DE69023167T2

DE69023167T2 - Verfahren zum Eichen eines Röntgensystems und zur Messung der äquivalenten Dicke eines Gegenstandes.

Info

Publication number: DE69023167T2
Application number: DE69023167T
Authority: DE
Inventors: Robert Heidsieck
Original assignee: General Electric CGR SA
Current assignee: General Electric CGR SA
Priority date: 1989-06-09
Filing date: 1990-06-06
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2010-06-07
Also published as: EP0402244B1; EP0402244A2; FR2648229B1; EP0402244A3; DE69023167D1; FR2648229A1; US5528649A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Röntgensysteme zur Untersuchung eines Gegenstands und insbesondere in derartigen Systemen auf ein Verfahren, das die Eichung eines Röntgensystems und die Messung der äquivalenten Dicke des zu untersuchenden Gegenstands gestattet.
Ein Röntgensystem weist im wesentlichen eine Röntgenröhre und einen Detektor einer derartigen Strahlung auf, wobei man zwischen beide den zu untersuchenden Gegenstand bringt, wie z.B. einen Teil des Körpers eines Patienten. Der Detektor, der z.B. ein Film-Schirm-Paar ist, liefert nach einer geeigneten Belichtungsdauer und nach Entwicklung des Films ein Bild des Gegenstands. Die Qualität dieses Bilds hängt gleichzeitig von den Charakteristiken dieses Gegenstands und den Parametern des Röntgensystems ab.
Die Röntgeneigenschaften des Gegenstands sind durch seine Dicke und durch seine Zusammensetzung gegeben und variieren einerseits von Patient zu Patient und andererseits je nach dem Teil des zu untesuchenden Körpers. Es ist daher schwierig, diese Charakteristiken genau zu fassen; insbesondere ist es äußerst schwierig, ja sogar unmöglich, die Zusammensetzung eines Gegenstands durch eine einzige physikalische Untersuchung zu bestimmen. Der in der Radiologie bekannte Begriff der äquivalenten Dicke ermöglicht es, die Kenntnis dieser beiden Variablen auf ein eindimensionales Problem zu reduzieren.
Ein Verfahren zum Eichen eines Röntgensystems ist aus der GB-A-2004437 bekannt, welches Verfahren hauptsächlich die folgenden Schritte aufweist. zuerst die Wahl von Mustern bekannter und unterschiedlicher Dichte, die in den Weg der Röntgenstrahlung gebracht werden, worauthin dann für die bekannten Werte der Versorgungsspannung der Röntgenröhre die unterschiedlichen Werte der Signale eines Detektors gewonnen werden, woraus sich eine Wertetabelle ergibt, aus der man die äquivalente Dicke eines zu untersuchenden Gegenstands herausziehen kann.
Die äquivalente Dicke eines Gegenstands wird in bezug auf ein Referenzmaterial definiert, wie z.B. Plexiglas oder ein Material, das die Absorption eines Organs mit gegebener Zusammensetzung simuliert. Unter diesen präzisen radiologischen Bedingungen, das heißt festgelegte Konfiguration und Belichtungsparameter, wird die äquivalente Dicke eines in das Strahlungsfeld gestellten Gegenstands durch die Dicke des Referenzmaterials dargestellt, das dieselbe Energiemenge am Detektor liefert, das heißt die gleiche optische Dichte im Falle eines Films.
Für den Mediziner ist es möglich, die Kenntnis der äquivalenten Dicke des Gegenstands zu verwenden, wie z.B. als medizinische Indikation oder zur Durchführung von Statistiken an diesen Patienten.
Die äquivalente Dicke des Gegenstands hängt auch von den Parametern des Röntgensystems ab
Diese Parameter werden im allgemeinen in zwei Kategorien unterteilt.
- die sogenannten radiologischen Parameter, wie z.B. die Spannung V der Röntgenröhre, der Strom 1 dieser Röhre, die Belichtungszeit 5 und das Produkt IxS, das die emittierte Energiemenge definiert,
- die sogenannten Konfigurationsparameter, die alle von den radiologischen Parametern unterschiedliche Parameter sind und die Qualität der auf den Detektor einfallenden Strahlung beeinflussen, und zwar mit Ausnahme des Gegenstands.
Diese Konfigurationsparameter sind z.B.:
a) die Wahl der Spur der Drehanode der Röntgenröhre,
