DE2623965B2 - Computer-Tomograph - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Computer-Tomographen mit Antriebs- und Führungsmittel zur Erzeugung einer
lateralen Abtastbewegung der Quelle und der Detektoranordnung mit konstanter Geschwindigkeit in bezug auf
eine Ausnehmung, in der sich ein zu untersuchender Körper befindet, bei zahlreichen unterschiedlichen
Winkelstellungen der Quelle und der Detektoranordnung in bezug auf die Ausnehmung, wobei alle
Abtastbewegungen in derselben Ebene erfolgen, mit Mitteln zur Erzeugung von Taktimpulsen, die ein Maß
für den Fortschritt der lateralen Abtastbewegungen sind, wobei durch die Taktimpulse jedes von der
Detektoranordnung erzeugte Ausgangssignal einem zugehörigen linearen Strahlenweg zugeordnet wird,
wobei die wirksame Breite der einzelnen Strahlenwege durch die Taktimpulse wenigstens teilweise festgelegt
ist.
In der DE-OS 19 41433 und der DE-OS 24 42 009 sind radiographische Geräte beschrieben, bei denen die
Strahlungsquelle und die aus einem oder mehreren Detektoren bestehende Detektoranordnung eine Abtasibewegung
relativ zum Körper in der interessierenden Ebene ausführen. Die Abtastung erfolgt dabei so,
daß der Körper entlang zahlreicher koplanarer Wege bestrahlt wird, von denen sich zahlreiche Wege
innerhalb des Körpers schneiden. Die Absorption, die die Strahlung beim Durchlaufen jedes Weges erfährt,
wird gemessen und in einem Rechenproze3 ausgewertet, bei dem der Absorptionskoeffizient jedes einzelnen
Elementes einer in der interessierenden Ebene des "y Korpers angenommenen zweidimensionalen Matrix
von Elementen ermittelt wird.
Um den Körper entlang dieser unterschiedlichen Wege bestrahlen zu können, führen die Quelle und die
Detektoranordnung eine lineare Relativbewegung in ίο bezug auf den Körper aus, worauf die Quelle und die
Detektoranordnung um einen vorgegebenen Winkel um eine Achse gedreht werden, die senkrecht zur
interessierenden Ebene liegt, worauf die Strahlungsquelle und die Detektoranordnung erneut eine lineare
Relativbewegung in bezug auf den Körper, jedoch nun in entgegengesetzter Richtung wie bei der vorangehenden
linearen Abtastung ausführen. Diese abwechselnden linearen Abtastbewegungen mit den dazwischen
vorgenommenen Drehschritten werden fortgesetzt, bis insgesamt eine Drehung von etwa 180° oder mehr
erreicht worden ist.
Damit die Rechnung mit der erforderlichen Genauigkeit erfolgen kann, ist es erforderlich, daß die Lage der
Quelle und der Detektoranordnung während des .'5 Abtastprozesses genau überwacht wird, so daß die sich
auf die Absorption der Strahlung beim Durchqueren der einzelnen Wege beziehenden Signale identifiziert und
an der richtigen Stelle des Rechenprozesses verwendet werden können. Zu diesem Zweck werden bei den
«ι bekannten Geräten Taktimpulse erzeugt, die ein Maß für den Fortschritt der lateralen Abtastbewegungen
sind, wobei durch die Taktimpulse den Detektoren nachgeschaltete Integratoren gesteuert werden und
dadurch die wirksame Breite der einzelnen Slrahlenwer> ge festgelegt wird.
Insbesondere bei einem Gerät, das z. B. in der DE-OS
24 42 009 beschrieben ist und zur Untersuchung des Rumpfes von menschlichen Patienten dient, müssen
bcträch'.liche Unterschiede in den Querschnittsabmes
sungen des Körpers bei den Patienten berücksichtigt werden. Um die Lage des Patienten in bezug auf das
Gerät festlegen zu können, wurde vorgeschlagen,
mehrere Ringe verschiedener Größe zu vci wenden, von
denen einer geeigneter Größe auszuwählen ist, der um
Vi den Körper im Bereich der interessierenden Ebene
gelegt wird. Dabei wird für jeden Patienten jeweils ein
Ring mit Übergröße ausgewählt und der Bereich zwischen dem Ring und dem Körper wird mil einem
Medium ausgefüllt, das etwa die gleichen Absorptionseigenschaften hat wie menschliches Körpergewebe.
Wenn das Gerät ohne weitere Modifikation benutzt wird, werden die Körperschichtdarstellungen bei
kleinen Körpern mit der gleichen räumlichen Auflösung wie bei großen Körpern gewonnen, während es
Y-, erwünscht wäre, daß sich die Auflösung mit den
Abmessungen des Körpers ändert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem die
Auflösung je nach Abmessungen des untersuchten bo Körpers veränderbar ist.
Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Mittel zur Erzeugung der
Taktimpulse Vorrichtungen ;-.ur Einstellung der Frequenz
dieser Impulse in Abhängigkeit von der br>
gewünschten wirksamen Breite des Strahlenwcges und damit der Auflösung der Schichtdarstellung entsprechend
den Querschnittsabmessungen des uniersuchten Körpers enthalten.
Bei einem solchen Gerät, bei dem die Mittel zur Erzeugung der Taktimpulse eine Stricheinteilung, eine
Lampe und eine Fotozelleneinheit enthalten, welche mit den lateralen Abtastbewegungen der Quelle und der
Detektoranordnung eine Relativbewegung zwischen der Stricheinteilung einerseits und der Lampe und
Fotozellenschaltung andererseits vollziehen, enthalten in Weiterbildung der Erfindung vorzugsweise die Mittel
zur Erzeugung der Taktimpulse mehrere auswählbare Stricheinteilungen mit in sich jeweils konstantem, in
voneinander jedoch unterschiedlichem Strichab.stand.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung bedeutet
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines
erfindungsgemäß ausgebildeten Gerätes und ι s
F i g. 2 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Bei der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung wird der
interessierende Teil des zu untersuchenden, nicht dargestellten Körpers in einem Ring oder Kragen 1 >o
festgelegt. Der Kragen 1 besteht aus einer unteren Hälfte 2, die lösbar an einem festen Teil des Gerätes
befestigt ist, beispielsweise mittels Bolzen 3, und aus einer oberen Hälfte 4, die an der unteren Hälfte
befestigt wird, nachdem der Patient in dieser seine >ί
vorgegebene Lage eingenommen hat. Pin nicht dargestellter Beutel, der einen Stoff en; hält, der
Strahlung in gleicher Weise absorbiert wie menschliches Körpergewebe, wird um den Körper gewickelt und
zwischen dem Körper des Patienten und dem Kragen 1 m eingeschlossen, so daß Luft so weit wie möglich vom
Umfang des zu untersuchenden Körperquerschnitts verdrängt wird.
Auf einer Seite des Kragens 1 ist eine Röntgenstrahlenquelle
5, und auf der gegenüberliegenden Seite eine r> Detektoranordnung 6 mit zugehörigen Kollimaloren 7
angeordnet. Diese Teile können umlaufende und translatorische Abtastbewegungen in bezug auf den
Kragen ausführen, wobei als Antrieb nicht dargestellte Elektromotoren dienen, die jeweils die Wellen 8 bzw. 9 -to
antreiben. Die Welle 8 treibt einen Stift 10 an. der Teil eines Malteser-Mechanismus zur Ausführung von
Drehungen ist, wobei diese Drehbewegung in Winkelstufen von wenigen Grad durchgeführt wird. Der Rest
des Malteser-Mechanismus besteht aus einem festste- 4r>
henden Ring 11, der ein ringförmiges Lager 12 trägt, um
das sich ein Zahnring 13 bewegen kann. Diese Bewegung erfolgt in Fig. I senkrecht zur Papierebene.
Mit dem Ring 13 läuft ein Rahmen um, auf dem die Komponenten für die Durchführung der translatori- ■>
<> sehen Abtastbewegung einschließlich des die Welle 9 antreibenden Elektromotors gelagert sind. Dieser
Motor ist ein in seiner Drehrichtung umsteuerbarer Motor.
Die Welle 9 treibt einen endlosen Zahnriemen 14 aus v>
Gummi mittels eines Zahnrades 15 an. Der Zahnriemen 14 erstreckt sich über die Papierebene hinaus und
verläuft über eine gezahnte Umlenkrolle (nicht dargestellt). Am Zahnriemen 14 ist an einer Seite des
Zahnrades 15 und der Umlenkrolle ein Joch 16 wi angebracht, das; eine längliche, ovale Form aufweist und
die Röntgenstrahlenquelle 5 sowie die Detektor/Kolliniatoranordnung
6 und 7 trägt. Auf dem Joch 16 befinde! sich ein Rahmen 17. der Rollen 18 trägt, die in linearen,
rillenförmigen Spuren 19 in einem am Ring 13 ι,ϊ
angebrachten Teil 20 laufen. Das Teil 20 läuft somit mit dem Ring 13 um, nimmt jedoch nicht an der
iranslatonschcn Abtastbewe^un** teil Das ''""^h !** ·' 11^
ausgebildet, daß es relativ dazu trsnslatorische Bewegungen ausführen kann. Die Hin- und Rückbewegung
des Joches 16 (d. h. die Bewegung senkrecht zur Papierebene in Fig.!) wird durch zwei Rollen 21
begrenzt, die auf einer Platte rollen, die wie das Teil 20 umläuft, aber an der translatorischen Abtastbewegung
nicht teilnimmt.
Um eine gleichmäßige Massenverteilung auch während der translatorischen Abtastbewegung der Quelle 5
zu erzielen, ist ein Gegengewicht 23 an der bezüglich des Joches 16 gegenüberliegenden Seite des Zahnriemens
14 angebracht, welches somit Bewegungen in entgegengesetzter Richtung wie die Quelle 5 ausführt.
Das Gegengewicht 23 läuft auf zwei Stangen 23a und 23b.
Der Bewegungsablauf ist folgendermaßen: zunächst wird das Joch 16 mit seinem Zubehör (einschließlich der
Quelle 5 und der Detektoranordnung 6) zu einer ersten
lateralen Abtastbewegung relativ zum Kragen 1 veranlaßt. Dann wird der Ring 13 und sein Zubehör
(einschließlich des Joches 16) um einen Winkel von z. B. 10° relativ zum Kragen gedreht. Danach führen das
Joch und sein Zubehör eine zweite laterale Abtastbewegung relativ zu der Ausnehmung aus, wobei diese
Abtastbewegung in entgegengesetzter Richtung wie die erste laterale Abtastbewegung verläuft. Anschließend
folgt ein zweiter Drehschritt des Ringes 13 und seines Zubehörs. Diese Bewegungsfolge setzt sich fort, bis der
Ring 13 insgesamt eine Drehbewegung von etwa 180" oder mehr ausgeführt hat.
Die Quelle 5 ist so ausgebildet, daß sie einen Strahlungsfächer erzeugt, dessen Winkel beispielsweise
10° beträgt. Die Detektoranordnung 6 enthält zahlreiche für die Strahlung empfindliche Detektoren, von
denen jeder auf die Strahlung anspricht, die entlang
einem radialen Weg innerhalb des Fächers auf ihn trifft, beispielsweise dreißig Detektoren. Die Strahlung, die
von jedem Detektor empfangen werden kann, wird durch einen ihm zugeordneten Kollimator der Kollimatoren
7 definiert. Mit Fortschreiten der lateralen Abtastbewegung erzeugt jeder Detektor Ausgangsignale,
die ein Maß für die Strahlungsintensität sind, die von den Körper entlang zahlreicher unterschiedlicher
Wege jeweils hindurchgelassen wird. Die Breite jedes Weges wird durch elektrische Taktimpulse bestimmt,
die während jeder lateralen Abtastbewegung erzeugt werden und dazu dienen, die Integrationszeit von
Integrationsschaltungen 24 (Fig. 2) zu steuern, die für
jeden der Detektoren vorgesehen sind. Die Integrationsschaltungen 24 speisen Datenverarbeitungsschaltungen
(nicht dargestellt), in denen die Daten so verarbeitet werden, daß die Verteilung der Absorption,
die die Röntgenstrahlung von der Quelle 5 in der interessierenden ebenen Scheibe des Körpers des
Patienten erfährt, dargestellt werden kann. Diese Datenverarbeitung wird nicht weiter erläutert, da sie
bekannt ist und nicht zur Erfindung gehört. Solche geeignete Datenverarbeitungsatiordnungen sind in der
DE-OS 19 41 433 und 24 20 500 beschrieben.
Die erwähnten Taktimpulse werden beim vorliegenden Ausführungsbeispiel durch ein Element 25 erzeugt,
das aus einem durchsichtigen Teil mit darauf im Abstand voneinander angebrachten undurchsichtigen Linien
sowie aus einer l.arnpen/Fotozelleneinheit 26, 27 besteht. Das Element 25 ist mittels eines Armes 31 an
einem Teil des Gerätes angebracht, das umläuft, aber nicht an der translatorischen Abtastbewegung teilr» i
>-»Λ m t ΓΛίο I >ιη,π1>η'ΓηΐΛ-7αΙΙηη^«1,π;ΐ OC 17 !,., ., .„ I„„U
■ >..!■■<,,. L^. L !.Ulliptlll . U1Ul-LI1I-IItI1IMVIV *.»>, J. I I .11 «till IW\_II
16 befestigt. Auf diese Weise überstreicht die Lampen/ Fotozelleneinheit während jeder lateralen Abtastbewegung
die Stricheinteilung auf dem Element 25.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß das Element 25 drei
Stricheinteilungen 28, 29 und 30 enthält, bei denen der Abstand der Striche jeweils unterschiedlich ist. Die
Einheit 26, 27 enthält demzufolge drei Lampen und drei Fotozellen, und zwar eine Lampe und eine Fotozelle für
jede Stricheinteilung. Der Grund dafür, daß drei Stricheinteilungen und drei Lampen/Fotodetektoreinheiten
vorgesehen sind, besteht darin, daß es üblich ist, in einem Gerät drei Kragen 1 zu verwenden, um eine
Anpassung an unterschiedliche Körperabmessungen des Patienten zu erzielen. Die Durchmesser der Kragen
sind beispielsweise 42. 33 und 25 cm. Wie bereits oben erwähnt wurde, ist es erwünscht, daß sich die räumliche
Auflösung der von dem Gerät erzeugten Darstellung mit den Abmessungen des untersuchten Körpers ändert.
Dies wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, daß die Frequenz der von der Einheit
26, 27 erzeugten Taktimpulse in Abhängigkeit von der Größe des verwendeten Kragens geändert wird. Dies
wird dadurch bewirkt, daß die Taktimpulse jeweils von einer der drei Stricheinteilungen 28, 29 und 30 je nach
Kragengröße abgeleitet werden. Der 42-cm-Kragen ist der Siricheinteilung 28, der 33-cm-Kragen der Stricheinteilung
29 und der 25-cm-Kragen der Siricheinteilung 30 zugeordnet. Die Auswahl erfolgt dadurch, daß jeweils
nur die der jeweiligen Stricheinteilung zugeordnete Lampen/Fotozelleneinheit in Betrieb ist, während die
beiden anderen Einheiten abgeschaltet sind.
Im praktischen Betrieb wird der Motor für die laterale Abtastung bei den beiden Kragen mit 42 und
33 cm Durchmesser mit der gleichen Geschwindigkeit betrieben, und das Joch 16 mit seinem Zubehör führt die
volle laterale Abtastbewegung aus. Die Taktimpulsfrequenz ist dabei für den Kragen mit 33 cm Durchmesser
größer als für den Kragen mit 42 cm Durchmesser, weil die Teilung der undurchsichtigen Linien der Stricheinteilung
29 kleiner ist als bei der Stricheinteilung 28. Dies bedeutet, daß die Integrationszeiten für den 42-cm-Kragen
etwas langer sind als die Integrationszeiten für den 33-cm-Kragen. so daß die Auflösung im ersteren Fall
etwas niedriger ist als im letzteren Fall. Dies ist jedoch im Hinblick auf die größeren Abmessungen des Körpers
in dem 42-cm-Kragen zulässig.
Bei dem 25-cm-Kragen kann die Abtastung mit de gleichen Geschwindigkeit wie bei den Kragen mit de
größeren Durchmessern durchgeführt werden, jedoc kann gegebenenfalls auch eine geringere Abtastgc
schwindigkeit verwendet werden. Die lineare Abtastun erfolgt dabei jedoch unter gar keinen Umständen bis ζ
den äußeren Enden, denn die Ausdehnung der Strahlunj außerhalb der Grenzen des Körpers würde dann ein
unerwünschte Zeitverschwendung bedeuten. Die frühe re Beendigung und Umkehr der linearen Abtastbewe
gung kann unter diesen Umständen beispielsweis durch einen mechanischen Anschlag oder dergleichei
bewirkt werden, der manuell in seine Betriebslag gesetzt wird, wenn ein 25-cm-Kragen verwendet wire
jedoch kann die Begrenzung auch elektrisch durch di Stricheinteilung bewirkt werden, wenn bei Abtastunj
der letzten Marke ein Signal erzeugt wird, das di Drehrichtungsumkehr des Motors für die lateral
Abtastbewegung erzeugt. Die Teilung der undurchsich tigen Linien ist bei der Stricheinteilung 30 feiner als be
den beiden anderen Stricheinteilungen, und unabhängij davon, ob die Abtastung mit der gleichen Geschwindig
keit wie bei den beiden größeren Kragen oder mit eine geringeren Geschwindigkeit durchgeführt wird, ist dii
Anordnung so, daß die Taktimpuise eine höhen Frequenz aufweisen als bei den Stricheinteilungen 21
und 29. so daß eine höhere räumliche Auflösung erziel wird. Ein Vorteil bei der Verwendung einer geringerer
Abtastgeschwindigkeit besteht darin, daß mehr Rönt genstrahlung durch den Körper geschickt werden kam
— wobei natürlich die zulässige Strahlendosis nich überschritten wird — und somit eine größere Genauig
keit bei der abschließenden Darstellung erzielt werder kann.
Ein nicht dargestellter Zähler üblicher Art kam vorgesehen werden, um die Taktimpulse zu zählen unc
die Umkehr der lateralen Abtastbewegung einzuleiten wenn eine vorgegebene Zahl von (z. B. 160) Impulser
gezählt worden ist.
Der Zähler kann auch dazu verwendet werden, de Datenverarbeitungsschaltung die Zahl der wahrem
jeder lateralen Abtastung bestrahlten Strahlenwegi anzugeben.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Computertomograph mit Antriebs- und Führungsmitteln zur Erzeugung einer lateralen Abtastbewegung
der Quelle und der Detektoranordnung mit konstanter Geschwindigkeit in bezug auf eine
Ausnehmung, in der sich ein zu untersuchender Körper befindet, bei zahlreichen unterschiedlichen
Winkelstellungen der Quelle und der Detektoranordnung in bezug auf die Ausnehmung, wobei alle
Abtastbewegungen in der selben Ebene erfolgen, mit Mitteln zur Erzeugung von Taktimpulsen, die ein
Maß für den Fortschritt der lateralen Abtastbewegungen sind, wobei durch die Taktimpulse jedes von
der Detektoranordnung erzeugte Ausgangssignal einem zugehörigen linearen Strahlenweg zugeordnet
wird, wobei die wirksame Breite der einzelnen Strahlenwege durch die Taktimpulse wenigstens
teilweise festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung der
Taktimpulse Vorrichtungen (25—30) zur Einstellung der Frequenz dieser Impulse in Abhängigkeit von
der gewünschten wirksamen Breite des Strahlenweges und damit der Auflösung der Schichtdarstellung
entsprechend den Querschnittsabmessungen des untersuchten Körpers enthalten.
2. Gerät nach Anspruch 1, bei dem die Mittel zur Erzeugung der Taktimpulse eine Stricheinteilung,
eine Lampe und eine Fotozelleneinheit enthalten, weiche mit den lateralen Abtastbewegungen der
Quelle und der Detektoranordnung eine Relativbewegung zwischen der Stricheinteilung einerseits und
der Lampe und der Fotozellcnschaltung andererseits vollziehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel
zur Erzeugung der Taktimpulse mehrere auswählbare Stricheinteilungen (28, 29, 30) mit in sich jeweils
konstantem, voneinander jedoch unterschiedlichem Strichabstand enthalten.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8225 | Change of the main classification |
Ipc: A61B 6/03 |
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8281 | Inventor (new situation) |
Free format text: HOUNSFIELD, GODFREY NEWBOLD, NEWARK, NOTTINGHAMSHIRE, GB LANGSTONE, PETER GEORGE, GERRARDS CROSS, BUCKINGHAMSHIRE, GB |
|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |