DE2741958C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Gerät nach dem Oberbegriff des
Hauptanspruches. Ein derartiges Gerät ist aus der US-PS 39 40 626
bekannt.
In dieser Patentschrift wird ein Gerät zum Untersuchen des
menschlichen Körpers mit Hilfe eines fächerförmigen, d. h.
eines in einer Richtung - in der Breite - divergierenden
und in einer Richtung quer dazu - der Dicke - parallelen
flachen Röntgenstrahlungsbündels beschrieben. Für die Detektion
der Strahlung nach dem Durchtritt durch den Körper wird
eine Folge gesonderter Detektorelemente benutzt, die eine
Breite bestreicht, die der Breite des Strahlenbündels an dieser
Stelle entspricht. Wenn mit einem derartigen Gerät abwechselnd
unterschiedliche Körperteile untersucht werden müssen, tritt
der Nachteil auf, daß bei einem notwendigerweise vollständigen
Umfassen beispielsweise eines großen Körperteiles ein kleinerer
Körperteil seitwärts überstrahlt wird. Dies kann durch Anpassung
des Öffnungswinkels des Strahlenbündels an die Breite des
Körpers vermieden werden. Eine derartige Bündelanpassung
wird jedoch von einem Verlust an verhältnismäßig auflösendem
Vermögen begleitet, da ein kleineres Objekt nur durch einen
Teil des Strahlenbündels durchstrahlt wird und eine entsprechend
geringere Anzahl von Detektorelementen Strahlen
empfängt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gerät der
eingangs genannten Art so auszugestalten, daß es bei der
Untersuchung auch unterschiedlich großer Körperquerschnitte
stets eine Einstellmöglichkeit gibt, bei der einerseits
der gesamte zu untersuchende Körperquerschnitt von dem
fächerförmigen Strahlenbündel erfaßt und andererseits das
durch die Zahl der Detektorelemente vorgegebene räumliche
Auflösungsvermögen ausgenutzt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen
des Hauptanspruches angegebenen Maßnahmen gelöst.
Weiter sei erwähnt, daß aus der US-PS 21 96 618 bereits
ein Schichtaufnahmegerät bekannt ist, bei dem ein Röntgenstrahler
und ein Film um ein Untersuchungsobjekt gedreht
werden. Dabei kann zur Änderung des Vergrößerungsfaktors
entweder der Abstand zwischen dem Röntgenstrahler und dem
Objekt oder der Abstand zwischen dem Film und dem Objekt
geändert werden. - Eine Änderung des Abstandes entweder
zwischen Röntgenstrahler und Objekt (Drehachse) oder
zwischen Objekt (Drehachse) und Film führt zu einer
Änderung des Abstandes zwischen Strahler und Film. Würde
man bei einem Computer-Tomographen der eingangs genannten
Art dementsprechend den Abstand zwischen dem Röntgenstrahler
und dem Detektor ändern, dann würden sich die
geometrischen Verhältnisse ändern, auf denen die
Rekonstruktion der Absorptionsverteilung aus den Detektorsignalen
beruht. Eine solche Abstandsänderung ist daher
bei einem Computer-Tomographen nicht zulässig.
Bei der Erfindung bleiben demgegenüber die geometrischen
Verhältnisse unverändert, weil der Röntgenstrahler und der
Detektor in dem fahrbaren Halter befestigt sind, so daß
ihr Abstand konstant bleibt, auch wenn der Abstand
zwischen der Zentralachse und dem Strahler bzw. dem Detektor
geändert wird.
In dem Buch G. J. van der Plaats, Leitfaden der medizinischen
Röntgentechnik, Philips Technische Bibliothek
1961, Seiten 97-100, sowie in dem Buch "Diagnostic
Radiologic Instrumentation" von R. D. Moseley, J. H. Rust,
1965 (Kapitel XXI) "Magnification Techniques, Especially
Geometric Enlargements" wird auf die Tatsache hingewiesen,
daß bei der röntgenografischen Abbildung der Abstand
zwischen Strahler und zu untersuchendem Körper (bzw.
dessen Achse) eingestellt werden kann bei gleichzeitig
festgehaltenem Abstand Strahler-Detektor. Auf diese
Weise kann eine Vergrößerung gewählt oder ein interessierender
Ausschnitt bzw. ein Körperteil mit kleinerem Querschnitt
abgebildet werden, wodurch durch den festgehaltenen
Abstand Strahler-Detektor die Abbildungsverhältnisse
erhalten bleiben.
