WO2005102169A2 - Röntgenstrahler und verfahren zur erzeugung und darstellung von röntgenbildern - Google Patents

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/08—Auxiliary means for directing the radiation beam to a particular spot, e.g. using light beams
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/04—Positioning of patients; Tiltable beds or the like
    • A61B6/51—

Definitions

  • the invention relates to an X-ray source and a method for generating and displaying X-ray images.
  • DE 3632878 A1 discloses a device for positioning the head of a patient for taking an X-ray image, in particular a dental overview layer image, by means of which the patient's head is aligned while displaying the recorded silhouette of the patient's head.
  • a television camera and a television monitor are used, the stored position being made to coincide with the current position on the television monitor.
  • the television camera is adjusted in such a way that its optical axis coincides with the axis of the central beam of the X-ray emitter. This device appears to be independent of the actual X-ray device.
  • the object of the invention is to provide information about how the x-ray images relate to the visible surface of the object, even when x-ray images are created from a revolution around an object to be recorded.
  • Another object is to provide a method with which, in addition to an X-ray image, further information about the examined object is acquired and finally displayed.
  • the x-ray emitter which comprises an x-ray source arranged in a housing, the housing having a radiation exit window and an aperture being provided which limits the x-rays emerging from the radiation exit window to a radiation fan and is arranged at a distance from the radiation exit window.
  • a deflection means for light waves in the visible range is arranged in the space between the radiation exit window and the diaphragm, said deflecting means being permeable to X-rays.
  • X-ray transmissive is understood here to mean that the x-rays are not attenuated in such a way that they are unsuitable for taking the object to be examined.
  • the X-ray emitter With the X-ray emitter according to the invention, it is possible, even in the case of tomography recordings, to take such recordings of the visible surface of the subject. In contrast to cephalometric recordings, with this type of exposure the X-ray source must be very close to the subject are positioned and the space available for accommodating additional optical components, such as are required for taking pictures of the visible surface of the object, is therefore very small. By accommodating these components, including the necessary deflection means, in front of the primary screen, there is no need to intervene in the receiving geometry.
  • An advantageous development of the X-ray emitter consists in the fact that the deflecting means is part of the radiation exit window. This makes optimal use of the available space.
  • a further advantageous embodiment of the x-ray emitter provides that the deflecting means can be pivoted into the beam path of the x-rays. It is then possible to accommodate the deflecting means in the beam path only if it is desired to record the visible surface of the object to be photographed.
  • the deflecting means advantageously consists of a metal-vapor-coated plastic part with low X-ray absorption. The deflecting means can then always remain in the beam path and a swiveling mechanism becomes superfluous. It also proves to be advantageous if the image receiver is aligned with a plane between the beam exit window and the diaphragm with a recording direction transverse and / or oblique to the direction of the beam fan.
  • the image receiver can thus be arranged within the housing of the X-ray emitter.
  • the recording geometry of the surface detected by means of the light in the visible wavelength range advantageously corresponds essentially to the geometry of the recorded area of the X-ray recording. This considerably simplifies the assignment of the X-ray image and the visible surface of the object to be recorded.
  • Fig. 1 shows an X-ray lamp with an integrated video camera in a perspective view with the object to be examined
  • FIG. 2 shows a section through the X-ray source from FIG. 1 at the height of the exit of the X-ray fan;
  • Fig. 3 shows a radiation exit window with integrated deflecting means
  • the x-ray emitter 1 shown in FIG. 1 has a housing 2 in which the actual x-ray source 3 is arranged.
  • the X-ray source 3 is like this shielded that X-rays only emerge from a radiation exit window, for this purpose the radiation exit window 4 is designed to be X-ray transparent.
  • a deflection means 5 is arranged in the form of a mirror.
  • This deflecting means 5 is also transparent to X-rays, but this mirror 5 is essentially opaque to light waves in the optically perceivable region of the wave spectrum.
  • the mirror 5 is arranged in such a way that an image detection device 6 for light waves in the visible range is arranged in front of the radiation exit window.
  • the camera 6 detects the beam fan 7 deflected via the mirror 5, which is directed towards the object to be examined, here a patient 8, and picks up the surface present there.
  • the beam path of the light reflected from the object 8 to the image capturing device 6 is shown as an example using a central beam 9.
  • FIG. 2 shows a section through the X-ray emitter 1.