b) die Wahl der Größe des Brennpunkts der Röntgenröhre,
c) die Wahl eines in den Weg des Röntgenstrahlenbündels zu bringenden Filters,
d) die Wahl der Vergrößerung,
e) die Wahl der Entfernung zwischen dem Brennpunkt und dem Bildempfänger,
f) die Wahl des Bildempfängers,
g) die Wahl der Zubehörart, die in dem Röntgenstrahlenbündel vorliegt, wie z.B. die Kompressionswicklung, das Antidiffusionsgitter, etc...
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Eichung eines Röntgensystems durchzuführen, das es gestattet, die Beziehungen zwischen den Röntgenparametern des Systems, dem zu röntgenden Gegenstand und einer charakteristischen Größe des Strahlungsspektrums, das den Gegenstand durchquert hat, zu bestimmen.
Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren durchzuführen, das es gestattet, die äquivalente Dicke eines Gegenstands zu messen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Eichen eines zur Untersuchung eines Gegenstands vorgesehenen Röntgensystems, mit einer Röntgenröhre, deren Versorgungsspannung V verschiedene Werte Vm annehmen kann, die kontinuierlich oder stufenweise variabel sind und die ein Röntgenstrahlenbündel in Form von Impulsen variabler Dauer aussendet, und mit einer einzigen Detektorzelle für die Röntgenstrahlen, welche den zu untersuchenden Gegenstand durchquert haben, und die eine den Röntgenstrahl charakterisierende physikalische Größe in ein Meßsignal M, wie z.B. ein elektrisches Signal, umwandelt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
(a) die Wahl einer physikalischen Größe A, welche den zu beobachtenden Gegenstand charakterisiert,
(b) die Wahl einer Klasse von Referenzgegenständen, welche n Gegenstände oder Muster aufweist, deren physikalische Größe A n bekannte Werte Ap annehmen kann,
(c) die Wahl von j Werten Vm der Versorgungsspannung der Röntgenröhre, für welche die Eichung durchgeführt wird,
(d) die Wahl des Wertes des Produktes IxS des Anodenstromes I der Röntgenröhre während der Dauer 5 der Authahme für jedes Muster, welches jedem Wert der Versorgungsspannung Vm zugeordnet ist,
(e) das Anordnen eines Musters auf dem Weg der Röntgenstrahlung, die Regelung der Spannung der Röhre auf einen Wert Vm und die integrierte Messung M der Strahlung nach dem Durchqueren des Musters, welche von der Meßzelle zwischen dem Beginn der Messung und demjenigen Zeitpunkt gemessen worden ist, zu dem das Produkt IxS gleich dem gewählten Wert während des Schrittes (d) ist,
(f) die Berechnung des durch das Verhältnis M/IxS gegebenen Wirkungsgrades D,
(g) die Wiederholung der Schritte (e) und (f) für das gleiche Muster, jedoch für die (j-1) anderen Werte der Versorgungsspannung Vm,
(h) die Wiederholung der Schritte (e), (f) und (g) für die (n- 1) anderen Gegenstände oder Muster,
(i) die Bestimmung des analytischen Modells Di = f (Vm,Ap), welches die (nxj) Werte des Wirkungsgrades Di mit denjenigen der physikalischen Größe Ap und der Spannung Vm verbindet, und
(j) die Bestimmung der inversen Funktion von f(Vm,Ap), bezeichnet mit g (Vm, D&sub1;) zur Bestimmung von A bei Kenntnis von Vm und Di.
Die Schritte (d) und (e) können durch die folgenden Schritte ersetzt werden:
(d') die Wahl der Belichtungsdauem 5 für jedes Muster, das jedem Wert der Spannung Vm zugeordnet ist,
(e') das Anordnen eines Musters auf dem Weg der Röntgenstrahlung, die Regelung der Spannung der Röhre auf einen Wert Vm, die Messung des Produktes lxs des Anodenstroms 1 der Röhre während der Belichtungszeit 5 und der integrierten Messung M der Strahlung, die das Muster durchquert hat, die durch die Detektorzelle während der Belichtungsdauer 5 erfaßt worden ist, die während des Schrittes (d') ausgewählt wurde
In dem Fall, bei dem das Röntgensystem mehrerer Parameter möglicher Konfiguration aufweist, umfaßt das Verfahren einen zusätzlichen Schritt, und zwar:
(k) die Wiederholung der Schritte (e) oder (e') bis (j) für jeden Wert der Konfigurationsparameter.
