DE2807998C2 - Computer-Tomograph - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Computer-Tomographen mit einer Röntgenquelle mit Abtasteinrichtung, die
nacheinander aus zahlreichen in der Transversalschichtebene gelegenen Positionen ein fächerförmiges Strahlenfeld
emittiert, mit einer aus mehreren Detektoren bestehenden Detektoranordnung, die sich über einen
Kreisbogen erstreckt, der die Ausdehnung des Fächers überschreitet, wobei die Detektoranordnung eine
kontinuierliche Umlaufbewegung ausführt.
In der DE-AS 19 41 433, der DE-OS 24 42 009 und in der GB-PS 14 30 089 sind Computer-Tomographen
beschrieben. Die beiden zuletzt genannten Druckschriften befassen sich vorwiegend mit der Erzeugung der
Daten, die für die Darstellung der Absorptionsverteilung in der Transversalschicht benötigt werden, und die
GB-PS 14 30 089 beschreibt eine Möglichkeit, die Daten
sehr rasch zu erfassen. Eine schnelle Datenerfassung ist von Bedeutung, weil dann eine geringere Gefahr
besteht, daß die Darstellung durch Artefakte infolge einer Bewegung des untersuchten Körpers oder von
Organen bzw. darin befindlicher Flüssigkeiten während der Zeit der Datenerfassung beeinträchtigt oder
verdorben wird.
Bei dem in der GB-PS 14 30 089 beschriebenen Gerät geht die Strahlung von einem kleinen Emissionsbereich
in Form eines fächerförmigen Feldes aus. Der Winkel des Fächers ist so groß bemessen, daß er zumindest
einen wesentlichen Teil der Transversaischichtebene des Körpers erfaßt, und die Röntgenquelle wird um den
Körper um eine Achse gedreht, die die Transversalschicht
schneidet. Eine aus mehreren Detektoren bestehende Detektoranordnung dient zum Empfang der
ίο Strahlung nach Durchqueren des Körpers und zur
Erzeugung von Ausgangssignalen, die mit einer schnellen Rate aufgetastet werden, um individuelle
/--usgangssignale zu erzeugen, die linearen, durch den Körper verlaufenden Strahlenwegen zuzuordnen sind.
Die winkelmäßige Ausdehnung der Detektoren kann gerade so groß bemessen sein, daß sie mit der Spreizung
des fächerförmigen Strahlenfeldes übereinstimmt, und in diesem Falle laufen alle Strahlenwege, auf denen
kjtrsinung zu irgcnucincni Detektor ausgesendet wird,
tangential zu einem entsprechenden, gemeinsamen Kreis. Aus diesen Gründen kann unter bestimmten
Umständen die nach Verarbeitung der durch die beschriebene Technik bereitgestellten Daten gewonnene
Darstellung durch Artefakte infolge von Empfind-
lichkeitsunterschiedert und/oder relativen Änderungen
der Empfindlichkeit zwischen den einzelnen Detektoren beeinträchtigt oder verdorben werden.
Es ist zwar schon aus der DE-OS 25 51 322 bekannt und entsprechend der DE-OS 26 48 503 ein Vorschlag
gemacht worden, um dieses Problem zu überwinden oder zu vermindern, trotzdem aber die rasche
Bereitstellung der Daten zu erhalten. Bei diesen Techniken führt die Erzeugung von beträchtlichen
Datenmengen mit hoher Geschwindigkeit und die
J5 Verarbeitung dieser Daten zu großen Schwierigkeiten.
In der DE-OS 26 00 266 ist ein Computer-Tomograph vorgeschlagen, bei dem erheblich V;ie'nr, z. B. doppelt
soviel Detektoren vorgesehen sind, als das fächerförmige Strahlenfeld jeweils erfassen kann, wobei während
■»» einer Umdrehung der Strahlenquelle und der Detektoranordnung
die Detektoranordnung eine dieser Drehbewegung überlagerte Drehbewegung derart erfährt, daß
immer andere Gruppen mit jeweils der gleichen Zahl von Detektoren von der Strahlung erlaßt werden und
*5 dadurch Empfindlichkeitsunterschiede zwischen den
einzelnen Detektoren berücksichtigt werden können. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß eine
große Zahl von Detektoren benötigt wird, von denen immer nur ein Teil wirksam ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Computer-Tomographen zu schaffen, der eine schnelle
Datenerfassung erlaubt, bei dem die erzeugte Darstellung weitgehend frei von Artefakten aufgrund von
Empfindlichkeitsunterschieden und/oder relativen Än-
">5 derungen in der Empfindlichkeit zwischen einzelnen
Detektoren ist, und bei der hinsichtlich der Zahl ein wirtschaftlicher Einsatz der Detektoren möglich ist.
