DE3734300A1

DE3734300A1 - Spektrales abbildungssystem

Info

Publication number: DE3734300A1
Application number: DE19873734300
Authority: DE
Inventors: Keiji Umetani; Ken Ueda; Ryuichi Suzuki; Hisatake Yokouchi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-10-09
Filing date: 1987-10-09
Publication date: 1988-05-26
Also published as: US4890310A; DE3734300C2; JPS6395033A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein spektrales Abbildungssy stem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, mit des sen Hilfe eine Abbildung durch Röntgenstrahlung unter Ver wendung eines Kontrastmittels durchführbar ist. Insbesonde re läßt sich mit diesem Abbildungssystem die sogenannte Energiesubtraktionstechnik durchführen, mit deren Hilfe ar tefaktarme Subtraktionsbilder erhalten werden.

Aus der US-PS 44 45 226 ist bereits eine Einrichtung zur Erzeugung von Subtraktionsbildern aus zwei Bildern bekannt, die mit Hilfe unterschiedlicher Röntgenstrahlen-Energie spektren aufgenommen worden sind. Dabei sind folgende zwei Abbildungstechniken beschrieben:

(1) Aus einem von einer Röntgenstrahlenröhre emittierten Röntgenstrahlenbündel mit großer Energiebandbreite werden unter Einsatz verschiedener Filter Röntgenstrahlenbündel mit unterschiedlichem Energiespektrum herausgefiltert. Durch sehr schnelles Austauschen dieser Filter lassen sich nacheinander Bilder bei unterschiedlichen Energiespektren erzeugen.

(2) Ein von einer Röntgenstrahlenröhre emittiertes Rönt genstrahlenbündel mit großer Energiebandbreite wird als Röntgenstrahlenquelle benutzt. Die Röntgenbilder werden gleichzeitig unter Verwendung eines energieempfindlichen Detektors hergestellt. Ein objektives Subtraktionsbild wird durch Verarbeitung der Bilddaten der bei unterschiedlichen Energiespektren und gemäß der Methode (1) oder (2) aufge nommenen Bilder erhalten.

Die Methode nach (2) weist den Vorteil auf, daß sie auch dann ein genaues Subtraktionsbild liefert, wenn sich das Objekt bewegt. Der energieempfindliche Detektor in der oben genannten Druckschrift enthält ein Feld bzw. Array zweier verschiedener Sorten von Szintillatoren, die an seinem vor deren Teil und an seinem hinteren Teil aufeinanderliegend angeordnet sind. Die Szintillatoren im vorderen Teil detek tieren Röntgenstrahlen mit niedriger Energie, während die Szintillatoren in seinem hinteren Teil Röntgenstrahlen de tektieren, die eine größere Energie aufweisen. Diese Rönt genstrahlen haben bereits den vorderen Teil des Detektors durchsetzt. Mit einem derartigen Aufbau ist es jedoch nicht möglich, ein hinreichendes Auflösungsvermögen bezüglich des Eneregiespektralbereichs zu erzielen. Wie bereits in der US-PS 44 32 370 erwähnt, werden nicht erforderliche Gewebe bilder zur Erzielung eines klareren Kontrastbildes elimi niert, wenn z. B. Jod als Kontrastmittel in einen zu unter suchenden Körper, z. B. in eine Vene, injiziert wird, und wenn zwei Abbildungen erzeugt werden, und zwar unter Ver wendung monochromatischer Röntgenstrahlen bei Energien et was oberhalb und unterhalb der K-Absorptionskante des Jods, um ein Subtraktionsbild zu erhalten. Um dies wirkungsvoll durchführen zu können, ist jedoch ein Detektor mit einer solchen Auflösung erforderlich, die es erlaubt, zwei sehr eng benachbarte Spektren zu trennen und zu detektieren. Be friedigende Ergebnisse konnten bei Anwendung des aus der US-PS 44 32 370 bekannten Verfahrens unter Einsatz des aus der US-PS 44 45 226 bekannten, energieempfindlichen Detek tors nicht erzielt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein spektrales Abbildungssystem zu schaffen, das in der Lage ist, Bilder voneinander zu trennen, die mit unterschiedlichen Röntgen strahlenenergien aufgenommen werden, die sehr eng benach bart zueinander liegen, und diese Bilder gleichzeitig auf zunehmen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausge staltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

In Übereinstimmung mit der Erfindung wird zur Bestrahlung eines zu untersuchenden Subjekts bzw. Objekts eine quasi- monochromatische Röntgenstrahlung verwendet, deren Energie bandbreite sich von einem Bereich leicht oberhalb der Ab sorptionskantenenergie des das Kontrastmittel bildenden Elements bis zu einem Bereich leicht unterhalb der Absorp tionskantenenergie des Elements erstreckt. Der verwendete Detektor ist nur auf Energieveränderungen gerade oberhalb und unterhalb der Absorptionskantenenergie des das Kon trastmittel bildenden Elements empfindlich, um die Röntgen strahlen individuell bei den jeweiligen Energien in den einzelnen Bereichen detektieren zu können. Dieser Detektor wird nachfolgend als energieempfindlicher Detektor bezeich net. Der energieempfindliche Detektor weist einen vorderen Teil und einen hinteren Teil auf, wobei die höherenergeti sche Röntgenstrahlung zuerst durch einen Szintillator de tektiert wird, der im vorderen Teil des Detektors angeord net ist. Dieser Szintillator enthält eine oder besteht aus einer Verbindung, die das das Kontrastmittel bildende Ele ment aufweist. Die Röntgenstrahlen mit niedrigerer Energie, die den oben beschriebenen Szintillator bereits passiert haben, werden im wesentlichen durch einen anderen Szintil lator detektiert, der im hinteren Teil des Detektors ange ordnet ist. Mit Hilfe dieses Aufbaus ist es möglich, Rönt genstrahlen der genannten Energien gerade oberhalb und un terhalb der Absorptionskantenenergie des das Kontrastmittel bildenden Elements getrennt zu detektieren und auf diese Weise ein Energiesubtraktionsbild zu erzeugen, das frei von jeglichen Bewegungsartefakten ist.

Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines spektralen Abbildungssy stems nach einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein in Fig. 1 gezeigtes Element des spektralen Abbildungssystems,

Fig. 3 einen Querschnitt durch Elemente 4 und 5 des spek tralen Abbildungssystems nach Fig. 1,

Fig. 4 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Absorptionscharakteristik des in Fig. 3 gezeigten Elements 4,

Fig. 5 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Spektralcharakteristik einer Röntgenstrahlenquelle für ein spektrales Abbildungssystem gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, und

Fig. 6 ein Blockdiagramm eines spektralen Abbildungssy stems nach einem anderen Ausführungsbeispiel.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 wird nachfolgend ein erstes Ausführungsbeispiel eines spektralen Abbildungssystems nach der Erfindung näher beschrieben. Synchrotronstrahlung 1 wird von einem Hochenergie-Elektronenspeicherring in tan gentialer Richtung einer Elektronenbahn abgestrahlt, wenn die Elektronenbahn hochenergetischer Elektronen mit Hilfe eines Magnetfelds gekrümmt wird. Die Synchrotronstrahlung 1 ist sehr stark ausgerichtet, so daß sie in Form eines fla chen Fächerstrahls emittiert wird, der eine Profilintensi tätsverteilung aufweist, die relativ weit in der Elektro nenbahn-Ablenkebene und schmal in Richtung senkrecht zu dieser Ebene ist. Diese Synchrotronstrahlung 1 wird spek troskopisch mit Hilfe eines Spektroskops 3 separiert. Das Spektroskop 3 ist ein asymmetrisches Reflexionsspektroskop, mit dessen Hilfe quasi-monochromatische Röntgenstrahlen 2 erhalten werden. Diese quasi-monochromatischen Röntgen strahlen 2 weisen eine Energiebandbreite auf, die weiter ist als diejenige von Röntgenstrahlen, die mit Hilfe eines symmetrischen Reflexionsspektroskops erzeugt werden. Auf grund der asymmetrischen Reflexion bilden die quasi-mono chromatischen Röntgenstrahlen 2 einen pyramidenartigen Strahl, dessen Querschnitt in Fig. 1 in vertikaler Richtung ausgedehnt ist, so daß mit Hilfe des Strahls 2 eine zweidi mensionale Abbildung durchgeführt werden kann. Der Winkel, den das Spektroskop 3 und die Synchrotronstrahlung zueinan der einnahmen, ist auf einen bestimmten Wert eingestellt, während das Zentrum des Energiebands der quasi-monochroma tischen Röntgenstrahlen 2 mit der Absorptionskantenenergie desjenigen Elements übereinstimmt, durch das ein Kontrast mittel gebildet ist. Unter diesen Bedingungen wird mit Hil fe der quasi-monochromatischen Röntgenstrahlen 2 ein Objekt 6 durchstrahlt. Diejenigen Röntgenstrahlen, die das Objekt 6 durchsetzt haben, werden mit Hilfe eines energieempfind lichen Detektors detektiert, und zwar in der Weise, daß dasjenige Bild, das durch Röntgenstrahlen gebildet ist, die eine höhere Energie als die Absorptionskantenenergie auf weisen, mit Hilfe eines auf höhere Energien ansprechenden Detektors 4 aufgenommen wird, während dasjenige Bild, das durch Röntgenstrahlen erhalten wird, die eine niedrigere Energie als die Absorptionskantenenergie aufweisen, mit Hilfe eines Detektors 5 aufgenommen wird, der auf niedrige re Energien anspricht. Die von den Detektoren 4 und 5 ge lieferten Bilddaten werden mit Hilfe einer Einrichtung 7 gespeichert, verarbeitet und wiedergegeben.

