DE2628493A1

DE2628493A1 - ROENTHINE LAYER FOR THE PRODUCTION OF TRANSVERSAL LAYER IMAGES

Info

Publication number: DE2628493A1
Application number: DE19762628493
Authority: DE
Inventors: Reiner Dipl Ing Liebetruth; Gunter Dr Ing Luderer; Burghard Weinkauf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-06-25
Filing date: 1976-06-25
Publication date: 1977-12-29
Also published as: DE2628493C2

Description

Röntgenschichtgerät zur Herstellung von Transversal- X-ray film device for the production of transversal

Schichtbildern 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 Aufnahmeobjekt 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 Transformation der vom S-trahlenempfänger gelieferten Signale in ein Schichtbild, bei dem der Strahlenempfänger aus einer um den Fokus der Röntgenröhre gekrümmten Detektorreihe besteht und die Detektoranzahl der gewünschen Bildauflösung entsprechend gewählt ist. Layer Images The invention relates to an X-ray layer device for the production of transverse slice images of a recording object with an X-ray measuring arrangement, the one X-ray source, which is a fan-shaped penetrating the object X-ray beam generated, the cross-sectional dimension of which is perpendicular to the plane of the layer equal to the slice thickness and is so large in the slice plane that the entire subject is penetrated, as well as a radiation receiver that contains the radiation intensity determined behind the object by scanning the projected beam, as well as with a drive device for the measuring arrangement with a bogie for generating of rotary movements of the X-ray measuring arrangement and with a transducer for the transformation of the signals delivered by the S-ray receiver into a slice image, in which the radiation receiver consists of a curved around the focus of the X-ray tube Detector row and the number of detectors according to the desired image resolution is chosen.

In der DT-OS 1 941 433 ist ein Röntgenschichtgerät zur Herstellung von Transversal-Schichtbildern eines Aufnahmeobjekts beschrieben, bei dem eine Röntgenröhre ein das Aufnahme objekt durchdringendes, fächerförmiges Röntgenstrahlenbündel erzeugt, dessen Querschnittsausdehnung senkrecht zur Schichtebene gleich der Schichtstärke und in der Schichtebene so groß ist, daß das ganze Aufnahmeobjekt durchsetzt wird, und bei dem ein Strahlenempfänger vorhanden ist, der aus sieben Detektoren besteht. Die Meßanordnung aus Röntgenröhre und Strahlenempfänger wird zur Abtastung des Patienten um eine Drehachse gedreht. Während dieser Drehbewegung schwingt der Strahlenempfänger und tastet so die aus dem Aufnahmeobjekt austretende Röntgenstrahlung ab. Zur Erzielung einer guten Bildauflösung und einer schnellen Aufnahmegeschwindigkeit ist dabei eine verhältnismäßig schnelle Schwingbewegung des Strahlenempfängers erforderlich.In DT-OS 1 941 433, an X-ray film device is used for production described by transverse slice images of a recording object in which an X-ray tube Generates a fan-shaped X-ray beam that penetrates the object being captured, its cross-sectional extension perpendicular to the layer plane is equal to the layer thickness and is so large in the layer plane that the entire subject is penetrated, and in which there is a radiation receiver consisting of seven detectors. The measuring arrangement consisting of an X-ray tube and a radiation receiver is used to scan the patient rotated around an axis of rotation. The radiation receiver oscillates during this rotary movement and thus scans the X-ray radiation emerging from the subject. To the Achievement a good image resolution and a fast recording speed is included a relatively fast oscillating movement of the radiation receiver is required.

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.It has also already been proposed to turn the radiation receiver off to build a row of detectors in which the number of detectors corresponds to the desired image resolution corresponds, in which therefore, in principle, an oscillating movement is no longer required is.

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. Der Strahlenempfänger 2 ist um den Fokus der Röntgenröhre 1 gekrümmt. Die Meßanordnung 1, 2 ist um einen Punkt 3, der im Aufnahmeobjekt 4 liegt, drehbar. Die Anzahl der Detektoren des Strahlenempfängers 2 ist der gewünschten Bildauflösung entsprechend gewählt, so daß nur durch eine Drehung der Meßanordnung 1, 2 ein Bild aufgebautwerden kann.In the figure 1, the measuring arrangement is schematically with one such Radiation receiver shown. It consists of an X-ray tube 1 and a radiation receiver 2, of the order of magnitude of over 100 individual detectors arranged in a row having. The radiation receiver 2 is curved around the focus of the X-ray tube 1. The measuring arrangement 1, 2 can be rotated about a point 3, which lies in the subject 4. The number of detectors of the radiation receiver 2 is the desired image resolution chosen accordingly, so that only by rotating the measuring arrangement 1, 2 an image can be built.

Die Figur 2 zeigt eine Kurve a, die den Intensitätsverlauf der Röntgenstrahlung vor dem Strahlenempfänger 2 wiedergibt. Der Strahlenempfänger 2 ist ill der Figur 2 ebenfalls teilweise dargestellt. In der Figur 2 sind die einzelnen Detektoren 21 bis 27 des Strahlenempfängers 2 gezeigt.FIG. 2 shows a curve a, which shows the intensity profile of the X-ray radiation in front of the radiation receiver 2 reproduces. The radiation receiver 2 is illustrated in the figure 2 also partially shown. The individual detectors are shown in FIG 21 to 27 of the radiation receiver 2 are shown.

Der Strahlenempfänger 2 mittelt die Intensitätskurve a, d.h.The radiation receiver 2 averages the intensity curve a, i.e.

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.each detector 21 to 27 etc. averages the radiation over its input surface. The output signal of the individual detectors 21 to 27 etc. is thus predetermined Associated with points of the averaged curve b according to FIG. These points are in the Figure 3 is designated by 28 to 33.

Da die Ausgangssignale der Detektoren 21 bis 27 usw. nur die Punkte 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.Since the outputs of the detectors 21 to 27, etc., only the points 28 to 33, etc. of the averaged curve b are used for judging whether the original curve a can be formed from these output signals, the sampling theorem authoritative.

Das sampling-Theorem sagt, daß sich eine Kurve aus ausgewählten Kurvenpunkten dann rekonstruieren läßt, wenn im Frequenzspektrum der Kurve keine höheren Frequenzen als die zweifache Punktfolge- frequenz enthalten sind. Zur Uberprüfung ist davon ausgegangen, daß in der Originalkurve a höhere Frequenzen enthalten sind.The sampling theorem says that a curve is made up of selected curve points can then be reconstructed if there are no higher frequencies in the frequency spectrum of the curve than the double point sequence frequency are included. To review it is assumed that the original curve a contains higher frequencies.

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.The averaging over the detector area takes place according to the one in the figure 4 shown window function, which the transmission of a single detector as a function from the spatial frequency shows.

Wenn die Breite der einzelnen Detektoren 21 bis 27 usw. gleich ist, und zwar d, so liegt der erste Nulldurchgang der Fensterfunktion gemäß Figur 4 an der Stelle 34 bei 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 Ortsfreauenz, d gefiltert. Zur Erfüllung des sampling-Theorems müßte der Null-11 durchgang aber bei 2 d liegen. Es ergibt sich also, daß die Originalkurve a sich durch die Ausgangssignale der einzelnen Detektoren 21 bis 27 usw. nicht exakt rekonstruieren läßt.If the width of the individual detectors 21 to 27 etc. is the same, namely d, the first zero crossing of the window function according to FIG. 4 is present the point 34 at The local sampling frequency is also only d. From the original curve a becomes - if one considers the filter function according to FIG. 4 only up to the first zero crossing - a band of local frenzy, d filtered. To fulfill the sampling theorem would have to the zero-11 crossing, however, is 2 d. The result is that the original curve a is not exactly due to the output signals of the individual detectors 21 to 27, etc. can be reconstructed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Röntgenschichtgerät der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sich der Intensitätsverlauf der Röntgenstrahlung vor dem Strahlenempfänger aus den Ausgangssignalen der einzelnen Detektoren des Strahlenempfängers exakt ableiten läßt.The invention is based on the object of an X-ray film device of the type mentioned in such a way that the intensity profile of the X-ray radiation in front of the radiation receiver from the output signals of the individual detectors of the Radiation receiver can be derived exactly.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Neßwertumformer und den Detektoren des Strahlenempfängers eine vom Neßwertumformer gesteuerte Umschaltvorrichtung liegt, die dem Neßwertumformer aufeinanderfolgend zunächst die Summensignale jeweils eines Detektors und des einen benachbarten Detektors und anschließend nach der Verarbeitung dieser Summensignale die Summensignale jeweils eines Detektors und des anderen benachbarten Detektors zuführt. Beim Erfindungsgegenstand ist jeder Detektor mit einer Breite von 2d wirksam. Das sampling-Theorem ist also erfüllt, so daß aus den dem Neßwertumformer zugeführten Signalen die Originalkurve a gemäß Figur 2 wiedergewonnen werden kann.This object is achieved in that between the Neßwertumformer and the detectors of the radiation receiver one from the Neßwertumformer controlled switching device is located, which the Neßwertumformer successively first of all the sum signals of one detector and one of the neighboring detectors and then, after processing these sum signals, the sum signals, respectively of one detector and the other adjacent detector. With the subject matter of the invention every detector with a width of 2d is effective. So the sampling theorem is fulfilled, so that the original curve from the signals fed to the measuring transducer a can be recovered as shown in FIG.

Die Figuren 5 und 6 zeigen eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes. Der Strahlenempfänger 40 besteht dabei aus einer Detektorreihe, die von dem fächerförmigen Strahlenbündel der Röntgenröhre 1 getroffena#r#aDie'#anordnun# 1 40 rotiert zur Abtastung um das Objekt 4, und zwar um den Punkt 3, und die Röntgenröhre wird dabei in vorbestimmten Winkelstellungen, beispielsweise bei jedem Winkelgrad, eingeschaltet (geblitzt), und zwar mit einer so kurzen Zeit, daß die Verwischung durch die Rotation hinreichend klein bleibt. Der Generator 41 für die Röntgenröhre 1 und der Meßwertumformer 42, der am Strahlenempfänger 40 angeschlossen ist, sind dabei - wie dies durch die gestrichelte Linie in Figur 5 angedeutet ist - miteinander synchronisiert, so daß die Einschaltung der Röntgenröhre 1 in den erforderlichen Zeitpunkten erfolgt. Das vom Meßwertumformer 42 berechnete Querschnittsbild des Objekts 4 wird auf einem Sichtgerät 43 wiedergegeben.Figures 5 and 6 show an embodiment of the subject of the invention. The radiation receiver 40 consists of a row of detectors from the fan-shaped The bundle of rays of the X-ray tube 1 hita # r # aThe '# arrangement # 1 40 rotates to the Scanning around the object 4, namely around the point 3, and the X-ray tube is thereby turned on in predetermined angular positions, for example at each angular degree (flashed), and with such a short time that the blurring by the rotation remains sufficiently small. The generator 41 for the X-ray tube 1 and the transducer 42, which is connected to the radiation receiver 40, are here - as indicated by the dashed line in Figure 5 is indicated - synchronized with each other, so that the X-ray tube 1 is switched on at the required times. That Calculated by the transducer 42 cross-sectional image of the object 4 is on a Display device 43 reproduced.

Der Strahlenempfänger 40 besteht gemäß Figur 6 aus einer Reihe einzelner Detektoren 50, 51, 52 usw. Die Detektoren sind über Integratoren 57, von denen nur der dem Detektor 50 zugeordnete Integrator dargestellt ist, und eine Schaltvorrichtung am t;Ießwertumformer 42 angeschlossen. Die Schaltvorrichtung besteht aus Paaren von Umschaltern 58, 59 usw., welche durch eine Betätigungseinrichtung 62 betätigbar sind.According to FIG. 6, the radiation receiver 40 consists of a number of individual ones Detectors 50, 51, 52 etc. The detectors are via integrators 57, of which only the integrator associated with the detector 50 is shown, and a switching device connected to t; Ießwertumformer 42. The switching device consists of pairs of changeover switches 58, 59, etc., which can be actuated by an actuating device 62 are.

An den Ausgängen der Integratoren 57 liegen nach einem Röntgenblitz Signale, die der mittleren Strahlungsintensität am Eingang des jeweiligen Detektors entsprechen. Diese Signale stehen so lange an, bis sie vom Meßwertumformer 42 verarbeitet worden sind und dieser über die gestrichelte Leitung 63 ein Löschsignal gibt. Die Verarbeitung dieser Signale erfolgt in der Weise, daß dem Meßwertumformer 42 in der gezeichneten Stellung der Umschalter 58, 59 usw. zunächst die Summensignale jeweils eines Detektors und des einen benachbarten Detektors und anschließend nach Betätigung aller Umschalter 58, 59 usw. und nach der Verarbeitung dieser Summensignale die Summensignale jeweils eines Detektors und des anderen benachbarten Detektors zugeführt werden. Der Meßwertumformer 42 steuert die Betätigungsvorrichtung 62 hierzu entsprechend. Es wird also zunächst beispielsweise ein Summensignal aus den von den Detektoren 52 und 53 stammenden Signalen und anschließend ein Summensignal aus den von den Detektoren 53 und 54 stammenden Signalen mit Hilfe der Umschalter 59 ##0?;L###, #Ä#i# iese Weise ist erreicht, daß jeder Detektor mit einer Breite von 2d wirksam ist, so daß aufgrund des sampling-Theorems die Originalkurve a gemäß Figur 2 im Meßwertumformer 42 rückgebildet werden kann. Es ist selbstverständlich, daß die Umschalter 58, 59 usw. und auch die Betätigungsvorrichtung 62 elektronischer Art sind.After an X-ray flash, there are at the outputs of the integrators 57 Signals representing the mean radiation intensity at the input of the respective detector correspond. These signals are pending until they are processed by the transducer 42 have been and this gives a clear signal via the dashed line 63. the Processing of these signals takes place in such a way that the transducer 42 in the position shown of the switches 58, 59, etc. initially the sum signals one detector and one neighboring detector and then after Actuation of all changeover switches 58, 59 etc. and after the processing of these sum signals the sum signals of one detector and the other neighboring detector are fed. The transducer 42 controls the actuating device 62 for this purpose corresponding. So it is initially, for example, a sum signal from the from the detectors 52 and 53 originating signals and then a sum signal the signals coming from the detectors 53 and 54 with the aid of the switches 59 ## 0?; L ###, # Ä # i # this way has been reached, that every detector with a width of 2d is effective, so that due to the sampling theorem the original curve a can be regenerated in the transducer 42 according to FIG. It goes without saying that the changeover switches 58, 59, etc. and also the actuating device 62 are electronic Are kind.

Die Figur 6 zeigt den Strahlenempfänger 40 von oben, d.h. in Richtung des Pfeils 65 gesehen.Figure 6 shows the radiation receiver 40 from above, i.e. in the direction of arrow 65 seen.

Die zwischen dem Strahlenempfänger 40 und dem Meßwertumformer 42 liegenden Schaltungselemente sind in der Figur 5 durch den Block 42 verkörpert.The lying between the radiation receiver 40 and the transducer 42 Circuit elements are embodied in FIG. 5 by block 42.

Die Kurven und b in den Figuren 2 und 3 stellen selbstverständlich nur Beispiele dar.The curves and b in Figures 2 and 3 represent of course are only examples.

Claims

X-ray layer device for the production of transverse layer images a Aufnallme object with an X-ray measuring arrangement, which includes an X-ray source, which a fan-shaped X-ray beam penetrating the object generated whose cross-sectional extension perpendicular to the layer plane is equal to the layer thickness and is so large in the layer plane that the entire subject is penetrated, as well as a radiation receiver containing the radiation intensity behind the object determined by scanning the projected beam, as well as with a drive device for the measuring arrangement with a bogie for generating rotary movements of the X-ray measuring arrangement and with a transducer for the transformation the signals delivered by the radiation receiver into a layer image, in which the radiation receiver consists of a row of detectors curved around the focus of the X-ray tube and the The number of detectors is selected according to the desired image resolution, which means that c h g e k e n n z e i c h -n e t that between the transducer (42) and the Detectors (50 etc.) a U, m switch device controlled by the transducer (42) (58 etc.), which the transducer (z> 2) successively first the Sum signals from one detector (e.g. 3. 53) and one neighboring detector (e.g.

52) and then, after processing these summed signals, the Sum signals in each case from a detector (55) and the other adjacent detector (e.g. 54) supplies.