DE2920051A1

DE2920051A1 - Roentgengeraet zur ermittlung der absorptionsverteilung in einem ebenen untersuchungsbereich

Info

Publication number: DE2920051A1
Application number: DE19792920051
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Phys Wagner
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1979-05-18
Filing date: 1979-05-18
Publication date: 1980-11-27
Also published as: ES8101875A1; JPS55155635A; NL8002716A; GB2050749B; US4371976A; DE2920051C2; ES491580A0; FR2456503B1; GB2050749A; FR2456503A1

Description

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PHILIPS PAIENTYERWALTUNG GMBH, STEINDAMM 94, 2000 HAMBURG

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Röntgengerät zur Ermittlung der Absorptionsverteilung in einem ebenen Untersuchungsbereich

Die Erfindung bezieht sich auf ein Röntgengerät zur Ermittlung der Absorptionsverteilung in einem ebenen Untersuchungsbereich mit einem um eine zum Untersuchungsbereich senkrechte Drehachse drehbaren Röntgenstrahier und einer mit dem Röntgenstrahier verbundenen Blendenanordnung zur Ausblendung eines fächerförmigen, einen den Untersuchungsbereich einschließenden größeren Lageruigsbereich durchsetzenden Strahlenbündels, wobei bei einer Untersuchung der zu untersuchende Körper innerhalb des Lagerungsbereiches angeordnet ist, mit einer Detektoranordnung zur Erfassung der Strahlung jenseits des Lagerungsbereiches und mit einer ebenfalls mit dem Strahler verbundenen Abschwächeinrichtung, die die Strahlung außerhalb des Untersuchungsbereiches abschwächt. Die Angabe, daß die Blendenanordnung bzw. die Abschwächeinrichtung mit dem Strahler verbunden sind, bedeutet dabei nicht zwingend, daß es sich um eine starre Verbindung handelt. Wesentlich ist nur, daß sie zusammen mit dem Strahler um die Drehachse gedreht werden. Ein solches Röntgengerät ist aus der DE-OS 26 09 925 bekannt.

Bei Verwendung eines derartigen Gerätes ergibt sich gegenüber den z.B. aus der DE-OS 24 39 847 bekannten Geräten, bei denen der gesamte Lagerungsbereich von der unge-

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schwächten Röntgenstrahlung durchsetzt wird, eine erhebliche Reduzierung der dem Patienten verabfolgten Dosis, und gleichwohl kann die Absorptionsverteilung im Untersuchungsbereich - das ist der in der Regel kreisförmige Bereich, der aus allen Richtungen von ungeschwächter Röntgenstrahlung durchsetzt wird - vollständig rekonstruiert werden, obwohl sich dabei ein Teil des untersuchten Körperquerschnitts außerhalb des Untersuchungsbereiches aber innerhalb des Lagerungsbereiches befindet. Bei dem bekannten Gerät besteht die Abschwächeinrichtung aus zwei Dämpfungskörpern, die die den Lagerungsbereich durchsetzende Röntgenstrahlung außerhalb des Untersuchungsbereiches zwar abschwächen, aber nicht ganz unterdrücken, so daß auch die Absorption beiderseits des Untersuchungsbereiches ermittelt werden kann (wenn die Strahlung hier vollständig unterdrückt würde, könnte die Absorption in diesem Bereich nicht ermittelt werden, so daß dann die Absorptionsverteilung auch im Untersuchungsbereich nicht rekonstruiert werden könnte). Ein Nachteil der bekannten Anordnung ist, daß die durch den Dämpfungskörper geschwächte Strahlung gegenüber der den Untersuchungsbereich durchsetzenden nicht geschwächten Strahlung aufgehärtet ist (d.h., daß in dem emittierten Röntgenstrahlen-Spektrum die Spektralanteile mit großer Wellenlänge stärker geschwächt werden als die Spektralanteile mit kleiner Wellenlänge). Die für die genaue Ermittlung der Absorption im Untersuchungsbereich erforderliche Aufhärtungskorrektur wird durch diesen Effekt erschwert. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß diejenigen Detektorelemente, die die durch den Dämpfungskörper geschwächte Strahlung erfassen, zugleich auch die im Untersuchungsbereich erzeugte Streustrahlung messen, wobei die von einem Detektorelement gemessene Streustrahlung in der Größenordnung der von diesem Detektorelement gemessenen, durch den Dämpfungskörper hindurchtretenden, gedämpften Nutzstrahlung sein kann. Dadurch ergeben sich bei der Rekonstruktion der

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Absorptionsverteilung außerhalb des Untersuchungsbereiches erhebliche Fehler, die auch Auswirkungen auf die Genauigkeit der Rekonstruktion der Absorptionsverteilung innerhalb des Untersuchungsbereiches haben. Die hierdurch be-.dingten Ungenauigkeiten können nicht korrigiert werden, weil die Größe des Streustrahlenanteiles nicht erfaßt werdn kann«

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Röntgengerät der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die geschilderten Aufhärtungseffekte nicht auftreten und der Streustrahleneinfluß meßtechnisch erfaßt werden kann.

Eine erste erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Abschwächeinrichtung eine oder mehrere die sie treffende Strahlung vollständig absorbierende Absorberstücke enthält, daß die Absorberstücke durch eine Antriebseinrichtung synchron mit der Drehbewegung des Strahlers so bewegbar sind, daß ihre zum Untersuchungsbereich bzw. zum Lagerungsbereich parallelen Kanten in Richtung parallel zur Drehachse oszillieren, wobei der die Strahlung außerhalb des Untersuchungsbereiches erfassende Teil der Detektoranordnung in der einen Bewegungsphase der Absorberstücke von diesen vollständig abgeschirmt und in einer anderen Bewegungsphase teilweise von Strahlung getroffen wird.

Eine zweite erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Abschwächeinrichtung eine oder mehrere die Strahlung vollständig absorbierende Absorberstücke enthält, deren Ausdehnung in Richtung parallel zur Drehachse so bemessen ist, daß in einer vorgegebenen Lage des Brennfleckes des Röntgenstrahlen der hinter den Absorberstücken befindliche Teil der Detektoranordnung vollständig abgeschirmt wird, und daß eine Ablenkeinrichtung vorgesehen ist, die den Elektronenstrahl des Röntgenstrahlen in Richtung parallel zur Drehachse oszillierend und synchron zur Drehbewegung des

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Strahlers ablenkt und dementsprechend die Position des Brennfleckes parallel zur Drehachse verschiebt.

Beiden· Lösungen ist gemeinsam, daß die wirksame Meßfläche der Detektorelemente» welche die Strahlung außerhalb des Unter.si\chi'j.igf.:bereiohes erfassen, nur zu einem kleinen sieb ständig ändernden Teil von ungeschwächter Strahlung getvoffen. wird - im Gegensatz zu der Lösung nach der DE· OS ?·:"' 09 925 s wo diese Detektorelemente auf ihrer gesamten wirksamen Meßfläche von geschwächter Strahlung getroffen werden= In beiden Fällen erfolgt also zwischen Abschwächeinrichtung und Brennfleck des Röntgenstrahlers eine Relativbewegung in Richtung parallel zur Drehachse, wobei im ersten Fall die Abschwächeinrichtung und im zweiten Fall der Brennfleck bewegt wird. Die Größe der von Strahlung getroffenen Meßfläche dividiert durch die gesamte Meßfläche eines jeden Detektorelementes schwankt dabei zwischen 0 und einem Wert, der kleiner ist als 1. Die dem im Lagerungsbereich befindlichen Körper verabfolgte Dosisleistung schwankt dabei entsprechend, wobei sich ein zeitlicher Mittelwert ergibt, der nur einen Bruchteil der Dosisleistung im Untersuchungsbereich entspricht.

Auch hier wird der Körper des Patienten außerhalb des Untersuchungsbereiches mit verminderter Intensität durchstrahlt, jedoch werden die bei dem bekannten Röntgengerät auftretenden Aufhärtungseffekte vermieden, weil der von dem bzw. den Absorberstücken durchgelassene Teil des fächerförmigen Strahlenbündels ungeschwächt ist und daher das gleiche Spektrum aufweist wie der Teil, der den Untersuchungsbereich durchsetzt.

In denjenigen Phasen der Bewegung der Absorberstücke bzw. des Brennfleckes, in denen die Strahlung außerhalb des Untersuchungsbereiches erfassenden Detektorelemente vollständig abgeschirmt sind, liefern die Detektorelemente

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gleichwohl Meßwerte, die einer von 0 verschiedenen Strahlungsintensität entsprechen; die Ursache dafür ist die Streustrahlung, die in dem im Lagerungsbereich angeordneten Körper des zu untersuchenden Patienten hervorgerufen wird.

Diese Streustrahlenmeßwerte können bei der anschließenden Rekonstruktion der Absorptionsverteilung zur Beseitigung des Streustrahleneinflusses auch herangezogen werden, indem sie von den Meßwerten abgezogen werden, die jeweils von den gleichen Detektorelementen in einer Phase geliefert werden, in der diese Detektorelemente durch das Absorberstück bzw. die Absorberstücke nicht vollständig abgeschirmt werden. Diese Korrektur ist nur dann genau, wenn der Streustrahlena±eil in der Phase, in der die Detektorelemente, die die Strahlung außerhalb des Untersuchungsbereiches vollständig erfassen, vollständig abgeschirmt sind, etwa genau so groß ist wie in der Phase, in der diese Detektorelemente auf einen Teil Ihrer Meßfläche von Strahlung getroffen werden. Diese Voraussetzung ist erfüllt, wenn der Strahler sich in dem Zeitraum zwischen den beiden Phasen nur um einen sehr kleinen Winkel gedreht hat, und diese Bedingung setzt voraus, daß die Periodendauer der Bewegung des Absorberstückes bzw. des Brennfleckes klein ist im Vergleich zu der Periodendauer der Drehbewegung des Röntgenstrahlers (das ist die Zeit, die der Röntgenstrahier für einen vollständigen Umlauf - um 360° - um den Lagerungsbereich benötigt).

Bekanntlich wird die Absorption, die ein Röntgenstrahl auf seinem Weg durch den Lagerungsbereich erfährt, dadurch ermittelt, daß der Logarithmus des Quotienten aus der Intensität der durch den Patientenkörper geschwächten Strahlung und der durch den Patienten nicht geschwächten Strahlung (diese entspricht der Intensität der Strahlung vor Eintritt in den Lagerungsbereich) gebildet wird. Bei der Rekonstruktion der Absorptionsverteilung anhand der mit einem erfindungsgemäßen Gerät erhaltenen Meßwerte muß

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berücksichtigt werden, daß die Intensität der in den Lagerungsbereich eintretenden, den Untersuchungsbereich nicht durchsetzenden Strahlung nicht konstant ist, sondern zeitlich schwankt entsprechend der jeweiligen Position der Kanten der Absorberstücke bzw. des Brennfleckes. Wenn die Verschiebung der Absorberstücke bzw_c des Brennf.leckes synchron mit der Drehbewegung des Strahlers erfolgt, ist jeder Winkelstellung des Strahlers eine definierte Position der Absorberstücke bzw. des Breimf3.eck.es zugeordnet_s so daß in jeder Winkelstellung des Strahlers der von Strahlung getroffene Teil der Meßflächen der durch die Abschwächeinrichtung mehr oder weniger abgeschirmten Detektorelemente ermittelt werden kann, woraus sich durch Multiplikation mit der Intensität der den Untersuchungsbereich durchsetzenden Strahlung die Intensität der durch die Abschwächeinrichtung geschwächten Strahlung berechnen läßt.

Die Bewegung muß nicht notwendigerweise synchron sein. Z.B. würde eine asynchrone Bewegung erlaubt sein, wenn zusätzlich ein geeigneter Referenzdetektor vorgesehen wäre, welcher die momentane Röntgenintensität messen würde. Den gleichen Zweck könnte eine Lichtschrankenanordnung erfüllen. Eine angenehme Bewegung ist möglicherweise leichter zu realisieren.

Eine erfindungsgemäße Abschwächeinrichtung könnte beispielsweise dadurch realisiert werden, daß als Absorberstücke Platten aus absorbierendem Material verwendet werden, die in einer zur Untersuchungsebene senkrechten Ebene angeordnet und parallel zur Drehachse verschiebbar sind, und daß als Antriebseinrichtung ein mit einem geeigneten Motor gekoppelters um eine zur Untersuchungsebene parallele Achse Drehbewegung ausführender Kurbeltrieb verwendet wird, der die Drehbewegung in eine räumlich linear hin und her-

gehende zeitlich sinusförmige Bewegung umsetzt. Diese Realisierungsform ist aber verhältnismäßig kompliziert.

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Eine einfachere Ausgestaltung besteht nach einer Weiterbildung darin, daß die Absorberstücke zylinderförraige Teile mit von der Kreisform abweichenden Querschnitt und parallel zur Untersuchungsebene verlaufender Längsachse sind und daß die Antriebseinrichtung die Absorberstücke um die Längsachse drehen. In diesem Fall können die Absorberstücke direkt mit einem geeigneten Antriebsmotor gekoppelt sein.

Die zylinderförmigen Absorberstücke gemäß dieser Weiterbildung können so ausgebildet sein, daß sie bei der Drehung um ihre Längsachse stets einen relativ großen Teil der Detektorfläche vollständig abblenden, während der übrige vom fächerförmigen Strahlenbündel erfaßbare Teil der Meßfläche in der einen Bewegungsphase vollständig abgeschirmt und in einer anderen Bewegungsphase vollständig von der Strahlung des fächerförmigen Strahlenbündels getroffen wird. Wird bei einer derartigen Ausgestaltung eine Schichtaufnahme mit einer anderen Schichtdicke angefertigt - indem die Blendenplatten der Blendenanordnung,die die Abmessungen des fächerförmigen Strahlenbündels in Richtung parallel zur Drehachse begrenzen, in dieser Richtung verschoben werden - so daß die Dicke des ausgeblendeten Strahlenbündels verändert wird, dann muß dafür ein auf diese Dicke abgestimmtes zylinderförmiges Absorberstück verwendet werden. Dies läßt sich nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch vermeiden, daß die Abschwächeinrichtung weitere, während der Bewegung des Strahlers in bezug auf diese starren Absorberstücke mit zur Ebene des Untersuchungsbereiches parallelen Absorberkanten enthält, die den hinter ihnen befindlichen Teil der Detektoranordnung teilweise abschirmt, wobei die Strahlung im nicht abgeschirmten Bereich durch die rotierenden Absorberstücke intermittierend abgeschirmt wird. Wird dabei die Schichtdicke geändert, dann genügt es, wenn die Kanten der weiteren Absorberstücke und gegebenenfalls die Drehachse,

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um die die zylinderfb'rmigen Absorberstücke rotieren, in Richtung parallel zur Drehachse des Strahlers verschoben werden; ein Auswechseln ist dann nicht mehr erforderlich.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Röntgengerät nach der Erfindung, Fig. 2 einen zur Unter sue hungsibene senkrechten Schnitt durch ein solches Geräte

Fig. 3 das Blockschaltbild einer Einrichtung zur Ermittlung der Absorptionsverteilung aus den mit einem Gerät nach Fig. 1 erhaltenen Meßwerten,

Fig. 4 eine Teilansicht einer anderen Ausführungsform, Fig. 5 einen Querschnitt in einer zur Untersuchungsebene senkrechten Ebene durch diese Ausführungsform und Fig. 6 eine Ausführungsform, bei der die Lage des Brennflecks in Richtung parallel zur Drehachse der Röntgenröhre veränderbar ist.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Röntgenuntersuchungsgerät, wobei die Zeichenebene parallel zur Untersuchungsebene liegt. Das Gerät umfaßt einen Tragrahmen 9, in dem ein ringförmiger Träger 8 auf Rollen 95 um eine Achse 2, die zugleich seine Symmetrieachse ist, drehbar angeordnet ist. An dem ringförmigen Träger 8 ist eine Röntgenröhre 5 befestigt und - ihr gegenüberliegend - eine Detektoranordnung 6, die aus vielen einzelnen auf einem Kreisbogen angeordneten Detektorelementen besteht. Vor der Detektoranordnung 6 befindet sich ein Streustrahlenraster 65. Die Detektorelemente bzw. deren Mittelpunkte einerseits und der Brennfleck des Röntgenstrahlers 5 anderseits befinden sich in einer gemeinsamen,zur Drehachse 2 senkrechten Ebene.

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In der Nähe des Röntgenstrahlers 5 ist eine Blendenanordnung 66 angeordnet, die aus der von dem Röntgenstrahier emittierten Strahlung ein fächerförmiges Strahlenbündel ausblendet, dessen Randstrahlen 74 und 75 von den äußeren Elementen der Detektoranordnung 6 erfaßt werden und die einen zur Drehachse 2 konzentrischen Lagerungsbereich 1 tangieren. Der Lagerungsbereich 1 ist mit der kreisförmigen Öffnung des Trägers 8 identisch. Der Körper des Patienten befindet sich bei einer Untersuchung - auf der Tischplatte^· stets innerhalb dieses Lagerungsbereiches 1. Die gegebenenfalls verstellbare Blendenanordnung sowie das Röntgengerät ist vollständig bekannt (vgl. z.B. DE-OS 24 39 847).

Die Röntgenröhre 5 wird im Pulsbetrieb gefahren, d.h. die Röhre emittiert in jeder Winkelstellung einen kurzzeitigen, aber kräftigen Röntgenimpuls, dessen Zeitdauer klein ist im Vergleich zur Zeitdauer, welche vergeht, wenn der ringförmige Träger 8 sich von einer Winkelstellung in die nächste dreht. Das bedeutet, daß während eines Röntgenimpulses die gesamte Anordnung, einschlid31ich der erfindungsgemäßen Absorbierstücke, als stillstehend betrachtet werden können.

Erfindungsgemäß befinden sich im Strahlengang zwischen der Blendenanordnung 66 und dem Lagerungsbereich 1 symmetrisch zum Zentralstrahl 71 (das ist die Verbindungslinie des Brennflecks des Röntgenstrahlers 5 mit der Drehachse 2) zwei längliche Absorberstücke 111 und 112, welche die sie treffende Strahlung vollständig absorbieren. Die Absorberstücke 111 und 112 werden während der Drehung des Strahlers um die Drehachse 2 nicht verschoben. Die an ihren einander zugewandten, zur Zeichenebene senkrechten Kanten vorbeilaufenden Randstrahlen 72 und 73 tangieren einen zur Drehachse 2 konzentrischen Bereich 15, dessen Radius kleiner ist als derjenige Lagerungsbereiches. Dieser Bereich, der im folgenden Untersuchungsbereich genannt wird,

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wird in allen Drehstellungen des Systems Strahler - Detektoranordnung von ungeschwächter Strahlung getroffen. Die Absorptionsverteilung in dem Untersuchungsbereich 15 kann genau rekonstruiert werden, wenn auch die Absorptionsvers teilung außerhalb des Untersuchungsbereiches 15, aber innerhalb des Lagerungsberejobos 1_f wenigstens annähernd bekannt ist.

Die Absorberstücke 111 uucl 112 cj.Dd in Richtung parallel zur Drehachse, d.h. senkrecht zur Zeichenebene, so angeordnet und so bemessen, daß ein 'J:eil der von dem Röntgenstrahier 5 emittierten Strahlung zwischen den Randstrahlen 74 und 72 bzw. 73 und 75 an den zur Zeichenebene parallelen (zur Drehachse 2 senkrechten) Kanten der Absorberstücke vorbei den Lagerungsbereich 1 durchsetzt und die Detektoranordnung 6 erreicht. Das Strahlenbündel, das durch die Blende 66 ausgeblendet wird, hat nämlich eine endliche Dicke von einigen Millimetern (infolgedessen ist die Ebene des Untersuchungsbereiches bzw. des Lagerungsbereiches an sich auch keine Ebene im mathematischen Sinne, sondern ein ebener Bereich mit endlicher Dicke), wie in Fig. 2 schematisch angedeutet, wo die vordere und die hintere Begrenzungsebene des fächerförmigen Strahlenbündels mit 700 bzw. 702 bezeichnet sind (in Fig. 2 ist die Dicke des Strahlenbündels, d.h. der Abstand der Linien 700 und 702 im Vergleich zum Abstand der Blendenanordnung 66 von der Detektoranordnung 6, der Deutlichkeit halber viel zu groß dargestellt; in der Praxis ist die Dicke des ausgeblendeten Strahlenbündels klein im Vergleich zum Abstand zwischen Blendenanordnung und Detektoranordnung). Die Absorberstücke 111 bzw. 112 erstrecken sich nun zwischen den Randstrahlen 72 und 74 bzw. 73 und 75 so weit in das von der Blendenanordnung 66 ausgeblendete Strahlenbündel hinein, daß sie fast die gesamte Strahlung absorbieren; nur in einem Bereich 701, dessen Dicke klein ist im Vergleich zur Dicke des Strahlenbündels (Abstand der

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Linien 700 und 702) und z.B. 10 % dieser Dicke beträgt, kann Strahlung an der Kante des Absorberstückes 111 vorbei durch den Körper 3 hindurchtreten und auf die Detektoranordnung 6 auftreffen.

In diesem Bereich befindet sich jedoch ein drehbares Absorberstück 10, das bei 101 und 102 gelagert ist und durch einen Motor 103 um seine zur Drehachse 2 senkrecht verlaufende Längsachse gedreht werden kann. Der Querschnitt des Absorberstückes 10 entspricht einem Kreis, bei dem auf gegenüberliegenden Seiten zwei gleich große etwa 90° betragende Kreisbogenstücke durch Sehnen ersetzt sind, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Das Absorberstück 10 ist derart in dem von den neuen Absorberstücken 111 und 112 freigelassenen Teil 701 des Strahlenbündels angeordnet, daß es die Strahlung im Bereich 701 vollständig absorbiert, wenn seine ebenen Seiten parallel zur Drehachse 2 des Röntgenstrahlers verlaufen und die Strahlung im Bereich 701 vollständig durchläßt, wenn es gegenüber diesem Zustand um 90° gedreht ist, wobei seine ebenen Seiten senkrecht zur Drehachse 2 (und parallel zu den Strahlen 700 und 702) verlaufen.

Wenn der das Absorberstück 10 antreibende Motor 103 so mit der Drehbewegung des Strahlers synchronisiert ist, daß zwischen zwei benachbarten, zur Aufnahme jeweils eines Satzes von Meßwerten dienenden Winkelstellungen des Strahlers, die z.B. um 1° oder weniger auseinanderliegen, das Absorberstück 10 um 90° gedreht wird, dann werden die zwischen den Strahlen 72 und 74 und 73 und 75 liegenden Detektorelemente der Detektoranordnung 6 in der in Fig. 2 dargestellten Stellung des Absorberstückes 10 vollständig von der direkten Röntgenstrahlung abgeschirmt, während sie in der darauffolgenden Winkelstellung von der im Bereich 701 an der Kante des Absorberstückes 111 vorbei-

tretenden Strahlung getroffen werden. Obwohl diese Detektorelemente in der einen Winkelstellung nicht von direkter

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Röntgenstrahlung getroffen werden können, liefern sie einen Meßwert, der durch die Mehrfachstreuung der Röntgenstrahlung im Körper 3 hervorgerufen wird, wie in Fig. 1 durch den Strahl 76 angedeutet ist. Da sich die Streustrahlung räumlieh nur langsam ändert, kann angenommen werden, daß in der darauffolgen Winkelstellung des Strahiere, in der jedes Detektorelement zusätzlich noch von der Strahlung im Bereich 701 getroffen wird, der Streustrahlenanteil für jedes Detektorelement genau so groß ist wie in der vorherigen Winkelstellung. Dies kann bei der Rekonstruktion der Absorptionsverteilung zur Verringerung des durch den Streustrahleneinfluß bedingten Fehlers augenutzt werden.

In Fig. 1 ist dargestellt, daß der Untersuchungsbereich konzentrich zum Lagerungsbereich 1 verläuft. Es kann aber zweckmäßig sein, den Untersuchungsbereich 15 in bezug auf den Körper 3 bzw. auf den Lagerungsbereich 1 zu verschieben und seine Größe gegebenenfalls einstellbar zu machen entsprechend der vom Untersucher gewünschten Lage und Größe dieses Untersuchungsbereiches. Ixi diesem Fall führen die Randstrahlen 72 und 73 während der Drehbewegung des Strahlers 5 eine Taumelbewegung relativ zum Zentralstrahl aus. Dann müssen die Absorberstücke 111 und 112 unabhängig voneinander senkrecht zum Zentralstrahl 71 verschiebbar sein. Zu diesem Zweck sind sie in einer Führungsschiene 114, die sich in dieser Richtung erstreckt, verschiebbar angeordnet und können durch eine Antriebsrolle 115 bzw. 116, die mit einem Motor gekoppelt ist (Fig. 2), in Längsrichtung verschoben werden.

In Fig. 3 ist eine Rechenanordnung zur Durchführung der Rekonstruktion der Absorptionsverteilung im Untersuchungsbereich 15 (und gegebenenfalls im Lagerungsbereich 1) dargestellt, die die von einem Gerät nach Fig. 1 gelieferten

Meßwerte verarbeiten kann. Die von den einzelnen Detektorelementen in jeder Winkelstellung des Strahlers gelieferten

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Meßwerte werden aus einem nicht näher dargestellen Zvrischenspeicher über eine Leitung 200 einem Logarithmierer 201 zugeführt, der die Absorption längs des Strahlenpfades, längs dessen der das jeweilige Objekt treffende Strahl den Lagerungsbereich durchsetzt hat, durch Logarithmierung des Quotienten aus der hinter dem Lagerungsbereioh von deir. jeweiligen Detektorelement gemessenen Intensität der Rönr.geustrahlung und der Primärintensität_f d.h, der Intensität vor Eintritt in den Lagerungsbereioh ermittelt. Dabei ist zu beachten, daß bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Primärintensität nicht konstant ist, sondern schwankt, weil der durch die Blendenanordnung 66 ausgeblendete Strahlungsanteil ständig in Abhängigkeit von der Drehstellung des Absorberstückes 10 variiert wird - und zwar geringfügig auch im Untersuchungsbereich, d.h. zwischen den Randstrahlen 72 und 73· Die Werte dieser Primärintensität müssen in Kalibarationsmessungen erstellt werden und sind in dem Speicher 205 abgespeichert, von dem aus die dem Logarithmierer 201 zugeführt werden.

Man kann die Beeinflussung der Primärintensität im Untersuchungsbereich dadurch vermeiden, daß anstelle eines einzigen drehbaren Absorberstückes zwei derartige Stücke verwendet werden, die gerade bis an die Randstrahlen 72 und 73 heranreichen. Dann muß aber durch elektrische oder mechanische Einrichtungen dafür gesorgt werden, daß diese beiden Absorberstücke synchron bewegt werden. - Eine andere Möglichkeit, die Modulation der durchstrahlten Schichtdicke durch das Absorberstück 10 zu vermeiden, besteht darin, dieses in dem zwischen den Randstrahlen 72 und 73 befindlichen Bereich so in seinem Durchmesser zu verringern, daß seine Kanten in diesem Bereich niemals in das Strahlenbündel (zwischen den Linien 700 und 702 Fig. 2) hineinragen.

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Bei der in Fig. 3 dargestellten Einrichtung werden die Meßwerte von den Detektorelementen, die sich zwischen den Randstrahlen 72 und 73 befinden, dem Logarithmierer 201 und die Meßwerte von Detektorelementen, die sich zwischen den Randstrahlen 72 und 74 oder 73 und 75 befinden, einem Speicher 211 bzw. einer Recheneinrichtung 212 zugeführt. Wenn der Untersuchungsbereich konzentrisch zur Drehachse liegt5 mißt ein Teil der Detektorelemente der Detektoranordnung stets nur die Strahlung zwischen den Randstrahlen 72 und 73 und der andere Teil die Strahlung außerhalb dieser Randstrahlen. Wenn der Untersuchungsbereich 15 hingegen nicht konzentrisch zur Drehachse 2 angeordnet ist, mißt ein Teil der Detektorelemente in einer Phase der Untersuchung die durch den Untersuchungsbereich hindurchtretende Strahlung und in einer anderen Phase die den Lagerungsbereich außerhalb des Untersuchungsbereiches durchsetzende Strahlung. Daher ist eine Recheneinrichtung 207 vorgesehen, die für jede Winkelstellung des Strahlers errechnet, welche Detektorelemente jeweils die Strahlung im Untersuchungsbereich und welche Detektorelemente die Strahlung außerhalb des Untersuchungsbereiches erfassen, und die die Einrichtungen 201, 205, 211 und 212 entsprechend steuert. Außerdem wird von der Recheneinrichtung 207 ein Steuerglied 208 beeinflußt, das auf die Antriebe für die Rollen 115 und 116 zur Verstellung der Absorberstücke und 112 so einwirkt, daß diese in die voraus berechnete Position geschoben werden.

Die von Detektorelementen zwischen den Randstrahlen 72 und 74 bzw. 73 und 75 gelieferten Meßwerte, die in einer Winkelstellung des Strahlers aufgenommen wurden, in der der Bereich außerhalb des Untersuchungsbereiches vollständig abgeschirmt war (d.h. in der in Fig. 2 dargestellten Stellung des Absorberstückes 10), sind ein Maß

für die Streustrahlung. Sie werden in dem Zwischenspeicher 211 gespeichert. Die in der darauffolgenden

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Winkelstellung des Strahlers von diesen Detektorelementen gelieferten Meßwerte stellen hingegen - wie bereits erläutert - ein Maß für die Absorption sowie für den Streuanteil dar. Sie werden der Recheneinrichtung 212 zugeführt, die von ihnen den in 211 gespeicherten Streustrahlenanteil subtrahiert, so daß die Ausgangssignale der Recheneinrichtung 212 der vom Streustrahlenanteil befreiten Absorption des Körpers außerhalb der Strahlen 72 und 73 (Fig. 1) entsprechen. Diese Werte werden in der Recheneinrichtung 213 zu den aus dem Zwischenspeicher 205 entnommenen Werten der Primärintensität ins Verhältnis gesetzt und logarithmiert und in einer darauffolgenden Recheneinheit 214 einem Glättungsverfahren unterworfen, um den Einfluß des durch die verringerte wirksame Röntgenintensität außerhalb des Untersuchungsbereiches 15 verursachten Rauschens zu reduzieren. Diese Glättung hat nahezu keinen Einfluß auf die Ermittlung der Absorptionsverteilung im Untersuchungsbereich 15, verbessert hingegen die Bildqualität der ermittelten Absorptionsverteilung

außerhalb des Untersuchungsbereiches.

Die lediglich den Streustrahlenanteil repräsentierenden, in den Zwischenspeicher 211 gespeicherten Meßwerte erlauben keinen Rückschluß auf die Absorption. Für die Rekonstruktion der Absorptionsverteilung im Bereich außerhalb des Untersuchungsbereiches sind nur die Meßwerte brauchbar, die außer dem Streustrahlenanteil auch noch einen der Absorption entsprechenden Anteil enthalten. Es fehlen deshalb Meßwerte für die Absorption und diese Meßwerte werden in der Recheneinheit 216 durch Interpolation aus den von der Einrichtlang 214 gerade gelieferten Meßwerten und den im Speicher 215 gespeicherten Meßwerten, die von dem gleichen oder einem benachbarten Detektorelement geliefert wurden, ermittelt. Sie werden dann zusammen mit den dem Untersuchungsbereich zugeordneten, in 201 logarithmierten Meßwerten im Speicher 202 abgelegt,

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wonach die Absorptionsverteilung üblicherweise in der Recheneinrichtung 203 errechnet und in einer Wiedergabeeinrichtung 204 dargestellt werden kann.

In den Fig. 4 und 5 ist ein Teil eines Röntgengerätes mit einer anderen Ausführungsforip dargestellte Dabei sind zwei Absorberstücke 12 auf einer· zwischen der Blendenanordnung und dem Lagerungsbereich 1 befindlichen, senkrecht zur Drehachse 2 und neben dem von der Blendenanordnung 66 ausgeblendeten Strahlenbündel angeordneten Welle 121 vorgesehen. Die Welle 121, die bei 101 und 102 gelagert ist, wird von einem Motor 1-03 angetrieben, der mit der Drehbewegung des Strahlers 5 bzw. des ringförmigen Trägers 8 um die Achse 2 synchronisiert ist, wie in Verbindung mit den Fig. 1 bis 3 erläutert. Die Absorberstücke 12,zwischen denen ein Bereich auf der Welle 121 freigelassen ist, so daß die Strahlung in diesen durch die Strahlen 72 und 73 definierten Bereich ungehindert hindurchtreten kann, haben einen ähnlichen Querschnitt wie das Absorberstück 10 bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bzw. Fig. 2. Sie können beispielsweise aus einem kreiszylinderförmigen Absorberstück durch Abfräsen zweier gegenüberliegender einander paralleler Seiten hergestellt sein. In der in Fig. 5 dargestellten Stellung der Absorberstücke kann das von der Blendenanordnung 66 ausgeblendete Strahlenbündel auf einem Teil 701 seiner Dicke an den Abs orberstücken 12 vorbei den Körper 3 erreichen. Befinden sich hingegen die Absorberstücke 12 in einer gegenüber Fig. 5 um 90° gedrehten Stellung, wobei die beiden ebenen Seitenflächen senkrecht zur Untersuchungsebene und parallel zur Drehachse 2 verlaufen, dann wird das Strahlenbündel vollständig absorbiert.

Wenn der Untersuchungsbereich exzentrisch zum Lagerungsbereich 1 liegen soll, müssen die Absorberstücke aus der in Fig. 4 dargestellten Stellung gemeinsam nach links oder nach rechts verschoben werden. Zu diesem Zweck kann

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die Anordnung auf einer Schiene 114 montiert sein, die ihrerseits gegenüber dem rirgförmigen Träger 8 auf nicht näher dargestellte Weise in ihrer Längsrichtung verschiebbar ist.
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Es ist auch nicht erforderlich, daß die beiden Absorberstücke durch eine gemeinsame Welle verbunden sind. Es können vielmehr zwei getrennte in Richtung ihrer Längsachse unabhängig voneinander verschiebbare Absorberstücke benutzt werden, die synchron zur Drehbewegung angetrieben werden müssen.

In Abwandlung der obigen Ausführungsformen kann das Absorberstück einen Querschnitt aufweisen, der zwei etwa 120° betragende gegenüberliegende Kreisbögen aufweist, während der dazwischenliegende, sich nur etwa über je 60° erstreckende Teil abgeflacht ist - analog zu Fig. 5. Wenn dann dieses Absorberstück zwischen zwei aufeinanderfolgender Meßzyklen (benachbarterten Winkelstellungen, in denen jeweils ein Satz von Absorptionsdaten erfaßt wird) um 60° gedreht wird, erreicht nur in jedem dritten Meßzyklus Strahlung den außerhalb von 15 liegenden Teil des Lagerungsbereiches 1, während in den dazwischenliegenden beiden Meßzyklen dieser Bereich abgeschirmt bleibt. Die Dosis wird dadurch in diesem Bereich noch weiter reduziert. Dies muß allerdings bei der Ermittlung der Absorptionsverteilung mit der in Fig. 3 gezeigten Einrichtung berücksichtigt werden.- In Fortsetzung dieses Gedankens kann der Querschnitt des (der) Absorberstücks so geformt sein, daß nur bei jedem 4. oder 5. Meßzyklus - oder noch seltener - der Bereich außerhalb des Untersuchungsbereiches von Strahlung getroffen wird.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 6 schematisch angedeutet. Die Anordnung enthält wiederum ei auf dem Träger 8 befestigten Röntgenstrahier 5, eine

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Blendenanordnung 66 und Absorberstücke 111 und 112. Die Absorberstücke 111 und 112 sind in Richtung senkrecht zur Zeichenebene (parallel zur nicht näher dargestellten Drehachse 2) so bemessen und angeordnet, daß sie den Bereich zwischen den Randstrahlen 72 und 74 bzx^. 73 und 75 zwar vollständig abschirmen, aber daß die beiden Absorberstücke an zumindestens je einer ihrer beiden zur Untersuchungsebene parallelen bzw. zur nicht näher dargestellten Drehachse senkrechten Kanten das Strahlenbündel gerade noch vollständig abschirmen Wird dann der Brennfleck des Röntgenstrahlers 5 senkrecht zur Zeichenebene verschoben, verschiebt sich auch das Strahlenbündel, so daß dann Strahlung an den Absorberstücken 111 und 112 den Bereich zwischen den Randstrahlen 72 und 74 bzw. 73 und 75 durchsetzen kann. Zur Verschiebung des Brennflecks ist eine Ablenkspule 51 vorgesehen, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß der Weg, den die Elektronen im Innern des Röntgenstrahiers 5 bis zum Brennfleck zurücklegen und die Spulenachse aufeinander senkrecht stehen und eine Ebene bilden, die zur Untersuchungsebene parallel und zur Drehachse senkrecht steht. Bei dieser Konfiguration wird durch Zuführen eines geeigneten Ablenkstromes zur Spule 51 der Brennfleck senkrecht zur Zeichenebene bzw. parallel zur Drehachse verschoben, wobei die in Fig. 6 nicht dargestellten, jenseits des Lagerungsbereiches 1 angeordneten Detektorelemente im Bereich der Strahlen 72 und 74 bzw. 73 und 75 abwechselnd vollständig abgeschirmt und wenigstens zum Teil von Strahlung getroffen werden.

Obwohl die Erfindung in Verbindung mit einem Röntgengerät beschrieben wurde, bei dem während der Messung das System Strahler - Detektoranodnung gemeinsam um die Drehachse gedreht wird ( sog. dritte Computertomographen-Generation) ist sie auch bei Geräten anwendbar, bei denen die Detektoranordnung fest steht und sich auf einem Kreisbogen von annähernd 360° um die Drehachse 2 des Strahlers erstreckt (vierte Generation).

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Claims

PHILIPS PATENTVSRWALTUNG Gr-:BH, ST/SrU/iMM 9¹,, 2000 HAMBURG 1

JT^ PHD 79-057

PATENTANSPRÜCHE:

Röntgengerät zur Ermittlung der Absorptionsverteilung in einem ebenen Untersuchungsbereich mit einem um eine zum Untersuchungsbereich (15) senkrechte Drehachse (2) drehbaren Röntgenstrahier (5) und einer mit dem Röntgenstrahier

(5) verbundenen Blendenanordnung (66) zur Ausblendung eines fächerförmigen, einen den Untersuchungsbereich (15) einschließenden größeren Lagerungsbereich (1) durchsetzenden Strahlenbündels (74 - 75.), wobei bei einer Untersuchung der zu untersuchende Körper (3) innerhalb des Lagerungsbereiches (1) angeordnet ist, mit einer Detektoranordnung

(6) zur Erfassung der Strahlung jenseits des Lagerungsbereiches (1) und mit einer ebenfalls mit dem Strahler ver- bundenen Abschwächeinrichtung, die die Strahlung außerhalb des Untersuchungsbereiches abschwächt, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschwächeinrichtung eine oder mehrere die sie treffende Strahlung vollständig absorbierende Absorberstücke (10, 12) enthält, daß die Absorberstücke durch eine Antriebseinrichtung (103) synchron mit der Drehbewegung des Strahlers (5) so bewegbar sind, daß ihre zum Untersuchungsbereich (15) bzw. zum Lagerungsbere.ich (1) parallelen Kanten in Richtung parallel zur Drehachse(2) oszillieren, wobei der die Strahlung außerhalb des Untersuchungsbereiches erfassende Teil der Detektoranordnung in einer Bewegungsphase der Absorberstücke von diesen vollständig abgeschirmt und in einer anderen Bewegungsphase teilweise von Strahlung getroffen wird.
2. Röntgengerät zur Ermittlung der Absorptionsverteilung in einem ebenen Untersuchungsbereich (15) mit einem um eine zum Untersuchungsbereich (15) senkrechte Drehachse (2) drehbaren Röntgenstrahier (5 ) und einer mit dem Röntgenstrahier (5) verbundenen Blendenanordnung (66) zur Ausblendung eines fächerförmigen, einen den Untersuchungsbereich (15) einschließenden größeren Lagerungsbereich (1)

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ORIGINAL INSPECTED

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durchsetzenden Strahlenbündels, wobei bei einer Untersuchung der zu untersuchende Körper (3) innerhalb des Lagerungsbereiches (1) angeordnet ist, mit einer Detektoranordrjung (6) zur Erfassung der Strahlung jenseits des Lygeruiigsbereiches (1) und mit einer ebenfalls mit dem strahler (5) verbundenen Abschwächeinrichtung, die die 8"i..5"ab.Turjg außerhalb des Untersuchungsbereiches abschwächt, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschwächeinrichtung e.ij.'C· ad.r-j- mehrere die Strahlung vollständig absorbierende Absorberstücke (111, 112) enthält, deren Ausdehnung in Richtung parallel zur Drehachse (2) so bemessen ist, daß in einer vorgegebenen Lage des Brennfleckes des Röntgenstrahlers (5) der hinter den Absorberstücken befindliche Teil der Detektoranordnung vollständig abgeschirmt wird,

¹S und daß eine Ablenkeinrichtung (51) vorgesehen ist, die den Elektronenstrahl des Röntgenstrahlers in Richtung parallel zur Drehachse oszillierend und synchron zur Drehbewegung des Strahlers ablenkt und dementsprechend die Position des Brennfleckes parallel zur Drehachse verschiebt. (Fig. 6)
3. Röntgengerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorberstücke zylinderförmige Teile (10, 12) mit von der Kreisform abweichenden Querschnitt und parallel _zur Untersuchungsebene verlaufender Längsachse sind und daß die Antriebseinrichtung (103) die Absorberstücke um die Längsachse drehen.

k. Röntgengerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschwächeinrichtung weitere, während der Bewegung des Strahlers (5) in bezug auf diesen starre Absorberstücke (111, 112) mit zur Ebene des Untersuchungsbereiches parallelen Absorberkanten enthält, die den hinter ihnen befindlichen Teil der Detektoranordnung teilweise abschirmen, wobei die Strahlung im nicht abgeschirmten Bereich (701) durch die bzw. das rotierende(n) Absorberstück(e) (10) intermittierend abgeschirmt wird.

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BAD ORIGINAL