NL8003636A

NL8003636A - Werkwijze en inrichting voor het bepalen van de rand van een lichaam door middel van op het lichaam ver- strooide straling.

Info

Publication number: NL8003636A
Application number: NL8003636A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1979-06-30
Filing date: 1980-06-24
Publication date: 1981-01-05
Also published as: DE2926456A1; GB2054319A; FR2472372A1; JPS5611039A; GB2054319B; US4384209A

Description

4 , f PHD 79-071 1

N.V. PHILIPS' GLOEILAMPENFABRIEKEN

Werkwijze en inrichting voor het bepalen van de rand van een lichaam door middel van op het lichaam verstrooide straling

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bepalen van de rand van een lichaam voor het rekon-strueren van de absorptieverdeling van straling in een vlak onderzoeksgebied van het lichaam, waarbij het onderzoeksge-5 bied binnen een dit gebied omsluitend ligplaatsgebied voor het opnemen van het lichaam ligt en vanuit verschillende in het onderzoeksvlak liggende richtingen met behulp van een, waaiervormige stralingsbundel volledig wordt doorstraald voor het bepalen van meetwaarden, en waarbij verder voor elke 10 richting van de waaiervormige stralingsbundel een door het lichaam beïnvloede, buiten de stralingsbundel en eventueel in het onderzoeksvlak verlopende hulpstraling voor het bepalen van randpunten van het lichaam wordt gemeten, samen met de meetwaarden de absorptieverdeling wordt gerekonstrueerd. Ver-15 der heeft de-uitvinding betrekking op een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze.

Bij computertomografie-apparaten wordt tijdens een meting voor het opnemen van transmissiemeetwaarden het systeem stralingsbron-detektorinrichting om een op het onder-20 zoeksvlak loodrecht staande as gedraaid, waaruit het onderzoeksgebied als dat koncentrisch ten opzichte van ‘de as liggende, cirkelvormige gebied resulteert, dat in elke positie van het systeem stralingsbron-detektorinrichting wordt doorstraald door een waaiervormige stralingsbundel van de stra-25 lings bron.

Een lichaamsvlak, waarvan de absorptieverdeling moet worden gerekonstrueerd, wordt dan ook volledig binnen het onderzoeksgebied gepositioneerd, omdat er geen deelgebied van het lichaamsvlak mag zijn waarvan in de een of ande-30 re meetrichting geen meetwaarden kunnen worden verkregen, omdat dit deelgebied buiten het onderzoeksgebied ligt. In het andere geval treden grote fouten op bij de daarna uitgevoerde rekonstruktie van de absorptieverdeling in het onder- 8003636 ·> PHD 79-071 2 zoeksgebied. Het onderzoeksgebied moet in de regel dus zo groot zijn, dat ook lichamen, die in het te onderzoeken doorsnedevlak bijzonder grote afmetingen hebben, volledig binnen het onderzoeksgebied kunnen worden gepositioneerd.

5 Voor de diagnose is in de regel echter slechts een begrensd beeldgebied van belang, bijvoorbeeld het gebied van een orgaan binnen het menselijk lichaam. Het.zou daarom wenselijk zijn het verkrijgen van meetwaarden tot dit begrensde gebied te beperken, omdat dan de de patiënt belastende stra-10 lingshoeveelheid worden beperkt.

In de oudere Duitse Octrooiaanvrage P 28 02 593.6 (PHD 78-007) is reeds een werkwijze voor het bepalen van de ruimtelijke verdeling van de absorptie van straling beschreven, die het mogelijk maakt de absorptieverdeling in het on-15 derzoeksgebied te rekonstrueren, ook als de lichaamsrand volledig buiten het onderzoeksvlak ligt.

De werkwijze is erop gebaseerd, de rand van een lichaam als omhulling van aan het lichaam tangerende en in het onderzoeksvlak verlopende lichtstralen te bepalen, waarbij 20 een optisch aftastsysteem de buiten het onderzoeksgebied liggende lichaamsrand aftast. Met behulp van omhullingen kunnen echter alleen een konvex-verlopende rand van het lichaam worden bepaald, zodat fouten optreden, als de uiterlijke vorm van de rand bijvoorbeeld concave gedeelten heeft. Daar komt 25 nog bij, dat voor het uitvoeren van deze werkwijze naast de gebruikelijke röntgenstralingsbron een extra hulpstralings-bron voor het uitzenden van de lichtstralen .nodig is.

Het is het doel van de uitvinding om in een werkwijze voor het bepalen van de rand van een lichaam voor het 30 rekonstrueren van de absorptieverdeling in een vlak van het lichaam en een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze te voorzien, met behulp waarvan zowel konvex- als concaaf-gevormde randdelen van het lichaam kunnen worden bepaald, waarbij geen hulpstralingsbronnen nodig zijn.

35 Een eerste uitvoeringsvorm van een werkwijze vol gens de uitvinding heeft tot kenmerk, dat in een van de richting van de röntgenstraling van de waaiervormige stralings-bundel afwijkende richting verlopende en door het lichaam 8003635 * PHD 79-071 3 verstrooide röntgenstraling als hulpstraling langs strooi-stralingswegen wordt gemeten, die elkaar in het ligplaatsge-bied niet overlappen en die tenminste bij benadering een · helft van het ligplaatsgebied terzijde van een daarin gelegen 5 centrum bedekken, dat vervolgens uit het aantal strooistra-lingswegen de het verste van het centrum van het onderzoeksgebied verwijderd liggende strooistralingsweg, waarlangs strooistraling is gemeten wordt geselecteerd, waarbij van een wegtrajekt van de geselecteerde strooistralingsweg, dat bin-10 nen de waaiervormige stralingsbundel verloopt, de positie in het ligplaatsgebied wordt geregistreerd, en na het registreren van de posities van alle wegtrajekten voor de verschillende richtingen van de waaiervormige stralingsbundel snijpunten van de wegtrajekten met door het centrum heengaande 15 rechte lijnen worden bepaald waarbij de lijnen onderling een kleine hoek met elkaar maken en over een hoek van 180° uitwaaieren, waarbij de snijpunten met-de kortste afstand tot het centrum als randpunten worden geregistreerd.