Insbesondere lassen sich die vom Detektor 4 gelieferten Bilddaten und die vom Detektor 5 gelieferten Bilddaten von einander subtrahieren, um auf diese Weise ein Subtraktions bild zu erzeugen, in dem nur die Verteilung des Kontrast mittels hervorgehoben ist.

Anhand der Fig. 2 wird nachfolgend das Spektroskop 3 näher beschrieben. Das Spektroskop 3 ist ein asymmetrisches Re flexionsspektroskop, das aus einem Kristall besteht, bei spielsweise einem Silicium-, Germanium-, Quarzkristall und dergleichen. Die Struktur ist so gewählt, daß die einen Beitrag zur Röntgenstrahlungsbeugung liefernde Kristallgit terebene 8 unter einem Winkel R ₂ zur Kristallgitterebene bzw. Kristalloberfläche liegt. Im vorliegenden Fall fällt die Synchrotronstrahlung 1 unter einem Winkel R ₁ auf die Kristallgitterebenen 8, wobei nur Röntgenstrahlen mit der Energie, die die Bragg-Bedingung erfüllt, unter dem Winkel R ₁ abgebeugt werden. Diejenige Synchrotronstrahlung 1, die unter einem Winkel R ₁-R ₂ auf die Kristalloberfläche auf trifft, wird unter einem relativ zur Kristalloberfläche liegenden Winkel R ₁+R ₂ abgebeugt, so daß auf diese Weise Röntgenstrahlen 2 mit vergrößerter Strahlbreite erhalten werden. Im Fall der asymmetrischen Reflexion bilden die Röntgenstrahlen 2 quasi-monochromatische Röntgenstrahlen, wobei die Energiebandbreite der abgebeugten Röntgenstrahlen weiter ist als im Falle der symmetrischen Reflexion (R ₂= 0), so daß sich die Energiebandbreite über denjenigen Be reich hinaus erstreckt, der sehr nahe an der Absorptions kantenenergie des das Kontrastmittel bildenden Elements liegt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 wird nachfolgend der Aufbau des energieempfindlichen Detektors im einzelnen beschrie ben. Die quasi-monochromatischen Röntgenstrahlen 2, die das Objekt 6 durchsetzt haben, treffen zuerst auf denjenigen Strahlungsdetektor 4 auf, durch den Strahlung mit höherer Energie detektiert wird. Dieser höhere Energien detektie rende Detektor 4 wird durch einen Szintillator 10 für hö herenergetische Strahlung und durch einen Photodetektor 11 gebildet. Der Szintillator 10 für höhere Energien weist als Hauptkomponente dasselbe Material auf, aus dem auch das das Kontrastmittel bildende Element besteht, oder ein Element mit einer größeren Atomzahl als dieses. Ist das Kontrast mittel z. B. Jod, so kann der Szintillator 10 eine Jodver bindung enthalten, beispielsweise Cäsiumjodid, Natriumjo did, usw. Ist das Kontrastmittel Barium, so enthält der Szintillator 10 eine Bariumverbindung, beispielsweise we nigstens eine der mehreren Bariumhalogenidverbindungen, usw. Durch diese Verbindungen werden die Röntgenstrahlen, deren Energie höher ist als die Energie der Absorptionskan te des das Kontrastmittel bildenden Elements selektiv und in starkem Ausmaß absorbiert. Die absorbierte Röntgenstrah lenenergie wird in Fluoreszenzstrahlung umgewandelt, die mit Hilfe des Photodetektors 11 detektiert wird, um auf diese Weise ein Röntgenstrahlenbild zu erhalten. Die Rönt genstrahlen mit einer niedrigeren Energie als die Absorp tionskantenenergie des das Kontrastmittel bildenden Ele ments treten im wesentlichen durch den Detektor 4 für höhe re Energie hindurch und anschließend in den Detektor 5 für niedrigere Energien ein. Dieser Detektor 5 besteht aus ei nem Szintillator 12 für niedrigere Energien und aus einem Photodetektor 13. Der Szintillator 12 für niedrigere Ener gien kann aus irgendeinem geeigneten Material bestehen, da er nur diejenigen Röntgenstrahlen absorbiert, die bereits durch den Detektor 4 für höhere Energien hindurchgetreten sind. Auch im Detektor 5 wird die absorbierte Röntgenstrah lenenergie in Fluoreszenzstrahlung umgewandelt, die mit Hilfe des Photodetektors 13 detektiert wird, um ein Rönt genstrahlenbild zu erhalten.

Die Fähigkeit der Energietrennung (Auflösungsvermögen) des energieempfindlichen Detektors wird nachfolgend für einen Fall beschrieben, bei dem Jod als Kontrastmittel verwendet wird, während eine jodierte Verbindung für den auf höhere Energien ansprechenden Szintillator 10 zum Einsatz kommt. Zunächst sei angenommen, daß die quasi-monochromatischen Röntgenstrahlen 2 Röntgenstrahlen mit einer Bandbreite von mehreren 100 eV (Elektronenvolt) sind. Diese quasi-mono chromatischen Röntgenstrahlen 2 werden mit Hilfe des asym metrischen Reflexionsspektroskops 3 erhalten. Das Zentrum der Energiebandbreite liegt bei der Absorptionskantenener gie des Jods, also bei 33,17 keV. Fig. 4 zeigt die Extink tion bzw. Absorption im Szintillator 10 für höhere Ener gien, wenn eine solche Röntgenstrahlung auf ihn auftrifft. Die Kurve A gibt dabei das Absorptionsvermögen bezüglich der Strahlungskomponente mit einer Energie an, die höher als die Absorptionskantenenergie ist, wobei die Kurve A auf eine Energie von 33,18 keV bezogen ist, während die Kurve B das Absorptionsvermögen bezüglich derjenigen Strahlungskom ponente angibt, deren Energie niedriger als die Absorp tionskantenenergie ist, wobei die Kurve B auf eine Energie von 33,16 keV bezogen ist. Wie anhand der Fig. 4 zu erken nen ist, steigen beide Absorptionskurven A und B mit zuneh mender Dicke des Szintillators an, während das Verhältnis (B/A+B) der Absorption für die Strahlungskomponente mit niedrigerer Energie, bezogen auf die Gesamtabsorption, wie durch die gestrichelte Linie markiert ist, bei etwa 20% im Szintillatordickenbereich von 20 bis 100 µm liegt. Das be deutet, daß die Trennfähigkeit des Szintillators 10, bezo gen auf die Röntgenstrahlenkomponente mit hoher Energie, etwa bei 80% liegt. Beträgt beispielsweise die Dicke des Szintillators 10 für die höhere Energie 75 µm, so werden 77% der Röntgenstrahlungskomponente mit höherer Energie durch den Szintillator 10 absorbiert, während die verblei benden 23% durch den Szintillator 10 für höhere Energien hindurchtreten und im Szintillator 12 für niedrigere Ener gien absorbiert werden, der zu diesem Zweck eine hinrei chende Dicke aufweist. Im umgekehrten Fall und bezogen auf die Röntgenstrahlenkomponente mit niedrigerer Energie wer den lediglich 23% davon im Szintillator 10 für höhere Energien absorbiert, während die verbleibenden 77%, die durch den Szintillator 10 hindurchgetreten sind, im Szin tillator 12 für niedrigere Energien absorbiert werden. Die Energietrennfähigkeit beider Szintillatoren beträgt somit 77%. Das bedeutet, daß in beiden Szintillatoren gemischte Komponenten von 23% vorhanden sind. Die gemischten Kompo nenten können jedoch dadurch eliminiert werden, daß die durch die Röntgenstrahlen mit höherer und niedrigerer Ener gie erzeugten Bilder voneinander subtrahiert werden, so daß letztlich ein Bild erhalten wird, das nicht mehr durch die gemischten Komponenten beeinflußt ist.

