DE3586996T2

DE3586996T2 - Verfahren und geraet zu roentgenstrahlenuntersuchung.

Info

Publication number: DE3586996T2
Application number: DE8989106629T
Authority: DE
Inventors: Hidero C O Patent Divisio Anno
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-02-29
Filing date: 1985-02-28
Publication date: 1993-04-29
Anticipated expiration: 2005-03-01
Also published as: EP0330244B1; JPH0466147B2; EP0330244A3; JPS60181638A; EP0330244A2; DE3586996D1; US4651002A; DE3580599D1; EP0153750A2; EP0153750A3; EP0153750B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Röntgenstrahlenuntersuchung sowie ein Gerät zur Bestrahlung eines Objekts mit einem Strahlungsbündel und zum Erhalt eines zweidimensionalen Durchlaßbildes mittels des das Objekt durchdringenden Strahlenbündels. Obwohl die vorliegende Erfindung insbesondere im Hinblick auf die Röntgenstrahlenuntersuchung besonders wirksam ist und unter diesem Aspekt beschrieben wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Röntgenstrahlenuntersuchung beschränkt, sondern für einen weiten Anwendungsbereich in der medizinischen Diagnostik oder der industriellen Kontrolle von Strukturen mittels α-, β- oder γ-Strahlen geeignet.
Wenn bei der Röntgenstrahlenuntersuchung die Röntgenstrahlen ein Objekt durchdrungen haben und einen Bildschirm erreichen, sind sie hinsichtlich der einfallenden Röntgenstrahlen erheblich gedämpft. Die auf ein Objekt fallenden Röntgenstrahlen werden an den jeweiligen Bereichen innerhalb des Objekts erheblich gestreut und bilden Streu-Röntgenstrahlen. Aus diesem Grund enthält das Durchlaßröntgenbild auf dem Bildschirm eine Streuröntgenbildkomponente, die den Kontrast des Röntgenbildes stark herabsetzt. Es sind verschiedene Maßnahmen getroffen worden, um Streu-Röntgenstrahlen zu vermeiden, wie u. a. das Gitterverfahren, das Grädel-Verfahren und das Schlitzabtastverfahren. Beim Gitterverfahren wird ein Gitter zwischen Objekt und Bildschirm angeordnet. Auf dem Gitter sind Bleifolienstücke streifen- oder matrixförmig angeordnet. Die vom Objekt gestreuten Röntgenstrahlen werden durch das Gitter gedämpft. Der Dämpfungsfaktor der vom Objekt gestreuten Röntgenstrahlen ist größer als der Dämpfungsfaktor der primären Durchgangsröntgenstrahlen, so daß es möglich ist, den Kontrast eines Durchlaß-Röntgenbildes zu verbessern. Wenn allerdings dünne Bleifolienstücke verwendet werden, verringert sich der Eliminierungseffekt auf die Streu-Röntgenstrahlen, da die Röntgenstrahlenenergie zunimmt. Außerdem werden in diesem Fall die Röntgenstrahlen auch durch das Gitter etwas gestreut. Auch liefert das Gitter hier Streu-Röntgenstrahlen. Aus diesen Gründen ist die Kontrastverbesserung des Durchlaß-Röntgenbildes begrenzt.
Gemäß dem Grädel-Verfahren wird der Bildschirm in einer Position angeordnet, die zum Objekt den maximalen Abstand hat. Da in diesem Fall die Quellen der Streu-Röntgenstrahlen entsprechende Bereiche des Objekts sind, wird die Intensität der Streu-Röntgenstrahlen proportional zum Quadrat des Kehrwerts des Abstands zwischen dem Bildschirm und den Quellen der Streu-Röntgenstrahlen, d. h. dem Objekt, gedämpft. Die primären Durchlaß-Röntgenstrahlen auf dem Bildschirm werden jedoch ebenfalls proportional zum Quadrat des Kehrwerts des Abstands zwischen und der Röntgenstrahlenquelle und dem Bildschirm gedämpft. In diesem Fall muß die Leistung der Röntgenstrahlenquelle, d. h. der Röntgenröhre, erhöht werden. Dies bedeutet eine erhöhte Röntgenstrahlendosis für das Objekt. Wenn außerdem der Abstand zwischen dem Objekt und dem Bildschirm übermäßig vergrößert wird, ergibt sich je nach Größe des Röntgenstrahlbrennpunkts und der Röntgenstrahlenquelle bei einem primären Röntgen-Durchlaßbild eine unscharfe Auflösung.
Beim Schlitzabtastverfahren ist zwischen der Röntgenstrahlenquelle und einem Objekt ein Schlitz vorgesehen, und ein weiterer Schlitz ist zwischen der Röntgenstrahlenquelle und dem Objekt angeordnet. Röntgenstrahlen von der Röntgenstrahlenquelle werden durch den Schlitz zwischen der Röntgenstrahlenquelle und dem Objekt begrenzt, so daß sich ein fächerförmiger Strahl bildet, der das Objekt abtastet. Der Schlitz zwischen dem Objekt und dem Bildschirm erlaubt den Durchgang des fächerförmigen Strahls. Die Schlitze werden synchron in einer Richtung bezogen auf das Objekt abgetastet. Auf diese Weise gelangen nur die primären Durchlaß- Röntgenstrahlen, die das Objekt durchdringen, auf den Bildschirm. Beim Schlitzabtastverfahren wird der Kontrast des primären Durchlaß-Röntgenbildes im Vergleich zu demjenigen, das durch das obenbeschriebene Gitter- bzw. Grädel- Verfahren erhalten wird, verbessert. Allerdings ist beim Schlitzabtastverfahren die erforderliche Zeit zum Abtasten der Schlitze ziemlich lang, was in einer langen Dauer der Röntgenuntersuchung resultiert. Wenn sich also das Objekt in Bewegung befindet, werden primäre Durchlaß-Röntgenstrahlen von einer einzigen Stelle im Objekt an verschiedenen Positionen des Bildschirms aufgezeichnet und bilden eine verschwommenes Durchlaß-Röntgenbild. Folglich müssen die Schlitze beim Schlitzabtastverfahren mit hoher Geschwindigkeit abgetastet werden. Der Aufbau eines für dieses Verfahren ausgeführten Geräts wird somit komplex und voluminös. Die Strahlungsdauer der Röntgenstrahlen wird erhöht, die elektrische Belastung der Röntgenröhre als die Röntgenstrahlenquelle nimmt zu.
Zur Lösung der Probleme in Zusammenhang mit diesen Verfahren ist in der japanischen Patentpublikation Nr. 12071/1984 (holländische Prioritäts-Anmeldung, eingereicht am 26. November 1974) ein Röntgengerät vorgeschlagen. Bei diesem Röntgengerät ist eine Platte zwischen einer Röntgenstrahlenquelle und einem Objekt angeordnet. Die Platte hat einen Röntgenstrahlen-Durchlaßgrad, der sich entlang eines vorgegebenen Musters so ändert, daß die Intensität der primären, das Objekt erreichenden, Röntgenstrahlen räumlich moduliert wird. Die Durchlaß-Röntgenstrahlen werden an einen Bildverstärker geleitet. Ein Ausgangsbild vom Bildverstärker wird in elektrische Signale gewandelt, die durch eine Video- Schaltung einer Analogsignalverarbeitung unterworfen werden.
Gemäß dem Prinzip dieses Röntgengeräts wird die Intensität der primären, auf das Objekt einfallenden Röntgenstrahlen so moduliert, daß eine Unterscheidung zwischen den Komponenten des Durchlaß-Röntgenbildes dahingehend möglich ist, welche den primären Röntgenstrahlen und welche den Streu-Röntgenstrahlen zuzurechnen sind. Dies bedeutet speziell, daß dann, wenn primäre Röntgenstrahlen durch die Platte räumlich moduliert sind, tatsächliche Videosignale als Summe bestimmter Anteile des modulierten und des nicht modulierten Signals erhalten werden. Somit wird nur die modulierte Komponente im Videosignal genutzt, um ein primäres Durchlaß-Röntgenbild wiederzugeben, das durch Streu-Röntgenstrahlen nicht beeinflußt ist.
Bei der obenbeschriebenen Röntgenstrahlenuntersuchung nimmt die Videoschaltung die analoge Bildverarbeitung vor. Ein von einer Platte moduliertes Videosignal dient zur Generierung eines Referenzsignals, und die analoge Bildverarbeitung erfolgt unter Verwendung dieses Referenzsignals. Eine präzise Bildverarbeitung ist jedoch im allgemeinen unmöglich, was in unvermeidlichen Welligkeitskomponenten in Wellengebieten entsprechend den Änderungen des Modulationsgrades der Platte resultiert. Bedingt durch die Anwesenheit dieser Welligkeitskomponenten enthält das angezeigte Bild einen Störanteil, der die medizinische Diagnose oder die industrielle Kontrolle mittels Röntgenstrahlenuntersuchung behindert.
Die dem Stand der Technik zuzuordnende Veröffentlichung EP- A-0 105 618 beschreibt ein Röntgenbildverarbeitungssystem, das eine Röntgenstrahlenquelle und einen Röntgenstrahlendetektor enthält, der so positioniert ist, daß er die von einer Röntgenstrahlenquelle kommende Röntgenstrahlung empfängt und erkennt und ein entsprechendes elektrisches Signal generiert. Zwischen der Röntgenstrahlenquelle und dem Detektor ist eine Strahlungsabschirmung angeordnet, um zu verhindern, daß die Strahlung unmittelbar zu den abgeschirmten Bereichen des Detektors hindurchgeht.
Eine Interpolationseinrichtung empfängt elektrische Signale vom Detektor, die auf von den abgeschirmten Bereichen des Detektors empfangene Streustrahlung hinweisen und interpoliert daraus ein Streustrahlungssignal für den gesamten Detektor. Eine Subtraktionseinrichtung subtrahiert das interpolierte Streustrahlungssignal vom elektrischen durch den Detektor generierten Signal.
In einer weiteren Veröffentlichung zum Stand der Technik, der US-A-4433427, wird ein Gerät zur Untersuchung eines Körpers mittels Röntgenstrahlen beschrieben. Dieses Gerät verwendet eines Vorkörper-Kollimator und einen Nachkörper- Kollimator. Der Zweck einer solchen Anordnung ist, die Anzahl der Streustrahlen zu verringern, indem der Durchmesser der Öffnungen beider Kollimatoren, ähnlich wie im Fall des Strahlenabtasttyps, verkürzt wird oder indem in einigen Fällen der Nachkörper-Kollimator eine ähnliche Struktur wie ein herkömmliches Gitter hat. Das von diesem Gerät erzeugte Bild ist ein durchscheinendes Röntgenbild mit weniger Streustrahlen, die von den Mustern der beiden Kollimatoren moduliert sind. Da die Röntgenstrahlen nicht den gesamten Körper erfassen, sind bei diesem Gerät jedoch mehrere Röntgenaufnahmen für jedes Körpersegment erforderlich, die danach zusammenzusetzen sind.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein radiographisches Verfahren und ein Gerät bereitzustellen, bei dem die herkömmlichen Nachteile sowie der negative Einfluß von Streustrahlung von einem Objekt ausgeschaltet sind, die in einer Verschlechterung der Kontrasteigenschaften eines zweidimensionalen Durchlaßbildes resultieren und bei dem ein zweidimensionales Durchlaßbild des Objekts mit hervorragendem Kontrast wiedergegeben und angezeigt werden kann.
Als Lösung hierzu stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren und ein Gerät gemäß den Ansprüchen 1 bzw. 6 bereit.
Das radiographische Gerät der vorliegenden Erfindung kann ein zweidimensionales Röntgenbild eines Objekts wiedergeben und anzeigen, das hervorragenden Kontrast hat und bei dem der Einfluß der Streustrahlung ausgeschaltet ist.
Die Erfindung wird anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen erläutert; es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm Röntgengeräts;
Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Teilansicht der Röntgenstrahlenabschirmelemente gemäß Fig. 1;
Fig. 3 und 4 schematische Diagramme (Vorderansicht) mit der relativen Lage von Objekt, Bildverstärkerbildschirm und Röntgenstrahlenabschirmelementen zur Erläuterung, warum die Streu-Röntgenstrahlen von den Röntgenstrahlenabschirmelementen gemäß Fig. 1 nicht räumlich moduliert werden;
Fig. 5 und 6 schematische Diagramme, die die Röntgenstrahlung bei Verwendung zweier verschiedener Röntgenstrahlenbrennpunkte für das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 7 bis 9 perspektivische Ansichten bzw. Modifikationen der Röntgenstrahlenabschirmelemente des Röntgengeräts gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 10 eine Seitenansicht der Röntgenstrahlenabschirmelemente zur Verdeutlichung der Struktur des Elements gemäß Fig. 9.
Die Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau eines Röntgengeräts. Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 ist auf der linken Seite ein Röntgenstrahlenbrennpunkt 2 dargestellt. Die von dieser Röntgenstrahlenquelle ausgestrahlen primären Röntgenstrahlen bestrahlen ein Objekt 6. Das Objekt 6 streut sekundäre Röntgenstrahlen 8. Erste und zweite Röntgenstrahlenabschirmelemente 10, ein Röntgenbildverstärker 14 mit einem Bildschirm 12 und eine Fernsehkamera 16 sind in Folge hinter dem Objekt 6 angeordnet. Die Fernsehkamera 16 ist elektrisch mit einer Speicher/Operationseinrichtung 18 verbunden, die wiederum mit einer CRT (cathode ray tube = Kathodenstrahlröhre) 20 verbunden ist. Die Speicher/Operationseinrichtung 18 wandelt die Eingangsvideosignale von der Fernsehkamera 16 in digitale Signale und speichert sie. Über den paarweisen Röntgenstrahlenabschirmelementen 10 ist ein Treiber 22 angebracht. Der Treiber 22 steuert die Elemente 10 in der Weise, daß eines oder beide der Elemente 10 zwischen das Objekt 6 und den Bildverstärker geschoben, entfernt oder bewegt bzw. vibriert werden.
Die Fig. 2 zeigt schematisch die Struktur der Elemente 10. Die Elemente 10 haben einander gegenüberliegende Platten 24 und 26. Auf der Oberfläche der Platte 24, die zum Objekt 6 weist, ist eine Anzahl erster Streifen 28 vorgesehen. Die Platte 26 hat in der dem Objekt 6 abgewandten Oberfläche eine Anzahl zweiter Streifen 30. Die ersten und zweiten Streifen 28 und 30 bestehen aus einer Substanz mit einem hohen Röntgenstrahlen-Dämpfungsfaktor, z. B. Blei. Die als Distanzscheiben dienenden Platten 24 und 26 bestehen aus einer Substanz mit einem niedrigen Röntgenstrahlen- Dämpfungsfaktor, z. B. Aluminium. Die Dicke der Streifen 28 und 30 ist so gewählt, daß die Intensität der die Streifen 28 und 30 durchdringenden Röntgenstrahlen vernachlässigbar ist. Wenn die Streifen 28 und 30 z. B. aus Blei bestehen, so beträgt ihre Dicke etwa 0,1 bis 1 mm.
Die Funktionsweise, bei der die Streu-Röntgenstrahlen 8 durch die Röntgenstrahlenabschirmelemente 10 nicht räumlich moduliert werden, wird anhand der Fig. 3 und 4 beschrieben.
Es sei angenommen, daß die Quellen der Streu-Röntgenstrahlen 8, wie in der Fig. 3 dargestellt, im Bereich XX' einer Ebene 32 konzentriert sind, die sich im Abstand L' zu Bildschirm befindet. Ein Winkel R zwischen den Punkten X und X' mißt etwa XX'/L' rad, wobei XX' ein Abstand zwischen den Punkten X und X' ist. Wenn es sich bei dem Objekt 6 z. B. um einen menschlichen Körper handelt, entspricht der Abstand XX' der Größe der Ausdehnung eines inneren Organs oder einem Bild, dessen Größe sich in senkrecht zur Richtung der Röntgenstrahlen erstreckt. In diesem Fall kann der Abstand XX' etwa 10 mm betragen.
Wie in der Fig. 3 gezeigt, muß ein Teil der zweiten Streifen 30 innerhalb eines Abstands YY', entsprechend einem Winkel 6, der von den Geraden eingeschlossen ist, die einen gegebenen Punkt auf dem Bildschirm 12 und die Punkte X und X' in der Ebene 32 verbinden, einen oder mehrere regelmäßig wiederkehrende Anordnungen der zweiten Streifen 32 umfassen, damit die Intensitätsverteilung der Streu-Röntgenstrahlen auf dem Bildschirm 12 nicht durch die Röntgenstrahlenabschirmelemente 10 moduliert wird. Das Glied aus wiederkehrenden Anordnungen der zweiten Streifen 30 innerhalb des Abstands YY' ist ungefähr gleich YY'/2D der ersten Streifen 28. Eine Relation YY' : XX' = l1 : L' erhält man aus der Ähnlichkeit der Dreiecke PYY' und PXX'. Diese Relation ergibt:
l1 ≥ 2 DL'/XX' ..., (1)
Wenn, wie in der Fig. 3 gezeigt, die Abstände L' und l1 sowie die Breite D der Relation (l) oben genügen, wird die Intensitätsverteilung der Streu-Röntgenstrahlen 8 auf dem Bildschirm 12 nicht durch das Streifenmuster der Röntgenstrahlenabschirmelemente 10 moduliert. Wird beispielsweise angenommen, daß L' = 200 mm und D = 1 mm, so beträgt der Abstand l1, der die Relation (1) erfüllt, 40 mm oder mehr.
Der Durchlaßgrad der Streu-Röntgenstrahlen 8 durch die Röntgenstrahlenabschirmelemente 10 wird nachstehend beschrieben.
Unter der Annahme, daß die Röntgenstrahlenabschirmelemente 10 keine Dicke haben, d. h. l = 0, lassen die Röntgenstrahlenabschirmelemente die Durchgangs- und Streu-Röntgenstrahlen nicht passieren. Die Fig. 4 zeigt Streu-Röntgenstrahlen, die in einem Punkt Q der Oberfläche der Platte 26 einfallen, auf der die zweiten Streifen 30 ausgebildet sind. Wie oben beschrieben, kann die Intensität der Röntgenstrahlen innerhalb des Abstands XX' als konstant angenommen werden. Wenn ein Teil der ersten Streifen 28 innerhalb eines Abstand ZZ' entsprechend einem Winkel, der durch Gerade gebildet wird, die den Punkt Q und die Punkte X sowie X' verbinden, eine oder mehrere regelmäßig wiederkehrende Anordnungen der ersten Streifen 28 umfaßt, wird die Intensitätsverteilung der Streu-Röntgenstrahlen auf der Oberfläche der Platte 26, auf der die zweiten Streifen 30 ausgebildet sind, nicht durch die ersten Streifen 28 moduliert. Es ist zu beachten, daß sich die Anzahl der Glieder der regelmäßig wiederkehrenden Anordnungen der ersten Streifen 28 innerhalb, des Abstand ZZ' durch ZZ'/2D ergibt. Eine Relation ZZ' : XX'= l : L'-l1 erhält man aus der Ähnlichkeit der Dreiecke QZZ' und QXX'. Diese Relation ergibt:
l ≥ 2D(L'-l1)/XX' ... (2)
Wenn, wie in der Fig. 4 gezeigt, die Abstände L', l und l1 sowie die Breite D der Relation (2) oben genügen, erreicht der Röntgenstrahlen-Durchlaßgrad der Streu-Röntgenstrahlen 8 vom Objekt 6 durch die Elemente 10 ein Maximum. Ist der Röntgenstrahlen-Dämpfungsfaktor von Al mit α mm&supmin;¹ gegeben und entspricht die Summe der Dicken der Abschnitte, in denen die Röntgenstrahlenabschirmelement 10 aus Distanzscheiben S dienen, d mm, so ergibt sich der maximale Durchlaßgrad als 0,25·e-αd. In diesem Fall ist angenommen, daß die Streu- Röntgenstrahlen rechtwinklig auf die Röntgenstrahlenabschirmelemente 10 einfallen. Wird angenommen, daß L' = 200 mm, l1 = 40 mm, D = 1 mm und XX' = 10 mm, so beträgt der Abstand l der die Relation (2) erfüllt, 32 mm oder mehr.
Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 5 beschrieben. Die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 2 kennzeichnen in der Fig. 5 identische Teile.
Zunächst wird das Röntgengerät gemäß Fig. 5 beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Röntgenstrahlenbrennpunkte 50 und 52 vorgesehen. Die Röntgenstrahlenbrennpunkte 50 und 52 liegen in einem gegebenen Abstand L vom Bildschirm 12 eines Bildverstärkers 14. Zwischen einem Objekt 6 und dem Bildschirm 12 sind Röntgenstrahlenabschirmelemente 54 und 56 mit Platten 58 bzw. 60 eingeschoben. Eine Anzahl erster und zweiter Streifen 62 und 64 sind auf dem zum Objekt 6 weisenden Vorderseite der Platte 58 sowie auf der zum Bildschirm 12 weisenden Rückseite der Platte 60 ausgeformt. Es wird davon ausgegangen, daß die Röntgenstrahlenquellen punktförmige Quellen sind und daß die Dicke der Streifen 62 und 64 hinreichend klein ist. Die ersten Streifen 62 haben eine Breite D und sind parallel zueinander in Abständen D angeordnet. Die zweiten Streifen 64 sind in den Lücken so angeordnet, daß sie die von den Strahlen des Brennpunkts 50 durch die Abstände zwischen den ersten Streifen gebildeten Projektionsbilder überlappen. Die zweiten Streifen 64 sind außerdem so angeordnet, daß sie die von den Strahlen des Brennpunkts 52 durch die Abstände zwischen den ersten Streifen 62 erhaltenen Projektionsbilder überlappen.
Ein Abstand δ zwischen den beiden Brennpunkten 50 und 52 wird beschrieben, der sich ergibt, wenn die Röntgenstrahlenabschirmelemente 54 und 56 den obenbeschriebenen Aufbau haben.
Der Abstand δ zwischen den beiden Brennpunkten 50 und 52 muß der Lagebeziehung zwischen den ersten und zweiten Streifen 62 und 64 sowie den Brennpunkten 50 und 52 genügen. Obwohl eine Anzahl von Positionen diese Forderung für den Brennpunkt 52 erfüllt, ist aus diesen Positionen eine Position möglichst nahe am Brennpunkt 50 vorteilhaft. In diesem Fall ergibt sich aufgrund der Ähnlichkeit der resultierenden Dreiecke der Abstand δ zwischen den Brennpunkten 50 und 50 zu:
δ = D(L-l1)/l ... (3)
Werden als Werte in der Praxis D = 1 mm, L = 1000 mm, l1 = 40 mm und l = 32 mm angenommen, so erhält man aus der Relation (3) δ = 30 mm.
Ein Verfahren zur Röntgenstrahlenuntersuchung zum Erhalt eines Durchlaßröntgenbildes, bei dem mittels des in der Fig. 5 dargestellten Röntgengeräts eine Streustrahlenkomponente beseitigt wird, ist nachstehend beschrieben.
Bei Bestrahlung des Objekts 6 mit Röntgenstrahlen vom Brennpunkt 52 aus wird von den Röntgenstrahlenabschirmelementen 54 und 56 nur ein Streubild erzeugt. Bei Bestrahlung des Objekts 6 mit Röntgenstrahlen vom Brennpunkt 50 aus wird ein normales Durchgangs-Röntgenbild von den Röntgenstrahlenabschirmelementen 54 und 56 moduliert. Um zu erreichen, daß ein mit den Röntgenstrahlen vom Brennpunkt 50 erhaltenes Bild nicht durch die Streifen 62 und 64 moduliert wird, kann das Prinzip eines Bucky-Gitters angewandt werden. Während der Bestrahlung des Objekts 6 mit Röntgenstrahlen vom Brennpunkt 50 werden die beiden Röntgenstrahlenabschirmelemente 54 und 56 um eine Strecke bewegt oder vibriert, die einer Teilung oder mehr der Streifen in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Streifen entspricht. Danach wird das Bild nicht durch die Streifen 62 und 64 moduliert. Weiterhin werden während der Bestrahlung des Objekts 6 mit Röntgenstrahlen vom Brennpunkt 52 beide Röntgenstrahlenabschirmelemente 54 und 56 vorzugsweise um eine Strecke bewegt oder vibriert, die einer Teilung oder mehr der Streifen in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Streifen entspricht.
Bei dieser Ausführungsform führt eine geringe Änderung im Einfallswinkel der Röntgenstrahlen nicht zu einer Änderung der Intensitätsverteilung der Streu-Röntgenstrahlen. Der Grund hierfür ist, daß die Intensität der Streu-Röntgenstrahlen von einem Punkt des Objekts 6 eine ziemlich schwache Abhängigkeit gegenüber dem Streuwinkel aufweisen. Die Differenz im Einfallswinkel 0 der primären von den Brennpunkten 50 und 52 zu einem gegebenen Punkt im Objekt 6 ausgestrahlten Röntgenstrahlen 4 wird näherungsweise mit δ/(L-L') rad angegeben. Dabei ist L' ein Abstand zwischen dem gegebenen Punkt im Objekt 6 und dem Bildschirm 12. Bei Annahme praktischer Werte von δ = 30 mm, L = 1000 mm und L' = 200 mm wird die Differenz im Einfallswinkel R 0,04 rad, d. h. etwa 2,1º. Dies ist ein kleiner Wert. Aus diesem Grund werden die Streu-Röntgenstrahlen in einem Durchlaß-Röntgenbild ausgehend vom Brennpunkt 50 etwa gleich wie diejenigen eines Streu-Röntgenbildes ausgehend vom Brennpunkt 52.
Wenn die Speicher/Operationseinrichtung 18 eine Subtraktionsoperation der erhaltenen Streu- und Durchgangs- Röntgenbilder ausführt, wird auf der CRT 20 ein korrektes Durchlaßröntgenbild angezeigt.
Selbst wenn das aufgezeichnete Bild durch das Streifenmuster moduliert ist, brauchen die Röntgenstrahlenabschirmelemente 54 und 56 nicht bewegt oder vibriert zu werden und können in ihrer Position fixiert werden, vorausgesetzt, die normale Diagnose (z. B. Kontrolle) wird nicht behindert, oder die Breite D der Streifen als ein Ausgangsbild des Bildverstärkers 14 hat einen so kleinen Wert, daß es unmöglich ist, die Auflösungsgrenzwertbreite der Fernsehkamera 16 zu erfüllen.
Bei Anwendung des obigen Verfahrens kann eine Streu-Röntgenbildkomponente in einem gegebenen Moment bis zu einem gewissen Grad korrekt beseitigt werden, selbst wenn im Objekt 6 ein Kontrastmittel eingespritzt ist, das Kontrastmittel fließt, die Änderungen der Dichteverteilung sehr rasch erfolgen und von raschen Änderungen der Streu-Röntgenstrahlenverteilung begleitet sind.
Bei dem in der Fig. 5 dargestellten Röntgengerät werden sämtliche radiographischen Operationen durchgeführt, während die Röntgenstrahlenabschirmelemente 54 und 56 zwischen dem Objekt 6 und dem Bildschirm 12 des Bildverstärkers 14 eingeschoben sind. Aus diesem Grund werden die von den Röntgenstrahlenabschirmelementen 54 und 56 ausgehenden Streu- Röntgenstrahlen vollständig durch die Subtraktionsoperation entfernt. Der Umfang der Streuung durch die Röntgenstrahlenabschirmelemente kann deshalb groß sein.
Die Fig. 6 zeigt ein Röntgengerät gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das zwei Brennpunkte ähnlich denjenigen gemäß Fig. 5 verwendet. Bei diesem Röntgengerät sind wie bei dem Gerät gemäß Fig. 5 vor und nach einem Objekt erste und zweite Röntgenstrahlenabschirmelemente 70 und 72 angeordnet. Die ersten und zweiten Röntgenstrahlenabschirmelemente 70 und 72 enthalten Platten 70 und 72 mit einer Anzahl von Streifen 87 und 80. Bei dem durch dieses Gerät ausgeführten radiographischen Verfahren wird wie im Falle der Fig. 6 ein Streu-Röntgenbild auf dem Bildschirm 12 durch Röntgenstrahlen von einem Röntgenstrahlenbrennpunkt 66 gebildet, während ein normales Röntgenstrahlen-Durchlaßbild durch die Röntgenstrahlen von einem Röntgenstrahlenbrennpunkt 68 auf dem Bildschirm 12 gebildet wird.
Wenn bei den obigen Ausführungsformen die Röntgenstrahlen von den Brennpunkten 50 und 52 oder 66 und 68 nicht in gleicher Weise auf das Objekt 6 einfallen, wird ein Röntgenstrahlen-Dosimeter oder ein Röntgenstrahlen-Dosisleistungsmesser an einer Position innerhalb des Röntgenstrahlen- Durchlaßbereichs zwischen den Brennpunkten 50 und 52 sowie dem Objekt 6 oder in der Nähe dieser Position angeordnet. Das Röntgenstrahlen-Dosimeter oder der Röntgenstrahlen- Dosisleistungsmesser messen die Röntgenstrahlendosis oder die Röntgenstrahlen-Dosisleistung. Die Röntgenbilddaten werden gemäß der gemessenen Röntgenstrahlendosis bzw. Röntgenstrahlen-Dosisleistung korrigiert, und ein korrektes Durchlaß-Röntgenbild wird auf der CRT 20 angezeigt.
Bei den Röntgengeräten gemäß der vorliegenden Ausführungsform können zwei Röntgenröhren als die beiden Röntgenstrahlenbrennpunkte verwendet werden. Wahlweise kann eine einzelne Röntgenstrahlenquelle verwendet und zwischen zwei Positionen bewegt werden. Es ist auch möglich, eine bifokale Röntgenröhre, wie sie in der stereoskopischen Röntgenuntersuchung Verwendung findet, vorzusehen. Wenn die bifokale Röntgenröhre die Aufgabe der punktförmigen Röntgenstrahlenquellen übernimmt, kann das Problem beseitigt werden, wonach der Abstand δ zwischen den Brennpunkten 50 und 52 oder 66 und 68 nicht unter einen vorgegebenen Wert reduziert werden kann.
Anhand der Fig 7 bis 10 werden Modifikationen der Röntgenstrahlenabschirmelemente gemäß den Fig. 1, 5 und 6 beschrieben.
Ein in der Fig. 7 dargestelltes Röntgenstrahlenabschirmelement 82 enthält eine Platte 84, die Röntgenstrahlen nicht durchläßt; in die Platte 84 sind regelmäßig angeordnete Löcher 86 eingeformt. Die Löcher 86 entsprechen den Röntgenstrahlen-Durchlaßbereichen zwischen benachbarten Streifen der Röntgenstrahlenabschirmelemente. Zwischen den in Längsrichtung benachbarten Löchern 86 sind Stege 88 ausgeformt, um die Platte 84 zu verstärken.
Werden zwei Typen von Röntgenstrahlenabschirmelementen 82 mit unterschiedlichen Lochmustern 86 angeordnet, so können sie die primären Röntgenstrahlen 4 von der Röntgenstrahlenquelle vollständig ohne Verwendung einer Distanzscheibe abschirmen. Aus diesem Grund sind die vom Röntgenstrahlenabschirmelement 82 verursachten Streu-Röntgenstrahlen im Vergleich zum Element mit Distanzscheibe in hohem Maße reduziert.
Die Fig. 8 zeigt ein Röntgenstrahlenabschirmelement 90 mit einem anderen Aufbau. Das Element 90 hat ein gitterähnliches Wandteil 92, in dem eine Anzahl regelmäßig verteilter Löcher 94 ausgebildet sind. Die Röntgenstrahlenabschirmzellen 96 sind in diesen Löchern 92 in versetzter Weise angeordnet. Werden zwei Typen von Röntgenstrahlenabschirmelementen 90 mit unterschiedlichen Mustern der Zellen 96 angeordnet, so können sie die Durchlaß-Röntgenstrahlen wie im Falle der zuvor beschriebenen Ausführungsformen und Modifikationen vollständig abschirmen.
Die Fig. 9 und 10 zeigen ein weiteres Röntgenstrahlenabschirmelement 98. Das Röntgenstrahlenabschirmelement 98 hat eine Platte 100 aus einem für Röntgenstrahlen durchlässigen Material. Ein unteres Ende jeder Röntgenstrahlenabschirmzelle 102 ist unter einem vorgegebenen Winkel in die Platte 100 eingesteckt. Wie in der Fig. 10 gezeigt, wird der Winkel zwischen jeder Zelle 102 und der Platte 100 so eingestellt, daß die primären Röntgenstrahlen 4 von einem Röntgenstrahlenbrennpunkt 105 vollständig durch die Zellen 102 abgeschirmt werden können.
Das einzelne Röntgenstrahlenabschirmelement 98 mit dem obenbeschriebenen Aufbau kann die primären Röntgenstrahlen vollständig abschirmen.
Bei den Röntgengeräten der obigen Ausführungsformen wird der Bildverstärker 14 als ein Bildwandler und die Fernsehkamera 16 als ein Lesegerät für das gewandelte Bild eingesetzt. Gemäß der vorliegenden Erfindung können jedoch auch andere Typen von Bildwandlern und Lesegeräten für gewandelte Bilder verwendet werden.
Die obigen Ausführungsformen sind mit Bezug auf den Fall beschrieben, in dem die vorliegende Erfindung auf ein Röntgengerät angewandt ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung können jedoch auch andere Strahlungen als Röntgenstrahlen, wie z. B. α-Strahlen, β-Strahlen, γ-Strahlen, Neutronenstrahlen, Ultraviolettstrahlen, sichtbare Lichtstrahlen, Infrarotstrahlen oder Strahlen aus dem tiefen Infrarotgebiet verwendet werden.

Claims

1. Verfahren zur Röntgenstrahlenuntersuchung durch Bestrahlung eines Objekts mit einem konischen Strahlungsbündel (4) und durch Erhalt eines zweidimensionalen Durchlaßbildes des Objekts (6) auf Basis eines das Objekt durchdringenden Strahlungsbündels, umfassend die folgenden Schritte:

einen Schritt zur Anordnung einer Strahlungsabschirmeinrichtung (54, 56, 70, 72);

einen Schritt zur Abstrahlung der Strahlungsbündel (4) aus ersten und zweiten Positionen (50, 52, 66, 68) zweier verschiedener Strahlungsquellen;

einen Bilderzeugungsschritt, in dem es der Strahlungsabschirmeinrichtung (54, 56, 70, 72) ermöglicht wird, einen Teil des primären Durchgangs-Strahlungsbündels, das das Objekt durchdrungen hat, aber nicht von diesem gestreut wurde, und einen Teil des durch das Objekt (6) gestreuten Strahlungsbündels (8) zu einem Bildwandler (14) passieren zu lassen, um auf diese Weise ein erstes Strahlungsbild des Objekts in Form elektrischer Signale zu erhalten, wenn die Bestrahlungsquelle aus einer ersten Position (50, 68) strahlt, und in dem es der Strahlungsabschirmeinrichtung (54, 56, 70, 72) ermöglicht wird, das primäre Durchgangsstrahlungsbündel abzuschirmen und an den Bildwandler (14) einen Teil des gestreuten Strahlungsbündels (8) passieren zu lassen, so daß ein zweites Strahlungsbild des Objekts in Form elektrischer Signale erhalten wird, wenn die Bestrahlungsquelle aus der zweiten Position (52, 66) strahlt; und

einen Wiedergabe/Verarbeitungsschritt zur Erzielung des zweidimensionalen Durchlaßbildes des Objekts (6) durch elektrische Verarbeitung der im Bilderzeugungsschritt erhaltenen ersten und zweiten Strahlungsbilder, wobei das zweidimensionale Durchlaßbild frei vom Einfluß der räumlichen Modulation durch die Strahlungsabschirmeinrichtung (54, 56, 70, 72) und frei vom Einfluß des gestreuten Strahlungsbündels (8) ist.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bilderzeugungsschritt folgendes umfaßt: einen Bildschirm-Empfangsschritt zur Aufnahme des primären Durchlaßstrahlungsbündels und des gestreuten Strahlungsbündels (8) durch den Bildwandler (14), einen Schritt zur Wandlung des empfangenen Bildes in ein gewandeltes Bild, einen Schritt zur Verarbeitung des gewandelten Bildes und einen Schritt zur elektrischen Wandlung des Bildes in Bilddaten;

sowie dadurch, daß der Wiedergabe/Verarbeitungsschritt folgendes umfaßt: einen Verarbeitungsschritt zur Speicherung der Bilddaten und zur Verarbeitung der Bilddaten der ersten und zweiten Strahlungsbilder zu Bilddaten der Strahlungsbilder sowie einen Schritt zur Wiedergabe und Anzeige der Bilddaten der Strahlungsbilder.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Anordnung der Strahlungsabschirmeinrichtung die Vorbereitung erster und zweiter Strahlungsabschirmelemente (54, 56) beinhaltet, wobei das erste Strahlungsabschirmelement (54) einen Teil des primären Durchgangs-Strahlungsbündels und einen Teil des gestreuten Strahlungsbündels (8) passieren läßt, wenn die Strahlungsbündel (4) aus den ersten und zweiten Position (50, 68) abgestrahlt sind, das zweite Strahlungsabschirmelement (56) einen Teil des primären Durchgangs-Strahlungsbündels und einen Teils des gestreuten Strahlungsbündels (18) durch das erste Strahlungsabschirmelement (54) passieren läßt, wenn die Strahlungsbündel aus der ersten Position abgestrahlt sind, und das zweite Strahlungsabschirmelement (56) die primären Durchlaß-Strahlungsbündel durch das erste Strahlungsabschirmelement (54) abschirmt, wenn die Strahlungsbündel (4) aus der zweiten Position abgestrahlt sind.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Anordnung der Strahlungsabschirmeinrichtung die Vorbereitung erster und zweiter Strahlungsabschirmelemente (70, 72) beinhaltet, wobei das erste Strahlungsabschirmelement (70) einen Teil des einfallenden Strahlungsbündels passieren läßt, wenn die Strahlungsbündel (4) aus den ersten und zweiten Position (50, 68) abgestrahlt sind, das zweite Strahlungsabschirmelement (72) einen Teil des primären Durchgangs-Strahlungsbündels und einen Teils des gestreuten Strahlungsbündels (8) durch das erste Strahlungsabschirmelement (70) und das Objekt (6) passieren läßt, wenn die Strahlungsbündel aus der ersten Position abgestrahlt sind, und das zweite Strahlungsabschirmelement (72) die primären Durchlaß-Strahlungsbündel durch das erste Strahlungsabschirmelement (70) und das Objekt (6) abschirmt und einen Teil des gestreuten Strahlungsbündels (8) durch das erste Strahlungsabschirmelement (70) passieren läßt, wenn die Strahlungsbündel (4) aus der zweiten Position abgestrahlt sind.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Anordnung der Strahlungabschirmeinrichtung einen Schritt mit kontinuierlicher Bewegung umfaßt, in dem ein Strahlungsabschirmelement (54 oder 56, 70 oder 72) mit einer zur Ausbreitungsrichtung der primären Durchgangs-Strahlungsbündel senkrechten Geschwindigkeitskomponente während mindestens eines der Schritte zur Abstrahlung der Strahlungsbündel (4) aus den ersten und zweiten Positionen versetzt oder vibriert wird.

6. Gerät zur Röntgenstrahlenuntersuchung zur Bestrahlung eines Objekts (6) mit einem konischen Strahlungsbündel (4) und zur Erzielung eines zweidimensionalen Durchgangsbildes des Objekts auf Basis eines das Objekt (6) durchdrungenen Bündels, gekennzeichnet durch:

eine Bestrahlungsabstrahleinrichtung zur Bestrahlung des Objekts (6) aus ersten und zweiten Positionen der beiden verschiedenen Strahlungsquellen;

eine Strahlungsabschirmeinrichtung (54, 56, 70, 72), die in einem primären Strahlungsbündel- Durchgangsbereich angeordnet ist, um sowohl einen Teil der primären Durchgangsstrahlungsbündel als auch einen Teil der gestreuten Strahlungsbündel passieren zu lassen, wenn die Strahlungsquelle aus der ersten Position (50, 68) abgestrahlt ist, und um die primären Durchgangs-Strahlungsbündel durch das Objekt (6) abzuschirmen und einen Teil der durch das Objekt (6) gestreuten Strahlungsbündel (8) passieren zu lassen, wenn die Strahlungsquelle aus der zweiten Position (52, 66) abgestrahlt ist;

einen bei Blickrichtung von der Strahlungsquelle aus nach der Strahlungsabschirmeinrichtung (54, 56, 70, 72) angeordneten Bildwandler (14) mit einem dem Objekt (6) gegenüberliegenden Bildschirm (12), wobei der Bildwandler (14) ein erstes Strahlungsbild auf dem Bildschirm (12) empfängt und das erste Strahlungsbild in ein gewandeltes Bild wandelt, wenn sich die Strahlungsabschirmeinrichtung (54, 56, 70, 72) in dem ersten Zustand befindet, und wobei der Bildwandler ein zweites Strahlungsbild auf dem Bildschirm (12) empfängt und das erste Strahlungsbild in ein gewandeltes Bild wandelt, wenn sich die Strahlungsabschirmeinrichtung (54, 56, 70, 72) in dem zweiten Zustand befindet;

ein den gewandelten Bildern des Bildwandlers (14) gegenüberliegendes Bildverarbeitungsgerät zur Wandlung der jeweiligen gewandelten Bilder der ersten und zweiten Strahlungsbilder in elektrische Signale, wodurch Bilddaten erhalten werden; und

eine Wiedergabe/Anzeigeeinrichtung, die elektrisch mit dem Bildverarbeitungsgerät verbunden ist, zur Speicherung der Bilddaten der ersten und zweiten Strahlungsbilder sowie zur elektrischen Verarbeitung der Bilddaten des zweiten Strahlungsbildes, wodurch ein zweidimensionales Durchgangsbild des Objekts (6) wiedergegeben und angezeigt wird, das frei vom Einfluß der gestreuten Strahlungsbündel (8) ist.

7. Gerät gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsabschirmeinrichtung erste und zweite Strahlungsabschirmelemente (54, 56), die zwischen dem Objekt (6) und dem Bildschirm (12) des Bildwandlers (14) angeordnet sind, sowie einen Treiber zum Umschalten der ersten und zweiten Strahlungsabschirmelemente (54, 56) in den ersten oder den zweiten Zustand aufweist, wobei das erste Strahlungsabschirmelement (54) einen Teil der primären Durchgangs-Strahlungsbündel und einen Teil der gestreuten Strahlungsbündel (8) passieren läßt, wenn die Strahlungsbündel (4) aus den ersten und zweiten Positionen abgestrahlt werden, und wobei das zweite Strahlungsabschirmelement (56) die primären Durchgangsstrahlungsbündel und einen Teil der gestreuten Strahlungsbündel (8), die das erste Strahlungsabschirmelement (54) durchdrungen haben, passieren läßt, wenn die Strahlungsbündel (4) aus der ersten Position (50) abgestrahlt werden, und wobei das zweite Strahlungsabschirmelement (56) die primären Durchgangsstrahlungsbündel abschirmt, die das erste Strahlungsabschirmelement (54) passiert haben und einen Teil der gestreuten Strahlungsbündel (8), die das erste Strahlungsabschirmelement (54) durchdrungen haben, passieren läßt, wenn die Strahlungsbündel (4) aus der zweiten Position (52) abgestrahlt werden.

8. Gerät gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsabschirmeinrichtung folgendes enthält: ein erstes Strahlungsabschirmelement (70), das zwischen der Strahlungsquelle und dem Objekt (6) angeordnet ist, ein zweites Strahlungsabschirmelement (72), das zwischen dem Objekt (6) und dem Bildschirm (12) des Bildwandlers (14) angeordnet ist, sowie einen Treiber zum Umschalten der ersten und zweiten Strahlungsabschirmelemente (70, 72) in den ersten oder den zweiten Zustand, wobei das erste Strahlungsabschirmelement (70) einen Teil der einfallenden Strahlungsbündel passieren läßt, wenn die Strahlungsbündel (4) aus den ersten und zweiten Positionen (68, 66) abgestrahlt werden, und wobei das zweite Strahlungsabschirmelement (72) einen Teil der primären Durchgangsstrahlungsbündel und einen Teil der gestreuten Strahlungsbündel (8), die das erste Strahlungsabschirmelement (70) und das Objekt (6) durchdrungen haben, passieren läßt, wenn die Strahlungsbündel (4) aus der ersten Position (68) abgestrahlt werden, und wobei das zweite Strahlungsabschirmelement (72) die primären Durchgangsstrahlungsbündel abschirmt, die das erste Strahlungsabschirmelement (70) und das Objekt (6) passiert haben und einen Teil der gestreuten Strahlungsbündel (8), die das erste Strahlungsabschirmelement (70) durchdrungen haben, passieren läßt, wenn die Strahlungsbündel (4) aus der zweiten Position (66) abgestrahlt werden.

9. Gerät gemäß den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Strahlungsabschirmelemente (54, 56, 70, 72) der Strahlungsabschirmeinrichtung (54, 56, 70, 72) mit einander gegenüberliegenden Platten (58, 60, 74, 76) aus einer Substanz mit niedrigem Strahlungsdämpfungsfaktor ausgeführt sind, wobei die Oberflächen der ersten und zweiten Strahlungsabschirmelemente (54, 56, 70, 72) mit einer Anzahl von Streifen (62, 64, 78, 80) mit hohem Strahlungsdämpfungsfaktor versehen sind, und wobei die Streifen (62, 64, 78, 80) der ersten und zweiten Strahlungsabschirmelemente (54, 56, 70, 72) zueinander parallel angeordnet sind.

10. Gerät gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungsabstrahlungeinrichtung (50, 52, 66, 68) eine bifokale Strahlungsröhre mit zwei Brennpunkten innerhalb einer einzigen Vakuumröhre enthält.

11. Gerät gemäß den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Treiber der Strahlungsabschirmeinrichtung eine kontinuierliche Bewegung zum Versetzen oder Vibrieren mindestens eines der ersten und zweiten Schwingungsabschirmelemente (54, 56, 70, 72) mit einer Geschwindigkeitskomponente senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des primären Durchgangs-Strahlungsbündels (4) ausführt, wenn das Strahlungsbündel (4) aus mindestens einer der ersten und zweiten Positionen (50 oder 52, 66 oder 68) abgestrahlt wird.