Een tweede uitvoeringsvorm van een werkwijze vol-20 gens de uitvinding heeft tot kenmerk, dat de door het lichaam in een een stralingsweg van de waaiervormige stralingsbundel bevattend en een hoek met het onderzoeksvlak insluitend meet-vlak verstrooide röntgenstraling als hulpstraling wordt gemeten, waarbij strooistraling uitgaande van punten op de stra-25 lingsweg zodanig wordt gediafragmeerd, dat een eenduidige relatie wordt verkregen tussen de naast elkaar liggende punten op de stralingsweg en naast elkaar lopende en door de punten heengaande strooistralingswegen, waarbij de bepaling van een randpunt door vergelijking van uitgangssignalen 30 wordt uitgevoerd, die door detektie van strooistraling langs de naast elkaar lopende strooistralingswegen worden verkregen.

De uitvinding gaat ervan uit, dat een bevredigende bepaling van de absorptieverdeling in het onderzoeksge-35 bied kan worden verkregen, als als vervanging voor de op buiten het onderzoeksvlak verlopende stralingswegen niet bekende meetwaarden geometrische lengtewaarden worden gebruikt, die met een gemiddelde waarde van de lichaamsabsorp- 8003638 • · PHD 79-071 4 tie kunnen worden vermenigvuldigd. Hiertoe moet de lichaams-rand tenminste bij benadering bekend zijn. Daarna worden de geometrische lengtewaarden berekend als afstand van de snijpunten van rechte lijnen buiten het onderzoeksgebied met de 5 lichaamsrand. De bepaling van de absorptie in het onderzoeksgebied met behulp van de bij doorstraling van het onderzoeksgebied verkregen meetwaarden en van de met de gemiddelde li-chaamsabsorptie vermenigvuldigde geometrische lengtewaarden is experimenteel met succes beproefd (zie de bijdrage in 10 Medita, speciale uitgave 1/78, Bazel 1978).

De uitvinding gaat er verder van uit, dat een deel van de het lichaam doordringende röntgenstraling in zijwaartse richting ten opzichte van de waaiervormige stralingsbun-del door het Compton-effekt wordt verstrooid en door een 15 hulpdetektorinrichting wordt gedetekteerd, die ten opzichte van de waaiervormige stralingsbundel vast gepositioneerd is en dus deelneemt aan de draaiing van het systeem stralings-bron-detektorinrichting. Wordt de strooistraling langs wel gekozen strooistralingswegen gedetekteerd bijvoorbeeld langs 20 strooistralingswegen, die parallel met elkaar in het onder-zoeksvlak verlopen en het ligplaatsgebied bijna volledig bedekken, dan wordt langs die strooistralingswegen, die door het lichaam heen gaan strooistraling gedetekteerd. De langs de buiten het lichaam verlopende strooistralingswegen optre-25 dende strooistraling is in vergelijking daarmee zeer gering. Door het bemonsteren van de detektoruitgangssignalen wordt nu die strooistralingsweg bepaald, waarop een duidelijke aanwezigheid van strooistraling werd gemeten en die het verst van het centrum van het onderzoeksgebied verwijderd 30 is. Bij deze strooistralingsweg behoort dan een wegtrajekt, dat in positie en grootte overeenkomt met het gedeelte van de binnen de waaiervormige stralingsbundel liggende strooistralingsweg, die van het lichaam uitgaat respectievelijk daaraan tangeert. Een groot aantal van dergelijke wegtrajek-35 ten wordt dan voor het bepalen van randpunten van het lichaam gebruikt door de snijpunten van in verschillende polaire richtingen van het centrum van het onderzoeksgebied uitgaande vektoren (rechte lijnen) met de stralingswegtra- 800 3 6 36 c· PHD 79-071 5 jekten te bepalen. Bij elke richting van de waaiervormige stralingsbundel behoort dus een wegtrajekt. Op elke vektor wordt dan dat snijpunt, waarvan de afstand tot het centrum het kortst is, als een randpunt van het lichaam aangewezen.

5 Naast het bepalen van randpunten op konvexe lichaamsranden is door middel van deze werkwijze ook een bepaling van randpunten in concaaf gedeelte van een rand van het lichaam mogelijk. De werkwijze levert een steeds nauwkeuriger resultaat des te kleiner de openingshoek van de waaiervormige stra-10 lingsbundel is. Daarbij wordt alleen de op het lichaam verstrooide röntgenstraling benut, zodat extra hulpstralings- . bronnen niet nodig zijn.

Verder is het mogelijk, de verstrooide röntgenstraling ook langs strooistralingswegen te detekteren, die in een ^ één stralingsweg van de waaiervormige stralingsbundel bevattend en een hoek met het onderzoeksvlak insluitend meetvlak liggen. Bijvoorbeeld kan die ene stralingsweg de symmetrie-lijn of één van de begrenzingsstralen van de waaiervormige stralingsbundel zijn. Een stralingsweg gaat daarbij door het 20 fokus van de stralingsbron en een afzonderlijke detektor van de detektorinrichting. Beeldt men daarbij, bijvoorbeeld door middel van diafragma's, een zo gekozen stralingsweg op een in dit meetvlak liggende detektorinrichting af, met andere woorden wijst men aan elk punt op de stralingsweg eenduidig 25 een bepaald deel van de detektorinrichting toe, dan kan door het vergelijken van de strooistraling langs naburige strooistralingswegen, respectievelijk door het vergelijken van de overeenkomstige detektoruitgangssignalen, voor elke richting van de waaiervormige stralingsbundel, respectievelijk van de 30 gekozen stralingsweg, êên randpunt van het lichaam worden bepaald. Een randpunt resulteert daarbij als snijpunt van die strooistralingsweg met de stralingsweg van de waaiervormige stralingsbundel, waarop een voldoend hoge strooistraling werd gemeten, en die het verst van het centrum van 35 het onderzoeksgebied verwijderd ligt. Op deze wijze kunnen randpunten in concave gedeelten van de lichaamsrand met een grotere nauwkeurigheid worden bepaald, waarbij ook hier hulpstralingsbronnen niet nodig zijn.

