SE424400B - Tomografisystem - Google Patents

Description

_7711se1-6 signal, en s k signalprofil.

Den holländska patentansökningen 76 05253 beskriver ett sådant tomometrisystem, där en på detektorskärmen åstadkommen bild avbildas på en bildförstärkares ingångsskärm. Förstärkarens utgångsskärm är direkt kopplad till en videokameras pickup-sida.

En bild, som erhålles på nämnda videokameras pickup-sida kan t ex utläsas linjevís, och genom att varje gång kolumnvis integrera de sålunda utlästa bildlinjerna erhålles en elektrisk utsignal, den s k signalprofilen, vars instantana värde för vart och ett av dess element är ett mått på den totala överföringen av ett undersökt skivformat objektavsnitt längs en stråle, som har sitt ursprung i en strålningskälla och som infaller under en given vinkel.

Genom att successivt bestråla objektet från olika vink- lar, kan slutligen ett tomogram rekonstrueras medelst bildrekon- struktionsanordningen med utnyttjande av de olika erhållna signalprofilerna.

En sådan rekonstruktion av tomogram erfordrar en viss tid, vilken väsentligen bestämmes av den tid, som erfordras för bestrålningen av objektet från alla önskade riktningar, och den tid, som är nödvändig för behandling av de signalprofiler, som er- hålles genom bestrålning till för tomografisk representation läm- pad form. Vid ett på detta sätt uppbyggt system kan det icke förr- än ett fullständigt tomogram erhållits fastställas huruvida res- pektive objektavsnitt verkligen innehåller den önskade detaljerade informationen. En följd härav är att det i praktiken ofta inträf- far, att det undersökta objektavsnitt, av vilket det fullständiga tomogrammet framställts, ej är det optimala avsnittet för ifråga- varande undersökning, så att åter successiva tomogram måste fram- ställas vid skilda nivåer, till dess ett tvärsnitt av objektet påträffats, vilket som är lämpligt för undersökningen ifråga.

En sådan procedur, vid vilken successivt skilda tomo- gram måste framställas, har allvarliga nackdelar. Den största nackdelen är att de upprepade tomogram, som skall framställas, innebär en otillåten fysisk påfrestning på en patient, som skall undersökas, medan den upprepade exponeringen för en betydande strålningsdos är mycket skadlig för en patients tillstånd.

Eftersom de konventionella tomografiska systemen ej er- fbjuder möjligheter att före framställningen av ett tomogram 7711561-6 bestämma var det optimala tvärsnittet eller de optimala tvär- snitten måste väljas, måste detta bestämmas medelst en separat anordning. I detta syfte kan man använda en vanlig röntgenutrust- ning, vilken kan åstadkomma en totalbild, vilken medger bestäm- ningen av läget av de organ, som skall undersökas i tvärsnitt, vilket läge t ex kan markeras på patienten, varefter tomografi- systemet kan framställa tomogrammen i enlighet med nämnda indika- tioner. En så utstuderad procedur är t ex också vanlig vid be- strålning av organ medelst linjära acceleratorer, varvid läget av organet ifråga noggrant bestämmes på förhand i en s k simulator.

Uppfinningen syftar till att erbjuda ett förbättrat tomografiskt system av ovan beskriven typ, vilket skall erbjuda möjlighet, att innan tomogrammet framställes och utan att den ovan beskrivna utstuderade proceduren behöver användas, enkelt göra systemet lämpat för erhållande av en total röntgenbild, medelst vilken innan det slutliga tomogrammet framställes, det är möjligt att noggrant bestämma det korrekta läget för de objekt- tvärsnitt, vilka är relevanta för ifrågavarande undersökning, var- vid systemet skall kunna ändras på enkelt sätt för tomografisk an- vändning. Detta syfte nås med tomografisystemet enligt patent- kraven.

