DE2420500B2

DE2420500B2 - Gerät zum Untersuchen eines lebenden Körpers mittels Röntgenstrahlung, die eine Scheibe des Körpers durch eine Abtastbewegung unter verschiedenen Winkeln durchsetzt

Info

Publication number: DE2420500B2
Application number: DE2420500A
Authority: DE
Inventors: John Edward South Stoke Berkshire Best; Christopher Archibald Gordon Osterley Middlesex Lemay
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1973-04-25
Filing date: 1974-04-25
Publication date: 1979-12-06
Also published as: JPS54119891A; SE399480B; JPS5028385A; AU6813274A; FR2227582A1; JPS54119892A; DE2420500A1; NL7405610A; GB1471531A; NL175027B; US3924129A; FR2227582B1; MY7800030A; NL175027C; JPS5926302B2; CA994011A; IT1010063B; HK57677A; JPS5911150B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Untersuchen eines lebenden Körpers mittels Rönigenstrahlung gemäB dem Oberbegriff des Patentanspruchs !. Die dabei erzeugte Darstellung kann auf einer Katodenstrahlröhre sichtbar gemacht, auf einer Fotografie festgehalten, von einem Rechner ausgedruckt oder in einem Aufzeichnungsgerät gespeichert werden.

Ein Gerät dieser Art ist in der GB-PS 12 83 915 beschrieben. Bei diesem bekannten Gerät wird die Modifikation jedes logarithmischen Ausgan^ssignals dadurch bewirkt, daß von dem Signal ein anderes Signal subtrahiert wird, das durch Herausziehen einer zuvor dem Ausgangsmatrixschalter in Abhängigkeit von verschiedenen logarithmischen Ausgangssignalen zugeführten Information erzeugt wird. Ferner werden dort alle logarithmischen Ausgangssignale festgehalten und das gesamte Verfahren zur Modifizierung dieser Signale js und zur Verteilung der Ergebnisse auf den Ausgangsmatrixspeicher wiederholt. Das bekannte Gerät ist zwar in der Lage, das endgültige Bild schnell - wie es für Diagnosezwecke erforderlich ist — zu erzeugen, jedoch ist ein wiederholter Zugriff zum Ausgangsmatrixspeieher erforderlich, um die Herausziehung der Informationen als Teil der Operationen für die Modifizierung zu bewirken, und um die mögliche Geschwindigkeit des Verfahrens voll ausnutzen zu können, müßte als Speicher ein Magnetkernspeicher oder ein anderer Festkörperspeicher mit hoher Zugriffsgeschwindigkeit verwendet werden. Außerdem wird zusätzlicher Speicherraum zur Speicherung der logarithmischen Ausgangssignale benötigt, bis die entsprechenden Modifizierungsoperationen abgeschlossen sind, und auch hier ist im Interesse eines schnellen Zugriffes die Verwendung eines Magnetkernspeichers oder eines Festkörperspeichers angezeigt Da das gesamte Verfahren der Modifizierung und der Verteilung wiederholt wird, erfordert diese zusätzliche Speicherkapazität für die logarithmischen Ausgangssignale einen Umfang, der der Kapazität des Ausgangsmatrixspeichers vergleichbar ist.

In einem Aufsatz von G. N. Ramachandran und A. V. Lakshminarayanan mit dem Titel »Three-dimensional bo Reconstruklion from Radiographs and Electron Micrographs: Application of Convulutions instead of Fourier Transforms«, veröffentlicht in »The Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA«, Volume 68, Nr. 9, September 1971, Seite 2236 ff., ist ein mathemati- bs sches Verfahren beschrieben, das im Prinzip für die Rekonstruktion von Querschnittsdarstellungen aus AbsorDtionsdaten. wie sie von dem in der erwähnten DE-AS beschriebenen Gerät gewonnen werden, verwendbar ist Dieser Aufsatz gibt eine allgemeine Formel zur Ermittlung der Dichte eines Punktes in einem ebenen Körperquerschnitt aus der Kenntnis der Absorption entlang von Gruppen linearer Wege durch den Körper bei einer Reihe unterschiedlicher Winkel an. Die Ermittlung beruht auf einer Faltung der die Absorption entlang von Gruppen linearer Wege darstellenden Daten mit einer Reihe von Faktoren, die eine Funktion des Wegabstandes von dem interessierenden Punkt sind. Der Aufsatz enthält keine Anregung dahingehend, wie diese Theorie praktisch verwirklicht werden kann, und die Ermittlung der Absorption nur jeweils eines einzelnen Punktes entsprechend der angegebenen Theorie würde in der Praxis bedeuten, daß komplizierte Speichermittel benötigt werden, wobei ein wiederholter Zugriff zu einer großen Zahl von Daten erforderlich ist, die die Absorption entlang Gruppen von Wegen darstellen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Gerät der im Oberbegriff vorausgesetzten Art so auszubilden, daß eine raschere Signalverarbeitung und damit frühere Verfügbarkeit der bildlichen Darstellung unter Verringerung der erforderlichen Speicherkapazität erreicht wird.

Die gestellte Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Ausbildung gelöst.

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Gerät erfordert die Modifizierung jedes logarithmischen Ausgangssignals, die in Abhängigkeit von vorgegebenen Faktoren ausgeführt wird, nicht das Herausziehen von Informationen aus dem Ausgangsmatrixspeicher. Daher ist ein wiederholter Zugriff zum Ausgangsmatrixspeicher zum Herausziehen von vorher verteilten Informationen nicht erforderlich. Dadurch kann der Ausgangsmatrixspeicher vereinfacht werden. Außerdem werden die logarithmischen Ausgangssignale nach Vollendung der Modifizierung normalerweise nicht mehr benötigt, so daß der für diese Signale erforderliche Speicherraum stark verringert werden kann. Die Speicherkapazität braucht also nicht mehr für die Gesamtheit der logarithmischen Ausgangssignale ausgelegt zu werden. Daher führt das erfindungsgemäße Gerät nicht nur zu einer schnelleren Signalverarbeitung und dadurch zu einer früheren Verfügbarkeit der Abbildung, sondern es erlaubt auch die Verminderung der benötigten Speicherkapazität und damit eine beträchtliche Kosteneinsparung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der Abtastvorrichtung eines Gerätes zur Untersuchung eines Körpers mittels Röntgenstrahlen,

F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Schaltung für die Verarbeitung der von dem Abtastmechanismus abgeleiteten Signale, um sie in Signale umzusetzen, die die logarithmische Absorption darstellen, die ein viele Gruppen von parallelen Wegen durchlaufender Strahl erfährt,

F i g. 3 ein Blockschaltbild eines Teils der F i g. 2 in weiteren Einzelheiten,

F i g. 4 eine schematische Darstellung einer Schaltung zui Rekonstruktion von Bildern unter Verwendung des Signalausgangs von der in F i g. 2 dargestellten Schaltung,

Fig.5 und 6 erläuternde Diagramme für die Arbeitsweise der Schaltune in F i e. 3.

F i g. 7 eine Liste der Faktoren, die in der in F i g. 3 dargestellten Schaltung verwendet werden,

F i g. 8 ein Blockschaltbild eines Teils der F i g. 3 in genaueren Einzelheiten,

F i g. 9 eine praktische Ausführungsform einer Datenverarbeitungseinheit die in der Schaltung gemäß F i g. 7 verwendet wird,

Fig. 10 ein Blockschaltbild eines anderen Teils der Schaltung nach F i g. 3 in genaueren Einzelheiten und

F i g. 11 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung nach F i g. 10.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung dient beispielsweise zur Untersuchung des Kopfes eines Patienten und enthält ein drehbares Glied 1, das in einem ortsfesten Gehäuse 2, das Teil des Hauptrahmens der Vorrichtung bildet, drehbar ist. Das drehbare Giied i hat eine mittlere Ausnehmung 3, in die der Kopf des zu untersuchenden Patienten eingeführt werden kann. Die mittlere Ausnehmung wird wasserdicht durch einen Mantel 4 aus flexiblem Material abgeschlossen, der an einem dichtenden Flansch 5 befestigt ist. Der Flansch ist abgedichtet, aber drehbar in bezug auf die abgekehrte Seite des Gliedes 1 gehalten. Der Mantel 4 ist in F i g. 1 im Querschnitt dargestellt. Der Kopf des Patienten wird in die Ausnehmung eingeführt, und es kann eine zusätzliche, nicht dargestellte Kopfstütze in dem Mantel vorgesehen sein. Ein Stuhl oder ein Bett dient zur Aufnahme des Patienten bei der Untersuchung. Wenn der Kopf durch die Ausnehmung 3 in den Mantel 4 eingeführt wird, befindet er sich innerhalb eines mit Wasser gefüllten Reservoirs 6 mit seitlichen Wänden 7, wobei der Mantel den Kopf vom Wasser trennt. Das Reservoir ist vorn durch das Glied 1 und den Mantel 4, an den Seiten durch die aus Kunststoff bestehenden Wände 7 und an der Rückseite durch eine nicht dargestellte Bodenwand verschlossen. Die Wände 7 und die Boder.wand laufen mit dem Glied 1 um, während der Mantel 4 mit dem Flansch 5 stationär ist, wobei der Flansch am Rahmen der Vorrichtung befestigt ist. Ein Rohr 8 ist mit einer Pumpe verbunden, um Wasser zum und vom Reservoir zu befördern, und nachdem der Kopf des Patienten in den Mantel eingesetzt worden ist, wird Wasser in das Reservoir 6 gepumpt, um die Luft zwischen dem Mantel und dem Kopf des Patienten zu verdrängen.

Ein von einem Motor 10 angetriebenes Zahnrad 9 dient zum Antrieb des drehbaren Gliedes 1, um die drehende Abtastbewegung des Gliedes 1 um seine Achse zu erzeugen, die zugleich die Achse der Ausnehmung 3 ist Das Zahnrad 9 ist mit Zähnen in Eingriff, die am Innenrand des Gehäuses 2 angeordnet sind. Das drehbare Glied trägt eine Quelle 11 für durchdringende Strahlung, im dargestellten Beispiel eine Röntgenstrahlen erzeugende Röhre, und auf der anderen Seite der Ausnehmung 3 ist gegenüber der Quelle 11 ein für Röntgenstrahlen empfindlicher Detektor 12 vorgesehen. Der Detektor 12, der aus einem Szintillations-Kristall und einem Fotovervielfacher besteht, hat einen Kollimator 13. Die Quelle 11 ist eine Punktquelle und hat einen Kollimator 14, wobei die Kollimatoren 13 und 14 die Strahlung so bündeln, daß der Detektor 12 einen schmalen Strahl 21 empfängt, der in einer Querschnittsebene liegt, die senkrecht zur Achse des drehbaren Gliedes 1 verläuft Diese Ebene liegt innerhalb des Reservoirs 6.

Die Quelle 11 ist an einem Zahnriemen 15 befestigt, der von einer gezahnten Antriebswelle 16 angetrieben wird, die im drehbaren Glied 1 gelagert ist, wobei sich der Zahnriemen zwischen der Antriebswelle 16 und einer ebenfalls im Glied 1 gelagerten zweiten Welle 17 erstreckt. Die Antriebswelle 16 wird von einem reversiblen Motor 18 angetrieben, dessen Steuerung mit der Steuerung des Motors 10 zusammenwirkt. Da die Quelle 11 schwer ist, ist ein nicht dargestelltes Ausgleichsgewicht am anderen Trum des Riemens angeordnet das sich wechselweise mit der Quelle bewegt. Im Betrieb der Vorrichtung führen die Quelle 11

ίο und der Kollimator 14 durch den Motor 18 Hin- und Herbewegungen in der erwähnten Ebene senkrecht zur Achse des drehbaren Gliedes 1 aus. Der Detektor 12 ist mit seinem Kollimator 13 mit der Quelle 11 über ein Joch 19 gekoppelt, so daß sie die gleichen lateralen Abtastbewegungen ausführen. Führungen 20 dienen zur Halterung der Queiie und des Joches bei der lateralen Abtastung. Bei der lateralen Abtastung werden vom Detektor 12 Ausgangssignale abgeleitet, und diese Signale stellen die Durchlässigkeit oder die Absorption für den Strahl 21 in einer Reihe von dicht benachbarten parallelen Strahlenwegen in der zu untersuchenden Querschnittsebene dar.

Das Ineinandergreifen der Motoren 10 und 18 ist so, daß nach jeder lateralen Abtastung in der einen oder anderen Richtung dem drehbaren Glied 1 durch den Motor 10 eine Drehbewegung von etwa 1° mitgeteilt wird. Dann erfolgt eine weitere laterale Abtastung durch Steuerung des Motors 18, aber dieses Mal in umgekehrter Richtung zu der vorangegangenen lateralen Abtastung. Dabei wird eine weitere Reihe von Ausgangssignalen abgeleitet, die die Durchlässigkeit des Strahls 21 in einer weiteren Reihe von eng benachbarten Strahlenwegen darstellt, wobei diese Strahlenwege gegenüber der vorangehenden Gruppe um etwa 1° verschoben sind. Eine schematisch dargestellte Fotozellenvorrichtung 22, die mit einem nicht dargestellten, mit dem Joch 19 gekuppelten Gitternetz zusammenwirkt, dient zur Überwachung der lateralen Abtastbewegungen und zur Bestimmung des zeitlichen Verlaufs der Ausgangssignale. Die abwechselnden drehenden und lateralen Abtastbewegungen werden fortgesetzt, bis eine vollkommene Drehbewegung von 180° durchgeführt worden ist
Wie in F i g. 1 dargestellt ist, hat das Reservoir 6 eine seitliche Ausdehnung, die etwa gleich der lateralen Abtastbewegung ist wobei die Begrenzungen durch die gestrichelten Linien 2Γ und 21" gegeben sind. Es steht an beiden Seiten der Ausnehmung 3 vor, so daß beim Beginn jeder lateralen Abtastung der Strahl 21 zeitweilig eine bekannte Weglänge durch das Wasser im Reservoir zurücklegt Das mit Wasser gefüllte Reservoir wirkt somit als Bezugsschwächungsglied, das in bezug auf die Lokalisierungsmittel angeordnet ist und eine bekannte Schwächung des Strahls 21 zu Beginn jeder lateralen Abtastung bewirkt, bevor der Strahl durch den zu untersuchenden Körper läuft Aus den folgenden Ausführungen ergibt sich, daß von dem Detektor ein Bezugssignal erzeugt wird, wenn der Strahl durch das Wasserreservoir läuft, und dieses Bezugssignal wird zur Modifizierung von Ausgangssignalen verwendet, die erzeugt werden, wenn der Strahl durch den zu untersuchenden Körper verläuft Da die Wände des Reservoirs im Gegensatz zum Mantel 4 mit dem Glied 1 umlaufen, ist der Weg des Strahls durch das Bezugsschwächungsglied, das durch die Seitenbereiche des Reservoirs 6 gebildet wird, unabhängig von der Winkellage bei den lateralen Abtastungen stets gleich. An dem drehbaren Glied 1 ist ferner ein Bleiblock 23

angebracht, der am einen Ende der von der Quelle 11 und dem Detektor 12 durchgeführten lateralen Abtastbewegung angeordnet ist. Der Bleiblock 23 bewirkt eine nahezu vollständige Absorption der Röntgenstrahlung, und wenn der Strahl auf das Blei trifft, erzeugt das Ausgangssignal des Detektors 12 ein zweites Bezugssignal, das dazu dient, die vom Detektor abgeleiteten Signale nicht nur dann zu modifizieren, wenn der Strahl 21 auf den zu untersuchenden Körper trifft, sondern auch, wenn er auf die Teile des Reservoirs trifft, die als Bezugsschwächungsglied wirken. Es sei bemerkt, daß das Reservoir 6 eine Schwächung des Strahls 21 während der gesamten lateralen Abtastbewegungen bewirkt, aber die Schwächung ist in den Bereichen geringer, in denen der Strahl auf den zu untersuchenden Körper trifft Der Absorptionskoeffizient von Wasser ist so, daß die gesamte Absorption des Strahles 21 bei jeder lateralen Abtastung überall etwa gleich ist, wenn der zu untersuchende Körper sich innerhalb des Mantels befindet (ausgenommen natürlich dann, wenn der Strahl auf den Bleiblock 23 trifft). In der Schaltung zur Verarbeitung der Ausgangssignale des Detektors 12 wird der Logarithmus des Bezugssignals, das abgeleitet wird, wenn der Strahl beim Beginn jeder lateralen Abtastung die bekannte Dämpfung erfährt, vom Logarithmus der anderen Ausgangssignale abgezogen und die resultierenden Ausgangssignale stellen im wesentlichen nur die Differenz der Schwächung des Strahls innerhalb des zu untersuchenden Körpers zu der Schwächung beim Durchgang durch Wasser dar.

Ein Bezugsdetektor 24 ist nahe bei der Röntgenstrahlenquelle 11 angeordnet, so daß er Strahlung direkt von der Quelle über einen Kollimator 25 erhält. Der Bezugsdetektor 24 dient zur Überwachung der Energie der Röntgenstrahlen.

Die in F i g. 2 dargestellte Schaltung geht aus von dem Detektor 12 und dem Bezugsdetektor 24 der in Verbindung mit F i g. 1 beschriebenen Vorrichtung. Die Ausgangssignale des Detektors 12 werden einem Tor 30 zugeführt, das zu vorgegebenen Zeiten durch Auftast-Impulse von einer Hauptsteuerschaltung 31 geöffnet wird. Diese Hauptsteuerschaltung empfängt Eingangssignale von der Fotozellenvorrichtung 22 und gibt geeignete Steuersignale nicht nur an das Tor 30 sondern auch zum Motor 10 und zu dem reversiblen Motor 18. Die dem Tor 30 zugeführten Auftast-Impulse werden zu Zeiten erzeugt, die von dem zuvor erwähnten Gitternetz bestimmt sind, so daß vom Detektor 12 eine Folge von Ausgangssignalen abgeleitet wird, die der Durchlässigkeit für den Strahl 21 längs einer Reihe von parallelen Strahlenwegen in der oben erwähnten Weise entspricht Die Orientierung der Wege wird durch die Winkelstellung des drehbaren Gliedes 1 bestimmt Während jedes Auftast-Intervalls wird der Ausgang des Detektors 12 in einem Integrator 32 integriert und dann in einem Analog/Digital-Umsetzer 33 in einen digitalen Code umgesetzt Das jeweils bei einem Auftast-Impuls erzeugte Signal wird in seiner digitalen Form in einem Speicher 34 gespeichert Der Röntgenstrahl 21 trifft bei zwei lateralen Abtastungen einmal auf den Bleiblock 23, und daher wird das entsprechende Ausgangssignal vom Detektor 12 für die Dauer von zwei Durchläufen gespeichert Die Signale einer bestimmten parallelen Reihe von Wegen im Speicher 34 setzen sich zusammen aus den Signalen, die man gewinnt, wenn der Röntgenstrahl 21 durch die Bezugswege im Reservoir 6 verläuft und aus den Signalen, die man gewinnt, wenn er durch den zu untersuchenden Körper verläuft Ein Tor 35 dient zur Auswahl des vom Detektor abgeleiteten Signals, sobald der Strahl durch den Bleiblock 23 unterbrochen wird. Ein weiteres Tor 36 dient zur Auswahl der bei anderen Durchlaufzeiten gewonnenen Signale. Die Auswahl wird durch Auftast-Impulse gesteuert, die von der Hauptsteuerschaltung 31 derart abgeleitet werden, daß das Bezugssignal, das die scheinbar vollständige, durch das Blei eingeführte Dämpfung darstellt, von jedem anderen Signal einer Impulsgruppe abgezogen wird, so daß nach der Subtraktion die resultierenden Signale die Durchlässigkeit oder Absorption für den Strahl 21 innerhalb des zu untersuchenden Körpers in bezug auf die Absorption von Blei als Bezugsgröße darstellen. Auf diese Weise wird die Wirkung des »Nachleuchtens« im Detektor 12 weitgehend beseitigt. Die gewonnenen Signale werden über eine Schaltung 37 in eine Divisionsschaltung 38 eingegeben.

Dem zuvor erwähnten Bezugsdetektor 24 folgt ein Tor 40, das Auftastimpulse von der Hauptsteuerschaltung 31 empfängt, die mit den dem Tor 30 zugeführten Auftastimpulsen in Koinzidenz sind. Durch das Tor 40 verlaufende Signale werden in einem Integrator 41 integriert und in einem Umsetzer 42 in digitale Form umgesetzt, wobei die Teile 41 bzw. 42 dem Integrator 32 und dem Umsetzer 33 entsprechen. Die digitalisierten Signale vom Detektor 24 werden dann einem Speicher 43 und anschließend der erwähnten Divisionsschaltung 38 zugeführt.

In der Divisionsschaltung werden die vom Detektor 12 empfangenen Signale durch das entsprechende Signal vom Speicher 43 dividiert, um Änderungen der Energie der Quelle 11 zu kompensieren. Die auf diese Weise kompensierten Signale werden dann einer Umsetzerschaltung 45 zugeführt, die die Signale vom Detektor 12, die in der erwähnten Weise auf Blei als Bezugsgröße bezogen sind, in ihren Logarithmus überführt und sie in dieser Form hält. Diese Signale werden dann zwei Toren 46 und 47 zugeführt, die durch Impulse von der Hauptsteuerschaltung 31 gesteuert werden. Das Tor 46 wird immer dann geöffnet, wenn der Röntgenstrahl 21 bei einem Durchlauf durch den Bereich verläuft in dem der zu prüfende Körper angeordnet ist, während das Tor 47 dann geöffnet ist, wenn der Strahl 21 durch die Bezugswege im Wasser verläuft und daher einer bekannten Schwächung unterworfen ist. Die Signale vom Tor 47 können daher als Bezugssignale bezeichnet werden, während die Signale vom Tor 46 die Ausgangssignale darstellen. Das Bezugssignal wird darüber hinaus wiederholt ausgewertet um mit dem Ausgangssignal einer bestimmten Abtastung in Übereinstimmung gebracht zu werden und wird dann von diesen Ausgangssignalen subtrahiert so daß die Ausgangssignale dann das Verhältnis der Schwächung des Strahles 21 zu der durch das Wasser in dem Reservoir erzeugten bekannten Schwächung darstellen. Störende Änderungen der Ausgangssignale aufgrund einer raschen Schwankung der Empfindlichkeit des Detektors 12 werden dadurch weitgehend kompensiert Nach diesen Modifikationen werden die Ausgängssignale über eine Subtraktionsschaltung 48 einer Signalverarbeitungseinheit 50 zugeführt, um in Verbindung mit den Ausgangssignalen der anderen Gruppe zur Rekonstruktion des Bildes zur Verteilung der Absorption der Strahlung in dem zu untersuchenden Körperteil beizutragen.

Wie in F i g. 3 dargestellt ist, bestehen das Tor 30 und der Integrator 32 bei dem in Fig.2 dargestellten

Ausführungsbeispiel aus zwei Integratoren 32a, 326 und zwei Toren 30a, 30ά Die Integratoren sind Miller-Integratoren bekannter Bauart und empfangen Eingangssignale vom Detektor 12, die sie integrieren. Der Integrator 32a empfängt auch Impulse 51a kurzer Dauer in regelmäßigen Intervallen, während denen sich die Quelle 11 und der Detektor 12 eine Strecke 2a weiterbewegen. Der Integrator 32b empfängt ähnliche Impulse 51/> kurzer Dauer, jedoch sind diese Impulse mit den dem Integrator 32a zugeführten Impulse verschachtelt. Diese Impulse lösen in den beiden Integratoren Lese- und Rückstelloperationen aus, die eine Zeitspanne benötigen, die vemachlässigbar kurz im Vergleich mit der Zeitspanne zwischen zwei aufeinander folgenden Impulsen ist. Die den Integratoren zugeführten Impulse werden jeweils auch den Toren 30a und 3Oi? zugeführt, um den zugehörigen Integrator während des Lesevorgangs mit dem Analog/Digital-Umsetzer 33 zu verbinden. Hierdurch wird in Verbindung mit der Bemessung der Kollimatoren 13 und 14 bewirkt, daß jedes durch den Umsetzer 33 in digitale Form umgesetzte Signal die Übertragung eines virtuellen Strahls der Breite 2a darstellt und eine annähernd sinusförmige Verteilung der Intensität über seiner Breite hat, wie das Diagramm unten in F i g. 3 zeigt.

Die Kollimatoren 13 und 14 haben rechteckförmigen Querschnitt, aber aufgrund der Beschaffenheit der Strahlungsquelle und der Strahlung selbst nimmt die Intensität der Verteilung des virtuellen Strahls allmählich vom mittleren Maximum ab. Das Ausgangssignal vom Analog-Digital-Umsetzer 33 stellt die Absorptionsabfrage in dem untersuchten Querschnitt durch parallele Strahlen dar, die voneinander einen Abstand entsprechend dem Abfrageintervall a besitzen. Das Tor 40 und die Integrationsschaltung 41 nach F i g. 2 haben den gleichen Aufbau wie in F i g. 3 dargestellt. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Integratoren 32a und 32b so gesteuert, daß sie 160 oder mehr Strahldatensignale bei jeder lateralen Abtastbewegung erzeugen, wobei 180 Gruppen solcher Signale gebildet werden. Die Zahl der Strahldatensignale pro Gruppe und die Anzahl der Gruppen kann natürlich schwanken, jedoch ist sie in jedem Falle ausreichend groß, um ein Bild mit guter Auflösung zu erzeugen. In der Praxis liegt die Zahl jeweils in der Größenordnung von 50 oder darüber, um eine Rekonstruktion von Bildern unterschiedlicher Größe zu ermöglichen.

