NL1008818C1 - Röntgenonderzoekapparaat met oplossend vermogen voor röntgenenergie. - Google Patents

Description

Röntgenonderzoekapparaat met oplossend vermogen voor röntgenenergie

De uitvinding heeft betrekking op een röntgenonderzoekapparaat voorzien van een röntgenbron om een röntgenbundel met röntgenstraling met ten minste een hoge-energie en een lage-energie component uit te zenden, een röntgendetector met een ruimtelijk uitgebreid röntgengevoelig detectie-element en om uit de hoge-5 energiecomponent een hoge-energiedetectiesignaal en uit de lage-energiecomponent een lage-energiedetectiesignaal af te leiden, en waarbij de hoge-energie en de lage-energie componenten in afzonderlijke ruimtelijke gebieden in het röntgengevoelig detectie-element worden gedetecteerd.

10

Zo’n röntgenonderzoekapparaat is bekend uit de Japanse octrooiaanvrage JP 0375583.

Een dergelijk röntgenonderzoekapparaat wordt vooral toegepast om de dichtheid en/of de samenstelling van een te onderzoeken object te meten. Daartoe is het bekende 15 röntgenonderzoekapparaat uitgerust met een röntgendetector die is voorzien van een scintillatiemateriaal met drie afzonderlijke secties. Elk van deze secties heeft een verschillende dikte. De secties zijn achter elkaar geplaatst in de richting van de röntgenstralen die van het te onderzoeken object afkomen. Door de invallende röntgenstraling wordt in het scintillatiemateriaal van één van de secties licht opgewekt 20 dat met een fotogevoelig element wordt gedetecteerd. Het hangt van de energie van de röntgenstraling af in welke sectie de röntgenstraling licht opwekt. In de dunste sectie wordt door de lage-energie component licht opgewekt, in de dikste sectie wordt door de hoge-energie component licht opgewekt. De hoge-energie component en de lage-energie component worden in ruimtelijk verschillende gebieden, namelijk de verschillende 25 secties, gedetecteerd en daardoor wordt bereikt dat er afzonderlijke hoge-energie- en lage-energiedetectiesignalen worden opgewekt door het licht dat in de respectievelijke secties wordt opgewekt door de respectievelijke hoge-energie- en lage-energiecomponenten. De signaalniveaus van de hoge-energie- en lage 10088 18 2 energiedetectiesignalen vertegenwoordigen verschillen tussen de mate van absorptie van röntgenstraling in het te onderzoeken object van de hoge-energie component en de lage-energie component. Doordat zulke verschillen afhankelijk zijn van de materialen in het te onderzoeken object lukt het om met behulp de signaalniveaus van de respectievelijke 5 hoge-energie- en lage-energiedetectiesignalen informatie te verkrijgen over welke materialen en in welke (relatieve) hoeveelheden er in het te onderzoeken object aanwezig zijn.

De röntgendetector van het bekende röntgenonderzoekapparaat is nogal ingewikkeld geconstrueerd met drie afzonderlijke secties elk afzonderlijk gekoppeld met 10 fotogevoelige elementen. Niettemin is het energie-oplossend vermogen van het bekende röntgenonderzoekapparaat maar klein, dat betekent dat het bekende röntgenonderzoekapparaat slechts in staat is de hoge-energie en de lage-energie component van elkaar te onderscheiden wanneer het verschil tussen respectievelijke energieën van die componenten betrekkelijk groot is. Met het bekende 15 röntgenonderzoekapparaat kan de samenstelling van het te onderzoeken object niet erg nauwkeurig worden gemeten. Met name is het bekende röntgenonderzoekapparaat niet geschikt om te gebruiken om de dichtheid van botten van een patiënt te meten om na te gaan of er sprake is van osteoporose.

Het is overigens op zich bekend uit de Japanse octrooiaanvrage JP 07284492 20 om de botdichtheid van een te onderzoeken patiënt te onderzoeken door de absorptie van röntgenstraling in bot te meten. Daarbij wordt gebruik van de zogenoemde ‘double energy photon absorption ’ methode. Deze methode vereist dat de hoge-energie en de lage-energie component elk een erg smal energiebereik hebben. Hierdoor kan deze methode alleen worden toegepast met een betrekkelijk ingewikkeld 25 röntgenonderzoekapparaat dat in staat moet zijn om stabiel hoge-energie en lage-energiecomponenten met elk een smal energiebereik voort te brengen.

Een doel van de uitvinding is het verschaffen van een röntgenonderzoekapparaat 30 om absorptie in het te onderzoeken object van de hoge-energie en de lage-energie component met een hoog energie-oplossend vermogen te meten. Een verder doel van de uitvinding is een dergelijk röntgenonderzoekapparaat te verschaffen dat eenvoudiger is geconstrueerd dan het bekende.

