DE2831311A1

DE2831311A1 - Vorrichtung zur ermittlung innerer koerperstrukturen mittels streustrahlung

Info

Publication number: DE2831311A1
Application number: DE19782831311
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Dr Harding
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1978-07-17
Filing date: 1978-07-17
Publication date: 1980-01-31
Also published as: FR2433926B1; FR2433926A1; IT7924356A0; NL7905439A; GB2030815A; BE877735A; GB2030815B; IT1122179B; CA1134066A; US4277686A; JPS5524094A; DE2831311C2; SE7906100L

Description

PHILIPS PATENTVERWALTUiiG: GMBH, STSINDAMM 94, 2QQQ HAMBURG: 1

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Vorrichtung zur Ermittlung innerer Körper strukturen mittels Streustrahlung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung der inneren Struktur eines ebenen Untersuchungsbereichs eines Körpers, mit einer Strahlenquelle, die ein in der Ebene des Untersuchungsbereichs verlaufendes Primärstrahlenbündel mit geringem Querschnitt aussendet, und die sowohl in einer in der Ebene liegenden Richtung relativ zum Primärstrahlenbündel seitlich verschiebbar als auch um eine senkrecht zur Ebene stehenden Achse drehbar gelagert ist, mit einer Detektoranordnung zur Aufnahme von Meßsignalen, welche die aus dem Körper austretende Strahlung des Primärstrahlenbündels detektiert, und mit einer elektronischen Einrichtung zur Berechnung und Darstellung der inneren Struktur mit Hilfe der Meßsignale.

is Eine derartige Vorrichtung ist bereits aus der DE-AS 19 41 bekannt. Sie besitzet eine Röntgen- oder Gammastrahlenquelle, die ein Primärstrahlenbündel mit geringem Querschnitt aussendet, welches einen ebenen Untersuchungsbereich eines Körpers in unterschiedlichen in der Ebene liegenden Riehtungen auf jeweils in einer Richtung parallel liegenden Strahlenwegen durchstrahlt. Das Primärstrahlenbündel wird hierbei mittels eines Detektors zur Aufnahme von Transmissionssignalen detektiert, aus denen dann mit Hilfe eines Rechengerätes eine darstellbare Verteilung des Absorptions- oder Transmissionskoeffizienten an Elementen einer in der

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durchstrahlten Ebene liegenden Matrix, die mit dem Körper fest verblinden ist, berechnet wird.

Beim Durchdringen des Körpers wird das Primärstrahlenbündel entlang seiner Strahlenwege jedoch erheblich durch Absorption und Streuung geschwächt. Das Verhältnis von transmittierter zu einfallender Intensität ist daher relativ klein. Da die Genauigkeit der Rekonstruktion aber von der Größe der transmittierten Intensität des Primärstrahlenbündels abhängt, muß dessen Intensität vor dem Eindringen in den Körper verhältnismäßig hohe Werte annehmen, so daß sich eine hohe Strahlenbelastung für den Körper ergibt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit dessen Hilfe die innere Struktur eines Körpers bei verminderter Strahlenbelastung des Körpers bestimmt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Detektoranordnung, die nicht vom Primärstrahlenbündel getroffen wird, auf wenigstens einer Seite der Ebene angeordnet ist, daß sie zur Aufnahme des größten Teils der von jeweils einem Primärstrahlenbündel entlang seines Strahlenweges erzeugten Streustrahlung zur Gewinnung jeweils eines einzigen Streusignals den Körper wenigstens teilweise umgreift, und daß die Vorrichtung eine elektronische Einrichtung besitzt, mit der aus den erhaltenen Streusignalen eine in der Ebene liegende Verteilung von Streukoeffizienten berechenbar ist.

Primärstrahlenbündel von Röntgen- oder Gammastrahlen im Energiebereich von hundert bis einige hundert Kiloelektronenvolt (keV) werden beim Durchgang durch einen Körper erheblich durch inkohärente (Compton-) Streuung geschwächt. Handelt es sich um einen menschlichen Körper, so kann ab Strahlenenergien von etwa 150 keV die photoelektrische Absorption im Körper vernachlässigt werden. Im Bereich der Material-

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Untersuchungen kann je nach Art des zu untersuchenden Materials die photoelektrische Absorption ab Strahlenenergien von einigen hundert keV vernachläsLgt werden.

