DE2722964A1

DE2722964A1 - Radiographisches geraet

Info

Publication number: DE2722964A1
Application number: DE19772722964
Authority: DE
Inventors: Richard Graham Gillard; Godfrey Newbold Hounsfield
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1976-05-18
Filing date: 1977-05-18
Publication date: 1977-11-24
Also published as: DE2722964C2; FR2403059B1; NL183566C; JPS52141193A; NL7705477A; JPS554408B2; FR2403059A1

Description

EIKENBERG & BRÜMMERSTEDT PATENTANWÄLTE IN HANNOVER

EMI Limited 100/501

Radiographisches Gerät

Die Erfindung betrifft ein radiographisches Gerät, mit einer Quelle zur Aussendung durchdringender Strahlung durch eine Querschnittsscheibe des Körpers eines Patienten entlang wenigstens eines etwa linearen Strahlenweges, mit Detektormitteln zum Empfang der aus dem Körper entlang des wenigstens einen Strahlenweges austretenden Strahlung zur Erzeugung von Ausgangssignalen, die ein Maß für die Menge der festgestellten Strahlung sind, mit Mitteln zur Durchführung einer lateralen Abtastung der Quelle und der Detektormittel in bezug auf die Querschnittsscheibe, wobei aufeinanderfolgende Abtastbewegungen

709847/117 Π

in entgegengesetzten Richtungen verlaufen, und mit Mitteln zur Durchführung einer umlaufenden Abtastung der Quelle und der Detektormittel um die Querschnittsscheibe.

Hierbei handelt es sich um ein Gebiet der Radiographie, das auch als "computerisierte axiale Tomographie" bekannt geworden ist.

Bei der Durchführung dieser axialen Tomographie wird beispielsweise Röntgenstrahlung durch eine Querschnittsscheibe eines zu untersuchenden Körpers entlang zahlreicher linearer Strahlenwege hindurchgeschickt, und die Absorption, die die Strahlung beim Durchlaufen jedes der Wege erfährt, wird gemessen. Die gemessenen Absorptionswerte werden dann einer Datenverarbeitung unterzogen, um eine Darstellung der Absorptions- (oder Durchlässigkeits-) Koeffizienten in bezug auf die verwendete Strahlung an jedem von zahlreichen elementaren Orten über der Scheibe zu erzeugen. Ein Gerät zur Durchführung der axialen Tomographie ist in der DT-OS 1 941 4 33 beschrieben.

Die einzelnen Strahlenwege werden dadurch bestrahlt, daß die Strahlungsquelle eine Abtastbewegung in bezug auf den zu untersuchenden Körper erfährt, und es sind Detektormittel vorgesehen, die die von jedem der Wege austretende Strahlung feststellen. Die Detektormittel nehmen normalerweise (jedoch nicht immer) an der Abtastbewegung teil.

In jedem Falle verläuft die Abtastung während einer endlichen Zeit, und wenn die untersuchte Querschnitsscheibe des Körpers ein bewegliches Organ wie das Herz, das während der Abtastzeit beträchtliche Bewegungen ausführen kann, enthält oder in dessen Nähe liegt, wird die Darstellung der Absorptions-

"i 0 9 8 U 7 / 11 7 i.

koeffizienten durch die von solchen Bewegungen verursachten Artefakte beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein radiographisches Gerät der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem Störungen in der Abbildung infolge von Bewegungen von Körperor ganen weitgehend vermieden werden.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß Mittel zur Feststellung der Herzschläge des Patienten und Mittel zur Synchronisierung der lateralen Abtastbewegung mit den Herzschlägen vorgesehen sind.

Vorzugsweise wird für jeden Herzschlag jeweils eine der lateralen Abtastbewegungen durchgeführt, während jede zweite laterale Abtastbewegung nicht zur Erzeugung von Ausgangsdaten verwendet wird, und die Anordnung ist so getroffen, daß die Winkelbewegung schrittweise erfolgt, wobei jeweils ein Schritt während jeder zweiten lateralen Abtastbewegung durchgeführt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung bedeuten:

Fig. 1 eine Stirnansicht eines erfindungsgemä"··»

radiographischen Gerätes,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Steuerschaltung

für das in Fig. 1 dargestellte Gerät,

Fig. 3A-F Wellenformen zur Veranschaulichung der

Wirkungsweise der in Fig. 2 dargestellt«! Schaltung und

709847/117-

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Gerätes für eine

weitere Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Gerät zur Durchführung einer axialen Tomographie dargestellt/ das im wesentlichen mit dem in der DT-OS

