DE3215280A1

DE3215280A1 - Vorrichtung zum erzeugen radiografischer schichtbilder

Info

Publication number: DE3215280A1
Application number: DE19823215280
Authority: DE
Inventors: Ilmari 02210 Espoo Kinanen
Original assignee: Instrumentarium Oyj
Current assignee: Instrumentarium Oyj
Priority date: 1981-04-24
Filing date: 1982-04-23
Publication date: 1982-12-23
Also published as: FI811281L; FI67465B; US4481650A; FI67465C; JPS57180944A

Description

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Vorrichtung zum Erzeugen radiografischer Schichtbilder

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine "Vorrichtung zum Erzeugen radiografischer Schichtbilder, wobei die Vorrichtung eine Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen hindurchgehender Strahlung, eine Kollimatoreinrichtung zur Begrenzung der Strahlung und zur Fokussierung auf einen Gegenstand, beispielsweise einen Patienten eine Peststelleinrichtung für die durch den Gegenstand hindurchgegangene Strahlung und eine Einrichtung zum Speichern und Verarbeiten der in den Messungen enthaltenen Information in einer zur Sichtbarmachung geeigneten Weise umfaßt.

Ein besonderes Gebiet der Röntgenstrahlenabbildung ist die Schichtabbildung oder Tomographie. Ein Schichtbild oder Tomogramm stellt ein scharfes Bild nur einer dünnen Schicht des zu röntgenden Gegenstandes dar·. Indem ein kollimiertes Strahlungsbündel so angeordnet wird, daß es sich um den Gegenstand dreht wird gleichzeitig der Gegenstand der Strahlung aus unterschiedlichen Richtungen ausgesetzt und die durch den Gegenstand hindurchgegangene Strahlung auf einem PiIm gespeichert, so daß ein dünnes Panorama-Schichtbild des Gegenstandes erzeugt wird. Somit wird eine scharfe Abbildung nur von jenen Teilen des Gegenstandes erhalten, wobei die Geschwindigkeit der Projektionen auf den Stellen des Filmes aufgrund der Drehbewegung des Strahls der Durchlaßgeschwindigkeit des Films entspricht. Andere Teile des Gegenstandes bleiben unscharf. Infolgedessen wird ein scharfes Bild nur von einer dünnen Panoramaschicht erzeugt, wobei die

*" Schicht durch die Filmempfindlichkeit bestimmt wird.

Jedoch, ist es mit Ausnahme gewisser, "besonderer Gegenstände, wie z.B. der Zahnanordnung, im allgemeinen schwierig, von vorneherein zu wissen, welche Schicht die meiste Information "bei dem Gegenstand liefert. Deshalb ist es notwendig, Röntgenbilder einer Anzahl unterschiedlicher Schichten herzustellen, mit der Folge, daß der Patient zusätzlicher Strahlung ausgesetzt wird.

Um ausreichende Informationen über den'Gegenstand mit Bildern, welche unterschiedliche, seitliche Schichten darstellen, zu erhalten, wurde vorgeschlagen, eine Anzahl getrennter, aufeinanderfolgender Röntgenbilder des Gegenstandes aus verschiedenen Richtungen aufzunehmen, indem ein breiter Fächer von Strahlen gedreht wird, der den gesamten Bereich überdeckt, der um den zu röntgenden Gegenstand herum geröntgt werden soll. Diese Bilder werden entweder optisch durch Verwendung holografischer Techniken oder elektronisch mittels z.B. Videotechnik gespeichert. Es ist somit möglich, eine besondere Schicht, welche erwünscht ist, zur scharfen Darstellung auszuwählen, indem die sogenannte Tomosynthese-Technik verwandt wird, welche auf der gegenseitigen, seitlichen Bewegung aufeinanderfolgend belichteter, unterschiedlicher Projektionsbilder beruht, die in einander überlagernder Beziehung angeordnet sind, oder angeordnet werden sollen, wobei die Bilder durch optisches oder elektronisches Addieren in einer Art kombiniert werden, welche durch den Belichtungsverzögerungsfaktor bestimmt wird, der für die ausgewählte Schichtdicke repräsentativ ist. Obgleich die für ebene, tomografische Bilder erforderliche Information von einem Gegenstand durch eine Bestrahlung erhalten wird, so ist die gesamte Strahlendosis für den Patienten relativ hoch. Die Bildauflösung hängt von den Abmessungen der ge-

oc trennten Feststellelemente in der Detektormatrix ab.

