DE2559658A1

DE2559658A1 - Radiographisches geraet

Info

Publication number: DE2559658A1
Application number: DE19752559658
Authority: DE
Inventors: Bernard Joseph Mayo
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1974-08-28
Filing date: 1975-08-27
Publication date: 1977-09-29
Also published as: US4002917A; JPS5154793A; DE2538517A1

Description

Radiographisches Gerät

Die Erfindung betrifft ein radiographisches Gerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.

In der GB-PS 1 283 915 ist ein radiographisches Gerät beschrieben, das eine Darstellung der Absorptionskoeffizienten in bezug auf die verwendete Strahlung an jedem von zahlreichen Orten erzeugen kann, die über eine ebene Scheibe eines untersuchten Körpers verteilt -sind.ttn die Erzeugung einer solchen Darstellung zu ermöglichen, wird bei dem in der genannten Schrift beschriebenen Gerät ein einzelner bleistiftförmiger Röntgenstrahl verwendet, der von einer entsprechenden Quelle erzeugt und nach Durchlauf durch den Körper in der Ebene der .Scheibe von einem mit einem Kollimator versehenen Detektor empfangen wird. Die Quelle und der Detektor führen dann eine Abtastbewegung in bezug auf den Körper durch, so daß der bleistiftförmige Strahl nacheinander auf verschiedenen Wegen durch den Körper läuft, die alle in der Ebene der Scheibe liegen, und der Detektor erzeugt Ausgangssignale, die ein Maß für die Absorption sind, die die Strahlung beim Durchlaufen eines jeden Weges durch den Körper erfährt. Die Ausgangssignale werden einer Datenverarbeitung unterworfen, um die erwähnten Absorptionskoeffizienten zu gewinnen,.und dann die gewünschte Darstellung erzeugt.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel des Gerätes führen die Strahlungsquelle und der Detektor bei Abtastung des Körpers eine physikalische Bewegung aus; sie müssen abwechselnd lineare Querbewegungen und Drehschritte ausführen, wobei die Drehschritte um eine Achse erfolgen, die senkrecht zu der Scheibe durch den

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Körper verläuft.

Wenn ein Patient untersucht wird, so beschränkt sich die Untersuchung nicht auf eine einzelne Querschnittsscheibe, sondern es werden nacheinander benachbarte parallele Querschnittsscheiben untersucht, um so aus den für die einzelnen Scheiben gewonnenen Darstellungen beispielsweise Größe und Ausdehnung eines Tumors feststellen zu können. Hierfür war es bisher erforderlich, den Körper des Patienten nach jedem sich auf eine Querschnittsscheibe beziehenden Untersuchungszyklus zu verlagern, um die benachbarte Querschnittsscheibe in den Bereich der Strahlung zu bringen. Diese Verlagerung ist nicht nur zeitaufwendig, sondern hat auch noch den Nachteil, daß infolge der hierfür aufzuwendenden Zeit insbesondere dann, wenn ein Bereich des Rumpfes untersucht wird, eine Verlagerung der Organe z.B. infolge von Verdauungsbewegungen in der Zeit zwischen zwei Untersuchungszyklen stattgefunden haben kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein radiographisches Gerät zu schaffen, mit dem die Untersuchung aufeinanderfolgender Querschnittsscheiben des Körpers beschleunigt werden kann.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß Mittel zur Ablenkung des Elektronenstrahls entlang der Anode in einer zur Ebene der Scheibe senkrechten Richtung derart vorgesehen sind, daß zur untersuchten Querschnittsscheibe parallele Querschnittsscheiben von der Strahlung erfaßbar sind.

Die Erfindung ermöglicht somit aiaf elektronischem Wege die Erfassung benachbarter Querschnittsscheiben, ohne daß der Körper des Patienten verlagert werden jbuB, so daß die einzelnen Untersuchungszyklen ohne Unterbrechung aufeinanderfolgen können.

