-
Die Erfindung betrifft einen Filter
für eine
Röntgenuntersuchungseinrichtung
zum Absorbieren von Röntgenstrahlung,
mit mehreren ansteuerbaren Elementen zum Erzeugen elektrischer oder
magnetischer, auf wenigstens eine Röntgenstrahlung absorbierende
Flüssigkeit
einwirkender Felder, die zu einem feldabhängigen, lokal unterschiedlichen
Absorptionsverhalten über
die Flüssigkeitsfläche führen.
-
Bei Untersuchungen mit Hilfe von
Röntgenstrahlen
kommt es häufig
vor, dass der Patient bzw. dessen Organe im zu untersuchenden Bereich
ein stark unterschiedliches Absorptionsverhalten hinsichtlich der
applizierten Röntgenstrahlung
aufweisen. Beispielsweise ist bei Thoraxaufnahmen die Schwächung im
Mediastinum, also im Bereich vor den Lungenflügeln sehr groß bedingt
durch die dort angeordneten Organe, während sie im Bereich der Lungenflügel selbst
sehr klein ist. Sowohl für
einen Erhalt einer aussagekräftigen
Aufnahme als auch insbesondere zur Schonung des Patienten ist es
sinnvoll, die applizierte Dosis bereichsabhängig derart einzustellen, dass
nicht mehr Röntgenstrahlung
als nötig
zugeführt
wird. Das heißt,
in den Bereichen mit großer
Schwächung
ist eine größere Dosis
als in Bereichen mit geringerer Schwächung zu applizieren. Daneben
gibt es Anwendungen, bei denen nur ein Teil des untersuchten Bereichs
mit großer
diagnostischer Qualität,
das heißt
mit weniger Rauschen aufgenommen werden muss. Die umgebenden Teile
sind für
die Orientierung, nicht aber für
die eigentliche Diagnose wichtig. Diese umgebenden Bereiche können also
mit einer geringeren Dosis abgebildet werden, um auf diese Weise
die gesamte applizierte Dosis zu reduzieren.
-
In
DE 44 22 780 A1 ist ein hierfür einsetzbarer
Filter beschrieben. Dieser weist ein Gehäuse mit einer ansteuerbaren Elektrodenmatrix
auf, mittels welcher ein elektrisches Feld erzeugbar ist, das auf
eine mit der Elektrodenmatrix in Verbindung stehende Flüssigkeit
wirkt, in welcher Röntgenstrahlen
absorbierende Ionen vorhanden sind. Diese sind frei beweglich und
wandern abhängig
von dem angelegten Feld. Auf diese Weise ist es möglich, durch
entsprechende Feldausbildung im Bereich einer oder mehrerer Elektroden
entsprechend viele oder wenige Ionen zu akkumulieren, um auf diese
Weise lokales Absorptionsverhalten des Filters zu ändern.
-
Aus
DE 196 38 621 C1 ist ebenfalls ein adaptives
Filter bekannt, bei dem zwei ein unterschiedliches Absorptionsverhalten
aufweisende magnetorheologische oder elektrorheologische Flüssigkeiten
zum Einsatz kommen, die übereinander
geschichtet in geschlossenen Gehäuseabschnitten über eine
flexible Membran getrennt vorhanden sind. Auch bei diesem Filter
kommt eine Elektrodenmatrix zur Erzeugung elektrischer Felder, die
auf die elektrorheologische Flüssigkeit
einwirken, oder eine Spulenmatrix zur Erzeugung magnetischer Felder,
die auf eine magnetorheologische Flüssigkeit einwirken, zum Einsatz.
Je nachdem wie die Feldverteilung über die Flüssigkeits- oder Filterfläche ist
können
sich unterschiedliche Dickeverhältnisse
der einzelnen Flüssigkeitsschichten
ergeben, worüber
dann das lokale Absorptionsverhalten über die Filterfläche eingestellt
werden kann.
-
Nachteilig bei diesen bekannten Filtern
ist jedoch, dass sie relativ komplex aufgebaut sind, insbesondere
was die Ansteuerung der einzelnen Elektroden der Elektrodenmatrix
angeht, die häufig
sehr speziell angesteuert werden müssen, um ein bestimmtes Absorptionsmuster
einstellen zu können.
