DE3234735A1

DE3234735A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung radiologischer tomogramme

Info

Publication number: DE3234735A1
Application number: DE19823234735
Authority: DE
Inventors: Ilmari Dipl.-Ing. 02210 Espoo Kinanen
Original assignee: Instrumentarium Oyj
Current assignee: Instrumentarium Oyj
Priority date: 1981-09-23
Filing date: 1982-09-20
Publication date: 1983-04-07
Also published as: JPS58165825A; FI812954L

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung radiologischer Tomogramme Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung radiologischer Tomogramme gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches und bezieht sich ferner auf ein Gerät zur Durchfahrung des Verfahrens.
Tornorrramme oder Schichtdarstellungen zeigen von einem photographierten Gegenstand scharfe Bilder nur von einer Schicht. Andere, von den Röntgen-Strahlen durchdrunrrrene Teile werden geschwächt bzw. geschwächt dargestellt und zwar in Folge einer gleichzeitigen Bewegung der Strahlenquelle und der Filmkassette während des Verfahrens.
Es wird unterschieden zwischen Linear- und Panorama- Tomographie und zwar weil bemerkenswerte Unterschiede bezüglich der Ergebnisse bestehen und auch bezüglich der benutzten Parameter. Bei der Linear-Tomographie wird gewissermaßen nur ein Rahmen dem Röntgenstrahl ausgesetzt, wobei nur die photographierten Teile ein scharfes Bild abgeben, die in Bezug auf das Rotationszentrum des Röntgenstrahles fokusiert sind oder die durch die Zentralebene gehen. Die Stärke der thotographierten Schicht ist dabei bestimmt durch den Rotationswinkel. Bei bekannten Geräten sind die Röntgenstrahlquelle und die Silmkassette nicht stationär miteinander verbunden, und demgemäß ändert sich der Winkel zwischen dem Rdntgenstrahl und der Filmebene und/oder die Distanz zwischen der Röntgenstrnhlquelle und der Filmkassette wnhrend des Verfahrens.
Normalerweise sind die Bewegungen sowohl der Filinkassette als auch der Strahlenquelle so eingereichtet, daß sie linear erfolgen.
Bei der Panorama-Tomogranhie wiederum sind die Drehwinkel gewöhnlich eher groß. Der Film wird in der Filmkassette gleichzeitig transportiert mit der Drehbewegung der Filmkässette und der Strahlenquelle,und der Film wird kontinuierlich belichtet durch einen engen Schlitz in der Frontfläche der Filmkassetteneinrichtung in zeitlicher Abstimmung von Filmvorschub und abzufahrendem Gegenstand.
Die scharf photogranhierte Panoramaschicht ist bestimmt durch die Filmtransportgeschwindigkeit, d.h., diese Punkte des photographierten Gegenstandes lassen das Bild scharf werden die mit einer äquivalenten Geschwindigkeit zu der des Filmes projiziert werden.
Speziell bei der Schädel-Radiographie können sowohl Linear- als auch Panorama-Tomo#raphie mit Erfolg an7ewendet werden, weil es in diesem Bereich eine Vielzahl von unterschiedlichen Aufnahmeobjekten gibt. Vielseitige Möglichkeiten der Radiographie können nur dann garantiert werden, wenn Einrichtungen sowohl für die Linear- als auch für die Panorama-Tomogranhie verfügbar sind, was jedoch eine ziemlich teure Lösung darstellt.
Andererseits ist es für den Fall schwierig,wo von ein und demselben Gegenstand ein lineares und ein panoramatisches Tomogramm gebraucht wird, zwei getrennte Geräte exakt auf den gleichen Punkt des zu photographierenden Gegenstandes zu richten.
Der Erfindung liest demgemäß die Aufgabe zugrunde, die oben erwähnten , bei bekannter Technik bestehenden Nachteile zu eliminieren, d.h., sowohl Linear- als auch Panorama-Tomographien mit einem Gerät herstellen zu können, das außerdem einfach, leicht zu handhaben und betriebssicher sein soll mit der Maßgabe vielseitiger tomographischer Möglichkeiten.
Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch das im Kennzeichen des Hauptanspruches Erfaßte gelöst. Das Gerät zur Durchführung des Verfahrens ergibt sich nach Anspruch 6.
Vorteilhafte Weiterbildungen bzw. bevorzugte Ausführungsformen bzsgl. des Verfahren ergeben sich nach Unteransprü -chen 2 bis 5 und bezüglich des Gerätes nach Ansprüchen 7 bis 13.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungabeispielen näher erläutert.
Es zeigt schematisch Fig. 1 eine Frontansicht des erfindungsgemäßen Gerätes; Fig. 2 eine Seitenansicht des Gerätes nach Fig.1; Fig. 3 eine Ausführungsform von Collimationselementen geeignet für die Filmkassette; Fig. 4 ein Ld.sungstrinzip für die Filmkassette und Fig. 5 ein Lösungsbeispiel für Collimationselemente zur Begrenzung des Röntgenstrahles vor dem zu fotographierenden Gegenstand.
In den Figuren ist mit 1 der stationäre Rahmen bezeichnet, an dem die Strahlenquelle 2 und die Filmkassetteneinrichtung 4 beweglich angeordnet sind.
Wie aus Fig.1,2 erkennbar, sind die Strahlenquelle 2 und die Kassette 4 an einem Träger 15 aneordnet, der um eine Achse 7 drehbar ist. Der Träger 15 ist selbst mit Lasern an einem beweglichen Schlitten 16 gelagert, der in Bezug auf den Rahmen 1 vertikal beweglich angeordnet ist.
Die Drehung des Trägers wird durch einen Drehantrieb und die Bewegun des Schlittens 16 durch einen Schrittrnotor 12 und eine Spindel 13 bewirkt. Das Gerät enthielt ferner eine Filmtransporteinrichtung 3, erste Kollimationselemente 8, installiert in Verbindung mit der Strahlenquelle 2 zur Ausbildung eines auf den Gegenstand 5 fokusierten Strahls, und zweite Kollimationselemente 9, angeordnet an der Film kassetteneinrichtung 4 , die den Zutritt der durch den Jegenstand gegangenen Strahlung zum Film bestimmen, d.h., diese begrenzen den Spalt 1o. Bei der Panorama-Tomographie begrenzen die Kollimationselemente den Zutritt von schädlicher, diffuser Strahlung zum Film.
Ferner weist das Gerät Lichtprojektoren 11 auf, die Nicht markierungslinien erzeugen, nach denen der Gegenstand nositioniert werden kann, um die gewünschte I.a.e fotographieren zu können und um den Vorgang wiederholen zu können.
Da die gleiche Ausgangsstellung in Bezug auf den Gegenstand mit großer Genauigkeit für die Strahelnquelle 2 und die Filmkassette immer wieder einstellbar ist, ist es ein Einfaches,die für die Aufnahme unterschiedlicher Lagen erforderlichen Schritte zu programmieren, bspw. mit einem Microprocessor, der in das Schaltgehäuse (Fig.1) mit eingebaut bzw. integriert sein kann, in dem sich das Steuersystem 6 für das ganze Gerät befindet.
Dieses Steuersystem 6 wählt dann, gemäß dem gewählten Programm und der gewählten Photographiermethode, die Betriebsmethoden und /oder Stellungen aus für unterschiedliche R1emente und ebenso auch für parametrische Werte geeicrret für differente Bewegungen( Schlitten 16, Drehbeweaung des Tr 15, Silmtransport) und sorgt ferner für die Darstellung und Koordination der Bewegungen, so daß dadurch der Aufnahmeprozeß vollautomatisch ausgeführt werden kann. Die Auswahl der Methoden wird nachfolgend noch im Detail erläutert.
einrichtung Die Fig.3 zeigt das Prinzip der Ausbildung ein Filmkassetten 4, wie sie für den vorliegenden Fall in Frage kommt.
Die Einrichtung 4 weist einen Träger bzw. eine Kassette 22 auf und ferner Führungsplatten 23, zwischen denen die Kollimationselemente 9 angeordnet sind. Die Begrenzungsplatten des Röntgenstrahles, die in diesem Falle als Kollimationselemente dienen, sind in Pfeilrichtung bewegbar, wobei die Bewegungsfreiheit bestimmt ist durch die Führungselemente 20 und 21. Die Verstellung kann selbstverständlich mit geeigneten und bekannten Elementen automatisch gestaltet werden.
Wie aus Fig.3 erkennbar, ist die Größe der öffnung 10, durch die die Röntgenstrahlen hindurchgehen, bestimmt durch die jeweilige Stellung der Kollimationselemente zu jeder Zeit.
Bei ihrer größten Weite kann die Öffnung 1o ein ganzes Aufnahmefeld in der gleichen Zeit erfassen. Das zu entwickelnde Feld ist dann schwach gebogen entsprechend dem Krüinmungsradius des Filmträgers 22. Es kann auch eine separate Filmkassette 30,falls erforderlich, benutzt werden, wobei sich das Feld in einer Ebene befindet.. Eine dieser alternativen Möglichkeiten ist in Fig. 4 verdeutlicht, bei der die äußere Platte 23 mit Elementen 24 versehen ist, die die Filmkassette 30 tragen. In diesem Falle müssen die Kollimationselemente 9 nicht in unterschiedliche Betri#bsstellungen bewegt werden, da diese Elemente 9 ohne Wirkung sind infolge der stationär angeordneten Filmkassette 30 und keine Filmentwicklung bewirken.
Fig.5 zeigt eine besondere Ausführungsform bezüglich des Kollimationselementes 8. Wie erkennbar, wirkt eine elektrische Mechanik 25 auf Hebelarme 26, an denen Lager 29 sitzen, über die dann die Begrenzungsplatten 27 für den Röntcrenstrahl gedreht werden, wobei sich die Breite der Öffnung 28 verandert. Eine solche Röntgenstrahlenbegrenzung kann selbstverständlich auch auf andere Arten erfolgen, von denen eine Vielzahl bekannt sind.
Eine Panorama-Tomographie wird wie folgt ausgeführt: Die Kollimationselemente 8,9 werden so einestellt, daß sie die von der Strahlenquelle 2 ausfrehenden Strahlen so begrenzen, daß ein relativ enger Fächer von Strahlen entsteht bzw. gebildet wird. Die gewünschte Lage bzw. Schicht des &egenstandes, die photographiert werden soll, wird durch Wahl der Filmtransportgeschwindigkeit gewählt, d.h., die Jeschwindigkeit des Filmes wird während der Aufnahme durch die Öffnung 10 erhöht, und ferner durch durch Auswahl der Parameter für andere Bewegungen.
In Fällen, in denen alle erforderlichen Parameter für den Aufnahmeprozeß im voraus programmiert worden sind, wie oben erwähnt, ist nichts anderes erforderlich als das gewfjnschte Programm zu wählen, wobei das Steuersystem 6 für alle erforderlichen Einstellungen und Steuerungen sorgt.
Als ein Ergebnis einer linearen Bewegung(Schlitten 16) die gleichzeitig mit einer viel extensiveren Rotationsbewegung stattfindet und wie sie bei einer Panorama-Tomographie ererforderlich ist, kann des Röntlenstrahlenbünde1 vertikal auf die Schicht bzw. Lage gerichtet und eingestellt werden, die aufgenommen werden soll. Dies wird wesentlich die Bildverzeichnungen in dem Fall verkleinern, wo die Schicht sich von einem Kreisbogen unterscheidet, wie das oft der Fall ist.
Der Wechsel zur Linear-Tomographie wird am Gerät einfach dadurch bewerkstelligt, da die Kollimationselemente in eine Stellung gebracht werden, in der sie den Durchgang eines Röntgenstrahlenbündels zulassen, das in seiner Größe dem ganzen Rahmen entspricht. Wie vorerwhnt, müssen die Kollimationselemente 9 nicht notwendig bewegt werden in einem Fall, wo separate Filmkassetten gemäß Fig.4 benutzt werden. Auch die Filmtransporteinrichtung wird wirkungslos gestellt, so daß der ganze Rahmen bzw. das ganze Aufnahmefeld dem Röntgenstrahlenbündel während des wanzen tomographischen Prozesses ausgesetzt ist. Die Stärke der aufzunehmenden Schicht wird ausgewählt mit dem Rotationswinkel.
Beim beschriebenen Gerät ist es ebenfalls möglich, die aufzunehmende Schicht in einer gewissen Distanz zur Rotationsachse 7 zu bewegen. Dies wird bewerkstelligt, indem die Drehachse 7 mit dem Schlitten 16 gleichzeitig mit der Drehbewegung bewegt wird. Die Geschwindigkeit für diese Bewegung ergibt sich nach der Formelv = w.r worin w die Winkelgeschwindigkeit der Drehbewegung ist und r die Distanz der gewählten und zu photographierenden Schicht von der Drehachse.
Auch die unterschiedlichen Parameterwerte, die für eine Linear-Tomographie benutzt werden, können natürlich ebenfalls im voraus programmiert werden, um unterschiedliche Arten von Standard-Programmen zu bilden.
Weiterhin kann die Belichtungszeit des Films kann bei Linear-Tomographie konstant gehalten werden durch Änderung der Drehgeschwindigkeit korrespondierend zum gewählten Drehwinkel.

Claims

Patentansprüche: 0 Verfahren zur Herstellung radiologischer Linear- und Panorama-Tomogramme mit einem Gerät, bestehend aus einem stationärem Rahmen bzw. Gestell, einer Strahlenquelle, einer Filmkassetteneinrichtung beweglich gelagert in Bezug auf das Gestell und derart angeordnet, daß der zu photographierende Gegenstand zwischen diese Teilen des Gerätes pnsitioniert werden kann und daß der von der Strahlenquelle ausgehende Röntgenstrahl nach Passage des aufzunehmenden Gegenstandes immer unter dem gleichen Winkel fokusiert wird und zwar vorzugsweise so senkrecht wie möglich zum zu belichtenden Film, dadurch gekennzeichnet, daß nach wechselseitiger Fokusierung des Gerätes und des Gegenstandes in t4bereinstimmung mit der ausgewählten und zu photographierenden Schicht die Strahlenquelln. und die Filinkassetteneinrichtung gedreht werden bei gleichzeitiger Bestrahlunr um eine gemeinsame Achse, die die Stellung, der zu rhotorraphierenden Lage bestimmt, einen vorbestiwrnten Winkel abhängig von der gewählten Darstellunsmethode und dem Darstellungsbereich und daß ferner ein Röntgentstrahlenbündel auf den zu photographierenden Gegenstand fokusiert wird, wobei der Röntgenstrahl derart begrenzt und der Film in der Kassette während der Drehbewerrung belichtet wird, daß bei Linear-Tomographie die ganze Darstellungsfläche des zu photographierenden Objektes wie auch der Film gleichzeitig den Strahlen ausgesetzt werden bei stationärer Halterung des Filmes während der ganzen Belichtung und daß bei Panaorama-Tomo.rraphie nur ein Teil der tarstellungafläche des Gegenstandes und des Filmes zu einer Zeit den Strahlen ausgesetzt werden, in der der Film in an sich bekannter Weise kontinuierlich gefördert wird und mit einer Geschwindigkeit erforderlich für die ausgewählte und zu photographierende Schicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, um die zu photographierende Schicht in einer #ewissen Distanz zur Drehachse zu bewegen, die #otationsachse gleichzeitig mit der Drehbewegung in Richtung auf die Ebene verstellt wird, die bestimmt ist durch die ausgewählt zu photographierende Lage und daß die Geschwindigkeit für die Bewegung der Drehachse erhalten wird aus der Formel v = w.r
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die photographierte Schicht des Gegenstandes durch Lichtlinienkoordinaten markiert ist, so daß die von vertikalen Richtungen einfallenden Lichtlinien die Drehachse anzeigen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gleiche Ausgangsstellung der Strahlungsquelle und der Filmkassetteneinrichtung in Bezug auf den zu photographierenden Gegenstand bzw. Patienten immer ausgewählt wird durch Positionierung des Origo der besagten Lichtlinienkoordinaten und ebenso auch der Startstellung der Drehbewegung und zwar durch Elemente dieser Lichtlinien in Bezug auf die Patientenanatomie, bspw, die Achsen des Patientenschädels, so daß eine bestimmte Abbildungsrichtung wiederholt werden kann durch Verwendung einer numerisch vorprogrammierten Auswahl.
5. Verfahren nach jedem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Linear-Tomographie die Belichtungszeit des Filmes konstant gehalten wird durch Veränderung der Drehgeschwindigkeit gemäß dem gewählten Drehwinkel.
6. Gerät zur Durchftihrung des Verfahrens nach jedem der Ansprüche 1 bis 5 für Linear- und Panorama-Tomographie, bestehend aus einem stationären Rahmen (1), einer Strahlenquelle(2) und aus einer Filmkassetteneinrichtung(4), versehen mit einer F#lmtransporteinrichtun(3), welche Elemente derart angeordnet sind, daß der Röntgenstrahl, der durch den zu photographierenden Gegenstand geht, immer unter dem gleichen Winkel auf den zu belichtenden Film trifft bzw. fokusiert wird, vorzugsweise so senkrecht wie möglich, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät ausgestattet ist mit Elementen (14) und einem Steuersystem(6) für die Drehung der Röntgenstrahlquelle(2) und der Filmkassetteneinrichtung(4) um eine Achse(7) mit einem vorbestimmten Winkel, dessen Größe von der gewählten Darstellungsmethode und dem Darsteilungsbereich abhängt, so daß der zu photographierende Gegenstand(5) sich zwischen der Strahlquelle(2) und der Filkassetteneinrichtung(4) befindet und daß das Gerät mit ersten Kollimationselementen(8) für die Strahlungsbefflrenzung auf einen engen Fächer vor den Eintritt in den Gegenstand versehen ist und ferner mit zweiten Kollimationselementen (9) die einzustellen sind zwischen dem Gegenstand(5) und der Filmkassetteneinrichtung(4), die einen Schlitz(10) aufweist, im Prinzip nur korrespondierend mit dem engen Strahlenfächer und durchlässig für die Strahlen, und daß Elemente für die Betätigung der Kollimationselemente (8,9) und der Pilmtransporteinrichtung(3)für die Panorama-Tomographie vorgesehen sind, bspw. durch deren Bewegunffl in eine bestimmte Betriebsstellung, wobei der Film, transportiert innerhalb der Filmka#tteneinrijchtung(4) kontinuierlich belichtet wird durch den Schlitz(lo) und durch die eng kollimierten Strahlen, die den zu photographierenden Gegenstand passiert haben und schlieMlich daß Elemente für die Wirkungsausachaltung hinsichtlich einer Linear-Tomographie vorgesehen sind, bspw. durch deren Ausrücken aus der Betriebsstellung, wobei der Film stationär innerhalb der Filmkassetteneinrichtung(4) gehalten belichtet wird und zwar die ganze Darstellungsfläche mit einem Male durch das Röntgenstrahlbündel, das den Gegenstand passiert hat.
7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Filmkassetteneinrichtung(4) für Linear-Tomographie mit Elementen (24) für eine separate Filmkassette(3o) versehen ist, in der die ganze Darstellungsfläche des Films, die mit einem Male den Strahlen auszusetzen ist eine einheitliche Darstellungsebene bildet.
8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (24) stationär auf einem Filmsupport(22) montiert sind, vorgesehen für den beweglichen Film oder an einem Element(23).
9, Gerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (24) angeordnet sind zwischen den Kollimationselementen(9) und dem Gegenstand(5).
10. Gerät nach jedem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es mit Leuchtlinienkoordinaten zur Anzeige bzw. Markierung der zu photographierenden Schicht derart versehen ist, daß die Rotationsachse(7) durch Leuchtlinier angezeigt wird, die in vertikalen Richtungen von Projektoren(11) eintreten.
11. Gerät nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß das Origo dieser Leuchtiinienkoordinaten und die Ausgangsstellung für die Drehbewegung 3 Gerätes durch Mittel der Leuchtlinien angeordnet sind, um irmer im gleichen Verhältnis zur Anatomie des Patienten(5), bspw. den Achsen seines Schädels, zu stehen, der zu tomographieren ist, so dnß eine gewisse Darstellungsrichtung wiederholt werden kann durch Verwendung vorprogrammierter, numerischer Selektion.
12. Gerät nach jedem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß für den Transfer der zu photographierenden Schicht in eine gewisse Distanz zur Drehachse (7) die Drehachse(7) derart angeordnet Ist, daß sie gleichzeitig mit der Drehbewegung in Richtung der .rew.ihlter und zu photographierenden Lage tranaferriert wird und daß die vreschwindigkeit der Transferbewegung ausgewählt ist nach der Formel v = w .

wobei w die Winkelgeschwindigkeit ist und r die Distanz der ausgewählten und zu photographierenden Schicht von der Drehachse.
13. Gerät nach jedem der Ansprüche 6bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Geätes in F#orm eines Mikroprocessors derart vorgesehen ist, daß die Steuerung und Darstellung(Monitoring) der Drehbewetung bewirkt wird durch Tachometerpulselemente, die mit einem Drehmotor(14) verbunden sind und daß evtl. Transferbewegungen der Drehachse(7) während des Tomographierens vorgesehen sind und zwar synchronisiert zu erscheinen mit der Drehbewegung, vorzugsweise durch einen Schrittmotor(12) und eine Spindelmechanik(13). ~