DE2807688A1 - Geraet fuer roentgen-tomographie mit rechnerauswertung - Google Patents

Description

Gerät für Röntgen-Tomographie mit Rechnerauswertung

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Durchführung der Röntgen-Tomographie mit Rechnerauswertung.

Bei einem Verfahren der Tomographie mit Rechnerauswertung wird ein Patient so gelagert, daß er entlang einer gewöhnlich horizontalen Längsachse verschoben werden kann. Die Achse verläuft durch den Mittelpunkt der Drehung einer drehbaren Basis oder eines drehbaren Unterteils, an dem an einer Seite des Drehpunktes eine Röntgenquelle und auf der anderen Seite eine

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Anzahl von Röntgen-Detektoren angeordnet sind. Ein fächer- oder bündeiförmiger Röntgenstrahl, welcher in der Längsrichtung nur eine geringe Dicke besitzt, wird während der Drehung der Basis durch den Patienten projiziert, so daß an den Detektoren Signale erzeugt werden, welche die RöntgendurchLässigkeit entlang einer Anzahl von Laufwegen oder Laufstrahlen durch eine zu untersuchende Person anzeigen. Analogsignale entsprechend der Abschwächung der Röntgenstrahlen durch alle Vo Lumenelemente in einer Schicht des Körpers unter verschiedenen Drehwinkeln werden dann in digitale Signale umgewandelt, welche von einem Rechner zur Erzeugung von Signalen verwendet werden, die zur Steuerung einer Bildröhre zur Anzeige eines rekunstruierten Bildes der Schicht verwendet werden können. Weitere Informationen über Tomographie mit Rechnerauswertung sind enthalten in dem Aufsatz ''Image Reconstruction from Projections'* von Gordon u.a. in Scientific American, Vol. 223, No. 4. Eine bekannte bewegliche Aufhängung wird beschrieben in der U.S.-Patentschrift Nr. 3.922.522.

Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Durchführung der Tomographie mit Rechnerauswertung beinhaltet die gleichzeitige Verschiebung einer RöntgenqueLIe auf einer Seite des Körpers und eines Detektors auf der anderen Seite des Körpers, welche wiederholt über einer Körperschicht vorgenommen wird, wobei für jede Verschiebung die Quelle und der Detektor über einen kleinen Winkel gedreht werden.

Bei den beiden vorgenannten Beispielen wird der Röntgenstrahl durch eine dünne Schicht des Körpers projiziert, so daß die rekonstruierte Schicht praktisch senkrecht zu der Längsachse der Verschiebung des Patienten liegt, welche zur Erzielung von Abbildungen aufeinanderfolgender Schichten vorgenommen wird. In einigen Fällen kann jedoch eine günstige Diagnoseinformation nur dadurch erreicht werden, daß eine Schicht durch den

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Körper betrachtet wird, die unter' einem geringen vertikalen Winkel geneigt ist und nicht senkrecht zur Horizontalen oder Längsachse für die Verschiebung des Patienten ist.

Gemäß der Erfindung wird die Röntgenabtastvorrichtung so aufgebaut und angeordnet, daß sie eine Abbildung oder Betrachtung von Körperschnitten oder Körperschichten ermöglicht, welche einen Winkel mit der Längsverschiebungsachse des Körpers bilden, jedoch senkrecht zu der Drehachse oder Azimuthachse für die drehbare Basis und der sich mit ihr drehenden Röntgenquelle und Detektoren lieg Besonders ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die drehbare Basis auf einem Hauptschwenkrahmen gehaltert, welcher eingerichtet ist zur Schwenkbewegung auf gekrümmten Segmenten oder Schwenkschienen, welche durch Watzen oder Rollen abgestützt werden. Als erzeugende Linie für die Krümmung dieser Schwenkschienen dient eine querverlaufende horizontale Achse, welche einen virtuellen Drehpunkt bildet, wobei diese Achse senkrecht steht auf der Längsachse der Basisdrehung und einer Linie, welche koinzident ist mit dem Mittelstrahl zwischen der Röntgenquelle und den Detektoren. Die Beibehaltung dieser geometrischen Beziehung für jeden zulässigen Schwenkwinkel oder Neigungswinkel der drehbaren Basis gestattet eine Vereinfachung des Rechengangs, welchen der Rechner in Verbindung mit dem Verfahren zur Bildrekonstruktion durchführt.

Die Ausdrücke Röntgenstrahlen und Röntgenquelle werden in dieser Beschreibung zur Abkürzung und bequemeren Ausdrucksweise benutzt; diese Ausdrücke sind jedoch so zu verstehen, daß sie auch Gammastrahlen und Gammastrahlungsquellen und andere durchdringende Strahlungen und Quellen für dieselben umfassen. Die vorstehend beschriebene Anordnung wird auch als bewegliche Aufhängung für die Tomographie mit Rechnerauswertung bezeichnet. Ein besseres Verständnis der Vorteile der

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erfindungsgemäßen Anordnung ergibt sich aus der nachstehenden ausführlicheren Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den Abbildungen.

Die Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer beweglichen Aufhängung für Tomographie mit Rechnerauswertung, wobei die Verkleidungen abgenommen sind und sich auf dem Röntgentisch ein Patient befindet.

Die Figur 2 zeigt eine auseinandergezogene Darstellung der beweglichen Aufhängung der Figur 1.

Die Figur 3 ist eine Ansicht der beweglichen Aufhängung in der Figur 2, wobei die drehbare Basis an dem Schwenkrahmen befestigt ist, und sie zeigt den Rahmen zur Halterung der Verkleidungen und einen Hebezeug-Ausleger benachbart zu dem Mechani smus.

Die Figur 4 zeigt eine Seitenansicht von rechts für das Gerät nach Figur 3, wobei einige Teile nur teilweise dargestellt sind.

Die Figur 5 ist eine Seitenansicht der Bremse, welche mit dem Schwenkteil zusammenwirkt.

Die Figur 6 ist eine Seitenansicht der drehbaren Basis, wobei einige Teile weggebrochen gezeigt sind und andere Teile im Schnitt gezeigt sind, um das Lager darzustellen, mit dem die drehbare Basis auf dem Schwenkrahmen drehbar gelagert ist.

