SE527139C2 - Anordning och förfarande för dubbelenergi- och skanningbaserad detektering av joniserade strålning med stackade linjedetektorer och filter - Google Patents

Description

30 f-š27 159 2 medicinsk avbildning, eller för att identifiera farliga material, till exempel vid bagagescanning.

Uppfinningen i samandrag När avbildande mätningar av dubbelenergityp utförs med användning av en linjedetektor måste emellertid objektet som skall avbildas scannas två gånger - en gång med användning av strålning som har ett första stràlningsspektrum, och sedan en annan gång med användning av strålning som har ett andra stràlningsspektrum. För att återskapa ämnesspecifik information jämförs de två avbildningarna vid varje position, dvs. på en pixelbaserad basis. Den tid som förflutit mellan två detekteringar vid varje position motsvarar den totala scanningstiden för att erhålla en tvådimensionell avbildning.

Denna tidsperiod kan vara lång, t.ex. flera sekunder, och under vilken objektet kan ha förflyttat sig eller blivit förflyttat. Speciellt när levande organismer, eller delar därav, avbildas kan man förvänta sig att en ansenlig förflyttning kan ha ägt rum under tidsperioden i fråga. Sådan förflyttning gör att dubbelenergijämförelsen blir värdelös eller åtminstone av kraftigt reducerad kvalitet.

En annan möjlighet är att använda två olika strålkällor som skapar strålning med olika energi. Emellertid gör yttrligare en stràlkälla utrustningen dyrare, och dessutom måste strålkällorna placeras med ett visst avstånd från varandra beroende på deras storlek, och således är det svårt att avbilda samma punkt av objektet samtidigt (eller nästan samtidigt).

Ytterligare en annan möjlighet är att använda en enda strålkälla, men ändra dess driftspänning mellan två olika inställningar, vid vilka strålning med olika energi skapas. 10 15 20 25 30 527 159 3 Emellertid ger detta en ytterligare tidsfördröjning eftersom strålkällans driftspänning inte kan ändras ögonblickligt, och således kan rörelser hos objektet inträffa mellan registreringarna av två på varandra följande bilder.

Ett huvudsyfte med föreliggande uppfinning är därför att tillhandahålla en anordning och ett förfarande för dubbelenergi- och scanningsbaserad detektering av joniserande strålning, som övervinner eller åtminstone reducerar det ovan beskrivna problemet.

I detta avseende är det ett speciellt syfte att tillhandahålla en sådan anordning och ett sådant förfarande, vilka är okomplicerade och kan skapa högkvalitativa tvådimensionella avbildningar av dubbelenergityp, med utmärkt signalbrusförhållande, dynamiskt omfång och bildkontrast.

Ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en sådan anordning och ett sådant förfarande, som möjliggör en snabb scanning av undersökningsobjektet. Ännu ett syfte med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en sådan anordning och ett sådant förfarande, vilka är tillförlitliga, noggranna och billiga.

Dessa och andra syften uppnås, enligt föreliggande uppfinning, medelst anordningar och förfaranden enligt de bifogade patentkraven.

Uppfinnarna har funnit att genom att tillhandahålla en filteranordning anordnad i ett joniserande strålknippes strålgång, uppströms ett objekt, t.ex. en patient, som skall undersökas genom en scanningsbaserad mätning av dubbelenergityp, för att filtrera det joniserande 10 15 20 25 30 4 S527 139 strålknippet, där filteranordningen har möjligheter att arbeta i två eller flera funktionslägen, som har olika filteregenskaper, och varvid en styranordning ändrar filteranordningens funktionsläge efter åtminstone varannan av ett antal linjeavbildningar, som registreras av den scanningsbaserade detektoranordningen för joniserande strålning, erhålls en scanningsbaserad avbildningsteknik av dubbel~ eller multipelenergityp, där varje rörelse hos undersökningsobjektet, under scanning, kommer att påverka dubbelenergiavbildningarna identiskt eller åtminstone på liknande sätt.

Uppfinnarna har också funnit att genom att använda en scanningsbaserad strålningsdetektoranordning innefattande ett flertal stackade linjedetektorer, där var och en är exponerad för ett joniserande strålknippe, kan en filteranordning anordnas i strålknippenas strålgång uppströms ett undersökningsobjekt, för att filtrera strålknippena, varvid filteranordningen innefattar en gruppering filtersektioner linjerade med strålknippena, så att vart och ett av strålknippena kommer att ha filtrerats av en respektive av filtersektionerna, när det träffar objektet, varvid varannan filtersektion i grupperingen har en första filteregenskap och övriga filtersektioner i grupperingen har en andra filteregenskap, och scanning kan utföras med grupperingen av filtersektioner hållna linjerade med strålknippena över ett avstånd motsvarande två gånger avståndet mellan två intilliggande linjedetektorer i stacken med linjedetektorer.

