Verfahren und Vorrichtung zur radioskopischen und radiographischen Wiedergabe eines Körperschnittes unter Ausschluss von davor und dahinter liegenden Teilen. Die besonders für medizinische Zwecke gedachte, aber auch beispielsweise für Mate rialuntersuchungen anwendbare Erfindung löst die Aufgabe, einen Schnitt durch einen Körper auf dem Röntgenschirm oder röntgen photographisch wiederzugeben, ohne dass da bei auch die davor und dahinter liegenden Teile im Bilde zu sehen sind.
Zu diesem Zwecke wird die Röntgenröhre während der Schirmbeobachtung oder Auf nahme relativ zum Körper und im wesent lichen parallel zum Bildträger (Schirm oder Platte) bewegt, wobei mindestens bei der Radiographie der Bildträger eine hierzu ent gegengesetzte Bewegung in seiner Ebene von solcher Grösse erhält, dass das Bild eines jeden Punktes des wiederzugebenden Schnit tes stets auf dieselbe Stelle des Bildträgers fällt, wobei ferner der Röntgenröhre eine mit der genannten Relativbewegung synchrone derartige Taumelbewegung erteilt wird,
dass jeder von ihr ausgehende Strahl im wesent- liehen auf denselben Punkt des wiederzu gebenden Körperschnittes gerichtet bleibt.
Geht man davon aus, dass der Bildträger sich in Relativbewegung zur Röhre befindet, so ist bei genügend schneller Bewegung nur das dauernd dieselbe Lage auf dem Bild träger einnehmende Bild des zu untersuchen den Körperschnittes wahrnehmbar, während die dauernd sich bewegenden Bilder der da vor und dahinter liegenden Körperstellen nicht wahrnehmbar sind.
Bei Schirmbeobachtung (Radioskopie) kann der Schirm feststehen, wenn er genü gend gross ist, um das dann auf ihm wan dernde Bild bei allen seinen Stellungen auf zunehmen.
Für Aufnahmen (Radiographie) ist ein Mitbewegen der Platte unerlässlich, weil wäh rend der Bewegung das Bild des zu unter suchenden Körperschnittes unbedingt dauernd auf dieselbe Stelle der Platte fallen muss, damit ein Bild überhaupt zustande kommt. Die Zeichnung veranschaulicht den Gegenstand der Erfindung an mehreren Aus führungsbeispielen.
Fig. 1 ist eine schaubildliche Darstellung einer Vorrichtung, bei der die Röntgenröhre und der Bildträger beweglich sind; Fig. 2 und 3 stellen Einzelheiten hierzu dar; Fig. 4 gibt eine Schema derselben Aus führung, ergänzt durch einen beweglichen Beobachtungsspiegel; Fig. 5 und 6 deuten schematisch zwei an dere Ausführungsmöglichkeiten an; Fig. 7 stellt eine Einrichtung gemäss Fig. 1 mit beweglicher Beobachtungslinse, Fig. 8 eine zusätzliche Einzelheit dar.
In Fig. 1 ist mit 1 der zur Aufnahme des zu durchleuchtenden Objektes (Körpers) bestimmte Tisch bezeichnet. An diesem sind zu seinen beiden Seiten je zwei Stützen 2 befestigt, an denen Lager 3 angeordnet sind. Diese nehmen Lagerzapfen 5 an den Enden von zwei Stäben 4 auf, von denen je einer zu beiden Seiten des Tisches von je zweien der Lager 3 getragen wird. Die Stäbe 4 tragen Querzapfen 6, mit denen Stäbe 7 schwingbar gelagert sind. Durch die mit ihren Achsen senkrecht zueinander stehenden Zapfen 5 und 6 sind die Stäbe 7 universalgelenkig gela gert. Es sind vier parallel zueinander lau fende Stäbe 7 vorgesehen, von denen je zwei auf einer Tischseite liegen.
