DE102021204328A1

DE102021204328A1 - Device and method for adapting a spatial intensity distribution of X-ray radiation

Info

Publication number: DE102021204328A1
Application number: DE102021204328.3A
Authority: DE
Inventors: Sascha Manuel Huck; Karl Stierstorfer
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2021-04-30
Filing date: 2021-04-30
Publication date: 2022-11-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (21) zur Anpassung einer räumlichen Intensitätsverteilung von Röntgenstrahlung (15) aufweisend- eine Absorptionskammer (29) zur Positionierung innerhalb eines Strahlengangs der Röntgenstrahlung (15), welche mit einem Fluid (28) befüllt ist, wobei die Wände der Absorptionskammer zumindest teilweise durch eine verformbare Membran gebildet sind und wobei die räumliche Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung (15) nach Durchgang durch die Absorptionskammer (29) durch die lokalen Durchgangslängen der Röntgenstrahlung durch die Absorptionskammer (29) bestimmt ist,- einen Vorratsbehälter (27), ausgebildet das Fluid (28) zu bevorraten, wobei die Absorptionskammer (29) mit dem Vorratsbehälter (27) über zumindest eine Fluidleitung (35) für einen Transport von Fluid (28) zwischen der Absorptionskammer (29) und dem Vorratsbehälter (27) verbunden ist, und- eine ansteuerbare Pumpvorrichtung (33), welche ausgebildet ist, bei Ansteuerung den Transport von Fluid zwischen der Absorptionskammer (29) und dem Vorratsbehälter (27) zu bewirken, so dass durch den Transport von Fluid (28) in die oder aus der Absorptionskammer (29) mittels der Pumpvorrichtung (33) eine Verformung der Absorptionskammer (29) zur Anpassung der lokalen Durchgangslängen der Röntgenstrahlung (15) durch die Absorptionskammer (29) hervorrufbar ist.The invention relates to a device (21) for adjusting a spatial intensity distribution of X-rays (15), having an absorption chamber (29) for positioning within a beam path of the X-rays (15), which is filled with a fluid (28), the walls of the absorption chamber are at least partially formed by a deformable membrane and the spatial intensity distribution of the X-rays (15) after passing through the absorption chamber (29) is determined by the local passage lengths of the X-rays through the absorption chamber (29), - a storage container (27). storing the fluid (28), the absorption chamber (29) being connected to the storage container (27) via at least one fluid line (35) for transporting fluid (28) between the absorption chamber (29) and the storage container (27), and - a controllable pump device (33), which is designed to transport fluid when controlled d between the absorption chamber (29) and the reservoir (27), so that the transport of fluid (28) into or out of the absorption chamber (29) by means of the pumping device (33) causes a deformation of the absorption chamber (29) for adaptation the local passage lengths of the X-rays (15) through the absorption chamber (29) can be brought about.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Anpassung einer räumlichen Intensitätsverteilung von Röntgenstrahlung. Die Erfindung betrifft ferner ein Röntgenbildgebungsgerät.The invention relates to a device and a method for adjusting a spatial intensity distribution of X-rays. The invention also relates to an X-ray imaging device.

In der Röntgenbildgebung und damit auch in einem Computertomographiegerät (CT-Gerät) wird die verwendete Röntgenstrahlung durch eine Röntgenquelle erzeugt. Dabei entspricht die Röntgenquelle meist einer Röntgenröhre. Von einem als punktförmig im Verhältnis zu den Abmessungen der Bildgebungseinrichtung angenommenen Erzeugungspunkt der Röntgenstrahlung in der Röntgenröhre fächert sich der Strahlengang der Röntgenstrahlung im Wesentlichen radial auf, wobei durch die Geometrie der Anode der Röntgenröhre und gegebenenfalls eine nachfolgende Blendenanordnung der Raumwinkelbereich, in welchem überhaupt eine Abstrahlung der Röntgenstrahlung erfolgt, beeinflusst bzw. eingeschränkt werden kann.In x-ray imaging and thus also in a computed tomography device (CT device), the x-ray radiation used is generated by an x-ray source. The X-ray source usually corresponds to an X-ray tube. From a point of generation of the X-rays in the X-ray tube, which is assumed to be punctiform in relation to the dimensions of the imaging device, the beam path of the X-rays fans out essentially radially, with the geometry of the anode of the X-ray tube and, if necessary, a subsequent diaphragm arrangement, affecting the solid angle range in which radiation is possible at all of the X-ray radiation takes place, can be influenced or restricted.

In einem CT-Gerät ist die Röntgenröhre auf einem Drehkranz angeordnet, welcher im Betrieb des CT-Geräts eine Rotationsbewegung um eine Achse durchführt, entlang welcher der abzubildende Körperbereich eines Patienten positioniert ist. Diese Achse wird vom Fachmann allgemein auch als Systemachse des CT-Geräts bezeichnet. Der Strahlengang der Röntgenröhre wird nun, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von entsprechenden Blenden, fächerförmig vom Erzeugungspunkt aus in den vom Drehkranz umgebenen Innenraum geführt.In a CT device, the X-ray tube is arranged on a turntable which, when the CT device is in operation, performs a rotational movement about an axis along which the body region of a patient to be imaged is positioned. This axis is also generally referred to by those skilled in the art as the system axis of the CT device. The beam path of the X-ray tube is now guided in a fan shape from the point of generation into the interior space surrounded by the turntable, if necessary with the aid of appropriate diaphragms.

Für einen möglichst hohen Kontrast und möglichst hohe Bildauflösung durch das CT-Gerät ist eine möglichst hohe Intensität der einfallenden Röntgenstrahlung wünschenswert. Aus medizinischen Gründen ist jedoch andererseits diese Strahlungsintensität zumindest im Zeitmittel für einen gegebenen Körperbereich zu begrenzen. Um die einem Patienten durch die Strahlung applizierte Dosis möglichst effektiv zu nutzen, kann es beispielsweise vorteilhaft sein, die räumliche Intensitätsverteilung des Röntgenstrahls in Abhängigkeit von physiologischen und/oder anatomischen Parametern des Patienten verändern zu können. Beispielsweise kann auf diese Weise bei einer Rotation der Röntgenquelle um den Patienten berücksichtigt werden, dass eine frontal auf den Patienten auftreffende Strahlung eine wesentlich kürzere Strecke durch den Patienten zurücklegt, und infolgedessen eine deutlich geringere Absorption erfährt als seitlich auf den Patienten auftreffende Strahlung, welche beispielsweise von einer Schulter zur gegenüberliegenden Schulter propagiert. Auch kann es vorteilhaft sein, die Intensitätsverteilung insbesondere für die Berücksichtigung von regions-of-interest (ROI) im Bildgebungsverfahren flexibel und lokal innerhalb des bestrahlten Bereiches einstellen zu können.For the highest possible contrast and the highest possible image resolution by the CT device, the highest possible intensity of the incident X-ray radiation is desirable. On the other hand, for medical reasons, this radiation intensity must be limited, at least on average over time, for a given area of the body. In order to use the dose applied to a patient by the radiation as effectively as possible, it can be advantageous, for example, to be able to change the spatial intensity distribution of the x-ray beam as a function of the patient's physiological and/or anatomical parameters. For example, when the X-ray source rotates around the patient, it can be taken into account that radiation hitting the patient frontally travels a much shorter distance through the patient, and as a result experiences significantly lower absorption than radiation hitting the patient from the side, which, for example, propagated from one shoulder to the opposite shoulder. It can also be advantageous to be able to adjust the intensity distribution flexibly and locally within the irradiated area, in particular for the consideration of regions of interest (ROI) in the imaging method.

Bei einer Computertomographie-Untersuchung eines Patienten kann also die Dosisverteilung hinsichtlich Dosis und Rauschen optimiert werden, indem die Intensitätsverteilung einer Röntgenstrahlung auf die Aufnahmebedingungen oder sogar während der Akquisition von Projektionsdaten verändert wird. In herkömmlichen Computertomographiegeräten werden zur Formung des Dosisprofils Formfilter verwendet, die beispielsweise fest in dem Strahlengang der Röntgenstrahlung eingebaut sind oder bei Bedarf in den Strahlengang der Röntgenstrahlung eingefahren werden können. Diese Formfilter sind in der Regel nicht dazu geeignet, das Dosisprofil während des laufenden Akquisitionsvorgangs zu verändern.In the case of a computed tomography examination of a patient, the dose distribution can therefore be optimized in terms of dose and noise by changing the intensity distribution of an X-ray radiation on the recording conditions or even during the acquisition of projection data. In conventional computed tomography devices, shape filters are used to shape the dose profile, which are, for example, permanently installed in the X-ray beam path or can be moved into the X-ray beam path if necessary. As a rule, these shape filters are not suitable for changing the dose profile during the ongoing acquisition process.

In der Druckschrift WO 2019161953 A1 ist außerdem ein Verfahren zum Verändern einer räumlichen Intensitätsverteilung eines Röntgenstrahls umfassend das Führen eines Strahlengangs des Röntgenstrahls durch einen Formfilter mit einer Mehrzahl an Lamellen und das Ausrichten der Mehrzahl an Lamellen relativ zu dem Strahlengang durch kontrolliertes Bewegen zumindest einer Teilzahl der Mehrzahl an Lamellen relativ zueinander und dadurch Ändern der räumlichen Intensitätsverteilung des Röntgenstrahls.In the pamphlet WO 2019161953 A1 is also a method for changing a spatial intensity distribution of an X-ray beam, comprising passing a beam path of the X-ray beam through a shape filter having a plurality of leaves and aligning the plurality of leaves relative to the beam path by controlled movement of at least a portion of the plurality of leaves relative to one another and thereby changing the spatial intensity distribution of the X-ray beam.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren anzugeben, eine räumliche Intensitätsverteilung eines Röntgenstrahls anzupassen.The object of the invention is to provide an improved device and an improved method for adjusting a spatial intensity distribution of an X-ray beam.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren und die Vorrichtungen, die in den unabhängigen Patentansprüchen beschrieben sind. Vorteilhafte und für sich gesehen erfinderische Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche und der nachfolgenden Beschreibung.This object is solved by the method and the devices that are described in the independent patent claims. Advantageous configurations that are inventive in and of themselves are the subject matter of the subclaims and the following description.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anpassung einer räumlichen Intensitätsverteilung von Röntgenstrahlung aufweisend eine Absorptionskammer zur Positionierung innerhalb eines Strahlengangs der Röntgenstrahlung, welche mit einem Fluid befüllt ist, und wobei die Wände der Absorptionskammer zumindest teilweise durch eine verformbare Membran gebildet sind. Die Absorptionskammer, bzw. das befüllbare Volumen der Absorptionskammer, ist zumindest zum Großteil mit dem Fluid befüllt. Die Absorptionskammer ist vorzugsweise im Wesentlichen luftfrei mit dem Fluid befüllt. Die räumliche Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung nach Durchgang durch die Absorptionskammer ist dabei durch die lokalen Durchgangslängen der Röntgenstrahlung durch die Absorptionskammer bestimmt. Die Vorrichtung umfasst weiterhin einen Vorratsbehälter, ausgebildet das Fluid zu bevorraten, wobei die Absorptionskammer mit dem Vorratsbehälter über zumindest eine Fluidleitung für einen Transport von Fluid zwischen der Absorptionskammer und dem Vorratsbehälter verbunden ist. Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine ansteuerbare Pumpvorrichtung, welche ausgebildet ist, bei Ansteuerung den Transport von Fluid zwischen der Absorptionskammer und dem Vorratsbehälter zu bewirken, so dass durch den Transport von Fluid in die oder aus der Absorptionskammer mittels der Pumpvorrichtung eine Verformung der Absorptionskammer zur Anpassung der lokalen Durchgangslängen der Röntgenstrahlung durch die Absorptionskammer hervorrufbar ist. Dabei ist unter Transport von Fluid umfasst, dass zumindest eine Teilmenge des von der Absorptionskammer umfassten Fluidvolumens transportiert wird.The invention relates to a device for adapting a spatial intensity distribution of X-rays, having an absorption chamber for positioning within a beam path of the X-rays, which is filled with a fluid, and the walls of the absorption chamber are at least partially formed by a deformable membrane. The absorption chamber, or the fillable volume of the absorption chamber, is at least largely filled with the fluid. The absorption chamber is preferably filled with the fluid in an essentially air-free manner. The spatial intensity distribution of the X-rays after passing through the absorption chamber is determined by the local passage lengths of the X-rays through the absorption chamber. The device further includes a Reservoir designed to store the fluid, wherein the absorption chamber is connected to the reservoir via at least one fluid line for transporting fluid between the absorption chamber and the reservoir. The device also includes a controllable pump device, which is designed to effect the transport of fluid between the absorption chamber and the reservoir when activated, so that the transport of fluid into or out of the absorption chamber by means of the pump device causes a deformation of the absorption chamber to adapt the local transit lengths of the X-ray radiation can be caused by the absorption chamber. In this case, transport of fluid includes transporting at least a subset of the fluid volume contained in the absorption chamber.

