-
Die
Erfindung betrifft eine Strahlenblende für eine Röntgeneinrichtung sowie eine
Röntgeneinrichtung
mit einer solchen Strahlenblende. Strahlenblenden werden in Röntgeneinrichtungen
dazu eingesetzt, dass von einer Röntgenröhre erzeugte Röntgenstrahlbündel auf
ein Nutzstrahlbündel
einzuengen. Außerhalb
des Nutzstrahlbündels
liegende Bereiche werden durch die Strahlenblende ausgeblendet,
so dass deren Form über
die verbleibende Kontur des Nutzstrahlbündels entscheidet. Es ist zweckmäßig, die
Kontur in Abhängigkeit
von der jeweiligen Aufgabenstellung zu variieren. Bei der Untersuchung von
Patienten oder Körpern
wird eine möglichst
exakt an das zu untersuchende Volumen angepasste Kontur des Nutzstrahlbündels angestrebt,
um eine unnötige
Dosisbelastung umliegender Regionen zu vermeiden.
-
Strahlenblenden,
die in unmittelbarer Nähe der
Röntgenröhre angeordnet
sind, werden auch als Primärstrahlblenden
bezeichnet. Sie weisen häufig mehrere
Einzel-Blenden auf, die in unterschiedlichem Abstand zur Röntgenröhre angeordnet
sind. Eine anfängliche,
grobe Einengung des Röntgenstrahls
erfolgt häufig
durch eine im Strahlengang zuerst angeordnete Blende, gelegentlich
auch als Kollimator bezeichnet, die eine etwa rechteckförmige Begrenzung
des Strahlenbündels
durch ein oder zwei Blendenplattenpaare bewirkt. Eine feinere und
in ihrer Kontur nicht unbedingt auf eine Rechteckform festgelegte
Eingrenzung erfolgt dann anhand einer im weiteren Strahlengang angeordneten,
ebenfalls einstellbaren Blende.
-
Aus
der
EP 0 485 742 ist
es bekannt, die weitere Blende als Irisblende auszuführen. Irisblenden realisieren
im Allgemeinen eine etwa kreisförmige Eingrenzung
des Röntgenstrahlbündels, deren Durchmesser
oder typische Größe äußerst fein, meist
kontinuierlich, einstellbar ist. Nachteilig an Iris blenden ist jedoch,
dass sie eine verhältnismäßig große Anzahl
beweglicher Teile aufweisen und daher aufwändig sowohl in der Konstruktion
als auch in den Herstellungskosen sind. Irisblenden weisen Lamellen auf,
die beweglich gelagert sind und in die eigentliche Ausblendung nicht
interessierender Bereiche des Röntgenstrahlbündels bewirken.
Ein zusätzlicher Nachteil
besteht darin, dass sowohl die Lamellen selbst, als auch ihre Lagerung
anfällig
für Beschädigungen
aufgrund der Lamellen-Bewegung sind.
-
Aus
der
BE 100 9333 ist
eine Strahlenblende für
eine portable Röntgeneinrichtung
bekannt, die als Lochblende konzipiert ist. Sie umfasst ein Strahlenbegrenzungsmittel,
dass als Zylinder geformt und konzentrisch zur Röntgenröhre angeordnet ist. Es weist
eine Mehrzahl von Blendenöffnungen
auf, die jeweils durch Rotation des Srahlenbegrenzungsmittels vor
dem Strahlenaustrittsfenster positioniert werden können. Nachteilig
daran ist zum einen, dass die Zylinderform des Strahlenbegrenzungsmittels
an die Röntgenröhre, um
die herum es angeordnet ist, angepasst sein muss. Zum anderen ist
es nachteilig, dass das Strahlenbegrenzungsmittel nicht frei anordbar
ist, sondern auf mit der Röntgenröhre konzentrische
Anordnung festgelegt ist. Weiter ist es nachteilig, dass diese Anordnung
auch eine aufwändige Drehlagerung
erfordert, da im Zentrum des Strahlenbegrenzungsmittels, wo eine
Drehachse vorteilhafterweise anzuordnen wäre, stattdessen die Röntgenröhre angeordnet
ist.