F i g. 4 zeigt schematisch die allgemeine Anordnung der in Fig.2 dargestellten Signalverarbeitungseinheit 50. Nach F i g. 4 enthält die Signalverarbeitungseinheit einen Speicher 239 für die Strahldaten. Die Signale von der Subtraktionsschaltung 48 werden in diesen Speicher 239 eingeschrieben, wobei die Signale als Logarithmen in digitalem Code ausgedrückt sind. Bei diesem Speichervorgang wird die Adresse im Speicher für jedes Signal durch einen Adressenwähler 234 ausgewählt Mit Beendigung der logarithmischen Speicherung im Speicher 239 werden von diesem Speicher mittels eines Adressenwählers 251 Daten in parallelen Gruppen abgezogen und einer Datenverarbeitungsvorrichtung 252 zugeführt Die Beschaffenheit und die Arbeitsweise der Datenverarbeitungsvorrichtung 252 wird später noch eingehend beschrieben, aber an dieser Stelle sei bemerkt, daß die Verarbeitung in ihr zur Erzeugung eines sogenannten »korrigierten Schichtdiagramms« führt Bei der Verarbeitung der jeweiligen Gruppe werden die verarbeiteten Daten Stück für Stück in einem Speicher 253 gespeichert, wobei der Speicher verschiedene Abschnitte besitzt, die jeweils die Werte von einer Gruppe aufnehmen. Die Vorrichtung enthält ferner einen Ausgangsmatrixspeicher 254, in dem die Daten, nachdem die gesamte Verarbeitung durchgeführt ist, in einer Form gehalten werden, in der sie unmittelbar die Verteilung des Absorptionskoeffizienten über dem Bereich des untersuchten Querschnitts darstellen. Die Adressen des Ausgangsmatrixspeichers 254 entsprechen den Maschen beispielsweise eines

ίο cartesischen Koordinatensystems, wobei jede Masche unmittelbar einen bestimmten elementaren Bereich des untersuchten Querschnitts darstellt, und alle Maschen zusammen erstrecken sich ohne Unterbrechung so, daß sie zumindest den gesamten interessierenden Bereich des untersuchten Querschnitts einschließen. Bei der Adresse einer jeden Masche ist schließlich ein Signal gespeichert, das entsprechend dem von der Vorrichtung zugelassenen Maß an Genauigkeit den Absorptionskoeffizienten der Körpersubstanz darstellt die in dem elementaren Bereich der fraglichen Masche liegt Nachdem die Speicherung für alle Maschen erfolgt ist kann das Abbild durch eine Einheit 134 sichtbar gemacht werden, die beispielsweise aus einer Kathodenstrahlröhre, einem Drucker oder zusätzlich oder alternativ aus einem magnetischen Speicher besteht. Da bei der Bildwiedergabe eine hohe Genauigkeit erforderlich ist, wird mittels eines Interpolators 255 eine Interpolation durchgeführt, wenn die im Speicher 253 gespeicherten Daten zum Ausgangsmatrixspeicher 254

jo geleitet werden. Die Interpolation wird durch Zusammenwirkung zwischen einem Adressenwähler 256 und einem Strahlenwegdatenspeicher 257 bewirkt, was nachfolgend noch erläutert wird.

Bevor die Signalverarbeitungseinheit 50 noch näher

J5 erläutert wird, sei nachfolgend anhand der F i g. 5 die theoretische Grundlage für die Technik des korrigierten Diagramms noch näher erläutert. In F i g. 5 ist der Punkt O ein beliebiger Punkt in der Ebene des Strahls 21, von dem die Absorption des zu untersuchenden Körpermaterials benötigt wird. Nachdem man sich von der Absorption an dieser Stelle in der nachfolgend erläuterten Weise vergewissert hat, kann die Absorption an anderen Stellen in der Ebene auf gleiche Weise gefunden werden, so daß damit ein Bild der Absorption in der Ebene aufgebaut werden kann. Es ist angenommen, daß der Punkt O auf das zuvor erwähnte cartesische Koordinatensystem des Ausgangsmatrixspeichers bezogen ist, wobei die Achse Ox in F i g. 5 in Richtung der x-Achse liegt während Gy in der Richtung der y-Achse liegt. Der Einfachheit halber ist angenommen, daß der Strahl 21 bei den aufeinanderfolgenden Stellungen während jeder lateralen Abtastung, bei der seine Durchlässigkeit geprüft wird, als eine Gruppe paralleler Strahlen angesehen wird. Wie bereits erwähnt wurde, sind alle diese Strahlen im Querschnitt gleich, und auch der Abstand der Strahlen ist bei allen Gruppen gleich. Ferner folgen die Strahlengruppen mit gleichem Winkelabstand aufeinander.

Ein ungenaues Verfahren zur Feststellung der Absorption bei einem Punkt O unter Verwendung solcher Strahlen ist die Summierung der Absorption, die alle diese Strahlen, die den Punkt O durchlaufen, erfahren. Unter der speziellen Voraussetzung daß die Absorption durch Material außerhalb des verhältnismä-Big kleinen, allen durch den Punkt O verlaufenden Strahlen gemeinsamen Bereiches verhältnismäßig so klein ist daß sie vemachlässigbar ist stellt diese Summe eine Näherung der Absorption in der unmittelbaren

Nachbarschaft des Punktes O dar. In der Praxis führt jedoch eine Absorption außerhalb des kleinen Bereiches um 0 Fehler in das Verfahren ein. Das Verfahren ist bekannt als Schichtdiagramm-Technik, wobei das Schichtdiagramm einer Gruppe von Strahlen in bezug auf einen gegebenen Punkt proportional zur Summe der Absorption aller Strahlen ist, die durch diesen Punkt verlaufen. Die Technik des korrigierten Schichtdiagramms, die die Basis der vorliegenden Erfindung bildet, beruht auf dem Prinzip, daß der Fehler, der bei Aufnahme des einfachen Schichtdiagramms in bezug auf den Punkt OaIs Darstellung der Absorption am Punkt O gemacht wird, einen Beitrag aufgrund der Absorption an allen anderen Punkten außerhalb O des durch den Punkt O verlaufenden Strahles enthält. Darüber hinaus kann der Gesamtfehler von der Absorption der Strahlen, die nicht durch den Punkt O verlaufen, abgeleitet werden, und der hierdurch abgeleitete Fehler kann von dem einfachen Schichtdiagramm zwecks Korrektur desselben abgezogen werden.

Wenn f (θγ) die Absorption ist, die der durch den Punkt O unter einem Winkel θγ in bezug auf die Achse Ox verlaufende Strahl erfährt und N+1 solcher Strahlen insgesamt mit unterschiedlichem Winkel vorhanden sind, dann ist der Wert G des Schichtdiagramms in bezug auf den Punkt O des Strahles der untersuchten Ebene definiert durch

G =

G =

y)

dA

Ebene einnehmen. Das Integral über dem Jt-ten Ring vom Zentrum Okanr dargestellt werden als

y)dA

wobei Si der mittlere Abstand des Ringes vom Punkt O ist. Hierbei ist angenommen, daß der Ring ausreichend

ίο dünn ist. Das Integral stellt die Summe der Absorption der durch den Punkt O verlaufenden Strahlen bei ihrem Verlauf durch den Ring k dar. Unter der Annahme, daß ω (χ, y) über dem gesamten ersten Bereich etwa den gleichen Wert ω₀ hat, dann nimmt das Integral über diesem Bereich den Wert an

N + I

λ = -■-— · η a Hi₀

wobei davon ausgegangen ist, daß a der Durchmesser des Bereiches ist und daß alle Strahlen symmetrisch durch O verlaufen und alle Strahlen eine Breite haben, die klein gegenüber a ist. Ist die Breite der Strahlen jedoch a, wobei die Intensität der Strahlung über ihrem Querschnitt weitgehend gleichmäßig ist, dann wird oc

Wenn ω (χ, y) die Absorption pro Längeneinheit der bei der Untersuchung verwendeten Strahlung in der unmittelbaren Nachbarschaft von jedem beliebigen Punkt (x, y) in der untersuchten Ebene ist, wobei χ und y die kartesischen Koordinaten des Punktes in bezug auf das angenommene kartesische Bezugssystem sind, dann stellt ω (χ, y) die Verteilung des Absorptionskoeffizienten in der Ebene dar und es gilt ferner

wobei ds ein Entfernungselement auf einem Strahl darstellt und die Integration über der Spur des Strahles unter einem Winkel θν erfolgt, was durch den Index ν gekennzeichnet ist

Es läßt sich zeigen, daß, falls dA ein Element des Bereiches der untersuchten Ebene am Punkt (x, y) ist, und falls s nur den Abstand zwischen dem Punkt O und dem Punkt (x,y) kennzeichnet, gilt

wobei die Integration sich über die gesamte Ebene mit Ausnahme der Singularität am Punkt O erstreckt Natürlich kann erforderlichenfalls angenommen werden, daß die Integration über einer Reihe getrennter Bereiche der Ebene durchgeführt worden ist, wenn diese Bereiche insgesamt den vollständigen Integrationsbereich erfassen. Insbesondere kann angenommen werden, daß die Integration einen ersten Bereich umfaßt, der in einem Kreis um den Punkt O liegt, und daß sie auch eine Reihe von dünnen, zum Punkt O konzentrischen Ringen erfaßt, die den Restbereich der N + 1

τ— · .τ a~

"»ο

Hierbei wird davon ausgegangen, daß die Strahlen in einer Richtung senkrecht zur untersuchten Ebene eine einheitliche Dicke aufweisen. Auf alle Fälle läßt sich zeigen, daß ein Ausdruck für G der folgenden Form abgeleitet werden kann

wenn

<»(x,y)dA

Die Annahme der Symmetrie in bezug auf den Verlauf der Strahlen durch den Punkt O ist nicht generell voll zutreffend, da der Punkt O an verschiedenen Stellen der untersuchten Ebene ausgewählt wird. Im allgemeinen trifft die Annahme z-war zu, jedoch nur als eine Annäherung, und wie später noch näher erläutert wird, kann sie durch ein geeignetes Interpolationsverfahren für alle Orte gültig gemacht werden.

Unter der allgemeinen Annahme, daß ω (χ, y) sich nirgends nennenswert in einem Abstand der Größe a ändert, was bedeutet, daß ω (χ, y) eine im Frequenzband begrenzte Funktion ist, ist es möglich, für alle Ringe die Breite a anzunehmen, wobei diese Breite dem Erfordernis der Dünne nachkommt, so daß man schreiben kann

s_k = ka,
C_k =

und der Ausdruck für G wird

In diesem Ausdruck ist α ein Maß des gewünschten Wertes ωό der Absorptionsfunktion, und zwar der Wert am Punkt O. Die übrigen Glieder, d. h. die Summenglieder in bezug auf Jt, stellen den Fehler des Schichtdiagrammverfahrens zur Ermittlung des Wertes von ωο dar. Dieser Fehler kann jedoch gestrichen werden, wenn die Absorptionen in Betracht gezogen werden, die alle übrigen Strahlen der Untersuchung erfahren, d. h. jene, die nicht durch den mittleren kreisförmigen Bereich verlaufen, der zu dem Glied α beiträgt

Um die Einzelheiten der Technik des korrigierten Schichtdiagramms zu entwickeln, ist es notwendig, die übrigen Strahlen, die nicht durch den mittleren kreisförmigen Bereich mit dem Durchmesser a verlaufen, in verschiedene Klassen zu unterteilen. Dieser Bereich kann als Zone 0 bezeichnet werden, und die Strahlen, die sie durchlaufen, werden Strahlen der Klasse 0 genannt Um diese Zone herum verläuft ein dünner ringförmiger Bereich mit einem mittleren Radius a, der als Zone 1 bezeichnet wird. Unter den Strahlen, die nicht durch die Zone 0 verlaufen, sind bestimmte Strahlen, die nur durch die Zone 1 verlaufen. Auch alle folgenden Ringe zeichnen eine bestimmte Gruppe von Strahlen in gleicher Weise aus. Wenn man dann die weiteren Ringzonen in der Folge ihres Abstandes vom Ursprung O mit 2,3,4, usw. bezeichnet, kann man sagen, daß die Zonen 0, 1, 2, 3, 4, usw. die entsprechenden Strahlenklassen 0, 1, 2, 3, 4, usw. unterscheiden. Wenn entsprechend der Annahme N+1 Strahlen in Klasse 0 vorhanden sind, dann sind in jeder anderen Klasse 2 (N+1) Strahlen vorhanden. Die winkelmäßige Verteilung der Strahlen ist in allen Klassen gleichmäßig und folgt damit den eingangs gemachten Annahmen hinsichtlich der Eigenschaft der verwendeten Strahlen.

Strahlen der Klasse 0 verlaufen durch Zonen höherer Ordnung senkrecht. Im Vergleich dazu verlaufen Strahlen der Klassen 1,2,3,4, usw. durch Zonen höherer Ordnung schräg unter einem Winkel, der von der jeweiligen Klasse des Strahles abhängt. Dies ist in Fig.5 veranschaulicht, wo ein Strahl der Klasse 0 senkrecht durch die Zone k und ein Strahl der Klasse j durch die Zone k unter einem charakteristischen Winkel verläuft. Die Strahlabsorption ist daher je nachdem, von welcher Klasse der die Zone schneidende Strahl ist, verschieden. Während daher der Schnitt der Zone k durch Strahlen der Klasse 0 ein Maß an Strahlungsabsorption zur Folge hat, das dargestellt wird durch

C(M
ka

hat der Schnitt derselben Zone durch Strahlen irgendeiner anderen Klasse j ein entsprechendes Maß an Absorption zur Folge, das dargestellt werden kann durch

2F«

C(M
ka

wobei der Faktor Fjk der Tatsache des unterschiedlichen Schnittwinkels Rechnung trägt.

