DE10347961A1 - X-ray arrangement and X-ray contrast method for imaging on an examination subject containing at least one X-ray contrast element and use of the X-ray arrangement - Google Patents
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Abstract
Zur Erhöhung des Kontrastes bei der Bildgebung in einem mindestens ein röntgenkontrastgebendes Element enthaltenden Untersuchungsobjekt wird eine Anordnung eingesetzt, die folgende Merkmale aufweist: a) mindestens eine im Wesentlichen polychromatische Röntgenstrahlung emittierende Röntgenstrahlungsquelle, b) mindestens einen energiedispersiven Detektor, mit dem die Intensität von durch das Untersuchungsobjekt hindurchgetretener Röntgenstrahlung detektierbar ist, c) mindestens eine Korrelationseinheit, mit der die Intensität von detektierter Röntgenstrahlung von einem Bildpunkt vom Untersuchungsobjekt mit einer ersten Energie E¶1¶ mit der Intensität von detektierter Röntgenstrahlung von demselben Bildpunkt mit einer zweiten Energie E¶2¶ korrelierbar ist, d) mindestens eine Ausgabeeinheit zur Darstellung des Untersuchungsobjektes aus durch Korrelation der Intensitäten erhaltenen Bildpunktsignalen.To increase the contrast in imaging in an examination object containing at least one X-ray contrast element, an arrangement is used which has the following features: a) at least one X-ray source emitting substantially polychromatic X-ray radiation, b) at least one energy-dispersive detector with which the intensity of the light emitted by the X-ray C) at least one correlation unit, with which the intensity of detected X-radiation from a pixel of the examination subject with a first energy E¶1¶ with the intensity of detected X-ray radiation from the same pixel with a second energy E¶2¶ correlatable d) at least one output unit for displaying the examination subject from pixel signals obtained by correlation of the intensities.
Description
Die Erfindung betrifft eine Röntgenanordnung zur Bildgebung an einem mindestens ein röntgenkontrastgebendes Element enthaltenden Untersuchungsobjekt, die Verwendung der Röntgenanordnung zur Bilddarstellung eines Untersuchungsobjektes mittels Röntgenstrahlung sowie ein bildgebendes Röntgenkontrastverfahren an dem Untersuchungsobjekt, beispielsweise einem Säugetier, insbesondere einem Menschen.The The invention relates to an X-ray device for imaging on at least one X-ray contrasting element containing examination object, the use of the X-ray device for image presentation of an examination subject by means of X-radiation as well as an imaging X-ray contrast method on the examination object, for example a mammal, especially a human.
Die medizinische Diagnostik mit Hilfe von Röntgenstrahlung ist ein technisch hoch entwickeltes Feld zur Diagnostik von Erkrankungen, beispielsweise zur Früherkennung, zum röntgenographischen Nachweis, zur Charakterisierung und zur Lokalisation von Tumoren der weiblichen Brust. Die Technik ist sehr leistungsfähig und weist eine hohe Verfügbarkeit auf.The Medical diagnostics with the help of X-rays is a technical one sophisticated field for the diagnosis of diseases, for example for early detection, for X-ray detection, for the characterization and localization of tumors of the female Chest. The technology is very powerful and has a high availability on.
Zur Erzeugung der Röntgenstrahlung stehen Röntgenröhren beispielsweise mit W-, Mo- bzw. Rh-Drehanoden und Al-, Cu-, Mo- und Rh-Filtern zur Verfügung. Mit geeigneter Filterung wird ein Teil der Bremsstrahlung herausgefiltert, so dass in günstigen Fällen im Wesentlichen die charakteristische Strahlung aus der Röntgenröhre austritt.to Generation of X-radiation stand X-ray tubes, for example with W, Mo or Rh rotary anodes and Al, Cu, Mo and Rh filters to disposal. With suitable filtering a part of the bremsstrahlung is filtered out, so that in favorable cases in the Essentially the characteristic radiation emanates from the x-ray tube.
Als
Detektoren werden entweder konventionelle Röntgenfilme oder neuerdings
auch digitale Flachbettdetektoren eingesetzt. Anstelle der Röntgenfilme
können
auch Phosphorschirme (Speicherfolien) verwendet werden. Das in diesen Schirmen durch
die auftreffende Röntgenstrahlung
erzeugte Bild kann in Röntgenbildverstärkern verstärkt werden.
In der PIITV-Technik (Phosphor-Image-Intensifier TV-Technik) wird das verstärkte Bild über eine sehr
schnelle Optik auf eine Videokamera übertragen. Bei der PPCR-Technik
(Photostimulable Phosphor Computer Radiography) wird ein Speicherschirm
aus einer aus BaFX:Eu2+-Kristallen bestehenden
Schicht verwendet, wobei X = Cl, Br, I ist. Das in dem Schirm erzeugte
Bild ist latent und wird durch einen IR-Laser, beispielsweise einen
He-Ne-Laser, ausgelesen, wobei Lumineszenz im UV-Bereich entsteht.
Das UV-Licht wird mit einem Lichtleiter aufgefangen, zu einem Photomultiplier
geleitet und in digitale Signale umgewandelt (
Die Computertomographie (CT) wird schon lange als Routineverfahren im klinischen Alltag angewendet. Mit der CT werden Schnittbilder durch den Körper erhalten, mit denen eine bessere räumliche Auslösung erreicht wird als mit der herkömmlichen Projektionsradiographie. Obwohl auch die Dichteauflösung der CT deutlich höher ist als die Dichteauflösung der konventionellen Röntgentechnik, werden zur sicheren Erkennung vieler krankhafter Veränderungen dennoch Kontrastmittel benötigt.The Computed tomography (CT) has long been considered a routine procedure in applied to clinical everyday life. With the CT are sectional images through the body obtained with which achieves a better spatial triggering than with conventional projection radiography. Although the density resolution CT much higher is as the density resolution the conventional X-ray technology, become the safe recognition of many pathological changes still needed contrast agent.
In
vielen Fällen
konnte die herkömmliche Röntgentechnik
nicht eingesetzt werden, da der Kontrast des zu untersuchenden Gewebes
nicht ausreichend war. Zu diesem Zweck wurden Röntgenkontrastmittel entwickelt,
die eine hohe röntgenographische
Dichte in dem Gewebe erzeugen, in dem sie sich anreichern. Typischerweise
werden Iod, Brom, Elemente der Ordnungszahlen 34, 42, 44 – 52, 54 – 60, 62 – 79, 82
und 83 als kontrastgebende Elemente sowie die Chelatverbindungen
der Elemente mit den Ordnungszahlen 56 – 60, 62 – 79, 82 und 83 vorgeschlagen.