Beispielsweise muss natürlich
ein anderes Absorptionsmuster bzw. ein anderes Absorptionsverhalten
bei der Aufnahme einer Lunge eingestellt werden als bei der Aufnahme
einer Niere oder dergleichen. Ein weiterer Nachteil ist darin zu
sehen, dass zur Einstellung des konkreten Absorptionsmusters stets
eine vorher zu erstellende Aufnahme des Untersuchungsbereichs aufge nommen
werden muss, damit man genau weiß, wo das oder diejenigen Objekte sich
befinden, um dies dann auf die Elektroden- oder Spulenmatrixsteuerung zu übertragen.
Dies ist zum einen umständlich,
zum anderen ist hierdurch eine zusätzliche Patientenbelastung
gegeben.
-
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde,
einen Filter anzugeben, der hier Abhilfe schafft.
-
Zur Lösung dieses Problems ist bei
einem Filter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die Form zumindest eines Teil der Elemente in Abhängigkeit
der Form eines mittels der Untersuchungseinrichtung zu untersuchenden
Objekts gewählt
ist.
-
Die Erfindung schlägt vor,
die Form der Elemente bereits so zu wählen, dass sie der anatomischen Form
eines Untersuchungsobjekts beispielsweise einer Lunge oder dergleichen
entsprechen bzw. von dieser Form abgeleitet sind. Soll also beispielsweise
eine Lungenaufnahme gemacht werden so sind die Elemente, beispielsweise
Elektroden zur Erzeugung elektrischer Felder, derart geformt, dass
sie in ihrer Gesamtheit den Bereich der Lungenflügel und des Mediastinums darstellen.
Es können
hier wesentlich größere Elektroden zum
Einsatz kommen, das heißt
die Elektrodenanzahl reduziert sich drastisch, darüber hinaus
ist natürlich auch
die Ansteuerung wesentlich einfacher.
-
Neben dem einfacheren Aufbau des
Filters ist auch die Durchführung
einer Voraufnahme, die anschließend
analysiert und einer Musterkennung unterworfen wird, um eine entsprechende
Ansteuerung der Elemente wie im Stand der Technik vorzunehmen, nicht
mehr erforderlich, da das Absorptionsmuster aufgrund der Elektrodenform
bereits definiert ist.
-
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn
sich zwei oder mehrere nebeneinander liegende und separat ansteuerbare
Elemente in ih rer Form ergänzen.
Dies hat den Vorteil, dass auf unterschiedliche Größen eines
zu untersuchenden Organs reagiert werden kann. Da beispielsweise
eine Kinderlunge deutlich kleiner als die Lunge eines Erwachsenen
ist kann aufgrund dieser Weiterbildung problemlos je nach Bedarf
ein Element zu- oder weggeschalten werden, wobei die Elemente sich
derart ergänzen,
dass sie je nachdem eine große
oder eine kleine Lunge abbilden. Dabei können alle Elemente separat
ansteuerbar sein, auch eine gemeinsame Ansteuerung mehrerer Elemente
ist denkbar. Letzteres ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn
es sich um ein im Wesentlichen symmetrisches Objekt handelt, wie
dies beispielsweise bei einer Lunge der Fall ist. Denn hier sind
beide den Lungenflügeln
nachgebildeten Elemente durch Zu- oder Abschalten weiterer Elemente
zu vergrößern oder
zu verkleinern.
-
Der Filter weist obere und untere
Elemente auf, zwischen denen sich die Flüssigkeit befindet (es können aber
auch zwei verschiedene Flüssigkeiten
sein, wie aus dem Stand der Technik gemäß
DE 196 38 621 C1 bekannt),
wobei entweder die Form der oberen oder der unteren Elemente oder
sowohl die Form der oberen als auch der unteren Elemente in Abhängigkeit
der Objektform gewählt
sind. Es sind also zwei verschiedene Ausführungen denkbar, nämlich einmal,
dass lediglich die Elemente einer Seite objektbezogen geformt sind,
oder dass die Elemente an beiden Seiten entsprechend geformt sind.
-
Ist lediglich das oder sind lediglich
die oberen Elemente der Objektform nachgebildet, so ist das oder sind
die unteren Elemente zweckmäßigerweise
im Wesentlichen plattenförmig.
Ausreichend ist hier bereits beispielsweise eine einzige großflächige plattenförmige Elektrode
im Falle der Verwendung von Elektroden. Sind sowohl die oberen als
auch die unteren Elemente entsprechend geformt, so sollten sie zweckmäßigerweise
deckungsgleich miteinander angeordnet sein.
-
Die Elemente zum Erzeugen elektrischer
Felder können
dabei als mit Spannung beaufschlagbare Elektroden ausgebildet sein,
die Elemente zum Erzeugen der magnetischen Felder können als
stromdurchflossene Leiter ausgebildet sein.
