Beschreibung Multifokusröhre Um von einem Objekt zum Beispiel ein Volumenbild erstellen zu können, können Röntgenaufnahmen beispielsweise mittels einer Dual Source Technik aufgenommen werden. Der Vorteil einer Dual Source Technik liegt u.a. darin, dass ein Körperteil mit unterschiedlich energetischen Röntgenstrahlen während einer Untersuchungsphase durchleuchtet und Körperteile gesondert visualisiert werden können. Bei der Dual Source Technik werden zum Beispiel zwei um das Objekt rotierende und mit unter ^¬ schiedlicher Kathoden- und/oder Anodenspannung betriebene Röntgenquellen verwendet. Dabei werden zwei zum Beispiel um 90° zueinander versetzte an einen Kreisring angeordnete Rönt ^¬ genquellen, um ein Objekt gefahren und pro Röntgenquelle Röntgenaufnahmen von dem Objekt aufgenommen. Dies bringt den Nachteil mit sich, dass eine große Masse um das Objekt bewegt werden muss und dies zu Bewegungsartefakten in den Röntgen- aufnahmen führen kann. Alternativ könnte auch eine einzelne

Röntgenquelle um das Objekt rotieren. Bei dieser Röntgenquel ^¬ le müsste dann die Anode und/oder Kathode alternierend an ei ^¬ ne hochvoltige und/oder eine niedervoltige Spannung gelegt werden. Dies bringt aber den Nachteil mit sich, dass aufgrund einer begrenzten Schaltgeschwindigkeit zwischen den Hochspannungen die Anzahl der Röntgenbildfolgen pro Aufnahmezyklus begrenzt bleibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung für die Dual Source Technik anzugeben, bei der die Anzahl der

Röntgenbilder während einer Aufnahmesequenz bei gleichzeitiger Vermeidung der oben aufgeführten Nachteile erhöht wird.

Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Eine Multifokusröhre wird dazu mit einer Vielzahl von Rönt ^¬ genquelle ausgebildet, wobei die Röntgenquelle mindestens ei- ne erste und zweite Kathode aufweist und die erste und zweite Kathode sowie die dazugehörigen Anoden über eine elektronische Ansteuereinheit sowohl mit einer Ansteuerspannung zur Elektronenemission als auch mit einer unterschiedlich hohen Anoden- oder Kathodenspannung zur Elektronenbeschleunigung verbunden werden. Die Multifokusröhre weist auch eine Fokus ^¬ siereinheit auf, wobei diese jeweils zwischen einer Kathode und der Anode angeordnet ist und die aus der Kathode emit ^¬ tierten Elektronen auf einen Brennpunkt der Anode fokussiert.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, das eine Mehr ^¬ spektrenmethode für ein stationäres Tomographiesystem ermög ^¬ licht wird. Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass kurze Scan ^¬ zeiten ermöglicht werden und keine Bewegungsunschärfen bei den Röntgenbildaufnahmen auftreten.

Die Erfindung bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass auf- grund der ausbleibenden Bewegungsunschärfen der Registrieraufwand zwischen Aufnahmen bzw. den Aufnahmen eines Scan 's reduzierent wird.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die Scanzeit unabhängig von der Mechanik vorgebbar ist.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die Scanzeit einer Kontrastmittelkinetik und weiteren medizinischen Fragestellungen anpassbar ist.

Die Erfindung bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass kei ^¬ ne hochvoltige Spannungsversorgung pro Röntgenquelle nötig wird und damit eine Verringerung des Aufbaus von Ladungskapa ^¬ zitäten möglich ist.

Die Erfindung bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass mehrere Röntgenbilder in kurzer Zeitfolge, gesteuert über eine elektronische Ansteuereinheit, mit jeweils vorgebbaren An- Steuerspannungen bezüglich einer Elektronenemissionsspannung an der Kathode und einer Elektronenbeschleunigungsspannung zwischen Kathode-Anode angefertigt werden können. Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass beliebig schnell die Ansteuerspannungen für die Kathode bzw. die Anode gewechselt werden können.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass wegen der ausbleibenden thermischen Erwärmung der Kathoden die Schaltvorgänge zwischen den Kathoden extrem schnell vollzogen werden können.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass ohne elektro- nischen Mehraufwand mittels einer Vielzahl von Ansteuerspannungen eine Vielzahl von energetisch unterschiedlichen Röntgenstrahlungen erzeugt werden können.

Die Erfindung wird im Folgenden mittels der in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Dabei zeigen:

Figur 1 eine Multifokusröhre,

Figur 2 eine weitere Ausgestaltung einer Multifokusröhre, Figur 3 eine Detailansicht und

Figur 4 eine weitere Detailansicht.

In Figur 1 ist eine Multifokusröhre MF schematisch abgebil ^¬ det. Diese Multifokusröhre MF ist mit einer Mehrzahl von Röntgenquellen mit jeweils zugeordneten Röntgenfokussen ausgestaltet. Wie schematisch gezeigt, liegen die Röntgenquellen in einer Reihe nebeneinander angeordnet. Die Röntgenquellen weisen abwechselnd eine Hochvolt- und an einer Niedervolt ^¬ spannung als Elektronenbeschleunigungsspannung auf. In einer Ausgestaltung können die Röntgenquellen mit einem Vakuum umgeben in einem Vakuumgefäß integriert sein. Die Kathoden der Röntgenquellen können als thermische Emitter bzw. thermische Kathoden bzw. Dispenserkathoden, oder auch als sog. kalte Emitter die auch als Feldemitter bezeichnet werden und z.B. in Carbon-Nano-Tube-Technologie ausgebildet sein. Alternie ^¬ rend werden dann die Carbon-Nano-Tube-Kathoden der Röntgenquellen CNTL, CNTH von einer hier nicht näher beschriebenen elektronischen Ansteuereinheit angesteuert. Bei den abwech ^¬ selnd in der Multifokusröhre angeordneten Röntgenquellen CNTL, CNTH werden die Carbon-Nano-Tube-Kathoden entsprechend dem zu durchleuchtenden Objekt in einer bestimmten Reihenfolge mit Steuersignalen einer hier nicht näher dargestellten elektronischen Schaltung angesteuert.

Bei der in Figur 2 dargestellten perspektivischen Anordnung sind eine erste und zweite Reihe von Röntgenquellen in einer Multifokusröhre MF angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung sind unmittelbar hintereinander ohne seitlichen Versatz eine erste und eine zweite Reihe mit Röntgenquellen versehen. Zwischen den Anoden und Kathoden der Röntgenquellen CNTL1, CNTL2,..., CNTLn der ersten Reihe liegt eine Niedervoltspannung und zwischen den Anoden und Kathoden der Röntgenquellen CNTHl,

