DE102012023344A1 - Device and method useful for X-ray fluorescence analysis of contrast agent dispersion, comprises an X-ray source, a beam collimator, a radial arrangement of collimator blades and an X-ray detector - Google Patents

Device and method useful for X-ray fluorescence analysis of contrast agent dispersion, comprises an X-ray source, a beam collimator, a radial arrangement of collimator blades and an X-ray detector Download PDF

Info

Publication number
DE102012023344A1
DE102012023344A1 DE201210023344 DE102012023344A DE102012023344A1 DE 102012023344 A1 DE102012023344 A1 DE 102012023344A1 DE 201210023344 DE201210023344 DE 201210023344 DE 102012023344 A DE102012023344 A DE 102012023344A DE 102012023344 A1 DE102012023344 A1 DE 102012023344A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
contrast agent
ray
rays
collimator
crystal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE201210023344
Other languages
German (de)
Inventor
Anmelder Gleich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE201210023344 priority Critical patent/DE102012023344A1/en
Publication of DE102012023344A1 publication Critical patent/DE102012023344A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K49/00—Preparations for testing in vivo
    • A61K49/04—X-ray contrast preparations
    • A61K49/0433—X-ray contrast preparations containing an organic halogenated X-ray contrast-enhancing agent
    • A61K49/0438—Organic X-ray contrast-enhancing agent comprising an iodinated group or an iodine atom, e.g. iopamidol
    • 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
    • A61B6/42—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4291—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis the detector being combined with a grid or grating
    • 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
    • A61B6/48—Diagnostic techniques
    • A61B6/485—Diagnostic techniques involving fluorescence X-ray imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/223—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by irradiating the sample with X-rays or gamma-rays and by measuring X-ray fluorescence
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/02—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/07—Investigating materials by wave or particle radiation secondary emission
    • G01N2223/076—X-ray fluorescence

Abstract

Device and method for X-ray fluorescence analysis of contrast agent dispersion, comprises an X-ray source (1) and a beam collimator (2). A radial arrangement of collimator blades (8) is oriented on the primary beam. The X-ray with small or vanishing angular deviation passes through a radial direction. The multiply scattered X-rays (9) are absorbed by the collimator blades. The collimated X-rays (3) pass through the object, which is to be examined. The object, which is to be examined, comprises the contrast agent dispersion, which is a contrast agent with high atomic number. Device and method for X-ray fluorescence analysis of contrast agent dispersion, comprises an X-ray source (1) and a beam collimator (2). A radial arrangement of collimator blades (8) is oriented on the primary beam. The X-ray with small or vanishing angular deviation passes through a radial direction. The multiply scattered X-rays (9) are absorbed by the collimator blades. The collimated X-rays (3) pass through the object, which is to be examined. The object, which is to be examined, comprises the contrast agent dispersion, which is a contrast agent with high atomic number. The contrast agent dispersion stimulates the emission of X-rays with certain energy along the beam through the X-ray fluorescence. The radially outwardly extending X-rays of X-ray fluorescence passes through the arrangement of collimator blades and reflects from an arrangement of monochromator crystals. The crystal planes are arranged and molded relative to the collimator blades such that the condition for the reflection angle required for the reflection of X-rays of certain energy to the monochromator crystal is satisfied. The X-rays with dependent fluorescence energy are reflected by the contrast agents. The reflected X-rays are detected without spatial resolution by a simple large-scale X-ray detector. An independent claim is also included for an image formation by rotation of the device around an axis in the object and by displacement of the device perpendicular to this axis, comprising collecting data over the contrast agent dispersion by the rotation and displacement of the device around the object during the X-ray fluorescence analysis and producing images of the contrast agent dispersion using the data with known computer tomographic method.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Röntgenfluoreszenzanalyse von Kontrastmittelverteilungen.Apparatus and method for X-ray fluorescence analysis of contrast agent distributions.

Die Röntgenfluoreszenzanalyse findet breite Anwendung in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, wobei in der Regel die relativ niederenergetische K-Fluoreszenz-Emission von Elementen mit niedriger Ordnungszahl oder die L-Fluoreszenz-Emission von Elementen mit hoher Ordnungszahl verwendet wird.X-ray fluorescence analysis is widely used in nondestructive testing, typically employing the relatively low energy K fluorescence emission of low atomic number elements or the L fluorescence emission of high atomic number elements.

