DE2705925C2 - Computer-Tomograph - Google Patents

Computer-Tomograph

Info

Publication number
DE2705925C2
DE2705925C2 DE2705925A DE2705925A DE2705925C2 DE 2705925 C2 DE2705925 C2 DE 2705925C2 DE 2705925 A DE2705925 A DE 2705925A DE 2705925 A DE2705925 A DE 2705925A DE 2705925 C2 DE2705925 C2 DE 2705925C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ray source
signals
output signals
phase
detector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2705925A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2705925A1 (de
Inventor
Ian Alexander Maidenhead Berkshire Fleming
Allan Beattie London Logan
Robin Geoffrey Reading Berkshire Marsh
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EMI LTD HAYES GB
Original Assignee
EMI LTD HAYES GB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EMI LTD HAYES GB filed Critical EMI LTD HAYES GB
Publication of DE2705925A1 publication Critical patent/DE2705925A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2705925C2 publication Critical patent/DE2705925C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03Computed tomography [CT]
    • A61B6/032Transmission computed tomography [CT]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/40Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4021Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis involving movement of the focal spot
    • A61B6/4028Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis involving movement of the focal spot resulting in acquisition of views from substantially different positions, e.g. EBCT
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/58Testing, adjusting or calibrating thereof
    • A61B6/582Calibration
    • A61B6/583Calibration using calibration phantoms
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S378/00X-ray or gamma ray systems or devices
    • Y10S378/901Computer tomography program or processor

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Radiography Using Non-Light Waves (AREA)
  • X-Ray Techniques (AREA)

Description

divergierender Wege bei jeder der Richtungen austretenden Strahlen und zur Erzeugung elektrischer Ausgangssignale, die ein Maß für die Intensität der gemessenen Strahlen sind, mit einer Vorrichtung zur Erzeugung von Taktsignalen mit einer ersten Phase, die ein Maß für das Fortschreiten der von der Röntgenquelle ausgeführten Umlaufbewegung sind, mit einer Schaltung, die die Ausgangssignale in Abhängigkeit von den Taktsignalen auftastet und dadurch die Detektoranordnung zur Erzeugung diskreter elektrischer Signale für jede Richtung veranlaßt, und mit Mitteln, die, während die Röntgenquelle einen Teil ihrer Umlaufbewegung ausführt, die Detektoranordnung zur Erzeugung von Ausgangssignalen veranlassen, die sich auf Wege beziehen, die zwischen den Wegen liegen für die die Detektoranordnung Ausgangssignale erzeugt, während die Quelle einen anderen Teil ihrer Umlaufbewegung ausführt.
Bei einem derartigen Computer-Tomographen wird die gestellte Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Mittel Komponenten zur Erzeugung von Taktimpulsen mit einer zweiten, gegenüber der ersten Phase derartig verschobenen Phase enthalten, daß die Ausgangssignale für die Zwischenwege erhalten werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung enthalten die Mittel eine jedem Detektor zugeordnete Schalteranordnung, wobei jede Schalteranordnung einen ersten Zustand, in dem den Auftastmitteln Taktimpulse mit der ersten Phase zugeführt werden und einen zweiten Zustand, in dem den Auftastmitteln Taktimpulse mit der zweiten Phase zugeführt werden, besitzt, und wobei eine Taktsteuerschaltung vorhanden ist, die entsprechend dem Fortschreiten der Umlaufbewegung der Reihe nach die Schalteranordnungen vom ersten in den zweiten Zustand überführt und dadurch zu verschiedenen Zeiten eine Änderung der Phase der Taktimpulse für verschiedene Detektoren bewirkt. Hierdurch wird eine rasche und wirtschaftliche Erstellung der Daten ermöglicht, da eine unnötige Duplizierung von Daten vermindert wird.
Zweckmäßigerweise überführt die Taktsteuerschaltung die den Detektoren zugeordneten Schalteranordnungen vom ersten in den zweiten Zustand unmittelbar vor dem Zeitpunkt, bei dem der jeweilige Detektor mit fortschreitender Umlaufbewegung ohne Phasenänderung beginnen würde, eine doppelte Information zu erzeugen. Hierdurch kann die Duplizierung von Daten völlig vermieden werden.
Eine sehr einfache und zuverlässige Ausführungsform besteht darin, daß die Taktsteuerschaltung eine Zählschaltung enthält, die die Taktimpulse mit der ersten Phase zählt und den Zustand der Schalte-anordnungen ändert, wenn die Zählschaltung einen wählbaren Zählerstand erreicht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigt
F i g. 1 in Vorderansicht einen Teil eines Gerätes, in dem die Erfindung anwendbar ist,
F i g. 2 ein Blockschaltbild eines Teils einer Schaltung zur Durchführung der Erfindung und
F i g. 3 eine Tabelle zur Erläuterung des Zustandekommens der zusätzlichen Strahlenwege.
In F i g. 1 ruht der im Querschnitt dargestellte Körper 1 eines Patienten auf einem ebenfalls im Querschnitt dargestellten Bett 2. V-'m Material 3, das eine gleiche Absorption für die Strahlung beritzt wie Körpergewebe, ist zwischen dem Körper 1 und dem Bett so angeordnet, daß es teilweise die Auflage für den Patienten bildet und teilweise lediglich Luft aus dem Zwischenraum zwischen dem Körper und dem Bett verdrängt Das Material erstreckt sich etwas um den Körper herum, so daß für die Strahlung ein etwa kreisförmiger Querschnitt geschaffen wird. Das Material 3 kann aus Wasser, einem viskosen oder einem partikelförmigen Material bestehen, das in einem oder mehreren flexiblen Beuteln untergebracht ist. Der Körper 1 wird durch Haltegurte 4
to fest in einer gewünschten Lage gehalten.
Das Bett 2 und der Körper 1 werden in eine öffnung 5 eines drehbaren Elements 6 eingeführt, so daß eine ausgewählte Transversalschicht des Körpers in der öffnung liegt. Das Bett 2 enthält Auflagen an einer oder beiden Seiten des drehbaren Elements 6, jedoch ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in F i g. 1 nur eine Auflage an der Rückseite dargestellt. Das Element 6 ist um eine Achse 7 drehbar, die in Längsrichtung des Körpers 1 und senkrecht zur Papierebene verläuft. Das drehbare Element 6 ist durch drei Zahnräder Sa, b, c, gelagert und/oder geführt, wobei die Zahnräder mit nicht dargestellten Zähnen im Umfang des Elements 6 in Eingriff stehen. Die Zahnräder 8 sind drehbar in einem Hauptrahmen 9 des Gerätes gelagert. Ein weiteres Zahnrad 10, das ebenfalls mit der Außenverzahnung des Elements 6 in Eingriff steht, wird durch einen Elektromotor 11 angetrieben und ist wie dieser auf dem Hauptrahmen 9 gelagert. Durch den Motor 11 wird die erforderliche Drehbewegung erzeugt.
Auf dem drehbaren Element 6 befindet sich ferner eine Röntgenquelle 12, die ein fächerförmiges Röntgenstrahlenfeld aussendet, eine Bank mit Detektoren 13 und eine Bank mit diesen zugeordneten Kolimatoren 14. Die Detektoren, von denen vorzugsweise 120 Stück vorhanden sind, bestehen beispielsweise aus Szintillationskristallen mit zugeordneten Fotovervielfachern oder Fotodioden.
Als Röntgenquelle 12 kann eine bekannte Strahlungsquelle verwendet werden, die ein fächerförmiges Röntgenstrahlenfeld 15 erzeugt, und die Röntgenquelle kann auch so beschaffen sein, daß der punktförmige Brennfleck eine Abtastbewegung entlang der Oberfläche der Anode ausführt, um die Position des Röntgenstrahlenfächers zu verändern. Die in F i g. 1 dargestellte Quelle ist jedoch ortsfest in bezug auf die Detektoren 13. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel haben die Röntgenquelle 12 und die Detektoren 13 von der Achse 7 den gleichen Abstand von jeweils 50 cm, jedoch können diese Abstände auch variiert werden, vorausgesetzt, daß die Geometrie der Anordnung genau bekannt ist.
Im Betrieb bestrahlt die Röntgenquelle 12 den Körper 1 mit dem Röntgenstrahlenfächer 15. Die Röntgenstrahlen werden teilweise von dem Körper absorbiert, und die Intensität wird nach der Absorption durch die Detektoren 13 gemessen. Jeder Detektor empfängt Strahlung, die den Körper entlang eines Weges durchquert, der zu einer Gruppe von divergierenden Strahlenwegen gehört. Die Abmessungen der Wege sind auf die Abmessungen der zugehörigen Kollimatoren 14 bezogen. Der Ausgang jedes Detektors wird einem entsprechenden Kanal zugeführt, von denen in dei Zeichnung nur einer dargestellt ist, und jeder Kanal enthält in Reihe geschaltet einen Verstärker 16, einen Integrator 17, einen Analog/Digital-Umsetzer 20 und einen logarithmischen Umsetzer 21. Jeder Integrator integriert das Signal seines Kanals während eines Zeitraums, der ein vorgegebenes Maß der Drehbewe-
gung darstellt, um ein analoges Signal zu erzeugen, das die Gesamtintensität der Strahlung darstellt, die in dieser Zeit auf den entsprechenden Detektor auftrifft und durch den Körper 1 entlang einem von diesem Detektor gemessenen Weg verläuft (wobei die Drehbewegung berücksichtigt wird). Um die Information hinsichtlich der Drehung zu erzeugen, ist eine kreisförmige Stricheinteilung 18 koaxial auf der Welle des Zahnrades 10 angebracht. Diese Stricheinteilung ist auf einem durchsichtigen Ring in Form von eingravierten radialen Linien vorgesehen. Die Linien können einen Lichtweg zwischen einer Lichtquelle und einer Fotozelle unterbrechen, wobei die Lichtquelle und die Fotozelle in einer Einheit 19 untergebracht sind, die ebenfalls auf dem Hauptrahmen 9 befestigt ist. Wenn sich also das das Element 6 antreibende Zahnrad iö dreht, unterbrechen aufeinanderfolgende Linien den Lichtweg, und die Fotozelleneinheit 19 erzeugt Impulse mit einer Wiederholungsrate, die ein Maß für den Fortschritt der Drehbewegung ist. Die Impulse werden den Integratoren 17 zugeführt, um diese mit den gewünschten Intervallen zu setzen und zurückzustellen, um die erwähnten Analog-Signale zu erzeugen. Über Ausgangsleitungen 22 werden die Signale aller Kanäle einer in F i g. 1 nicht dargestellten Datenverarbeitungs-Schaltung zugeführt, die die Signale verarbeitet, um die Absorptionskoeffizienten für jede von zahlreichen über den untersuchten Bereich des Körpers 1 verteilten Stellen in bezug auf die von der Röntgenquelle 12 ausgesandte Strahlung zu ermitteln.
Es ist ersichtlich, daß wegen der etwa kreisförmigen Querschnittsform des Körpers und des diesen umgebenden Materials nicht alle Strahlenwege durch den Körper 1 die gleiche Länge haben. Aus diesem Grunde erzeugen die äußeren Detektoren der Gruppe höhere Ausgangssignale als die in der Mitte befindlichen Detektoren, selbst wenn der Körper eine gleichmäßige Absorption besäße. Dem läßt sich begegnen, indem beispielsweise so geformte Schwächungskörper zwischen der Röntgenquelle 12 und dem Körper 1 und/oder dem Körper 1 und den Detektoren 13 vorgesehen werden, daß diese die unterschiedlichen Weglängen ausgleichen. Statt dessen können die Verstärkungen der Detektoren und/oder der Verstärker in geeigneter Weise eingestellt werden. Statt dessen oder zusätzlich können Korrekturfaktoren anhand eines künstlichen Körpers mit gleichmäßiger Absorption gemessen werden, beispielsweise in Form von Wasser, das sich in einem Behälter geeigneter Form befindet, oder in Form einer Körpernachbildung aus Kunststoff. Die Korrekturfaktoren können später von allen Meßwerten für den Körper 1 subtrahiert werden.
Jedes von einem der Detektoren erzeugten Ausgangssignale bezieht sich auf die Absorption, die die Strahlung der Röntgenquelle 12 beim Durchqueren des Körpers 1 auf einem entsprechenden Strahlenweg erfährt. Es sei bemerkt, daß die von den verschiedenen Integratoren 17 nach einem vorgegebenen Takt abgeleiteten Ausgangssignale sich auf eine Gruppe von divergierenden Strahlenwegen beziehen, und daß Signale, die sich auf weitere Gruppen von divergierenden Strahlenwegen beziehen, in Abhängigkeit von aufeinanderfolgenden Taktimpulsen abgeleitet werden. Die Beziehung zwischen den Taktimpulsen und dem Winkelabstand benachbarter Strahlenwege ist so, daß bei Vorhandensein von η Detektoren (n — 1) der Detektoren in Abhängigkeit von einem Taktimpuls Ausgangssignale erzeugen, die sich auf Strahlenwege beziehen, die parallel zu Strahlenwegen liegen, von denen andere Detektoren Ausgangssignale bei dem vorhergegangenen Taktimpuls erzeugt haben. Somit können im Verlaufe einer Drehung des Elements 6 um einen größeren Winkel Gruppen von Ausgangssignalen aufgebaut werden, die sich auf Gruppen paralleler Strahlenwege beziehen. Einige dieser parallelen Gruppen werden dabei früher als andere vollständig, und beispielsweise ist eine Gruppe von Ausgangssignalen, die sich auf Strahlenwege beziehen, die parallel zur linken äußeren Begrenzung des Strahlenfächers 15 verlaufen, vollständig, sobald das Element 6 sich um einen Winkel im Uhrzeigersinn dreht, der gleich der Spreizung des Strahlenfächers 15 ist (z. B. 40°). Einige Gruppen jedoch, nämlich die Gruppen, die parallel zu Strahlen zwischen den Begrenzungen des Fächers 15 liegen, werden erst vollständig, nachdem das Element 6 sich um mehr als 180° gedreht hat. Wenn Signale benötigt werden, die sich auf diese Gruppen beziehen, dann muß die Drehung fortgesetzt werden, bis der Winkel (180° + [Fächerwinkel] - [Winkel zwischen den Strahlen]) erreicht ist. In diesem Falle enthält die Information jedoch einen Überschuß, d. h. man erhält in bezug auf einige Strahlenwege doppelte Signale. Man kann dann von den doppelten Signalen entweder den Durchschnitt bilden oder eines der beiden für einen gegebenen Strahlenweg erhaltenen Signale unterdrükken.
Das Prinzip der vorliegenden Erfindung besteht darin. die Taktimpulse in einer konstanten Phasenbeziehiing zur Drehung des Elements 6 zu halten, während sich das Element 6 über einen ersten nennenswerten Winkel bewegt, so daß jeder Detektor der Reihe nach Ausgangssignaie erzeugt, die sich auf Sirahlenwege in unterschiedlichen parallelen Gruppen beziehen, worauf dann bei einem geeigneten Abschnitt der Drehbewegung die Phase der Taktimpulse in bezug auf die Drehung des Elements 6 so verschoben wird, daß jeder Detektor während der weiteren Bewegung des Elements über einen weiteren nennenswerten Winkel veranlaßt wird, Ausgangssignale zu erzeugen, die sich auf Strahlenwege von parallelen Gruppen beziehen, die hinsichtlich ihres Winkels zwischen den zuerst erwähnten parallelen Gruppen liegen.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung werden die erwähnten Umstände der Vollständigkeit von sich auf bestimmte parallele Gruppen von Strahlenwegen beziehenden Ausgangssignalen und der Redundanz der Information mittels einer Art von Auftasttechnik in Betracht gezogen, die in der Phasenschieber-Stufe angewendet wird, um zu erreichen, daß die Verschiebung nicht gleichzeitig auf die Takiirripuise für alle Detektoren angewendet wird. Statt dessen wird die Phasenverschiebung auf die Taktimpulse für jeden Detektor unmittelbar vor dem Stadium angewendet, bei dem der jeweilige Detektor begonnen haben würde, redundante Informationen zu liefern. Auf diese Weise werden Ausgangssignale gewonnen, die sich auf vollständige Gruppen von sowohl ursprünglichen als auch zwischengeschalteten Strahlenwegen bei einer Gesamtdrehung von (360° — [Winkel zwischen den Strahlen]) beziehen.
Aus Gründen der Einfachheit ist angenommen, daß nur fünf Strahlen vorhanden sind, deren Mittellinien einen gleichen Winkelabstand (von z. B. 10°) innerhalb des Strahlenfächers 15 aufweisen. In diesem Falle sind natürlich nur fünf Detektoren 13i bis 13s in der Bank 13 vorhanden, und dementsprechend werden auch nur fünf
Gruppen von Schaltungen 16,17,20 und 21 benötigt.
In Fig. 2 sind fünf Gruppen der Schaltungen 17, 20 und 21 dargestellt, deren Index jeweils den Detektor kennzeichnet, an den die Schaltung angeschlossen ist. Die Indices 1 bis 5 beziehen sich auf die Detektoren, die den äußeren Strahlen auf der linken und rechten Seite des Fächers (in der in F i g. 1 dargestellten Position) zugeordnet sind, der Index 3 bezieht sich auf den Detektor für den mittleren Strahl, der immer durch die Drehachse verläuft, und die Indices 2 und 4 beziehen sich auf die Detektoren der Strahlen, die zwischen dem mittleren Strahl und den äußeren Strahlen liegen.
Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß jeder Integrator 17 die Taktimpulse von der Einheit 19 jeweils über einen Schalter 23 empfängt, wobei die Schalter 23 als einpolige mechanische Umschalter dargestellt sind, in der Praxis aber natürlich Transistor- oder Dioden-Schalter sind. Die von der Einheit 19 gelieferten Taktimpulse, von denen zwei Impulse 25 und 26 dargestellt sind, sind nadeiförmig und bewirken das Lesen und Rückstellen der Integratoren 17, wobei aufeinanderfolgende Impulse einen zeitlichen Abstand Γ voneinander haben. Diese Impulse werden unmittelbar an den einen Umschaltkontakt jedes der Schalter 23 und über ein Verzögerungselement 27 an den anderen Umschaltkontakt jedes Schalters geleitet. Die Pole aller Schalter 23 sind jeweils an ihre zugehörigen Integratoren angeschlossen. Das Verzögerungselement 27 erteilt den ihm zugeführten Impulsen 27 eine Verzögerung, die halb so groß wie die Zeitdauer 7ist.
Die unverzögerten Taktimpulse werden ferner einer Haupttaktgeber-Schaltung 28 zugeführt, die die Schalter 23 und einige andere Komponenten steuert, was nachfolgend erläutert wird.
Die an den Ausgängen 22 aller fünf Kanäle erscheinenden Signale werden einer Sortier-Schaltung 29 zugeführt, die die Ausgangssignale in Gruppen sortiert, die sich auf etwa parallele Strahlenwege durch den Körper 1 beziehen. Aus Gründen der Geometrie beziehen sich die ausgewählten Signale nicht auf parallele Strahlenwege mit gleichmäßigen Abständen, und da die Technik zur Verarbeitung der Ausgangssignale zwecks Ermittlung der Koeffizienten (die in der DE-OS 24 20 500 beschriebene Konvolutions-Technik) erfordert, daß aus Gründen einer hohen Genauigkeit Signale angeliefert werden, die sich auf parallele Strahlenwege mit gleichmäßigem Abstand beziehen, ist eine Ausgleichsschaltung 30 vorgesehen, die die Ungleichmäßigkeit der Abstände kompensiert. Die Schaltung 30 kann beispielsweise eine Interpolationsschaltung sein, die die sortierten Signale empfängt und neue Signale erzeugt, die Strahlenwegen mit gleichmäßigen Abständen entsprechen, jedoch ist es günstig, wenn wenigstens einige der neuen Signale synthetisch durch Kombination geeigneter Teile von zwei oder mehr der tatsächlichen Ausgangssignale gebildet werden.
Die Schaltung 30 speist eine Datenverarbeitungsschaltung 31 in der die Absorptionskoeffizienten ermittelt werden, und die ermittelten Koeffizienten werden dann mittels einer Fensterhöhen- und -breiten-Steuerschaltung 32 einer Einheit 33 zur sichtbaren Anzeige zugeführt Die Einheit 33 besteht vorzugsweise aus einer Kathodenstrahlröhre, die zugleich die Möglichkeit zum Fotografieren des darauf angezeigten Bildes besitzt Die ermittelten Koeffizienten werden ferner von der Schaltung 31 einem Langzeitspeicher 34 zugeführt, der aus einem Magnetband oder einer Magnetscheibe bestehen kann. Zumindest die Arbeitsweise der Einheiten 29, 30 und 31 wird von der Haupttaktgeberschaltung 28 gesteuert.
Nachfolgend wird die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Gerätes anhand der in Fig.3 dargestellten Tabelle erläutert, die zeigt, wie Gruppen von Ausgangssignalen, die sich ujf parallele Strahlenwege beziehen, bei Drehung des Elementes 6 um den Körper 1 aufgebaut werden. Zum leichteren Verständnis ist
ίο angenommen, daß die einzelnen Strahlenwege bei bestimmten Winkelpositionen des Tisches 6 gewonnen werden, vahrend in der Praxis die Signale in einer endlichen Zeit während der Drehung des Elements 6 abgeleitet werden. Es wird angenommen, daß Gruppen von Ausgangssignalen jeweils gewonnen werden, wenn sich das Element 6 um 10°, d. h. um den Betrag des Winkels zwischen den Strahlen, gedreht hat.
In der Tabelle gemäß Fig.3 geben die Reihen die aufeinanderfolgenden Winkelpositionen des Elements 6 in bezug auf die in F i g. 1 dargestellte Ausgangsposition an, und die Spalten enthalten den Winkel eines Strahls zum äußeren rechten Strahl des Fächers in der Ausgangsposition. Die Ziffern 1 bis 5, die jeweils an den Schnittstellen der Reihen und Spalten eingetragen sind, geben denjenigen Detektor 13 an, der gerade ein Ausgangssignal erzeugt, das ein Maß für den Strahlenweg durch den Körper für die jeweiligen Ordinaten- und Abzissenwerte darstellt.
Wenn somit das Element 6 im Uhrzeigersinn gedreht wird, erfolgt der Aufbau einer kompletten parallelen Gruppe von fünf Strahlen bei 40° gegenüber der Winkellage des äußeren rechten Strahles erst, nachdem der Körper 6 eine Drehung von 40° vollzogen hat. Dies ist zu erkennen durch die vollständige Reihe der Ziffern 1 bis 5 in der zugehörigen Spalte. Die Gruppen bei 0°, 10°, 20° und 30° bleiben zunächst unvollständig, was durch die unvollständigen Ziffern in den zugehörigen Spalten erkennbar ist. Durch weitere Drehung des Elements 6 werden weitere vollständige Gruppen von Ausgangssignalen der Reihe nach aufgebaut, was aus der Tabelle ersichtlich ist, und dieses Verfahren wird unverändert fortgesetzt, bis das Element 6 sich um 140° gedreht hat. Wenn jetzt die dem Integrator 17 zugeführten Taktimpulse ihre Phase beibehielten, würde der Detektor 13i (der den Integrator 17i speist) ein Ausgangssignal liefern, das sich auf denselben Strahlenweg bezieht, für den der Detektor 135 (der den Integrator 17s speist) ein Ausgangssignal erzeugt hatte, als sich das Element 6 in seiner Ausgangsposition (0°) befand. Dies ist eine Eigenschaft der Geometrie des Gerätes, und bei der verwendeten Bezeichnung in der Tabelle sind doppelte Strahienwege durch die beiden Detektor-Indices charakterisiert, die zusammengezählt sechs ergeben. Dies trifft natürlich nur auf Strahlenwege zu, die in Winkelpositionen des Elements 6 bestrahlt werden, die absolut gesehen einen größeren Abstand voneinander haben als der Fächerwinkel. Um eine Verdoppelung von Ausgangssignalen, die sich auf die erste Gruppe von Strahlenwegen beziehen (d. h. bei 0°, 10°, 20° etc.) zu vermeiden, ist die Zeitgeberschaltung 28 so ausgelegt, daß der Schalter 23 betätigt wird, so daß dem Integrator 17 die verzögerten Taktimpulse zugeführt werden und der relevante Detektor 13i zur Erzeugung eines Ausgangssignals veranlaßt wird, das ein Maß für einen Strahlenweg ist, der einen Winkel von 175° zum äußeren rechten Strahl des Fächers aufweist, und es beginnt die Ableitung von Signalen für eine zweite Gruppe von Strahlenwegen, die genau zwischen
den Wegen der ersten Strahlengruppe liegen. Der Rest der Detektoren liefert jedoch weiterhin Informationen, die sich auf die ersten Strahlweggruppen beziehen.
Der nächste Integrator, der hinsichtlich der Phase der ihm zugeführten Taktimpulse eine Änderung erfährt, ist der Integrator 172. Dies tritt ein, wenn das Element 6 sich um 160° gedreht hat, und es wird verhindert, daß das für den 10°-Strahlenweg bei der 0°-Position vom Detektor 134 gewonnene Signal, das den Integrator 174 speist, durch das Ausgangssignal des Detektors 132 verdoppelt wird.
Das Verfahren der Phasenänderung der den einzelnen Integratoren zugeführten Taktimpulse zu vorgegebenen Zeiten wird fortgesetzt, bis alle Integratoren mit den verzögerten Taktimpulsen versorgt sind. Dieser Zustand bleibt dann unverändert bis /um Ende der Drehbewegung des Elements 6, im vorliegenden Ausführungsbeispiel bei 350°. Die Schalter 23 können dann in ihre Ausgangspositionen geschaltet werden (d. h. es werden die unverzögerten Taktimpulse an die Integratoren angeschlossen), was entweder durch eine mechanische Rückstellvorrichtung oder durch ein Signal von der Taktgeberschaltung 28 erfolgen kann, wenn das Element 6 seine Drehung vollendet und seine Startposition bei 0° einnimmt. Durch die beschriebene Maßnahme werden Ausgangssignale erzeugt, die sich auf zweite Gruppen von Strahlenwegen beziehen, die hinsichtlich des Winkels in die ersten Strahlweggruppen eingeschachtelt sind.
Es sei bemerkt, daß zur Steuerung der Schalter 23 die Taktgeberschaltung 28 einen Ringzähler enthalten kann, der die Zählung in Abhängigkeit vom Empfang der Taktimpulse von der Einheit 19 ansammelt und Ausgangssignale an entsprechenden Klemmen erzeugt, wenn die angesammelte Zählung ausgewählte Beträge erreicht. Das Umschaltverfahren ist natürlich durch die Geometrie des Gerätes bestimmt und ist für alle Untersuchungen gleich.
Gegebenenfalls kann das Gerät ohne die Einschachtelung betrieben werden und die Drehung nur um 210° erfolgen (d.h. 180" +[Fächerwinkel 40°] - [Winkel zwischen den Strahlen von 10°]). In diesem Falle können die jeweiligen Ausgänge der Taktgeberschaltung 28 zur Zurückweisung der verdoppelten Ausgangssignale verwendet werden, die von den Detektoren 13t bis 134, die die Integratoren 17| bis 174 speisen, in der Rotationsperiode von 140° bis 210° abgeleitet wurden.
Die Erfindung läßt sich auch mit Vorteil auf Geräte der in den älteren Anmeldungen P 25 51 322 und P 26 48 503 beschriebenen Art anwenden, in denen die Röntgenquelle 12 so ausgebildet ist, daß der Elektronenstrahl über einer länglichen Anode abgelenkt wird, so daß der Strahlenteiler 15 in bezug auf den Körper verschiebbar ist. Die Abtastung des Elektronenstrahls verläuft natürlich synchron mit der Drehung des Elements 6.
Wenn man daher annimmt, daß im Betrieb fünf Detektoren über der Breite von 40° des Strahlenfächers verteilt sind, so daß der Winkel zwischen den Strahlen (d.h. der Winkel zwischen den Mittellinien benachbarter Strahlen) 10° ist, erzeugen die Integratoren 17 Ausgangssignale, die sich auf eine Gruppe von fünf divergierenden, durch den Körper verlaufenden Strahlenwegen beziehen, in Abhängigkeit vom Empfang eines jeden Taktimpulses 25, 26. Es wird jeweils ein Taktimpuls pro 10" Drehung des Elements 6 erzeugt,
ίο und die Stricheinteilung und die Fotozellenanordnung 18, 19 sind entsprechend ausgebildet. Derartige Anordnungen sind zur Überwachung nicht nur einer Drehbewegung sondern auch einer linearen Bewegung eines Körpers bekannt. Eine Anordnung aus Fotozelle und Stricheinteilung, die als linearer Bewegungswandler arbeitet, ist auf den Seiten 6-31 und 6-32 nebst Fig. 6 bis 14 des Buches »Analog-Digital Conversion Techniques« beschrieben, das von Alfred K. Suskind herausgegeben und 1957 gemeinsam von der »Technology Press of the Massachusetts Institute of Technology« und »John Wiley and Sons, Inc.« herausgegeben wurde.
Hinsichtlich des Abtastverfahrens ist aus der vorangehenden Beschreibung ersichtlich, daß bei einer Drehung des Elements 6 in die 140°-Position ohne
:5 Änderung der Phase der dem Integrator 17| zugefühlten Taktimpulse dieser Integrator beginnen würde, eine doppelte Information zu liefern. Wenn somit der Integrator 17| das Signal für den Strahl bei 170° erzeugt hat, wird der zugehörige Schalter 23 durch die Taktgeberschaltung 28 betätigt, damit dem Integrator 17i die vom Element 27 verzögerten Taklimpulse zugeführt werden. Dieser Integrator erzeugt dann Signale, die sich auf Strahlen bei 175°, 5°, 15° usw. beziehen, die mit den Strahlen verschachtelt sind, für die der Detektor zuvor Ausgangssignaie erzeugt hat. In gleicher Weise wird der Schalter 232 umgeschaltet, nachdem der Integrator 172 ein Signal erzeugt hat, das sich auf einen Strahl bei 0° bezieht (nach 150° Drehung des Elements 6) und dieses Verfahren wird mit den dem Integrator 173 zugeführten Taktimpulsen fortgesetzt, für den die Phase nach einer Drehung des Elements 6 von 170° geändert wird usw. Die Phase von allen den Integratoren zugeführten Taktimpulsen ist geändert, wenn das Element 6 sich um 220° gedreht hat und von dieser Zeit bis zu einer Drehung des Elements 6 um 350° werden alle Integratoren mit den verzögerten Taktimpulsen gespeist und erzeugen somit Ausgangssignaie, die ein Maß für Strahlenwege sind, die hinsichtlich ihres Winkels zwischen den Strahlenwegen liegen, für die Ausgangssignale in Abhängigkeit von unverzögerten Taktimpulsen erzeugt wurden.
Als Folge läßt sich bei Anwendung der Erfindung bei einer Drehung von 350° und unter Verwendung von fünf Detektoren die gleiche Information gewinnen als würde man ohne Verwendung der Erfindung eine Drehung von 210° durchführen und zehn Detektoren verwenden.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Computer-Tomograph mit einer Röntgenquelle für einen ebenen divergierenden Röntgenstrahlen/ächer, mit einer Abtastanordnung zur Erzeugung einer Umlaufbewegung der Röntgenquelle um eine Transversalschicht eines zu untersuchenden Patienten, so daß die Röntgenquelle während der Umlaufbewegung Strahlen durch die Transversalschicht aus vielen unterschiedlichen Richtungen hindurchsendet, mit einer aus mehreren Detektoren bestehenden Detektoranordnung zur Messung der aus dem Körper entlang zahlreicher divergierender Wege bei jeder der Richtungen austretenden Strahlen und zur Erzeugung elektrischer Ausgangssignale, die ein Maß für die Intensität der gemessenen Strahlen sind, mit einer Vorrichtung zur Erzeugung von Taktsignalen mit einer ersten Phase, die ein Maß für das Fortschreiten der von der Röntgenquefle ausgeführten Umlaufbewegung sind, mit einer Schaltung, die die Ausgangssignale in Abhängigkeit von den Taktsignalen auftastet und dadurch die Detektoranordnung zur Erzeugung diskreter elektrischer Signale für jede Richtung veranlaßt, und mit Mitteln, die, während die Röntgenquelle einen Teil ihrer Umlaufbewegung ausführt, die Detektoranordnung zur Erzeugung von Ausgangssignalen veranlassen, die sich auf Wege beziehen, die zwischen den Wegen liegen, für die die Detektoranordnung Ausgangssignale erzeugt, während die Quelle einen anderen Teil ihrer Umlaufbewegung ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel Komponenten (19, 27) zur Erzeugung von Taktimpulsen mit einer zweiten, gegenüber der ersten Phase derartig verschobenen Phase enthalten, daß die Ausgangssignale für die Zwischenwege erhalten werden.
2. Computer-Tomograph nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel eine jedem Detektor (13) zugeordnete Schalteranordnung (23) enthalten, daß jede Schalteranordnung (23) einen ersten Zustand, in dem den Auftastmitteln (17) Taktimpulse mit der ersten Phase zugeführt werden, und einen zweiten Zustand, in dem den Auftastmitteln (17) Taktimpulse mit der zweiten Phase zugeführt werden, besitzt, und daß eine Taktsteuerschaltung (28) vorhanden ist, die entsprechend dem Fortschreiten der Umlaufbewegung der Reihe nach die Schalteranordnungen vom ersten in den zweiten Zustand überführt und dadurch zu verschiedenen Zeiten eine Änderung der Phase der Taktimpulse für verschiedene Detektoren bewirkt.
3. Computer-Tomograph nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktsteuerschaltung (28) die den Detektoren (13) zugeordneten Schalteranordnungen (23) vom ersten in den zweiten Zustand unmittelbar vor dem Zeitpunkt überführt, bei dem der jeweilige Detektor mit Fortschreiten der Umlaufbewegung ohne Phasenänderung begin nen würde, eine doppelte Information zu erzeugen.
4. Computer-Tomograph nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktsteuerschaltung (28) eine Zählschaltung enthält, die die Taktimpulse mit der ersten Phase zählt und den Zustand der Schalteranordnungen (23) ändert, wenn die Zählschaltung einen wählbaren Zählerstand erreicht.
Mit einem Computer-Tomographen ist es möglich, die Absorbtionskoeffizienten für zahlreiche elementare, über einer Transversalschicht des untersuchten Körpers verteilte Orte zu ermittein und eine sichtbare Darstel lung der ermittelten Koeffizienten zu erzeugen.
Für die Ermittlung der Absorbtionskoeffizienten wird die Intensität der Strahlung nach Durchqueren der Transversalschicht entlang einer großen Zahl von Sfrahlenwegen gemessen.
Aus der DE-OS 19 41433 ist es bekannt, diese Meßsignale dadurch abzuleiten, daß von einer Röntgenquelle die Strahlung durch die Ebene der Transversalschicht zu einer Detektoranordnung verläuft, wobei die Röntgenquelle und die Detektoranordnung einer Abtastbewegung relativ zum Körper unterworfen werden, bei der abwechselnd laterale und umlaufende Bewegungen von Röntgenquelle und Detektoranordnung ausgeführt werden, so daß die Transversalschicht aus zahlreichen unterschiedlichen Richtungen bestrahlt wird.
Es ist natürlich erwünscht, daß die Signale so schnell wie möglich zur Verfügung stehen, denn je schneller die Signale erzeugt werden können, um so geringer ist die Gefahr, daß der Körper, ein darin befindliches Organ oder eine Körperflüssigkeit sich bewegt und dadurch bei der Ermittlung der Koeffizienten Fehler auftreten. Es sind daher auch Computer-Tomographen bekannt, bei denen die Röntgenquelle einen ebenen divergierenden Röntgenstrahlenfächer aussendet, wobei eine Vielzahl
jo von Detektoren über dem Strahlenfächer verteilt auf der der Röntgenquelle gegenüberliegenden Seite des Körpers angeordnet ist, so daß die Möglichkeit besteht, eine große Anzahl von Wegen gleichzeitig zu bestrahlen und die entsprechenden elektrischen Ausgangssignale abzuleiten. Falls die Fächersprcizung so breit ist, daß sie wenigstens einen nennenswerten Teil des Körpers erfaßt, können alle Signale allein durch eine Umlaufbewegung der Röntgenquelle und der Detektoren um den Körper erzeugt werden.
Die von einem Detektor abgeleiteten Ausgangssigna- Ie werden voneinander durch Auftastimpulse unterscheidbar gemacht, die von der fortschreitenden Drehbewegung abgeleitet werden. Während der Drehung der Röntgenquelle und der Detektoren um den Körper werden zahlreiche solcher Impulse erzeugt. Aus der DE-OS 24 34 224 ist es bereits bekannt, die Zahl der Gruppen von bestrahlten Strahlenwegen zu erhöhen, indem die Detektoren physikalisch in bezug auf die Röntgenquelle entweder abrupt bei einer geeigneten Stufe der Drehbewegung oder allmählich während der Drehbewegung verschoben werden. Eine solche Verschiebung ist kompliziert und dementsprechend aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zahl der Gruppen von Ausgangssignalen zu erhöhen, ohne daß eine solche physikalische Verschiebung erforderlich ist.
Die Erfindung geht dabei aus von einem Computer-Tomographen mit einer Röntgenquelle für einen ebenen divergierenden Röntgenstrahlenfächer. mit einer Abtastanordnung zur Erzeugung einer Umlaiifhewogung der Rönlgenquelle um eine Transversalschicht eines /u untersuchenden Patienten, so daß die Röntgenquelle während der Umlaufbewegung Strahlen durch die e5 Transversalschicht aus vielen unterschiedlichen Richtungen hindurchsendet, mit einer aus mehreren Detektoren bestehenden Detektoranordnung zur Messung der aus dem Körner entlaus? /nhlrrirhpr
DE2705925A 1976-02-10 1977-02-10 Computer-Tomograph Expired DE2705925C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB5138/76A GB1572599A (en) 1976-02-10 1976-02-10 Radiography

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2705925A1 DE2705925A1 (de) 1977-08-18
DE2705925C2 true DE2705925C2 (de) 1983-11-24

Family

ID=9790423

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2705925A Expired DE2705925C2 (de) 1976-02-10 1977-02-10 Computer-Tomograph

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4091286A (de)
JP (1) JPS5297692A (de)
DE (1) DE2705925C2 (de)
GB (1) GB1572599A (de)
HK (1) HK37781A (de)
MY (1) MY8200053A (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3811823A1 (de) * 1987-04-10 1988-10-20 Toshiba Kawasaki Kk Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von daten fuer ein computertomogramm

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5436780A (en) * 1977-08-26 1979-03-17 Hitachi Medical Corp Xxray detector
JPS5459094A (en) * 1977-10-20 1979-05-12 Hitachi Medical Corp Xxray inspecting device
JPS56171008U (de) * 1981-04-21 1981-12-17
CA1196691A (en) * 1982-01-12 1985-11-12 Bradley Fry Reconstruction system and methods for impedance imaging
DE3878458D1 (de) * 1988-10-17 1993-03-25 Siemens Ag Computertomograph.
JPH03262947A (ja) * 1990-03-14 1991-11-22 Hitachi Ltd コンピュータ断層撮影装置及びその方法並びにコンピュータ断層撮影走査装置
DE19706554A1 (de) * 1997-02-19 1998-04-30 Siemens Ag Lagerungsvorrichtung für ein Untersuchungsobjekt
DE19938793A1 (de) * 1999-08-16 2001-04-12 Siemens Ag CT-Gerät mit mehrzeiligem Detekorsystem
JP3886895B2 (ja) * 2002-12-27 2007-02-28 ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー X線データ収集装置およびx線ct装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1283915A (en) * 1968-08-23 1972-08-02 Emi Ltd A method of and apparatus for examination of a body by radiation such as x or gamma radiation
GB1478121A (en) * 1973-07-21 1977-06-29 Emi Ltd Radiography
GB1471531A (en) * 1973-04-25 1977-04-27 Emi Ltd Radiography
GB1478124A (en) * 1973-08-31 1977-06-29 Emi Ltd Apparatus for examining bodies by means of penetrating radiation
GB1537487A (en) * 1975-03-18 1978-12-29 Emi Ltd Radiography
GB1558062A (en) 1975-10-25 1979-12-19 Emi Ltd Radiology

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3811823A1 (de) * 1987-04-10 1988-10-20 Toshiba Kawasaki Kk Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von daten fuer ein computertomogramm

Also Published As

Publication number Publication date
GB1572599A (en) 1980-07-30
JPS551054B2 (de) 1980-01-11
DE2705925A1 (de) 1977-08-18
HK37781A (en) 1981-08-07
US4091286A (en) 1978-05-23
MY8200053A (en) 1982-12-31
JPS5297692A (en) 1977-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2551322C3 (de) Computer-Tomograph
DE2731621C2 (de) Vorrichtung zum Rekonstruieren eines Transversalschichtbildes eines Objektes aus Signalprofilen
DE2434224C3 (de) Radiographisches Gerät mit einer Quelle durchdringender Strahlung, Kollimatoren zur Aufteilung der Strahlung in Strahlenbündel, die einen zu untersuchenden Körper als ebenes Feld durchsetzen und dann auf Detektoren treffen, wobei die Quelle, die Kollimatoren und die Detektoren eine Umlaufbewegung relativ zu dem Körper ausführen
DE2503978C3 (de) Vorrichtung zur Untersuchung eines Körpers mit durchdringender Strahlung
DE2648503C2 (de) Computer-Tomograph
DE2613809A1 (de) Roentgenschichtgeraet zur herstellung von transversal-schichtbildern
DE2754361C2 (de) Verfahren zur Verminderung von Bildfehlern in Computer-Tomographiebildern
DE2339758B2 (de) Röntgendiagnostikeinrichtung zur Herstellung eines Transversal-Schichtbildes
DE2738045A1 (de) Geraet zur untersuchung eines koerpers mittels durchdringender strahlung
DE2756659A1 (de) Anordnung zur bestimmung der absorptionsverteilung
DE2705925C2 (de) Computer-Tomograph
DE2702009C2 (de) Computer-Tomograph
DE2807998C2 (de) Computer-Tomograph
DE2721712C2 (de) Computer-Tomograph
DE2939975A1 (de) Roentgenschichtgeraet zur herstellung von transversalschichtbildern
DE2520539B2 (de) Tomographisches Gerät
DE3687122T2 (de) Datensammelverfahren fuer roentgenstrahltomographen.
DE2836224C2 (de) Computer-Tomograph
DE2611532A1 (de) Radiographisches geraet
DE19928751B4 (de) Rechnergestütztes Tomographiesystem
DE2724244C2 (de) Computer-Tomograph
DE2604662C2 (de) Computer-Tomograph
DE2526110C3 (de) Vorrichtung zum Messen kleiner Auslenkungen eines Lichtbündels
DE2737566A1 (de) Medizinisches geraet zur untersuchung eines koerpers mittels durchdringender strahlung
DE2623965A1 (de) Radiographisches geraet

Legal Events

Date Code Title Description
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8328 Change in the person/name/address of the agent

Free format text: BRUEMMERSTEDT, H., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 3000 HANNOVER