-
Neben dem Filter selbst betrifft
die Erfindung ferner eine medizinische Röntgeneinrichtung, umfassend einen
Filter der vorbeschriebenen Art.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten
der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel
sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
-
1 eine
Prinzipskizze einer medizinischen Röntgeneinrichtung mit einem
erfindungsgemäßen Filter und
zwei verschiedenen Projektionsebenen entsprechen den Intensitätskurven,
-
2 eine
Schnittansicht einer Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Filters
einer ersten Ausführungsform,
-
3 eine
Aufsicht auf das Filter aus 2 im
geöffneten
Zustand zur Darstellung der Elektrodenanordnung und -form,
-
4 eine
Schnittansicht einer Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Filters
einer zweiten Ausführungsform,
und
-
5 eine
Ansicht der Elektrodenkonfiguration eines erfindungsgemäßen Filters
einer dritten Ausführungsform.
-
1 zeigt
eine erfindungsgemäße medizinische
Röntgeneinrichtung
in Form eine komponentenspezifischen Prinzipskizze umfassend eine
Röntgenquelle 1,
welche Röntgenstrahlen 2 e mittiert.
Dieser Röntgenquelle 1 ist
ein adaptiver erfindungsgemäßer Filter 3 nachgeschaltet,
durch welchen die Röntgenstrahlung 2 hindurchdringt
und entsprechend seinem Absorptionsverhalten in ihrem Intensitätsverlauf
wie nachfolgend noch beschrieben wird verändert wird. Die Röntgenstrahlung 2 trifft
auf ein Objekt 4, beispielsweise einen Patienten, dem ein
Röntgenstrahlungsdetektor 5 nachgeschaltet
ist. Die Einrichtung umfasst ferner eine Steuerungseinrichtung 6.
-
1 zeigt
ferner zwei Graphen, wobei längs
der Abszisse der Ort x aufgetragen ist, längs der Ordinate die Intensität der Röntgenstrahlung 2.
Die obere Kurve zeigt die lokale Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung 2 in
einem Bereich unmittelbar vor dem Filter 3. Die Kurve ist
im gezeigten Ausführungsbeispiel
eine ausgeprägte
Rechteckkurve, das heißt
die Intensität
ist im Wesentlichen (idealisiert) über die gesamte Breite, die
die Röntgenstrahlung
in diesem Bereich einnimmt, konstant. Nach Durchlaufen durch den
Filter 3 ist der Intensitätsverlauf aber, vgl. die untere
Graphik, geändert.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel
wurde durch den Filter 3 die Intensitätsverteilung über den
Ort geändert.
Im Bereich der Strahlenmitte ist die Intensität größer als in den Bereichen außerhalb
der Strahlenmitte. Das heißt
die applizierte Dosis ist im mittleren Bereich größer als in den Randbereichen. Der dargestellte Intensitätsverlauf
ist rein exemplarisch und kann je nach Absorptionsverhalten des
Filters eine beliebige Form annehmen.
-
2 zeigt
einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Filter
3. Der
Filter entspricht in seinem Aufbau im Wesentlichen dem Filter wie
er in
DE 196 38 621
C1 beschrieben wird, auf welche hiermit vo11 inhaltlich Bezug
genommen wird und deren Offenbarungsgehalt vollständig in
dem Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung eingebunden wird.
Der Filter besteht aus einem Gehäuse
7,
welches mittels einer flexiblen Membran
8 in zwei Kammern
9,
10 getrennt
ist. Jede der Kammern
9,
10 verfügt über einen
Zu- bzw. Abfluss
11,
12, über welche in den Kammern befindliche
rheologische Flüssigkeit
13,
14 zubzw.
abführbar
ist. Jeder Zu- oder Abfluss kommuniziert mit einem nicht gezeigten
Reservoir für
die jeweilige Flüssigkeit,
um diese wie nachfolgend noch beschrieben wird, entsprechend nach-
oder abzuführen.
Zumindest in die vom Zubzw. Abfluss
11 abgehende Leitung
ist eine Flüssigkeitspumpe
zur Beaufschlaqung der in der Kammer
9 befindlichen Flüssigkeit
mit einem Mindestdruck vorgesehen. Der Filter
3 umfasst
ferner eine Reihe oberer Elektroden
15,
16,
17,
18,
die im oberen Filterbereich angeordnet sind, sowie eine untere im
Wesentlichen großflächige und plattenförmige Elektrode
19.
