DE2654106C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Strahlungserfassung für Computertomographen, bei dem die Ausgangssignale eines Strah­ lungsdetektors integriert werden, bei dem eine von einem Impulsgenerator erzeugte Impulsfolge in ihrer Frequenz in Abhängigkeit von der Amplitude der integrierten Ausgangssi­ gnale gesteuert wird, und bei dem die Anzahl der in ein vor­ bestimmtes Zeitintervall fallenden Impulse der Impulsfolge gezählt und als Maß für die auf dieses bestimmte Zeitinter­ vall bezogene durchschnittliche Strahlungsintensität verwendet wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die mit einer derartigen Impulszählung erzielbare Genauig­ keit bei der Bestimmung der durchschnittlichen Strahlungs­ intensität ist wesentlich höher als die Genauigkeit, welche mit einem beispielsweise aus der DE-OS 24 42 009 bekannten reinen Integrationsverfahren erzielt werden kann. Beim aus der DE-OS 24 42 009 bekannten Verfahren wird die gesamte in ein vorgegebenes Zeitintervall fallende Intensität zu einem Analogsignal aufintegriert und mittels eines Analog/ Digital-Wandlers in einen Digitalwert überführt, der ein Maß für die durchschnittliche Strahlungsintensität während des vorgegebenen Zeitintervalls darstellt.

Da die integrierten Ausgangssignale beim bekannten Verfahren Analogsignale sind, bereitet eine genauere Signalauswertung relativ große Schwierigkeiten. Insgesamt ist die statistische Genauigkeit der mit einem solchen bekannten Verfahren er­ zeugten Strahlungsintensitätsmessungen begrenzt. Die Inte­ gratoren ergeben selbst eine unvermeidbare Verzögerung beim Bearbeiten der Ausgangssignale, deren Ausmaß proportional zur Bandbreite des betreffenden Integrators ist. Wenn zur Erfassung eines großen Bereichs von Ausgangssignalwerten Integratoren mit großer Bandbreite benutzt werden, wird diese Verzögerung sehr große Werte annehmen. Die Verzögerung rührt vom Aufbau der Integratoren her. Ein fehlender Ausgleich dieser Verzögerung beeinträchtigt zwangsläufig die statistische Genauigkeit der Strahlungsintensitätsmessung.

Bei einem von der Anmelderin benutzten, nicht vorveröffent­ lichten Verfahren, das die statistische Genauigkeit etwas verbessert, wird ein Umsetzer zur Umsetzung der Amplitude des betreffenden Detektor-Ausgangssignals in eine Frequenz ver­ wendet. In einem herkömmlichen System wird das Ausgangs­ signal in ein veränderliches Frequenzsignal von 0 bis 10 MHz direkt proportional zur Ausgangssignalamplitude umgesetzt.

Bei diesem Verfahren wird ein herkömmlicher Integrationskreis mit einem Schwellwertdetektor verbunden.

Ein solches Verfahren mit Datenimpulsen veränderlicher Fre­ quenz verbessert die statistische Genauigkeit, da die Anzahl der während eines gegebenen Integrationsintervalles auftreten­ den Impulse genau gezählt werden kann. Eine Mittelwertfrequenz wird dadurch bestimmt, daß effektiv der Impulszählwert durch die Zeitlänge des Integrationsintervalls geteilt wird. Der sich ergebende Wert gibt die durchschnittlich erfaßte Strah­ lungsintensität für den entsprechenden von den Röntgenstrahlen zurückgelegten Weg wieder.

Ist nun aber die Impulsfrequenz im Vergleich zur Größe des Integrationsintervalls niedrig, so können bei der Bestimmung der Durchschnittsfrequenz in einem gegebenen Integrations­ intervall relativ große Fehler auftreten. Dies ist dadurch bedingt, daß das Integrationsintervall an einem beliebigen Punkt zwischen aufeinanderfolgend auftretenden Impulsen beginnen und enden kann. Nimmt man beispielsweise an, daß die Impulsfrequenz während einer Zeit, die etwas länger als das Integrationsintervall ist, konstant bleibt und das Integrationsintervall unmittelbar nach dem Ende eines Impulses beginnt und unmittelbar vor dem Beginn eines anderen Impulses endet, so ist die Anzahl der während des Intervalls gezählten Impulse um 1 geringer als die Anzahl, die ermittelt würde, wenn das Intervall zufällig vor dem Anfang des ersten er­ wähnten Impulses begonnen hätte und den letztgenannten Impuls mit umfassen würde. Demzufolge kann die Impulszählung in einem gegebenen Integrationsintervall je nach zeitlichem Auftreten der Impulse in bezug auf den Anfang und das Ende des Integrationsintervalls um 1 verschieden sein.