Aufgrund der verhältnismäßig hohen Schwächung, die das Primärstrahlenbündel beim Durchdringen des Körpers erfährt, ist das Verhältnis von transmittierter zu einfallender Intensität sehr klein, während das Verhältnis von gestreuter zu einfallender Intensität wesentlich größer ist. Die relativen Ungenaiigkeifcen (Q I^/I^ bzw. Q I_s/I_s)> mit denen

transmittierte (I₊) bzw. gestreute Intensität (I ) gemessen werden, und die die Qualität der rekonstruierten Strukturverteilung beeinflussen, sind umgekehrt proportional zur Wurzel der transmittierten bzw. gestreuten Intensität.

Daraus folgt, daß die relative Ungenauigkeit der transmittierten Intensität erheblich über der gestreuten Intensität liegt. Durch Messung der Strsustrahlung kann nun erreicht werden, daß die Rekonstruktion einer Streukoeffizienten-Verteilung mit gleicher Genauigkeit wie die Rekonstruktion einer aus Messungen der transmittierten Strahlung erzeugten Absorptionskoeffizienten-Verteilung, jedoch bei erheblich verminderter Intensität des einfallenden Primärstrahlenbündels durchführbar ist, so daß sich die Strahlenbelastung des Körpers wesentlich verringert.

Die Streusignale werden dabei jeweils durch Messung eines möglichst großen Teils der durch das Primärstrahlenbündel entlang eines Strahlenweges erzeugten Streustrahlung erhalten» Hierzu ist erforderlich, daß die Detektoranordnung den zu untersuchenden Körper möglichst weit umgibt. Aus den erhaltenen Streusignalen ist dann mit Hilfe einer elektronischen Einrichtung eine Verteilung von Streukoeffizienten, die die Schwächung der Strahlung aufgrund der Streuung angeben, an Elementen einer izj&er Ebene liegenden, mit dem Körper fest verbundenen Matrix berechenbar,, Die einseinen Streukoeffizienten an den Matrixelementen können dann in entsprechende Grauwerte zur Darstellung einzelner Quer-

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schnittsbilder timgewandelt und z.B. auf einer Bildmatrix (Monitor) oder auf einem Drucker sichtbar gemacht werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Detektoranordnung aus zwei in gleicher Weise ausgebildeten Hohlzylinderdetektoren zur Aufnahme des Körpers besteht, die im Abstand voneinander spiegelbildlich derart zur Ebene angeordnet sind, daß ihre Zylinderachsen die Ebene senkrecht durchsetzen.

Hierdurch wird erreicht, daß auch die unter einem größeren Winkel zur Längsrichtung des Primärstrahlenbündels abgestrahlte Streustrahlung gemessen werden kann, wodurch der Anteil der gemessenen Streustrahlung erhöht und damit die Genauigkeit der rekonstruierten Streukoeffizienten-Verteilung verbessert wird.

Die an beiden Hohlzylinderdetektoren erzeugten Ausgangssignale, die durch Messung der vom Primärstrahlenbündel ern:- lang eines Strahlenweges erzeugten Streustrahlung erhalten werden, werden zur Ermittlung eines Streusignals addiert. Hierzu sind die Hohlzylinderdetektoren mit einer Additionsstufe zur Addition ihrer Ausgangssignale verbunden.

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind die Hohlzylinderdetektoren einstückig miteinander verbunden und um ihre Zylinderachse drehbar bzw. in einer senkrecht zur Zylinderachse stehenden Richtung verschiebbar, wobei sie in der Ebene radial gegenüberliegende öffnungen zum Hindurchtreten des Primärstrahlenbündels aufweisen. Hierdurch wird es möglich, auch die in der Ebene verlaufene Streustrahlung zu messen, wodurch sich der Anteil der insgesamt gemessenen Streustrahlung weiter erhöht. Im Extremfall kann auch die in Richtung der Zylinderachse abgestrahlte Streustrahlung gemessen werden₅ indem die außen liegenden Stirnseiten der Hohlzylinderdetektoren mit Detektorplatten abgedeckt werden.