In dem Fall, bei dem die Konfigurationsparameter in Klassen gruppiert werden können, werden die unterschiedlichen Schritte (e) oder (e') bis (j) für eine Referenzkonfiguration jeder Klasse C durchgeführt, und man bestimmt für jedes Element der Klasse C einen Proportionalitätskoeffizienten, welcher der Referenzkonfiguration zugeordnet wird, indem man den Wirkungsgrad Di für eine Spannung Vm und für einen gegebenen Wert der physikalischen Größe Ap mißt und indem man als Proportionalitätskoeffizienten der Konfiguration das Verhältnis zwischen dieser Messung des Wirkungsgrades Di und demjenigen Wirkungsgrad festlegt, welcher unter analogen Bedingungen mit der Referenzkonfiguration gemessen wird. Um die Genauigkeit dieses Koeffizienten zu verfeinern, kann man den beibehaltenen Wert aus dem Mittelwert der Wirkungsgradverhältnisse bestimmen, wie sie soeben festgelegt und unter verschiedenen radiologischen Bedingungen gemessen wurden.
In zahlreichen Röntgensystemen ist die physikalische Größe Ap die Dicke des Musters entlang dem Weg der Röntgenstrahlung. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Eichen ermöglicht somit die Bestimmung der Dicke ET, eines Musters, wenn man Vm und Di kennt. Wenn man für einen an die Stelle des Musters gestellten Gegenstand die gleichen Werte Vm und Di erhält, leitet man somit hieraus ab, daß seine äquivalente Dichte in bezug auf das Muster Ep ist. Es ist möglich, diesen Wert zu verwerten, indem man ihn einem Benutzer mittels einer passenden Anzeigevorrichtung mitteilt oder indem man ihn für eine spätere Verwendung aufzeichnet. Das oben beschriebene Verfahren zur Eichung ermöglicht somit die Messung der äquivalenten Dicke eines Gegenstands mit Hilfe eines Röntgensystems.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung an Hand der beigefügten Zeichnung, wobei:
- Fig. 1 ein Funktionsschema eines Röntgensystems ist, das die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Eichung ermöglicht, und
- Fig. 2 ein Diagramm ist, das die durch Verwendung des erfindungsgemaßen Verfahrens zum Eichen gewonnenen Kurven zeigt.
Ein Röntgensystem, bei dem sich das erfindungsgemaße Verfahren zum Eichen verwenden laßt, weist mindestens eine Röntgenstrahlenquelle 11 und eine Röntgenstrahlen-Detektorzelle 12 auf, die in Richtung der Röntgenstrahlung, die in Fig. 1 durch ein Röntgenstrahlenbündel 14 dargestellt ist, hinter einem Gegenstand 13 angeordnet ist.
Die Quelle 11 ist einer Versorgungsvorrichtung 15 zugeordnet, die eine variable Versorgungshochspannung Vm während einer als Belichtungsdauer bezeichneten veränderlichen Zeitdauer 5 abgibt. Wänrend der Aulhahme wird die Röntgenröhre der Quelle 11 von einem Anodenstrom 1 durchflossen.
Die Detektorzelle 12 ermöglicht es, eine für das Röntgenstrahlenbündel 14 charakteristische physikalische Größe, wie z.B. das KERMA oder die Energiefluenz, in ein Meßsignal L, z.B. elektrischer Art, urnzuwandeln. Das von der Detektorzelle 12 abgegebene elektrische Signal L wird an eine Schaltung 16 angelegt, die eine Integration des elektrischen Signals während der Belichtungszeit S durchführt. Das sich aus der Integration ergebende Signal M ist ein Maß der Strahlung, die den Gegenstand 13 während der Belichtungszeit S durchquert hat.
Das soeben in kurzer Form beschriebene Röntgensystem ermöglicht keine Erzeugung eines Bildes des Gegenstands. Um ein derartiges Bild zu erzeugen, muß man einen Empfänger 17, wie z.B einen empfindlichen Film, hinzufügen, der zwischen den Gegenstand 13 und die Detektorzelle 12 oder hinter letztere gebracht werden kann; in einer dritten Variante des Röntgensystems kann die Detektorzelle 12 in den Empfänger 17 eingebaut sein.
Das Verfahren zum Eichen besteht zunächst darin, daß man eine Klasse von Referenzgegenständen oder Mustern auswählt und man Strahlungsmessungen, auch Funktionsmessungen genannt, für jedes Muster und für unterschiedliche Werte Vm der Versorgungsspannung der Röntgenstrahlenquelle 11 durchführt. In der Klasse der Referenzgegenstände kann die Variable z.B. die Dicke Ep des Musters sein, welches die Röntgenstrahlung senkrecht abfängt. Diese Dicke Ep ist die physikalische Größe A, welche den zu beobachtenden Gegenstand charakterisiert. Die Strahlungsmessung ist der Wirkungsgrad D, der als das Verhältnis zwischen dem von der Schaltung 16 gegebenen Wert M und dem Produkt IxS festgelegt ist. Indem man ein derartiges Verhältnis zum Festlegen des Wirkungsgrads D wählt, wird letzterer von der Belichtungszeit 5 und den unterschiedlichen Werten des Stroms der Röhre unabhängig.
Der Wirkungsgrad D wird mittels einer Vorrichtung 18 berechnet, welche das Signal M der Schaltung 16 und die Information des von der Versorgunsvorrichtung 15 stammenden Produktes IxS empfängt.
Selbstverständlich wird in dem Falle, bei dem der Strom I während der Belichtungszeit nicht konstant ist, das Produkt IxS durch das Integral des Anodenstroms über die Belichtungszeit ersetzt.
Auf die gleiche Weise ist es möglich, den Wirkungsgrad D über einen Bruchteil der Belichtungszeit zu messen, vorausgesetzt, daß das Signal M von einer Integration des Signals L über dieselbe Zeitdauer wie die Integration des Anodenstroms I herrührt.
Wenn die Gesamtheit der Muster bestimmt ist, besteht daher das Verfahren zum Eichen in der Messung des Wirkungsgrades für jedes Muster bei den angegebenen Versorgungsspannungen Vm. Genauer gesagt, führt man mit einem ersten Muster der Dicke E&sub1; eine Wirkungsgradmessung D1m für jeden Wert Vm der Versorgungsspannung durch, wobei die unterschiedlichen Werte Vm eine bestimmte Gesamtheit bilden. Diese Werte D1m, die von der Spannung Vm abhängen, können auf ein Diagramm übertragen werden, um die Punkte 21' von Fig. 2 zu erhalten.
Die Wirkungsgradmessungen Di werden für ein anderes Muster der Dicke E&sub2; durchgeführt, und man erhält die den Punkten 22' von Fig. 3 entsprechenden Werte D2m und so weiter, um die anderen Punktserien 23', 24' und 25' zu gewinnen, die jeweils den Wirkungsgraden D3m, D4m und D5m sowie den Dicken E&sub3;, E&sub4; und E&sub5; entsprechen.
Es muß gesagt werden, daß in Fig. 2 die Wirkungsgrade Dpm als logarithmische Ordinaten aufgetragen wurden, während die Versorgungsspannungen als Abszissen von 20 Kilovolt bis 44 Kilovolt aufgetragen wurden.
Diese Punktserien 21' bis 25' dienen zur Festlegung der Parameter eines analytischen Modells, welches das Verhalten des Wirkungsgrads Di in Abhängigkeit von den Parametern Vm und Ep für eine gegebene Konfiguration des Röntgensystems beschreibt. Dieses analytische Modell wird bezeichnet als.
Di= f(Vm,Ep) (1)
Die Parameter des analytischen Modells können mit Hilfe klassischer Mittel zur Abschätzung, wie z.B. dem Verfahren der Minimierung des quadratischen Fehlers, eingestellt werden.
Die Kurven 21 bis 25 zeigen den Wert des Wirkungsgrades Di, der durch das analytische Modell gegeben ist, welches durch den folgenden Ausdruck dargestellt wird:
Di = f(Vm, Ep) = exp [f&sub1;(Vm) + Ep x f&sub2;(Vm)] (2)
wobei fi (Vm) und f&sub2;(Vm) Polynome zweiten Grades sind, die sich ausdrücken lassen als:
f&sub1;(Vm) = Ao + A&sub1; Vm + A&sub2;V²m
f&sub2;(Vm,D) = Bo + B&sub1;Vm + B&sub2;V²m
Die inverse Funktion der mittels der Formel (2) ausgedrückten Funktion ermöglicht die Berechnung von Ep, wenn man Di und Vm kennt, wobei die folgende Formel (3) herangezogen wird:
Ep = g(Vm,D) = Ln(Di) - f&sub1;(Vm)/f&sub2;(Vm) (3)
wobei man weiß, daß f&sub2;(Vm) sich für die gängigen Werte von Vm nicht aufheben kann, weil der Wirkungsgrad D&sub1; immer von der Dicke Ep bei den betrachteten Spannungen Vm abhängt. Mit anderen Worten entspricht einem Wertepaar (Ep, Vm) eine Wirkungsgradmessung Di, wodurch eine Bestimmung von Ep in Abhängigkeit von Vm und Di möglich ist. Im Verlaufe einer Röntgenuntersuchung ermöglicht eine Wirkungsgradmessung Di, die mit einer gegebenen Versorgungsspannung Vm durchgeführt wird, die Bestimmung einer äquivalenten Dicke, die in den für Ep verwendeten Einheiten ausgedruckt wird.