Ist die Impulsfrequenz relativ zur Dauer des Integrations­ intervalls hoch, so kann ein Fehler um einen Impuls im wesentlichen vernachlässigbar sein. Bei einem niederfrequenten Impulszug, beispielsweise bei 20 Impulsen pro Integrations­ intervall führt ein Fehler von einem Impuls zu einer Fehler­ möglichkeit von 5%.

Die Größe der Integrationsintervalle wird üblicherweise durch Erfassen schrittweiser Lageänderungen des aus Strahlungsquelle und Detektor bestehenden Paares relativ zu einem festen Bezugspunkt festgelegt. Typisch für ein Verfahren mit einer Stellungserfassung ist die Benutzung einer Reihe von Marken, die in gleichem Abstand angebracht sind und durch ein photoempfindliches Gerät bei der Bewegung des Quellen-Detektor­ paares erfaßt werden. Dieses photoempfindliche Gerät liefert eine Reihe von Impulsen, die bezüglich ihres Zeitwertes je­ weils einer Marke entsprechen, die relativ zum photoempfind­ lichen Gerät an einer vorbestimmten Stelle angebracht ist. Das Auftreten jedes Impulses beendet das eine Integrations­ intervall und leitet ein folgendes Intervall ein.

Die Integrationsintervalle müssen sehr kurz sein (beispiels­ weise nicht mehr als 5 Millisekunden), damit eine annehmbare Auflösung des tomographischen Bildes möglich ist. Daraus er­ gibt sich normalerweise die Forderung, daß die Marken sehr genau abgebracht sein müssen. Dennoch ergeben unvermeidbare Abweichungen im Abstand zwischen den Marken nicht überein­ stimmende Integrationsintervalle und demnach einen Genauig­ keitsverlust. Darüber hinaus beeinflußt jede Änderung der Geschwindigkeit des Quellen-Detektorpaares auch die Länge des Integrationsintervalls, was sich auf die Genauigkeit des Systems in gleicher Weise wie eine Änderung des Markenabstandes auswirkt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß die durchschnittliche Strahlungsintensität sowohl bei hohen als auch insbesondere bei niedrigen Intensitätswerten mit hoher Genauigkeit bestimmbar ist.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Wert der zwischen dem ersten und dem letzten Impuls der in das vorbestimmte Zeitintervall fallenden Impulse verstrichenen Zeit gemessen wird, und daß die um einen Impuls verringerte Anzahl von im vorbestimmten Zeitintervall auftretenden Impulsen zur Ermittlung der durchschnittlichen Strahlungsintensität auf den so gemessenen Zeitwert bezogen wird.

Aufgrund dieser Ausbildung wird insbesondere erreicht, daß die jeweilige in das vorbestimmte Zeitintervall fallende Impulsanzahl unabhängig von der Impulsfolgefrequenz immer auf das Zeitfenster bezogen wird, in welchem die Impulse effektiv beobachtet werden, so daß die Strahlungsintensität auch bei niedriger Impulsfolge­ frequenz mit hoher statistischer Genauigkeit erfaßt wird.

Die Erfindung ist insbesondere für ein Querschnittstomographie- Strahlungssystem mit einem Strahlungsabtastsystem geeignet, bei dem eine Folge von Abtastvorgängen einer untersuchten Person an­ gefertigt wird; sie ist geeignet für eine Datenverarbeitungsein­ heit, die Signale von der Abtasteinheit verarbeitet, die erstens die erfaßte Strahlungsintensität, zweitens die Intervalle der Abtastsegmente und drittens den Ort des Strahlungsweges in bezug auf die Person angeben und sie ist geeignet für ein Bildgerät, das aufgebaute Bild-Ausgangssignale aus der Datenverarbeitungs­ einheit erhält und ein Querschnittsbild eines gewünschten ebenen Abschnitts der Person erzeugt.

