CH623933A5

CH623933A5 -

Info

Publication number: CH623933A5
Application number: CH1186677A
Authority: CH
Inventors: Frans Wessel Zonneveld
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1976-10-01
Filing date: 1977-09-28
Publication date: 1981-06-30
Also published as: FR2366561A1; US4134020A; CA1126415A; AT358670B; NL171222B; JPS5932137B2; DE2741958A1; BE859217A; SE421585B; NL7610858A; BR7706475A; IL53027A; DE2741958C2; IL53027A0; JPS5344194A; SE7710818L; NL171222C; IT1086400B; FR2366561B1; ES462752A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Bestimmen der räumlichen Verteilung der Absorption in einem Körper, das mit einem Strahler zum Erzeugen eines fächerförmigen, den Körper durchsetzenden Strahlenbündels, einen wenigstens in einer 45 Richtung ortsauflösenden Detektor und einer Abtasteinrichtung versehen ist, wobei sich der Strahler und der Detektor stets einander gegenüber beiderseits einer raumfesten Achse befinden, die bei der Bestimmung der Absorption durch den zu untersuchenden Körper verlaufen soll.

Ein derartiges Gerät ist beispielsweise aus der US-PS 3 940 626 von Hounsfield vom 24. Februar 1976 bekannt. In dieser Patentschrift wird ein Gerät zum Untersuchen des menschlichen Körpers mit Hilfe eines fächerförmigen, d.h. eines in einer Richtung, der Breite, divergierenden und in einer Richtung quer dazu, der Dicke, parallelen flachen Röntgenstrahlungsbündels beschrieben. Für die Detektion der Strahlung nach dem Durchtritt durch den Körper wird eine Folge gesonderter Detektorelemente benutzt, die eine Breite bestreicht, die der Breite des Strahlenbündels an dieser Stelle entspricht. Wenn 60 mit einem derartigen Gerät abwechselnd unterschiedliche Körperteile untersucht werden müssen, tritt der Nachteil auf, dass bei einem notwendigerweise vollständigen Umfassen beispielsweise eines grossen Körperteiles ein kleinerer Körperteil seitwärts überstrahlt wird. Dies kann durch Anpassung des Öff- 65 nungswinkels des Strahlenbündels an die Breite des Körpers vermieden werden. Eine derartige Bündelanpassung wird jedoch von einem Verlust an relativem Auflösungsvermögen be50

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gleitet, da ein kleineres Objekt nur durch einen Teil des Strahlenbündels durchstrahlt wird und eine entsprechend geringere Anzahl von Detektorelementen Strahlen empfängt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beseitigen, und ein Gerät der eingangs erwähnten Art ist dazu dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der raumfesten Achse für den zu untersuchenden Körper und dem Strahler zur Anpassung der Bündelbreite an der Stelle des Körpers an eine Abmessung des Körpers in Richtung des fächerförmigen Strahlenbündels einstellbar ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Halter vorgesehen, der den Strahler und den Detektor trägt, und der in einer Richtung quer zur raumfesten Achse verschiebbar ist. Die Position des Halters wird in einer weiteren erfin-dungsgemässen Ausführungsform selbsttätig von einem Signal, eingestellt, das aus Detektorelementen herrührt, die von Strahlung getroffen werden, die an den Enden des Fächerbündels neben dem Körper passieren.

Anhand der Zeichnung werden nachstehend einige bevorzugte erfindungsgemässe Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine sehr skizzenhafte Darstellung eines Gerätes der Erfindung mit einem den Strahler und den Detektor tragenden bewegbaren Halter, und

Fig. 2 einen Lageplan für verschiedene Einstellungen des Detektors und des Strahlers in bezug auf einen zu untersuchenden Körper.

Eine Röntgenabtasteinrichtung gemäss der Skizze in Fig. 1 enthält eine Strahlenquelle 1 die vorzugsweise aus einer Röntgenröhre besteht, die aber beispielsweise auch aus einem radioaktiven Isotop mit einer geeigneten natürlichen Strahlung wie Am 241 oder Gd 153 bestehen kann. Der Strahler erzeugt ein fächerförmiges Strahlenbündel 2 mit einem Öffnungswinkel a, dessen örtliche Intensität von einem Detektor 3 gemessen wird. Das Strahlenbündel ist zur Zeichenebene wenigstens annähernd parallel und hat senkrecht zur Zeichenebene eine geringe Dicke von beispielsweise 3 bis 15 mm. Zur Ausblendung eines derartigen Strahlenbündels ist hier eine spaltförmige Blende 4 vorgesehen. Die Dickenabmessung 5 der Detektorelemente, d.h. die Abmessung dieser Detektorelemente senkrecht zur Zeichenebene kann der Bündeldicke angepasst sein.