800 36 36 PHD 79-071 6

Een uitvoeringvorm van een inrichting volgens de • uitvinding voor het uitvoeren van een voorgaand beschreven werkwijze bevat een op een draaibare drager geplaatste stra-lingsbron, die een waaiervormige stralingsbundel voor het 5 doorstralen van een vlak onderzoeksgebied van het lichaam uitzendt, waarbij voor het opnemen van een lichaam een lig-plaatsgebied aanwezig is, dat groter is dan het onderzoeksgebied en dit omsluit, een tegenover de stralingsbron opgestelde detektorinrichting voor het bepalen van meetwaarden, 10 en een uit afzonderlijke, naast elkaar in het onderzoeksvlak geplaatste detektorelementen bestaande hulpdetektorinrich-ting, die een buiten de stralingsbundel en in het onderzoeks-vlak verlopende, door een lichaam te beïnvloeden huipstra-ling voor het bepalen van randpunten van het lichaam meet, 15 waaruit samen met de meetwaarden door middel van een eerste elektronische eenheid een tweedimensionale absorptieverde-ling van het lichaam rekonstrueerbaar is en heeft tot kenmerk, dat de hulpdetektorinrichting voor het detekteren van de door het lichaam verstrooide röntgenstraling op de draaibare dra-20 ger voor elk detektorelement van een kollimator is voorzien voor het uitdiafragmeren van strooistralingswegen, waarvan de richting van de richting van de röntgenstraling in de waaiervormige stralingsbundel afwijkt, waarbij tenminste een helft van het ligplaatsgebied terzijde van een daarin gelegen 25 centrum door naast elkaar liggende strooistralingswegen wordt bestreken, en dat de afzonderlijke detektorelementen met een elektronische eenheid voor het bepalen van de randpunten van het lichaam uit de uitgangssignalen van de'*detek-torelementen zijn verbonden.

30 Door middel van de genoemde hulpdetektorinrichting, waarvan de afzonderlijke detektorelementen zijn voorzien van kollimatoren, worden op eenvoudige wijze strooistralingswegen gedefinieerd respectievelijk uitgediafragmeerd, die in het onderzoeksvlak verlopen en het ligplaatsgebied tenminste 35 bij benadering voor de helft of helemaal bedekken. Door het draaien van de drager, waarop de hulpdetektorinrichting is gemonteerd, worden tijdens het bepalen van de meetwaarden de het ligplaatsgebied bedekkende strooistralingswegen voor het 8003636 «· PHD 79-071 7 bepalen van verschillende randpunten in elke nodige hoekposi-tie gebracht.

Een verdere voordelige uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding voor het uitvoeren van de 5 werkwijze bevat een op een draaibare drager geplaatste stra-lingsbron, die een waaiervormige stralingsbundel voor het doorstralen van een vlak onderzoeksgebied van het lichaam uitzendt, waarbij voor het opnemen van een lichaam een lig-plaatsgebied aanwezig is, dat groter is dan het onderzoeks-10 gebied en dit omsluit, een tegenover de stralingsbron opgestelde detektorinrichting voor het bepalen van meetwaarden, en een hulpdetektorinrichting, die een buiten de stralingsbundel verlopende, door een lichaam te beïnvloeden hulpstra-ling voor het bepalen van randpunten van het lichaam meet, 15 waaruit samen met de meetwaarden door middel van een elektronische eenheid een tweedimensionale absorptieverdeling van het lichaam rekonstrueerbaar is, en heeft tot kenmerk, dat voor de hulpdetektorinrichting een eerste diafragma-inrich-ting is geplaatst, waardoor slechts in een meetvlak verlopen-20 de strooistraling de hulpdetektorinrichting bereikt, welk meetvlak met het onderzoeksvlak een hoek maakt, waarbij êên stralingsweg in het meetvlak ligt, dat in een tweede diafragma- inrichting voor het toelaten van een gewenst gedeelte van de in het meetvlak verlopende strooistraling tot de hulp-25 detektorinrichting is voorzien, en dat de hulpdetektorinrichting met een elektronische eenheid is verbonden voor het bepalen van de randpunten van het lichaam uit de uitgangssignalen van de hulpdetektorinrichting.

Met behulp van de genoemde hulpdetektorinrichting 30 en de eerste respectievelijk tweede diafragma-inrichtingen wordt bereikt, dat op eenvoudige wijze de van de gekozen stralingsweg van de waaiervormige stralingsbundel uitgaande en in het meetvlak verlopende strooistraling op de hulpdetektorinrichting langs gedefinieerde strooistralingswegen 35 wordt gemeten. Daarbij kan zowel de hele als ook een helft van de binnen het ligplaatsgebied liggende stralingsweg worden beschouwd. Na elke draaiing van de drager, waarop de hulpdetektorinrichting respectievelijk de diafragma-inrich- 800 3 6 36 PHD 79-071 8 tingen zijn gemonteerd, snijdt de stralingsweg van de waaiervormige stralingsbundel de rand van het lichaam steeds op een andere plaats zodat voor elke'hoekpositie een randpunt te bepalen is.

5 De uitvinding zal worden toegelicht aan de hand van in een tekening weergegeven uitvoeringsvoorbeelden, in welke tekening

Pig. 1 een röntgentomografie-apparaat met een hulp-detektorinrichting volgens de uitvinding voor het meten van 10 strooistraling toont,

Fig. 2 een verdere hulpdetektorinrichting toont,

Fig. 3 een principeschema ter beschrijving van de werkwijze voor het bepalen van de lichaamsrand weergeeft,

Fig. 4 een verdere principeschema voor het beschrij-15 ven de werkwijze weergeeft en

Fig. 5 een röntgentomografie-apparaat met een verdere hulpdetektorinrichting volgens de uitvinding toont.

In fig. 1 is een röntgentomografie-apparaat schematisch weergegeven. Daarbij ligt een onderzoeksgebied 1 met 20 het middelpunt 2 koncentrisch binnen het ligplaatsgebied 3 (patiëntopneemgebied). Een patiënt 4 ligt op een onderzoeks-tafel 5, die op een niet nader weergegeven onderbouw is bevestigd. Een röntgenstralingsbron 6 emitteert een vlakke, waaiervormige stralingsbundel 7, waarbij de stralingsbundel 25 7, die in een het onderzoeksvlak weergevend vlak verloopt, met behulp van het diafragma 10 zodanig wordt uitgediafrag-meerd,. dat de randstralen 8 en 9 tangentiaal ten opzichte v$ai het onderzoeksgebied 1 verlopen. De bundel doorstraalt het onderzoeksgebied 1 respectievelijk het lichaam 4 en bereikt 30 vervolgens een rij 1_1_ van afzonderlijke detektoren 12, die elk zijn voorzien van kollimatoren 13 voor het verminderen van de invloed van strooistraling op de metingen. De breedte van een detektor 12 definieert daarbij een (niet aangegeven) stralingsweg van de waaiervormige stralingsbundel 7, die 35 door de fokus verloopt van de röntgenstralingsbron 6. De röntgenbron 6, het diafragma 10 en de detektorinrichting 11 met de kollimatoren 13 zijn op een drager _1_4 bevestigd, die om een door het middelpunt 2 heengaande en loodrecht op het 8003636 PHD 79-071 9 onderzoeksvlak staande as (niet weergegeven) in lagers 14a in een frame 14b draaibaar is’ opgesteld, zodat de stralings-bundel 7 het onderzoeksgebied 1 in elke richting kan doorstralen.

5 De door de detektoren 12 gemeten (transmissie-) meetwaarden van de straling worden daarbij in een logarith-meereenheid 15 gelogarithmeerd en vervolgens in een geheugen 16 opgeslagen. In een sorteerinrichting 17 worden de omgevormde meetwaarden in groepen van meetwaarden langs parallel- 10 le, door het onderzoeksgebied 1 heengaande stralingswegen geressorteerd en daarna door een rekeninrichting 18 voor het bepalen van een tweedimensionale absorptieverdeling in het onderzoeksgebied 1 gebruikt, welke verdeling op een monitor 19 kan worden weergegeven.

15 Terzijde van de stralingsbundel 7 bevindt zich een op de draaibare drager J_4 geplaatste hulpdetektorinrichting 20, die uit een reeks afzonderlijke (bijvoorbeeld 30) detek-torelementen 21 bestaat, die zijn voorzien van kollimatoren 22. De kollimatoren 22 zijn zo gevormd, dat alleen die 20 strooistraling erdoorheen gaat en de detektorelementen 21 bereikt, die aan parallel liggende strooistralingswegen (30a, 30b zie fig. 3) verloopt.

Als voorbeeld bereikt een deel 7a van de verstrooide röntgenstraling, die parallel met de uitgediafrag-25 meerde strooistralingswegen verloopt, een detektorelement 21, terwijl een ander deel 7b van de strooistraling, dat dwars op de strooistralingswegen is gericht door de kollimatoren 22 wordt geabsorbeerd. Voor het realiseren van de kollimatoren 22 kan bijvoorbeeld een rechthoekig loden blok 30 worden gebruikt, dat vóór de detektorelementen 21 is geplaatst en die een reeks parallel lopende boringen bevat, waarvan de afstanden ten opzichte van elkaar overeenkomen met de afstanden van naast elkaar liggende detektorelementen 21. Natuurlijk kan het loden blok de vorm van een cirkel-35 boog hebben, zodat dit gemakkelijker op de drager 14 kan worden bevestigd. De detektorelementen 21 worden uiteraard op een cirkelboog achter het blok geplaatst.

De hulpdetektorinrichting 20, is zo lang, dat de 800 3 6 36 PHD 79-071 10 bij de aan de buitenzijde liggende detektorelementen 21 behorende strooistralingswegen aan het ligplaatsgebied 3 tangeren of door het middelpunt 2 van het onderzoeksgebied 1 gaan. Voert de draaibare drager 14 tijdens de opname van de trans-5 missiemeetwaarden een volledige draaiing over 360° uit, dan heeft men voor het opnemen van de strooistraling voor het bepalen van de rand van het lichaam 4 voldoende aan de genoemde reeks detektorelementen 21. Bij een draaiing van de drager 14 over slechts 180° moet de hulpdetektorinrichting 20 onge-10 veer twee maal zoveel detektorelementen hebben en dus twee maal zo lang zijn, om het totale ligplaatsgebied 3 door parallelle strooistralingswegen te bedekken. Ook kan op de tegenover de hulpdetektorinrichting 20 liggende zijde van de stralingsbundel 7 een tweede hulpdetektorinrichting zijn aan-15 gebracht, die overeenkomt met de getoonde hulpdetektorinrichting 2J), zodat de rand van het lichaam 4 nauwkeuriger kan worden gemeten.

De detektorelementen 21 kunnen bijvoorbeeld elk uit een natrium-jodide-scintillator en een bijbehorende fo-20 todiode worden samengesteld, omdat aan de nauwkeurigheid van het op te wekken meetsignaal beduidend lagere eisen worden gesteld dan aan de door de detektoren 12 opgewekte meetsig-nalen.

In plaats van het in fig. 1 weergegeven röntgen-25 tomografie-apparaat van de zogenaamde 3e generatie kan er ook een van de 4e generatie worden gebruikt. Daarbij zijn de detektoren 12 door stationaire detektoren vervangen, die gelijkmatig binnen het cirkelvormige gebied van het frame 14b' zijn opgesteld. Dienovereenkomstig kunnen de detektorelemen-30 ten 21 door groepen van stationaire detektoren worden vervangen. De kollimatoren 22 blijven echter voor het uitdia-fragmeren van de parallelle, het ligplaatsgebied 3 bedekkende strooistralingswegen noodzakelijk.