Die Figur 7 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Lagerstruktur, wobei einige Teile im Schnitt dargestellt sind.

Die Figur 8 zeigt eine Seitenansicht des unteren Teils der

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Schwenkbasis, wobei einige Teile weggebrochen gezeichnet sind.

Die Figur 9 zeigt eine Vorderansicht der Bodenbefestigung und des Antriebsmechanismus für die schwenkbare Basis, wobei zur Erleichterung der Beschreibung einige Teile weggelassen sind.

Die Figur 10 zeigt eine rückwärtige Ansicht der beweglichen Auf hängung,in der einige Teile weggelassen sind.

Die Figur 11 ist eine Seitenansicht der beweglichen Aufhängung ähnlich der Figur 4, wobei jedoch einige Teile weggelassen si nd.

Die Figur 12 zeigt einen Schnitt durch die Bremse entlang der Linie 12-12 in Figur 5„

Die allgemeinen Gesichtspunkte eines Gerätes zur Erfassung von Daten über die Abschwächung von Röntgenstrahlen zur Tomographie mit Rechnerauswertung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 erörtert. In Figur 1 ist ein Tisch für die Lagerung eines Patienten, der einer tomographischen Untersuchung unterzogen wird, allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Der Tisch besitzt eine Platte 11, auf welcher ein Patient in liegender Stellung aufgenommen werden kann, wobei sich der Kopf an dem mit 12 bezeichneten Ende und die Füße an dem mit 13 bezeichneten Ende befinden. Die Tischplatte 11 kann der Länge nach verschoben werden und diese Richtung wird hier als Längsrichtung bezeichnet. Die Platte 11 ist eingerichtet zu einer Längsverschiebung, bei der sie einseitig über den Tisch 10 hinausragt, um auf diese Weise aufeinanderfolgende in Längsrichtung benachbarte Schichten des Körpers eines Patienten in den Strahlengang eines Abtast-Röntgenstrahls zu bringen. Der Mechanismus zur Hin- und Herbewegung des Patienten in Längsrichtung befindet sich im

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Innern des Gehäuses für den Tisch 10 und ist nicht im einzelnen dargestellt, da er keinen Teil der Erfindung bildet.

Die Tischplatte 11 erhält im voll ausgezogenen Zustand eine zusätzliche Unterstützung durch einen rückwärtigen Tisch 14, so daß gewünschtenfa I Is die gesamte Körperlänge eines Patienten unter den Abtaststrahl gebracht werden kann.

Die Röntgenabtastung zur Ermittlung von Daten für die Abschwächung der Röntgenstrahlen an einer Anzahl von kleinen Volumenelementen in dem Körper wird durchgeführt mit Hilfe der Komponenten einer beweglichen Aufhängung, welche allgemein mit der Bezugsziffer 15 bezeichnet ist.

Die Hauptbestandteile der beweglichen Aufhängung 15 sind deutlich ersichtlich aus der auseinandergezogenen Darstellung der Figur 2. Die bewegliche Aufhängung umfaßt eine Grundplatte 20 zur Befestigung am Boden mit einem Paar praktisch gleicher, aufrechtstehender Platten 21 und 22, die an entgegengesetzten Enden befestigt sind. Die Platten 21 und 22 sind mit Rollen ausgestattet, welche noch nachstehend ausführlich beschrieben werden. Die Rollen tragen einen schwenkbaren Rahmen, der aus gekrümmten Schwenkschienen oder Segmenten 23 und 24 besteht. Die Schienen 23 und 24 sind an L-förmigen Teilen befestigt, welche einen Teil des Schwenkrahmens bilden. Eines dieser Teile ist in Figur 2 praktisch vollständig sichtbar und besteht aus einem einstückigen Teil mit einem allgemein horizontal verlaufenden Basisteil 25 und einem aufrechtstehenden SchenkeLteil 26. Typischerweise ist der Schenkelteil 26 ein hochkant angeordnetes Blech, an dem ein seitlich verlaufendes ebenes Blech 27 befestigt ist. Die Platte oder das Blech 27 und sein Gegenstück auf dem anderen aufrechtstehenden Schenkel 28 sind beide an einer kreisförmigen Tragplatte oder Halteplatte 29 des Schwenkrahmens befestigt. Es ist daher ersichtlich, daß die

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kreisförmige Tragplatte 29, welche einen Teil des Schwenkrahmens bildet, auf den Schwenkschienen 23 und 24 so geschwenkt werden kann, daß dieEbene der Platte 29 gewünschtenfa I Is vertikal oder unter einem Winkel beiderseits der Vertikalen angeordnet werden kann. Der Rahmen schwenkt dabei nicht in der Weise, in welcher ein Schaukelstuhl auf einem ebenen Boden schwenken würde. In einem solchen Falle bewegt sich nämlich der Krümmungsmittelpunkt der Schwenkflächen oder Schaukelflächen. In der vorliegenden Konstruktion ergibt sich durch das Zusammenwirken der gekrümmten Schwenkschienen mit den Rollen eine Bewegung der Schwenkschienen entlang eines gekrümmten Laufweges mit Krümmungsradien, welche zu einer virtuellen Drehachse verlaufen, deren Lage auch beim Schwenken des auf den Laufschienen gehalterten Rahmens nicht verschoben wird.

Die Platte 29 des schwenkbaren Rahmens ist mit einer großen RinghaIterung oder Tragstruktur 30 ausgestattet, an welcher die drehbare Basis 31 befestigt ist. Der Mittelpunkt der Drehung für die drehbare Basis 31 und die Tragstruktur 30 ist mit 32 bezeichnet und die hier als Längsachse bezeichnete Drehachse ist als strichpunktierte Linie dargestellt und mit 33 bezeichnet. Die Achse 33 wird auch gewöhnlich als Azimuthachse bezeichnet. Ein querverlaufende horizontale Linie 32', welche durch den Punkt 32 verläuft, bildet eine virtuelle Achse, um welche die Tragplatte 29 und die von ihr getragene Tragstruktur oder Lagerstruktur 30 durch entgegengesetzte vertikale Winkel auf den Schwenkschienen 23 und 24 schwenken. In einer handelsmäßigen Ausführungsform ist die Ebene der kreisförmigen Platte 29 eingerichtet zum Schwenken nach rückwärts oder zum Kopfende und nach vorn oder zum Fußende um die querverlaufende virtuelle Achse über Winkel von minus und plus 15 ° relativ zur Senkrechten. Dies bedeutet, daß die Längsachse 33 durch einen entsprechenden spitzen Winkel nach oben oder unten geschwenkt werden kann.

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Die sich drehende Basis 31 ist an der Tragstruktur oder Lagei— struktur 30 zur Drehung auf derselben um die Längsachse 33 befestigt. Allgemein besitzt die sich drehende Basis 31 einen Rahmen aus den Seitenteilen 35 und 36, einem oberen Querstück 37 und einem unteren Querstück 38. Ein Gehäuse 39 für eine Röntgenröhre ist an dem Querstück 37 mit Hilfe eines Haltebügels 40 befestigt, welcher eine Einstellung des Röntgenröhrengehäuses in seiner seitlichen Lage und in seiner Lage in Längsrichtung gestattet, so daß der Mittelstrahl des aus der Röntgenquelle austretenden RöntgenstrahIs durch die in Längsrichtung verlaufende Drehachse 33 verläuft.

An der Austrittseite der Röntgenquelle 39 ist ein Kollimator 41 befestigt, welcher in dieser bestimmten Ausführungsform den Röntgenstrahl in einen dünnen fächerförmigen Strahl kollimiert, der praktisch von einer Punktquelle auf dem Target der Röntgenröhre im Gehäuse 39 ausgeht. In einer handelsmäßigen Ausführungsform beträgt beispielsweise die Dicke des Röntgenstrahls in Längsrichtung 1 cm und eine Schicht entsprechend der Dicke in dem Körper des Patienten wird durch den Strahl bei jeder Abtastbewegung durchleuchtet.

An der drehbaren Basis 31 ist eine Einheit 42 mit Röntgendetektor und Datenerfassung befestigt. Diese Einheit 42 enthält eine Platte 43, deren Ecken an den von der Basis nach oben ragenden Platten 44 und 45 befestigt sind. Der Detektorteil besitzt ein gekrümmtes Eintrittsfenster 46 für die Röntgenstrahlen, hinter dem eine Anordnung von nicht sichtbaren aneinandergefügten Detektorzellen vorgesehen ist, welche jeweils Ausgangssignale entsprechend der Intensität der Röntgenstrahlen erzeugen, welche von der Röntgenquelle ausgehen und aufeinanderfolgende Reihen von Volumenelementen in einer Körperschicht durchdringen, welche bei der Röntgenuntersuchung eines Körpers entlang der Längsachse 33 angeordnet sind. Die diskrete

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Zahl der Analogsignale,, welche der Abschwächung der Röntgenstrahlen durch kleine Volumenelemente in dem Körper entsprechen, werden in einem Datenerfassungssystem in einem Gehäuse 47 verarbeitet und anschließend werden die Analogsignale in digitale Signale umgewandelt, welche von einem nicht gezeigten Rechner zur Berechnung zwecks Bildrekonstruktion verwendet werden.

Die drehbare Basis 31 besitzt 4 nach vorn ragende Pfosten oder Abstandsstücke 48 bis 51, an denen ein Paar flache Stäbe 52 und 53 befestigt sind,, Eine Scheibe 54 mit einer mittleren öffnung umschlossen von einem zylindrischen Rohrstück 55 wird von den Stäben 52 und 53 gehalten und dient als die Rückwand einer zylindrischen Kammer 55 (siehe Figur 1), in welcher elektrische Kabel aufgerollt sind, welche zur Herstellung elektrischer Verbindungen mit der Röntgenröhre und dem Datenerfassungssystem 42 verwendet werden.

Nachstehend wird vorwiegend in Verbindung mit den Figuren 6 und 7 die Lagerung der drehbaren Basis 31 zu einer Drehbewegung auf der kreisförmigen Tragplatte 29 des Schwenkrahmens erläutert. Aus der Figur 6 ist ersichtlich, daß der Rahmen der Basis31 bestehend aus den Seitenteilen 35 und 36 und dem oberen und unteren Teil 37 und 38 an einer mit einer öffnung ausgestatteten Platte 60 befestigt ist, welche auch auf der drehbaren Basis 31 in den Figuren 2 und 7 ersichtlich ist„ Der Rahmen bestehend aus den Teilen 35 bis 38 trägt das Röntgenröhrengehäuse 39, den Kollimator 41 und die Anordnung 42 mit Detektor und Datenerfassungssystem= In der Figur 7 ist ersichtlich, daß die Platte 60, an weLcher die Rahmenteile 35 bis 38 befestigt sind, auch noch an dem Rand 61 einer Riemenscheibe 62 befestigt ist, welche Außenzähne 63 zum Eingriff mit einem Antriebsriemen 64 mit Innenverzahnung besitzt. In

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der Figur 7 besitzt der von den aufrechtstehenden Schenkeln 26 und 28 der gekrümmten Schwenkschienen getragene Haltering 29 (siehe Figur 1 und 2) eine Ausnehmung, in welche der äussere Laufring 65 eines Kugellagers 66 eingedrückt ist. Der innere Laufring 67 des Kugellagers wird in eine Ansenkung am Rand der Riemenscheibe 62 eingedrückt. Die Platte 60 der drehbaren Basis wird mit dem Rand der Riemenscheibe 62 mit Hilfe von umkreisförmig beabstandeten Maschinenschrauben entsprechend der mit 68 bezeichneten Schraube befestigt und zwischen der Platte 60 und dem Rand der Riemenscheibe 62 ist ein Zwischenring 69 vorhanden, welcher den inneren Laufring des Lagers 66 in dem Scheibenrand fest hält. Ein weiterer Ring 70 ist an dem Tragring 29 mit Hilfe von umkreisförmig beabstandeten Haschinenschrauben, wie der bei 71 bezeichneten Schraube, befestigt, welche den äußeren Laufring 65 des Lagers an den Ring 29 befestigen. Zwischen den Halteringen 69 und ist ein Spalt 72 vorhanden. Daher bilden die Platte 60 und die Riemenscheibe 62 praktisch ein einheitliches Teil und sind drehbar in der ringförmigen Platte 29, welche gemäß der vorstehenden Beschreibung schwenkbar gehaltert ist. Daher wird beim Drehantrieb der Riemenscheibe 62 das Röntgenröhrengehäuse 39 und das Datenerfassungssystem 42 , welche auf der Platte befestigt sind, sich um einen zu untersuchenden Körper bewegen, welcher entlang der Achse 33 angeordnet ist. Es ist zu beachten, daß die Riemenscheibe 62 mit einem kegelförmigen Ringflansch 73 ausgestattet ist, welcher am Rand der Riemenscheibe 62 mit Maschinenschrauben 74 befestigt ist. Der Flansch 73 dient zur Verhinderung eines axialen Abrutschens des Riemens

64 von der Riemenscheibe 62.

Aus der Figur 7 ist auch ersichtlich, daß ein Lager 66 verwendet wird, welches V-förmige Nuten 75 in dem inneren Laufring

65 und dem äußeren Laufring 67 besitzt. Dieser Lagertyp ist besonders geeignet für die Beibehaltung einer Ausrichtung

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zwischen dem inneren und äußeren Laufring, wenn auf das Lager eine Kippbelastung ausgeübt wird, wie dies hier der Fall ist, wenn schwere Bauteile wie das Röntgenröhrengehäuse 37, das Datenerfassungssystem 47 und der aus den Teilen 35 bis 38 bestehende Tragraum an dem Ring 60 befestigt werden, welcher seinerseits ausschließlich von dem inneren Laufring 67 des Lagers getragen wird.

In der Figur 6 ist zu beachten, daß eine Federrastanordnung 76 vorgesehen ist zur selektiven Verbindung der Riemenscheibe 62 mit der ringförmigen Tragplatte 29. Eine Verriegelung 77 ist noch dieser Rastanordnung 76 zugeordnet, um sie außer Eingriff mit der ringförmigen Platte 29 zu halten. Normalei— weise ist die Rastanordnung 76 außer Eingriff, so daß die Riemenscheibe 62 von dem Riemen 64 getrieben werden kann. Die Rastanordnung 76 kann jedoch in Eingriff gebracht werden, wenn eine gegenseitige Verriegelung zwischen der Riemenscheibe 62 und der ringförmigen Platte 29 erwünscht ist, beispielsweise während des Transports des Gerätes oder beim Abnehmen des Riemens 64 oder in den Fällen, wenn das normale Gleichgewicht der drehbaren Basis durch Abnehmen eines der auf der Basis befestigten Teile gestört wird.

Figur 6 zeigt, daß die drehbare Basis 31 zusammen mit dem Röntgenröhrengehäuse 39 und der Datenerfassungsanordnung 47 mit Hilfe des Riemens 64 in der kreisförmigen Platte 29 gedreht wird. Der Riemen wird durch eine Riemenscheibe 78 angetrieben, welche an der Welle eines Untersetzungsgetriebes 79 befestigt ist. Der Motor 80 zum Antrieb des Untersetzungsgetriebes 79 ist in Figur 6 weggelassen; seine Welle 81 ist jedoch abgebildet. Die Antriebseinheit ist aus Figur IO ersichtlich, welche eine Rückansicht der beweglichen Aufhängung zeigt.Aus dieser Ansicht ist ersichtlich, daß der Motor und das Untersetzungsgetriebe 79 auf einer vertikal angeordneten

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Grundplatte 82 befestigt sind. Die Grundplatte 82 ist an einem Ende einseitig gehaltert durch in vertikaler Richtung nachgebende Stützteile 83, welche schematisch dargestellt sind und an dem hochstehenden Schenkelteil 26 befestigt sind. An der Grundplatte 82 ist ein Paar von Leer laufriemenscheiben 84 und 85 drehbar befestigt. Diese Riemenscheiben 84 und 85 dienen dazu, den Riemen 64 in Kontakt mit dem größten Teil des Umfangs der Riemenscheibe 62 zu halten. Die Grundplatte 82 wird unter dem Einfluß einiger schematisch dargestellter Federn zur Drehung im Gegenuhrzeigersinn um ihre Endhalterung 83 veranlaßt. Durch diese Neigung der Grundplatte 82 zum Abwärtsschwenken wird der Riemen 64 unter Spannung gehalten und die Anordnung ergibt auch noch eine gewisse Nachgiebigkeit für den Antrieb, so daß beim Starten und beim plötzlichen Anhalten die Schwingung nicht wirksam ist. Die Halterung ist dabei so angeordnet, daß beim Reißen des Riemens 64 die Grundplatte 82 weiterhin einseitig eingespannt gehalten wird.

Der Motor 80 ist umkehrbar. Er wird gesteuert, um den drehbaren Rahmen 31 und die von ihm gehaltene Röntgenröhre und Detektoren durch den Winkelbereich von 0 bis 360 Grad und von 360 Grad zurück auf 0 Grad zu fahren.

Nachstehend erfolgt eine ausführliche Erläuterung in Verbindung mit den Figuren 2, 3, 4 und 8 bis 11 der Anordnung der beweglichen Aufhängung, welche ein Schwenken der Röntgen-Abtasteinrichtung in Richtung des Kopfendes und des Fußendes ermöglicht, um auf diese Weise eine Schicht des Körpers zu betrachten, welche sich unter einem kleinen Winkel zur Horizontalen befindet.

Wie bereits ausgeführt, bildet die kreisförmige Platte 29 einen Teil eines kippbaren oder schwenkbaren Rahmens, in dem das Lager zur Drehung der Basis 31 befestigt ist. Der Rahmen

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besteht aus einem Paar von Teilen, welche allgemein durch die Bezugsziffern 26 und 28 bezeichnet sind_o In Verbindung mit Figur 4 wird das Teil 28 ausführlich beschrieben= Das Teil ist allgemein L-förmig und besitzt einen auf recht stehenden Schenkelteil 90, an dem ein Flansch 91 angeschweißt ist. Der Flansch 91 wird verwendet zur Befestigung des aufrechtstehenden Schenkels des Teils 28 an der kreisförmigen Platte 2 9 „ beispielsweise mit den Maschinenschrauben 92 und 93„ Das Teil besitzt einen im wesentlichen horizontal verlaufenden Basisteil 94, welcher eine gerade Oberkante 95 und eine gekrümmte Unterkante 96 besitzt. Das gekrümmte Schwenksegment oder die Schwenkschiene 24 ist an der Seite der Basis 94 festgeschraubt«, Wie besonders aus Figur 9 ersichtlich ist, besitzt die Schiene 24 eine v-förmige untere Kante. Diese v-förmige Kante läuft auf einem Paar von Rollen 98 und 99, welche an ihrem Umfang eine v-Nut besitzen. Die Rollen 98 und 99 sind drehbar auf Achsbolzen, wie zum Beispiel dem Achsbolzen 100 gelagert,, welche mit Hilfe von Muttern an der aufrechtstehenden und von der Basis 20 getragenen Platte 22 befestigt sind. Aus Figur 8 ist ersichtlich, daß an der Innenseite der auf recht stehenden Platte 22 zylindrische Blöcke 101 und 102 befestigt sind und diese Blöcke bei nahediegekrümmte Oberkante 103 des Schwenksegmentes 97 berühren. Ihr Hauptzweck besteht darin, zu gewährleisten, daß die Schiene unter keinen Umständen aus den mit Rillen ausgestatteten Rollen 98 und 99 herausgezogen werden kann. An der aufrechtstehenden Platte und an der Grundplatte 20 ist eine Versteifung 104 angeschweißt zur Versteifung der Platte 22, welche gewährleistet, daß sich diese nicht nach außen verbiegt. Die hochragende Platte 21 an der entgegengesetzten Seite ist in ähnlicher Weise durch eine Versteifung gemäß Figur 3 versteift. Die Platte 22 muß sehr starr sein, da jede Verbiegung eine Verschiebung des Drehpunktes 32 des drehbaren Rahmens 31 bewirken würde, welche die Ermittlung von reproduzierbaren Daten für die Abschwächung der Röntgenstrahlen

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nachteilig beeinflussen würde, wie sie durch die Kreisbewegung von Röntgenröhre und Detektor um einen Patienten ermöglicht wird, welche koinzident mit der Achse 32 ist.

Da die Platte 22 starr ist und die Schiene 24 sich wegen ihrer Führung der unteren V-förmigen Kante in einer V-Nut der Rollen 98 und 99 nicht seitlich verschieben kann, stellt eine vertikale Ebene durch dieV-Nuten eine Bezugsebene für alle seitlichen Justierungen dar, welche vorgenommen werden müssen, um die Achse 32 auf einen festen Punkt relativ zu dem Tragtisch für den Patienten einzustellen. Die Krümmung der Schiene 24 ist dabei so ausgelegt, daß ihr erzeugender Mittelpunkt auf einer quer verlaufenden Linie liegt, welche die Längsachse 33 schneidet. Daher ist die Querachse praktisch eine virtuelle Achse für die Bewegungsbahn der Schwenkschiene. Der Schnittpunkt zwischen der virtuellen Querachse 32 der Schiene und der Längsachse 33 bleibt im Raum fest, obwohl die Anordnung auf den Schienen geschwenkt wird.

Jeder der Schwenkteile 26 und 28 wird angetrieben. Wie besonders aus Figur 8 ersichtlich, umfaßt der Antriebsmechanismus auf der Seite des Schwenkrahmens mit dem Teil 28 eine Kette 106, welche an ihren entgegengesetzten Enden 107 und 108 an der gekrümmten Unterkante 96 der Schwenkbasis 94 befestigt ist. Die Kette ist im Eingriff mit einem Antriebskettenzahnrad 109 auf einer Welle 110. Eine Platte 111 ist drehbar auf der Welle 110 gelagert. Diese Platte trägt ein Leer Laufkettenzahnrad 112 und ein weiteres Leer laufkettenzahnrad 113 wird von einem Bügel 115 gehalten. Die Leer Laufkettenzahnräder 112 und 113 halten die Kette 106 in Kontakt mit nahezu der gesamten Länge der gekrümmten unteren Kante 96 des Schwenkteils 94. Die Winkelstellung der Platte 111 kann mit einer Spannschloß vorrichtung 114 eingestellt werden, welche ein Spannen der Kette 106 durch Schwenken des Kettenzahnrades 112 in der erforderlichen Rich-

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tung gestattet. Der Bügel 115 kann ebenfalls mit Hilfe einer Schraubspindel 116 eingestellt werden.

An den entgegengesetzten Enden der gekrümmten Schwenkschiene 24 ist ein Paar von Anschlägen 118 und 119 befestigt, welche gegen die zylindrischen Blöcke 101 und 102 anschlagen, um eine zu weit gehende Bewegung der Schwenkschienen in beiden Richtungen zu verhindern. Wie bereits erwähnt, beträgt in diesem Beispiel die Neigung nach vorn oder rückwärts aus der Vertikalen etwa 15° ; in einigen Fällen kann jedoch eine größere oder kleinere Neigung oder Schwenkbewegung erwünscht sein. In Wirklichkeit wird dabei die Ebene des fächerförmigen Röntgenstrahl auf einen vertikalen Winkel geschwenkt, welcher dem Schwenkwinkel oder Neigungswinkel des Schwenkrahmens entspricht, gemessen zu einer vertikalen Ebene, welche durch die virtuelle Schwenkachse und die Ebene einer Schicht in dem Körper verläuft, für welche Daten für die Abschwächung der Röntgenstrahlung ermittelt werden.

An der Seite des gegenüberliegenden Tragschenkels 26 ist ebenfalls eine gekrümmte Laufschiene 23 befestigt. Diese Schiene ist im Schnitt ersichtlich aus der Figur 10 und ist auch ei— sichtlich in dem linken unteren Bereich der Figur 3. Diese Schiene läuft auf einem Paar von Rollen mit ebener Umfangsfläche, von denen eine in Figur 10 mit 121 bezeichnet ist. Da die gekrümmte untere Kante der gekrümmten Schiene 23 eben ist im Vergleich mit der v-förmigen unteren Kante der Schiene 24 auf der anderen Seite, kann sich die Schiene 23 in axialer Richtung auf den Rollen 121 verschieben, so daß keine Aufmerksamkeit auf die Ausrichtung dieser Schiene und ihrer Rollen zu richten ist, da gemäß der vorstehenden Erläuterung die Bezugslinie für den Drehmittelpunkt 32 die mit der Spitze der V-förmigen Schienenkante koinzidente vertikale Ebene ist. Die untere gekrümmte Kante des L-förmigen Schenkels 26 des Schwenk-

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rahmens besitzt ebenfalls eine Kette ähjilich der Kette 106, um sie zu schwenken. Die Kettenzahnräder 122 und 123 für den Antrieb dieser Kette sind in Figur 9 sichtbar, in welcher auch der Antriebsmotor 124 abgebildet ist. Die Welle des Antriebsmotors ist durch eine Kupplung 126 mit einer Antriebswelle verbunden. Diese Kupplung besteht aus Abschnitten oder Scheiben 127 und 128, welche relativ zueinander drehbar sind, um eine Synchronisation jedes Kettenantriebes zu gestatten, so daß das Schwenken ohne Verspannen des Rahmens erfolgt. Die Antriebswelle 125 ist in Lagerböcken 129 und 130 gelagert, wie es am besten aus der Figur 10 ersichtlich ist.

Die Schenkel 26 und 28 als Bestandteil des Schwenkrahmens sind gemäß Figur 3 mit einem Querstück oder Querträger 131 miteinander verbünden, welche auch noch durch einen Haltebügel oder Anschlußflansch 132 mit dem Ring 29 verbunden ist. Es ist noch ein weiteres Querstück 133 zur weiteren Versteifung der Anordnung vorhanden.

In der abgebildeten bevorzugten Ausführungsform befinden sich die gekrümmten Schienen 23 und 24 auf dem geschwenkten Rahmen und die Rollen, auf denen sie aufliegen, befinden sich auf den stationären Ständern 21 und 22. Der Fachmann wird jedoch erkennen, daß sich die Rollen auch auf dem geschwenkten Rahmen befinden könnten und die Schienen auf den Ständern 21 und 22. In jedem Falle erfolgt die Schwenkbewegung des Rahmens entlang einer gekrümmten Bahn um eine virtuelle Querachse.

Der Schwenkrahmen ist mit einzigartigen Bremsen ausgestattet, von denen eine allgemein durch die Bezugsziffer 136 bezeichnet ist, und diese Bremsen werden nun hauptsächlich in Verbindung mit den Figuren 4, 5 und 12 beschrieben. Aus Figur 5 ist ersichtlich, daß die Bremse einen rechteckförmigen Metallblock enthält, welcher als Bremsschuh 137 wirkt. Der Bremsschuh besitzt eine untere gekrümmte Fläche 138, welche zum

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Reibungseingriff mit der oberen gekrümmten Fläche der Schiene 24 eingerichtet ist. Die Bremse wird betätigt durch einen Hebel 139. Ein Elektromagnet-Stellglied 140 wird zum Lösen der Bremse verwendet. Eine Stange 141 erstreckt sich von dem Anker des Elektromagneten aus und endet in einer Gabel 142, welche eine Schwenkverbindung mit dem Hebel 139 mittels eines Stiftes oder Zapfens 143 herstellt. Wenn der Elektromagnet 140 zugeschaltet wird, dann wird der Hebel 139 in die gezeigte Winkelstellung gedruckt, so daß sich die Reibungsfläche 138 des Bremsschuhs 137 in einem Abstand von der Schiene 24 befindet, so daß keine Bremswirkung vorliegt. Beim Abschalten der Magnetspule 140 wird der Hebel 139 im Uhrzeigersinn durch einen kleinen Winkel mit Hilfe einer Spiralfeder 144 gezogen, bei der ein Ende mit dem Hebel 139 und das andere Ende mit einem Haltebügel 145 verbunden ist. Dieser Bügel 145 ist durch Schrauben 146 an der hochragenden Tragplatte 22 für die Rollen befestigt. Wenn der Elektromagnet 140 nicht zugeschaltet ist, dann bewirkt die Feder 144 einen Reibungseingriff der unteren Oberfläche 138 des Bremsschuhs 137 mit der Schiene 24.

Der Bremsschuh 137 wird betätigt mittels einer Exzenteranordnung bestehend aus einem Zylinder 144, welcher in einer Buchse oder einem Lager 148 gelagert ist. Die Buchse 148 ist in dem Bremsschuh 137 befestigt. In dem Zylinder ist eine weitere Buchse 149 befestigt und ist exzentrisch zur Mittelachse des Zylinders 147 angeordnet. Eine weitere Welle oder Achse 150 ist in der Buchse 149 drehbar= Die Achse 150 besitzt eine integrale axiale Achsverlängerung 151, deren Mittellinie exzentrisch zur Mittellinie der Achse 150 Liegt. Die Achsverlängerung 151 besitzt ein Endteil 152 mit quadratischem Querschnitt zum Ansetzen eines Schraubenschlüssels zur Drehung der zylindrischen Achse 150. Wie aus der Figur 12 ersichtlich, besitzt die Achsverlängerung 151 einen Gewindeteil 153 unmittelbar benachbart zu dem quadratischen Endteil 152. Eine Mutter 154 wird auf das Gewinde 153 zur Befestigung der Achse 150 und

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ihrer Verlängerung 151 in der aufrechtstehenden Platte 22 aufgeschraubt. Wenn die Achse 150 um die Achse der Achsverlängerung 151 durch Ansetzen eines Schraubenschlüssels an dem quadratischen Endteil 152 gedreht wird, dann schwingt der Achsteil 150 exzentrisch und daher wird der Bremsschuh 137 abgesenkt oder angehoben. Hierdurch kann der Abstand oder Spalt zwischen der Bremsfläche 138 und der oberen Fläche der Schwenkschiene 24 so klein eingestellt werden, daß nur eine Bewegung des Bremsschuhs 137 über eine geringe Strecke zum Reibungseingriff mit der Schiene 24 und zum Lösen von derselben erforderlich ist. Wenn der Bremsschuh eingestellt ist, dann wird die Mutter 154 angezogen, um eine Drehung der Achsverlängerung 151 in der aufrechtstehenden Platte 22 zu verhindern. Der Hebel ist mit dem Zylinder 147 so verbunden, daß bei der vorstehend beschriebenen Drehung des Hebels durch einen kleinen Winkel der Zylinder sich auf der Achse 150 dreht, welche exzentrisch zum Zylinder 147 Liegt, und hierdurch der Schuh 137 nach unten bewegt wird zum Reibungseingriff mit der oberen Fläche der Schiene 24. Die Zylinder oder Achsen werden in dem Schuh 137 mit Hilfe eines dünnen Streifens 156 festgehalten, der mit den Schrauben 157 am Bremsschuh 137 befestigt ist. Eine Abstandsbuchse 148 beabstandet die Achse 150 von der Platte 22, so daß ein freier Spielraum zum Schwenken des Hebels 139 vorhanden ist. Ein Anschlagstift 159 dient zur Begrenzung der Strecke, durch welche der Hebel 139 unter dem Einfluß der Feder 144 geschwenkt werden kann.

Es wird nunmehr Bezug genommen auf die Figur 10. Dort ist ersichtlich, daß die bewegliche Aufhängung mit Einrichtungen zum Abheben der Schienen 24 und 23 von den Rollen 99 bzw. 121 ausgestattet ist, auf denen diese Schienen aufliegen. Die Hebeeinrichtung ist auch wirksam zur Verhinderung eines Kippens der L-förmigen Rahmenteile 26 und 28 auf den Rollen. Aus Figur 10 ist ersichtlich, daß die Hebevorrichtung und Verriegelungsein-

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richtung ein Paar von Winkelbügeln 161 und 161 enthält. Der Bügel 161 ist an der auf recht stehenden Platte 22 befestigt. Der Bügel 162 ist an dem L-förmigen Teil 28 befestigt. Gemäß der Abbildung ist ein Zwischenraum zwischen den Bügeln 161 und 162 vorhanden und die Schiene 24 ruht auf den mit V-Nut ausgestatteten Rollen 99. Die Bügel besitzen jeweils untereinander ausgerichtete Löcher oder Bohrungen 163 und 164= Wenn beispielsweise ein Abheben der Schiene 24 von ihren Rollen 98 und 99 und eine Verriegelung des L-förmigen Teils 28 mit der aufrechtstehenden Platte 22, dann wird durch die Löcher 163 und 164 ein Bolzen 165 gesteckt. Auf den Schraubenbolzen 165 wird dann eine nicht gezeigte Mutter geschraubt und der Bolzen dient dann als Heber und hebt das L-förmige Teil 28 und die gesamten daran befestigten Teile. Die andere Seite des Gerätes ist mit einem ähnlichen Paar von Winkelbügeln 166 und 167 ausgestattet, durch welche ein Bolzen 168 gesteckt wird zur Ausführung des Abhebens gemäß der vorstehenden Beschreibung= Diese Hebevorrichtungen werden bei dem Transport des Gerätes verwendet,, um auf diese Weise ein unbeabsichtigtes Kippen des Rahmens zu verhindern und um zu vermeiden, daß eine solche Verhinderung des Kippens allein durch die Bremse 137 bewirkt wird_o

Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt der neuem beweg Iichen Aufhängung ist ein Auslegerarm, an dem ein nicht gezeigtes Hebezeug befestigt werden kann zur Handhabung des Röntgenröhrengehäuses 39 oder der Datenerfassungseinheit 42, wenn diese Vorrichtungen oder andere Vorrichtungen im Zusammenhang mit Wartungs- und Reparaturarbeiten von der drehbaren Basis 31 abgenommen werden müssen. Der Auslegerarm ist am besten ersichtlich aus der Figur 3, welche eine Vorderansicht der beweglichen Aufhängung zeigt. In dieser Figur 3 ist ein Rahmen an den L-förmigen Teilen 26 und 28 befestigt. Der Rahmen enthält die Seitenteile 170 und 171 und ein oberes Teil 172. An diesem Rahmen sind nicht gezeigte Platten zur Abdeckung des

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Mechanismus befestigt. Der Rahmen besitzt ein oberes inneres Querstück 173 und ein unteres seitlich verlaufendes Teil 174. Der Auslegerarm für das Hebezeug enthält eine Säule, welche in diesem Falle durch ein Metallrohr 175 gebildet ist. Das Rohr 175 enthält einen Flansch oder Ansatz 176 an seinem unteren Ende. Eine Achse 177 ragt unter dem Ansatz in eine entsprechende öffnung im Querstück 174 und gestattet dadurch die Drehung der Säule 175 um ihre Achse. Die Säule ist auch noch drehbar in dem Querstück 173 an der Stelle 177 gelagert. Ein horizontal verlaufender Arm 180 ist mit einem Paar von Eckblechen 181 an der Verlängerung 179 befestigt. Die Platte 181 kann zweckmäßigerweise an der Verlängerung 179 und dem Arm 180 angeschweißt werden. Obwohl in der Abbildung der Querschnitt des Arms 180 nicht sichtbar ist, stellt er praktisch ein u-förmiges Teil dar, dessen Seiten nach innen abgewinkelt sind zur Begrenzung einer Nut, welche sich über die gesamte Länge des Arms 180 erstreckt. Diese Nut dient zur Aufnahme eines nicht gezeigten Laufwagens, an dem ein Hebezeug zur Befestigung an dem Röntgenröhrengehäuse 39 oder der Datenei— fassungseinheit 46 befestigt werden kann, wenn es beispielsweise erwünscht ist, diese schweren Bauteile auszubauen oder einzusetzen. In diesen Fällen kann die drehbare Basis 31 so lange gedreht werden, bis sich das entsprechende Bauteil ohne den Arm 180 befindet und dann mit dem Hebezeug verbunden wei— den kann. Die Vorrichtung kann aus der beweglichen Aufhängung herausgeführt werden durch Schwenken des Arms 180 um die Achse der Säule 175.

Figur 4 zeigt die zylindrische Hülse 15 als Behälter für die Kabel im Profil. Diese Hülse besitzt, wie aus den Figuren 4, 1 und 3 ersichtlich, eine mittlere öffnung 185, durch welche der zu untersuchende Patient durch Verschiebung des Liegetisches 11 für den Patienten hindurchbewegt werden kann. In Figur 4 ist die Drehachse für die drehbare Basis 31 mit dem

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Röntgenröhrengehäuse 31, dem Kollimator 41 und dem Datenerfassungssystem 46 ebenso wie in Figur 1 mit 32 bezeichnet,, Wie bereits zuvor angedeutet, bildet die horizontale Achse 32' die Achse, welche die Erzeugende der Krümmungen für die Schienen 23 und 24 darstellt= Der aus dem Kollimator 41 austretende fächerförmige Röntgenstrahl geht durch die sich schneidenden Achsen 32 und 32'„ Daher bildet die Achse 32' eine virtuelle Achse für das Schwenken oder Neigen der drehbaren Basis 31„ Bei dem Schwenken des Rahmens mit Hilfe der L-förmigen Segmente 26 und 28 erfolgt keine Verschiebung des Röntgenstrah Is relativ zur Achse,32*. Daher kann stets die interessierende Schicht genau bestimmt werden,, auf welcher die horizontale Achse 32 stets senkrecht steht, wenn der Rahmen senkrecht steht oder geneigt ist.

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rs e i t e

Claims (3)

Gerät für Röntgen-Tomographie mit Rechnerauswertung

1. Röntgen-Tomographie-Gerät gekennzeichnet durch: einen Rahmen und eine Vorrichtung zur Halterung dieses Rahmens zu einer Bewegung entlang eines gekrümmten Laufweges um eine seitlich verlaufende virtuelle Achse (32°) zum Schwenken des Rahmens zwischen Winkelstellungen beiderseits der Vertikalen, eine Vorrichtung zum Antrieb dieses Rahmens entlang des gekrümmten Laufweges zum Schwenken des Rahmens um die virtuelle Drehachse (32*),

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ORIGINAL INSPECTED

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ein Kugellager (66) mit einem äußeren, von dem Rahmen getragenen Laufring (65) und einem inneren Laufring (67) und einer Anzahl von Lagerkugeln zwischen den Laufringen, wobei das Lager (66) eine Längsachse (33) als Drehachse besitzt, welche auf der genannten seitlich verlaufenden virtuellen Achse (32') senkrecht steht und der äußere Laufring (65) an dem Rahmen befestigt ist,

wobei der innere Laufring (67) eine v-förmige Nut (75) an seinem äußeren Umfang und der äußere Laufring (65) eine einzelne v-förmige Nut (75) an seinem inneren Umfang besitzt und diese Nuten auf einanderweisen zur Aufnahme der Lagerkugeln zwischen denselben,

eine drehbare Basis (31),

eine Röntgenque I l^le und Röntgendetektoreinrichtung, welche auf der drehbaren Basis (31) an entgegengesetzen Seiten der Längsachse (33) befestigt sind zum gemeinsamen Umlauf um diese Längsachse,

eine Riemenscheibenvorrichtung (62), welche an den inneren Laufring (67) gekoppelt ist, wobei die drehbare Basis (31) an der Riemenscheibe (62) befestigt ist und diese Riemenscheibe und die Basis (31) untereinander ausgerichtete mittlere öffnungen besitzen, durch welche ein zu untersuchender Körper entlang der Längsachse (33) in dem Strahlengang der Röntgenquelle (39) angeordnet ist, und

einen' Motor (80) und Einrichtungen zur Befestigung dieses Motors an dem Rahmen und Einrichtungen (79) zur Kupplung des Motors zum Antrieb der Riemenscheibenanordnung (62).

2. Röntgen-Tomographie-Gerät gekennzeichnet durch: einen Rahmen, welcher zur Bewegung längs eines gekrümmten Laufweges um eine seitLich verlaufende virtuelle Achse (32) gehaltert ist, so daß dieser Rahmen zwischen WinkelsteI Lungen beiderseits der Vertikalen schwenkbar ist, stationäre Tragteile (21, 22), die voneinander in seitlicher

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Richtung beabstandet und an entgegengesetzten Seiten des Rahmens angeordnet sind,

ein Paar von gekrümmten Schienen (23, 24), welche nach unten konvex gekrümmt und beiderseits des Rahmens angebracht sind und an einem der Rahmenteile und der stationären Tragteile (21, 22) befestigt sind, wobei die Krümmungsradien der Schienen (23, 24) durch die virtuelle seitlich verlaufende Achse (32) verlaufen,

Rollen (99, 121) zu beiden Seiten des Rahmens, welche drehbar an dem stationären Tragteil (21, 22) zum Eingriff mit den Schienen (23, 24) befestigt sind,

wobei eine der Schienen (24) eine Kante mit psaktisch v-förmigem Querschnitt besitzt und die mit dieser Schiene (24) zusammenwirkende Rolle (99) Umfangsnuten mit praktisch v-förmiger Gestalt besitzt, die andere Schiene (23) eine praktisch ebene Kante besitzt und die mit dieser Schiene (23) zusammenwirkende Rolle (121) eine praktisch ebene Umfangsflache besitzt,

eine drehbare Basis (31), welche zu einer Drehung relativ zu Rahmen um eine Längsachse (33) gehaltert ist, welche senkrecht zu der seitlich gerichteten virtuellen Achse (32') steht und diese schneidet,

eine Röntgenquelle und Röntgendetektoreinrichtungen, welche an der drehbaren Basis (31) zu beiden Seiten der Längsachse (33) zum gemeinsamen Umlauf um einen zu untersuchenden Körper befestigt sind, welcher entlang dieser Längsachse (33) angeordnet werden kann,

Einrichtungen zum Antrieb des Rahmens entlang des gekrümmten Laufweges zur Schwenkung des Rahmens um die virtuelle Drehachse (32*) , und
Einrichtungen zum Drehantrieb der Basis (31).

3. Röntgen-Tomographie-Gerät nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die untere Kante der Schiene (24) den

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v-förmigen Querschnitt besitzt und dfe Rollen (99), auf welchen diese Schiene (24) läuft, Umfangsnuten aufweisen, und die untere Kante der anderen gekrümmten Schiene (23) eben ist und die Rollen (121), auf denen diese Schiene (23) läuft, ebene Umfangsflachen besitzen.

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