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung bedeuten :

Fig. 1 in vereinfachter Form die wesentlichen

Teile einer elektrisch abgetasteten Röntgenstrahlenquelle, die in einem erfindungsgemäßen radiographischen Gerät verwendbar ist und

Fig. 2 eine Ausführungsform eines radiographischen Gerätes, das durch entsprechende Anordnung der Röntgenstrahlenquelle zu dem erfindungsgemäßen Gerät abwandelbar ist.

Fig. 1 zeigt nur die Elemente einer Röntgenstrahlenröhre, die zum Verständnis der Erfindung notwendig sind. Demzufolge sind aus Gründen der Klarheit der Röhrenkolben und andere bekannte und zum Betrieb einer Röntgenstrahlenröhre notwendige Teile fortgelassen worden. Von einer Elektronenkanone 2 wird ein Elektronenstrahl 1 erzeugt. Der Strahl wird so fokussiert, daß er an einer einzelnen Stelle auf eine Zielelektrode oder Anode 3 trifft. Die Anode 3, die aus Wolfram bestehen kann, ist in einen Anodenkörper 4 eingesetzt, der auf einem gegenüber der Elektronenkanone 2 positiven Potential liegt. Der Anodenkörper 4 kann aus Kupfer bestehen und wird durch in der Zeichnung nicht dargestellte Mittel gekühlt. Der Anodenkörper und die Anode können einen der in bekannten Röntgenstrahlenquellen üblichen Querschnitte aufweisen. Bei der Erfindung liegt jedoch eine größere Länge in der mit χ gekennzeichneten Richtung vor. Ablenkmittel 5 für den Elektronenstrahl, die aus den dargestellten elektrostatischen Ablenkplatten bestehen, aber auch von anderer Art sein können, dienen zur Ablenkung des Elek-

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tronenstrahls auf der Anode 3 in x-Richtung, so daß er nacheinander darauf verschiedene Positionen einnimmt, von denen die Positionen 1a_f 1b und 1c eingezeichnet sind«

An allen Punkten der Anode, auf

die der Elektronenstrahl trifft, werden Röntgenstrahlen 6 unter einem Winkel zum Elektronenstrahl ausgesendet, und zwar durch Elektronen, deren Energie im Bereich von etwa 10 Kilo-Elektronen-Volt liegt. Durch Kollimatormittel werden die von der Quelle ausgesendeten Röntgenstrahlen auf die gewünschte Richtung begrenzt, und diese Röntgenstrahlen können die Röhre durch ein geeignetes Fenster verlassen.

Fig. 2 zeigt ein Gerät, das in der parallelen Patentanmeldung P 25 38 517.5 beschrieben ist und in der erfindungsgemäßen Weise abgewandelt werden kann. Bei der schematisierten Darstellung in Fig. 2 liegt ein zu untersuchender Körper 10 mit dem Kopf nach oben auf einem zweiteiligen Ruhebett 11, von dem nur der sichtbare Teil hinter dem Gerät in der Zeichnung aus Gründen der Klarheit dargestellt ist. Der zu untersuchende Teil des Körpers ist von einem zweiteiligen Kragen 7 umgeben, der den Bereich des Körpers 10 festlegt, der untersucht werden soll. Der Kragen 7 besteht aus einem Material, das weitgehend durchlässig für Röntgenstrahlung ist, und ein geeignetes Material für den Kragen 7 ist das unter dem Handelsnamen "Perspex" bekannte Akrylglas. Der untere Teil des Kragens 7 ist am Ruhebett 11 über einen Arm 12 befestigt, und der obere Teil des Kragens 7, der vom unteren Teil abnehmbar oder abklappbar ist, um die Einführung des Körpers 10 zu ermöglichen, wird am unteren Teil befestigt, nachdem der Körper sich in einer vorgegebenen Lage befindet.

Da im allgemeinen die Außenabmessungen des Körpers nicht der inneren Form des Kragens 7 entsprechen, wird ein flexibler Beutel 13 um den Körper gewickelt, wo dieser vom Kragen umgeben ist, und

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nachdem die Kragenteile fest miteinander verbunden worden sind, wird der Beutel mit Wasser oder einem anderen flüssigen Medium gefüllt, um so weit wie möglich das Vorhandensein von Lufttaschen zwischen dem Kragen 7 und dem Körper 10 zu verhindern.

Der Kragen 7 und damit der interessierende Teil des Körpers befinden sich in einer Ausnehmung 14 eines Drehtisches 15, der um den Kragen 7 um eine Achse 16 umläuft, die sich senkrecht zur Papierebene erstreckt. Am Drehtisch 15 ist eine Röntgenstrahlenquelle 17, eine Gruppe 18 mit Strahlungsdetektoren und eine Bank 19 mit Kollimatoren angebracht, und der Drehtisch 15 wird mit seinem Zubehör über ein von einem Elektromotor 21 angetriebenes Zahnrad in Drehung versetzt. Das Zahnrad 20 ist mit nicht dargestellten Zähnen am Umfang des Drehtisches 15 in Eingriff. Die Detektoren 18 können beispielsweise aus Scintillationskristallen mit zugeordneten Fotovervie1fachern oder Fotodioden bestehen.

Auf der Welle des Motors 21 sitzt eine Scheibe 22, die mit einer ringförmigen Stricheinteilung 23 versehen ist. Die Stricheinteilung wirkt mit einer Fotozelle 24 und einer zugeordneten Lichtquelle 25 in bekannter Weise' zusammen, um Impulse zu erzeugen, die ein Maß für das Fortschreiten der Drehbewegung des Drehtisches 15 sind. Die Fotozelle 24 und die Lichtquelle 25 sind· an Armen 26 und 27 gelagert, die an einem Lagerrahmen 28 für den Motor 21 befestigt sind. Natürlich benötigt auch der Drehtisch 15 eine Halterung, und hierfür dient ein nicht dargestellter Rahmen.

Die Quelle 17 weist eine längliche Anode 3,4, eine Elektronenkanone 2, die einen Elektronenstrahl 1 erzeugt und Ablenkplatten auf, jedoch können statt dessen auch Ablenkspulen verwendet werden. In Fig. 2 sind zwei Extremlagen 6a und 6c der Quelle dargestellt, und es ist zu erkennen, daß in jeder Position der Quelle

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ein Strahlungsfächer auf den Körper 10 gerichtet wird. Es ist ebenfalls zu sehen, daß die Detektoranordnung 18 an der lateralen Bewegung nicht teilnimmt, da diese Anordnung ausreichend breit ist, um bei der Abtastung alle Strahlenfächer zu erfassen.

Es sei bemerkt, daß einige Detektoren, z.B. der Detektor an der Stelle 29 in der Lage sein muß, Strahlung aus mehreren unterschiedlichen Richtungen zu empfangen, beispielsweise wie dargestellt die Strahlen 30 und 31, die sich jeweils auf die Positionen 6a und 6c der Quelle beziehen. Die Kollimatoren in der Bank 19 sind so ausgebildet, daß dies möglich ist.

Die von der Fotozelle abgeleiteten Ausgangssignalxmpulse werden einer Zeitgeber-Impulsformschaltung 32 zugeführt, die ebenfalls Start- und Stopp-Kommandoimpulse von einem Fernsteuerschalter 33 empfängt. Die geformten Impulse werden von der Schaltung 32 einer Hauptzeitgeberschaltung 34 zugeführt, die Ablenkimpulse für die Ablenkplatten 5 der Röhre 17 erzeugt, so daß die laterale Abtastung der Strahlung mit der Drehung des Drehtisches 15 synchronisiert wird. Die Anordnung ist so getroffen, daß der Elektronenstrahl 1 die Entfernung von 6a bis 6c in der Zeit abtastet, in der der Drehtisch eine Drehung um einen kleinen Winkel (z.B. 1/2°) durchführt, und dann wird erneut von 6a bis 6c abgetastet, während sich der Drehtisch um die nächsten 1/2° dreht, und dieses Verfahren wird wiederholt, bis die Gesamtdrehung des Drehtisches 15 ein gewünschtes Maß erreicht hat.

Die von der Detektoranordnung 18 gelieferten Signale werden einer Datenverarbeitung unterworfen, beispielsweise wie in der erwähnten GB-PS beschrieben, wobei zugelassen wird, daß die Wege, die die Strahlung durch den Körper durchläuft, aufgrund der stetigen Drehung des Drehtisches 15 nicht streng linear sind.

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Die in Fig. 2 beschriebene Anordnung dient dazu, die in der GB-PS 1 283 915 beschriebene, mechanisch durchgeführte laterale Äbtastbewegung durch eine elektronische Abtastung zu ersetzen, um auf diese Weise die Zeit für die Durchführung eines Abtastzyklus für eine Querschnittsscheibe zu vermindern.

Das in Fig. 2 dargestellte Gerät kann nun gemäß der Erfindung dahingehend abgewandelt werden, daß die Röhre 17 um 90° gedreht wird, so daß die Anode 3 senkrecht zur Papierebene liegt. Die Anode kann auch hier wiederum so ausgebildet sein, daß ein Strahlungsfächer ausgesendet wird, der in der Ebene der untersuchten Querschnittsscheibe verläuft, und wenn dieser Fächer so breit ist, daß er den gesamten Bereich des Kragens 7 erfaßt, wird die Detektoranordnung so verkürzt, daß sie mit der Spreizung der von der Röhre 17 erzeugten Strahlung im Einklang steht. Wenn jedoch der ausgesendete Strahlenfächer einen geringeren öffnungswinkel aufweist, dann müssen die Röhre 17 und die Detektoranordnung 18 (mit der Kollimatorbank 19) gemeinsam einer mechanisch bewirkten lateralen Abtastbewegung unterworfen werden.

Die Abtastung des Elektronenstrahls 1 dient dann dazu, nacheinander parallele Scheiben des Körpers zu untersuchen, und es sei bemerkt, daß es erforderlich ist, entweder die Detektoranordnung 17 mechanisch in einer Richtung im rechten Winkel zur Papierebene in Fig. 2 zu verlagern, wenn der Elektronenstrahl 1 abgelenkt wird, um eine benachbarte Scheibe zu bestrahlen, oder es müssen mehrere Banken mit Detektoren für die jeweiligen Querschnittsscheiben vorgesehen werden.

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Claims

EIKENBERG 8c BRÜMMERSTEDT

PATENTANWÄLTE IN HANNOVER

EMI Ltd. 100/495

Patentanspruch

Radiographisches Gerät zur Untersuchung einer Querschnittsscheibe eines Körpers mittels Röntgenstrahlung, mit einer Röntgenröhre, bei der ein Elektronenstrahl auf eine Anode trifft, von der als Folge des Auftreffens des Elektronenstrahls Röntgenstrahlung ausgesendet wird, die die Scheibe in deren Ebene durchquert, mit Detektormitteln zur Feststellung der aus dem Körper entlang zahlreicher koplanarer Wege austretenden Strahlung und zur Erzeugung entsprechender Signale, mit Mitteln zur Erzeugung einer Abtastbewegung zumindest der Strahlungsquelle um eine die Scheibe schneidende Achse, um die Scheibe aus zahlreichen unterschiedlichen Winkelpositionen zu bestrahlen und weitere Detektorsignale zu erzeugen, und mit Datenverarbeitungsmitteln, die aus den von den Detektormitteln erzeugten Signalen, die jeweils ein Maß für die Menge der aus der Scheibe entlang der einzelnen Wege austretenden Strahlung darstellen, die für eine Darstellung der Absorptionsverteilung über der Scheibe benötigten Absorptionskoeffizienten erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (5) zur Ablenkung

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des Elektronenstrahls (1) entlang der Anode (3,4) in einer zur Ebene der Scheibe (7) senkrechten Richtung derart vorgesehen sind, daß zur untersuchten Querschnittsscheibe parallele Querschnittsscheiben von der Strahlung erfaßbar sind.

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