Bei Verwendung von zweidimensionalen Photodiodenfeldern für die Photodetektoren 11 und 13 werden zwei Arten von Rönt genstrahlenbildern erhalten, von denen das eine durch Rönt genstrahlen mit einer Energie erzeugt wird, die höher liegt als die Absorptionskantenenergie des das Kontrastmittel bildenden Elements, während das andere durch Röntgenstrah len erzeugt wird, deren Energie niedriger liegt als die ge nannte Absorptionskantenenergie des das Kontrastmittel bil denden Elements. Beide Bilder werden mit Hilfe der Photode tektoren 11 und 13 in elektrische Signale umgewandelt, die einer Einrichtung 7 zur Speicherung, Verarbeitung und Bild reproduktion zugeführt werden. Diese Bilddaten werden in der Einrichtung 7 so verarbeitet, daß beispielsweise das bereits genannte Subtraktionsbild ausgegeben wird.

In Abwandlung des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels können die Photodetektoren 11 und 13 auch durch Filme er setzt werden, die für Röntgenstrahlen empfindlich sind. Die auf beiden Filmen erhaltenen Bilder werden mit Hilfe einer geeigneten Filmleseeinrichtung ausgelesen und in elektri sche Signale umgewandelt, um ebenfalls in die bereits ge nannte Datenspeicher-, Verarbeitungs- und Reproduktionsein richtung 7 überführt zu werden. Der energieempfindliche De tektor wird hier durch zwei Sätze gebildet, von denen jeder einen Film für normale Bestrahlung mit Röntgenstrahlen und einen Schirm zur Verstärkung von Röntgenstrahlen aufweist. Genauer gesagt dient ein erster Verstärkungsschirm als Szintillator 10 für Röntgenstrahlung mit höherer Energie, wobei der erste Verstärkungsschirm mit Fluoreszenzmaterial beaufschlagt ist, das dasselben Element enthält, das auch zur Bildung des Kontrastmittels herangezogen worden ist, welches in den zu untersuchenden Körper injiziert worden ist. Ein erster photoempfindlicher Film dient als Photode tektor 11 und ist mit dem Szintillator 10 verbunden. Die Elemente 10 und 11 sind aufeinandergeschichtet. Ein zweiter Verstärkungsschirm dient als Szintillator 12 für Röntgen strahlen mit niedrigerer Energie und liegt auf dem aus den Elementen 10 und 11 gebildeten Schichtsystem an der Seite des Elements 11. Schließlich liegt ein zweiter photoemp findlicher Film, der als Photodetektor 13 dient, auf der freien Seite des Elements 12 auf. Eine Lichtabschirmplatte zur Verhinderung der Mischung des Fluoreszenzlichts kann zwischen den beiden oben erwähnten Sätzen liegen bzw. diese durchweben. Der Detektor kann weiterhin auch durch Aufein anderschichten zweier Kassetten gebildet werden, wobei in der ersten Kassette Film und Verstärkungsschirm für die De tektion der höherenergetischen Strahlung angeordnet sind, während in der zweiten Kassette Film und Verstärkungsschirm für die Detektion der energetisch niedriger liegenden Strahlung angeordnet sind.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Röntgenstrahlungs quelle wird nachfolgend näher beschrieben. Die quasi-mono chromatische Röntgenstrahlung 2 kann auch mittels einer Röntgenstrahlungsröhre und mit Hilfe eines Filters erzeugt werden, der ein spezifisches Element enthält. Wird z. B. als Kontrastmittel Jod verwendet, so kann der Filter ein Element enthalten, dessen Atomzahl größer ist als die des Jods. Fig. 5 zeigt ein Röntgenstrahlenspektrum, das unter Verwendung eines aus Cer (Ce) hergestellten Filters und bei einer Röhrenspannung von 65 kV erzeugt worden ist. Eine derartige Röntgenstrahlungsquelle liefert im allgemeinen eine quasi-monochromatische Röntgenstrahlung, deren Ener giebandbreite weiter ist als im Falle der mit Hilfe der Synchrotronstrahlung und des Spektroskops erzeugten Strah lung, jedoch sind die sich ergebenden Effekte ähnlich zu dem letztgenannten Fall.

In Übereinstimmung mit diesen Ausführungsbeispielen der Er findung kann ein Satz von Bildern gleichzeitig erzeugt wer den, wobei die Bilder durch Energiekomponenten sehr nahe und leicht oberhalb sowie sehr nahe und leicht unterhalb der Absorptionskantenenergie desjenigen Elements erzeugt werden, durch das das Kontrastmittel erhalten wird. Mit Hilfe der Energiesubtraktionstechnik wird schließlich ein Bild erzeugt, in dem nur das Kontrastmittel zu erkennen ist, wobei im Bild selbst Bewegungsartefakte oder Verwi schungen aufgrund einer Körperbewegung nicht vorhanden sind. Darüber hinaus sind auch weiche Gewebebereiche, in denen sich kein Kontrastmittel befindet, im Bild elimi niert.

Da das Subtraktionsbild frei von Bewegungsartefakten ist, läßt sich das spektrale Abbildungssystem nach der Erfindung vorteilhaft zur Diagnose kranzartiger Arterien, z. B. im Bereich des Herzens, verwenden. Ihre Abbildung wird mög lich, indem Kontrastmittel lediglich über die Vene inji ziert zu werden braucht, also ohne Verwendung eines Arte rienkatheters. Da jedoch alle Blutgefäße in irgendeiner Art und Weise einen Kontrast erzeugen, auch wenn es gewünscht ist, nur die kranzartigen Arterien darzustellen, sind den sich ergebenden Subtraktionsenergiebildern weitere Bilder überlagert, beispielsweise Bilder von Blut in Körperhohl räumen, von großen Blutgefäßen, Lungenblutgefäßen, usw. An dererseits weisen die kranzartigen Arterien viele Verzwei gungen auf, die insgesamt und als dreidimensionale Vertei lung das Herz umgeben. Um das gesamte Blutgefäßsystem, das eine dreidimensionale Struktur aufweist, in dreidimensiona ler Weise sichtbar zu machen, werden vorzugsweise Stereo aufnahmen hergestellt. Die Stereoabbildung liefert die er forderliche Tiefeninformation, die eine Unterscheidung der kranzartigen Arterien von anderen Körperbereichen erleich tert. Ebenso können die Orientierungen der jeweiligen Zwei ge der kranzartigen Arterien voneinander unterschieden wer den, so daß der Ort einer pathologischen Veränderung genau aufgefunden werden kann.

Die Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines spektralen Abbildungssystems nach der Erfindung zur Erzeugung von Ste reobildern. Ein einfallendes Synchrotron-Strahlungsbündel 1 weist einen flachen Querschnitt auf, der schmal in verti kaler Richtung der Papieroberfläche und breiter in Richtung senkrecht der Papieroberfläche ist. Ein Einkristall 9 dient als Strahlteiler. Die untere Hälfte des Synchrotron-Strah lenbündels 1 trifft auf den Strahlteiler auf, während die verbleibende obere Hälfte des Synchrotron-Strahlenbündels 1 am Strahlteiler vorbeiläuft, ohne auf ihn aufzutreffen.

Der Einkristall 9 weist eine Beugungsgitterebene auf. Es werden daher nur diejenigen Röntgenstrahlen der einfallen den Röntgenstrahlen unter dem Winkel R zur Beugungskri stallfläche in Übereinstimmung mit der Theorie der Bragg- Reflexion abgebeugt, deren Energie die Bedingung E = 12,4/ (2d×sinR) erfüllt. E ist hierbei die Energie in keV, wäh rend d der Abstand zwischen den Kristallebenen ist, ausge drückt in A. Die Richtung des reflektierten Strahls weicht um 2R von der Richtung des einfallenden Strahls ab. Auf diese Weise wird also das Synchrotron-Strahlungsbündel 1 mit Hilfe des strahlteilenden Kristalls 9 in zwei Komponen ten aufgespalten.

Ein Einkristall 3-1 ist ein Kristall für die asymmetrische Reflexion, wie er bereits unter Fig. 2 beschrieben worden ist. Seine Oberfläche liegt unter einem Winkel R ₂ zur beu genden Gitterebene.

Die auf den Einkristall 3-1 auftreffenden Röntgenstrahlen werden asymmetrisch reflektiert, so daß ein quasi-monochro matisches Röntgenstrahlungsbündel 2-1 erhalten wird. Ferner ist ein Einkristall 3-2 vorhanden, der ebenfalls ein Kri stall für die asymmetrische Reflexion ist, und der das Röntgenstrahlenbündel reflektiert, das am Einkristall 9 re flektiert worden ist, um auf diese Weise ein quasi-mono chromatisches Röntgenstrahlungsbündel 2-2 zu erzeugen, des sen Richtung sich von dem Strahlenbündel 2-1 unterscheidet. Die quasi-monochromatischen Röntgenstrahlenbündel 2-1 und 2-2 treffen auf einen zu untersuchenden Körper unter ver schiedenen Winkeln auf. Sie werden nach Durchsetzen des zu untersuchenden Körpers durch zwei Sätze energieempfindli cher Detektoren 4-1, 5-1 und 4-2, 5-2, wie sie in Fig. 3 gezeigt sind, detektiert. In der Einrichtung 7 zur Speiche rung, Verarbeitung und Reproduktion der Bilddaten wird ein erstes Energiesubtraktionsbild erzeugt, und zwar anhand der vom Detektor 4-1, 5-1 gelieferten Daten, während ein zwei tes Energiesubtraktionsbild anhand der vom Detektor 4-2, 5-2 gelieferten Daten erzeugt wird. Durch parallele Dar stellung dieser zur selben Zeit aufgenommenen Bilder kann der Körper stereoskopisch beobachtet werden. Weiterhin läßt sich durch überlagerte Darstellung beider Bilder ein ste reoskopisches Bild erzeugen. In diesem Fall kann auch ein hervorgehobenes Bild in einer bestimmten Tiefe des Körpers erhalten werden.

Claims

1. Spektrales Abbildungssystem, mit dessen Hilfe eine Abbildung durch Röntgenstrahlen unter Verwendung eines Kon trastmittels durchführbar ist, gekennzeichnet durch

- eine Röntgenstrahlenquelle (1, 3; 9, 3-1, 3-2) zur Emission von Röntgenstrahlen (2; 2-1, 2-2) zwecks Durchstrahlung eines Objekts (6), deren Energiebandbreite sich von einem Bereich oberhalb der Absorptionskantenenergie des das Kontrastmittel bildenden Elements bis zu einem Bereich unterhalb der Absorptionskantenenergie des Elements er streckt,
- einen ersten Röntgenstrahlendetektor (4; 4-1, 4-2) zum Detektieren der Röntgenstrahlen, deren Energie oberhalb der Absorptionskantenenergie des das Kontrastmittel bil denden Elements liegt, und
- einen zweiten Röntgenstrahlendetektor (5; 5-1, 5-2) zum Detektieren der Röntgenstrahlen, deren Energie unterhalb der Absorptionskantenenergie des das Kontrastmittel bil denden Elements liegt, und die den ersten Röntgenstrah lendetektor durchsetzt haben.

2. Spektrales Abbildungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Röntgenstrahlendetektor (4; 4-1, 4-2) und der zweite Röntgenstrahlendetektor (5; 5-1, 5-2) aufeinandergeschichtet sind, um einen vorderen Teil und einen hinteren Teil eines energieempfindlichen Detek tors zu bilden, wobei die Röntgenstrahlen auf den vorderen Teil auftreffen, und daß der erste Röntgenstrahlendetektor (4; 4-1, 4-2) einen Szintillator (10) aus einem Fluores zenzmaterial aufweist, das das zur Bildung des Kontrastmit tels dienende Element enthält.

3. Spektrales Abbildungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenstrahlenquelle ein asymme trisches Reflexionsspektroskop (3; 3-1, 3-2) zur asymmetri schen Reflexion eines monochromatischen Röntgenstrahlenbün dels aufweist, um ein quasi-monochromatisches Röntgenstrah lenbündel zu erzeugen.