Uppfinningen är baserad på den omständigheten, att i ett tomografiskt system av den typ, som föreslagits i ovannämnda holländska patentansökan 76 05253, bestämmes uteslutande tjock- leken av ett objekttvärsnitt, antalet bildelement per snitt lik- som deras lägen, åtminstone så långt dessa parametrar spelar en roll vid bildandet av signalprofilen, av det sätt, på vilket den vid videokamerans pickup-sida formade bilden utläses.

För erhållande av en "total" bild av objektet ifråga, med andra ord en normal röntgenbild, då objektet ifråga bestrålas från en given riktning, är det vid omkoppling från det ena funk- tionssättet för den elektroniska styranordningen till det andra nödvändigt att också säkerställa, att de slitsade masker, vilka är monterade framför strålningskällan och detektoranordningens skärm, kan förflyttas på sådant sätt, att den motsatt objektet placerade strålningskällan kan framställa en sådan totalbild på detektoranordningens skärm. När den elektroniska styranordningen har kopplats om till nämnda funktionssätt, kan ett väsentligen r7711se1-6 rektangulärt bildformat utläsas,.vars area är väsentligen lika med videokamerarörets ingångsskärms effektiva area.

Anordnandet av ovan nämnda omkopplingsbara elektroniska styranordning bestämmes av den typ av avsökning, som väljes för videokameraröret. Vanligen väljes horisontell avsökning, varvid antalet avsökningslinjer väljes på så sätt, att optimal upplös- ning erhålles.

När horisontell linjeavsökning tillämpas, betyder detta i praktiken, att en bild om 625 linjer avsökes, vilka linjer har en längd motsvarande den effektiva bredden av videokamerarörets ingångsskärm. När nämnda avsökning äger rum i en takt av 50 fält per sekund, betyder detta en linjefrekvens av 15 625 Hz. Genom att successivt bringa den avlänkningssignal, vilken är avsedd för den vertikala avlänkningen, att vara verksam över ett valt antal bild- linjer och från en vald tidpunkt i perioden för en sådan avlänk- ningssignal, kan ett eller flera bildformat, vilka vartera har ett valt bildlinjeantal, avsökas. Om så önskas kan samma bildformat- i area avsökas med ett mindre antal bildlinjer, när en i motsvarande mån reducerad upplösning av den avsökta bilden bedömes tillräcklig.

Sedan en sådan totalbild eller normal röntgenbild av en viss del av ett objekt snabbt och enkelt har erhållits, är det möj- ligt, att på grundval av nämnda totalbild välja det eller de objekt- tvärsnitt, som skall avbildas tomografiskt, varefter inställninge- anordningen justeras på så sätt, att de slitsade maskerna och strål- ningskällan samt detektoraggregatets skärm kan åstadkomma en bild av den önskade objektskivan. Under denna procedur justeras den elektroniska styranordningen till en funktionsmod, genom vilken ett bildformat, vilket har tillräcklig höjd för att bilda signalprofil- erna, kan avsökas. I typfallet avsökes en på videokamerarörets in- gångsskärm avbildad bild linjevis för att åstadkomma detta med ett antal bildlinjer, som erfordras för den önskade upplösningen.

Det, på vilket ovannämnda justeringar skall utföras, be- stämmes av den typ av arrangemang, som väljes för att erhålla to- mogrammet. Olika möjligheter härför föreligger.

Enligt de förslag, som givits i den holländska ansök- ningen 76 05687, erhålles t ex ett tomogram genom bestrålning av objektet i det indikerade tvärsnittet medelst en solfjädersformad stråle, vilken på ena sidan begränsas av den relativa rotations- 7711561-6 axeln, medan den yttre strålen på den andra sidan befinner sig bortom objektet. Om ett sådant arrangemang tillämpas, till vilket uppfinningen ej är begränsad, bör nämnda justering av de slitsade maskerna och strålningskällan samt detektoraggregatet vara sådan, att förutom den vertikala justering, som svarar mot objekttvär- snittets fastställda läge, sker likaledes en sådan rumslig ömse- sidig omgruppering av strålningskällan, objektet och detektor- anordningen, att den ena av det solfjädersformade stràlkníppets båda ytterstrålar sträcker sig genom systemets relativa rotations- axel.

