WO2011113814A1 - Multifokusröhre - Google Patents

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WO2011113814A1
WO2011113814A1 PCT/EP2011/053853 EP2011053853W WO2011113814A1 WO 2011113814 A1 WO2011113814 A1 WO 2011113814A1 EP 2011053853 W EP2011053853 W EP 2011053853W WO 2011113814 A1 WO2011113814 A1 WO 2011113814A1
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Mathias HÖRNIG
Thomas Mertelmeier
Georg Wittmann
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H01J2235/166—Shielding arrangements against electromagnetic radiation

Definitions

  • X-ray images can be recorded using a dual-source technique.
  • the advantage of a dual source technique is, among other things, that a part of the body with different energy X-rays can be illuminated during an examination phase and parts of the body visualized separately.
  • the dual-source technique for example, two driven around the object rotating and under ⁇ Kunststoffaji cathode and / or anode voltage x-ray sources are used.
  • This has the disadvantage that a large mass must be moved around the object and this can lead to motion artifacts in the X-ray images.
  • the invention has for its object to provide an arrangement for the dual source technique, wherein the number of
  • a multifocus tube is formed with a plurality of to Rönt ⁇ gene source, wherein the X-ray source comprises at least egg ne first and second cathode and the first and second cathode and the associated anodes are connected via an electronic drive unit both with a drive voltage for electron emission and with a different high anode or cathode voltage for electron acceleration.
  • the multifocal tube also has a focus ⁇ sierö, which is in each case arranged between a cathode and the anode and focused from the cathode emit ⁇ oriented electrons to a focal point of the anode.
  • the invention has the advantage that made a multi ⁇ spectra method for a stationary imaging system is ⁇ light.
  • the invention has the advantage that short scan ⁇ times are made possible and no motion blur when the X-ray image capture occurs.
  • the invention has the further advantage that due to the lack of motion blur, the registration effort between recordings or the recordings of a scan is reduced.
  • the invention has the advantage that the scan time can be predetermined independently of the mechanics.
  • the invention has the advantage that the scan time of a contrast agent kinetics and other medical issues can be adapted.
  • the invention has the further advantage that kei ⁇ ne electrovoltige power supply per x-ray source is required and thus a reduction of the construction of Ladungskapa ⁇ capacities is possible.
  • the invention has the further advantage that a plurality of x-ray images are processed in a short time sequence, controlled by an electronic drive unit, with predefinable inputs. Control voltages with respect to an electron emission voltage at the cathode and an electron acceleration voltage between the cathode anode can be made.
  • the invention has the advantage that the drive voltages for the cathode or the anode can be changed as quickly as desired.
  • the invention has the advantage that due to the lack of thermal heating of the cathodes switching operations between the cathodes can be performed extremely fast.
  • the invention has the advantage that a large number of energetically different X-ray radiations can be generated without any additional electronic effort by means of a plurality of drive voltages.
  • FIG. 1 shows a multi-focus tube
  • Figure 2 shows another embodiment of a multi-focus tube
  • Figure 3 is a detail view
  • Figure 4 is a further detail view.
  • a multi-focus tube MF is schematically tobil ⁇ det.
  • This multi-focus tube MF is configured with a plurality of X-ray sources, each with associated X-ray focusses. As shown schematically, the X-ray sources are arranged in a row next to one another. The X-ray sources alternately have a high voltage and from a low voltage ⁇ as electron accelerating voltage. In one embodiment, the X-ray sources can be integrated with a vacuum surrounded in a vacuum vessel.
  • the cathodes of the X-ray sources can be used as thermal emitters or thermal cathodes or dispenser cathodes, or else as so-called cold catheters Emitter which are also referred to as a field emitter and be formed for example in carbon nanotube technology.
  • Alternie ⁇ rend then the carbon nanotube cathode of the X-ray sources CNTL, CNTH are driven by an electronic drive unit not described here in detail.
  • the carbon nano-tube cathodes are driven according to the object to be X-rayed in a particular sequence with control signals from a not-shown electronic circuit.
  • a first and second series of X-ray sources are arranged in a multi-focus tube MF.
  • a first and a second row are provided with X-ray sources immediately after one another without lateral offset.
  • CNTLn of the first row is a low-voltage voltage and between the anodes and cathodes of the X-ray sources CNTHl,
  • CNTH2, ..., CNTHn of the second row is a high voltage.
  • This embodiment has the advantage that the depending ⁇ wells directly behind the other X-ray sources arranged CNTL1, CNTHl, CNTL2, CNTH2, each has the same orientation to an object have.
