DE2353603B2 - Abbildungseinrichtung mit räumlicher Kodierung bzw. Abbildungsverfahren - Google Patents
Abbildungseinrichtung mit räumlicher Kodierung bzw. AbbildungsverfahrenInfo
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Description
niert oder überlagert werden. Das vorliegend angegebene
Verfahren hat daher keine selbstständige Bedeutung unabhängig von der hier beschriebenen Einrichtung.
Vorliegende Erfindung also verwendet Röntgengeräte, in welchen die kodierte Strahlungsquelle vorzugsweise
von einer Röntgenröhre stammt, deren Anode zur Erzeugung der Röntgenstrahlen mit Elektronen bombardiert
wird. Die von der Anode kommende Röntgenstrahlung wird vorzugsweise mittels Röntgenstrahlungsfluoreszenz
in Röntgenstrahlung verwandelt, die im Vergleich zu der von der Röntgenröhre emittierten
Strahlung ein schmäleres Energieband aufweist. Somit erhält man eine räumlich ausgedehnte Röntgenstrahlungsquelle,
deren Strahlung im wesentlichen im Bereich eines Energieniveaus konzentriert ist. Die von der
fluoreszierenden Quelle emittierte Strahlung wird räumlich kodiert, indem man sie z. B. durch eine
räumlich kodierte Maske schickt, die im folgenden als Zonenplatte bezeichnet wird. Vorzugsweise wird die
Zonenplatte dicht neben der fluoreszierenden Strahlungsquelle angebracht, so daß die Röntgenstrahlungsquelle räumlich kodiert zu sein scheint. Ein Objekt, das
geröntgt werden soll, wird nun zwischen die räumlich kodierte Strahlungsquelle und eine Detektoreinrichtung
gebracht, die z. B. ein Film sein kann, auf dem das Schwarz-Weiß-Muster räumlich wechselnder Intensität
und Form gespeichert wird, aus dem dann ein Bild des geröntgten Objektes gewonnen werden kann.
Weiter ist erfindungsgemäß vorgesehen, räumlich kodierte Schwarz-Weiß-Muster durch Verwendung
einer Vielzahl fluoreszierender kodierter Quellen herzustellen, deren Energieniveaus unterschiedlich sind,
was z. B. durch unterschiedliches Fluoreszenzmaterial erreicht werden kann. Die Schwarz-Weiß-Muster
können sodann subtrahiert werden, um das Bild eines Objektes zu gev/innen, bei dem in gewissen Bereichen
ein Absorptionsmittel konzentriert ist, das Strahlungsenergie des E.iergieniveaus einer der fluoreszierenden
Quellen in w esentlich stärkerem Maße absorbiert, als Strahlungsenergie vom Energieniveau der anderen
fluoreszierenden Quellen. Auf diese Weise können Bereiche des Objektes, die das selektive Absorptionsmittel
nicht enthalten, zum Verschwinden gebracht werden, während die mit dem Absorptionsmittel
angereicherten Bereiche des Objektes kontrastreicher erscheinen.
Die Erfindung zeigt ferner, daß Bilder des Objektes vorzugsweise optisch rekonstruiert werden können,
wenn das Kodemuster der Quelle zumindest einen Teil eines Fresnel Zonenmusters enthält, wobei Röntgenstrahlen
emittierende konzentrische Ringe mit nicht emittierenden Ringen gleicher Fläche abwechseln. In
Übereinstimmung mit den Gedanken eines älteren Vorschlags ist die Strahlungsquelle vorzugsweise ein
exzentrischer Abschnitt einer Fresnelzone, wobei eine zusätzliche Maske oder »halbdurchlässige« Scheibe für
eine mittlere räumliche Frequenz sorgt, die höher liegt als die mittlere räumliche Frequenz des Zonenmusters.
Insbesondere soll dies ein im wesentlichen konstantes räumliches Frequenzmuster sein, das das Kodemuster
mit einer Trägerfrequenz versieht. Hierdurch werden die räumlichen Frequenzen des geröntgten Objektes so
verschoben, daß ihr Informationsgehalt vollständiger ausgewertet werden kann.
Man kann die Arbeitsweise des Röntgenstrahlen-Zonenplattensystems
verstehen, indem man ein einfaches Objekt, wie z. B. eine Lochblende, betrachtet. In diesem
Fall ist das Röntgenbild auf dem Aufzeichnungsfilm ein
Lochkamerabild der Zonenplattenquelle und besitzt die wesentlichen Komponenten eines Hologramms dei
Lochblende, obwohl es durch geometrische Schattenbil
dung und nicht durch Beugung, wie dies bei gewöhnli
r> eher optischer Holographie der Fall wäre, entstander
ist. Die Rekonstruktion oder die Kodierung wire durchgeführt, indem man den entwickelten Film mil
konvergentem Laserlicht durchstrahlt und einen einzelnen Beugungsmodus mittels einer Blende auswählt. Dei
iü Brennpunkt ist dann die Rekonstruktion der als Objeki
verwendeten Lochblende.
Besteht das Objekt aus zwei Lochblenden, so besteht das Schwarz-Weiß-Muster auf dem Film aus zwei sich
überlappenden Zonenplatten, was jedoch bei dei Rekonstruktion zwei sich nicht überlappende Brenn
punkte ergibt.
Ein allgemeineres Objekt kann abgebildet werden indem man es mit einer halbdurchlässigen Scheibe
überdeckt, die das Objekt in eine Anordnung vielei
>o Lochblenden unterteilt. Die halbdurchlässige Scheibe is
deshalb von Vorteil, weil eine Quelle, die eir exzentrischer Abschnitt einer Fresnelzone ist, sehi
niedrige räumliche Frequenzen nicht beinhaltet. Ohm die halbdurchlässige Scheibe werden nur die Kanten dei
2r) Objekte gut abgebildet, während breite kontinuierlich«
Flächen entweder gar nicht oder nur schwach erscheinen. Während eine zentrische Zonenplatte mi
oder ohne halbdurchlässige Scheibe verwendet werder kann, ist andererseits der Vorteil des exzentrischer
Musters die leichtere Trennmöglichkeit zwischen der verschiedenen Beugungsmoden und dem ungebeugter
Licht bei der optischen Rekonstruktion des Bildes.
Die Erfindung zeigt ferner, daß Sekundärstrahlung wie z. B. Fluoreszenz oder Comptonstreuung, die vor
α dem geröntgten Objekt und/oder Teilen der Haltevor
richtung der Röntgenkamera oder anderen Auswertein richtungen stammt, nicht räumlich kodiert ist, wodurch
sie bei der Rekonstruktion eines Bildes aus den aufgezeichneten Hologramm im wesentlichen ver
schwindet.
Zusätzlich kann das Licht, welches bei einen Rekonstruktionsprozeß durch den aus dem aufgezeich
neten Muster gewonnenen transparenten Film geleite· wird, jede wünschenswerte Helligkeit haben, wöbe
durch Vergrößern dieser Helligkeit die Bildverstärkunj wächst, so daß die Strahlungsbelastung eines abzubildenden
Objektes, z. B. einer lebenden Person, kleir gehalten werden kann.
Weitere wesentliche Eigenschaften und Vorteile sine in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme aui die Zeichnungen aufgezeigt. Zweckmäßige Ausgestal tungen bilden Gegenstand der anliegenden Patenten Sprüche. Es zeigt
Weitere wesentliche Eigenschaften und Vorteile sine in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme aui die Zeichnungen aufgezeigt. Zweckmäßige Ausgestal tungen bilden Gegenstand der anliegenden Patenten Sprüche. Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Abbil
■>"> dungssystems, wobei eine räumlich kodierte, fluoreszie
rende Röntgenstrahlungsquelle ein Objekt bestrahlt dessen Schatten auf eine zur Aufzeichnung geeignete
Detektoreinrichtung fällt, woraus unter Verwendung einer kohärenten Lichtquelle ein Bild rekonstruier!
μι wird,
F i g. 2 das räumliche Kodiermuster einer Zonenplat te, die in der räumlich kodierten Strahlungsquelle vor
F i g. I verwendet wird,
Fig.3 das Muster einer halbdurchlässigen Scheibe
Fig.3 das Muster einer halbdurchlässigen Scheibe
ι- das zur Erzeugung einer räumlichen Trägerfrequenz ir
dem System von F i g. 1 verwendet wird,
Fig.4 eine weitere mögliche Ausführungsform de:
Abbildungssystems und
Fig.5 die Abhängigkeit von Absorptionskoeffizient
und Energieintensität vom Energieniveau der Strahlung bei verschiedenen Betriebszuständen des Systems.
In F i g. 1 ist eine kodierte Röntgenstrahlungsquelle 10 zu erkennen, welche ein räumlich kodiertes
Röntgenstrahlungsmuster erzeugt. Die Strahlungsquelle 10 enthält hier beispielsweise eine Einrichtung zur
Erzeugung von Röntgenstrahlen 12, die eine gebräuchliche Röntgenröhre sein kann, wobei von einer großen
Fläche der Anode ein breiter Kegel von Röntgenstrahlung 14 erzeugt wird. Die Röntgenstrahlung 14 trifft auf
eine Schicht von fluoreszierendem Material 16, die das Energieniveau der Röntgenstrahlung höherer Energie
reduziert und Strahlung in einem wesentlich schmäleren Energieniveauband emittiert. Energieniveau ist hier als
Energie pro Strahlungsquant definiert. Obwohl die Röntgenstrahlungsfluoreszenz allgemein bekannt ist,
wurde sie bisher in praktisch ausgeführten Abbildungssystemen nicht verwendet, da die Intensität der
Fluoreszenzemission von Röntgenstrahlen, d. h. Strahlung pro Flächeneinheit, begrenzt ist und bisher zur
zufriedenstellenden Auflösung eines geröntgten Objektes punktförmige Röntgenstrahlungsquelien hoher Intensität
erforderlich waren. Erfindungsgemäß kann nun jedoch durch Verwendung einer räumlich ausgedehnten
Röntgenstrahlungsquelle zusammen mit einem ausgewählten Kode großflächiges, Röntgenstrahlen emittierendes
Material geringer Intensität Verwendung finden, womit jede gewünschte Strahiungsmenge erzeugt
werden kann.
Neben der fluoreszierenden Schicht 16 befindet sich ein Element 18 aus für Röntgenstrahlen durchlässigem
Material, z. B. Aluminium, auf dem eine Zonenplattenschicht 20 aufgebracht ist, die aus Röntgenstrahlen
absorbierendem Material, z. B. Blei, besteht, das zonenweise wieder abgetragen ist und somit ein
räumlich variierendes, periodisches Muster zur räumlichen Kodierung der Röntgenstrahlung bildet. Vielerlei
räumliche Kodemuster können Verwendung finden, wobei jedoch für die optische Rekonstruktion des
Röntgenbildes der exzentrische Abschnitt eines Fresnel-Zonenmusters
entsprechend F i g. 2 vorzuziehen ist.
Im Abstand 51 von der Zonenplatte 18 befindet sich
eine gewissermaßen halbdurchlässige Scheibe 22, die ähnlich wie die Zonenplatte 18 aufgebaut ist. Auf einer
Trägerplatte aus Aluminium ist eine Bleischicht aufgebracht, von der durch geeignete Maßnahmen, wie
z.B. Photoätzen oder Fräsen, einige Teile wieder abgetragen sind. Die halbdurchlässige Scheibe 22 hat
hier beispielsweise eine periodische Struktur mit dem in Fig.3 gezeigten Muster. Sie zerteilt ausgedehnte
Raumbereiche der Quelle in eine Anzahl von kleineren räumlichen Röntgenstrahlungsquelien, so daS das
räumliche Muster der Zonenpiatte ein Modulationsmuster darstellt, wobei die räumliche Frequenz der
halbdurchlässigen Scheibe 22 die Trägerfrequenz darstellt und die räumlichen Frequenzen des Objektes
als Seitenbandfrequenzen betrachtet werden können. Am Ausgang der halbdurchlässigcn Scheibe 22 hat man
somit ein räumlich kodiertes Muster von Röntgenstrahlen, wobei alle unerwünschten Anteile des Strahlungsspektrunis
sowohl bezüglich Energieniveau als auch bezüglich räumlicher Frequenz von den Bleischichten
der Zonenplatte 18 und der halbdurchlässigen Scheibe 22 im wesentlichen absorbiert sind. So ist die auf das
abzubildende Objekt einwirkende Strahlungsdosis nicht wesentlich größer als dies zur Übertragung der
abzubildenden Information nötig ist.
Ein abzubildendes Objekt, hier z. B. das gebrochene Bein einer Person 24, wird vorzugsweise direkt neben
die halbdurchlässige Scheibe 22 gebracht, so daß das räumlich kodierte Röntgenstrahlungsmuster das Objekt
24 durchdringt und ein Schwarz-Weiß-Muster auf einem röntgenempfindlichen Film 26 erzeugt. Der Film 26 ist
hier als Rollfilm dargestellt, um die verschiedenen Prozeßschritte, die vorzugsweise bei der Rekonstruktion
des Bildes Verwendung finden, anzudeuten. Der
ίο Film 26 kann jedoch auch eine Kassette oder Platte sein,
die man in wohlbekannter Weise auswechseln und entwickeln kann.
Zur besseren Ausnützung der Röntgenstrahlenenergie, die auf den zu belichtenden Film 26 auftritt, werden
Platten 28 irgend eines bekannten Materials, wie z. B. Kalziumwolframat, zu beiden Seiten des Films 26
angebracht. Die Platten 28 wandeln das hohe Energieniveau der Röntgenstrahlung in Lichtszintillationen um,
wodurch die Belichtung des Films 26 unterstützt wird.
