WO2015117899A1 - Single source dualenergy mit zwei filtern zur röntgenspektrumsdifferenzierung bei strahlerblenden mit schlitzplatte - Google Patents

Single source dualenergy mit zwei filtern zur röntgenspektrumsdifferenzierung bei strahlerblenden mit schlitzplatte Download PDF

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WO2015117899A1
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different
filter
slot
slit
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PCT/EP2015/051962
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Thomas Karch
Alexander Nagel
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/10—Scattering devices; Absorbing devices; Ionising radiation filters

Definitions

  • the invention relates to a slotted plate, a radiator diaphragm with slit plate and an X-ray source for generating a fan beam.
  • the invention further relates to a computed tomography device having such an X-ray source and to a method for controlling such a computed tomography device.
  • the computer tomography device acquires data sets for an X-ray image, by means of which a specific material within an object or a patient to be examined is determined.
  • the aspect of material determination is becoming increasingly important in everyday clinical issues, so that the significance and the range of applications of computed tomography devices is significantly increased.
  • a computer tomography device with the aid of which a material recognition takes place during the evaluation and display of X-ray data functions on the principle of the so-called dual-energy method.
  • the object to be examined or the patient is scanned with X-ray quanta of up to 80 keV as well as X-ray quanta of up to 140 keV. Due to the different X-ray spectra of the two X-ray radiations, a different average attenuation is generated, so that in comparison to a conventional computed tomography device in a normal operation, more extensive information is obtained.
  • Either two x-ray emitters with different energy can be used during a scan, or the tube voltage of an x-ray emitter can be used between two scans or positions of the x-ray emitter directly behind one another X-ray source can be switched alternately.
  • the different tube voltages of the two scans lead to a change in the X-ray spectrum required for the dual-energy process.
  • This change in the X-ray spectrum can furthermore be intensified by an X-ray filter which is arranged in one of the two scans or positions in the beam path.
  • Another alternative is to X-ray the given energy of an X-ray source through the targeted
  • Such an alternative requires not only a software extension but also a hardware extension of the computer tomographic system, whereby a separate movement mechanism for moving and positioning the X-ray filter is necessary.
  • US 2008/0198963 A1 and US 2005/0220265 Al disclose X-ray systems for a dual-energy visualization in which a rotating X-ray filter can be positioned in the X-ray such that the X-ray spectrum is timed by the rotation of the X-ray filter changes. For each position, shots are taken alternately, each of the shots corresponding to a different X-ray spectrum.
  • the object of the invention is to offer a further solution for carrying out a dual-energy process.
  • a slit plate according to claim 1 a slit plate irradiation device according to claim 14, an X-ray source for generating a beam fan according to claim 16, a computed tomography device according to claim 17 and a method according to claim 22.
  • Advantageous developments of the invention are described in the respective subclaims.
  • the invention relates to a slotted plate for a radiator diaphragm for limiting an incident x-ray beam. genstrahls with at least a first slot opening and comprising two different X-ray filter areas to
  • the two different X - ray filter regions being fixedly arranged in the region of the at least one first slot opening so that radiation components of the X - ray beam passing through the at least one first slot opening can be generated simultaneously with different X - ray spectra.
  • the invention is based on the consideration that with the aid of an X-ray filter, the X-ray radiation of a single X-ray source can be attenuated in such a way that its X-ray spectrum is changed in relation to that of the unfiltered X-radiation. As a result, a change in the X-ray spectrum can be generated or amplified.
  • the invention is further based on the consideration that a radiator diaphragm with the aid of a relative to the X-ray source movable slit plate with at least one slit opening and at least one fixedly arranged on the slit plate X-ray filter, such a change in the X-ray spectrum material saving and in a simple embodiment is particularly low feasible.
  • the invention is further based on the consideration that different filter materials change the X-ray spectrum of an X-ray radiation differently and that by using two different X-ray filters or two different X-ray filter areas, two radiation components with different X-ray spectrum can be generated simultaneously, so that the recording of the Energy recording information necessary by means of a single scan, in particular a spiral scan, can be obtained in a simple technical way.
  • Conventional computed tomography devices are generally designed with a so-called radiator diaphragm with a slotted plate, which forms the fan beam and with which a defined layer thickness of a scan to be performed is adjustable.
  • An extension of the radiator aperture is technically relatively easy to implement.
  • the radiator aperture or the slotted plate leaves simply swap, which also existing standard computed tomography devices with an inventive
  • the proposed solution represents a material-saving and simple design, which is characterized by a particularly cost-effective implementation.
  • X-ray radiation is understood to mean the radiation which arises due to a tube voltage applied between an anode and a cathode in the X-ray source and is emitted by the X-ray source in the manner of a fan of light.
  • This X-ray has a spectrum whose maximum in keV corresponds to the maximum of the tube voltage in kV.
  • the generation of both radiation components takes place via the positioning of the slit plate of the radiator aperture, and thereby the X-ray filter regions in the beam path of the X-ray source.
  • An X-ray filter area only partially covers the fan beam.
  • the respective radiation components consist of a filtered X-ray radiation whose X-ray spectrum is changed in relation to that of the unfiltered, ie the incident X-radiation.
  • the change in the X-ray spectrum depends on the configuration of the respective X-ray filter region, in particular on the filter material used and on the thickness of the filter material which is to be penetrated by the X-ray radiation.
  • the image data recorded by the X-ray detector can be assigned to the two partial-beam fans.
  • an X-ray source comprising such a radiator diaphragm with slit plate
  • two data sets with a specific information content are obtained, with the aid of which in particular the irradiated tissue or material is determined.
  • radiator aperture can be used to retrofit conventional CT devices by the
  • Emitter hood with the slit plate according to the invention of the X-ray source used which is used to form a desired scanning layer thickness of the incident X-ray beam, only exchanged and the different image sets of different X-ray spectra are taken into account in the evaluation of the detector data.
  • the proposed extraction of dual energy images by the simultaneous filtering of an incident X-ray radiation with two different X-ray filter regions makes a single-source technically simple way.
  • Computed tomography device becomes a dual-energy scanner and enables dual-energy imaging to become widely established in everyday clinical practice.
  • the arrangement and the dimensions of the X-ray filter regions and the position of the X-ray emitter are preferably correlated with that of the X-ray detector such that an assignment is present during the evaluation, on which partial areas of the X-ray detector the respective radiation components impinge.
  • the first X-ray filter region covers a first partial surface of the at least one first slit opening and the second X-ray filter region covers the remaining partial surface of the at least one first slit opening.
  • both the X-ray filter regions cover the entire area of the at least one first slot opening. This ensures that the detector surface, which for data acquisition according to the dimensions of the at least one first
  • the X-ray filter areas of the radiator cover overall cover the entire area of the slot opening.
  • the X-ray filter areas cover the entire desired area of the X-ray detector in two defined extension directions of the X-ray detector.
  • the directions of extension here are the ⁇ -direction of the X-ray detector, ie the longitudinal direction of the X-ray detector and the Z-direction, ie the transverse direction of the X-ray detector.
  • the range of the detector used is defined by the dimensions of the selected slot opening and is therefore known.
  • one of the two X-ray filter regions covers half the slot width or half the slot length of the at least one first slot opening.
  • the remaining X-ray filter region covers the other half slot width or the other half slot length of the at least one first slot opening.
  • the slit plate additionally comprises at least one further slot opening without an X-ray filter region, i. the at least one further slot opening is not associated with an X-ray filter area.
  • the dimensions of the at least one further slit opening without X-ray filter region and the dimensions of the at least one first slit opening are identical to two different X-ray filter regions. This further simplifies the comparison between image acquisition in a normal mode and / or image acquisition in at least one of the feasible dual energy modes.
  • the slit openings of different types are arranged next to one another.
  • at least one further slot opening without a filter area on the one hand and at least one first slot opening with X-ray filter areas on the other hand are arranged next to one another.
  • the distance between two slot openings of the same dimensions is identical with and without filter areas for each pair of slot openings belonging together.
  • the slot openings are arranged separately with and without X-ray filter in two different areas of the slit plate.
  • the slit plate has a first and a second region, which are arranged one below the other in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the slit plate.
  • the respective X-ray filters are designed as a one-piece X-ray filter arrangement which completely covers one of the two regions of the slit plate, namely the region in which at least all slot openings which have at least one X-ray filter region are arranged.
  • the X-ray filter assembly is positioned with respect to the slit plate and secured that the respective
  • Slot openings of the same dimensions with and without filters are identical for each slot opening pair.
  • the pairs of the different regions are arranged symmetrically about the boundary between the two regions. The border between see the two different areas, for example, the center line of the slit plate in the longitudinal direction.
  • the two different X-ray filter regions comprise the at least one first
  • At least one first X-ray filter has at least tin, aluminum, copper, titanium, tungsten, gold, Teflon, carbon molybdenum and / or graphites.
  • a first and a second X-ray filter optionally consist respectively of tin, aluminum, copper, titanium, tungsten, gold, Teflon, carbon, molybdenum or graphite, the first and the second X-ray filter region, or X-ray filter regions, different filter material and / or or filter material combinations and / or filter material thicknesses.
  • the respective X-ray filters are suitable for filtering out low-energy X-radiation.
  • low-energy X-ray radiation is understood to mean in particular the X-ray spectrum up to the maximum intensity of the emitted, unfiltered Bremsstrahlung. There is a so-called
  • Hardening of the X-ray radiation ie the X-ray radiation is weakened overall, with this weakening increasingly affecting the low-energy content and thus causes a larger proportion of higher-energy X-ray radiation in the distribution in the X-ray spectrum.
  • the respective X-ray filter regions can also be two-layered or multi-layered, ie they can consist of two or more layers of different composition, which form a filter unit by being superimposed in the radiation direction, then that they are irradiated one after another.
  • a defined change of the X-ray spectrum is effected compared to the unfiltered radiation.
  • the slit plate has at least two slot openings each with two X-ray filter areas arranged in the region of the respective slot openings, the two X-ray filter areas of the one and the other slit openings having a different material filter combination. For example, a first one
  • the two slot openings have the same dimensions. This allows a comparison between two dual energy images with different properties, or simplified. Due to the different properties of the Dual Energy image recordings even more extensive, material-specific information is obtained.
  • X-ray filter regions of the at least one first slot opening have one of the following filter material combination: tin / gold, tin / carbon, tin / graphite or tin / Teflon, while the X-ray filter regions of at least one other slot opening have one of the other combinations from this group.
  • the slit plate has at least one additional slot opening with a single X-ray filter, preferably made of tin, which is fixedly arranged in the region of the at least one further slot opening.
  • the additional X-ray filter covers the entire area of the additional slot opening.