Es ist erkennbar, daß die Zone k nicht von Strahlen geschnitten werden kann, deren Klasse größer als Ar ist. Daher gilt

K = o,y> A-.

Darüber hinaus ist die Gesamtabsorption, die die Strahlen der Klasse 1 erfahren

2 Σ, F_lk

C(M

ka '

während die Gesamtabsorption, die die Strahlen der Klasse 2 erfahren

und die Gesamtabsorption für die Strahlen der Klasse 3

²Γ,

C(M

ka '

usw. ist.

Es folgt, daß der Wert des Ausdruckes

'LhSi

Il L· 11 O Il

worin

S- „ = S- =

C(M

und die Faktoren L » eine Gruppe von Koeffizienten sind, so daß

L₀ = I

einfach auf den Wert λ vermindert wird, vorausgesetzt, daß

0 = 1 + 2L₁ F₁₁
0=1+ 2L₁ F₁₂ +2L₂-F₂₂

0 = 1 + 2L₁ · F₁₃ + 2L₂ ■ F₂₃ + 2L, · F₃,

usw.

Durch diese Gleichungen ist die Gruppe der Koeffizienten L₁₁ klar bestimmt.

Die Gleichungen können für die Reihe L_x, L₂, L₃, usw. gelöst werden, wenn zunächst die Schnittfaktoren, von denen Fjk typisch ist, bestimmt werden. Dann kann die Summierung alt dieser Glieder L_μS_μ zwischen den Grenzen ± » durchgeführt werden, um das Maß der Absorptionsfunktion am Punkt O zu erhalten. Die Faktoren L_μ können als Zonen-Bewertungsfaktoren oder einfacher L-Faktoren bezeichnet werden, da beispielsweise L_ß die Absorption vervielfacht, die Strahlen der Klasse μ, die durch die Zone μ unterschieden werden, erfahren.

Im Prinzip können die L-Faktoren genau berechnet

_b5 werden, vorausgesetzt, daß die Schnitt- oder F-Faktoren genau bekannt sind. Die F-Faktoren hängen nicht nur von der Strahlengeometrie ab, sondern auch von der gemachten Annahme hinsichtlich der Verteilung der

Intensität der Strahlung über dem Querschnitt des Strahles. Wie zuvor erwähnt wurde, ist die Intensität der Strahlung nicht generell gleichmäBig über der Breite des Strahles, da in den meisten praktischen Fällen ein sogenannter »Abtast-Apertur-Effekt« vorhanden ist, jedoch ist es möglich, die Intensität als gleichmäßig über der Strahlendicke anzusehen. Aus praktischen Gründen können die FFaktoren und damit die L-Faktoren durch zahlreiche Möglichkeiten ausreichend angenähert werden, die auf verschiedenen Annahmen beruhen, die von den physikalischen Parametern des Abtastsystems abhängen. Einige dieser Möglichkeiten werden nachfolgend beschrieben.

In F i g. 5 ist die Zone O als die Fläche dargestellt, die innerhalb der inneren kreisförmigen Umfangslinie mit dem Punkt O als Zentrum liegt, wobei die Zone einen

Radius von -^ · aufweist, was schon oben erwähnt wurde

. Unmittelbar außerhalb der Zone 0 liegt die erste Ringförmige Zone 1, die einen mittleren Radius a und die Breite a besitzt Weitere Zonen sind mit Ausnahme der Zone k nicht dargestellt, und diese Zone hat einen mittleren Radius ka und wie alle ringförmigen Zonen eine radiale Breite a.

Ein Strahl der Klasse 0 kann unter der Annahme, daß es sich um einen sehr dünnen Strahl handelt, als durch die Oj^Achse der Figur dargestellt betrachtet werden, wobei dieser Strahl die Jfc-te Zone auf einem Teil seiner Länge schneidet, die durch E₀F₀ dargestellt wird. Es ist ferner ein Strahl der Klasse / mit den gleichen dünnen Querschnittsabmessungen dargestellt, und zwar als zur Oy-Achse parallele gestrichelte Linie mit einem Abstand ja von dieser Achse. Dieser Strahl schneidet die Jt-te Zone auf einem Teil seiner Länge, die durch EF dargestellt wird. Unter diesen Umständen ist der Wert des Schnittfaktors F*. durch die Länge der Schnittlinie EF geteilt durch die Länge der Schnittlinie E₀F₀ gegeben. Dieses Verhältnis stellt die Zunahme der Absorption dar, die Strahlen der Klasse j im Vergleich zu Strahlen der Klasse 0 beim Durchlauf durch die Zone k erfahren. Es ist nicht erforderlich, daß für die Gültigkeit dieses Verhältnisses die Strahlen unendlich dünn sein müssen, aber dieses Näherungsverfahren für die F-Faktoren gibt gute Ergebnisse für die L-Faktoren, falls die wirksame Strahlbreite klein im Vergleich zur Ringbreite a ist, die durch die Trennung benachbarter paralleler Strahlen bestimmt ist.

Ausgehend von der Annahme einer gleichmäßigen Intensität der Strahlen über dem Querschnitt und einer der Ringbreite a entsprechenden Breite können die F-Faktoren auf der folgenden Basis abgeschätzt werden. In F i g. 5 ist ein Strahl der Klasse 0 von den beiden parallelen Linien PoQo und SoRo umgeben, die außerdem tangential am Umfang der Zone 0 anliegen. Ferner ist ein Strahl der Klasse j dargestellt, der von zwei parallelen Linien PQ unu SR eingeschlossen ist, die

die Ox-Achse an den Punkten (J+ -= ) a und (J- -= )a

schneiden. Der erste der erwähnten Strahlen schneidet die it-te Zone über der Fläche PoQoRoSo, während der zweite Strahl die Schnittfläche PQRS bildet. Bei diesen Strahlen ist der Wert des Schnittfaktors Fj* das Verhältnis der letzteren Fläche PQRS zur ersten Fläche PoQoRoSo- Dies trifft unter der zuvor erwähnten Annahme zu, daß die Strahlen über ihrem Querschnitt eine gleichmäßige Intensität aufweisen und das Maß der Absorption ausreichend klein ist. Eine weitere Annäherung für die Verarbeitung der Absorptionsdaten durch Verfahren mit korrigiertem Schichtdiagramm wird nachfolgend anhand der F i g. 6 erläutert, wobei es sich hier um das Annäherungsverfahren handelt, das bei dem beschriebenen und dargestellten Gerät verwendet wird.

In dieser Figur ist ebenso wie in F i g. 5 der Punkt O ein Punkt in der Ebene der untersuchenden Strahlen, von dem man annimmt, daß dort die Absorption des zu untersuchenden Körpermaterials benötigt wird. Auch hier wird davon ausgegangen, daß dieser Punkt auf das erwähnte kartesische Koordinatensystem bezogen ist, wobei die Achse Ox in der Figur in Richtung üer x-Achse des Koordinatensystems und die Achse Oy in Richtung der y-Achse des Koordinatensystems verläuft F i g. 6 zeigt fünf Strahlen AB, CD, CD', £Fund E'F' der paraHelen Strahlengruppe, deren Winkellage in der Ebene so ist, daß ihre Achsen parallel oder nahezu parallel zur Achse Oy verlaufen. Es sei zunächst angenommen, daß alle Strahlen den gleichen Quer schnitt und die Breite a aufweisea Es ist ferner angenommen, daß die Mittellinie des Strahles AB die Achse Oy ist Die Mittellinien der anderen Strahlen sind gestrichelt dargestellt Ferner haben die konzentrisch um den Punkt O in der Zeichnung verlaufenden Kreise

Cc, C\ und Cj jeweils Radien = a, = a und » a und die Reihenfolge setzt sich in diesem Sinne fort

F i g. 6 zeigt zwar nur die Strahlen einer bestimmten parallelen Gruppe, jedoch muß man sich vorstellen, daß die Strahlen aller in einem anderen Winkel angeordneten Gruppen ebenfalls vorhanden sind. Wenn somit N+\ die Gesamtzahl solcher parallelen Gruppen ist, muß man sich vorstellen, daß neben dem einen dargestellten, die Fläche des Kreises C₀ und damit die Zone 0 schneidenden Strahl N+1 Strahlen vorhanden sind, die diese Zone in identischer Weise unter einem anderen Winkel schneiden. Die Zahl N+\ wird vorzugsweise im Hinblick auf die Bildrekonstruktion so gewählt daß sie π Mal so groß wie die Zahl der Strahlen pro Gruppe ist Ein Schneiden in der angenommenen Weise ist ideal in dem Sinn, daß die Mittellinien aller die Zone 0 schneidenden Strahlen durch den Punkt O verlaufen. Bei unterschiedlicher Wahl des Punktes O in der Untersuchungsebene kann dieses Ideal im allgemei nen nur durch geeignete Interpolation zwischen den Absorptionsdaten benachbarter Strahlen angenähert werden.

Die Fläche außerhalb des Kreises Co innerhalb des Kreises Cl wird wiederum als Zone 1 bezeichnet, und

so von allen nicht die Zone 0 schneidenden Strahlen schneiden 2(N'+I) Strahlen die Zone 1. Dies sind wiederum Strahlen der Klasse 1. Unter der idealen Annahme, die hinsichtlich der die Zone 0 schneidenden Strahlen gemacht wurde, liegen die Mittellinien der Strahlen der Klasse 1 tangential zu einem Kreis mit dem Mittelpunkt O und dem Radius a. Unter der weiteren Annahme einer gleichmäßigen Winkelbeziehung zwischen parallelen Gruppen stellen die Winkelbeziehungen der untersuchenden Strahlengruppen diese gleich- mäßige Winkelanordnung dar,

η Ξ. Ιξ. Il hi ^{N - ^{2)n (N} - ^1):T

' N ' N ' N N ' ~N

und die Tangentenpunkte liegen gleichmäßig und entsprechend verteilt an diesem Kreis.

Die Räche außerhalb des Kreises G, die innerhalb des Kreises C₂ liegt, wird wiederum als Zone 2 bezeichnet, und die Strahlen der Klasse 2 bestehen aus allen den Strahlen außer denen der Klassen 0 und 1, die die Zone 2 schneiden. Die Zahl der Strahlen dieser Klasse beträgt ebenfalls 2(N+1% und sie sind ideal in Beziehung auf einen Kreisradius 2a um einen Mittelpunkt O in der gleichen Weise wie die Strahlen der Klasse 1 verteilt

Wie bei Fig.5 kann die Klassifizierung der in der untersuchten Ebene liegenden Strahlen in dieser Weise fortgesetzt werden, so daß eine Reihe von Strahlenklassen in der Reihenfolge errichtet wird, in der sie nacheinander klassifiziert wenden, nämlich Klassen 0,1, 2,3,4, usw. entsprechend den Zonen 0,1,2,3,4, usw.

Wie bereits erläutert wurde, würde für den Fall, daß der einzige absorbierende Bereich der untersuchten Ebene innerhalb der Zone 0 läge, die Summe der von allen Strahlen der Klasse 0 erlittenen Absorptionen ein wahres Maß der Absorption dieses absorbierenden Bereiches bilden. In der Praxis bildet die Summe der Absorptionen der Strahlen der Klasse 0 jedoch kein genaues Maß, da die Strahlen durch andere absorbierende Bereiche außerhalb der Zone 0 verlaufen. Das allgemeine beschriebene Prinzip der Bewertung gesamter zonaler Strahienabsorptionen durch entsprechende L-Faktoren und die Summierung kann jedoch angewendet werden und bei dieser Annäherung können die L-Faktoren auf folgende Weise angenähert werden.

Es sei angenommen, daß die Absorption des Materials des Körpers in der Ebene der Strahlen überall 0 ist mit Ausnahme eines einzigen Bereiches so kleiner Größe, daß alle Abmessungen als sehr klein in bezug auf die Strahlenbreite a angesehen werden können und darüber hinaus nicht in der Zone 0 sondern in irgendeiner anderen Zone liegt Unter dieser Annahme muß die Summierung der bewerteten Gesamtabsorption zum Ergebnis Null führen, wo immer der Bereich angeordnet ist, wenn die L-Faktoren richtig gewählt werden. Dies führt zu einer Reihe von Gleichungen, deren Lösungen die gewünschten L-Faktoren angeben.

Wie man erkennt, entspricht die Zahl der Strahlen in jeder Klasse, die eine Absorption zur Gesamtsumme für einen gegebenen Ort des kleinen Bereiches beitragen, der Zahl der Strahlen dieser Klasse, die die Fläche schneiden. Unter der Annahme, daß die Strahlen von nahezu gleichmäßiger Intensität über ihrem Querschnitt sind, und daß das Maß der Absorption ausreichend klein ist, ist die Gesamtabsorption unabhängig von der Bewertung einfach proportional der Zahl der den Bereich schneidenden Strahlen. Wenn beispielsweise der Bereich in der Zone 2 liegt, entspricht die Zahl der Strahlen der Klasse 1, die zur Gesamtabsorption beitragen, wenn der Bereich so angeordnet ist, der Zahl der Strahlen der Klasse 1, die dieser Bereich überlappen bzw. schneiden. Der Absorptionsbeitrag zur Gesamtsumme vor der Bewertung durch die L-Faktoren für Strahlen der Klasse 1 ist einfach proportional dieser Zahl der Strahlen. Dies führt zum Ausdruck des unbewerteten Absorptionsbeitrages der proportional zur Länge des zum Mittelpunkt O konzentrischen Bogens ist und durch die kleine absorbierende Flüche verläuft, die innerhalb eines Strahles der Klasse 1 liegt. Auf dieser Basis können die Gleichungen dazu dienen, die L-Faktoren abzuleiten, vorausgesetzt, daß eine Annahme hinsichtlich des radialen Abstandes des kleinen absorbierenden Bereiches vom Zentrum O gemacht wird. Beispielsweise kann angenommen werden, daß der kleine Bereich unabhängig davon, in welcher Zone er sich befindet, auf dem mittleren Radius für diese Zone liegt

Es sei bemerkt, daß bei Wahl eines anderen Radius s zwischen den extremen Radien der Zone sich verschiedene Bogenlängen für den Schnitt ergeben und entsprechend L-Faktoren abgeleitet wurden die aber nicht identisch mit den L-Faktoren bei Anordnung auf dem .mittleren Radius wären.

Zur Erläuterung dieser Differenzen kann der Quadrant des Bogens JKLM des in F i g. 6 dargestellten Radius 2a betrachtet werden, und es ist angenommen, daß der kleine Bereich innerhalb der Zone 2 auf diesem Bogen liegt Strahlen der Klasse 2 wurden dann einen

is unbewerteten Gesamtabsorptionsbeitrag liefern, der proportional zur Länge des Bogens JK ist, d.h. zur Länge des Bogens JKLMder vom Strahl EFder Klasse 2 geschnitten wird. Zugleich würden Strahlen der Klasse 1 einen unbewerteten Gesamtabsorptionsbeitrag Ue fern, der proportional zur Länge des Bogens KL ist, d. h. zur Länge des Bogens JKLM, der vom Strahl CD der Klasse 1 geschnitten wird. Strahlen der Klasse 0 würden einen entsprechenden Beitrag proportional zur Läng«: des Eogens LM liefern, nämlich zur Länge des Bogens JKLM, der durch die halbe Breite des Strahles AB der Klasse 0 geschnitten wird. Der Schnitt über die halbe Breite berücksichtigt die Tatsache, daß die Gesamtzahl der Strahlen der Klasse 0 nur halb so groß ist wie die Strahlen aller anderen Klassen. Aus den angegebenen Gründen bestimmen die Bogenlängen 'JK, KL, LM die Werte der F-Faktoren Fi₂ und F₂₂ usw. für alle F-Faktoren. Wenn der kleine Bereich jedoch nicht auf dem mittleren Radius OJ der Zone liegen würde, sondern beispielsweise auf dem Radius OJ' des Bogens J'K'L'M', wo J'K'L' und M' neue Schnittpunkte entsprechend den Schnittpunkten J, K, L, M angeben, dann würden die neuen Bogenlängen J'K', K'L', L'A/'die F-Faktoren Fj₂ und F₂₂ unterschiedlich bestimmen und als Folge ergeben sich auch ähnlich unterschiedliche

Werte für die L-Faktoren.

Wenn die Zonenfaktoren tatsächlich auf der Anordnung des kleinen Bereiches auf einem mittleren Zonenradius beruhen, dann liefern die Faktoren Li, L₂, L₃, rekonstruierte Bilder, die dazu neigen, die Begren-

zungen und Übergangsbereiche hervorzuheben. Andererseits hat sich gezeigt, daß bei Anordnung kleinen Bereiches auf einem größeren Radius, beispielsweise in der Mitte zwischen dem mittleren Radius und dem äußeren Radius der Zone, diese Hervorhebung prak tisch beseitigt wird. Bei Anordnung in der Mitte zwischen dem mittleren und dem äußeren Radius sind die Werte der L-Faktoren niedriger Ordnung wie folgt:

L₀ = 1,000

L₁ = -0,355

L₁ = -0,053

L₃ = -0,0258

L₄ = -0,0146

L₅ = -0,0093

usw..

während bei Anordnung des kleinen Bereiches auf dem mittleren Zonenradius die ersten drei L-Faktoren 1,000,

-0,500+0,060SiIId.

Wenn die radiale Erstreckung des kleinen Bereiches innerhalb des Ringes mit β gekennzeichnet wird und β definiert wird als das Verhältnis der radirJen Erstrekkung des kleinen Bereiches von der inneren Begrenzung des Ringes aus zur Differenz der Radien der inneren und äußeren Begrenzung, dann kann die zuletzt erwähnte Reihe als Reihe beschrieben werden, für die der Wert von β 0,50 ist, während die zuerst genannte Reihe erzeugt wird, indem der Wert für β gleich 0,75 gesetzt wird.

Es ist nicht notwendig, daß der Wert für β über dem gesamten Bereich der Zonen konstant ist Er kann beispielsweise allmählich abnehmen, je höher die Ordnung der Zone ist und kann beispielsweise für die Zone 1 den Wert 0,75 haben und danach asymtotisch auf den Wert 0,5 in der Zone der höchsten Ordnung abnehmen.

Die vorangehende Analyse der F i g. 5 und 6 geht von der Annahme aus, daß die Funktion (x, y% die die Verteilung der Absorptionskoeffizienten der interessierenden Ebene darstellt, hinsichtlich des Frequenzbandes begrenzt ist, so daß keine Schwankungen der Absorption des als dünn angenommenen Strahles bei irgendeiner lateralen Abtastung auftreten, deren Maß eine bestimmte räumliche Frequenz in bezug auf die Entfernung a überschreitet Tatsächlich ist natürlich die Funktion u>{x, y) nicht notwendigerweise in solchem Maß hinsichtlich des Frequenzbandes begrenzt und wenn — was möglich ist — räumliche Frequenzen vorhanden sind, die oberhalb der Frequenz liegen, die einer Wellenlänge entspricht, die doppelt so groß ist wie das Prüfintervall a, können bei der Verarbeitung Fehler auftreten, die zu nennenswerten Fehlern bei dem rekonstruierten Bild führen können. Bei den in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Einrichtungen wird die Prüfung so durchgeführt, daß solche Fehler vermindert werden. Wie zuvor festgestellt wurde, wird das Prüfen durch virtuelle Strahlen bewirkt, deren Breite etwa doppelt so groß wie der Abstand zwischen benachbarten Strahlen ist, so daß eine beträchtliche Überlappung zwischen benachbarten Strahlen auftritt Darüber hinaus hat jeder virtuelle Strahl über seiner Breite eine annähernd sinusförmige Intensitätsverteilung, Es läßt sich zeigen, daß hierdurch eine Frequenzbandbegrenzung bei den gewonnenen Daten eingeführt wird. Die sinusförmige Verteilung stellt eine Annäherung an den mittleren positiven Bereich einer Intensitätsverteilung der Form

sin

dar, worin a das Prüfintervall darstellt und im Umfang der Annäherung hat sie die Wirkung einer Frequenzbandbegrenzung für die ermittelten Daten, so daß unerwünschte Komponenten mit hohe. Frequenz eliminiert werden. Wenn entsprechend der Annahme a die Zonenbreite ist und χ den Abstand von der Strahlmittellinie darstellt, dann ist in dem Bereich

- α g λ: ^ + α

die Verteilung der Strahlintensität von der Form

1 I -v

2 ⁺ 2^C0S^ α'

Durch Einführung einer geeigneten Verteilung des absorbierenden Materials über dem Weg jedes Strahls können die Strahlen eng an diese Form oder eine andere gewünschte Form angepaßt werden, jedoch zeigt die Praxis, daß es für normale Zwecke bei der Berechnung der L-Faktoren unter der Annahme der Sinusform nicht notwendig ist, diese zusätzliche Technik anzuwenden, um eine ausreichende Genauigkeit zu erzielen.

Es hat sich gezeigt daß die Verwendung eines Wertes β von 0,625 zu /.-Faktoren führt, die mit Strahlen von annähernd sinusförmiger Verteilung der Strahlungsintensität ein ausreichend hohes MaB an Genauigkeit des rekonstruierten Bildes geben, beispielsweise eine Genauigkeit in der Größenordnung von einem Teil in 1000 bei jedem Bildpunkt Bei diesem Wert von β ist in der Bildrekonstruktion ein gewisses Maß an Überschwingen an den Übergängen oder Rändern vorhanden, jedoch ist dieses Maß nur gering. Die ersten zwanzig L-Faktoren der Reihe sind in der Tabelle der Fig.7 angegeben. Die Reihe wird bis zu so vielen Faktoren fortgesetzt, wie man benötigt, um die Absorption bis zu den Begrenzungen des Bildes zu kompensieren, unabhängig davon, welche Lage der elementare Bereich des Bildes, das die Rekonstruktion erfährt hat.

Setzt man die Reihe der F i g. 7 fort, so liegt der Faktor L₄O gerade über —0,0001, aber auch Faktoren dieser und noch geringerer Größe sind noch wesentlich für eine genaue Bildrekonstruktion, wobei zu berücksichtigen ist, daß sie die Summe der von vielen Strahlen — etwa 180 bei dem betrachteten Beispiel — erlittenen Absorption vervielfachen. Selbst wenn eine verhältnismäßig ungenaue Bildrekonstruktion beabsichtigt ist, um nur ein allgemeines Bild zu erzeugen, sollte die Anzahl der L-Faktoren etwa gleich der halben Anzahl der Strahlen jeder Gruppe sein. Allgemein gesprochen und abgesehen von einer kleinen Störung, die die ersten Werte der Reihe beeinträchtigen, bilden die Faktoren (außer L₀) für den Fall von 0=0,625 eine monotone Funktion, die stets negativ ist und sich asymptotisch 0 nähert und die sich nach den ersten Faktoren nur langsam ändert Die Art der erwähnten Störung ist eine oszillierende Komponente, und sie zeigt sich für β=0,625 durch die Tatsache, daß L₄ zahlenmäßig kleiner als L5 ist. Eine entsprechende Störung ist für 0 = 0,75 nicht feststellbar, aber sie ist noch ausgeprägter, wenn 0 = 0,5 ist Die erwähnte Störung beeinträchtigt die L-Faktoren nach Ls nicht merklich. Die L-Faktoren (außer Lo) besitzen die allgemeine Eigenschaft, daß sie sich einer monotonen negativen Funktion annähern, unabhängig davon, ob die Strahlenbreite klein im Vergleich zum Abstand benachbarter Strahlen oder vergleichbar mit diesem Abstand ist. Genau genommen ist auf der Basis daß, wie früher erläutert wurde, L-ß = L_ß ist, die Funktion symmetrisch zu Lo und beide Hälften sind monoton zu Lo, mit Ausnahme der zuvor erwähnten kleinen möglichen Störung.

Anscheinend haben Schwankungen des Wertes von β eine ähnliche Wirkung wie e'ne Aperturkorrektur. Daher neigen Werte von β 0,5 in der Bildrekonstruktion zu einem merklichen Überschwingen in Abhängigkeit von einer Stufenfunktion in den Absorptionen des Körpers.

Ein gewisses Maß an Überschwingen ist vom Standpunkt einer Detaildarstellung oft erwünscht, obwohl hierdurch eine gewisse Verminderung der numerischen Genauigkeit in der Nähe der Stufenfunktionen entsteht, d. h. vom Standnunkt der Bestimmung

der Größe der Absorption in spezifischen Grenzen in der Nähe eines gegebenen Punktes im Querschnitt, wenn dieser Punkt in der engen Nachbarschaft von raschen Änderungen der Absorption liegt. Andererseits ergibt sich als allgemeine Regel, daß dann, wenn der Wert von β nennenswert 0,75 überschreitet. Bedingungen entsprechend einem Unterschwingen vorliegen. Der praktische Bereich für β liegt innerhalb der Grenzen 0,5 bis 0,75, obwohl in seltenen Fällen, in denen eine spezielle Wirkung erwünscht ist, β außerhalb dieser Grenzen liegen kann. Eine Aperturkorrektur kann ebenfalls durch geeignete Einstellung der L- Faktoren simuliert werden, die auf der Basis anderer in dieser Anmeldung erwähnter Näherungsverfahren erzeugt werden.

Das beschriebene Verfahren, das als Technik des korrigierten Schichtdiagramms bezeichnet worden ist, kann im Lichte einer Reihe von aufeinanderfolgenden, Zone für Zone gemachten Annäherungen betrachtet werden. Wenn beispielsweise die Absorption des Materials im Querschnitt außerhalb der Zone 1 Null, anderswo aber endlich ist, wird ersichtlich, daß bei der einfachen Schichtdiagrammabschätzung der Fehler für die Absorption in der Zone 0 durch den Faktor L\ kompensiert wird, wenn dieser mit der Gesamtabsorption der Strahlen der Klasse t multipliziert wird. Wenn sich andererseits eine endliche Absorption bis zur äußeren Begrenzung der Zone 2 erstreckt, dann ist die /.!-Korrektur unzureichend und muß durch die L2-Korrektur des gleichen Musters ergänzt werden. Wenn man so fortfährt und Zone für Zone einbringt, dann kann das Verfahren allgemein so betrachtet werden, daß es sich mit jeder in die Rechnung eingeführten Zone immer mehr dem wahren Ergebnis nähert Wenn die Absorption jenseits der n-ten Zone verschwindet, dann muß die Reihe der L-Faktor-Korrekturen bis zum Faktor L_n fortgesetzt werden, um das wahre Ergebnis zu erhalten. Natürlich ist angenommen, daß die Absorption außerhalb der Grenzen des rekonstruierten Bildes null ist.

Bei der tatsächlichen Bestimmung der in F i g. 7 angegebenen Reihe wurde angenommen, daß jeder gegebene Strahl mit sinusförmiger Verteilung die gleiche Wirkung hat wie eine Zahl von aneinander angrenzenden und verhältnismäßig feinen Strahlen, die sich über die gesamte Breite des gegebenen Strahls erstrecken. Von jedem dieser feinen Strahlen wurde angenommen, daß er über seiner Breite eine gleichmäßige Intensität hat, aber es wurde angenommen, daß die Intensitäten der feinen Strahlen aufeinander folgenden Punkten auf der Intensitätsverteilungskurve des gegebenen Strahls entsprechen. Nach der angegebenen Theorie wurden den entsprechenden feinen Zonen L-Faktoren zugeordnet, wobei in jedem Fall ein Wert von 0,625 für β angenommen wurde. Diese Faktoren wurden dann ebenfalls mit den entsprechenden Intensitäten der feinen Strahlen multipliziert, um eine Reihe von Beiträgen zu erzeugen, die dann hinzugefügt wurden, um für jeden der gegebenen Strahlen mit sinusförmiger Intensitätsverteflung die resultierenden L-Faktoren abzuleiten.

Nachdem man sich für die Verwendung einer bestimmten Reihe von L-Faktoren entschieden hat und die Strahlenabsorptionsdaten in parallelen Gruppen und in logarithmischer Form, wie anhand der F i g. 1 und 2 beschrieben, gewonnen hat, kann die von der Datenverarbeitungsvorrichtung 252 inTig.4 durchzuführende Verarbeitung mittels eines entsprechend programmierten Rechners bewirkt werden. Es sei bemerkt, daß entsprechend der angegebenen Theorie die Absorption, die alle Strahlen einer gegebenen Klasse die in Relation zu einem gegebenen Punkt definiert ist in einem Elementarbereich erleiden, bei dem der Absorptionskoeffizient des Materials abgeschätzt werden soll, zusammengefaßt wird und der zusammengefaßte Wert mit den entsprechenden L-Faktoren multipliziert wird. Die Summe der bewerteten

ίο Zusammenfassungen für alle Klassen (definiert in bezug auf den gegebenen Punkt) ist dann proportional zu dem erforderlichen Absorptionskoeffizienten. Ein Verfahren in diesem Sinne ist im Prinzip ähnlich wie das Verfahren, das in dem oben erwähnten Aufsatz von Ramachanadran angegeben ist Die theoretische Basis des gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Geräts unterscheidet sich jedoch von der in dem Aufsatz beschriebenen Basis, denn die bei ersterem verwendeten L-Faktoren folgen einer Funktion, die sich beträchtlich von der in dem Aufsatz angegebenen Funktion unterscheidet. Die L-Faktoren führen ferner zu wesentlich verbesserten Ergebnissen. Darüber hinaus werden alle Absorptionswerte in jeder Gruppe individuell der Multiplikation mit den L-Faktorreihen unterworfen. Die so erzeugten Produkte werden in verschiedene Adressen in verschiedenen Abschnitten des Speichers 253 sortiert, wo ein Abschnitt für jede parallele Strahlengruppe vorhanden ist und eine Adresse in jedem Abschnitt der Mittellinie jedes Strahls in der entsprechenden parallelen Gruppe entspricht Jede Adresse sammelt eine ganze Serie von Produkten. Die im Speicher 253 angesammelten Zusammenfassungen werden dann auf verschiedene Adressen im Ausgangsmatrixspeicher 254 verteilt, um die erforderliehe Darstellung der Absorptionsverteilung in der untersuchten Fläche aufzubauen. Dieser Ersatz eines primär zweidimensionalen Verfahrens für jeden der nacheinander verwendeten Abschätzungspunkte durch eine Reihe von linearen Faltungsverfahren für alle Strahlen aller Gruppen im Hinblick auf alle Abschätzungspunkte mit anschließender wahlweiser Summierung hat spezielle Vorteile hinsichtlich der Arbeitsgeschwindigkeit und verleitet selbst zur Verwendung einer speziellen Form eines Rechners, was nachfolgend zur Durchführung der linearen Verarbeitung beschrieben wird. Dieser spezielle Rechner erhöht zusätzlich die Arbeitsgeschwindigkeit Das Verfahren erleichtert auch die Interpolation bei der Abschätzung der Absorption für jede Masche des kartesischen Koordinatensystems, dargestellt durch Adressen im Ausgangsmatrixspeicher 254. Die Folge der linearen Verfahren wird nunmehr in Einzelheiten anhand des vereinfachten Blockschaltbildes in F i g. 8 erläutert

In Fi g. 8 ist wiederum der Speicher 239 gezeichnet, der die Strahlabsorptionsdaten in Form der bereits erwähnten Gruppen speichert, und der Speicher empfängt die Daten in logarithmischer Form entsprechend Fig.4. Der Adressenwähler 251 zur Ableitung von Ausgangssignalen vom Speicher 239 ist ebenfalls dargestellt wie auch der Speicher 253, der verarbeitete Daten von der Datenverarbeitungsvorrichtung 252 hält, die nun nach dem linearen FaUungsprinzip arbeitet

Bei Betrachtung der Verwendung des Speichers 253 wird angenommen, daS die Absorptionsdatenwerte in bezug auf die Strahlen einer parallelen Gruppe

E₀, E₁, E₂, E₃, usw.
sind, entsprechend der Reihenfolge, in der die Strahlen

in der Gruppe auftreten. Ferner sei angenommen, daß die Folge der Glieder

L₀, L₁, L₂, L₃, usw.

die Folge der die L-Faktoren bildenden Reihe sind, und es sei ferner angenommen, daß der Wert E₀ dem Speicher 239 entnommen worden ist. Dieser Wert wird getrennt mit jedem Glied der L-Faktorreihe in der Datenverarbeitungsvorrichtung 252 multipliziert, und die Produkte

E₀Lo, EoLi, Eo Li, E₀L₃, E₀L₄, bis EqLu,
werden entsprechend bei den Adressen

A₀, A_u A₂, A₃, A_x, bis A₀,

im Abschnitt 253' des Speichers 253 unter der Steuerung des Adressenwählers 251 gespeichert. Es wird dann angenommen, daß der Wert E\ vom Speicher 239 abgezogen und in gleicher Weise mit den Gliedern der L-Faktorreihe 252 multipliziert wird, um die Produkte

E₁ L₀, E₁ L₁, E₁ L₂, E₁ L₃, bis E₁ L_w-,

zu erzeugen. Diese Produkte werden jeweils bei den Adressen

A_t, A₂, A₃, Aa,, bis Α_ω

im Abschnitt 253' des Speichers 253 gespeichert und zu den bereits bei diesen Adressen gespeicherten Produkten addiert. Dann wird der Wert E₂ vom Speicher 239 abgezogen und entsprechend dem gleichen Multiplikationsverfahren werden die Produkte

E₂L₀, E₂Lj, E₂L₂, bis E₂ L_a>-₂
jeweils gespeichert und unter den Adressen
A₂, A₃, Ai,, bis A₀,

addiert Dieses Verfahren wird fortgesetzt, bis alle Absorptionswerte der parallelen Gruppe verwendet worden sind. Wenn dieses Stadium erreicht ist, ist die in der Adresse Ao gespeicherte Größe

So = £o L₀ ,
die in der Adresse A_x gespeicherte Größe

S₁ = Ei Lo + Eo L]
die in der Adresse A₂ gespeicherte Größe
S₂ = E₂ L₀ + Ej Li + Eo L₂
die in der Adresse A₃ gespeicherte Größe

S3 = E3 Lo + E2 X-i + E] L₂ + Eo L₃

Bei einem folgenden Verfahrensschritt werden die Absorptionswerte in gleicher Weise vom Speicher 239 abgezogen, jedoch in umgekehrter Reihenfolge wie zuvor. In dieser umgekehrten Reihenfolge werden sie in gleicher Weise wie zuvor verarbeitet, jedoch mit der Ausnahme, daß die Adressen im Abschnitt 253' des Speichers 253 ebenfalls in umgekehrter Reihenfolge verwendet werden. Dies ist in F i g. 8 dargestellt.

Schließlich werden die Werte
5

EoLß, E] L₀, E₂Lo, E₃L₀, E₄L₀, bis E₁₀Lo

von den unter den Adressen
A₀, Ai, A₂, A₃, A₄, bis A₀,

bereits angesammelten Größen abgezogen, um eine endgültige Gruppe von Größen bei diesen Adressen zu erhalten. Dieses Verfahren wird für die Absorptionswerte fortgesetzt, die den parallelen Strahlengruppen entsprechen, wobei die Gruppe der Größen für jede Gruppe von parallelen Strahlen in einem unterschiedlichen Abschnitt des Speichers 253 angesammelt werden. Die endgültige Verarbeitung der angesammelten Größen zur Erzeugung der erwünschten Bildrekonstruktion wird nachfolgend erläutert. Das beschriebene Verfahren zur Ansammlung der Größen kann betrachtet werden als Ableitung eines Summensignals für jedes Strahldatensignal, das bei der Bildung eines Schichtdiagramms ein kompensiertes Schichtdiagramm erzeugt.

Die Reihe der in F i g. 8 angegebenen Operationen kann mit einem entsprechend programmierten Digitalrechner durchgeführt werden, aber bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der L-Faktor-Datenverarbeiter ein spezieller Rechner, indem die L-Faktoren implizit in Form von Zeitserien durch Schaltungen erzeugt werden, die ebenfalls die Multiplikation durchführen, die die Produkte erzeugt, die den Speichern 253 zugeführt werden. Dies läßt sich durchführen, da alle oder die meisten L-Faktoren als eine begrenzte Gruppe von Exponentialgliedern angenähert werden kann, und dies ist möglich, weil die L-Faktoren im allgemeinen einer sich langsam verändernden monotonen Funktion angenähert sind.

F i g. 9 zeigt die allgemeine Form einer auf dieser Basis arbeitenden Schaltung.

In dieser Schaltung ist ein Eingang 210 vorgesehen, der Strahlabsorptionsdaten in digitaler Form führt, die von dem Speicher 239 in F i g. 8 durch den Adressenwähler 251 abgezogen worden sind. Vom Eingang 210 werden diese Daten über die Leitung 211 den Eingängen einer Reihe gleicher Schaltungen 212¹ und 212² zugeführt, die als mit gestrichelten Linien gezeichnete Rechtecke angedeutet sind. Die Ausgänge dieser Schaltungen werden ebenfalls in digitaler Form einem gemeinsamen Ausgang 213 über eine Addierschaltung 214 zugeführt, und die am Ausgang 213 erscheinenden transformierten Daten sind geeignet zur Übertragung und Speicherung in einem der Bereiche 253' des Speichers 253 in Fig.8 entsprechend dem anhand dieser Figur beschriebenen Verfahren. Die Erzeugung und die Eigenschaft dieser Beiträge wird aus der Beschreibung der Schaltungen 212¹ und 212² deutlich.

In der Schaltung 212' wird ein am Eingang 210 erscheinendes Absorptionsdatensignal fiber die Leitung 211 der Addierschaltung 215' zugeführt und damit dem Eingang der digitalen Verzögerungsleitung 216¹, von der das Signal mit einer Verzögerung austritt, die gleich der Periode zwischen Taktimpulsen einer Haupttaktimpulsquelle ist, die zur Steuerung aller Schaltungen 212¹, 212², 11SW, dient Die Verwendung von solchen Taktimpulsquellen ist bekannt und ist daher nicht dargestellt worden. Das Anfangsabsorptionsdatensignal

ist getaktet, so daß sein Auftreten am Eingang 210 mit einem Anfangs- oder Bezugstaktimpuls für eine parallele Gruppe synchronisiert wird. Unter der Annahme, daß dies das Signal E₀ ist, erscheinen die anderen Signale E₁, E₂ usw. der parallelen Gruppe am Eingang 210 synchron mit aufeinander folgenden Taktimpulsen. Das von der Verzögerungsleitung 216' ausgehende Signal wird einer Multiplizierschaltung 217¹ zugeführt, die das Signal mit einer Zahl kleiner als eins multipliziert, und das so multiplizierte Signal wird zur Addierschaltung 215¹ über den anderen der beiden Eingänge zurückgeführt, so daß es erneut dem Eingang der digitalen Verzögerungsleitung 216¹, 217¹, 215' erneut um usw., wobei die Zahl der Umläufe gleich oder kleiner als die Zahl der eine parallele Gruppe bildenden Datensignaie und daher gleich der Zahl der verwendeten L-Faktoren ist. Der Ausgang der Addierschaltung 215¹ wird über eine Leitung 218' einer Multiplizierschaltung 219¹ zugeführt. In der Schaltung 212² sind die entsprechenden Schaltungselemente jeweils durch die hochgestellte Ziffer 2 unterschieden.

Der Ausgang der Multiplizierschaltung 219¹ wird dem Eingang über die Leitung 22O¹ der Addierschaltung 214 zugeführt, wo der Ausgang mit dem der Schaltung 212² und den Ausgängen der anderen entsprechenden Schaltungen addiert wird. Wenn Signale im Ausgang der Addierschaltungen 215¹, 215² usw. auftreten, erscheint bei Auftreten aufeinanderfolgender Taktimpulse eine Reihe von Signalen am Ausgang 213. Nachdem diese Reihe sich für eine Zeit fortgesetzt hat, die durch die Zahl der vei-wendeten L-Faktoren bestimmt ist, kann sie durch Aufhebung der Verzögerungsleitungen der Schaltungen 212', 212² usw. beendet werden, und es kann eine neue Reihe begonnen werden.

Hinsichtlich der Arbeitsweise der Schaltungsgruppen 212¹, 212² usw. sei die Arbeitsweise einer dieser Schaltungen, beispielsweise der Schaltung 212* betrachtet. Es wurde bereits gesagt, daß das der Gruppe zugeführte Absorptionsdatensignal, durch das die Erzeugung der Signalreihe am Ausgang 213 begonnen wird, den Wert Eo hat Wenn man dann nur die nachfolgende Geschichte des Signals Si betrachtet, kann gezeigt werden, daß der Ausgang der Schaltung 212* über seine Leitung 220* zu einer Zeit rTaktimpulsperioden nach der Zuführung des Signals Eo den Wert

E₀ B_k e"'^r
hat, in dem der Ausdruck

a_k = log,./I₄,

wobei Ak der Mu'tiplikationsfaktor des Multiplizierers 217* der Schaltung 212* ist der kleiner als eins ist, und B_k ist der Multiplikationsfaktor des Multiplizierers 219* der Schaltung. Wenn π Schaltungen der Art 212* vorhanden sind, dann muß zu der erwähnten Zeit, die als Zeit t(r) bezeichnet werden kann, das Signal am Ausgang 213 aufgrund der Zuführung des Signals E₀ zu der Schaltung den Wert

Ak und Bk die mit den aufeinanderfolgenden Taktimpulsen synchronisierte Reihe der Signale Eo(r) mit einem hohen Maß an Genauigkeit bei allen Gliedern außer einigen wenigen Anfangsgliedern an die Reihe

EuL₀, E₀L₁, E₀L₂, bis E₀ L₁., usw.,

angenähert werden kann, worin die L, die Reihe der L-Faktoren für das System sind. Wenige frühe Glieder ίο der Reihe Eo(r), nämlich E₀(I), Ed[2), £o(3), mögen nicht ausreichend genau den erforderlichen Werten

Eo Li, E₀ L₂, E₀ Lj

entsprechen, da die Anfangsfaktoren Li, L₂ und Lz nicht ausreichend genau angenähert sind, aber sie können durch Angleichung dazu gebracht werden, und eine solche begrenzte Angleichung ist einfach mit dem Digitalrechner durchführbar. Bei Verwendung von fünf Schaltungen der Art 212* hat die Praxis gezeigt, daß bei n = 5 mit Ausnahme einiger Anfangsglieder, die in der angegebenen Weise korrigiert werden können, alle Glieder mit einer Genauigkeit erzeugt werden können, die der Genauigkeit von etwa einem Teil in Tausend in der endgültigen Bildrekonstruktion entspricht.

Es ist bereits gesagt worden, daß bei Verwendung der Schaltung gemäß Fig.9 die Absorptionsdatensignale einer parallelen Gruppe von Strahlen, wenn sie über der Gruppe auftreten, ihrerseits dem Eingang der Schaltung in F i g. 9 zugeführt werden, und ein neuer Wert wird mit der Steuerung jedes Taktimpulses zugeführt Bei dieser Arbeitsweise der Schaltung erzeugt sie an ihrem Ausgang bei jedem Taktimpuls die Glieder einer Reihe, wie z. B. die oben beschriebene Reihe

E₀

S₀. S₁, Si, S₃, usw.

In Übereinstimmung mit dieser früheren Beschreibung wird nach Vervollständigung der Reihe und Aufhebung der Verzögerungsleitungen dieselbe Gruppe von Absorptionsdaten erneut in die Schaltung durch den Adressenwähler 251 eingespeist aber in umgekehrter Reihenfolge, um eine weitere Reihe zu erzeugen. Bei der Erzeugung jeder Reihe werden die Glieder der Reihe dem Speicher 253 in der zuvor beschriebenen Weise zugeführt Die endgültigen Signale, die proportional sind zu

E₀ L₀, E, L₀, E₂ L₀. E₃ L₀, E₄ L₀, usw.

werden subtraktiv den Adressen des Speichers in der ebenfalls zuvor beschriebenen Weise zugeführt Diese Operationen werden alle in bekannter Weise durch den Digitalrechner gesteuert und durchgeführt von dem die Schaltung in Fig.9 einen Teil bildet Somit wird der betrachtete Speicherabschnitt 253' schließlich gefüllt für die Übertragung zum Ausgangsmatrixspeicher 254, wobei die stufenweise Ansammlung durch die Umläufe der Daten in der Schaltung von F i g. 9 bewirkt wird.

Fehler in den Werten Li, Lq, L% sofern sie von Bedeutung sind, können wie folgt behandelt werden. Nimmt man an, daß die Fehler jeweils

haben.

Somit kann durch die Schaltung von F i g. 9 die Reihe der Signale Eo(r) zu den Zeiten t(r) als Folge der Zuführung des Signals Eo erzeugt werdea Man findet, daß durch geeignete Wahl der Multiplikationsfaktoren

IL₁, AL₁, IL₃

sind, dann werden diese Fehler in dem Digitalrechner gespeichert Nimmt man ferner an, daß ein Strahldatenwert Ej der Schaltung in F i g. 8 zugeführt worden ist, so

gibt der Index y'an, daß der Wert relevant für den y-ten Strahl einer parallelen Gruppe isL Dann wird ein Korrekturwert

additiv durch den Rechner zugeführt, um bei den Adressen A,-\ und Aj₊\ des Speicherabschnittes eine Speicherung entsprechend der Gruppe zu bewirken. Ferner wird der Korrekturwert

in gleicher Weise dem Speicherabschnitt bei den Adressen Aj-2 und Aj₊2 zugeführt Ebenso wird der Korrekturwert

E4 L₃

den Adressen Aj-₃ und Aj₊₃ zugeführt. Das Prinzip dieses Verfahrens wird für alle Werte von j der Gruppe und für alle Gruppen fortgesetzt

Die Verarbeitung der Datengruppen gemäß F i g. 9 kann auf fortlaufende Weise erfolgen, wobei nacheinander parallele Gruppen von Absorptionsdaten genommen und einer einzelnen Verarbeitungseinheit vom Umlauftyp gemäß Fig.9 zugeführt werden, jedoch können diese Gruppen auch gleichzeitig parallel verarbeitet werden, indem eine getrennte Schaltung vom Umlauftyp vorgesehen und programmiert wird, um jede parallele Datengruppe zu verarbeiten. Hierdurch kann eine sehr schnelle Datenverarbeitung erzielt werden, wenn dies erwünscht ist.

Obwohl bei der Erfindung vorzugsweise die digitale Verzögerungsschaltung von Fig.9 zur Anwendung kommt, kann die Erfindung auch ohne Verwendung solcher Schaltungen ausgeführt werden, indem ein Standardrechner eingesetzt wird, der diese Schaltungen simuliert. Die Zeitersparnis bei der Verarbeitung ist dann zwar nicht so groß, aber immerhin noch brauchbar.

Fig. 10 zeigt in einem Blockschaltbild die Schaltung zur Übertragung der endgültig in den Adressen Λο, Α\ usw. gespeicherten und bei der Beschreibung von F i g. 8 erwähnten Größen vom Speicher 253 zum Ausgangsmatrixspeicher 254 in Fig.4. Bei dieser Übertragung wird die anhand der Fig.4 erwähnte Interpolation durchgeführt. Diese Interpolation verläuft nach einem Sinus-Gesetz. Es ist zwar möglich, eine lineare Interpolation zu verwenden, jedoch ist die Wahl eines Sinus-Gesetzes im Hinblick auf den annähernd sinusförmigen Charakter der Verteilung der Strahlungsintensität in den Strahlen vorzuziehen.

Fig. 10 zeigt wiederum die Datenverarbeitungsvorrichtung 252 für die i>Faktoren. Unter der Annahme, daß die zu verarbeitenden Absorptionsdaten in N+1 parallele Gruppen fallen, kann man annehmen, daß die Datenverarbeitungsvorrichtung 252 N+\ getrennte Schaltungen vom Umlauftyp enthält wie in Fig.9 dargestellt, und zwar eine für jede Gruppe, so daß alle N+1 Gruppen gleichzeitig verarbeitet werden können. Die Produkte der L-Faktorbewertung in bezug auf die verschiedenen Gruppen werden in den Abschnitten 253,, 2532, 253< bis 253„ des Speichers 253 gespeichert, wobei ein Abschnitt in Beziehung zu einer entsprechenden L-Faktorbewertungsschaltung vom Umlauftyp steht

Die in diesen Speichern gespeicherten Daten müssen nach sinusförmiger Interpolation zu dem Ausgangsmatrixspeicher 254 für den endgültigen Ausgang übertragen werden. Diese Übertragung wird durch Steuerung des Adressenwählers 256 ausgeführt der mit dem Interpolator 255 gekoppelt ist, in dem eine Nachschlagetabelle von Interpolationsfaktoren gespeichert ist. Diese Faktoren entsprechen Punkten auf einer sinusförmigen Bewertungskurve, die die Verteilung der Strahlungsintensität über den untersuchenden Strahlen darstellt. Die Einheit 134 ist die Anzeige- und/oder Druck- und/oder Aufzeichnungseinheit, auf die schon zuvor anhand der F i g. 4 Bezug genommen wurde.

Um den Ausgangsmatrixspeicher 254 mit den

ίο benötigten Daten zu füllen, wählt der Adressenwähler 256 aufeinanderfolgend Adressen vom Speicher 254 aus, und nachdem er eine Adresse ausgewählt hat, bezieht er sie seinerseits auf Adressen der Zwischenspeicherabschnitte 253i, 2532,2533,2534 usw. unter Bezugnahme auf den Strahlenwegdatenspeicher 257. Die Adressen des Ausgangsmatrixspeichers 254 steilen die Koordinaten der Mittelpunkte der Maschenelemente des kartesischen Koordinatensystems dar, auf denen die endgültige Bildrekonstruktion, wie zuvor erwähnt wurde, beruht.

Ein kleiner Teil des kartesischen Koordinatensystems ist in F i g. 11 dargestellt, und der Mittelpunkt O einer repräsentativen Masche ist durch die Koordinaten Xp, y_q bestimmt Die Adressen des Speichers 253 bezeichnen die Mittellinien der Strahlen paralleler Gruppen, wie sich aus der Beschreibung der F i g. 8 und 9 ergab, wobei ein Speicherabschnitt Bezug zu den Strahlen einer entsprechenden parallelen Gruppe hat In Fig. 11 sind beispielsweise zwei Strahlen B(ka) und B(k+\a) der parallelen Gruppe mit dem Winkel θ_γ dargestellt, und es sind Adressen entsprechend den beiden Strahlen im Speicher 253 vorhanden. Im allgemeinen verläuft keine der Mittellinien der Strahlen irgendeiner parallelen Gruppe durch den Mittelpunkt eines bestimmten Maschenelementes, das einer Adresse im Ausgangsmatrixspeicher 254 entspricht die vom Adressenwähler 256 ausgewählt worden ist jedoch kann sie mehr oder weniger in der Nähe eines solchen Punktes verlaufen. Beispielsweise haben in F i g. 11 die Mittellinien von B(ka) und B(ka+\a) einen Abstand d und (a—d) vom Punkt O. Im Strahlenwegspeicher 257 ist für jede Adresse des Ausgangsmatrixspeichers 254 eine Angabe der beiden Strahlen in jeder Gruppe gespeichert, deren Mittellinien unmittelbar zu beiden Seiten des Mittelpunktes der in Frage stehenden Adresse liegen. Diese beiden Strahlen klammern gewissermaßen den Mittelpunkt ein. Es ist ebenfalls eine Angabe über die Entfernungen der jeweiligen Strahlenmittellinien von dieser Mittelpunktadresse gespeichert Es sei bemerkt daß diese Information durch die Konstruktion des

