AT377692B

AT377692B - Vorrichtung zur untersuchung des dynamischen verhaltens eines scansystems

Info

Publication number: AT377692B
Application number: AT248082A
Authority: AT
Inventors: Paul Dipl Ing Dr Techn Wach; Stefan Dipl Ing Dr Techn Schuy
Original assignee: Stefan Dipl Ing Dr Techn Schuy; Paul Dipl Ing Dr Techn Wach
Priority date: 1982-06-25
Filing date: 1982-06-25
Publication date: 1985-04-25
Also published as: ATA248082A

Description

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Zweckmässigerweise bietet sich dieses Material wegen seiner geringen röntgenographischen Dichte (zirka 100 HE) als Werkstoff an.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Flüssigkeit eine Mi- schung aus Wasser und einem gebräuchlichen Röntgenkontrastmittel. Die in die Kammern einfüllbare
Flüssigkeit mit der genau definierten röntgenographischen Dichte ist eine Mischung von Wasser und dem gebräuchlichen Kontrastmittel Urovist. Jede Kammer kann zwei diametral gegenüberliegende verschliessbare Öffnungen aufweisen. Dadurch wird das Wechseln der Flüssigkeit ermöglicht. Es hat sich herausgestellt, dass bei einem längeren Verbleib der Flüssigkeit in den Kammern die röntgenographische Dichte Änderungen unterliegen kann. Zweckmässigerweise wird man diese Öff- nungen so klein wie möglich halten, damit sie am Computerbild nicht störend in Erscheinung tre- ten.

Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Phantom zur Bewegung in axialer Richtung in einem Plexiglasrohr grösseren Durchmessers untergebracht und über Rollen sowie einer an der Deckplatte befestigten Antriebseinrichtung bewegbar. Dadurch wird eine einwandfreie Bewegung des Phantoms gewährleistet.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist darin zu sehen, dass ein scheibenförmiger Körper mit einer bestimmten röntgenographischen Dichte fest in der Scanebene vorgesehen ist, in der Mitte eine Öffnung aufweist, durch die das Phantom bewegbar ist. Dieser scheibenförmige Körper muss eine Höhe aufweisen, die grösser oder zumindest gleich ist der zu untersuchenden Schichtdicke und einen Querschnitt haben, der von der zu untersuchenden Fragestellung abhängt. Durch die Öffnung kann nun das Phantom mit längsvariabler röntgenographischer Dichte geschoben werden.

Gemäss einer Weiterentwicklung der Erfindung ist zwischen der Oberfläche des Phantoms und der Innenfläche der Öffnung eine Substanz zur Verhinderung eines Luftspaltes vorgesehen. Da ein Luftspalt zu Artefakten in der Bildrekonstruktion führen kann ist diese Massnahme von Vorteil.

An Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein Phantom mit Flüssigkeit gefüllt und Fig. 2 eines mit kontinuierlicher längsvariabler röntgenographischer Dichte.

Gemäss den Zeichnungen ist das Phantom --1-- als zylindrisches Gefäss ausgebildet, das in dreizehn voneinander getrennte Kammern--2a, 2b,....-unterteilt ist. Die einzelnen Trennwände --3-- sind senkrecht zur Zylinderachse angeordnet und bestehen nur aus dünnen Kunststoffolien.

Die Kammer --2a-- ist mit einer Flüssigkeit gefüllt, deren röntgenographische Dichte 30 HE beträgt, die Kammer --2b-- mit einer Flüssigkeit von 32, 5 HE usw. Entsprechend der Unterteilung des Phantoms in dreizehn Kammern --2a, 2b,.... -- ergibt sich für die letzte Kammer eine Flüssigkeit mit 60 HE.
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Zur Bewegung des Phantoms --1-- in axialer Richtung wird dieses in einem Plexiglasrohr - -5--, das einen grösseren Durchmesser aufweist, untergebracht und über Rollenlager --6-- be- wegt. An der Deckplatte --7-- des Phantoms --1-- wird ein Flansch einer Spindel --8-- starr befestigt.

Diese Spindel --8-- wird durch eine in einer Endplatte --9-- des Aussenrohres --5-- drehbar gelagerte Mutter --10-- geführt. Auf diese Mutter --10-- ist ein Zahnrad--11--aufge- presst, in das ein zweites Zahnrad --12-- eingreift, welches auf der Achse des seitlich versetzten Motors --13-- sitzt.

