SE522731C2 - Kollimatoranordning samt röntgenavbildningsapparat - Google Patents

Description

UPPFINNINGENS TEKNISKA OMRÅDE Föreliggande uppfinningen avser en metod och en anordning för att variera den exponerade ytan hos ett röntgendetekterings-/registreringsmedel. Röntgenavbildningsapparaten innefattar åtminstone en röntgenkälla, en kollimator med slitsar och ett registreirngsmedel.

BESKRIVNING AV TEKNIKENS STÅNDPUNKT Vid analys av ett föremål, i synnerhet en vävnad eller en del av en mänsklig kropp, genom röntgenstrålning, är resultatet av analysen i hög grad beroende på antalet röntgenstrålar som passerar igenom föremålet och registreras medelst en detektor eller film. Tjockleken och densiteten hos olika föremål är några parametrar som påverkar genomträngningen av röntgenstrålar. Vid exempelvis mammografiundersökning måste röntgenapparaten anpassas för olika patienter med olika kroppsegenskaper.

I en röntgendetektor är en viktig parameter den bestrålade ytan, d.v.s. ytan hos detektorn som exponeras för röntgenstrålarna. Ytterligare en annan viktig parameter är exponeringstiden, vilken i händelse av levande vävnad är kritisk, eftersom en lång exponeringstid för röntgenstrålning kan riskera vävnaden.

Halvledarbaserade röntgendetektorer är kända, t.ex. genom svensk patentansökan nr. 9801677-7, Danielsson. Enligt detta dokument placeras en "edge on"-detektor tiltad med avseende på de infallande röntgenstrålarna.

Enligt den förestående svenska patentansökan nr. 9903559-4 åstadkoms en anordning för detektering av röntgenstrålar, som innefattar en bärande del på en sida anordnad med detektorer, som består av ett flertal givare anordnade på ett substrat. Detektorerna anordnas väsentligen "kant-i-kant" åtminstone i en rad på åtminstone en sida av den bärande delen.

Patent nr. US 4,937,453 beskriver en apparat för detektering av röntgenstrålning i ett radiografiskt avbildningssammanhang tillkännages. Den är särskilt värdefull i samverkan med slits- och slitsavkänningsradiografi. I överensstämmelse med denna uppfinning konstrueras detektorer och anordnas så att väsentligen all energi som skall detekteras från en röntgenundersökning upplöses i detektorn. På detta sätt åstadkoms en detektor, som tillhandahåller en direkt elektronisk avläsning, hög röntgenbromskraft och hög spatialupplösning, under upprätthållande av en god signaluppsamlingseffektivitet, utan användning av överflödigt höga spänningsnivåer. I den föredragna utföringsformen konstrueras fasta tillståndets röntgendetektorer så att detektorns tjocklek längs de infallande röntgenstrålarnas riktning är tillräckligt lång så att väsentligen all röntgenstrålningsenergi urladdas i detektorn. Detektorn anordnas "edge on", med dess längsgående axel väsentligen parallellt med den infallande röntgenstrålningen.

Gasbaserade detektorer är också kända. Exempelvis WO 99/23859, avser en apparat för radiografi, och i synnerhet för planarstråleradiografi, och även en detektor för detektering av infallande strålning. Detektorn enligt denna uppfinning, vilken detekterar infallande strålning är en gasformig plattelektrodslavinkammare, som inkluderar elektrodanordningar mellan vilka en spänning anordnas för att skapa ett elektriskt falt, vilket orsakar elektronjonlaviner av primära och sekundära joniseringselektroner utlösta av den infallande strålningen. Detektorn orienteras, i förhållande till den infallande strålningen, så att strålningen inträder från ena sidan mellan en första och en andra parallell platta, mellan vilka det elektriska fältet skapas. Elektriska signaler inducerade av nämnda elektrodjonslaviner detekteras i åtminstone en detektorelektrodanordning, som inkluderar ett flertal detektorelektrodelement anordnade näraliggande till varandra, var och en längs en riktning som är väsentligen parallell med den infallande strålningen.

UPPFINNINGENS SAMMANFATTNING Det huvudsakliga ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en metod och anordning, vilka möjliggör variation av detekterade röntgenstrålar, företrädesvis beroende på särdragen hos föremålet som skall undersökas.

