DE202013100568U1

DE202013100568U1 - Röntgengerät

Info

Publication number: DE202013100568U1
Application number: DE201320100568
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-02-07
Filing date: 2013-02-07
Publication date: 2014-05-08
Anticipated expiration: 2023-02-08

Abstract

Röntgengerät zur Erzeugung eines dreidimensionalen Röntgenbildes, mit einer zu einem zu durchleuchtenden Objekt relativ in einer ersten Bewegungsrichtung bewegbaren ersten Strahlungseinrichtung zur Erzeugung eines ersten Röntgenbildes, wobei die erste Strahlungseinrichtung zur Erzeugung eines ersten Röntgenstrahls mit einem ersten Fokus und eines zweiten Röntgenstrahls mit einem zweiten Fokus hergerichtet ist, wobei der erste Fokus und der zweite Fokus zueinander versetzt angeordnet sind, einer zweiten Strahlungseinrichtung zur Erzeugung eines zweiten Röntgenbildes, wobei die zweite Strahlungseinrichtung zur Erzeugung eines dritten Röntgenstrahls mit einem dritten Fokus und eines vierten Röntgenstrahls mit einem vierten Fokus hergerichtet ist, wobei der dritte Fokus und der vierte Fokus zueinander versetzt angeordnet sind, wobei die erste Strahlungseinrichtung und die zweite Strahlungseinrichtung zur Erzeugung eines stereoskopischen Effekts durch das erste Röntgenbild zusammen mit dem zweiten Röntgenbild zueinander versetzt angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Röntgengerät, insbesondere ein Computertomograph, mit dessen Hilfe ein Objekt, insbesondere ein Kopf und/oder ein Brustbereich eines Menschen, mit Röntgenstrahlen durchleuchtet werden kann, um Röntgenbilder zu erzeugen. Mit Hilfe dieser Röntgenbilder können beispielsweise Erkrankungen und/oder das Risiko von Gesundheitsbeeinträchtigungen festgestellt werden.
Aus EP 2 194 876 B1 ist ein Computertomograph (CT) bekannt, der zwei Röntgenstrahlen mit zueinander beabstandeten Foki emittiert, um ein stereoskopisches Sehen eines durchleuchteten Objekts mit Hilfe der von den beiden Röntgenstrahlen erzeugten Röntgenbilder zu ermöglichen.
Es besteht ein ständiges Bedürfnis die Qualität, insbesondere die Darstellungsgenauigkeit, der Röntgenbilder eines Röntgengeräts zu verbessern.
Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die eine gute die Qualität, insbesondere die Darstellungsgenauigkeit, eines von einem Röntgengerät erzeugbaren Röntgenbilds ermöglicht.
Die Lösung erfolgt erfindungsgemäß durch ein Röntgengerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Erfindungsgemäß ist ein Röntgengerät zur Erzeugung eines dreidimensionalen Röntgenbildes vorgesehen mit einer zu einem zu durchleuchtenden Objekt relativ in einer ersten Bewegungsrichtung bewegbaren ersten Strahlungseinrichtung zur Erzeugung eines ersten Röntgenbildes, wobei die erste Strahlungseinrichtung zur Erzeugung eines ersten Röntgenstrahls mit einem ersten Fokus und eines zweiten Röntgenstrahls mit einem zweiten Fokus hergerichtet ist, wobei der erste Fokus und der zweite Fokus zueinander versetzt angeordnet sind, einer zweiten Strahlungseinrichtung zur Erzeugung eines zweiten Röntgenbildes, wobei die zweite Strahlungseinrichtung zur Erzeugung eines dritten Röntgenstrahls mit einem dritten Fokus und eines vierten Röntgenstrahls mit einem vierten Fokus hergerichtet ist, wobei der dritte Fokus und der vierte Fokus zueinander versetzt angeordnet sind, wobei die erste Strahlungseinrichtung und die zweite Strahlungseinrichtung zur Erzeugung eines stereoskopischen Effekts durch das erste Röntgenbild zusammen mit dem zweiten Röntgenbild zueinander versetzt angeordnet sind.
Das zu durchleuchtende Objekt ist insbesondere ein biologisches Objekt, insbesondere ein Kopf und/oder ein anderer Körperbereich eines biologischen Objekts, insbesondere eines Menschen. Durch einen leichten Versatz des ersten Fokus zum zweiten Fokus kann die Auflösung des von der ersten Strahlungseinrichtung erzeugten ersten Röntgenbilds verbessert werden. Insbesondere kann die Auflösung sogar besser als die flächige Erstreckung eines einzelnen Detektorelements einer Detektoreinrichtung zur Detektion von den zu durchleuchtenden Körper durchdringenden Röntgenstrahlen sein. Hierzu können beispielsweise die Signale der Detektorelemente zu einem Zeitpunkt detektiert werden, wenn nur der erste Röntgenstrahl abgegeben wird und zu einem Zeitpunkt, wenn nur der zweite Röntgenstrahl abgegeben wird, um aus den zu den verschiedenen Zeitpunkten erhaltenen Signalen Zwischenwerte interpolieren zu können, insbesondere vergleichbar zu einer auf dem Nyquist-Shannon-Theorem basierenden Signalabtastung. Entsprechend kann eine vergleichbar hohe Auflösung für die zweite Strahlungseinrichtung mit Hilfe des dritten Fokus und des vierten Fokus erreicht werden. Beispielsweise kann die erste Strahlungseinrichtung und/oder die zweite Strahlungseinrichtung eine Auflösung von 0,25 mm ± 0,04 mm bereitstellen. Mit Hilfe der ersten Strahlungseinrichtung und der zweiten Strahlungseinrichtung ist es möglich einen bestimmten zu durchleuchtenden Bereich eines Objekts von unterschiedlichen Positionen aus zu bestrahlen, wodurch sich für das erste Röntgenbild und das zweite Röntgenbild unterschiedliche Ansichtsperspektiven und/oder Blickrichtungen ergeben, so dass es möglich ist aus diesen Röntgenbildern eine stereoskopische Darstellung des durchleuchteten Bereichs zu erreichen. Beispielsweise können die beiden Röntgenbilder gleichzeitig unter Anwendung der Blicktechnik des Parallelblicks und/oder Kreuzblicks betrachtet werden, um einen stereoskopischen Effekt zu erreichen. Vorzugsweise werden die Röntgenbilder in einer Auswerteeinheit verarbeitet und eine computergenerierte dreidimensional wiedergebbare Darstellung erzeugt, die beispielsweise computerunterstützt gedreht, für verschiedene Zwecke eingefärbt und anderweitig manipuliert werden kann. Durch die zwei Strahlungseinrichtungen mit jeweils zwei Foki ist dadurch eine gute die Qualität, insbesondere der Darstellungsgenauigkeit, eines von einem Röntgengerät erzeugbaren Röntgenbilds ermöglicht, die beispielsweise eine stereoskopische Darstellung von sehr kleinen und sehr dünnen blutführenden anatomischen Strukturen eines biologischen Objekts, insbesondere Gefäßen eines Organs dieses Objekts, beispielsweise einer Arterie eines Hirns oder Herzens, ermöglicht, wodurch vor allem aber nicht nur eine vollständig oder teilweise verschlossene Hirnarterie schneller und leichter erkannt werden kann. Dies ermöglicht vor allem aber nicht nur eine frühzeitige und sichere Diagnose eines Schlaganfalls, eines Herzinfarktes beziehungsweise eines Herzinfarktrisikos und/oder einer Durchblutungsstörung eines anderen Organs eines biologischen Objekts.
Vorzugsweise erfolgt eine Lagerung mehrerer beweglicher Teile des Röntgengeräts, insbesondere in einer Gantry, berührungsfrei. Ein anderenfalls vorgesehenes Kugellager oder Öl-Kugellager kann insbesondere durch eine elektromagnetische Lagerung ersetzt sein.
Insbesondere kann ein großer Teil der Geräteelektronik des Röntgengeräts auf einem beweglichen, beispielsweise mit der ersten Strahlungseinrichtung gekoppelten, Teil des Röntgengerätes montiert sein, so dass die Übertragung aufgezeichneter Bildrohdaten auf einen externen Rechner, der aus Bildrohdaten einzelnen Bilder berechnet, entfallen kann. Vorzugsweise ist vorgesehen die Bildrohdaten die einzelnen Bilder in einer mitbewegten Auswerteeinheit auszuwerten und fertige Bilder zu berechnen, die auf einem Auswertemonitor übertragen werden können. Dadurch kann die zu übertragende Datenmenge reduziert werden. Insbesondere können JPEG-Files statt manipulierbare Dicom-Files übertragen werden.
Der erste Röntgenstrahl und der zweite Röntgenstrahl weisen insbesondere im Wesentlichen die gleiche Wellenlängen und/oder die gleiche Intensität auf, können aber zur Verbesserung der Bildqualität bei Betrieb des Röntgengerätes im zeitgleichen CT-/DSA-Modus eine unterschiedliche Wellenlänge oder Intensität aufweisen. Der dritte Röntgenstrahl und der vierte Röntgenstrahl weisen insbesondere im Wesentlichen die gleiche Wellenlängen und/oder die gleiche Intensität auf, können aber zur Verbesserung der Bildqualität bei Betrieb des Röntgengerätes im zeitgleichen CT-/DSA-Modus eine unterschiedliche Wellenlänge oder Intensität aufweisen. Vorzugsweise weisen der erste Röntgenstrahl, der zweite Röntgenstrahl, der dritte Röntgenstrahl und der vierte Röntgenstrahl im Wesentlichen die gleiche Wellenlängen und/oder die gleiche Intensität auf, können aber zur Verbesserung der Bildqualität bei Betrieb des Röntgengerätes im zeitgleichen CT-/DSA-Modus eine unterschiedliche Wellenlänge oder Intensität aufweisen. Der erste Röntgenstrahl und der zweite Röntgenstrahl werden aus der ersten Strahlungseinrichtung emittiert und vorzugsweise innerhalb der ersten Strahlungseinrichtung erstmalig generiert. Der dritte Röntgenstrahl und der vierte Röntgenstrahl werden aus der zweiten Strahlungseinrichtung emittiert und vorzugsweise innerhalb der zweiten Strahlungseinrichtung erstmalig generiert. Die Wellenlänge der Röntgenstrahlen liegt insbesondere zwischen 10^–8 m und 10^–12 m. Die Röntgenstrahlen weisen insbesondere eine Photonenenergie von 100 eV bis 5 MeV auf, vorzugsweise eine bei der Bildgebung biologischer Objekte verwendeten Photonenenrgie von 50 keV bis 150 keV. Die Röntgenstrahlen können insbesondere im Wesentlichen strahlförmig mit einem im Wesentlichen linienförmigen Verlauf ausgestaltet sein, so dass das von dem Röntgenstrahl überstrichene Volumen im Wesentlichen zylindrisch ausgestaltet ist. Es ist aber auch möglich, dass die Röntgenstrahlen auffächern und das von dem Röntgenstrahl überstrichene Volumen im Wesentlichen kegelig oder konusförmig ausgestaltet ist. Als Fokus des jeweiligen Röntgenstrahls wird diejenige Stelle im Strahlengang des Röntgenstrahls verstanden, an dem die Erstreckung des Röntgenstrahls quer zur Strahlungsrichtung des Röntgenstrahls entlang des Strahlengangs minimal ist.
Die Röntgenstrahlen, die das zu durchleuchtende Objekt transmittiert haben, können von einer Detektoreinrichtung zur Erzeugung eines Röntgenbildes erfasst werden. Hierbei kann beispielsweise ein für Röntgenstrahlen empfindlicher Film belichtet werden. Besonders bevorzugt weist die Detektoreinrichtung Detektorelemente und/oder ein flächiges Festkörperelement auf, die von den auftreffenden Röntgenstrahlen angeregt werden können und dadurch ein messbares Signal liefern können. Diese Signale können innerhalb der Detektoreinrichtung oder in einer separaten Auswerteeinrichtung verarbeitet werden, um beispielsweise ein computerunterstütztes digital codiertes Röntgenbild zu erzeugen. Insbesondere können mehrere Röntgenbilder computerunterstützt miteinander kombiniert werden, insbesondere um ein dreidimensionales Röntgenbild des durchleuchteten Teilbereichs des zu durchleuchtenden Objekts zu berechnen. Die Datenübertragung der Detektoreinrichtung mit anderen Baueinheiten, insbesondere der Auswerteeinrichtung und/oder einem Bildschirm, kann vorzugsweise berührungslos, insbesondere elektromagnetisch, beispielsweise nach dem WLAN- und/oder Bluetooth-Standard, erfolgen.
Die erste und/oder die zweite Strahlungseinrichtung sind insbesondere hinter einer schützenden Verkleidung angeordnet, so dass ein direkter Kontakt zwischen der Strahlungseinrichtung und dem zu durchleuchtenden Objekt vermieden ist. Gegebenenfalls kann die Verkleidung mindestens eine Durchlassöffnung für das Hindurchtreten eines, mehrere oder aller Röntgenstrahlen aufweisen.
Insbesondere ist eine mehrere Detektorelemente aufweisende zur ersten Strahlungseinrichtung und/oder zur zweiten Strahlungseinrichtung gegenüberliegend angeordnete Detektoreinrichtung zur Detektion der das zu durchleuchtenden Objekts durchdringen Röntgenstrahlen vorgesehen, wobei das jeweilige Detektorelement in Richtung eines Versatzes s₁ des ersten Fokus zum zweiten Fokus eine durchschnittliche Erstreckung d₁ aufweist und 0,01 ≤ s₁/d₁ ≤ 0,75, insbesondere 0,05 ≤ s₁/d₁ ≤ 0,5, vorzugsweise 0,10 ≤ s₁/d₁ ≤ 0,25 und besonders bevorzugt s₁/d₁ = 0,125 ± 0,010 gilt, und/oder das jeweilige Detektorelement in Richtung eines Versatzes s₂ des dritten Fokus zum vierten Fokus eine durchschnittliche Erstreckung d₂ aufweist und 0,01 ≤ s₂/d₂ ≤ 0,75, insbesondere 0,05 ≤ s₂/d₂ ≤ 0,5, vorzugsweise 0,10 ≤ s₂/d₂ ≤ 0,25 und besonders bevorzugt s₂/d₂ = 0,125 ± 0,010 gilt. Dadurch können der erste Fokus und der zweite Fokus auf das selbe Detektorelement auftreffen, wobei durch den im Vergleich zur Erstreckung des Detektorelements leichten Versatz der Foki der Energieeintrag des ersten Röntgenstrahls von dem Energieeintrag des zweiten Röntgenstrahls in dieses Detektorelement abweichen kann, wenn bei dem durchleuchteten Objekt im von dem ersten Röntgenstrahl und dem zweiten Röntgenstrahl durchleuchteten Bereich ein Kontrastunterschied vorliegt. Dies ermöglicht es aus den von dem Detektorelement erhaltenen Signalen ein Röntgenbild zu berechnen, das einen erhöhten Kontrast und/oder eine erhöhte Schärfe des abgebildeten Objekts aufweist. Diese Methode wird nachfolgend als dual-spot-Methodik bezeichnet. Entsprechendes gilt für das von der zweiten Strahlungseinrichtung erzeugte zweite Röntgenbild.
Vorzugsweise ist die erste Strahlungseinrichtung zur Erzeugung eines fünften Röntgenstrahls mit einem fünften Fokus und/oder eines sechsten Röntgenstrahls mit einem sechsten Fokus hergerichtet, wobei der fünfte Fokus und/oder der sechste Fokus in einer Richtung rechtwinkelig zu einem Versatz des ersten Fokus zum zweiten Fokus um einen Versatz d₃ versetzt ist und 0,1 ≤ s₁/d₃ ≤ 0,9, insbesondere 0,3 ≤ s₁/d₃ ≤ 0,7 und vorzugsweise s₁/d₃ = 0,5 ± 0,05 gilt, und/oder die zweite Strahlungseinrichtung zur Erzeugung eines siebten Röntgenstrahls mit einem siebten Fokus und/oder eines achten Röntgenstrahls mit einem achten Fokus hergerichtet ist, wobei der siebte Fokus und/oder der achte Fokus in einer Richtung rechtwinkelig zu einem Versatz des dritten Fokus zum vierten Fokus um einen Versatz d₄ versetzt ist, und 0,1 ≤ s₂/d₄ ≤ 0,9, insbesondere 0,3 ≤ s₂/d₄ ≤ 0,7 und vorzugsweise s₂/d₄ = 0,5 ± 0,05 gilt. Dies ermöglicht eine erhöhte Auflösung entsprechend der dual-spot-Methodik in zwei unterschiedliche, insbesondere kartesische, Koordinatenrichtungen für die erste Strahlungseinrichtung und/oder die zweite Strahlungseinrichtung. Die räumliche Auflösung und/oder der Kontrast der so erhältlichen, insbesondere dreidimensionalen, Röntgenbilder kann dadurch verbessert werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Wellenlänge des vierten und fünften Röntgenstrahls von der Wellenlänge des ersten und zweiten Röntgenstrahls und/oder die Wellenlänge des sechsten und siebten Röntgenstrahls von der Wellenlänge des dritten und vierten Röntgenstrahls abweichen, insbesondere in der Art der Doppelröntgen-Absorptiometrie.
Besonders bevorzugt sind der erste Fokus und der zweite Fokus und/oder der dritte Fokus und der vierte Fokus in Richtung der ersten Bewegungsrichtung zueinander versetzt. Beispielsweise ist die erste Strahlungseinrichtung und/oder die zweite Strahlungseinrichtung entlang eines geschlossenen Rings um das zu durchleuchtende Objekt bewegbar, wie dies von Computertographen (CT) bekannt ist, so dass die dual-spot-Methodik mit Hilfe des ersten Fokus und des zweiten Fokus in Umfangsrichtung angewendet werden kann. Eine genaue Abbildung des zu durchleuchtenden Objekts kann dadurch entlang eine beabsichtigten Untersuchungslinie vorgenommen werden, während eine Auflösung quer zur ersten Bewegungsrichtung durch den Abstand benachbarter Untersuchungslinien beeinflusst werden kann.
Insbesondere ist der dritte Fokus und/oder der vierte Fokus zum ersten Fokus und/oder zum zweiten Fokus um einen Abstand a beabstandet, wobei 3 cm ≤ a ≤ 10 cm, insbesondere 4 cm ≤ a ≤ 8 cm, vorzugsweise 5 cm ≤ a ≤ 7 cm und besonders bevorzugt a = 6 cm ± 0,5 cm gilt. Ein derartiger Abstand kann im Wesentlichen dem Augenabstand menschlicher Augen eines Erwachsenen entsprechen, wodurch auch bei nicht weiterverarbeiteten Röntgenbildern ein stereoskopischer Effekt bei der Betrachtung der Röntgenbilder erreicht werden kann.
Vorzugsweise ist ein Antrieb zur Bewegung, insbesondere Rotation, der ersten Strahlungseinrichtung entlang der ersten Bewegungsrichtung um das zu durchleuchtende Objekt, insbesondere mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit, vorgesehen, wobei eine Steuereinrichtung zur Aufzeichnung des ersten Röntgenbilds und des zweiten Röntgenbilds während der Bewegung der ersten Strahlungseinrichtung vorgesehen ist. Dadurch wird für die Aufzeichnung eines Röntgenbilds die erste Strahlungseinrichtung nicht angehalten, sondern weiterbewegt. Dies ermöglicht es besonders schnell viele Messpunkte zu durchleuchten ohne diese Messpunkte einzeln anfahren zu müssen. Ungenauigkeiten durch zwischen zwei Anfertigungen eines Röntgenbilds zwischenzeitlich eingetretene Veränderungen beim zu durchleuchtenden Objekt können dadurch reduziert werden, wodurch die Genauigkeit verbessert ist.
Besonders bevorzugt weist die erste Steuereinrichtung eine Kompensationsvorrichtung zur Bewegung des ersten Fokus und des zweiten Fokus entgegen der ersten Bewegungsrichtung während der Aufzeichnung des Röntgenbilds auf. Beispielsweise kann die Kompensationsvorrichtung die Winkelstellung eines Spiegels variieren, üben den der erste Röntgenstrahl und/oder der zweite Röntgenstrahl auf das zu durchleuchtende Objekt gelenkt wird. Während der Anfertigung eines Röntgenbilds kann der ersten Röntgenstrahl und/oder der zweite Röntgenstrahl im Wesentlichen ortsfest zum durchleuchteten Objekt sein, während die erste Strahlungseinrichtung eine Relativbewegung zum zu durchleuchtenden Objekt ausführt. Ungenauigkeiten durch eine Bewegungsunschärfe der Röntgenstrahlen während der Erzeugung eines Röntgenbilds können dadurch vermieden werden. Gleichzeitig ist es nicht erforderlich hierfür die träge Masse der ersten Strahlungseinrichtung abzubremsen und zu beschleunigen.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die erste Bewegungsrichtung in Umfangsrichtung weist und die erste Strahlungseinrichtung entlang einer insbesondere geschlossenen Kreisbahn, vorzugsweise über mehr als 360° bewegbar ist, wobei insbesondere ein Durchmesser D der Kreisbahn 40 cm ≤ D ≤ 150 cm, vorzugsweise 60 cm ≤ D ≤ 100 cm und besonders bevorzugt D = 70 cm ± 5 cm oder D = 90 cm ± 5 cm beträgt. Die Bewegung erfolgt insbesondere in Form einer kontinuierlichen Rotation. Dadurch kann die erste Strahlungseinrichtung insbesondere einen biologischen, vorzugsweise menschlichen Körper umkreisen, um beispielsweise einem spiralförmigen Pfad und/oder mehreren in axialer Richtung zueinander beabstandeten geschlossenen Kreisbahnen zu folgen. Dadurch kann ein dreidimensionales zu durchleuchtendes Objekt entlang mehrerer Schichten durchleuchtet werden, um auch ein größeres Volumen mit einer hohen Genauigkeit abzutasten und zu einem dreidimensionalen Abbild mit einer hohen Auflösung und einem hohen Kontrast zusammenzusetzen.
Vorzugsweise ist die erste Strahlungseinrichtung in einer Längsrichtung quer zur ersten Bewegungsrichtung kontinuierlich und/oder abschnittsweise bewegbar. Eine kontinuierliche Bewegung quer zur ersten Bewegungsrichtung ermöglichte insbesondere eine spiralförmige Abtastung des zu durchleuchtenden Körpers. Eine abschnittsweise Bewegung quer zur ersten Bewegungsrichtung ermöglichte insbesondere eine Abtastung des zu durchleuchtenden Körpers in mehreren Schichten, die vorzugsweise zueinander im Wesentlichen parallel sind.
Besonders bevorzugt ist die zweite Strahlungseinrichtung mit der ersten Strahlungseinrichtung bewegungsgekoppelt, insbesondere bewegungsfest verbunden. Die zweite Strahlungseinrichtung kann dadurch einen konstanten und/oder unveränderlichen Abstand zur ersten Strahlungseinrichtung ausweisen, so dass es nicht erforderlich ist die Bewegung der zweiten Strahlungseinrichtung mit der Bewegung der ersten Bewegungseinrichtung gesondert zu synchronisieren. Insbesondere kann für die Bewegung beider Strahlungseinrichtungen ein gemeinsamer Antrieb verwendet werden. Gegebenenfalls kann die Relativlage der zweiten Strahlungseinrichtung zur ersten Strahlungseinrichtung verändert, insbesondere justiert werden, beispielsweise um das Röntgengerät für unterschiedliche Anforderungsprofile anpassen zu können.
Insbesondere sind der erste Röntgenstrahl, der zweite Röntgenstrahl, der dritte Röntgenstrahl und der vierte Röntgenstrahl derart ausgerichtet, dass sie sich in einem Teilbereich des zu durchleuchtenden Objekts zumindest teilweise kreuzen. Der erste Röntgenstrahl, der zweite Röntgenstrahl, der dritte Röntgenstrahl und der vierte Röntgenstrahl weisen jeweils in der Regel eine von einem mathematischen Punkt abweichende zweidimensionale Querschnittsfläche auf, wobei die jeweiligen Querschnittsflächen sich in dem Teilbereich des zu durchleuchtenden Objekts zumindest teilweise überlappen und/oder durchdringen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die erreichbare Auflösung und/oder der erreichbare stereoskopische Effekt in einem genau definierten vergleichsweise engen Bereich des zu durchleuchtenden Objekts stattfindet und die erzeugbaren Röntgenbilder zur dreidimensionalen Darstellung eines im Wesentlichen zeitgleich durchleuchteten Bereichs miteinander kombiniert werden können. Beispielsweise ist es möglich, dass der erste Röntgenstrahl und der zweite Röntgenstrahl eine Ebene definieren, welche von dem dritten Röntgenstrahl und dem vierten Röntgenstrahl beispielsweise entlang einer Linie, überstrichen wird und/oder umgekehrt. Dies ermöglicht es aus den erhaltenen Röntgenbildern, insbesondere graphisch und/oder optisch darstellbare, Aussagen über die Beschaffenheit des durchleuchteten Objekts entlang des Strahlengangs des ersten und/oder zweiten Röntgenstrahls zu ermitteln.
Vorzugsweise ist eine mehrere Detektorelemente aufweisende zur ersten Strahlungseinrichtung und/oder zur zweiten Strahlungseinrichtung gegenüberliegend angeordnete Detektoreinrichtung zur Detektion der das zu durchleuchtenden Objekts durchdringen Röntgenstrahlen vorgesehen, wobei das jeweilige Detektorelement eine im Wesentlichen rechteckige, vorzugsweise quadratische, zur ersten Strahlungseinrichtung und/oder zur zweiten Strahlungseinrichtung weisende Detektorfläche A aufweist, wobei insbesondere die Detektorelementfläche 0,10 mm² ≤ A ≤ 1,00 mm², vorzugsweise 0,15 mm² ≤ A ≤ 0,75 mm² und besonders bevorzugt 0,25 mm² ≤ A ≤ 0,50 mm² beträgt. Die Detektorelemente sind dadurch vergleichsweise klein aufgebaut, wodurch sich bereits durch die Dimensionierung der Detektorelemente eine hohe Auflösung ergibt, die durch die dual-spot-Methodik soweit verbessert werden kann, dass auch besonders kleine biologische Strukturen, insbesondere Herz- oder Hirnarterien, dreidimensional dargestellt werden können.
Besonders bevorzugt ist eine mehrere Detektorelemente aufweisende zur ersten Strahlungseinrichtung und/oder zur zweiten Strahlungseinrichtung gegenüberliegend angeordnete Detektoreinrichtung zur Detektion der das zu durchleuchtenden Objekts durchdringen Röntgenstrahlen vorgesehen, wobei die Detektorelemente in nebeneinander liegende Linien hintereinander angeordnet sind und in Richtung der hintereinander angeordneten Detektorelemente eine Detektorbreite b aufweisen, wobei nebeneinander angeordnete Linien in Richtung der hintereinander angeordneten Detektorelemente um eine Strecke t versetzt angeordnet sind, wobei insbesondere 0,10 ≤ t/b ≤ 0,90, vorzugsweise 0,20 ≤ t/b ≤ 0,80, weiter bevorzugt 0,33 ≤ t/b ≤ 0,66 und besonders bevorzugt t/b = 0,50 ± 0,05 gilt. Die Randkanten der einzelnen Detektorelemente ergänzen sich dadurch nicht zu einer durchgehenden Linie, so dass insbesondere Kreuzungspunkte, an denen vier benachbarte Detektorelemente aneinander stoßen vermieden sind. Stattdessen ist es möglich, dass nur maximal drei Detektorelemente in einem Kreuzungspunkt aneinander stoßen. Die Größe dieses Kreuzungspunkts kann dadurch etwas geringer ausfallen, so dass ein durch den Kreuzungspunkt verursachter blinder Fleck verringert ist. Die Auflösung und Genauigkeit des von der Detektoreinrichtung erzeugbaren Röntgenbilds ist dadurch verbessert.
Insbesondere ist eine Detektoreinrichtung zur Detektion der das zu durchleuchtenden Objekts durchdringen Röntgenstrahlen vorgesehen, wobei die Detektoreinrichtung eine zur ersten Strahlungseinrichtung und/oder zur zweiten Strahlungseinrichtung weisende, insbesondere im Wesentlichen kugelschalenförmig und/oder segmentförmig und/oder flächenförmig ausgestaltete, Detektorfläche A_ges von 50 mm² ≤ A_ges ≤ 2000 mm², insbesondere 250 mm² ≤ A_ges ≤ 1500 mm², vorzugsweise 500 mm² ≤ A_ges ≤ 1000 mm² und besonders bevorzugt 800 mm² ≤ A_ges ≤ 900 mm² aufweist. Die Detektorfläche ist dadurch insbesondere groß genug gleichzeitig die Röntgenstrahlen der ersten Strahlungseinrichtung und der zweiten Strahlungseinrichtung detektieren zu können. Durch die kugelschalenförmige, segment- oder flächenförmige Ausgestaltung kann erreicht werden, dass alle Röntgenstrahlen, die entlang eines gedachten Kreisbogens und/oder entlang einer gedachten Kugelschale emittiert werden, im Wesentlichen die gleiche Strecke zurücklegen bis sie auf die Detektoreinrichtung auftreffen. Ein unterschiedlich starkes Auffächern des jeweiligen Röntgenstrahls kann dadurch vermieden werden, so dass insbesondere perspektivische Verzerrungen vermieden werden können. Dadurch ist es nicht erforderlich eine perspektivische Verzerrung nachträglich durch mathematische Bildbearbeitungsverfahren herauszurechnen, wodurch beispielsweise Berechnungsungenauigkeiten, beispielsweise infolge mathematischer numerischer Berechnungsverfahren und/oder Rundungsfehler, reduziert werden können.
Vorzugsweise ist ein Aufnahmetisch zur Positionierung des zu durchleuchtenden Objekts vorgesehen, wobei der Aufnahmetisch relativ zur ersten Bewegungsrichtung der ersten Strahlungseinrichtung, vorzugsweise in zwei oder drei zueinander orthogonale Richtungen, linear bewegbar und/oder, vorzugsweise in zwei oder drei zueinander orthogonale Drehrichtungen, verkippbar ist, wobei insbesondere mindestens eine definierte, vorzugsweise zwischenzeitlich gespeicherte, Position und/oder Lage des Aufnahmetisch ansteuerbar ist. Mit Hilfe des bewegbaren Aufnahmetischs kann eine geeignete Relativlage des zu durchleuchtenden Objekts, insbesondere eines besonders interessierenden Teilbereichs des Objekts, geeignet positioniert werden und/oder während der Anfertigung mehrerer Röntgenbilder zu verschiedenen Zeitpunkten geeignet relativ zu den Strahlungseinrichtungen bewegt werden.
Besonders bevorzugt sind der dem ersten Fokus zugeordnete erste Röntgenstrahl und der dem zweiten Fokus zugeordnete zweite Röntgenstrahl durch Aufteilen eines aus einer einzelnen Strahlenquelle stammenden Röntgenstahls erzeugbar. Dies ermöglicht es nur genau eine Strahlenquelle für den ersten Röntgenstrahl und den zweiten Röntgenstrahl vorzusehen, wodurch die Anzahl der Strahlenquellen und der dafür erforderliche Bauraum reduziert werden kann. Hierzu können beispielsweise die von einer Kathodenröhre emittierten Elektronen in zwei verschiedene Richtungen, beispielsweise magnetisch, abgelenkt werden, so dass die Elektronen an zwei verschiedenen Stellen auf einer Anode auftreffen, um den ersten Röntgenstrahl und den zweiten Röntgenstrahl zu erzeugen. Entsprechend ist es möglich mehr als zwei Röntgenstrahlen zu erzeugen. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich die Röntgenstrahlung in nur genau einem Bereich der Anode zu erzeugen und erst nach der Entstehung der Röntgenstrahlung die Röntgenstrahlung beispielsweise mit Hilfe von Blenden und/oder Spiegeln in zwei oder mehr Röntgenstrahlen aufzuteilen. Die zweite Strahlungseinrichtung kann entsprechend wie anhand der ersten Strahlungseinrichtung erläutert ausgestaltet sein.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Erzeugung eines dreidimensionalen Röntgenbilds, bei dem ein insbesondere wie vorstehend beschriebenes aus- und weitergebildetes Röntgengerät verwendet wird, wobei ein erster Röntgenstrahl mit einem ersten Fokus und ein zweiter Röntgenstrahl mit einem zum ersten Fokus versetzten zweiten Fokus ein zu durchleuchtendes Objekt zur Erzeugung eines ersten Röntgenbilds durchstrahlt, ein dritter Röntgenstrahl mit einem dritten Fokus und ein vierter Röntgenstrahl mit einem zum dritten Fokus versetzten vierten Fokus das zu durchleuchtendes Objekt zur Erzeugung eines zweiten Röntgenbilds durchstrahlt und das erste Röntgenbild und das zweite Röntgenbild zur Erzeugung eines stereoskopischen Effekts miteinander kombiniert werden. Das Verfahren kann insbesondere wie vorstehend anhand des Röntgengeräts erläutert aus- und weitergebildet sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2194876 B1 [0002]

Claims

Röntgengerät zur Erzeugung eines dreidimensionalen Röntgenbildes, mit einer zu einem zu durchleuchtenden Objekt relativ in einer ersten Bewegungsrichtung bewegbaren ersten Strahlungseinrichtung zur Erzeugung eines ersten Röntgenbildes, wobei die erste Strahlungseinrichtung zur Erzeugung eines ersten Röntgenstrahls mit einem ersten Fokus und eines zweiten Röntgenstrahls mit einem zweiten Fokus hergerichtet ist, wobei der erste Fokus und der zweite Fokus zueinander versetzt angeordnet sind, einer zweiten Strahlungseinrichtung zur Erzeugung eines zweiten Röntgenbildes, wobei die zweite Strahlungseinrichtung zur Erzeugung eines dritten Röntgenstrahls mit einem dritten Fokus und eines vierten Röntgenstrahls mit einem vierten Fokus hergerichtet ist, wobei der dritte Fokus und der vierte Fokus zueinander versetzt angeordnet sind, wobei die erste Strahlungseinrichtung und die zweite Strahlungseinrichtung zur Erzeugung eines stereoskopischen Effekts durch das erste Röntgenbild zusammen mit dem zweiten Röntgenbild zueinander versetzt angeordnet sind.
Röntgengerät nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrere Detektorelemente aufweisende zur ersten Strahlungseinrichtung und/oder zur zweiten Strahlungseinrichtung gegenüberliegend angeordnete Detektoreinrichtung zur Detektion der das zu durchleuchtenden Objekts durchdringen Röntgenstrahlen vorgesehen ist, wobei das jeweilige Detektorelement in Richtung eines Versatzes s₁ des ersten Fokus zum zweiten Fokus eine durchschnittliche Erstreckung d₁ aufweist und 0,01 ≤ s₁/d₁ ≤ 0,75, insbesondere 0,05 ≤ s₁/d₁ ≤ 0,5, vorzugsweise 0,10 ≤ s₁/d₁ ≤ 0,25 und besonders bevorzugt s₁/d₁ = 0,125 ± 0,010 gilt, und/oder das jeweilige Detektorelement in Richtung eines Versatzes s₂ des dritten Fokus zum vierten Fokus eine durchschnittliche Erstreckung d₂ aufweist und 0,01 ≤ s₂/d₂ ≤ 0,75, insbesondere 0,05 ≤ s₂/d₂ ≤ 0,5, vorzugsweise 0,10 ≤ s₂/d₂ ≤ 0,25 und besonders bevorzugt s₂/d₂ = 0,125 ± 0,010 gilt.
Röntgengerät nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Strahlungseinrichtung zur Erzeugung eines fünften Röntgenstrahls mit einem fünften Fokus und/oder eines sechsten Röntgenstrahls mit einem sechsten Fokus hergerichtet ist, wobei der fünfte Fokus und/oder der sechste Fokus in einer Richtung rechtwinkelig zu einem Versatz des ersten Fokus zum zweiten Fokus um einen Versatz d₃ versetzt ist und 0,1 ≤ s₁/d₃ ≤ 0,9, insbesondere 0,3 ≤ s₁/d₃ ≤ 0,7 und vorzugsweise s₁/d₃ = 0,5 ± 0,05 gilt, und/oder die zweite Strahlungseinrichtung zur Erzeugung eines siebten Röntgenstrahls mit einem siebten Fokus und/oder eines achten Röntgenstrahls mit einem achten Fokus hergerichtet ist, wobei der siebte Fokus und/oder der achte Fokus in einer Richtung rechtwinkelig zu einem Versatz des dritten Fokus zum vierten Fokus um einen Versatz d₄ versetzt ist, und 0,1 ≤ s₂/d₄ ≤ 0,9, insbesondere 0,3 ≤ s₂/d₄ ≤ 0,7 und vorzugsweise s₂/d₄ = 0,5 ± 0,05 gilt.
Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fokus und der zweite Fokus und/oder der dritte Fokus und der vierte Fokus in Richtung der ersten Bewegungsrichtung zueinander versetzt sind.
Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Fokus und/oder der vierte Fokus zum ersten Fokus und/oder zum zweiten Fokus um einen Abstand a beabstandet ist, wobei 3 cm ≤ a ≤ 10 cm, insbesondere 4 cm ≤ a ≤ 8 cm, vorzugsweise 5 cm ≤ a ≤ 7 cm und besonders bevorzugt a = 6 cm ± 0,5 cm gilt.
Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass ein Antrieb zur Bewegung, insbesondere Rotation, der ersten Strahlungseinrichtung entlang der ersten Bewegungsrichtung um das zu durchleuchtende Objekt, insbesondere mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit, vorgesehen ist, wobei eine Steuereinrichtung zur Aufzeichnung des ersten Röntgenbilds und des zweiten Röntgenbilds während der Bewegung der ersten Strahlungseinrichtung vorgesehen ist.
Röntgengerät nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Steuereinrichtung eine Kompensationsvorrichtung zur Bewegung des ersten Fokus und des zweiten Fokus entgegen der ersten Bewegungsrichtung während der Aufzeichnung des Röntgenbilds aufweist.
Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bewegungsrichtung in Umfangsrichtung weist und die erste Strahlungseinrichtung entlang einer insbesondere geschlossenen Kreisbahn, vorzugsweise über mehr als 360° bewegbar ist, wobei insbesondere ein Durchmesser D der Kreisbahn 40 cm ≤ D ≤ 150 cm, vorzugsweise 60 cm ≤ D ≤ 100 cm und besonders bevorzugt D = 70 cm ± 5 cm oder D = 90 cm ± 5 cm beträgt.
Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Strahlungseinrichtung in einer Längsrichtung quer zur ersten Bewegungsrichtung kontinuierlich und/oder abschnittsweise bewegbar ist.
Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Strahlungseinrichtung mit der ersten Strahlungseinrichtung bewegungsgekoppelt, insbesondere bewegungsfest verbunden, ist.
Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass der erste Röntgenstrahl, der zweite Röntgenstrahl, der dritte Röntgenstrahl und der vierte Röntgenstrahl derart ausgerichtet sind, dass sie sich in einem Teilbereich des zu durchleuchtenden Objekts zumindest teilweise kreuzen.
Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrere Detektorelemente aufweisende zur ersten Strahlungseinrichtung und/oder zur zweiten Strahlungseinrichtung gegenüberliegend angeordnete Detektoreinrichtung zur Detektion der das zu durchleuchtenden Objekts durchdringen Röntgenstrahlen vorgesehen ist, wobei das jeweilige Detektorelement eine im Wesentlichen rechteckige, vorzugsweise quadratische, zur ersten Strahlungseinrichtung und/oder zur zweiten Strahlungseinrichtung weisende Detektorfläche A aufweist, wobei insbesondere die Detektorelementfläche 0,10 mm² ≤ A ≤ 1,00 mm², vorzugsweise 0,15 mm² ≤ A ≤ 0,75 mm² und besonders bevorzugt 0,25 mm² ≤ A ≤ 0,50 mm² beträgt.
Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrere Detektorelemente aufweisende zur ersten Strahlungseinrichtung und/oder zur zweiten Strahlungseinrichtung gegenüberliegend angeordnete Detektoreinrichtung zur Detektion der das zu durchleuchtenden Objekts durchdringen Röntgenstrahlen vorgesehen ist, wobei die Detektorelemente in nebeneinander liegende Linien hintereinander angeordnet sind und in Richtung der hintereinander angeordneten Detektorelemente eine Detektorbreite b aufweisen, wobei nebeneinander angeordnete Linien in Richtung der hintereinander angeordneten Detektorelemente um eine Strecke t versetzt angeordnet sind, wobei insbesondere 0,10 ≤ t/b ≤ 0,90, vorzugsweise 0,20 ≤ t/b ≤ 0,80, weiter bevorzugt 0,33 ≤ t/b ≤ 0,66 und besonders bevorzugt t/b = 0,50 ± 0,05 gilt.
Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass eine Detektoreinrichtung zur Detektion der das zu durchleuchtenden Objekts durchdringen Röntgenstrahlen vorgesehen ist, wobei die Detektoreinrichtung eine zur ersten Strahlungseinrichtung und/oder zur zweiten Strahlungseinrichtung weisende, insbesondere im Wesentlichen kugelschalenförmig und/oder segmentförmig und/oder flächenförmig ausgestaltete, Detektorfläche A_ges von 50 mm² ≤ A_ges ≤ 2000 mm², insbesondere 250 mm² ≤ A_ges ≤ 1500 mm², vorzugsweise 500 mm² ≤ A_ges ≤ 1000 mm² und besonders bevorzugt 800 mm² ≤ A_ges ≤ 900 mm² aufweist.
Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufnahmetisch zur Positionierung des zu durchleuchtenden Objekts vorgesehen ist, wobei der Aufnahmetisch relativ zur ersten Bewegungsrichtung der ersten Strahlungseinrichtung, vorzugsweise in zwei oder drei zueinander orthogonale Richtungen, linear bewegbar und/oder, vorzugsweise in zwei oder drei zueinander orthogonale Drehrichtungen, verkippbar ist, wobei insbesondere mindestens eine definierte, vorzugsweise zwischenzeitlich gespeicherte, Position und/oder Lage des Aufnahmetisch ansteuerbar ist.
Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass der dem ersten Fokus zugeordnete erste Röntgenstrahl und der dem zweiten Fokus zugeordnete zweite Röntgenstrahl durch Aufteilen eines aus einer einzelnen Strahlenquelle stammenden Röntgenstahls erzeugbar sind.