-
Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Strahlenblende anzugeben,
die eine feine Einstellung der Kontur des Nutzstrahlbündels ermöglicht,
die aber gleichzeitig eine einfache Konstruktion aufweist und unaufwändig in
den Herstellungskosten ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist
es, eine Röntgeneinrichtung
mit einer solchen Strahlenblende anzugeben.
-
Die
Erfindung löst
diese Aufgabe durch eine Strahlenblende mit den Merkmalen des ersten
Patentanspruchs sowie durch eine Röntgeneinrichtung mit den Merkmalen
des elften Patentanspruchs.
-
Ein
Grundgedanke der Erfindung besteht darin, eine Strahlenblende anzugeben,
die mindestens ein beweglich gelagertes und als Lochblende ausgeführtes Strahlenbegrenzungsmittel
umfasst, das in einer Ebene senkrecht zu einem zu begrenzendem Strahlenbündel beweglich
gelagert ist, und das eine Mehrzahl unterschiedlich geformter Blendenöffnungen
zur jeweils unterschiedlich konturierten Begrenzung des Strahlenbündels aufweist.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Anordnung und Lagerung des
Strahlenbegrenzungsmittels sowie das in Form weitestgehend unabhängig von
der Form und Position der Röntgenröhre ist,
die das Strahlenbündel
erzeugt. Somit können
Form und Lagerung möglichst einfach
konzipiert und damit auch die Herstellungskosten möglichst
gering gehalten werden. Zusätzlich ist
eine Lochblende besonders einfach herstellbar, insbesondere im Vergleich
zu einer Irisblende.
-
In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Strahlenbegrenzungsmittel
in der Ebene senkrecht zu dem Strahlenbündel rotierbar gelagert. Eine
Rotations-Lagerung ist beispielsweise in Form einer einfachen Drehachse
besonders unaufwändig
realisierbar, zudem ist eine Rotationsbewegung auch besonders einfach
antreibbar und steuerbar.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das
Strahlenbegrenzungsmittel als Lochscheibe mit rundem Umfang ausgeformt.
Der Raumbedarf einer kreisrunden Scheibe ist insbesondere bei Rotationsbewegung
derselben besonders gering.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst
die Strahlenblende mindestens zwei Strahlenbegrenzungsmittel, die
in Richtung des zu begrenzenden Strahlenbündels einander überlappend
angeordnet sind. Dadurch können
die gewünschten,
unterschiedlich geformten Blendenöffnungen auf die mehreren Strahlenbegrenzungsmittel verteilt
werden. Dies erlaubt eine platzsparende Anordnung der Blendenöffnungen
auf dem jeweiligen Strahlenbegrenzungsmittel, so dass sich insbesondere
bei runden Strahlenbegrenzungsmitteln ein kleinerer Umfang ergibt,
und die Gesamtfläche
optimaler ausgenutzt werden kann. Dies wird ersichtlich, wenn man
berücksichtigt,
für eine
Verdoppelung der Anzahl an Blendenöffnungen, die auf dem gleichen
Radius einer runden Lochscheibe angeordnet sein müssen, ungefähr eine
Verdoppelung des Lochscheiben-Radius erforderlich wäre (wegen
Umfang = 2·π·r), wobei
der Flächeninhalt
der Lochscheibe jedoch vervierfacht würde (wegen Fläche = π·r2). Wird die doppelte Anzahl von Blendenöffnungen
dahingegen auf zwei Lochscheiben verteilt, so ergibt sich lediglich
eine Verdoppelung der Gesamtfläche
der Lochscheiben. Eine zusätzliche
Raumersparnis ergibt sich dadurch, dass die Strahlenbegrenzungsmittel überlappend
angeordnet werden, wodurch deren gesamte, flächenmäßige Erstreckung um den Betrag der
gegenseitigen Überlappung
verringert wird.
-
Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
jedes der gegenseitig überlappend
angeordneten Strahlenbegrenzungsmittel mindestens zwei Blendenöffnungen
aufweist, die jeweils vollständig
innerhalb des Umfangs mindestens einer Blendenöffnung des jeweils anderen
Strahlenbegrenzungsmittels anordbar sind. Dadurch können die
Blendenöffnungen
so positioniert werden, dass das Strahlenbündel jeweils eine Blendenöffnung jedes
Strahlenbegrenzungsmittels passiert, und gleichzeitig eine möglichst
große
Variationsvielfalt für
die zu realisierenden Konturen des eingegrenzten Strahlenbündels gegeben
ist.
-
Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
abhängigen
Patentansprüchen
sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand von Figuren. Es zeigen:
-
1 Röntgeneinrichtung
mit Strahlenblende,
-
2 erste
Flachscheibe der Strahlenblende,
-
3 zweite
Lochscheibe der Strahlenblende,
-
4 gegenseitig überlappende
Anordnung der Lochscheiben zur Realisierung einer ersten Blendenöffnung,
-
5 gegenseitig überlappende
Anordnung der Lochscheiben zur Realisierung einer zweiten Blendenöffnung,
-
6 gegenseitig überlappende
Anordnung der Lochscheiben zur Realisierung einer dritten Blendenöffnung,
und
-
7 gegenseitig überlappende
Anordnung der Lochscheiben zur Realisierung einer vierten Blendenöffnung.
-
In 1 ist
eine Röntgeneinrichtung 1 mit Strahlenblende 30 schematisch
dargestellt. Ein zu untersuchender Patient 7 ist auf einer
Patientenliege 2 gelagert. Unterhalb der Patientenliege 2 befindet sich
ein Bildempfänger 5 samt
zugehörigem
Streustrahlenraster 16 zur Aufnahme von Röntgenbildern. Die
Patientenliege 2 ist an einem Stativ 3 befestigt. Ebenfalls
am Stativ 3 befestigt ist eine Röntgenstrahlquelle 4.
Die Röntgenstrahlquelle
umfasst eine Röntgenröhre 18 zur
Erzeugung von Röntgenstrahlung sowie
eine (herkömmliche)
Primärblende 17 zur
groben Eingrenzung des Röntgenstrahlbündels 6.
Die Primärblende 17 umfasst
zwei Blendenplatten, die eine im Wesentlichen rechtwinkelige Eingrenzung
ermöglichen.
Nach Durchlaufen der Primärblende 17 wird
das Röntgenstrahlbündel 6 durch
die Lochscheiben 19 und 22, die zusammen eine
Platz sparende und konstruktiv einfache, zweite Strahlenblende bilden,
feiner auf die gewünschte
Kontur eingegrenzt. Dabei können
auch andere als rechteckige Konturen erreicht werden und es ist
eine Vielzahl von Abmessungen der Kontur einstellbar. Die Primärblende 17 und
die zweite, durch die Lochscheiben 19 und 22 gebildete
Blende, bilden gemeinsam die Strahlenblende 30.
-
Die
Röntgenstrahlquelle 4 samt
Strahlenblende 30 wird über
eine Versorgungsleitung 8 mit der erforderlichen Betriebsspannung
sowie Steuersignalen versorgt. Die notwendigen elektrischen Signale
werden durch einen Schaltschrank 9 bereitgestellt, der
neben nicht dargestellten Schaltmitteln zur Erzeugung der Steuersignale
auch einen Hochspannungsgenerator 10 zur Erzeugung der
Röntgenspannung
umfasst, die zum Betrieb der Röntgenröhre 18 erforderlich
ist. Der Schaltschrank 9 wiederum ist über ein Datenkabel 13 mit
einer Steuerungseinrichtung 12 verbunden und wird von dieser
gesteuert. Die Steuerungseinrichtung 12 umfasst ein Anzeigegerät 15,
an dem aktuelle Betriebsdaten und Parametereinstellungen angezeigt
werden können.
Eine Datenverarbeitungseinrichtung 11 dient der Verarbeitung von
Eingaben einer Bedienperson, stellt voreingestellte Röntgenprogramme
für vordefinierte
Aufnahmesituationen zur Verfügung
und erzeugt die Steuersignale für
den Schaltschrank 9. Zusätzlich greift die Datenverarbeitungseinrichtung 11 auf
einen Blendenspeicher 14 zu, der Informationen zur Einstellung der
zweiten, durch die Lochscheiben 19 und 22 gebildeten
Blende umfasst. Genauer umfasst der Blendenspeicher 14 Informationen,
anhand derer nach Vorgabe einer gewünschten Kontur des Röntgenstrahlbündels 6 entweder
durch eine Bedienperson oder durch ein Röntgenprogramm diejenige Einstellung
der jeweiligen Lochscheibe 19, 22 ermitteln lässt, durch
die die vorgegebene Kontur am besten realisierbar ist.
-
In 2 ist
die erste Lochscheibe 19 der zweiten Blende schematisch
in Draufsicht dargestellt. Sie weist einen kreisrunden Umfang auf
und ist in einer zentral angeordneten Achsaufnahme 20 rotierbar
lagerbar. Innerhalb der Strahlenblende 30 kann sie unter
Verwendung der Achsaufnahme 20 auf einfache Art und Weise
installiert werden.
-
Es
ist eine Mehrzahl unterschiedlich geformter und unterschiedlich
großer
Blendenöffnungen 60, 61,
..., 66 vorgesehen, die eine vielfältige Konturierung eines Röntgenstrahlbündels erlauben.
Die Lochscheibe 19 ist aus einem für Röntgenstrahlung undurchlässigem Material,
z.B. Blei oder ein anderes Element mit hoher Atomzahl, gefertigt,
so dass ein passierender Röntgenstrahl
durch die Lochscheibe 19 blockiert wird und nur durch eine
jeweilige Blendenöffnung 60,
..., 66 hindurch treten kann. Dazu muss letztere lediglich
im Röntgenstrahl
positioniert werden.
-
Die
verschiedenen Formen und Größen der Blendenöffnungen 60,
..., 66 sind lediglich schematisch dargestellt. Die runden Öffnungen
können
beispielsweise einen jeweiligen Durchmesser von 10 mm, 14 mm, 18
mm, 19 mm, 20 mm und 21 mm aufweisen; andere Einzelgrößen sind
ebenfalls ohne weiteres realisierbar. Zusätzlich ist eine rechteckförmige Blendenöffnung 66 vorgesehen,
deren Form und Größe derart
an eine Röntgenfilm-Kassette
angepasst ist, dass diese vollständig
durch die anhand dieser Blendenöffnung 66 eingegrenzte
Röntgenstrahlung
belichtet werden kann. Um eine durch Stelleinrichtungen gesteuerte
exakte Positionierung einer jeweiligen Blendenöffnung 60, ..., 66 zu
ermöglichen,
sind am Umfang der Lochscheibe 19 Stellmarkierungen 21, 21', 21'', ... vorgesehen. Die Position einer
jeden Stellmarkierung 21, 21', 21'',
... korreliert dabei mit der Position einer jeweiligen Blendenöffnung 60,
..., 66, d.h., die Stellmarkierungen 21, 21', 21'', ... schließen dieselben Mittelpunktswinkel
bzw. Kreisbögen
ein, wie die Positionen der Blendenöffnungen 60, ..., 66.
Daher korreliert eine bestimmte Position einer jeweiligen Stellmarkierung 21, 21', 21'', ... mit einer bestimmten Position
der jeweils zugehörigen
Blendenöffnung 60,
..., 66. Dies erlaubt die exakte maschinelle Positionierung.
-
In 3 ist
die zweite Lochscheibe 22 schematisch in Draufsicht dargestellt.
Sie ist analog zur vorangehend in 2 beschriebenen
Lochscheibe 19 ausgeführt
und ebenfalls in einer zentralen Achsaufnahme 23 rotierbar
lagerbar. Sie weist eine Mehrzahl an Blendenöffnungen 40, ..., 51 in
unterschiedlichen Größen und
damit im Hinblick auf die jeweilige Position korrelierende Stellmarkierungen 24, 24', 24'', ... auf. Die einzelnen Größen der
Blendenöffnungen 40,
..., 51 sind schematisch dargestellt und können z.B.
Durchmesser von 5 mm bis 16 mm in 1 mm-Schritten und zuzüglich für die größte Blendenöffnung 51 einen
Durchmesser von 30 mm aufweisen.
-
In 4 ist
schematisch in Draufsicht das Zusammenwirken der Lochscheiben 19 und 22 dargestellt,
die in der Strahlenblende 30 in Richtung des Strahlengangs
gegenseitig überlappend
angeordnet sind. Die Lochscheiben 19 und 22 sind
derart im Strahlenbündel
anzuordnen, dass der Mittelpunkt der gegenseitigen Überlappung
beider Scheiben im Mittelpunkt des Strahlenbündels angeordnet ist. In der
in 4 dargestellten Dreh-Stellung ist an dieser Stelle die
Blendenöffnung 60 der
Lochscheibe 19 sowie die Blendenöffnung 40 der Lochscheibe 22 positioniert. Da
die Blendenöffnung 40 den
geringeren Durchmesser hat, gibt sie die Kontur und den Durchmesser des
hindurch tretenden Röntgenstrahlbündels vor. Die
Blendenöffnung 40 ist
daher maßgeblich
für die effektiv
erreichte Blendeneinstellung. Die Blendenöffnungen 41, 42, 43 und 44 der
Lochscheibe 22 weisen in der dargestellten Ausführung der
Lochscheiben ebenfalls kleinere Durchmesser auf, als die Blendenöffnung 60 der
Lochscheibe 19. Daher wären
sie bei konzentrischer Positionierung mit der Blendenöffnung 60 jeweils
bestimmend für
die effektive Blendeneinstellung.
-
In 5 ist
eine Positionierung der Lochscheiben 19 und 22 dargestellt,
bei der im Mittelpunkt der Überlappung
die Blendenöffnung 45 der
Lochscheibe 22 sowie die Blendenöffnung 60 der Lochscheibe 19 angeordnet
ist. Die Blendenöffnung 60 weist
den gegenüber
der Blendenöffnung 45 geringeren
Durchmesser auf und ist daher bestimmend für das hindurch tretende Röntgenstrahlbündel. Die Blendenöffnung 60 stellt
daher die effektive Blendeneinstellung dar.
-
In 6 ist
eine weitere Positionierung der Lochscheiben 19 und 22 dargestellt,
bei der im Mittelpunkt des Röntgenstrahlbündels die
Blendenöffnungen 51 und 64 positioniert
sind. Wegen ihres im Vergleich geringeren Durchmessers, ist die
Blendenöffnung 64 bestimmend
für die
effektive Blendeneinstellung.
-
In 7 ist
eine weitere Positionierung der Lochscheiben 19 und 22 dargestellt,
bei der die Blendenöffnungen 51 und 66 im
Mittelpunkt des Röntgenstrahlbündels positioniert
sind. Die rechteckige Blendenöffnung 66,
deren Kontur und Abmessung beispielsweise auf eine zu belichtende
Röntgenfilm-Kassette
abgestimmt sein kann, ist vollständig innerhalb
des Umfangs der Blendenöffnung 51 angeordnet
und weist insofern geringere Abmessungen als diese auf. Sie ist
daher bestimmend für
die effektive Blendeneinstellung.
-
Aus
den vorangehend beschriebenen 4 bis 7 wird
deutlich, dass durch die gewählte
Verteilung der Blendengrößen auf
die beiden Lochscheiben 19 und 22 sowie durch
deren gegenseitige Überlappung
ein höchst
kompakter Aufbau der dadurch gebildeten Blende erreicht wird, der
gleichzeitig eine hohe Variationsvielfalt der möglichen effektiven Blendeneinstellungen
gewährleistet.
Insbesondere ist die verhältnismäßig dichte
Anordnung der Blendenöffnungen 40,
..., 51, 60, ..., 66 auf den jeweiligen
Lochscheiben 19 und 22 ersichtlich, die die jeweilige Lochscheibenfläche effizient
ausnutzt.
-
Die
Erfindung lässt
sich wie folgt zusammenfassen: Die Erfindung betrifft eine Strahlenblende 30 für eine Röntgeneinrichtung 1 mit
mindestens einem Strahlenbegrenzungsmittel, das beweglich gelagert und
als Lochblende ausgeführt
ist. Gemäß der Erfindung
ist das Strahlenbegrenzungsmittel in einer Ebene senkrecht zu einem
zu begrenzenden Strahlenbündel 6 beweglich
gelagert, und weist eine Mehrzahl unterschiedlich geformter Blendenöffnungen 40 ... 51, 60 ... 66 zur
jeweils unterschiedlich konturierten Begrenzung des Strahlenbündels 6 auf.
Es kann beispielsweise als im wesentlichen rotations symmetrische
Lochscheibe ausgeführt
sein. In einer Weiterbildung der Erfindung sind zwei Strahlenbegrenzungsmittel
umfasst, die in Richtung des zu begrenzenden Strahlenbündels 6 einander überlappend
angeordnet sind.