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Einrichtung zur Anfertigung von röntgenologischen Kdrper-Querschnittsaufnahmen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Anfertigung von röntgenologischen
Körper-Querschnittsaufnahmen, bestehend aus Mitteln zur Erzeugung eines schmalen
RöntgenstrahlenbUndels, das die abzubildende Körperschicht aus verschiedenen Richtungen
mit demselben Abstand des Fokussee von einem bestimmten Punkt der Schnittebene (Drehpunkt)
durchsetzt und strichförmige Querschnittsbilder erzeugt, Mitteln zur Erzeugung von
den Strichbildern entsprechenden, quer zur Längsausdehnung der Strichbilder auf
eine etwa zur Längsausdehnung gleiche Breite verbreiterten Bildern und Mitteln zur
Anfertigung tiberlagerter Aufnahmen dieser Bilder durch Drehung des Aufnahmesystemes
um seine optische Achse in der Weise, daß jeder Durchstrahlungsrflchtung des aufgenommenen
Körpers eine entsprechende Position des Aufnahmesystems zugeordnet ist.
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Bei einer durch die deutsche Patentschrift 693 374 bekannten Einrichtung
dieser Art werden die Strichbilder durch ein Linsensystem
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ihre gesamte Breite genau senkrecht zu ihrer. Längsausdehnung verbreitert. Einwandfreie
Querschnittsaufnahmen werden nur dann erzielt, wenn fllr die Erzeugung der Strichbilder
parallele Röntgenstrahlung verwendet wird.
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Anhand der Figuren 1a bis 1c sind diese Verhältnisse näher erläutert.
In der Figur la ist schematisch der Querschnitt 1 eines Patienten dargestellt, der
ein Detail 2, beispielsweise die Wirbelsäule, enthält, welches die parallele Röntgenstrahlung
3 stärker absorbiert als das Ubrige Gewebe des Körperquerschnitts. Die Röntgenstrahlung
wird in bekannter Weise durch eine Schlitzblende 4 so eingeblendet, daß auf einem
Film 5 ein schmales Strichbild der abzubildenden Körperschieht, d.h. des abzubildenden
Querschnitts 1, entsteht.
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In der Figur Ib ist dieses Strichbild dargestellt. Dem gesamten Körperquerschnitt
entspricht dabei die Breite a im Strichbild.
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Das Detail 2 wird durch den weniger geschwärzten Teil des Strichbilds
mit der Breite b wiedergegeben.
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Bei der bekannten Einrichtung wird anschließend an die Herstellung
des in der Figur ib gezeigten Strichbildes dieses Strichbild, wie dies in der Figur
1c gezeigt ist, durch ein Linsensystem so verbreitert, daß die Breite des entstehenden
Bildes etwa gleich der Länge ist. Auf diese Weise enthält man ein Bild, das dem
Strahlengang in der durchstrahlten Körperschicht des Patienten entspricht. Wird
nun der Patient beispielsweise um die Achse 10 in Richtung des Pfeiles 7 (Fig. 1a)
gedreht, der Film 5 zur Speicherung der den einzelnen Patientenstellungen entsprechenden
Strichbilder an der Schlitzblende 4 vorbeigezogen und werden die verbreiterten Bilder
(Fig. 1c) durch eine Kamera aufgenommen, die entsprechend der Patientendrehung um
die Symmetrieachse ihres optischen Systems gedreht wird, so überlagern
sich
die verbreiterten Bilder auf dem Film, so daß das von der Kamera aufgenommene Bild
ein Abbild der durchstrahlten Körperschicht des Patienten darstellt, wenn nach Aufnahme
der einer vollen Patientendrehung entsprechenden verbreiterten Bilder die Kamera
ebenfalls eine volle Umdrehung ausgeführt hat.
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Da die Verbreiterung der Strichbilder genau senkrecht zu deren Längsausdehnung
erfolgt, stellen die verbreiterten Bilder (Fig. ic) nur dann ein exaktes Ebenbild
des Strahlungsverlaufs in der abzubildenden Körperschicht dar, wenn parallele Röntgenstrahlen
zur Bilderzeugung benutzt werden, wie dies in der Figur la dargestellt ist. Parallele
Röntgenstrahlung ist aber praktisch aus Intensitätsgründen nicht anwendbar. Wird
bei nichtparalleler, also divergenter Röntgenstrahlung-die Verbreiterung in der
gleichen Weise wie bei der bekannten Einrichtung, also senkrecht zur Ldngsau3dehnung
der Strichbilder, vorgenommen, so entspricht das entstehende verbreiterte Bild nicht
mehr dem Strahlengang in der durchstrahlten Körperschicht.
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Anhand der Figuren 2a bis 2c ist dies näher erläutert. In der Figur
2a ist wieder der abzubildende Körperquerschnitt 1 mit dem Detail 2 gezeigt, der
von der vom Fokus 8 ausgehenden divergenten Röntgenstrahlung 9 durchstrahlt wird.
