DE2831038C2

DE2831038C2 - Strahlendiagnostikgerät für die Erzeugung von Schichtbildern

Info

Publication number: DE2831038C2
Application number: DE2831038A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr.Rer.Nat. 8520 Erlangen Schittenhelm
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-07-14
Filing date: 1978-07-14
Publication date: 1982-07-01
Also published as: GB2025728B; GB2025728A; US4260895A; DE2831038A1; FR2430758B1; FR2430758A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Strahlendiagnostikgerät für die Erzeugung von Schichtbildern eines Aufnahmeobjekts mit einer Lagerstatt, mit einer Meßanordnung zur Durchstrahlung des Aufnahmeobjekts aus verschiedenen Richtungen, bestehend aus einer Strahlenquelle, welche ein die zu untersuchende Schicht durchdringendes Strahlenbündel aussendet, dessen Abmessung senkrecht zur Schichtebene gleich der Schichtstärke ist und einem Strahlenempfänger, welcher der gemessenen Strahlenintensität entsprechende elektrische Ausgangssignale liefert und mit einem am Strahlenempfänger angeschlossenen Rechner zur Berechnung der Schwächungswerte bestimmter Bildpunkt der durchstrahlten Körperschicht aus den Ausgangssignalen des Strahlenempfängers.

Bei bekannten Strahlendiagnostikgeräten dieser Art, sog. Computer-Tomographen, sind Röntgenröhren als Strahlenquellen vorgesehen, die ein Bremsstrahlenspektrum emittieren, dessen Energiemaximum durch die Eigenabsorption der Röntgenröhrenwand und durch Vorfilter, welche der Verminderung der Strahlenbelastung des Patienten dienen, zu höheren Strahlenenergien hin verschöben ist. Bei der Durchstrahlung des Patienten erfolgt eine weitere Strahlenaufhärtung, die von der Dicke und von der Zusammensetzung des durchstrahlten Objekts abhängig ist. Für die Erstellung eines Bildes aus den Ausgangssignalen des Strahlenempfängers hat diese innerhalb des Patienten unterschiedliche Strahlenaufhärtung zur Konsequenz, daß

im Interesse der Gleichmäßigkeit des Bildes und vor allem für eine quantitative Bildauswertung eine Korrektur gemäß dieser Strahlenaufhärtung durch das Aufnahmeobjekt erfolgen muß,
unterschiedliche Energieabhängigkeit der Strahlendetektoren entweder vermieden oder ebenfalls korrigiert wrden muß,

Schwankungen der mittleren Energie des vom Strafeier emittierten Spektrums (einschließlich der Vorfilterung) entweder ausreichend klein gehalten oder ebenfalls korrigiert werden müssen.

Der Erfindung iiegt die Aufgabe zugrunde, ein Strahlendiagnostikgerät der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Strahlenhärte innerhalb des Strahlenempfängers oder in dessen unmittelbarer Umgebung ermittelt werden kann, so daß die geschilderten Korrekturen exakt vorgenommen werden können.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Strahlenempfänger Detektoren vorhanden sind, denen Absorber für die Strahlung vorgeschaltet sind, so daß aus den Ausgangssignalen dieser Detektoren die mittlere Strahlenhärte der empfangenen Strahlung bestimmt werden kann. Die Ausgangssignale dieser Detektoren hängen von der Härte der jeweils empfangenen Strahlung ab, so .daß aus ihnen diese Härte bestimmt w-orden kann. Sie können daher zur Korrektur der Meßsignale herangezogen werden. Die Bestimmung der Strahlenhärte nach diesem Prinzip ist an sich bekannt (Fortschritte auf dem Gebiet der Röntgenstrahlen 121 [1974], S. 224-247).

In der DE-OS 24 58 225 ist zwar schon ein

Strahlendiagnostikgerät der eingangs genannten Art beschrieben, bei dem eine Korrektur der oben beschriebenen Art erfolgt; bei diesem bekannten Strahlendiagnostikgerät erfolgt diese Korrektur jedoch durch eine Funktionsstufe, in der die Korrekturfunktion gespeichert ist. Eine Messung der jeweiligen Strahlenhärte erfolgt nicht.

