DE69114885T2

DE69114885T2 - Bogenförmige Röntgenstrahl-Filteranordnung für Zwei-Energie-Spektren-Tomographie.

Info

Publication number: DE69114885T2
Application number: DE69114885T
Authority: DE
Inventors: Willi Walter Hampel
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1990-03-26
Filing date: 1991-03-19
Publication date: 1996-08-01
Anticipated expiration: 2011-03-20
Also published as: IL97519A0; JPH04221531A; EP0449083B1; CA2034476A1; DE69114885D1; EP0449083A1; JPH0785740B2; US4975933A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf Röntgenfilter zum Steuern der Energie von einem Röntgenbündel und insbesondere auf Filter, die in Röntgen-Tomographie-Computersystemen verwendet werden, um duale Energiemessungen zu machen.
Computer-Tomographie (CT)-Systeme enthalten üblicherweise eine kollimierte Röntgenguelle, um ein fächerförmiges Bündel zu formen, das durch ein abzubildendes Objekt gerichtet und von einer Röntgen-Detektorarray empfangen wird. Die Röntgenquelle, das Fächerbündel und die Detektorarray sind so orientiert, daß sie in der x-y von einem kartesischen Koordinatensystem liegen, die die "Bildebene" genannt wird. Die Röntgenquelle und die Detektorarray können gemeinsam auf einem Gestell innerhalb der Bildebene um das abgebildete Objekt herum und somit um die z-Achse des kartesischen Koordinatensystems gedreht werden.
Die Detektorarray ist von Detektorelementen gebildet, die jeweils die Intensität der durchgelassenen Strahlung entlang einer Strahlenbahn messen, die von der Röntgenquelle zu dem bestimmten Detektorelement projiziert ist. An jedem Gestellwinkel wird eine Projektion gewonnen, die von Intensitätssignalen von jedem der Detektorelemente gebildet ist. Das Gestell wird dann in einen neuen Gestellwinkel gedreht und der Vorgang wird wiederholt, um eine Anzahl von Projektionen entlang einer Zahl von Gestellwinkeln zu sammeln, um einen tomographischen Projektionssatz zu bilden. Jeder gewonnene tomographischen Projektionssatz kann in numerischer Form gespeichert werden für eine spätere Computer-Bearbeitung, um ein Querschnittsbild gemäß bekannten Algorithmen zu rekonstruieren. Das rekonstruierte Bild kann auf einer konventionellen Kathodenstrahlröhre dargestellt oder durch eine Computer-gesteuerte Kamera in eine Filmaufzeichnung umgewandelt werden.
Die Röntgenquelle ist üblicherweise von einer evakuierten Röntgen-Glasröhre gebildet, die eine Anode und eine Kathode enthält. Röntgenstrahlen werden erzeugt, wenn Elektronen von der Kathode gegen einen Brennpunkt auf der Anode durch eine Hochspannung über der Anode und Kathode beschleunigt werden.
Das Spektrum der erzeugten Röntgenstrahlen umfaßt ein Strahlungsband unterschiedlicher Frequenzen und somit unterschiedlicher Energien. Die eine kurze Wellenlänge aufweisende Strahlung höherer Energie wird als "harte" Röntgenstrahlung bezeichnet, und die eine längere Wellenlänge aufweisende Strahlung kleinerer Energie wird als "weiche" Röntgenstrahlung bezeichnet. Die Röntgenstrahlen kleinster Energie werden nahezu vollständig durch den Körper absorbiert und liefern deshalb einen kleinen Beitrag zu dem Röntgenbild. Nichtsdestoweniger tragen diese weichen Röntgenstrahlen zu der gesamten Belastung des Patienten mit schädlicher ionisierender Strahlung bei. Deshalb werden diese Strahlen gewöhnlich durch ein Filter beseitigt, das in die Röntgenröhre eingebaut ist, wie es in der Technik bekannt ist.