Eine bevorzugte Anwendung ist der Fall mammographischer Untersuchungen, da die Zusammensetzung der Brustgewebe nur geringfügig schwankt.
Zusammengefaßt besteht das Verfahren zur Eichung des Röntgensystems in der Durchführung der folgenden Schritte:
(a) die Wahl einer physikalischen Größe A, die den zu beobachtenden Gegenstand charakterisiert, zB. die Dicke Ep, des Gegenstands,
(b) die Wahl von n Referenzgegenständen oder -mustern, deren Größe Ap (die Dicke Ep) sich von einem Muster zum nächsten unterscheidet,
(c) die Wahl von j Werten Vm der Versorgungsspannung (Schaltung 15) der Röntgenröhre, für die die Eichung durchgeführt wird,
(d) die Wahl des Wertes des Produkts IxS des von der Röntgenröhre während der Belichtungszeit S abgegebenen Stroms I für jedes Muster, das jedem Wert der Spannung Vm zugeordnet ist,
(e) das Anordnen eines Musters, die Regelung der Spannung auf einen Wert Vm und die Messung von M (Schaltung 16), wenn das Produkt IxS gleich dem während des Schritts (d) ausgewählten Wert ist,
(f) die Berechnung des Wirkungsgrads D = M/Ixs, in der Vorrichtung 18, was einen der Punkte einer der Kurven von Fig. 2 ergibt.
Die Berechnung des Wirkungsgrads D&sub1; wird für alle j Werte der Spannung Vm, ohne den Platz des Musters zu verändern, durchgeführt, d.h. durch
(g) Wiederholung der Schritte (e) und (f) für ein gleiches Muster, jedoch für die (j-1) anderen Werte der Versorgungsspannung Vm.
Man erhält somit eine Gesamtheit von Punkten, die z.B. durch die Punkte 21' der Fig. 2 dargestellt ist. Um das vollständige Netz von Punkten (22' bis 25') in Fig. 2 zu erhalten, bedarf es einer
(h) Wiederholung der Schritte (e), (f) und (g) für die (n-1) anderen Muster.
Praktisch werden die n Werte von Ap (Dicke Ep), die j Werte der Versorgungsspannung Vm und die (n x j) Werte von D&sub1; einem Mikroprozessor 19 zugeführt, der mittels eines geeigneten Programms ausführt:
(i) die Bestimmung des analytischen Modells Di = f(Vm,A), welches die Werte des Wirkungsgrads Di mit denjenigen der physikalischen Größe Ap (Dicke Ep) und der Spannung Vm gemaß einem klassischen Schätzverfahren verbindet.
Schließlich berechnet der Mikroprozessor 19 die inverse Funktion von f(Vm,Ap), die eine Bestimmung von Ap(Dicke Ep) in Abhängigkeit von Vm und Di ermöglicht. Diese Funktion wird mit g(Vm,Di) bezeichnet. Bei einer Variante des Verfahrens zum Eichen kann der Schritt (d) durch einen Schrit (d') ersetzt werden, der in der Auswahl einer Belichtungszeit S für jedes Muster besteht, das jedem Wert der Spannung Vm zugeordnet ist. In diesem Fall wird der Schritt
(e) zur Messung von M und dem Produkt IxS während der Belichtungszeit S abgewandelt, die während des Schrittes (d') ausgewählt wird.
In dem soeben beschriebenen Verfahren zum Eichen wurde angenommen, daß sich nur die Dicke des Musters und die radiologischen Parameter des Systems änderten und die anderen sogenannten Konfigurationsparameter, wie z.B. das Filter, identisch blieben. Man versteht daher, daß das Verfahren zum Eichen wiederholt werden muß, indem man einen einzigen der Konfigurationsparameter, z.B. das Filter, ändert. Man erhält somit schließlich ein weiteres analytisches Modell, das zu einer anderen Formulierung der Dicke Ep in Abhängigkeit von Di und Vm führt.
Da die Konfigurationsparameter, die ins Spiel kommen können, zahlreich sind, führt eine derartige Vorgehensweise zu zahlreichen Manipulationen. Die Anzahl dieser Eichmanipulationen kann verringert werden, wenn man bemerkt, daß zwischen einigen dieser Parameter ein gegenseitiges Abhängigkeitsverhältnis besteht. Diese Konfigurationen bilden die Klassen C, welche die folgende Eigenschaft haben: die Wirkungsgrade Di, die für jede der durch eine Klasse C festgelegten Konfigurationen gemessen werden, leiten sich voneinander über einen Proportionalitätskoeffizienten für analoge radiologische Bedingungen ab. Dieser Proportionalitätsfaktor bringt die Tatsache zum Ausdruck, daß die auf den Detektor eintreffenden energetischen Spektren in jeder der Klassen ähnlich sind oder einander sehr nahe stehen.
