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Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung
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einer ebenen Scheibe eines Körpers mittels durchdringender Strahlung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung einer ebenen Scheibe eines
Körpers mittels durchdringender Strahlung, insbesondere Röntgenstrahlung, bei dem
die Scheibe mittels eines in ihrer Ebene liegenden fächerförmigen Strahlungsfeldes
bestrahlt und die Absorption, die die Strahlung bei Durchqueren des Körpers entlang
einer Gruppe von in dem Fächer liegenden Strahlen erfährt, bestimmt wird, bei dem
das fächerförmige Strahlungsfeld um eine zur Ebene der Scheibe senkrechte Achse
gedreht wird, um die Winkelposition der Strahlengruppe zu ändern, und bei dem ferner
ein korrigierter Absorptionswert für einen
Strahlenweg einer Gruppe
im Hinblick auf Absorptionswerte für andere Strahlenwege der Gruppe, der Speicherstellen
eines Datenspeichers zugeordnet werden kann, die eine angenommene Matrix von Elementen
in der Ebene der Scheibe darstellen, an Orten erzeugt wird, die Elemente innerhalb
eines vorgegebenen Abstandes von dem Strahlenweg darstellen.
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In der GB-PS 1 283 915 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Konstruktion einer solchen Darstellung beschrieben. Gemäß einem in dieser Patentschrift
beschriebenen Ausführungsbeispiel erzeugt eine Strahlungsquelle einen bleistiftförmigen
Strahl und ein Detektor empfängt die ausgesandte Strahlung nach Durchlauf durch
den Körper. Die Strahlungsquelle und der Detektor werden einer Abtastbewegung in
bezug auf den Körper unterworfen, um die Absorption von zahlreichen parallelen Strahlenwegen
bei unterschiedlicher Orientierung der Strahlung in der Ebene der untersuchten Scheibe
des Körpers festzustellen. Diese Absorptionsmessungen werden dann einer Datenverarbeitung
unterworfen, um eine Verteilung der linearen Absorptionskoeffizienten für die Scheibe
zu erzeugen. Um die benötigten Strahlenwege zu erzeugen, werden die Quelle und der
Detektor in der Ebene der Scheibe hin-und herbewegt und stufenweise um eine gemeinsame
Achse gedreht, die senkrecht auf dieser Ebene steht.
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In der erwähnten GB-PS erfolgt die Verarbeitung so, daß die schließlich
dargestellte Verteilung der Absorptionskoeffizienten ein Ergebnis aufeinanderfolgender
Annäherungen ist. In der DT-OS 2420 500 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem die
abgeleiteten Absorptionssignale einem Konvolutionsverfahren unterzogen werden, das
eine raschere Ermittlung der Absorptionskoeffizienten ermöglicht als das in der
GB-PS beschriebene iterative Verfahren.
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In der DT-OS 2 442 009 ist eine Abwandlung des in der erwähnten GB-PS
beschriebenen Gerätes beschrieben, bei der eine Strahlungsquelle ein fächerförmiges
Strahlungsfeld in der Ebene der untersuchten Querschnittsscheibe des Körpers erzeugt.
Die Strahlung wird durch Kollimatoren in zahlreiche einzelne Strahlen unterteilt,
und eine Gruppe von Detektoren mißt die Intensität der einzelnen Strahlen nach Durchqueren
des Körpers. Dabei führen die Quelle und die Detektoren auch die zuvor beschriebenen
Abtastbewegungen durch. Als Folge der hin- und hergehenden Bewegung der Gruppe von
Detektoren wird eine Absorptionsinformation erzeugt, die sich auf zahlreiche Gruppen
von parallelen Strahlenwegen bezieht, wobei die Gruppen voneinander einen Winkelabstand
aufweisen, der dem Winkelabstand der Strahlen entspricht. Hierdurch ist es möglich,
daß der Schritt der umlaufenden Bewegung zwischen dieser hin- und hergehenden Bewegung
einen größeren Winkel betragen kann. Dieses Gerät kann daher im Vergleich zu dem
in der GB-PS beschriebenen Gerät eine raschere Abtastbewegung durchführen. Für die
Untersuchung bestimmter Teile des Körpers ist es jedoch erwünscht, die Abtastgeschwindigkeit
noch weiter zu erhöhen. Eine nennenswerte Erhöhung der Abtastgeschwindigkeit ist
jedoch insofern schwierig, als die Umlaufbewegung intermittierend erfolgt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, das bzw.
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die eine kontinuierliche Umlaufbewegung ermöglicht.
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Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß
die Korrekturen für jede Gruppe abgeleitet werden, als wäre die Gruppe parallel,
aber daß die korrigierten Werte Elementen in dem Bereich des tatsächlich von der
Strahlung verfolgten Weges zugeordnet werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung bedeuten: Fig. 1 eine Stirnansicht eines erfindungsgemaß ausgebildeten
Gerätes, Fig. 2 eine Veranschaulichung der Abtastbewegung, Fig. 3 eine Darstellung
von Strahlen zur Veranschaulichung des Grundgedankens der Erfindung, Fig. 4 ein
Verfahren zur Organisation der gewonnenen Daten und Fig. 5 ein Blockschaltbild einer
erfindungsgemäßen Datenverarbeitungsschaltung.
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Es wurde bereits zuvor darauf hingewiesen, daß durch die Notwendigkeit
einer stufenweisen Umlaufbewegung die Abtastge schwindigkeit des Gerätes begrenzt
wird. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird die stufenweise Bewegung durch eine
kontinuierliche umlaufende Bewegung ersetzt, so daß die benötigten Daten mit höherer
Geschwindigkeit gewonnen werden können.
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Fig. 1 zeigt in einer Stirnansicht ein Gerät der in der DT-OS 2 442
009 beschriebenen Art, das nach den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung für eine
kontinuierliche Umlaufbewegung ausgelegt ist. Eine Quelle 1 sendet ein fächerförmiges
Strahlungsfeld 2 in Richtung auf eine Bank mit Detektoren 3. Die Quelle 1 kann aus
einer Röhre bekannter Bauart mit rotierender Anode bestehen, um so leicht wie möglich
zu sein, und die Detektoren 3 sind beispielsweise Szintillationskristalle mit zugeordneten
Fotovervielfachern.
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Der Körper 4 eines zu untersuchenden Patienten ruht auf einem Bett
5. Zwischen dem Körper 4 und dem Bett 5 ist ein Material 6 angeordnet, das etwa
die gleiche Absorption wie Körpergewebe aufweist, um Luft aus dem Zwischenraum zwischen
dem Körper und dem Bett zu verdrängen, und dieses Material erstreckt sich teilweise
um den Körper herum, um einen etwa kreisförmigen Querschnitt für die untersuchende
Strahlung zu bilden.
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Der Körper wird durch einen Haltegurt 7 fest in seiner gewünschten
Lage gehalten. Ggfs. können auch starre Mittel zur Halterung des Körpers verwendet
werden, beispielsweise ein aus zwei Teilen bestehender steifer Ring, der am Bett
5 angebracht ist.
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Das Bett 5 und der Körper 4 werden in eine Öffnung 8 in einem Drehtisch
9 eingeführt, auf dem die Quelle 1 und die Detektoren 3 befestigt sind. Der Drehtisch
9 dreht sich um eine Achse 10, die zentral durch die Öffnung 8 und senkrecht zur
Papierebene verläuft. Der Drehtisch ist auf drei Zahnrädern 11a, d, und c gelagert,
die mit nicht dargestellten, im Umfang des Drehtisches 9 angebrachten Zähnen in
Eingriff stehen. Die Zahnräder 9 sind in einem Hauptrahmen 12 des Gerätes gelagert,
der von beliebiger Form sein kann, der aber so ausgebildet sein muß, daß er die
rotierenden Teile aufnehmen kann. Das Zahnrad 11a wird von einem Motor 13 angetrieben,
der ebenfalls auf dem Hauptrahmen 12 befestigt ist.