Unter einer räumlichen Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung ist hierbei insbesondere die Verteilung der Intensität des Röntgenstrahls in Ausbreitungsrichtung zu verstehen. Die Ausbreitungsrichtung des Röntgenstrahls kann vor dem Erreichen des Formfilters noch durch eine Anzahl von Blenden eingeschränkt werden, beispielsweise fächerartig.A spatial intensity distribution of the x-ray radiation is to be understood here in particular as the distribution of the intensity of the x-ray beam in the direction of propagation. The direction of propagation of the x-ray beam can be restricted by a number of screens, for example fan-like, before it reaches the shape filter.

Beispielsweise kann die räumliche Intensitätsverteilung über den gesamten bestrahlten Bereich gleichmäßig verteilt sein, das heißt ein konstantes Intensitätsprofil aufweisen, oder der bestrahlte Bereich kann Teilbereiche mit höherer und niedrigerer Intensität, das heißt ein Strahlungsprofil mit variierender Intensität, aufweisen. Die räumliche Intensitätsverteilung kann durch die Absorption von Teilen des Röntgenstrahlung durch das Material der Absorptionskammer, insbesondere durch das Fluid, mit welchem die Absorptionskammer befüllt ist, beeinflusst werden. Je länger die lokale Durchgangslänge der Röntgenstrahlung durch die Absorptionskammer und damit durch das Fluid, desto stärker wird die Röntgenstrahlung absorbiert und desto geringer ist die Intensität der Röntgenstrahlung nach Durchgang durch die Absorptionskammer. Ändern sich die lokalen Durchgangslängen der Röntgenstrahlung durch die Verformung der Absorptionskammer, so ändert sich auch das resultierende Intensitätsprofil der Röntgenstrahlung nach Durchgang durch die Absorptionskammer.For example, the spatial intensity distribution can be evenly distributed over the entire irradiated area, ie have a constant intensity profile, or the irradiated area can have partial areas with higher and lower intensity, ie a radiation profile with varying intensity. The spatial intensity distribution can be influenced by the absorption of parts of the X-ray radiation by the material of the absorption chamber, in particular by the fluid with which the absorption chamber is filled. The longer the local passage length of the X-rays through the absorption chamber and thus through the fluid, the more strongly the X-rays are absorbed and the lower the intensity of the X-rays after passage through the absorption chamber. If the local passage lengths of the X-ray radiation change due to the deformation of the absorption chamber, the resulting intensity profile of the X-ray radiation also changes after passage through the absorption chamber.

Die Verformung der Absorptionskammer in Reaktion auf den Transport von Fluid in die oder aus der Absorptionskammer ist insbesondere dadurch hervorrufbar, dass die Membran verformbar ist. Eine Membran ist dabei insbesondere als ein dünnes, flächiges Material zu verstehen. Die Membran ist vorteilhafterweise fluiddicht ausgebildet. Die verformbare Membran ist insbesondere derart verformbar, dass sie durch Entnahme zumindest einer Teilmenge des Fluids aus dem mit dem Fluid befüllten Volumen der Absorptionskammer oder durch Zuführen von Fluid in das mit dem Fluid befüllten Volumen der Absorptionskammer wiederholt verformbar ist. Insbesondere ist die verformbare Membran vorzugsweise derart verformbar, dass sie bei Zuführen einer identischen Teilmenge des Fluids, welche zuvor aus der Absorptionskammer entnommen wurde, wieder in den ursprünglichen Zustand vor der Entnahme der Teilmenge zurückkehrt. Dies erlaubt eine wiederholte und kontrollierte Verformung der Absorptionskammer und damit eine kontrollierte, dynamische Anpassung der Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung. Insbesondere ist das Material der Absorptionskammer vorteilhafterweise derart gewählt, dass die Absorptionskammer ohne eine zusätzliche Einwirkung durch den Transport von Fluid in oder aus der Absorptionskammer im Wesentlichen formstabil ist.The deformation of the absorption chamber in response to the transport of fluid into or out of the absorption chamber can be brought about in particular by the fact that the membrane is deformable. A membrane is to be understood in particular as a thin, flat material. The membrane is advantageously designed to be fluid-tight. The deformable membrane is particularly deformable in such a way that it can be repeatedly deformed by removing at least a portion of the fluid from the volume of the absorption chamber filled with the fluid or by feeding fluid into the volume of the absorption chamber filled with the fluid. In particular, the deformable membrane is preferably deformable in such a way that when an identical aliquot of the fluid which was previously removed from the absorption chamber is supplied, it returns to the original state before the aliquot was removed. This allows a repeated and controlled deformation of the absorption chamber and thus a controlled, dynamic adjustment of the intensity distribution of the X-ray radiation. In particular, the material of the absorption chamber is advantageously selected in such a way that the absorption chamber is essentially dimensionally stable without an additional effect due to the transport of fluid into or out of the absorption chamber.

Das Material für die verformbare Membran kann vorteilhafter Weise derart gewählt sein, dass es Röntgenstrahlung nur zu einem geringen Maße absorbiert. Beispielsweise kann ein Kunststoff als Material gewählt sein.The material for the deformable membrane can advantageously be chosen in such a way that it only absorbs X-ray radiation to a small extent. For example, a plastic can be chosen as the material.

Die flexible Membran kann in einer vorteilhaften Ausbildungsvariante ein thermoplastisches Elastomer, insbesondere thermoplastisches Polyurethan (TPU), oder Polymethylmethacrylate (PMMA) aufweisen. Vorteilhaft kann die Membran flexibel ausgebildet sein und gleichzeitig eine geringe Absorption von Röntgenstrahlung bewirken, so dass die Membran einen geringen Einfluss auf die mittels der Vorrichtung anzupassenden Röntgenstrahlung hat.In an advantageous embodiment variant, the flexible membrane can have a thermoplastic elastomer, in particular thermoplastic polyurethane (TPU), or polymethyl methacrylate (PMMA). Advantageously, the membrane can be flexible and at the same time bring about a low absorption of X-rays, so that the membrane has little influence on the X-rays to be adapted by means of the device.

Die verformbare Membran kann beispielsweise eine Dicke 50µm bis 1mm, beispielweise 100µm, 200µm oder 500µm, aufweisen. Die gewählte Dicke kann dabei insbesondere vom Material der Membran und der genauen Ausgestaltung der Absorptionskammer abhängen.The deformable membrane can have a thickness of 50 μm to 1 mm, for example 100 μm, 200 μm or 500 μm. The selected thickness can depend in particular on the material of the membrane and the precise configuration of the absorption chamber.

Das Fluid ist insbesondere derart gewählt, dass die Röntgenstrahlung bei Durchgang zumindest teilweise absorbiert wird. The fluid is selected in particular in such a way that the X-ray radiation is at least partially absorbed when it passes through.

In bevorzugter Weise weist das Fluid einen Absorptionskoeffizienten für Röntgenstrahlung auf, welcher höher ist als Wasser. Das Fluid kann einer Suspension, vorzugsweise eine stabile Dispersion, aus einer Trägerflüssigkeit, beispielsweise Öl oder Wasser, und darin enthaltener Partikeln, welche bis zu wenige nm klein sein können, oder einer Lösung aus einem geeigneten Lösungsmittel und einem gelösten Stoff entsprechen. Das Material der Partikel bzw. des gelösten Stoffs ist dann insbesondere derart gewählt sind, dass er Röntgenstrahlung stark absorbiert. In vorteilhaften Ausbildungen ist das Fluid außerdem derart gewählt, dass es das Energiespektrum der Röntgenstrahlung möglichst wenig verändert, d.h. dass die Absorption der Röntgenstrahlung über den Energiebereich der Röntgenstrahlung möglichst gleichmäßig ist.Preferably, the fluid has an X-ray absorption coefficient which is higher than water. The fluid can be a suspension, preferably a stable dispersion, of a carrier liquid, for example oil or water, and particles contained therein, which can be as small as a few nm, or a solution of a suitable solvent and a solute. The material of the particles or of the dissolved substance is then selected in particular in such a way that it strongly absorbs X-rays. In advantageous embodiments, the fluid is also selected in such a way that it distorts the energy spectrum of the X-ray radiation as little as possible changes, ie that the absorption of the X-rays is as uniform as possible over the energy range of the X-rays.

Beispielsweise kann das Fluid Zinkbromid, insbesondere Zink(II)-Bromid (ZnBr2), Gadoliniumtrichlorid (GdCl3), Zinkchlorid, insbesondere Zink(II)-Chlorid (ZnCl2), Cerchlorid, insbesondere Cer(III)-Chlorid, (CeCl3), ein Eisenoxid, insbesondere Eisen(II,III)-Oxid (Fe3O4). Insbesondere ZnBr2, ZnCl2, GdCl3, oder CeCl3 sind dabei vorteilhaft gut löslich beispielsweise in Wasser, wobei insbesondere ZnBr2, ZnCl2 außerdem vergleichsweise besonders gute absorbierende Eigenschaften aufweisen. Fe3O4 ist löslich in sauren Lösungsmitteln. Alternativ kann auch eine eutektische Legierung aus Gallium, Indium und Zinn, beispielsweise Galinstan, als Fluid verwendet werden.For example, the fluid can be zinc bromide, particularly zinc(II) bromide (ZnBr2), gadolinium trichloride (GdCl3), zinc chloride, particularly zinc(II) chloride (ZnCl2), cerium chloride, particularly cerium(III) chloride, (CeCl3). Iron oxide, especially iron(II,III) oxide (Fe3O4). ZnBr2, ZnCl2, GdCl3 or CeCl3 in particular are advantageously readily soluble in water, for example, with ZnBr2 and ZnCl2 in particular also having comparatively particularly good absorbing properties. Fe3O4 is soluble in acidic solvents. Alternatively, a eutectic alloy of gallium, indium and tin, such as Galinstan, can be used as the fluid.

