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Die Erfindung betrifft ein Verfahren für ein Erzeugen einer Röntgenstrahlung für eine Bildgebung mittels einer Röntgeneinrichtung, die zugehörige Röntgeneinrichtung und ein zugehöriges Computerprogrammprodukt.
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Eine typische Röntgeneinrichtung umfasst regelmäßig einen Hochspannungsgenerator und eine evakuierte Röntgenröhre. Herkömmlicherweise kann eine derartige Röntgeneinrichtung ein Erzeugen einer Röntgenstrahlung für eine Bildgebung blockieren, wenn eine Komponente der Röntgeneinrichtung beispielsweise aufgrund einer vorherigen Bildgebung noch überlastet bzw. eine erhöhte Temperatur aufweist. Je nach Höhe der aktuellen Temperatur meldet die Röntgeneinrichtung typischerweise eine Warnung oder bei einer relativ noch höheren Temperatur einen Fehler. Wenn die aktuelle Temperatur während des Erzeugens der Bildgebung das Warnungslevel erreicht, wird also ein Warnhinweis ausgelöst, allerdings typischerweise ohne Abbruch der Bildgebung. Wenn die aktuelle Temperatur das über dem Warnungslevel gelegene Fehlerlevel überschreitet, wird üblicherweise ein Fehlerhinweis ausgelöst, woraufhin regelmäßig die Erzeugung der Bildgebung unmittelbar abgebrochen wird.
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Weiterhin meldet in einem solchen Fall die herkömmliche Röntgeneinrichtung üblicherweise lediglich den Fehler und blockiert entsprechend ein weiteres Erzeugen der Röntgenstrahlung. Nachteilig an einem derartigen Vorgehen ist, dass basierend auf dem Fehlerhinweis der Prozess der Bildgebung typischerweise abgebrochen wird, insbesondere ohne Hinweis auf die ursächliche Überlast oder auf einen zukünftigen Freigabezeitpunkt für eine erneut gestartete Bildgebung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein Verfahren für ein Erzeugen einer Röntgenstrahlung für eine Bildgebung mittels einer Röntgeneinrichtung, die zugehörige Röntgeneinrichtung und ein zugehöriges Computerprogrammprodukt mit einer verbesserten Steuerung anzugeben.
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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 für ein Erzeugen einer Röntgenstrahlung für eine Bildgebung mittels einer Röntgeneinrichtung umfasst folgende Schritte:
- - Empfangen eines der Bildgebung zugrundeliegenden Bildgebungsparameters, wobei der Bildgebungsparameter eine elektrische Leistungsanforderung an eine erste Komponente der Röntgeneinrichtung beschreibt,
- - Abschätzen einer thermischen Belastung der Röntgeneinrichtung durch die gemäß dem Bildgebungsparameter zu erzeugendende Röntgenstrahlung, wobei das Abschätzen von einer abgerufenen Heizkennlinie der ersten Komponente und der elektrischen Leistungsanforderung an die erste Komponente abhängt und wobei als Eingangsparameter für das Abschätzen eine aktuelle Temperatur der ersten Komponente als ein einen Freigabezeitpunkt beeinflussenden Belastungsparameter berücksichtigt wird,
- - Festlegen des Freigabezeitpunkts in Abhängigkeit von der abgeschätzten thermischen Belastung und
- - Erzeugen der Röntgenstrahlung zu dem Freigabezeitpunkt mittels der Röntgeneinrichtung.
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Das erfindungsgemäße Verfahren bietet insbesondere folgende Vorteile:
- Vorteilhafterweise kann die Röntgenstrahlung für die Bildgebung solange erzeugt werden bis die Bildgebung gemäß dem Bildgebungsparameter abgeschlossen ist. In diesem Fall kann vorzugsweise ein gemäß dem Bildgebungsparameter vorgegebener Bilddatensatz vollständig rekonstruiert werden. In anderen Worten wird die Bildgebung nicht während des Erzeugens der Röntgenstrahlung insbesondere unmittelbar aufgrund einer plötzlichen Überlast der ersten Komponente abgebrochen. Ein weiterer Vorteil ist insbesondere, dass die Röntgeneinrichtung nicht die Bildgebung auf unbestimmte Zeit blockiert.
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Die Röntgeneinrichtung weist üblicherweise mehrere Komponenten auf, welche zum Erzeugen der Röntgenstrahlung zusammenwirken. Insbesondere thermisch beanspruchte Komponenten der Röntgeneinrichtung sind je nach Ausführung beispielsweise wenigstens eine Anode, eine Kathode, ein Elektronenemitter, ein Röntgenröhrengehäuse, ein Antrieb für die Anode und/oder das Röntgenröhrengehäuse, eine Kühlvorrichtung, ein Kühlmedium, eine Kühlmediumpumpe, ein Hochspannungskabel, ein Magnetkern, eine Wicklung, ein Wechselrichter, ein IGBT, ein MOSFET und/oder eine Transformatoreinheit.
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Das Erzeugen der Röntgenstrahlung erfolgt insbesondere durch auf die Anode der Röntgeneinrichtung auftreffende und mit der Anode wechselwirkende Elektronen. Die Elektronen werden beispielsweise von dem Elektronenemitter emittiert. Der Elektronenemitter ist insbesondere ein Flachemitter, ein Wendelemitter oder ein kalter Emitter. Der kalte Emitter weist typischerweise Karbon- oder Silizium-Nadeln auf. Die Beschleunigungsspannung liegt insbesondere in einem Bereich zwischen 40 und 150 kV und/oder wird beispielsweise von einem Hochspannungsgenerator der Röntgeneinrichtung bereitgestellt. Die Anode und der Elektronenemitter sind typischerweise Teil einer evakuierten Röntgenröhre. Die evakuierte Röntgenröhre weist insbesondere ein Hochvakuum auf, um eine Wechselwirkung der emittierten Elektronen vor dem Auftreffen auf der Anode zu reduzieren. Die auf der Anode erzeugte Röntgenstrahlung tritt typischerweise durch ein Röntgenstrahlenaustrittfenster aus der evakuierten Röntgenröhre für eine Durchleuchtung eines Patienten oder Werkstoffs während der Bildgebung auf. Die Durchleuchtung des Patienten erfolgt insbesondere im Rahmen einer medizinischen Bildgebung und die Durchleuchtung des Werkstoffs im Rahmen einer Werkstoffprüfung.
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Der der Bildgebung zugrundeliegende Bildgebungsparameter wird beispielsweise von einem Nutzer der Röntgeneinrichtung auf einer Anzeigeeinheit festgelegt und/oder an eine Recheneinheit der Röntgeneinrichtung übermittelt, welche dann typischerweise den Bildgebungsparameter an einer Schnittstelle empfängt. Die Bildgebung erfolgt typischerweise in Abhängigkeit von dem Bildgebungsparameter. In anderen Worten basiert die Bildgebung auf dem Bildgebungsparameter. Der Bildgebungsparameter beschreibt insbesondere einen Röhrenstrom, eine maximale Beschleunigungsspannung und/oder eine Beleuchtungsdauer. Typischerweise geben mehrere Bildgebungsparameter die Bildgebung vor. Zusätzlich kann beispielsweise der Bildgebungsparameter eine Anzahl an Röntgenstrahlenpulsen und/oder eine zeitliche Unterbrechung zwischen den Röntgenstrahlenpulsen beschreiben. Der Röhrenstrom, die maximale Beschleunigungsspannung und/oder die Beleuchtungsdauer kann bei mehreren Röntgenstrahlenpulsen zumindest teilweise variieren.
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Der Bildgebungsparameter beschreibt die elektrische Leistungsanforderung insbesondere derart, dass die Röntgenstrahlung vorzugsweise mit einer gemäß der elektrischen Leistungsanforderung vorgegebenen tatsächlichen Leistung im Betrieb erzeugt wird. Die elektrische Leistungsanforderung kann insbesondere direkt von dem Röhrenstrom, der maximalen Beschleunigungsspannung und/oder der Beleuchtungsdauer abhängen. Die elektrische Leistungsanforderung korreliert zumindest und/oder entspricht vorzugsweise im Wesentlichen der tatsächlichen Leistung im Betrieb der Röntgeneinrichtung. Die erste Komponente der Röntgeneinrichtung ist typischerweise eine im Betrieb der Röntgeneinrichtung gemäß der elektrischen Leistungsanforderung insbesondere thermische belastete Komponente.
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Das Abschätzen der thermischen Belastung erfolgt insbesondere in der Recheneinheit. Die thermische Belastung umfasst insbesondere eine zeitlich aufgelöste Wärmeentwicklung. Das Abschätzen kann insbesondere ein Anwenden von einem Algorithmus und/oder ein Modell umfassen und/oder in Programmcodemitteln abgebildet sein. Die Recheneinheit kann eine Logikeinheit und/oder Prozessor für das Abschätzen aufweisen. Das Abschätzen kann ein Simulieren und/oder Vorhersagen der thermischen Belastung während des Erzeugens der Röntgenstrahlung umfassen, wobei das Abschätzen allerdings vor dem Freigabezeitpunkt erfolgt. Die thermische Belastung der Röntgeneinrichtung wird durch die gemäß dem Bildgebungsparameter insbesondere am Freigabezeitpunkt zu erzeugendende Röntgenstrahlung abgeschätzt. Die abgeschätzte thermische Belastung folgt insbesondere der gemäß dem Bildgebungsparameter zu erzeugenden Röntgenstrahlung. Vorteilhafterweise kann die Recheneinheit die thermische Belastung derart abschätzen, dass die abgeschätzte thermische Belastung zumindest mit der tatsächlichen thermischen Belastung der Röntgeneinrichtung während dem Erzeugen der Röntgenstrahlung korreliert und/oder im Wesentlichen entspricht.