Anhand der Zeichnung werden nachstehend einige bevorzugte
erfindungsgemäße Ausführungsformen näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 eine sehr skizzenhafte Darstellung eines Gerätes
nach der Erfindung mit einem die Quelle und
den Detektor tragenden bewegbaren Halter, und
Fig. 2 einen Lageplan für verschiedene
Einstellungen des Detektors und der Strahlenquelle
in bezug auf einen zu untersuchenden Körper.
Ein Röntgenscanner gemäß der Skizze in
Fig. 1 enthält eine Strahlenquelle 1, die vorzugsweise
aus einer Röntgenröhre besteht, die aber
beispielsweise auch aus einem radioaktiven Isotop
mit einer geeigneten natürlichen Strahlung wie
Am-241 oder Gd-153 bestehen kann. Die Strahlenquelle
1 erzeugt ein fächerförmiges Strahlenbündel
2 mit einem Öffnungswinkel α, dessen örtliche Intensität
von einem Detektor 3 gemessen wird. Das
Strahlenbündel 2 ist zur Zeichenebene wenigstens
annähernd parallel und hat senkrecht zur Zeichenebene
eine geringe Dicke von beispielsweise 3 bis
15 mm. Zur Ausblendung eines derartigen Strahlenbündels
2 ist hier eine spaltförmige Blende 4 vorgesehen.
Die Dickenabmessung 5 der Detektorelemente
6, d. h. die Abmessung dieser Detektorelemente 6
senkrecht zur Zeichenebene kann der Bündeldicke
angepaßt sein.
In praktischen Fällen divergiert das
Strahlenbündel 2 auch in Richtung senkrecht zur Zeichenebene,
wodurch sich eine größere Detektorabmessung
in dieser Richtung ergibt als die Abmessungen des
Strahlenbündels 2 im Bereich des zu untersuchenden
Körpers 8. Durch die Breitenabmessung der Detektorelemente
6 und ihren gegenseitigen Abstand wird
die Anzahl der Detektorelemente 6 und damit das Auflösungsvermögen
innerhalb des Öffnungswinkels α
bestimmt. Der Detektor 3 ist hier aus beispielsweise
etwa 300 gesonderten Detektorelementen 6 mit einem
gegenseitigen Mittenabstand von beispielsweise
5 mm aufgebaut. Man kann jedoch auch einen homogenen,
zum Beispiel gasgefüllten Detektor mit einer
Folge gesondert herausgeführter, örtlich detektierender
Elektroden benutzen. Ein Tragetisch
7 für den zu untersuchenden Körper 8 ist in
Längsrichtung parallel zu einer zur Zeichenebene
senkrechten Zentralachse 9 verschiebbar, um
die das System Strahler 1-Detektor 3 mittels eines
Zahnkranzes 10 drehbar ist, der von einem
Motor 11 angetrieben und von Rollen 12 unterstützt
wird. Daneben ist das System Strahler 1-
Detektor 3 vorzugsweise um eine Achse senkrecht
zur Zentralachse 9 schwenkbar, wobei der Strahler 1
und der Detektor 3 sich in entgegengesetzter Richtung
aus der Zeichenebene heraus bewegen.
Von jedem Detektorelement 6 werden die
zu messenden Signale über Anschlüsse 13 gesondert
einem Verstärker-Umformer 14 zugeführt, in dem die
Signale jedes der Detektoren gesondert verstärkt,
korrigiert und umgeformt werden können. Ausgangssignale
aus dem Verstärker-Umformer 14 werden einer
Rechenanlage 15 zugeführt, in der aus den gesammelten
Signalen die räumliche Verteilung der
Absorption berechnet wird. Die auf diese Weise
ermittelten Absorptionswerte können in einer Aufzeichnungsanordnung
16 gespeichert und beispielsweise
für eine einstellbare Scheibe des Körpers
an einem Monitor 17 wiedergegeben werden. Anordnungen
dieser Art sind inzwischen allgemein bekannt
und brauchen daher hier keine ausführliche
Aufbaubeschreibung.
Zum Steuern und Synchronisieren der Bewegungen
und der Detektion ist eine Steueranordnung
18 vorgesehen, die mit einem Ein-Ausschalter
versehen ist, und eine Zeitanpassung zwischen der
Ankunft der Meßsignale und der Stellung des Systems
Strahler-Detektor in bezug auf den Körper bewirkt.
Die Drehung des Systems wird über eine
Steuereinheit 19 eingestellt und aufgezeichnet.
Erfindungsgemäß ist nunmehr das System
Strahler 1-Detektor 3, wie es sehr schematisch angegeben
ist, in bezug auf die Zentralachse 9 dadurch verschiebbar,
daß ein Halter 20, der den Strahler 1
und den Detektor 3 trägt, mittels Rollen 21 beweg
bar ist und mit einem Antriebsmotor 22 angetrieben
werden kann. Wenn nun, wie angegeben ist, der Körper
einen derartigen Querschnitt hat, daß Randstrahlen
des Bündels 2 völlig ungeschwächt die Detektoren
erreichen, können daraus Signale gewonnen
werden, die über die Leitungen 23 der Vorverstärker-
Umformereinheit 14 zugeführt werden können.
Mit einem daraus abgeleiteten Signal wird über die
Recheneinheit 15 und die Kontrolleinheit 18 eine Steuer
anordnung 24 zum Verschieben des Halters 20 aktiviert.
Der Strahler 1 wird dabei zum Körper 8 hingeschoben,
bis das Steuersignal einen einzustellenden
Restwert erreicht hat, wobei beispielsweise nur
an jeder Seite des Detektors ein einziges äußerstes
Detektorelement von Direktstrahlen getroffen
wird. Wenn nach dem Positionieren eines Körpers
im Gerät das Signal niedriger als der Restwert
ist, verläuft der Vorgang in entgegengesetzter
Richtung. Wenn der Strahler in der angegebenen
Richtung verschoben ist, tritt, wie auch aus der
Fig. 2 ersichtlich ist, eine Änderung im Vergrößerungsfaktor
bei der Messung auf. Diese Änderung
muß selbstverständlich bei den Berechnungen der
Absorptionswerte berücksichtigt werden, und dazu
ist die Bewegungseinrichtung mit der Recheneinheit
gekoppelt.
In Fig. 2 sind zwei verschiedene Positionen
der Einheit Strahler 1,1′-Detektor 3,3′ in bezug auf einen
zu messenden Körper angegeben. Für einen verhältnismäßig
großen Körper 8 befindet sich der
Strahler 1 in einem Abstand A vom Körper 8, bzw. von
der isozentrischen Zentralachse 9. Für einen verhältnismäßig
kleinen Körper 8′ befindet sich der
Strahler 1′ in einem Abstand A′ davon. In dieser bevorzugten
Ausführungsform ist der Abstand zwischen
dem Strahler im Detektor fest, und es gilt daher,
daß B=B′. Die Vergrößerung wird somit für den
großen Körper durch das Verhältnis zwischen B und
A und für den kleinen Körper durch das Verhältnis
zwischen B und A′ gegeben und ist also im letzten
Fall bedeutend größer.
Bei optimaler Einstellung des zu messenden
Körpers ist das relative Auflösungsvermögen in
Fächerrichtung konstant, denn innerhalb des festen
Bündelwinkels befindet sich stets eine gleiche Anzahl
diskreter Detektorelemente. Durch die Anpassung
der Öffnung der Blende 4, in Richtung senkrecht
zur Zeichenebene, kann das Auflösungsvermögen in
dieser Richtung nach Bedarf den unterschiedlichen
Positionen angepaßt werden.
Es ist weiter möglich, vom System Strahler-Detektor
nur eines von beiden Elementen verschiebbar
in bezug auf die Zentralachse 9 anzuordnen. Dabei kann zwar
nicht ein vollständig konstantes relatives Auflösungsvermögen
erreicht werden, aber doch eine beschränktere
Anpassung. Ausgehend von der aktiven
Verwendung aller Detektoren bei einem Körper mit
maximal zulässiger Breite werden bei einem schmaleren
Körper jetzt weniger Detektorelemente benutzt,
aber der Vergrößerungsfaktor, der jetzt durch das
Verhältnis zwischen C und A′ gegeben wird, vergrößert
sich, wenn der Körper kleiner ist.
Claims (1)
- Gerät zum Bestimmen der räumlichen Verteilung der Absorption in einem Körper (8), das mit einem Strahler (1) zum Erzeugen eines fächerförmigen, den Körper (8) durch setzenden Strahlenbündels (21) und einem wenigstens in einer Richtung ortsauflösenden Detektor (3) sowie einer Abtast-, Rechen- (15) und Steuereinrichtung (19) versehen ist, wobei das System Strahler (1)-Detektor (3) mittels einer Antriebseinheit (10, 12) um eine zwischen dem Strahler (1) und dem Detektor (3) befindliche, durch den Körper verlaufende Zentralachse (9) drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Zentralachse (9) und dem Strahler (1) mittels eines Halters (20) ein stellbar ist, der den Strahler (1) und den Detektor (3) in fester Position relativ zueinander trägt und an der Abtasteinrichtung senkrecht zur Zentralachse (9) bewegbar ist, und daß zum Einstellen der Position des Halters aus den Ausgangssignalen von Detektorelementen (6) Signale abgeleitet werden, die auf eine Antriebseinrichtung (22) zur Verschiebung des Halters (20) einwirken.
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