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Die Erfindung betrifft einen Röntgenfilter
mit zumindest einem Filtermedium, welches ein für die Filterung der Röntgenstrahlung
zur Verfügung
stehendes Filtervolumen mit einer bestimmten Filterquerschnittfläche und
einer bestimmten Filterdicke ausfüllt. Darüber hinaus betrifft die Erfindung
eine Röntgeneinrichtung
mit zumindest einem solchen Röntgenfilter.
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Konventionelle Röntgensysteme bestehen in der
Regel aus einer Röntgenquelle,
Kollimatoren, um den Strahl lateral zu begrenzen, einem oder mehreren
Röntgenfiltern
zur definierten Filtrierung der Röntgenstrahlung und einem Röntgendetektor.
Das Untersuchungsobjekt, beispielsweise ein. Patient, ist üblicherweise
in dem Röntgenstrahlengang
direkt vor dem Detektor positioniert. Das Energiespektrum der von
der Röntgenquelle
ausgesendeten Röntgenstrahlung
ist durch das Anodenmaterial, die angelegte Hochspannung sowie durch
die Filtrierung durch zwangsläufig
innerhalb des Strahlengangs befindliche Objekte wie z. B. die Wandung
der Röntgenröhre definiert.
Standard-Röntgenröhren haben
typischerweise eine Filtration, die ungefähr einer Schicht von 2,5 mm
Aluminium entspricht. Die zusätzliche
Filtration innerhalb der oben genannten Röntgenfilter dient dazu, ein
an die Anwendung angepasstes Röntgenspektrum
zu erzeugen und so z. B. den Kontrast zu verbessern und/oder die
Dosis zu reduzieren. Üblicherweise
erfolgt diese zusätzliche
Filtrierung mittels einzelner Platten aus unterschiedliche Materialien, die
in den Strahlengang eingefügt
werden. Solche übliche
Filter sind in der Regel Teil des Kollimators. Aufgrund der fest
vorgegebenen Dicke und des Materials dieser einfachen Filterplatten
ist es in der Regel nicht möglich,
ein optimales Strahlenspektrum zu erreichen. Ein anderes Problem
besteht darin, dass ein aus einer oder mehreren Filterplatten bestehender
Filter nicht dynamisch eingestellt werden kann, sondern vor einer
Röntgenaufnahme
die genaue Filterung vorab festgelegt werden muss.
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Um zumindest eine grobe Verstellung
des Filters zu ermöglichen,
existieren in der Praxis bisher Filter mit einer beweglichen Scheibe,
auf der Filterplatten von unterschiedlicher Dicke und aus unterschiedlichem
Material angeordnet sind. Üblicherweise
befinden sich auf einer beweglichen Scheibe drei verschiedene Filterplatten.
Es wird dann durch Drehen oder Verschieben der Scheibe die passende
Filterplatte in den Strahlengang bewegt. Ein derartiger Filter kann
auch mehrere solcher Scheiben mit mehreren Filterplatten enthalten,
so dass durch eine Kombination der verschiedenen Filterplatten unterschiedliche
Filtereinstellungen mäglich
sind. Ein automatischer Wechsel der Filterplatten während einer Untersuchung
erlaubt jedoch immer nur Änderungen des
Filters zwischen verschiedenen fest vorgegebenen Einstellungen.
Eine optimale Anpassung des Filters während einer Aufnahme bzw. Aufnahmeserie ist
damit folglich nicht erreichbar. Im Übrigen ist es in der Regel
auf diese Weise nicht möglich,
die Filtration während
einer Aufnahmeserie zu ändern,
ohne dass Artefakte entstehen.
