DE2650237C2 - Röntgendiagnostikgerät zur Herstellung von Transversalschichtbildern - Google Patents

Röntgendiagnostikgerät zur Herstellung von Transversalschichtbildern

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Description

Die Erfindung betrifft ein Röntgendiagnostikgerät zur Herstellung von Transversalsichtbildern eines Aufnahmeobjektes mit einer Röntgenstrahlenmeßanordnung, die eine Röntgenstrahlenquelle mit mehreren Kathoden, weiche 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 durchstrahlt wird, sowie einen konzentrisch zur Röntgenstrahlenquelle angeordneten Strahlenempfänger enthält, der die Strahlungsintensität nach dem Objekt ermittelt, der als Kreisring ausgebildet ist, in den das Aufnahmeobjekt einschiebbar ist und der aus einer Detektorreihe besteht, sowie mit Mitteln zum Ändern der Richtung der Symmetrieachse des Röntgenstrahlenbündels durch schrittweises Einschalten der Elektronenstrahlung zwischen mindestens jeweils einer Kathode und der Anode der Röntgenstrahlenquelle und mit einem Meßwertumformer für die Transformation der vom Strahlenempfänger gelieferten Signale in ein Schichtbild.
In der DE-AS 19 41 433 ist ein Röntgendiagnostikperät beschrieben, das mit Ausnahme des kreisringförmigen Strahlenempfängers und der speziellen Röntgenstrahlenquelle die wesentlichem Merkmale aufweist. Der Strahlenempfänger ist bei diesem bekannten Röntgendiagnostikgerät seitlich verstellbar. Bei der Abtastung des Objektes folgen seitliche Verstellbewegungen und Drehbewegungen um einen Vorbestimmten Winkel, ζ. Β 1°, wechselweise aufeinander, bis das ganze Objekt abgetastet ist. Der Meßwertumformer enthält einen Computer, welcher aus den gemessenen Absorptionswerten das Transversalschichtbild berechnet. Nachteilig ist bei diesem Röntgendiagnostikgerät, daß die Zeit für eine Bildaufnahme wegen der erforderlichen mechanischen Bewegung des Strahlendetektors und der Röntgenröhre verhältnismäßig lang ist.
In der Druckschrift »Computerized Tomographie Scanner« der American Science and Engineering, Ine, Druckzeichen ASE-3869 ist ein Röntgendiagnostikgerät mit wesentlichen Merkmalen der eingangs genannten Art und einem kreisringförmigen Strahlenempfänger beschrieben. Der kreisringförmige Strahlenempfänger umschließt das Aufnahmeobjekt. Es ist daher nur noch eine Drehbewegung der Röntgenstrahlenquelle, nicht jedoch eine Bewegimg des Strahlenempfängers erforderlich. Die Zeit für eine Bildaufnahme ist daher gegenüber dem durch die DE-AS 19 41 433 bekannten Gerät verringert Ferner ergibt sich auch ein einfacherer mechanischer Aufbau.
In der DE-OS 24 42 809 ist ein Röntgendiagnostikgerät mit wesentlichen Merkmalen der eingangs genannten Art beschrieben, bei dem die Röntgenstrahlenquelle mehrere einzelne Röntgenröhren und der Strahlenempfänger mehrere Abschnitte mit jeweils einer Detektorreihe aufweist
Bei diesem Rör.tgep.diagnostikgeräx ist es nach wie vor erforderlich, daß die Meßanordnung eine Tiechanische Drehbewegung zur Abtastung des Aufnahmeobjektes unter den verschiedenen Projektionen ausführt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Röntgendiagnostikgerät der eingangs genannten Art hinsichtlich der erforderlichen Bildaufnahmezeit in der Richtung zu verbessern, daß die Meßanordnung nicht mehr mechanisch bewegt werden muß.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Röntgenstrahlenquelle einen hohlen, den Strahlenempfänger umschließenden, evakuierten Glasring aufweist, in dem eine ebenfalls als Ring ausgebildete Anode und ihr gegenüberliegend eine von der gewünschten Meßwertzahl abhängige Anzahl von Kathoden angeordnet ist, und daß die Anode und der Strahlenempfänger so aufeinander ausgerichtet sind, daß das Röntgenstrahlenbündel in Strahlenrichtung zunächst seitlich am Strahlenempfänger vorbei verläuft und dann auf ihm auf ti .f ft Bei dem erfindungsgemäßen Röntgendiagnostikgerät erfolgt eine Drehbewegung des Röntgenstrahlenbündels auf rein elektronische Art durch schrittweises, aufeinanderfolgendes Freigeben der Elektronenstrahlung zwischen jeweils einer Kathode und der Anode. Eine mechanische Drehung der Röntgenstrahlenqueüe oder des Strahlenerr.pfängers ist nicht mehr erforderlich. Außer einer einfachen mechanischen Ausbildung des Gerätes ergibt sich eine sehr kurze Bildaufnahmezeit.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Im nachfolgenden ist ein Ausführunfcsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 einen Schnitt durch ein Röntgendiagnostikgerät,
F i g. 1 a eine Einzelheit des Geräts gemäß Fig. 1, und
Fig. 2 einen Schnitt durch das Gerät gemäß Fig. 1 nach der Linie H-II.
Das in der Zeichnung dargestellte Gerät weist ein Gehäuse 1 auf, das an zwei Stützen 2 um eine horizontale Achse 3 schwenkbar gelagert ist. Durch Schwenkung des Gehäuses 1 um die Achse 3 kann die Lage der gewünschten Transversalschicht des untersuchten Aufnahmeobjekts gewählt werden. Im Gehäuse 1 ist eine Röntgenstrahlenquelle 4 angeordnet, welche einen evakuierten Glasring 5 aufweist, in dem eine ebenfalls als Ring ausgebildete Anod'j rt angeordnet ist. Der Anode 6 ist eine Vielzahl von Kathoden 7, 8, 9, 10 usw. zugeordnet. Die Kathoden 7 usw. sind an einer Schaltvorrichtung 11 angeschlossen, welche den negativen Pol eines Hochspannungsgleichrichters 12, der von einem Hochspannungstransformator 13 gespeist wird, schrittweise mit den Kathoden. 7 usw. verbindet Der positive Pol des Hochspannungsgleichrichters 12 ist mit der Anode 6 verbunden. Die Primärwicklung des Hochspannungstransformators 13 ist über einen Hauptschalter 14 ans Netz anschaltbar.
Die Röntgenstrahlenquelle 4 umschließt konzentrisch einen ebenfalls als Kreisring ausgebildeten Strahlenempfänger 15, welcher aus einer Reihe einzelner Detektoren besteht, deren Anzahl von der gewünschten Meßwertzahl abhängt Von der Meßwertzahl hängt auch die Anzahl der Kathoden 7 usw. ab. Beispielsweise kann die Kathodenzahl so gewählt werden, daß eine schrittweise Drehung der von dei Anode ausgesendeten Röntgenstrahlenbündel 16a, b, cum jeweils 1° erfolgt
Die Schaltvorrichtung 11 ist so ausgebildet, daß mehrere, und zwar drei RöntgenstrahlenbP.ndel 16a, 166 und 16c, gleichzeitig aus verschiedenen Richtungen den Patienten durchsetzten und synchron zueinander in gleichen Schritten wandern. Die Zentralstrahlen der Röntgenstrahlenbündel 16a, b, c sind dabei um 120° gegeneinander versetzt Innerhalb des Strahlenempfängers 15 ist ein Kollimator 30 angeordnet, der für jedes Röntgenstrahlenbündel 16a, b, c je einen Lamellenabschnitt 30a, b, c besitzt. Die Lamellen der Lamellenabschnitte 30a, b. c sind auf den jeweiligen Fokus ausgerichtet so daß nur die vom Fokus ausgehende Strahlung, aber nicht die Streustrahlung vom Strahlenempfänger 15 erfaßt wird. Zwischen den Lamellenabschnitten 30a, b, c sind öffnungen 31a, b, c vorgesehen, die die auf das Aufnahmeobjekt gerichtete Röntgenstrahlung durchtreten lassen. Der Kollimatorring 30 ist durch eine Verstellvorrichtung 32, die von einem Elektromotor gebildet ist, synchron mit der Bewegung der drei Fokusse um den Mittelpunkt 33 der Röntgenstrahlenquelle 4 drehbar. Die synchrone Bewegung des Kollimatorrings 30 und der Fokusse ist dadurch sichergestellt, daß der als Kreisring mit J.en öffnungen 31a, b, c ausgebildete Kollimatorring mit einem Impulsgeber zur Steuerung der Schaltmittel 11 für die Einschaltung der Elektronenstrahlung verbunden ist. Dieser Impulsgeber ist von einen; zylindrischen Lochring 34 gebildet, dem ein optoelektronischer Wandler 35,36 zugeordnet ist.
Der Strahlenempfänger 15 ist seitlich an einer ringförmigen Spaltblende 37 angeoidnet, welche senkrecht zur Schichtebene die Röntgenstrahlenbündel 16a, b, c begrenzt und Ansätze 38, 39 zur Abschirmung der auf das Aufnahmeobjekt gerichteten Röntgenstrahlung besitzt.
Das Gehäuse 1 besitzt eine zentrische öffnung 17, in die eine Liege mit einem Patienten einführbar ist.
Der Strahlenempfänger 15 ist an einem Meßwertumformer 20 angeschlossen, welcher aus den Meßwerten ein Bild der durchstrahlten Transversalschicht des Patienten berechnet und seine Wiedergabe auf einem Sichtgerät 21 bewirkt.
Die Röntgenstrahlenbündel 16a. b, c und der Strahlenempfänger 15 sind so aufeinander ausgerichtet, daß die Röntgenstrahlenbündel in Slrahlenrich?ur>g gesehen zunächst seitlich am Strahlenempfänger 15 an der Stelle 22 vorbei verlaufen und auf ihm auftreffen, wenn sie den Patienten durchstraL't haben.
es Zur Untersuchung eines Patienten, d. h. zur Aufnahme eines Schichtbildes, weiden zunächst drei Schalter der Schaltvorrichtung 11 geschlossen. Dadurch wird Hochspannung zwischen die Anode und drei Kathoden
gelegt und die Röntgenstrahlenbündel 16a, b. c z. B. in den in der F i g. I dargestellten Riehtungen ausgestrahlt. Nachdem der Meßwertumformer 20 die Meßwerte des Strahlenempfängers 15 verarbeitet hat, gibt er an die Schaltvorrichtung ti ein Signal zur öffnung dieser Schalter und zum Schließen der nächsten Schalter. Die Symmetrieachse der Röntgenstrahlenbündel wandert daher um z. B. 1° im Uhrzeigersinn weiter. Nachdem der Meßwertumformer 20 wieder die Meßwerte des Strahlet'empfängers 15 abgefragt h?t. gibt er an die Schaltvorrichtung 11 ein Signal zum öffnen dieser Schalter und zum Schließen der folgenden Schalter. Die Symmetrieachse der Röntgenstrahlenbündel wandert somit wieder um 1° weiter. Die schrittweise Verdrehung der Röntgenstrahlenbündel wiederholt sich solange, bis jedes Röntgenstrahlenbündel einen vorbestimmten Winkelbereich von beispielsweise 120° überstrichen hat. Dann ist die Bildaufnahme beendet und das berechnete Querschnittbild kann auf dem Sichtgerät 21 wiedergegeben werden.
Aus der Fig. 1 ergibt sich, daß die Röntgenstrahlenbündel 16a, b, c fächerförmig und in der Schichtebene so groß sind, daß der ganze Patient gleichzeitig durchstrahlt wird. Die Ausdehnung der Röntgenstrahlenbündel senkrecht zur Schichtebene ist etwa gleich der Sihichtstärke.
Damit eine schnelle Bildaufnahme innerhalb kürzester Zeit möglich ist, sind alle Kathoden 7 usw. gleichzeitig geheizt, d. h. gleichzeitig an einem Heiztransformator angeschlossen, der Teil des Hochspannungstransfor- jo mators 13 ist und in der Zeichnung mit 27 bezeichnet ist. Zur Einschaltung der Röntgenstrahlung unter einem bestimmten Winkel ist also nur die Hochspannung an die entsprechende Kathode anzuschalten. Die Röntgenstrahlung tritt dann sofort auf.
Es ist auch möglich, zwischen jeder Kathode 7 usw. und der Anode 6 je ein Steuergitter anzuordnen und eine Schaltvorrichtung vorzusehen, durch die jedes Steuergitter zum aufeinanderfolgenden Einschalten der Elektronenstrahlung an eine diese freigebende Spannung anlegbar ist.
Zur Einblendung der fächerförmigen Röntgenstrahlenbündel 16a, b, c ist noch eine Blendenanordnung 28 vorgesehen.
Bei dem Ausführungsbeispiel sind drei gegeneinander versetzte Röntgenstrahlenbündel 16a, b. c vorgesehen, so daß eine sehr schnelle Abtastung des Aufnahmeobjekts möglich ist Ein Röntgenstrahlenbündel braucht nämlich nur um einen Winkel von etwa 120° zu wandern. Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, nur zwei oder nur ein Röntgenstrahlenbündel vorzusehen. In diesem Fall muß ein Röntgenstrahlenbündel einen Winkel von 180° bzw. 360° überstreichen. Auch dabei ist eine sehr schnelle Abtastung wegen der elektronischen Fokusfortschaltung sichergestellt
Das beschriebene Röntgendiagnostikgerät besitzt als während der Untersuchung zu bewegenden Teil lediglich den Kollimatorring 30. Die Verstellung dieses Kollimatorrings ist sehr einfach, da es sich um ein leichtes und leicht zu lagerndes Bauteil handelt Elektrische Leitungen führen zu diesem Bauteil nicht so daß besondere Kabelführungsmaßnahmen nicht erforderlich sind.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Röntgendiagnostikgerät zur Herstellung von Transversalschichtbildern eines Aufnahmeobjektes, mit einer Röntgenstrahlenmeßanordnung, die eine Röntgenstrahlenquelle mit mehreren Kathoden, 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 durchstrahlt wird, sowie einen konzentrisch zur Röntgenstrahlenquelle angeordneten Strahlenempfänger enthält, der die Strahlungsintensität nach dem Objekt ermittelt, der als Kreisring ausgebildet ist, in den das Aufnahmeobjekt einschiebbar ist und der aus einer Detektorreihe besteht, sowie mit Mitteln zum Ändern der Richtung der Symmetrieachse des Röntgeuürahlenbündels durch schrittweises Einschalten der Elektronenstrahlung zwischen mindestens jeweils einer Kathode und der Anode der Röntgenstrahlenquelle und mit einem Meßwertumformer für die Transformation der vom Strahlenempfänger gelieferten Signale in ein Schichtbild, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenstrahlenquelle (4) einen hohlen, den Strahlenempfänger (15) umschließenden, evakuierten Glasring (5) aufweist, in dem eine ebenfalls als Ring ausgebildete Anode (6) und ihr gegenüberliegend eine von der gewünschten Meßwertzahl abhängige Anzahl von Kathoden (7 us-y.) angeordnet ist, und daß die Anode (6) und der St.'ahlenempfänger (15) so aufeinander ausgerichtet sind, & 3 das Röntgenstrahlenbündel in Strahlenrichtung zunächst seitlich am Strahlenempfänger (15) vorbei verläuft und dann auf ihm auftrifft
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Kathoden (7 usw.) gleichzeitig an Heizspannung liegen und daß eine Schrittschaltvorrichtung (11) zum aufeinanderfolgenden Anschalten des negativen Pols einer Hochspannungsquelle (12) an die Kathoden (7 usw.) vorhanden ist, wobei der positive Pol der Hochspannungsquelle (12) mit der Anode (6) verbunden ist.
3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Kathoden (7 usw.) gleichzeitig an Heizspannung und am negativen Pol einer Hochspannungsquelle (12) liegen, deren positiver Pol mit der Anode (6) verbunden ist, daß zwischen jeder Kathode (7 usw.) und der Anode (6) je ein Steuergitter liegt und daß jedes Steuergitter an einer Schrittschaltvorrichtung zum aufeinanderfolgenden Einschalten der Elektronenstrahlung angeschlossen ist.
4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (11) zur Einschaltung der Elektronenstrahlung so ausgebildet sind, daß mehrere Röntgenstrahlenbündel (16a, b, c) den Patienten gleichzeitig aus verschiedenen Richtungen durchsetzen und synchron zueinander in gleichen Schritten wandern.
5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß drei Röntgenstrahlenbündel (16a, b, c) vorgesehen sind, deren Zentralstrahlen um etwa 120" gegeneinander versetzt sind.
6. Gerät nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Strahlenempfängerrings (15) ein Kollimatorring (30) angeordnet ist, dessen Lamellen auf den zugeordneten Fokus ausgerichtet sind, der mindestens eine Öffnung (31a, b, c) für den Durchtritt der auf das Aufnahmeobjekt gerichteten Röntgenstrahlung besitzt und dem eine Verstellvorrichtung (32) zugeordnet ist, die ihn synchron mit der Bewegung seines Fokusses um den Mittelpunkt (33) der Röntgenstrahlenquelle (4) dreht
7. Gerät nach den Ansprüchen 4 oder 6, dadurch ίο gekennzeichnet daß der- Kollimator (30) als Kreisring mit Öffnungen (31a, b, c) für den Durchtritt der auf das Aufnahmeobjekt gerichteten Röntgenstrahlung ausgebildet ist
8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Kollimator (30) ein Impulsgeber (34, 35, 36) zur Steuerung der Schaltmittel (11) für die Elektronenstrahlung verbunden ist
9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß der Impulsgeber (34,35,36) einen zylindrisehen Lochring (34) aufweist dem ein optoelektrischer Wandler (35,36) zugeordnet ist
10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß der Strahlenempfänger (15) seitlich an einer ringförmigen Spaltblende (37) angeordnet ist welche senkrecht zur Schichtebene Ansätze (38, 39) zu=; Abschirmung der auf das Aufnahmeobjektgerichteten Röntgenstrahlung besitzt
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