DE2807998C2

DE2807998C2 - Computer-Tomograph

Info

Publication number: DE2807998C2
Application number: DE2807998A
Authority: DE
Inventors: Richard Miller London Waltham
Original assignee: EMI LTD HAYES GB
Current assignee: EMI LTD HAYES GB
Priority date: 1977-02-24
Filing date: 1978-02-23
Publication date: 1983-12-29
Also published as: FR2382057A1; NL7802098A; DE2807998A1; GB1595805A; FR2382057B1; JPS572021B2; US4171476A; NL185750C; NL185750B; JPS53134388A

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

SiCiI aiii eifien rvcg L/c£icii€nuc5 /"tüSgaiigäSigriai uuTCn

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

Daten in der Form zu verarbeiten, in der sie (als Fächergruppen) abgeleitet werden, und in diesem Falle

ist die Sortierung zu parallelen Gruppen und die

Interpolation nicht erforderlich. Fig.3 zeigt eine andere Ausführungsform eines

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

Linien von benachbarten Strahlenwegen (Vi₅)⁰ ist

jedoch können auch andere Winkel verwendet werden.

Fig.4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die schrittförmige Winkelbewegung

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-

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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

Patentansprüche:

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.