DE69033232T2

DE69033232T2 - Vorrichtung zur Messung des Kalziumgehaltes von Knochen

Info

Publication number: DE69033232T2
Application number: DE69033232T
Authority: DE
Inventors: Koichi Kawamura; Shigeo Kimura; Shizuo Ninomiya; Toshiaki Tamegai; Kazuyuki Tamura
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-12-14
Filing date: 1990-12-11
Publication date: 1999-12-30
Anticipated expiration: 2010-12-12
Also published as: EP0432730A3; EP0432730A2; EP0432730B1; US5204888A; DE69033232D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung des Knochenmineralgehaltes eines mit Röntgenstrahlen zu untersuchenden Objektes.

Beschreibung des verwandten Standes der Technik

Im medizinischen Bereich ist der Knochenmineralgehalt in einem lebenden Körper eine nützliche Information für die Diagnose einer Krankheit, welche sich auf einen Knochen bezieht. Der Knochenmineralgehalt wird z. B. benutzt für die Diagnose von Knochenaufbaustörungen, Knochenmangel und einer Krankheit in einem Knochen.
Eine allgemeine Vorrichtung zur Messung des Knochenmineralgehaltes mißt einen Knochenmineralgehalt unter Verwendung von Strahlung. Das heißt, durch Leuchten der Strahlung von außen auf einen lebenden Körper, welcher ein zu untersuchendes Objekt ist, und Nachweis der Strahlung, die durch den lebenden Körper hindurchgelangt ist, wird der Knochenmineralgehalt in dem lebenden Körper anhand der Strahlungsmenge, die durch Kalzium usw., welche die Hauptkomponenten eines Knochens sind, absorbiert wird, gemessen.
Eine herkömmliche Vorrichtung zur Messung des Knochen mineralgehaltes ist mit einer Strahlungsquelle versehen, welche z. B. γ-Strahlen erzeugt, und der Knochenmineralgehalt wird durch die von der Strahlungsquelle erzeugten γ-Strahlen gemessen.
Die herkömmliche Vorrichtung zur Messung des Knochenmineralgehaltes ist jedoch insofern nachteilig, als die Instandhaltung und Handhabung der Strahlungsquelle schwierig ist und insofern als die Strahlungsmenge im Lauf der Zeit absinkt.
Als Gegenmaßnahme wurde eine Vorrichtung zur Messung des Knochenmineralgehaltes vorgeschlagen, welche Röntgenstrahlen benutzt (siehe japanische Offenlegungsschrift Nr. 49 547/1989).
Diese Vorrichtung zur Messung des Knochenmineralgehaltes enthält eine Röntgenstrahlen-Erzeugungseinrichtung zur Erzeugung von Röntgenstrahlen mit einem kontinuierlichen Spektrum (weißes Spektrum), einen Monochromator zur Umwandlung der Röntgenstrahlen, die durch die Röntgenstrahlen- Erzeugungseinrichtung erzeugt wurden in Röntgenstrahlen mit einem monochromatischen Spektrum und eine Röntgenstrahlen- Nachweiseinrichtung zum Nachweis der Röntgenstrahlen, welche durch den lebenden Körper hindurchgetreten sind, und erhält den Knochenmineralgehalt des lebenden Körpers aus den nachgewiesenen Röntgenstrahlennachweisdaten.
Als Monochromator wird ein Beugungsgitter benutzt.
Entsprechend dieser Vorrichtung zur Messung des Knochenmineralgehaltes, welche Röntgenstrahlen benutzt, ist es möglich, die Probleme, welche durch eine Röntgen-Strahlungsquelle verursacht werden, auszuschalten und den Knochenmineralgehalt über einen langen Zeitraum stabil zu messen.
In dieser herkömmlichen Vorrichtung zur Messung des Knochenmineralgehaltes, welche Röntgenstrahlen benutzt, wird ein Knochenmineralgehalt durch Verwendung von Röntgenstrahlen mit einer Vielzahl von verschiedenen Energiewerten gemessen. Es ist daher möglich, das weiche Gewebe von den Knochen in dem lebenden Körper in den Röntgenstrahlen-Nachweisdaten zu unterscheiden und dadurch die Messung eines Knochenmineralgehaltes zu realisieren, ohne die Notwendigkeit eines Wasserbeutels, welcher herkömmlicherweise zur Einhüllung des Bereiches, der gemessen wird, notwendig ist.
Die herkömmliche Vorrichtung zur Messung des Knochenmineralgehaltes unter Benutzung von Röntgenstrahlen, bei welcher es notwendig ist, die Röntgenstrahlen mit einem kontinuierlichen Spektrum in Röntgenstrahlen mit einem monochromatischen Spektrum umzuwandeln, bevor der lebende Körper mit den Röntgenstrahlen beleuchtet wird, ist jedoch insofern nachteilig, als der Monochromator einen komplizierten Aufbau hat, da die Umwandlung in ein monochromatisches Spektrum schwierig ist.
Außerdem ist es bei der oben beschriebenen herkömmlichen Vorrichtung zur Messung des Knochenmineralgehaltes unter Verwendung von Röntgenstrahlen schwierig, die Intensität der Röntgenstrahlen entsprechend des Bereiches des lebenden Körpers, der gemessen werden soll, einzustellen.
Ein Meßgerät zur Bestimmung des Vorhandenseins und des Gewichts eines bestimmten Elementes in einem Gemisch durch Messung der Strahlung, welche durch das Material von einer Bremsstrahlungs-Quelle in zwei Energiebändern transmittiert wird, ist in US-A-3,435,220 offenbart. Dort wird ein Energieband auf beiden Seiten der K-Kanten-Energie des zu iden tifizierenden Elementes durch einen Satz von drei Filtern gebildet, wobei die niederenergetische Kante des Bandes hoher Energie im wesentlichen mit der hochenergetischen Kante des Bandes niedriger Energie zusammenfällt. Ein Paar von Detektoren liefert Signale proportional zu der Strahlungsmenge, welche in den jeweiligen Energiebändern transmittiert wird.
Ein Nachteil der in US-A-3,435,220 offenbarten Vorrichtung ist, daß im wesentlichen nur ein Element durch einen Aufbau mit drei Röntgenstrahlenfiltern nachgewiesen werden kann.
Der Artikel "Röntgenstrahlen-Spektralphotometrie zur Knochenmineral-Bestimmung" von Gustafsson et al. (Medical and Biological Engineering, Vol. 12, Nr. 1, Januar 1974, Seiten 113 bis 119) offenbart ein Prinzip von Abschwächungsmessungen bei zwei verschiedenen Photonenenergien. Das darin beschriebene Röntgenstrahlen-Spektralphotometer benutzt zwei Hochspannungen verschiedener Größe, um zwei Röntgenstrahlen-Energiebänder zu erzeugen.