Härigenom erhålls en högkvalitativ, scanningsbaserad, avbildande mätning av dubbelenergityp, där motsvarande pixlar i de två avbildningarna registreras nära i tid för att minimera problem med dubbelenergiberäkningen beroende på objektrörelser. 10 15 20 25 30 5 597 139 Den endimensionella detektorenheten är företrädesvis, men inte nödvändigtvis, en gasbaserad detektoranordning av plattelektrodtyp. Andra detektorenheter som kan användas CCD- innefattar diodarrayer, scintillatorbaserade arrayer, arrayer, TFT- och CMOS-baserade detektorer, vätskedetektorer och halvledardetektorer, t.ex. endimensionella PIN-diodarrayer med kant-, nära kant- eller vinkelrätt infall av röntgenstràlar.

Ytterligare särdrag hos och fördelar med uppfinningen framgår nedan av den detaljerade beskrivningen av föredragna utföringsformer av uppfinningen, vilka visas i de bifogade figurerna l-9, som endast är åskådliggörande och således inte begränsande för uppfinningen.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Fig. l visar schematiskt, i sidovy en anordning för scanningsbaserad röntgenavbildning av dubbelenergityp enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig. 2 är en schematisk, förstorad tvärsnittsvy av några av beståndsdelarna i anordningen i Fig. l tagen längs linjen A-A.

Fig. 3 är en schematisk, förstorad tvärsnittsvy av huvudbeståndsdelar i en anordning för scanningsbaserad röntgenavbildning av dubbelenergityp enligt ännu en föredragen utföringsform.

Fig. 4 är en schematisk planritning ovanifrån av en detektoranordning för användning i en anordning för scanningsbaserad röntgenavbildning av dubbelenergityp enligt ytterligare en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning. 10 15 20 25 6 527 139 Fig. 5 är en schematisk planritning ovanifrån av en kollimatoranordning för användning med detektoranordningen i Fig. 4.

Fig. 6 är en schematisk planritning ovanifràn av en filteranordning för användning med detektoranordningen i Fig. 4.

Fig. 7 är en schematisk, förstorad tvärsnittsvy av huvudbestàndsdelar i en anordning för scanningsbaserad röntgenavbildning av dubbelenergityp enligt ytterligare en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig. 8 är en schematisk planritning ovanifràn av en filteranordning för användning i en anordning för scanningsbaserad röntgenavbildning av dubbelenergityp enligt ytterligare en föredragen utföringsform.

Fig. 9 är en schematisk planritning ovanifràn av en filteranordning för användning i en anordning för scanningsbaserad röntgenavbildning av dubbelenergityp enligt ännu en föredragen utföringsform.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Uppifràn och ner innefattar anordningen i Fig. l en röntgenkälla ll, ett gängse filter 12, en filteranordning 14 av dubbel- eller multipelenergityp, en kollimator 13 för solfjädersformat strålknippe, ett objektbord eller -hållare 15 och en endimensionell detektorenhet 16. 10 15 20 25 30 , , I W p 7 52/ !fi9 Röntgenkällan 11 är ett konventionellt röntgenrör, som har en katod som emitterar elektroner, och en anod som emitterar röntgenstrålar, som svar på att bli träffad av elektronerna.

Det gängse filtret 12 är företrädesvis placerat precis nedanför röntgenröret 11, vilket typiskt innefattar tunna metallfolier som fungerar som filter för att absorbera fotoner med den lägsta (och ibland också den högsta) energin, vilka inte signifikant bidrar till bildkvaliteten. Detta filter är valfritt och kan vara en del av filteranordningen 14 av dubbelenergityp, beskriven nedan.

Filteranordningen 14 av dubbel- eller multipelenergityp är företrädesvis placerad precis ovanför kollimatorn 13.

Filteranordningen 14 har variabla egenskaper för spektral¿ genomsläpplighet, vilket kommer beskrivas i detalj längre ner.

Kollimatorn 13 för solfjädersformat stràlknippe, vilken är valfri, kan vara en tunn folie av t.ex. volfram med en smal stràlningstransparent spalt bortetsad. Spalten är linjerad med ett motsvarande linjeformat känsligt område eller ingångsspalt hos detektorenheten 16, så att röntgenstràlar som passerar genom spalten i kollimatorn 13 för solfjädersformat' stràlknippe kommer att nå detektorenhetens 16 känsliga område.

Valfritt anordnas ytterligare en kollimator framför detektorn (dvs. nedströms undersökningsobjektet).

Detektorenheten 16 visas mer i detalj i Fig. 2 och är orienterad så att ett plant eller solfjädersformat stràlknippe 24 kan komma in sidledes mellan de i huvudsak plana katod- och anodanordningarna. Var och en av elektrodanordningarna innefattar ett elektriskt ledande eiektredekikt 25, 27 uppburet av ett respektive dielektriskt substrat 26, 28, 10 15 20 25 30 o /fi \3 u, J.

...A 05 9 8 m v; varvid anordningarna är orienterade så att det ledande katodskiktet 25 och det ledande anodskiktet 27 är vända mot varandra. Ett strålningstransparent fönster 30 tillhandahålls i den främre delen av detektorenheten, för att bilda en ingång till detektorenheten 16 för det solfjädersformat stràlknippet 24.