Die Absorptionskammer, insbesondere das mit dem Fluid befüllbare Volumen der Absorptionskammer, welches die Strahlendurchgangslänge der Röntgenstrahlung bestimmt, kann in Richtung der Strahleneinfallsrichtung beispielsweise eine maximale Höhe von bis zu 5mm, beispielsweise zwischen 50µm und 2mm, aufweisen. Die optimale Höhe kann vom Setup abhängig sein, in welchem die Vorrichtung eingesetzt werden soll. Die optimale Höhe kann insbesondere von der Absorptionsfähigkeit des genutzten Fluids, dem genutzten Emissionsspektrum der Röntgenstrahlung, vom Untersuchungsobjekt, oder vom Aufbau der Absorptionskammer abhängen.The absorption chamber, in particular the volume of the absorption chamber that can be filled with the fluid, which determines the beam passage length of the X-rays, can have a maximum height of up to 5 mm, for example between 50 μm and 2 mm, in the direction of the beam incidence. The optimal height may depend on the setup in which the device is to be used. The optimum level can depend in particular on the absorption capacity of the fluid used, the emission spectrum of the X-rays used, the object to be examined, or the structure of the absorption chamber.

Die Absorptionskammer, d.h. das mit dem Fluid befüllbare Volumen der Absorptionskammer, wird zumindest teilweise von der verformbaren Membran begrenzt. Insbesondere kann die Absorptionskammer zumindest an einer ersten Seite, welche der einfallenden Röntgenstrahlung zugewandt ist und/oder an einer dieser ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite, welche der einfallenden Röntgenstrahlung abgewandt ist, die flexible Membran aufweisen. Die Seite, welche zumindest die flexible, verformbare Membran aufweist, kann sich im Wesentlichen senkrecht zu einer Strahleneinfallsrichtung der Röntgenstrahlung erstrecken. In vorteilhaften Ausbildungen ist das mit dem Fluid befüllbare Volumen der Absorptionskammer zum Großteil durch die elastische Membran begrenzt. Die elastische Membran kann beispielsweise einen Hohlkörper bilden, welcher mit dem Fluid befüllbar ist. Der Hohlkörper kann beispielsweise im Wesentlichen quaderförmig sein, er kann jedoch auch eine komplexere Form annehmen. Beispielsweise kann der Hohlkörper in einem Schnitt entlang einer Längsachse der Absorptionskammer eine sanduhrenförmige Kontur annehmen, wobei mittig eine geringere Höhe vorgesehen ist als in den Randbereichen. Die Höhe erstreckt sich in diesem Fall dann insbesondere entlang der Strahleneinfallsrichtung der Röntgenstrahlung.The absorption chamber, i.e. the volume of the absorption chamber that can be filled with the fluid, is at least partially delimited by the deformable membrane. In particular, the absorption chamber can have the flexible membrane at least on a first side, which faces the incident X-ray radiation and/or on a second side opposite this first side, which faces away from the incident X-ray radiation. The side that has at least the flexible, deformable membrane can extend essentially perpendicularly to a direction of incidence of the x-ray radiation. In advantageous configurations, the volume of the absorption chamber that can be filled with the fluid is largely limited by the elastic membrane. The elastic membrane can form a hollow body, for example, which can be filled with the fluid. The hollow body can be essentially cuboid, for example, but it can also have a more complex shape. For example, the hollow body can assume an hourglass-shaped contour in a section along a longitudinal axis of the absorption chamber, with a lower height being provided in the middle than in the edge regions. In this case, the height then extends in particular along the direction of incidence of the x-ray radiation.

Weiterhin kann die Absorptionskammer an zumindest zwei gegenüberliegenden Seiten, welche sich parallel zu der Strahleneinfallsrichtung erstrecken, zwei feste Endstücke aufweisen, an welchen die flexible Membran befestigt ist und welche durch den Transport des Fluides in die oder aus der Absorptionskammer mittels der Pumpvorrichtung nicht verformbar sind. Die festen Endstücke können das mit dem Fluid befüllbare Volumen der Absorptionskammer beidseitig begrenzen. Zwischen den zwei festen Endstücken kann die verformbare Membran befestigt sein. Beispielsweise kann ein aus der verformbaren Membran gebildeter Hohlkörper beidseitig an den Endstücken befestigt sein und die festen Endstücke miteinander verbinden, so dass zwischen den festen Endstücken ein mit dem Fluid befüllbares Volumen vorgehalten wird. Die festen Endstücke können dann in einem Randbereich die maximale Höhe der Absorptionskammer bzw. des mit dem Fluid befüllbaren Volumens der Absorptionskammer, vorgeben. Bei einer derart ausgestalteten Absorptionskammer wird bei einem Transport von Fluid aus der Absorptionskammer eine stärkere Verformung der Absorptionskammer in einem mittigen Bereich, insbesondere eine Verringerung der Höhe der Absorptionskammer entlang der Strahleneinfallsrichtung, hervorrufbar sein, als in einem Randbereich der Absorptionskammer in der Nähe der Endstücke.Furthermore, the absorption chamber can have two fixed end pieces on at least two opposite sides, which extend parallel to the direction of incidence of the radiation, to which the flexible membrane is attached and which cannot be deformed by the transport of the fluid into or out of the absorption chamber by means of the pump device. The fixed end pieces can delimit the volume of the absorption chamber that can be filled with the fluid on both sides. The deformable membrane can be fixed between the two fixed end pieces. For example, a hollow body formed from the deformable membrane can be fastened to the end pieces on both sides and connect the fixed end pieces to one another, so that a volume that can be filled with the fluid is provided between the fixed end pieces. The fixed end pieces can then specify the maximum height of the absorption chamber or of the volume of the absorption chamber that can be filled with the fluid in an edge region. In an absorption chamber designed in this way, when fluid is transported out of the absorption chamber, greater deformation of the absorption chamber in a central area, in particular a reduction in the height of the absorption chamber along the direction of radiation incidence, can be caused than in an edge area of the absorption chamber in the vicinity of the end pieces.

Die flexible Membran kann beispielsweise durch eine Verklebung oder einen geeigneten Klemmmechanismus an den festen Endstücken befestigt sein.The flexible membrane can be attached to the fixed end pieces, for example, by means of an adhesive bond or a suitable clamping mechanism.

Die Endstücke können außerdem vorteilhaft der Befestigung der Absorptionskammer insgesamt dienen.The end pieces can also advantageously serve to secure the absorption chamber as a whole.

Die Endstücke können beispielsweise rechteckig oder elliptisch ausgebildet sein. Sie können auch eine anderweitige Form aufweisen.The end pieces can be rectangular or elliptical, for example. They can also have a different shape.

Die Absorptionskammer, insbesondere das mit dem Fluid befüllte Volumen der Absorptionskammer, kann in einer Projektion entlang der Strahleneinfallsrichtung eine längliche Grundfläche aufweisen, wobei die Ausdehnung entlang einer Achse senkrecht zur Strahleneinfallsrichtung kürzer ist als entlang einer dazu und zur Strahleneinfallsrichtung senkrecht verlaufenden weiteren Achse. In einer Ausbildungsvariante weist die Absorptionskammer, insbesondere das mit dem Fluid befüllte Volumen der Absorptionskammer, in einer Projektion entlang der Strahleneinfallsrichtung eine im Wesentlichen rechteckige Grundfläche auf. Dies ist bei einer fächerartigen Ausbreitung der Röntgenstrahlung vorteilhaft, wobei dann die längere Achse entlang der Auffächerung der Röntgenstrahlung, d.h. im Wesentlichen entlang des Fächerwinkels β, angeordnet ist.The absorption chamber, in particular the volume of the absorption chamber filled with the fluid, can have an elongate base area in a projection along the direction of incidence of the beam, with the extension along an axis perpendicular to the direction of incidence of the beam being shorter than along another axis running perpendicular thereto and to the direction of incidence of the beam. In one embodiment variant, the absorption chamber, in particular the volume of the absorption chamber filled with the fluid, has an essentially rectangular base area in a projection along the direction of incidence of the radiation. This is advantageous for a fan-like propagation of the X-ray radiation, in which case the longer axis along the Fanning of the X-ray radiation, ie essentially along the fan angle β, is arranged.

Die Pumpvorrichtung kann eine Pumpe sein, welche ausgebildet ist, das Fluid zu befördern. Die Pumpe kann beispielsweise als peristaltische Pumpe oder als anderweitige geeignete Pumpe ausgebildet sein. Die Pumpvorrichtung kann auch als Druckbehälter ausgebildet sein. Beispielsweise kann als Pumpvorrichtung eine Druckvorrichtung vorgesehen sein, welche einen Überdruck oder einen Unterdruck mit dem Fluid erzeugen kann, um den Transport von Fluid zwischen der Absorptionskammer und dem Vorratsbehälter zu bewirken. Es kann eine Pumpvorrichtung vorgesehen sein, welche bidirektional fördert, so dass vorteilhaft lediglich eine Fluidleitung für die Entnahme von zumindest Teilmengen des Fluid aus der Absorptionskammer und für das Befüllen der Absorptionskammer notwendig ist. Es sind jedoch auch andere Ausbildungsvarianten denkbar. Insbesondere kann auch für die Entnahme von Fluid aus der Absorptionskammer und für das Befüllen der Absorptionskammer mit dem Fluid zwei Fluidleitungen und ggf. auch zwei Pumpvorrichtungen vorgesehen sein.The pumping device can be a pump which is designed to convey the fluid. The pump can be designed, for example, as a peristaltic pump or as another suitable pump. The pumping device can also be designed as a pressure vessel. For example, a pressure device can be provided as the pump device, which can generate an overpressure or a negative pressure with the fluid in order to effect the transport of fluid between the absorption chamber and the reservoir. A pumping device can be provided which conveys bidirectionally, so that advantageously only one fluid line is required for removing at least partial quantities of the fluid from the absorption chamber and for filling the absorption chamber. However, other training variants are also conceivable. In particular, two fluid lines and possibly also two pump devices can also be provided for removing fluid from the absorption chamber and for filling the absorption chamber with the fluid.