  • additional, complementary dual energy methods can additionally be carried out, in particular in combination with one of the slot openings without a filter or in combination with a radiation source switching between two tube voltages.
  • the additional X-ray filter only partially covers the area of the slot opening, for example only halfway in one of the two or in both directions of extension ( ⁇ , Z).
  • the filter may also comprise at least tin, aluminum, copper, titanium, tungsten, gold, Teflon, carbon and / or graphite. This in turn allows for further combinations of X-ray spectra, allowing further material-specific information to be obtained and compared with other scans.
  • the X-ray filter regions of the at least one slit opening or the respective slit openings are formed as a single filter.
  • the X-ray filter regions of the at least one slot opening or of the respective slot openings are designed as X-ray filter arrangements with adjacent regions having different filter properties.
  • a radiator screen for generating a fan beam comprising a slot plate according to the invention.
  • the slit plate of the radiator diaphragm preferably has a first and a further slot opening, and the Slit plate is moved so that either the first slot opening or the further slot opening for generating the fan beam can be positioned in a predetermined by the radiator aperture beam path of the radiator aperture.
  • a radiopaque region is provided on the slit plate.
  • an X-ray source for generating a fan beam which comprises at least one X-ray source and one of the X-ray source downstream and with respect to the X-ray source inventive radiator aperture with slotted plate.
  • the slit plate has at least one slit opening with two different X-ray filter regions for X-ray spectrum differentiation, and can be positioned in the beam path of the X-ray source such that radiation components of the beam fan can be generated simultaneously with different X-ray spectra.
  • a computed tomography device for performing a scan, for example a spiral scan or a sequential scan
  • Scanning comprising a rotatable X-ray emitter according to the invention for generating a beam fan and a diametrically opposite positioned X-ray detector with an associated evaluation unit.
  • the position of the X-ray emitter is correlated with the position of the X-ray detector in such a way that the emitter diaphragm, and thus the X-ray filter regions or the filter arrangement with respect to the X-ray detector, is positioned by the corresponding positioning of the slit plate.
  • the evaluation unit is designed to separately evaluate the measurement signals of the different radiation components or of the partial radiation fan for obtaining dual energy images from each other.
  • radiator aperture slit plate and the X-ray emitter are to be transferred analogously to the computed tomography apparatus and to the following method for controlling the computed tomography apparatus.
  • the position of the different X-ray filter regions is correlated with that of the X-ray detector such that an assignment is present in the evaluation on which partial regions of the X-ray detector the different radiation components impinge.
  • the first X-ray filter region covers a first predetermined subregion of the X-ray detector and the second X-ray filter region covers a second predetermined subregion of the X-ray detector in defined extension directions (.phi., Z) of the X-ray detector.
  • the computed tomography device is operable in a normal mode without an X-ray filter and in a dual energy mode with or without X-ray filters and / or X-ray filter regions.
  • the computed tomography device is in a normal and dual-energy mode with sequential scan or spiral scan operable.
  • the invention relates to a method for controlling a computed tomography device, wherein the computed tomography device comprises a rotatable X-ray source for generating a beam fan and a diametrically opposite positioned X-ray detector with an associated evaluation unit, wherein
  • two different X-ray filter regions are connected downstream of the X-ray source by appropriate positioning of a slit opening of a slit plate of a radiator diaphragm which can be moved relative to the X-ray source,
  • the measurement signals of the different radiation components for obtaining dual energy recordings are recorded simultaneously and evaluated separately.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a radiator panel according to the invention with a slit plate
  • FIG. 2 shows a front view of a computed tomography unit in a normal mode
  • 3 shows a front view of the computed tomography device according to FIG. 1 in a dual-energy operation
  • FIG. 5 shows a side view of the computed tomography device according to FIG. 4 in a dual-energy operation
  • FIG. 6 shows a side view of an inventive device
  • FIG. 7 shows a plan view of a slotted plate according to the invention with a first arrangement of the filter regions
  • FIG 13 is a diagram of the X-ray spectrum of an unfiltered X-radiation
  • FIG. 14 shows a diagram of the X-ray spectrum of an X-ray radiation filtered through two different filter areas.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of an X-ray source 1 according to the invention with a radiator diaphragm 16, comprising a slotted plate 3.
  • the radiator diaphragm is assigned an X-ray beam with an X-ray radiation source (not shown).
  • the emitter diaphragm comprises a diaphragm box with internal sensors for determining the focus and measuring the dose of the X-ray source (not shown). and at the radiation exit of the emitter diaphragm a slot plate 3 movable relative to the X-ray source.
  • the diaphragm box is used for shielding and a first boundary of the X-ray fan.
  • the slit plate 3 has a plate-shaped form and, in this example, four slot openings 4 for further delimitation of the fan beam.
  • a slot opening may have a rectangular profile, alternatively, the side edges of the slot opening but also have a different geometry, in particular, for example, be concave or convex.
  • the slit plate 3 thus has a shaping and limiting effect on the fan beam.
  • the slit plate 3 is made of a material which is substantially impermeable to X-rays, eg, a tungsten compound.
  • the X-ray source 1 comprises, as an X-ray source, not shown here, a cathode and anode, which are arranged in a vacuum housing. Between the cathode and the anode is an adjustable tube voltage of about 25 kV to about 150 kV. Due to this tube voltage, electrons emitted by the cathode are accelerated towards the anode, to which they then impinge with an energy of at most 25 keV to 150 keV. Upon impact of the electrons, an X-ray radiation is generated, which leaves the vacuum housing through a radiation exit window and is shaped by the radiator diaphragm 16 and the slotted plate 3 in the manner of a fan beam.
  • the X-radiation has an energy distribution whose maximum energy in kilo-electron volts equals the number of kilovolts of tube voltage applied between the cathode and the anode. At a tube voltage of, for example, 140 kV, therefore, the maximum x-ray radiation has an energy of 140 keV. However, most of the X-radiation in an energy range is about half to two thirds of the tube voltage. In this illustrated example, two slot openings 4 of different width are arranged in a first area 5 and in a second area 6 of the slot plate 3. net, both areas 5, 6 at the center line of
  • the two slot openings 4 'in the second area 6 have an X-ray filter arrangement 8 (see Fig. 6) extending over the second area 6, which area has different filter properties.
  • these areas are formed in the filter arrangement and the filter arrangement is arranged with respect to the slot openings such that each slot opening 4 'has two different X-ray filter areas.
  • the radiation passing through these slot openings 4 ' is attenuated in such a way that the incident radiation fan 14 is divided into two adjacent partial beam fans of different X-ray spectra 14a, 14b after passage of the respective slot opening 4' (compare FIGS. 3 and 5).
  • the slit plate 3 is linearly movable along the transverse direction, ie perpendicular to the longitudinal direction 7 of the slit plate.
  • the travel of the slit plate 3 is indicated by the dashed lines with arrows and forms the Z-direction.
  • a specific slot opening 4 can optionally be arranged in the beam path of the X-ray source 2. Due to the different slot openings, CT images with different slice widths can be performed.
  • FIG. 2 schematically shows a front view of a computed tomography device 9 in a normal operation, which in the exemplary embodiment shown is an X-ray source 1 with an X-ray source 2 and a radiator diaphragm (not shown) arranged in front of the X-radiation source 2, in which the slit plate 3 of the radiator diaphragm is inserted in the Z-direction, ie transverse to the x-ray detector 10
  • the X-ray filter regions 8 are arranged in the transverse direction (cf., FIG. 8) of the slot openings 4.
  • the X-ray source 1 and the X-ray detector 10 are rotatably arranged about an axis B which is perpendicular to the plane of the drawing.
  • a patient table 12 extends along the axis B, so that the components of the computed tomography device 9 in operation rotate about a patient 13 mounted on the patient table 12.
  • the rotation of the computed tomography device 9 is combined with a feed of the patient table 12 along the axis B, whereby a spiral scan or a sequential scan of the patient 13 can take place.
  • the radiator diaphragm with the slotted plate 3 has an X-ray filter arrangement or X-ray filter regions with different properties 8 installed in the region of at least one slot opening 4 '.
  • the slit plate 3 of the radiator aperture is linear in the Z direction of the fan beam 14 of the X-ray source 2 of the X-ray source 1
  • the fan beam 14 impinges on the two-dimensional X-ray detector 10, which is arc-shaped for detecting the total X-ray radiation and in a ⁇ - direction, which coincides with the longitudinal direction of the X-ray detector 10 and a Z-direction, which indicates the transverse direction of the X-ray detector 10 , extends.
  • the X-ray detector 10 is connected in terms of data with an evaluation unit 11, which is designed to evaluate the measurement signals of the X-ray detector 10, so that the data sets obtained can be used to reconstruct an image data.
  • the evaluation unit 11 serves on the one hand for measuring data acquisition and on the other hand for the reconstruction of the image data. Further processing of the image data takes place on a workstation 15, which communicates with the evaluation unit 11.
  • Slot opening 4 ' is positioned with an X-ray filter array or X-ray filter areas 8 different properties in the incident beam fan 14 of the X-ray source, two radiation components 14a, 14b whose energy distribution is in two different energy ranges.
  • the filtered radiation components 14a, 14b are indicated by differently hatched areas and have X-ray spectra, which are compared to the unfiltered X-rays 14 are limited.
  • a tube voltage of 140 kV is applied between the cathode and the anode.
  • one of the two X-ray filter regions 8 is formed, for example, from a metal, such as tin, which weakens the low-energy component of the X-ray radiation more than the high-energy component.
  • the X-ray radiation 14a filtered by this filter region 8a impinges on a partial region 10a of the X-ray detector 10.
  • the remaining subarea 10b of the x-ray detector 10 measures a further signal of the x-ray radiation 14b filtered by the other filter area 8b.
  • the evaluation unit 11 is designed to evaluate the measurement signals of the two subareas 10a, 10b separately, so that the two data sets obtained can be used to reconstruct a dual-energy image data. With the help of the reconstructed image data can then be further method according to already known methods for dual energy processing. This further processing is usually done at the application level on the workstation 15.
  • FIGS. 4 (normal mode) and FIG. 5 show a side view of a computer tomography device 9 in which the X-ray filter region 8 is arranged in the longitudinal direction (see FIG. 7) of the slot openings 4.
  • a slit opening 4 ' With appropriate positioning of the slit plate 3, as shown in FIG. 5, a slit opening 4 'with an X-ray filter arrangement or X-ray filter area of different properties in the incident areas
  • Beam fan 14 of the X-ray source is positioned, resulting in two radiation components 14a, 14b whose energy distribution is in two different energy ranges.
  • the differently filtered radiation components 14a, 14b are measured simultaneously by the partial regions 10a, 10b of the X-ray detector 10.
  • the slit plate 3 is shown schematically in a side view.
