DE2714759A1 - Roentgendiagnostikgeraet zur herstellung von transversalschichtbildern - Google Patents

Roentgendiagnostikgeraet zur herstellung von transversalschichtbildern

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DE2714759A1 DE19772714759 DE2714759A DE2714759A1 DE 2714759 A1 DE2714759 A1 DE 2714759A1 DE 19772714759 DE19772714759 DE 19772714759 DE 2714759 A DE2714759 A DE 2714759A DE 2714759 A1 DE2714759 A1 DE 2714759A1
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Description

27U759
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen
Berlin und München VPA 77 P 5034 BRD
Röntgendiagnostlkgerät zur Herstellung von Transversalschichtbildern
Die Erfindung betrifft ein Röntgendiagnostlkgerät zur Herstellung von Transversalschichtbildern eines Aufnahmeobjekts mit einer Röntgenstrahlenmeßanordnung, die eine Röntgenstrahlenquelle, welche ein das Aufnahmeobjekt durchdringendes, fächerförmiges Röntgenstrahlenbündel erzeugt, dessen Querschnittsausdehnung senkrecht zur Schichtebene gleich der Schichtstärke und in der Schichtebene so groß ist, daß das ganze Aufnahmeobjekt durchstrahlt wird, sowie einen Strahlenempfänger enthält, der die Strahlungsintensität nach dem Objekt ermittelt, der als Kreisring ausgebildet ist, in den das Aufnahmeobjekt einschiebbar ist und der aus einer Detektorreihe besteht, sowie mit Mitteln zum Ändern der Richtung der Symmetrieachse des Röntgenstrahlenbündels und mit einem Rechner für die Transformation der vom Strahlenempfänger gelieferten Signale in ein Schichtbild.
In der DT-AS 1 941 433 ist ein Röntgendiagnostlkgerät beschrieben, das mit Ausnahme des kreisringförmigen Strahlenempfängers alle diese Merkmale aufweist. Der Strahlenempfänger ist bei diesem bekannten Röntgendiagnostlkgerät seitlich verstellbar. Bei der Abtastung des Objekts folgen seitliche 7erstellbev/er;u.ige:i und Drehbewegungen um einen, vorbestimmten Winkel, z.B. 1". wechselweise aufeinander, bis das ganze Objekt abgetastet ist. Der Rechner berechnet aus den gemessenen Absorptionswerten das Transvcrsalscliichtbild in Form einer Matrix von Bildpunktinioraationsi.
?Jj Nachteilig ist bei diesem Röntgendiagnostlkgerät, daß die Zeit für eine Bildaufnahme wegen der erforderlichen mechanischen
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Bewegung des Strahlenempfängers und der Röntgenröhre verhältnismäßig lang ist.
In der Druckschrift "Computerized Tomographie Scanner" der American Science and Engineering Inc., Druckzeichen ASE-3869 ist ein Röntgendiagnostikgerät der eingangs genannten Art beschrieben. Dieses Röntgendiagnostikgerät besitzt somit einen kreisförmigen Strahlenempfänger, der das Aufnahmeobjekt umschließt. Es ist nur noch eine Drehbewegung der innerhalb des Strahlenempfängers angeordneten Röntgenstrahlenquelle, nicht jedoch eine Bewegung des Strahlenempfängers erforderlich. Die Zeit für eine Bildaufnahme ist daher gegenüber dem durch die DT-AS 1 941 433 bekannten Gerät verringert. Ferner ergibt sich auch ein einfacherer mechanischer Aufbau.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Röntgendiagnostikgerät der eingangs genannten Art hinsichtlich der erforderlichen Bildaufnahmezeit noch weiter zu verbessern. Insbesondere bezweckt die Erfindung, ein solches Gerät zu schaffen, bei dem die mechanischen Bewegungen auf ein Minimum reduziert sind.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Röntgenstrahlenquelle eine hohle, konzentrisch den Strahlenempfänger umschließende, evakuierte Glasringanordnung aufweist, in der eine ringförmige Anodenanordnung und ihr gegenüberliegend eine von der gewünschten Meßwertzahl abhängige Anzahl von Kathoden angeordnet ist, daß Mittel zum schrittweisen Einschalten der Elektronenstrahlung zwischen mindestens jeweils einer Kathode und der Anodenanordnung vorhanden sind, daß der Strahlenempfänger kardanisch gelagert ist und daß an ihm Führungsmittel angreifen, welche so ausgebildet sind, daß sie jeweils den Teil des Strahlenempfängers in das Röntgenstrahlenbündel schwenken, der zur Erfassung der aus dem Aufnahmeobjekt austretenden Röntgenstrahlung erforderlich ist. Bei dem erfindungsgemäßen Röntgendiagnostikgerät erfolgt eine Drehbewegung des Röntgenstrahlenbündels auf rein elektronische Art durch schrittweises, aufeinanderfolgendes Freigeben der Elektronenstrahlung zwischen jeweils einer Kathode und der Anode. Da die Röntgenstrahlenquelle den Strahlenempfänger koaxial umschließt, ist durch die kardanisch^
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Lagerung des Strahlenempfängers und seine Schwenkung gewährleistet, daß das zur Messung dienende Röntgenstrahlenbündel vor dem Aufnahmeobjekt seitlich am Strahlenempfänger vorbei verläuft und erst auf ihm auftrifft, wenn es das Aufnahmeobjekt durchsetzt hat. Das erfindungsgemäße Gerät kommt mit einem Minimum an mechanischen Bewegungen für eine Abtastung des Aufnahmeobjekts aus. Die Aufnahmezeit kann daher sehr kurz sein.
Im Rahmen der Erfindung kann innerhalb des Strahlenempfängers ein Kollimator um die Achse der Röntgenstrahlenquelle und des Strahlenempfängers drehbar gelagert sein, dessen Lamellen auf die Röntgenstrahlenquelle ausgerichtet sind und der durch in einer Nut geführte Zapfen mit dem Strahlenempfänger verbunden ist. Auf diese Weise erfolgt die Schwenkung des Strahlenempfängers bei der Drehung des Kollimators automatisch.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht eines Röntgendiagnostikgeräts nach der
Erfindung,
Fig. 2 einen Schnitt durch das Gerät gemäß Figur 1, und Fig. 3 u. 4 Details des Geräts gemäß den Figuren 1 und 2.
Das Gerät gemäß den Figuren 1 und 2 weist eine als evakuierter Glasring ausgebildete Röntgenstrahlenquelle 1 auf, welche eine konzentrische Öffnung 2 umschließt. In der Öffnung 2 wird ein Patient auf einer Liege 3 gelagert, welche in der Figur 2 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist. Die Röntgenröhre 1 weist gemäß Figur 3 eine ringförmige Anode 4 auf, der eine Vielzahl von Kathoden 5 bis 8 usw. zugeordnet sind. Die Kathoden 5 bis 8 usw. sind über entsprechende Heizwendeln während einer Aufnahme und kurz vor einer Aufnahme alle vorgeheizt. Die Erzeugung der von der Anode 4 ausgehenden Röntgenstrahlung an einer bestimmten Stelle erfolgt dadurch, daß jeweils eine der Kathoden 5 bis 8 usw. über eine Schaltvorrichtung 9 an den Minuspol eines Hochspannungsgleichrichters 10 angeschlossen wird. Der Pluspol
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des Hochspannungsgleichrichters 10 liegt an der Anode 4. Der Hochspannungsgleichrichter 10 wird von einem Hochspannungstransformator 11 gespeist, welcher auf seiner Sekundärseite eine Heizwicklung 12 besitzt, die die Heizung der Heizwendeln der Kathoden 5 bis 8 usw. bewirkt. Die Primärwicklung des Hochspannungstransformators 11 ist über einen Hauptschalter 13 ans Netz anschaltbar.
Aus der Figur 4 geht die Form der Anode 4 im Querschnitt deutlieh hervor. Die Röntgenstrahlung geht als fächerförmiges Bündel 14 von ihr aus, dessen Richtung von der jeweils mittels der Schaltvorrichtung 9 eingeschalteten Kathode 5 bis 8 usw. abhängt. Die Bauteile, insbesondere die Röntgenröhre 1, sind in den Figuren nicht maßstäblich gezeichnet.
Bei dem Ausführungsbeispiel wird das Röntgenstrahlenbündel 14 gerade von der Kathode 6 ausgesandt. Zur Untersuchung eines auf der Liege 3 liegenden Patienten werden die Kathoden 5 bis 8 usw. und weitere Kathoden, die sich entlang der gesamten Anode 4 erstrecken, schrittweise eingeschaltet, so daß sich die Richtung des Röntgenstrahlenbundels 14 schrittweise ändert. Das Röntgenstrahlenbündel wird also schrittweise im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. In der Praxis ist es sinnvoll, beispielsweise 360 Kathoden vorzusehen, und das Röntgenstrahlenbündel 14 um je ein Winkelgrad zu drehen, so daß es nach Abschluß einer vollständigen Drehbewegung xun 360 gedreht worden ist.
Das aus dem auf der Liege 3 liegenden Patienten austretende Röntgenstrahlenbündel 14 wird von einem ringförmigen Strahlenempfänger 15 erfaßt, welcher aus einer Reihe von Einzeldetektoren besteht. Die Anzahl der Einzeldetektoren ist der gewünschten Bildauflösung entsprechend gewählt. Es wird dabei immer eine dem Öffnungswinkel des fächerförmigen Röntgenstrahlenbundels entsprechende Anzahl von Einzeldetektoren getroffen. Welche Detektoren jeweils getroffen werden, hängt von der jeweils aktivierten Kathode ab. Der Strahlenempfanger 15 wird während einer Abtastung des Patienten, während der das Röntgenstrahlenbündel 14 um den Patienten gedreht wird, nicht gedreht.
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In Strahlenrichtung gesehen vor dem Strahlenempfänger 15 liegt ein Kollimator 16, dessen Lamellen auf die Anode 4 der Röntgenstrahlenquelle 1 ausgerichtet sind. Der Kollimator 16 ist an einem Ring 17 befestigt, welcher durch eine Antriebsvorrichtung 18 während der Abtastung eines Patienten so gedreht wird, daß die Lamellen des Kollimators 16 immer auf den jeweiligen Fokus der Röntgenröhre 1 ausgerichtet sind.
Bei dem Röntgengerät gemäß den Figuren 1 bis 4 ist sichergestellt, daß das Röntgenstrahlenbündel 17 zunächst seitlich am Strahlenempfänger 16 vorbei verläuft, dann einen strahlendurchlässigen Teil des Rings 17 und anschließend den Patienten und den Kollimator 16 durchsetzt. Danach trifft das Röntgenstrahlenbündel 14 auf dem Strahlenempfänger 15 auf. Aus der Figur 2 geht dies deutlich hervor. Die Figuren 1 und. 2 zeigen, daß zur Erreichung dieses Zieles der Strahlenempfänger 15 mittels zweier Lager 19 um eine horizontale Achse schwenkbar an einem Tragring 20 gelagert ist und daß der Tragring 20 um zwei Lager 21 um eine vertikale Achse schwenkbar in zwei Lagerbügeln 22 gelagert ist.
Der Strahlenempfänger 15 ist also kardanisch gelagert und allseitig schwenkbar. Ein ihn tragender Ring 15a besitzt an seiner Innenseite eine ringförmige Nut 23, die insbesondere in der Figur 2 sichtbar ist. In der Nut 23 sind zwei Stifte 24 mittels an ihren Enden angeordneten Rollenlagern geführt, welche am Kollimatorring 17 befestigt sind. Die Stifte 24 bewirken, daß jeweils nur derjenige Teil des Strahlenempfängers 15 in das Röntgenstrahlenbündel 14 geschwenk-c wird, der zur Erfassung der aus dem Aufnahmeobjekt austretenden Röntgenstrahlung erforderlich ist. Alle anderen Teile des Strahlenempfängers 15 liegen außerhalb des Röntgenstrahlenbundels 14.
Bei der Drehung des Röntgenstrahlenbundels 14 wird der Kollimatorring 17 mit dem Kollimator 16 entsprechend mitgedreht und bewirkt dabei eine Verschwenkung des Strahlenempfängers 15 in der geschilderten Weise über die in der Nut 23 geführten Stifte 24. Die mechanischen Bewegungen sind bei dem beschriebenen Röntgengerät auf ein Minimum beschränkt. Es erfolgt lediglich ein geringfügiges Schwenken des Strahlenempfängers 15 und eine einfache kreisförmige Drehung des verhältnismäßig leichten Kollimatorrings 17.
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T 2 77 P 5054 BRD
Aus der Figur 1 geht noch hervor, daß der Strahlenempfänger 15 an einem Rechner 25 angeschlossen ist, welcher aus den Ausgangssignalen der Einzeldetektoren des Strahlenempfängers 15 die Schwächungswerte vorbestimmter Punkte der durchstrahlten Schicht des Patienten in Form einer Matrix berechnet und die Yiiedergabe des Bildes dieser Schicht auf einem Sichtgerät 26 bewirkt. Der Rechner 25 steuert die Schaltvorrichtung 9 zur schrittweisen Einschaltung der Kathoden 5 bis 8 usw. Aus den Figuren 1 und 2 geht auch noch hervor, daß das Röntgenstrahlenbündel 14 den Patienten in der zu untersuchenden Querschicht ganz durchsetzt und senkrecht zu dieser Schicht eine Ausdehnung hat, die gleich der Dicke dieser Schicht ist.
Im Rahmen der Erfindung braucht die Röntgenstrahlenquelle nicht einen einzigen Glasring aufzuweisen, der die Anode und die Kathoden aufnimmt. Es ist auch möglich, die Röntgenstrahlenquelle aus Ringsegmenten aufzubauen.
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L e e r s e i \ e

Claims (3)

  1. 27U759
    77 P 5034 BRD
    Patentansprüche
    ."λ. Röntgendiagnostikgerät zur Herstellung von Transversalschicht-T^ildern eines Aufnahmeobjekts mit einer Röntgenstrahlenmeßanordnung, die eine Röntgenstrahlenquelle, welche ein das Aufnahmeobjekt durchdringendes, fächerförmiges Röntgenstrahlenbündel erzeugt, dessen Querschnittsausdehnung senkrecht zur Schichtebene gleich der Schichtstärke und in der Schichtebene so groß ist, daß das ganze Aufnahmeobjekt durchstrahlt wird, sowie einen Strahlenempfänger enthält, der die Strahlungsintensität nach dem Objekt ermittelt, der als Kreisring ausgebildet ist, in den das Aufnahmeobjekt einschiebbar ist und der aus einer Detektorreihe besteht, sowie mit Mitteln zum Ändern der Richtung der Symmetrieachse des Röntgenstrahlenbündels und mit einem Rechner für die Transformation der vom Strahlenempfänger gelieferten Signale in ein Schichtbild, dadurch gekennzeichnet, daß die Rcntgenstraiilenquelle (1) eine hohle, konzentrisch den Strahlenempfänger (15) umschließende, evakuierte Glasringanordnung aufweist, in der eine ringförmige Anodenanordnung (4) und ihr gegenüberliegend eine von der gewünschten Meßwertzahl abhängige Anzahl von Kathoden (5 usw.) angeordnet ist, daß Mittel
    (9) zum schrittweisen Einschalten der Elektronenstrahlung zwischen mindestens jeweils einer Kathode (5 usw.) und der Anodenanordnung (4) vorhanden sind, daß der Strahlenempfänger (15) kardanisch gelagert ist und daß an ihm Führungsmittel (24) angreifen, welche so ausgebildet sind, daß sie jeweils den Teil des Strahlenempfängers (15) in das Röntgenstrahlenbündel (14) schwenken, der zur Erfassung der aus dem Aufnahmeobjekt austretenden Röntgenstrahlung erforderlich ist.
  2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Strahlenempfängers (15) ein Kollimator (16) um die Achse der Röntgenstrahlenquelle (1) und des Strahlenempfängers (15) drehbar gelagert ist, dessen Lamellen auf die Röntgenstrahlenquelle (1) ausgerichtet sind und der durch in einer Nut (23) geführte Stifte (24) mit dem Strahlenempfänger (15) verbunden ist. 35
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    ORIGINAL INSPECTED
    27H759
    -JB -Q, 77 P 5034 BRD
  3. 3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (23) auf der Innenseite eines den Strahlenempfänger (15) tragenden Rings (15a) koaxial zu diesem Ring (15a) und die Zapfen (24) in einem der Breite des Röntgenstrahlenbündels in seinem auf dem Strahlenempfänger (15) auftreffenden Bereich entsprechenden Abstand am Kollimator (16) angeordnet sind.
    809840/0506
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