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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Röntgenvorrichtung mit einer
Belichtungseinheit, mittels welcher ein vorgegebener Flächenausschnitt
einer Aufnahmeebene mit Röntgenstrahlung
belichtbar ist und mit einem in der Aufnahmeebene bewegbaren digitalen
Röntgendetektor.
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Die
meisten in der Medizintechnik verwendeten bildgebenden Untersuchungsverfahren
beruhen seit Jahren auf Röntgenaufnahmen.
Anstelle der herkömmlichen,
auf fotografischen Filmen beruhenden Radiografie haben sich in den
letzten Jahren zunehmend digitale Aufnahmetechniken etabliert. Diese besitzen
den erheblichen Vorteil, dass keine zeitaufwendige Filmentwicklung
erforderlich ist. Die Bildaufbereitung geschieht vielmehr mittels
elektronischer Bildverarbeitung. Das Bild ist daher direkt nach
der Aufnahme verfügbar.
Digitale Röntgenaufnahmetechniken
bieten zudem den Vorteil einer besseren Bildqualität, Möglichkeiten
zur elektronischen Bildnachbearbeitung sowie die Möglichkeit
einer dynamischen Untersuchung, d.h. der Aufnahme von bewegten Röntgenbildern.
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Zu
den verwendeten digitalen Röntgenaufnahmetechniken
gehören
die so genannten Bildverstärker-Kamerasysteme,
die auf Fernseh- oder CCD-Kameras basieren, Speicherfoliensysteme
mit integrierter oder externer Ausleseeinheit, Systeme mit optischer
Ankopplung einer Konverterfolie an CCD-Kameras oder CMOS-Chip, Selen-basierte
Detektoren mit elektrostatischer Auslesung und Festkörperdetektoren
mit aktiven Auslesematritzen mit direkter oder indirekter Konversion
der Röntgenstrahlung.
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Insbesondere
sind seit einigen Jahren Festkörperdetektoren
für die
digitale Röntgenbildgebung in
Entwicklung. Diese Detektoren basieren auf aktiven Auslesematritzen
z.B. aus amor phem Silizium (a-Si), denen eine Röntgenkonverterschicht oder Szintillatorschicht,
z.B. aus Cäsiumjodid
(CsI) vorgeschichtet ist. Die auftreffende Röntgenstrahlung wird in der
Röntgenkonverterschicht
in sichtbares Licht gewandelt, in Photodioden der Auslesematrix
in elektrische Ladung umgewandelt und ortsaufgelöst gespeichert. Verwandte Technologien
verwenden ebenfalls eine aktive Auslesematrix aus amorphem Silizium,
jedoch kombiniert mit einem Röntgenkonverter (z.B.
Selen), der die auftreffende Röntgenstrahlung direkt
in elektrische Ladung umwandelt. Diese wird dann auf einer Elektrode
der Auslesematrix ortsaufgelöst
gespeichert. Die gespeicherte Ladung wird anschließend über ein
aktives Schaltelement elektronisch ausgelesen, in digitale Signale
umgewandelt und an ein elektronisches Bildverarbeitungssystem weitergeleitet.
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Grundlage
dieser Festkörperdetektoren
bilden üblicherweise
Halbleitersubstrate (oder Halbleiter-„Plates"), wie sie in hoher Stückzahl in
der Konsumelektronik, insbesondere für TFT-Bildschirme produziert
werden. Ein solches für
die Konsumelektronik hergestelltes Halbleitersubstrat weist jedoch
in aller Regel nur vergleichsweise kleine Abmessungen (typischerweise
ca. 20 × 20
cm) auf, die für
die medizinische Anwendung häufig
nicht ausreichen. Die Herstellung von großformatigen Halbleitersubstraten,
die speziell für
die in der Medizin erforderlichen Formatgrößen geeignet wäre, ist
wegen der relativ kleinen Stückzahlen
kaum zu vertretbaren Kosten möglich. Es
ist deshalb üblich,
für Röntgendetektoren
mehrere konventionelle Halbleitersubstrate zu beschneiden und zu
einem großen
Substrat zusammenzukleben. Dieses Produktionsverfahren ist jedoch
immer noch sehr aufwändig
und damit entsprechend teuer.
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Andererseits
ist aus der
DE 38 25
703 A1 eine Röntgenvorrichtung
mit einem streifenförmigen digitalen
Detektorelement bekannt, welches während der Aufnahme linear über die
abzutastende Bildfläche
bewegt wird. Nach jeder Verrückung
des Detektorelements wird ein Teilbild aufgenommen. Die Teilbil der
werden in einer Auswerteschaltung anschließend zu einem Gesamtbild addiert.
