DE2714759C3

DE2714759C3 - Röntgendiagnostikgerät zur Herstellung von Transversalschichtbildern

Info

Publication number: DE2714759C3
Application number: DE2714759A
Authority: DE
Inventors: Edgar Ing.(Grad.) 8521 Rathsberg Tschunt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-04-01
Filing date: 1977-04-01
Publication date: 1981-03-26
Also published as: GB1588387A; FR2385374A1; US4219733A; US4347624A; DE2714759B2; FR2385374B1; DE2714759A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Röntgendiagnostikgerät zur Herstellung von Transversalschichtbildern eines Aufnahmeobjekts mit einer Röntgenstrahlenmeßanordnung. die eine Röntgenstrahlenquelle, welche ein das Aufnahmeobjekt durchdringendes, fächerförmiges Röntgenstrahlenblindel 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, wobei die Röntgenstrahlenquelle außerhalb des Strahlenempfängers angeordnet ist, 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 DE-AS 19 41 433 ist ein Röntgendiagnostikgerät beschrieben, das mit Ausnahme des kreisringförmigen Strahlenernpfftngers alle diese Merkmale aufweist Der Strahlenempfänger ist bei diesem bekannten Röntgendiagnostikgerät seitlich verstellbar. Bei der Abtastung des Objekts folgen seitliche Verstellbewegungen und Drehbewegungen um einen vorbestimmten Winkel, ζ. Β. Γ, wechselweise aufeinander, bis das ganze Objekt abgetastet ist Der Rechner berechnet aus den gemessenen Absorptionswerten das Transversalschichtbild in Form einer Matrix von Bildpunktinformationen. Nachteilig ist bei diesem Röntgendiagnostikgerät, daß die Zeit für eine Bildaufnahme wegen der erforderlichen mechanischen Bewegung des Strahlen-Empfängers und der Röntgenröhre verhältnismäßig lang ist

In der DE-OS 26 40 455 ist ein Röntgendiagnostikgerät der eingangs genannten Art beschrieben, hei dem der Strahlenempfänger als feststehender Ring ausgebildet ist, der das Aufnahmeobjekt umschließt Die Röntgenstrahlenquelle erlaubt eine elektronische Änderung der Strahlenrichtung zur Durchstrahlung des Aufnahmeobjekts aus verschiedenen Richtungen. Die Strahlenrichtung ist dabei bezüglich der Ebene des Strahlenempfängers leicht geneigt, so daß die Röntgenstrahlung zunächst seitlich am Strahlenempfänger vorbei verläuft und rrst auf ihm auftrifft, wenn sie das Aufnahmeobjekt durchsetzt hat. Dies bedeutet jedoch, daß die Ebene des Röntgenstrahlenbündels während der Abtastung des Aufnahmeobjekts eine taumelnde Bewegung ausführt, was dazu führt daß eine verhältnismäßig dicke Schicht des Aufnahmeobjekts von Strahlung durchsetzt wird, so daß diagnostisch schlecht auswert bare Bilder auftreten können.

In der Druckschrift »Computerized Tomographie Scanner« der American Science and Engineering Ine, Druckzeichen ASE-3869 ist ein Röntgendiagnostikgerät beschrieben, bei dem ein kreisförmiger Strahlenempfänger vorhanden ist, der das Aufnahmeobjekt umschließt. Die Röntgenstrahlenquelle ist inneniulb des Strahlenempfängers angeordnet. Zur Abtastung des Aufnahmeobjekts ist nur eine Drehbewegung der Röntgenstrahlenquelle. nicht jedoch eine Bewegung des Strahlenempfängers erforderlich. Dadurch ist die Zeit für eine Bildaufnahme gegenüber dem durch die DE-AS 19 41 433 bekannten Gerät ebenfalls verringert und ein einfacherer mechanischer Aufbau erzielt.

Dieses Gerät ist jedoch für eine Anordnung der Rönigenstrahlenque'Je außerhalb des Strahlenempfän gers nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Röntgendiagnostikgerät der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Ebene, in der das Röntgenstrahlenbündel zur Abtastung des Aufnahmeobjekts gedreht wird, in ihrer Lage während der Drehung nicht geändert zu werden braucht.

Diese Aufgabe is! erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der .Strahlenempfänger kardanisch gelagert ist und daß an ihm in Abhängigkeit von der Lage des Fokus der Röntgenstrahlenquelle gesteuerte Führungsmittel an greifen, 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. Da die Röntgenstrahlenquelle außerhalb des Strahlenempfängers liegt, ist durch die kardanische Lagerung des Strahlenempfängers und seine Schwen-

kung 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 drehbar gelagert sein, dessen Lamellen auf die Röntgenstrahlenquelle ausgerichtet sind und der Stifte aufweist, die in einer Nut des Strahlenempfängers gleiten und dessen Schwenkung bewirken. Auf diese Weise erfolgt die Schwenkung des is Strahlenempfängers bei der Drehung des Kollimators automatisch.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines Röntgendiagnostikgeräts ■ach der Erfindung.

Fig. 2 einen Schnitt durch das Gerät gem? T Fig. 1. ■nd

F i g. 3 u. 4 Details des Geräts gemäß den F i g. 1 und 2.

Das Gerät gemäß den Fig. 1 und 2 weist eine als evakuierter Glasring ausgebildete Röntgenstrahlenquelle 1 auf, welche eine konzentrische Öffnung 2 einschließt. In der öffnung 2 wird ein Patient auf einer Liege 3 gelagert, welche in der F i g. 2 der Übersicht^h- χ keit halber nicht dargestellt ist. Die Röntgenröhre 1 Weist gemäß F i g. 3 eine ringförmige Anode 4 auf. der tine Vielzahl von Kathoden 5 bis 8 usw. zugeordnet sind. t>ie Kathoden 5 bis 8 usw. sind über entsprechende Heizwendeln während eine: Aufnahme und kurz vor «iner Aufnahme alle vorgeheizt. Die brzeugung der von 4er Anode 4 ausgehenden Röntgenstrahlung an einer kestimmten 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 des Hochspannungsgleichrichters 10 liegt an der Anode 4. Der Hochspannungsgleichrichter 10 wird von einem Hochspannungstransformator 11 gespeist, welcher auf seiner Sekundär leite eine Heizwicklung 12 besitzt, die die Heizung der Heizwendeln der Kathoden 5 bis 8 usw. bewirkt. Die Primärwicklung des Hochspannungrransformators 11 ist über einen Hauptschalter 13 ans Netz anschaltbar.

Aus der Fig.4 geht die Form der Anode 4 im Querschnitt deutlich hervor. Die Röntgenstrahlung geht •Is 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 Ausführ ingsbeispiel 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 trstrecken, schrittweise eingeschaltet, so daß sich die Richtung des Röntgenstrahlenbündels 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 um 360° gedreht worden ist.

Das aus dem auf der Liege 3 liegenden Patienten austretende Röntgenstrahlenbündel 14 w<rd von einen 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 Röntgenstrahlenbündels entsprechende Anzahl von Einzeldetektoren getroffen. Welche Detektoren jeweils getroffen werden, hängt von der jeweils aktivierten Kathode ab. Der Strahlenempfänger 15 wird während einer Abtastung des Patienten, während der das Röntgenstrahler.bünde!

14 um den Patienten gedreht wird, nicht gedreht.

In Strahlenrichtung gesehen vor dem Strahlenempfänger 15 liegt ein Kollimator 16, dessen Lamellen auf die Anode 4 der Röntgenstranlenquelle 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 Fokusckr röntgenröhre 1 ausgcrichic. sind

Bei dem Röntgengerät gemäß den F 1 g 1 dis 4 ist sichergestellt, daß das Röntgenstrahlenbündel 17 zunächst seitlich am Strahlenempfänger 16 . orbei verläuft, dann eiren >;trahlendurchlässigen Teil des Rings ./ und anschießend den Patienten und den Kollimator 16 durchseiht. Danach trifft das Röntgenstrahlenbündel 14 auf dem Strahlenempfänger 15 auf. Aus der F i g. 2 geh ■ dies deutlich hervor. Die F i g. 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 -st 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 F i g. 2 sichtbar ist In der Nut 23 sind zwei Stifte 24 mittels an ihren Enden angeordneten Rollenlager!, geführt, welche am Kollimatorring 17 befestigt sind. Die Stifte 24 bewirken, daß jeweils nur derjenige Teil des Strahienempfängers 15 in das Röntgenstrahlenbündel 14 geschwenkt wird, der zur Erfassung der aus dem Aufnahmeobjekt austretenden Röntgenstrahlung erforderlich ist. Alle anderen Teile des Strahlenempfängers

15 liegen außerhalb des Röntgenstrahlenbündels 14.

Bei der Drehung des Röntgenstrahlenbündels 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. D"-mechanischen Bewegungen sind bei dem beschriebenen Röntgengerät auf ein Minimum beschränkt. Es erfolgt lediglich ein geringfügiges Schwenken des Strah'enempfängers 15 und eine einfache kreisförmige Drehung des verhältnismäßig leichten Kollimatorrings 17.

Aus der F i g. 1 geht noch hervor, daß der Strahlenempfänger 15 an einem Rechner 25 angeschlossen ist, welcher aus den Ausgangssignaien der Einzeldetektoren des Sirahlenempfängers 15 die Schwächungswerte vorbestimmter Punkte der durchstrahlten Schicht des Patienten in Form einer Matrix berechnet und die Wiedergabe 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 F i g. 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 ein/.igen Glasring aufzuweisen, der die Anode und die Kathoden aufnimmt. Es ist auch möglich, die Röntgenstrahlenquelle aus Ringsegmenten aufzubauen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Röntgendiagnostikgerät zur Herstellung von Transversalschichtbildern eines Aufnahmeobjektes 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, wobei die Röntgenstrahlenquelle (1) außerhalb des Strahlenempfängers (15) angeordnet ist, sowie mit Mitteln zum Andern der Richtung der Symmetrieachse des Röntgenstrahlenbündels und mit einem Rechner für die Transformation der vom Strahlenempfänger gelieferten Signale in ein Schichtbild, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlenempfänger (15) kardanisch gelagert ist und daß an ihm in Abhängigkeit von der Lage des Fokus der Röntgenstrahlenquelle (1) gesteuerte Führungsmittel (24) angreifen, welche so ausgebildet sind, daß sie jeweils den Teil des Strahlenempfängers

(15) in das Röntgenstrahlenbm.del (14) schwenken, der zur Erfassung der aus dem Aufnahmeobjekt austretenden Röntgenstrahlung erforderlich ist

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Strahlenempfängers (15) ein Kollimator (10) um die Achse der Röntgenstrahlenquelle (1) drehbar gelagert ist Jessen Lamellen auf die RöntgenstrahlenqueL¹·: (1) ausgerichtet sind und der Stifte (24) aufweist die in -iner Nut (23) des Strahlenempfängers (15) gleiten und dessen Schwenkung bewirken.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (23) auf der Innenseite eines den Strahlenempfänger (15) tragenden Rings (ISa^ koaxial zu diesem Ring (15a) und die Zapfen (24) in einem der Breite des Röntgenstrahlenbündels in seinem auf dem Strahlenempfänger (15) auftreffen den Bereich entsprechenden Abstand am Kollimator

(16) angeordnet sind.