DE2503979A1

DE2503979A1 - Verfahren und vorrichtung zur untersuchung eines koerpers mittels durchdringender strahlung

Info

Publication number: DE2503979A1
Application number: DE19752503979
Authority: DE
Inventors: Christopher Archibald Go Lemay
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1974-01-31
Filing date: 1975-01-29
Publication date: 1975-08-07
Also published as: DE2503979B2; US4035651A; FR2260251B1; GB1493148A; NL184866C; NL7501208A; NL184866B; JPS5557B2; DE2503979C3; JPS50124688A; FR2260251A1

Description

EIKENBERG & BRÜMMERSTEDT PATENTANWÄLTE IN HANNOVER

EMI Limited -- loo/454

Terfahren und Vorrichtung zur Untersuchung eines Körpers mittels durchdringender Strahlung

j Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung eines : Körpers mittels durchdringender Strahlung, z.B. Röntgenj oder y-Strahlung, "bei dem ein Bereich des Körpers mittels j eines fächerförmigen Strahlenfeldes "bestrahlt und die Inten*1-tat der Strahlung nach Durchlaufen des Körpers "bestimmt wtüdf wobei die Strahlungsquelle und zahlreiche Detektoren um eine gemeinsame, zur Ebene des fächerförmigen Strahlenfeldeβ senkrechte Achse gedreht werden. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrene« '.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann bei der Herstellung von Röntgenaufnahmen beliebiger Art Anwendung finden, z.B. bei Abbildung auf einer KatUodenetreol-

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röhre oder einer anderen Abbildungsvorrichtung, bei Abbil- ;

dung auf einer Photographie oder bei Abbildung von Ab- '

Sorptionskoeffizienten, die von einem Digitalrechner erzeugt !

werden. j

Bei der in der DI-OS 1 941 433 beschriebenen Anordnung wird ■ Strahlung von einer äußeren Quelle in Form eines !Tadelstrahls [ durch einen Teil des Körpers geleitet. Der Strahl wird einer ι Abtastbewegung unterworfen, so daß er der Reihe nach eine
große Zahl unterschiedlicher Positionen einnimmt, und ein j Detektor stellt das Maß der Absorption des Strahls in jeder
dieser Positionen fest, nachdem der Strahl den Körper durchlaufen hat. Damit der Strahl diese verschiedenen Positionen ·. einnehmen kann, werden die Strahlungsquelle und der Detektor j in einer Ebene hin- und herbewegt und ferner um eine zu dieser ; Ebene senkreohte Achse gedreht. Die Positionen liegen somit j in einer durch den Körper verlaufenden Ebene, über der die J Verteilung der Absorptionskoeffizienten für die verwendete ! Strahlung durch Verarbeitung der vom Detektor abgeleiteten j

t Ϊ

Strahlabsorptionsdaten gewonnen wird. Die Verarbeitung erfolgt
so, daß die schließlich angezeigte Verteilung der Absorption
das Ergebnis von sukzessiven Annäherungen ist.

Die bekannte Anordnung hat sich als sehr erfolgreich bei der
Herstellung von Querschnittsdarstellungen von Teilen des
lebenden Körpers, beispielsweise des Kopfes, erwiesen.

ümddie Üntersuohungszeit zu verkürzen, ist in der DT-OS
2 427 418 vorgeaohlagen worden, - . die Absorptionsdatensignale dadurch abzuleiten, . . daß ein sektorförmiges
PeId von Röntgenstrahlen, die von einer Quelle ausgehen, durch
den Körper in der zu untersuchenden Ebene gesohiokt und. auf
der anderen Seite des Körpers eine Reihe von Detektoren vor-

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gesehen wird, um die entlang einer Reihe von Strahlenwegen innerhalb des Strahlenfeldes übertragene Strahlung zu messen. Das .sektorförmige Strahlenfeld erstreckt sioh über einen so großen Winkel, daß der gesamte interessierende Bereich der Ebene des Körpers erfaßt wird, so daß eine vollständige Abtastung allein durch eine Umlaufbewegung der Quelle und der Detektoren um den Körper bewirkt werden kann. Bei Verwendung einer solchen Anordnung können die von den einzelnen De- ■ tektoren abgeleiteten Absorptionsdatensignale jedoch störende Unterschiede infolge von Unterschieden oder Änderungen der - ' Empfindlichkeit der Detektoren enthalten. In der Praxis hat sich gezeigt, daß solche unterschiedlichen Änderungen in beträchtlichem Maße trotz der verhältnismäßig kurzen Zeit, die für die Abtastung benötigt wird, auftreten können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unerwünschte Auswirkungen aufgrund unterschiedlicher Empfindlichkeiten der Detektoren zu vermindern oder zu beseitigen.

Ausgehend von,dem eingangs genannten Verfahren wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, daß die Detektoren bei der Umlaufbewegung an wenigstens zwei, ein vorgegebenes Intervall voneinander entfernten Stellen, einer weiteren Strahlung ausgesetzt werden, daß die die Intensität der Strahlung darstellenden Daten so verarbeitet werden, daß eine Rekonstruktion der Absorptionsverteilung der Strahlung innerhalb eines Teils des Körpers ableitbar ist, und daß von den Detektoren aufgrund der weiteren Bestrahlung erzeugte Signale zur Korrektur der zuerst genannten Signale in bezug auf Fehler verwendet werden, die durch unterschiedliche Empfindlichkeiten der Detektoren verursacht werden.

Ein Gerät zur Durchführung des Verfahrens mit einer Quelle zur Bestrahlung eines Bereichs des Körpers mittels eines

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fächerförmig ausgebildeten Strahlenfeldes, mit aus mehreren { Detektoren bestehenden Detektormitteln zur Bestimmung der I

ι Intensität der Strahlung nach Durchlaufen des Körpers und

mit Mitteln zur Erzeugung einer Umlauf bewegung der Quelle
und der Detektoren um eine gemeinsame, zur. Ebene des fächerförmigen Strahlenfeldes senkrechte Achse ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfsquelle zur Bestrahlung der Detektoren
mit einer Eontrollstrahlenmenge an zwei einen Abstand von- j einander aufweisenden Stellen im Weg der orbitalen Bewegung i vorgesehen ist, und daß Datenverarbeitungsmittel vorgesehen J sind, durch die mittels der von den Detektoren aufgrund der
Bestrahlung durch die Hilfsquelle abgegebenen Daten die
aufgrund der Bestrahlung durch die erste Quelle abgeleiteten j Daten hinsichtlioh Fehlern korrigierbar sind, die durch unter- j sohiedliohe Empfindlichkeit-der Detektoren verursacht werden. j

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung j dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der j Zeichnung bedeuten:

ι Pig. 1 eine schematische Seitenansicht j

eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Gerätes,

Pig. la eine vergrößerte Ansicht eines

kleinen 5Peils der Pig. I,

Pig. 2 eine Stirnansicht des in Pig. I

dargestellten Gerätes in dichtung der
Pfeile H-II in Pig. I, wobei ein
Teil des Gerätes winkelmäßig gegenüber der Darstellung in Pig. I versetzt ist, und

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Pig. 3 eine Yeranschaulichung der Arbeite-i

weise des Digitalrechners zur j Kompensation der Drift der j Empfindlichkeit der die Daten er- j zeugenden Detektormittel.

In Pig. 1 liegt ein Patient 1 auf einer aus zwei Teilen 2 und 3 "bestehenden Auflage, und sein Körper ist einer Untersuchung durch eine durch die gestrichelte Linie 4 angedeutete Röntgenstrahlung ausgesetzt. Die Strahlung wird durch, eine Quelle 5 erzeugt und "bildet ein fächerförmiges PeId, das in einer zur Papierebene rechtwinkligen Ebene liegt. Die Auflage ist so lang "bemessen, daß jeder gewünschte Abschnitt des Körpers des Patienten in die bene der Röntgenstrahlung gebracht werden kann.

Im Bereich, der untersuchenden Strahlung ist der Körper de© Patienten von einem flüssigen Medium, "beispielsweise Wasser, umgeben, das einen Absorptionskoeffizienten für die Strahlung hat, der etwa.gleich dem Absorptionskoeffizienten des KcSrpergewebes ist. Die Flüssigkeit 6 befindet sich in einer "umhüllung oder einem Beutel 7. Die Umhüllung ist innerhaTb eines ringförmigen Körpers 8 angeordnet, der aus Metall, beispielsweise aus Duraluminium besteht. Der ringförmige Körper 8 wird von in der Zeichnung nicht dargestellten Haltemitteln getragen.

Der Teil 2 der Auflage ist an einem Pfosten 9 befestigt, der Teil des Hauptrahmens 9A bildet. Der Teil 3 der Auflage ruht an seinem Tom ringförmigen Körper 8 abgekehrten Ende auf einem Lager Io, das an einem Aohskörper 11 angebracht ist, um dessen Achse die orbitale Bewegung der. Röntgenstrahlenquelle 5 stattfindet. Die Teile 2 und 3 sind über den ringförmigen.

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Körper 8 miteinander verbunden.

-Der in dem Gerät lagernde Körper des Patienten wird von einem Rahmen 13 umgeben, der zylindrisch, ausgebildet ist, und dessen Längsachse mit der Achse des Achskörpers 11 zusammenfällt. Der Rahmen 13 ist an seinem dem Achskörper zugekehrten Ende geschlossen und mit einem Lager 14 versehen, das seinerseits auf dem Achskörper 11 gelagert ist. Am anderen Ende ist der Rahmen 13 offen, so daß dort der Patient eingeführt werden kann, und an diesem Ende ist der Rahmen 13 auf Rollen 15 gelagert, die ihrerseits ortsfeste Lager aufweisen. Diese Rollen sind so angeordnet, daß der Rahmen 13 frei um seine Achse rotieren kann, die nit der Achse zusammenfalt, um die die orbitale Bewegung der Röntgenstrahlenquelle 5 stattfindet. Die Quelle 5 ist auf dem Rahmen 13 mittels eines Lagers .16 gelagert. Unmittelbar gegenüber der Quelle 5 ist mittels eines Lagers 17 auf dem Rahmen 13 ein Detektorsystem 18 gelagert, um die Strahlungsabsorptionsdaten. des Körpers des Patienten in der von der Quelle 5 überstrichenen Ebene zu erzeugen.

Der Achskörper 11 ist in einer Stütss 19 gelagert, und neben der Stütze 19 befindet sich ein den Aoh«?teÖrper 11 umgebender Spulenkörper 2o« Der Spulenkörper 2o ist an der Stütze 19 befeetigt, und um ihn sind Leitungen 21 und 22 gewickelt, über die die Absorptionsdaten vom Detektorsystem 18 zur Datenverarbeitungseinheit und die Versorgungsenergie für die Röntgenstrahlungsquelle 5 geschickt wird. Bei der Umlauf bewegung der Röntgenstrahlenquelle und des Detektorsystems wickeln sich die Leitungen auf den Spulenkörper 2ο auf oder von diesem ab. Sie werden dem Spulenkörper über Führungen 23 und 24 zugeführt, die am Rahmen 13 angebracht sind. Der Rahmen 13 führt eine oder mehrere Umlaufbewegungen aus, und die

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Leitungen wickeln sich, entsprechend auf den Spulenkörper auf oder von diesem ab. Am Spulenkörper sind die Leitungen "befestigt, und sie verlaufen von dort zu ihren entsprechenden Anschlußeinheiten, nämlich su der erwähnten Datenverarbeitungseinheit und zu einer Stromversorgungseinheit. Die UmlaufTae-¹-wegung des Rahmens 13 und damit der Röntgenstrahlenquelle 5 und des Detektorsystems 18 wird durch einen Motor 25 über Zahnräder 26 und 27 bewirkt, wobei das Zahnrad 27 als Zahnkranz auf dem Rahmen 13 angeordnet ist.

Das insoweit "beschriebene Gerät entspricht etwa dem in der DT-OS 2 427 418 beschriebenen Gerät. Die vorliegende Erfindung befaßt sich primär mit der Überwachung der im Detektorsystem vorhandenen Detektoren, die auch während der Zeit einer Untersuchung stattfinden kann. Wie in Pig. 2 dargestellt ist, wird die Strahlung der Quelle 5 so gebündelt, daß sie ein sektorförmiges PeId bildet, das gerade den ringförmigen Körper 8 umfaßt, und das. Detektorsystem besteht aus einer Reihe von mit individuellen Kollimatoren versehenen Detektoren 18-,... 18·^ ...18 , die so angeordnet sind, daß jeder von ihnen nur die Stra-Strahlungeines fingerförmigen schmalen Weges innerhalb; des Strahlungsfeldes feststellt, und es sind zwei solche.r Strahlenwege 5]j- tmd 5-^₊₁ dargestellt, die auf entsprechende Detektoren 18^. und 18-Jj₁₊₁ fallen. Jeder Detektor enthält vorzugsweise in bekannter Weise einen Scintillationskristall, der einen Lichtimpuls aussendet, wenn ein Quantum hochenergetischer Strahlung auf in trifft, und einen Photovervielfaoher, de» die Liohtimpulse in elektrische Impulse umsetzt, Es können·: aber auch andere Arten von Detektoren verwendet werden. Zum Zweck der Überwachung der Empfindlichkeit der Detektoren Iß-,.*. 18_n ist das Gerät mit einer Hilfsstrahlungsquelle versehen, die sich in einem abgeschirmten und kollimierten Kasten 29 befindet, der einen Austritt von Strahlung nur an der den Detektoren 18 zugekehrten Seite zuläßt. Der Kasten 29 wird

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von einer Stange getragen, die sich in der Hülse 3o eines aus Mutter und Schraube bestehenden Mechanismus befindet, wobei die Mutter des Mechanismus von einem kleinen Elektromotor 31 (siehe Pig. la) angetrieben wird. Der Elektromotor kann betätigt werden, um den Kasten 29 von der in Pig. I in durchgehenden Linien gezeigten Position in die durch gestrichelte Linien angedeutete Position 29' zu bewegen. In der voll ausgesogenen oder "zurückgezogenen" Position ist die eine offene Seite des Kastens durch eine Strahlungsabschirmung 32 geschlossen, die ein Entweichen von Strahlung praktisch verhindert. Wenn der Kasten 29 in die durch die gestrichelte Linie angedeutete Lage bewegt wird, liegt er · im Wege der Detektoren 18, so daß die Detektoren sich unter dem Kasten sehr dicht an dessen offenen Seite vorbei bewegen können und von dort Strahlung empfangen. Die Strahlungsquelle in dem Kasten ist eine V-Strahlenquelle, beispielsweise Americium, die eine genau bekannte Zahl von Quanten in der Zeit aussendet, die jeder Detektor 18 während der normalen Rotation des Rahmens 13 zum Passieren des Kastens 29 benötigt. Die Quelle 24o in Pig. 3 erstreckt sich über das volle Winkelmaß des Kastens 29 in Pig. 2, damit die von jedem Detektor empfangene Dosis ausreichend groß ist, um Änderungen aufgrund von statistischen Schwankungen auf vernachlässigbare Größen zu reduzieren. Der Kasten 29 und der Mechanismus zum wahlweisen Herausfahren oder Einziehen ist auf einem Wagen mit Rädern 34 gelagert, die in gekrümmten Schienen 35.laufen, wobei zwei ^Räder 34 durch einen Elektromotor 36 angetrieben werden, so daß der Wagen zwischen der in Pig. 2 voll ausgezeichneten Lage und der durch gestrichelte Linien angedeuteten Lage 33^! hin- und hergefahren werden kann. Ficht dargestellte elektromagnetische Mittel dienen dazu, den Wagen in jeder Lage für eine vorgegebene Zeit zu arretieren. Die Stromversorgung für die Elektromotoren 31 und 36 und die elektromagnetischen Arretierungsmittel erfolgt über eine Leitung 37,

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die "von einem durch einen Focken betätigten Zeitgeberschalter 38 ausgeht, der vom Elektromotor 25 angetrieben wird. Der Arbeitsablauf geht folgendermaßen vor sich.

2 zeigt die Position des Gerätes bei Beginn"der Untersuchung eines Patienten. Der Hauptschalter wird betätigt, um den Motor 25 einzuschalten, der nun..\mit der Drehung des Rahmens 13 mit der Quelle 5 und dem Detektorsystem 18 im Uhrzeigersinn beginnt. Zugleich wird die Stromversorgung für den Motor 31 durch den Mechanismus 38 eingeschaltet, so daß der Kasten 29 mit der Quelle 24o rasch in die mit den Detektoren 18-^..1S_n zusammenwirkende lage ausgefahren wird. Wenn der letzte Detektor IB_n sich an der Quelle 24o vorbeibewegt hat, wird der Motor 31 durch den Schalter 38 in umgekehrtem Sinne betätigt, so daß der Kasten 29 und die Quelle 4o eingefahren werden. Zugleich wird die Röntgenstrahlenquelle 5 eingeschaltet und deren Strahlung durch den Patienten auf die Detektoren 18-^...18_n gerichtet. Die Untersuchung wird;. "fortgesetzt, bis der ^ahmen 13, die Quelle 5 und das Detektörsystem 18 eine volle Umdrehung ausgeführt haben. Zu einer paasenden Zeit während dieser Umdrehung (die tatsächliche Zeit 1st unwesentlich) wird die Stromversorgung für den Motor 36 durch den Zeitgeberschalter 38 eingeschaltet, um den Wagen 33 la die in Pig. 2 gestrichelt dargestellte Position 33' zu be-, wegen. Hierdurch gelangt der Wagen in eine Lage unmittelbar vor dem Detektorsystem 18_; wenn der Untersuohungazyklua abgeschlossen ist. Bei Beendigung des Unter suohungs zyklua wird über den Zeitgeberschalter 38 die Röntgenatrahlenquelle 5 abgesohaltet und der Motor 31 eingeschaltet, duroh den. der Kasten 29 mit der Quelle 24o erneut rasch in die mit den Detektoren Ιδ-^.,.ΐδ^ zusammenwirkende Lage ausgefahren werden.

Wenn der letzte Detektor 18 an der Quelle 24o vorbeigelaufen ist, wird der Kasten 29 wieder eingefahren. Anschliessend werden alle Teile in ihre Ausgangslage zurückgebracht

- Io -

und das Gerät abgeschaltet.

Die von den einzelnen Detektoren 18-,... 18 erzeugten Impulse werden individuellen Verstärkern zugeführt, die in Pig. 2 durch den Block 231 dargestellt sind. Die Ausgänge der Ye rstärker werden ihrerseits Integratoren 232 zugeführt, von denen jedem Detektor einer zugeordnet ist. Diese Integratoren sind Miller-rlntegratoren und so bemessen, dai3 sie den verstärkten Ausgang des jeweiligen Detektors, beispielsweise des Detektors IS^. über aufeinanderfolgende kurze Zeitintervalle integrieren, .im vorliegenden Pail über die Zeit, die der Rahmen benötigt, um sich um einen Winkel von weniger als 1° zu drehen. Wenn während dieser Zeit die Detektoren 18-^. ..18_n j der Strahlung der Quelle 5 ausgesetzt sind, kann der Inte- j grator als Erzeuger eines Ausgangssignals betrachtet werden, das

die von der Quelle 5 empfangene und durch den Patienten j längs eines einzelnen, stationären, fingerähnlichen Strahlen- .[

weg hindurchverlaufende Strahlung darstellt. Jedes dieser |

i Signale, das als Strahldatensignal bezeichnet wird und die Durchlässigkeit eines einzelnen Strahlenweges darstellt, wird als individuelles Signal gespeichert, so daß während einer Untersuchung zahlreiche Signale von jedem Detektor 18^...18_n abgeleitet werden. Diese Signale können jedoch fehlerbehaftet sein, wenn die Empfindlichkeit der Detektoren 18 während einer Untersuchung oder einer Reihe von Untersuchungen driften sollte. Die Integratoren arbeiten in der gleichen Weise während der Intervalle, wenn die Röntgenstrahlenquelle 5 abgeschaltet ist und die Detektoren stattdessen Strahlung von der ^-Strahlenquelle 24o empfangen. Alle Ausgänge irgendeines Integrators, die von der ^-Strahlenquelle 24o empfangen werden, wenn diese sich in der in Pig. 2 voll ausgezeichneten Lage befindet, werden in einer einzigen Adresse eines Speichers gesammelt, so daß die Resultierende ein Monitorsignal bildet. Das gleiche geschieht, wenn die Quelle 24o die in Pig. 2

/ Λ η /

gestrichelte lage einnimmt. Somit werden von jedem der Detektoren 18-,...18 zwei Monitorsignale abgeleitet, und zwar eines Tor und eines nach der Untersuchung des "Patienten, Die Strahldatensignale und die Monitorsignale werden einem Digitalrechner 234 zur Driftkorrektur über Analog-Digital-Umsetzer 233 zugeführt. Wie anhand von Pig. 3 noch, "beschrieben wird, korrigiert der Rechner die Strahldatensignale "hinsichtlich der Drift in den Detektoren, und die korrigierten Strahldatensignale werden in digitaler Form einem Strahldatenspeicher 239 zugeführt. Dann werden sie in einer in einem Adressenwäbler 251 programmierten vorgegebenen Reihenfolge einem Bildrekonstruktionsrechner 252 zugeführt, der in Abhängigkeit von den Straaldatensignalen eine genaue Darstellung der unterschiedlichen Durchlässigkeit oder der Strahlungsdichte der durch die Röntgenstrahlen von der Quelle 5 während des Untersuchungszyklus bestrahlten Querschnittsebene des Patienten erzeugt. Das Verfahren, nach dem die Bildrekonstruktion durchgeführt wird, ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und kann beispielsweise das in der DI-OS 2 42o 5oo beschriebene Verfahren sein. Auf einer Anzeigevorrichtung 134 erfolgt die resultierende Darstellung. Die Elemente 234, 239, 251 und 252 können in der Praxis durch einen entsprechend programmierten Digitalrechner gebildet werden.

t Wenn die Detektoren 18-,... 18 bei einem Untersuchungs zyklus verschiedene Empfindlichkeiten haben oder ihre Empfindlichkeit während eines Zyklus schwankt, erscheint im Bild ein ringförmiges Muster, das die Genauigkeit der Bildwiedergabe erheblich beeinträchtigen kann. Um solche Muster zu vermeiden, werden die Detektorempfindlichkeiten für jede orbitale Abtastung wenigstens zweimal bestimmt, vorzugsweise unmittelbar vor und unmittelbar nach der Abtastung. Es ist dann möglich,. eine Anfangseinstellung der Verstärkung der Verstärker 231 vorzunehmen, so daß die ursprünglichen, unterschiedlichen

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Empfindlichkeiten korrigiert werden und durch Prüfung der Empfindlichkeiten am Ende der Abtastung kann ein Driften, das während der Abtastung eingetreten sein kannjunter der Annahme eines angenäherten Gesetzes der Drift, beispielsweise eines linearen Gesetzes, zugelassen werden.

Pig. 3 zeigt die Arbeitsweise des Driftkorrekturrechners für einen einzelnen Detektorkanal, z.B. den Kanal des Detektors 18^. Genau das gleiche Verfahren wird für alle anderen Detektorkanäle durchgeführt. Der leiter 23o^ führt den Ausgang des Verstärkers 18_V zum Verstärker 231_V, dessen Ver-Stärkung durch die Verstärkungsregelungseinheit 235 geregelt wird. Der Ausgang des Verstärkers 231-jj. wird einem Analogspeicher 232, zugeführt. Bei diesem Speicher handelt es sich um den oben erwähnten Miller-Integrator. Die Operationen des Miller-Integrators oder Speicher 232^. werden von einer Zeitgebereinheit 236 gesteuert, die in bekannter Weise mit der Operation des in Pig. I dargestellten Gerätes synchronisiert ist. Der Ausgang des Speichers wird durch einen Analog/Digital-Umsetzer 233-κ.. in digitale Porm umgesetzt. In Pig. 3 ist das Detektorsystem vollausgezeichnet in einer Lage dargestellt, kurz bevor es der Y-Strahlungi&r Hilfsquelle 24o ausgesetzt wird, wobei die Röntgenstrahlenquelle noch nicht eingeschal-r tet ist.

Wenn die Detektoren der Einheit 18 der Quelle 24o ausgesetzt werden, empfangen sie eine etwa zehnmal so große oder noch darüber liegende Photonenmenge als sie im Durchschnitt pro j Strahlenabsorptionsmessung während der Untersuchung eines Patienten empfangen. Sie werden somit einer Empfindlichkeitsprüfung unterworfen, deren Genauigkeit erheblich größer ist als bei der normalen Strahlmessung. Es sei bemerkt, daß die Quelle keine langgestreckte Porm haben muß, vorausgesetzt, daß sie eine ausreichende Intensität besitzt, um eine solche Dosis

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zu erzielen.

Der Ausgang des Analog/Digital-Umsetzers 233, wird einer Le it- oder Rout ens chaltung 241^ zugeführt, die von der Zeitgebereinheit 236 gesteuert wird, und "bei Annäherung des Detektorsystems 18 an die Hilfsquelle 24o während der orbitalen Bewegung wird der Ausgang des Analog/Digital-Umsetzers 233_k einem Speicher 237 zugeleitet, der in bezug auf jeden der Detektoren eine Adresse verfügbar hat. Die an diesen Adressen gespeicherten Größen stellen die akkumulierten Ausgänge der einzelnen Detektoren dar, wenn sie der Quelle 24o ausgesetzt werden.

Das in der Adresse k des Speichers 237 gespeicherte Monitorsignal wird der Einheit 235 zugeführt, um die Verstärkung des entsprechenden Verstärkers 231-jj. einzustellen, bevor die Röntgenstrahlenquelle eingeschaltet wird und die Detektoren 18-,... 18 deren Strahlung ausgesetzt werden. Da diese Verstärkungseinstellung für alle Verstärker bewirkt wird, werden Unterschiede 5.n der Empfindlichkeit der einzelnen Detektoren kompensiert, bevor die Untersuchung beginnt.

Wenn alle Adressen im Speicher 237 mit Prüfwerten gefüllt sind, wird die untersuchende Röntgenstrahlenquelle 5 eingeschaltet, um den zu untersuchenden Querschnitt des Körpers zu bestrahlen, und der Ausgang des Umsetzers 233^, der nun " Strahldatensignale umsetzt, wird über die Sohaltung 24X^ geleitet und nach logarithmischer Umsetzung in einer Logarithmierschaltung 242 ' ' - ; zu einem Vorspeioher 239A geleitet, der individuell die Ausgänge jedes Detektors bei jeder Position während der orbitalen Abtastung in l.ögarithmischer Porm speichert. Da die orbitale Abtastung kontinuierlich erfolgt, Bind diese Positionen jeweile eine mittlere Position während der Erzeugung eines Detektorausgangs

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Die gestrichelt gezeigte Lage 18' des Detektorsystems 18 ist die Lage, die das Detektorsystem beim Einschalten der Röntgenstrahlenquelle 5 einnimmt, und es ist zugleich die Position, in die das Detektorsystem nach einem vollständigen Umlauf der untersuchenden Strahlungsquelle zurückkehrt.

Bei Beginn dieser Umdrehung wird wie oben erwähnt, die Hilfsquelle 24o zurückgefahren,und wenn sich die Umdrehung ihrem Ende nähert, wird die Quelle 24o in die gestrichelte Stellung 24o' bewegt, so daß bei Fortsetzung der orbitalen Bewegung nach Beendigung des der Untersuchung dienenden Umlaufs die Detektoren erneut der Reihe nach der Strahlung der Hilfsquelle ' ausgesetzt werden. Die Ausgänge der Umsetze"^ wie. z.B. 233^$ werden nun nicht mehr zun Datenspeicher 239A, sondern zu den Adressen eines Speichers 243 geleitet, da sie vor der untersuchenden Abtastung zum Speicher 237 geleitet wurden. Somit wird der Ausgang der Schaltung 233T₅- durch die Le it- oder Routenschaltung 24Ij₅. und die Leitung 243·^ einer entsprechenden Adresse des Speichers 243 zugeleitet. Ein Vergleich der im Speioher 243 gespeicherten Größen mit den im Speicher 237 gespeicherten Größen ergibt Adresse für Adresse die Änderung der Empfindlichkeit des entsprechenden Detektors im Verlauf der untersuchenden Umdrehung. Fachdem dieser Vergleich für jeden Detektor durchgeführt worden ist und unter Annahme eines Driftgesetzes, beispielsweise eines linearen Gesetzes, können die Ausgänge aller Detektoren in ihren untersuchenden Stellungen nachträglich korrigiert und die im Speicher 239A gespeicherten Ausgänge entsprechend modifiziert werden.

dann die Detektoren des Detektorsystems 18 erneut der Hilfsquelle ausgesetzt und alle dabei abgeleiteten Daten im Speicher 243 gespeichert werden, werden ihrerseits die im Vorspeicher 239A gespeicherten Daten in bezug auf die einzelnen Detektoren korrigiert. Nimmt man als typisch die im

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Vorspeicher 239A für den k-ten Detektor gespeicherten Daten, so werden diese Daten für jede Position des Detektors im Terlauf der untersuchenden Abtastung korrigiert, und zwar in "bezug auf die für diese Position maßgebende Zeit t und auf die an den Adressen k in den.Speichern 237 und 243 in bezug auf die Bestrahlung," der der k-te Detektor durch die Quelle 24o vor und nach der untersuchenden Abtastung ausgesetzt ist, gespeicherten Prüfwerte Xq-^ und x-^. Als Zeit t wird die Zeit genommen, die seit Ableiten und Speichern des Prüfwertes Xq-^. verstrichen ist. -

Zur Korrektur des Speicherwertes im Vorspeicher 239A bei der infrage stehenden Position werden die Prüf werte Xq^. und x-,·^ jeweils aus dem Speicher herausgezogen und der Differenzschaltung 243A zugeführt, um die Differenz x-.-^. - Xq-. zu bilden. Diese Differenz wird von der Schaltung 243A einer Driftkorrekturschaltung 244 zugeführt, der ebenfalls getrennt vom Speicher 237 der Prüf wert Xq, zugeführt wird. Die Zeitgeberschaltung 236 führt ferner über eine Leitung 245 getrennt ein Signal mit dem Wert t/ϊ der Driftkorrekturschaltung 244 zu, wobei Ϊ die Zeit ist, die zwischen der Ableitung und Speicherung eines Prüfwertes, wie z.B. Xg·^ und der Ableitung und Speicherung des entsprechenden Wertes x-,-^ verstreicht. Die Driftkorrekturschaltung 244 erzeugt in der leitung 246 ein Ausgangs signal mit dem Wert . ■ '

■ 1 4. ^Xlk ~ ^x0k t

1 + =: > rn

^x0k ^λ

wofür von bekannten Operationen eines Digitalrechners Gebrauch gemacht wird. Das Ausgangssignal von der Schaltung 244 wird über eine leitung 246 der Logarithmierschaltung'242 zugeführt, deren Ausgang subtraktiv dem Datenspeicher 239 zugeführt wird, um den gespeicherten Wert für den k-ten Detektor durch eine lineare Korrektur zu korrigieren, d.h. unter der

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Annahme eines linearen Driftgesetzes auf der Seite des ; Detektors. Es sei bemerkt, daß die Drift entweder im

Szintillationskristall oder im zugeordneten Pb.otovervielfach.er 5 oder in beiden auftreten kann.

Das beschriebene Verfahren wird auch in bezug auf alle anderen ^:

Adressen im Torspeicher 239A durchgeführt, die den anderen ■

Detektoren des Detektorsystems 18 und den Positionen, die :

diese Detektoren im Verlauf der untersuchenden Abtastung ■

einnehmen, entsprechen.

Gegebenenfalls kann der gesamte Zyklus ein zweites Mal wieder- j

holt Werden. Unabhängig davon, ob das Gerät auf der Operation 1 mit einem oder mehreren Zyklen beruht, werden die in den Vo r-

speichern 239A gespeicherten Daten, wenn sie vollständig ; sind, durch Verteiler, von denen der Verteiler 234k als

typisch dargestellt ist, zu den Abschnitten 1, 2, 3...η des !

Speichers 239 verteilt. Der Verteiler 234_k wird von der ι

Zeitgeber schaltung 236 gesteuert. Bei den vom Vorspeicher 239A ^!

abgezogenen Daten, die dem Verteiler 234-^. zugeführt werden ■

sollen, handelt es sich um alle den Detektor k des Detektor- j

systems 18 betreffenden Daten, und werden von den diese Daten '■

speichernden Adressen des Vorspeichers 239A über die Leitung .'

23o¹^ zugeführt. !

■K- !

Das beschriebene Gerät kann zahlreiche Abwandlungen erfahren. :

!Ferner sind zahlreiche Einzelteile und Schaltungen nur sehe- I

matisch dargestellt, weil sie bei der praktischen Ausführung j des Gerätes im Rahmen eines entsprechend programmierten
Digitalrechners vorgesehen werden können. Ein großer Seil des
Zeitablaufes ist durch die Geometrie und die Geschwindigkeit
der Operation des Gerätes vorgegeben, so daß die durch die
Zeitgebereinheit abgegebenen zeitlichen Informationen im
Rechner vorprogrammiert werden können.

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Die Erfindiing ist nicht auf die spezielle beschriebene

Anordnung zur Ableitung der Strahlabsorptionsdatensignale I

beschränkt. Die Erfindung ist auch bei anderen Anordnungen !

zur Ableitung der notwendigen Absorptionsdatensignale

■ - r

anwendbar. '

Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

1. . Verfahren zur Untersuchung eines Körpers mittels durchdringender Strahlung, z.B. Röntgen- oder -Strahlung, "bei dem ein Bereich des Körpers mittels eines fächerförmigen Strahlenfeldes bestrahlt und die Intensität der Strahlung nach Durchlaufen des Körpers "bestimmt wird, wobei die Strahlungsquelle und zahlreiche Detektoren um eine gemeinsame». |

zur Ebene des fächerförmigen Strahlenfeldes senkrechte Achse j

gedreht werden, dadurch gekennzeichnet,, daß die Detektoren i bei der Umlauf bewegung an wenigstens zwei, ein Torgegebenes

Intervall voneinander entfernten Stellen, einer weiteren |

Strahlung ausgesetzt werden, daß die die Intensität der |

Strahlung darstellenden. Daten so verarbeitet werden, daß eine ί Rekonstruktion der Absorptionsverteilung der Strahlung innerhalb des Teils des Körpers ableitbar ist, und daß von den

Detektoren aufgrund der weiteren Bestrahlung erzeugte Signale j

zur Korrektur der zuerst genannten Signale in bezug auf j

3?ehler verwendet werden, die durch unterschiedliche Empfind- ^! lichkeiten der Detektoren verursacht werden.

©Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Quelle zur Bestrahlung eines Bereichs des Körpers mittels eines fäoherförmig ausgebildeten Strahlenfeldes, mit aus mehreren Detektoren bestehenden Detektormitteln zur Bestimmung der Intensität der Strahlung nach Durchlaufen des Körpers, und mit Mitteln zur Erzeugung einer Umlauf bewegung der Quelle und der Detektoren um eine gemeinsame, zur Ebene des fäoherförmigen Strahlenfeldes senkrechten Achse, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfsquelle zur Bestrahlung der Detektoren mit einer Kontrollstrablenmextge an zwei einen Abstand voneinander aufweisen Stellen im Weg der orbitalen Bewegung ' ·-· vorgesehen sind, und daß Datenverarbeitunga-

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mittel vorgesehen sind, durch die mittels der von den De- j tektoren aufgrund der Bestrahlung durch die Hilfsquelle . ι

■ i abgegebenen Daten die aufgrund der Bestrahlung durch die erste j Quelle abgeleiteten Daten hinsichtlich Fehlern korrigierbar sind, die durch unterschiedliche Empfindlichkeit':der Detektoren verursacht werden.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stellen der Anfang und das Ende der orbitalen Bewegung sind. ·

4. Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungsmittel so ausgelegt sind, daß jede IntensitätsbeStimmung der von der ersten Quelle ausgesendeten Strahlung durch einen Faktor korrigiert wird, der auf die Änderung der gemessenen Strahlungsintensität der zweiten Quelle während der orbitalen Bewegung und auf die I verstrichene Zeit zwischen dem Beginn der Bewegung "und der i Bestimmung bezogen ist. ^!

5. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsquelle so bemessen und/oder ausgebildet ist, daß die Detektoren bei der Intensitätsbestimmung der Strahlung dieser Quelle eine um etwa eine Größenordnung stärkere Strahlung empfangen als bei der Intensitätsbestimmung der Strahlung der ersten Quelle.

6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeiohnet, daß die Hilfsquelle aus Americium besteht.

7. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsquelle so ausgebildet, ist, daß sie an den Stellen, an denen siewirksam ist, in unmittelbarer nähe der Detektoren liegt und an den anderen Stellen

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abgeschirmt ist.

8. Gerät nach .Anspruch 7, dadurch, gekennzeichnet, daß die Hilfsquelle parallel zur Umlauf achse in den Empfangsweg der Detektoren hineinbewegbar ist.

9. Gerät nach .Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsquelle in und gegen die Umlauf richtung so "bewegbar daß zwischen ihren beiden wirksamen Positionen eine volle Umdrehung der ersten Quelle durchführbar ist.

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