Auch hier wird mittels der Schlitzblende 4 ein strichförmiges Bild auf dem Röntgenfilm
5 erzeugt. Dieses Bild ist in der Figur 2b dargestellt. Die Breite c entspricht
dabei wieder dem Durchmesser des abzubildenden Körperquerschnitts und die Breite
b dem Durchmesser des Details 2. Im Gegensatz zu der Fig. ib sind wegen der Verwendung
divergenter Röntgenstrahlung die Strecken c und d aber nicht gleich den Durcllmessern
der entsprechenden Körperteile. Die Größe der Strecke d ist ferner während der Drehung
des Patienten um die Achse 10 in Richtung des Pfeils 7 nicht konstant, weil sich
der Abstand des Details 2 vom Fokus 8 dabei ändert.
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Werden die Strichbilder (Fig. 2b) - wie es bei der bekannten Einrichtung
erfolgt - senkrecht zu ihrer Längsausdehnung verbreitert, so entsprechen die entstehenden
verbreiterten Bilder nicht mehr dem Strahlungsverlauf in der abzubildenden Körperschicht
(Fig. 2c), weil die Strahlung in dieser Körperschicht divergent verläuft, während
die verbreiterten Bilder einer parallelen Röntgenstrahlung entsprechen. Die Folge
davon ist, daß die abzubildenden Details der Körperschicht um so unschärfer auf
dem Schichtbild, das durch Drehung der Filmkamera während der Aufnahme der verbreiterten
Bilder entsteht, wiedergegeben werden, je größer ihr Abstand von der Drehachse 10
ist.
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Somit entstehen bei der bekannten Einrichtung der eingangs genannten
Art mindestens in den Randgebieten unscharf Schichtbilder.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten
Art so weiterzubilden, daß bei Anwendung von divergenter Röntgenstrahlung alle Details,
auch diejenigen mit großem Abstand, vom Drehpunkt scharf abgebildet werden.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mittel zur
Erzeugung der verbreiterten Bilder eine Vorrichtung zur Veränderung der Bildlänge
im Sinne der Erzeugung eines symmetrischen Trapezes als Bildbegrenzung enthalten,
deasen nichtparallele Seiten einen Winkel miteinander bilden, der etwa gleich dem
Divergenzwinkel der den abzubildenden Körperquerschnitt tangierenden Röntgenstrahlen
ist.
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In der Figur 2d, die in einem im Vergleich zu den Fig. 2a bis 2c vergrößerten
Maßstab gezeichnet ist, ist ein nach der Erfindung verbreitertes Röntgenbild gezeigt.
Die das Bild begrenzenden Seiten 11 und 12 bilden einen Winkel 15 miteinander, der
gleich dem Winkel ist, den die die abzubildende -Körperschicht tangierenden Röntgenstrahlen
14 und 15 (Fig. 2a) miteinander bilden.
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Das verbreiterte Bild entspricht daher exakt dem Strahlenverlauf in
der abzubildenden Körperschicht, so daß alle Details dieser Schicht, auch diejenigen
mit einem großen Abstand vom Drehpunkt, scharf auf dem Schichtbild, das durch Drehung
der Kamera während der Aufnahme der verbreiterten Bilder entsteht, erscheinen.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung
kann ein optisches System vorgesehen sein, das die Strichbilder verbreitert auf
eine Bildfläche projiziert, welche unter einem dem Divergenzwinkel entsprechenden
Winkel gegenüber der Symmetrieachse des optischen Systems geneigt ist.
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Eine andere zweckmäßige Ausführungsform enthält zur Bilderzeugung
eine Bildverstärker-Fernsehkette, wobei die Strichbilder auf dem Eingangsleuchtschirm
des Röntgenbildverstärkers erzeugt werden und der Fernsehteil der Bildverstärker-Fernsehkette
Mittel zur Erzeugung eines gegenUber dem Strichbild trapezförmig verbreiterten Bildes
auf dem Sichtgerät enthält.
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Eine Ausführuiigsform der zuerst genannten Art ist in den Figuren
3a und 3b schematisch dargestellt. Die Figur 3a zeigt dabei den Teil der Einrichtung,
der zur Erzeugung der Strichbilder dient, während die Figur 3b den Teil zur Verbreiterung
und Erzeugung der Schichtbilder darstellt.
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Der abzubildende Querschnitt 1 des Patienten 16 wird von der von einer
Röntgenröhre 17 ausgehenden Röntgenstrahlung 9 durchstrahlt und durch die Schlitzblenden
4 und 4' im Sinne einer Erzeugung eines Strichbildes auf dem Film 5 eingeblendet,
Während der Patient 16 um die Achse 10 gedreht wird, wird der Film 5 in Richtung
des Pfeils 18 an der Blende 4 vorbeigezogen und auf diese Weise die den einzelnen
Patientenstellungen entsprechenden Strichbilder auf dem Film 5 nacheinander aufgezeichnet.
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Das Bild des abzubildenden Körperquerschnitts 1 wird erzeugt, indem
der entwickelte Film 5 in Richtung des Pfeils 19 an einer Schlitzblende 20 vorbeigezogen
wird, welche bewirkt, daß streifenförmige Abschnitte des Films 5, die den Strichbildern
entsprechen, vom Licht einer in einem Gehäuse 21 angeordneten Lichtquelle 22 nacheinander
durchstrahlt und mittels des optischen Systems 23 auf eine tittscheibe 24 projiziert
werden, die unter einem Winkel 25 gegenüber der Symmetrieachse 26 des optischen
Systems 23 geneigt ist. Das optische System 23 bewirkt an sich eine Verbreiterung
der Strichbilder in einer zu deren Längsausdehnung senkrechten Richtung. Wegen der
Schrägstellung der Mattscheibe 24 werden auf dieser jedoch Bilder erzeugt, die dem
in der Figur 2d gezeigten Bild, also dem Strahlengang in der durchstrahlten Körperschicht
des Patienten, entsprechen. Der Neigungswinkel 25 wird dabei so gewählt, daß der
Winkel, den die nichtparallelen Seiten des auf der Mattscheibe 24 abgebildeten,
bildbegrenzenden Trapezes miteinander bilden, gleich dem Divergenzwinkel der die
abzubildende Körperschicht tangierenden Röntgenstrahlen ist.
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Sin keilförmiger, der Neigung der Mattscheibe 24 entsprechend Licht
absorbierender Körper 34 sorgt dafür, daß trotz der eigung der Mattscheibe 24 auf
dieser eine gleichmäßige Bildhellig keit erzielt wird.
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Die auf die Mattscheibe 24 proJizierten trapezförmig verbreiterten
Bilder werden von einer Kamera 26 aufgenommen, die synchron mit der Filmbewegung
so gedreht wird, daß sie sich einmal um die Symmetrieachse 27 ihres optischen Systems
gedreht hat, wenn die einer Patientendrehung entsprechenden Strichbilder auf die
Mattacheibe 24 projiziert worden sind. Das dabei von der Kamera 26 aufgenommene
Uberlagerungsbild stellt exakt den von der Röntgenstrahlung durchstrahlten Körperquerschnitt
des Patienten 16 dar.
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Bei der in der Figur 4 gezeigten Ausführungsform werden in gleicher
Weise wie bei der Ausfthrungsform nach den Figuren 3a und 3b Strichbilder vom abzubildenden
Querschnitt 1 des Patienten 16 mittels der Schlitzblenden 4 und 4' auf dem Eingangsleuchtschirm
eines Röntgenbildverstärkers 28 erzeugt. Diesen Strichbildern entsprechende Signale
werden mittels einer Pernsehkamera 29, die über ein optisches System 30 mit dem
Ausgangsleuchtschirm des Bildverstärkers 28 gekoppelt ist, einem Sichtgerät 31 zugeführt.
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Dem Sichtgerät 31 ist zur Erzeugung eines trapezförmig verbreiterten
Bildes eine Modulationseinrichtung 32 zugeordnet, durch die die Zeilenbreite entsprechend
dem gewünschten Winkel, den die das Bild begrenzenden Seiten des Trapezes. miteinander
bilden sollen, moduliert wird. Eine Helligkeitssteuereinrichtung 33 sorgt dabei
dafür, daß eine gleichmäßige Bildhelligkeit auf dem Bildschirm des Sichtgeräts 31
erzielt wird. Das auf dem Sichtgerät 31 erscheinende Bild wird von der Kamera 26
aufgenommen, welche analog zu dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel während
der Aufnahme synchron mit der Drehung des Patienten 16 um die Symmetrieachse 27
ihres optischen Systems gedreht wird.
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Das von der Kamera 26 angefertigte Überlagerungsbild entspricht dabei
exakt der durchstrahlten Körperschicht des Patienten 16.
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Die Zeilenbreite wird durch die Modulationseinrichtung 32 so moduliert,
daß auch hier die nichtparallelen Seiten des auf dem Bildschirm des Sichtgeräts
31 dargestellten, das Bild begrenzenden Trapezes einen Winkel miteinander bilden,
der gleich dem Divergenzwinkel der die abzubildende Körperschicht tangierenden Röntgenstrahlen
ist.
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Es empfiehlt sich, Mittel vorzusehen, durch die der Winkel zwischen
den nichtparallelen Seiten des verbreiterten Bildes verändert,d.h. unterschiedlichen
Divergenzwinkeln der die abzubildende
Körperschicht tangierenden
Röntgenstrahlen und somit unterschiedlichen Breiten dieser Körperschicht angepaßt
werden kann.
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Diese Anpassung kann bei dem in den Figuren 3a und 3b gezeigten Ausführungsbeispiel
durch Veränderung des Winkels 25 und bei dem in der Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel
durch Veränderung der Modulation der Zeilenbreite mittels der Modulationseinrichtung
32 erfolgen.