  • the cathodes of the individual X-ray sources may be removablebil ⁇ det as carbon nanotubes.
  • a Niederenergiescan can be performed with one anode row and a high-energy scan with the other row.
  • the anodes may be discrete or continuous.
  • the high and low energy jet guns may be located in the same or different vacuum housings / tubes.
  • FIG. 3 schematically shows a configuration of an X-ray source CNT of a multi-focus tube MF.
  • This X-ray source CNT can be formed, for example, with a multiplicity of carbon nanotube cathodes KH, KL.
  • a voltage applied to, for example, mass first and second anode AH, AL is assigned a first and second cathode KH, KL ge ⁇ genüber.
  • the first cathode KH is connected to a high cathode voltage VKH
  • the second cathode KL is connected to a low cathode voltage VKL of a cathode voltage source KSV.
  • focusing means F arranged respectively at the electron exit region of the first and second cathodes KH, KL, an exactly definable focal spot BH, BL is formed on the respectively opposite first and second anode AH, AL.
  • An electron acceleration voltage is accommodatedge of an anode-cathode voltage supply unit AKSV ⁇ provides.
  • X-rays are released from the anode AH, AL. Due to the different cathodes and / or anode voltage, X-rays of different energy are then emitted from the first or second anode AH, AL.
  • the first and second anode have the same angle of attack AW angle.
  • the number of anodes AH, AL and / or cathodes KH, KL can be increased.
  • the first and second cathodes KH, KL of the arrangement shown are supplied with a high or low voltage VKL, VKH from a cathode voltage source KSV. If the first and second anode AH, AL are not connected uniformly to ground but to a different high anode voltage, an insulating layer IS must be inserted between the first and second anode AH, AL.
  • a low voltage moves between about 23 and 35 kV and a high voltage between about 40 and 49 kV.
  • the necessary for different energy spectrapolspotenti ⁇ al between anodes and cathode is about the anode-cathode voltage source AKSV for the anode and cathode inconveniencege ⁇ represents.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of an X-ray source.
  • a first and a second cathode KH, KL are directed to a focal point B of the anode A.
  • the first and second cathode KH, KL may be placed over a specific electronic circuit ⁇ EA alternately at a high or low voltage potential VKH, VKL.
  • the electrons are directed to the same focal spot B on the anode A via a focusing means F. Due to the different ⁇ energies with which the electrons impinge on the anode A, X-rays are released with different energy from the anode A.
  • the differing ⁇ Chen X-rays are generated by a different anode-cathode voltage potential.
  • This voltage potentials ⁇ is also controlled via the electronic control unit EA.
  • the X-radiation is emitted predominantly in the direction of an object to be illuminated.
  • a high voltage potential VKH and to the second cathode KL a lower voltage potential VKL of the cathode voltage source KSV are applied alternately to the first cathode KH via the electronic drive unit EA.
  • the first cathode KH and the second cathode KL may be directed to the same focal spot B on the anode A.
  • the two energiese ⁇ -selective X-ray images can be superimposed to form a native image.
  • the anodes of the X-ray sources shown in FIGS. 3 and 4 with carbon nanotube cathodes can be constructed discretely or continuously.
  • the anode of a multi-focus tube MF within a vacuum vessel such as a cylinder, are arranged oblong.
  • the high and low energy beam generator can be arranged in the same or in different vacuum housings / tubes.
  • a plurality of cathodes are arranged opposite the anode. In each case a first, second, ... cathode KHn, KLn is then driven with a predeterminable voltage via the electronic control unit EA.
  • an activation or activation can take place via a grid voltage applied to the first or second cathode. From this cathode KHn, KLn then emits an electron beam accelerated by the voltage applied to the anode and cathode
  • Electron acceleration potential focused towards the anode In addition, in each case a multi-focus tube can be designed as a high or low energy multi-focus tube.
  • a very fast switchability between the cathodes KHn, KLn allows a computer tomographic application.
  • two anode rows and two rows of cathodes could be used.
  • An anode row is at a high voltage potential, the other anode row is at a lower voltage potential.
  • Each two cathodes and two anodes are behind each other, a cathode operates an anode.
  • This embodiment as shown in FIG. 3, has the advantage that the projection angles for the noise energy scan and the low-energy scan are the same.
  • X-ray generation can in the illustrated embodiments according to the principle of field emission or by thermal emission ter, in each case with the necessary electron optics for focusing the electron beam.
  • the high voltage for generating the beam can either be at the cathodes or at the anodes with the other components grounded.
  • the respective voltage potential with the cathode voltage source ⁇ KSV and through the anode-cathode voltage source AKSV is provided.