Im Patentanspruch 2 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des er­ findungsgemäßen Verfahrens angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt

Fig. 1 teils eine perspektivische Ansicht, teils eine schematische Darstellung eines Strahlungs-Erfassungs­ systems,

Fig. 2 ein Schaltbild eines Impulsgenera­ tors in Form eines Ladungspumpintegrators, der in dem Abtastsystem nach Fig. 1 verwendet wird, und

Fig. 3 ein schematisches Schaubild zur Verdeutlichung der Beziehungen zwischen Primär- und Sekundär­ zeitabschnitten.

Ein Röntgenquerschnitts-Computertomograph, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zur Strahlungserfassung verwendet wird, ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Der Computertomograph umfaßt eine Röntgen-Abtasteinheit 10, mit dem eine Person in einer ge­ gebenen Ebene mit Röntgenstrahlen abgetastet wird und die eine elektrische Information abgibt, die in Form von Signa­ len aufgebaut ist, die den Abtastvorgang beschreiben; es umfaßt weiter eine Verarbeitungseinheit 12, die die Aus­ gangssignale der Röntgen-Abtasteinheit 10 aufnimmt und verarbeitet und elektrische Ausgangssignale (BILDAUFBAU-Signale) er­ zeugt, die Informationen eines Querschnitts der Person in der genannten Ebene enthalten. Er umfaßt ferner ein Bildgerät 14, das aus den BILDAUFBAU-Signalen ein tatsächliches Bild aus dieser Information erzeugt.

Das Bildgerät 14 kann eine Ausgabeeinheit mit einer Bild­ röhre sein oder es kann aus einem Bildausdruckgerät bestehen, welche beide mit den Ausgangssignalen der Bearbeitungseinheit betrieben werden können.

Die Röntgen-Abtasteinheit 10 umfaßt einen Aufbau 16, eine Abtastanordnung 18, die be­ weglich auf dem Aufbau 16 angebracht ist, und einen Patienten­ tragtisch 20.

Der Aufbau 16 umfaßt einen Hauptrahmen, der am Boden eines Gebäudes angeordnet ist, in dem sich die Röntgen-Abtasteinheit 10 befindet, ein von dem Hauptrahmen gehaltenes Gehäuse 24, das den Aufbau 16 und die Abtastanordnung 18 umgibt, und eine Antriebseinheit, die die Abtastanordnung 18 gegenüber dem Aufbau 16 bewegt.

Die Detektoren des Computertomographen können beliebig aufgebaut sein. Vorzugsweise umfaßt jeder Detektor ein durch Röntgenstrahlen erreg­ bares Szintillationskristallelement 80, das optisch mit einer Fotovervielfacherröhre 81 gekoppelt ist (Fig. 2).

Das Gehäuse 24 (Fig. 1) ist abnehmbar mit dem Rahmen ver­ bunden und umgibt die Abtastanordnung 18 so, daß sie geschützt ist und daß kein Zutritt zu den inneren Komponenten des Computertomographen möglich ist.

Die Einzelteile der Röntgen-Abtasteinheit 10 sind so ausgebildet, daß sie eine im allgemeinen zylindrische Öffnung 82 bilden. Der Durchmesser der Öffnung 82 ist genügend groß gehalten, so daß ein menschlicher Körper darin Platz findet.

Der Patiententragtisch 20 weist ein mit Rädern versehenes Unterteil 83, ein Fußteil 84 und einen Personentragtisch 85 , der von dem Fußteil aus vorspringt, auf. Eine auf dem Rücken liegende Person wird auf der Oberseite des Personentragtisches 85 in die Öffnung 82 hineingeschoben, bis der zu untersuchende Abschnitt des Körpers sich in der Ebene eines Röntgenstrah­ lenbündels befindet, wobei sich die Rotationsachse der Abtastanordnung 18 durch den Körper hindurch erstrecken soll.

Während jedes Umlaufs der Strahlenquelle und der Detektor­ anordnung erzeugt die Röntgen-Abtasteinheit 10 DATEN-, LESE- und LAGE- Signale, die der Verarbeitungseinheit 12 übermittelt werden, um die Rekonstruktion eines Bildes zu ermöglichen.

Die DATEN-Signale sind analoge elektrische Ausgangssignale, die fort­ während durch die Fotovervielfacherröhre 81 jeder Röntgen­ strahlen-Detektoreinheit erzeugt werden und die Pegel besitzen, die sich in direkter Beziehung zur Intensität der auf den jeweiligen Detektor einfallenden Röntgenstrahlung ändern. Die DATEN-Signale werden für sich von der jeweili­ gen Detektoreinheit an die Verarbeitungseinheit 12 weitergegeben.

Jeder Abtastvorgang der Strahlenquelle und der Detektorein­ heiten wird in eine Folge von einzelnen Abtastsegmenten aufgeteilt, während deren die bei jedem Detektor einfallen­ den Röntgenstrahlen einen schmalen Weg durch die Person durchlaufen haben. In der bevorzugten Ausführung besteht das LESE-Signal aus einer Reihe von Impulsen, von denen jeder das Ende eines Abtastsegmentes und den Beginn des nächstfolgenden Abtast­ segmentes anzeigt.

Der Abstand zwischen den LESE-Signalimpulsen bildet den Zeit­ abschnitt, während dessen Dauer die Strahlenwege für jedes Abtastsegment festgelegt sind. Die LESE-Signale ergeben so effektiv die Zeitsignale, die den Anfang und das Ende aufeinanderfolgender Primärzeitabschnitte bestimmen, wäh­ rend deren die einzelnen Abtastsegmente auftreten.

Die LAGE-Signale ergeben jederzeit eine Zuordnung der Anordnung der Röntgenstrahlenwege in bezug auf die Person.

Nach Fig. 1 umfaßt das Verarbeitungsgerät 12 ein Signal­ verarbeitungsgerät 94, das die LESE- und die DATEN-Signale von der Röntgen-Abtasteinheit 10 aufnimmt und verarbeitet und ein Aufbauverarbeitungsgerät 96, das mit den Ausgangsklemmen ds Signalverarbeitungsgeräts 94 verbunden ist und außerdem noch den LAGE-Signalausgang von der Röntgen-Abtasteinheit 10 erhält und schließlich die BILDAUFBAU-Signale erzeugt.

Das Signalverarbeitungsgerät 94 weist eine Vielzahl von Kanalverarbeitungsgeräten 100 a bis 100 n auf, die jeweils auf ein bestimmtes DATEN-Signal ansprechen, und einen Zeit­ kreis 102, der auf die LESE-Signale anspricht. Der Zeit­ kreis 102 erzeugt eine Vielzahl von Zeitsignalen, darunter TSET, TRSET, BRSET, BTSET, BMXFR und BMRST, um die Kanalver­ arbeitungsgeräte 100 a bis 100 n so arbeiten zu lassen, daß sie eine Zahl (im folgenden mit ZÄHLUNG bezeichnet), die dem von dem zugeordneten Detektor in der Röntgen-Abtasteinheit 10 wäh­ rend jedes Primärzeitabschnittes erhaltenen Intensitäts­ wert entspricht, aufspeichern.

Die Kanalverarbeitungsgeräte 100 a bis 100 n sind identisch aufgebaut und sind jeweils mit dem zugeordneten Detektor in der Röntgen-Abtasteinheit 10 verbunden. Wegen der Über­ sichtlichkeit ist nur ein Kanalverarbeitungsgerät 100 a dar­ gestellt und beschrieben.

