NL9100182A - Werkwijze en inrichting voor spleetradiografie. - Google Patents

Description

Titel: Werkwijze en inrichting voor spleetradioqrafie.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor spleetradiografie, waarbij met behulp van een róntgenbron en een voor de röntgenbron geplaatst spieetvormig diafragma een waaiervormige röntgenbundel wordt gevormd, waarmee een te onderzoeken lichaam althans deels wordt afgetast voor het vormen van een röntgenschaduwbeeld op een achter het lichaam geplaatste róntgendetector, welke waaiervormige röntgenbundel een aantal naast elkaar gelegen sectoren omvat, en waarbij per sector middels met het spleetdiafragma samenwerkende bestuurbare bundelsectormodulatie-inrichting momentaan tijdens de aftastbeweging de doorgelaten röntgenstraling wordt beïnvloed, en waarbij de hardheid van de door de röntgenbron verschafte röntgenbundel periodiek wordt gevariëerd.

De inrichting heeft voorts betrekking op een inrichting voor het toepassen van de werkwijze.

Een dergelijke werkwijze en inrichting zijn bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage 8601678. Volgens de uit de Nederlandse octrooiaanvrage 8601678 bekende techniek wordt met behulp van elektrische of mechanische middelen de hardheid van de röntgenbundel periodiek gevariëerd op een voor alle sectoren identieke wijze en worden de bundel-sectormodulatoren zodanig bestuurd, dat deze per sector periodiek een deel van de aangeboden röntgenstraling doorlaten. De bundelsectormodulatoren worden hiertoe bestuurd door stuursignalen, die verschaft worden door een stuursignaal-generator, die een detector omvat, welke tussen het te onderzoeken lichaam en de röntgendetector is geplaatst.

De detector, ook wel dosismeter genoemd, meet per sector van de röntgenbundel de door het lichaam doorgelaten straling. De door de stuursignaalgenerator verschafte stuursignalen besturen de bundelsectormodulatoren zodanig dat deze tijdens de aftasting van weke delen van het lichaam in hoofdzaak zachte straling doorlaten, terwijl bij minder transparante delen ook hardere straling wordt doorgelaten. De hardheidsmo-dulatie vindt plaats door de röntgenbron met een rimpelspanning te voeden en/of middels mechanische middelen, die één of meer röntgenstraling verzwakkende elementen omvatten, die periodiek door de röntgenbundel worden bewogen.

Het voordeel van deze techniek is, dat daarmee geharmoniseerde röntgenopnamen kunnen worden verkregen, dat wil zeggen röntgenopnamen, die zowel in de lichte delen als in de donkere delen een goed contrast hebben, zonder dat hardere straling is gebruikt dan nodig is. Indien derhalve op deze wijze bijvoorbeeld een opname wordt gemaakt van het bovenlichaam van een patiënt kan de radioloog in één en dezelfde opname voldoende informatie vinden voor zowel de longen als de buikholte van de patiënt zonder dat de longen aan onnodig harde straling worden blootgesteld.

Een bezwaar van de bekende techniek is, dat de bundelsec-tormodulatoren met dezelfde frequentie dienen te werken als waarmee de hardheidsmodulatie plaatsvindt, waarbij dan bovendien nog een amplitudemodulatie en/of een fasemodula-tie van de periodieke beweging van de bundelsectormodulatoren dient te worden bewerkstelligd. De hiertoe benodigde besturing is relatief gecompliceerd en stelt ook hoge eisen aan de bundelsectormodulatoren zelf. Dit laatste aspect is in het bijzonder van belang indien als bundelsectormodulatoren piëzo-elektrische tongen, al dan niet voorzien van een afzonderlijk, röntgenstraling absorberend, element.

De uitvinding beoogt de geschetste bezwaren te ondervangen en in het algemeen een nauwkeurige en betrouwbare werkwijze en inrichting voor spleetradiografie ter beschikking te stellen. Hiertoe wordt volgens de uitvinding een werkwijze van de boven beschreven soort daardoor gekenmerkt, dat de in hardheid variërende waaiervormige röntgenbundel synchroon met de hardheidsvariatie in alle sectoren gelijktijdig periodiek ruimtelijk wordt gemoduleerd.

