DE69208130T2

DE69208130T2 - Röntgenuntersuchungsapparat mit Filtermittel

Info

Publication number: DE69208130T2
Application number: DE69208130T
Authority: DE
Inventors: Harald Schlie
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1991-04-12
Filing date: 1992-04-03
Publication date: 1996-08-29
Anticipated expiration: 2012-04-04
Also published as: US5200986A; JP3272392B2; EP0508535A1; EP0508535B1; JPH05103776A; DE69208130D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Röntgenuntersuchungsapparat mit einem Rahmen, an dem eine Röntgenstrahlungsquelle zum Aussenden eines Röntgenstrahlungsbündels und ein Röntgendetektor angeschlossen sind, der gegenüber der Röntgenquelle angeordnet ist, und Filtermitteln, die zwischen der Röntgenquelle und dem Röntgendetektor angebracht sind, die einen röntgenstrahlungabsorbierenden Filterkörper sowie Steuermittel zum Positionieren des Filterkörpers im Röntgenstrahlungsbündel enthalten.
Ein Röntgenuntersuchungsapparat eingangs erwähnter Art ist aus der europäischen Patentschrift EP-B1-157 688 bekannt.
Aus der oben erwähnten Patentschrift ist bekannt, daß beim Erscheinen von Objekten mit einer gegenseitig verschiedenen Röntgenabsorption im selben Röntgenbild, wie z.B. des Herzens und der Lungen, das Röntgenbild sehr helle Gebiete neben sehr dunkle Gebiete aufweist. Strukturen im Röntgenbild mit nur einem geringen Kontrastunterschied innerhalb dieser Gebiete lassen sich schwer erkennen. Durch Anbringen eines keilförmigen Filterkörpers in das Röntgenbündel auf derartige Weise, daß es in den Bereichen mit hohem Reintransmissionsgrad ge? wird, der mittlere Kontrast im Bild derart reduziert wird, daß der dynamische Bereich des Röntgenbildes einstellbar ist, um den Bereich von Absorptionswerten der interessanten Einzelheiten zu bedecken. Dazu wird zunächst ein Röntgenbild angefertigt, das auf den Patienten optisch projiziert wird. Durch Einsetzen keilförmiger Filterkörper aus beispielsweise Kunststoff und Blei mit einer optischen Absorption entsprechend der Röntgenabsorption des Filterkörpers im Lichtweg wird eine visuelle Anzeige der Filterposition erhalten. Nach dem Einnehmen der gewünschten Position durch die Filterkörper wird das endgültige Röntgenbild gezogen. In einem Röntgenuntersuchungsapparat der eingangs erwähnten Art wird das Röntgenbündel durch zwei Paare Röntgenstrahlung absorbierender Verschlüsse kollimiert, deren Projektion auf den Patienten das Sichtfeld bestimmt. Diese Verschlüsse werden in einem Gehäuse beweglich angeordnet, das sich in der Nähe der Röntgenquelle befindet. Im selben Gehäuse befindet sich ein Spiegel zum Projizieren von Licht auf den Patienten aus einer Position entsprechend der Position der Röntgenquelle zum Erhalten einer optischen Anzeige des Sichtfeldes. Ein Zusatzfilter, das in das Röntgenbündel eingeführt werden kann, wird vorzugsweise im selben Gehäuse mit dem Spiegel und den kollimierenden Bleiverschlüssen angebracht, und wird hierdurch wenig Raum einnehmen.
Ein Verschlüssepaar aus Röntgenstrahlung absorbierendem Material mit einer Steuereinrichtung ist aus DE-B-1 948 037 bekannt. Die Steuereinrichtung enthält einen Antriebsstab, der von einem Motor angetrieben wird und gelenkig an einem ersten der Verschlüsse befestigt ist, wobei der zweite Verschluß mit dem ersten mittels einer Zahnstangenvorrichtung gekoppelt ist. Der Antriebsstab wird in einer Spiralrille geführt.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Röntgenuntersuchungsapparat der eingangs erwähnten Art zu schaffen, in dem Filtermittel vorgesehen sind, die möglichst wenig Raum einnehmen. Der Erfindung liegt ebenfalls die Aufgabe zugrunde, ein Filtermittel mit einem einfachen verhältnismäßig preisgünstigen und betriebssicheren Entwurf zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein erfindungsgemäßer Röntgenuntersuchungsapparat dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel folgende Elemente enthalten
- zwei Halteelemente mit einer Zentralöffnung um einen Zentralstrahl, der die Röntgenquelle und den Röntgendetektor miteinander verbindet, wobei der Filterkörper zwischen den Halteelementen angeordnet ist und damit über ein Führungsmittel beweglich verbunden ist,
- einen wenigstens mit eirem Halteelement gekoppelten Motor zum Drehen des Halteelements um den Zentralstrahl, und
- Kopplungsmittel zum Koppeln und Entkoppeln der Verbindungsrotation der Halteelemente um den Zentralstrahl, wodurch der Filterkörper in bezug auf die Halteelemente festgesetzt wird, und die Drehung eines der Halteeelemente gegen das andere Halteelement dafür sorgt, daß der Filterkörper sich in bezug auf die Halteelemente über die Führungsmittel bewegt.
Da sowohl für Rotation als auch Translation des Filterkörpers im Röntgenbündel nur ein Motor verwendet wird, beansprucht das Filtermittel weniger Raum als in dem Falle, wenn zwei getrennte Motoren verwendet wären. Da mit einfachen mechanischen Mitteln sowohl Rotation als auch Translation des Filterkörpers durchgeführt werden, wird auf diese Weise die Anzahl der Bauteile des Filtermittels klein gehalten und reduziert damit den Preis dieses Filtermittels.
Ein Ausführungsbeispiel eines Röntgenuntersuchungsapparats nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel und der Filterkörper plattenförmig sind, der Filterkörper mit einem ersten Halteeelement in einem Scharnierpunkt derart verbunden ist, daß er in einer Ebene parallel zu den Halteelementen scharnierbar ist, und das Führungsmittel eine Klinke, die auf dem Filterkörper oder auf dem zweiten Halteelement angebracht ist, und eine Rille im zweiten Halteelement oder im Filterkörper enthält, in der die Klinke geführt wird.
Wenn die Halteelemente zusammen gedreht werden, wird der Filterkörper zwischen den Halteelementen eingeklemmt und Dreht sich mit den Halteelementen um den Zentralstrahl. Wenn die Halteelemente sich gegeneinander verdrehen, zwingen die Klinke und die Rille den Filterkörper zum Scharnieren um den Scharnierpunkt und zum Bewegen in die Zentralöffnung abhängig von der Richtung der Drehung der Halteelemente nach dem Zentralstrahl hin oder weg davon. Die Klinke kann auf dem Filterkörper angebracht werden, und in diesem Fall wird die Rille im zweiten Halteelement angebracht, das der Seite des Filterkörpers mit der Klinke zugewandt ist. Die Rille ist gekrümmt und erstreckt sich in einer radialen Richtung. Die Klinke kann auch auf dem zweiten Halteelement angebracht werden, und in diesem Fall verläuft die Rille im Filterkörper.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsapparats ist dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente eine gezahnte kreisförmige Peripherie aufweisen.
Die Halteelemente können mit einem Zahnrad des Motors direkt oder über eine Übersetzung gekoppelt werden. Da die Verbindung keine Zwischenübertragungsmittel wie Seilscheiben, Ketten oder Antriebsbänder erfordert, kann die Anzahl der Bauteile der Filtermittel verhältnismäßig klein bleiben.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsapparats ist dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelmittel ein Reibungselement zum Übertragen der Rotation eines Halteeelements auf das andere Halteelement sowie eine Bremse zum Verriegeln eines der Halteelemente enthalten.
Beide Halteelemente sind beispielsweise mit je einem Zahnrad verbunden, und eines dieser Zahnräder wird vom Motor angetrieben. Über ein Reibungselement sind die Zahnräder beider Halteelemente derart gekoppelt, daß Drehung des Zahnrades bei seinem direkten Antrieb vom Motor auf das zweite Zahnrad übertragen wird und beide Halteelemente drehen sich zusammen. Durch Bremsbetrieb, was mit einer elektromagnetischen Kupplung auslöslar ist, kann das Zahnrad des Halteelements, das nicht direkt vom Motor angetrieben wird, abgeblockt werden. Da die auf das Reibungselement ausgeübte Kraft nicht groß genug ist, um Rotation des abgeblockten Halteelements zu bewirken, kann nur das Halteelement sich drehen, das vom Motor direkt angetrieben wird.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsapparats ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei Filtermittel als eine integrale Einheit angeordnet sind, die in der Nähe der Röntgenquelle angebracht wird.