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Nach einer vorteilhaften anderen Weiterbildung der Erfindung ist zusätzlich ein in der Ebene liegender Detektor zum Detektieren des Primärstrahlenbündels vorgesehen. Neben der Messung der jeweils von dem Primärstrahlenbündel entlang

s seines Strahlenweges erzeugten Streustrahiung kann somit zusätzlich die durch den Körper transmittierte Strahlung des Primärstrahlenbündels zur Erzeugung von Transmissionssignalen gemessen werden. Hierdurch wird erreicht, daß auch in einem Energiebereich der Strahlung des Primärstrahlenbündels, in dem die photoelektrische Absorption nicht mehr vernachlässigt werden kann, durch eine Kombination von Transmissions- und Streusignalen eine Verteilung des Streukoeffizienten bei verminderter Strahlenbelastung des Körpers rekonstruiert werden kann.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigen

Fig. 1 eine Detektoranordnung zum Messen der Streustrahlung mit einem zusätzlichen Detektor zum Messen der transmittierten Strahlung,

Fig. 2 eine Vorrichtung nach der Erfindung mit der Detektoranordnung und dem zusätzlichen Detektor,

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Ermittlung einer Streukoeffizienten-Verteilung.

Fig. 1 zeigt eine Röntgenstrahlenquelle 1, die ein durch eine Blende 2 kollimiertes, eine geringe Querschnittsfläche aufweisendes Primärstrahlenbündel 3 aussendet, welches in einer Ebene 4 verläuft, die die X-Z-Ebene eines karthesischen Koordinatensystems XYZ darstellt. Das Primärstrahlenbündel 3, durch dessen Ausdehnung und Verlauf Strahlenwege l(r,e) bestimmt werden, besitzt dabei einen sehr kleinen Öffnungswinkel. Ein zu untersuchender Körper 5, der sich in einer senkrecht zur Ebene 4 verlaufenden Richtung erstreckt (y-Achse), wird vom Primärstrahlenbündel 3 in unterschiedlichen in der Ebene 4 liegenden Richtungen auf jeweils in einer Richtung parallel liegenden Strahlenwegen l(r,e)

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durchstrahlt, wobei die Lage des Primärstrahlenbündels 3 sowohl durch den Winkel Θ, den es mit der x-Achse einschließt, als auch durch dessen senkrechten Abstand r vom Ursprung 6 des Koordinatensystems XYZ bestimmt ist.

Eine Änderung der Lage des Primärstrahlenbündels 3 erfolgt durch Verschiebung bzw. Drehung der Röntgenstrahlenquelle in der Ebene 4, worauf in Fig. 2 näher eingegangen wird, so daß auf diese Weise ein ebener Untersuchungsbereich des Körpers 5, der z.B. ein menschlicher Körper sein kann, abtastbar ist. Der Körper 5 bzw. die Hohlzylinderdetektoren 9, 9' verändern hierbei nicht ihre Lage.

Die aus dem Körper 5 austretende, vom Primärstrahlenbündel 3 erzeugte Streustrahlung wird von einer Detektoranordnung detektiert, die aus zwei Hohlzylinderdetektoren 9 und 9^f besteht, die in gleicher Weise ausgebildet und auf beiden Seiten der Ebene 4 derart spiegelbildlich angeordnet sind, daß ihre Zylinderachsen 10 und 10' (y-Achse) die Ebene 4 senkrecht durchsetzen. Beide Hohlzylinderdetektoren 9 und 9* besitzen einen solchen Abstand voneinander, daß sie vom Primärstrahlenbündel 3» welches zwischen ihnen hindurchläuft, gerade nicht mehr getroffen werden. Durch sie läßt sich somit der größte Teil der vom Primärstrahlenbündel 3 entlang jeweils eines Strahlenweges l(r,£) erzeugten Streustrahlung messen. Die einzelnen Hohlzylinderdetektoren 9, 9¹ liefern hierbei jeweils der gemessenen Streustrahlung entsprechende Aus gangs signale A(r,e) und Α'(γ,Θ-), die zur Erzeugung eines Streusignals S(r,9·) addiert werden (Fig. 2). Ferner ist ein in der Ebene 4 liegender Detektor vorgesehen, der die transmittierte Strahlung des Primärstrahlenbündels 3 zur Aufnahme von TransmissionsSignalen T(r,e) mißt.