2 442 009 beschriebenen Gerät übereinstimmt, das jedoch dahingehend abgewandelt ist, daß es in der Lage ist, mit den Herzbewegungen synchronisiert zu werden. Ein Drehtisch 1 mit einer mittleren öffnung 2 zur Aufnahme eines zu untersuchenden Körpers

3 ist um eine horizontale Achse 4 drehbar gelagert, die sich in der Mitte der öffnung 2 befindet. Der Drehtisch 1 ist auf drei Rollen 5, 6 und 7 gelagert, die drehbar in einem Hauptrahmen 8 des Gerätes gelagert sind. Der Rahmen 8 ist ortsfest und starr an einem Sockel 9 befestigt. Er kann von beliebiger Form sein, jedoch muß er eine öffnung haben, die mit der öffnung 2 übereinstimmt.

Der Drehtisch 1 kann in Winkelschritten mittels eines Malteser-Mechanismus 10 gedreht werden, im vorliegenden Beispiel um Winkelschritte von 10°. Der Umfang des Drehtisches 1 ist mit Zinken 11 versehen, die mit einem Stift 12 zusammenwirken, der sich auf einer kontinuierlich umlaufenden Scheibe 13 befindet, um die erwünschte stufenförmige Drehbewegung des Drehtisches zu bewirken. Die Scheibe 13 ist ferner mit einer Arretier-Nocke 14 versehen, die mit Ausnehmungen 15 am Stirnende der Zinken 11 zusammenwirkt und eine Arretierung des Drehtisches 1 in seiner Winkellage bewirkt, so lange sich der Stift 12 nicht in einem der zwischen benachbarten Zinken gebildeten Schlitze befindet. Die Scheibe 13 ist drehbar am Hauptrahmen 8 gelagert und wird von einem nicht dargestellten Elektromotor angetrieben. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten Gerätes wird ein in seiner Drehzahl regelbarer Motor verwendet. Auf dem Drehtisch 1 ist ein leichtes aber starres Abtastjoch 16 so gelagert, daß es eine hin- und hergehende seitliche Abtastbewegung in bezug auf den Drehtisch ausführen kann. Das Joch 16 bewegt sich auf linearen Schienen 17 und 18, die auf dem Drehtisch 1 befestigt

709 8.4 7 M 1 7 f

sind und entlang von Sehnen des Drehtisches verlaufen. Die seitliche Abtastbewegung wird dem Joch 16 mittels eines Zahnriemens 19 mitgeteilt, der zwischen zwei gezahnten Rollen 20 und 21 ausgespannt ist, die drehbar in nicht dargestellten Halterungen gelagert sind, die ihrerseits am Drehtisch 1 befestigt sind, und das Joch 16 ist mittels eines ebenfalls nicht dargestellten Halteelementes am Zahnriemen befestigt. Die Rolle 20 ist lediglich eine Umlenkrolle, während die Rolle 21 durch einen reversiblen und in seiner Drehzahl regelbaren Motor 22 angetrieben wird, der mittels eines Halteelementes 23 am Drehtisch 1 befestigt ist.

Es sei bemerkt, daß der Sockel 9 auf einem Träger oder dergleichen gelagert ist, durch den sichergestellt wird, daß das Joch 16 in allen Winkelstellungen des Drehtisches 1 und in allen seitlichen Stellungen des Joches 16 ausreichende Bodenfreiheit besitzt.

An dem dem Joch 16 gegenüberliegenden Trum des Riemens 19 ist ein Gegengewicht 24 befestigt, das sich gegensinnig zum Joch bewegt und Unwuchtkräfte kompensiert, die andernfalls bei der seitlichen Abtastbewegung des Joches und der zugehörigen Teile auftreten würden, die nachfolgend beschrieben werden.

Am Joch 16 ist eine Quelle 25 angebracht, die durchdringende Strahlung aussendet, im vorliegenden Beispiel Röntgenstrahlung. Die Strahlung wird zu einem ebenen, fächerförmigen Feld gebündelt, das praktisch von einer Punktquelle ausgeht. Auf der der Quelle 25 gegenüberliegenden Seite der Ausnehmung 2 ist auf dem Joch 16 eine Gruppe 26 von dreißig Detektoren angeordnet, die für die von der Quelle 25 erzeugte Strahlung empfindlich sind, wobei jeder Detektor über einen entsprechenden Kollimator auf die Quelle gerichtet ist. Die Kollimatoren sind in einer Bank 27 angeordnet.