  • the different application or release of the voltage potentials is controlled by the electronic control unit EA.
  • An X-ray tube or X-ray source designed in this way can be used for the contrast-enhanced dual-spectrum radiography / mammography of dual energy mammography in combination with tomosynthesis scanning.
  • This method allows the diagnosis of lesions as well as characterization of a benign or malignant disease and the extent of the disease.
  • contrast agents can be used to examine the vascularization of the tissue, which provides valuable information about any tumors and their potential
  • the contrast medium iodine (I) standard ⁇ terms used in the X-ray imaging has an absorption edge at around 33 keV, the contrast is especially high when a recording / scanning is performed with a spectrum whose mean energy is below the K-edge, and a second scan is made with medium energy above the K edge of the contrast agent.
  • the two data sets can be processed ⁇ or subtracted from each other in a linear combination of a so-called. Jodsent and to display a tissue image. It is also possible to ⁇ only to make a low energy intake, then to administer contrast mediums and then to make high-energy shots at certain time intervals, and subtract this from the low recording before administration of contrast medium.
  • the temporal course of the contrast agent uptake and Abgäbe, ie the contrast agent kinetics can be displayed, which can give clues about the tumor character.
  • the X-ray source or X-ray tube described here is suitable, since the change between high-energy and low-energy spectrum can take place very quickly and a scan does not require mechanical movement.
  • the scanning can be made flexible by individual control or activation of the individual cathodes / emitters.
  • the emitters for high energy and low energy spectrum can be arranged immediately adjacent or at the same projection angle, which he ⁇ facilitates the registration of both data sets and the reconstruction of the 3D volumes.

Abstract

Bei dieser Ausgestaltung wird eine Multifokusrohre (MF) vorgeschlagen, wobei die Röntgenquellen (CNTH1 - CNTHn, CNTL1 - CNTLn) derart ansteuerbar sind, dass Röntgenstrahlen unterschiedlicher Röntgenspektren erzeugt werden.

Description

Beschreibung Multifokusröhre Um von einem Objekt zum Beispiel ein Volumenbild erstellen zu können, können Röntgenaufnahmen beispielsweise mittels einer Dual Source Technik aufgenommen werden. Der Vorteil einer Dual Source Technik liegt u.a. darin, dass ein Körperteil mit unterschiedlich energetischen Röntgenstrahlen während einer Untersuchungsphase durchleuchtet und Körperteile gesondert visualisiert werden können. Bei der Dual Source Technik werden zum Beispiel zwei um das Objekt rotierende und mit unter¬ schiedlicher Kathoden- und/oder Anodenspannung betriebene Röntgenquellen verwendet. Dabei werden zwei zum Beispiel um 90° zueinander versetzte an einen Kreisring angeordnete Rönt¬ genquellen, um ein Objekt gefahren und pro Röntgenquelle Röntgenaufnahmen von dem Objekt aufgenommen. Dies bringt den Nachteil mit sich, dass eine große Masse um das Objekt bewegt werden muss und dies zu Bewegungsartefakten in den Röntgen- aufnahmen führen kann. Alternativ könnte auch eine einzelne
Röntgenquelle um das Objekt rotieren. Bei dieser Röntgenquel¬ le müsste dann die Anode und/oder Kathode alternierend an ei¬ ne hochvoltige und/oder eine niedervoltige Spannung gelegt werden. Dies bringt aber den Nachteil mit sich, dass aufgrund einer begrenzten Schaltgeschwindigkeit zwischen den Hochspannungen die Anzahl der Röntgenbildfolgen pro Aufnahmezyklus begrenzt bleibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung für die Dual Source Technik anzugeben, bei der die Anzahl der
Röntgenbilder während einer Aufnahmesequenz bei gleichzeitiger Vermeidung der oben aufgeführten Nachteile erhöht wird.
Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Eine Multifokusröhre wird dazu mit einer Vielzahl von Rönt¬ genquelle ausgebildet, wobei die Röntgenquelle mindestens ei- ne erste und zweite Kathode aufweist und die erste und zweite Kathode sowie die dazugehörigen Anoden über eine elektronische Ansteuereinheit sowohl mit einer Ansteuerspannung zur Elektronenemission als auch mit einer unterschiedlich hohen Anoden- oder Kathodenspannung zur Elektronenbeschleunigung verbunden werden. Die Multifokusröhre weist auch eine Fokus¬ siereinheit auf, wobei diese jeweils zwischen einer Kathode und der Anode angeordnet ist und die aus der Kathode emit¬ tierten Elektronen auf einen Brennpunkt der Anode fokussiert.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, das eine Mehr¬ spektrenmethode für ein stationäres Tomographiesystem ermög¬ licht wird. Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass kurze Scan¬ zeiten ermöglicht werden und keine Bewegungsunschärfen bei den Röntgenbildaufnahmen auftreten.
Die Erfindung bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass auf- grund der ausbleibenden Bewegungsunschärfen der Registrieraufwand zwischen Aufnahmen bzw. den Aufnahmen eines Scan 's reduzierent wird.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die Scanzeit unabhängig von der Mechanik vorgebbar ist.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die Scanzeit einer Kontrastmittelkinetik und weiteren medizinischen Fragestellungen anpassbar ist.
Die Erfindung bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass kei¬ ne hochvoltige Spannungsversorgung pro Röntgenquelle nötig wird und damit eine Verringerung des Aufbaus von Ladungskapa¬ zitäten möglich ist.
Die Erfindung bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass mehrere Röntgenbilder in kurzer Zeitfolge, gesteuert über eine elektronische Ansteuereinheit, mit jeweils vorgebbaren An- Steuerspannungen bezüglich einer Elektronenemissionsspannung an der Kathode und einer Elektronenbeschleunigungsspannung zwischen Kathode-Anode angefertigt werden können. Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass beliebig schnell die Ansteuerspannungen für die Kathode bzw. die Anode gewechselt werden können.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass wegen der ausbleibenden thermischen Erwärmung der Kathoden die Schaltvorgänge zwischen den Kathoden extrem schnell vollzogen werden können.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass ohne elektro- nischen Mehraufwand mittels einer Vielzahl von Ansteuerspannungen eine Vielzahl von energetisch unterschiedlichen Röntgenstrahlungen erzeugt werden können.
Die Erfindung wird im Folgenden mittels der in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Dabei zeigen:
Figur 1 eine Multifokusröhre,
Figur 2 eine weitere Ausgestaltung einer Multifokusröhre, Figur 3 eine Detailansicht und
Figur 4 eine weitere Detailansicht.
In Figur 1 ist eine Multifokusröhre MF schematisch abgebil¬ det. Diese Multifokusröhre MF ist mit einer Mehrzahl von Röntgenquellen mit jeweils zugeordneten Röntgenfokussen ausgestaltet. Wie schematisch gezeigt, liegen die Röntgenquellen in einer Reihe nebeneinander angeordnet. Die Röntgenquellen weisen abwechselnd eine Hochvolt- und an einer Niedervolt¬ spannung als Elektronenbeschleunigungsspannung auf. In einer Ausgestaltung können die Röntgenquellen mit einem Vakuum umgeben in einem Vakuumgefäß integriert sein. Die Kathoden der Röntgenquellen können als thermische Emitter bzw. thermische Kathoden bzw. Dispenserkathoden, oder auch als sog. kalte Emitter die auch als Feldemitter bezeichnet werden und z.B. in Carbon-Nano-Tube-Technologie ausgebildet sein. Alternie¬ rend werden dann die Carbon-Nano-Tube-Kathoden der Röntgenquellen CNTL, CNTH von einer hier nicht näher beschriebenen elektronischen Ansteuereinheit angesteuert. Bei den abwech¬ selnd in der Multifokusröhre angeordneten Röntgenquellen CNTL, CNTH werden die Carbon-Nano-Tube-Kathoden entsprechend dem zu durchleuchtenden Objekt in einer bestimmten Reihenfolge mit Steuersignalen einer hier nicht näher dargestellten elektronischen Schaltung angesteuert.