Die durch die Röntgenröhre emittierten Strahlen können durch zwei zusätzliche Filter geleitet werden, ein "Spektral"-Filter und ein "Schwächungs"-Filter.
Das Spektral-Filter kann ein Molybdän-Streifen sein, der dazu dient, das Röntgenbündel zu härten, indem Röntgenstrahlen mit größerer Wellenlänge und kleinerer Energie weiter zu beseitigen. Dieses Spektral-Filter kann in das Röntgenstrahlenbündel hinein und aus ihm heraus bewegt werden und bietet somit die Möglichkeit, ein Objekt mit Röntgenbündeln unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung abzubilden. Die Konstruktion von Röntgenbildern aus zwei oder mehr Bildern, die mit Röntgenbündeln unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung gemacht sind, wird "duale Energie-Abtastung" genannt und findet eine breite Anwendung bei der Bildgebung von weichem Gewebe, wo eine Abtastung mit einer einzigen Energie nur für einen begrenzten Kontrast sorgen kann. Das Spektral-Filter kann mit einer Schiene oder mit einem Gelenk ausgerüstet sein, um seine Einführung und seine Herausnahme aus dem Röntgenbündel zu gestatten.
Zusätzlich zu dem Spektral-Filter können die Röntgenstrahlen durch ein Schwächungs-Filter geleitet werden. Das Schwächungs-Filter ist üblicherweise ein synthetischer Polymer, wie beispielsweise Teflon, mit einer spektralen Röntgen-Absorptions-Charakteristik nahe derjenigen von Wasser und somit des menschlichen Körpers. Dieses Filter soll nicht die spektralen Charakteristiken von einem Röntgenbündel einstellen, sondern vielmehr die Dickenänderung von dem abgebildeten Körper kompensieren; ein derartiges Filter ist in US-A-4 288 695 gezeigt. Die Röntgenstrahlen, die durch die Mitte des abgebildeten Körpers, üblicherweise der dickste Teil, hindurchtreten, werden durch dieses Filter am wenigsten geschwächt, wogegen die Röntgenstrahlen, die durch die Ränder des abgebildeten Körpers, üblicherweise der dünnste Teil, hindurchtreten, durch dieses Filter stärker geschwächt werden. Diejenigen Strahlen, die überhaupt nicht durch den Körper eingefangen werden, werden durch dieses Filter maximal geschwächt, idealerweise um einen Betrag, der gleich demjenigen der Röntgenstrahlen ist, die durch die Mitte des Körpers hindurchtreten. Das Ergebnis dieser selektiven Schwächung ist, daß die Röntgenstrahlen, die auf die CT Röntgen-Detektoren treffen, ähnliche Energie haben und um die Mitte der Detektor-Empfindlichkeit zentriert sind. Das Schwächungs-Filter kann deshalb die Verwendung von empfindlicheren Röntgendetektoren gestatten, wobei der Bereich von Röntgenenergien verkleinert wird.
Zu Eichzwecken ist es üblicherweise wünschenswert, daß das Schwächungs-Filter aus der Bahn des Röntgenbündels herausgenommen werden kann. Dies kann erreicht werden, indem das Schwächungs-Filter auf einer bewegbaren Schiene positioniert wird.
Wie erwähnt, kann das Schwächungs-Filter aus einem synthetischen Polymer, wie beispielsweise Teflon, aufgebaut sein, um so an die Absorptions-Charakteristiken des abgebildeten Körpers eng angepaßt zu sein. Obwohl die Absorptions-Charakteristiken derartiger Polymeren relativ stabil sein können, ändern sich unter fortgesetzter Röntgenbestrahlung die mechanischen Charakteristiken des Polymers. Die Farbe des Materials kann sich verdunkeln und es können sich Risse entwickeln. Die Diskontinuität des Röntgenbündels, die durch die Risse eingeführt wird, kann schwere Bildartefakte hervorrufen und somit die Auswechselung des Filters erfordern. Eine derartige Auswechselung kann sowohl unbequem als auch kostspielig sein.

