DE2836282A1

DE2836282A1 - Diagnostikeinrichtung zur erzeugung von schichtbildern

Info

Publication number: DE2836282A1
Application number: DE19782836282
Authority: DE
Inventors: Robert Huettner; Gerhard Ing Grad Kuetterer; Hartmut Ing Grad Sklebitz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-08-18
Filing date: 1978-08-18
Publication date: 1980-03-06
Also published as: FR2433333B1; US4232226A; JPS5529396A; FR2433333A1

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 78 P 5094 BRD

Diagnostikeinrichtung zur Erzeugung von Schichtbildern

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Diagnostikeinrichtung zur Erzeugung von Schichtbildern mit einer Lagerstatt für einen Patienten, mit mehreren, in Reihe oder flächig angeordneten Röntgen- oder ähnlichen Strahlenquellen zur Erzeugung eines den auf der Lagerstatt liegenden Patienten durchsetzenden Strahlenbündels auf der einen, und einer Bilderfassungseinrichtung auf der anderen Seite der Lagerstatt sowie mit Mitteln zum schrittweisen Einschalten.der Strahlenquellen in beliebiger Reihenfolge sowie zum Bewegen des Strahlehbündels und des Bildfeldes der Bilderfassungseinrichtung gegenläufig zueinander, so daß nur die in einer bestimmten, durch die Schwenkachse des Strahlenbündels festgelegten Körperlängsschicht liegenden Details scharf abgebildet werden.

Es sind Röntgendiagnostikeinrichtungen bekannt, bei denen am einen Ende eines Lenkers und oberhalb der Lager-25

Rp 5 KIi / 15.8.1978

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-JSr- VPA 78 P 5094 BRD

statt eine Röntgenröhre und am anderen Ende und unterhalb der Lagerstatt ein Kassettenträger für eine Filmkassette befestigt sind. Zur Veränderung der Richtung des Strahlenbündels kann der Lenker um eine horizontale Achse geschwenkt werden. Zur Erstellung von Schichtaufnahmen werden Röntgenröhre und Kassettenträger gegenläufig zueinander um die Schwenkachse bewegt. Auf dem Film werden dadurch nur Details derjenigen Körperschichten scharf abgebildet, durch die die Schwenkachse verläuft. Alle übrigen Details werden mehr oder weniger stark verwischt abgebildet. Zur Veränderung der Schichthöhe kann die Schwenkachse am Lenker entsprechend verstellt werden.

Nachdem die Röntgenröhre und der Kassettenträger bei diesen Diagnostikeinrichtungen bewegt werden, sind die Zeiten für die Anfertigung von Schichtbildern verhältnismäßig lang.

Vorgeschlagen wurde auch (deutsche Patentanmeldung P 26 kl 167), als Strahlenquelle mehrere flächenhaft angeordnete Röntgenröhren vorzusehen,- die in beliebig wählbarer Reihenfolge nacheinander eingeschaltet werden und die Filmkassette dabei synchron zur fortlaufenden Ein- und Ausschaltung der einzelnen Röhre zu bewegen. Des weiteren wurde zur Erstellung von Schichtaufnahmen unter relativ geringem Schichtwinkel (Zonographie) vorgeschlagen (deutsche Patentanmeldung P 27 12 320), zur Bilderfassung einen Röntgenbildverstärker mit einer von einem Steuergenerator gesteuerten synchronen Ablenkvorrichtung vorzusehen.

Problematisch bei den vorgenannten Diagnostikeinrichtungen ist die Ausrichtung der von den einzelnen Strahlenquellen ausgehenden Strahlenbündel, und zwar so,

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VPA 78 P 5094 BRD daß einerseits in jeder Schichthöhe das zu untersuchende Objekt vom Strahlenbündel durchdrungen wird, ■ andererseits aber der Patient keiner unnötigen Strahlenbelastung ausgesetzt ist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lösung dieses Problems anzugeben.

Die gestellte Aufgabe wird bei einer Diagnostikeinrichtung der vorgenannten Gattung gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in den Strahlengang des Strahlenbündels einer jeden Strahlenquelle eine Blende angeordnet ist, deren Öffnung in bezug auf die Mittenachse von Strahlenquellen- und Bildaufnahmesystem verstellbar ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1 eine Röntgendiagnostikeinrichtung in schematischer Darstellung,

Fig. 2 die Blenden- und Röhrenanordnung nach Fig.1 von oben gesehen teilweise im Schnitt,

Fig. 3 und 4 die Blendenanordnung von unten gesehen in zwei Blendenschaltstellungen.

Die Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Röntgendiagnostikeinrichtung, bei der an einer Stativsäule 1 vertikal verschiebbar eine Lagerstatt 2 für einen Patienten 3 gehaltert ist. Oberhalb des Pa-

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tienten 3 an der Stativsäule 1 ist ein Röntgenstrahlenerzeuger mit einer Röhrenanordnung 4 und einer Blendenanordnung 5 gehaltert. Die Röhrenanordnung 4 enthält eine Vielzahl von konzentrisch um eine Mittenachse M herum angeordnete Röntgenröhren 6, die von einer elektrischen Versorgungseinrichtung 7 aus gespeist werden. Unterhalb der Lagerstatt 2 und symmetrisch zur Mittenachse M befindet sich ein Bildverstärker 8, der an eine mit' 9 bezeichnete Einrichtung angeschlossen ist, die im wesentlichen eine von einem Steuergenerator synchronisierte Ablenkvorrichtung für das Bildverstärkerausgangsbild sowie Mittel zur Wiedergabe des Ausgangsbildes enthält. Von jeder Röhre 6 geht ein Strahlenkegel 10 aus, der nach Durchgang durch die Blendenanordnung 5 den auf der Lagerstatt 2 liegenden Patienten 3 durchdringt und auf dem Bildverstärker 8 ein Ausgangsbild von dem zu untersuchenden Objekt in einer gewünschten Schichtebene 11 erzeugt, das durch eine Fernsehkamera aufgenommen und über ein Sichtgerät wiedergegeben werden kann. Das Ausgangsbild am Röntgenbildverstärker 8 wird dabei magnetisch mittels zweier Paare von Ablenkspulen abgelenkt, wobei die Ansteuerung der Ablenkspulen durch eine Ablenkvorrichtung erfolgt, welche von einem Steuergenerator synchronisiert wird. Dadurch wird eine synchrone Bildverschiebung im Bildverstärker analog der schrittweisen Einschaltung der Röntgenröhren 6 erzielt. Eine ausführliche Darstellung und Erläuterung einer solchen Einrichtung ist in der deutschen Patentanmeldung P 27 12 320.2 beschrieben.

Anstelle des Bildverstärkers 8 zur Bilderfassung kann auch ein entsprechend synchron und gegenläufig zur Röhreneinschaltung vorgesehener Kassettenträger mit 35

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einer Filmkassette vorgesehen werden. Für Aufnahmen im Bereich der Zonographie mit relativ kleinem Schichtwinkel hat sich jedoch die Bildwiedergabe mittels Bildverstärker insbesondere wegen der äußerst geringen Schichtaufnahmezeiten als vorteilhafter erwiesen.'

Die Fig. 2 zeigt in einer schaubildlichen Darstellung, die Röhren- und Blendenanordnung 4, 5 von oben, wobei von der Röhrenanordnung 4 der besseren Übersichtlich- .

keit wegen nur ein Teil dargestellt ist. Die Röntgenröhren 6 sind auf einem scheibenförmigen Gehäuseteil gleichmäßig verteilt angeordnet, und zwar dreizehn auf einem äußeren Kreis mit etwa 100 mm Radius und drei auf einem inneren Kreis mit etwa 40 mm Radius. Das Gehäuseteil 12 weist unterhalb der Brennflecke der Röhren 6 erste ortsfeste ovale Blendenöffnungen 13 auf, mit denen zusammen mit weiteren ortsfesten, ebenfalls ovalen Blendenöffnungen 14, welche in einem Gehäuseteil 15 der Blendenanordnung 5 vorhanden sind, eine Vorausblendung und ein Schutz gegen unerwünschte Streu- ^: strahlen erzielt wird. Die beiden Gehäuseteile 12 und 15 sind parallel zueinander in einem Abstand von etwa 40 mm angeordnet. Die Öffnungen in den beiden Gehäuseteilen 12 und 15 sind in der Projektion, so angeordnet, daß keine Streustrahlen in die benachbarten Blendenöffnungen gelangen können. Zur gegenseitigen Abschirmung der von den Röntgenröhren 6 ausgehenden Strahlen ist zwischen den beiden Gehäuseteilen 12 und 15 und auch zwischen den Röhren 6 und den ersten Blendenöffnungen 13 ein sternförmiges Abschirmteil 16 vorgesehen. Die auf dem inneren Kreis angeordneten Röhren liegen achsgleich mit den unmittelbar korrespondierenden Röhren im äußeren Kreis. Mit 17 und 18 sind zwei Verstellmotoren zur Verstellung von später noch näher

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VPA 78 P 5Q94 BRD erläuterten verstellbaren Blenden bezeichnet, die unterhalb der ortsfesten Öffnungen 14 angeordnet sind.

