DE2551584A1

DE2551584A1 - Roentgen-schichtgeraet zur herstellung von transversal-schichtbildern

Info

Publication number: DE2551584A1
Application number: DE19752551584
Authority: DE
Inventors: Fritz Walter Dr Hofmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-11-17
Filing date: 1975-11-17
Publication date: 1977-05-26
Also published as: FR2331934A1; GB1546926A; FR2331934B1

Description

SISE-ISNS AKTIEr-IQESSLLSCHAFT * Unser Zeiclien

Berlin, und München ^ VPA.75 P 5111 BRD

Röntgenschichtgerat zur Herstellung von Transversal-Schichtbildern

Die Erfindung besieht sich auf ein Röntgen-Schichtgerät zur Herstellung von Transversal-Schichtbildern eines Aufnahmeobjektes, bestehend aus einer Röntgenstralilen-ließanordnung mit einer Röntgenstrahlenqruelle, die ein das Aufnahme objekt durchdringendes Röntgenstrahlenbündsl erzeugt, dessen Ouerschnittsausdeiinung senkrecht zur Schichtebene gleich der Schichtstärlce ist, mit einen Strahlungsempfänger, der die Strahlungsintensität hinter dem Objekt durch Abtastung des projezierten Strahlenbündels ermittelt, sowie aus einer Antriebsvorrichtung für die Heßanordnung mit einem Drehgestell zur Erzeugung von Drehbewegungen der Röntgenstrahlen-Meßanordnung und mit einem Meßwertumformer für die Transformation der vom Strahlungsempfänger gelieferten Signale in ein Schichtbild.

Zur Erfassung des Schichtbildes können dabei die Drehbewegungen um kleine äquidistante Winkelbeträge in wechselnder Folge mit je einer Verschiebung der Meßanordnung längs einer zua Zentralstrahl des Röntgenstrahlenbündels senkrechten Geraden erfolgen. Dabei ist ein einziger Strahlendetektor als Strahlungsempfänger ausreichend. Es ist aber auch möglich, auf die Verschiebungen zu verzichten, wenn der Strahlenempfänger aus einer Vielzahl von Strahiendetektoren aufgebaut wird, deren Signale gleichseitig von Meßwertumformer verarbeitet werden, und wenn das Röntgenstrahl enbündel fächerförmig ist und alle Detektoren gleichzeitig trifft.

Ein Röntgen-Schichtgerät dieser Art ist in der DT-OS 1 941 433 beschrieben. Der Weg, den das Röntgenstrahlenbündel durch das zu untersuchende Objekt zurücklegt, ist dabei wegen der Form der meisten. Aufnahmeobjekte in der Mitte des Aufnahmeobjekts

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länger als in den peripheren Bereichen. Setzt man ein Heßobjekt konstanter Dichte voraus, so erhält man bei der Abtastung unterschiedliche Ausgangssignale des Strahlungsempfängers, v/as die Meßwertverarbeitung erschwert. Ferner ergibt sich bei Anwendung eines polychromatischen Röntgenstrahlenspektrums, wie es bei medizinischen Röntgendiagnostikeinrichtungen in der Regel verwendet wird, wegen der unterschiedlichen Schwächung des Röntgenstrahl enbündels aufgrund der im Innern des Körpers vorhandenen Dichteunterschiede eine Änderung der spektralen Zusammensetzung der Strahlung in Abhängigkeit von der Schwächung. Dies erschwert die Bilderzeugung sehr.

Um die aufgrund der Form des Aufnahmeobjekts verursachten Schwächung sunt er schiede zwischen mittleren und peripheren Bereichen auszugleichen, ist es durch die genannte Schrift bereits bekannt, das aufzunehmende Objekt in einen quaderförmig en gewebe-äquivalenten Formkörper einzubetten. Abgesehen davon, daß die.Lagerung des Objekts hierin, insbesondere, wenn es sich um einen menschlichen Körper handelt, unbequem und zeitraubend ist, bedeutet die Anordnung eines solchen Formkörpers einen erhöhten technischen Aufwand und bringt trotzdem keine voll befriedigenden Ergebnisse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Röntgen-Schichtgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die durch die unterschiedliche spektrale Zusammensetzung polychromatischer Strahlung nach dem Durchtritt durch einen inhomogenen Körper unterschiedlicher Dicke hervorgerufenen Schwankungen bei der Darstellung lokaler Dichteunterschiede und damit die unterschiedlichen ¥eglängen des Röntgenstrahlenbündels im Aufnahmeobjekt bei der Abtastung kompensiert v/erden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Meßanordnung ein Ultraschallsystem zur Messung der jeweiligen Weglängen des Röntgenstrahlenbündels im Objekt zugeordnet und daß ein von diesem System geliefertes, dieser "Weglänge entsprechendes elektrisches Signal dem Meßwertumformer als Korrektursignal ■ zugeführt ist. Beim Erfindungsgegenstand wird die Kontur des zu untersuchenden Objektes durch Messung mittels Ultraschall bestimmt. Aufgrund des so gewonnenen Signals ist eine Korrektur

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des sich aus den vom Strahlenempfänger gelieferten Signalen aufbauenden Bildes mit Hilfe einer Rechenstufe möglich.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung argeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.

In der Zeichnung ist eine Röntgenröhre 1 dargestellt, die über ein Gestänge 2 mit einem Strahlungsempfänger 3 zu einer Röntgenstrahlen-Meßanordnung verbunden ist. Die Röntgenröhre 1 erzeugt ein schmales Strahlenbündel 4, das ein Aufnanmeobjekt 5 durchdringt und vom Strahlungsempfänger 3 gemessen wird. Die Meßanordnung 1, 2, 3 wird zur Aufnahme eines transversalen Schichtbildes quer zum Zentrais brahl des Strahlenbündels 4 auf Gleitschienen 6 in einer Abtastbewegung in Richtung des Doppelpfeils verstellt, wobei sich das Strahlenbündel 4 in der Schicht des Objekts 5 bewegt. Die Verstellung erfolgt um ein solches Maß, daß die gesamte zu untersuchende Schicht des Objekts 5 abgetastet wird. Nach Beendigung dieser Abtastung wird die Meßanordnung 1, 2, 3 um einen Drehpunkt 8, der sich etwa im Zentrum des Objektes 5 befindet, um einen Winkel ύοώ. einigen Winkelgraden gedreht. Danach erfolgt eine weitere Abtastung, danach -wieder eine Drehung usw. Die ¥inkelschritte sind dabei alle gleich gro.ß und die aufeinanderfolgende Abtastung und Drehung wird vorgenommen, bis die Drehbewegung einen Winkel von insgesamt 360° erreicht hat.

Die Auswertung der im Laufe dieser Untersuchung vom Strahlungsempfänger 3 gelieferten elektrischen Signale geschieht mit Hilfe eines Meßwertumformers 9. Der Meßwertuinformer 9 enthält einen Rechner, der daraus in bekannter Weise, etwa nach dem Rechenverfahren, wie es in "Journal of Applied Physics" Vol. 34, Nr. 9, auf den Seiten 2 722 ff. und Vol. 35, Nr. 10, auf den Seiten 2 908 ff. von A.M.Cormack beschrieben ist, ein Schichtbild bildet, das auf einem Fernsehmonitor 10 wiedergegeben wird.

Als Voraussetzung für die dort angegebene Berechnungsmethode ist angenommen, daß die eingestrahlte Röntgenstrahlung monochromatisch ist. Im praktischen Betrieb ist eine solche Strahlung in-

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dessen schwer zu realisieren und man ist bestreit, mit einem polychromatischen Spektrum arbeiten zu können, das einer handelsüblichen Röntgenröhre entnommen werden kann. Die Anwendung eines solchen Bremsstrahlenspektrums hat jedoch zur Folge, daß sich die spektrale Zusammensetzung in Abhängigkeit von der Strahlenschwächung ändert. Das Spektrum wird im Falle starker Schwächung gegenüber seiner ursprünglichen Zusammensetzung aufgehärtet. Eine härtere Strahlung hat aber eine größere Durchdringüngsfähigkeit als eine weiche Strahlung, so daß ohne das nachstehend beschriebene Korrektur syst em vom Weg des Rciitgenstrahlenbündels 4 im Objekt 5 abhängige Meßfehler auftreten, die zu Fehlern bei der Bilddarstellung führen. Dabei kann es sich um Verwischungen.vorhandener Strukturen, aber auch um totale Verfälschungen oder Irreführunge?! durch Artefakte handeln.

Zur Beeinflussung des Meßwertumformers 9 ist am Gehäuse des Röntgenstrahlen 1 ein Ultrascliallwandler 11 angeschlossen, der aus einem Ultraschallsender und einem Ultraschallempfänger besteht. Der Ultraschallsender sendet einen Ultraschallstrahl zum Objekt 5, der an der Oberfläche des Objekts 5 reflektiert wird und vom Ultraschallempfänger empfangen wird. Aus der Laufzeit des Ultraschallstrahls 13 kann in bekannter '»veise von einer dem Ultraschallwandler 11 zugeordneten Meßanordnung 14 der Abstand zwischen Ultraschallwandler 11 und Objektoberfläche bestimmt werden. Sin diesem Abstand entsprechendes Signal ist einem Eorrekturglied 15 zugeführt, das den Meßwertuniformer 9 so beeinflußt, daß die geschilderten Fehler bei der Bilddarstellung vermieden werden. Wenn der Abstand zwischen Röntgenstrahier 1 und Objektoberfläche in jeder Stellung der Meßanordnung 1, 2, erfaßt wird, ist auf diese Weise nämlich auch eine Erfassung der jeweils durchstrahlten Dicke des Objekts möglich.

Beträgt der Drehwinkel nicht 360°, sondern nur 1S0°, so ist es zweckmäßig, zwei Ultraschallwandler gegenüberliegend zur Erfassung einerseits des Abstandes Röntgenröhre 1 - Objektoberfläche und andererseits Strahlenempfänger 3-Objektoberfläche vorzusehen. Es genügt aber ein Ultraschallwandler, wenn man eine Rechts-Links-Symmetrie des Objekts 5 voraussetzt.

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Die UltraschallabStandsmessung ist mechanisch am einfachsten in der dargestellten Weise bei festem Abstand des Ultraschallwandlers von der Drehachse 3 des Empfängers. Akustisch günstiger ist aber eine Konturabtastung des zu untersuchenden Objekts 5 durch Nachführen der Sender-Smpfänger-Sinheit (Ultraschallwandler) auf konstanten Abstand von der Hautoberfläche, da dann dieser Abstand so gewählt v/erden kann, daß gerade die Einschnürung des Ultraschall-Beugungsnahfeldes auf die Hautoberfläche zu liegen kommt. Außerdem haben dann die Echos konstante Amplituden. In diesem Fall ist da.s Maß. um das der Ultraschallwandler jeweils nachgeführt werden muß, ein Maß für den jeweiligen lieg des Röntgenstrahlenbündels 4 durch das Objekt 5.

Im Rahmen der Erfindung ist es - wie eingangs erwähnt - auch möglich, auf die linearen Verstellbewegungen in Richtung des Doppelpfeils 7 zu verdichten, wenn der Strahlungsempfänger 3 aus mehreren Detektoren aufgebaut wird, die von einem fächerförmigen Röntgenstrahlenbündel gleichzeitig getroffen v/erden, •wenn also eine Mehrkanalmessung durchgeführt wird.

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Claims

Patentansprüche

\J Röntgen-Schichtgerät zur Herstellung von Transversal-Schichtbildem eines Aufnahmeobjekts, bestehend aus einer Röntgenstrahlen-Meßanordnung mit einer Röntgenstrahlenquelle, die ein das Aufnahmeobjekt durchdringendes Röntgenstrahlenbündel erzeugt, dessen Querschnittausdehnung senkrecht zur Schichtebene gleich der Schichtstärke ist, mit einem Strahlungsempfänger, der die Strahlungsintensität hinter dem Objekt durch Abtastung des projizierten Strahlenbündels ermittelt, so v^! e ?us einer Antriebsvorrichtung für die Meßanordnung mit einem Drehgestell zur Erzeugung von Drehbewegungen der Röntgenstralilen-IIe.Sanordnung und mit einem Meßwertumformer für die Transformation der vom Strahlungsempfänger gelieferten Signale in ein Schichtbild, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßanordnung (1, 2, 3) ein Ultraschallsystem (11, 14) zur Messung des jeweiligen vfeges des Röntgenstrahlenbündels im Objekt (5) zugeordnet und daß ein von diesem System (11, 14) geliefertes, diesem ¥eg entsprechendes elektrisches Signal dem I-Ießwertumf ormer (3) als Eorrektursignal zugeführt ist.
2. Röntgen-Schichtgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallwandler-Anordnung (11) mit der Keßanordnung (1, 2, 3) fest verbunden "ist, derart, daß ihr Abstand von der Drehachse (8) konstant ist, und daS das Ultraschallsystem (11, 14) so ausgebildet ist, daß es ein elektrisches Signal bildet, das dem Abstand Ultraschallwandler-Objektolrerfläche entspricht.
3. Röntgen-Schichtgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kittel vorhanden sind, die den Abstand zwischen " der Ultraschallwandler-Anordnung und der Objektoberfläche konstant halten und daß zur Erzeugung des Korrektursignals eine die Bewegung der Ultraschallwandler-Anordnurif'; erfassende Vorrichtung vorhanden ist.

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