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Aus der
US 5,878,111 ist ein Röntgenfilter der
eingangs genannten Art bekannt. Als Filter dient hier ein in einem
Gehäuse
befindliches Filtermedium, wobei die Filter-Querschnittsfläche parallel
zum Röntgenstrahlengang
durch das Filtergehäuse
seitlich begrenzt wird. In dem Filtergehäuse befindet sich eine senkrecht
zum Röntgenstrahlengang
angeordnete, flexible Trennwand in Form einer Membran, welche das
Filtergehäuse
bezüglich
des Röntgenstrahlengangs
in eine vordere und eine hintere Filterkammer aufteilt. Die beiden
Filterkammern sind jeweils mit verschiedenen Filtermedien gefüllt, die
unterschiedliche Schwächungskoeffizienten
aufweisen. Zumindest eine – vorzugsweise
beide – dieser
Flüssigkeiten
sind magneto-rheologisch oder elektro-rheologisch. Über eine
innerhalb des Filtergehäuses
angeordnete Elektroden struktur lassen sich dabei gezielt in bestimmten
lokalen Bereichen der Filter-Querschnittsfläche unterschiedliche Viskositäten der
Filtermedien einstellen. Wird dann in einer der Kammern eine zusätzliche
Menge des betreffenden Filtermediums zugeführt und in der anderen Kammer
eine entsprechende Menge des dortigen Filtermediums abgeführt, so
führt die
dadurch erzeugte Druckveränderung
in den beiden Teilkammern des Filtergehäuses dazu, dass sich die flexible
Trennwand in den Bereichen, in denen die Viskosität der beiden
Flüssigkeiten
aufgrund des angelegten Feldes besonders gering ist, ausbeult. Damit
stellen sich in lokal unterschiedlichen Bereichen der Filter-Querschnittsfläche unterschiedliche
Verhältnisse
der Schichtdicken der beiden Flüssigkeiten
zueinander ein. Auf diese Weise kann durch eine Variation der Feldstärke ein
in verschiedenen Bereichen der Filter-Querschnittsfläche unterschiedlich
wirkender Filter geschaffen werden, mit dem sich beispielsweise
ein stark unterschiedliches Absorptionsverhalten in verschiedenen Bereichen
des Untersuchungsobjekts ausgleichen lässt.
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Dieser Aufbau ist jedoch zum einen
außerordentlich
kompliziert und teuer. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass
bei einer Verwendung eines solchen Filters die möglichen Filtermedien begrenzt sind,
da diese magneto-rheologische oder elektro-rheologische Eigenschaften
aufweisen müssen. Außerdem ist
bauartbedingt der Filter nur in einem relativ kleinen Wertebereich
einstellbar, da die zur Verfügung
stehenden magneto-rheologischen bzw. elektro-rheologischen Materialien
höchstens
einen Faktor drei bei der lokalen Veränderung des Schichtdickenverhältnisses
erlauben.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, einen Röntgenfilter
zu schaffen, welcher eine einfache und kostengünstige Alternative zu dem bekannten
Stand der Technik bietet und insbesondere in einem ausreichend weiten
Bereich verstellt werden kann, um eine optimale Filterung bezüglich der
gewünschten
Anwendung zu erreichen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Röntgenfilter
der eingangs genannten Art gelöst,
welcher zusätzlich
Mittel aufweist, um gleichmäßig über die
gesamte Filter-Querschnittsfläche
die Filterdicke und/oder die Dichte des Filtermediums stufenlos
zu variieren.
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Die Verwendung eines solchen erfindungsgemäßen Röntgenfilters
erlaubt es, das Röntgenspektrum
kontinuierlich einzustellen, ohne im voraus den einen oder anderen
Filtertyp festzulegen. Da es nicht mehr erforderlich ist, bestimmte
Filter vor der Aufnahme zu selektieren, ist es insbesondere auch möglich, innerhalb
der Röntgeneinrichtung
geeignete Steuerschleifen zu verwenden, die automatisch den Filter
passend einstellen und die Einstellung kontrollieren und beispielsweise
bei einer Veränderung
der gewünschten
Dosiseinstellung wieder entsprechend angleichen, sofern eine konstante
Dosis gewünscht ist.
Die Erfindung kann aber auch in den Fällen genutzt werden, in denen
die Steuerung der Aufnahmeparameter während der Aufnahmezeit einem
anderen Prinzip unterliegt. Die Einstellung bzw. Justierung des
Röntgenspektrums
kann dabei auch in Realzeit (real time) während einer Aufnahmeserie folgen,
so dass eine optimale Einstellung erreicht werden kann.