so Gerätes bestimmt ist und daher permanent im Rechner gespeichert sein kann. Wenn der Adressenwähler 256 eine bestimmte Adresse im Ausgangsmatrixspeicher 254 auswählt leitet er gleichzeitig vom Strahlenwegdatenspeicher 257 die Angabe der beiden Strahlen in jeder Gruppe, die die gewählte Adresse im Ausgangsmatrixspeicher 254 einklammern, ab. Im Falle der Adressen Xp, y_q im Ausgangsmatrixspeicher 254 enthält der Strahlwegdatenspeicher die Information, daß die beiden umklammernden Strahlen der Gruppe mit dem Winkel Θ, die Strahlen B(ka) und B(k+\a) mit den Abständen d und (a —d) sind. Der Adressenwähler 256 wählt dann die zwei geeigneten Adressen in jedem Abschnitt des Speichers 253 aus und bewirkt daß die Größen jedes solchen Adressenpaares zum Interpolator 255 geleitet werden. Die Information über die Abstände der Strahlmittellinien von der ausgewählten Adresse im Ausgangsmatrixspeicher 254 wird gleichzeitig dem Interpolator 255 zugeführt Die beiden auf diese Weise

von den jeweiligen Abschnitten des Speichers 253 ausgewählten Größen werden sinusförmig durch geeignete sinusförmige Bewertungsfaktoren bewertet, die in dem interpolator 255 in Abhängigkeit von den vom Strahlen Wegdatenspeicher 257 empfangenen Abstandsangaben ausgewählt werden. Die Bewertungen bewirken in jedem Augenblick eine Abschätzung des Beitrages, den jede der beiden ausgewählten Größen zu dem in Frage stehenden Maschenelement liefert Die von jedem Abschnitt des Speichers 253 ausgewählten Daten werden nach Bewertung durch den Interpolator 255 in die geeigneten Adressen Xp, y_q des Ausgangsmatrixspeichers 254 übertragen und darin summiert. Der gleiche Prozeß wird für jede Adresse im Ausgangsmatrixspeicher 254 wiederholt Der Interpolator 255 enthält eine Nachschlagetabelle, die beispielsweise zwanzig Bewertungsfaktoren enthält, die gleichmäßig in bezug auf den Abstand von der Strahlmittellinie verteilt sind und konform mit der sinusförmigen Interpolationsfunktion sind und die bei der Interpolation verwendeten Bewertungsfaktoren werden von dieser Tabelle abgeleitet Alle in Fig.9 dargestellten Komponenten bilden Teil eines programmierten Digitalrechners. Der Interpolator 255 kann fortgelassen werden, wenn eine weniger genaue Bildrekonstruktion zulässig ist, als sie mit der Anordnung nach F i g. 10 erzielbar ist.

Um dies zu erläutern, werden die Größenspeicher bei den Adressen Λο, A\, A₂, A₃, A* bis A₀ irgendeines Abschnittes des Speichers 253 in der beschriebenen Weise betrachtet, wobei dieser Abschnitt einen typischen Abschnitt des Speichers 253 darstellt. Von der Adresse Λο wird angenommen, daß sie dem ersten Strahl der betroffenen parallelen Gruppe entspricht (der auf den Bleiblock 23 treffende Strahl nicht miteingeschlossen), und die schließlich bei der Adresse Ao gespeicherte Größe wird zu allen diesen Adressen des Ausgangsmatrixspeichers 254 übertragen, die Maschen des kartesischen Koordinatensystems entsprechen, die von der Mittellinie dieses Strahles geschnitten werden. Von der Adresse A\ wird angenommen, daß sie dem zweiten Strahl der parallelen Gruppe entspricht, und die bei der Adresse A\ gespeicherte Größe wird an alle Adressen des Ausgangsmatrixspeichers 254 übertragen, die den Maschen entsprechen, die durch die Mittellinie des zweiten Strahles geschnitten werden. Dieses Übertragungsverfahren wird fortgesetzt, bis alle bei den Adressen Ao, Au A% A3, A* bis Au gespeicherten Größen aufgebraucht sind. Dieses Verfahren wird bis zum Ende auch für alle anderen Abschnitte des Speichers 253 fortgesetzt, um durch Addition im Ausgangsmatrixspeicher 254 eine geeignete endgültige Bildrekonstruktion zu erzielen. Gegebenenfalls kann die Übertragung zum Ausgangsmatrixspeicher 254 auf eine bestimmte Zahl von Adressen des Ausgangsmatrixspeichers 254 entsprechend den Orten innerhalb eines begrenzten Bereiches des untersuchten Querschnittes' beschränkt werden.

Das beschriebene Gerät dient zur Erzielung einer Bildrekonstruktion in einer Weise, die genau auf die physikalischen Parameter des Systems zur Ableitung der Daten bezogen ist, die sich auf die logarithmische Absorption beziehen, die ein untersuchender Strahl, erfährt, der viele Gruppen paralleler Strahlenwege durchquert Das Gerät zieht genau die Parameter der Strahlengrupper. in Betracht, und sofern Annäherungen gemacht werde % sind diese im Rahmen des Systems

?.5 berechtigt Das Gerät zur Bildrekonstruktion besteht zu einem großen Teil aus einem entsprechend programmierten digitalen Rechner, der abgesehen von einigen in den Fig.2 und 8 dargestellten Komponenten ein Allzweckrechner sein kann. Der Rechner kann jedoch mehr oder weniger durch spezielle integrierte und gedruckte Schaltungen sowie permanente Speicher gebildet werden.

Wenn in der vorangegangenen Beschreibung und in den Ansprüchen auf die Erzeugung oder Konstruktion

J5 einer Darstellung der Änderung der Absorption einer planaren Scheibe Bezug genommen wird, so sei bemerkt, daß die dargestellte Größe nicht explizit die Absorption sein muß, sondern die Darstellung kann eine Funktion der Absorption (z. B. die Durchlässigkeit für die Strahlung oder die Differenzen der Absorption) betreffen.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gerät zum Untersuchen eines lebenden Körpers mittels Röntgenstrahlung zur Erzeugung einer Darstellung der Absorption einer ebenen Scheibe des Körpers, mit einer Strahlungsquelle, mit einer Detektoranordnung zur Feststellung der Strahlung, nachdem diese von der Quelle entlang wenigstens eines Strahlenweges eine Ausnehmung durchquert hat, in der der Körper während der Untersuchung so angeordnet ist, daß die ebene Scheibe der Strahlung ausgesetzt ist, mit Mitteln zur Erzeugung einer Abtastbewegung, so daß die Scheibe aus unterschiedlichen Winkeln bestrahlt wird, mit Steuermitteln, die bewirken, daß während der Abtastbewegung die von der Detektoranordnung abgegebenen Signale in den einzelnen Winkelstellungen entsprechende Gruppen von Ausgangssignalen zusammengefaßt werden, die die Absorption von unter den unterschiedlichen Winkeln orientierten Strahlengruppen darstellen und wobei die Zahl der Ausgangssignale einer Gruppe in der Größenordnung von 50 oder darüber liegt, mit einer einen logarithmischen Umsetzer enthaltenden Schaltung zur Umsetzung der Gruppen von Ausgangssignalen in Gruppen von logarithmierten Ausgangssignalen, mit einem summierenden Ausgangsmairixspeicher, dessen Speicherelemente elementaren Bereichen einer in der Scheibe angenommenen zweidimensionalen Matrix entsprechen, und mit Rechenmitteln, die eine Verarbeitungsvorrichtung und einen Adressenwähler enthalten, die von jedem logarithmierten Ausgangssignal ein modifiziertes Signal ableiten, das in Abhängigkeit von anderen logarithmierten Ausgangssignalen modifiziert worden ist, und die außerdem die modifizierten Signale auf Speicherelemente des Ausgangsmatrixspeichers verteilen, die den elementaren, zu dem jeweiligen Strahlenweg gehörenden Bereichen der Matrix entsprechen, so daß dadurch im Ausgangsmatrixspeicher Signale aufgebaut werden, die einem korrigierten Schichtdiagramm entsprechen, dadurch gekennzeichnet,

a) daß die Rechenmittel eine in der Verarbeitungsvorrichtung (252) enthaltene Faktorsignal-Schaltung aufweisen, die eine Reihe zuvor gespeicherter oder automatisch berechneter Faktorsignale (L₀, Li) usw.) liefert, deren Giiederzahl der Zahl der Ausgangssignale einer Gruppe entspricht, und deren Glieder mindestens von einem Glied vorgegebener Ordnung an mit zunehmendem Strahlenwegabstand von dem betreffenden elementaren Bereich der Matrix einen geringeren Beitrag zur Korrektur des Schichtdiagramms liefern;

b) daß die Rechenmittel einen weiteren summierenden Datenspeicher (253) zwischen der Verarbeitungsvorrichtung (252) und dem Adressenwähler (256) enthalten, der Speicherstellen besitzt, die mit den Faktorsignalen (Lo, Li usw.) multiplizierte !ogarithmierte Ausgangssignale der Gruppen aufnehmen;

c) daß die Verarbeitungsvorrichtung (252) mit dem weiteren summierenden Datenspeicher (253) so zusammengeschaltet ist, daß einerseits für ein ausgewähltes logarithmiertes Ausgangssignal ein modifiziertes Signal gebildet wird, das die Summe darstellt aus dem jeweiligen logarithmierten Ausgangssignal multipliziert mit dem ersten Glied (Xo) der Reihe der Faktorsignale, aus den iogarithmierten Ausgangssignalen für die zunächst benachbarten Strahlenwege multipliziert mit dem zweiten Glied (Xi) der Reihe der Faktorsignale, aus den logarithmierten Ausgangssignalen für die zweitnächst benachbarten Strahlenwege multipliziert mit dem dritten Glied (L₂) der Reihe der Faktorsignale usw, und daß andererseits das modifizierte Signal an einer entsprechenden Speicherstelle des weiteren summierenden Datenspeichers (253) gespeichert wird,

d) daß die die Faktorsignal-Schaltung und den weiteren summierenden Datenspeicher (253) enthaltende Verarbeitungsvorrichtung (252) so ausgebildet ist, daß die logarithmierten Ausgangssignale jeweils einzeln ausgewählt werden und die Operation gemäß Merkmal c) für jedes Jogarithmierte AusgangssignaJ wiederholt und dadurch ein entsprechendes modifiziertes Signal erzeugt wird,

e) and daß die Rechenmittel einen weiteren Speicher (257) mit Daten enthalten, die die Position jedes Strahls in der Matrix definieren, und daß der Adressenwähler (256) mit diesem Datenspeicher (257) so zusammengeschaltet ist, daß die modifizierten Signale auf diejenigen Speicherelemente des Ausgangsmatrixspeichers (254) verteilt werden, die den elementaren Bereichen entsprechen, die zu dem entsprechenden Strahlenweg gehören.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faktorsignale eine wenigstens vom fünften Glied an monoton fallende Funktion bilden, während die ersten Glieder durch Überlagerung einer oszillierenden Funktion zu der monotonen Funktion gebildet sind.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsvorrichtung (252) so ausgebildet ist, daß sie die iogarithmierten Ausgangssignale der Reihe nach multipliziert so daß jedes dieser Ausgangssignale (E₀, Zf₁, usw.) mit den Faktorsignalen (Lo, Li, usw.) multipliziert wird, und daß der weitere summierende Datenspeicher (253) eine Reihe von Speicherstellen enthält, von denen eine jeweils einem der logarithmierten Ausgangssignal (Eo, E\, usw.) zugeordnet ist, und wobei die durch Multiplikation jedes einzelnen dieser Ausgangssignale gebildeten Produkte auf die Speicherstellen so verteilt werden, daß das Produkt mit dem Faktor (Lo) der Speicherstelle für das einzelne Iogarithmierte Ausgangssignal, das Produkt mit dem Faktor (Li) den benachbarten Speicherstellen, das Produkt mit dem Faktor (Lq) den übernächsten Speicherstellen usw. zugeführt wird und in gleicher Weise für die anderen logarithmierten Ausgangssignale derselben Gruppe.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faktorsignal-Schaltung so ausgebildet ist, daß sie die Faktorsignale selbst erzeugt, daß ein Umlaufnetzwerk (212¹, 212²) vorgesehen ist, das Mittel zur Durchführung aufeinanderfolgender Multiplikationen eines Eingangssignals mit einem jeweils gleichen Faktor (/^kleiner als 1 enthält,daß eine Eingangsschaltung (210) zur Zuführung von logarithmierten Ausgangssignalen (Eo, E\, usw.) einer

Gruppe zu dem Umlaufnetzwerk derart vorgesehen sind, daß aufeinanderfolgende Iogarithmierte Ausgangssignale in ihrer Reihenfolge zu einem vorhergehenden logarithmierten Ausgangssignal hinzugefügt werden, nachdem das letztere in eiern Netzwerk ein oder mehrere Male umgelaufen ist, und daß eine Ausgangsschaltung (214) vorgesehen ist, die aus dem Netzwerk nach aufeinanderfolgenden Umläufen Ausgangssignale abführt, die bei der Bildung der modifizierten Signale verwendet werden.

5. G^rät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Umlaufhetzwerke (212¹,212², usw.) parallel zwischen der Eingangsschaltung (210) und der Ausgangsschaltung (214) vorgesehen sind.

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