Bei der in Figur 2 dargestellten perspektivischen Anordnung sind eine erste und zweite Reihe von Röntgenquellen in einer Multifokusröhre MF angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung sind unmittelbar hintereinander ohne seitlichen Versatz eine erste und eine zweite Reihe mit Röntgenquellen versehen. Zwischen den Anoden und Kathoden der Röntgenquellen CNTL1, CNTL2,..., CNTLn der ersten Reihe liegt eine Niedervoltspannung und zwischen den Anoden und Kathoden der Röntgenquellen CNTHl,
CNTH2,..., CNTHn der zweiten Reihe liegt eine Hochvoltspannung. Diese Ausgestaltung bringt den Vorteil mit sich, dass die je¬ weils unmittelbar hintereinander liegend angeordneten Röntgenquellen CNTL1, CNTHl, CNTL2, CNTH2 , jeweils die gleiche Ausrichtung zu einem Objekt aufweisen. Die Kathoden der ein- zelnen Röntgenquellen können als Carbon-Nano-Tubes ausgebil¬ det sein. Gemäß der Ausgestaltung kann mit der einen Anodenreihe ein Niederenergiescan und mit der anderen Reihe ein Hochenergiescan durchgeführt werden. Die Anoden können diskret oder kontinuierlich aufgebaut sein. Die Hoch- und Niederener- gie-Strahlerzeuger können im gleichen oder in unterschiedlichen Vakuumgehäusen/Röhren angeordnet sein. In einer weiteren Ausgestaltung, wie in Fig. 4 gezeigt, sind einem Brennfleck B auf der Anode A zwei Kathoden KH, KL zugeordnet. Liegen zwei Anodenreihen vor, so werden diese zeitlich hintereinander an- gesteuert, wobei mit einer ersten Anodenreihe ein Niederener¬ giescan und mit der anderen Reihe ein Hochenergiescan durchgeführt werden kann. In Figur 3 ist schematisch eine Ausgestaltung einer Röntgenquelle CNT einer Multifokusröhre MF wiedergegeben. Diese Röntgenquelle CNT kann beispielsweise mit einer Vielzahl von Carbon-Nano-Tube-Kathoden KH, KL ausgebildet sein. Einer an beispielsweise Masse anliegenden ersten und zweiten Anode AH, AL liegt zugeordnet eine erste und zweite Kathode KH, KL ge¬ genüber. Die erste Kathode KH ist mit einer hohen Kathodenspannung VKH, die zweite Kathode KL ist mit einer niederen Kathodenspannung VKL einer Kathodenspannungsquelle KSV ver- bunden. Mit jeweils am Elektronenaustrittsbereich der ersten und zweiten Kathode KH, KL angeordneten Fokussiermitteln F wird ein exakt vorgebbarer Brennfleck BH, BL auf der jeweils gegenüberliegenden ersten und zweiten Anode AH, AL ausgebildet. Eine Elektronenbeschleunigungsspannung wird von einer Anoden-Kathoden Spannungsversorgungseinheit AKSV bereitge¬ stellt. Entsprechend der Neigung der Oberfläche der ersten und zweiten Anode AH, AL und des Einfallwinkels der aus den jeweiligen Kathoden KH, KL emittierten Elektronen werden Röntgenstrahlen aus der Anode AH, AL ausgelöst. Aufgrund der unterschiedlichen Kathoden und/oder Anodenspannung werden dann Röntgenstrahlen unterschiedlicher Energie von der ersten oder zweiten Anode AH, AL abgegeben. Die erste und zweite Anode weisen den gleichen Anstellwinkel AW Winkel auf. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die gleiche Art der Kathoden verwendet werden kann, wobei lediglich unterschiedliche Spannungspotentiale VKL und VKH mit der ers¬ ten und zweiten Kathode KH, KL verbunden werden. Auf kleinstem Raum kann die Anzahl der Anoden AH, AL und/oder Kathoden KH, KL erhöht werden. Über eine elektronische Ansteuereinheit EA werden die erste und zweite Kathode KH, KL der gezeigten Anordnung mit einer Hoch- oder Niederspannung VKL, VKH aus einer Kathodenspannungsquelle KSV versorgt. Wird die erste und zweite Anode AH, AL nicht einheitlich mit Masse, sondern mit einer unterschiedlich hohen Anodenspannung verbunden, so ist zwischen der ersten und zweiten Anode AH, AL eine Isolierschicht IS einzufügen. In der Mammographie bewegt sich beispielsweise eine Niedrigspannung etwa zwischen 23 und 35KV und eine Hochspannung etwa zwischen 40 und 49 KV. Gesteuert wird das entsprechende Spannungspotential zwischen Anoden und Kathode auch über die elektronische Ansteuereinheit EA. Das für unterschiedliche Energiespektren nötige Spannungspotenti¬ al zwischen Anoden und Kathode wird über die Anoden-Kathoden- Spannungsquelle AKSV für die Anode und Kathode bereitge¬ stellt .
In Figur 4 ist eine weitere Ausgestaltung einer Röntgenquelle gezeigt. Bei dieser Anordnung sind eine erste und eine zweite Kathode KH, KL auf einen Brennpunkt B der Anode A gerichtet. Die erste und zweite Kathode KH, KL kann über eine elektroni¬ sche Schaltung EA abwechselnd an ein hohes oder niedriges Spannungspotential VKH, VKL gelegt werden. Über ein Fokussie- rungsmittel F werden die Elektronen exakt auf den gleichen Brennfleck B auf die Anode A gelenkt. Durch die unterschied¬ lichen Energien mit der die Elektronen auf die Anode A auftreffen, werden Röntgenstrahlen mit unterschiedlicher Energie aus der Anode A ausgelöst. Erzeugt werden die unterschiedli¬ chen Röntgenstrahlen durch ein unterschiedliches Anoden- Kathoden-Spannungspotential. Gesteuert wird dieses Spannungs¬ potentials ebenfalls über die elektronische Ansteuereinheit EA. Entsprechend des Anstellwinkels AW der keilförmig ausge¬ bildeten Anode A wird die Röntgenstrahlung vorwiegend in Richtung eines zu durchleuchtenden Objektes abgestrahlt. Über die elektronische Ansteuereinheit EA werden abwechselnd an die erste Kathode KH ein hohes Spannungspotential VKH und an die zweite Kathode KL ein niedrigeres Spannungspotential VKL von Kathodenspannungsquelle KSV angelegt. Die erste Kathode KH und die zweite Kathode KL können auf den gleichen Brenn- fleck B auf der Anode A gerichtet sein. Die beiden energiese¬ lektiven Röntgenbilder können zu einem Nativbild überlagert werden. Wegen der Miniaturisierung der Röntgenquellen, dass heißt der Ausgestaltung der Kathoden durch eine Nano-Carbon- Tube-Kathode, können auch mehr als zwei jeweils an unter- schiedlich hohen Spannungspotentialen einer Kathodenspannungsquelle KSV anliegenden Kathoden vorgesehen werden. Je Spannungspotential an den Kathoden und dem Spannungspotential zwischen Anode und Kathode kann ein unterschiedliches Rönt- genspektrum erzeugt werden. Bei einer Mehrenergiespektrenauf- nähme kann eine Einfärbung des errechneten Volumenbildes in der Art erfolgen, dass pro Energiespektrum jeweils eine Farbe bei der Volumenbildherstellung verwendet wird.
Die Anoden der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Röntgenquellen mit Carbon-Nano-Tube-Kathoden können diskret oder kontinuierlich aufgebaut werden. In einer Ausgestaltung, kann die Anode von einer Multifokusröhre MF innerhalb eines Vaku- umgefäßes, beispielsweise ein Zylinder, länglich angeordnet werden. In einer weiteren Ausgestaltung kann der Hoch- und Niedrigenergie-Strahlerzeuger im gleichen oder in unterschiedlichen Vakuumgehäusen/Röhren angeordnet sein. In diesem Vakuumgefäß sind gegenüber der Anode eine Vielzahl von Katho- den angeordnet. Über die elektronische Ansteuereinheit EA wird dann jeweils eine erste, zweite,... Kathode KHn, KLn mit einer vorgebaren Spannung angesteuert. Bei permanent an der Anode und Kathode anliegenden Spannungspotentialen kann eine Freischaltung oder Aktivierung über eine an der ersten oder zweiten Kathode anliegenden Gitterspannung erfolgen. Von dieser Kathode KHn, KLn emittiert dann ein Elektronenstrahl beschleunigt durch das an Anoden und Kathode anliegende
Elektronenbeschleunigungspotential fokussiert in Richtung Anode. Darüber hinaus kann jeweils eine Multifokusröhre als Hoch- bzw. Niederenergie Multifokusröhre ausgebildet sein.
Eine sehr schnelle Umschaltbarkeit zwischen den Kathoden KHn, KLn ermöglicht eine computertomographische Anwendung. In ei¬ ner weiteren Ausgestaltung könnten zwei Anodenreihen und zwei Kathodenreihen verwendet werden. Eine Anodenreihe liegt an einem hohen Spannungspotential, die weitere Anodenreihe liegt auf niedrigerem Spannungspotential. Jeweils zwei Kathoden und zwei Anoden liegen hintereinander, eine Kathode bedient eine Anode. Diese Ausgestaltung, wie in Fig. 3 dargestellt, bringt den Vorteil mit sich, dass die Projektionswinkel für den Ho- chenergiescan und den Niederenergiescan gleich sind. Die
Röntgenerzeugung kann in den dargestellten Ausgestaltungen nach dem Prinzip der Feldemission oder durch thermische Emit- ter, jeweils mit der erforderlichen Elektronenoptik zum Fokussieren des Elektronenstrahls erfolgen.
Prinzipiell kann die Hochspannung für die Strahlerzeugung entweder an den Kathoden oder an den Anoden liegen mit den jeweils anderen Komponenten auf Masse. Bereitgestellt wird das jeweilige Spannungspotential mit der Kathodenspannungs¬ quelle KSV und durch die Anoden-Kathoden-Spannungsquelle AKSV. Gesteuert wird das unterschiedliche Anlegen oder Frei¬ schalten der Spannungspotentiale durch die elektronische An- Steuereinheit EA.
