DE2503789A1 - Anordnung zur ermittlung der absorption einer strahlung - Google Patents

Description

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PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH, 2000 HAMBURG 1,"STEiNDAMM 94

"Anordnung zur Ermittlung der Absorption einer Strahlung"

Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Eine derartige Anordnung ist im wesentlichen Gegenstand der älteren Patentanmeldung P 24 42 809. Anhand der mit dieser Anordnung in den verschiedenen Stellungen des Systems Strahlenquelle - Strahlendetektor ermittelten Absorptionswerte wird mit einer Recheneinrichtung die Absorption in jedem Punkt der untersuchten Ebene ermittelt. Die Strahlenquelle und die Strahlendetektoren werden dabei auf einer Kreisbahn bewegt, die

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das Objekt umschließt. Die Bewegung kann entweder kontinuierlich erfolgen - dann muß die Strahlenquelle geblitzt werden, d.h. sie muß so kurzzeitig eingeschaltet werden, daß die Bewegung während der Einschaltzeit vernachlässigt werden kann - oder das System Strahlenquelle - Strahlendetektoren kann schrittweise jeweils um einen bestimmten Winkel gedreht werden, wobei in der Ruhestellung immer die Strahlenquelle eingeschaltet wird.

Wenn die Strahlenquelle ein Röntgenstrahier ist, ist ein Blitzbetrieb in der Praxis nicht oder nur mit großem Aufwand möglich. Auf der anderen Seite erfordert die schrittweise Bewegung der Strahlenquelle und der Strahlendetektoren und das Anhalten der Strahlenquelle während des Einschaltens die periodische Beschleunigung und Abbremsung recht erheblicher Massen; deshalb kann eine vollständige Messung, bei der die Strahlenquelle und die Strahlendetektoren auf der Kreisbahn einen Winkel von 180° oder 360° durchlaufen, nur verhältnismäßig langsam erfolgen. Dies ist von Nachteil, wenn bei einem Patienten, der nicht beliebig lange ruhiggestellt werden kann, die Strahlenabsorption bzw. die Dichte des Gewebes in einer Ebene seines Körpers untersucht werden soll. Überdies ist beiden Meßverfahren gemeinsam, daß ein systematischer Fehler auftritt, wenn der Bereich der Strahlung, der von einem einzelnen Strahlendetektor erfaßt wird, klein ist im Vergleich zu der Strecke bzw. dem Winkel, um den das System Strahlenquelle - Strahlendetektoren zwischen zwei Messungen gedreht wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache und genaue Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Maßnahmen gelöst.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in d»r» Zeichnung

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dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 die erfindungsgemäße Anordnung in stark vereinfachter

schematischer Darstellung,
Fig. 2 den zeitlichen Verlauf des Ausgangssignals eines Strahlendetektors.

Fig. 1 zeigt eine Röntgenstrahlenquelle 1- und eine Anzahl von auf einem Bogen um die Röntgenstrahlen nebeneinander angeordneten Strahlendetektoren S1, S2 ... SN usw. Zwischen der Strahlenquelle und den Strahlendetektoren befindet sich der zu untersuchende Körper 2, der die von der Strahlenquelle 1 emittierte Röntgenstrahlung in Abhängigkeit von seiner Dicke und seiner Dichte schwächt, so daß das Ausgangssignal der einzelnen Strahlendetektoren von der Dicke und der Dichte des Bereiches des Körpers 2 abhängt, der sich jeweils zwischen der Strahlenquelle 1 und dem Strahlendetektor befindet. Die Strahlenquelle 1 und die Strahlendetektoren sind durch eine nicht näher dargestellte Einrichtung gemeinsam um eine auf der zu untersuchenden Ebene senkrecht stehende Achse 0 mit konstanter Winkelgeschwindigkeit drehbar.

Jedem Strahlendetektor ist ein Tiefpaß 3 zugeordnet, dessen Ausgangssignal dem Eingang einer sogenannten Sample-and-Hold-Schaltung zugeführt wird, die das Ausgangssignal des Tiefpasses 3 periodisch abtastet und bis zum nächsten Abtastzeitpunkt speichert. In der Zeichnung sind der Einfachheit halber nur der dem Strahlendetektor SN zugeordnete Tiefpaß und die daran angeschlossene Sample-and-Hold-Schaltung dargestellt.

In Fig. 2 stellt die mit 5 bezeichnete ausgezogene Kurve den Verlauf des Ausgangssignals des Strahlendetektors

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in Abhängigkeit von dem Winkel ^ des Systems Strahlenquelle - Strahlendetektoren bzw. - da zwischen dem Drehwinkel und der Zeit ein linearer Zusammenhang besteht in Abhängigkeit von der Zeit dar. Bei der Anordnung gemäß der eingangs erwähnten älteren Patentanmeldung wird nur der sich in periodischen Zeitabständen (T, 2T, 3T usw.) ergebende Wert des Ausgangssignals verarbeitet. Da nun, wie die Darstellung zeigt, das Ausgangssignal - bedingt durch feine Strukturen im Objekt - zwischen zwei Abtastzeitpunkten sich relativ schnell ändert, mithin also Komponenten mit einer Frequenz aufweist, die wesentlich größer ist als die Abtastfrequenz, ergeben sich systematische Fehler, weil nach dem Abtasttheorem ein Signal nur fehlerfrei abgetastet werden kann, wenn es keine. Frequenzkomponenten enthält, die größer sind als die halbe Abtastfrequenz. Das Ausgangssignal eines Strahlendetektors (bei ständig eingeschalteter Strahlenquelle) kann aber solche Frequenzkomponenten enthalten, und es kann deshalb bei der vorgeschlagenen Anordnung vorkommen, daß im Abtastaugenblick das Signal des Detektors durch eine im Vergleich zur Abtastperiode kurzzeitige Spitze oder durch einen Einbruch verfälscht wird.

Dieser Fehler wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung dadurch vermieden, daß das Ausgangssignal eines jeden Strahlendetektors über einen Tiefpaß 3 geführt wird, dessen Grenzfrequenz ungefähr der halben Abtastfrequenz (1/2T) entspricht, wodurch alle höheren Frequenzkomponenten, die bei der anschließenden Auswertung zu Fehlern führen könnten, eliminiert werden. In Fig. 2 ist das Ausgangssignal, des Tiefpasses durch die gestrichelte Kurve 6 angedeutet. Dieses Ausgangssignal wird von der nachgeschalteten Sample-and-Hold-Schaltung 4 in periodischen zeitlichen Abständen (T, 2T, 3T usw.) bzw. nach Durchlaufen jeweils eines bestimmten Winkels (z.B. 3°, 6°, 9° usw.) abgetastet und gespeichert. Das Ausgangssignal der Sample-and-

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Hold-Schaltung 4 wird auf nicht näher erläuterte, an sich bekannte Weise (vgl. DT-OS 1 941 433) weiter verarbeitet. Die dabei erforderliche Logarithmierung kann sowohl vor als auch hinter dem Tiefpaß erfolgen.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist vergleichsweise einfach, weil die Strahlenquelle nicht "geblitzt" werden muß, sondern ständig eingeschaltet ist, und eine vollständige Messung kann relativ schnell durchgeführt werden, weil das System Strahlenquelle - Strahlendetektoren zur Gewinnung eines Abtastwertes nicht angehalten werden muß, sondern kontinuierlich mit konstanter Winkelgeschwindigkeit gedreht werden kann.

Wird anstelle eines Strahlendetektors, bei dem die Amplitude des Ausgangssignals von der Intensität der Strahlung abhängt, ein Strahlendetektor verwendet, der eine von der Strahlenintensität abhängige Anzahl von Impulsen liefert, dann kann die Tiefpaßfilterung durch Integration bzw. Summierung der Impulse über eine Abtastperiode angenähert werden.

Wird die Intensität der Strahlenquelle moduliert, z.B. durch eine entsprechend modulierte Gleichstromversorgung oder mechanisch mittels eines bewegten Gitters (vgl. DT-OS 2 452 166), so enthält das Ausgangssignal eines jeden Strahlendetektors neben einer Gleichstromkomponente eine Trägerfrequenz, um die herum ein Spektrum entsprechend der Modulation durch die Dichte des Objektes auftritt. Die Tiefpaßfilterung könnte dabei entweder dadurch erfolgen, daß das Ausgangssignal demoduliert wird und einem Tiefpaß zugeführt wird, dessen Ausgang an die Abtasteinrichtung angeschlossen ist, oder dadurch, daß das Ausgangssignal eines jeden Strahlendetektors über einen Bandpaß und einen Demodulator der Abtasteinrichtung zugeführt wird; im letzteren Falle muß die Mittenfrequenz des Bandpasses der Trägerfrequenz entsprechen und die Bandbreite der Abtastfrequenz*

PATENTANSPRÜCHE:

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Claims (6)

1. _₆_ 7503789

   PATENTANSPRÜCHE:

   Anordnung zur Ermittlung der Absorption von Strahlung in einer Ebene eines Körpers, mit einer Strahlenquelle und einer Anzahl von hinter dem Körper in der Ebene angeordneten Strahlendetektoren, wobei das System Strahlenquelle - Strahlendetektoren relativ zum Körper kontinuierlich bewegbar, vorzugsweise drehbar, ist und in verschiedenen Stellungen des Systems die Absorption des Körpers gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle (1) während der kontinuierlichen Bewegung ständig eingeschaltet ist und daß das Ausgangssignal jedes Strahlendetektors (S1, S2 ... SN) über einen Tiefpaß (3) einer Abtasteinrichtung (4) zugeführt wird, die das Ausgangssignal periodisch abtastet.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1 mit einer modulierten Strahlenquelle, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal jedes Strahlendetektors über einen Bandpaß und einen Demodulator der Abtasteinrichtung zugeführt wird.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 mit einer modulierten Strahlenquelle, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal jedes Strahlendetektors über einen Demodulator einem Tiefpaß zugeführt wird, dessen Ausgang an die Abtasteinrichtung angeschlossen ist.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzfrequenz des Tiefpasses etwa halb so groß ist wie die Abtastfrequenz (1/2T).
5. 5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite des Bandpasses ungefähr der Abtastfrequenz (1/T) entspricht.
6. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 3, wobei

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   die Strahlendetektoren (S1, S2 ... SN) eine von der Strahlenintensität abhängige Anzahl von Impulsen liefern, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse einem Integrierbzw. Summierglied zugeführt werden, das die während einer Abtastperiode auftretenden Impulse summiert bzw. integriert.

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