DE3532822A1 - Stereoroentgenroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stereoröntgenröhre mit einem Gehäuse mit Vakuum, mit einem motorgetriebenen Anodentel­ ler und wenigstens zwei Kathoden, die auf zwei Foken in­ nerhalb wenigstens einer Bahn des Anodentellers gerichtet sind und zwei alternierende Bündel von Nutzröntgenstrah­ len in Richtung auf ein Untersuchungsobjekt erzeugen. Derartige Röntgenröhren werden für die Erstellung von Stereo-Röntgenaufnahmen benötigt. Hierzu werden alter­ nierend zwei Röntgenstrahlenbündel erzeugt, deren Foken einen Abstand aufweisen, der beispielsweise dem mittleren Augenabstand der zu betrachtenden Person entspricht. Die derart erzeugten Röntgenbilder werden dann mit Hilfe ei­ nes Wiedergabegerätes für Stereobilder betrachtet.

In der DE-PS 21 57 843 ist eine Röntgenstereoeinrichtung beschrieben, bei der zwei getrennte Röntgenröhren in ge­ ringem Abstand nebeneinander angeordnet sind, die abwech­ selnd mit Hochspannung versorgt werden. Der minimal mög­ liche Abstand der beiden Foken ist dabei durch die Röh­ renabmessungen festgelegt und kann somit oftmals nicht klein genug gewählt werden. Auch ergibt sich bei einer hohen Bildwechselfrequenz ein großer Schaltungsaufwand, da zwei Röntgengeneratoren benötigt werden, die wechsel­ weise eingeschaltet werden.

Aus dem Data-Blatt der Siemens AG "STEREOLIX-Einheit", Best.-Nr. M-R 71/7281 ist eine Stereoröhre bekannt, bei der durch mechanische Bewegung einer einzigen Kathode die Foken an die für die Stereotechnik erforderlichen zwei verschiedenen Positionen gebracht werden. Hierbei ist die Bildwechselfrequenz durch die Trägheit der Bewegung be­ grenzt.

Sind höhere Bildfrequenzen erforderlich, so muß eine Röntgenröhre mit mehreren Kathoden verwendet werden, die abwechselnd durch Gittersteuerung geschaltet werden, wie dies in der DE-OS 14 89 114 beschrieben ist. Dies bedingt aber einen erheblichen Schaltungsaufwand, da die Steuer­ spannungen bei der normalerweise verwendeten symmetri­ schen Hochspannung der Röntgenröhre größer sein müssen als die halbe Hochspannung.

In der DE-OS 31 12 016 ist ein Computertomograph vorge­ schlagen, bei dem mehrere Schichten dadurch gleichzeitig durchstrahlt werden können, daß auf dem Anodenteller meh­ rere in verschiedenen Anodenbahnen laufende Brennflecke erzeugt werden, von denen je ein Röntgenstrahlenbündel ausgeht. Zur Erfassung der Röntgenstrahlen ist nur eine Detektorzeile vorgesehen. Damit eine entsprechende Zuord­ nung der Ausgangssignale der Detektorzeile erreicht wer­ den kann, weisen die Brennfleckbahnen auf dem Anodentel­ ler Abschnitte auf, die aus einem keine Röntgenstrahlung aussendenden Material, vorzugsweise Kunststoff, bestehen. Dadurch wird eine periodische, zeitlich kodierte Unter­ brechung der Röntgenstrahlenbündel erreicht, wobei jedes zu einer Schicht gehörende Röntgenstrahlenbündel eine an­ dere Kodierung erhält. Daraus läßt sich anschliessend die Zugehörigkeit eines Ausgangssignales der Detektorzeile zu einer Schicht ermitteln, so daß diese getrennt abgespei­ chert werden kann. Eine periodisch alternierend, gleich­ mäßige Schaltung zweier für die Stereotechnik erforderli­ cher Röntgenstrahlenbündel wird hierdurch nicht erreicht.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Stereorönt­ genröhre der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß mehrere Foken durch mehrere Kathoden erzeugt werden können und ohne Gittersteuerung oder oszillierende Bewe­ gung die Nutzröntgenstrahlung eines Kathodenpaares alter­ nierend geschaltet wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Anodenteller in wenigstens ein Paar von gleich großen Segmenten aufgeteilt ist, von dem die Segmente derart ausgebildet sind, daß sie die Röntgenstrahlen in Richtung auf das Untersuchungsobjekt unterschiedlich stark emit­ tieren, so daß nur ein Segment des Paares Nutzröntgen­ strahlen emittieren kann, und daß die Kathoden derart an­ geordnet sind, daß deren Foken einen Abstand aufweisen, der einem ungeradzahligen Vielfachen der Länge der Bahn innerhalb eines Segmentes entspricht. Durch die Drehung des Anodentellers senden somit die Foken alternierend ein Röntgenstrahlenbündel aus, da die Kathoden abwechselnd nacheinander auf ein Segment ausgerichtet sind, das Nutz­ röntgenstrahlen emittieren kann.

Ein sicheres Schalten der Nutzröntgenstrahlen bei gleich­ zeitiger Verringerung der Verlustleistung wird erreicht, wenn die Segmente aus unterschiedlichen Materialien be­ stehen, die die Röntgenstrahlen unterschiedlich stark emittieren. Der Anodenteller für die Stereoröntgenröhre läßt sich auf einfache Weise herstellen, wenn die Bahnen innerhalb der Segmente unterschiedliche Neigungswinkel aufweisen, so daß die Röntgenstrahlenbündel in unter­ schiedliche Richtungen ausgesandt werden. Durch eine ent­ sprechende Blende an der Röntgenröhre oder einer Primär­ strahlenblende am Gehäuse des Röntgenstrahlers wird das Röntgenstrahlenbündel des einen Segmentes herausgefiltert und nur die Nutzröntgenstrahlen durchgelassen.

Eine vorteilhafte Unterteilung des Anodentellers erhält man, wenn er in drei Segmentenpaare aufgeteilt ist. Die Basisbreite für Stereoaufnahmen läßt sich verändern, wenn zwei Kathodenpaare vorhanden sind, von dem das erste ei­ nen Abstand zueinander von der Länge der Bahn und das zweite einen Abstand zueinander von der dreifachen Länge der Bahn aufweist. Eine Kathode kann eingespart werden, wenn drei Kathoden vorgesehen sind, von denen die zweite zur ersten einen Abstand von der Länge der Bahn und die dritte zur ersten einen Abstand von der dreifachen Länge der Bahn aufweist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Figur zeigt ein Blockschaltbild einer Röntgenstereo­ anlage mit einer vereinfacht dargestellten erfindungsge­ mäßen Stereoröntgenröhre, die in einem Gehäuse 1 mit Va­ kuum einen durch einen Motor 2 angetriebenen Anodenteller 3 aufweist. Zumindest die Oberfläche des Anodentellers 3 ist in mehrere Segmente 4, 5 unterteilt, die aus Mate­ rialien bestehen können, die die Röntgenstrahlen unter­ schiedlich stark emittieren. So besteht ein Segment 5 eines Segmentenpaares aus einem Material, beispielsweise Kunststoff oder Keramik, das keine oder vernachlässigbar geringe Röntgenstrahlung aussendet, während das andere Segment 4 aus dem für Anodenteller üblichen Materialien, beispielsweise Wolfram, Molybdän und Graphit, besteht.

Es können aber auch die Segmente 4 und 5 eines Segmenten­ paares des Anodentellers 3 unterschiedliche Neigungswin­ kel aufweisen, so daß die Segmente 4 und 5 Röntgenstrah­ lenbündel in unterschiedliche Richtung aussenden. Wird nun das Röntgenstrahlenbündel des Segmentes 5 durch eine nicht dargestellte Blende an der Röntgenröhre oder dem Gehäuse des Röntgenstrahlers herausgefiltert, so sendet die Röntgenröhre nur eine Nutzröntgenstrahlung von dem Segment 4 aus.

Auf den Anodenteller 3 sind mehrere Kathoden 6 bis 9 aus­ gerichtet, von denen nur die Heizwendeln dargestellt sind. Zum Betrieb der Röntgenstereoanlage wird entweder das Kathodenpaar 6 und 7 oder bei breiterer Stereobasis das Kathodenpaar 8 und 9 beheizt. Von den jeweils beheiz­ ten Kathoden 6 bis 9 gehen Elektronenstrahlen aus, die auf den Anodenteller 3 innerhalb des Brennfleckes tref­ fen. Liegt der Brennfleck der Kathode 8 auf einem Segment 4, so wird ein Bündel von Nutzröntgenstrahlen erzeugt. Da der Abstand des einen Brennfleckes zum Brennfleck der an­ deren Kathode 9 des entsprechenden Kathodenpaares einem ungradzahligen Vielfachen der Länge der Bahn, die der Brennfleck auf den Anodenteller 3 schreibt, innerhalb ei­ nes Segmentes 4, 5 entspricht, liegt er in dem Fall in­ nerhalb des Segmentes 5, so daß keine Nutzröntgenstrah­ lung emittiert wird. Wird der Anodenteller 3 weiterge­ dreht, so gelangt der Brennfleck der ersten Kathode 8 auf ein Segment 5 und der der Kathode 9 auf ein Segment 4, so daß nunmehr Nutzröntgenstrahlen von dem zur Kathode 9 gehörenden Brennfleck ausgehen. Laufen die Brennflecke auf verschiedenen Bahnen, so beträgt der Abstand einem Mittelwert der beiden Bahnlängen, so daß sichergestellt ist, daß sie sich im gleichen Abschnitt des jeweiligen Segmentes 4 oder 5 befinden.

Dadurch werden alternierend Röntgenstrahlen in einem Ab­ stand erzeugt, die einen Patienten 10 durchdringen und auf dem Eingangsleuchtschirm eines Röntgenbildverstärkers 11 Strahlenbilder erzeugen. Das sichtbare Bild des Aus­ gangsleuchtschirmes des Röntgenbildverstärkers 11 wird durch eine Optik 12 auf einer Fernsehkamera 13 abgebil­ det, deren Videosignal in einen Bildspeicher 14 für min­ destens zwei Fernsehbilder eingelesen wird. Das Ausgangs­ signal des Bildspeichers 14 kann nun über ein Stereo­ sichtgerät, das in diesem Beispiel aus zwei Fernsehmoni­ toren 15 und 16 besteht, durch entsprechende Vorrichtun­ gen, beispielsweise die in der DE-PS 21 57 843 beschrie­ bene Konvergenzbrille, betrachtet werden.

An dem Motor 2 der Röntgenröhre, der Fernsehkamera 13 und dem Bildspeicher 14 ist eine Steuerschaltung 17 ange­ schlossen, die die Drehzahl des Motors 2 und damit die Bildwechselfrequenz der Stereobilder, deren Abtastung durch die Fernsehkamera 13 und die Einspeicherung in den Bildspeicher 14 synchronisiert. Dies kann entweder durch Synchronisation der Rotation des Anodentellers 3 erfolgen oder es wird bei einer bestimmten Rotationsfrequenz des Anodentellers 3 die bestehende Röntgenstrahlung detek­ tiert bzw. die Stellung des Anodentellers 3 abgefragt und danach die Aufnahme- und Wiedergabefrequenz der Fernseh­ kamera 13 gesteuert. Durch den nachfolgenden digitalen Bildspeicher 14 werden die alternierend vorhandenen Fern­ sehbilder zu zwei voneinander unabhängigen kontinuierli­ chen Fernsehsignalen für z.B. zwei Monitore 14, 15 für die Stereobetrachtung verarbeitet.

An die Steuerschaltung 17 ist weiterhin ein Röntgengene­ rator 18 angeschlossen, der mit dem Anodenteller 3 und den Kathoden 6 bis 9 in bekannter Weise (nicht darge­ stellt) verbunden ist und diese mit den erforderlichen Hochspannungen versorgt.

Durch die veränderliche Anzahl der Segmentenpaare 4, 5 auf den Anodenteller 3 und die Anordnung verschiedener Kathoden 6 bis 9 lassen sich unterschiedliche Basisbrei­ ten sowie ein großer Bereich in der Bildwechselfrequenz erreichen. Die Reduzierung der Leistung der Röntgenröhre durch die Segmentierung des Anodentellers 3 kann durch einen größeren Durchmesser des Anodentellers 3 ausgegli­ chen werden. Zusätzlich zur Schaltung der Röntgenstrah­ lenbündel durch die Segmente 4, 5 des Anodentellers 3 kann die von dem Röntgengenerator 18 gelieferte Hochspan­ nung geschaltet werden, so daß die Aufnahmezeit variiert werden kann.

Claims (6)

1. Stereoröntgenröhre mit einem Gehäuse (1) mit Vakuum, einem motorgetriebenen Anodenteller (3) und wenigstens zwei Kathoden (6 bis 9), die auf zwei Foken innerhalb wenigstens einer Bahn des Anodentellers (3) gerichtet sind und zwei alternierende Bündel von Nutzröntgenstrah­ len in Richtung auf ein Untersuchungsobjekt (10) erzeu­ gen, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenteller (3) in wenigstens ein Paar von gleich großen Segmenten (4, 5) aufgeteilt ist, von dem die Segmente (4, 5) derart ausgebildet sind, daß sie die Röntgenstrahlen in Richtung auf das Untersuchungsobjekt (10) unterschiedlich stark emittieren, so daß nur ein Segment (4) des Paares Nutzröntgenstrahlen emittieren kann, und daß die Kathoden (6 bis 9) derart angeordnet sind, daß deren Foken einen Abstand aufweisen, der einem ungradzahligen Vielfachen der Länge der Bahn innerhalb eines Segmentes (4, 5) entspricht.

2. Stereoröntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (4, 5) aus unterschiedlichen Materialien bestehen.

3. Stereoröntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnen innerhalb der Segmente (4, 5) unterschiedliche Neigungswinkel auf­ weisen.

4. Stereoröntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenteller (3) in drei Segmentenpaare (4, 5) aufgeteilt ist.

5. Stereoröntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kathodenpaare (6 bis 9) vorhanden sind, von dem das erste (6, 7) einen Abstand zueinander von der Länge der Bahn und das zweite (8, 9) einen Abstand zueinander von der dreifachen Länge der Bahn aufweist.

6. Stereoröntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß drei Kathoden (7 bis 9) vorgesehen sind, von denen die zweite (7) zur ersten (9) einen Abstand von der Länge der Bahn und die dritte (8) zur ersten (9) einen Abstand von der dreifachen Länge der Bahn aufweist.