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Um die relative Bewegung zwischen der Strahlungsquelle und dem zu durchleuchtenden Gegenstand auszuschließen, wurden Lösungen entwickelt, bei denen eine Anzahl von Röntgenröhren vorgesehen ist, welche in kreisförmiger 5 oder linearer Ausrichtung angeordnet sind und in schneller Aufeinanderfolge eingeschaltet werden, wobei die Bilder für die Tomosynthese gespeichert werden. Neben einer relativ hohen Strahlungsdosis haben diese Lösungen den Nachteil einer komplizierten und teuren Konstruktion.

Um die Strahlungsdosis zu verringern und die Auflösung zu verbessern, wurde eine sogenannte Technik mit fliegender Abtastung entwickelt, dergemäß ein Gegenstand mit einem Röntgenstrahl abgetastet wird, welcher in beiden Richtungen einen im wesentlichen begrenzten Querschnitt aufweist, um herkömmliche Röntgenbilder oder Röntgenabbildungen zu erzeugen. In diesem Fall hängt die Auflösung nur von den Abmessungen des RÖntgenstrahls ab. Die Einrichtung kann unter Verwendung mechanisch ziemlich einfacher Anordnungen ausgebildet werden. Wenn diese Technik verwandt wird, kann eine elektronische Speicherung der Information mit dem Yorteil benutzt werden, daß nur die Information bezüglich der Strahlungsmenge, welche auf das Detektorelement auftrifft und durch den Gegenstand hindurchgegangen ist, als eine abhängige Variable der Lage des RÖntgenstrahls gesammelt und diese Information in digitale Eorm umgewandelt werdan muß, wodurch ein Bild unmittelbar unter Verwendung von z.B. Videotechnik erzeugt werden kann. Die Nachteile bei dieser Technik

liegen in der geringen Geschwindigkeit der Abtastphase und der Tatsache, daß die erhaltene Information und die Bilder lediglich herkömmliche Röntgenbilder darstellen, wobei alle einander überlagerten Schichten in dem Gegenstand mit der gleichen Schärfe abgebildet werden, ohne

daß irgendeine Trennung der unterschiedlichen Schichten möglich wäre.

Kathodenstrahlröhrenabtasteinrichtungen stellen die am weitesten fortgeschrittene Technik dar, welche die Herstellung von transaxialen, d.h. Querschnittsbildern des Gegenstandes erlaubt. Bei dieser Technik wird ein ^ Röntgenstrahlenstrahl um den zu röntgenden Gegenstand herumgedreht, um so Informationen über den Gegenstand unter unterschiedliehen Sichtwinkeln zu" erhalten, wobei dieMessangen d.h. die durch den Gegenstand hindurchgegangene Strahlung von z.B. einem Szintillationsdetektor festgestellt und die erhaltene Information in digitale Form umgewandelt wird, woraufhin ein Schnittbild auf der Grundlage der unterschiedlichen Projektionen mit Hilfe einer automatischen Datenverarbeitung rekonstruiert wird. Bei einer Anwendung wird eine Abtasteinrichtung mit einem weiten, fächerförmigen Strahl verwandt, der in dieser Dimension den gesamten Gegenstand überdeckt und typischerweise eine Dicke von Λ cm aufweist, wobei die Mehruag mittels einer Detektoreinheit erfolgt, die weiter oder ebensoweit wie der fächerförmige Strahl ist und

eine Vielzahl von aneinander angrenzender Detektorelemente aufweist. Der fächerförmige Strahl wird um den Gegenstand in Breitenrichtung des lächers mit der durch den Fächer festgelegten Ebene bewegt, wodurch sich die zu

einem Bild zu rekonstruierende Schicht in einer Ebene be-25

findet,die auch durch den Fächer festgelegt ist, und die Dicke der Schicht ist gleich derjenigen des Fächers. Wegen der Größe des fächerförmigen Strahls und der großen Anzahl von Detektorelementen sowie auch wegen der komplizierten Rekonstruktion des Bildes ist der Einsatz dieser Technik kostspielig. Die Auflösung hängt von der physikalischen Größe der Detektorelemente ab. Um durch Streustrahlung hervorgerufene Ungenauigkeiten zu verringern, sollten die Detektorelemente so dicht wie möglich an dem zu röntgenden Gegenstand angeordnet werden, was eine begrenzte Möglichkeit in Hinblick auf die

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Bilder zur Folge hat.. Ferner ist die Röntgenstrahlendosis, der der Patient ausgesetzt wird, relativ hoch, und bei einer Durchstrahlung wird ausreichende Information lediglich für eine Schnittbildschicht erhalten. 5

Eine Zielsetzung der Erfindung "besteht darin, eine neue, mechanisch unkomplizierte und somit wirtschaftliche, für eine Schichtabbildung oder Tomografie geeignete Vorrichtung zu schaffen, die mit geringer Strahlendosis

^O arbeiten kann und nichtsdestotrotz durch eine Bestrahlung ausreichende Information über den Gegenstand zur Sichtbarmachung ausgewählter, übereinander lagernder Schichten mit Hilfe der kontinuierlichen Tomosynthese sammelt. Eine weitere Zielsetzung der Erfindung besteht darin, die Auflösung der erzeugten Bilder zu erhöhen. Wiederum eine andere Zielsetzung besteht darin, die Bedingung auszuschließen, durch die bei vielen Röntgenbildverfahren die Abbildungs- bzw. Bildmöglichkeiten begrenzt werden, nämlich daß die Detektoren und die Achse, um die die Drehbewegung des Röntgenstrahls erfolgt, so dicht wie möglich an dem Gegenstand angeordnet werden, um die Auflösung zu verbessern. Eine weitere Zielsetzung besteht darin, die Informationssammelgeschwindigkeit zu erhöhen. Schließlich liegt eine weitere Zielsetzung der Erfindung darin, eine Vorrichtung zu schaffen, welche mit den vorgenannten Eigenschaften zur elektronischen Verwirklichung des Panoramaröntgens versehen ist.

Die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben werden

durch den Anspruch 1 und die Unteransprüche gelöst.

Indem ein ausreichend schmaler, fächerförmiger Strahl verwandt wird, wird eine bessere Auflösung in dieser besonderen Dimension erreicht, während kleinere Strahlen-

dosen sichergestellt sind. Wenn eine Anzahl von getrennten, parallelen Strahlen verwandt wird, kann das Bilderzeugungs-

verfahren beschleunigt werden. Ferner wird gleichzeitig die Information über den zu röntgenden Gegenstand unter unterschiedlichen Richtungen für die tomografische Bilderzeugung erhalten, und somit kann durch geeignete Informationsaddition die abzubildende,erwünschte Schicht scharf erzeugt werden, wohingegen die anderen, überlagerten Schichten verschwommen bleiben.

Es wird darauf hingewiesen, daß sich die Ausdrucksweise "Längsachse des Gegenstandes" in den Ansprüchen und in der Beschreibung in diesem Zusammenhang auf die Längsachse oder eine dazu parallele Achse dieses besonderen Teils des Gegenstandes bezieht, welcher geröntgt werden soll. Wenn beispielsweise der zu röntgende Gegenstand der Kopf eines Patienten oder ein anderer Teil des.Körpers selbst ist, ist die Längsachse diejenige des Patienten oder eine dazu parallele Achse. Wenn jedoch der gerade zu röntgende Gegenstand beispielsweise ein Handgelenk oder ein Knöchel eines Patienten ist, so ist die Längs-

^O achse diejenige des besonderen Gliedes selbst. Die Abmessungen des fächerförmigen Strahls sind andererseits die Breite des Fächers und dessen Dicke, wobei sich ein schmaler, fächerförmiger Strahl auf .die Schmalheit bezüglich der Dickenabmessung des Fächers bezieht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine grundsätzliche Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, und

Fig. 2 die Grundsätze der Verarbeitung der festgestellten Signale zur Sichtbarmachung der

Information.

Das Bezugszeichen 1 bezeichnet in der Zeichnung eine Röntgenröhre oder eine analoge Strahlungserzeugungseinrichtung, in der eine geeignete Strahlungsquelle, d.h. ein Fokus 2 mit "beispielsweise einer Elektronenkanone in bekannter Weise beaufschlagt wird, wie es bei der Erzeugung von Röntgenstrahlen oder anderer, durchdringender Strahlung bekannt ist. Die erzeugte Strahlung wird auf den zu bestrahlenden bzw. zu röntgenden Gegenstand unter Verwendung einer Kollimatoreinheit 3 gerichtet, die mit Kollimatorschlitzen zur Begrenzung der Strahlen auf schmale, parallele Röntgenstrahlenfächer versehen ist. Die dargestellte Ausführungsform umfaßt auch ein von einem Motor 6 angetriebenes, scheibenförmiges Element 7> welches mit Schlitzen 8 ausgebildet

^5 ist, um die fächerförmigen Röntgenstrahlen in der Längsrichtung der Kollimatorschlitze 5 zu schmalbündeligen Röntgenstrahlenbündeln 9 zu begrenzen, welche durch die Drehung des Elementes 7 wiederholt längs der Kollimatorschlitze 5 verschoben werden. Die Vorrichtung umfaßt ferner längliche Detektoreinheiten 10, die den durch die Kollimatorschlitze 5 begrenzten Röntgenstrahlenfächern entsprechen, um die durch den zu röntgenden Gegenstand 4- hindurchgegangenen Röntgenstrahlen festzustellen und zu messen. Somit ist für jedes getrennte, kollimierte,

^ZJ schmalbündelige Strahlenbündel 9 eine einzelne bzw. besondere Detektoreinheit 10 vorgesehen.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 sind die Röntgenstrahlenröhre 1 und die Detektoreinheiten 10 an einer Rahmenein-

hext 11 befestigt, die zur Drehung um den zu röntgenden Gegenstand 4 an einem Hauptstück 12 gelagert ist. Der die Rahmeneinheit drehende Motor ist in der Figur nicht dargestellt. Diese Vorrichtung ist zur Erzeugung von Panorama-Schichtbildern geeignet, was mit anderen Worten

ausgedrückt bedeutet, daß das erzeugte Bild eine ge-

krümmte Schicht des Gegenstandes definiert- Um Bilder gewöhnlicher, ebener Schichten auf einfache Weise herzustellen, können die Röntgenstrahlenerzeugungseinrichtung und die Detektoreinheiten "beispielsweise an einer in den Figuren nicht dargestellten Gestelleinheit befestigt werden, welche seitlich in bezug auf den zu röntgenden Gegenstand bewegt wird. In dem Fall, daß es erwünscht ist, Röntgenaufnahmen von Panorama-Bildschichten herzustellen, deren Form sich von einem zylinderförmigen Bogen unterscheidet, so daß die Röntgenstrahlen nichtsdestotrotz im wesentlichen senkrecht auf die sichtbar zu machende Schicht fokussiert sind, dann kann bei der Vorrichtung eine Einrichtung zur unabhängigen, senkrechten Bewegung der Rahmeneinheit 11 vorgesehen sein. Diese Be-

^ wegung kann durch eine hydraulische oder elektrische Betätigungseinrichtung 13 durchgeführt werden, und die Bewegung kann mittels einer Zahnstange gesteuert werden. Beim praktischen Einsatz ist diese Anordnung deshalb sehr vorteilhaft,weil keine besondere Anordnungen benötigt werden, um den Patienten während der Bestrahlung abzustützen, denn nahezu eine beliebige Stützeinrichtung kann verwandt werden, weil die Höheneinstellung ohne weiteres durch die senkrechte VerschJäsebewegung der Rahmeneinheit 11 erfolgen kann. Die Positionierung des

Patienten und das Fokussieren der Röntgenstrahlen kann durch Lichtausrichtungsmittel 15 oder ähnliches erfolgen.

Zur besseren Darstellung der Kollimatorschlitze 5 und 8

ist ihre Größe in der Figur 1 stark übertrieben dargestellt. Beim praktischen Einsatz können die Abmessungen wie folgt sein: die Länge der Kollimatorschlitze 5 kann 50 mm und deren Breite 0,33 mm und der Abstand zwischen den Schlitzen 5 kann 1-10 mm betragen wobei

der Abstand der Schlitze von der Strahlungserzeugungseinrichtung 2 ungefähr 300 mm und der Abstand der De-

9Γ fa

tektoreinheiten 10 von der Strahlungserzeugungseinrichtung, d.h. von dem Fokus 2 ungefähr 90 mm betragen kann. In diesem Fall liegt ein Abstand zwischen den Detektoreinheiten 10 von 3 bis bzw. 30 mm vor. Die Schlitze 8 in dem Element 7 können beispielsweise eine Weite von 0,3 rom haben. Es ist auch möglich, das Element 7 zwischen die Strahlungserzeugungseinrichtung und den Kollimatorschlitzen 5 anzuordnen. Die Vorrichtung kann zusätzlich zu der Kollimatoreinheit 3 mit einem anderen Kollimator (dieser ist den Figuren nicht dargestellt) ausgerüstet sein, der zwischen den Detektoreinheiten 10 und dem zu röntgenden Gegenstand angeordnet wird, um mögliche,diffuse Streustrahlung auszuschließen. Die Detektoreinheit 10 kann beispielsweise ein Natrium - jodidkristall (NaJ) sein, welcher mit einer Fotoelektronen vervielfacherröhre zur Verstärkung der erhaltenen Information versehen ist, wobei die Fotoelektronenvervielfacherröhre entweder direkt mit dem Kristall oder mit diesem über einen Lichtleiter verbunden ist. Ausbildungen mit Ionisationskammern sind ebenfalls für den Zweck gut geeignet, wobei,wenn es erwünscht ist, die Kammern mit einem gemeinsamen Gasraum verbunden werden können. Eine andere vorteilhafte Lösung besteht darin, irgendein strahlungsempfindliches Plattenelement (z.B. CsJ) und