Das Kanalverarbeitungsgerät 100 a umfaßt einen Impulsge­ nerator 110, der auf die DATEN-Signale und auf Zeitsignale vom Zeitkreis 102 anspricht, um einen Impulszug, im folgen­ den PDATEN-Impulse genannt, zu erzeugen, dessen Frequenz die Intensität der auf den zugehörigen Detektor einfallenden Strahlen anzeigt. Eine Zähleinrichtung 112 mit einem Datenzähler und Daten­ speicher ist mit dem Ausgang des Impulsgenerators 110 und mit dem Zeitkreis 102 verbunden, um ausgewählte PDATEN-Impulse zu zählen, die während des Primärzeitabschnit­ tes auftreten, und um ein Zählung-Signal zu erzeugen, das die Anzahl der gezählten Impulse anzeigt. Ein Zeitzähler 114 ist mit dem Impulsgenerator 110 und mit dem Zeitkreis 102 verbunden, um ein Zeit-Signal zu erzeugen, dessen Wert anzeigt, welche Zeit zwischen dem ersten und folgenden DATEN- Impulsen während des Primärzeitabschnitts verstreicht. Ein Zeitspeicher 116 ist mit dem Impulsgenerator 110 und dem Zeitzähler 114 verbunden, um den Wert des ZEIT-Signals nach jedem Auftreten eines auf den ersten PDATEN-Impuls folgenden PDATEN-Impulses während eines Primärzeitabschnitts zu spei­ chern. Demgemäß enthält während der Dauer des Primärzeit­ abschnitts der Zeitspeicher 116 einen Wert, der die Dauer eines Sekundärzeitabschnittes bezeichnet, der mit dem ersten PDATEN-Impuls beginnt und mit dem letzten, in dem Primärzeitabschnitt auftretenden PDATEN-Impuls endet.

Die Beziehung zwischen den Primär- und Sekundärzeitabschnitten ist in Fig. 3 beispielsweise dargestellt, wobei ein Paar von Primärzeitabschnitten PTP-1, PTP-2 dargestellt ist und neun bzw. drei PDATEN-Impulse gezeigt sind, die innerhalb der jeweiligen Zeitabschnitte auftreten. Die Sekundärzeit­ abschnitte STP-1, STP-2, die den Primärzeitabschnitten zuge­ ordnet sind, umfassen 8 bzw. 2 PDATEN- Impulse.

Nach Fig. 2 umfaßt der Impulsgenerator 110 einen Inte­ grator 120 und eine Vorverstärkerstufe 122, die die Strom­ werte der DATEN-Signale zum Eingang des Integrators 120 hin verstärkt. Der Ausgang des Integrators 120 ist mit einem Schwellwertkomparator 124 verbunden, der jedesmal dann ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der Ausgangswert des Integra­ tors die Schwelle des Komparators 124 übersteigt. Ein Aus­ gangskreis 126 erhält den Ausgangswert des Komparators und ist mit einem Rückkoppelkreis 128 verbunden, der zwischen dem Ausgangskreis 126 und dem Eingang des Integrators 120 geschaltet ist. Der Rückkoppelkreis entläßt einen bestimm­ ten Ladungswert auf den Integrator 120, um den Integrator 120 dazu zu bringen, jedesmal dann zurückzugehen, wenn sein Ausgangssignal den Schwellwert des Schwellwertkomparators 124 übersteigt. Demgemäß sind die Ausgangssignale des Inte­ grators 120 und des Komparators 124 pulsierende Wellenzüge und der Ausgangskreis 126 erzeugt die PDATEN-Impulse.

Die Vorverstärkerstufe 122 umfaßt einen Dunkelstrom- Ausgleichskreis 130, einen Eichwiderstand 132 und einen Stromverstärker 134. Der Dunkelstrom-Ausgleichskreis 130 stellt den Pegel des DATEN-Signals richtig, wenn kein Licht auf die Fotovervielfacherröhre des zugeordneten Detektors fällt. Dieser Strom wird "Dunkelstrom" genannt und wird vorzugsweise auf einem vorherbestimmten niederen Wert gehal­ ten, so daß das Verhältnis des größten DATEN-Signalstroms zum Dunkelstrom 1000 : 1 beträgt. Falls der Dunkelstrom unter den Wert fällt, der zur Aufrechterhaltung des Verhältnisses 1000 : 1 nötig ist, fügt der Dunkelstrom-Ausgleichskreis 130 automatisch eine solche Strommenge dem DATEN-Signal hinzu, daß das richtige Verhältnis wieder hergestellt wird. Bei der dargestellten Ausführung hält der Dunkelstromkreis 10 nA als Mindeststromfluß des Stromverstärkers 134 aufrecht.

Der Ausgleichskreis 130 umfaßt ein Potentiometer 136, das mit­ tels eines Festwiderstandes 138 über einer Vergleichsspannungs­ quelle liegt. Der Abgriff des Potentiometers ist über einen Festwiderstand 14 mit einer Verbindungsstelle J 1 verbun­ den. Der Betrag des aus dem Stromverstärker 134 zur Verbin­ dung J 1 fließenden Dunkelstroms wird durch Einstellen des Potentiometerabgriffs bestimmt, um die Spannung an der Ver­ bindungsstelle J 1 zu beeinflussen.

Der Stromverstärker 134 umfaßt einen üblichen Operations­ verstärker 136, dessen invertierender Eingang mit der Verbin­ dungsstelle J 1 und dessen Ausgang mit dem Integrator 120 über einen Widerstand 138 verbunden ist. Der Operationsverstärker 136 ist mit einem Vorspannungsnetzwerk verbunden, damit der Ausgang an dem Widerstand 138 im Verhältnis 1 Volt Ausgang pro 1 µA Eingang auf den Operationsverstärker 136 gehalten wird. Der Widerstand 138 wandelt das Spannungsausgangssignal des Operationsverstärkers 136 in ein Stromausgangssignal um.

Der Integrator 120 ist wie üblich aufgebaut und umfaßt einen Operationsverstärker 140, dessen Ausgang mit seinem invertie­ renden Eingang über einen Rückkoppel-Kondensator 142 verbun­ den ist. Die invertierende Eingangsklemme des Operationsver­ stärkers 140 ist auch mit dem Widerstand 138 des Stromverstärkers 134 an einer Verbin­ dungsstelle J 2 verbunden, damit das verstärkte DATEN-Signal aufgenommen werden kann. Der Ausgang des Integrators wird auf einer Leitung 143 eingegeben. Der Wert des Kondensators 142 bestimmt die Frequenz, mit der die Ausgangsimpulse des Schwellwertkomparators 124 erzeugt werden. Wird eine Impulswieder­ holungsfolge der Ausgangsimpulse von 10⁶ Impulsen pro sec gewünscht, dann wird ein Kondensator 142 mit 0,001 µF ver­ wendet.

Der Schwellwertkomparator 124 umfaßt ein Gatter 144, dessen Eingang über einen Widerstand 146 vorgespannt wird und dessen Ausgang über einen Widerstand 148 eine Vorspan­ nung erhält. Das Gatter 144 hat eine Schwelle von etwa 1,5 V und jedesmal, wenn das Ausgangssignal des Integrators diesen Schwellwert übersteigt, erzeugt das Gatter 144 auf einer Lei­ tung 149 ein Ausgangssignal.

Der Ausgangskreis 126 umschließt am Eingang ein NAND-Gatter 150, ein RS-Flip-flop in Form von zwei kreuzweise verschal­ teten NAND-Gattern 152, 154 und ein NAND-Gatter 158 am Aus­ gang. Das Eingangs-NAND-Gatter 150 ist mit einem Eingang mit der Leitung 149 verschaltet, um die Ausgangsimpulse zu empfan­ gen und mit seinem anderen Eingang mit einer Leitung 155 verschaltet, über die mit zwischengeschaltetem Inverter 156 das TSET-Zeitsignal empfangen wird. Das Gatter 154 ist mit seinem nicht über Kreuz verbundenen Eingang mit einer Leitung 157 verbunden, über die es das -Zeit­ signal empfängt. Das NAND-Gatter 158 ist mit einem Ein­ gang mit dem Ausgang des Gatters 152 verbunden und sein anderer Eingang ist mit einer Leitung 159 verschaltet, über die es über einen Inverter 160 das -Zeitsignal empfängt. Der Ausgang des Gatters 158 ist mit dem Rückkoppel­ kreis 128 verbunden und außerdem mit einem Inverter 162, um die PDATEN-Impulse auf einer Leitung 164 weiterzugeben.

Die nach­ folgende Kante des TRST-Zeitsignals tritt 100 ns vor der voraus­ eilenden Kante des TSET-Zeitsignals auf. Dadurch kann das aus den Gattern 152 und 154 bestehende RS-Flip-flop auf logisch 1 zurückgesetzt werden, wenn das TSET-Zeitsignal auf logisch 0 geht und ein Ausgangsimpuls auf der Leitung 149 vorhanden ist. Da das -Zeitsignal in einen Logisch-1- Zustand geht, bevor das TSET-Zeitsignal in einen Logisch-1-Zu­ stand kommt, wird die logische 1 im RS-Flip-flop verriegelt, so daß eine logische 0 auf den Rückkoppelkreis 128 übertra­ gen wird, wenn das -Zeitsignal in den Logisch-0-Zustand geht (d. h. wenn das TSET-Zeitsignal den Logisch-1-Zustand einnimmt).

Umgekehrt wird das RS-Flip-flop in einen Logisch-0-Zustand versetzt, wenn in Abwesenheit eines Ausgangsimpulses auf Leitung 149 das -Zeitsignal auf logisch 0 geht. Dies er­ zeugt einen Logisch-1-Zustand an dem Rückkoppelkreis 128.

Der Rückkoppelkreis 128 umfaßt einen nichtinvertierenden Pegeländerungskreis 170, der mit dem Ausgang des Ausgangs­ NAND-Gatters 158 verbunden ist und einen Ladungsversorgungs­ kreis 172 , der den Ausgang des Pegeländerungskreises 170 mit dem Eingang des Integrators 120 an der Verbindungs­ stelle J 2 verbindet.

Der Pegeländerungskreis 170 weist drei hintereinan­ dergeschaltete Spannungsteilerwiderstände 174, 176 und 178 auf, die zwischen positiven und negativen Spannungsver­ sorgungen geschaltet sind und einen Kondensator 180, der parallel zum Widerstand 174 liegt. Der Eingang des Pegel­ änderungskreises 170 ist die gemeinsame Verbindung der Widerstände 174 und 178 und des Kondensators 180 und ist mit dem Ausgang des Gatters 158 verbunden. Der Ausgang des Pegeländerungskreises 170 ist die gemeinsame Verbindung der Widerstände 174 und 176 und des Kondensators 180. Eine Logisch- 1-Spannung am Ausgang des Gatters 158 läßt den Pegeländerungs­ kreis 170 einen Logisch-1-Ausgang auf der Leitung 171 von annähernd 4 V erzeugen. Ein Logisch-0-Zustand am Ausgang des Gatters 158 erzeugt ein Logisch-0 auf einer Leitung 171 von annähernd -0,8 V.

Der Ladungsversorgungskreis 172 umfaßt ein Potentiometer 182, das über einen Widerstand 184 mit einer Verbindungsstel­ le J 3 verbunden ist und das kapazitiv mit der Erde des Schalt­ kreises verbunden ist und andererseits mit einer negativen Spannung verbunden ist. Eine Diode 186 ist mit der Leitung 171 und der Verbindungsstelle J 3 verbunden und ist so geschal­ tet, daß ein Logisch-1-Signal auf der Leitung 171 die Diode 176 in Vorwärtsrichtung vorspannt. Eine Diode 188 verbindet die Verbindungsstellen J 2 und J 3 und ist so gepolt, daß ein Stromfluß von Verbindung J 2 zu Verbindung J 3 hin stattfinden kann.

Die Wirkung des Rückkoppelkreises 128 ist für die Wirksamkeit des Impulsgenerators 110 als Ladungspumpintegrator wichtig. Nimmt man als Anfangsbedingung, daß der Integrator 120 an­ fangs entladen ist, dann besteht auf der Leitung 164 kein Aus­ gang und die Leitung 171 hat einen Logisch-1-Zustand, wodurch die Diode 186 in Vorwärtsrichtung vorgespannt wird, wo­ durch wiederum die Diode 188 rückwärts vorgespannt wird. Wenn eine Strahlung durch den zugeordneten Strahlungs­ detektor erfaßt wird, so fließt ein Strom vom Stromverstärker 134 durch die Verbindungsstelle J 2 in den Integrator 120, wodurch der Kondensator 142 aufgeladen wird. Während der Kondensator 142 aufgeladen wird, wird das Ausgangssignal des Integrators an der Leitung 143 zunehmend negativ, bis es unter die Schwelle des Schwellwertkomparators 124 fällt. Bei diesem Zustand wird an der Leitung 149 ein Ausgangssignal erzeugt, das die Zeitsignale TSET, und erzeugt und auch noch einen Ausgang auf Leitung 164 weitergibt. Dadurch wird ein Logisch-0-Zustand auf der Leitung 171 erzeugt, der die Dio­ de 186 sperrt und die Diode 188 sich öffnen läßt. Diese Vorwärts-Vorspannung der Diode 188 erlaubt, daß der Kon­ densator 142 sich rasch entlädt, was den Wert des Integra­ tor-Ausgangssignals anhebt, bis es über dem Schwellwert des Gatters 144 liegt. Dies beendet das Ausgangssignal des Kompa­ rators und ergibt die Vollendung eines PDATEN-Impulses auf der Leitung 164. Nach der Vollendung des PDATEN-Impulses werden der Ausgangskreis 126 und der Pegeländerungskreis 170 ver­ anlaßt, daß auf Leitung 171 ein Logisch-1-Zustand erzeugt wird, wodurch die Diode 186 vorwärts vorgespannt wird. Die Spannung an der Verbindungsstelle J 3 steigt an, wodurch die Diode 188 gesperrt wird, was zur Folge hat, daß der Kondensator 142 durch den Strom vom Stromverstärker 134 wieder aufgeladen werden kann.

Der dargestellte Ladungspumpverstärker ist dazu bestimmt, daß er einen Strom von annähernd 2 mA vom Integrator 120 zieht. Das genügt, damit die erzeugten Ausgangsimpulse mit einer Frequenz von 10⁶ Impulsen pro sec erzeugt werden, wenn 10 µA in die Anode der Fotovervielfacherröhre 81 fließen.

Die durchschnitt­ liche Intensität des Strahlenbündels, das während eines pri­ mären Zeitabschnitts bei einem Strahlungsdetektor einfällt, wird nun dadurch bestimmt, daß die durchschnittliche Frequenz eines Impulszuges berechnet wird, der während eines sekundären Zeitabschnitts auftritt, dessen Dauer gemäß dem Auftreten der Impulse innerhalb des primären Zeitabschnit­ tes bestimmt wird. Dadurch kann die Dauer des sekundären Abschnitts genau bestimmt werden. Da die Anzahl der Impulse, die innerhalb eines sekundären Abschnitts auftreten, genau bestimmt werden kann, kann die Anzahl der die Intensität darstellenden Impulse genau gemittelt werden, damit man eine Anzeige für die durchschnittliche Intensität des auf den Detektor einfallenden Strahlenbündels erhält. Der Ladungspumpintegrator erzeugt genau die die Intensität darstellenden Impulse mit einem außerordent­ lich hohen Grad von Wirksamkeit und ohne komplizierte und teure elektronische Bestandteile.

Claims (2)

1. Verfahren zur Strahlungserfassung für Computertomographen, bei dem die Ausgangssignale eines Strahlungsdetektors in­ tegriert werden, bei dem eine von einem Impulsgenerator er­ zeugte Impulsfolge in ihrer Frequenz in Abhängigkeit von der Amplitude der integrierten Ausgangssignale gesteuert wird, und bei dem die Anzahl der in ein vorbestimmtes Zeit­ intervall fallenden Impulse der Impulsfolge gezählt und als Maß für die auf dieses bestimmte Zeitintervall bezogene durchschnittliche Strahlungsintensität verwendet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Wert der zwischen dem ersten und dem letzten Impuls der in das vorbestimmte Zeitintervall fallenden Impulse ver­ strichenen Zeit gemessen wird,
und daß die um einen Impuls verringerte Anzahl von im vorbe­ stimmten Zeitintervall auftretenden Impulsen zur Ermittlung der durchschnittlichen Strahlungsintensität auf den so ge­ messenen Zeitwert bezogen wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine Zähleinrichtung (112) zur Bildung eines der Impulsanzahl im vorbestimmten Zeit­ intervall entsprechenden Zählsignals,
einen von den Impulsen beaufschlagten Zeitgeber zur Bildung eines den zeitlichen Ab­ stand zwischen dem ersten und dem letzten Impuls dem Zeitinter­ vall entsprechenden Zeitsignals,
einem Zeit- und Datenspeicher zur Abspeicherung der Werte des Zählsignals und des Zeitsignals in der Folge der vorbestimmten Zeitintervalle,
sowie eine Einrichtung (118) zur Erzeugung eines der durch­ schnittlichen Strahlungsintensität entsprechenden Signals aus einander zugeordneten Zähl- und Zeitsignalen.