DE693374C

DE693374C - Verfahren zur Herstellung von Koerperschnittbildern mittels Roentgenstrahlen

Info

Publication number: DE693374C
Application number: DE1938N0042146
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gabriel Frank
Original assignee: CHF Mueller AG
Current assignee: CHF Mueller AG
Priority date: 1938-06-27
Filing date: 1938-06-28
Publication date: 1940-07-12
Also published as: FR51018E; GB530477A; DE706031C; GB533697A; US2281931A; FR856895A

Description

Verfahren zur Herstellung von Körperschnittbildern mittels Röntgenstrahlen Wie bekannt, beruht die Röntgendurchleuchtung bzw. Photographie darauf, daß im Inneren der -durchleuchteten Körper manche Teile mehr und andere weniger die Röntgenstrahlen absorbieren. Demzufolge erhält man das Schattenbild der im Inneren des Körpers befindlichen absorptionsfähigen Teile. Es ist aber auch möglich; daß kleine"Einzelheiten in den Schattendes vor oder hinter ihnen befindlichen Teiles aufgehen, also unsichtbar werden. Das Röntgenbild ist eine Unmenge übereinandergeschichteter Schattenbilder, auf welchen die Orientierung auch für fachkuiidige.Beobachter oft sehr schwer ist. Deshalb ist es ein altes Bestreben, exaktere Röntgenbilder auf solche Weise'erzustellen, daß man nur das Bild des gewünschten Querschnitts des zu untersuchenden Körpers erhält, ohne daß die Reinheit des Bildes. .durch die Schattender vor oder hinter demselben befindlichen Teile beeinflußt wäre.
Es wurden bis jetzt verschiedene Verfahren vorgeschlagen, die aber alle mit Mängeln behaftet sind. Bei einem dieser bekannten Verfahren werden eine Röntgenröhre und die lichtempfindliche Platte um eine Achse, die sich in der Ebene des gewünschten Schnittes befindet, so gegenläufig bewegt, daß der Fokus der Röhre, die Drehachse und ein bestimmter Punktdes lichtempfindlichen Schirmes immer auf einer Geraden liegen. Hierdurch ist es zu erreichen, daß die zu der Achse näher stehenden Teile schärfer erscheinen, während die ferner stehenden sich verwischen.
Mit diesem bekannten Verfahren können nur Aufnahmen von Schnittebenen, die zu der Röntgenstrahlenrichtung quer verlaufen, gemacht "werden. Wenn es sich um längliche Gegenstände handelt, lassen sich Aufnahmen von. quer liegenden Körperschichten auf diese Weise nicht herstellen. Außerdem stören die verwaschenen Schatten der vor und hinter der abzubildenden Schnittebene liegenden Teile das Bild.
Die Erfindung bezweckt die Beseitigung dieser Nachteile. Sie beruht auf der Erkenntnis, daß die Gesamtheit der aus dem Körper heraustretenden Strahlen, die von einem in der Ebene des Querschnittes befindlichen Fokus stammen und von unendlich vielen Seiten den Körper beleuchten, den Querschnitt determinieren.
Die Erfihclung betrifft ein Verfahren zur Aufnahme von Körperschnittbildern. Diese Bilder eignen sich jedoch nicht für die direkte Wahrnehmung. Die Erfindung betrifft daher auch ein Verfahren zur optischen Wiedergabe der Aufnahmen. Bei dem Verfahren zur Herstellung von Körperschnittbildern mittels Röntgenstrahlen gemäß der Erfindung wird eine Einrichtung zum Erzeugen eines schmalen Röntgenstrahlenbündels verwendet. Dieses wird so auf den aufzunehmenden Körper gerichtet, daß seine Ebene mit der abzubildenden Schnittebene zusammenfällt. Es werden mit Hilfe dieses Strahlenbandes in verschiedenen Richtungen, j edoch mit gleichem von einem bestimmten Punkt der Schnittebene, der im folgenden Drehpunkt genannt wird, strichförmige Teilbilder aufgenommen. Diese Teilbilder werden auf einem Bildträger, in einer Richtung quer zur Schnittebene nebeneinander liegend, fixiert. Der Bildträger enthält also eine Reihe von parallelen Strichen. Die Bewegung während der Aufnahme kann auch kontinuierlich sein, so daß man keine- einzelnen Striche auf dem Bildträger unterscheidet, sondern die Teilbilder kontinuierlich ineinander überfließen und ein ununterbrochenes Bild entsteht.
Bei dem Verfahren zur optischen Wiedergabe der Aufnahmen werden durch ein optisches Analogon der Röntgenstrahlen die Teilbilder nacheinander auf einen Projektionsschirm geworfen. Dabei wird mittels eines Linsensystems das Bild in einer Richtung quer zur Strahlenebene stark verbreitert. Gleichzeitig wird der Projektionsschirm nach der Projektion jedes Teilbildes oder bei ununterbrochenen Bildern kontinuierlich relativ zum Strahlenbündel gedreht, und zwar um den durch den Bildpunkt des Drehpunktes gehenden Lichtstrahl. Die stark verbreiterten Teilbilder überlagern sich, aber durch die Winkelverdrehung verschmelzen sie sich in der Weise, daß das gewünschte Querschnittbild entsteht.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Die Fig. i bis 7 beziehen sich auf die Theorie der Erfindung.
Fig. 8 zeigt beispielsweise eine Ausführungsform der Röntgenanlage nach der Erfindung.
Die parallelen Röntgenstrahlen io (großer Foli:usabstand) durchsetzen den zu untersuchenden Körper i (Fig. i). Ein schmales Bündel wird durch den Schlitz der Blende 5 durchgelassen. Die Lage des Fokus der Röntgenröhre und die Stellung der Blende 5 bestimmen die Ebene des zu untersuchenden -Querschnittes. Da die einzelnen Teile des A.urchleuchteten Körpers (in dem vorliegenden Falle ein Zylinder 3 aus halbdurchlässi-. gern Stoff mit einem Kern 4 aus schwerdurchlässigem Stoff) von verschiedener Absorptionsfähigkeit sind, wird auf der lichtempfindlichen Platte 7 das im Streifen 8 sichtbare Teilbild erscheinen, was dem verschiedenen Strahlabsorptionsvermögen des Teiles 3 bzw. des schwerdurchlässigen Teiles 4 entspricht. Wird dieser Lichtstreifen mit Hilfe irgendeiner optischen Methode auf die Ebene des Querschnittes senkrecht verlängert und in die Ebene des Querschnittes eingeklappt, so würde das in Fig. 2 sichtbare Bild 9 erhalten werden.
Wird die Röntgenstrahlenquelle zusammen mit der Spaltblende 5 und der Bildträger 7 relativ zum Körper i um eine Drehachse ii senkrecht zur betrachteten Schnittebener gedreht, z. B. um einen Winkel o: (Fig. 2 a), so kann man ein zweites Teilbild erzeugen. Dasselbe denke man sich ebenfalls auf die Ebene des Querschnittes senkrecht verlängert und in die Schnittebene niedergeklappt. Zusammen mit dem in Fig. 2 dargestellten Bild entsteht dann das Bild 99 in Fig. 2 a.
Auf diese Weise kann man mehrere Teilbilder herstellen und das verlängerte und in die Schnittebene niedergeklappte Bild so verdrehen, daß die Teilbilder mit ihrer Originallage ständig parallel bleiben.
Wenn die kontinuierliche Verdrehung i8o° entspricht, verschmelzen die sich kreuzenden Lichtstrahlen, und die Abbildung des Querschnittes entsteht. Der Teil 4, von welcher Seite er auch immer beleuchtet wird, läßt die Röntgenstrahlen nur wenig durch. Der mittlere Teil des lichtempfindlichen Bildes 9 erhält also nur sehr geringe Strahlungsmengen und bleibt hell.
Fig. 3 und 4 zeigen die Entstehung der Abbildung verschiedener idealisierter Querschnitte (z. B. Schädel und Arttibein). Querschnitte ersichtlich, determiniert die Abbildung nach einer Umdrehung von iSo ° den Querschnitt vollkommen.
Es sind in Fig. 3 mit 12 der aufzunehmende Querschnitt, mit 13 ein verlängertes und. niedergeklapptes Teilbild und mit 14 (las durch die Überlagerung sämtlicher Teilbilder 13 entstehende Resultat angedeutet.
In Fig. 4 ist 15 der aufzunehmende Querschnitt, 16 eine Überlagerung zweier Teilbilder und 17 das Resultat der Überlagerung sämtlicher Teilbilder.
Weil es nur auf die Relativbewegung der Röntgenstrahlenquelle in bezug auf den Körper ankommt, wird dasselbe Resultat erhalten, wenn sich nicht die Röntgenstrahlungsquelle und Blende bzw. die lichtempfindliche Platte, sondern der zu durchleuchtende Körper dreht. In solchen Fällen muß selbstverständlich das .verlängerte und eingeklappte Bild 9 übereinstimmend mit der Winkeldrehung des Körpers gedreht werden.
