DE2654110A1

DE2654110A1 - Vorrichtung zur querabtastung von koplanaren punkten eines koerpers mit roentgenstrahlen

Info

Publication number: DE2654110A1
Application number: DE19762654110
Authority: DE
Inventors: Carl Joseph Brunnett; Jerome Rockhold Cox; Rodney A Mattson; Donald Lee Snyder
Original assignee: Picker Corp
Current assignee: Philips Nuclear Medicine Inc
Priority date: 1975-11-28
Filing date: 1976-11-29
Publication date: 1977-06-23
Also published as: FR2332740A2; DE2654110C2

Description

PATE N TA N WA LTE

MANITZ, FINSTERWALD &

ty.

München, den 29.11-76 P/Sv - P 3o52

PICKER CORPORATION

595 Miner Road

Cleveland, Ohio 4-4-143

USA

Vorrichtung zur Quera"btastung von koplanaren Punkten eines Körpers mit Röntgenstrahlen

Die Erfindung "betrifft eine Vorrichtung zur Quera"btastung Von koplanaren Punkten eines Körpers mit Röntgenstrahlen, und insbesondere ein in Querrichtung arbeitendes Röntgenschichfbildsystem mit Mehrstrahlen-Kreisafatastung, wo~bei' alle Strahlen von der Mitte des Kreises versetzt sind.

Allgemein "bezieht die vorliegende Erfindung sich auf die zerstörungsfreie Überprüfung von Objekten durch eindringende I)ZVf. durchdringende Strahlung, und insbesondere auf klinische Verfahren und Vorrichtungen, um einen inneren Schnitt eines Patienten tomografisch, also mittels der

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OR. C. MANITZ · DIPL.-ING. M. FINSTERWALD DIP L.-IN G. W. CRAMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

β MÖNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STRASSE I 7 STUTTGART SO (BAD CANNSTATT» MÖNCHEN. KONTO-NUMMER 7270

TEL. C089I 22 42 Ii, TELEX 5-29672 PATMF SEELBERCSTR. 23/25, TEL. (0711)50 72 61 POSTSCHECK: MÖNCHEN 77062-8O5

ORIGINAL INSPECTED

• aar·

RöntgenschichtMldtechnik, zu untersuchen, indem ein Satz Röntgenstrahlen von einer auf einer kreisförmigen Bahn "bewegten Strahlungsquelle in einer quer zu dem Patienten verlaufenden E"bene abgetastet wird.

Bei einer herkömmlichen Röntgenaufnahme handelt es sich um ein. zweidimensionales Schattenbild eines dreidimensionalen Objektes. Die Tiefena"bmessung ist nicht zu erkennen, da alle inneren Bereiche des Objektes in einer einzigen E"bene zu liegen scheinen. Als Folge hiervon kann eine herkömmliche Röntgenaufnahme nicht die notwendigen, detaillierten Informationen über die genaue räumliche lage eines Zustandes liefern und nur mit großen Schwierigkeiten interpretiert werden, so daß ein vorliegender, "beispielsweise krankhafter, Zustand nicht zu erkennen ist.

Es ist deshalb die Tomografie oder Röntgenschichfbild-Technik entwickelt worden, um wenigstens einige der Zielsetzungen zu erfüllen, die sich mit den herkömmlichen radiografischen Yerfahren nicht erreichen ließen. In der Tomografie wird eine Abbildung einer Querschnittse"bene einer Pro"be entwickelt, indem Röntgenstrahlen in Serie aus mehreren Richtungen durch das Objekt gerichtet werden. Bei den frühen Röntgenschichfbildgeräten wurde eine strahlungsempfindliche Aufzeichnungsplatte eingesetzt, deren Bewegung mit der Bewegung einer Strahlungsquelle koordiniert wurde. Das aus der Strahlungsquelle und der Aufzeichnungsplatte "bestehende Paar "bewegte sich um eine Systemachse, die durch das (Jbjekt verlief; daftei wurde eine Querschnitts -Abbildung des Objektes in einer STbene aufgezeichnet, die quer zu der Achse des Röntgenstrahl war. Die Bewegung des Paars Strahlungsquelle/ Aufzeichnungsplatte wurde so ausgelegt, daß Elemente in

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der ausgewählten Querschnittse"bene des Objektes kontinuierlich durch den Strahl abgetastet wurden. Diese A"btasttechnik führte zu einer im wesentlichen kontinuierlichen Änderung der räumlichen Beziehung zwischen der Pilmquelle und den Elementen des Objektes. Durch diese Änderungen wurden Abbildungen der Elemente, die sich außerhalb der Ebene "befanden, unscharf "bzw. -verschwommen, so daß eine Abbildung in einer seitlichen Ehene der Pro"be erzeugt wurde.

Bei anderen tomograf is ch en Verfahren wurde eine Abbildung des Objektes in einer E"bene entwickelt, welche die Achse des Röntgenstrahls enthielt. Die tomograf is chen Verfahren, "bei denen eine Abbildung in. einer E"bene, welche den Röntgenstrahl enthält, erzeugt wird, soll im folgenden als "Querschnitt -T omograf ie" "bezeichnet werden.

Bei einem Vorschlag für die Querschnitts-Tomografie "bewegt sich ein strahlungsempfindlicher Detektor auf einer Kreis"bahn in einer ausgerichteten, synchronen Beziehung zu der Strahlungsquelle. Im einzelnen wurde da"bei das Paar Quelle/Detektor um einen Winkel in einer Ebene gedreht, wenn der Röntgenstrahl durch den Patienten verlief. Der Patient und die Quelle wurden periodisch, also in "bestimmten zeitlichen Abständen, relativ in der Drehe"bene verschoben, und dann wurde die Drehung wiederholt. Die Winkeldrehung erfolgte um eine Systemachse, die durch den Patienten verlief, wo"bei der Röntgenstrahl sich durch die Systemachse fortpflanzte. Da der Strahl durch die Systemachse verlief, wenn die Quelle gedreht wurde, konnte ein kleiner zentraler Bereich in der Pro"be isoliert werden, indem die Effekte von allen Flächen "bzw. Bereichen aufgehoben "bzw. "beseitigt wurden, die von dem zentralen Bereich entfernt waren. Durch die Verschiebung der Pro"be

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konnte eine Abbildung eines Schnittes der Probe in der Drehe"bene als Video-Bild wiedergewonnen "bzw. zusammengesetzt werden, das integrierte Informationen von einer Reihe von kleinen zentralen Flächen darstellte.

Weiterhin wurde für die Querschnitt-Tomografie die Verwendung mehrerer Strahlungsdetektoren vorgeschlagen, die in einer linie in der Vers chielDungsrichtung angeordnet sind, um die Geschwindigkeit "bzw. Schnelligkeit der Abtastung zu erhöhen. Diese Torschläge arbeiteten also mit einer kreisförmigen Abtasfbewegung, die mit einer linearen Verschiebung gekuppelt war; diese Vorschläge führten sogar mit Mehrfach-Detektoren zu einem System, "bei dem lange Abtastzeiten erforderlich waren, um Abbildungen mit begrenzter Größe und Qualität zu erhalten.

Ein Abtastsystem ist in dem Artikel von Kühl et al. "Transmission Scanning, A Useful Adjunct to conventional Emission Scanning for Accurately Keying Isotope Deposition to Radiographic Anatomy" in Radiology, 1966, Vol. 87, pp. 278-284 beschrieben. Dieses "Emission" Abtastsystem verwendet einen Detektor, um einen Patienten abzutasten, dem vorher Radioisotope zugeführt worden waren. Der Detektor mißt die Intensitätswerte der Strahlung, wenn sie von dem Patienten emittiert wird. Die TransmissionsalDtastung unterscheidet sich von der Emissionsabtastung dadurch, daß statt der durch eingegeliene Radioisotope emittierten Strahlung bei der Transmissionsabtastung eine Strahlungsquelle verwendet wird, um einen Röntgenstrahl durch den Patienten zu senden. Ein mit EmissionsalDtastung arbeitendes tomograf isches System ist in dem Artikel von D.E. Kühl und R.Q. Edwards "Cylindrical and Section Radioisotope Scanning of the Liver and Brain" in Radiology, Vol. 83, Nr. 5, pp. 926-936, 1964 beschriebien.

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•tf-

Die Rekonstruktions-bzw. Wiedergewinnungs-Tomografie unter Verwendung von Querschnitts-Abtastung hat zu einem Verschiebungsabtastungssystem geführt, "bei dem ein Paar Strahlungsquelle/Detektor einen Patienten mit einem Röntgenstrahl abtastet, der emittiert wird, wenn das Paar Quelle/ Detektor in einer Ebene verschoben wird, die den zu untersuchenden Querschnitt des Patienten enthält. Die Winkelorientierung des Sträals wird von einer Abtastung zur nächsten geändert. Die festgestellte Intensität des Strahls wird aufgezeichnet, um die Röntgenstrahlen-Durchlässigkeitoder Röntgenstrahlen-ATdsorpt ions-Kennlinie durch den abgetasteten Bereich zu berechnen. Eine Auftragung dieser Kennlinie liefert eine zuverlässige Abbildung der inneren Struktur des Patienten in der abgetasteten Ebene. Querschnitts -Abtastung wird ebenfalls in dem oben erwähnten Artikel von Kühl et al. beschrieben.

Die Rekonstruktions-Tomografie verwendet im allgemeinen ein Rückprojektions-Rechenverfahren, um die Daten über die Strahlungsintensität zur Rekonstruktion der Abbildung zu verarbeiten. Der festgestellte Wert für die Intensität der Röntgenstrahlen-Transmission durch den Patienten wird längs des Verlaufs des Strahls zurückprojiziert, der den gemessenen Wert für die Strahlung erzeugte. Die während jeder Abtastung gemessenen Werte für die Intensität der Strahlungstransmission werden für den Aufbau der Abbildung Abtastung für Abtastung zurückprojiziert. Im einzelnen wird jeder Wert für die Strahlungstransmission bei der Rückprojektion konstant gehalten, wobei die jeweiligen Werte einer jeden Rückprojektion an den Schnittpunkten miteinander addiert werden. Diese Technik wird in einem Artikel von Kühl "A clinical Radioisotope Scanner for

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Cylindrical and Section Scanning" in Proc. Symp., Athen 1964-, Medical Radioisotope Scanning, I.A.E.A., Vienna 1, 273, 1964 "beschrieben.

Die Rückprojektionstechnik konnte durch die Einführung von gefilterten Rückprojektionen und der Datenverarbeitung unter Verwendung der Fourier-Analyse verbessert werden. Eine !Formel für die Realisierung der Courier-Rekonstruktion unter Verwendung von gefilterten Rückprojektionen wird einem Artikel von Ghesler "Three-Dimensional Reconstruction Technique" in <T. Fuel. Med., 1964 TDe schriet en.

Bei dem o"ben erläuterten Vers ehie"bungs-Abtastsystem für die Querschnittsabtastung tastet eine linear angeordnete Anordnung aus Paaren Rö'ntgenquelle/Detektor eine Pro"be längs einer Bahn in einem ersten Winkel in "bezug auf eine durch die Pro"be verlaufende Achse geradlinig a"b. Die Werte für die Strahlungsintensität werden während der geradlinig Abtastung aufgezeichnet. Fach der Beendigung einer geradlinj^n Abtastung der Pro"be in dem ersten Winkel wird das Paar Quelle/Detektor schrittweise um einen "bestimmten Winkel vorwärts"bewegt. Dann wird eine zweite, geradlinig Abtastung an der Pro"be längs einer zweiten Bahn in einem zweiten Winkel in "bezug auf die Achse durchgeführt, und so weiter.

Nach der geradlinigen Abtastung längs Bahnen, die i8o Winkel grade in "bezug auf die Achse überstreichen, werden die aus den Strahlungsmessungen gesammelten Intensitätsdaten unter Verwendung eines Verfahrens der aufeinanderfolgenden "bzw. schrittweisen Fäherungen verarbeitet« Es wurde eine rekonstruierte Abbildung erzeugt, welche die Röntgenstrahlen-Transmission der Röntgenstrahlen-Absorptionkoeffizienten darstellt, die in einem Schnitt der Probe liegen.

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ORIGINAL

Die Vorrichtung zur Itoehführung der geradlinigen Abtastungen waren sehr massiv und erforderten große Bewegungskräfte, um die Anordnung aus den Paaren Quelle/Detektor linear zu "beschleunigen, zu "bremsen und die Bewegungsrichtung umzukehren. Während "bei einer optimalen Äbtast-"bewegung die Zahl der Beschleunigungen'und A"b"bremsungen minimal ist, waren hierbei 180 Ver s chie"bungs - und 179 Dr eh-Beschleunigungen und Ab"bremsungen sowie 179 Richtungsänderungen während der Yersehie"bung erforderlich, um eine Untersuchung vollständig durchzuführen. Darüber hinaus führte die große Zahl von Beschleunigungen, Ab"bremsungen und Richtungsänderungen zu einem System, das eine sehr lange Äbtastzeit erforderlich machte. Eine minimale Äbtastzeit ist jedoch wesentlich, da dann auch die Zeitspanne gering wird, die für die vollständige Durchführung einer Untersuchung erforderlich ist; denn nur so kann sichergestellt werden, daß sich der Zustand des Patienten während der Untersuchung praktisch nicht ändert; weiterhin können dann pro Zeiteinheit mehr Patienten untersucht werden, die Belastung des einzelnen Patienten wird geringer, und die Geräte können sehr effektiv genutzt werden.

Außerdem wurde die Querschnitts-Abtastung einer Pro"be durch ein Paar Quelle/Detektor vorgeschlagen, das sich auf einer Kreisbahn um eine Systemachse "bewegte, die sich wiederum seihst auf einer Kreisbahn um eine Systemmitte bewegte, die durch die Probe verlief» Die Systemachse durchlief einen Exe is mit kleinem Durchmesser um die Systemmitte, wenn sich das Paar Quelle/Detektor auf einer Kreisbahn um die Systemaehse "bewegte. Die Torrichtung zur Durchführung der Drehbewegung des Paars Quelle/Detektor "bei einem solchen Gerät wird jedoch aufgrund der Masse des Paars Quelle/Detektor extremen Trägheitskräften unter-

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worfen. Der Einsatz in der Praxis hat gezeigt, daß die Systemachse stationär in der Systemmitte sein sollte, wenn eine exakte Bildrekonstruktion mit dem einfachsten System erreicht werden soll. Weiterhin wird "bei diesem Torschlag nicht die Beziehung zwischen der Drehung um die Systemachse, den optimalen Winkeln für die Strahlungsmessung, der Geschwindigkeit der Kreis"bahn um die Systemachse und der Geschwindigkeit der Drehung der Systemachse "bei der kreisförmigen Bewegung erläutert.

Weiterhin ist ein Querschnitts-Transmissionsa"btastsyst em vorgeschlagen worden, "bei dem ein Paar Quelle/Detektor um eine stationäre Systemachse durch die Pro"be auf einer Kreisbahn "bewegt wird. Gleichzeitig mit dieser Kreisbewegung sollte sich das Paar Quelle/Detektor in der E"bene der Kreisbahn um eine auf einer Kreisbahn "bewegte Quellenachse drehen, die durch die Quelle verlief. Außerdem wurde die Verwendung einer Anordnung von Detektoren vorgeschlagen, die in der E~bene der Kreis~bahn angeordnet waren. Da"bei werden jedoch nicht die Beziehungen zwischen den Dreh- und Kreis"bahnbewegungen der Quelle und der Detektoren und die Orientierungen der Quelle und der Detektoren erläutert, "bei denen die Messungen gemacht werden müssen, wenn eine exakte Rekonstruktion erreicht werden soll. Weiterhin wird die Vorrichtung nicht "beschrieben, die nach dem Prinzip des vorgeschlagenen Systems arbeiten könnte. Außerdem wurde "bei diesem Torschlag nicht erkannt, daß die durch diese zweifache Drehbewegung gesammelten Daten nicht in der Folge sein können, die für den speziellen Rekonstruktions-Algorithmus erforderlich ist, der für die Verarbeitung der gesammelten Daten eingesetzt wird. Erkennt man dieses Problem nicht und findet auch keine Lösung dieses Problems, so liefern die durch diese Abtast-

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bewegung gesammelten Daten keine klinisch akzeptablen Ergebnisse in einer akzeptablen Zeitspanne.

Schließlich waren die bisher vorgeschlagenen tomograf is chen Systeme im allgemeinen so aufgebaut, daß sie nur eine begrenzte Feldgröße lieferten, aus der eine Abbildung rekonstruiert werden konnte. Viele Anwendungen erfordern jedoch eine große Feldgröße, wie beispielsweise Untersuchungen des gesamten Körpers.

Die oben erläuterten und anderen Nachteile der herkömmlichen Geräte werden durch ein tomograf is ches Quersehnitts-Rek ons trukt ions-System überwunden, das einen Patienten auf einer Kreisbahn mit einem Satz von N-Strahlen so abtastet, daß die Sammlung von nicht doppelten Daten mit Kreisbahn-Abtastungen von mehr als i8o° möglich sind. Die Abtastung auf einer Kreisbahn in einer Umdrehung ermöglicht die Sammlung von Daten, die sonst ein Paar von Kreisbahnbewegungen mit im wesentlichen einer halben Umdrehung erforderten. Dadurch wird nicht nur die Zahl der Gesamtbes ehleunigiaagen Abbremsungen und Umkehrungen der Drehrichtung der Kreisbahn geringer, sondern auch die Gesamtzeit, die für die vollständige Untersuchung eines Objektes erforderlich ist. Bei dem hier offenbarten tomografischen System wird auch ein Abtastverfahren beschrieben, das die Größe· des Abtastfeldes erhöht, aus dem eine Abbildung rekonstruiert wird. Dabei läßt sich eine Vergrößerung von bis zu 1 oo i° im Vergleich mit der PeldgrÖße- erreichen, die bei dem Verfahren erzeugt wird, die diesen Aspekt der Erfindung nicht verwendet; deshalb ist das System nach der vorliegenden Erfindung insbesondere für die Untersuchung von ganzen Körpern geeignet.

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Das tomograf is clie Querschnittssystem weist eine Strahlungs quellenanordnung auf, die einen Satz von N-Röntgenstrahlen emittiert, die jeweils eine Achse in einer KreisTDähnelDene ha"ben. Die Quellenanordnung durchläuft eine Kreisbahn in. einem Bogen um eine Systemachse, die senkrecht zu der Kreis-"bahne"bene ist und sie in einer Mitte der Kreisbahn schneidet. Die Quellenanordnung läßt sich um eine Quellenachse drehen, die in einem Abstand und parallel von der Quellenachse liegt. Die Strahlen des Satzes werden' radial zu der Quellenachse gerichtet, wo"bei die Strahlen jedes "benachbarten Paars durch einen Trennwinkel oC getrennt sind.

Dadurch definiert also dieser Satz von Strahlen ein Strahlungsfeld, das =τρ· OC gerade auf jeder Seite einer Feldmittellinie in der E"bene der Kreisbahn umspannt und durch einen Patienten verläuft. Die Quellenanordnung wird zu Beginn so positioniert, daß die !Feldmittellinie von der Systemachse um eine Versatzstrecke D versetzt ist. Die Anordnung wird dann auf einer Kreisbahn um die Systemachse "bewegt, während die Versatzstrecke "beibehalten wird.

Weiterhin ist eine Detektoranordnung vorgesehen, die mehrere Strahlungsdetektoren aufweist, die jeweils mit einem anderen der Strahlen auegerichtet sind. Die Detektoranordnung mißt die Intensität jedes Strahls, um die Röntgenstrahlen-Absorption oder -Transmissions-Koeffizienten in dem inneren Schnitt des Patienten festzustellen. Dann wird aus den Rb'ntgenstrahlen-Transraissions- oder Alas orpt ions-Ko effizient en an koplanaren Rekonstruktionspunkten IaCt₁,, Q) um einen Ursprung in der Elaene der Kreisbahn eine Abbildung rekonstruiert. Um die Beschreibung zu vereinfachen, wird der Ursprung so ausgewählt, daß er mit dem Mittelpunkt der Kreisbahn zusammenfällt.