709847/ 117 Π

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind benachbarte Kollimatoren gegeneinander um einen Winkel von 1/3° geneigt, und da dreißig Detektoren vorhanden sind, bedeutet dies, daß die Winkelspreizung des von der Röntgenstrahlenquelle 25 erzeugten Strahlenfeldes 10° beträgt. Das Strahlenfeld ist nicht symmetrisch in bezug auf die senkrechte Linie,die von der Punktquelle zur Detektorgruppe 26 verläuft. Diese Linie schneidet vielmehr den sechzehnten Detektor von links in der Gruppe 26.

Der Körper 3 ruht auf einem Bett 28 und ist auf diesem durch Gurte 29 festlegbar. Zwischenräume zwischen dem Körper und dem Bett werden durch ein Füllmaterial 30 ausgefüllt, das vorzugsweise eine teigähnliche Konsistenz besitzt und Röntgenstrahlen in etwa dem gleichen Maße absorbiert wie menschliches Körpergewebe. Das Material 30 befindet sich vorzugsweise in einem oder mehreren Kunststoffbeuteln. Das Bett 28 ruht auf Beinen 31, die auf dem Sockel 9 stehen.

Es ist ersichtlich, daß die stufenförmige Drehbewegung, die dem Drehtisch 1 durch den Malteser-Mechanismus 10 mitgeteilt wird, mit der seitlichen, dem Joch 16 durch den Motor 22 mitgeteilten Abtastbewegung synchronisiert werden muß, und zu diesem Zweck ist auf dem Drehtisch 1 eine ringförmige Stricheinteilung angebracht, von der ein Teil 32 dargestellt ist. Ein ortsfester Fotodetektor 23, der mit einer nicht dargestellten Lichtquelle zusammenwirkt, erzeugt Taktimpulse, die ein Maß für das Durchlaufen von Markierungen der Stricheinteilung 32 am Fotodetektor 33 sind. Somit kann die umlaufende Abtastbewegung des Drehtisches überwacht werden, und in gleicher Weise ist eine lineare Stricheinteilung 34 auf dem Joch 16 angebracht, die mit einem zweiten Fotodetektor 35 zusammenwirkt, der auf dem Drehtisch gelagert ist und mit diesem umläuft, wobei der mit einer ebenfalls nicht dargestellten Lichtquelle zusammenwirkende Fotodetektor 35 Taktimpulse

7 09847/117'

erzeugt, die ein Maß für den Fortschritt der seitlichen Abtastbewegung sind. Beide Stricheinteilungen 32 und 34 werden durch durchscheinende oder durchsichtige Körper gebildet, die undurchsichtige Linien tragen, die durch Drucken, Ätzen oder auf andere Weise angebracht worden sind. Von einer EKG-We11enform 37a, die von einem an den Patienten angeschlossenen EKG-Sensor 37 erzeugt wird, werden Herzsynchronisationsimpulse 36 abgeleitet und einer Impulsformschaltung 38 üblicher Bauart zugeführt. Die geformten Herzsynchronisierungsimpulse 36 werden zusammen mit den beiden Gruppen von Taktimpulsen einer Steuerschaltung 39 zugeführt, die den in seiner Drehzahl regelbaren Motor 22, den in seiner Drehzahl regelbaren, nicht dargestellten Motor, der die Scheibe 13 des Malteser-Mechanismus 10 antreibt, und· (den Betrieb der Röntgenstrahlenröhre 25 derart steuert, daß

a) bei jedem Impuls 36 eine einzelne laterale Abtastbewegung der Quelle 25 und der Detektorgruppe 26 in der einen oder anderen Richtung über die Ausnehmung 2 hinweg durchgeführt wird,

b) die Röntgenstrahlung während jeder zweiten lateralen Abtastung abgeschaltet oder abgeblendet wird, so daß die Detektoren 26 während jeder zweiten lateralen Abtastung keine Ausgangsdaten erzeugen und

c) während jeder dieser zweiten lateralen Abtastungen ein Winkelschritt von 10° bewirkt wird.