In praktischen Fällen divergiert das Strahlenbündel auch in Richtung senkrecht zur Zeichenebene, was eine grössere Detektorabmessung in dieser Richtung bedingt als die Abmessungen des Strahlenbündels im Bereich des zu untersuchenden Körpers 8. Durch die Breitenabmessung der Detektorelemente 6 und ihren gegenseitigen Abstand wird die Anzahl der Detektorelemente und damit das Auflösungsvermögen innerhalb des Öffnungswinkels a bestimmt. Der Detektor ist hier aus beispielsweise etwa 300 gesonderten Detektorelementen mit einem gegenseitigen Mittenabstand von beispielsweise 5 mm aufgebaut. Man kann jedoch auch einen homogenen, zum Beispiel gasgefüllten Detektor mit einer Folge gesondert herausgeführter, örtlich detektierender Elektroden benutzen. Ein Tragtisch 7 für den zu untersuchenden Körper 8 ist in Längsrichtung parallel zu einer zur Zeichenebene senkrechten raumfesten Achse 9 verschiebbar, um die das System Strahler-Strahler-Detektor mittels eines Zahnkranzes 10 drehbar ist, der von einem Motor 11 angetrieben und von Rollen 12 unterstützt wird. Daneben ist das System Strahler-Detektor vorzugsweise um eine Achse senkrecht zur raumfesten Achse 9 schwenkbar, wobei der Strahler und der Detektor sich in entgegengesetzter Richtung aus der Zeichenebene heraus bewegen.

Von jedem Detektorelement 6 werden die zu messenden Signale über Anschlüsse 13 gesondert einem Verstärker-Um-former 14 zugeführt, in dem die Signale jedes der Detektoren gesondert verstärkt, korrigiert und umgeformt werden können.

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Ausgangssignale aus dem Verstärker-Umformer 14 werden einer Rechenanlage 15 zugeführt, in der aus den gesammelten Signalen die räumliche Verteilung der Absorption berechnet wird. Die auf diese Weise ermittelten Absorptionswerte können in einer Aufzeichnungsanordnung 16 gespeichert und beispielsweise für eine einstellbare Scheibe des Körpers an einem Monitor 17 wiedergegeben werden. Anordnungen dieser Art sind inzwischen allgemein bekannt und brauchen daher hier keine ausführliche Aufbaubeschreibung.

Zum Steuern und Synchronisieren der Bewegungen und der Detektion ist eine Steueranordnung 18 vorgesehen, die mit einem Ein-Ausschalter versehen ist, und eine Zeitanpassung zwischen der Ankunft der Messignale und der Stellung des Systems Strahler-Detektor in bezug auf den Körper bewirkt. Die Drehung des Systems wird über eine Steuereinheit 19 eingestellt und aufgezeichnet.

Das System Strahler-Detektor ist nunmehr, wie es sehr schematisch angegeben ist, in bezug auf die Achse 9 dadurch verschiebbar, dass ein Halter 20, der den Strahler und den Detektor trägt, mittels Rollen 21 bewegbar ist und mit einem Antriebsmotor 22 angetrieben werden kann. Wenn nun wie angegeben ist, der Körper einen derartigen Querschnitt hat,

dass Randstrahlen des Bündels 2 völlig ungeschwächt die Detektoren erreichen, können daraus Signale gewonnen werden, die über die Leitugen 23 der Vorverstärker-Umformereinheit 14 zugeführt werden können. Mit einem daraus abgeleiteten Signal wird über die Rechenanalge 15 und die Kontrolleinheit 18 eine Steueranordnung 24 zum Verschieben des Halters 20 aktiviert. Die Quelle wird dabei zum Körper hingeschoben, bis das Steuersignal einen einzustellenden Sollwert erreicht hat, wobei beispielsweise nur an jeder Seite des Detektors ein einziges äusserstes Detektorelement von Direktstrahlen getroffen wird. Wenn nach dem Positionieren eines Körpers im Gerät das Signal niedriger als der Sollwert ist, verläuft der Vorgang in entgegengesetzter Richtung. Wenn der Strahler in der angegebenen Richtung verschoben ist, tritt, wie auch aus der Fig. 2 ersichtlich ist, eine Änderung im Vergrösserungsfaktor bei der Messung auf. Diese Änderung muss selbstverständlich bei den Berechnungen der Absorptionswerte berücksichtigt werden und dazu ist die Bewegungseinrichtung mit der Recheneinheit gekoppelt.

In Fig. 2 sind zwei verschiedene Positionen der Einheit Strahler-Detektor in bezug auf einen zu messenden Körper angegeben. Für einen verhältnismässig grossen Körper 8 befindet sich die Quelle 1 in einem Abstand A vom Körper 8, bzw. von der isozentrischen Zentralachse 9. Für einen verhältnismässig kleinen Körper 8' befindet sich die Quelle 1' in einem Abstand A' davon. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist 5 der Abstand zwischen dem Strahler im Detektor fest, und es gilt daher, dass B = B'. Die Vergrösserung wird somit für den grossen Körper durch das Verhältnis B und A für den kleinen Körper durch das Verhältnis zwischen B und A' gegeben und ist also im letzten Fall bedeutend grösser.

io Bei optimaler Einstellung des zu messenden Körpers ist das relative Auflösungsvermögen in Fächerrichtung konstant, denn innerhalb des festen Bündelwinkels befindet sich stets eine gleiche Anzahl diskreter Detektorelemente. Durch die Anpassung der Öffnung der Blende 4, in Richtung senkrecht zur 15 Zeichenebene, kann das Auflösungsvermögen in dieser Richtung nach Bedarf den unterschiedlichen Positionen angepasst werden.

Es ist weiter möglich, vom System Strahler-Detektor nur eines von beiden Elementen verschiebbar in bezug auf die 2o Achse 9 anzuordnen. Dabei kann zwar nicht ein vollständig konstantes relatives Auflösungsvermögen erreicht werden, aber doch eine beschränktere Anpassung. Ausgehend von der aktiven Verwendung aller Detektoren bei einem Körper mit maximal zulässiger Breite werden bei einem schmaleren Körper jetzt 25 weniger Detektorelemente benutzt, aber der Vergrösserungsfaktor, der jetzt durch das Verhältnis zwischen C und A' gegeben wird, vergrössert sich, wenn der Körper kleiner ist.

Bei der Verschiebung der Detektoren allein gibt es stets eine Position, bei der alle Detektorelemente benutzt werden. 30 Hierbei tritt jedoch nach wie vor eine Überstrahlung auf, so dass das beschriebene Einstellkriterium kaum herangezogen werden kann, und es wird nicht das ganze Bündel benützt. Um bei den Messungen mit unterschiedlicher Vergrösserung mit einer für die Bildformung optimalen Strahlungsdosis zu arbeiten, ist es 35 vorteilhaft, die Intensität des Strahlers der Geometrie der Anordnung anzupassen. In einer erfindungsgemässen bevorzugten Ausführungsform wird die Intensität des vom Strahler zu liefernden Strahlenbündels bei der Änderung des Vergrösserungs-faktors selbsttätig nachgeregelt. Zum Anpassen der Strahlungs-40 intensität an den Vergrösserungsfaktor kann ein schrittweise in der Vergrösserung hinzuzufügendes Filter benutzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird zum Anpassen der Strahlungsintensität die Einstellregelung gemäss der Beschreibung in der DE OS 2555 675 benutzt, wobei insbesondere die 45 dort beschriebene Impulsbreitenregelung anwendbar ist.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Gerät zum Bestimmen der räumlichen Verteilung der Absorption in einem Körper (8), das mit einem Strahler (1) zum Erzeugen eines fächerförmigen (2), den Körper durchsetzenden Strahlenbündels (2), einen wenigstens in einer Richtung orts- 5 auflösenden Detektor (3) und einer Abtasteinrichtung versehen ist, wobei sich der Strahler (1) und der Detektor (3) stets einander gegenüber beiderseits einer raumfesten Achse (9) befinden, die bei der Bestimmung der Absorption durch den zu untersuchenden Körper verlaufen soll, dadurch gekennzeichnet, m dass der Abstand (A, A) zwischen der raumfesten Achse (9) für den zu untersuchenden Körper (8) und dem Strahler (1,1') zur Anpassung der Bündelbreite an der Stelle des Körpers an eine Abmessung des Körpers in Richtung des fächerförmigen Strahlenbündels einstellbar ist. 15

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahler (1) und der Detektor (3) gemeinsam längs einer Verbindungslinie zwischen dem Strahler und dem Detektor verschiebbar sind.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein 20 Element des Systems Strahler-Detektor (1—3) gesondert längs einer Verbindungslinie zwischen dem Strahler und dem Detektor verschiebbar ist.

4. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass ein optimaler Abstand, d.h. ein 25 Abstand bei dem das fächerförmige Strahlenbündel (2) den Körper (8) umfasst, zwischen dem Strahler (1) und dem zu untersuchenden Körper (8) selbsttätig einstellbar ist.

5. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung des fächerförmigen 30 Strahlenbündels (2) gesehen an beiden Seiten des Detektors (3) Detektorelemente vorhanden sind zum Einstellen des optimalen Abstandes zwischen Strahler (1) und Körper (8).

6. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass es zum Reduzieren der Amplitu- 3s den der Detektorsignale mit einer EinStelleinrichtung zum Anpassen der Intensität des vom Strahler (1) zu liefernden Bündels an ein zu messendes Detektionssignal versehen ist.