DE2412161A1 - ARRANGEMENT FOR DETERMINING THE CALCIUM CONTENT OF BONE - Google Patents
ARRANGEMENT FOR DETERMINING THE CALCIUM CONTENT OF BONEInfo
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Description
KOCH & STERZEL Essen, den 12. März 1974KOCH & STERZEL Essen, March 12, 1974
KOMMANDITGESELLSCHAFT Bt/OsKOMMANDITGESELLSCHAFT Bt / Os
Anordnung zur Bestimmung des Kalziumgehaltes von KnochenArrangement for determining the calcium content of bones
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Bestimmung des Kalzitungehaltes der Knochen von lebenden Wesen.The present invention relates to an arrangement for determining the calcite content of the bones of living beings.
Für bestimmte klinische Betrachtungen ist es wichtig, die Konzentration von Kalzium in den Knochen eines lebenden Patienten zu kennen. Diese Kenntnis wird hauptsächlich durch Analyse der bei Durchquerung der Knochen erfolgenden Änderung einer ionisierenden Strahlung erlangt.For certain clinical considerations it is important to focus of calcium in the bones of a living patient. This knowledge is mainly gained through analysis of the a change in ionizing radiation that occurs when the bones are traversed.
Zur Verdeutlichung dieses Vorganges ist in Figur 1 eine bekannte für die Ermittlung des Kalziumgehaltes der Knochen geeignete Einrichtung dargestellt. Diese Einrichtung besteht aus einer Strahlenquelle 3 und einem Strahlendetektor 4, die über ein bogenförmiges Bauelement 5 starr miteinander verbunden und in Richtung des Doppelpfeiles F verschiebbar sind. Zwischen der Strahlenquelle 3 und dem Strahlendetektor 4 ist der zu untersuchende Knochen vorgesehen, der aus dem Knochengewebe 1 undTo illustrate this process, FIG. 1 shows a known one suitable for determining the calcium content of the bones Facility shown. This device consists of a radiation source 3 and a radiation detector 4, which has a arcuate component 5 rigidly connected to one another and displaceable in the direction of the double arrow F. Between the Radiation source 3 and the radiation detector 4 is the one to be examined Bone provided, which consists of the bone tissue 1 and
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dem Knochenmark besteht. Zur Ermittlung des Kalziumgehaltes der Knochen wird bei dieser bekannten Methode ein von der strahlenquelle 3 ausgehendes feines Strahlenbündel benutzt, dessen Intensität bei der Durchdringung des Knochens einer so großen Schwächung unterworfen ist, wie Kalzium im durchstrahlten Bereich vorhanden ist. Das vom Strahlendetektor empfangene, geschwächte Strahalenbündel bewirkt an demselben ein entsprechendes Signal, das einer der Einfachheit halber nicht dargestälten Rechenmaschine zugeleitet und dort geeignet aufbereitet wird, d.h. in Abhängigkeit von gespeicherten Vergleichswerten wird von derselben eine Ermittlung der Kalziumkonzentration des untersuchten Knochens vorgenommen. the bone marrow. To determine the calcium content of the bones in this known method, one of the radiation source 3 outgoing fine beam used, the intensity of which, when penetrating the bone, is subject to as great a weakening as the calcium in the irradiated Area is present. The weakened bundle of rays received by the radiation detector affects the same a corresponding signal, which is one for the sake of simplicity not shown calculating machine supplied and suitable there is processed, i.e. depending on stored comparison values, a determination is made from them the calcium concentration of the examined bone.
Diese Methode ist jedoch nicht einwandfrei, da die Einrichtung die Abmessungen des Knochengewebes nicht berücksichtigt, sondern lediglich programmgemäß von einem kreisförmigen Querschnitt des Knochens ausgeht.However, this method is incorrect because the setup the dimensions of the bone tissue are not taken into account, but only according to the program of a circular Cross-section of the bone emanates.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, müßten zwei um 90 räumlich gegeneinander versetzte Messungen durchgeführt werden. Dies könnte entweder durch Drehung des bogenförmigen Teiles 5 um 90 in der Ebene der Abbildung oder durch Verwendung eines zweiten gleichartig ausgebildeten um 90 versetzten Systems erreicht werden. Bei der zuerstgenannten Möglichkeit ist jedoch eine geeignete Steuerung notwendig, während bei der zuletztgenannten Möglichkeit sich eine Einrichtung ergibt, die in mechanischer Hinsicht relativ kompliziert ist.To avoid this disadvantage, two would have to be around 90 spatially offset measurements can be carried out. This could either be done by rotating the arcuate part 5 by 90 in the plane of the figure or by using a second similarly designed offset by 90 System can be achieved. In the first-mentioned possibility, however, a suitable control is necessary during in the case of the last-mentioned possibility, a device results which is relatively complicated from a mechanical point of view is.