Een inrichting voor spleetradiografie, omvattende een röntgenbron; een voor de röntgenbron geplaatst spieetvormig diafragma, dat een waaiervormige röntgenbundel vormt, waarmee een te onderzoeken lichaam althans deels kan worden afgetast voor het vormen van een röntgenschaduwbeeld van het afgetaste deel van het lichaam op een achter het lichaam geplaatste röntgendetector; een stuursignaalgenerator, die tijdens bedrijf per sector van de röntgenbundel een de transmissie van het lichaam representerend signaal verschaft aan besturings-middelen; een bestuurbare bundelsectormodulatie-inrichting, die met het spleetdiafragma samenwerkt en die onder besturing van signalen van de besturingsmiddelen per sector de röntgenbundel kan beïnvloeden, en hardheidsvariatiemiddelen voor het verschaffen van een op voorafbepaalde periodieke wijze in hardheid variërende röntgenbundel wordt volgens de uitvinding gekenmerkt door bundelmodulatiemiddelen, die in bedrijf de in hardheid variërende röntgenbundel periodiek ruimtelijk moduleren synchroon met de hardheidsvariatie.

In het volgende zal de uitvinding nader worden beschreven met verwijzing naar de bijgevoegde tekening van een uitvoerings-voorbeeld.

Figuur 1 toont schematisch een voorbeeld van een inrichting voor spleetradiografie; figuur 2 toont schematisch een voorbeeld van een voorafbepaalde periodieke modulatie van de röntgenbundel; figuur 3 toont schematisch in perspectief een uitvoerings-voorbeeld van een deel van een inrichting voor spleetradiografie volgens de uitvinding; en figuur 4 toont schematisch een uitvoeringsvoorbeeld van een inrichting voor spleetradiografie volgens de uitvinding.

Figuur 1 toont schematisch een voorbeeld van een inrichting voor spleetradiografie, omvattend een röntgenbron 1, een voor de röntgenbron geplaatst spleetdiafragma 2, en röntgen-detectiemiddelen 3, zoals een röntgenscherm of röntgenfilm.

Het spleetdiafragma 2 laat een waaiervormige röntgenbundel 4 met relatief geringe dikte door. In bedrijf worden de röntgenbron en/of het spleetdiafragma zodanig bewogen, dat de röntgenbundel 4 de röntgendetector 3 aftast. Hiertoe kan bijvoorbeeld de röntgenbron tezamen met het spleetdiafragma om een zich dwars op het vlak van tekening, door het röntgenfocus f uitstrekkende as worden gezwenkt, zoals aangegeven met een pijl 5. Indien zich tussen de röntgenbron en de röntgenbron-detector een te doorstralen lichaam 6 bevindt kan op deze wijze van (een deel van) het lichaam 6 een róntgenopname worden gemaakt. Opgemerkt wordt, dat in plaats van een stationaire röntgendetector ook een bewegende strookvormige röntgendetector kan worden toegepast op de wijze zoals beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 8303156.

Teneinde voor het maken van een geharmoniseerde röntgen-opname de hoeveelheid door het spleetdiafragma doorgelaten röntgenstraling per sector van de waaiervormige röntgenbundel te kunnen beïnvloeden, zijn met het spleetdiafragma samenwerkende bestuurbare verzwakkingslementen 7 aanwezig, die als bundelsectormodulatoren werken. De verzwakkingselementen kunnen op diverse wijze zijn uitgevoerd, zoals bijvoorbeeld beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 8400845.

In het in figuur 1 getoonde voorbeeld zijn de verzwakkingselementen tongvormig en kunnen de vrije uiteinden van de tongen onder invloed van geschikte stuursignalen in meerdere of mindere mate in de röntgenbundel worden gezwenkt. De verzwakkingselementen kunnen echter ook schuifvormig zijn, zoals eveneens beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 8400845.

Indien de in een bepaalde sector op een bepaald moment door het doorstraalde lichaam veroorzaakte verzwakking groot is wordt het bij die sector behorende verzwakkings-element geheel of grotendeels uit de röntgenbundel bewogen.

Is daarentegen in een bepaalde sector op een bepaald moment de door het lichaam veroorzaakte verzwakking gering, dan wordt het bijbehorende verzwakkingselement verder in de röntgenbundel gebracht.

De verzwakkingselementen kunnen zijn uitgevoerd als elementen, die invallende röntgenstraling geheel absorberen, dan wel als elementen, die invallende röntgenstraling ten dele absorberen en ook ten dele doorlaten.

Voorts kunnen in het geval dat piëzo-elektrische tongen zijn toegepast de tongen zelf als verzwakkingselementen dienen ofwel kunnen de vrije einden van de tongen van afzonderlijke verzwakkingselementen zijn voorzien, die weer de invallende röntgenstraling deels of geheel kunnen absorberen.

Voor het opwekken van de voor de verzwakkingselementen benodigde stuursignalen is een zich voorbij het te doorstralen lichaam 6 bevindende stuursignaalgenerator in de vorm van een röntgendetector aanwezig, die per sector van de röntgenbundel de door het lichaam 6 doorgelaten straling detecteert en corresponderende elektrische signalen afgeeft. De röntgendetector kan bestaan uit een reeks lichtdetectoren, die zich achter de röntgendetectiemiddelen 3 bevinden ter hoogte van de invallende bundel en die de door het róntgenscherm 3 onder invloed van de invallende röntgenstraling opgewekte hoeveelheid licht detecteren. Het is ook mogelijk de door het röntgenscherm 3 doorgelaten röntgenstraling te detecteren. De röntgendetector kan zich ook voor de röntgendetectiemiddelen 3 bevinden en dan bijvoorbeeld bestaan uit een langwerpige dosismeter, zoals bijvoorbeeld beschreven in aanvragers oudere Nederlandse octrooiaanvragen 8503152 en 8503153.

Een dergelijke röntgendetector is in figuur 1 schematisch bij 8 aangegeven en wordt synchroon met de aftastende röntgen-bundel meebewogen, zoals aangegeven met een pijl 9. De van de dosismeter afkomstige signalen worden via een elektrische leiding 10 toegevoerd aan een stuurschakeling 11, die de stuursignalen voor de verzwakkingselementen vormt.

Bij de tot nu toe beschreven techniek wordt uitgegaan van een constant spectrum en een constante intensiteit van de door de röntgenbron afgegeven rontgenbundel voordat deze door de verzwakkingselementen is beïnvloed.

Volgens de uit de Nederlandse octrooiaanvrage 8601678 bekende techniek daarentegen wordt de stralenflux en/of de hardheid van de rontgenbundel op een vooraf bepaalde vaste wijze gemoduleerd, terwijl daarnaast nog een sectorgewijze beïnvloeding van de rontgenbundel plaatsvindt met behulp van de verzwakkingselementen.

De vooraf bepaalde vaste beïnvloeding van de rontgenbundel kan op diverse wijzen worden bewerkstelligd.

Volgens een eerste methode wordt de hoogspanning van de röntgenbuis met een vaste rimpelspanning gemoduleerd.

Bij toepassing van een rimpelspanning met de netfrequentie (50 Hz of 60 Hz) kan de hoogspanningsvoeding voor de röntgenbuis relatief goedkoop zijn, omdat dan geen maatregelen nodig zijn om de altijd aanwezige, met de netfrequentie samenhangende, rimpel in de voedingsspanning op te heffen.

Figuur 2 toont een voorbeeld van een gemoduleerde voedingsspanning VB voor de röntgenbuis. Een dergelijke spanning kan op eenvoudige wijze worden verkregen door gelijkrichting van een normale sinusvormige wisselspanning.

De waarde van de voedingsspanning van de röntgenbuis bepaalt de hardheid van de röntgenstraling en wel zodanig, dat bij een hogere waarde van VB de hardheid van de röntgenstraling toeneemt. Derhalve geeft een met een voedingsspanning van de getoonde vorm bekrachtigde röntgenbuis een röntgenbundel af waarvan de hardheid synchroon met de voedingsspanning periodiek vanaf een minimale waarde toeneemt tot een maximale waarde, en vervolgens weer afneemt tot de minimale waarde.

De röntgenbundel kan echter ook op andere wijze in hardheid gemoduleerd worden, bijvoorbeeld op een der andere in de Nederlandse octrooiaanvrage 8601678 beschreven wijzen.

De Nederlandse octrooiaanvrage 8601678 wordt geacht hier te zijn geïncorporeerd.

In combinatie met de variërende voedingsspanning wordt volgens de bekende techniek de stand van de verzwakkingsele-menten zodanig bestuurd, dat elk verzwakkingselement in de open stand staat tijdens intervallen dat de buisspanning laag is, terwijl in de tussenliggende intervallen de ver-zwakkingselementen in beginsel in de gesloten stand staan, zodat in die intervallen de röntgenbundel in hoofdzaak wordt onderschept.

Volgens de uitvinding daarentegen wordt gebruik gemaakt van een afzonderlijk ruimtelijk periodiek rooster, dat synchroon met de hardheidsmodulatie door de röntgenbundel beweegt, en dat gelijktijdig alle sectoren van de röntgenbundel beïnvloedt.

Een voorbeeld van een dergelijk rooster is schematisch getoond in figuur 3. Figuur 3 toont schematisch een ruimtelijk periodiek rooster 20, dat in het getoonde voorbeeld bestaat uit een tussen twee evenwijdige langselementen 21,22 gevormde spleet 23. De langselementen strekken zich evenwijdig uit aan de met onderbroken lijnen getoonde spleet 24 van een spleetdiafragma 25, dat correspondeert met het in figuur 1 getoonde spleetdiafragma 2. Voorts kan het rooster in een richting dwars op de lengterichting van de beide spleten heen en weer bewegen, zoals schematisch aangegeven met een pijl 26.

Om het rooster 20 op de aangegeven wijze te doen bewegen kunnen diverse technieken worden toegepast. In het getoonde uitvoeringsvoorbeeld wordt gebruik gemaakt van een tweetal robuuste stroken 27,28 van piëzo-elektrisch materiaal, die elk met het ene, van het spleetdiafragma af gekeerde einde in een vaste houder 29 zijn gemonteerd en waarvan de andere einden gezamenlijk het rooster 20 dragen. Door de stroken 27,28 op geschikte wijze met elektrische signalen te besturen via leidingen 29 en 30 kan het rooster op de met de pijl 26 aangegeven wijze periodiek langs de spleet 25 van het spleetdiafragma worden bewogen.

De beweging van het rooster dient synchroon met de reeds aanwezige modulatie van de röntgenbundel plaats te vinden. De spleet 23 van het rooster kan zich bijvoorbeeld op het moment dat de röntgenstraling het zachtst is, dat wil zeggen op tijdstippen tl,t2,t3,t4,t5 enz. in figuur 2 ter hoogte van de onderzijde van de spleet 24 van het spleetdiafragma, of als alternatief juist aan de bovenzijde daarvan. Op de tussenliggende tijdstippen t6,t7,t8,t9 enz. is de röntgenstraling het hardst en bevindt de roosterspleet 23 zich ter hoogte van de tegenovergestelde zijde van de diafragmaspleet 24. De frequentie van de hardheidsmodulatie en van het rooster 20 kan bijvoorbeeld 50 Hz zijn. De tongen 27 en 28 kunnen stevige robuuste tongen zijn, omdat deze tongen niet slechts een smalle sector van de röntgenbundel mogen beïnvloeden, zoals wel het geval is met de tongen, die de bundelsectormodulatoren vormen.

