DE19832032C1

DE19832032C1 - X=ray tube for medical catheter, e.g. for coronary angioplasty

Info

Publication number: DE19832032C1
Application number: DE1998132032
Authority: DE
Inventors: Mathias Hoernig; Markus Schild
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-07-16
Filing date: 1998-07-16
Publication date: 2000-02-10
Anticipated expiration: 2018-07-17

Abstract

The X-ray tube (1) has an anode (4) and a thermic cathode (3), which are electrically connected in series. The cathode is provided with a heating current during the operation of the X-ray tube. The anode and the cathode are contained in a vacuum casing made of an electrically conductive material, which is used to connect the anode and cathode in series. The cathode may have a heating element receiving the heating current and an emission element, which is heated to the emission temperature by the heating element.

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre mit einer Anode und einer thermischen Kathode, wobei die Kathode im Betrieb der Rönt genröhre von einem Heizstrom durchflossen ist. Die Erfindung betrifft außerdem einen zur Einführung in das menschliche Ge fäßsystem vorgesehenen Katheter mit einer solchen Röntgen röhre.The invention relates to an X-ray tube with an anode and a thermal cathode, the cathode during operation of the X-ray is flowed through by a heating current. The invention also relates to an introduction to the human Ge Vessel system provided catheter with such an x-ray tube.

Die PTCA (perkutane transluminale Coronar-Angioplastie) hat sich als das Verfahren der Wahl zur Therapie von Stenosen durchgesetzt. Ein Problem dieses Verfahrens ist jedoch ein Restenosegrad von 30 bis 50%. Durch den Einsatz von Stents kann dieser Restenosegrad auf ca. 28% reduziert werden.The PTCA (percutaneous transluminal coronary angioplasty) has itself as the procedure of choice for the treatment of stenoses enforced. However, one problem with this method is an Degree of restenosis from 30 to 50%. Through the use of stents this degree of restenosis can be reduced to approx. 28%.

Durch ein Behandlungsverfahren, das eine weitere Reduzierung des Restenosegrades gestatten würde, wäre daher ein erheb licher Nutzen für den Patienten zu erreichen, nämlich neben der Vermeidung von interventionellen und chirurgischen Folge eingriffen auch bei schwieriger Ausgangslage ein verlängern des stenosefreies Intervall und damit eine verbesserte Lebensqualität.Through a treatment procedure that is a further reduction of the degree of restenosis would therefore be a significant one To achieve benefits for the patient, namely alongside avoiding interventional and surgical consequences intervene even in difficult starting conditions of the stenosis-free interval and thus an improved Life quality.

Unter der Anzahl der bisher untersuchten Verfahren wurde eine effektive Reduktion des Restenosegrades nur durch die Be strahlung des mittels PTCA therapierten Bereiches mit Gamma strahlung erreicht. Allerdings ist diese Behandlung aufgrund der hohen Reichweite der dabei verwendeten hochenergetischen radioaktiven Strahlungsquellen nicht in der gleichen klini schen Umgebung durchzuführen, in der die PTCA stattfindet. Dies wäre nur bei der Verwendung von Betastrahlern als Strah lungsquellen möglich, da deren Strahlung eine wesentlich ge ringere Reichweite aufweist. Aus heutiger Sicht ist unter der Voraussetzung, daß Betastrahler als Strahlungsquelle ange wendet werden können, mit der Durchführung einer Strahlen therapie nach ca. 30% aller PTCA-Behandlungen zu rechnen. Unter Umständen könnte eine Therapie mit Betastrahlern prä ventiv auch nach allen PTCA-Behandlungen durchgeführt werden.Among the number of procedures examined so far, one effective reduction of the degree of restenosis only through the Be Radiation of the area treated with PTCA with gamma radiation reached. However, this treatment is due the high range of the high-energy used radioactive sources are not in the same clinic environment in which the PTCA takes place. This would only be the case if beta emitters were used as a beam Sources possible because their radiation is a significant ge has less range. From today's perspective, is under the Prerequisite that beta emitters as a radiation source can be applied by carrying out a beam therapy after about 30% of all PTCA treatments. Under certain circumstances, therapy with beta emitters could pre ventiv also after all PTCA treatments.

Ein vollkommen anderer Ansatz besteht in der Verwendung eines eine miniaturisierte Röntgenröhre der eingangs genannten Art enthaltenden Katheters zur Durchführung einer Strahlenthera pie von Gefäßwänden mit Röntgenstrahlung, wie sie in der WO 97/07740 A1 beschrieben ist.A completely different approach is to use one a miniaturized X-ray tube of the type mentioned containing catheter for performing a radiation therapy Pie of vessel walls with X-rays, as in the WO 97/07740 A1 is described.

