DE2738045A1 - Geraet zur untersuchung eines koerpers mittels durchdringender strahlung - Google Patents

Geraet zur untersuchung eines koerpers mittels durchdringender strahlung

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Description

Gerät zur Untersuchung eines Körpers mittels durchdringender Strahlung
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Untersuchung eines Körpers mittels durchdringender Strahlung, mit Mitteln zur Festlegung des Körpers in einer vorgegebenen Position, mit einer Röntgenstrahlenquelle, die die Strahlung durch einen Bereich des Körpers entlang wenigstens eines Strahlenweges hindurchschickt, mit Abtastmitteln zur Erzeugung einer Winkelbewegung der Quelle um den Körper, um die Strahlung entlang weiterer Strahlenwege durch den Bereich des Körpers zu schicken, und mit einer Detektoranordnung zum Empfang der Strahlung nach Durchqueren des Körperbereiches. In der GB-PS 1 283 915 ist ein derartiges Gerät beschrieben, mit dem eine Darstellung der Absorptionsverteilung der Strahlung in einer Querschnittsscheibe eines zu untersuchenden Körpers hergestellt werden kann. Dieses Gebiet der Radiographie ist in der Fachwelt auch unter dem Begriff "computerisierte axiale Tomographie" bekannt.
Die mit diesen Geräten herstellbaren Darstellungen haben sich als sehr nützlich bei der Diagnose von Krankheiten und Verletzungen des menschlichen Körpers erwiesen, und sie sind in der Lage, Dinge festzustellen, die auf üblichen Röntgenbildern wegen des Verdeckungseffektes durch hochabsorbierende Körperteile wie z.B. Knochen nicht wahrgenommen werden können.
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Bei dem in der erwähnten britischen Patentschrift beschriebenen Gerät wird Röntgenstrahlung durch eine Scheibe eines Körpers entlang zahlreicher Strahlenwege geschickt, von denen sich einige innerhalb der Scheibe schneiden, und es wird dann die Menge der vom Körper entlang eines jeden Strahlenweges austretenden Röntgenstrahlung festgestellt. Auf diese Weise kann die Absorption# die die Strahlung beim Durchlaufen des Weges erfährt, bestimmt werden, und die so bestimmten Absorptionswerte werden nach einem Verfahren, das als "kompensierte Schichtdiagramm-Technik" bezeichnet wird, einer Datenverarbeitung un- : terzogen, um die gewünschte Darstellung zu erzeugen. Ein Beispiel für diese kompensierte Schichtdiagramm-Technik ist in der erwähnten Patentschrift beschrieben, und ein anderes, schnelleres Verfahren ist in der GB-PS 1 471 531 beschrieben.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Gerät der eingangs genannten Art einen einfachen Abtastmechanismus für die Erzeugung der Absorptionswerte zu schaffen.
Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß Ünter-Abtastmittel vorgesehen sind, die einen mit Ausnehmungen versehenen, die Röntgenstrahlenquelle wenigstens teilweise umgebenden Körper sowie Antriebsmittel enthalten, die eine relative Drehbewegung zwischen dem Körper und der Röntgenstrahlenquelle erzeugen, so daß die Strahlung wiederholt in derselben seitlichen Richtung durch den Bereich des Körpers entlang weiterer Wege streicht, wobei die Strahlung beim überstreichen des Bereiches einen von der Röntgenstrahlenquelle ausgehenden Fächer bildet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Eine Röntgenstrahlenröhre 1 erzeugt ein fächerförmiges Strahlenfeld 2f dessen Spreizwinkel 30° beträgt, und das durch eine öffnung 3 in einem Bleischirm 4 verläuft. Die Strahlung ist auf einen durch das Gerät bestimmten Bereich eines Patienten gerichtet, so daß sie durch eine ausgewählte Scheibe des zu untersuchenden Körpers 5 verläuft. Der Körper 5 ruht auf einer gekrümmten Platte 6, die sich ihrerseits in einer in einem nicht dargestellten Tisch angebrachten gekrümmten Rille befindet und relativ zu diesem in einer Richtung senkrecht zur Papierebene angetrieben werden kann. Die Platte, der zugehörige Tisch und die Antriebsmittel sind in der DT-Patentanmeldung P 26 17 974.8 beschrieben.
Um die Röhre 1 herum erstreckt sich ein mit zahlreichen Ausnehmungen versehener Ring 7. Beim vorliegenden Beispiel enthält der Ring 7 zwölf in gleichmäßigem Winkelabstand voneinander angeordnete Ausnehmungen, wobei sich die Zahl der Ausnehmungen natürlich auf den Spreizwinkel des Strahlungsfeldes 2 bezieht. Aufgrund des Abstandes der Ausnehmungen im Ring 7 kann zur Zeit nur ein einzelner, bleistiftförmiger Strahl 8 aus dem Ring austreten und auf eine Detektoranordnung 9 auftreffen, die im vorliegenden Beispiel aus einem einzelnen länglichen Detektor in Form eines ein Edelgas enthaltenden Tanks besteht. Als Edelgas dient beispielsweise Xenon, das unter einem Druck von einigen Atmosphären steht. Ferner sind Elektroden bekannter Art vorgesehen, über die elektrische Signale, die ein Maß für die auf den Detektor auftreffende Strahlung sind, vom Detektor abgeleitet werden können.
Die Teile 1,7 und 9 sind auf einem ringförmigen Stützkörper 10 angeordnet. Die Röhre 1 und der Detektor 9 sind am
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Stützkörper in bekannter Weise befestigt, und der Ring 7 ist auf mehreren Rollenlagern 11 drehbar gelagert. Der Ring 7 wird mittels eines Elektromotors 12 über ein Zahnrad 13 angetrieben, das mit nicht dargestellten Zähnen im Umfang des Ringes 7 in Eingriff steht.
Auf dem Stützkörper 10 ist ebenfalls drehbar ein mit zahlreichen Ausnehmungen versehener Kollimatorring 14 gelagert, der sich jedoch nicht in derselben Ebene wie der Ring 7 und das Strahlenfeld 2 befindet, aber diese Ebene an der von der Röhre abgekehrten Seite des Körpers schneidet. Der Kollimatorring 14 ist auf dem Stützkörper 10 mittels einer Reihe von Rollenlagern 15 gelagert und wird mittels eines Zahnrades 16 angetrieben, das über ein geeignetes Zwischengetriebe vom Motor 12 angetrieben wird. Der Kollimatorring 14 dient dazu, die Streuwirkungen im Körper zu vermindern, indem der Detektor 9 nur für die Strahlung aktiviert wird, die vom Körper entlang dem bleistiftförmigen Strahl während der durch den Ring 7 ausgewählten Zeit austritt. Selbstverständlich müssen die Drehbewegungen der Ringe 7 und 14 eine Beziehung zueinander aufweisen, dann bei einer Drehung des Ringes 7 gegen den Uhrzeigersinn, bei der eine seiner Ausnehmungen einen bleistiftförmigen Strahl von links nach rechts durch den Körper 5 streichen läßt, ist es notwendig, daß eine Ausnehmung im Kollimatorring 14 der Bewegung dieses Strahls folgt. Ferner muß auch eine zweite Ausnehmung im Ring 14 dem Strahl folgen, der den Körper 5 von links nach rechts durch die nächste Ausnehmung im Ring 7 durchquert. Dies wird durch ein entsprechendes Getriebe zwischen den beiden Ringen und durch Wahl der Zahl der Ausnehmungen in den beiden Ringen erreicht. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwölf Ausnehmungen im Ring 7 und fünf Ausnehmungen im Ring 14 vorgesehen. Der Grund dafür, daß der Ring sich in einer anderen Ebene als der Ring 7 befindet, ergibt sich
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deutlich aus der Zeichnung, denn wenn sich die beiden Ringe in derselben Ebene befinden würden, würde der Teil des Ringes 14 der sich zwischen dem Körper und der Röhre 1 befindet, die Strahlung unterbrechen.
Der Stützkörper 10 selbst ist auf mehreren Lagern 16' auf einem Hauptrahmen gelagert, der am Boden eines Gebäudes befestigt ist. Der Stützkörper 10 wird relativ zum Rahmen 17 mittels eines Elektromotors 18 und eines von diesem angetriebenen Zahnrades 19, das mit nicht dargestellten Zähnen im Umfang des Stützkörpers 10 in Eingriff ist, gedreht.
Es ist erforderlich, daß das Fortschreiten der Winkelbewegung des Stützkörpers und der Drehbewegung des Ringes 7 genau überwacht wird und daher ist jedes dieser Elemente mit einer Strich-Einteilung 20 bzw. 21 versehen, die in bekannter Weise mit aus Fotozelle und Detektor bestehenden Einheiten 22 und zusammenwirken, um elektrische Taktsignale zu erzeugen, die ein Maß für das Fortschreiten sind. Die beiden Gruppen von Taktimpulsen werden einer Haupttaktschaltung 24 zugeführt,die außerdem Impulssignale von einer entfernt angeordneten Start/Stop-Steuerung 25 empfängt. Die Taktschaltung 24 erzeugt Antriebssignale für die beiden Elektromotoren 12 und 18 und bewirkt auch andere Funktionen in bezug auf die Verarbeitung der vom Detektor 9 abgeleiteten Signale. Diese Signale werden einem Verstärker 26 und dann einer Integrationsschaltung 27 zugeführt, die unter dem Einfluß der Signale, die von der Taktschaltung 24 in Abhängigkeit von den dieser von den Einheiten 22 und 23 zugeführten Impulse gebildet werden, periodisch gelesen und zurückgestellt werden. Die integrierten Signale werden in einer Schaltung 28 bekannter Art in logarithmische Form umgesetzt und digitalisiert, und die in dieser Weise behandelten Signale werden einem digitalen Speicher
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29 wiederum unter Steuerung der Taktsignale von der Schaltung 24 zugeführt. Nach der Speicherung können die Daten in einer Datenverarbeitungsschaltung 30 gemäß der Technik des kompensierten Schichtdiagramms verarbeitet werden, um die gewünschte Darstellung der Änderung der Absorption der Röntgenstrahlung in der interessierenden Scheibe des Körpers 5 zu erzeugen. Die für die Darstellung gewonnenen Signale werden einem Langzeitspeicher 31, beispielsweise einem Magnetband oder einer Magnetscheibe und ebenfalls über eine bekannte Fenstersteuerschaltung 32 einer Vorrichtung zur sichtbaren Anzeige, beispielsweise einer Kathodenstrahlröhre 33 zugeführt, wobei die Fenstersteuerschaltung 32 aus dem beträchtlichen Dynamikbereich der Daten (es sind 1OOO oder mehr unterscheidbare Pegel vorhanden) einen begrenzten, auf einen vorgegebenen Pegel zentrierten Bereich auswählt. Die Darstellung auf der Röhre 33 kann im Bedarfsfall fotografiert werden.
In der Praxis wird die Untersuchung durch eine Bedienungsperson eingeleitet, die das Start-Element der Steuerung 25 betätigt. Hierdurch wird der die Abtastbewegung bewirkende Motor 18 eingeschaltet und dreht den Stützkörper 10 mit den darauf angebrachten Teilen mit stetiger Geschwindigkeit um den Körper 5. Gleichzeitig wird der Motor 12 erregt, der den Ring 7 und den Ring 14 in Drehung versetzt, wodurch ein Strahl wiederholt von links nach rechts durch den Körper 5 geschickt wird. Die Ringe 7 und 14 und ihr Antriebsmechanismus können als Unter-Abtastmittel betrachtet werden, und diese Unter-Abtastung bewirkt, daß die Strahlung viele Male von links nach rechts durch den Körper 5 verläuft, beispielsweise 360 mal während einer einzelnen Umdrehung des Stützkörpers 10 um den Körper 5. Wenn man sich vorstellt, daß die Ringe 7 und 14 stationär sind und ihre Ausnehmungen eine solche Position einnehmen, daß die Strahlung durch den Körper entlang einem bestimmten Strahlenweg verläuft, dann wird durch
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den Abtastmotor 18, der die Röhre 1 um den Körper dreht, Strahlung durch den Körper entlang weiterer Strahlenwege geschickt. Durch die erwähnten Unter-Abtastmittel streicht wiederholt Strahlung durch den Körper 5, wobei die Strahlung durch den Körper entlang weiterer Strahlenwege verläuft. Vorzugsweise ist die Beziehung zwischen der Abtastbewegung des Stützkörpers 10 und der von den Ringen 7 und 14 und deren Antriebsmitteln bewirkten Unter-Abtastung so, daß bei einer Winkelbewegung des Stützkörpers 10 um jeweils 1° die Strahlung von links nach rechts durch den Körper streicht, und die Taktgebung ist so ausgelegt, daß beispielsweise 180 diskrete Signale vom Detektor 9 während jeder durch die Unter-Abtastmittel bewirkten Strahlschwenkung abgeleitet werden.
Es sind auch andere Anordnungen möglich, ohne die Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann der Kollimatorring entfallen und durch eine feste Gruppe von Kollimatoren ersetzt werden, die auf dem Stützkörper 10 zwischen dem Körper 5 und dem Detektor 9 angeordnet werden. Stattdessen können aber auch die zur Verminderung von Streueffekten vorgesehenen Kollimatoren insgesamt fortgelassen werden, und die Streuung kann nach der in der DT-Patentanmeldung P 27 O2 OO9 beschriebenen Weise ermittelt und berücksichtigt werden.
Ggfs. kann der einzelne Detektor 9 durch eine Gruppe von individuellen Detektoren üblicher Bauart ersetzt werden, beispielsweise durch Szinzillatorkristalle, die mit optischelektrischen Umsetzern wie Fotovervielfachern oder Fotodioden gekoppelt sind. Ferner können auf den Stützkörper 10 zwischen der Röhre 1 und dem Körper 5 und/oder zwischen dem Körper 5 und dem Detektor 9 so geformte Schwächungskörper vorgesehen sein, daß teilweise die beträchtlichen Intensitätsschwankungen der
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auf den Detektor während jeder Unter-Abtastung infolge der unterschiedlichen Weglängen durch den Körper 5 auftreffenden Strahlung kompensiert werden. Es kann von Vorteil sein, wenn man dafür sorgt, daß der Strahl an oder nahe den Enden der durch die Unter-Abtastmittel bewirkten Bewegung über den Körper hinausgelangt, so daß er ein Bezugssignal für den Detektor erzeugt.
Bs / dm
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Leerseite

Claims (7)

  1. EIKENBERG & BRÜMMERSTEDT
    PATENTANWÄLTE IN HANNOVER
    EMI Limited 1OO/5O4
    Patentansprüche:
    [1A Gerät zur Untersuchung eines Körpers mittels durchdringender Strahlung, mit Mitteln zur Festlegung des Körpers in einer vorgegebenen Position, mit einer Rontgenstrahlenquelle, die die Strahlung durch einen Bereich des Körpers entlang wenigstens eines Strahlenweges hindurchschickt, mit Abtastmitteln zur Erzeugung einer Winkelbewegung der Quelle um den Körper, um die Strahlung entlang weiterer Strahlenwege durch den Bereich des Körpers zu schicken, und mit einer Detektoranordnung zum Empfang der
    Strahlung nach Durchqueren des Körperbereiches, dadurch gekennzeichnet, daß Unter-Abtastmittel (12, 13, 16', 7, 14) vorgesehen sind, die einen mit Ausnehmungen versehenen, die Rontgenstrahlenquelle (1) wenigstens teilweise umgebenden Körper (7) sowie Antriebsmittel C2, 13) enthalten, die eine relative Drehbewegung zwischen dem Körper (7) und der Rontgenstrahlenquelle (1) erzeugen, so daß die Strahlung wiederholt in derselben seitlichen
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    ORIGINAL INSPECTED
    Richtung durch den Bereich des Körpers (5) entlang weiterer Wege streicht, wobei die Strahlung beim überstreichen des Bereiches einen von der Rontgenstrahlenquelle (1) ausgehenden Fächer bildet.
  2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen im Körper (7) einen Abstand voneinander aufweisen, so daß ein bleistiftförmiger Strahl wiederholt durch den Bereich streicht.
  3. 3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rontgenstrahlenquelle (1), die Unter-Abtastmittel (12, 13, 16', 7, 14) und die Detektoranordnung (9) auf einem Stützkörper (10) angebracht sind, und daß die Abtastmittel (18, 19) auf den Stützkörper (10) so einwirken, daß dieser mit den auf ihm angebrachten Teilen eine winkelmäßige Bewegung um den Körper (5) des Patienten ausführt.
  4. 4. Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Stützkörper (10) ein den Körper (5) des Patienten umgebender, mit Ausnehmungen versehener Kollimatorring (14) angeordnet ist, und daß Mittel (13, 16') zur Drehung des Kollimatorringes (14) relativ zum Stützkörper (10) derart vorgesehen sind, daß eine Ausnehmung des Kollimatorringes zwischen dem Körper des Patienten und der Detektoranordnung (9) synchron mit jedem überstreichen und in Ausrichtung auf den bleistiftförmigen Strahl entlangläuft.
  5. 5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebsmotor (12) und Getriebemittel vorgesehen sind, um den Körper (7) und den Kollimator (14) mit in Beziehung zueinander stehenden Raten zu drehen.
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  6. 6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollimatorring (14) in bezug auf den mit Ausnehmungen versehenen Körper (7) geneigt ist.
  7. 7. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoranordnung (9) durch einen einzigen, länglichen Detektor gebildet ist, der aus einem Tank besteht, in dem sich unter Druck stehendes Xenon befindet, und der Elektroden enthält.
    809810/0758
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