Als Iodverbindungen können
beispielsweise Meglumin-Na-
oder Lysin-diatrizoat, Iothalamat, Ioxithalamat, Iopromid, Iohexol,
Iomeprol, Iopamidol, Ioversol, Iobitridol, Iopentol, Iotrolan, Iodixanol
und Ioxilan (INN) eingesetzt werden (
In etlichen Fällen konnte trotz der Verabreichung von Röntgenkontrastmitteln kein ausreichender Gewebekontrast erzielt werden. Um eine weitere Erhöhung des Kontrastes zu erreichen, wurde die digitale Subtraktionsangiographie (DSA) eingeführt: Dieses Verfahren setzte sich jedoch nicht zur Darstellung von Läsionen der weiblichen Brust durch, da sich die Zuverlässigkeit und Empfindlichkeit für viele Anwendungen als zu gering herausstellte und in jedem Falle eine zusätzliche Untersuchung erforderlich war (P.B. Dean, E.A. Sickles, Invest. Radiol., 20 (1985) 698-699).In several cases failed to adequately administer X-ray contrast media Tissue contrast can be achieved. To further increase the Contrasting was the digital subtraction angiography (DSA) introduced: This However, the procedure was not used to visualize lesions of the female breast through, since the reliability and sensitivity for many applications proved too small and in any case an additional one Investigation was required (P.B. Dean, E. A. Sickles, Invest. Radiol., 20 (1985) 698-699).
Eine
andere Subtraktionsmethode zur Anwendung in der Mammographie ist
in
Dieses Subtraktionsverfahren stellt jedoch eine erhebliche Belastung der Patientin dar, da zwei Aufnahmen zeitlich versetzt angefertigt werden müssen, wobei die erste Aufnahme vor der Injektion des Kontrastmittels und die zweite bis zu 5 min nach der Injektion erhalten wird. Während dieser Zeit ist die Brust der Patientin eingespannt, um Bewegungsartefakte zu vermeiden. Dies gelingt während der genannten langen Zeitspanne jedoch nur unvollkommen. Außerdem verursacht das Fixieren der Brust der Patientin Schmerzen. In gleicher Weise ist auch die DSA wegen der Gefahr von Bewegungsartefakten nachteilig, da eine vollständige Bewegungsfreiheit kaum erreichbar ist. So haben sich bisher durch Kontrastmittel unterstützte röntgenographische Untersuchungen der weiblichen Brust, von wenigen CT-Studien abgesehen, nicht durchgesetzt.This Subtraction method, however, puts a significant burden on the Patient, because two shots are made temporally offset have to, taking the first shot before the injection of the contrast agent and the second is obtained up to 5 min after the injection. During this Time is the patient's chest clamped to motion artifacts to avoid. This succeeds during However, only imperfectly over the long period mentioned. Also caused Fixing the patient's chest pain. In the same way DSA is also detrimental because of the risk of motion artifacts because a complete Freedom of movement is hardly achievable. So far have been through contrast media supported X-ray Examinations of the female breast apart from a few CT studies, not enforced.
Neue Entwicklungen auf dem Gebiet der CT betreffen auf der Anregungsseite beispielsweise die Anwendung von Synchrotronstrahlung in der CT (F.A. Dilmanian, „Computed Tomography with Monochromatic X-Rays", Am. J. Physiol. Imaging, 314 (1992) 175-193). Gute Röntgenbilder werden zum Beispiel mittels des „K-edge Subtraction CT" erhalten (F.A. Dilmanian, a.a.O., Seite 179), wobei der starke Anstieg des Absorptionskoeffizienten bei der Bindungsenergie der K-Elektronen eines Atoms ausgenutzt wird. Das Element Iod hat eine K-Kante bei einer Energie von 33,17 keV. Der Anstieg des Absorptionskoeffizienten an dieser Kante ist stark genug, um aus der Differenz zweier Messungen bei Energien kurz oberhalb und kurz unterhalb dieser Kante gute Bilder zu erhalten. Dabei wird so vorgegangen, dass dem Patienten vor der Röntgenuntersuchung ein Iod enthaltendes Röntgenkontrastmittel verabreicht wird. Kurze Zeit später werden zwei Röntgenbilder bei zwei verschiedenen Wellenlängen (Energien) der Röntgenstrahlung aufgenommen. Die beiden Röntgenbilder (bzw. die beiden Intensitäten) können dann voneinander subtrahiert werden. Dadurch wird ein Bild mit viel besserer Auflösung erhalten als bei herkömmlicher Aufnahme eines Röntgenbildes.New Developments in the field of CT concern on the inspiration side For example, the use of synchrotron radiation in CT (F.A. Dilmanian, "Computed Tomography with Monochromatic X-Rays, Am. J. Physiol., Imaging, 314 (1992). 175-193). Good x-rays are obtained, for example, by means of the "K-edge subtraction CT" (F. A. Dilmanian, a.a.O., page 179), where the sharp increase in the absorption coefficient exploited at the binding energy of the K electrons of an atom becomes. The element iodine has a K-edge at an energy of 33.17 keV. The increase of the absorption coefficient At this edge is strong enough to make up the difference between two measurements at energies just above and just below this edge, good pictures to obtain. This is done so that the patient before the X-ray an iodine-containing X-ray contrast agent is administered. A short time later become two x-ray pictures at two different wavelengths (Energies) of X-rays added. The two x-rays (or the two intensities) can then be subtracted from each other. This will make a picture with a lot better resolution received as with conventional Recording an X-ray image.
Leider funktioniert dieses Verfahren nur mit Hilfe der an großen Speicherringen, wie beispielsweise bei DESY, verfügbaren Synchrotronstrahlung, denn nur diese Strahlung hat die für das Verfahren günstige Monochromasie und Intensität. Herkömmliche Röntgenröhren liefern keine monochromatische Strahlung son dern ein kontinuierliches Spektrum. Sie sind daher für derartige Differenzmessungen nicht gut geeignet.Unfortunately this method works only with the help of large storage rings, as for example at DESY, available synchrotron radiation, because only this radiation has the for the procedure favorable Monochromaticity and intensity. conventional Supply x-ray tubes no monochromatic radiation but a continuous spectrum. They are therefore for such differential measurements are not well suited.
Eine
Alternativmöglichkeit
ist in
Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass herkömmliche Röntgenröhren mit nur einer Röntgenanode nicht eingesetzt werden können. Außerdem ist die vorgeschlagene Anordnung hinsichtlich der zu verwendenden Röntgenkontrastmittel unflexibel, da das kontrastgebende Element im Röntgenkontrastmittel durch eine vorgegebene Auswahl der beiden Röntgenanoden in einer Röntgenstrahlungsquelle festgelegt ist. Falls bei variierenden Anforderungen unterschiedliche Röntgenkontrastmittel mit unterschiedlichen kontrastgebenden Elementen eingesetzt werden müssen, ist es erforderlich, auch die Röntgenstrahlungsquelle auszutauschen, um die Röntgenanoden an das geänderte kontrastgebende Element anzupassen.One Disadvantage of this method is that conventional X-ray tubes with only one X-ray anode can not be used. Furthermore is the proposed arrangement in terms of which to use X-ray contrast media inflexible, because the contrasting element in the X-ray contrast agent by a Preselected selection of the two X-ray anodes in an X-ray source is fixed. If different with different requirements X-ray contrast agent with different contrasting elements must be used is it also required the X-ray source to replace the X-ray anodes to the changed adjust contrasting element.
