DE202019101548U1 - X-ray tube for a breast tomosynthesis system - Google Patents
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Abstract
Röntgenröhre (R) für eine Brust-Tomosynthese-Untersuchung einer Brust einer Patientin (P), aufweisend
- eine Walze (W),
- mehrere Anodenscheiben (A.V, A.K, A.1, A.2, A.N), wobei jede Anodenscheibe (A.V, A.K, A.1, A.2, A.N) eine Brennbahn für das Generieren von Röntgenstrahlen mittels Elektronen und eine Bohrung (B) aufweist, und
- mindestens einen auf die mehreren Anodenscheiben (A.V, A.K, A.1, A.2, A.N) ausgerichteten Elektronenemitter (E),
- wobei die mehreren Anodenscheiben (A.V, A.K, A.1, A.2, A.N) entlang der Walze (W) gemäß den Bohrungen (B) der mehreren Anodenscheiben (A.V, A.K, A.1, A.2, A.N) nebeneinander angeordnet, parallel ausgerichtet und auf der Walze derart drehfest befestigt sind, dass die mehreren Anodenscheiben (A.V, A.K, A.1, A.2, A.N) und die Walze (W) eine Drehachse und eine Drehgeschwindigkeit aufweisen, dadurch gekennzeichnet,
- dass die mehreren Anodenscheiben (A.V, A.K, A.1, A.2, A.N) in einem Anodenscheibenzwischenabstand (A.A) entlang der Walze (W) beabstandet sind.
X-ray tube (R) for breast tomosynthesis examination of a patient's breast (P), comprising
a roller (W),
a plurality of anode disks (AV, AK, A.1, A.2, AN), each anode disk (AV, AK, A.1, A.2, AN) having a focal path for generating X-rays by means of electrons and a bore ( B), and
at least one electron emitter (E) aligned with the plurality of anode disks (AV, AK, A.1, A.2, AN),
- wherein the plurality of anode disks (AV, AK, A.1, A.2, AN) along the roller (W) according to the bores (B) of the plurality of anode disks (AV, AK, A.1, A.2, AN) arranged side by side, aligned in parallel and are mounted on the roller so rotatably, that the plurality of anode discs (AV, AK, A.1, A.2, AN) and the roller (W) have a rotational axis and a rotational speed, characterized
- That the plurality of anode discs (AV, AK, A.1, A.2, AN) in an anode disc spacing (AA) along the roller (W) are spaced.
Description
Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre für eine Brust-Tomosynthese-Untersuchung einer Brust einer Patientin und ein zugehöriges Brust-Tomosynthese-System.The invention relates to an x-ray tube for a breast tomosynthesis examination of a breast of a patient and an associated breast tomosynthesis system.
In einem herkömmlichen Brust-Tomosynthese-System mit einer herkömmlichen Röntgenröhre wird typischerweise die herkömmliche Röntgenröhre während einer bildgebenden Untersuchung entlang einer Brust einer Patientin mechanisch verschoben. In der Bewegungsrichtung der herkömmlichen Röntgenröhre verschmiert üblicherweise ein effektiver Brennfleck der herkömmlichen Röntgenröhre. Der effektive Brennfleck kann durch das Verschmieren um einen Faktor größer als 2 verbreitert werden. Typischerweise verursacht das Verschmieren des effektiven Brennflecks eine Verschlechterung einer Bildqualität der bildgebenden Untersuchung in der Bewegungsrichtung.In a conventional breast tomosynthesis system with a conventional x-ray tube, typically, the conventional x-ray tube is mechanically translated along a patient's chest during an imaging study. In the direction of movement of the conventional X-ray tube, an effective focal spot usually blurs the conventional X-ray tube. The effective focal spot can be widened by smearing by a factor greater than 2. Typically, blurring of the effective focal spot causes deterioration of an image quality of the imaging examination in the direction of movement.
Im Stand der Technik sind verschiedene Möglichkeiten beschrieben, welche dem Verschmieren des effektiven Brennflecks entgegenwirken können. Beispielsweise kann während der bildgebenden Untersuchung der Brennfleck in der herkömmlichen Röntgenröhre derart entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung bewegt werden, dass der effektive Brennfleck einem im Wesentlichen stehenden Brennfleck entspricht. Dieses Verfahren wird typischerweise „flying focal spot“ genannt. Alternativ kann die herkömmliche Röntgenröhre ortsfest sein, allerdings mehrere Röntgenquellen, insbesondere in Form einer walzenförmigen Anode, für das Generieren von Röntgenstrahlen aufweisen. Ein Nachteil der walzenförmigen Anode ist, dass im Vergleich zu einer herkömmlichen Drehanode ein Elektronenstrahl nicht auf einer Oberfläche der Drehanode, sondern auf einer Seitenfläche, insbesondere einer Mantelfläche der walzenförmigen Anode, auftrifft. Das Auftreffen des Elektronenstrahls auf der Seitenfläche der walzenförmigen Anode ist allerdings unvorteilhaft bezüglich thermischer Eigenschaften, insbesondere bezüglich einer auftretenden Hubtemperatur im Brennfleck.The prior art describes various possibilities which can counteract the smearing of the effective focal spot. For example, during the imaging study, the focal spot in the conventional x-ray tube may be moved in a direction opposite to the direction of movement such that the effective focal spot corresponds to a substantially stationary focal spot. This procedure is typically called "flying focal spot". Alternatively, the conventional x-ray tube may be stationary, but have several x-ray sources, in particular in the form of a cylindrical anode, for the generation of x-rays. A disadvantage of the cylindrical anode is that, in contrast to a conventional rotary anode, an electron beam does not impinge on a surface of the rotary anode, but on a side surface, in particular a lateral surface of the cylindrical anode. The impact of the electron beam on the side surface of the cylindrical anode, however, is unfavorable in terms of thermal properties, in particular with respect to an occurring stroke temperature in the focal spot.
Die auftretende Hubtemperatur hängt von einer Größe einer von dem Elektronstrahl getroffenen Fläche ab. Wenn die von dem Elektronenstrahl getroffene Fläche vergrößert wird, wird üblicherweise eine optische Breite der Röntgenstrahlen ebenfalls vergrößert. Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Röntgenröhre für eine Brust-Tomosynthese-Untersuchung und ein Brust-Tomosynthese-System anzugeben, welche ein geringeres Gewicht und/oder eine verbesserte Kühlung aufweisen.The invention is based on the object to provide an X-ray tube for a breast tomosynthesis examination and a breast tomosynthesis system, which have a lower weight and / or improved cooling.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.The object is solved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments are described in the subclaims.
Die erfindungsgemäße Röntgenröhre für eine Brust-Tomosynthese-Untersuchung einer Brust einer Patientin weist
- - eine Walze,
- - mehrere Anodenscheiben, wobei jede Anodenscheibe eine Brennbahn für das Generieren von Röntgenstrahlen mittels Elektronen und eine Bohrung aufweist, und
- - mindestens einen auf die mehreren Anodenscheiben ausgerichteten Elektronenemitter auf,
- - wobei die mehreren Anodenscheiben entlang der Walze gemäß den Bohrungen der mehreren Anodenscheiben nebeneinander angeordnet, parallel ausgerichtet und auf der Walze derart drehfest befestigt sind, dass die mehreren Anodenscheiben und die Walze eine Drehachse und eine Drehgeschwindigkeit aufweisen, dadurch gekennzeichnet,
- - dass die mehreren Anodenscheiben in einem Anodenscheibenzwischenabstand entlang der Walze beabstandet sind.
- a roller,
- a plurality of anode disks, each anode disk having a focal path for generating X-rays by means of electrons and a bore, and
- at least one electron emitter aligned with the plurality of anode disks,
- - wherein the plurality of anode disks along the roller according to the bores of the plurality of anode disks juxtaposed, aligned in parallel and are mounted on the roller so rotatably, that the plurality of anode disks and the roller has a rotational axis and a rotational speed, characterized
- - That the plurality of anode discs are spaced in an anode disc spacing along the roller.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Röntgenröhre ein Kühlsystem mit einem Kühlmittel auf und die Walze weist entlang der Drehachse einen Hohlraum auf, welcher als Teil des Kühlsystems ausgebildet ist.According to one embodiment, the x-ray tube has a cooling system with a coolant and the roller has a cavity along the axis of rotation, which is formed as part of the cooling system.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Kühlmittel Öl, Wasser und/oder Gas auf.According to one embodiment, the coolant comprises oil, water and / or gas.
Gemäß einer Ausführungsform liegt die Drehgeschwindigkeit zwischen 20 und 200 Hz.According to one embodiment, the rotational speed is between 20 and 200 Hz.
Gemäß einer Ausführungsform liegt die Drehgeschwindigkeit zwischen 50 und 180 Hz.According to one embodiment, the rotational speed is between 50 and 180 Hz.
Gemäß einer Ausführungsform liegt die Drehgeschwindigkeit zwischen 150 und 180 Hz.According to one embodiment, the rotational speed is between 150 and 180 Hz.
Gemäß einer Ausführungsform liegt die Drehgeschwindigkeit zwischen 50 und 80 Hz.In one embodiment, the rotational speed is between 50 and 80 Hz.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Anodenscheibenzwischenabstand größer als 10% einer axialen Ausdehnung zumindest einer der mehreren Anodenscheiben. In accordance with one embodiment, the anode disk spacing is greater than 10% of an axial extent of at least one of the plurality of anode disks.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Anodenscheibenzwischenabstand größer als 100% der axialen Ausdehnung der zumindest einen der mehreren Anodenscheiben.According to one embodiment, the anode disk spacing is greater than 100% of the axial extent of the at least one of the plurality of anode disks.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Anodenscheibenzwischenabstand größer als 500% der axialen Ausdehnung der zumindest einen der mehreren Anodenscheiben.According to one embodiment, the anode disk spacing is greater than 500% of the axial extent of the at least one of the plurality of anode disks.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein radialer Durchmesser zumindest einer der mehreren Anodenscheiben größer als ein radialer Durchmesser der Walze.According to one embodiment, a radial diameter of at least one of the plurality of anode disks is greater than a radial diameter of the roller.
Gemäß einer Ausführungsform liegt der radiale Durchmesser der zumindest einen der mehreren Anodenscheiben zwischen 1 und 20 cm.According to one embodiment, the radial diameter of the at least one of the plurality of anode disks is between 1 and 20 cm.
Gemäß einer Ausführungsform liegt der radiale Durchmesser der zumindest einen der mehreren Anodenscheiben zwischen 5 und 8 cm.According to one embodiment, the radial diameter of the at least one of the plurality of anode disks is between 5 and 8 cm.
Gemäß einer Ausführungsform ist zumindest eine der mehreren Anodenscheiben in axialer Ausdehnung derart schräg ausgebildet, dass die zumindest eine der mehreren Anodenscheiben einen ersten radialen Durchmesser und einen zweiten vom ersten radialen Durchmesser verschiedenen radialen Durchmesser aufweistAccording to one embodiment, at least one of the plurality of anode disks is formed obliquely in axial extent such that the at least one of the plurality of anode disks has a first radial diameter and a second radial diameter different from the first radial diameter
Gemäß einer Ausführungsform ist die zumindest eine schräge der mehreren Anodenscheiben kegelstumpfförmig ausgebildet.According to one embodiment, the at least one oblique of the plurality of anode disks is frusto-conical.
Gemäß einer Ausführungsform ist die zumindest eine schräge der mehreren Anodenscheiben an einer radialen Seite V-förmig gekerbt.According to one embodiment, the at least one inclined of the plurality of anode disks is notched in a V-shape on one radial side.
Gemäß einer Ausführungsform weisen die mehreren Anodenscheiben eine erste schräge Anodenscheibe und eine zweite schräge Anodenscheibe auf, wobei sich ein erster Winkel der ersten schrägen Anodenscheibe und ein zweiter Winkel der zweiten schrägen Anodenscheibe unterscheiden.According to one embodiment, the plurality of anode disks has a first oblique anode disk and a second oblique anode disk, wherein a first angle of the first oblique anode disk and a second angle of the second oblique anode disk differ.
Gemäß einer Ausführungsform ist die zumindest eine schräge der mehreren Anodenscheiben derart ausgebildet, dass die an den Brennbahnen der Anodenscheiben generierten Röntgenstrahlen kollimiert sind.According to one embodiment, the at least one oblique of the plurality of anode disks is designed such that the x-rays generated at the focal points of the anode disks are collimated.
Gemäß einer Ausführungsform besteht die Walze aus einer ersten Materialzusammensetzung, wobei zumindest eine der mehreren Anodenscheiben aus einer zweiten Materialzusammensetzung besteht und wobei die erste Materialzusammensetzung eine geringere Wärmeleitfähigkeit und/oder eine geringere Wärmekapazität aufweist als die zweite Materialzusammensetzung.According to one embodiment, the roller is made of a first material composition, wherein at least one of the plurality of anode disks consists of a second material composition and wherein the first material composition has a lower heat conductivity and / or a lower heat capacity than the second material composition.
Gemäß einer Ausführungsform weist die erste Materialzusammensetzung zumindest ein Material der folgenden Liste auf:
- - Wolfram,
- - Molybdän,
- - TZM-Legierung,
- - Kupfer,
- - Eisen.
- - tungsten,
- - molybdenum,
- - TZM alloy,
- - copper,
- - iron.
Gemäß einer Ausführungsform weist die zweite Materialzusammensetzung zumindest ein Material der folgenden Liste aufweist:
- - Wolfram,
- - Molybdän,
- - TZM-Legierung,
- - Kupfer.
- - tungsten,
- - molybdenum,
- - TZM alloy,
- - Copper.
Gemäß einer Ausführungsform besteht die Brennbahn aus einer dritten Materialzusammensetzung, wobei die dritte Materialzusammensetzung zumindest ein Material der folgenden Liste aufweist:
- - Wolfram,
- - Rhenium,
- - Molybdän,
- - Kupfer,
- - Eisen,
- - Silber.
- - tungsten,
- - rhenium,
- - molybdenum,
- - copper,
- - iron,
- - Silver.
Das Brust-Tomosynthese-System für eine Brust-Tomosynthese-Untersuchung einer Brust einer Patientin weist
- - eine Röntgenröhre,
- - eine Stützvorrichtung für die Brust der Patientin und
- - einen Röntgendetektor auf.
- an x-ray tube,
- a supporting device for the breast of the patient and
- - An X-ray detector.
Gemäß einer Ausführungsform ist die zumindest eine schräge der mehreren Anodenscheiben derart ausgebildet, dass die an den Brennbahnen der Anodenscheiben generierten Röntgenstrahlen auf den Röntgendetektor ausgerichtet sind.According to one embodiment, the at least one oblique of the plurality of anode disks is designed such that the x-rays generated at the focal points of the anode disks are aligned with the x-ray detector.
Gemäß einer Ausführungsform gibt der erste Winkel einen ersten Röntgenstrahlenabstrahlwinkel vor, wobei der zweite Winkel einen zweiten vom ersten Röntgenstrahlenabstrahlwinkel verschiedenen Röntgenstrahlenabstrahlwinkel vorgibt, wobei der Röntgendetektor einen vorgegebenen Bereich aufweist und wobei Röntgenstrahlen gemäß dem ersten Röntgenstrahlenabstrahlwinkel sowie Röntgenstrahlen gemäß dem zweiten Röntgenstrahlenabstrahlwinkel im vorgegebenen Bereich des Röntgendetektors detektierbar sind.According to an embodiment, the first angle specifies a first X-ray radiation angle, wherein the second angle specifies a second X-ray radiation angle different from the first X-ray radiation angle, wherein the X-ray detector has a predetermined area and wherein X-rays according to the first X-ray radiation angle and X-rays according to the second X-ray emission angle in the predetermined region of the X-ray detector are detectable.
Die Röntgenröhre für eine Brust-Tomosynthese-Untersuchung einer Brust einer Patientin und das zugehöriges Brust-Tomosynthese-System weisen insbesondere folgende Vorteile auf:The x-ray tube for a breast tomosynthesis examination of a breast of a patient and the associated breast tomosynthesis system have in particular the following advantages:
Dadurch dass die mehreren Anodenscheiben in dem Anodenscheibenzwischenabstand entlang der Walze beabstandet sind, ist vorteilhafterweise ein Gewicht der Röntgenröhre geringer als ein Gewicht einer herkömmlichen Röntgenröhre mit walzenförmiger Anode, beispielsweise um den Faktor 2, besonders vorteilhafterweise um den Faktor 3. Die Röntgenröhre kann beispielsweise ein Gewicht zwischen 4 und 8 kg, insbesondere ein Gewicht von 6 kg aufweisen.Advantageously, by spacing the plurality of anode disks in the anode disk space along the roller, a weight of the X-ray tube is less than a weight of a conventional roller-type X-ray tube, for example by a factor of 2, more preferably by a factor of 3. The X-ray tube may be, for example, a weight between 4 and 8 kg, in particular have a weight of 6 kg.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die an den Brennbahnen der Anodenscheiben generierten Röntgenstrahlen vorteilhafterweise auf den Röntgendetektor, insbesondere den vorgegebenen Bereich des Röntgendetektors, kollimiert sind. Das ermöglicht eine einfachere Konstruktion der Röntgenröhre, weil kein separater Kollimator verwendet werden muss.A further advantage is that the X-rays generated at the focal points of the anode disks are advantageously collimated onto the X-ray detector, in particular the predetermined region of the X-ray detector. This allows a simpler design of the X-ray tube, because no separate collimator needs to be used.
