DE2646521A1

DE2646521A1 - Verfahren zum eichen eines axial arbeitenden tomografischen abtastgeraets

Info

Publication number: DE2646521A1
Application number: DE19762646521
Authority: DE
Inventors: Robert A Sparks
Original assignee: Syntex USA LLC
Current assignee: Syntex USA LLC
Priority date: 1975-10-20
Filing date: 1976-10-15
Publication date: 1977-04-21
Also published as: NL7611411A; US4053780A; JPS5250695A; FR2329132A1

Description

PATENTANWÄLTE

Dip!.-lng. P. WIRTH ■ Dr. V. SCHM1ED-KOWARZIK Dlpl.-lng. G. DAN N EN BERG · Dr. P. WEIN HOLD · Dr. D. GUDEL

-281134 .J' β FRANKFURT AM MAIN

TELEFON (0611) _287(m GR. ESCHENHEIMER STRASSE 39

Case PA-775 14. Oktober 1976

Syntex (U.S.A.) Inc. 3401 Hillviev/ Avenue Palo Alto, Calif. 94304 USA

Verfahren zum Eichen eines axial arbeitenden tomografischen Abtastgeräts

Als Auszug aus der Beschreibung der Ausführung der Erfindung ist folgendes anzugeben: Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eichen bzw. Kalibrieren eines axial arbeitenden tomografischen Abtastgeräts, das einen Rahmen mit einer Öffnung aufweist, in die das zu prüfende Objekt eingesetzt wird und der eine Strahlungsquelle und eine"Detektorvorrichtung trägt, welche dazu dienen, ein oder mehrere Strahlenbündel einer durchdringenden Strahlung ausgehend von der Strahlungsquelle durch das Objekt hindurch zu der Detektorvorrichtung zu strahlen. Der Rahmen besitzt ferner eine Vorrichtung, durch die das Abtastgerät zusammen mit der Strahlungsquelle und der Detektorvorrichtung um das Objekt herum gedreht werden kann, wobei eine Vielzahl von Sätzen von Daten, die der Durchlässigkeit oder

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der Absorption des Objekts für eine Vielzahl von Strahlenbündeln der durchdringenden Strahlung entsprechen, gesammelt wird. Ferner ist ein Eichverfahren vorgesehen, zu dessen Durchführung ein Eichgerät angebracht ist, das auf dem Rahmen ein einstellbares Zentrierglied trägt. Das einstellbare Zentrierglied wird ungefähr auf den Mittelpunkt der Drehbewegung des Abtastgeräts eingestellt. Ferner wird ein auf die Lage ansprechendes Anzeigegerät in die Nähe des ungefähr zentrierten Gliedes gebracht und lässt man das Abtastgerät und das darauf angebrachte Eichgerät mindestens eine Umdrehung machen-; fernerwird, wenn nötig, die Lage des Zentriergliedes eingestellt, bis dieses sich mit dem Drehmittelpunkt des Abtastgeräts deckt, der durch das Minimum an Ablenkung des auf die Lage ansprechenden Anzeigegeräts bestimmt wird. Es findet eine Drehbewegung und eine Translationsbewegung der Strahlungsquelle und der Detektorvorrichtung statt, wobei für πede Winkeleinstellung des Rahmens, der die Strahlungsquelle und die Detektorvorrichtung trägt, die Mittellage jedes Translationsabtastvorgangs relativ zum zentrierten Glied bestimmt wird und/oder, wenn eine Mehrzahl von Detektoren in Verbindung mit der Detektorvorrichtung für jede planare Scheibe des zu prüfenden Objekts verwendet wird, die Mittellage jedes Translationsabtastvorgangs für jeden Detektor relativ zu dem zentrierten Glied bestimmt wird.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kalibrieren bzw. Eichen eines axial arbeitenden tomografischen Abtastgeräts. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Eichen eines axial arbeitenden tomogcafischen Abtastgeräts, bei dem es nicht erforderlich ist, den Mittelpunkt der Drehbewegung des Abtastgerät^mit einem linearen Kodiergerät (encoder) von Hand auszurichten. Für jede Einstellung des Winkels des Rahmens schafft die Erfindung ferner ein Verfahren zum Bestimmen der Mittellage jedes in Translationsrichtung bewirkten Abtastvorgangs relativ zu einem zentrierten Glied und/oder, wenn eine Mehrzahl von Detektoren in Verbindung mit der Detektorvorrichtung verwendet wird, bestimmt das erfindungsgemässe Verfahren für jede planare Scheibe des zu prüfenden Objekts die ^Mittellage

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jedes Translationsabtastvorganges für jeden Detektor relativ zu dem zentrierten Glied.

In der US-PS 3 778 614 ist ein Verfahren und ist eine Vorrichtung zum Prüfen eines Objekts mittels Röntgenstrahlen oder Gammastrahlen beschrieben. Bei einer handelsüblichen Ausführungsform ist die Strahlungsquelle der Röntgenstrahlen dafür eingerichtet, ein Strahlenbündel durch eine zu prüfende planare oder ebene Scheibe hindurchzustrahlen. Dieses Gerät besitzt ferner eine Detektorvorrichtung zur Erfassung des durch das Objekt hindurchgegangenen Strahlenbündels und eine Vorrichtung, durch die die Strahlenquelle und die Detektorvorrichtung ,um das Objekt herum aufeinanderfolgend verschoben und gedreht werden, Während die radiografische Prüfung stattfindet. Während des Aufbaues und der Kalibrierung dieses Geräts wird der Mittelpunkt der Drehbewegung des Abtastgeräts, an dem die Strahlungsquelle und die Detektorvorrichtung angebracht sind, bestimmt und wird ein lineares Kodiergerät von Hand derart eingestellt, dass das Zentrum des linearen Kodiergerätes mit dem Zentrum der Drehbewegung des Abtastgerätes fluchtet. Dieses Verfahren schafft die Möglichkeit der Eichung bzw. Kalibrierung der Mittellage einer Translationsabtastbewegung für eine besondere Drehausrichtung des Abtastgeräts; ferner schafft dieses Verfahren keine Kompensation'für Unregelmässigkeiten, die entweder im Abtastgerät an sich oder im Kalibrierungsmechanismus bei anderen Winkeleinstellungen des Abtastgeräts eintreten. Demgemäss schafft die vorgenannte Kalibrierungstechnik keine Maße, durch die das axial arbeitende tomografische System Exzentrizitäten des Abtastgeräts oder der Kalibrierungsmittel korrigieren kann, wenn solche Exzentrizitäten dem Gerät innewohnend bei anderen Winkeleinstellungen auftreten.

Gemäss den vorstehenden Angaben besteht der Hauptzweck der Erfindung darin, ein neues Verfahren zur Eichung bzw. Kalibrierung eines axial arbeitenden tomografischen Abtastgerätes zu schaffen. .

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Ferner "bezweckt die Erfindung, ein neues Verfahren zur Kalibrierung eines axial arbeitenden tomografisehen Abtastgeräts zu schaffen, das die Notwendigkeit beseitigt, das Zentrum der Drehung des Abtastgeräts von Hand mit der Mittelstellung eines linearen Kodierungsgerätes (encoder) zur Deckung zu bringen.

Ausserdem bezweckt die vorliegende Erfindung, ein neues Verfahren zum Eichen bzw. Kalibrieren eines axial arbeitenden tomografisehen Abtastgeräts zu schaffen, bei dem die tatsächliche Mittellage eines in Translationsrichtung erfolgenden Abtastvorganges der Strahlungsquelle und der Detektorvorrichtung für jede einer Vielzahl von Winkeleinsteilungen des Abtastgeräts relativ zu dem Glied festgelegt wird, das zuvor auf das Zentrum der Drehbewegung des Abtastgeräts eingestellt wurde.

Ferner bezweckt die vorliegende Erfindung, ein neues Verfahren zum Eichen bzw. Kalibrieren eines axial arbeitenden tomografisehen Abtastgeräts zu schaffen, das eine Quelle zur Erzeugung einer durchdringenden Strahlung und eine Vielzahl von Detektoren besitzt, wobei für jede Winkeleinstellung des Rahmens des Abtastgeräts, der ^Strahlungsquelle und die Vielzahl von Detektoren trägt, die Mittelstellung für jede Translationsabtastbewegung der Strahlungsquelle und der Detektoren für jeden Detektor relativ zu einem Glied bestimmt wird, das zuvor auf das Zentrum der Drehung des Abtastgeräts eingestellt wurde.

Diese und weitere Zwecke der Erfindung, deren Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Einzelbeschreibung.

Die vorgenannten und weiteren Zwecke, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass ein axial arbeitendes tomografisehes Abtastgerät geschaffen wird, das einen Rahmen besitzt, der eine

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durchgehende Öffnung aufweist, in die das zu prüfende Objekt eingesetzt wird, und dass eine Quelle für durchdringende Strahlung Und eine Detektorvorrichtung vorgesehen sind, die an dem -Rahmen angebracht sind und dazu dienen, einen oder mehrere Bündel der durchdringenden Strahlung durch eine planare bzw. ebene Scheibe des Objekts ausgehend von der Strahlungsquelle durchtreten und zu der Detektorvorrichtung treten zu lassen, dass ferner eine Drehvorrichtung vorgesehen ist, durch die die Abtastvorrichtung zusammen mit der Strahlungsquelle und der Detektorvorrichtung, die an der Abtastvorrichtung angebracht sind, um das Objekt herum in Drehung versetzbar sind, wobei eine Mehrzahl von Sätzen von Daten, die der übertragung oder Absorption einer Vielzahl von Bündeln der durchdringenden Strahlung durch das Objekt entsprechen, gesammeOt werden, dass ferner das vorgenannte Abtastgerät durch Anbringen einer Eich- bzw. Kalibriervorrichtung geeicht wird, wobei diese Vorrichtung am Rahmen ein einstellbares Zentrierglied trägt, das in unmittelbarer Nähe des Zentrums der Drehbewegung des Abtastgeräts eingestellt wird, dass ferner ein auf die Lage ansprechendes Anzeigegerät nahe dem zentrierten Glied angebracht wird, das sich in unmittelbarer Nähe des Zentrums der Drehbewegung des Abtastgeräts befindet, dass man das Abtastgerät und dfe auf diesem angebrachte Eich- bzw. Kalibriervorrichtung mindestens eine Drehung ausführen lässt und wenn nötig die Lage des Zentriergliedes einstellt, bis das Zentrierglied sich mit dem Zentrum der Drehbewegung des Abtastgerätes deckt, wobei das Zentrum der Drehbewegung durch das Minimum an Ablenkung des auf die Lage ansprechenden Anzeigegeräts bestimmt wird, wenn das Zentrum mindestens im wesentlichen in Kontakt mit dem zentrierten Glied gehalten wird, und dass die Strahlungsquelle und die Detektorvorrichtung gedreht werden und dass für jede Winkeleinstellung des die Strahlungsquelle und die Detektorvorrichtung tragenden Rahmens (a) die Mittellage jedes Translationsabtastvorgangs relativ zu dem zentrierten Glied bestimmt wird und/oder (b) - wenn eine Mehrzahl von Detektoren in Zusammenhang mit der Detektorvorrichtung für jede planare

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Scheibe des geprüften Objekts verwendet wird - die Mittellage jedes Translationsabtastvorgangs für jeden Detektor relativ zu dem zentrierten Glied bestimmt wird. In der tatsächlichen Praxis sind das Einstellen des _: einstellbaren Zentriergliedes auf unmittelbare Nähe zum Zentrum der Drehbewegung des Abtastgeräts und sind die Placierung des auf die Lage ansprechenden Anzeigegeräts in der Nähe des zentrierten Gliedes, das sich in unmittelbarer Nähe des Zentrums der Drehbewegung befindet, von Hand ausgeführte Arbeitsgänge. Nach der Drehung des Abtastgeräts erfolgt eine weitere Einstellung der Lage des Zentriergliedes, wenn erforderlich, wiederum als ein von Hand durchgeführter Vorgang. Wenn jedoch einmal festgelegt ist, dass sich das Zentrierglied mit dem Zentrum der Drehbewegung des Abtastgeräts deckt, das durch ein Minimum an Abweichung des auf die Lage ansprechenden Anzeigegeräts bestimmt wird, dann wird die folgende Bestimmung der unterschiedlichen zentralen Lage jedes Translationsabtastvorgangs selbsttätig durch die Vorrichtung zur Datenverarbeitung durchgeführt, die dem axial arbeitenden tomografiechen System zugeordnet ist; die Ergebnisse der Datenverarbeitung werden in einem Datenspeicher gespeichert und dienen zur darauffolgenden Bestimmung der Dämpfungskoeffizienten für jedes einer Vielzahl von einzelnen Matrizenelementen, die der planaren Scheibe des zu analysierenden Objekts entsprechen. Für jede Drehbewegung und Translationsbewegung des Rahmens und der darauf angebrachten Strahlenquelle und Detektorvorrichtung wird im besonderen Fall die tatsächliche zentrale Lage jedes Translationsabtastvorgangs (für die besondere Winkeleinstellung des Abtastgeräts) durch das Maximum an Abnahme der Strahlungstransmission (oder umgekehrt das Maximum der Zunahme der Strahlungsabsorption) bestimmt, wie sie durch das Bündel von durchdringender Strahlung verursacht wird, die durch das jetzt genau eingestellte Zentrierglied hindurchgeht. Diese Abnahme (oder diese Zunahme) der übertragenen Strahlung steht in Beziehung zu einer besonderen Stellung an einem zugeordneten line aren Kodiergerätv Diese Bestimmung und Wechselbeziehung wird für jede Winkeleinstellung des Abtastgeräts relativ zu dem zentrierten Glied wiederholt, und wenn eine Mehrzahl von Detektoren in Ver-

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bindung mit der Detektorvorrichtung verwendet wird, wie es bei einem System mit fächerförmigem Strahlenbündel geschieht, so wird die zentrale Stellung jedes Translationsabtastvorganges für jeden Detektor bei jeder Winkeleinstellung des Abtastgeräts bestimmt. Alle sich auf ablese Weise ergebenden Daten werden in dem Datenspeicher gespeichert und anschliessend während der Verarbeitung der Transmissionsdaten oder Absorptionsdaten verwendet, die ursprünglich mit dem Abtastgerät (d.h. als Rohdaten) erzielt wurden, so dass eine genaue Rekonstruktion der planaren Scheibe des der Prüfung unterzogenen Objekts hergestellt wird.

Wie oben angegeben, wird die Mittelstellung für jede Translationsabtastbewegung relativ zu dem genau eingestellten zentrierten Glied für jede Winkeleinstellung des Rahmens bestimmt. Diese Winkeleinstellung kann z.B. mit Winkeldrehungen von 1° vorgenommen werden (insbesondere für Systeme, bei denen ein einzelnes Strahlenbündel der Strahlung in parallelen Linien durch die planare Scheibe des zu prüfenden Objekts während der Translationsabtastbewegung der Strahlenquelle und der Detektorvorrichtung hindurchgeht); oder die Winkeleinstellung kann mit mehreren Winkeldrehungen (at multi-angular rotations) bewirkt werden(insbesondere in dem Fall, dass ein fächerförmiges Strahlenbündel der durchdringenden Strahlung durch das Objekt hindurch auf eine Vielzahl von Detektoren geleitet wird, z.B. mit Drehungen von 12°, wobei 12 Detektoren vorgesehen sind, abgesehen von dem Bezugsdetektor, und wobei die Winkelabstände je 1° betragen).

Wie oben angegeben, wird die gemessene zentrale Stellung jeder Translationsabtastbewegung (wahlweise für jeden einer Vielzahl von Detektoren) in einem Datenspeicher gespeichert und anschließend während der Verarbeitung der Daten für die Strahlungstransmission oder Strahlungsabsorption verwendet, die ursprünglich von dem Abtastgerät geliefert wurden, so dass sich eine sehr genaue Rekonstruktion der planaren Schicht oder Scheibe des der Prüfung unterzogenen Objekts ergibt.

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_fc fa.

Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich nachstehend anhand der Beschreibung im einzelnen in Verbindung mit den Zeichnungen, und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Eich- bzw. Kalibrierungsvorrichtung gemäss der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht von der rechten Seite des Eichgeräts nach Fig. 1 gesehen, und

Fig. 3 schematisch eine Ansicht des Systems eines axial arbeitenden tomografischen Abtastgeräts zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Eichung gemäss der Erfindung.

In Fig. 1 und,2 ist ein Eich- bzw. Kalibrierungsgerät 10 dargestellt, das ι eine Hinterplatte 12 und vier zylindrische Stäbe 14 aufweist. Je einer der Stäbe ist in der Nähe je einer rechtwinkligen Ecke der Hinterplatte 12 angebracht! die Stäbe dienen dazu, die Hinterplatte 12 am Rahmen nahe der Öffnung zu befestigen, die zur Aufnahme des Objekts bei einem axial arbeitenden tomografischen Abtastgerät· dient. Ein Zentrierglied 18 ist einstellbar an der Hinterplatte 12 mittels eines drehbaren Schraubstücks 20 angebracht, das sich an der Hinterseite der Hinterplatte 12 befindet. Nicht dargestellte Klemmschrauben an dem Zentrierglied und seinem Schraubstück dienen dazu, die X- und Y-Koordinaten des Zentriergliedes einzustellen.

In Fig. 3 ist ein Abtastteil 40 eines axial arbeitenden tomograf ischen Systems dargestellt, das eine Quelle 42 für Röntgenstrahlen enthält, das ein fächerförmiges Bündel von Röntgenstrahlen durch eine planare Scheibe eines zu untersuchenden Objekts 44 strahlt, (z. B_e den Kopf oder einen Körperteil eines Patienten). Wie ersichtlich, ist das Objekt von einem Träger 46 umgeben, der im allgemeinen mit Wasser gefüllt ist; der Träger ist seinerseits von einem (nicht gezeichneten) Kunststoffblock umgeben. Der Kunststoffblock besitzt eine zylindrische Öffnung, die die Aussenseite des Trägers 46 umgibt. Der Kunst-

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stoffblock dreht sich um den Träger, der während des radiografischen Verfahrens eine ortsfeste Lage zum Objekt behält. Ein radialer Kollimator 47, der sich zwischen der Strahlungsquelle 42 und dem Objekt 44 befindet, teilt das Bündel von Röntgenstrahlen in eine fächerförmige Anordnung einer Mehrzahl von kleineren Strahlenbündeln auf, z.B. zwölf kleineren Strahlenbündeln, von denen jedes eine Tiefe (in Richtung in die Papierebene hinein) von ungefähr einem Zentimeter und eine Dicke in der Ebene des Fächers von ungefähr 1,2 Millimeter besitzt. Ein Kollimator 48, der sich zwischen dem Objekt 44 und einem Detektor 50 befindet, reduziert die '. ■ Wirkung des Compton-Effekts der gestreuten Strahlung, die von dem der Analyse unterzogenen Objekt ausgeht. Der Detektor 50 kann z.B. eine Reihe von Photon-Detektoren aufweisen, die am Ausgabeende des Kollimators 48 angeordnet sind und die dazu dienen, die einzelnen Strahlenbündel zu erfassen, die durch das Objekt 44 und den Kollimator 48 zu den entsprechenden Detektoren hindurchgehen. Die Ausgabe der verschiedenen Detektoren wird in bekannter Weise einem Datenspeicher 52, der auch die Datenverarbeitung besorgt, zugeführt.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform dreht sich und verschiebt sich das Abtastgerät 40 um das zu analysierende Objekt 44 herum. Insbesondere dreht sich das Abtastgerät 40 um eine Umlaufachse 54, die vorzugsweise durch den mittleren Bereich der planaren Scheibe des zu prüfenden Objekts hindurchgeht. Diese Rotationsachse ist zuvor dadurch festgelegt worden, dass das Kalibrierungsgerät 10 an dem Rahmen des Abtastgeräts 40 in der Weise eingestellt wurde, wie es hier beschrieben wurde. Die Winkeldrehung des Abtastgeräts 40 1st in der Zeichnung durch ■den Winkel θ angezeigt. Zusätzlich erfolgt für jede Winkeleinstellung des Abtastgeräts 40 mit der Strahlung des fächerförmigen Strahlenbündels eine Abtastung seitlich quer zum Objekt 44. Genauer gesagt wird für jede Winkeleinstellungdes Abtastgeräts die Strahlungsquelle 42 seitlich mittels eines Riementriebs 56 verschoben, und die genaue seitliche Einstellung der Strahlungsquelle 42 wird durch ein die seitliche Lage steuerndes Gerät

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zur Ablesung einer Skala (encoder 58) beiffi'/»^ » ^das optisch ausgelesen wird, wobei die Ausgabe des Geräts dem einen Dateneingang des Geräts 52 zum Speichern und Verarbeiten der Daten zugeführt wird. ·

In gleicher Weise wird die Winkeleinstellung (angular orientation) des Abtastgeräts durch die Winkellage eines Kodiergeräts 60 (angular.position encoder) festgestellt, dessen Ausgabe dem Gerät 52 zur Speicherung und Verarbeitung der Daten zugeführt wird. Bei einem als Beispiel zu beschreibenden System besitzt die Detektorvorrichtung 50 zwölf Einzeldetektoren, abgesehen von dem Bezugsdetektor, und wird das Abtastgerät 40 mit aufeinanderfolgenden Schritten von 12° um das Objekt 44 herum gedreht. Zwischen den aufeinanderfolgenden Drehungen werden die Strahlungsquelle 42 und der Detektor 50, die sich auf entgegengesetzten Seiten des Objekts 44 befinden, entlang der seitlichen Abmessung des zu analysierenden Objekts verschoben. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis genügend Daten erzeugt worden sind, die in der üblichen Weise in dem Gerät zur Datenspeicherung und zur Datenverarbeitung verarbeitet sind, oder bis eine Reihe von gespeicherten und verarbeiteten Daten-Einheiten 52 eine genügende Anzahl von Schwächungskoeffizienten für jedes einer Anzahl einzelner Matrizenelemente der planaren Scheibe des zu analysierenden Objekts liefert, so dass durch die Darstellungsvorrichtung 62 eine Rekonstruktion der inneren Konfiguration des Objekts geliefert wird, nach dem die verarbeiteten Daten in einem Aufzeichnungsgerät 64 aufgezeichnet und gespeichert worden sind.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur sog. Kalibrierung bzw. Eichung (calibration) wird nachstehend anhand der Fig. 3 beschrieben. Um eine besondere Winkeleinstellung des Abtastgeräts 40 herzustellen, wie sie z.B. in ausgezogenen Linien in Fig. 3 dargestellt ist, wird das Kalibriergerät 10 am Rahmen des Abtastgeräts befestigt und wird das zentrale Glied 18 von Hand annähernd auf'das Zentrum der Drehbewegung des Abtastgeräts eingestellt. Hierauf wird das auf die Lage ansprechende

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Anzeigegerät, z.B. eine an sich bekannte drehbare Einstellscheibe, die mit dem Rahmen nicht in Berührung steht (d.h. die davon unabhängig ist und z.B. fest von dem Boden oder einem anderen Objekt getragen wird, das seinerseits fest von dem Boden getragen wird) in die Nähe des annähernd zentrierten Gliedes gebracht; das Abtastgerät und das darauf angebrachte Kalibrierungsgerät werden nun mit mindestens einer Umdrehung gedreht und, wenn nötig, wird das Zentrierungsglied von Hand eingestellt. Dieses Verfahren der Drehung und Einstellung wird wiederholt, bis das Zentrierungsglied sich mit dem Zentrum der Drehbewegung des Abtastgeräts deckt, wie es sich durch ein Minimum der Ablenkung der Drehscheibe des Anzeigegeräts bestimmt. Hierauf wird für eine gegebene WinleLeinstellung des Abtastgeräts, z.B. wieder die in ausgezogenen Linien gezeigte Einstellung, die Strahlungsquelle 42 seitlich entlang der Querabmessung des Objekts 44 verschoben und wird die Mittellage des drehbaren Tasters (wie sie sich durch das Maximum der Abnahme der Strahlungsübertragung oder das Maximum der Zunahme der Absorption des durchdringenden Strahlenbündels zufolge des Vorhandenseins des zentrierten Gliedes 18 bestimmt) zugeordnet zu einer Auslesung an dem linearen Kodiergerät 58; die resultierende gemessene Mittellage wird in dem Gerät 52 zur Speicherung und Verarbeitung der Daten gespeichert. Das Abtastgerät wird dann in eine andere Winkellage gedreht, z.B. diejenige, wie sie in strichpunktierten Linien in Fig. 3 gezeigt ist; dieses.Verfahren der linearen Verschiebung wird wi-ederholt, wobei im allgemeinen eine etwas andere Mittellage für die Translationsabtastbewegung durch das lineare Kodiergerät 58 bestimmt und in dem Gerät 52 zur Speicherung und Verarbeitung der Daten·gespeichert wird. Dieses" Verfahren wird für jede der Winkellagen wiederholt, die das Abtastgerät während aufeinanderfolgender Prüfungsvorgänge am tatsächlichen Objekt einnimmt. Auf diese Weise wird die Mittellage für jeden Translationsabtastvorgang der Strahlungsquelle 42 bestimmt, wobei die aufeinanderfolgend mit dem System erzielen Daten für die Strahlungsübertragung oder die S tr a¹" lungs ab sorption dem Zentrum der Rotation des Abtastgeräts gei au zv.georc et

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werden können und demzufolge genaue Rekonstruktionen des der Prüfung unterzogenen Körpers erzielt werden können. Ausserdem kann wie bei dem System nach Fig. 3 die Mittellage jedes" Translationsabtastvorgangs für jeden-Detektor .in einer Multidetektorvorrichtung relativ zu 'dem zentrierten Glied bestimmt werden. Auf diese Weise ergeben sich Zuordnungsdaten, die gleichfalls in dem Gerät 52 für Datenspeicherung und Datenverarbeitung gespeichert -werden, das dazu dient, sehr genaue Rekonstruktionen der planaren Scheibe des der Analyse unterzogenen Objekts herzustellen.

Das hier beschriebene Verfahren zur Eichung bzw. zur Aufzeichnung von Abtastergebnissen ist in Verbindung mit axial arbeitenden tomografischen Abtastgeräten verschiedener Ausführungsformen anwendbar. Zum Beispiel besitzt das Abtastgerät bei einer Ausführungsform eine Strahlungsquelle von Röntgen- oder Gammastrahlen, die dazu geeignet ist, ein Strahlenbündel durch eine planare oder ebene Scheibe des zu prüfenden Objekts hindurchzustrahlen, ferner besitzt sie eine Detektorvorrichtung zum Erfassen des durchgestrahlten Strahlenbündels, nachdem es durch das Objekt hindurchgegangen ist, und.eine Vorrichtung, die die Strahlungsquelle und die Detektorvorrichtung während der radiografischen Prüfung um das Objekt herum aufeinanderfolgend verschiebt und dreht. Eins)lches Abtastgerät ist z.B. in der U.S.-Patentschrift 3 778 614 dargestellt. Bei einer anderen Ausführungsform, wie sie in der schwebenden US-Patentanmeldung Serial No. 528 026 vom 29. Nov. 1974, Anmelder Douglas Boyd et al, gezeigt ist, wird ein fächerförmiges Strahlenbündel von durchdringender Strahlung durch die Scheibe des zu analysierenden Objekts hindurch zu einer auf Strahlung ansprechenden Detektorvorrichtung geleitet, die eine Mehrzahl von Einzeldetektoren besitzt, von denen ein Satz von Daten abgeleitet wird, die der Übertragung oder Absorption der durch das Objekt hindurchdringenden Strahlung entsprechen, welche entlang einer Vielzahl divergenter Linien erfolgt und von der Strahlungsquelle zu dem Detektor geht. Für unterschiedliche Dreh\iinkel des fächerförmigen Strahlenbündels relativ

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zu der Mitte der zu analysierenden Scheibe erhält man eine Anzahl von Sätzen der vorgenannten Daten. Fächerförmige Durchstrahlung kann auch in Verbindung mit Abtastgeräten verwendet werden, die seitliche Translationsbewegung der Strahlungsquelle und des Detektors notwendig machen. Das erfindungsgemässe Verfahren zur Eichung bzw. Auswertung ist in Verbindung mit jeder der vorgenannten Ausführungsformen, ferner mit anderen, computergesteuerten, axial arbeitenden tomografischen Geräten, die sich von den oben genannten Ausführungsformen unterscheiden, oder in Verbindung mit Röntgenstrahlen- oder Garnmastrahlen-Diagnosegeräten und mit Geräten anwendbar, die eine genaue Zuordnung einer Mehrzahl von Mittellagen der Translationsabtastvorgänge für jede einer Vielzahl von Winkeleinsteilungen einer Strahlungsquelle und einer Detektorvorrichtung relativ zu dem Zentrum der Drehbewegung des Abtastgeräts erfordern. Auf die U.S.-PS 3 778 614 und die schwebende US-Anmeldung 52S 026 vom 29. Nov. 1974 ist in der vorliegenden Anmeldung insoweit Bezug genommen, wie es notwendig ist, um die vorliegende Erfindung vollständig verständlich zu machen.

Es ergibt sich für den Fachmann, dass an den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verschiedene Änderungen vorgenommen und Äquivalente eingesetzt werden können, ohne den Rahmen des Erfindungsgedankens zu verlassen.

-Ansprüche-

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/S.

Leerseife

Claims

14. Oktober 1976 ³^^ι±βχ (^U-^S-^A·) ^Inc·

-PA-775

Patent- bzw. Schutzansprüche

1. Verfahren zum Eichen " . -

eines axial arbeitenden tomografischen Abtastgeräts, dadurch gekennzeichnet, dass das axial arbeitende tomografische Abtastgerät einen Rahmen besitzt, der eine Öffnung aufweist, die zur Aufnahme des zu prüfenden Objekts bestimmt ist, dass an diesem Rahmen eine Quelle (42) für eine durchdringende Strahlung und eine Detektorvorrichtung (50) angebracht sind, dass ein oder mehrere Bündel der durchdringenden Strahlung von dieser Strahlungsquelle zu der Detektorvorrichtung geleitet werden, dass eine Vorrichtung zum Drehen des Rahmens zusammen mit der Strahlungsquelle und der Detektorvorrichtung vorgesehen ist, die um die Öffnung des Rahmens herum an diesem angebracht sind, dass eine Vorrichtungvorgesehen ist, durch die der Strahlungsquelle und der Detektorvorrichtung seitlich quer zur Öffnung zwischen aufeinanderfolgenden Drehungen des Rahmens mittels der Drehvorrichtung Translationsbewegungen erteilt werden, 'dass ein Zentrierglied auf Deckung mit dem Zentrum der Drehbewegung des Rahmens für eine erste Winkeleinstellung des Rahmens eingestellt wird, dass der Rahmen um seine Öffnung gedreht und um das eingestellte Zentrierglied darin gedreht wird, dass ferner die Strahlungsquelle und die Detektorvorrichtung seitlich quer zur Öffnung verschoben werden, und dass für jede einer Vielzahl von unterschiedlichen Winkeleinstellungen des Rahmens die Mittellage jeder Translationsabtastbewegung relativ zum zentrierten Glied bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung des Zentrierglieds auf Deckung mit dem Mittelpunkt der Drehbewegung des Rahmens die Anordnung eines Eich-

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gliedes enthält, das an diesem Rahmen ein einstellbares Zentrierglied trägt, wobei das einstellbare Zen^rierglied in "unmittelbare Nähe des Mittelpunkts bzw. Zentrums der Drehbewegung des Rahmens eingestellt wird, dass ein auf die Lage ansprechendes Anzeigegerät in die Nähe des naheliegenden zentrierten Gliedes gebracht wird, dass man ferner den Rahmen und das daran befestigte Eichglied minde-stens eine Umdrehung machen lässt, und dass, wenn nötig, die Lage des Zentriergliedes eingestellt wird, bis sich dieses in Deckung mit dem Mittelpunkt der Drehbewegung des Rahmens befindet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (42) ein divergentes, fächerförmiges Strahlenbündel zu der Detektorvorrichtung (50) hin abgibt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittellage jedes Translationsabtastvorgangs durch Ermitteln der maximalen Differenz zwischen Strahlungsübertragung oder Absorption bestimmt wird, die durch die durchdringende Strahlung verursacht wird, welche durch das zentrierte Glied während der seitlichen Translationsbewegung der Strahlungsquelle und der Detektorvorrichtung kreuzend durch dieses Glied hindurchgeht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die festgelegte Mittellage jedes der Translationsabtastvorgänge in einem Datenspeicher gespeichert wird.

6. Verfahren zum Eichen

eines axial arbeitenden tomografischen Abtastgeräts, dadurch gekennzeichnet, dass das axial arbeitende tomografische Abtastgerät einen Rahmen besitzt, der eine Öffnung aufweist, die zur Aufnahme des zu prüfenden Objekts bestimmt ist, dass an diesem Rahmen eine Quelle (42) für eine durchdringende Strahlung und eine Detektorvorrichtung (50) angebracht sind,

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dass am Rahmen eine Anzahl von Detektoren angebracht ist, die der Detektorvorrichtung zugeordnet sind, dass die Strahlungsquelle und die Detektorvorrichtung .dazu eingerichtet sind, eine Mehrzahl von Bündeln einer durchdringenden Strahlung von der Strahlungsquelle zu der Detektorvorrichtung zu leiten, dass.eine Vorrichtung vorgesehen ist, durch die der Rahmen zusammen mit der Strahlungsquelle und der Detektorvorrichtung, die am Rahmen angebracht sind, um die Öffnung des Rahmens drehbar sind, dass eine Vorrichtung vorgesehen ist, durch die der Strahlungsquelle und der Detektorvorrichtung seitlich quer zur Öffnung zwischen aufeinanderfolgenden Drehungen des Rahmens Translationsbewegungen erteilt werden, dass ein Zentrierglied auf Deckung mit dem Mittelpunkt der Drehbewegung des Rahmens für eine erste V/inkeleinstellung des Rahmens eingestellt wird, dass der Rahmen um seine Öffnung herum gedreht und das eingestellte Zentrierglied darin gedreht wird, dass die Strahlungsquelle und die Detektorvorrichtung seitlich quer zur Öffnung verschoben werden und dass für jede eina" Vielzahl von Detektoren an jeder einer Vielzahl von unterschiedlichen Winkeleinstellungen des Rahmens die Mittellage jedes Translationsabtastvorgangs relativ zu dem zentrierten Glied bestimmt wird.

Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen des Zentriergliedes auf Deckung mit dem Zentrum der Drehbewegung des Rahmens in der Anbringung einer Kalibriervorrichtung besteht, die ein an dem Rahmen angebrachtes einstellbares Zentrierglied trägt, wobei die Lage des einstellbaren Zentrierglieds möglichst nahe auf das Zentrum der Drehbewegung des Rahmens eingestellt wird und ein auf die Lage ansprechendes Anzeigegerät nahe dem Zentrierten Glied angebracht wird, und dass man diesen Rahmen und die darauf angebrachte Kalibriervorrichtung mindestens eine Umdrehung machen lässt und wenn nötig die Lage des Zentriergliedes einstellt, bis dieses Glied sich in Deckung mit dem Zentrum der Drehbewegung des Rahmens befindet. 709816/0386

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass

die Strahlungsquelle ein divergentes fächerförmiges Strahlenbündel gegen die Detektorvorrichtung strahlt.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittellage jedes Translationsabtastvorganges durch Ermitteln der maximalen Differenz zwischen Strahlungsübertragung oder Absorption bestimmt wird, die durch die durchdringende Strahlung verursacht werden, welche während der seitlichen Translationsbewegung der Strahlungsquelle und der Detektorvorrichtung kreuzend durch das zentrierte Glied hindurchgeht.

10.· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmte Mittellage für jeden der Detektoren für jede Translationsabtastbewegung in einem Datenspeicher gespeichert wird.

Der Patentanwalt

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