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Zur gleichmäßigen Variation der Filterdicke und/oder
der Dichte des Filtermediums über
die gesamte Filter-Querschnittsfläche bestehen verschiedene Möglichkeiten,
wobei immer in irgend einer Weise auf das Filtermedium eine äußere Kraft,
beispielsweise in Form eines Drucks oder einer Stauchung oder Streckung,
ausgeübt
wird.
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Die abhängigen Ansprüche enthalten
jeweils besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist
der Röntgenfilter
eine Filterkammer mit einem darin befindlichen fließfähigen oder
gasförmigen
Filtermedium auf. Unter einem fließ fähigen Medium ist hierbei z.
B. eine Flüssigkeit,
ein Gel oder auch ein Pulver oder Granulat o. Ä. zu verstehen.
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Vorzugsweise weist der Röntgenfilter
dabei zumindest eine Pumpeinrichtung auf, um das Filtermedium in
die Filterkammer oder aus der Filterkammer zu pumpen.
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Eine solche Pumpeinrichtung kann
z. B. im Wesentlichen aus einem mit der Filterkammer über zumindest
einen Kanal verbundenen, geschlossenen Reservoir für das Filtermedium
mit einem darin beweglich angeordneten Kolben bestehen. Durch Hineinschieben
des Kolbens in das Reservoir wird eine entsprechende Menge des Filtermediums
aus dem Reservoir verdrängt
und über
den Kanal in die Filterkammer gedrückt. Beim Herausziehen des
Kolbens aus dem Reservoir wird entsprechend das Filtermedium wieder
aus der Filterkammer angesaugt.
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Alternativ kann aber auch eine beliebige
andere Pumpe mit einem anders aufgebauten Reservoir verwendet werden.
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Besonders einfach ist ein Aufbau
der Filterkammer in der Art, dass diese nach oben hin offen ist und
mittels der Pumpeinrichtung der Füllstand des Filtermediums in
der Filterkammer und somit die Filterdicke variiert wird. Ein solcher
Aufbau des Filters bietet sich jedoch nur an, wenn der Röntgenstrahlengang
im Wesentlichen vertikal verläuft,
d. h. wenn beispielsweise der Röntgenstrahler
an der Decke befestigt ist und sich der Röntgendetektor in einem Röntgentisch
oder dergleichen befindet, auf welchem beispielsweise der Patient
während
der Untersuchung liegt.
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Um den Filter unabhängig von
der Orientierung im Raum einsetzen zu können, ist es erforderlich,
dass die Filterkammer geschlossen ist.
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Bei einer besonders einfachen Variante
hierzu weist der Filter eine Filterkammer mit einem festen, geschlossenen
Gehäuse auf.
Es kann dann mittels der Pumpeinrichtung der Druck und damit die Dichte
des Filtermediums in der Filterkammer variiert werden. Mit der Dichte ändern sich
auch die Filtereigenschaften des Filtermediums, wobei bei einer
vorgegebenen Filterdicke und einem bestimmten Medium eine höhere Abschwächung der
Röntgenstrahlung
bei einer höheren
Dichte erzielt wird als bei einer niedrigeren Dichte.
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Bei einer anderen Alternative weist
der Röntgenfilter
eine vordere und eine hintere Begrenzungswand auf, welche sich zumindest über die
gesamte für
die Röntgenstrahlung
zur Verfügung
stehende Filter-Querschnittfläche
erstrecken, wobei die Begrenzungswände in einem die Filterdicke
bestimmenden Abstand zueinander angeordnet sind und so das Filtervolumen
bezüglich
des Strahlengangs der Röntgenstrahlung
nach vorn und hinten begrenzen. Dabei ist zur Veränderung
des Abstands zwischen den Begrenzungswänden und damit zur Variation
der Filterdicke vorzugsweise zumindest eine der beiden Begrenzungswände relativ
zur anderen Begrenzungswand beweglich gelagert.
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Diese bewegliche Begrenzungswand
kann selbst ein Teil der Filterkammer bilden. Es lässt sich dann
beispielsweise durch Hineinpumpen des Filtermediums in die Filterkammer
das Filtervolumen der Filterkammer entsprechend vergrößern, da
die bewegliche Wand zum Ausgleich des Drucks verschoben wird. Auf
die gleiche Weise können
auch zwei bewegliche Wände
auseinandergedrückt
werden. Eine solche Variante mit einer beweglichen vorderen oder
hinteren Begrenzungswand entspricht vom Prinzip her der Variante
mit der oben offenen Filterkammer, mit dem Unterschied, dass die
geschlossene Version in jeder Position verwendbar ist.