Durch die Verwendung von zwei Filtermitteln im selben Gehäuse kann eine Vielzahl von Gebieten verschiedener Geometrien in einem Röntgenbild von den zwei Filterkörpern bestrichen werden.
Einige bevorzugte Ausführungsbeispiele eines Röntgenuntersuchungsapparats und eines Filtermittels nach der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Röntgenuntersuchungsapparat,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Kollimiereinheit mit Filtermitteln,
Fig. 3 eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Filtermittel,
Fig. 4 die Halteelemente und den Filterkörper des erfindungsgemäßen Filtermittels,
Fig. 5 eine schematische Darstellung des Koppelmittels der Filtermittel, und
Fig. 6 einen Querschnitt durch das Filtermittel nach Fig. 3 entlang der Linie AA.
In Fig. 1 ist ein Röntgenuntersuchungsapparat mit einem C-förmigen Rahmen 2 dargestellt, an den eine Röntgenquelle 3 und eine Röntgenbildverstärkerröhre 5 angeschlossen sind. Die Röntgenquelle 3 emittiert ein Röntgenstrahlungsbündel 7, das nach dem Durchgang durch einen Körper 8 am Eintrittsschirm der Bildverstärkerröhre 5 detektiert wird. Im Eintrittsschirm, der beispielsweise CsI enthält, wird ein Lichtbild erzeugt, das auf eine Photokathode landet und daraus Elektronen befreit. Die Elektronen werden infolge eines Potentialunterschieds von beispielsweise 20 kV beschleunigt und landen auf einen Ausgangsschirm mit einem Leuchtstoff zur Erzeugung eines Lichtbildes mit höherer Stärke. Das Lichtbild am Ausgangsschirm der Bildverstärkerröhre 5 wird mit einer Fernsehkamera 9 detektiert, die ein Videosignal erzeugt, das an einem Fernsehmonitor wiedergegeben wird. Der C-förmige Rahmen 2 kann sich in einer kreisförmigen Richtung mit einem Trägerelement 11 bewegen, wobei das Trägerelement 11 um eine Achse 13 gedreht wird. Durch die Rotation des Rahmens 2 in der kreisförmigen Richtung oder durch Drehung des Trägerelements 11 um die Achse 13 dreht sich um ein Isozentrum 17 ein Zentralstrahl 15, der die Röntgenquelle 3 und die Röntgenbildverstärkerröhre 5 miteinander verbindet. In einem Röntgenbild nimmt das Isozentrum 17 immer dieselbe Position ungeachtet der Position des Rahmens 2 ein. Eine Tischhöhe eines Untersuchungstisches 19 wird normalerweise derart gewählt, daß ein interessantes Gebiet in eineill Patienten 8 in das Isozentrum 17 gebracht wird. In der Nähe der Röntgenquelle 3 wird eine Kollimiereinheit 21 angeordnet, die Bleiverschlüsse 23 zum Begrenzen des Röntgenbündels 7 enthält.
In Fig. 2 ist schematisch die Kollimiereinheit 21 dargestellt, die Bleiverschlüsse 23 enthält, die vom Zentralstrahl 15 weg oder nach diesem Zentralstrahl hin bewegt werden können. Insgesamt gibt es vier Bleiverschlüsse 23, die ein Rechteck einschließen. Für eine visuelle Anzeige der Kollimierauswirkung der Verschlüsse 23 auf das Röntgenbündel 7 befindet sich ein für Röntgenstrahlung transparenter Speigel 25 in der Kollimiereinheit 21. Eine Lichtquelle 27, die faktisch im Gehäuse 22 der Kollimiereinheit 21 enthalten ist, wird in eine Position entsprechend einem Brennpunkt 29 der Röntgenquelle 3 gebracht. Die Projektion der Bleiverschlüsse 23 auf dem Patienten 8 von der Lichtquelle 27 entspricht dem Sichtfeld des Röntgenbildes. Das Filtermittel 31, das einen keilförmigen Filterkörper 23 beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium enthält, ist im Gehäuse 22 befestigt und kann mit einem Motor 34 nach dem Zentralstrahl 15 hin oder von ihm weg jibersetzt und um den Zentralstrahl gedreht werden. Der Motor 34 kann von einem Benutzer des Röntgenuntersuchungsapparats an einem Steuerfeld 35 aktiviert werden, das mit einer Seite des Untersuchungstisches 19 verbindbar ist. Das Filtermittel 31 kann auch unter den Bleiverschlüssen 23 angeordnet werden oder es kann in einem Röntgenuntersuchungsapparat verwendet werden, in dem sich keine Kollimiereinheit 21 befindet.
In Fig. 3 ist eine Draufsicht auf das Filtermittel 31 dargestellt, in dem der Filterkörper 33 zwischen zwei plattenförmigen Halteelementen 37 und 37' festgehalten wird und in einer Zentralöffnung 39 bewegbar ist, durch die der Zentralstrahl 15 verläuft, der senkrecht auf die Zeichenebene steht. In dem in dieser Figur dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Filtermittel aufeinander derart angebracht, daß zwei Filterkörper 33 und 33' und vier Halteelemente 37 vorgesehen sind. Die vier Halteelemente 37 können um den Zentralstrahl 15 mit Hilfe von zwei Motoren 34 und 34' gedreht werden. Mit den Motoren 34 und 34' sind vier Potentiometer 41 und 41' zum Bestimmen der Winkelposition jedes Halteelements 37 verbunden. Das Signal der Potentiometer 41, 41' gelangt beispielsweise an eine Steuereinheit zum automatischen Positionieren der Filterkörper 33 und 33' im Röntgenbündel.
In Fig. 4 ist das Paar von Halteelementen 37, 37' in einem auseinander genommenen Zustand dargestellt. Am Halteelement 37 ist in einem Scharnierpunkt 43 das Filterkörper 33 derart befestigt, daß er um eine Achse drehbar ist, die durch den Scharnierpunkt geht und senkrecht auf die Zeichenebene steht. Der Filterkörper 33 ist mit einer Klinke 45 versehen, die senkrecht zur Zeichenebene verläuft und in eine gekrümmte Radialrille 47 im Halteelement 37' paßt. Das Halteelement 37' muß auf dem Halteelement 37 derart angebracht werden, daß die Klinke 45 in die Rille 47 paßt. Wenn im zusammengesetzten Zustand die Halteelemente gegeneinander gedreht werden, zwingt die Rille 47 den Filterkörper 33 zum Drehen un dem Scharnierpunkt 43, wobei der Filterkörper 33 einen Teil der Zentralöffnung 39 verdeckt oder freiläßt. Wenn beide Halteelemente zusammendrehen, dreht sich der gerade Rand 48 des Filterkörpers 33 um den Zentralstrahl 15, der senkrecht zur Zeichenebene verläuft.
In Fig. 5 ist eine schematische Darstellung des Koppelmitteis mit einer magnetisch erregbaren Bremse 42 und zwei Geradzahnstirnrädern 53 und 55 dargestellt, die mittels einer Schicht aus Reibungsmaterial 54, wie z.B. "Ferodo 3701 F", erhältlich bei der Firma Ferodo Limited (GB), miteinander gekoppelt sind. Wenn die Bremse 42 nicht aktiviert wird, wird die Drehung des vom Motor 34 angetriebenen Geradzahnstirnrades 53 und des Geradzahnstirnrades 50 auf das Geradzahnstirnrad 55 mittels der Reibungsmaterialschicht 54 übertragen. Die Reibungsmaterialschicht 54 ist mit einem der Geradzahnstirnräder 53 oder 55 festverbunden. Auf diese Weise werden die Halteelemente 37 und 37' zusammen um den Zentralstrahl 15 mit gleicher Winkelgeschwindigkeit derart gedreht, daß der Filterkörper 33 sich um den Zentralstrahl 15 dreht. Aktivierung der Bremse 42 ergibt eine Blockierung des Geradzahnstirnrades. Da der Reibungskoeffizient der Reibungsmaterialschicht 54 nicht groß genug ist, um Drehung des Geradzahnstirnrades 53 zu verhindern, wird nur das Halteelement 73' um den Zentralstrahl 15 gedreht, wodurch eine Translation des Filterkörpers 33 erfolgt.
In Fig. 6 ist ein Querschnitt durch das Filtermittel 31 dargestellt. Das Geradzahnstirnrad 49 wird mit dem Motor 34 über das Geradzahnstirnrad 50 angetrieben. Über die Reibungsmaterialschicht 54 wird das Geradzahnstirnrad 51 mit dem Geradzahnstirnrad 49 gekoppelt. Über ein Übertragungszahnrad, in dieser Figur nicht dargestellt, bewirken die Geradzahnstirnräder 49 und 51 eine Drehung der Halteelemente 37 und 37' zusammen oder gegeneinander in Abhängigkeit davon, ob die elektromagnetische Bremse 42 aktiviert wurde oder nicht. Drehung des Geradzahnstirnrades 51 wird auf eine Spindel 40 übertragen, die mit einem Potentiometer 41 (in dieser Figur nicht dargestellt) zum Aufzeichnen der Winkelposition des Halteelements 37 verbunden ist. Ebenfalls werden die Geradzahnstirnräder 49, 53 und 55 jeweils mit betreffenden Potentiometern 41 und 41' verbunden.

Claims

1. Röntgenuntersuchungsapparat mit

- einem Rahmen (2), an den eine Röntgenquelle (3) zum Aussenden eines Röntgenbündels und ein Röntgendetektor (5) angeschlossen sind, der gegenüber der Röntgenquelle angeordnet ist, und

- Filtermitteln (31), die zwischen der Röntgenquelle (3) und dem Röntgendetektor (5) angeordnet sind, wobei die Filtermittel (31) einen Röntgenstrahlung absorbierenden Filterkörper (34) und Antriebsmittel zum Positionieren des Filterkörpers im Röntgenbündel enthalten,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Steuermittel folgende Elemente enthalten

- zwei Halteelemente (37, 37') mit einer Zentralöffnung (39) um einen Zentralstrahl (15) zum Verbinden der Röntgenquelle (3) und des Röntgendetektors (5), wol)ei der Filterkörper (33) zwischen den Halteelementen (37, 37') angeordnet und beweglich damit über ein Führungsmittel (45, 47) verbunden ist,

- einen nut wenigstens einem Halteelement (37, 37') gekoppelten Motor (34) zum Drehen des Halteelements (37, 37') um den Zentralstrahl (15) und

- Kopplungsmittel (42, 54) zum Koppeln und Entkoppeln der Halteelemente (37, 37'), wobei die gleichzeitige Drehung der Halteelemente (37, 37') um den Zentralstrahl (15) bewirkt, daß der Filterkörper (33) in bezug auf die Halteelemente festgesetzt wird, und Drehung eines der Halteelemente gegen das andere Halteelement bewirkt, daß der Filterkörper sich in bezug auf die Halteelemente über die Führungsmittel (45, 47) bewegt.

2. Röntgenuntersuchungsapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente (37, 37') und der Filterkörper (33) plattenförmig sind, wobei der Filterkörper (33) mit einem ersten Halteelement (37) in einem Scharnierpunkt (43) derart verbunden ist, daß er in einer Ebene parallel zu den Halteelementen (37, 37') scharnierbar ist, die Führungsmittel (45, 47) eine Klinke (45), die auf dem Filterkörper (33) oder auf dem zweiten Halteelement (37') angebracht ist, und eine Rille (47) im zweiten Halteelement (37') oder im Filterkörper (33) enthält, wobei in der Rille die Klinke (45) geführt wird.

3. Röntgenuntersuchungsapparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente (37, 37') einen gezahnten kreisförmigen Umkreis aufweisen.

4. Röntgenuntersuchungsapparat nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelmittel (42, 54) ein Reibungselement (42) zum Übertragen der Drehung eines Halteelements (37') auf das andere Halteelement (37) und eine Bremse (54) zum Verriegeln eines der Halteelemente (37, 37') enthalten.

5. Röntgenuntersuchungsapparat nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Filtermittel als eine integra]e Einheit vorgesehen sind, die in der Nahe der Röntgenquelle angeordnet ist.