DE2920051C2 - Röntgengerät zur Ermittlung der Absorptionsverteilung in einem ebenen Untersuchungsbereich - Google Patents
Röntgengerät zur Ermittlung der Absorptionsverteilung in einem ebenen UntersuchungsbereichInfo
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Description
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 erzeigte 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 Absorptionsverteilung außerhalb des Untersuchungsbereiches erhebliche
Fehler, die auch Auswirkungen auf die Genauigkeit der Rekonstruktion der Absorptionsverteilung
innerhalb des Untersuchungsbereiches haben. Die hierdurch bedingten Ungenauigkeiten können nicht
korrigiert werden, weil die Größe des Streustrahlenanteiles nicht erfaßt werden 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 einer 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 Jer 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 Strahlers ablenkt und dementsprechend die
Position des Brennfleckes parallel zur Drehachse verschiebt.
Beiden Lösungen ist gemeinsam, daß die wirksame
Meßfläche der üetektorelemente, weiche dii Strahlung
außerhalb des Untersuchungsbereiches erfassen, nur zu einem kleinen sich ständig ändernden Teil von
ungeschwächter Strahlung getroffen wird — im Gegensatz zu der Abschwächeinrichtung nach der
DE-OS 26 09 925, wo diese Detektorelemente auf ihrer
gesamten wirksamen Meßfläche von geschwächter Strahlung getroffen werden. Hei beiden Lösungen
erfolgt also /wischen Abschwächcinrichtung und
Brennfleck des Röntgenstrahlen eine Relativ bewegung in Richtung parallel zur Drehachse, wobei im ersten Fall
die .Abschwächeinrichtung und im /weiten 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 Untersunhungsbereich
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
Deteklorelemente vollständig abgeschirmt sind, liefern die Detektorelemente 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 Streusirahlenmeßwerte
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 Stre;. .'.rahlenanteil 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 Detektorelenicnte 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 eine 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 Röntgenstrahlen (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 Rekonsiruktion
der Absorptionsverteilung anhand der mit einem erfindungsgemäßen Gerät erhaltenen Meßwerte muß
berücksichtigt werden, daß die Intensität der in den
l.agerungsbereich eintretenden, den b'ntersuchungsbcreich
nicht durchsetzenden Strahlung nicht konstant ist. sondern zeitlich schwankt entsprechend der jeweiligen
Position der Kanten der Absorberstückc bzw. des Brennfleckes. Wenn die Verschiebung der Absorberstücke
bzw. des Brcnniieckes synchron mit der
Drehbewegung des Strahlers erfolgt, ist jeder Winkelstellung des Strahlers eine definierte Position der
Absorberstücke bzw. des Brennfleckes zugeordnet, 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. Zum Beispiel würde eine asynchrone Bewegung
erlaubt sein, wenn zusätzlich ein geeigneter Referenzdetektor vorgesehen wäre, weicher 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 gekoppelter, um eine zur Untersuchungsebene parallele Achse
Drehbewegung ausführender Kurbeltrieb verwendet wird, der die Drehbewegung in eine räumlich linear hin
und hergehende zeitlich sinusförmige Bewegung umsetzt. Diese Realisierungsform ist aber verhältnismäßig
kompliziert.
Eine einfachere Ausgestaltung besteht nach einer Weiterbildung darin, daß die Absorberstücke zylinderförmige
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
rns* einer arideren 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 Abschwäche'inrichtung 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, um die die zylinderförmigen Absorberstükke 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 zeigt
F i g. 1 ein Röntgengerät,
ίο Fig. 2 einen zur Untersuchungsebene senkrechten
Schnitt durch ein solches Gerät,
Fig.3 das Blockschaltbild einer Einrichtung zur Ermittlung der Absorptionsverteilung aus den mit
einem Gerät nach F i g. 1 erhaltenen Meßwerten,
!5 Fig. 4 eine Teilansicht einer anderen Ausführungsform,
F i g. 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.
F i g. 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 Mittelpunkt einerseits und der Brennfleck des Röntgenstrahlen 5 andererseits befinden sich in einer
gemeinsamen, zur Drehachse 2 senkrechten Ebene.
In der Nähe des Röntgenstrahlen 5 ist eine Blendenanordnung 66 angeordnet, die aus der von dem
Röntgenstrahier emittierten Strahlung ein fächerförmiges Strahlenbündel ausblendet, dessen Randstrahlcn 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 3 befindet sich bei einer Untersuchung — auf der
Tischplatte 4 — stets innerhalb dieses Lagerungsbereiches 1. Die gegebenenfalls verstellbare Blendenanord-
nung 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,
einschließlich der Absorbierstücke, als stillstehend betrachtet werden können.
Im Strahlengang zwischen der Blendenanordnung 66 und dem Lagerungsbereich 1 befinden sich symmetrisch
zum Zentralstrahl 71 (das ist die Verbindungslinie des Brennflecks des Röntgenstrahlen 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 Randstrahlcn 72 und 73 tangieren einen zur Drehachse 2
konzentrischen Bereich 15, dessen Radius kleiner ist als derjenige des Lagerungsbereiches. Dieser Bereich, der
im folgenden Untersuchungsbereich genannt wird, wird in allen Drehstellungen des Systems Strahler —
Deiektoranordnung von ungeschwächter Strahlung getroffen. Die Absorptionsverteilung in dem Untersuchungsbereich
15 kann genau rekonstruiert werden, wenn auch die Absorptionsverteilung außerhalb des
Untersuchungsbereiches 15, aber innerhalb des Lagerungsbereiches 1, wenigstens annähernd bekannt ist.
Die Absorberstücke 111 und 112 sind in Richtung parallel zur Drehachse, d. h. senkrecht zur Zeichenebene,
so angeordnet und so bemessen, daß ein Teil 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 ausgebildet 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
F i g. 2 schematisch angedeutet, wo die vordere und die hintere Begrenzungsebene des fächerförmigen Strahlenbündels
mit 700 bzw. 702 bezeichnet sind (in F i g. 2 ist die Dicke des Strahlenbündels, d. h. der Abstand der
Linien 700 und 702 im Vergleich zum Abstand der Biendenanordnung 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 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 F i g. 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 vorbeilretenden Strahlung getroffen
werden. Obwohl diese Detektorelemente in der einen Winkelstellung nicht von direkter Röntgenstrahl-
!5 lung 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 räumlich nur langsam ändert, kann angenommen werden, daß in der darauffolgenden
Winkelstellung des Strahlers, 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 ausgenutzt werden.
In Fig. 1 ist dargestellt, daß der Untersuchungsbereich
15 konzentrisch 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. In diesem Fall führen die Randstrahlen 72 und 73 während der Drehbewegung
des Strahlers 5 eine Taumelbewegung relativ zum Zentralstrahl 71 aus. Dann müssen die Absorberstücke
111 und 112 unabhängig voneinander senkrecht zum Zentralsirah! 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 (F i g. 2), in Längsrichtung verschoben werden.
In Fig.3 ist eine Rechenanordnung zur Durchführung
der Rekonstruktion der Absorptionsverteilung im Untersuchungsbereich 15 (und gegebenenfalls im
so Lagerungsbereich 1) dargestellt, die die von einem Gerät nach F i g. 1 gelieferten Meßwerte verarbeiten
kann. Die von den einzelnen Detektorelementen in jeder Winkelstellung des Strahlers gelieferten Meßwerte
werden aus einem nicht näher dargestellten Zwischenspeicher 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 Lagerungsbereich von dem jeweiligen Detektorelement gemessenen Intensität der Röntgenstrahlung und
der Primärintensität, d. h. der Intensität vor Eintritt in den Lagerungsbereich 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 /svar geringfügig auch im Untersuchungsbereich, d. h. zwischen den Randstrahlen 72 und 73. Die Werte
dieser Primärintensität müssen in Kalibarationsmessungen erstell! 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
— F i g. 2) hineinragen.
Bei der in F i g. 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 2 liegt, 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 Umersuchungsbereich 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 111 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 Winkelteilung des Strahlers aufgenommen wurden, in der der Bereich außerhalb des Untersuchungsbereiches
vollständig abgeschirmt war (d. h. in der in F i g. 2 dargestellten Stellung des Absorberstükkes
10), sind ein Maß für die Streustrahlung. Sie werden in dem Zwischenspeicher 211 gespeichert Die in der
darauffolgenden 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) entsDrechen. 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 aul 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 A.bsorniionsverteilung
im Bereich außerhalb de^ 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 Einrichtung 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 logarithmierte- Meßwerten im Speicher 202 abgelegt, wonach die Absorptionsverteilung üblicherweise
in der Recheneinrichtung 203 errechnet und in einer Wiedergabeeinrichtung 204 dargestellt werden
kann.
In den F i g. 4 und 5 ist ein Teil eines Röntgengerätes
mit einer anderen Ausführungsform dargestellt. Dabei sind zwei Absorberstücke 12 auf einer zwischen der
Blendenanordnung 66 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 103 angetrieben, der mit der Drehbewegung des
Strahlers 5 bzw. des ringförmigen Trägers 8 um die Achse 2 synchronisiert ist, wie in Verbindung mit den
F i g. 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 F i g. 1 bzw.
Fig. 2. Sie können beispielsweise aus einem kreiszylinderförmigen
Absorberstück durch Abfräsen zweier naffenüKerUeffAnHAi- einander nsrs!ieicr 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 Absorberstücken 12 vorbei den Körper
erreichen. Befinden sich hingegen die Absorberstücke 12 in einer gegenüber F i g. 5 um 90° gedrehten Stellung.
wobei die beiden ebenen Seitenflächen senkrecht zur Untersuchungsebene und parallel zur Drehachse
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 rechts verschoben werden.
Zu diesem Zweck kann die Anordnung auf einer Schiene 114 montiert sein, die ihrerseits gegenüber dem
ringförmigen Träger 8 auf nicht näher dargestellte Weise in ihrer Längsrichtung verschiebbar ist.
Fs 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 F i g. 5. Wenn dann dieses Absorberstück
zwischen zwei aufeinanderfolgender Meßzyklen (benachbarten 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 F i g. 3 gezeigten Einrichtung
berücksichtigt werden. — In Fortsetzung dieses Gedankens kann der Querschnitt des (der) Absorberstücke
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 F i g. 6 schematisch angedeutet. Die Anordnung enthält
wiederum einen auf dem Träger 8 befestigten Röntgenstrahier 5, eine 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 bzw. 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 Röntgenstrahlen 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 Röntgenstrahlen 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 F i g. 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 — Detektoranordnung 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).
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. 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 verbundenen 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 Lagerungsbereich (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 dtn Untersuchungsbereich (15) einschließenden größeren Lagerungsbereich
(1) durchsetzenden Strahlenbündels, wobei bei einer Untersuchung der zu untersuchenden
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
(5) verbundenen Abschwächeinrichtung, die die Strahlung außerhalb des Untersuchungsbereiches
abschwächt, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschwächeinrichtung eine oder mehrere die
Strahlung vollständig absorbierende Absorberstükke (111,112) enthält, deren Ausdehnung in Richtung
parallel zur Drehachse (2) so bemessen ist, daß in einer vorgegebenen Lage des Brennfleckes des
Röntgenstrahlen (5) der hinter den Absorberstükken befindliche Teil der Detektoranordnung vollständig
abgeschirmt wird, und daß eine Ablenkeinrichtung (51) vorgesehen ist, die den Elektronenstrahl
des Röntgenstrahlen in Richtung parallel zur Drehachse oszillierend und synchron zur Drehbewegung
des Strahlers ablenkt und dementsprechend die Position des Brennfleckes parallel zur Drehachse
verschiebt.
3. Röntgengerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorberstucke zylinderförinige
Teile (10, !2) mit von der Kreisform abweichenden Querschnitt und parallel zur Untersu-
chungsebene verlaufender Längsachse sind und daß die Antriebseinrichtung (103) die Absorberstücke
um die Längsachse drehen.
4. Röntgengerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschwächeinrichtung weitere,
während der Bewegung des Strahlers (5) in bezug auf diesen starre Absorberstücke (llä, 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.
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 Lagerungsbereich 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 ungeschwächten 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 Uniersuchungsbcreich 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 aufgehär'.et ist (d. h.. dall in dem
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