Somit wird eine einzelne aktive laterale Abtastung, d.h. bei der die Rontgenstrahlenquelle aktiv (oder nicht abgeblendet) ist, für jeden Verweilwinkel des Drehtisches 1 durchgeführt. Diese Verweilwinkel besitzen jeweils einen Abstand von 10° zueinander.

709847/117 f

272296A

Jg

Die Detektoren der Gruppe 26 bestehen beispielsweise jeweils aus einem Scintillatorkristall (z.B. Caesiumiodid ) und einer zugeordneten Fotovervielfacherröhre oder einer Fotodiode und erzeugen somit elektrische Signale, die ein Maß für die Menge der festgestellten Strahlung sind. Die elektrischen Signale werden entsprechenden Vorverarbeitungsschaltungen 40 zugeführt, von denen jede einen Verstärker 41, einen rückstellbaren Integrator 42, einen Analog/Digital-ümsetzer 43 und einen logarithmischen Umsetzer 44 enthält. Die Integratoren 42 werden durch die vom Fotodetektor 35 abgeleiteten Taktimpulse synchron und periodisch gelesen und zurückgestellt. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß das Lesen und Rückstellen etwa einhundertsechzigmal während jeder aktiven lateralen Abtastung erfolgt. Somit werden während einer einzelnen aktiven lateralen Abtastbewegung Ausgangssignale erzeugt, die ein Maß für die Absorption sind, die die Röntgenstrahlung beim Durchqueren einer Gruppe von einhundertsechzig parallelen Wegen von der Quelle zum Detektor mit jeweils dreißig Winkelorientierungen in bezug auf den Körper 3 erfährt. Der Drehtisch 1 wird dann während der nächsten inaktiven lateralen Abtastung um 10° gedreht, worauf eine weitere aktive Abtastung ausgeführt wird, bei der erneut dreißig Gruppen von einhundertsechzig Ausgangssignalen abgeleitet werden. Dieses Verfahren wird wiederholt, bis der Drehtisch 1 eine Drehbewegung von wenigstens 170° ausgeführt hat, und sämtliche während der aktiven Abtastungen gewonnenen Signale werden in einer Verarbeitungsschaltung 45 verarbeitet, um die Absorptionskoeffizienten in bezug auf die verwendete Strahlung an zahlreichen Stellen zu ermitteln, die über der Scheibe des Körpers 3, die in der Ebene der von der Quelle 25 erzeugten Röntgenstrahlen liegt, zu ermitteln.

Vorzugsweise wird die Verarbeitung nach dem Verfahren durchgeführt, das in der DT-OS 2 420 500 beschrieben ist, das eine Art

709847/1 17 Γ

von Konvolution darstellt, und vorzugsweise werden die Ausgangssignale der Verarbeitungsschaltung 45 in Gruppen zugeführt, die sich auf parallele Strahlenwege durch den Körper beziehen. Jedes der Ausgangssignale wird dann modifiziert, indem es mit gewichteten Komponenten anderer Ausgangssignale der eigenen Gruppe kombiniert wird. Die Wichtung erfolgt dabei nach einer negativen Funktion, die in ihrer Amplitude in dem Maße abnimmt, wie der Abstand von dem Weg des zu wichtenden Ausgangssignales zu dem Weg des zu modifizierenden Ausgangssignales zunimmt. Die modifizierten Ausgangssignale werden dann additiv entsprechend den Beziehungen der Wege untereinander, auf die sie sich beziehen, nach einem Schichtdiagrammverfahren kombiniert, wobei die Modifikation der Ausgangssignale so erfolgt, daß die bekannten üngenauigkeiten des üblichen Schichtdiagramms kompensiert werden.

Fig. 2, die am besten in Verbindung mit den Taktdiagrammen gemäß Fig. 3A - 3F betrachtet wird, zeigt einen möglichen Aufbau der in Fig. 1 dargestellten Steuerschaltung 39.

In Fig. 3A sind die Herzsynchronisierungsimpulse 36 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Diese Impulse werden einer Leitung 50 in der Steuerschaltung 39 zugeführt. Das Vorhandensein von Herzsynchronisierungsimpulsen in der Leitung 50 ist in Fig. 2 durch die von einem Kreis umschlossene Angabe 3A neben der Leitung angegeben. Es sei bemerkt, daß die umkreisten Angaben 3B 3F neben anderen Leitungen in der Schaltung von Fig. 2 angedeutet sind, und in jedem Falle bedeutet dies, daß diese Angaben sich auf die zugehörigen Wellenformen gemäß Fig. 3B - 3F beziehen. Die Leitung 50 ist an zwei mit drei Eingängen versehene ÜND-Tore 48 und 49 angeschlossen.