Företrädesvis utgör de dielektriska substraten 26, 28 och fönstret 30 tillsammans med sidoväggar 29 en gastät inneslutning, som kan fyllas med en joniserbar gas eller gasblandning, vilken joniseras av den infallande strålningen.

Alternativt anordnas elektrodanordningarna inuti ett externt gastätt hölje (ej visat).

En spänning pàförs över elektrodanordningarna för att driva elektronerna som frigjorts, som ett resultat av jonisering, mot anodanordningen.

Detektorenheten 16 innefattar vidare en utläsningsanordning, innefattande en endimensionell gruppering av individuella utläsningselement för att registrera en endimensionell avbildning av det solfjädersformade strálknippet 24. Typiskt är utläsningsanordningen integrerad med anodanordningen 27, 28. Detektorenheten 16 kan också innefatta möjligheter till elektronlavinförstärkning för att registrera väldigt låga flöden av röntgenstràlar, eller detektera varje enskild röntgenstråle med hög effektivitet.

Röntgenröret 11, det gängse filtret 12, filteranordningen 14 av dubbelenergityp, kollimatorn 13 för solfjädersformat strálknippe och detektorenheten 16 är fastgjorda vid en gängse E-arm 17, som i sin tur är roterbart fäst vid ett vertikalt stativ 18 via en axel 19 ungefär i höjd med röntgenröret ll.

På så vis kan röntgenröret ll, det gängse filtret 12, 10 15 20 25 30 Cfi \J on oo o o I o ao o 0 ooo o o a oo o on ooao o o 7159 9 :. o v o o oonu I o o o 0 o n u o o o o no oo oo oro ooaoco o oo oo o o ooo oron filteranordningen 14, kollimatorn 13 för solfjädersformat strålknippe och detektorenheten 16 förflyttas i en gemensam svängande rörelse i förhållande till ett undersökningsobjekt anordnat på objektbordet 15 för att scanna objektet och skapa en tvådimensionell avbildning därav. Den svängande rörelsen visas schematiskt med pil 23. Objektbordet 15 är fast förbundet med ett stöd 20, som i sin tur är fast förbundet med det vertikala stativet 18. För detta ändamål är E-armen 17 försedd med en urtagning eller liknande (visat med de streckade linjerna). Under scanning, hålls objektet stilla.

Det skall inses att detektoranordningen i Fig. 1 kan modifieras och inrättas för linjär förflyttning av röntgenröret 11, det gängse filtret 12, filteranordningen 14, kollimatorn 13 för solfjädersformat strålknippe och A detektorenheten 16 i förhållande till undersökningsobjektet.

Sådan linjär scanningsrörelse visas schematiskt med pil 23a i Fig.2. Ytterligare alternativt kan det gängse filtret 12, filteranordningen 14, kollimatorn 13 för solfjädersformat strålknippe och detektorenheten 16 roteras i det horisontella planet i förhållande till undersökningsobjektet, såsom visas schematiskt med pil 23b i Fig.2. Sådan rotationsbaserad 6,067,342 (Gordon) scanning visas i amerikanska patent nr. och 5,025,376 (Bova med flera), vars innehåll genom dessa hänvisningar härmed innefattas.

Det skall vidare inses att anordningen i Fig. 1 kan modifieras så att objektet förflyttas under scanning, medan röntgenröret 11, det gängse filtret 12, filteranordningen 14, kollimatorn 13 för solfjädersformat strålknippe och detektorenheten 16 hålls stilla.

Vidare innefattar detektoranordningen en mikroprocessor eller dator 21 försedd med lämplig mjukvara för att styra 10 15 20 25 30 527 'åw io g",- anordningen, utläsningen och efterbehandlingen av signalerna från linjedetektorenheten 16, och en kraftförsörjning 22 för att försörja detektorenheten och mikroprocessorn eller datorn 21 med kraft, och för att driva en stegmotor eller liknande inrymd i det vertikala stativet 18 för att driva axeln och således E-armen 17.

Under drift emitteras röntgenstràlar från röntgenröret 11 och går genom det gängse filtret 12 och filteranordningen 14.

Endast röntgenstrålar som går genom spalten i kollimatorn 13 för solfjädersformat strålknippe, passerar över objektet. I objektet kan röntgenfotonerna transmitteras, absorberas eller spridas. Röntgenstràlarna som transmitteras lämnar objektet och går in i detektorenheten 16 och detekteras. Från detekteringen skapas en endimensionell avbildning av objektet.

Det skall inses av en fackman att istället för att detektera transmitterade röntgenstrålar, kan anordningen inrättas för att detektera röntgenstrålar som sprids i någon förutbestämd vinkel.

Under scanning förflyttas E-armen, som bär upp röntgenkällan 11, det gängse filtret 12, filteranordningen 14, kollimatorn 13 för solfjädersformat strålknippe och detektorenheten 16 i en svängande rörelse så att detektorenheterna scannar över objektet i en riktning som är huvudsakligen parallell med objektbordet 15. Vid regelbundna förflyttningsintervall, dvs. scanningsavstànd ss, utläses de detekterade signalerna och lagras i mikroprocessorns 21 minne. När scanningen stoppas har ett antal endimensionella avbildningar av objektet erhållits, vilka grupperas tillsammans av mikroprocessorn 21, för att skapa en tvådimensionell avbildning av objektet. 10 15 20 25 30 oo 0 00 o c 0 0 0 u u 0 0 0: 00 A 0 0 I nu n a uno o 0 0 o o 1 u o o o 00 o oo- oøa 00: 0 1_l 0 00 nu n I 0 o A u n n noe 0 0 n 0 u :v00 u 0 a o 0 0 1 c Q u o onto 527 139 Enligt föreliggande uppfinning utförs en scanning av dubbelenergityp, vilket generellt erfordrar en speciellt inrättad filteranordning. I detta syfte är filteranordningen 14 kapabel att fungera i två funktionslägen vilka har olika filteregenskaper.

Ett filter transmitterar företrädesvis ett röntgenspektrum med låg energi med genomsnittsenergi av typiskt 40 keV. Detta filter kan vara gjort av en eller flera tunna folier av olika ämnen. Filterämnena väljs så att högenergidelen av det infallande röntgenspektrumet absorberas i filtret. Detta kan åstadkommas genom att använda filterämnen som har högabsorberande K-skalsenergier över det önskade transmitterade röntgenspektrumet, t.ex. cesium, barium, några av lantaniderna och/eller tyngre ämnen såsom volfram, guld eller bly (med atomnummer typiskt högre än 54).

Det andra filtret transmitterar företrädesvis ett röntgenspektrum med hög energi med genomsnittsenergi av typiskt 70 keV eller högre. Detta filter kan vara gjort av en eller flera tunna folier av olika ämnen. Filterämnena väljs så att lågenergidelen av det infallande röntgenspektrumet absorberas i filtret. Detta kan åstadkommas genom att använda filterämnen som har högabsorberande K-skalsenergier under det t.ex. önskade transmitterade röntgenspektrumet, koppar, molybden, silver etc. (med atomnummer typiskt lägre än 64).

En styranordning tillhandahålls för att ändra filteranordningens l4 funktionsläge efter åtminstone varannan registrering av linjeavbildningar, t.ex. registreras varannan linjeavbildning med användning av filtrerad strålning som har ett första strålspektrum, och de övriga linjeavbildningarna registreras med användning av filtrerad strålning som har ett andra strålspektrum, eller utförs en upprepad serie där två 10 15 20 25 30 527 139 12 ='j= I nu ß o IIOIII v n c no o: IQ t! lans O I I O I 00 0 0 Uno n 0 o o I n o n n o o nu non u n :Ove neon o n v 9 0 n aan: 0 o n o 0.040 o linjeavbildningar registreras med användning av filtrerad strålning som har ett första strålspektrum följt av två linjeavbildningar, som registreras med användning av filtrerad strålning som har det andra stràlspektrumet.

Filteranordningen 14 är typiskt försedd med två filtersektioner l4a, l4b, som visas i Fig. 2, varvid sektionerna har separata filterfunktioner och är kapabla att anordnas, en i taget, i stràlknippets 24 stràlgàng. En förflyttningsmekanism, t.ex. inrymd i E-armen l7, kan implementeras för att förflytta filteranordningen 14 i den dubbelriktade pilens 25 riktningar, under styrning av datorn 21, för att alternerande anordna de två filtersektionerna i strâlknippets stràlgång. Observera att denna förflyttning kommer vara överlagrad scanningsförflyttningen.

Om scanningen utförs med en kontinuerlig scanningsrörelse, registreras företrädesvis varannan linjeavbildning med användning av filtrerad strålning, som har ett första strålningsspektrum, och varannan linjeavbildning registreras med användning av filtrerad strålning, som har ett andra strålningsspektrum. Förutsatt att scanningssteget är kort, är fellinjeringen, dvs. överensstämmelsen pixel-till-pixel, i avbildningsberäkningen av dubbelenergityp liten, och förutsatt att detekteringstiden är kort sker inte någon förflyttning av objektet mellan fullbordandet av registreringarna av två på varandra följande linjeavbildningar i märkbar utsträckning.

Förutsatt exempelvis ett scanningssteg på 50 mikroner och en exponeringstid för linjeavbildning på l ms, kommer fellinjeringen vid jämförelsen pixel-till-pixel bli omkring 50 mikroner (dvs. de två tvàdimensionella avbildningarna är förskjutna relativt varandra i medeltal 50 mikroner) under det att tválinjedetekteringstiden kommer att vara 2 ms (om 10 15 20 25 30 527 159 13 detektorelektronikens utläsningstid är försumbar eller kan utföras i bakgrunden), under vilken tid de flesta makroskopiska rörelser hos levande organismer kan anses vara "frysta". Sådana rörelser kan innefatta hjärtrörelser beroende på hjärtslag, bröströrelser beroende på inandning och utandning och rörelser av patienters ben, armar, rygg och höfter.

Emellertid kommer inte tiden erforderlig för registrering av två hela tvàdimensionella avbildningar att reduceras. Således kommer varje rörelse under undersökningen att påverka avbildningarna - men båda avbildningarna kommer att förvrängas på liknande vis (vilket är viktigt för dubbelenergiberäkningen).

