DE2452166A1

DE2452166A1 - Anordnung zum verringern des streustrahleneinflusses

Info

Publication number: DE2452166A1
Application number: DE19742452166
Authority: DE
Inventors: Guenter Dr Ing Kowalski
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1974-11-02
Filing date: 1974-11-02
Publication date: 1976-05-13

Description

"Anordnung zum Verringern des Streustrahleneinflusses" Die Ereindung betrifft eine Anordnung zum Verringern des Streustrahleneinflusses bei einer Anordnung mit einem Röntgenstrahler und einer Anzahl von Detektoren zur Messung der Strahlung. Bei Anordnungen mit einem Röntgenstrahler und einer Anzahl von Detektoren zur Messung der Röntgenstrahlung hinter einem Objekt ist es sehr wichtig, den Einfluß der Störstrahlung auf die Messung zu verringern, Es ist bekannte daß der Streustrahleneinfluß durch hinter dem Objekt befindliche, in der Regel während der Aufnahme bzw. der Messung bewegte Streustrahlenraster verringert werden kann. Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, daß der Film bzw. der Detektor die Streustrahlung aus einem großen Raumwinkel empfangen kann, die Primärstrahlung jedoch nur aus der Richtung der Strahlenquelle. Damit kann jedoch nur der Teil der Streustrahlung unterdrückt werden, der nicht aus der Richtung der Strahlenquelle kommt. Auch kann der Öffnungswinkel eines Streustrahlenrasters in der Praxis nicht beliebig klein gemacht werden, und schließlich sind derartige Streustrahlenraster nur für bestimmte geometrische Verhältnisse bei der Aufnahme bzw. bei der Messung vorgesehen.
Es ist weiterhin bekannt, zur Unterdrückung der Streustrahlung die Tatsache auszunutzen, daß deren spektrale Verteilung sich von der spektralen Verteilung der Primärstrahlung unterscheidet (zOBo Vieten, Handbuch der medizinischen Radiologie - Physikalische Grundlagen und Technik I, Springer Verlag) Die Möglichkeit, die Streustrahlung aufgrund ihrer unterschiedlichen Spektralverteilung zu unterdrücken, ist jedoch sehr beschränkt, da sich die Spektralverteilungen der Streu- und Primärstrahlung stark überlappen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Einfluß der Streustrahlung wesentlich reduziert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merl=male gelöst.
Dabei wird die Eigenschaft der Streu#trahlung ausgenutzt, daß sie sich. räumlich nur lan.gsaa ändert. Das Intensitätsgebirge der Streustrahlung im Bereich der Detektoren enthält keine hohen Ortsfrequenzen und wird durch hohe Ortsfrequenzen der Absorptionsverteilung im zu untersuchenden Objekt auch nicht moduliert. Deshalb beeinflußt ein enges Gitter, das vor dem zu untersuchenden Objekt, in dem die Streustrahlung erzeugt wird, eingefügt wird, die Intensitätsverteilung der Streustrahlung praktisch nicht, jedoch wird das von der Primärstrahlung erzeugte Röntgenschattenbild durch das Gitter moduliert. Das Röntgenschattenbild wird daher von einer Verschiebung des Gitters beeinflußt. Trennt man nun die Teile eines Röntgenschattenbildes, die bei einer Verschiebung des Gitters verändert werden, von den Teilen, die sich bei einer Verschiebung des Gitters nicht ändern, dann kann der Einfluß der Streustrahlung auf das resultierende Bild weitgehend reduziert werden.
Die Differenzbildung zwischen dem größten und dem kleinsten Meßwert kann auf verschiedene Weise erfolgen. Bei einer Anordnung, bei der zwischen zwei Messungen das Gitter verschoben wird, und zwar derart, daß bei der ersten Messung abgeschattete Felder bei der zweiten Messung von der Primärstrahlung getroffen werden und umgekehrt, ist dabei gemäß einer Weiterbildung der Erfindung jedem Detektor ein Speicher zum Speichern des bei der ersten Messung erhaltenen Meßwertes und eine Differenzschaltung zugeordnet zur Bildung der Differenz zwischen dem Meßwert'der ersten und der zweiten Messung.
Wenn das Gitter während der Messung bewegt wird, wird jeder Detektor während einer Messung mehr oder weniger stark von der Primärstrahlung getroffen; entsprechend ändert sich dabei auch der Meßwert. Bei einem gleichmäßig bewegten Gitter ergibt sich beispielsweise ein dreieckförmiger Wechselanteil, der einem mit von der Streustrahlung abhängenden Gleichanteil überlagert ist. Der Wechselanteil ist-ein Maß für die Intensität der Primärstrahlung und kann leicht mittels eines Filters von dem Gleichanteil getrennt werden.
Weitere Vorteile und Möglichkeiten der Erfindung werden nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt einen Röntgenstrahler 1, dessen Strahlung ein schachbrettartiges Gitter 2 und ein dahinter angeordnetes Objekt 3 durchsetzt und von einer Anzahl in einer Ebene 4 angeordneten Detektoren 5 gemessen wird. Die Gitterkonstante des Gitters 2ist so gewählt, daß ein Detektor jeweils abgeschattet wird, wenn die benachbarten Detektoren bestrahlt werden und umgekehrt. Die Detektoren, die von der Primärstrahlung getroffen werden, werden gleichzeitig auch von der Streustrahlung getroffen. Die Streustrahlung trifft auch die Detektoren, die durch das Gitter abgeschattet sind. Hierbei kann der Einfluß der Streustrahlung auf die Meßwerte auf verschiedene Weise beseitigt werden: 1. Das Gitter wird zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messungen, bei denen das Objekt nicht bewegt wird, um eine halbe Gitterkonstante verschoben, so daß die Detektoren, die bei der ersten Messung abgeschattet waren, von der Primärstrahlung direkt getroffen werden, während die Detektoren, die bei der ersten Messung von der Primärstrahlung direkt getroffen wurden, nunmehr abgeschattet sind. Zur Ermittlung des ausschließlich auf die Primärstrahlung zürückzuführenden Anteils des vom Detektor 5 gelieferten Meßwertes ist für jeden Detektor eine Schaltung 10 vorgesehen; in der Zeichnung ist der Einfachheit halber nur eine einzige dieser Schaltungen im Blockschaltbild dargestellt. Die Schaltung 10 enthält einen über einen Umschalter 11 an den Ausgang des ihm zugeordneten Detektors 5 anschließbaren Speicher 12 in Form einer Sample-and- Hold-Schaltung, der der Meßwert der ersten Messung zugeführt wird. Der Ausgang der Sample-and-Hold-Schaltung ist mit dem einen Eingang eines Differenzverstärkers 13 verbunden. Der andere Eingang des Differenzverstärkers wird bei der zweiten Messung über den Umschalter 11 mit dem Ausgang des Detektors 5 verbunden. Der Differenzverstärker 13 bildet also die Differenz zwischen zwei Meßwerten, von denen der eine einen Primärstrahlenanteil und einen Streustrahlenanteil enthält, während der zweite nur den Streustrahlenanteil enthält. Mithin ist die Differenz ausschließlich von der Primärstrahlung abhängig. Die Eingänge des Differenzverstärkers 13 werden so an den Ausgang des Speichers 12 bzw. an den Umschalter 11 angeschlossen, daß dem Pluseingang jeweils der Meßwert des nicht abgeschatteten Detektors zugeführt wird.
2. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß das Gitter währenider Messung parallel zu den Reihen oder den Spalten des durch die Detektoren 5 gebildeten Feldes bewegt wird, und zwar vorzugsweise mit konstanter Geschwindigkeit. Ein einzelner Detektor mißt dabei abwechselnd die Summe aus Primär- und Streustrahlung und die Streustrahlung allein. Die Wechslspannungskomponente entspricht dann der Primärstrahlung. Sie kann durch einen Schaltungsteil 20 bestimmt werden, der jedem Detektor zugeordnet ist, und der einen Hochpaß 21 - günstiger ist noch ein auf die erzeugte Frequenz abgestimmter Bandpaß - enthält, dessen Ausgangssignal von einem Gleichrichter 22 gleichgerichtet wird. Bei der Ausführung mit während der Messung bewegtem Gitter muß die Gitterkonstante nicht exakt so gewählt sein, daß jeweils ein Detektor abgeschaltet un#d der andere von der Primärstrahlung getroffen wird. .Es muß bloß so beschaffen sein, daß jeder einzelne Sensor abwechselnd abgeschattet und bestrahlt wird.
Sowohl bei der Ausführungsform mit während der Messung bewegtem Gitter als auch bei der Ausführungsform mit zwischen zwei Messungen verschobenem Gitter kann anstelle eines Schachbrettgitters ein Streifengitter verwendet werden. Die Gitterkonstante kann auch doppelt so groß sein, so daß immer zwei nebeneinanderliegende Detektoren von der Primärstrahlung getroffen werden und zwei danebenliegende Detektoren abgeschattet werden. Die Erfindung ist auch anwendbar, wenn anstelle von in einer Ebene nebeneinander angeordneten Detektoren längs einer Geraden oder eines Bogens angeordnete Detektoren (vgl. deutsche Patentanmeldung P 24 42 809) verwendet werden.
Es ist auch möglich, das Gitter zwischen dem Objekt 3 und den Detektoren 5 anzuordnen. Dann muß das Gitter aber in der Nähe des Objektes angeordnet sein; die Streustrahlung wird nämlich sonst ebenfalls durch das Gitter räumlich moduliert, und zwar um so stärker, je näher es sich bei den Detektoren befindet.
Wenn das Objekt gleichzeitig von verschiedenen Strahlenquellen bestrahlt wird, ist es möglich, den Einfluß der Streustrahlung zu reduzieren und die von den einzelnen Quellen erzeugten Meßwerte voneinander zu trennen. Dazu werden während der Messung bewegte Gitter mit unterschiedlichen Gitterkonstanten und/oder unterschiedlichen Bewegungsgeschwindigkeiten verwendet. Es ergeben sich dabei Wechseistromanteile im Signal eines Detektors, die entsprechend der unterschiedlichen Gitterkonstanten bzw. der unterschiedlichen Bewengsgeschwindigkeit unterschiedliche Frequenzen enthalten. Diese Frequenzen können durch darauf abgestimmte, jedemFDetektor zugeordnete Filter voneinander getrennt werden. Die Amplitude der Frequenzkomponenten ist von der Intensität der Strahlung jeweils einer Strahlenquelle abhängig.
Wenn die Streustrahlung, die durch eine Strahlenquelle verursacht wird, gegenüber der Primärstrahlung dieser Quelle vernachlässigbar ist und daher nicht eliminiert zu werden braucht, so lassen sich die Strahlungen verschiedener Strahlenquellen dadurch trennen, daß die Intensität jeder Strahlenquelle moduliert wird, wobei alle Quellen unterschiedliche Modulationsfrequenzen haben müssen. Eine geeignete Filterung trennt das Ausgangssignal jedes Detektors auf in verschiedene Wechselstromanteile, die den Strahlungen entsprechen, die von den verschiedenen Strahlenquellen auf den Detektor treffen. Die Modulation der Intensität der Strahlenquellen kann elektrisch oder auch mechanisch mittels Blenden erfolgen.
PATENTANSPRÜCHE:

Claims

PATENTANSPRUCHE: Anordnung zum Verringern des Streustrahleneinflusses bei einer Anordnung mit einem Röntgenstrahler und einer Anzahl von Detektoren zur Messung der Strahlung, gekennzeichnet durch ein Gitter zwischen dem Strahler und den Detektoren, vorzugsweise zwischen dem Strahler und einem zu untersuchenden Objekt, durch Mittel zum Bewegen des Gitters und durch jedem Detektor zugeordnete Mittel zur Ermittlung der Differenz zwischen dem bei einer Messung mit während der Messung bewegtem Gitter oder bei zwei Messungen mit verschobenem Gitter erhaltenen größten und dem kleinsten Meßwert.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (2) derart angeordnet und verschiebbar ist, daß bei einer ersten Messung ein Teil der Detektoren vom Gitter abgeschattet und der andere Teil von der Strahlung des Röntenstrahlers (1) getroffen wird und bei einer zweiten Messung der bei der ersten Messung abgeschattete Teil von der Strahlung getroffen und der von der Strahlung getroffene Teil abgeschattet wird, und daß jedem Detektor ein Speicher (12) zum Speichern des bei der ersten Messung erhaltenen Meßwertes und eine Differenzschaltung (13) zugeordnet ist zur Bildung der.

Differenz zwischen dem Meßwert der ersten und der zweiten Messung.
3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein schachbrettartiges Gitter mit solchen Abmessungen, daß die Projektion der Gitterkonstanten durch den# Strahler auf die Detektoren dem Abstand zweier benachbarter Detektoren entspricht.
4. Anordnung nach Anspruch 1 mit während der Messung bewegtem Gitter, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Detektor ein Filter (21) zum Ausfiltern der durch die Bewegung des Gitters erzeugten Frequenzen sowie ein Gleichrichter (22) zum Gleichrichten des Ausgangssignals des Filters zugeordnet ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4 mit mehreren Strahlern, dadurch gekennzeichnet, daß den Strahlern Gitter mit unterschiedlichen Gitterkonstanten und/oder unterschiedlichen Bewegungsgeschwindigkeiten zugeordnet sind, und daß für jeden Strahler ein Filter mit auf die erzeugte Frequenz abgestimmter Filtercharakteristik vorgesehen ist.
6. Anordnung nach Anspruch 1 mit mehreren Strahlenquellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der Strahlenquellen mit unterschiedlichen Frequenzen moduliert ist und daß jedem Detektor auf die unterschiedlichen Frequenzen abgestimmte Filter zugeordnet sind.

L e e r s e i t e