Die Fig. 3 und 4 zeigen die Unterseite der Blendenan-5 Ordnung 5 und geben Einblick in das Innere der im wesentlichen scheibenförmig ausgebildeten Gesamtanordnung.

Das Teil 15 bildet mit mehreren, am Umfang angeordneten Abstandsbolzen 19 und einem darauf befestigten Ring 20 das Gehäuse, in dem insgesamt sechzehn Blenden 21a bis 21 q radial verschiebbar gehaltert sind, wobei die Blenden 21 ο, 21p und 21q auf einer parallel zur Ebene des Gehäuseteils 15 liegenden Platte 22 verschiebbar gehaltert sind. Den Blenden 21a bis 21 q sind weitere verstellbare Blenden 23a bis 23q zugeordnet, die im Vergleich zu den Öffnungen 24 der Blenden 21 eine kleinere Öffnung 24' haben. Die Blenden 23 sind in Fig. 3 hochgeklappt (Nichtgebrauchslage) und in Fig. 4 umgeklappt gezeichnet, wobei in letzterer Stellung die Blenden 23 auf den Blenden 21 aufliegen und damit den größeren Öffnungsquerschnitt dieser Blenden überdecken.

Die Blenden 21 sind im Gehäuseteil 15 sternförmig angeordnet und radial bewegbar geführt. Zur Führung kann in bekannter Weise eine Schwalbenschwanznut od.dgl. vorgesehen sein. Jede der plättchenförmig ausgebildeten Blenden 21 ist einzeln justierbar und mit einer Zahnstange 25 verbunden, die jeweils mit einem im Gehäuseteil 15 drehbar gelagerten Zahnrad 26 in Eingriff steht, das wiederum jeweils mit einem Zahnsegment 27 eines oberhalb der Zahnstange 25 am Gehäuseteil 15 drehbar gelagerten Zahnkranzes 28 kämmt. Der Zahnkranz 28 wird vom Motor 18 über ein Schnecken-35

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M A.

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.getriebe angetrieben. Bei Drehung des Zahnkranzes 28 werden über die Getriebeteile 25, 26 die Blenden 21 je nach Drehrichtung des Motors radial von der Mittenachse (M in Fig. 1) weg bzw. zu dieser hin bewegt, wo-. 5 durch sich die Blendenöffnungen 24 entlang der als Langloch ausgebildeten ortsfesten Blenden 13, 14 (Fig. 2) bewegen.

Die Verstellung der drei Blenden 21 ο, 21p und 21q erfolgt dadurch, daß an den Blenden 21b, 21 f und 21k die Zahnstangen 25 jeweils über die Blenden 21 hinausgehend verlängert sind und das freie Ende dieser Zahnstangen mit in der Platte 22 gelagerten Triebwellen 29 in Eingriff steht, welche über Getriebe 30 und weitere 15. Zahnstangen schließlich die Blenden 21 ο, 21p und 21 q . antreiben. Die Getriebe 30 haben ein Übersetzungsverhältnis von etwa 1 : 2 von innen nach außen, d.h. die äußeren Blenden 21a bis 21η bewegen sich entsprechend der geometrischen Konstellation des Strahlenverlaufs doppelt so schnell wie die inneren Blenden 21o, 21p und 21 q.

Zur Verstellung der Blenden 23a bis 23q ist am unteren ortsfesten Ring 20 ein Stellring 31 mittels Rollen 32 drehbar gelagert. Der Antrieb des Stellringes 31 erfolgt über ein Zahnsegment 33, das mit einem vom Motor 17 angetriebenen Zahnrad 34 kämmt. Am Stellring 31 sind radial nach innen gerichtete Betätigungsstifte 35 angeordnet, die mit u-förmigen Mitnehmern 36 in Eingriff stehen, die wiederum über Befestigungsbleche 37 mit den Blenden 23 fest verbunden sind. Die Verbindung der drei im inneren Kreis liegenden Blenden 23o, 23p und 23q mit den korrespondierenden Blenden 23a, 23e und erfolgt durch Winkel 38. Die Betätigungs stifte 35 kön- -^; nen in dem u-förmigen Mitnehmerteil 56 gleiten, wenn die Blenden 21 und die mit ihnen fest verbundenen Blen-

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den 23 in der vorgeschriebenen Weise mit Hilfe des Antriebsmotors 18 radial nach außen bzw. zur Mittenachse (M) des Systems hin bewegt werden.

Die radiale Verstellung der Blenden 21 erfolgt in Abhängigkeit von der Schichtebenenverstellung, d.h. der Verstellmotor 17 ist mit der Schichthöhenverstelleinrichtung gekoppelt, und zwar dergestalt, daß bei einer Verkleinerung der Schichthöhe die Blenden entsprechend der geometrischen Konstellation der Strahlenbündel für diese Schichthöhe radial nach außen bewegt werden. Durch diese gemeinsame Verstellung der Blenden 21 bzw.· 23 wird eine optimale Begrenzung des Strahlenkegels in Abhängigkeit der eingestellten Schichthöhe erzielt, wodurch sich für den Patienten eine auf das notwendige Maß beschränkte Strahlenbelastung ergibt.

Durch das Umklappen der Blenden 23 auf die Blenden 21 wird eine Bildformatumschaltung von einer Übersichtsdarstellung (große Blendenöffnung) auf eine Detaildarstellung (kleine Blendenöffnung) mit relativ scharf begrenzten Konturen erreicht.

Anstelle der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Blendenverstellvorrichtung mit Zahnstangen und Zahnrädern kann auch eine konstruktiv einfachere Verstellvorrichtung mit Seiltrieb vorgesehen sein. Für eine solche. Anordnung wird vorgeschlagen, zu jeder der sternförmig in entsprechenden Führungselementen geführten und durch Federelemente mit einer Rückstellkraft belasteten Blenden an der Peripherie der Blendenanordnung, z.B. an einem dem Gehäuseteil 15 entsprechenden Teil, eine Seilrolle mit zwei Laufrillen anzuordnen. In der einen

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VPA 78 P 5094 BRD Laufrille wird über sämtliche Seilrollen ein für alle Blenden gemeinsames Steuerseil geführt, das mit einer

"-, ■ entsprechenden Spannkraft um eine Antrieb sr ο lie geschlungen wird. In der anderen Laufrille wird jeweils ein Zugseil geführt, das einerseits mit der Blende und andererseits nach Umlenkung an der Seilrolle mit dem Steuerseil verbunden ist. Die Verbindung erfolgt zweckmäßigerweise durch ein Klemmteil, welches entlang des Steuerseils verstellbar ist und so ein Justieren der einzelnen Blenden ermöglicht. Das Steuerseil ist um die Antriebsrolle so geschlungen, daß bei Drehung der Antriebsrolle alternativ in die eine oder andere Drehrichtung die Blenden radial nach außen bzw. nach innen verstellt werden..

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Claims

Patentansprüche

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( 1.1 Diagnostikeinrichtung zur Erzeugung von Schichtbildern, mit einer Lagerstatt für einen Patienten, mit mehreren, in Reihe oder flächig angeordneten Röntgen- oder ähnlichen Strahlenquellen zur Erzeugung eines den auf der Lagerstatt liegenden Patienten durchsetzenden Strahlenbündels auf der einen und einer Bilderfassungseinrichtung auf der anderen Seite der Lagerstatt und mit Mitteln zum schrittweisen Einschalten der Strahlenquellen in beliebiger Reihenfolge sowie zum Bewegen des Strahlenbündels und des Bildfeldes der Bilderfassungseinrichtung gegenläufig zueinander, so daß nur die in einer bestimmten, durch die Schwenkachse des Strahlenbündels festgelegten Körperlängsschicht liegenden Details scharf abgebildet werden, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Strahlengang des Strahlenbündels (1Ö) einer jeden Strahlenquelle (6) eine Blende (21) angeordnet ist, deren Öffnung (24) in.bezug auf die Mittenachse (M) von Strah-. ienquellen- (4) und Bildaufnahmesystem (8) in Abhängigkeit von einer Schichthöhenänderung verstellbar ist.
2. Diagno.stikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blenden (21) in wenigstens einer Ebene radial verstellbar auf einem Kreis angeordnet sind.
3. Diagnostikeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blenden (21) auf zwei konzentrischen Kreisen in zwei zueinander parallelen Ebenen angeordnet sind.

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ORIGINAL INSP_EGTED

'""""" "-■'·■' ^: "-" 2835282

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4. Biagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche

1 bis 3, d a d u r c h gekennzeichnet, daß eine Verstellvorrichtung zur gemeinsamen Verstellung der Blenden (21) vorhanden ist. 5
5. Diagnostikeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blenden (21) in Führungsgliedern radial beweglich geführt und als Verstellvorrichtung ein Getriebe (25 bis

28) mit einem gemeinsamen Verstellantrieb (18) vorgesehen ist.
6. Diagnostikeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung der Blenden (21) ein Seilrollengetriebe vorgesehen ist, mit peripher der Blendenanordnung angeordneten Seilrollen zu jeder Blende, mit einem für · alle Blenden gemeinsamen, um die Seilrollen geführten und unter Vorspannung um eine Antriebsrolle geschlungenen Steuerseil und je einem zu jeder Blende hinführenden, einerseits an dieser und andererseits am Steuerseil angreifenden Zμgseil.
7. Diagnostikeinrichtung nach Anspruch 4, d a d u r ch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung einen drehbar gelagerten Zahnkranz (28) enthält, die Blenden (21) in Führungsgliedern radial bewegbar geführt sind und zwischen dem Zahnkranz (28) und den Blenden (21) Getriebe (25 bis 27) vorhanden sind, welche die Drehbewegung des Zahnkranzes (28) in eine radiale Bewegung der Blenden (21) umsetzen.
8. Diagnostikeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede' Blende (21) mit einer Zahnstange (25) verbunden ist,

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die in Eingriff steht mit einem am Gehäuseteil (15) drehbar gelagerten Zahnrad (26), und das Zahnrad (26) seinerseits in Eingriff steht mit. einer Verzahnung (27) des Zahnkranzes (28).
·
9. Diagnostikeinrichtung nach Anspruch 5 und 8, da-' durch gekennzeichnet, daß eine der Zahl der im inneren Kreis angeordneten Blenden (21o bis 21q) entsprechende Anzahl von Blenden (21b, 21f, 21k) im äußeren Kreis bis zu den im inneren Kreis angeordneten Blenden (21 ο bis 21q) hin verlängerte Zahnstangen (25) aufweisen, die mit Zahnrädern (30) kämmen, die Teil eines Unter- bzw; Übersetzgetriebes zur synchronen Verstellung dieser Blenden (21 ο bis 21 q) im Verhältnis der Kreisradien sind.
10. Diagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d ad urch gekennzei c h net, daß die Blenden (21) entlang der Führungsglieder einzein justierbar angeordnet sind.
11. Diagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder.Blende (21) eine zweite Blende (23) mit kleinerem bzw. größerem Öffnungsquerschnitt (24) zugeordnet ist und diese zweiten Blenden (23) mit Hilfe einer Verstellvorrichtung (17, 31, 35 bis 38) über die ersten Blenden (21) bringbar sind.
12. Diagnostikeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Blenden (23) neben den ersten Blenden (21) scharnierartig umklappbar gehaltert sind.

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13· Diagnostikeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stellring (31) vorhanden ist, der an einem Gehäuseteil (20) drehbar gehaltert ist, daß der Stellring (31) radial zur Mittenachse (M) der Blendenanordnung (5) nach innen weisende Betätigungsstifte (35) aufweist, die in gabelförmigen Mitnehmern (36) eingreifen, welche eine Radialführung der Stifte (35) ermöglichen, und die bei Drehung des Stellringes (31) die zweiten Blenden (23) über die ersten Blenden (21) klappen.
14. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß zur Verstellung der Blenden (21, 23) elektrische Verstellmotoren (17, 18) vorhanden sind, welche in Abhängigkeit von der Schichthöhenverstellung eingeschaltet werden.
15. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der An-Sprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den verstellbaren Blenden (21, 23) und den Strahlenquellen (6) wenigstens eine vorzugsweise zwei im Abstand (a) voneinander und mit ihren Öffnungsquerschnitten gegeneinander versetzt angeordnete Festblenden (13, 14) mit einer Öffnungsweite, die dem Verstellweg der verstellbaren Blenden (21, 23) entspricht, vorhanden sind.

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