DE3853287T3

DE3853287T3 - RöNTGENSTRAHLEN-TOMOGRAPHIEGERÄT MIT EINEM ORTUNGSDETEKTOR.

Info

Publication number: DE3853287T3
Application number: DE3853287T
Authority: DE
Inventors: Daniel Abenaim; Bernard Gordon
Original assignee: Analogic Corp
Current assignee: Analogic Corp
Priority date: 1988-04-22
Filing date: 1988-12-07
Publication date: 2000-09-21
Anticipated expiration: 2008-12-08
Also published as: EP0365660B1; CN1037450A; JPH02504117A; EP0365660A1; DE3853287D1; EP0365660B2; CN1028600C; DE3853287T2; WO1989010090A1; EP0365660A4

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Röntgenstrahlungs- Tomographiegeräte, die während relativer Bewegung zum durchstrahlten Objekt und insbesondere bei genauer Ausrichtung der sich bewegenden Teile dieser Geräte arbeiten.
Röntgenstrahlungs-Tomographiegeräte werden seit vielen Jahren benutzt. Die am besten bekannte Form ist das CAT scannen (computerized axial tomography), das mit mehrfacher, querschnittsdurchstrahlender, Scheibenröntgenstrahlung arbeitet, die den Körper durchdringt. Eine Form von CAT scan Geräten enthält typischerweise eine Röntgenstrahlungsquelle und ein Feld von Detektoren, die auf gegenüberliegenden Seiten eines ringförmigen Lagers angebracht sind, welches eine Rotation innerhalb einer Bildebene und um einen Patienten herum ermöglicht. Während der Drehung werden viele Scheibenröntgenstrahlen unter verschiedenen Winkeln innerhalb der Bildebene erfaßt. Die Ergebnisse werden mathematisch, mittels eines als Rückprojektion bezeichneten Prozesses, ausgewertet, um ein Querschnittsbild des Körpers in dieser Ebene zu erzeugen.
Eine große Bedeutung hat beim Durchstrahlen die genaue und bleibende Ausrichtung der Röntgenstrahlungs-Tomographie-Komponenten und des Patienten, beides während der Rotation und für die Verläufe vieler Durchstrahlungen und Patienten. Schlechte Ausrichtung kann die gesamten Daten einer Durchstrahlung negativ beeinflußen. Um diese Tatsache zu berücksichtigen, sind die gebräuchlichen CAT scan Geräte typischerweise groß und massig und beinhalten eine schwere Halteeinrichtung zur Anbringung der Röntgenstrahlungs-Tomographie-Komponenten. Die Handhabung dieses Gewichts erfordert zusätzliche Masse und Größe für die übrigen Teile des Gerätes.
Derartig konstruierte Geräte sind teuer und schwierig zu transportieren. Sie benötigen eine große Aufstellfläche und viel Raum und können dadurch nicht an Stellen mit beschränktem Platzangebot verwendet werden. Ein weiterer Nachteil, den die Größe und das Gewicht verursachen, ist die Abnutzung, die an den bewegten Teilen solcher Geräte festgestellt wurde. Auf Dauer trägt diese Abnutzung zu einer schlechten Ausrichtung bei.
Bei einer anderen Form von Röntgenstrahlungs-Tomographie-Geräten, die im Stand der Technik bekannt ist, sind die Röntgenstrahlungsquelle und das Feld von Detektoren an einem Rahmen, der eine "C"-Form aufweist, angebracht, der üblicherweise aufgehangen und über dem Patient in Position gebracht ist. Obwohl das Gerät über einen großen Bereich verstellt werden kann, benötigt es viel Platz, hat eine große Masse und leidet ebenfalls an Problemen bei der Ausrichtgenauigkeit.
Das europäische Patent EP-A-0008264 offenbart ein radiographisches Gerät mit einem drehbaren Element, das eine Röntgenstrahlungsquelle trägt sowie eine Einrichtung zum Rotieren der rotierbaren Elemente um eine Rotationsachse während der Röntgendurchstrahlung.
Das Gerät erfaßt Positionsinformationen, zur Relativposition der Röntgenstrahlungsquelle, während einer Testrotation und führt nachträglich eine Durchstrahlung mit Hilfe der vorher gewonnenen Informationen durch.
Die EP-A-0050510 offenbart ein radiographisches Gerät, das einen ebenen Röntgenstrahl in Fächerform ausstrahlt, wobei die Distanz zwischen Röntgenröhre und dem lebenden Körper, der be handelt werden soll für jede gegebene Winkellage des Fächers so bemessen wird, daß schließlich ein fehlerkompensiertes Radiogramm erhalten wird.
Die EP-A-0048075 offenbart ein radiographisches Gerät, bei dem die Distanz zwischen einem rotierbaren Strahlungsdetektor und dem zu untersuchenden Objekt in jeder Rotationsposition gemessen wird und das in Abhängigkeit der Messung eingestellt wird.