Fig.5 veranschaulicht eine Methode der Fixierung der einzelnen, von verschiedenen Seiten aufgenommenen Teilbilder der darzustellenden Körperschicht. Der Körper 19, also zusammen mit demselben auch 'der Querschnitt 18, dreht sich um eine zwischen die Röntgenstrahlungsquelle und die Blende 21 gestellte und auf dein Querschnitt i8 imDrehpunkt 2o senkrecht stehende Achse 23.
Mit vollkommen gleicher Winkelgeschwindigkeit dreht sich die hinter der Spaltblende 21 befindliche Walze 22, auf deren Mantel ein lichtempfindlicher Film befestigt ist. Infolge, der kontinuierlichen Drehung gelangt das von jeder Seite beleuchtete Teilbild des Querschnittes auf,den Bildträger. Es ist also das ganze Bild- des Querschnittes auf dem lichtempfindlichen Film implizite gegeben. In Fig. 5 ist 20'.der Bildpunkt des Drehpunktes 20.
Die Herstellung des wirklichen Querschnittbildes kann entsprechend Fig.6 geschehen. Der entwickelte Film wird auf den Mantel der Walze 222, deren Abmessungen mit denen der Walze 22 übereinstimmen, gesetzt und in kontinuierliche Drehung gebracht. Parallel mit der Erzeugenden der. Walze 22z befindet sich der Spalt der der Blende 21 gleichen Blende 24. In der Mittellinie der Walze liegt die punktförmige Lichtquelle 25, von welcher die Blende 24 .durch die vor derselben vorüberschreitenden Filmstreifchen beleuchtet wird. Das durch die Blende heratfstretende schmale Lichtbündel bildet das optische Analogon des durch die Blende 2i austretenden Röntgenstrahlenbündels. Dieses schmale Strahlenbündel wird mittels,der zylindrischen Linsen 26 und 27 senkrecht zu der durch den Spalt der Blende 24 und den ientralstr ahl a9 gelegten Ebene verbreitert, so daß auf dein Projektionsschirm 28 das verbreiterte Bild 9 der Fig. 2 erscheint. Der Schirm 28 ist eine photographische Platte, die sich mit gleicher Winkelgeschwindigkeit wie die Walze 222 um die durch den Bildpunkt 2o' des Drehpunktes 2o gehende Achse 29 dreht. Die Wirkung der Verdrehung ist geometrisch mit der in Fig. i, 2, 3 veranschaulichten Wirkung identisch; das verlängerte Bild verschmilzt sich wieder ,und man erhält das Querschnittbild.
Es ist klar, ,daß das Verhältnis zwischen dem Radius der Walze 222 und dem Abstand vom Schirm nicht zu groß sein darf, um allzu starke Vergrößerung zu vermeiden. Darum ist es zweckmäßig, # en Bildträger als ein fortlaufendes Film#ban auszuführen, sö daß die punktförmige Lichtquelle in beliebig großem ' Abstande vom Bildträger angeordnet_werden kann.
Der lichtempfindliche Film 28 kann erspart werden, wenn das in Fig. 7 dargestellte Verfahren angewandt wird. Hier wird mittels des an und für sich bekannten Spiegel- oder Linsensystems 35 das durch -das Linsensystem 33, 34 entsprechend der Ausführungsform gemäß Fig.6 senkrecht zu einer durch den Spalt der Blende 32 und den Zentralstrahl 37 gelegten Ebene verbreiterte Bild 36 um den Zentralstrahl 37 gedreht,-mit gleicher Winkelgeschwindigkeit wie die Walze 31. Die Umdrehungszahl wird so hoch gesteigert, daß sich die Streifen von verschiedener Richtung im Auge des Beobachters verschmelzen und .den Eindruck des Querschnittbildes erwecken.
Die erforderliche Bewegungsgeschwindigkeit hängt von der Intensität bzw. der Härte der Röntgenstrahlen und von der Empfindlichkeit des Filmes und dein gegebenenfalls verwendeten Verstärkungsschirm ab. Die Drehgeschwindigkeit um die Achse im Drehpunkt i i und die Laufgeschwindigkeit des - Bildträgers sind im Zusammenhang miteinander zu wählen. Zweckmäßig werden sie zwangsläufig gekoppelt. Auch bei der Anlage zur Wiedergabe der Aufnahmen kann die Bewegungsvorrichtung des Bildträgers mit der Drehvorrichtung des Projektionsschirmes oder des Bildes zwangsläufig gekoppelt sein.
In -dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel der Aufnahmeanlage ist die zwangsläufige Kopplung vorgesehen.
Die Röntgenröhre 38 ist auf dem Stativ 39 i'11 vertikaler Richtung verstellbar. Gleichzeitig mit der Höhenverstellung der Röhre bewegen sich. die die Ebene des Querschnittes bestimmende Spaltblende 40 und die Walze4i auf- und abwärts. Der zu-untersuchende Körper wird auf der Drehscheibe 42 befestigt. Die Drehscheibe wird durch den Motor 44 gedreht, ebenso auch mittels Zwangskupplung die Walze 41.