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Herkömmlicherweise
wird bei einem solchen Verfahren der Röntgendetektor schrittweise über die Bildfläche geführt. Dabei
vergeht nachteiligerweise eine erhebliche Zeitspanne, bis der Detektor
die gesamte Bildfläche
abgetastet hat. Andererseits ist gerade in der medizinischen Anwendung
häufig
eine kurze Aufnahmezeit ein essentielles Kriterium, zumal der zu
untersuchende Patient zumeist während
der Aufnahmedauer bewegungslos verharren muss, um eine Verwischung
der Bildkonturen zu vermeiden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Röntgenvorrichtung
mit einem digitalen Röntgendetektor
anzugeben, die eine schnelle Aufnahme vergleichsweise großflächiger Röntgenbilder
erlaubt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
die Merkmale des Anspruchs 1. Danach umfasst die Röntgenvorrichtung
eine Belichtungseinheit, mittels welcher ein vorgegebener Flächenausschnitt
einer Aufnahmeebene mit Röntgenstrahlung belichtet
werden kann und einen in der Aufnahmeebene bewegbaren und kontinuierlich
periodisch angetriebenen Röntgendetektor.
Unter dem Begriff "kontinuierlich
periodisch angetrieben" wird
verstanden, dass der Röntgendetektor
motorisch entlang einer periodisch wiederkehrenden Strecke bewegt wird,
wobei diese Bewegung kontinuierlich, d.h. im Wesentlichen ununterbrochen
erfolgt. Als kontinuierlich periodische Bewegung wird insbesondere
eine fortlaufende unidirektionale Bewegung entlang einer kreisartig
geschlossenen Bahn oder eine ansonsten ununterbrochene Pendelbewegung
zwischen zwei Umkehrpunkten bezeichnet.
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Indem
der Röntgendetektor
nicht schrittweise, sondern kontinuierlich periodisch bewegt wird, wird
die herkömmlicherweise
für das
vielfache Abbremsen und Wiederbeschleunigen des Röntgendetektors
aufgewendete Zeit eingespart. Die Aufnahmedauer wird hierdurch erheblich
verkürzt.
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Vorzugsweise
ist die Belichtungseinheit derart verstellbar und/oder bewegbar,
dass der Flächenausschnitt
synchron mit dem Röntgendetektor
entlang der Aufnahmeebene verschoben wird. Unter synchroner Bewegung
des zu belichtenden Flächenausschnitts
bezüglich
des Röntgendetektors
wird eine phasengleiche (d.h. gleichsinnig synchrone) oder um einen
halben Phasenwinkel verschobene (d.h. gegensinnig synchrone) periodische
Bewegung des Röntgendetektors
einerseits und des belichteten Flächenausschnittes andererseits
verstanden, in deren Folge der bewegte Flächenausschnitt stets oder zumindest
an mehreren Orten der Aufnahmeebene mit dem bewegten Röntgendetektor
zur Deckung kommt.
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Durch
die synchrone Mitbewegung des Flächenausschnittes
mit dem Röntgendetektor
wird erreicht, dass stets nur der Aufnahmebereich der Röntgenstrahlung
ausgesetzt ist. Die Gesamtbelastung eines zu untersuchenden Patienten
mit Röntgenstrahlung
wird hierdurch herabgesetzt.
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Die
Bewegung des zu belichtenden Flächenausschnitts
in der Aufnahmeebene geschieht bevorzugt durch Verstellung eines
Blendensystems, welches einem Röntgenstrahler
der Belichtungseinheit nachgeschaltet ist. Ein derartiges verstellbares
Blendensystem erlaubt eine besonders einfache, quasi beliebige und
quasi instantane Verschiebung des zu belichtenden Flächenausschnitts,
zumal die Blende oder die Blenden des Blendensystems selbst nur eine äußerst geringe
Trägheit
besitzen und demzufolge schnell ansteuerbar sind. Alternativ oder
zusätzlich
ist es jedoch auch möglich,
zur Verschiebung des Flächenausschnitts
die gesamte Belichtungseinheit, d.h. den Röntgenstrahler und das Blendensystem,
zu bewegen.
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Ein
kontinuierlich periodischer Antrieb des Röntgendetektors wird in einer
bevorzugten Ausführung
der Erfindung dadurch erreicht, dass der Röntgendetektor um eine senkrecht
zu seiner Detektionsebene ausgerichtete Drehachse umlaufend drehangetrieben
ist. Um eine besonders gute Flächenausnutzung
zu erzielen, ist die Drehachse bevorzugt am Rand der Detektionsfläche angeordnet.
Insbesondere sitzt die Drehachse bei einem rechteckigen Röntgendetektor
bevorzugt in einer Ecke der Detektionsfläche.
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In
einer konstruktiv ähnlichen
Variante der Erfindung ist der Röntgendetektor
nicht umlaufend drehangetrieben, sondern vollführt eine Drehpendelbewegung
mit einem Drehwinkel von bevorzugt > 180° um
die Drehachse.
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In
einer vorteilhaften alternativen Ausführungsform ist der Röntgendetektor
an einem fortlaufend angetriebenen Förderband oder Riemen befestigt
und wird somit entlang der Bahn des Förderbands oder Riemens auf
einer kreisartig geschlossenen Bahn fortlaufend in einer Richtung
bewegt.
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In
einer weiteren alternativen Ausführungsform
wird der Röntgendetektor
translatorisch pendelnd angetrieben, d.h. er schwingt entlang einer
im Wesentlichen linearen Bahn in der Aufnahmeebene.
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Vorzugsweise
ist die Bewegung einer verstellbaren Blende der Bewegung des Röntgendetektors
angepasst, zumal sich auf diese Weise der belichtete Flächenausschnitt
mit dem Röntgendetektor besonders
einfach synchronisieren lässt.
Wird also der Röntgendetektor
umlaufend drehangetrieben, so ist bevorzugt auch die Blende umlaufend
drehangetrieben, etc. Die Anpassung des Blendensystems an den Röntgendetektor
hinsichtlich des Bewegungstyps ist jedoch nicht zwingend. So könnte beispielsweise
ein pendelnd drehangetriebener Detektor auch mit einem linear oszillierenden
Blendensystem kombiniert werden, solange die Bewegung des Blendensystems
einerseits und die Bewegung des Röntgendetektors andererseits
derart synchronisiert sind, dass der durch das Blendensystem ausgeschnittene
Flä chenausschnitt
an mehreren Punkten der Aufnahmeebene mit dem pendelnden Röntgendetektor
zur Deckung kommt. Die Röntgenvorrichtung
wird derart betrieben, dass die Aufnahme von Teilbildern an solchen
Punkten stattfindet, an denen der bewegte Flächenausschnitt mit dem bewegten Röntgendetektor
zur Deckung kommt. Die diesen Teilbildern zugeordneten Teilausschnitte
der Aufnahmeebene sind zueinander zumindest derart ausgerichtet,
dass sich die Teilbilder kachelartig zu einem Gesamtbild der Aufnahmeebene
zusammenfügen lassen.
Je nach Bewegungstypus des Röntgendetektors
und des Blendensystems können
die den Teilbildern zugeordneten Teilausschnitte auch miteinander überlappend
angeordnet sein.
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Um
die Gesamtbelastung an Röntgenstrahlung
zu reduzieren, ist die Belichtungseinheit zweckmäßigerweise gepulst betrieben,
so dass nur zu den Aufnahmezeitpunkten die volle Röntgenleistung emittiert
wird, die emittierte Röntgenleistung
zwischen den Aufnahmezeitpunkten dagegen auf ein geringes Maß reduziert
ist. Dieser Pulsbetrieb der Belichtungseinheit kann durch Variierung
der Versorgungsleistung des Röntgenstrahlers
oder durch Zwischenschaltung zusätzlicher
Blenden geschehen.
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Zur
Erstellung des Gesamtbildes aus den aufgenommenen Teilbildern ist
die Röntgenvorrichtung
vorzugsweise mit einer Auswerteeinheit ausgestattet, welche die
aufgenommenen Teilbilder mittels elektronischer Bildverarbeitung
zu einem Gesamtbild zusammenfügt.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass mit vergleichsweise geringem Kostenaufwand eine Röntgenvorrichtung mit
einer digitalen Aufnahmetechnik realisiert ist, die besonders schnelle
Aufnahmen von vergleichsweise großformatigen Bildern ermöglicht.
Durch Bewegung des Röntgendetektors
innerhalb der Aufnahmeebene wird dabei die Aufnahme von großformatigen
Bildern mit einer vergleichsweise kleinen Detektorfläche ermöglicht.
Dies erlaubt die Verwendung preisgünstiger Röntgendetektoren, die unter Verwendung
konventioneller Halbleitersubstrate herstellbar sind, wie sie als
Massenartikel für
die Konsumelektronik produziert werden. Der kontinuierlich periodische
Antrieb des Röntgendetektors
führt zu
einer erheblichen Beschleunigung des Aufnahmevorgangs, zumal der Röntgendetektor
nicht bei jeder Teilaufnahme abgebremst und wieder beschleunigt
werden muss. Die synchrone Mitbewegung des zu belichtenden Flächenausschnitts
durch Verstellung des Blendensystems oder Bewegung der gesamten
Belichtungseinheit hat hierbei insbesondere den Vorteil, dass nur diejenigen
Bereiche der Aufnahmeebene mit Röntgenstrahlung
belastet werden, an denen eine Aufnahme stattfinden soll. Die beschriebene
Röntgenvorrichtung
erleichtert insbesondere dynamische Röntgenaufnahmen, d.h. die Aufnahme
bewegter Röntgenbilder.