In fig. 2 is een verdere uitvoeringsvorm van een 35 hulpdetektorinrichting weergegeven. Op het oppervlak van een holle cylinder 23 zijn een groot aantal als kollimatoren dienende lamellen 24, die bijvoorbeeld van lood kunnen zijn, elk in een cylinderas 25 bevattend vlak geplaatst. Ze dia- 8003636 PHD 79-071 11 fragmeren konvergent ten opzichte van elkaar verlopende strooistralingswegen uit, waarvan het konvergentiepunt op de cylinderas 25 ligt, en die het totale ligplaatsgebied 3 bedekken. Op de cylinderas 25, die loodrecht op het onderzoeks-5 vlak staat, bevindt zich een scintillatiekristal 26, waaraan een niet nader weergegeven fotovermenigvuldiger gekoppeld is. Een om de scintillatiekristal 26 draaibaar spleetdiafragma 27, dat strooistraling over slechts een afzonderlijke stralings-weg 28 tegelijk doorlaat, roteert ongeveer met 3000 toeren 10 per minuut. Het plaatselijke oplossend vermogen van de hulp-detektorinrichting en zodoende de nauwkeurigheid, waarmee de positie van een verstrooide röntgenstraal 29 wordt bepaald, is dus door de afstand van de lamellen 24 en de breedte van de spleet in het diafragma 27 gegeven.

15 Aan de hand van fig. 3 en 4 wordt toegelicht, hoe uit de strooistralingsmeetwaarden de rand van het lichaam 4 wordt bepaald. De toelichting geschiedt aan de hand van een voorbeeld met parallelle strooistralingswegen, echter voor konvergent ten opzichte van elkaar verlopende strooistralings7 20 wegen volgens fig. 2 kan eenzelfde soort toelichting gegeven worden. Een groot aantal parallel met elkaar verlopende strooistralingswegen 30a, 30b,...., enz., die op basis van de detektorelementen 21, 21b,.... en hun bijbehorende kolli-matoren 22 zijn uitgediafragmeerd, staan ongeveer dwars op 25 de begrenzingsstraal 9 van de waaiervormige stralingsbundel 7. Langs deze strooistralingswegen kan strooistraling door middel van de detektorelementen 21i worden vastgesteld. Omdat röntgenstraling in hoge mate binnen het lichaam wordt verstrooid, zullen de detektoren 21a tot en met 21k geen of 30 slechts geringe strooistraling meten, die onder een vooraf te geven drempel ligt. Pas vanaf het detektorelement 211 wordt een wezenlijke hoeveelheid strooistraling gemeten. Zoals in het vervolg beschreven, behoort bij die strooistra-lingsweg 301, waarop strooistraling wordt gemeten-en die het 35 verst van het centrum 2 van het onderzoeksgebied 1 verwijderd ligt, een wegtrajekt S, waarvan de positie overeenkomt met die van de strooistralingsweg 301. De lengte van het wegtrajekt S wordt door de randstralen 8 en 9 van de waaier- 800 3 6 30 PHD 79-071 12 vormige stralingsbundel 7 begrensd. Op deze wijze worden na elkaar wegtrajekten voor alle richtingen van de stralingsbun-del 7 door het onderzoeksgebied 1 bepaald.

Wordt van alle zo verkregen wegtrajekten S de posi-5 tie in het onderzoeksgebied in een tweedimensionaal diagram, zoals in fig. 4 getoond, uitgezet, dan ziet men, dat de wegtrajekten S ten dele de lichaamsrand eindigen respectievelijk aan de lichaamsrand tangeren. De randpunten van het lichaam 4 worden bepaald door snijpunten van de wegtrajekten S met vek-10 toren (rechte lijnen) 31, die in verschillende richtingen vanuit het middelpunt 2 van het onderzoeksgebied 1 uitgaan en die een geringe hoek met elkaar maken te bepalen. Op een vek-tor 31 ontstaat dan daar een randpunt van het lichaam 4, waar de afstand van een snijpunt tot het middelpunt 2 het kleinst 15 is. Bijvoorbeeld zijn de snijpunten 32 en 33 dan randpunten van het lichaam 4.

In fig. 1 is een blokschema voor het bepalen van de randpunte via elektronische weg weergegeven. De door de detektorelementen 21 opgewekte strooiingsmeetwaarden worden 20 in een vergelijkingseenheid 34 met een drempelwaarde vergeleken, die zo groot wordt gekozen, dat geringe strooiintensi-teiten, die bijvoorbeeld uit de konstruktie-elementen van de inrichting stammen, niet als strooiingsmeetwaarden worden geïnterpreteerd. Op de uitgang van de vergelijkingseenheid 34 25 ligt dan ofwel een logische "1" of een logische "0", al naar gelang, of er een voldoend hoge intensiteit aan strooistra-ling werd gemeten of niet. De detektoruitgangssignalen ("1" of "0") worden dan in een geheugen 35 opgeslagen, waarbij zo veel geheugenplaatsen aanwezig zijn, als er onderscheidbare, 30 door de hulpdetektorinrichting 20 opgewekte strooistralings-wegen gegeven zijn. In een verdere vergelijkingseenheid 36 worden dan telkens naburige geheugenplaatsen door middel van een EXKLUSIEF-OF-element vergeleken. Een verandering van de uitgangssignalen van "0" naar "1", zoals dit bijvoorbeeld 35 bij de detektorelementen 21k en 211 in fig. 3 plaatsvindt, leidt dan tot een "1"-uitgifte van het EXKLUSIEF-OF-element, waardoor de positie van de strooistraling geleidende strooi-stralingswegen, bijvoorbeeld 301 in fig. 3, die het verst van 800363ο f PHD 79-071 13 het middelpunt 2 van het onderzoeksgebied 1 verwijderd is, is gekenmerkt. Deze positie wordt in een verder geheugen 37 samen met de hoekpositie, die door een opnemer 140 wordt gegeven, van de drager 1_4 ten opzichte van het frame 14b opge-S slagen. Een rekeneenheid 38 bepaalt dan de randpunten van het lichaam 4 op de reeds beschreven wijze met behulp van de stralingswegtrajekten S en de door het centrum 2 in verschillende richtingen verlopende vektoren (bijvoorbeeld 31 in fig.

4). Daarna worden eveneens in de rekeneenheid 38 de geome-10 trische lengtewaarden, die met een gemiddelde absorptiekoëf-ficiënt van het lichaam, bijvoorbeeld die van water, moeten worden vermenigvuldigd, berekend, waaruit samen met de transmis siemeetwaar den langs stralingswegen door het onderzoeksgebied 1 de absorptieverdeling in het onderzoeksgebied 1 met 15 behulp van de rekeninrichting 18 wordt gerekonstrueerd.

In fig. 5 is een verdere inrichting voor het bepalen van de lichaamsrand weergegeven. De hulpdetektorinrichting 39 ligt daarbij in een de symmetrielijn 40 van de waaiervormige stralingsbundel 7 bevattend meetvlak, dat met het on-20 derzoeksvlak (vlak van de tekening) een hoek van ongeveer 30° maakt. De symmetrielijn 40 van de waaiervormige stralingsbundel 4 is hierbij de lijn, die door het centrum 2 van het onderzoeksvlak 1 en door het fokus van de röntgenstralings-bron 6 verloopt. Boven en onder het meetvlak respectievelijk 25 parallel daarmee liggend zijn twee tegenover elkaar geplaatste diafragmaplaten 41 aangebracht, met behulp waarvan alleen de in het meetvlak verlopende en dus van de symmetrielijn 40 uitgaande strooistraling op de hulpdetektorinrichting 39 terecht komt. De hulpdetektorinrichting 39 bevat 30 bijvoorbeeld een scintillatorkristal 42 en aan elk uiteinde ervan een fotovermenigvuldiger 43. Voor het afbeelden van de strooistraling op het scintillatiekristal 42 is verder een spleetdiafragma 44 aangebracht, waarvan de spleetlengterich-ting loodrecht op het meetvlak staat. Met behulp van de 35 hulpdetektor inrichting 39 en van de diafragma '-s 41, 44 kan nu elk punt van de symmetrielijn 40 in het ligplaatsgebied 3 of bijvoorbeeld slechts de helft van de punten op de symmetrielijn 40, zoals in fig. 5 aangegeven, op het scintilla- 8003636 PHD 79-071 14 tiekristal 42 eenduidig worden afgeheeld. Strooistraling, die van punten buiten de symmetrielijn 40 afkomstig is, wordt door de bijvoorbeeld uit lood bestaande diafragmaplaten 41 geabsorbeerd en dus niet gedetekteerd.

5 Bij elk punt op de symmetrielijn 40 behoort dus eenduidig een bepaalde plaats op het oppervlak van de scintillatiekristal 42, zodat door vergelijking van de uitgangssignalen van de hulpdetektorinrichting 39, dienovereenkomstig met in fig. 1 weergegeven blokschakeling (elementen 34 tot en 10 met 38), die strooistralingsweg 45, waarop de strooistra-lingsintensiteit groot genöeg is, en die het verst van het middelpunt 2 van het onderzoeksgebied 1 verwijderd is, kan worden bepaald. Een randpunt 46 van het lichham 4 ontstaat dan als snijpunt van deze stralingsweg 45 met de symmetrie-15 lijn 40. Door draaiing van de drager 14, waarop stralings-bron 6 en hulpdetektorinrichting 39 respectievelijk de diafragma's 41 en 44 zijn bevestigd, kan de symmetrielijn 40 elk punt van de rand van het lichaam 4 bestrijken, zodat alle nodige randpunten volgens de boven beschreven werkwijze 20 kunnen worden bepaald.

Bij de hulpdetektorinrichting volgens fig. 5, die een scintillatiekristal 42 bevat, wordt het aantal fotonen, dat een bepaalde meetplaats op het scintillatie-oppervlak treft, geteld. Hiervoor is in een rekeneenheid 47 voorzien, 25 met behulp waarvan uit de uitgangssignalen van de fotover-menigvuldigers 43 de afzonderlijke meetplaatsen worden bepaald. De rekeneenheid 47 is verder verbonden met een geheugen 48, dat voor elke meetplaats een geheugenkanaal heeft, en die het aantal van de per meetplaats aankomende fotonen 30 opslaat. Het geheugen 48 is dan verbonden met de elementen 34 tot en met 38 uit fig. 1, die digitaal zijn uitgevoerd. Omdat de hulpdetektorinrichting 39 een in tijd begrensd oplossend vermogen heeft, moet zijn gewaarborgd, dat de tel-termijnen van de in totaal op het scintillatiekristal 42 35 aankomende fotonen op ongeveer 10ö/s is begrensd. Dit kan worden verkregen, doordat de spleet van het diafragma 44 smal genoeg te kiezen.

Bij de in fig. 5 weergegeven inrichting kan verder 300 3 6 36 Γ PHD 79-071 15 de drempelwaardekomparator 34 (fig. 1) door een differentieer-orgaan worden vervangen. Het is direkt in te zien, dat door vorming van verschilquotiënten eveneens de strooistralings-weg 45 kan worden bepaald. Echter wordt dan het probleem om 5 een juiste drempelwaarde voor het onderdrukken van de invloed van buiten het lichaam opgewekte strooistraling te moeten vastleggen. Het belangrijkste voordeel is echter, dat door differentiëren van de bij de verschillende strooistralingswe-gen behorende strooiingsmeetwaarden nog meer sterke absorp-10 tieverschillen langs de symmetrielijn 40 worden gevonden, bijvoorbeeld dergelijke, die van luchtinsluitingen binnen het lichaam 4 afkomstig zijn. Bij een draaiing over bijvoorbeeld 360° van het meetsysteem worden dus alle luchtinsluitingen gevonden, dus ook die, die buiten het onderzoeksgebied 1 lig-15 gen, en waarmee bij de bepaling van de absorptieverdeling tot nu toe geen rekening kon worden gehouden. De rekeneenheid 38 is daarom uitgebreid en vermenigvuldigd bijvoorbeeld deel-lengten van de symmetrielijn 40, die als door water heengaand worden gedacht, met bijvoorbeeld de absorptiekoëffi-20 ciënt van water, terwijl deze eenheid van de zo verkregen waarde die waarden aftrekt, die door vermenigvuldiging van deellengten van de symmetrielijn 40 door de luchtinsluitingen met de absorptiekoëfficiënt van lucht ontstaan. De zo verkregen, gekorrigeerde waarden zijn van groot nut, als het onder-25 zoeksvlak bijvoorbeeld door het longgebied van een lichaam loopt, en leiden tot een grotere nauwkeurigheid van de gere-konstrueerde absorptieverdeling in het onderzoeksgebied 1.