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Alternativ kann der Röntgenfilter
auch externe Stellmittel aufweisen, beispielsweise einen Stellmotor,
der direkt auf die betreffende Begrenzungswand bzw. die Begrenzungswände wirkt
und den Abstand zwischen den Begrenzungswänden einstellt.
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Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
weist die Filterkammer ein mit dem Filtermedium gefülltes, flexibles,
kissenartiges Gehäuse
auf.
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Die Filterdicke kann dann vorzugsweise
wieder durch die Positionen einer vorderen und einer hinteren Begrenzungswand
bestimmt werden. Dabei ist die kissenartige Filterkammer so zwischen
den Begrenzungswänden
gelagert, dass das gesamte, durch die Begrenzungswände definierte
Filtervolumen ausgefüllt
ist. Das heißt,
dass die vordere und die hintere Begrenzungswand von außen auf
die Filterkammer drücken.
Wird der Abstand der Begrenzungswände zueinander – beispielsweise
mittels eines Stellmotors – verringert,
so wird die kissenartige Filterkammer zusammengedrückt und
das Filtermedium in äußere Bereiche
außerhalb
des Filtervolumens gedrückt.
Sobald der Abstand zwischen den Begrenzungswänden wieder vergrößert wird,
bewegt sich die elastische, kissenartige Filterkammer in ihre Ursprungslage
zurück
und füllt
wieder das größere Filtervolumen
aus.
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Alternativ können die beiden Begrenzungswände auch
selbst einen Teil der Filterkammer bilden, d. h. dass die Filterkammer
im Bereich der Filter-Querschnittsfläche starre, relativ zueinander
verstellbare Wände
aufweist und in den übrigen
Bereichen oder zumindest in einem Teilbereich eine flexible, elastisch
verformbare Wand.
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Anstelle einer flexiblen, mit dem
Filtermedium gefüllten,
elastisch verformbaren Filterkammer kann im Übrigen auch ein elastisch verformbarer
Filterkörper,
beispielsweise ein gummiartiger Festkörper, als Filtermedium genutzt
werden, welcher durch entsprechende vordere und hintere Begrenzungswände passend
verformt wird, um die gewünschte Filterdicke
zu erreichen.
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Da die Filtereigenschaften in erster
Linie durch das Filtermedium bestimmt werden sollen, wird vorzugsweise
sowohl für
die Wände
der Filterkammer als auch für
die Begrenzungswände
ein Material mit nur geringem Filtervermögen, beispielsweise Kohlefasern
oder Plexiglas o. Ä.
verwendet.
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Bei einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel
wird statt mit einer Stauchung bzw. einem Zusammenpressen einer
elastischen Filterkammer oder eines elastischen Filterkörpers mit
einer Streckeinrichtung gearbeitet, die die mit dem Filtermedium
gefüllte
Filterkammer bzw. den Filterkörper quer – vorzugsweise
senkrecht – zum
Röntgenstrahlengang
streckt. Auf diese Weise wird ebenfalls im Wesentlichen gleichmäßig über die
gesamte Filterquerschnittsfläche
die Filterdicke variiert.
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Eine erfindungsgemäße Röntgeneinrichtung weist
zumindest einen solchen Röntgenfilter
auf.
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Um eine noch größere Variationsbreite bei der
Einstellung der Filtercharakteristik zu erreichen, weist die Röntgeneinrichtung
jedoch vorzugsweise mehrere, kaskadenartig hintereinander entlang
des Röntgenstrahlengangs
angeordnete, erfindungsgemäße Filter
auf. Die Filter arbeiten dabei bevorzugt mit unterschiedlichen Filtermedien.
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Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel
umfasst die Röntgeneinrichtung
eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Mittel, um die Filterdicke
und/oder die Dichte des Filtermediums des Röntgenfilters bzw. der Röntgenfilter
zu variieren.