An den obern Enden tragen die Stäbe 7 mit Hilfe von Kugelgelenken 8) einen Rahmen 9 zur Auf nahme des Bildträgers 10 (Beobachtungs schirm 10 oder photographische Kassette). Am untern Ende sind die Stäbe 7 durch Kugel gelenke 11 mit einem Rahmen 12 verbunden. In diesem ist auf Zapfen 13, die in Lagern 14 auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Rahmens ruhen, der äussere Ring 15 einer kardanischen Aufhängung gelagert, der seinerseits in Lagern 16 die senkrecht zu den Zapfen 13 verlaufenden Zapfen 17 des innern Ringes 18 der kardanischen Auf hängung aufnimmt. Mit dem Ring<B>18</B> ist der die Röntgenröhre 20 aufnehmende Kasten 19 fest verbunden.
Der innere Ring 1.8 trägt einen abwärts ragenden, gegabelten Arm 21, der in einen einen schrägen Kurbelzapfen bildenden Stab 22. ausläuft. Dieser gleitet in einer Muffe 23-, die mittelst eines Bolzens 24 mit Mutter 24a an einem Kurbelarm 25 be festigt ist, der von einer zur Ebene des Bild trägers 10 senkrechten Welle 29 getragen wird. Nach Lösen der Mutter 24a kann die Muffe 233 durch Drehung um den Bolzen ?4 unter beliebigem Winkel zum Kurbelarm 25 eingestellt werden.
Der Kurbelarm 25 be sitzt einen längsverschiebbaren Teil 25a. Mit- telst durch Bohrungen 27 des Teils 25a und einen Längsschlitz 26 des Armes 25 gehen der Bolzen 28 kann der Kurbelarm auf ver schiedene Länge eingestellt werden.
Die senkrechte Welle 29 dreht sich in einem Lager 30 und trägt ausser dem Kurbel arm eine Schnurscheibe 31, über die eine zu einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung führende Schnur 32 läuft.
Die Stützen 2 werden in der Höhenrich tung verstellbar von Böcken 33 getragen, die seitlich am Tisch befestigt sind. Sie weisen Längsschlitze 2a auf, durch die an den Böcken 33 befestigte Schrauben 34 mit Flü- gelmuttern 34a hindurchgehen. Hierdurch ist die Verstellung der Gelenkpunkte 6 in der Höhenlage ermöglicht. An den Böcken 33 an gebrachte Backen 33a geben den Stützen 2 die erforderliche senkrechte Führung. Na türlich könnte man die Stützen 2 durch ein geeignetes Getriebe von einer Stelle aus ge meinsam verstellbar machen.
Die Länge des Kurbelarmes 25 und die Neigung der Bohrung der Muffe 23 gegen den Kurbelarm wird so eingestellt, dass der Zentralstrahl der Röntgenröhre 20 sich mit der Achse der Welle 29 in einem Punkt schneidet, der in der Ebene der Gelenke 6 un gefähr in der Mitte des von diesen Gelenken gebildeten wagrechten Rechteckes liegt. Da dieser Schnittpunkt sich bei der Drehung der Kurbel 25 nicht verschiebt und anderseits bei einer Bewegung des Stabsystems auch die Ebene durch die Gelenke 6 im wesentlichen unverändert bleibt, geht der Zentralstrahl während der konischen Pendelbewegung des Systems dauernd durch denselben Punkt die ser Ebene.
Da ferner der Schirm 10 und die Röntgenröhre 20 stets eine proportionale Be wegung ausführen, trifft der Zentralstrahl der Röntgenröhre auch stets auf denselben Punkt des Schirmes. Stellt man also mit Hilfe der Stützen 2 die Ebene der Gelenke 6 so ein, dass sie durch einen bestimmten zu untersuchenden wagrechten Schnitt eines auf dem Tisch liegenden Körpers geht, so erhält man auf dem Schirm an seiner Schnittstelle mit dem Zentralstrahl dauernd das Bild eines bestimmten Punktes dieses Schnittes, wäh rend alle andern Punkte des Körpers unter halb und. oberhalb des Schnittes, durch die der Zentralstrahl der Röhre bei seinem Um lauf in einer Kegelfläche nacheinander geht, sich in jedem Augenblick ändern, so dass, sie kein wahrnehmbares Bild auf dem Schirm erzeugen können.
Ebenso verhält es sich mit den andern von der Röntgenröhre ausgehen den Strahlen.
Bei einer Veränderung der Höhenlage der Ebene der Gelenke 6 gleitet der Stab 22 in der Muffe 23 der Kurbel 2.5. Die Muffe muss bei jeder Verstellung der Höhenlage in ihrer Schräglage gegen die Kurbel verstellt wer den, damit jeweils der Schnittpunkt des Zen tralstrahls mit der Achse der Welle 29 sich entsprechend verstellt. Eine Veränderung der Länge des Kurbelarmes 2,5 ist für diesen Zweck nicht erforderlich. Diese hat nur den Zweck, die Pendelbewegung der Röhre und des Schirmes je nach Wunsch grösser oder kleiner machen zu können.
Bei der konischen Pendelbewegung des Systems führt der in dem innern Ring 18 der Kardanaufhängung befestigte Röhren kasten mit der Röntgenröhre gegenüber dem Rahmen 12 eine Taumelbewegung aus.
Eine Vereinfachung der Einrichtung durch Verzicht auf die durch die kardanische Aufhängung und den Antrieb mittelst des Schrägzapfens 22 erzielte Taumelbewegung der Röhre wäre an sich möglich, würde aber ungünstig auf die Bildschärfe wirken. Die Vorgänge weiden, auf eine einzige senkrechte Ebene bezogen, durch die Fig. 1 verdeutlicht.
Hier ist 20 der Strahlenaus gangspunkt der Röntgenröhre, 10 der be wegte Schirm, 35 der Schnittpunkt des einen Strahls der Röntgenröhre mit der Ebene des wiederzugebenden Schnittes durch den :Kör per 3:8, während mit 316 und 37 zwei sy urme- trisch dazu liegende Punkte der Schnittebene bezeichnet sind. Die Punkte 35, 36, 37 zeich nen sich in den Punkten 35a, 36a, 37a des bewegten Schirmes 10 ab, die sich auf diesem auch während der konischen Pendelbewegung der Röhre und des Schirmes nicht ändern.
Erteilt man gemäss F'ig. 5 dem zu durch leuchtenden Körper 38 eine Bewegung in seiner Ebene bei feststehender Röntgenröhre 20, so muss sich der Bildträger 10 parallel zum Körper in einem Ausmass bewegen, das dem Verhältnis der Abstände von der Röhre entspricht.
Bei der Ausführungsform der Fig. 6 wer den bei feststehendem Bildträger 10 die Röntgenröhre 20 und der Körper 38 im Ver hältnis ihrer Entfernungen vom Bildträger parallel zu sich selbst bewegt.
Das neue Verfahren ermöglicht auch ein annäherndes Modellieren innerer Körperteile oder Fremdkörper durch Aufeina.nderschich- ten von ausgeschnittenen Aufnahmebildern von ihnen, die nacheinander von in fort schreitender Tiefe liegenden Schnitten ge macht werden. Erfolgt dabei die Aufnahme in Naturgrösse und stimmt der Abstand der Schnitte mit der Dicke des photographischen Schichtträger (Papier) überein, so wird der Körperteil oder Fremdkörper in Naturgrösse mit richtigem Verhältnis seiner verschiede nen Dimensionen modelliert.
Zu demselben Zweck kann man auch zum Beispiel Papp- scheiben von der Dicke des Schnittabstandes nach den, Bildern ausschneiden und aufein- anderschichten. Im gleichen Sinne kann man dadurch zu einem plastischen Schirmbild ge langen, dass man während der Umlaufbewe gung der Röhre und des Schirmes die Höhen lage der Schnittebene fortgesetzt verändert, also zum Beispiel bei der Ausführungsform der Fig. 1 durch mechanische Auf- und Ab bewegung der Stützen 2 fortwährend die Höhenlage der Zapfen 5, 6 sich ändern lässt.
In Fig. 4 ist hinter dem Schirm ein Spie gel 39 angedeutet, dem zweckmässig während des Kreisens der Röhre und des Schirmes eine solche Taumelbewegung erteilt wird, dass der Beobachter in ihm ein ruhendes Spie gelbild des Schirmbildes sieht.
Statt des Spiegels 39 (Fix. 4) kann auch eine Linse oder ein Linsensystem oder jedes andere geeignete optische System verwendet werden, dem eine passende Bewegung erteilt wird. Beispielsweise bringt bekanntlich eine Verschiebung einer konvexen Linse nach einer Richtung eine Verschiebung des Bildes des durch die Linse beobachteten Objektes in entgegengesetzter Richtung hervor. Wird nun das Objekt selbst bewegt, so wird sein Bild unbeweglich festgehalten, wenn man der Linse eine derart bemessene gleichgerich tete Bewegung erteilt, dass die tatsächliche Verschiebung des Objektes und die der Lin senbewegung entgegengesetzte optische Ver schiebung seines Bildes sich aufheben.
Die Bewegung der Linse, die verhältnis mässig klein sein kann, kann infolge ihres Gleichlaufes mit dem Schirm in einfacher Weise erzeugt werden.
Gemäss Fig. 7 sind an die Pendelstangen 7 zwischen den Gelenken 6 und 8 bei 43 vier gebogene Stangen 44 angelenkt, die an den äussern Enden die Fassung 45 einer Linse 46 tragen. Die Stangen 44 bilden zusammen mit der Fassung 45 oder einem diese auf nehmenden besondern Ring ein starres System, so dass die Lage der Linse genau die Bewegung des durch die Punkte 43 be stimmten Quadrates- mitmacht. Diese Bewe gung ist ähnlich derjenigen des Schirmes, aber im Verhältnis der Hebellängen 6-43 und 6-8 zueinander kleiner.
Sind die Ge lenke 43. längs der Stangen 7 einstellbar, so kann man eine derartige Einregulierung vor nehmen, dass die Bewegring des Schirmbildes durch optische Gegenwirkung der bewegten Linse gerade ausgeglichen wird. Damit nicht die Fassung der bewegten Linse den Beschauer stört, kann man sie zweckmässig durch eine feststehende Blende 47 (Fix. 8) so gegen das Auge abdecken, dass man durch die Blende nur Glas sieht, dessen Bewegung für das Auge so gut wie gar nicht wahrnehmbar ist.
Statt einer Verschiebung mit dem Schirm kann man gegebenenfalls das optische Aus gleichsmittel, bei passender Auswahl, ebenso wie den Spiegel gemäss Fig. 4 nur eine Taumelbewegung ausführen lassen. Die Aus gleichvorrichtung kann dann kleinere Ab messungen erhalten.
Method and device for the radioscopic and radiographic reproduction of a body section with the exclusion of parts in front of and behind. The invention, which is particularly intended for medical purposes, but can also be used, for example, for material investigations, solves the problem of reproducing a section through a body on the X-ray screen or X-ray photographically without the parts in front of and behind being seen in the picture.
For this purpose, the X-ray tube is moved relative to the body and essentially parallel to the image carrier (screen or plate) during screen observation or recording, with at least in radiography the image carrier receives an opposite movement in its plane of such a size that the image of each point of the section to be reproduced always falls on the same point on the image carrier, with the X-ray tube also being given such a tumbling movement that is synchronous with the aforementioned relative movement,
that every ray emanating from it remains essentially directed at the same point of the body section to be reproduced.
If one assumes that the image carrier is moving relative to the tube, if the movement is sufficiently rapid, only the image of the body section to be examined, which constantly occupies the same position on the image carrier, is perceptible, while the continuously moving images of the one in front of and behind it lying body parts are not perceptible.
When observing the screen (radioscopy), the screen can be stationary if it is large enough to record the image moving on it in all its positions.
For recordings (radiography) it is essential to move the plate along with it, because during the movement the image of the body section to be examined must always fall on the same place on the plate for an image to be created. The drawing illustrates the subject matter of the invention using several examples from implementation.
Fig. 1 is a perspective view of an apparatus in which the x-ray tube and the image carrier are movable; Figures 2 and 3 illustrate details thereof; Fig. 4 is a scheme of the same imple mentation, supplemented by a movable observation mirror; Fig. 5 and 6 schematically indicate two other possible embodiments; 7 shows a device according to FIG. 1 with a movable observation lens, FIG. 8 shows an additional detail.
In Fig. 1, 1 denotes the table intended for receiving the object (body) to be x-rayed. On this two supports 2 are attached to each of its two sides, on which bearings 3 are arranged. These take up bearing pins 5 at the ends of two rods 4, one of which is supported on each side of the table by two of the bearings 3. The rods 4 carry transverse pins 6, with which rods 7 are pivotably mounted. By standing with their axes perpendicular to each other pin 5 and 6, the rods 7 are universal joint Gela Gert. There are four parallel running rods 7 are provided, two of which are on one side of the table.
At the upper ends of the rods 7 with the help of ball joints 8) a frame 9 to take on the image carrier 10 (observation screen 10 or photographic cassette). At the lower end, the rods 7 are connected to a frame 12 by ball joints 11. In this, the outer ring 15 of a cardanic suspension is mounted on journals 13, which rest in bearings 14 on two opposite sides of the frame, which in turn supports the journals 17 of the inner ring 18 of the cardanic mounting 16, which run perpendicular to the journals 13 hanging. The box 19 accommodating the X-ray tube 20 is firmly connected to the ring 18.
The inner ring 1.8 carries a downwardly projecting, forked arm 21 which terminates in a rod 22 which forms an oblique crank pin. This slides in a sleeve 23, which is fastened by means of a bolt 24 with nut 24 a on a crank arm 25 BE, which is carried by a shaft 29 perpendicular to the plane of the image carrier 10. After loosening the nut 24a, the sleeve 233 can be adjusted at any angle to the crank arm 25 by rotating it around the bolt? 4.
The crank arm 25 be seated a longitudinally displaceable part 25a. The crank arm can be adjusted to different lengths by means of bores 27 in part 25a and a longitudinal slot 26 in arm 25.
The vertical shaft 29 rotates in a bearing 30 and, in addition to the crank arm, carries a cord pulley 31 over which a cord 32 runs leading to a drive device, not shown.
The supports 2 are adjustable in the height direction by supports 33 which are attached to the side of the table. They have longitudinal slots 2a through which screws 34 fastened to the brackets 33 with wing nuts 34a pass. This enables the hinge points 6 to be adjusted in height. On the blocks 33 attached to jaws 33a give the supports 2 the required vertical guidance. Of course, one could make the supports 2 jointly adjustable from one point using a suitable gear.
The length of the crank arm 25 and the inclination of the bore of the sleeve 23 against the crank arm is adjusted so that the central beam of the X-ray tube 20 intersects with the axis of the shaft 29 at a point which is roughly in the middle in the plane of the joints 6 of the horizontal rectangle formed by these joints. Since this point of intersection does not move when the crank 25 is rotated and, on the other hand, when the rod system moves, the plane through the joints 6 remains essentially unchanged, the central beam goes continuously through the same point during the conical pendulum movement of the system.
Furthermore, since the screen 10 and the X-ray tube 20 always perform a proportional movement, the central beam of the X-ray tube always strikes the same point on the screen. If you adjust the plane of the joints 6 with the help of the supports 2 so that it goes through a certain horizontal section to be examined of a body lying on the table, then you get a permanent image of a certain body on the screen at its intersection with the central beam Point of this cut, while all other points of the body are below half and. above the cut, through which the central ray of the tube passes one after the other as it circulates in a conical surface, changing at every moment so that they cannot produce a perceptible image on the screen.
It is the same with the other rays emanating from the X-ray tube.
When the height of the plane of the joints 6 changes, the rod 22 slides in the sleeve 23 of the crank 2.5. The sleeve must be adjusted in its inclined position against the crank every time the height is adjusted, so that the intersection of the Zen tralstrahls with the axis of the shaft 29 is adjusted accordingly. A change in the length of the crank arm 2.5 is not necessary for this purpose. This only has the purpose of being able to make the pendulum movement of the tube and the screen larger or smaller as desired.
During the conical pendulum movement of the system, the tube box fixed in the inner ring 18 of the cardan suspension with the X-ray tube relative to the frame 12 wobbles.
A simplification of the device by dispensing with the tumbling movement of the tube achieved by the cardanic suspension and the drive by means of the inclined pin 22 would be possible per se, but would have an unfavorable effect on the image sharpness. The processes graze, based on a single vertical plane, illustrated by FIG.
Here 20 is the beam exit point of the X-ray tube, 10 the moving screen, 35 the intersection of one beam of the X-ray tube with the plane of the section to be reproduced through the: body 3: 8, while with 316 and 37 two symmetrically lying to it Points of the cutting plane are designated. The points 35, 36, 37 are drawn in the points 35a, 36a, 37a of the moving screen 10, which do not change on this even during the conical pendulum movement of the tube and the screen.
If according to Fig. If the body 38 to be illuminated moves in its plane with the X-ray tube 20 stationary, the image carrier 10 must move parallel to the body to an extent that corresponds to the ratio of the distances from the tube.
In the embodiment of FIG. 6 who moves the X-ray tube 20 and the body 38 in the ratio of their distances from the image carrier parallel to themselves with the image carrier 10 stationary.
The new method also enables an approximate modeling of inner body parts or foreign bodies by superimposing cut-out images of them, which are made one after the other from cuts that are progressively deep. If the picture is taken in natural size and if the distance between the cuts corresponds to the thickness of the photographic substrate (paper), the body part or foreign body is modeled in natural size with the correct ratio of its various dimensions.
For the same purpose, for example, cardboard slices of the thickness of the cut distance can be cut out according to the pictures and stacked on top of one another. In the same sense, you can get a three-dimensional screen image by continuously changing the height position of the cutting plane during the Umlaufbewe movement of the tube and the screen, so for example in the embodiment of FIG. 1 by mechanical up and down movement of the Supports 2 continuously the height of the pins 5, 6 can be changed.
In Fig. 4, a Spie gel 39 is indicated behind the screen, which is expediently given such a tumbling motion during the circling of the tube and the screen that the observer sees in him a resting mirror image of the screen image.
Instead of the mirror 39 (fix. 4), a lens or a lens system or any other suitable optical system can also be used, which is given a suitable movement. For example, it is known that a displacement of a convex lens in one direction brings about a displacement of the image of the object observed through the lens in the opposite direction. If the object itself is moved, its image will be held immobile if the lens is given a movement in the same direction that the actual displacement of the object and the optical displacement of its image opposite to the lens movement cancel each other out.
The movement of the lens, which can be relatively small, can be generated in a simple manner due to its synchronism with the screen.
According to FIG. 7, four curved rods 44 are articulated to the pendulum rods 7 between the joints 6 and 8 at 43, which carry the mount 45 of a lens 46 at the outer ends. The rods 44 form a rigid system together with the mount 45 or a special ring accommodating it, so that the position of the lens precisely follows the movement of the square determined by the points 43. This movement is similar to that of the umbrella, but smaller in relation to the lever lengths 6-43 and 6-8.
If the joints 43 are adjustable along the rods 7, adjustment can be made in such a way that the movement ring of the screen image is just compensated for by the optical counteraction of the moving lens. So that the frame of the moving lens does not disturb the viewer, it can expediently be covered against the eye by a fixed diaphragm 47 (Fix. 8) so that through the diaphragm only glass can be seen, the movement of which is hardly visible to the eye is perceptible.
Instead of a shift with the screen, if necessary, the optical compensating means, with a suitable selection, just like the mirror according to FIG. The compensation device can then get smaller dimensions.