Weiterhin
ist in
Auch dieses Verfahren weist den Nachteil auf, dass unterschiedliche Röntgenanoden unter variierenden Anforderungen hinsichtlich des zu verwendenden Röntgenkontrastmittels eingesetzt werden sollen. In derartigen Fällen ist es daher notwendig, die eine Röntgenanode gegen eine andere auszutauschen. Dies ist umständlich und bis auf den Spezialfall einer Bi-Anodenröhre in der Mammographie praktisch nicht verwirklicht. Im Allgemeinen benötigen die einzelnen Röntgenanoden auch unterschiedliche Spannungen, so dass gegebenenfalls sogar mehrere elektrische Versorgungen vorgehalten werden müssen, um Röntgenaufnahmen mit unterschiedlichem Röntgenkontrast erzeugen zu können.This method also has the disadvantage that different X-ray anodes should be used under varying requirements with regard to the X-ray contrast agent to be used. In such cases, it is therefore necessary to exchange one x-ray anode for another. This is cumbersome and practically unrealized except for the special case of a bi-anode tube in mammography. In general, the need individual X-ray anodes and different voltages, so that possibly even several electrical supplies must be kept in order to produce X-ray images with different X-ray contrast can.
Der vorliegenden Erfindung liegt von daher das Problem zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere Anordnungen und Verfahren zu finden, mit denen ohne erheblichen apparativen Aufwand mit unterschiedlichem röntgenkontrastgebenden Elementen Aufnahmen erzeugt werden können. Ferner sollen die Röntgenbilder auch in einfacher, bequemer Weise aufnehmbar sein, ohne dass hohe Kosten entstehen. Die Technik soll auf breiter Basis verfügbar sein. Auch kleinere Läsionen im Körper des Untersuchungsobjektes sollen in hoher Ortsauflösung bei möglichst geringer Strahlendosis sichtbar gemacht werden können. Auch Bewegungsartefakte, die durch zeitlich versetztes Aufnehmen der Bilder entstehen, sollen zuverlässig vermieden werden.Of the The present invention is therefore based on the problem that avoid the aforementioned disadvantages and in particular arrangements and to find methods with which without considerable apparatus Effort with different X-ray contrasting Elements recordings can be generated. Furthermore, the X-ray images should also be receivable in a simple, convenient way, without high costs arise. The technology should be available on a broad basis. Also smaller lesions in the body of the examination object should be in high spatial resolution preferably low radiation dose can be visualized. Also movement artifacts, which are created by temporally offset recording of the images should reliable be avoided.
Gelöst wird dieses Problem durch die Röntgenanordnung zur Bildgebung an einem mindestens ein röntgenkontrastgebendes Element enthaltenden Untersuchungsobjekt nach Anspruch 1, die Verwendung der Röntgenanordnung nach Anspruch 11 und das bildgebende Röntgenkontrastverfahren nach Anspruch 21. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Is solved this problem by the X-ray arrangement for imaging on at least one X-ray contrasting element examination object according to claim 1, the use the X-ray arrangement according to claim 11 and the X-ray contrast imaging method according to Claim 21. Preferred embodiments The invention are specified in the subclaims.
Die Erfindung ist insbesondere zur Untersuchung am Menschen einsetzbar. Die Erfindung ist zur Erzeugung von Projektionsradiographien zur Darstellung von Raumforderungen, Gefäßen und Perfusionen geeignet, beispielsweise zur Darstellung der Ösophagus-Magen-Darm-Passage, zur Bronchographie, Cholegraphie, Angio- und Kardangiographie, zur zerebralen Angiographie und zu Perfusionsmessungen, zur Mammographie, Lymphographie, zur Quantifizierung von Kalkablagerungen und Knochendichten. Die Erfindung ist auch auf die Computertomographie ausdehnbar. Grundsätzlich kann die Erfindung auch zur Untersuchung von nicht lebenden Materialien eingesetzt werden, beispielsweise auf dem Gebiet der Materialprüfung.The Invention can be used in particular for human examination. The invention is for generating projection radiographs for Presentation of masses, vessels and perfusions suitable, for example, to represent the esophageal gastrointestinal passage, on bronchography, cholegraphy, angiography and cardangiography cerebral angiography and for perfusion measurements, for mammography, Lymphography, for the quantification of limescale and bone density. The invention is also extendable to computed tomography. Basically the invention also for the study of non-living materials be used, for example in the field of material testing.
Zur Lösung der Aufgabe wird das Untersuchungsobjekt mit polychromatischer Röntgenstrahlung durchstrahlt und die durch das Objekt hindurch getretene Strahlung mit einem digitalen Detektor gemessen, wobei der Detektor in der Lage ist, die Energie der auftreffenden Photonen zu ermitteln.to solution the object becomes the examination subject with polychromatic X-ray radiation radiates through and the radiation passed through the object measured with a digital detector, wherein the detector in the Able to determine the energy of the incident photons.
Hierzu weist die erfindungsgemäße Röntgenanordnung folgende Merkmale auf:
- a. mindestens eine im Wesentlichen polychromatische Röntgenstrahlung emittierende Röntgenstrahlungsquelle,
- b. mindestens einen energiedispersiven Detektor, mit dem die Intensität von durch das Untersuchungsobjekt hindurch getretener Röntgenstrahlung detektierbar ist,
- c. mindestens eine Korrelationseinheit, mit der die Intensität der detektierten Röntgenstrahlung von einem Bildpunkt vom Untersuchungsobjekt mit einer ersten Energie E1 (z.B. mit einer Energie oberhalb einer Absorptionskante des kontrastgebenden Elements des kontrastgebenden Elements) mit der Intensität der detektierten Röntgenstrahlung von demselben Bildpunkt mit einer zweiten Energie E2 (z.B. mit einer Energie unterhalb der Absorptionskante des kontrastgebenden Elements) korrelierbar ist,
- d. mindestens eine Ausgabeeinheit zur Darstellung des Untersuchungsobjektes aus durch Korrelation der Intensitäten erhaltenen Bildpunktsignalen.
- a. at least one substantially polychromatic X-ray emitting X-ray source,
- b. at least one energy-dispersive detector with which the intensity of X-ray radiation passed through the examination subject is detectable,
- c. at least one correlation unit, with which the intensity of the detected x-ray radiation from a pixel of the examination subject with a first energy E 1 (eg with an energy above an absorption edge of the contrasting element of the contrasting element) with the intensity of the detected x-ray radiation from the same pixel with a second energy E 2 (eg with an energy below the absorption edge of the contrasting element) is correlatable,
- d. at least one output unit for displaying the examination object from pixel signals obtained by correlation of the intensities.
Die Röntgenanordnung dient vor allem zur Bilddarstellung eines Untersuchungsobjektes mittels Röntgenstrahlung. Das im Untersuchungsobjekt enthaltene kontrastgebende Element kann von den natürlich in dem Objekt enthaltenen Elementen herrühren oder durch ein Röntgenkontrastmittel eingeführt werden. Die Röntgenanordnung wird zur Durchführung des erfindungsgemäßen Röntgenkontrastverfahrens eingesetzt. Das Verfahren weist folgende Verfahrensschritte auf:
- a. Durchstrahlen des mindestens ein röntgenkontrastgebendes Element enthaltenden Untersuchungsobjektes mit im Wesentlichen polychromatischer Röntgenstrahlung,
- b. Energiedispersives Detektieren der Intensität der durch das Untersuchungsobjekt hindurch getretenen Röntgenstrahlung,
- c. Korrelieren, d.h. mathematische Verknüpfung, der Intensitäten von detektierter Röntgenstrahlung von einem Bildpunkt des Untersuchungsobjektes mit einer ersten Energie E1 (z.B. mit einer Energie oberhalb einer Absorptionskante des kontrastgebenden Elements) mit Intensitäten von detektierter Röntgenstrahlung von demselben Bildpunkt mit einer zweiten Energie E2 (z.B. mit einer Energie unterhalb der Absorptionskante des kontrastgebenden Elements),
- d. Darstellen des Untersuchungsobjektes aus durch Korrelation der Intensitätswerte erhaltenen Bildpunkten.