Bei der Aufnahme wird der Motor mit dem Schalter 45 angelassen. An der Welle der Walze 41 ist ein Kontakt in Schraubenlinien.-form angebracht, welcher nach Verlauf eines vorher bestimmten Zeitraumes das Schütz des Röntgenapparates 47 schaltet, so daß die Röntgenröhre zu strahlen anfängt. Nach einer Drehung um 36o° bzw. einem ganzzahligen Vielfachen wird der Röntgenapparat bzw. der Motor automatisch ausgeschaltet.
Es wäre bei einigen Untersuchungen erwünscht, daß für den Arzt in schnellem Nacheinander'viele untereinandergeschichtete Querschnitte sichtbar seien, z. B. zur Feststellung des Ortes einer Geschwulst. Für diesen. Fall kann die in Fig. 8 dargestellte Anordnung mit einigen Veränderungen gebraucht werden. Zur Aufnahme der Röntgenstrahlen dient dann nicht ein zylindermantelförmiger Filmring, sondern ein fortlaufendes Filmband. Der auf die Drehscheibe gestellte Kranke wird jetzt mehrmals umgedreht, während sich die Drehscheibe gleichmäßig hinauf oder hinunter bewegt; zum Festhalten des Objektes dienen die Gurte 43. Durch die Röntgenstrahlen wird eine sehr langsam steigende Schraubenoberfläche beschrieben. Das Filmband bewegt sich vor der Blende mit gleichmäßiger Geschwindigkeit. Wenn eine solche Röntgenaufnahme in eine Filmbetrachtungseinrichtung gemäß Fig. 7 gesetzt und deren Optik so schnell gedreht wird, daß eine Umdrehung derselben der einmaligen Umdrehung der Drehscheibe entspricht, sieht der Beobachter das 0 uerschnittsbild kontinuierlich sinken bzw. steigen.
Die Umdrehung der Drehscheibe muß naturgemäß langsam vor sich gehen. Eine Umdrehung muß mindestens d. bis 5 Sekunden dauern.
Die Erfindung hat nicht nur für die röntgenologische, medizinische Praxis, sondern auch für das Gebiet der Materialuntersuchung Bedeutung.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Körperschnittbildern mittels Röntgenstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein schmales, in der abzubildenden Schnittebene liegendes Röntgenstrahlenbündel .in verschiedenen Richtungen und mit gleichem Fokusabstand von einem bestimmten Punkt der Schnittebene (Drehpunkt) aufgenommene strichförmige Teilbilder, in einer Richtung quer zur Schnittebene nebeneinanderliegend, auf einem Bildträger erzeugt werden.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch kontinuierliche, vorzugsweise gleichmäßige Bewegung, kontinuierlich ineinander übergehende Teilbilder erzeugt werden: 3.
Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Röntgenstrahlenquelle und Bildträger als Ganzes relativ zum Körper um eine in dem Drehpunkt senkrecht auf der Schnittebene stehende Achse gedreht werden und mit dieser Drehbewegung eine Bewegung des Bildträgers in seiner Ebene, also quer zur Schnittebene zwangsläufig gekoppelt wird. q..
Verfahren nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Bildträger ein fortlaufendes Filmband verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis .q., dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenstrahlenquelle relativ zum Körper auf einer Schraubenlinie bewegt wird.
6. Verfahren zur optischen Wiedergabe von mittels einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufgenommenen Körperschnittbildern, dadurch gekennzeichnet, .daß die strichförmigen Teilbilder nacheinander durch ein optisches Analogon des schmalen Röntgenstrahlenbündels auf einen Projektionsschirm geworfen und dabei mittels einer Linsenvorrichtung in einer Richtung quer zur Strahlenebene stark verbreitert werden, während eine Drehung des verbreiterten Bildes relativ zum Projektionsschirm um den durch den Bildpunkt (2o') des Drehpunktes (2o) gehenden Lichtstrahl stattfindet.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Projektionsschirm mit Bezug auf den Betrachter stillgehalten und das Bild durch eine optische Vorrichtung gedreht wird und dabei die Projektion der einzelnen Teilbilder so rasch hintereinander erfolgt, daß das Auge des Betrachters das Springen der Bilder oder die Bewegung des Teilbildes nicht wahrnimmt.
8. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsvorrichtung des Bildträgers mit der Drehvorrichtung des Projektionsschirmes oder des Bildes zwangsläufig gekoppelt ist.