DE2812644A1 - Verfahren und einrichtung fuer die transaxiale rechnerunterstuetzte roentgentomographie - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE
DR. DIETER V. BEZOLIJ
DIPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. ING. WOLF(JANG IIEÜSLER 781264-4

MAKIA-THEHKSIA-STHASHE 22 1"OHTKAClI 811 Oö08

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TELEFON 08θ/47βΟ()6 47 (LS 10

TKLEX »2211118

10296 Dr. v. B/E teleghamm

USSN'780 491 und 780 492
AT: 23. März 1977

High Voltage Engineering Corporation Burlington, Mass. (V.St.A.)

Verfahren und Einrichtung für die transaxiale rechnerunterstützte Röntgentomographie

Die transaxiale rechnerunterstiitzte Röntgentomographie oder Komputertomographie stellt ein in jüngerer Zeit entwickeltes Verfahren dar, mit dem man mit Hilfe einer Röntgenanalyse Information überall aus irgend einem vorgegebenen Schnitt erhalten kann, siehe z.B. die US-PS 37 78 614. Man kann also mit Hilfe von Röntgenstrahlen, die ein Objekt durchsetzen, dieses in jedem gewünschten ebenen Querschnitt untersuchen. Die Tomographie kann sowohl in der Industrie als auch in der Medizin Anwendung finden und hat sich besonders in letzterer, in der die Dichteunterschiede der untersuchten Objekte besonders gering sind, sehr gut bewährt. Im Gegensatz zu der üblichen photographischen Röntenaufnahmetechnik, bei der man die Röntgenstrahlen senkrecht durch die zu untersuchende Ebene fallen läßt, mit dem Ergebnis, daß das resultierende BiTd eine Überlagerung des Bildes der gewünschten Ebene mit denen aller anderer Ebenen, durch die die Röntgenstrahlen fallen, ist, läßt man bei der rechnerunterstützten transaxialen Tomographie ein Röntgenstrahlungsbündel durch einen ebenen scheibenförmigen Bereich fallen, der untersucht werden soll. Das austretende Röntgenstrahlungsbündel wird

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durch einen oder mehrere Detektoren in ein elektrisches Ausgangssignal umgeformt, das in einen Komputer eingespeist wird. Die Röntgenstrahlungsquelle wird um das zu untersuchende Objekt herumbewegt und die die Röntgenstrahlen aufnehmenden Detektoren werden entweder ebenfalls um das zu untersuchende Objekt, z.B. einen menschlichen Körper, gedreht oder sie werden in einer festen kreisförmigen Anordnung um das Objekt herum angeordnet. Die Absorption der Röntgenstrahlung längs eines vorgegebenen Weges durch das Objekt hängt von der Summe der Absorptionskoeffizienten der verschiedenen Materialien innerhalb und außerhalb des Körpers ab, durch die die Röntgenstrahlung gefallen ist. Aus dem Signal vom Detektor, das der Intensität der auffallenden Röntgenstrahlung proportional ist, und der Orientierung des Weges der Röntgenstrahlung, die durch die bekannte Position der Röntgenstrahlungsquelle und der Detektoren bekannt ist, kann man eine Matrix von relativen Absorptionskoeffizienten ermitteln und mit dieser numerischen Matrix ein zweidimensional es Bild des ebenen, scheibenförmigen Querschnitts erzeugen~\ der von Röntgenstrahlen durchsetzt worden war. Da die Absorptionskoeffizienten der verschiedenen Volumenelemente innerhalb des ebenen Querschnitts (worunter hier und im folgenden eine der Dicke des Röntgenstrahlungsbündels entsprechende dünne Scheibe, verstanden werden soll) von der Atomzahl und der spezifischen Dichte des Materials innerhalb des betreffenden Volumenelements abhängen, zeigt das resultierende.zweidimensionäle Bild des ebenen Schnittes Einzelheiten der inneren Struktur des abgetasteten Objekt.

Die Röntgenstrahlung wird mittels eines Röntgengenerators erzeugt, indem ein Anoden- oder Targetmaterial hoher Kernladungszahl mit einem Strom oder Strahl von Elektronen beschossen wird oder in dem ein Target aus einem geeigneten Material mit einem Strom oder Strahl aus Ionen beschossen wird. Bei einer Form der rechnerunterstützten transaxialen Tomographie wird der.Röntgenstrahlungsgenerator länqs eines linearen Weges, bewegt und dieser Prozess wird an verschiedenen Stellen um das untersuchte Objekt wiederholt. Bei einer anderen Form der rechnerunterstützten

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transaxialen Tomographie wird der Röntgenstrahlungsgenerator auf einem kontinuierlichen kreisförmigen Weg um das untersuchte Objekt herum bewegt. Bei allen bekannten rechnerunterstützten transaxialen Tomographieverfahren muß der Röntgenstrahlungsgenerator jedoch bewegt werden. Die Masse des Röntgenstrahlungsgenerators bestimmt dann jedoch die obere Grenze der Geschwindigkeit, mit der der Röntgenstrahlungsgenerator bewegt werden und damit eine untere Grenze für die Bestrahlungsdauer. Durch Bewegungen des Körpers eines Patienten oder eines Organes innerhalb des Körpers, wie sie durch eine Nervosität des Patienten, durch Atmen, durch Herz- und Eingeweidebewegungen während der Bestrahlung mit den Röntgenstrahlen auftreten, machen daher das radiographische Bild des sich bewegenden Objekts unscharf. Bei den derzeit bekannten Abtasteinrichtungen für die rechnerunterstiitzte transaxiale Tomogrpahie, bei denen die Röntgenstrahlungsquelle mechanisch um den Körper herum bewegt wird, ist die Bestrahlungsdauer lang im Vergleich z.B. bezüglich der verschiedenen Zyklen der Bewegung des menschlichen Herzens. Die durch die rechnerunterstützte transaxiale Röntgentomographie erhältlichen Bilder des Herzens sind daher sehr unscharf.

Man hat schon auf verschiedene Weise versucht, mit den bekannten Abtastgeräten für die rechnerunterstützte Röntgentomographie schärfere Bilder zu erhalten, siehe z.B. die US-PS 3 952 201. Diese Verfahren beruhen jedoch auf der Verwendung von auf mechanische Weise.in Rotation versetzten Röntgenstrahlungsquellen und darauf, nur diejenige Information von vielen Herzschlägen zu verwenden, die jeweils der gleichen Phase des Herzzyklus entspricht, indem man Signal vom Detektor mit einem unabhängigen Monitor für die Herzbewegung, wie dem Signal von einem Elektrokardiogramm, synchronisierte. Man kann entweder die Röntgenstrahlungsqirelle durch Impulsbetrieb, oder die Detektoren durch Tasten mit einer bestimmten Phase des Herzzyklus synchronisieren oder diese beiden Verfahren in Kombination anwenden. Alle diese Verfahren haben den Nachteil, daß der spontane Herzschlag nicht immer regelmäßig ist, was besonders für herzkranke Patienten gilt, so daß es in der Praxis sehr schwierig ist, die Röntgenstrahlung für eine Periode von hunderten von Herzschlägen immer mit der gleichen Phase des Herzzyklus zu synchronisieren. Die bekannten Systeme

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haben ferner den Nachteil,daß mehr Information gewonnen wird als nötig ist und.ein Teil der Information, nicht verwendet wird, so daß der Patient einer höheren Strahlungsdosis ausgesetzt ist als es für die Erzeugung des gewünschten Bildes notwendig ist. Mit den bekannten mechanisch rotierenden RöntgenstrahTungsquenen ist es daher schwierig, scharfe Bilder von Einzelheiten des menschlichen Herzens zu erzeugen.

Für die kardiologische Radiographie in der Humanmedizin wird eine rädiographischeMomentaufnähme benötigt, die mit einer einzigen Abtastung oder wenigen synchronisierten Röntgenabtastungen des Herzens die jeweils einen Bruchteil einer Sekunde dauern, gewonnen werden können. Man kann scharfe Bilder bei manchen Phasen des Herzzyklus erzeugen, wenn die Röntgenabtästung in einer halben Sekunde durchführbar ist, wünschenswert sind jedoch;Bestrahlungszeiten von einer hundertste! Sekunde oder noch weniger, um bei;allen Phasen des Herzzyklus scharfe Bilder machen zu können.

.:'"-. . Der vorliegenden Erfindung.liegt also die Aufgabe zugrunde, die oben geschilderten Mängel der bekannten transaxialen Röntgentomographiegeräte-zü beheben,;insbesondere die Dauer für die Erzeugung einer Aufnähme und die Expositionsdauer des untersuchten Körpers zu verringern.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen und Ausgestaltungen dieses Verfahrens sowie erfindungsgemäße Röntgentomographiegeräte sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt, .

Bei den Verfahren und Einrichtungen gemäß der Erfindung wird der RöntgenstrahTungsgenerator während des Bestrahlungsprozesses, d.h. während der Untersuchungsdauer, in der das Objekt mit Röntgenstrahlen bestrahlt wird, nicht bewegt. Stattdessen wird das zu untersuchende Objekt

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mit einem ringförmigen Target (einem der Anode einer Röntgenröhre entsprechenden Körper) umgeben, der mit einem Ladungsträgerstrahl kreisförmig abgetastet wird, und die Röntgenstrahlen, die beim Beschüß des Targets mit den Ladungsträgern entstehen, weYden in einem ebenen, scheibneförmigen Querschnittsbereich des zu untersuchenden Objekts kollimiert. Der Ladungsträgerstrahl kann bei der Abtastung einen Teil eines Kreises, einen vollständigen Kreis oder mehr als einen vollständigen Kreis beschreiben. Die Begriffe "ringförmig" und "kreisförmig" sollen hier also sowohl Teile von Ringen und Kreisen als auch vollständige Ringe und Kreise sowie teilweise oder ganz mehrfach durchlaufene Kreise umfassen.

Ein wichtiges Merkmal des Verfahrens und der Einrichtung gemäß der Erfindung ist die kreisförmige Konfiguration der Abtastung mit dem Ladungsträgerstrahl. Sie hat die folgenden Vorteile:

1. Das Abtasten der Röntgenstrahlungsquelle bzw. des Targets längs einer kreisförmigen Bahn ist einfach und läßt sich ohne Schwierigkeiten mit jeder Frequenz durchführen, die für eine gewünschte Abtastgeschwindigkeit erforderlich ist. Hinsichtlich der Abtastzeit gibt es praktisch keine Grenzen, wie sie bei Verwendung der konventionellen Röntgenröhren bestehen, bei der für die Abtastung eine mechanische Bewegung erforderlich ist. Durch die Erfindung wird es daher möglich, Aufnahmen von schnell beweglichen Objekten, wie des Herzens, ohne Bewegungsunschärfe zu machen.

2. Durch die kontinuierliche Abtastung der kreisförmig abgetasteten Röntgenstrahlungsquelle werden Endverluste vermieden bzw. verringert. Solche Endverluste treten immer dann auf, wenn der Röntgenstrahlungsgenerator mechanisch bewegt werden muß, da hierfür ja zuerst ein Beschleunigen und dann wieder ein Abbremsen erforderlich ist.

3. Die Konstruktion ist symmetrisch und daher einfach und leicht herzustellen.

4. Das kreisförmig abgetastete Strahlungsmuster ist einer Kombination von geradlinig abgetasteten Strahlungsmustern vorzuziehen, die so-

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-Jagroße Abtastwinkel als auch große Abtaststrecken erfordern, da im ersteren Falle die Konstruktion symmetrisch und einfacher ist und sowohl eine elektromagnetische als auch eine elektrostatische Abtastvorrichtung und eine konische öder quasi-konische Abtastkammer leichter herzustellen sind. ".-----.

.5.Mit"einer kreisförmig abgetasteten Röntgenstrahlungsquelle läßt sich leichter eine gleichmäßige Röntgenstrahlung erzeugen als mit einer linearen Abtasteinrichtung, bei der es wegen der sich ändernden Winkelgeschwindigkeit der Ablenkung und den Änderungen in der Geschwindikeit der Linearbewegung schwieriger ist, eine gleichmäßige Strahlung zu erzeugen, man m,]ß daher in der Praxis die Schwankungen der erzeugten Röntgenstrahlung mit Daten von einem Normierungsdetektor korrigieren.

6. Die Wärmekapazität des kreisförmigen Targets ist groß, da der Ladungsträgerstrahl eine relativ lange Strecke überstreicht. Das Target ist sowohl mechanisch als auch elektrisch leicht zugänglich und läßt sich bequem kühlen.

7.·Die erzeugte Röntgenstrahlung ist konstant.

8. Die Größe des Auftrefffleckes des Ladungsträgerstrahls auf dem Target ist an allen Stellen gleich.

9. Die Filterung der Röntgenstrahlung durch das Target ist gleichmäßig.

10. Die Abtastgeschwindigkeit ist gleichmäßig.

11. Die Ladungsträgerstrahl optik ist symmetrisch.

Durch die Erfindung werden ferner noch die folgenden Vorteile erreicht:

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■ Das Beschleunigerröhrenmodul kann an an irgend eine Leitungsquelle angeschlossen werden, die entweder mit der Röhre vereinigt ist oder sich an einem von ihr entfernten Ort angeordnet und mit der Röhre über ein Hochspannungskabel verbunden ist. Das Beschleunigermodul ist immer stationär und kann in einem vernünftigen Abstand von dem zu untersuchenden Objekt angeordnet werden. Schleifringe und Käfige für ein bewegliches Kabel werden nicht benötigt. Das Beschleunigerröhrenmodul läßt sich baulich mit der konischen Abtastkammer vereinigen und genau bezüglich dieser justieren.

Die Beschleunigungsspannung ist praktisch nicht begrenzt. Wenn also hohe Spannungen gebraucht werden, wie bei Verwendung von positiven Ionen, lassen sich ohne weiteres Spannungen im Megavoltbereich verwenden.

Auch hohe Strahlströme, z.B. 10" bis 10 Milliampere, wie sie für Elektronenstrahlen zweckmäßig sein können, lassen sich erforderlichenfalls leicht erzeugen.

Die Verfahren und Einrichtungen gemäß der Erfindung lassen sich sowohl mit Elektronenstrahlen als auch mit Strahlen aus positiven Ionen für die Erzeugung von monoenergetischen Röntgenstrahlen mit Schwermetall Targets verwenden.

Im folgenden werden Ausfiihrungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Röntgentargets der Einrichtung gemäß Fig. 1;"

Fig. 2A"eine schematische Teilansicht des Röntgentargets gemäß Fig. 2 mit dem "Brennfleck" , von dem die Röntgenstrahlung emittiert wird;

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Fig. 3 eine.schematische Schnittansicht der Strahl abtastanordnung und Detektoren der.Einrichtung gemäß Fig. 1;

>> "■"■". Fig. 4 eine Stirnansicht des Targetendes der Einrichtung gemäß

Fig. Seine Schnittansicht einer abgewandten Ausführunqsform eines RSntgentargets für die Einrichtung gemäß Fig. 1;

; Fig. 6 eine, schematische, vergrößerte Ansicht einer modifizierten; Änordnung^der Detektoren;

. Fig. 7 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Strähl.ab.Tenkeinrichtung, die mit Ablenkspulen arbeiten;

Tig. 8 eine schematische Ansicht einer Strahl ablenkeinrichtung, die mit elektrostatisehen/AbTenkplatten arbeitet;

Fig. 9 eine schematische Ansicht einer Strahl ablenkeinrichtung, die mit einem mechanisch in Rotaiton versetzten strahlablenkenden Pol paar arbeitet; ""-■ ■

Rig. :1t) eine schematische Tongitudinale Zentral Schnittansicht eines von zwei mechanisch rotierten Polstücken einer Ausführungsform der Erfindung, die sich besonders gut-für stromstarke Elektronenstrahlbündel großen Querschnitts eignet;

■: - "; Fig. 11 ein Schnitt in einer Ebene 11-11 der Fig. 10;

Fi(Jv "12; ei η Querschnitt durch Spulen, die bei einer gegenüber der Einrichtung, gemäß Fig. 10 und 11 abgewandten Ausführungsform verwendet werden ν

; Fig.. 13 eine Fig. 12 entsprechende Ansicht mit der Ausnahme, daß die Spulen und das Magnetmaterial von ihrer tatsächlichen ringförmigen

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-η.

Anordnung in die Ebene abgewickelt wurden, um die Wicklungsanordnung zu zeigen; und

Fig. 14 eine perspektivische Ansicht der Spulen der Ausführungsform gemäß Fig. 12 und 13.

In den Figuren 1 und 2 ist ein Röntgenstrahlungsgenerator 1 für die rechnerunterstützte medizinische Röntgentomographie dargestellt. Der Röntgenstrahlungsgenerator 1 enthält eine konische Abtastkammer 2. Ein zu untersuchender Patient 3 wird auf einen geeigneten Tisch 4 gelegt, der in das Innere der konusförmigen Innenwand der Kammer 2 gebracht und aus dieser wieder entfernt werden kann. Durch eine Ladungsträgerquelle 5 werden Ladungsträger (geladene Teilchen) erzeugt, die anschließend in einer Beschleunigerröhre 6 beschleunigt werden. Die Beschleunigerröhre kann eine mit Impulsspannungen arbeitende lineare Beschleunigerröhre sein und einen oder mehrere durchbrochene, scheiben- oder blendenförmige Elektroden enthalten. Die Beschleunigerröhre 6 ist evakuiert und das die Ladungsträger quelle enthaltende Ende dieser Röhre ist mit einer geeigneten Hochspannungsquelle 7 verbunden. Das andere Ende der Beschleunigerröhre ist geerdet, so daß die angelegte Spannung an der Beschleunigerröhre abfällt. An das geerdete Ende der Beschleunigerröhre schließt sich ein geerdetes Metallgehäuse 8 an, das vakuumdicht mit der konischen Abtastkammer 2 verbunden ist, so daß der evakuierte Bereich der Beschleunigerröhre 6 mit dem evakuierten Bereich der Abtastkammer 2 kommuniziert. Die Abtastkammer 2 wird durch eine geeignete Pumpe 9, z.B. eine Ionenpumpe oder eine turbomolekularpumpe, evakuiert. Der aus der Beschleunigerröhre austretende Ladungsträgerstrahl 10 wird durch eine Fokussieranordnung 17 fokussiert und dann durch eine Ablenkeinrichtung 11 derart abgelenkt, daß der Strahl einen Kegel beschreibt. Im größeren Ende der Abtastkammer befindet sich ein ringförmiges Röntgentarget 12 (Röntgenanorde), dessen Stirnfläche irgendeinen, geeigneten Winkel mit dem auftreffenden Ladungsträgerstrahl bilden kann und dadurch die axiale Länge der RöntgenstrahlungsquelTe definiert, d.h. die auf die Achse des Kegels projizierte Länqe der Röntgenstrahlungsquelle.

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AS

Wie in Fig. Z dargestellt ist, schneidet der nicht dargestellte Ladungsträgerstrahl das Target 12 in jedem Augenblick in einem Brennoder Auftrafffleck. Dieser Fleck liegt auf der Oberfläche des Targets und hat eine in Umfangsrichtung gemessene "Breite" sowie eine quer zum streifenförnrigen Target 12 gemessene "Länge". Der Auftrefffleck kann in der Praxis die verschiedensten Formen haben, er ist in Fig.2A der Einfachheit halber als Rechteck dargestellt. Die Breite des Auftrefffleckes ist gleich der entsprechenden Breite der auf die Achse des Kegels 2 projizierte Röntgenstrahl ungsquelle. Die Länge des Auftreffleckes ist jedoch größer als die entsprechende Länge der auf die Achse deskegels 2 projizierten Röntgenstrahl ungsquei Ie und zwar umgekehrt proportional dem Kosinus des Winkels zwischen der Achse und der Targetoberfläche. Der Ladungsträgerstrahl soll auf das Target vorzugsweise mit einem möglichst kleinen Brenn- oder Auftrefffleck und mit einem so starken Strom, wie möglich, fokussiert werden. Eine Länge von 14 mm und eine Breite von 3mm für den Auftrefffleck sind typisch, es sind jedoch auch Fleckgrößen von nur 3 mm χ 3 mm und kleiner möglich. Der Fleck kann kreis-, ellipsen-, oder rechteckförmig/oder irgend eine gewünschte andere Konfiguration haben. Die Querabmessung des Querschnitts des Ladungsträgerstrahls weicht selbstverständlich von der entsprechenden Abmessung des Auftrefffleckes auf dem Target ab, je nachdem welchen Winkel die Strahltrajektorie mit der Normalen zur Targetoberfläche bildet. Beispielsweise kann in einem typischen Fall ein 3 χ 14 mm großer Auftrefffleck mit einem 3 χ 10 mm großen Strahl erzeugt werden. Die gewünschte Röntgenstrahlung tritt aus dem evakuierten Bereich durch irgend ein geeignetes Fenster 13 aus einem Material niedriger Kernladungszahl, wie Aluminium oder Bryllium, aus. Das Röntgenstrahlungsbündel 20 wird durch einen ringförmigen Kollimator 14 kollimiert. Innerhalb des ersten Kollimators 14 ist ein zweiter ringförmiger Kollimator 15 angeordnet, der Abstand zwischen diesen Kollimatoren wird' durch den zulässigen Halbschattenbereich des Röntgenbereichs bestimmt. Die Kollimatoren 14 und 15 begrenzen jeweils eine "Scheibe", deren Breite typischerweise zwischen 4 und 14 mm liegt. Gewünschtenfalls können noch mehr Kollimatoren verwendet werden.