Ein schwieriges Problem, das bei der Realisierung eines der artigen Katheters auftritt, besteht darin, daß die Zuführung der zum Betrieb der Röntgenröhre erforderlichen Röhrenspan nung, bei der es sich um eine Hochspannung im kV-Bereich han delt, auf engstem Raum erfolgen muß. Unter Umständen darf der Durchmesser des Katheters nämlich 4 mm nicht überschreiten.A difficult problem in realizing one of the like catheter occurs, is that the delivery the tube chip required to operate the X-ray tube voltage, which is a high voltage in the kV range delt, must take place in a confined space. Under certain circumstances, the This is because the diameter of the catheter does not exceed 4 mm.

Wird als Kathode wie im Falle der WO 97/07740 A1 eine Feld emissions-Kathode verwendet, die keines Heizstroms bedarf, ist dieses Problem beherrschbar. Schwierig ist die Realisie rung eines Katheters geringen Durchmessers jedoch, wenn im Interesse eines höheren Röhrenstroms (Feldemissions-Kathoden gestatten nur sehr geringe Röhrenströme) eine thermische Kathode zum Einsatz kommen soll, da dann wenigstens eine wei tere Leitung zur Zuführung für den Heizstrom benötigt wird. In der US Re. 34,421 E ist zwar eine für die Krebstherapie vorgesehene Röntgenröhre mit thermischer Kathode beschrieben, die trotz der dritten Leitung einen minimalen Durchmesser von wenig mehr als 3 mm (1/8 Zoll) gestatten soll. Damit läge aber der Außendurchmesser eines Katheters mit einer solchen Röntgenröhre bei ca. 4 mm und somit an der Obergrenze des für die Behandlung von Gefäßwänden zulässigen Bereichs, mit der Folge, daß eine Behandlung enger Gefäße ausgeschlossen wäre.Is used as a cathode as in the case of WO 97/07740 A1 emission cathode that does not require heating current, this problem is manageable. Reality is difficult tion of a small diameter catheter, however, if in Interest in a higher tube current (field emission cathodes allow only very small tube currents) a thermal Cathode should be used, since then at least one white tere line for supplying the heating current is required. In the US Re. 34,421 E is one for cancer therapy the proposed X-ray tube with thermal cathode, which despite the third line has a minimum diameter of allow little more than 3 mm (1/8 inch). That would be but the outside diameter of a catheter with one X-ray tube at approx. 4 mm and thus at the upper limit of the for the treatment of vascular wall permissible range with which As a result, treatment of narrow vessels would be excluded.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Röntgenröhre der eingangs genannten Art so auszubilden, daß für den Fall des Einsatzes der Röntgenröhre in einem Katheter trotz der Verwendung einer thermischen Kathode die Voraussetzungen für die Behandlung von Gefäßen geringen Durchmessers gegeben sind. Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, ei nen Katheter der eingangs genannten Art anzugeben, der die Voraussetzung dafür bietet, mit einem besonders geringen Durchmesser realisiert zu werden. The invention has for its object an X-ray tube of the type mentioned in such a way that for the case the use of the x-ray tube in a catheter despite the Using a thermal cathode is the prerequisite for given the treatment of small diameter vessels are. The invention is also based on the object to specify a catheter of the type mentioned at the beginning which Prerequisite for this offers with a particularly low Diameter to be realized.

Nach der Erfindung wird der eine Röntgenröhre betreffende Teil der Aufgabe gelöst durch eine Röntgenröhre mit einer thermischen Kathode und einer Anode, die derart in Serie ge schaltet sind, daß die Kathode im Betrieb der Röntgenröhre infolge der Röhrenspannung von einem Heizstrom durchflossen ist.According to the invention, the one relating to an X-ray tube Part of the task solved by using an x-ray tube thermal cathode and an anode, so ge in series are switched that the cathode in the operation of the X-ray tube a heating current flows through the tube voltage is.

Wird also die Röhrenspannung an die erfindungsgemäße Röntgen röhre angelegt, fließt zunächst ein von dem elektrischen Widerstand der thermischen Kathode abhängiger Heizstrom durch die thermische Kathode, bis diese auf Emissionstemperatur, d. h. diejenige Temperatur, bei der Elektronen emittiert wer den, aufgeheizt ist. Die dann von der thermischen Kathode ab gegebenen Elektronen werden in dem zwischen der Anode und der Kathode infolge der zwischen diesen anliegenden Röhrenspan nung vorhandenen elektrischen Feld auf die Anode beschleu nigt, so daß nun zusätzlich zu dem Heizstrom auch ein Röhren strom fließt. Infolge des Auftreffens der Elektronen auf die Anode wird Röntgenstrahlung (Bremsstrahlung) emittiert. Die Kathode muß dabei hinsichtlich ihres elektrischen Widerstan des so dimensioniert sein, daß bei gegebener Hochspannung eine die für den geforderten Röhrenstrom erforderliche Elek tronenemission sicherstellende Heizleistung erreicht wird.So the tube voltage is applied to the X-ray according to the invention tube, first one flows from the electrical one Resistance of the thermal cathode dependent heating current the thermal cathode until it reaches the emission temperature, d. H. the temperature at which electrons are emitted which is heated up. The then from the thermal cathode given electrons are in the between the anode and the Cathode due to the tube chip lying between them the existing electrical field to the anode nigt, so that now in addition to the heating current also a tube electricity flows. As a result of the impact of the electrons on the Anode is emitted by X-rays (bremsstrahlung). The The cathode must have an electrical resistance be dimensioned so that for a given high voltage one the elec. required for the required tube current Tronenemission ensuring heating power is achieved.

Aus den vorstehenden Ausführungen wird deutlich, daß die er findungsgemäße Röntgenröhre betrieben werden kann, ohne daß außer den zur Zuführung der Röhrenspannung erforderlichen Leitungen weitere Leitungen benötigt werden. Es ist also mög lich, die erfindungsgemäße Röntgenröhre mittels eines zwei adrigen Kabels, beispielsweise eines Koaxialkabels, mit dem Hochspannungsgenerator zu verbinden, wodurch die Voraus setzungen für die Realisierung eines Katheters geringen Durchmessers geschaffen sind.From the foregoing it is clear that he X-ray tube according to the invention can be operated without except those required to supply the tube voltage Lines other lines are needed. So it is possible Lich, the X-ray tube according to the invention by means of a two core cable, for example a coaxial cable, with the High voltage generator to connect, making the advance low for the realization of a catheter Diameter are created.

Die im Falle der erfindungsgemäßen Röntgenröhre erforderliche Serienschaltung von Anode und Kathode läßt sich dann mit be sonders geringem Aufwand realisieren, wenn das die Anode und die Kathode aufnehmende Vakuumgehäuse aus einem elektrisch leitenden Material gebildet ist und die Anode und ein An schluß der Kathode mit dem Vakuumgehäuse elektrisch leitend verbunden sind. Die Serienschaltung kann aber auch auf andere Weise, beispielsweise mittels eines speziell hierfür vorge sehenen elektrischen Leiters, z. B. eines Drahtabschnittes, hergestellt werden.The required in the case of the X-ray tube according to the invention Series connection of anode and cathode can then be Realize particularly little effort if that is the anode and the cathode-receiving vacuum housing from an electrical conductive material is formed and the anode and an circuit of the cathode with the vacuum housing electrically conductive are connected. The series connection can also be used on others Way, for example by means of a specially for this see electrical conductor, e.g. B. a wire section, getting produced.

Bei der Kathode kann es sich gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in herkömmlicher Weise um eine direkt beheizte Kathode handeln, durch welche infolge der Röhrenspannung ein Heizstrom fließt. Alternativ kann gemäß einer anderen Ausfüh rungsform der Erfindung auch eine indirekt beheizte Kathode vorgesehen sein, welche ein von dem Heizstrom durchflossenes Heizelement und ein im Betrieb der Röntgenröhre mittels des Heizelementes auf Emissionstemperatur erwärmtes Emissionsele ment aufweist. Wenn in diesem Fall das Emissionselement un mittelbar, d. h. ohne nennenswerte Leitungswiderstände, elek trisch leitend mit dem negativen Pol der Röhrenspannung ver bunden ist, können die zur Elektronenemission benötigten Elektronen praktisch unbegrenzt unmittelbar aus der die Röhrenspannung bereitstellenden Spannungsversorgung nach fließen.According to an embodiment of the Invention in the conventional way to a directly heated Act cathode through which due to the tube voltage Heating current flows. Alternatively, according to another embodiment tion form of the invention also an indirectly heated cathode be provided, which one through which the heating current flows Heating element and one in operation of the X-ray tube by means of the Heating element heated to emission temperature ment. In this case, if the emission element is un indirect, d. H. without significant line resistance, elec verically conductive with the negative pole of the tube voltage is bound, those required for electron emission Electrons practically unlimited immediately from the Tube voltage supply voltage supply flow.