Aus den für alle Strahlenwege 1(γ,Θ·) erhaltenen Streusignalen S (γ,Θ) allein, oder in Kombination mit den Transmissionssignalen, ist dann eine die innere Struktur des durchstrahlten Körpers 5 beschreibende Verteilung von Streukoeffizienten an Elementen einer in der Ebend+liegenden Matrix rekonstruier-

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bar. Hierauf wird weiter unten noch näher eingegangen.

Natürlich kann die Röntgenstrahlenquelle 1 auch durch eine Gammastrahlenquelle oder durch eine Korpuskularetrahlenquelle, z.B. eine Neutronenstrahlenquelle, ersetzt werden. Die Detektoranordnung 7 wird dann entsprechend gewählt bzw. in ihrer spektralen .Empfindlichkeit der Strahlung der entsprechenden Strahlenquelle angepaßt. Die Hohlzylinderdetektoren 9 und9' können beispielsweise als Ionisationsdetektoren ausgebildet sein, welche jeweils aus zwei ineinanderliegenden konzentrischen Hohlzylindern 11, 11' bestehen, zwischen denen sich ein unter Druck stehendes, ionisierbares Gas befindet, und zwischen denen eine elektrische Spannung liegt.

Beide Hohlzylinder 9, 9' können zur Vergrößerung der meßbaren Streustrahlung entlang jeweils eines Strahlenweges Ι(γ,Θ-) auch einstückig miteinander verbunden sein. Auf diese Weise wird die aus dem Körper 5 austretende und in der Ebene 4 verlaufende Streustrahlung ebenfalls gemessen. Das Primärstrahlenbündel 3 tritt hierbei durch ein Eintritts- bzw. Austrittsfenster (nicht dargestellt) hindurch, ohne den Streustrahlendetektor zu berühren. Beim Verschieben bzw. Drehen der Röntgenstrahlenquelle 1 bzw. des Primärstrahlenbündeis 3 müssen die einstückig miteinander verbundenen Hohlzylinderdetektoren 9, 9' in entsprechender Weise mit verschoben bzw. gedreht werden, so daß das Primärstrahlenbündel 3 durch sie hindurchtreten kann. Der Körper 5 wird hierbei nicht bewegt.

■ Um den Anteil der entlang jeweils eines Strahlenweges l(r,9·) zu messenden Streustrahlung zu erhöhen, können die außen liegenden, der Ebene 4 abgewandten Stirnseiten der Hohlzylinderdetektoren 9, 9' zusätzlich mit Detektorplatten abgedeckt werden_s so daß die in Richtung der Zylinderachsen 10, 10· abgestrahlte Streustrahlung ebenfalls detektiert wird.

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Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung nach der Erfindung mit zwei Hohlzylinderdetektoren 9, 9', die den auf einem in drei Koordinatenrichtungen x,y,z verschiebbaren Tisch 12 liegenden Körper 5 umgreifen. Strahlenquelle 1 und Detektor 8 sind an einem verstellbaren Träger 13 gegenüberliegend angeordnet, der in einer in der Ebene 4 (x-y-Ebene) liegenden Richtung schrittweise oder kontiniierlich mittels eines durch einen Motor 14 angetriebenen Zahnrades 15 und einer Zahnstange 16 verstellt werden kann. Auf diese Weise läßt sich der Körper 5 bei einer Winkelstellung Θ· auf einer Vielzahl von parallelen Strahlenwegen 1(γ,Θ·)> die in der Ebene 4 liegen, durchstrahlen.

Der Träger 13 ist mit Hilfe von Lagern 17 zwischen zwei is Lagerschienen 18, 18' gelagert, die mit einem Tragrahmen fest verbunden sind, welcher kreisförmigen Umfang besitzt und auf Führungsrollen 20 geführt wird. Zur Veränderung der in der Ebene 4 liegenden Richtung des Strahlenbündels wird der Tragrahmen 19 mit Hilfe eines weiteren Motors 21, auf dessen Motorachse sich ein weiteres Zahnrad 22 befindet, um eine senkrecht zur Ebene 4 stehende Achse, die z.B. die Zylinderachse 10, 10' sein kann, gedreht. Hierzu greift das weitere Zahnrad 22 in einen Zahnkranz 23 (nur teilweise dargestellt), der sich am Umfang des Tragrahmens 19 befindet. Die Hohlzylinderdetektoren 9, 9' werden hierbei nicht bewegt (Halterungen für sie sind nicht dargestellt).

