NL9000896A

NL9000896A - Roentgenstraling absorberend filter.

Info

Publication number: NL9000896A
Application number: NL9000896A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1990-04-17
Filing date: 1990-04-17
Publication date: 1991-11-18
Also published as: EP0453027A1; US5148465A; JPH04225197A

Description

Röntgenstraling absorberend filter.

De uitvinding heeft betrekking op een röngenstraling absorberend filter omvattende een in een röntgenbundel plaatsbaar vloeistofreservoir met een eerste en een tweede wand, waarbij de eerste wand flexibel is.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een röntgenonderzoekapparaat, voorzien van een röntgenbron en een detector voor detectie van door de röntgenbron uit te zenden röntgenstralen ter vorming van een röntgenbeeld, waarbij tussen de röntgenbron en de röntgendetector een filter volgens één der voorgaande conclusies is opgenomen om bij bestraling van de detector met een uniforme röntgenbundel vignettering in het röntgenbeeld te reduceren.

Een dergelijk filter is bekend uit DE 689 868. In dit octrooischrift is een filter beschreven voor toepassing in een medisch röntgenonderzoekapparaat, welk filter wordt gevormd door een vloeistofruimte tussen twee flexibele wanden. Het filter is tussen een röntgenbron en een röntgendetector geplaatst. Tussen de wanden kan een röntgenstraling absorberende vloeistof worden ingebracht. De wanden hebben een dusdanige kromming, dat de van een röntgenfocus afkomstige röntgenstraling door het filter ruimtelijk uniform wordt verzwakt. De weglengte van röntgenstraling die het filter aan de randen doorstraalt, is gelijk aan de weglengte van röntgenstraling die het centrale deel van het filter doorstraalt. Het filter heeft als doel de laag-energetische röntgenstraling, die weinig bijdraagt aan de beeldvorming, uit de bundel te verwijderen. Dit vermindert de patiëntdosis bij een medisch onderzoek.

In röntgenonderzoekapparaten waarin een röntgenbeeld met behulp van een röntgenbeeldversterkerbuis en een daarmee gekoppelde televisie-opneeminrichting als een televisiebeeld op een monitor wordt weergegeven, treedt tengevolge van de geometrie van een ingangsscherm van de röntgenbeeldversterkerbuis en de eventueel tussen de televisie-opneeminrichting en de röntgenbeeldversterkerbuis aanwezige optiek, vignettering op. Hierdoor worden de randen van het röntgenbeeld ook bij uniforme bestraling van de röntgenbeeldversterkerbuis donkerder dan centrale delen van het röntgenbeeld. Het is onder meer een doel van de uitvinding te voorzien in een röntgenstraling absorberend filter, dat het een door vignettering veroorzaakt ruimtelijk helderheidsverloop in een röntgenbeeld reduceert.

Hiertoe heeft een filter volgens de uitvinding tot kenmerk, dat een door de röntgenbundel te bestralen met vloeistof gevuld reservoirdeel vanaf het centrum van het reservoir naar de randen toe een afnemende wandafstand toont.

Onder invloed van de vloeistofdruk, neemt de flexibele wand een gekromde vorm aan, met een maximale uitwijking ten opzichte van de tweede wand in het centrale deel van het filter. De afstand tussen de wanden neemt bij benadering kwadratisch af. Het helderheidsverloop van het röntgenbeeld ten gevolge van vignettering, toont in eerste benadering een kwadratische afname van het centrum van het röntgenbeeld naar de beeldranden toe. Bij een filterdikte die klein is ten opzichte van een halfwaardelengte van de röntgenstraling bij verzwakking door de filtervloeistof, neemt de verzwakking bij benadering lineair toe met de filterdikte en wordt het ruimtelijk helderheidsverloop ten gevolge van vignettering gecompenseerd door het filter.

Een voorkeursuitvoering van een filter volgens de uitvinding heeft als kenmerk, dat dat de tweede wand stijf is.

De stijve wand kan bijvoorbeeld aan een buitenzijde van de röntgenbron worden bevestigd en maakt bij bijvoorbeeld verwisseling van het filter dit beter hanteerbaar. Een materiaal van de stijve wand kan zo worden gekozen, dat een gewenste filtering van het röntgenspectrum plaats vindt. Een goede afdichting tussen de flexibele wand en de stijve wanden kan worden verkregen door toepassing van een ringvormig klemorgaan.

Een uitvoeringsvorm van een filter volgens de uitvinding heeft als kenmerk, dat de tweede wand een kromming toont, die tegengesteld is aan de kromming van de eerste wand.

Twee flexibele wanden die met hun randen vloeistofdicht zijn verbonden, bijvoorbeeld door inklemming tussen twee ringvormige klemorganen, nemen een parabololde vorm aan, waarbij de wanden zich in tegengestelde richting krommen. Voor kleine filterdikten waarvoor de exponentiële verzwakking bij benadering lineair verloopt met de filterdikte, is bij gebruik van twee flexibele wanden de verzwakking twee maal zo groot is als bij toepassing van één flexibele wand.

Hierdoor kan bij kleinere uitrekking van de flexibele wanden een grotere verzwakking worden bereikt, zodat de paraboloide vorm van het filter beter gehandhaafd blijft.

Een verder voorkeursuitvoering van een filter volgens de uitvinding heeft als kenmerk, dat het filter via een toevoerleiding is verbonden met een vloeistofpomp.

Via een pomp die bijvoorbeeld wordt gestuurd in afhankelijkheid van een videosignaal van de televisie-opneerainrichting, kan een instelling van de filterdikte door toe- en afvoer van vloeistof naar en van het reservoir plaatsvinden. Het filter wordt dusdanig ingesteld, dat bij bestraling van de röntgendetector met een uniforme röntgenbundel het videosignaal van de beeldranden van het röntgenbeeld in benadering gelijk is aan het videosignaal van centrale delen van het röntgenbeeld. Een dergelijke instelling is noodzakelijk, daar de vignettering verandert bij aanpassing van de afstand tussen de röntgenbron en de röntgendetector.

Enkele uitvoeringsvormen van een filter volgens de uitvinding zullen nader worden toegelicht aan de hand van bijgevoegde tekening. In de tekening toont:

Figuur 1 een röntgenbeeldsysteem voorzien van een filter volgens de uitvinding;

Figuur 2 een schematische weergave van vignettering door een begrenzende apertuur bij afbeelding door een lens;

Figuur 3 een schematische weergave van intensiteitsvariaties ten gevolge van de geometrie van het ingangsscherm van een röntgenbeeldversterkerbuis;

Figuur 4 een doorsnede van een filter volgens de uitvinding; en

Figuur 5 een doorsnede van een filter volgens de uitvinding.

Figuur 1 toont een röntgenbeeldsysteem met een röntgenbron 1 voor het uitzenden van een bundel röntgenstralen 3. De röntgenbundel 3 valt op een ingangsscherm 5 van een röntgenbeeldversterkerbuis 7. Het ingangsscherm 5 omvat een achter een glazen of aluminium omhulling gelegen phosphorlaag, waarin de röntgenbundel 3 luminescentie teweeg brengt. Met behulp van een fotocathode worden de door het phosphor geëmitteerde lichtquanten opgevangen en worden elektronen vrijgemaakt, die tot bijvoorbeeld 20 keV worden versneld en die op een uitgangsscherm 9 worden afgebeeld. Via een tandemoptiek 11 wordt het lichtbeeld van het uitgangsscherm op een ingangsscherm van een televisie-opneeminrichting 13 afgebeeld. Tussen de lenzen van de tandemoptiek 11 is een deelspiegel opgenomen die het van het uitgangsscherm afkomstige lichtbeeld projecteert op een fotografische film in een filmcamera 19. De televisie-opneeminrichting 13 genereert een videosignaal dat evenredig is met de aan zijn ingangsscherm gedetecteerde lichtintensiteit. Het videosignaal wordt toegevoerd aan een televisiemonitor 15 en aan een controle-inrichting 25. Tussen de röntgenbron 1 en de röntgenbeeldversterkerbuis 7 is een instelbaar filter 21 opgenomen, dat via een vloeistofpomp 23 door de controle-inrichting 25 in afhankelijkheid van het videosignaal instelbaar is. Hierbij wordt door de pomp 23 vloeistof aan het filter toegevoerd of onttrokken totdat bij uniforme bestraling van het ingangsscherm 5 het videosignaal voor randen van een röntgenbeeld gelijk is aan het videosignaal voor centrale delen van het röntgenbeeld.

Figuur 2 toont schematisch hoe een object 27 dat zich in een dwars op de optische as 29 gelegen x-richting uitstrekt door een lens 31 wordt afgebeeld. Tussen het object 27 en de lens 30 is een diafragma 30 met een apertuur opgenomen. Als het object 27 een uniforme lijnbron is, dan varieert de door de apertuur van het diafragma 30 tredende flux in evenredigheid met (cosO)^, waarin Θ de hoek is die de straal tussen het deel van het object dat de flux uitzendt en het centrum van de apertuur, met de optische as maakt. Voor Gaussische stelsels, waarin een afstand in de x-richting klein is vergeleken met afmetingen van het stelsel langs de optische as 29, kan voor een object dat op een afstand I» van het diafragma 30 ligt de benadering worden gemaakt:

Een beeld 27' van het oddeet üy neert ten gevolge van het begrenzende diafragma 30 een ten opzichte van de optische as kwadratisch afnemend intensiteitsverloop. Bij een lengte L van 5 cm en een afstand x tot de optische as van 1 cm is deze benadering binnen 0,5% nauwkeurig.

Figuur 3 toont hoe een bundel röntgenstralen 34 die vanuit het röntgenfocus 33 op het ingangsscherm 5 van de röntgenbeeldversterkerbuis valt, op het ingangsscherm een hogere intensiteit heeft dan een röntgenbundel 35 die onder een hoek ten opzichte van de optische as op het ingangsscherm 5 valt. De intensiteit op het ingangsscherm varieert als (cos^^, hetgeen voor kleine afstanden van x ten oDzinhte van Z benaderd kan worden door:

, Hierin is Z de afstand tussen het röntgenfocus 33 en het ingangsscherm 5.

Voor een waarde van Z van 1 meter is deze benadering binnen 0,02% nauwkeurig.

Zowel de vignettering ten gevolge van begrenzende aperturen in de optiek van het röntgenbeeldsysteem als de helderheidsafname ten gevolge van de geometrie van het ingangsscherm van de röntgenbeeldversterkerbuis kunnen worden gecompenseerd door het filter 21 tussen de röntgenbron 1 en de röntgenbeeldversterkerbuis 7. Voor water bedraagt voor röntgenstralen opgewekt in een röntgenbuis bij ongeveer 80 kV een halfwaardelengte ongeveer 3 cm.

Voor een maximale filterdikte van 0,5 cm (in het centrum van het filter) is de verzwakking binnen een marge van 0,5% lineair. Door een kwadratisch in dikte afnemende waterlaag tussen de bron 1 en de röntgenbeeldversterkerbuis 7 kan compensatie van vignettering plaatsvinden. Aangezien de vignettering varieert met de afstand Z tussen de röntgenbron 1 en de röntgenbeeldversterkerbuis 7 is het van voordeel dat de filterdikte kan worden gevarieerd.

Figuur 4 toont een filter 21, waarbij twee flexibele wanden 37 en 39 zijn ingeklemd tussen twee ringvormige klemorganen 40 en 41.

Figuur 5 toont een filter 21, waarbij een flexibele wand 43 is ingeklemd tussen een stijve wand 45 uit bijvoorbeeld perspex en een ringvormig klemorgaan 47. Hierbij bedraagt een diameter D van het filter bijvoorbeeld 10 cm en een maximale hoogte H, 2,5 cm. Via een toevoerleiding 49 is het filter verbonden met de, in deze figuur niet getoonde, vloeistofpomp 23. Voor een goede vormvastheid van de flexibele wand die niet wordt verstoord door zwaartekrachteffekten, is de overdruk in het filter bij voorkeur groter dan 0,5 atmosfeer.

Claims

1. Röntgenstraling absorberend filter omvattende een in een röntgenbundel plaatsbaar vloeistofreservoir met een eerste en een tweede wand, waarbij de eerste wand flexibel is, met het kenmerk, dat een door de röntgenbundel te bestralen met vloeistof gevuld reservoirdeel vanaf het centrum van het reservoir naar de randen toe een afnemende wandafstand toont.

2. Filter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de tweede wand stijf is.

3. Filter volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de eerste wand via een ringvormig klemorgaan met de tweede wand is verbonden.

4. Filter volgens conclusie 1, waarbij de tweede wand flexibel is, met het kenmerk, dat de tweede wand een kromming toont, die tegengesteld is aan de kromming van de eerste wand.

5. Filter volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de wanden met hun randen vloeistofdicht zijn ingeklemd tussen twee ringvormige klemorganen.

6. Filter volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het filter via een toevoerleiding is verbonden met een vloeistofpomp.

7. Röntgenonderzoekapparaat voorzien van een röntgenbron en een detector voor detectie van door de röntgenbron uit te zenden röntgenstralen ter vorming van een röntgenbeeld, waarbij tussen de röntgenbron en de röntgendetector een filter volgens één der voorgaande conclusies is opgenomen om bij bestraling van de detector met een uniforme röntgenbundel vignettering in het röntgenbeeld te reduceren.