DE3121324A1

DE3121324A1 - Tomosynthesevorrichtung

Info

Publication number: DE3121324A1
Application number: DE19813121324
Authority: DE
Inventors: Erhard Ing.(Grad.) 2083 Halstenbek Klotz; Rolf Ing.(Grad.) 2081 Haseldorf Linde
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1981-05-29
Filing date: 1981-05-29
Publication date: 1982-12-16
Also published as: FR2506598A1; JPS57203432A; US4566112A; GB2100560A; GB2100560B; FR2506598B1

Description

PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH PHD 8I-O6O

Toiao Synthesevorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Tomosynthesevorrichtung zur Erzeugung von Schichtbildern eines Körpers, mit einer Vielzahl von in einer Strahlenquellenebene liegenden Strahlenquellen, deren Strahlung durch eine Blendenan-⁵ Ordnung derart ausgeblendet ist, daß die durch die Blendenöffnungen hindurchtretenden Strahlenbündel einen gemeinsamen tJberlagerungsbereich durchstrahlen und auf sine unterhalb des Überlagerungsbereichs angeordnete Detektorfläche auftreffen.

Eine derartige Vorrichtung ist bereits aus der DE-OS 28 47 bekannt. Ihre Strahlenbündel werden mit Hilfe von gleich großen Blendenöffnungen derart ausgeblendete daß die in einer vorgegebenen Überlagerungsebene liegenden, nahezu gleich großen Strahlenbündelquerschnitte praktisch vollständig zur Deckung kommen. Mit zunehmenden Abstand von der Überlagerungsebene, sowohl nach oben als auch nach .unten9 verjüngt sich der gemeinsame Überlagerungsbereich der Strahlenbündel, wobei die Strahlenbündel selbst in mehr oder weniger stark überlagerter Form als Überlagerungsbild auf der Detektorfläche aufgezeichnet werden.

Die Erzeugung von innerhalb des Überlagerungsbereichs liegenden Schichtbilder eines Körpers erfolgt durch Abbildung des Überlagerungsbildes auf eine lichtempfindliche Schicht, z»Bo eine Mattscheibe, mit Hilfe einer Abbildungsmatrix, etwa einer Linsenmatrix, deren Abbildungselemente bzw« Linsen in der Matrixebene entsprechend der ebenen Verteilung der Strahlenquellen angeordnet sind. Durch Verschiebung der lichtempfindlichen Schicht bzw= der Abbildungsmatrcc in

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Richtung der optischen Achse relativ zur Detektorfläche ist es möglich, unterschiedliche Schichten des im Körper liegenden Uberlagerungsbereichs auf der lichtempfindlichen Schicht darzustellen. Die in der Überlagerungsebene liegende Körperschicht wird dabei am besten rekonstruiert, während die darüber oder darunter liegenden Körperschichten aufgrund des abnehmenden Überlagerungsgrades der Strahlenbündel eine verringerte Bildqualität besitzen.

Häufig ist es erwünscht, zylinderförmige Körperbereiche, deren Zylinderachsen praktisch senkrecht zur Strahlenquellenebene verlaufen, mittels eines derartigen Durchschichtungsvorganges darzustellen, d.h. mit Hilfe einer Vielzahl von in Richtung der Zylinderachse hintereinander liegenden, etwa gleich großen Schichtbildern mit nahezu gleicher Bildqualität. Ein solcher zylinderförmiger Bereich kann aber nur innerhalb des Überlagerungsbereichs liegen, dessen Ausdehnung in der Überlagerungsebene aller Strahlenbündel demzufolge erheblich größer ist als die entsprechende Ausdehnung des zylinderförmigen Bereiches.

Bei der bekannten Vorrichtung wird daher bei der Durchschichtung eines zylinderförmigen Körperbereiches zusätzlich ein relativ großer Bereich des Körpers durchstrahlt, was sich nachteilig auf die Strahlenbelastung des Körpers sowie auf die Qualität der Schichtbilder auswirkt, da ein vergrößerter Anteil an Streustrahlung entsteht und vermehrt Artefakte in den Schichtbildern aufgrund der relativ

starken Überlagerung der Strahlenbündel auf der Detektoren

fläche erzeugt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tomosynthesevorrichtung zur Erzeugung von Schichtbildern eines Körpers anzugeben, die sich zur Durchschichtung von zylinderförmigen Körperbereichen bei verminderter StrahlenbeLastung des Körpers

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eignet, und mit deren Hilfe Schichtbilder mit verbesserter Bildqualität erzeugt werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Blendenöffnungen derart ausgebildet sind, daß der in der Detektorfläche liegende Rand des Strahlenbündels einer jeden Strahlenquelle wenigstens stellenweise den Rand eines zentral von der Strahlenquelle auf die Detektorfläche projizierten, innerhalb des Überlagerungsbereichs liegenden Zylinders berührt, dessen Zylinderachse wenigstens annähernd senkrecht zur Strahlenquellenebene verläuft.

