DE2339758C3 - Röntgendiagnostikeinrichtung zur Herstellung eines Transversal-Schichtbildes - Google Patents

Description

bekannten einrichtung Aussagen über tl.ts Material seihst in den ein/einen Malnxeleiiienicn /u gewinnen. Pies wird errindiingsgemäß dadurch erreicht, daß eine der ersten Meßanordnung gleichartige, in Richtung der geradlinigen Bewegung piir.illel versetzt angeordnete /weite Meßanordnung vorh.tuden ist, deren Rnnlgcnslrahleiiquelle eine Strahlung mit einer gegenüber dem jcnigcii der ersten Rontgensirahlenquelle geänderten Weil der Strahlungsenergie L-r/eugt, und der Rechner ,ms den Mcbsignalen beider Anordnungen für jeden üildpunkt Für die zwei verschiedenen Werte der Slrah liing'-energie die beiden Absorpiionskoelfizienlcii oiler diesen proportionalen Großen hestiniiiu. deren leweili ge Ouoticnien bildet u:;d diir.uis mittels einer cingc speicherten Fichtabelle die mittlere Ordnungszahl oder eine entsprechende Größe fur |cden üiUlpunkl einiii teil. Die dazu erforderlichen Mittel sind beispielsweise in der DE-OS 20 42 009 beschrieben. Der besondere Vorieil einer I inhe/iehung dieser so-ienannlen »Zwei Spektren Methode« in die ( ompiiler Tomographie be stellt Mir allem darin, daß mi I"alle der Computer To niographic wegen tier langen Aiilnahmedai er ii: Ver biiidiing mit der geforderten Genauigkeit hoihkonstan te elektrische Werte an der Röntgenröhre vorhanden scm müssen, daß darüber hinaus zur I r/iilung einer hohen Bililaullosuiig mit eng eingeblendetem Strahlen bündel geaibellet werde 11 muß und daß schließlich wegen der Benutzung von Iircmssirahlung ein ausrciihcn der Abstain! von der charaklciisiischen Strahlung der im Körper vorhandenen Malen.ilien gehalten weiden muß. Diese Bedingungen sind .null eine Voraussetzung für die Anwendung der /wei Spektren Methode Diiiil) die Vereinigung der heulen Methoden, die icde fm sich zur Losung ganz unterschiedlicher Aulgahcii Stellungen dienen genial! der vorliegenden I ilmiliing isl also erreicht, daß lur die Coinpiiler loinogiaphic ein erweitertes Anwendiingsleld ohne vvesentlulieii /11 satzlichcn Aufwand errcuhl worden ist

Die tier I rfindung zugiiindeliegcndcn phvsikalisihcn /iisamnienh.inge emschließliih der piiiizipiellcn (iestaining der erwähnten 1 ichl.ibelle sind 111 dein liuch: »Ronlgcnphysik« von Ii cc h 11 und Minder, er sihieneii 19 5 3 im Springer Verlag Wien, insbesondere S. b^l! bis 71 beschrieben.

Die I rlindung wird an Hand des folgenden Auslud rungshcisoieles naher erläutert. Da; η zeigt

I IgI eine I'imzipdarslcHiiiig der Roiilgcndi.igno shk einrichtung, und

I 1 g. 2 das Ablaslscheina zur Scdicdihildgewinnuiig.

In tier in I 1 g. I dargestellten l'iniu lilting hewegi sich eil» iim Kalimenleil 1 drchbai -gelagerter Ir.igimgi und die etwa mit dem Ko^rpersl.imni ) eines Patienten 4 zusammenfallende Drehachse 5. Auf dem tragring sind zwei gleichartige RonlgeiistrahleniiulKoinchluiigcii. bestehend aus de.i Röntgenröhren f>. 7 und den Sirah lungseinpfangern H.9. in Rnhtung ihrer linearen liewe giing P₁ILiIIe¹ViTSeIZt angeoidnei Die Drehbewegung des Ii.igimgs 2 um den /w diiichsirahleiiileii Ken pencil lies .ml der l.agersl.ill IO ruhenden P.ilienlen 4 wild von der Antriebsvorrichtung Il erzeugt. Die Antriebs vuiTiulilimg 12 tltüiit iln/ii. the lineare Seüii-Iioweguny der miteinander gekoppelten und auf utzu Schienen I). 14 gleitenden Meßanordnungen 6, 7, 8, 9 zu erzeugen. Die beiden Röntgenröhren 6. 7 sind elektrisch mit dem Röntgengenerator 16 verbunden, der sie mit hochkon· shinier elektrisehei Spannung unterschiedlicher I leihe versorgt. Pie Antriebsvorricluungen 11 für die kreisförmige und 12 für die lineare Bewegung sind mit einer Steuervorrichtung 18 verbunden, welche die beiden Bewegungen in ihrer wechselnden Folge und die iiuschaltdauer der Röntgenröhren 6, 7 miteinander koordiniert. Die Strahlungsempfänger sind über eine Aiipassungsschalumg 17 mit einem Computer 19 ver blinden. Der Ausgabe der vom Computer errechneten D.iien dienen ein Blattschreiber 20 und ein Sichtgerät 21.

Im folgenden wird die Funktion der Hinrichtung an I land der I 1 g. 1 und 2 naher erläutert. Nach dem einschalten wird zunächst die Antriebsvorrichtung Il betätigt; diese bewegt den Tragring 2 in seine gegenüber der dargestellten Lage etwa um 40 versetzte Aus gangsposition. Nach deren erreichen beginnt die Abtastung in der Weise, daß die Antriebsvorrichtung 12 die Meßanordnung 6. 7, 8, 9 in die lineare Scan-Bewegung versetzt, bei der die gewünschte TransversalSchichi des Patienten 4 durchstrahlt und gleichzeitig abgetastet wird (Scan I). Dazu wird zunächst uie Röntgenröhre 7 dann die Röntgenröhre 6 beim erreichen des zu durch strahlenden Bereiches eingeschaltet und das Meßsign.il der Strahlungsempfänger 9 bzw. 8 in aquidislaif'n Ah standen, die der gewünschten Kantenlange eines Bild piinkiii 21 (Matrix l.lemenien) entsprechen, vom Computer 19 nher die Anpassungsschaltiing 17 übernommen und gespeichert. Sobald die Rohre 7 den /u durchstrahlenden Bereich verlassen hat. v. ird sie .ibgest haltet \\\\d die Übernahme des Meßsignals des Strahlungs einpfangers 9 in den Speicher des Computers beendet. Sohakl die Rohre β den zu durchstrahlenden Bereu.h vcilassen liat. wird auch sie abgeschaltet, die Übern.ih nie des Meßsignals des Strahlungsempfängers 8 111 den Speicher des Computers ebenfalls beendet und schiieß-IkIi die Antriebsvorrichtung 12 ausgeschaltet. Damn ist der Scan I abgeschlossen. Anschließend wird die Meßanordnung 111 ihre Ausgangsposition zurückgeführt. Gleichzeitig wird die Antriebsvorrichtung 11 so lange belangt, bis der Tragring 2 um den gewünschten Winkel (etwa 1 ) weiterbewegt worden ist. Dann erfolgt ein neuer Abtastvorgang (Scan II) analog zu dem beschriebenen Scan I. Danach wird der Tragring wieder um um den gleichen Winkelbelrag gedreht und der weitere Scan III vorgenommen. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis der Tragring eine Gesanitdicluing von IHO ausgeführt hat. Fs ist natürlich auch möglich, auf die Rückführung der Meßanordnung naih jedem Scan zu verzichten und statt dessen das Objekt maaiulerförmig abzutasten.

Nach Beendigung des Abiastvorgangs befinden sich im ( ompiiter zwei lineare Gleichungssysteme von je /ii u Gleichungen mit je n' Unbekannten, wobei η die \n/.ihl der Malnxpunkte. ;;) die Anzahl der Meßwerte je Scan und u die Anzahl der Scans bezeichnen. Der Rechner bestimnii aus diesen beiden Gleieiiungssvsie inen für leden Mainxpunkt zunächst die beiden Ab sipiplioiiskoeffizicnteii für die beiden verschiedenen Werte der Slrafllungscncrgie. bildet dann jeweils den Qiiolienlcfi aus ilen heulen Absorplionskoeffizienlcn und ermittelt schließlich nut Hilfe einer eingespeicherten Kichtabellc die entsprechende mittlere Ordnungszahl für j :des Matrix-Element. Die so gefundenen Werte der minieren Ordnungszahl erscheinen dann sowohl auf dem Blallschreiher 20 als Digiliilwcrlc wie auf dem Sichtgerät 21 in analoger Form als Grauwerte.

Hierzu 1 Watt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Röntgendiagnostikeinriehtung zur I lerstcllung eines Transversal-Sehielubildes bestehend .tus einer Rüntgensirahlenmeßanordnung mit einer Röntgen strahlenquelle, die ein Rönigenstrahlenhundcl er /engt, dessen Querschniusausdehnung '»eukrechi /ur Schicht gleich der Schichtstärke und parallel zur Schicht gleich der Schichtstärke oder geringer ist als diese, und einem Strahlungsempfänger, der die Strahlungsintensität hinter dem Objekt in juic-inanclerfolgenden ät|tiidislanten Punkten müll, sowie .ms einer Antriebsvorrichtung für die Meßanordnung /ur Erzeugung einer geradlinigen, senkrecht /iir t* Richtung des /enlralslrahls über die gesinnte Ob jektaiisilchnung geführten Abtastbewcjuing in wechselnder I"tilge mit je einer Drehbewegung tun kleine äquidisiante Winkelbetrage, deren Summe 180 be.'r igt. um einen etwa im /entnun der SchichteWne auf dem Zentralstrahl liegenden Drehpunkt, und schließlich aus einem Rechner, der aus den gemessenen Strahleninlensitalsueilen in Verbindung mit der Ablastgeometric «.las Schuht bild auf Grund eines Rechenprogramms koiisinneri. dadurch g e k e η η / e i c h η e t. dall eine der er sten Meßanordnung (7, 9) gleichartige, in Richtung der geradlinigen Bewegung parallel versei/t angeordnete zweite Meßanordnung (6. 8) vorh.mden ist. deren Röntgensirahlenquellc (6) eine Snail lung mit einem gegenüber demjenigen der eisten Ronlgenslrahlenquelle (7) geänderten Wert der Strahlungsenergie e./eugt. .nid der Rct liner (14) aus den Meßsignalen Leider Meßanordnungen (b. 7. 8. 9) für jeden liildpunkt für ti · /wci verse hieilcnen Werte der Strahlungsenergie die beiden Absnrp lionskoeffi/ienlen oder diesen proportionalen dm Ilen bestimmt, tieren jeweiligen (Juoiicnien bildi-t und daraus mittels einer eingespeichei Ir 1 litlii.i belle die mittlere Ordnungszahl oder eine enispre ihende Größe für jeden Uildpunkl ermiiieli.

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   Die Krfindung betrifft eine Rontgendiagnostikeinrichtung /ur Herstellung eines Transversal-Schichlbildes. beslehend .ms einer Rönlgenstrahleniiießanortlnung mit einer Runlgenstrahlenquelle. die ein Konigeiisirah lenliiindel er/eiigi. dessen Querschnitts, iiisilchniing senkrecht /ur Schicht gleich tier Schichistai ke und par iillel /ur Schicht gleich der Schichtstärke oder geringer ist als these, und einem Strahlungsempfänger, der die Strahlungsintensität hinter dem Objekt in .iMl1-111.1nil1.-1 folgenden .iqiiidisi.inlcn Punkten mißt, sowie ,ms einer Antriebsvorrichtung für the Meßanordnung zur 1 r/eu gung einer geratllmigen, senkrecht /ur Kit-lining des /culi.ilsir.ilils über die gesamte Objcklausilehuiiiig ge führten Ablasihewegung in wechseliuler I "Ige nut ie einer Drehbewegung um kleine iiqindl.slaiilc Winkelbe trüge, tieren Stimme 180" beifügt, um einen etwa im '/.eiiiritm tier Schiclitebene auf dem Zeütral.slrahl lie gentlen Drehpunkt, und schließlich aus einem Rechner, der aus den gemessenen Stnihlenintensitiitswerten in Verbindung mit der Abtastgeometrie das Scliicliihild auf C!rund eines- Rcchenprogranims konstruiert.

   l-iiie solche Kiiirieliüing ist ans der DE-OS I¹) 41 4)1 bekannt. Grundlage dieser einrichtung ist ein in der deutschen Paienlsehrill hl)) J74 beschriebenes Ir.ins versal Sehichtverfahren, bei dem ein bis aiii die ge wünschie Sehichltlicke eingeblendetes Bündel par.ille ler Röntgenstrahlen das Objekt in der Schichteheiie durchiet/t und die hinter tleiii Objekt .uilireteiule Pri» jekliiin in (iesialt eines strcifenfdrmigen Strahlenreliel bildes auf einem Bildträger gespeichert wiiil. Durch eine Relaiiv-Drehbewegimg von Objekt iuni Strahler anordnung um einen Winkelbetrag von wenigen Cir.itl iinil eine erneute Diirchslrahlung wird ein weiteres Slreifeiibtld gewonnen. Dieser Vorgang wicdciholi sich so lange, bis ein (iesanittlrehwinkel \on ISi) eiu-ieln ist. Anschließend w ei den alle Sireilenbilder enispre eheiitl tier Objeklausdcinung in der Stlut.hli.lv.-ne gesprei/t und passend /ur jeweiligen Winkellage bei der liililenlstehung deckungsgleich aufeiu.indei kopien. Da bei einstellt ein Abbild tier gewünschten Schuht in Draufsicht. In tier /eitsiliiil! »Journal of Applied Pin sics« Vol. 34. Nr. 9. 19(i3 und VoI Π. Nr. K). l'lhl lsi unter dem fuel »Representation öl .1 I unciion In ils Line Intervals, with some Radiological Applic.ilions.. von A. M. (Or 111 a c k eine Methode angegeben wor den. nach der tlas in tier deutschen l'.ilentst Iu Mt b ^l) i J74 beschriebene Veil.ihren. bei dem die Bilden! siehung mil optischen Mitteln auf einem Kimlgciililm erfolgt, durch ein nalhemalisthes liililentsieliiiugsver fahren ersetzt wertlen kann, bei tlein als Strahliings empfänger an Stelle eines 1 iliusiieileiis ein Sii.ihliiiii's mellgeral treten soll. Dabei wertlen die den slreileiiloi migen Str.ililenliiltlern enisprecheiulen gemessenen Slr.ihlcmntensitälswertc mit] die su h daraus ergeben ilen Schwailiiingsw-erte. die tier Kontgensirahl .111 ilen beirellenileu Meßorten durch die im (>b|ckt st.iitlin tlentle Sirahleiiabsorpiion erlitten hai. in Abh.mgigkeii von tier geonielrischen /lionlnung ei faßt. Die daraus entsleheiule (ilcichungsin.iim uinl ti.um mn bekaim ten Mitteln tier Mathematik ausgewertei. so i\,\\\ ein mathematisches Piinktbild eiitstei".. weit.lies mit eben falls bekannten Mitteln in em nptuth snhih.ues liild veiwantlelt werden kann. Die /11 Anfang genannte I m richtung bedient sich dieser Uildaiiswcitungsmelhodc und wendet the Mittel tier elektronischen 1).Heiner.11 beitiing an.

   Der besondere Vorteil dieser sogenannten »( onipii ler Tomographie« besteht tiarin, dal) the Kmni.isi.nit lösung auf Kosten tier — wegen tier ansonsten iiesigi-n Ret lineikapii/ilät — vergleiilnveise geringen Det.11l.111l lösung gegenüber den Verfahren 11111 opiisther liilck 1 /eiigiing .111ISe10rdentlii.ll gesteigen weiilen k.iiiu I ).i durch lsi es möglich, den Absorplionsweit icilcs eui/i I neu Punktes innerhalb tier Schichtebene 11111 einer (ic naiiigkeit von unter I¹Vn /11 besliminen. Allertlmgs k«'ti neu nur Aussagen liber the Slralilenabsorption. ti Ii übet tlas Produkt aus dem spezifischen Ahsoipimiis koelfi/ienlen und der Dithte ties ()b|ckiiiiaieiiais 111 den ein/einen Maimelcmenlcn gem.ichl weitlen, im In jedoch, d.i ilie Dichte ties leweiligeu M.ilen.ils 1111 ,dlge meinen nullt bekannt ist. über die mittlere Oulniiitgs /aiii b/vv the chemist he /iis.immeusel/iing des Male rials. Man vvoiü iilsa /. II. mehl, oh es sich bei einem gegenüber der Umgebung weniger geselnvär/ieii Bereich um eine Verdichtung des (iruntlntaierials, also beispielsweise eine Geschwulst, oder ein eingelagertes l-remdmalerial. /.13. geronnenes HIiil in Gestalt eines I lämatoms, handelt.

   Der Krfindting liegt tue Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, mit Hilfe tier beschriebenen