DE2757320C2

DE2757320C2 - Anordnung zur Darstellung einer Ebene eines Körpers mit Gamma- oder Röntgenstrahlung

Info

Publication number: DE2757320C2
Application number: DE2757320A
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Dr. 2084 Rellingen Harding
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1977-12-22
Filing date: 1977-12-22
Publication date: 1984-06-20
Also published as: NL7812285A; JPH01308951A; FR2412857A2; JPS5492083A; IT7831003A0; DE2757320A1; CA1118538A; GB2012141B; FR2412857B2; BE872923R; ES476174A2; JPH0329410B2; SE7813010L; US4258256A; GB2012141A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Der Gegenstand des Hauptpatentes, auf das darin Bezug genommen wird, ist in F i g. 1 schematisch dargestellt. Der zu untersuchende Körper 1 ist auf einer Tischplatte 2 angeordnet und wird von einem horizontal verlaufenden Primärstrahl durchsetzt, der von zwei beiderseits des Körpers angeordneten Röntgenstrahlern und Blendenanordnungen 4a, 5a bzw. Ab, 5b erzeugt und ausgeblendet wird. Die Abmessungen des ausgeblendeten Primärstrahls bestimmen das Auflösungsvermögen der Anordnung. Je kleiner sein Querschnitt ist, um so besser ist das Auflösungsvermögen.

Die bei der Untersuchung an die Röntgenröhre angelegte Spannung beträgt ungefähr 350 kV. Dadurch wird einerseits die Strahlenbelastung für den Patienten klein gehalten und andererseits ist dabei die Schwächung des Primärstrahls durch Fotoabsorption klein im Vergleich zur Schwächung durch Compton-Streuung.

Die in dem vom Primärstrahl durchsetzen Bereich des Körpers erzeugte Streustrahlung erreicht durch die schlitzförmige vorzugsweise verstellbare Öffnung 7 bzw. T einer oberhalb bzw. unterhalb des zu untersuchenden Körpers angeordneten Schlitzblende 6 bzw. 6' je eine Detektorgruppe D bzw. D', die sich aus einer größeren Anzahl von Detektoren d\, <h, d% bzw. d\\ ά-ϊ, di zusammensetzt, die nebeneinander auf einer zum Primärstrahl parallelen Geraden angeordnet sind. Wie F i g. 1 erkennen läßt, hat die als Meßfläche wirksame Oberfläche der Detektoren die Form eines langgestreckten Rechteckes, dessen Längsseiten den Längssei-

ten der schlitzförmigen öffnung 7 bzw. 7' parallel sind. Die schlitzförmige Öffnung 7 bzw. T der Schlitzblende 6 bzw. 6' hat allerdings Abmessungen, die in beiden Richtungen (d. h. in Längsrichtung und in Richtung des Primärstrahls) im gleichen Verhältnis kleiner sind wie ihr Abstand vom Primärstrahl kleiner ist als derjenige der Detektoren.

Die Detektoren können beispielweise mit unter Druck stehendem, die Strahlung gut absorbierenden Edelgas (Xenon) gefüllte Kammern sein, in denen zwei parallele Elektroden angeordnet sind, weiche die durch die Streustrahlung ionisierten Ladungsträger abziehen.

Solche Detektoren sind z. B. in der DE-OS 26 09 626 beschrieben.

Durch die Schlitzblende ergibt sich eine eindeutige Zuordnung zwischen einem Punkt auf dem Primärstrahl und einem Detektor innerhalb der Detektoigruppe D bzw. D'. Wie die Zeichnung zeigt, trifft z. B. die von dem Primärstrahl in einem bestimmten Punkt erzeugte Streustrahlungskeule 9' die Detektoranordnung D' längs eines bestimmten Streifens, der einem Detektor, ggf. auch zwei benachbarten Detektoren, zugeordnet ist. Auf diese Weise »sieht« also jeder Detektor die von einem bestimmten Punkt bzw. Bereich des Primärstrahls ausgehende Streustrahlung, wobei jeder Punkt bzw. Bereich auf dem Primärstrahl einem anderen Detektor zugeordnet ist.

Durch eine Relativverschiebung zwischen dem Körper 1 einerseits und dem ihn durchsetzenden Primärstrahl 3 andererseits kann anschließend ein anderer Bereich des Körpers durchstrahlt und die Dichteverteilung mittels der Detektoranordnung D bzw. D' erfaßt werden. Wiederholt man diesen Vorgang für eine Vielzahl von Positionen, dann kann auf diese Weise die Dichteverteilung auf einer beliebigen Fläche des Körpers erfaßt werden, die nicht notwendigerweise eine Ebene sein muß.

Obwohl hierbei also Streustrahlung auf der einen Seite zur Ermittlung der Dichteverteilung ausgenutzt wird, werden auf der anderen Seite die mit den Detektoran-Ordnungen D und D' ermittelten Meßergebnisse durch Streustrahlung verfälscht. Ein Teil der in dem Körper im Bereich des Primärstrahls erzeugten Streustrahlung wird in dem Körper nämlich noch ein weiteres Mal oder gar mehrmals gestreut und trifft durch den Schlitz 7 bzw. T in der Regel auf einen anderen Detektor als die Streustrahlung, die vom Ursprungspunkt der mehrfach gestreuten Streustrahlung (im folgenden kurz als Mehrfach-Streustrahlung bezeichnet) aus direkt auf die Detektoranordnung trifft.

Die Mehrfach-Streustrahlung wirkt sich auch bei der Anordnung nach der DE-OS 24 61 877, insbesondere Fig. 11 und 12, störend aus. Auch diese Anordnung zur Darstellung einer Ebene eines Körpers umfaßt eine Röntgenstrahlenquelle zur Erzeugung eines den Körper durchsetzenden Primärstrahls mit geringem Querschnitt, eine außerhalb des Primärstrahls angeordnete, einen Teil der durch den Primärstrahl im Körper erzeugten Streustrahlung erfassenden, aus mehreren De-

tektoren bestehenden Detektoranordnung sowie eine zwischen dem Körper und der Detektoranordnung befindliche Blendenanordnung. Die Blendenanordnung besteht dabei aus einer Vielzahl von ebenen Lamellen aus die Strahlung stark absorbierendem Material, die in Ebenen angeordnet sind, durch die dei* Primärstrahl in einzelne Abschnitte unterteilt wird. Auf diese Weise wird durch die Lamellen jedem Punkt auf dem Primärstrahl ein bestimmter Detektor zugeordnet Die Lamellen haben bei der bekannten Anordnung also eine ähnliche Funktion wie die Blendenanordnung mit der schlitzförmigen Öffnung bei dem Gegenstand des Hauptpatentes.

Mehrfach-Streuurahlung, die in dem Volumenbereich des untersuchten Körpers entsteht, der durch die Ebenen begrenzt wird, in denen die äußeren Lamellen liegen, kann die Detektoranordnung in gleicher Weise erreichen wie die innerhalb des Primärstrahls erzeugte Streustrahlung. Das Problem der Mehrfach-Streustrahlung ist in der Vorveröffentlichung aber ebensowenig angesprochen wie die Verringerung der Auswirkungen dieser Art von Strahlung.

Zur Beseitigung der durch die Mehrfach-Streustrahlung hervorgerufenen Verfälschungen der Meßergebnisse ist in dem Hauptpatent vorgeschlagen worden, Strahlenquellen mit im wesentlichen monoenergetischer Strahlung zu verwenden und bei jedem Detektor nur den Anteil der auffallenden Streustrahlung zu berücksichtigen, dessen Wellenlänge den bei der Wellenlänge des Primärstrahls und dem gegebenen Streuwinkel zu erwartenden Wert hat. Dazu sind Kristalldetekioren mit nachgeschalteten Amplituden-Diskriminatoren erforderlich; Röntgenröhren können nicht als Strahler verwendet werden, weil damit keine monoenergetische Strahlung im Bereich von 250 keV erzeugt werden kann.

Zur Beseitigung der durch die Mehrfach-Streustrahlung entstehenden Fehler ist in der Hauptanmeldung außerdem vorgeschlagen worden, von den Detektorausgangssignalen den Mittelwert der Ausgangssignale von zusätzlichen Detektoren abzuziehen, die so angeordnet sind, daß sie nicht von der im Primärstrahl 3 erzeugten Streustrahlung, jedoch von der durch mehrfache Streuung hervorgerufenen Strahlung in anderen Bereichen des Körpers getroffen werden können. Auch diese Lösung ist verhältnismäßig kompliziert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, bei einer Anordnung der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln die Auswirkungen der Mehrfach-Streustrahlung zu vermindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Maßnahmen gelöst.

Optimale Resultate ergeben sich dabei nach einer Weiterbildung der Erfindung, wenn der Abstand 5 der Lamellen auf ihrer dem Primärstrahl zugewandten Seite der Beziehung 5 = w UL_P entspricht, wobei w der Durchmesser eines Querschnitts durch den Primärstrahl, Lp der Abstand des Primärstrahls von der Detektoranordnung und L der Abstand der dem Primärstrahl zugewandten Seite der Lamellen von der Detektoranordnung ist. Wenn die dem Primärstrahl zugewandten Seiten der Lamellen nicht in einer gemeinsamen Ebene liegen, gilt die gleiche Formel, wenn für L die Entfernung dieser Seite von dem durch die Richtung der Lamelle bestimmten Teil der Detektoranordnung und für Lp die Entfernung dieses Teils vom Primärstrahl gesetzt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 die Anordnung nach dem Hauptpatent und
Fig.2 einen Teil dieser Anordnung, der mit den Lamellen gemäß der Erfindung versehen ist, in einer zum Primärstrahl senkrechten Ebene.

F i g. 2 zeigt den senkrecht zur Zeichenebene durch den auf dem Tisch 2 gelagerten Körper 1 verlaufenden

ίο Querschnitt des Primärstrahls 3 sowie die oberhalb des Primärstrahls angeordnete Schlitzblende 6 und die Detektoranordnung D. Die unterhalb angeordnete Schlitzblende 6' und die zugehörige Detektoranordnung D' sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Die Längsrichtung der einzelnen Detektoren und des Schlitzes verläuft bei dieser Darstellung horizontal. Innerhalb der Schlitzblende 6 ist vor der Detektoranordnung D eine Vielzahl von Lamellen 20 angeordnet Die Lamellen liegen in zur Zeichenebene senkrecht verlaufenden Ebenen, die sich im Primärstrahl schneiden. Die Lamellen verlaufen somit senkrecht zur Längsrichtung der einzelnen Detektoren und senkrecht zur Längsrichtung des Schlitzes. Aufgrund dieser Anordnung der Lamellen kann Strahlung, die aus einem Bereich außerhalb des durch den Primärstrahl definierten Bereichs einfällt (diese Strahlung kann bei der beschriebenen Anordnung nach der Hauptanmeldung nur Mehrfach-Streustrahlung sein), die Detektoranordnung praktisch nicht mehr erreichen, während die aus dem Bereich des Primärstrahls einfallende Streustrahlung die Detektoranordnung nur wenig geschwächt erreicht, wobei die Schwächung vom Verhältnis der Lamellendicke zum Lamellenabstand abhängt.
Die Lamellen können zu einer selbständigen baulichen Einheit in Form eines Streustrahlenrasters zusammengefaßt sein, wie sie in der üblichen Röntgendiagnostik benutzt werden — dort allerdings um die Primärstrahlung durchzulassen und sämtliche Streustrahlung zu unterdrücken. Die Lamellen bzw. ein solches Streu-Strahlenraster müssen für eine wesentlich härtere Strahlung ausgelegt sein als die Lamellen bei einem normalen Streustrahlenraster, weil bei der Anordnung nach F i g. 1 zweckmäßigerweise mit einer wesentlich härteren Strahlung gearbeitet wird als sonst in der Röntgendiagnostik üblich; z. B. wird bei dem in der Hauptanmeldung beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Röntgenstrahier verwendet, der an eine Spannung von 350 kV angeschlossen wird. Die Lamellen, die ebenfalls aus Blei, gegebenenfalls aber auch aus Stahl, bestehen können,

so müssen daher entsprechend länger und/oder dicker sein als bei normalen Streustrahlenrastern. Im übrigen könnte ein solches Streustrahlenraster aber auf die gleiche Weise wie die bekannten Streustrahlenraster hergestellt werden. Eine Bewegung der Lamellen in einer zum Strahlengang ungefähr senkrechten Ebene während der Messung — analog zur Bewegung des Streustrahlenrasters während einer üblichen Röntgenaunahme - ist nicht erforderlich.

Eine optimale Reduktion der Streustrahlung ergib» sich, wenn der Abstand 5 der Lamellen auf ihrer dem Primärstrahl zugewandten Seite der Beziehung S=w L/Lp genügt, wobei w der Querschnitt des Primäri/rahls, L der Abstand der dem Primärstrahl zugewandten Seiten der Lamellen von der Detektoranordnung und L_p der Abstand des Primärstrahls von der Detektoranordnung ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Darstellung einer Ebene eines Körpers mit wenigstens einer Gamma- oder Röntgenstrahlenquelle zur Erzeugung eines den Körper durchsetzenden Primärstrahls mit geringem Querschnitt, einer außerhalb des Primärstrahls angeordneten, einen Teil der durch den Primärstrahl im Körper erzeugten Streustrahlung erfassenden, aus mehreren Detektoren bestehenden Detektoraliordnung, sowie mit einer zwischen dem Körper und der Detektoranordnung befindlichen Blendenanordnung, die durch eine Schlitzblende mit einer schlitzförmigen öffnung gebildet wird, deren Hauptausdehnungsrichtung sich in einer zum Primärstrahl ungefähr senkrechten Richtung erstreckt hinter der die Detektoren derart angeordnet sind, daß sie von der vom Primärstrahl im Untersuchungsbereich erzeugten, die schlitzförmige Öffnung durchsetzenden Streustrahlung getroffen werden, nach Hauptpatent 27 13581, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zwischen dem Primärstrahl (3) und der Detektoranordnung (D) eine Vilezahl von ebenen Lamellen (20) aus die Strahlung stark absorbierendem Material in Ebenen angeordnet ist, die sich wenigstens näherungsweise im Primärstrahl (3) schneiden, so daß die am Ort des Primärstrahls erzeugte Strahlung durch die Lamellen praktisch nicht geschwächt wird und die aus dem Bereich außerhalb des Primärstrahls einfallende Strahlung im wesentlichen absorbiert wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand S zwischen den Lamellen auf ihrer dem Primärstrahl (3) zugewandten Seite wenigstens annähernd der Bedingung S = w L/L_p entspricht, wobei w der Durchmesser eines Querschnitts durch den Primärstrahl (3), L_p der Abstand des Primärstrahls von der Detektoranordnung (D) und L der Abstand der dem Primärstrahl (3) zugewandten Seite der Lamellen (20) von der Detektoranordnung (D)ist.