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Diese Steuereinrichtung ist dabei
vorzugsweise derart ausgestaltet, dass die Filterdicke und/oder
die Dichte des Filtermediums des jeweiligen Röntgenfilters automatisch in
Abhängigkeit
von einer eingestellten, gewünschten
Röntgendosis
eingestellt wird, so dass bei der gewählten Dosis mittels der eingestellten
Filtercharakteristik ein optimaler Kontrast erzielt wird.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter
Hinweis auf die beigefügten
Figuren anhand von Ausführungsbeispielen
noch einmal näher
erläutert.
Aus den beschriebenen Beispielen sowie den Zeichnungen ergeben sich
weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung. Es zeigen:
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1 eine
Prinzipskizze einer Röntgeneinrichtung
mit zwei hintereinander angeordneten, erfindungsgemäßen Filtern
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel,
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2a eine
Prinzipskizze einer Röntgeneinrichtung
mit einem erfindungsgemäßen Filter
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel,
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2b eine
Prinzipskizze der Röntgeneinrichtung
gemäß 2a, jedoch mit einer Filtereinstellung
mit schwächerer
Filterung,
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3a eine
Prinzipskizze einer Röntgeneinrichtung
mit einem erfindungsgemäßen Filter
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel,
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3b eine
Prinzipskizze der Röntgeneinrichtung
gemäß 3a, jedoch mit einer Filtereinstellung
mit schwächerer
Filterung,
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4a eine
Prinzipskizze einer Röntgeneinrichtung
mit einem erfindungsgemäßen Filter
gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel,
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4b eine
Prinzipskizze der Röntgeneinrichtung
gemäß 4a, jedoch mit einer Filtereinstellung
mit schwächerer
Filterung.
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Die Röntgeneinrichtung 1 gemäß 1 besteht im Wesentlichen
aus einer Röntgenquelle 2, welche
Röntgenstrahlen
emittiert, sowie aus zwei entlang des Röntgenstrahlengangs S der Röntgenquelle 2 nachgeschalteten,
erfindungsgemäßen Röntgenfiltern 4a, 4b und
einem wiederum den Filtern 4a, 4b nachgeschalteten
Röntgendetektor 3.
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Innerhalb der Kaskade aus zwei hintereinander
geschalteten Filtern 4a, 4b wird die von der Röntgenquelle 2 kommende
Röntgenstrahlung
entsprechend der eingestellten Filtercharakteristik gefiltert und
trifft dann, noch vor dem Röntgendetektor 3,
auf das zu untersuchende Objekt, beispielsweise einen Patienten
P.
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Außerdem umfasst die Röntgeneinrichtung 1 eine
Steuereinrichtung 24, welche die Röntgenquelle 2 sowie
die Röntgenfilter 4a, 4b ansteuert.
Darüber hinaus
weist die Röntgeneinrichtung 1 auch
alle weiteren, üblicherweise
in Röntgeneinrichtungen
vorhandenen Komponenten wie beispielsweise Kollimatoren etc. auf.
Diese Komponenten sind jedoch der Einfachheit halber in den Figuren
nicht dargestellt.
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Der Röntgenstrahlengang 11 verläuft bei dem
in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
vertikal, d. h. von oben nach unten. Hierzu hängt die Röntgenquelle 2 beispielsweise
an einem Deckenstativ (nicht dargestellt). Unterhalb dieser Röntgenquelle 2 befinden
sich die beiden Filter 4a, 4b. Der Patient P liegt
beispielsweise auf einem Röntgentisch
(nicht dargestellt), unterhalb dessen sich der Röntgendetektor 3 befindet.
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Die beiden Röntgenfilter 4a, 4b sind
hier im Wesentlichen gleichartig aufgebaut. Beide Röntgenfilter 4a, 4b weisen
jeweils eine nach oben geöffnete Filterkammer 5 auf,
die über
einen Kanal 9 mit einem geschlossenen, zylinderförmigen Reservoir 7 für das Filtermedium 10, 11 verbunden
ist. Der Füllstand
des Filtermediums 10, 11 in der Filterkammer 5 ent spricht jeweils
der Filterdicke d. Die seitliche Begrenzung des Filtervolumens V,
d. h. die Filter-Querschnittfläche
ist durch den äußeren Rand
der Filterkammer 5 vorgegeben.