Uppfinníngen är emellertid ej begränsad till ovannämnda linjevisa avsökning. Av skäl som anges i den holländska patent- ansökan (vertikal avsökning) kan det vara fördelaktigt att för tomografiska ändamål avsöka en bild på videokamerarörets ingångs- skärm längs vägar, som sträcker sig tvärs den horisontella rikt- ningen. Vid en detektoranordning enligt den holländska patent- ansökningen, bör nämnda elektroniska styranordning då ovannämnda allmänna bild önskas kopplas till ett sådant funktionssätt, att av- länkningssignalerna i en riktning tvärs den horisontella riktningen får en amplitud, som är tillräcklig för att täcka bildens hela effektiva "höjd", sådan bilden projiceras på videokamerarörets skärm, varvid den avsökta bildens definition bestämmes av den frekvens, vid vilken tvärriktningen avsökes.

De elektriska signaler, som erhålles vid videokamera- rörets utgång som ett resultat av avsökningen enligt ovan beskriv- na fält, kan reproduceras eller upptecknas medelst en i och för sig känd övervaknings- eller minnesanordning.

En exemplifierande utföringsform av uppfinningen beskri- ves nedan med hänvisning till bifogad ritning, vars enda figur schematiskt visar nämnda utföringsform, vilken är baserad på arrangemanget enligt nämnda holländska patentansökan 76 05 687 och "vertikal avsökning". För enkelhets skull är utföringsformen begränsad till erhållandet av endast en tomografisk bild.

Ritningen visar en strålningskälla 1 för framställning av en stråle av kortvågig strålning, t ex röntgenstrålning. Ett objekt 2, som skall undersökas bäres av en objektbärare, ej visad.

En första rörlig slitsad mask 3 kan, såsom förklaras i det följ- ande, enligt val placeras mellan objektet 2 och källan 1, i eller ,7711se1-6 utanför det av källan 1 alstrade strålknippet. Mellan objektet 2 och en skärm 4 kan en andra rörlig slitsad mask 5 placeras enligt val. Källan 1, objektet 2 (objekttvärsnitt), de två slitsade mask- erna 3 och 5 och skärmen 4 ärvisadeuppifrån. Ett linssystem 6 projicerar en bild, som formas på skärmen 4 som följd av bestràl- ningen av objektet på en luminansförstärkares ingångssida. För- stärkarens utgångssida är direkt kopplad, t ex genom ett fiber- optikarrangemang 8, till ett videokamerarörs 9 pickup-sida. Nämnda rör har organ 10 för att avlänka en elektronstråle i horisontell eller bildlinjeriktning för avsökning av bilden på ingångsskärmen samt organ 11 för att vertikalt avlänka nämnda avsökningsstråle.

Dessa avlänkningsorgan 10 och 11 liksom kamerarörets 9 utgång är anslutna till en omkopplingsbar elektronisk styranordning 12.

Nämnda styranordning innefattar en funktionssättsomkopplare S1, S2, S3, medelst vilken det är möjligt att valbart koppla till ett funktionssätt, som är lämpligt för bildande av en totalbild, eller ett funktionssätt, som är lämpligt för att framställa ett tomo- gram. När nämnda sättsomkopplare är kopplad till den visade ställ- ningen, kan en totalbild åstadkommas på en .i och för sig känd övervakningsanordning M. I nämnda funktionssätt är avlänknings- organet 10 kopplat till en generator H1 för överföring av en horisontalavlänkningssignal av en frekvens av t ex 15 625 Hz. Av- länkningssignalen är i allmänhet sågtandsformad och användes även för horisontalavlänkningen av övervakningsanordningen. I nämnda funktionssätt är organet 11 för vertikalavlänkningen kopplat till en generator V1 för åstadkommande av en vertikalavlänkningssignal med en frekvens av t ex 50 Hz. Även denna signal är i allmänhet en sågtandformad spänning, vilken också användes för vertikal- avlänkningen av övervakningsanordningen. Sättsomkopplaren påverkar också en manöverenhet 13, under vars styrning en beskriven place- ringsanordning kan gruppera strålningskälla, objektbärare, slits- ade masker och detektoranordning rumsligt relativt varandra i en- lighet med det erforderliga funktionssättet. Vid det funktions- sätt vid vilket en totalbild skall åstadkommas, är manöverenheten i sättsomkopplarens S ställning så betingad, att källan 1 befinner sig precis mitt för objektet 2 såsom anges av strålningsknippets dragna linjer, varvid de två slitsade maskerna 3 och 5 är place- rade och skärmade i enlighet med den rymdvinkel, som definieras 7711561-6 för nämnda knippe. Vid omkoppling till detta funktionssätt, till- föres kamerarörets 9 utsignal en videoförstärkare, vars utgångs- signal fungerar som luminansstyrning för övervakningsanordningen M. Sålunda kan en totalbild erhållas av objektet 2 medelst ovan beskrivna arrangemang.

Som förklarats kan det korrekta läget av höjden för det önskade objekttvärsnittet (eller de önskade -tvärsnitten) bestäm- mas på grundval av en sådan totalbild. Härefter erhålles genom omställning av sättsomkopplaren 5 från det visade läget till det med brutna linjer visade läget ett funktionssätt, som ger ett tomogram. Vid nämnda funktionssätt är avlänkningsorganet 10 kopp- lat till en horisontalavlänkningssignalgenerator H2, som alstrar en avlänkningssignal av t ex 625 Hz, medelst vilken kamerarörets 9 avsökningsstråle avlänkas. Nämnda avlänkningssígnal är i all- mänhet en sågtandsformad spänning. Vertikalavlänkningsorganet 11 är kopplat till en vertikalavlänkningssignalgenerator V2, vari- genom en utläsning erhålles i en tvärriktning till bildlinjerikt- ningen. Som också anges i ovannämnda holländska ansökan kan i detta syfte med fördel användas en fyrkantformad spänning, vilken har en frekvens av t ex 250 kHz. I detta läge för sättsomkopplaren S är manöverenheten 13 även inrättad på så sätt, att de två slit- sade maskerna 3 och 5 resp. befinner sig mellan källan och ob- jektet och mellan objektet och skärmen 4, så att stràlnings- källan, när den förflyttas i sidled till läget 1', formar en bild på skärmen 4, som motsvarar ett skivformat tvärsnitt av nämnda objekt. I detta läge bildar källan 1, de två slitsade maskerna 3 och 5, skärmen 4 och linssystemet 6 samt bildförstärkaren 7 ett aggregat, vilket i sin helhet kan vridas i förhållande till en rotationsaxel O (vinkelrätt mot ritningsplanet), så att en rota- ticnsrörelse kring objektet erhålles. I detta fall utnyttjas en s k halvstråle, vilket betyder att under denna roterande rörelse strålningsknippet alltid på ena sidan begränsas av rotationsaxeln 0, medan den yttre strålen på andra sidan ligger utanför objektet.

Den erforderliga omgrupperingen av källa, slitsade masker, objekt- bärare och detektoranordning kan åstadkommas under styrning av manöverenheten 13 i beroende av läget för sättsomkopplaren S. Vid funktionssättet för åstadkommande av tomografiska bilder, är videokamerarörets 9 utgång via omkopplardelen S1 ansluten till .1711561-6 ingången till en logaritmisk förstärkare LV, vars utgång är an- sluten till en i och för sig känd bildrekonstruktionsanordning BI.

Generatorerna H1, H2, V1 och V2 kan styras individuellt via lämp- liga frekvensmultiplicerande enheter från en gemensam klocksignal- källa, vilken ger en klocksignal av t ex 50 Hz. De av generatorer- na H2 och V2 alstrade signalerna kan också användas som avsök- ningsvägstyrande signaler för bildrekonstruktionsanordningen BI, vilken schematiskt visas i ritningen genom streckade linjer.

Självfallet är likaledes manöverenheten 13 i funktionssättet för åstadkommande av ett tomogram anordnad för bestrålning av objektet successivt från skilda riktningar, varvid omgrupperingen utföres vid början av nämnda funktionssätt för strålningskälla, slitsade masker, objektbärare och detektoranordning.

Ett tomografiskt system enligt uppfinningen möjliggör sålunda utnyttjandet av en och samma bildförstärkare och det där- till anslutna videokameraröret för att antingen framställa en totalbild eller ett tomogram.

Uppfinningen är ej begränsad till ovan diskuterade arrangemang, där, efter åstadkommandet av en totalbild med ett stationärt objekt strålningskällan, de slitsade maskerna och de- tektoranordningen med ansluten videokamera omgrupperas såsom sche- matiskt visas på ritningen med brutna linjer.

Exempelvis är även ett arrangemang möjligt, vid vilket det aggregat, som innefattar strålningskällan, skärmen, bild- förstärkaren med anslutet videokamerarör, är vridbart kring strål- ningskällan samt rörligt i vertikal riktning. När en totalbild har formats med ett arrangemang, som schematiskt visas i ritningen genom brutna linjer, kan aggregatet i sin helhet vridas relativt den axel, som vertikalt sträcker sig genom strålningskällan 1 över en sådan vinkel, att medelst en slitsad mask, t ex 3, mellan källan och objektet, knippets ena ytterstråle går genom punkten 0 och den andra ytterstrålen går utanför objektet.

Claims (4)

7711561-6 PATENTKRAV

1. Tomografisystem innefattande ett stödarrangemang för understödjande av ett objekt (2), som skall granskas, en käl- la (1) för framställning av genomträngande strålning, exempel- vis röntgen- eller gammastrålar, en därmed förbunden mask (3) för riktande av en divergent stråle av strålningen mot objek- tet, ett detektorarrangemang (7) för omvandling av strålning, som passerar genom och längs objektet, till elektriska signa- ler, och en bildrekonstruktionsanordning (BI) för behandling av de elektriska signalerna på sådant sätt, att en tomografisk bild av ett tvärsnitt av objektet kan alstras, k ä n n e- t e c k n a t av att avlänkningssignalalstrande organ (10, 11) för avlänkning av avsökningsstrålen från en videokamera (9) är kopplade till en selektivt omkopplingsbar elektronisk styr- anordning (12), medelst vilken den av videokameran utlästa bildens format och/eller upplösning kan justeras till ett valt värde, samt att en inställningsanordning är anordnad att rumsligt inställa strålningskällan (1), stödet, masken (3) och detektoranordningen (7) i förhållande till varandra och i beroende av det för den elektroniska styranordningen valda funktionssättet på sådant sätt, att antingen strålningskällan utan att masken är placerad mellan källan och det av stödet _burna objektet (2) tillför objektet en konisk stråle, medan objektet och detektoranordningen är stationära i förhållande till varandra, eller en eller flera tomografiska bilder av ett eller flera tvärsnitt av den av den koniska strålen be- stämda objektsdelen âstadkommes.

2. System enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att den elektroniska styranordningen (12) innefattar en funktions- sättsomkopplingsanordning (S1, S2, S3), som är anordnad att välja det sätt, på vilket den på videokamerans (9) ingångs- skärm formade bilden avsökes.

3. System enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att funktionssättsomkopplingsanordningen (S1, S2, S3) är kopplad till en manöverenhet (13), som är anordnad att justera in- ställningsanordningen för en rumslig konfiguration av nämnda bestrålningsbildsformande organ, som svarar mot det valda fnnktionssättet. 7711561-6 10

4. System enligt något av de föregående kraven, k ä n- n e t e c k n a t av att detektoranordningen (7), videokame- rand (9) och den därtill anslutna styranordningen (12) utgör en enhet. * ÅNFURDA PUBLIKATIONER: