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Die Erfindung betrifft ein Röntgensystem mit einer Röntgenquelle, einem ersten digitalen Röntgenflachdetektor und einem zweiten digitalen Röntgenflachdetektor gemäß dem Patentanspruch 1.
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Bekannte Röntgensysteme zur Aufnahme von Röntgenbildern eines Untersuchungsobjekts mit einem großflächigen Röntgenflach detektor, insbesondere Angiographiesysteme mit verstellbaren C-Bögen, können Röntgenbilder mit qualitativ hoher Auflösung aufnehmen. Die Grenze der Auflösung wird von der physikalischen Pixelgröße der Pixelmatrix des Röntgenflachdetektors gebildet; danach ist keine weitere Vergrößerung oder Zoom möglich. Zur Aufnahme von Röntgenbildern verschiedener Auflösungen ist es bekannt, den Röntgenflachdetektor in unterschiedlichen Modi auszulesen, jeweils abhängig vom Grad der gewünschten Vergrößerung. Bei Übersichtsaufnahmen werden bis zu 4 × 4 Pixel zu einem einzelnen Punkt zusammengefasst. Bei Vergrößerung wird dies nach und nach reduziert, bis schließlich jeder Pixel einzeln ausgelesen wird. Klinisch ist jedoch eine weitere Vergrößerung wünschenswert, da vor allem auch bei minimal-invasiven Eingriffen kleine anatomische Details von Bedeutung sind. Bei Systemen mit Bildverstärkern kann eine weitere Vergrößerung durch eine Elektronenoptik erzielt werden. Dies ist jedoch für Röntgensysteme mit digitalen Röntgenflachdetektoren nicht möglich.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Röntgensystem bereitzustellen, welches bei Bedarf eine Auflösungsverbesserung bei der Röntgenbildgebung ermöglicht.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Röntgensystem mit einer Röntgenquelle, einem ersten digitalen Röntgenflachdetektor und einem zweiten digitalen Röntgenflachdetektor gemäß dem Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der zugehörigen Unteransprüche.
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Mittels des erfindungsgemäßen Röntgensystems zur Aufnahme von Röntgenbildern eines Untersuchungsobjekts, aufweisend eine Röntgenquelle zur Aussendung einer Röntgenstrahlung und einen gegenüber der Röntgenquelle angeordneten ersten digitalen Röntgenflachdetektor mit einer ersten Sensorfläche und mit einer ersten Pixelauflösung, wobei ein zweiter Röntgenflachdetektor derart an dem Röntgensystem angeordnet ist, dass er jeweils bei Bedarf in eine Aufnahmeposition im Strahlengang der Röntgenquelle und in eine Parkposition außerhalb des Strahlengangs bewegbar ist, und wobei der zweite Röntgenflachdetektor eine zweite Sensorfläche, die kleiner ist als die erste Sensorfläche, und eine zweite Pixelauflösung, die größer ist als die erste Pixelauflösung, aufweist, ist es möglich, eine weitere Vergrößerung von Ausschnitten des Untersuchungsobjekts durch Hinzunahme des zweiten, höher aufgelösten Röntgenflachdetektors zu erzielen. Dadurch kann insbesondere bei interventionellen Eingriffen eine bessere Diagnose durch höherqualitativere Detailaufnahmen durchgeführt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Röntgensystem können Übersichtsaufnahmen sowie bisher übliche Detailaufnahmen weiterhin mit dem ersten, üblichen Röntgenflachdetektor aufgenommen werden und bei Bedarf einer noch höheren Detailschärfe wird der zweite Röntgenflachdetektor in eine gewünschte Aufnahmeposition gebracht und für die Aufnahme von Röntgenbildern verwendet. Anschließend kann der zweite Röntgendetektor wieder in seine Parkposition gebracht und der erste Röntgenflachdetektor für Röntgenbilder verwendet werden.
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Für einen besonders einfachen und schnellen Wechsel des zweiten Röntgenflachdetektors in Parkposition und Aufnahmeposition ist ein Schienensystem an dem Röntgensystem, insbesondere an dem ersten Röntgenflachdetektor, angeordnet, mittels welchem Schienensystem der zweite Röntgenflachdetektor bewegbar ist. Das Schienensystem kann z.B. mehrere parallele und zusätzliche dazu orthogonale Schienen aufweisen. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Röntgenflachdetektor unmittelbar vor dem ersten Röntgenflachdetektor anordbar und in eine Vielzahl von Aufnahmepositionen bewegbar, z.B. mittels des Schienensystems. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der zweite Röntgenflachdetektor parallel zu dem ersten Röntgenflachdetektor an jeder möglichen Stelle Röntgenstrahlung detektieren kann, welche Stelle auch von dem ersten Röntgenflachdetektor abgedeckt ist. So kann zur Vergrößerung von beliebigen Bildausschnitten nach Aufnahme eines Röntgenbildes mit dem ersten Röntgenflachdetektor der zweite Röntgenflachdetektor in eine passende Aufnahmeposition gebracht werden. Das Schienensystem kann hier z.B. eine stufenlose Verfahrbarkeit des zweiten Röntgenflachdetektors parallel zu dem ersten Röntgenflachdetektor vorsehen.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist an dem Röntgensystem, insbesondere im Bereich der Röntgenquelle, ein Kollimator zur Formung der Röntgenstrahlung der Röntgenquelle angeordnet. Der Kollimator kann so ausgebildet sein, dass er den Röntgenstrahl sowohl auf eine beliebige Stelle des ersten Röntgenflachdetektors als auch auf den zweiten Röntgenflachdetektor, sofern dieser eine seiner Aufnahmepositionen einnimmt, kollimiert.
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In vorteilhafter Weise für eine besonders stabile und dennoch flexible Anordnung weist das Röntgensystem einen C-Bogen auf, an welchem die Röntgenquelle und beide Röntgenflachdetektoren angeordnet sind. Insbesondere ist der C-Bogen derart angeordnet, dass er um das Untersuchungsobjekt rotiert werden kann, wobei das Röntgensystem zur Aufnahme von einer Vielzahl von Röntgenbildern während einer Rotation des C-Bogens um das Untersuchungsobjekt ausgebildet ist. Röntgensysteme mit flexibel verstellbaren C-Bögen sind bekannt; mit derartigen Geräten können CT-ähnliche Bewegungen durchgeführt und 3-dimensionale Röntgenbilder von Untersuchungsobjekten erstellt werden. Der C-Bogen kann zum Beispiel an einem Roboterarm gehaltert und auf diese Weise beliebig im Raum verstellbar sein.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Röntgenflachdetektor während der Rotation des C-Bogens in verschiedene Aufnahmepositionen bewegbar. Dies kann auch insbesondere derart zu dem Untersuchungsobjekt durchgeführt werden, so dass immer derselbe Zoombereich des Untersuchungsobjektes aufgenommen wird und dadurch ein 3-dimensionales Röntgenbild des Zoombereichs möglich ist. Die Aufnahmepositionen können dabei sehr schnell gewechselt werden, wofür z.B. eine Ansteuerung der Bewegung mittels einer das Röntgensystem steuernden Systemsteuerungseinheit vorgesehen sein kann.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der erste Röntgenflachdetektor als integrierender Röntgenflachdetektor und der zweite Röntgenflachdetektor als zählender Röntgenflachdetektor ausgebildet. Auf diese Weise können die Vorteile beider Messverfahren genutzt werden. Es kann auch vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass der zweite Röntgenflachdetektor eine höhere Bittiefe aufweist als der erste Röntgenflachdetektor.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Röntgensystem als Angiographie-Röntgensystem ausgebildet. Ein solches Röntgensystem ist besonders geeignet für die Vergrößerung von sehr kleinen Körperstrukturen wie Gefäßen oder Tumoren und kann auch bei interventionellen Eingriffen eingesetzt werden.