1008818 3

Dit doel wordt bereikt met een volgens de uitvinding met het kenmerk dat het detectie-element een röntgengevoelige laag met röntgengevoelig materiaal omvat en de röntgenbron en de röntgendetector zo zijn opgesteld dat de röntgenbundel in wezen evenwijdig aan de röntgengevoelige laag op het röntgengevoelig materiaal invalt.

5 De röntgengevoelige laag is een laag röntgengevoelig materiaal met afmetingen die in twee richtingen, het vlak van de laag, veel groter is dan in de richting van de laagdikte dwars op het vlak van de laag. De röntgenbron en de röntgendetector zijn onderling zo opgesteld dat de röntgenstralen ongeveer dwars op de laagdikte en dus in wezen evenwijdig aan het vlak van de laag in de röntgengevoelige laag doordringen.

10 Het hangt van de energie van de röntgenstraling af hoe ver de röntgenstraling in de röntgengevoelige laag doordringt. Met name gaat de hoge-energiecomponent over een grotere afstand in het vlak van de laag door de röntgengevoelige laag dan de lage-energiecomponent. Daardoor worden de hoge-energiecomponent en de lage-energiecomponent op verschillende posities in het vlak van de laag geabsorbeerd. De 15 absorptie van röntgenstralen kan op verschillende manieren gedetecteerd worden. De positie in het vlak van de röntgengevoelige laag waar de röntgenstraling wordt geabsorbeerd vertegenwoordigt de energie van de lokaal geabsorbeerde röntgenstraling. De positie waar de röntgenstraling wordt geabsorbeerd codeert de energie van de röntgenstraling. Aan de hand van de positie waar de röntgenstraling geabsorbeerd wordt 20 wordt het lage-energiedetectiesignaal, respectievelijk het hoge-energiedetectiesignaal afgeleid. Vervolgens wordt aan de hand van de signaalniveaus van het lage-energiedetectiesignaal en het hoge-energiedetectiesignaal een aspect van de samenstelling van het te onderzoeken object afgeleid, met name gaat het daarbij om de botdichtheid van een te onderzoeken patiënt als technisch hulpmiddel om osteoporose vast te stellen. 25 De röntgengevoelige laag is bijvoorbeeld een conversielaag waarin röntgenstraling wordt geabsorbeerd. Bijvoorbeeld is de conversielaag een laag scintillatiemateriaal. Door de absorptie van röntgenstralen in het scintillatiemateriaal wordt in het scintillatiemateriaal plaatselijk, en wel in wezen daar waar de röntgenstralen geabsorbeerd is, licht opgewekt. Door dat licht te detecteren met 30 ruimtelijk oplossend vermogen, bijvoorbeeld met een fotodetector, lukt het om de plaats te meten waar het licht is opgewekt, dus waar de röntgenstraling is geabsorbeerd. De hoge-energie- en lage-energie detectiesignalen worden afgeleid uit de intensiteiten van licht dat van verschillende plaatsen in de laag scintillatiemateriaal afkomstig is. De 1008818 4 röntgengevoelige conversielaag kan ook een laag foto-elektrisch materiaal, bijvoorbeeld fotogeleidend materiaal, zijn waarin röntgenstraling wordt geabsorbeerd. Door de absorptie van röntgenstraling in het fotogeleidend materiaal worden plaatselijk elektrische ladingen opwekt. De door de geabsorbeerde röntgenstraling opgewekte 5 elektrische ladingen of licht kunnen worden ruimtelijk opgelost gemeten om zo de plaats waar de röntgenstralen geabsorbeerd zijn in het vlak van de laag röntgengevoelig materiaal te detecteren. De hoge-energie- en lage-energie detectiesignalen worden afgeleid uit de elektrische ladingen die van verschillende plaatsen in de conversielaag afkomstig zijn.

10 Met het röntgenonderzoekapparaat volgens de uitvinding kunnen hoge-energie- en lage-energiecomponenten waarvan de energie maar weinig verschilt toch goed onderscheiden worden doordat kleine verschillen tussen de posities waar de hoge-energie-, respectievelijk lage-energiecomponenten worden geabsorbeerd en bijvoorbeeld licht of elektrische ladingen opwekken toch nauwkeurig worden gemeten. Daardoor 15 wordt het met name mogelijk het calciumgehalte in botten van ledematen van de te onderzoeken patiënt nauwkeurig vast te stellen.

Deze en andere voordelen van de uitvinding worden nader toegelicht aan de hand van de utvoeringsvoorbeelden zoals gedefinieerd in de afhankelijke Conclusies.

De hoge-energie- en lage energiecomponenten wekken licht op in verschillende 20 posities, of althans in verschillende gedeelten van de scintillatielaag. De intensiteiten van het licht dat door de afzonderlijk hoge-energie- en lage-energiecomponenten wordt opgewekt wordt met de fotodetector gemeten. Deze metingen met de fotodetector brengen de hoge-energie- en lage-energiedetectiesignalen voort in de vorm van elektronische signalen. De signaalniveaus van deze detectiesignalen komen overeen met 25 de intensiteiten van het gemeten licht van verschillende delen van de scintillatielaag. Omdat de intensiteit van het opgewekte licht overeenkomt met de intensiteit van de geabsorbeerde röntgenstraling, vertegenwoordigen de signaalniveaus van de detectiesignalen de intensiteiten van de hoge-energie- en lage-energiecomponenten. De intensiteiten van deze componenten worden sterk beïnvloed door de samenstelling van 30 het te onderzoeken object, Met name de hoeveelheid calcium in een bot van een te onderzoeken patiënt beïnvloedt deze intensiteiten sterk. Daardoor is het mogelijk om uit de signaalniveaus van de detectiesignalen de samenstelling van het object, in het bijzonder de hoeveelheid calcium, af te leiden.

1008818 5

Bij voorkeur is de fotodetector uitgevoerd als een tweedimensionale detectormatrix voorzien van een groot aantal foto-elektrische elementen. De scintillatielaag is aangebracht over de detectormatrix. De foto-elektrische elementen zetten licht dat in de scintillatie laag wordt opgewekt om in elektrische ladingen 5 waarmee de elektronische signalen worden gevormd. Uit elektronische signalen van verschillende groepen foto-elektrische elementen worden de hoge-energie- en lage-energiedetectiesignalen afgeleid. In het bijzonder wordt het lage-energiedetectiesignaal afgeleid uit een eerste groep foto-elektrische elementen die aan de kant van de röntgendetector liggen waar de röntgenstraling invalt en wordt het hoge-10 energiedetectiesignaal afgeleid uit een tweede groep foto-elektrische elementen die aan de kant van de fotodetector tegenover de kant waar de röntgenstraling invalt. Zo wordt namelijk bereikt dat de eerste groep foto-elektrische elementen licht detecteren dat is opgewekt door röntgenstraling die niet erg ver door de scintillatielaag is doorgedrongen, dat is in wezen de lage-energiecomponent. Verder wordt bereikt dat de tweede groep 15 foto-elektrische elementen licht detecteren dat is opgewekt door röntgenstraling die betrekkelijk ver door de scintillatielaag is doorgedrongen, dat is in wezen de hoge-energiecomponent.

Bij voorkeur wordt als röntgendetector een beeldversterkerbuis gebruikt. Het ingangsscherm van de beeldversterkerbuis is voorzien van een röntgengevoelige 20 conversielaag en een fotokathode. Die conversielaag zet invallende röntgenstraling om in laag-energetische straling, bijvoorbeeld blauw of ultraviolet licht, waarvoor de fotokathode gevoelig is. Door de laag-energtische straling van de fotokathode worden uit de fotokathode elektronen vrijgemaakt die met een elektronen-optisch systeem naar een fosforlaag op het uitgangsvenster worden geleid. Het elektronen-optisch systeem 25 beeldt de fotokathode elektronen-optisch af op de fosforlaag. De elektronen van de fotokathode wekken in de fosforlaag licht op. Dat licht kan door het uitgangsvenster worden gedetecteerd, bijvoorbeeld met een elektronische videocamera.

De röntgenstralen vallen ongeveer evenwijdig aan het vlak van het ingangsscherm in. Daardoor wordt bereikt dat de lage-energie component in hoofdzaak 30 wordt geabsorbeerd aan de kant van de conversielaag op het ingangsscherm aan de zijde van het ingangsscherm waar de röntgenstralen invallen. De hoge-energie component dringt verder in de conversielaag door en wordt hoofdzakelijk geabsorbeerd in een centraal gedeelte van de conversielaag en aan de zijde van de conversielaag op 1008818 6 het ingangsscherm tegenover de zijde waar de röntgenstralen invallen. Door de röntgenstraling scherend op de conversielaag te laten invallen wordt bereikt dat er in de fotokathode elektronen worden vrijgemaakt met een ruimtelijk patroon aan waarbij de positie waar zo’n elektron wordt vrijgemaakt afhangt van de energie van de 5 röntgenstraling die de laag-energetische straling opwekte waarmee dat elektron is vrijgemaakt. Door de gezamenlijke elektronen van de fotokathode wordt op het uitgangsvenster een patroon van licht opgewekt waarbij de positie van het licht op het uitgangsvenster overeenkomt met de energie van de röntgenstraling en de intensiteit van het licht op het uitgangsvenster de intensiteit hangt af van de intensiteit van de 10 overeenkomstige röntgenstraling die in de conversielaag is geabsorbeerd. Door het lichtpatroon op het uitgangsvenster te detecteren, zoals met de elektronische videocamera, is het mogelijk om uit het lichtpatroon de hoge-energie- en de lage-energiedetectiesignalen af te leiden als elektronische videosignalen.

Met de röntgencollimator wordt de röntgenbundel begrensd zodat maar een 15 klein deel van de te onderzoeken patiënt met röntgenstraling bestraald wordt. Daardoor wordt bereikt dat de samenstelling van de materialen in de patiënt, met name de botdichtheid, plaatselijk kwantitatief gemeten wordt. In het bijzonder lukt het om de botdichtheid van afzonderlijke botten van de patiënt nauwkeurig te bepalen. Zo’n röntgencollimator is bijvoorbeeld voorzien van röntgenonderscheppende organen, zoals 20 loden lamellen, of collimatorelementen die tussen een röntgenonderscheppende toestand en een röntgendoorlatende toestand kunnen worden geschakeld, die in de röntgenbundel geplaatst worden om delen van de röntgenstraling te onderscheppen. Bij voorkeur wordt met de röntgencollimator een nauwe begrensde röntgenbundel gevormd zodat het lukt om met een hoge ruimtelijke resolutie de botdichtheid van de patiënt te meten. Door 25 met de begrensde röntgenbundel de patiënt, of althans een deel van de patiënt, af te tasten wordt de botdichtheid op verschillende plaatsen gemeten. De botdichtheid als functie van de positie in de patiënt vertegenwoordigt in het bijzonder de calciumverdeling in het skelet van de patiënt. Deze calciumverdeling is een geschikt technisch hulpmiddel voor de arts om vast te stellen in hoeverre er bij de betreffende 30 patiënt sprake is van osteoporose. Het aftasten met de begrensde nauwe röntgenbundel kan worden uitgevoerd door de instelling van de röntgencollimator, dat wil zeggen de posities van de röntgenonderscheppende organen of de toestand van de collimatorelementen te veranderen. Het aftasten kan ook worden uitgevoerd door 1008818 7 onderling de patiënt, of althans het te onderzoeken deel en de röntgenbron en de röntgencollimator gezamenlijk te verplaatsen zodat de begrensde nauwe röntgenbundel de patiënt bereikt op achtereenvolgende verschillende posities.

Bij voorkeur heeft het scintillatiemateriaal een zodanig 5 röntgenabsorptievermogen dat de lage-energie component over een behoorlijke afstand in de conversielaag kan doordringen en dat de hoge-energie component niet helemaal door de conversielaag heen gaat, maar in aanzienlijke mate in de conversielaag wordt geabsorbeerd. Scintillatiematerialen met een behoorlijk vermogen om röntgenstraling te absorberen en in zichtbaar licht om te zetten zijn lithiumfluoride gedoteerd met 10 magnesium, titanium of koper, lithiumiodide gedoteerd met europium en calciumfluoride gedoteerd met europium. Het is gebleken dat vooral goede resultaten worden bereikt door calciumfluoride dat met europium gedoteerd is (CaF2:Eu) als scintillatiemateriaal te gebruiken.

De uitvinding heeft ook betrekking op een röntgenonderzoekapparaat voorzien 15 van een röntgenbron om een bundel röntgenstraling met meerdere energiecomponenten uit te zenden, een röntgendetector met een ruimtelijk uitgebreid röntgengevoelig detectie-element om uit de respectievelijke energiecomponenten afzonderlijke energiedetectiesignalen af te leiden,.

Een verder doel van de uitvinding is het verschaffen van een 20 röntgenonderzoekapparaat om absorptie van röntgenstraling in het te onderzoeken object met een hoog energie-oplossend vermogen te meten. Dit doel wordt bereikt met een röntgenonderzoekapparaat volgens de uitvinding met als kenmerk dat het detectie-element een röntgengevoelige laag met röntgengevoelig materiaal omvat en de röntgenbron en de röntgendetector zo zijn opgesteld dat de röntgenbundel in wezen 25 evenwijdig aan de röntgengevoelige laag op het röntgengevoelig materiaal invalt.

De afzonderlijke energiedetectiesignalen vertegenwoordigen de mate van absorptie van de verschillende energiecomponenten in heet te onderzoeken object. De mate van absorptie van de afzonderlijke energiecomponenten hangt af van de materiaalsamenstelling van het object, althans het deel van het object dat met de 30 röntgenstraling bestraald is. Hierdoor lukt het om uit de signaalniveaus van de energiedetectiesignalen kwalitatieve en kwantitatieve informatie af te leiden over de materialen die in het object voorkomen. Naarmate er meer afzonderlijk energiecomponenten worden toegepast wordt de materiaal samenstelling van het object 1008818 δ nauwkeuriger gemeten en lukt het meer verschillende materialen in het object te onderscheiden.

Deze en andere aspecten van de uitvinding worden nader toegelicht aan de hand van de volgende uitvoeringsvoorbeelden en aan de hand van de bijgevoegde tekening 5 waarin

Figuur 1 schematisch een uitvoeringsvoorbeeld van een 10 röntgenonderzoekapparaat volgens de uitvinding toont en

Figuur 2 schematisch een ander uitvoeringsvoorbeeld van een röntgenonderzoekapparaat volgens de uitvinding toont.

Figuur 1 toont schematisch een uitvoeringsvoorbeeld van een 15 röntgenonderzoekapparaat volgens de uitvinding. De röntgenbron 1 zendt een röntgenbundel 11 uit die door de röntgencollimator 9 wordt begrensd. Met de begrensde röntgenbundel 12 wordt een deel van een te onderzoeken patiënt 13, in dit voorbeeld een enkelgewricht, bestraald. Bij voorkeur heeft de begrensde röntgenbundel een energie in het bereik tussen 50keV en llOkeV. De röntgenstraling die door de patiënt 20 heen gegaan is wordt gedetecteerd met de röntgendetector 2. In dit voorbeeld is de röntgendetector 2 een beeldversterker-opnmameketen met een beeldversterkerbuis 6 en een televisiecamera 30. De röntgenstraling die door het enkelgewricht van de patiënt 12 heen gegaan is valt scherend in op het ingangsscherm 65 van de beeldversterkerbuis 6. De röntgenstraling bereikt het ingangsscherm 65 door een ingangsvenster 64 aan de 25 zijkant van de beeldversterkerbuis. Het ingangsscherm 65 omvat de conversielaag 3 van scintillatiemateriaal, dat is dus een scintillatielaag en een fotokathode 61. Het scintillatiemateriaal zet röntgenstraling die wordt geabsorbeerd om in laag-energetische straling zoals blauw of ultraviolet licht en door die laag-energetische straling worden in de fotokathode 61 elektronen vrijgemaakt. De elektronen die van de fotokathode 61 30 afkomen worden door een elektronen-optiek 62 van de fotokathode 62 naar een fosforlaag 63 op het uitgangsvenster 8 geleid. De elektronen die op de fosforlaag 63 invallen wekken zichtbaar licht op dat met de televisiecamera 30 wordt opgenomen. Röntgenstraling met een hoge energie, dat is de hoge-energiecomponent dringt nogal 1008818 9 diep door in de conversielaag 3 en röntgenstraling met een lage energie, dat is de lage-energie component worden voornamelijk in de conversielaag geabsorbeerd aan de kant waar de röntgenstraling invalt. De respectievelijke plaatsen waar licht in de fosforlaag wordt opgewekt corresponderen met plaatsen in de conversielaag waar de 5 röntgenstraling geabsorbeerd en in laag-energetische straling wordt omgezet. Zo ontstaat op het uitgangsvenster een lichtpatroon dat de ruimtelijke verdeling van de absorptie van röntgenstraling in de conversielaag vertegenwoordigt. Het lichtpatroon op het uitgangsvenster wordt door de televisiecamera omgezet in een elektronisch signaal in de vorm van een beeldsignaal (IM), in het bijzonder een elektronisch videosignaal. De 10 signaalniveaus van het beeldsignaal (IM) die overeenstemmen met de absorptie van röntgenstraling in het deel van de conversielaag aan de kant van de röntgenbron vormen het lage-energiedetectiesignaal (LD). Het lage-energiedetectiesignaal vertegenwoordigt de gedetecteerde lage-energiecomponent en zo vertegenwoordigt de lage-energiecomponent van de röntgenstraling die door de enkel van de patiënt is 15 doorgelaten. De signaalniveaus van het beeldsignaal (IM) die overeenstemmen met de absorptie van röntgenstraling die ver in de conversielaag is doorgedrongen, m.a.w. röntgenstraling die in de conversielaag aan de kant tegenover de röntgenbron is geabsorbeerd, vormen het hoge-energiedetectiesignaal (HD). Het hoge-energiedetectiesignaal vertegenwoordigt de hoge-energiecomponent. Aldus wordt met de 20 röntgendetector 2 de hoge-energiecomponent gedetecteerd. Het hoge- energiedetectiesignaal vertegenwoordigt de hoge-energiecomponent die door de enkel van de patiënt is doorgelaten. Bijvoorbeeld wordt in een lithiumfluoride conversielaag de lage-energiecomponent met een energie lager dan 80keV hoofdzakelijk geabsorbeerd binnen een indringdiepte van ongeveer 5cm en de hoge-energiecomponent met een 25 energie tussen lOOkeV en 120keV hoofdzakelijk geabsorbeerd binnen indringdiepten tussen 6cm en 10cm. Het beeldsignaal dat de hoge-energie- en de lage-energiecomponenten omvat wordt aan een analyse-eenheid 5 toegevoerd. De analyse-eenheid 5 leidt uit het beeldsignaal hoge-energie- en lage-energiecomponenten uit het beeldsignaal af. Die hoge energie- en lage-energiecomponenten van het beeldsignaal 30 vormen de hoge-energie- en lage-energiedetectiesignalen. De analyse-eenheid 5 voert de hoge-energie en de lage-energiedetectiesignalen aan een rekeneenheid 10. De rekeneenheid analyseert aan de hand van de signaalniveaus van de hoge-energie en de lage-energiecomponent de samenstelling van het enkelgewricht van de patiënt 13, met 1008818 10 name de calciumdichtheid in het enkelgewricht af. Het analyseresultaat, met name de calciumdichtheid wordt afgedrukt op een printer 20.

Figuur 2 toont schematisch een ander uitvoeringsvoorbeeld van een röntgenonderzoekapparaat volgens de uitvinding. De door de röntgencollimator 9 5 begrensde röntgenbundel gaat in dit voorbeeld door de patiënt 13, bijvoorbeeld door het polsgewricht 14, heen. Als röntgendetector is in dit uitvoeringsvoorbeeld een sensormatrix 2 voorzien de scintillatielaag 3. De scintillatielaag 3 is aangebracht over een tweedimensionale matrix van photosensoren 4. De photosensoren 4 zijn met schakelelementen bijvoorbeeld dunne-film transistoren 22 aangesloten op uitleeslijnen 10 26. De fotosensoren zijn foto-elektrische elementen zoals bijvoorbeeld fotodioden of fototransistoren. Telkens is een uitleeslijn met een integrerende versterker 21 aangesloten op een multiplexer 23. De dunne-film transistoren zijn met hun poortelektroden aangesloten op stuurlijnen 25. Bijvoorbeeld zijn de schakelelementen per rij aangesloten op een respectievelijke stuurlijnen en per kolom aangesloten op 15 respectievelijke uitleeslijnen. De stuurlijnen zijn aangesloten op een rij- aandrijfschakeling 24. Met de rij-aandrijfschakeling 24 worden schakelsignalen langs de stuurlijnen toegevoerd aan de poortcontacten van de dunne-film transistoren om de dunne-filmtransistoren in een rij te sluiten, dat is geleidend te maken. De röntgenstraling die door polsgewricht van de patiënt heen is gegaan wordt in de 20 scintillatielaag omgezet in laag-energetische straling, bijvoorbeeld groen licht, waarvoor de fotosensoren 4 gevoelig zijn. De fotosensoren 4 zetten invallende laag-energetische straling van de scintillatielaag om in elektrische lading die langs de uitleeslijnen via de integrerende versterkers naar de multiplexer worden uitgelezen in de vorm van de hoge-energie- en lage-energiedetectiesignalen LD, HD.

25 De röntgendetector is zo opgesteld dat de röntgenstraling die door de patiënt heen is gegaan ongeveer evenwijdig aan de scintillatielaag daarop invalt. In de scintillatielaag wekt de röntgenstraling bijvoorbeeld groen licht op waarviir de fotosensoren gevoelig zijn. In de fotosensoren wordt elektrische lading vrijgemaakt door het groene licht van de scintillatielaag en de elektrische ladingen worden langs 30 uitleeslijen uitgelzen. De plaats waar de röntgenstraling in de scintillatielaag wordt geabsorbeerd en omgezet in laag-energetische straling hangt af van de energie van de röntgenstraling. Met name wordt een lage-energie component van de röntgenstraling in de scintillatielaag hoofdzakelijk geabsorbeerd aan de kant waar de röntgenstraling invalt.

1008818 11

Als gevolg van de absorptie van de lage-energie component worden er elektrische ladingen opgewekt in fotosensoren die in hoofdzaak aan de kant waar de röntgenstraling invalt in de sensor matrix liggen. Door de integrerende versterkers van uitleeslijnen aan de kant van de röntgenbron worden er elektronische signalen LEI en LE2 die de 5 intensiteit van de lage-energie component vertegenwoordigen aan de multiplexer 23 toegevoerd. De hoge-energie component van de röntgenstraling dringt diep in de scintillatielaag 3 door. Als gevolg van de absorptie van de hoge-energie component worden er elektrische ladingen opgewekt in de fotosensoren die aan de kant tegenover de röntgenbron in de sensor matrix liggen. Door de integrerende versterkers van de 10 uitleeslijnen aan de kant tegenover de röntgenbron worden er elektronische signalen HEI en HE2 die de intensiteit van de hoge-energie component vertegenwoordigen aan de multiplexer toegevoerd. De elektronische signalen van de integrerende versterkers hebben betrekking op een hogere energie van de geabsorbeerde röntgenstraling naarmate de betreffende integrerende versterker is aangesloten op fotosensoren die verder van de 15 kant van de röntgenbron afliggen. De multiplexer 23 werkt als analyse-eenheid 5 door de elektronische signalen LEI, LE2 van fotosensoren die aan de kant waar de röntgenstraling invalt afliggen te combineren tot het lage-energiedetectiesignaal LD en de elektronische signalen HEI, HE2 van fotosensoren die aan de kant waar de röntgenstraling invalt liggen te combineren tot het hoge-energiedetectiesignaal HD. De 20 analyse-eenheid 5 in de vorm van een geschikt ingerichte multiplexer voert de hoge-energie en lage-energiedetectiesignalen LD,HD toe aan de rekeneenheid 10 die uit de signaalniveaus van de hoge-energie en lage-energiedietectiesignalen de botdichtheid van het onderzochte polsgewricht berekent. Het analyseresultaat wordt afgedrukt op de printer 20 die op de rekeneenheid is aangesloten.

25 Overigens is het mogelijk om de multiplexer 5 weg te laten en de elektronische signalen HEI, HE2,LE1,LE2 van de integrerende versterkers 21 van respectievelijk kolommen als energiedetectiesignalen, in het bijzonder de hoge-energie- en lage-energiedetectiesignalen te gebruiken. De afzonderlijke energiedetectiesignalen vertegenwoordigen afzonderlijke intensiteiten van componenten van de geabsorbeerde 30 röntgenstraling met energie in afzonderlijke bereiken. Met de rekeneenheid 10 wordt uit de signaalniveaus van de energiedetectiesignalen de samenstelling van het onderzochte deel van de patiënt, met name de botdichtheid afgeleid.

Verder zijn de hiervoor beschreven uitvoeringsvoorbeelden elk geschikt om van 1008818 12 diverse delen van de te onderzoeken patiënt de samenstelling, met name de botdichtheid te meten. Zo is de uitvoeringsvorm in figuur 1 ook goed bruikbaar om de botdichtheid van een polsgewricht te meten en is de uitvoeringsvorm in figuur 2 ook goed bruikbaar om de botdichtheid in het enkelgewricht te meten.

5 Om het te onderzoeken deel 13,14 van de patiënt nauwkeurig met de begrensde röntgenbundel te bestralen is de röntgencollimator instelbaar om ervoor te zorgen dat de doorsnede van de begrensde röntgenbundel juist overeenkomt met de afmeting van het te onderzoeken deel 13,14. Verder zijn de röntgenbron 1, de röntgendetector 2 en de röntgencollimator 9 gezamenlijk verplaatsbaar ten opzichte van het te onderzoeken deel 10 van de patiënt om ervoor te zorgen dat de begrensde röntgenbundel 12 het te onderzoeken deel 13,14 bereikt en dat de röntgendetector de röntgenstraling opvangt die door de patiënt is gegaan. Het instellen en verplaatsen wordt geregeld met een controle-eenheid 7.

1008818

Claims (10)

1. Röntgenonderzoekapparaat voorzien van een röntgenbron om een röntgenbundel met röntgenstraling met ten minste een hoge-energie en een lage-energie component uit te zenden, een röntgendetector met een ruimtelijk uitgebreid röntgengevoelig detectie-5 element en om uit de hoge-energiecomponent een hoge-energiedetectiesignaal en uit de lage-energiecomponent een lage-energiedetectiesignaal af te leiden, en waarbij 10. de hoge-energie en de lage-energie componenten in afzonderlijke ruimtelijke gebieden in het röntgengevoelig detectie-element worden gedetecteerd, met het kenmerk dat 15 het detectie-element een röntgengevoelige laag met röntgengevoelig materiaal omvat en de röntgenbron en de röntgendetector zo zijn opgesteld dat de röntgenbundel in wezen evenwijdig aan de röntgengevoelige laag op het 20 röntgengevoelig materiaal invalt.

2. Een röntgenonderzoekapparaat volgens Conclusie 1, met het kenmerk dat het röntgengevoelig materiaal een scintillatiemateriaal bevat waarin invallende röntgenstraling plaatselijk licht opwekt en 25 - de röntgendetector is uitgerust met een fotodetector om de plaats waar het licht in het scintillatiemateriaal opgewekt wordt te meten.

3. Een röntgenonderzoekapparaat volgens Conclusie 1, met het kenmerk dat 1008818 het röntgengevoelig materiaal een foto-elektrisch materiaal bevat waarin invallende röntgenstraling plaatselijk elektrische lading opwekt en de röntgendetector is ingericht om de plaats in het foto-elektrisch materiaal te meten waar de elektrische lading opgewekt wordt. 5

4. Een röntgenonderzoekapparaat volgens Conclusie 2, met het kenmerk dat de röntgendetector is uitgerust met een scintillatielaag welke het scintillatiemateriaal bevat waarin invallende röntgenstraling plaatselijk licht opwekt, 10 de fotodetector een veelvoud omvat aan foto-elektrische elementen om uit het licht van de scintillatielaag elektronische signalen af te leiden en dat de röntgendetector is uitgerust met een analyse-eenheid om het hoge-energiedetectiesignaal en het lage-energiedetectiesignaal af te leiden uit elektronische signalen van afzonderlijke groepen foto-elektrische 15 elementen.

5. Een röntgenonderzoekapparaat volgens Conclusie 1, waarin de röntgendetector is voorzien van een beeldversterkerbuis met een ingangsscherm en een uitgangsvenster omvat waarin 20 - het ingangsscherm is uitgerust met een conversielaag welke scintillatiemateriaal bevat waarin invallende röntgenstraling plaatselijk laag-energetische straling opwekt en met een fotokathode waaruit de laagenergetische straling 25 elektronen opwekt en door de elektronen van de fotokathode licht wordt opgewekt op het uitgangsvenster en de röntgendetector is voorzien van een beeldopneemapparaat om uit het licht van het uitgangsvenster een elektronisch signaal af te leiden, 30 met het kenmerk dat de röntgenbron en de röntgendetector onderling zo zijn geplaatst dat de röntgenstraling hoofdzakelijk scherend op het ingangsscherm invalt en dat 1008818 het röntgenonderzoekapparaat is voorzien van een analyse-eenheid om het hoge-energie- en lage-energiedetectiesignaal af te leiden uit het elektronisch signaal van het beeldopneemapparaat.

6. Een röntgenonderzoekapparaat volgens Conclusie 1, met het kenmerk dat het röntgenonderzoekapparaat is uitgerust met een instelbare röntgencollimator om röntgenstraling door een geselecteerd gebied door te laten.

7. Een röntgenonderzoekapparaat volgens Conclusie 6, en voorzien van een drager om een te onderzoeken object te dragen, met het kenmerk dat de drager de röntgencollimator en de röntgendetector zijn ingericht om 15 samen te werken om een deel van het te onderzoeken object met een röntgenbundel af te tasten.

8. Een röntgenonderzoekapparaat volgens Conclusie 7, met het kenmerk dat de röntgenbron en de röntgencollimator gezamenlijk onderling 20 verplaatsbaar zijn.

9. Een röntgenonderzoekapparaat volgens Conclusie 2, met het kenmerk dat het scintillatiemateriaal een materiaal bevat uit de groep lithiumfluoride gedoteerd met mangaan, titanium of koper, lithiumiodide gedoteerd met 25 europium en calciumfluoride gedoteerd met europium.

10. Röntgenonderzoekapparaat voorzien van een röntgenbron om een bundel röntgenstraling met meerdere energiecomponenten uit te zenden, 30. een röntgendetector met een ruimtelijk uitgebreid röntgengevoelig detectie- element om uit de respectievelijke energiecomponenten afzonderlijke energiedetectiesignalen af te leiden, 1008818 met het kenmerk dat het detectie-element een röntgengevoelige laag met röntgengevoelig materiaal omvat en 5. de röntgenbron en de röntgendetector zo zijn opgesteld dat de röntgenbundel in wezen evenwijdig aan de röntgengevoelige laag op het röntgengevoelig materiaal invalt. 1008818