Die DE-A-35 46 233 und die US-A-4 703 424 offenbaren Röntgenstrahlen-Tomographiegeräte mit einer Ortungsdetektoreinrichtung, die die Relativposition zwischen einer drehbaren Halteeinrichtung und einer ringförmigen stationären Referenzeinrichtung mißt. Ebenfalls offenbart ist ein Verfahren einer numerischen Korrektur für eine Verlagerung des Zentrums eines Computertomographie-Systems.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Röntgenstrahlungs- Tomographiegerät bereitgestellt mit (a) einer drehbaren Halteeinrichtung zur Halterung zumindest einer Röntgenstrahlungsquelle zur Rotation während einer tomographischen Durchstrahlung eines Patienten, und (b) einer Röntgenstrahlungsdetektoreinrichtung zum Erfassen der Röntgenstrahlung während der tomographischen Durchstrahlung, wobei das Gerät weiterhin umfaßt:
eine stationäre Referenzeinrichtung, die relativ zur drehbaren Halteeinrichtung so angeordnet ist, daß sie stationär bleibt, wenn sich die drehbare Halteeinrichtung während der Durchstrahlung um die Rotationsachse dreht;
eine Ortungsdetektoreinrichtung zum Messen der Relativposition zwischen der drehbaren Halteeinrichtung und der stationären Referenzeinrichtung; und
eine Erzeugungseinrichtung zur Erzeugung von Daten über die Relativposition zwischen der drehbaren Halteeinrichtung und der stationären Referenzeinrichtung, derart, daß die Daten für eine Rückprojektion eines aufgenommenen Bildes des Objekts verwendet werden können; dadurch ge kennzeichnet, daß die stationäre Referenzeinrichtung ein Ring ist, und während der Durchstrahlung eines Patienten sowohl in Echtzeit die Ortungsdetektoreinrichtung die Relativposition zwischen der drehbaren Halteeinrichtung und der stationären Referenzeinrichtung mißt als auch die Erzeugungseinrichtung Daten über die Relativposition erzeugt.
Ein solches Gerät stellt eine Echtzeitverarbeitung der Positionsdaten bereit.
Dementsprechend schafft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Röntgenstrahlungstomographiegerät, das die Ausrichtung der Röntgenstrahlungs-Tomographie-Komponenten überwacht, um fehlerfreie Durchstrahlungsdaten zu liefern, und das dabei eine wesentlich geringere Masse und Größe als vergleichbare Geräte benötigt. In einer Verbesserung der vorliegenden Erfindung legen die rotierbaren Einrichtungen eine Rotationsebene fest, und die Relativposition wird mit Hilfe der beiden innerhalb dieser Rotationsebene liegenden orthogonalen Dimensionen bestimmt.
Die vorliegende Erfindung ist veranschaulichend erläutert mit Bezug auf die beigefügten Zeichnung, in denen:
Fig. 1 eine Vorderansicht eines CAT scan Gerätes, konstruiert entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, zeigt;
Fig. 1a eine Einzelheit einer Variante der Ausführungsform aus Fig. 1 zeigt;
Fig. 1b eine Einzelheit einer alternativen Variante der Ausführungsform aus Fig. 1 zeigt;
Fig. 2 eine Vorderansicht eines CAT scan Gerätes, konstruiert entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, zeigt;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines CAT scan Gerätes, konstruiert entsprechend noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, zeigt; und
Fig. 4 eine Einzelheit eines Teiles des Gerätes aus Fig. 3 zeigt.
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich im allgemeinen auf die U.S. Patentanmeldung von Bernard M. Gordon, mit der Bezeichnung X-RAY TOMOGRAPHY-APPARATUS, Nr. 160 657, die am 26. Februar, 1988 angemeldet und als WO-A-8908269 am 8. September 1989 veröffentlicht wurde und die, wie die vorliegende Anmeldung, auf die Firma Analogic Corporation of Peabody, Massachusetts überschrieben ist und auf deren Beschreibung Bezug nimmt.
Fig. 1 zeigt ein CAT scan Gerät 10, das üblicherweise eine rotierbare Halteeinrichtung 12, die Röntgenstrahlungs-Tomographie-Komponenten lagert und eine stationäre Halteeinrichtung 14 aufweist. Die Halteeinrichtung 14 weist ein Grundelement 16 zum Lagern des Gerätes und einen runden Rahmen 18 zur drehbaren Befestigung der Halteeinrichtung 12 auf. Der rotierbare Einbau kann durch geeignete Einrichtungen, die Räder oder Rollen 17 enthalten, die in Bahnen des Rahmens 18 laufen, erfolgen. Das Grundelement 16 enthält Einrichtungen zum Bewegen des Gerätes in Form von Rollen 20 und einem Paar Lagerschienen 22.