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Innerhalb des Reservoirs 7 ist
jeweils ein Kolben 8 beweglich gelagert. Je nachdem, in
welcher Stellung sich der Kolben 8 innerhalb des Reservoirs 7 befindet,
wird mehr oder weniger von dem Filtermedium 10, 11 in
die Filterkammer 5 gedrückt,
wodurch sich der Füllstand
innerhalb der Filterkammer 5 und damit die Filterdicke
d ändert.
Als Filtermedium kann in diesen Röntgenfiltern 4a, 4b ein
beliebiges, fließfähiges Medium,
beispielsweise eine Flüssigkeit,
ein Gel, ein Pulver oder ein Granulat, verwendet werden, welches
die gewünschten
Filtereigenschaften besitzt. Vorzugsweise handelt es sich um ein
relativ dünnflüssiges Filtermedium.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die beiden Röntgenfilter 4a, 4b jeweils
mit ihren Filterkammern 5 konzentrisch hintereinander gesetzt. Die
Filterleistung eines der Filter 4a, 4b ist jeweils
abhängig
von der Filterdicke d, d. h. je dicker der Röntgenfilter 4a, 4b ist,
desto stärker
wird die Röntgenstrahlung
gefiltert.
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Um für eine bestimmte Anwendung
ein optimales Röntgenspektrum
zu erzeugen, werden – wie in 1 dargestellt – verschiedene
Filtermedien 10, 11 verwendet, die jeweils eine
unterschiedliche Filtercharakteristik aufweisen. Bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ist das Filtermedium 10 in dem ersten Röntgenfilter eine Flüssigkeit,
welche Kupfer enthält,
und das Filtermedium 12 des zweiten Filters 4b eine
Flüssigkeit,
welche Blei enthält.
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Die Einstellung der Filterdicke d
der beiden Filter 4a, 4b erfolgt jeweils über eine
Verstellung der Kolben 8 mittels entsprechender Stellmittel,
beispielsweise Elektromotoren 25, die von einer Steuereinrichtung 24 der
Röntgeneinrichtung
an gesteuert werden. Ebenso wird von dieser Steuereinrichtung 24 die
Röntgenquelle 2 angesteuert.
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Der Bediener hat die Möglichkeit,
eine gewünschte
Dosis für
eine bestimmte Anwendung einzugeben. Die Steuereinrichtung 24 steuert
dann entsprechend die Röntgenquelle 2 und
die Stelleinrichtungen 25 der beiden Röntgenfilter 4a, 4b so
an, dass hinter den Röntgenfiltern 4a, 4b Röntgenstrahlung
der gewünschten
Dosis mit dem gewünschten Energiespektrum
vorliegt und optimale, kontrastreiche Bilder von dem Patienten erzeugt
werden. Bei Verwendung eines entsprechenden Röntgendetektors 3 ist – wie in 1 schematisch dargestellt – auch ein
Feedback vom Röntgendetektor 3 zur
Steuereinrichtung 24 möglich.
Die Steuereinrichtung 24 ist dann entsprechend eingerichtet,
um automatisch die vom Röntgendetektor 3 aufgenommenen
Bilder hinsichtlich des Kontrasts und/oder anderer Qualitätseigenschaften
zu kontrollieren und dementsprechend die Röntgenquelle 2 und
die Filter 4a, 4b einzustellen.
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Die 2a und 2b zeigen eine ähnliche Röntgeneinrichtung 1 mit
einer etwas anderen Variante eines erfindungsgemäßen Filters 13. Die
Röntgeneinrichtung 1 selbst
ist im Prinzip genauso aufgebaut wie die Röntgeneinrichtung 1 in
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1 und weist eine Röntgenquelle 2,
den dahinter geschalteten Filter 13 und einen Röntgendetektor 3 auf,
wobei sich das zu untersuchende Objekt P wieder zwischen dem Filter 13 und
dem Röntgendetektor 3 befindet.
Auch diese Röntgeneinrichtung
kann wiederum eine Steuereinrichtung 24 wie die Röntgeneinrichtung
gemäß 1 aufweisen.