  • the slit plate 3 in this case has a first region 5 and a second region 6, which at the center line of the slit plate in the longitudinal direction 7 adjoin one another.
  • the slot openings 4 1 ' have no X-ray filter.
  • the slot openings 4 ' have an X-ray filter arrangement 8 which extends over the entire second area 6 of the slot plate 3.
  • the X-ray filter assembly 8 is fixed to the slit plate.
  • the X-ray filter assembly 8 is preferably arranged on the side of the slit plate 3, which faces the X-ray source 2.
  • the X-ray filter arrangement has at least two X-ray filter regions 8a, 8b, not shown in FIG. 6, which have different filter properties.
  • the X-ray filter regions extend individually only in the region of the respective slot openings 4 '.
  • FIGS. 7 and 8 schematically show two different embodiments of a slotted plate 3 according to the invention in a plan view.
  • the slit plate 3 has six slot openings 4 in this example. In each case two slot openings have the same dimensions. Of these openings 4 are three 4 1 'formed without X-ray filter area in the region of the slot opening and are in a first region 5 of the slit plate 3. The remaining three other slot openings 4' X-ray filter areas 8 are arranged, each of which the entire surface of the three slot openings Cover.
  • the arrangement and the dimensions of the slot openings with filter 4 'and without filter 4 1 ' are identical and only with respect to the center line 7 of the slot plate in the longitudinal direction by a distance d linearly. Thereby, the distance d between two slot openings of the same dimensions with and without filters for each slot opening pair 4 ⁇ , 4 ⁇ ⁇ identical.
  • Figures 7 and 8 are in the field of
  • the total area spanned by the associated X-ray filter areas covers the entire area of the respective slot openings 4 '.
  • each of the respective X-ray filter regions 8a, 8b covers half the area of the respective slit openings.
  • FIG. 7 shows a variant in which the individual X-ray filter regions 8a, 8b are arranged with one another and parallel to the longitudinal direction of the slot opening.
  • FIG. 8 shows a further embodiment in which the individual X-ray filter regions 8a, 8b are arranged next to each other and perpendicular to the longitudinal direction of the slot opening.
  • FIG. 9 schematically shows a further embodiment of the slotted plate 3 according to the invention of a radiator screen in a perspective view.
  • the slit plate 3 has eight slot openings 4 in this example. In each case two slot openings have the same dimensions. Of these openings 4, four 4 1 'are formed without an X-ray filter region and are located in a first region 5 of the slotted plate 3. The remaining four slit openings 4' have X-ray filter regions 8 which cover the entire surface of the four slit openings 4 '. CKEN. In an example, not shown, each has
  • the different borrowed X-ray filter areas 8 may have different properties, in particular filter material combinations of the individual filter areas 8a and 8b.
  • the arrangement and the dimensions of the slot openings with filter 4 'and without filter 4 1 ' are identical and only with respect to the center line 7 of the slit plate in the longitudinal direction by a distance d linearly. Thereby, the distance d between two slot openings of the same dimensions with and without filters for each slot opening pair 4 ⁇ , 4 ⁇ ⁇ identical.
  • the arrangement and the dimensions of the slot openings 4 with filter 4 'and without filter 4 1 ' are identical and only symmetrical with respect to the center line 7 of FIG. 10
  • the slit plate 3 has any number of slot openings 4. In this case, at least the slot openings without filter 4 1 'different dimensions, so that different layer thicknesses can be selected for a scan. Furthermore, the slot plate 3 has at least two slot openings 4 'with filter areas 8, the two filter areas 8 having different filter material combinations. The slot openings 4 'preferably have the same dimensions as one of the slot openings 4 1 ' without a filter.
  • the slotted plate 3 also or alternatively a further slot opening with a homogeneous filter area, for example made of tin, which completely covers a slot opening 4.
  • FIGS. 13 and 14 The effect of an X-ray filter region 8a, 8b on the spectrum of the X-radiation 14 becomes clear from FIGS. 13 and 14.
  • the quantum number QZ is plotted against the energy distribution E of an unfiltered X-radiation 14 to 140 keV.
  • the peaks between 50 and 70 keV correspond thereby the characteristic X-ray radiation.
  • FIG. 14 the X-ray spectra W and S after filtering the X-ray radiation are shown by two different filters.
  • tungsten curve W
  • tin curve S
  • the filtering with such materials essentially causes a weakening and above all a different distribution or course of the X-ray spectrum.
  • the low-energy X-ray radiation, ie the X-ray radiation up to the maximum intensity I max of the unfiltered bremsstrahlung (the "hump" just before 50 keV in FIG. 13) is significantly weakened by these filter materials Evaluation.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schlitzplatte (3) zur Begrenzung eines einfallenden Röntgenstrahls umfassend wenigstens eine Schlitzöffnung (4) und zwei unterschiedliche Röntgenfilterbereiche ((5), (6)) zur Röntgenspektrumdifferenzierung des einfallenden Röntgenstrahls, wobei die zwei unterschiedlichen Röntgenfilterbereiche im Bereich der zumindest einen Schlitzöffnung fest angeordnet sind, so dass Strahlungsanteile des durch die Schlitzöffnung durchgehenden Röntgenstrahls mit unterschiedlichen Röntgenspektren gleichzeitig erzeugbar sind. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Strahlerblende, einen Röntgenstrahler zum Erzeugen eines Strahlenfächers, ein Computertomographiegerät mit einem solchen Röntgenstrahlers sowie ein Verfahren zum Steuern eines solchen Computertomographiegeräts.

Description

Beschreibung
Single Source DualEnergy mit zwei Filtern zur
Röntgenspektrumsdifferenzierung bei Strahlerblenden mit
Schlitzplatte
Die Erfindung betrifft eine Schlitzplatte, eine Strahlerblende mit Schlitzplatte und einen Röntgenstrahler zum Erzeugen eines Strahlenfächers. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Computertomographiegerät mit einem solchen Röntgenstrahler sowie ein Verfahren zum Steuern eines solchen Computertomographiegeräts .
In der klinischen Anwendung werden mit Hilfe des Computerto- mographiegeräts Datensätze für ein Röntgenbild erfasst, anhand dessen ein spezifisches Material innerhalb eines zu untersuchenden Objekts oder eines Patienten bestimmt wird. Der Aspekt der Materialbestimmung bekommt in der alltäglichen klinischen Fragestellung eine immer größere Bedeutung zu, so dass sich die Bedeutung und das Anwendungsspektrum der Computertomographiegeräte wesentlich vergrößert.
Ein Computertomographiegerät mit dessen Hilfe eine Material - erkennung bei der Auswertung und Darstellung von Rontgendaten erfolgt, funktioniert nach dem Prinzip des sogenannten Dual- Energy-Verfahrens . Bei diesem Verfahren wird das zu untersuchende Objekt oder der Patient beispielsweise sowohl mit Röntgenquanten bis zu 80 keV als auch mit Röntgenquanten bis zu 140 keV gescannt. Durch die unterschiedlichen Röntgenspek- tren der beiden Röntgenstrahlungen wird eine unterschiedliche mittlere Abschwächung erzeugt, so dass im Vergleich zu einem konventionellen Computertomographiegerät in einem Normalbetrieb umfangreichere Informationen erhalten werden. Dabei können entweder zwei Röntgenstrahler mit unterschiedlicher Energie während eines Scans eingesetzt werden oder die Röhrenspannung eines Röntgenstrahlers kann zwischen zwei direkt hintereinander ausgeführten Scans oder Positionen des Röntgenstrahlers alternierend umgeschaltet werden. Die unterschiedliche Röhrenspannung der beiden Scans führt zu einer für das Dual-Energy-Verfahren erforderlichen Änderung des Röntgenspektrums .
Diese Änderung des Röntgenspektrums kann weiterhin durch einen Röntgenfilter, der bei einem der beiden Scans oder Positionen im Strahlengang angeordnet wird, verstärkt werden. Eine weitere Alternative besteht darin, die Röntgenstrahlung gegebener Energie einer Röntgenquelle durch den gezielten
Einsatz eines Röntgenfilters im Strahlengang der Röntgenquelle zumindest teilweise abzuschwächen, um Röntgenstrahlung variabler Energie zu erzeugen. Eine solche Alternative erfordert neben einer Software Erweiterung auch eine Hardware Er- Weiterung des computertomographischen Systems, wobei eine separate Verfahrmechanik zur Bewegung und Positionierung des Röntgenfilters notwendig ist. Beispielsweise offenbaren die US 2008/0198963 AI und die US 2005/0220265 AI Röntgensysteme für eine Dual-Energy-Visualisierung, bei denen ein rotieren- der Röntgenfilter in dem Röntgenstrahl derart positionierbar ist, dass durch die Rotation des Röntgenfilters sich das Spektrum der Röntgenstrahlung zeitlich ändert. Für jede Position werden dabei abwechselnd Aufnahmen gemacht, wobei jede der Aufnahmen einem anderen Röntgenspektrum entspricht.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine weitere Lösung zur Durchführung eines Dual-Energy-Verfahrens anzubieten.
Diese Aufgabe wird durch eine Schlitzplatte nach Anspruch 1, eine Strahlerblende mit Schlitzplatte nach Anspruch 14, einen Röntgenstrahler zum Erzeugen eines Strahlenfächers nach Anspruch 16, ein Computertomographiegerät nach Anspruch 17 sowie durch ein Verfahren nach Anspruch 22 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteran- Sprüchen beschrieben.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine Schlitzplatte für eine Strahlerblende zur Begrenzung eines einfallenden Rönt- genstrahls mit zumindest einer ersten Schlitzöffnung und umfassend zwei unterschiedliche Röntgenfilterbereiche zur
Röntgenspektrumdifferenzierung des einfallenden Röntgenstrahls, wobei die zwei unterschiedlichen Röntgenfilterberei - che im Bereich der zumindest einen ersten Schlitzöffnung fest angeordnet sind, so dass Strahlungsanteile des durch die zumindest eine erste Schlitzöffnung durchgehenden Röntgenstrahls mit unterschiedlichen Röntgenspektren gleichzeitig erzeugbar sind.