Die Erfindung ermöglicht vorteilhaft, mit einfachen und zuverlässigen Mitteln die räumliche Intensitätsverteilung eines Röntgenstrahls räumlich und/oder zeitlich variabel zu verändern und dynamisch anzupassen. Vorteilhaft ist es mit Hilfe der Erfindung auch möglich, die räumliche Intensitätsverteilung des Röntgenstrahls in einer kurzen Zeit, beispielsweise relativ zu der Dauer einer Gantryrotation eine Computertomographie-Geräts, zu verändern. Vorteilhaft kann außerdem eine Strukturierung innerhalb der Absorptionskammer vermieden werden, wie sie beispielsweise bei Formfiltern umfassend Lamellenstrukturen oder ähnlichen zu finden ist. Dadurch kann beispielsweise eine Anfälligkeit für Artefakte reduziert werden, etwa Ringartefakte in der Computertomographie bei einer Strukturierung entlang der Rotationsachse.The invention advantageously enables the spatial intensity distribution of an x-ray beam to be varied spatially and/or temporally and adapted dynamically using simple and reliable means. It is also advantageously possible with the aid of the invention to change the spatial intensity distribution of the x-ray beam in a short time, for example relative to the duration of a gantry rotation of a computed tomography device. In addition, structuring within the absorption chamber can advantageously be avoided, as can be found, for example, in the case of shaped filters comprising lamellar structures or the like. As a result, for example, a susceptibility to artifacts can be reduced, such as ring artifacts in computed tomography when structuring along the axis of rotation.

Weiterhin kann in einer Ausbildungsvariante zwischen der Absorptionskammer und dem mit ihr verbundenen Vorratsbehälter zumindest ein Ventil angeordnet sein, durch das der Transport zwischen der Absorptionskammer und dem Vorratsbehälter regelbar ist. Ein oder eine Mehrzahl an Ventilen kann eine besonders feine und kontrollierte Regelung der zugeführten Menge an Fluid ermöglichen.Furthermore, in a variant embodiment, at least one valve can be arranged between the absorption chamber and the storage container connected to it, by means of which the transport between the absorption chamber and the storage container can be regulated. One or a plurality of valves can enable a particularly fine and controlled regulation of the amount of fluid supplied.

In einer weiteren Ausbildungsvariante der Vorrichtung ist die Absorptionskammer in eine Mehrzahl mit dem Fluid befüllte Teilvolumina unterteilt, zwischen welchen kein Fluidaustausch möglich ist, und welche jeweils über eine separate Fluidleitung mit einem zugehörigen Vorratsbehälter verbunden sind, wobei jeweils eine separat ansteuerbare Pumpvorrichtung für jedes Teilvolumen vorgesehen ist, welche bei Ansteuerung den Transport von Fluid zwischen dem Teilvolumen und dem zugehörigen Vorratsbehälter durch die zugehörige Fluidleitung bewirkt. Es kann ein gemeinsamer Vorratsbehälter oder auch separate Vorratsbehälter für jedes Teilvolumen vorgesehen sein. Vorteilhaft ist durch eine Unterteilung und insbesondere separat mögliche Befüllung mit Fluid oder Entnahme von Fluid das dem Teilvolumina eine flexiblere Anpassung und Verformung der Absorptionskammer möglich und damit auch eine flexiblere Anpassung des resultierenden Intensitätsprofils. Vorteilhaft sind auch asymmetrische Intensitätsprofile erleichtert möglich.In a further embodiment variant of the device, the absorption chamber is divided into a plurality of partial volumes filled with the fluid, between which no fluid exchange is possible, and which are each connected via a separate fluid line to an associated storage container, with a separately controllable pump device being provided for each partial volume is, which causes the transport of fluid between the partial volume and the associated reservoir through the associated fluid line when activated. A common storage container or also separate storage containers can be provided for each partial volume. Advantageously, a more flexible adjustment and deformation of the absorption chamber and thus also a more flexible adjustment of the resulting intensity profile is possible through a subdivision and in particular separately possible filling with fluid or removal of fluid. Asymmetrical intensity profiles are also advantageously possible in a simplified manner.

Die Trennwände zwischen den Teilvolumina können ebenfalls als verformbare Membran und unter Verwendung der bereits beschriebenen Materialien ausgebildet sein. Insbesondere können die Trennwände ein Material, beispielsweise einen Kunststoff, aufweisen, welcher Röntgenstrahlung wenig absorbiert.The partitions between the partial volumes can also be designed as a deformable membrane and using the materials already described. In particular, the partition walls can have a material, for example a plastic, which absorbs little X-ray radiation.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Röntgenbildgebungsgerät umfassend eine Röntgenquelle zur Aussendung von Röntgenstrahlung, einen in Gegenüberstellung zur Röntgenquelle angeordneten Röntgendetektor und eine Vorrichtung zur Anpassung der räumlichen Intensitätsverteilung gemäß einer der zuvor beschriebenen Varianten, wobei ein Untersuchungsobjekt zwischen der Röntgenquelle und dem Röntgendetektor anordenbar ist und die Vorrichtung innerhalb eines Strahlengangs der Röntgenstrahlung und zwischen der Röntgenquelle und dem Untersuchungsobjekt positioniert ist. Die Vorrichtung kann beispielsweise in vorteilhaften Ausbildungen in unmittelbarer Nähe zu einem Erzeugungspunkt der Röntgenstrahlung in der Röntgenquelle angeordnet. Vorteilhaft ist eine Anpassung der emittierten Röntgenstrahlung mittels der Vorrichtung ermöglicht, so dass eine optimale Bilddatenerzeugung, welche auf die Bildgebungsanwendung und auf den Patienten abstimmbar ist.The invention further relates to an X-ray imaging device comprising an X-ray source for emitting X-ray radiation, an X-ray detector arranged opposite the X-ray source and a device for adjusting the spatial intensity distribution according to one of the variants described above, wherein an examination object can be arranged between the X-ray source and the X-ray detector and the device is positioned within a beam path of the X-ray radiation and between the X-ray source and the examination object. In advantageous configurations, for example, the device can be arranged in the immediate vicinity of a point at which the X-rays are generated in the X-ray source. An adaptation of the emitted x-ray radiation is advantageously made possible by means of the device, so that an optimal generation of image data, which can be adapted to the imaging application and to the patient.

Sämtliche vorangehend in Bezug zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschriebenen Vorteile und Ausgestaltungen gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Röntgenbildgebungsgerät.All the advantages and configurations described above in relation to the device according to the invention apply correspondingly to the x-ray imaging device according to the invention.

Insbesondere kann das Röntgenbildgebungsgerät als Computertomographie-Gerät ausgebildet sein.In particular, the x-ray imaging device can be embodied as a computed tomography device.

Ein erfindungsgemäßes medizinische Bildgebungsgerät kann in anderen Ausbildungsvarianten auch als C-Bogen-Röntgengerät oder Dyna-CT ausgebildet sein oder ein anderes röntgenbasiertes Bildgebungsgerät mit einer Röntgenquelle zur Aussendung von Röntgenstrahlung sein.A medical imaging device according to the invention can also be embodied as a C-arm X-ray device or Dyna-CT in other configuration variants or be another X-ray-based imaging device with an X-ray source for emitting X-rays.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Anpassung einer räumlichen Intensitätsverteilung von Röntgenstrahlung umfassend die Schritte des Positionierens, des Bevorratens und des Ansteuerns.The invention also relates to a method for adapting a spatial intensity distribution of X-rays, comprising the steps of positioning, storing and controlling.

Im Schritt des Positionierens wird eine Vorrichtung zur Anpassung einer räumlichen Intensitätsverteilung gemäß einer der zuvor beschriebenen Varianten mit einer Absorptionskammer, welche mit einem Fluid befüllt ist, innerhalb eines Strahlengangs der Röntgenstrahlung positioniert, wobei die Wände der Absorptionskammer zumindest teilweise durch eine verformbare Membran gebildet sind, und die räumliche Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung nach Durchgang durch die Absorptionskammer durch die lokalen Durchgangslängen der Röntgenstrahlung durch die Absorptionskammer bestimmt ist.In the positioning step, a device for adjusting a spatial intensity distribution according to one of the previously described variants with an absorption chamber, which is filled with a fluid, is positioned within a beam path of the X-ray radiation, with the walls of the absorption chamber being formed at least partially by a deformable membrane, and the spatial intensity distribution of the x-rays after passage through the absorption chamber is determined by the local transit lengths of the x-rays through the absorption chamber.

Im Schritt des Bevorratens wird das Fluid in einem Vorratsbehälter, welcher mit der Absorptionskammer über zumindest eine Fluidleitung für einen Transport von Fluid zwischen der Absorptionskammer und dem Vorratsbehälter verbunden ist, bevorratet.In the storage step, the fluid is stored in a storage container, which is connected to the absorption chamber via at least one fluid line for transporting fluid between the absorption chamber and the storage container.

Im Schritt des Ansteuerns wird zumindest eine Pumpvorrichtung angesteuert, so dass ein Transports des Fluids zwischen der Absorptionskammer und dem Vorratsbehälter bewirkt und dadurch eine Verformung der Absorptionskammer hervorgerufen wird, durch welche die lokalen Durchgangslängen der Röntgenstrahlung durch die Absorptionskammer lokal angepasst werden. Dabei kann insbesondere eine Teilmenge des von der Absorptionskammer ursprünglich umfassen Fluidvolumens transportiert werden.In the actuation step, at least one pump device is actuated so that the fluid is transported between the absorption chamber and the reservoir and this causes a deformation of the absorption chamber, which locally adjusts the local passage lengths of the X-rays through the absorption chamber. In particular, a subset of the fluid volume originally comprised by the absorption chamber can be transported.

Sind mehrere Pumpvorrichtungen vorgesehen, kann das Ansteuern auch die separate Ansteuerung einer Mehrzahl an Pumpvorrichtungen umfassen. Ist ein oder mehrere Ventile vorgesehen, kann das Ansteuern außerdem die Ansteuerung des oder der Ventile umfassen.If several pump devices are provided, the actuation can also include the separate actuation of a plurality of pump devices. If one or more valves are provided, the actuation can also include the actuation of the valve or valves.

Vorteilhaft kann mittels des Verfahrens und unter Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung nach Durchgang der Röntgenstrahlung durch die Absorptionskammer dynamisch angepasst werden.Advantageously, the intensity distribution of the X-rays can be dynamically adapted by means of the method and using the device according to the invention after the X-rays have passed through the absorption chamber.

Im Rahmen der Erfindung können Merkmale, welche in Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung und/oder unterschiedliche Anspruchskategorien (Verfahren, Verwendung, Vorrichtung, System, Anordnung usw.) beschrieben sind, zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden. Beispielsweise kann ein Anspruch, der eine Vorrichtung betrifft, auch mit Merkmalen, die im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben oder beansprucht sind, weitergebildet werden und umgekehrt. Funktionale Merkmale eines Verfahrens können dabei durch entsprechend ausgebildete gegenständliche Komponenten ausgeführt werden. Neben den in dieser Anmeldung ausdrücklich beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind vielfältige weitere Ausführungsformen der Erfindung denkbar, zu denen der Fachmann gelangen kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, der durch die Ansprüche vorgegeben ist.Within the scope of the invention, features that are described in relation to different embodiments of the invention and/or different claim categories (method, use, device, system, arrangement, etc.) can be combined to form further embodiments of the invention. For example, a claim relating to a device can also be developed with features that are described or claimed in connection with a method, and vice versa. Functional features of a method can be implemented by appropriately designed physical components. In addition to the embodiments of the invention that are expressly described in this application, a wide variety of other embodiments of the invention are conceivable, which a person skilled in the art can arrive at without departing from the scope of the invention, which is defined by the claims.

Die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ schließt nicht aus, dass das betroffene Merkmal auch mehrfach vorhanden sein kann. Die Verwendung des Ausdrucks „aufweisen“ schließt nicht aus, dass die mittels des Ausdrucks „aufweisen“ verknüpften Begriffe identisch sein können. Beispielsweise weist das Computertomographiegerät das Computertomographiegerät auf. Die Verwendung des Ausdrucks „Einheit“ schließt nicht aus, dass der Gegenstand, auf den sich der Ausdruck „Einheit“ bezieht, mehrere Komponenten aufweisen kann, die räumlich voneinander separiert sind.The use of the indefinite article "a" or "an" does not rule out the possibility that the characteristic in question can also be present more than once. The use of the term "have" does not exclude that the terms linked by the term "have" can be identical. For example, the computed tomography device has the computed tomography device. The use of the term "unit" does not exclude that the item to which the term "unit" refers may have multiple components that are spatially separated from each other.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen unter Hinweis auf die beigefügten Figuren erläutert. Die Darstellung in den Figuren ist schematisch, stark vereinfacht und nicht zwingend maßstabsgetreu.The invention is explained below on the basis of embodiments with reference to the accompanying figures. The representation in the figures is schematic, greatly simplified and not necessarily true to scale.

Es zeigen:

1 eine beispielhafte Vorrichtung zur Anpassung einer räumlichen Intensitätsverteilung von Röntgenstrahlung gemäß einer ersten Ausführungsform und in einem ersten Betriebszustand,
2 die beispielhafte Vorrichtung zur Anpassung einer räumlichen Intensitätsverteilung von Röntgenstrahlung gemäß der ersten Ausführungsform und in einem zweiten Betriebszustand,
3 eine resultierende räumliche Intensitätsverteilung von Röntgenstrahlung nach Durchgang durch die beispielhafte Vorrichtung zur Anpassung einer räumlichen Intensitätsverteilung gemäß der ersten Ausführungsform im ersten und im zweiten Betriebs zustand,
4 eine beispielhafte Vorrichtung zur Anpassung einer räumlichen Intensitätsverteilung von Röntgenstrahlung gemäß einer zweiten Ausführungsform und in einem ersten Betriebszustand,
5 die beispielhafte Vorrichtung zur Anpassung einer räumlichen Intensitätsverteilung von Röntgenstrahlung gemäß der zweiten Ausführungsform und in einem zweiten Betriebszustand,
6 eine resultierende räumliche Intensitätsverteilung von Röntgenstrahlung nach Durchgang durch die beispielhafte Vorrichtung zur Anpassung einer räumlichen Intensitätsverteilung gemäß der zweiten Ausführungsform im ersten und im zweiten Betriebszustand,
7 ein beispielhaftes Röntgenbildgebungsgerät, und
8 ein schematischer Verfahrensablauf zur Anpassung einer räumlichen Intensitätsverteilung von Röntgenstrahlung.

Show it:

1 an exemplary device for adjusting a spatial intensity distribution of X-rays according to a first embodiment and in a first operating state,
2 the exemplary device for adjusting a spatial intensity distribution of X-rays according to the first embodiment and in a second operating state,
3 a resulting spatial intensity distribution of X-ray radiation after passage through the exemplary device for adjusting a spatial intensity distribution according to the first embodiment in the first and in the second operating state,
4 an exemplary device for adjusting a spatial intensity distribution of X-rays according to a second embodiment and in a first operating state,
5 the exemplary device for adjusting a spatial intensity distribution of X-rays according to the second embodiment and in a second operating state,
6 a resulting spatial intensity distribution of X-ray radiation after passage through the exemplary device for adjusting a spatial intensity distribution according to the second embodiment in the first and in the second operating state,
7 an exemplary X-ray imaging device, and
8th a schematic process flow for adjusting a spatial intensity distribution of X-rays.

1 zeigt eine beispielhafte Vorrichtung 21 zur Anpassung einer räumlichen Intensitätsverteilung von Röntgenstrahlung 15 gemäß einer ersten Ausführungsform und in einem ersten Betriebszustand S1. 1 shows an exemplary device 21 for adapting a spatial intensity distribution of X-ray radiation 15 according to a first specific embodiment and in a first operating state S1.

Die Vorrichtung 21 zur Anpassung einer räumlichen Intensitätsverteilung von Röntgenstrahlung 15 weist eine Absorptionskammer 29 zur Positionierung innerhalb eines Strahlengangs der Röntgenstrahlung 15 auf. Die Wände der Absorptionskammer 29 sind zumindest teilweise durch eine flexible Membran gebildet. Weiterhin ist die Absorptionskammer 29 vorzugsweise im Wesentlichen luftfrei mit einem Fluid 28 befüllt. Eine im Wesentlichen luftfreie Befüllung ermöglicht eine möglichst gut kontrollierbare Verformung der Absorptionskammer 29.The device 21 for adjusting a spatial intensity distribution of X-rays 15 has an absorption chamber 29 for positioning within a beam path of the X-rays 15 . The walls of the absorption chamber 29 are at least partially formed by a flexible membrane. Furthermore, the absorption chamber 29 is preferably filled with a fluid 28 in an essentially air-free manner. A substantially air-free filling enables a deformation of the absorption chamber 29 that can be controlled as well as possible.

Das Fluid kann Zinkbromid, insbesondere Zink(II)-Bromid (ZnBr2), Gadoliniumtrichlorid (GdCl3), Zinkchlorid, insbesondere Zink(II)-Chlorid (ZnCl2), Cerchlorid, insbesondere Cer(III)-Chlorid (CeCl3), ein Eisenoxid, insbesondere Eisen(II,III)-Oxid (Fe3O4), oder eine eutektische Legierung aus Gallium, Indium und Zinn aufweisen, beispielsweise Galinstan.The fluid can be zinc bromide, especially zinc(II) bromide (ZnBr2), gadolinium trichloride (GdCl3), zinc chloride, especially zinc(II) chloride (ZnCl2), cerium chloride, especially cerium(III) chloride (CeCl3), an iron oxide, in particular iron(II,III) oxide (Fe3O4), or a eutectic alloy of gallium, indium and tin, for example Galinstan.

Die flexible Membran kann ein thermoplastisches Elastomer, insbesondere thermoplastisches Polyurethan (TPU), oder Polymethylmethacrylate (PMMA) aufweisen.The flexible membrane can have a thermoplastic elastomer, in particular thermoplastic polyurethane (TPU), or polymethyl methacrylate (PMMA).

Die räumliche Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung 15 nach Durchgang durch die Absorptionskammer 29 ist bestimmt durch die lokalen Durchgangslängen der Röntgenstrahlung durch die Absorptionskammer 29, insbesondere durch das Fluid 28, mit welchem die Absorptionskammer befüllt ist. Je länger die lokale Durchgangslänge, desto stärker wird die Röntgenstrahlung 15 absorbiert.The spatial intensity distribution of the X-rays 15 after passing through the absorption chamber 29 is determined by the local passage lengths of the X-rays through the absorption chamber 29, in particular by the fluid 28 with which the absorption chamber is filled. The longer the local passage length, the stronger the x-ray radiation 15 is absorbed.

Die Vorrichtung 21 weist außerdem einen Vorratsbehälter 27 auf, welcher ausgebildet ist das Fluid 28 zu bevorraten, wobei die Absorptionskammer 29 mit dem Vorratsbehälter 27 über zumindest eine Fluidleitung 35 für einen Transport von Fluid 28 zwischen der Absorptionskammer 29 und dem Vorratsbehälter 27 verbunden ist.The device 21 also has a reservoir 27, which is designed to store the fluid 28, the absorption chamber 29 being connected to the reservoir 27 via at least one fluid line 35 for transporting fluid 28 between the absorption chamber 29 and the reservoir 27.

Weiterhin weist die Vorrichtung 21 eine ansteuerbare Pumpvorrichtung 33 auf, welche ausgebildet ist, bei Ansteuerung den Transport von Fluid zwischen der Absorptionskammer 29 und dem Vorratsbehälter 27 zu bewirken. In den Abbildungen ist das Fluid 28 nur im Vorratsbehälter 27 skizziert angedeutet, insbesondere um einen Füllstand vor und nach einem Transport einer Teilmenge des Fluids 28 zwischen der Absorptionskammer 29 und dem Vorratsbehälter 27 anzudeuten. Das Fluid 28 liegt ebenso in der Absorptionskammer 29 und der Fluidleitung 35 vor.Furthermore, the device 21 has a controllable pump device 33 which is designed to effect the transport of fluid between the absorption chamber 29 and the reservoir 27 when controlled. In the figures, the fluid 28 is only outlined in the reservoir 27 , in particular to indicate a fill level before and after a partial amount of the fluid 28 has been transported between the absorption chamber 29 and the reservoir 27 . Fluid 28 is also present in absorption chamber 29 and fluid line 35 .

In der gezeigten Ausführung ist die Pumpvorrichtung 33 insbesondere als bidirektional arbeitende Pumpe ausgebildet, welche über eine Fluidleitung sowohl einen Transport von Fluid hin zu der Absorptionskammer als auch weg von der Absorptionskammer bewirken kann. Es kann jedoch auch andere Ausführungsvarianten geben, welche separate Fluidleitungen für das Befüllen und die Entnahme vorsehen. Die Pumpvorrichtung 33 kann in anderen Ausbildungsvarianten auch in Form eines Druckbehälters ausgebildet sein.In the embodiment shown, the pumping device 33 is designed in particular as a bidirectionally operating pump which, via a fluid line, can cause fluid to be transported both to the absorption chamber and away from the absorption chamber. However, there can also be other design variants which provide separate fluid lines for filling and removal. In other variants, the pumping device 33 can also be designed in the form of a pressure vessel.

Für die Ansteuerung kann eine Steuereinheit 25 vorgesehen sein, welche ausgebildet ist die Pumpvorrichtung 33 anzusteuern.A control unit 25 which is designed to control the pump device 33 can be provided for the control.

Durch den Transport von Fluids 28 in die oder aus der Absorptionskammer 29 mittels der Pumpvorrichtung 33 ist eine Verformung der Absorptionskammer 29 hervorrufbar. Die Verformung führt zu einer Anpassung der lokalen Durchgangslängen der Röntgenstrahlung 15 durch die Absorptionskammer 29 und damit zu einer angepassten räumlichen Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung 15 nach Durchgang durch die Absorptionskammer 29.A deformation of the absorption chamber 29 can be brought about by the transport of fluids 28 into or out of the absorption chamber 29 by means of the pump device 33 . The deformation leads to an adjustment of the local passage lengths of the X-ray radiation 15 through the absorption chamber 29 and thus to an adjusted spatial intensity distribution of the X-ray radiation 15 after passage through the absorption chamber 29.

Betrachtet man wie in 1 angedeutet eine fächerförmige Ausbreitung der Röntgenstrahlung 15 ausgehend von einem hier vereinfacht als punktförmig angenommenen Erzeugungspunkt 13 der Röntgenstrahlung 15 in einer Röntgenquelle, so wird die die Vorrichtung 21 passierende Röntgenstrahlung 15 in Abhängigkeit des Fächerwinkels β geschwächt, d.h. absorbiert. Die Schwächung ist dabei insbesondere von der Länge des Pfades durch das absorbierende Fluid 28, d.h. von der lokalen Durchgangslänge, abhängig. Je nach Form der Absorptionskammer 29 können unterschiedliche Intensitätsprofile nach Durchgang der Röntgenstrahlung 15 durch die Absorptionskammer 29 erzeugt werden.Looking at as in 1 indicated a fan-shaped propagation of the X-rays 15 starting from a point of generation 13 of the X-rays 15 in an X-ray source assumed to be punctiform here, the X-rays 15 passing through the device 21 are weakened, ie absorbed, depending on the fan angle β. The weakening is in particular dependent on the length of the path through the absorbing fluid 28, ie on the local passage length. Depending on the shape of the absorption chamber 29, different intensity profiles can be generated after the x-ray radiation 15 has passed through the absorption chamber 29.

Im gezeigten Beispiel weist die Absorptionskammer 29 an zwei gegenüberliegenden Seiten, welche sich parallel zu der Strahleneinfallsrichtung erstrecken, zwei feste Endstücke 31 auf, an welchen die flexible Membran befestigt ist und welche durch den Transport des Fluides 28 in die oder aus der Absorptionskammer 29 mittels der Pumpvorrichtung 33 nicht verformbar sind. Die Strahleneinfallsrichtung kann dabei im Wesentlichen die Richtung der Röntgenstrahlung 15 ausgehend vom Erzeugungspunkts 13 der Röntgenstrahlung 15 entlang der zentralen Achse der Röntgenstrahlung beschreiben. Im gezeigten Fall erstreckt sich die Strahleneinfallsrichtung entlang der y-Achse.In the example shown, the absorption chamber 29 has two opposite sides, which extend parallel to the direction of incidence of the radiation, two fixed end pieces 31 to which the flexible membrane is attached and which cannot be deformed by the transport of the fluid 28 into or out of the absorption chamber 29 by means of the pumping device 33. The direction of incidence of the rays can essentially describe the direction of the X-rays 15 starting from the point of generation 13 of the X-rays 15 along the central axis of the X-rays. In the case shown, the direction of incidence of the rays extends along the y-axis.

Die festen Endstücke 31 können beispielsweise aus einem Metall, beispielsweise Aluminium, oder auch einem anderen Material, beispielsweise aus einem Kunststoff hergestellt sein, sofern die Endstücke 31 eine ausreichende mechanische Stabilität aufweisen.The fixed end pieces 31 can, for example, be made of a metal, for example aluminum, or another material, for example a plastic, provided that the end pieces 31 have sufficient mechanical stability.

Die zwei feste Endstücke 31 sind durch die flexible Membran verbunden, derart dass zwischen den zwei Endstücken 31 ein mit dem Fluid 28 befüllbares Volumen vorgehalten ist, welches zumindest teilweise durch die flexible Membran begrenzt ist. Die Absorptionskammer 29 weist an einer ersten Seite, welche der einfallenden Röntgenstrahlung 15 zugewandt ist und an einer dieser ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite, welche der einfallenden Röntgenstrahlung 15 abgewandt ist, die flexible Membran auf. Die flexible Membran kann beispielsweise einen Hohlkörper ausbilden, welcher die beiden festen Endstücke 31 verbindet und welcher beidseitig an den zwei festen Endstücken 31 befestigt ist. Insbesondere kann das mit dem Fluid 28 befüllbare Volumen seitlich durch die zwei festen Endstücke 31 und abgesehen davon allseitig von der flexiblen Membran begrenzt sein. In dem gezeigten Fall bildet die elastische Membran einen Hohlkörper mit einer länglichen, im Wesentlichen rechteckigen Grundfläche. Der Hohlkörper kann in einem Ursprungszustand im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet sein. Er kann jedoch auch in einem Querschnitt entlang einer Längsachse, in 1 der x-Achse, bereits in einem Ursprungszustand eine sanduhrenförmige Kontur aufweisen, so dass mittig eine geringere Höhe der Absorptionskammer entlang der Strahleneinfallsrichtung resultiert.The two fixed end pieces 31 are connected by the flexible membrane in such a way that a volume that can be filled with the fluid 28 is reserved between the two end pieces 31 and is at least partially delimited by the flexible membrane. The absorption chamber 29 has the flexible membrane on a first side which faces the incident X-ray radiation 15 and on a second side opposite this first side which faces away from the incident X-ray radiation 15 . The flexible membrane can, for example, form a hollow body which connects the two fixed end pieces 31 and which is fastened to the two fixed end pieces 31 on both sides. In particular, the volume that can be filled with the fluid 28 can be delimited laterally by the two fixed end pieces 31 and apart from that on all sides by the flexible membrane. In the case shown, the elastic membrane forms a hollow body with an elongate, essentially rectangular base area. In its original state, the hollow body can be essentially cuboid. However, it can also be seen in a cross section along a longitudinal axis, in 1 the x-axis, already have an hourglass-shaped contour in an original state, so that a lower height of the absorption chamber results in the middle along the direction of incidence of the radiation.

Ein Befestigen der flexiblen Membran kann beispielsweise ein Verkleben der flexiblen Membran mit den Endstücken oder ein Einspannen der flexiblen Membran mittels eines geeigneten Klemmmechanismus an den festen Endstücken 31 umfassen.Fastening the flexible membrane can include, for example, gluing the flexible membrane to the end pieces or clamping the flexible membrane to the fixed end pieces 31 by means of a suitable clamping mechanism.

Insbesondere ist vorteilhaft, dass das mit dem Fluid 28 befüllbare Volumen der Absorptionskammer 29, abgesehen von der zumindest einen Fluidleitung 35, fluiddicht abgeschlossen ist, so dass kein Fluid 28 unkontrolliert aus der Absorptionskammer 29 austreten kann.In particular, it is advantageous that the volume of the absorption chamber 29 that can be filled with the fluid 28 is sealed in a fluid-tight manner, apart from the at least one fluid line 35, so that no fluid 28 can escape from the absorption chamber 29 in an uncontrolled manner.

In der gezeigten Ausführungsform weist die Absorptionskammer 29, insbesondere das mit dem Fluid befüllte Volumen der Absorptionskammer 29, in einer Projektion entlang der Strahleneinfallsrichtung eine längliche Grundfläche auf, wobei die Ausdehnung entlang einer Achse senkrecht zur Strahleneinfallsrichtung, hier entlang der z-Achse, kürzer ist als entlang einer dazu und zur Strahleneinfallsrichtung senkrecht verlaufenden weiteren Achse, hier der x-Achse. Dies ist bei einer fächerartigen Ausbreitung der Röntgenstrahlung vorteilhaft, wobei dann die längere Achse entlang der Auffächerung der Röntgenstrahlung, d.h. im Wesentlichen entlang des Fächerwinkels β, angeordnet ist. In der gezeigten Variante weist die Absorptionskammer 29, insbesondere das mit dem Fluid befüllte Volumen der Absorptionskammer 29, in einer Projektion entlang der Strahleneinfallsrichtung eine im Wesentlichen rechteckige Grundfläche auf. Es können aber davon abweichende Projektionen möglich sein.In the embodiment shown, the absorption chamber 29, in particular the volume of the absorption chamber 29 filled with the fluid, has an elongate base area in a projection along the direction of incidence of the beam, with the extent along an axis perpendicular to the direction of incidence of the beam, here along the z-axis, being shorter than along a further axis running perpendicular to it and to the direction of incidence of the beam, here the x-axis. This is advantageous in the case of a fan-like propagation of the X-ray radiation, in which case the longer axis is arranged along the fan-out of the X-ray radiation, i.e. essentially along the fan angle β. In the variant shown, the absorption chamber 29, in particular the volume of the absorption chamber 29 filled with the fluid, has an essentially rectangular base area in a projection along the direction of incidence of the radiation. However, different projections may be possible.

Die Oberflächen des mit dem Fluid 28 befüllbaren Volumens der Absorptionskammer 29 verlaufen in der gezeigten Ausführungsvariante symmetrisch zwischen den beiden festen Endstücken 31. Bei einer zentralen Positionierung der Absorptionskammer 29 relativ zu der zentralen Achse der emittierten Röntgenstrahlung 15 resultiert dies in einer ebenfalls zum Zentralstrahl symmetrischen räumlichen Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung nach Durchgang durch die Absorptionskammer. Der Photonenfluss ϕ ist dann am höchsten für den Zentralstrahl und fällt symmetrisch zu den Rändern des Fächerstrahls hin ab.In the embodiment variant shown, the surfaces of the volume of the absorption chamber 29 that can be filled with the fluid 28 run symmetrically between the two fixed end pieces 31. With a central positioning of the absorption chamber 29 relative to the central axis of the emitted X-ray radiation 15, this results in a spatial arrangement that is also symmetrical to the central beam Intensity distribution of the X-rays after passing through the absorption chamber. The photon flux ϕ is then highest for the central beam and decreases symmetrically towards the edges of the fan beam.

2 zeigt die Vorrichtung 21, welche in 1 in einem ersten Betriebszustand S1 gezeigt ist, in einem zweiten, davon abweichenden Betriebszustand S2. 2 shows the device 21, which in 1 is shown in a first operating state S1, in a second, different operating state S2.

Dazu wurde mittels der Pumpvorrichtung 33 als Reaktion auf eine Ansteuerung mittels der Steuereinheit 25, eine Teilmenge des Fluids 28 aus der Absorptionskammer 29 in den Vorratsbehälter 27 transportiert. Dies führt zu einer Reduzierung des Volumens und einer Verformung der Absorptionskammer 29, was durch die zumindest teilweise flexible Ausgestaltung der Wände durch eine verformbare Membran ermöglicht ist. Die Form der Oberfläche des mit dem Fluid 28 befüllbaren Volumens der Absorptionskammer 29 verändert sich derart, dass die Röntgenstrahlung 15 einen kürzeren Weg durch das Fluid 28 zurücklegen als im ersten Zustand S1.For this purpose, a subset of the fluid 28 was transported from the absorption chamber 29 into the reservoir 27 by means of the pump device 33 in response to activation by the control unit 25 . This leads to a reduction in the volume and a deformation of the absorption chamber 29, which is made possible by the at least partially flexible configuration of the walls by a deformable membrane. The shape of the surface of the volume of the absorption chamber 29 that can be filled with the fluid 28 changes in such a way that the x-ray radiation 15 travels a shorter path through the fluid 28 than in the first state S1.

Die resultierenden räumlichen Intensitätsprofile im Zustand S1 und S2 sind in 3 schematisch skizziert. Im Zustand S2 resultiert ein im Vergleich zum Zustand S2 breiteres Profil des Photonenflusses ϕ, dessen Maximalfluss außerdem höher als im ersten Zustand S1 ist.The resulting spatial intensity profiles in state S1 and S2 are in 3 schematic sketched. In state S2, the profile of the photon flux φ is broader than in state S2, the maximum flux of which is also higher than in the first state S1.