2* eine Fotodiode in Kombination damit zu verwenden.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Systems zur Verarbeitung und Sichtbarmacliung der von den Detektoreinheiten 10 festgestellten und aufge-

zeichneten Information. In Fig. 2 ist die Anzahl der Setektoreinheiten allgemein Ii. Somit ist bei der Ausführ ungsform gemäß Fig. 1 IT = 5·

Für das von den Detektoreinheiten 10 erzeugte, vorver-

stärkte Signal 16 weist das System entsprechende Verstärkerschaltkreise 17, eine Einrichtung 18 zum Sammeln

und weiteren Übertragung der Information (Abtast-Halte-Schaltkreis), einen Analog-Digital-Umwandler 19 und eine Halteeinheit 20 auf, um die Information einer Verarbeitungseinheit 21 zuzuführen, welche mit einer Zähler-Zeit- Steuerung-Einheit versehen ist.

Um die Lage eines jeden, schmalbündeligen Strahlungsbündels 9 in der Längsrichtung der Kollimatorschlitze 5 festzustellen, umfaßt die Vorrichtung Fühler 22, beispielsweise eine elektro-optische oder elektromagnetische (induktive) Ausbildung, mittels welcher die Meßposition als eine abhängige Variable der Verschiebungsbewegung der Schlitze 8 des Elementes 7 genommen wird. Wenn die Länge der Schlitze 8 des Elementes 7 so bemessen ist·, daß die vereinte Veite aller Kollimatorschlitze 5 überdeckt wird, ist ein Signal 23 ausreichend, um bei konstanter Drehgeschwindigkeit des Motors 6 die Position aller entsprechender schmalbündeliger Strahlenbündel 9 anzuzeigen. Genau genommen werden die Schlitze 8 nicht genau geradlinig über die Länge der Kollimatorschlitze 5 "bewegt. Jedoch können wegen der kleinen Abmessungen der Kollimatorschlitze die sich ergebenden Fehler bei der Positionsanzeige korrigiert werden, wenn dieses erforderlich ist, indem in geeigneter Weise das Abtasten von jeder Detektorein- ^ίΌ heit zeitlich abgestimmt wird, so daß gegenseitig gleich abgeteilte Signale erhalten werden. Es wird darauf hingewiesen, daß, wenn solche Detektoreinheiten 10 verwandt werden, welche eine Vielzahl von in Längsrichtung der Kollimatorschlitze 5 angeordneten, getrennten Detektorelementen umfaßt, eine Anordnung zum Feststellen der Position, wie sie vorhergehend beschrieben wurde, nicht, erforderlich ist. In diesem Fall hängt andererseits die Auflösung in Längsrichtung der Kollimatorschiitze 5 von den Abmessungen der Detektorelemente ab. In beiden Fällen

sollte die Drehbewegung um den zu röntgenden Gegenstand

«4 ^

herum in bezug auf die Ablenkungsgeschwindigkeiten der schmalbündeligen Strahlungsbündel 9 und infolgedessen der Anzahl erforderliclier Ablenkungen klein genug sein, um Abtastungen in ausreichend schneller Aufeinanderfolge für die erforderlich Auflösung zu- ermöglichen. Die Ablenkfrequenz kann durch die Anzahl der Schlitze 8 erhöht werden, wenn jedoch berücksichtigt wird, daß der vorhergehende Schlitz 8 das Ende der Kollimatorschlitze 5 erreichen sollte, bevor der folgende Schlitz 8 mit seiner Bewegung über den Kollimatorschlitz 5 beginnt.

Die Eingabe des Positionsfeststellsignals 23 in die Yerarbeitungseinheit 21 erfolgt über einen Verstärkerschaltkreis 24 und einen Auslöseschaltkreis 25· Der Auslöseschaltkreis 25 steuert die Verarbeitungseinheit 21 und ihren Zeitabstimmungsschaltkreis (Signal 26), um die Signale, welche ferner von den Abtast-Halte-Schaltkreisen transformiert werden, so auszuwählen, daß sie eine zeitliche Abstimmung mit in bezug auf die Position gleichem Anteil aufweisen. Die Verarbeitungseinheit 21 ist auch so ausgebildet, daß sie Signale 27 für die Halteschaltkreise 20 liefert, so daß entsprechend richtige Signale der Verarbeitungseinheit 21 zugeführt werden. Die Verarbeitungseinheit 21 umfaßt Einrichtungen und Programme, die an und für sich zur Verarbeitung und Korrektur von Signalen bekannt sind, so daß die Werte der Signale in bezug auf die Position normalisiert werden, können, um einer gleichmäßigen Grauskala bei der Anzeige zu entsprechen, wenn die Strahlungsabsorption in dem Gegenstand

konstant xst.

Die von jeder Detektoreinheit 10 gesammelte Information wird durch die Verarbeitungseinheit 21 in getrennte, entsprechende Speichereinheiten 28 übertragen, in denen

die Information gemäß der festgestellten Positionsin-

formation angeordnet wird, welche einerseits von der Ablenkbewegung des schmalbündeligen Strahlenbündels 9 längs des Kollimatorschlitzes 5 und andererseits von der Drehbewegung der schmalbündeligen Strahlenbündel 9 um den zu röntgenden Gegenstand abhängt, lerner umfaßt· die Vorrichtung wenigstens eine Speichereinheit -29 zum Addieren der von jeder Betektoreinheit 10 erzeugten Information gemäß den Grundsätzen der Tomosynthese zur Sichtbarmachung der ausgewählten Schicht auf. Somit kann mittels einer einzigen Röntgenaufnahme irgendeine Schicht in dem zu röntgenden Gegenstand dadurch sichtbar gemacht werden, daß die in den Speichereinheiten 28 gespeicherte Information nach der Tomosynthese-Technik verarbeitet wird. Die Grundsätze der Addition ^5 werden im folgenden kurz dargestellt.

Es sei angenommen, daß die Elemente a·^, b.., c- .... die Grundinformationselemente darstellen, die in den Speichereinheiten 28 gespeichert und von den entsprechenden

™ Detektoreinheiten 10 gesammelt worden sind, wobei der Index i die Position in der Längsrichtung des Kollimatorschlitzes 5 und der Index j die Nummer der aufeinanderfolgenden Ablenkungen des schmalbündeligen Strahlenbündels 9 bedeuten.Dann stellen die Elemente a^^...a -

mit j = 1...m senkrechte Spalten und Elemente a-^...a· mit i = 1...n waagerechte Zeilen dar. Die schmalbündeligen Strahlenbündel 9 erreichen getrennte Teile des Gegen- . Standes zu unterschiedlichen Zeiten und unter etwas unterschiedlichen Winkeln. Der sich aufgrund dieser Tatsache

ergebende Parameter, der sogenannte Additionsverzögerungsfaktor, welcher von dem gegenseitigen Abstand der Kollimatorschlitze 5 und der Ablenkgeschwindigkeit der schmalbündeligen Strahlenbündel 9 um den zu röntgenden Gegenstand abhängt, bestimmt, Vielehe senkrechte Spalte au......

"

a^.., b^.-..b ., C₁ ....c . usw. mit j = 1.. .m zu einer η j ι j nj ι j nj

anderen addiert werden soll. Gleichzeitig bestimmt der

Additionsverzögerungsfaktor die zur Sichtbarmachung ausgewählte Schicht. Mit dem Wert d des Additionsverzögerungsfaktors sei der kleinste Unterschied zwischen zwei getrennten Schichten bezeichnet, d.h. der Unterschied zwisehen zwei Ablenkungen zweier aufeinanderfolgender schmalbündeliger Strahlenbündel 9? dann erfolgt das Addieren und Speichern der Elemente a··, b-·, c·- usw. in der

Xj XJ Xd

Speichereinheit 29 derart, daß die allgemeine Form eines addierten Elementes lautet (a^ + "^b _:j_r-i₊i') ^{+ c}i(-j+2") +···)· Wenn ein Additionsverzögerungsfaktor 2d.verwandt wird, lautet die allgemeine Form eines in der Speichereinheit 29 addierten und gespeicherten Elementes: (a₄ · + T^r-:,-^

Die tatsächliche Sichtbarmachung der Bilder kann mit Vorteil mittels eines Videoprozessors 30 und eines Fernsehmonitors 31 durchgeführt werden. Die sichtbar zu machende Schicht kann auf einem Schaltpult 32 ausgewählt werden. Um die Datenübertragung zwischen den Speichereinheiten 28,

2" der Speichereinheit 29 und dem Videoprozessor 30 zu erhöhen, kann das System einen sogenannten Eingabe-Ausgabe-Schaltkreis 33 umfassen, der eine gleichzeitige Datenübertragung in beide Eichtungen erlaubt. Wenn mehrere Speichereinheiten 29 und Monitoreinrichtungen verwandt

werden, ist es möglich, gleichzeitig mehrere, getrennte Schichten sichtbar zu machen.

Die Erfindung ist nicht auf die geoffenbarte Ausführungsform beschränkt, denn es sind verschiedene Abänderungen

innerhalb des Bereiches der Ansprüche möglich.

Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zum Erzeugen von Röntgen-Schichfbildern, mit einer Erzeugungseinrichtung für hindurchgehende Strahlung, einer Kollimatoreinrichtung zum Kollimieren und zum Eichten der Strahlung auf einen zu röntgenden Gegenstand, z.B. einen Patienten, mit einer Detektoreinrichtung (10),um die durch den Gegenstand hindurchgegangene Strahlung festzustellen und einer Informationssammel-Speicher-und Verarbeitungseinrichtung, welche mit der Detektoreinrichtung zum Speichern und Verarbeiten der festgestellten Information, vorzugsweise in einer digitalen Form,zu deren Sichtbarmachung verbindbar ist,

dadurch gekennzeichnet

daß die Kolli

matoreinrichtung eine Kollimatoreinheit (3) aufweist,

' die mindestens zwei enge, im wesentlichen parallele Kollimatorschlitze (5) zum Kollimieren der Strahlung in fächerförmige Strahlenbündel umfaßt, wobei die . Schlitze im wesentlichen in Ausrichtung zu der Längsachse des Gegenstandes angeordnet sind, so daß eine Dimension der zu erzeugenden Bilder durch die Länge der Schlitze und somit durch die Breite der fächerförmigen Strahlenbündel festgelegt ist, daß die Vorrichtung ferner umfaßt eine Einrichtung- (11,13) zur Bewegung der Strahlungserzeugungseinrichtung (1,2) und der Kollimatorschlitze (5) zusammen mit der Detektoreinrichtung (10) um den Gegenstand herum in gegenseitiger Synchronisierung in einer Richtung, welche mindestens im wesentlichen orthogonal zu den Kollimatorschlitzen ist, und gleichzeitig in einer Richtung, die die andere Dimension der zu erzeugenden Bilder festlegt, so daß mindestens im wesentlichen alle sichtbar zu machenden Teile in dem Gegenstand so vorliegen, daß sie aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Richtungen ^ mittels der engen, fächerförmigen Strahlenbündel·bestrahlbar sind, um Informationen einer Anzahl von übereinander gelagerter Bildschichten zu erhalten, und daß die Informationssammel-Speicher-Verarbeitungseinrichtung derart ausgebildet ist, daß die erwünschte Schicht oder ^z die erwünschten Schichten auf einer Sichtbarmachungseinrichtung sichtbar gemacht werden können.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Feststellen

und Sammeln der in der Strahlung enthaltenen Information eine wenigstens f anktionsmäßig getrennte Detektoreinheit (10) für jedes enge, fächerförmige Strahlenbündel aufweist, die durch die entsprechenden Kollimatorschlitze gerichtet sind, daß die Detektoreinheit (10) der die

Strahlung erzeugenden Einrichtung gegenüberliegend in

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' Beziehung auf den zu röntgenden Gegenstand (4-) und zur Bewegung in Abhängigkeit von den Bewegungen der Kollimatorschlitze (5), vorzugsweise in mechanischer Verbindung mit diesen,angeordnet sind, und daß die durch die Kollimatorschlitze festgelegten, fächerförmigen Strahlenbündel so angeordnet sind, daß sie auf die entsprechenden Achsen der Detektoreinheiten fokussiert sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η ^O zeichnet, daß jede Detektoreinheit (10) eine Vielzahl von Detektorelementen umfaßt, die aufeinanderfolgend in der Breitenrichtung ler engen, fächerförmigen Strahlenbündel angeordnet sind.

'5
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß jede Detektoreinheit (10) ein längliches Konversionselement umfaßt, auf das das fächerförmige Strahlenbündel fokussiert ist und welches auf die durch den zu röntgenden Gegenstand hindurchgehende Strahlung anspricht, die z.B. einen NaJ Szintillationskristall, der optisch mit einer lOtoelektronenvervielfacherröhre verbunden ist, oder ein anderes fotoelektrisches Wandlerelement, eine Ionisationskammer, eine fluoreszierende Verstärkungsplatte und eine Fotodiode

in Kombination oder ähnliches umfaßt.
5· Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4-, dadurch gekennzeichnet , daß das durch einen Kollimatorschlitz (5) festgelegte, fächerförmige Strahlenbündel so bemessen ist, daß die Dicke des fächerförmigen Strahlenbündels der Weite des kleinsten, Information-Detektor-Elementes in der Detektoreinheit entspricht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5 ■> dadurch g ekennzeich.net , daß zur Verarbeitung der

von einer Detektoreinheit festgestellten Information in der Vorrichtung vorgesehen sind ein Verstärkerschaltkreis (17), eine Einrichtung zum Sammeln der verstärkten Information und zur Zuführung in einen Analog-Digital-Umwandler (19), eine Halteeinheit (20), um die Information einer Verarbeitungseinheit (21) zuzuführen, die zur Steuerung der Übertragung und der Verarbeitung der Information ausgebildet ist, und daß die Vorrichtung eine Einrichtung (28) zur getrennten Speicherung von von jeder Detektoreinheit abgeleiteten Information umfaßt.
7. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung zur Erzeugung tomografiseher Bilder eine Speichereinheit

(29) zum Addieren der von einem zu röntgenden Gegenstand abgeleiteten, gespeicherten Information in Übereinstimmung mit einem Additionsverzögerungsfaktor aufweist, der die ausgewählte, sichtbar zu machende Bildschicht bestimmt und für die gegenseitigen Projektionsunterschiede zwischen den fächerförmigen Strahlenbündeln und somit ebenfalls für die Unterschiede zwischen den Detektoreinheiten repräsentativ ist, und daß die Vorrichtung eine Einrichtung, beispielsweise einen Videoprozessor (30) und einen Anzeigemonitor (31) umfaßt, um die entsprechenden Schichtbilder, die in digitaler Form in der Speichereinheit (29) gespeichert sind, in bekannter Weise sichtbar· zu machen.
8. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Kollimatoreinheit (3) in fester Beziehung zu der die Strahlung erzeugenden Einrichtung (2) angeordnet und mit einer Einrichtung versehen ist, um die kollimierten, fächerförmigen Strahlenbündel in enge, schmalbündelige Strahlenbündel (9) in der Längsrichtung der Kollimator-

schlitze zu begrenzen, und daß die Einrichtung zum Be-

' grenzen der engen, schmalbündeligen Strahlenbündel so ausgebildet ist, daß sie die engen, schmalbündeligen Strahlenbündel, die auf einen zu röntgenden Gegenstand gerichtet sind, wiederholt längs der. Kollimatorschlitze "bewegt. 5
9- Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Begrenzen der engen, schmalbündeligen Strahlenbündel (9) ein "bewegbares Element (7) aus einem strahlenundurchlässigen Material aufweist, welches zwischen der die Strahlung erzeugenden Einrichtung (2) und den zu röntgenden Gegenstand, vorzugsweise senkrecht zu den Kollimatorschlitzen (5) angeorndet und mit einem oder mehreren für Strahlung durchlässigen Schlitzen (8) versehen ist, deren Weite die zweite Dimension des schmalbündeligen Strahlenbündels

(9) festlegt und deren Länge derart gewählt ist, daß die vereinigte Weite aller Kollimatorschlitze in allen Ablenkpositionen über die Kollimatorschlitze überdeckt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Peststellen der Lage der schmalbündeligen Strahlenbündel (9) in Beziehung auf die Kollimator schlitze (5) und die Detektoreinheiten (10) vorgesehen ist, wobei die Einrichtung derart angeordnet ist, daß sie die Stellung der die schmalbündeligen Strahlenbündel (9) begrenzenden Einrichtung als eine abhängige Variable deren tJbertragungsbewegung feststellt und ein Signal (23) zur Steuerung der Übertragung der von den Detektoreinheiten

(10) abgeleiteten Informationen erzeugt.
11. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Weite eines Kollimatorschlitzes (5) in. "bezug auf

seine Länge 0,001 bis 0,01, vorzugsweise 0,003 "bis 0,006 beträgt.
12. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Abmessungen des von den Kollimatorschlitzen (5)

c der Kollimatoreinheit (3) "begrenzten Feldes in der Längsrichtung der Schlitze 20 bis 200 mm und der Abstand zwischen den äußersten Schlitzen in ihrer Querrichtung 5 bis 50 mm, vorzugsweise 10 bis 20 mm beträgt .
13. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand zwischen den Kollimatorschlitzen (5) 1 bis 10 mm und der Abstand der Kollimatorschlitze (5) von der Strahlungsquelle vorzugsweise 200 bis 500 mm beträgt.
14. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung (13) zum Überführen der die Strahlung erzeugenden Einrichtung (2) und der Detektoreinheiten (10) in eine in Beziehung auf den zu röntgenden Gegenstand quer verlaufende Richtung vorgesehen ist.