  • An X-ray tube 11 is arranged inside the housing, which is shielded from the outside in an X-ray-opaque inner housing 12, with the exception of the beam exit window 4.
  • an aperture 13 is provided, which covers the object to be examined Object 8 directed X-ray beam generated by the X-ray tube 11 and emerging from the radiation exit window 4 is limited to a radiation fan 14.
  • a picture generated by the rotation of the radiator and an indicated image receiver 15 of the irradiated object 8 around the object 8 to be examined by means of the X-rays shows under the surface of the object 8 structures, for example bones, teeth and fillings.
  • the surface of the object to be examined is captured by the image sensor 6, which is arranged outside the beam fan 14 of the X-rays and whose beam path is aligned via the deflection means 5 such that the beam path 7 with its central beam 9 essentially corresponds to the X-ray fan 14 and from which Object 8 maps the same area.
  • the image sensor 6 Given a predetermined distance between a focus 16 and the diaphragm 13, there is generally sufficient installation space between the radiation exit window 4 in order to arrange the deflection means 5 and the image receiver 6.
  • a minimum distance between the focus and the diaphragm is expedient because of the finite extent of the focus in order to avoid interfering influences of the penumbra on the image receiver 15.
  • the deflection means can be designed such that it can be brought into the beam path of the beam fan 14 and out again. This can be done either motorized or manually, for example via a linkage, not shown, which is accessible from outside the housing 2. This will be explained in more detail later.
  • FIG. 3 shows a radiation exit window 4, the outside of which is away from the focus is designed in such a way that it represents a deflection means for visible light. This can be, for example, by means of a mirror with a surface design in the form of a sawtooth profile or a fractal lens, wherein a certain focusing can take place.
  • the radiation exit window itself is made of X-ray transparent material and the formation of the radiation lengang lying surface affects the quality of the X-rays in the radiation fan at most to an extent that can be accepted for the imaging of the X-ray image. 4, 5 show two different possible embodiments for adjusting an insertable deflection means.
  • the deflection means 5 is laterally inserted into the beam path by a spindle drive via the motor 17 along the guides 18, 19.
  • a pivoting mechanism is provided for adjusting the deflection means 5, which rotates the deflection means 5 attached to a holder 20 about the axis of rotation 21.
  • this twisting can be done either horizontally or vertically.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Röntgenstrahler, insbesondere ein dentales Röntgengerät, welches eine in einem Gehäuse angeordnete Röntgenstrahlenquelle umfasst, wobei das Innengehäuse ein Strahlenaustrittsfenster aufweist und wobei eine Blende vorgesehen ist, die die aus dem Strahlenaustrittsfenster austretenden Röntgenstrahlen auf einen Strahlenfächer begrenzt und die in einem Abstand zum Strahlenaustrittsfenster angeordnet ist. Dabei ist in dem Raum zwischen dem Strahlenaustrittsfenster und der Blende ein Umlenkmittel für Lichtwellen im sichtbaren Bereich angeordnet, welches röntgenstrahlendurchlässig ist und im oder am Gehäuse ist eine Bilderfassungseinrichtung für die umgelenkten Lichtwellen vorgesehen.

Description

Beschreibung
Röntgenstrahier und Verfahren zur Erzeugung und Darstellung von Rön genbildern Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Röntgenstrahier sowie ein Verfahren zur Erzeugung und Darstellung von Röntgenbildern. Stand der Technik
Aus der DE 3632878 AI ist eine Vorrichtung zur Positionie- rung des Kopfes eines Patienten zur Anfertigung einer Röntgenaufnahme, insbesondere einer zahnärztlichen Übersichtsschichtaufnahme bekannt, mittels derer der Kopf des Patienten unter Anzeige der aufgenommen Silhouette des Patientenkopfes ausgerichtet wird. Hierzu wird eine Fernsehkamera und ein Fernsehmonitor verwendet, wobei die gespeicherte Position mit der aktuellen Position auf dem Fernsehmonitor zur Deckung gebracht wird. Die Fernsehkamera ist derart justiert, das ihre optische Achse mit der Achse des Zentralstrahls des Röntgenstrahlers zusammenfällt. Diese Vor- richtung scheint von der eigentlichen Röntgeneinrichtung unabhängig zu sein.
Aus der DE 10148412 AI ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abbildung des Kopfbereichs eines Patienten bekannt, welches für cephalometrische Röntgenaufnahmen als auch für fotographische Bilder von abzubildenden Objekten offenbart wird. Mittels des fotographischen Bildes wird die Aufnahmeposition des Röntgenbildes eingestellt. Beide Aufnahmemodi können nebeneinander ausgeführt werden, wobei eine Fotokamera in einer Spiegelanordnung seitlich zu einer Röntgenstrahlenquelle angeordnet ist. Der Strahlengang der Fotokamera wird von dem Spiegel so umgelenkt, dass er mit dem Röntgenstrahl zusammentrifft.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, auch bei der Erstellung von Röntgenbildern aus einem Umlauf um ein aufzu- nehmendes Objekt heraus Informationen darüber bereitzustellen, wie die Röntgenbilder zu der sichtbaren Oberfläche des Objekts in Beziehung stehen.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem zusätzlich zu einer Röntgenaufnahme wei- tergehende Informationen über das untersuchte Objekt er- fasst und schließlich dargestellt werden. Darstellung der Erfindung
Mit dem erfindungsgemäßen Röntgenstrahier, der eine in einem Gehäuse angeordnete Röntgenstrahlenquelle umfasst, wo- bei das Gehäuse ein Strahlenaustrittsfenster aufweist und wobei eine Blende vorgesehen ist, die den aus dem Strahlenaustrittsfenster austretenden Röntgenstrahlen auf einen Strahlenfächer begrenzt und in einem Abstand zum Strahlenaustrittsfenster angeordnet ist. In dem Raum zwischen dem Strahlenaustrittsfenster und der Blende ist ein Umlenkmittel für Lichtwellen im sichtbaren Bereich angeordnet, welches röntgenstrahlendurchlässig ist.
Unter röntgenstrahlendurchlässig wird hierbei verstanden, dass die Röntgenstrahlen nicht derart abgeschwächt werden, dass die für die zu erstellende Aufnahme des zu untersuchenden Objektes ungeeignet werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Röntgenstrahier ist es möglich, auch bei Tomographieaufnahmen derartige Aufnahmen der sichtbaren Oberfläche des Aufnahmeobjekts zu erstellen. Bei dieser Aufnahmeart muss der Röntgenstrahier im Gegensatz zu cephalometrischen Aufnahmen sehr dicht am Aufnahmeobjekt positioniert werden und der zur Verfügung stehende Raum für die Unterbringung zusätzlicher optischer Komponenten, wie sie für Aufnahmen der sichtbaren Oberfläche des Objekts nötig sind, ist daher sehr gering. Durch die Unterbringung dieser Komponenten inklusive der nötigen Umlenkmittel vor der Primärblende ist ein Eingriff in die Aufnahmegeometrie nicht nötig.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Eine vorteilhafte Weiterbildung des Röntgenstrahlers besteht darin, dass das Umlenkmittel Bestandteil des Strahlenaustrittsfensters ist. Dadurch wird der zur Verfügung stehende Raum optimal genutzt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Röntgenstrah- lers sieht vor, dass das Umlenkmittel in den Strahlengang der Röntgenstrahlen einschwenkbar ist. Es ist dann möglich, das Umlenkmittel nur dann im Strahlengang unterzubringen, wenn eine Aufnahme der sichtbaren Oberfläche des Aufnahmeobjekts gewünscht ist. Vorteilhafterweise besteht das Umlenkmittel aus einem metallbedampften Kunststoffteil mit geringer Röntgenstrahlen- absorption. Das Umlenkmittel kann dann immer im Strahlengang verbleiben und ein Schwenkmechanismus wird überfllßüs- sig. Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Bildempfänger auf eine Ebene zwischen dem Strahlaustrittsfenster und der Blende ausgerichtet ist mit einer Aufnahmerichtung quer und/oder schräg zur Richtung des Strahlenfächers steht. So kann der Bildempfänger innerhalb des Gehäuses des Röntgenstrahlers angeordnet werden. Vorteilhafterweise entspricht bei dem erfindungsgemäßen Röntgenstrahier die Aufnahmegeometrie der mittels des Lichts im Bereich sichtbarer Wellenlänge erfassten Oberfläche mit der Geometrie des erfassten Bereichs der Röntgen- aufnähme im Wesentlichen überein. Eine Zuordnung von Röntgenaufnahme und sichtbarer Oberfläche des Aufnahmeobjekts wird dadurch wesentlich vereinfacht .
Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn der mittels Röntgenstrahlung aufzunehmende Bereich mit dem durch die Blende begrenzten Videobild exakt übereinstimmt. Es wird somit eine automatische rechnergestützte Überlagerung beider Bilder ermöglicht. Kurzbeschreibung der Zeichnung
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Einen Röntgenstrahier mit einer integrierten Videokamera in einer perspektivischen Ansicht mit dem zu untersuchenden Objekt, die
Fig. 2 einen Schnitt durch den Röntgenstrahier aus Fig. 1 in der Höhe des Austritts des Röntgenstrahlenfä- chers, die
Fig. 3 ein Strahlenaustrittsfenster mit integriertem Umlenkmittel, die
Fig. 4,5 zwei verschiedene Ausführungsformen des verstell- baren Umlenkmittels .
Ausführungsbeispiel
Der in Fig. 1 dargestellte Röntgenstrahier 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in welchem die eigentliche Röntgenstrahlen- quelle 3 angeordnet ist. Die Röntgenstrahlenquelle 3 ist so abgeschirmt, dass Röntgenstrahlung nur aus einem Strahlenaustrittsfenster austritt, dazu ist das Strahlenaustrittsfenster 4 röntgenstrahlendurchlässig gestaltet.
Von der Röntgenstrahlenquelle 3 aus gesehen nach dem Strah- lenaustrittsfenster 4 ist ein Umlenkmittel 5 in Form eines Spiegels angeordnet. Dieses Umlenkmittel 5 ist ebenfalls für Röntgenstrahlen durchlässig, für Lichtwellen im optisch wahrnehmenden Bereich des Wellenspektrums ist dieser Spiegel 5 jedoch im Wesentlichen lichtundurchlässig. Der Spie- gel 5 ist so angeordnet, dass eine vor dem Strahlenaustrittsfenster angeordnete Bilderfassungseinrichtung 6 für Lichtwellen im sichtbaren Bereich. Mittels der Kamera 6 wird der über den Spiegel 5 umgelenkte Strahlenfächer 7 er- fasst, der auf das zu untersuchende Objekt, hier einen Pa- tienten 8 gerichtet ist und die dort vorhandene Oberfläche aufnimmt. Anhand eines Zentralstrahls 9 ist der Strahlengang des am Objekt 8 reflektierten Lichts zur Bilderfassungseinrichtung 6 exemplarisch dargestellt.
In Fig. 2 ist ein Schnitt durch den Röntgenstrahier 1 ge- zeigt. Innerhalb des Gehäuses ist eine Röntgenröhre 11 angeordnet, die in einem röntgenstrahlenundurchlässigen Innengehäuse 12 nach außen hin abgeschirmt ist, ausgenommen das Strahlaustrittsfenster 4. Zwischen dem Strahlaustrittsfenster 4 und dem zu untersuchenden Objekt 8 ist eine Blen- de 13 vorgesehen, die den auf das zu untersuchende Objekt 8 gerichteten, von der Röntgenröhre 11 erzeugten und aus dem Strahlenaustrittsfenster 4 austretenden Röntgenstrahl auf einen Strahlenfächer 14 begrenzt.
Eine durch Umlauf des Strahlers und eines angedeuteten Bildempfängers 15 des durchstrahlten Objekts 8 um das zu untersuchende Objekt 8 herum mittels der Röntgenstrahlen erzeugte Aufnahme zeigt unter der Oberfläche des Objekts 8 befindliche Strukturen, beispielsweise Knochen, Zähne und Füllungen.
Die Oberfläche des zu untersuchenden Objekts wird über den Bildaufnehmer 6 erfasst, der außerhalb des Strahlfächers 14 der Röntgenstrahlen angeordnet ist und dessen Strahlengang über das Umlenkmittel 5 so ausgerichtet wird, dass der Strahlengang 7 mit seinem Zentralstrahl 9 im wesentlichen dem Röntgenstrahlenfächer 14 entspricht und von dem Objekt 8 demselben Bereich abbildet. Bei vorgegebenem Abstand eines Fokus 16 zu der Blende 13 ist in der Regel ausreichend Bauraum zwischen dem Strahlenaustrittsfenster 4 vorhanden, um das Umlenkmittel 5 und den Bildempfänger 6 anzuordnen. Ein Mindestabstand zwischen dem Fokus und der Blende ist wegen der endlichen Ausdehnung des Fokus zur Vermeidung von störenden Einflüssen des Halbschattens auf dem Bildempfänger 15 zweckmäßig.
Darüber hinaus kann das Umlenkmittel so ausgebildet sein, dass es in den Strahlengang des Strahlenfächers 14 gebracht werden kann und auch wieder heraus . Dies kann entweder mo- torisch oder manuell, beispielsweise über ein von außerhalb des Gehäuses 2 zugängliches, nicht dargestelltes Gestänge erfolgen. Dies wird später näher erläutert.
In Fig. 3 ist ein Strahlenaustrittsfenster 4 gezeigt, dessen dem Fokus abgewandte Außenseite so gestaltet ist, dass es ein Umlenkmittel für sichtbares Licht darstellt. Dies kann beispielsweise durch einen Spiegel mit einer Ausbildung der Oberfläche in Form eines Sägezahnprofils sein oder eine Fraktal-Linse, wobei eine bestimmte Fokussierung erfolgen kann. Das Strahlenaustrittsfenster selbst ist aus röntgenstrah- lendurchlässigem Material und die Ausbildung der im Strah- lengang liegenden Oberfläche beeinträchtigt die Qualität der Röntgenstrahlen im Strahlenfächer höchstens in einem Maße, wie sie für die Bilderstellung des Röntgenbildes in Kauf genommen werden kann. Die Fig. 4, 5 zeigen zwei verschiedene mögliche Ausführungsformen zum Verstellen eines einbringbaren Umlenkmittels.
Das Umlenkmittel 5 wird gemäß Fig. 4 durch einen Spindelantrieb über den Motor 17 entlang der Führungen 18, 19 seit- lieh in den Strahlengang eingeschoben.
In Fig. 5 ist zum Verstellen des Umlenkmittels 5 ein Ver- schwenkmechanismus vorgesehen, der das an einem Halter 20 befestigte Umlenkmittel 5 um die Drehachse 21 dreht. Dieses Verdrehen kann je nach Konstruktion und Raum entweder hori- zontal oder vertikal erfolgen.
Bezugszeichenliste
Röntgenstrahier Gehäuse Röntgenstrahlenquelle Strahlenaustrittsfenster Umlenkmittel Kamera Strahlengang Patient Zentralstrahl Röntgenröhre Innengehäuse Blende Strahlenfächer (Röntgenstrahl) Bildempfänger Fokus Motor Führungsschiene Führungsschiene Halter Drehachse

Claims

ANSPRÜCHE
1. Röntgenstrahier, insbesondere eines dentalen Röntgenge- räts, umfassend eine in einem Gehäuse (2) angeordnete Röntgenstrahlenquelle (3), wobei das Innengehäuse (12) ein Strahlenaustrittsfenster (4) aufweist und wobei eine Blende (13) vorgesehen ist, die die aus dem Strahlenaustrittsfenster (4) austretenden Röntgenstrahlen auf einen Strahlenfächer (14) begrenzt und die in einem Abstand zum Strahlenaustrittsfenster (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Raum zwischen dem Strahlenaustrittsfenster (4) und der Blende (13) ein Umlenkmittel (5) für Lichtwellen im sichtbaren Bereich angeordnet ist, welches röntgenstrahlendurchläs- sig ist, und dass im oder am Gehäuse (2) eine Bilderfassungseinrichtung (6) für die umgelenkten Lichtwellen vorgesehen ist.
2. Röntgenstrahier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkmittel (5) Bestandteil des Strah- lenaustrittsfensters (4) ist.
3. Röntgenstrahier gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkmittel (5) in den Strahlengang der Röntgenstrahlen bringbar ist. . Röntgenstrahier nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Umlenkmittel (5) aus einem metallbedampften Kunststoffteil mit geringer Röntgenstrahlenab- sorption besteht.
5. Röntgenstrahier nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildempfänger (6) auf eine Ebene zwischen dem Strahlaustrittsfenster (4) und der Blende (13) ausgerichtet ist mit einer Aufnahme- richtung quer und/oder schräg zur Richtung des Strahlenfächers (14) steht.
6. Röntgenstrahier nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auf ahmegeometrie der mittels des Lichts im Bereich sichtbarer Wellenlänge erfassten Oberfläche mit der Geometrie des erfassten Bereichs der Röntgenaufnahme im Wesentlichen übereinstimmt.
7. Röntgenstrahier nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da- durch gekennzeichnet, dass der mittels Röntgenstrahlung aufzunehmende Bereich mit dem durch die Blende begrenzten Videobild exakt übereinstimmt.
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