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/3/ 3
Als Strahlenquelle für solche Systeme können entweder radiogene
Quellen oder Röntgenstrahlenquellen verwendet werden.
Bei der Einrichtung nach Figur 1 bringt die Verwendung einer Röntgenstrahlenquelle den Nachteil, daß es unbedingt notwendig
ist, ihre Emission während der gesamten Dauer der Untersuchung vollkommen zu stabilisieren.Either radiogenic sources or X-ray sources can be used as the radiation source for such systems.
In the device according to FIG. 1, the use of an X-ray source has the disadvantage that it is absolutely necessary to completely stabilize its emission during the entire duration of the examination.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, bei der einerseits relativ komplizierte mechanische Einrichtungen und andererseits elektronische Schaltungsanordnungen zur Stabilisation der Strahlenemission vermieden werden.The present invention is based on the object of creating an arrangement in which, on the one hand, relatively complicated mechanical devices and, on the other hand, electronic circuit arrangements for stabilizing the radiation emission be avoided.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwei um 90 gegeneinander versetzt liegende Strahlenquellen vorgesehen sind, denen jeweils eine linear sich ausdehnende Strahlenempfangseinrichtung entsprechend zugeordnet ist, wobei der Kalziumgehalt aus dem Verhältnis der von den beiden Strahlenempfangseinrichtungen gelieferten Angaben in Abhängigkeit der Abmessungen des Knochengewebes und des Knochenmarks ableitbar ist.According to the invention the object is achieved in that two to 90 offset radiation sources are provided are, each of which has a linearly expanding radiation receiving device is assigned accordingly, the calcium content from the ratio of the two radiation receiving devices The information provided can be derived depending on the dimensions of the bone tissue and the bone marrow is.
Zwecks Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, als
Strahlenquelle eine radiogene Quelle oder eine Röntgenstrahlenquelle zu. verwenden, wobei für eine Röntgenstrahlenquelle'
sehr vorteilhaft ist, wenn diese eine Antikathode aus Chrom und ein Strahlenaustrittsfenster aus Beryllium aufweist, da
hierbei der Absorptionskoeffizient des Kalziums relativ hochFor the purpose of developing the invention, it is proposed as
Radiation source to a radiogenic source or an X-ray source. use, it being very advantageous for an X-ray source if it has an anticathode made of chromium and a radiation exit window made of beryllium, since the absorption coefficient of calcium is relatively high
ist. 409838/0867 /h is. 409838/0867 / h
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Strahlenempfangs einrichtungen sich jeweils aus einem mit Gas gefüllten Gehäuse und einem darin befindlichen, linear sich ausdehnenden Widerstandsdraht zusammensetzten, wobei die Gehäuse jeweils mit einer Mischung aus Argon und Methan gefüllt sind.In an embodiment of the invention it is provided that the radiation reception facilities each consist of a gas-filled Housing and a linearly expanding resistance wire located therein, the housing are each filled with a mixture of argon and methane.
In Fortführung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß jeweils die durch den Aufprall der Strahlenphotonen erfolgende Ionisation des Gases zur Erzeugung von den ¥iderstandsdraht durchlaufenden Spannungsimpulse herangezogen ist, und daß die den jeweiligen Widerstandsdraht durchlaufenden Spannungsimpulse zur Erzielung einer Wiedergabe der an jedem Punkt des zugeordneten Strahlenempfängers ankommende Anzahl von Strahlen— photonen entsprechend aufbereitet sind.In a continuation of the invention it is proposed that each the ionization of the gas caused by the impact of the beam photons to generate the resistance wire passing through Voltage pulses is used, and that the voltage pulses passing through the respective resistance wire to achieve a reproduction of the number of rays arriving at each point of the assigned radiation receiver - photons are processed accordingly.
Anhand eines in Figur 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles sei die Erfindung näher erläutert: wie aus der Abbildung hervorgeht, wird das Knochengewebe 1 und das Knochenmark 2 des zu untersuchenden Knochens von der Strahlung einer ersten Strahlenquelle 6 durchdrungen. Die aus dem Knochen austretende, geschwächte Strahlung wird von einem ersten, linear sich ausdehnenden Strahlendetektor empfangen, welcher sich aus einem länglichen Gehäuse 8 und einem in dessen Innerem zwischen den Punkten A und B angeordneten Widerstandsdraht 9 zusammensetzt, wobei das Ge'häuse 8 mit einem geeigenten Gas, z.B. einer Mischung aus Argon und Methan gefüllt ist.Reference to a schematically illustrated in Figure 2 embodiment of the invention will be explained in more detail: as can be seen from the figure, the bone tissue 1 and 2, the bone marrow is penetrated the bone to be examined by the radiation of a first radiation source. 6 The weakened radiation emerging from the bone is received by a first, linearly expanding radiation detector, which is composed of an elongated housing 8 and a resistance wire 9 arranged inside it between points A and B, the housing 8 with a Appropriate gas, for example a mixture of argon and methane, is filled.
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Die an jedem Ort des Strahlendetektors 8,9 ankommende Strahlung ist jeweils entsprechend der im Strahlengang befindlichen Quantität des Kalziums geschwächt gegenüber der von der Strahlenquelle 6 ausgehenden Strahlung. In der Zeichnung sind die einzelnen Schwächungsbereiche verdeutlicht, und zwar die dem Knochengewebe 1' zugeordneten Bereiche durch die Abschnitte e und f des Widerstandsdrahtes 9} und der dem Knochenmark 2 zugeordnete Bereich durch den zwischen den Abschnitten e und f liegenden Abschnitt des Widerstandsdrahtes 9·The radiation arriving at each location of the radiation detector 8, 9 is in each case weakened in relation to the radiation emanating from the radiation source 6 in accordance with the quantity of calcium in the beam path. The drawing shows the individual weakening areas, namely the areas assigned to the bone tissue 1 'through the sections e and f of the resistance wire 9 } and the area assigned to the bone marrow 2 through the section of the resistance wire 9 lying between the sections e and f.
Wenn ein Strahlenphoton in den Strahlendetektor 8 eintritt, so wird die Ionisation ausgelöst, die am korrespondierenden Punkt des Drahtes 9 einen Spannungsimpuls hervorruft, welcher sich von diesem Punkt zu den beiden Enden A und B des Drahtes fortpflanzt.When a beam photon enters the radiation detector 8, so the ionization is triggered, which causes a voltage pulse at the corresponding point of the wire 9, which propagates from this point to both ends A and B of the wire.
Die Zeit, die der Impuls bis zur Erreicung des Punktes A benötigt, ist proportional zu dem Abstand von diesem Punkt zum Aufprallort; ebenfalls ist die Zeit, die der Impuls zur Erreichung des Punktes B benötigt, proportional zum Abstand von diesem Punkt zum Aufprallort.The time it takes for the impulse to reach point A, is proportional to the distance from that point to the point of impact; also is the time that is the impulse to achieve of point B, proportional to the distance from this point to the impact location.
Der Impuls, der im Punkt A ankommt, wird nacheinander einem Vorverstärker 10, einem Verstärker 11, einem Nulldurchgangsdetektor 12 und einer den Zeitursprung an einem der Enden des Widerstandsdrahtes 9 wieder herstellenden Verzögerungseinrichtung 13 zugeführt, während der Impuls, der in Punkt B ankommt, nacheinander einem Vorverstärker l4, einem Ver-The impulse that arrives at point A becomes one after the other Preamplifier 10, an amplifier 11, a zero crossing detector 12 and a time origin at one of the ends of the resistance wire 9 restoring delay device 13, while the pulse that arrives at point B is fed one after the other to a preamplifier l4, a
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stärker 15 und einem Nulldurchgangsdetektor 16 zugeführt wird. Die Ausgänge der Verzögerungseinrichtung I3 und des Nulldurchgangsdetektors 16 sind mit einem Zeitamplitudenwandler 17 verbunden, an dem ein Analysegerät 18 angeschlossen ist, welches eine lineare Abbildung I9 von der Anzahl der Strahlenphoto4nen erzeugt, die die Achse des Strahlendetektors 8,9 erreichen.stronger 15 and fed to a zero crossing detector 16 will. The outputs of the delay device I3 and des Zero crossing detector 16 are with a time amplitude converter 17 connected to which an analyzer 18 is connected is, which is a linear map I9 of the number which produces radiation photos that are the axis of the radiation detector Reach 8.9.