Der die transmittierte Strahlung des Primärstrahlenbündels messende Detektor 8 ist mit einem Verstärker 24 und dieser mit einer Logarithmiereinheit 25 zum Verstärken bzw. Logarithmieren der vom Detektor 8 erzeugten analogen Transmissionssignale Τ(γ,Θ) elektrisch verbunden. Mit der Logarithmiereinheit 25 ist ferner ein Analog-Digital-Wandler 26 und mit diesem ein elektronischer Speicher 27 zur Speicherung der nunmehr in digitaler Form vorliegenden Transmissionssignale verbunden.

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Es ist weiterhin eine Additionsstufe 28 vorgesehen, die jeweils die an den Ausgängen der Hohlyzlinderdetektoren 9, anliegenden analogen Aus gangs signale Α(γ,Θ·) und Α'(γ,Θ-) zu einem Streusignal S(r,9·) addiert. Das Streusignal S(r,9·) wird von einem nachfolgenden Verstärker 29 verstärkt und von dem Analog-Digital-Wandler 26 in digitale Form gebracht. Die so umgewandelten Streusignale S(r,£) werden dann ebenfalls im elektronischen Speicher 27 gespeichert. Eine elektronische Einheit 30 (Computer), die mit dem elektronischen Speicher 27 verbunden ist, gestattet nun, aus den erhaltenen Streusignalen S(r,9·) allein oder in Verbindung mit den gewonnenen Transmissionssignalen T(r,e) eine Verteilung des Streukoeffizienten & an Elementen einer in der Ebene 4 liegenden Matrix zu errechnen (siehe Fig. 3), welche auf einem Monitor 31 sichtbar gemacht wird.

Die elektronische Einheit 30 enthält dabei eine Steuerung zum Ansteuern der Motoren 14 und 21, durch die eine Verschiebung bzw. Drehung des Primärstrahlenbündels 3 in der Ebene 4 vorgenommen wird. Der vorgegebene Abstand r bzw. der Winkel O eines jeden Strahlenweges l(r,$) wird hierbei in der elektronischen Einheit 30 zusätzlich gespeichert, um für die spätere Rekonstruktion zu Verfügung zu stehen. Ferner ist die elektronische Einheit 30 mit einem Röntgengenerator 32 zum Ansteuern der Röntgenstrahlenröhre 1 verbunden.

In Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Ermittlung einer Verteilung von Streukoeffizieten (T" aus den mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemessenen Streusignalen S(r,O) bzw. aus Streu- S(r,O) und Transmissionssignalen Τ(γ,Θ) angegeben.

Für den Fall, daß die Energie des Primärstrahlenbündels 3 im Bereich von etwa hundert bis einige hundert keV (Kiloelektronenvolt) liegt, kann die photoelektrische Absorption im Körper 5 vernachlässigt werden. Das kann bei menschlichen

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Körpern bei Strahlenenergien ab etwa 150 keV geschehen, während bei Materialuntersuchungen hierzu Strahlenenergien von einigen hundert keV erforderlich sind.

Zunächst werden für diesen Fall (Feld 33) mit Hilfe der Hohlzylinderdetektoren 9, 9' nacheinander für alle Strahlenwege Ι(γ,Θ-) Aus gangs signale Α(γ,Θ-) und A'(r,O) aufgenommen, die die entlang eines Strahlenweges Ι(γ,Θ-) des Primärstrahlenbündels 3 gestreute Intensität angeben, und die zur Erzeugung von Streusignalen S(r,9·) jeweils addiert werden.

