NL7906634A

NL7906634A - Inrichting voor het bepalen van lokale absorptie- verschillen in een objekt.

Info

Publication number: NL7906634A
Application number: NL7906634A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1979-09-05
Filing date: 1979-09-05
Publication date: 1981-03-09
Also published as: JPS6316128B2; CA1151778A; ES8104906A1; JPS5645642A; US4457009A; EP0025248A1; ES494739A0; DE3065617D1; EP0025248B1

Description

w ^ PHN 95^5 1 N. V. Philips’ Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Inrichting· voor het bepalen van lokale absorptieverschillen in een objekt.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het bepalen van lokale absorptieverschillen in een objekt, welke inrichting is voorzien van een röntgenbron voor het opwekken van een platte waaiervormige röntgenbun-® del waarmee tijdens een onderzoek het objekt vanuit verschillende richtingen wordt doorstraald en een op de röntgenbron gerichte röntgendetektor met een aantal plaatvormige op de röntgenbron gerichte collimerende elementen. Deze collimerende elementen kunnen zowel in een separate, voor 10 de detektor opgestelde collimator alsook binnen de detektor zijn aangebracht. In een - in inrichtingen voor computertomografie veel toegepaste - gasgevulde detektor waarin een groot aantal op de bron gerichte plaatvormige elektrodes ionisatiekamers insluiten, kunnen deze elektrodes een stra-15 ling absorberend materiaal bevatten en dan zelfs zelf als collimerend element fungeren. In het navolgende zal zonder daarmee de algemeenheid te beperken worden ingegaan op een detektor met een separate collimator met een aantal op de röntgenbron gerichte straling absorberende collimatorplaten.

20

Een dergelijke inrichting is in het bijzonder geschikt voor medische röntgendiagnostiek. Bij een onderzoek wordt een lichaamsdeel van een patiënt vanuit verschillende richtingen met de platte waaiervormige röntgenbundel doorstraald en wordt lokaal doorgelaten straling gemeten. Uit 25 aldus verkregen meetgegevens wordt met behulp van een computer de dichtheidsverdeling van het lichaamsdeel van de patiënt in het doorstraalde vlak berekend en bijvoorbeeld op een televisiemonitor weergegeven.

Uit het US-PS 4,051,379 is een inrichting van de 30 in de aanhef genoemde soort bekend, waarbij de röntgenbron, de röntgendetektor en een strooistralencollimator alle vast bevestigd zijn aan een roterende houder die is voorzien van een centrale opening voor het opnemen van een te onderzoe- 7906634 ΡΗΝ 9565 2 ί - "i ken objekt. De röntgenbron is aan de ene zijde van de centrale opening opgesteld en de röntgendetektor en de strooi-stralencollimator aan de andere zijde ervan. Tijdens een onderzoek wordt de roterende houder om de centrale opening 5 gedraaid, zodat een in deze opening opgesteld objekt vanuit verschillende richtingen wordt doorstraald. Door het objekt doorgelaten straling wordt dan gemeten met de rönt-gendetektor die is voorzien van een groot aantal op een cirkelboog gerangschikte ionisatiekamers die worden inge-10 sloten door op de röntgenbron gerichte plaatvormige elektrodes. Collimatorplaten van de stroolstralencollimator zijn in het verlengde van deze plaatvormige elektrodes opgesteld en daarmee - evenals deze elektrodes - op de röntgenbron gericht.

15 Uit het US-PS k,093»863 is eveneens een inrich ting van de in de aanhef genoemde soort bekend, waarbij echter de röntgenbron, de röntgendetektor en een strooistra-lencollimator niet vast op een enkele roterende houder zijn bevestigd, maar waarbij de röntgenbron op een eerste rote-20 rende houder is bevestigd en de röntgendetektor en de strooistralencollimator op een tweede roterende houder. De röntgendetektor bevat een op een cirkel gerangschikte gesloten reeks ionisatiekamers die worden ingesloten door naar het middelpunt van deze cirkel gerichte plaatvormige 25 elektrodes. De roterende houders zijn nu zodanig met elkaar verbonden, dat tijdens een onderzoek het middelpunt van genoemde cirkel steeds samenvalt met de röntgenbron. Collimatorplaten zijn in het verlengde van de plaatvormige elektrodes opgesteld en daarmee - evenals'deze elektrodes - op on de röntgenbron gericht.