In der Abbildung 19 korrespondieren die beiden minimalen Zonen mit den Abschnitten e und f des ¥iderstandsdrahtes 9 bzw. den entsprechenden Bereichen des Knochengewebes, während die maximale:, im Zentrum befindliche Zone mit dem zwischen den Abschnitten e und f liegenden Abschnitt des Widerstandsdrahtes 9 bzw. dem Bereich des Knochenmarks 2 des zu untersuchenden Knochens korrespondiert. Man erkennt, daß die Kurve I9 die Bestimmung der Dicke des Knochengewebes 1 erlaubt, und zwar durch Messung gemäß einer Senkrechten zu der von der Strahlenquelle 6 ausgehenden Strahlung.In Figure 19, the two minimal zones corresponding to the portions e and f of ¥ iderstandsdrahtes 9 and the corresponding regions of the bone tissue, while the maximum: zone located in the center of which lies between the portions e and f portion of the resistance wire 9 or Corresponds to the area of the bone marrow 2 of the bone to be examined. It can be seen that the curve I9 allows the thickness of the bone tissue 1 to be determined, specifically by measuring according to a perpendicular to the radiation emanating from the radiation source 6.
Auf dieselbe Art und Weise wird eine zweite Durchstrahlung des Knochens vorgenommen, und zwar mittels einer zweiten Strahlenquelle 7 und eines zweiten, linear sich ausdehnenden Strahlendetektors 20,21, die gegenüber dem ersten System um 90 versetzt angeordnet sind. Der Strahlendetektor besteht dabei wiederum aus einem gasgefüllten länglichen Gehäuse 20 und einem darin befindlichen, zwischen den Punkten C und D angeordneten Widerstandsdraht, 21.A second irradiation of the bone is carried out in the same way, by means of a second Radiation source 7 and a second, linearly expanding radiation detector 20,21, which are opposite to the first system are arranged offset by 90. The radiation detector exists in turn from a gas-filled elongated housing 20 and one located therein between the points C and D arranged resistance wire, 21.
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Die Impulse, die am Punkt C ankommen, werden einem Vorverstärker 22, einem Verstärker 23, einem Nulldurchgangsdetektor 24 und einer den Zeitursprung an einem der Enden des Widerstandsdrahtes 21. wiederherstellenden Verzögerungseinrichtung 25 zugeführt, während die Impulse, die am Punkt D ankommen, nacheinander einem Vorverstärker 26, einem Verstärker 27 und einem Nulldurchgangsdetektor 28 zugeführt werden. Die Ausgänge der Verzögerungseinrichtung 25 und des Nulldurchgangsdetektors 28 sind mit einem Zeitamplitudenwandler 29 verbunden, an dem ein Analysegerät 30 angeschlossen ist, welches eine lineare Abbildung 3I von der Anzahl der Strahlenphoto*nen erzeugt, die an jedem Punkt des Strahlendetektors eintreffen.The pulses arriving at point C are passed to a preamplifier 22, an amplifier 23, a zero crossing detector 24 and one the time origin at one of the ends of Resistance wire 21 supplied to the restoring delay device 25, while the pulses at point D arrive, successively fed to a preamplifier 26, an amplifier 27 and a zero crossing detector 28 will. The outputs of the delay device 25 and of the zero crossing detector 28 are connected to a time amplitude converter 29 to which an analysis device 30 is connected which produces a linear map 3I of the number of ray photons that occur at each point of the radiation detector arrive.
In der Abbildung 31 gibt der Zentralteil eine Messung der durch die den Abschnitten .e und f des Widerstands drahte s 9 zugeordneten Bereiche des Knochengewebes gehenden Strahlung der Strahlenquelle 7 wieder.In Figure 31 the central part gives a measurement of the through the sections .e and f of the resistor s 9 associated areas of the bone tissue radiation of the radiation source 7 again.
Die Konzentration des Kalziums ergibt sich proportional aus dem Verhältnis zwischen der Amplitude des Zentralteils der Abbildung 3I und den mit den Abschnitten e und f korrespondierenden Zonen der Abbildung 19·The concentration of calcium results proportionally from the ratio between the amplitude of the central part of the Figure 3I and those corresponding to sections e and f Zones of Figure 19
Diese Konzentration kann auch direkt von einem Rechner ausgegeben werden, wobei der zugeordnete Speicher mit Vergleichsdaten versehen ist, die in einen entsprechenden Zusammenhang mit den von den Wandlern ausgelösten Informationen gebracht werden. 409838/0867This concentration can also be output directly from a computer, with the allocated memory being provided with comparison data which are in a corresponding context brought with the information triggered by the converters will. 409838/0867
Claims (6)
Applications Claiming Priority (1)
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