Als Motor --13-- findet ein Schrittmotor Verwendung, der über eine Steuerschaltung die Mut- ter --10-- rotieren lässt und damit die Spindel --8-- und das daran befestigte Phantom-l- abhängig von der Drehrichtung in die eine oder andere Richtung bewegt. Für diese Anwendung wird ein Schrittmotor eingesetzt, weil er einerseits durch die definierten Schaltschritte keiner Regelung bedarf und anderseits ein zum raschen Abbremsen des Phantoms-l-notwendiges grosses Haltemoment aufweist.

Zur Bestimmung der erforderlichen Kontrastmittelkonzentration wird noch ausgeführt, dass je 100 Massenanteile Wasser mit 0, 1 und 2 Massenanteilen Kontrastmittel vermischt werden und die röntgenographische Dichte gemessen wird. Mit diesen drei erhaltenen Messwerten wird eine lineare Funktion errechnet und mit dieser Funktion die Massenanteile Kontrastmittel für die definierte röntgenographische Dichte bestimmt.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Tatsache, dass flüssige Phantome Probleme in der mechanischen Stabilität, in der zeitlichen Konstanz der röntgenographischen Dichte, in der Handhabung, beim Transport sowie durch die grosse bewegte Masse mit sich bringen. Für moderne Computertomographen genügt es in gewissen Fällen, einen zylindrischen Stab mit vorgegebenem röntgenographischen Dichtelängsprofil durch die Scanebene zu bewegen.

Bei älteren Anlagen sind die Scanzeiten aber auch entsprechend lang, so dass sehr oft nur Modellversuche mit geändertem Zeitmassstab sinnvoll sind.

Prinzipiell ist aber auch die Wirkung der Einbettung des sich in der röntgenographischen Dichte ändernden Querschnittes im Gewebe oder Wasser von Interesse. In diesem Falle muss das Phantom in einem Wasserzylinder durch die Scanebene bewegt werden, wobei wieder hohe bewegende Massen entstehen und das Problem der Handhabung von flüssigkeitsgefülltem Phantom in abgeschwächter Form erhalten bliebe.

Gemäss Fig. 2 ist eine weitere Entwicklung dargestellt, wobei ein scheibenförmiger Körper - fest in der Scanebene des Computertomographen positioniert ist. Durch die Öffnung --14-- wird nun das Phantom --1-- mit längsvariabler röntgenographischer Dichte geschoben.

Sowohl der fest positionierte scheibenförmige Körper --14-- könnte mit einer Flüssigkeit ge-
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auftreten kann, ist, dass zwischen festem und bewegtem Zylinder unweigerlich ein Luftspalt existiert, der sich trotz genauer Lagerung und Führung auch zeitlich verändern kann. Dieser Luftspalt kann zu Artefakten in der Bildrekonstruktion führen. Es bietet daher die zusätzliche Verwendung einer"Schmiersubstanz"die Möglichkeit, dieses Problem zu beherrschen.

Die zeitliche Änderung der Dichtezunahme kann unter Berücksichtigung der Längsabhängigkeit der röntgenographischen Dichte des bewegten Zylinders beispielsweise durch geeignete Programmierung des Antriebes simuliert werden.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Untersuchung des dynamischen Verhaltens eines Scansystems bei der Anwendung der Computertomographie, dadurch gekennzeichnet, dass ein Phantom (1) vorgesehen ist, dessen röntgenographische Dichte in Richtung der Längsachse kontinuierlich oder stufenweise zubzw. abnimmt und dass dieses Phantom (1) während eines Scanvorganges senkrecht zur Scanebene in Richtung der Längsachse bewegbar ist und dass das Phantom (1) aus einem vorzugsweise zylinderförmigen Gefäss mit beliebigem Querschnitt besteht, das mehrere voneinander getrennte Kam-
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Claims

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7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Phantom (1) zur Bewegung in axialer Richtung in einem Plexiglasrohr (5) grösseren Durchmessers untergebracht ist, und über Rollen (6) sowie einer an der Deckplatte (7) befestigten Antriebseinrichtung (8,9, 10,11, 12,13) bewegbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein scheibenförmiger Körper (14) mit einer bestimmten röntgenographischen Dichte fest in der Scanebene vorgesehen ist, in der Mitte eine Öffnung aufweist, durch die das Phantom (1) bewegbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Oberfläche des Phantoms (1) und der Innenfläche der Öffnung eine Substanz zur Verhinderung eines Luftspaltes vorgesehen ist.