Um eine Röntgenfluoreszenzanalyse von Kontrastmittelverteilungen in größeren Objekten wie zum Beispiel dem menschlichen Körper dosiseffizient durchzuführen, muss dagegen die energetisch höher liegende K-Fluoreszenz-Emission von Elementen mit hoher Ordnungszahl verwendet werden, da Röntgenstrahlen mit geringerer Energie zu stark absorbiert werden. Die Nutzung der K-Fluoreszenz-Emission zur Werkstoffprüfung auf Elemente hoher Ordnungszahl ist zum Beispiel nach DE000002046606A und auch bezüglich der Anwendung zur Detektion von Kontrastmitteln und molekularen Sonden nach DE102004039048A1 bekannt. Dabei wird durch einen kollimierten und energetisch unterhalb der K-Kante des verwendeten Kontrastmittels gefilterten Röntgenstrahl durch Röntgenfluoreszenz die Emission von Röntgenstrahlen im Kontrastmittel angeregt und diese energieaufgelöst gemessen.In order to perform an X-ray fluorescence analysis of contrast agent distributions in larger objects such as the human body dose-efficient, however, the higher energy K-fluorescence emission of high atomic number elements must be used, since X-rays are absorbed with less energy too strong. The use of the K fluorescence emission for material testing for elements of high atomic number is, for example, after DE000002046606A and also with regard to the application for the detection of contrast agents and molecular probes DE102004039048A1 known. In this case, X-ray fluorescence is used to excite the emission of X-rays in the contrast agent by means of a collimated and energetically filtered X-ray beam below the K edge of the contrast agent used, and these are measured in an energy-resolved manner.

Die Bestimmung der Kontrastmittelverteilung nach diesem Verfahren wirft jedoch zwei Probleme auf. Das erste Problem besteht darin, dass für größere Objekte ein nicht unerheblicher Anteil der einfallenden Röntgenstrahlen durch den Compton-Effekt inkohärent gestreut wird und die Fluoreszenzlinien im Spektrum überlagert, so dass ein genaues und dosiseffizientes energieaufgelöstes Messen der sekundären durch Röntgenfluoreszenz entstehenden Strahlung durch die störende Streustrahlung erschwert oder verhindert wird.The determination of the contrast agent distribution according to this method, however, poses two problems. The first problem is that for larger objects, a significant portion of the incident X-rays is incoherently scattered by the Compton effect and the fluorescence lines superimposed in the spectrum, so that an accurate and dose-efficient energy-resolved measurement of secondary radiation by X-ray fluorescence by the disturbing scattered radiation difficult or prevented.

Das zweite Problem besteht darin, dass die Abdeckung eines großen Raumwinkelbereichs mit energieauflösenden Detektoren problematisch ist, da existierende Detektoren mit einer hinreichend feinen Energieauflösung nur eine relativ kleine aktive Fläche besitzen.The second problem is that the coverage of a large solid angle range with energy resolving detectors is problematic because existing detectors with a sufficiently fine energy resolution have only a relatively small active area.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die von einem bestrahlten Kontrastmittel bzw. einer molekularen Sonde ausgehende durch Röntgenfluoreszenz entstehende Röntgenstrahlung von den, unter Umständen, mehrfach Compton-gestreuten Röntgenstrahlen, die im Spektrum nahe bei der K-Fluoreszenzenergie liegen, zu trennen und die dadurch spektral von den einfach gestreuten Röntgenstrahlen getrennte Fluoreszenz-Röntgenstrahlung in einem relativ großen Raumwinkelbereich selektiv energieaufgelöst zu detektieren. Dadurch soll es ermöglicht werden, Kontrastmittelverteilungen bzw. molekulare Sonden in größeren Objekten, wie zum Beispiel dem menschlichen Körper in der medizinischen Diagnostik, dosiseffizienter und in kleineren Konzentrationen als bisher möglich zu detektieren und zur Bildgebung der Kontrastmittelverteilung zu nutzen.The invention is therefore based on the object emanating from an irradiated contrast agent or a molecular probe outgoing by X-ray fluorescence from the, under circumstances, multiple Compton-scattered X-rays, which lie in the spectrum close to the K fluorescence energy, and the thereby spectrally selectively detected by the single scattered X-rays fluorescence X-ray radiation in a relatively large solid angle range energy resolved. This should make it possible to detect contrast agent distributions or molecular probes in larger objects, such as the human body in medical diagnostics, more dose-efficient and in smaller concentrations than previously possible and to use for imaging the contrast agent distribution.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 8.According to the invention, this object is achieved by a device according to claim 1 and a method according to claim 8.

