DE3106264A1

DE3106264A1 - Durchleuchtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3106264A1
Application number: DE19813106264
Authority: DE
Inventors: Roderick D. 02178 Belmont Mass. Swift
Original assignee: American Science and Engineering Inc
Current assignee: American Science and Engineering Inc
Priority date: 1980-05-19
Filing date: 1981-02-20
Publication date: 1982-03-04
Also published as: NL8102452A; IT1142517B; AR224684A1; FR2482444A1; AU6679581A; ES8206176A1; KR830007028A; BR8102031A; SE8100606L; BE887726A; IT8148489A0; ES500192A0; GB2076250A; JPS576644A

Description

Cambridge, Massachusetts 02139/USA

Durchleuchtungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Durchleuchtungsvorrichtung mit einer Strahlungsquelle zur Erzeugung energiereicher Strahlung, die von mindestens einem Kollimator zu einem eng begrenzten Abtaststrahl gebündelt wird, der den zu durchleuchtenden und zu prüfenden Körper durchdringt und der hierbei eine Schwenkbewegung ausführt und mit einem Detektor, der auf der der Strahlungsquelle gegenüberliegenden Seite des Körpers angeordnet ist und auf den der Abtaststrahl auftrifft.

Für medizinische und andere Zwecke sind rechnergesteuerte und rechnerausgewertete Tomographiesysteme bekannt. Diese bekannten Systeme sind vergleichsweise kompliziert aufgebaut, sehr teuer und setzen den Patienten einer vergleichsweise hohen Strahlendosis von Röntgenstrahlen aus, wenn die Bilder eine Qualität aufweisen sollen, die es ermöglicht, eine Diagnose zu stellen.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit einem mechanischem Abtaster, wie er beispielsweise beschrieben ist in der US-PS RE 28

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(ursprünglich US-PS 37 30 291 )„ Bei dieser Vorrichtung wird ein stiftförmiger Röntgenstrahl erzeugt, welcher über einen einzigen Detektor abtastend wandert.

Computertomographen, welche mit einem wandernden Abtaststrahl arbeiten, sind bereits bekannt. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise beschrieben im Artikel "Low-Oosage X-ray Imaging System Employing Flying Spot X-ray Microbeam (Dynamic Scanner)" von Tatino und Tanaka, regular G 121: Oktober 1976, Seiten 189 bis 195. Mit dem dort beschriebenen System ist es möglich qualitativ gute RÖntgenbi!der bei einer Strahlendosis zu erhalten, als dies üblicherweise mit Tomographen möglich ist. Hierbei wird jedoch eine nichtkommmerzielIe Röntgenröhre verwendet, welche eine komplizierte Elektronenoptik aufweist analog einer solchen, wie sie bei Hochspannungselektronenmikroskopen oder bei der Elektronenstrahlverarbeitupg Verwendung findet. Die verwendete Abtasttechnik bedingt die Verwendung eines zweidimensionalen Detektors. Die Merkmale dieser Vorrichtung bedingen, daß sie relativ teuer ist. Ein weiterer Nachteil ist in der Verwendung eines zweidimensionalen Detektors zu sehen, welcher naturgemäß auf Streustrahlung anspricht, was die Bildqualität ungünstig beeinflußt.

Bei der bekannten Vorrichtung wird der Röntgenabtaststrahl erzeugt indem ein elektronisch getasteten fokusierter Strahl ein nadeiförmiges Loch durchwandert. Um ein Abtastfeld zu erhalten, welches den Gesamtquerschnitt des Patienten erfasst, muß der Strahl über einen beträchtlichen Abstand vom Nadellochkollimator divergieren. Dies bedingt einen relativ großen Abstand zwischen dem Kollimator und dem

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zu durchleuchtenden Körper. Infolge der Divergenz des aus dem Nadelloch austretenden Strahls führt dies zu einem relativ großen Strahlquerschnitt im Bereich des zu durchleuchtenden Körpers mit der weiteren Folge, daß die Auflösung schlecht wird.

Ein weiteres System ist in der US-PS 38 66 047 beschrieben. Hierbei wird ein mechanisches Abtastsystem verwendet, bestehend aus zwei länglichen Verschlüssen, welche mechanisch synchron zueinander hin und her bewegt werden. Jeder Verschluß weist mehrere Schlitze auf, welche miteinander zusammenwirken zur Erzeugung von mehreren winkelmäßig getrennten Strahlen, welche gleichzeitig erzeugt werden. Jeder Strahl bewirkt eine Abtastung über einen relativ kleinen Winkel und trifft auf einen relativ kleinen Detektor auf, der diesem Strahl zugeordnet ist. Die hin und her gehende Verschlußausbildung ist mechanisch relativ kompliziert. Die Schlitze müssen genau zu einander fluchten. Die gleichzeitige Erzeugung mehrerer winkelmäßig zueinander versetzter Abtaststrahlen und das gleichzeitige Abtasten dieser Strahlen mittels mehrerer Detektoren bringt das Problem mit sich, daß Daten an den Rändern benachbarter Detektoren verloren gehen. Der Verlust an den Rändern führt dazu, daß relativ hohe Strahlungsdosen auf den zu durchleuchtenden Körper wirken andererseits durch dies Ränder Informationen verloren gehen, welche zu fehlerhaften Bildern bei der Tomographieauswertung führen.

Weitere Probleme der Vielzahl von Abtaststrahlen sind in der genauen Abstimmung der Vielzahl der Detektoren über dem gesamten dynamischen Bereich der Signale zu sehen, da sonst das ausgewertete Bild fehlerhaft ist.

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Bei der bekannten Vorrichtung sind Fotomultipleierröhren erforderlich welche nicht Linearitäten und Verstärkungsschwankungen erzeugen, beispielsweise infolge des Kathodenwiderstandes oder eine Ermüdung der Dynode . Um den dynamischen Bereich zu reduzieren und um somit die Detektoren anpassen zu können, werden bei der bekannten Vorrichtung Kunststoffblocks verwendet, und außerdem die Verwendung eines Wassersacks im Bereich zwischen den Kunststoffblocks und dem Patienten vorgeschlagen. Solche Vorrichtungen führen zu zusätzlichen Kosten und einem komplizierten mechanischen Aufbau sowie zusätzlich zu einer Photonenabsorbtion und folglich zu einem Informationsverlust zwischen Patient und Detektor.

Es besteht die Aufgabe, die Durchleuchtungsvorrichtung so auszubilden, daß im Vergleich zu den bekannten Vorrichtungen bei gleicher oder besserer Bildqualität die Vorrichtung einfacher und billiger im Aufbau ist und den zu durchstrahlenden Körper einer geringeren Strahlendosis aussetzt. Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die bei der Durchleuchtungsvorrichtung verwendete mechanische Abtastvorrichtung entspricht im wesentlichen derjenigen der US-PS RE 28 544 bzw. derjenigen nach der US-PS 37 80291. Diese Abtastvorrichtung besteht aus einem ersten Kollimator welcher die von der Strahlungsquelle ausgehende Strahlung zu einem keilförmigen Strahl bündelt. Weiterhin ist ein zweiter Kollimator vorgesehen, welcher aus einem Scheibenzerhacker besteht, dessen

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Material von den Röntgenstrahlen nicht durchdrungen wird und welcher mindestens einen für Röntgenstrahlen durchlässigen Schlitz an der Scheibe aufweist. Durch diesen Schlitz tritt ein stiftförmiger Röntgenstrahl hindurch welcher sich längs eines einzigen linienförmigen Detektors bewegt, wenn der zweite Kollimator in Drehung versetzt ist. Anstelle der scheibenförmigen Form kann der Zerhacker auch Trommelform aufweisen, wie sie beispielsweise in der US-PS 40 31 401 gezeigt ist.

Das Röntgensystem, bestehend aus einer Strahlungsquelle, dem mechanischen Abtaster und dem einzigen länglichen Detektor kann für verschiedene Zwecke in verschiedenen Richtungen bewegt werden . Bei einer Längsbewegung längs einer Linie parallel zur Achse des Tisches kann eine konventionelle radiographische Projektion vorgenommen werden. Bei dieser Arbeitsweise und infolge der Tatsache, daß das Röntgenstrahl system um irgendeinen gewünschten Winkel relativ zum zu durchleuchtenden Körper gedreht werden kann, können AP-, PA-, laterale oder schräge Bildprojektionen unter irgendeinem gewünschten Winkel erhalten werden.

Die mit der Vorrichtung mögliche Arbeitsweise ermöglicht es, Schnittbilder zu erzeugen, denen zuvor eine Tomographabtastung vorausging. Zu diesem Zweck wird das Röntgenstrahlensystem zuerst als Einheit parallel zur Achse des zu durchleuchtenden Körpers verschoben. Das während dieser Arbeitsweise erhaltene konventionelle Bild kann betrachtet werden zur Lokalisierung des Systems in einem bestimmten Bereich, wo vom zu durchleuchtenden Körper ein tomographisches Schnittbild genommen werden

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soll. An dieser Stelle führt das Röntgenstrahlensystem eine kontinuierliche Drehung mit konstanter Geschwindigkeit relativ zum zu durchleuchtenden Körper aus. Auf diese Weise wird ein Schnittbild von dem gewählten Schnitt erhalten. Die Relativdrehung zwischen dem Abtaster und dem Körper kann erreicht werden durch Drehen des Abtastmechanismuses, des zu durchleuchtenden Objekts oder durch eine Drehung von beiden Teilen. Die Achse der Relativdrehung kann entsprechend dem gewünschten Anwendungsfall gewählt werden. Sie kann entweder horizontal, vertikal oder unter einem Winkel dazwischen verlaufen.

Die Größe des abzutastenden Feldes kann eingestellt werden entweder durch mechanische Manipulation des keilförmigen Strahls und des Scheibenzerhackerkol1imationssystems oder durch Einstellen der Röntgenstrahleneinheit oder bestimmter Teile davon relativ zur Drehachse, wodurch auf diese Weise der Abstand zwischen der Drehachse und der Röntgenstrahlquelle und/oder dem Detektor verändert wird.

Mit dem System ist es auch möglich, verschiedene tomographisehe Abtastungen gleichzeitig vorzunehmen, wobei ein oder mehrere Strahlkol1imationsschlitze vorgesehen werden, welche sich gleichzeitig bewegen beispielsweise mittels eines Schlitzes in der Scheibe des Scheibenzerhackers und durch Ausrichten mehrerer paralleler wandernder Strahlen oder eines einzigen Strahls ausreichender Abmessung über mehrere lineare Detektoren. Hierbei treten nicht die Probleme auf, welche bei den bekannten Systemen mit mehereren Detektoren vorhanden sind. Jedes Schnittbild wird nämlich erhalten durch einen einzigen Detektor und jeder Detektor

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kann während einer einzigen Abtastung mehrmals kalibriert werden durch Verwendung der Daten, welche erhalten werden , wenn der Strahl auf den Detektor außerhalb des Kreises seines Tomographiebildfeldes auftrifft. Die Ausgänge der verschiedenen Detektoren können zur Erzeugung mehrerer unabhängiger Tomographiebilder verwendet werden. Hierdurch wird die Zeit reduziert, welche sonst erforderlich ist zur Erzeugung einer Reihe von Bildern des Patienten. Diese Möglichkeit ist besonders nützlich zur Erzeugung sog. sigitaler und koronaler Rekonstruktionen von mehreren Schnittbilddaten. Insbesondere wird hierbei das Problem vermieden, daß sich der Patient zwischen der Herstellung der einzelnen Bilder bewegt. Es ist auch möglich, die Ausgänge von zwei oder mehr Detektoren miteinander zu kombinieren, wodurch die Breite des Schnittbildes veränderbar ist.

Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bekannten Durchleuchtungsvorrichtung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 3 eine Darstellung der Arbeitsweise des Systems nach Fig. 2 als tomographischer Abtaster und

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines modifizierten Detektors, wie er bei der Vorrichtung nach Fig.2 verwendbar ist.

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Das bekannte Gerat nach Fig. 1 weist einen Tisch 10 zur Aufnahme des Körpers eines Patienten auf, welcher mittels Röntgenstrahlen durchleuchtet werden soll. Dem Tisch 10 zugeordnet ist ein Rontgenstrahlensystem, welches einen gebündelten Röntgenstrahl erzeugt, der den Körper des Patienten abtastet. Das hierbei verwendete Röntgensystem entspricht im wesentlichen dem System, wie es in der US-PS RE 28 544 beschrieben ist. Dieses System weist eine konventionelle Röntgenröhre 11 mit sich drehender Anode auf, deren Ausgang zu einem schmalen Röntgenstrahl gebündelt wird und zwar mittels eines keilförmigen Kollimators 12, welcher beispielsweise hergestellt ist aus Blei und Wolfram und welcher an seiner Oberseite eine längliche, vergleichsweise schmale Öffnung 13 aufweist. Dieser Röntgenstrahl wird weiterhin gebündelt durch einen für Röntgenstrahlen undurchlässigen Scheibenunterbrecher 14, dessen Scheibe beispielsweise aus bleigefülltem Aluminium mit Backen aus Wolfram besteht. Diese Scheibe weist eine Anzahl von radial vom äußeren Rand nach innen verlaufende Schlitze 15 auf. Der Scheibenunterbrecher 14 ist um eine zentrale Achse drehbar angeordnet, wie durch den Pfeil 16 angedeutet, und zwar in der Weise, daß der Rand der Scheibe oberhalb des Schlitzes

13 im Kollimator 12 zu liegen kommt und diesen Schlitz vollständig abdeckt. Diese Abdeckung ist lediglich dann nicht vorhanden,wenn sich die Schlitze 13,15 überlappen. Ledig!ich wegen einer deutlicheren Darstellung überdeckt die Scheibe 14 den Schlitz 13 nicht insgesamt, jedoch wird für den richtigen Bezug verwiesen auf die US-PS RE 28 544.

Das Blei und Wolfram, welches bei den Koll.imatoren 12 und

14 verwendet wird, schirmt die Röntgenstrahlen völlig ab

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mit Ausnahme des Bereichs, wo sich die Schlitze 13, überlappen. Bei der Drehung der Scheibe 14 bewirken die Schlitze 15, daß der Röntgenstrahl aufeinanderfolgend, eine Querbewegung ausführt, wodurch ein einziger Röntgenabtaststrahl 17 entsteht, dessen Querabmessungen bestimmt sind durch die Form der Schlitze 13 und 15 im Bereich ihres Über!apppens. Dieser stiftförmige Röntgenstrahl wird teilweise gedämpft beim Durchstrahlen des auf dem Tisch 10 liegenden Körpers. Die nichtgedämpften Röntgenstrahlen werden adsorbiert durch einen länglichen Photonendetektor 18, welche aus einem einzigen wirksamen Detektor besteht, wie er in der vorgenannten US-PS beschrieben ist. Der stiftförmige Röntgenstrahl 17 wandert hierbei von einer Stelle an einem Ende des Detektors zu einer Stelle nahe dem anderen Ende dieses Detektors. Während dieses Abtastens wird das gesamte Röntgensystem, welches die Röntgenröhre,dem Scheibenunterbrecher und den Detektor erfasst, in Richtung des Pfeiles 19 bewegt, d.h. in einer Richtung quer zur Längsausdehnung des Detektors 18, also längs der Länge des Patienten, welcher stationär auf dem Tisch 10 verbleibt. Auf diese Weise wird eine Vielzahl von Datenreihen nach Art eines TV-rasters erzeugt, welche vom Detektor 18 als Datenreihe 20 ausgegeben werden. Diese so erzeugten Ausgangssignale ergeben auf einem Fernsehmonitor ein Röntgenbild. Die RöntgenbiIderzeugung kann beispielsweise erfolgen durch eine Intensitätsmodulation des Elektronenstrahls in einem Speicheroszi1loskopen oder in einer Speicherröhre bekannten Typs. Alternativ dazu können die Ausgangssignale digitalisiert und in einem Rechenspeicher gespeichert werden, durch einen Rechner verarbeitet und schließlich in einem Videomonitor als digitales Röntgenbild abgebildet werden.

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Der einzige Detektor 18 ist ein Szintillationskristall, welches mit einem oder mehreren Fotomultipleiern gekoppelt ist, deren Ausgänge miteinander kombiniert werden wobei auf diese Weise nahezu 100 % der Röntgenstrahlen, welche bei ihrem Durchgang durch den Patienten nicht gedämpft wurden erfasst werden. Die am Ausgang der Fotomultipleier erhaltenen elektrischen Signale sind Impulse, wobei die Amplitude jedes Impulses proportional der Energie eines einzelnen erfassten Röntgenstrahl photons ist. Da die Anzahl der beim Detektor einfallenden Röntgenphotonen groß ist, werden diese Impulse addiert und ergeben ein Gesamtsignal, welches zu jedem Zeitpunkt proportional zu dem einfallenden Photonenstrom ist. Das elektrische Signal vom Detektor während einer Abtastung des blei stiftförmigen Röntgenstrahls vom einen Ende zum anderen Ende des Detektors entspricht einem eindimensionalen zei1enfömrigen Röntgenbild des Objekts, analog einer Abtastzeile bei einem üblich Fernsehmonitor. Die zweite Dimension des Bildes wird erzeugt in Folge der Bewegung des Röntgenstrahl systems längs des Patienten. Die Reihe von Bildzeilen wird folglich in digitaler Form gespeichert. Nachdem die Röntgenstrahlabtastung vollendet ist, werden die gespeicherten Daten Zeile nach Zeile in einen Fernsehmonitor ausgegeben. Die Ausgabe erfolgt folglich in der gleichen Folge in welcher die Daten in den Speicher eingegeben wurden. Das auf dem Monitorschirm erzeugte Bild ist somit ein Röntgenstrahlenschattenbi1d des durchleuchteten Objekts.

Bei dem bekannten Gerät nach Fig. 1 wird das Röntgenstrahlensystem lediglich in Längsrichtung quer zur Längenausdehnung des Detektors 18 bewegt, d.h. in

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Pfeilrichtung 19. Bei der Vorrichtung gem. der Erfindung werden in Fig. 2 diejenigen Teile mit der gleichen Bezugsziffer bezeichnet, welche identisch zu denjenigen nach Fig. 1 sind. Bei der Vorrichtung nach Fig. 2 ist eine Vielzahl von Bewegungsmöglichkeiten des Röntgenstrahlensystems vorgesehen, wobei diese Bewegungen gesteuert werden durch an sich bekannte Antriebe, welche der Einfachheit halber in Fig. 2 weggelassen sind. Die Längsbewegung des Röntgensystems in Pfeilrichtung 19 ist bei der Vorrichtung nach Fig. 2 beibehalten, wenn es gewünscht wird, Röntgenaufnahmen herzustellen, wie sie im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschrieben wurden, und/oder wenn bei dem System nach Fig. 2 eine computergesteuerte Tomographie vorgenommen werden soll, bevor Lokalisationsbi1 der hergestellt werden. Das System nach Fig. 2 ist grundsätzlich dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbewegung in Pfeilrichtung 19 ersetzt oder ergänzt ist durch eine Drehbewegung des Patienten relativ zur Abtastvorrichtung, wie durch die Pfeile 21 angedeutet und zwar eine Drehbewegung um die Drehachse 22, bei welcher es sich um die Längsachse des auf dem Tisch 10 liegenden Patienten handelt. Hierbei kann entweder die Abtastvorrichtung oder der Tisch oder beide Bauteile geschwenkt werden. Wenn der Abtastmechanismus um die Achse 22 schwenkt, dann schwenkt diese gesamte Einheit, d.h. der Zeilendetektor 18 an einer Seite des Tisches ist physikalisch verbunden mit dem röntgenstrahlenerzeugenden Mechanismus und den Kollimatoren an der anderen Seite des Tisches, wobei die Verbindung beispielsweise erfolgt durch eine Trägerstruktur, wie sie durch die gestrichelte Linie 23 angedeutet ist.

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Wird das System nach Fig. 2 als Abtaster bei der Rechnertomographie verwendet, dann ist die erhaltene Abtastung im wesentlichen gleich zur sog. Zweibewegungsabtastung bzw. zur Translation-Rotationsabtastung, jedoch weist das System nicht die üblichen mechanischen Nachteile und den komplizierten Aufbau der bekannten Vorrichtungen auf. Damit dort inkrementale Drehbewegungen der Vorrichtung stattfinden können, sind reziproge mechanische Übersetzungen bei der RöntgenstrahlenquelIe, dem Kollimator und dem Detektor erforderlich. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die beiden Bewegungen nämlich der in Querrichtung abtastende Strahl und die Drehbewegung der Abtastvorrichtung gleichmäßig, kontinuierlich und gleichzeitig durchgeführt. Die Anzahl der Querabtastbewegungen des stiftförmigen Abtaststrahles während einer Drehung der Abtastvorrichtung relativ zum Patienten ergibt die Zahl der "Blicke" der Rechnertomographieabtastung. Die vom Detektor 18 ausgegebenen Daten werden rekonstruiert durch bekannte Verfahren, beispielsweise durch geeignete Algorithmen wie sie in dem Artikel Fan Beam Reconstruction Methods von B.K.P. Horn in Proceedings IEEE, Dezember 1979, Seiten 1616 bis 1623 beschrieben sind.

Eine Querabtastbewegung des Strahls längs des Detektors dauert üblicherweise etwa 1/180 sek. Die typische Drehbewegung des zu durchleuchtenden Objekts relativ zum Röntgenstrahlabtastsystem dauert etwa 5 bis 10 sek. , so daß während einer vollständigen Drehung des Röntgenstrahl abtasters relativ zum Patienten insgesamt zwischen 900 und 1800 "Blicke" sich ergeben. Diese Zahlen sind nur beispielhaft. In einem Ausführungsbeispiel können 30 Abtastungen pro Sekunde auftreten und für eine voll-

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ständige Umdrehung des Abtastsystems relativ zum Objekt kann in 15 Sekunden stattfinden, wodurch somit 450 "Blicke" erzeugt werden. Die Gesamtarbeitsweise des Systems kann der Fig. 3 entnommen werden, wo wiederum für gleiche Bauteile die gleichen Bezugsziffern verwendet werden. Die RöntgenstrahlquelIe 11 und der mechanische Abtaster 12,14 wirken so zusammen, daß ein einziger stiftförmiger Röntgenabtaststrahl entsteht, welcher linear in Richtung des Pfeiles 24 von einem Ende zum anderen Ende des zellenförmigen Detektors 18 wandert. Der Strahl 17 durchwandert hierbei einen Winkel, der das zu durchleuchtende Objekt vollständig einschließt welches mit 25 bezeichnet ist und welches relativ zur Röntgenabtastvorrichtung eine Drehbewegung in Pfeilrichtung 21 ausführt.

Die Größe des Abtastfeldes kann durch mechanisches Justieren des Röntgenstrahl- und Scheibenunterbrechersystems eingestellt werden, beispielsweise durch Verändern der Schlitzgröße bei den Kollimatoren 12 und 14. Alternativ dazu kann das Abtastfeld justiert werden, in dem die Drehachse 22 des Objekts 25 quer zur Strahlenquelle 11 gebracht wird, wodurch das bestrichene Feld kleiner und die Auflösung größer wird oder es ist möglich, die Drehachse näher am Detektor 18 anzuordnen, wodurch ein größeres Abtastfeld bei geringerer Auflösung erhalten wird. Diese möglichen Bewegungen der Röntgenstrahlquelle Il und/oder des Detektors 18 relativ zum Tisch 10 sind in Fig. 2 mit dem Pfeil 26 verdeutlicht.

Die Gesamtdosis,der der abgetastete Bereich des Körpers während einer Tomographieabtastung ausgesetzt ist, be-

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trägt etwa 100 niR. Diese Dosis liegt bei 1/lOtel bis 1/lOOtel derjenigen Dosis, welche bei den bekannten koiTimerziel len Tomographiegeräten auftritt. Die bei dieser geringen Dosis erhaltenen Bilder sind jedoch trotzdem gleich und bei bestimmten Aspekten sogar besser als bei den bekannten Geräten, die dort mit höheren Kosten und bei einer höheren Dosis erzielt werden. Die Raumauflösung liegt unterhalb eines Millinieters.es findet eine nahezu totale Abschirmung gegenüber Streustrahlung statt und der Dosiswirkungsgrad liegt nahezu bei 100 % .

Ein weiterer Vorteil des Systems nach Fig. 2 ist darin zu sehen, daß es als sein eigenes Lokalisierungssystem dient und die Fähigkeit aufweist, eine digitale Datenverarbeitung durchführen zu können, und zwar in zwei Arbeitsweisen, nämlich als Digitalradiograph- Rechnertomographiesystem. Infolge der Relativdrehung in Pfeilrichtung 21 kann das System nicht nur dazu verwendet werden, seine eigenen Lokalisierungsbilder zu erzeugen, um eine digitale Radiographie dieser Bilder ausführen zu können, sondern es ist auch möglich, Bilder in AP-, PA- , Lateral- oder Schrägprojektion unter irgendeinem gewünschten Winkel zu erhalten.

Wie schon zuvor erwähnt, kann die Relativdrehung zwischen dem Objekt oder Patienten und der Abtastvorrichtung erhalten werden durch Drehung entweder des Abtastmechanismus, des Objekts oder von beiden Teilen. Die Drehachse kann gewählt und orientiert sein um die vorgesehene Anwendung zu erfüllen, insbesondere kann diese Achse horizontal verlaufen, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt

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ist. Sie kann jedoch auch vertikal orientiert sein. Bei einer vertikalen Anordnung der Abtastachse ergeben sich einige Vorteile, indem beispielsweise die Drehbewegung erleichtert wird, indem die Scheibe 14 eine Prezession*ewegung in Bezug auf das Erdgravitationsfeld ausführt.

Die bei der Vorrichtung verwendete Strahlenquelle kann eine konventionelle Röntgenröhre, oder ein Radioisotop oder ein Synchrotron sein. Gleichgültig welche Strahlenquelle verwendet wird so ergeben sich die Vereinfachungen mit der Vorrichtung zum Teil durch die Verwendung eines rotierenden Kollimators, der die in der Zeichnung gezeigte Form oder eine Form aufweisen kann, wie sie in der US-PS 40 31 401 gezeigt ist. Der rotierende Kollimator kann auch die Form eines rotierenden Zylinders mit wendeiförmigen strahlungsdurchlässigen Schlitzen haben.

Der verwendete Detektor weist einen im wesentlichen 100 %igen Detektorwirkungsgrad und einen 100 %igen geometrischen Wirkungsgrad auf, wie er bei den meisten Tomographabtastdetektoranordnungen nicht erreichbar ist. Die Raumauflösung des tomographischen Bildes ist hoch. Die Querauflösung in der Ebene der Schlitze und die Axial auf lösung (Schlitzdicke) liegen jeweils unter dem Millimeterbereich. Diese Auflösung wird erhalten bei einer relativ geringen Strahlendosis.Weiterhin können radiographische Bilder und tomographische Bilder erhalten werden, indem Detektoren außerhalb der Abtastebene angeordnet werden. Hierbei wird dann zur Erzeugung eines Bildes die erfasste Streustrahlung ver-

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wendet. Ein solches Streustrahlungsbild ist möglich bei der vorliegenden Vorrichtung , da der stiftförniige Abtaststrahl zu jedem Zeitpunkt eine einzige bekannt'e geometrische Lage einnimmt und die Abstrahlung von diesem Strahlungsweg durch das Objekt hindurch im Prinzip die Stärke des gestreuten Signals zu diesem Zeitpunkt bestimmt.

Das System nach Fig. 2 kann auch dazu verwendet werden, gleichzeitig verschiedene Tomographieabtastungen vorzunehmen. Dies wird beispielsweise erreicht mit einer Anordnung nach Fig. 4, wo mehrere zellenförmige Detektoren 18a, 18b und 18c nebeneinander und parallel zueinander angeordnet sind. Der stiftförmige Abtaststrahl 17 a in Fig. 4 der dort geschnitten dargestellt ist, ist so dimensioniert, daß er auf die Vielzahl der Detektoren gleichzeitig auftrifft, wenn er von einem Ende der Detektoren in Pfeilrichtung 24 zum anderen Ende der Detektoren wandert. Der Abtaststrahl 17a kann auch aus mehreren parallelen Strahlen bestehen, von denen jeweils einer einem Detektor 18a bis 18c zugeordnet ist oder der Strahl ist im Querschnitt quer zu seiner Abtastrichtung 24 länglich ausgebildet. Diese Strahlausbildungen können erhalten werden indem der mechanische Zerhacker 12,14 einen oder mehrere Strahlkol1imationsschlitze aufweist oder in dem die Breite des Schlitzes 13 im Kollimator 12 erhöht wird und dem entsprechend die Länge des Schlitzes 15 im Kollimator 14.

Bei Verwendung der Anordnung nach Fig. 4 werden mehrere Ausgänge 20a gleichzeitig von den Detektoren 18a bis 18c erhalten. Diese Vielzahl von gleichzeitig

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erhaltenen Ausgängen kann auf verschiedene Weise verarbeitet werden um verschiedene unterschiedliche Resultate zu erhalten. Beispielsweise können die Ausgänge einzeln verarbeitet werden zur gleichzeitigen Erzeugung mehrerer Schlitzbilder. Alternativ dazu können die Ausgänge von zwei oder mehr Detektoren als Gruppe miteinander kombiniert und verarbeitet werden um die Breite eines speziellen zu prüfenden Schlitz oder Ausschnitts einstellen zu können.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Modifikationen möglich. Es ist beispielsweise möglich verschiedene Filter oder Detektoren unterschiedlicher Charakteristik zu verwenden. So ist es beispielsweise auch möglich, einen Detektor, welcher auf eine geringe Strahlungsenergie anspricht in der selben Ebene hinter einem Detektor anzuordnen, welcher auf hohe Energie anspricht. Auf diese Weise werden zwei Energiedaten gleichzeitig erhalten. Eine solche Anordnung kann verwendet werden sowohl für computergesteuerte Tomographie als auch für digitale Röntgenbi!der. Die Subtraktion von zwei Bildern, die erhalten werden aufgrund unterschiedlicher Strahlungsenergie empfind!ichkeiten der Detektoren kann dazu verwendet werden, die Kontrastwirkung eines jodierten Kontrastmaterials zu erhöhen. Die Verwendung dieses Vorteils kombiniert mit der Abtastung mehrerer Schichten ermöglicht ein Bild von beispielsweise Adern in einer Art dreidimensionalen Darstellung, welche besser ist, als wenn nur eine Schicht aufgenommen wird.

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Claims

Ansprüche

Durchleuchtungsvorrichtung mit einer Strahlungsquelle zur Erzeugung energiereicher Strahlung, die von mindestens einem mechanischen Kollimator zu einem eng begrenztem Abtaststrahl gebündelt wird, der den zu durchleuchtenden und zu prüfenden Körper durchdringt und der hierbei eine Schwenkbewegung ausführt und mit einem Detektor, der auf der der Strahlungsquelle gegenüberliegenden Seite des Körpers angeordnet ist und auf den der Abtaststrahl auftrifft, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die Strahlungsquelle, der Kollimator und der Detektor als Einheit relativ zu den zu durchleuchtenden Körper in der Ebene, in der der Abtaststrahl schwenkt, drehbar ist .
2. Durchleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein erster Kollimator die von der Strahlungsquelle erzeugte Strahlung in einen keilförmigen Röntgenstrahl mit einem länglichen Querschnitt parallel zur Längsrichtung des Detektors bündelt, ein zweiter drehbarer Kollimator mit einem röntgenstrahldurchlässigen Element versehen ist, bei dessen Drehung das Element durch den keilförmigen Strahl wandert und der zweite Kollimator um eine quer zur Längsrichtung des Detektors verlaufende Achse sich dreht und das röntgenstrahldurchlässige Element ein Schlitz ist.

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3. Durchleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das röntgenstrahldurchlässige Element eine Mehrzahl von Schlitzen ist, welche im Abstand u/inkelmäßig versetzt zueinander um die Drehachse des zuzeiten Kollimators angeordnet sind.
4. Durchleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Schlitze am Rand der Scheibe eines Scheibenzerhackers angeordnet sind.
5. Durchleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit eine kontinuierliche Drehbewegung mit im wesentlichen konstanter Drehgeschwindigkeit ausführt.
6. Durchleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch

g e k e η η ζ e i c h η e t , daß der zu durchleuchtende Körper während einer vollständigen Umdrehung der Einheit relativ zu dem zu durchleuchtenden Körper einer Gesamtstrahlendosis von im wesentlichen 10OmR ausgesetzt wird.
7. Durchleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit zuerst eine Längsbewegung in Richtung ihrer Drehachse ausführt, bevor sie die Drehbewegung relativ zu dem zu durchleuchtenden Körper ausführt.
8. Durchleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß meherere längliche Detektoren parallel nebeneinander angeordnet sind, ein einziger Abtaststrahl erzeugt wird, dessen Querschnitt so bemessen ist, daß er gleichzeitig auf alle

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Detektoren auftritt, diese Detektoren gleichzeitig Ausgangssignale erzeugen, welche jeweils repräsentativ sind für das zugeordnete Querschnittbild des zu durchleuchtenden Körpers,wenn die Einheit relativ zu dem zu durchleuchtenden Körper gedreht wird.
9. Durchleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichet, daß durch Zusammenwirken des ersten und zweiten Kollimators ein Röntgenstrahl erzeugt wird, dessen Querschnitt länglich quer zur Längsrichtung der länglichen Detektoren ist und der Strahl eine Schwenkbewegung von einem Ende der Detektoren zum anderen Ende ausführt.
10. Durchleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge von mindestens zwei Detektoren miteinander zur Verbreiterung der Breite des Schnittbilds des zu durchleuchtenden Körpers miteinadner kombiniert werden.
11. Durchleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Drehbewegung bewirkenden Antriebsmittel die Einheit in eine winkelmäßige Stellung relativ zu dem zu durchleuchtenden Körper schwenken und weitere Antriebsmittel vorgesehen sind, welche die Einheit längs des Körpers in Richtung der Drehachse bewegen.
12. Durchleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß Einstellmittel vorgesehen sind, welche zum Einstellen der Größe des Abtastfeldes die Stellung der Strahlungsquelle relativ zur Drehachse quef zu dieser verändern.

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13. Durchleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß Einstellmittel vorgesehen sind, welche zum Einstellen der Größe des Abtastfeldes die Stellung des Detektors relativ zur Drehachse quer zu dieser verändern.
14. Durchleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch

g e k e η η ζ e i c h η e t , daß Einstellmittel vorgesehen sind, welche zum Einstellen der Größe des AbtastFeldes die Stellung der Einheit relativ zur Drehachse quer zu dieser verändern.

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