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Die Erfindung betrifft ein Streustrahlungsgitter zum Aufsetzen auf einen Röntgendetektor mit einer Vielzahl von Detektorelementen, insbesondere einen Detektor eines CT-Systems oder eines C-Bogensystems, aufweisend eine Vielzahl von schachbrettartig angeordneten Strahlungskanälen, die seitlich durch Gitterstege begrenzt werden und eine strahlaustrittsseitige Grundfläche ausbilden, wobei in mindestens einem Teilbereich der Grundfläche mindestens eine Erhebung an den Gitterstegen ausgebildet ist, wobei die mindestens eine Erhebung in eine detektorseitig komplementär angeordnete und ausgebildete Vertiefung eingreifen kann. Außerdem betrifft die Erfindung auch ein modulares Streustrahlungsgitter, zusammengesetzt aus einer Vielzahl von solchen Streustrahlungsgittern, die als Streustrahlungsgittermodulen zu einem gesamten Streustrahlungsgitter zusammengefügt werde, und weiterhin einen Strahlungsdetektor mit einem derartigen Streustrahlungsgitter.
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Streustrahlungsgitter oder Gittermodule für modulare Streustrahlungsgitter zum Aufsetzen auf einen Röntgendetektor mit einer Vielzahl von Detektorelementen, insbesondere auf einen Detektor eines CT-Systems oder C-Bogensystems, mit einer Vielzahl von schachbrettartig angeordneten Strahlungskanälen, die seitlich durch Gitterstege begrenzt werden und eine strahlaustrittsseitige Grundfläche ausbilden, wobei in mindestens einem Teilbereich der Grundfläche mindestens eine Erhebung an den Gitterstegen ausgebildet ist, wobei die mindestens eine Erhebung in eine detektorseitig komplementär angeordnete und ausgebildete Vertiefung eingreifen kann, sind allgemein bekannt.
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Solche Erhebungen werden zur Zeit symmetrisch an den vier Ecken der Grundfläche eines Gitters oder Gittermoduls angeordnet, so dass diese Gitter auf einfache Weise positionsgenau zu den Detektorelementen eines Detektors angeordnet werden können.
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Da solche Streustrahlungsgitter immer genauer an den Strahlverlauf angepasst werden, ist es notwendig nun auch die Orientierung und nicht nur die Positionierung auf den ersten Blick symmetrischer Streustrahlungsgitter oder -module für den korrekten Zusammenbau von Detektoren sicher zu stellen. Hierfür werden auf den Rohlingen der Gitter bereits optische Markierungen angebracht, die deren Orientierung anzeigen. In der weiteren Verarbeitung der Rohlinge kann es jedoch vorkommen, dass diese Markierungen entfernt werden und somit eine sehr sorgfältige Wiederanbringung der Markierungen benötigen, wobei hier durch Unachtsamkeit Fehler entstehen können.
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Es ist Aufgabe der Erfindung das Streustrahlungsgitter so zu gestalten, dass während des Herstellungsprozesses keine Fehler bezüglich der korrekten Positionierung und auch der Orientierung der Streustrahlungsgitter entstehen können.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
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Der Erfinder hat Folgendes erkannt: Da für die Funktion der Streustrahlungsgitter eine möglichst homogene Wandstärke und ein gleichmäßiger Abstand der Wände notwendig ist, kann eine Änderung einzelner Wandstärken oder Positionen nicht in Betracht gezogen werden. Allerdings kann die Ausgestaltung der Erhebungen für diese Aufgabe genutzt werden. Die Erhebungen sind im Wesentlichen kleine Verlängerungen bestehender Wände in bestimmten Teilbereichen des Gitters, typischerweise sind diese im Stand der Technik symmetrisch in den vier Ecken des Gitters angeordnet.
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Da aber weder die Position des Fußes noch seine laterale Ausdehnung über 2 × 2 oder mehr Pixel die Funktion der Röntgenabsorption beeinflusst, können diese Merkmale zur Orientierungskodierung verwendet werden.
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Eine Möglichkeit besteht darin, eine von vier bisher symmetrisch in den Ecken angeordneten Erhebungen zu modifizieren, indem nicht wie bisher die Wände im Bereich von 2 × 2 Pixel verlängert werden, sondern ein Bereich von 3 × 3 Pixel gewählt wird. Es ist ebenfalls möglich, 2 × 3 oder 3 × 2 Pixel als Fußfläche auszugestalten. Ebenso sind auch größere Teilbereiche möglich. Alternativ kann ein Teilbereich von 2 × 2 Pixeln um ein oder mehrere Pixel von der Ecke weg in z− oder/und phi−Richtung des Detektors verschoben werden. Auch eine Kombination aus beiden Versionen ist möglich.
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Durch die asymmetrische Änderung der Merkmale einer Erhebung wird die Orientierung im Bauteil fest kodiert. Diese Kodierung ist beständig gegen Nachbearbeitungsschritte bei der Herstellung und Vermessung der Gitter. Die Kodierung kann durch optische Erkennung reproduzierbar festgestellt werden und hat keinen Einfluss auf die Homogenität der streustrahlungsabsorbierenden Wirkung der Gitter.
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Werden zusätzlich auf der Strahleintrittsseite der Szintillatorebene des Detektors komplementär zu den Erhebungen korrekt orientierter und positionierter Streustrahlungsgitter Vertiefungen angeordnet, so ergibt sich beim Zusammenbau des Detektors automatisch und zwangsweise die richtige Positionierung und Orientierung der vorgesehenen Gitter. Falsch platzierte Gitter passen dann mit ihren Erhebungen nicht in die komplementär zu korrekt orientiert positionierten Gittern eingelassenen Vertiefungen. Es findet also eine Art Schloss-Schlüssel-Kodierung statt, die zwangsweise nur die korrekten Gitter einsetzen lässt.
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Demgemäß schlägt der Erfinder ein Streustrahlungsgitter zum Aufsetzen auf einen Röntgendetektor mit einer Vielzahl von Detektorelementen, insbesondere einen Detektor eines CT-Systems oder C-Bogensystems, vor, aufweisend eine Vielzahl von schachbrettartig angeordneten Strahlungskanälen, die seitlich durch Gitterstege begrenzt werden und eine strahlaustrittsseitige Grundfläche ausbilden, wobei in mindestens einem Teilbereich der Grundfläche mindestens eine Erhebung an den Gitterstegen ausgebildet ist, wobei die mindestens eine Erhebung in eine detektorseitig komplementär angeordnete und ausgebildete Vertiefung eingreifen kann. Zur erfindungsgemäßen Verbesserung soll die mindestens eine Erhebung derart ausgebildet und angeordnet sein, dass sie eineindeutig die Orientierung des Streustrahlungsgitters bestimmt.
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Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die mindestens eine Erhebung derart ausgebildet und angeordnet ist, dass sie strahlaustrittsseitig am Streustrahlungsgitter eine Asymmetrie erzeugt.
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Vorteilhaft kann der mindestens eine Teilbereich asymmetrisch in der Grundfläche des Streustrahlungsgitters angeordnet und/oder asymmetrisch zur Grundfläche ausgebildet werden.
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Weiterhin können besonders vorteilhaft zwei bis sechs Teilbereiche mit Erhebungen in der Grundfläche des Streustrahlungsgitters angeordnet werden.
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Außerdem können zur Ausbildung der gewünschten Asymmetrie die Erhebungen in unterschiedlichen Teilbereichen unterschiedlich hoch ausgebildet werden beziehungsweise die Erhebungen innerhalb eines Teilbereiches ein Höhenprofil mit unterschiedlichen Höhen aufweisen. Wird versucht derartig ausgebildete Gitter in falscher Orientierung in entsprechend komplementär angeordnete und auch bezüglich ihrer Tiefe komplementär ausgestaltete Vertiefungen einzusetzen wird aufgrund der nicht vorhanden Passgenauigkeit die falsche Orientierung der Gitter bei deren Montage offenbar.
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Die oben beschriebenen Ausgestaltungsformen eignen sich insbesondere für Streustrahlungsgitter, die es als zweidimensionale Streustrahlungsgitter ausgebildet sind, also in z-Richtung (= Systemachsenrichtung) und in phi-Richtung (=Umfangsrichtung der Gantry) des Detektors verlaufende Gitterstege aufweisen. Dabei können die Erhebungen je Teilbereich mindestens einen Strahlungskanal umfassen, so dass aus den umlaufenden Erhebungen viereckige „Füßchen“ entstehen, die relativ wenig empfindlich gegen mechanische Belastungen sind.
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Vorgeschlagen wird außerdem ein modulares Streustrahlungsgitter, welches sich aus einer Vielzahl von Streustrahlungsgittermodulen zusammensetzt, die nach den oben beschriebenen Gesichtspunkten aufgebaut sind und insgesamt zu einem großen Streustrahlungsgitter zusammengesetzt werde können. Werden in einem solchen modularen Streustrahlungsgitter Gittermodule mit unterschiedlichem inneren Aufbau verwendet, so können die unterschiedlichen Streustrahlungsgittermodule mit unterschiedlich angeordneten und/oder ausgebildeten Teilbereichen ausgebildet und damit eindeutig kodiert werden.
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Vorteilhaft ist es dabei, wenn die unterschiedlich angeordneten und/oder ausgebildeten Teilbereiche derart ausgebildet sind, dass auch Symmetrien zwischen den unterschiedlichen Streustrahlungsgittermodulen ausgeschlossen sind. Hierdurch wird eine eineindeutige Zuordnung der Gittermodule zu vorgesehenen Positionen auf der Szintillatoroberfläche eines Detektors bei gegebener Orientierung durch Anbringung entsprechender Vertiefungen möglich.
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Zum Rahmen der Erfindung zählt auch ein Strahlungsdetektor mit mindestens einem erfindungsgemäß ausgestalteten Streustrahlungsgitter, wobei vorteilhaft strahleintrittsseitig zu den Erhebungen des Streustrahlungsgitters komplementär angeordnete und ausgestaltete Vertiefungen angeordnet sind, in welche die Erhebungen des Streustrahlungsgitters eingreifen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind. Es werden folgende Bezugszeichen verwendet: B: Bereich der Erhebungen; F: Füße/Extrapoden; G: Grundfläche; K: Strahlungskanal; S: Gittersteg; 1: CT-System; 2: Röntgenröhre; 3: Röntgendetektor; 4: Streustrahlungsgitter; 5: C-Bogen-System; 6: Röntgenröhre; 7: Flachdetektor; 8: Streustrahlungsgitter.
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Es zeigen im Einzelnen:
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1 Streustrahlungsgitter beziehungsweise Streustrahlungsgittermodul in Aufsicht gemäß Stand der Technik mit vier symmetrisch angeordneten gleichen Füßen;
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2 Streustrahlungsgitter beziehungsweise Streustrahlungsgittermodul in Aufsicht mit vier in den Ecken angeordneten Füßen mit einem größeren Fuß;
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3 Streustrahlungsgitter beziehungsweise Streustrahlungsgittermodul in Aufsicht mit vier gleichen Füßen, drei Füße in den Ecken und ein Fuß um eine Reihe nach unten versetzt;
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4 Streustrahlungsgitter beziehungsweise Streustrahlungsgittermodul in Aufsicht mit vier symmetrisch angeordneten Füßen, ein Fuß verlängert;
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5 Streustrahlungsgitter beziehungsweise Streustrahlungsgittermodul in Aufsicht mit einem asymmetrisch zur Grundfläche des Streustrahlungsgitters angeordneten Fuß;
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6 Streustrahlungsgitter beziehungsweise Streustrahlungsgittermodul in Aufsicht mit vier in den Ecken angeordneten Füßen mit jeweils unterschiedlicher Größe;
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7 Streustrahlungsgitter beziehungsweise Streustrahlungsgittermodul in Aufsicht mit vier in den Ecken um jeweils eine Reihe in gleicher Umfangsrichtung versetzt angeordneten Füßen und einem fünften innen asymmetrisch zur Grundfläche angeordneten Fuß;
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8 Streustrahlungsgitter beziehungsweise Streustrahlungsgittermodul in Aufsicht mit drei asymmetrisch angeordneten Erhebungen auf jeweils einem Gittersteg;
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9 Streustrahlungsgitter beziehungsweise Streustrahlungsgittermodul in Seitenansicht mit in den Ecken angeordneten gleichgroßen und gleich hohen Füßen;
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10 Streustrahlungsgitter beziehungsweise Streustrahlungsgittermodul in Seitenansicht mit in den Ecken angeordneten gleichgroßen Füßen unterschiedlicher Höhe;
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11 Streustrahlungsgitter beziehungsweise Streustrahlungsgittermodul in Seitenansicht mit zwei vorne in den Ecken angeordneten gleichgroßen Füßen mit variierendem Höhenprofil und einem hinten mittig angeordneten Fuß;
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12 Streustrahlungsgitter beziehungsweise Streustrahlungsgittermodul in Seitenansicht mit vier in den Ecken angeordneten im Querschnitt gleichgroßen und unterschiedlich hohen Füßen;
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13 CT-System mit erfindungsgemäßen Strahlungsdetektoren mit Streustrahlungsgitter und
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14 C-Bogen-System mit erfindungsgemäßem Flachdetektor mit Streustrahlungsgitter.
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Ein Streustrahlungsgitter beziehungsweise ein Streustrahlungsgittermodul, wie es im Stand der Technik üblich ist, ist in der 1 in Aufsicht dargestellt. Es ist von oben das Gitter mit den rechtwinklig verlaufenden Gitterstegen S und Gitterkanälen K zu erkennen, wobei an den Ecken der so gebildeten rechteckigen Grundfläche vier Bereiche B schraffiert gezeigt werden, in deren Fläche die Stege des Gitters mit Erhebungen aus der Grundfläche heraus versehen sind, durch die Füße oder Extrapoden erzeugt werden. Die Anordnung der Füße ist symmetrisch zur Grundfläche des Gitters ausgebildet. Grundsätzlich lassen sich durch diese Füße und entsprechend ausgebildete Vertiefungen auf der Halbleiterseite des Detektors solche Gitter oder Gittermodule positionsgenau über den pixelerzeugenden Detektorelementen anbringen. Allerdings ist bei dem dargestellten Gitter die Orientierung nicht eindeutig, da das Gitter auch um 180° um die Hochachse gedreht werden kann und trotzdem mit seinen Füßen in entsprechende Aussparungen passgenau eingreifen würde. In Seitenansicht ist dieses Gitter in der 9 gezeigt.
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Erfindungsgemäß wird diese Möglichkeit eine Fehlorientierung verhindert, indem eine Asymmetrie bei der Anordnung und/oder Ausbildung der Füße am Gitter erzeugt wird.
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Ein einfaches Beispiel einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Streustrahlungsgitters beziehungsweise eine Streustrahlungsgittermoduls ist in der 2 gezeigt. Hier sind in der Aufsicht die Grundfläche des Gitters zu erkennen, wobei ähnlich der 1 vier in den Ecken angeordnete Bereiche B mit Füßen dargestellt sind. Der Unterschied besteht darin, dass der links oben angeordnete Fuß nicht ein Areal von 2 × 2 Strahlungskanälen umfasst, sondern 3 × 3 Strahlungskanäle, also im Querschnitt ein größerer Fuß ausgebildet wird. Hierdurch kann das Gitter nur in einer eineindeutigen Orientierung in komplementär angeordnete Aussparungen eingreifen, so dass bei der Montage eines solchen Gitters auch ohne zusätzliche Sichtzeichen der Einbau zwangsläufig immer in der korrekten Orientierung des Gitters erfolgt.
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Die 3 zeigt eine andere Ausführungsform des Gitters, wobei von vier Bereichen B in den Ecken des Gitters ein Bereich links oben um eine Reihe nach unten versetzt angeordnet ist. Auch damit ist die im Stand der Technik vorhandene Symmetrie des Gitters aufgehoben und das Gitter bezüglich seiner Orientierung eindeutig definiert.
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Eine weitere einfache Variante die Symmetrie des Gitters aufzuheben, wird in der 4 gezeigt. Grundsätzlich weist hier die Anordnung der vier Füße wie in der 1 ausgelegt, allerdings ist einer der vier Füße, hier der Fuß rechts unten, eine gegenüber den anderen Füßen unterschiedliche Länge auf. Auch damit hebt sich die Symmetrie auf und die korrekte Orientierung des Gitters ist immer dann gegeben, wenn es mit den Füßen unterschiedlicher Länge passgenau in die dafür vorgesehenen Vertiefungen eingepasst werden kann.
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Eine etwas andere Variante der eindeutigen Kodierung der Orientierung der Gitter ist in der 5 gezeigt. Dieses in Aufsicht gezeigte Streustrahlungsgitter beziehungsweise Streustrahlungsgittermodul weist einen einzigen Bereich B aus, in dem an den Gitterstegen Erhebungen oder Extrapoden angeordnet sind, wobei der Bereich B asymmetrisch zur Grundfläche des Streustrahlungsgitters angeordnet ist. Ähnlich wäre es auch zum möglich den Bereich B selbst asymmetrisch zu gestalten oder ihn mit einer anders orientierten Symmetrie auszustatten als sie die Grundfläche des Gitters selbst aufweist. Auf jeden Fall muss im Sinne der Erfindung dafür gesorgt werden, dass durch die strahlaustrittseitig vorliegenden Erhebungen nur eine Möglichkeit des Einpassens des Gitters in die dafür vorgesehenen Aussparungen gegeben ist.
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Eine nochmals andere Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Gitters ist in der 6 gezeigt. Auch hier sind die vier verwendeten Füße jeweils in den vier Ecken des Gitters angeordnet, wobei allerdings jeder Fuß eine unterschiedliche Größe aufweist, die jeweils einen Bereich B von 2 × 2 bis 4 × 4 Strahlungskanäle umfasst.
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In der 7 wird ein weiteres erfindungsgemäßes Streustrahlungsgitter beziehungsweise Streustrahlungsgittermodul in Aufsicht mit vier in den Ecken um jeweils eine Reihe in gleicher Umfangsrichtung versetzten Füßen gezeigt, wobei zusätzlich ein fünfter innen asymmetrisch zur Grundfläche angeordneter Fuß ausgebildet ist.
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Schließlich ist in der 8 eine andere erfindungsgemäße Variante eines Streustrahlungsgitters beziehungsweise Streustrahlungsgittermoduls gezeigt, bei dem drei asymmetrisch angeordneten Erhebungen auf jeweils einem Gittersteg angebracht sind.
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Das in der 9 in Seitenansicht gezeigte Gitter kann beispielsweise dem gemäß dem Stand der Technik ausgebildeten Gitter in der 1 entsprechen. Es zeigt die Kanäle K und Gitterstege S, die eine Grundfläche G ausbilden, aus der Erhebungen oder Füße F herausragen. Wie zu erkennen ist, besitzen die Füße F jeweils die gleiche Höhe, so dass auch durch die unterschiedliche Ausbildung der Füße F keine zusätzliche Orientierungskodierung vorliegt. Jedoch kann beispielsweise einer von vier an den Ecken positionierten Füßen weggelassen werden – die kann allerdings auch als Fuß mit Höhe 0 oder als asymmetrische Anordnung von nur drei Bereichen B verstanden werden –, so dass damit eine Orientierungskodierung ermöglicht wird.
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Ein anderes Beispiel einer solchen zusätzlichen oder auch in Alleinstellung anwendbaren Kodierung durch unterschiedliche Höhen h der Füße ist in der 10 dargestellt. Hier weist der linke Fuß F etwa die doppelte Höhe auf, wie der rechte Fuß. Das hier in schematischer Seitenansicht gezeigte Gitter entspricht dem Gitter aus 4, welches ebenfalls vier an den Ecken angeordnete Füße in den Bereichen B aufweist, die im Querschnitt entlang der Grundfläche G gleich sind. Somit wird die Kodierung ausschließlich durch die unterschiedliche Höhe der Füße F bewirkt. Grundsätzlich können auch alle Füße oder nur ein Teil der Füße mit unterschiedlichen Höhen ausgestaltet werden. Es ist dabei allerdings darauf zu achten, dass keine symmetrischen Situationen entstehen, die dazu führen, dass die Gitter in zwei oder mehr unterschiedlichen Orientierungen einbaubar werden.
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Eine weitere Variante einer Kodierung der Orientierung des Streustrahlungsgitters besteht in einer Variation des Höhenprofils der als Füße ausgebildeten Erhebungen der Gitterstege. Die 11 zeigt ein solches zweistufiges Höhenprofil der Füße in einer Seitenansicht mit zwei vorne in den Ecken angeordneten gleichgroßen Füßen und einem hinten mittig angeordneten Fuß mit von links nach rechts stufenförmig kleiner werdenden Füßen F.
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In der 12 ist schließlich ein Gitter gezeigt, das in den Ecken angeordnet im Querschnitt gleichgroße Füße aufweist, wobei jedoch alle Füße unterschiedliche Höhen besitzen.
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Ergänzend wird auch noch darauf hingewiesen, dass im Rahmen der Erfindung die Erhebungen F in den Bereichen B einerseits ausschließlich am Rand der Bereiche B ausgeführt werden kann, während im Inneren der Bereiche die Gitterstege G nicht verlängert werden. Dies ist in den 10 bis 12 dargestellt. Hier reichen die innen in den Bereichen B liegenden Gitterstege ausschließlich bis auf das Niveau der Grundfläche G herab. In einer alternativen Ausführung können jedoch zusätzlich mehrere oder alle weiteren Gitterstege G, die sich in den Bereich B erstrecken, entsprechend den Füße F ausbildenden Erhebungen verlängert werden. Im ersteren Fall bleibt der Einfluss der Erhebungen auf die Streustrahlungskompensation relativ gering, im zweiten Fall ist die Ausbildung der Füße stabiler, jedoch der Einfluss auf die streustrahlungsabsorbierende Wirkung größer. Um diesen Einfluss weitgehend gering zu halten kann zusätzlich zur Ausbildung der Erhebungen F gleichzeitig eine komplementäre Vertiefung auf der Oberseite der Gitter vorgenommen werden, so dass einerseits alle Gitterstege unabhängig von ihrer Position im Gitter gleich lang sind. Das heißt die Gitter wesen überall dort, wo auf der Unterseite Füße vorliegen auf der Oberseite entsprechend der Höhe beziehungsweise dem Höhenprofil der Füße Vertiefungen mit gleicher Höhe beziehungsweise gleichem Profilverlauf auf. Hierdurch kann der Einfluss auf die Streustrahlungskompensierende Wirkung durch die Erhebungen an den Gitterstegen zumindest weitgehend kompensiert werden.
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Zur vollständigen Darstellung erfindungsgemäß vorgesehener Anwendungen der Streustrahlungsgitter wird auf die 13 und 14 verwiesen. In der 13 ist ein typisches CT-System 1 mit einem Strahler-Detektor-System, bestehend aus einer Röntgenröhre 2 und einem gegenüberliegend auf einer Gantry angeordneten Röntgendetektor 3. Der Röntgendetektor 3 verfügt in seinem inneren Aufbau über ein erfindungsgemäß ausgestaltetes – und hier nur schematisch angedeutetes – Streustrahlungsgitter 4, welches auftretende Streustrahlung absorbiert. Entsprechend ist in der 14 ein C-Bogen-System 5 dargestellt, welches ebenfalls ein Strahler-Detektor-System, bestehend aus einer Röntgenröhre 6 und einem gegenüberliegend an einem C-Bogen angeordneten Flachdetektor 7, aufweist. Der Flachdetektor ist ebenfalls mit einem erfindungsgemäß ausgestalteten Streustrahlungsgitter 8 ausgestattet, das auftretende Streustrahlung kompensiert.
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Insgesamt wird mit der Erfindung also vorgeschlagen Streustrahlungsgitter und deren Module mit asymmetrisch angeordneten und/oder ausgestalteten Extrapoden im Bereich deren szintillatorseitigen Auflagefläche auszustatten, so dass eine eindeutige Kodierung der Orientierung der Gitter für den Zusammenbau entsteht.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.