DE2611302A1 - Vorrichtung und verfahren zum wiederholten abtasten des inneren eines koerpers mit einer nicht gleichlaufenden, kombinierten abtastbewegung - Google Patents

Description

MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW

Patentanwälte München, den 17. /^j

P/3/b - P 3037

DR. G. MANITZ ■ DIPL.-INC. M. FINSTERWALD DIP L. -IN G. W. CRAMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

β M0NCHEN22. ROBERT-KOCH-STR ASSE I 7 STUTTGART 50 (BAD CANNSTATT) MO NC H E N. KONTO-N U MM E R 7 2 70

TEL. (089) 22 42 11. TELEX 5-29672 PATMF SEELBERGSTR. 23/25. TEL.<07ll)56 72 61 POSTSCHECK _: MÖNCHEN 7 7 06 2 - β OS

Picker Corporation

595 Miner Road,
Cleveland, Ohio 44143, USA

Vorrichtung und Verfahren zum wiederholten Abtasten des Inneren eines Körpers mit einer nicht gleichlaufenden,

kombinierten Abtastbewegung

Hiese Erfindung betrifft im allgemeinen die Untersuchung eines Patienten mittels Strahlung und im besonderen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur tomografisehen Untersuchung eines inneren Bereiches eines Patienten durch Abtasten eines Röntgenstrahlenbündels, das von einer Strahlungsquelle stammt, während die Quelle um den Patienten umläuft.

Eine übliche Radiografie ist ein zweidimensionales Schattenbild eines dreidimensionalen Gegenstandes. Die Tiefe erscheint

enotw. Λ/Λ*ϊ60

nicht, da alle inneren Teile des Objektes in einer einzigen Ebene zu liegen scheinen. Folglich kann eine gebräuchliche Radiografie nötige Einzelheiten wie die räumlichen Gegebenheiten eines Zustandes nicht bringen; sie ist schwierig zu deuten und gibt möglicherweise keinen Aufschluß über einen bestehenden Zustand.

Es entwickelte sich dann die Wissenschaft der Tomografie, welche Querschnittsebenen eines Prüflings untersuchte, indem dieser Prüfling aufeinanderfolgend mit Röntgenstrahlen aus vielen Richtungen bestrahlt wurde. Herkömmliche tomografische Systeme benutzten eine strahlungsempfindliche Aufnahmeplatte, deren Bewegung mit der der Strahlungsquelle koordiniert wurde. Das Paar Strahlungsquelle-Aufnahmeplatte bewegte sich um eine durch den Prüfling gehende Systemachse und zeichnete ein Querschnittsbild des Prüflings in einer quer zur Achse des Röntgenstrahl enbild.es liegenden Ebene auf. Die Bewegung des Paares Strahlungsquelle-Aufnahmeplatte war so, daß Elemente in der ausgewählten Querschnittsebene des Prüflings kontinuierlich von dem Strahlungsbündel abgetastet wurden. Diese Abtasttechnik hatte zur Folge, daß Bilder von außerhalb der Ebene gelegenen Elementen über den Film wanderten, verschmierten, mit dem Ergebnis, daß ein Abbild in einer Seitenebene hervorgerufen wurde.

Herkömmliche tomografische Techniken ergaben einen Informationsverlust, da Elemente aus den anderen Ebenen in die ausgewählte Querschnittsebene des Patienten Schatten warfen. Diese Schatten vermindern die Qualität des auf dein Röntgenfilm aufgezeichneten Bildes im VergMch zu der transachsialen Technik, wie sie bei der vorliegenden Erfindung benutzt wird.

Änderungen bei der Erzeugung des Abbildes wurden entwickelt, welche sich aus der herkömmlichen tomografischen Abtasttechnik ergaben. Die Aufzeichnungsplatte wurde durch einen

η η η t f\ / η ·■♦ * η

strahlungsempfindlichen Detektor ersetzt, der gleichlaufend zur Strahlungsquelle ausgerichtet mit dieser umlief. Eingehender beschrieben: Das Paar Strahlungsquelle-Detektor wurde in einer Ebene durch einen Winkelbereich bewegt, während das Strahlungsbündel den Patienten durchdrang. Der Patient und die Strahlungsquelle wurden relativ zueinander periodisch in der Drehungsebene bewegt und die Drehung dann wiederholt. Die Drehung um einen Winkelbereich erfolgte um eine durch den Prüfling gehende Systemachse, und das Strahlungsbündel ging durch die Systemachse. Ein kleiner Zentralbereich innerhalb des Prüflings konnte isoliert werden, weil die Auswirkungen aller von diesem Zentralbereich entfernt liegenden Gebiete infolge des Durchtritts des Strahlungsbündels durch die Systemachse sich aufhoben. Verschieben des Prüflings erlaubte es, daß als eine Zusammenfassung der Information von einer Reihe von kleinen Zentralbereichen eine Schirmbildwiedergabe eines(in der Drehungsebene)Abschnitts des Prüflings rekonstruiert werden konnte. Tomografie, die ein Bild in einer Ebene erzielt, die die Röntgenstrahlachse einschließt, ist als Querschnitts-Tomografie bekannt.

Ein anderer Vorschlag regte an, eine Vielzahl von Strahlungsdetektoren, in einer Linie in Richtung der Verschiebung angebracht, zu benutzen, um die Abtastgeschwindigkeit zu erhöhen. Diese Vorschläge, die eine kreisförmige Abtastbewegung mit einer geradlinigen Verschiebung verbanden, erforderten auch bei Verwendung einer Vielzahl von Detektoren lange Abtastzeiten und lieferten Bilder von begrenzter Größe und Qualität.

Ein ähnliches Abtastsystem wird in Kühl, et al., "Transmission Scanning, A Useful Adjunct to Conventional Emission Scanning For Accurately Keying Isotope Deposition To Radiographic Anatomy," Radiology, 1966, Vol. 87, pp. 278-284 beschrieben.

Das angeführte "Emissions-" Abtastsystem benutzt einen Detektor, um einen Patienten, dem ein Radioisotop eingegeben wurde, abzutasten. Der Detektor mißt; Intensitätswerte der emittierten Strahlung. Transmissions-Abtastung unterscheidet sich von Emissions-Abtastung darin, daß eine Strahlungsquelle benutzt wird, die Strahlungsbündel durch den Patienten schickt, statt der Strahlung von eingegebenen Radioisotopen. Ein tomografisches Emissions-Abtastsystem wird beschrieben in D.E. Kühl and R. Q. Edwards, "Cylindrical and Section Radioisotope Scanning of the Liver and Brain," Radiology, V₀I. 83, No. 5₂ PP- 926-936; 1964.

Die Wissenschaft von der Rekonstruktions-Tomografie unter Benutzung von Querschnitts-Abtastung hat sich zu einem System entwickelt, bei dem ein aus Strahlungsquelle und -Detektor bestehendes Paar einen Patienten mit einem ausgesandten Strahlungsbündel abtastet, während das Quellen-Detektor-Paar in einer Ebene, die den zu untersuchenden Querschnitt des Patienten enhält, versetzt wird. Der Richtungswinkel des Bündels wird von einem Abtastvorgang zum anderen geändert. Die gemessene Strahlungsintensität wird aufgezeichnet für die Berechnung der Röntgenstrahlen-Durchlässigkeits- oder Röntgenstrhalenabsorption-Charakteristiken im ganzen abgetasteten Querschnitt. Eine Zusammenstellung dieser Charakteristiken liefert ein verläßliches Bild der internen Struktur des Patienten in der abgetasteten Ebene. Querschnittsabtastung wird auch in den oben angegebenen Zitaten von Kühl et al. beschrieben.

In einem vorgeschlagenen Rekonstruktions-Tomografie-System unter Benutzung von Querschnitts-Abtastung, mußte eine Anzahl von längs einer Geraden angeordneten, aus Strahlungsquelle und Detektor bestehenden Paaren einen Gegenstand

t η fi ο /. λ /niftn

geradlinig längs einer Spur abtasten, wobei ein bestimmter Winkel gegen eine durch den Gegenstand gehende Achse eingehalten wurde. Strahlungsintensitätswerte sollten während dieser geradlinigen Abtastung aufgezeichnet werden. Nach Vollendung eines geradlinigen Abtastvorganges des Gegenstandes mit dem ersten Winkel mußte der nächste Winkelwert der Quellen/Detektor-Paare gewählt werden. Eine zweite geradlinige Abtastung entlang einer zweiten Spur mit einem zweiten Winkel zu der Achse mußte an dem Gegenstand durchgeführt werden, und so weiter.

Wurden geradlinige Abtastungen nach Spuren durchgeführt, die auf die Achse bezogen einen Winkel von 180 überstreichen, mußten die bei der Strahlungsmessung gesammelten Intensitätsdaten nach der Methode der sukzessiven Approximation verarbeitet werden. Ein rekonstruiertes Bild wurde erhalten, das die Durchlässigkeits- oder die Absorptions-Koeffizienten für Röntgenstrahlen, die in einem Querschnitt des Gegenstandes vorhanden waren, darstellte.

Der Apparat zur Ausführung der geradlinigen Abtastung war schwer und erforderte übermäßige Antriebskräfte zur linearen Beschleunigung, Abbremsung und Richtungsänderung der Anordnung der Quelle/Detektor-Paare. Dies ist besser abzuschätzen wenn man erfährt, daß zu eine^o11ständigen Studie 180 Abtastungen erforderlich waren. Eine vollständige Studie erforderte so 180 Längs- und 180 Dreh-Beschleunigungen und -Abbremsungen, sowie 180 Richtungsänderungen während der Längsbewegung. Dazu führten die große Anzahl von Beschleunigung^- und Abbremsvorgängen sowie Richtungsä_nderungen zu einem System, das eine ungebührlich lange Abtastzeit beanspruchte. Eine möglichst kleine Abtastzeit ist wichtig, um die für die Vollendung einer Studie erforderliche Zeit möglichst kurz zu halten, um so den Patienten vor übergroßen Strahlendosen zu schützen und die Wirkungen der wechselnden Zustände im Patienten möglichst zu verringern.

Ein früherer Vorschlag regte die Querschnittsabtastung eines Prüflings mittels eines Quellen/Detektor-Paares an, das um eine den Prüfling durchstoßende Umlaufsystemachse umlief. Die Systemachse lief seihst wiederum langsam auf einem Kreis mit kleinem Durchmesser um, während das Quellen/Detektor-Paar die Systemachse umkreiste. Der Vorschlag enthüllte nicht, wie ein System verwirklicht werden sollte, das die erforderliche Kreisbewegung der Systemachse ermöglicht. Ein Apparat zur Drehung des Quellen/Detektor-Paares in solch einem Vorschlag ist wegen der Masse des Strahlen-Detektor-Paares außerordentlich großen Trägheitskräften unterworfen. Die Ausführbarkeit erfordert es, daß die Systemachse stillsteht, solange das Quellen-Detektor-Paar mit der für die exakte Bildrekonstruktion erforderlichen Präzision geschwenkt wird. Weiterhin ließ der Vorschlag nicht die Zusammenhänge zwischen der Drehung um die Systemachse, den für die Strahlenmessung optimalen Winkeln, der Umlaufgeschwindigkeit um die Systemachse und der Drehgeschwindigkeit der Systemachse in ihrer Kreisbewegung erkennen.