709847/117'

Die von dem die laterale Abtastung überwachenden Fotodetektor 35 abgeleiteten Impulse sind schematisch in Fig. 3B angedeutet, und diese Impulse werden einem Zähler 46 zugeführt, der aus einem η-stufigen Schieberegister bestehen kann, das einen Ausgangsimpuls liefert, wenn ihm η Eingangsimpulse zugeführt worden sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht η sieben Impulsen, aber in der Praxis ist die Impulszahl η wesentlich größer und beträgt beispielsweise einhundertsechzig, da es sich um die Impulszahl handelt, die während einer vollständigen lateralen Abtastbewegung des Joches 16 und der zugehörigen Elemente erzeugt wird. Die Ausgangsimpulse vom Zähler 46 (einer pro lateraler Abtastung) werden einer monostabilen Schaltung 47 bekannter Bauart zugeführt, die bewirkt, daß sich die Impulse während einer festen Zeitspanne zeitlich in wesentlichem Ausmaß mit den in Fig. 3A dargestellten Impulsen überlappen. Diese Impulse von der monostabilen Schaltung 47 sind in Fig. 3C dargestellt und werden entsprechenden Eingängen der erwähnten UND-Tore 48 und 49 zugeführt.

Der Fotodetektor 33 erzeugt die in Fig. 3D dargestellten Impulse immer, wenn der Drehtisch 1 um 10° gedreht wird. Diese Impulse werden einem Zähler 51 zugeführt, der immer einen Ausgangsimpuls liefert, wenn er die erforderliche Anzahl von einer Drehung von 10° entsprechenden Impulsen gezählt hat. Die Impulse vom Zähler 51 werden einer monostabilen Schaltung 52 zugeführt, die eine ähnliche Funktion wie die monostabile Schaltung 47 ausübt und Impulse gemäß Fig. 3E erzeugt. Die Impulse der Schaltung 52 werden unmittelbar dem UND-Tor 48 zugeführt und über einen invertierenden Verstärker bekannter Art dem UND-Tor 49. Die Ausgänge der UND-Tore 48 und 4 9 werden einem gemeinsamen ODER-Tor 53 zugeführt, und vom ODER-Tor 53 ausgehende Impulse dienen zur Synchronisierung der Drehrichtungsumkehr des Motors 22 mit den Herzschlägen des Patienten.

^09847/1 17

Die in Fig. 3C dargestellten und von der monostabilen Schaltung 47 abgeleiteten Impulse werden über eine Steuerschaltung 55 bekannter Art einer Gitterelektrode 56 der Röntgenstrahlenröhre 25 zugeführt, um deren Elektronenstrahl zu unterdrücken und damit die Röntgenstrahlung abzuschalten, nachdem jeweils eine laterale Abtastbewegung vollendet worden ist.

Der Steuerschaltung 55 werden ebenfalls über eine monostabile Schaltung 54 Impulse von den Ausgängen des UND-Tores 48 zugeführt, die nur für jede zweite laterale Abtastperiode erzeugt werden, wenn alle der in den Figuren 3A, 3C und 3E dargestellten Gruppen von Impulsen gleichzeitig den binären Wert *1" annehmen. Diese Impulse von der Schaltung 54 sind zeitlich so ausgelegt, daß sie gerade vor Beginn jeder zweiten lateralen Abtastung auftreten und bewirken, daß die Steuerschaltung 55 die Gitterelektrode 56 beaufschlagt, so daß der Elektronenstrahl der Röhre 25 Röntgenstrahlen erzeugen kann.

Fig. 3F zeigt den Ein-Aus-Zyklus für den Betrieb der Röhre 25.

Der Herzschlag des Patienten wird bereits einige Zeit vor der Untersuchung überwacht, um für den Motor 22 und den Motor, der die Scheibe 13 des Malteser-Mechanismus antreibt, geeignete Arbeitsgeschwindigkeiten zu berechnen. Auf diese Weise wird die Wahrscheinlichkeit eines Schlupfes des Synchronismus zwischen den Herzschlägen und der Abtastung soweit vermindert, daß eine NichtKoinzidenz der in den Fig. 3A, 3C und 3D dargestellten Impulse nicht zu erwarten ist. Falls dies jedoch eintreten sollte, kann die Abtastung automatisch unterbrochen werden, wenn nämlich weder das Tor 48 noch das Tor 4 9 nach einer gegebenen Zeit, die der Zeit für eine laterale Abtastung entspricht, ein Ausgangssignal erzeugt.

Als eine zusätzliche Sicherung für eine korrekte Ausführung der Drehschritte des Drehtisches 1 können die in Fig. 3E dargestellten Impulse zur Betätigung einer nicht dargestellten Bremse ausgenutzt werden, um den Drehtisch 1 in einer festen Winkellage zu halten, bis die Bremse in Abhängigkeit eines vom Ausgang des ÜND-Tores 49 erzeugten Signals freigegeben wird, das anzeigt, daß während der nächsten lateralen Abtastung ein Drehschritt ausgeführt wird. Es sei bemerkt, daß das Tor 48 vor jeder zweiten lateralen Abtastung, bei der der Drehtisch 1 festgehalten wird und die Röntgenstrahlenquelle eingeschaltet ist, einen Ausgangsimpuls erzeugt, während das Tor 49 Ausgangsimpulse vor den dazwischenliegenden lateralen Abtastungen erzeugt, bei denen der Drehtisch 1 gedreht und die Röntgenstrahlenquelle abgeschaltet wird.

Die oben erwähnte Bremse kann aus elektromagnetisch betätigten, durch Federn vorgespannte Kissen bestehen, die mit gegenüberliegenden Stellen des Drehtisches 1 in Eingriff gebracht werden, und ausreichende Spielfreiheit für die Drehung der einzelnen auf dem Drehtisch 1 befestigten Komponenten gewährleistet.

Weitere Verfeinerungen können bei dem in Fig. 1 dargestellten Gerät durchgeführt werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können Blöcke aus Röntgenstrahlen absorbierendem Material zwischen der Quelle 25 und dem Körper 3 und/oder zwischen dem Körper 3 und der Detektorgruppe 26 angeordnet werden, um Änderungen im Maß der Absorption zu vermindern, die die Strahlung beim Durchqueren von Wegen unterschiedlicher Länge durch den Körper 3 erfährt. Ferner können die Blöcke so ausgelegt werden, daß sie eine spezifische Schwächung der Strahlung bewirken, wenn diese Wege durchquert, die vollständig außer halb des Körpers 3 und des diesen tragenden Bettes liegen, so daß die Empfindlichkeiten der einzelnen Detektoren überwacht werden

10 9 8 U 7 / 1 1 7 ι

können.

Unter gewissen Umständen kann es schwierig sein, die dreißig Detektoren der Gruppe 26 physikalisch nebeneinander anzuordnen, und die Detektoren können dann hinsichtlich ihres Abstandes von der Quelle versetzt sein, jedoch muß der Versatz dann auf einem Minimum gehalten werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 4 dargestellt ist, wird der Sensor 57 (beispielsweise ein EKG-Sensor) verwendet, um die Bewegung des Herzens des Patienten zu erfassen. Der Sensor 57 erzeugt elektrische Signale 58, die einer Fensterauswahlschaltung 59 zugeführt werden. Die Schaltung 59 braucht lediglich aus einer Schwellwertschaltung zu bestehen, die ein Ausgangssignal mit Rechteckform erzeugt, wenn die Signale 58 den Schwellwert überschreiten. Die Schaltung ist von bekanntem Aufbau und ermöglicht eine unabhängige Festlegung der oberen und unteren Schwelle, und sie erzeugt ein rechteckförmiges Ausgangssignal, wenn die Signale 58 eine Amplitude aufweisen, die innerhalb des Fensterbereiches zwischen den beiden Schwellwerten liegen. Die Schaltung 59 kann auch eine einstellbare Verzögerung für durch die EKG-Wellenform getriggerte Impulse einführen. In jedem Falle werden die Ausgangssignale von der Schaltung 59 einer Steuerschaltung 60 zugeführt, die ebenfalls Ausgangssignale von einer Schaltung 61 erhält. Die Schaltung 61 enthält Mittel zur Erzeugung eines Abbildes des bestrahlten Bereiches des Körpers des Patienten, in bezug auf den ein Punkt 62 variabler Größe bewegt werden kann, um die Lokalisierung des Herzens des Patienten in dem Bereich anzuzeigen. Koordinaten, die ein Maß für den Mittelpunkt des Punktes 62 in der Abbildung und für die Abmessungen des Punktes sind, werden in bekannter Weise erzeugt und der Steuerschaltung 60 zugeführt.

709847/117 ο

In der Steuerschaltung 60 werden die Signale von den Schaltungen 59 und 61 korreliert, um den Zeitpunkt für den Beginn einer lateralen Abtastbewegung der Quelle 25 und der Detektoren in bezug auf den Körper des Patienten zu bestimmen, und um sicherzustellen, daß bei Durchlauf der Strahlung durch das Herz des Patienten das Herz sich in einer Position oder in einem Bereich von Positionen befindet, der durch den Betrieb der Schaltung 59 ausgewählt worden ist. Die Steuerschaltung 60 speist die Steuerschaltung 36 (Fig. 1), die die Signale zum Antrieb des Motors für die Scheibe 13 (Fig. 1) und für den Motor 22 (Fig. 1) erzeugt.

Vorzugsweise treibt der Motor 22 bei diesem Ausführungsbeispiel die Rolle 21 über eine elektrisch betätigbare Kupplung an, und die Anordnung ist dabei so getroffen, daß - nachdem das Joch 16 eine laterale Abtastbewegung vollendet hat - die Fotozellen/ Detektoreinheit 35 eine das Ende der Abtastbewegung anzeigende Markierung der Stricheinteilung 34 feststellt und ein Signal erzeugt, das die Steuerschaltung 36 veranlaßt, den die Scheibe antreibenden Motor zu erregen, um einen einzelnen Drehschritt des Drehtisches 1 in bezug auf den Körper zu bewirken, und zugleich wird durch das Signal über die Steuerschaltung 36 die Drehrichtung des Motors 22 umgekehrt. Nachdem dies erfolgt ist, öffnet die Steuerschaltung 36 die Kupplung, über die der Motor 22 die Rolle 21 antreibt, und der Motor läuft frei um, bis die Steuerschaltung 60 ein Signal erzeugt, das anzeigt, daß die laterale Abtastung beginnen kann. Dieses Signal wird der Steuerschaltung 36 zugeführt, worauf ein Signal erzeugt wird, welches die Kupplung einrückt, und dann wird eine zweite laterale Abtastung bewirkt.

Die Steuerschaltung 36 enthält Torschaltungen bekannter Art, die ein Ansprechen auf Signale von der Schaltung 60 verhindern,

7 09847/117-

vs -

solange nicht ein das Ende der Abtastung anzeigendes Signal von der Schaltung 35 empfangen worden ist, ein nachfolgender Drehschritt des Drehtisches 1 ausgeführt worden ist und der Motor 22 in seiner Drehrichtung umgekehrt worden ist.

Es sind noch andere technische Möglichkeiten denkbar. Beispielsweise können die lateralen und umlaufenden Abtastbewegungen regelmäßig bewirkt werden {d.h. nicht synchron mit dem Herz) und die von einem Sensor 37 erhaltenen Signale können zusammen mit den relevanten Ausgangssignalen aufgezeichnet werden, so daß eine Berücksichtigung zu einem späteren Bewegungszustand des Herzens des Patienten erfolgen kann. Als weitere Alternative könnte die Rontgenstrahlenquelle abgeschaltet oder abgeblendet werden, wenn die Strahlung durch den Bereich in der Nähe des Herzens verläuft, während die Bewegung des Herzens außerhalb des Bereiches ist, der durch die Fensterauswahlschaltung 59 festgelegt ist. Dies würde natürlich bedeuten, daß - wenn nicht zugelassen wird, daß die Abtastung einen Winkel von 180° überschreitet - die sich auf das Herz beziehenden Daten spärlich sein können, jedoch würde dies nichts ausmachen, wenn nicht das Herz sondern ein anderer Bereich des Körpers von Interesse ist. Das Ziel besteht in diesem Falle darin, Verwaschungseffekte und/oder die Erzeugung von Artefakten als Folge der Herzbewegung zu vermindern, die die Genauigkeit der Ermittlung der Koeffizienten in dem interessierenden Bereich schädlich beeinträchtigen könnten.

Es kann insbesondere in Verbindung mit dem in Fig. 4 beschriebenen Beispiel von Vorteil sein, Signale 58 von dem Sensor 57 eine nennenswerte Zeitlang vor dem Beginn der Untersuchung des Patienten zu gewinnen, so daß entsprechende laterale und umlaufende Abtastraten im voraus bestimmt werden können,

709847/1 176

damit die Verweilzeiten auf ein Minimum reduziert werden, wenn der Motor 22 läuft, aber seine Kupplung ausgerückt ist. In jedem Falle ist es von Vorteil, die Röntgenstrahlung abzuschalten oder abzublenden, während die Kupplung ausgerückt ist.

Es ist natürlich auch möglich, den Abtastvorgang für verschiedene benachbarte Scheiben des Körpers des Patienten zu wiederholen , um eine Information aufzubauen, die sich auf ein Volumen des Körpers bezieht.

-Patentansprüche-

BS/am/dm

709847/1176

10 Leerseite

Claims

yi -

Patentansprüche :

Radiographisches Gerät, mit einer Quelle zur Aussendung durchdringender Strahlung durch eine Querschnittsscheibe des Körpers eines Patienten entlang wenigstens eines etwa linearen Strahlenweges, mit Detektormitteln zum Empfang der aus dem Körper entlang des wenigstens einen Strahlenweges austretenden Strahlung zur Erzeugung von Ausgangsdaten, die ein Maß für die Menge der festgestellten Strahlung sind, mit Mitteln zur Durchführung einer lateralen Abtastung der Quelle und der Detektoren in bezug auf die Querschnittsscheibe, wobei aufeinanderfolgende Abtastbewegungen in entgegengesetzten Richtungen verlaufen, und mit Mitteln zur Durchführung einer umlaufenden Abtastung der Quelle und der Detektormittel um die Querschnittsscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Feststellung der Herzschläge des Patienten und Mittel zur Synchronisierung der lateralen Abtastung mit den Herzschlägen vorgesehen sind.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für die laterale Abtastung so ausgelegt sind, daß für jeden Herzschlag eine laterale Abtastbewegung bewirkt wird, und daß die Mittel für die umlaufende Abtastung so ausgelegt sind, daß die Quelle und die Detektormittel eine Drehbewegung um die Querschnittsscheibe während jeder zweiten lateralen Abtastbewegung ausführen.
3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Unterbrechung der Bestrahlung des Körpers während jeder zweiten lateralen Abtastbewegung vorgesehen sind.
4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle aus einer Röntgenstrahlenröhre mit einem Steuergitter zur Unterdrückung des Elektronenstrahles und damit zur Verhinderung der Aussendung von Röntgenstrahlen besteht, und daß die Mittel zur Unterbrechung aus einer an das Steuergitter angeschlossenen Steuerschaltung und aus Mitteln bestehen, die bewirken, daß die Steuerschaltung eine Steuerwellenform für die Zuführung zum Steuergitter erzeugt.
5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Synchronisierung der lateralen Abtastbewegungen mit den Herzschlägen Fensterauswahlmittel enthalten, um einen Bereich von Bewegungsamplituden auszuwählen, die das Herz vermutlich während der Bestrahlung annehmen kann, daß Positionsanzeigemittel zur Anzeige der Position des Herzens in der Querschnittsscheibe und Steuerschaltungsmittel zum Empfang von Signalen von den Fensterauswahlmitteln und von den Positionsanzeigemitteln vorgesehen sind, um Signale zur Einleitung von lateralen Abtastbewegungen zu erzeugen, die jede laterale Abtastbewegung zu einer solchen Zeit einleiten, in der die Strahlung durch das Herz geschickt wird und die Amplituden seiner Bewegung sich innerhalb des Bereiches befindet.
6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle ein fächerförmiges Strahlungsfeld erzeugt, und daß die Detektormittel aus zahlreichen einzelnen Detektoren bestehen, die über dem Strahlungsfeld verteilt so angeordnet sind, daß einer jeweils die entlang einem der Wege ausgesandte Strahlung empfängt.

⁷09B47/117
7. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet/ daß die Mittel zur Erzeugung der Umlaufbewegung einen Malteser-Mechanismus enthalten, durch den die Quelle und die Detektormittel stufenweise um die Querschnittsscheibe bewegbar sind.
8. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zur Erzeugung der umlaufenden Abtastbewegung Mittel enthalten, um die Quelle und die Detektormittel in vorgegebenen Winkelpositionen festhalten zu können.

Bs / dm

¹ η 9 s L 7 /117