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Die Erfindung betrifft ein Röntgenuntersuchungsgerät mit einer
Strahlenbündelblende
mit zumindest einem Verschluss mit einem Einstellglied zum Verändern einer
Verschlussöffnung,
wobei zumindest ein Verschluss in einer Ebene quer zu einer zentralen
Achse der Strahlenbündelblende
durch voneinander unabhängige
Drehung von zwei Steuerungsringen, die Teil des Einstellgliedes
sind, radial verschiebbar und drehbar ist.
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Ein Röntgenuntersuchungsgerät dieser
Art ist aus GB 2170380A bekannt.
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Das bekannte Röntgenuntersuchungsgerät umfasst
eine Röntgenquelle
zum Aussenden eines Röntgenstrahlenbündels, dem
ein Objekt, beispielsweise ein zu untersuchender Patient, der zwischen der
Röntgenquelle
und einem Röntgendetektor
platziert ist, ausgesetzt wird. Infolge von Unterschieden in der
Röntgenabsorption
innerhalb des Patienten wird auf dem Röntgendetektor ein Röntgenbild
gebildet. Um Teile des Patienten von dem Röntgenstrahlenbündel abzuschirmen,
ist zwischen der Röntgenquelle
und dem Patienten eine Röntgenstrahlenblende
mit dem Röntgenstrahlen
absorbierenden Verschluss angeordnet, die in das Röntgenstrahlenbündel hinein-
und daraus herausbewegt werden kann, um die Verschlussöffnung einzustellen,
sodass Teile des Röntgenstrahlenbündels auf
Wunsch abgefangen werden. Während
einer Untersuchung des Herzens und der Herzkranzgefäße eines
Patienten wird beispielsweise der Verschluss eingestellt, um das umgebende
Lungengewebe weitgehend von den Röntgenstahlen abzuschirmen und
ausschließlich den
Herzbereich dem Röntgenstrahlenbündel auszusetzen.
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Bei dem bekannten Röntgenuntersuchungsgerät sind zwei
Verschlüsse
je mit Stiften versehen und werden von einem Einstellglied gesteuert,
das zwei Steuerungsringe umfasst, die je mit Rillen einer festen
Form versehen sind, in die die Stifte greifen, die Teil des Einstellgliedes
sind. Die Verschlüsse
sind radial verschiebbar und in einer Ebene quer zu einer zentralen
Achse der Strahlenbündelblende
durch voneinander unabhängige
Drehung der beiden Steuerungsringe drehbar, sodass die Rillen die
Stifte mitnehmen. Die festen Formen der Rillen bestimmen die Bewegung
der Verschlüsse,
und es ist nicht möglich, zur
Veränderung
der Verschlussöffnung
zumindest einen Verschluss unabhängig
von einem anderen unterschiedliche Bewegungen ausführen zu
lassen, beispielsweise Verschiebung in das Röntgenstrahlungsbündel und
daraus heraus und Drehung. Weil die Möglichkeiten der Bewegung für die bekannten Verschlüsse begrenzt
sind, kann der Querschnitt des Röntgenstrahlenbündels nur
bedingt genau an einen zu untersuchenden Bereich des Patienten angepasst werden.
Weil die bekannten Verschlüsse
häufig
nicht zulassen, dass ein begrenztes Röntgenstrahlenbündel gebildet
wird, das einen Querschnitt hat, der genau an einen zu untersuchenden
Bereich eines Patienten angepasst ist, insbesondere wenn der genannte
Bereich eine komplexe Form hat, werden Teile des Patienten außerhalb
des zu untersuchenden Bereiches unnötigerweise Röntgenstrahlen
ausgesetzt, sodass der Patient einer Röntgenstrahlendosis ausgesetzt
wird, die höher
ist, als für
die Bildung eines qualitativ hochwertigen Röntgenbildes notwendig ist. Außerdem treten
in dem Röntgenbild überbelichtete Gebiete
auf, wenn die Röntgenabsorption
solcher Teile niedrig ist, sodass die diagnostische Qualität des Röntgenbildes
verschlechtert wird.