Stand der Technik ist auch der Vorschlag eines Querschnitts-Abtastsystems mit Strahldurchdringung, wobei ein Quellen-Detektor-Paar um eine durch den Prüfling gehende Systemachse läuft. Gleichzeitig mit dem Umlauf muß das Quellen-Detektor-Paar in der Umlaufebene um eine Umlauf-Quellen-Achse gedreht werden, die durch die Strahlungsquelle geht und selbst um die Systemachse läuft. Die Anwendung einer Anzahl in der Umlaufebene verteilter Strahlungsdetektoren wurde auch vorgeschlagen. Der Vorschlag ließ sich über die Zusammenhänge zwischen der Drehung der Systemachse, der Drehung der Quellenachse und den Ausrichtungen der Quellen/Detektoren, bei welchen Messungen vorgenommen werden müssen, um eine exakte Rekonstruktion zu erhalten, nicht aus. Ebenso fehlt ein Vorschlag, mit welcher Vorrichtung das vorgeschlagene System verwirklicht werden kann. Weiterhin war aus dem Vorschlag

nicht zu ersehen, daß die durch die zweifache Achsenbewegung gesammelten Daten sich' nicht in der für den in diesem Vorschlag enthaltenen Hekonstruktionsrechengang erforderlichen Reihenfolge befanden. Ohne diese Erkenntnis und einen Vorschlag zur Lösung dieses Problems wurden die durch diese Abtastbewegung gesammelten Daten keine klinisch verwertbaren Ergebnisse liefern.

Die oben angeführten und andere Mangel v/erden durch die vorliegende Erfindung dadurch überwunden, daß ein auf einen Querschnitt bezogenes tomografisches Rekonstruktionssystem geschaffen wird, das den Patienten mit einer umlaufenden Strahlungsquellen-Detektor-Anordnung abtastet. Ein Strahlenbündel wird zum Abtasten über Wege geschickt, die exakte Rekonstruktion ergeben und die die Zahl der erforderlichen Richtungsänderungen der Abtastbewegung und die Zahl der erforderlichen Beschleunigungs- und Bremsvorgänge der Quellen-Detektor-Anordnung so klein wie möglich halten. Durch die Reduzierung der Anzahl der Beschleunigungs-, Brems- und Richtungsänderungsvorgänge minimaliert die Erfindung die für die Vollendung einer Untersuchung nötige Zeit.

Das tomografische Rekonstruktionssystem testet ein durch den inneren Breich eines Patienten geschicktes Röntgenstrahlenbündel ab. Die Intensität des Strahlenbündels wird gemessen, um die Röntgen-Absorptions- oder -Durchlässigkeitskoeffizienten in dem inneren Bereich des Patienten zu bestimmen. Ein Bild wird dann rekonstruiert aus den Röntgen-Absorptions- oder -Durchlässigkeitskoeffizienten an um einen in der den Bereich enthaltenen Ebene gelegenen Ursprung befindlichen koplanaren Punkten (t,,0 ).

jS. 11.

Eine Strahlenquellen-Detektor-Anordnung ist schwenkbar angebracht und so gehalten, daß sie um den Ursprung und in der Schnittebene umlaufen kann. Ein oder mehrere kollimierte Strahlenbündel von verhältnismäßig kleinem Querschnitt werden

c η ο ο /. η /möQ

von der Strahlungsquelle zu einem oder mehreren ausgerichteten Detektoren durch den Patienten ausgesandt. Das Datensammelgerät, das den Strahlungsdetektor mit einschließt, mißt die Intensitätswerte der Strahlenbündel an einer Anzahl von Meßpunkten, die durch einen Schwenkwinkel φ und einen Umlaufwinkel υ im wesentlichen charakterisiert werden als

0 = sin"¹ t ) und

wobei d den Abstand zwischen dem Ursprung und dem Drehpunkt des schwenkbaren Quelle-Detektor-Paares bedeutet, und k und η ganze Zahlen sind.

Ein im allgemeinen C-fÖrmiges Tragegestell besitzt zwei Arme und ist um einen zentral gelegenen Zapfen drehbar. Die Quellen-Detektor-Anordnung ist so befestigt, daß sie um eine durch einen der Arme des Tragegestells gehende Achse geschwenkt werden kann. Eine Drehung des Tragegestells läßt die Quellen-Detektor-Anordnung um den Zapfen umlaufen. Während sich das Tragegestell um den Zapfen dreht, überstreicht jedes Bündel aus der Quellen-Detektor-Anordnung einen Abtastweg, der die Meßpunkte des Gebietes mit umfaßt. Die Schwenk- und § Umlaufbewegungen werden gesteuert und synchronisiert, um eine exakte Rekonstruktion eines Bildes zu ermöglichen, das die Röntgenstrahlen-Absorptions- und -Durchlässigkeits-Koeffizienten der inneren Gebiete des Patienten wiedergibt.

In der bevorzugten Ausführung läuft das Quellen-Detektorpaar mehrmals vollständig um in Richtung des Winkels ü, wobei der Schwenkwinkel φ bei jedem Umlauf einen konstanten, aber von Umlauf zu Umlauf zunehmenden Wert erhält. Die daraus sich ergebenden Wege, die die Röntgenstrahlbündel durch den Abschnitt durch/, sind dieselben wie die von StrahlenbündeIn, welche kontinuierlich um einen vorherbestimmten Bogenwert "

•t c\ Λ

um den Ursprung schwenken würden, für jeweils eine von einer Vielheit von Querbewegungen des Wertes t (k) der Quellen-Detektoranordnung_/gemessen vom Ursprung aus.

Es ist demgemäß ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren sowie eine Vorrichtung für die tomografische Abtastung eines Patienten mit einem umlaufenden Strahlungsquellen-Detektor-Paar zu schaffen, das exakte Bildrekonstruktionen in kleinstmoglichem Zeitaufwand und mit kleinstmöglicher Anzahl von Beschleunigungen und Bremsungen des Paare s Ii efert.

Die Erfindung wi3?d nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert $ in der Zeichnung zeigt:

η α ο /. Λ

-'ίθ-

Fig. 1 eine gleichzeitig perspektivische wie funktionelle Darstellung eines erfindungsgemäßen tomografischen Rekonstruktionssystems mit Abtastmechanismus;

Fig. 2 einen Seitenriß des Abtastgerätes mit einem gegen Fig. 1 vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 einen Grundriß des Jochs und der Strahlenquelle/ Detektor-Anordnung;

Fig. 4 einen Aufriß der Strahlenquelle;

Fig. 5 ein Schnittbild des Joches und einen Grundriß des Detektors, wie sie von der durch die Linie 5-5 der Fig. 2 bezeichneten Ebene aus erscheinen;

Fig.6a ein schematisch dargestelltes Polarkoordinatensystem um einen in einer Querschnittsebene des Patienten liegenden Ursprung;

Fig.6b eine Aufzeichnung der Meßpunkte im Koordinaten-System der Fig. 6a, die für eine exakte Bildrekonj struktion notwendig sind;

Fig.7a eine funktionale Darstellung, wie mit herkömmlicher Abtasttechnik die Meßpunkte der Fig. 6b abgetastet werden;

Fig.7b eine funktionale Darstellung, wie mit einer erfindungsgemäßen achsialen Verbund-Abtasttechnik die Meßpunkte der Fig. 6b abgetastet werden;

Fig.8a und 8b grafische Darstellungen der Meßpunkte der Fig. 6b, neu aufgetragen nach den Koordinaten /$, ^" der Verbund-Winkelbewegungen;

RnQO/. Π /07QQ

Fig. 9a-e Diagramme, die eine Betriebsweise des tomografischen Systems nach Fig. 1 erläutern, bei der nichtgleichlaufende achsiale Verbund-Abtastbewegungen erhalten v/erden;

Fig. 1Oa-C Diagramme, welche eine bevorzugte Ausführung des nichtgleichlaufenden .Verbund-Abtastens darstellen;

Fig. 11a-b Diagramme, die eine Betriebsart des tomografischen Systems nach Fig. 1 erläutern, die gleichlaufende Verbund-Abtastbewegungen liefert.

In den Fig. 1-5 ist ein tomografisches Querschnitts-Rekonstruktions-System allgemein bei 10 dargestellt. Das tomograf ische System 10 umfaßt eine Abtasteinrichtung 12, eine Patiententragbahre 14, ein Motorsteuergerät 16, ein Datenverarbeitungsgerät 18 und eine Ausgabeeinheit 19. Die Abtasteinrichtung 12 kann durch das Steuergerät 16 so betrieben werden, daß die Röntgenstrahlen einen Querschnitt eines auf der Bahre 14 liegenden (nicht dargestellten) Patienten aus einer Vielzahl koplanarer Winkel durchdringen. Die Abtasteinrichtung 12 leitet von. den kollidierten Röntgenstrahlenbündeln nach deren Durchtritt durch den Querschnittsbereich des Patienten Strahlungsintensitätsdaten ab. Die gesammelten Daten werden durch das Datenleitkabel 20 in das Datenverarbeitungsgerät 18 eingespeist. Das Datenverarbeitungsgerät 18 rekonstruiert aus den Absorptions- oder Durchlässigkeitskoeffizienten für Röntgenstrahlen ein Bild des inneren Abschnitts des Patienten, Das rekonstruierte Bild wird als Koeffizientenaufzeichnung am Ausgabegerät 19 geliefert.

Die Bahre 14 trägt den Patienten beweglich in der Untersuchungslage nahe der Abtasteinrichtung. Die Bahre 14 ist auf Rollen

0 9. R L Π / Π 7 S Π

montiert und in Abhängigkeit von Signalen des Steuergerätes 16, die durch die Leitungen 22 übertragen werden, motorisch angetrieben, um den Patienten nach Höhe und translatorisch in die richtige Lage zu bringen.

Die Abtasteinrichtung 12 umfaßt eine Strahlungsquellenanordnung 24, eine Strahlungsdetektoranordnung 26 und eine Trageeinrichtung 28, die die Strahlungsquellen- und -Däbekt or anordnung 24,26 diametral in Bezug auf den Patienten hält. Die Strahlungsquellenanordnung 24 liefert eine Vielzahl von kollimierten, koplanaren Röntgenstrahlenbündeln zu der Strahlungsdetektoranordnung 26. Die Strahlungsdetektoranordnung 26 hat für jedes Strahlenbündel, das von der Strahlungsquellenanordnung 24 kommt, einen darauf ausgerichteten Strahlungsdetektor. Jeder Strahlungsdetektor gibt Ausgangssignale ab, die die Intensität des jeweiligen Röntgenstrahlengündels nach Durchgang durch den Patienten anzeigen.

Die Trageeinrichtung 28 wird um eine Folge von Winkelschritten. mit zusammen mindestens 180° oder kontinuierlich um 360° geschwenkt, wobei in Abhängigkeit von dem Steuergerät 16 mittels der Leitungen 22 Geschwindigkeiten bis zu 15 U/min auftreten. Schwenken der Trageeinrichtung 28 ruft eine Bewegung der Strahlenbündel von der Strahlungsquelle 24, die den Patienten durchdringen, relativ zu dem Patienten auf der Bahre 14 hervor. Die Trageeinrichtung 28 hält die Strahlungsdetektoranordnung 26 so zur Strahlungsquelle 24 ausgerichtet, daß die Strahlungsbündel immer gleichmäßig von dieser Detektoranordnung 26 aufgenommen werden.

Die Trageeinrichtung 28 besteht aus einem schwenkbar auf dem Standfußteil 38 gelagerten C-förmigen Jochteil 36. Die Quellenanordnung 24 und die Detektoranordnung 26 sind jeweils drehbar an dem Jochteil 36 angebracht. Das C-förmige Jochteil 36 hält die Strahlungsquelle 24 und die Strahlungsdetektoranordnung

6098 4 0/0799

jeweils drehbar und in einer zueinander festen Ausrichtung. Schwenken des C-förmigen Jochteils 36 läßt die Strahlungsquellenanordnung 24 und die Strahlungsdetektoranordnung 26 in einer festen Ebene um den Patienten umlaufen.

Die Anordnungen 24, 26 drehen sich um das Jochteil 36 mittels Motorantrieb. Der Motorantrieb dreht die Anordnungen um das Jochteil mit einer Geschwindigkeit von 20 Bogengraden pro Sekunde in der Umlaufebene um das Jochteil. Schwenkung um nur ein Grad genügt für einen hohen Auflösungsgrad, wenn die Anordnungen 24, 26 mit einer Vielzahl von koplanaren Strahlenbündeln abtasten. Es leuchtet ein, daß die Anordnungen 24,26 einen größeren Winkel zu durchlaufen haben, wenn nur ein Strahlenbündel durch den Patienten gesandt wird. Die für Einen größeren Schwenkbereich am Jochteil 36 anzubringenden Änderungen sind offensichtlich.

Die Anordnungen 24,26 werden um das C-förmige Jochteil 36 und das Jochteil 36 wird um den Lagerzapfen durch Schrittmotore bewegt, die durch das Steuergerät 16 gesteuert werden. Das Motorsteuergerät 16 enthält gebräuchliche Schaltungen zur Steuerung von Schrittmotoren und zur Abgabe kodierter Signale, die die Winkelstellung der Ausgangswellen der Schrittmotore bezeichnen. Beliebige Thyristor-Motorantriebe und Relais-Schritt Steuerungen können für den Antrieb dieser Abtasteinrichtung erfindungsgemäß verwendet werden. Gleicherweise kann jeder der gebräuchlichen numerischen Wellenstellungsanzeiger, vorzugsweise die absolut anzeigenden, an die in der Einrichtung 12 befindlichen Motore angebracht werden, um die absolute Winkelstellung jeder Motor-Ausgangswelle zu definieren. Die absolute Winkelstellung der jeweiligen Motorausgangswelle zeigt direkt den Betrag der durch den betreffenden Motor verursachten Drehung an.

609840/0799

Das "Datenverarbeitungsgerät 18 übernimmt die Ausgangssignale der Strahlungsdetektoranordnung 26 und die kodierten Lagewerte der Motorwellenanzeige, um für ein rekonstruiertes Bild zu sorgen, das die Absorptionskoeffizienten in dem Querschnitt des Patienten darstellt, der in der Ebene des Umlaufkreises von Strahlungsquelle-Detektor liegt. Das Verarbeitungsgerät 18 ist von der gebräuchlichen, für Röntgen-Abtasteinrichtungen verwendeten Art und wird nur kurz beschrieben. Das Datenverarbeitungsgerät 18 besteht aus einem Ladungsintegrator/Verstärkergerät 30, einem Analog-Digital-Wandler 315 einem Winkelsensor 32, einem Digitalspeicher 33 und dem Bildaufbaugerät 34. Der Zeitabschnitt, während dessen die Datensignale gemittelt werden, wird durch die von dem Winkelsensor 32 erzeugten Start- und Haltesignale bestimmt, oder durch eine Zeitdauer, die mit der Abtastgeschwindigkeit der Anordnungen 24,26 zusammenhängt. Der Integrationsverstärker 30 übernimmt die Ausgangssignale der Strahlungsdetektoren 26 und verarbeitet sie zu gemittelten, analogen Signalen. Die Werte dieser Signale stellen die Intensität der Röntgenstrahlbündel nach Durchgang und Schwächung durch den Patienten dar. Der A/D-Wandler 31 übernimmt die gemittelten Analogsignale und wandelt sie zu Digitalsignalen. Der Digitalspeicher ist vorzugsweise der Speicher eines Digitalrechners und speichert die Digitalsignale mit den Daten des Winkelsensors 32 abrufbereit ein. Genauer: Der Winkelsensor 32 spricht auf die digitalen Wellenkodiereinheiten im Motorsteuergerät16 an und sorgt für Orientierungsdaten, die die jeweiligen Eichtungen der Anordnungen 24,26 anzeigen. Diese Orientierungsdaten werden mit einer Reihe eingegebener Daten verglichen, die Stellungen bezeichnen, bei denen Messungen gemacht werden sollen. Als Ergebnis dieses Vergleichs steuert der Digitalrechner entweder die Stellung an, bei der die Digitalsignale gespeichert werden sollen, oder er bezeichnet die gespeicherten Signale mit der zugehörigen Stellung. Der Digitalrechner, der das Bildaufbaugerät 34 enthält, ist für ein tomografisches

cnQQ/.n / η 7 Q Q

Rekonstruktionsverfahren nach irgendeinem aus der Vielzahl der bekannten Rechnerprozesse programmiert. Gut bekannte Rechnerprozesse enthalten Verfahren wie gefilterte Rückprojektionen, Matrixmultiplikation und sukzessive Approximationen. Die Rekonstruktion ergibt Werte, aufgetragen und ausgegeben, die Schwächungs- oder Durchlässigkeitskoeffizienten für Röntgenstrahlen des durchstrahlten Querschnitts des Patienten wiedergeben. Genauer: Die digitalen Signale, die den Absorptionswerten bei vorgegebenen Winkeln von Umlauf und Drehung der Quellen-Detektor-Anordnung 24, entsprechen, werden aus dem Speicher 33 wiedergewonnen. Diese Werte werden in dem Bildaufbaugerät 34 verarbeitet und erscheinen als Punkte des rekonstruierten Bildes, das im Ausgabegerät 19 angezeigt wird.

Im Detail enthält das C-förmige Jochteil 36 ein oberes Trägerteil 40 und ein unteres Trägerteil 46. Das untere Trägerteil 46 ist mittels der Welle 48 drehbar auf dem Standfußteil montiert. Das untere Trägerteil 46 ist in Form eines kreisbogenförmig geschwenkten L ausgeführt, so daß es einen kreisbogenförmigen Ansatz 50 bildet. Dieser Ansatz 50 weist kreisbogenförmige Schlitze 52 auf, durch welche die Strahlungsdetektoranordnung 26 mittels einer Halteeinrichtung 54 beweglich montiert ist.

Das obere Trägerteil 40 besitzt einen Arm 42, der mit einem um einen Zapfen drehbaren Schwenkbügel 44 verbunden ist. Dieser Schwenkbügel 44 ist durch eine Haltevorrichtung 45 mit der Strahlungsquellenanordnung 24 gekoppelt. Durch den Schwenkbügel 44 ist es möglich, die Strahlungsquellenanordnung 24 um den Arm 24 um einen Winkel φ (im folgenden Drehwinkel φ genannt) in der Umlaufebene zu drehen. Wird eine Vielzahl von koplanaren Strahlungsbündeln zum Abtasten benutzt, so wird ■ der Drehwinkel φ von dem Ursprung des Strahlenbereichs aus gemessen, und der Wert bezeichnet den durch die Strahlenbündel insgesamt aufgespannten Winkel.Z.B. wird ein Dreh-

6098 U0/0799

winkel φ von 20 verkörpert durch eine Vielzahl von feststehenden Strahlen, die den Winkel von 20 überspannen. Andererseits durchläuft ein einzelner Strahl, der über 20 um den Arm 42 geschwenkt wird, auch einen Drehwinkel φ von 20°.

Die Trageeinrichtung 28 besitzt eine Vielzahl von Motoren, die die verschiedenen Bewegungen der Quellenanordnung 24- und der Detektoranordnung 26 ermöglichen. Ein Jochschwenkmotor . 60, ein Drehmotor 62 für die Strahlungsdetektoranordnung und ein Motor 64 zum Drehen des Schwenkbügels sind vorhanden und werden in Abhängigkeit von dem Motorsteuergerät 16 betrieben. Obwohl nicht gezeigt, ist es offensichtlich, daß die vielen Motore ihre Energie durch Schleifringverbindungen zwischen jedem Motor und den Leitungen 22 erhalten. Schleifringverbindungen sind gebräuchlich und kein Teil der Erfindung, deshalb werden sie nicht im Detail beschrieben.

Der Jochschwenkmotor 60 wird in Fig. 2 gezeigt und ist durch die Verbindung 80 mit dem C-förmigen Jochteil 36 verbunden. Wird der Motor 60 erregt, so schwenkt das Jochteil 36 um die Welle 48 um einen Winkel Jf. Das Schwenken des C-förmigen Joch-) teils 36 bewirkt einen Umlauf der Quellen-Detektor-Anordnung 24,26 um den Winkel v"(im folgenden als Umlaufwinkel^bezeichnet) um die durch die Welle 48 gehende Systemachse.

Der Schwenkmotor 62 für die Detektoranordnung ist in Fig. 5 dargestellt und treibt die Detektorhalteeinrichtung 54 über ein Kettengetriebe 82 an. Wird der Detektorantriebsmotor 62 erregt, so bewegt sich die Detektoreinheit auf einem Kreisbogen, dessen Mittelpunkt in dem Schwenkbügel 44 liegt.

Der Motor 64 zum Drehen des Schwenkbügels ist in Fig. 3 dargestellt und treibt den Schwenkbügel 44 mittels des Getriebes 84 an. Der Antrieb des Schwenkbügelmotors 64 ist mit dem des

609840/0799

Detektorantriebsmotors 62 synchronisiert, damit Strahlungsquellenanordnung 24 und Strahlungsdetektoranordnung 26 immer zueinander ausgerichtet bleiben.

Die Strahlungsquellenanordnung 24 und die Haltevorrichtung sind in Fig. 2 und 3 zu sehen. EineRöntgenstrahlungsqaelle, wie etwa eine 120 kV-Röntgenröhre 100 ist zusammen mit einer Quellenblendenanordnung 102 in einem Gehäuse 104 eingebaut. Die Röntgenröhre besitzt ein Target, das einen üblichen Strahlungskegel aussendet. Die Blendenanordnung 102 wirft eine Vielzahl diskreter Strahlungsbündel in Richtung der Detektoranordnung 26. In einer bevorzugten Ausführung liefert die Blendenanordnung 102 zwanzig kollimierte Strahlungsbündel mit einem Abstandsi-rinkel (im folgenden Winkel«, genannt) von 1° zwischen benachbarten Bündeln. Jedes Bündel ist auf einen Öffnungswinkel von 0,2 begrenzt, was einen Strahl von 2-3 nmi ergibt. Der Abstand zwischen Blende und Röhrentarget ist so, daß die Strahlenbündel wirklich paralleler elektromagnetischer Strahlung sehr nahekommen.

Die Röntgenröhre 100, die damit verbundene Kühlhaube und die Installation sind, weil üblich, nur funktionell dargestellt. Ähnlicherweise sind auch die elektrischen Verbindungen zu der Röhre 100 nicht gezeigt, da sie üblich und nicht Teil der Erfindung.sind. Passende Röntgenröhreneinrichtungen, einschließlich Kühlhauben und elektrischer Verbindungen, welche ungehindertes Drehen und Schwenken der Röntgenröhre wie oben beschreiben erlauben, sind wohl bekannt und v/erden speziell bei der Untersuchung von Kraftwagenreifen verwendet.

Die Haltevorrichtung 45 für die Quelle besitzt zwei Haltestäbe 106. Die Haltestäbe 106 sind an dem Schwenkbügel 44 befestigt, um die Strahlungsquellenanordnung 24 zu halten.

Die Strahlungsdetektoranordnung 26 wird in Fig. 2 gezeigt und enthält ein Gehäuse 109, das durch die Halteeinrichtung 54

finsfun/0799

durch, die Schlitze 52 hindurch mit dem unteren Trägerteil 4-6 gekuppelt ist. Das Gehäuse 109 enthält eine Blendenanordnung 112, Sätze von Szintillationskristallen 110 und Fotovervielfacherröhren 114. Jeder Szintillationskristall ist vorzugsweise ein Thallium-aktivierter Natriumjodidkristall und sitzt zwischen der detektorseitigen Blendenanordnung 112 und einer zugehörigen Fotovervielfacherröhre 114. Die Strahlungsbündel : von der Quellenanordnung treffen auf den Szintillationskristall 110, und unter dem Einfluß der Strahlen werden Lichtblitze er- ^ zeugt. Die Lichtblitze v/erden von den Fotovervielfacherröhren : aufgenommen, welche elektrische Ausgangssignale repräsentativ ^; für die auf den Szintillationskristall fallenden Strahlungsdosis liefern. Die beschriebene Strahlungsdetektoranordnung 26 ist auf dem Gebiet der Röntgenstrahlungsabtastung üblich.

Die Blendenanordnung 112 enthält eine gleichgroße Anzahl von Blendenöffnungen wie Quellenblendenanordnung 102. Für die bevorzugte Ausführung, welche zwanzig Strahlenbündel benutzt, sind zwanzig Blendenöffnungen in der Blendenanordnung 112 enthalten. Die Achsen benachbarter Blendenöffnungen sind um den Winkel oC von 1 voneinander entfernt, übereinstimmend L mit der Trennung der Durchlässe in der Quellenblendenanordnung ;<;. 102. Es hat sich herausgestellt, daß ein Abstand von einem r Grad zwischen den Blendendurchlässen den Streustrahleneffekt zufriedenstellend auf ein annehmbares Niveau reduziert.

Die Halteeinrichtung 54 hält die Detektoranordnung 26 so, daß

diese eine bogenförmige Bewegung um den Schwenkbügel 44 ausführen kann. Sie enthält eine Anzahl von Trägern 116 und eine ; Mehrzahl Haltestäbe 120. Die Haltestäbe 120 sind an den Trägern 116 angebracht und halten die Detektoranordnung 26. Die Träger 116 erstrecken sich durch die Schlitze 52 und sind mit dem Kettengetriebe 82 gekuppelt. Ein Paar Führungen 118 sind im unteren Halteteil 46 angebracht durch welche die Träger 116

hindurchtreten. Die Führungen 118 lassen die Detektoranordnung 26, wenn durch den Schwenkmotor 62 für die Detektoren angetrieben, in einem Bogen laufen.

Die Rekonstruktions-Tomografie benutzt gemeinhin bei der Rekonstruktion des Bildes eine Rückprojektions-Rechnertechnik, um die Strahlungsintensitätsdaten zu verarbeiten. Der nach dem Strahlduichgang durch den Patienten gemessene Intensitätswert wird auf den Weg des Strahls, den dieser bei der Erreichung des gemessenen Wertes genommen hat, zurückprojiziert. Die Strahlungsdurchgangswerte, die bei jedem Abtastvorgang gemessen werden, bauen durch diese Rückprojektion Zeile für Zeile das Bild auf. Genauer ausgedrückt: Jeder Strahlungsdurchgangswert wird während seiner Rückprojektion konstant gehalten, und die jeweiligen Werte jeder Rückprojektion werden an den Schnittpunkten addiert. Diese Technik wird in Kühl, A Clinical Radioisotope Scanner For Cylindrical And Section Scanning, PROC. SYMP., Athens 1964, Medical Radioisotope Scanning, I.A.E.A-, Vierina, 1, 273₅ 1964.

Die Rückprojektionstechnik wurde verbessert mit der Einführung der gefilterten Rückprojektionen, die aus einer theoretischen Betrachtung mit Hilfe der Fourieranalyse abgeleitet wurde. Eine Formel zur Anwendung des Fourieraufbaus mit gefilterter Rückprojektion wird abgeleitet in Chesler, Positron Tomography and Three Dimensional Technique, PROC. SYMP. on Radionuclei Tomography, New York, N.Y. 1972.

Die Methode,gefilterte Rückprojektionen zur Rekonstruktion eines tomografischen Bildes zu verwenden basiert auf der unten dargestellten Gl. (1). Diese Gleichung ähnelt sehr der, die gefunden wird in Sweeney, Interferometrie Measurement of Three Dimensional Temperature, PhD Thesis, University of Michigan; 1972.

609840 /0799

¹¹O
a(x,y) - (11'/H₀) \ f(x cos O + y sin 0 . θ ) Gl. (1)

n=1

wobei

(i)a(x,y) der Rekonstruierte oder geschätzte Wert der gesuchten Absorptionsdichte am Punkt (x,y) ist. Die Abschätzung muß an einer diskreten

Punkteschar (x^,y^), (x₂,y₂), der (x,y)-

Ebene entwickelt \^erden.
(ii)f(x cos 0 + y sin C ; ©_n)- f(t,O) ist, welches

eine Funktion in Polarkoordinaten der Translationsvariablen t, aus den Messungen m(t,ö) nach Gl. (2) gewonnen, darstellt, wobei der Winkel 0 in einer durch den Patienten gehenden Ebene liegt.

Gleichung (zwei) lautet:

fCt₁O) = J h(t-'r)m(-r, ο) aar, Gi. (2),

wobei dabei ist h(t) die Filter-Impuls-Antwort, die für

die rekonstruktive Tomografie erforderlich ist. (iiii Nq die Anzahl der Winkel ist, bei denen Daten gesammelt wurden, wobei wieder

0 =Th/Wq für η = 0,1, >(^Nq~ ¹^*

In der Praxis wird die kontinuierliche Summe oder das Integral in (2) ersetzt durch eine diskrete Summe der Form

^Rt

■pi+- q~) - \ ^l Vif-I- '7~ ΥιηΓΤ^ Q^ Λ Ύ C-I (TsΛ

I. wobei N, die Zahl der Translationslagen bedeutet,

% bei denen Messungen gemacht wurden. Die Lösung der

Gleichung (2) mit eingesetzter Gleichung (3) ist

f bald bewerkstelligt, wenn das System 10, ein Digital-

rechner und der Rechner-Prozess aus der Veröffent-. lichung von Sweeney zu Hilfe genommen werden.

^;; 609840/0799

Eingehende Beschreibungen und Vergleiche der verschiedenen Rechnerprozesse sind zu finden in CHO, Generalized Vie v/s on 3-D Image Reconstruction and Computerized Transverse Axial-Tomography, IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. NS-21, June, 1974.

Die Bedeutung der verbundenen achsi.alen Abtastbewegungen des Systems 10 für das Gewinnen der Funktion f(t,Q) kann am besten verstanden werden beim Betrachten der Fig. 6-11. Fig. 6a stellt einen hypothetischen Querschnitt 15O eines zu untersuchenden Körpers dar. Seine Innenpunkte werden in Polarkoordinaten mit (t, ,9 ) bezeichnet in Bezug auf einen Ursprung 160, der in der Querschnittsebene liegt.

Fig. 6b stellt eine Schar von Meßpunkten mCt₁ ,0 ) dar, die im

Jx Jl

wesentlichen in der (9,t)-Ebene gleichförmig verteilt sind. Strahlungsintensitätsmessungen werden an diesen Punkten genommen, oder doch so genügend nahe an diesen Punkten, daß genaue Interpolationen möglich sind, um eine exakte Rekonstruktion des Querschnittes in der (O,t)-Ebene zu liefern.

Für Messungen, die im (0,t)-Koordinatensystem gleichmäßig verteilt sind an mit k und η indizierten Punkten

t(k) = ΗΔ t), k£ -

0(n) = ηΔθ ,

haben wir insgesamt

-t . ) (ir -

max mm

j/ I (At)(Ao) I

Meßpunkte. Um die Gleichung (2) zur Erzeugung der Meßpunkte in(t_k,Q_n) in Fig. 6b zu erfüllen, müssen die Meßpunkte bei k= 1,2,..,.N^ und η = 0,1, ..., (ng - 1) genommen werden.

Die Zuwachsschritte,/^Q,At werden in Über ein Stimmung mit dem bei dem rekonstruierten Sild erwünschten Auflösungsgrad gewählt. Z.B. wird bei einer Gehirnaufnahme ein höherer Auflösungsgrad erforderlich sein als bei einer Leberaufnahme.

Eine Abtasttechnik, die für die Gewinnung der zu Rekonstruktion nötigen Daten an den Meßpunkten ni(t, ,0 ) entwickelt wurde, zeigt Fig. 7a. Diese Technik ist die geradlinige Abiasttechnik, die in einem früheren Abschnitt der vorliegenden Patentan-.meldung und in der zitierten Veröffentlichung von Cho beschrieben wurde. Eine Strahlungsquelle 24a richtet ein Strahlenbündel b. zum Strahlungsdetektor 26a. Das Quellen-Detektor-Paar

JL

24a, 26a ist bei Drehung und Verschiebung immer zueinander ausgerichtet. Das Paar 24a, 26a wird bei einer ausgewählten Orientierung O gegen den Ursprung verschoben und eine Vielzahl von Messungen werden gemacht. Wenn dieser Verschiebe-Abtast-Vorgang beendet ist, wird das Quellen-Detektor-Paar 24a, 26a zu einem anderen Winkel 0 geschwenkt und es werden f wieder während einer geradlinigen Verschiebung bei den gleichen [ Verschiebungswerten t Messungen gemacht.

L Die geradlinige Abtasttechnik der Fig. 7a mißt Daten an einem Τ der Meßpunkte m(t, ,0 ) für jede Messung während eines trans-

\ .Κ. Xl

^: latorischen Abtastvorganges. Deshalb erzeugt ein translatorischer Abtastvorgang eine Reihe von Meßpunkten in Fig. 6b. .

Wie schon früher bemerkt, erfordert diese geradlinige Abtasttechnik Beschleunigung, Bremsung und Richtungsänderung des Quellen-Detektor-Paares 24a, 26a am Ende jedes translatorischen Abtastvorganges vor der Drehung des Quellen-Detektor-Paares . um den Ursprung 160, um einen neuen Winkel 0 zu bekommen. Die ;. Beschleunigung, Abbremsung und Richtungsänderung eines \ Quellen-Detektor-Paares mit für sie typisch großer Masse begrenzt die Geschwindigkeit, mit der die nötigen Daten ge-

sammelt werden können. Wenn 180 Abtastvorgänge für die Untersuchung festgesetzt sind, müssen insgesamt 179 Beschleunigungs- Brems- und Richtungsäiiderungsvorgänge für eine komplette Rekonstruktion ausgeführt werden. Nicht nur ist .ein störend schweres massives System nötig, um diese Bewegungen zu ermöglichen,· sie verschlingen auch unnötig viel Zeit.

Fig. 7b schildert eine andere Abtastbewegung, die die für die Messungen an den Meßpunkten m(t, ,0·) nötigen Orientierungen

JC Xl

für das Röntgenstrahlbündel liefert. Fig. 7b verdeutlicht die verbundene achsiale Abtastbewegung des Systems 10 der Fig. 1, die die Zahl der erforderlichen Beschleunigung Bremsungen und Richtungsänderungen möglichst verkleinert. Das Quellen 24 - Detektor 26 - Paar ist in der Ebene, die den Querschnitt des Prüflings I50 enthält, drehbar. Das Paar 24, 26 Schwenkt um eine senkrecht zur Querschnittsebene durch die Strahlungsquelle gehende Achse, die um den Ursprung 160 umläuft. Das sich axial bewegende Paar 24, 26 liefert ein Strahlenbündel (oder mehrere) in der Querschnittsebene, durch welche der Prüfling 15O aus einer Vielzahl von Richtungen abgetastet wird. Der Umlauf des Quellen-Detektor-Paares 24, 26 um den Ursprung 160 definiert den Umlaufwinkel ^. Schwenken des Quellen-Detektor-Paares 24, 26 um die durch die Quelle gehende Achse definiert den Schwenkwinkel /.

Wie oben bemerkt können die Meßpunkte m(t, ,0 ),in der Fig. 6b

J£ Xl

dargestellt, abgetastet werden unter Benutzung der Verbundwinkel-Abtasteinrichtung der Fig. 7ΐ>₅ die mit Hilfe des Systems 10 der Fig. 1 verwirklicht werden kann. Die Messung bei einem Schwenkwinkel ό von im Uhrzeigersinn laufender Zählung um den Wellenzapfen der Quellenaufhängung und bei dem im Gegenuhrzeigersinn um den Ursprung gezählten UmlaufwinkelJfist identisch mit der Messung m(t, ,Q) bei t, und 0 im Ursprung-

Jx Xl Jx Xl

κ η α δ /, η /n7QQ

lichen Koordinatensystem, wenn t = d sin 6 und 0= ^- £ sind, wobei d den Abstand der Quellendrehachse vom Ursprung bedeutet.

Um die gleichen Daten in der neuen Geometrie zu erhalten, müssen die Messungen genommen werden bei

4-

6 (k) = sini^l^) = sin"¹ (^) ' Gl. W

= ηΔΟ + _sin-¹(^fi)= ηΔΟ + sin"¹^) Gl

Für kleine Werte des Winkels 6 vereinfachen sich die Gleichungen (4) und (5) zu

6 (k) = ^p ; j- (k,n) = ηΔΟ + Ai Gl. (6)

Eine Vielzahl von verbundenen Winkelabtastbewegungen sind wirksam, um entweder das Strahlenbündel von der Quelle 24 durch die Meßpunkte der Fig. 6b zu leiten oder genügend nahe an diesen Punkten vorbei, um den gewünschten Genauigkeitsgrad, bei der "Rekonstruktion zu erhalten. Genauer gesagt, die Abtastwer;e können, wie beschrieben werden wird, entweder e;cakt durch die Heßpunkte gehend festgelegt werden, oder sie können den ließpunkten angenähert werden, so daß eine Interpolation der gemessenen Intensitätswerte einen durch die Meßpunkte gehenden Strahl angenähert darstellt. Ist eine geringere Genauigkeit annehmbar, kann die Interpolation sogar wegfallen. Alle so beschriebenen Abtastwege werden als durch die Meßpunkte führend bezeichnet.

Bevorzugte Ausführungen des Abtastvorgangs sind gekennzeichnet durch nicht-gleichlaufende £ und )p//inkelbewegungen um den Ursprung 160 und um die durch die Quelle gehende Achse und werden unter Bezugnahme auf die Fig. 9a - e und i0a-b erklärt. Ein anderer Abtastvorgang, durch gleichlaufende Aotastbewegungen um den Ursprung 160 und um die Quellenachse gekennzeichnet, wird unter Bc.-.xatung der Fig. 11a - b erklärt.

- 2b -

Bei beiden Ausführungsformen werden die Abtastbewegungen in der {6, vO-Ebene unter Berücksichtigung der jeweils anderen Komponente und des Winkels G gesteuert, und die Eöntgen-Intensitätsmessungen werden so vorgenommen, daß die Winkelbeziehungen

j& = sin~¹(t/d) ·, f- ja = O erfüllt sind.

Um das Verständnis der Zusammenhänge zwischen den Abtastwinkeln /6, Ψ und den Meßpunkten ^"k,.© ) in Fig. 6b zu erleichtern, vmrden die Heßpunkte als Funktion von (O,v") und (θ,/ί) in Fig. 8a und als Funktion von (v"",^) in Fig. 8b noch einmal aufgetragen. Fig. 8a unterstützt das Verständnis der Methode mit nichtgleichlaufenden Abtastbewegungen, Fig. 8b unterstützt das Verständnis der Methode der gleichlaufenden Abtastbewegungen.

Wie man in Fig. 8a sehen kann, lassen sich die Meßpunkte m(t, >θ_η) im. allgemeinen in der (O,^)-Ebene als eine Punkteschar mit Punktreihen parallel zur /5-Achse auftragen. Die Punkte erscheinen als mit in der ^-Richtung, im wesentlichen gleichen Abständen versehen, solange der Winkel 6 kleine Werte besitzt. Dies ist eine für die bevorzugte Abtastung vernünftige Annäherung, da der Schwenkwinkel 6 im allgemeinen auf einen relativ kleinen Bereich von etwa - 10 beschränkt ist. Genauer gesagt, eine typische Röntgenstrahlungsquelle 100 erzeugt einen Strahl in Form eines Fächers von zwanzig Grad Spannwinkel. Da der Winkel 6 vom Mittelpunkt der Detektoranordnung aus genessen wird, wenn ein fächerförmiger Strahl verwendet wird, bildet der Strahl einen Schwenkwinkel von ί 10 Grad. Die Näherung, daß sin / = j6 für kleine Werte von /5, ist deshalb gültig. Wegen des Zusammenhangs zwischen dem Umlaufwinkel v^und dem Schwenkwinkel 6 ( ^= j6 + 0) kann die Darstellung in Fig. 8a auch

enao/n

als verallgemeinerte Darstellung der PIeßpunkte ^m('t_k,^ö _n) im (O, /0 Koordinatensystem mit dem V/inkel 6 als einer Konstanten angesehen v/erden.

Die rleßpunkte lassen sich in der ( f, ^)-Ebene als eine Punkteschar mit 4-5° gegen die /5-Achse geneigten Reihen auftragen, siehe Pig. Sb. Die Meßpunkte sind in der ( Υ',/Ο-Ebene in der/'- Richtung mit gleichen Abständen gereiht, während sie in der /^-Richtung ungleiche Abstände aufweisen. Diese Art der Darstellung ist für Abtastvorgänge, bei denen der Schwenk-winkel j6 mehr als 25° beträgt, gut geeignet, was verständlicherweise nicht zu den bevorzugten Bauarten gehört. Für Abtastvorgänge, die einen Winkel /6 von weniger als 20° ergeben, haben die Punkte allgemein gleiche Abstände, wie es in Fig. 8a gezeigt v/i??d.

Fig. 9a zeigt eine Ausführung der nichtgleiclilaufenden Winkelbewegung des Quellen-Detektor-Paares 24-, 26 um die Quellenachse, während diese um den Ursprung 160 umläuft. Bei einem ausgewählten Wert des UmIaufwinkeis jfwird das Quellen-Detektor-Paar 24, 26 um die umlaufende Systemachse geschwenkt, und bei den Schwenkwinkeln ό_Λ= f- θ wird gemessen. Ist ein Winkel 6 von mehr als 20 erwünscht, wird das System 10 in Fig. 1 der gewünschten Bewegung angepaßt. Zum Beispiel könnte der Ansatz 50 kreisbogenförmig um die Welle 48 erv/eitert werden. Eine Vollkreisabtastung von 360° oder zwei 180°- Abtastungen in der ^-Richtung können so ermöglicht werden.

Fig. 9c zeigt die resultierenden PIeßpunkte. Die die Heßpunkte verbindende Linie ist im wesentlichen eine Gerade mit der Neigung (--jf). Läßt man den UmI auf winkel )f um A 6 wachsen, so schneidet die Linie eine Schar neuer ließpunkte (durch χ gekennzeichnet) etwas rechts von der vorhandenen Pleßpunktreihe. Aufeinanderfolgende Zuwachsschritte des

609840/0799

Winkels ^ergeben Messungen an allen erforderlichen Punkten in der (^,O)-Ebene mit den V/ink ein ja, = sin" ~ und 0

Fig. 9<± stellt einen Programmablaufplan für die Reihenfolge dar, in der die Winkel j6,j^zu verändern sind, um den Abtastweg zu erzeugen, der die gewünschten Meßpunkte durchläuft. Das System 10 wird so eingerichtet, daß der Umlaufwinkel Jf gleich ist einem extremen Schwenkwinkel 6 , wobei das zu untersuchende Objekt von den Winkeln (-/6 ,^ ) in seiner Ausdehnung erfaßt wird. Daraufhin werden für -6 < P <ό Daten bei den die Gleichungen (Λ) und (5) erfüllenden Werten von /6 gesammelt. Ist dieser Abtastvorgang für einen festen Winkel !/'beendet, so wird der Winkel Y"um ^k+1^"~^k ^verS^rößert, und der Abtastvorgang wiederholt. Dieses Aufeinanderfolgen von Abtastvorgängen wird fortgesetzt, bis der Umlaufwinkel gleich dem Winkel ρ + 180 ist.

Fig. 9e zeigt ein Diagramm der Meßpunkte, die von einer Vielzahl von 560 -Abtastwegen in der /^-Richtung für ausgewählte Umlaufwinkel v^ herrühren.

Fig. 9b erläutert die praktische Realisierung des Quellen-Detektor-Paares 24, 26 in Fig. 9a. Sin fächerförmiges Strahlenbündel wird von der Quelle geliefert, um daraus die Vielzahl von Einzelbündeln zu der Vielzahl von in der Ebene verteilten, entsprechend ausgerichteten Detektoren hin zu erzeugen. Ist ein rekonstruiertes Bild von geringer Auflösung ausreichend, oder kann das fächerförmige Strahlungsbündel in genügend kleinem Abstand ausgeblendet werden, so daß eine große Anzahl von Einzelstrahlen ermöglicht wird, so ist eine zusätzliche Schwenkung des Quellen—Detektor-Paares in der ^-Richtung· um die durch die.Quelle gehende Achse unnötig. Ist jedoch eine'-höhere Auflösung erforderlich, oder muß zur Verhütung von Streustrahleffekten ge-

nauer ausgeblendet werden, so wird die das Hehrfachbündel abgebende Quelle 24 um die Quellenachse geschwenkt, und es werden an den gewünschten Keßpunkten zusätzliche Messungen gemacht.

Die bevorzugte Abtastmethode für das System 10, welche nichtgleichlaufende Abtastbewegungen in den Winkeln /$,^benutzt, wird in Fig. 10a-c erläutert. Fig. 10a erläutert zwei aufeinanderfolgende Abtastungen durch das Quellen-Detektor-Paar 24, 26 die die Strahlungsbündel b1 bzw. b2 liefern. Fig. 10b stellt eine Aufzeichnung der Abtastwege dar, die während einer Vielzahl von Abtastungen von dem Quellen— Detektor-Paar 24, 26 erzeugt und in der (O,^)-Ebnne aufgetragen wurden. Fig. 10c stellt ein Flußdiagramm dar, das einen vollständigen Arbeitsablauf zur Sammlung der Daten zeigt, die an den für eine exakte -Rekonstruktion nötigen Meßpunkten genommen werden.

In der in Fig. 10a dargestellten bevorzugten Ausführung liefert die Quelle 24 ein fächerförmiges Strahlenbündel, das den Schwenkwinkel /5 von 20° überspannt. Es leuchtet ein, daß in Fig. 10a die Strahlungsbündel b1, b2 die Mittelbündel einer Bündelvielfalt darstellen, und demgemäß jeder von dem mittleren Detektor der Anordnung aufgenommen wird. Die Röhre ist so ausgerichtet, daß sie das 20°-ßündel durch den Querschnitt schickt, und viele Quellenblenden teilen den Strahlungsfächer in 20 kollimierte Strahlungsbündel. Jeses Bündel ist auf eine Weite von 0,2° kollimiert. Eine Anordnung von 20 ausgerichteten Detektoren ist durch den Winkel OC zwischen benachbarten Detektoren von einem Grad gekennzeichnet. Diese Kombination erlaubt Messungen über einen Bogen von 20° bei jedem Grad des ocnwenkwinkels /5, ohne das Paar 24,26 wirklich zu drehen. Für eine erhöhte Auflösung wird das Paar 24, 26 in kleinen Schritten durch einen Winkel von einem Grad geschwenkt. Vorzugsweise werden Messungen bei einem Winkel 0

261130

L-

von einem Grad und bei Winkeln φ von 0,2 Grad vorgenommen. Dies ergibt eine den Querschnitt des Patienten überdeckende Matrix von 100x180 Punkten. Wachsende Zaiii der Zuwachsschritte im Schwenkwinkel φ erhöht die Matrixdichbe und liefert so eine erhöhte Auflösung.

Bei der Untersuchung liegt der zu beobachtende Patient auf der Bahre 14 zwischen den Quelle-Detektor-Anordnungen 24,26. i'ig. 10a zeigt einen hypothetischen Querschnitt des Patienten, ■dessen Mitte sich, im wesentlichen in der Gegend, der Welle befindet, um sicherzustellen, daß eine wirksame Systemachse, um welche die Quellen-Detektor-Anordnung 24, 26 umläuft, durch den Patienten geht. Die Tabelle I setzt die Winkel φ, y^fest, bei denen für eine Anordnung von 20 Detektoren, mit einem Abstandswinkel CC von 1 zwischen benachbarten Detektoren, mit der Entfernung d zwischen dem Ursprung und der Quellenachse von 70 cm Messungen erfolgen sollen. Der Zuwachs im Schwenkwinkel φ ist ein ganzzahliger Teiler des Winkels (X; z.B. -h| = 0,2°. Diese Tabelle ergibt eine Matrix von 100x180 Punkten, entsprechend einem 4 θ von einem Grad und A t von 0,203 cm.

Tabelle I

Messen bei

0
0,2

0,4 0,6

0,8

0°, 1°, 2°, 3°, - 179

-179,8°, -178,8° -0,8

179,2°, 178,2° 0,2°

0,4°, 1,4°,

179,4'

-179Λ » -178,4 ... -0,4" 179,6°, 178,6°, ... 0,6

0,8°, 1,8°, ... 179,8°

Für oc = 1°, _S£_ ₌ o,2°, d = 70 cm

2.61130

Bei dem in Fig. 10c abgebildeten Programmablaufplan ist das Quelle-Detektor-Paar 24, 26 ursprünglich so eingerichtet, daß die Winkel ;' , φ = 0° sind. Mit dem Winkel φ = 0°, wird das

ο V*"

Quelle-Detektor-Paar durch einen Bogen von 180 in der o~ Rientung gedreht.

Während der ersten Abtastung werden Messungen bei den Winkeln

Na gemacht, wobei N = 0,1, ,179 ist. Demnach werden bei

der ersten Abtastung Messungen bei jeder ganzen Zahl von Graden zwischen 0° und 179° gemacht. Wenn der Winkel )f 180° erreicht, wird der Schwenkwinkel φ um den Winkel Δ Φ = QC/n vergrößert , wobei η eine ganze Zahl ist; wird η = 5 gewählt, ergibt sich, wie gezeigt £\ φ = 0,2. Das Quelle-Detektor-Paar 24,26 ist bis zum Winkel (J) = 180° umgelaufen, es läuft nun weiter von -180° bis 0° um den Prüfling, oder es reversiert und läuft zurück von 180° bis 0°. Messungen werden bei den Winkeln )f =

-179,8°, -178,8° -0,8°, bzw. bei +179,2°, + 178,2°

0,2° gemacht. Der Schwenkwinkel φ wird dann um weitere 0,2° erhöht, und der Vorgang wird fortgesetzt bis der Schwenkwinkel φ α. oder 1° erreicht. Der Abtastweg der Pig. 10b ist der eines andauernden Umlaufs ohne Richtungsumkehr. Dies ist die bevorzugte Abtastbewegung, da Riehtungsumkehrungen vollständig beseitigt wurden. Wird jedoch das System 10 nach jedem 180 Abtastvorgang in die entgegengesetzte ^-Richtung gesteuert, so sind nur 4 Umkehrungen für n=5 nötig.

Fig. 11a und 11b stellen die Abtastwege in der ($ ; jzQ-Ebene dar, die das Quellen-Detektor-Paar 24, 26 der Fig. 7"b bei gleichlaufender ö, φ -Bewegung des Quelle-Detektor-Paares zurücklegt. Das Quelle-Detektor-Paar schwenkt um den Arm 42, während es gleichzeitig um die Welle 48 umläuft. In die Fig. 11a und 11b sind die Meßpunkte mCtjj.»© ), bei denen Messungen gewünscht werden, von Fig. 8b übertragen. In Fig. 11a sind die Bewegungen des Quelle-Detektor-Paares so koordiniert, daß der Winkel θ konstant bleibt. Der sich ergebende Abtastweg ist eine Geradenschar mit einer Steigung

Rnqjun /0799

261130

von 4-5 die durch die Meßpunkte ni(t, ,θη) geht*. Messungen werden gemäß Gl. (4) und (5) 'vorgenommen,- um eine exakte Rekonstruktion zu erhalten. Um die Trennung von Λ 9 zwischen den einzelnen Abtastwegen zu erhalten, die die Koinzidenz mit den ließpunkten ermöglicht, muß das Quelle-Detektor-Paar 24-, 26 beschleunigt und gebremst werden. Diese Geschwindigkeitsänderungen kann man· nach einem Durchgang des Strahlenbündels durch den Prüfling und vor Beginn des nächsten Durchgangs leicht erreichen, da keine Richtungsumkehr erforderlich ist.

Fig. 11b stellt die Abtastwege dar, die zusammen mit den Meßpunkten m(t-, ,Θ ) eingetragen wurden, wobei der Winkel θ während der gleichlaufenden V^ , jzi-Bewegungen nicht konstant gehalten wurde. Durch Wahl einer Beziehung zwischen den φ- und ^-Bewegungen, die den Wert des Winkels θ während des Abtastens beeinflussen, weicht die Steigung des Abtastweges von 4-5 ab. In Abhängigkeit von der gewählten Steigung kann der Abtastweg durch väe Meßpunkte hindurchgehen. Trifft der Weg die erforderlichen Meßpunkte nicht, so wird er genügend nahe an den Meßpunkten vorübergehen, so daß eine Interpolation, wie z.B. der lineare Mittelwert, zwischen den Dätenpunkten von dem Datenverarbeitungsgerät 18 gebildet, für eine exakte Rekonstruktion genügen.

cnno/ Λ

Claims (1)

1. Pat entansprüche

   1.·Vorrichtung zum Abtasten eines inneren Teiles eines Lebe-"*" wesens mit einem durch koplanare Punkte Ft(k), Q (n) J , die um einen Ursprung angeordnet sind, gehenden Strahlungsbündel, mit einer schwenkbaren Haiteeinrichtung, die eine um eine Systemachse umlauffähige Quellenachse definiert, eine Strahlungsquelle, die mit der Halteeinrichtung so verbunden ist, daß sie um die Quellenachse geschwenkt werden und eine Umlaufbewegung um die Systemachse ausführen kann, zur Aussendung eines Strahlenbündels durch das Lebewesen, und einen Strahlungsdetektor, so angeordnet, daß er das Strahlenbündel nach seinem Durchgang durch das Lebewesen empfangen kann, gekennzeichnet durch an die Haltevorrichtung gekoppelte Steuereinrichtungen, die aufeinanderfolgende Umläufe der Quelle um die Systemachse bewirken und die Strahlungsquelle durch Schwenkbewegungen in eine Reihe verschiedener vorherbestimmter Schwenkwinkel in bezug auf die Quellenachse einstellen während aufeinanderfolgender Umläufe, und durch Datensammeleinrichtungen einschließlich des Strahlungsdetektors zur Messung von Intensitätswerten des durch das Lebewesen gehenden Strahlungsbündels bei Winkeln ^, 3' ι jeweils um die Quellenachse bzw. die Systemachse gemessen, wobei die Winkel im wesentlichen definiert sind durch

   φ = sin"" (kAt) und 3 = φ + ηΖΐθ,

   wobei d den Abstand zwischen der Quellen- und der Systemachse bedeutet und k und η ganze Zahlen sind.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e. η η zeichnet , daß die Haltevorrichtung einen ersten Motor für den gesteuerten Umlauf der Quelle um die Systemachse enthält, und daß die Steuereinrichtung die Quellenachse durch aufeinanderfolgende Bögen von im wesentlichen 180° gehen lassen kann.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch, gekennzeichnet , daß. die Haltevorrichtung einen zweiten Motor für das schrittweise Verschwenken der Quelle in bezug auf die Quellenachse besitzt, um die verschiedenen vorherbestimmten Schwenkwinkel nach jedem. Umlauf der Quellenachse einstellen zu können.

   4-. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Bögen von 180 der Umlaufbe wegung nur in einer UmIaufrichtung durchlaufen werden.

   5· Vorrichtung nach Anspruch .2, dadurch gekennzeichnet , daß die Bögen der ümlauibewegung in zwei UmIaufrichtungen durchlaufen werden.

   G. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Strahlungsquelle eine Röntgenröhre zur Erzielung eines fächerförmigen Strahlungsbündels und eine Blendenanordnurig zur Erzielung einer Vielzahl von Einzelbündeln aus dem fächerförmigen Strahlungsbündel enthält.

   7· Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e η η ζ ei c h n'e t , daß der Strahlungsdetektor eine Blendenanordnung mit einer Vielzahl von Blendendurchgangen und eine Vielzahl von Szintillatoren, die jeweils nach der Vielzahl von Blendendurchgangen ausgerichtet sind, enthält.

   q η /, η / η 7

   8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Strahlungsquelle einen Strahlungserzeugenden Strahl enthält, der eine Vielzahl von innerhalb der Umlaufebene der Quelle liegenden Strahlungsbündeln erzeugt und daß der Strahlungsdetektor eine Vielzahl von Einzeldetektoren enthält, von denen jeder so ausgerichtet ist, daß er jeweils eines der Vielzahl von Strahlungsbündeln empfängt.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Vielzahl von Einzelbündeln einen Winkel von 20° überspannt und die Vielzahl von Einzeldetektoren eine Stückzahl von 20 haben und innerhalb des Spannwinkels des GesaratStrahlungsbündels mit gleichen Abständen verteilt sind.

   10. Verfahren zum aufeinanderfolgenden Abtasten eines inneren Teiles eines Lebewesens mit Köntgenstrahlen an einer Reihe um einen Ursprung verteilter koplanarer Punkte |t(k), θ(η)1 unter Benutzung einer Strahlungsquelle und eines Strahlungsdetektors, dadurch gekennzeichnet , daß die Strahlungsquelle und der Detektor aufeinanderfolgend durch einen vorbestimmten wachsenden Winkel )f umlaufen, wobei die Strahlungsquelle bei mindestens zwei der anwachsenden Umlaufbewegungen in bezug auf eine quer zu der Systemächse liegenden Quellenachse bei einem jeweils verschiedenen Winkel φ gehalten wird und daß die Intensität des Strahlungsbündels, das von dem Detektor bei den Winkeln φ und ^"empfangen wird, gemessen wird, wobei die Winkel im wesentlichen definiert sind durch die Beziehungen

   φ = sin"¹ (^i) und i = φ + ,

   wobei d den Abstand zwischen der Quelle und der Systemachse bezeichnet und k und η ganze Zahlen sind.

   B 0 9 8 U 0 / Π 7 ä

   11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß das aufeinanderfolgende Umlaufen ein schrittweises Schwenken der Quelle um die Quellenachse nach jedem einer Vielzahl der schrittweisen Umläufe um den Winkel ^f enthält.

   12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß der Schritt des aufeinanderfolgenden Umlaufens ein aufeinanderfolgendes Umlaufen der Quelle durch einen Winkel ?" von 180° enthält.

   13· Verfahren zum aufeinanderfolgenden Abtasten des inneren Abschnittes eines Körpers mit einem Rontgenstrahlungsbündel zur Bestimmung der Absorptions- oder Transmissions-Koeffizienten an beabstandeten Punkten in einer Ebene, die den Körper durchschneidet, wobei die das Strahlenbündel aussendende Quelle und der dasselbe empfangende Detektor in einer Quellen-Detektor-Anordnung sich befinden, welche den Detektor so zur Quelle hin ausgerichtet erhält, daß er das Strahlungsbündel empfangen kann, während die An-Ordnung um eine Reihe von Winkeln 1 ■ um den Korper gedreht werden kann, um die Quelle und den Detektor um annähernd 180 um den Körper umlaufen zu lassen und: während sie um eine Reihe von Winkeln φ. um die Quelle geschwenkt werden kann, worin i und j eine Reihe von ganzen Zahlen sind, dadurch gekennzeichnet , daß

   a) die Einrichtung unter Aufrechterhaltung der Ausrichtung von Quelle und Detektor zueinander, gedreht wird, um den Umlauf von Quelle und Detektor um den Körper durch die Winkel $~. bei einem ersten vorhergewählten Wert der Winkel φ ^ zu erzeugen,

   f\

   b) die Intensität des Strahlenbündels nach dessen Durchtritt durch den Körper gemessen wird, wobei die Intensität bei einer ersten Reihe von Werten der V/inkel Ti a

   gemessen wird,

   c) nach Beendigung der aufeinanderfolgenden Drehbewegungen die Vorrichtung einen Schritt um die Quellenachse bewegt wird, um einen neuen Wert der Winkel φ· zu erhalten,

   d) erneut die Vorrichtung um den Körper durch die Winkel K · geschwenkt wird, und daß

   e) während des erneuten Drehens die Intensität des Strahlenbündels nach seinem Durchgang durch den Körper gemessen wird, wobei die Intensität bei einer zweiten Reihe von Werten des Winkels .5 . genommen wird und die

   Werte der zweiten Reihe verschieden von den Werten der ersten Reihe sind.

   14. Verfahren zum aufeinanderfolgenden Abtasten des inneren Abschnitts eines Körpers mit einem Röntgenstrahlenbündel zur Bestimmung der Absorptions- oder Transmissions-Koeffizienten an beabstandeten Punkten in einer den Körper durchsetzenden Ebene, wobei das Bündel von einer Quelle ausgesandt und einem Detektor empfangen wird, die sich in einer Quellen-Detektor-Anordnung befinden, welche den Detektor so in bezug auf den Körper diametral gegenüber der Quelle und zu ihr hin ausgerichtet erhält, daß er den Strahl empfangen kann, wobei die Anordnung um eine Reihe von Winkeln T. um den Körper gedreht werden kann und damit einen Umlauf der Quelle und des Detektors um annähernd 180° um den Körper hervorruft und wobei sie um die Quelle durch eine Reihe von Winkeln φ. gedreht werden kann, wobei i und <j eine Reihe von ganzen Zahlen sind, dadurch gekennzeichnet , daß

   a) die Vorrichtung um den Körper um die Winkel (_. bei einem ernten vorgewählten Wert des Winkels jzf. gedreht wird,

   b) die Intensität des Strahlenbündels bei einer ersten Reihe von Winkelwerten. X- gemessen wird,

   c) nach Vollendung der Drehung die Vorrichtung um die Quelle zu einem neuen Wert des Winkels φ· gedreht wird,

   d) die Vorrichtung wiederum um den Körper durch die

   Winkel ·£ gedreht wird und daß J

   e) während der neuerlichen Drehung die Intensität des Strahlenbündels bei einer zweiten Reihe von Winkelwerten 6^ gemessen wird, wobei die Werte der zweiten

   CJ

   Reihe von denen der ersten verschieden sind.

   15· Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Quelle eine Vielzahl solcher Röntgenstrahlenbündel erzeugt, die von der Quelle .radial weggerichtet und so angeordnet sind, daß ihre Achsen in einer Ebene im wesentliehen mit gleichem Abstand durch einen Winkel Δα getrennt sind und daß die schrittweise Drehung in solchen Schritten vor sich geht, daß der Unterschied zwischen dem ersten ausgewählten Wert und dem zweiten neuen Wert aus dem. Betrag Δoc durch Teilung mit einer ganzen Zahl hervorgeht.

   16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Drehung um den Körper durch im wesentlichen gleich beabstandete Winkel ^ . erfolgt.

   17. Verfahren zum aufeinanderfolgenden Abtasten des inneren Abschnittes eines Körpers mit einem Röntgenstrahlenbündel zur Bestimmung der Absorptions- oder Transmissions-

   Koeffizienten an beabstandeten Punkten in einer den Körper durchsetzenden Ebene, wobei das Strahlenbündel von einer Quelle ausgesandt und einen Detektor empfangen wird, die sich in einer Quellen-Detektor-Anordnung befinden, welche den Detektor so in bezug auf den Körper diametral gegenüber der Quelle und zu ihr hin ausgerichtet erhält, daß er den Strahl empfangen kann, wobei die Anordnung um eine Reihe von im wesentlichen gleichförmig beabstandeten Winkeln um den Körper gedreht werden kann und damit einen Umlauf der Quelle und des Detektors um annähernd 180° um den Körper hervorruft, und wobei die Anordnung um die Quelle um eine Eeihe von im wesentlichen gleich beabstandeten Winkeln φ- gedreht werden kann, wobei i und j eine Reihe von ganzen Zahlen sind und sich die Winkel (φ. ^ , Φ-) durch den Betrag b4 unterscheiden, dadurch gekennzeichnet , daß

   a) die Anordnung um die Winkel #.. bei einem ersten

   3 vorgewählten Wert des Winkels φ. gedreht wird,

   b) die Intensität des Strahlenbündels bei im wesentlichen jedem der Winkel )£■ geroessen wird,

   c) nach Beendigung der Drehung die Einrichtung um den Betrag A φ um die Quelle gedreht wird,

   d) die Anordnung um den Körper durch die Winkel (Q . + Αφ) gedreht wird und daß

   e) die Intensität des Strahlenbündels bei im wesentlichen jedem der Winkel (^. +Αφ) gemessen wird.

   18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle eine Vielzahl solcher Röntgenstrahlen erzeugt, welche radial von der Quelle weggerichtet und so verteilt sind, daß ihre Achsen im wesentlichen durch

   6098/,

   den Betrag Δ (X gleichmäßig getrennt in einer Ebene liegen und der Betrag Δ φ so ausgewählt ist, daß er durch Teilung des Betrages Δ. (X durch eine ganze Zahl entsteht.

   19. Vorrichtung zum wiederholten Abtasten eines inneren Abschnitts eines Körpers mit einem Strahlungsbündel, das durch beabstandete Punkte in einer den Abschnitt enthaltenden Ebene hindurchtritt, mit einer schwenkbaren Haltevorrichtung, die eine Quellenachse quer zu der Ebene ergibt , wobei die Quellenachse um eine Folge von Winkeln 2f _Λ um ein in der Ebene gelegenes einen Ursprung umschließendes Gebiet umlaufen kann, worin j eine Reihe von ganzen Zahlen bedeutet, und mit einer schwenkbar an die Haltevorrichtung gekoppelten Strahlenquelle, die um eine Folge von im wesentlichen gleichgroßen Winkeln φ. um die Quellenachse geschwenkt werden kann, wobei die Strahlenquelle mit der Quellenachse laufen kann und so positioniert ist, daß sie ein Strahlungsbündel durch einen Körper schicken kann, der einen zu beobachtenden Abschnitt in der Ebene enthält und das Strahlungsbündel einen im Vergleich zu dem Körper relativ kleinen Querschnitt besitzt, wobei ein Winkel φ~. bezeichnet, daß noch keine Rotation des Strahles um die Strahlenquellenachse erfolgt ist und i mindestens eine ganze Zahl bedeutet, und mit einem Strahlendetektor, der mit der Haltevorrichtung verbunden und so angeordnet ist, daß er das Strahlenbündel nach dem Durchgang durch den zu untersuchenden Körper empfangen kann, gekennzeichnet dadurch, daß Steuereinrichtungen mit der Haltevorrichtung verbunden sind, die die Quelle in aufeinanderfolgenden Umläufen um die Winkel jf ^ um die Fläche umlaufen lassen, wobei sie während aufeinanderfolgender Umläufe die Strahlungsquelle jeweils zu einem einer Reihe verschiedener vorherbestimmter Schwenkwinkel φ. führen und sie bei

   bei diesem Winkel halten, und daß Datensammeleinrichtungen einschließlich der Strahlungsdetektoren vorhanden sind zur Messung der Intensitätswerte des Strahlungsbündels bei einem ersten Satz von Werten des Umlaufwinkeis J.,während welcher der Winkel φ. einen ersten Wert einnimmt und für die Messung der Identitätswerte des Strahlungsbündels bei einer zweiten Reihe von Werten des Winkels Λ · für einen

   ^c 3 zweiten Umlauf, während welchem der Winkel φ- einen zweiten Wert einnimmt, wobei die Werte der ersten und zweiten Winkelreihe voneinander verschieden und der erste und zweite Winkelwert voneinander verschieden sind.

   20. Vorrichtung nach Anspruch 19 ·, dadurch gekennzeichnet , daß die Winkel der ersten und zweiten Reihe gleichmäßig um den Körper verteilt sind.

   21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß die Differenz zwischen benachbarten Winkeln^J.j der ersten und zweiten Reihe für jede Reihe jeweils gleich ist.

   22. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß die Strahlungsquelle so eingerichtet ist, daß sie eine Vielzahl von im wesentlichen mit gleichem Abstand voneinander versehenen Einzelstrahlenbündel liefert und daß der Strahlungsdetektor eine Vielzahl von Einzeldetektoren enthält, die jeweils einen der Strahlungsbündel empfangen, und daß der Winkelabstand zwischen den Strahlungsbündeln ein ganzzahliges Vielfaches des Unterschiedes zwischen dem ersten und zweiten Wert sind.

   2J. Vorrichtung zum wiederholten Abtasten eines inneren Abschnittes eines Körpers durch ein Strahlungsbündel, welches durch im wesentlichen gleich verteilte koplanare Punkte geht, die um einen Ursprung in einer den Abschnitt enthaltenden Ebene angeordnet sind, mit" einer'drehbaren "

   /. η

   Haltevorrichtung, die eine Quellenachse quer zu der Ebene ergibt, wobei die Quellenachse durch eine Folge von Winkeln T'. um ein Gebiet in der Ebene, die den Ursprung enthält, umlaufen kann, wobei j eine Reihe von ganzen Zahlen bedeutet; mit einer schwenkbar mit der Haltevorrichtung verbundenen Strahlungsquelle, die um eine Folge von im wesentlichen gleich verteilten Winkeln φ^ um die Quellenachse geschwenkt werden kann, wobei die Strahlungsquelle zusammen mit der Quellenachse umlaufen kann und so angeordnet ist, daß sie ein Strahlungsbündel durch einen Körper, der einen zu beobachtenden Abschnitt in dieser Ebene enthält, schicken kann, wobei das Strahlungsbündel im Vergleich zu dem Körper eine relativ kleine Querschnittsfläche besitzt, wobei ein Winkel φ~ sich auf die Schwenkung O des Strahlungsbündels um die Quellenachse bezieht und i mindestens eine ganze Zahl ist; und mit einem Strahlungsdetektor, der mit der Haltevorrichtung verbunden ist und so angeordnet, daß er das Strahlungsbündel nach dessen Durchtritt durch den zu untersuchenden Körper empfangen kann, gekennzeichnet durch mit der Haltevorrichtung verbundene Steuereinrichtungen, die die Strahlungsquelle um die Winkel - um das

   Gebiet nacheinander umlaufen lassen und die die Strahlungsquelle während der Umläufe jeweils in einen einer Serie von vorherbestimmten Schwenkwinkeln φ. um die Quellenachse bringen und verharren lassen, und

   durch Datensamme!einrichtungen, einschließlich der Strahlungsdetektoren, zur Messung der Intensitätswerte des Strahlungsbündels bei einer ersten Reihe von Werten der Umlauf winkel ,/Γ-, während welcher der Winkel φ. gleich φ_η ist, und zur Messung der Intensitätswerte des Strahlungsbündels bei einer zweiten Reihe von Werten des Winkels für den folgenden Umlauf, wobei die Werte der ersten und zweiten Reihe die gleichen sind.

   24. Vorrichtung zum wiederholten Abtasten eines inneren Abschnittes eines Körpers mit einem Strahlungsbündel, das durch im wesentlichen gleichförmig verteilte koplanare Punkte tritt, die um einen Ursprung in einer den Abschnitt enthaltenden Ebene angeordnet sind, mit einer schwenkbaren Halteeinrichtung, die eine Quellenachse quer zu der Ebene ergibt, wobei die Achse um eine Folge von Winkeln 2f . um ein Gebiet in der den

   Ursprung einschließenden Ebene umlaufen kann, wobei j eine Reihe von ganzen Zahlen ist, einer schwenkbar mit der Haltevorrichtung verbundenen Strahlungsquelle, die um eine Folge von im wesentlichen gleich beabstandeten Winkeln tf. um die Quellenachse geschwenkt werden kann, wobei die Strahlungsquelle zusammen mit der Quellenachse umlaufen kann und so angeordnet ist, daß sie ein Strahlungsbündel durch einen Körper, der einen zu beobachtenden Abschnitt in der Ebene enthält, hindurchsenden kann, wobei das Strahlungsbündel von im Vergleich zum Körper relativ kleiner Querschnitt sflache ist, wobei ein Winkel ^₀ die Rotation Null des Strahlenbündels um die Strahlenquelle bedeutet und i zumindestens eine ganze Zahl ist, Strahlungsdetektoren, die mit der Haltevorrichtung verbunden und so angeordnet sind, daß sie den Strahl nach seinem Durchgang durch den zu untersuchenden Körper empfangen können, gekennzeichnet durch

   eine mit der Halteeinrichtung gekoppelte Steuereinrichtung, die aufeinanderfolgende Umläufe der Quelle um die Winkel <T . um das Gebiet bewirkt und während aufeinanderfolgender Umläufe die Strahlungsquelle zu jedem einer Reihe verschiedener vorherbestimmter Schwenkwinkel jrf. um die Quellenachse führt und sie in dieser Lage erhält, und

   Datensammeleinrichtungen, einschließlich der Strahlungsdetektoren, zur Messung der Intensitätswerte des Strahlungsbündels bei im wesentlichen allen Winkeln ?T.

   während des Umlaufesywährenddessen der Winkel φ. gleich φ~ ist und zur Messung der Intensitätswerte des Strahlungsbündels bei im wesentlichen allen Winkeln Y' . + (Φ·-φ_η) während der folgenden Umläufe.

   25. Abtastvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet , daß die Haltevorrichtung einen ersten Motor für den gesteuerten Umlauf der Quellenachse um den Ursprung enthält_; und daß die Steuereinrichtung den Umlauf der Quellenachse durch aufeinanderfolgende, im wesentlichen 180° umfassende Bögen bewirkt.

   26. Abtastvorrichtung nach Anspruch 25» dadurch gekennzeichnet , daß die Haltevorrichtung einen zweiten Motor enthält, der die Strahlungsquelle schrittweise um die Quellenachse schwenkt, um die verschiedenen vorbestimmten Schwenkwinkel nach jedem Umlauf der Quellenachse zu erzeugen.

   27· Abtastvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die aufeinanderfolgenden 180°-Bögen in derselben UmIaufrichtung durchlaufen werden.

   28. Abtastvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet , daß die aufeinanderfolgenden 180°-Bögen in der entgegengesetzten Umlaufrichtung durchlaufen werden.

   29. Abtastvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet , daß die Winkel der ersten und zweiten Reihe alle gleichförmig in dem Gebiet verteilt sind.

   30. Abtastvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle eine Röntgenröhre zur Erzeugung eines fächerförmigen Strahlenbündels in der Ebene und eine Blendenanordnung zur Erzeugung einer Yleli-ahi

   von Einzelbündeln aus dem fächerförmigen Bündel enthält, wobei die Einzelbündel nach den Winkeln φ- angeordnet sind.

   31. Abtastvorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet , daß benachbarte Einzelstrahlen aus der Strahlungsbündelvielzahl durch einen BetragAoc getrennt sind und der Winkel φ.- Φ_ο so gewählt wird, daß er aus dem Betrag A&. durch Teilen mit einer ganzen Zahl erhalten wird. .