- a. Irradiating the examination object containing at least one X-ray contrasting element with substantially polychromatic X-radiation,
- b. Energy-dispersive detection of the intensity of the X-ray radiation that has passed through the examination object,
- c. Correlate, ie mathematical link, the intensities of detected X-radiation from a pixel of the examination subject with a first energy E 1 (eg with an energy above an absorption edge of the contrasting element) with intensities of detected X-radiation from the same pixel with a second energy E 2 (eg with an energy below the absorption edge of the contrasting element),
- d. Representation of the examination object from pixels obtained by correlation of the intensity values.
Zur Ermittlung der Intensitäten und der Energie der durch das Untersuchungsobjekt hindurch getretenen Röntgenstrahlung werden die detektierten Photonen in wenigstens zwei verschiedene Energiebereiche eingeteilt, beispielsweise solche wenig unterhalb und solche wenig oberhalb einer Absorptionskante im Absorptionsspektrum des kontrastgebenden Elements.to Determination of the intensities and the energy passed through the subject X-rays the detected photons become at least two different Divided energy ranges, such as those below and those just above an absorption edge in the absorption spectrum of the contrasting element.
Mit
der erfindungsgemäßen Röntgenanordnung
und dem erfindungsgemäßen Verfahren
können
auch Weichteilgewebe beispielsweise im Menschen kontrastreich dargestellt
werden. Durch Abstimmung der vom Detektor gemessenen Energie der
durch das Untersuchungsobjekt hindurch getretenen Röntgenstrahlung
auf die Art des kontrastgebenden Elements kann eine effiziente Kontraststeigerung
gegenüber
herkömmlichen
Verfahren erreicht werden, wobei die Nachteile der in
Zur Erzeugung der Röntgenstrahlung kann eine normale, im Handel erhältliche Röntgenröhre mit einem kontinuierlichen Spektrum eingesetzt werden, beispielsweise eine Röhre mit einer Mo-, W- oder Rh-Anode. Das kontinuierliche Spektrum wird durch eine entsprechende Spannung an der Röntgenröhre erzeugt. Je nach der Art des im Untersuchungsobjekt enthaltenen kontrastgebenden Elementes wird eine Spannung angelegt, die eine Emission der kontinuierlichen Strahlung im Bereich bis beispielsweise über 100 keV ermöglicht.to Generation of X-radiation can be a normal, commercially available one X-ray tube with be used in a continuous spectrum, for example a tube with a Mo, W or Rh anode. The continuous spectrum is through generates a corresponding voltage at the x-ray tube. Depending on the type of the contrasting element contained in the examination subject a voltage is applied which is an emission of the continuous Radiation in the range up to, for example, over 100 keV allows.
Grundsätzlich kann die Röntgenstrahlungsquelle ohne Filterung der emittierten Strahlung betrieben werden, so dass polychromatische Strahlung im gesamten Spektralbereich auf das Untersuchungsobjekt auftrifft. Zur Verringerung der Strahlenbelastung des Untersuchungsobjektes ist es aber auch möglich, solche Röntgenstrahlung aus dem Spektrum der polychromatischen Röntgenstrahlungsquelle auszufiltern, deren Energie für die Detektion nicht erforderlich ist oder nicht vorteilhaft ist. Hierzu wird beispielsweise ein Al- oder ein Cu-Filter verwendet, der Energien im Bereich ≤ 20 keV (weiche Strahlung) ausfiltert. Als kontinuierliches Spektrum ist somit eine Röntgenemission in einem Bereich von ≥ 0 keV, vorzugsweise ≥ 15 keV, insbesondere bevorzugt ≥ 17 keV und ganz besonders bevorzugt ≥ 20 keV, bis beispielsweise 100 keV zu verstehen, wobei kein Spektralbereich innerhalb dieser Grenzen gegenüber anderen hervorgehoben oder ausgeschlossen wird. Die obere Grenze des Emissionsspektrums wird durch die an die Röntgenanode angelegte Spannung bestimmt. Der niederenergetische Bereich der Strahlung wird vorzugsweise ausgefiltert, um für den menschlichen Körper dosisrelevante Strahlung zu eliminieren.Basically the X-ray source operated without filtering the emitted radiation, so that Polychromatic radiation in the entire spectral range on the object under investigation incident. To reduce the radiation exposure of the examination subject but it is also possible such X-rays to filter out of the spectrum of the polychromatic X-ray source, their energy for the detection is not required or not advantageous. For this For example, an Al or a Cu filter that uses energies is used in the range ≤ 20 keV (soft radiation) filters out. As a continuous spectrum is thus an X-ray emission in a range of ≥ 0 keV, preferably ≥ 15 keV, in particular preferably ≥ 17 keV and most preferably ≥ 20 keV, to understand, for example, 100 keV, with no spectral range within those limits others are highlighted or excluded. The upper limit of the emission spectrum is determined by the voltage applied to the x-ray anode certainly. The low-energy region of the radiation is preferably filtered out for the human body to eliminate dose-relevant radiation.
Sieht man von einem nativen Röntgenkontrast ab, so wird dem Untersuchungsobjekt, beispielsweise einem Menschen, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Röntgenkontrastmittel verabreicht. Das Röntgenkontrastmittel kann beispielsweise enteral oder parenteral verabreicht werden, insbesondere durch i.v., i.m. oder subkutane Injektion oder Infusion. Anschließend wird die Röntgenaufnahme erstellt. Geeignet sind solche Röntgenkontrastmittel, welche insbesondere an der K- oder L-Kante des Absorptionsspektrums einen starken Anstieg des Absorptionskoeffizienten aufweisen. Derartige Röntgenkontrastmittel enthalten kontrastgebende Elemente mit einer Ordnungszahl von 35 oder größer als 35 – es handelt sich hierbei beispielsweise um Brom enthaltende Kontrastmittel –, mit einer Ordnungszahl von 47 oder größer als 47 – es handelt sich hierbei um Iod enthaltende Kontrastmittel –, mit einer Ordnungszahl von 56 – es handelt sich hierbei um Barium enthaltende Kontrastmittel –, mit einer Ordnungszahl von 57 oder größer als 57 – es handelt sich hierbei um Lanthanide enthaltende Kontrastmittel, insbesondere Gadolini um enthaltende Kontrastmittel – oder mit einer Ordnungszahl von 83 – hierbei handelt es sich um Wismut enthaltende Kontrastmittel –. Daher sind Röntgenkontrastmittel geeignet, die kontrastgebende Elemente mit einer Ordnungszahl von 35 (Brom) bis 83 (Wismut) enthalten. Besonders geeignet sind Kontrastmittel mit kontrastgebenden Elementen mit einer Ordnungszahl von 53 (Iod) – 83 (Wismut). Ebenfalls geeignet sind Röntgenkontrastmittel mit kontrastgebenden Elementen mit einer Ordnungszahl von 56 (Barium), 57 oder größer als 57 (Lanthanide) – 83 (Wismut) und besonders bevorzugt Mittel mit kontrastgebenden Elementen mit einer Ordnungszahl von 56 – 70 (Barium, Lanthanide: La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb).looks one of a native x-ray contrast from the object of investigation, for example a human being, to carry out the method according to the invention an X-ray contrast agent administered. The X-ray contrast agent can be administered enterally or parenterally, for example, in particular by i.v., i.m. or subcutaneous injection or infusion. Subsequently gets the x-ray created. Suitable are X-ray contrast agents, which in particular at the K or L edge of the absorption spectrum have a strong increase in the absorption coefficient. such X-ray contrast media contain contrasting elements with an atomic number of 35 or greater than 35 - it this is, for example, bromine-containing contrast agent -, with a Ordinal number of 47 or greater than 47 - it acts in this case iodine - containing contrast agent, with an atomic number of 56 - it this is barium - containing contrast agent, with a Ordinal number of 57 or greater than 57 - it acts These are lanthanide-containing contrast agents, in particular Gadolini containing contrast agents - or with an atomic number from 83 - here are bismuth-containing contrast agents -. Therefore are X-ray contrast agents suitable the contrasting elements with an atomic number of 35 (bromine) to 83 (bismuth) included. Particularly suitable are contrast agents with contrasting elements with an atomic number of 53 (iodine) - 83 (bismuth). Also suitable are X-ray contrast agents with contrasting elements with an atomic number of 56 (barium), 57 or greater than 57 (Lanthanides) - 83 (Bismuth) and more preferably means with contrasting elements with an atomic number of 56 - 70 (Barium, lanthanide: La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, He, Tm, Yb).
