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Röntgenaufnahmegerät für die Computer-Tomographie"
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Röntgenaufnahmegerät für die Computer-Tomographie,
bei dem den einzelnen Röntgenaufnahmen entsprechende streifenförmige, in einer Bildebene
liegende sichtbare Bilder mittels eines Linsensystems auf eine lichtempfindliche
Eingangsschicht einer Bildaufnahmeröhre übertragbar sind.
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Eine derartige Anordnung ist bereits bekannt (DE-OS 26 22 177).
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Mittels eines flachen, in einer Ebene divergent verlaufenden Röntge
strahlenbündels
wird ein Körper unter einer Vielzahl von in der Ebene liegenden Richtungen zur Erzeugung
von einzelnen Röntgenbildern (Projektionen) durchstrahlt, wobei die Röntgenstrahlenbündel
nacheinander auf einen Röntgenbildverstärker treffen, welcher in seiner ausgangsseitigen
Bildebene entsprechend dem Querschnitt der Röntgenstrahlenbündel streifenförmige
sichtbare Bilder erzeugt. Die Bilder werden mittels einer sphärischen Linse ebenfalls
streifenförmig auf eine lichtempfindliche Eingangsschicht einer Bildaufnahmeröhre
abgebildet. Am Ausgang der Bildaufnahmeröhre sind dann charakteristische, die Absorption
der durchstrahlten Körperschicht kennzeichnende elektrische Ausgangssignale zur
Rekonstruktion eines Computer-Tomographiebildes abnehmbar, indem die lichtempfindliche
Eingangsschicht zeilenweise ausgelesen wird. Zeilenrichtung und Bildlängsrichtung
stimmen hierbei überein.
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Da die Höhe des Bildes (Ausdehnung des Bildes senkrecht zur Längsrichtung)
auf der lichtempfindlichen Eingangsschicht etwa der Breite einer Zeile (Ausdehnung
der Zeile senkrecht zur Zeilenrichtung, wobei die Zeilenbreite durch Fokussierung
und entsprechender Ablenkung des die Eingangsschicht abtastenden Elektronenstrahls
einstellbar ist) entspricht, wird lediglich ein Bruchteil der insgesamt wesentlich
mehr Zeilen, z.B.
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625 Zeilen, umfassenden lichtempfindlichen Eingangsschicht der Bildaufnahmeröhre
bestrahlt. Der übrige Teil der Eingangsschicht bleibt unbestrahlt. Das mittlere
elektrische Ausgangssignal der Bildaufnahmeröhre ist daher, entsprechend der geringen
Ausnutzung der lichtempfindlichen Eingangsschicht, relativ klein, so daß hierdurch
auch das Ausgangssignal/Rauschverhältnis
der Bildaufnahmeröhre
nur kleine Werte annehmen kann. Hinzu kommt, daß bei einer sehr kleinen bestrahlten
Fläche Empfindlichkeitsunterschiede der lichtempfindlichen Eingangsschicht das Ausgangssignal
verfälschen können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Ubertragung streifenförmiger,
in einer Bildebene liegender sichtbarer Bilder auf eine lichtempfindliche Eingangsschicht
einer Bildaufnahmeröhre zu schaffen, durch welche das Ausgangssignal/Rauschverhältnis
erhöht und Verfälschungen des Ausgangssignals aufgrund von Empfindlichkeitsunterschieden
der lichtempfindlichen Eingangsschicht vermieden werden.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Linsensystem
wenigstens eine zwischen Bildebene und lichtempfindlicher Eingangsschicht der Bildaufnahmeröhre
angeordnete, einen astigmatischen Strahlengang erzeugende Linse enthält, durch welche
die Bilder in ihrer Längsrichtung fokussiert sowie senkrecht zur Längsrichtung defokussiert
auf die lichtempfindliche Eingangsschicht übertragbar sind.