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Der Röntgenfilter 13 selbst
weist auch hier eine mit einem Filtermedium 12 gefüllte Filterkammer 6 auf,
deren äußere Wände das
Filtervolumen V begrenzen. Diese Filterkammer 6 ist ebenfalls – wie bei den
Ausführungsbeispielen
gemäß 1 – über einen Kanal 9 mit
einem zylinderförmigen
Reservoir 7 verbunden, in welchem ein Kolben 8 beweglich
gelagert ist.
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Dieser Kolben 8 kann wiederum
von der Steuereinrichtung angesteuert werden.
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Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 bildet die Filterkammer 6 gemeinsam mit
dem Reservoir 7 ein vollkommen starr umschlossenes System.
Das heißt,
das Filtervolumen V bzw. die Filterdicke d ist hier nicht veränderbar.
Stattdessen wird durch eine Verstellung des Kolbens 8 innerhalb
des zylinderförmigen
Reservoirs 7 der Druck des Filtermediums 12 in
der Filterkammer 6 erhöht und
somit die Dichte des Filtermediums 12 innerhalb des Filtervolumens
V verändert.
Bei dem Filtermedium 12 handelt es sich vorzugsweise um
ein stark kompressibles Filtermedium 12, beispielsweise
ein Gas oder eine stark kompressible Flüssigkeit.
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2a zeigt
den Zustand bei eingefahrenem Zylinder 8, d. h. bei einem
hohen Druck innerhalb der Filterkammer 6. Hier befindet
sich das Filtermedium 12 in einem Zustand mit hoher Dichte,
wodurch der Röntgenfilter 13 insgesamt
relativ stark Röntgenstrahlung
ausfiltert. In 2b befindet
sich der Kolben 8 dagegen in einem ausgefahrenen Zustand,
so dass der Druck in der Filterkammer 6 geringer ist und somit
das Filtermedium 12 eine niedrigere Dichte aufweist und
folglich der Filter 13 insgesamt weniger Röntgenstrahlung
ausfiltert.
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Die 3a und 3b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Filters 14.
Die Röntgeneinrichtung 1 selbst
ist gleichartig aufgebaut wie die Röntgeneinrichtung gemäß den 1, 2a und 2b und
weist auf einer Seite des erfindungsgemäßen Filters 14 die
Röntgenquelle 2 und auf
der anderen Seite den Röntgendetektor 3 auf, wobei
sich das zu untersuchende Objekt P zwischen dem Filter 14 und
dem Röntgendetektor 2 befindet.
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Der Filter 14 weist hier
eine elastische Filterkammer 15 auf, welche vollständig mit
einem Filtermedium 16, beispielsweise einem Gel 16,
gefüllt
ist. D. h. es handelt sich bei der ge füllten Filterkammer 15 um
eine Art Gelkissen. Dieses Gelkissen ist zwischen zwei Begrenzungswänden 17,
welche sich vor und hinter dem Gelkissen im Röntgenstrahlengang S befinden,
angeordnet und füllt
das zwischen den parallel zueinander liegenden Begrenzungswänden 17 befindliche
Filtervolumen V vollständig
aus. In den Außenbereichen 18 quillt
das von der elastischen Filterkammer 15 umgebene Filtermedium 16 aus
dem Filtervolumen V heraus. Durch den Abstand der beiden Begrenzungswände 17 zueinander
wird die Filterdicke d vorgegeben und damit die Filterwirkung des
Filters 14 bestimmt.
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3a zeigt
die beiden Begrenzungswände 17 in
einem relativ großen
Abstand zueinander, wodurch der Röntgenfilter 14 insgesamt
eine relativ große
Filterleistung aufweist. 3b zeigt
den Zustand bei eng zusammenstehenden Begrenzungswänden 17,
d. h. bei einer stark reduzierten Filterdicke d. Dementsprechend
ist der Anteil des an den Seiten über das Filtervolumen V hinausquellenden
Filtermediums 16 größer.
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Da die mit dem Filtermedium 16 gefüllte, flexible
Filterkammer 15 elastisch verformbar ist, stellt sich bei
einem Auseinanderfahren der Begrenzungswände 17 automatisch
wieder der Zustand gemäß 3a ein.
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Die beiden Begrenzungswände 17 können auf
beliebige Weise zueinander verstellt werden. Es ist lediglich erforderlich,
dass eine möglichst
exakt parallele Verstellung erfolgt. Hierzu können die beiden Begrenzungswände 17 durch
Parallelführung miteinander
gekoppelt sein, und es werden eine oder beide Begrenzungswände 12 durch
einen Stellmotor 25 verfahren. Die Ansteuerung des Stellmotors 25 kann
wiederum durch eine Steuereinrichtung 24 der Röntgeneinrichtung 1 erfolgen.
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Die 4a und 4b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel.
Die Röntgeneinrichtung 1 selbst
ist auch hier bis auf den erfindungsgemäßen Röntgenfilter 19 wieder
wie in den 1 bis 3b aufgebaut.
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Der Röntgenfilter 19 weist
hierbei als Filtermedium 20 einen elastisch verformbaren
Filterkörper 20 auf,
der beispielsweise aus einem mit Metallanteilen versehenen Gummi
o. Ä. besteht.
Dieser elastisch verformbare Filterkörper 20 wird an mehreren gegenüberliegenden
Seiten – vorzugsweise
ringsum – von
einer Streckeinrichtung 21 gehalten. Die Streckeinrichtung
weist jeweils vorne und hinten an dem Rand des Filterkörpers 20 angreifende
Greifbacken 22 auf, die in einem Greifbackenhalter 23 federnd
gelagert sind und so den Filterkörper 20 fest einspannen.
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Werden die Greifbackenhalter 23 der
Streckeinrichtung 21 senkrecht zum Röntgenstrahlengang S auseinandergefahren,
so wird der elastische Filterkörper 20 auseinandergezogen
(siehe 4b), wodurch
der Filterkörper 20 im
Bereich des Filtervolumens V im Wesentlichen gleichmäßig dünner wird und
somit die Filterleistung abnimmt. Da die Greifbacken 22 jeweils
federnd im Greifbackenhalter 23 gelagert sind, ist eine
sichere Halterung des Randes des Filterkörpers 20 an den Greifbackanhaltern 23 in jeder
Stellung der Streckeinrichtung 21 gewährleistet.
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Werden die Greifbackenhalter 23 wieder
zusammengefahren, so kehrt der Filterkörper 20 – da es
sich um einen elastisch verformbaren Körper handelt – automatisch
in seine Ausgangsposition gemäß 4a zurück und wird wieder dicker.
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Auch bei diesem Ausführungsbeispiel
kann die Ansteuerung der Streckeinrichtung 21 wiederum über eine
Steuereinrichtung 24 der Röntgeneinrichtung 1 ähnlich wie
in 1 erfolgen.
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Anstelle eines elastisch verformbaren
Filterkörpers 20 kann
in einer solchen Streckeinrichtung 21 gemäß den 4a, 4b auch eine elastisch verformbare Filterkammer 15,
die mit einem Filtermedium 16 gefüllt ist (ähnlich wie in den 3a und 3b), verwendet werden. Ebenso kann auch
ein elastisch verformbarer Filterkörper gemäß den 4a, 4b in einem
Röntgenfilter 14 mit
zwei auf den Filterkörper drückenden
Begrenzungswänden 17 gemäß den 3a, 3b verwendet werden.
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Es wird noch einmal darauf hingewiesen, dass
die Beschreibung der Figuren nur bevorzugte Ausführungsbeispiele erläutert. Darüber hinaus
sind im Rahmen der Erfindung auch noch verschiedene andere Ausführungsbeispiele
realisierbar. So ist z. B. in den 2a bis 4b jeweils nur ein Filter
dargestellt. Selbstverständlich
ist es auch bei diesen Ausführungsbeispielen
möglich,
mehrere erfindungsgemäße Röntgenfilter
hintereinander zu schalten. Ebenso ist es auch möglich, die unterschiedlichen
Filterarten zu mischen, d. h. mehrere nach verschiedenen Ausführungsbeispielen
aufgebaute Filter hintereinander in den Röntgenstrahlengang zu setzen.