Um die Anzahl der Eichungen zu verringern, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, für jede Klasse C eine Referenzkonfiguration zu wählen und eine vollständige Eichung durchzuführen, wie oben beschrieben. Daraufhin muß man für jedes Element der Klasse C einen Proportionalitätskoeffizienten bestimmen, welcher der Referenzkonfiguration zugeordnet wird, indem man den Wirkungsgrad Di bei einer Spannung Vm und für einen gegebenen Wert der physikalischen Größe Ap mißt und indem man als Proportionalitätskoeffizient der Konfiguration das Verhältnis zwischen dieser Messung des Wirkungsgrades Di und dem Wirkungsgrad festlegt, der unter analogen Bedingungen mit der Referenzkonfiguration gemessen wurde. Um die Genauigkeit dieses Koeffizienten zu verfeinern, könnte man den beibehaltenen Wert aus dem Mittelwert der Wirkungsgradverhältnisse berechnen, wie sie soeben festgelegt und unter verschiedenen radiologischen Bedingungen gemessen wurden. Dieser Mittelwert kann mit Hilfe der mehrmals gemessenen Wirkungsgradverhältnisse für dasselbe Element der Klasse C unter den gleichen radiologischen Bedingungen berechnet werden. Er kann auch mit Hilfe der gemessenen Wirkungsgradverhältnisse durch einmalige oder mehrmalige Messung mit unterschiedlichen Mustern und für unterschiedliche Werte der Spannung Vm berechnet werden.
Wenn man darüberhinaus annimmt, daß die Funktion f(Vm,Ap) in zwei Funktionen separierbar ist, kann man die Anzahl der Eichmessungen verringern, indem man die Wirkungsgrade Di für unterschiedliche Werte Vm der Versorgungsspannung bei festgehaltenem Ep und daraufhin die Wirkungsgrade Di für unterschiedliche Werte E, der Dicke bei festgehaltenem Vm mißt. Im ersten Fall erhält man die Funktion:
GEp(Vm) = f(Vm,Ep) für festgehaltenes Ep,
und in dem zweiten Fall:
HVm(Ep) = f(Vm,Ep) für festgehaltenes Vm.
Somit erhält man in dem Falle, bei dem die Funktion f(Vm,Ep) in zwei Funktionen separierbar ist:
f(Vm,Ep) = GEp(Vm) x HVm (Ep).
Die Funktionen GEp(Vm) und HVm (Ep) können auf die folgende Weise analytisch festgelegt werden. Man bestimmt zunächst für jede der Funktionen den Grad des Polynoms, das sich zum Beschreiben der Kurve eignet, und man bestimmt daraufhin die Koeffizienten dieses Polynoms mit Hilfe eines Schätzverfahrens.
Um dieses Verfahren durchzuführen, bedarf es (n + j) Messungen, wohingegen man (n x j) Messungen nach dem Verfahren von Fig. 2 benötigt.
Die Erfindung wurde unter Verwendung der Muster mit bestimmter Dicke Ep beschrieben, doch versteht sich von selbst, daß die Muster beliebig sein können und insbesondere von der Form eines Parallelepipeds unterschiedliche Formen, wie z.B. zylindrische Formen, haben.
Sobald das Röntgensystem auf die oben beschriebene Art geeicht worden ist, ist es zum Messen der äquivalenten Dicke eines Gegenstands einsatzfähig. Diese Messung läuft nach den folgenden Schritten ab.
(1) das Anordnen des Gegenstands auf dem Weg der Stränlung,
(2) die Regelung der Spannung Vm der Röhre mit Hilfe der Versorgungsvorrichtung 15,
(3) die Messung des Wirkungsgrades Di mit Hilfe der Vorrichtung 18, welche die Informationen der Werte Vm, I und S der Vorrichtung 15 sowie die Information der Strahlungsmessung M der Schaltung 16 empfängt,
(4) die Berechnung der äquivalenten Dicke Ep gemäß der Formel Ep = g(Vm,Di) mit Hilfe des Mikroprozessors 19,
(5) die Anzeige des Rechenergebnisses auf einer Anzeigevorrichtung 20.
Die Anzeigevorrichtung 20 kann durch beliebige andere Einrichtungen zur Auswertung der Dicke Ep ersetzt werden, wie z.B. eine Informatikdatei, ein Drucker oder eine Recheneinrichtung.

Claims

1. Verfahren zum Eichen eines zur Untersuchung eines Gegenstandes (13) vorgesehenen Röntgensystems mit:

- einer Röntgenröhre (11), deren Versorgungsspannung V verschiedene Werte Vm annehmen kann, die kontinuierlich oder stufenweise variabel sind und die einen Röntgenstrahl (14) in Form von Impulsen variabler Dauer 5 aussendet und mit

- einer einzigen Detektorzelle (12) für die Röntgenstrahlen, welche den zu untersuchenden Gegenstand durchsetzt haben und die eine den Röntgenstrahl charakterisierende physikalische Größe in ein Meßsignal M, z.B. ein elektrisches Signal, umwandelt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

(a) die Wahl einer physikalischen Größe A, welche den zu beobachtenden Gegenstand charakterisiert,

(b) die Wahl einer Klasse von Referenzgegenständen, welche n Gegenstande oder Muster aufweist, deren physikalische Größe A n bekannte Werte Ap annehmen kann,

(c) die Wahl von j Werten Vm der Versorgungsspannung der Röntgenröhre (11), für welche die Eichung durchgeführt wird,

(d) die Wahl des Wertes des Produktes IxS des Anodenstrornes I der Röntgenröhre (11) während der Dauer 5 der Aufnahme für jedes Muster, welches jedem Wert der Versorgungsspannung Vm zugeordnet ist,

(e) das Anordnen eines Musters auf dem Weg der Röntgenstrahlung, die Regelung der Spannung der Röhre (11) auf einen Wert Vm und die integrierte Messung M der Strahlung (16) nach dem Durchsetzen des Musters, welche von der Meßzelle (12) zwischen dem Beginn der Messung und demjenigen Zeitpunkt gemessen worden ist, zu dem das

Produkt IxS gleich dem gewählten Wert während des Schrittes (d) ist,

(f) die Berechnung (18) des durch das Verhältnis M/IxS erhaltenen Wirkungsgrades D,

(g) die Wiederholung der Schritte (e) und (f) für das gleiche Muster, jedoch für (j-1) andere Werte der Versorgungsspannung Vm,

(h) die Wiederholung der Schritte (e), (f) und (g) für die (n-1) anderen Gegenstande oder Muster,

(i) die Bestimmung des analytischen Modells Di=f(Vm,Ap), welches die (nxj) Werte des Wirkungsgrades Di mit denjenigen der physikalischen Größe und der Spannung Vm verbindet und

(j) die Bestimmung der inversen Funktion von f(Vm,Ap), benannt g(Vm,Di) zur Bestimmung von A bei Kenntnis von Vm und Di.

2. Verfahren zum Eichen eines zur Untersuchung eines Gegenstandes (13) vorgesehenen Röntgensystems mit:

- einer Röntgenröhre (11), deren Versorgungsspannung V verschiedene Werte Vm annehmen kann, die kontinuierlich oder stufenweise variabel sind und die einen Röntgenstrahl (14) in Form von Impulsen variabler Dauer S aussendet und mit

- einer einzigen Detektorzelle (12) für die Röntgenstrahlen, welche den zu untersuchenden Gegenstand durchsetzt haben und die eine physikalische Größe, welche den Röntgenstrahl charakterisiert, in ein Meßsignal M, wie z.B. ein elektrisches Signal umwandelt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

(b) die Wahl einer Klasse von Referenzgegenständen, welche n Gegenstände oder Muster enthält, deren physikalische Größe A n bekannte Werte Ap annehmen kann,

(c) die Wahl von j Werten Vm für die Versorgungsspannung der Röntgenröhre (11), für welche die Eichung durchgeführt wird,

(d') die Wahl der Belichtungszeit S für jedes Muster, das jedem Wert der Spannung Vm zugeordnet ist,

(e') das Anordnen eines Musters im Weg der Röntgenstrahlung, die Regelung der Spannung der Röhre auf einen Wert Vm, die Messung des Produktes IxS des Anodenstromes der Röntgenröhre (11) während der Dauer S der Belichtung und die integrierte Messung M der Strahlung, die das Muster durchsetzt hat und die von der Meßzelle während der Belichtungszeit S gemessen worden ist, welche während des Schrittes (d') ausgewählt wurde.