De bundelsectormodulatoren worden op gebruikelijke wijze bestuurd, zoals bijvoorbeeld beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 8400845 of in de Nederlandse octrooiaanvrage 8401411. Bij voorkeur omvatten de bundelsectormodulatoren eveneens piëzo-elektrische tongen, zoals in het voorgaande reeds vermeld. Een bundelsectormodulatorinrichting omvattend een aantal piëzo-elektrische tongen is in figuur 3 met 31 aangegeven. De inrichting 31 ligt in dit voorbeeld tussen de stroken 27,28, die buiten het bereik van de diafragma-spleet 24 liggen. Opgemerkt wordt, dat in het getoonde voorbeeld het rooster 20 zich aan de van de in figuur 3 niet getoonde röntgenbron af gekeerde zijde van het spleet-diafragma 25 bevindt. Het rooster zou zich als alternatief aan de andere zijde van het spleetdiafragam kunnen bevinden.

De stroken 27,28 of andere aandrijfmiddelen zouden in dat geval zich eveneens aan de andere zijde van het spleetdiafragma kunnen bevinden of zouden aan weerzijden om het spleetdiafragma 24 heen kunnen reiken.

De kwetsbare bundelsectormodulatoren behoeven nu niet in een relatief snelle continue trilling te worden gebracht.

Desgewenst is het mogelijk de fase van de roostertrilling te variëren ten opzichte van de fase van de reeds aanwezige bundelmodulatie. Eén en ander is schematisch getoond in figuur 4.

Figuur 4 toont schematisch een voorbeeld van een inrichting volgens de uitvinding op soortgelijke wijze als figuur 1. De in figuur 4 getoonde inrichting verschilt van de in figuur 1 getoonde inrichting door de aanwezigheid van een periodiek bewegend rooster 20. De beweging van het rooster wordt bestuurd door een inrichting 40 en is gesynchroniseerd met de periodiek modulatie van de röntgenbundel, die door een schematisch met 41 aangegeven inrichting wordt bewerkstelligd. De modulatie-inrichting 41 kan zoals in het voorgaande reeds vermeld inwerken op de bundel 4 voordat deze het spleetdiafragma 2 bereikt, zoals schematisch met een pijl 42 is gesymboliseerd. De modulatie-inrichting kan als alternatief direkt de voedingsspanning van de röntgen-bron 1 beïnvloeden.

De synchronisatie tussen de modulatie-inrichting 41 en de stuurinrichting 40 is schematisch aangegeven door de verbinding 43. De stuurinrichting 40 ontvangt weer stuursignalen van de detector 8 en kan uitgaande van die stuursignalen de fase van de roosterbeweging ten opzichte van de periodieke bundelmodulatie variëren.

Opgemerkt wordt dat na het voorgaande diverse modificaties voor de deskundige voor de hand liggen. Zo kan bijvoorbeeld een ander type bundelsectormodulatie-inrichting worden toegepast, die geen piëzo-elektrische tongen omvat.

Ook de roosteraandrijving kan op andere wijze dan met behulp van piëzo-elektrische stroken geschieden. Voorts kan het rooster meer dan één spleet bezitten. Ook kan het rooster zich aan de andere zijde van het spleetdiafragma bevinden dan de bundelsectormodulatoren. Indien het rooster en de bundelsectormodulatoren zich beide aan dezelfde zijde van het spleetdiafragma bevinden kunnen deze beide inrichtingen zich ofwel aan de zijde van de röntgenbron ofwel aan de van de röntgenbron af gekeerde zijde van het spleetdiafragma bevinden.

Deze en soortgelijke modificaties worden geacht binnen het kader van de uitvinding te vallen.