Vorteilhafterweise kann eine Verschmierung eines effektiven Brennflecks der Röntgenröhre in axialer Richtung der Walze verringert, besonders vorteilhafterweise verhindert werden.Advantageously, a smearing of an effective focal spot of the x-ray tube in the axial direction of the roller can be reduced, particularly advantageously prevented.
Vorzugsweise sind die mehreren Anodenscheiben derart angeordnet und ausgebildet, dass während der Brust-Tomosynthese-Untersuchung der Brust der Patientin die Röntgenröhre ortsfest ist.Preferably, the plurality of anode disks are arranged and configured such that during the breast tomosynthesis examination of the patient's breast the x-ray tube is stationary.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Grundsätzlich werden in der folgenden Figurenbeschreibung im Wesentlichen gleich bleibende Strukturen und Einheiten mit demselben Bezugszeichen wie beim erstmaligen Auftreten der jeweiligen Struktur oder Einheit benannt.In the following the invention will be described and explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the figures. Basically, in the following description of the figures, essentially identical structures and units are designated with the same reference sign as when the respective structure or unit appeared for the first time.
Es zeigen:
-
1 eine schräge Anodenscheibe in einem ersten Ausführungsbeispiel perspektivisch, -
2 die schräge Anodenscheibe des ersten Ausführungsbeispiel im Profil, -
3 eine schräge Anodenscheibe in einem zweiten Ausführungsbeispiel perspektivisch, -
4 die schräge Anodenscheibe des zweiten Ausführungsbeispiel im Profil, -
5 eine Röntgenröhre in einem dritten Ausführungsbeispiel und -
6 ein Brust-Tomosynthese-System in einem vierten Ausführungsbeispiel.
-
1 an oblique anode plate in a first embodiment in perspective, -
2 the oblique anode plate of the first embodiment in profile, -
3 an oblique anode plate in a second embodiment in perspective, -
4 the oblique anode plate of the second embodiment in profile, -
5 an X-ray tube in a third embodiment and -
6 a breast tomosynthesis system in a fourth embodiment.
Jede Anodenscheibe
Die mehreren Anodenscheiben
Die mehreren Anodenscheiben
Ein radialer Durchmesser D zumindest einer der mehreren Anodenscheiben
Die Röntgenröhre
Die Walze
Im dritten Ausführungsbeispiel ist keine der mehreren Anodenscheiben
Die erste Materialzusammensetzung weist zumindest ein Material der folgenden Liste auf:
- - Wolfram,
- - Molybdän,
- - TZM-Legierung,
- - Kupfer,
- - Eisen.
- - tungsten,
- - molybdenum,
- - TZM alloy,
- - copper,
- - iron.
Die zweite Materialzusammensetzung weist zumindest ein Material der folgenden Liste auf:
- - Wolfram,
- - Molybdän,
- - TZM-Legierung,
- - Kupfer.
- - tungsten,
- - molybdenum,
- - TZM alloy,
- - Copper.
Die Brennbahn besteht aus einer dritten Materialzusammensetzung, wobei die dritte Materialzusammensetzung zumindest ein Material der folgenden Liste aufweist:
- - Wolfram,
- - Rhenium,
- - Molybdän,
- - Kupfer,
- - Eisen,
- - Silber.
- - Tungsten,
- - rhenium,
- - molybdenum,
- - copper,
- - iron,
- - Silver.
Grundsätzlich kann die erste Materialzusammensetzung, die zweite Materialzusammensetzung und/oder die dritte Materialzusammensetzung Legierung und/oder Mischungen der vorher genannten Materialen aufweisen.In principle, the first material composition, the second material composition and / or the third material composition may comprise alloy and / or mixtures of the aforementioned materials.
Die zumindest eine schräge der mehreren Anodenscheiben
In diesem Ausführungsbeispiel weisen die mehreren Anodenscheiben
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung dennoch nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiments, the invention is nevertheless not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
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US4336476A (en) | 1978-09-05 | 1982-06-22 | The Machlett Laboratories, Incorporated | Grooved X-ray generator |
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