Unabhängig davon, ob als Kathode eine direkt beheizte oder eine indirekt beheizte Kathode vorgesehen ist, kann die Ver wendung eines emissionsverstärkenden Materials mit einer niedrigeren Elektronenaustrittsarbeit als Wolfram, sei es als Material oder Bestandteil der direkt beheizten Kathode oder des Emissionselementes der indirekt beheizten Kathode, evtl. auch als Schicht, vorgesehen sein. Durch die Verwendung sol cher Materialien lassen sich bereits bei niedrigen Temperatu ren (z. B. bei BaO ab ca. 1000°C im Gegensatz zu 2000°C bei Wolfram) ausreichende Röhrenströme realisieren. Dabei ist vorteilhaft, daß sich die Röntgenröhre weniger aufheizt, da hierdurch die Gefahr von thermischen Gewebeschädigungen ver mindert wird. Regardless of whether as a directly heated cathode or an indirectly heated cathode is provided, the Ver use of an emission-enhancing material with a lower electron work function than tungsten, be it as Material or component of the directly heated cathode or the emission element of the indirectly heated cathode, possibly also be provided as a layer. By using sol materials can be used even at low temperatures ren (e.g. with BaO from approx. 1000 ° C in contrast to 2000 ° C at Tungsten) realize sufficient tube currents. It is advantageous that the X-ray tube heats up less because thereby ver the risk of thermal tissue damage is reduced.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Röntgenröhre ein rohrförmiges, zumindest teilweise aus einem röntgentransparenten Material gebildetes, im Bereich des röntgentransparenten Materials an seiner Innenseite mit einer Schicht die Kathode als Durchstrahlanode umgebenden röntgen emissiven Materials versehenes Vakuumgehäuse auf, auf dessen Mittelachse die Kathode angeordnet ist. Ein solcher Aufbau bietet im Zusammenhang mit der Behandlung von Gefäßwänden den Vorteil, daß eine gleichmäßige Strahlenexposition der Ge fäßwand über durch die Länge der Kathode und der Durch strahlanode konstruktiv bestimmbare Strecke ermöglicht wird und daß eine erhöhte Ausnutzung der generierten Röntgenstrah lung für therapeutische Zwecke gewährleistet ist, da ein ge ringerer Anteil der Röntgenstrahlung der Eigenabsorption der Anode anheim fällt.According to a particularly preferred embodiment, the X-ray tube a tubular, at least partially from a X-ray transparent material formed in the area of the x-ray transparent material on the inside with a X-ray layer surrounding the cathode as a transmission anode emissive material provided vacuum housing on the Central axis the cathode is arranged. Such a structure offers the in connection with the treatment of vessel walls Advantage that a uniform radiation exposure of the Ge through the length of the cathode and the through beam anode constructively determinable distance is made possible and that increased utilization of the generated x-ray is guaranteed for therapeutic purposes, since a ge lower proportion of x-rays the self-absorption of the Anode falls home.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht für den Fall der Verwendung einer indirekt beheizten Kathode vor, daß deren Heizelement und Emissionselement in Richtung der Mittelachse des Vakuumgehäuses aufeinanderfolgend ange ordnet sind und in wärmeleitender Verbindung miteinander stehen. Durch diese Maßnahme ist für den Fall, daß der elektrische Widerstand des Emissionselementes im Vergleich zu dem des Heizelementes gering ist, gewährleistet, daß der über der Länge des Heizelementes auftretende Spannungsabfall gering ist und somit über die gesamte Länge des Emissionselementes die gleiche Röhrenspannung zwischen dem Emissionselement und der Durchstrahlanode vorliegt. Dies hat in vorteilhafter Weise zur Folge, daß über die gesamte Länge der Durch strahlanode Bremsstrahlung mit wenigstens annähernd konstan tem Strahlenspektrum erzeugt wird.A particularly preferred embodiment of the invention provides for the case of using an indirectly heated cathode before that their heating element and emission element towards the central axis of the vacuum housing is consecutively are arranged and are in heat-conducting connection with each other. This measure is in the event that the electrical Resistance of the emission element compared to that of the Heating element is low, ensures that the above Length of the heating element voltage drop occurring small is and thus over the entire length of the emission element the same tube voltage between the emission element and the transmission anode is present. This has been advantageous Way that over the entire length of the through anode beam radiation with at least approximately constant system is generated.

Der einen Katheter betreffende Teil der Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch einen Katheter zur Einführung in das menschliche Gefäßsystem, welcher zur Behandlung von Gefäßwän den mit Röntgenstrahlung an seinem distalen Ende eine Rönt genröhre der vorstehend beschriebenen Art enthält und vor zugsweise zur leichteren Applikation flexibel ausgeführt ist.The part of the task relating to a catheter is performed according to the Invention solved by a catheter to introduce it human vascular system, which is used to treat vascular walls an x-ray with x-rays at its distal end Contains genre tube of the type described above and before preferably flexible for easy application.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:Embodiments of the invention are in the accompanying Drawings shown. Show it:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Röntgenröhre in schemati scher, teilweise blockschaltbildartiger Darstellung im Längsschnitt, und Fig. 1 shows an X-ray tube according to the invention in a schematic, partially block diagram-like representation in longitudinal section, and

Fig. 2 in zu der Fig. 1 analoger Darstellung eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Röntgen röhre. Fig. 2 in a representation analogous to Fig. 1 shows another embodiment of an X-ray tube according to the invention.

Die insgesamt mit 1 bezeichnete erfindungsgemäße Röntgenröhre weist gemäß Fig. 1 ein vorzugsweise wenigstens im wesent lichen rotationssymmetrisch ausgebildetes Vakuumgehäuse 2 von hülsenförmiger Gestalt auf, das aus einem röntgentransparen ten, elektrisch leitenden Material, z. B. einem geeigneten Me tall oder glasartigem Kohlenstoff, hergestellt ist. In das Vakuumgehäuse 2 ist eine insgesamt mit 3 bezeichnete langge streckte thermische Kathode eingesetzt, deren Längsachse mit der des Vakuumgehäuses 2 übereinstimmt. Die Anschlüsse der Kathode 3 sind vakuumdicht aus dem Vakuumgehäuse 2 nach außen geführt.The overall designated 1 X-ray tube according to the invention has a preferably at least substantially union-shaped vacuum housing 2 of a sleeve-like shape according to FIG . B. a suitable Me tall or vitreous carbon is made. In the vacuum housing 2 is a total of 3 Langge stretched thermal cathode is used, the longitudinal axis of which coincides with that of the vacuum housing 2 . The connections of the cathode 3 are led out of the vacuum housing 2 in a vacuum-tight manner.