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Durch die einen astigmatischen Strahlengang hervorrufende Linse wird
erreicht, daß das auf die lichtempfindliche, parallel zur Bildebene liegende Eingangsschicht
der Bildaufnahmeröhre übertragene Bild in seiner Längsrichtung fokussiert und senkrecht
dazu sowie parallel zur Bildebene soweit defokussiert wird, daß die gesamte Oberfläche
der lichtempfindlichen Eingangs schicht wenigstens annähernd ausgeleuchtet
wird.
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Eine derartige Ausleuchtung bewirkt unter gleichzeitiger Erhöhung
der Verstärkung des Röntgenbildverstärkers eine erhebliche Verbesserung des Ausgangssignal/Rauschverhältnisses,
da das mittlere Eingangssignal der Bildaufnahmeröhre, welches von der Größe der
bestrahlten Eingangsschicht und der Lichtintensität abhängt, entsprechend der erhöhten
Ausnutzung der Oberfläche der lichtempfindlichen Eingangsschicht vergrößert wird.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Linse als plankonvexe
oder bikonvexe Zylinderlinse ausgebildet, wobei die Zylinderachse senkrecht zur
Längsrichtung der Bilder angeordnet ist und senkrecht durch die optische Systemachse
verläuft, wodurch erreicht wird, daß die Bilder in einfacher Weise und annähernd
verzeichnungsfrei auf die lichtempindliche Eingangsschicht der Bildaufnahmeröhre
übertagbar sind.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung liegt die Zeilenrichtung
der Bildaufnahmeröhre parallel zur Zylinderachse. Hierdurch wird erreicht, daß die
Bilder parallel zur Zeilenrichtung der Bildaufnahmeröhre defokussiert werden und
somit zeilenweise auslesbar sind, wobei jede Zeile, welche vom
defokussierten
Bild beleuchtet wird, einen Bildpunkt definiert. Ein die Absorption der Körperschicht
kennzeichnender Informationswert des Bildpunktes kann somit durch das Auslesen einer
Zeile erhalten werden, indem z.B. der Mittelwert des Ausgangssignals der Bildaufnahmeröhre
pro Zeile bestimmt wird. Auf diese Weise werden Schwankungen im Ausgangssignal der
Bildaufnahmeröhre aufgrund lokaler Empfindlichkeitsunterschiede der lichtempfindlichen
Schicht herausgemittelt. Bekannterweise kann die Mittelwertbildung dadurch erfolgen,
daß das Ausgangssignal z.B. über einen Tiefpaß geleitet wird.
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Krummlinig defokussierte Bildpunkte eines Bildes können mehrere Zeilen,
z.B. bei nicht verzeichnungsfreier Ubertragung, überdecken. Das Auslesen derartiger
Bilder bereitet aber keinerlei Schwierigkeiten, da bekannterweise bei gegebenem
Strahlengang'z.B. die Bahn des auslesenden Elektronenstrahis der Bildaufnahmeröhre
entsprechend der defokussierten Bildpunkte elektronisch steuerbar ist.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen der Linse und
der Eingangsschicht der Bildaufnahmeröhre ein Lichtbildverstärker angeordnet, dosen
Ausgangsbild mittels einer sphärischen Linse auf die Eingangsschicht der Bildaufnahmeröhre
übertragbar ist.
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Sichtbare Bilder, welche durch Umwandlung von Röntgenstrahlen mittels
Röntgenfluoreszensschirmen erzeugt werden, sind relativ
lichtschwach.
Un dennoch eine ausreichende, ein hohes Ausgangssignal/Rauschverhältnis der Bildaufnahmeröhre
erzeugende Intensität des Lichtes zu erhalten, werden die defokussierten Bilder
zuerst auf einen Lichtbildverstärker übertragen, welcher dann ausgangsseitig ein
verstärktes, sichtbares Bild erzeugt.
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Zudem kann ferner erreicht werden, daß durch Anordung von strahlungsverstärkenden
Elementen (z.B. Lichtbildverstärker oder Röntgenbildverstärker) im Strahlengang
die Intensität der Röntgenstrahlung herabgesetzt und damit die Patientendosis erniedrigt
werden kann.
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Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 ein Röntgenaufnahmegerät mit einer einen astigmatischen Strahlengang
erzeugenden Zylinderlinse, Fig. 2 ein weiteres Röntgenaufnahmegerät mit Zylinderlinse
und anschließendem Lichtbildverstärker.
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Fig. 1 zeigt ein Röntgenaufnahmegerät 1 mit einer Röntgenquelle 2,
aus welcher ein divergentes, in einer Ebene verlaufendes und durch Blenden (nicht
dargestellt) kollimiertes Röntgenstrahlenbündel 3 austritt, welches eine Köperschicht
4 durchdringt und auf eine Eingangsfläche 5 eines Röntgenbildverstärkers 6 auftrifft.
In der ausgangsseitigen Bildebene 7 des Röntgenbildverstärkers 6 entsteht ein entsprechend
dem Querschnitt des Röntgenstrahlenbündels 3 ausgebildetes
streifenförmiges,
sichtbares Bild 8, welches gegenüber dem Querschnitt des auf die Eingangsfläche
5 des Röntgenbildverstärkers 6 auftreffenden Röntgenstrahlenbündels 3 stark verkleinert
ist. Das Bild 8 wird mittels einer als bikonvexe Zylinderlinse ausgebildeten, einen
astigmastischen Strahlengang erzeugenden Linse 9 auf eine Eingangsschicht 10 einer
Bildaufnahmeröhre 11 übertragen, wobei die Eingangsschicht 10 parallel zur Bildebene
7 liegt. Die Linse 9 ist derart angeordnet, daß ihre Zylinderachse 12 sowohl senkrecht
zur Längsrichtung 13 des Bildes 8 als auch senkrecht zur optischen Systemachse 20
liegt. Die Mittelebene 13a der Linse 9 liegt hierbei parallel zur Bildebene 7. Auf
diese Weise wird das Bild 8 derart auf die Eingangsschicht 10 übertragen, daß es
in Längsrichtung 15 fokussiert und senkrecht dazu entsprechend der röße der Eingangsschicht
10 in Zeilenrichtung 14 der Bildaufnahmeröhre 11 defokussiert ist Am Ausgang 15
der Bildaufnahmeröhre 11 sind die die Absorption der durchstrahlten Körperschicht
4 kennzeichnenden elektrischen Ausgangssignale, welche durch zeilenweises Abtasten
der in Zeilenrichtung defokussierten Bildpunkte erhalten werden, abnehmbar, wobei
die pro Zeile ermittelten Ausgangssignale einem Mittelwertbildner (nicht dargestellt),
zsB. einem Tiefpaß, zur Erzeugung eines mittleren Ausgangssignals zugeführt werden.
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Fig. 2 zeigt ein Röntgenaufnahmegerät 16 bei dem das Röntgenstrahlenbündel
3 nach Durchdringen der Körperschicht 4 auf einen eine Bildebene 7 darstellenden
Röntgenfluoreszensschirm trifft, der die Röntgenstrahlung in sichtbare umwandelt,
so daß in der Bildebene 7 ein sichtbares, relativ lichtschwaches
streifenförmiges
Bild 8 entsteht. Mittels einer einen astigmatischen Strahlengang erzeugenden Linse
9, z.B.
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einer Zylinderlinse, wird das Bild 8 zuerst auf ein Eingangsfenster
17a eines Lichtbildverstärkers 17 übertragen. Das sichtbare Ausgangsbild 18 des
Lichtbildverstärkers 17 wird dann mittels einer sphärischen Linse 19 auf die Eingangsschicht
10 der Bildaufnahmeröhre 11 projiziert.
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Die Stärke der Fokussierung und Defokussierung des Bildes 8 in den
zueinander senkrechten Richtungen, und damit die Größe der beleuchteten Fläche der
lichtempfindlichen Eingangsschicht 10, ist durch Verschieben der optischen und elektronischen
Komponenten entlang der optischen Systemachse 20 einstellbar.