CNTH2,..., CNTHn der zweiten Reihe liegt eine Hochvoltspannung. Diese Ausgestaltung bringt den Vorteil mit sich, dass die je ^¬ weils unmittelbar hintereinander liegend angeordneten Röntgenquellen CNTL1, CNTHl, CNTL2, CNTH2 , jeweils die gleiche Ausrichtung zu einem Objekt aufweisen. Die Kathoden der ein- zelnen Röntgenquellen können als Carbon-Nano-Tubes ausgebil ^¬ det sein. Gemäß der Ausgestaltung kann mit der einen Anodenreihe ein Niederenergiescan und mit der anderen Reihe ein Hochenergiescan durchgeführt werden. Die Anoden können diskret oder kontinuierlich aufgebaut sein. Die Hoch- und Niederener- gie-Strahlerzeuger können im gleichen oder in unterschiedlichen Vakuumgehäusen/Röhren angeordnet sein. In einer weiteren Ausgestaltung, wie in Fig. 4 gezeigt, sind einem Brennfleck B auf der Anode A zwei Kathoden KH, KL zugeordnet. Liegen zwei Anodenreihen vor, so werden diese zeitlich hintereinander an- gesteuert, wobei mit einer ersten Anodenreihe ein Niederener ^¬ giescan und mit der anderen Reihe ein Hochenergiescan durchgeführt werden kann. In Figur 3 ist schematisch eine Ausgestaltung einer Röntgenquelle CNT einer Multifokusröhre MF wiedergegeben. Diese Röntgenquelle CNT kann beispielsweise mit einer Vielzahl von Carbon-Nano-Tube-Kathoden KH, KL ausgebildet sein. Einer an beispielsweise Masse anliegenden ersten und zweiten Anode AH, AL liegt zugeordnet eine erste und zweite Kathode KH, KL ge ^¬ genüber. Die erste Kathode KH ist mit einer hohen Kathodenspannung VKH, die zweite Kathode KL ist mit einer niederen Kathodenspannung VKL einer Kathodenspannungsquelle KSV ver- bunden. Mit jeweils am Elektronenaustrittsbereich der ersten und zweiten Kathode KH, KL angeordneten Fokussiermitteln F wird ein exakt vorgebbarer Brennfleck BH, BL auf der jeweils gegenüberliegenden ersten und zweiten Anode AH, AL ausgebildet. Eine Elektronenbeschleunigungsspannung wird von einer Anoden-Kathoden Spannungsversorgungseinheit AKSV bereitge ^¬ stellt. Entsprechend der Neigung der Oberfläche der ersten und zweiten Anode AH, AL und des Einfallwinkels der aus den jeweiligen Kathoden KH, KL emittierten Elektronen werden Röntgenstrahlen aus der Anode AH, AL ausgelöst. Aufgrund der unterschiedlichen Kathoden und/oder Anodenspannung werden dann Röntgenstrahlen unterschiedlicher Energie von der ersten oder zweiten Anode AH, AL abgegeben. Die erste und zweite Anode weisen den gleichen Anstellwinkel AW Winkel auf. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die gleiche Art der Kathoden verwendet werden kann, wobei lediglich unterschiedliche Spannungspotentiale VKL und VKH mit der ers ^¬ ten und zweiten Kathode KH, KL verbunden werden. Auf kleinstem Raum kann die Anzahl der Anoden AH, AL und/oder Kathoden KH, KL erhöht werden. Über eine elektronische Ansteuereinheit EA werden die erste und zweite Kathode KH, KL der gezeigten Anordnung mit einer Hoch- oder Niederspannung VKL, VKH aus einer Kathodenspannungsquelle KSV versorgt. Wird die erste und zweite Anode AH, AL nicht einheitlich mit Masse, sondern mit einer unterschiedlich hohen Anodenspannung verbunden, so ist zwischen der ersten und zweiten Anode AH, AL eine Isolierschicht IS einzufügen. In der Mammographie bewegt sich beispielsweise eine Niedrigspannung etwa zwischen 23 und 35KV und eine Hochspannung etwa zwischen 40 und 49 KV. Gesteuert wird das entsprechende Spannungspotential zwischen Anoden und Kathode auch über die elektronische Ansteuereinheit EA. Das für unterschiedliche Energiespektren nötige Spannungspotenti ^¬ al zwischen Anoden und Kathode wird über die Anoden-Kathoden- Spannungsquelle AKSV für die Anode und Kathode bereitge ^¬ stellt .

