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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur räumlichen
Modulation eines Röntgenstrahlbündels, mit
einer Vielzahl von flachen Schwächungselementen
für Röntgenstrahlung,
die matrixartig an einem Träger
angeordnet und unabhängig voneinander
piezoelektrisch zwischen zumindest zwei Stellungen schwenk- oder
kippbar sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Röntgenbildsystem
mit einer derartigen Modulationsvorrichtung sowie unterschiedliche
Verwendungen der Vorrichtung.
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Flächenhafte
Röntgenbildsysteme
werden vor allem in der medizinischen Diagnostik eingesetzt, um
Durchleuchtungsbilder des Körperinneren
eines Patienten zu erhalten. Der Patient wird hierbei von einem
sich senkrecht zur Ausbreitungsrichtung zweidimensional erstreckenden
Röntgenstrahlenfeld durchstrahlt
und die ortsabhängige
Schwächung
der hinter dem Patienten empfangenen Röntgenstrahlung als Bildinformation
dargestellt bzw. ausgewertet. Flächenhafte
Röntgenbildsysteme
finden dabei neben der herkömmlichen
Radiographie auch in der Fluoroskopie sowie in neuerer Zeit auch
in sog. Multislice-Systemen
in der Computertomographie Anwendung.
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Eine
wesentliche Rolle bei Anwendungen in der medizinischen Röntgendiagnostik
spielt die Strahlendosis, der der Patient sowie das medizinische
Personal während
der Untersuchung ausgesetzt sind. Eine Reduktion der applizierten
Röntgendosis
kann durch Einsatz eines semitransparenten Vorfilters erreicht werden,
der zumindest eine zentrale Öffnung
für den
ungehinderten Durchlass der Röntgenstrahlung
aufweist. Durch geeignete Platzierung eines derartigen Filters,
wie er bspw. aus der
US 5,278,887 bekannt
ist, wird nur der Bereich des Patienten innerhalb des zweidimensionalen
Strahlenfeldes mit der erforderlichen Dosis beaufschlagt, der für den Benutzer
des Röntgenbildsystems
von Interesse ist. Die außerhalb
dieses ROI (Region of Interest) liegenden Bereiche im Bild sind
dennoch erkennbar, wenn auch mit vermindertem Kontrast. Diese Technik bewirkt
zwar eine starke Dosisverringerung in den Randbereichen des Bildes,
lässt sich
jedoch kaum an unterschiedliche Objektformen und -größen anpassen.
Auch bei Einsatz einer derartigen Filtertechnik liegt bei bestimmten
zu befundenden Regionen des Körpers
die Dosis lokal um ein Vielfaches höher, als es für einen
guten Kontrast erforderlich wäre.
Dieses Problem tritt besonders in Körperregionen auf, in denen
Bereiche sehr starker Röntgenabsorption
und Bereiche sehr schwacher Röntgenabsorption
nahe beieinander liegen. Da der diagnostizierende Arzt in der Regel
alle Organe eines vorliegenden Röntgenbildes
befunden muss, ist die applizierte Röntgendosis so einzustellen,
dass für
alle im Bild erfassten Objekte ein ausreichender Störabstand
erzielt wird.
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Aus
einem Bereich der Röntgenbildtechnik, in
dem eindimensionale Strahlenfelder in Form von fächerförmig aufgeweiteten Röntgenstrahlen
zur Durchleuchtung eingesetzt werden, wie bspw. in der herkömmlichen
Computertomographie, sind Vorrichtungen zur örtlichen Modulation des Strahlenfeldes bekannt,
die zwischen der Röntgenstrahlenquelle und
dem Patienten positioniert werden. Bei diesen Vorrichtungen werden
beispielsweise zungenförmige Schwächungselemente
in Form eines eindimensionalen Arrays entsprechend der eindimensionalen
Erstreckung des Strahlenfeldes angeordnet. Die Schwächungselemente
sind über
separate Antriebe unabhängig
voneinander ansteuerbar, so dass einzelne Abschnitte bzw. Kanäle des eindimensionalen Strahlenfeldes
unabhängig
voneinander durch Einbringung der Schwächungselemente geschwächt bzw.
moduliert werden können.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der
US 5,044,007 bekannt, bei der die
zungenförmig
ausgebildeten Schwächungselemente
kippbar angeordnet sind und über
ihre Antriebe in das Strahlenfeld gekippt werden können. Die
Ansteuerung der einzelnen Antriebe erfolgt in Abhängigkeit
von der nach Durchstrahlung des zu untersuchenden Körpers aus
dem Körper austretenden
Röntgenstrahlung,
bezogen auf den jeweiligen mit dem Schwächungselement beeinflussbaren
Kanal. Auf diese Weise lässt
sich die für
einen ausreichenden Kontrast erforderliche Strahlendosis lokal auf
den jeweils notwendigen Wert reduzieren, so dass sich insgesamt
eine verringerte Strahlenbelastung für den Patienten ergibt.
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Ähnliche
Vorrichtungen sind aus der
US 5,054,048 ,
der
EP 0 251 407 81 sowie
der
US 4,715,056 bekannt.
In der
US 5,054,048 sind
die Schwächungselemente
als Schiebeelemente ausgestaltet, die über einen Schiebemechanismus
mit einem elektromechanischen Antrieb in den Strahl bzw. aus dem
Strahl gefahren werden. Die Schwächungselemente
sind hierbei keilförmig
ausgebildet, so dass durch eine Verschiebung senkrecht zur Strahlrichtung
unterschiedliche Schwächungsgrade
erreicht werden können.
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Die
EP 0 251 407 B1 gibt
einen Hinweis auf den Einsatz von flachen Schwächungselementen aus einem piezoelektrischen
Material, die durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen
zwei Positionen kippbar sind.
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Aus
der
US 4,715,056 ist
eine weitere eindimensionale Schwächungsvorrichtung bekannt,
bei der ebenfalls kipp- bzw. schwenkbar angeordnete flache Schwächungselemente
als Biegewandler aus einem piezoelektrischen Material gebildet sind
und durch Anlegen einer elektrischen Spannung in den Strahlengang
gebogen werden können.
Diese Druckschrift offenbart weiterhin die Möglichkeit des elektromagnetischen
Antriebs sowie des Antriebs durch einen Schrittmotor. Die Stellung
der Schwächungselemente
wird bei der Ausgestaltung mit dem elektromagnetischen Antrieb aus
der Stromstärke
des durch den Elektromagneten fließenden Stroms, dem Ansteuerstrom,
abgeleitet.
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Eine
weitere Vorrichtung zur örtlichen
Modulation eines zweidimensionalen Röntgenstrahlenfeldes ist aus
der nachveröffentlichten
DE 102 21 634 A1 bekannt.
Bei dieser Vorrichtung sind in Form einer Matrix angeordnete Biegewandler,
an denen selbsttragende flache Schwächungselemente befestigt sind,
so ausgerichtet, dass die Schwächungselemente
in Strahlrichtung stehen. In dieser Stellung erfolgt eine minimale
Strahlschwächung.
Durch Auslenken einzelner Biegewandler über eine elektrische Ansteuerung
kann die Schwächung
an dieser Stelle gezielt erhöht
werden. Zur Dämpfung
des Schwingungsverhaltens der Biegewandler und zur Bildnachbearbeitung
ist die Kenntnis der Position jedes einzelnen Schwächungselementes
während
der Bildaufnahme erforderlich. Die Erfassung der momentanen Position
jedes Schwächungselementes
erfolgt bei dieser Vorrichtung über
eine optische Messanordnung, die durch die Matrix aus Schwächungselementen
hindurchtretendes Licht erfasst. Hierzu sind eine Lichtquelle am
Eingang sowie eine Lichtablenkeinrichtung am Ausgang der Matrix
erforderlich. Die jeweiligen Positionen der Schwächungselemente werden über den
durch die Schwächungselemente verursachten
Schattenwurf auf ein Photodiodenarray bestimmt und ausgewertet.
Bei einer derartigen optischen Erfassung kann es jedoch zu Fehlern
aufgrund von Lichtstreuung und Abbildungsunschärfe kommen. Weiterhin müssen an
der Matrixhalterung Lichtkanäle
vorhanden sein, um die optische Projektion auf das Photodiodenarray
durchführen
zu können.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
zur räumlichen
Modulation eines Röntgenstrahlbündels mittels
matrixartig angeordneter flacher Schwächungselemente anzugeben, die
eine genaue Bestimmung der Position jedes Schwächungselementes in Echtzeit
ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird mit der Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Patentanspruch
13 gibt ein Röntgenbildsystem
mit einer derartigen Vorrichtung an. Besondere Verwendungen der
Vorrichtung sind in den Ansprüchen
18–20
angeführt.
Vor teilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sowie des Röntgenbildsystems
sind Gegenstand der Unteransprüche
oder lassen sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen
entnehmen.
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Die
vorliegende Vorrichtung zur räumlichen Modulation
eines Röntgenstrahlbündels weist
eine Vielzahl von flachen Schwächungselementen
für Röntgenstrahlung
auf, die matrixartig an einem Träger
angeordnet und unabhängig
voneinander piezoelektrisch zwischen zumindest zwei Stellungen schwenk-
oder kippbar sind. An piezoelektrisch durch Längen- und/oder Dicken- und/oder Positionsänderung
beeinflussten Bereichen der Schwächungselemente
oder piezoelektrischer Antriebselemente, die mit den Schwächungselementen
in Verbindung stehen, sind ein oder mehrere Sensoren angeordnet,
mit denen eine piezoelektrisch hervorgerufene Längen- und/oder Dicken- und/oder
Positionsänderung
der piezoelektrisch beeinflussten Bereiche erfassbar ist.
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Hintergrund
der vorliegenden Erfindung – wie
auch einiger der Vorrichtungen des Standes der Technik – ist die
Erkenntnis, dass die örtliche
Verteilung des Strahlenfeldes vor dem Durchtritt durch den Körper des
Patienten abgesehen von Störeffekten praktisch
homogen ist, während
durch die Absorptionsverhältnisse
des Patientenkörpers
bedingt, der Dynamikbereich im Strahlenfeld unmittelbar vor dem Röntgendetektor
bis zu 1:1000 oder größer betragen kann.
Mit der vorliegenden Vorrichtung wird eine weitere Dosisreduzierung
dadurch erreicht, dass innerhalb des zweidimensionalen Strahlenfeldes
vor dem Durchtritt durch den Körper örtlich jeweils
nur so viel Dosis appliziert wird, dass an dieser Stelle noch eine für einen
guten Kontrast gerade ausreichende Intensität auf den Röntgendetektor auftrifft. So
ermöglicht die
vorliegende Vorrichtung eine schnelle, adaptive, Bildinhalt-gesteuerte örtliche
Strahlenschwächung im
zweidimensionalen Strahlenfeld vor dem Patientenkörper. Die
erreichbare Dosisreduktion beruht darauf, dass durch gesteuertes
Schwenken oder Kippen der einzelnen Schwächungselemente innerhalb ihres
jeweiligen Matrixbereiches, im Folgenden auch als Strahlenkanal
oder Zelle bezeichnet, in jeder Bildregion individuell nur so viel
Dosis appliziert wird, wie dort zur Erzielung eines genügend hohen
Störabstandes
erforderlich ist.
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Das
dabei erhaltene Bildsignal des Röntgendetektors
muss vor einer Weiterverarbeitung oder der Anzeige entsprechend
der eingestellten örtlichen Transparenz
der als Strahlenschwächer
arbeitenden Vorrichtung korrigiert werden. Hierfür ist die Kenntnis über die
momentane Stellung jedes einzelnen Schwächungselementes während der
Bildaufnahme erforderlich. Diese Stellung wird bei der vorliegenden Vorrichtung über die
Sensorsignale erhalten, die jeweils den momentanen Biegungs- bzw. Dehnungszustand
jedes einzelnen Schwächungselementes
bzw. des piezoelektrischen Antriebs des Schwächungselementes erfassen, so
dass daraus die exakte Stellung abgeleitet werden kann. Diese Stellung
ist mit der Schwächungsstärke des
jeweiligen Kanals verknüpft,
so dass mit dieser Information ein mit der vorliegenden Vorrichtung
erhaltenes Röntgenbild
normalisiert werden kann. Über
die einzelnen mit den Sensoren bestimmten Stellungen bzw. Auslenkpositionen
der Schwächungselemente
kann somit auf die gesamte Strahlenverteilung zurück gerechnet
werden.
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Im
Gegensatz zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren der
Bestimmung der Stellung über
die Ansteuerung bietet die vorliegende Lösung den Vorteil einer höheren Genauigkeit
und zusätzlich
gegenüber
der Technik der nachveröffentlichten
Druckschrift den Vorteil eines geringeren technischen Aufwands.
