DE3121176A1

DE3121176A1 - Geraet zur bereichsweisen aufnahme von roentgenbildern

Info

Publication number: DE3121176A1
Application number: DE19813121176
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl.-Ing. 11260 Stockholm Fredzell
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1981-05-27
Filing date: 1981-05-27
Publication date: 1982-12-16
Also published as: US4433430A; FR2507053A1

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 81 P 5257 DE

Gerät zur bereichsweisen Aufnahme von Röntgenbildern

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Aufnahme von Röntgenbildern mit einer Röntgenstrahlenquelle, einem Bildaufzeichnungsträger sowie mindestens einer zwischen der Röntgenstrahlenquelle und einem zu untersuchenden Objekt angeordneten und mindestens eine Öffnung aufweisenden Blende zum Erzeugen eines ersten Strahlenbündels, bei dem die Blende relativ zum Objekt und Bildaufzeichnungsträger derart bewegt wird, dass das Objekt bereichsweise durchstrahlt und abgebildet wird.

Der Informationsgehalt in einem Röntgenbild wird heute vor allem durch die Sekundärstrahlung begrenzt, die der gewünschten Information überlagert ist. Für gewisse Objekte kann diese Streustrahlung bis zu 70% betragen. Um diese kontrastmindernde Wirkung der Streustrahlung zu reduzieren, sind bereits verschiedene Streustrahlraster bekannt (Erich Krestel, bildgebende Systeme für die medizinische Diagnostik, Verlag Siemens AG, Berlin und München, 1980, Seite 190 bis 201). Insbesondere ist

GdI 1 TT / 12. 5. 1981

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daraus auch ein Schlitzblendenmechanismus bekannt, bei dem durch eine erste Spaltblende zwischen der Röntgenstrahlenquelle und dem Objekt und wahlweise eine weitere zwischen dem Objekt und dem Bildaufzeichnungsträger aus einem grösseren Strahlenfeld ein schmaler Streifen ausgeblendet wird, in dem die Streustrahlung gering ist. Zur Abbildung des gesamten Objektes müssen die Spaltblenden während der Aufnahme über das Bildfeld bewegt werden.

Ein weiterer kontrastmindernder und damit informationsbegrenzender Faktor ergibt sich aus der Schwierigkeit, die Belichtung an verschiedene Teile des Objekts anzupassen, wenn diese grosse Variation in der Dichte und damit in der Röntgenabsorption aufweisen.

Zu weiche Röntgenstrahlung wird in den dichteren Objektbereichen vollständig absorpiert, so dass diese praktisch nicht abgebildet werden können. Wählt man eine so harte Röntgenstrahlung, dass alle Objektbereiche abgebildet werden, so verschlechtert das den Kontrast, speziell in den Bereichen geringerer Dichte. Eine gewisse Abhilfe schaffen dabei zusätzliche Absorptionsschichten, sog. Doger, die über den Objektbereichen geringer Dichte angeordnet werden. Durch diese "Doger" besteht jedoch auch die Gefahr einer Bildverfälschung, da sie mit abgebildet werden, wodurch dem eigentlichen Objektbild ein zusätzliches Bild überlagert wird. Ausserdem verursachen sie Streustrahlung.

Der sicherste Weg zur kontrastreichen Abbildung verschieden dichter Objektteile bestand bisher darin, mehrere Aufnahmen mit unterschiedlicher Belichtung zu machen, in denen jeweils nur Teilbereiche optimal belichtet und damit kontrastreich abgebildet wurden. Die

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unterschiedliche Belichtung wurde dabei durch Änderung der Belichtungszeit eingestellt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Gerät der eingangs genannten Art innerhalb einer einzelnen Aufnahme neben der weitgehenden Sekundärstrahlenabblendung auf einfache und sichere Art eine optimale Belichtung für Objektteile verschiedener Dichte zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Blende mindestens eine weitere, derart angeordnete Öffnung aufweist, dass das durch diese Öffnung hindurchgehende weitere Strahlenbündel einen zeitlich später abzubildenden Objektbereich durchstrahlt, und dass zwischen dem Objekt und dem Bildaufzeichnungsträger im Bereich des weiteren Strahlenbündels mindestens ein Detektor zum direkten Registrieren der das Objekt durchdringenden Röntgenstrahlung vorgesehen ist, dessen Signal einer Einrichtung zugeführt ist, die in Abhängigkeit davon die auf den Bildaufzeichnungsträger gelangende Strahlendosis für den später abzubildenden Bereich steuert. Der Detektor erfasst dabei exakt jeweils die das Objekt durchdringende Röntgenstrahlung für den nächstfolgenden oder möglicherweise auch einen noch späteren Bildbereich.

Solange diese Strahlendosis innerhalb des Dynamikbereiches des Bildaufzeichnungsträgers liegt, wird die Belichtung zu dem Zeitpunkt, zu dem der vom Detektor erfasste Objektbereich zur Abbildung kommt, nicht verändert. Erst wenn die Strahlendosis ausserhalb des Dynamikbereiches zu liegen kommt, d.h. wenn ein grosser Dichteunterschied in den Objektbereichen vorliegt,

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ändert die Einrichtung die Belichtung derart, dass es wieder ein Signal innerhalb des Dynamikbereiches gibt. Die Belichtungsänderung erfolgt dabei mit einer Zeitverzögerung, die dem zeitlichen Abstand des vom Detektor erfassten Objektbereiches vom abzubildenden Objektbereich entspricht.

Mit Hilfe dieses Gerätes ist es daher möglich, Objekte mit stark unterschiedlicher Dichte in einem einzigen Bild in allen Objektteilen mit hohem Kontrast abzubilden.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen dem Objekt und dem Bildaufzeichnungsträger eine weitere Blende mit mindestens einer Öffnung im Bereich des ersten Strahlenbündels angeordnet ist. Durch diese weitere Blende wird ein Grossteil der im Objekt erzeugten Streustrahlung abgeblendet, so dass es zu einer zusätzlichen Verbesserung der Bildqualität kommt. Eine Vereinfachung der Steuerung für die Relativbewegung zwischen den Blenden einerseits und dem Objekt und Bildaufzeichnungsträger andererseits ergibt sich, wenn als Blenden Spaltblenden vorgesehen .sind. Mit einem einmaligen Überfahren des Bildfeldes kann dadurch die vollständige Aufnahme gemacht werden.

Um auch Dichtschwankungen des Objektes senkrecht zur Bewegungsrichtung erfassen zu können, ist in einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemässen Gerätes mit Spaltblenden vorgesehen, dass eine Detektorzeile im Bereich des weiteren Strahlenbündels liegt, deren einzelne Detektoren in einer vorwählbaren Verknüpfung das Signal für die Einrichtung zur Steuerung der Strahlendosis liefern. Die Signale der einzelnen Detektoren

können dann gleich oder unterschiedlich gewichtet der 35

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Einrichtung zur Ermittlung der richtigen Belichtung zugeführt werden. Wenn man beispielsweise vor einer Aufnahme weiss, dass es zu grösseren Dichteschwankungen nur in einem bestimmten Streifen des gesamten Bildfeldes kommt, so kann man nur die diesen Streifen überdeckenden Detektoren für die Belichtungsmessung verwenden und damit die Güte dieser Messung steigern.

Der oder die Detektor(en) kann bzw. können in Strahlrichtung vor der weiteren Blende oder auch dahinter angeordnet sein. Im letzteren Fall muss die Blende im Bereich des Detektors oder der Detektoren eine weitere Öffnung aufweisen. Eine einfach und mechanisch stabile Ausführung sieht vor, dass der bzw. die Detektor(en) fest mit der weiteren Blende verbunden ist bzw. sind.

Die Einrichtung kann die Belichtungszeit ändern, indem sie die Geschwindigkeit der Relativbewegung steuert. Durch die Entwicklung neuartiger Röntgenstrahlenquellen ist es besonders vorteilhaft auch möglich, dass die Einrichtung die Hochspannung der Röntgenstrahlenquelle steuert. Diese Hochspannung ist ein noch besserer Parameter für einen Belichtungsautomaten als die Belichtungszeit.

Insgesamt ergibt sich damit ein Gerät z.ur Aufnahme von Röntgenbildern, das eine Kombination von effektiver Sekundärstrahlabblendung, optimaler Bildqualität in allen Bereichen und hochspannungsabhängiger Belichtungsautomatik in sich vereint.

Im folgenden werden anhand von vier Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und erläutert. Dabei

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Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Gerät nach der Erfindung zur Aufnahme von Röntgenbildern, Fig. 2 ein entsprechendes.Gerät mit einer weiteren

Blende und die
Fig. 3 und 4 unterschiedliche Blendenformen.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Röntgenstrahlenquelle bezeichnet, die beispielsweise das gesamte Objektfeld ausleuchtet. Im Strahlenkegel 2 dieser Röntgenstrahlenquelle 1 liegt als Objekt der Teil eines Körpers 3 mit einer Wirbelsäule 4. Zwischen der Röntgenstrahlenquelle 1 und dem Objekt befindet sich eine Blende 5 mit einer ersten Öffnung 6 und einer weiteren Öffnung 7. In Strahlrichtung gesehen hinter dem Objekt 3 befindet sich als BiIdaufzeichnungsträger eine Filmplatte 9. Das durch die erste Öffnung 6 der Blende 5 hindurchtretende Strahlenbündel durchstrahlt den Körper 3 und gelangt anschliessend unbeeinflusst auf die Filmplatte 9. Das durch die weitere Öffnung 7 der Blende 5 ausgeblendete Strahlenbündel durchstrahlt ebenfalls den Körper 3 und gelangt anschliessend auf einen Detektor 8, der zwischen dem Objekt und dem Bildaufzeichnungsträger angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Blende 5 in Richtung des Pfeiles 10 mit einer Geschwindigkeit V₁ verschoben. Synchron damit wird der Detektor 8 in Richtung des Pfeiles 11 mit einer Geschwindigkeit v_ verschoben. Das Verhältnis der Geschwindigkeiten V₁ zu v_ ist dabei so gewählt, dass das durch die Öffnung 7 der Blende 5 hindurchtretende Strahlenbündel stets auf

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den Detektor 8 trifft.

Das Detektorausgangssignal ist über eine Leitung 12 auf eine Einrichtung 13 gegeben, die als Belichtungsmesser und als Steuereinrichtung für die Geschwindigkeiten der Blende 5 und des Detektors 8 dient.

Die Funktion dieses Gerätes ist folgende:

Die Röntgenstrahlen durchdringen das Objekt 3 mehr oder minder,je nach der Dichte und den Absorptionseigenschaften der einzelnen Objektteile, über den Detektor 8 und die Einrichtung 13 wird die richtige Belichtung für jeden einzelnen Objektbereich festgelegt. Wenn anschliessend die Blende 5 soweit verschoben ist, dass die öffnung 6 an die Stelle im Strahlenkegel gelangt, an der sich vorher die öffnung 7 befand, dann wird in diesem Ausführungsbeispiel bei unveränderter Hochspannung der Röntgenstrahlenquelle und damit konstanter Primärstrahlung durch Verändern der Belichtungszeit, d.h.

durch Variieren der Blendengeschwindigkeit, die Belichtung an den Objektbereich angepasst. Die öffnung 6 in der Blende 5 kann einen quadratischen Querschnitt kleiner Ausdehnung aufweisen, so dass das gesamte Bildfeld zeilenrasterförmig aufgenommen werden muss. Eine derartige Blende 5 mit öffnung 6 und einer weiteren öffnung 7 für das zum Detektor gelangende Strahlenbündel ist in Draufsicht in Fig. 3 dargestellt.

Es ist aber auch eine Blende 15 mit einer schlitzförmigen öffnung 16 und einem weiteren Schlitz 17 möglich, wie in Fig. 4 ebenfalls in Draufsicht dargestellt ist. Wird bei dieser Anordnung anstelle eines einzelnen Detektors eine ganze&tektorzeile verwendet, so kann beispielsweise über die Signale der einzelnen Detektoren 35

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dieser Detektorzeile linear oder auch gewichtet gemittelt werden. Ausserdem ist es auch möglich, nur einzelne dieser Detektoren wahlweise zur Signalerzeugung zu verwenden .

In Fig. 2 ist ein etwas abgewandeltes Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Röntgenstrahlenquelle 21 hat einen kleineren öffnungswinkel als die Quelle 1 und leuchtet dadurch nur noch einen Teil des Objektfeldes aus. Dadurch wird die Belastung für die Röhre erheblich herabgesetzt. Zusätzlich zu der ersten Blende 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine weitere Blende 25 vorgesehen, die ebenfalls zwei Öffnungen 26 bzw. 27 aufweist. Durch die weitere Blende 25 wird die vom Objekt 3 ausgehende Streustrahlung zumindest teilweise unterdrückt, wodurch die Bildqualität weiter gesteigert wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Objekt, d.h. der Körper- 3, in Richtung des Pfeiles 28 mit einer Geschwindigkeit v_ und die Filmplatte 9 in Richtung des Pfeiles 29 mit einer Geschwindigkeit ν bewegt. Ebenso können auch die beiden Blenden 5 und 25 synchron mit Geschwindigkeiten, die ihrem jeweiligen Abstand von der Röntgenstrahlenquelle entsprechen, in entgegengesetzter Richtung bewegt werden. Dabei müsste ausserdem die Röntgenstrahlenquelle 21 mit einer Geschwindigkeit Omega gedreht werden, damit das gesamte Objektfeld nacheinander durchstrahlt wird.

Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 wird hier durch die Einrichtung 13 die Hochspannung der Röntgenröhre 21 gesteuert, um die Belichtung zu regeln. Dazu ist eine spezielle Röntgenröhre erforderlich, bei der diese Änderung sehr schnell möglich ist.

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Als Objekt soll,wie in den Beispielen gemäss den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, eine Wirbelsäule 4 abgebildet werden. Diese besteht, wie bekannt, aus Wirbeln und Bandscheiben. Die Öffnungen in den Blenden bewegen sich entlang der Wirbelsäule in deren Längsrichtung. Der Detektorbereich liegt räumlich und zeitlich kurz vor dem aufzunehmenden Bildbereich. Sobald die wesentlich höhere Röntgendosisleistung, die durch eine Bandscheibe hindurchgelassen wird, auf den Detektor auftrifft, bewirkt die Einrichtung 13, zeitlich verzögert, eine Verringerung der Belichtung, entweder durch kürzere Belichtungszeit, d.h. die Relativgeschwindigkeit, zwischen Objekt und Blende wird erhöht, oder durch eine geringere Spannung der Röntgenstrahlenquelle.

4 Figuren 8 Patentansprüche

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Claims

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-/O- VPA 81 P 5257 DE Patentansprüche

(λ/. Gerät zur Aufnahme von Röntgenbildern mit einer Röntgenstrahlenquelle, einem Bildaufzeichnungsträger sowie mindestens einer zwischen der Röntgenstrahlenquelle und einem zu untersuchenden Objekt angeordneten und mindestens eine öffnung aufweisenden Blende zum Erzeugen eines ersten Strahlenbündels, bei dem die Blende relativ zum Objekt und Bildaufzeichnungsträger ο derart bewegt wird, dass das Objekt bereichsweise durchstrahlt und abgebildet wird, dadurch gekennzeichnet , dass die Blende(5)mindestens eine weitere, derart angeordnete öffnung(7)aufweist, dass das durch diese öffnung(7)hindurchgehende weitere Strahlenbündel einen zeitlich später abzubildenden Objektbereich durchstrahlt und dass zwischen dem Objekt (3)und dem Bildaufzeichnungsträger(9)im Bereich des weiteren Strahlenbündels mindestens ein Detektor(8)zum direkten Registrieren der das Objekt(3)durchdringenden Röntgenstrahlung vorgesehen ist, dessen Signal einer Einrichtung(13)zugeführt ist, die in Abhängigkeit davon die auf den Bildaufzeichnungsträger(9Igelangende Strahlendosis für den später abzubildenden Bereich steuert.

2-, Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass zwischen dem Objekt(3)und dem Bildaufzeichnungsträger(9)eine weitere Blende(25)mit mindestens einer öffnung(26)im Bereich des ersten Strahlenbündels angeordnet ist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet , dass die eine und/oder die

weitere Blende(5, 25)Spaltblenden sind. 35

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4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass eine Detektorzeile im Bereich des weiteren Strahlenbündels liegt, deren einzelne Detektoren in einer vorwählbaren Verknüpfung das Signal für die Einrichtung zur Steuerung der Strahlendosis liefern.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , dass der bzw. die Detektor(en) (8)in Strahlrichtung vor der weiteren Blende(25)angeordnet ist bzw. sind.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , dass der bzw. die Detektor(en) (8)in Strahlrichtung hinter der weiteren Blende (25 Jangeordnet ist bzw. sind und dass die Blende (25)in diesem Bereich eine weitere öffnung(27)aufweist.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung(13) die Geschwindigkeit der Relativbewegung steuert.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , dass die Einrichtung(13) die Hochspannung der Röntgenstrahlenquelle(21)steuert.