Geeignete Iod enthaltende Röntgenkontrastmittel sind beispielsweise Verbindungen, die Triiod-Aromaten enthalten, wie beispielsweise Amidotrizoat, Iohexol, Iopamidol, Iopansäure, Iopodinsäure, Iopromid, Iopronsäure, Iopydon, Iotalaminsäure, Iopentol, Ioversol, Ioxaglat, Iotrolan, Iodixanol, Iotroxinsäure, Ioxaglinsäure und Ioxitalaminsäure (INN). Markennamen für Iod enthaltende Röntgenkontrastmittel sind Urografin® (Schering), Gastrografin® (Schering), Biliscopin® (Schering), Ultravist® (Schering) und Isovist® (Schering).Suitable iodine-containing X-ray contrast agents are, for example, compounds containing triiodoaromatics, such as amidotrizoate, iohexol, iopamidol, iopanoic acid, iopodic acid, iopromide, iopronic acid, iopydone, iotalamic acid, iopentol, ioversol, ioxaglate, iotrolan, iodixanol, iotroxinic acid, ioxaglic acid and ioxitalaminic acid ( INN). Brand name for iodine-containing x-ray contrast agents are Urografin ® (Schering), Gastrografin ® (Schering), Biliscopin ® (Schering), Ultravist ® (Schering) and Isovist ® (Schering).
Ebenso als Röntgenkontrastmittel geeignet sind Metallkomplexe, beispielsweise Gd-DTPA (Magnevist® (Schering)), Gd-DOTA (Gadoterate, Dotarem), Gd-HP-DO3A (Gadoteridol, Prohance® (Bracco)), Gd-EOB-DTPA (Gadoxetat, Primavist), Gd-BOPTA (Gadobenat, MultiHance), Gd-DTPA-BMA (Gadodiamide, Omniscan® (Amersham Health), Dy-DTPA-BMA, Gd-DTPA-Polylysin, Gd-DTPA-Kaskadenpolymere.Are also suitable as X-ray contrast agent metal complexes, for example Gd-DTPA (Magnevist ® (Schering)), Gd-DOTA (Gadoterate, Dotarem), Gd-HP-DO3A (Gadoteridol, Prohance ® (Bracco)), Gd-EOB-DTPA (Gadoxetat , Primavist), Gd-dimeglumine (Gadobenate, MultiHance), Gd-DTPA-BMA (gadodiamide, Omniscan ® (Amersham Health), Dy-DTPA-BMA, Gd-DTPA-polylysine, Gd-DTPA-cascade polymers.
Die K-Kante von Gadolinium liegt bei etwa 50,2 keV, d.h. weit oberhalb der K-Kante von Iod, die bei etwa 33,2 keV liegt. Die Metallkomplexe können anstelle der Gadoliniumatome beispielsweise auch Lanthan- oder Dysprosiumatome enthalten.The K-edge of gadolinium is about 50.2 keV, i. far above the k-edge of Iodine, which is about 33.2 keV. The metal complexes can instead the gadolinium atoms, for example, lanthanum or Dysprosiumatome contain.
Digitale Detektoren werden schon seit einiger Zeit von verschiedenen Herstellern angeboten (beispielsweise: The BBI Newsletter, Februar 1999, Seite 34; H.G. Chotas, J.T. Dobbins, C.E. Ravin, „Principles of Digital Radiography with Lange-Area, Electronically Readable Detectors: A Review of the Basics", Radiol., 210 (1999) 595-599). Sie bestehen häufig aus amorphem Silizium oder anderen Halbleitermaterialien. In der erfindungsgemäßen Röntgenanordnung sind u.a. folgende Detektoren geeignet: Detektoren mit Phosphorplatten (beispielsweise von Fuji Chemical Industries, Konica), mit amorphem Silizium (beispielsweise von GE Medical, Philips Medical, Siemens Medical), mit Selen (beispielsweise von Philips Medical, Toshiba), mit Gadoliniumhyposulfit (beispielsweise von Kodak), mit Cadmiumtellurid oder Cadmium-Zink-Tellurid-(CZT)-Halbleitern, mit Yttriumoxyorthosilikat, mit Lutetiumoxyorthosilikat, mit Natriumiodid oder Wismutgermanat. Besonders gute Resultate werden mit den sogenannten CZT-Detektoren erzielt, d.h. Detektoren, die aus einem Cadmium-Zink-Tellurid-(CZT)-Halbleiter bestehen.digital Detectors have been used by different manufacturers for some time offered (for example: The BBI Newsletter, February 1999, page 34; H.G. Chotas, J.T. Dobbins, C.E. Ravin, "Principles of Digital Radiography with Long-Area, Electronically Readable Detectors: A Review of the Basics ", Radiol., 210 (1999) 595-599). They are often made of amorphous silicon or other semiconductor materials. In the X-ray arrangement according to the invention are u.a. The following detectors are suitable: detectors with phosphor plates (for example from Fuji Chemical Industries, Konica), with amorphous Silicon (for example from GE Medical, Philips Medical, Siemens Medical), with selenium (for example from Philips Medical, Toshiba), with gadolinium hyposulfite (for example from Kodak), with cadmium telluride or Cadmium zinc telluride (CZT) semiconductors, with yttrium oxyorthosilicate, with lutetium oxyorthosilicate, with sodium iodide or bismuth germanate. Particularly good results are achieved with the so-called CZT detectors achieved, i. Detectors made from a cadmium zinc telluride (CZT) semiconductor consist.
Der
Aufbau eines energiedispersiven Detektors, der aus einem Halbleiter
gebildet wird, ist im Einzelnen in
Zum einen kann der Detektor in Form eines Flachbettdetektors ausgebildet sein. In dieser Ausführungsform werden alle Bildpunkte gleichzeitig erfasst und zur Auswertung an die Korrelationseinheit weitergeleitet. Der Detektor besteht in diesem Falle aus einer flächigen Anordnung von einzelnen Detektorsensoren, vorzugsweise in einer Zeilen und Spalten von derartigen Sensoren aufweisenden Matrix.To the one can be formed in the form of a flatbed detector be. In this embodiment All pixels are captured simultaneously and sent for evaluation the correlation unit forwarded. The detector consists in this case of a flat Arrangement of individual detector sensors, preferably in one Rows and columns of such sensors having matrix.
Anstelle des Flachbettdetektors kann auch eine Matrix mehrerer zur Aufnahme eines einzelnen Bildpunktes geeigneter Detektoren verwendet werden. Diesen Detektoren wird die Röntgenstrahlung vom Untersuchungsobjekt gleichzeitig über Röntgenlichtleiter zugeleitet. Eine Vielzahl derartiger Lichtleiter wird zu einem Flächendetektor kombiniert.Instead of The flatbed detector can also have a matrix of several for recording of a single pixel of suitable detectors. These detectors receive X-rays from the Object to be inspected simultaneously via X-ray light guide. A plurality of such optical fibers becomes an area detector combined.
Weiterhin kann der Detektor zur Aufnahme eines einzelnen Bildpunktes ausgebildet und zur Aufnahme aller Bildpunkte verfahrbar sein. In dieser Ausführungsform kann der Detektor während der Messung nur energieabhängige Intensitäten in einem einzelnen Bildpunkt erfassen. Die Intensitäten der einzelnen Bildpunkte werden nacheinander erfasst, beispielsweise zeilenweise, und zur weiteren Verarbeitung an die Korrelationseinheit weitergeleitet.Farther For example, the detector may be configured to receive a single pixel and be movable to accommodate all pixels. In this embodiment the detector can during the measurement only energy-dependent intensities capture in a single pixel. The intensities of each Pixels are captured sequentially, for example line by line, and forwarded to the correlation unit for further processing.
Außerdem kann der Detektor auch ein Array von zur Aufnahme jeweils eines Bildpunktes ausgebildeten Detektorsensoren aufweisen und zur Aufnahme aller Bildpunkte verfahrbar sein. In dieser Ausführungsform erfasst der Detektor die Intensitäten der einzelnen Bildpunkte zeilenweise. Zur Aufnahme aller Intensitäten wird der Detektor während der Messung vorzugsweise senkrecht zur Hauptachse des Arrays verfahren. Die während der Messung ermittelten Intensitäten werden an die Korrelationseinheit übermittelt.In addition, can the detector also an array of each for receiving a pixel have trained detector sensors and for receiving all Pixels be movable. In this embodiment, the detector detects the intensities the individual pixels line by line. To record all intensities the detector during the Measurement preferably proceed perpendicular to the main axis of the array. The while the measured intensities are transmitted to the correlation unit.
Das vom Vorverstärker stammende Signal wird dann in die mindestens eine Korrelationseinheit geleitet, mit der die Intensität der detektierten Röntgenstrahlung von einem Bildpunkt vom Untersuchungsobjekt beispielsweise mit einer Energie oberhalb einer Absorptionskante des kontrastgebenden Elementes mit der Intensität der detektierten Röntgenstrahlung von demselben Bildpunkt beispielsweise mit einer Energie unterhalb der Absorptionskante des kontrastge benden Elements korrelierbar ist. Die Korrelationseinheit kann eine entsprechend programmierte Datenverarbeitungsanlage sein.The from the preamp originating signal is then passed into the at least one correlation unit, with the intensity the detected X-radiation from a pixel of the examination subject, for example with a Energy above an absorption edge of the contrasting element with the intensity the detected X-radiation from the same pixel, for example, with an energy below the absorption edge of kontrastge benden element correlatable is. The correlation unit may have a suitably programmed one Be data processing system.
Bei Wahl eines geeigneten Röntgenkontrastmittels werden Röntgenphotonen aus zwei verschiedenen Energiebereichen, die mit dem Detektor ermittelbar sind, gezählt und in der Korrelationseinheit miteinander korreliert. Die Photonen in den beiden Energiebereichen weisen Energien auf, die in einem Bereich liegen, der sich vorzugsweise von bis zu 5 keV unterhalb bis bis zu 5 keV oberhalb der Energie der Absorptionskante des kontrastgebenden Elements des Röntgenkontrastmittels erstreckt, insbesondere bevorzugt von bis zu 3 keV oberhalb bis bis zu 3 keV unterhalb der Energie der Absorptionskante. Je näher die Energien der detektierten Photonen an der untersuchten Absorptionskante des kontrastgebenden Elements liegen, desto größer ist der absolute Unterschied der Energien der Photonen in diesen beiden Bereichen und desto größer wird das zur Erzeugung der Bildpunkte verwendete Signal.at Choice of a suitable X-ray contrast agent become X-ray photons from two different energy ranges, which can be determined with the detector are counted and correlated with each other in the correlation unit. The photons In the two energy areas have energies that in one Range, which is preferably up to 5 keV below up to 5 keV above the energy of the absorption edge of the contrasting Elements of the X-ray contrast agent extends, in particular preferably up to 3 keV above to up to 3 keV below the energy of the absorption edge. The closer the Energies of the detected photons at the investigated absorption edge of the contrasting element, the greater the absolute difference the energies of the photons in these two areas and the bigger it gets the signal used to generate the pixels.
Zur Korrelation der Intensitäten der Photonen der beiden Bereiche werden diese bildpunktweise miteinander korreliert, vorzugsweise voneinander subtrahiert oder durcheinander dividiert. Die gemessenen Intensitäten können z.B. auch erst logarithmiert und im Anschluss daran subtrahiert werden. In allen diesen Fällen werden Intensitäten bei Energien miteinander korreliert, die vorzugsweise in einem Bereich von 1 – 5 keV unterhalb der Absorptionskante bis 1 – 5 keV oberhalb der Absorptionskante des kontrastgebenden Elements, das nativ im Gewebe des Untersuchungsobjektes vorhanden ist oder durch das Röntgenkontrastmittel eingetragen wird, liegen. Hierzu kann im einen Falle ein Komparator und im anderen Falle ein Divisionsglied zur bildpunktweisen Korrelation eingesetzt werden.In order to correlate the intensities of the photons of the two regions, these are pixel-wise correlated, preferably subtracted from each other or divided by each other. The measured intensities can also be logarithmized, for example, and subsequently subtracted. In In all these cases, intensities at energies are correlated with each other, which is preferably in a range of 1 - 5 keV below the absorption edge to 1-5 keV above the absorption edge of the contrasting element, which is native in the tissue of the examination subject or is registered by the X-ray contrast agent, lie. For this purpose, in one case a comparator and in the other case a divisor for pixel-wise correlation can be used.
Selbstverständlich können auch andere mathematische Operationen zur Korrelation der Intensitäten der durch das Untersuchungsobjekt hindurch getretenen Röntgenstrahlung von einem Bildpunkt durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Intensität der Röntgenstrahlung im unmittelbaren Bereich der Absorp tionskante, etwa in einem Bereich von ± 2 keV relativ zur Absorptionskante, in kleinen Schritten, beispielsweise in 0,2 keV-Schritten, gemessen und über die Energie differenziert werden. Hierzu kann ein Differenzierglied eingesetzt werden. Im Bereich der Absorptionskante wird dadurch ein großer Sprung in der ersten Ableitung der Intensität festgestellt, der als signifikantes Signal in dem Bildpunkt erscheint.Of course you can too other mathematical operations to correlate the intensities of the X-ray radiation passed through the examination subject performed by a pixel become. For example, the intensity of the X-ray radiation in the immediate Area of Absorp tion edge, for example in a range of ± 2 keV relative to the absorption edge, in small steps, for example in 0.2 keV steps, measured and differentiated by energy become. For this purpose, a differentiator can be used. in the The area of the absorption edge is thereby a big jump in the first derivative of the intensity detected as significant Signal appears in the pixel.
Aus den vorstehenden Überlegungen wird deutlich, dass mit dem Detektor entweder die Intensitäten der Röntgenstrahlung mit bestimmten Energiewerten (in engen Energieintervallen, beispielsweise ± 0,2 keV) oder der Intensitätsverlauf über einen bestimmten Spektralbereich (beispielsweise ± 3 keV, relativ zur Absorptionskante) ermittelt werden.Out the above considerations it becomes clear that with the detector either the intensities of the X-rays with certain energy values (in narrow energy intervals, for example ± 0.2 keV) or the intensity course over a certain one Spectral range (for example ± 3 keV, relative to the absorption edge) be determined.
Um ein möglichst großes Signal aus den Bereichen im Untersuchungsobjekt erhalten zu können, in denen sich Röntgenkontrastmittel befindet, werden die Intensitäten der detektierten Röntgenstrahlung vorzugsweise unterhalb und oberhalb der K-Kante des Absorptionsspektrums des kontrastgebenden Elements erfasst. Grundsätzlich sind aber auch Messungen im Bereich der L-Absorptionskante oder höherer Kanten möglich.Around one possible great To be able to receive signal from the areas in the examination object, in which are X-ray contrast agents is located, the intensities the detected X-radiation preferably below and above the K edge of the absorption spectrum of the capturing element. In principle, however, are also measurements possible in the area of the L-absorption edge or higher edges.
Zur Verarbeitung der gemessenen Intensitäten eines Bildpunktes sind vorzugsweise folgende Einrichtungen vorgesehen, die in einer Datenverarbeitungsanlage realisiert sein können, nämlich:
- e. eine erste Speichereinheit, mit der die Intensitäten als Funktion der Energie I(E) einzelner Bildpunkte vom Untersuchungsobjekt speicherbar sind,
- f. eine Recheneinheit, mit der die Intensität I(E1) der detektierten Röntgenstrahlung von einem Bildpunkt vom Untersuchungsobjekt, z.B. mit einer Energie oberhalb einer Absorptionskante des kontrastgebenden Elements eines Röntgenkontrastmittels, mit der Intensität I(E2) der detektierten Röntgenstrahlung von demselben Bildpunkt, z.B. mit einer Energie unterhalb der Absorptionskante des kontrastgebenden Elementes des Röntgenkontrastmittels, korrelierbar ist, z.B. I(E1)/I(E2),
- g. eine zweite Speichereinheit, mit der die durch Korrelation aus den Intensitäten eines einzelnen Bildpunktes erhaltenen Werte zwischenspeicherbar sind.
- e. a first memory unit, with which the intensities as a function of the energy I (E) of individual pixels can be stored by the examination subject,
- f. a computing unit with which the intensity I (E 1 ) of the detected X-ray radiation from a pixel of the examination subject, eg with an energy above an absorption edge of the contrast element of an X-ray contrast agent, with the intensity I (E 2 ) of the detected X-radiation from the same pixel, eg with an energy below the absorption edge of the contrasting element of the X-ray contrast agent, is correlatable, eg I (E 1 ) / I (E 2 ),
- G. a second storage unit with which the values obtained by correlation from the intensities of a single pixel can be buffered.
Dadurch ist es möglich, entweder zuerst die Intensitäten aller Bildpunkte unterhalb oder oberhalb der Absorptionskante zu erfassen, danach alle anderen Intensitäten aller Bildpunkte und anschließend die gemessenen Datensätze bildpunktweise miteinander zu korrelieren und zur Bildgebung zu nutzen oder alternativ Bildpunkt für Bildpunkt die jeweiligen Intensitäten zu messen, zu korrelieren und anschließend die erhaltenen Daten zur Bildgebung einzusetzen. Hierzu werden die erhaltenen Daten bildpunktweise an eine Ausgabeeinheit übergeben, die beispielsweise einen Monitor (Kathodenstrahlröhre (CRT) oder LCD-Anzeige) oder einen Plotter enthält.Thereby Is it possible, either the intensities first all pixels below or above the absorption edge then all other intensities of all pixels and then the measured data sets correlate pixel-wise with one another and with imaging use or alternatively pixel by pixel to measure the respective intensities, to correlate and then to use the obtained data for imaging. For this purpose, the transferred data pixel by pixel to an output unit, for example, a monitor (cathode ray tube (CRT) or LCD display) or a plotter.
Zur nachfolgenden Erläuterung der Erfindung dienen folgende Figuren und Beispiele. Es zeigen im Einzelnen:to following explanation The invention is served by the following figures and examples. It show in the Specifically:
Beispiel 1:Example 1:
Zur
Darstellung eines Phantoms wurde folgender Messaufbau gewählt:
Die
Röntgenstrahlungsquelle
wurde durch eine Röntgenröhre (10 × 15 Tubus)
mit Wolfram-Anode und 4 mm dickem Al-Filter gebildet. Die Röntgenquelle (RT250)
wurde unter folgenden Betriebsbedingungen betrieben: 90 kV, 5 (10)
mA, Belichtungszeit t = 1 s. Zur Detektion der Röntgenstrahlung wurde ein CZT-Detektor
mit einem 3 mm × 3
mm × 2
mm großen
Cadmium-Zink-Tellurid-Kristall
und 100/400 μm Lochblenden
eingesetzt (Amptek Inc., USA). Die Daten wurden von dem Röntgendetektor
an einen Vielkanalanalysator weitergeleitet und anschließend einer
Excel-Graphiktabelle zugeführt.
Die Signalintensitäten
SI = SI(E) standen damit in digitaler Form als Funktion der Energie
E zur Verfügung.The following measurement setup was chosen to represent a phantom:
The X-ray source was formed by an X-ray tube (10 × 15 tube) with tungsten anode and 4 mm thick Al filter. The X-ray source (RT250) was operated under the following operating conditions: 90 kV, 5 (10) mA, exposure time t = 1 s. For the detection of the X-radiation, a CZT detector with a 3 mm × 3 mm × 2 mm cadmium-zinc-telluride crystal and 100/400 μm pinhole diaphragms was used (Amptek Inc., USA). The data was passed from the X-ray detector to a multi-channel analyzer and then fed to an Excel graphics table. The signal intensities SI = SI (E) were thus available in digital form as a function of the energy E.
Die Projektionsbilder wurden mit einer Siemens Polydorns Röntgenröhre, die bei 90 kV, 4 mAs betrieben wurde, in 110 cm Entfernung mit AGFA Speicherfolien aufgenommen. Von den an der Workstation digital zur Verfügung stehenden Bildern wurden die Grauwerte an den gewünschten Positionen ausgelesen.The Projection images were taken with a Siemens Polydorns x-ray tube, the operated at 90 kV, 4 mAs, at a distance of 110 cm with AGFA imaging plates added. Of the digitally available at the workstation Images were read out the gray values at the desired positions.
Das Untersuchungsobjekt war ein Phantom, das aus 2 cm dickem Bauchspeck auf einer Acrylatglasunterlage und vier darauf angeordneten 1 cm-Plastikküvetten bestand, die mit
- 1) einer 30 mg/ml I (= 236 mmol I/L) (in Form einer Iodverbindung, Ultravist®) enthaltenden wässrigen Lösung,
- 2) einer 100 mmol Gd/L (in Form einer Gadoliniumverbindung, Gadovist©) enthaltenden wässrigen Lösung,
- 3) einer 5 mg/ml I (in Form einer Iodverbindung) enthaltenden wässrigen Lösung,
- 4) Wasser
- 1) of a 30 mg / ml I (= 236 mmol I / L) (containing in the form of an iodine compound, Ultravist ®) aqueous solution,
- 2) an aqueous solution containing 100 mmol Gd / L (in the form of a gadolinium compound, Gadovist © ),
- 3) an aqueous solution containing 5 mg / ml I (in the form of an iodine compound),
- 4) water
Zur
optischen Darstellung der Gesamtanordnung wurde zunächst der
Detektor durch einen Phosphorschirm (Agfa Image Plate) ersetzt,
in dem das erzeugte Projektionsbild in Form getrappter Elektronen latent
gespeichert und danach mit einem Laser ausgelesen (sichtbar gemacht)
wurde. Die aufgenommene Anordnung ist in
Zur
Ermittlung der Intensitäten
der durch die Meßküvetten hindurch
tretenden Röntgenstrahlung wurden
die Grauwerte auf dem ausgelesenen Phosphorschirm im Bereich der
Küvetten
bestimmt. Die Schwächung
der Röntgenstrahlung
durch die Küvetten
ist in
Zur Ermittlung der spektralen Zuordnung war das Phantom über dem Detektor auf einem x-y-Verschiebetisch montiert. Zur relativen Verschiebung des Phantoms gegenüber dem Detektor wurde der Tisch nur in x-Richtung verschoben.to Determination of the spectral assignment was the phantom over the Detector mounted on an x-y displacement table. For relative displacement of the Phantoms opposite the detector was moved the table only in the x direction.
Zunächst wurden Spektren der transmittierten Röntgenstrahlung an verschiedenen Stellen unter dem Phantom aufgenommen. Hierzu wurde das Phantom in Schritten von 5 mm in x-Richtung über den fixierten Röntgendetektor bewegt. Für jede x-Lokalisation wurde ein Röntgenspektrum aufgenommen. Die vom Detektor ermittelten Zählratenwerte wurden als Funktion der Energie in Excel-Tabellen übernommen. Dadurch wurde ein x,E-Feld (x = x-Verschiebung, E = Energie) erhalten, wobei zu jedem Punkt (x,E) eine Signalintensität SI in [cps] gehörte. Es wurde nur der Bereich zwischen 20 und 100 keV betrachtet. Zur besseren Darstellung wurden Energiebänder betrachtet, in denen die gemessenen SI über Energiebereiche gemittelt wurden. Die Bereiche sind 22,5 keV, 32,3 keV, 34,2 keV, 40,9 keV, 51,2 keV und 56,9 keV. Die Bereiche 22,5 keV, 40,9 keV und 56,9 keV lagen außerhalb der K-Kanten der kontrastgebenden Elemente I bzw. Gd. Mit Einschluss der K-Kanten wurden des Weiteren die Differenzen der SI gebildet, nämlich die Differenzen Δ1 = SI(E=34,2keV) – SI(E=32,2keV) und Δ2 = SI(E=51,2keV) – SI(E=49,2keV). Ferner stand auch die Gesamt-Signalintensität SIges zur Verfügung.First, spectra of the transmitted X-rays were recorded at different locations under the phantom. For this purpose, the phantom was moved in steps of 5 mm in the x-direction over the fixed X-ray detector. For each x-localization, an X-ray spectrum was recorded. The count rate values determined by the detector were transferred to Excel tables as a function of energy. This resulted in an x, E field (x = x displacement, E = energy), where at each point (x, E) a signal intensity SI in [cps] belonged. Only the range between 20 and 100 keV was considered. For better illustration, energy bands were considered in which the measured SI were averaged over energy ranges. The ranges are 22.5 keV, 32.3 keV, 34.2 keV, 40.9 keV, 51.2 keV and 56.9 keV. The ranges 22.5 keV, 40.9 keV and 56.9 keV were outside the K edges of the contrasting elements I and Gd, respectively. With the inclusion of the K edges, further, the differences of SI were formed, namely the differences Δ 1 = SI (E = 34.2keV) - SI (E = 32.2keV) and Δ 2 = SI (E = 51.2keV) - SI (E = 49.2keV). Furthermore, the total signal intensity SI ges was also available.
In
Weiterhin
wurde die Intensität
am Detektor in Abhängigkeit
von der Verschiebung des Phantoms bei verschiedenen Detektor-Energien
ermittelt. Die Kurven sind in
Um
eine Übereinstimmung
zwischen dem Profil der Gesamtsignalintensität SIges und
der Anordnung des Phantoms zu belegen, wurde eine Ausschnittdarstellung
des Phantoms dem Profil der Gesamtsignalintensität SIges gegenübergestellt.
In
Beispiel 2:Example 2:
Als Untersuchungsobjekt wurde ein Phantom durch Anordnung von zwei 1 cm-Plastikküvetten sowie einem Plastikstreifen auf einer Acrylatglasunterlage hergestellt. Die Küvetten waren mit 0,5 mol Gd/L (in Form einer Gadoliniumverbindung in wässriger Lösung) bzw. mit 0,47 mol I/L (in Form einer Iodverbindung in wässriger Lösung) gefüllt.When Object of investigation became a phantom by arrangement of two 1 cm plastic cuvettes as well a plastic strip on an acrylate glass underlay. The cuvettes were with 0.5 mol Gd / L (in the form of a gadolinium compound in aqueous Solution) or with 0.47 mol I / L (in the form of an iodine compound in aqueous Solution) filled.
Zunächst wurde
wiederum eine Gesamtabbildung der Anordnung mit einem Phosphorschirm (Agfa
Image Plate) angefertigt. Die Einzelheiten der Versuchsdurchführung sind
in Beispiel 1 angegeben. Die Anordnung ist in
Die Gesamtsignalintensität SIges als Funktion der x-Verschiebung des Phantoms wurde aufgezeichnet. Die Schwächung der Röntgenintensität durch die Plastikfolie, die Jod enthaltende Messküvette und die Gadolinium enthaltende Messküvette (von links) sind gut erkennbar.The total signal intensity SI ges as a function of the x-shift of the phantom was recorded. The attenuation of the X-ray intensity by the plastic film, the iodine-containing cuvette and the gadolinium-containing cuvette (from left) are clearly visible.
Dies
ist auch im parallel dazu angefertigten Profil der Gesamtintensität SIges erkennbar, das unter Verwendung der Messanordnung
mit x-y-Verschiebetisch und CZT-Detektor erhalten wurde. Das Profil ist
in
Claims (31)
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2003147961 DE10347961A1 (en) | 2003-10-10 | 2003-10-10 | X-ray arrangement and X-ray contrast method for imaging on an examination subject containing at least one X-ray contrast element and use of the X-ray arrangement |
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