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Eine Kennlinie der Röntgeneinrichtung ist beispielsweise die Heizkennlinie der ersten Komponente oder eine Kühlkennlinie der ersten Komponente. Im Folgenden gilt daher das für die Heizkennlinie beschriebene im Wesentlichen für die Kühlkennlinie, wobei die Heizkennlinie insbesondere die thermische zunehmende Wärmeentwicklung unter Last beschreibt und die Kühlkennlinie insbesondere die thermische abnehmende Wärmeentwicklung im unbelasteten Zustand beschreibt. Typischerweise ist die erste Komponente während des Erzeugens der Röntgenstrahlung unter Last und vor oder nach dem Erzeugen vergleichsweise unbelastet bzw. unbelasteter.
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Die Heizkennlinie basiert beispielsweise auf historischen Verfahren zur Erzeugung einer Röntgenstrahlung, wobei die erste Komponente oder eine vergleichbare, insbesondere baugleiche Komponente einer weiteren Röntgeneinrichtung verwendet wurde. Die Heizkennlinie bildet insbesondere die zeitaufgelöste Wärmeentwicklung, vorzugsweise die thermische Belastung der Röntgeneinrichtung, bei früheren bildgebenden Verfahren ab. Die Heizkennlinie kann einen Mittelwert und/oder einen Durschnitt darstellen. Die Heizkennlinie kann bei einem Hersteller der ersten Komponente und/oder der Röntgeneinrichtung auf einem Prüfstand ermittelt worden sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Heizkennline der ersten Komponente beim früheren Betreiben der Röntgeneinrichtung beispielsweise in einem Krankenhaus, in einer Praxis oder in einem Werkstoffprüfstand ermittelt und/oder weitergebildet werden. Die Heizkennlinie stellt typischerweise über die Zeit die thermische Belastung, insbesondere die zeitlich aufgelöste Wärmeentwicklung in Abhängigkeit von der Leistung bzw. der Leistungsanforderung dar.
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Die Heizkennlinie kann beispielsweise für das Abschätzen aus einer Speichereinheit abgerufen und/oder in der Recheneinheit empfangen werden. Üblicherweise können in der Speichereinheit mehrere Heizkennlinien abgespeichert sein und/oder von der Speichereinheit abgerufen werden. Die mehreren Heizkennlinien unterscheiden sich typischerweise in der angeforderten Leistung, insbesondere in der Leistung während des Erzeugens der Röntgenstrahlung oder in der Leistungsanforderung, und/oder in der zugeordneten Komponente. Die Heizkennlinie der ersten Komponente kann sich von einer Heizkennlinie einer anderen Komponente der Röntgeneinrichtung unterscheiden.
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Das in den beiden zuvor beschriebenen Absätzen über die Heizkennlinie Geschriebene gilt in analoger Weise für die Kühlkennlinie.
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Das Abschätzen hängt derart von der Heizkennlinie und der elektrischen Leistungsanforderung ab, dass die thermische Belastung unter Berücksichtigung der Heizkennline und der elektrischen Leistungsanforderung erfolgt. Vorzugsweise in der Recheneinheit können die abgerufene Heizkennlinie und die elektrische Leistungsanforderung parametrisiert und/oder modelliert beim Abschätzen verwendet werden.
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Die aktuelle Temperatur ist insbesondere eine IST-Temperatur der ersten Komponente. Die Temperatur ist üblicherweise höher während des Betriebs der ersten Komponente als vor dem Erzeugen der Röntgenstrahlung. Die Temperatur steigt üblicherweise in Abhängigkeit von der Belastung der ersten Komponente an. Die Temperatur korreliert insbesondere mit der Last. Ein Ermitteln der aktuellen Temperatur umfasst insbesondere ein Messen der aktuellen Temperatur und ein Bereitstellen der gemessenen aktuellen Temperatur als Messergebnis. Die aktuelle Temperatur kann typischerweise regelmäßig vor, während und nach dem Erzeugen der Röntgenstrahlung ermittelt werden. Die Temperatursensorvorrichtung umfasst insbesondere einen Temperatursensor und/oder ist zum Ermitteln der aktuellen Temperatur ausgebildet.
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Die aktuelle Temperatur wird für das Abschätzen insbesondere derart berücksichtigt, dass die abgeschätzte thermische Belastung von der aktuellen ermittelten Temperatur abhängt. Die aktuelle Temperatur ist insbesondere eine Variable, von welcher die abgeschätzte thermische Belastung abhängt. Die aktuelle Temperatur geht als Eingangsparameter daher für das Abschätzen der aktuellen Temperatur der ersten Komponente in die Recheneinheit ein. Die aktuelle Temperatur ist insbesondere der den Freigabezeitpunkt beeinflussende Belastungsparameter, welcher typischerweise eine Starttemperatur für die Röntgeneinrichtung zu Beginn des Erzeugens der Röntgenstrahlung vorgibt. Typischerweise ist der Freigabezeitpunkt desto später, je höher die aktuelle Temperatur ist. Zusätzlich zur aktuellen Temperatur können weitere Parameter den Freigabezeitpunkt beeinflussen, beispielsweise eine weitere ermittelte aktuelle Temperatur der anderen Komponente der Röntgeneinrichtung. Der den Freigabezeitpunkt beeinflussende Belastungsparameter ist insbesondere variabel und/oder beispielsweise in der Recheneinheit anpassbar.
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Typischerweise ist die Recheneinheit dazu ausgebildet den Freigabezeitpunkt festzulegen. Das Festlegen kann ein Anwenden eines Algorithmus oder eines Modells umfassen, bei welchen die abgeschätzte thermische Belastung ein Eingangsparameter ist. Der Freigabezeitpunkt ist insbesondere ein Startzeitpunkt für die Bildgebung. In anderen Worten wird typischerweise die Röntgenstrahlung abhängig vom Freigabezeitpunkt, insbesondere frühestens zum und/oder unmittelbar ab dem Freigabezeitpunkt erzeugt.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass beim Festlegen des Freigabezeitpunkts eine Abkühlzeit größer oder gleich 0 in Abhängigkeit von der abgeschätzten thermischen Belastung berücksichtigt wird. Der Freigabezeitpunkt beginnt typischerweise frühestens mit einem Ablaufen einer Abkühlzeit größer 0, wenn die abgeschätzte thermische Belastung ausgehend von dem Belastungsparameter zu hoch ist. Die Abkühlzeit ist in diesem Fall typischerweise größer 0, damit die Röntgeneinrichtung, insbesondere die erste Komponente, von der ermittelten aktuellen Temperatur auf die vorgegebene Starttemperatur abkühlen kann. Diese Ausführungsform ermöglicht vorteilhafterweise, dass die Röntgeneinrichtung das Erzeugen der Röntgenstrahlung mit einer derartigen Starttemperatur beginnt, dass die Röntgeneinrichtung im Betrieb nicht überlastet wird.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass der festgelegte Freigabezeitpunkt vor dem Erzeugen der Röntgenstrahlung auf einer Anzeigeeinheit für einen Nutzer der Röntgeneinrichtung bereitgestellt wird. Die Anzeigeeinheit kann insbesondere für den Nutzer zur Durchführung einer Planung der Bildgebung eingerichtet sein, wobei die Planung ein Vorgeben des Bildgebungsparameters umfassen kann. Der Bildgebungsparameter kann alternativ automatisch von der Röntgeneinrichtung vorgegeben sein. Während einer Zeitdauer bis zum Freigabezeitpunkt kann vorteilhafterweise der Nutzer und/oder der Arzt die Bildgebung ändern oder erneut festlegen. Ein weiterer Vorteil ist, dass insbesondere der Arzt währenddessen eine optimale Patientenversorgung gewährleisten kann.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die gemäß dem Bildgebungsparameter zu erzeugende Röntgenstrahlung mindestens zwei Röntgenstrahlenpulse umfasst. In diesem Fall umfasst die Bildgebung also keine ununterbrochene Durchleuchtung mit Röntgenstrahlung, sondern die Röntgenstrahlung ist insbesondere gepulst. Diese Ausführungsform ist insbesondere vorteilhaft, weil eine gepulste Röntgenstrahlung verschiedene von der elektrischen Leistungsanforderung abhängige Pulsleistungen aufweisen und/oder eine Anpassung eines Aufnahmewinkels relativ zum Patient oder Werkstoff bei der Bildgebung ermöglichen kann.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Abschätzen der thermischen Belastung zusätzlich zu der abgerufenen Heizkennlinie und zu der elektrischen Leistungsanforderung von einer abgerufenen Kühlkennlinie der ersten Komponente derart abhängt, dass eine zeitliche Unterbrechung der Röntgenstrahlung zwischen den Röntgenstrahlenpulsen für ein zwischenzeitliches Abkühlen der ersten Komponente gemäß der Kühlkennlinie berücksichtigt wird. Während der zeitlichen Unterbrechung der Röntgenstrahlung ist die Röntgeneinrichtung unbelasteter bzw. vergleichsweise unbelastet im Vergleich zu der Last aufgrund der während der Röntgenstrahlenpulse erzeugten Röntgenstrahlung. Die zeitliche Unterbrechung der Röntgenstrahlung umfasst insbesondere eine Pause in der Röntgenstrahlerzeugung, währenddessen eine Intensität der erzeugten Röntgenstrahlung zumindest verringert oder gleich 0 wird. Vorteilhafterweise wird also die thermische Belastung unter Berücksichtigung der zunehmenden Wärmeentwicklung während der erzeugten Röntgenstrahlung und der abnehmenden Wärmeentwicklung zwischen den Röntgenstrahlenpulsen abgeschätzt. Vorzugsweise kann dadurch die thermische Belastung präziser und/oder realitätsnäher abgeschätzt werden.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass vor dem Festlegen des Freigabezeitpunkts der vorherige Verfahrensschritt des Abschätzens der thermischen Belastung nach Anpassung, insbesondere nach Verringerung, des den Freigabezeitpunkt beeinflussenden Belastungsparameters erneut durchlaufen wird, wenn die abgeschätzte thermische Belastung einen abgerufenen thermischen Belastungsgrenzwert überschreitet. Der thermische Belastungsgrenzwert ist beispielsweise in der Speichereinheit gespeichert und/oder abrufbar. Der thermische Belastungsgrenzwert gibt einen oberen Grenzwert an, welchen die abgeschätzte thermische Belastung im Betrieb der Röntgeneinrichtung vorzugsweise einhält, insbesondere um eine Überlastung der Röntgeneinrichtung zu verhindern. Typischerweise verringert die Überlastung der Röntgeneinrichtung eine Betriebsdauer der Röntgeneinrichtung, insbesondere eine Betriebsdauer der ersten Komponente, stärker als ein erfindungsgemäßer Betrieb der Röntgeneinrichtung mit Einhaltung des thermischen Belastungsgrenzwerts.
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Die abgeschätzte thermische Belastung wird insbesondere mit dem abgerufenen thermischen Belastungsgrenzwert verglichen. Das Vergleichsergebnis gibt insbesondere wieder, inwiefern die abgeschätzte thermische Belastung den abgerufenen thermischen Belastungsgrenzwert überschreitet oder unterschreitet. Im Fall der Überschreitung ist die abgeschätzte thermische Belastung ausgehend von der aktuellen Temperatur zunächst zu hoch. Daraus folgt, dass die aktuelle Temperatur der ersten Komponente zu hoch ist, um die Röntgenstrahlerzeugung ohne Verzögerung unmittelbar zu starten. Dementsprechend wird beim wiederholten Abschätzen der Belastungsparameter derart angepasst, dass eine erneut abgeschätzte thermische Belastung dadurch absolut niedriger wird, weil eine im Vergleich zur aktuellen Temperatur verringerte Starttemperatur für das Erzeugen der Röntgenstrahlung vorgegeben wird. Die verringerte Starttemperatur unterscheidet sich beispielsweise von der vorherigen Starttemperatur, sprich der aktuellen Temperatur, in einer Differenz zwischen der abgeschätzten thermischen Belastung und dem abgerufenen thermischen Belastungsgrenzwert. Vorteilhafterweise überschreitet die erneut abgeschätzte thermische Belastung den abgerufenen thermischen Belastungsgrenzwert nicht mehr, wenn die verringerte Starttemperatur vorgegeben wird. Falls die erneut abgeschätzte thermische Belastung den abgerufenen thermischen Belastungsgrenzwert überschreitet, wird vorzugsweise die verringerte Starttemperatur erneut beispielsweise um den Differenzvertrag zwischen der erneut abgeschätzten thermischen Belastung und dem abgerufenen thermischen Belastungsgrenzwert verringert. Das iterative Abschätzen erfolgt vorzugsweise so lange bis die thermische Belastung bei einer Iteration den abgerufenen thermischen Belastungsgrenzwert einhält, insbesondere nicht mehr überschreitet. In diesem Fall kann ausgehend von der den Grenzwert nicht mehr überschreitenden thermischen Belastung und dem dafür verwendeten Belastungsparameter, sprich der vorgegebenen Starttemperatur, mittels der Kühlkennlinie vorzugsweise eine Abkühlzeit errechnet werden, worauf basierend der Freigabezeitpunkt festgelegt werden kann.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass vor dem Festlegen des Freigabezeitpunkts der vorherige Verfahrensschritt des Abschätzens der thermischen Belastung nach Anpassung, insbesondere nach Erhöhung, des den Freigabezeitpunkt beeinflussenden Belastungsparameters erneut durchlaufen wird, wenn die abgeschätzte thermische Belastung den abgerufenen thermischen Belastungsgrenzwert stärker unterschreitet als in einem abgerufenen Differenzwert vorgesehen. Der abgerufene Differenzwert ist beispielsweise in der Speichereinheit abgespeichert und/oder abrufbar. Diese Ausführungsform ist insbesondere vorteilhaft, weil die Starttemperatur als Belastungsparameter nicht zu niedrig vorgegeben wird, wodurch der Freigabezeitpunkt nach dem erneuten Abschätzen so festgelegt werden kann, dass das Erzeugen der Röntgenstrahlung früher beginnt. Falls die abgeschätzte thermische Belastung mit der aktuellen Temperatur als Eingangsparameter den abgerufenen thermischen Belastungsgrenzwert unterschreitet, kann in diesem Fall eine Abbruchbedingung das iterative Abschätzen mit der aktuellen Temperatur als Starttemperatur abbrechen, wodurch der Freigabezeitpunkt vorzugsweise mit einer Abkühlzeit gleich 0 festgelegt werden kann. Diese Ausführungsform kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn beim iterativen Abschätzen zunächst der abgerufene thermische Belastungsgrenzwert überschritten wird und die Starttemperatur daraufhin zu stark verringert wird. In anderen Worten wird vorteilhafterweise sichergestellt, dass die abgeschätzte thermische Belastung den abgerufenen thermischen Belastungsgrenzwert einhält und die Abkühlzeit vorzugsweise gerade nur so groß ist, dass das begonnene Erzeugen der Röntgenstrahlung nicht aufgrund einer Überlastung unterbrochen werden muss. Dadurch kann vorteilhafterweise die Bildgebung früher beginnen und/oder eine thermisch nicht gerechtfertigte Wartezeit verkürzt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass thermische Reserven der ersten Komponente dafür ausgenutzt werden, damit die Bildgebung früher beginnen kann.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die thermische Belastung in Abhängigkeit von einer zweiten Komponente der Röntgeneinrichtung zusätzlich zur ersten Komponente abgeschätzt wird. Beispielsweise hängt die abgeschätzte thermische Belastung der Röntgeneinrichtung in diesem Fall von der abgerufenen Heizkennlinie der ersten Komponente, einer abgerufenen Heizkennlinie der zweiten Komponente, der elektrischen Leistungsanforderung an die erste Komponente und einer elektrischen Leistungsanforderung an die zweite Komponente ab. Ein weiterer Eingangsparameter zusätzlich zur aktuellen Temperatur der ersten Komponente kann eine ermittelte aktuelle Temperatur der zweiten Komponente sein. Die aktuelle Temperatur der zweiten Komponente der Röntgeneinrichtung kann mittels der Temperatursensorvorrichtung ermittelt werden. Für das Ermitteln der aktuellen Temperatur der zweiten Komponente kann die Temperatursensorvorrichtung einen weiteren Temperatursensor aufweisen. Diese Ausführungsform ermöglicht vorteilhafterweise, dass der Freigabezeitpunkt frühestens auf den Zeitpunkt festgelegt wird, wenn die erste Komponente und die zweite Komponente eine derartige Starttemperatur aufweisen, dass das Erzeugen der Röntgenstrahlung mittels der Röntgeneinrichtung, insbesondere mittels der ersten Komponente und der zweiten Komponente, nicht aufgrund einer Überlast unterbrochen werden muss. Beispielsweise wird daher diejenige Abkühlzeit berücksichtigt, welche zu einem späteren Freigabezeitpunkt führt. Diese Ausführungsform berücksichtigt insbesondere, dass die Abkühlzeit der ersten Komponente und/oder die Abkühlzeit der zweiten Komponente eine relative Zeitdauer angeben können. Entsprechend hängt der Freigabezeitpunkt zusätzlich zur ersten Abkühlzeit und/oder der zweiten Abkühlzeit beispielsweise von einem Zeitpunkt ab, an welchem die aktuelle Temperatur der ersten Komponente und/oder die aktuelle Temperatur der zweiten Komponente ermittelt wird. Die Recheneinheit ist also vorzugsweise so ausgebildet, dass der Freigabezeitpunkt von der als letztes ablaufenden Abkühlzeit abhängt. In anderen Worten kann vorteilhafterweise die Recheneinheit den Freigabezeitpunkt so festlegen, dass die erste Komponente und/oder die zweite Komponente hinreichend abgekühlt ist bevor das Erzeugen der Röntgenstrahlung beginnt. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass aufgrund der separaten Berücksichtigung der Leistungsanforderung, der Heizkennlinien und der aktuellen Temperaturen der ersten Komponente sowie der zweiten Komponente vorteilhafterweise ein thermischer Flaschenhals identifiziert werden kann. Eine derartige Komponente könnte beispielshafterweise gegen eine andere geeignete Komponente ausgetauscht werden, um den thermischen Flaschenhals zu überwinden.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die erste Komponente Teil eines Hochspannungsgenerators der Röntgeneinrichtung ist und dass die zweite Komponente Teil einer evakuierten Röntgenröhre der Röntgeneinrichtung ist.
