THOMS, Michael (Ernst-Essich-Weg 14, Bietigheim-Bissingen, 74321, DE)
| Patentansprüche 1. Röntgenröhre, insbesondere für panographische Aufnahmen, mit einer Elektronenkanone (12) zur Erzeugung eines Elektronenstrahls (24) , mit einem Target (20) und mit Mitteln (22) zur Fokussierung des Elektronenstrahls (24) auf das Target (28) , und mit einem die vorgenannten Komponenten dicht umschließenden Gehäuse (14) , dadurch gekennzeichnet, dass das Target (28) in einem von der Elektronenkanone (12) abgelegenen Endabschnitt (17) eines tubusförmigen Gehäuseansatz (15) untergebracht ist, dass der Endabschnitt (17) in mindestens zwei unabhängigen Richtungen für Röntgenstrahlen durchlässige Fensterbereiche (19) aufweist und dass das Target (28) eine derartige Form aufweist, dass die von ihm erzeugtenen Röntgenstrahlen (30) mindestens zwei der Fensterbereiche erreichen. 2. Röntgenröhre nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass das Target (28) eine derartige Form aufweist, dass die entstehenden Röntgenstrahlen (30) in einen streifenförmigen Raumwinkelbereich abgestrahlt werden, dessen maximale Elevation beidseits einer den Elektronenstrahl enthaltenden Ebene bis zu je 75° und dessen azimutale Ausdehnung mehr als 210° beträgt. 3. Röntgenröhre nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass das Target (28) zugleich die Anode (20) ist . 4. Röntgenröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode (20) ringförmig ausgebildet und unter im Vergleich zum Abstand des Targets (28) kleinem Abstand vor dem Wehnelt-Zylinder (18) angeordnet ist. 5. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, dass das Target (28) im Wesentlichen als dachförmig gebogenes Metallteil ausgebildet ist, auf dessen Firstlinie (32) der Elektronenstrahl (24) vorzugsweise etwa mittig fokussiert wird (26) . 6. Röntgenröhre nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet , dass die giebelseitigen Kanten (34) des dachförmigen Targets (28) aufgekantet sind, vorzugsweise um etwa 90°. 7. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, dass sowohl Elevation als auch Azimut des bestrahlten Raumwinkelbereiches durch eine auf den Endabschnitt (17) aufgesteckte absorbierende Fensterkappe (36) mit einer Öffnung (38; 40; 42) begrenzt werden kann . 8. Röntgenröhre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fensterkappe (36) als Winkelstück (44) mit vorzugsweise rundem oder rechteckigem Öffnungsfenster (46) , welches auf einen oder einige wenige Zähne beschränkt ist, ausgebildet ist. 9. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, dass sie lösbar mit einem Auf- bisshalter (48) verbunden ist, der vorzugsweise auf den tubusförmigen Gehäuseabschnitt (14) aufsteckbar ist. |
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Röntgenröhre, insbesondere für panographische Aufnahmen
Röntgenaufnahmen von Zahnkiefer und Zähnen werden üblicherweise so durchgeführt, dass die Röntgenquelle außerhalb des Kiefers eines Patienten, der Röntgenfilm im Innern des Mundes positioniert werden, so dass die Röntgenstrahlen Kiefer und Zähne von außen nach innen durchstrahlen .
Insbesondere für Statüsauf ahmmen, bei denen die Röntgenröhre um den Kiefernbogen geschwenkt wird, um nacheinander zahlreiche aneinander anschließende Aufnahmen zu machen, bedeutet dies einerseits eine hohe Strahlenbelastung des Patienten, andererseits einen hohen zeitlichen und apparativen Aufwand für Zahnarzt, Praxisund Laborpersonal .
Panographieaufnahmen mit umgekehrtem Strahlengang, d.h. mit einer intraoralen Röntgenstrahlungsquelle, welche Kiefer und Zähne von innen nach außen durchstrahlt, hätten dagegen erhebliche Vorteile. Wenn der Raumwinkel, in welchem die Röntgenquelle abstrahlt, groß genug wäre, könnte mit einer einzigen Aufnahme der Status von Ober- und Unterkiefer sowie aller Zähne dokumentiert werden.
Ferner wäre auch die Strahlenbelastung für den Patienten reduziert.
Eine weitere Reduzierung der Strahlenbelastung des Patienten könnte dadurch erzielt werden, dass statt eines Röntgenfilmes eine digital auslesbare Speicherfolie verwendet wird. Hierdurch würde es gleichzeitig möglich, die mit derartigen intraoralen Panographieaufnahmen zwangsläufig entstehende Bildverzerrung rechnerisch so zu bearbeiten, dass dem Zahnarzt ohne wesentliche zeitliche Ver- zögerung ein im Wesentlichen unverzerrtes Bild auf dem Bildschirm angezeigt wird.
Herkömmliche Röntgenröhren sind in der Regel mit Kollimatoren versehen, welche den Raumwinkel, in den die Röntgenstrahlen abgestrahlt werden, möglichst klein halten, um eine Bestrahlung von umgebendem Gewebe zu vermeiden. Auf Grund ihrer Anodenform (eben oder schwach gewölbt) können herkömmliche Röntgenröhren bauartbedingt maximal in einen halbkugeligen Raumwinkel abstrahlen. Für Pa- nographieaufnahmen mit intraoraler Röntgenquelle wäre hingegen eine streifenförmige Abstrahlcharakteristik erforderlich, welche azimutal einen Winkel größer als etwa 210° und, elevational einen Winkel größer als etwa plus/minus 75° (beiderseits der Bissebene) abdeckt. Eine derartige Abstrahlcharakteristik läßt sich mit einer herkömmlichen Röntgenröhre nicht erzielen.
Durch die vorliegende Erfindung soll deshalb der Aufbau einer Röntgenröhre angegeben werden, welche einerseits eine für intraorale Anwendungen geeignete Geometrie aufweist, und deren raumwinkelmäßige Abstrahlcharakteristik es ermöglicht, mit nur einer Aufnahme den gesamten Kieferbogen von ünterund Oberkiefer von innen nach außen zu durchstrahlen .
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, geeignete Zusatzelemente zu entwickeln, welche die Verwendung einer solchen Röntgenröhre für die Zahndiagnostik verbessert und gleichzeitig vereinfacht .
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Röntgenröhre mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Durch eine erfindungsgemäße Röntgenröhre werden Pano- graphieaufnahmen mit intraoraler Röntgenquelle mit allen Vorteilen einer solchen Anordnung unter Beachtung von Strahlenschutz und Wirtschaftlichkeit möglich. Mit einer einzigen Aufnahme kann nunmehr ein großer Teil des Kieferbogens oder sogar der gesamte Kieferbogen von Ober- und Unterkiefer mit seinen Zähnen erfasst werden. Dies reduziert die Strahlenbelastung des Patienten, insbesondere bei Statusaufnahmen, erheblich. Auch der Zeitaufwand für eine derartige Statusaufnahme wird wesentlich geringer. Schließlich bringt auch der stark reduzierte Arbeitsaufwand für Zahnarzt, Praxis- und Laborpersonal erhebliche wirtschaftliche Vorteile.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
Im Anspruch 2 ist der Raumwinkelbereich, in welchen die Röntgenquelle abstrahlt, für den Einsatz im oralen Bereich spezifiziert. Während die azimutale Winkelangabe sicherstellt, dass der gesamte Kieferbogen einschließlich des den Weisheitszähnen benachbarten Kieferabschnittes bestrahlt werden kann, ist die maximale Elevation dafür verantwortlich, dass Ober- und Unterkiefer mit den gesamten Zahnwurzeln und den benachbarten Knochenund Gewebebereichen bestrahlbar sind.
Wenn das Elektronen-Target nach Anspruch 3 gleichzeitig Anode der Röhre ist, steht die volle Beschleunigungs- spannung für den gesamten Weg der Elektronen von der Glühkathode bis zum Elektronen-Target zur Verfügung.
Alternativ kann es gerade für intraorale Anwendungen einer solchen Röntgenröhre vorteilhaft sein, die Anode ringförmig auszubilden und unter verglichen mit dem Abstand zum Elektronen-Target kleinem Abstand hinter dem Wehnelt-Zylinder anzuordnen. Die auf den kurzen Weg zwischen Kathode und Öffnung der ringförmigen Anode stark beschleunigten Elektronen fliegen auf Grund ihrer Trägheit durch die Öffnung der Anode weiter, bis sie
fokussiert durch eine magnetische oder elektrostatische Elektronen-Linsenanordnung auf das entferntere Elektronen-Target mit der vollen Energie auftreffen.
Eine solche Anordnung weist als weiteren Vorteil auf, dass im Mund des Patienten keine auf hoher Spannung liegenden Bauteile erforderlich sind. Schließlich ist bei einer Röntgenröhre nach Anspruch 4 auch kein aufwändig zu isolierendes Hochspannungskabel in dem eingeengten Tubus- bereich der Röntgenröhre erforderlich, sondern lediglich eine einfache dünne Drahtverbindung zur Rückführung des StrahlStroms von maximal einigen Zehntel Ampere . e
In Anspruch 5 wird eine bevorzugte Geometrie Targets beschrieben. Die Fokussierung des Elektronenstrahles auf einen kleinen Bereich um die Mitte des "Dachfirstes" ermöglicht zum ersten eine Bestrahlung des gesamten nach Anspruch 1 und 2 erforderlichen Raumwinkelbereiches. Zum zweiten kann die im Elektronen-Fokus entstehende Wärme rasch in die gesamte Dachfläche abgeleitet werden, und zum dritten steht die doppelte Dachfläche (Inneres und Äußeres) für die Abstrahlung der Wärme in die Umgebung zur Verfügung.
Werden die giebelseitigen Ränder der Dachfläche entsprechend Anspruch 6 aufgekantet, so wird hierdurch einerseits die Fläche für die Wärmeableitung und Wär- meabstrahlung weiter vergrößert, andererseits kann hierdurch schon die maximale Elevation des bestrahlten Raumwinkelbereiches so weit begrenzt werden, dass benachbarte, oberhalb und unterhalb des Untersuchungsbereiches liegende Gewebe und Organe nicht bestrahlt werden. Eine weitere Einschränkung des bestrahlten Raumwinkelbereiches kann dadurch vorgenommen werden, dass nach Anspruch 7 auf den Tubusabschnitt der Röntgenröhre Kollimatorkappen mit dem gewünschten Untersuchungsbereich an- gepasster, z.B. schlitzförmiger Öffnung aufgeschoben werden .
Sollen nur ein oder wenige seitliche Zähne aufgenommen werden, kann nach Anspruch 8 ein Winkelstück auf den Tubusteil der Röntgenröhre aufgesteckt werden. Hierdurch wird der bestrahlte Bereich noch weiter eingeschränkt.
Nach Anspruch 9 wird die Strahlungsquelle im Inneren des Mundes des Patienten dadurch genau positioniert und stabilisiert, dass ein auswechselbarer Aufbisshalter auf den Tubusbereich der Röntgenröhre aufgeschoben wird, welchen der Patient mit seinen Schneidezähnen festhält.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungs- beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher eräu- tert . In dieser zeigen:
Figur 1 einen schematischen Längsschnitt durch
eine erfindungsgemäße Röntgenröhre;
Figur 2 einen vergrößerten Ausschnitt des Elektronen-Targets mit dem auf den Fokus-Fleck auf treffenden Elektronen und den dort entstehenden Röntgenstrahlen;
Figur 3 eine perspektivische Darstellung des Elektronen-Targets nach Figur 2;
Figur 4 eine perspektivische Darstellung eines Elektronen-Targets mit aufgekanteten Giebelsei ten; Figur 5 - 7 Kollimatorkappen zum Aufsetzen auf einen Tubus-Endabschnitt der Röntgenröhre;
Figur 8 eine auf das Tubusende aufsteckbare Winkel -
Kollimatorkappe mit rechteckigem Fenster; und
Figur 9 und 10 einen Aufbisshalter zum Aufstecken auf den
Tubus der Röntgenröhre, gesehen von vorne bzw. von oben.
Figur 1 zeigt schematisch im Längsschnitt eine Röntgenröhre 10 für intraorale Aufnahmen mit einem dichten Ge- häuse 12. , welches im wesentlichen evakuiert ist und ein geeignetes Arbeitsgas unter geringem Druck enthält .
Das Gehäuse 12 hat einen hinteren prismatischen Gehäuseabschnitt 13 und einen schlanken langen Gehäuseabschnitt 14 der auch als Tubus bezeichnet wird und bei einer Anwendung im Mund des Patienten angeordnet wird.
Im Inneren des Gehäuseabschnittes 13 ist eine Elektronenkanone 15 angeordnet.
Zu der Elektronenkanone 15 gehören eine Kathode 16, ein Wehnelt -Zylinder 18 und eine Ringanode 20 sowie angedeutet durch einen Doppelpfeil 22 eine elektrostatische und/oder magnetische Linseneinheit.
Der in der Elektronenquelle 15 erzeugte Elektronenstrahl 24 wird durch die Linseneinheit 22 auf einen Elektronen- Brennfleck 26 eines satteldachförmigen Elektronen-Targets 28 fokussiert und erzeugt dort Röntgenstrahlen 30, welche in den gesamten Raumwinkel mit Ausnahme eines Schattenbereiches 32 des Targets 28 abgestrahlt werden. Figur 2 zeigt in einem vergrößerten Ausschnitt aus Figur l,.wie der Elektronenstrahl 24 im Firstbereich des Elektronen-Targets 28 auf den Brennfleck 26 fokussiert auftrifft, und dass die dabei entstehenden Röntgenstrahlen 30 lediglich die Raumwinkel innerhalb des Öffnungswinkels φ des Elektronen-Targets auf Grund der Abschattung nicht erreichen können.
Die perspektivische Darstellung der Figur 3 zeigt ein Elektronen-Target 28, welches als dachförmig gebogenes Metallblech ausgebildet ist, wobei der Brennfleck 26, auf welchem die Elektronen fokussiert werden, etwa in der Mitte der Firstlinie 32 liegt. Die verglichen mit dem Brennfleck großen Dachflächen dienen als Wärmesenke und zur Wärmeabgabe durch Wärmeabstrahlung und Konvektion.