Bij deze uitvoeringsvorm kan het vergelijkingselement 37 vervallen.

30 De hulpdetektorinrichting 39 met het 'scintillatie- kristal 42 en de fotovermenigvuldigers 43 kan ook door een groot aantal afzonderlijke detektorelementen worden vervangen. De elementen 47 en 48 kunnen dan vervallen. Verder kunnen het spleetdiafragma 44 en de hulpdetektorinrichting 39 35 door een hulpdetektorinrichting 20 volgens fig. 1 met de bijbehorende kollimatoren 22 voor het uitdiafragmeren van parallelle strooistralingswegen worden vervangen, als deze met de diafragmaplaten 41 worden gekombineerd.

800 3 6 36 PHD 79-071 16

Voor het geval de lichaamsrand door middel van deze werkwijze slechts ten dele wordt bepaald, kan de tegenover dit deel liggende lichaamsrand zodanig worden bepaald, dat op stralingswegen, die door het reeds bepaalde gedeelte van de 5 lichaamsrand en door het onderzoeksgebied verlopen, telkens een nieuwe randpunt van het lichaam worden bepaald, waarvan de afstand tot de reeds bepaalde randpunt als een waarde wordt gemeten, die overeenkomt met de quotiënt uit de telkens bij de stralingsweg behorende, door meting van de lichaamsabsorp-10 tie gemeten absorptiewaarde en met een vooraf gekozen gemiddelde absorptiekoëfficiënt. Op deze wijze kunnen verdere delen van de lichaamsrand tenminste bij benadering worden bepaald (zie de Duitse Octrooiaanvrage P 28 44 927.6 = PHD 78-137).

15 20 25 30 35 300 3 6 36

Claims

1. Werkwijze voor het bepalen van de rand van een li chaam voor het rekonstrueren van de absorptieverdeling van straling in een vlak onderzoeksgebied van het lichaam, waarbij het onderzoeksgebied binnen een dit gebied omsluitend 5 ligplaatsgebied voor het opnemen van het lichaam ligt en vanuit verschillende in het onderzoeksvlak liggende richtingen met behulp van een waaiervormige stralingsbundel volledig wordt doorstraald voor het bepalen van meetwaarden, en waarbij verder voor elke richting van de waaiervormige stralings-10 bundel een door het lichaam beïnvloede, buiten de stralingsbundel en in het onderzoeksvlak verlopende hulpstraling voor het bepalen van randpunten van het lichaam wordt gemeten, met behulp waarvan samen met de meetwaarden de absorptieverdeling in het onderzoeksgebied wordt gerekonstrueerd, met het 15 kenmerk, dat in een van de richting van de röntgenstraling van de waaiervormige stralingsbundel afwijkende richting verlopende en door het lichaam verstrooide röntgenstraling als hulpstraling op die strooistralingswegen wordt gemeten, die elkaar in het ligplaatsgebied niet overlappen en die tenminste 20 bij benadering een helft van het ligplaatsgebied terzijde van een daarin gelegen centrum bedekken, dat vervolgens uit het aantal strooistralingswegen de het verst van het centrum van het onderzoeksgebied verwijderd liggende strooistralingsweg, waarlangs strooistraling is gemeten, wordt geselekteerd, 25 waarbij van een wegtrajekt (S) van de geselekteerde strooistralingsweg, dat binnen de waaiervormige stralingsbundel verloopt, de positie in het ligplaatsgebied wordt geregistreerd, en dat na het registreren van de posities van alle wegtrajekten (S) voor de verschillende richtingen van de 30 waaiervormige stralingsbundel snijpunten van de wegtrajekten S met door het centrum gaande rechte lijnen worden bepaald, waarbij de lijnen onderling een kleine hoek met elkaar maken en samen over een hoek van 180° uitwaaieren, waarbij de snijpunten met de kortste afstand tot het centrum als randpunt 35 worden geregistreerd.

2. Werkwijze voor het bepalen van de rand van een li chaam voor het rekonstrueren van de absorptieverdeling van straling in een vlak onderzoeksgebied van het lichaam, waar- 3003636 PHD 79-071 18 bij het onderzoeksgebied binnen een dit gebied omsluitend ligplaatsgebied voor het opnemen van het lichaam ligt en vanuit verschillende in het onderzoeksvlak liggende richtingén met behulp van een waaiervormige stralingsbundel volledig 5 wordt doorstraald voor het bepalen van absorptiewaarden, en waarbij bovendien voor elke richting van de waaiervormige stralingsbundel een door het lichaam beïnvloede, buiten de stralingsbundel verlopende hulpstraling voor het bepalen van randpunten van het lichaam wordt gemeten, met behulp waarvan 10 tesamen met de absorptiewaarden de absorptieverdeling in het onderzoeksgebied wordt gerekonstrueerd, met het kenmerk, dat de door het lichaam in een e'en stralingsweg van de waaier vormige stralingsbundel bevattend en'een hoek met het onderzoeksvlak insluitend meetvlak verstrooide röntgenstraling als 15 hulpstraling wordt gemeten, waarbij strooistraling uitgaande van punten op de stralingsweg zodanig wordt gediafragmeerd, dat een eenduidige relatie wordt verkregen tussen de naast elkaar liggende punten op de stralingsweg en naast elkaar lopende, door de punten heengaande strooistralingswegen, waar-, 20 bij de bepaling van een randpunt door vergelijking van uitgangssignalen wordt uitgevoerd, die door detektie van strooistraling langs de naast elkaar lopende strooistralingswegen worden verkregen.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het ken-25 merk, dat de strooistralinswegen parallel lopen.

4. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de strooistralingswegen konvergerend, waarbij een punt van konvergentie buiten het ligplaatsgebied ligt.'

5. Werkwijze volgens een der conclusies 1, 3 of 4, 30 met het kenmerk, dat de strooistralingswegen tenminste bij benadering het totale ligplaatsgebied bedekken.

6. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat alleen strooistraling van punten, welke straling aan een zijde van het centrum van het onderzoeksgebied ontstaat, 35 wordt gemeten.

7. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het meetvlak een hoek van bij voorkeur 30° ten opzichte van het onderzoeksvlak maakt. 800 3 6 36 PHD 79-071 19

8. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens een der conclusies 1, 3, 4 of 5, met een op een draaibare drager geplaatste stralingsbron, die een waaiervormige stralingsbundel voor het doorstralen van een vlak onderzoeks- 5 gebied van het lichaam uitzendt, waarbij voor het opnemen van een lichaam een ligplaatsgebied aanwezig is, dat groter is dan het onderzoeksgebied en dit omsluit, met een tegenover de stralingsbron opgestelde detektorinrichting voor het bepalen van meetwaarden, en met een uit afzonderlijke, naast elkaar 10 in het onderzoeksvlak geplaatste detektorelementen bestaande hulpdetektorinrichting, die een buiten de stralingsbundel en in het onderzoeksvlak verlopende, door een lichaam te beïnvloeden hulpstraling voor het bepalen van randpunten van het lichaam meet, waaruit samen met de meetwaarden door middel 15 van een eerste elektronische eenheid een tweedimensionale ab-sorptieverdeling van het lichaam rekonstrueerbaar is, met het kenmerk, dat de hulpdetektorinrichting voor het detekteren van de door het lichaam verstrooide röntgenstraling op de draaibare drager voor elk detektorelement van een kollimator 20 is voorzien voor -het uitdiafragmeren van strooistralingswegen, waarvan de richting van de richting van de röntgenstraling in de waaiervormige stralingsbundel afwijkt, waarbij tenminste een helft van de ligplaatsgebied terzijde van een daarin gelegen centrum door naast elkaar liggende strooistralingswe-25 gen wordt bestreken, en dat de afzonderlijke detektorelementen met een elektronische eenheid voor het bepalen van de randpunten van het lichaam uit de uitgangssignalen van de detektorelementen zijn verbonden.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, 30 dat de kollimatoren zodanig zijn geplaatst, dat de strooistralingswegen parallel lopen.

10. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de kollimatoren zodanig zijn geplaatst, dat de strooistralingswegen ten opzichte van elkaar konvergent lopen.·

11. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat een groot aantal als kollimatoren dienende lamellen op het oppervlak van een holle cylinder in een de cylinderas bevattend vlak geplaatst zijn, waarbij de cylinderas loodrecht 890 35 36 PHD 79-071 20 op het onderzoeksvlak staat, en waarbij in het inwendige van de holle cylinder een stralingsgevoelig detektie-element aanwezig is, dat door een roterend en koncentrisch ten opzichte van de cylinderas liggend spleetdiafragma is omgeven, met be-5 hulp waarvan strooistraling telkens langs een strooistra-lingsweg naar het detektie-element wordt gevoerd.

12. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze vol gens conclusie 2, met een op een draaibare drager geplaatste stralingsbron, die een waaiervormige stralingsbundel voor het 10 doorstralen van een vlak onderzoeksgebied van het lichaam uitzendt, waarbij voor het opnemen van een lichaam een lig-plaatsgebied aanwezig is, dat groter is dan het onderzoeksgebied en dit omsluit, met een tegenover de stralingsbron opgestelde detektorinrichting voor het bepalen van meetwaar-15 den, en met een hulpdetektorinrichting, die een buiten de stralingsbundel verlopende, door een lichaam te beïnvloeden hulpstraling voor het bepalen van randpunten van het lichaam meet, waaruit samen met de meetwaarden door middel van een elektronische eenheid een tweedimensionale absorptieverde-20 ling van het lichaam rekonstrueerbaar is, met het kenmerk, dat voor de hulpdetektorinrichting een eerste diafragma-inrichting is geplaatst, waardoor slechts in een meetvlak verlopende strooistraling de hulpdetektorinrichting van de waaiervormige stralingsbundel bevattend meetvlak bereikt, 25 welk meetvlak met het onderzoeksvlak een hoek maakt, waarbij één stralingsweg in het meetvlak ligt dat in een tweede diafragma- inrichting voor het toelaten van een gewenst gedeelte van de in het meetvlak verlopende strooistraling tot de hulpdetektorinrichting is voorzien, en dat de hulpdetektor-30 inrichting met een elektronische eenheid is verbonden voor het bepalen van de randpunten van het lichaam uit de uitgangssignalen van de hulpdetektorinrichting.

13 Inrichting volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de.eerste diafragma-inrichting uit twee parallel met de 35 stralingsweg geplaatste en tegenover elkaar liggende dia-fragmaplaten bestaat.

14. Inrichting volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de tweede diafragma-inrichting uit een spleetdiafragma 300 3 6 36 PHD 79-071 21 bestaat, waarvan de lengterichting van de spleet loodrecht op het meetvlak staat.

15. Inrichting volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de hulpdetektorinrichting uit een scintillatiekristal be- 5 staat, aan de beide uiteinden waarvan zich fotovermenigvuldi-gers bevinden.

16. Inrichting volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de hulpdetektorinrichting uit afzonderlijke, naast elkaar liggende detektorelementen bestaat. 10 15 20 25 30 35 900 36 36