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Die erfindungsgemäße Röntgeneinrichtung für das Erzeugen der Röntgenstrahlung weist die Recheneinheit und die erste Komponente auf. Typischerweise weist die Röntgeneinrichtung zusätzlich die zweite Komponente auf. Die Röntgeneinrichtung kann einen Röntgendetektor zum Erfassen der bei der Durchleuchtung des Patienten oder des Werkstoffs verwendeten Röntgenstrahlung aufweisen. Die erfasste Röntgenstrahlung kann beispielsweise in einer Rekonstruktionseinheit zu einem Bild rekonstruiert werden. Die Rekonstruktionseinheit kann in Programmcodemitteln abgebildet sein, welche insbesondere in der Recheneinheit ausführbar sind. Die Röntgeneinrichtung kann für eine C-Bogen-Angiographie, eine Computertomographie, eine Mammographie und/oder ein konventionelles Röntgenbildgebungsverfahren ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Röntgeneinrichtung für die Werkstoffprüfung ausgebildet 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 Recheneinheit mittels des Computerprogrammprodukts die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ausführen kann. Die Programmcodemittel können insbesondere in einen Speicher der Recheneinheit geladen und typischerweise mittels eines Prozessors der Recheneinheit mit Zugriff auf den Speicher ausgeführt werden. Wenn das Computerprogrammprodukt, insbesondere die Programmcodemittel, in der Recheneinheit 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 Recheneinheit verbindbar, beispielsweise indem das physische, computerlesbare Medium in ein DVD-Laufwerk eingelegt oder in einen USB-Port gesteckt wird, wodurch die Recheneinheit auf das physische, computerlesbare Medium insbesondere lesend zugreifen kann. Das Datenpaket kann vorzugsweise aus dem Computernetzwerk abgerufen werden. Das Computernetzwerk kann die Recheneinheit aufweisen oder mittels einer Wide-Area-Network- (WAN) bzw. einer (Wireless-)Local-Area-Network-Verbindung (WLAN oder LAN) mit der Recheneinheit 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 Recheneinheit insbesondere durch das Aufrufen eines Downloadlinks, welcher zu dem Speicherort des Computerprogrammprodukts verweist, übertragen werden.
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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 für ein Erzeugen einer Röntgenstrahlung für eine Bildgebung mittels einer Röntgeneinrichtung,
- 2 das Verfahren in einem weiteren Ausführungsbeispiel,
- 3 das Verfahren in einem anderen Ausführungsbeispiel und
- 4 ein Abschätzen der thermischen Belastung.
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1 zeigt ein Verfahren für ein Erzeugen einer Röntgenstrahlung für eine Bildgebung mittels einer Röntgeneinrichtung in einem Flussdiagramm mit den Verfahrensschritten S100 bis S103.
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Verfahrensschritt S100 kennzeichnet ein Empfangen eines der Bildgebung zugrundeliegenden Bildgebungsparameters, wobei der Bildgebungsparameter eine elektrische Leistungsanforderung an eine erste Komponente der Röntgeneinrichtung beschreibt.
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Verfahrensschritt S101 kennzeichnet ein Abschätzen einer thermischen Belastung der Röntgeneinrichtung durch die gemäß dem Bildgebungsparameter zu erzeugendende Röntgenstrahlung, wobei das Abschätzen von einer abgerufenen Heizkennlinie der ersten Komponente und der elektrischen Leistungsanforderung an die erste Komponente abhängt und wobei als Eingangsparameter für das Abschätzen eine aktuelle Temperatur der ersten Komponente als ein einen Freigabezeitpunkt beeinflussenden Belastungsparameter berücksichtigt wird.
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Grundsätzlich kann die thermische Belastung in Abhängigkeit von einer zweiten Komponente der Röntgeneinrichtung zusätzlich zur ersten Komponente abgeschätzt werden, wobei gemäß einer in diesem Fall bevorzugten Ausführungsform die erste Komponente Teil eines Hochspannungsgenerators der Röntgeneinrichtung ist und wobei die zweite Komponente Teil einer evakuierten Röntgenröhre der Röntgeneinrichtung ist.
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Verfahrensschritt S102 kennzeichnet ein Festlegen des Freigabezeitpunkts in Abhängigkeit von der abgeschätzten thermischen Belastung.