Die Erfindung ist insbesonders anwendbar in der medizinischen Diagnostik, in der es dadurch ermöglicht wird, eine sehr kleine Konzentration von Kontrastmitteln, die Elemente mit einer hohen Ordnungszahl, wie beispielsweise Jod, Gold oder Gadolinium enthalten, zu detektieren. Dies ermöglicht Verfahren, bei denen molekulare Sonden wie zum Beispiel an Antikörper gebundene Gold-Nanopartikel oder bestimmte in der Nuklearmedizin verwendete jodhaltige, am Stoffwechsel teilnehmende Substanzen, sogenannte tracer, zum Einsatz kommen. Die auf einer Röntgenfluoreszenzanalyse basierende Detektion dieser Kontrastmittel hat dabei im Gegensatz zu den bisher verwendeten Methoden den Vorteil eines relativ einfachen und kostengünstigen Aufbaus und deren Durchführung erfordert im Gegensatz zu nuklearmedizinischen Methoden keinen Einsatz von Radionukliden und es ist darüber hinaus im Prinzip möglich, eine bessere Ortsauflösung der Darstellung der Kontrastmittelverteilung zu erreichen.The invention is particularly applicable in medical diagnostics, thereby making it possible to detect a very small concentration of contrast agents containing high atomic number elements such as iodine, gold or gadolinium. This allows for methods employing molecular probes such as antibody-bound gold nanoparticles or certain iodine-containing, metabolic-derived substances known as tracers used in nuclear medicine. The detection of these contrast agents based on an X-ray fluorescence analysis has the advantage of a relatively simple and cost-effective construction and their implementation requires in contrast to nuclear medicine methods no use of radionuclides and it is also possible in principle, a better spatial resolution to achieve the representation of the contrast agent distribution.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden beschrieben.An embodiment is illustrated in the accompanying drawings and will be described below.

Wie in 1 dargestellt, wird analog zu bereits bekannten Vorrichtungen nach dem Stand der Technik, zunächst die von einer Röntgenquelle (1) ausgehende Strahlung durch einen Strahlkollimator (2) auf ein relativ schmales Strahlenbündel (3) mit einem Strahldurchmesser von etwa 1 mm kollimiert und durchläuft eine Filterschicht (4), die beispielsweise Zinn oder Blei enthält, wodurch die niederenergetischen Röntgenstrahlen unterhalb der K-Kante des eingesetzten Kontrastmittels im Wesentlichen herausgefiltert werden.As in 1 is shown, analogous to already known devices according to the prior art, first from an X-ray source ( 1 ) outgoing radiation through a beam collimator ( 2 ) on a relatively narrow beam ( 3 ) collimated with a beam diameter of about 1 mm and passes through a filter layer ( 4 ), which contains, for example, tin or lead, whereby the low-energy X-rays below the K-edge of the contrast agent used are substantially filtered out.

Entlang dieses Strahls, der ein Objekt (5) durchläuft, das eine bestimmte Kontrastmittelverteilung (6) eines Kontrastmittels, das ein Element mit hoher Ordnungszahl wie beispielsweise Jod, Gadolinium oder Gold enthält, wird durch Röntgenfluoreszenz die Emission von sekundärer Röntgenstrahlung (7) angeregt.Along this ray, which is an object ( 5 ), which has a certain contrast agent distribution ( 6 ) of a contrast agent containing a high atomic number element such as iodine, gadolinium or gold, X-ray fluorescence causes the emission of secondary X-radiation ( 7 ).

2 zeigt einen Schnitt durch die Ebene senkrecht zur Strahlrichtung, in der man sieht, dass die vom Kontrastmittel radial nach außen verlaufende Fluoreszenz-Röntgenstrahlung (7) in dieser Ebene die nach Anspruch 1 radial angeordneten Kollimatorlamellen (8) durchlaufen kann. Die mehrfach inkohärent gestreuten Röntgenstrahlen (9) weisen jedoch eine von der radialen Abstrahlung abweichende Winkelverteilung auf, so dass für einen hinreichend kleinen Abstand der Kollimatorlamellen (8) voneinander im Wesentlichen keine mehrfach gestreuten Röntgenstrahlen (9) diese durchlaufen können. Für eine Vorrichtung, die groß genug ist, um in der medizinischen Bildgebung eingesetzt zu werden, müssen die Kollimatorlamellen dabei eine Länge von etwa 5 cm und einen Abstand voneinander von etwa 8 mm haben. 2 1 shows a section through the plane perpendicular to the beam direction, in which it can be seen that the fluorescence X-radiation () extending radially outward from the contrast agent (FIG. 7 ) in this plane the claim 1 radially arranged collimator blades ( 8th ) can go through. The multiple incoherently scattered X-rays ( 9 However, have a deviating from the radial radiation angle distribution, so that for a sufficiently small distance of the collimator blades ( 8th ) of each other substantially no multiply scattered X-rays ( 9 ) can go through them. For a device large enough to be used in medical imaging, the collimator blades must be about 5 cm in length and about 8 mm apart.