Eine so gestaltete Röntgenröhre bzw. Röntgenquelle kann für die kontrastmittelverstärkte Zweispektrenradiography/- mammografie der Dual Energy Mammography eingesetzt werden in Kombination mit Tomosyntheseabtastung . Diese Methode erlaubt die Diagnose von Läsionen sowie Charakterisierung einer gutartigen oder bösartigen Erkrankung und die Ausdehnung der Erkrankung. Durch den Einsatz von Kontrastmitteln kann die Vaskularisierung des Gewebes untersucht werden, welche wert- volle Hinweise über eventuell vorhandene Tumore und deren
Dignizität liefert. Da das in der Röntgenbildgebung standard¬ mäßig eingesetzte Kontrastmittel Jod (I) bei etwa 33 keV eine Absorptionskante besitzt, wird der Kontrast besonders hoch, wenn eine Aufnahme/Scan mit einem Spektrum durchgeführt wird, dessen mittlere Energie unterhalb der K-Kante liegt, und eine zweite Aufnahme/Scan angefertigt wird mit mittlerer Energie oberhalb der K-Kante des Kontrastmittels. Die beiden Daten¬ sätze können voneinander subtrahiert oder in einer Linearkombination verarbeitet werden um ein sog. Jodbild und ein Gewebebild darzustellen. Es besteht auch die Möglichkeit zu¬ erst eine Niedrigenergieaufnahme zu machen, dann Kontrastmit¬ tel zu verabreichen und in gewissen Zeitintervallen danach Hochenergieaufnahmen anzufertigen, und diese von der Niedrigaufnahme vor Kontrastmittelgabe zu subtrahieren. Damit ist der zeitliche Verlauf der Kontrastmittelaufnahme und -abgäbe, d.h. die Kontrastmittelkinetik darstellbar, was Hinweise über den Tumorcharakter geben kann. Für diese Zweispektrenbildgebung eignet sich die hier beschrieben Röntgenquelle bzw. Röntgenröhre, da der Wechsel zwischen Hochenergie- und Niederenergiespektrum sehr schnell erfolgen kann und ein Scan keine mechanische Bewegung erfor- dert. Die Abtastung kann flexibel gestaltet werden durch individuelle Ansteuerung oder Freischaltung der einzelnen Kathoden/Emitter. So können die Emitter für Hochenergie- und Niedrigenergiespektrum unmittelbar benachbart oder bei gleichem Projektionswinkel angeordnet sein, was die Registrierung beider Datensätze und die Rekonstruktion der 3D-Volumina er¬ leichtert .
Bezugs zeichenliste :
MF Multifokusröhre
CNT Röntgenquelle/Carbon-Nanotube
CNTL Röntgenquelle/Carbon-Nanotube mit geringer
ElektronenbeschleunigungsSpannung
CNTH Röntgenuelle/Carbon-Nanotube mit hoher
ElektronenbeschleunigungsSpannung
AH Erste Anode
AL Zweite Anode
KH Erste Kathode
KL Zweite Kathode
F Fokussiermittel
FT Filtereinheit
EA Elektronische Ansteuereinheit
BL Erster Brennpunkt
BH Zweiter Brennpunkt
AW Anstellwinkel
KSV Kathodenspannungsquelle
VKH Hohes Spannungspotential für KH
VKL Niedriges Spannungspotential für KL
AKSV Anoden-Kathoden-Spannungsquelle
IS Isolierschicht

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung von mindestens einer Röntgenquelle (CNTLn, CNTHn) mit mindestens einer Elektronen emittierenden Kathode (KL, KH) ,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Röntgenquelle (CNTLn, CNTHn) mindestens eine stati¬ onäre erste Kathode (KH, KL) mit zugehöriger stationärer Anode (A, AH, AL) aufweist,
dass eine Ansteuereinheit (EA) vorgesehen ist, wobei diese derart ausgebildet ist, dass jeweils mindestens eine Röntgen¬ quelle pro Röntgenaufnahme ausgewählt wird und in dieser die mindestens erste Kathode für eine Röntgenaufnahme aktiviert wird, wobei je nach Spannungspotential zwischen der Anode (A, AH, AL) und der mindestens ersten Kathode (KH) entweder von der Röntgenquelle Röntgenstrahlen mit hoher oder niederer Röntgenenergie abgegeben werden.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Röntgenquelle (CNTLn, CNTHn) mindestens eine stati¬ onäre erste und zweite Kathode (KH, KL) mit zugehöriger sta¬ tionärer Anode (A, AH, AL) aufweist,
dass die Ansteuereinheit (EA) jeweils mindestens eine Rönt- genquelle ansteuert und in dieser die erste Kathode oder zweite Kathode für eine Röntgenaufnahme aktiviert wird, wobei durch unterschiedliche Spannungspotentiale zwischen der Anode (A, AH, AL) und der ersten Kathode (KH) oder der Anode (Α,ΑΗ, AL) und der zweiten Kathode (KH) entweder von der Röntgen- quelle Röntgenstrahlen mit hoher oder niederer Röntgenenergie abgegeben werden.