Als Zylinder sind hier im Überlagerungsbereich gedacht liegende Kreiszylinder bzw. solche Zylinder anzusehen, deren Querschnittsflächen senkrecht zur Zylinderachse rechteckförmig, quadratisch oder in anderer Weise ausgebildet sind. Die Blendenöffnungen besitzen dabei eine solche Größe, daß wenigstens ein Teil der zu jedem Strahlenbündel gehörenden Randstrahlen den Zylinder tangiert. Durch diese Begrenzung aller Strahlenbündel auf den Zylinder wird erreicht, daß gegenüber dem Stand der Technik nur ein Minimum zusätzlichen Körpervolumens außerhalb des zylinderförmigen Bereiches durchstrahlt wird, so daß sich dadurch die Strahlenbelastung des Körpers verringert. Da insgesamt ein kleineres Körpervolumen von den Strahlenbündel durchdrungen wird, entsteht auch weniger Streustrahlung, so daß die Vorrichtung Schichtbilder mit erhöhtem Kontrast liefert. Zusätzlich wird durch die Verringerung des Öffnungswinkels der Strahlenbündel erreicht^ daß ein gleichmäßigerer Überlagerungsgrad der Strahlenbündel in Richtung der Zylinderachse erhalten wird₉ wodurch Schichtbilder mit gleicher Bildqualität erzeugbar sind, und daß sich die Strahlenbündel bzw. die durch sie erzeugten PerspektivMlder des Körpers auf der Detektorfläche nicht mehr in so starkem

Maße wie bei der bekannten Vorrichtung überlagern, wodurch

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sich eine Verminderung der Artefakte in den Schichtbildern ergibt.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigen

Fig. 1 eine bekannte Tomosynthesevorrichtung zur Aufnahme

von Uberlagerungsbildern eines Körpers, und Fig. 2 eine Tomosynthesevorrichtung nach der Erfindung.

Die in Fig. 1 dargestellte bekannte Vorrichtung besitzt mehrere in einer Strahlenquellenebene 1 angeordnete, gemeinsam kurzzeitig einschaltbare Strahlenquellen 2, 3, 4, z.B. Röntgenröhren in einem gemeinsamen Tank, deren Strahlung mit Hilfe von in einer Blendenplatte 5 angeordneten, gleich großen Blendenöffnungen 5a, 5b, 5c zu Strahlenbündeln 2a, 3a, 4a ausgeblendet wird. Diese Strahlenbündel durchstrahlen einen gemeinsamen Überlagerungsbereich 7, der innerhalb eines zu untersuchenden Körpers 8 zu liegen kommt. Dabei kommen die in einer Überlagerungsebene 7¹ liegenden Querschnitte der Strahlenbündel 2a, 3a, 4a praktisch vollständig zur Deckung. Die mit Hilfe der Strahlenbündel 2a, 3a, 4a erhaltenen Perspektivbilder 2b, 3b, 4b des Körpers 8 werden auf einer unterhalb des Körpers 8 liegenden Detektorfläche 9 in überlagerter Form als Überlagerungsbild 10 aufgezeichnet. In Fig. 1 sind die Perspektivbilder 2b bis 4b unterhalb der Detektorfläche 9, die z.B. ein Röntgenfilm sein kann, der Übersicht wegen nochmals getrennt dargestellt.

Zur Erzeugung von Schichtbildern des Körpers 8, die inner-• halb des Überlagerungsbereichs 7 liegen, und in den ein gedachter Zylinder 11 einschreibbar ist, wird das Überlagerungsbild 10 sodann auf einer Aufzeichnungsfläche mit Hilfe einer Abbildungsmatrix in bekannter Weise abgebildet. Sowohl die Aufzeichnungsfläche (z.B. eine Mattscheibe) als

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auch die Abbildungsmatrix (nicht dargestellt) können dazu in einer senkrecht zur Strahlenquellenebene verlaufenden Richtung relativ zum Uberlagerungsbild verschoben werden, so daß auf diese Weise unterschiedliche Schichtbilder des ⁵ Objektes darstellbar sind.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Tomosynthesevorrichtung nach der Erfindung wird die von den Strahlenquellen 2, 3, 4 ausgehende Röntgenstrahlung mit Hilfe von in einer Blendenanordnung 6 liegenden Blendenöffnungen 6a, 6b, 6c derart ausgeblendet, daß die Strahlenbündel 2a¹, 3a¹, 4a¹ nur noch den gedachten zylinderförmigen Bereich 11 aus Fig. 1 durchstrahlen, der innerhalb des Überlagerungsbereichs 7 der bekannten Vorrichtung liegt, und dessen Zylinderachse 12 sich senkrecht zur Strahlenquellenebene erstreckt. Die Blendenöffnungen 6a, 6b, 6c sind dabei so ausgebildet bzw. angeordnet, daß der in der Detektorfläche 9 liegende Rand jeweils eines Strahlenbündels wenigstens stellenweise den Rand des zentral von der jeweiligen Strahlenquelle auf die Detektorfläche projizierten Zylinders berührt.

