NL8600067A

NL8600067A - Roentgenscanner met dual energy beeldvorming.

Info

Publication number: NL8600067A
Application number: NL8600067A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1986-01-15
Filing date: 1986-01-15
Publication date: 1987-08-03
Also published as: EP0231037A1; JPS62170231A

Description

*3S* -'V

PHN 11.601 1 N.V. Philips· Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Röntgenscanner met dual energy beeldvorming.

De uitvinding heeft betrekking op een röntgenscanner met, tegenover elkaar in een roteerbare houder gemonteerd, een röntgenbron en een röntgen detectie inrichting met een rij aan elkaar aansluitende detectoren.

5 Een dergelijke röntgenscanner is bekend uit GB 1 527 728. In een van de aldaar beschreven uitvoeringsvormen worden een röntgenbuis en een detectorarray dat zich bij voorkeur over de gehele breedte van een door de röntgenbuis uit te zenden waaiervormige röntgenbundel uitstrekt, om een te onderzoeken object geroteerd.

10 Bijvoorbeeld door pulsen van de röntgenbron of door over gekozen tijdintervallen detectorsignaalintegratie toe te passen wordt van een groot aantal doorstralingsbanen door het object de absorptie gemeten.

Uit de detectorsignalen wordt vervolgens een beeld van een door de waaierbundel doorstraalde schijf van het object gereconstrueerd.

15 In een dergelijke röntgenscanner kunnen, bijvoorbeeld door pulserend twee verschillende hoogspanningen aan de röntgenbuis toe te voeren en gebruik te maken van spectraal gevoelige detectoren zogenaamde dual energy metingen worden verricht. Een dergelijke dual energy meetmethode is beschreven in US 4.535.245. Bij deze methode van 20 dual energy meting bestaat het bezwaar dat het object twee maal na elkaar moet worden afgetast waardoor tussen de beelden van verschillende spectrale energie bewegingsonscherpte op kan treden. Ook moeten extra voorzieningen worden getroffen voor een snelle omschakeling van bijvoorbeeld de hoogspanningsvoeding van de röntgenbuis en een daarmede 25 gecorreleerde omschakeling van elk van de detectoren.

De uitvinding beoogt de genoemde bezwaren althans gedeeltelijk te reduceren en daartoe heeft een röntgenscanner van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding tot kenmerk, dat die is uitgerust voor beeldvorming in althans twee, in 30 detectorsignaalverwerking verschillende modes en de rij detectoren is opgedeeld in daaraan aangepast detectorgroepen die instelbaar zijn op verschillende spectrale gevoeligheid.

\ .. % i y r ' - - r «ί“* - - · Y-zi 4 ΡΗΝ 11.601 2

Doordat in een röntgenscanner volgens de uitvinding de dual energy meting in een van de modes van beeldvorming wordt uitgevoerd met een daartoe gekozen opdeling van de detectoren kan gebruik worden' gemaakt van de omstandigheid, dat in een mode met gepaarde detectoren 5 signalen van naast elkaar gelegen detectoren bij de signaalbewerking in die mode worden samengevoegd. Voor de dual energy meting worden detectoren van elk van de samengevoegde pakketten aan verschillende op onderscheiden spectrale gevoeligheid instelbare detector groepen toegevoegd. Voor de beeldvorming worden die 10 detectoren weer individueel uitgelezen en wordt van elk van de groepen een beeld gevormd. In het bijzonder wordt een pakket detectoren gevormd door telkens van twee naast elkaar gelegen detectoren er een aan een eerste groep en een aan een tweede groep toe te kennen en ontstaat bij de opdeling een eerste detectorgroep die de even detectoren in de 15 rijrangschikking omvat en een tweede detectorgroep die de oneven detectoren daaruit omvat. Een dergelijke mode van beeldvorming laat zich onder behoud van oplossend vermogen bijzonder gunstig realiseren in een röntgenscanner die is uitgerust met een röntgenbuis met een kwispelend focus, bijvoorbeeld zoals beschreven in ÜS 4.010.370. Wordt 20 daarin bij de mode van beeldvorming het aantal doorstralingsbanen dat door de rotatiebeweging van de röntgenbron en de detectorinrichting en het kwispelen van het focus kan worden gemeten, gereduceerd door telkens twee detectoren samen te nemen, dan spreekt men van een beamaddition 2 meetmethodiek. De samengestelde beweging van de 25 rotatie en het bewegende focus maken deze meetmethodiek zeer aantrekkelijk en efficient toepasbaar. Bij opdeling in een detectorgroep van even respectievelijk oneven detectoren kan dan dual energy meting worden gerealiseerd. De signaalverwerking is daarbij geheel analoog aan de mode van beeldvorming voor niet gepaarde detectoren, 30 immers daar worden ook alle detectoren uitgelezen. Zo leeft men bij de gepaarde detector uitlezing twee maal de helft van een datastroom en voor niet gepaarde detectoren die gehele detectorstroom. Voor een goede signaalverwerking kan het gunstig zijn voor de detectorsignalen per detectorgroep een tijdelijk geheugen in het apparaat op te nemen.

35 In een voorkeursuitvoering worden de detectoren per detectorgroep voorzien van een ingangsvenster met een aan een spectraal energy traject van de te detecteren röntgenbundel aangepaste -3-3 010 37 <v . - -¾ PHN 11.601 3 specifieke stralingsabsorptie. Bijvoorbeeld kan daarbij gewerkt worden met materialen met twee aangepaste verschillende, binnen het spectrale traject van de invallende bundel gelegen K absorptie kanten. Om het meten zonder dual energy, niet nadelig te beïnvloeden zijn de vensters 5 in een verdere uitvoeringsvorm tussen een positie in de stralengang en een positie daarbuiten verplaatsbaar. De vensters worden hier bijvoorbeeld gevormd door tanden van een wegklapbare of wegschuifbare kam.

Aan de hand van de tekening zullen in het navolgende 10 enkele voorkeursuitvoeringen volgens de uitvinding nader worden beschreven. In de tekening toont ;

Fig. 1 zeer schematisch een röntgenscanner volgens de uitvinding en

Fig. 2 een gedeelte van een detectorinrichting daarvoor.

15 Een röntgenscanner zoals in Fig. 1 aangegeven bevat een roteerbaar opgestelde houder 2 waarin een röntgenbron 4 en een detectie inrichting 6 zijn opgenomen. Door een aandrijfmotor 8 wordt de houder via een aandrijfmechanisme dat hier is gesymboliseerd door drie aandrijfrollen 10, om een op een objectdrager 12 gelegen object 14 20 geroteerd. De detector inrichting 5 bevat een, hier langs een cirkelboog gerangschikte rij, aan elkaar aansluitende detectoren 16 die, allen afzonderlijk uitleesbaar zijn via een voorversterker 18 en een integrator 20. Aldus gewonnen detectorsignalen worden met behulp van een analoog-digitaal converter 22 en een computer 24 omgezet in 25 een beeldsignaal dat bijvoorbeeld op een monitor 25 kan worden weergegeven. De röntgenbron 4 is hier een röntgenbuis met in de rotatierichting een langgerekte anode 26. Een uit een niet aangegeven kathode tredende electronenbundel kan langs een lijn, gelegen in het rotatievlak van de houder, over de anode worden gekwispeld waardoor een 30 over de anode verplaatsend röntgenfocus wordt gevormd.

Een dergelijke röntgenscanner kan worden ingericht voor het meten in twee verschillende modes, bijvoorbeeld een eerste mode met gebruik van alle detectoren afzonderlijk en daarmede met alle relevante bundelbanen die tijdens de gecombineerde aftasting van een 35 object door rotatie van de houder en kwispelen van het focus worden gevormd, hier de niet gepaarde meet mode genoemd, en een tweede mode waarbij een beeld wordt gevormd door niet alle bundelbanen ' M « 7 • * j / ΡΗΝ 11.601 4 afzonderlijk voor de beeldreconstructie te gebruiken maar dit aantal te beperken door samenvoeging van bij voorkeur telkens twee naast elkaar gelegen detectoren, hier de meet mode met gepaarde detectoren genoemd.

Een zeer praktische opdeling hierbij is, dat voor de mode 5 met gepaarde detectoren voor elk te verwerken detectorsignaal twee opvolgende detectoren worden gecombineerd en dus met een beamaddition 2 wordt gewerkt. Hierbij kan dan met gelijke detectorelectronica voor deze mode worden gewerkt. Het aantal te verwerken data per tijdseenheid is daarbij gelijk. Door bij dual energy metingen aan de detectoren om 10 en om een verschillende spectrale gevoeligheid te geven en deze om en om gekoppeld individueel uit te lezen, waartoe een signaalselector 30 is toegevoegd, kunnen on-line absorptiebeelden voor verschillende stralingsgolflengten worden gevormd. Indien voor de dual energy meting de scansnelheid wordt aangehouden blijft voor telkens de helft van de 15 detectie signalen voor wat data verwerking betreft, alles gelijk, hetgeen voor het gehele apparaat concept uiterst economisch is. Aan de signaalselector 30 kan een geheugen 32 zijn toegevoegd voor tijdelijk opslaan van detectorsignalen per detectorgroep.

Van de detectie inrichting 15 van de röntgenscanner 20 zijn in Fig. 2 enkele aan elkaar aansluitende detectoren 6 in perspectief weergegeven. Voor elk detectoringangsvlak 40 van de detectoren bevindt zich een ingangvensterplaat 42 uit voor de van detectoren n, n+2, n+4, etc. een materiaal met een eerste stralingsabsorptie en voor oneven detectoren n+1, n+3, eet. uit een materiaal met een tweede 25 stralingsabsorptie. De venstermaterialen zijn daarbij zodanig gekozen dat de daardoor doorgelaten straling voor de even detectoren respectievelijk de oneven detectoren een substantieel verschil in spectrale energie toont. Dit kan bijvoorbeeld worden bereikt door twee materialen met een K absorptiekant die bijvoorbeeld ongeveer 10 KeV uit 30 elkaar liggen, maar beiden binnen het spectrum van de invallende röntgenbundel vallen. In de tekening is dit verschil aangegeven door even ingangsvensters 43 en oneven ingangsvensters 45 alternerend van een verschillende arcering te voorzien hetgeen dus op ander materiaal, andere dikte etc. kan duiden. Voor het realiseren 35 van een meer geprononceerd golflengteverschil kan ook met een primaire bundel met bijvoorbeeld twee golflengte pieken worden gewerkt, bijvoorbeeld uit verschillende radio actieve bronnen, aan welke pieken de venstermaterialen dan zijn aangepast. Voor onderscheiden materialen Λ λλ <% λ λ -7 O 'J v :J V 'Ü / #ρ.

m PHN 11.601 5 daartoe kan verwezen worden naar GB 1381744.

Door de venster uit te voeren in de vorm van een kam 44 kunnen deze op eenvoudige wijze in een uit gepositioneerd worden.

Hiertoe kan de kam bijvoorbeeld om een as 46 omklapbaar zijn 5 gemonteerd. De voor dergelijke scanners gewenste nauwkeurigheid in de maatvoering voor de detectoren maakt het eenvoudig de kam aan de detectorarray aan te passen. Dit geldt in versterkte mate voor de scanner met kwispelend focus waarbij beamaddition in een van de modes van beeldvorming wordt toegepast.

10 Met de beschreven röntgenscanner kunnen on-line beelden gevormd worden die zijn opgewekt door straling met verschillende golflengte trajecten, zonder verlies aan spectrale gevoeligheid. Voor weergave van beide beelden simultaan kan een tweede monitor 38 worden toegevoerd. Aan de beeldvorming voor hoge spectrale energie kan direkt 15 aansluitend een treatment planning systeem voor eventuele bestralings therapie worden toegevoegd. Voor straling met hoge energie is de beeldvorming direkt relevant voor de gewenste locale dosisverdeling bij bestraling.

* *

Claims

1. Röntgenscanner met, tegenover elkaar in een roteerbare houder gemonteerd, een röntgenbron en een röntgen detectie inrichting met een rij aan elkaar aansluitende detectoren, met het kenmerk, dat deze is uitgerust voor beeldvorming in althans twee, 5 verschillende modes en de rij detectoren is opgedeeld in daaraan aangepaste detectorgroepen die instelbaar zijn op verschillende spectrale gevoeligheid.

2. Röntgenscanner volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in een van de modes van beeldvorming beamaddition 2 wordt toegepast 10 en dat twee detectorgroepen worden gevormd door detectoren opvolgend om en om aan een verschillende groep toe te voegen.

3. Röntgenscanner volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat detectorsignalen van althans een van de detectorgroepen voor verdere bewerking aan een geheugen toevoegbaar zijn. 15

4. Röntgenscanner volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat die is ingericht voor het uitvoeren van een rotatie-beweging in een tijdsduur die is aangepast aan verwerking van signaalreeksen van beide detectorgroepen.

5. Röntgenscanner volgens een der voorgaande conclusies, 20 met het kenmerk, dat elk van de twee reeksen meetsignalen afzonderlijk tot een deelbeeld wordt gereconstrueerd.

6. Röntgenscanner volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de röntgenbron een röntgenbuis met een, langs een lijn in het rotatievlak van de houder verplaatsbaar stralingsfocus 25 is.

7. Röntgenscanner volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat elk van de detectorgroepen van een ingangsvenster met een materiaal met een aan de spectrale energie van te detecteren röntgenstraling aangepaste absorptie is voorzien. 30

8. Röntgenscanner volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de venstermaterialen een K absorptiekant verteren die ongeveer 10 KeV met elkaar liggen en beiden vallen binnen het spectrale traject van de invallende röngenbundel.

9. Röntgenscanner volgens conclusie 7 of 8, met het 35 kenmerk, dat de spectraal aangepaste ingangsvenster voor althans een van de detectorgroepen tussen een positie voor de detectoren in de stralingsgang en een positie daarbuiten omplaatsbaar zijn. . · . ; * V* w -· * PHN 11.601 7

10. Röntgenscanner volgens conclusie 7, 8 of 9, met het kenmerk, dat de spectraal aangepaste ingangsvensters worden gevormd door een kam met per detector van althans een van de groepen een die detector afdekkende tand. 5

11. Röntgenscanner volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat deze is ingericht voor het opwekken van röntgenstraling met een spectrale energie verdeling met twee stralingspieken aan welke stralingspieken venstermateriaal voor de detectiegroepen is aangepast. , ; Ί 2 /