Die gestellte Aufgabe wird bei einem Ccrmpuier-Tomographen
der eingangs genannten Art gemäß der
t>n Erfindung dadurch gelöst, daß die Abtasteinrichtung die
Bewegungen der Röntgenqiielle und der Detektoranordnung
derart synchronisiert, daß sich die Detektoranordnung in bezug auf den .Strahlenfächer von einer
Anfangsposition in eine En:lposition bewegt, während
<" der Fimissionspunkt der Röntgcnquclle an einer Position
für eine vorgegebene Zeitdauer verweilt, und danach der Emissionspunkt der Röntgenquelle in seine nächstfolgende
Position gebracht wird, in tier die Dctektoran-
Ordnung und der Strahlenfächer wieder ihre Anfangsposition
einnehmen.
Bei dieser Anordnung braucht die Detektoranordnung nur eine Ausdehnung zu haben, die nicht
nennenswert größer ist als der Kreisbogen, den der Fächer erfaßt
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Röntgenquelle auf einem gesonderten
Abtastrahmen gelagert, der stufenweise von einem Schrittschaltmechanisir.us angetrieben ist, und der mit to
dem Antrieb für die Drehung der Detektoranordnung synchronisiert ist Diese mechanische Abtastvorrichtung
ist in ihrem Aufbau robust und verhältnismäßig preiswert
Statt dessen können die Positionen der Röntgenquel-Ie
aber auch durch eine Röntgenröhre mit Ablenkvorrichtung für den Elektronenstrahl zur wiederholten
Verlagerung des Emissionspunktes erzielbar sein. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, daß der Abtastvorgang
rascher durchführbar ist als mit einer- mechanisehen
Vorrichtung.
Die Positionen der Röntgenquelle können aber auch durch an diesen Positionen angeordnete, getrennt
erregbare Emissionspunkte gebildet sein. Bei einer solchen Lösung entfällt ein gesonderter drehbarer
Abtastrahmen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher
erläutert In der Zeichnung bedeutet
F i g. 1 eine Stirnansicht eines Computer-Tomogra- -*
phen,
Fig.2 ein Blockschaltbild, das veranschaulicht, wie
die von dem in F i g. 1 dargestellten Gerät erzeugten Daten für die Verarbeitung zusammengefaßt werden
können,
Fig.3 eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform
eines Computer-Tomographen und
Fi g. 4 eins. Vorderansicht einer dritten Ausführungsform eines Computer-Tomographen.
F i g. 1 zeigt ein leicht verständliches Ausführungsbeispiel
eines Gerätes. Eine Quelle 1, die ein weitgehend ebenes, fächerförmiges Röntgenstrahlenfeld 2 aussendet,
ist auf einem Ring 3 befestigt, der in Stufen um einen Ort 4 gedreht werden kann, an dem eine ausgewählte
Transversalschicht 5 des Körpers eines Patienten angeordnet werden kann. Die Quelle 1 kann aus einer
bekannten Röntgenröhre mit Drehanode bestehen, und die Drehbewegung des Ringes 3 (und damit der
Röntgenquelle 1) um den Ort 4 erfolgt um eine Achse 6, die die Tras.sversalschicht 5 des Körpers schneidet
Der Körper des Patienten befindet sich in Rückenlage auf einer Auflage 7, die vorn und hinten auf gewölbten
Stützen gleitbar gelagert ist. Eine derartige Auflage ist beispielsweise in der DE-OS 26 17 974 vorgeschlagen.
Der Körper wird auf der Auflage mit Hilfe von Gurten 8 festgelegt. Zwischenräume zwischen dem Körper des
Patienten und der Auflage werden vorzugsweise mit nicht dargestellten Beuteln ausgefüllt, die ein Material
enthalten, das Röntgenstrahlung in etwa dem gleichen Ausmaß absorbiert wie menschliches Körpergewebe.
Die Beutel können sich auch über die Seiten des Körpers bis auf dessen Oberfläche erstrecken, so daß
mit dem Körper zusammen für die Strahlung ein etwa kreisförmiger Gegenstand gebildet wird.