Die Detektoren können gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung i;i Strahienrichtung hintereinander angeordnet und durch Absorberschichten, die die empfangene Strahlung schwächen, voneinander getrennt sein. Es ist aber auch möglich, mehrere, der Bestimmung der Strahlenhärte dienende Detektoren in Reihe anzuordnen und vor jedem dieser Detektoren einen Absorber vorzusehen. Die Absorber der einzelnen Detektoren müssen dabei unterschiedliches Absorptionsvermögen für die empfangene Strahlungbesitzen.

Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 ein Strahlendiagnostikgerät in zwei Ansichten, und

Fig. 3 eine Einzelheit des Strahlenempfängers bei dem Strahlendiagnostikgeriit gemäß den F i g. 1 und 2.

In der F i g. I ist als Strahlenquelle eine Röntgenröhre 1 dargestellt, die mit einem Strahlenempfänger 2 eine Meßanordnung bildet. Die Röntgenröhre 1 sendet ein fächerförmiges Röntgenstrahlenbündel 3 aus, dessen Ausdehnung in der zu untersuchenden Querschicht 4a eines Patienten 4, der auf einer Lagerstatt 5 Iiegt, so groß ist, daß die gesamte zu untersuchende Schicht 4a von Röntgenstrahlung durchsetzt wird. Senkrecht zu

der Schicht 4a ist die Ausdehnung des Röntgenstrahlenbündeis 3 gleich der Schichtstärke.

Der Strahlenempfänger 2 besteht aus einer Reihe einzelner Detektoren, z. B. aus 256 Detektoren, von denen jeder ein Signal liefert, das der Intensität der empfangenen Röntgenstrahlung entspricht Die Detektoren des Strahlenempfängers 2 sind an einem Rechner 6 angeschlossen, der aus den Ausgangssignalen der Detektoren des Strahlenempfängers 2, die während der Drehung der Meßanordnung 1, 2 um einen Winkel von 360° um die Drehachse 7 gebildet werden, die Schwächungswerte bestimmter Bildpunkte der Schicht 4a und damit ein Bild der durchstrahlten Querschicht 4a des Patienten 4 berechnet Dieses Bild wird auf einem Sichtgerät 8 wiedergegeben. Zur Verringerung der Strahlenbelastung des Patienten kann die Röntgenröhre 1 während eines Abtastvorgangs gepulst werden, so daß beispielsweise pro Winkelgrad ein Satz von Ausgangssignaler; des Strahlenempfängers 2 erzeugt wird. Auf diese Weise werden bei dem Beispiel 360x256 Ausgangssignale erzeugt

Zur Erfassung der Strahlenaufhärtung im Patienten 4 sind bei dem Beispiel zwei Korrekturempfä.iger 9 und 10 vorgesehen. In der Fig.2 ist der Detektor 11 des Strahlenempfängers 2 dargestellt Seitlich neben diesem Detektor 11 liegt der Korrekturempfänger 9. Der Korrekturempfänger 9 besteht gemäß der F i g. 3 aus Einzeldetektoren 9a bis 9n, die in Strahlenrichtung gesehen hintereinander liegen und die durch Absorberschichten 9o bis 9z voneinander getrennt sind. Die Absorberschichten 9o bis 9zschwächen die empfangene Strahlung in Abhängigkeit von der Strahlenhärte und damit auch von der Aufhärtung der Strahlung im Patienten 4. Die Ausgangssignale der Detektoren 9a bis 9n sind also ein Maß für die Energieverteilung im Primärspektrum und bei Einbringung des Patienten auch für die Strahlenaufhärtung im Patienten 4. Sie werden dem Rechner 6 zur Ermittlung und Ausführung der Korrektur zugeführt. In gleicher Weise werden die Ausgangssignale des Korrekturempfängers 10, der ebenfalls a'is Einzeldetektoren, die durch Absorberschichten voneinander getrennt sind, besteht, dem Rechner 6 zur Aufhärtungskorrektur der von den Detektoren des Strahlenempfängers 2 gelieferten Signale zugeführt

Bei dem Beispiel sind zwei Korrekturempfänger 9 und 10 vorgesehen, die so über den Strahlenempfänger 2 verteilt sind, daß sie bei den vorkommenden medizinischen Objekten praktisch ausreichende Aussagen über das Spektrum über die gesamte Breite des Strahlenempfängers 2 hin erlauben.

Zur Oberprüfung der mittleren Energie der von der Röntgenröhre 1 emittierten Strahlung ist eine Meßsonde 12 vorgesehen, die am Außenrand des Röntgenstrahlenbündels 3 angebracht ist und stets die nicht durch die Absorption im Patienten beeinflußte Strahlung registriert

In Abwandlung des Beispiels gemäß den F i g. 1 und 2 ist es denkbar, einen oder mehrere Detektoren des Strahlenempfängers 2 durch Korrekturempfänger gemäß F i g. 3 zu ersetzen. Das für die Bildrekonstruktion erforderliche Signal kann in diesem Fall durch Aufsummierung der Ausgangssignale der Einzeldetektoren eines Korrekturempfängers gewonnen werden. Die Korrekturfaktoren für die Enei^ieverschiebung der Röntgenstrahlung können aus den Differenzen der Signale der Einzeldetektoren gebildet werden.

Die Absorberschichten 9o bis 9z können entfallen, wenn der Aufhärtungseffekt in den Einzeldetektoren eines ICorrekturempfängers selbst für eine ausreichende Erkennung von Energieunterschieden im Eingangsspektrum ausreicht Der einem Einzeldetektor vorgeschaltete Absorber ist in diesem Falle von einem anderen Einzeldetektor gebildet.

Es ist auch denkbar, zur Korrektur, d. h. zum Messen der mittleren Energie der empfangenen Strahlung, mehrere Korrekturdetektoren neben dem Strahlenempfänger 2 nebeneinanderliegend in Reihe anzuordnen und vor jeden Korrekturdetektor einen Absorber zu legen.

Bei dem Beispiel überstrahlt das Röntgenstrahlenbündel 3 den Strahlenempfänger 2 geringfügig so daß es von den Korrekturempfängern 9, 10 erfaßt werden kann. Die durchstrahlte Schicht ist also geringfügig breiter als die Schicht, die abge' ildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Strahlendiagnostikgerät für die Erzeugung von Schichtbildern eines Aufnahmeobjekts mit einer Lagerstatt, mit einer Meßanordnung zur Durchstrahlung des Aufnahmeobjekts aus verschiedenen Richtungen, bestehend aus einer Strahlenquelle, welche ein die zu untersuchende Schicht durchdringendes Strahlenbündel aussendet, dessen Abmessung senkrecht zur Schichtebene gleich der Schichtstärke ist und einem Strahlenempfänger, welcher der gemessenen Strahlenintensität entsprechende elektrische Ausgangssignale liefert und mit einem am Strahlenempfänger angeschlossenen Rechner zur Berechnung der Schwächungswerte bestimmter Bildpunkt der durchstrahlten Körperschicht aus den Ausgangssignalen des Strahlenempfängers, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlenempfänger (2) Detektoren (9b bis 9n) vorhanden sind, denen Absorber (90 bis 9z) für die Strahlung vorgeschaltet sind, so daß aus den Ausgangssignalen dieser Detektoren (96 bis 9n) die mittlere Strahlenhärte der empfangenen Strahlung bestimmt werden kann.

2. Strahlendiagnostikgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoren (9b bis 9ri) in Strahlenrichtung hintereinander angeordnet und durch Absorberschichten (9b bis 9z), die die empfangene Strahlung schwächen, voneinander getrennt sind.

3. Strahlendiagnostikgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hintereinanderliegenden Detektorei. (9b Ils 9n) seitlich neben einem Meßdetektor(11) angeordnet sind.