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Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert, ohne dass dadurch eine Beschränkung der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele erfolgt. Es zeigen:
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1 eine geometrische Anordnung der Komponenten des erfindungsgemäßen Röntgensystems,
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2 eine Draufsicht einer ersten Aufnahmeposition des zweiten Röntgenflachdetektors in Bezug auf den ersten Röntgenflachdetektor,
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3 eine Draufsicht einer zweiten Aufnahmeposition des zweiten Röntgenflachdetektors in Bezug auf den ersten Röntgenflachdetektor,
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4 eine Draufsicht einer Parkposition des zweiten Röntgenflachdetektors in Bezug auf den ersten Röntgenflachdetektor,
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5 eine Seitenansicht der Anordnung nach 4;
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6 eine Draufsicht mehrerer Kollimatoreinstellungen in Bezug auf den ersten Röntgenflachdetektor und
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7 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Röntgensystems.
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In der 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Röntgensystem mit einem ersten Röntgenflachdetektor 1 und einem zweiten Röntgenflachdetektor 2 in einer Aufnahmeposition, wobei die Sensorfläche des ersten Röntgenflachdetektors parallel zu der Sensorfläche des zweiten Röntgenflachdetektors 2 ist, gezeigt. Der zweite Röntgenflachdetektor 2 ist insbesondere in seiner Sensorfläche kleiner als der erste Röntgenflachdetektor 1 und besitzt eine größere Pixelauflösung, also eine höhere Anzahl von Pixeln pro Fläche, wobei die Pixel kleiner sind. So kann z.B. bei dem ersten Röntgenflachdetektor 1 die Größe der Pixel 150 μm und bei dem zweiten Röntgenflachdetektor 2 die Größe der Pixel 30 μm betragen. Der erste Röntgenflachdetektor kann beispielsweise eine Sensorfläche von 20 × 20 cm2 oder 30 × 40 cm2 aufweisen, wohingegen die Sensorfläche des zweiten Röntgenflachdetektors z.B. ein Viertel oder ein Achtel oder ein Sechzehntel der Sensorfläche des ersten Röntgenflachdetektors beträgt. Zur Untersuchung eines Untersuchungsobjekts 5, z.B. eines Organs oder Körperteils eines Patienten, der auf einer Patientenliege 6 angeordnet ist, weist das Röntgensystem außerdem eine Röntgenquelle 3 und einen Kollimator 4 zur Formung eines von der Röntgenquelle 3 ausgesendeten Röntgenstrahls 13 auf. Der zweite Röntgenflachdetektor 2 ist in Strahlungsrichtung des Röntgenstrahls, also im Strahlengang vor dem ersten Röntgenflachdetektor 1 angeordnet. Angedeutet ist außerdem eine Abtasttrajektorie 7, auf welcher die Röntgendetektoren um das Untersuchungsobjekt herumgeführt werden können, um ein 3-dimensionales Röntgenbild aufzunehmen.
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Ein erfindungsgemäßes Röntgensystem mit einem C-Bogen 12, an welchem die Röntgenquelle 3, der erste Röntgenflachdetektor 1 und der zweite Röntgenflachdetektor 2 angeordnet sind, ist in der 7 gezeigt. Ein derartiges C-Bogensystem, wobei der C-Bogen 12 mittels eines Roboters bewegt werden kann, ist zur Aufnahme einer Vielzahl von Projektionsbildern bei einer Rotation um das Untersuchungsobjekt ausgebildet. Die derartig aufgenommenen Projektionsbilder können anschließend zu einem 3-dimensionalen Röntgenbild rekonstruiert werden. Bei dem erfindungsgemäßen Röntgensystem können sowohl Projektionsbilder, die mittels des ersten Röntgenflachdetektors aufgenommen wurden, als auch solche, die mittels des zweiten Röntgenflachdetektors aufgenommen wurden, rekonstruiert werden.
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Der zweite Röntgenflachdetektor 2 kann einerseits eine Vielzahl von Aufnahmepositionen im Strahlengang des Röntgenstrahls, also vor dem ersten Röntgenflachdetektor 1, einnehmen und andererseits in einer Parkposition außerhalb des Strahlengangs, z.B. seitlich des ersten Röntgenflachdetektors 1 oder in Strahlungsrichtung des Röntgenstrahls hinter diesem, angeordnet werden. Ein schneller Wechsel zwischen Aufnahmeposition und Parkposition sowie zwischen verschiedenen Aufnahmepositionen ist möglich.
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In den 2 und 3 sind in Draufsicht zwei verschiedene Aufnahmepositionen des zweiten Röntgenflachdetektors 2 relativ zu dem ersten Röntgenflachdetektor 1 gezeigt. Der zweite Röntgenflachdetektor 2 kann z.B. mittels eines Schienensystems 8, welches z.B. an dem ersten Röntgenflachdetektor 1 angeordnet ist, bewegt werden. Das Schienensystem kann aus mehreren parallelen und orthogonal dazu angeordneten Schienen gebildet werden. Es können Antriebe zur Bewegung des zweiten Röntgenflachdetektors 2 vorgesehen sein. Das Schienensystem 8 kann auch an dem C-Bogen oder einer anderen Komponente des Röntgensystems angeordnet sein. Der zweite Röntgenflachdetektor 2 ist mittels des Schienensystems 8 in eine Vielzahl von Aufnahmepositionen bewegbar. Hierbei kann jeder mögliche Bereich des Untersuchungsobjekts, welcher von dem ersten Röntgenflachdetektor aufgenommen werden kann, von dem zweiten Röntgenflachdetektor vergrößert dargestellt werden. Der zweite Röntgenflachdetektor ist insbesondere stufenlos über den gesamten Bereich des ersten Röntgenflachdetektors bewegbar, wodurch die Gesamtheit der Aufnahmepositionen gebildet wird.
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In den 4 und 5 ist einmal in Draufsicht (4) und in Seitenansicht (5) die Parkposition des zweiten Röntgenflachdetektors 2 relativ zu dem ersten Röntgenflachdetektor 1 innerhalb des Schienensystems 8 gezeigt, z.B. seitlich außerhalb des Strahlengangs des Röntgenstrahls um 90° umgeklappt. Es sind auch andere Parkpositionen denkbar, z. B. hinter dem ersten Röntgenflachdetektor. Ist der zweite Röntgenflachdetektor in seiner Parkposition angeordnet, können mittels des ersten Röntgenflachdetektors 1 Röntgenbilder aufgenommen werden. Der zweite Röntgenflachdetektor kann in seiner Parkposition arretiert sein. Neben einem Schienensystem sind auch weitere Anordnungen zur Halterung und Bewegung des zweiten Röntgenflachdetektors möglich, z.B. mittels eines kleinen Roboterarms mit mehreren Gelenken, der an dem ersten Röntgenflachdetektor angeordnet ist, oder mittels anderer mechanischer Konstruktionen.
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Durch das erfindungsgemäße Röntgensystem können weit über die Vergrößerung bei bekannten Röntgensystemen hinaus zusätzlich zu Übersichtsaufnahmen Detailaufnahmen von ROIs (Region of Interest) eines Untersuchungsobjekts erstellt werden, indem zwischen einem ersten und einem zweiten Röntgenflachdetektor gewechselt werden kann.
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Um Röntgendosis zu reduzieren und damit eine möglichst geringe Belastung für den Patienten zu erzeugen wird der Kollimator angepasst an den jeweils in Benutzung befindlichen Röntgenflachdetektor eingestellt, um den Röntgenstrahl zu formen. In der 6 sind vier verschiedene angepasste Strahlungsfelder 9 gezeigt, welche mittels des Kollimators aus dem Röntgenstrahl ausgeschnitten werden können. Das Strahlungsfeld 9 kann dabei symmetrisch oder asymmetrisch relativ zu dem ersten Röntgenflachdetektor sein. Da der erste Röntgenflachdetektor in seiner Sensorfläche (und i.A. auch in seinen übrigen Bemaßungen) kleiner als der erste Röntgenflachdetektor ausgebildet ist, wird bei einer Aufnahmeposition des zweiten Röntgenflachdetektors die Kollimation an die Sensorfläche des zweiten Röntgenflachdetektors angepasst. Dabei kann der zweite Röntgenflachdetektor komplett oder auch nur teilweise bestrahlt und die entsprechenden Bilddaten ausgelesen werden.
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Bei einer Rotation des C-Bogens um das Untersuchungsobjekt und gleichzeitiger Aufnahme von Projektionsbildern mittels des zweiten Röntgenflachdetektors in Aufnahmeposition ist eine 3D-Bildgebung mit der hohen Auflösung des zweiten Röntgenflachdetektors möglich. Die Aufnahme kann durch eine gleichzeitige synchrone Verschiebung des hochauflösenden zweiten Röntgenflachdetektors z.B. mittels des Schienensystems auch außerhalb des Rotationszentrums erfolgen. Auch hier kann die Kollimation während des Scans entsprechend angepasst werden. Auf diese Weise können kleine Bereiche in 3D gescannt werden, die bei bekannten Röntgensystemen nicht gescannt werden können, da sonst der Röntgenflachdetektor oder die Röntgenquelle mit dem Patienten kollidieren würden. Die hierzu notwendigen komplexen Bewegungen können mittels einer Systemsteuerungseinheit berechnet und von dieser angesteuert eingestellt werden. Dabei wird das Zentrum des zu scannenden Volumens des Untersuchungsobjekts in jeder Akquisitionsposition auf den ersten Röntgenflachdetektor projiziert. Aus diesen Positionen wird dann eine Abtasttrajektorie berechnet, der die Bewegung des zweiten Röntgenflachdetektors folgt. Weiterhin erlaubt das erfindungsgemäße Röntgensystem sehr variable Vergrößerungseinstellungen, die die bisheriger Röntgensysteme, z.B. Angiographiesysteme, bei weitem übertreffen.
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Neben den bereits beschriebenen Ausführungsformen kann außerdem vorgesehen sein, dass der zweite Röntgenflachdetektor weitere Eigenschaften aufweist, die ihn von dem ersten Röntgenflachdetektor unterscheiden, z.B. eine höhere Bittiefe während der Digitalisierung. Der zweite Röntgenflachdetektor kann auch im Gegensatz zu einem z.B. integrierend ausgebildeten ersten Röntgenflachdetektor als zählender Röntgenflachdetektor ausgebildet sein und/oder zusätzliche energiesensitive Eigenschaften aufweisen, die ihm erlauben, die Energie eines Röntgenquants zu bestimmen. Somit ist eine weitere Steigerung der Bildqualität innerhalb der ROI (Region of Interest) möglich.
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Außerdem können auch bei Verwendung des zweiten Röntgenflachdetektors in einer Aufnahmeposition die Kollimation weiterhin auf den ersten Röntgenflachdetektor gerichtet sein und gleichzeitig Aufnahmen mittels beider Röntgenflachdetektoren aufgenommen werden. Auf diese Weise können z.B. zweidimensionale oder (bei einer Rotation und Rekonstruktion auch) dreidimensionale Röntgenbilder erzeugt werden, bei denen ein größerer Bereich mit herkömmlicher Bildqualität und voller Größe abgebildet ist, wobei in diesen eingebettet ein kleiner Bereich mit sehr hoher Bildqualität ist.
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Die Erfindung lässt sich in folgender Weise kurz zusammenfassen: Für eine besonders flexible Röntgenbildgebung mit einer großen Varianz von Auflösungen ist ein Röntgensystem zur Aufnahme von Röntgenbildern eines Untersuchungsobjekts vorgesehen, aufweisend eine Röntgenquelle zur Aussendung einer Röntgenstrahlung und einen gegenüber der Röntgenquelle angeordneten ersten digitalen Röntgenflachdetektor mit einer ersten Sensorfläche und mit einer ersten Pixelauflösung, wobei ein zweiter Röntgenflachdetektor derart an dem Röntgensystem angeordnet ist, dass er jeweils bei Bedarf in eine Aufnahmeposition im Strahlengang der Röntgenquelle und in eine Parkposition außerhalb des Strahlengangs bewegbar ist, und wobei der zweite Röntgenflachdetektor eine zweite Sensorfläche, die kleiner ist als die erste Sensorfläche, und eine zweite Pixelauflösung, die größer ist als die erste Pixelauflösung, aufweist.