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Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, ein
Röntgenuntersuchungsgerät zu verschaffen,
das eine Strahlenbündelblende
umfasst, die im Vergleich zu dem bekannten Röntgengerät mehr Möglichkeiten bietet, um ein
begrenztes Röntgenstrahlenbündel mit einem
Querschnitt zu bilden, der dem zu bestrahlenden Bereich genau entspricht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein
erfindungsgemäßes Röntgenuntersu
chungsgerät
dadurch gekennzeichnet, dass die genannten beiden Steuerungsringe
je dem Einstellen nur des genannten einen einzelnen Verschlusses
gewidmet sind.
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Eine Drehung der Steuerungsringe
ermöglicht
es, den Verschluss in einer Anzahl verschiedener unabhängiger Weisen
in praktisch jede gewünschte
Richtung in dem Röntgenstrahlenbündel zu
bewegen, wobei somit die Verschlussöffnung eingestellt wird, um
den Querschnitt des begrenzten Röntgenstrahlenbündels so
zu steuern, dass im Wesentlichen nur ein zu untersuchender Bereich
des Objektes dem Röntgenstrahlenbündel ausgesetzt wird.
Verschiedene relative Drehungen der zwei mit dem Verschluss gekoppelten
Steuerungsringe werden unabhängig
auf verschiedene Bewegungsweisen des Verschlusses übertragen,
wie z. B. Verschiebebewegungen und Drehungen um verschiedene Abstände oder
Winkel.
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Es sei bemerkt, dass
US 4.752.947 ein Röntgenuntersuchungsgerät der eingangs
erwähnten
Art offenbart. Dieses Dokument beschreibt eine Strahlenbündelblende
mit zumindest einem Verschluss, der ein Einstellglied zum Verändern einer
Verschlussöffnung
umfasst, wobei zwei Verschlüsse
in einer Ebene quer zu einer zentralen Achse der Strah lenbündelblende
durch Drehung von zwei Steuerungsringen, die Teil des Einstellgliedes
sind, radial verschiebbar und drehbar sind.
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Wenn der Verschluss aus einem Material
mit einem hohen Röntgenabsorptionsvermögen hergestellt
ist, beispielsweise einer Bleiplatte mit einer Dicke von einigen
Millimetern, wird ein Teil des Röntgenstrahlenbündels, das
auf den Verschluss einfällt, durch
den Verschluss gestoppt, sodass es den Patienten nicht erreichen
kann. Es ist auch möglich,
den Verschluss mit einem Material, beispielsweise einer Kupferplatte
mit einer Dicke von ungefähr
einem Millimeter, auszuführen,
dessen Röntgenabsorptionsvermögen geringer
ist, als zum vollständigen
Abfangen der Röntgenstrahlen
notwendig ist. Ein solcher Verschluss schwächt die Röntgenstrahlen und arbeitet
als Röntgenfilter,
um Überbelichtung
von Teilen in dem Röntgenbild
zu vermeiden, die Bereichen in dem Patienten entsprechen, in denen
das Röntgenabsorptionsvermögen gering
ist.
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Weil die Steuerungsringe eine geringe
Dicke haben und mit dem Verschluss mit Hilfe einer begrenzten Anzahl
Komponenten gekoppelt sind, sind sie besonders für eine kompakte Strahlenbündelblende
geeignet.
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Eine bevorzugte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgerätes ist dadurch
gekennzeichnet, dass der genannte zumindest eine Verschluss durch
Drehung der genannten zwei Steuerungsringe in gleicher Richtung
drehbar ist.
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Die Drehung der zwei mit dem Verschluss gekoppelten
Steuerungsringe in der gleichen Richtung wird auf eine Drehung des
Verschlusses in einer Ebene ungefähr quer zum Röntgenstrahlenbündel übertragen.
Diese Drehung des Verschlusses ist unabhängig von anderen möglichen
Bewegungsweisen des Verschlusses. Daher kann der Verschluss so bewegt
werden, dass er im Wesentlichen jede gewünschte azimutale Orientierung
des Röntgenstrahlenbündels belegt,
um ein genaues Anpassen des Querschnitts des begrenzten Röntgenstrahlenbündels und
des zu bestrahlenden Bereiches zu erhalten.
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Der Verschluss ist vorzugsweise als
rechteckige, flache Platte geformt und kann in solcher Weise in
dem Röntgenuntersuchungsgerät angebracht werden,
dass die Drehachse des Verschlusses mit dem zentralen Strahl des
Röntgenstrahlenbündels zusammenfällt. Drehung
der Steuerungsringe ermöglicht
dann eine Bewegung des Verschlusses in dem Röntgenstrahlenbündel, um
einen mehr oder weniger halbmondförmigen Teil des ungefähr kreisförmigen Querschnittes
des Röntgenstrahlenbündels, das
die Strahlenbündelblende
durchläuft,
abzufangen. Dieser ungefähr
halbmondförmige
Teil wird durch einen geraden Rand des Verschlusses und einen Kreisbogen
des Umfangs des ungefähr
kreisför migen
Querschnitts des Röntgenstrahlenbündels begrenzt.
Durch Drehung des Verschlusses mit Hilfe der Steuerungsringe kann
praktisch jede Orientierung des halbmondförmigen Teils realisiert werden.
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Auch kann der Verschluss in dem Röntgenuntersuchungsgerät in solcher
Weise angebracht sein, dass die Drehachse des Verschlusses nicht
mit dem zentralen Strahl des Röntgenstrahlenbündels zusammenfällt. Eine
Drehung der Steuerungsringe ermöglicht
dann eine Bewegung des Verschlusses in dem Röntgenstrahlenbündel, um
einen mehr oder weniger sektorförmigen
Teil des die Strahlenbündelblende
durchlaufenden Röntgenstrahlenbündels abzufangen.
Dieser sektorförmige
Teil wird durch eine Ecke des Verschlusses und einen Kreisbogen
des Umfangs des ungefähr
kreisförmigen
Querschnitts begrenzt. Die Größe des mehr
oder weniger sektorförmigen
Teils wird auf Basis des Winkels gesteuert, um den die Steuerungsringe
zueinander gedreht werden. So kann eine große Vielzahl von Größen und
Orientierungen des sektorförmigen
Teils des Röntgenstrahlenbündels, das
durch den Verschluss abgefangen werden soll, durch Einstellung des
Verschlusses realisiert werden.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgerätes ist
dadurch gekennzeichnet, dass der genannte zumindest eine Verschluss
durch Drehung der genannten zwei Steuerungsringe in entgegengesetzten
Richtungen verschiebbar ist.
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Die Drehung der zwei mit dem Verschluss gekoppelten
Steuerungsringe in entgegengesetzten Richtungen wird auf eine Verschiebung
des Verschlusses in einer Richtung ungefähr zur Mitte des Röntgenstrahlenbündels übertragen.
Diese Verschiebung des Verschlusses ist unabhängig von anderen möglichen
Bewegungsweisen des Verschlusses.
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Durch Verschieben des Verschlusses
quer in das Röntgenstrahlenbündel wird
der Verschluss einen mehr oder weniger halbmondförmigen Teil mit den gewünschten
Abmessungen aus dem ungefähr kreisförmigen Querschnitt
des Röntgenstrahlenbündels abfangen.
Das Ausmaß,
in dem die Steuerungsringe in entgegensetzten Richtungen gedreht
werden, bestimmt die Größe des mehr
oder weniger halbmondförmigen
Teils.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgerätes ist
dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlenbündelblende eine Vielzahl gleichartiger
Verschlüsse
umfasst, die hintereinander in Richtung des Röntgenstrahlenbündels angeordnet
sind.
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Jeder der Verschlüsse kann durch Drehung und/oder
Verschiebung der Steuerungsringe aus verschiedenen Richtungen in
das Röntgenstrahlenbündel hinein-
und daraus herausbewegt werden. Wenn die jeweiligen Verschlüsse geeignet
angeordnet sind, kann der Patient einem Röntgenstrahlenbündel mit komplexem
Querschnitt ausgesetzt werden, beispielsweise einem Polygon, dessen
Seiten und Ecken durch die Positionierung der Verschlüsse beliebig
eingestellt werden können.
Daher kann der Querschnitt genau an die Form und Abmessungen eines
zu untersuchenden Teils eines Patienten angepasst werden, der von
dem Röntgenstrahlenbündel durchstrahlt
wird. Je mehr Verschlüsse
vorgesehen sind, um aus verschiedenen Richtungen in das Röntgenstrahlenbündel geschoben
zu werden, desto größer ist
die maximale Zahl von beliebig wählbaren
Seiten des Polygons, das den Querschnitt des auf den Patienten einfallenden
Röntgenstrahlenbündels begrenzt.
Daher ermöglicht
die Verwendung einer Strahlenbündelblende
mit einer Vielzahl von Verschlüssen,
komplexere Formen des Querschnitts des Röntgenstrahlenbündels zu
realisieren, und ist eine genaue Anpassung des Querschnitts an den
zu untersuchenden Bereich häufiger
möglich.
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Ausführungsformen der Erfindung
sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 schematisch
eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgerätes mit
einer Strahlenbündelblende;
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2 eine
Explosionsansicht einer Strahlenbündelblende einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgerätes;
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3 und 4 eine Seitenansicht bzw.
eine Draufsicht einer Strahlenbündelblende
einer weiteren Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgerätes.
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1 zeigt
schematisch ein Röntgenuntersuchungsgerät mit einer
Strahlenbündelblende
gemäß der Erfindung.
Eine Röntgenquelle 1 sendet
ein Röntgenstrahlenbündel 2 aus,
das durch eine Strahlenbündelblende 3 begrenzt
wird, die einen Verschluss 4 umfasst. Ein Teil 5 eines
Objektes 6, beispielsweise eines zu untersuchenden Patienten 6, wird
dem begrenzten Röntgenstrahlenbündel 7 ausgesetzt,
sodass als Ergebnis von Absorptionsunterschieden in dem Patienten
ein Röntgenbild
als Schattenbild auf einem Eintrittsschirm 8 eines Röntgenbildverstärkers 9 gebildet
wird; dieses Bild wird in ein lichtoptisches Bild auf einem Austrittsfenster 10 umgewandelt.
Das lichtoptische Bild auf dem Austrittsfenster wird von einer Videokamera 11 aufgenommen,
die mit dem Austrittsfenster
10 mit Hilfe einer optischen Übertragung 12 gekoppelt
ist, beispielsweise einem System mit einer oder mehr Linsen. Die Videokamera 11 leitet
ein elektronisches Signal aus dem lichtoptischen Bild ab, welches
elektronische Bildsignal einem Monitor 13 zugeführt wird,
um die Bildinformation wiederzugeben; das elektronische Bildsignal
kann zum weiteren Verarbeiten der Bildinformation auch einer Bildverarbeitungseinheit 14 zugeführt werden.
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2 ist
eine Explosionsansicht einer Strahlenbündelblende 3 einer
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgerätes. Das
Einstellglied für
den Verschluss umfasst einen ersten Steuerungsring 21 und
einen zweiten Steuerungsring 22, von denen jeweils einer
an jeder Seite einer Trägerplatte 20 angeordnet
ist. Die Steuerungsringe sind relativ zur Trägerplatte drehbar gelagert. Die
Trägerplatte 20 umfasst
eine runde Verschlussöffnung 23,
um das Röntgenstrahlenbündel durchzulassen.
Die Verschlussöffnung
kann teilweise von den Steuerungsringen bedeckt sein, je nach der
Breite der Steuerungsringe; die Größe der Verschlussöffnung wird
dann durch die Öffnungen
in den Steuerungsringen bestimmt. Der Verschluss 4, der
eine flache rechteckige Form hat, ist auf einem Rahmen 24 montiert,
der mit zwei Stiften 25 und 26 versehen ist. Der
erste Stift 25 greift in einen Schlitz 27 in dem
ersten Steuerungsring 21 und der zweite Stift greift in
ein Loch 28 in dem zweiten Steuerungsring 22.
Die Länge
des Schlitzes 27 beträgt
einige Male dessen Breite und die Längsrichtung des Schlitzes 27 ist
relativ zur Achse des ersten Steuerungsringes radial orientiert.
Diese Übertragung
mit Hilfe von Stiften, die in Öffnungen
greifen, erfordert die Verwendung nur einer begrenzten Anzahl einfacher
Komponenten.
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Durch Drehung der Steuerungsringe 21 und 22 wird
der Verschluss 4 in den Bereich, den das Röntgenstrahlenbündel durchläuft, hinein-
und daraus herausbewegt. Die Steuerungsringe werden mit Hilfe von
Aktuatoren angetrieben; hierzu ist jeder der Steuerungsringe beispielsweise
mit einem gezähnten
Abschnitt versehen, in das ein Zahnrad, das von einem Aktuator angetrieben
wird, greift. Jeder der Steuerungsringe kann mit einem jeweiligen
Aktuator gekoppelt sein, aber es ist auch möglich, eine Vielzahl von Steuerungsringen
mit ein und demselben Aktuator zu koppeln. Die Steuerungsringe arbeiten mit
dem Rahmen zusammen, um den Verschluss auf verschiedene unabhängige Weisen
zu verlagern. Wenn die Steuerungsringe bei den gleichen Winkelgeschwindigkeiten
in gleichen Richtungen gedreht werden, beispielsweise beide Steuerungsringe
entgegen dem Uhrzeigersinn, wie durch die ausgezogenen Pfeile angedeutet,
drehen die Steuerungsringe 21 und 22 den Rahmen
mit dem Verschluss entgegen dem Uhrzeigersinn. Die Steuerungsringe 21 und 22 sind
beispielsweise in einer solchen Weise montiert, dass ihre Achsen
mit der zentralen Achse 30 der Strahlenbündelblende
zusammenfällen,
sodass der Verschluss um die zentrale Achse der Strahlenbündelblende
drehbar ist, mit der der zentrale Strahl des von der Röntgenquelle
ausgesendeten Röntgenstrahlenbündels zusammenfällt, und
sodass durch Drehung des Verschlusses ein mehr oder weniger halbmondförmiger abgefangener
Teil des ungefähr kreisförmigen Querschnitts
des Röntgenstrahlenbündels um
die zentrale Achse 30 gedreht wird. Die Steuerungsringe 21 und 22 können auch
so montiert sein, dass ihre Achsen miteinander zusammenfallen und
parallel zur zentralen Achse verschoben sind, sodass der Verschluss 4 um
eine Achse drehbar ist, die nicht mit der zentralen Achse zusammenfällt. Bei Drehung
des Verschlusses um diese Achse wird der Verschluss in das Röntgenstrahlenbündel hinein- und
daraus herausbewegt, wobei ein mehr oder weniger sektorförmiger Teil
des ungefähr
kreisförmigen Querschnitts
des Röntgenstrahlenbündels abgefangen
wird, dessen Größe auf Basis
des Winkels gesteuert wird, um den die Steuerungsringe 21 und 22 gedreht
werden.