Zusammenfassung der Erfindung

Obwohl die Anmelderin nicht durch eine bestimmte Theorie gebunden sein will, so wird angenommen, daß die Rißbildung des Schwächungs-Filters unter fortgesetzter Benutzung hervorgerufen wird durch eine Kombination der Versprödung des Polymers des Schwächungs-Filters durch einen Bruch bzw. Durchschlag der Polymer-Moleküle durch das Röntgenbündel zusammen mit Beanspruchungen, die zwischen dem Schwächungs- Filter und seiner Halterung aufgebaut werden, wenn sie sich wegen der Wärme der benachbarten Röntgenröhre ausdehnen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Filteranordnung in einem Computer-Tomographiesystem mit einer Röntgenquelle zum Projizieren eines kollimierten Bündels von Röntgenstrahlen entlang einer Projektionsachse geschaffen, wobei die Anordnung ein Filterelement aufweist zum Dämpfen bzw. Schwächen des Röntgenbildes, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement eine Mittelachse parallel zu der Projektionsachse und zwei Enden hat, die auf jeder Seite der Mittelachse angeordnet sind; eine bewegbare Halterungsplatte zum Positionieren der Mittelachse des Filterelements innerhalb des Röntgenbündels vorgesehen ist; eine Mittenbefestigungseinrichtung zum festen Anbringen des Filterelements entlang seiner Mittelachse an der Halterungsplatte vorgesehen ist; und eine Endbefestigungseinrichtung zum verschiebbaren Anbringen der Enden des Filterelements an jedem Ende der Halterungsplatte vorgesehen ist.
In einem Ausführungsbeispiel sind die Enden des Filterelementes mit Löchern versehen und mit einem Befestigungsglied gehalten, das einen Schaftdurchmesser aufweist, der kleiner als der Durchmesser der Löcher ist. Die Differenz zwischen dem Schaft- und Lochdurchmesser ist gleich einer vorbestimmten Ausdehnungsstrecke. Das Filterelement ist gegen die Halterungsplatte durch eine Druckfeder gehalten, die zwischen dem Kopf des Befestigungsgliedes und dem Filter angeordnet ist.
Auf diese Weise können sich die Enden des Filterelementes verschieben, wenn sich das Filterelement in bezug auf die Halterungsplatte ausdehnt, und somit wird die Beanspruchung vermieden, die bewirken könnte, daß das Filterelement bricht, wenn es bei steigender Röntgenbestrahlung spröde wird. Die Druckfeder drückt das Filter gegen die Oberfläche der Halterungsplatte, gestattet aber, daß sich das Filter entlang der Oberfläche der Halterungsplatte verschiebt, wenn es sich ausdehnt.
Die Fixierung des Filters entlang seiner Mittelachse gestattet die Expansion des Filters in Richtung auf jedes Ende, ohne daß das gesamte Filter in Richtung auf jedes Ende verschoben wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Mitte des Filterelements durch eine Halterungswand an der Halterungsplatte befestigt. Ein Loch in der Halterungswand verhindert die Bildung von Beanspruchungen auf der Befestigung als eine Folge der Expansion des Filterelements in einer Richtung senkrecht zu seinen zwei Enden.
Ein zweites Filter kann an der Halterungsplatte befestigt sein, so daß an einer ersten Position der Halterungsplatte das Röntgenbündel durch sowohl das erste als auch das zweite Filterelement geschwächt wird und an einer zweiten Position der Halterungsplatte das Röntgenbündel nur durch das eine Filterelement geschwächt wird. Das zweite Filter kann an der Halterungsplatte befestigt sein, um so das zweite Filter bei einer relativen Expansion der Halterungsplatte zu spannen.
Diese Spannung des Spektral-Filters mit einer relativen Expansion der Halterungsplatte stellt sicher, daß das Spektral-Filter nicht auf Druck beansprucht wird, wenn es kalt ist, was zu einer Wölbung oder Krümmung führen könnte. Das Spektral-Filter ist in bezug auf das Schwächungs-Filter fixiert, und die gesamte Filteranordnung wird in und aus dem Röntgenbündel bewegt, wodurch für eine genauere Positionierung des Spektral-Filters gesorgt wird.