In Figur 4 ist eine weitere Ausgestaltung einer Röntgenquelle gezeigt. Bei dieser Anordnung sind eine erste und eine zweite Kathode KH, KL auf einen Brennpunkt B der Anode A gerichtet. Die erste und zweite Kathode KH, KL kann über eine elektroni ^¬ sche Schaltung EA abwechselnd an ein hohes oder niedriges Spannungspotential VKH, VKL gelegt werden. Über ein Fokussie- rungsmittel F werden die Elektronen exakt auf den gleichen Brennfleck B auf die Anode A gelenkt. Durch die unterschied ^¬ lichen Energien mit der die Elektronen auf die Anode A auftreffen, werden Röntgenstrahlen mit unterschiedlicher Energie aus der Anode A ausgelöst. Erzeugt werden die unterschiedli ^¬ chen Röntgenstrahlen durch ein unterschiedliches Anoden- Kathoden-Spannungspotential. Gesteuert wird dieses Spannungs ^¬ potentials ebenfalls über die elektronische Ansteuereinheit EA. Entsprechend des Anstellwinkels AW der keilförmig ausge ^¬ bildeten Anode A wird die Röntgenstrahlung vorwiegend in Richtung eines zu durchleuchtenden Objektes abgestrahlt. Über die elektronische Ansteuereinheit EA werden abwechselnd an die erste Kathode KH ein hohes Spannungspotential VKH und an die zweite Kathode KL ein niedrigeres Spannungspotential VKL von Kathodenspannungsquelle KSV angelegt. Die erste Kathode KH und die zweite Kathode KL können auf den gleichen Brenn- fleck B auf der Anode A gerichtet sein. Die beiden energiese ^¬ lektiven Röntgenbilder können zu einem Nativbild überlagert werden. Wegen der Miniaturisierung der Röntgenquellen, dass heißt der Ausgestaltung der Kathoden durch eine Nano-Carbon- Tube-Kathode, können auch mehr als zwei jeweils an unter- schiedlich hohen Spannungspotentialen einer Kathodenspannungsquelle KSV anliegenden Kathoden vorgesehen werden. Je Spannungspotential an den Kathoden und dem Spannungspotential zwischen Anode und Kathode kann ein unterschiedliches Rönt- genspektrum erzeugt werden. Bei einer Mehrenergiespektrenauf- nähme kann eine Einfärbung des errechneten Volumenbildes in der Art erfolgen, dass pro Energiespektrum jeweils eine Farbe bei der Volumenbildherstellung verwendet wird.

Die Anoden der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Röntgenquellen mit Carbon-Nano-Tube-Kathoden können diskret oder kontinuierlich aufgebaut werden. In einer Ausgestaltung, kann die Anode von einer Multifokusröhre MF innerhalb eines Vaku- umgefäßes, beispielsweise ein Zylinder, länglich angeordnet werden. In einer weiteren Ausgestaltung kann der Hoch- und Niedrigenergie-Strahlerzeuger im gleichen oder in unterschiedlichen Vakuumgehäusen/Röhren angeordnet sein. In diesem Vakuumgefäß sind gegenüber der Anode eine Vielzahl von Katho- den angeordnet. Über die elektronische Ansteuereinheit EA wird dann jeweils eine erste, zweite,... Kathode KHn, KLn mit einer vorgebaren Spannung angesteuert. Bei permanent an der Anode und Kathode anliegenden Spannungspotentialen kann eine Freischaltung oder Aktivierung über eine an der ersten oder zweiten Kathode anliegenden Gitterspannung erfolgen. Von dieser Kathode KHn, KLn emittiert dann ein Elektronenstrahl beschleunigt durch das an Anoden und Kathode anliegende

Elektronenbeschleunigungspotential fokussiert in Richtung Anode. Darüber hinaus kann jeweils eine Multifokusröhre als Hoch- bzw. Niederenergie Multifokusröhre ausgebildet sein.

Eine sehr schnelle Umschaltbarkeit zwischen den Kathoden KHn, KLn ermöglicht eine computertomographische Anwendung. In ei ^¬ ner weiteren Ausgestaltung könnten zwei Anodenreihen und zwei Kathodenreihen verwendet werden. Eine Anodenreihe liegt an einem hohen Spannungspotential, die weitere Anodenreihe liegt auf niedrigerem Spannungspotential. Jeweils zwei Kathoden und zwei Anoden liegen hintereinander, eine Kathode bedient eine Anode. Diese Ausgestaltung, wie in Fig. 3 dargestellt, bringt den Vorteil mit sich, dass die Projektionswinkel für den Ho- chenergiescan und den Niederenergiescan gleich sind. Die

Röntgenerzeugung kann in den dargestellten Ausgestaltungen nach dem Prinzip der Feldemission oder durch thermische Emit- ter, jeweils mit der erforderlichen Elektronenoptik zum Fokussieren des Elektronenstrahls erfolgen.

Prinzipiell kann die Hochspannung für die Strahlerzeugung entweder an den Kathoden oder an den Anoden liegen mit den jeweils anderen Komponenten auf Masse. Bereitgestellt wird das jeweilige Spannungspotential mit der Kathodenspannungs ^¬ quelle KSV und durch die Anoden-Kathoden-Spannungsquelle AKSV. Gesteuert wird das unterschiedliche Anlegen oder Frei ^¬ schalten der Spannungspotentiale durch die elektronische An- Steuereinheit EA.

Eine so gestaltete Röntgenröhre bzw. Röntgenquelle kann für die kontrastmittelverstärkte Zweispektrenradiography/- mammografie der Dual Energy Mammography eingesetzt werden in Kombination mit Tomosyntheseabtastung . Diese Methode erlaubt die Diagnose von Läsionen sowie Charakterisierung einer gutartigen oder bösartigen Erkrankung und die Ausdehnung der Erkrankung. Durch den Einsatz von Kontrastmitteln kann die Vaskularisierung des Gewebes untersucht werden, welche wert- volle Hinweise über eventuell vorhandene Tumore und deren

Dignizität liefert. Da das in der Röntgenbildgebung standard ^¬ mäßig eingesetzte Kontrastmittel Jod (I) bei etwa 33 keV eine Absorptionskante besitzt, wird der Kontrast besonders hoch, wenn eine Aufnahme/Scan mit einem Spektrum durchgeführt wird, dessen mittlere Energie unterhalb der K-Kante liegt, und eine zweite Aufnahme/Scan angefertigt wird mit mittlerer Energie oberhalb der K-Kante des Kontrastmittels. Die beiden Daten ^¬ sätze können voneinander subtrahiert oder in einer Linearkombination verarbeitet werden um ein sog. Jodbild und ein Gewebebild darzustellen. Es besteht auch die Möglichkeit zu ^¬ erst eine Niedrigenergieaufnahme zu machen, dann Kontrastmit ^¬ tel zu verabreichen und in gewissen Zeitintervallen danach Hochenergieaufnahmen anzufertigen, und diese von der Niedrigaufnahme vor Kontrastmittelgabe zu subtrahieren. Damit ist der zeitliche Verlauf der Kontrastmittelaufnahme und -abgäbe, d.h. die Kontrastmittelkinetik darstellbar, was Hinweise über den Tumorcharakter geben kann. Für diese Zweispektrenbildgebung eignet sich die hier beschrieben Röntgenquelle bzw. Röntgenröhre, da der Wechsel zwischen Hochenergie- und Niederenergiespektrum sehr schnell erfolgen kann und ein Scan keine mechanische Bewegung erfor- dert. Die Abtastung kann flexibel gestaltet werden durch individuelle Ansteuerung oder Freischaltung der einzelnen Kathoden/Emitter. So können die Emitter für Hochenergie- und Niedrigenergiespektrum unmittelbar benachbart oder bei gleichem Projektionswinkel angeordnet sein, was die Registrierung beider Datensätze und die Rekonstruktion der 3D-Volumina er ^¬ leichtert .

Bezugs zeichenliste :

MF Multifokusröhre

CNT Röntgenquelle/Carbon-Nanotube

CNTL Röntgenquelle/Carbon-Nanotube mit geringer

ElektronenbeschleunigungsSpannung

CNTH Röntgenuelle/Carbon-Nanotube mit hoher

ElektronenbeschleunigungsSpannung

AH Erste Anode

AL Zweite Anode

KH Erste Kathode

KL Zweite Kathode

F Fokussiermittel

FT Filtereinheit

EA Elektronische Ansteuereinheit

BL Erster Brennpunkt

BH Zweiter Brennpunkt

AW Anstellwinkel

KSV Kathodenspannungsquelle

VKH Hohes Spannungspotential für KH

VKL Niedriges Spannungspotential für KL

AKSV Anoden-Kathoden-Spannungsquelle

IS Isolierschicht