Dies hat zur Folge, dass nach Durchlaufen der Kollimatorlamellen (8) in der verbleibenden Röntgenstrahlung im Wesentlichen nur die Fluoreszenz-Röntgenstrahlung (7) des Kontrastmittels und die einfach inkohärent gestreute Röntgenstrahlung vorhanden ist. Aufgrund der Messung in einem Winkelbereich um 90° zur Einstrahlrichtung und aufgrund des unterhalb der K-Kante des Kontrastmittels gefilterten Spektrums der Röntgenquelle ist die Fluoreszenz-Röntgenstrahlung von der einfach inkohärent gestreuten Röntgenstrahlen im Spektrum hinreichend weit voneinander getrennt.This has the consequence that after passing through the collimator blades ( 8th ) in the remaining X-radiation substantially only the fluorescence X-radiation ( 7 ) of the contrast agent and the simply incoherently scattered X-radiation is present. Due to the measurement in an angular range of 90 ° to the direction of irradiation and due to the filtered below the K edge of the contrast medium spectrum of the X-ray source, the fluorescence X-ray radiation is sufficiently separated from the simply incoherently scattered X-rays in the spectrum.

3 zeigt für eine jodhaltige Kontrastmittelverteilung und eine Einstrahlenergie von 40 keV eine logarithmische Darstellung des Spektrums der am Detektor (11) auftreffenden sekundären Röntgenstrahlen, sowohl für den Fall bei dem die Anordnung von Kollimatorlamellen (8) verwendet wird, als auch für den Fall, dass diese nicht verwendet wird. Darin ist zu sehen, dass im Bereich der Fluoreszenzlinien von Jod der Streustrahlungsuntergrund für den Fall, dass die Anordnung von Kollimatorlamellen (8) verwendet wird um mindestens zwei Größenordnungen kleiner ist und sich die Fluoreszenzlinien viel deutlicher vom Untergrund abheben als im ungefilterten Fall. 3 shows for a iodine-containing contrast agent distribution and a radiation energy of 40 keV a logarithmic representation of the spectrum at the detector ( 11 ) incident secondary X-rays, both in the case in which the arrangement of Kollimatorlamellen ( 8th ) is used, as well as in the event that this is not used. It can be seen that in the region of the fluorescence lines of iodine the scattered radiation background in the event that the arrangement of collimator blades ( 8th ) is smaller by at least two orders of magnitude and the fluorescence lines are much more distinct from the background than in the unfiltered case.

Eine Variante der Erfindung sieht weiterhin vor, dass die selektive Detektion der Fluoreszenz-Röntgenstrahlung und deren Separation von der einfach inkohärent gestreuten Röntgenstrahlung nach Anspruch 1 durch Reflektion an einer Anordnung von Kristallschichten (10) erfolgt. Diese Kristallschichten sind derart relativ zu den radial verlaufenden Kollimatorlamellen (8) angeordnet, dass nur Röntgenstrahlung unter dem zur K-Fluoreszenzlinie gehörenden Bragg-Winkel auftrifft und daher im Wesentlichen nur die Fluoreszenz-Röntgenstrahlung des Kontrastmittels reflektiert wird. Für eine hinreichend große Vorrichtung für die Anwendung in der medizinischen Bildgebung sind die Kristallschichten, die die Bragg-Bedingung sicherstellen, annähernd flach. Für deutlich kleinere Vorrichtungen muss dagegen die Kristallschicht die Form einer logarithmischen Spirale haben.A variant of the invention further provides that the selective detection of the fluorescent X-ray radiation and its separation from the simply incoherently scattered X-ray radiation according to claim 1 by reflection on an array of crystal layers ( 10 ) he follows. These crystal layers are so relative to the radially extending collimator blades ( 8th ) is arranged so that only X-ray radiation impinges on the Bragg angle associated with the K fluorescence line and therefore essentially only the fluorescence X-ray radiation of the contrast agent is reflected. For a sufficiently large device for use in medical imaging, the crystal layers that ensure the Bragg condition are approximately flat. For much smaller devices, however, the crystal layer must have the shape of a logarithmic spiral.

Die reflektierte Röntgenstrahlung kann unter Verwendung eines einfachen großflächigen Röntgendetektors (11), der keine Orts- oder Energieauflösung besitzt, detektiert werden. Nach Anspruch 2 sieht eine Variante der Erfindung vor, dass es sich bei den verwendeten Kristallen um hochgradig orientierte, pyrolytische Graphitkristalle, sogenannte HOPG-Kristalle handelt. Für die Anwendung zur Bestimmung der Verteilung eines jodhaltigen Kontrastmittels beträgt dabei der Bragg-Winkel etwa 3.7°, was zur Folge hat, dass die Kristallschichten etwa eine Länge von 15 cm haben müssen, um bei einem den Kollimatorlamellen angepassten Abstand von 1 cm voneinander den gesamten Winkelbereich lückenlos abzudecken.The reflected X-radiation can be measured using a simple large-area X-ray detector ( 11 ), which has no local or energy resolution, can be detected. According to claim 2, a variant of the invention provides that the crystals used are highly oriented, pyrolytic graphite crystals, so-called HOPG crystals. For the application for determining the distribution of an iodine-containing contrast agent, the Bragg angle amounts to about 3.7 °, with the result that the crystal layers must have a length of about 15 cm, in order to accommodate the collimator lamellae at a distance of 1 cm from each other Cover angular area completely.

Eine andere Variante der Erfindung sieht nach Anspruch 5 vor, dass anstatt der Anordnung von Kristallschichten eine hinreichend große Anzahl an Detektoren verwendet wird, die es erlauben, eine Energieschwelle oberhalb der Fluoreszenzenergie zu setzen, ab der keine Röntgenstrahlen detektiert werden. Diese Detektoren müssen dabei keinerlei Ortsauflösung besitzen.Another variant of the invention according to claim 5, that instead of the arrangement of crystal layers, a sufficiently large number of detectors is used, which allow to set an energy threshold above the fluorescence energy, from which no X-rays are detected. These detectors do not have to have any spatial resolution.

Nach dem in Anspruch 8 genannten Verfahren wird ein Bild der Kontrastmittelverteilung erstellt, indem die Vorrichtung in der in 1 gezeigten Ebene um das Objekt (5) rotiert wird und dabei das Signal der detektierten Fluoreszenz-Röntgenstrahlung (7) für jeden Drehwinkel aufgezeichnet wird. Aus diesen Daten lässt sich mit bekannten computertomographischen Verfahren ein Bild der Kontrastmittelverteilung (6) in dieser Ebene erstellen. Durch Verschieben der Vorrichtung senkrecht zur Drehebene wird damit das gesamte Objekt abgetastet.According to the method mentioned in claim 8, an image of the contrast agent distribution is created by the device in the in 1 plane around the object ( 5 ) is rotated while the signal of the detected fluorescence X-radiation ( 7 ) is recorded for each rotation angle. From these data, it is possible with known computer tomographic methods to obtain an image of the contrast agent distribution ( 6 ) in this layer. By moving the device perpendicular to the plane of rotation so that the entire object is scanned.

Besonders dosiseffizient ist die nach Anspruch 1 beschriebene Vorrichtung, wenn wie nach Anspruch 9 eine aus DE102008062971A1 oder eine aus EP000001745682B1 bekannte laser-getriebene monochromatische Röntgenquelle eingesetzt wird, die ein im Wesentlichen monoenergetisches Spektrum aufweist, dessen Energie oberhalb der K-Kante des verwendeten Kontrastmittels liegt.Particularly dose-efficient is the device described in claim 1, when as claimed in claim 9 one DE102008062971A1 or one out EP000001745682B1 known laser-driven monochromatic X-ray source is used, which has a substantially monoenergetic spectrum whose energy is above the K edge of the contrast agent used.

Nach Anspruch 10 lässt sich zusätzlich zu der in Anspruch 1 beschriebenen Röntgenfluoreszenzanalyse auch die transmittierte Primärstrahlung mit einem weiteren Detektor (12) aufzeichnen. Deren Absorption liefert dabei das aus der Röntgenabsorptionsbildgebung bekannte Signal und unter Verwendung bekannter computertomographischer Verfahren können damit Schnittbilder der ortsabhängigen Absorptionseigenschaften des Objektes erstellt werden.According to claim 10, in addition to the X-ray fluorescence analysis described in claim 1 and the transmitted primary radiation with a further detector ( 12 ) record. Their absorption provides the signal known from X-ray absorption imaging and, using known computer tomographic methods, it is possible to produce sectional images of the location-dependent absorption properties of the object.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 000002046606 A [0003] DE 000002046606 A [0003]
  • DE 102004039048 A1 [0003] DE 102004039048 A1 [0003]
  • DE 102008062971 A1 [0019] DE 102008062971 A1 [0019]
  • EP 000001745682 B1 [0019] EP 000001745682 B1 [0019]

Claims (10)

Vorrichtung und Verfahren zur Röntgenfluoreszenzanalyse von Kontrastmittelverteilungen, aufweisend eine Röntgenquelle (1) und einen Strahlkollimator (2), wobei eine radial auf den Primärstrahl ausgerichtete Anordnung von Kollimatorlamellen (8) sicher stellt, dass nur Röntgenstrahlen mit einer sehr kleinen bis verschwindenden Winkelabweichung von der radialen Richtung diese durchlaufen können, was insbesonders dazu führt, dass mehrfach gestreute Röntgenstrahlen (9) von den Kollimatorlamellen (8) absorbiert werden. Der kollimierte Röntgenstrahl (3) durchläuft das zu untersuchende Objekt (5), das eine Kontrastmittelverteilung (6) aufweist, wobei es sich um ein Kontrastmittel mit hoher Ordnungszahl handelt, und regt dabei entlang des Strahls (3) durch Röntgenfluroeszenz die Aussendung von Röntgenstrahlen (7) mit einer bestimmten Energie an. Die radial nach außen verlaufenden Röntgenstrahlen (7) der Röntgenfluoreszenz durchlaufen dabei die Anordnung von Kollimatorlamellen (8) und werden von einer Anordnung von Monochromatorkristallen (10) reflektiert, wobei die Kristallebenen derart relativ zu den Kollimatorlamellen (8) angeordnet und geformt sind, dass die für die Reflexion von Röntgenstrahlen einer bestimmten Energie an dem Monochromatorkristall (10) erforderliche Bedingung für den Reflexionswinkel wenigstens im Wesentlichen erfüllt bleibt und im Wesentlichen nur Röntgenstrahlen mit der vom Kontrastmittel abhängigen Fluoreszenzenergie reflektiert werden. Die reflektierten Röntgenstrahlen werden anschließend von einem einfachen großflächigen Röntgendetektor (11) ohne Ortsauflösung detektiert.Apparatus and method for X-ray fluorescence analysis of contrast agent distributions, comprising an X-ray source ( 1 ) and a beam collimator ( 2 ), wherein a radially aligned to the primary beam arrangement of collimator blades ( 8th ) ensures that only X-rays with a very small to vanishing angular deviation from the radial direction can pass through them, which in particular leads to multiply scattered X-rays ( 9 ) of the collimator blades ( 8th ) are absorbed. The collimated x-ray beam ( 3 ) passes through the object to be examined ( 5 ), which has a contrast agent distribution ( 6 ), which is a high atomic number contrast agent, thereby exciting along the beam ( 3 ) by X-ray fluorescence the emission of X-rays ( 7 ) with a certain energy. The radially outward X-rays ( 7 ) of the X-ray fluorescence thereby undergo the arrangement of collimator blades ( 8th ) and are characterized by an arrangement of monochromator crystals ( 10 ), the crystal planes being so relative to the collimator blades ( 8th ) are arranged and shaped in such a way that those for the reflection of X-rays of a certain energy on the monochromator crystal ( 10 ) required condition for the reflection angle remains at least substantially satisfied and substantially only X-rays are reflected with the contrast agent dependent fluorescence energy. The reflected X-rays are then analyzed by a simple large-area X-ray detector ( 11 ) detected without spatial resolution. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Monochromatorkristall (10) ein hochgradig orientierter, pyrolytischer Graphitkristall (HOPG-Kristall) ist.Device according to Claim 1, in which the monochromator crystal ( 10 ) is a highly oriented pyrolytic graphite crystal (HOPG crystal). Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Monochromatorkristall (10) ein Silizium Einkristall ist.Device according to Claim 1, in which the monochromator crystal ( 10 ) is a silicon single crystal. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Monochromatorkristall (10) ein Quartz Einkristall ist.Device according to Claim 1, in which the monochromator crystal ( 10 ) a quartz is single crystal. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit der dort genannten Kollimatoranordnung, bei der der Detektor (11) energieauflösend ist und die Notwendigkeit der Kristallanordnung (10) entfällt.Device according to Claim 1, with the collimator arrangement mentioned there, in which the detector ( 11 ) is energy-resolving and the need for the crystal arrangement ( 10 ) deleted. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der der Detektor (11) ein energieauflösender Halbleiterdetektor ist.Device according to Claim 5, in which the detector ( 11 ) is an energy-resolving semiconductor detector. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der der Detektor (11) ein energieauflösender Szintillationsdetektor ist.Device according to Claim 5, in which the detector ( 11 ) is an energy resolving scintillation detector. Verfahren zur Bilderzeugung durch Rotation der in Anspruch 1 genannten Vorrichtung um eine Achse im Objekt (5) und durch Verschieben der Vorrichtung senkrecht zu dieser Achse. Durch die Drehung und Verschiebung der Vorrichtung um das Objekt (5) während der Röntgenfluoreszenzanalyse werden Daten über die Kontrastmittelverteilung (6) gesammelt, die es erlauben mittels bekannter computertomographischer Verfahren Bilder der Kontrastmittelverteilung (6) zu erzeugen.A method of image formation by rotation of the device mentioned in claim 1 about an axis in the object ( 5 ) and by moving the device perpendicular to this axis. By rotating and moving the device around the object ( 5 ) during the X-ray fluorescence analysis, data on the contrast agent distribution ( 6 ), which allow images of the contrast agent distribution (by means of known computed tomography methods ( 6 ) to create. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Röntgenquelle (1) eine monochromatische, laser-getriebene Röntgenquelle ist.Device according to Claim 1, in which the X-ray source ( 1 ) is a monochromatic, laser-driven X-ray source. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der zusätzlich zu der durch Röntgenfluoreszenz entstehenden sekundären Röntgenstrahlung auch die transmittierte primäre Röntgenstrahlung (3) durch einen weiteren Detektor (12) gemessen wird.Device according to Claim 1, in which, in addition to the secondary X-ray radiation produced by X-ray fluorescence, the transmitted primary X-radiation ( 3 ) by another detector ( 12 ) is measured.
DE201210023344 2012-11-29 2012-11-29 Device and method useful for X-ray fluorescence analysis of contrast agent dispersion, comprises an X-ray source, a beam collimator, a radial arrangement of collimator blades and an X-ray detector Withdrawn DE102012023344A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210023344 DE102012023344A1 (en) 2012-11-29 2012-11-29 Device and method useful for X-ray fluorescence analysis of contrast agent dispersion, comprises an X-ray source, a beam collimator, a radial arrangement of collimator blades and an X-ray detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210023344 DE102012023344A1 (en) 2012-11-29 2012-11-29 Device and method useful for X-ray fluorescence analysis of contrast agent dispersion, comprises an X-ray source, a beam collimator, a radial arrangement of collimator blades and an X-ray detector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102012023344A1 true DE102012023344A1 (en) 2014-06-05

Family

ID=50725668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201210023344 Withdrawn DE102012023344A1 (en) 2012-11-29 2012-11-29 Device and method useful for X-ray fluorescence analysis of contrast agent dispersion, comprises an X-ray source, a beam collimator, a radial arrangement of collimator blades and an X-ray detector

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102012023344A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150355116A1 (en) * 2014-06-09 2015-12-10 Fenno-Aurum Oy Wavelength dispersive crystal spectrometer, a xray fluorescence device and a method therein
DE102017003517A1 (en) * 2017-04-11 2018-10-11 Universität Hamburg Method and measuring device for X-ray fluorescence measurement

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2046606A1 (en) 1970-09-22 1972-03-23 Siemens Ag X-ray fluorescence analysis - using germanium (lithium) detector for non dispersive k-fluorescence analysis
DE102004039048A1 (en) 2004-08-11 2006-02-23 Siemens Ag Method and apparatus for molecular imaging with a molecular probe
DE102008062971A1 (en) 2008-12-23 2010-07-01 Ludwig-Maximilians-Universität Undulator for use as x-ray source in table-top free-electron laser, has quadrupole lenses whose magnetic axis is arranged about preset distance to form undulator field that emits undulator radiation to charged particle beam
EP1745682B1 (en) 2004-04-09 2012-10-17 Lyncean Technologies, Inc. Apparatus, system, and method for high flux, compact compton x-ray source

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2046606A1 (en) 1970-09-22 1972-03-23 Siemens Ag X-ray fluorescence analysis - using germanium (lithium) detector for non dispersive k-fluorescence analysis
EP1745682B1 (en) 2004-04-09 2012-10-17 Lyncean Technologies, Inc. Apparatus, system, and method for high flux, compact compton x-ray source
DE102004039048A1 (en) 2004-08-11 2006-02-23 Siemens Ag Method and apparatus for molecular imaging with a molecular probe
DE102008062971A1 (en) 2008-12-23 2010-07-01 Ludwig-Maximilians-Universität Undulator for use as x-ray source in table-top free-electron laser, has quadrupole lenses whose magnetic axis is arranged about preset distance to form undulator field that emits undulator radiation to charged particle beam

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150355116A1 (en) * 2014-06-09 2015-12-10 Fenno-Aurum Oy Wavelength dispersive crystal spectrometer, a xray fluorescence device and a method therein
DE102017003517A1 (en) * 2017-04-11 2018-10-11 Universität Hamburg Method and measuring device for X-ray fluorescence measurement
WO2018189051A1 (en) 2017-04-11 2018-10-18 Universität Hamburg Method and measuring apparatus for an x-ray fluorescence measurement
KR20200002902A (en) * 2017-04-11 2020-01-08 악시옴 인사이츠 게엠베하 Method and measuring device for X-ray fluorescence measurement
CN110869753A (en) * 2017-04-11 2020-03-06 艾希姆因赛特有限公司 Method and measuring device for X-ray fluorescence measurement
US20200155088A1 (en) * 2017-04-11 2020-05-21 Axiom Insights Gmbh Method and measuring apparatus for an x-ray fluorescence measurement
JP2020516915A (en) * 2017-04-11 2020-06-11 アクシオム・インサイツ・ゲーエムベーハー Method and measuring device for X-ray fluorescence measurement
CN110869753B (en) * 2017-04-11 2022-07-26 艾希姆因赛特有限公司 Method and measuring device for X-ray fluorescence measurement
US11583237B2 (en) * 2017-04-11 2023-02-21 Axiom Insights Gmbh Method and measuring apparatus for an X-ray fluorescence measurement
KR102515317B1 (en) 2017-04-11 2023-03-29 악시옴 인사이츠 게엠베하 Method and measuring device for measuring X-ray fluorescence
IL269909B1 (en) * 2017-04-11 2023-11-01 Axiom Insights Gmbh Method and measuring apparatus for an x-ray fluorescence measurement
JP7440406B2 (en) 2017-04-11 2024-02-28 アクシオム・インサイツ・ゲーエムベーハー Method and measuring device for X-ray fluorescence measurement
IL269909B2 (en) * 2017-04-11 2024-03-01 Axiom Insights Gmbh Method and measuring apparatus for an x-ray fluorescence measurement

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006023309B4 (en) Method and device for detecting materials using fast neutrons and a continuous spectral x-ray beam
DE102005056385B4 (en) Method and device for the safety detection of liquids
DE102018212331A1 (en) Radiation Transmission and Fluorescence Computed Tomography (CT) Imaging System and Method
DE102017003517A1 (en) Method and measuring device for X-ray fluorescence measurement
DE102005056315A1 (en) Method and device for liquid safety detection by backscattering using a radiation source
DE102009028104A1 (en) Image reconstruction method for high energy double energy CT system
DE112008001662T5 (en) Method and system for the detection of contraband using photoneutrons and x-rays
DE102007016370A1 (en) Method and a measuring arrangement for generating three-dimensional images of test objects by means of invasive radiation
DE112006001584T5 (en) Energy dissimilar litter imaging system
DE2358237A1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE CONTENT OF AT LEAST ONE CHEMICAL ELEMENT IN A SUBSTANCE BY MEANS OF AN ELECTROMAGNETIC RADIATION MEASURING METHOD
DE1296829B (en) Methods and devices for determining the content of heavy elements in a sample by measuring its optically excited K alfa or K beta X-ray fluorescence lines
DE102012204350B4 (en) Method for energy calibration of quantum-counting X-ray detectors in a dual-source computer tomograph
DE1005743B (en) Method for measuring the thickness of coatings made of metal or other materials using a beta radiation source
DE102005024892B3 (en) Radiography and computer tomography method in which a region of interest is first determined using a transmission detector and then examined in detail using a coherent scatter detector
EP1672358A1 (en) Arrangement for the measurement of the pulse transfer spectrum of quanta of elastically diffracted x-rays and method for determining said pulse transfer spectrum
DE102004035943B4 (en) X-ray computer tomograph and method for examining a test piece with an X-ray computer tomograph
EP2989451B1 (en) X-ray ct inspection system, in particular for inspecting objects
DE102012023344A1 (en) Device and method useful for X-ray fluorescence analysis of contrast agent dispersion, comprises an X-ray source, a beam collimator, a radial arrangement of collimator blades and an X-ray detector
DE3035524A1 (en) SCREEN RAY SCREENING ARRANGEMENT
DE3035929A1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE VOLUME SHARES OF A MULTI-COMPONENT MIXTURE BY TRANSITING SEVERAL GAMMALINES
DE3439845A1 (en) METHOD FOR DETERMINING THE EXPOSURE OF A BODY TO NEUTRON
EP0098398A2 (en) Radiographic method and device for material testing
EP1842208B1 (en) Collimator with adjustable focal length
EP2217946A2 (en) Device for the online determination of the contents of a substance, and method for using such a device
EP3218744A2 (en) Positioning device for radioactive radiation sources

Legal Events

Date Code Title Description
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee