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Röntgenschichtgerät zur Herstellung von Transversal-
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Schichtblldern Die Erfindung bezieht sich auf ein Röntgenschichtgerät
zur Herstellung von Transversal-Schichtbildern eines Aufnahmeobjekts mit einer Röntgenstrahlenmeßanordnung,
die eine Röntgenstrahlenquelle, welche ein das Aufnahmeobjekt durchdringendes, fächerförmiges
Röntgenstrahlenbündel erzeugt, dessen Querschnittsausdehnung senkrecht zur Schichtebene
gleich der Schichtstärke und in der Schichtebene so groß ist, daß das ganze Aufnahineobjekt
durchsetzt wird, sowie einen Strahlenempfänger enthält, der die Strahlungsintensität
hinter dem Objekt durch Abtastung des projizierten Strahlenbündels ermittelt, sowie
mit einer Antriebsvorrichtung für die Meßanordnung mit einem Drehgestell zur Erzeugung
von Drehbewegungen der-Röntgenstrahlenmeßanordnung und mit einem Meßwertumformer
für die Transfornation der vom Strahlenempfänger gelieferten Signale in ein Schichtbild,
bei dein der Strahlenempfänger aus einer um den Fokus der Röntgenröhre gekrümmten
Detektorreihe besteht und die Detektoranzahl der gewunschten Bildauflösung entsprechend
gewählt ist.
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In der DT-OS 1 941 433 ist ein Röntgenschichtgerät zur Herstellung
von Transversal-Schichtbildern eines Aufnahme objekts beschrieben, bei dem eine
Röntgenröhre ein das Aufnahmeobjekt durchdringendes, fächerförmiges Röntgenstrahlenbündel
erzeugt, dessen Querschnittsausdehnung senkrecht zur Schichtebene gleich der Schichtstärke
und in der Schichtebene so groß ist, daß das ganze Aufnahmeobjekt durchset#t wird,
und bei dem ein Strahlen empfänger vorhanden ist, der aus sieben Detektoren besteht.
Die Meßanordnung aus Röntgenröhre und Strahlenempfänger wird zur Ab tastung des
Patienten um eine Drehachse gedreht. Wänrena dieser Drehbewegung schwingt der Stralilenempfänger
und tastet sowie aus dem Aufnahmeobjekt austretende nöntgenstrahlung ab. Zur ErZ
zielung
einer guten Bildauflösung und einer schnellen Aufnahmegeschwindigkeit ist dabei
eine verhältnismäßig schnelle Schwingbewegung des Strahlenempfängers erforderlich.
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Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, den Strahlenempfänger aus
einer Detektorreihe aufzubauen, bei der die Detektoranzahl der gewünschten Bildauflösung
entspricht, bei der also vom Prinzip her eine Schwingbewegung nicht mehr erforderlich
ist. in der Figur 1 ist schematisch die Meßanordnung mit einem solchen Strahlenempfänger
dargestellt. Sie besteht aus einer Röntgenröhre 1 und einem Strahlenempfänger 2,
der größenordnungsmäßig über 100 einzelne Detektoren in einer Reihe angeordnet aufweist.
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Der Strahlenempfänger 2 ist um den Fokus der Röntgenröhre 1 gekri1mmt.
Die Meßanordnung 1, 2 ist um einen Punkt 3, der im Aufnahmeobjekt 4 liegt, drehbar.
Die Anzahl der Detektoren des Strahlenempfängers 2 ist der gevunscnten Bildauflösung
entsprechend gewählt, so daß nur durch eine Drehung der Meßanordnung 1, 2 ein Bild
aufgebaut werden kann.
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Die Figur 2 zeigt eine kurve a, die den Intensitatsverlauf der Röntgenstrahlung
vor dem Strahlenempfänger 2 wiedergibt. Der Strahlenempfänger 2 ist in der Figur
2 ebenfalls teilweise dargestellt. In der Figur 2 sind die einzelnen Detektoren
21 bis 27 des Strahlenempfängers 2 gezeigt.
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Der Strahlendetektor 2 mittelt die Intensitätskurve a, d.h. jeder
Detektor 21 bis 27 usw. mittelt die Strahlung über seine Eingangsfläche. Das Ausgangssignal
der einzelnen Detektoren 21 bis 27 usw. ist somit vorbestimmten Punkten der gemittelten
Kurve b gemäß Figur 3 zugeordnet. Diese Punkte sind in der Figur 3 mit 28 bis 33
bezeichnet.
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Da die Ausgangssignale der Detektoren 21 bis 27 usw. nur die PuSLte
28 bis 33 usw. der gemittelten Kurve b wiedergeben, ist für die Beurteilung, ob
aus diesen Ausgangssignalen die Originalkurve a gebildet werden kann, das sampling-Theorem
maßgebend.
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Das san-pl#ng-Theorem sagt, daß sich eine Kurve aus ausgewählten Kurvenpunkten
dann rekonstruieren läßt, wenn im Frequenzspektrum der Kurve keine höheren Frequenzen
al.s die zweifache Punkt-
folgefrequenz enthalten sind. Zur Überprüfung
ist davon ausgegangen, daß in der Originalkurve a höhere Frequenzen enthalten sind.
Die Mittelung über die Detektorfläche erfolgt nach der in der Figur 4 dargestellten
Fensterfunktion, die den Durchlaß eines einzelnen Detektors in Abhängigkeit von
der Ortsfrequenz zeigt. Wenn die Breite der einzelnen Detektoren 21 bis 27 usw.
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gleich ist, und zwar d, so liegt der erste Nulldurchgang der Fensterfunktion
gemäß Figur 4 an der Stelle 34 bei d. Die örtliche Abtastfrequenz ist aber auch
nur d. Aus der Originalkurve a wird - betrachtet man die Filterfunktion gemäß Figur
4 nur bis zum ersten Nulldurchgang - ein Band der Ortsfrequenz d herausgefiltert.
Zur Erfüllung des sampling-Theorems müßte der Nulldurchgang aber bei
liegen. Es ergibt sich also, daß die Originalkurve a sich durch die Ausgangssignale
der einzelnen Detektoren 21 bis 27 usw. nicht exakt rekonstruieren läßt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Röntgenschichtgerät
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sich der Inteiisitätsverlauf der
Röntgenstrahlung vor dem Strahlenempfänger aus den Ausgangssignalen der einzelnen
Detektoren des Strahlenempfängers exakt ableiten läßt.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Detektoren
des Strahlenempfängers einander überlappend angeordnet sind, und vom Meßwertvmformer
die über die Breite eines Detektors gemittelten Werte in einem Abstand von der halben
Detektorbreite abgefragt werden, so daß die Abtastfrequenz das Doppelte der Signalfrequenz-
beträgt. In diesem Fall ist das sampling-Theorem erfüllt, so daß aus den dem Meßwertumformer
zugeführten Signalen die Originalkurve a gemäß Figur 2 wiedergewonnen werden kann.
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Die Figuren 5 und 6 zeigen eine Ausführungsforin des Erfindungsgegenstandes.
Der Strahlenempfänger 40 besteht dabei aus einer Detektorreihe, welche von dem fächerförmigen
Strahlenbündel der Röntgenröhre 1 getroffen wird. Es ist davon ausgegangen, daß
die Meßanordnung 1, 40 um das Objekt 4, und zwar um den Punkt 3, zur Abtastung des
Objekts 4 rotiert, und daß die Röntgenröhre 1 in vorbestimmten Winkelstellungen,
z-B bei jedem Whnkelgrad,
eingeschaltet (gepulst) wird, und zwar
mit einer so kurzen Zeit, daß die Verwischung durch die Rotation hinreichend klein
bleibt.
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Der Strahlenempfänger 40 besteht gemäß Figur 6 aus einer Reihe einzelner
Detektoren 41, 42, 43 usw., die so angeordnet sind, daß sie einander überlappen.
Zwischen den Ausgängen der Detektoren 41 usw. und einem Meßwertumformer 50 liegen
Integratoren 51, von denen in der Figur 6 nur einer dargestellt ist. Die Integratoren
51 halten das Ausgangssignal des jeweiligen Detektors so lange, bis es vom Meßwertumformer
50 verarbeitet worden ist und werden dann gelöscht. Die Abfrage der Ausgangssignale
der Integratoren 51 erfolgt durch den Meßwertumformer 50 in der Weise, daß die Ausgangssignale
der Integratoren 51 nacheinander ausgelesen werden, so daß aus den mit der doppelten
Signalfrequenz abgetasteten Meßwerten die Originalkurve a gemäß Figur 2 rekonstruiert
werden kann. Wesentlich ist also, daß die Ausgange impulse der Integratoren 51 usw.
sukzessive abgefragt werden, wobei die Schrittweite der Abtastung der Hälfte der
Länge entspricht, über die die originale Intensitätsverteilung durch die Detektoren
gemittelt worden ist.
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In der Figur 5 ist der Vollständigkeit halber noch der Röntgengenerator
52 fur die Röntgenröhre 1 dargestellt, der synchron mit der Abfrage der Meßwerte
des Strahlenempfängers 40 zum Pulsen der Röntgenröhre 1 geschaltet wird. Dies ist
durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Schließlich zeigen die Figuren 5 und 6
noch ein Sichtgerät 53 zur Wiedergabe der vom Meßwertumformer 50 berechneten Querschnittsbilder
des Patienten 4.
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Der Strahlenempfänger 40 ist in der Figur 6 von oben, also in Richtung
des Pfeile 60 gesehen dargestellt.
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Die Kurven in den Figuren 2 und 3 stellen selbstverstandlich nur Beispiele
dar.
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L e e r s e i t e