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Die
Erfindung betrifft eine Tiefenblende für ein Röntgengerät mit verstellbaren Blendenplatten sowie
einer Lichtquelle und einem Spiegel zur Simulation des Röntgenstrahlenfelds
durch ein projiziertes Lichtfeld.
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Eine
Tiefenblende dieser Art ist aus der
DE 34 36 866 C2 bekannt und dient zur definierten
Einblendung des den Patienten durchsetzenden Röntgenstrahlenfelds. Dabei werden
zwei senkrecht zueinander verstellbare Blendenplattenpaare verwendet.
Es ist bekannt, die Blendenplatten über ein Getriebe oder Hebelgestänge von
Hand oder durch einen Elektromotor zu verstellen. Zur Markierung
des jeweils eingeblendeten Felds dient ein Lichtvisier mit einem
im Inneren der Tiefenblende angeordneten Spiegel, der von einer
Lichtquelle beleuchtet wird und aus der Blendenöffnung strahlt. Als Lichtquelle
wird zumeist eine Halogenlampe verwendet, deren Leistung typischerweise
150 Watt beträgt,
so dass besondere Maßnahmen
erforderlich sind, um die Lampe und die umgebenden Bauteile vor
Wärmestrahlung
zu schützen.
Dementsprechend sind die Einbaupositionen der Lichtquelle innerhalb
der Tiefenblende sehr begrenzt. Ein weiterer Nachteil ist darin zu
sehen, dass der für
die Umlenkung erforderliche Spiegel relativ viel Bauraum benötigt. Zudem
muss der Spiegel exakt im Strahlengang des Röntgenstrahlers angeordnet sein.
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Eine
weitere Tiefenblende ist aus
DE 198 37 512 A1 bekannt. Dort ist eine Blendeneinheit
vorgesehen, die mit Blenden zur Ausblendung eines vom Brennfleck
des Röntgenstrahlers
ausgehenden Strahlenkegels und mit einer Lichtquelle zur Erzeugung
eines über
einen Spiegel durch die Blenden hindurchtretenden Lichtkegels versehen
ist. Dabei geht es darum, das Lichtfeld mit dem Strahlenfeld in Übereinstimmung
zu bringen. Es wird vorgeschlagen, die Blenden mit für Röntgenstrahlung
transparenten Korrektur-Blenden zu versehen.
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Eine
zweidimensionale Strahlenschwächungsvorrichtung
ist aus
DE 94 09 376
U1 bekannt. Es wird vorgeschlagen, eine Matrix von Mikrospiegeln
zu verwenden, bei der anstelle von Mikrospiegeln Kippplatten aus
Strahlen absorbierendem Material vorgesehen sind.
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Der
Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Tiefenblende zu
schaffen, bei der die Einbauposition der Lichtquelle frei gewählt werden kann.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist bei einer Tiefenblende der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß vorgesehen,
dass der Spiegel eine Vielzahl von einzeln oder in Gruppen in ihrer
Lage verstellbaren Mikrospiegeln aufweist, die auf einem Chip angeordnet
sind, der einen Controller zum Ansteuern und Verstellen der einzelnen
Mikrospiegel aufweist, wobei die einzelnen Mikrospiegel von dem
Controller in Abhängigkeit
eines den Film-Fokus-Abstand des Röntgengeräts angebenden Signals steuerbar
sind.
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Anders
als bei herkömmlichen
Geräten
weist die erfindungsgemäße Tiefenblende
keinen Spiegel mit einer einheitlichen, geschlossenen Spiegelfläche auf,
sondern stattdessen besteht sie aus einem Feld von Mikrospiegeln,
die einzeln geneigt und gekippt werden können. Mit den erfindungsgemäß vorgesehenen
Mikrospiegeln lässt
sich ein Lichtfeld erzeugen, das keinen bzw. nur einen minimalen
Randkontrast aufweist und hell und gleichmäßig ausgeleuchtet ist. Größe, Helligkeit
und Kontur des Lichtfelds werden durch die Ansteuerung der zahlreichen
Mikrospiegel beeinflusst. Es ist daher als großer Vorteil anzusehen, dass
die Erzeugung des Lichtfelds praktisch unabhängig von der Einbauposition
der Lichtquelle ist. Die erfindungsgemäße Tiefenblende kann daher
wesentlich kompakter als herkömmliche
Geräte
gebaut werden.
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Die
Mikrospiegel sind auf einem Chip angeordnet. Dadurch wird ein besonders
kompakter Aufbau erzielt, ebenso ergeben sich Vorteile für die Ansteuerung
der einzelnen Mikrospiegel, da der Chip für diesen Zweck einen Controller
aufweist, so dass keine separate Ansteuerung erforderlich ist. Zweckmäßig ist
jeder Mikrospiegel auf einer Speicherzelle des Chips angeordnet,
wobei eine Änderung
des Ladungszustands der Speicherzelle zu einer Verstellung des Spiegels
führt.
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Bei
der erfindungsgemäßen Tiefenblende
ist jedem Mikrospiegel ein Lichtpunkt des erzeugten Lichtfelds zugeordnet.
Dadurch ist die punktgenaue Verteilung des Lichts möglich, ebenso
kann die Lichtintensität
verändert
werden.
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Die
einzelnen Mikrospiegel sind von dem Controller in Abhängigkeit
eines den Film-Fokus-Abstand des Röntgengeräts angebenden Signals steuerbar.
Anhand des erfassten Abstands kann die Größe und Lage des gewünschten
Lichtfelds auf der Tischplatte, auf der der Patient liegt, simultan
berech net werden. Mit diesen Ergebnissen können der Chip mit den Mikrospiegeln
und die Lichtquelle angesteuert werden. Dadurch wird eine exakte
Lichtfeldbegrenzung mit gleichmäßiger Ausleuchtung über das gesamte
Lichtfeld erzielt.
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Eine
Tiefenblende, die besonders benutzerfreundlich ist, ergibt sich,
wenn in dem Lichtfeld Informationen darstellbar sind. Dabei kann
es sich um Zeichen oder Symbole handeln, die Informationen über die
aktuellen Geräteeinstellungen
oder die vorzunehmende Röntgenaufnahme
liefern.
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Bei
der erfindungsgemäßen Tiefenblende kann
grundsätzlich
jede geeignete Lichtquelle verwendet werden. Besonders bevorzugt
wird jedoch eine Halogenlampe oder eine bzw. mehrere Leuchtdioden.
Da der Ort der Erzeugung des Lichts durch die erfindungsgemäß vorgesehenen
Mikrospiegel praktisch frei gewählt
werden kann, besteht eine große
Gestaltungsfreiheit für
die Unterbringung der einzelnen Komponenten der Tiefenblende.
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Gemäß einer
weiteren Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass
im Strahlengang wenigstens eine optische Linse und/oder wenigstens
ein weiterer Umlenkspiegel angeordnet ist bzw. sind. Diese Anordnung,
bestehend aus dem Mikrospiegel und wenigstens einer Linse kann relativ frei
im Inneren einer Tiefenblende angeordnet werden.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Röntgengerät, das eine
erfindungsgemäße Tiefenblende
aufweist. Es ist besonders zweckmäßig, dass das Röntgengerät einen
mit dem Controller der Tiefenblende verbundenen Sensor zum Erfassen
des Film-Fokus-Abstands aufweist. Dieser erfasste Abstand kann von dem
Controller weiterverarbeitet werden und dient als Information zur
Berechnung des Lichtfelds.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines besonders
geeigneten Ausführungsbeispiels
unter Bezug nahme auf die Figuren erläutert. Die Figuren sind schematische
Darstellungen und zeigen:
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1 einen
herkömmlichen
Mikrospiegelchip,
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2 einige
Mikrospiegel des Chips von 1 in einer
vergrößerten Ansicht
und
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3 eine
erfindungsgemäße Tiefenblende in
einer Seitenansicht.
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1 zeigt
einen bekannten Chip mit Mikrospiegeln, der auch als DMD-Chip (Digital
Micromirror Device) bezeichnet wird. Der Chip 1 besteht
aus einem Gehäuse 2 und
weist auf seiner Oberseite ein Mikrospiegelfeld 3 auf.
Im Inneren des Gehäuses 2 ist
ein Controller angebracht, der jeden einzelnen Mikrospiegel ansteuert.
Jeder Mikrospiegel hat eine typische Länge von 16 μm und ist weniger als 1 μm von dem
benachbarten Spiegel entfernt. Der Trend geht zur Entwicklung noch
kleinerer Spiegel, da kleinere Spiegel schneller bewegt werden können. Der
Chip 1 besitzt insgesamt z.B. 2,4 Millionen Mikrospiegel.
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2 zeigt
einige Mikrospiegel 4 des Mikrospiegelfelds 3 des
in 1 gezeigten Chips 1 in einer vergrößerten Ansicht.
Jeder Mikrospiegel 4 ist als Wippe auf einer CMOS-Speicherzelle gelagert.
In Abhängigkeit
von der Ladung der Speicherzelle kippt der Spiegel aus der Neutrallage
nach links oder rechts, so dass sich das Reflexionsverhalten des
Mikrospiegels 4 entsprechend verändert. Durch die äußerst schnelle
Ansteuerung sämtlicher
Mikrospiegel 4 des Mikrospiegelfelds 3 kann das
optische Verhalten und die Umlenkung des auf das Mikrospiegelfeld 3 treffenden
Lichts durch den Controller in weiten Grenzen gesteuert werden.
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3 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Tiefenblende
in einer Seitenansicht.
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Die
Tiefenblende 5 besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse 6,
das in seinem Inneren verstellbare Blendenplatten 7 aufweist.
Die Blendenplatten 7 können
verfahren oder geschwenkt werden, um die Größe des von dem Fokus 8 ausgesendeten Strahlenfelds 9 zu
steuern.
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Im
Inneren des Gehäuses 6 der
Tiefenblende 5 ist eine Lichtquelle angeordnet, die in
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
als Feld von Leuchtdioden 10 ausgebildet ist. Das von dem
Leuchtdiodenfeld 10 ausgesendete Licht gelangt über eine eine
Linse 11 aufweisende Optik zu einem Mikrospiegelchip 12 (DMD-Chip).
In Abhängigkeit
von der Einstellung der einzelnen Mikrospiegel wird das auf den Mikrospiegelchip 12 auftreffende
Licht teilweise zu einer weiteren Linse 13 reflektiert,
von wo es durch eine Öffnung
an der Unterseite des Gehäuses 6 auf eine
Tischplatte 14, die als Patientenliege dient, weitergeleitet
wird.
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Der
Abstand zwischen dem Fokus und der Unterseite des Gehäuses 6 kann
typischerweise 28 cm betragen, der Abstand zwischen dem Fokus und der
Tischplatte 14 ist veränderlich,
da die Tiefenblende 5 in der Höhe verstellbar ist. Daher kann
der Abstand sowohl 115 cm, bei einer anderen Untersuchung jedoch
auch 180 cm betragen.
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Wenn
eine Röntgenuntersuchung
durchgeführt
werden soll, wird vor der eigentlichen Bestrahlung der zu untersuchende
Körperteil
passend ausgerichtet, wobei das als Lichtquelle dienende Leuchtdiodenfeld 10 eingeschaltet
wird. Der relative Abstand zwischen dem Fokus 8 und der
Tischplatte 14 wird passend eingestellt, der über in 3 nicht
dargestellte Geber oder Sensoren erfasst wird. Alternativ kann auch
der Film-Fokus-Abstand
erfasst werden. Das diesem Abstand zugeordnete Lichtfeld auf der
Tischplatte 14 wird von einer Rechnereinrichtung simultan
berechnet. Mit diesen Ergebnissen wird der Mikrospiegelchip 12 angesteuert,
der die einzelnen Mikrospiegel entsprechend ausrichtet. Da das Lichtfeld 15 aus
Millionen von Lichtpunkten besteht, kann mit diesem Pixellicht eine
besonders exakte Begrenzung und eine gleichmäßige Ausleuchtung der gesamten
bestrahlten Fläche
erzielt werden. Die Lage und Größe des auf
die Tischplatte 14 projizierten Lichtfelds 15 stimmt
exakt mit dem Bereich überein, der
anschließend
mit Röntgenstrahlen
beaufschlagt wird. Auf diese Weise kann der zu untersuchende Bereich
sehr exakt positioniert werden, so dass die Strahlenbelastung des
Patienten so gering wie möglich
ist.
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Da
die optische Einrichtung der Tiefenblende 5, bestehend
aus der Lichtquelle 10, den Linsen 11, 13 und
dem Mikrospiegelchip 12 nur einen geringen Bauraum benötigt und
praktisch an jeder Stelle im Inneren des Gehäuses 6 angeordnet
werden kann, ergeben sich vielfältige
Vorteile im Hinblick auf die Miniaturisierung der Tiefenblende 5 sowie
die Anordnung weiterer benötigter
Komponenten im Inneren des Gehäuses 6.
Wie dargestellt ist die optische Einrichtung oberhalb der Blendeplatte 7 angeordnet,
sie kann dort beliebig positioniert sein. Es ist auch möglich, die
optische Einrichtung in dem Gehäuse 6 unterhalb
der Blendenplatten 7 anzuordnen. Neben der gezeigten Verwendung
einer optischen Einrichtung mit den oben beschriebenen Komponenten
ist es möglich,
auch zwei beispielsweise einander gegenüberliegende optische Einrichtungen,
die gemeinsam oder bei Bedarf einzeln arbeiten können, vorzusehen.
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Die
Tischplatte 14 ist in 3 in einer
zweiten Stellung gestrichelt eingezeichnet, in dieser Lage kann
der Abstand zum Fokus z. B. 180 cm betragen, wobei diese Abstände in 3 nicht
maßstäblich dargestellt
sind. Ein anderer Abstand zwischen dem Fokus 8 und der
Tischplatte 14 bewirkt eine Änderung des Signals der Abstandssensoren.
Die sich daraus ergebende Veränderung
des Lichtfelds wird wieder berechnet und die Ergebnisse werden dem Mikrospiegelchip 12 zugeführt. Der
Controller des Mikrospiegelchips 12 steuert die einzelnen
Mikrospiegel gemäß dem berechneten
Lichtfeld an, so dass das zu dem vergrößerten Fokus-Abstand passende Lichtfeld
auf der Tischplatte 14 dargestellt wird.