Weiterhin ist in der beispielhaft gezeigten Ausbildungsvariante in 1 und 2 zwischen der Absorptionskammer 29 und dem mit ihr verbundenen Vorratsbehälter 27 ein optionales Ventil 36 angedeutet, durch das der Transport zwischen der Absorptionskammer 29 und dem Vorratsbehälter 27 regelbar ist. Das Ventil 36 kann insbesondere ebenfalls mittels der Steuereinheit 25 regelbar sein und einen möglichst kontrollierten Transport von Fluid 28 unterstützen.Furthermore, in the training variant shown as an example in 1 and 2 an optional valve 36 is indicated between the absorption chamber 29 and the storage container 27 connected to it, by means of which the transport between the absorption chamber 29 and the storage container 27 can be regulated. In particular, the valve 36 can likewise be regulated by means of the control unit 25 and support the most controlled possible transport of fluid 28 .

4 und 5 zeigen eine weitere Ausführungsvariante der Vorrichtung 21 in einem ersten Betriebszustand S3 und einem zweiten Betriebszustand S4. 4 and 5 show a further embodiment variant of the device 21 in a first operating state S3 and a second operating state S4.

In dieser Ausführungsvariante ist die Absorptionskammer 29, im Gegensatz zu der in den 1 und 2 gezeigten Variante, in eine Mehrzahl mit dem Fluid befüllte Teilvolumina 41,42,43 unterteilt ist, zwischen welchen kein Fluidaustausch möglich ist. Im gezeigten Fall ist die Absorptionskammer 29 in drei mit dem Fluid 28 befüllbare Teilvolumina unterteilt. Es kann auch eine andere Anzahl an Teilvolumina sein. Die Trennwände der Trennwände ebenfalls als flexible Membran ausgebildet sein und insbesondere ein wenig absorbierendes Material aufweisen. Insbesondere ist jedes Teilvolumen 41,42,43 über eine separate Fluidleitung 35 mit einem zugehörigen Vorratsbehälter 27 verbunden. Dies kann ein gemeinsamer Vorratsbehälter 27 für alle Teilvolumina 41,42,43 sein. Es könnten jedoch auch separate Vorratsbehälter 27 für jedes Teilvolumen 41,42,43 vorgesehen sein. Weiterhin ist jeweils eine separat ansteuerbare Pumpvorrichtung 33 für jedes Teilvolumen 41,42,43 vorgesehen, welche bei Ansteuerung den Transport von Fluids 28 zwischen dem Teilvolumen 41,42,43 und dem zugehörigen Vorratsbehälter 27 durch die zugehörige Fluidleitung 35 bewirkt.In this embodiment, the absorption chamber 29, in contrast to that in the 1 and 2 variant shown, is divided into a plurality of partial volumes 41,42,43 filled with the fluid, between which no fluid exchange is possible. In the case shown, the absorption chamber 29 is divided into three partial volumes that can be filled with the fluid 28 . It can also be a different number of partial volumes. The dividing walls of the dividing walls can also be designed as a flexible membrane and in particular have a little absorbent material. In particular, each partial volume 41 , 42 , 43 is connected to an associated reservoir 27 via a separate fluid line 35 . This can be a common reservoir 27 for all partial volumes 41,42,43. However, separate reservoirs 27 could also be provided for each partial volume 41,42,43. Furthermore, a separately controllable pump device 33 is provided for each partial volume 41,42,43, which causes the transport of fluids 28 between the partial volume 41,42,43 and the associated reservoir 27 through the associated fluid line 35 when activated.

Durch die Mehrzahl an Teilvolumina können auch asymmetrische räumliche Intensitätsverteilungen nach Durchgang der Röntgenstrahlung 15 durch die Absorptionskammer 29 ermöglicht werden.As a result of the plurality of partial volumes, asymmetrical spatial intensity distributions can also be made possible after the x-ray radiation 15 has passed through the absorption chamber 29 .

In 5 ist die Ausführungsvariante in einem zweiten Betriebszustand S4 zu sehen nachdem ausgehen vom Zustand S3 ein Transport von Fluid 28 aus den Teilvolumen mittels der Pumpvorrichtungen 33 bewirkt wurde, wobei das resultierende Volumen von Teilvolumen 41 und 43 ungleich ist. Dadurch kann ein asymmetrischer Oberflächenverlauf des mit dem Fluid 28 befüllbaren Gesamtvolumens der Absorptionskammer 29 hervorgerufen werden.In 5 the embodiment variant can be seen in a second operating state S4 after, starting from state S3, fluid 28 was transported from the partial volumes by means of the pump devices 33, with the resulting volume of partial volumes 41 and 43 being unequal. As a result, an asymmetrical surface profile of the total volume of the absorption chamber 29 that can be filled with the fluid 28 can be brought about.

In 6 sind die resultierenden räumlichen Intensitätsprofile im Zustand S3 und S4 schematisch skizziert. Im Zustand S4 resultiert ein im Vergleich zum Zustand S1 entlang der x-Richtung verschobenes Intensitätsprofil umfassend ein ebenfalls verschobenes Maximum des Photonenflusses ϕ, wobei außerdem der Maximalfluss insgesamt höher ist als im ersten Zustand S3.In 6 the resulting spatial intensity profiles in state S3 and S4 are sketched schematically. In state S4, an intensity profile that is shifted along the x-direction compared to state S1 results, including a likewise shifted maximum of the photon flux φ, with the maximum flux also being higher overall than in the first state S3.

7 zeigt ein beispielhaftes Röntgenbildgebungsgerät 1, welches eine Röntgenquelle 11 zur Aussendung von Röntgenstrahlung 15, einen in Gegenüberstellung zur Röntgenquelle 11 angeordneten Röntgendetektor 2 und eine Vorrichtung 21 zur Anpassung der räumlichen Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung 15 gemäß einer der zuvor beschriebenen Varianten umfasst. Dabei kann ein Untersuchungsobjekt 9 zwischen der Röntgenquelle 11 und dem Röntgendetektor 2 angeordnet werden, wobei die Vorrichtung 21 innerhalb eines Strahlengangs der Röntgenstrahlung 15 und zwischen der Röntgenquelle 11 und dem Untersuchungsobjekt 9 positioniert ist. 7 shows an exemplary X-ray imaging device 1, which comprises an X-ray source 11 for emitting X-rays 15, an X-ray detector 2 arranged opposite the X-ray source 11, and a device 21 for adjusting the spatial intensity distribution of the X-rays 15 according to one of the variants described above. In this case, an examination object 9 can be arranged between the x-ray source 11 and the x-ray detector 2 , with the device 21 being positioned within a beam path of the x-ray radiation 15 and between the x-ray source 11 and the examination object 9 .

Das Röntgenbildgebungsgerät 1 ist insbesondere als Computertomographie-Gerät (CT-Gerät) ausgebildet, wobei die Röntgenquelle 11 und der Röntgendetektor 28 um eine Rotationsachse 7, die sich zwischen der Röntgenquelle 11 und dem Röntgendetektor 2 befindet, drehbar angeordnet sind.The x-ray imaging device 1 is designed in particular as a computed tomography device (CT device), the x-ray source 11 and the x-ray detector 28 being arranged such that they can rotate about an axis of rotation 7 that is located between the x-ray source 11 and the x-ray detector 2 .

Das Computertomographiegerät 1 weist eine Gantry 20 mit einen Drehkranz 3 und einen stationären Tragrahmen 5 auf. Der Drehkranz 3 ist bezüglich der Rotationsachse 7 relativ zu dem stationären Tragrahmen 5 drehbar gelagert. Optional ist der Drehkranz 3 zusätzlich relativ zu dem stationären Tragrahmen 5 kippbar gelagert. Im Betrieb des CT-Geräts 1 ist das Untersuchungsobjekt 9, hier der Patient, derart in dem vom Drehkranz 3 umgebenen Raum positioniert, dass die Rotationsachse 7 durch das Untersuchungsobjekt 9 verläuft. Auf dem Drehkranz 3 ist unter anderem eine Röntgenquelle 11 angeordnet, welche ausgehend von einem als punktförmig im Verhältnis zu den Abmessungen der Bildgebungseinrichtung angenommenen Erzeugungspunkt 13 Röntgenstrahlung 15 erzeugt. Der Strahlengang der Röntgenstrahlung 15 verläuft dabei vom Erzeugungspunkt 13 aus fächerförmig in Richtung des Untersuchungsobjekts 9.The computed tomography device 1 has a gantry 20 with a slewing ring 3 and a stationary support frame 5 . The slewing ring 3 is rotatably mounted with respect to the axis of rotation 7 relative to the stationary support frame 5 . Optionally, the slewing ring 3 is also mounted such that it can be tilted relative to the stationary support frame 5 . When the CT device 1 is in operation, the examination object 9 , here the patient, is positioned in the space surrounded by the turntable 3 in such a way that the axis of rotation 7 runs through the examination object 9 . Arranged on the slewing ring 3 is, inter alia, an x-ray source 11 which generates x-ray radiation 15 starting from a generation point 13 which is assumed to be punctiform in relation to the dimensions of the imaging device. The beam path of the X-ray radiation 15 runs in a fan shape from the point of generation 13 in the direction of the examination object 9.

Das CT-Gerät 1 weist nun eine Vorrichtung 21 zum Anpassen einer räumlichen Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung 15 auf, welche in unmittelbarer Nähe zum Erzeugungspunkt 13 der Röntgenstrahlung 15 angeordnet ist. Die Vorrichtung 21, insbesondere die Pumpvorrichtung 33 der Vorrichtung 21 ist über eine Steuereinheit 25 ansteuerbar.The CT device 1 now has a device 21 for adjusting a spatial intensity distribution of the X-rays 15 , which is arranged in the immediate vicinity of the point 13 of the generation of the X-rays 15 . The device 21, in particular the pumping device 33 of the device 21, can be controlled via a control unit 25.

Das CT-Gerät 1 weist ferner die tunnelförmige Öffnung 8 auf. In die tunnelförmige Öffnung 8 ist das Untersuchungsobjekt 9 einführbar. In der tunnelförmigen Öffnung 8 befindet sich der Akquisitionsbereich 4. In dem Akquisitionsbereich 4 ist ein abzubildender Bereich des Untersuchungsobjekts 9 derart positionierbar, dass die Röntgenstrahlung 15 von der Röntgenquelle 11 zu dem abzubildenden Bereich gelangen kann und nach einer Wechselwirkung mit dem abzubildenden Bereich zu dem Strahlungsdetektor 2 gelangen kann.The CT device 1 also has the tunnel-shaped opening 8 . The examination object 9 can be introduced into the tunnel-shaped opening 8 . The acquisition region 4 is located in the tunnel-shaped opening 8. A region of the examination object 9 to be imaged can be positioned in the acquisition region 4 in such a way that the X-ray radiation 15 can reach the region to be imaged from the X-ray source 11 and, after interacting with the region to be imaged, to the radiation detector 2 can reach.

Das CT-Gerät 1 weist ferner die Patientenlagerungsvorrichtung 10 mit dem Lagerungssockel 14 und der Lagerungsplatte 12 zur Lagerung des Untersuchungsobjekts 9 auf. Die Lagerungsplatte 12 ist derart relativ zu dem Lagerungssockel 14 bewegbar an dem Lagerungssockel 14 angeordnet, dass die Lagerungsplatte 12 in einer Längsrichtung der Lagerungsplatte 12, insbesondere im Wesentlichen entlang der Rotationsachse 7, in den Akquisitionsbereich 4 einführbar ist.The CT device 1 also has the patient positioning device 10 with the positioning base 14 and the positioning plate 12 for positioning the examination subject 9 . The bearing plate 12 is arranged on the bearing base 14 such that it can be moved relative to the bearing base 14 such that the bearing plate 12 can be inserted into the acquisition region 4 in a longitudinal direction of the bearing plate 12, in particular essentially along the axis of rotation 7 .

Das CT-Gerät 1 weist ferner die Positioniermodul PF auf. Das Ansteuerungsmodul PF kann ausgebildet sein die Vorrichtung 21 oder zumindest die Absorptionskammer 29 der Vorrichtung 21 relativ zu der Röntgenquelle 11 zu positionieren. Das Positioniermodul kann ebenfalls über die Steuereinheit 25 ansteuerbar sein.The CT device 1 also has the positioning module PF. The control module PF can be designed to position the device 21 or at least the absorption chamber 29 of the device 21 relative to the x-ray source 11 . The positioning module can also be controlled via the control unit 25 .

Das CT-Gerät 1 weist ferner die Steuerungsvorrichtung C0 auf, die zum Steuern des CT-Geräts 1 ausgebildet ist. Die Steuerungsvorrichtung C0 weist die Steuerungseinheit 25, das computerlesbare Medium C2 und das Prozessorsystem C6 auf. Die Steuerungsvorrichtung C0, insbesondere die Steuerungseinheit 25, wird von einem Datenverarbeitungssystem, welches einen Computer aufweist, gebildet. Die Steuerungsvorrichtung C0 weist die Bildrekonstruktionseinrichtung C4 auf. Mittels der Bildrekonstruktionseinrichtung C4 kann basierend auf den Akquisitionsdaten des Röntgendetektors 2 ein medizinischer Bilddatensatz rekonstruiert werden.The CT device 1 also has the control device C0 which is designed to control the CT device 1 . The control device C0 has the control unit 25, the computer-readable medium C2 and the processor system C6. The control device C0, in particular the control unit 25, is formed by a data processing system which has a computer. The control device C0 has the image reconstruction device C4. A medical image data record can be reconstructed based on the acquisition data of the x-ray detector 2 by means of the image reconstruction device C4.

Das CT-Gerät 1 weist ferner eine Eingabevorrichtung C8 und eine Ausgabevorrichtung C9 auf, welche jeweils mit der Steuerungsvorrichtung C0 verbunden sind. Die Eingabevorrichtung C8 ist zum Eingeben von Steuerungs-Informationen, z. B. Bildrekonstruktionsparametern, Untersuchungsparametern oder ähnliches, ausgebildet. Die Ausgabevorrichtung C9 ist insbesondere zum Ausgeben von Steuerungs-Informationen, Bildern und/oder akustischen Signalen ausgebildet.The CT apparatus 1 further includes an input device C8 and an output device C9, each of which is connected to the control device C0. The input device C8 is for entering control information, e.g. B. image reconstruction parameters, examination parameters or the like. The output device C9 is designed in particular to output control information, images and/or acoustic signals.

8 zeigt ein schematische Flussdiagramm eines Verfahrens zur Anpassung einer räumlichen Intensitätsverteilung von Röntgenstrahlung 15. Das Verfahren umfasst die Schritte:

- Positionieren ST1 einer Vorrichtung 21 gemäß der zuvor beschriebenen Varianten mit einer Absorptionskammer 29, welche mit einem Fluid 28 befüllt ist, innerhalb eines Strahlengangs der Röntgenstrahlung 15, wobei die Wände der Absorptionskammer 29 zumindest teilweise durch eine flexible Membran gebildet sind, und die räumliche Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung 15 nach Durchgang durch die Absorptionskammer 29 durch die lokalen Durchgangslängen der Röntgenstrahlung 15 durch die Absorptionskammer 29 bestimmt ist,
- Bevorraten ST2 des Fluids 28 in einem Vorratsbehälter 27, welcher mit der Absorptionskammer 29 über zumindest eine Fluidleitung 35 für einen Transport von Fluid 28 zwischen der Absorptionskammer 29 und dem Vorratsbehälter 27 verbunden ist, und
- Ansteuern ST3 zumindest einer Pumpvorrichtung 33 und damit Bewirken eines Transports von Fluid 28 zwischen der Absorptionskammer 29 und dem Vorratsbehälter 27, wodurch eine Verformung der Absorptionskammer 29 hervorgerufen wird, durch welche die lokalen Durchgangslängen der Röntgenstrahlung 15 durch die Absorptionskammer 29 lokal angepasst werden.

8th shows a schematic flow diagram of a method for adjusting a spatial intensity distribution of X-rays 15. The method comprises the steps:

- Positioning ST1 of a device 21 according to the variants described above with an absorption chamber 29, which is filled with a fluid 28, within a beam path of the X-ray radiation 15, the walls of the absorption chamber 29 being at least partially formed by a flexible membrane, and the spatial intensity distribution of the X-ray radiation 15 after passage through the absorption chamber 29 is determined by the local passage lengths of the X-ray radiation 15 through the absorption chamber 29,
- Storage ST2 of the fluid 28 in a reservoir 27 which is connected to the absorption chamber 29 via at least one fluid line 35 for transporting fluid 28 between the absorption chamber 29 and the reservoir 27, and
- Activation ST3 of at least one pump device 33 and thus effecting a transport of fluid 28 between the absorption chamber 29 and the reservoir 27, which causes a deformation of the absorption chamber 29, through which the local passage lengths of the X-ray radiation 15 through the absorption chamber 29 are locally adapted.

Das Ansteuern kann auch umfassen, dass mehrere Pumpvorrichtungen 33 angesteuert werden, sofern beispielweise mehrere separate Teilvolumen 41,42,43 in der Absorptionskammer 29 vorgesehen sind, welche jeweils separat mittels einer Pumpvorrichtung befüllt oder zumindest teilweise entleert werden können. Das Ansteuern kann auch das Regeln eines zusätzlich vorgesehenen Ventils umfassen, welches zwischen dem Vorratsbehälter 27 und der Absorptionskammer 29 vorgesehen ist.The actuation can also include that several pump devices 33 are actuated if, for example, several separate partial volumes 41,42,43 are provided in the absorption chamber 29, which can each be filled or at least partially emptied separately by means of a pump device. The actuation can also include the regulation of an additionally provided valve, which is provided between the storage container 27 and the absorption chamber 29 .

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

WO 2019161953 A1 [0006]

Claims

Having a device (21) for adjusting a spatial intensity distribution of X-rays (15). - An absorption chamber (29) for positioning within a beam path of the X-rays (15), which is filled with a fluid (28), the walls of the absorption chamber being at least partially formed by a deformable membrane and the spatial intensity distribution of the X-rays (15) after passage through the absorption chamber (29) is determined by the local passage lengths of the X-ray radiation through the absorption chamber (29), - a reservoir (27) designed to store the fluid (28), the absorption chamber (29) being connected to the reservoir (27) via at least one fluid line (35) for transporting fluid (28) between the absorption chamber (29) and the reservoir (27) is connected, and - at least one controllable pumping device (33), which is designed to effect the transport of fluid between the absorption chamber (29) and the reservoir (27) when controlled, so that the transport of fluid (28) into or out of the absorption chamber (29) a deformation of the absorption chamber (29) can be brought about by means of the pumping device (33) in order to adapt the local passage lengths of the X-rays (15) through the absorption chamber (29).

Device according to claim 1 , wherein the absorption chamber (29) has the deformable membrane at least on a first side, which faces the incident X-rays (15) and/or on a second side opposite this first side, which faces away from the incident X-rays (15).

Device (21) according to one of Claims 1 or 2 , wherein the absorption chamber (29) has on at least two opposite sides, which extend parallel to the direction of incidence of the radiation, two fixed end pieces (31) to which the deformable membrane is attached and which, by the transport of fluid (28) in or out of the absorption chamber (29) cannot be deformed by means of the pumping device (33).

Device (21) according to claim 3 , wherein the deformable membrane forms a hollow body which is fixed between the two end pieces (31) and which can be filled with the fluid (28).

Device (21) according to one of Claims 1 until 4 , wherein the volume of the absorption chamber (29) filled with the fluid (28) has an elongate base area in a projection along the direction of incidence of the radiation.

Device (21) according to one of Claims 1 until 5 , wherein the flexible membrane comprises a thermoplastic elastomer, in particular thermoplastic polyurethane (TPU), or polymethyl methacrylate (PMMA).

Device (21) according to one of Claims 1 until 6 wherein the fluid (28) comprises zinc bromide, gadolinium trichloride, zinc chloride, cerium chloride, an iron oxide or a eutectic alloy of gallium, indium and tin.

Device (21) according to one of Claims 1 until 7 , wherein the absorption chamber (29) is divided into a plurality of sub-volumes (41,42,43) filled with the fluid (28), between which no fluid exchange is possible, and which each have a separate fluid line (35) with an associated storage container ( 27) are connected, with a separately controllable pump device (33) being provided for each partial volume (41,42,43) which, when controlled, transports fluid (28) between the partial volume (41,42,43) and the associated Reservoir (27) caused by the associated fluid line (35).

X-ray imaging device (1) comprising an X-ray source (11) for emitting X-rays (15), an X-ray detector (2) arranged opposite the X-ray source (11) and a device (21) according to one of Claims 1 until 8th , wherein an examination object (9) can be arranged between the X-ray source (11) and the X-ray detector (28) and the device (21) is positioned within a beam path of the X-ray radiation (15) and between the X-ray source (11) and the examination object (9). .

X-ray imaging device (1) according to claim 9 , wherein the X-ray imaging device (1) is designed as a computed tomography device, wherein the X-ray source (11) and the X-ray detector (2) rotate about an axis of rotation (7) of the computed tomography device, which is located between the X-ray source (11) and the X-ray detector (2 ) is located, are rotatably arranged.

Method for adjusting a spatial intensity distribution of X-rays (15), comprising the steps - positioning (ST1) a device (21) according to one of Claims 1 until 8th with an absorption chamber (29), which is filled with a fluid (28), within a beam path of the X-rays (15), the walls of the absorption chamber (29) being formed at least partially by a deformable membrane, and the spatial intensity distribution of the X-rays ( 15) after passage through the absorption chamber (29) is determined by the local passage lengths of the X-ray radiation (15) through the absorption chamber (29), - storing (ST2) the fluid (28) in a storage container (27) which is connected to the absorption chamber (29) via at least one fluid line (35) for a transport of fluid (28) between the absorption chamber (29) and the storage container (27), - activating (ST3) at least one pumping device (33) and thus effecting a transport of fluid (28) between the absorption chamber (29) and the reservoir (27), whereby a deformation of the absorption chamber (29) is caused, through which the local passage lengths of the X-rays (15) through the absorption chamber (29) are locally adjusted.