Die Erfindung basiert auf der Überlegung, dass mit Hilfe eines Röntgenfilters , die Röntgenstrahlung einer einzigen Röntgenquelle derart abgeschwächt werden kann, dass ihr Röntgenspektrum in Bezug auf das der ungefilterten Röntgenstrahlung verändert wird. Dadurch kann eine Änderung des Röntgenspektrums erzeugt oder verstärkt werden. Die Erfindung basiert weiterhin auf der Überlegung, dass eine Strahlerblende mit Hilfe einer bezüglich der Röntgenquelle verfahrbaren Schlitzplatte mit zumindest einer Schlitzöffnung und mit zumindest einem fest an der Schlitzplatte angeordneten Röntgenfilter, eine solche Änderung des Röntgenspektrums materialsparend und in einer einfachen Ausführung besonders günstig realisierbar ist. Die Erfindung basiert weiterhin auf der Überlegung, dass unterschiedliche Filtermaterialien das Röntgenspektrum einer Röntgenstrahlung unterschiedlich verändern und dass durch die Verwendung von zwei unterschiedlichen Röntgenfiltern bzw. zwei unterschiedlichen Röntgenfilterbereichen, zwei Strahlungsanteile mit unterschiedlichem Röntgenspektrum gleichzeitig erzeugbar sind, so dass die Aufnahme der für eine Dual- Energy-Aufnähme notwendigen Informationen mittels eines einzigen Scans, insbesondere eines Spiralscans, in einfacher technischer Weise gewonnen werden können. Herkömmliche Computertomographiegeräte sind in der Regel mit einer sogenannten Strahlerblende mit Schlitzplatte ausgestaltet, welche den Strahlenfächer formt und womit eine definierte Schichtdicke eines auszuführenden Scans einstellbar ist. Dabei ist eine Erweiterung der Strahlerblende technisch relativ einfach zu realisieren. Die Strahlerblende bzw. die Schlitzplatte lässt sich einfach tauschen, wodurch auch bestehende Standard- Computertomographiegeräte mit einer erfindungsgemäßen
Schlitzplatte oder mit einer erfindungsgemäßen Strahlerblende für Dual -Energy- Aufnahmen nachgerüstet werden können. Da- durch stellt die vorgeschlagene Lösung eine materialsparende und einfache Ausführung dar, die sich durch eine besonders kostengünstige Realisierung auszeichnet.
Unter Röntgenstrahlung wird hierbei die Strahlung verstanden, die aufgrund einer zwischen einer Anode und einer Kathode im Röntgenstrahler angelegten Röhrenspannung entsteht und vom Röntgenstrahler nach Art eines Strahlenfächers emittiert wird. Diese Röntgenstrahlung weist ein Spektrum auf, dessen Maximum im keV dem Maximum der Röhrenspannung in kV ent- spricht. Durch den Einsatz der unterschiedlichen zwei Rönt- genfilterbereiche liegen sozusagen zwei räumlich aneinander angrenzende Teil -Strahlenfächer vor, nämlich zwei unterschiedlich gefilterte Strahlungsanteile des einfallenden Strahlenfächers, welche unterschiedliche Röntgenspektren auf- weisen und welche gleichzeitig den Patienten durchdringen und anschließend vom Röntgendetektor detektiert werden. Die Erzeugung beider Strahlungsanteile erfolgt über die Positionierung der Schlitzplatte von der Strahlerblende, und dadurch der Röntgenfilterbereiche , im Strahlengang der Röntgenquelle. Dabei deckt jeweils ein Röntgenfilterbereich, den Strahlenfächer nur teilweise ab. Die jeweiligen Strahlungsanteile bestehen aus einer gefilterten Röntgenstrahlung, deren Röntgenspektrum in Bezug auf das der ungefilterten, also die einfallende Röntgenstrahlung, verändert ist. Die Änderung des Rönt- genspektrums ist abhängig von der Ausgestaltung des jeweiligen Röntgenfilterbereiches , insbesondere vom eingesetzten Filtermaterial und von der Dicke des Filtermaterials, die von der Röntgenstrahlung zu durchdringen ist. Da die Anordnung und die Abmessungen der jeweiligen Röntgen- filterbereiche sowie die Abmessungen der Schlitzplatte bekannt sind, können die vom Röntgendetektor aufgenommenen Bilddaten den beiden Teil -Strahlenfächern zugeordnet werden. Durch diese Zuordnung erhält man aus einem Scan mit einem Röntgenstrahler umfassend eine solche Strahlerblende mit Schlitzplatte zwei Datensätze mit spezifischem Informationsgehalt, mit deren Hilfe insbesondere das durchstrahlte Gewebe oder Material bestimmt wird.
Ein wesentlicher Vorteil beim Einsatz einer solchen Strahlerblende ist, dass die Röntgenstrahlungsquelle zum Erzeugen der beiden Strahlungsanteile nicht umgeschaltet werden muss, sondern sie kann während einer Untersuchung des Patienten stets mit der gleichen Röhrenspannung betrieben werden. Die vorgeschlagene Lösung zur Gewinnung von Dual -Energy-Aufnahmen ist zudem besonders günstig, da keine doppelten Komponenten des Computertomographiegeräts, wie zum Beispiel zwei mit un- terschiedlichen Röntgenspannungen betriebene Röntgenstrahler bzw. zwei Röntgendetektoren, erforderlich sind. Darüber hinaus kann die Strahlerblende zum Nachrüsten von herkömmlichen Computertomographiegeräten eingesetzt werden, indem die
Strahlerblende mit der erfindungsgemäßen Schlitzplatte des verwendeten Röntgenstrahlers, welche zur Formung einer gewünschten Scan-Schichtdicke des einfallenden Röntgenstrahls verwendet wird, lediglich ausgetauscht werden und die verschiedene Bildsätze unterschiedlicher Röntgenspektren bei der Auswertung der Detektordaten berücksichtigt werden. Die vor- geschlagene Gewinnung von Dual -Energy-Aufnahmen durch die gleichzeitige Filterung einer einfallenden Röntgenstrahlung mit zwei unterschiedlichen Röntgenfilterbereichen macht auf technisch einfachem Weg ein Single-Source-
Computertomographiegerät zum Dual -Energy-Scanner und ermög- licht es, dass sich Dual -Energy-Aufnahmen auf breiter Basis im klinischen Alltag etablieren.
Im Hinblick auf eine besonders genaue Auswertung der vom Rontgendetektor erhaltenen Daten sind bevorzugt die Anordnung und die Abmessungen der Röntgenfilterbereiche sowie die Position des Röntgenstrahlers mit der des Röntgendetektors derart korreliert, dass bei der Auswertung eine Zuordnung vorliegt, auf welchen Teilbereichen des Rontgendetektors die jeweiligen Strahlungsanteile auftreffen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schlitzplatte deckt der erste Röntgenfilterbereich eine erste Teilfläche der zumindest einen ersten Schlitzöffnung und der zweite Röntgenfilterbereich die restliche Teilfläche der zumindest einen ersten Schlitzöffnung ab. Somit decken insgesamt beide Röntgenfilterbereiche die vollständige Fläche der zumindest einen ersten Schlitzöffnung. Dadurch wird gewährleistet, dass die Detektorfläche, welche zur Datenaufnahme entsprechend der Abmessungen der zumindest einen ersten
Schlitzöffnung vollständig verwendet wird. Außerdem wird dadurch erreicht, dass zu jedem Zeitpunkt klar ist, welcher Teilstrahlungsanteil welche Teildetektorfläche trifft. Dadurch wird die Zuordnung der Bilddaten eines Röntgenspektrums gewährleistet. Anders ausgedrückt decken dabei die Röntgen- filterbereiche der Strahlerblende insgesamt die vollständige Fläche der Schlitzöffnung ab. Dadurch decken die Röntgenfil- terbereiche, wenn die Schlitzöffnung entsprechend im Strahlengang der Röntgenquelle angeordnet sind, den vollständigen gewünschten Bereich des Rontgendetektors in zwei definierten Erstreckungsrichtungen des Rontgendetektors ab. Die Erstre- ckungsrichtungen sind hierbei die φ-Richtung des Röntgende- tektors, d.h. die Längsrichtung des Rontgendetektors und die Z-Richtung, d.h. die Querrichtung des Rontgendetektors. Der verwendete Bereich des Detektors wird durch die Abmessungen der gewählten Schlitzöffnung definiert und ist daher bekannt. Vorteilhafterweise deckt dabei einer der beiden Röntgenfil- terbereich die halbe Schlitzbreite oder die halbe Schlitzlänge der zumindest einen ersten Schlitzöffnung ab. Besonders bevorzugt deckt der übrige Röntgenfilterbereich die andere halbe Schlitzbreite oder die andere halbe Schlitzlänge der zumindest einen ersten Schlitzöffnung ab. Bei entsprechender Positionierung der Schlitzplatte einer Strahlerblende bezüglich der Röntgenstrahlungsquelle, und somit der Röntgenfilterbereiche, wird dadurch erreicht, dass die Hälfte des De- tektors für die Aufnahme eines ersten Teilstrahlenfächers mit einem ersten Röntgenspektrum und die andere Hälfte des Detektors für die Aufnahme des zweiten Teilstrahlenfächers mit einem zweiten, vom ersten unterschiedlichen Röntgenspektrum zur Verfügung steht .
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schlitzplatte umfasst die Schlitzplatte zusätzlich zumindest eine weitere Schlitzöffnung ohne Röntgenfilterbereich, d.h. der zumindest einen weiteren Schlitzöffnung ist kein Röntgen- filterbereich zugeordnet. Damit wird erreicht, dass mit der gleichen Strahlerblende auch ein Normal -Modus des Computertomographiegerätes durchführbar ist. Dadurch wird gleichzeitig erreicht, dass mit der gleichen Strahlerblende auch ein Dual- Energy-Verfahren mit einer einzigen Röntgenquelle, welche in einem Zwei -Röhrenspannungs-Modus betrieben wird, ebenfalls durchführbar ist. Dies hat den Vorteil einen einfachen Vergleich von Dual -Energy-Aufnahmen, welche in zwei unterschiedlichen Dual -Energy-Aufnahmemodi aber mit dem gleichen Gerät aufgenommen worden sind, zu ermöglichen.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schlitzplatte sind die Abmessungen der zumindest einen weiteren Schlitzöffnung ohne Röntgenfilterbereich und die Abmessungen der zumindest einen ersten Schlitzöffnung mit zwei unterschiedlichen Röntgenfilterbereichen identisch. Damit wird der Vergleich zwischen einer Bildaufnahme in einem Normal -Modus und/oder einer Bildaufnahme in zumindest einem der durchführbaren Dual -Energy-Modi weiter vereinfacht.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schlitzplatte sind die Schlitzöffnungen unterschiedlicher Art, das heißt Schlitzöffnungen mit und ohne Röntgenfilterbereichen, welche gleiche Abmessungen aufweisen, nebeneinander angeordnet. Anders ausgedrückt sind zumindest eine weitere Schlitzöffnung ohne Filterbereich einerseits und zumindest eine erste Schlitzöffnung mit Röntgenfilterberei - chen anderseits, nebeneinander angeordnet. Vorteilhafterweise sind alle Schlitzöffnungen unterschiedlicher Art in dieser Weise angeordnet. Vorzugsweise ist dabei der Abstand zwischen zwei Schlitzöffnungen gleicher Abmessungen mit und ohne Filterbereiche für jedes zusammengehörendes Schlitzöffnungen- Paar identisch.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schlitzplatte sind die Schlitzöffnungen mit und ohne Röntgenfilter getrennt in zwei unterschiedlichen Berei- chen der Schlitzplatte angeordnet. Anders ausgedrückt sind
Schlitzöffnungen gleicher Abmessungen aber einer unterschiedlichen Art, das heißt die Schlitzöffnungen ohne Filter einerseits und die Schlitzöffnungen mit Röntgenfilter anderseits, jeweils in zwei unterschiedlichen Bereichen der Schlitzplatte angeordnet. Beispielsweise weist die Schlitzplatte einen ersten und einen zweiten Bereich auf, welche untereinander in eine zur Längsrichtung der Schlitzplatte senkrechten Richtung angeordnet sind. Beispielsweise sind zumindest alle Schlitzöffnungen, welche keinen Röntgenfilter aufweisen im ersten Bereich und zumindest alle Schlitzöffnungen, welche einen
Röntgenfilter aufweisen, im zweiten Bereich der Schlitzplatte angeordnet. In einer besonderen Ausführungsform sind die jeweiligen Röntgenfilter als eine einstückige Röntgenfilteran- ordnung ausgebildet, welche einen der beiden Bereiche der Schlitzplatte vollständig abdeckt, und zwar den Bereich in welchem zumindest alle Schlitzöffnungen, welche zumindest einen Röntgenfilterbereich aufweisen, angeordnet sind. Dabei wird die Röntgenfilteranordnung derart bezüglich der Schlitzplatte positioniert und befestigt, dass die jeweiligen
Schlitzöffnungen in definierter Weise von zwei Röntgenfiltern unterschiedlicher Eigenschaften abgedeckt sind. Dadurch wird die Herstellung der Röntgenfilteranordnung sowie die Zusammenstellung der Schlitzplatte für die Strahlerblende vereinfacht. Vorzugsweise ist dabei der Abstand zwischen zwei
Schlitzöffnungen gleicher Abmessungen mit und ohne Filter für jedes Schlitzöffnungen-Paar identisch. Alternativ sind die Paare der unterschiedlichen Bereiche symmetrisch um die Grenze zwischen den zwei Bereichen angeordnet. Die Grenze zwi- sehen den zwei unterschiedlichen Bereichen ist beispielsweise die Mittellinie der Schlitzplatte in Längsrichtung.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Weiterbildung der erfin- dungsgemäßen Schlitzplatte sind die zumindest eine erste
Schlitzöffnung und die zumindest eine weitere Schlitzöffnung gemeinsam in einer Schlitzplatte angeordnet.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Weiterbildung der erfin- dungsgemäßen Schlitzplatte umfassen die zwei unterschiedlichen Röntgenfilterbereiche der zumindest einen ersten
Schlitzöffnung unterschiedliche Materialien. Dabei weist zumindest ein erster Röntgenfilter zumindest Zinn, Aluminium, Kupfer, Titan, Wolfram, Gold, Teflon, Kohlenstoff Molybdän und/oder Graphite auf. Alternativ bestehen ein erster und ein zweiter Röntgenfilter wahlweise jeweils aus Zinn, Aluminium, Kupfer, Titan, Wolfram, Gold, Teflon, Kohlenstoff, Molybdän oder Graphite, wobei der erste und der zweite Röntgenfilter- bereich, oder Röntgenfilterbereiche, unterschiedliche Filter- material und/oder Filtermaterialkombinationen und/oder Filtermaterialdicken aufweisen. Insbesondere sind die jeweiligen Röntgenfilter zum Herausfiltern einer niederenergetischen Röntgenstrahlung geeignet. Unter niederenergetischer Röntgenstrahlung wird hierbei insbesondere das Röntgenspektrum bis zur Maximalintensität der emittierten, ungefilterten Bremsstrahlung verstanden. Es erfolgt dabei eine sogenannte
Aufhärtung der Röntgenstrahlung, d.h. die Röntgenstrahlung wird insgesamt geschwächt, wobei sich diese Schwächung verstärkt auf den niederenergetischen Anteil auswirkt und somit einen größeren Anteil der höherenergetischen Röntgenstrahlung in der Verteilung im Röntgenspektrum bewirkt. Alternativ oder ergänzend ist es möglich die gewünschten Eigenschaften des Röntgenfilters durch eine passend gewählte Dicke des Filtermaterials einzustellen. Darüber hinaus können die jeweiligen Röntgenfilterbereiche auch zwei- oder mehrlagig sein, d.h. sie können aus zwei oder mehreren Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung bestehen, die eine Filtereinheit bilden, indem sie in Strahlungsrichtung übereinander gelegt sind, so dass sie nacheinander durchstrahlt werden. Abhängig von der jeweiligen einzelnen Ausgestaltung des Röntgenfilterbereichs (Material, Dicke, etc.) wird eine definierte Änderung des Röntgenspektrums gegenüber der ungefilterten Strahlung be- wirkt.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schlitzplatte weist die Schlitzplatte wenigstens zwei Schlitzöffnungen mit jeweils zwei im Bereich der jewei- ligen Schlitzöffnungen angeordneten Röntgenfilterbereiche , wobei die beiden Röntgenfilterbereiche der einen und der anderen Schlitzöffnung eine unterschiedliche Materialfilter- Kombination aufweisen. Beispielsweise weist eine erste
Schlitzöffnung zwei Röntgenfilterbereiche auf, wobei der ers- te Röntgenfilterbereich Zinn und der zweite Röntgenfilterbe- reich Graphite umfasst, während die weitere erste Schlitzöffnung ebenfalls zwei Röntgenfilterbereiche aufweist, wobei der erste Röntgenfilterbereich Zinn mit einer anderen oder gleichen Dicke und der zweite Röntgenfilterbereich Gold umfasst. Dadurch können Bildaufnahmen in Dual -Energy-Verfahren mit unterschiedlichen Röntgenspektrum-Kombinationen, gegebenenfalls ohne die Röntgenstrahlungsspannung zu ändern, erzeugt werden. Vorzugsweise weisen dabei die beiden Schlitzöffnungen die gleichen Abmessungen auf. Damit wird ein Vergleich zwischen zwei Dual -Energy-Bildaufnahmen mit unterschiedlichen Eigenschaften ermöglicht, beziehungsweise vereinfacht. Durch die unterschiedlichen Eigenschaften der Dual -Energy-Bildaufnahmen werden noch umfangreichere, materialspezifische Informationen gewonnen. Dadurch können daher insbesondere weitere spezifi- sehe Dual -Energy-Anwendungsbereiche abgedeckt werden. Vorteilhafterweise weisen Röntgenfilterbereiche der zumindest einen ersten Schlitzöffnung eine der folgenden Filtermaterialkombination auf: Zinn / Gold, Zinn / Kohlenstoff, Zinn / Graphite oder Zinn / Teflon, während die Röntgenfilterberei - che zumindest einer anderen Schlitzöffnung eine der anderen Kombinationen aus dieser Gruppe aufweisen. Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schlitzplatte weist die Schlitzplatte zumindest eine zusätzliche Schlitzöffnung mit einem einzigen Röntgen- filter, vorzugsweise aus Zinn, welcher im Bereich der zumin- dest einen weiteren Schlitzöffnung fest angeordnet ist. Vorzugsweise deckt der zusätzliche Rontgenfilter die vollständige Fläche der zusätzlichen Schlitzöffnung ab. Dadurch können zusätzlich weitere, komplementäre Dual -Energy Verfahren durchgeführt werden, insbesondere in Kombination mit einer der Schlitzöffnungen ohne Filter oder in Kombination mit einer zwischen zwei Röhrenspannungen schaltenden Strahlungsquelle. Alternativ deckt der zusätzliche Rontgenfilter die Fläche der Schlitzöffnung nur teilweise, beispielsweise nur zur Hälfte in einer der beiden oder in beiden Erstre- ckungsrichtungen (φ, Z) , ab. Bevorzugt kann der Filter auch zumindest Zinn, Aluminium, Kupfer, Titan, Wolfram, Gold, Teflon, Kohlenstoff und/oder Graphite aufweisen. Dies ermöglicht wiederum weitere Kombinationen von Röntgenspektren, wodurch noch weitere materialspezifische Informationen gewonnen wer- den können und mit anderen Scans verglichen werden können.
Dadurch können insbesondere weitere spezifische Dual -Energy- Anwendungsbereiche abgedeckt werden.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Weiterbildung der erfin- dungsgemäßen Schlitzplatte sind die Rontgenfilterbereiche der zumindest einen Schlitzöffnung oder der jeweiligen Schlitzöffnungen als einzelnen Filter ausgebildet. Alternativ sind die Rontgenfilterbereiche der zumindest einen Schlitzöffnung oder der jeweiligen Schlitzöffnungen als Rontgenfilteranord- nung mit benachbarten Bereichen mit unterschiedlichen Filtereigenschaften ausgebildet.
Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch eine Strahlerblende zum Erzeugen eines Strahlenfächers, aufweisend eine erfindungsgemäße Schlitzplatte.
Bevorzugt weist dabei die Schlitzplatte der Strahlerblende eine erste und eine weitere Schlitzöffnung auf, und die Schlitzplatte ist derart verfahrbar, dass wahlweise die erste Schlitzöffnung oder die weitere Schlitzöffnung zur Erzeugung des Strahlenfächers in einen durch die Strahlerblende vorgegebenen Strahlengang der Strahlerblende positionierbar ist.
Ferner ist es bevorzugt, dass auf der Schlitzplatte ein strahlenundurchlässiger Bereich vorgesehen ist. Durch Verfahren der Schlitzplatte derart, dass der strahlenundurchlässige Bereich im durch die Strahlerblende vorgegebenen Strahlengang der Strahlerblende positioniert wird, lässt sich erreichen, dass keine Strahlung die Blende verlässt („Abschalten" der Strahlung durch schließen der Strahlerblende) .
Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch einen Röntgenstrahler zum Erzeugen eines Strahlenfächers, welcher zumindest eine Röntgenstrahlungsquelle und eine der Röntgenquelle nachgeschaltete und bezüglich der Röntgenquelle erfindungsgemäße Strahlerblende mit Schlitzplatte umfasst. Dabei weist die Schlitzplatte zumindest eine Schlitzöffnung mit zwei unterschiedlichen Röntgenfilterbereiche zur Röntgenspektrum-Differenzierung auf, und ist derart im Strahlengang der Röntgenquelle positionierbar, dass Strahlungsanteile des Strahlenfächers mit unterschiedlichen Röntgenspektren gleichzeitig erzeugbar sind. Die in Bezug auf die Schlitzplatte angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auf den Röntgenstrahler zu übertragen.
Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch ein Computertomographiegerät, zur Durchführung eines Scans, bei- spielsweise eines Spiral-Scans oder eines sequentiellen
Scans, umfassend einen erfindungsgemäßen rotierbaren Röntgenstrahler zum Erzeugen eines Strahlenfächers und einen diametral gegenüber positionierten Röntgendetektor mit einer zugeordneten Auswerteeinheit. Dabei ist die Position des Rönt- genstrahlers derart mit der Position des Röntgendetektors korreliert, dass durch die entsprechende Positionierung der Schlitzplatte der Strahlerblende, und somit der Röntgenfil- terbereiche oder der Filteranordnung bezüglich der Röntgen- quelle des Röntgenstrahlers, gleichzeitig zwei Teil- Strahlenfächer unterschiedlicher Röntgenspektren erzeugbar sind, welche in unterschiedliche Teilbereiche des Rontgendetektors auftreffen, wodurch eine Zuordnung zwischen den von den jeweiligen Teilbereichen des Rontgendetektors aufgenommenen Daten und dem zugehörigem Teil -Strahlenfächer eines bestimmten Röntgenspektrums erfolgt. Weiterhin ist die Auswerteeinheit dafür ausgebildet, die Messsignale der unterschiedlichen Strahlungsanteile oder des Teil -Strahlungsfächers zur Gewinnung von Dual -Energy-Aufnahmen voneinander separat auszuwerten .
Die in Bezug auf die Strahlerblende, Schlitzplatte und den Röntgenstrahler angeführten Vorteile und bevorzugten Ausge- staltungen sind sinngemäß auf das Computertomographiegerät und auf das folgende Verfahren zum Steuern des Computertomographiegeräts zu übertragen.
In einer weiteren, vorteilhaften Weiterbildung des erfin- dungsgemäßen Computertomographiegerätes ist die Position der unterschiedlichen Röntgenfilterbereiche mit der des Rontgendetektors derart korreliert, dass bei der Auswertung eine Zuordnung vorliegt auf welchen Teilbereichen des Rontgendetektors die unterschiedlichen Strahlungsanteile auftreffen.
In einer weiteren, vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Computertomographiegerätes deckt der erste Röntgenfilterbereich einen ersten vorgegeben Teilbereich des Rontgendetektors und der zweite Röntgenfilterbereich einen zweiten vorgegeben Teilbereich des Rontgendetektors in definierten Erstreckungsrichtungen (φ, Z) des Rontgendetektors ab .
Vorzugsweise ist das Computertomographiegerät in einem Normal Betrieb ohne Röntgenfilter und in einem Dual -Energy-Modus mit oder ohne Röntgenfilter und/oder Röntgenfilterbereiche betreibbar. Insbesondere ist das Computertomographiegerät in einem Normal- undDual -Energy-Modus mit sequentiellem Scan oder Spiral-Scan betreibbar.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines Computertomographiegeräts, wobei das Computertomographiegerät einen rotierbaren Röntgenstrahler zum Erzeugen eines Strahlenfächers und einen diametral gegenüber positionierten Röntgendetektor mit einer zugeordneten Auswerteeinheit umfasst, wobei
- der Röntgenstrahlungsquelle zwei unterschiedliche Rönt- genfilterbereiche durch entsprechende Positionierung einer Schlitzöffnung einer bezüglich der Röntgenstrahlungsquelle verfahrbaren Schlitzplatte einer Strahlerblende nachgeschaltet werden,
- mit Hilfe der unterschiedlichen Röntgenfilterbereiche gleichzeitig unterschiedliche Strahlungsanteile eines Strahlenfächers ausgebildet werden, wobei die Strahlungsanteile unterschiedliche Röntgenspektren aufweisen, und
die Messsignale der unterschiedlichen Strahlungsanteile zur Gewinnung von Dual -Energy-Aufnahmen gleichzeitig aufgenommen und separat ausgewertet werden.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher beispielhaft erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und stark vereinfacht sowie nicht zwingend maßstabsgetreu. Es zeigen:
FIG 1 in einer perspektivischen Ansicht eine erfindungsgemäßen Strahlerblende mit Schlitzplatte, FIG 2 in einer Vorderansicht ein Computertomographiegerät in einem Normalbetrieb, FIG 3 in einer Vorderansicht das Computertomographiegerät gemäß FIG 1 in einem Dual-Energy-Betrieb,
FIG 4 in einer Seitenansicht ein Computertomographiegerät in einem Normalbetrieb,
FIG 5 in einer Seitenansicht das Computertomographiegerät gemäß FIG 4 in einem Dual-Energy-Betrieb, FIG 6 in einer Seitenansicht eine erfindungsgemäße
Schlitzplatte mit einer Röntgenfilteranordnung in einem Bereich der Schlitzplatte,
FIG 7 in einer Draufsicht eine erfindungsgemäße Schlitz- platte mit einer ersten Anordnung der Filterbereiche,
FIG 8 in einer Draufsicht eine weitere erfindungsgemäße
Schlitzplatte mit einer zweiten Anordnung der Fil- terbereiche,
FIG 9 bis 12 in einer perspektivischen Ansicht weitere erfindungsgemäße Schlitzplatten, FIG 13 in einem Diagramm das Röntgenspektrum einer ungefilterten Röntgenstrahlung, und
FIG 14 in einem Diagramm das Röntgenspektrum einer Röntgenstrahlung gefiltert durch zwei unterschiedliche Filterbereiche.
In FIG 1 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Röntgenstrahlers 1 mit Strahlerblende 16, aufweisend eine Schlitzplatte 3. Der Strahlerblende ist ein Röntgen- strahier mit einer Röntgenstrahlungsquelle (nicht dargestellt) zugeordnet. Die Strahlerblende umfasst einen Blendenkasten mit innenliegenden Sensoren für die Fokusbestimmung und Dosismessung der Röntgenstrahlungsquelle (nicht darge- stellt) und am Strahlenaustritt der Strahlerblende eine bezüglich der Röntgenquelle verfahrbare Schlitzplatte 3. Der Blendenkasten dient zur Abschirmung und einer ersten Begrenzung des Röntgenstrahlenfächers . Im Blendenkasten können wei- tere Röntgenfilter (nicht dargestellt) zur Formung des Strahlenfächers und weitere Elemente zur Begrenzung des Strahlenfächers angeordnet sein. Die Schlitzplatte 3 weist eine plat- tenförmige Form sowie in diesem Beispiel vier Schlitzöffnungen 4 zur weiteren Begrenzung des Strahlenfächers auf. Eine Schlitzöffnung kann dabei ein rechteckiges Profil aufweisen, alternativ können die Seitenränder der Schlitzöffnung aber auch eine andere Geometrie aufweisen, insbesondere z.B. konkav oder konvex gewölbt sein. Die Schlitzplatte 3 wirkt somit formend und begrenzend für den Strahlenfächer. Die Schlitz - platte 3 ist aus einem Material aufgebaut, welches im Wesentlichen Undurchlässig für Röntgenstrahlen ist, z.B. ein Wolf- ramverbundwerkstoff . Der Röntgenstrahler 1 umfasst als hier nicht näher gezeigte Röntgenstrahlungsquelle eine Kathode und Anode, die in einem Vakuumgehäuse angeordnet sind. Zwischen der Kathode und der Anode liegt eine einstellbare Röhrenspannung von ca. 25 kV bis ca. 150 kV an. Aufgrund dieser Röhrenspannung werden von der Kathode emittierte Elektronen auf die Anode hin beschleunigt, auf die sie dann mit einer Energie maximal von 25 keV bis 150 keV auftreffen. Beim Auftreffen der Elektronen entsteht eine Röntgenstrahlung, die das Vakuumgehäuse durch ein Strahlenaustrittsfenster verlässt und durch die Strahlerblende 16 und der Schlitzplatte 3 nach Art eines Strahlenfächers geformt wird. Die Röntgenstrahlung besitzt eine Energieverteilung, deren maximale Energie in Kilo- elektronenvolt zahlenmäßig gleich der zwischen der Kathode und der Anode angelegten Röhrenspannung in Kilovolt ist. Bei einer Röhrenspannung von zum Beispiel 140 kV besitzt daher die maximale Röntgenstrahlung eine Energie von 140 keV. Der größte Teil der Röntgenstrahlung liegt jedoch in einem Ener- giebereich bei etwa der Hälfte bis zu 2/3 der Röhrenspannung. In diesem dargestellten Beispiel sind jeweils zwei Schlitzöffnungen 4 unterschiedlicher Breite in einem ersten Bereich 5 und in einem zweiten Bereich 6 der Schlitzplatte 3 angeord- net, wobei beide Bereiche 5, 6 bei der Mittellinie der
Schlitzplatte in Längsrichtung 7 aneinander grenzen. In diesem Beispiel weisen die zwei Schlitzöffnungen 4' im zweiten Bereich 6 eine sich über den zweiten Bereich 6 erstreckende Röntgenfilteranordnung 8 (vgl. Fig. 6) auf, welche Bereiche mit unterschiedlichen Filtereigenschaften aufweist. Dabei sind diese Bereiche derart in der Filteranordnung ausgebildet und die Filteranordnung derart bezüglich der Schlitzöffnungen angeordnet, dass jede Schlitzöffnung 4' zwei unterschiedliche Röntgenfilterbereiche aufweist. Die durch diese Schlitzöffnungen 4' durchgehende Strahlung wird derart abgeschwächt, dass der einfallende Strahlungsfächer 14 nach dem Durchgang der jeweiligen Schlitzöffnung 4' in zwei aneinander grenzenden Teilstrahlenfächer unterschiedlichen Röntgenspektren 14a, 14b geteilt wird (vgl. Fig. 3 und 5) . Die Schlitzplatte 3 ist entlang der Querrichtung, also senkrecht zur Längsrichtung 7 der Schlitzplatte, linear verfahrbar. Der Verfahrweg der Schlitzplatte 3 ist durch die durchgestrichelten Linien mit Pfeilen angedeutet und bildet die Z-Richtung ab. Dadurch kann wahlweise eine bestimmte Schlitzöffnung 4 im Strahlengang der Röntgenquelle 2 angeordnet werden. Durch die unterschiedlichen Schlitzöffnungen können CT Aufnahmen mit unterschiedlichen Schichtbreiten durchgeführt werden. In FIG 2 ist schematisch eine Vorderansicht eines Computertomographiegerätes 9 in einem Normalbetrieb dargestellt, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Röntgenstrahler 1 mit einer Röntgenstrahlungsquelle 2 und einer vor der Röntgenstrahlungsquelle 2 angeordneten Strahlerblende (nicht dar- gestellt) , bei welchem die Schlitzplatte 3 der Strahlerblende in die Z-Richtung, d.h. quer zum Röntgendetektor 10
verfahrbar ist, eine Auswerteeinheit 11 und einen diametral gegenüber dem Röntgenstrahler 1 positionierten Röntgendetektor 10 aufweist. In dieser Ausführungsvariante sind die Rönt- genfilterbereiche 8 in Querrichtung (vgl. Fig 8) der Schlitzöffnungen 4 angeordnet. Der Röntgenstrahler 1 und der Röntgendetektor 10 sind um eine Achse B, die senkrecht zur Zeichnungsebene verläuft, drehbar angeordnet. Ein Patiententisch 12 erstreckt sich entlang der Achse B, so dass die Komponenten des Computertomographiegeräts 9 im Betrieb um einen auf dem Patiententisch 12 gelagerten Patienten 13 rotieren. Die Rotation des Computertomographiegeräts 9 ist mit einem Vor- schub des Patiententisches 12 entlang der Achse B kombiniert, wodurch ein Spiral-scan oder ein sequentieller Scan des Patienten 13 erfolgen kann. Die Strahlerblende mit der Schlitzplatte 3 ist im Bereich zumindest einer Schlitzöffnung 4' eine Röntgenfilteranordnung oder Röntgenfilterbereiche mit un- terschiedlichen Eigenschaften 8 eingebaut. Die Schlitzplatte 3 der Strahlerblende ist linear in Z-Richtung des Strahlenfächers 14 der Röntgenquelle 2 des Röntgenstrahlers 1
verfahrbar. Der Strahlenfächer 14 trifft auf dem flächigen Röntgendetektor 10 auf, der zur Detektion der gesamten Rönt- genstrahlung bogenförmig ausgestaltet und sich in eine φ - Richtung, welche mit der Längsrichtung des Röntgendetektors 10 zusammenfällt und eine Z-Richtung, welche die Querrichtung des Röntgendetektors 10 angibt, erstreckt. Der Röntgendetektor 10 ist datentechnisch mit einer Auswerteeinheit 11 ver- bunden, die dafür ausgebildet ist, die Messsignale des Röntgendetektors 10 auszuwerten, so dass die erhaltenen Datensätze zur Rekonstruktion einer Bilddaten verwendet werden können. Die Auswerteeinheit 11 dient dabei einerseits zur Messdatenerfassung und andererseits zur Rekonstruktion der Bild- daten. Eine Weiterverarbeitung der Bilddaten erfolgt auf einer Arbeitsstation 15, die mit der Auswerteeinheit 11 kommuniziert .
Bei entsprechender Positionierung der Schlitzplatte 3 der Strahlerblende derart, wie in FIG 3 dargestellt, dass eine
Schlitzöffnung 4' mit einer Röntgenfilteranordnung oder Röntgenfilterbereiche 8 unterschiedlicher Eigenschaften in den einfallenden Strahlenfächer 14 der Röntgenquelle positioniert wird, entstehen zwei Strahlungsanteile 14a, 14b deren Ener- gieverteilung in zwei unterschiedlichen Energiebereichen liegt. Die gefilterten Strahlungsanteile 14a, 14b sind durch unterschiedlich schraffierte Flächen angedeutet und weisen Röntgenspektren auf, welche im Vergleich zur ungefilterter Röntgenstrahlung 14 eingeschränkt sind. Beispielweise wird zwischen der Kathode und der Anode eine Röhrenspannung von 140 kV angelegt. Einer der beiden Röntgenfilterbereiche 8 ist dabei beispielsweise aus einem Metall wie z.B. Zinn ausgebil- det, welches den niederenergetischen Anteil der Röntgenstrahlung stärker schwächt als den hochenergetischen Anteil. Die von diesem Filterbereich 8a gefilterte Röntgenstrahlung 14a trifft auf einen Teilbereich 10a des Rontgendetektors 10 auf. Gleichzeitig misst der übrige Teilbereich 10b des Röntgende- tektors 10 ein weiteres Signal der vom anderen Filterbereich 8b gefilterten Röntgenstrahlung 14b. Die Auswerteeinheit 11 ist dafür ausgebildet, die Messsignale der beiden Teilbereiche 10a, 10b getrennt voneinander auszuwerten, so dass die beiden erhaltenen Datensätze zur Rekonstruktion einer Dual- Energy-Bilddaten verwendet werden können. Mit Hilfe der rekonstruierten Bilddaten kann anschließend nach bereits bekannten Verfahren zur Dual -Energy-Verarbeitung weiterverfahren werden. Diese Weiterverarbeitung geschieht in der Regel auf Applikationsebene auf der Arbeitsstation 15.
In den Figuren 4 (Normal -Modus) und 5 ist eine zweite Ausführungsvariante in der Seitenansicht eines Computertomographie- geräts 9 dargestellt, bei welchem die Röntgenfilterbereich 8 in Längsrichtung (vgl. Fig 7) der Schlitzöffnungen 4 angeord- net sind. Bei entsprechender Positionierung der Schlitzplatte 3 derart, wie in FIG 5 dargestellt, dass eine Schlitzöffnung 4' mit einer Röntgenfilteranordnung oder Röntgenfilterberei - che unterschiedlicher Eigenschaften in den einfallenden
Strahlenfächer 14 der Röntgenquelle positioniert wird, ent- stehen zwei Strahlungsanteile 14a, 14b deren Energieverteilung in zwei unterschiedlichen Energiebereichen liegt. Wie aus FIG 5 ersichtlich, werden die unterschiedlich gefilterten Strahlungsanteile 14a, 14b gleichzeitig durch die Teilbereiche 10a, 10b des Rontgendetektors 10 gemessen.
In FIG 6 ist schematisch die Schlitzplatte 3 in einer Seitenansicht dargestellt. Die Schlitzplatte 3 weist dabei einen ersten Bereich 5 und einen zweiten Bereich 6 auf, welche bei der Mittellinie der Schlitzplatte in Längsrichtung 7 aneinander grenzen. Im ersten Bereich 5 weisen die Schlitzöffnungen 41' keinen Röntgenfilter auf. Im zweiten Bereich 6 weisen die Schlitzöffnungen 4' eine Röntgenfilteranordnung 8 auf, welche sich über den ganzen zweiten Bereich 6 der Schlitzplatte 3 erstreckt. Die Röntgenfilteranordnung 8 ist an der Schlitzplatte fest angeordnet. Die Röntgenfilteranordnung 8 ist bevorzugt an der Seite der Schlitzplatte 3 angeordnet, welche der Röntgenquelle 2 zugewandt ist. Die Röntgenfilteranordnung weist zumindest zwei, in FIG 6 nicht dargestellten Röntgen- filterbereiche 8a, 8b auf, welche unterschiedliche Filtereigenschaften aufweisen. In einem nicht dargestellten Beispiel erstrecken sich die Röntgenfilterbereiche einzeln nur im Bereich der jeweiligen Schlitzöffnungen 4'.
In FIG 7 und 8 sind schematisch zwei verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Schlitzplatte 3 in einer Draufsicht dargestellt. Die Schlitzplatte 3 weist in diesem Beispiel sechs Schlitzöffnungen 4 auf. Dabei weisen jeweils zwei Schlitzöffnungen die gleichen Abmessungen auf. Von diesen Öffnungen 4 sind drei 41' ohne Röntgenfilterbereich im Bereich der Schlitzöffnung ausgebildet und befinden sich in einem ersten Bereich 5 der Schlitzplatte 3. Den übrigen weiteren drei Schlitzöffnungen 4' sind Röntgenfilterbereiche 8 angeordnet, welche jeweils die vollständige Fläche der einzelnen drei Schlitzöffnungen 4' abdecken. Im dargestellten Beispiel sind die Anordnung und die Abmessungen der Schlitz - Öffnungen mit Filter 4' und ohne Filter 41' identisch und lediglich bezüglich der Mittellinie 7 der Schlitzplatte in Längsrichtung um einen Abstand d linear verschoben. Dadurch ist der Abstand d zwischen zwei Schlitzöffnungen gleicher Abmessungen mit und ohne Filter für jedes Schlitzöffnung-Paar 4λ, 4λ λ identisch. In FIG 7 und 8 sind im Bereich der
Schlitzöffnungen 4' Röntgenfilterbereiche 8a und 8b mit un- terschiedlichen Filtereigenschaften angeordnet. Dabei deckt die von den zusammengehörenden Röntgenfilterbereiche insgesamt aufgespannte Fläche die vollständige Fläche der jeweiligen Schlitzöffnungen 4' ab. Wie in FIG 7 und 8 dargestellt decken die jeweiligen Röntgenfilterbereiche 8a, 8b jeweils die Hälfte der Fläche der jeweiligen Schlitzöffnungen ab. In FIG 7 ist eine Ausführungsvariante dargestellt, bei welcher die einzelnen Röntgenfilterbereiche 8a, 8b untereinander und parallel zur Längsrichtung der Schlitzöffnung angeordnet sind. In FIG 8 ist eine weitere Ausführungsvariante dargestellt, bei welcher die einzelnen Röntgenfilterbereiche 8a, 8b nebeneinander und senkrecht zur Längsrichtung der Schlitz - Öffnung angeordnet sind.
In FIG 9 bis 12 sind in einer perspektivischen Ansicht weitere erfindungsgemäße Schlitzplatten für eine erfindungsgemäßen Strahlerblende dargestellt. In FIG 9 ist schematisch eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Schlitzplatte 3 einer Strahlerblende in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Die Schlitzplatte 3 weist in diesem Beispiel acht Schlitzöffnungen 4 auf. Dabei weisen jeweils zwei Schlitzöffnungen die gleichen Abmessungen auf. Von diesen Öffnungen 4 sind vier 41' ohne Röntgenfilter- bereich ausgebildet und befinden sich in einem ersten Bereich 5 der Schlitzplatte 3. Bei den übrigen weiteren vier Schlitzöffnungen 4' sind Röntgenfilterbereiche 8 angeordnet, welche die vollständige Fläche der vier Schlitzöffnungen 4' abde- cken. In einem nicht dargestellten Beispiel weist jede
Schlitzöffnung 4' einen einzelnen Röntgenfilter 8 auf, umfassend zwei Röntgenfilterbereichen 8a, 8b unterschiedlicher Eigenschaften, welche die Fläche der jeweiligen Schlitzöffnung insgesamt vollständig abdecken. Dabei können die unterschied- liehen Röntgenfilterbereiche 8 unterschiedliche Eigenschaften, insbesondere Filtermaterialkombinationen der einzelnen Filterbereiche 8a und 8b, besitzen. Im dargestellten Beispiel sind die Anordnung und die Abmessungen der Schlitzöffnungen mit Filter 4' und ohne Filter 41' identisch und lediglich be- züglich der Mittellinie 7 der Schlitzplatte in Längsrichtung um einen Abstand d linear verschoben. Dadurch ist der Abstand d zwischen zwei Schlitzöffnungen gleicher Abmessungen mit und ohne Filter für jedes Schlitzöffnung-Paar 4λ, 4λ λ identisch. In FIG 10 sind die Anordnung und die Abmessungen der Schlitz - Öffnungen 4 mit Filter 4' und ohne Filter 41' identisch und lediglich symmetrisch bezüglich der Mittellinie 7 der
Schlitzplatte in Längsrichtung ausgebildet. Dadurch wird der Abstand d zwischen zwei Schlitzöffnungen gleicher Abmessungen mit und ohne Filter für jedes Schlitzöffnung-Paar 4λ, 4λ λ nach außen hin größer. In FIG 11 ist der Abstand zwischen zwei Schlitzöffnungen gleicher Abmessungen mit Filter 4' und ohne Filter 41' gleich gewählt und es sind immer eine Schlitzöffnung 41' ohne Filter und eine Schlitzöffnung 4' mit Filterbereiche 8 paarweise nebeneinander und parallel in Längsrichtung der Schlitzplatte 3 angeordnet.
In FIG 12 ist eine noch weitere Ausführung der Schlitzplatte 3 dargestellt. Die Schlitzplatte 3 weist eine beliebige Anzahl an Schlitzöffnungen 4 auf. Dabei weisen zumindest die Schlitzöffnungen ohne Filter 41' unterschiedliche Abmessungen auf, so dass unterschiedliche Schichtdicken für einen Scan ausgewählt werden können. Weiterhin weist die Schlitzplatte 3 zumindest zwei Schlitzöffnungen 4' mit Filterbereichen 8, wobei die beiden Filterbereiche 8 unterschiedliche Filtermate- rialkombinationen aufweisen. Bevorzugt weisen die Schlitzöffnungen 4' die gleichen Abmessungen wie eine der Schlitzöffnungen 41' ohne Filter auf. In einem weiteren nicht dargestellten Beispiel einer noch weiteren Ausführung der erfindungsgemäßen Schlitzplatte 3 der Strahlerblende weist die Schlitzplatte 3 zudem oder alternativ eine weitere Schlitzöffnung mit einem homogenen Filterbereich auf, beispielsweise aus Zinn, welcher eine Schlitzöffnung 4 vollständig abdeckt.
Die Wirkung eines Röntgenfilterbereichs 8a, 8b auf das Spekt- rum der Röntgenstrahlung 14 wird aus den Figuren 13 und 14 deutlich. In FIG 13 ist die Quantenzahl QZ über der Energieverteilung E einer ungefilterten Röntgenstrahlung 14 bis 140 keV aufgetragen. Die Peaks zwischen 50 und 70 keV entsprechen dabei der charakteristischen Röntgenstrahlung. In FIG 14 sind die Röntgenspektren W und S nach der Filterung der Röntgenstrahlung durch zwei unterschiedliche Filter gezeigt. Als Röntgenfiltermaterial sind dabei Wolfram (Kurve W) und Zinn (Kurve S) eingesetzt. Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, bewirkt die Filterung mit solchen Materialien im Wesentlichen eine Abschwachung und vor allem eine andere Verteilung bzw. Verlauf des Röntgenspektrums. Durch diese Filtermateriale wird die niederenergetische Röntgenstrahlung, d.h. die Rönt- genstrahlung bis zur Maximalintensität Imax der ungefilterten Bremsstrahlung (der „Buckel" kurz vor 50 keV in FIG 13) deutlich geschwächt. Diese geänderte Röntgenspektren (W, S) werden die Dual -Energy-Auswertung herangezogen.

Claims

Patentansprüche Schlitzplatte zur Begrenzung und Formung eines Röntgen- strahlenfächers aufweisend zumindest eine erste Schlitz Öffnung und umfassend zwei unterschiedliche Röntgenfilterbereiche zur Röntgenspektrumdifferenzierung eines einfallenden Röntgenstrahls, wobei die zwei unterschied liehen Röntgenfilterbereiche im Bereich der zumindest einen ersten Schlitzöffnung fest angeordnet sind, so dass Strahlungsanteile des durch die zumindest eine ers te Schlitzöffnung durchgehenden Röntgenstrahls mit unterschiedlichen Röntgenspektren gleichzeitig erzeugbar sind . Schlitzplatte nach Anspruch 1, wobei der erste Röntgen- filterbereich eine erste Teilfläche der Schlitzöffnung und der zweite Röntgenfilterbereich die restliche Teilfläche der zumindest einen ersten Schlitzöffnung abdeckt . Schlitzplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder der beiden Röntgenfilterbereiche jeweils die halbe Schlitzbreite oder die halbe Schlitzlänge abdeckt. 4. Schlitzplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche ferner umfassend zumindest eine weitere Schlitzöffnung, wobei im Bereich der zumindest einen weiteren Schlitzöffnung kein Röntgenfilterbereich angeordnet ist. 5. Schlitzplatte nach Anspruch 4, wobei die Abmessungen der zumindest einen weiteren Schlitzöffnung und die Abmessungen der zumindest einen ersten Schlitzöffnung identisch sind. 6. Schlitzplatte nach Anspruch 5, wobei die zumindest eine erste Schlitzöffnung und die zumindest eine weitere Schlitzöffnung nebeneinander angeordnet sind. Schlitzplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 5, wobei die zumindest eine erste Schlitzöffnung und die zumindest eine weitere Schlitzöffnung getrennt in zwei unterschiedlichen Bereichen der Schlitzplatte angeordnet sind. . Schlitzplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zwei unterschiedlichen Röntgenfilterbereiche der zumindest einen ersten Schlitzöffnung unterschiedliche Filtermaterialien umfassen. . Schlitzplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Röntgenfilterbereich ein Filtermaterial aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Zinn, Aluminium, Kupfer, Titan, Wolfram, Gold, Teflon, Kohlenstoff, Molybdän und/oder Graphite besteht. 0. Schlitzplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfassend zumindest zwei erste Schlitzöffnungen mit jeweils zwei Röntgenfilterbereichen, wobei die Röntgen- filterbereiche der zumindest zwei ersten Schlitzöffnungen jeweils eine unterschiedliche Kombination von Filtermaterialien aufweisen.
1. Schlitzplatte nach einem der Ansprüche 8, 9 oder 10 wobei zwei unterschiedliche Röntgenfilterbereiche einer zumindest einen ersten Schlitzöffnung eine Kombination von Filtermaterialien aufweisen, die aus der Gruppe von Kombinationen gewählt ist, die aus Zinn / Gold, Zinn / Kohlenstoff, Zinn / Graphite oder Zinn / Teflon besteht.
2. Schlitzplatte einer Strahlerblende nach einem der vorhergehenden Ansprüche ferner umfassend zumindest eine zusätzliche Schlitzöffnung mit einem einzigen Röntgen- filterbereich, welcher zumindest teilweise im Bereich der zumindest einen zusätzlichen Schlitzöffnung fest angeordnet ist.
3. Schlitzplatte einer Strahlerblende nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die unterschiedlichen Röntgenfilterbereiche als einzelne Röntgenfilter oder als eine Röntgenfilteranordnung mit benachbarten Bereichen mit unterschiedlichen Filtereigenschaften ausgebildet sind.
4. Strahlerblende zum Erzeugen eines Strahlenfächers, aufweisend eine Schlitzplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
5. Strahlerblende nach Anspruch 14, wobei die Schlitz - platte eine erste und eine weitere Schlitzöffnung aufweist und wobei die Schlitzplatte derart verfahrbar ist, dass wahlweise die erste Schlitzöffnung oder die weitere Schlitzöffnung zur Erzeugung des Strahlenfächers in einen durch die Strahlerblende vorgegebenen Strahlengang der Strahlerblende positionierbar ist.
6. Röntgenstrahler zum Erzeugen eines Strahlenfächers umfassend eine Röntgenstrahlungsquelle und eine der Röntgenquelle nachgeschaltete Strahlerblende nach einem der Ansprüche 14 bis 15, wobei zumindest eine erste Schlitzöffnung mit zwei zugeordneten unterschiedlichen Röntgenfilterbereichen zur Röntgenspektrum- Differenzierung derart im Strahlengang der Röntgenquelle positionierbar ist, dass Strahlungsanteile des Strahlenfächers mit unterschiedlichen Röntgenspektren gleichzeitig erzeugbar sind.
7. Computertomographiegerät umfassend einen
rotierbaren Röntgenstrahler nach Anspruch 16 zum Erzeugen eines Strahlenfächers und einen diametral gegenüber positionierten Röntgendetektor mit einer zugeordneten Auswerteeinheit, welche ausgebildet ist, die Messsignale der unterschiedlichen Strahlungsanteile zur Gewinnung von Dual -Energy-Aufnahmen separat auszuwerten.
8. Computertomographiegerät nach Anspruch 16, wobei die Anordnung der unterschiedlichen Röntgenfilterberei - che mit der Anordnung des Rontgendetektors derart korreliert ist, dass bei der Auswertung eine Zuordnung vorliegt auf welchen Teilbereichen des Rontgendetektors die unterschiedlichen Strahlungsanteile unterschiedlichen Röntgenspektren auftreffen.
9. Computertomographiegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 17 oder 18, wobei der erste Röntgenfil- terbereich einen ersten vorgegeben Teilbereich des Rontgendetektors und der zweite Röntgenfilterbereich einen zweiten vorgegeben Teilbereich des Rontgendetektors in definierten Erstreckungsrichtungen (φ, Z) des Rontgendetektors abdecken.
0. Computertomographiegerät nach einem der Ansprüche 17, 18 oder 19, wobei die Anordnung der zwei Röntgenfil- terbereiche mit der Anordnung des Rontgendetektors derart korreliert ist, dass die Röntgenfilterbereiche jeweils den halben Röntgendetektor abdecken.
1. Computertomographiegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 17 bis 20, welches in einem Normalbetrieb ohne Röntgenfilterbereich und in einem Dual- Energy-Modus mit zwei unterschiedlichen Röntgenfilterbe- reichen betreibbar ist.
2. Verfahren zum Steuern eines Computertomographiegeräts nach einem der vorhergehenden Ansprüche 17 bis 21, aufweisend die Schritte
Erzeugen eines Strahlenfächers, welcher gleichzeitig unterschiedliche Strahlungsanteile aufweist, wobei die Strahlungsanteile unterschiedliche Röntgenspektren aufweisen, und separates Auswerten der Messsignale der unterschiedlichen Strahlungsanteile zur Gewinnung von Dual- Energy-Aufnahmen .
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