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 in einer schematischen
Darstellung eine Röntgenvorrichtung
mit einer, eine rotierende Blende umfassenden Belichtungseinheit
und einem umlaufend rotierenden digitalen Röntgendetektor,
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2 in schematischer Draufsicht
drei zeitlich aufeinander folgende Rotationsstellungen des Röntgendetektors
gemäß 1 sowie jeweils zeitgleiche
Rotationsstellungen der Blende,
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3 in einer Darstellung gemäß 1 eine alternative Ausführung der
Röntgenvorrichtung
mit einem pendelnd drehangetriebenen Röntgendetektor und einer pendelnd
drehangetriebenen Blende,
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4 in einer Darstellung gemäß 2 drei zeitlich aufeinander
folgende Rotationsstellungen des Röntgendetektors gemäß 3 sowie zugehörige Stellungen
der Blende,
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5 in einer Darstellung gemäß 1 eine weitere Ausführungsform
der Röntgenvorrichtung
mit einem mittels eines Förderbandes
unidirektional entlang einer geschlossenen Bahn angetriebenen Röntgendetektor
und einem Blendensystem mit einer linear verschiebbaren Schlitzblende,
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6 vier zeitlich aufeinander
folgende Translationsstellungen des Röntgendetektors gemäß 5 sowie zugehörigen Stellungen
der Schlitzblende,
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7 in einer Darstellung gemäß 1 eine weitere Ausführungsform
der Röntgenvorrichtung, bei
welcher der Röntgendetektor
linear oszillatorisch angetrieben ist, und welche eine linear verschiebbare Blende
aufweist, und
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8 in schematischer Draufsicht
zwei zeitlich aufeinander folgende Oszillationsstellungen des Röntgendetektors
gemäß 7 sowie zugehörige Stellungen
der Blende.
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Einander
entsprechende Teile und Größen sind
in den Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine Röntgenvorrichtung 1 mit
einer Belichtungseinheit 2, einem in einer Aufnahmeebene 3 angeordneten
Röntgendetektor 4 sowie
einem Steuer- und Auswertesystem 5.
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Die
Belichtungseinheit 2 umfasst einen Röntgenstrahler 6 zur
Erzeugung eines Strahlenbündels von
Röntgenstrahlung
R. Dem Röntgenstrahler 6 sind
in Strahlungsrichtung 7 ein Blendensystem 9 nachgeschaltet.
Im Blendensystem 9 wird ein Teilbündel der Röntgenstrahlung R ausgeschnitten,
welches innerhalb eines vorgegebenen Flächenausschnitts 10 auf
der Aufnahmeebene 3 auftrifft. Der Flächenausschnitt 10 wird
hierdurch mit Röntgenstrahlung
R belichtet. Die übrige,
vom Röntgenstrahler 6 erzeugte
Röntgenstrahlung
R wird vom Blendensystem 9 zur Vermeidung von unerwünschter Streustrahlung
absorbiert. Der außerhalb
des Flächenausschnitts 10 befindliche
Bereich der Aufnahmeebene 3 ist insofern gegenüber der
erzeugten Röntgenstrahlung
R weitgehend abgeschattet.
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Das
Blendensystem 9 umfasst eine um eine Drehachse 11 rotierbare
Blende 12 mit einem für Röntgenstrahlung
R durchlässigen
Blendenausschnitt 13. Wie nachfolgend näher beschrieben ist, wird der
Blendenausschnitt 13 bei rotierender Blende 12 entlang
einer kreisförmigen
Bahn um die Drehachse 11 bewegt. Hierdurch wird auch das
vom Blendenausschnitt 13 durchgelassene Teilbündel der
Röntgenstrahlung
R gegenüber
der Aufnahmeebene 3 verschoben, wodurch sich der belichtete
Flächenausschnitt 10 ebenfalls
entlang einer kreisförmigen Bahn
in der Aufnahmeebene 3 verschiebt.
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Zwischen
der Belichtungseinheit 2 und dem Röntgendetektor 4 ist
ein Aufnahmetisch 14 angeordnet, auf dem ein (nicht näher dargestellter)
zu untersuchender Patient oder ein zu untersuchender Gegenstand
in die gewünschte
Aufnahmeposition gebracht werden kann. Das Röntgenbild des zu untersuchenden
Patienten oder Gegenstandes wird bei Einschalten der Röntgenstrahlung
R in die Aufnahmeebene 3 projiziert und vom Röntgendetektor 4 erfasst.
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Abweichend
von der Darstellung gemäß 1 kann die Röntgenvorrichtung 1 auch
derart angeordnet sein, dass die Strahlungsrichtung 7 horizontal
verläuft.
Anstelle des Röntgentisches 14 könnte in
diesem Fall eine nicht näher
dargestellte Aufnahmewand oder geeignete Stützelemente zur Fixierung des
zu untersuchenden Patienten oder Gegenstandes vorgesehen sein.
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Der
Röntgendetektor 4 ist
ein flächiger,
digitaler Festkörperdetektor
mit einer rechteckigen Detektionsfläche 15, die hinsichtlich
Dimension und Geometrie im Wesentlichen dem belichteten Flächenausschnitt 10 entspricht.
Der Röntgendetektor 4 ist bevorzugt
mit einer aktiven Auslesematrix aus amorphem Silizium (a-Si) ausgestattet.
Hinsichtlich der Abmessungen der Detektionsfläche 15 ist der Röntgendetektor 4 an
gängige
Maße angepasst,
die für
in der Konsumelektronik verwendete Halbleitermatrizen üblich sind.
Solche Maße
sind insbesondere 21,5 cm × 21,5
cm, 29 cm × 39
cm, etc.
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Für die meisten
medizinischen Anwendungen wird ein Aufnahmeformat benötigt, das
die vorstehend genannten Abmessungen der Detektionsfläche 15 übersteigt
(z.B. 43 cm × 43
cm). Um das erreichbare Aufnahmeformat der Röntgenvorrichtung 1 zu
vergrößern, ohne
die Detektionsfläche 15 faktisch zu
vergrößern, ist
der Röntgendetektor 4 drehbeweglich
um eine Drehachse 16 in der Aufnahmeebene 3 gelagert.
Wie insbesondere auch aus 2 deutlich wird,
greift die senkrecht zur Detektionsfläche 15 ausgerichtete
Drehachse 16 an einem Eckpunkt des etwa quadratischen Röntgendetektors 4 an.
Bei Rotation des Röntgendetektors 4 um
die Drehachse 16 überstreicht
die Detektionsfläche 15 somit
die Fläche eines
Kreises 17, dessen Radius der Diagonalen durch die Detektionsfläche 15 entspricht.
In den Kreis 17 lassen sich, wie den 2a, 2c, 2e zu entnehmen ist, insbesondere
vier Teilausschnitte 18a, 18b, 18c, 18d einbeschreiben,
deren jedes die Abmessungen der Detektionsfläche 15 aufweist. Die
Teilausschnitte 18a–d
liegen derart kachelartig aneinander an, dass sie die Quadranten
eines Gesamtausschittes 19 in Form eines Quadrates mit
einer bezüglich
der Detektionsfläche 15 doppelten
Kantenlänge
bilden.
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Wie
aus 2b, 2d, 2f erkennbar
ist, weist die Blende 12 im Wesentlichen die Form eines
mittig drehgelagerten Quadrates auf. Der Blendenausschnitt 13 bildet
hierbei einen Quadranten der besagten quadratischen Form.
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Das
Steuer- und Auswertesystem 5 der Röntgenvorrichtung 1 umfasst
eine bildverarbeitende Auswerteeinheit 20, eine System steuerung 21,
eine Synchronisationseinheit 22 und einen Röntgengenerator 23,
welche über
einen Daten- und Systembus 24 kommunizieren. Die Auswerteeinheit 20 ist
zur Visualisierung der Röntgenaufnahme
mit einem Ausgabegerät,
insbesondere einem Bildschirm 25, verbunden.
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Zum
Betrieb der Röntgenvorrichtung 1 wird durch
Aktivierung des Röntgengenerators 23 und des
von diesem betriebenen Röntgenstrahlers 6 die Röntgenstrahlung
R eingeschaltet. Weiterhin werden die Blende 12 und der
Röntgendetektor 4 in
umlaufende Rotation versetzt. Hierbei synchronisiert die Synchronisationseinheit 22 den
Antrieb 26 des Röntgendetektors 4 und
den (nicht näher
dargestellten) Antrieb der Blende 12 derart, dass der belichtete
Flächenausschnitt 10 unabhängig von
der Rotationsstellung des Röntgendetektors 4 stets
in Deckung mit der Detektionsfläche 15 steht.
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Wie
in 2 illustriert ist,
wird dies dadurch erreicht, dass in Blickrichtung entlang der Strahlungsrichtung 7,
d.h. insbesondere parallel zu den Drehachsen 16 und 11,
die Detektionsfläche 15 in Umlaufrichtung
stets gleich orientiert ist wie der Blendenausschnitt 13.
Die 2a, 2b zeigen solche korrespondierenden Stellungen
des Röntgendetektors 4 bzw.
der Blende 12 zu einem ersten Zeitpunkt. Detektionsfläche 15 und
Blendenausschnitt 13 befinden sich dabei darstellungsgemäß (in Analogie
zur Zeigerstellung des Stundenzeigers einer gewöhnlichen Analoguhr) etwa in
einer "10:30 Uhr"-Stellung. In dieser
Stellung nimmt der Röntgendetektor 4 ein
erstes, dem Teilausschnitt 18a entsprechendes Teilbild
auf. Die Bilddaten B werden elektronisch aus dem Röntgendetektor 4 ausgelesen
und der Auswerteeinheit 20 zugeführt.
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Die 2c, 2d zeigen eine Zwischenstellung des Röntgendetektors 4 und
der Blende 12 zu einem späteren Zeitpunkt, in welchem
die Detektionsfläche 15 sowie
der Blendenausschnitt 13 in einer "12 Uhr"-Stellung orientiert sind.
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Die 2e und 2f zeigen korrespondierende Stellungen
der Detektionsfläche 15 bzw.
des Blendenausschnitts 13 zu einem wiederum späteren Zeitpunkt,
in welchem die Detektionsfläche 15 und
der Blendenausschnitt 13 synchron in eine "1:30 Uhr"-Stellung gedreht sind. Die Detektionsfläche 15 ist
dabei insbesondere vollständig
in Deckung mit dem Teilausschnitt 18b. In dieser Stellung
wird ein dem Teilausschnitt 18b entsprechendes zweites
Teilbild aufgenommen, und die zugehörigen Bilddaten B der Auswerteeinheit 20 zugeführt.
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Im
weiteren Zeitverlauf gerät
aufgrund der fortgesetzten Drehung des Röntgendetektors 4 die Detektionsfläche 15 (auf
nicht näher
dargestellte Weise) zuerst in vollständige Überdeckung mit dem Teilausschnitt 18c,
dann in vollständige Überdeckung mit
dem Teilausschnitt 18d. Auch in den beiden letztgenannten
Stellungen wird jeweils ein, den Teilausschnitten 18c bzw. 18d entsprechendes
Teilbild aufgenommen und der Auswerteeinheit 20 zugeführt.
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In
der Auswerteeinheit 20 werden die vier Teilbilder mittels
elektronischer Bildverarbeitung zu einem Gesamtbild zusammengesetzt,
welches dem in den Gesamtausschnitt 19 der Aufnahmeebene 3 projizierten
Röntgenbild
entspricht. Dieses Gesamtbild wird am Bildschirm 25 angezeigt.
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Wesentlich
ist, dass der Röntgendetektor 4 kontinuierlich
umläuft,
d.h. insbesondere während der
Aufnahme der Teilbilder weiter rotiert. Dies spart Zeit, die herkömmlicherweise
für das
Abbremsen und die Wiederbeschleunigung des Röntgendetektors 4 verwendet
wird. Das erfindungsgemäße Aufnahmeverfahren
wird demgegenüber
erheblich beschleunigt. Zur Verbesserung der Bildqualität ist es
möglich, die
den einzelnen Teilausschnitten 18a–18d entsprechenden
Teilbilder über
mehrere Umläufe
des Röntgendetektors 4 wiederholt
aufzunehmen und die wiederholten Aufnahmen der einzelnen Teilbilder
einander zu überlagern.
In den Zwischenstellungen des Röntgendetektors 4,
wie beispielhaft in 2c gezeigt,
findet bevorzugt keine Aufnahme statt. Um die Gesamtbelastung durch
die Röntgenstrahlung
R zu senken, ist der Röntgenstrahler 6 hierbei
bevorzugt gepulst betrieben, so dass er nur während der Aufnahmezeitpunkte,
d.h. wenn der Röntgendetektor 4 einen
der Teilausschnitte 18a bis 18d passiert, die volle
Strahlungsleistung emittiert. In den Zwischenzeiten liefert der
Röntgenstrahler 6 nur
eine vergleichsweise geringe Strahlungsleistung. Alternativ ist
es jedoch auch denkbar, in beliebigen Zwischenstellungen des Röntgendetektors 4 Zwischenaufnahmen
aufzunehmen und diese zur Verbesserung der Bildqualität dem Gesamtbild
zu überlagern.
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Die
Systemsteuerung 21 übernimmt
allgemeine Steuerfunktionen sowie die Koordinierung der einzelnen
Hardwarekomponenten der Röntgenvorrichtung 1.
Sie beinhaltet außerdem
eine Software zur Bedienung der Röntgenvorrichtung 1.
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Eine
alternative Ausführungsform
der Röntgenvorrichtung 1 ist
in 3 dargestellt. Diese
Ausführungsform
unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen Ausführungsform
dahingehend, dass der Röntgendetektor 4 nicht
umlaufend drehangetrieben ist, sondern – ähnlich dem Scheibenwischer
eines Kraftfahrzeugs – lediglich
innerhalb eines Winkels von ca. 220° um die Drehachse 16 verschenkt wird.
Innerhalb dieses Drehwinkels vollführt der Röntgendetekor 4 eine
kontinuierliche Pendel- oder Schwingbewegung. Wie aus 4 ersichtlich ist, überstreicht
die Detektionsfläche 15 des
Röntgendetektors 4 bei
der Pendelbewegung die Fläche
eines Kreissegmentes 27 innerhalb der Aufnahmeebene 3, in
welche sich zwei Teilausschnitte 18a, 18b mit
den Abmessungen der Detektionsfläche 15 einbeschreiben
lassen. Die Teilausschnitte 18a, 18b liegen wiederum
Seite an Seite aneinander und ergeben in Kombination einen Gesamtausschnitt 19.
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Auch
die Blende 12 ist, wie in 4 ersichtlich,
um einen Drehwinkel von ca. 220° pendelnd drehangetrieben.
Die Bewegungen des Röntgendetektors 4 und
der Blende 12 sind wiederum durch die Synchronisationseinheit 22 derart
synchronisiert, dass der belichtete Flächenausschnitt 10 stets
in Deckung mit der Detektionsfläche 15 des
pendelnden Röntgendetektors 4 ist.
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Die
Ausführungen
der Röntgenvorrichtung 1 gemäß 3 gleicht der vorstehend
beschriebenen Ausführungsform
dahingehend, dass die Bildaufnahme eines Teilbilds stets dann erfolgt,
wenn die Detektionsfläche 15 des
Röntgendetektors 4 einen
der Teilausschnitte 18a und 18b überstreicht.
Die Teilbilder werden wiederum in der Auswerteeinheit 20 mit
Mitteln der elektronischen Bildverarbeitung aneinander gefügt und auf
dem Bildschirm 25 angezeigt. Die Bewegung des Röntgendetektors 4 ist
in der Ausführung
gemäß 3 insofern kontinuierlich,
als der Röntgendetektor 4 nur
in den Umkehrpunkten der Pendelstrecke und zum Zwecke der Bewegungsumkehr
kurzzeitig zum Stehen kommt. Der Röntgendetektor 4 passiert
die Aufnahmeorte, d.h. die Teilausschnitte 18a und 18b,
dagegen bevorzugt ungebremst. Eine Abbremsung oder Beschleunigung
des Röntgendetektors 4 findet
nur in den beiden, einen Halbkreis überragenden Endzonen 28a und 28b des Kreissegments 27 statt.
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Die 4a bis 4f zeigen analog zu 2 korrespondierende Rotationsstellungen
des Röntgendetektors 4 und
der Blende 12 zu drei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten.
Die 4a und 4b entsprechen einem ersten
Zeitpunkt, in dem ein erstes Teilbild aufgenommen wird. Die 4c und 4d zeigen wiederum eine Zwischenstellung
des Röntgendetektors 4 bzw.
der Blende 12. In den 4e und 4f sind sowohl die Detektionsfläche 15 als
auch der Blendenausschnitt in eine "1:30 Uhr"-Stellung gedreht, so dass sich die
Detektionsfläche 15 in Überdeckung
mit dem zweiten Teilausschnitt 18b befindet. Nachdem der
Röntgendetektor 4 die
letztgenannte Stellung, in der das zweite Teilbild aufgenommen wird,
passiert hat, wird er in der Endzone 28b abgebremst und
legt den im Zuge der 4a bis 4e beschriebenen Weg in umgekehrter
Richtung zurück. Gleiches
gilt für
die Blende 12.
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In
einer weiteren, in den 5 und 6 dargestellten Ausführungsform
der Röntgenvorrichtung 1 ist
der Röntgendetektor 4 zum
Zweck des Antriebs an ein zwischen zwei Treibrollen 29a und 29b aufgespanntes
Förderband 30 gekoppelt.
Das Förderband 30 wird
vom Antrieb 26 kontinuierlich in einer Richtung angetrieben.
Wie in der Abfolge der 6a, 6c, 6e, 6g zu
erkennen ist, wird der Röntgendetektor 4, dem
Bandverlauf des Förderbandes 30 folgend,
zunächst
and der Bandoberseite 31 innerhalb der Aufnahmeebene 3 auf
die Treibrolle 29b zubewegt, anschließend über den Umfang der Treibrolle 29b auf die
Bandunterseite 32 mitgenommen und dort in Richtung der
Treibrolle 29a zurückbefördert.
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Auch
bei der in den 5 und 6 dargestellten Ausführung der
Röntgenvorrichtung 1 wird
der belichtete Flächenausschnitt 10 durch
Verstellung des Blendensystems 9, soweit dies möglich ist,
mit der Detektionsfläche 15 des
Röntgendetektors 4 mitgeführt. Hierfür ist die
Blende 12 mit einem schlitzförmigen Blendenausschnitt 13 versehen,
der in einer zur Ausrichtung des Förderbands 30 parallelen
Richtung 33, d.h. insbesondere senkrecht zur Strahlungsrichtung 7,
verschiebbar ist. Dies ist aus der Abfolge der 6b, 6d, 6f, 6h zu ersehen. Solange der Röntgendetektor 4 auf
der Bandoberseite 31 befördert wird, wird der Blendenausschnitt 13 durch
die Synchronisationseinheit 22 derart in Richtung 33 nachgeführt, dass
der belichtete Flächenausschnitt 10 stets
mit der Detektionsfläche 15 zusammenfällt. Dabei
werden in ausreichend dichten Zeitintervallen Teilbilder aufgenommen,
die der Auswerteeinheit 20 zugeführt werden und dort zu einem
Gesamtbild zusammengefügt
werden. Zumal eine Bildaufnahme nicht möglich ist, solange der Röntgendetektor 4 auf der
Bandunterseite 32 zurückgeführt wird
(gemäß 6e, 6g), ist während dieser Zeit die Blende 12 bevorzugt
vollständig
geschlossen, um eine unnötige Strahlenbelastung
zu vermeiden.
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Bei
einer in 7 dargestellten
weiteren Ausführungsform
der Röntgenvorrichtung 1 ist
der Röntgendetektor 4 auf
einer Gleitschiene 34 gelagert und vollführt, angetrieben
von dem Antrieb 26, eine lineare, translatorische Pendelbewegung
in der Aufnahmeebene 3.
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Zur
Synchronisation des belichteten Flächenausschnitts 10 mit
der Detektionsfläche 15 ist, wie
bei der Ausführungsform
gemäß den 5, die Blende 12 entlang
einer zur Strahlungsrichtung 7 senkrechten Richtung 33 verschiebbar.
Die Verschiebung der Blende 12 erfolgt entweder, wie gemäß 5 und 6 gleichsinnig synchron mit der Bewegung
des Röntgendetektors 4,
wobei ein schlitzförmiger
Blendenausschnitt 13 mit der Detektionsfläche 15 nachgeführt wird.
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Alternativ
kann jedoch die Blende 12 auch gegensinnig synchron mit
dem Röntgendetektor 4 bewegt
werden. Dies ist in 8 näher illustriert.
Die 8a und 8c zeigen den Röntgendetektor 4 in
der Nähe
der beiden Umkehrpunkte der Pendelbewegung. Die mit 8a korrespondierende Stellung der Blende 12 ist
in der 8b dargestellt.
Die mit der Stellung des Röntgendetektors 4 gemäß 8c korrespondierende Blendenstellung
ist in 8d dargestellt.
Die Pfeile 35 zeigen in allen 8a bis 8d die Bewegung
des Röntgendetektors 4 bzw.
der Blende 12 an.
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Sowohl
in der ersten Stellung des Röntgendetektors 4 und
der Blende 12 gemäß den 8a und 8b als auch in der in der zweiten Stellung
gemäß 8c und 8d sind die Detektionsfläche 15 und
der Blendenausschnitt 13 gleich ausgerichtet, wodurch der
Röntgendetektor 4 vollständig belichtet
ist, der Flächenausschnitt 10 also
in Deckung mit der Detektionsfläche 15 steht.
In diesen beiden Stellungen wird jeweils ein Teilbild aufgenommen
und die Bilddaten B der Auswerteeinheit 20 zugeführt. Wie
aus den 8a und 8c erkennbar ist, überragt
die Detektionsfläche 15 in
beiden Stellungen die gestrichelt angedeutete Mittellinie 36 der
Schwenkbahn des Röntgendetek tors 4.
Entsprechend überlappen
sich die in den beiden Stellungen des Röntgendetektors 4 aufgenommenen
Teilbilder. Diese Teilbilder werden in der Auswerteeinheit 20 derart überlagert,
dass ein lückenloses,
dem Gesamtausschnitt 19 entsprechendes Gesamtbild der Aufnahmeebene 3 entsteht.