3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Vielzahl von Röntgenquellen (CNTLn, CNTHn) eine Multifokusröhre (MF) bildet und mit dieser stationär eine Vielzahl von Röntgenbildern mit unterunterschiedlicher Röntgenenergie von einem Objekt gemacht werden, wobei die Rönt- genbilddaten zu einer Volumenrekonstruktion verrechnet werden .
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kathoden der Röntgenquellen in Carbon-Nano-Tube Technologie ausgebildet sind.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Ansteuereinheit (EA) derart ausgebildet ist,
dass eine Kathodenspannungsquelle (KSV) an die erste Kathode (KH) ein erstes Spannungspotential (VKH) und an die zweite Kathode (KL) ein zweites Spannungspotential (VKL) legt und dass eine Anoden-Kathoden-Spannungsquelle (AKSV) zur Bereit¬ stellung für mindestens ein erstes Elektronenbeschleunigungs¬ potential für die aus der ersten Kathode (KH) sowie mindestens ein zweites Elektronenbeschleunigungspotential für die aus der zweiten Kathode (KL) gelösten Elektronen vorgesehen ist.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kathoden der Röntgenquellen thermische Emitter sind.
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kathoden der Röntgenquellen Dispenserkathoden sind.
8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Ansteuereinheit (EA) derart ausgebildet ist,
dass eine Kathodenspannungsquelle (KSV) an die erste Kathode (KH) ein erstes Spannungspotential (VKH) und an die zweite Kathode (KL) ein zweites Spannungspotential (VKL) legt und dass eine Anoden-Kathoden-Spannungsquelle (AKSV) zur Bereit¬ stellung für mindestens ein erstes Elektronenbeschleunigungs¬ potential für die aus der ersten Kathode (KH) sowie mindestens ein zweites Elektronenbeschleunigungspotential für die aus der zweiten Kathode (KL) gelösten Elektronen vorgesehen ist.
9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Röntgenquelle (CNT, CNTLn, CNTHn) derart ausgebildet ist, dass eine Fokussiereinheit (F) vorgesehen ist, wobei diese jeweils zwischen einer Kathode (KH, KL) und der Anode angeordnet ist und die aus der Kathode (KH, KL) emittierten Elektronen auf einen Brennpunkt (B, BH, BL) der Anode (A) fo- kussiert .
10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Ansteuereinheit (EA) derart ausgebildet ist, dass zur Verrechnung für ein Volumenbild die Röntgenquellen (CNT, CNTLn, CNTHn) entsprechend ihrer Anordnung und Ausrichtung auf ein zu durchleuchtendes Objekt in einer vorgebbaren zeitlichen Abfolge angesteuert und Röntgenbilddaten jeweils mit ersten oder zweiten Röntgenspektren erstellt und zur weiteren Verarbeitung zwischengespeichert werden.
11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet,
das die Ansteuereinheit (EA) derart ausgebildet ist, dass die Röntgenquelle (CNT, CNTLn, CNTHn) derart durch die Ansteuereinheit (EA) angesteuert werden, dass Röntgenbilddaten für eine tomografische Zweispektrenmethode erstellt und zur wei¬ teren Verarbeitung zwischengespeichert werden.
12. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eine erste und zweite Anodenreihe (AH, AL) vorgesehen ist, wobei je Anodenreihe (AH, AL) Röntgenbildda- ten mit einem ersten Röntgenspektrum oder Röntgenbilddaten mit einem zweiten Röntgenspektrum entstehen.
13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass eine erste Reihe von Röntgenquellen (CNTH1 , CNTH2 ,
CNTHn) jeweils gebildet aus einer ersten Anode (AH) und einer mit dieser in Wirkverbindung stehenden ersten Kathode (KH) sowie eine zweite Reihe von Röntgenquellen (CNTL1, CNTL2, CNTLn) jeweils gebildet aus einer zweiten Anode (AL) und einer zweiten Kathode (KL) vorgesehen ist, wobei die erste Reihe pa¬ rallel zur zweiten Reihe angeordnet ist.
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