Kurzbeschreibung der Zeichungen

Die Erfindung wird nun mit weiteren Einzelheiten anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnun gen beschrieben, in denen:
Figur 1 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht von der Filteranordnung ist und die relativen Positionen des Schwächungs-Filters, der Halterungsplatte und der Spektral-Filter zeigt;
Figur 2 eine aufgeschnittene Teilansicht von der Filteranordnung ist und die Befestigung des Schwächungs-Filters an der Halterungsplatte zeigt; und
Figur 3 eine Draufsicht ähnlich Figur 2 ist und die Befestigung der Filteranordnung an dem Antriebsmechanismus zum Bewegen der Filteranordnung innerhalb des Röntgenbündels zeigt.

Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Gemäß Figur 1 ist eine im wesentlichen rechteckige Halterungsplatte 10 hochkant zu einem Fächerbündel von Röntgenstrahlen 12 angeordnet, die vertikal entlang der Achse 14 abgestrahlt werden. An der einen Fläche der Halterungsplatte 10 ist ein Schwächungs-Filter 16 befestigt, das von einem entsprechenden rechteckigen Filterblock 18 aus Teflon gebildet ist. Für den Fachmann ist klar, daß auch andere ähnliche Materialien für das Schwächungs-Filter 16 verwendet werden können. In der freiliegenden Fläche des Filterblocks 18 befindet sich eine nach unten verlaufende Sattel- Aussparung 20, die in dem Filterblock 18 zentriert ist, aber kleiner als die volle Breite des Filterblockes 18 ist, um eine entsprechende Halterungswand 22 intakt zu lassen. Die sattelförmige Aussparung 20 verkleinert die Dicke des Schwächungs-Filters 16 entlang der Bahn des projizierten Fächerbündels von Röntgenstrahlen 12, so daß die Dicke des Schwächungs-Filters 16 der Dicke von einem typischen, darzustellenden Objekt (nicht gezeigt) umgekehrt entspricht. Das heißt, das Schwächungs-Filter 16 ist in der Mitte am dünnsten, um diejenigen Strahlen 12 am wenigsten zu schwächen, die durch den dicksten Abschnitt des abgebildeten Objektes hindurchtreten werden, und am dicksten an jedem Rand, um die meisten Röntgenstrahlen 12 zu schwächen, die ohne jede Schwächung auf jeder Seite des abgebildeten Objektes vorbeilaufen. Wie oben ausgeführt wurde, besteht der Zweck des Schwächungs-Filters 16 darin, die Intensität der Rontgenstrahlen 12, die von einem CT-Detektor empfangen werden, in etwa auszugleichen und somit eine verbesserte Detektor-Empfindlichkeit zu gestatten.
Die Halterungswand 22, die durch die sattelförmige Aussparung 20 freigelegt ist, enthält zwei vertikal angeordnete Senklöcher 24. Gemäß sowohl Figur 1 als auch Figur 2 ist das Schwächungs-Filter 16 an der Halterungsplatte 10 durch Flachkopf-Maschinenschrauben 26 befestigt, die in die Senklöcher 24 passen und durch entsprechende Sacklöcher 28 mit Gewinde an der Mitte der Halterungsplatte 10 aufgenommen sind. Das Schwächungs-Filter 16 ist somit an der Halterungsplatte 10 entlang der vertikalen Symmetrielinie der Halterungsplatte 10 und des Schwächungs-Filters 16 befestigt. Die zusammenpassenden Flächen der Flachkopf-Befestigungsglieder 26 und der Senklöcher 24 in der Halterungswand 22 dienen dazu, die Verschiebung der Mitte des Schwächungs- Filters 16 in bezug auf die Halterungsplatte 10 zu verhindem.
Während der Benutzung der CT-Maschine gibt die Röntgenröhre (nicht gezeigt) beträchtliche Wärme frei, wodurch das Schwächungs-Filter 16 und die Halterungsplatte 10 bis zu 28ºC (50ºF) über der üblichen Raumtemperatur erwärmt wird. Die Expansion des Schwächungs-Filters 60 unterscheidet sich von derjenigen der Halterungsplatte 10, was von den Materialien abhängt, aus denen sie jeweils aufgebaut sind. Bei einem Schwächungs-Filter aus Teflon und einer Halterungsplatte aus Aluminium betragen die Ausdehnungskoeffizienten etwa 144 x 10&supmin;&sup6;ºC&supmin;¹ (80 x 10&supmin;&sup6; Zoll/Zoll-ºF) bzw. 23,4 x 10&supmin;&sup6;ºC&supmin;¹ (13 x 10&supmin;&sup6; Zoll/Zoll-ºF). Die Differenz in der Expansion über 28ºC (50ºF) beträgt deshalb etwa 3/1000stel von einem cm pro cm (einem Zoll pro Zoll) des Materials.