Claims (10)

1. Werkwijze voor spleetradiografie, waarbij met behulp van een röntgenbron en een voor de röntgenbron geplaatst spieetvormig diafragma een waaiervormige röntgenbundel wordt gevormd, waarmee een te onderzoeken lichaam althans deels wordt afgetast voor het vormen van een röntgenschaduwbeeld op een achter het lichaam geplaatste röntgendetector, welke waaiervormige röntgenbundel een aantal naast elkaar gelegen sectoren omvat, en waarbij per sector middels met het spleetdiafragma samenwerkende bestuurbare bundelsector-modulatie-inrichting momentaan tijdens de aftastbeweging de doorgelaten röntgenstraling wordt beïnvloed, en waarbij de hardheid van de door de röntgenbron verschafte röntgenbundel periodiek wordt gevariëerd, met het kenmerk, dat de in hardheid variërende waaiervormige röntgenbundel synchroon met de hardheidsvariatie in alle sectoren gelijktijdig periodiek ruimtelijk wordt gemoduleerd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ruimtelijke periodieke modulatie wordt uitgevoerd met een rooster, dat tenminste een langselement bevat, dat zich in de lengterichting van de diafragmaspleet van het spleetdiafragma uitstrekt en dat tenminste één spleet begrenst, welk rooster dwars op de lengterichting van de diafragmaspleet langs de diafragmaspleet heen en weer wordt bewogen.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de fase van de ruimtelijke periodieke modulatie ten opzichte van de periodieke hardheidsvariatie wordt gevariëerd in afhankelijkheid van de momentaan door het te onderzoeken lichaam doorgelaten röntgenstraling.

4. Inrichting voor spleetradiografie, omvattende een röntgenbron; een voor de róntgenbron geplaatst spieetvormig diafragma, dat een waaiervormige röntgenbundel vormt, waarmee een te onderzoeken lichaam althans deels kan worden afgetast voor het vormen van een röntgenschaduwbeeld van het afgetaste deel van het lichaam op een achter het lichaam geplaatste röntgendetector; een stuursignaalgenerator, die tijdens bedrijf per sector van de röntgenbundel een de transmissie van het lichaam representerend signaal verschaft aan bestu-ringsmiddelen; een bestuurbare bundelsectormodulatie-inrichting, die met het spleetdiafragma samenwerkt en die onder besturing van signalen van de besturingsmiddelen per sector de röntgenbundel kan beïnvloeden, en hardheidsvariatiemiddelen voor het verschaffen van een op voorafbepaalde periodieke wijze in hardheid variërende röntgenbundel, gekenmerkt door bundel-modulatiemiddelen, die in bedrijf de in hardheid variërende röntgenbundel periodiek ruimtelijk moduleren synchroon met de hardheidsvariatie.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de bundelmodulatiemiddelen een tenminste één roosterspleet omvattend rooster omvatten, welke spleet zich nabij de diafragmaspleet van het spleetdiafragma bevindt en zich evenwijdig daaraan uitstrekt? alsmede aandrijfmiddelen die in bedrijf het rooster periodiek langs de diafragmaspleet beweegt dwars op de lengterichting daarvan.

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de aandrijfmiddelen tenminste twee aan een uiteinde ingeklemde stroken van piëzo-elektrisch materiaal bevatten, die elektrische stuursignalen kunnen ontvangen en die elk een nabij het spleetdiafragma gelegen vrij uiteinde hebben, waarbij de vrije uiteinden gezamenlijk het rooster dragen.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de bundelsectormodulatie-inrichting tussen de piëzo-elektrische stroken is geplaatst.

8. Inrichting volgens één der conclusies 4 t/m 7, gekenmerkt door een stuurinrichting 40 voor de bundelmodulatiemiddelen, welke stuurinrichting synchronisatiesignalen ontvangt van de hardheidsvariatiemiddelen.

9. Inrichting volgens één der conclusies 4 t/m 7, gekenmerkt door een stuurinrichting voor de bundelmodulatiemiddelen, welke stuurinrichting synchronisatiesignalen toevoert aan de hardheidsvariatiemiddelen.

10. Inrichting volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk, dat de stuurinrichting een ingang heeft, die is verbonden met de stuursignaalgenerator.