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Das tomografisehe System weist eine Tragvorrichtung mit einem Paar Arme auf. Die Tragvorrichtung kann um einen in. der Mitte angeordneten Schwenkpunkt gedreht werden, der eine Achse hat, die mit der Quellenachse zusammenfällt. Die Quellen- und Detektoranordnungen sind so angeordnet, daß sie um einen Dreh winkel 4 um die Quellenachse gedreht werden können. Die Quellenachse erstreckt sich durch einen der Arme der Tragvorrichtung. Eine Drehung der Tragvorrichtung um die Systemachse "bewirkt, daß die Quellen- und Detektoranordnungen sich auf einer Kreisbahn um einen Bahnwinkel \/ drehen. Wenn sich die Tragvorrichtung um die Systemachse dreht, durchlaufen die Strahlen von der Quellenanordnung eine Abtasfbahn, welche die Anordnung der Meßpunkte umfaßt.

Nach einer "bevorzugten Ausführungsform werden "bei einer einzigen, in einer Kreis"bahn ablaufenden Abtastung von 35 9° zwei Sätze von Daten geliefert, die insgesamt i8o Ansichten umfassen und einem Paar von näherungsweise 179 Bahngraden entsprechen. Die Quellen- und Detektoranordnungen sind vor der Drehung der Tragvorrichtung so positioniert, daß die Mittellinie des Strahlungsfeldes um die Versatzstrecke D von der Mitte der Kreisbahn verscho"ben ist. Die Positionierung der Anordnungen (wo"bei angenommen wird, daß die Anordnungen zu Beginn so angeordnet sind, daß die Mittellinie des Feldes die Systemachse schneidet) erfolgt durch Drehung der Quellen- und Detektoranordnungen um die Quellenachse über einen Versatzwinkel φ . Der Versatzwinkel φ wird so gesteuert, daß die Versatzstrecke D "beibehalten wird, wenn sich die Tragvorrichtung um im wesentlichen 359 Bahngrad um die Systemachse dreht. Weil der Durchgang der Röntgenstrahlen durch den menschlichen Körper in der ersten Hälfte einer Kreisbahn im wesentlichen in einer Zweiriehtungs"beziehung

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zu dem Durchgang des Strahls während der zweiten Hälfte der 359 Gradkreisbahn steht, liefern die "beiden Halbtahnen zwei ■vollständige Sätze von nicht-doppelten Daten mit jeweils näherungsweise 179°.

Um rekonstruierte Abbildungen mit hoher Auflösung zu erzeugen, können mehrere Kreisbahnen mit im wesentlichen voller Umdrehung durchgeführt werden. Bei einer Ausführungsform der Abtastung werden die Quellen- und Detektoranordnungen zur Lieferung eines einzigen Eeldbildes um einen Versatzwiiikel gedreht, der im wesentlichen durch die Gleichung φ = ~ - -2J^ Grad, wenn IT gerade ist, oder φ = - -^W charakterisiert ist, wenn ¥ Ungnade ist, wo"bei E die Gesamtzahl von Kreisbahnen ist, die für eine vollständige Untersuchung erforderlich sind. Der Radius der Kreisbahn d ist der Abstand zwischen den Kreisbahn- und Quellenachsen. Pur jede gegebene Untersuchung hat der Radius d einen vorher ausgewählten Wert. Die Versatzstrecke D₁ eines einzigen Feldes wird im wesentlichen durch D₁ = d sin ~(ψ- " TT[Jj wenn Έ gerade ist oder D = d sin ~(^) definiert wenn

wenn Έ gerade ist, oder D₁ = d sin ~(-^rc[) definiert, wenn Έ ungerade ist« Nach der Beendigung einer jeden Kreis"bahn wird die Quellenachse um einen Winkelschritt Δ φ geändert, der im wesentlichen durch Δ φ = - ^ oder - ^W Grad definiert ist.

In dem EaIl, "bei dem & φ = - -Si. ist, wird R auf eine ganze Zahl von KreishahnaTatastungen mit im wesentlichen voller Umdrehung "beschränkt* Durch diese Auswahl wird die "beste Datenmischung erreicht, da ein "bestimmter Detektor in der Detektoranordnung abwechselnde Datenpunkte mißt, die für die Rekonstruktion des Satzes von Rekonstruktionspunkten mCt^» ©_n) verwendet wird. Dadurch ergibt sich eine Tersehachtelung, "bei der durch Mittelwertbildung die "bei dem einzelnen Detektor etwa vorhandenen !Fehler oder Abweichungen "beseitigt- werden

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Pur den Pall, daß Δ φ = - -^ ist, wird 2 R auf eine ganze Zahl von Abtastungen mit im wesentlichen vollständiger Umdrehung "begrenzt, die für die vollständige Durchführung einer Untersuchung erforderlich sind. Bei dieser Wahl mißt ein "bestimmter Detektor aufeinanderfolgende Datenpunkte, die für die Rekonstruktion der Rekonstruktionspunkte m(t, , θ ) verwendet werden.

Bei einer anderen Ausführungsform der Abtastung ist die Mittellinie des Strahlungsfeldes von der Systemachse um eine doppelte Peldstrecke D„ mit einem Wert versetzt, wodurch effektiv die Verdoppelung der Größe des A"btastfeldes möglich ist, aus dem die ATdIdildung rekonstruiert wird. Die Versatzstrecke D_ wird im wesentlichen durch

D = d sin (—~-jcC+ ^-w definiert, während der Versatz-

winkel φ durch φ = ^ ——■)<*.+ -^&p- definiert ist, (daToei wird wieder angenommen, daß die Quellen- und Detektoren ordnungen zu Beginn so positioniert sind, daß die Peldmittellinie die Systemachse schneidet). Die Richtung des Versatzwinkeis φ kann in jeder Drehrichtung um die Quellenaehse verlaufen. Pur diese Abtastung mit doppelter PeldgrÖße wird R als die Gesamtzahl der Kreis"bahnaTrtastungen mit im wesentlichen vollständiger Umdrehung definiert, die für die vollständige Durchführung einer Untersuchung erforderlich sind. Pur Abtastungen mit mehreren Kreisbahnen wird nach dem Durchlaufen einer jeden Kreisbahn die Quellen- und Detektoranordnung schrittweise um die Quellenaehse in einem Schritt- :1<Δφ vorwärtslDewegt, der im wesentlichen durch

= JSLg Grad definiert ist.
2 -ti

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Während jeder Kreis"bahn werden "bei den o"ben "beschriebenen Ausführungsformen der Abtastung Intensitätsmessungen an Punkten in der Kreisbahn durchgeführt, wenn die Anordnungen den Winkel 4 · der Drehung und den Winkel X . der Kreis-

J J

"bahn im wesentlichen mittels der folgenden Gleichung definierent

tf. - sin"¹ (k Δ t/d) + φ „ und X. = ^ + η Δ θ ;

J ^* J J

dalDei stellt d den Abstand zwischen der System- und Quellen achse dar, während <J> _R definiert ist durch

= Φ_ο + ( r - 1 ) Δ φ

dahei definiert der Buchstabe "r" die Nummer der r-ten Kreisbahn in der lolge von insgesamt R Kreisbahnen, während k und η ganze Zahlen sind, wo"bei auch Null als ganze Zahl gewertet wird.

Es wird also ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur tomografischen Abtastung eines Patienten mit einem auf einer Kreisbahn "bewegten Paar von Strahlungsquellen-und Detektoranordnungen vorgeschlagen.

Die Erfindung schafft also ein tomografisches Querschnitts-System, "bei dem eine doppeltaxiale Abtastvorrichtung nichtredundante Daten während einer oder mehrerer, im wesentlichen 36o Grad "betragender kreisförmiger Abtasfbahnen "bei einer gleichförmigen Bewegung um einen Patienten sammeln. Ein Satz von IT Röntgenstrahlen tastet den Patienten so a"b, daß zwei Sätze von nicht-redundanten Daten gesammelt werden können, die einem Paar von I8o A"btastgraden "bei jeder 36o Grad-Abtastung entsprechen. Dadurch läßt sich die Gesamtzeit für die Durchführung einer Untersuchung verringern,

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und die Zahl der erforderlichen Beschleunigungen und ATd-Toremsungen der Anordnungen wird minimal.

Benachbarte Strahlen werden durch einen Winkel <X getrennt, der gemäß einer "bevorzugten Ausfünrungsform 1 Grad ist, so daß ein Strahlungsfeld von ( —~ JoL Grad auf jeder Seite einer Mittellinie des Strahlungsfeldes entsteht. Yor der ersten Kreisbahn sind die Quellen- und Detektoranordnungen so positioniert, daß die Feldmitte um eine Strecke D von einem Mittelpunkt der Kreisbahn versetzt ist, der in der Ebene der Kreisbahn liegt. Die Quellen- und Detektoranordnungen sind so angebracht, daß sie um einen Drehwinkel 4■ um eine Kreisbahnquellenachse gedreht werden können, welche die Quellenanordnung in einer Strecke d von der Mitte der Kreis"bahn durchläuft. Unter Beibehaltung der Vorsatzstrecke D umlaufen die Anordnungen den Patienten auf einer Kreisbahn, wo"bei die Daten über die Strahlungsintensität in vorherbestimmten Winkeln y . der Kreisbahn

gesammelt werden.

Bei einer Ausführungsform kann die effektive Eeldgröße des abgetasteten Patienten verdoppelt werden; dazu werden die Quellen- und Detektoranordnungen um die Quellenachse gedreht, um die Strecke D zu erhalten. Aus einer Anfangslage in der Mitte der Kreisbahn werden die Anordnungen um einen "Versatzwinkel

gedreht, wo"bei R die Zahl der gesamten Kreisbahnen ist, die so ausgewählt wird, daß sich eine vollständige Untersuchung ergibt. Bei einer weiteren Ausführungsform für Einzelfeldbeliehtung werden die Quellen- und Detektoranordnungen um den Versatzwinkel φ gedreht, der im.

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'SS-

wesentlichen durch, die Gleichung φ = Td ■=— - χ-ηγ Grad definiert ist, wohei ""b" für eine ungerade Zahl IT von Detektoren EuIl und für eine gerade Zahl N von Detektoren 1 ist. Tür Untersuchungen mit mehreren Kreisbahnen werden die Anordnungen zwischen den Ereis"bahnen in Abhängigkeit von der zu machenden Untersuchung um einen Betrag Δφ = -s— oder τ~% Grad

gedreht.

Diese Anmeldung ist eine "Continuation-in-part" einer amerikanischen Anmeldung mit dem Titel "Tomography System Having Noneoncurrent Compound Axial Scanning", Serial Nr. 559 411, die am 18. März 1975 hinterlegt wurde.

Außerdem werden in der folgenden Beschreibung noch folgende Patente "bzw. Patentanmeldungen erwähnt: US-PS 3 621 247, ausgegeben am 16. November 1971 mit dem Titel "X-Ray Tire Inspection Apparatus", also Torrichtung zur Untersuchung von Reifen mittels Röntgenstrahlen; (im folgenden soll diese Patentschrift als "TIRE-Patent" "bezeichnet werden)»

US-PS 3 8o3 415, ausgegeben am 9. April 1974 mit dem Titel "Method and Apparatus for Inspecting Tires With X-Ray" , also Terfahren und Torrichtung zur Untersuchung von Reifen mit Hilfe von Röntgenstrahlen; (diese Patentschrift soll im folgenden als "X-RAT-Patent" "bezeichnet werden).

Amerikanische Patentanmeldung Serial Nr- 3o1 529, die am 27. OktoToer 1972 mit dem Titel "Method and Apparatus for Inspecting Tires", also Terfahren und Torrichtung zur Untersuchung von Reifen, hinterlegt wurde; (diese Patent-

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anmeldung soll im folgenden als "METHOD-Patentanmeldung" "bezeichnet werden). .... ..- .- . .. ..

Amerikanische Patentanmeldung Serial Έτ. 95 859, die am 7. Dezember 197o mit dem Titel."Tire. Inspection Apparatus" , also Vorrichtung zur Untersuchung von Reif en, hinterlegt wurde; (diese Patentanmeldung soll im. folgenden als "AEPARATÜS-Patentanmeldung" "bezeichnet werden).

Die Erfindung wird,im folgenden.anhand von Ausführungs"beispielen unter Bezugnahme, auf die "beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert.

Pig. 1. eine kombinierte.,perspektivische und funktionale Darstellung eines tomografiechen Eekonstruktionssystems mit einer Abtasteinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung|, ρ _r- ---,-.--,-: -.-■--- ·,

Pig. 2 im relativ zur.. Pigur._ 1 vergrößerten Maßsta~b_ eine Seiten ansicht der Abtasteinrichtung;

Pig. 3 eine Draufsicht auf. das Joch und die Quellen- und Detektoranprdnungen· . ........ .. ..

Pig. 4- eine Prontansicht der Quellenanordnung;

Pig._:5 einen Schnitt durch das Joch und eine Draufsicht auf die Detektoranordnung;. /

Pig. 6a eine Darstellung eines Polarkoordinatensystems um

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einen Kreis"bahnmittelpimkt, der in einer Querschnitt se"bene des Patienten liegt;

Fig. 6~b eine Kurvendarstellung der Meßpunkte in dem Koordinatensystem nach Figur 6a, ±a der die Intensitätsmessungen für die exakte Bildrekonstruktion aufgetragen sind;

Fig. 7a eine funktioneile Darstellung einer herkömmlichen A"btasttechnik, welche die Meßpunkte von Figur Sb abtastet;

Fig. 7"b eine funktioneile Darstellung einer axialen Yer-"bund-A"btasttechnik nach der vorliegenden Erfindung, mit der die Meßpunkte von Figur 6Td abgetastet werden;

Fig. 8 eine grafische Darstellung der Meßpunkte nach Figur 6"b, die nochmals in zusammengesetzten Winkelbewegungen θ,{/ aufgetragen sind;

Fig. 9a-c Diagramme zur Erläuterung der Funktionsweise des tomografischen Systems nach Figur 1, um nicht zusammenfallende zusammengesetzte axiale Abtasfbewegungen zu liefern;

Fig. 1oa ein Diagramm einer Quellenanordnung mit mehreren Strahlen, deren Feldmitte um einen Yersatzwinkel (T) von dem Mittelpunkt der Kreisbahn versetzt ist, um die Beschleunigungen, Afrbremsungen und Eichtungsumkehrungen der Quellenanordnung so gering wie möglich zu machen;

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Fig. 1ob ein Balken- "bzw. Säulendiagramm eines Beispiels für eine Abtastung, wobei die Werte der Kreisbahn dargestellt sind, bei denen Messungen durchgeführt werden;

Fig. 11 ein Diagramm eines einzigen Abtastfeldes, das sich aus einer Abtastung mit dem Winkel φ gleich Full ergibt;

Fig. 12a-12"b Diagramme einer ersten Ausführungsform der Yersetzung der Quellen/Detektor-Anordnungen durch Drehung;

Fig. I3a~i3d Diagramme einer Ausführungsform der Yersetzung der Quellen/Detektor-Anordnungen durch Translationsbewegungen;

Fig. 14-17 Diagramme einer weiteren Abtastvorrichtung, die der nach den Figuren 2~5 funktionell äquivalent ist;

Fig. 18-19 Darstellungen einer Deltarahmen -Antriebs einrichtung, die für die Vorrichtung nach den Figuren 14 - 17 verwendet wird; und

Fig. 2o eine Darstellung eines Kabelaufnahmemechanismus, der in der Vorrichtung nach den Figuren 14 verwendet wird.

lii den Figuren 1 bis 5 ist ein tomografisches Querschnitts Rekonstruktionssystem allgemein bei ίο dargestellt. Das tomografische System 1o enthält eine Abtastvorrichtung 12,

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eine den. Patienten tragende Bahre 14, eine Motorsteuerung 16, eine Datenveraroeitungseinrichtung 18 und ein Anzeigegerät 19. Die Abtastvorrichtung 12 wird mittels der Steuerung 16 "betätigt, um mit Hilfe von Röntgenstrahlen einen Querschnitt eines Patienten auf der Bahre 14 in einer Vielzahl von koplänaren Winkeln abzutasten- Die Abtastvorrichtung 12 leitet aus den k ο llimiert en Röntgenstrahlen nach ihrem Durchgang^durch den Patienten Daten für die Strahlungsintensität ab. Die gesammelten Daten werden über eine Datenkaoelleitung 2o zu der Datenverarbeitungseinrichtung 18 gegeberu -' Die Datenverarbeitungseinrichtung 18 rekonstruiert eine^A^bildung^ des' :Querschn±t-tes: äes_:-5?atientBn durch Berechnung der Koeffizienten für die Söntgenstrahlen-Ahsorption oder Transmission. Das rekonstruierte Bild wird durch eine -Kurvendarsfellung 3er Koeffizienten-;auf .; . dem Anzeigegerät· "49 geTief er't·. -'^i:..; ^/ύ::;;ΐ-.

Die Bahre 14 nimmt den Patienten verschiebbar in einer s olchen- ^age^ -aufy'^aB^1; -er - in ^;^der 'ISatoe: ■ dBr. Airtastvorrichtung _: 12 untersudht^:wenden %ann·. ⁱ-Die";Bahr©;-i4cist aiiit ^Rädern versehen und wird durch einen Motor in fÄbhängigkedt von Signalen auf einem Satz von Leitungen 22 von der Steuerung 16 angetrieben ,^: Tm ^Id"en^:^Patⁱient^:en"'-änzulieiDen-Tandvχύ. verschielae.n und:; dadurch in-'di&^ewun'scGäte Mge-2u/bringen. ■;ν:,·::ο;··

Die Ahtastvorrichtung 12 weist eine Strahlungsquellenanordütiiig-^i^effie^Sträniungsdetelrto^ano^ eine-..; ι

Halterung" 2e^eäuf^^:welche* die •Quellen/Detektor-Anordnungen 24, 26 diametral zu dem Patienten haltert;-Die Strahlungsq_uellenanordnung 24 liefert eine Tielzahl von kollimierten DZW.^J päräliel.en ^:koplan^rären-^vRöntgensträhiLen zu der . Strahlungs detekt^coränOr'dnung"^i: 26 -" Die" S tccahlungsdetekt or anordnung_;: 2.6-^c ■

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,7.0 98 2 5/0 87 3

*'■ \ V -,r \ "J _:a v, : 1.J ·=

weist eine Yielzahl von Strahlungsdetektoren auf, die jeweist für den Empfang eines "bestimmten, zugeordneten Strahls ausgerichtet sind. Jeder Strahlungsdetektor erzeugt Ausgangssignale, welche die Intensität des zugeordneten Röntgenstrahl angehen.