Uppfinningen är företrädesvis applicerbar på applikationer som använder en avsökande slits.

Följaktligen innefattar den inledningsvis nämnda anordningen åtminstone en av nämnda kollimator eller registreirngsmedel, vilka anordnas rörliga relativt varandra för att variera antalet röntgenstrålar som passerar kollimatorn, och följaktligen föremålet och registreras av nämnda registreirngsmedel.

Enligt en första, mer föredragen synvinkel av uppfinningen, åstadkoms nämnda variation genom variation av bredden hos nämnda slitsar. Kollimatorn innefattar åtminstone två delar som är förflyttbara relativt varandra. De två delarna kan anordnas förflyttbara i samma plan, varje del bildas med åtminstone ett stycke av en slits. I en utföringsförm innefattar den första delen slitsar med definierad(e) bredd(ar), och den andra delen anordnas rörlig på en sida av nämnda första del för täckning av åtminstone delar av nämnda slitsar. Den första delen kan också innefatta en första kollimator, och den andra delen en andra kollimator som motsvarar nämnda första del.

Enligt en andra utförande av uppfinningen åstadkoms nämnda variation genom rotation av nämnda kollimator omkring en längsgående axel. Axeln är en central axel och variationen (Ac) hos projiceringen av nämnda slitsars bredd på nämnda registreirngsmedel är Ac=b. cos Acc/cosp\ vari b är slitsens bredd, Aa är kollimatorns rotationsvinkel och P är möjlig tiltningsvinkel hos registreringsmedlet.

Registreirngsmedlet kan vara en av en halvledarbaserad detektor, en gasbaserad detektor eller en röntgenkänslig film.

I en röntgenavbildningsapparat, som innefattar åtminstone en röntgenstrålningskälla, en kollimator och ett registreirngsmedel, åstadkoms en metod för att tillhandahålla en variabel exponering av nämnda registreirngsmedel för röntgenstrålning från nämnda röntgenstrålningskälla genom slitsar på nämnda kollimator. Metoden innefattar stegen att röra nämnda åtminstone en av nämnda kollimator eller registreirngsmedel relativt varandra, så att antalet röntgenstrålar registrerade av nämnda registreirngsmedel varieras. Variationen åstadkoms genom variation av bredden hos nämnda slitsar, eller genom rotation av nämnda kollimator omkring en längsgående axel.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande kommer uppfinningen att beskrivas ytterligare på ett icke-begränsande sätt med hänvisning till de åtföljande ritningarna, i vilka: Fig. 1 är en schematisk sidovy av en känd röntgenavbildningsapparat, Fig. 2a och 2b är sidovyer av två olika kollimatorer med flera slitsar enligt teknikens ståndpunkt, Fig. 3 är en schematisk och överdriven tvärsnittsvy av en kollimator (med flera slitsar) och en detektormontering enligt fig. 1, Fig. 4 är en schematisk och överdriven tvärsnittsvy av en kollimator och en detektormontering enligt en första synvinkel av uppfinningen, Fig. 5 är en vy sedd uppifrån av en kollimator enligt uppfinningen, Fig. 6a och 6b är tvärsnittsvyer av två kollimatorer enligt uppfinningen, och Fig. 7 är en schematisk och överdriven tvärsnittsvy av en kollimator, och en detektormontering enligt en andra synvinkel av uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRTNGSFORMER Vid röntgenavbildning bestämmer antalet detekterade röntgenstrålar bildåtkomsttiden som ger en acceptabel bildkvalitet. I en avsökande slitsuppställning är det således möjligt att anpassa erfordrad bildåtkomsttid genom ändring av slitsarnas bredd, och således antalet röntgenstrålar som träffar föremålet och detektorn. Notera att detektorn måste vara bredare än den största slitsen använd med ändamål att detektera alla infallande röntgenstrålar. Vid avsökande slitsröntgenavbildning (scan slot X-ray imagin) bestäms spatialupplösningen i dimensionen vinkelrätt mot slitsen av slitsbredden. Genom att variera slitsbredden är det möjligt att anpassa spatialupplösningen för att uppfylla de för ögonblicket diagnostiska kraven.