Danach wird eine vorgewählte, der inneren Struktur des Körpers 5 angenäherte Verteilung von Streukoeffizienten 6* an den Elementen der in der Ebene 4 liegenden Matrix (Feld 34) vorgegeben, welche beispielsweise eine Verteilung mit gleich großen Streukoeffiziaten 6*sein kann. Sodann werden (Feld 35) nacheinander alle Strahlenwege l(r,9·) zur Berechnung von Streudaten S"(r,e) für die einzelnen Strahlenwege l(r,ö·) aufgerufen, wobei die Winkeländerung Δ& zweckmäßigerweise in Schritten von etwa 40° erfolgt. Die Koordinaten r und Θ- der Strahlenwege 1(γ,Θ) sind für diesen Zweck bereits in der elektronischen Einheit 30 gespeichert. Anschließend erfolgt die Berechnung der Streudaten S"(r,£) mit der vorgegebenen Verteilung der Streukoeffizienten & (Feld 36). Die Streudaten 3"(r,#) errechnen sich hierbei zu

S*(r,O) = So J ^KF dl (1)

Gleichung (1) stellt ein Linienintegral des Streukoeffizienten 6" über den Strahlenweg 1 (1 = 1(γ,Θ·)) dar. Der Streukoeffizient & ist mit einem Faktor K multipliziert, der das Ansprechvermögen der Hohlzylinderdetektoren 9, beschreibt. Dieser Faktor K kann mit hoher Genauigkeit für die Hohlzylinderdetektoren 9, 9' bestimmt werden, indem ein Testobjekt entlang aller Strahlenwege 1(γ,Θ·) von dem

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Primarstrahlenbündel 3 durchstrahlt und die dabei auftretende Streustrahlung, die bekannt ist, gemessen wird.

Ferner ist der Streukoeffizient 6"'mit einem Schwächungss faktor F multipliziert, der die Schwächung des Primärstrahlenbündels 3 entlang des Strahlenweges l(r,ö·) bis zu einem interessierenden Element der Matrix beschreibt. Wenn das interessierende Element der Matrix mit i bezeichnet wird, so läßt sich bei Vernachlässigung der photoelektrischen Absorption der Schwächungsfaktor F für das Element i wie folgt schreiben:

Fi = exp 2! (-S'(ä) W(J)) (2)

0=1
Hierbei werden die Streukoeffizie±en 6¹ (j) aller vor dem

interessierenden Element i auf dem Strahlenweg l(r,e) liegen-Elemente j_f ^ö ' ^&

den/jeweils gewichtet mit der Ausdehnung w(j) der Elemente j in Richtung des Strahlenweges l(r,9·) , aufsummiert. Die Ausdehnung w(j) ist dabei klein im Vergleich zu charakteristischen Änderungen der inneren Struktur des Körpers 5. Gleichung (1) enthält ferner einen Faktor So, der die bekannte bzw. vorbestimmte Ausgangsintensität der Röntgenstrahlenquelle 1 angibt. Nach Umwandlung des Linienintegrals (Gleichung 1) in eine Summe werden unter Berücksichtigung von Gleichung (2) die Streudaten Ü(r,.9·) für alle Strahlenwege l(r,9-) berechnet.

Durch Vergleich von Streudaten S(r,θ) und Streusignalen S(r,£) (Feld 37) jeweils eines Strahlenweges l(r,ö·) lassen sich dann Korrekturdaten oö mit 06= S(r,e)/3(r,e) errechnen, mit denen (Feld 38) alle Streukoeffizieten & des entsprechenden Strahlenweges 1(γ,Θ·) derart korrigiert werden, daß

ir= Pol (3)

gilt. Die korrigierten Streukoeffizienten 6" können weiterhin zur Erzeugung verbesserter Streukoeffizienten-Verteilungen

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mit Gewichtsfaktoren multipliziert werden, die beispielsweise vom senkrechten Abstand des Mittelpunktes eines Matrixelementes von der Mittellinie des jeweiligen Strahlenweges l(r,9) abhängen.

Nachdem alle Strahlenwege l(r,9) berücksichtigt wurden (Feld 39)» wird geprüft (Feld 40), ob der Unterschied zwischen den jeweils vorgegebenen Streukoeffizienten «o'und den verbesserten Streukoeffizienten ©'klein genug ist, um das Iterationsverfahren abbrechen zu können. Ist dies der Fall, so erfolgt eine bildliche Darstellung (Feld 41) der Streukoeffizienten-Verteilung, beispielsweise auf dem Monitor 31. Im anderen Fall werden die verbesserten Streukoeffizienten & als neue Näherung zugrunde gelegt.

Für den Fall, daß die photoelektrische Absorption im Körper 5 nicht vernächlässigbar ist, beispielsweise bei einer Strahlenenergie des PrimärStrahlenbündeIs 3 im Bereich von mehreren zehn Kiloelektronenvolt, wird der Schwächungsfaktor Fi anstelle von Gleichung 2 durch nachfolgende Gleichung 4 beschrieben:

Fi = exp ^T (-(Fid) + k(d)) W(J)) (4)

Der Summand k(j) gibt hierbei den Anteil der photoelektrischen Absorption an der Schwächung des Primärstrahlenbündels 3 an. Zur Berechnung der Streudaten S(r,9) (Feld 36), bei der zusätzlich die Schwächung der im Körper 5 gestreuten Strahlung berücksichtigt wird, muß die Summe /u(j) aus Streukoeffizient £T(j) und Absorptionskoeffizient k(j) für jeweils ein Matrixelement j bekannt sein. Diese Summe /u(j), die den Schwächungskoeffizienten eines Matrixelementes j angibt, läßt sich in bekannter Weise durch Rekonstruktion der Schwächungskoeffizienten-Verteilung berechnen (siehe hierzu R.A. Brooks u. G. di Ghiro, Phys. Med. Biol., 1976, Vol. 21, No. 5, 689-732). Hierzu sind aber im Feld 33 zusätzlich zu den StBusignalen S(r,9) die Transmissionssignale T(r,9) durch

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Messung der durch den Körper 5 transmittierten Strahlung des Primärstrahlenbündels 3 aufzunehmen.

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Claims

PHILIPS-.'PATENTYEHWALTUMG GMBH, STEINDAMM 94, 2000 HAMBURG

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PATENTANSPRÜCHE;

Λ J Vorrichtung zur Ermittlung der inneren Struktur eines ebenen Untersuchungsbereichs eines Körpers, mit einer Strahlenquelle, die ein in der Ebene des Untersuchungsbereichs verlaufendes Primärstrahlenbündel mit geringem _s Querschnitt aussendet, und die sowohl in einer in der Ebene liegenden Richtung relativ zum Primärstrahlenbündel seitlich verschiebbar als auch um eine senkrecht zur Ebene stehenden Achse drehbar gelagert ist, mit einer Detektoranordnung zur Aufnahme von Meßsignalen, welche die aus dem

to Körper austretende Strahlung des PrimärStrahlenbündels detektiert, und mit einer elektronischen Einrichtung zur Berechnung und Darstellung der inneren Struktur mit Hilfe der Meßsignale, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoranordnung (7), die nicht vom Primärstrahlenbündel (3) getroffen wird, auf wenigstens einer Seite der Ebene (4) angeordnet ist, daß sie zur Aufnahme des größten Teils der von jeweils einem Primärstrahlenbündel entlang seines Strahlenweges (1(γ,Θ·)) erzeugten Streustrahlung zur Gewinnung jeweils eines einzigen Streusignals (S(r,9·)) den Körper (5) wenigstens teilweise umgreift, und daß die Vorrichtung eine elektronische Einrichtung (30) besitzt, mit der aus den erhaltenen Streusignalen eine in der Ebene liegende Verteilung von Streukoeffizienten berechenbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Detektoranordnung ^7) aus 2wei in gleicher Weise ausgebildeten Hohlzylinderdetektoren (9, 9·) zur Aufnahme des Körpers (5) besteht, die im Abstand voneinander spiegelbildlich derart zur Ebene (4) angeordnet sind, daß ihre Zylinderachsen (10, 10') die Ebene senkrecht durchsetzen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlzylinderdetektoren (9, 9¹) mit einer Additionsstufe (28) zur Addition ihrer Aus gangs signale (A(r,£) ,Α'(γ,Θ-)) verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch'gekennzeichnet, daß die Hohlzylinderdetektoren (9, 9¹) einstückig miteinander· verbunden und um ihre Zylinderachse drehbar bzw. in einer senkrecht zur Zylinderachse stehenden Richtung verschiebbar sind, und daß sie in der Ebene (4) radial gegenüberliegende Öffnungen zum Hindurchtreten des Primärstrahlenbündels (3) aufweisen.

5." Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennnzeichnet, daß die außen liegenden Stirnseiten der Hohlzylinderdetektoren (9, 9') mit Detektorplatten abdeckbar sind.

256. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein in der Ebene (4) liegender Detektor (8) zum Detektieren des Primärstrahlenbündels (3) vorgesehen

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