Die Halterung 28 wird um eine Systemachse 27 in einer Eolge von näherungsweise halben Umdrehungen oder kontinuierlich in vollen Umdrehungen gedreht. Mittels der Steuerung Λ6 wird die Halterung mit Drehzahlen, die Ms zu 3ο Umdrehungen pro Minute "betragen können, durch einen Schrittschaltmotor 60 gedreht. Bei dieser Drehung der Halterung 28 ergibt sich eine Relativbewegung zwischen dem Patienten auf der Bahre 14 und den Röntgenstrahlen. Die Halterung 28 hält die Strahlungsdetektoranordnung 26 für den Empfang der Röntgenstrahlung mit der Strahlungsquellenanordnung 24 ausgerichtet. ^:

Im vertikalen Schnitt hat die Halterung 28 im. allgemeinen C-Form und wird durch ein Joch "bzw. einen Bügel 36 gebildet, der drehbar an einem stationären Tragfuß 38 angebracht ist. Die Quellenanordhung 24 und die Detektoranordnung 26 sind so an den Quellen- und Detektorarmen 42, 5o des Jochs 36 angebracht, daß sie eine Drehbewegung und eine Translationstiewegung durchführen können. Die Arme haltern die Strahlungsquellen- und Detektoranordnungen 24, 26 drehbar in ausgerichteten Lagen. Bei'einer Drehung des Jochs 36 ergibt sich eine kreisförmige Bewegung der Strahlungsq_uellenanördnung 24 und der Strahlungsdetektoranordnung' 26 um den Patienten. Dadurch wird der Satz von Röntgenstrahlen um und-durch den Patienten in einer Bahne"bene geschwenkt-,'die senkrecht zu der Systemaehse 27

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ist. Nach einer "bevorzugten Ausführungsform können die Anordnungen 24, 26 um eine Quellenachse 29 bewegt werden, die parallel zu der Systemachse 27 sowie durch den Quellenarm 42 verläuft. Ein Paar Schrittschaltmotoren 62, 64 drehen mittels der Steuerung 16 die Anordnungen um die Quellenachsen mit einer Drehzahl "bzw. Geschwindigkeit von 2o Bogengrad pro Sekunde. Die Anordnungen werden durch einen anfänglichen Off set- "bzw. Versatzwinkel und durch einen Schrittwinkel zwischen aufeinanderfolgenden Kreisbahnen gedreht (die jeweils als der Yersatzwinkel φ und der Schrittwinkel Λ φ in der Erläuterung von Figur 1oa "bezeichnet werden). Während der Kreisbahnbewegung der Anordnungen um die Systemachse 27 werden der Versatz- und der Schrittwinkel konstant gehalten, wie unter Bezugnahme auf die Figuren 1o "bis 12 erläutert werden soll.

Bei einer anderen Ausführungsform werden die Quellen- und Detektoranordnungen 24, 26 zu Beginn jeweils in einer Richtung in einer Translations"bewegung verschoben, die tangential zu der Bahn ihrer Kreisbewegung ist. Dann durchlaufen die Anordnungen 24, 26 ihre Kreisbahn. Diese Ausführungsform soll im. einzelnen unter Bezugnahme auf die Figuren 13a bis I3d erläutert werden.

Die Motorsteuerung 1"6 weist herkömmliche Schaltungsanordnungen für die Steuerung der Funktionsweise bzw. des Betriebs der Schrittschaltmotoren sowie zur Erzeugung von kodierten Daten auf, welche die Winkellage der Abtriebswellen der Schrittschaltmotoren darstellen. G-eeignete Thyristor-Motorstarter und Schrittschaltrelais-Steuerschaltungen können ausgewählt und mit der Abtastvorrichtung 12 gekoppelt werden, um die gemäß der vorliegenden Erfindung

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< fa.

erforderlichen Abtastbewegungen durchzuführen. Fach einer "bevorzugten Ausfuhrungsform absolut arbeitende digitale Wellenkodierer "bzw. Drehgeber 25 sind mit den Schrittsehalt motoren gekoppelt, um die absolute Winkellage ihrer Abtriebswellen zu definieren. Die absolute Winkellage der jeweiligen Abtriebswellen stellt ein direktes Maß für die Größe der Drehung um die Quellen- und Systemachsen dar.

Die Datenverarbeitungseinrichtung 18 spricht auf die Ausgangssignale von der Strahlungsdetektoranordnung 26 und die kodierten Positionsdaten von den Drehgebern 25 an, um eine rekonstruierte Abbildung zu liefern, welche die Absorptions-Koeffizienten in dem Schnitt des in der Ebene der Quellen/Detektor-Kreisbahn liegenden Patienten darstellen. Bei der Datenverarbeitungseinrichtung 18 kann es sich um ein herkömmliches System handeln, wie es üblicherweise für die Abtastung mit Hilfe der Röntgenstrahlen -Transmiss ion eingesetzt wird; dieses System soll im. folgenden nur kurz beschrieben werden.

Die Datenverarbeitungseinrichtung 18 weist einen Ladungsintegrat or/Verstärker 3o, einen Analog/Digital-Umsetzer 31, einen Winkelfühler 32» eine digitale Speicherschaltung 33 und einen Rekonstruktionsprozessor 34 auf. Der Integrator/Verstärker 3ο spricht auf die Ausgangssignale von der Strahlungsdetektoranordnung 26 an, um gemittelte analoge Datensignale zu erzeugen. Die Strahlungsdatensignale werden über eine Zeitspanne gemittelt, die (aj in Abhängigkeit von durch den Winkelfühler 32

erzeugten Start- und Stopsignalen, oder (b) aus der Geschwindigkeit bzw. Drehzahl bestimmt wird, mit der die Anordnungen 24-, 25 die Kreisbahn durchlaufen.

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Diese Datensignale haben Werte, welche die Intensität der Röntgenstrahlen darstellen, nachdem sie durch den Patienten verlaufen und dadurch gedämpft worden s±nd.

Der: A/D-TJmsetzer 3i spricht auf die gemittelten Analogsignale an und wandelt sie in digitale Signale um. Bei dem digitalen Speicher 33 handelt es sich nach einer "bevorzugten Ausführungsform um den Speicher eines Digitalrechners, welcher die digitalen Signale in Koordination mit dem Winkelfühler 32 so speichert, daß sie wiedergewonnen werden können« Im ejuiz einen spricht da"bei der Winkelfühler 32 auf die digitalen Drehgeber 25 an der Vorrichtung 12 an und liefert Orientierungssignale, welche die Orientierungen der Anordnungen 24-, 26 anzeigen. Die Werte für die Orientierungssignale werden mit gespeicherten, "vorherbestimmten Werten vergl-ichen, welche die Orientierungen darstellen, "bei denen die Messungen durchgeführt werden sollen. In Abhängigkeit von dem "Vergleich der abgefühlten Werte mit den gespeicherten Werten speichert entweder der digitale Rechner"'die digitalen Signale an vorherbestimmten Stellen oder die digitalen Signale in aufeinanderfolgenden Stellen, wo"bei diese Stellen in Abhängigkeit von den Orientierungen der Anordnungen "24, 26 "bezeichnet werden- _: ' - -

Der Digitalrechner," der den Rekonstruktionsprozessor 34 aufweist, ist"für die tomografis ehe Rekonstruktion unter "Verwendung eines der vielen, zur "Verfügung stehenden Rechenverfahren programmiert. Zu diesen Rechnungsverfahren gehören Techniken, "bei denen eine gefilterte Rückprojektion verwendet wird,. die Mätrixmultiplikätion und sukzessive Häherungen- Bei dieser Rekonstruktion

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werden Werte genommen, die nach der Auftragung und Anzeige die Koeffizienten der Strahlungs-Absorption oder -Transmission des abgetasteten Schnittes des Patienten darstellen Im einzelnen werden die digitalen Signale, welche den Werten für die Absorption an vorherbestimmten Winkeln der Kreisbahn und der Orientierungen der Quellen/Detektor-Anordnungen 24, 26 entsprechen, aus dem Speicher 33 wiedergewonnen. Diese Werte werden durch den Rekonstruktionsprozessor 34· verarbeitet und als Punkte der rekonstruierten Abbildung aufgetragen, die auf dem Anzeigegerät 19 dargestellt werden.

Das Joch 36 enthält eine obere Halterung 4-0 und eine untere Halterung 46. Die untere Halterung 46 ist drehbar an dem Tragfuß 38 mittels einer Welle 48 angebracht. Die Welle 48 verläuft koaxial zu der Systemachse 27. Die untere Halterung 46 hat die Form eines L und wird so in seinem Bogen geschwenkt, daß der Detektorarm 5o eine bogenförmige Lagerung bildet. Der Detektorarm 5o weist bogenförmige Schlitze 52 auf, durch welche die Detektoranordnung 26 über eine Befestigung 54 beweglich angebracht ist.

Die obere Halterung 4o enthält den Quellenarm 42· Ein drehbarer Schwenkträger 44 ist so an dem Quellenarm 42 angebracht, daß er um die Quellenachse gedreht werden kann. Der Schwenkträger 44 ist über eine Quellenbefestigung 45 mit der Strahlungsq^uellenanordnung 24 (siehe Figur 3) gekuppelt. Durch den Schwenkträger 44 kann die Quellenanordnung 24 in einem Drehwinkel / in der Ebene der Kreisbahn um die Quellenachse gedreht werden. Der Drehwinkel / beschreibt die Bewegung der Quellen- und Detektoranordnungen 24, 26, wenn sie durch den 'Versatzwinkel φ und durch den Schrittwinkel Δ φ gedreht wird.

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Weil eine Vielzahl von koplanaren Strahlen für die Abtastung eingesetzt wird, wird der Drehwinkel 4 von der Mittellinie der Spannweite der Strahlen gemessen; der durch die Anordnung umfaßte Winkel gibt Werte für den Winkel jzf ohne Betätigung der Drehung der Anordnungen 24, 26 um die Quellenachse an. So ist beispielsweise mit einem Wert für den Winkel $ gleich *■ 1o Grad ein Satz von Strahlen gemeint, der 2ο Grad überspannt. Als Alternative hierzu durchläuft eine Quelle mit einem einzigen Strahl, der um 2o Grad um die Quellenachse verschwenkt wird, einen Winkel gf von 2o Grad.

Die Halterung 28 weist mehrere Motoren auf, um die für die Bewegungen der Quellen- und Detektoranordnungen 24, 26 erforderliche Energie zu liefern. Zusätzlich zu den Motoren 6o, 62 für die Halterung und die Detektoranordnung sind ein Motor 64 für die Drehung der Schwenkhalterung, ein Motor 68 für die Translations~bewegung der Quelle und ein Motor 7o für die Translations~bewegung des Detektors vorgesehen. Alle diese Motoren werden in Abhängigkeit von der Motorsteuerung 16 betätigt. Obwohl es nicht im einzelnen dargestellt ist, werden diese Motoren selbstverständlich durch Schleifringverbindungen zwischen jedem Motor und den Leitungen 22 angetrieben. Weil die Schleifringverbindungen den herkömmlichen Aufbau haben und keinen Teil der vorliegenden Erfindung "bilden, sollen sie nicht im einzelnen beschrieben werden.

60/

Der Motor für die Drehung der Halterung (siehe Figur 2) ist mittels einer Verbindung 80 mit dem Joch 36 gekoppelt. Bei einer Betätigung des Motors 60 dreht sich das Joch 36 in einem Winkel y um die Schwenkwelle 48. Bei einer

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Drehung des Jochs 36 durchlaufen wiederum die Quellen/ Detektor-Anordnungen 24, 26 eine Kreisbahn in einem Winkel ^ (der im folgenden als Bahnwinkel fi "bezeichnet werden soll) um die Systemachse 27.

Der Motor 62 für die Drehung der Detektoranordnung ist in Figur 5 dargestellt und treibt die Detektorbefestigung 54 über eine Kettenverbindung 82 an. Bei einer Betätigung des Motors 62 für die Drehung der Detektoranordnung "bewegt sich die Strahlungsdetektoranordnung 26 in. einer "bogenförmigen Bahn um die Quellenachse 29.

Der Motor 64 für die Durchführung der Sehwenkdrehbewegung ist in Figur 3 dargestellt und treibt die Schwenkhalterung 44 über eine G-etriebeverbindung 84 und eine hohle Welle 85 an, an welcher die Halterung 44 mit Hilfe eines Zahntrie"bs "befestigt ist. Die Erregung des Motors 64 für die Drehbewegung der Schwenkhalterung ist mit der Erregung des Motors 62 für die Drehung der Detektoranordnung synchronisiert, um die Ausrichtung zwischen der Strahlungsquellenanordnung 24 und der Strahlungsdetektoranordnung 26 "beizubehalten.

Der Motor 68 für die Translationsbewegung der Quelle ist in Figur 3 dargestellt; dieser Motor verschiebt die Quellenbefestigung 45 mittels einer Führungsschraube 88 in einer geradlinigen Bewegung. Bei einer Erregung des Motors 68 für die Translationsbewegung der Quelle wird die Strahlungs quellenanordnung 24 quer zu der Quellenachse verschoben.

Der Motor 7o für die Translationsbewegung des Detektors ist in Figur 5 dargestellt; dieser Motor "verschiebt die

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Detektorbefestigung 54 mittels einer Pührungsschraube in einer gradlinigen Bewegung. Der Motor 68 für die Translations"bewegung des Detektors wird dazu verwendet, um die Ausrichtung zwischen den Quellen- und Detektoranordnungen 24, 26 "beizubehalten, wenn die Quellenanordnung durch den Motor für die Translations"bewegung der Quelle verschoben wird und umgekehrt.

In den Figuren 2 und 3 ist die Quelle für die Röntgenstrahlen "bei I00 dargestellt; zweckmäßigerweise handelt es sich um eine 12o kV Röntgenröhre- Die Röhre "befindet sich in einem Gehäuse 1o4, das einen Quellenkollimator 1o2 enthält. Eine Buchse verbindet das Gehäuse 1o4 und die hohle Welle 85, um die elektrischen leitungen und ein Kühlsystem für die Röntgenröhre aufzunehmen. Die Röntgenröhre weist ein Target "bzw. eine Anode auf, welche die herkömmliche, kegelförmige Strahlungsemission erzeugt. Der Kollimator 1o2 liefert eine Vielzahl von diskreten Strahlen, die zu der Detektoranordnung 26 gerichtet werden. Fach einer "bevorzugten Ausführungsform erzeugt der Kollimator 1o2 zwanzig kollimierte Strahlen in einem Trennwinkel CL von 1 Grad zwischen "benachbarten Strahlen. Jeder Strahl ist in einer Breite in der Größenordnung von 2 - 3 mm kollimiert "bzw. parallel j dies entspricht einer Spannweite von näherungsweise o,2 Grad.

Der Kollimator und die Fangelektrode der Röntgenröhre sind relativ zueinander im Abstand angeordnet und so geformt, daß sich ein Strahl ergibt, der einer echten kollimierten elektromagnetischen Strahlung weitgehend angenähert ist.

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Die Röntgenröhre 1oo, ihre zugeordneten elektrischen Yerbindungen, der Kühlmantel und die Zuführung des Kühlmittels sind nur funktionell "bzw. schematisch dargestellt, weil sie den üblichen Aufbau haben und keinen Teil der vorliegenden Erfindung bilden. G-eeignete Röntgenröhren stehen einschließlich des Kühlmantels und der elektrischen Yerbindungen, die, wie oben erläutert wurde, eine ungehinderte Drehbewegung der Röntgenröhre zulassen, insbesondere auf dem G-e"biet der Untersuchung von Reifen mit Hilfe von Röntgenstrahlen, "bereits zur Terfügung. Solche Anordnungen werden in den o"ben erläuterten METHOD und APPARATUS Patentanmeldungen und den X-RAY und TIRE Patenten "beschrieben, auf die hiermit ausdrücklich verwiesen wird.

Die Quellenbefestigung 45 weist ein Paar Trag- und ITührungsstangen 1o6 sowie eine mit einem Gewinde versehene Buchse 1o8 auf, die im. Gewinde eingriff mit der ÜTührungs schraube 88 ist. Die mit einem Gewinde versehene Buchse 1o8 kann längs der Stangen 1o6 verschoben werden und ist mit dem Gehäuse 1o4 der Anordnung 24 gekuppelt. Die Tragstangen 1o6 sind mit der Schwenkhalterung 44 verbunden, um die Strahlungsquellenanordnung 24 zu haltern. Bei einer Betätigung des Motors 68 für die Translations"bewegung der Quelle werden die Buchse 1o8 und damit die Quellenanordnung 24 in einer geradlinigen Bewegung in eine Richtung verschoben, die tangential zu der Kreisbahn und in der Ebene der Kreisbahn ist.

Wie sich aus Figur 2 ergibt, enthält die Strahlungsdetektoranordnung 26 ein Gehäuse 1o9, das durch die Detektorbefestigung 54 mit dem unteren Arm 5o gekuppelt ist. Das Gehäuse 1o9 umschließt einen Detektorkollimator

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112, Sätze von Szintillationskristallen 11o sowie Sekundärelektronenvervielfacherröhren "bzw. Fotovervielfacherröhren 114- Bei den Szintillationskristallen 11o handelt es sich nach einer "bevorzugten Ausführungsform um Kalziumfluor id; jedes einzelne Szintillationskristall 11o ist zwischen dem Detektorkoll±m.ator 112 und einer zugehörigen und optisch gekoppelten Fotovervielfacherröhre 114 angeordnet. Die Röntgenstrahlen von der Quellenanordnung 24 treffen auf die Szintillationskristalle 11o auf, so daß in Abhängigkeit von den Strahlen Szintillationen erzeugt werden. Die Szintillationen werden von den Eotovervielfacherröhren 114 festgestellt, die elektrische Ausgangssignale mit Werten erzeugen, die proportional zu der empfangenen Röntgenstrahlmenge sind.

Der Kollimator 112 weist mehrere Kollimatordurchgänge auf, die der Zahl der Durchgänge in dem Quellenkollimator 1o2 entsprechen. Bei der "bevorzugten Ausführungsform, die mit 2o Röntgenstrahlen arbeitet, sind 2o Durchgänge 113 vorgesehen. Die Achsen der "benachbarten Durchgänge sind um die Quellenachse in Abständen von 1 G-rad, dem Winkel et , gemäß dem Abstand zwischen den Durchgängen des Quellenkollimators 1o2 angeordnet. Es ist festgestellt worden, daß ein Abstand von 1 G-rad zwischen den Kollimatordurchgängen die Wirkung der Streuung auf einen akzeptablen Pegel verringert.

Die Detektorbefestigung 54 haltert die Detektor anordnung 26 zur Durchführung einer "bogenförmigen Bewegung um die Quellenachse und einer Translations"bewegung längs einer Bahn, die tangential zu der Bahn der "bogenförmigen Bewegung ist. Die Befestigung 54 enthält ein Paar Träger

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116, ein Paar Trag- und Führungsstangen 12o und eine Buchse 122, die über ein Gewinde mit der Träger- "bzw. Führungsschraube 9o verbunden ist. Die Trag- und Führungsstangen 12o sind mit den Trägern 116 verbunden und haltern die Detektoranordnung 26. Die Träger Ho erstrecken sich durch die Schlitze 52 und sind mit der Kettenverbindung 82 gekuppelt. Die Träger 116 erstrecken sich durch ein Paar Führungen II8, die in dem Detektortragarm 5o vorgesehen sind. Die Führungen 118 halten die Detektoranordnung 26 auf ihrer bogenförmigen Bahn, wenn sie in Abhängigkeit von dem Motor 62 für die Drehung des Detektors bewegt wird. Die Gewindebuchse 122 ist mit dem Gehäuse 1o9 gekuppelt, um das Gehäuse 1o9 in. Abhängigkeit von der Drehung der Führungsschraube 9o in einer Translationsbewegung zu verschieben.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Abtastvorrichtung ist allgemein bei 12a in den Figuren 14 - 16 dargestellt. Um den Aufbau nicht zweimal beschreiben zu müssen, werden bestimmte Bauteile der Abtastvorrichtung 12a durch das Bezugszeichen des funktionell ähnlichen Bauteils der Vorrichtung 12 gekennzeichnet, wobei jedoch der Buchstabe "a"hinzugesetzt wird.

Die Abtastvorrichtung 12a enthält einen starren Hauptrahmen 38a. Der Hauptrahmen 38a weist einen vorgefertigten Basisfuß 180 und einen aufrecht stehenden Bereich I81 auf, der sich von einem hinteren Teil des Basisfußes 180 nach oben erstreckt. Der Basisfuß 180 verläuft über den übrigen Teil der gesamten Abtastvorrichtung 12a nach vorne, so daß sich eine sichere und stabile Halterung ergibt.

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•Λ"

Der senkrechte Bereich. 181 enthält eine als lagerung dienen de Halteplatte 182- Die Lagerhalteplatte ist mit senkrecht und querverlaufenden, einen Kanal "bildenden Teilen 183 verschraubt, so daß eine vordere Fläche des nach oben "bzw. senkrecht verlaufenden Bereichs 181 gebildet wird. Die Lagerplatte 182 enthält eine durch ein spanabhebendes Verfahren ausgebildete ringförmige Aussparung 185, die in Figur 14 in Draufsicht zu erkennen ist. Die ringförmige Aussparung 185 dient als Befestigungsoberflache für ein Lager (nicht dargestellt), das an der Lagerplatte angebracht ist; dazu kann "beispielsweise ein Lagerblock mit Gewindelöchern 186 verschraubt werden.

In dem Lager ist eine Spindelanordnung 35 gelagert. Die Spindelanordnung 35 enthält ein Lagerrohr 188 mit relativ großem Durchmesser. Das Lagerrohr 188 ist an einem Flansch "bereich 189 der Spindelanordnung 35? beispielsweise durch Schrauben l9o, angebracht. Der Plans chb ere ich 189 ist wiederum mit einer nach vorne verlaufenden Befestigungsbuehse 181 verschweißt. Die Befestigungsbuchse 181 erstreckt sich durch eine Öffnung in der Lagerhalteplatte 182 nach vorne.

Ein. als Schwingungsrahmen bekannter starrer Rahmen 36a ist an dem vorderen Ende (gemäß der Darstellung in Figur 15 auf der rechten Seite) der Befestigungsbuchse 191, beispielsweise durch Schrauben 192_; befestigt (siehe Figur 1.6). Der Schwingungsrahmen 36a Weist in bezug auf den inneren Durchmesser der Buchse I81 eine Öffnung 193 mit etwas verringertem Durchmesser auf. Die Öffnung 193 des Schwingungsrahmens und die Spindelanordnung 35 sind axial längs einer Systemachse 27a ausgerichtet.

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Der Scliwingungsralim.en 36a enthält einen nach. o~ben verlaufen den Halsbereich 24o. Ia der Nähe seines oberen Endes ist an dem Halsbereich 24o ein Schwenkzapfen 244 gehaltert (siehe Figur 15). Ein deltaförmiger Rahmen 37 ("bei der Ansicht nach Figur 16) wird schwenkbar an dem Schwenkzapfen 244 so gehaltert, daß er eine Drehbewegung um die Achse des Schwenkzapfens 244 durchführen kann; diese Achse ist die Quellenachse 29a.

Eine Röntgeriquellenanordnung 24a und eine Detektoranordnung 2^a sind ausgerichtet so an dem Delta-Rahmen 37 angebracht, daß sie mit dem Delta-Rahmen 37 als Einheit um die Quellenachse 29a bewegt werden können. Die Schwenkbewegung des Delta-Rahmens 37 um die Quellenachse 29a wird zu Beginn während des Aufbaus bzw. der Einstellung erreicht. Sobald der Delta-Rahmen 37 in der gewünschten und ausgewählten Lage bzw. Stellung positioniert worden ist, werden der Delta-Rahmen, die gehalterten Quellen- und Detektoranordnungen 24a, 26a, der schwingende Rahmen 36a und die Spindelanordnung als Einheit um die Systemachse 27a gedreht. Bei dieser Drehung um die Systemachse 27a durchlaufen die Quellen- und Detektoranordnungen 24a, 26a eine Kreisbahn um einen Patienten, so daß die Röntgenstrahlen-Untersuchungen durchgeführt werden können. Nachdem die Anordnungen 24a, 26a eine Kreisbahn durchlaufen haben, kann der Delta-Rahmen 37 um einen Schritt zur Vorbereitung einer weiteren Kreisbahn geschwenkt werden. Wenn das System im Einsatz ist, erstreckt sich ein stationäres Rohr mit großem Durchmesser (nicht dargestellt) durch die Spindelanordnung 35 und den schwingenden Rahmen 36a. Dieses Rohr schützt den Patienten,

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.4·

der sich teilweise in einer mittleren Öffnung (die bei 39 angedeutet ist) der Spindelanordnung 35 befindet, vor der rotierenden Spindelanordnung.

Die Kreisbahnbewegung der Anordnungen 24a, 26a definiert den Drehwinkel $ , wie in bezug auf die Abtastvorrichtung 12 beschrieben wurde. Die Schwenkbewegung der Anordnungen 24a, 26a um die Quellenachse 29a definiert einen anfänglichen Versatzwinkel sowie einen Schritt- bzw. Stufenwinkel zwischen aufeinanderfolgenden Kreisbahnen (die jeweils als Versatzwinkel φ und Schrittwinkel Δ φ in der Beschreibung von Figur 1oa bezeichnet wurden). Während der kreisförmigen Bewegung der Anordnungen um die Systemachse 27a werden der Versatz- und Schrittwinkel konstant gehalten, wie unter Bezugnahme auf die Figuren 1o bis 12 erläutert wird.

Um die kreisförmige Bewegung der Anordnungen 24a, 26a durchzuführen, trägt die Spindelanordnung 35 eine Riemenscheibe 2oo. Mittels einer Verbindung 80a ist die Riemenscheibe 2oo mit einem Spindelantriebsmotor 60a gekuppelt, um die Drehung der Spindelanordnung 35 durchzuführen.

Wie sich aus Figur 14 ergibt, enthält die Verbindung 80a eine das Drehmoment begrenzende Kupplung 2o2 und ein Getriebe 2o4a, die mit dem Antriebsmotor 60a für die Spindel gekuppelt sind. Die Abtriebswelle 2o6 der Kupplung 2o4 trägt eine Riemenscheibe 208 (siehe Figur 15). Ein Antriebsriemen (nicht dargestellt) verläuft über die Riemenscheibe 2oo, 2o8, so daß der Antriebsmotor 60a die Spindelanordnung 35 drehen kann.

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Bei dem Antriebsmotor 6oa für die Spindel handelt es sich um einen Permanentmagnet-G-Ieichstrom-Servomotor, dessen Abtriebswelle in beiden Richtungen betrieben werden kann. Der Motor £>oa weist eine automatische Bremse auf, die selbsttätig wirkt, wenn dem Motor Goa keine Antriebs energie zugeführt wird. Der Motor boa dreht die Spindelanordnung 35 durch einen vorherbestimmten Winkelbereich und kommt dann in einer weichen, stoßfreien Bewegung zur Ruhe; wenn eine entsprechende Programmierung vorgesehen wird, kann die Richtung umgedreht werden, so daß Abtastungen der Quellen/Detektor-Anordnungen 24a, 26a mit mehreren Kreisbahnen durchgeführt werden können.

Zu diesem Zweck weist das Getriebe 2o4 einen Grenzschalter 21 ο auf, der mit der Abtriebswelle 2o6 gekuppelt ist. Der Schalter 21o enthält eine Reduktionswelle 212, die durch zugeordnete Riemenscheiben an ihr sowie an der Abtriebswelle 2o6 so angetrieben ist, daß sie mit der halben Drehgeschwindigkeit der Abtriebswelle 2o6 arbeitet. Die Redüktionswelle 212 trägt eine Zeitsehaltscheibe 214 mit einem Paar von Zeitmarkierungen (nicht dargestellt). Die Zeitmarkierungen durchlaufen weniger als eine volle Drehung, obwohl die Abtriebswelle 2o6 bis zu 1 3/4 Umdrehungen während der Abtastung der Anordnungen 24a, 26a durchlaufen hat.

Der G-renz schält er 21 ο enthält auch ein Potentiometer 218 und einen Fotodioden-Detektor 216, der so angeordnet ist, daß er die Zeitmarkierungen überwachen bzw. abtasten kann. Der Detektor 216 überwacht die Drehung der Zeitschaltscheibe 214; werden die Zeitmarkierungen festgestellt, so erzeugt der Detektor 216 Signale, die den

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Antriebsmotor Goa für die Spindel abbremsen und "bewirken, daß der Motor boa seine Drehrichtung umkehrt, wenn Untersuchungen mit mehreren Kreisbahnen geplant sind. Das Potentiometer 218 ist an der Reduktionswelle 212 "befestigt, um ein Analogsignal zu erzeugen, das die tatsächliche Orientierung der Spindelanordnung 35 von einem Bezugspunkt JIuIl G-rad anzuzeigen. Dieses Signal stellt den Kreisbahnwinkel % dar und wird auf den Winkelfühler 32 gegeben.

Damit die auf die Detektoranordnung 26a auffallende Strahlung über ein Integrationsintervall gemittelt werden kann, das einer Drehung der Spindel 35 entspricht, ist eine Zeitschaltscheibe 23o für die Spindel an der Spindel 35 angeordnet. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die ZeitSehaltscheibe 23o an dem Ende der Spindel 35 angebracht, das die Spindelriemenscheibe 2oo trägt. Die Spindelzeitschaltscheibe 23o weist Markierungen bzw. Kennzeichen auf, die Unterteilungen von G-raden entsprechen.

Ein Spindel-Diodendetektor ist schematisch bei 232 dargestellt und so angeordnet, daß er die Kennzeichen an der Zeitschaltscheibe 23o für die Spindel überwachen kann. Der Spindel-Diodendetektor 232 erzeugt eine Reihe von Impulsen, die den Unterteilungen der G-radkennzeichen entsprechen, die während der Drehung der Spindel 35 in der Kahe des Detektors vorbeilaufen. Diese Impulse werden auf den ladungsintegrator/Verstärker 3o gegeben, so daß ein bestimmtes IntegrationsIntervall definiert wird, über das die Strahlungsintensität gemittelt wird.

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Der schwingende Rahmen 36a definiert diametral gegenüber dem Halsbereich 24o eine Befestigungsoberfläche 242· Eine Traganordnung ist an der Befestigungsoberfläche 24-2 des schwingenden Rahmens angebracht und enthält Paare von Tragrollen 24-3, die !Führungen für den Delta-Rahmen 37 bilden.

Der Delta-Rahmen 37 enthält ein Quellenbefestigungsteil 25o, das schwenkbar über einen Träger 252 mit einem Stift 244 gekuppelt ist. Der Rahmen 37 enthält weiterhin ein bogenförmiges Teil 254 diametral gegenüber dem Quellenbefestigungsteil 25o um den Durchgang 39. Die Strahlungsquellenanordnung 24a ist an dem Quellenbefestigungsteil 25o angebracht, um die Röntgenstrahlen quer zu dem Durchgang 39 (radial zu der Quellenachse 29a) zu richten.

Aus der in Figur 15 gezeigten Seitenansicht sind ein Teil des Delta-Rahmens 37 unter dem Teil 25o sowie andere, benachbarte Elemente im Querschnitt zu erkennen. Es wird darauf hingewiesen, daß in Figur 15 einige Teile in der Nähe des Querschnittes nicht dargestellt sind, um die Zeichnung übersichtlich zu halten.

Der Delta-Rahmen 37 wird um die Quellenachse 29a (die den Winkel rf definiert) durch eine Antriebseinheit 282 angetrieben, die an der Befestigungsoberfläche 242 des schwingenden Rahmens angebracht ist. Wie sich außerdem noch aus den Figuren 17 bis 19 ergibt, enthält die Antriebseinheit 282 einen Schrittschaltmotor 62a, seine zugeordnete Terbindung 82a mit dem Delta-Rahmen 37 sowie eine elektronisch betätigte Bremsanordnung 284.

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6A-

Die hier erläuterte Ausgestaltung der Verbindung 82a stellt ein sehr zweckmäßiges Merkmal dar, da nun der Schrittschalt motor 62a so betrieben werden kann, daß sich eine große Auswahl an Schritten "bzw. Stufen für die Quellen/Detektor-Anordnungen 24a, 26a ergibt, wenn sie während einer Abtastung mit mehreren Kreisbahnen um die Quellenachse 29a gedreht werden. Die Verbindung 82a ist in "bezug auf den Schrittschaltmotor 62a so ausgelegt, daß sich 24o Stufen oder Schritte pro Rotationsgrad der Quellen/Detektor-Anordnungen 24a, 26a um die Quellenachse 29 ergeben. Die Auswahl eines Wertes von 24o Schritten pro G-rad stellt ein wesentliches Merkmal dar, da so Drehschritte um die Quellenachse 29a (schrittweise Zunahme des Drehwinkels ς/ ) möglich sind, die gebrochene Vielfache von Graden sind. Dieser Wert ist insbesondere zweckmäßig, um Untersuchungen durchzuführen, die eine unterschiedliche Anzahl von Kreisbahnabtastungen der Anordnungen 24a, 2ßa erforderlich machen. Die dargestellte Abtastvorrichtung 12a weist "beispielsweise "benachbarte Detektoren auf, die durch einen Winkel cO von einem Grad getrennt sind. 24o Schritte pro Grad liefern einen weiten Bereich einer rationalen Zahl von Unterteilungen dieses Abstandes, die für die optimale schrittweise Zunahme und die anfängliche Beeinflussung der Anordnungen 24a, 26a "bei ihrer Bewegung um die Quellenachse 29a (welche die Winkel Δ φ "bzw. φ definieren) für Abtastungen mit mehreren Kreisbahnen notwendig sind. Bei 24o Schritten pro Grad ist auch ein weiter Bereich von gebrochenen Tielfachen anderer Abstände zwischen benachbarten Detektoren 26a möglich, so daß die geeignete schrittweise Zunahme und Versetzung der Anordnungen 24a, 26a um die Quellenachse 29a durchgeführt werden kann.

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4 6t»

Bei dem in den Figuren 17 — 19 dargestellten Schrittschalt motor 62a handelt es sich um einen herkömmlichen Motor mit 2oo Schritten pro Umdrehung. Die Verbindung 82a wandelt diese Bewegung in die gewünschte Zahl von 24-0 Schritten pro Bewegungsgrad um.

Die Verbindung 82a enthält ein Kettenrad 2% mit 14 Zähnen und einer Teilung von 3/8; das Kettenrad 2% ist mit der Abtriebswelle des Schrittschaltmotors 62a gekuppelt. Außer dem ist ein Reduziergetriebe 292 mit einem Verhältnis von 7,5 t 1 vorgesehen. Das Reduziergetriebe 292 ist durch ein Kettenrad 294 mit 22 Zähnen und einer Teilung von 3/8 mit dem Zahnkettenrad 29o gekuppelt. Dabei ergibt sich ein Verhältnis von 1,57 : 1 zwischen dem Schrittschaltmotor 62 und dem Reduziergetriebe 292·

Ein Kettenrad 296 mit 14 Zähnen und einer Teilung von 3/8 ist mit der Abtriebsseite des Reduziergetriebes 292 verbunden und mit einem Kettenrad 298 mit 22 Zähnen und einer Teilung von 3/8 im Eingriff. Dadurch ergibt sich ein Verhältnis von 1,43 ϊ 1 zwischen dem Reduziergetriebe 292 und dem Kettenrad 298.

Ein Abtriebskettenrad 3o2 ist durch eine Welle 3oo mit dem Kettenrad 298 verbunden. Bei dem Abtriebskettenrad 3o2 handelt es sich um ein 35 mm Kettenrad mit 65 Zähnen und einer Teilung von O,187; dieses Kettenrad kann ein 35 mm Antriebsband 3o4 aus rostfreiem Stahl aufnehmen. Das Band 3o4 verbindet das Abtriebskettenrad 3o2 mit der Bremsanordnung 284.

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'65.

Im folgenden soll auf Figur 15 Bezug genommen werdenj die Bremsanordnung 284 enthält einen Kupplungsmechanismus 31 o, der mit der Riemens cn eibe 312 für den Metallriemen durch eine Welle 314 gekuppelt ist. Die Welle 314 ist drehbar in einem Träger 31 β angebracht, der an der Befestigungsoberflache 242 des schwingenden Rahmens angeordnet ist- Die "Riemenseheibe 312 nimmt das Antriebsband 3 o4 auf, und die Anordnung 284 "bremst die Bewegung des Antriebsbandes 3o4 ab, falls nicht der Kupplungsmechanismus 31 ο "betätigt ist, das heißt, wenn der Delta-Rahmen 37 um die Quellenachse 29a gedreht werden soll. An dem Delta-Rahmen 37 sind Grenz schalter (nicht dargestellt) vorgesehen, um den Kupplungsmechanismus 31 ο außer Betrieb zu setzen und die Bremse immer dann zu "betätigen, wenn festgestellt wird, daß der Delta-Rahmen 37 den Endpunkt seiner Bewegung überfahren hat.

Eine "bogenförmige Stange 316 mit der gleichen Bogenform wie das "bogenförmige Teil 254 des Deltarahmens 37 ist an dem Teil 254 "befestigt. Das Band 3o4 ist um das Abtrieb skettenrad 3o2 und die Riemenscheibe 312 geschlungen; seine Enden sind an der Stange 316 angebracht. Wenn also der Schrittschaltmotor 62a das Band 3o4 vorwärtsbewegt, wird auch der Deltarahmen 37 vorwärtsbewegt-

Die o"beren Enden des Abtriebkettenrades 3o2 und der Riemenscheibe 312 "befinden sich in der Eahe der äußeren Seite (das heißt, der konvexen Seite) der Stange 316 und auf dem Umfang im Abstand von der Verbindung der Stange 316 und des Bandes 3o4. Dies stellt eine wesentliche Ausgestaltung der Verbindung 82a dar, da so das Band 3o4

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der Bogenform der Stange 316 angepaßt werden und es tangential von der Stange 31 β wegjirerlaufen kann, wenn es um das Abtrie~bskettenrad 3o2 und um die Riemenscheibe 312 geschlungen wird. Dadurch wird "bei einer Bewegung des Bandes 3o4 der Delta-Rahmen 37 um die gleiche G-rÖße "bzw. Strecke "bewegt und zwar ohne Rücksicht auf die Orientierung der Quellen/Detektor-Anordnungen 24a, 26a um die Quellenachse 29a. Das heißt also, daß eine Vorwärtsbewegung des Bandes 3o4 um einen Zentimeter immer eine lineare Vorwärtsbewegung eines Punktes an dem Teil 254 um einen Zentimeter verursacht. Diese Linearität vereinfacht die genaue schrittweise Bewegung der Anordnungen 24a, 26a um die Quellenachse 29a, wenn eine stufenweise Zunahme des Drehwinkels </ zwischen den KreishahnaTotastungen erforderlich ist.

Um die Orientierung der Anordnungen 24a, 26a um die Quellenachse 29a zu messen, ist der Schrittschaltmotor 62a mit einer Zeitschaltscheibe 3i7 versehen, auf der sich Zeitmarkierungen "befinden. Ein Fotodioden -Detektor 318 ist so angeordnet, daß er die Zeitmarkierungen überwachen "bzw. abtasten und ein. weiteres READ-Signal für den Winkelfühler 32 erzeugen kann. Dieses READ-Signal gibt den Wert für den Drehwinkel jzf weiter.

Damit festgestellt werden kann, wenn keine Versetzung der Anordnungen 24a, 26a um die Quellenachse 29a vorliegt (das heißt, wenn es keine Versetzung in der φ -Richtung gibt), sind eine Anzeige 319 und ein weiterer Detektor 32o vorgesehen. Sobald die Anzeige 319 in Ausrichtung mit dem Detektor 32o vorwärts"bewegt wird, erzeugt die Anzeige ein Signal, welches darstellt, daß es keine Versetzung der Anordnungen 24a, 26a in der Richtung rf gibt.

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Die Quellenanordnung 24a enthält eine Röntgenröhre 1ooa, einen ausfallsicheren "bzw. fail-safe Verschlußmechanismus 260 und einen Eiltermechanismus 262. Der Verschlußmechanismus 260 weist ein durch eine Feder vorgespanntes Solenoid 264 und einen die Strahlung unterbrechenden "bzw. "blockierenden "Verschluß 266 auf. Das Solenoid 264 wird während der Abtastung der Anordnungen 24a, 26a "betätigt, um den Verschluß 266 aus dem Strahlengang des Röntgenstrahls zu ziehen.

Der Filtermechanismus 262 enthält einen Pilterantrie"bsmotor 268, der eine Zahnstange 27o antreibt. Die Zahnstange 27o trägt mehrere Metallfilter, die jeweils in dem Strahlengang des Röntgenstrahls positioniert werden, um die Frequenzen des Röntgenstrahls nach Art eines Bandpasses zu dämpfen.

Die Röntgenröhre Tooa ist so angebracht, daß ihr Röntgenröhrentarget in axialer Ausrichtung mit dem Stift 244 und so mit der Quellenachse 29a zusammenfallend "befestigt ist. Dadurch kann der Brennfleck der Strahlung ohne Berücksichtigung der Orientierung des Delta-Rahmens 37 um die Quellenachse 29a auf der Quellenachse 29a liegen.

Primäre und sekundäre Kollimatoren 1o4a, 112a sind an dem Deltarahmen 37 an Stellen "befestigt, die diametral im Abstand um den Durchgang 39 angeordnet und mit der Röntgenröhre 1ooa ausgerichtet sind. Der primäre Kollimator 1o4a teilt den Röntgenstrahl in mehrere koplanare Strahlen auf, die durch einen Winkel du voneinander getrennt sind und aus dem Target der Röntgenröhre 1ooa austreten. Der sekundäre Kollimator 112a macht die Streustrahlung minimal.

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Die Detektor anordnung 126a ist mit dem "bogenförmigen Teil 254 in axialer Ausrichtung mit den Kollimatoren 1o4a, 112a verbunden, um die kollimierten "bzw. parallelen Röntgenstrahlen zu empfangen. Die Detektoranordnung 2&a enthält mehrere Detektoren, die jeweils einen strahlungsempfindlichen Detektorkristall 11oa und eine zugeordnete Sekundärelektronenvervielfacher- "bzw. IOt overvie If acher röhre 114a aufweisen. Die Fotovervielfacherröhrei 114a sind mit dem in Figur 1 gezeigten Integratorverstärker 3ο verbunden; die Verbindungen sind nicht im einzelnen dargestellt.

Die Detektoren sind in ersten und zweiten bogenförmigen, konzentrischen Reihen um die Quellenachse 29a angebracht. Die Orientierungen der ersten und zweiten Reinen um die Systemachse 29a sind relativ versetzt, wobei "benachbarte Detektoren einer jeden Reihe einen A"bstand von einem Winkel 2 & haben, so daß "benachbarte Röntgenstrahlen auf Detektoren in verschiedenen Reihen fallen. Dadurch kann eine größere Zahl von einzelnen Detektoren in der fächerförmigen Röntgenstrahlung angeordnet werden, da sonst die begrenzte, endliche Größe eines jeden einzelnen Detektors die Zahl der Detektoren "beschränken würde, die innerhalb der fächerförmigen Strahlung positioniert werden könnten.

Mit dem Delta-Rahmen 37 ist auch eine Bezugskanaldetektoranordnung 28o verbunden. Sie ist von der durch die Achsen der Röntgenstrahlen gebildeten Ebene versetzt und so angeordnet, daß sie einen durch die Röntgenröhre 1ooa erzeugten Bezugsstrahl empfängt. Die Bezugskanalanordnung 280 hat einen ähnlichen Aufbau wie die einzelnen Detektoren in der Detektor anordnung 26a; sie wird dazu verwendet,

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die Reproduzierbarke it der von der Röntgenröhre 1ooa abge gebenen Röntgenstrahlung zu überwachen.

Mit den Quellen/Detektor-Anordnungen 24a, 26a müssen mehrere leiter gekoppelt sein- Beispielsweise sind mit der Röntgenröhre 1ooa Steuerleitungen, Hochspannungsleitungen und Durchgänge für das als Kühlmittel dienende Öl gekoppelt; mit dem Motor 68 für den ]?ilterantrie"b sind Steuer- und Energieleitungen gekoppelt; das Solenoid 264 ist mit St euer leitungen verbunden; und die Detektoranordnungen 26a sind mit Signalleitungen gekoppelt. Diese Leiter sind zu einem Ka"bel 321 zusammengefaßt.

Um die Drehung der Quellen/Detektor-Anordnungen 24a, 26a durchführen zu können, ist ein Ea"belzugmechanismus vorgesehen. Wie in Eigur 2o dargestellt ist, enthält der Ka"belzugmechanismus eine Vielzahl von vier das KaT)el halternden Rollen "bzw. Walzen 323, 324, 325, 326. Die Rollen 324, 325 sind an dem Hauptrahmen stationär angebracht und dienen als Spannrollen 38a, während die Rollen 323, 326 verschie"b"bar jeweils an Wellen 33ο, 332 "befestigt sind, um "bei Bedarf die lose in dem Ka"bel 321 aufzunehmen.

Das Ka"bel 321 ist an einer Stelle 334 an dem Hauptrahmen 38a festgeklemmt und über die verschiebbar gelagerte Walze "bzw. Rolle 323 geschlungen. Ton der Rolle 323 verläuft das Kabel über die stationären Rollen 324, 325 und ist darm über die andere, "beweglich gelagerte Rolle 326 geschlungen. Ton der Rolle 326 wird das Eabel an der Spindel 35 "befestigt und verläuft von der Spindel zu der Quellen/Detektor-Anordnung 24a, 26a. Wenn sich die Spindel 35 dreht, wickelt sich das Kafael auf und

_ 45 _

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Μ.

wickelt sich von der Spindel 35 ab, wo"bei sich die "beweglichen Rollen 323, 326 auf den Achsen 33o, 332 vorwärts!) ewegen, um überschüssige Kabellängen aufzunehmen.

O"bwohl in vielen Anwendungsfällen das Gewicht der Rollen ausreicht, um das überschüssige Kabel aufzunehmen, kann der Betrieb mit hoher Geschwindigkeit durch die Verwendung eines federbetätigten Rückziehteils 336 verbessert werden, dag mit der "beweglichen Rolle 323 gekuppelt ist. Das Rückziehteil 326 spannt die "beweglich gelagerte Rolle 323 von der Klemmstelle 334· weg vor, wenn die Kabellänge 321 zu groß wird.

Das "bevorzugte Verfahren zur Verwendung von aüsgefilterten Rückprojektionen für die Rekonstruktion eines tomografischen Bildes "basiert auf der unten angegebenen Gleichung 1. Diese Gleichung ähnelt der Gleichung, die von Sweeney in seiner Dissertation an der University of Michigan, 1972 mit dem Titel "Interferometrie Measurement of Three Dimensional Temperature" angegeben wurde.

A(x,y) = (Tf /ΙΓ_Α) / f (x cos θ_η + y sin ^_n,θ„),

n=l

da"bei "bedeuten:

A (x,y) der rekonstruierte, oder geschätzte, Wert für die gewünschte Absorptionsdichte a(x,y) an dem Punkt (x,y). Die Sehätzung muß an einem diskreten Satz von Rekonstruktionspunkten (x, ,y ), (x ,y ), ...

in der E"bene (x,y) ausgewertet werden.

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■f (χ cos θ + y sin θ, θ ) = f (ΐ,θ);

dies ist eine Polarkoordinatenfunktion der Translations -variablen t, die aus den Messungen m (ΐ,θ) in einem Winkel Θ, der in einer durch den Patienten "verlaufenden E"bene liegt, gemäß

f(t,e) = / h(t-f )m(T ,Θ) d Τ ,

(2)

■bestimmt wird, wo"bei Ii (t) die Filter-Impuls-Ansprechempfindlichkeit ist, die für die Rekonstruktions-Tomograf ie erforderlich istj

ΪΓ_Θ ist die Zahl der Winkel, an denen Daten ermittelt werden, wotoei

θ_η = TT η/Ν_θ für η = ο, 1, ..., (Ν_θ -1 ) "bedeuten.

In der Praxis wird die kontinuierliche Summe oder das Integral in Gleichung (2) durch eine diskrete Summe der Form jr

f(t,e) = / h(t-T_k)m(T_k,e)A I (3)

k=l

ersetzt, wo"bei TT, die Zahl der Translationslagen ist, an denen Messungen durchgeführt werden.

Detaillierte Erläuterungen des Rechenverfahrens und Vergleiche der verschiedenen Rechenprozesse werden in dem

-AT-

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Artikel von Cho "Generalized Views on 3-D Image Reconstruction and Computerized Transverse Axial Tomography" in ΣΕΕΕ Transactions on Nuclear Science, Vol. irs-21, Juni 1974 angegeben.

Die !"unktionsweise des tomografiechen Systems 1o zur Erzeugung der Funktion f (ΐ,θ) wird Tdei einer Betrachtung der Figuren 6-9 verständlich. Figur 6a stellt einen hypothetischen Querschnitt I5o einer zu untersuchenden Probe dar. Seine inneren Punkte werden in Polarkoordinaten als

) um einen Ursprung ΐβο "bezeichnet, der

in der Querschnitt seltene liegt.

Figur 6b zeigt einen Satz von ffießpvunkten m(t,_,e ), die

Ά- η

mit im wesentlichen gleichmäßigen Abständen in der Ebene (Θ, t) verteilt sind. Eine exakte Rekonstruktion des in der Ebene (θ, t) liegenden Querschnitts kann aufgrund der Messungen der Strahlungsintensität erfolgen, die an diesen Punkten oder so nahe bei diesen Punkten durchgeführt werden, daß genaue Interpolationen möglxch sind.

Für Messungen, die in gleichmäßigen Abständen in dem Koordinatensystem (Θ, t) an Punkten angeordnet sind, die jeweils durch die Bezeichnung k und η gekennzeichnet sind und folgende Gleichungen erfüllen

t(k) = Ic(At), k

min

θ (η) = η Δθ, η£ j 0,

err/δ e) -ι

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Γ '^' 1 Γ T

ί^^^Η" ) J / [(/^t)(Ae)J

ergeben sich insgesamt

Meßpunkte. Um die Gleichung (2) zur Erzeugung der Meßpunkte m."(-fc-i-, θ ) in Figur 6"b zu erfüllen, müssen die

f \

Messungen für k = 1,2» ··· N. und η = ο, 1, -.., f n„ -1 j durchgeführt werden.

Die schrittweisen Zunahmen "bzw. Inkremente &Θ, At werden in Abhängigkeit von der gewünschten Höhe der Auflösung in dem rekonstruierten Bild ausgewählt. So kann "beispielsweise für eine Untersuchung des Gehirns eine höhere Auflösung erforderlich sein als "bei der Untersuchung der leber.

Ein Abtastverfahren, das zur Erzeugung der erforderlichen Daten für die Rekonstruktion an den Meßpunkten m(t, , Θ-) entwickelt worden ist, ist in Figur 7a dargestellt. Dabei handelt es sich um die geradlinige Abtasttechnik, die in der Besehreibungseinleitung erwähnt sowie in dem Artikel von Cho beschrieben wurde-Eine Strahlungsquelle 24a richtet einen Strahl b auf einen Strahlungsdetektor 26a. Das Quellen/Detektor-Paar 24a, 26a wird drehbar und longitudinal verschiebbar in einer ausgerichteten Abstandslage gehalten. Das Paar 24a, 26a wird in einer ausgewählten Orientierung θ um den Ursprung 160 (zweckmäßigerweise fällt der Ursprung mit dem Mittelpunkt der Kreisbahn zusammen, wie es in der Figur dargestellt ist) verschoben, und es werden mehrere Messungen gemacht. Nach dem Ende der Translationsabtastung wird das Quellen/Detektor-Paar 24a, 26a zu einem anderen Winkel θ gedreht und dann wieder geradlinig verschoben, wobei die Messungen an den gleichen Translationswerten t durchgeführt werden.

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Das in Figur 7a dargestellte geradlinige Abtastverfahren mißt Daten an einem der Meßpunkte m(t, , θ ) für jede Messung während einer Translationsalotastung. Deshalb erzeugt eine Translationsa"btastung eine Reihe der in Figur 6"b gezeigten Meßpunkte.

Wie "bereits o~ben erwähnt wurde, sind "bei dieser geradlinigen Abtastteehnik die Beschleunigung, die Afrbremsung und die Richtungsumkehr des Quellen/Detektor-Paars 24a, 26a an dem Ende jeder Translationsa"btastung "vor der Drehung des Quellen/Detektor-Paars um den Ursprung i6o erforderlich, um einen neuen Winkel β einzustellen. Die durch diese Beschleunigung, AbToremsung und Richtungsumkehr gestellten Anforderungen an ein Quellen/Detektor-Paar von im. allgemeinen großer Masse "begrenzen jedoch die Geschwindigkeit, mit der die notwendigen Daten gesammelt werden können. Wenn i8o Abtastungen der Pro"be geplant sind, müssen insgesamt 179 Richtungsumkehrungen, Beschleunigungen und Abbremsungen durchgeführt werden, damit eine vollständige Rekonstruktion möglich ist. Zur Durchführung dieser Translations"bewegungen ist nicht nur ein sehr massives System erforderlich, sondern der Zeitaufwand für die große Zahl von Bewegungen ist zu hoch.

Figur 7"b stellt eine zusammengesetzte Winkela"btast"bewegung dar, welche die notwendigen Orientierungen des Strahls zur Durchführung der Messungen an den Meßpunkten ( )

e )

von Figur 6h liefert. Figur Tb zeigt die zusammengesetzte axiale Abtasfbewegung des Systems 1 ο nach Figur 1, die eine Verringerung der Zahl der erforderliehen Beschleunigungen, AbTDremsungen und Riehtungsumkehrungen der Anordnungen 24,26 ermöglicht, wenn sie auf die hier "be-

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schrie"bene Weise eingesetzt wurden .Die Quellen/Detektor-Anordnungen 24,26 können als Einheit in der Kreisbahne~bene gedreht werden, die den Querschnitt der Pro"be enthält. Die Anordnungen 24-, 96 drehen sich um die Quellen achse, die senkrecht zu der Querschnittse"bene verläuft und eine Kreisbewegung um den Ursprung i6o durchführt. Um die Beschreibung zu vereinfachen, werden der Mittelpunkt der Kreis"bahn und der Ursprung i6o so ausgewählt, daß sie zusammenfallen. Das axial "bewegliche Paar 24-, erzeugt einen Satz von Strahlen in der Querschnittse"bene, welche die Pro"be I5o in mehreren Orientierungen abtasten. Durch die Kreisbewegung des Quellen/Detektor-Paars 24-, 26 um den Ursprung i6o wird der Kreishahnwinkel % definiert. Bei einer Drehung des Quellen/ Detektor-Paars 24-, 26 um die Quellenachse wird der Drehwinkel </> definiert.

Wie "bereits o"ben erwähnt wurde, können die in !Figur 6"b gezeigten Meßpunkte ffi(t^, θ ) unter Verwendung der in Figur Tb gezeigten zusammengesetzten Winkelabtastanordnung abgetastet werden, die unter Verwendung des Systems 1o nach Eigur 1 eingesetzt werden kann. Die Messungen "bei dem Drehwinkel / der Drehung im Uhrzeigersinn um den Quellendrehpunkt und den Kreis"bahnwinkel der Drehung gegen den Uhrzeigersinn um den Ursprung sind identisch mit den Messungen an Punkten m(t_k, θ ) "bei t. und θ in dem ursprünglichen Koordinatensystem mit t = d sin jzf und θ = ^ *" {/ , wo"bei d der Abstand der Quellenachse von dem Ursprung ist.

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Um die gleichen Daten in der neuen Geometrie zu erhalten, müssen die Messungen durchgeführt werden "bei

4 (k) = sin"¹ kAt = sin"¹ / ¹Tc ] (4)

= sin"¹ / ¹Tc ]

(k,n) = η Δ θ + sin "¹ kAt = ηΔθ + sin

Yux kleine Werte des Winkels φ vereinfachen sich die Gleichungen (4) und (5) zu

i/ (k) = kAt (6)

+ k Ä t (7)

Es gi~bt mehrere zusammengesetzte Winkela"btast"bewegungen, um entweder den Strahl von der Quelle 24- durch die Meßpunkte nach Figur 6"b oder ausreichend nahe "bei den Meßpunkten abzutasten, so daß sich die gewünschte Genauigkeit für die Rekonstruktion ergibt. Insbesondere können die A"btast"bahnen so ausgelegt werden, wie im folgenden "beschrieben werden soll, daß sie die Meßpunkte exakt durchlaufen; als Alternative hierzu können sie so ausgelegt werden, daß sie nahe hei den Eekonstruktionspunkten vorbeilaufen, wodurch eine Uäherungsinterpolation der festgestellten Intensität für einen durch den Punkt verlaufenden Strahl möglich ist. Wenn an die

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Genauigkeit nur geringere Anforderungen gestellt werden, kann sogar auf diese Interpolation "verzichtet werden. Bei allen hier "beschriebenen Bahnen soll im. folgenden davon gesprochen werden, daß sie durch die Meßpunkte verlaufen._;

Um das Verständnis der Beziehungen zwischen den Abtastwinkeln 4 , -Jf und den Meßpunkten, m(t, , θ ) in !Figur 6"b, zu erleichtern, sind die Punkte als Funktionen von (Θ, £ ) in figur 8 nochmals aufgetragen. Diese Kurvendarstellung von Figur 8 hilft heim Verständnis der "bevorzugten zusammengesetzten Axialabtastung mit nicht gleichzeitiger axialer Bewegung um die Quellen- und Systemachsen.

Wie man aus Figur 8 erkennen kann, sind die Meßpunkte HiCt₁ . θ ) im allgemeinen als Anordnung von Punkten in

_i£ XL

dem Koordinatensystem (Θ, jzf ) in zu der Achse φ parallelen Reihen aufgetragen- Die Punkte treten für kleine Werte des Winkels $ in Richtung 4 als Punkte mit im wesentlichen gleichmäßigen Anständen auf. Dies stellt Tsei der "bevorzugten Ausführungsform der Abtastung eine vernünftige Näherung dar, da der Drehwinkel φ im allgemeinen auf einen relativ kleinen Bereich, wie "beispielsweise ±1o Grad, "begrenzt ist. Insbesondere erzeugt die Röntgenstrahlenquelle Too (siehe Figur 2) einen fächerförmigen Strahl, der 2o Grad überspannt. Weil der Winkel 4 "beim Betrieb mit einem fächerförmigen Strahl von der Mitte der Anordnung von Detektoren definiert wird, überspannt der Strahl einen Drehwinkel 4 von ± 1o Grad. Für kleine Werte von ff gilt also die Näherung, daß sin φ — 4 ist.

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Nimmt man also an, daß der Wert des Winkels / von der Mitte der Anordnung gemessen werden soll, so ergibt sich eine Vereinfachung, welche die Beschreibung erleichtert. Selbstverständlich führt jedes Strahl/Detektor-Paar in der Anordnung von Ή Detektoren eine Winkelmodifikation des. Wertes des Winkels 4 ein. So mißt "beispielsweise das Strahl/Detektor-Pa &r, das "i" Strahlen von der Mitte entfernt ist, die Intensität in dem Winkel / + i O^ in Abhängigkeit davon, auf welcher Seite der Mitte sich der i-te Strahl befindet.

Bei der zusammengesetzten Winkela"btastung wird entweder mit nicht gleichzeitigen oder mit gleichzeitigen Winkel-"bewegungen gearbeitet. Eine bevorzugte Ausführungsform mit nicht gleichzeitiger Winkelatitastung, also mit einer / und j( Wirbelbewegung um den Ursprung 160 und um die Quellenachse, wird in bezug auf die Figuren 9a "bis 9c erläutert. Die 4 A"btastbewegungen werden für jede Kreisbahn konstant gehalten, während die Messungen der Röntgenintensität so durchgeführt werden, daß die Winkelbeziehungen / = sin "tj_/d; % -jzf T₅- = © erfüllt sind.

Eine "bevorzugte Ausführungsform der Abtastung für das System 1o, "bei der mit nicht gleichzeitigen j/ , / Winkela"btastbewegungen gearbeitet wird, ist in den Figuren 9a "bis c dargestellt. Figur 9a zeigt eine vollständige Abtastkreisbahn von näherungsweise 36o°, (wo"bei ein Strahl b2 geliefert wird) in Verbindung mi± einer hypothetischen Abtastkreis"bahn, bei der ein durch den Ursprung verlaufender Strahl "b1 geliefert wird. Figur 9b zeigt eine Kurvendarstellung der Abtast-"bahnen, die während mehrerer, im wesentlichen 36o° "betragender Abtastungen durch die Quellen/Detektor-Anordnungen

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24, 26 erzeugt wurden und ±n der Ebene (jzf, tf ) aufgetragen sind. !Figur 9c zeigt einen Programma"blaufplan für eine vollständige Arbeitsfolge zum Sammeln von Baten an den Meßpunkten, die für eine exakte Rekonstruktion erforderlich sind.

Die Quelle 24 erzeugt einen fächerförmigen Strahl, der einen Winkel von 20 G-rad überspannt. In !Figur 9a stellen die Strahlen "b1, "b2 die Peldmittellinie des Strahlungsfeldes dar, das durch diese Vielzahl von Strahlen erzeugt wird. Die Röntgenröhre I00 ist so orientiert, daß der 2o° Strahl durch den Querschnitt der Prohe verläuft; mehrere Quellenkollimatoren teilen den fächerförmigen Strahl in 2o kollimierte "bzw. parallele Strahlen auf. Jeder Strahl wird auf eine Breite von näherungsweise 1/6 Grad kollimiert. Eine ausgerichtete Anordnung von 2o Detektoren ist so angeordnet, daß der Trennwinkel λ zwischen "benachbarten Detektoren 1 Grad "beträgt. Diese Kombination ermöglicht Messungen des Winkels φ in einem Bogen von 2o Grad für jedes einzelne Grad, ohne daß sich das Paar 24, 26 tatsächlich dreht.

Zur Verbesserung der Auflösung wird das Paar 24, 26 schrittweise und zwar einen Schritt "bzw. ein Inkrement pro Kxeis"bahn, gedreht, "bis ein Strahl schrittweise einen Winkel jzf "von einem Grad überstrichen hat. Bei der in Tabelle I gezeigten Darstellung werden Messungen "bei jedem Winkel % , der ein Vielfaches von 1 Grad ist, und "bei jedem Winkel 4 durchgeführt, der ein Vielfaches von O,167 Grad ist. Dadurch ergibt sich ein Satz von 12o linearen Datenpunkten "bei 180 verschiedenen Winkeln, die den Querschnitt des Patienten überspannen. Bei einer Erhöhung der Zahl der inkrementalen Drehungen des Winkels φ -nimmt auch die Zahl der Datenpunkte

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zu, so daß sich, eine verbesserte Auflösung ergibt. Die Messungen können auch, "bei i Inkrementen von weniger als 1 G-rad durchgeführt werden, um die Zahl der Winkelans ich ten zu erhöhen, wodurch sich ebenfalls eine verbesserte Auflösung ergibt. Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden 180 Ansichten unter Verwendung einer Kreisbahndrehung von näherungsweise 359° hergestellt.

I¹Ur diese Betriebsweise wird der zu untersuchende Patient auf der Bahre 14 zwischen den Quellen/Detektor-Anordnungen 24, 26 angeordnet. Figur 9a zeigt einen hypothetischen Querschnitt des im wesentlichen zentrierten (um die Welle 48) Patienten, so daß eine effektive Systemachse durch den Patienten verläuft, um den die Quellen/Detektor-Anordnungen 24, 26 ihre Kreisbewegung durchführen. Die folgende Tabelle I gibt die Winkel 4 ? Ϊ ? ^si denen die Messungen für eine Anordnung von 2o Detektoren durchgeführt werden sollen, für einen Winkel Φ von 1° zwischen benachbarten Detektoren an, wobei der Abstand d zwischen dem Ursprung und der Quellen achse gleich 7o cm ist. Das Inkrement des Drehwinkels φ ist ein Bruchteil des Winkels O^ , beispielsweise oQ =0,167°

~~5

Dadurch ergibt sich eine Matrix von 2oo χ 180 Datenpunkten, die Werten von Λθ = 1 G-rad und At = o,2o3 cm entspricht.

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-56--

Tabelle I

messe

0,5

0,833

0°, -1°, 2°, 3°, ... 179°

( -179.833°, -178.833°, ... -.833° o,167 λ oder

I 179.167°. 178.167°, ...0,167°

0,333 o,333°, 1,333°, ... 179,333°

V-179,5^O, -178,5°, ...-,5° \ oder L179,5°, 178,5°, ...5°

o,667 0,667°, 1,667°, ...179,667°

-179,167°, -178,167°, ...-,167° 179,833°, 178,833°, --- o,833°

_<£_ = 0,167°, d = 7o cm

Wie sich aus dem ±n Figur 9c dargestellten ATDlaufplan ergibt, wird das Quellen/Detektor-Paar 24, 26 zu Beginn so eingestellt, daß die Winkel % , $ =0 sind. Wenn der Winkel y = O ist, wird das Quellen/Detektor-Paar um einen Bogen iron i8o° in Richtung ^ gedreht.

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7 Θ 9825/0873

?ο·

Während der ersten Abtastung werden die Messungen "bei Winkeln Ήch durchgeführt, wo"bei N" = o,1, ..., 179 ist. Deshalb werden während der ersten Abtastung die Messungen "bei jeder ganzen Gradzahl zwischen O und 179° durchgeführt. Wenn der Winkel $ 180 erreicht, wird der Drehwinkel / schrittweise um einen Winkel Δφ= (λ,/η erhöht, wo"bei η eine ganze Zahl ist j wählt man η = 6, wie o"ben erläutert und dargestellt ist, so ergibt sich Δ φ = ο, 167°.

Das Quellen/Detektor-Paar 24, 26 hat sich "bis zu dem Winkel

^ = 18o gedreht; es setzt seine Kreis"bahn von —i8o° "bis 0° um die Pro"be fort, oder es kehrt seine Richtung um und durchläuft eine Kreisbahn von i8o° "bis 0°. Die Messungen werden hei den Winkeln # = -179,833°, -178,833°, ... o,833°, oder hei 179,167°, 178,167°, ..., O,167° durchgeführt. Der Drehwinkel </ wird dann schrittweise um weitere o,1ö7 erhöht, und das Verfahren wird so lange fortgesetzt, his der Drehwinkel jzf = ςλ/ oder 1 wird. Die in Figur 9"b gezeigte Abtast"bahn ist die einer kontinuierlichen Drehung ohne Richtungsumkehr. Nach einer "bevorzugten Ausführungsform wird diese A"btasfbewegung verwendet, da hierbei keine Richtungsumkehrungen mehr auftreten. Wenn das System 1o so "betrieben wird, daß die Bewegung in die Richtung # nach jeder Abtastung von I8o umgekehrt wird, sind für η = 6 nur fünf TJmkehrungen erforderlich.

Die A"btast"bahnen, die in Figur 9"b dargestellt sind und durch die nicht gleichzeitigen A"btasfbewegungen erzeugt werden, werden durch das System 1o von Figur 1 wiederholt "bzw. verdoppelt, wenn die Motoren 68,7o für die Translations"bewegung der Quelle "bzw. des Detektors statt der Motoren 62, 64 für die Drehbewegung der

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709825/0873

~ TO ~

Detektoranordnung und des Schwenkträgers verwendet werden Der Satz von Röntgenstrahlen wird nacheinander "bzw. in Folge um den Ursprung ΐβο in einem vorherbestimmten Bogen für jede einzelne der radialen Translations"bewegungen von dem Ursprung gedreht. Wird d = 7o cm ausgewählt, so entspricht ein Schritt Tdzw. ein Inkrement des Winkels 4 von o,167 einer radialen Translation R von 7o sin O,167° oder näherungsweise 2,o3 mm mit einer Versetzung des Winkels θ von o,i67°.

Im einzelnen ergibt sich folgender Bewegungsablauf: Each einer linearen Translation der Anordnungen 24, werden sie durch die Halterung 28 auf einer Kreisbahn in einem Bogen von i8o "bewegt. Anhand der Figuren 9a "bis 9c soll im folgenden die A"btastfolge erläutert werden: Die erste, für den Drehwinkel ^=O "beschriebene Abtastung wird mit einer Translations"bewegung von 0 cm und einer Kxeis"bahnbewegung der Anordnungen 24, 26 wiederholt "bzw. verdoppelt. Die Messungen werden Winkeln tf durchgeführt, die gleich o, 1, 2, ··· 179 sind. Die nächste Abtastung, die einem Winkel jzf von 0,167 entspricht, wo"bei Messungen "bei O,167 , 1,167 usw. durchgeführt werden, wird mit einer näherungsweise 2,o3 mm linearen Translation sowie einer Kreis"bahnbewegung der Anordnungen 24, 26 verdoppelt. Die nächste Abtastung entspricht 4,o6 mm, usw. Da"bei wird wieder das o"ben angestrebte Ziel erreicht, die Zahl der Beschleunigungen und A"b"bremsungen sowie Richtungsumkehrungen der Quellen/Detektor-Anordnungen 24, 26 so gering wie möglich zu halten. Es ist nur eine sehr kurze Zeitspanne erforderlich, um die Anordnungen 24, 26 diesen Schritt von näherungsweise 2,o3 mm zwischen den

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ι dft.

Bögen von i8o vorwärts zu "bewegen, und wenn die gesamte lineare Translation in einer Richtung durchgeführt worden ist, ist diese Untersuchung beendet.

Im. folgenden soll die Sammlung von nicht-redundanten Daten für 359 (Rückseitenabtastung) erläutert werden.

Die "beschriebene Theorie der Punktionsweise der Äbtasteinrichtung 1o unter "Verwendung der nicht gleichzeitigen axialen Abtastung liefert nur dann nicht redundante Daten durch aufeinanderfolgende Ereis"bahnbewegungen von 179° der Anordnungen 24, 26, wenn die Anordnungen 24, 26 in die Richtung / nach Jeder Abtastung von 179° einen Schritt weiter "bewegt werden. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die G-ewe"be des menschlichen Körpers einen Röntgenstrahl in "beiden Richtungen im. wesentlichen im gleichen Maße passieren lassen. Das heißt also, daß ein durch einen "bestimmten Punkt in dem Körper "bei einem Anfangswinkel θ = O laufender Strahl den gleichen Transmissions- oder Absorptionskoeffizienten erzeugt wie ein Strahl, der durch den gleichen Punkt verläuft und in einem Winkel θ von i8o erzeugt wird.

Die o"ben "beschrie"benen nicht gleichzeitigen Abtast"bewegungen, hei denen die Anordnungen 24, 26 eine vollständige Kreisbahn von 36o durchlaufen, sind jedoch deshalb zweckmäßig, weil die "hinteren" i8o° dazu verwendet werden können, die Anordnungen 24, 26 in der Richtung jzf zur "Vor-"bereitung der nächsten Abtastung einen Schritt weiter zu "bewegen.

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!Figur "1 oa-zeigt den fächerförmigen. Satz von Έ Strahlen, die durch die Quellenanordnung 24 mit einer Winkelversetzung erzeugt werden, so daß keiner der einzelnen Strahlen durch den Ursprung i6o verläuft. Die Detektoren 26 sind mit i =1 ... IT entsprechend den Strahlen i = 1 ...IT gekennzeichnet* Benachbarte Strahlen sind durch den Trennwinkel ot- voneinander getrennt, so daß das Strahlungsfeld —■ ·■■ ck G-rad auf jeder Seite einer !Feldmitte £ Die Quellenanordnung 24- ist in einem Anstand d von dem Ursprung ΐβο (dem Mittelpunkt der Drehung) angeordnet.

Uimmt man an, daß die Strahlen zu Beginn so angeordnet sind, daß die !Feldmitte £ durch den Ursprung 160 verläuft, so werden die Anordnungen 24, 26 um einen Versatzwinkel φ um die Quellenachse gedreht, um die Versatzstrecke D zwischen, dem Ursprung 160 und der !Feldmitte ^herbeizuführen. Durch geeignete Auswahl der Vers atz strecke D erlaubt die ICreislDahnbewegung der Anordnungen 24, 26 während einer vollständigen Kreis"bahn von näherungsweise 359 G-rad ohne A¥bremsung oder Beschleunigung der Anordnungen 24, 26 "bei

^ = 180 die Erfassung von Daten, ohne daß einzelne Daten doppelt, also zweimal gesammelt werden. Wenn die Anordnungen 24, 26 in der Kreisbahn von im. wesentlichen 359 gedreht werden, wird die Versatzstrecke D (oder der Versatzwinkel φ ) beibehalten. Weil der Durchgang des Röntgenstrahl© durch den menschlichen Körper im wesentlichen in zwei Richtungen erfolgt, liefert die Kreisbahnbewegung mit dieser Versetzung einen zweiten, vollständigen Satz von jeweils nur einfach gewonnenen Daten durch die hinteren 179 G-rad.

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70 982 5/087 3

Ή-

Um rekonstruierte Bilder mit erhöhter Auflösung zu erzeu gen, können verschiedene Kreisbahnen von 359 Grad durchgeführt werden. Die Versatzstreeke D, die zur Sammlung von jeweils einfachen, also nicht zweimal aufgenommenen Daten auf den hinteren 179 Grad erforderlich ist, wird durch Gleichung(8) gegeben:

D = d sin { "b CL - ch ) \""2 ΤΤΓ/

(8)

Da"bei ist E die Gesamtzahl der KreislDahnbewegungen, die so ausgewählt wird, daß sich eine vollständige Untersuchung ergibt, während "b eine Zahl ist, deren Wert entweder ITuIl oder Eins in Abhängigkeit davon ist, o"b die Zahl Έ der Detektoren ungerade oder gerade ist.

Mißt man von einer Anfangslage der Anordnungen aus, "bei der die Eeldmitte <£_ mit dem Ursprung I6o zusammenfällt, dann wird der Tersatzwinkel φ _Q durch die Gleichung (9) gege~ben:

= T₃ 0^/2 - O

Nach der Beendigung einer jeden Ereis~bahn werden die Quellen/Detektor-Anordnungen um die Quellenachse in einem Schrittwinkel Δ φ gedreht, der im. wesentlichen durch die Gleichungen (ίο) oder (11) gege"ben ist:

Δφ = - ^- do)

ΔΦ= -^- (11)

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In Gleichung (ίο) ist die Gesamtzahl der Kreisbahnen R so definiert, daß damit die Gesamtzahl von Kreis"bahna"btastungen mit im wesentlichen 359 Grad gemeint ist. Unter Verwendung eines Wertes von Δφ = " -τί— ergibt sich eine optimale Datenmischung, da ein "bestimmter Detektor in der Detektoranordnung 26 abwechselnde Datenpunkte mißt, die zur Rekonstruktion des Satzes von Rekonstruktionpunkten m(t, , θ ) eingesetzt werden. Diese Auswahl des Schrittwinkels Δ φ erzeugt eine Verschachtelung der Datenpunkte unter den Detektoren.

die Ausführungsform, "bei welcher der Schrittwinkel

^ φ gleich °k ist, kann R entweder ganzzahlige oder halbe ^X W

Werte der Zahl der Abtastungen von 359° sein, die für die Durchführung der Untersuchung ausgewählt werden. Diese Auswahl des Wertes für Δ φ führt dazu, daß ein "bestimmter Detektor aufeinanderfolgende Meßpunkte m(t_k, θ) mißt, die für die Rekonstruktion verwendet werden.

Während jeder Kreisbahn der Quellen- und Detektoranordnungen 24-, 26 werden Intensitätsmessungen an den Punkten in der Kreis"bahn durchgeführt, wenn die Anordnungen einen Drehwinkel </> · und einen Bahnwinkel χ . definieren, die im wesentlichen durch die folgenden Gleichungen (12) und (13) definiert sind:

j j = sin"¹ (k Δ-b/d) + <£>_R (12)

y . = 4 , + nzi θ (13)

J J

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wobei φ-ο durch, die folgende Gleichung (14) angegeben wird:

(f>_R = φ_{ο +} (r - 1) Δ

(U)

wobei der Buchstabe "r" die Zahl der r-ten Kreisbahn in der Folge von insgesamt R Kreisbahnen definiert, während k und η ganze Zahlen einschließlich. Full sind.

Die unten angegebenen Tabellen II und III stellen Abtastungen dar, wobei die Zahl der Kreisbahnen von 359° jeweils so ausgewählt wird, daß sie 1 und 3 ist.

Tabelle II Eür OC= 1°, K= 2o, d ~ 7o cm, R = 1

Φο = ^1/2 ■	- 1/4	= o,25	Grad	t	(Grad) =
4 (Grad)		messe	bei	m m	. 359,25
0,25		o,25,	1,25

Bei dieser Ausführungsform der Abtastung wird eine ausreichende Menge von Daten gesammelt, so daß eine Rekonstruktion der Punkte m(t, , θ ) in einer Anordnung der Größe 4o χ 4o möglich ist.

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Tabelle III Pur (^= 1°, N = 2α, d = 7ο cm, E = 3

φ₀ = ΐ/2 - 1/12 = 5/12 Grad, Δ φ = ~ΐ/3 Grad	messe "bei Jf . (Grad) = J
jzf - (Grad) J	0,417} 1,417} 2,417} ... 359,4ι7 359,o83} 358,o83} ... o,o83 359,75; o,75; 1,75; ... 358,75
ο,4ι7 ο,ο83 - ο,25

Bei dieser Ausführungsform der Abtastung wird eine ausreichende Menge von Daten gesammelt, so daß eine Rekonstruktion mit einer Matrix von 12ο χ 12o Punkten möglich ist. Wenn das System 1o so "betrieben wird, daß die Bewegung in die Richtung ^ nach jeder Abtastung von 36o umgekehrt wird, sind für R = 3 nur zwei Umkehrungen erforderlich. ; -

Figur 1o"b zeigt eine lineare Darstellung der Winkelorientierungen während jeder der drei Kreis"bahnal3tastungen, "bei denen Messungen gemacht werden. Aus Figur 1o~b läßt sich sofort erkennen, daß die Datenmessungen in gleichmäßigen Schritten während der ganzen Bewegung von 36o um den Patienten durchgeführt werden. Wählt man den ¥ersatzwinkel in der dargestellten Weise aus, so trägt jede

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dieser Messungen einen eindeutigen und nur einmal vorkommenden Datenpunkt zu der G-esamterfassung der Datenpunkte "bei, die für die Rekonstruktion erforderlich sind«

Die Abtastung von der Rückseite ist also ein sehr wesentliches Merkmal. Denn dadurch kann eine Untersuchung mit hohem Auflösungsvermögen in nur näherungsweise 1o Sekunden "beendet werden. Das heißt also, daß der gesamte Körper untersucht werden kann, ohne daß der Patient während einer relativ längen Zeitspanne unbeweglich, also in einer festen lage, gehabten werden muß. So kann eine vollständige Untersuchung des Thorax durchgeführt werden, während der Patient die luft anhält, ohne daß aufwendige und komplizierte Geräte erforderlich sind, die den Patienten in einer stationären Lage halten.

Im. folgenden soll die Vergrößerung (Verdoppelung) der G-röße des A"btastfeldes erläutert werden.