Ein Spannungsentlastungsloch 30 ist in die tragende Wand 22 des Schwächungs-Filters 16 zwischen den Senklöchern 28 geschnitten, um Beanspruchungen zu entspannen, die durch vertikale Expansion des Filterblockes 18 und die tragende Wand 22 hervorgerufen werden, wenn sie durch die benachbarte Röntgenröhre (nicht gezeigt) erwärmt wird. Der Abstand zwischen den Befestigungspunkten der tragenden Wand 24, d. h. der Abstand zwischen den Senklöchern 24, beträgt etwa 5,0 cm (2 Zoll) und somit werden 1,5 x 10&supmin;&sup4; cm (6/1000stel Zoll) der Ausdehnung durch das Spannungsentlastungsloch 30 aufgenommen. Das Spannungsentlastungsloch deformiert sich von einem Kreis zu einer Ellipse, um eine Wölbung bzw. Verbiegung der tragenden Wand zwischen den Senklöchern 24 bei der relativen Expansion des Filterblockes 18 auf der Halterungsplatte 28 zu verhindern.
Die horizontale Expansion des Filterblockes 18 ist wesentlich größer als die vertikale Expansion, wie es oben beschrieben wurde, aufgrund der größeren Länge als der Höhe des Filterblockes 18. Beispielsweise kann die Länge des Filterblockes 25cm (10 Zoll) betragen und somit kann etwa 7,5 x 10&supmin;&sup4; cm (30/1000stel Zoll) an horizontaler Expansion bei den zuvor beschriebenen Bedingungen und Materialien erwartet werden.
Diese horizontale Expansion des Filterblockes 18 wird in einer anderen Weise als die vertikale Expansion aufgenommen. Überdimensionierte Löcher 32 sind durch die Fläche von jedem Ende des Filterblockes 18 gebohrt, um das Einsetzen des Schaftes 34 von Schulterschrauben 36 zu gestatten, die durch entsprechende Sacklöcher 38 mit Gewinde in der Fläche der Halterungsplatte 10 an jedem Ende der Halterungsplatte 10 aufgenommen sind. Die Schulterschrauben 36 sind so bemessen, daß, wenn die Schulter 40 der Schulterschrauben 36 gegen die Flächen der Halterungsplatte 10 anliegen, der Schaft 34 der Schulterschrauben 36 sich über die Außenfläche des Filterblockes 18 hinaus erstreckt und die Köpfe 42 der Schulterschrauben 36 von der Außenfläche des Filterblockes 18 versetzt sind. Zwischen dem Kopf 42 von jeder Schulterschraube 36 und der Außenfläche des Filterblockes 18 ist eine Druckfeder 44 angeordnet. Die Druckfeder 44 ist so bemessen, daß sie zusammengedrückt ist, wenn die Schulter-schraube 36 mit der Halterungsplatte 10 voll in Eingriff ist, und somit übt die Druckfeder 44 eine nach innen gerichtete Kraft auf den Filterblock 18 aus und hält ihn gegen die Halterungsplatte 10. Eine Scheibe 46 ist zwischen der Druckfeder 44 und dem Filterblock 18 angeordnet, um die Kraft der Druckfeder 44 zu verteilen und irgendeinen kalten Fluß des Materials des Filterblockes 18 zu verkleinern.
Die überdimensionierten Ldcher 32 haben einen um etwa 1,5 x 10&supmin;³ cm (60/1000stel Zoll) größeren Durchmesser als die Schafte 34 der Schulterschrauben 36, um die Ausdehnung von 7,5 x 10&supmin;&sup4; cm (30/1000stel Zoll) des Filterblockes 18 entlang seiner horizontalen Abmessung von etwa 25 cm (10 Zoll) aufzunehmen. Die Druckfeder 44 übt nur eine senkrechte Kraft auf den Filterblock 18 aus und widersteht somit nicht der Expansion des Schwächungs-Filters 16, sondern bewirkt nur die Gleitreibung zwischen dem Schwächungs-Filter 16 und der Halterungsplatte 10. Diese Gleitreibung ist normalerweise gering.
Es wieder auf Figur 1 Bezug genommen; zwei T-Bügel 48 sind an dem oberen Rand von jedem Ende der Halterungsplatte 10 durch einen vertikalen Schenkel des T-Bügels 48 befestigt. Die zwei horizontalen Arme von jedem T-Bügel 48 haltern jeweils das eine Ende von zwei parallelen metallischen Filterbändern 50 und 50', die als Spektral-Filter verwendet sind. Die Enden der Filterbänder 50 und 50' sind an den horizontalen Armen der T-Bügel 48 durch zwei Maschinenschrauben 58 befestigt, die durch Löcher 54 in den Enden der Filterbänder 50 und 50' und die horizontalen Arme der T-Bügel 48 hindurchf ühren und mit Federscheiben 56 befestigt sind. Den Filterbändern 50 und 50' ist während der Montage bei Raumtemperatur ein leichter Zug gegeben, um eine Biegung in kälteren Umgebungen zu verhindern.
Die Filterbänder 50 und 50' können aus Molybdän gebildet sein und haben einen kleineren Ausdehnungskoeffizienten als eine Halterungsplatte 10 aus Aluminium. Genauer gesagt, beträgt der Ausdehnungskoeffizient von Molybdän etwa 5,4 x 10&supmin;&sup6;ºC&supmin;¹ (3 x 10 &supmin;&sup6; Zoll/Zoll-ºF) gegenüber 23,4 x 10&supmin;&sup6;ºC&supmin;¹ (13 x 10&supmin;&sup6; Zoll/Zoll-ºF) für eine Halterungsplatte 10 aus Aluminium. Die Differenz in der Expansion über 28ºC (50ºF) beträgt etwa 0,5/1000stel von einem cm pro cm (einem Zoll pro Zoll) des Materials.
Diese Expansion wird aufgenommen, indem sichergestellt wird, daß die Filterbänder 50 und 50' nicht schlüpfen in bezug auf die Halterungsplatte 10, wenn beide erwärmt und abgekühlt werden, und daß somit die Filterbänder 50 und 50' konstant unter Zug sind. Unter Zug werden sich die Filterbänder 50 und 50' nicht biegen bzw. wölben. Anders als das Polymermaterial des Dämpfungsfilters 16 werden die Metallfilterbänder 50 und 50' nicht in signifikanter Weise versprödet bei Röntgenbestrahlung, und somit können kleine Beanspruchungen aufgenommen werden.
Das eine Filterband 50 ist oberhalb des Schwächungs-Filters 16 positioniert, um so die eine Hälfte der Dicke des Schwächungs-Filters gegenüber der Bestrahlung durch das Röntgenfächerbündel 12 abzuschirmen. Das andere Filterband 50' erstreckt sich von der Rückseite der Halterungsplatte 10 von dem Schwächungs-Filter 16 weg und über den unüberdeckten Raum. Diese Konfiguration gestattet selektive Kombinationen es Schwächungs-Filters 16 und der Filterbänder 50 und 50', wie es nachfolgend beschrieben wird.
Gemäß Figur 1 sind Lagerblöcke 58 an der Fläche der Halterungsplatte 10 an jedem Ende der Halterungsplatte 10 jenseits der Ausdehnung des Filterblockes 18 befestigt. In Löchern in den Lagerblöcken 58 sind an den Ecken der Halterungsplatte 10 mit Gewinde versehene Einsätze 60 angeordnet, die Spindelschrauben 62 aufnehmen, wie es später beschrieben wird. Weiterhin befindet sich in jedem Lagerblock 58, zentriert zwischen den Gewindeeinsätzen 60, ein lineares Lager 64, das eine Führungswelle 66 aufnimmt, auf der sich die Lagerblöcke 58 und die Halterungsplatte 10 bewegen können.
Gemäß den Figuren 2 und 3 stehen die Spindelschrauben 62, die den Positionen der Gewindeeinsätze 60 entsprechen, von einer Motorantriebsplatte 68 vor, die mit der Halterungsplat-te 10 ausgerichtet sind und parallel dazu verlaufen. Die Spindelschrauben sind auf der Motorantriebsplatte 68 durch Lager 70 gehaltert und durch jeden der Gewindeeinsätze 60 aufgenommen. Zwei Führungswellen 66 (nur teilweise sichtbar in Figur 3) sind in ähnlicher Weise durch die linearen Lager 64 aufgenommen und halten das Gewicht der Halterungsplatte 10, wenn sie sich mit der Bewegung der Spindelschrauben 62 in Richtung auf und von der Motorantriebsplatte 68 weg bewegt.
Die Spindelschrauben 62 werden synchron bewegt, um eine sichere und parallele Bewegung der Halterungsplatte 10 in bezug auf die Motorantriebsplatte 68 und die Fläche des Fächerbündels der Röntgenstrahlen 12 sicherzustellen. Diese Bewegung wird durch Transportzahnräder 72 erreicht, die an jeder der Spindelschrauben 52 nahe der Motorantriebsplatte 68 befestigt und durch eine Rollenkettenschleife 74 miteinander verbunden sind. Ein Antriebszahnrad 76 ist an einer Welle von einem Schrittmotor 78 befestigt, der entlang der Motorantriebsplatte 68 bewegt werden kann durch Stellschrauben 80, um so jede Lose aus der Rollenkettenschleife 74 zu beseitigen, wie es in der Technik allgemein bekannt ist.
Der Schrittmotor 78 wird durch eine Festkörper-Schrittmotor-steuerung 62 gesteuert, die auf digitale Signale anspricht, die die Richtung und Anzahl von Schritten angeben, um die Welle des Schrittmotors 78 eine gewisse Anzahl von Graden in jeder Richtung zu bewegen. Die relative Bewegung der Halterungsplatte 10 und somit des Schwächungs-Filters 16 und der Filterbänder 50 und 50' kann aus der Steigung der Spindelschrauben 62 und der Gradzahl berechnet werden, die von dem Schrittmotor 78 ausgeführt wird. Die absolute Position der Halterungsplatte 10 wird dadurch bestimmt, daß die Spindelschrauben 62 gedreht werden, um so die Halterungsplatte 10 in Richtung auf die Motorantriebsplatte 68 zu ziehen, bis der Stößel von einem Grenzschalter 62, der an der Motorantriebsplatte 68 befestigt ist, durch die Stirnfläche des Schwächungs-Filters 16 niedergedrückt wird, die auf die Motorhalterungsplatte 68 gerichtet ist. Das Niederdrücken des Stößels des Grenzschalters 82 gibt an, daß die Halterungsplatte 10 an einem bekannten Ort ist. Zukünftige Positionen der Halterungsplatte 10 können dann ermittelt werden, indem den nachfolgenden relativen Bewegungen des Schrittmotors 78 gefolgt wird.
Es wird noch auf Figur 3 Bezug genommen; die Halterungsplatte 10 kann in einem von vier Plätzen in bezug auf das Fächerbündel der Röntgenstrahlen 12 positioniert sein. An dem ersten Platz ist die Halterungsplatte 10 am weitesten von der Motorantriebsplatte 68 entfernt, und die Region A ist mit dem Fächerbündel 12 ausgerichtet, so daß weder das Schwächungs-Filter 16 noch eines der Filterbänder 50 oder 50' das Fächerbündel 12 einfängt bzw. schneidet. In dem zweiten Platz bewegt sich die Halterungsplatte 10 näher an die Motorantriebsplatte 68, so daß die Region B mit dem Fächerbündel 12 ausgerichtet ist und allein das Schwächungs-Filter 16 in der Bahn des Fächerbündels 12 ist. In dem dritten Platz bewegt sich die Halterungsplatte 10 noch näher an die Motorantriebsplatte 68, so daß die Region C mit dem Fächerbündel 12 ausgerichtet ist und sowohl das Schwächungs-Filter 16 als auch das Filterband 50 in der Bahn des Fächerbündels 12 ist. Schließlich bewegt sich in dem vierten Platz die Halterungsplatte 10 weiter in Richtung auf die Motorantriebsplatte 68, so daß nur das Filterband 50' in der Bahn des Fächerbündels 12 ist.
Somit kann der Schrittmotor 78 verwendet werden, um die Filtration des Röntgenfächerbündels 12 zu variieren, indem die Halterungsplatte 10 entsprechend bewegt wird.
Vorstehend wurde ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Für den Fachmann wird deutlich, daß viele Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Beispielsweise können das Schwächungs-Filter 16, die Filterbänder 50 und 50' und die Halterungsplatte 10 aus an deren bekannten Materialien mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten als den hier beschriebenen konstruiert sein. Um der Öffentlichkeit die verschiedenen Ausführungsbeispiele zur Kenntnis zu geben, die in den Schutzumfang der Erfindung fallen können, sind die folgenden Ansprüche aufgestellt.