Die Halteeinrichtung 12 weist eine Vielfalt von Komponenten zur Durchführung der CAT scan Operationen auf. Die wesentlichen Komponenten beinhalten eine Röntgenstrahlungsquelle 24 und ein Feld von Röntgenstrahlungsdetektoren 26. Weiterhin kann die Halteeinrichtung verschiedene Komponenten enthalten, abhängig von der Ausstattung des Geräts. Die vorliegende Ausführung enthält eine Energieversorgung 28 für die Röntgenstrahlungsquelle 24, eine Elektronikeinheit 30 für die Datenverarbeitung des Ausgangs des Detektorenfelds 26 und zur Steuerung der Tomographie-Halteeinrichtung 12, eine Energieversorgung 32 für die Elektronikeinheit 30 und für eine Antriebseinrichtung 34 sowie eine Energieversorgung, mit der die Halteeinrichtung 12 veranlaßt wird, innerhalb des runden Rahmenteils 18 zu rotieren. Diese verschiedenen Komponenten sind in der erforderlichen Weise durch Kabel elektrisch verbunden, die nicht dargestellt sind, aber auf geeigneten Wegen verlegt werden können, wie z. B. durch hohle Komponenten des Lagers 36.
Weiterhin weist die Halteeinrichtung 12 ein Paar Versteifungselemente 38 auf, die zwischen der Röntgenstrahlungsquelle 24 und dem Detektorenfeld 26 mit dieser (12) verbunden sind. Die Versteifungselemente 38 sind dreieckig angeordnet, um die versteifende Wirkung dieser geometrischen Struktur zu nutzen. Das Detektorenfeld 26 ist auf einem dritten stabilen Element 39 befestigt, das das dritte Element der Dreiecksstruktur bildet.
An den Versteifungselementen 38 ist ein Paar von Positionsdetektoren 40 angebracht. Diese sind angebracht, um die Position eines stationären Referenzrings 42 aufzunehmen. Sie sind orthogonal und mit einem Abstand zueinander angeordnet, um die Relativposition zwischen der rotierbaren Halteeinrichtung 12 und dem Referenzring 42, innerhalb der zwei Dimensionen der gedachten Rotationsebenebene der Halteeinrichtung 12, zu erfaßen. Der Referenzring 42 ist an einer stationären Referenzeinrichtung befestigt dargestellt, wie etwa dem Patiententisch 44. Er kann alternativ am runden Rahmenteil 18 oder an einem Teil des Grundelements 16 befestigt sein. Der Referenzring 42 und der Patiententisch 44 sind wegen der Klarheit der Darstellung verhältnismäßig kleiner gezeichnet als die Halteeinrichtung 12. Der Referenzring 42 wäre typischerweise fast so groß wie der Rotationskreis, den die Versteifungselemente 38 beschreiben.
Die Detektoren 40 können den Ring 42 mit allen geeigneten Mitteln, wie z. B. direktem mechanischen Kontakt oder reflektierter Energie, erfaßen. In jedem Fall mißt der Detektor die Distanz zwischen ihm selbst und dem Referenzring 42. Zusätzlich können noch einer oder mehrere Detektoren angebracht werden, um die Relativposition zwischen dem Ring 42 und der Halteeinrichtung 12 in der, im wesentlichen zur Rotationsebene des Lagers und zur Ebene des Rings 42, senkrecht liegenden Richtung zu ermitteln.
Fig. 1a zeigt detailliert eine Form des Detektors 40 und seine Anschmiegung an den Referenzring 42. Der Detektor 40 ist mit einem Stößel 46, der dem Referenzring 42 folgt und einem variablen Widerstand 48, der von dem Stößel 46 gesteuert wird, versehen. Der Stößel 46 wird durch eine Feder 50 vorgespannt und weist eine Kurvenrolle 52 auf, die rotierbar an einem Ende des Stößels zum Abrollen auf dem Referenzring 42 angebracht ist. Der variable Widerstand 48 liefert ein von der mechanisch erfaßten Position des Rings abhängiges elektrisches Signal. Ebenso könnte ein variabler Kondensator anstelle des Widerstandes 48 verwendet werden.
Fig. 1b zeigt eine alternative Ausführungsform des Detektors 40, der reflektierte Energie zum Messen der Distanz zum Ring 42 benutzt. Es ist ein Schallwandler 54 dargestellt, der mit der Steuerung 56 verbunden ist. Die Steuerung veranlaßt den Schallwandler, kurze Schallimpulse an den Ring 42 zu senden und die vom Ring zurückreflektierte Schallenenergie zu empfangen. Die Zeitverzögerung zwischen dem Senden und dem Empfangen des Signals ist ein Maß für die Distanz zum Ring 42. Obwohl die Verwendung von Schall dargestellt ist, können auch andere Formen der Energieübertragung, wie beispielsweise Licht und Radiowellen, eingesetzt werden. Ebenso kann eine lesbare Codierung am Ring 42 vorgesehen werden, um eine Messung der Winkelposition während einer Durchstrahlung zu ermöglichen.
Während des Betriebs nimmt das Gerät 10 aus Fig. 1 permanent die Relativposition zwischen der Halteeinrichtung 12 und dem Referenzring 42 auf. Während die Halteeinrichtung 12 rotiert, wird permanent die Distanz zwischen Ring 42 und Detektor 40 gemessen. Diese Messung wird mit Hilfe der Elektronikeinheit 30 in digitale Informationen umgewandelt, die für die Rückprojektion der Röntgenstrahlungsdaten zur Erzeugung eines Bildes der durchstrahlten Scheibe verwendet werden. Die orthogonale Anordnung der beiden Detektoren, mit Abstand zueinander, liefert komplette Daten über die zweidimensionale oder x-y Ebene der rotierenden Halteeinrichtung 12 innerhalb ihrer gedachten Rotationsebene, die parallel zur Oberfläche der Darstellung von Fig. 1 läge.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Relativposition der rotierenden Halteeinrichtung mit Hilfe einer Einrichtung von Röntgenstrahlungsdetektoren 26 erfaßt wird. Fig. 2 zeigt nur die wesentlichen Merkmale des CAT scan Gerätes, das ein Lager 60 mit einer Röntgenstrahlungsquelle 24 und einem Feld von Detektoren aufweist. Ebenso sind ein Patient 62, ein Patiententisch 64 und ein Referenzring 66 abgebildet. Bei dem Detektorenfeld 26 ist dargestellt, daß es drei Sektoren von Detektoren (68, 70 und 72) aufweist. Die Detektoren des Sektors 68 dienen dem Zweck der Datensammlung des Patienten 62 und können in jeder für diese Anwendung geeigneten Form ausgestaltet sein. Die zusätzlichen Detektoren der Sektoren 70 und 72 werden für die Lokalisierung der Relativposition des Referenzrings 66 in bezug zur Strahlungsquelle 24 und den Sektoren (70, 72) der Detektoren benötigt. Bei dem Sektor 70 ist dargestellt, daß er individuelle Detektoren 74 bis 81 aufweist und bei Sektor 72 ist dargestellt, daß er die individuellen Detektoren 82 bis 89 aufweist. Die in der Darstellung gezeigte Anzahl von Detektoren in jedem Sektor ist nicht maßgebend und kann je nach Ausgestaltung des Gerätes variiert werden.
Der Referenzring 66 ist aus einem röntgenstrahlungsdurchlässigen Material gefertigt und in der gedachten Ebene, durch die die Röntgenstrahlen aus der Strahlungsquelle 24 kommend zum Detektorenfeld 26 hindurchtreten, angeordnet. Folglich dringen die zur Sammlung der Patientendaten verwendeten Röntgenstrahlen ebenso durch den Ring 66 und werden dabei leicht abgeschwächt. Wegen der Geometrie des Referenzrings 66 passie ren die Röntgenstrahlen das Zentrum des Objekts 62, wie durch die Mittellinie 94 veranschaulicht, und werden nachfolgend wiederum durch den Ring 66 um einen kleinen Betrag abgeschwächt. Diese Abschwächung nimmt leicht zu, wenn sich die Anstellung der Röntgenstrahlungs-Mittellinie 94 vom Zentrum zum Rand bewegt. Dieser Umstand ist annehmbar, weil die im Patienten enthaltene Information mit zunehmendem Anstellwinkel zwischen Röntgenstrahlungs-Mittellinie und Zentrum abnimmt. Die komplexeste Information des Patienten befindet sich nahe des Zentrums, sie nimmt ab, wenn sich die Anstellung über den Rand des Kopfes und weiter über die Begrenzung des Rumpfes bewegt. Folglich ist die zunehmende Abschwächung nahe den äußeren Rändern des Patienten annehmbar und sogar wünschenswert, weil sie den Dynamikbereich des Röntgensignals, der von den Detektoren gemessen werden muß, verringert. Für den Ring 66 kann jedes geeignete Material verwendet werden, z. B. Fiberglas oder andere Verbundwerkstoffe.
Die radialen Linien, die in Fig. 2 gezeichnet sind, legen die radialen Vektoren 96 bis 101 fest, durch die die Röntgenstrahlen von der Quelle 24 kommend ausstrahlen und auf die Sektoren 70 und 72 der Detektoren auftreffen. Die Strahlen, die innerhalb der radialen Vektoren 96 bis 99 verlaufen, erleiden keine Abschwächung durch den Ring 66. Folglich registrieren die Detektoren 74, 75, 82 und 83 die stärksten Signale. Dies basiert auf derjenigen Relativposition zwischen Ring 66 und Lager 60, die in Fig. 2 dargestellt ist. Umgekehrt erleiden die Röntgenstrahlen, die innerhalb der radialen Vektoren 97 und 100 verlaufen und auf die Detektoren 76 bis 78 und 84 bis 86 auftreffen, die größte Abschwächung. Die Abschwächung verstärkt sich von Detektor 76 über 77 und ist bei Detektor 78 am größten. Im gleichen Maß, wie sich die Abschwächung verstärkt, vermindert sich das empfangene Signal von Detektor 84 über 85, bis schließlich Detektor 86 das schwächste Signal empfängt. Die Abschwächung erhöht sich, sobald die Röntgenstrahlen zunehmend größere Anteile des Referenzrings 66 durchdringen müssen.
Bleibt die Relativposition des Rings 66 und des Lagers 60 dieselbe, so sind die von den Detektoren aufgenommenen Signale weitgehend konstant. Wenn wie auch immer diese Position sich verändert, dann zeigen die Detektoren dies in meßbarer Form an. Würde z. B. der Ring 66 relativ zum Lager 60 nach links bewegt, so zeigten die Detektoren (74, 75) eine markante Abschwächung des empfangenen Signals an, in dem Maß wie die Strahlung einer Abschwächung durch den Ring 66 entginge. Desgleichen zeigten die Detektoren (84, 85, etc.) eine Verringerung der Abschwächung, die mit einer entsprechenden Verstärkung des empfangenen Signals einherginge, an. Desgleichen zeigten, wenn sich der Ring 66 relativ, mit Abstand zum Lager 60, nach unten bewegte, die Detektoren 76 und 84 ein erhöhtes Ausgangssignal an, das mit einer verringerten Abschwächung korrespondierte. Sogar wenn der Referenzring 66 sich relativ zum Lager 60 abwärts und leicht nach rechts bewegte, wobei die Detektoren 74 bis 81 keine Veränderung des Ausgangssignals anzeigten, würden die Detektoren 82 und 83 eine relative Verringerung des Ausgangssignals feststellen, die eine Abschwächung durch den Referenzring erkennen ließe. Desgleichen würden die anderen Detektoren 84 bis 89 ebenso eine Veränderung in ihrem jeweiligen Ausgangssignal zeigen. Es soll angemerkt werden, daß diese Erklärung auf der Bewegung des Referenzrings 66 basiert. Obwohl dies die Bewegung ist, die von den Detektoren erfaßt wird, wird die tatsächliche Relativbewegung typischerweise durch falsche Ausrichtung des Lagers 60 infolge der Rotation verursacht.
Die Ausführungsform von Fig. 2 erlaubt ebenso die Ausstattung mit einer Einrichtung zur Bestimmung derjenigen Abbildungsqualität, die bei Rückprojektion der gesammelten Durchstrahlungsdaten erreicht werden kann. Der Ring 66 kann eine Vielzahl von Abbildungsproben 104 enthalten. Diese Abbildungsproben können einfacherweise bekannte Formen, wie z. B. Kreise aufweisen und/oder ihre und die Röntgenstrahlungsdurchlässigkeit des Rings 66 können bekannt sein. Während vorbekannte CAT scanner typischerweise die Abbildung der umliegenden Strukturen im Rückprojektionsprozeß ausblenden, werden bei der vor liegenden Erfindung die Abbildung des Rings 66 und der Abbildungsproben 104 reproduziert, um für die aktuelle Röntgendurchstrahlung eine Rückmeldung über die Durchstrahlungsqualität zu erhalten. Wenn nur die Form der Abbildungsproben benutzt wird, so indiziert die Schärfe dieser Form die Genauigkeit der gesammelten Durchstrahlungsdaten. In diesem Fall wäre es nur nötig, daß die Abbildungsproben 104 eine von der Röntgenstrahlungsdurchlässigkeit des Rings 66 verschiedene Röntgenstrahlungsdurchlässigkeit aufwiesen, die nicht bekannt sein muß. Im Fall, daß die Röntgenstrahlungsdurchlässigkeiten der Abbildungsproben 104 und des Rings 66 bekannt wären, könnten weitere Informationen, was die erforderliche Röntgenstrahlungintensität angeht, erhalten werden, um abzuschätzen, wie effektiv eine Gewebeabbildung gegenüber einer Knochenabbildung ist.
Der Ring 66 kann ebenfalls benutzt werden, um eine Messung der Winkelposition zwischen Patient 62 und Lager 60 zu liefern. Dies kann durch Vorsehen von erkennbaren Mustern in der Röntgenstrahlungsdurchlässigkeit des Rings 66 geschehen. Der Ring könnte mit zusätzlichen Abbildungsproben 104 oder durch Ausbildung des Rings 66 mit ausgekerbter Form, wie im Bereich 105 desselben dargestellt, versehen sein. Eine solche Form kann mit Hilfe der Detektor-Sektoren (70, 72) erkennbar sein, um so eine präzise Winkelindikation während des Durchstrahlungsvorgangs zu liefern.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine weitere Verbesserung der vorliegenden Erfindung. Stellvertretend ist ein Röntgenstrahlungs-Tomographie-Gerät 110 dargestellt, das einen Grundbau 112, eine Halteeinrichtung 114, eine Röntgenstrahlungs-Komponenten-Einheit 116 und einen Referenzring 118 besitzt. Die Halteeinrichtung 114 ist verschieblich auf dem Grundbau 112 mit einer Rolleinrichtung 120 angebracht, und ihre Position auf dem Grundbau 112 wird von einem Betätigungsorgan 122 gesteuert. Das Betätigungsorgan kann jede geeignete Energieform, wie beispielsweise hydraulische oder elektrische Energie, verwenden.
Die Röntgenstrahlungs-Komponenten-Einheit 116 kann eine Röntgenstrahlungsquelle und ein Feld von Detektoren (nicht dargestellt) enthalten sowie weitere nützliche Komponenten, wie vorstehend besprochen. Die Röntgenstrahlungs-Komponenten-Einheit 116 ist drehbar an der Halteeinrichtung 114 so installiert, daß ein winkelbeweglicher CAT scan Prozess in bezug auf den Patienten, beispielsweise wegen einer Durchstrahlung der Wirbelsäule (Spine), durchgeführt werden kann. An der Röntgenstrahlungs-Komponenten-Einheit 116 ist ein Betätigungsarm 124 befestigt, der von dem Betätigungsorgan 126 gesteuert wird, um die richtige Winkelstellung der Röntgenstrahlungs-Komponenten- Einheit 116 einzustellen.
Der Referenzring 118 ist gleichermaßen rotierbar an der Halteeinrichtung 114 angebracht. Der Referenzring 118 ist um dieselbe horizontale Achse wie die Röntgenstrahlungs-Komponenten-Einheit 116 rotierbar. Das ermöglicht es, den Ring 118 in jeder für die Röntgenstrahlungs-Komponenten-Einheit 116 gewünschten Winkelstellung zu verwenden. Weiterhin kann die Position des Rings 118 elektrisch erfaßt und die so erhaltenen Signale zur Steuerung des Betätigungsorgans 126 verwendet werden. Mit Hilfe dieser Einrichtung kann der Ring 118 per Hand in Stellung gebracht werden und auf diese Weise die Röntgenstrahlungs-Komponenten-Einheit 116 veranlassen, in die gewünschte Position zu folgen. Ein Sensor kann in jeder geeigneten Art gestaltet sein. Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Potentiometers 128, welches am oberen Ende 130 der Halteeinrichtung 114 angebracht sein kann. Eine Haltevorrichtung 132 für den Ring 118 ist drehbar in einer horizontalen Achse 134 angebracht und ist mit dem Schiebekontakt des Potentiometers 128 verbunden. Durch diese Einrichtung kann die Winkelstellung des Rings 118, wie vom Potentiometer 128 gemessen, verwendet werden, um das Betätigungsorgan 126 mittels jedes geeigneten Steuerungsschaltkreises zu steuern. Ebenso kann das Potentiometer 128 am Ring der Röntgenstrahlungs-Komponenten-Einheit 116 angebracht und über eine elektrische Brückenschaltung so verbunden sein, daß ein Ausgangssignal entsteht, sofern die Röntgenstrahlungs-Komponenten-Einheit 116 und der Ring 118 nicht korrekt ausgerichtet sind. Ein solches Signal könnte dann mittels geeigneter Steuerungsmechanismen zur Steuerung des Betätigungsorgans 126 benutzt werden. In dieser Weise kann der Ring 118 gebraucht werden, um die Relativposition zwischen demselben und der Röntgenstrahlungs-Komponenten-Einheit 116, in der im wesentlichen zur gedachten Rotationsebene der Röntgenstrahlungs-Komponenten-Einheit 116 senkrecht liegenden Dimension, zu ermitteln.
Schließlich kann eine Vielzahl von Sensoren 134 an der Röntgenstrahlungs-Komponenten-Einheit 116 angebracht werden, um die Position des Rings während einer kreisenden Durchstrahlung zu erfassen. Diese Sensoren können beide innerhalb der Rotationsebene der Röntgenstrahlungs-Komponenten-Einheit 116, wie vorstehend besprochen und in der im wesentlichen zu dieser senkrecht liegenden Dimension angeordnet sein. Sie können ebenfalls eine Messung der Kreisposition der Röntgenstrahlungs-Komponenten-Einheit 116, wie oben besprochen, liefern. Weiterhin können sie Kombinationen verschiedener Aufnahmetechniken verwenden.
Die vorliegende Erfindung gestattet es, CAT scan Geräte zu bauen, die präzise Durchstrahlungsdaten liefern, ohne dafür eine große Masse und einen großen Raumbedarf zu benötigen, wie es im Stand der Technik der Fall ist. In bezug auf Ausrichtungsfehler innerhalb der Durchstrahlungsebene können Abweichungen gemessen und die Ergebnisse dazu verwendet werden, die Genauigkeit der gesammelten Daten zu erhöhen. Ausrichtungsfehler von der Rotationsebene der Röntgenstrahlungskomponenten können entweder zum Korrigieren derselben und/oder zum Disqualifizieren der gesammelten Daten genutzt werden. Rotationsmessung kann ebenso ersatzweise, anstelle von zusätzlichen Geräten, bereitgestellt werden. Die Messungen vermeiden die Masse und den Raumbedarf der im Stand der Technik bekannten Geräte und reduzieren so die Kosten bei gleichzeitiger Erhöhung der Mobilität des Gerätes.

Claims

1. Röntgenstrahlen-Tomographiegerät mit (a) einer rotierbaren Halteeinrichtung (12) zur Halterung zumindest einer Röntgenstrahlungsquelle (24) zur Rotation während einer tomographischen Durchstrahlung eines Patienten, und (b) einer Röntgenstrahlungsdetektoreinrichtung (26) zum Erfassen der Röntgenstrahlung während der tomographischen Durchstrahlung, wobei das Gerät weiterhin umfaßt:

eine stationäre Referenzeinrichtung (42), die relativ zur drehbaren Halteeinrichtung so angeordnet sind, daß sie stationär bleibt, wenn sich die drehbare Halteeinrichtung während der Durchstrahlung um die Rotationsachse dreht;

eine Ortungsdetektoreinrichtung (40) zum Messen der Relativposition zwischen der drehbaren Halteeinrichtung und der stationären Referenzeinrichtung; und

eine Erzeugungseinrichtung zur Erzeugung von Daten über die Relativposition zwischen der drehbaren Halteeinrichtung und der stationären Referenzeinrichtung, so daß die Daten dann verwendet werden können, wenn ein aufgenommenes Bild rückprojiziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die stationäre Referenzeinrichtung ein Ring ist, und während der Durchstrahlung eines Patienten sowohl in Echtzeit die Ortungsdetektoreinrichtung die Relativposition zwischen der drehbaren Halteeinrichtung und der stationären Referenzeinrichtung mißt als auch die Erzeugungseinrichtung Daten über die Relativposition erzeugt.

2. Röntgenstrahlen-Tomographiegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Halteeinrichtung (12) eine Rotationsebene definiert, und die Relativposition für die beiden orthogonalen Dimensionen in der Rotationsebene bestimmt werden.

3. Röntgenstrahlen-Tomographiegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Halteeinrichtung ein drehbarer Lagerring (12) ist, der eine erste gedachte Rotationsebene definiert und der Ring (42) innerhalb einer zweiten gedachten Ebene liegt, die entweder im wesentlichen parallel zu der ersten Rotationsebene oder in dieser selbst angeordnet ist.

4. Röntgenstrahlen-Tomographiegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortungsdetektoreinrichtung zwei Ortungsdetektoren (40) zur Erfassung der Position des Rings innerhalb der zweiten gedachten Ebene in zwei orthogonlaen Dimensionen aufweist.

5. Röntgenstrahlen-Tomographiegerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortungsdetektoreinrichtung einen dritten Ortungsdetektor (128) zur Erfassung der Position des Rings in der im wesentlichen zur zweiten gedachten Ebene senkrechten Dimension aufweist.

6. Röntgenstrahlen-Tomographiegerät nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (126) zur Positionierung des Lagerrings in der im wesentlichen zur ersten Rotationsebene senkrechten Dimension in Abhängigkeit vom dritten Ortungsdetektor.

7. Röntgenstrahlen-Tomographiegerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Relativposition messenden Ortungsdetektoren (40) Röntgenstrahlungsdetektoren (70-72) aufweisen, die am Lagerring angebracht und dazu ausgelegt sind, die von der Röntgenstrahlungsquelle ausgesandten Röntgenstrahlen zur Ortung des Rings zu erfassen.

8. Röntgenstrahlen-Tomographiegerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (66) für Röntgenstrahlen durchlässig ist und eine Einrichtung (104) zur Überwachung der Abbildungsqualität von einem resultierenden Bild aufweist.

9. Röntgenstrahlen-Tomographiegerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Überwachung der Abbildungsqualität Abbildungsprobenmittel (104) mit bekannter Form aufweist.

10. Röntgenstrahlen-Tomographiegerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Überwachung der Abbildungsqualität Abbildungsprobenmittel (105) aufweist, deren Röntgenstrahlungsdurchlässigkeit bekannt ist.

11. Röntgenstrahlen-Tomographiegerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortungsdetektoreinrichtung (40) und die Erzeugungseinrichtung zur Erzeugung der Daten ein Paar mechanische Ortungsdetektoren aufweisen, die eine Einrichtung (48) zur Bereitstellung eines elektrischen Signals in Abhängigkeit der mechanisch erfaßten Position des Rings aufweisen, wobei das Signal die Daten darstellt.

12. Röntgenstrahlen-Tomographiegerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Ortungsdetektoren (60) am Lagerring (12) angebracht sind und der Ring an der stationären Referenzeinrichtung (16) befestigt ist.

13. Röntgenstrahlen-Tomographiegerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortungsdetektoreinrichtung einen vierten Detektor (105) zur Erfassung der relativen Winkelposition des Lagerrings (12) zu dem Ring (42) aufweist.

14. Röntgenstrahlen-Tomographiegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stationäre Referenzeinrichtung einen Patiententisch (64) aufweist, an dem der Ring (42) angebracht ist.

15. Röntgenstrahlen-Tomographiegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortungsdetektoreinrichtung wenigstens eine Quelle reflektierbarer Energie (56) und wenigstens einen Detektor für die reflektierbare Energie aufweist.

16. Röntgenstrahlen-Tomographiegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Halteeinrichtung (12) eine Rotationsebene definiert, und die Ortungsdetektoreinrichtung (40) und die Einrichtung zur Erzeugung der Daten Detektoren aufweisen, die in der Rotationsebene zur Messung der Relativposition und zur Erzeugung eines die Daten darstellenden elektrischen Signals angeordnet sind.