Figur 11 zeigt ein einziges A"btastfeld i7o, das ohne Versetzung durch die zusammengesetzten Winkelahtasfbewegun- gen. nach den Figuren 9a "bis 9c erzeugt wurden; dies stellt ein Beispiel der Ruckseitenafatasttechnik gemäß Figur 1oa dar. Die Fläche in dem A"btastfeld i7o wird durch das System 1o gleichmäßig abgetastet. Wenn sich der Mittelpunkt der Kreis"bahn näherungsweise zentral in dem fächerförmigen Satz von Strahlen "befindet, so hat das einzige A"btastfeld einen Radius, der gleich d tang IT Ch /2 ist. (Tbwohl dieses einzige A"btastfeld für viele Untersuchungsarten ausreicht, ist oft für andere Untersuchungen ein größeres Feld zweckmäßig, wie "beispielsweise für Untersuchungen des ganzen Körpers.

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In· den Figuren 12a "bis 12"b ist eine halbe Kreisbahn eines "bevorzugten Verfahrens zur Vergrößerung der Größe des Abtastfeldes der Figur 1o im Vergleich mit der nach Figur 11 dargestellt. Dieses Verfahren wird in Verbindung mit den Rotationsmotoren 62,64 und den Versetzungen der Anordnungen 24, 26 um den Versatzwinkel φ um die Quellenachse eingesetzt.

Figur 12a zeigt einen hypothetischen Querschnitt der Pro"be 15o, wo~bei der Drehmittelpunkt zentral angeordnet ist und die Anordnungen 24, 26 um die Quellenachse in einem Bogen von etwas mehr als 1/2 Έ cO gedreht werden. Der am. weitesten außen liegende Strahl auf der linken Seite ist so positioniert, daß er durch einen Punkt 161 verläuft, der in einer geradlinigen Bewegung um die Versatzstrecke D von dem Ursprung 160 verschoben ist. Für diese Ausführungsform werden die Versatzstrecke D und der Versatzwinkel φ durch die folgenden Gleichungen (15), (i6) definiert:

= a sin [ü. Oi- ♦ ^j] (15)

dahei kann die Richtung des Winkels φ in jeder Drehrichtung um die Quellenachse verlaufen.

Während D und φ konstant gehalten werden, werden die Quellen/Detektor-Anordnungen 24, 26 in einem vollständi-

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-Jo-

gen Bogen von näherungsweise 359° um die Kreisbahnmitte (die mil; dem Ursprung 160 zusammenfällt) gedreht. Figur 12b zeigt die Anordnungen 24-, 26 nach einer Ereis"bahn von i8o , wobei der am weitesten außen liegende Punkt auf der linken Seite dann durch einen Punkt 162 verläuft, der um die Strecke D von dem Ursprung 160 versetzt ist.

Im Vergleich mit Abtastungen in einer Kreisbahn ergibt sich eine verbesserte Auflösung, wenn Abtastungen in mehreren Kreisbahnen mit R Bahnbewegungen durchgeführt werden; dann werden die Anordnungen 24-, 26 um die Quellenachse in dem Schrittwinkel Δ φ gedreht, wie er durch Gleichung (io) definiert ist. Die Messungen werden bei dem Bahnwinkel Jf in Abhängigkeit von den allgemeinen G-Ie ichungen (12), (13) durchgeführt.

Der Durchmesser des vergrößerten, durch dieses Verfahren hergestellten Abtastfeldes ist doppelt so groß wie das Abtastfeld nach Figur 4, während seine Fläche viermal so groß ist. Zusätzliche Beschleunigungen, Abbremsungen und Richtungsumkehrungen der Quellen/Detektor-Anordnungen 24-, 26 sind nicht notwendig.

In den Figuren 13a bis 13d ist eine alternative Ausführungsform dargestellt, mit der das Abtastfeld vergrößert werden kann. Ih Figur 13a ist der fächerförmige Satz von Strahlen seitlich aus einer ursprünglichen Mittellage in eine Richtung verschoben, die tangential zu der Mitte der Kreisbahn verläuft; die Verschiebung erfolgt um eine Strecke, deren Größe gleich d tang f ₊ ^ _{isi7j W}ob_ei D entsprechend Gleichung (8) berechnet wird. Der am weitesten außen liegende Strahl auf der linken Seite ist also dem-

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entsprechend so weit verschoben worden, bis er durch, den Punkt-"1-61 ".verläuft. Die Quellen/Detektor-Anordnungen 24-, 26 werden dann in einem Bogen von 179° durch die Kreisbahn geführt. Die Messungen der Strahlenintensität werden während dieser Kreisbahn durchgeführt, wie es oben beschrieben wurde.

Figur 13b stellt die vollständige Durchführung "bzw. Beendigung einer Kreisbahn von 179° dar, wobei der am weitesten außen liegende Strahl durch den Punkt 162 verläuft. Die Quellen/Detektor-Anordnungen 24-, 26 bewegen sich dann entweder weiter auf der Kreisbahn um den Mittelpunkt der Kreis~bahn 160 in einem vollen Bogen von 359 oder sie werden seitlich in einer Translationsbewegung verscho~ben und durchlaufen die Kreis~bahn nochmals in der umgekehrten Richtung. Wie in Figur 13c dargestellt ist, können da"bei die Quellen/Detektor-Anordnungen 24, 26 seitlich in einer Translationsbewegung um eine Strecke 2 d tang ( ^—~—J + 2 D verschoben werden. Durch diese Translationsbewegung werden die Anordnungen so positioniert, daß sie den äußeren, am weitesten außen liegenden Strahl durch den Punkt 161 richten. Die Quellen und Detektoranordnungen werden dann nochmals auf einer Kreisbahn in einer Bahnrichtung "bewegt, die der nach Figur 13a entgegengesetzt ist, wo"bei die Messungen der Strahlungsintensität durchgeführt werden. Figur I3d stellt die vollständige Abtastung "bzw. ihr Ende dar, wobei die Quellen/Detektor-Anordnungen die zweite Drehung um 179° beendet haben.

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Die durch das hier beschriebene Verfahren erreichte Vergrößerung des Abtastfeldes i7o* ist in den Figuren i3a und I3"b angedeutet. Das diametrale Ausmaß des vergrößerten Abtastfeldes ist gleich 4- d ( ) + 4 D- Dieses Abtastfeld hat einen Durchmesser, der näherungsweise zweimal so groß wie der in Figur 1o gezeigte Durchmesser ist.

Im folgenden soll auf die gesammelten Daten eingegangen werden.

Nach der Beendigung von E Abtastungen ist eine Vielzahl von Datenmessungen durchgeführt worden, deren Meßwerte durch den Prozessor 18 gespeichert werden; die Meßwerte entsprechen vorher ausgewählten Orientierungen der Winkel d ■, V .. Definiert man einen Satz von linearen Datenpunkte als alle Datenpunkte, die "bei dem gleichen Winkel θ gesammelt wurden, dann können diese Datenmessungen als Sätze von linearen Datenpunkten betrachtet werden. Die Zahl eines bestimmten Datenpunktes in irgendeinem dieser Sätze wird durch den Buchstaben "p." bezeichnet. Die Gesamtzahl der Datenpunkte in jedem linearen Satz ist

Die Datenpunktzahl ρ ist eine Kennzeichnung, die jeder Auslesung durch die Datenverarbeitungseinrichtung 18 zugeordnet ist. In Verbindung mit Figur 1oa ergibt sich dabei, daß ein Winkel $. als der Winkel definiert ist, den der i"te Strahl der Ή Strahlen bildet, wobei der Strahl durch den Ursprung i6o durchläuft. Die Gleichung (17) definiert den Winkel 4 ■· Dieser Winkel unterscheidet sich von dem Winkel /., der als der Winkel definiert

worden ist, den der Mittelpunkt der Anordnung mit dem

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β*.

durch, den Ursprung i6o verlaufenden Strahl "bildet. Mittels der Gleichungen (18) "bis (21) können die Werte für die Winkel /. (und damit die Werte für die Winkel 4 ■) ■> die Werte für die Winkel y . und die "p" Zahlen in die Rekonstruktionspunkte m(t, θ) umgewandelt werden.

Die Gleichungen (18) "bis (21) dienen dazu, die während der zweiten Bewegung von 179 Grad "bei der RückalDtastung gewonnenen Daten effektiv in entsprechende Daten umzuwandeln, wie sie während der ersten Abtastung von 179
Grad gemessen worden eind* Wegen der in "beiden Richtungen gleichen Eigenschaften der Röntgenstrahlen "beim Durchlaufen menschlichen Gewe"bes ist ein Strahl, der

sich in einer Orientierung von '{ . = 21 o° "bewegt,

j
gleich einem Strahl, der sich in einer Orientierung

von y - = 3o° "bewegt. Wandelt man die Messungen "bei
der Rücka"btastung in A"btastdaten für die Torderseite
um, so vereinfacht sich die Datenverarbeitung.

Die gesammelten Daten:

4_± = φ_ο + α (i - 1/2 - n/2)

0 * X . < 36o

1 - ρ * 2~NR (17)

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1) wenn / . -rf. < O

t. = - d sin jzf_± ^i - a ^₁

ρ = BE + 1/2 - 2EZ₁ (18)

Oi/

2) o^s /. -Z₁ < 180

t. = a sin $. τα a j/.

P= WE + 1/2 + ² ^R Pj (19)

00

3) wenn 180 - X- - /_± < 36o

"t. = - a sin φ.

ρ = HE + 1/2 - ^{2 R} ^i (20)

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4) wenn 36o

t. ■■= d sin fzf-

p = HE + 1/2 + ^{2 E 9}I (21)

00

Es läßt sicla also erkennen, daß ein verbessertes tomograf isches Abtastsystem ~beschrie"ben worden ist. Dieses System liefert ein vergrößertes A"btastfeld mit einer minimalen Zalil von BeschleiHiigungen, A"b"bremsungen- voaä. Änderungen der Bewegungsrichtung der Kreisbahnen der Que llen/l)et ekt or-Anor dnungen-

Pat entansprüche

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7098 25/087 3

Le e te

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Querschnittabtastung von koplanaren Punkten eines Körpers mit einem Satz von Röntgenstrahlen, deren Achsen im wesentlichen in einer die Punkte enthaltenden E"b ene liegen, gekennzeichnet durch eine Tragstruktur mit einer Vorrichtung, um einen Anschnitt der Struktur um eine Systemachse zu drehen, durch"eine von dem Abschnitt gehalterte Strahlungsquellenanordnung (24-) mit einer Quellenachse, die in einem Anstand d von der Systemachse angeordnet ist, wobei die Strahlungsq^uellenanordnung im wesentlichen radial zu der Quellenachse in der Ebene gerichtete IT Röntgenstrahlen erzeugt, von denen die am weitesten

JT - Λ

außen liegenden Strahlen ein Strahlungsfeld von —^—- ok Grad auf jeder Seite einer Mittellinie des Strahlungsfeldes ü"berspannen, wobei o6 der Winke lab stand zwischen den Achsen von benachbarten Strahlen ist, weiterhin durch eine von dem einen Abschnitt gehalterte Strahlungsdetektoranordnung zur Messung der Intensitätswerte der Strahlen, wobei dieser Abschnitt die Strahlungsquellenanordnung (24) und die Strahlungsdetektoranordnung (26) bei der Durchführung einer Untersuchung in ausgerichtetem Abstand um die Systemachse hält und die Tragstruktur eine Versetzungseinriohtung, um die Strahlungsque llenanor dnung (24-) und

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709026/0873

ORIGINAL IMSPECTED

die Strahlungsdetektoranordnung (26) in der Weise relativ zueinander zu positionieren, daß die Mitte der FeIdlinie eine vorherbestimmte Strecke D von der Quellenachse verschoben ist, um alle Röntgenstrahlen von der Systemachse zu versetzen, und eine Iö?eisbahnvorrichtung aufweist, um den Abschnitt, die Strahlungsquellenanordnung (24) und die Strahlungsdetektoranordnung (26) während der Untersuchung in einer kreisförmigen Bahn mit im wesentlichen einer Umdrehung um die Systemachse zu drehen und während einer Kreisbahn der Quellenanordnung (24) und der Detektoranordnung (26) die Strecke D im wesentlichen konstant zu halten, und durch eine die Strahlungsdetektoranordnung (26) enthaltende Datensammeleinrichtung zur Sammlung der Intensitätswerte der Strahlen in vorherbestimmten Kreis"bahnlagen der Strahlungsq_uellenanordnung (24) und der Strsh lungs detektoranordnung (26) tun. die Kreisbahnmitte, wobei die Verschiebung der Eeldlinienmitte um den vorherbestimmten Abstand D die Sammlung von nur einmal erfaßten Daten während des ganzen Hauptteils der Kreisbahn in einer Umdrehung möglich ist.

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7G332S/0S73

2- Vorrichtung zur Querschnitt abtastung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisbahnvorrichtung eine Einrichtung aufweist, um die Strahlungsquellenanordnung (24) und die Strahlungsdetektoranordnung (2^) kontinuierlich in einer Kreisbahn von im wesentlichen 359° zu drehen, und daß die Datensammeleinrichtung eine Anordnung aufweist, um die Intensitätswerte in gleichen, vorherbestimmten Kreisbahnlagen zu sammeln.

3- Vorrichtung zur Querschnittabtastung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorherbestimmte Abstand D kleiner als der Wert d sin oc

2 ist-

4. Vorrichtung zur Querschnittabtastung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorherbestimmte Abstand D im wesentlichen durch die Gleichung

gegeben ist, wobei R die Gesamtzahl der Kreisbahnen ist, die zur Durchführung einer vollständigen Untersuchung ausgewählt ist, während b einen Wert hat, der in Abhängig keit davon, ob die Zahl E der Strahlen eine gerade oder unp-eride ganze Zali3 iat, Null oder Eins ist.

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70982S/0873

5· Vorrichtung zur Querschnitt satitastung nach einem der Ansprüche 1 "bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsdetektoranordnung (26) mehrere Strahlungsdetektoren enthält, die jeweils mit den Röntgenstrahlen ausgerichtet sind, und daß die Tersetzungseinrichtung eine Drehvorrichtung enthält, um die Quellenanordnung (24-) und die Detektoranordnung (26) relativ zueinander um die Quellenachse zu drehen, wo~bei die Drehvorrichtung die Quellenanordnung (24-) und die Detektoranordnung (26) um einen Winkel φ dreht, der im wesentlichen durch die folgende Gleichung angegeben wird:

Φ/, <x α

ο ⁼ i¹⁰ — * ΤΎ

6. Vorrichtung zur Quers chnitta"btastung nach .Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehvorrichtung eine Anordnung aufweist, um die Quellenanordnung (24-) und die Detektoranordnung (26) relativ zueinander um einen Winkel Δφ in der E"bene am Ende einer jeden Kreisbahn und vor der folgenden Kreisbahn zu drehen, wo~bei^$> im wesentlichen durch die Gleichung Δ φ = - OL/ R gegeben ist.

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709S2S/Ö873

7. Vorrichtung zur Quers chnittabtastung nach Anspruch. 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehvorrichtung eine Anordnung aufweist, um die Quellenanordnung (24-) und die Detektor anordnung (26) um einen Winkel Δ φ an dem Ende einer jeden Kreisbahn und vor der folgenden Kreisbahn zu drehen, wobei Δ φ im wesentlichen durch die Gleichung

gegeben ist.

8. Vorrichtung zur Querschnittabtastung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vorherbestimmten Kreisbahnlagen einen Abstand von näherungsweise 1 oder weniger voneinander haben.

9. Vorrichtung zur Querschnittabtastung nach 'einem der Ansprüche 1 "bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Datensammeleinrichtung eine Anordnung aufweist, um Daten "bei Werten der Drehwinkel 4 · um die Quellenachse und der Kreis

"bahnwinkel ^ . um die Systemachse zu sammeln, so daß die Messungen durchgeführt werden, wenn ein. Röntgenstrahl Punkte m(t, , θ) durchläuft, die im Abstand um die

K. χι

Systemachse angeordnet sind, wobei weiterhin die Winkel /., y . durch die Gleichungen

JJ

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. = sin"¹ ( ±£± ]₊Φ_Ε und # . = /. ₊ η Δ θ

angegeben werden, wo"bei k und η ganze Zahlen, einschließ lich Null, d der Abstand zwischen der Systemach.se und der Quellenachse sind und φ ^ im wesentlichen durch die Gleichung

+ (i - ι)Δφ

angegeben wird, wohei i eine positive ganze Zahl ist, welche die Hummer der Kreishahn in dem Satz von insgesamt R Kreisbahnen definiert.

1o. Vorrichtung zur Querschnittahtastung nach einem der Ansprüche 1 "bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der vorherbestimmte Abstand D im wesentlichen durch die Gleichung

D = d sin

gegeben ist, wo"bei R die Gesamtzahl der Kreisbahnen ist, die insgesamt eine vollständige Untersuchung ergehen.

11. Vorrichtung zur Querschnittahtastung nach einem der Ansprüche 1 "bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsdetektoranordnung (26) mehrere Strahlungsdetektoren aufweist, die jeweils mit den Röntgenstrahlen ausgerichtet sind, und daß die Versetzungseinrichtung eine Drehvorrichtung enthält, um die Quellenanordnung (24) und die

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Detektoranordnung (26) relativ um die Quellenaehse zu drehen.

1.2- Vorrichtung zur Querschnitt abtastung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehvorrichtung eine Anordnung aufweist, um die Quellenanordnung (24) und die Detektoranordnung (26) um einen Winkel φ relativ um die Quellenaehse zu drehen, wobei der Winkel φ im. wesentlichen durch die Gleichung

gegeben ist.

13· Vorrichtung zur Querschnittabtastung nach Anspruch 12, dadurch gekennz eichnet, daß die Drehvorrichtung eine Anordnung aufweist, um die Quellenanordnung(24) und die Detektoranordnung (26) um einen Winkel Δ φ relativ um die Quellenaehse an dem Ende einer jeden Kreisbahn und vor einer folgenden Kreisbahn zu drehen, wobei der Winkel Δ φ im.

Φ ÖL» = -T5— gegeben ist.

14. Vorrichtung zur Querschnittabtastung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die vorherbestimmt en Kreisbahnlagen einen Abstand von näherungsweise 1 oder weniger voneinander haben.

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15- Vorrichtung zur Quer schnitt abtastung nach einem der Ansprüche 1 "bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Datensamme!einrichtung eine Anordnung aufweist, um die Oaten "bei Werten der Drehwinkel /. um die Quellenachse und der Kreisliahnwinkel y . um die Systemachse zu sammeln, so daß die Messungen durchgeführt werden, wenn ein Röntgenstrahl Punkte m(t(k), θ (η)) durchläuft, die in Anständen um die Systemachse angeordnet sind, wo"bei die Winkel 4■ j y - im wesentlichen durch die Gleichungen = sin"¹ I£££).+ Φ_Ώ und

mit ganzzahligen Werten für k und η gegeben ist, wo~bei

φ_Ε durch die G-leichung φ„ ⁼Φ₀ ⁺ (ϊ"ΐ)Δ$ definiert ist, und i eine positive ganze Zahl und durch die Hummer der EreislDahn in der !Folge von R Kreiszahlen definiert ist, die während einer Untersuchung durchgeführt werden.

16. Vorrichtung zur Abtastung eines inneren Schnittes eines Körpers mit einem Röntgenstrahl, der durch koplanare Punkte (t. , θ„) in einer Ebene verläuft, die diesen Körperschnitt enthält, wobei k, η ganze Zahlen, einschließlich Hull, sind, gekennzeichnet durch eine Strahlungs-

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quellen- tind Detektoranordnung (24, 26) mit einer Strahlungsquelle zur Erzeugung von radial gerichteten Ή Strahlen, wo~bei die am weitesten außen liegenden Strahlen ein Strahlungsfeld von —^-- OC Grad auf jeder Seite einer Strahlungsfeldmittellinie überspannen und O^ der Winkela"bstand zwischen den Achsen der "benachbarten Strahlen ist, und mit mehreren, mit den jeweiligen Strahlen ausgerichteten Strahlungsdetektoren zur Messung der jeweiligen Intensitätswerte der Strahlen, weiterhin durch eine Tragstruktur, um die Strahlungsquellenanordnung (24) und die Strahlungsdetektoranordnung (26) während der Durchführung einer Untersuchung in ausgerichteten Anständen um eine Systemachse zu halten, wo"bei die Tragstruktur eine Drehvorrichtung, um die Strahlungsquellenanordnung (24) und die Strahlungsdetektoranordnung (26) relativ um eine Systemachse, die im wesentlichen durch die Strahlungsq.uellenanordnung (24) verläuft, und die Strahlungsquellenanordnung (24) und die Strahlungsdetektor anordnung (26) um die Quellenachse zu drehen, "bis die Feldmittellinie von der Systemachse um einen anfänglichen Versatzwinkel (J) versetzt ist, wo"bei der Winkel φ im wesentlichen durch die Gleichung φ = —^- - χ-^- gegeben ist, und wo"bei E die Gesamtzahl der Kreisbahnen der Strahlungsquellenanordnung (24) und der Strahlungs-

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detektoranordnung (26) ist und "b einen Wert hat, der in Abhängigkeit davon, οι) die Zahl IT der Strahlen eine gerade oder ungerade ganze ZaKL ist, Hull "bzw. Eins ist, und eine ID?e !spannvorrichtung aufweist, um die Strahlungs quellenanordnung (24) und die Strahlungsdetektoranordnung (26) während der Untersuchung auf einer Kreisbahn von wenigstens einmal im wesentlichen 359 zu "bewegen und den Wert für den "Versatzwinkel φ während der Kreisbahn Td eiz üb ehalt en, und durch eine die Strahlungsdetektoren (26) enthaltende Datensamme!einrichtung zur Messung der Intensitätswerte der Strahlen an vorherbestimmten Kreis"bahnlagen dar Strahlungsquellenanordnung (24) und der Strahlungsdetektoranordnung (26), wo"bei alle Strahlen von der Systemachse um den Winkel φ versetzt sind und während der gesamten KreisToahn von im. wesentlichen 359 keine Oaten doppelt gemessen werden.

17. Vorrichtung zur Abtastung eines inneren Schnittes nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Quellen und Detektoranordnungen (24, 26) durch eine Folge von Kreisloahnen "bewegt werden, und daß die Drehvorrichtung eine Anordnung aufweist, um die Quellen- und Detektoranordnung (24, 26) nach der Beendigung einer jeden Kreis"bahn und vor der nächsten folgenden Kreis"bahn um

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einen Winkel Δ φ um die Quellenaehse zu drehen, wobei.der Winkel Αφ,im wesentlichen durch die Gleichung Αφ = - S^- gegeben ist. . . "

■ 18. Vorrichtung zur Abtastung eines inneren Schnittes nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Quellenanordnung (2.4) und die ,Detektoranordnung (26) durch eine Folge von Kreisbahnen gedreht werden, und daß die.Drehvorrichtung eine Anordnung aufweist, um die Quellenanordnung (24) und die Detektoranordnung (26) nach der Beendigung einer jeden Kreisbahn und vor der nächsten folgenden Kreisbahn in einem Winkel Δ φ um die Quellenachse zu drehen, wobei der Winkel Δφ im. wesentlichen durch die Gleichung Δφ = - -^w gegeben ist.

19- Vorrichtung zur Abtastung eines inneren Schnittes nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Dat ens amme !einrichtung eine Anordnung aufweist, um die Daten bei Werten der Drehwinkel 4- ^^ die Quellen-

achse und der Kreisbahnwinkel ^ . um die Systemachse zu sammeln, wobei die Winkel /. und V - in wesentlichen

J J

durch die Gleichungen

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und ψ -ο im we sent lieh, en durch die Gleichung = Φ

ο (11)Δ

gegeben und i eine positive ganze Zahl sind, welche die Nummer der Kreisbahn in dem Satz von insgesamt E Kreisbahnen definiert.

2o. Vorrichtung zur Abtastung eines inneren Schnittes eines Körpers mit einem Röntgenstrahl, der durch koplanare Punkte (t^. , θ ) in einer Ebene verläuft, die diesen Körperschnitt enthält, wobei k, η ganze Zahlen, einschließlich Null, sind, gekennzeichnet durch Strahlungsquellen- und Detektor-Anordnungen (24, 26) mit einer Strahlungsquelle (24) zur Erzeugung mehrerer radial gerichteter N Strahlen, von denen die am weitesten außen liegenden Strahlen ein Strahlungsfeld von ( ■ J CC Grad auf Jeder Seite einer Strahlungsfeldmittellinie überspannen, wobei et, der Winkelabstand zwischen den Achsen der benachbarten Strahlen ist, und mit mehreren, mit den geweiligen Strahlen ausgerichteten Strahlungsdetektoren zur Messung der jeweili gen Intensitätswerte der Strahlen, durch eine Tragstruktur, um die Strahlungsquellenanordnung (24) und die Strahlungsdetektoranordnung (26) in ausgerichteten Abständen um eine Systemachse während der Durchführung einer Untersuchung zu halten, wobei die Tragstruktur eine Drehvorrichtung,

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um die Stralilungsq.uellenan.ordn.ung (24) und die Strahlungsdetektoranordnung (26) relativ um eine im. wesentlichen durch die Strahlungsquelle verlaufende Quellenachse und die Strahlungsquellenanordnung (24) und die Strahlungsdetektoranordnung (26) um die Quellenachse zu' drehen, "bis die !Feldmittellinie von der,Systemachse um einen anfänglichen Versatzwinkel φ₀ versetzt ist, der im wesentlichen

— TCT mm A /\/

durch die G-leichung φ = ■ ■ ■ ■ O^ + ^V gegeben ist, .wo"bei R die Gesamtzahl der Kreisbahnen der Strahlungsquellenanordnung (24) und der Strahlungsdetektoranordnung (26) ist, und eine E^eishahnvorrichtung aufweist, um die Strahlungsquellenanorlnung (24) und die Strahlungsdetektoranordnung (26) während der Durchführung einer Untersuchung auf wenigstens einer Kreis~bahn in einem Winkel von im wesentlichen 359° um die Systemachse zu führen und den Wert, des Versatzwinkels φ während der KreislDahnbewegung "beizubehalten, und durch eine die Strahlungsdetektoren (26) enthaltende Datensammeleinrichtung zur Messung der Intensitätswerte der Strahlen an 'vorherbestimmten Kreis-"bahnlagen der Strahlungsq.uellenanordnung (24) und der Strahlungsdetektoranordnung (26) auf der Kreisbahn, wohei alle Strahlen um den "Versatzwinkel φ _Q von der Systemachse versetzt sind und während der gesamten KreisTmhn von 359° keine Daten doppelt gewonnen werden.

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21- Vorrichtung zur Abtastung eines inneren Schnittes nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß die Quellen- und Detektoranordnungen (24, 26) durch eine Folge von Kreis "bahnen "bewegt werden, und daß die Drehvorrichtung eine Anordnung aufweist, um die Quellen- und Detektoranordnungen (24, 26) nach der Beendigung einer jeden Kreisbahn und vor der nächsten folgenden Kreisbahn in einem Winkel Δ φ um die Quellenachse zu drehen, der im wesentlichen durch die Gleichung Δ φ = -^r- gegeben ist.

22. Vorrichtung zur Abtastung eines inneren Schnittes nach einem der Ansprüche 2o oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Datensammeleinrichtung eine Anordnung aufweist, um die Daten "bei Werten der Drehwinkel jzf. um die

Quellenachse und "bei Werten der Kreisbahnwinkel V . um die Systemachse zu sammeln, wo"bei die Winkel . jzf. und V

J "J

im wesentlichen durch die Gleichungen </. = sin"¹ C^i + Φ_Ε) und und φ_κ im wesentlichen durch die Gleichung

φτ, = φ + (ΐ-ΐ)Δφ gegeben sind, wo"bei i eine positive ganze Zahl ist, welche die IJummer der Kreis"bahn in dem Satz von insgesamt R Kreisbahnen definiert.

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23· Yerfahren zur Abtastung τοπ planaren Punkten (ΐ, , θ ) eines Inneren Schnittes eines Eörpers mit einem Satz von koplanaren Strahlen, die im wesentlichen radial von einer Strahlungsquelle in der Ebene der Punkte zu einer Anordnung Ton H ausgerichteten Strahlungsdetektoren gerichtet werden, wobei die Strahlungsdetektoranordnung auf einer Kreisbahn um die Systemachse in der Ebene "bewegbar sind, während "benachbarte !Detektoren in der Anordnung durch einen Winkel 06 getrennt sind, wobei weiterhin der Satz von Strahlen ein Strahlungsabtastfeld von (N-1) ~

Grad auf jeder Seite einer Strahlungsfeldmittellinie bildet, wodurch die Strahlen (ISM) xot» G-rad in der Ebene überspannen, und wobei H eine ganze Zahl und die Strahlungsquellenanordnung einen Abstand d von der Systemachse hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquellenanordnung (24-) und die Systemachse relativ zueinander verschoben werden, um die Eeldmittellinie eine vorherbestimmte Querstrecke Ό von der Systemachse zu versetzen, wodurch alle Strahlen von der Systemachse versetzt werden, daß die Strahlungsquellenanordnung (24-) in wenigstens einem Bogen von im wesentlichen einer vollständigen Umdrehung um die Systemachse auf einer Kreisbahn bewegt wird, während die Yerschiebung um die Strecke D beibehalten wird, und daß die Intensität eines jeden

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-ser-

Strahls nach, seinem !Durchgang durch den Körper an vorherbestimmten Kreis~bahnlagen während dieser gesamten Tollständigen Umdrehung um die Systemaehse gemessen wird, wobei der Querabstand D während der gesamten Kreisbahn die Sammlung von. Daten ermöglicht, die nie zweimal auftreten.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Kreisbahnbewegung die Strahlungsquellenanordnung (24) kontinuierlich auf einer Bahn von wenigstens 359° bewegt wird.

25- Verfahren zur Abtastung nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß bei der relativen Verschiebung der Strahlungsquellenanordnung (24) die !Feld mittellinie relativ um eine Strecke verschoben wird, die durch die Gleichung D = d sin f —=— χηρ J gegeben wird, wobei R die Gesamtzahl der Kreisbahnbewegungen für eine vollständige Untersuchung ist und b einen Wert hat, der in Abhängigkeit davon, ob die Zahl TT der Detektoren eine ungerade oder gerade ganze Zahl ist, Hull oder Eins ist.

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■26. Verfahren zur Abtastung nach, einem der Ansprüche oder 24, dadurch, gekennzeichnet, daß "bei der relativen Verschiebung der Strahlungsquellenanordnung (24) die Feldmittellinie um eine Strecke verschoben wird, die im. wesent lichen durch die Gleichung D - a sin ( ₊ QC^ J gegeben ist, wo"bei R die Gesamtzahl der Kreisbahnen für eine Untersuchung ist.

27. Verfahren zur Abtastung nach einem der Ansprüche "bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß "bei der Messung in Schrittwinkeln % um die Systemachse gemessen wird, die im wesentlichen gleich 1 Grad oder weniger sind.

28. Verfahren zur Abtastung nach einem der Ansprüche "bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß hei der Messung in Schrittwinkeln y um die Systemachse gemessen wird, die Im wesentlichen gleich 1 Grad oder weniger sind.

29. Verfahren zur Abtastung nach einem der Ansprüche "bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß "bei der relativen Verschiebung die Strahlungsquellenanordnung (24) um eine effektiv durch die Quellenanordnung (24) verlaufende Quellenachse in einem Winkel φ gedreht wird, der im wesentlichen durch die Gleichung φ₀ = —-ö~* gegeben ist.

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3o. Verfahren zur Abtastung nach einem der Ansprüche 23 "bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß "bei der relativen ■Verschiebung die StrahlungscLuellenanordnung (24-) um eine effektiv durch die Quellenanordnung (24) verlaufende Quellen

achse in einem Winkel φ gedreht wird, der im. wesentlichen durch die Gleichung φ₀ = ( -JoC + —-^ gegeben ist.

31- Verfahren zur Abtastung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisbahnbewegung durch eine Folge von Bögen mit im wesentlichen 359° erfolgt, und daß "bei der schrittweisen Drehung die Strahlungsquellenanordnung (24) nach jeder Kreisbahn und vor der nächsten folgenden Kreisbahn in einem Winkel Δ Φ um die Quellenachse gedreht wird.

32· Verfahren zur Abtastung nach einem der Ansprüche 23 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Kreisbahnbewegung eine Folge von Bögen mit im wesentlichen 359 durchgeführt wird, und daß bei der schrittweisen Drehung die Strahlungsq.uellenanordnung(24) nach jeder Kreisbahn und vor der nächsten folgenden Kreisbahn in einem Winkel ^ φ um die Quellenachse gedreht wird.

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33- Verfahren zur Abtastung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß Δ $ im wesentlichen durch die Gleichung -ΔΦ= - TpT? gegeben ist.

34. Verfahren zur Abtastung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß Δ φ im. wesentlichen durch Δ Φ = "-Β— gege"ben ist.

35. Verfahren zur Abtastung nach Anspruch 32» dadurch gekennzeichnet, daß Δφ im wesentlichen durch Δψ - —*rgege"ben ist.

36. Verfahren zur Abtastung nach einem der Ansprüche 31 "bis 35» dadurch gekennzeichnet, daß die Messung "bei Werten der Drehwinkel ^. und der Bahnwinkel V . durchgeführt wird, die im wesentlichen durch die Gleichungen

</■ = sin"¹ f + Φ_ρ) und Y.=^. +η Δ θ

gegelDen sind, wo"bei $„ im wesentlichen durch die Gleichung

Φ_Ε = Φ_ο ⁺ (i-1) Δ φ definiert ist, wo"bei i eine positive ganze Zahl und durch die Nummer der Kreisbahn in der Eolge von R KJreis"bähnen definiert ist, die während der Untersuchung durchgeführt werden.

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37. Verfahren zur Abtastung nach einem der Ansprüche "bis' 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung "bei Werten der Drehw±okel /. und der Bahnwinkel Ϋ . durchgeführt wird, die im wesentlichen durch die G-leichung

4 _Bta f _Φε) ,. ^ _ηΔθ

gegeben sind, wobei φ^ im wesentlichen durch die G-leichung

φτ, = φ + (i-1) Δφ definiert ist, wobei i eine positive ganze Zahl ist und die Nummer der Kreisbahn on der Folge von R Kreisbahnen angibt, die während der Untersuchung durchgeführt werden.

38. Verfahren zur aufeinanderfolgenden Abtastung des Inneren Schnittes eines Körpers mit einem Satz von H koplanaren Röntgenstrahlen zur Bestimmung des Absorptions- oder Transmissions-Koeffizienten an Punkten (t^., θ „), die im Abstand um einen in der Ebene der Röntgenstrahlen liegenden Drehmittelpunkt angeordnet sind, wobei die Röntgenstrahlen von einer Quelle ausgehen und durch eine Anordnung von IT Detektoren in einer Quellen/Detektor-Anordnung festgestellt werden, die jeden Detektor diametral im Abstand um den Drehmittelpunkt und mit der Quelle ausgerichtet und jeden Detektor ±ti einem Abstand von «3t Grad von einem benachbarten Detektor hält, wobei die Έ Strahlen ein Strahlungsfeld von Grad auf

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jeder Seite einer Strahluagsfeldmittelliaie erzeugen und die Anordnung drehbar ist, um Winkel y . um die Mitte eiaer Kreis~bahn zu defiaieren, so daß die Quellen- und Detektoranordnung durch insgesamt E Ereis"bahnen "bewegt werden kann, und wo"bei die Anordnung weiterhin drehbar ist, um einen Winkel tf. um eine Quellenachse zu defiaieren, die im wesentliehen durch die Quelle verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Quellen/Detektor-Anordnung (24, 26) in eiaer ersten Drehrichtung um die Quellenachse schrittweise gedreht wird, "bis die Peldmittellinie von der Mitte der Kreisbahn um einen Versatzwinkel φ verschoben ist, der im wesentlichen gleich 1/2 (N- 1) ot + --— ist, daß die Anordnung kontinuierlich in einem KreisOahnwinkel ^ von wenigsten 359 Grad um die Mitte der Kreisbahn gedreht wird, und daß die Intensität des Strahls an den Winkeln / ·, V- gemessen wird, die im wesentlichen durch die Gleichungen ^ = sin"¹ ( )⁺Φ₀ Μ y. = /. + ηΔθ

gegeben sind, wo"bei k und r ganze Zahlen, einschließlich Null, sind und der Versatzwinkel φ während der gesamten Kreis"bahn von 359 Grad die Sammlung von Daten ermöglicht, die nie zweimal auftreten.

39. Verfahren zur Abtastung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierliche Drehung der Anordnung (24, 26) und die Messung wiederholt durchgeführt werden,

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und daß nach jeder Messung und vor der nächsten Wiederholung der Drehung die Quellen/Detektor-Anordnung (24, 26) in einem Winkel Δ Φ um die Quellenachse gedreht wird, wo-"bei Δ φ einen Wert von -^r- hat.

40. Verfahren zur Abtastung nach. Anspruch. 39, dadurch, gekennzeichnet, daß hei der Wiederholung der Messung die Messung "bei Winkeln fS.₉ y . durchgeführt wird, die im. wesentlichen durch die Gleichungen

rf., = si*"¹ (*A±) ₊ $_{o +}Δ$ ; χ . = J. * ηΔ e gegeben sind.

41. Verfahren zur aufeinanderfolgenden Abtastung des inneren Schnittes eines Körpers mit einem Satz von Έ koplanaren Röntgenstrahlen zur Bestimmung der Absorptions- oder Transmissions-Koeffizienten an Punkten (t_fc, ©_n)» die in Abständen um einen in der E"bene der Röntgenstrahlen liegenden Drehmittelpunkt angeordnet sind, wo~bei der Satz von Strahlen von einer Quelle ausgeht und durch eine Anordnung von IT Detektoren in einer Quellen/Detektor-Anordnung festgestellt wird, die jeden Detektor diametral im. Abstand um den Drehmittelpunkt und mit der Quelle ausgerichtet und .;jeden Detektor in einem Abstand von OL Grad von einem "benaclibarten Detektor hält, wo"bei die IT Strahlen ein Strahlungsfeld von

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—s—- G-rad auf jeder Seite einer Strahlungsfeldmitte erzeugen und die Anordnung drelibar ist, um Winkel y . um die Mitte der Kreisbahn zu definieren, so daß die Quellen/ Detektor-Anordnung durch insgesamt R Kreisbahnen bewegt werden kann, und wobei die Anordnung weiterhin drehbar ist, um einen Winkel j/. um eine Quellenachse zu definieren,

der im wesentlichen durch die Quelle verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Quellen/Detektor-Anordnung (24, 26) in einer ersten Drehrichtung schrittweise um die Quellenachse gedreht wird, "bis die Feldmitte von der Mitte der Kreisbahn durch einen Vers atz winkel φ verschoben ist, der im wesentlichen gleich —— TTT! ist, wobei Td einen Wert hat, der in Abhängigkeit davon, ob die Zahl IT der Detektoren eine ungerade oder gerade ganze Zahl ist, Null bzw- Eins ist, daß die Anordnung (24, .2'6) kontinuierlich in einem Kreisbahnwinkel % von wenigstens 359 G-rad um die Mitte der Kreisbahn bewegt wird, und daß die Intensität des Strahls bei Winkeln jzf., ν . gemessen wird, die im wesentlichen durch die G-leichungen

Ζ. = sin"¹ (^4^) * Φ_ο und |.=/.ηΔθ gegeben sind, wobei k und η ganze, Null einschließende Zahlen sind, und wobei der Yersatzwinkel(J)₀ während der gesamten Kreisbahn von 359 G-rad 'die Sammlung von Daten ermöglicht, die nie doppelt auftreten.

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