Der Hauptnachteil dieses Röntgenstrahlen-Spektralphotometers ist, daß das Röntgenstrahlen-Spektrum, welches durch die Röntgenstrahlen-Quellen emittiert wird, empfindlich von der benutzten Hochspannung abhängt und daß die Erzeugung gut definierter Hochspannungen schwierig und daher teuer ist.
Daher ist eine Vorrichtung zur Messung des Knochenmineralgehaltes gefordert, welche in der Lage ist, einen Knochenmineralgehalt zu messen, ohne die Notwendigkeit eines komplizierten Betriebs einer Röntgenstrahlen-Quelle bei ver schiedenen Hochspannungen und ohne die Notwendigkeit einer komplizierten Behandlung der Röntgenstrahlen, die von der Röntgenstrahlen-Quelle erzeugt wurden. Die Vorrichtung zur Messung des Knochenmineralgehaltes sollte außerdem in einfacher Weise die Einstellung der optimalen Röntgenstrahlen- Intensität entsprechend dem Bereich des lebenden Körpers, der untersucht wird, erlaubt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist dementsprechend eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Probleme im Stand der Technik auszuschalten und eine Vorrichtung zur Messung des Knochenmineralgehaltes bereitzustellen, welche in der Lage ist, einen Knochenmineralgehalt zu messen, ohne die Röntgenstrahlen mit einem kontinuierlichen Spektrum in Röntgenstrahlen mit einem monochromatischen Spektrum umzuwandeln, und welche in der Lage ist, entsprechend dem zu messenden Bereich einen Knochenmineralgehalt bei der optimalen Röntgenstrahlen-Intensität zu messen.
Um dieses Ziel zu erreichen, wurde eine Vorrichtung zur Messung des Knochenmineralgehaltes nach Anspruch 1 entwickelt. Diese Vorrichtung umfaßt
a) eine Röntgenstrahlen-Erzeugungseinrichtung zur Erzeugung von Röntgenstrahlen, welche ein kontinuierliches Spektrum haben;
b) eine Röntgenstrahlen-Nachweiseinrichtung zum Nachweis der Röntgenstrahlen, welche durch das zu untersuchende Objekt hindurchgetreten sind;
c) eine Filtereinrichtung, die mindestens zwei Paare von Röntgenstrahlenfiltern und eine Filterwechseleinrichtung zum Wechseln der Röntgenstrahlenfilter aufweist, wobei die mindestens zwei Paare von Röntgenstrahlenfiltern miteinander vertauscht werden und in einem Strahlengang der Röntgenstrahlen zwischen der Röntgenstrahlen-Erzeugungseinrichtung und der Röntgenstrahlen-Nachweiseinrichtung eingebracht werden;
d) eine Datenanalyseeinheit zur Eingabe von Röntgenstrahlen-Nachweisdaten von der Röntgenstrahlen-Nachweiseinrichtung und zur Analyse dieser Daten;
e) eine Anzeigeeinheit zur Anzeige des Analyseergebnisses der Datenanalyseeinheit, wobei
f) die Filtereinrichtung umfaßt:
einen ersten und einen zweiten Filter, welche zusammen ein erstes Filterpaar für niedrige Energie bilden; und einen dritten und vierten Filter, welche zusammen ein erstes Filterpaar für hohe Energie bilden; wobei
- der erste Filter von einer ersten Substanz gebildet wird, die eine K-Absorptionskante mit einem ersten Energiewert hat;
- der zweite Filter von einer zweiten Substanz gebildet wird, die eine K-Absorptionskante mit einem zweiten Energiewert hat, und der zweite Energiewert um einen Betrag höher ist als der erste Energiewert, welcher einem monochromatischen Spektrum entspricht;
- der dritte Filter von einer dritten Substanz gebildet wird, die eine K-Absorptionskante mit einem dritten Energiewert hat, welcher von dem zweiten Energiewert in Richtung eines höheren Energiewertes entfernt ist; und
- der vierte Filter von einer vierten Substanz gebildet wird, die eine K-Absorptionskante mit einem vierten Energiewert hat, welcher um einen Betrag höher ist als der dritte Energiewert, welcher einem monochromatischen Spektrum entspricht; und
g) die Datenanalyseeinheit umfaßt:
einen ersten Differential-Rechner, der eine Differenz bestimmt zwischen den durch den ersten und den zweiten Filter ermittelten Daten, um dadurch differentielle Daten für ein erstes monochromatisches Spektrum zu erzeugen; einen zweiten Differential-Rechner, der eine Differenz bestimmt zwischen den durch den dritten und den vierten Filter ermittelten Daten, um dadurch differentielle Daten für ein zweites monochromatisches Spektrum zu erzeugen; und Mittel zur Berechnung eines Knochenmineralgehaltes, basierend auf den ersten und zweiten monochromatischen differentiellen Daten.
Die oben genannten Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen davon in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen klar werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Messung des Knochenmineralgehaltes nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer Datenanalyseeinheit;
Fig. 3 ist eine erläuternde Ansicht einer Veränderung im Röntgenstrahlenspektrum verursacht durch ein Paar von Röntgenstrahlenfiltern;
Fig. 4a zeigen schematisch ein erstes Beispiel eines und 4b Röntgenstrahlenfilters;
Fig. 5 ist eine Liste der Substanzen, aus denen das erste Beispiel eines Röntgenstrahlenfilters zusammengesetzt ist;
Fig. 6 ist ein Zeitdiagramm, welches die Beziehung zwischen der Drehung der Röntgenstrahlenfilter und dem Gate-Signal in dem ersten Beispiel eines Röntgenstrahlenfilters zeigt;
Fig. 7 zeigt schematisch ein zweites Beispiel eines Röntgenstrahlenfilters;
Fig. 8 ist ein Zeitdiagramm, welches die Beziehung zwischen der Drehung des Röntgenstrahlenfilters und dem Gate-Signal in dem zweiten Beispiel eines Röntgenstrahlenfilters zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen erklärt.

Erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Messung des Knochenmineralgehaltes

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Messung des Knochenmineralgehaltes nach der vorliegenden Erfindung und Fig. 2 zeigt die innere Struktur einer Datenanalyseeinheit 52.
Die gesamte Struktur der Vorrichtung wird zuerst mit Bezug zu Fig. 1 erklärt.
Eine Röntgenstrahlen-Erzeugungseinrichtung 10, welche im oberen linken Teil in Fig. 1 gezeigt ist, ist zusammengesetzt aus einer Röntgenstrahlen-Erzeugungseinheit 12 zum Erzeugen von Röntgenstrahlen mit einem kontinuierlichen Spektrum und zwei Kollimatoren 14-1, 14-2 zum Konvergieren von Röntgenstrahlen, welche durch die Röntgenstrahlen- Erzeugungseinheit 12 erzeugt wurden.
Eine Filtereinrichtung 20 ist vorgesehen zwischen der Röntgenstrahlen-Erzeugungseinheit 12 und einem lebenden Körper Q, welcher in dieser Ausführungsform einer Knochenmineralgehaltmessung unterworfen wird. Die Filtereinrichtung 20 kann zwischen dem lebenden Körper Q und einer Nachweiseinrichtung 30 zum Nachweis von Röntgenstrahlen angeordnet sein.
Die Filtereinrichtung 20 ist mit einer Vielzahl von Röntgenstrahlenfiltern zur Veränderung des Spektrums der Röntgenstrahlen versehen. Aus der Kombination der Vielzahl von Röntgenstrahlenfiltern setzt sich in diesem Ausführungsbeispiel eine kreisförmige Filterscheibe 22 zusammen.
Die Filtereinrichtung 20 ist auch mit einer Schalteinrichtung 24 zum Schalten der Vielzahl von Röntgenstrahlenfiltern und Einführen des gewählten Röntgenstrahlenfilters in einen Röntgenstrahlen-Strahlengang versehen. Die Schaltereinrichtung 24 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Motor oder ähnlichem zusammengesetzt. Die Filtereinrichtung 20 (insbesondere Röntgenstrahlen-Filter) wird im Detail später beschrieben.
Entsprechend der oben beschriebenen Struktur, werden Röntgenstrahlen 101, welche durch die Röntgenstrahlen-Erzeugungseinheit 12 erzeugt wurden, durch den Kollimator 14-1 konvergiert, werden einer bestimmten Umwandlung des Spektrums unterworfen durch einen aus der Vielzahl der Röntgenstrahlen-Filter, aus welchen die Filterscheibe 22 zusammengesetzt ist, werden weiter konvergiert durch den Kollimator 14-2 und auf den lebenden Körper Q geleuchtet. Die Röntgenstrahlen treten durch den lebenden Körper Q hindurch, während sie in den Knochen oder ähnlichem entsprechend der darin enthaltenen Kalziummenge absorbiert werden und werden danach durch die Röntgenstrahlen-Nachweiseinrichtung 30 nachgewiesen.
Die Nachweiseinrichtung 30 ist aus einer Vielzahl von Detektoren 32 zusammengesetzt und die gleiche Anzahl von Vorverstärkern 34 ist jeweils für die Detektoren 32 vorgesehen.
Als Detektor 32 wird z. B. ein Halbleiterdetektor benutzt. In diesem Ausführungsbeispiel sind 80 Kanäle von Röntgenstrahlendetektoren eindimensional oder zweidimensional angeordnet.
Die Röntgenstrahlen 103, welche die Nachweiseinrichtung 30 erreichen, werden durch die Detektoren 32 nachgewiesen und einer bestimmten Verstärkung durch die Vorverstärker 34 unterworfen.
Die Ausgangssignale der Nachweiseinrichtung 30 werden in eine Zählereinheit 40 eingegeben.
Die Zählereinheit 40 ist zusammengesetzt aus einer Vielzahl von Vergleichern 42 zum Vergleichen der Nachweissignale mit einem bestimmten Referenzsignal (nicht gezeigt), einer Vielzahl von Gate-Schaltkreisen 44 zum Empfangen der Ausgangssignale der Vergleicher 42 und einer Vielzahl von Zählern 46 zum Zählen der Ausgangssignale des entsprechenden Gate-Schaltkreises 44.
Ein bestimmtes Gate-Signal 201 zum AN-AUS-Schalten der Gates wird dem Gate-Schaltkreis 44 von einer Steuereinheit 58, welche später beschrieben wird, geliefert.
Entsprechend dieser Struktur werden die Ausgangssignale von der Röntgenstrahlen-Nachweiseinrichtung 30 zunächst mit einem bestimmten Referenzsignal durch den Vergleicher 42 verglichen, so daß lediglich Signale über einem bestimmten Level ausgewählt werden, um dort hindurchzugelangen, gelangen durch den Gate-Schaltkreis 44 und werden dann durch den Zähler 46 gezählt.
Ein Datenspeicher 50 speichert die Zähldaten von der Zählereinheit 40 für jeden Röntgenstrahlendetektor 32.
Die Röntgenstrahlen-Nachweisdaten, welche in dem Datenspeicher 50 gespeichert sind, werden entsprechend einem Kommando von der Steuereinheit 58 ausgelesen und zu einer Datenanalyseeinheit 52 transferiert.
Die Datenanalyseeinheit 52 berechnet anhand der Röntgenstrahlen-Nachweisdaten, welche ihr geliefert wurden, die Knochenmineraldichte (HMC) und die mittlere Knochenmineraldichte (HMD) des lebenden Körpers Q.
Die Ergebnisse der Berechnung werden an einen Bildgeberkreis 54 geliefert, um ein Bild aufzubauen. Dieses Bild wird durch eine Anzeigeeinheit 56 angezeigt.
Die Datenanalyseeinheit 52 extrahiert auch die Daten des weichen Gewebe- und des Knochenbereichs in dem lebenden Körper Q und die Daten, welche dem weichen Gewebe- und dem Knochenbereich entsprechen werden auch zu dem Bildgeberkreis 54 transferiert. Der Bildgeberkreis 54 baut ein zweidimensionales Bild der weichen Gewebe- und der Knochenregion auf, durch welche die Röntgenstrahlen hindurchgetreten sind.
Die Filtereinrichtung 20 ist auch mit einem Rotationsdetektor 26 zum Nachweis des Rotationswinkels der Filterscheibe 22 versehen. Das Nachweissignal von dem Rotationsdetektor 26 wird an einen Synchronisier-Schaltkreis 61 geliefert und ein Synchronisiersignal wird von dem Synchronisierschaltkreis 61 an die Steuereinheit 58 geliefert.
Die Steuereinheit 58 öffnet oder schließt die Gate-Schaltkreise 44 aufgrund des gelieferten Synchronisiersignales. Der Öffnungs-/Schließvorgang wird später zusammen mit dem Betrieb der Filterscheibe 22 erklärt.
Die Steuereinheit 58 steuert die Bewegung der Röntgenstrahlennachweiseinrichtung 30 in X- oder Y-Richtung durch einen XY-Controller 62.
Die Steuereinheit 58 steuert aufgrund des Synchronisierungssignales auch den Wechsel-(Dreh)vorgang der Filterwechseleinrichtung 24 durch einen Filter-Controller 64.
Die Steuereinheit 58 steuert auch die Erzeugung der Röntgenstrahlen der Röntgenstrahlen-Erzeugungseinheit 12. Praktischer ausgedrückt, die Steuereinheit 58 steuert die Spannung einer Hochspannungsquelle 68 durch einen Röntgenstrahlen-Controller 66.
Die Steuereinheit 58 steuert weiterhin die Bewegung der Röntgenstrahlen-Erzeugungseinheit 12 in X- oder Y-Richtung durch einen Bewegungscontroller 70.
Ein Steuerfeld 60 ist mit der Steuereinheit 58 verbunden und die Bedienperson bedient die Steuereinheit 58 durch die Steuerfläche 60.
Es werden nun die in der vorliegenden Erfindung benutzten Röntgenstrahlenfilter erklärt.
In der vorliegenden Erfindung wird ein Knochenmineralgehalt mit einer Methode gemessen, die "Balanced Filter-Methode" genannt wird.
Fig. 3 zeigt das Prinzip einer Methode, aus einem kontinuierlichen Spektrum ein monochromatisches Spektrum zu erhalten unter Verwendung eines Paares von Röntgenstrahlenfiltern, welche in einer Vorrichtung zur Messung des Knochenmineralgehaltes nach der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind.
In Fig. 3 sind kontinuierliche Spektren 301, 302 der Röntgenstrahlen, welche durch die Röntgenstrahlen-Erzeugungseinheit 12 erzeugt wurden, in derselben Form von (A1) bzw. (B1) gezeigt. Die Abszisse E stellt die Energie der Röntgenstrahlen dar und die Ordinate I stellt die Intensität der Röntgenstrahlen dar.
In (A2) bzw. (B2) ist jeweils die Röntgenstrahlen-Absorptionscharakteristik des Paares von Röntgenstrahlenfiltern gezeigt. Die Abszisse E stellt die Energie der Röntgenstrahlen dar und die Ordinate u stellt den Röntgenstrahlen-Absorptionskoeffizient dar.
Die Paare von Röntgenstrahlen-Filtern, die in der Vorrichtung vorgesehen sind, sind jeweils aus Substanzen mit K- Absorptionskanten bei unterschiedlichen Energiewerten zusammengesetzt. Die K-Absorptionskante wird durch die photoelektrische Absorption von Röntgenstrahlen erzeugt. Dieses Phänomen entsteht, wenn Röntgenstrahlen plötzlich in die K-Schalen-Bahn absorbiert werden aufgrund der Gleichheit der Energie, der Röntgenstrahlen und der Ionisierungsenergie der Elektronen in der K-Schalen-Bahn.
Die Röntgenstrahlen-Absorptionscharakteristiken, welche die oben beschriebenen K-Absorptionskanten enthalten, sind in (A2) und (B2) durch die Graphen 303 und 304 bezeichnet. Die Röntgenstrahlen-Absorptionscharakteristik 303 ist die Röntgenstrahlen-Absorptionscharakteristik von einem Filter des Paares von Röntgenstrahlen-Filtern und die Röntgenstrahlen- Absorptionscharakteristik 304 ist diejenige des anderen Röntgenstrahlen-Filters.
Wie in Fig. 3 gezeigt, hat die Röntgenstrahlen-Absorptionscharakteristik 303 eine K-Absorptionskante Ka und die Absorptionscharakteristik 304 hat eine K-Absorptionskante Kb. Ka und Kb liegen bei Energien, welche unterschiedlich aber nahe beieinander sind.
Die Röntgenstrahlen mit dem Spektrum 301, welches in (A1) gezeigt ist, werden in dem einen Röntgenstrahlen-Filter mit der Röntgenstrahlen-Absorptionscharakteristik 303, welche in (A2) gezeigt ist, absorbiert und das Spektrum 301 wird in ein Spektrum 305, welches in (A3) gezeigt ist, umgewandelt.
Andererseits werden die Röntgenstrahlen mit dem Spektrum 302, welches in (B1) gezeigt ist, in dem anderen Röntgenstrahlen-Filter mit der Röntgenstrahlen-Absorptionscharakteristik 304, welche in (B2) gezeigt ist, absorbiert und das Spektrum 302 wird in ein Spektrum 306, welches in (B3) gezeigt ist, umgewandelt.
Die Differenz zwischen dem Spektrum 305, welches in (A3) gezeigt ist und dem Spektrum 306, welches in (H3) gezeigt ist, wird durch den Bereich F in Form eines Spektrums in (C1) dargestellt.
In der eigentlichen Messung der Knochenmineraldichte, werden die Spektren 305 und 306 als Zählwerte (die schraffierten Teile in (A3) und (B3)) durch die Zählereinheit 40 erhalten und die Differenz F wird aus der Differenz zwischen den beiden Zählwerten erhalten.
Auf diese Weise ist es durch Leuchten von Röntgenstrahlen mit einem kontinuierlichen Spektrum auf den lebenden Körper, um Röntgenstrahlen-Nachweisdaten zu erhalten und um die Differenz zwischen den Spektren durch die oben beschriebene Methode zu erhalten, möglich, die Röntgenstrahlen-Nachweisdaten zu erhalten, die denjenigen ähneln, welche durch Bestrahlung mit Röntgenstrahlen mit einem monochromatischen Spektrum erhalten wurden, wodurch die Analyse des Knochenmineralgehaltes ermöglicht wird.

(A) Erstes Beispiel eines Röntgenstrahlen-Filters

Ein erstes Beispiel eines Röntgenstrahlen-Filters, welcher bei einer Vorrichtung zur Messung des Knochenmineralgehaltes entsprechend der vorliegenden Erfindung angewandt wird, wird nun erklärt.
Die Fig. 4a und 4b zeigen ein erstes Beispiel eines Röntgenstrahlen-Filters, wobei Fig. 4a eine schematische Schnittansicht entlang der Linie IV-IV' der in Fig. 4b gezeigten Filterscheibe 22 ist, und Fig. 4b eine schematische Draufsicht der Filterscheibe 22 ist. Eine Vielzahl von Röntgenstrahlen-Filtern sind in einem Körper vereinigt und bilden die kreisförmige Filterscheibe 22, wie mit Bezug auf Fig. 1 erklärt wurde.
In Fig. 4b ist die Filterscheibe 22 aus vier sektorförmigen Röntgenstrahlen-Filtern zusammengesetzt, nämlich einem Paar von Röntgenstrahlen-Filtern FLα, FLβ für eine niedrige Energie und einem Paar von Röntgenstrahlen-Filtern FHα, FHβ für eine hohe Energie.
Die Paare von Röntgenstrahlenfiltern für eine hohe Energie und für niedrige Energie sind vorgesehen, um Röntgenstrahlen in zwei Energiebereichen einzustrahlen. Durch diese Struktur ist es möglich, die Daten des weichen Gewebes getrennt von den Daten der Knochen zu analysieren, indem die Röntgenstrahlen-Nachweisdaten in den beiden Energiebereichen benutzt werden.
Fig. 5 ist eine Liste der Substanzen, aus denen die in Fig. 4 gezeigte Filterscheibe 22 zusammengesetzt ist. Für das Paar von Röntgenstrahlen-Filtern für eine niedrige Energie werden Gd (Gadolinium) und Ce (Cerium) benutzt, während für das Paar von Röntgenstrahlen-Filtern für eine hohe Energie Pb (Blei) und Au (Gold) benutzt werden. Natürlich ist es möglich, andere Substanzen für die Röntgenstrahlen-Filter zu benutzen, aber es ist notwendig, daß die Energiewerte, bei welchen K-Absorptionskanten erzeugt werden, bei einem Paar von Röntgenstrahlen-Filtern nahe beieinander sind.
Die Filterscheibe 22, welche in Fig. 4 gezeigt ist, wird durch die Filterwechseleinrichtung gedreht, die z. B. aus einem Motor zusammengesetzt ist. Durch diese Drehung wird die Position auf der Filterscheibe 22, welche mit den Röntgenstrahlen beleuchtet wird, kontinuierlich verändert und das Spektrum der Röntgenstrahlen wird abhängig von der Substanz des Röntgenstrahlen-Filters verändert.
Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen der Drehung der Filterscheibe 22 und dem Gate-Signal 201.
Die Filterscheibe 22 wird mit einer Drehperiode τ gedreht. Bei dieser Ausführungsform ist die Drehperiode τ 20 ms.
Da die Filterscheibe 22 in vier Röntgenstrahlen-Filtern unterteilt ist, werden die Röntgenstrahlen in Intervallen von τ/4 durch verschiedene Substanzen transmittiert. In der ersten Hälfte τ/2 einer Periode wird die Messung, da das Filterpaar für eine niedrige Energie benutzt wird, durch die Röntgenstrahlen mit einer niedrigen Energie durchgeführt, während in der zweiten Hälfte einer Periode die Messung, da das Filterpaar für eine hohe Energie benutzt wird, durch die Röntgenstrahlen mit einer hohen Energie ausgeführt wird.
Das Gate-Signal 201 wird von der Steuereinheit 58 an den Gate-Schaltkreis 44 in Synchronisation mit dem Wechsel der Röntgenstrahlen-Filter geliefert. Der Gate-Schaltkreis 44 wird mit dem Anstieg des Gate-Signals 201 angeschaltet und mit dem Abfall des Gate-Signals 201 abgeschaltet.
Dies deshalb, weil der Betrieb der Aufnahme von Röntgenstrahlen-Nachweisdaten zum Zeitpunkt des Wechsels der Röntgenstrahlen-Filter ausgesetzt wird. Das Gate-Signal 201 fällt auf L&sub0; in etwa 1 ms während des Wechselvorgangs der Röntgenstrahlen-Filter, wie in Fig. 6 gezeigt, und das Gate-Signal wird in dieser Periode L&sub0; abgeschaltet.
Die Filterscheibe 22 rotiert konstant mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit während der Messung eines Knochenmineralgehaltes, während die Filter kontinuierlich zum Abrastern des lebenden Körpers Q mit dem Röntgenstrahl gewechselt werden.

(B) Zweite Ausführungsform eines Röntgenstrahlen-Filters.

Fig. 7 zeigt ein zweites Beispiel eines Röntgenstrahlen- Filters, welcher in einer Vorrichtung zur Messung des Knochenmineralgehaltes nach der vorliegenden Erfindung angewandt wird, wobei Fig. 7a eine schematische Schnittansicht entlang der Linien VII-VII' einer in Fig. 7b gezeigten Filterscheibe 28 ist und Fig. 7b eine schematische Draufsicht der Filterscheibe 28 ist. Eine Vielzahl von Filtern sind in einem Körper vereinigt und bilden die kreisförmige Filterscheibe 28.
Die Filterscheibe 28 ist aus vier Paaren von Röntgenstrahlen-Filtern zusammengesetzt, nämlich einem Paar von Röntgenstrahlen-Filtern a1. a2 für eine hohe Röntgenstrahlen- Intensität und eine niedrige Energie, einem Paar von Röntgenstrahlen-Filtern b1, b2 für eine hohe Röntgenstrahlen- Intensität und eine hohe Energie, einem Paar von Röntgenstrahlen-Filtern c1, c2 für eine niedrige Röntgenstrahlen- Intensität und eine niedrige Energie und einem Paar von Röntgenstrahlen-Filtern d1, d2 für eine niedrige Röntgenstrahlen-Intensität und eine hohe Energie.
Mit anderen Worten, die Filterscheibe 28 ist aus einer Kombination von Röntgenstrahlen-Filtern zusammengesetzt, die allen Kombinationen der Intensität und der Energie von Röntgenstrahlen entspricht.
Z. B. ist es möglich, durch Einstrahlung von Röntgenstrahlen mit einer niedrigen Intensität, den Knochenmineralgehalt eines Bereiches zu messen, welcher nicht Röntgenstrahlen mit einer sehr hohen Intensität erfordert, so wie der Armbereich. Andererseits, mit Bezug zu dem Bereich, der Röntgenstrahlen mit einer vergleichsweise hohen Intensität erfordert, so wie der Bauchbereich, wird der Knochenmineralgehalt durch die Einstrahlung von Röntgenstrahlen mit einer hohen Intensität gemessen.
Dieses Beispiel ist also vorteilhaft insofern, als die Messung der Knochenmineraldichte mit Röntgenstrahlen mit einer passenden Intensität, entsprechend dem zu messenden Bereich, ermöglicht wird. Obwohl die Intensität der Röntgenstrahlen in diesem Beispiel zweifach geteilt ist, kann sie natürlich dreifach oder vierfach geteilt werden.
Wie in den Fig. 7a und 7b gezeigt, werden bei der Filterscheibe 28 für die Filter a1, a2, b1 bzw. b2 dieselben Substanzen wie die in Fig. 4 gezeigten benutzt und die Röntgenstrahlen-Filter c1, c2, d1 und d2 werden durch Überlagerung der entsprechenden in Fig. 4 gezeigten Filtersubstanzen mit einer Röntgenstrahlen-Abschwächungsschicht hergestellt.
Wie in Fig. 7a gezeigt, sind die jeweiligen Sektorfiltersubstanzen in einem Körper vereinigt, um eine scheibenförmige erste Filterschicht 28a zu bilden, und die erste Filterschicht 28a ist weiter mit einer halbkreisförmigen zweiten Filterschicht 28b belegt, welche aus einer röntgenstrahlenabschwächenden Substanz besteht.
Als röntgenstrahlenabschwächende Substanz wird vorzugsweise Kupfer (Cu), Messing (Cu+Zn) oder ähnliches benutzt.
Obwohl in dieser Ausführungsform die Intensitäten der Röntgenstrahlen durch das Belegen der ersten kreisförmigen Filterscheibe 28a mit der halbkreisförmigen zweiten Filterscheibe 28b gewechselt werden, ist die Methode des Wechselns der Intensitäten der Röntgenstrahlen nicht darauf beschränkt, z. B. können auch zwei Arten von Röntgenstrahlen- Filtern mit unterschiedlichen Dicken vorgesehen sein, um die Intensitäten der Röntgenstrahlen zu wechseln. Alternativ kann ein röntgenstrahlenabschwächender Filter unabhängig im Röntgenstrahlen-Strahlengang angeordnet sein.
In diesem Beispiel sind die Dicken der Gd-, Ce- und Pb- Filter 0,512 mm, 0,756 mm bzw. 0,685 mm und die Dicke der röntgenstrahlenabschwächenden Schicht ist etwa 1,0 mm.
Es ist auch bevorzugt, daß die Dicken der Gd-, Ce- und Pb- Filter 0,256 mm, 0,378 mm bzw. 0,852 mm sind und daß die röntgenstrahlenabschwächende Schicht eine Zusammensetzung aus Kupfer mit einer Dicke von 0,2 mm und Messing mit einer Dicke von 0,8 mm ist.
Fig. 8 zeigt das Verhältnis zwischen der Drehung der Filterscheibe 28 und dem Gate-Signal 201.
In der ersten Hälfte τ/2 einer Drehperiode τ werden die beiden Filterpaare für eine hohe Röntgenstrahlen- Intensität benutzt, während in der zweiten Hälfte τ/2 einer Periode τ die beiden Filterpaare für eine niedrige Röntgenstrahlen-Intensität benutzt werden.
In Intervallen von τ/4 wird übergegangen von einem Paar von Röntgenstrahlen-Filtern für eine hohe Energie zu einem Paar von Röntgenstrahlen-Filtern für eine niedrige Energie und in Intervallen von τ/8 wird vom laufenden Röntgenstrahlen-Filter zum nächstfolgenden Röntgenstrahlen-Filter übergegangen.
Das Gate-Signal 201, welches von der Steuereinheit 58 an den Gate-Schaltkreis 44 geliefert wird, bildet in Synchronisation mit dem Wechseln der Filter eine Wellenform. Auf diese Weise verhindert das Gate-Signal 201, daß der Rand der Röntgenstrahlen-Filter zum Zeitpunkt des Wechselns der Filter mit dem Röntgenstrahl beleuchtet wird, was zu einer Verschlechterung der Genauigkeit der Röntgenstrahlen-Nachweisdaten führen würde.
Das zweite Beispiel eines Röntgenstrahlen-Filters wird z. B. mit einer Drehperiode von 40 ms für die Messung des gesamten Körpers und mit einer Drehperiode von 400 ms für die Messung des Knochenmineralgehaltes des Lenden- oder des Großhirnbereiches gedreht. Natürlich ist es bevorzugt, die Drehperiode entsprechend des zu messenden Bereichs des lebenden Körpers zu variieren.
Der Röntgenstrahlen-Filter ist in den vorstehenden Beispielen scheibenförmig aber die Anordnung ist natürlich nicht darauf beschränkt und kann unterschiedlich sein.
Diese Beispiele sind vorteilhaft insofern, als die Filter leicht, schnell, kontinuierlich und glatt durch die Drehung der Filterscheibe gewechselt werden können, da die sektorförmigen Röntgenstrahlen-Filter in einem Körper vereinigt sind, um eine Filterscheibe zu bilden.

(C) Struktur der Datenanalyseeinheit 52

Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm der Datenanalyseeinheit 52, die in Fig. 1 gezeigt ist.
Die Röntgenstrahlen-Nachweisdaten werden von dem Datenspeicher 50 in zwei Subtrahierer 72-1, 72-2 eingegeben. Daten ILα, ILβ, welche unter Verwendung des Paares von Röntgenstrahlen-Filtern für eine niedrige Energie erhalten wurden, werden in den Subtrahierer 72-1 eingegeben, und Daten IHα, IHβ, welche unter Verwendung des Paares von Röntgenstrahlen-Filtern für eine hohe Energie erhalten wurden, werden in den Subtrahierer 72-2 eingegeben. Natürlich ist es möglich, nacheinander die Differenz zwischen den Daten von der Messung mit einer hohen Energie und die Differenz zwischen den Daten von der Messung mit einer niedrigen Energie mit einem Subtrahierer zu erhalten.
Die Subtrahierer 72-1, 72-2 führen die folgenden Rechnungen aus:
ΔIH = ILα - ILβ
ΔIH = IHα - IHβ ... (1)
worin ΔIL und ΔIH die oben beschriebenen Differenzen sind. Diese Differenzen stellen die Region F, welche in (C1) von Fig. 3 gezeigt ist, dar.
Die Differenzen ΔIL und ΔIH werden in einen Rechner 74 eingegeben.
Der Rechner 74 löst das folgende Gleichungssystem, um die Dicke XB des Knochens und die Dicke XS des weichen Gewebes entlang des RöntgenStrahls zu erhalten:
RL = uLB · XB + uLS · XS
RH = uHB · XB + uHS · XS ... (2)
wobei
RL = LN(ΔILO/ΔIL)
RH = LN(ΔIHO/ΔIH) ... (3)
wobei ΔILO und ΔILO die ursprünglichen Differenzen zwischen den Spektren der Röntgenstrahlen mit einer niedrigen Energie bzw. zwischen den Spektren der Röntgenstrahlen mit einer hohen Energie sind, welche nicht durch den lebenden Körper transmittiert werden.
In den obenstehenden Gleichungen sind u,LB, uLS, uHB und uHS die Röntgenstrahlen- Absorptionskoeffizienten (cm&supmin;¹) des Knochens bzw. des weichen Gewebes bezüglich Röntgenstrahlen mit einer hohen Energie bzw. einer niedrigen Energie.
Durch Lösen des obenstehenden Gleichungssystems wird die Dicke XB (cm) des Knochens und die Dicke XS (cm) des weichen Gewebes erhalten.
Der erhaltene Wert von XB wird in einen Knochenmineralgehalt-Analyseschaltkreis 76 eingegeben und XB in der X-Richtung und XB in der Y-Richtung werden akkumuliert. Der akkumulierte Wert wird mit einem bestimmten Koeffizienten multipliziert, um den Knochenmineralgehalt (BMC) wie folgt zu erhalten:
BMC = ΣXB · · ss (g)... (4)
wobei B die Dichte (g/cm³) des Knochens und S die Elementfläche (cm²) darstellt.
In dieser Ausführungsform wird die Akkumulierung für 80 Kanäle ausgeführt, da 80 Kanäle von Röntgenstrahlen-Detektoren 32 vorgesehen sind.
Die Ausgabe XB des Rechners 74 wird in eine Knochen- flächen-Berechnungseinheit 78 eingegeben.
Die Knochenflächen-Berechnungseinheit 78 erhält die Fläche des Knochens aus den Röntgenstrahlen-Nachweisdaten durch Extraktion der Daten der Röntgenstrahlen, welche durch den Knochenbereich im lebenden Körper hindurchgetreten sind. Die Röntgenstrahlen-Nachweisdaten von jedem Kanal des Detektors 32 werden mit einem bestimmten Schwellenwert verglichen und die Fläche A des Knochens wird aus der Anzahl der Kanäle, bei denen die Röntgenstrahlen-Nachweisdaten über den Schwellenwert hinausgehen, erhalten.
Sowohl die Daten zur Fläche A von der Knochenflächen-Berechnungseinheit 78 und die Daten zum Knochenmineralgehalt BMC von dem Knochenmineralgehalt-Analyseschaltkreis 76 werden in einen Mittlere-Knochenmineraldichte-Analyseschaltkreis 79 eingegeben.
Der mittlere Knochenmineraldichte-Analyseschaltkreis 79 erhält die mittlere Knochenmineraldichte BMD durch Division des Knochenmineralgehaltes BMC durch die Knochenfläche A, welche in der oben beschriebenen Weise erhalten wurde.
Die so erhaltenen BMD, BMC, XB und XS werden an den Bildgeberkreis 54, der in Fig. 1 gezeigt ist, geliefert.
Der Bildgeber-Schaltkreis 54 baut ein zweidimensionales Bild des lebenden Körpers unter Verwendung von XB und XS auf. Zum Beispiel ist es bevorzugt, den Knochenmineralgehalt jeder Region durch eine Farbe auszudrücken und ein Bild, welches durch die Zusammensetzung jeder Region erhalten wurde, darzustellen.
Wie oben beschrieben ist es nach einer Vorrichtung zur Messung des Knochenmineralgehaltes dieser Ausführungsform möglich, einen Knochenmineralgehalt leicht zu messen, ohne das kontinuierliche Spektrum der Röntgenstrahlen, welche durch die Röntgenstrahlen-Erzeugungseinrichtung erzeugt wurden, in ein monochromatisches Spektrum umzuwandeln, da Röntgenstrahlen-Filter benutzt werden, welche Röntgenstrahlen- Absorptionscharakteristiken mit K-Absorptionskanten bei verschiedenen Energiewerten haben.
Da es unter Verwendung einer Vielzahl von Röntgenstrahlen- Filtern mit verschiedenen Transmissions-Intensitäten der Röntgenstrahlen möglich ist, einen Knochenmineralgehalt mit einer passenden Intensität der Röntgenstrahlen entsprechend dem zu messenden Bereich zu messen, wird die Messung mit einer hohen Genauigkeit ermöglicht.
Zusätzlich wird der Vorgang des Wechselns der Röntgenstrahlen-Filter vereinfacht und es ist möglich, den lebenden Körper mit dem Röntgenstrahl abzurastern, während kontinuierlich die Röntgenstrahlen-Filter gewechselt werden, da eine Filterscheibe aus einer Vielzahl von sektorförmigen Röntgenstrahlen-Filtern zusammengesetzt ist.
Auf diese Weise ist es möglich, die optimalen Röntgenstrahlen-Nachweisdaten aus den gespeicherten Röntgenstrahlen- Nachweisdaten entsprechend der zu messenden Region auszuwählen und den Knochenmineralgehalt mit hoher Genauigkeit zu erhalten.
Während beschrieben wurde, was momentan als eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrachtet wird, so wird klar sein, daß zahlreiche Modifizierungen daran getätigt werden können, und es ist beabsichtigt, daß die angefügten Ansprüche alle solchen Modifizierungen, welche in den Bereich der Erfindung wie beansprucht fallen, abdecken.

Claims

1. Vorrichtung zur Messung des Knochenmineralgehaltes mit

a) einer Röntgenstrahlen-Erzeugungseinrichtung (10) zur Erzeugung von Röntgenstrahlen (101), welche ein kontinuierliches Spektrum (301, 302) haben;

b) einer Röntgenstrahlen-Nachweiseinrichtung (30) zum Nachweis der Röntgenstrahlen (103), welche durch das zu untersuchende Objekt (Q) hindurchgetreten sind;

c) einer Filtereinrichtung (20), die mindestens zwei Paare von Röntgenstrahlenfiltern und eine Filterwechseleinrichtung (24) zum Wechseln der Röntgenstrahlenfilter aufweist, wobei die mindestens zwei Paare von Röntgenstrahlenfiltern miteinander vertauscht werden und in einen Strahlengang der Röntgenstrahlen zwischen der Röntgenstrahlen-Erzeugungseinrichtung (10) und der Röntgenstrahlen-Nachweiseinrichtung (30) eingebracht werden;

d) einer Datenanalyseeinheit (52) zur Eingabe von Röntgenstrahlen-Nachweisdaten von der Röntgenstrahlen-Nachweiseinrichtung (30) und zur Analyse dieser Daten; und

e) einer Anzeigeeinheit (56) zur Anzeige des Analyseergebnisses der Datenanalyseeinheit (52), dadurch gekennzeichnet,

f) daß die Filtereinrichtung (20) umfaßt:

einen ersten (FLβ; a2) und einen zweiten (FLα; a1) Filter, welche zusammen ein erstes Filterpaar für niedrige Energie bilden; und einen dritten (FHβ; b2) und vierten (FHα; b1) Filter, welche zusammen ein erstes Filterpaar für hohe Energie bilden; wobei

- der erste Filter (FLβ; a2) von einer ersten Substanz gebildet wird, die eine K-Absorptionskante mit einem ersten Energiewert hat;

- der zweite Filter (FLα; a1) von einer zweiten Substanz gebildet wird, die eine K- Absorptionskante mit einem zweiten Energiewert hat, und der zweite Energiewert um einen Betrag höher ist als der erste Energiewert, welcher einem monochromatischen Spektrum entspricht;

- der dritte Filter (FHβ; b2) von einer dritten Substanz gebildet wird, die eine K- Absorptionskante mit einem dritten Energiewert hat, welcher von dem zweiten Energiewert in Richtung eines höheren Energiewerts entfernt ist; und

- der vierte Filter (FHβ; b1) von einer vierten Substanz gebildet wird, die eine K- Absorptionskante mit einem vierten Energiewert hat, welcher um einen Betrag höher ist als der dritte Energiewert, welcher einem monochromatischen Spektrum entspricht; und

g) daß die Datenanalyseeinheit (52) umfaßt:

einen ersten Differential-Rechner (72-1), der eine Differenz (ΔIL) bestimmt zwischen den durch den ersten (FLβ; a2) und den zweiten (FLα; a1) Filter ermittelten Daten (ILα, ILβ), um dadurch differentielle Daten für ein erstes monochromatisches Spektrum zu erzeugen;

einen zweiten Differential-Rechner (72-2), der eine Differenz (ΔLH) bestimmt zwischen den durch den dritten (FHβ; b2) und den vierten (FHα, b1) Filter ermittelten Daten (IHα, IHβ), um dadurch differentielle Daten für ein zweites monochromatisches Spektrum zu erzeugen; und

Mittel (74, 76) zur Berechnung eines Knochenmineralgehaltes, basierend auf den ersten und zweiten monochromatischen differentiellen Daten.

2. Vorrichtung zur Messung des Knochenmineralgehaltes nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß jeder der Röntgenstrahlenfilter

(FLα, FLβ, FHα, FHβ)

als Sektor mit einem bestimmten Winkel gebildet ist, daß eine Kombination aller Paare von Röntgenstrahlenfiltern eine kreisförmige Filterscheibe (22) bildet und daß die Filterwechseleinrichtung (24) die Röntgenstrahlenfilter durch Rotation der Filterscheibe (22) tauscht.

3. Vorrichtung zur Messung des Knochenmineralgehaltes nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterscheibe (22) zur Messung des Knochenmineralgehaltes mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit rotiert wird.

4. Vorrichtung zur Messung des Knochenmineralgehaltes nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Filtereinrichtung (20) weiter umfaßt:

einen fünften (c2) und einen sechsten (c1) Filter, die zusammen ein zweites Filterpaar für niedrige Energie bilden; und

einen siebten (d2) und einen achten (d1) Filter, die zusammen ein zweites Filterpaar für hohe Energie bilden, wobei

- der fünfte Filter (c2) gebildet wird durch die erste Substanz und eine Abschwächungssubstanz (28b), welche die erste Substanz bedeckt;

- der sechste Filter (c1) gebildet wird durch die zweite Substanz und eine Abschwächungssubstanz (28b), welche die zweite Substanz bedeckt;

- der siebte Filter (d2) gebildet wird durch die dritte Substanz und eine Abschwächungssubstanz (28b), welche die dritte Substanz bedeckt;

- der achte Filter (d1) gebildet wird durch die vierte Substanz und eine Abschwächungssubstanz (28b), welche die vierte Substanz bedeckt;

- das erste Filterpaar für niedrige Energie (a1, a2) und das erste Filterpaar für hohe Energie (b1, b2) bei Einstrahlung von starker Röntgenstrahlung benutzt werden und

- das zweite Filterpaar für niedrige Energie (c1, c2) und das zweite Filterpaar für hohe Energie (d1, d2) bei Einstrahlung schwacher Röntgenstrahlung benutzt werden.

5. Vorrichtung zur Messung des Knochenmineralgehaltes nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Substanz Ce, die zweite Substanz Gd, die dritte Substanz Au und die vierte Substanz Pb ist.

6. Vorrichtung zur Messung des Knochenmineralgehaltes nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenstrahlen-Abschwächungssubstanz (28b) mindestens ein Element der aus Kupfer und Messing bestehenden Gruppe enthält.

7. Vorrichtung zur Messung des Knochenmineralgehaltes nach einem der Ansprüche 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenanalyseeinheit (52) einen Durchschnittsknochenmineraldichte-Analysatorschaltkreis (79) aufweist zur Ermittlung einer durchschnittlichen Knochenmineraldichte.

8. Vorrichtung zur Bestimmung des Knochenmineralgehaltes nach einem der Ansprüche 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (20) zwischen der Röntgenstrahlen-Erzeugungseinrichtung (12) und dem zu untersuchenden Objekt (Q) angeordnet ist.