Om scanningen utförs med en stegvis scanningsrörelse skapas företrädesvis, men inte nödvändigtvis, två avbildningar vid varje scanningssteg. Emellertid måste filteranordningen ändra sitt funktionsläge endast en gång vid varje steg, dvs. vid varannan registrering av linjeavbildning, eftersom registreringarna vid vartannat steg kan påbörjas med filtret i ett funktionsläge, och registreringarna vid de övriga återstående stegen kan påbörjas med filtret i det andra funktionsläget.

För denna lösning kommer fellinjeringen vid pixel-till- pixeljämförelsen i allmänhet inte finnas överhuvud taget under det att tvålinjedetekteringstiden kommer att vara som visats OVan .

Detektoranordningen av dubbelenergityp kan användas för att mäta benmineraldensiteten hos människor. Normalt omges benet av en okänd mängd vävnad. Ett allmänt använt förfarande för att beräkna benmängden är att detektera transmitterade 10 15 20 25 30 527 139 14 u oo o o no o: co u un; Ia o o. n o o so: o o o n o o o röntgenstrâlar vid tvà olika röntgenenergier. En avbildning registreras vid röntgenenergier där ben och vävnad absorberar röntgenstrålarna väldigt olika, typiskt vid omkring 40 keV, där differensen av absorptionskoefficienterna har ett maximum.

En annan avbildning registreras vid energier där ben och vävnad absorberar röntgenstràlar på ett liknande sätt, typiskt vid energier över 70 keV. Från dessa två mätningar beräknas mängden ben. Eftersom de två separata avbildningarna registreras samtidigt, dvs. varje par av linjeavbildningar vid de två olika energierna registreras nära i tid, reduceras kraftigt problem som beror på rörelser hos objektet mellan de tvâ exponeringarna. Detta àstadkoms ofta genom att göra tvâ separata exponeringar med användning av två olika accelerationsspänningar i röntgenröret och olika filter i stràlgången.

Med föreliggande uppfinning görs dubbelenergimätningarna samtidigt (eller nästan samtidigt) genom användning av en enda accelerationsspänning i ett enda röntgenrör (normalt 70 keV eller högre) och ett speciellt utformat filter för att skapa ett làgenergispektrum respektive ett högenergispektrum samtidigt (eller nästan samtidigt).

Det skall vidare givetvis inses att under det att detektorenheten i beskrivningen ovan har beskrivits som en gasbaserad joniseringsdetektor, vari de frigjorda elektronerna drivs i en riktning huvudsakligen vinkelrät mot den infallande strålens riktning, är föreliggande uppfinning inte begränsad till en sådan detektor. Faktiskt kan praktiskt taget vilken typ av detektor som helst användas i vilken som helst av de föredragna utföringsformerna enligt föreliggande uppfinning, så länge det är en detektor med möjlighet att registrera endimensionella avbildningar av joniserande strålning, som den exponeras för. Exempel på sådana detektorer är 10 15 20 25 30 527 139 15 ålïII-š o oo o scintillatorbaserade detektorer, PIN-diodarrayer, TFT- (Thin Film Transistor) arrayer, CCD- (Charged Coupled Device) CMOS-kretsar, arrayer, eller vilken annan typ av halvledaranordning som helst.

Fig. 3. är en schematisk förstorad tvärsnittsvy liknande tvärsnittsvyn i Fig. 2, men som visar delar av en detektoranordning baserad på en linjär halvledararray l6', vilken kan användas i den scanningsbaserade detektoranordningen av dubbelenergityp enligt föreliggande uppfinning.

Med hänvisning härnäst till Fig. 4-6, vilka är schematiska planritningar ovanifrån av en detektoranordning, en kollimatoranordning respektive en filteranordning för att¿ användas i en anordning för scanningsbaserad röntgenavbildning av dubbelenergityp, kommer ytterligare en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning beskrivas.

Anordningen för scanningsbaserad röntgenavbildning av dubbelenergityp kan vara liknande den i Fig. 1, men där filteranordningen 14, kollimatorn 13 och detektorenheten 16 är utbytta till anordningarna i Fig. 4-6.

Detektoranordningen innefattar ett flertal linjedetektorenehter 16 anordnade pà en gemensam stödstruktur 42 i en tvádimensionell gruppering med sina respektive ingångsfönster 30 vända uppåt. I åskådliggörande syfte innefattar Fig. 4 endast en matris med 4xlO detektorenheter, dvs. varje rad 44 innefattar fyra detektorenheter och varje stack 45 innefattar tio detektorenheter l6, även om det skall inses att anordningen kan innefatta många fler enheter. Till exempel om detektorenheterna i varje stack 45 är åtskilda med sl = 4 mm och ett område av typiskt 20x20 cmz skall täckas, 10 15 20 25 30 527 739 16 n" n n na n na n ø I I I II n u nu n In n nu n n In n n n n n n n n n a n nn n n :nu nnnnnn on nn-nnnn nn nn- n I n n n a o n n n I I I I I n n o n n n en nn II III kan varje stack innefatta 50 detektorenheter. Bredden på varje linjedetektorenhet kan t.ex. vara 40-60 mm.

Det skall observeras att detektorenheterna 16 i varje rad 44 företrädesvis är anordnade i sicksack. Om detektorenheterna 16 inte kan detektera vid sina yttersta sidodelar, t.ex. beroende på närvaron av sidoväggar eller distanser, tillhandahåller den sicksackformade uppställningen av enheterna full täckning, och alla ”döda” områden undviks. Där en detektorenhets ingångsspalt i varje rad 44 slutar, börjar ytterligare en detektors ingångsspalt. Icke desto mindre är föreliggande uppfinning helt tillämpbar på detektoranordningar som har detektorenheter i andra stackade konfigurationer.

Det skall inses att istället för att anordna multipla individuella detektorenheter 16 med separata gastäta inneslutningar i detektoranordningen, kan en detektoranordning som har en gemensam gastät inneslutning för alla individuella detektorenheter tillhandahållas (ej visat). En sådan detektorlåda skulle innefatta stödstrukturen 42, sidoväggar och en frontkàpa innefattande ingàngsfönstren 30.

Kollimatoranordningen, vilken är valfri, är av ett strålningsabsorberande material 51, t.ex. volfram, och innefattar ett flertal strålningstransparenta spalter 52 anordnade i rader 53 och stackar 54. De stràlningstransparenta spalterna 52 är linjerade med ingångsfönstren i detektorenheterna i anordningen enligt Fig. 4, så att varje plant stràlknippe som skapats av kollimatorn 51, när den anordnas i ett strålknippes strålgång, transmitteras genom en respektive del av undersökningsobjektet och förs in i en respektive av detektorenheterna 16 i detektoranordningen enligt Fig. 4. Kollimatorn 51 förflyttas sedan tillsammans med detektoranordningen under scanning, över objektet, i en 10 15 20 25 30 527 139 17 š="=š.-..z"z'ïït.="=ïïïÉ svängande eller translativ rörelse huvudsakligen i riktning enligt pilarna 47 (Fig. 4) och 57 (Fig. 5) för att bibehålla linjeringen.

Den uppfinningsenliga filteranordningen innefattar en gruppering 61 av filtersektioner 62, 63 uppburna av ett ramstöd 64. Filtersektionerna är av två olika typer, där varannan filtersektion 62 i grupperingen har en första filteregenskap och de övriga filtersektionerna 63 i grupperingen har alla en andra filteregenskap.

Filteranordningen är linjerad med kollimatoranordningen så att vart och ett av de plana strålknippena kommer att ha filtrerats av ett respektive av filtersektionerna när det träffar objektet. Observera att filteranordningen i Fig. 6 inte behöver en speciell förflyttningsmekanism (som l filteranordningen i Fig. 1) utan förflyttas endast i enlighet med scanningsrörelsen som visas med pil 67.

Linjeringen mellan stràlkällan 2D källa), (punktkälla, linjekälla eller filteranordningen, kollimatoranordningen och detektoranordningen sörjer för att kollimerade och radselektivt filtrerade, multipla, plana strålknippen kommer in i de individuella detektorenheterna 16 i detektoranordningen. Om således divergent strålning förutsättes, anordnas detektorenheterna så att de pekar mot den använda stràlkällan, så att strålning från strålkällan kan komma in i respektive detektorenhet. Av samma anledning har kollimatorn 51 spalter som är mindre åtskilda än detektorenheterna och smalare än ingångsspalterna i detektorenheten och bredden på filteranordningens filtersektioner är mindre än bredden på detektoranordningens rader för att erhålla en korrekt linjering. 10 15 20 25 30 577 139 is _="=-::-_=".s::j Scanning utförs åtminstone ett avstånd som motsvarar två gånger avståndet mellan två intilliggande linjedetektorenheter 16 i varje stack för att registrera ett tillräckligt antal linjeavbildningar för att erhålla en fullständig tvådimensionell avbildning för var och en av de två typerna av filtrering (eftersom en tvådimensionell avbildning typiskt erhålls när ett avstånd motsvarande avståndet mellan två intilliggande linjedetektorer i en stack scannats).

För en sådan lösning kommer fellinjeringen i pixel-till- pixeljämförelsen generellt över huvud taget inte förekomma, under det att tvålinjedetekteringstiden kommer att motsvara tiden det tar att scanna ett avstånd motsvarande avståndet sl mellan två detektorenheter, som av detta skäl bör vara mycket kort. Den totala scanningstiden reduceras med en faktor motsvarande halva antalet detektorenheter i varje stack.

Observera att i utföringsformen beskriven ovan kan en detektorgruppering, som innefattar en enda stack av detektorenheter, användas i stället för anordningen enligt Fig. 4. Det är uppenbart att i så fall måste kollimatoranordningen och valfritt filteranordningen modifieras.

Det skall inses att ytterligare ett alternativ är att tillhandahålla en detektoranordning, som innefattar endast två detektorenheter 16 väldigt nära varandra, i en kort detektorstack, såsom visas i Fig.7. Kollimatoranordningen 71 och filteranordningen 72 modifieras följaktligen till att endast innefatta två kollimatorspalter 7la-b, respektive två filtersektioner 72a-b. Scanning måste nu utföras ett avstånd lika med objektets storlek i scanningsriktningen. Emellertid kan avståndet mellan detektorenheterna göras mycket kort utan att behöva sätta ihop ett väldigt stort antal detektorenheter. 10 15 20 25 30 527 139 w Härigenom kan tvàlinjedetekteringstiden göras mycket kort på bekostnad av en förlängd total detekteringstid.

Det skall vidare inses att idéer från utföringsformen enligt Fig. l-2 (eller utföringsformen enligt Fig. 3) och utföringsformen enligt Fig. 4-6 kan föras samman för att skapa ytterligare två andra föredragna utföringsformer av föreliggande uppfinning.

I den första av dessa utföringsformer används detektoranordningen och kollimatoranordningen i Fig. 4-5 tillsammans med en filteranordning som visas i Fig. 8.

Filteranordningen i Fig. 8 har tio rader 81 (motsvarande radantalet i detektoranordningen), där var och en innefattar två filtersektioner 82, 83, som har olika filteregenskaper.

Filteranordningen är försedd med en speciell förflyttningsmekanism (liknande den som beskrivs med hänvisning till Fig. 1-2) och är förbunden med scanningsrörelsen så att vart och ett av de joniserande stràlknippena, under scanning, kommer att ha filtrerats av en respektive filterrad med alternerande användning av dess två filtersektioner när de träffar objektet. Scanningen, som kan vara kontinuerlig eller stegvis, utförs åtminstone ett avstånd motsvarande avståndet mellan två intilliggande detektorenheter i stackarna.

Fellinjeringen, dvs. överensstämmelsen pixel-till-pixel, i avbildningsberäkningen av dubbelenergityp, och tiden erfordrad, för att registrera två pà varandra följande linjeavbildningar av dubbelenergityp, är liknande den i utföringsformen enligt Fig. l-2, men den totala scanningstiden kommer att reduceras med en faktor motsvarande antalet detektorenheter i varje stack. 10 15 20 I den andra av dessa utföringsformer är filteranordningen 14 i anordningen i Fig. l-2 utbytt mot en filteranordning som visas i Fig. 9. Denna filteranordning innefattar en gruppering 91 med ett stort antal filtersektioner av två alternerande typer, 92, 93, som har olika filteregenskaper. Filteranordningen är avsedd att vara fast monterad pà det vertikala stativet 18, dvs. hållas still under scanning. Avståndet mellan intilliggande filtersektioner är företrädesvis avpassat till scanningssteget ss så att varannan linjeavbildningsregistrering utförs med strålning filtrerad av en sorts filtersektion och de övriga linjeavbildningsregistreringarna utförs med strålning filtrerad av den andra sortens filtersektion (endast en registrering utförs vid varje scanningssteg, vare sig scanningen är kontinuerlig eller stegvis).

Denna teknik är väldigt snarlik den kontinuerliga scanningstekniken använd i utföringsformen enligt Fig. 1-2, men istället för att förflytta filteranordningen överlagrat scanningsrörelsen, hålls filtret helt still under scanningen (och är försedd med en struktur avpassad till det använda scanningssteget).

Claims (11)

10 15 20 25 30 F97 139 ' '21 pA-rmrrxnnv

1. Scanningsbaserad dubbelenergistrálningsdetektoranordning innefattande: - ett flertal stackade linjedetektorer (16), - en anordning (17~l9, 21-22) för att scanna nämnda flertal stackade linjedetektorer (16) över ett objekt som skall undersökas, medan var och en av nämnda stackade linjedetektorer (16) exponeras för ett strålknippe av joniserande strålning, som har träffat nämnda objekt, för att därigenom registrera ett flertal linjeavbildningar av nämnda objekt, och - en filteranordning anordnad i strålgången för nämnda strålknippen av joniserande strålning uppströms nämnda objekt för att filtrera nämnda strälknippen av joniserande strålning, kännetecknad av - att filteranordningen innefattar en gruppering av filtersektioner (62, 63) linjerade med nämnda strålknippen av joniserande strålning under scanning, så att var och en av nämnda strålknippen av joniserande strålning kommer att ha filtrerats av en respektive av nämnda filtersektioner (62, 63) när det träffar nämnda objekt, där varannan filtersektion i grupperingen har en första filteregenskap och de övriga filtersektionerna i grupperingen har, var och en, en andra filteregenskap, och - nämnda anordning (17-19, 21-22) för att scanna nämnda flertal stackade linjedetektorer (16) är inrättad att scanna åtminstone ett avstånd motsvarande två gånger avståndet mellan 10 15 20 25 30 527 139 22 två intilliggande linjedetektorer (16) av nämnda flertal stackade linjedetektorer (16).

2. Anordning enligt patentkrav 1, varvid - nämnda flertal stackade linjedetektorer (16) är två, - nämnda två stackade linjedetektorer (16) är anordnade nåra varandra, - nämnda filteranordning innefattar två filtersektioner (62, 63) linjerade med nämnda strålknippen av joniserande strålning under scanning, så att var och en av nämnda strålknippen av joniserande strålning komer att ha filtrerats av en respektive av nämnda två filtersektioner (62, 63) när de träffar nämnda objekt, där nämnda två filtersektioner har olika filteregenskaper, och - nämnda anordning (17-19, 21-22) för att scanna nämnda två stackade linjedetektorer (16) är inrättad att scanna över hela längden av nämnda objekt i scanningsriktningen

3. Anordning enligt patentkrav 2, varvid nämnda två stackade linjedetektorer (16) är anordnade intill varandra.

4. Anordning enligt något av patentkraven 1-3 innefattande ett röntgenrör (11) för att skapa nämnda strålknippen av joniserande strålning, där nämnda röntgenrör (11) har en driftspänning, som hålls huvudsakligen konstant under scanningen av nämnda flertal stackade linjedetektor (16) över objektet som skall undersökas.

5. Anordning enligt något av patentkraven 1-3, varvid 10 15 20 25 30 527 139 23 - nämnda anordning för att scanna är åstadkommen för att scanna nämnda flertal stackade linjedetektorer (16) över objektet som skall undersökas huvudsakligen i en linjär bana parallell med stacken av linjedetektorer under det att var och en av nämnda flertal stackade linjedetektorer (16) exponeras för ett strålknippe av joniserande strålning, som har transmitterats genom nämnda objekt, för att därigenom registrera ett flertal linjeavbildningar av strålning som transmitterats genom nämnda objekt, och - nämnda anordning för att scanna är åstadkommen för att scanna nämnda flertal stackade linjedetektorer (16) ett avstånd motsvarande två gånger avståndet mellan två intilliggande linjedetektorer (16) av nämnda flertal stackade linjedetektorer (16) för att skapa två två-dimensionella bilder av strålning som transmitterats genom nämnda objekt, en två~dimensionell bild av strålning som filtrerats av en filtersektion med den första filteregenskapen och en två- dimensionell bild av strålning som filtrerats av en filtersektion med den andra filteregenskapen.

6. Anordning enligt något av patentkraven 1-5, varvid var och en av nämnda flertal stackade linjedetektorer innefattar flertaliga linjedetektorenheter anordnade parallellt med varandra.

7. Anordning enligt patentkrav 6, varvid nämnda flertaliga linjedetektorenheter är åtminstone 4.

8. Anordning enligt patentkrav 6 or 7, varvid var och en av nämnda flertaliga linjedetektorenheter âr 40-60 mm bred. 10 15 20 25 30 527 139 24

9. Anordning enligt något av patentkraven 6-8, varvid nämnda flertaliga linjedetektorenheter är anordnade i ett sicksack- mönster.

10. Förfarande för scanningsbaserad dubbelenergistràlnings~ detektering innefattande stegen att: - ett flertal stackade linjedetektorer (16) scannas över ett objekt som skall undersökas, under det att var och en av nämnda flertal stackade linjedetektorer (16) exponeras för ett stràlknippe av joniserande strålning, som har träffat nämnda objekt, för att därigenom registrera ett flertal linjeavbildningar av nämnda objekt, och - en filteranordning anordnas i strålgängen för nämnda strålknippen (24) av joniserande strålning uppströms nämnda objekt så att nämnda strålknippen (24) av joniserande strålning filtreras, varvid en gruppering av filtersektioner (62, 63) innefattas i filteranordningen, kännetecknat av det yttrligare steget att: - filtersektionerna (62, 63) hålls linjerade med nämnda strålknippen av joniserande strålning under scanning, så att var och en av nämnda strålknippen av joniserande strålning kommer att ha filtrerats av en respektive av nämnda filtersektioner (62, 63) när de träffar nämnda objekt, där varannan filtersektion i grupperingen har en första filteregenskap och de övriga filtersektionerna i grupperingen, har, var och en, en andra filteregenskap, varvid ~ nämnda scanning av nämnda flertal stackade linjedetektorer (16) utförs vid åtminstone ett avstånd motsvarande två gånger avståndet mellan två intilliggande linjedetektorer (16) av nämnda flertal stackade linjedetektorer (16). 10 15 20 527 139 25

11. ll. Förfarande enligt patentkrav 10, varvid ~ nämnda scanning av nämnda flertal stackade linjedetektorer (16) utförs huvudsakligen i en linjär bana parallell med stacken av linjedetektorer under det att var och en av nämnda flertal stackade linjedetektorer (16) exponeras för ett strålknippe av joniserande strålning, som har transmitterats genom nämnda objekt, för att därigenom registrera ett flertal linjeavbildningar av strålning som transmitterats genom nämnda objekt, och - nämnda scanning av nämnda flertal stackade linjedetektorer (16) utförs ett avstånd motsvarande två gånger avståndet mellan två intilliggande linjedetektorer (16) av nämnda flertal stackade linjedetektorer (16) för att skapa två två- dimensionella bilder av strålning som transmitterats genom nämnda objekt, en två-dimensionell bild av strålning som filtrerats av en filtersektion med den första filteregenskapen och en två-dimensionell bild av strålning som filtrerats av en filtersektion med den andra filteregenskapen.