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Wie die Figuren 3 und 4 zeigen, ist wie bei der konventionellen rechnerunterstützten oder rechnerausgewerteten transaxialen Tomographie eine Vielzahl von Detektoren 21 vorgesehen, die die Intensität der Röntgenstrahlung 20 messen, nachdem diese durch den Patienten 3 gefallen ist. Jeder Detektor kann mit einem eigenen Kollimator versehen sein, obwohl solche Kollimatoren nicht immer erforderlich sind. Die Ausgangssignale der Detektoren 21 werden einer geeigneten Spannungs- oder Strommeßvorrichtung zugeführt, deren Ausgangssignal wiederum in einen geeigneten Komputer eingespeist wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Röntgenstrahlungsdetektoren 21 zur Definition einer Meßebene in einer kreisförmigen Konfiguration angeordnet. Durch das oben beschriebene Röntgenstrahlungstarget 12 wird eine Targetebene definiert. Die Meßebene sollte im Idealfalle mit der Targetebene zusammenfallen, da dies jedoch nicht möglich ist, wird sie so nahe wie möglich bei der Targetebene angeordnet. Die Meßebene wird daher mit einem möglichst kleinen Abstand von der Targetebene angeordnet und es ist im allgemeinen am bewquemsten, die Meßebene auf der der Ladungsträgerquelle abgewandten Seite der Targetebene anzuordnen. Die RöntgenstrahTungsdetektoren nehmen den ganzen Kreis ein und sind so nahe wie möglich beieinander angeordnet. Es ist bekannt, wie solche Anordnungen aus einer Vielzahl von Detektoren aufgebaut werden können. Es stehen z.B. Kristall detektoren mit Durchmessern bis herunter zu etwa 12,5 mm zur Verfügung und bei Verwendung solcher Detektoren kann der Abstand der Detektorebene von der Targetebene etwa 6,5 mm betragen. Geht man von einem Detektorkreisdurchmesser von etwa 700 mm oder 48 Zoll aus, so können auf dem Kreis mehr als 500 solcher Detektoren angeordnet werden.

Da die Meßebene nicht identisch mit der Targetebene ist, sondern in einem gewissen Abstand parallel zu ihr verläuft, wird die Röntgenaufnahme nicht durch einen genau ebenen Querschnitt gemacht, sondern jeder Detektor mißt vielmehr ein Signal, welches durch ein Röntgenstrahlungsbündel erzeugt wurde, dessen Bahn einen kleinen Winkel mit der Targetebene bildet. Dieser Winkel sollte so klein wie möglich sein.

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Der Durchmesser des Detektorkreises kann entweder kleiner sein als der Kreis des Röntgenstrahlungstargets (Fig. 6) oder er kann auch größer sein, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.

Ein bevorzugter Detektortyp ist ein Szintillationsdetektor mit einem Szintillationskristall in Kombination mit einer Photomultiplier- oder SEV-Röhre. Nur der Detektor- oder Szintillationskristall selbst unterliegt den räumlichen Einschränkungen, hinsichtlich der Anordnung der SEV-Röhre sowie der zugeordneten Schaltungsanordnungen ist man dagegen freier. Geeignete Kristalle sind Natriumjodid, Calciumfluorid und Wismutgermanat. Selbstverständlich kann man auch andere Arten von Röntgenstrahlungsdetektoren verwenden, z.B. Gasionisationsdetektoren, wie Xenon-Detektoren, oder Festkörper- oder Halbleiterdetektoren, wie Germanium- oder Siliciumdetektoren. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die Verwendung irgend eines speziellen Detektortyps beschränkt.

Als Ablenkeinrichtung 11 können verschiedene bekannte Ablenkeinrichtungen verwendet werden, z.B. zwei Paare von Ablenkspulen 31, 32 (Fig. 7), die sich sinusförmig ändernde elektromagnetische Ablenkfelder liefern oder zwei Paare von elektrostatischen Ablenkplatten 33 und 34, wie sie in Fig. 8 dargestellt si rid. Einrichtungen dieser Art sind von der Technik der Kathodenstrahlröhrenanzeigevorrichtungen bekannt. Man kann verschiedene Anordnungen mit einer verschiedenen Anzahl von Spulen, Ablenkplatten und dgl. verwenden. Gleichgültig, w elcher Typ von Ablenkeinrichtung It im Speziellen verwendet wird, soll die Ablenkeinrichtung den Ladungsträgerstrahl 10 gemäß der Erfindung kreisförmig derart ablenken, daß er verschiedene Oberflächenbereiche des Targets 12 nacheinander abtastet und dabei an diesen Stellen des Targets nacheinander Röntgenstrahlen erzeugt. Der Strahl trifft aufverschiedene Teile des Targets nacheinander oder in einer Folge auf und diese Teile sind auf dem Targetring oder -kreis angeordnet, die Reihenfolge kann jedoch im Prinzip beliebig sein und jeder betrachtete Teil des Targets kann einmal oder mehrmals mit dem Ladungsträgerstrahl beschossen werden. Die Begriffe "kreisförmige Ablenkung bzw. Abtastung" sollen hier bedeuten, daß die Position des

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Strahls so geändert wird, daß er verschiedene Bereiche trifft, die auf einem Kreis liegen. Der Strahl braucht nicht alle Bereiche auf dem Kreis treffen, der Strahl kann einige oder alle Bereiche mehr als einmal treffen und der Strahl kann zeitweilig woanders hin gerichtet werden, siehe z. B. die folgenden Erläuterungen im Zusammenhang mit einem Strahl auffänger

Eine kreisförmige Ablenkung und Abtastung stellen zwar das bevorzugte Muster dar, Annäherungen hierzu sollen jedoch auch unter die Erfindung fallen, wie elliptische Abtastungen und sogar V-förmige Abtastungen.

Außer den oben bereits erwä'inten elektrostatischen und elektromanetischen Ablenkeinrichtungen kann zum Ablenken des Ladungsträgerstrahles auf eine Stelle des Targets auch ein Dipolfeld (siehe Fig. 9) verwendet werden und das hierzu dienende Magnetpaar kann dann mechanisch so gedreht werden, daß der Ladungsträgerstrahl eine kreisförmige Bahn beschreibt, die dem kreisförmigen Röntgenstrahlungstarget entspricht.

Wenn man mit Ladungsträgerstrahl en hoher Stromstärke und großen Querschnitts arbeitet, kann es erforderlich werden, eine Abtasteinrichtung 11 der in den Figuren 10 bis 14 dargestellten Art zu verwenden. Diese Ablenkeinrichtung stellt ein wesentliches Merkmal einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung dar und bildet im wesentlichen eine Ablenk- und Fokussiereinrichtung. Die einfachste Ausführungsform einer solchen Ablenk- und Fokussiereinrichtung ist in den Figuren 10 und 11 dargestellt.