In dem die Kathode 3 umgebenden Bereich ist das Vakuumgehäuse 2 an seiner Innenseite mit einer Beschichtung 4 aus einem röntgenemissiven Material, z. B. Wolfram, versehen, welche die Anode darstellt und als Durchstrahlanode ausgeführt ist. Unter einer Durchstrahlanode ist eine Anode zu verstehen, durch welche die durch das Auftreffen von Elektronen als Bremsstrahlung generierte Röntgenstrahlung hindurchtreten muß, um aus der Röntgenröhre austreten zu können.In the area surrounding the cathode 3 , the vacuum housing 2 is coated on its inside with a coating 4 made of an X-ray emissive material, e.g. B. tungsten, which represents the anode and is designed as a transmission anode. A transmission anode is to be understood as an anode through which the X-ray radiation generated by the impingement of electrons as braking radiation must pass in order to be able to exit the X-ray tube.

Um die Röntgenröhre 1 mit der zu deren Betrieb erforderlichen Röhrenspannung versorgen zu können, ist ein Hochspannungs generator 5 vorgesehen, dessen negativer Pol über den mono filaren Innenleiter 6 eines insgesamt mit 7 bezeichneten Koaxialkabels mit dem einen Anschluß der Kathode 3 und dessen anderer, auf Massepotential liegender Pol über den in an sich bekannter Weise als Drahtgeflecht oder schraubenförmig aufge wickeltes Folienband ausgeführten Außenleiter 8 des Koaxial kabels 7 mit der Beschichtung 4 verbunden ist. Der Innenlei ter 6 des Koaxialkabels 7 ist von dessen Außenleiter 8 durch eine Hochspannungs-Isolation 9 getrennt. Der Außenleiter 8 des Koaxialkabels 7 ist von einer aus einem physiologisch gut verträglichem Material, z. B. Nitril-Silikonkautschuk, herge stellten Isolation 11 umgeben.In order to be able to supply the X-ray tube 1 with the tube voltage required for its operation, a high-voltage generator 5 is provided, the negative pole of which is connected via the monofilament inner conductor 6 of a coaxial cable, designated overall by 7, to one connection of the cathode 3 and the other, to ground potential Lying pole is connected to the coating 4 via the outer conductor 8 of the coaxial cable 7 , which is embodied in a manner known per se as a wire mesh or a helically wound foil strip. The Innenlei ter 6 of the coaxial cable 7 is separated from the outer conductor 8 by a high-voltage insulation 9 . The outer conductor 8 of the coaxial cable 7 is made of a physiologically well-tolerated material, for. B. nitrile silicone rubber, Herge provided insulation 11 surrounded.

Die Verbindungsleitung 10 der Beschichtung 4 mit dem Außen leiter 8 ist vakuumdicht aus dem Vakuumgehäuse 2 nach außen geführt.The connecting line 10 of the coating 4 with the outer conductor 8 is vacuum-tight out of the vacuum housing 2 to the outside.

Damit der zum Betrieb der Röntgenröhre 2 außerdem erforder liche Heizstrom fließen kann, sind im Gegensatz zu dem dem Koaxialkabel benachbarten Anschluß der Kathode 3, der mittels eines vakuumdicht in das Vakuumgehäuse 2 eingesetzten Isola tors 12 gegenüber dem Vakuumgehäuse 2 elektrisch isoliert ist, im Bereich des anderen Anschlusses der Kathode 3 keiner lei Maßnahmen getroffen, um diesen gegenüber dem Vakuumge häuse 2 elektrisch zu isolieren, mit der Folge, daß dieser An schluß elektrisch leitend mit dem Vakuumgehäuse 2 verbunden ist. Die Beschichtung 4 und die Kathode 3 sind also in Serie geschaltet.So that the operation of the X-ray tube 2 can also flow Liche heating current, in contrast to the adjacent coaxial cable connection of the cathode 3 , which is electrically insulated from the vacuum housing 2 by means of a vacuum-tight insulator 12 inserted into the vacuum housing 2 , in the area of the other terminal of the cathode 3 made no lei measures to this with respect to the housing 2 Vakuumge electrically isolate, with the result that this circuit is to electrically conductively connected to the vacuum housing. 2 The coating 4 and the cathode 3 are therefore connected in series.

Wird also der Hochspannungs-Generator 5 aktiviert, fließt zu nächst infolge der Röhrenspannung ein von dem elektrischen Widerstand der Kathode 3 abhängiger Heizstrom durch die Kathode 3, bis diese auf Emissionstemperatur aufgeheizt ist. Die dann von der Kathode abgegebenen Elektronen werden in dem zwischen der als Anode wirksamen Beschichtung 4 und der Kathode 3 infolge der zwischen diesen anliegenden Röhrenspan nung vorhandenen elektrischen Feld in Richtung auf die Be schichtung 4 beschleunigt, so daß nun zusätzlich zu dem Heiz strom auch ein Röhrenstrom fließt. Infolge des Auftreffens der Elektronen auf die Beschichtung 4 wird Röntgenstrahlung (Bremsstrahlung) emittiert. Die Kathode 3 muß also einen sol chen elektrischen Widerstand aufweisen, daß sich bei gegebe ner Hochspannung eine für den geforderten Röhrenstrom ausrei chende Heizleistung ergibt.Thus, if the high-voltage generator 5 is activated, a heating current that depends on the electrical resistance of the cathode 3 flows through the cathode 3 as a result of the tube voltage until it is heated to the emission temperature. Which is then emitted from the cathode are in between as an anode active coating 4 and the cathode 3 due to the fitting between the tube voltage-existing electric field in the direction of the Be coating 4 accelerated, so that now in addition to the heating current also Tube current flows. As a result of the impact of the electrons on the coating 4 , X-rays (braking radiation) are emitted. The cathode 3 must have such a sol electrical resistance that there is sufficient heating power for the required tube current.

Demnach emittiert die Kathode 3 über ihre gesamte Länge Elek tronen, die über die gesamte Länge der Beschichtung 4 ver teilt auf diese auftreffen und Röntgenstrahlung (Bremsstrah lung) auslösen, die aus dem Vakuumgehäuse 11 der Röntgenröhre 1 nach außen austritt. Es wird also deutlich, daß die Be schichtung 4 wie schon erwähnt als Durchstrahlanode wirkt, durch die die Röntgenstrahlung aus der Röntgenröhre 1 nach außen tritt. Dabei tritt infolge der geringen Dicke der Beschichtung 4, z. B. 6 µm, keine nennenswerte Schwächung der Röntgenstrahlung auf.Accordingly, the cathode 3 emits electrons over its entire length, which ver shares over the entire length of the coating 4 impinge on it and trigger X-ray radiation (brake radiation) which emerges from the vacuum housing 11 of the X-ray tube 1 to the outside. It is therefore clear that the coating 4, as already mentioned, acts as a transmission anode, through which the X-ray radiation emerges from the X-ray tube 1 to the outside. This occurs due to the small thickness of the coating 4 , z. B. 6 microns, no significant attenuation of the X-rays.

Die Kathode 3 weist ein beispielsweise aus einer Keramik eines geeigneten spezifischen elektrischen Widerstandes her gestelltes, stabförmiges Innenteil 13 vorzugsweise kreisför migen Querschnittes auf, das an seiner Außenseite mit einer Schicht 14 eines emissionsverstärkenden Materials, z. B. BaO, versehen ist. Der elektrische Widerstand des Innenteils 13 ist so bemessen, daß bei Anlehnen der Röhrenspannung ein Heizstrom durch das Innenteil 13 fließt, der ausreicht, um die Schicht 14 auf Emissionstemperatur aufzuheizen. Dabei muß der elektrische Widerstand der Schicht 14 deutlich höher als der des Innenteils 13 sein, um zu gewährleisten, daß der Heizstrom im wesentlichen durch das Innenteil 13 fließt.The cathode 3 has, for example, made of a ceramic of a suitable specific electrical resistance forth, rod-shaped inner part 13, preferably circular cross-section, which on the outside with a layer 14 of an emission-enhancing material, for. B. BaO is provided. The electrical resistance of the inner part 13 is dimensioned such that when the tube voltage is leaned, a heating current flows through the inner part 13 which is sufficient to heat the layer 14 to the emission temperature. The electrical resistance of the layer 14 must be significantly higher than that of the inner part 13 in order to ensure that the heating current essentially flows through the inner part 13 .

Da der Röhrenstrom über den Widerstand des Innenteils 13 ge zogen wird, ist der Stromfluß zwischen dem dem Koaxialkabel 7 benachbarten Bereich der Kathode 3 und der Beschichtung 4 größer als der Stromfluß zwischen dem von dem Koaxialkabel 7 entfernten Bereich der Kathode und der Beschichtung 4. Der in das an seiner Mantelfläche mit einer Schicht 19 eines emis sionsverstärkenden Materials, z. B. BaO, versehen ist. Der elektrische Widerstand des Heizelementes 17 ist derart bemes sen, daß es bei Anlegen der Röhrenspannung infolge des dann fließenden Heizstroms eine solche Temperatur aufweist, daß die Schicht 19 durch Wärmeleitung über das Wärmeleitteil 18 auf Emissionstemperatur aufgeheizt wird. Die elektrisch gut leitende Schicht 19 ist mit dem Innenleiter 6 des Koaxial kabels 7 elektrisch leitend verbunden, so daß der Röhrenstrom nicht über das Heizelement 17 fließt, sondern über die Schicht 19 gezogen wird.Since the tube current is drawn via the resistance of the inner part 13 , the current flow between the region of the cathode 3 adjacent to the coaxial cable 7 and the coating 4 is greater than the current flow between the region of the cathode and the coating 4 remote from the coaxial cable 7 . The in the on its outer surface with a layer 19 of an emission-enhancing material, for. B. BaO is provided. The electrical resistance of the heating element 17 is such that it has such a temperature when the tube voltage is applied as a result of the heating current then flowing that the layer 19 is heated to emission temperature by heat conduction via the heat conducting part 18 . The electrically highly conductive layer 19 is electrically conductively connected to the inner conductor 6 of the coaxial cable 7 , so that the tube current does not flow through the heating element 17 , but is drawn over the layer 19 .

Heizstrom und Röhrenstrom lassen sich somit für eine gegebene Röhrenspannung unabhängig voneinander durch geeignete Dimen sionierung der elektrischen Widerstände des Heizelementes 17 und der Schicht 19 einstellen.Heating current and tube current can thus be set independently of one another for a given tube voltage by suitable dimensioning of the electrical resistances of the heating element 17 and the layer 19 .

Wie das in Fig. 2 dargestellte Diagramm, das den Abfall der Röhrenspannung -U_R über der Länge L der Kathode 16 veran schaulicht, zeigt, tritt über die Länge des Wärmeleitteils 18 und damit der Schicht 19 kein nennenswerter Spannungsabfall auf, mit der Folge, daß der Emissionsstrom über die Länge der Schicht 19 konstant ist.As the diagram shown in FIG. 2, which shows the drop in the tube voltage -U _R over the length L of the cathode 16 , shows no significant drop in voltage over the length of the heat conducting part 18 and thus the layer 19 , with the result that that the emission current is constant over the length of layer 19 .

Die Röntgenröhre 1 und das Koaxialkabel 7 sind dadurch zu einem insgesamt mit 20 bezeichneten Katheter zusammengefaßt, daß die Röntgenröhre 1 in einem Isolationskörper 21 aufgenom men ist, der aus einem röntgentransparenten Isolationsmate rial, beispielsweise Silikon, gebildet ist, wobei der Isola tionskörper 21 zum Zwecke der Verbindung mit dem Koaxialkabel 7 von dem Außenleiter 8 und der Isolation 11 des Koaxial kabels 7 umgeben ist.The X-ray tube 1 and the coaxial cable 7 are combined to form a catheter, designated as a whole by 20 , that the X-ray tube 1 is accommodated in an insulating body 21 which is formed from an X-ray-transparent insulating material, for example silicone, with the insulating body 21 for the purpose the connection to the coaxial cable 7 is surrounded by the outer conductor 8 and the insulation 11 of the coaxial cable 7 .

Anstelle von dem Außenleiter 8 und der Isolation 11 kann der die Röntgenröhre 1 enthaltende Isolationskörper 21 in nicht dargestellter Weise auch von einem anderen geeigneten elek trisch leitenden Material, welches mit dem Außenleiter 8 Fig. 1 als Diagramm veranschaulichte Abfall der Röhrenspan nung -U_R über der Länge L der Kathode 3 führt weiterhin mit zunehmender Entfernung von dem Koaxialkabel 7 zu einer Ver schiebung des Strahlenspektrums der erzeugten Röntgenstrah lung in Richtung einer Betonung niederenergetischer Strah lung.Instead of the outer conductor 8 and the insulation 11 , the insulating body 21 containing the x-ray tube 1 can also be formed, in a manner not shown, from another suitable electrically conductive material which, with the outer conductor 8 shown in FIG. 1, shows a drop in the tube voltage -U _R via the length L of the cathode 3 leads, with increasing distance from the coaxial cable 7, to a shift in the radiation spectrum of the generated X-ray radiation in the direction of an emphasis on low-energy radiation.

Um zu verhindern, daß Wärme von der Kathode 3 in das Vakuum gehäuse 2 bzw. das Koaxialkabel 7 abfließt, ist das Innenteil 13 an seinen beiden Enden mit Wärmebremsen 15 versehen, bei denen es sich um Körper handelt, die aus einem elektrisch leitenden Material geringer Wärmeleitfähigkeit, z. B. Zirko nium, gebildet sind und sich ausgehend von dem Innenteil 13 verjüngen. Die Wärmebremsen 15 dienen zugleich der elektrisch leitenden Verbindung der Kathode 3 mit dem Vakuumgehäuse 2 bzw. dem Innenleiter 6 des Koaxialkabels 7.To prevent heat from the cathode 3 flowing into the vacuum housing 2 or the coaxial cable 7 , the inner part 13 is provided at both ends with heat brakes 15 , which are bodies that are made of an electrically conductive material Thermal conductivity, e.g. B. zirconium are formed and taper starting from the inner part 13 . The heat brakes 15 also serve for the electrically conductive connection of the cathode 3 to the vacuum housing 2 or the inner conductor 6 of the coaxial cable 7 .

Dies ist im Falle einer in der Fig. 2 dargestellten Ausfüh rungsform der erfindungsgemäßen Röntgenröhre vermieden, da sich diese von der zuvor beschriebenen dadurch unterscheidet, daß sie eine insgesamt mit 16 bezeichnete indirekt beheizte Kathode enthält.This is avoided in the case of an embodiment of the X-ray tube according to the invention shown in FIG. 2, since it differs from the one described above in that it contains an indirectly heated cathode, designated overall by 16.

Die Kathode 16, die ebenfalls von vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt ist, weist ein beispielsweise aus Zirkonium her gestelltes, stabförmiges Heizelement 17 auf, an das ein z. B. aus Iridium hergestelltes Wärmeleitteil 18 angesetzt ist, elektrisch leitend verbunden ist, und/oder von einer anderen geeigneten elektrisch isolierenden Schicht umgeben und mit dem Koaxialkabel 7 verbunden sein.The cathode 16 , which is also preferably of circular cross section, has a rod-shaped heating element 17 , for example made of zirconium, to which a z. B. is made of iridium heat conducting part 18 , is electrically conductively connected, and / or surrounded by another suitable electrically insulating layer and connected to the coaxial cable 7 .

Da zum Betrieb der erfindungsgemäßen Röntgenröhre 1 wie er läutert außer den zur Zuleitung der Röhrenspannung erforder lichen Leitungen, nämlich dem Innenleiter 6 und dem Außenlei ter 8 des Koaxialkabels 7, keine weiteren Leitungen erforder lich sind, kann der erfindungsgemäße Katheter 20 mit sehr ge ringem Außendurchmesser ausgeführt werden.Since for the operation of the X-ray tube 1 according to the invention, as it explains, in addition to the lines required for supplying the tube voltage, namely the inner conductor 6 and the outer conductor 8 of the coaxial cable 7 , no further lines are required, the catheter 20 according to the invention can have a very small ring outer diameter be carried out.

Der Außendurchmesser der Röntgenröhre, deren Heizleistung beispielsweise in der Größenordnung von 5 mW bis 50 W liegt und die mit einer Röhrenspannung von ca. 20 kV betrieben wird, beträgt 1 bis 4 mm, der Außendurchmesser des Katheters 1,2 bis 5 mm.The outside diameter of the x-ray tube, its heating power for example in the order of 5 mW to 50 W. and operated with a tube voltage of approx. 20 kV is 1 to 4 mm, the outer diameter of the catheter 1.2 to 5 mm.

Die erfindungsgemäße Röntgenröhre und der erfindungsgemäße Katheter eignen sich nicht nur zur Behandlung von Gefäßwän den, insbesondere mit dem Ziel der Verhinderung der Reste nose, sondern auch für weitere therapeutische Anwendungen, z. B. die Radiosynoviorthese, die Gelenkbeschwerden durch Arthritis lindern oder beheben soll. Andere mögliche thera peutische Anwendungen sind solche Verfahren, wo zur Zeit Stents verwendet werden, um den Verschluß von Durchgängen zu verhindern, z. B. in der Krebstherapie.The X-ray tube according to the invention and the one according to the invention Catheters are not only suitable for the treatment of vascular walls the, especially with the aim of preventing the residues nose, but also for other therapeutic applications, e.g. B. the radiosynoviothesis, the joint complaints To alleviate or correct arthritis. Other possible thera Such applications are currently used wherever Stents are used to seal passages too prevent e.g. B. in cancer therapy.

Claims

1. X-ray tube with an anode and a thermal Cathode, which are electrically connected in series such that the cathode in the operation of the x-ray tube due to the tubes voltage is flowed through by a heating current.

2. X-ray tube according to claim 1, which an and the anode Vacuum housing made of an electrically conductive cathode tendency material, the anode and the cathode there are electrically connected in series that the anode and a connection of the cathode with the vacuum housing electrically are conductively connected.

3. X-ray tube according to claim 1 or 2, which as a cathode has a directly heated cathode.

4. X-ray tube according to claim 3, the directly heated Cathode material with a lower electron exit contains work as tungsten.

5. X-ray tube according to claim 1 or 2, which with an in directly heated cathode, which is one of the Heating current flows through a heating element and one in operation of the X-ray tube using the heating element at emission temperature has heated emission element.

6. X-ray tube according to claim 5, the emission element un indirectly electrically conductive with the negative pole of the tube voltage is connected.

7. X-ray tube according to claim 5 or 6, the emission ele ment material with a lower electron work function contains as tungsten.

8. X-ray tube according to one of claims 1 to 6, which a tubular, at least partially from an x-ray transparency annuity material formed in the area of x-ray transparency material on the inside with a layer of X-ray emissives surrounding the cathode as the transmission anode Has material provided vacuum housing, on the Mit telachse the cathode is arranged.

9. X-ray tube according to claim 8, the X-ray tube a has elongated cathode.

10. X-ray tube according to claim 5 to 7 and according to claim 9, whose heating element and emission element in the direction of Mit telachse of the vacuum housing arranged in succession are and are in heat-conducting connection with each other.

11. catheter for introduction into the human vascular system, which is used to treat vessel walls with X-rays at its distal end an X-ray tube according to one of the An sayings 1 to 10 contains.

12. The catheter of claim 11, which is flexible.