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Wenn die Steuerungsringe bei gleicher
Winkelgeschwindigkeit in entgegengesetzter Richtung gedreht werden,
beispielsweise der erste Steuerungsring 21 entgegen dem
Uhrzeigersinn und der zweite Steuerungsring 22 im Uhrzeigersinn,
wie durch die gestrichelten Pfeile angedeutet, verschieben die Steuerungsringe 21 und 22 den
Rahmen mit dem Verschluss radial (relativ zur zentralen Achse 30)
in das Röntgenstrahlenbündel; der
Verschluss wird durch Drehung der Steuerungsringe in umgekehrten
Richtungen aus dem Röntgenstrahlenbündel herausgeschoben,
wobei der Stift 25 dann um einen Abstand durch den Schlitz 27 verlagert
wird. Die Größe eines
von dem Verschluss abgefangenen mehr oder weniger halbmondförmigen Teils
des Röntgenstrahlenbündels wird
verändert,
indem der Verschluss durch Drehen der Steuerungsringe in entgegengesetzten
Richtungen bis zu einem gewissen Ausmaß in das Röntgenstrahlenbündel hinein
bewegt wird.
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Wenn die Steuerungsringe mit Winkelgeschwindigkeiten
um ihre Achsen gedreht werden, die nicht gleich sind, erfolgt eine
kombinierte Drehung und Verschiebung des Verschlusses.
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3 ist
eine Seitenansicht einer Strahlenbündelblende einer weiteren Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgerätes. Der
erste Verschluss 31 in einer ersten Trägerplatte 201 und
der zweite Verschluss 32 in einer zweiten Trägerplatte 202 sind
hintereinander angeordnet. Der erste Verschluss ist auf einem Rahmen 35 montiert,
der mit Hilfe von Stiften 43 und 45 mit einem
ersten Paar Steuerungsrin gen gekoppelt ist, das aus dem Steuerungsring 41 und
dem Steuerungsring 42 besteht. Der Stift 43 greift
in einen Schlitz 44 in dem Steuerungsring 41 und
der Stift 45 greift in ein Loch 46 in dem Steuerungsring 42.
Der zweite Verschluss 32, der in der zweiten Trägerplatte 202 vorgesehen ist,
ist auf einem Rahmen 36 montiert, der mit einem zweiten
Paar Steuerungsringe 47 und 48 mit Hilfe von Stiften 50 und 52 gekoppelt
ist, die in ein Loch 49 bzw. einen Schlitz 51 in dem Steuerungsring 47 bzw. dem
Steuerungsring 48 greifen. Bei Drehung der Steuerungsringe
wird deren Bewegung auf die Stifte 43, 45, 50 und 52 übertragen,
die die Rahmen 35 und 36 mit den Verschlüssen 31 und 32 mitnehmen.
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4 ist
eine Draufsicht der Strahlenbündelblende
von 3, die Teil eines
erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgerätes ist.
Eine kreisförmige Öffnung 23 in
der Trägerplatte 20,
um das Röntgenstrahlenbündel 2 durchzulassen,
kann vollständig oder
teilweise mit Hilfe der Röntgenstrahlen
absorbierenden Verschlüsse 31 und 32 verschlossen
werden, die durch Drehung von Paaren von Steuerungsringen 41, 42 und 47, 48 in
das Röntgenstrahlenbündel hinein-
und daraus heraus bewegt werden können, um auf Wunsch einen Teil
des Querschnitts des Röntgenstrahlenbündels abzufangen.
Die Richtungen, in denen die Verschlüsse bewegt werden können, werden
in der Zeichnung durch die ausgezogenen Pfeile angedeutet, die die
Drehung des Verschlusses um die Achse 30 angeben, und durch
die gestrichelten Pfeile, die das Verschieben des Verschlusses in
das Röntgenstrahlenbündel und
daraus heraus angeben. Die Zeichnung zeigt auch die ungefähr halbmondförmigen Teile 53 und 54 des
Querschnitts des Röntgenstrahlenbündels, in
dem die Röntgenstrahlen
durch den Verschluss abgefangen werden. Die Verschlüsse können auch
mit jeweiligen zentralen Ringen gekoppelt sein, indem die Verschlüsse oder
die Trägerrahmen,
auf denen die Verschlüsse
montiert sind, mit einem Loch oder einem Schlitz versehen werden
und indem die zentralen Ringe mit einem Stift versehen werden, der
in dem betreffenden Verschluss oder Trägerrahmen in das Loch oder
den Schlitz greift.