Die Elektroden
15,
16,
17,
18 sind
separat mit Spannung beaufschlagbar, so dass sich über die
jeweils beaufschlagte Elektrode und die untere Elektrode
19 ein
elektrisches Feld einstellt, das in seiner Lage von der Form der
jeweiligen oberen Elektrode bestimmt wird. Die jeweiligen Elektroden
15,
16,
17,
18 sind
voneinander beabstandet und voneinander isoliert, es sind Zwischenräume zwischen
ihnen vorgesehen, so dass hierdurch die jeweilige Kammerflüssigkeit
zirkulieren kann.
-
Bei den beiden Flüssigkeiten 13, 14 handelt
es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel
um elektrorheologische Flüssigkeiten.
Diese variieren abhängig
von einem anliegenden elektrischen Feld ihre Viskosität, das heißt je größer beispielsweise
das lokale Feld ist, desto höher
ist die lokale Flüssigkeitsviskosität und umgekehrt.
Dabei können
beide Flüssigkeiten 13, 14 rheologische
Flüssigkeiten
sein, jedoch ist zur Erreichung des erfindungsgemäßen Zieles
auch ausreichend, wenn lediglich eine der Flüssigkeiten rheologischen Typs ist.
Sofern es sich bei den das Feld erzeugenden Elementen nicht um Elektroden
handelt, sondern um magnetfelderzeugende stromdurchflossene Leiter,
so handelt es sich bei den Kammerflüssigkeiten um magnetorheologische
Flüssigkeiten,
die ihre Viskositätenabhängigkeit
eines anliegenden magnetischen Felds ändern.
-
Wie beschrieben ist es möglich, aufgrund
der Anordnung der Elektroden 15, 16, 17, 18 lokale
elektrische Felder auszubilden, das heißt es ist möglich lokal die Viskosität der Flüssigkeiten
zu verändern.
Diese Viskositätsänderung
läuft im
Bereich von Millisekunden ab. Die Viskosität im Bereich von Elektroden,
die nicht mit Spannung beaufschlagt werden, und über die also kein elektrisches
Feld erzeugt wird, ändert
sich nicht, so dass also nur lokale Viskositätsänderungen erzeugt werden können. Eine
solche lokale Viskositätsänderung
bewirkt nun, dass aufgrund des Flüssigkeitsdrucks, der in der
Kammer 9 herrscht, die dünne Membran 8 lokal,
nämlich
in dem Bereich, wo die Viskositätsänderung
eintritt, beispielsweise nach unten verbogen wird (ausgehend von
dem Fall, dass die Viskosität
feldbedingt abnimmt). Die Membran verbiegt sich etwas, was dazu
führt,
dass sich das Dickeverhältnis
der Flüssigkeitsschichten
zueinander in diesem lokalen Bereich ändert. Da beide Flüssigkeiten
unterschiedliche Absorptionseigenschaften besitzen ändert sich
infolgedessen die lokale Absorption.
-
Wie
3 zeigt
sind die Elektroden
15,
16,
17,
18 nicht
in Form einer Matrix ausgeführt,
wie dies beispielsweise in
DE
196 38 621 C1 beschrieben ist, wo quasi eine schachbrettartige
Elektrodenverteilung beschrieben ist. Vielmehr ist beim erfindungsgemäßen Filter
3 vorgesehen,
dass die Elektroden in Abhängigkeit der
Form eines aufzunehmenden Organs geformt sind bzw. dem leicht nachgebildet
sind. Die Elektrode
15 bildet eine Randelektrode. Die beiden
Elektroden
16 und
18 bilden die beiden Lungenflügel im gezeigten
Ausführungsbeispiel
nach, während
die mittlere Elektrode
17 das Mediastinum grob nachbildet.
-
Die einzelnen Elektroden sind separat
ansteuerbar, wobei die Möglichkeit
besteht, die beiden die Lungenflügel
darstellenden Elektroden 16 gemeinsam anzusteuern. Je nachdem
wie die Elektroden angesteuert werden und wie groß die jeweils
erzeugten Felder sind erfolgt die Verbiegung der Membran 8 und folglich
die Variation der Dickenverhältnisse
der Flüssigkeiten 13, 14 zueinander.
-
Da die Form der Elektroden dem aufzunehmenden
Organ entspricht ist eine einfache Steuerung möglich, die Durchführung einer
Vorabaufnahme, die anschließend
Grundlage der Elektrodenansteuerung gemäß dem Stand der Technik ist,
ist hier nicht erforderlich. Auch ist der Aufbau des Filters wesentlich
einfacher, da im gezeigten Ausführungsbeispiel
lediglich vier Elektroden sowie eine untere Elektrode erforderlich
sind, im Vergleich zu einer Elektrodenmatrix mit beispielsweise
10 x 10 oberen und entsprechenden vielen unteren Elektroden.
-
4 zeigt
eine weitere Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Filters 20.
Dieses umfasst ebenfalls obere Elektroden 21a, 22a, 23a, 24a,
jedoch ist hier jeder oberen Elektrode eine gleichermaßen geformte untere
Elektrode 21b, 22b, 23b, 24b zugeordnet.
Die Form der oberen und der unteren Elektroden entspricht insoweit
im gezeigten Ausführungsbeispiel
der Form der in 3 gezeigten
Elektroden. Zweckmäßigerweise sind
die oberen und unteren Elektroden deckungsgleich angeordnet. Die
Funktionsweise ist die Gleiche wie bezüglich der Ausführungsform
gemäß den 1 und 2 beschrieben.
-
Schließlich zeigt 5 einen weiteren erfindungsgemäßen Filter 25,
wobei hier lediglich die Elektrodenkonfiguration der oberen Elektroden
gezeigt ist. Der Aufbau entspricht insoweit dem wie er in den vorangehenden
Figuren beschrieben ist, das heißt es kann sowohl lediglich
eine untere Elektrode oder aber mehrere entsprechend geformter Elektroden
vorgesehen sein.
-
Auch hier ist eine großflächige Randelektrode 26,
eine einen ersten Lungenflügel
darstellende Elektrode 27, eine den zweiten Lungenflügel darstellende
Elektrode 28 sowie eine das Mediastinum darstellende Elektrode 29.
Der Elektrode 27 ist ei ne randseitige weitere Elektrode 30 zugeordnet,
Gleiches gilt betreffend die Elektrode 28, der eine randseitig
erweiternde Elektrode 31 zugeordnet ist. Der dann dem Mediastinum
entsprechenden Elektrode 29 ist eine weitere erweiternde
Elektrode 32 zugeordnet. Sämtliche Elektroden sind im gezeigten
Beispiel separat ansteuerbar, wobei die Möglichkeit besteht, beispielsweise
auch hier die beiden Elektroden 27, 28 gemeinsam
anzusteuern oder aber die erweiternde Elektroden 30 und 31.
-
Diese Elektrodenanordnung ermöglicht die
Verwendung des Filters 25 zur Aufnahme sowohl großer als
auch kleiner Lungen. Soll eine kleine Lunge aufgenommen werden so
werden letztlich lediglich die Elektroden 27, 28, 29 und 32 benötigt, die
randseitigen erweiternden Elektroden 30, 31 nicht.
Diese werden dann eingesetzt, wenn eine größere Lunge aufzunehmen ist.
-
Die nachfolgende Tabelle gibt exemplarisch
an, welche Elektrode auf welchem Potential liegt, wenn ein großer und
ein kleiner Patient zu untersuchen ist: Tabelle
1
Exemplarisch sind drei unterschiedliche Potentiale
1,
2,
3 angeführt. In
den Spalten „großer Patient" und „kleiner
Patient" sind die
jeweiligen Elektroden angegeben, die auf dem jeweiligen Potential
liegen. Bei einem kleinen Patienten werden die erweiternden Elektroden
30,
31 genauso
angesteuert wie die Randelektrode
26. Bei einem großen Patienten
dagegen liegen diese Elektroden auf dem Potential
2, genauso
wie die beiden die Lungenflügel
abbildenden Elektroden
27,
28. Wie sich aus der
Tabelle ergibt kann durch geeignete Ansteuerung der Elektroden problemlos
eine Vergrößerung oder
Verkleinerung erreicht werden.
-
Abschließend ist darauf hinzuweisen,
dass die Ausführungsform
des Filters wie in den Figuren beschrieben nicht abschließend und
beschränkend
ist. Es besteht vielmehr gleichermaßen die Möglichkeit, den Filter so aufzubauen
wie in
DE 44 22 780
A1 beschrieben ist, wo anstelle rheologischer Flüssigkeiten
eine Flüssigkeit
verwendet wird, welche Röntgenstrahlen
absorbierende Ionen enthält,
die bei Anlegen eines geeigneten Potentials an eine Elektrode von
dieser angezogen werden und unterhalb dieser akkumulieren. Auf
DE 44 22 780 A1 wird
hiermit ausdrücklich
Bezug genommen.