Figur 4 zeigt in perspektivischer Darstellung eine weitere Form eines Elektronen-Targets 28, welches ebenfalls als dachförmig gebogenes Metall-Blechbiegeteil ausgebildet ist, bei dem jedoch die giebelseitigen Kanten 34 um etwa 90° aufgekantet sind. Auch bei diesem Elektronen- Target liegt der Brennfleck 26 etwa auf der Mitte der Firstlinie 32.
Durch die Aufkantung wird eine verbesserte Wärmeabfuhr erhalten. Auch erhält man so eine Abschattung der Röntgenstrahlung in Firstrichtung.
Die Figuren 5 bis 7 zeigen drei Ausführungsbeispiele für Kollimatorkappen 36, welche zur Einschränkung des
Raumwinkelbereiches dienen, in dem Röntgenstrahlung von der Röhre abgegeben wird, und die auf das Tubusende der Röntgenröhre 10 wahlweise aufgesteckt werden können. Figur 5 zeigt eine Kollimatorkappe 36, bei welcher durch zwei einander bezüglich der Kappenachse gegenüberliegendf Längsschlitze 38 vorwiegend der Elevationswinkel des bestrahlten Raumwinkelbereiches nach beiden Seiten eingeschränkt wird.
In Abwandlung können statt nach hinten offener Schlitze auch schlanke rechteckige Fesnter verwendet werden.
Die in Figur 6 gezeigte Kollimatorkappe 36 hat nur einen Längsschlitz 40. Bei ihrere Verwendung wird im Wesentlichen nur eine Hälfte eines Unter- und/oder Oberkiefers von Röntgenstrahlen getroffen.
Eine noch engere Einschränkung auf den Bereich von nur noch wenigen Zähnen einer Seite läßt sich durch ein nur kleinere axial Abmessung aufweisendes Fenster 42 einer Kollimatorkappe 36 erzielen, wie im Ausführungsbeispiel nach Figur 7 dargestellt .
Figur 8 zeigt eine als Winkelstück ausgebildete Kollimatorkappe 44 zum Aufstecken auf das Tubusende der Röntgenröhre 10, welche dann Verwendung findet, wenn nur ein Zahn mit seiner Umgebung untersucht werden soll . Ein rechteckiges Fenster 46 ist in seiner Größe an die Größe einer in Strahlrichtung gesehen hinter dem untersuchten Zahn auf der Außenseite des Kiefers angeordnete Speicherfolie (oder eines Röntgenfilmes oder eines digitalen CCD- Röntgensensors) angepasst.
In Figur 9 ist die Vorderansicht, in Figur 10 die Aufsicht eines Aufbisshalters 48 schematisch dargestellt, der eine hintere Verbindungsplatte 50 und mit derem oberen bzw. unterem Ende verbundenen Bissplatten 52, 54 aufweist . Die Verbindungsplatte 50 hat eine Bohrung 56, durch welche das Tubusende der Röntgenröhre 10 gesteckt wird. Es wird dort dann durch nicht näher gezeigte Mittel, z.B. eine Bajonettverbindung fixiert.
Die Bissplatten 52, 54 weisen oben bzw. unten jeweils eine flache bogenförmige Positionierrinne 58 auf, in welchen die oberen bzw. unteren Schneidezähne eines Patienten eingreifen können. So werden der Aufbisshalter und die mit ihm verbundene Röntgenröhre im Inneren des Mundes positioniert und in ihrer Lage stabilisiert.
Alternativ können die Bissplatten 52, 54 größere Abmessung haben und mit einer Mehrzahl im Wesentlichen parallel zu einander verlaufender Positionierrinnen versehen sein, um die Röntgenröhre bei Patienten unterschiedlicher Größe an vergleichbarer Stelle des Mundraumes zu positionieren oder unterschiedlich im Mundraum eines Patienten positionieren zu können.
Aus hygienischen Gründen kann es sich bei dem Aufbisshalter 48 um einen Einwegartikel handeln, der fest mit einer Hygienehülle verbunden ist, die über den Tubus geschoben wird.
Als Material für den Gehäuseabschnitt 13 kommt Stahl in Frage. Der Gehäuseabschnitt 14 ist zumindest in dem Bereich, in dem Röntgenstrahlen austreten sollen, aus einem Metall mit niederer Kernladungszahl oder einem Kunst- Stoffmaterial hergestellt. Die Kollimatorkappen 36, 44 bestehen aus einem Material mit hoher Kernladungszahl, insbesondere Blei, Wolfram oder Tantal. Die Aufbissplatte ist typischerweise aus Kunststoff hergestellt.