För uppfinningen väsentliga delar av en röntgenavbildningsapparat 10 enligt känd teknik visas i fig. 1. Andra ingående delar i apparaten, uppenbara för en fackman, men inte viktiga för uppfinningen visas för enkelhets skull inte. Den förenklade röntgenavbildningsapparaten innefattar en strålningskälla 11, en kollimator 12 och en detektormontering 13. Ett föremål 14 som skall undersökas är beläget mellan kollimatorn 12 och detektormonteringen 13.

Kollimatorn framställs av ett röntgenstrålningsblockerande material, och anordnas att exponera en bestämd del av detektorn för röntgenstrålar genom slitsen 15. Två olika typer av kollimatorer visas i fig. 2a och 2b. Kollimatorn 22a i fig. 2a tillhandahålls med slitsar 25a anordnade i två rader, och förflyttade relativt varandra längs kollimatorns längsgående axel. Kollimatorn 22b i fig. 2b tillhandahålls med en rektangulär slits 25b, vilken kan indelas i mindre slitsar genom skiljeväggar 26b. Slitsarnas form och arrangemang beskrivs i mera detalj i teknikens ståndpunkt såsom ovan tillkännagivet. Kollimatorn kan innefatta 30 linjeslitsar eller 30 plus 30 halva linjer.

Fig. 3 visar en schematisk kollimator-detektoruppsättning, i vilken en kollimator 32 med slits 35 anordnas att exponera en förbestämd del av detektorn 33 för röntgenstrålningen (angiven med pilar). Detektorns ytsektion 33 exponerad för strålningen anges med en tjockare linje.

Enligt uppfinningen uppnås uppfinningens ändamål genom variation av detektorns för röntgenstrålar exponerade yta, det är projektionen av slits(ar) på detektorn.

En utföringsform enligt uppfinningens första aspekt visas i fig. 4, 5 och 6. Enligt utföringsformen i fig. 4 innefattar en kollimator 42 åtminstone två relativt varandra förflyttbara delar 42a och 42b, vilka åstadkommer slitsar 45 med variabel bredd. Delarna anordnas i samma plan och förflyttas väsentligen i ett plan. En första position av kollimatorsektionerna, som åstadkommer en bred slitsbredd anges med streckade linjer. Det är också möjligt att anordna endast en del av kollimatorn rörlig, och inte båda av dem, såsom visat i utföringsformen. Fig. 5 är en vy sedd ovanifrån av en kollimator 52, som innefattar en första del 52a och en andra del 52b anordnade rörliga relativt varandra, t.ex. genom införande av en del i den andra. Följaktligen är bredden hos varje slits 55 variabel. En position hos kollimatordelarna som åstadkommer en bred slitsbredd visas med streckade linjer, och en andra position vid vilken slitsbredden är smal visas med heldragen linje. Förflyttningen av kollimatordelarna kan åstadkommas medelst en stegmotor (inte visad) eller liknande genom att förse en eller båda delarna med, t.ex. kuggar/hjul, rem eller liknande. Stegmotorn kan styras medelst en datorenhet, t.ex. med avseende på föremålens densitet och/eller tjocklek. Fig. 6a och 6b visar andra utföringsformer av kollimatorer. I fig. 6a, kollimatorn 62a, som innefattar en första huvudsaklig (stationär) del 62a med en fast slitsbredd 65a, och en andra rörlig del 62b anordnad att röra sig på en sida av den huvudsakliga delen för att täcka slitsen 65 och ändra slitsbredden.

I fig. 6b, kollimatorn 62b, som innefattar en första (stationär) del 62a'med en fast slitsbredd 65b, och en andra rörlig del 62b', som också är en kollimator liknande den första delen 62a', anordnad att röra sig på en sida av den första delen för att täcka slitsen 65b och ändra slitsbredden. Genom att anordna kollimatorema ovanpå varandra kan man anpassa slitsbredden för alla slitsar genom en enkel förflyttning av den till kollimatorn relativt varandra i dimensionen vinkelrät mot slitsen.

Den mekaniska förflyttningen av den andra delen kan åstadkommas med användning av en stegmotor (inte visad) eller liknande genom att tillhandahålla den andra delen med, t.ex. kuggar/hjul, rem, eller liknande, eller piezoelektriska manövreringsorgan. Motorn/manövreringsorganet kan styras medelst en datorenhet, t.ex. med hänseende på föremålens densitet och/eller tjocklek.