(f) die Berechnung (18) des durch das Verhältnis M/IxS gegebenen Wirkungsgrades D,

(g) die Wiederholung der Schritte (e) und (f) für das gleiche Muster, jedoch für die (j-1) anderen Werte der versorgungsspannung Vm,

(h) die Wiederholung der Schritte (e), (f) und (g) für die (n-1) anderen Gegenstände oder Muster,

(i) die Bestimmung des analytischen Modells Di=f(Vm,Ap), welches die (nxj) Werte des Wirkungsgrades Di mit denjenigen der physikalischen Größe Ap und der Spannung Vm verbindet und

(j) die Bestimmung der inversen Funktion von f(Vm,Ap) auch g(Vm,Di) genannt, um so A bei Kenntnis von Vm und Di zu bestimmen.

3. Verfahren zum Eichen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion f (Vm,A) als in Funktionen GAp(Vm) und Hvm(Ap) zerlegbar angesehen wird und daß die folgenden Schritte ausgeführt werden:

(m) die Bestimmung eines ersten analytischen Modells GAp(Vm), welche die Werte des Wirkungsgrades Di mit denjenigen der Versorgungsspannung Vm für einen feststehenden Wert Ap verbindet,

(n) die Bestimmung eines zweiten analytischen Modells HVm(Ap), welches die Werte für den Wirkungsgrad Di mit denjenigen der physikalischen Größe Ap für einen feststehenden Wert Vm verbindet und

(o) die Bestimmung eines analytischen Modells Di=f(Vm,Ap) resultierend aus der Multiplikation der Funktionen GA (Vm) und HVm (Ap),

wodurch die Anzahl der Eichmessungen verringert wird.

4. Verfahren zum Eichen nach Anspruch 1, 2 oder 3, in dem Fall, in dem das Röntgensystem mehrere Konfigurationsparameter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem einen Schritt aufweist, der besteht aus: (k) der Wiederholung der Schritte (e) und (i) für jeden Werte der Konfigurationsparameter.

5. Verfahren zum Eichen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameter in Klassen zusammengefaßt sind und daß die verschiedenen Schritte (e) bis (j) durchgeführt werden für eine Referenzkonfiguration für eine jede Klasse C und daß für jedes Teil der Klasse C ein Proportionalitätskoeffizient bestimmt wird, der der Referenzkonfiguration zugeordnet wird, indem der Wirkungsgrad Di für eine Spannung Vm und für einen gegebenen Wert der physikalischen Größe Ap gemessen wird und indem als Proportionalitätskoeffizient für die Konfiguration das Verhältnis zwischen dieser Messung des Wirkungsgrades Di und demjenigen Wirkungsgrad festgelegt wird, welcher unter analogen Bedingungen zu der Referenzkonfiguration gemessen wird.

6. Verfahren zum Eichen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert der Verhältnisse der bei mehreren Wiederholungen für das gleiche Element der Klasse C, bei den gleichen radiologischen Bedingungen, gemessenen Wirkungsgrade berechnet wird, zum Erhalt des Proportionalitätskoeffizienten.

7. Verfahren zum Eichen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert der Verhältnisse der gemessenen Wirkungsgrade berechnet wird, bei einer oder mehreren Wiederholungen, für das gleiche Teil der Klasse C mit verschiedenen Mustern und für verschiedene Spannungswerte Vm, zum Erhalt des Proportionalitätskoeffizienten.

8. Verfahren zum Eichen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die physikalische Größe Ap die Dicke des Musters Ep in Richtung der Röntgenstrahlung ist.

9. Verfahren zum Eichen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das analytische Modell die folgende Form aufweist:

f (Vm, Ep) = exp [f&sub1; (Vm) + Ep x f&sub2; (Vm)]

wobei f&sub1; (Vm) und f&sub2; (Vm) Polynome der zweiten Art sind, die sich wie folgt ausdrücken lassen:

f&sub1; (Vm) = Ao + A&sub1; Vm + mA&sub2; V²

f&sub2; (Vm) = Bo + B&sub1; Vm + mB&sub2; V²

10. Verfahren zum Eichen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die inverse Funktion g (Vm,Di), welche die Messung Di und die Versorgungsspannung Vm mit der Dicke verbindet durch den folgenden Ausdruck darstellbar ist:

g = (Vm,Di) = Ep Ln (Di) - (Vm)/f&sub2; (Vm)

11. Verfahren zur Messung der äquivalenten Dicke eines Gegenstandes mit Hilfe eines nach dem Verfahren 1 bis 10 geeichten Röntgensystems, bei dem die physikalische Größe als äquivalente Dicke Ep definiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung der äquivalenten Dicke Ep mit Hilfe der Formel = g(Vm,Di) erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem den Schritt der Anzeige (20) der berechneten äquivalenten Dicke Ep aufweist.