DE3007456A1 - Tomographic appts. for heart examination - has individual secondary radiation sources between collimator plates for each detector array - Google Patents
Tomographic appts. for heart examination - has individual secondary radiation sources between collimator plates for each detector arrayInfo
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Abstract
Description
Anordnung zur Untersuchung eines Körpers mittelsArrangement for examining a body by means of
durchdringender Strahlung Die Erfindung betrifft eine Tomographieanordnung zur Untersuchung eines Körpers, mit wenigstens einer Strahlenquelle zur Erzeugung eines Primärstrahls mit geringem Querschnitt und einem ersten Detektor zur Messung der Schwächung des Körpers entlang des Primärstrahls, mit auf beiden Seiten des Primärstrahls befindlichen Detektoranordnungen zur Messung der im Primärstrahl erzeugten Streustrahlung, wobei die Detektoranordnungen ollimatoranordnungen mit ersten und zweiten Lamellen aufweisen, von denen jeweils eine erste bzw. zweite Lamelle mit einer ersten bzw. zweiten Lamelle der gegenüberliegenden Kollimatoranordiung in einer Ebene liegt, und wobei durch die ersten Lamellen jeweils eine Teilstrecke des Primärstrahls auf jeweils einen bestimmten Bereich der Detektoranordnungen abgebildet wird, und die zweiten Lamellen auf den Primärstrahl zur Unterdrückung von Mehrfachstreustrahlung fokussiert sind, mit einer zusätzlichen Strahlenquellenanordnung zur Durchstrahlung des Körpers durch die Kollimatoranordnungen hindurch, und mit Mitteln zur Berechnung und Darstellung der Dichteverteilung des Körpers entlang des Primärstrahls aus den Meßwerten.penetrating radiation The invention relates to a tomography arrangement for examining a body, with at least one radiation source for generating a primary beam with a small cross-section and a first detector for measurement the weakening of the body along the primary ray, with on both sides of the Primary beam located detector arrangements for measuring the generated in the primary beam Scattered radiation, the detector arrangements ollimatoranrichtungen with first and have second lamellae, of which a first or second lamella with a first or second leaf of the opposite collimator arrangement in one level lies, and a section through each of the first lamellae of the primary beam imaged on a specific area of the detector arrangements is, and the second lamellae on the primary beam to suppress multiple scattered radiation are focused, with an additional radiation source arrangement for irradiation of the body through the collimator assemblies, and with means for calculating and representation of the density distribution of the body along the primary beam from the Readings.
Eine derartige Anordnung ist bereits aus der DE-OS 26 55 230 bekannt. Zur Messung der Schwächung bzw. Transmission von Strahlung entlang der durch die Kollimatoren festgelegten Streustrahlenwege durch den Körper wird ein radioaktiver, scheibenförmiger Flächenstrahler benutzt, der z.B. nach Messung der Absorption des Primärstrahls und nach Erfassung der von dem Primärstrahl längs seines durch den Körper verlaufenden Weges erzeugten Streustrahlung mittels der Detektoranordnungen zwischen eine Detektoranordnung und der zugehörigen Kollimatoranordnung geschoben wird, so daß seine Strahlung den Körper auf allen Streustrahlenwegen durchdringen und mittels der zweiten gegenüberliegenden Detektoranordnung gemessen werden kann.Such an arrangement is already known from DE-OS 26 55 230. To measure the attenuation or transmission of radiation along the through the Collimators established anti-scatter paths through the body becomes a radioactive, disc-shaped surface emitter is used, e.g. after measuring the absorption of the Primary beam and after the detection of the primary beam along its through the Stray radiation generated by the body running path by means of the Detector arrangements pushed between a detector arrangement and the associated collimator arrangement so that its radiation penetrates the body on all scattered radiation paths and can be measured by means of the second opposing detector arrangement.
Eine derartige Messung der Schwächung bzw. Transmission von Strahlung entlang derjenigen Strahlenwege, auf denen die von einem mittels des Primärstrahls angeregten Körpervolumen ausgehende Streustrahlung verläuft, ist nach Clark und Van Dyk (Phys. Med. Biol." 18 (1973), No.4, Seiten 532-539) neben der direkten Messung der vom entsprechenden Körpervolumen ausgehenden Streustrahlung und der Primärstrahlung zur Berechnung der Dichte bzw. des Streukoeffizienten des Körpervolumens erforderlich. Bei der bekannten Anordnung bedeutet der Verschiebevorgang des flächenförmigen Strahles Jedoch, daß die Zeit zur Aufnahme aller notwendigen Meßwerte zur Bestimmung der Dichte des Körpers in einem vorgewählten Bereich relativ lang ist. Hinzu kommt ferner, daß bei ihr die Schwächung auf einer relativ großen Anzahl von Streustrahlenwegen unter Zuhilfenahme des radioaktiven Strahles ermittelt wird, so daß aufgrund der großen Datenmenge auch die Zeit zur Berechnung der inneren Körperstruktur relativ lang ist.Such a measurement of the attenuation or transmission of radiation along those beam paths on which the one by means of the primary beam excited body volume is the scattered radiation emanating from, according to Clark and Van Dyk (Phys. Med. Biol. "18 (1973), No.4, pages 532-539) besides direct measurement the scattered radiation emanating from the corresponding body volume and the primary radiation required to calculate the density or the scattering coefficient of the body volume. In the known arrangement, the displacement process of the planar beam means However, that the time to take all necessary measurements to determine the Density of the body in a preselected area is relatively long. In addition, that with her the weakening on a relatively large number of scattered radiation paths is determined with the aid of the radioactive beam, so that due to the large amount of data, the time to calculate the internal structure of the body is also relative is long.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tomographieanordnung zur Untersuchung eines Körpers mittels durchdringender Strahlung zu schaffen, mit deren Hilfe es möglich ist, die innere Struktur eines Körpers in relativ kurzer Zeit zu ermitteln.The object of the invention is to provide a tomography arrangement for examination of a body by means of penetrating radiation, with the help of which it it is possible to determine the internal structure of a body in a relatively short time.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zusätzliche Strahlenquellenanordnung aus Einzelstrahlenquellen besteht, die auf jeweils durch die zweiten Lamellen begrenzten Streustrahlenwegen angeordnet sind, und zwischen denen jeweils mehrere zweite Lamellen liegen.This object is achieved according to the invention in that the additional Radiation source arrangement consists of individual radiation sources, which are each through the second lamellae are arranged on delimited anti-scatter paths, and between each of which has several second slats.
Nach Clark und Van Dyk ist es erforderlich, zur Bestimmung der Körper- oder Elektronendichte bzw. des Streukoeffizienten g in einem vom Primärstrahl durchdrungenen Volumenelement des Körpers die Transmission T des Primärstrahls durch den gesamten Körper zu messen, ebenso wie die Intensität I der im Volumenelement erzeugten Streustrahlung, die auf durch das Volumenelement hindurchtretenden Geraden (Streustrahlenwegen S) in jeweils entgegengesetzten Richtungen verläuft. Dabei können die Geraden beispielsweise in einer Ebene liegen, die durch erste Lamellen begrenzt ist, und wobei die in der Ebene bzw. in dem ebenen Bereich verlaufenden Streustrahlenwege durch zweite Lamellen begrenzt bzw. ausgeblendet sind, die auf den Primärstrahl fokussiert sind. Ferner ist entlang dieser Geraden durch den gesamten Körper noch die Transmission T' von Strahlung zu messen, deren Energie wenigstens annähernd der Energie der gestreuten Strahlung entspricht.According to Clark and Van Dyk it is necessary to determine the body or electron density or the scattering coefficient g in one penetrated by the primary beam Volume element of the body the transmission T of the primary beam through the whole To measure bodies, as well as the intensity I of the scattered radiation generated in the volume element, the straight lines passing through the volume element (anti-scatter paths S) runs in opposite directions. The straight lines can, for example lie in a plane which is delimited by first lamellas, and where the in the Scattered radiation paths running flat or in the flat area through second lamellae are limited or masked out, which are focused on the primary beam. Further the transmission T 'of is along this straight line through the entire body To measure radiation whose energy is at least approximately the energy of the scattered Radiation corresponds.
Die Erfindung basiert nun auf der Erkenntnis, daß es nicht erforderlich ist, die Transmission T' auf allen Geraden durch das Volumenelement, auf denen Streustrahlung verläuft, zu messen, sondern daß es ausreicht, wenn die Transmission T' lediglich auf einigen wenigen Geraden (Streustrahlenwegen), die z.B. in der genannten Ebene gleichmäßig verteilt sind und zwischen denen jeweils mehrere zweite Lamellen liegen, gemessen wird. Hierzu sind auf den jeweils in Frage kommenden Streustrahlenwegen entsprechende Einzelstrahlenquellen positioniert, durch deren gegenseitige Abstände mehrere Streustrahlenwege umfassende Strahlenwegbereiche derart geschaffen werden, daß in ihrer Mitte jeweils eine Einzelstrahlenquelle liegt. Aus der in jeweils einen Strahlenwegbereich einfallenden Streustrahlung, der dem Strahlenwegbereich zugeordneten Transmission T' und der Transmission T des Primärstrahls wird dann für jeweils einen Strahlenwegbereich ein vorläufiger Streukeeffizient #i gebildet. Anschließend werden die vorläufigen Streukoeffizienten #i zur Bildung eines verbesserten Streukoeffizienten # des Volumenelementes verwendet, z.B. gemittelt.The invention is now based on the knowledge that it is not necessary is, the transmission T 'on all straight lines through the volume element on which scattered radiation runs to measure, but that it is sufficient if the transmission T 'only on a few straight lines (scattered radiation paths), e.g. in the plane mentioned are evenly distributed and between which there are several second slats, is measured. To do this, refer to the scattered radiation paths in question corresponding individual radiation sources positioned by their mutual spacing several radiation path areas comprising several scattered radiation paths are created in such a way that that in their center there is a single source of radiation. From the one each Scattered radiation incident in the radiation path area, which is assigned to the radiation path area Transmission T 'and the transmission T of the primary beam is then for each one Ray path area a preliminary scattering coefficient #i is formed. Then the preliminary scattering coefficients #i are used to form an improved Scattering coefficient # of the volume element used, e.g. averaged.
Natürlich kann auf der Streustrahlenwegen auf denen sich eine Einzelstrahlenquelle befindet, keine Streustrahlung mehr gemessen werden Dies ist aber nicht von großer Bedeutung, da die Zahl der gesamten Stroustrahlenwege gegenÜber der Zahl der mit Einzels@rchlenquellen besetzten Streustrahlenwege trbeblich größer ist.Of course, there can be a single radiation source on the scattered radiation paths is located, no more scattered radiation can be measured. However, this is not of great importance Significance, since the number of total Stroustrahlenwege compared to the number of with Single @ rchlenquellen occupied scattered radiation paths is murky larger.
Der Fehler im Streukoeffizienten bzw. in der Dichte- ode Elektronendichteverteilung des Körpers der aufgrund der Messung der Transmission T' auf nur einigen wenigen Streustrahlenwegen entsteht, ist ebenfalls nur von untergeordneter Bedeutung.The error in the scattering coefficient or in the density or electron density distribution of the body based on the measurement of the transmission T 'to only a few Scattered radiation paths are also only of minor importance.
Durch die Positionierung von Einzelstrahlenquellen auf einer Anzahl von Streustrahlenwegen kann somit die Zeit zur Aufnahme aller erforderlichen Meßwerte zur Ermittlung der Streukoeffzienten erheblich vermindert werden, da eine mechanische Verschiebung dieser Strahlenquellen, die z.B. aus radioaktivem Material bestehen und innerhalb der Kollimatoren einer Detektoranordnung bzw. zwischen benachbarten zweiten Lamellen angeordnet sind, entfällt.By positioning individual beam sources on a number Scattered radiation paths can thus reduce the time to record all the required measured values to determine the scatter coefficient can be considerably reduced, since a mechanical Displacement of these radiation sources, which for example consist of radioactive material and within the collimators of a detector array or between adjacent ones second lamellae are arranged, is omitted.
Somit eignet sich diese Anordnung auch zur Untersuchung eines sich bewegenden Objektes, z.B. eines schlagenden Herzens.This arrangement is therefore also suitable for examining a self moving object, e.g. a beating heart.
Nach einer vorteilhaften Weiterbidlung der Erfindung sind als Einzelstrahlenquellen urn ihre Längsachse drehbare zylindrische Stäbe vorgesehen, die nur erste Lamellen und keine zweiten Lamellen durchstoßen, wobei auf der Stäben jeweils eine sich in Stablängsrichtung erstrecken und nur einen kleinen Teil des Stabumfanges bedeckende radioaktive Schicht angeordnet ist, und wobei jeweils ein Stab in einem fest positionierten Absorbermantel liegt, der in Richtung des Körpers Öffnungen zum Durchtritt der radioaktiven Strahlung besitzt.According to an advantageous development of the invention, individual radiation sources are used Cylindrical rods rotatable about their longitudinal axis are provided, which only have first lamellae and do not pierce any second lamellae, one on each of the bars being in Extending the length of the rod and only covering a small part of the circumference of the rod radioactive Layer is arranged, and in each case a rod in a fixed position Absorber jacket lies, which in the direction of the body openings for the passage of the radioactive Owns radiation.
Durch Drehung des Stabes um seine Längsachse kann dann in einfacher Weise erreicht werden, daß die radioaktive Strahlung zum einen den Körper durchstrahlt, die Strahlenquellen sich also in eingeschaltetem Zustand befinden, während in einer anderen Drehstellung des Stabes die Strahlung von dem Absorbermantel absorbiert wird, die Strahlenquellen also ausgeschaltet sind.By rotating the rod around its longitudinal axis, it can then be more easily Be achieved in a way that the radioactive radiation on the one hand radiates through the body, the radiation sources are therefore in the switched-on state, while in a another rotational position of the rod absorbs the radiation from the absorber jacket the radiation sources are switched off.
Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung besteht eine Detektoranordnung zur Messung der Streustrahlung aus qtreifenförmigen Detektoren, z.B. Szintillationsdetektoren, wobei jeweils ein streifenförmiger Detektor die Streustrahlung auf allen zwischen zwei ersten Lamellen liegenden Streustrahlenwegenmißt. Dies ist vorteilhaft, da derartige, aus eindimensionalen Detektoren bestehenden Detektoranordnungen die auftreffende Strahlung in einer verglichen mit zweidimensional auflösenden Detektoranordnungen (Gamma-Kameras) kleineren Zeit messen können.According to another development of the invention, there is a detector arrangement for measuring the scattered radiation from strip-shaped detectors, e.g. scintillation detectors, with a strip-shaped detector measuring the scattered radiation on all between two first lamellas lying scattered radiation paths. This is beneficial because such, consisting of one-dimensional detectors detector arrangements the impinging Radiation in a compared with two-dimensionally resolving detector arrangements (Gamma cameras) can measure shorter times.
Zudem können Sz;ntillationszähler relativ hohe Zählraten verarbeiten.In addition, scintillation counters can process relatively high counting rates.
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigen: Fig. 1 eine Skizze zur Erläuterung der Berechnung des Streukoeffizienten in einem Volumenelement eines Körpers, Fig. 2a eine Draufsicht auf eine Streustrahlenebene bzw. einen Schnitt gemäß der Linie A-B in Fig. l, Fig. 2b eine Darstellung einer Einzelstrahlenquelle, und Fig 3 eine Tomographieanordnung.The drawing shows an embodiment of the invention. It 1 shows a sketch to explain the calculation of the scattering coefficient in a volume element of a body, FIG. 2a shows a plan view of a scattered radiation plane and a section along the line A-B in Fig. 1, Fig. 2b a representation of a Single beam source, and 3 shows a tomography arrangement.
In Fig. 1 sind zwei Primarstrahlenquellen Si, S9, z.ß.In Fig. 1, two primary radiation sources Si, S9, z.ß.
Röntgen- oder # -Strahlenquellenquellen dargestellt, deren PrimärstrahlenbÜndel P entlang einer gemeinsamen Geraden in entgegengesetzten Richtungen verlaufen. Die Primärstrahlenbündel P durchsetzen dabei u.a. ein in einem Körper 3 liegendes Volumenelement 4, Non dem Streustrahlung 5 in alle Richtungen mehr oder weniger stark emittiert wird. Zur Messung dieser Streustrahlung 5 sind zwei Detektoranordnungen Dl, D2 vorgesehen, die sich auf gegenüberliegenden Seiten des Primärstrahls P befinden, und die längs einer Geraden aufeinander zu gerichtet sind. Auf dieser Geraden liegt ein durch Kollimatoren 6, 7 ausgeblendeter Streustrahlenweg S, der durch das zu untersuchende Volumenelement 4 verläuft.X-ray or # -ray source sources shown, their primary beam bundle P along a common straight line in opposite directions. the Primary beams P penetrate, among other things, a volume element located in a body 3 4, Non the scattered radiation 5 emitted more or less strongly in all directions will. To measure this scattered radiation 5, two detector arrangements D1, D2 are provided, which are on opposite sides of the primary beam P, and which are longitudinal a straight line are directed towards each other. On this straight line is a through Collimators 6, 7 masked anti-scatter path S, which passes through the to be examined Volume element 4 runs.
Selbstverständlich können zur Ausmessung einer Gruppe von Teilstrecken des Primärstrahls P bzw. Volumenelementen 4 e*J-lang des Primärstrahls P auch mehrere, z.B. parallel zueinander liegende Streustrahleiwege S mittels geeigneter erster Sollimatorlamellen 8, die z.B. in zueinander parallelen Ebenen angeordnet sind, ausgeblendet werden, wobei jeweils eine erste Lamelle 8 mit einer ersten Lamelle der gegenüberliegenden Kollimatoranordnung in einer Ebene liegt. Durch die ersten Lamellen 8 wird erreicht, daß jeweils eine Teilstrecke des Primärstrahls P bzw. ein bestimmtes Volumenelement 4 uf jeweils einen bestimmten Bereich der Detektoranordnungen 6, 7 abgebIldet wird.Of course, to measure a group of sections of the primary beam P or volume elements 4 e * J-long of the primary beam P also several, e.g. scattered radiation paths S lying parallel to one another by means of suitable first Sollimator lamellae 8, which are e.g. arranged in planes parallel to each other, are hidden, each having a first lamella 8 with a first lamella the opposite collimator arrangement lies in one plane. Through the first Lamellae 8 is achieved that in each case a section of the primary jet P or a specific volume element 4 on a specific area of the detector arrangements 6, 7 is shown.
Um nun die Dichte bzw. den Streukoeffizienten # fÜr das Volumenelement 4, dessen Größe durch die Querschnitte von Primärstrahl P und Streustrahlenweg S bestimmt wird, zu ermitteln, ist es nach Clark und Van Dyk erforderlich, die Transmission T des Primärstrahls P durch den Körper 3, die Intensitäten I der entlang des Streustrahlenweges S gestreuten Strahlung und die Transmission T' der Streustrahlung entlang des Streustrahlenweges S zu ermitteln.To now the density or the scattering coefficient # for the volume element 4, the size of which is determined by the cross-sections of the primary ray P and the scattered ray path S. is determined, it is necessary according to Clark and Van Dyk to determine the transmission T of the primary beam P through the body 3, the intensities I of the along the scattered radiation path S. scattered radiation and the transmission T 'of the scattered radiation to be determined along the scattered radiation path S.
Die Ermittlung der Transmission T des Primärstrahls P kann dabei entsprechend dem in der deutschen Patentanmeldung P 27 13 581 beschriebenen Verfahren erfolgen, bei dem vorübergehend zusätzliche erste Detektoren D im Primärstrahl P positioniert werden. Dieses Verfahren soll hier nicht weiter erläutert werden. Die Messung der Intensitäten I mit Hilfe der Detektoren Dl, D2 erfolgt bei nacheinander eingeschalteten Strahlenquellen Sl, S2.The determination of the transmission T of the primary beam P can be carried out accordingly the method described in the German patent application P 27 13 581, in which additional first detectors D are temporarily positioned in the primary beam P. will. This procedure will not be explained further here. The measurement of the Intensities I with the aid of the detectors D1, D2 takes place when they are switched on one after the other Radiation sources S1, S2.
Zur Messung der Transmission T' der Streustrahlung 5 entlang des Streustrahlenweges S ist jedoch eine zusätzliche Einzelstrahlenquelle E erforderlich, die auf dem Streustrahlenweg S positioniert wird, und deren Strahlung, deren Energie wenigstens annähernd der Energie der Streustrahlung 5 entspricht, das Volumenelement 4 entlang des Streustrahlenweges S durchstrahlt. Die Messung der Transmission T' erfolgt dann z.B. mit Hilfe des auf der anderen Seite des Körpers 3 liegenden Detektors Dl.To measure the transmission T 'of the scattered radiation 5 along the scattered radiation path S, however, an additional individual radiation source E is required, which is on the scattered radiation path S is positioned, and its radiation, whose energy is at least approximately that Energy of the scattered radiation 5 corresponds to the volume element 4 along the scattered radiation path S shines through. The transmission T 'is then measured, for example, with the aid of the on the other side of the body 3 lying detector Dl.
Abgesehen von Faktoren wie Detektorempfindlichkeiten, geometrischen Faktoren und solchen, die nicht von der Form des Körpers abhängen, z.B. ungleiche Energie zwischen Primärstrahlenquelle Sl, S2 und zusätzlicher Strahlenquelle E, und die aus diesem Grund durch Kalibrationsmessungen bestimmt werden können, ist nach Clark und Van Dyk der- Streukoeffzient g für ein Volumenelement 4 proportional zu mit p / i und q 4 j, wobei i, j, p, q jeweils die Werte 1 oder 2 annehmen. Beispielsweise bedeutet 112 die Intensität derjenigen Strahlung, die vor' dem mit der Strahlenquelle S1 erzeugten Primärstrahl in Richtung des Detektors D2 gestreut wird, während 121 die Intensität der Strahlung ist, die von dem mIt der Strahlenquelle S2 erzeugten Primärstrahl in Richtung des Detektors Dl gestreut wird.Apart from factors such as detector sensitivities, geometric factors and those that do not depend on the shape of the body, e.g. unequal energy between the primary radiation source S1, S2 and the additional radiation source E, and which for this reason can be determined by calibration measurements, is according to Clark and Van Dyk the scattering coefficient g for a volume element 4 is proportional to with p / i and q 4 j, where i, j, p, q take the values 1 or 2 respectively. For example, 112 means the intensity of the radiation that is scattered in the direction of the detector D2 before the primary beam generated by the radiation source S1, while 121 is the intensity of the radiation that is scattered by the primary beam generated by the radiation source S2 in the direction of the detector D1 .
Um die Empfindlichkeit und damit die Genauigkeit der Streustrahlenmessung zu vergrößern, nn z.B. ein großer Teil der von dem Volumenelement 4 in eine Strcustrahlenebene gestreuten Strahlung gemessen werden, wobei der Streustrahlenweg S in der Streustrahlenebene liegt und diese gegenüber dem Primärstrahl P geneigt ist. Beispielsweise kann die Streustrahlenebene senkrecht auf der durch den Primärstrahl P und den Streustrahlenweg S aufgespannten Ebene stehen. Die Detektoren Dl, D2 erstrecken sich dann in dieser Streustrahlenebene und detektieren die Streustralilung aber einen möglichst großen Winkel (Winkel OGin Fig. 2a).About the sensitivity and thus the accuracy of the scattered radiation measurement to enlarge, nn e.g. a large part of the volume element 4 in a beam plane scattered radiation can be measured, the scattered radiation path S in the scattered radiation plane and this is inclined with respect to the primary beam P. For example, the Anti-scatter plane perpendicular to that through the primary beam P and the anti-scatter path S standing level. The detectors Dl, D2 then extend in this Scatter radiation level and detect the scattering but as large as possible Angle (angle OG in Fig. 2a).
In Fig. 2a ist ein Schnitt gemäß der Linie A-B nach Fig. l dargestellt, der in einer derartigen Streustrahlenebene liegt. Die Detektoren Dl, D2 erfassen dabei die vom Volumenelement 4 (nicht dargestellt) in den Winkelbereich cggestreute Strahlung Die ersten Kollimatorlamellen 8 zur Ausblendung der Streustrahlenebene sind dabei in diesem Beispiel als vor und hinter der Zeicnenebene und parallel zu ihr liegend zu denken. Um zu verhindern, daß Streustrahlung gemessen wird, die nicht direkt vom Volumenelement 4 in die Detektoren Dl, D2 gestreut wird, sondern durch Vielfachstreuung zustande kommt, sind zwischen den jeweils ersten Kolimatorlamellen 8 sog. zweite Kollimatorlamellen 9 vorgesehen, die die Streustrahlenebene in einzelne Streustrahlenwege 10 unterteilten, wobei die zweiten Kollimatorlamellen 9 auf den Primärstrahl P fokussiert sind. Beispielsweise können die zweiten Lamellen 9 in Ebenen argeordnet sein, die senkrecht zu den ersten Lamellen 8 liegen, und die sich in einem Punkt auf dem Primärstrahl P oder in einer Linie schneiden, die mit dem Primärstrahl P zusammenfällt. Dabei liegt jeweils eine zweite Lamelle 9 mit jeweils einer zweiten Lamelle 9 der gegenüberliegenden Detektoranordnung in einer Ebene.In Fig. 2a a section along the line A-B of Fig. 1 is shown, which lies in such a scattered radiation plane. The detectors Dl, D2 detect while those scattered by the volume element 4 (not shown) into the angular range cg Radiation The first collimator blades 8 for masking out the plane of scattered radiation are in this example as in front of and behind the drawing plane and parallel to to think of her lying down. In order to prevent scattered radiation from being measured, which is not is scattered directly from the volume element 4 in the detectors Dl, D2, but by Multiple scattering occurs between the first Kolimatorlamellen 8 so-called. Second collimator blades 9 are provided, which separate the scattered radiation plane Scattered radiation paths 10 divided, the second collimator blades 9 on the Primary beam P are focused. For example, the second slats 9 be arranged in planes that are perpendicular to the first slats 8, and the intersect at a point on the primary ray P or in a line that coincides with coincides with the primary beam P. A second lamella 9 is in each case with it in each case a second lamella 9 of the opposite detector arrangement in one Level.
Die Ermittlung des Streukoeffizienten t für das Volumenelement 4 erfolgt nun so, daß entlang der Streustrahlenwege 10 die Streuintensitäten gemessen werden. Dazu wird zuerst die Strahlenquelle Sl eingeschaltet, und die auftretende Streustrahlung mittels der Detektoren Dl und D2 gemessen. Ansctlließend wird nur die Strahlenquelle S2 eingeschaltet, während die Streustrahlung nur mit den Detektoren Dl ind D2 gemessen wird. Danach werden für einige Streustlsahlenwege 10 die Transmissionen T' gemessen. Hierzu sind auf entsprechenden Streustrahlenwegen 10 liegei1de Einzelstrahlenquellen E vorgesehen, die in gleichmtißigem Abstand voneinander angeordnet sind, so daß Strahlenwegbereiche gebildet werden, die jeweils mehrere Streustrahlenwege 10 umfassen und in deren Mitte jeweils eine Einzelstrahlenquelle E liegt, deren Position innerhalb der Kollimatoren 6, 7 bekannt ist. Aus der in einem solchen Strahlenwegbereich gemessenen Streustrahlung und dem zu diesem Bereich gehörenden Transmissionswert T', gemessen mit der in diesem Bereich liegenden Einzelstrahlenquelle E, wird über Gleichung l für jeden Strahlenwegbereich ein vorläufiger Streukoeffizient gi gebildet. Anschließend werden alle vorläufigen Streukoeffizienten 'i zur Ermittlung eines verbesserten Streukoeffizienten g gemittelt, z.B. im Verhältnis ihrer statistischen Gewichte.The determination of the scattering coefficient t for the volume element 4 takes place now so that the scattering intensities are measured along the scattered radiation paths 10. For this purpose, the radiation source S1 is first switched on, and the scattered radiation that occurs measured by means of detectors Dl and D2. Then only the radiation source is used S2 switched on, while the scattered radiation was measured only with the detectors Dl and D2 will. Thereafter, the transmissions T 'are measured for some Streustlsahlenwege 10. For this purpose, 10 individual radiation sources are located on corresponding scattered radiation paths E provided, which are arranged at an equal distance from each other, so that Beam path regions are formed which each comprise a plurality of anti-scatter paths 10 and in the center of which there is in each case an individual radiation source E, the position of which is within of the collimators 6, 7 is known. From the measured in such a beam path area Scattered radiation and the transmission value T 'belonging to this area, measured with the individual radiation source E lying in this area, equation l a preliminary scattering coefficient gi is formed for each beam path area. Afterward all preliminary scattering coefficients' i are used to determine an improved Scatter coefficients g averaged, e.g. in the ratio of their statistical weights.
Die Einzelstrahlenquellen E können zur Messung der Transmission'T' mittels des Detektors Dl nacheinander oder auch gleichzeitig eingeschaltet werden. Als Detektoren D1, D2 sind z.B. stabförmige Szintillationszähler vorgeschen, die jeweils die Streustrahlung auf allen zwischen zwei ersten Nollimatorlamellen 8 liegenden Streustrahlenwegen 10 messen, und an deren gegenÜberliegenden Enden Photomultiplier 11 angeordnet sind. Die Detektoren D1, D2 besilzen dabei eine räumliche Auflösung, um die Auftreffkoordinaten der Streustrahlung bzw der von den Finzelstrah lenquellen Ferner kö E ausgesandt en Strahlung zu erfassen @ëunen lli.The individual radiation sources E can be used to measure the transmission 'T' by means of the detector Dl one after the other or else switched on at the same time will. Rod-shaped scintillation counters, for example, are provided as detectors D1, D2, each of the scattered radiation on all between two first nollimator blades Measure 8 lying scattered radiation paths 10, and at their opposite ends Photomultiplier 11 are arranged. The detectors D1, D2 occupy a spatial one Resolution, around the co-ordinates of incidence of the scattered radiation or that of the Finzelstrah Source sources Furthermore, emitted radiation can be detected @ ëunen lli.
Ausgangssignale der Detektoren DI D2 derart gefilterl werden, daß nur Photonen innerhab eines bestimmten @@erg@ bereichs gezählt werden. Auf diese Weise könner die Detektorausgangssignale von z.B. Photonen niedrigerer Energ@e, die vielfach gestreut wurden, unterdrÜckt werden. Ebenso geschieht dies bei Photonen, deren Energie größer Ist als die Energie der Photonen,die durch die Primärstrahlenquelle erzeugt wurden.Output signals of the detectors DI D2 are filtered in such a way that only photons within a certain @@ erg @ range are counted. To this In this way, the detector output signals from e.g. photons of lower energies, which have been scattered many times, are suppressed. This also happens with photons, whose energy is greater than the energy of the photons emitted by the primary radiation source were generated.
Als Einzelstrahlenquellen E werden z.B. radioaktive Strahler benutzt, die innerhalb des Kollimators 7 und jeweils zwischen benachbarten zweiten Lamellen 9 angeordnet sind. Die Einzelstralllenquellen E sind dabei auf um ihre Längsachse < baren Stäben 12 jeweils in Form einer zusammenhängenden radioaktiven Schicht i3 (Fig. 2b) aufgebracht, clic sich in Längsrichtung eines stabes 12 erstreckt und nur einen kleinen Teil seines Umfanges bedeckt. Die Stab 12 liegen dabei so in der Kolimatoranordnung 7, daß sie nur erste 18 und keine zweiten Lamellen 9 durchstoßen, und daß sich zwischen ihnen jeweils mehrere zweit Lamellen 9 befinden. In Fig. 2 sind drei dieser Stäbe 12 eingezeichnet, deren Querschuilt jedoch aufgrund des Schnittes Stab 12 Fig. 1 ei wähaten erscheint. In Fig. 2b ist ein dargestellt. D r Stab 12 radioaktiven Schicht 13 größer dargestellt. De Stab 12 liegt dabei in einem ihn umgebendei Absorbermantel 14, der radioaktive Strahlung absorbiert und öffnungen besitzt, die die radioaktive Strahlung in Richtung des Körpers 3 austreten lassen. Die radioaktive Strahlung kann dann durch Drehung des Stabes 12 in einfacher Weise "ein- und ausgeschaltet" werden. Die radioaktiven Einzelstrahlenquelien E können aber auch während des gesamten Meßvorganges eingeschaltet bleiben. Da sie monoenergetische Strahlung aussenden, kann diese, wenig sie zusammen mit der Streustrahlung mittels energieauflösenc3er Detektoren gemessen wird, leicht wieder von dem Streustrahlenanteil getrennt werden. Wenn aber der Ein- Ausschaltvorgand der Einxelstrahlenquellen E entfällt, verkürzt sich die Zeit zur Aufnahme aller erforderlichen Meßwerte zur Bestimmung der inneren Körperstruktur erheblich.Radioactive emitters, for example, are used as individual radiation sources E, those within the collimator 7 and in each case between adjacent second leaves 9 are arranged. The single stream sources E are around their longitudinal axis <bar rods 12 each in the form of a coherent radioactive layer i3 (Fig. 2b) applied, clic extends in the longitudinal direction of a rod 12 and covers only a small part of its circumference. The rod 12 are so in the Colimator arrangement 7 that they only pierce first 18 and no second lamellae 9, and that there are a plurality of second lamellae 9 between them. In Fig. 2 three of these rods 12 are drawn in, but their cross-section is due to the cut Rod 12 Fig. 1 when selecting appears. In Fig. 2b is shown a. The rod 12 radioactive layer 13 shown larger. De rod 12 lies in a him surrounding the absorber jacket 14, which absorbs radioactive radiation, and openings who owns the radioactive radiation in the direction of the body 3 let out. The radioactive radiation can then be released by rotating the rod 12 can be "switched on and off" in a simple manner. The radioactive single radiation sources E can also remain switched on during the entire measuring process. Since they It can emit monoenergetic radiation, but little of it together with the scattered radiation is measured by means of energy-resolving detectors, again slightly from the scattered radiation component be separated. But if the on / off process of the single beam sources E is omitted, the time for recording all the necessary measured values is reduced Determination of the internal body structure considerably.
In Fig. 3 ist eine vollständige Tomographieanorclnung dargestellt. Die Strahlenquellen Sl, S2 sind z.B. Röntgenröhren, die mit einer Höchstspannung von 350 KV betrieben werden.A complete tomography arrangement is shown in FIG. The radiation sources S1, S2 are, for example, X-ray tubes with a maximum voltage operated by 350 KV.
Die Strahlung dieser Quellen S1, S2 wird gefiltert und mittels Blenden 15, 16 zu jeweils einem dünnen Primärstrahl P zur Durchstrahlung des Körpers 3 ausgeblendet. Der Körper 3 liegt dabei auf einem Patiententisch 17, der z.. in Pfeilrichtung 18 zur Durchstrahlung verschiedener Bereiche des Körpers 3 verschiebbar angeordnet ist. Die Kollimatoranordnungen (), 7 bestehen aus einer Vielzahl parallel liegender erster Lamellen 8, die eine Gruppe unterschiedlicher Teilstrecken des Primärstrahls P bzw.The radiation from these sources S1, S2 is filtered and using screens 15, 16 are masked out to form a thin primary beam P each for irradiating the body 3. The body 3 lies on a patient table 17, which is, for example, in the direction of the arrow 18 arranged displaceably for irradiating different areas of the body 3 is. The collimator arrangements (), 7 consist of a large number of parallel ones first lamellae 8, which are a group of different sections of the primary beam P or
unterschiedliche Volumenelemente 4 ausblenden, während die zweiten Lamellen 9 senkrecht zu den ersten Lamellen 8 liegen und auf den Primärstrahl P gemäß Fig. 2a fokussiert sind. Die Kollimatorlamellen 8 und 9 können dabei z.B. aus Blei bestehen.hide different volume elements 4, while the second Lamellae 9 are perpendicular to the first lamellae 8 and on the primary beam P. are focused according to Fig. 2a. The collimator leaves 8 and 9 can e.g. made of lead.
Di(? Detektorausg.inge der Detektoranordnungen Dl, D2 sind mit einer elektronischen Einheit 19 zur Aufnahme der Detektorausgangssignale elektrisch verbunden, mit deren Hilfe die Energieselektion der Ausgangssignale und ihre Verstärkung erfolgt. Die Einheit 19 arbeitet ebenso -ie die elektrische Einheit 20 zur Ansteuerung der @öntgenröhren Sl, S2 unter Kontrolle einer Steuer- und Rechnereinheit 21 zur Verarbeitung der Deteblorau@gangssignale, die z.B. vor ihrer Verarbeitung in einem speicher 22 gespeichert werden können, der mit der @ech@ereit 21 verbunden ist. Ferner werden mit Hilfe der Stener- und Rechnereinheit 21 auch die zylindrischen Stäne 12 mittels einer elcktrischen Versorgungseinheit 23 und eines Mo@ors 24, z.B. eines Schrittmotors, angetrieben.Di (? Detector outputs of the detector arrangements Dl, D2 are with a electronic unit 19 for receiving the Detector output signals electrically connected, with the help of which the energy selection of the output signals and their reinforcement takes place. The unit 19 works in the same way as the electrical unit 20 for controlling the @öntgenröhren Sl, S2 under the control of a control and computer unit 21 for processing the Deteblorau @ output signals, which e.g. prior to their processing can be stored in a memory 22 connected to the @ ech @ ereit 21 is. Furthermore, with the aid of the star and computer unit 21, the cylindrical Stand 12 by means of an electrical supply unit 23 and a Mo @ ors 24, e.g. a stepper motor.
Obwohl die Stäbe 12, die senkrecht zrrr Längsrichtung der stabförmiger Detektoren D2 liegen, durch die gesamte Detektoranordnung 7 hindurchtreten, sind sie nur in demjenigen Bereich mit einer radioaktiven Schicht 13 bedeckt, in dem jeweils fÜr einen Streustrahlenwog zwei sich gegen-Überliegende Eollimatoren vorgeschen sind. Die ist bei der in Fig. 3 dargestellten Kollimatoranordnung 7 nur fÜr einen begrenzten Abschnitt a der Fall. Die Strahlungs stärke einer radioaktiven Schicht, die z.b. aus 27 Co 57 bestehen kann, beträgt etwa 10 Ci. Die außerhalb dieses Abschnittes a liegenden Streustrahlenwege dienen ausschließlich zur Streustrahlenmessung. Entsprechendes gilt für die Detektoranordnung 6.Although the rods 12, the perpendicular zrrr longitudinal direction of the rod-shaped Detectors D2 are, pass through the entire detector arrangement 7, are they are covered with a radioactive layer 13 only in that area in which In each case for a scattered radiation two opposing eollimators preceded are. In the case of the collimator arrangement 7 shown in FIG. 3, this is only for one limited section a the case. The radiation strength of a radioactive layer, the e.g. can consist of 27 Co 57 is about 10 Ci. Those outside of this section a lying scattered radiation paths are used exclusively for scattered radiation measurement. Corresponding applies to the detector arrangement 6.
Nach Aufnahme aller erforderlichen Messungen zur Ermittlung der Dichte des Körpers entlang des Primärstrahls P wird der Körper 3 relativ zum Primärstrahl P beegt, z.B. durch Verschiebung des Patiententisches 17, so daß die Körper dichte entlang einer weiteren Geraden ermittelt weiden kann.After taking all the measurements required to determine the density of the body along the primary beam P, the body 3 becomes relative to the primary beam P moved, e.g., by shifting the patient table 17 so that the bodies become sealed can graze determined along a further straight line.
Durch Wiederholung dieses Vorgangs läßt sich dann beispielsweise eine Körperschicht rekonstruieren, die auf einem mit der Rechnereinheit 21 verbundenen Monitor 25 als ein( Verteilung von Streukoeffizienten darstellbar ist.By repeating this process, for example, a Reconstruct the body layer on a one connected to the computer unit 21 Monitor 25 can be represented as a (distribution of scattering coefficients.
Fjjr Volumenelemente 4, die in der Mitte des Körpers 3 liogen, besitzen die Strouintensitäten, z.B. I31, I13, die mit nacheinander eingeschalteten Röntgenstrahler S1, S2, mittels aller Detektoren Dl, D2 gemessen werden, annähernd gleich große Werte. Sie haben daher etwa gleich große stitistische Fehler. Für Volumenelemente 4, die am Rande des Körpers 3 liegen, sind die Streuintensitäten Jedoch um ca. einen Faktor 100 voneinander verschienen, so daß auch die statistischen Fehler der Meßsignale stark unterschiedlich sind. Die vorgeschlagene Anordnung eignet sich daher vorzugsweise zur Untersuchung von Zentralregionen des Körpers 3. Außen liegende Teile des Körpers 3 könnten dann in der Weise ermittelt werden, wie sie in der deutschen Patentanmeldung P 27 13 581 beschrieben ist.Fig. 4 have volume elements 4 lying in the middle of the body 3 the strobe intensities, e.g. I31, I13, with the X-ray tubes switched on one after the other S1, S2, are measured by means of all detectors D1, D2, approximately the same size Values. They therefore have statistical errors of about the same size. For volume elements 4, which are at the edge of the body 3, the scattering intensities are, however, by about one Factors 100 differ from each other, so that the statistical errors of the measurement signals are very different. The proposed arrangement is therefore preferably suitable for examining central regions of the body 3. External parts of the body 3 could then be determined in the manner as described in the German patent application P 27 13 581 is described.
Bevor die gemessenen Streudaten zur Ermittlung der Streukoeffizienten herangezogen werden, können sie noch weiter korrigiert werden. Die Streusignale sind beispielsweise durch Mehrfachstreustrahlung, trotz der Kolliniatoranordnungen 6, 7, beeinflußt. Dieser Einfluß kann entsprechend der deutschen Patentanmeldung P 29 39 146 dadurch beseitigt werden, daß der Fokus der Kollimatoranordnwig aus dem Primärstrahl P herausbewegt wird. Die dann gemessene Strahlung ist eine reine Mehrfachstreustrahlung, und die hieraus resultiereden Meßwerte können zur Korrektur der ursprünglichen Meßwerte herangezogen werden.Before the measured scattering data to determine the scattering coefficient are used, they can be further corrected. The scatter signals are, for example, due to multiple scattered radiation, despite the collinator arrangements 6, 7, influenced. This influence can according to the German patent application P 29 39 146 can be eliminated by keeping the focus of the collimator arrangement off the primary beam P is moved out. The radiation then measured is pure Multiple scattered radiation and the resulting measured values can be used for correction the original measured values can be used.
Ferner muß bei der Ermittlung der Streukoeffizientenverteilung beachtet werden, daß die konstante Energie der radioaktiven Strahlung zur Messung der Transmission T' nicht genau mit tfer Energie der Streustrahlung zusammenfällt. Dies ist in erster Linie darauf zurückzuführen, caß die Röntgenstrahler Sl, S2 ein kontinuierliches Spektrum besitz<'n, und daß die Strahlung beim Durchgang durch den Körper aufgehärtet wird. Die Abweichungen in der Energie können aber dadurch berÜcksichtigt werden, daß das gesamte System gegenÜber einem Phantom aus Wasser kalibriert wird. Auf diese Weise werden Korrekturfaktopen Kv(t) und Kr(t) fÜr verwärts (v)- und RÜckwärtsstreuung (r) erhalten, mit denen die Streustrablung, die t an durch den Körper gelaufen ist, multipliziert werden muß, damit sie Werte annimmt, die denen enlsprechen, die bei monochromatischer Pöntgenstrahlung und bei einer der radioaktiven Strahlenenergie entsprechenden Rontgenstrahlenergie gemessen worden waren.In addition, the distribution of the scattering coefficients must be taken into account be that the constant energy of the radioactive radiation to measure the transmission T 'does not exactly coincide with the energy of the scattered radiation. This is first Line attributed to it, the X-ray emitters S1, S2 caß a continuous Spectrum possesses <'n, and that the radiation in passage by the body is hardened. The deviations in the energy can be caused by this It must be taken into account that the entire system is opposed to a phantom of water is calibrated. In this way, the correction factors Kv (t) and Kr (t) are stored for (v) - and backward scattering (r) are obtained, with which the scattering scattering, the t an has passed through the body, must be multiplied in order for it to take on values, which correspond to those with monochromatic x-ray radiation and with a X-ray energy corresponding to the radioactive radiation energy has been measured was.
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Claims (5)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19803007456 DE3007456A1 (en) | 1980-02-28 | 1980-02-28 | Tomographic appts. for heart examination - has individual secondary radiation sources between collimator plates for each detector array |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19803007456 DE3007456A1 (en) | 1980-02-28 | 1980-02-28 | Tomographic appts. for heart examination - has individual secondary radiation sources between collimator plates for each detector array |
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| DE3007456A1 true DE3007456A1 (en) | 1981-09-10 |
| DE3007456C2 DE3007456C2 (en) | 1988-03-10 |
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ID=6095743
Family Applications (1)
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3007456A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7564947B2 (en) | 2003-05-31 | 2009-07-21 | Council For The Central Laboratory Of The Research Councils | Tomographic energy dispersive X-ray diffraction apparatus comprising an array of detectors of associated collimators |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE2655230A1 (en) * | 1976-12-06 | 1978-06-15 | Siemens Ag | Gamma-ray and X=ray tomography - using planar bundle of rays whose absorption in the body and dispersion is measured |
| DE2713581A1 (en) * | 1977-03-28 | 1978-10-05 | Philips Patentverwaltung | ARRANGEMENT FOR REPRESENTING ONE PLANE OF A BODY WITH GAMMA OR X-RAY RADIATION |
| DE2939146A1 (en) * | 1979-09-27 | 1981-04-16 | Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg | METHOD FOR EXAMINING A BODY WITH Pervasive RADIATION |
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1980
- 1980-02-28 DE DE19803007456 patent/DE3007456A1/en active Granted
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| DE2939146A1 (en) * | 1979-09-27 | 1981-04-16 | Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg | METHOD FOR EXAMINING A BODY WITH Pervasive RADIATION |
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| Title |
|---|
| Phys.Med.Biol. 18 (1973), No.4, S.532-539 * |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7564947B2 (en) | 2003-05-31 | 2009-07-21 | Council For The Central Laboratory Of The Research Councils | Tomographic energy dispersive X-ray diffraction apparatus comprising an array of detectors of associated collimators |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3007456C2 (en) | 1988-03-10 |
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