Die optimale Dicke der Platten 28 hängt sowohl vom Material als auch von der zur Verfüngung stehenden
Energie und von der gewünschten Bildauflösung ab. Die maximale Auflösung hängt im allgemeinen von der
Korngröße der Filmschicht und der Genauigkeit, mit der die Kodierungsmuster der Masken 18 und 22
hergestellt werden können, ab.
Gegebenenfalls können die dem Film 26 abgewandten Flächen 30 der Platten 28 mit einem reflektierenden
Material beschichtet werden, um die von den Röntgenstrahlen erzeugten Lichtszintillationen voll auszunützen.
Der Film 26 soll vorzugsweise ein handelsüblicher Röntgenfilm guter Qualität und gebräuchlicher Empfindlichkeitsstufe
sein.
Das auf dem Film aufgezeichnete Muster kann allgemein als ein räumlich kodiertes Intensitäts-Röntgenbild
betrachtet werden, wobei der Abstand 51 zwischen der räumlichen Kodierplatte 18 und dem
Objekt und der Abstand S 2 zwischen dem abzubildenden Objekt 24 und dem Aufzeichnungsfilm 26
vorzugsweise so gewählt wird, daß die Rekonstruktion eines Bildes aus den auf dem Film 26 aufgezeichneten
Daten erleichtert wird.
Da unterschiedliche Abstände unterschiedliche Muster erzeugen, enthalten die auf dem Film 26
gespeicherten Daten dreidimensionale Informationen. Auf dem Film 26 werden die Daten gewöhnlich in
räumlich kodierter Form gespeichert, woraus sich der Dateninhalt jedes Bildpunktes rekonstruieren läßt.
Diese gespeicherte Information kann dann entweder als
so Schnitt durch das Objekt oder gegebenenfalls als
dreidimensionales Bild rekonstruiert werden.
Das Muster der Zonenplatte 18 ist in Fig.2 dargestellt. Es besteht aus dem exzentrischen Ausschnitt
eines Fresnel-Zonenmusters, das durch die bekannte
Formel r„ = η Undefiniert ist. Die Verschiebung des
Mittelpunktes der Zonenpiatte gegenüber dem Mittelpunkt des Fresnel-Musters beträgt hier einen Durchmesser
der Zonenplatte, es kann jedoch jede gewünschte Verschiebung Verwendung finden. Die halbdurchlässige
Scheibe 22 ist in F i g. 3 dargestellt. Sie ist größer als die Zonenplatte 18, da die von der Zonenplatte 18
kommende Strahlung sich mit einem beträchtlichen Winkel verbreitert. Strahlungsanteile, die diesen Winkel
überschreiten, können von dem in F i g. 1 dargestellten
Konus 32 absorbiert werden.
Die Dicke der Bleischicht der Zonenplatte 18 und der
halbdurchlässigen Scheibe 22 wird in Abhängigkeit vom Energieniveau der aus der Fluoreszenzplatte 16
austretenden Strahlung gewählt. Wird z. B. Röntgenstrahlung der hier dargestellten Art vom unteren Ende
des Röntgenspektrums verwendet, so kann die Dicke der Bleischicht zwischen 25 und 250 μ liegen. Im
allgemeinen soll das Blei eine spürbare Abschattung im Muster bewirken, muß jedoch die auf die Bleibereiche
der Maske fallende Röntgenstrahlung nicht völlig absorbieren.
Im Betrieb erzeugt die Röntgenstrahlungsquelle 12 Röntgenstrahlen mit Energieniveaus, die in einem
weiten Bereich streuen, wie dies beispielsweise durch die Kurve 1104 in Fig.5 dargestellt ist, was, wenn die
Platte 16 entfernt ist, zur Erzeugung kodierter Schwarz-Weiß-Muster auf dem Detektor 26 Verwendung
finden kann. Dies ist eine der möglichen Betriebsarten des Abbildungssystems. Verwendet man
jedoch die Platte 16, so absorbiert sie Röntgenstrahlung aus den Bereichen mit höherem Energieniveau der
Kurve 104 und emittiert andererseits Röntgenstrahlung beispielsweise mit einer Verteilung entsprechend den
Kurven 106 oder 108 von F i g. 5, jeweils abhängig vom Material der Platte 16. Für medizinische Anwendungen
werden als Fluoreszenzmaterialien für Röntgenstrahlen vorzugsweise Elemente oder Verbindungen verwendet,
die mindestens so schwer sind wie Molybdän. Prinzipiell kann jedoch jedes gewünschte Material eingesetzt
werden.
Die Fluoreszenzröntgenstrahlen der Platte 16 durchdringen
die Zonenplatte 18 und die halbdurchlässige Scheibe 22 derart, daß das räumlich kodierte Röntgenstrahlungsmuster,
welches auf das Objekt 24 trifft, eine räumliche Trägerfrequenz darstellt, wobei die das
Objekt betreffende kodierte räumliche Frequenzinformation oberhalb und unterhalb des Trägers erscheint.
Bekanntlich absorbieren Teile des Objektes 24, z. B. Knochen, mehr Röntgenstrahlung als das umgebende
Gewebe, so daß der auf den Film 28 geworfene Schatten aus einem räumlichen Träger mit räumlicher Kodierung
die Information über die Anordnung unterschiedlicher Struktur innerhalb des Objektes 24 beinhalten. Der Film
26, der gegebenenfalls von einer Röntgen- oder Lichtquelle etwas vorbelichtet werden kann, um die
Empfindlichkeit zu steigern, durchläuft nun einen normalen Filmentwicklungsprozeß, was durch das
Blocksymbol 36 schematisch dargestellt ist. Der Film kann gegebenenfalls direkt zur Bildreproduktion verwendet
werden. Besser jedoch geht man zu einem etwas dickeren Film 38 über, wobei ein Übertragungssystem
40 Verwendung findet, welches das Bild gleichzeitig verkleinern kann. Im einzelnen beinhaltet das Übertragungssystem
eine Lichtquelle, die aus einer Mattscheibe 42 besteht, hinter der eine Vielzahl von Lichtquellen 44
angeordnet ist, so daß der Film 26 von diffusem Licht durchdrungen wird. Das den Film 26 durchdringende
Licht wird auf den zweiten Film 38 fokussiert. Die Brennweite der hier verwendeten Linse 46 und die
relativen Abstände Di und Dl zwischen dem Film 38
und der Linse 46 und zwischen der Linse 46 und dem Film 26 werden so gewählt, daß das Bild bei der
Übertragung vom Film 26 auf den Film 38 verkleinert wird. Der Film 38 darf verhältnismäßig unempfindlich
sein, denn für den Übertragungsprozeß stehen genügend Licht und Zeit zur Verfügung. Der Film 38 wird
sodann in gebräuchlichen Entwicklungs- und Bleichbädern 48 entwickelt und gebleicht. Er wird dort etwa
gleich stark oder etwas kräftiger entwickelt als der Film 26 und wird sodann durch eine gebräuchliche Filmbleiche
gebleicht, um alle lichtabsorbierenden Bereiche des Films 38 in eine Verbindung umzuwandeln, die eine
Dicke und/oder einen Brechungsindex besitzt, der sich von anderen Bereichen des Films unterscheidet. Durch
das Bleichen wird erreicht, daß abgesehen von verstärkter Lichtdurchlässigkeit das vom räumlich
kodierten Röntgenstrahlenmuster nicht kohärenter Strahlung auf dem Film gespeicherte Schwarz-Weiß-Diagramm
oder Amplitudenmuster in ein Phasenmodulationsmuster umgewandelt wird, das zur Bildreproduktion
mit kohärentem Licht geeignet ist, wobei der Verkleinerungsprozeß eine weitere Verbesserung von
Auflösung und Deutlichkeit des reproduzierten Bildes mit sich bringt.
Der Film 38 kann dann zur Herstellung eines Bildes der Knochenstruktur des Beines 24, z. B. unter
Verwendung eines Projektionssystems 50 verwendet werden, wobei kohärentes Licht von einem Laser 52 den
Film 38 durchdringt. Um den Prozeßablauf verständlich zu machen, ist der Film 38 als Rollfilm dargestellt.
Selbstverständlich können aber auch einzelne Filmplatten verwendet werden. Das kohärente Licht des Lasers
52, der ein gebräuchlicher Helium-Neon-Laser oder eine andere wünschenswerte kohärente oder im
wesentlichen kohärente Lichtquelle sein kann, wird zur Unterdrückung räumlicher Störstrahlung durch eine
Linse 66 und eine Lochblende 68 geschickt. Dann wird das Licht mittels einer Linse 70 durch den Film 38
hindurch auf einer Lochplatte 72, die sich in der Fourier- oder Brennebene befindet, fokussiert.
Der Film 38 beugt den Informationsinhalt des Bildes so, daß er in einem Abstand ÄCvon der Mittellinie des
aus Lochblende und Linse bestehenden Systems 50 erscheint. Dieser Lichtanteil passiert dann ein Loch vom
Durchmesser D in der Platte 72 und erscheint als rekonstruiertes Bild in einer Bildebene auf einem
Detektorsystem, z. B. einer Mattscheibe 74. Der Abstand der Scheibe 74 vom Film 38 kann variiert
werden, wodurch aus dem auf dem Film 38 aufgezeichneten Muster verschiedene Schnittbilder entstehen, die
unterschiedlichen Abständen 52 des Objektes vom Detektorsystem 26 entsprechen. Das Verhältnis der
Aperturgröße E zur Verschiebung RC wählt man vorzugsweise gleich dem Verhältnis des Durchmessers
des Zonenplattenmusters zu dem Abstand, um den der Mittelpunkt des Zonenplattenmusters von Fig.4
gegenüber dem Mittelpunkt des Fresnel-Zonenmusters verschoben ist. Ist z. B. der Durchmesser der Zonenplatte
gleich der Verschiebung zwischen dem Zentrum der Zonenplatte und dem Zentrum der Zonen, so soll der
so Aperturdurchmesser D in der Blendenplatte 72 gleich
der Verschiebung RC vom Zentrum des optischen Systems sein. Wie hier dargestellt ist, befindet sich die
Blendenplatte 72 vorzugsweise in der Ebene, in welcher das die Bohrung der Blendenplatte 68 durchdringende
Licht bei Abwesenheit des Films 38 von der Linse 70 fokussiert würde. Es sei hier erwähnt, daß der Fiim 38
nur geringfügige Effekte erzeugt, weshalb die Blendenplatte 72 so zu justieren ist, daß das Ergebnis optimal
wird.
Das auf der Scheibe 74 erscheinende Bild kann etweder direkt betrachtet werden und/oder es können
mit einer Kamera 76 mehrere Aufnahmen bei unterschiedlichen Positionen der Scheibe 74 gemacht
werden. Andererseits kann eine Fernseh-Aufnahmekamera verwendet werden, um das reproduzierte Bild zu
betrachten und/oder Bilder im Speicher eines Rechners aufzuspeichern, v/oraus unter Umständen simultane
dreidimensionale Ansichten des Objekts 24 gewonnen
werden können. Erfindungsgemäß ist es möglich, den
Film so dick zu wählen, daß eine vollständige Aufzeichnung ohne Sättigungserscheinung stattfinden
kann, da die stärker belichteten Stellen beim Verkleinerungsprozeß durchsichtig werden. Es sei festgehalten,
daß die Teile, welche noch durchlässig sind, das meiste Licht durchlassen, was eine stärkere Schwärzung des
Films 38 mit sich bringt, so daß der verkleinerte Film 38 ein Negativ des Originalfilms 26 ist. Dies verursacht
jedoch keine Verminderung der Bildhelligkeit, da alle undurchsichtigen Stellen gebleicht werden und im
Gesamtresultat im Durchschnitt eine kleine Vergrößerung des Brechungsvermögens des Films eintritt. Nach
den bisherigen Erörterungen ist ersichtlich, daß infolge der wesentlichen Signalverstärkung, die durch das
Verkleinern des Films und das Bleichen erreicht wird, dieses System ohne eine der Aufzeichnung vorausgehende
Lichtverstärkung verwendet werden kann, wobei dann die Genauigkeit des Bildes primär aus der
Gesamtzahl der aufgezeichneten Röntgenstrahlungsquanten resultiert, was wiederum eine Funktion der
Belichtungszeit des Aufnahmesystems ist.
Die Feinstruktur der halbdurchlässigen Scheibe und die dünnste Linie der Z.onenplatte können so fein
gewählt werden, wie sie sich in der Praxis herstellen lassen, wobei immer noch Muster auf die Auswertungsfläche geworfen werden, die innerhalb des räumlichen
Frequenzbereiches liegen, in dem das Auswertesystem arbeitet. So kann ausgehend von einer kodierten Quelle
und unter Verwendung von kohärentem Licht ein Schwarz-Weiß-Bild hoher Auflösung von dem Objekt
gewonnen werden.
In Fig.4 ist eine andere Ausführungsform der
Erfindung gezeigt, die sich durch besondere Reinheit des Energiespektrums der Röntgenstrahlen auszeichnet.
Dies ist von Vorteil, wenn Bilder hoher Auflösung gewonnen werden sollen, denn die Auflösung ist bereits
durch andere Faktoren, z. B. den kleinstmöglichen Abstand undurchlässiger Streifen auf der Zonenplatte
und/oder der halbdurchlässigen Scheibe, begrenzt. Indem man nun die Röntgenstrahlen, die die Fluoreszenzschicht
ohne Umwandlung in Fluoreszenzstrahlung durchdringen, absorbiert, und somit verhindert, daß sie
auf die Detekloreinheit treffen, kann eine beträchtliche Verbesserung erreicht werden. Zusätzlich kann in
solchen Anwendungsfällen, wo z. B. die Absorption von einzelnen Teilen des Körpers künstlich gesteigert wird,
ein besseres Resultat erreicht werden, wenn man die Reinheit des Energiespektrums verbessert, indem man
das Energiespektrum auf ein schmales Band beschränkt.
Beispielsweise bei der Gefäßmarkierung oder Angiographie, wo ein Kontrastmittel, z. B. Jod, in den
Blutstrom eines Patienten gebracht wird, kann eine Fluoreszenzschicht gewählt werden, deren Emissionsspektrallinie
knapp oberhalb des Energieniveaus liegt, von dem ab das Absorptionsvermögen von Jod stark
zunimmt. Je weniger Röntgenstrahlungsenergie der Patient ausgesetzt ist, mag sie nun oberhalb oder
unterhalb des Absorptionssprunges oder der Absorptionskante liegen, desto tiefer können die Arterien
und/oder Venen im Körper des Patienten liegen, ohne daß von anderen Teilen des Körpers herrührende
Störungen auftreten, die den Informationsinhalt des Artericnschattenbildes im rekonstruierten Bild überdekken
könnten. Außerdem ist die spektrale Reinheit der Röntgenstrahlung wünschenswert, wenn Bilder durch
Subtraktion eines Musters, das mit einer Röntgenstrahlungsquelle aufgenommen ist, deren Energieniveau
etwas unterhalb der Absorptionskante des verwendeten Absorptionsmittels liegt, von dem Strahlungsmuster,
das von einem Energier.ivcai; etwas oberhalb der Absorptionskante stammt, gewonnen werden. Hierdurch
erscheinen die Einzelheiten der Körperteile, die das selektive Absorptionsmittel enthalten, kontrastreicher.
Außerdem kann Röntgenstrahlung von so hohem Energieniveau, daß sie von der Zonenplatte und/oder
halbdurchlässigen Scheibe nicht mehr absorbiert wird, kein brauchbares räumlich kodiertes Muster ergeben
und den Patienten unnötig einer zusätzlichen Dosis von möglicherweise schädlicher Strahlung aussetzen.
Bei der vorliegend betrachteten Ausführungsform ist die Röntgenstrahlungsquelle als gewöhnliche, handelsübliche
Röntgenröhre 60 dargestellt, wobei die Anode 62 und die Kathode 64 beispielsweise aus Wolfram
bestehen, und die aktiven Teile sich in einem evakuierten Gehäuse 66 befinden. Wenn die Kathode 64
beispielsweise mittels einer Stromquelle 68 beheizt wird und eine genügend hohe Spannung von beispielsweise
100 bis 150 Kilovolt mittels einer Hochspannungsquelle
70 zwischen Anode 62 und Kathode 64 angelegt wird, treffen Elektronen von der Kathode 64 mit solcher
Geschwindigkeit auf die Anode 62, daß ein breiter Energiebereich von Röntgenstrahlung entsteht, deren
Hauptanteil ein Energiespektrum oberhalb der Emissionsspektrallinie vieler Materialien, z. B. Radium oder
Cerium, liegt, die für medizinische Diagnostik geeignet sind. Die Röntgenröhre 60 emittiert dann Röntgenstrahlung
in einem Winkel zur Anodenoberfläche, auf die die Elektronen auftreffen. Dann durchdringt die Röntgenstrahlung
ein Fenster 72 aus geeignetem Material, z. B. Berillium. Da bei einer gewöhnlichen Röntgenröhre die
Elektronen normalerweise auf einen kleinen Punkt der Anode fokussiert werden, um auf einem gebräuchlichen
Film ein scharf gezeichnetes Bild zu erhalten, ist die verfügbare Röntgenstrahlungsenergie dieser Röhre
durch die Erhitzung dieses Punktes begrenzt. Bei dem vorliegenden System ist die Fokussierung der Elektronen
auf einen eng begrenzten Punkt nicht nötigt, da die Röntgenstrahlungsquelle räumlich kodiert wird, wobei
Elektronen auf eine große Fläche der Anode 62 auftreffen können, wodurch die erzeugte und sodann
durch das Fenster 12 der Röhre emittierte Röntgenstrahlung wesentlich stärker ist. Wie hier dargestellt ist,
treffen die Röntgenstrahlen auf ein ebenes Element 74, das aus einer Schicht von Röntgenfluoreszenzmaterial
besteht, welches auf einer Halteplatte 76 aus Röntgenstrahlung absorbierendem Material, z. B. Blei, angebracht
ist. Die Oberfläche des ebenen Elements 74 bildet beispielsweise einen Winkel von 45° gegenüber der
mittleren Strahlungsrichtung der von der Anode 62 kommenden Röntgenstrahlung. Die Schicht 74 kann
beispielsweise aus Barium oder Cerium oder einem anderen bekannten Röntgenstrahlungs-Fluoreszenzmaterial
bestehen. Die Halteplatte 76 kann entweder, wie dies dargestellt ist, an einem Röntgenstrahlen absorbierenden
Gehäuse 78, das die Röntgenröhre 60 umgibt, angebracht sein, oder auch selbst ein Teil dieses
Gehäuses sein. Von der Röhre 60 ausgehende Röntgenstrahlen mit einem Energieniveau, das oberhalb
der Emissionsspektrallinie des Materials der fluoreszierenden Fläche 74 liegt, erzeugen beim Auftreffen auf der
Fläche 74 Fluoreszenz-Röntgenstrahlung. Ein Teil dieser Strahlung geht durch eine öffnung des Gehäuses
78 hindurch, in der sich eine räumlich kodierende Zonenplatte 80 beispielsweise der in F i g. 2 gezeigten
Art und eine halbdurchlässige Scheibe 82 beispielsweise
der in F i g. 3 gezeigten Art, befinden.
Auf die Fluoreszenzschicht 74 treffende, von der Röhre 60 stammende Röntgenstrahlen, die nicht in
Fluoreszenzstrahlung umgesetzt werden, durchdringen gewöhnlich die Schicht 74 und werden von der
Trägerplatte 76 absorbiert, wodurch sie von der Zonenplatte 80 und/oder der halbdurchlässigen Scheibe
82 ferngehalten werden. Somit erscheint Röntgenstrahlung, die oberhalb der Fluoreszenzspektrallinie liegt,
nicht am Ausgang der räumlich kodierten Strahlungs- to
quelle am Ort der halbdurchlässigen Scheibe 82, so daß
zur Bestrahlung des Patienten eine räumlich kodierte Strahlungsquelle hoher Reinheit zur Verfügung steht. Es
versteht sich, daß unterschiedlichste geometrische Anordnungen zum Erreichen dieses Reinheitsgrades
Verwendung finden können, wobei die in Fig.4 dargestellte Anordnung nur ein Beispiel sein soll. Für die
Anordnung und Form des Fluoreszenzelementes, der Zonenplatte und/oder der halbdurchlässigen Scheibe
gibt es viele Möglichkeiten.
Die kodierte Fluoreszenzstrahlung wird dann in gewünschter Weise verwendet, z. B. so, daß das in
Fig.4 dargestellte Objekt 84 unmittelbar vor die halbdurchlässige Scheibe 82 gebracht wird. Ein Detektorsystem,
z. B. eine Filmkassette 86, die einen Film 88 und Platten zur Energieumsetzung 90, ähnlich wie
anhand von F i g. 1 beschrieben, enthalten kann, wird in einer Entfernung, die den bei der Behandlung von F i g. 1
dargelegten Erkenntnissen entspricht, angeordnet, so daß tomographische Intensitätsmuster auf dem Film
aufgezeichnet werden können.
Die graphische Daistellung von Fig.5 zeigt Diagramm-Beispiele
für das von einer Röntgenröhre emittierte Energiespektrum, für den Absorptionskoeffizienten
eines Absorptionsmittels und für das Fluoreszenzspektrum von Substanzen, die auf beiden Seiten der
Absorptionskante des Absorptionsmittels liegen. Die in F i g. 1 bis 4 gezeigten Anordnungen können auch zur
Subtraktion der räumlich kodierten Bilder, die mittels Energieniveau oberhalb und unterhalb der Absorptions- ίο
kante des Absorptionsmittels gewonnen werden, Verwendung finden.
Zur Verwendung verabreicht man dem abzubildenden Objekt ein selektives Mittel, wie z. B. Jod, das sich in
dem speziell abzubildenden Organ anreichert. Bekanntlieh
besitzt Jod einen Absorptionskoeffizienten, der für sehr niedrige Energieniveaus groß ist und mit
wachsendem Energieniveau sägezahnförrr.ig abnimmt, um dann sehr schnell auf einen hohen Wert anzusteigen,
wie dies in Kurve 100 dargestellt ist. Der plötzliche Anstieg 102 bei einem bestimmten Energieniveau,
unterhalb dessen der Absorptionsgrad sehr gering ist und oberhalb dessen der Absorptionsgrad sehr hoch ist,
werden Absorptionskante genannt.
In F i g. 5 sind die Intensität der Strahlungsenergie
und der Absorptionskoeffizient in Abhängigkeit von Energieniveau der Strahlung aufgetragen. Für eine
Röntgenröhre ergibt sich beispielsweise die Kurve 104, wenn genügend Spannung zwischen Anode und
Kathode angelegt wird. Der größte Teil der Röntgenstrahlungsenergie befindet sich hierbei oberhalb der
Absorptionskante des gewählten Absorptionsmittels. Wenn mittels einer kodierten Fluoreszenzstrahlungsquelle
das Bild eines Objektes gewonnen werden soll, wählt man ein Fluoreszenzmaterial, dessen K-Absorptionsspektrallinie
oberhalb der Absorptionskante liegt und das beim Auftreffen von Röntgenstrahlung von der
Röhre 60 eine im wesentlichen schmalbandige Emission von Röntgenstrahlung aufweist, wie dies durch Kurve
106 angedeutet ist Da die Kurve 106 im Bereich hohei Absorption des Absorptionsmittcls liegt, kann das
räumlich kodierte Muster, das von der Detektoreinrichtung von F i g. 1 oder F i g. 4 aufgezeichnet wird, starke
Kontraste zwischen den Körperbereichen, in denen das Absorptionsmittel konzentriert ist und anderen Körperbereichen,
die eine wesentlich kleinere Menge dei Röntgenstrahlen absorbieren, die von der kodierter
Fluoreszenzstrahlungsquelle stammen, aufweisen.
Wenn die Absicht besteht, den Kontrast zwischen den Bereichen, die das Absorptionsmittel aufgenommen
haben und anderen Körperbereichen zu steigern erzeugt man noch ein Strahlungsmuster mit einem
zweiten Fluoreszenzmaterial, dessen Fluoreszenzspektrallinie unterhalb der Absorptionskante 102 liegt und
subtrahiert es von dem vorherigen mit Strahlungsenergie entsprechend Kurve 106 gewonnenen Muster
Hierzu wird eine zweite Art von Fluoreszenzmaterial verwendet, das, wenn man es mit einem Energiespektrum
entsprechend Kurve 104 anregt, Fluoreszenzstrahlung abgibt, deren Energieniveau unterhalb det
Absorptionskante 102 liegt, wie dies z. B. Kurve 108 zeigt. Dieses Muster i^ann vom vorher gewonnener
Muster in jeder gewünschten Weise entweder simultan oder in aufeinanderfolgenden Zeitschritten, mit elektronischen
Mitteln oder auch in anderer Weise, während oder nach Aufnahme des Musters subtrahiert werden, se
daß das Muster, welches von der der Kurve 1Oi entsprechenden, vom Absorptionsmittel gemäß Kurve
100 nur sehr wenig (d. h. etwa in gleichem Maße wie vor anderen, das Absorptionsmittel nicht enthaltender
Teilen des Körpers) absorbierten Strahlungsenergie stammt, nun von dem entsprechend Kurve 106
gewonnenen Muster subtrahiert wird.
Beispielsweise kann die Subtraktion folgendermaßer geschehen: Ein Film 88 wird durch ein Objekt 84
beispielsweise einen Patienten, dessen Blut mit Joe angereichert ist, hindurch belichtet, wobei ein erstes
Zonenplattenmuster 80 und ein Fluoreszenzmaterial 74 wie Barium oder eine Bariumverbindung, beispielsweise
Bariumoxid, mit einem Röntgenstrahlenemissionsspektrum entsprechend Kurve 106, verwendet werden und
die Belichtungszeit so groß sein soll, daß sie zwar ausreicht, aber keine Stelle des Films überbelichtet ist
Die Fluoreszenzplatte aus Barium wird dann gegen eine zweite Platte mit niedrigerem Energieniveau, beispielsweise
aus Cerium, das Röntgenfluoreszenz entsprechend Kurve 108 zeigt, ausgewechselt. Dann wird eir
zweiter Film durch das Objekt 84 hindurch belichtet und beide Filme werden gemäß der Beschreibung vor
Fig.! entwickelt Die Subtraktion der beiden Filme geschieht sodann, indem man aus einem der Filme eir
Negativ gewinnt, indem man einen dritten Film, ζ. Β
durch den zweiten Film hindurch belichtet Der dritte Film wird dann entwickelt und mit dem ersten FiInexakt
zur Deckung gebracht Ein vierter Film, der derr Film 38 von F i g. 1 entspricht, wird dann be
gleichzeitiger Bildverkleinerung durch die Kombinatior aus dem ersten und dritten Film belichtet, so daß das
Resultat der Subtraktion des entsprechend Kurve 1Of gewonnenen Musters von dem entsprechend Kurve 1Of
gewonnenen Muster auf dem Film 38 aufgezeichnet wird. In diesem Stadium wird auch eine entsprechende
Verkleinerung vorgenommen, um die folgende Reproduktion des Bildes zu erleichtern. Der Film 38 wird danr
entwickelt und gebleicht, wie es bereits im Zusammenhang mit F i g. 1 beschrieben wurde. Bei dem resultie-
renden Bild, das mit der Anordnung von F i g. 1 hergestellt werden kann, sind die Spuren des Absorptionsmittels
verstärkt, denn aufgrund des zusätzlichen Subtraktionsprozesses, der oben beschrieben ist, liefern
sowohl das Negativ als aucn das Positiv des Films Informationsinhaii, so daß sich im Gesamtbild eine
Intensitätsverbesserung von drei db, was der doppelten Energie entspricht, ergibt. Daher kann die Strahlungsbelastung des Patienten, die zur Belichtung jedes Films
«b
erforderlich ist, beträchtlich verkleinert werden, so daß die Belichtungszeit für beide Filme zusammen nicht
wesentlich größer zu sein braucht, als die Belichtungszeit eines einzelnen Filmes ohne derart verstärkende
Subtraktion. Tatsächlich kann in vielen Fällen, wenn Schärfe und Auflösung gefordert werden, die gesamte
Strahlungsbelastung für den Patienten wesentlich reduziert werden.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (27)
1. Einrichtung zur Abbildung eines Objektes, mit einer ausgedehnten, eine räumliche Kodierung des
Ausgangsstrahlenbündels erzeugenden Strahlungsquelle und mit Detektormitteln, dadurch gekennzeichnet,
daß die Strahlungsquelle eine Röntgenstrahlungsquelle (10 bzw. 60 bis 76) ist, welche im wesentlichen nicht phasenkohärente
Strahlung abgibt, die hauptsächlich um ein bestimm- ι ο tes Energieniveau des Spektrums konzentriert ist
und daß die Detektormittel (26,28,30 bzw. 86) über einen ausgedehnten, räumlichen Abbildungsbereich
hin ansprechen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle einen ümformerabschnitt
(74,76) aufweist, welcher ein Röntger.fluoreszenzmaterial
enthält.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (10 bzw.
60 bis 82) ein Ausgangsstrahlenbündel mit einer räumlichen Kodierung entsprechend mindestens
einem Teil einer Fresnel'schen Zoneneinteilung erzeugt (20 bzw. 80).
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle
(10, 20, 22 bzw. 60 bis 82) ein Ausgangsstrahlenbündel mit einer räumlichen Kodierung erzeugt, welche
eine Komponente mit im wesentlichen veränderlicher räumlicher Frequenz und eine Komponente mit Jo
im wesentlichen konstanter räumlicher Frequenz aufweist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente mit der veränderlichen
räumlichen Frequenz mittels eines exzentrisehen Ausschnittes einer Fresnel'schen Zonenplatte
(20 bzw. 80) erzeugt ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (50) zur
Erzeugung eines Bildes des mittels des Ausgangs-Strahlenbündels bestrahlten Objektes (24).
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektormittel
einen ausgedehnten Körper (28) aus einem Werkstoff enthalten, mittels welchem die Strahlungsenergie
der Strahlungsquelle (10) auf ein niedrigeres Energieniveau umsetzbar ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet dsß die Detektormitte!
einen photographischen Film (26 bzw. 88) enthalten und daß eine Entwicklungs- und Übertragungsstation
(48) vorgesehen ist, in welcher aus der aufgezeichneten, räumlichen Intensitätsverteilung
der Bestrahlung auf dem Film in einem transparenten Informationsträger (38) eine entsprechende
Informationsaufzeichnung gebildet wird, bei der die Lichtgeschwindigkeit durch die verschiedenen Bereiche
des Informationsträgers sich als Funktion mindestens einer Komponente der Informationsaufzeichnung
auf dem genannten Film ändert. w)
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 5 bis 8 und/oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Komponente mit im wesentlichen konstanter räumlicher Frequenz eine höhere Frequenz
besitzt als die Durchschnittsfrequenz der Kompo- «">
nente mit veränderlicher räumlicher Frequenz beträgt.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenstrahlung in der Röntgenstrahlenquelle (10 bzw. 60 bis 76)
mittels Elektronen hoher Geschwindigkeit, welche auf eine feste Auffangelektrode (62) auftreffen,
angeregt wird.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Röntgenstrahlenanregung durch Elektronen in einer evakuierten Röntgenröhre
(66) erfolgt.
12. Einrichtung nach Anspruch 2 und Anspruch 10
oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenstrahlung
der Röntgenröhre (66) zur Erzeugung des Ausgangsstrahlenbündels auf den eine Röntgenfluoreszenz
aufweisenden Körper (74) gelenkt wird.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Energieniveau der Röntgenstrahlung,
welche von dem eine Röntgenfluoreszenz aufweisenden Körper (74) emittiert wird, unter
dem Energieniveau der von der Röntgenröhre (66) erzeugten Röntgenstrahlung liegt.
14. Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß dem Röntgenfluoreszenz
aufweisenden Körper (74) Mittel (80, 82) zur Erzeugung der räumlichen Kodierung des Ausgangsstrahlenbündels
nachgeschaltet sind.
15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Röntgenfluoreszenz aufweisende
Körper das abzubildende Objekt darstellt.
16. Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Röntgenfluoreszenz
aufweisende Körper derart aufgebaut und aufgeteilt ist, daß er die räumliche Kodierung des
Ausgangsstrahlenbündels zu erzeugen vermag.
17. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung der
räumlichen Kodierung des Ausgangsstrahlenbündels von einer dem röntgenfluoreszenten Körper (74)
nachgeschalteten Maskenanordnung (80, 82) gebildet sind, welche die Ausgangsröntgenstrahlung
bereichsweise entsprechend der Kodierungskomponente mit veränderlicher räumlicher Frequenz und
gegebenenfalls entsprechend der Kodierungskomponente mit konstanter räumlicher Frequenz bereichsweise
absorbiert.
18. Verfahren zur Bilderzeugung eines Objektes unter Verwendung einer Einrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß in dem abzubildenden Objekt Bereiche ausgebildet
werden, in welchen ein Stoff mit für die Röntgenstrahlung
der Strahlungsquelle relativ zu den übrigen Teilen des Objektes bedeutend erhöhter
Absorption angereichert ist.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der an bestimmten Stellen des
Objektes angereicherte Stoff in dem Energieniveaubereich entsprechend der maximalen Intensität des
Ausgangsstrahlenbündels der Strahlungsquelle einen scharfen Anstieg des Absorptionsvermögens
aufweist (F i g. 6).
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der scharfe Anstieg des
Absorptionsvermögens im Bereich eines Energieniveaus gelegen ist, das unterhalb des Energieniveaus
ensprechend der maximalen Intensität des Ausgangsstrahlenbündels liegt.
21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Energieniveau entsprechend
dem scharfen Anstieg des Absorptionsvermö-
gens oberhalb des Energieniveaus entsprechend der maximalen Intensität des Ausgangsstrahlenbündels
liegt
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bild als Funktion
der Differenz zwischen räumlich kodierten Röntgenstrahlungsverteilungen gebildet wird, welche
zum einen Energieniveaus hauptsächlich oberha'b des Energieniveaus entsprechend der starken
Änderung des Absorptionsvermögens des genannten Stoffes und zum anderen Energieniveaus
hauptsächlich unterhalb des Energieniveaus entsprechend der starken Änderung des Absorptionsvermögens
aufweisen.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzbildung durch
räumliche Kodierung der Ausgangsröntgenstrah-Jung des Energieniveaus oberhalb der starken
Änderung des Absorptionsvermögens mit einem ersten Kodierungsmuster und durch räumliche
Kodierung der Ausgangsröntgenstrahlung des Energieniveaus unterhalb der starken Änderung des
Absorptionsvermögens mit einem zweiten Kodierungsmuster erfo'gt.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kodierungsmuster
eine komplementäre oder inverse Aufteilung gegenüber dem ersten Kodierungsmuster besitzt.
25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kodierungsmuster
unter Verwendung einer ersten Fluoreszenzquelie erzeugt wird, welche die Ausgangsstrahlung mit dem
Energieniveau auf der einen Seite der starken Absorptionsänderung abgibt, während das zweite
Kodierungsmuster unter Verwendung einer zweiten Fluoreszenzquelle erzeugt wird, deren Energieniveau
auf der anderen Seite der starken Absorptionsänderung gelegen ist und daß die beiden Kodierungsmuster
jeweils ausgewertet, aufgezeichnet und voneinander abgezogen werden.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodierungsmuster auf
Filme aufgezeichnet werden, daß von einem der Filme ein Negativ angefertigt wird, daß ein
Überlagerungsfilm aus dem Negativ und dem jeweils anderen Film gebildet wird und daß dann unter
Verwendung des Überlagerungsfilms ein Bild erzeugt wird.
27. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das abzubildende
Objekt mit einem über seinen Querschnitt hin jeweils eine bestimmte wählbare räumliche Intensitätsmodulation
aufweisenden Strahlungsbündel derart bestraht wird, daß das Strahlungsbündel nach
Durchstrahlen des Objektes auf Detektormittel fällt, von welchen eine erste Gruppe von Bildinformationsdaten
entsprechend einer ersten räumlichen Intensitätsmodulation des genannten Strahlungsbündels und dann eine zweite Gruppe von
Bildinformationsdaten entsprechend einer dann gewählten zweiten räumlichen Intensitätsmodulation
des genannten Strahlungsbündels abgeleitet werden und daß die Ausgangsbildinformation durch
Kombination der beiden Gruppen von Bildinformationsdaten gebildet wird.
Die Erfindung bezieht sich auf Abbildungseinrichtungen bzw. -verfahren, bei denen eine ausgedehnte, eine
räumliche Kodierung des Ausgangsstrahlenbündels erzeugende Strahlungsquelle Verwendung findet. In der
Deutschen Offenlegungsschrift 21 47 382 ist eine räumlich kodierte Strahlungsquelle dargestellt, z. B. in
Gestalt von Zonen radioaktiven Materials in räumlicher Anordnung.
Bisher gebräuchliche Röntgengeräte enthalten Rönt-
Bisher gebräuchliche Röntgengeräte enthalten Rönt-
lu genröhren, in denen Elektronen mit so großer
Geschwindigkeit auf eine Elektrode auftreffen, daß dort Röntgenstrahlen entstehen, welche sodann den zu
untersuchenden Körper durchdringen und von einem Detektorsystem, wie z. B. einem Film oder einer
Bildverstärkerröhre mit großflächiger Photokathode, aufgenommen werden. In den meisten Anwendungsfällen
muß zur Erzeugung der benötigten Intensität der Röntgenstrahlung ein beträchtlicher Elektronenstrom
auf die Anode der Röntgenröhre auftreffen, was zur
2» Folge hai, daß an dem Punkt, wo die Elektronen
auftreffen, die Anodentemperatur fast bis zum Schmelzpunkt steigt. Will man die Intensität der Röntgenstrahlung
weiter steigern, so muß der Elektronenstrahl verbreitert werden, was zur Folge hat, daß die
Röntgenstrahlungsquelle nicht mehr punktförmig ist, wodurch das räumliche Auflösungsvermögen des
Systems begrenzt wird. Abhilfemaßnahmen, wie z. B. rotierende Anoden, verbessern diese Situation ein
wenig, sind jedoch kompliziert und teuer. Weiterhin
ίο wird das Auflösungsvermögen häufig durch Sekundärstrahlung,
sogenannte Comptonstreuung, begrenzt, wobei Teile des der Röntgenstrahlung ausgesetzten
Körpers als punktförmige Strahlungsquellen wirken, die Strahlung mit im Vergleich zur Primärstrahlung
Γι geringerem Energieniveau in alle Raumrichtungen
schicken.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, die Qualität von Röntgenbildern zu verbessern und
gleichzeitig die Strahlungsbelastung für das abzubildende Objekt zu vermindern, derart, daß die zuvor
angegebenen Schwierigkeiten vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Einrichtung zur Abbildung eines Objektes, mit einer
ausgedehnten, eine räumliche Kodierung des Ausgangsstrahlenbündels erzeugenden Strahlungsquelle und mit
Detektormitteln erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Strahlungsquelle eine Röntgenstrahlenquelle ist,
welche im wesentlichen nicht phasenkohärente Strah-
OO lung abgibt, die hauptsächlich um ein bestimmtes
Energieniveau des Spektrums konzentriert ist und daß die Detektormittel über einen ausgedehnten räumlichen
Abbildungsbereich hin ansprechen.
Vorliegend wird auch ein Verfahren zur Bilderzeugung eines Objektes unter Verwendung einer Einrichtung
der vorstehend angegebenen Art geschaffen, wobei dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß
in dem abzubildenden Objekt Bereiche ausgebildet werden, in welchen ein Stoff mit für die Röntgenstrah-
w) lung der Strahlungsquelle relativ zu den übrigen Teilen
des Objektes bedeutend höherer Absorption angereichert ist.
Aus der Veröffentlichung »Bild und Ton«, Heft 12, 1971, 24. Jahrgang, Seite 378, ist es bereits bekannt, ein
ι·"' Röntgenbild eines bereichsweise mit Kontrastmittel
markierten Objektes dadurch zu verbessern, daß eine ohne Kontrastmittel und eine mit Kontrastmittel
gewonnene Bildinformation jeweils miteinander kombi-
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