Das aus den den jeweiligen Strahlenbündeln 6a bis 6c zugeordneten Perspektivbildern 2b', 3b¹, 4b¹ bestehende Perspektivbild 13 ist der Übersicht wegen wiederum unterhalb des Detektors 9 dargestellt. Aus ihm werden, wie unter Fig. 1 beschrieben, innerhalb des Zylinders 11 liegende Schichtbilder erzeugt, z.B. mit Hilfe der schon erwähnten Abbildungsmatrix sowie der Mattscheibe.

Ein Vergleich beider Vorrichtungen nach den Fig. 1 und 2 läßt erkennen, daß sich bei der Durchstrahlung bzw. schichtweisen Darstellung desselben zylinderförraigen Bereichs 11 die Perspektivbilder 2b' bis 4b· weit weniger stark über-

lagern als die Perspektivbilder 2b bis 4b der bekannten Vor-

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richtung. Demzufolge lassen sich mit der Vorrichtung nach Fig. 2 artefaktärmere Schichtbilder erzeugen. Ferner wird gegenüber der bekannten Vorrichtung ein geringeres Körpervolumen durchstrahlt, so daß dadurch die Strahlenbelastung des Körpers 8 verringert bzw. der Kontrast der Schichtbilder erhöht wird, weil aufgrund der Durchstrahlung eines kleineren Körpervolumens weniger Streustrahlung erzeugt wird.

Die in der Blendenanordnung 6 vorhandenen Blendenöffnungen 6a, 6b, 6c können in einer Weiterbildung der Erfindung so ausgebildet sein, daß die Ränder der Strahlenbündel und die der zugeordneten Projektionsquerschnitte des Zylinders in der Detektorfläche zur Deckung kommen. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Strahlenbündel 2a¹, 3a¹, 4a^f noch stärker auf den zylinderförmigen Bereich konzentriert sind.

Die Blendenanordnung 6 kann vorzugsweise aus einer Blendenplatte bestehen, die mit fixen Blendenöffnungen versehen ist. Die Blendenanordnung 6 kann aber auch verschiebbare bzw. in ihrer Größe verstellbare Blendenöffnungen 6a, 6b, 6c zur Anpassung an jeweils unterschiedlich große zylinderförmige Bereiche 11 besitzen. Hierzu kann auch ein Satz von austauschbaren Blendenplatten mit unterschiedlich großen, fixen Blendenöffnungen vorgesehen sein.

Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Tomosynthesevorrichtung gemäß der Fig. 2 auch zur Aufnahme von rastercodierten Überlagerungsbildern eingesetzt werden, wie sie beispielsweise aus der DE-AS 25 46 785 bekannt sind.

Claims

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PATENTANSPRÜCHE:

η J Tomosynthesevorrichtung zur Erzeugung von Schichtbildern eines Körpers (8), mit einer Vielzahl von in einer Strahlenquellenebene liegenden Strahlenquellen, deren Strahlung durch eine Blendenanordnung derart ausgeblendet ist, daß die durch die Blendenöffnungen hindurchtretenden Strahlenbündel einen gemeinsamen Überlagerungsbereich durchstrallen und auf eine unterhalb des Überlagerungsbereichs angeordnete Detektorfläche auftreffen, dadurch gekennz ei ohnet, daß die Blendenöffnungen (6a, Ob₅ 6c) derart ausgebildet sind, daß der in der Detektorfläche (9) liegende Rand des Strahlenbündels (2a', 3a¹,. 4a') einer jeden Strahlenquelle (2, 3, 4) wenigstens stellenweise den Rand eines zentral von der Strahlenquelle auf die Detektorfläche projezierten, innerhalb des Überlagerungsbereichs liegenden Zylinders (11) berührtj dessen Zylinderachse (12) wenigstens annähernd senkrecht zur Strahlenquellenebene (1) verläuft.

2, Tomo synthese vor richtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenöffnungen (6a bis 6c) so ausgebildet sind, daß die Ränder der Strahlenbündel (2a¹, 3a', 4a") und die der zugeordneten Projektionsquerschnitte des Zylinders (11) in der Detektorfläche (9) zur Deckung kommen.

3ο Tomosynthesevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenanordnung (6) aus einer Blendenplatte besteht.

4o Tomosynthesevorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenanordnung (6) verschiebbare Blendenöffnungen (6a bis 6c) besitzt.

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5. Tomosynthesevorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenöffnungen (6a bis 6c) in ihrer Größe verstellbar sind. 5