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Ggfs. können auf dem Drehtisch 9 auch zwei Kompensationsglieder 14
befestigt sein. Diese Kompensationsglieder dienen dazu, eine etwa gleichmäßige Absorption
für die Strahlung zu schaffen, die den Körper 4 entlang zahlreicher paralleler Strahlenwege
durchquert, obwohl die Weglängen, die durch den kreisförmigen, aus dem Körper und
dem umgebenden Material gebildeten Querschnitt verlaufen, ungleich lang sind. Hierdurch
kann sichergestellt werden, daß die festgestellten Unterschiede der Absorption im
wesentlichen nur durch Unterschiede im Körper 4 erzeugt werden. Die Glieder 14 sind
auf dem Drehtisch 9 so angebracht, daß sie die Ebene der Strahlung schneiden.
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Den Detektoren 3 sind Kollimatoren 15 zugeordnet, um zahlreiche Strahlen
innerhalb des Fächers 2 zu definieren, die jeweils einen gleichen Winkelabstand
zueinander aufweisen. Wie bereits zuvor erwähnt wurde, müssen zahlreiche Gruppen
von parallen Strahlenwegen durch den Körper erzeugt werden. Aus diesem Grunde können
die Quelle 1 und die Detektoren 3 mit den zugehörigen Kollimatoren 15 eine laterale
Bewegung in bezug auf den Drehtisch 9 ausführen. Zu diesem Zweck sind sie mittels
Lagern
auf Schienen 16 entlangbewegbar. Damit die erforderliche
Beziehung zwischen der Quelle und den Detektoren erhalten bleibt, ist ein leichtes
aber starres Joch 17 als Lager für die Quelle und die Detektoren vorgesehen. Das
Joch 17 ist so ausgebildet, daß es nicht die Strahlung von der Quelle 1 zu den Detektoren
3 stört und nicht mit den Kompensationsgliedern 14 kollidiert.
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Am Drehtisch 9 ist ferner ein reversibler Motor befestigt, der einen
Zahnriemen 19 über eine im Drehtisch 9 drehbar gelagerte Welle 20a antreibt. Der
Zahnriemen 19 verläuft ferner über eine Umlenkrolle 20b, die ebenfalls im Rahmen
9 drehbar gelagert ist. Mittels des Joches 17 kann somit die Quelle 1 die erforderliche
hin- und hergehende seitliche Bewegung in bezug auf den Drehtisch 9 ausführen, und
die Detektoren 3 nehmen an dieser Bewegung teil. Ein am Zahnriemen an der der Quelle
1 gegenüberliegenden Seite befestigtes Ausgleichsgewicht kompensiert Unwuchtkräfte
bei der lateralen Bewegung. Die Bewegungen sind so aufeinander abgestellt, daß beispielsweise
während einer lateralen Abtastbewegung eine Drehbewegung von 2,90 stattfindet.
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Auf dem Joch 17 ist ferner eine Stricheinteilung 22 vorgesehen, die
aus einem durchsichtigen Streifen besteht, in den Linien eingraviert sind, die Licht
unterbrechen, das von einer Lichtquelle zu einer Fotozelle ausgesandt wird. Die
aus der Lichtquelle und der Fotozelle bestehende Einheit 23 ist ebenfalls am Drehtisch
9 befestigt. Die in Abhängigkeit von der Unterbrechung gewonnenen Signale werden
einem Rechner zugeführt, der die Verarbeitung der von den Detektoren abgeleiteten
Signale steuert, um die Lage der Quelle und der Detektoren in bezug auf den Drehtisch
9 für die jeweils von den Detektoren gewonnenen Datenwerte zu bestimmen. Eine ähnliche,
teilweise dargestellte Stricheinteilung 24 ist in Form eines Ringes auf dem Drehtisch
9 angebracht. Diese
arbeitet in gleicher Weise mit einer aus einer
Fotozelle und einer Lichtquelle bestehenden Einheit 25 zusammen, die am Hauptrahmen
12 befestigt ist und Informationen hInsichtlich des Fortschreitens der umlaufenden
Bewegung für den gleichen Zweck liefert.
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Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß bei der lateralen Abtastbewegung
der Quelle 1 und der Detektoren 3 jeder Detektor ein Ausgangssignal liefert, das
ein Maß für die auf ihn auftreffende Strahlung ist. Diese Signale werden in zugehörigen
Verstärkern 26 verstärkt und in Integratoren 27 für eine Zeitdauer integriert, die
durch die Impulse von der Fotozelle 23 bestimmt ist. Die somit von jedem Integrator
während einer Integrationsperiode erzeugten Signale stellen somit einen Datenwert
für einen Strahlenweg dar, der auf den entsprechenden Detektor auftrifft, und dessen
Breite durch das Maß der lateralen Bewegung in der Integrationsperiode bestimmt
ist. Die Daten werden im Umsetzern 28 in digitale Form und in Umsetzern 29 in logarithmische
Form umgesetzt und an einem Ausgang 30 für eine weitere Verarbeitung bereitgestellt,
die nachfolgend erläutert wird.
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Das beschriebene Gerät entspricht mit zwei Ausnahmen im wesentlichen
dem Gerät, das in der erwähnten DT-OS 2 442 009 offenbart ist. Die beiden Unterschiede
bestehen darin, daß einerseits der Motor eine stetige Drehung des Drehtisches 9
und der darauf angebrachten Ausrüstung anstelle einer intermittierenden Bewegung
bewirkt, und daß andererseits der Winkel, um den sich das Gerät im Verlauf einer
lateralen Abtastung dreht, kleiner ist als der Winkelschritt der bekannten Anordnung.
Die Drehung wird normalerweise so gewählt, daß der Körper über einen gesamten Winkel
von 1800 bestrahlt wird, jedoch kann der Winkel im Bedarfsfall auch größer sein.
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Fig. 2 zeigt die Abtastanordnung in vereinfachter Form, um die dabei
auftretenden Bewegungen zu veranschaulichen. Wie zuvor ist der von der Quelle 1
erzeugte Strahlungsfächer durch gestrichelte Linien 2 angedeutet. Die Detektoren
sind zwar auf einer geraden Linie angeordnet, jedoch können sie ggfs. auch auf einem
Bogen liegen, damit Sie alle den gleichen Abstand von der Quelle 1 aufweisen.
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Wie schon zuvor erwähnt wurde, ist es erwünscht, daß jeder einzelne
Strahl innerhalb des Fächers 2 Daten für eine Gruppe von parallelen Strahlenwegen
erzeugt. In Fig. 2 ist der mittlere Strahl 31 dargestellt. Bei dem Gerät gemäß der
DT-OS 2 442 009 wird das Verfahren bei zahlreichen Winkelpositionen wiederholt.
Wenn das erwähnte Konvolutionsverfahren verwendet wird, werden die Daten jeder parallelen
Gruppe so verarbeitet, daß für jede Strahlenwegposition in der Gruppe ein korrigierter
Absorptionswert erzeugt wird, der die Werte für andere Strahlenwegpositionen berücksichtigt.
Diese korrigierten Werte werden so berechnet, daß bei Betrachtung eines kleinen
Elementes in der ebenen Scheibe des Körpers der Absorptionskoeffizient für dieses
Element mit ausreichender Genauigkeit gewonnen wird, indem die korrigierten Werte
für alle Strahlenwege, die durch dieses Element verlaufen, in geeigneter Weise kombiniert
werden.
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In der Praxis ist es erwünscht, daß die Strahlenwege durch die Mitte
der ausgewählten Elemente der Scheibe verlaufen, und zu diesem Zweck wird eine Interpolation
angewendet.
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Bei der Anordnung der vorliegenden Erfindung gelangt die Quelle als
Folge der Kombination aus kontinuierlicher Drehbewegung und lateraler Bewegung in
die in Fig. 2 dargestellte Lage lb. Für diese Lage sind die Grenzen des Strahlenfächers,
die Detektoren und der mittlere Strahl jeweils mit 2b, 3b bzw.
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31b bezeichnet. Es ist ersichtlich, daß im Verlauf einer lateralen
Bewegung der mittlere Strahl tatsächlich eine Gruppe von Strahlenwegen durch den
Körper 4 erzeugt hat, die jeweils einen gleichen Winkelabstand voneinander aufweisen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Fächer mit dreissig
Strahlen und einem Abstand von jeweils 1/3 Grad verwendet wird, ist die Abtastanordnung
so ausgelegt, daß sich jeder Strahl im Verlauf einer lateralen Abtastbewegung um
einen Winkel von 2,90 bewegt, während es bei der bekannten Anordnung 100 waren.
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Es ist erkennbar, daß die so für jeden Strahl des Fächers erzeugte
Gruppe von Strahlenwegen keine Gruppe von parallelen Wegen darstellt, die man aber
für das Konvolutionsverfahren benötigt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei einer
Begrenzung der Gesamtabweichung von der Parallelität für eine vollständige Strahlenweggruppe
auf die Größenordnung von 30 das Konvolutionsverfahren ohne nennenswerten Fehler
angewendet werden kann. Die Erklärung hierfür liegt in der Natur des Konvolutionsverfahrens.
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Der zu korrigierende Wert eines Strahlenweges wird durch einen Faktor
für jeden anderen Strahlenweg der Gruppe berichtigt. Diese Faktoren werden darüber
hinaus dadurch erzeugt, daß der Wert für den jeweiligen Strahlenweg mit einem weiteren
Faktor multipliziert wird, der auf die Position dieses Strahlenweges in der Gruppe
in bezug auf den zu korrigierenden Strahlenweg bezogen ist. Somit haben die Korrekturfaktoren
für einen Strahlenweg eine umgekehrte Bedeutung zum Abstand des sie erzeugenden
Strahlenweges. Wie erheblich dies ist, läßt Fig. 3 erkennen, in der eine Gruppe
von nur sieben Strahlenwegen 33 bis 38 mit übertriebenem Winkelabstand dargestellt
ist. Wenn das Konvolutionsverfahren auf den Absorptionswert für den Strahlenweg
35 angewendet wird, erhält man maximale Faktoren für die Strahlenwege 34 und 36,
mittlere Werte für die Strahlenwege 33 und 37 und minimale Werte
für
die Strahlenwege 32 und 38. Die Strahlenwege 32 und 38 weichen jedoch am meisten
von der Parallelität zum Strahlenweg 35 ab, während die Strahlenwege 34 und 36 die
kleinste Abweichung besitzen. Im Sinne der Verarbeitung wird daher der von der mangelnden
Parallelität herrührende Fehler durch die niedrige Wichtung der extremen Werte vermindert.
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Die vorliegende Erfindung sieht daher vor, daß das Konvolutionsverfahren
auf die Strahlenwege jeder Gruppe angewendet wird, als wenn sie parallel wären,
um die erforderlichen korrigierten Werte zu gewinnen. Wenn die Scheibe nun in eine
Matrix von Elementen unterteilt wird, ist es lediglich notwendig, in eine Speicherstelle
des Verarbeitungsspeichers für jedes Element den Wert für denjenigen Strahlenwert
der Gruppe einzugeben, der ausreichend nahe zur Mitte dieses Elementes verläuft.
Um sicherzustellen, daß ein solcher Strahlenweg existiert, wird eine Interpolation
durchgeführt, wie sie in der DT-OS 2 532 716 beschrieben ist, um beispielsweise
40 Werte zwischen jedem Paar von Strahlenwegen zu gewinnen. Jeder Wert wird an seiner
zugehörigen Stelle gespeichert und denjenigen Elementen der Scheibe zugeordnet,
von denen angenommen werden kann, daß sie von diesem Strahlenweg geschnitten werden.
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Aus der vorangehenden Beschreibung ergibt sich, daß der Mangel der
Parallelität der Strahlenwegedie Konvolutionsfaktoren zwar nicht nennenswert beeinträchtigt,
jedoch sollten die Faktoren für unterschiedliche Abstände der Strahlenwege unterschiedlich
sein, da sich die Abstände bei einer fächerförmigen Verteilung ändern und die beispielsweise
für den Abstand in der Mitte des Körpers gewählten Faktoren einen kleinen Fehler
für Elemente besitzen, die nRher oder weiter in bezug auf die Quelle angeordnet
sind.
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Wenn die Umlaufbewegung bis zu 3600 fortgesetzt wird, so daß
identische
Strahlenwege zwei Absorptionswerte bei Bestrahlung in entgegengesetzten Richtungen
erzeugen, ergibt sich eine entgegengesetzte Wirkung, so daß die verbleibenden Fehler
klein sind.
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Da der Fehler bei einer bekannten Geometrie aber auch im voraus berechnet
werden kann, können anderenfalls auch während der Rechnung Korrekturfaktoren zugeführt
werden.
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Die Bewegung der Quelle und der Detektoren ist durch vorgegebene
Faktoren, wie z.B. die Geometrie des Gerätes bestimmt.
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Es ist daher bei jeder Abtastung als Konstruktionsfaktor bekannt,
auf welchem Strahlenweg die Strahlung durch die Öffnung 8 verläuft.
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Somit kann der die Datenverarbeitung ausführende Rechner mit der erwünschten
Information versorgt werden, um die Daten den jeweiligen Positionen in der Matrix
richtig zuzuordnen. Wenn Änderungen bei der Abtastbewegung vorgesehen werden, können
solche Xnderungen ebenfalls im voraus in dem Rechner programmiert werden.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachfolgend ein Verfahren
zur richtigen Zuordnung der abgeleiteten Daten beschrieben.
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Um zu bestimmen, welcher Strahlenweg der vergrößerten Gruppe durch
irgendein Element verlaufen soll, wird ein Verfahren angewendet, bei dem eine Gruppe
von Pseudostrahlen" benutzt wird.
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Diese Pseudostrahlen kreuzen die Matrix auf zickzack-förmigen Wegen
und schneiden dabei Elementmittelpunkte, so daß sie etwa dem Weg des tatsächlichen
Strahlenweges folgen. Dies ist in Fig. 4 für eine typische Matrix von Elementen
einer Scheibe dargestellt.
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Aus Gründen der Übersicht weist die Scheibe gegenüber den tatsächlichen
Verhältnissen eine verringerte Anzahl solcher Elemente auf. Der interessierende
Bereich ist durch einen Kreis 39 angegeben. Diesem Kreis überlagert ist eine Matrix
von Elementen. von denen einige durch ihre Mittelpunkte 40 dargestellt sind. Es
sind 7 Pseudostrahlen eingezeichnet, davon 3 vollständig. Die Strahlen besitzen
gleiche Länge und sind so angeordnet, daß sie zusammen
jedes Element
in dem interessierenden Bereich schneiden. Drei der tatsächlichen, nicht parallelen
Strahlenwege der Gruppe sind durch Linien 41, 42 und 43 eingezeichnet. Es ist ersichtlich,
daß die Pseudostrahlen der allgemeinen Richtung der drei Strahlenwege folgen. Aus
Gründen der Klarheit sind die anderen tatsächlichen Strahlenwege der Gruppe sowie
die interpolierten Strahlenwege in Fig. 4 nicht dargestellt. Die Bewegungen der
Pseudostrahlen von einem Element zum folgenden sind parallel zu willkürlichen Achsen
x und y, und die Anzahl von aufeinanderfolgenden y-Stufen ist ßy, und die Anzahl
von aufeinanderfolgenden x-Stufen ist A x. Jeder Pseudostrahl besteht aus einer
Gesamtzahl D von x-und y-Stufen. Bei den in Fig. 4 dargestellten Pseudostrahlen
ist # y =2, # x = 1 und D = 14.
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Es ist erwünscht, für jedes Element den Strahlenweg der interpolierten
Gruppe zu bestimmen, der am nächsten zum Mittelpunkt des Elementes verläuft. Die
Zahl jedes Strahlenweges ist eine Funktion seines Abstandes in der Gruppe. Das Argument
S der Funktion ist der gewählte Faktor zur Unterscheidung des gewünschten Strahlenweges.
Der Wert von S wird für den Anfangspunkt Xst y5 des ersten Pseudostrahls festgelegt,
der einem der tatsächlichen Strahlenwege der Gruppe entspricht, und wird für jede
Stufe des Pseudostrahls auf neuesten Stand gebracht. Wenn der tatsächliche Strahlenweg
am Anfangspunkt einen Winkel a mit der y-Achse bildet, werden die Faktoren a x undny
in das Verhältnisnx/d y = tan a gesetzt, und die Korrekturen für S sind sx = 6s
6s cos a und soy= sin a. S kann daher durch den Wert von öy 8s 6y oder ox der zu
dem betrachteten Schritt bei jeder Bewegung des zickzack-förmigen Pseudostrahls
um die Linie des tatsächlichen Strahlenweges gehört, auf neuesten Stand gebracht
werden. Obwohl allerdings die Werte für ßx und dy so festgelegt werden, daß die
Pseudostrahlen
dem ersten tatsächlichen Strahlenweg der Gruppe folgen, weichen die anderen tatsächlichen
Strahlenwege von dem nahesten Pseudostrahl ab. Somit ist mit Ausnahme des ersten
Pseudostrahls an den Enden aller Pseudostrahlen eine Abweichung vom richtigen Wert
S für den tatsächlichen Strahlenweg vorhanden.
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Dies wird folgendermaßen korrigiert. Wenn der tatsächliche Strahlenweg
am Ende des Pseudostrahls zur y-Achse unter einem Winkel af geneigt ist, dann ist
die Änderung von S über der Länge des Pseudostrahls N sin (a - af), wobei N die
Zahl der Elemente in x-Richtung ist, die gleich der Zahl der Strahlweg-Zwischenräume
ist, über die sich der Pseudostrahl erstreckt. Wenn somit die Änderung von S gleichmäßig
über alle Stufen des Pseudostrahls verteilt wird, erhält man eine Korrektur C =
N sin (a - af)/D. Somit ist die Gesamtkorrektur fürjede Stufe #s + C oder #s + C
für einen # s #s x- bzw. einen y-Schritt. Stattdessen könnten auch die Werte von
#x und # y für jeden Pseudostrahl korrigiert werden.
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In der Praxis werden x und y für den Beginn des ersten Pseudostrahls
für eine etwa parallele Strahlenweggruppe #s #s berechnet und #s, #y und C ermittelt.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn C für den ersten Pseudostrahl den Wert Null hat. Wenn
der Pseudostrahl erfolgt wird, gewinnt man von der gespeicherten Gruppe der Absorptionswerte
nach der Interpolation Absorptionswerte für jedes Element in Abhängigkeit von dem
errechneten Wert von S. Diese werden den gespeicherten Absorptionswerten für die
entsprechenden Elemente hinzugefügt. Nach D Stufen wird der nächste Pseudostrahl
begonnen, wobei dieselben Werte von #x und #y verwendet werden, jedoch mit einem
neuen Wert für C. Nachdem dieses Verfahren für jeden Strahlenweg aller etwa paralleler
Strahlenweggruppen bei der vollständigen Umlaufbewegung vollendet worden ist, geben
die in jedem Element der Matrix gespeicherten
Werte die erforderliche
Darstellung der Absorption für die Scheibe.
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Es wurde bereits erwähnt, daß die Werte für x und y für den ersten
tatsächlichen Strahlenweg der Gruppe so festgelegt werden, daß C für den zugehörigen
Pseudostrahl den Wert Null besitzt. Es sei jedoch hervorgehoben, daß x und y auch
für jeden anderen realen Strahlenweg festgesetzt werden können.
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Wenn sie für einen tatsächlichen Strahlenweg in der Mitte der Gruppe
festgelegt werden, kann die den Wert C bestimmende Abweichung etwa gleichmäßig um
den mittleren Wert Null verteilt werden.
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Bei der beschriebenen Anordnung werden 40 interpolierte Absorptionswerte
für jedes Paar von tatsächlichen Strahlenwegen einer Gruppe verwendet. Die zum Festhalten
dieser Werte erforderliche Speicherung kann vermindert werden, wenn interpoliert
wird und dann Pseudostrahlen beispielsweise nur für 7 tatsächliche Strahlenwege
zu einer Zeit erzeugt werden. Die gespeicherten interpolierten Werte können dann
in ihrer Zahl bei dem vorliegenden Beispiel auf 280 Werte verringert werden.
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Natürlich können auch andere Systeme für die Zuordnung der interpolierten
Absorptionswerte zu den entsprechenden Elementen der Matrix verwendet werden.
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Fig. 5 zeigt in einem vereinfachten Blockschaltbild die Organisation
der Datenverarbeitung im Anschluß an die in Verbindung mit Fig. 1 beschriebene logarithmische
Umsetzung in den Umsetzern 29. Die digitalen Daten werden erst einem Rechner 44
zugeführt, wo sie so verarbeitet werden, daß Daten erzeugt werden, die unmittelbar
der endgültigen Matrix an den richtigen
Speicherstellen hinzugefügt
werden können. Wie schon zuvor erwähnt wurde, kann dies durch das Konvolutionsverfahren
erfolgen, das in der DT-OS 2 240 500 beschrieben ist. Die Daten haben dann die Form
von korrigierten Absorptionswerten für individuelle Strahlenwege einer jeden "parallelen"
Gruppe von Strahlenwegen, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind. Nach den Grundsätzen
der Erfindung wird die Datenverarbeitung durchgeführt, als ob diese Strahlen tatsächlich
parallel seien.
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Die korrigierten Werte werden dann einem Interpolator 45 zugeführt,
wo sie beispielsweise gemäß der DT-OS 2 532 716 verarbeitet werden, um beispielsweise
Daten für 40 interpolierte Strahlenwege zu erzeugen, die gleichmäßig zwischen jedem
der in Fig. 3 dargestellten Strahlenpaare verteilt sind.
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Ein einen Interpolator 45 enthaltender Rechner oder ein zusätzlicher
Rechner können ebenfalls Korrekturen für den relativen Abstand der Strahlen bei
dem jeweiligen Abstand von der Quelle bewirken. Dies kann dadurch erfolgen, daß
der Eingang für einen modifizierten Strahlenweg durch ein Element mit einem Faktor
k/d multipliziert wird, wobei k eine Konstante und d der Abstand des Elementes von
der Röntgenstrahlenquelle in der Position der Quelle ist, von der dieser Strahlenweg
ausgeht.
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Die interpolierten und ggfs. korrigierten Daten werden dann in einem
Matrix-Speicher 46 gleichmäßig an Speicherstellen gespeichert, die Matrix-Elemente
darstellen, durch die oder in der Nähe von denen der Strahlenweg liegt. Dies wird
durch einen Adressenwähler 47 erreicht, der die genauen Adressen für jedes Datensignal
in einer vorgegebenen Reihenfolge im Hinblick auf die bekannte Geometrie des Gerätes
zur Verfügung stellt. Statt dessen
können in der zuvor beschriebenen
Weise die Adressen in Abhängigkeit der Daten von den Fotozelleneinheiten 23 und
25 über die als gestrichelte Linien dargestellten Verbindungen zugeordnet werden.
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Die Einheiten 44 bis 47 sind zwar als einzelne Blöcke dargestellt,
jedoch kann ihre Funktion auch durch einen einzigen Digitalrechner übernommen werden.
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Die Daten von dem Matrix-Speicher 46 werden dann einer Anzeigevorrichtung
zugeführt, in der sie in der gewünschten Weise für eine Betrachtung sichtbar gemacht
werden.
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-Patentansprüche-