DE2614083A1

DE2614083A1 - Roentgenschichtgeraet zur herstellung von transversalschichtbildern

Info

Publication number: DE2614083A1
Application number: DE19762614083
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr Ing Franke
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1976-04-01
Filing date: 1976-04-01
Publication date: 1977-10-06
Also published as: GB1548838A; FR2345982B1; DE2614083B2; US4150293A; FR2345982A1

Description

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SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München YPA 16 P 5029 BRD

• 5.

Röntgenschichtgerät zur Herstellung von Transversals chi chtMldern

Die Erfindung bezieht sich auf ein Röntgenschichtgerät zur Herstellung von Transversalschichtbildern eines Aufnahmeobjekts, bestehend aus einer Röntgenstrahlenmeßanordnung mit einer Röntgenstrahlen aussendenden Sendeanordnung und mit Strahlungsempfängern, die die Strahlungsintensität hinter dem Objekt durch Abtastung der Röntgenstrahlung ermitteln, sowie aus einer Antriebsvorrichtung für die Meßanordnung mit einem Drehgestell zur Erzeugung von Drehbewegungen der Röntgenstrahlenmeßanordnung und mit einem Meßwertumformer für die Transformation der von den Strahlenempfängern gelieferten Signale in ein Schichtbild.

Ein Röntgenschichtgerät dieser Art ist in der DT-OS 1 941 453 beschrieben. Für die Meßanordnung ist es dabei bekannt, eine einzige Röntgenröhre und einen einzigen Strahlendetektor zu benutzen und die Meßanordnung nach einer Drehung um einen kleinen Winkel längs einer zum Zentralstrahl de's Röntgenstrahlenbündels senkrechten Geraden zur Abtastung des Objelcts zu verschieben. Es folgen dabei also Drehbewegungen um kleine äquidistante Winkel in wechselnder Folge mit je einer Verschiebung der Meßanordnung aufeinander. Ss ist aber auch bekannt, auf die Verschiebungen zu verzichten, wenn der Strahlenempfänger aus einer Vielzahl von Strahlendetektoren aufgebaut wird, deren Signale gleichzeitig vom Meßwertumformer verarbeitet v/erden, und wenn das Röntgenstrahlenbündel fächerförmig ist und alle Detektoren gleichzeitig trifft.

Nachteilig ist bei dem bekannten Röntgenschichtgerät, daß die Seit für den Aufbau eines Röntgenbildes verhältnismäßig lang ist, da hierfür eine Drehung der Heßanordnung um 180° bei einer

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linearen Yerschiebbarkeit der Meßanordnung bzw. um 360° bei Verwendung einer Detektorreihe in Verbindung mit einem fächerförmigen Röntgenstrahlenbündel erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Röntgenschichtgerät der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Zeit für den Aufbau eines Röntgenbildes gegenüber dem Stand der Technik wesentlich verkürzt ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sendeanordnung aus mehreren, mit ihren Fokussen auf einem gemeinsamen Kreis liegenden Röntgenröhren besteht, welche um vorbestimmte Winkel gegeneinander versetzt angeordnet sind, daß für jede Röntgenröhre je ein Strahlenempfänger vorhanden ist, und daß die Antriebsvorrichtung für das Drehgestell dieses für eine Abtastung um einen Winkel dreht, der der Anzahl der Röntgenröhren entspricht. Beim Erfindungsgegenstand ist es bei einer linearen Abtastung des Objekts pro Winkelstellung der Meßanordnung nicht erforderlich, die Meßanordnung um 180° um den Patienten zu drehen. Die lineare Bewegung kann mittels einer Lochblende und eines verschiebbaren Detektors verwirklicht werden, wie später noch näher erläutert wird. In dem Fall, in dem ein fächerförmiges Röntgenstrahlenbündel in Verbindung mit einer Detelctorreihe für jede Röntgenröhre angewendet wird, kann der Drehwinkel kleiner als 360°, also kleiner als beim Stand der Technik sein. Die Zeit für den Aufbau eines Röntgenbildes wird daher gegenüber dem Stand der Technik wesentlich verkürzt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Uhteransprüchen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand zweier in den Figuren 1 und 2 dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In der Figur 1 ist ein Drehgestell 1 gezeigt, auf der drei um jeweils 120° gegeneinander versetzte Röntgenröhren 2 bis 4 befestigt sind. Jeder der Röntgenröhren 2 bis 4 liegt je ein Strahlenempfänger gegenüber. Diese Strahlenempfänger sind mit 5 bis bezeichnet. Jeder Strahlenempfänger 5 bis 7 besteht aus einer

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Detektorreihe. Jede der Röntgenröhren 2 bis 4 sendet ein fächerförmiges Röntgenstrahlenbündel aus, dessen Ausdehnung in Längsrichtung der Achse des Aufnahmeobjekts 8 gleich der gewählten Schichtdicke ist und dessen Breite so bemessen ist, daß einerseits das gesamte Objekt erfaßt wird, andererseits aber nur der zugeordnete Strahlenempfänger von Röntgenstrahlung getroffen wird. Das Drehgestell 1 ist durch eine schematisch dargestellte Antriebsvorrichtung 9 um den Mittelpunkt 10, der etwa mit dem Mittelpunkt des Aufnahmeobjekts zusammenfallen soll, drehbar. Die Röntgenröhren 2 bis 4 sind an einem Röntgengenerator 11 angeschlossen, während die Detektoren 5 bis 7 ihre Signale einem Heßwertumformer 12 zuführen, der aus diesen Signalen ein Röntgenbild aufbaut und seine Wiedergabe auf einem Sichtgerät 13 bewirkt.

Für eine vollständige Abtastung des Aufnahmeobjekts 8 ist es erforderlich, das Drehgestell 1 mit den Bauelementen 2 bis 7 mittels der Antriebsvorrichtung 9 lediglich um einen Winkel von 120° zu drehen. Die Zeit für den Aufbau eines Röntgenbildes wird daher gegenüber dem eingangs erwähnten, bekannten Röntgenschichtgerät auf ein Drittel reduziert.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 sind auf einem dem Drehgestell 1 entsprechenden, nicht dargestellten Drehgestell drei Röntgenröhren 14 bis 16 angeordnet, denen je eine verstellbare Bleilochblende und ein verstellbarer Strahlenempfänger zugeordnet ist. Der Übersichtlichkeit halber ist nur der Strahlenempfänger 18 der Röntgenröhre 14 in Verbindung mit einer Bleilochblende 17 dargestellt. Die Bleilochblende 17 und die entsprechenden Bleilochblenden 19 und 20 der Röntgenröhren 15 und 16 blenden schmale Röntgenstrahlenbündel aus, die den Strahlenempfänger 18 und die entsprechenden Empfänger der Röntgenröhren 15 und 16 treffen, aber nicht darüber hinausreichen, also nicht überstrahlen. In einer bestimmten Stellung der Röntgenröhren 14 bis 16 werden die Bleilochblenden 17 bis 20 und die entsprechenden Strahlenempfänger synchron zueinander, parallel zu einer Tangente des Drehkreises der Röntgenröhren 14 bis 16, so bewegt, daß das gesamte Aufnahmeobjekt 8 abgetastet wird. So wird z.B. der Empfänger 18 und die Bleilochblende 17 bis in eine Stellung bewegt, die durch die gestrichelt gezeichnete Linie 21 dargestellt ist. Dabei wird das

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Aufnahmeobjekt 8 abgetastet und anschließend werden die Bleilochblenden und die Strahlenempfänger wieder in die Ausgangsstellungen, die in der Figur 2 dargestellt sind, zurückbewegt. Anschließend erfolgt eine gemeinsame Drehung der Röntgenröhren 14 bis 16, der Bleilochblenden 17 bis 20 und aller Strahlenempfänger um einen vorbestimmten V/inkelbetrag von z.B. 1° und danach wieder eine Abtastung. Auch diese Abtastung ist von einer Drehung gefolgt und Abtastungen und Drehungen folgen solange aufeinander, bis die Röntgenröhre 14 die Stellung der Röntgenröhre 15 einnimmt. Ist dies der Fall, so sind 180 Abtastungen des Aufnahmeobjekts 8 durchgeführt worden. Legt man zugrunde, daß der Strahlenempfänger 18 aus 30 Detektorelementen besteht und daß die Länge des Strahlenempfängers 18 ein Achtel des V/eges ist, der bei einer Abtastung vom Strahlenempfänger 18 zurückgelegt wird, so erhält man bei einer Abtastung 240 Meßwerte und für die gesamte Drehbewegung der Röntgenröhren 14 bis 16 mit den zugeordneten Bleilochblenden 17 bis 20 und den Strahlenempfängern 240 χ 180 = 43 200 Meßwerte.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 entspricht einer Meßanordnung mit einer Röntgenröhre und einem Strahlenempfänger, bei dem diese Meßanordnung um 180° um den Patienten gedreht wird. Demgemäß sind die Röntgenröhren 14 bis 16 um jeweils 60° gegeneinander versetzt. Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 dagegen entspricht einer Anordnung mit einer Röntgenröhre und einem Strahlenempfanger, die um 360° um den Patienten gedreht wird. Demgemäß sind die Röntgenröhren 2 bis 4 um 120 gegeneinander versetzt. Der Schwenkwinkel beträgt beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 60° und beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 120°.

Vergleicht man das Gerät gemäß Figur 1 mit dem Gerät gemäß Figur 2, so ergibt sich, daß dann, wenn bei dem Gerät gemäß Figur pro Abtastvorgang 240 Meßwerte geliefert werden, bei entsprechender Ausbildung des Gerätes gemäß Figur 1 ein Strahlenempfänger bis 7 aus je 240 einzelnen Detektoren bestehen müßte. Eine derartige Ausbildung ist jedoch kompliziert und teuer in der Herstellung. Im Gegensatz dazu kommt man bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 mit 30 Einzeldetektoren für einen Strahlenempfänger aus. Die üntersuchungszeit ist zwar etwas länger als

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bei dem Beispiel gemäß Figur 1, dafür ergibt sich jedoch ein einfacherer Aufbau der Strahlenempfänger. Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist auch entsprechend dem Beispiel gemäß Figur 2 und umgekehrt, das Beispiel gemäß Figur 2 entsprechend dem Beispiel gemäß Figur 1 aufbaübar, d.h. die Röntgenröhren können bei beiden Beispielen wahlweise um 120° oder um 60° gegeneinander versetzt werden, je nachdem, ob man eine Untersuchung des Patienten wünscht, die der Drehung der Meßanordnung bei Verwendung einer Röntgenröhre in Verbindung mit einem Strahlendetektor -um 180° oder 360° entspricht.

Im Rahmen der Erfindung ist eine Verkürzung der Aufnahmezeit gegenüber dem Stand der Technik auch bereits durch die Verwendung von zwei Röntgenröhren in Verbindung mit zwei Strahlenempfängern, aber auch durch die Verwendung von mehr als drei Röntgenröhren in Verbindung mit einer entsprechenden Anzahl von Strahlenempfängern möglich. Schließlich ist es auch denkbar, bei Verwendung eines einzigen Detektors pro Röntgenröhre die Röntgenröhre ortsfest in bezug auf das Drehgestell anzuordnen und die Richtung des Röntgenstrahlenbündels mittels einer beweglichen Blende oder elektronisch festzulegen.

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Claims

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1. Röntgenschichtgerät zur Herstellung von Transversalschichtbildern eines Aufnahmeobjekts, bestehend aus einer Röntgenstrahlenmeßanordnung mit einer Röntgenstrahlen aussendenden Sendeanordnung und mit Strahlungsempfängern, die die Strahlungsintensität hinter dem Objekt durch Abtastung der Röntgenstrahlung ermitteln, sowie aus einer Antriebsvorrichtung für die Keßanordnung mit einem Drehgestell zur Erzeugung von Drehbewegungen der Röntgenstrahlenmeßanordnung und mit einem Meßwertumformer für die Transformation der von den Strahlenempfängern gelieferten Signale in ein Schichtbild, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeanordnung aus mehreren, mit ihren Fokussen auf einem gemeinsemen Kreis liegenden Röntgenröhren (2, 5, 4, 14, 15, 16) besteht, welche um vorbestimmte Winkel gegeneinander versetzt angeordnet sind, daß für jede Röntgenröhre (2, 3, 4, 14, 15, 16) je ein Strahlenempfänger (5, 6, 7, 18 usv/.) vorhanden ist, und daß die Antriebsvorrichtung (9) für das Drehgestell (1) dieses für eine Abtastung um einen der Anzahl der Röntgenröhren entsprechenden Winkel dreht.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenröhren (2, 3, 4, 14, 15» 16) und die Strahlenempfänger (5, 6, 7, 18 usw.) um gleich große Winkel gegeneinander versetzt " sind. ,

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß drei Röntgenröhren (2 bis 4) und drei Strahlenempfänger (5 bis 7) vorhanden sind, welche um 120° gegeneinander versetzt sind, und daß die Antriebsvorrichtung (9) so gesteuert ist, daß sie das Drehgestell (1) für eine Abtastung des Patienten (8) um 120° dreht.

4. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß drei Röntgenröhren (14 bis 16) und drei Strahlenempfänger (z.B. 18) vorhanden sind, welche um 60° gegeneinander versetzt sind, und daß die Antriebsvorrichtung so gesteuert ist, daß sie das Drehgestell für eine Abtastung des Patienten (3) um 60° dreht.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenröhren (14 bis 16) auf dem Drehgestell

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ortsfest angeordnet sind und daß Lochblenden (17, 19, 20) vorgesehen sind, die das Röntgenstrahlenbündel so einblenden, daß es die Strahleneinpf anger trifft, aber nicht überstrahlt, daß die Blenden (17, 19, 20) parallel zu einer Tangente des Drehkreises der Röntgenröhren (14 bis -16) verstellbar gelagert sind, daß auch die Strahlenempfänger (z.B. 13) parallel zum Yerstellweg der Lochblenden (17, 19, 20) verstellbar gelagert sind, und daß Mittel zur Verstellung der Lochblenden (17, 19, 20) und der Strahlenempfänger (z.B. 18) in einer bestimmten Winkelstellung der Röntgenröhren (14 bis 16) vorhanden sind, die die Lochblenden (17, 19, 20) und die Strahlenempfänger (z.B. 18) so bewegen, daß die Strahlenempfänger (z.B. 18) während der Verstellung zur Abtastung des gesamten Aufnahmeobjekts immer von der Röntgenstrahlung getroffen werden.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenempfänger (18) aus einer Detektorreihe bestehen.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strahlenempfänger aus etwa 30 einzelnen Detektoren besteht.

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