Die in den Figuren 10 und 11 genauer dargestellte Ablenk- und Fokussiereinrichtung enthält ein einfaches Paar von Magnetpolen, die das Elektronenstrahl bündel 105 flankieren. In Fig. 10 ist ein Magnetpol 109 dargestellt, während Fig. 11 beide Magnetpole 109 und 110 im Schnitt zeigt. Bekanntlich lenkt ein homogenes Magnetfeld, wie es von den Polschuhen oder Polen oder 109, 110 erzeugt wird, einen Ladungsträgerstrahl so ab, daß

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:er eine Kreisbahn mit-einem vorgegebenen Radius R beschreibt. Wegen der Streu-.oder Randfehler ist die effektive Länge des Magneten etwas größer als die körperliche Länge der Polschuhe. In den Figuren 10 und 11 sind dementsprechend die effektiven Feldgrenzen, an denen der Ladungsträgerstrahl in das Feld ein- bzw. austritt mit 111 bzw. 112 bezeichnet. Die Ladungsträger im Ladungsträgerstrahl 105 nähern sich der eintrittsseitigen effektiven Feldgrenze 111 auf einer geradlinigen Bahn, sie durchlaufen dann jeweils zwischen den Feldgrenzen 111 und 112 eine kreisförmige Bahn mit dem Radius R und treten aus der austHttsseitigen effektiven Feld-Frenze 112 auf einer geradlinigen Bahn aus, die einen Winkel φ mit dem eintrittsseitigen Teil der Bahn bildet. Die Feldstärke und die Größe der Pol schuhe 109 und 110 sind so gewählt, daß der Ladugnsträgerstrahl durch dieAblenkung um den resultierenden Winkel φ auf das ringförmige Target 101 gerichtet wird. Die Polstücke 109 und 110 sind in bekannter Weise durch ein nichtdargestelltes Magnetjoch verbunden und über dieses durch geeignete Spulen (ebenfalls nicht dargestellt) erregt. Der Ladungsträgerstrahl wird dann über das Target durcheine einfache mechanische Rotation der beiden Pol schuhe 109 und 110 abgelenkt. Da sowohl die Größe der Polflächen als auch die Stärke des Magnetfeldes Parameter sind, die der Konstrukteur mehr oder weniger frei wählen kann, kann der Krümmungsradius R gewünschtehfalls bei vorgegebenem festen Winkel φ geändert werden. Dies erlaubt nun die Konstruktion der Anordnung so auszulegen, daß der Ladungsträgerstrahl 105 nicht nur abgelenkt sondern auch fokussiert wird.

>_;" Das ausgangssei ti ge Randfeld eines einfachen Di pol es, wie er in Fig. 10 und 11 dargestellt ist, bewirkt eine Fokussierung in der Quer- ^ebenei wobei die Brennweite eine Funktion des Austrittswinkels ß ist, worunter der Winkel zwischen der Normalen zur äustrittsseitigen effektiven FeI dgrerrze 1;1 2 und dem austretenden Strahl verstanden werden soll. Generell sollte ß nicht kl einer.als 0/2 sein und die Stärke und Abmessungen des Magnetfeldes werden so gewählt, daß die Fokussierungswirkung für die azimutale Fokussierung so nahe beim Target wie möglich ist.

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Im Falle eines Strahles, der durch die eintrittsseitige effektive Feldgrenze mit parallelen Trajektorien eintritt, erzeugt für β = φ das austrittsseitige Randfeld in der Mittelebene keinerlei Fokussierung und in der Querebene eine Fokussierung mit einer Brennweite, die gleich oder etwas größer als R/tan β ist. Als Meridional- oder Mittel ebene wird, wie üblich, die in Fig. 10 der Zeichenebene entsprechende Ebene und in Fig. 11 die auf der Zeichenebene senkrecht stehende Ebene, die in der Mitte zwischen den Polschuhen 109 und 110 liegt, bezeichnet. Als Querebene wird, wie üblich, die in Fig. 10 auf der Zeichenebene senkrecht stehende Ebene, die durch die Achse des Ladungsträgerstrahls geht, bezeichnet. Die Querebene verläuft also senkrecht zur Zeichenebene der Fig. TO und liegt in der Zeichenebene der Fig. 11. Bei einer typischen, mit kreisförmiger Abtastung arbeitenden Einrichtung, wie der Einrichtung gemäß Fig. 1, ist der Winkel φ gleich und wenn die Polschuhe 109 und 110 nun bezüglich der Größe und Stärke des Magnetfeldes so einjustiert werden, daß sich ein Krümmungsradius R = 50 cm ergibt und wenn man ein Parallel strahlenbündel sowie einen Austrittswinkel ß = φ voraussetzt, ist die resultierende Brennweite f etwa 110 cm, was einen Wert darstellt, der für ein mit kreisförmiger Abtastung arbeitendes Röntgengerät der in Fig. 1 dargestellten Art geeignet ist.

Bei der Tomographie mit kreisförmiger Ablenkung bzw. Abtastung ist es wichtig, daß der Ladungsträgerstrahl in der Azimutal richtung fokussiert wird. Die Azimutalrichtung entspricht der Umfangsrichtung des ringförmigen Targets. Wenn der Auftrefffleck in dieser Richtung schmal ist, scheinen die Röntgenstrahlen, die in den ebenen Querschnittsbereich des photographierten oder aufgenommenen Objekts austreten, von einer punktförmigen Strahlungsquelle auszugehen* Die Abmessungen des Fokus des Ladungsträgerstrahls in der radialen Richtung oder Auftrefffleck-Längsrichtung ist nicht kritisch υηά die Länge des Auftreffflecks kann dadurch verringert werden, da.6 man den Anstellwinkel des Targets so wählt, daß es mehr senkrecht zur Strahl achse verläuft. Unter gewissen Umständen kann jedoch sowohl eine Fokussierung in der radialen oder Auftreffleck-Längsrichtung als auch in der azimutalen Richtung zweckmäßig sein.

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Die Fokussierung wird in der Hauptsache durch die Spule oder andere Fokussierungseinrichtung 17 (Fig. 1) bewirkt, die in beiden Richtungen fokussiert. Die Spule oder andere Fokussierungseinrichtung 17 kann für die Fokussierung in der Radial richtung ausreichen. Wenn jedoch eine zusätzliche Fokussierung in der Radial richtung gewünscht wird, kann die Ablenk- und Fökussiereinrichtung für eine solche Fokussierung ausgebildet werden, indem man die Orientierung der austrittsseitigen effektiven Feldgrenze 112 so wählt, daß sie nicht parallel zu der eintrittsseitigen Effektivfeldgrenze 111, sondern in einem solchen Winkel zu dieser verläuft, daß β etwas kleiner al s φ ist, wie es in Fig. 10 dargestellt ist.

Die die azimutale Fokussierung bewirkende Anordnung sollte sich so nahe am Target wie möglich befinden, damit die Vergrößerung in der AzinutaTrichtungso klein wie möglich wird. Es kann sein, daß man in der Radialrichtung kein echtes Bild haben möchte, weil man durch eine Dehnung des Bildes in dieser Ebene Raumladungseinflüsse verringern kann.

Die in den.Figuren 10 und 11 dargestellte Ablenkanordnung ist brauchbar, sie erfordert jedoch mechanisch bewegliche Teile, was oft unerwünscht ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kommt man ohne bewegliche Teile aus. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird unter Abwandlung des Prinzips eines Drehstrommotors ein rotierendes Dipolfeld elektrisch mit stationären Spulen erzeugt.

Bei einer solchen Anordnung, für die ein Ausführungsbeispiel in den Figuren 12, 13 und 14 dargestellt ist, wird ein geeignetes rotierendes Magnetfeld in Analogie zu einem Induktionsmotor durch ein Paar von Wicklungen erzeugt, die zwei gleichförmige Magnetfelder erzeugen, welche senkrecht zueinander verlaufen. Wenn die beiden Wicklungen mit sinusförmigen Strömen gespeist werden und die sinusförmigen Ströme für die jeweiligen Wicklungen um 90° in der Phase; gegeneinander verschoben sind, entsteht ein magnetisches Drehfeld. Die Wicklungen können gleich sein mit der Ausnahme, daß sie um 90° gegeneinander verdreht sind. Eine der Wicklungen

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ist in Fig. 12 und 13 dargestellt. Wie Fig. 13 am besten zeigt, ist die Stromflußrichtung der Windungen der Wicklung in der linken Hälfte des Abschnitts A sowie in der rechten Hälfte des Abschnitts B überall in die Zeichenebene hineingerichtet und in den übrigen Teile aus der Zeichenebene herausgerichtet. Als Folge davon entsteht zu dem betrachteten Moment ein Südpol im Abschnitt A und ein Nordpol im Abschnitt B und es resultiert die in Fig. 12 dargestellte Feldverteilung. Die einfachste Konstruktion ist selbstverständlich eine Reihe von Leiterschleifen zu verwenden, die so wie es in Fig. 14 dargestellt ist, angeordnet sind. Man kann natürlich auch kompliziertere IJicklungsschemata aus der Technik der Induktionsmotoren sowie andere bekannte Techniken verwenden. Es läßt sich zeigen, daß die Anzahl der Windungen bzw. die Windungsdichte sich sinusförmig ändern müssen, wie es in Fig. 13 dargestellt ist, wenn ein homogenes Feld erzeugt werden soll.

Die Fokussierungswirku ng der in den Figuren 12, 13 und 14 dargestellten Ablenk- und Fokussiereinrichtung ist der des rotierenden einfachen Dipols gemäß Fig. 1Π und 11, wenn β ungefähr gleich φ ist, ganz ähnlich. Es gibt jedoch gewisse Abwandlungen der einfachen Konfiguration der Figuren 10 und 11. Beispielsweise werden sich die Feldlinien am Eintrittsende und Austrittsende der Spule wölben. Dies bedeutet, daß nach der Ablenkung um 30° der effektive Wert von ß etwas kleiner als φ ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Äblenk- und Fokussiereinrichtung, das anhand der Figuren 12, 13 und 14 beschrieben wurde, handelt es sich um eine zweiphasige Anordnung, selbstverständlich kann man jedoch auch dreiphasige Schaltungsanordnungen (mit 60° oder 120° Phasenverschiebung wie bei einem Drehstrommotor) und Anordnungen mit noch mehr Phasen verwenden.

Wenn der Ladungsträgerstrahl aus Elektronen besteht, verwendet man zweckmäßigerweise ein Target 12 aus einem schweren Material, wie

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Blei, Wolfram, Tantal, Uran, GpId und dgl., vorzugsweise jedoch Wolfram. Wenn der Ladungsträgerstrahl aus positiven Ionen, wie Heliumionen oder Protönen besteht, kann das Röntgentarget ebenfalls ein schweres Material, wie Blei oder Uran, das sich für die Erzeugung einer charakteristischen Röntgenstrahlung eignet, enthalten. Schwere Ionen erzeugen weniger Brennstrahlung als Elektronen, so_: daß die durch schwere Ionen erzeugte Röntgenstrahlung in erster Linie die charakteristischen Linien, wie die beiden K-LinienK , und K,, , die acht L-Linien usw. mit sehr geringem Untergrund enthält. Man kann daher die Röntgenstrahlungsenergie weitgehend durch Wahl des Targetmaterials bestimmen. Im Gegensatz zur Röntgenstrahlung, die durch Elektronen erzeugt wurde, ist es bei der durch positive Ionen erzeugten Röntgenstrahlung üblicher; die Energiebandbreite durch Filter für die charakteristische Strahlung ("charakteristische Filter") zu begrenzen.

Im Falle von Elektronen hat.sich eine Beschleunigungsspannung in der Größenordnung von 140 kV bewährt, man kann jedoch ohne weiteres mit Spannungen im Bereich von etwa 20 kV bis zu vielen hundert kV arbeiten. Im Falle positiver Ionen erfordern Spannungen von 150 kV verhältnismäßig hohe Ströme;von 10 bis 100 mA, um eine ausreichende charakteristische Röntgenstrahlung zu, erzeugen. Die erforderliche Ionenquelle ist in einem solchen Falle dann ziemlich groß und es ist wegen der Raumladung schwierig, einen solchen Strahl in einen Fokus von der Größenordnung von Millimetern zu fokussieren. Bei der Verwendung von positiven Ionen werden daher vorzugsweise Beschleunigungsspannungen von ungefähr 2 bis 10 mV verwendet, so daß man mit niedrigen Strömen zwischen einigen hundert Mikroampere bis zu wenigen Miniampere arbeiten kann.

Zur Beschleunigung von positiven Ionen eignen sich Van-de-Graaff-Beschleuniger, Cyclotrons, Linearbeschleuniger, Dynamitrons usw. Da für die Beschleunigung, von Elektronen im allgemeinen nur wenige hundert Kilovolt benötigt werden, kann man mit einer Gleichspannungsbeschleunigung oder mit einer unmittelbaren:Beschleunigung arbeiten und Spannungsquellen wie Deltratrons, Transformator-Gleichrichteranordnungen, Cockcroft-Walton-Schaltungen usw·. verwenden.

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Ein anderes wichtiqes Merkmal der Einrichtung qemäß der Erfinduno ist die Verwendunq eines Strahl auffänqers 43. Der Ladunqsträqerstrahl ist durch entsprechende Ablenkunq zwischen einer Tarqetposition und einer Bereit- oder Ruhenosition, bei der er von einem Strahl auf fancier aufqenommen wird, umschaltbar. Durch den Strahl auffänqer können die Strahl spannung und der Strahl strom ihren Gleichgewichtszustand annehmen, bevor der Strahl über das ringförmige Target abgelenkt wird. Nach der Abtastung wird der Ladungsträgerstrahl 10 wieder auf den Strahlauffänger 48 umgeschaltet, bevor er abgestellt wird. Im allgemeinen wird der Ladungsträgerstrahl 10 nur für ein paar Sekunden vor und nach jeder Abtastung in den Strahlauffänger fallen, so daß die im Strahl auffänger 48 entstehende Leistung klein bleibt. Man kann jede beliebige Anzahl von Strahl umlaufen einschließlich eines einzigen Strahl Umlaufes oder einen Teil" eines Strahl Umlaufes (Sektorabtastung) wählen. Es "ist möglich, jeden gewünschten Abtastungsablauf an einem bestimmten Bezugspunkt zu beginnen und zu beenden. Beispielsweise kann ein Monitorsignal von einem Elektrokardiogramm für die Synchronisierung der Röntgenbestrahlung mit einer gewünschten Phase des Herzzyklus verwendet werden. Es ist weiterhin möglich, den Abtastverlauf zu pulsen und zwar entweder mechanisch mit Hilfe von Elektronenblenden, die bei dem Röntgenstrahlungstarget angeordnet sind, oder elektronisch durch abwechselndes Umschalten des kreisförmig abgelenkten Strahles zwischen der Trgetposition und der Auffängerposition. Das Auftreffen des Ladungsträgerstrahles 10 auf dem Target 12, wo die Röntgenstrahlung erzeugt wird, kann ferner durch eine bei der Ladungsträgerquelle 5 angeordneten Steuerelektrode B gesteuert werden.

Man kann beliebige Fokussier- und Ablenkvorrichtungen verwenden. Man kann mit elektrostatischer und/oder magnetischer Ablenkung arbeiten.

Man kann einen Kollimierspalt oder mehrere Kollimierspalte verwenden, um einen bzw. mehrere Röntgenstrahlungsbündel gleichzeitig zu erzeugen.

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Die Wände der konischen Strahlkammer, insbesondere die konische Innenwand, die den Raum zur Aufnahme des Patienten 3 bildet, kann erforderlichenfalls mit einer Stützstruktur versehen sein. Die ganze Anordnung bzw. Vakuumkammer ist vorzugsweise mit einer magnetischen Abschirmuna 60 gegen magnetische Streufelder, insbeonsdere das erdmagnetische Feld, versehen. Beim Durchrechnen der Teilchenoptik für 150 keV Elektronen sieht man, daß eine Mumetallabschirmung mit einer Dicke von weniger als etwa 1 mm Dicke (0.040") genügt, um störende Felder auf zulässige Werte zu dämpfen.

Es sei darauf hingewiesen, daß das ringförmige Target leichter zu kühlen ist als konventionelle Röntgenröhren, da die Fläche, auf der Strahl seine Leistung abgibt, bei einem solchen Target größer ist.

In Fig. 5 ist ein zweckmäßiger Sensor für einen Elektronenstrahl dargestellt. Dieser Sensor enthält beispielsweise isolierte Elektroden 41, die hinter ( oder vor) dem Target 42 angeordnet sind/ so daß Ladungsträger, die das Target verfehlen, von diesen Elektroden aufgenommen werden und ein Rückführungssignal erzeugen, daß dazu verwendet wird, den Ladungsträgerstrahl in eine Position zu bringen, in der eine maximale Anzahl von Ladungsträgern vom Target und eine minimale Anzahl von Ladungsträgern von der oder den Sensorelektroden aufgenommen werden.

Wenn die isolierten Elektroden 41 hinter dem Target 42 angeordnet sind, kann die Abmessung des ringförmigen Targets in der Auftrefffleck-Längsrichtung (und damit die"Länge" der Röntgenstrahlungsquelle in der axialen Richtung) so gewählt werden, daß sie physisch die Abmessung des Ladungsträgerstrahls auf dem Target in der Auftrefffleck-Längsrichtung diffundieren. Wenn andererseits zwei isolierte ringförmige Elektroden vor dem Target angeordnet werden, können diese für eine physische Koliimierung der Breite des Ladungsträgerstrahls auf dem ringförmigen Target in der Auftrefffleck-Längsrichtung verwendet werden.

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Bei einer Einrichtung gemäß der Erfindung kann ferner

eine Elektrode 23, wie sie in Fig. 4 schematisch dargestellt ist, oder irgend ein anderes Sensorelement verwendet werden, das die räumlichen Koordinaten des Ladungsträgerstrahls auf dem ringförmigen Target 12 zu ermitteln gestattet.

Der Patient und das Detektorsystem sollen in der

Praxis gegen die unvermeidliche Röntgenstreustrahlunq abgeschirmt werden. ' Hierfür kann man gegebenenfalls eine örtliche Bleiabschirmung vorsehen; beispielsweise ist in Fig. 1 eine Abschirmung 50 dargestellt, die zum Schutz der Röntgenstrahlungsdetektoren '/A gegen Röntgenstörstrahlung dient.

Bei dem Röntgenstrahlunqsgenerator gemäß der Erfindung wird also von einer längs einer kreisbogenförmigen Bahn laufenden, im wesentlichen punktförmigen Röntgenstrahlungsquelle ein fächerförmiges, in der Kreisfläche praktisch nicht beschränktes Röntgenstrahlungsbüschel mit geringen axialen Abmessungen erzeugt.

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Claims (23)

Patentansprüche

1.(Verfahren zum Erzeugen von Röntgenstrahlung für die rechnerunterstützte transaxiale Röntgentomographie, bei welchem die Röntgenstrahlung durch einen auf ein Röntgenstrahlung emittierendes Target gerichteten Ladungsträgerstrahl erzeugt wird, dadurch g e k e η η ζ e i c hn et, daß der Ladungsträgerstrahl (10) auf ein ringförmiges Target (12) gerichtet, fokussiert und derart abgelenkt wird, daß sich der Auftrefffleck des Ladungsträgerstrahls auf dem Target längs des ringförmigen Targets bewegt, und daß die emittierte Röntgenstrahlung derart in einen dünnen, ebenen und von dem ringförmigen Target umschlossenen Ouerschnittsbereich kollimiert wird, daß ein sich innerhalb des ringförmigen Targets (12) und des Querschnittsbereichs befindender Körper durch die Röntgenstrahlung durchleuchtet wird, die sich von dem Auftrefffleck als fächerförmiges Büschel ungehindert innerhalb des dünnen ebenen Querschnittsbereiches ausbreitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenstrahlung, die den Körper (3) durchsetzt hat, an einer Vielzahl von punkt- oder fleckförmigen Stellen (21) individuell wahrgenommen und analysiert wird.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Strahles aus beschleunigten Ladungsträgern, und einem Röntgentarget aus einem Material, das Röntgenstrahlung emittiertj wenn es von den beschleunigten Ladungsträgern getroffen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Target (21) im wesentlichen ringförmig und so angeordnet ist, daß ein zu untersuchender Körper (3) in dem vom Target umschlossenen Bereich angeordnet werden kann; daß eine Fokussier- und Ablenkvorrichtung (17, 11) vorgesehen ist, die den Ladungsträgerstrahl auf einen Fleck auf dem Target zu fokussieren und den Fleck so über das Target abzulenken gestattet, daß nacheinander verschiedene fleckförmige Bereiche des Targets vom Strahl getroffen werden und Röntgenstrahlung emittieren und daß ein Kollimator (14, 15)

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vorgesehen ist, der die von den Auftreffflecken jeweils emittierte Röntgenstrahlung derart in einen dünnen ebenen Bereich kollimiert , daß die von dem jeweiligen Fleck auf dem Target emittierte Röntgenstrahlung sich als fächerförmiges Büschel ungehindert in dem dünnen ebenen Bereich ausbreitet.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkvorrichtung eine Anordnung zum Erzeugen mindestens zweier sich sinusförmig ändernder elektromagnetischer Felder enthält.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennze i c h η e t, daß die Ablenkvorrichtung einen zweipoligen Ablenkmagnet (109, 110) und eine Vorrichtung zur mechanischen Rotation des Magneten enthält.

6. Einrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Röntgenstrahlungsdetektoren (21), die in einem Detektorring um den von zwei nahe benachbarten Ebenen begrenzten, scheibenförmigen Querschnittsbereich angeordnet sind und jeweils die Röntgenstrahlung erfassen, die auf einen zugehörigen fleckförmigen Bereich des Detektorringes auftrifft, nachdem sie den scheibenförmigen Querschnittsbereich durchlaufen hat, wobei elektrische Signale entsprechend der Intensität der auf den betreffenden fleckförmigen Bereich auffallenden Röntgenstrahlung erzeugt werden und daß eine Anordnung zum Analysieren der Signale und zur Anzeige der Dichteverteilung in dem scheibenförmigen Querschnittsbereich vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsträgerstrahl quelle (5, 6,7) synchronisiert ist und Ladungsträgerimpulse liefert.

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8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn-

zeich η e t,. daß die Ladungsträgerstrahlauelle mit einem Signal von einem Patientenmonitor, wie ein Elektrokardiogramm, synchronisiert ist.

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9. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn-

z ei c h η e t, daß die. Vorrichtung zum kreisförmigen Ablenken des Strahls eine magnetische Ablenkvorrichtung enthält.

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10. Einrichtung nach Anspruch 3, d a d u rc h gekenn-

z e ich net," daß die Anordnung zum Ablenken des Ladungsträgerstrahls eine eTektröstati sehe AbIenkvorri chtung enthält.

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11, Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, gekennzeichnet du r c h eine Vorrichtung, die es gestattet, den

Ladungsträgerstrahl (10) in einen Strahl auffänger (48) abzulenken.

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12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch g e k e η η ζ ei c h η et, daß der Strahlauffänger eine hohe Wärmeleitfähigkeit und/oder hohe Wärmekapazität hat.

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13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch ge ken η ζ ei c h η et, daß bei dem ringförmigen Target (12) zwei ringförmige Sensorvorrichtungen (41) vorgesehen sind, von denen die eine das ringförmige Target umgibt, während die andere von dem ringförmigen Target umgeben ist; daß die Sensorvorrichtungen ferner so angeordnet sind, daß: sie: ein Signal liefern, das proportional der Menge der Ladungsträger, die das Target (12) verfehlen ist und daß eine Anordnung vorgesehen ist, die die; Richtung des Ladungsträgerstrahles derart regelt, daß das SignaT ein Minimum wird. ;

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14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, g e k e η nz e i c^r h η e t durch eine Vorrichtung zum KoIlimieren des Ladungsträgerstrahls vor dessen Auftreffen auf das ringförmige Target.

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15. Einrichtung nach Ansprüche 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mindestens eine isolierte ringförmige Elektrode enthält, die in Strahl richtung gesehen vor dem ringförmigen Target angeordnet ist.

16. Einrichtung nach einem'der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Koliimatoranordnung (13, 15) so angeordnet ist, daß der dünne ebene Querschnittsbereich wenigstens senkrecht zur Achse eines im ringförmiqen Target (21) angeordneten Objekts (3) verläuft.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 16, g ek e η η-zeichnet durch eine Steuerelektrode (18) mit der der Strahl eingeschaltet bzw. vom Target abgeschaltet werden kann.

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 17, gekennzeichnet durch eine Sensorvorrichtung (23) zur Festlegung der räumlichen Koordinaten des Ladungsträgerstrahls auf dem ringförmigen Target (21).

19. Einrichtung insbesondere nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 18, dadurch gekennzeichne t, daß eine Ablenk- und Fokussiervorrichtung vorgesehen ist, die einen längs einer Achse verlaufenden Ladungsträgerstrahl (10) auf ein Target (12), das in einem ebenen, zur Achse senkrechten Querschnittsbereich abzulenken gestattet und eine Anordnung zum Erzeugen eines senkrecht zur Achse verlaufenden Magnetfeldes enthält, welches den Ladungsträgerstrahl längs einer Trajektorie mit einem vorgegebenen Krümmungsradius (R) um einen Ablenkwinkel (0) ablenkt und eine effektive strahlaustrittsseitige Grenze aufweist, deren Normale einen vorgegebenen Hinkel (ß) bezüglich der Achse des aus dem Magnetfeld austretenden Ladungsträgerstrahles bildet und dadurch eine azimutale Fokussierung bewirkt, und daß das Magnetfeld so ausgebildet ist, daß oer azimulate Fokus auf oder so nahe wie möglich beim Target liegt; daß der vorgegebene Winkel (ß) nicht kleiner als der halbe Ablenkwinkel (0/2) und daß eine Vorrichtung zum Rotieren des gleichförmiqen Magnetfeldes um die Achse

vorgesehen ist. ^

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20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichne t, daß die Anordnung zum Erzeugen des Magnetfeldes ein achssymmetrisches rohrförmiges Bauteil aus Magnetmaterial sowie mehrere Windungen enthält, die auf der Innenfläche des rohrförmigen Bauteiles in zwei Gruppen angeordnet sind daß jede Gruppe so angeordnet und erregt ist, daß sie ein quer zu dem rohrförmigen Bauteil verlaufendes Teil magnetfeld liefert; daß die beiden Teilmagnetfelder senkrecht zueinander verlaufen, und daß die Erregung der Windungen sinusförmig sowie in der Phase um 0/2 radian gegeneinander versetzt ist.

21. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichne t, daß die Anordnung zum Erzeugen des Magnetfeldes ein zu der Achse koaxiales rohrförmiges Bauteil aus Magnetmaterial sowie mehrere Wicklungen enthält, die in einer Mehrzahl von Gruppen auf der Innenfläche des rohrförmigen Bauteils angeordnet sind; daß jede Gruppe so angeordnet und erregt ist, daß sie ein magnetisches Talfeld liefert, das quer zu dem rohrförmigen Bauteil verläuft; daß die magnetischen Teilfelder winkelmäßig in bezug aufeinander versetzt sind und daß die Wicklungen sinusartig und derart phasenverschoben erregt sind, daß ein magnetisches Drehfeld entsteht.

22. Einrichtung nach Anspruch 19, 20 oder 21, dadurch

g e k e η η ζ e i c h η e t, daß der vorgegebene Winkel (ß) gleich dem Ablenkwinkel (φ) ist.

23. Einrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, d a -

du rch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld im wesentlichen homogen ist.

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