DE3782202T2 - Geraet zur bestimmung des kalziumgehaltes von knochen. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zur Bestimmung und zum Sichtbarmachen des Mineralgehalts von Knochengewebe, in der Fachsprache Osteodensimetrie genannt, sowie, gemäß einer spezielleren Verwendung, die Anwendung dieses Gerätes für ein effizientes und präzises Verfahren zur Messung der Demineralisierung der Wirbelsäule.
• Es ist allerdings schon lange bekannt, daß die Mineralisierung des menschlichen Skeletts parallel zum Wachstum der Größe des Individuums steigt und sich noch etwas nach dem Beenden dieses Wachstums ausdehnen kann, bis die Knochen im Alter von etwa dreißig Jahren ein maximales Gewicht erreichen. Nach dieser Periode ist das Altern ein Zeichen des entgegengesetzten Vorgangs: die Knochen erneuern sich nicht mehr vollständig und ihr Gewicht verringert sich fortwährend. Die Gründe dieses Prozesses sind nicht vollständig aufgeklärt und auf alle Fälle zahlreich, die genetische Zusammensetzung des Einzelnen und der Reichtum seines Kalziumhaushalts spielen zum Beispiel eine wichtige Rolle. Ferner ist dieser Vorgang der Demineralisierung, außer daß er die Einzelnen ungleich betrifft, selektiv bezüglich der Knochen: die Wirbelsäule, die Speiche und der Schenkelknochen sind dafür sehr sensibel, während andere Knochen mit dem Alter intakt bleiben; die Frauen sind davon im Prinzip stärker betroffen als die Männer; und schließlich kann die Demineralisierung in linearem Zeitablauf oder immer schneller erfolgen. Den pathologischen Grad dieses Prozesses bildet die Osteoporose.
• Der beeinträchtigte Knochen wird allmählich porös und endet damit, seine mechanischen Eigenschaften zu verlieren. Er kann unfähig werden, seine Rolle zu übernehmen, und dies bewirkt dann die Schwächung des Rumpfes des kranken Gelenks, verbunden mit Wirbelschmerzen, die Verformung der Wirbelsäule oder sogar der Bruch des Schenkelknochenhalses. Diese letzte Krankheit zieht eine Sterblichkeit von 25% und eine starke Invalidität im nachteiligen Fall hinter sich. Die Kosten für die öffentliche Gesundheit sind folglich sehr erhöht und können sich infolge der Veralterung der Bevölkerung in den entwickelten Ländern nur erhöhen. Die Vorbeugung kann sehr von Vorteil sein, was jedoch an die Bedeutung der Risiko- Bevölkerung (30% der Frauen in der Menopause sind von der Osteoporose betroffen) angepaßte Mittel zur Bestimmung erfordert.
• Die bekannten Diagnoseverfahren beinhalten alle die Bestrahlung exponierter Körperteile. Die Technik der Röntgenstrahlen, üblicherweise für andere Anwendungen, ist jedoch ungenügend für eine präzise Diagnose und kann im Fall einer schon fortgeschrittenen Demineralisierung nur allgemeine Anzeichen liefern: die Messungen sind durch die Schwierigkeit die Strahlungsquelle wiedergabegetreu zu eichen und die Aufnahmeeigenschaften und die Bearbeitung des Films beeinträchtigt.
• Man hat folglich die Meßtechniken durch Gamma- Strahlung weiterentwickelt, was den doppelten Vorteil aufweist, für die exponierten Gewebe geringere Strahlenbelastung zu haben und durch die Meßfühler so aufgenommen werden können, daß die Szintillationsdetektoren fähig sind die teilweise Absorption der Strahlung zu übersetzen. Am häufigsten wurden Gadolinium- 153 Quellen verwendet: in der Tat weist dieser Stoff den Vorteil auf, eine Strahlung zweier verschiedener Energien auszusenden, welche sich gegenüber den Knochen und den Weichgeweben unterschiedlich verhalten und es folglich erlauben die durch die Gewebe absorbierte Energie von derjenigen, in Abhängigkeit von der Dicke der Knochen absorbierten und für die Medizin allein interessanten, zu unterscheiden.
• Diese Unterscheidung wird aufgrund eines in die Meßkette integrierten Analysators in zufriedenstellender Weise ausgeführt und es ist folglich nicht mehr nötig, die Kunstgriffe zu verwenden, welche bei den Strahlungsquellen mit nur einer Energie nötig sind, ebenso wie das Eintauchen des zu untersuchenden Körperteils in einen Wasserbehälter, um eine konstante Dicke des Weichgewebes zu simulieren, was an und für sich gut ist, jedoch unpraktisch, wenn man sich für die gesamte Wirbelsäule interessiert.
• Man kann indessen in Betracht ziehen, das Gadolinium 153 zu ersetzen, weil die Strahlungen, die es emittiert, für das im durchdrungenen Gewebe unregelmäßig enthaltene Fett ausreichend sensibel sind und man folglich dazu gebracht wird, eine zweite Quelle zu verwenden. Die Autoren dieser Erfindung haben dieses Problem vorher untersucht und empfehlen die Anwendung von Americium 241 (60 keV Energie, Halbwertszeit 432 Jahre) und von Barium 133 (356 keV, 10,6 Jahre), da sie weniger Probleme des Strahlenschutzes stellen und für die Anwesenheit von Fett in den Geweben sehr wenig sensibel sind (nach "Messung der Mineralmasse in Knochen durch Dämpfung dichromatischer Gamma-Photonen", von D. Tola, R. Hours und J. Boutaine, in "Messung und Bedeutung von Knochenvolumen und Knochenmasse", von Laval-Jeantet und Caulin, herausgegeben von Armour-Montagu, 1982). Diese somit verbesserte Technik bringt Ergebnisse in ausreichender Präzision, während die Rekonstruktion des Bildes des Organismus in der Tiefe durch Tomographie, welche momentan das beste Untersuchungsverfahren darstellt, eine kostspielige, durch einen Computer vervollständigte Apparatur erfordert und für eine einfache Osteoporose-Messung eine überdimensionierte Technik bleibt.
• Zusätzliche Probleme, welche bei Entstehen der vorliegenden Erfindung bestanden, stellen sich indessen im sehr wichtigen Anwendungsfall bei der Technik zur Untersuchung der Wirbelsäule. Es ist wirklich nötig, den Patienten auf dem Rücken liegend auszustrecken, die Beine leicht erhöht, um die Wirbelverkrümmung im Lendenbereich herabzusetzen; unter diesen Bedingungen besteht die angenehmste und am wenigsten behindernde Anordnung darin, die Strahlenquelle unter dem Patienten und den Rezeptorblock darüber anzubringen, oder umgekehrt; die emittierten Strahlen sind folglich vertikal und man erhält Bilder von vorne, welche den Nachteil aufweisen, das Bild des Wirbelkörpers, welcher die Medizin hauptsächlich interessiert, mit denen des hinteren Bogens, welcher weniger Gegenstand der Demineralisierung ist, zu überlagern. Die Präzision dieser Aufnahme ist also durch die Anwesenheit dieses hinteren Bogens beeinträchtigt, umso mehr, als seine Form sehr unregelmäßig ist.
• Man könnte also dazu verführt werden, den Emitterblock, Träger der Strahlungsquelle, und den Rezeptorblock auf die Seiten des Patienten zu verschieben, so daß man ein Bild im Profil erhält, welches den Wirbelkörper herausstellt, aber eine andere Schwierigkeit erscheint folglich aufgrund der Schwierigkeit, eine Strahlung in zufriedenstellender Weise auf einem kontinuierlichen Band von Scintillationsdetektors auf zunehmen, infolge der Überlastung des bisher verwendeten Detektors. Das Bild wird also Punkt für Punkt mit Hilfe eines einzigen, gegenüber der Quelle gelegenen Meßfühlers konstruiert, welcher, von der verlängerten Immobilisierung abgesehen, voraussichtlich einer doppelte translatorische Bewegung der Quelle und des Meßfühlers unterliegt, welche wesentlich einfacher zu Erfüllen ist im Fall eines vertikalen Bündels, weil die Translationen sich folglich in der horizontalen Ebene befinden und nur einfache mechanische Mittel erforderlich sind, was nicht der Fall wäre, wenn es nötig wäre, eine vertikale Hin-und Rück-Bewegung des gesamten Gewichts vorzusehen.
• Das Dokument EP-A-0 077 527 beschreibt einen allgemeinen Strahlungsapparat, welcher aufgrund eines gegliederten Arms die Röntgenstrahlungsquelle und einen dieser Strahlungsapparate trägt, welcher es erlaubt, die Negative senkrecht aufzunehmen.
• Die vorliegende Erfindung bezweckt verschiedene, anläßlich der Untersuchung der Wirbelsäule angeführte Nachteile zu beheben; sie betrifft einen Apparat zur Bestimmung des Mineralgehalts von Knochen durch teilweise Absorption von ionisierender Strahlung, enthaltend einen Block, der von einer Strahlungsquelle und einen weiteren Block, der von einem Strahlungsdetektor gebildet ist und der Quelle in Arbeitsrichtung in einem Abstand gegenüber steht, der ausreichend für die Einführung des zu untersuchenden organischen Materials ist, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Blöcke durch ein Gelenk mit einem ersten Arm verbunden ist, welcher auf einem beweglichen Schlitten des Apparats gelenkig angebracht ist, während der andere Block fest mit einem zweiten Arm verbunden ist, der ebenfalls an dem beweglichen Schlitten gelenkig angebracht ist.
• Die Gelenkachse des ersten dieser Arme ist vorzugsweise parallel zur Richtung der Verschiebung des Schlittens, während die Gelenkachse des zweiten Arms senkrecht zu dieser Richtung steht und einen 450 Winkel zur Vertikalen bildet.
• Es ist also möglich, den Apparat derart zu verschieben, um die Bündel horizontal oder vertikal auszurichten, während nur eine Translation des Schlittens erforderlich ist, weil, entsprechend einer in der Erfindung bevorzugten Ausführungsweise, der Rezeptorblock eine Vielfalt an in einer oder mehreren Reihen senkrecht zur Verschiebungsrichtung des beweglichen Schlittens angeordneten Meßfühlern umfaßt, so daß ihre Verschiebung entlang dieser Richtung es erlaubt, ein zweidimensionales Bild zu erhalten.
• Die Strahlungsquelle hat zwei Energien, um die Absorption aufgrund von Knochen von denjenigen aufgrund von Weichgewebe zu unterscheiden; man empfiehlt die Verwendung von Strahlung, gegeben durch zwei radioaktive Elemente mit großen Halbwertszeiten, wie Americium 241 und Barium 133 (oder einer einzigen, wie Cäsium 137, gekoppelt mit Röntgenstrahlung) oder auch das vorher schon bekannte Gadolinium 153.
• Der somit erhaltene Apparat ist besonders anwendbar für ein neues Verfahren zur Bestimmung des Gehalts von Knochen der Wirbelsäule, dadurch gekennzeichnet, daß er das Verstellen des beweglichen Schlitten in zwei Durchgängen längs des auf dem Rücken auf einem Untersuchungstisch liegenden Patienten umfaßt, wobei die Blöcke über und unter diesem für einen Durchgang, und zu seiner Linken und seiner Rechten für den nächsten Durchgang angeordnet werden, der Tisch zwischen diesen zwei Vorgängen zurückgezogen wird, um die Drehung der zwei Arme zu ermöglichen; er besteht schließlich aus der Korrektur durch digitale Einrichtungen der Zeitintervalle zwischen der Aufnahme von Informationen über verschiedene Punkte gleicher Höhe des Patienten durch die verschiedenen Aufnehmer des Detektorblocks.
• Eine mögliche Ausführung der Erfindung, welche spezieller an das im folgenden beschriebene Verfahren angepaßt ist, ist unten mit Hilfe der folgenden, in beschreibender und nicht beschränkender Weise gegebenen Figuren, genauer kommentiert:
• - Fig. 1 zeigt einen Installationsplan zur Absorptionsmessung gemäß der alten Art;
• - Fig. 2 zeigt einen Blick in der Perspektive von der Erfindung, welcher besonders ihre Kinematik darstellt;
• - Fig. 3 zeigt einen Blick von oben auf einen der gelenkigen Arme der Erfindung, wovon Fig. 4 die allgemeine Form aus einer unbedeutenden Perspektive gibt;
• - Fig. 5 zeigt das System zur Positionsbeibehaltung dieses Arms
• - Fig. 6 zeigt das System zur Positionsbeibehaltung und zum Schwenken des anderen Arms;
• - Fig. 7 zeigt eine Sicht des Emitterblocks mit teilweisem Schnitt;
• - die Fig. 8 und 9 zeigen Ansichten von der Seite und von vorne mit teilweisen Schnitten von der Antriebs- und Führungsvorrichtung des Schlittens;
• - Fig. 10 zeigt den Rezeptorblock und besonders die Lage der Meßfühler; und
• - Fig. 11 zeigt den Rezeptorblock und besonders die Lage der Meßfühler in einer anderen Ausführung der Erfindung.
• Fig. 1 erinnert also an das Prinzip der Osteodernsimetrie durch die, nach den früheren Konzeptionen konstruierte, Absorptionsmessung.
• Auf einem beweglichen Schlitten 1 ist eine Strahlungsquelle 2 angeordnet, welche ein paralleles Bündel 3 auf einen Rezeptor 4 aussendet, welcher selbst auch auf dem Schlitten 1 liegt und aus einem für Strahlung empfindlichen Szintillator 5 besteht, beschirmt von einem Kollimator 6 und vervollständigt durch einen Photovervielfacher 7, welcher selbst wieder mit einer Meßkette 8 verbunden ist, die hier nicht im Detail beschrieben wird, die aber im wesentlichen einen Lichtanalysator und ein Gerät zur graphischen Anzeige umfaßt.
• Auf dem Weg des Bündels 3 befindet sich der zu analysierende organische Körper, hier ein menschlicher Unterarm 9, welchen man ebenso wie seine Speiche und seine Elle, im Schnitt erkennen kann. Dieser Unterarm 9 ruht auf einem festen Teil 10 des Apparats; im Falle einer Osteodensimetrie mit einer Strahlungsquelle ist es außerdem notwendig, eine konstante Dicke des von dem Bündel durchdrungenen Weichgewebes zu simulieren; das einfachste Verfahren besteht darin, den Unterarm in ein mit Wasser gefülltes Becken 11 zu tauchen, was natürlich wesentlich sperriger wäre bei der Anwendung zur Untersuchung einer Wirbelsäule, und weniger wirksam aufgrund der Heterogenität des durchdrungenen Gewebes.
• Die Messung besteht also in der Verschiebung des Schlittens 1 bezüglich des Sockels 10 längs der Richtung der Pfeile 13. Man erhält folglich eine Verteilung der von dem Bündel 3 auf der Länge des Unterarms 9 durchdrungenen Knochendicke, sozusagen eine, durch eine Kurve oder auch eine Linie von farbigen Punkten in Abhängigkeit von dieser durchdrungenen Dicke, gemäß dem für die Radiographie mittels Röntgenstrahlen verwendeten Prinzip, übersetzbare Information. Die zweidimensionalen Bilder werden durch Nebeneinandersetzen solcher Linien durch die fortschreitende Verschiebung des Schlittens 1 in eine Richtung senkrecht zur Ebene der Fig. 1 erhalten, was ein langsamer Prozeß ist, in dessen Verlauf Verschiebungen des zu analysierenden Körpers unvermeidlich sind.
• Die in Fig. 2 gezeigte Ausführung der Erfindung umfaßt vor allem einen Sockel 20, auf welchem die in den Fig. 8 und 9 dargestellten Gleitschienen 21 befestigt sind; sie bilden die Führungsstützen eines, mit zwei, gelenkig in 25 und 26 am Schlitten 22 befestigten Armen 23 und 24, ausgestatteten beweglichen Schlittens 22. Eine dieser Gelenkverbindungen 25 besitzt eine mit den Gleitschienen 21 kolineare Achse, die andere Gelenkverbindung 26 gehört der Ebene senkrecht zur vorhergehenden an und bildet mit der Vertikalen einen 45º Winkel. Am Ende des Arms 23 ist ein Emitterblock 27 befestigt, welcher die ionisierende Strahlenquelle 61 trägt (Fig. 7), welche zwei Elemente mit Halbwertszeiten größer als fünf Jahre einschließen kann, wie Americium 241 und Barium 133 (Röntgenstrahlen können auch mit Cäsium 137, oder auch Gadolinium 153, verwendet werden); und mit einer Schutzumhüllung aus dichtem Metall ausgestattet ist, während der Rezeptorblock 28, welcher die Strahlungs-Meßfühler enthält am Ende des anderen Arms 24 befestigt ist. Dennoch könnte man die inverse Anordnung in Betracht ziehen, ohne dem Gedanken der Erfindung zu schaden.
• Zwei bevorzugte Stellungen können definiert werden: in der ersten ist die Achse des emittierten Bündels vertikal und die Blöcke sind in der in der Zeichnung mit 27 und 28 definierten Position. Das ist die Lösung, welche an die frühere Art angepaßt wurde. In der zweiten bevorzugten Stellung ist die Achse des emittierten Bündels horizontal und die Emitter- und Rezeptorblöcke sind gemäß 27h und 28h angeordnet. Die Rotationsoperationen können ausgeführt werden, wenn der Tisch 29, auf welchem der Patient ausgestreckt ist, verschoben wird.
• Die Verschiebung des Schlittens 22 wird üblicherweise durch einen Motor 30 gesichert, der einen Treibriemen 31 antreibt.
• Der Arm 23, die Gelenkverbindung 25 und der Emitterblock 27, schematisch in Fig. 4 dargestellt, werden in den Fig. 3, 5 und 7 mehr im Detail beschrieben. Der Arm 23 ist mit einem Griff 40 ausgestattet, dessen Betätigung einen Riegel 42 durch Verbindung mittels eines den Arm 23 durchlaufenden Metallkabels 41 entsperrt. Dieser Riegel 42 umfaßt genauer einen Hebel 43, welcher den Weg des Kabels 41 verkürzt und treibt die Rückführung eines Zapfens 44 an, welcher geeignet ist, in seine Ausgangsposition durch eine Feder zurückgebracht zu werden, so bald der Griff 40 nicht mehr betätigt wird. Der Zapfen 44 erlaubt es, den Arm 23 in zwei für die Messung bevorzugten Positionen zu sperren, indem er sich in eine der beiden Kerben 45 und 46 des festen Riegels 47 einfügt. Die Gelenkverbindung 25 selbst setzt sich aus einer am Schlitten 22 des Apparats gelegenen Achse 48, zwei in Querkontakt stehenden Kugellagern 49 und 50 zusammen, was die Rotation der ausgefrästen Enden 51 des Arms 23 erlaubt. Die Bewegung des Arms 23 ist durch eine an diesem Ende 51 gelegene Winde 52 vereinfacht und durch den Griff 40 gesichert. Da die durch die Messung bevorzugten Richtungen senkrecht sind und der vom Arm 23 betätigte Rotationswinkel kleiner 90º ist, muß man den Ergänzungs-Emitterblock drehen. Ein einfaches System, wie eine in einer Aufnahme 54 des Blocks 27 angeordnete Kugel des Lagers 53, welche durch eine Feder 55 geschoben wird und in zwei komplementär geformte, am Arm 23 angebrachte, Vertiefungen 56 und 57 angeordnet werden kann, kann zur Aufrechterhaltung der Stabilität in der Achse des ionisierenden Bündels verwendet werden, die Rotation des Blocks 27 wird durch einen, an diesem gelegenen und zur Bewegung rund um eine am Arm 23 gelegene Achse 60 fähigen, Griff 58 gesichert.
• Die ionisierende Strahlungsquelle 61 ist im Inneren einer, von Licht 66 durchdrungenen, Vertiefung zum biologischen Schutz 67 angeordnet; im Laufe der Verwendung des Apparats kann die Quelle 61 eine Strahlung durch Verschiebung eines, durch die Erregung eines Elektro-Magneten gesteuerten, Schirms 62 emittieren. Der Kollimator 64 ist ausreichend groß, um die Einrichtung eines divergierenden und nicht geradlinigen Bündels zu erlauben, wie es in Fig. 1 der Fall ist. Die Erläuterung dieser Abänderung wird später gegeben.
• Eine Spannfeder 65 ermöglicht es, die ionisierende Quelle 61 abzudecken, sobald der Elektro-Magnet 63 nicht mehr angeregt ist.
• Der Rotationsmechanismus des Arms 24 und des Rezeptorblocks 28 unterscheidet sich genügend, wie man in Fig. 6 sieht: der Arm 24 führt eine Wende aus um von einer für die Messung bevorzugten Stellung in die andere zu kommen, was für den Rezeptorblock 28 und seine Messungs-Seite 70 eine Drehung um 90º impliziert, solange es möglich ist, ihn fest auf dem Arm zu befestigen. Die Drehung wird mit Hilfe eines mit einem Getriebemotor 72 gekoppelten Motors 71 ausgeführt; die auf die vom Schlitten 22 mit Hilfe von zwei Kugellagern in Querlage 74 und 75 gehaltene Welle 73 übertragene Drehungsbewegung wird vom ausgebohrten Ende 76 des Arms 24 mit Hilfe einer Passung mit negativem Spiel 77 wieder aufgenommen. Ein Vorsprung 78 auf der Welle 73 streift bei jeder Umdrehung zwei diametral entgegengesetzte Kontakte 79 und 80, welche das Anhalten des Motors 71 und die Stabilisation des Rezeptorblocks 28 an der einen oder anderen gewünschten Stellung ermöglichen.
• Wenn man sich jetzt wieder Fig. 10 zuwendet, so stellt man fest, daß die Fläche 70 des Rezeptorblocks 28 einen Schirm 91 in Form eines Parallelogramms darstellt, hinter welchem mehrere Reihen, von mit ebensovielen, hinter ihnen gelegenen und deutlich sperrigeren Photovervielfachern 93 gekoppelte, Szintillatoren 92 angeordnet sind. Jedes Paar definiert einen Strahlungs-Meßfühler
• Die wirksamen Produkte der Szintillatoren 92 können die Verbindungen NaI, CsI, BiGeO, CsF, CaFr, CdTe, und besonders HgI&sub2; sein.
• Wie vor dieser Erfindung ist der Schlitten 22 durch eine einzige Translation entsprechend dem Doppelpfeil T angeregt, und wenn der Patient unbewegt auf dem Tisch 29 bleibt, dann wurde auch ein zweidimensionales Bild nur durch Abtasten einer Batterie von Meßfühlern erhalten werden können, von denen jeder gleichzeitig die, des von einem Teil des von der ionisierenden Quelle 61 emittierten Bündels, gelieferte Information aufnimmt. Die ursprüngliche Idee bestand darin, die Meßfühler entlang einer, auf der Fläche 70 gezogenen und zur Richtung T senkrechten, Linie zu verschieben. Sie ist kaum realisierbar aufgrund der Überlastung konventioneller Photovervielfacher 93 oder äquivalenter Vorrichtungen, welche man an ihrer Stelle verwenden könnte, seien es die Photodioden oder die Halbleiter: die Auflösung der Bilder wäre zu gering.
• Um dieses Problem zu lösen verwendet man also in mehreren Reihen, drei in Fig. 10, angeordnete Meßfühler, wovon jeder sechs Szintillatoren 92 umfaßt. Die Erfinder erwägen, daß andere Konfigurationen ebenso zu guten Resultaten führen können. Diese Anordnung benötigt offensichtlich einen Kollimator 64 in angepaßter Form. Sie impliziert auch, daß die gleichzeitig gesammelten Informationen nicht Punkte betreffen, welche auf derselben Höhe im Patienten liegen. Man muß im Flußdiagramm zur Bilderstellung, mit Hilfe zum Beispiel eines in der Meßkette gelegenen Verzögerers, das Intervall zwischen zwei zur Richtung T senkrechten Reihen, welche aufgrund der Translation des Schlittens 22 äquivalent sind, anrechnen. Ebenso muß man auch durch eine vorhergehende Eichung eventuelle Gefälle der Strahlungsintensität in jedem Meßfühler vorsehen.
• Andere Verteilungen der Meßfühler, wie die Fünfpunktanordnung, können für die Erfindung unbeschadet in Betracht gezogen werden.
• Man muß jedoch anmerken, daß die Photovervielfacher 93' der bisher wenig bekannten multiplen Photokathode eine wesentlich geringere Überlastung besitzen und es ermöglichen, sich von den Problemen der Bildauflösung zu befreien. Mit derartigen Photovervielfachern kann man sich mit einer einzigen Reihe von zum Beispiel vierundzwanzig (Fig. 11) Meßfühlern senkrecht zur Verschiebung des Schlittens 22 begnügen, um ein befriedigendes Bild zu erhalten, wobei sich die in diesem Fall rechteckig geformten Szitillatoren 92' in einer kontinuierlichen Reihe aneinanderfügen und die Photovervielfacher 93' wieder bedecken. Das Verfahren zur Bilderstellung ist also vereinfacht.
• Man stellt fest, daß die Erfindung eine interessante Lösung für die durch eine präzise Messung der Demineralisierung von Knochen gestellten Probleme mit sich bringt, besonders die Wirbel, welche unter den Knochen am stärksten betroffen sind: in diesem speziellen Fall kann man damit anfangen zu versuchen, wie gewöhnlich ein Bild von der Wirbelsäule in vertikaler Stellung zu machen: Die Emitter- 27 und Rezeptorblöcke 28 sind wie in Fig. 2 angeordnet und man führt die Messung durch Verschiebung des Schlittens 22 durch, danach wird der Tisch 29 entfernt, der Rezeptorblock nimmt die in 28h angezeigte Stellung ein, und der Tisch 29 wird wieder an seinen Platz gesetzt und der Emitterblock wird bis zur Position 27h verschoben; ein Profilbild der Wirbelsäule kann dann in der Art realisiert werden, daß man das Bild des alleine von der Osteoporose betroffenen Wirbelkörpers von dem des hinteren Bogens unterscheidet. Es ist von Vorteil, den Tisch 29 und die Stütze 20 so zu paaren, daß sie sich wie in Fig. 8 dargestellt mit einem leichten Spiel positionieren lassen. Während der Dauer der Untersuchung ist der Tisch durch hier nicht dargestellte Sperrzylinder festgestellt.
• Die Wahl einer Batterie von Meßfühlern bevollmächtigt, wie man gesehen hat, zur Verwendung eines einzigen Mechanismus zur Translation des Schlittens 22. Die Gleichzeitigkeit der Messung impliziert außerdem eine merklich reduzierte Untersuchungszeit, wenn man die Strahlungsquellen der früheren Art verwendet. Aber man kann den Strahlungsquellenfluß (Anzahl der emittierten Gammaphotonen durch die Einheiten der Fläche und der Zeit) vorteilhafterweise wesentlich schwächer verwenden. Die Zeit zur Erfassung der Messungen an jedem Punkt muß also verlängert werden, was die Zeitausbeute, die man erhoffen könnte, beschränkt; im Gegenteil, es ist kunftig möglich, weniger kostspielige und wesentlich länger haltbare Quellen zu verwenden als Gadolinium 153, im Besonderen Americium 241 und Barium 133, deren Halbwertszeit wesentlich größer ist. Es kann auch eine Kombination, die Gebrauch macht von einer, durch eine Röntgenstrahlenröhre erzeugten und passend gefilterten, Röntgenstrahlung, mit einer Strahlungsquelle verwendet werden. Die Röntgenstrahlung kann durch Ersetzen eines Elements schwacher Energie, zum Beispiel des Americium 241, stammen.
• Die Einfachheit eines Mechanismus, der die Ausführung einer Untersuchung entsprechend zwei senkrechten Einfällen ermöglicht, welche indessen die Verwendung einer Serie von Meßfühlern benötigen, wovon man durch Verwendung einer Strahlungsquelle interessantere Vorteile ziehen kann, rechtfertigt folglich das in diese Erfindung gesetzte Interesse.

Claims (13)

1. Gerät zur Bestimmung des Mineralgehalts von Knochen eines Patienten durch teilweise Absorption von ionisierender Strahlung, enthaltend einen Block (27), der von einer Quelle ionisierender Strahlung (61) und einen weiteren Block (28), der von einem Strahlungsdetektor gebildet ist und der Quelle in Arbeitsrichtung in einem Abstand gegenübersteht, der ausreichend für die Einführung der zu untersuchenden organischen Materie ist, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Blöcke (27 oder 28), über ein Gelenk (60) mit einem ersten Arm (23) verbunden ist, der seinerseits an einem beweglichen Schlitten in einer Querrichtung (T) der Vorrichtung gelenkig angebracht ist, während der andere Block (28 oder 27) fest mit einem zweiten Arm (24) verbunden ist, der ebenfalls an dem beweglichen Schlitten (22) gelenkig angebracht ist derart, daß zwei aufeinanderfolgende Beobachtungen des unbeweglich gehaltenen Patienten in zwei zueinander senkrechten Bestrahlungsrichtungen möglich sind.

2. Gerät zur Bestimmung des Mineralgehalts von Knochen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Motor (30) enthält, der über ein Zahnrad (31) mit dem beweglichen Schlitten (22) verbunden ist, sowie horizontale Gleitschienen (21), die den Schlitten quer in der Richtung (T) führen.

3. Gerät zur Bestimmung des Mineralgehalts von Knochen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkachse (25) des ersten Arms (23) parallel zur Verstellrichtung (T) des Schlittens (22) ist.

4. Gerät zur Ermittlung des Mineralgehalts von Knochen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkachse (26) des zweiten Arms (24) senkrecht zur Verstellrichtung (T) des beweglichen Schlittens (22) ist und einen Winkel von 45º mit der Vertikalen bildet.

5. Gerät zur Bestimmung des Mineralgehalts von Knochen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es Blockierungseinrichtungen (42, 53, 78) für die zwei Arme (23, 24) und für den Block (27), der an dem ersten Arm (23) angelenkt ist, enthält, die zwei bevorzugte Bestrahlungspositionen, wie beispielsweise die zueinander senkrechten Bestrahlungsrichtungen, definieren.

6. Gerät zur Bestimmung des Mineralgehalts von Knochen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsdetektorblock (28) mehrere Aufnehmer (92 und 93) enthält, die die Ermittlung von ionisierender, nicht absorbierter Strahlung erlauben.

7. Gerät zur Bestimmung des Mineralgehalts von Knochen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnehmer (92 und 93) des Detektorblocks (28) in mehreren zur Verstellrichtung (T) des beweglichen Schlittens senkrechten Reihen angeordnet sind, und daß ihre Anordnung in einer orthogonalen Projektion auf eine Ebene, die senkrecht zu dieser Richtung (T) ist, gleiche Intervalle zwischen zwei Aufnehmern und kleiner als deren Durchmesser definiert.

8. Gerät zur Bestimmung des Mineralgehalts von Knochen nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ionisierende Strahlungsquelle (61) von einem oder mehreren radioaktiven Elementen einer Halbwertszeit von mehr als 5 Jahren gebildet ist.

9. Gerät zur Bestimmung des Mineralgehalts von Knochen nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ionisierende Strahlungsquelle (21) von einem radioaktiven Element einer Halbwertszeit von mehr als 5 Jahren und einer Röntgenstrahlenquelle gebildet ist.

10. Gerät zur Bestimmung des Mineralgehalts von Knochen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente der radioaktiven Quelle (61) Americium 241 und Barium 133 sind.

11. Gerät zur Bestimmung des Mineralgehalts von Knochen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ionisierende Strahlungsquelle von Gadolinium 153 gebildet ist.

12. Gerät zur Bestimmung des Mineralgehalts von Knochen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnehmer (92' und 93') des Detektorblocks Photovervielfacher mit mehreren Photokathoden (93') enthalten, und daß die Aufnehmer in einer einzigen Reihe angeordnet sind, die senkrecht zur Verstellrichtung (T) des beweglichen Schlittens ist.

13. Verfahren zur Bestimmung des Mineralgehalts der Wirbelsäule eines Patienten mit Hilfe des Geräts nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt: Das Verstellen des beweglichen Schlittens (22) in zwei Durchgängen längs des auf dem Rücken auf einem Untersuchungstisch (29) liegenden Patienten, wobei die Blöcke (27 und 28) über und unter diesem für einen Durchgang und zu seiner Linken und seiner Rechten für den nächsten Durchgang angeordnet werden, der Tisch (29) zwischen diesen zwei Vorgängen zurückgezogen wird, um die Drehung der zwei Arme (23 und 24) zu ermöglichen, und das Korrigieren durch digitale Einrichtungen der Zeitintervalle zwischen der Aufnahme von Informationen über verschiedene Punkte gleicher Höhe des Patienten durch die verschiedenen Aufnehmer (92, 93) des Detektorblocks (28).