Durch die vorliegend eingesetzte direkte Erfassung am Schwächungselement bzw.
dessen Antriebselement treten keine Störsignale von anderen Schwächungselementen
wie bei der optischen Erfassung auf. Darüber hinaus können die Schwächungselemente
oder deren piezoelektrische Antriebe an einem Ende komplett in den
als Halterung dienenden Träger
eingeklebt werden. Dies vereinfacht die Produktion und führt zu einer
höheren Stabilität der Halterung.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung
der vorliegenden Vorrichtung wird die direkte Erfassung der momentanen
Stellung eines jeden Schwächungselementes
in Echtzeit ermöglicht,
ohne dass es hierzu einer aufwendigen Optik bedarf. Dadurch können auch
Alterungseinflüsse, Exemplarschwankungen
und externe Störungen,
die individuell für
jedes der Schwächungselemente
unterschiedlich sein können,
kompensiert werden.
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Besonders
vorteilhaft lässt
sich die vorliegende Vorrichtung in einem Röntgenbildsystem in Verbindung
mit einer Regelung einsetzen, bei der die mit dem Sensor erfasste
momentane Stellung des jeweiligen Schwächungselementes jeweils mit
einer zu erreichenden Sollstellung verglichen und das Schwächungselement
zum Erreichen der Sollstellung angesteuert wird. Selbstverständlich ist
es hierzu nicht erforderlich, die momentane Stellung des Schwächungselementen
konkret räumlich
zu berechnen. Vielmehr ist eine bekannte Zuordnung zwischen dem Sensorsignal
und der Stellung des Schwächungselementes
ausreichend, so dass direkt auf das Sensorsignal geregelt werden
kann.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtung sind
die Schwächungselemente
selbst einseitig am Träger
befestigte piezoelektrische Biegewandler. Diese Biegewandler können dabei
entweder direkt aus einem Röntgenstrahlung stark
absorbierenden Material gebildet oder mit einem derartigen Material,
wie bspw. Wolfram, beschichtet sein.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Schwächungselemente
als selbsttragende Elemente aus einem Röntgenstrahlung stark absorbierenden
Material gebildet, die mit piezoelektrischen Antriebselementen verbunden
sind. Die piezoelektrischen Antriebselemente sind hierbei als einseitig
am Träger
befestigte piezoelektrische Biegewandler ausgebildet, an deren freien
Ende die Schwächungselemente
annähern
parallel zu den Biegewandlern befestigt sind. Unter einem selbst tragenden
Schwächungselement
ist hierbei ein Bauteil zu verstehen, dass im Gegensatz zu einer
einfachen Schicht stabil ist und sich ohne weitere Unterstützung frei
im Raum anordnen und bewegen lässt.
Durch geeignete Anordnung dieser selbsttragenden Schwächungselemente
relativ zu den Biegewandlern lässt
sich ein sehr großer
Bewegungshub in kurzer Zeit durchführen. Als Schwächungselemente
können
hierbei bspw. flache Metallstäbe
oder Metallplatten eingesetzt werden.
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Die
Sensoren für
die Erfassung der piezoelektrisch hervorgerufenen Längen- und/oder
Dicken- und/oder Positionsänderung
der piezoelektrisch beeinflussten Bereiche werden in einer Ausgestaltung der
Vorrichtung Dehnungsmessstreifen eingesetzt, die an den Biegewandlern
befestigt sind. Diese Dehnungsmessstreifen erfassen direkt die piezoelektrisch
hervorgerufene Dehnung und somit die Biegung der Biegewandler. Die
Dehnungsmessstreifen können
hierbei entweder aufgeklebt oder direkt auf den Biegewandler aufgedruckt
werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung werden die Sensoren direkt in die Biegewandler
integriert. Dies erfolgt durch Nutzung einer weiteren Schicht aus
einem piezoelektrischen Material, die Bestandteil des Biegewandlers
ist. Derartige Biegewandler sind auch unter dem Begriff Trimorph-Biegewandler
bekannt. Diese zweite Schicht aus einem piezoelektrischen Material
wird als Sensor eingesetzt, mit dem die jeweils momentane Biegung
des Biegewandlers erfassbar ist.
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Als
Träger
bzw. Halterung wird bei den vorangehenden Ausgestaltungen ein Träger aus
einem Material verwendet, das die zu modulierende Röntgenstrahlung
möglichst
wenig absorbiert. Hierfür
bieten sich insbesondere Materialien aus Kunststoff oder aus Metallen
mit einer geringen Kernladungszahl an.
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Eine
weitere Ausgestaltung der Vorrichtung sieht als Träger ein
von parallel zueinander verlaufenden oder auf den Fokus einer Röntgenquelle
ausgerichteten Durchgangskanälen
durchzo genes Substrat vor, in denen die Schwächungselemente angeordnet sind.
Die Schwächungselemente
sind hierbei derart innerhalb der Durchgangskanäle kipp- oder schwenkbar angeordnet,
dass sie diese in einer Stellung vollständig verschließen. Als
Antriebselemente können
in diesem Fall für
jedes Schwächungselement
zwei Piezo-Stapel-Aktoren vorgesehen sein, die an jeweils einer
Hauptfläche
der Schwächungselemente
gegeneinander versetzt angreifen und mit der Innenwandung der Durchgangsöffnung verbunden
sind. Bei dieser Ausgestaltung können
die Schwächungselemente
somit bei Ansteuerung der Antriebselemente um eine zentrale Achse
gekippt werden. Die Sensoren sind hierbei an den Piezo-Stapel-Aktoren
angeordnet, um deren Dehnung zu erfassen. Dies kann bspw. über Dehnungsmessstreifen erfolgen.
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Die
Schwächungselemente
sind in ihrer Nullstellung, in der sie die Röntgenstrahlung innerhalb der
Zelle bzw. des Strahlenkanals am geringsten schwächen, mit ihrer Längsachse
auf den Fokus der Röntgenquelle
des Röntgenbildsystems
ausgerichtet, in dem sie zum Einsatz kommen. Durch die Ansteuerung
werden diese Schwächungselemente dann
innerhalb ihrer Zelle verkippt, so dass sie einen größeren Teil
der Zellenfläche
einnehmen. Durch die matrixartige Anordnung der einzelnen Schwächungselemente
entsteht eine Matrix steuerbarer Strahlen-Kanäle. Die Matrix muss hierbei
bei weitem nicht so fein unterteilt sein wie die Matrix des flächenhaften Röntgendetektors
in dem Röntgenbildsystem.
Durch die Nähe
der Schwächungselemente
zum Fokus der Röntgenquelle
bilden sich diese gewollt unscharf am Röntgendetektor ab. Es ist vorteilhaft,
wenn sich die abschattende Wirkung jeweils benachbarter Schwächungselemente
am Röntgendetektor
teilweise überlagert,
da auf diese Weise eine örtlich
gleichmäßigere Abschattung
entsteht. Die Steuerung des Quantenflusses der Röntgenstrahlung in jedem Strahlenkanal
erfolgt durch die Variation des Neigungs- bzw. Kippwinkels der Schwächungselemente.
Wenn das Schwächungselement
mit seiner Längsachse exakt
auf den Fokus der Röntgenquelle
ausgerichtet ist, beträgt
die Absorption im betrachteten Strahlenkanal ein Minimum. In dieser
Stellung wird der Maximalwert der Strahlung in diesem Kanal durchgelassen.
Wenn das Schwächungselement
maximal geschwenkt bzw. gekippt wird, erfolgt die Strahlenschwächung in
einem größeren Bereich
des betrachteten Strahlenkanals. So wird durch eine Verkippung des
Schwächungselementes
von 5° gegenüber der Nullstellung
eine für
die Absorption der Röntgenstrahlung
im betrachteten Kanalbereich wirksame Dicke des absorbierenden Teils
des Schwächungselementes
erhalten, die dem 11,43-fachen der Dicke dieses absorbierenden Teils
entspricht. Dies ergibt bei einer Dicke von bspw. 125 μm eine für die Schwächung der
Röntgenstrahlung
wirksame Dicke von 1,5 mm. Als Schwächungsfaktor wird hieraus bei
einer Röntgenspannung
von 50 bis 80 keV eine Quantenfluss-Änderung > 10–13 im Falle eines Schwächungselementes
mit einem absorbierenden Teil aus Wolfram erhalten. Eine hohe absorbierende
Wirkung dieser Projektionen des Schwächungselementes ist Voraussetzung
dafür,
dass tatsächlich
eine Modulation des Strahlenfeldes stattfindet und nicht eine mehr oder
weniger große
Aufhärtung
des Strahlungsspektrums.
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Das
vorliegende Röntgenbildsystem
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur räumlichen
Modulation des Röntgenstrahlbündels besteht
in bekannter Weise aus einer Röntgenquelle
und einem auf der gegenüberliegenden
Seite eines Untersuchungsvolumens liegenden flächenhaften Röntgenbilddetektor.
Die vorliegende Vorrichtung wird auf der der Röntgenquelle nahen Seite des
Untersuchungsvolumens im Strahlengang der Röntgenstrahlung angeordnet.
Weiterhin umfasst das Röntgenbildsystem eine
Steuerung zur Ansteuerung der Schwächungselemente der Vorrichtung,
vorzugsweise in Abhängigkeit
von der auf den Röntgendetektor örtlich auftreffenden
Röntgenstrahlung.
Mit dieser Steuerung können
die Schwächungselemente
elektronisch in Abhängigkeit
von der lokal empfangenen Röntgenstrahlung
bzw. vom Bildinhalt in der Weise gesteuert werden, dass ein gleichmäßiges Signal-Rausch-Verhältnis bei
möglichst
geringer Röntgendosis
erhalten wird. In hellen Partien werden die Schwächungselemente hierbei durch
partielle Kippung auf einen reduzierten Quantenfluss gestellt. Die
dadurch bewirkte Kontrastverringerung kann für die Bildwiedergabe elektronisch,
bspw. durch digitale Nachverarbeitung, ausgeglichen werden, wobei
die effektive Wirkung der Schwächungselemente
in jedem Kanal mit den Sensoren in Echtzeit erfasst wird. Bei der
Bildnachverarbeitung wird für
jeden Bildpunkt des Röntgendetektors
der Amplituden-Istwert mit dem zuvor gemessenen Schwächungsfaktor
an diesem Bildpunkt multipliziert. Dieser Schwächungsfaktor kann sich auch aus
der abschattenden Wirkung mehrerer Schwächungselemente zusammensetzen,
da sich diese abschattende Wirkung durch die der Röntgenquelle nahe
Anordnung der Schwächungselemente
zum Teil am Röntgendetektor überlagern
kann.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des Röntgenbildsystems ist die Steuerung
für die
Schwächungselemente
in einen Regelkreis eingebunden, in dem die Schwächungselemente in Abhängigkeit
von den Messsignalen der Sensoren zum Erreichen der vorgegebenen
Sollstellung angesteuert werden. Auf diese Weise lässt sich
auch bei Exemplarstreuungen oder anderen individuell auf die Schwächungselemente
bzw. deren Antriebselemente wirkenden Einflüssen eine zuverlässige Einstellung
der Sollstellung erreichen.
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Die
vorliegende Vorrichtung lässt
sich für
unterschiedliche Aufgaben im Bereich der Röntgenbildtechnik einsetzen.
In einer Anwendung kann die vorliegende Vorrichtung zur Dosisverringerung,
Dynamikerhöhung
und/oder Verbesserung der Bildqualität bei Radiographieaufnahmen
oder DSA dienen. Bei dieser Anwendung wird der von einem zweidimensionalen
Röntgendetektor,
z. B. einem Festkörper-Detektor,
mit schneller Abtastrate ermittelte Quantenfluss im Wirkungsbereich
der einzelnen Schwächer der
Vorrichtung während
des ersten Teils der Belichtung von einer Steuereinheit erfasst
und zur Einstellung der Schwächung
der individuellen Kanäle
verwendet. Bildstellen hoher Intensität erhalten bei der Weiterbelichtung durch
Reduzierung der Transparenz mittels der Strahlenschwächer im
zweiten Teil der Belichtung weniger oder keine weiteren Quanten, während an
dunklen intensitätsarmen
Bildstellen die Schwächungselemente
auf höchste
Transparenz eingestellt bleiben. Durch die schnelle Dreh- bzw. Kippbarkeit
der Schwächungselemente
lässt sich diese
Anwendung in Echtzeit durchführen.