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Grundsätzlich kann beim Festlegen des Freigabezeitpunkts eine Abkühlzeit größer oder gleich 0 in Abhängigkeit von der abgeschätzten thermischen Belastung berücksichtigt werden.
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Verfahrensschritt S103 kennzeichnet ein Erzeugen der Röntgenstrahlung zu dem Freigabezeitpunkt mittels der Röntgeneinrichtung.
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Grundsätzlich kann der festgelegte Freigabezeitpunkt vor dem Erzeugen der Röntgenstrahlung auf einer Anzeigeeinheit für einen Nutzer der Röntgeneinrichtung bereitgestellt werden.
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2 zeigt das Verfahren in einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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Zusätzlich zu den Verfahrensschritten S100 bis S103 sieht Verfahrensschritt S104 vor, dass die gemäß dem Bildgebungsparameter zu erzeugende Röntgenstrahlung mindestens zwei Röntgenstrahlenpulse umfasst.
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Verfahrensschritt S105 sieht vor, dass das Abschätzen der thermischen Belastung zusätzlich zu der abgerufenen Heizkennlinie und zu der elektrischen Leistungsanforderung von einer abgerufenen Kühlkennlinie der ersten Komponente derart abhängt, dass eine zeitliche Unterbrechung der Röntgenstrahlung zwischen den Röntgenstrahlenpulsen für ein zwischenzeitliches Abkühlen der ersten Komponente gemäß der Kühlkennlinie berücksichtigt wird.
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3 zeigt das Verfahren gemäß 1 in einem anderen Ausführungsbeispiel. Das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel kann grundsätzlich mit dem Ausführungsbeispiel der 2 kombiniert werden.
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Verfahrensschritt S106 kennzeichnet, dass vor dem Festlegen des Freigabezeitpunkts der vorherige Verfahrensschritt des Abschätzens der thermischen Belastung nach Anpassung, insbesondere nach Verringerung, des den Freigabezeitpunkt beeinflussenden Belastungsparameters erneut durchlaufen wird, wenn die abgeschätzte thermische Belastung einen abgerufenen thermischen Belastungsgrenzwert überschreitet.
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Verfahrensschritt S107 kennzeichnet, dass vor dem Festlegen des Freigabezeitpunkts der vorherige Verfahrensschritt des Abschätzens der thermischen Belastung nach Anpassung, insbesondere nach Erhöhung, des den Freigabezeitpunkt beeinflussenden Belastungsparameters erneut durchlaufen wird, wenn die abgeschätzte thermische Belastung einen abgerufenen thermischen Belastungsgrenzwert stärker unterschreitet als in einem abgerufenen Differenzwert vorgesehen.
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4 zeigt das Abschätzen der thermischen Belastung exemplarisch für eine erste Komponente der Röntgeneinrichtung, wenn die gemäß dem Bildgebungsparameter zu erzeugende Röntgenstrahlung mindestens zwei Röntgenstrahlenpulse mit unterschiedlicher Pulsleistung umfasst. In diesem Ausführungsbeispiel werden entsprechend der verschiedenen Leistungsanforderungen, insbesondere der unterschiedlichen Pulsleistungen, zwei Heizkennlinien P1, P2 der ersten Komponente und eine Kühlkennlinie K1 der ersten Komponente abgerufen. Der erste Röntgenstrahlenpuls R1 umfasst einen ersten Zeitraum R1_T_On, währenddessen eine gepulste Röntgenstrahlung mit einer ersten Leistungsanforderung erzeugt wird, und einen erste Unterbrechung R1_T_Off, währenddessen keine Röntgenstrahlung erzeugt wird. Der zweite Röntgenstrahlenpuls R2 umfasst einen zweiten Zeitraum R2_T_On, währenddessen die gepulste Röntgenstrahlung mit einer zweiten Leistungsanforderung erzeugt wird. Die thermische Last kann beispielsweise in der Einheit Temperatur wiedergegeben werden.
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Das Abschätzen beginnt mit einer Starttemperatur L0 als einen einen Freigabezeitpunkt beeinflussenden Belastungsparameter und nach Berücksichtigung der Röntgenstrahlenpulse R1, R2 ergibt sich eine thermische Belastung L1. In diesem Ausführungsbeispiel wird die zeitliche Unterbrechung R1_T_Off der Röntgenstrahlung zwischen den Röntgenstrahlenpulsen R1, R2 für ein zwischenzeitliches Abkühlen der ersten Komponente gemäß der Kühlkennlinie K1 berücksichtigt. In Abhängigkeit einer nicht dargestellten abgerufenen thermischen Belastungsgrenzwert Lth kann daraufhin Verfahrensschritt S106 oder S107 erfolgen, wobei der Belastungsparameter entsprechend verringert oder erhöht wird.
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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.