Fig.7 är en annan utföringsform enligt uppfinningen. Kollimatorn 72 anordnas roterbar längs en längsgående axel 77 (någonstans längs kortsidan hos den väsentligen rektangulärt formade kollimatorn). Enligt denna utföringsform åstadkoms variationen av exponerad yta genom rotering av kollimatorn 72, så att slitsen 75 positioneras i en vinkel a, dessutom om man antar att slitsens bredd ärboch sektionens bredd exponerad genom slitsen är a, dessutom variationen ava: Aauppnås genomAa=b . cosAa(för a = 0, a = b). Följaktligen, bredden hos sektionenc,exponerad för strålningen, på den tiltade detektorn 73, tiltad i en vinkel /? är:c = a/ cos /?och i enlighet därmed variationen av c:Ac = b . cosAa/ cos /?.En första position av kollimatorn 72 visas med streckad linje, och en andra roterad position med heldragen linje.

Den mekaniska rotationen kan åstadkommas med användning av en stegmotor (inte visad) eller liknande genom att tillhandahålla den andra delen med, t.ex. kuggar/hjul, rem eller liknande, eller piezoelektriska manövreirngsorgan (inte visade). Motorn/manövreringsorganet kan styras medelst en datorenhet, t.ex. med avseende på föremålets densitet och/eller tjocklek.

Det är också möjligt att åstadkomma både detektorn och kollimatorn roterbara. Följaktligen kan kollimatorn både vara roterbar och innefatta delar för variation av slitsarna.

Detektorn kan vara vilken som helst av nämnda detektorer i bakgrundsdelen enligt föreliggande beskrivning, och behöver inte tiltas, såsom visat i de olika utfÖringsformerna.

Uppfinningen är inte begränsad till de visade utföringsformerna, utan kan varieras på ett antal olika sätt utan att avvika från de bifogade patentkravens räckvidd, och anordningen och metoden kan implementeras på ett antal olika sätt beroende på applikation, funktionella enheter, behov och kravsättning etc. I en utföringsform är det möjligt att rotera den tiltade detektorn för att ändra tiltningsvinkel med avseende på slitsen. Istället för detektorer är det också möjligt att använda en film, i och för sig känd, vid vilket fall ytterligare kollimatorer borde anordnas efter föremålet som skall undersökas.

Claims (5)

1. En kollimatoranordning (42, 52) i en röntgenavbildningsapparat (10) innefattande åtminstone en röntgenstrålningskälla (11) och ett registreirngsmedel (43), vilken kollimatoranordning är anordnad för att åstadkomma en variabel exponering av nämnda registreirngsmedel (43) för röntgenstrålning från nämnda röntgenkälla (10), kännetecknad av , att nämnda kollimatoranordning innefattar åtminstone två väsentligen liknande kollimatordelar (42a, 52a; 42b, 52b), vilka har liknande slitsutföranden anordnade ovanpå varandra, och att nämnda väsentligen liknande kollimatordelar är anordnade rörliga relativt varandra.

2. Anordning enligt patentkrav 1, kännetecknad av , att nämnda slitsar av varje kollimatordel är anordnade förskjutna relativt varandra längst en längsgående axel av kollimatoranordningen.

3. Anordning enligt patentkrav 1, kännetecknad av , att nämnda slitsar hos varje kollimatoranordning är anordnade längst en längsgående axel av kollimatoranordningen.

4. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av , att nämnda registreirngsmedel är ett av en halvledarbaserad detektor, en gasbaserad detektor eller en röntgenkänslig film.

5.1 en röntgenavbildningsapparat (10) innefattande åtminstone en röntgenkälla (11), en kollimator (42, 52) och ett registreirngsmedel (43), vilken kollimatoranordning är anordnad för att åstadkomma en variabel exponering av nämnda registreirngsmedel (43) för röntgenstrålning från nämnda röntgenkälla (10), en metod för att tillhandahålla variabel exponering av nämnda registreirngsmedel (43), kännetecknad av , P15930SE.C02 att anordna nämnda kollimatoranordning med åtminstone två väsentligen liknande kollimatordelar (42a, 52a; 42b, 52b), vilka har liknande slitsutföranden anordnade ovanpå varandra, och att anordna nämnda väsentligen liknande kollimatordelar rörliga relativt varandra.