weiteres Emittersegment der Mehrzahl an Emittersegmenten angeschaltet ist. Das individuelle Schalten umfasst alternativ oder zusätzlich insbesondere das Anschalten oder Abschalten des weiteren Emittersegments der Mehrzahl an Emittersegmenten an einem weiteren Zeitpunkt, an welchem das zumindest eine Emittersegment der Mehrzahl an Emittersegmenten angeschaltet ist. Eine Schaltfrequenz der Emittersegmente ist vorzugsweise höher als die Drehfrequenz.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass vor dem Erzeugen des Brennflecks ein Bildgebungsprotokoll bereitgestellt wird, welches den Sollwert vorgibt. Der Sollwert ist typischerweise Teil eines Bildgebungsprotokolls oder von zumindest einem Bildgebungsparameter des Bildgebungsprotokolls vorgegeben. Der Sollwert des Bildgebungsprotokolls kann sich von einem Sollwert eines weiteren Bildgebungsprotokolls unterscheiden. Das Bildgebungsprotokoll kann sich von dem weiteren Bildgebungsprotokoll in einem Untersuchungsvolumen, einer Dynamik und/oder Röntgenstrahlendosis unterscheiden. Das Bildgebungsprotokoll weist typischerweise einen Röhrenstrom auf, welcher mit einer Elektronenrate im Brennfleck korreliert. Der Röhrenstrom kann zeitlich und/oder von einer vorgegebenen oder maximalen Röntgenstrahlendosis, insbesondere in Abhängigkeit von einem Patienten, variabel sein. Beispielsweise kann der Sollwert von den Röhrenstrom, insbesondere einer Intensität des Röhrenstroms, abhängen.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass während des Ansteuerns der Emittersegmente Elektronen emittiert werden und basierend auf den Elektronen im Brennfleck Röntgenstrahlung generiert wird, wobei zumindest ein Schwächungsprofil mittels der Röntgenstrahlung erfasst wird und wobei ein Bild unter Verwendung des zumindest einen Schwächungsprofils rekonstruiert wird. Grundsätzlich ist es denkbar, dass das zumindest eine Schwächungsprofil mittels der vor dem Ermitteln des Brennflecks generierten Röntgenstrahlung und der nach dem Ansteuern der Emittersegmente generierten Röntgenstrahlung emittiert werden. In Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses kann ein vor dem Ermitteln des zumindest einen Istwert erfasstes Schwächungsprofil verworfen werfen. Vorteilhafterweise weist das Bild eine höhere Qualität auf als ein weiteres herkömmliches rekonstruiertes Bild, bei welchem der Brennfleck nicht räumlich beeinflusst wird.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass nach dem Vergleichen in Abhängigkeit des Vergleichs von dem zumindest einen Istwert und dem Sollwert der Istwert eine Kante eines künstlichen neuronalen Netzes und/oder eine Gewichtung der Kante des künstlichen neuronalen Netzes angepasst wird. Vorteilhafterweise kann dadurch eine zukünftige Abweichung eines weiteren Istwerts von dem aktualisierten Sollwert zumindest teilweise reduziert, insbesondere vermieden werden. Beispielsweise kann das künstliche neuronale Netz die Emittersegmente in Abhängigkeit des Vergleichs von dem zumindest einen Istwert und dem Sollwert derart ansteuern, dass der zumindest eine Istwert dem Sollwert angenähert wird. Das künstliche neuronale Netz weist typischerweise eine Eingangsschicht mit Eingangsknoten, eine Ausgangsschicht mit Ausgangsknoten und eine Zwischenschicht mit Zwischenknoten, wobei die Ausgangsschicht über die Zwischenschicht mit der Eingangsschicht verbunden ist. Die Verbindung kann beispielsweise über gewichtete Kanten zwischen den Eingangsknoten, den Ausgangsknoten und den Zwischenknoten erfolgen. Üblicherweise sind nicht alle Knoten untereinander miteinander verbunden. Das künstliche neuronale Netz kann insbesondere ein rekursives künstliches neuronales Netz sein, welches vorzugsweise zu einem kontinuierlichen Lernen ausgebildet ist.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass der zumindest eine Istwert mittels einer Sensoreinheit ermittelt wird. Die Sensoreinheit kann beispielsweise eine Kamera, insbesondere eine Wärmebildkamera, und/oder eine Laservorrichtung sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensoreinheit ein Sensorfenster umfassen, welches im Strahlengang der Elektronen oder im Strahlengang der Röntgenstrahlung angeordnet ist. Das Sensorfenster weist vorzugsweise eine niedrige Absorption der Elektronen bzw. Röntgenstrahlung auf. Das Sensorfenster ist vorzugsweise im Wesentlichen transparent für die Elektronen bzw. die Röntgenstrahlung. Das Sensorfenster kann Glas, Kunststoff oder ein Textil umfassen. Die Sensoreinheit kann einen Elektronendetektor und/oder einen Röntgenstrahlungdetektor umfassen. Die Sensoreinheit ist insbesondere mit der Regeleinheit zum Übermitteln des zumindest einen Istwerts verbunden. Die Sensoreinheit kann Teil des Röntgenstrahlers sein.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Ermitteln des zumindest einen Istwerts ein Erfassen der generierten Röntgenstrahlung und ein Umrechnen der erfassten generierten Röntgenstrahlung in den zumindest einen Istwert umfasst. Diese Ausführungsform ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Abweichung des zumindest einen Istwerts von dem vorgegebenen Sollwert bei der Generation der Röntgenstrahlung im Brennfleck zumindest teilweise entsteht, beispielsweise in Folge einer Beschädigung und/oder einer Irregularität der Anode.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Elektronenemitter ein Feldeffekt-Emitter ist. Der Feldeffekt-Emitter ist insbesondere ein segmentierter Feldeffekt-Emitter, welcher die Mehrzahl an individuell zur Emission von Elektronen ansteuerbaren Emittersegmenten aufweist. Der Feldeffekt-Emitter basiert typischerweise auf Silizium oder Kohlenstoff. Der Feldeffekt-Emitter weist üblicherweise eine Mehrzahl an Feldeffekt-Emitternadeln für die Emission der Elektronen auf. Grundsätzlich ist es denkbar, dass jedes Segment des segmentierten Feldeffekt-Emitters lediglich eine einzelne Feldeffekt-Emitternadel aufweist. Typischerweise weist das erste Segment und/oder das zweite Segment des segmentierten Feldeffekt-Emitters zumindest so viele Feldeffekt-Emitternadeln auf, dass der Betrieb des Röntgenstrahlers mit einer Elektronenstromdichte von größer gleich 0,1 A/cm^2, vorzugsweise größer gleich 1 A/cm^2, besonders vorteilhafterweise größer gleich 10 A/cm^2 über eine Betriebsdauer von mindestens 1 h, vorzugsweise 100 h, besonders vorteilhafterweise 10000 h erfolgen kann. Der segmentierte Feldeffekt-Emitter kann eine abgeschlossene Baueinheit sein. Die Segmentierung des segmentierten Feldeffekt-Emitters kann gemäß einem kartesischen oder einem Polar-Koordinatensystem ausgebildet sein. Die Segmentierung des segmentierten Feldeffekt-Emitters kann mittels einer physischen, beispielsweise einer elektrischen irreversiblen, Verschaltung des Feldeffekt-Emitters erfolgt sein oder mittels einer logischen, vorzugsweise während der Betriebsdauer des Feldeffekt-Emitters veränderbaren, Verschaltung des Feldeffekt-Emitters erfolgt sein oder erfolgen. Der Feldeffekt-Emitter kann beispielsweise zwei Schichten aufweisen, eine erste Schicht mit den Feldeffekt-Emitternadeln und eine zweite Schicht mit der physischen oder logischen Verschaltung, wobei die Verschaltung die Segmentierung vorgibt.
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Eine Ausdehnung und/oder eine Anzahl an Feldeffekt-Emitternadeln des zumindest einen Segments kann sich von einer Ausdehnung und/oder einer Anzahl an Feldeffekt-Emitternadeln des weiteren Segments der Mehrzahl an Feldeffekt-Emittersegmenten unterscheiden. Alternativ kann der Elektronenemitter ein Flachemitter oder ein Wendelemitter sein oder eine Kombination der verschiedenen Emitterarten aufweisen.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Emittersegmente zumindest teilweise in zwei zueinander orthogonalen Richtungen angeordnet sind. Diese Ausführungsform ist insbesondere vorteilhaft, weil die räumliche Bewegung des Brennflecks durch die Steuerbarkeit der Elektronenemission in mehr als eine Richtung, beispielsweise in zwei Richtungen der drei Richtungen phi, z, r in Bezug auf die Drehachse verringert werden kann. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft in Kombination mit der vorherigen Ausführungsform, wobei der Elektronenemitter der segmentierte Feldeffekt-Emitter ist.
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Das erfindungsgemäße System weist den Röntgenstrahler und das künstliche neuronale Netz auf. Das künstliche neuronale Netz kann Teil des Röntgenstrahlers sein.
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Das Computerprogrammprodukt kann ein Computerprogramm sein oder ein Computerprogramm umfassen. Das Computerprogrammprodukt weist insbesondere die Programmcodemittel auf, welche die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte abbilden. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren definiert und wiederholbar ausgeführt sowie eine Kontrolle über eine Weitergabe des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeübt werden. Das Computerprogrammprodukt ist vorzugsweise derart konfiguriert, dass die Regeleinheit mittels des Computerprogrammprodukts die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ausführen kann. Die Programmcodemittel können insbesondere in einen Speicher der Regeleinheit geladen und typischerweise mittels eines Prozessors der Regeleinheit mit Zugriff auf den Speicher ausgeführt werden. Wenn das Computerprogrammprodukt, insbesondere die Programmcodemittel, in der Regeleinheit ausgeführt wird, können typischerweise alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen des beschriebenen Verfahrens durchgeführt werden. Das Computerprogrammprodukt ist beispielsweise auf einem physischen, computerlesbaren Medium gespeichert und/oder digital als Datenpaket in einem Computernetzwerk hinterlegt. Das Computerprogrammprodukt kann das physische, computerlesbare Medium und/oder das Datenpaket in dem Computernetzwerk darstellen. So kann die Erfindung auch von dem physischen, computerlesbaren Medium und/oder dem Datenpaket in dem Computernetzwerk ausgehen. Das physische, computerlesbare Medium ist üblicherweise unmittelbar mit der Regeleinheit verbindbar, beispielsweise indem das physische, computerlesbare Medium in ein DVD-Laufwerk eingelegt oder in einen USB-Port gesteckt wird, wodurch die Regeleinheit auf das physische, computerlesbare Medium insbesondere lesend zugreifen kann. Das Datenpaket kann vorzugsweise aus dem Computernetzwerk abgerufen werden. Das Computernetzwerk kann die Regeleinheit aufweisen oder mittels einer Wide-Area-Network- (WAN) bzw. einer (Wireless-)Local-Area-Network-Verbindung (WLAN oder LAN) mit der Regeleinheit mittelbar verbunden sein. Beispielsweise kann das Computerprogrammprodukt digital auf einem Cloud-Server an einem Speicherort des Computernetzwerks hinterlegt sein, mittels des WAN über das Internet und/oder mittels des WLAN bzw. LAN auf die Regeleinheit insbesondere durch das Aufrufen eines Downloadlinks, welcher zu dem Speicherort des Computerprogrammprodukts verweist, übertragen werden. Bei der Beschreibung der Vorrichtung erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen sind ebenso auf das Verfahren zu übertragen und umgekehrt. Mit anderen Worten können Ansprüche auf das Verfahren mit Merkmalen der Vorrichtung weitergebildet sein und umgekehrt. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in dem Verfahren verwendet werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Grundsätzlich werden in der folgenden Figurenbeschreibung im Wesentlichen gleich bleibende Strukturen und Einheiten mit demselben Bezugszeichen wie beim erstmaligen Auftreten der jeweiligen Struktur oder Einheit benannt.
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Es zeigen:
- 1 ein Verfahren zur räumlichen Beeinflussung eines Brennflecks eines Röntgenstrahlung generierenden Röntgenstrahlers und
- 2 das erfindungsgemäße Verfahren von 1 in einer weiteren Ausführungsform.
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1 zeigt ein Verfahren zur räumlichen Beeinflussung eines Brennflecks eines Röntgenstrahlung generierenden Röntgenstrahlers in einem Flussdiagramm.
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Verfahrensschritt S100 kennzeichnet ein Erzeugen eines Brennflecks auf einer Anode mittels eines Elektronenemitters, wobei der Elektronenemitter eine Mehrzahl an individuell zur Emission von Elektronen ansteuerbaren Emittersegmenten aufweist.
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Verfahrensschritt S101 kennzeichnet ein Ermitteln zumindest eines Istwerts einer räumlichen Ausdehnung und/oder einer Position des erzeugten Brennflecks.
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Verfahrensschritt S102 kennzeichnet ein Vergleichen des zumindest einen Istwerts mit einem vorgegebenen Sollwert der räumlichen Ausdehnung und/oder der Position des Brennflecks.
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Verfahrensschritt S103 kennzeichnet ein Ansteuern der Emittersegmente in Abhängigkeit des Vergleichs von dem zumindest einen Istwert und dem Sollwert derart, dass der zumindest eine Istwert dem Sollwert angenähert wird, wodurch der Brennfleck des Röntgenstrahlung generierenden Röntgenstrahlers räumlich beeinflusst wird.
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2 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren von 1 in einer weiteren Ausführungsform:
- Verfahrensschritt S104 kennzeichnet, dass beim Ansteuern zumindest ein Emittersegment angeschaltet oder abgeschaltet wird.
- Verfahrensschritt S105 kennzeichnet, dass vor dem Erzeugen des Brennflecks ein Bildgebungsprotokoll bereitgestellt wird, welches den Sollwert vorgibt.
- Verfahrensschritt S106 kennzeichnet, dass während des Ansteuerns der Emittersegmente Elektronen emittiert werden und basierend auf den Elektronen im Brennfleck Röntgenstrahlung generiert wird, wobei zumindest ein Schwächungsprofil mittels der Röntgenstrahlung erfasst wird und wobei ein Bild unter Verwendung des zumindest einen Schwächungsprofils rekonstruiert wird.
- Verfahrensschritt S107 kennzeichnet, dass nach dem Vergleichen in Abhängigkeit des Vergleichs von dem zumindest einen Istwert und dem Sollwert der Istwert eine Kante eines künstlichen neuronalen Netzes und/oder eine Gewichtung der Kante des künstlichen neuronalen Netzes angepasst wird.
- Verfahrensschritt S108 kennzeichnet, dass der zumindest eine Istwert mittels einer Sensoreinheit ermittelt wird.
- Verfahrensschritt S109 kennzeichnet, dass das Ermitteln des zumindest einen Istwerts ein Erfassen der generierten Röntgenstrahlung und ein Umrechnen der erfassten generierten Röntgenstrahlung in den zumindest einen Istwert umfasst.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung dennoch nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