Die stufenweise Dreht: .'wegung des Ringes 3 um den
Ort 4 wird bei diesem Ausführungsbeispiel mittels eines Malteser-Antriebs bewirkt. Der Umfang des Ringes 3 ist
mit Zinken 9 und Schlitz,./ 10 versehen, wobei in den
■Zinken 9 gekrümmte Ausnehmungen ti vorgesehen
sind. Mittels eines Elektromotors 13 wird ein Antriebsrad 12, das mit einem Stift 14 und einer Arretiernocke 15
versehen ist, in ständige Drehung versetzt Der Stift 14
ist exzentrisch am Rad 12 so angeordnet, daß bei Bewegung des Rades 12 gegen den Uhrzeigersinn der
Stift radial in einen Schlitz zwischen zwei Zinken eintritt, mit einem von diesen in Eingriff gelangt, den
Ring 3 im Uhrzeigersinn um einen vorgegebenen Winkel dreht und dann den Schlitz radial wieder verläßt
Damit der Ring 3 zwischen aufeinanderfolgenden Drehstufen festgehalten wird, kommt die Arretiernocke
15 mit der Ausnehmung 10 des Zinkens in Eingriff, mit dem der Stift 14 anschließend zur Ausführung des
nächsten Drehschrittes in Eingriff kommt
Der Ring 3 ist auf einem ringförmigen Lager 16 gelagert, das an einem festen Rahmen 17 angebracht ist
Auf dem Rahmen 17 sind auch der Motor 13 und das Antriebsrad 12 gelagert
Innerhalb des Ringes 3 und konzentrisch zu diesem ist ein zweiter Ring 18 gelagert, der eine Anordnung 19 aus
Strahlungsempfindlichen Detektoren trägt Die Anordnung kann einhundert oder mehr Detektoren enthalten,
und jeaer Detektor enthält vorzugsweise in optischer Kombination einen Caesium-Jodid-Szintillationskristall
und eine Fotodiode. Es können aber auch andere Detektorausführungen verwendet werden. Das Blickfeld
jedes Detektors wird durch einen zugehörigen Kollimator bestimmt, se daß dieser zu einer gegebenen
Zeit Strahlung empfängt, die durch den Ort 4 entlang eines weitgehend linearen Strahlenweges verläuft, und
die einzelnen Kollimatoren sind in einer auf dem Ring 18 gelagerten Bank 20 angeordnet Die Detektoranordnung
19 und die Kollimatorbank 20 erstrecken sich über die Grenzen des Röntgenstrahlenfeldes 2 hinaus. Dies
ist bei diesem Ausführungsbeispiel der E^findirng ein
wichtiges Merkmal, worauf später noch näher eingegangen wird.
C?r Ring 18 ist auf einem Lager 21 gelagert, das
seinerseits auf dem Rahmen 17 gelagert ist, und der Ring 18 wird gleichmäßig um die Achse 6 durch einen nicht
dargestellten direkten Antrieb vom Motor YJ gedreht
Die Beziehung zwischen den Dreiischritten des Ringes 3 und der gleichmäßigen Drehung des Ringes 18
ist so, daß während einer Periode, in der der Strahlenfächer in einer der durch den Maltesermechanismus
10—15 bestimmten Winkelposition in bezug auf den Ort 4 verweilt, die Detektoranordnung 19 sich im
Uhrzeigersinn durch das Strahlenfeld von der Position, in der der äußere linke Detektor der Anordnung mit
dem äußeren linken Rand des Strahlenfächers 2 fluchtet zu der Position bewegt, in der der äußere rechte
Detektor der Anordnung 19 mit dem äußeren rechten Rand des Strahlenfächers 2 fluchtet. Wenn die zuletzt
erwähnte Position erreicht worden ist, dreht der Maltesermechanismus den Ring 3 um den erwähnten
vorgegebenen Wickel, der so groß gewählt ist, daß anschließend erneut der äußere linke Rand des
Strahlenfächers 2 mit dem äußeren linken Detektor der Anordnung 19 fluchtet. Der erwähnte Bewegungsablauf
der Anordnung 19 durch das Strahlenfeld 2 wird dann wiederholt usw. bis eine Gesamtdrehung von wenigstens
180° oder von wenigstens 180° plus der Winkelspreizung des Feldes 2 — was von der Art der
verwendeten Verarbeitung abhängt — von den Ringen 3 und 18 ausgeführt worden ist.
In Fig. 1 ist der Zustand dargestellt, in dem die halbe
Verweilzeit des Strahlenfächers 2 in der
Winkelposition verstrichen ist.
Die von jedem Detektor der Anordnung 19 erzeugten
Ausgangssignale werden während jeder Verweilzeit des Strahlenfächers 2 (d. h. in den Perioden, in denen sich die
Anordnung 19 durch das Sirahlenfcld 2 bewegt) mehrere Male aufgetastet, so daß jeder Detektor
unterscheidbare Ausgangssignale erzeugt, die sich auf eine Anzahl von in bezug aufeinander divergierenden
Strahlenwegen durch den Ort 4 während jeder dieser Perioden beziehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbcispiel
liegen stets acht Detektoren außerhalb der Grenzen des Strahlenfeldes 2, und jeder Detektorausgang
wird während jeder der genannten Perioden achtmal oder mehr aufgetastet. Vorzugsweise wird bei
diesem Ausführungsbeispiel jeder Detektorausgang pro Periode sechzehnmal aufgetastet, damit Daten gewonnen
werden, die sich aufeinander überlappende Strahlen beziehen. Wenn somit der Strahlenfächer zu einer Zeit
insgesamt π Detektoren bestrahlt (die Anordnung 19 besteht somit aus (n + 8) Detektoren), werden bei einer
gegebenen Auftastperiode von diesen η Detektoren Signale für eine Gruppe von η weitgehend linearer und
in bezug aufeinander divergierender Strahlenwege durch den Ort 4 erzeugt. Während der übernächsten
Auftastperiode werden Signale für dieselben η Strahlenwege durch (n — \) derselben Detektoren und eines
neuen Detektors erzeugt, der sich nun in das Strahlenfeld 2 bewegt hat. Jeder der noch von dem
Strahlenfeld bestrahlten (n - 1) Detektoren empfängt Strahlung von einem Strahlenweg, von dem vor der
vorangehenden Auftastperiode ein benachbarter Detektor Strahlung empfangen hat. Daher wird im Verlauf
einer vollständigen Verweilperiode die entlang eines Strahlenweges verlaufende Strahlung nacheinander von
acht verschiedenen Detektoren empfangen. Um Wirkungen
von Empfindlichkeitsänderungen innerhalb der Detektoren zu vermindern, werden die zu jedem Weg
gehörenden acht Ausgangssignale kombiniert. Dann können die kombinierten Signale durch "acht geteilt
werden, um einen Durchschnitt der Beiträge der einzelnen Detektoren zu gewinnen.
Gegebenenfalls können die erwähnten acht Ausgangssignale, die sich auf einen gegebenen Weg
beziehen, zur Feststellung differentieller Fehler verglichen werden, worauf diese Fehler korrigiert werden
(wobei einer der Detektoren als Maßstab dient, auf den die anderen normiert werden), und worauf dann erst die
Kombination erfolgt. Normalerweise reicht jedoch die bloße Kombination aus.
Wenn die Detektoren beginnend von links in Fig.! mit Dl, Dl, D3 usw. bezeichnet werden, dann wird
ersichtlich, daß das Netto-Ausgangssignal, das zu dem Strahlenweg gehört, der am äußeren linken Rand des
Strahlenfeldes 2 den Ort 4 durchquert, ein Achtel der Summe der von den Detektoren D 1 — D 8 während der
Verweilzeit des Strahienfächers 2 in der in Fig. 1 dargestellten Winkelposition erzeugten Ausgangssignale
ist. In gleicher Weise ist das Ausgangssignal für den Strahlenweg durch den Ort 4 am äußeren linken Rand
des Strahlenfächers 2 ein Achtel der Summe der von den Detektoren D2— D9 während derselben Verweilzeit
gewonnenen Signale usw. Wenn die erwähnte Normierung bewirkt wird und der Detektor D 1 als Maßstab
betrachtet wird, kann, da die Detektoren D 2—DS in
bezug auf den Detektor D1 korrigiert werden, der
Detektor D 9 ebenfalls in bezug auf den Detektor D 1
korrigiert werden, und dies kann auch für alle anderen Detektoren erfolgen. Dabei schreiten die Korrekturen
von einer Detektorgruppe /ur anderen fort.
Ks sei bemerkt, daß die in Richtung auf die π
Detektoren verlaufenden Strahletiwege innerhalb des Strahlenfeldes 2 divergieren, wobei der Winkel β
/wischen den Mittellinien benachbarter Strahlen \/n ist. wobei λ den Winkel darstellt, den das Strahlenfeld 2 bei
der Detektoranordnung einnimmt (vorzugsweise 30 -40").
Der Maltesermechanismus kann so ausgelegt werden, daß das Strahlenfeld in Stufen von mß° gedreht wird,
wobei w eine ganze Zahl ist. Wenn m den Wert eins
annimmt, daß sind (n — I) der Strahlenwege, in bezug auf die während einer Verweilperiode Ausgangssignale
gewonnen werden, parallel zu Strahlenwegen, in bezug auf die Ausgangssignale während der vorangehenden
Verweilperiode gewonnen wurden. In diesem Falle ermöglicht die Drehung des Strahieiiiekies (m Stuten
von ß°) um einen beträchtlichen Winkel (über den Winkel von λ° hinaus) die Gewinnung von Ausgangssignalen
in bezug auf eine Gruppe von parallelen Strahlenwegen bei jedem Winkel in bezug auf den Ort 4,
wobei benachbarte Gruppen von Wegen einen Winkelabstand von ß° aufweisen.
Wenn allerdings m einen Wert größer als eins annimmt, wird die Anzahl von Strahlenwegen in jeder
Gruppe -»trmindert, wenn aber m nicht größer wird als
n, geht keine Gruppe vollständig verloren. In der Praxis ist es jedoch unüblich, m größer als zehn zu machen,
wenn η einen Wert von etwa hundert besitzt, weil der Verlust von Strahlenwegen in jeder Gruppe zu einer
nicht mehr akzeptablen Verringerung der Auflösung des Gerätes führt, wenn m größer als zehn wird.
Bei dem in F i g. 1 dargestellten Gerät können auch im Rahmen der Erfindung Abwandlungen vorgesehen
werden. Beispielsweise kann das S'rahlenfeld 2 durch eine mit der Detektoranordnung 19 fluchtende, nicht
dargestellte Anordnung von Kollimatoren vor dem Auftreffen auf die Querschnittsscheibe 5 in einzelne
Strahlen aufgespalten werden. Ferner können Schwächungsglieder mit vorgegebener Form zwischen der
Quelle und dem Körper und/oder zwischen dem Körper und der Detektoranordnung vorgesehen werden, um die
Absorption, die die Strahlung erfährt, an allen Stellen innerhalb des Strahlenfeldes 2 zu vergleichmäßigen.
Bekannterweise können nicht dargestellte Stricheinteilungen auf den Ringen 3 und 18 vorgesehen werden,
die mit entsprechenden Fotozelleneinheiten zusammenwirken, um den Fortschritt der Drehbewegungen der
Ringe durch von den Fotozelleneinheiten erzeugte Taktimpulse zu überwachen. Diese Taktimpulse dienen
zu der oben erwähnten Auftastung der Detektorausgangssignale, um den Synchronismus zwischen der
stufenförmigen Drehung des Ringes 3 und der gleichförmigen Drehung des Ringes 18 herzustellen und
die Verteilung der aufgetasteten Detektorausgangssignale auf die Speicheradressen eines Digitalspeichers zu
steuern.
F i g. 2 zeigt ein Flußdiagramm für einen Detektor in der Anordnung 19. nämlich den /"-/en-Detektor. Der
Detektor 19r speist einen Verstärker 21 r, an den ein Integrator 22r angeschlossen ist, der in bekannter Weise
periodisch durch die von der dem Ring 18 zugeordneten Stricheinteilung abgeleiteten Taktimpulse gelesen u-.d
zurückgestellt wird. Dieses periodische Lesen und Zurückstellen des Integrators 22r bewirkt die erwähnte
Auftastung der Detektorausgangssignale und wird bei diesem Ausführungsbeispiel während jeder Verweilperiode
des Strahlenfeldes 2 achtmal durchgeführt. Es sei
bemerkt, daß die Bewegung des Strahlenfächers 2 von einer Verweilposition in die nächst nicht augenblicklich
erfoigt, und vorzugsweise wird die Auftastung der Integratoren und damit auch des Integrators 22r
während der Winkelbewegung des Ringes 3 fortgesetzt, dabcr die Strahlung jedoch unterbrochen. Hierdurch ist
es möglich, den Null-Pegel bei den Detektoren zu prüfen (d. h. zu prüfen, ob die Detektoren Ausrangssignale mit endlicher Amplitude erzeugen, obwohl sie bei
unterbrochener Strahlung keine Ausgangssignale erzeugen sollen) und ferner wird hierdurch die Kompensation eines Nachleuchtens in den Kristallen ermöglicht.
Der Begriff »Nachleuchten« bezieht sich dabei auf ein als Phosphoressenz bekanntes Phänomen, das sich als
Verzögerung im Ansprechen der Detektoren auswirkt und im Falle einer fehlenden Korrektur bewirkt, daß ein
Anteile der Strahlung verfälscht wird, die zuvor zu den Detektoren entlang eines oder mehrerer anderer Wege
geschickt wurde. Alle Integratoren, und damit auch der Integrator 22r werden gleichzeitig gelesen und zurückgestellt.
Die vom Integrator 22r auf getasteten Ausgangssignale werden einen. Analog/Digital-Umsetzer 23r bekannter Bauart zugeführt und von dort einer Schaltung für
Null- und Verstärkungskorrektur, einem Kurzzeitspeicher, Sortier- und Kombinationsschaltungen, wobei alle
diese auf den Umsetzer 22r folgenden Elemente in einer Schwung 24r zusammengefaßt sind. Der Schaltung 24r
ist ein logarithmischer Umsetzer 25r bekannter Art nachgeschaltet. Jedes von der Schaltung 2Sr kommende
Signal bezieht sich auf einen entsprechenden Strahl durch den Ort 4. Das Signal wird dann unter dem Einfluß
der von den den beiden Ringen 3 und 18 zugeordneten Stricheinteilungen abgeleiteten Taktimpulse (da der
betreffende Strahl durch die Winkelposition des Strahlenfeldes 2 als auch durch die Position der
Detektoranordnung 19 in bezug auf die Spreizung bei der relevanten Auftastzeit charakterisiert ist) zu einer
Speicheradresse in einem Digitalspeicher 26 geleitet, der für jeden Strahlenweg eine Speicheradresse enthält
Wenn der Detektor 19r ein Ausgangssignal erzeugt hat, das sich auf einen gegebenen Strahlenweg während
einer Auftastzeit bezieht, bewirkt (vorausgesetzt, daß eine weitere Auftastzeit innerhalb der relevanten
Verweilperiode des Strahlenfeldes 2 vorhanden ist) die folgende Auftastzeit bei einem Detektor 19r + 1 die
Erzeugung eines Ausgangssignales in bezug auf denselben Strahlenweg. Dieses Ausgangssignal wird der
Schaltung 24r zwecks Kombination mit dem Ausgangssignal vom Detektor 19r, das bei der vorherigen
Auftastzeit abgeleitet wurde, zugeführt Somit wird bei diesem Ausführungsbeispiel im Verlauf der Drehung der
Ringe 3 und 18 über wenigstens einen Winkel von (180° + «") jede Adresse des Speichers 26 mit einer
Kombination von acht digitalisierten Ausgangssignalen versorgt Diese, auf eine entsprechende Adresse
verteilten Signale werden erforderlichenfalls durch acht geteilt, um aus ihnen den Durchschnitt zu bilden. Die
Division durch acht — wenn sie überhaupt ausgeführt wird — braucht nicht im Speicher 26 zu erfolgen,
sondern sie kann in nicht dargestellten gesonderten äußeren Schaltungen bewirkt werden. Die Speicheradressen im Speicher 26 sind vorzugsweise in Zeilen und
Spalten angeordnet, und jede Zeile bezieht sich auf eine Gruppe paralleler Strahlenwege, während sich die
Spalten auf unterschiedliche Positionen (gemessen senkrecht von der Achse 6) der Mittellinien der
Strahlenwege in den parallelen Gruppen beziehen. Das Sortieren der Daten, die für Gruppen von in bezug
aufeinander divergierender Sirahlenwege abgeleitet werden, in sich auf parallele Strahlenwege beziehende
Gruppen, ist in der DE-OS 25 03 980 beschrieben.
Es ist bekannt, daß der Abstand der Mittellinien der Strahlenwege in jeder parallelen Gruppe unterschiedlich ist, und eine Vorverarbeitungsschaltung 27 dient
dazu, um mit einer bekannten Technik, z. B. durch eine
ίο Interpolation, diesen Abstand zu vergleichmäßigen.
Eine solche Interpolation ist in der DE-OS 26 48 543 beschrieben.
Die Daten, die nun zu Gruppen zusammengefaßt sind, die sich auf Gruppen von parallelen Strahlenwegen
is beziehen, deren Mittellinien einen gleichen Abstand
voneinander aufweisen, werden dann in einer Verarbeilur.gs:cha!!urig 28 verarbeitet, die beispielsweise aus
einer Anordnung bestehen kann, wie sie in der DE-OS 24 20 500 beschrieben ist, um eine Darstellung der
Verteilung der Absorptionskoeffizienten in der Querschnittsscheibe 5 des Körpers in bezug auf die
verwendete Röntgenstrahlung herzustellen.
Es ist beispielsweise möglich, durch Verwendung der in der DE-AS 19 41433 beschriebenen Technik die
ist die Sortierung zu parallelen Gruppen und die
erfindungsgemäßen Gerätes. In diesem Falle wird die Röntgenstrahlung durch eine Röntgenröhre 29 erzeugt,
die eine längliche Anode 30 aufweist und mit Ablenkspulen 31 versehen ist, die den Elektronenstrahl
32 der Röhre entlang der Anode 30 ablenken. Die
Ablenkung des Strahls 32 entlang der Anode wird mit
der gleichmäßigen Drehung eines einzelnen Ringes 33 synchronisiert, der sowohl die Röntgenröhre 29 als auch
eine Detektor/Kollimater-Anordnung 34 trägt, so daß der Emissionspunkt des fächerförmigen Strahlenfeldes
•»ο 35 an einer Stelle verbleibt, während der Ring 33 sich
wie zuvor um einen gegebenen Winkel dreht und dann schnell zu einer neuen Winkelposition in bezug auf die
Drehachse 36 zurückläuft Die Ablenkung des Strahls entlang der Anode 30 ist also erforderlich, um genau der
Drehung des Ringes 33 während jeder Verweilzeit des Feldes 35 entgegenzuwirken und dann schnell in
Richtung der Drehung des Ringes 33 zurückzulaufen, so daß das Feld 35 wieder beim ersten Detektor der
Anordnung 34 beginnt
so Die tatsächlichen Strahlenwege, die unter Verwendung der anhand der Fig.3 beschriebenen Technik
untersucht werden können, und die Art, in der die sich auf die Strahlenwege beziehenden Ausgangssignale
verarbeitet werden, können gleich sein wie anhand der
F i g. 1 und 2 beschrieben. Ein zusätzlicher Vorteil der
Anordnung gemäß Fi g. 3 besteht jedoch darin, daß die Röntgenstrahlen während der Rücklaufperioden der
den Ablenkspulen 31 zugeführten Wellenformen unterdrückt werden können, und daß die Detektorausgänge
in diesen Zeiten aufgetastet werden können, um das »Nachglühen« der Detektoren festzustellen und zu
kompensieren.
Die Auflösung der schließlich erzeugten Darstellung erfordert, daß der Winkel ß, oder (odn) zwischen den
jedoch können auch andere Winkel verwendet werden.
des Strahlenfeldes durch aufeinanderfolgende Erregung einer Anzahl von ein fächerförmiges Feld aussendenden
Strahlenquellen bewirkt wird, die mit dem erforderlichen Winkelabstand um die Drehachse 37 einer
Detektoranordnung 38 verteilt sind. Bei diesem Ausführungsbei.spiel wird die erforderliche Zahl von
Strahlenquellen mittels einer statischen, toroidförmigen Röntgenröhre 39 erzeugt, die zahlreiche Röntgenstrahlen
emittierende Anoden 40 besitzt, die mit dem erforderlichen Winkelabstand auf einem Kreisbogen
angeordnet sind. Die Anoden emittieren der Reihe nach Strahlung, während sich die Detektoranordnung 38 und
eine zugehörige Kollimatorbank 41 gleichmäßig drehen. Die Detektoren und die Quelle müssen sich in
unterschiedlichen Ebenen befinden, jedoch beeinträchtigt dies nicht die erzeugte Darstellung. Stattdessen
ivonnen — wie m
<Jci Zeichnung dargestellt — die Detektoren sich innerhalb des Ortes der Quellenpunkte
drehen. Die Detektoranordnung 38 und die Kollimatorbank 21 sind auf einem Ring 42 gelagert, der auf einem
festen Lager 43 umlaufen kann, das am Hauptrahmen 44 angebracht ist. Die Drehung des Ringes 42 wird mittels
eines auf dem Rahmen 44 gelagerten Elektromotors 45 bewirkt, der ein Zahnrad 46 antreibt, das mit nicht
dargestellten, am äußeren Umfang des Ringes 42 angebrachten Zähnen zusammenwirkt. Jeder Anode 40
kann eine entsprechende ortsfeste Kathode zugeordnet sein. In diesem Falle werden die Kathoden der Reihe
nach mit Strom versorgt, um während einer gewünschten Dauer Elektronenstrahlen mit ihrem entsprechenden
Winkel auszusenden.
Die Vorteile der Anordnung gemäß F i g. 4 gegenüber den zuvor beschriebenen Anordnungen bestehen darin,
daß für die Röntgenquelle keine drehbaren Hochleistungskabel oder Schleifringe zur Zuführung von
Energie oder eines Kühlmittels benötigt werdet, und
daß eine bessere Abführung der durch die Röntgen-
10
Strahlenemission erzeugten Wärme möglich ist.
Bei einer von der in F i g. 4 dargestellten Anordnung
abweichenden Ausführungsform können die Röntgenstrahlen emittierenden Anoden unter einem größeren
Winkelabstand angeordnet werden. Die Detektoren können dann gleichmäßig eine Umdrehung bei stationärer
Rohre ausführen, wobei die Anoden in gleicher Reihenfolge wie zuvor beaufschlagt werden. Das Toroid
wird dann (z. B. durch einen Malteser-Mechanismus) um einen kleinen Winkel gedreht, worauf die Detektoren
eine weitere Umdrehung ausführen. Diese Reihenfolge wird fortgesetzt, bis durch die Verlagerung der
toroidförmigen Röhre die Winkelschritte zwischen den
Anodenabständen ausgefüllt sind.
Auch bei diesen zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die Strahlenwege, für die Ausgangsbignaic
cizcugi werden und die Ausgangisignale in
gleicher Weise behandelt und verarbeitet wie dies anhand der F i g. 1 und 2 beschrieben wurde.
Für eine genaue Verarbeitung ist es erwünscht, daß die Quelle und die Detektoren auf dem Umfang eines
gemeinsamen Kreises angeordnet sind. Der Mittelpunkt dieses Kreises muß jedoch nicht notwendigerweise auch
die Drehachse des Gerätes sein.
Bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung besteht die Möglichkeit, durch Eichung
Fehler zu kompensieren, die beispielsweise von unterschiedlichen Weglängen der Strahlung durch das
Material herrühren, indem die erwähnten Schwächungsglieder vorgesehen werden. Die Eichung wird durch
Ersatz des Körpers durch ein Phantom mit bekannten Eigenschaften bewirkt, und mit den gewonnenen
Eichsignalen werden Fehler bei der Ermittlung dieser Eigenschaften kompensiert. Diese Eichsignale werden
in bekannter Weise in Nachschlagtabellen oder an den verschiedenen Speicherstellen eines Speichers, z. B. des
Speichers 26 gespeichert.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Computer-Tomograph mit einer Röntgenquelle mit Abtasteinrichtung, die nacheinander aus zahlreichen
in der Transversaischichtebene gelegenen Positionen ein fächerförmiges Strahlenfeld emittiert,
mit einer aus mehreren Detektoren bestehenden Detektoranordnung, die sich über einen Kreisbogen
erstreckt, der die Ausdehnung des Fächers überschreitet wobei die Detektoranordnung eine kontinuierliche
Umlaufbewegung ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung
die Bewegungen der Röntgenquelle (1, 29, 40) und der Detektoranordnung (19, 34, 38) derart synchronisiert,
daß sich die Detektoranordnung in bezug auf den Strahlenfächer (2,35) von einer Anfangsposition
in eine Endposition bewegt, während der Emissionspunkt der K«>ntgenquelle an einer Position für eine
vorgegebene Zeitdauer verweilt, und danach der
Emissionspunkt der Röntgenquelle in seine nächstfolgende Position gebracht wird, in der die
Detektoranordnung und der Strahlenfächer wieder ihre Anfangsposition einnehmen.
2. Computer-Tomograph nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenquelle (1) auf
einem gesonderten Abtastrahmen (3) gelagert ist, der stufenweise von einem S'chrittschaltmechanismus
(9—15) angetrieben ist, und der mit dem Antrieb für die Drehung der Detektoranordnung (19)
synchronisiert ist.
3. Computer-Tomograph nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, duü d:" Positionen der
Röntgenquelle durch eine Röntgenröhre (29) mit Ablenkvorrichtung (31) für den Elektronenstrahl (32)
zur wiederholten Verlagerung des Emissionspunktes erzielbar sind.
4. Computer-Tomograph nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionen der
Röntgenquelle durch an diesen Positionen angeordnete, getrennt erregbare Emissionspunkte (40)
gebildet sind.
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