Een bezwaar van de bekende beschreven inrichtingen is dat tijdens een onderzoek de gevoeligheid van de de-tektor schijnbaar kan veranderen waardoor meetf'outen worden veroorzaakt die aanleiding geven tot storende fouten in de 35 berekening van de dichtheidsverdeling van de onderzochte plak van het objekt. Bij toepassing van bijvoorbeeld een draaianoderöntgenbuis als röntgenbron, zal de plaats binnen de röntgenbuis waar röntgenstraling wordt opgewekt - het 7906634

» -A

PHN 9565 3 rontgenfocus - ten opzichte van de ballon van de röntgen-buis tijdens een onderzoek veranderen, omdat tijdens een onderzoek - dat tot 30 seconden kan duren - de gemiddelde temperatuur van de draaianode kan oplopen tot circa 1500°C, 5 waarbij zowel de draaianode als de ondersterming daarvan ten gevolge van thermische uitzetting van vorm zullen veranderen. Ook trillingen kunnen bewegingen van het rontgenfocus in een röntgenbron veroorzaken. Ten gevolge van de beweging van het röntgenfocus in de röntgenbron zal, omdat 10 de collimatorplaten van de strooistralencollimator gericht zijn op de röntgenbron, een wisselende hoeveelheid straling de collimator, door de spleten tussen naast elkaar liggende collimatorplaten, passeren. Hiermee overeenkomstig zal de gevoeligheid van de erachter liggende detektor 15 schijnbaar wisselen.

De uitvinding beoogt een inrichting van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen waarin een verplaatsing van het röntgenfocus in de röntgenbron in veel mindere mate leidt tot een schijnbare verandering in detektorge-20 voeligheid. Een inrichting volgens de uitvinding heeft daartoe als kenmerk, dat dwars op de platte waaiervormige röntgenbundel en in het verlengde van de plaatvormige col-limerende elementen straling absorberende elementen zijn opgesteld, waarvan gezien in de richting van de röntgen-25 bron de afmetingen kleiner zijn dan die van de collimeren-de elementen en waarvan gezien in de richting dwars daarop de afmetingen groter zijn dan die van de collimerende elementen. De hoeveelheid straling die tussen naburige collimerende elementen doorgaat wordt nu bepaald door de af-30 stand tussen naburige in het verlengde van deze elementen opgestelde straling absorberende elementen. Omdat de afmetingen hiervan in de richting van de röntgenbron kleiner zijn dan de lengte van de collimerende elementen, zal bij bewegingen van het röntgenfocus in de röntgenbron de tus-35 sen de collimerende elementen doorgelaten hoeveelheid straling en daarmee de schijnbare gevoeligheid van de erachter opgestelde röntgendetektor, in veel mindere mate wisselen.

7906634 i : PHN 9565 4

In het navolgende wordt de uitvinding, bij wijze van voorbeeld, aan de hand van de tekening nader toegelicht. Hierin toont: fig. 1 schematisch een inrichting voor het bepa-5 len van lokale absorptieverschillen in een objekt volgens de uitvinding, fig. 2 een doorsnede volgens de lijn II-II in fig. 1, fig. 3 een doorsnede volgens de lijn III-III in fig. 2 en fig. 4 een schematische illustratie van de werking van de inrichting volgens de uitvinding.

Fig. 1 toont schematisch een inrichting 1 voor het bepalen van lokale absorptieverschillen in een objekt ^ die is voorzien van een röntgenbron 2 voor het opwekken van een platte waaiervormige röntgenbundel 3* waarmee tijdens een onderzoek een objekt 4 vanuit verschillende richtingen wordt doorstraald. Daartoe is de röntgenbron 2 bevestigd op een roterende houder 5 die is voorzien van een centrale ope-on — ning 6 voor het opnemen van het objekt 4 en die op wielen 7 draaibaar is opgesteld in een gestel 8. Tijdens een onderzoek wordt de houder 5 met behulp van een motor 9 rond de centrale opening 6 gedraaid. Eveneens op de houder 5 bevestigd zijn een vast op de röntgenbron gerichte röntgendetek-25 tor 10 en een met de röntgendetektor verbonden strooistra- lencollimator 11. Met behulp van de röntgendetektor 10 wordt door het objekt in de verschillende richtingen doorgelaten straling gemeten, waarbij de strooistralencollimator 11 door het objekt verstrooide straling die in de vorm van 30 ruis de detektormeetsignalen nadelig zou kunnen beïnvloeden belet de röntgendetektor 10 te bereiken. De röntgendetektor 10 is verbonden met een signaalverwerkingscircuit 12 waarin detektoruitgangssignalen worden verwerkt tot computerin- gangssignalen. Met een computer 13 wordt vervolgens tijdens 35 een onderzoek de dichtheidsverdeling van het objekt 4 berekend en voor bestudering weergegeven op een televisiemoni-tor 14.

y g 0 6 6 3 4 ^ en 3 tonen in verschillende doorsne— ; PHN 9565 5 den de röntgendetektor 10 en de strooistralencollimator 11. De röntgendetektor 10 bevat een op een cirkel gerangschikte reeks ionisatiekamers 20 die worden ingesloten door naar de röntgenbron 2 in fig. 1 gerichte plaatvormige elektrodes 21. 5 Omdat genoemde cirkel een - vergeleken met de afmetingen van de elektrodes 21 - grote straal heeft is een kromming van de röntgendetektor 10 in fig. 3 niet weergegeven. De röntgendetektor omvat verder een huis 22 waarin de elektrodes 21 met behulp van kunststof houders zijn opgesteld. Het ^ huis 22 bevat een röntgenstraling doorlatende wand 24 en een achterwand 25 waardoorheen door middel van gasdichte doorvoeren 26 aansluitdraden 27 voor de elektrodes 21 zijn geleid. In het verlengde van de elektrodes 21 zijn eveneens op de röntgenbron 2 in fig. 1 gerichte collimatorplaten 30 15 opgesteld. Deze collimatorplaten 30 vormen de strooistralencollimator 11 en zijn met behulp van nokken 31 bevestigd in gaten 32 die zijn gemonteerd in twee met het huis 22 van de röntgendetektor 10 verbonden montageplaten 33· De collimatorplaten 30 zijn vervaardigd van een röntgenstraling sterk 20 absorberend materiaal zoals ¥ of Mo en voorkomen dat door het objekt 4 (in fig. 1) verstrooide röntgenstraling doordringt in de ionisatiekamers 20.

Dwars op de platte waaiervormige röntgenbundel 3 en in het verlengde van de elektrodes 21 en de collimator-25 platen 30 zijn röntgenstraling absorberende elementen 3k opgesteld. De afmetingen van deze elementen 3^· zijn in de richting van de te meten röntgenstraling 3 veel kleiner dan de lengte van de collimatorplaten 30 en in de richting dwars op de collimatorplaten 30 groter dan de dikte van de 30 collimatorplaten 30. Omdat zij dan eenvoudig en nauwkeurig te maken zijn, zijn de elementen 3^· Dij voorkeur cylinder-vormig en vervaardigd van ¥ of Mo. De elementen 3k zijn in gaten 35 van de montageplaten 33 bevestigd. De montageplaten 33 verlopen bij voorkeur evenwijdig, omdat dan de gaten 35 32 en 35 in eén boorbewerking kunnen worden aangebracht waarna zowel de collimatorplaten 30 als de elementen 3^· nauwkeurig evenwijdig en dwars op de röntgenbundel 3 kunnen worden gericht.

70 n 6 fi % A

PHN 9565 6

Fig. 4 geeft een schematische illustratie van de werking van de inrichting volgens de uitvinding en toont de röntgenbron 2 en één stel naburige, op de röntgenbron 2 gerichte detektorelektrodes 21, collimatorplaten 30 en in 5 fig. 4b ook één stel naburige cylindervormige elementen 34. Tijdens een onderzoek, dat in de praktijk tot 30 sec. kan duren, kan de plaats binnen de röntgenbron 2 waar de röntgenstraling wordt opgewekt - het "röntgenfocus" 40 - ten opzichte van de röntgenbron 2 en daarmee ten opzichte van 10 de detektorelektrodes 21, de collimatorplaten 30 en de absorberende elementen 34 veranderen en bijvoorbeeld in de positie 41 terechtkomen. Deze verandering kan veroorzaakt worden door thermische uitzetting binnen de röntgenbron 2, maar ook bijvoorbeeld door mechanische trillingen. Uit fig.

15 4a blijkt, dat zonder elementen 34 bij beweging van het röntgenfocus 40 - 41 binnen de röntgenbron 2 een wisselende hoeveelheid straling tussen de collimatorplaten 30 door kan passeren en in de ionisatiekamer 20 kan worden gemeten. De collimatorplaten 30 werpen als het ware hun schaduw 42 op on u de ionisatiekamer 20. Dit probleem is opgelost na toepassing van de straling absorberende elementen 34· De hoeveelheid straling die nu tussen de naburige collimatorplaten 30 doorgaat wordt bepaald door de afstand tussen de elementen 34 en omdat de afmetingen hiervan in de richting van de pc collimatorplaten 30 veel kleiner zijn dan de lengte van de collimatorplaten 30, zal bij beweging van het röntgenfocus 40 - 41 in de röntgenbron 2 de tussen de collimatorplaten 30 doorgaande hoeveelheid straling in veel minder sterke mate veranderen. Een schijnbare verandering van de gevoe— ^ ligheid van de röntgendetektor 10, die aanleiding geeft tot storende fouten in de berekening van de dichtheidsverdeling van het objekt 4, is aldus in sterke mate onderdrukt.

In het voorgaande is ingegaan op een inrichting 1 voorzien van een detektor 10 met een separate collimator 11 35 met een aantal op de röntgenbron 2 gerichte straling absorberende collimatorplaten 30· Bevatten de plaatvormige elektrodes 21 van de röntgendetektor 10 zelf een straling absorberend materiaal dan fungeren deze elektrodes 21 zelf 7906634

Claims

10 CONCLUSIES:

1. Inrichting voor het bepalen van lokale absorptie- verschillen in een objekt, welke inrichting is voorzien van een röntgenbron voor het opwekken van een platte waaiervormige röntgenbundel waarmee tijdens een onderzoek het objekt ^ vanuit verschillende richtingen wordt doorstraald en een vast op de röntgenbron gerichte röntgendetektor met een aantal plaatvormige op de röntgenbron gerichte collimerende elementen, met het kenmerk, dat dwars op de platte waaiervormige röntgenbundel en in het verlengde van de collimeren-^ de elementen straling absorberende elementen zijn opgesteld, waarvan gezien in de richting van de röntgenbron de afmetingen kleiner zijn dan die van de collimerende elementen en waarvan gezien in de richting dwars daarop de afmetingen groter zijn dan die van de collimerende elementen.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de in het verlengde van de collimerende elementen opgestelde absorberende elementen cylindervormig zijn.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de in het verlengde van de collimerende elementen qn 0 opgestelde absorberende elementen vervaardigd zijn van ¥ of Ho.

4. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de cylindervormige absorberende elementen zijn aangebracht tussen twee evenwijdige, dwars op de collimatorpla- 35 ten gerichte montageplaten. 7906634