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Bei
dieser Anwendung der vorliegenden Vorrichtung wird in relativ transparenten
Bildregionen signifikant weniger Röntgendosis appliziert. Der
Faktor der erreichbaren Dosisreduktion ist objektabhängig und
kann im Einzelfall mehr als den Faktor 10 betragen. Bei der Durchführung der
Anwendung mit Hilfe zusätzlicher
Prescans kann das mit dem Prescan akquirierte Bild in das Endbild
integriert werden, so dass alle applizierten Röntgenquanten zum Endbild beitragen.
Die Reaktionszeit der einzelnen Strahlenschwächer muss für diese Anwendung schnell genug und
die Abtastrate des Röntgendetektors
relativ hoch sein. Als Reaktionszeit der Strahlenschwächer können Werte
von 100 ms bis zu 100 μs
erreicht werden. Die Schwächungselemente
arbeiten hierbei nur im Ein/Aus-Modus, d. h. ohne Nutzung von Zwischenstellungen.
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Ein
weiteres Anwendungsgebiet der vorliegenden Vorrichtung in der medizinischen
Diagnostik betrifft die Dosisverringerung, Dynamikerhöhung und/oder
Verbesserung der Bildqualität
bei der Fluoroskopie. Bei dieser Applikation kann die Transparenz
der vorausgehenden Bilder als Grundlage für die Einstellung der einzelnen
Schwächungselemente der
Vorrichtung verwendet werden. Da sich der Bildinhalt aufeinander
folgender Bilder in der Fluoroskopie meist nur wenig unterscheidet,
können
auch relativ langsam reagierende Schwächungselemente verwendet werden.
Besonders vorteilhaft ist der Einsatz der vorliegenden Vorrichtung
bei RBV-basierten Systemen, da die Absenkung der Spitzenhelligkeit
in einer signifikanten Fläche
des RBV-Eingangsschirmes dem Kontrast im Ausgangsbild zu Gute kommt. Durch
zusätzliche
Reduktion von Streustrahlung bei Einsatz der vorliegenden Vorrichtung
ergibt sich außerdem
ein rauschärmeres
Bild. Auch in diesem Fall werden die ggf. zwischengespeicherten
Daten der Strahlenschwächung,
d. h. Dauer, Ort und Grad der Schwächung, einer digitalen Bildverarbeitung
zugeführt,
welche den Kontrast über
das gesamte Bild normalisiert. Bei dieser Anwendung arbeiten die Schwächungselemente
vorteilhaft auch in Zwischenstellungen, die aufgrund der Information
der vorausgehenden Bilder optimal wählbar sind.
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Ein
weiteres Anwendungsgebiet der vorliegenden Vorrichtung stellen Multislice-CT-Systeme dar.
Im Gegensatz zu herkömmlichen
CT-Systemen mit einzeiliger Bilderfassung geht der Entwicklungstrend
heutzutage in Richtung flächenhafter
CT-Systeme. Hierbei werden von flächenhaften zweidimensionalen
Röntgendetektorarrays
akquirierte bis zu 256 CT-Scheiben gleichzeitig aufgenommen. Die
vorliegende Vorrichtung lässt
sich in einem derartigen zweidimensionalen Strahlungsfeld ebenso
einsetzen, wie dies im Zusammenhang mit den Fluoroskopieanwendungen
bereits erläutert
wurde. Durch die kontinuierliche Rotation von Röntgendetektor und Brennfleck
der Röntgenröhre ändern sich
die Absorptionsdaten jedoch kontinuierlich. Die Änderung ist jedoch aus den
Daten der jeweils vorangehenden Bilder des Sinogramms eingeschränkt vorhersehbar, so
dass die jeweilige Stellung der Schwächungselemente mit einer geeigneten
Vorhersage-Elektronik festgelegt werden kann. Eine derartige Vorhersage-Elektronik
geht in der einfachsten Version von der Annahme aus, dass sich die
registrierten Translationen der Bildsignale in den vorausgehenden
Bildern im Sinogramm weiter fortsetzen. Dadurch ist es möglich, die
gleichen Strategien bei der Ansteuerung der Schwächungselemente einzusetzen,
wie dies zur Dosisverringerung, Dynamikerhöhung und/oder Verbesserung
der Bildqualität
im Zusammenhang mit der Fluoroskopie bereits erläutert wurde. Da beim Start
der Anwendung jedoch noch keine vorangehenden Bilddaten vorliegen,
kann in diesem Fall eine Startbedingung bspw. mit einem einmaligen
Prescan mit reduzierter Dosis erhalten werden. Durch den Einsatz
der vorliegenden Vorrichtung bei derartigen CT-Geräten ergibt
sich auch hier eine signifikante Dosisreduktion sowie eine verbesserte
Bildqualität aufgrund
verringerter Streustrahlenintensität.
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Hierbei
zeigen:
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1 eine
schematische Seitenansicht eines Teils einer beispielhaften Vorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
Draufsicht auf eine Vorrichtung gemäß 1 im Ausschnitt;
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3 schematisch
drei Schwächungselemente
gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung in Seitenansicht,
die sich in Nullstellung befinden;
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4 die
Ausgestaltung gemäß 3 in
einer ausgelenkten Stellung der Schwächungselemente;
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5 schematisch
drei Schwächungselemente
gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung in Seitenansicht,
die sich in Nullstellung befinden;
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6 die
Ausgestaltung gemäß 5 in
einer ausgelenkten Stellung der Schwächungselemente;
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7 ein
Beispiel für
ein Schwächungselement
mit einem aufgedruckten oder aufgeklebten Dehnungsmessstreifen als
Sensor;
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8 ein weiteres Beispiel eines Schwächungselementes
mit einer zusätzlichen
piezoelektrischen Schicht als Sensor; und
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9 ein
Beispiel für
eine Ausgestaltung eines Röntgenbildsystems
unter Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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1 zeigt
schematisch einen stark vergrößerten Ausschnitt
aus einer Ausführungsform
der vorliegenden Vorrichtung, wie sie im zweidimensionalen Röntgenfeld
eines Röntgenbildsystems
angeordnet wird. Die Vorrichtung 1 besteht aus einer Vielzahl
von matrixartig angeordneten Schwächungselementen 2 die über piezoelektrische
Antriebselemente 3 mit einem Trägersubstrat 4 verbunden
sind. Das Trägersubstrat 4 weist
in diesem Beispiel eine Vielzahl von Durchgangskanälen 8 auf,
an deren Wandungen die in diesem Beispiel als Piezo-Stapel-Aktoren
ausgebildeten Antriebselemente 3 befestigt sind. Sowohl
die die Wandungen bildenden Stege 9 des Trägers 4,
durch die eine Vielzahl von Durchgangskanälen 8 als Zellen festgelegt
werden, als auch die Schwächungselemente 2 selbst
sind in Ruhestellung auf den Brennfleck 10 der Röntgenröhre ausgerichtet,
wie dies in der Ansicht der 1 zu erkennen
ist. Die Oberfläche
des Trägers 4 kann
selbstverständlich
anstatt in der gezeigten ebenen Form auch in Form einer Kugeloberfläche ausgebildet
sein, so dass die vom Brennfleck 10 ausgehenden Röntgenstrahlen
an jedem Ort senkrecht auf diese Oberfläche auftreffen. Die Schwächungselemente 2 sind
als flache Paddel oder Platten aus Wolfram ausgeführt und können mittels
der jeweiligen Piezo-Aktoren 3 um die virtuelle Drehachse 11 gekippt
werden. Die für
jedes einzelne Paddel 2 zuständigen Aktoren 3 werden
so innerhalb des Kanals 8 angeordnet, dass sie in gleicher
Richtung arbeiten. Sie dehnen sich gleichzeitig aus oder ziehen
sich gleichzeitig zusammen, wenn eine entsprechende Spannung angelegt
wird. In der mittleren Zelle der 1 ist die
ausgelenkte Position des Paddels 2 gestrichelt dargestellt.
In dieser verkippten Stellung wird die maximal mögliche Schwächung der Röntgenstrahlung in der Zelle
erreicht. Durch Ansteuerung der Piezo-Aktoren 3 mit geringerer
Spannung lassen sich auch beliebige Zwischenstellungen realisieren.
Die jeweilige momentane Stellung der Piezo-Akto ren 3 und
somit der Schwächungselemente
bzw. Paddel 2 wird in diesem Beispiel über an den Piezo-Aktoren 3 angebrachte
Dehnungsmessstreifen 6 erfasst. In der Nullstellung der Schwächungselemente,
wie sie mit den durchgezogenen Linien veranschaulicht ist, wird
der maximal mögliche
Anteil der Röntgenstrahlung
durch die vorliegende Vorrichtung hindurch gelassen. Das Material
des Trägers 4 kann
dabei so gewählt
sein, dass es entweder Röntgenstrahlung
sehr stark oder sehr schwach absorbiert. Im ersten Fall muss dabei
immer ein fester Anteil an Schwächung
der Röntgenstrahlung
in Kauf genommen werden, während
im zweiten Fall die Röntgenstrahlung
durch die Vorrichtung in der dargestellten Ausführungsform nicht vollständig blockiert
werden kann.
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Vorzugsweise
sind die Paddel 2 an ihren Endflächen derart angeschrägt, dass
sie flächig
an die Wandungen der Stege 9 anschlagen, wie dies aus der 1 ersichtlich
ist. Durch diese Ausgestaltung wird die Röntgenstrahlung bei ausgelenktem Paddel 2 im
Durchlasskanal 8 optimal geschwächt.
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Durch
die Ansteuerung der Antriebselemente 3 zum Betrieb in gleicher
Richtung lässt
sich eine einfache gemeinsame Kontaktierung von der Wandung der
Stege 9 aus realisieren. Das Paddel 2 muss in
diesem Fall nicht extra kontaktiert werden. Die Kontaktierung der
Piezo-Aktoren 3 kann in diesem Beispiel leicht realisiert
werden, indem dünne
metallische Leiterbahnen parallel oder in mehreren Lagen auf einer
Seite des Trägers 4 auf
den Stegen 9 zum Rand der Vorrichtung geführt werden,
während
eine gemeinsame Elektrode auf der entgegengesetzten Oberfläche des
Trägers 4 ausgebildet
wird. Die brennfleckseitig ausgerichtete Oberfläche des Trägers 4 trägt hierbei
vorzugsweise die gemeinsame Elektrode, während die dem Brennfleck 10 abgewandte
Seite des Trägers 4 die
einzelnen Leiterbahnen trägt,
da auf dieser Seite ein größerer Leiterbahnquerschnitt
erreicht werden kann.
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Als
piezoelektrische Aktoren 3 kommen bei der vorliegenden
Vorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel
Multilayer-Keramiken zum Einsatz, weil diese den vielfachen Hub
einschichtiger Keramiken erzeugen. Um die Anforderungen an den Keramikhub bei
der vorliegenden Ausführungsform
zu reduzieren, sollten die Aktoren 3 möglichst nahe an der Drehachse 11 angreifen,
so dass ein kleiner Hub durch die Hebelwirkung eine große Verstellung
der Paddel 2 bewirkt.
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Die
vorliegende Vorrichtung weist eine Vielzahl von matrixartig angeordneten
Schwächungselementen 2 auf,
die in den entsprechenden Durchgangskanälen 8 des Trägers 4 angeordnet
sind. Auf diese Weise wird eine Matrix von steuerbaren Absorptionszellen 12 gebildet,
wie sie in einem Ausschnitt in Draufsicht in der 2 zu
erkennen ist. Die Figur zeigt die Stege des Trägers 4, die die Durchgangskanäle 8 begrenzen.
Innerhalb der Durchgangskanäle 8 sind
die paddelförmigen
Schwächungselemente 2 zu
erkennen, die über
die Piezo-Aktoren 3 mit den Wandungen des Trägers 4 verbunden
sind. Die Schwächungselemente 2 werden
in diesem Beispiel lediglich durch die Aktorelemente 3 gehalten.
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Eine
derartige Vorrichtung lässt
sich mit jeder gewünschten
Anzahl von Absorptionszellen 12 realisieren. So kann bspw.
eine Matrix aus 10 × 10
oder auch aus 100 × 100
derartiger Absorptionszellen bereitgestellt werden. Da eine bestimmte
Wandstärke der
Stege 9 des Trägers 4 für die Stabilität der Vorrichtung
erforderlich ist, kann es auch vorteilhaft sein, zwei oder mehr
derartiger Vorrichtungen in Strahlrichtung hintereinander anzuordnen.
Durch die auf diese Weise erhaltenen mehreren Schwächungsebenen
wird ein höherer
räumlicher
Modulationsbereich des Strahlenprofils erreicht. Eine besonders
günstige Anordnung
entsteht dann, wenn die Kanäle 8 zweier hintereinander
liegender Ebenen den gleich großen quadratischen
Raumwinkel des Brennflecks 10 der Röntgenröhre beeinflussen und so angeordnet
sind, dass eine Ebene die wei ßen
Felder eines gedachten Schachbrettmusters beeinflusst und die andere
Ebene die schwarzen Felder.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
wird die Matrix der Absorptionszellen 12 derart innerhalb des
Röntgenbildsystems
angeordnet, dass sie zur Bildmatrix des Röntgendetektors gedreht ist.
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Die
einzelnen Schwächungselemente 2 der vorliegenden
Vorrichtung werden elektronisch in Abhängigkeit vom Bildinhalt in
der Weise gesteuert, dass eine Einebnung des Kontrastes im Röntgenbild bewirkt
wird. In hellen Bildpartien werden die Strahlenschwächer 2 auf
verringerten Quantenfluss, d. h. stärkere Schwächung gestellt, während in
dunklen Bildbereichen die Nullstellung beibehalten wird. Die dadurch
bewirkte Kontrastverringerung auf der Seite des Röntgendetektors
muss für
die Bildwiedergabe elektronisch ausgeglichen werden. Hierzu wird
die Winkelstellung der Schwächungselemente 2 mit
den Sensoren 6 in Echtzeit erfasst und die mit der Winkelstellung
verknüpfte
Schwächung
für eine
Normierung des Röntgenbildes
herangezogen.
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Eine
weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtung
ist in den 3 und 4 dargestellt.
In den Figuren sind hierbei jeweils nur drei Schwächungselemente 2 in
Seitenansicht dargestellt, obwohl diese selbstverständlich in
größerer Anzahl
in der vorliegenden Vorrichtung eingesetzt werden. Die 3 zeigt
hierbei die Anordnung von Schwächungselementen 2 auf
einem in diesem Beispiel ebenen Trägersubstrat 4 aus
einem für
Röntgenstrahlen
transparenten Material, bspw. aus Kunststoff. Selbstverständlich kann
der Träger 4 auch
hier kugelförmig
ausgeführt
sein, so dass die vom Brennfleck 10 der Röntgenröhre eintreffenden Strahlen
immer senkrecht auf die Trägeroberfläche auftreffen.
In der vorliegenden Ausgestaltung sind die piezoelektrischen Antriebselemente 3 als
Biegewandler 5 ausgeführt,
die in Richtung des Brennflecks 10 ausgerichtet stehend
auf dem Trägersubstrat 4 angeordnet
sind. Dieses Biegewandler 5 sind vorzugsweise zungenförmig oder
stabförmig
ausgebildet. An den freien Enden dieser Biegewandler 5 sind
die flachen Schwächungselemente 2 befestigt, die
auch in diesem Beispiel aus Wolfram bestehen und vorzugsweise Paddel-
oder Plattenform aufweisen. Die Verbindung zwischen den Biegewandlern 5 und
den selbsttragenden Schwächungselementen 2 kann
durch Kleben, Pressen oder Löten
realisiert sein und erfolgt nur in einem Endbereich der Biegewandler 5,
der in der Figur mit dem Bezugszeichen F angedeutet ist. Jedes Schwächungselement 2 bedient
auch hier einen Absorptionskanal der Vorrichtung. Die Kontaktierung
der Biegewandler 5 erfolgt an einer oder beiden Oberflächen des
Trägersubstrates 4, ähnlich wie
dies bereits in Verbindung mit den 1–3 erläutert wurde.
Die 3 zeigt hierbei die Nullstellung der Schwächungselemente 2,
bei der diese auf den Fokus 10 der Röntgenröhre ausgerichtet sind. An jedem
Biegewandler 5 ist ein entsprechender Sensor zur Erfassung
der Biegung angeordnet, wie dies anhand der 7 und 8 noch näher erläutert wird. Die Sensoren 6, 7 sind
in dieser wie auch in den nachfolgenden 4 bis 6 nicht
erkennbar.
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Bei
einer Ansteuerung der piezoelektrischen Biegewandler 5 werden
die Schwächungselemente 2 im
Strahlengang der Röntgenstrahlung
gekippt, wie dies anhand der 4 ersichtlich
ist. Bei dieser Darstellung wird die gesamte Strahlung durch die Schwächungselemente 2 absorbiert.
Die matrixförmige
Anordnung dieser Schwächungselemente
erfolgt in gleicher Weise, wie bereits in Verbindung mit den vorangehenden
Figuren erläutert
wurde. Im vorliegenden Fall sind jedoch keine Durchgangskanäle im Trägersubstrat 4 erforderlich,
da die piezoelektrischen Biegewandler 5 mit den mit ihnen
verbundenen Schwächungselementen 2 direkt
auf der Oberfläche
des Substrates 4 angeordnet sind.
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Die 5 und 6 zeigen
eine den 3 und 4 vergleichbare
Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtung, wobei in diesem Fall
die Schwächungselemente 2 direkt
als Biegewandler 5 ausgebildet sind. Die Biegewandler 5 können hierzu
entweder direkt aus einem Röntgenstrahlung
stark absorbierenden Material, bspw. Blei Zirkonat Titanat (PZT), Blei
Metaniobat (PN) oder Blei Nickel Niobat (PNN), gebildet oder mit
einer Schicht eines derartigen Materials, bspw. Wolfram, beschichtet
sein. Ansonsten gelten für
diese Figuren die gleichen Ausführungen, wie
sie bereits im Zusammenhang mit den 3 und 4 beschrieben
wurden.
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7 zeigt
ein Beispiel für
einen Biegewandler 5, der entweder als piezoelektrisches
Antriebselement 3 für
ein selbsttragendes Schwächungselement 2 gemäß den 3 und 4 oder direkt
als Schwächungselement 2 gemäß den 5 und 6 eingesetzt
werden kann. An einem piezoelektrisch beeinflussten, d. h. durch
Anlegen einer elektrischen Spannung mechanisch veränderbaren, Bereich
des Biegewandlers 5 ist ein Dehnungsmessstreifen 6 angebracht, über den
eine Biegung dieses Biegewandlers 5 durch Dehnung oder
Stauchung des entsprechenden Bereiches erfasst werden kann. Der
Dehnungsmessstreifen 6 kann hierbei entweder aufgeklebt
oder aufgedruckt sein. Er ist mit einer Messelektronik 20 verbunden,
mit deren Hilfe die Durchbiegung des Biegewandlers 5 quantitativ
erfasst werden kann.
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8 zeigt ein weiteres Beispiel eines derartigen
Biegewandlers 5. Bei dieser Ausgestaltung wird ein doppelschichtiger
Biegewandler 5, ein sog. Trimorph-Biegewandler, eingesetzt.
Bei diesem Wandlertyp wird durch Anlegen einer elektrischen Spannung über die
Steuereinrichtung 19 an die erste Schicht des Biegewandlers
(den Aktor) die Durchbiegung bewirkt. Die zweite Schicht 7 des
Biegewandlers 5 dient als Sensor, durch den mit Hilfe der
Messelektronik 20 die Durchbiegung quantitativ erfasst wird.
Die Teilabbildung a) der 8 zeigt hierbei
die grundsätzliche
Ausgestaltung eines derartigen Biegewandlers 5, der wie
auch bei 7 entweder direkt als Schwächungselement 2 oder
als piezoelektrisches Antriebselement 3 für ein selbsttragendes Schwächungselement 2 eingesetzt
werden kann. Teilabbildung b) der 8 zeigt
stark schematisiert den Querschnitt eines derartigen Biegewandlers 5 mit
der zusätzlich
darin integrierten piezoelektrischen Schicht 7 für die Erfassung
der Durchbiegung. Gestrichelt ist hierbei eine Beschichtung 24 angedeutet,
die aus einem Röntgenstrahlung
stark absorbierenden Material besteht. Diese Beschichtung ist vorgesehen, falls
der Biegewandler 5 direkt als Schwächungselement 2 eingesetzt
wird und selbst nicht aus Röntgenstrahlung
stark absorbierendem Material besteht.
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In
der 8 ist weiterhin eine Ausgestaltung angedeutet,
bei der die mit der Messelektronik 20 über den Sensor 7 erfasste
Durchbiegung berücksichtigt
wird, um in Form eines Regelkreises jedes Schwächungselement in einem gewünschten
Maß durchzubiegen.
Hierzu ist die Messelektronik 20 mit der Steuerung 19 zur
Bildung eines Regelkreises verbunden.
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Eine
derartige Vorrichtung wie auch die der vorangehenden Ausführungsbeispiele
lässt sich
sehr vorteilhaft mit auf Stereolithographie basierenden Techniken
herstellen. Dabei sind keine Werkzeuge oder Formen erforderlich,
da Änderungen
sowie der Aufbau dieser Vorrichtungen auf Softwareebene realisiert
werden können.
Das Trägersubstrat 4 besteht in
diesem Fall aus einem Polymermaterial, wobei auf die Verwendung
möglichst
strahlenresistenter Polymere geachtet werden muss, um eine akzeptable
Lebensdauer der Vorrichtung zu erreichen. Ein weiterer Vorteil der
Technik der Stereolithographie zur Herstellung der vorliegenden
Vorrichtung besteht darin, dass die Stege einer Ausführungsform
gemäß der 1 nur
dort verstärkt
gebildet werden können,
wo dies aus Stabilitätsgründen erforderlich
ist. Dadurch werden die unerwünschte
Grundabsorption der Vorrichtung sowie eine unerwünschte Strahlenaufhärtung durch
den Kunststoffkörper
so gering wie möglich
gehalten.
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9 zeigt
schließlich
beispielhaft ein Röntgenbildsystem,
in dem die vorliegende Vorrichtung eingesetzt wird. Bei diesem System
erfolgt die Steuerung der Schwächungselemente 2 der
vorliegenden Vorrichtung 1 nach der im Detektorausgangssignal ermittelten
Intensitätsverteilung
im Objekt, dem Patienten 16. Die Figur zeigt den Hochspannungsgenerator 13 für den Betrieb
der Röntgenröhre 14.
Zwischen der Röntgenröhre 14 und
dem Röntgenbilddetektor 17 ist
der Patient 16 gelagert, der von den Röntgenstrahlen durchstrahlt
wird. Auf der röntgenröhrennahen
Seite ist eine übliche
Strahlenblende 15 zur Eingrenzung des Strahlenfeldes sowie
die erfindungsgemäße Modulationsvorrichtung 1 angeordnet. Die
vom Detektor 17 empfangene Intensitätsverteilung innerhalb des
Bildes wird von einer Detektorelektronik 18 ausgewertet.
Bei Erkennung von hellen Bildstellen werden die Schwächungselemente über eine
entsprechende Steuerung 19 Zellen- bzw. Kanal-selektiv
angesteuert, um die Dosis in den zugehörigen Strahlenkanälen zu reduzieren.
Mit der Messeinrichtung 20, die mit den Sensoren 6, 7 der Schwächungselemente 2 verbunden
ist, wird die Stellung der einzelnen Schwächungselemente 2 innerhalb
der Vorrichtung 1 in Echtzeit erfasst und aufbereitet,
um die kanalabhängige
Schwächung über einen
Speicher 21 einer digitalen Bildnachverarbeitung 22 zur
Verfügung
zu stellen. In dem Speicher 21 wird der Istwert der aktuellen
Schwächerstellungen
in seinem zeitlichen Verlauf gespeichert. Auf diese Weise kann für alle Bildpunkte
die applizierte Dosis errechnet werden. Daraus ist der Wert zur
exakten Wiederherstellung (Normalisierung) der Kontrastwerte für die Bild-Darstellung
des Röntgenbildes
auf dem Bildschirm 23 ableitbar, die von einer digitalen
Bildnachverarbeitungs-Elektronik 22 ausgeführt wird. Das
Bildsignal von Bildpunkten, welche bedingt durch die Stellung der
Schwächungselemente 2 weniger
Quanten erhielten als andere, bei denen die Schwächungselemente voll geöffnet, d.
h. in Nullstellung waren, wird entsprechend der errechneten Reduktion
des Quantenflusses verstärkt,
also im Kontrast angehoben. Auf diese Weise ergibt sich der gewünschte homogene
Bildeindruck. Die erfassten Ist-Werte der Stel lungen der Schwächungselemente 2 können auch
gleichzeitig der Schwächersteuerung 19 zugeführt werden,
um auf diese Weise eine geeignete Regelschleife zu bilden, über die
die Stellung der Schwächungselemente 2 exakt
einstellbar ist.