Claims

1. Filteranordnung in einem Computer-Tomographiesystem mit einer Röntgenquelle zum Projizieren eines kollimierten Bündels von Röntgenstrahlen (12) entlang einer Projektionsachse (14), wobei die Anordnung ein Filterelement (16) aufweist zum Dämpfen bzw. Schwächen des Röntgenbündels, gekennzeichnet durch:

das Filterelement (16) hat eine Mittelachse parallel zu der Projektionsachse (14) und zwei Enden, die auf jeder Seite der Mittelachse angeordnet sind,

eine bewegbare Halterungsplatte (10) zum Positionieren der Mittelachse des Filterelements (16) innerhalb des Röntgenbündels,

eine Mittenbefestigungseinrichtung (26) zum festen Anbringen des Filterelements (16) entlang seiner Mittelachse an der Halterungsplatte (10) und

eine Endbefestigungseinreichung (34, 36, 42) zum verschiebbaren Anbringen der Enden des Filterelements (16) an jedem Ende der Halterungsplatte (10).

2. Filteranordnung nach Anspruch 1, wobei das Filterelement (16) ein Loch (32) an jedem Ende aufweist und die Endbefestigungseinrichtung enthält:

eine Befestigung (36) mit einem Schaft (34) und einem Kopf (42) an dem einen Ende, wobei der Schaft (34) einen Durchmesser hat, der um eine vorbestimmte Expansionsstrecke kleiner als der Durchmesser des Loches (32) ist, wobei der Schaft (34) durch die Löcher (32) paßt und durch die bewegbare Halterungsplatte (10) aufgenommen ist zur Halterung der Enden des Filterelements (16) zwischen einer Oberfläche des Kopfes (42) und einer Oberfläche der bewegbaren Halterungsplatte (10), und

eine Druckfedereinrichtung (44), die zwischen dem Kopf (42) und dem Filterelement (16) angeordnet ist, zum verschiebbaren Haltern des Filterelements (16) gegen die Halterungsplatte (10).

3. Filteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Filterelement aus einem synthetischen Polymer gebildet ist.

4. Filteranordnung nch einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Filterelement (16) eine Stützwand (20) entlang seiner Mittellinie aufweist und ein Loch (30) in der Stützwand vorgesehen ist, um eine Deformation der Stützwand (20) bei Expansion zu gestatten.

5. Filteranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein zweites Filterelement (50, 50') zum Dämpfen bzw. Schwächen des Röntgenbündels in bezug auf das erste Filterelement (16) so angeordnet ist, daß in einer ersten Position der Halterungsplatte (10) das Röntgenbündel durch sowohl das erste Filterelement (16) als auch das zweite Filterelement (50, 50') gedämpft wird und in einer zweiten Position der Halterungsplatte (10) das Röntgenbündel nur durch eines der Filterelemente (16) gedämpft wird.

6. Filteranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Spannmittel (48, 52, 54, 56) vorgesehen sind zum Befestigen des zweiten Filterelements (50, 50') an der Halterungsplatte (10), um so das zweite Filter (50, 50') mit relativer Expansion der Halterungsplatte (10) zu spannen.

7. Filteranordnung nach Anspruch 5 oder 6, wobei das zweite Filterelement (50, 50') ein Metallband ist.