DE2741240C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Computer-Tomographen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiger Computer-Tomograph ist aus der DE-25 13 137 A1 bekannt.

Die grundlegenden Merkmale eines Computer-Tomographen sind in der US-PS 39 73 126 beschrieben. Weitere Grund­ lageninformationen über den Stand der Technik kann einem Artikel von R. Gordon, G. T. Herman und S. A. Johnson in der Zeitschrift "Scientific American" vom October 1975, Band 233, Nr. 4, Seite 56, mit dem Titel "Image Recon­ struction From Projections" entnommen werden.

Die Erkennung von Brusttumoren hängt von der Möglichkeit ab, zwischen der Strahlenschwächung durch das normale Gewebe und der Schwächung durch den Tumor oder ein anderes bösartiges Gewebe unterscheiden zu können, das im wesent­ lichen die gleiche Dichte besitzt. Bis jetzt wurden Röntgen­ filme, Durchleuchtungsschirme und xero-röntgenographische Platten als Röntgenstrahl-Abtasteinrichtung verwendet; keine dieser Einrichtungen besaß jedoch ausreichende Empfindlichkeit, um zwischen dem normalen und dem anor­ malen Gewebe zu unterscheiden.

Kürzlich entwickelte Verfahren zur Unterscheidung von weichem Gewebe mit Röntgenstrahlen, wobei eine Abtast­ methode verwendet wird, sind in den US-PS′en 37 78 614, 38 67 634 und 38 81 110 beschrieben. Dort wird ein oder mehrere fein kollimierte Gamma- oder Röntgen­ strahlbündel von einer gemeinsamen Quelle durch das Unter­ suchungsobjekt zu einer Detektoranordnung geleitet, die bezüglich des Objekts auf der der Quelle gegenüberliegenden Seite angeordnet ist. Bei einem Verfahrensablauf werden die Quelle und der Detektor vor- und zurückbewegt, und am Ende jeder Translationsbewegung werden die Quelle und der Detektor schrittweise gedreht. Die den wahrgenommenen Dichteschwankungen entsprechenden Signale werden einem Rechner zugeführt, der, wenn die Information eines ge­ samten Abtastvorgangs vollständig ist, Daten erzeugt, die die Dichteänderungen in der Querebene kennzeichnen. Diese Daten können verwendet werden, um eine geeignete Anzeigeeinrichtung, wie z. B. eine Bildröhre, zu steuern, die die Sichtbarmachung des rekonstruierten Bildes er­ möglicht. Dieses Verfahren stellt eine Abwandlung der üblichen Tomographie dar.

Die Berechnung der Bilddaten wird vereinfacht, wenn die Haut/Luft-Grenzfläche und Dichteschwankungen längs des Abtaststrahls dadurch verringert werden, daß der Körper­ teil von einem Fluid umgeben wird, das eine Dichte oder Röntgenstrahl-Durchlässigkeit besitzt, die im wesentlichen gleich derjenigen des Gewebes ist. Wie in der bereits genannten US-PS 38 81 110 erwähnt ist, erfüllt Wasser diese Bedingung ganz gut. Andererseits ist es bei bekannten Computer-Tomographen zur Untersuchung anderer Körperteile als der Brust nicht immer vorteilhaft, das Untersuchungs­ objekt mit Wasser zu umgeben, und wenn derartige Teile mit einer neuen Vorrichtung der hier beschriebenen Art untersucht werden, ist es nicht immer ratsam, den Unter­ suchungsgegenstand mit Wasser zu umgeben, aber eine rechner­ gestützte Bildkonstruktion ist trotzdem möglich, wenn geeignete Bedingungen vorliegen. Bisher erreichten Röntgen­ strahl-Abtastvorrichtungen nicht die Werte der Bilderstellung und Untersuchungsgeschwindigkeit, die für praktische Massen-Bildschirmuntersuchungen der weiblichen Brust be­ nötigt werden. Ferner war bisher kein Gerät verfügbar, das Brustuntersuchungen oder Untersuchungen anderer Körper­ teile durch Abtastverfahren ermöglichte und mit einer Röntgenstrahldosierung arbeitete, die näher an den niedrigen Dosierungen liegt, die theoretisch möglich sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Computer-Tomographen der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß ein Körper mit geringerer Strahlendosis bei verbessertem Auf­ lösungsvermögen schneller untersucht werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen ins­ besondere darin, daß das Intervall zwischen zwei Impulsen Zeit gibt, um in dem Detektor und zugeordneten Signal­ integratoren irgendwelche Restwirkungen des Strahlungs­ flusses oder Photonenintensitäten, die die Transmission durch den Körper während eines Impulses bei einem vor­ hergehenden Drehwinkel darstellen, zu löschen bzw. zu beseitigen.

Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, daß durch den Pulsbetrieb der Röntgenquelle eine verminderte Strahlungs­ dosis für den Untersuchungsgegenstand ohne Einbuße an Datenqualität erhalten wird, da, wenn ein Impuls besteht, die Strahlungsintensität so hoch wie erforderlich sein kann, um gute Daten zu erhalten, und zwischen den Impulsen empfängt der Untersuchungsgegenstand (Körper) keine Strah­ lung. Vorteilhafterweise werden die Impulse mit der Wechsel­ spannungs-Netzfrequenz synchronisiert, so daß die Impulse immer an dem gleichen Punkt auf der Wechselspannungskurve auftreten. Dadurch kann der Strahlstrom einer Röntgen­ röhre immer die gleiche Energie haben und die Strahl­ intensität kann immer die gleiche sein während eines Momentes, in dem eine Röntgenaufnahme gemacht wird. Das heißt mit anderen Worten, alle Röntgenaufnahmen können mit dem gleichen Spektralgehalt der auftreffenden Welle gemacht werden.

Es ist auch zu beachten, daß bei einer nicht gepulsten Röntgenquelle das kontinuierlich auf den gleichen Brennfleck gerichtete Strahlenbündel zu einem schnellen Verschleiß an der Anode führt und ein scharfer Brennpunkt verloren­ geht. Demgegenüber sorgt der gepulste Betrieb für Erholungs­ zeiten, so daß ein kleineres Wärmeabfuhrvermögen der Anode ausreicht.

Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und Zeich­ nung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der wesentlichen mechanischen Bauteile eines Computer-Tomographen (CT);

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Lage eines Patienten in bezug auf eine Brustabtast­ vorrichtung;

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Datensammel- und Steuer­ komponenten des Tomographen;

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Teils eines Kodierers;

Fig. 5 eine Gruppe von Kurven zur Erläuterung des Betriebs des Kodierers;

Fig. 6 ein Blockschaltbild, das einige elektrische Kompo­ nenten zeigt, die mit dem Anhalten des Tomographen befaßt sind;

Fig. 7 eine Form der Logik, die zur Steuerung der Drehung oder des Azimuths des Tomographen verwendet wird;

Fig. 8 ein Blockschaltbild des Azimuthantriebs;

Fig. 9 ein Schaltbild einer beispielhaften Logikschaltung zur Steuerung der Vorschubeinrichtung oder Arbeits­ bühne;

Fig. 10 einige Kurvenverläufe, die bei der Erläuterung der Logikfunktionen der Arbeitsbühne nützlich sind;

Fig. 11 ein Schaltbild des Antriebs der Arbeitsbühne;

Fig. 12 eine isolierte und zum Teil schematische Ansicht der Kabelaufnahmevorrichtung, wobei Teile weggebrochen sind und die Kabel in einem ungewickelten Zustand dargestellt sind;

Fig. 13 eine der Fig. 12 entsprechende Darstellung, wobei die Kabel in einem gewickelten Zustand gezeigt sind;

Fig. 14 eine schematische Darstellung von Kabelhalterungs- Spiralfedern und der Spannrolle, die in den Aufnah­ meeinrichtungen gemäß der Fig. 12, 13 und 15 ver­ wendet werden;

Fig. 15 einen vertikalen Teilschnitt der tatsächlichen Kabel­ aufnahmeeinrichtung, der durch die vertikale Ebene 15-15 der schematisch in Fig. 1 dargestellten Vor­ richtung verläuft;

Fig. 16 und 17 eine Vorderansicht und Seitenansicht eines Gesamt- Körper-Röntgenstrahlabtastgeräts, bei dem mehrere der erläuterten Konzepte verwendet werden können.

Fig. 2 zeigt in schematischer Form eine Brustabtastvorrichtung mit einem Gehäuse 10. Innerhalb des Gehäuses befindet sich eine Quelle 11 für durchdringende Strahlung, wie z. B. Röntgen- oder Gammastrahlung. Diametral der Quelle gegen­ überliegend befindet sich auf einem Drehkreis 12 eine mit Viel­ fachelementen versehene Strahlungsdetektoranordnung 13. Wie noch erläutert wird, sind die Strahlungsquelle 11 und der De­ tektor 13 auf einem Abtastarm oder Rotor angeordnet, der um eine Achse 14 rotiert, die bevorzugt im wesentlichen mit dem Zen­ trum des Bildfeldes zusammenfällt. Die Quelle N und der Detek­ tor 13 besitzen nicht notwendigerweise denselben Radius von der Drehachse. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 verläuft die Drehachse vertikal, wie das bei der Brustabtastung der Fall ist. Bei Aus­ führungsformen, die nicht auf die Abtastung der menschlichen Brust spezialisiert sind, sondern die sich zur Untersuchung und Abtastung anderer Körperteile oder des gesamten Körpers eignen, kann die Drehachse horizontal oder unter irgendeinem bestimmten Winkel verlaufen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird das Brustuntersu­ chungsobjekt 15 in eine nach unten gerichtete Stellung in ei­ nem Halterahmen 16 gebracht, der in der US-PS 39 73 126 be­ schrieben ist. In Fig. 2 ist eine der Brüste 17 während eines Zeitpunktes in einem Wasser­ behälter 18 zu Untersuchungszwecken angeordnet. Der Körper um die Brust wird auf einer mit einer Öffnung versehenen Ober­ fläche 20 gehalten, die teilweise dargestellt ist.

Bei den Brustuntersuchungs- und Gesamtkörperabtast-Ausführungs­ formen wird der von einem kleinen Punkt in der Quelle 11 ausgehende Röntgenstrahl in einen relativ dünnen, fächerförmigen Strahl gebracht, der ho­ rizontal genügend stark auf den Detektor 13 zu divergiert, um alle Teile des zu untersuchenden Körpers zu erfassen. Bei der Brustabtastung die hier beschrieben und dargestellt ist, läuft der Strahl ferner durch das Wasser in den Behältern 21 und 22, die den Wasser­ behälter 18 bilden. Der fächerförmige Strahl ist vorzugsweise in Richtung der Drehachse des Rotors dünn. Der Strahl kann typischerweise einen Zentimeter oder etwas mehr oder weniger dick sein. Die Quelle 11 und der Detektor 13 um­ laufen den Körper gemeinsam, um die in einer einzigen Ebene aufgenommenen Bilder zu speichern, anschließend wird der Rotor, der die Quelle und den Detektor trägt, in einem Schritt nach unten geführt, und die Drehrichtung des Rotors wird bei der nächsten Abtastung umgekehrt. Während einer 360°C-Drehabtastung werden die elektrischen Signale, die den Röntgenstrahl­ intensitäten der Schritte entsprechen, bei denen der Strahl unter unterschiedlichen Winkeln während der Abtastung ver­ läuft, von einer Detektoranordnung 13 mit mehreren Elementen ausgelesen und in einem Rechner 19 gespeichert, in der diese Signale für eine Anzeige weiter verarbeitet werden.

Die grundlegenden mechanischen Bauteile der Vorrichtung werden nun unter Bezugnahme auf Fig. 1 näher erläutert. Die zu be­ schreibende Vorrichtung wird speziell für eine Brustabtast­ vorrichtung verwendet, die Abtast- und Röntgenstrahlimpuls- Steuerprinzipien, die hier beschrieben werden, eignen sich je­ doch auch für eine Gesamtkörper-Abtastvorrichtung, wie der Fachmann leicht erkennt.

Gemäß der in Fig. 1 dargestellten Einzelteilansicht wird die zu untersuchende Brust des Patienten in einen inneren Behälter 21 eingebracht, der mit einem Fluid, z. B. Wasser, gefüllt ist und während des Abtastbetriebs feststeht. Das Wasser ist daher ebenfalls stationär, und die Brust ist ebenfalls feststehend, was erforderlich ist, um gültige Röntgenstrahlintensitätsdaten zu erhalten. Der innere Behälter 21 ist in Fig. 1 zylindrisch dargestellt, er kann jedoch ebenfalls konisch oder vertikal zugespitzt verlaufen, um besser mit der Brust übereinzustimmen. Das ausgewählte Fluid erzeugt Röntgenstrahlintensitäten, die im wesentlichen gleichförmig über das Detektorfeld und im wesent­ lichen gleich demjenigen Intensitäten des weichen Gewebes sind, so daß sie immer innerhalb des dynamischen Empfindlichkeits­ bereichs des Röntgenstrahldetektors fallen. Das Fluid kann z. B. Wasser enthalten, das Benetzungsmittel, Keimtötungs­ mittel und Konservierungsmittel enthalten kann, um die Blasen­ bildung und Schaumbildung im inneren Behälter 21 auf ein Mini­ mum zu reduzieren, und um die Benetzung sicherzustellen und das Wachstum von Mikroorganismen zu verhindern.

Der Behälter 21 wird von einem äußeren Behälter 22 umgeben, der einen Umgebungsraum 23 definiert, der während einer Unter­ suchung bevorzugt ebenfalls mit demselben Fluid gefüllt ist. Der äußere Behälter 22 dreht sich während einer Untersuchung mit dem Rotor, auf dem sich die Röntgenstrahlquelle 11 und der Detektor 13 befindet, der äußere Behälter führt jedoch keine axiale Translationsbewegung längs der vertikalen Dreh­ achse 14 aus. Ein Teil der Anordnung, auf der ein Teil des Körpers des Patienten, der die Brust umgibt, gehalten wird, ist mit dem Bezugszeichen 20 gekennzeichnet.

Der Rotoraufbau, der manchmal auch als Abtastarm bezeichnet wird, ist allgemein mit dem Bezugszeichen 25 versehen und ent­ hält einen Rahmen 24, der einen in der Mitte offenen Raum 26 festlegt. Die Röntgenquelle 11 aus einem Gehäuse und einer in dem Gehäuse nicht sichtbaren Röntgenröhre, ist auf einer Seite des Rotors 25 befestigt. Die Röntgenquelle besitzt einen Kollimator 27, der den dünnen, fächerförmig di­ vergierenden Röntgenstrahl bildet. Eine bogenförmig ange­ ordnete Gruppe 28 aus Röntgenstrahldetektoren, ist auf dem Rahmen der Röntgenquelle diametral entgegengesetzt in der Ebene des Strahls angeordnet. Die Detektorgruppe 28 ist auf einem Behälter 29 angeordnet, in dem sich, nicht sichtbar, elektro­ nische Einrichtungen befinden, die die Speicherung und das Multiplexieren der elektrischen Signale zur weiteren Verarbei­ tung im Rechner 19 erleichtern, wobei die Signale in Koinzidenz mit den Röntgenstrahlimpulsen während der Abtastung gewonnen werden. Ein geeigneter Röntgenstrahldetektor 28 mit Vielfach­ element ist in der BE-PS 8 46 449 dargestellt.

Bei dem hier beschriebenen, rechnergestützten Bildre­ konstruktionssystem muß eine räumliche Verteilung von Röntgen­ strahlintensitäten durch den Detektor 28 in elektrische Signale derart umgewandelt werden, daß die Signale mittels eines geeig­ neten Rechner-Algorithmus verarbeitet werden und ein zusammen­ gesetztes vollständiges Bild ergeben. Bei der vorliegenden Aus­ führungsform wird die Röntgenquelle gepulst, um eine Im­ pulsgruppe mit regelmäßig beabstandeten Rotationswinkeln wäh­ rend einer Abtastung durch den Rotor zu erzeugen, wobei alle Detektorelemente bestrahlt werden. Die Zeit zwischen den Im­ pulsen wird verwendet, um die Detekktorelemente abzulesen. Das Kodiersystem, das später beschrieben wird, steuert die Abfolge der Röntgenstrahlimpulse. Als eine nicht dargestellte Alter­ native zu dem wiederholten pulsförmigen Bestrahlen und der Drehung um kleine Winkel kann das Kodiersystem auch verwendet werden, um die Drehung in einer derartigen Weise zu steuern, daß der die Röntgenstrahlröhre und die Detektoren tragende Rotor in sich wiederholenden Schritten um kleine Winkel be­ wegt wird und während der Zeit zur Ruhe kommt, während der die Quelle gepulst wird.

In Fig. 1 sind die Einrichtungen, die den äußeren Wasserbe­ hälter 22 drehend antreiben, ohne ihn axial zu versetzen, sym­ bolisch dargestellt. Sie enthalten einen Stab 30, der an der Abtasteinrichtung oder dem Rotor 25 befestigt ist, und zwei Walzen 31, die auf Stützen 32 angeordnet sind. Die Stützen 32 sind mit einem Element 33 verbunden, an dem der äußere Behälter 22 befestigt ist. Wenn der Rotor 25 in Verbindung mit dem Abtastvorgang nach oben und nach unten bewegt wird, können die Walzen 31 der Oberfläche des Stabs 30 folgen, und der Stab treibt den äußeren Behälter 22 bei jeglicher Hub­ bewegung des Rotors 25 in einer Drehbewegung an. Es ist daher offensichtlich, daß der innere, mit Wasser gefüllte Behälter 21 sich nicht dreht, daß sich dagegen der äußere, mit Wasser gefüllte Behälter 22 in einer Drehbewegung angetrieben wird, und daß beide Behälter ständig auf derselben konstanten Höhe befindlich sind.

In dieser Ausführungsform besitzt der untere Teil des Rotors 25 einen Ring 35, der am Rotor 25 befestigt ist. Der Ring be­ sitzt ferner ein konzentrisches Ringzahnrad 36, dessen Zähne nach außen gerichtet sind. Der Ring 35 und dessen zugeordnetes Zahnrad 36 sind mit einem Lager 37 verbunden, das auf einem ringförmigen Element 38 getragen wird, welches auf einem axial verschiebbaren Rahmen oder Arbeitsbühne an­ geordnet ist, die allgemein mit dem Bezugszeichen 39 gekenn­ zeichnet ist. Die Anordnung des Rotors 35 auf dem Lager 37 ermöglicht es, daß der Rotor sich um 360° und mehr alterna­ tiv in entgegengesetzten Richtungen drehen kann, wie das wäh­ rend des Abtastvorgangs erforderlich ist. Wenn der Rotor 25 auf diese Weise von der Arbeitsbühne 39 getragen wird, kann der Rotor schrittweise dadurch angehoben und abgesenkt wer­ den, daß die Arbeitsbühne schrittweise nach jedem Abtastvor­ gang bewegt wird. Das Ringzahnrad 36 wird verwendet, um einen Kodierer 40 anzutreiben, der zusammen mit weiteren elektri­ schen, noch näher zu erläuternden Komponenten in einem Ge­ häuse 41 sitzt, das in gestrichelten Linien dargestellt ist.

Auf der Arbeitsbühne 39 ist ein Servomotor 45 angeordnet, um den Rotor 35 azimutal oder in Drehbewegung zu bewegen. Die Motorwelle besitzt eine Riemenscheibe 46. Die Riemenscheibe treibt einen Riemen 47 an, der fragmentarisch dargestellt ist. Der Riemen läuft auf dem Umfang des Rings 35, der am Unter­ teil des Rotors 25 befestigt ist.

Der Riemen wird durch eine Hilfsriemenscheibe 48 gespannt, die auf einem Arm 49 sitzt, der an der Arbeitsbühne 39 befestigt ist. Bei dieser schematischen Darstellung der Vorrichtung besitzt die Arbeitsbühne zwei Querleisten 50 und 51. Jede Querleiste besitzt zwei gefütterte und mit Innenge­ winde versehene Löcher 52 und 53, die zur Aufnahme von ange­ triebenen Führungsschrauben dienen, die die Arbeitsbühne 39 und den Rotor 25 schrittweise nach unten antreiben, wie wäh­ rend eine Abtastverfahrens gefordert wird.

Um darzustellen, wie die Arbeitsbühne 39 mit dem Grundaufbau 54 zusammengebaut wird, um die Halterung und den Antrieb der Arbeitsbühne zu ermöglichen, ist eine der Querleisten 50, die mit 50′ bezeichnet ist, fragmentarisch im Grundaufbau 54 dar­ gestellt, wobei eine der vier Führungsschrauben 55 bis 58 durch die Querleiste geschraubt ist. Es ist erkennbar, daß die Arbeitsbühne 39 sich aufwärts oder abwärts je nach der Drehrichtung der Führungsschrauben bewegt, wenn die in Tan­ dems gekoppelten Führungsschrauben gedreht werden.

Die Führungsschrauben werden durch einen Servomotor 60 über einen Riemen und eine Riemenscheibe 61 angetrieben. Der Rie­ men treibt gewisse Wellen 62 und 63 in Getriebekästen 64 und 65, in denen die Führungsschrauben angeordnet und angetrieben werden. Diese Getriebekästen sind herkömmlicher Bauart, und ihre Funktion ist dem Fachmann bekannt. Querwellen 66 und 67 koppeln die Getriebekästen 64 und 65 mit einem weiteren Paar von Getriebekästen 67 und 68, die die Führungsschrauben 57 und 58 antreiben. Auf der Innenseite des Grundrahmens 54 ist auf einer kastenförmigen Struktur 69 eine neue Kabelaufnahme­ vorrichtung angeordnet, die allgemein mit dem Bezugszeichen 70 bezeichnet ist und nachfolgend in Einzelheiten erläutert wird.

Wenn die Vorrichtung nach Fig. 1 im Gegensatz zu der auseinan­ dergezogenen, gezeigten Darstellung tatsächlich zusammengebaut ist, wird die Arbeitsbühne 39 auf den Führungsschrauben im Grundaufbau 54 gehalten, und der Rotor 25 ist drehbar auf der Arbeitsbühne gelagert. Die Arbeitsbühne 39 besitzt eine zen­ trale Öffnung 71, um die Kabelaufnahmeeinrichtung 70 darin auf­ zunehmen. Die mit Wasser gefüllten Behälter 21 und 22 sind im Pfad des fächerförmigen Röntgenstrahls zwischen der Quelle 11 und der Detektorgruppe 28 angeordnet.

Bevor mit einer in Einzelheiten gehenden Beschreibung der speziellen Verbesserungen fortgefahren wird, wird zuerst ein Überblick über das gesamte System an Hand Fig. 3 gegeben. Das System basiert darauf, daß ein Strahl einer Röntgenstrah­ lung durch eine Schicht des Untersuchungsobjekts projiziert wird und die durch das Objekt hindurchtretenden Strahlen auf eine Gruppe von Detektoren fallen. Die Röntgenquelle und die Detektoren umkreisen gemeinsam das Untersuchungsobjekt, und die Quelle wird in vorgegebenen Intervallen derart ge­ pulst, daß die Detektoren eine Abfolge elektrischer Signale erzeugen, die der Absorption der Volumenzunahmen oder Volumen­ inkremente in der Schicht zugeordnet sind. Von jeder Schicht wird eine ähnliche Abtastung vorgenommen. Die Schwächungs­ daten werden digitalisiert und gewöhnlicherweise in einem Spei­ cher gespeichert, der einem Rechner zugeordnet ist. Der Rech­ ner wird durch ein geeignetes Programm gesteuert, das einen Algorithmus ausführt, der die Daten derart verarbeitet, daß digitale Zahlen gewonnen werden, die den Schwächungskoeffi­ zienten für jedes Schichtelement innerhalb irgendeiner gewählten Schicht darstellen. Dies ermöglicht die Rekonstruktion und die Anzeige des Bildes, das abgetastet wurde. Es ist selbstver­ ständlich notwendig, jedes Schwächungskoeffizienten-Rohdaten­ wort dem Abtastwinkel und der Schicht zuzuordnen, innerhalb der es gewonnen wurde. Die Rotor- oder Abtastarm-Azimuthwin­ kel, bei denen die Schwächungsmessungen innerhalb eines Ab­ tastvorganges begonnen und beendet werden, müssen präzise be­ stimmt sein. Die Azimuthwinkel des Rotors müssen zu allen Zei­ ten bekannt sein.

Bei der Körperabtastvorrichtung, insbesondere bei der speziell hierin beschriebenen Brustabtastvorrichtung, kann die Abtast­ vorrichtung als in der 0°-Azimutstellung betrachtet werden, wenn die Röntgenquelle 11 und die Detektoren 28 in Fig. 2 in einer Linie und parallel mit dem Papier angeordnet sind, mit dem Wert null am Fußende des Objekts. Vom oberen Ende der Fig. 2 her gesehen werden Azimutwinkel im Uhrzei­ gersinn als positiv, und Winkel im Gegenuhrzeigersinn als negativ betrachtet. Gemäß den beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung wird die Röntgenstrahlquelle während der Zeit, während der Abtastarm bevorzugt um 360° gedreht wird, gepulst.

Es wurde eine Vereinbarung zur Festlegung der Azimut- oder Rotationswinkel des Abtastarms übernommen, der in dieser Be­ schreibung auch als Rotor bezeichnet wird. Wenn das Untersu­ chungsobjekt entsprechend der Fig. 2 positioniert ist, befin­ det sich der Azimutwert null für die Röntgenquelle am Fußende des Patienten auf einer Linie, die sich von den Füßen des Patienten bis zum Kopf des Patienten erstreckt. Der Kopf liegt bei dieser Figur bei einem Azimutwinkel von 180°. Wenn der Patient auf die Vorrichtung gelegt wird, wird der Rotor, und insbesondere die Röntgenröhre auf die Stellung mit 90° Azimutwinkel oder einer Viertelumdrehung über die 0°- Azimutwinkelstellung gebracht, wobei zu beachten ist, daß die Röntgenquelle, von oberhalb des Patienten her gesehen, aus der 0°-Stellung im Uhrzeigersinn positioniert wurde. Da der Patient und die Vorrichtung bei einer Stellung der Röntgen­ quelle vorbereitet werden, die nach ungefähr 90° einer Drehung im Uhrzeigersinn eingenommen ist, und da der erste Ab­ tastvorgang im Uhrzeigersinn erfolgen soll, wird der Rotor nicht im Gegenuhrzeigersinn zurück zur 0°-Azimutstellung zum Start gebracht, sondern der Rotor startet im Uhrzeigersinn bei der 90°-Azimutstellung. In dem im Uhrzeigersinn zählenden Winkel zwischen ungefähr 90°- und genau 135°-Azimut kann der Rotor beschleunigen und eine konstante Winkelgeschwindigkeit zu erreichen. Bei genau 135° wird der Impulsbetrieb der Röntgenstrahlen ausgelöst. Dieser Azimut­ winkel von 135° stellt für den Röntgenstrahlimpulsbetrieb den 0-Grad-Punkt dar, und wenn ein Winkel von 360° der Rotordrehung addiert wird, so ist dieser Punkt ebenso der Abschalt- oder 360°-Punkt, bei dem der Röntgenstrahlimpulsbetrieb für die ab­ zutastende Körperschicht beendet wird. Anschließend wird in dieser Beschreibung aus Einfachheitsgründen die 0°-Röntgen­ strahlstellung verwendet, um den Azimutwinkel zu kennzeich­ nen, bei dem der Röntgenstrahlimpulsbetrieb beginnt, und es wird die 360°-Röntgenstrahlstellung verwendet, die tatsächlich mit dem Wert 0 zusammenfällt, um den Winkel zu kennzeichnen, bei dem der Röntgenstrahlimpulsbetrieb beendet wird.

Bei der gerade erläuterten, im Uhrzeigersinn erfolgenden Ab­ tastung beträgt der wahre Azimutwinkel der Röntgenquelle, dessen 0°-Wert am Fußende liegt, 135° plus 360°, wenn der Im­ pulsbetrieb endet, was gleich 495° ist. Danach kann der Rotor weitere 45° freilaufen, und er wird, sofern er nicht vorher anhält, bei 540° abgebremst.

Eine Abtastung im Gegenuhrzeigersinn wird von dem wahren Azi­ mutwinkel von ungefähr 540° oder weniger aus begonnen, und es werden wiederum 45° oder weniger gegeben, in denen der Rotor und die Röntgenquelle beschleunigt werden und eine kon­ stante Geschwindigkeit erreichen, wobei diese konstante Ge­ schwindigkeit bei einem wahren Azimutwinkel von genau 495° vorliegt, wobei in dieser Stellung der Röntgenstrahlimpulsbe­ trieb für Abtastungen im Gegenuhrzeigersinn ausgelöst wird. Dieser wahre Azimutwinkel von 495° stimmt mit dem wahren Azi­ mutwinkel von 135° überein, an dem der Röntgenstrahlimpulsbe­ trieb bei Rotation im Uhrzeigersinn startet, und dieser Wert kann wiederum als 0°-Röntgenstrahlstellung betrachtet werden. Der Röntgenstrahlimpulsbetrieb bei einer Abtastung im Gegen­ uhrzeigersinn wird genau bei einem wahren Azimutwinkel von 495° minus 360° oder 135° beendet, und der Rotor läuft wiede­ rum bis zu 45° frei und erreicht den wahren Azimutwinkel von 90°, bei dem die vorausgegangene Abtastung im Uhrzeigersinn gestartet ist, und von dem die nächste Abtastung starten wird.

Beispielsweise wird in einer Ausführungsform der Erfindung die Röntgen­ quelle alle 3,6° der Drehung in jeder Schicht gepulst. Die Impulshülle dauert ungefähr 0,5° oder 4,4 Millisekunden an. Innerhalb jeder Röntgenstrahl-Impulshülle treten vier Ko­ dierimpulse in Intervallen von 1,1 ms auf. Zwischen den Rönt­ genstrahlimpulsen sind ungefähr 100 ms verfügbar, um die De­ tektoren auszulesen. In diesem Beispiel sind in der Detektor­ gruppe 28 ungefähr 128 Detektorelemente vorgesehen.

Der Abtastrotor wird in diesem Beispiel mit 6 Umdrehungen pro Minute angetrieben, wodurch sich eine 360°-Abtastung einer Körperschicht in 10 Sekunden, bzw. eine 180°-Abtastung, sofern eine halbe Umdrehung verwendet wird, in 5 Sekunden vollenden läßt. Jede Schicht ist 1 cm dick, es wird jedoch überlegt, auch dünnere Schichten zu verwenden. Die maximale Größe einer Brust beträgt normalerseise ungefähr 15 cm, so daß sie in einem Gesamtwert von ungefähr 150 s an tatsächlicher Abtast­ zeit untersucht werden kann, wobei Abtastungen mit 10 Sekunden erfolgen.

Kleinere Brüste erfordern weniger Abtastungen und können in einer kürzeren Zeit untersucht werden. Das Bedienungspersonal kann die Anzahl der Schichten einstellen, die abgetastet wer­ den sollen, um die gesamte Brust, im wesentlichen aber nicht mehr, zu bedecken. Bei der Ausführungsform der Abtastvorrich­ tung, die den Torso oder andere größere, gesamte Körperteile untersucht, lassen sich nach Wahl des Bedienungspersonals mehr oder weniger Schichten abtasten.

Die oben genannten Werte sind, wie schon darauf hingewiesen wurde, nur als Beispiel angegeben. In anderen Ausführungs­ formen werden z. B. Abtastgeschwindigkeiten von 6,25 und 12,5 Umdrehungen pro Minute und 4,8 und 9,6 s pro Abtastung ver­ wendet. Ein wichtiger Gesichtspunkt besteht darin, daß die Impulse räumlich und zeitlich mit den Abtastwinkeln, und, wie noch erläutert wird, mit der Netzfrequenz synchronisiert sind. Ein wesentliches Merkmal stellt ein Kodierer 40 dar, der noch näher erläutert wird und der dies mit hoher Genauigkeit möglich macht.

In Fig. 3 ist ein Block 77, der mit "Tischelektronik" be­ zeichnet ist, kennzeichnend für die Schaltung zur Bestimmung und Steuerung der Abtastwinkel und für die Wahl der Schichten. Die Tischelektronikschaltungen sind über eine Datenerfassungs- Eingabe/Ausgabetafel 78 mit dem Rechner verbunden.

Es sind Einrichtungen vorgesehen, um die Röntgenquelle 11 zu speisen und zu steuern. Die Röntgenstrahl-Steuereinrichtung 79 dient zur Bereitstellung der Betriebsparameter der Röntgen­ röhre, wie z. B. des Potentials und des Heizstroms. Die­ se Betriebsparameter müssen konstant gehalten werden, um ver­ wendbare Absorptionsdaten zu erhalten, und zu diesem Zweck steuert die Steuereinrichtung 79 Röntgen-Speiseeinheit 80, die ihrerseits den Hochspannungsausgang des Röntgen­ transformators 81 festlegt. Die angelegte Spannung kann in einem Filter, das durch den Block 82 symbolisiert ist, gefil­ tert werden. Der Block 83 stellt eine Gittervorspannungssteue­ rung dar, um das Gittervorspannungspotential der Röntgen­ röhre, welches die Röntgenstrahlimpulse startet und stoppt, einzuschalten und auszuschalten. Das Röntgenstrahlsystem ist mittels einer Eingabe/Ausgabetafel 84 mit dem Rechner verbun­ den.

Die erforderlichen Schwächungsdaten werden in digitaler Form in einem Plattenspeicher 85 gespeichert, um gemäß dem Rech­ neralgorithmus weiterverarbeitet zu werden. Das Rechnerpro­ gramm ist in einem Magnetbandmodul 86 gespeichert. Das Band­ gerät ist mit 87 bezeichnet. Die digitalen Daten, die ein Bild kennzeichnen, können auf einem Monitor für eine weiche oder harte Kopie angezeigt werden, der durch den Block 88 symbolisiert ist. Es sind Einrichtungen vorgesehen, um einen Teil des Bildes auszuwählen, der einen speziellen Kontrastbereich oder Grauskala besitzt, und um diesem Bildteil die volle Kontrastskala von weiß bis schwarz zukommen zu lassen. Derartige Einrichtungen werden durch den Block 89 dargestellt, der als W-L-Steuerblock bezeichnet ist. An der Anzeigekonsole 90 steht dem Bedingungspersol eine Steuertafel 91 zur Ver­ fügung, um verschiedene Befehle zum Anzeigesteuersystem 96 zu senden. Die Anzeigekonsole kann ferner den Monitor 92 ent­ halten, um den Ausgang des Röntgengenerators zu über­ wachen. An der Maschine selbst befindet sich eine Operator­ konsole 93, die ebenfalls eine Steuertafel 94 zur Steuerung des Systems enthält. Die Fernanzeigekonsole ist mit dem Rech­ ner über eine Anzeige-Eingabe/Ausgabetafel 95 und einem An­ zeigesteuersystem 96 verbunden. Der Abtastvorgang erfolgt au­ tomatisch unter der Steuerung eines Rechners, nachdem der Pa­ tient eingebracht ist und ein Startbefehl vom Bedienungsper­ sonal ausgelöst ist.

Ein wesentliches und wichtiges Merkmal der rotierenden Abtastvorrichtung stellt der Kodierer (Kodiersystem) dar. Seine primäre Funktion besteht darin, der Systemsteuereinrichtung, die als ein Rechner oder ein separater Mikroprozessor ausge­ bildet sein kann und nicht dargestellt ist, als Funktion der Position der Abtasteinrichtungen mit Impulsen zu versehen. Diese Impulse lösen, nachdem sie in der Systemsteuereinrich­ tung oder dem Rechner verarbeitet wurden, Röntgenimpuls­ befehle als Funktion der Drehposition der Abtasteinrichtung und der Netzfrequenz aus. Die Impulsfrequenz des Kodierers wird von der Systemsteuereinrichtung verwendet, um die Drehgeschwin­ digkeit der Abtasteinrichtung festzulegen.

Es wird nun zur Beschreibung einer Ausführungsform des Kodierers 40 auf die Fig. 4 und 5 Bezug genommen. In Fig. 4 stellt der Block 100 die Abtasteinrichtung (Scanner) dar, die den Rotor 25 gemäß Fig. 1 enthält, auf der die Röntgen­ quelle 11 und die Detektoranordnung 13 angeordnet ist. Der Kodierer 40 erzeugt Ausgangsimpulse in Abhängigkeit von der Rotordrehung und stellt eine kommerziell erhältliche Bauart dar, von der Einzelheiten nicht dargestellt sind. Der Kodierer 40 kann eine Platte mit Löchern enthalten, die in gleichen Winkel­ abständen auf einem Kreis angeordnet sind. Eine Lichtquelle, wie z. B. eine lichtemittierende Diode, befindet sich auf der einen Seite der Scheibe, und ein Lichtsensor auf der anderen Seite der Scheibe. Wenn die Löcher aufgrund der Drehung der Welle des Kodierers durch den Lichtstrahl hindurchlaufen, er­ zeugt der Sensor eine Folge elektrischer Impulse. Beispiels­ weise erzeugt der Kodierer in einer tatsächlichen Ausführungs­ form 500 Impulse pro Umdrehung der Kodiererwelle. Da das Ge­ triebeverhältnis zwischen dem Kodierer und der Abtasteinrich­ tung, gekennzeichnet durch den Block 101 in Fig. 4, den Wert 18 : 1 besitzt, erscheinen auf der Leitung A bei jeder Um­ drehung der Abtasteinrichtung um 360° eine Anzahl von 9000 Ausgangsimpulsen. Die Impulse werden mit einer konstanten Fre­ quenz während des Abtastens erzeugt, da die Geschwindigkeit des Servomotors der Abtasteinrichtung konstant gehalten wird. Wenn die Abtasteinrichtung vor und nach Erreichen der 0°- Stellung, bei der der Röntgenstrahlimpulsbetrieb stoppt, beschleunigt oder verlangsamt wird, werden die Impulse des Kodierers mit einer variierenden Frequenz erzeugt.

Auf der Ausgangsleitung B liefert der Kodierer 40 ferner einen Impuls pro Umdrehung der Kodiererwelle oder 18 Impulse bei je­ der ganzen Umdrehung des Abtastrotors 25. Ein drittes Impuls­ signal, das auf der Leitung C erscheint, wird unabhängig vom Kodierer erzeugt. Die Impulsrate auf der Leitung C beträgt 1 Impuls pro 360°-Abtastumdrehung, und dieser Impuls wird un­ gefähr bei dem Azimutwinkel von 0° Röntgenstrahlstellung er­ zeugt. Die Impulse auf der Leitung C werden unabhängig vom Kodierer erzeugt, wobei fotoelektrische Elemente verwendet werden, die eine Lichtquelle 102, einen Detektor 103 und ein mit einer Blende versehenes Element 104 enthalten. Das Impuls­ signal C besitzt eine Breite oder Apertur von 10°.

Wie sich aus Fig. 5 entnehmen läßt, in der die Kurvenverläufe dargestellt sind, besitzt der Kodierer eine solche Phase, daß das Impulssignal B innerhalb die Apertur oder Breite des Im­ pulssignals C fällt. Die Impulsserien A und B stehen notwendi­ gerweise zeitlich und räumlich untereinander in Beziehung, da sie von derselben Kodiererwelle erzeugt werden. Die Impuls­ signale B und C fallen einmal pro Umdrehung der Abtasteinrich­ tung zusammen, und die Mitte des Impulses B fällt mit dem An­ stieg des ersten Impulses der Gruppe A zusammen, wie aus Fig. 5 entnommen werden kann, in der die 0°-Röntgenstrahlstel­ lung durch eine gestrichelte Linie festgelegt ist, so daß eine präzise räumliche Ausrichtung oder Übereinstimmung der Null­ stellung bezüglich der Impulsgruppe A erreicht ist. Der Aus­ gangsimpuls, der die Nullstellung kennzeichnet, erscheint auf der Leitung D in Fig. 4 und wird durch die UND-Funktion des Tors 105 bewirkt, welches ein Ausgangssignal D bei Koinzidenz der Signale B und C erzeugt.

Die Impulsgruppe A wird über einen UND-Tortreiber 106 zur Systemsteuereinrichtung geleitet. Geeignete Treiber sind durch den Bautyp National DM 8830 oder durch äquivalente Bautypen gegeben. Bei jedem Impuls der Gruppe A geht die Ausgangsleitung 107 des Treibers auf einen hohen Wert, und die Ausgangsleitung 108 wird niedergehalten. Die die Nullstellung anzeigende Im­ pulse D, die von der Koinzidenz der Impulse B und C herrühren, werden über Leitungen 110 und 111 einem Treiber 109 und der Systemsteuereinrichtung zugeführt. Alle Leitungen sind am Empfangsende elektrisch isoliert, wobei lichtgekoppelte Iso­ latoren verwendet werden, die nicht dargestellt sind. Als Empfänger kann z. B. der Typ Fairchild FDC 820 oder ein Äqui­ valent verwendet werden, dem ein Schmitt-Triggerpuffer vom Typ SW 7414 folgt, wobei weder Empfänger noch Schmitt-Trigger gezeigt sind.

Wie in Fig. 5 dargestellt ist, erscheinen die Impulse des Kodierers in der Gruppe A mit einer gleichförmigen Frequenz. Dies ist nur der Fall, wenn die Abtasteinrichtung mit einer gleichförmigen Winkelgeschwindigkeit rotiert. Das System ist derart aufgebaut, daß der erste Röntgenstrahlimpuls nur aus­ gelöst wird, wenn die Drehgeschwindigkeit der Abtasteinrich­ tung und damit die Impulsfrequenz einen vorgegebenen konstan­ ten Wert besitzt. Eine konstante Winkelgeschwindigkeit der Abtasteinrichtung wird mit dem Azimut-Antrieb erzielt, der später beschrieben wird.

Wenn eine Schicht des Körpers des Untersuchungsobjekts, wie z. B. der Brust, untersucht werden soll, wobei angenommen wird, daß das Objekt richtig eingefügt ist, startet die Abtastein­ richtung oder der Rotor die Drehbewegung von einem Winkel von etwa 45° vor der 0°-Röntgenstrahlstellung aus, wobei diese Stellung oben definiert ist. Dies ermöglicht es dem Abtast­ einrichtungs- oder Azimutantrieb, eine Beschleunigung zu durch­ laufen und eine konstante Geschwindigkeit zu erreichen, wenn die 0°-Röntgenstrahlstellung oder die Einschaltstellung er­ reicht ist und der erste Röntgenstrahlimpuls ausgelöst wird. Der erste Röntgenstrahlimpuls wird nur ausgelöst, wenn der Rotor 25 sich auf einer konstanten vorgegebenen Geschwindig­ keit befindet, wenn er die 0°-Röntgenstrahlstellung bei der einen Abtastrichtung, und die 360°-Röntgenstrahlstellung - was dieselbe Stellung ist - für die andere Abtastrichtung er­ reicht. Die Abtastung wird automatisch unterlassen, wenn die Rotorgeschwindigkeit zum Zeitpunkt, zu dem der Rotor die 0°- Röntgenstrahlstellung erreicht, nicht konstant ist.

Der Kodierer liefert auf jeden Fall einen kontinuierlichen Impulszug während der Rotorbeschleunigung, während des Inter­ valls gleichförmiger Geschwindigkeit und während der Abbrem­ sung der Abtasteinrichtung. Dies wird im Impulszug E der Fig. 5 beispielshalber dargestellt, und diese Impulse sind tatsächlich diejenigen, die auf der Leitung A in Fig. 4 er­ scheinen. Es ist ersichtlich, daß links von der 0°-Röntgen­ strahlstellungsmarkierung die Impulse in der Impulsgruppe E ungleichförmig sind und einen abnehmenden Zwischenraum zwischen sich besitzen, wodurch Beschleunigung gekennzeichnet ist. Un­ mittelbar vor der Nullstellung, und von der Nullstellung bis unmittelbar über 360° der Drehung hinaus, wo die Röntgenstrahl­ impulse gestoppt werden, sind die Impulse des Kodierers gleich­ förmig, da der Azimutantrieb mit einer konstanten Geschwindig­ keit läuft. Nach einer Drehung um 360° oder der Röntgenstrahl- Ausschaltstellung verlangsamt sich die Abtasteinrichtung und kommt unter normalen Bedingungen nach ungefähr 45° zur Ruhe. Entsprechend umgekehrte Winkel gelten für den Fall der in um­ gekehrter Richtung verlaufenden Rotordrehung. Geeignete Grenz­ schalter und Halteinrichtungen sind vorgesehen, um die Drehung auf nicht mehr als 90° in beiden Richtungen über die 0°-Rönt­ genstrahlstellung oder die 360°-Röntgenstrahlstellung - für den Fall in umgekehrter Richtung laufender Abtastumdrehungen - zu begrenzen. Dies wird später näher erläutert.

In Fig. 5 ist das Röntgenstrahlimpulsintervall auf der Linie F dargestellt, und der erste Impuls wird bei der 0°-Röntgen­ strahlstellung der Abtasteinrichtung oder des Rotors ausgelöst und alle 3,6° der Drehung des Rotors und der Röntgen­ quelle gemäß diesem Beispiel wiederholt, wie oben erwähnt wur­ de. Es können auch andere Widerholfrequenzen verwendet werden. In diesem Beispiel beträgt, wie schon erwähnt, die Impulsdauer 4,4 ms, und innerhalb dieser Zeit treten vier Kodiererimpulse 112 mit einem Abstand von 1,1 ms auf. Es sei jedoch bemerkt, daß die Frequenz der Röntgenstrahlimpulse von den gerade als Beispiel gegebenen Werten abweichen kann, und daß dies von der verfügbaren Röntgenstrahlintensität, der individuellen Impuls­ dauer, der Abtastgeschwindigkeit, dem zur Rekonstruktion des Bildes verwendeten Rechneralgorithmus und u. a. auch von dem Grad der geforderten Bildauflösung abhängt. Das Geschwindig­ keitsabfühlsystem erlaubt eine Pufferperiode von 5° zur Über­ wachung und Feststellung, ob die Abtasteinrichtung mit der konstanten Geschwindigkeit betrieben wird. Die Röntgenstrahl­ impulse beginnen nur, wenn die Rotorgeschwindigkeit konstant ist. Die Abtastung wird automatisch unterlassen oder beendet, wenn die Geschwindigkeit nicht konstant ist. Ist die Abtast­ geschwindigkeit konstant, so kann die Röntgenstrahlung bei der 0°-Röntgenstrahlstellung eingeschaltet werden. Der Rech­ ner befindet sich bei der Durchführung seiner Steuerfunktionen im Gleichlauf mit den Röntgenstrahlimpulsen und indiziert die­ se und veranlaßt, daß die Hochspannung an der Röntgen­ quelle sich am Ende jeder Abtastung ausschaltet.

Im folgenden wird nun ein Schema zur Steuerung der Röntgen­ belichtungen beschrieben, das gegenüber dem vorausgehend beschriebenen bevorzugt wird. In der vorstehenden Ausführungs­ form wurde jeder Röntgenstrahlimpuls oder Belichtungsintervall gestartet, wenn eine vorgegebene Anzahl von Impulsen des Ko­ dierers gezählt wurde. Wenn kürzere oder längere Röntgenstrahl­ impulse gewählt wurden, um verringerte oder erhöhte Belichtun­ gen zu erhalten, wurden die Röntgenstrahlimpulse auf einer Sei­ te des Startpunktes kontrahiert und expandiert. In anderen Wor­ ten, die Röntgenstrahlimpulse waren nicht um die Winkel zwi­ schen den Impulsen zentriert. Dies verkompliziert den vom Rech­ ner zur Rekonstruktion des Röntgenbildes verwendeten Al­ gorithmus.

Im vorausgegangenen Schema waren die Röntgenstrahlimpulse räumlich oder winkelmäßig synchronisiert, es war jedoch nicht sichergestellt, daß eine Synchronisation der Röntgenstrahlim­ pulse mit der Netzfrequenz erfolgte. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird eine Netzfrequenz-Synchronisation vorge­ nommen, und die Röntgenstrahlimpulse sind symmetrisch um ihre Abstandswinkel, die vom Kodierer festgelegt sind. Die Mitten oder Zentren aller Röntgenstrahlimpulse in allen Schich­ ten des Körpers sind dann unabhängig von der Länge der Impulse kongruent.

In der bevorzugten Ausführungsform wird der Rotor 25 synchron mit der Frequenz des Netzes angetrieben, wobei ein Wechselstrom- Synchronmotor als Azimutantriebsmotor 45 verwendet wird, ver­ gleiche Fig. 8. Alle Parameter werden dann gemäß der vor­ herrschenden Netzfrequenz gewählt, die in Deutschland 50 Hz beträgt und in anderen Ländern manchmal auch 25, 40 oder 60 Hz betragen kann. Im vorliegenden Beispiel werden die auf einer 60-Hz-Netzfrequenz basierenden Zahlen verwendet, um das bevor­ zugte System zu beschreiben.

Es wird nun auf die Fig. 1, 4 und 8 Bezug genommen, nach denen der Rotor 25 wiederum ein Ringzahnrad 36 aufweist, um einen von einer Welle angetriebenen Präzisionskodierer 40 in Drehbewegung zu versetzen. In diesem Fall ist aus Gründen, die noch klarer werden, das Getriebeverhältnis derart gewählt, daß eine Umdrehung des Ringzahnrads 36 in 24 Umdrehungen der Ko­ diererwelle umgesetzt wird. Der Kodierer erzeugt ein Vielfaches von 60 Hz, nämlich 360 Impulse pro Umdrehung der Welle, so daß der Impulszug A in Fig. 4 8640 Kodiererimpulse bei jeder Azi­ mut- oder vollen 360°-Rotorumdrehung aufweist. Wie in der vor­ ausgegangenen Ausführungsform liefert der Kodierer einen zwei­ ten Ausgang als Impuls B, der lediglich einmal pro Umdrehung der Kodiererwelle auftritt. Dieser Impuls wird einem UND-Tor 105 mit einem separaten, vom Azimut abgeleiteten Impuls C vom Sensor 103 zugeführt, wobei dieser Impuls nur einmal pro Azi­ mutumdrehung auftritt. Die Impulse B und C besitzen eine der­ artige Phase, daß sie einmal pro Azimutumdrehung zusammenfallen, und diese Impulse bewirken, wenn sie zusammenfallen, einen Aus­ gangsimpuls vom UND-Tor 105, der bei der 0°-Röntgenstrahlstel­ lung und der 360°-Röntgenstrahlstellung auftritt, wobei die letzteren Winkel früher definiert wurden. Da die beiden Kodie­ rerausgänge Teile derselben Wellenanordnung sind, ist ihre Be­ ziehung untereinander invariant, und die räumlichen Beziehun­ gen zwischen der 0°-Röntgenstrahlstellung und der 360°-Rönt­ genstrahlstellung ist bezüglich des Rotors 25 invariant.

Das Ausgangssignal des Kodierers mit 8640 Impulsen stellt da­ her ein netzsynchrones Taktsignal für die räumliche Synchroni­ sierung der Start-, Mitten- und Endpunkte jedes Impulses und zur Festlegung der Dauer der Röntgenstrahlimpulse dar. In dem als Beispiel gewählten System erfolgen während einer Rotor­ drehung um 360° für jede Körperschicht 288 Röntgenstrahlim­ pulse oder Belichtungen und Ansichten. Zwischen den Mitten der Röntgenstrahlimpulse liegen 1,25°. Je nach der geforderten Bildauflösung können mehr oder weniger Belichtungen durchge­ führt werden.

Die Zeitperiode zwischen den Röntgenstrahlimpulsen wird durch Zählung der Kodiererimpulse bestimmt, und dies kann in einem nicht dargestellten Mikroprozessor erfolgen, der als System­ steuereinrichtung dient, oder es kann durch den Rechner er­ folgen, der dann die Steuerfunktionen ausführt. Die Dauer wird ebenfalls durch die Zählung von Kodiererimpulsen festgelegt. In diesem Beispiel beträgt die Periode 8640/288 oder 30 Kodie­ rerimpulse zwischen den Röntgenstrahlimpulsen. Da der Rotor 25 netzsynchron angetrieben ist, treten die Röntgenstrahlim­ pulse synchron mit der Netzfrequenz auf. Bei der tatsächlichen Vorrichtung sind Geschwindigkeiten der Abtastung von 12,5 und 6,25 Umdrehungen pro Minute vorgesehen. Bei 12,5 Umdrehungen pro Minute benötigt eine Abtastung 4,8 Sekunden, so daß 4,8/288=1/60 Sekunden das Intervall zwischen den Impulsen darstellt. Bei 6,25 Umdrehungen pro Minute benötigt eine Ab­ tastung 9,6 Sekunden, so daß 9,6/288=1/30 s die Intervall­ zeit ist. Diese Zeiten stellen synchrone Perioden für eine 60-Hz-Netzfrequenz dar, und es ist für einen Fachmann einfach, diese Werte an andere Netzfrequenzen anzupassen.

Falls eine Abtastung 4,8 s beträgt, beträgt die Dauer jedes Kodiererimpulses 1/60 : 30 oder 0,555 ms. Bei einer Ab­ tastungszeit von 9,6 s beträgt diese Impulsdauer 1,11 ms. Bei einer Abtastung von 4,8 s kann der Zähler die Röntgenstrahl- Belichtungsimpulse in den Schritten von 0,555 ms bis zur be­ liebigen Längen steuern. Tatsächlich wird der Zähler program­ miert, um die Belichtungen in Schritten von 2 Kodiererimpulsen aus Gründen zu steuern, die noch erläutert werden.

Gemäß einer Ausführungsform stellt der Zähler für Kodiererimpulse einen Teil einer Steu­ ereinrichtung dar, die tatsächlich als ein Intel 8080 Mikro­ prozessor ausgebildet ist, und gemäß einer anderen Ausführungs­ form wird die Zählung der Kodiererimpulse mit dem Rechner durch­ geführt, der auch die Bilder aus den Daten rekonstruiert und andere Steuerfunktionen ausführt.

Die Steuereinrichtung ist programmiert, um tatsächlich den Mitten- oder Zentrumspunkt jedes Röntgenstrahlimpulses zu be­ stimmen, und jeden Impuls, unabhängig von der Länge des Rönt­ genstrahlimpulses symmetrisch um die Mitte zu starten und zu beenden.

Die Steuereinrichtung startet die Röntgenstrahlimpulse bei einer ersten Winkelstellung, die jenseits der 0°-Röntgen­ strahlstellung oder der 360°-Röntgenstrahlstellung in beiden Richtungen liegt, und er beendet die Röntgenstrahlimpulse bei der 360°-Röntgenstrahlstellung bzw. der 0°-Röntgenstrahlstel­ lung. Bei einer Drehung des Rotors im Uhrzeigersinn, z. B. bei einer 4,8 s dauernden, 288 Impulse enthaltenden Abtastung um 360°, liegt dann die Mitte des ersten Röntgenstrahlimpulses bei 1,25° oder 30 Kodiererimpulse nach der 0°-Röntgenstrahl­ stellung. Die Mitten oder Zentren der folgenden Röntgenstrahl­ impulse liegen immer 30 Kodiererimpulse nach dem vorausgegan­ genen Impuls. Da für die Röntgenstrahlimpulse Symmetrie gefor­ dert ist, und die Dauer der Impulse durch die Abzählung von Kodierimpulsen bestimmt wird, muß immer eine gleiche Zahl von Kodierimpulsen auf beiden Seiten der Mitte vorhanden sein, so daß die Gesamtzahl der Kodiererimpulse während eines Röntgen­ strahlimpulses eine gerade Zahl sein muß. Aus diesem Grund ist der Kodierer so programmiert, daß er die Belichtung in Schrit­ ten von zwei Kodiererimpulsen steuert.

Die Steuereinrichtung ist derart programmiert, daß sie einen Röntgenstrahlimpuls eine ganze Zahl von Kodiererimpulsen vor der Impulsmitte startet, und daß sie den Röntgenstrahlimpuls nach derselben Anzahl nach der Impulsmitte beendet. Wenn z. B. Röntgenstrahlimpulse mit 1,1 ms Dauer gesteuert werden, so entspricht dies zwei Kodiererimpulsen, jeweils einen Kodierer­ impuls auf jeder Seite der Impulsmitte beim Zahlenwert 30. Die Steuereinrichtung ist also derart programmiert, daß sie den Startpunkt einen Kodiererimpuls vor der Impulsmitte vor­ wegnimmt. Die Steuereinrichtung liefert einen Triggerimpuls bevor der Röntgenstrahlimpuls gestartet wird, dessen Breite gleich einem Kodierer- oder Positionsimpuls ist. Zwischen dem Ende des Triggerimpulses und dem Start des Röntgenstrahlim­ pulses ist keine Trennung oder Separation vorhanden. Nachdem dann zwei Kodiererimpulse gezählt sind, entregt die Steuer­ einrichtung die Röntgenstrahlimpulsquelle. Dieser Prozeß wie­ derholt sich, und der letzte Röntgenstrahlimpuls innerhalb einer vollen Abtastung wird bei diesem Beispiel einer Drehung im Uhrzeigersinn bei der 360°-Röntgenstrahlstellung zentriert.

Allgemein betrachtet bedeutet dies, daß alle Röntgenstrahl­ impulse die Dauer von 2 n Kodiererimpulsen besitzen, wobei n eine ganze Zahl ist. Die Mitte oder das Zentrum der Röntgen­ strahlimpulse befindet sich dann 2n/2 Kodiererimpulse nach dem Belichtungsstart.

Die folgende Tabelle liefert die Zahl n für die beiden Geschwindigkeits­ beispiele und die verschiedenen Belichtungs-Wahlmöglichkeiten des Bedienungspersonals.

Die nachfolgende Tabelle gibt den relativen Zählerinhalt bezüglich des 0-Zählerinhalts bei der 0°-Röntgenstrahlstellung=0°-Azimut­ stellung am Start, in der Mitte und am Ende des ersten und letzten Röntgenstrahl-Belich­ tungsimpulses für das System wieder, das in einer 4,8-s-Abtastungsbetriebsart betrieben wird, wobei die vom Bedienungspersonal aus­ gewählten Belichtungszeiten 1,11, 2,22 oder 3,33 ms betragen.

0° stellt den von einem Punkt gemessenen Azi­ mutwinkel dar, wobei dieser Punkt, wie schon früher erläutert, ein willkürlicher Nullpunkt, und nicht die 0°-Röntgenstrahlstellung ist.

Fall: 4,8 s Abtastung

Für synchrone 50-Hz-Rotorantriebssysteme können Abtastungen in 5,76 s bei langsamer Geschwindigkeit, und in 11,52 s bei hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden. Die Dauer der Ko­ diererimpulse beträgt 1/50 : 30=0,6666 ms für die schnelle Abtastung und 1,3333 ms für die langsame Abtastung, sofern dasselbe Kodierer- und Getriebeverhältnis verwendet wird wie in dem oben genannten 60-Hz-Netzfrequenzbeispiel, wobei wiede­ rum angenommen wird, daß 288 Belichtungen pro Azimutumdrehung gewünscht werden.

Es wird nun der Azimutantrieb und dessen Steuerung erläutert. Es sei daran erinnert, daß die Abtasteinrichtung oder der Rotor 25 gemäß Fig. 1 durch den Servomotor 45 in einer Drehbewegung angetrieben wird. Das logische System und die Komponenten des Azimutantriebssystems sind in den Fig. 7 bzw. 8 dargestellt, auf die nun Bezug genommen wird.

In Fig. 8 ist der Servomotor 45 für den Azimutantrieb schema­ tisch derart dargestellt, daß er in einer Antriebsverbindung mit dem Abtastrotor 25 steht. Der Motor 45 ist ferner mit einem Tachometer 115 gekoppelt, das seine Signale in einer Rückkopp­ lungsschleife einem Servoverstärker 116 abgibt. Der Servover­ stärker steuert seinerseits die dem Motor 45 gelieferte Span­ nung und damit dessen Drehgeschwindigkeit. Der Servoverstärker 116 erhält normalerweise eine Wechselstromleistung über eine Eingangsleitung 114. Diese Leistung wird von einer Triac-Trei­ berschaltung 291 erhalten, die in Fig. 6 dargestellt ist.

Der Ankerkreis des Azimutantriebmotors 45 besitzt einen norma­ lerweise offenen Kontakt 177, der durch das Relais CR 8 in Fig. 6 geschlossen wird, um den Motor zu betreiben, wenn meh­ rere zusätzliche Betriebsbedingungen erfüllt sind. Es wird an­ schließend bei der Beschreibung der Fig. 6 gezeigt, daß alle Funktionen der Arbeitsbühne und des Rotorantriebs durch Ent­ regung der Triac-Treiberschaltung und durch Schaltung gewisser Relaiskontakte angehalten werden können, wenn bestimmte Bedin­ gungen vorliegen.

Wie schon erwähnt, wird durch den Kodierer 40 eine Gruppe von Zeitsteuerimpulsen erzeugt, wenn das System gespeist wird und der Azimutantrieb arbeitet. Mittels eines Getriebes, das in Fig. 8 durch den Block 117 symbolisiert ist, treibt der Ro­ tor 25 ein Potentiometer 118 an, das eine Spannung erzeugt, die den augenblicklich vorliegenden Rotor-Azimutwinkel kenn­ zeichnet. Das Getriebe 117 und das Potentiometer 118 befinden sich tatsächlich in dem Gehäuse 41 der Fig. 1, sie sind je­ doch in Fig. 1 nicht sichtbar. Der Arm des Potentiometers 118, von dem die den Azimutwinkel kennzeichnende Spannung er­ halten wird, ist über einen Kontakt 196 einer Relaisspule CR 5, die in Fig. 6 dargestellt ist, angeschlossen. Die Relais­ spule CR 5 wird immer dann erregt, wenn ein Befehl für den Rotor gegeben wird, sich um einen bestimmten Winkel zu drehen, sofern alle Bedingungen für den Antrieb erfüllt sind. Wenn sich der Kontakt 196 schließt, werden die Kontakte 197 und 199 des Relais CR 5 in Fig. 8 geöffnet. Das Signal vom Potentiometer 118 geht über den Kontakt 196 zu einem Summierpunkt 119, der den Eingang für einen Nullkomparator 121 bildet. Analogspan­ nungssignale von vorgesetzten Werten, die den Rotordrehbefehlen entsprechen, werden vor Abtastung des Patienten und vor dem Auflegen oder Einfügen des Patienten über einen Leiter 120 empfangen, der an den Summierpunkt 119 angeschlossen ist. Es soll später erläutert werden, wie die Analogspannungssignale erzeugt und ausgewählt werden. Die Analogsignale werden über den Kontakt 198 in Fig. 8 weiter gegeben, der durch eine Re­ laisspule CR 4 in Fig. 6 gesteuert wird. Der Ausgang des Null-Komparators 121 ist mit dem Servoverstärker 116 verbunden, und der Eingang des Null-Komparators 121 liegt am Summierpunkt 119. Wenn die analoge Befehlsspannung auf der Leitung 120 das Signal vom Potentiometer 118 auf den Wert null bringt, reagiert der Null-Komparator dadurch, daß er dem Servoverstärker ein Signal zukommen läßt, um den Motor 45 des Rotorantriebs zu deaktivieren. Solange wie der Komparator 121 nicht auf den Wert null gebracht ist, erscheint ein Signal auf einer seiner Ausgangsleitungen 122, wobei in Serie mit dieser Leitung eine Kurzzeit-Verzögerungseinrichtung 123 angeordnet ist. Das Signal auf der Leitung 122 soll dem Steuerteil des Rechners mitteilen, wenn die befohlene Richtung und Drehung und Winkelstellung des Rotors erreicht ist. Das Ausgangssignal vom Komparator 121 stellt das Eingangssignal von zwei UND-Toren 124 und 125 dar. Wenn ein Uhrzeigersinn-Signal befohlen wird, so liegt am Ein­ gang 126 des Tors 124 ein Auslösesignal, wodurch das Ausgangs­ signal des Tors 124 den Zustand ändert, wenn der Wert null erreicht ist, und dieses Signal wird über eine hohe und über eine niedere Treiberleitung 126 und 127 zurück zur Steuerein­ heit geliefert, wobei in der niederen Treiberleitung 127 ein Inverter 128 zwischengeschaltet ist. Wenn ein Gegenuhrzeiger­ sinn-Befehl gegeben wird wird der Eingang 129 des UND-Tors 125 ausgesteuert, und das Differenzsignal oder ein Null-Signal, das den Wert null angibt, wird dem anderen Eingang des Tors 125 über einen Inverter 130 zugeführt. Wenn der Wert null er­ reicht ist, ändert das Ausgangssignal der Tors 125 seinen Zu­ stand, und dieses Signal wird über Leitungen 131 und 132 der Steuereinheit zugeführt, wobei sich in der Leitung 132 ein Inverter 133 befindet.

Dem Motor des Azimutantriebs oder Rotorantriebs kann durch ein Signal mitgeteilt werden, daß er durch ein von Hand erzeugtes Befehlssignal angetrieben wird. Derartige Befehle werden ver­ wendet, um den Rotor 25 in gewisse Stellungen zu bringen, wenn der Patient sich in das Gerät begibt, oder wenn das Gerät ge­ wartet wird.

Ein logisches System, das wichtige Logikfunktionen des Azimut­ antriebs verwirklicht, ist in Fig. 7 dargestellt. Dieses System besitzt drei Befehlssignal-Eingangsstufen 141, 142 und 143. Die Stufe 141 ist mit der Steuerung der Abtastdrehung im Uhrzeigersinn befaßt. Die Stufe 142 ist mit der Abtastdrehung im Gegenuhrzeigersinn befaßt. Die Stufe 143 ist vorgesehen, um die Abtasteinrichtung seitlich von der Längsachse des Unter­ suchungsobjekts anzuordnen, wenn das Objekt für die Untersuchung vorbereitet wird. Dies ermöglicht es, die Brust durch den trans­ parenten Wasserbehälter zu sehen, um sicherzustellen, daß die Brust für das Abtasten richtig ausgerichtet und positioniert ist. Es wird dabei ein Blick auf die Anordnung geworfen, wenn die Abtasteinrichtung longitudinal ausgerichtet ist, ein ande­ rer Blick wird darauf geworfen, wenn die Abtasteinrichtung in seitlich ausgeschwenkter Stellung steht. Die Abtasteinrichtung wird bezüglich des Patienten in Längsrichtung gedreht, um eine Interferenz mit der Sichtlinie des Bedienenden zu vermeiden. Beim Einbringen des Patienten befindet sich die Abtasteinrich­ tung in seitlicher Position, um Raum zu schaffen, um die Unter­ lage für den Patienten in geneigte Stellung zu bringen.

In Fig. 7 besitzt die Eingangsstufe 141 für die Steuerung des Rotors im Uhrzeigersinn (CW) ein ODER-Tor 144 mit zwei Ein­ gängen. Ein Eingangsanschluß empfängt ein Signal von einem von Hand betätigbaren Druckschalter 145, der verwendet wird, wenn das Bedienungspersonal einen speziellen Azimutwinkel oder eine Drehung der Abtasteinrichtung im Uhrzeigersinn wünscht. Das Signal kann von einer nicht dargestellten Logikpegel-Spannungs­ quelle abgeleitet werden, die mit dem Eingangsanschluß 146 ver­ bunden ist. Der andere Eingangsanschluß des ODER-Tors 144 be­ sitzt einen Empfänger 147 in Serie mit sich, und der Empfänger erhält Befehlssignale auf dem Eingangsanschluß 148. Diese Sig­ nale werden während der automatischen Abtastung ohne Einwir­ kung des Bedienungspersonals geliefert. Der Empfänger 147 stellt einen kommerziell erhältlichen, lichtgekoppelten Iso­ lator dar.

Die Eingangsstufe 142, die Drehungen im Gegenuhrzeigersinn (CCW) steuert, besitzt ebenfalls eine Drucktaste 150, einen Empfänger 151, Eingangsanschlüsse 152 und 153 und ein ODER- Tor 154. Die Stufe 143 für seitliche Steuerung besitzt in ähnlicher Weise eine Drucktaste 154, einen Empfänger 155, Eingangsanschlüsse 156 und 157 und ein ODER-Tor 158. Auto­ matische Befehlssignale, wie sie von den Eingangsanschlüssen 148, 153 und 157 empfangen werden, besitzen die Gestalt von Impulsen kurzer Dauer. Jegliches Eingangssignal zu einer Stu­ fe veranlaßt eines der dieser Stufe zugeordneten ODER-Tore 144 bzw. 154 oder 158, auf einen hohen Wert zu gehen. Die Logik ist derart ausgelegt, daß die Befehle nicht in Konflikt geraten können. Wenn irgendein Ausgangssignal der ODER-Tore 144, 154 oder 158 der Eingangsstufen veranlaßt wird, auf ei­ nen hohen Wert zu gehen, so wird eine der Relaisspulen CR 1, CR 2 oder CR 3 exklusiv erregt. Dadurch wird eine geeignete Ana­ logspannung über die Leitung 120 dem Summierpunkt 119 am Null- Komparator 121 in Fig. 8 zugeführt, wodurch der Rotor 25 sich um den richtigen Azimutwinkel und in die richtige Richtung dreht und dann stoppt, wenn keine Differenz zwischen der Ana­ logspannung und der Spannung vom Potentiometer 118 vorhanden ist.

Die logische Schaltung in Fig. 7 enthält ODER-Tore 160 bis 163, UND-Tore 164 bis 169 und Flip-Flops 170 bis 172. Die Aus­ gangssignale der entsprechenden Flip-Flops werden über Trei­ ber 173, 175 weitergeleitet, die den Relaisspulen CR 1 bis CR 3 zugeordnet sind, die die Analogspannungen über die Kontakte 185 bzw. 187 oder 194 in Fig. 8 auswählen.

Es werden weiterhin Funktionen der Azimut-Logikschaltung ge­ mäß Fig. 7 erläutert. Es wird angenommen, daß ein automati­ sches Uhrzeigersinn-Impulsbefehlssignal auf dem Eingangsan­ schluß 148 empfangen wird, oder daß ein von Hand ausgelöstes Signal durch Betätigung der Drucktaste 145 geliefert wird. Der Ausgang des ODER-Tors 144 geht dann auf einen hohen Wert.

Dadurch geht der Ausgangsanschluß des ODER-Tors 160 auf einen hohen Wert. Die beiden hohen Ausgangssignale der ODER-Tore 144 und 160 werden den Eingangsanschlüssen des UND-Tors 154 zuge­ führt, und dessen Ausgangssignal geht auf einen hohen Wert, wo­ durch der Ausgang 176 des Flip-Flops 170 auf einen hohen Wert gesetzt wird. Dadurch wird das Relais CR 1 erregt und der Kon­ takt 185 in Fig. 8 geschlossen. Der Servomotor 45 in Fig. 8 treibt dann den Rotor 25 in die gewünschte Azimutwinkelstel­ lung für eine Abtastung im Uhrzeigersinn. Es wird weiter unten erläutert, wie dies erreicht wird. Wenn die Eingangsanschlüsse des UND-Tors 164 beide hoch liegen, so läßt sich erkennen, daß einer der Eingänge zum benachbarten UND-Tor 165 hoch liegt und der andere Eingang, der vom ODER-Tor 161 herkommt, auf einem niederen Wert ist, so daß der Konfliktfall nicht vorhanden ist, das Flip-Flop 170 zu der Zeit zurückzusetzen, während der sein Ausgang 176 auf einen hohen Wert gesetzt ist, da der Ausgang des UND-Tors 165 auf einem niedrigen Wert bleibt. Die anderen Flip-Flops 171 und 172 werden jedoch in ihren Rücksetzzustand, d. h. in den Zustand mit niederen oder keinen Ausgangssignalen, gebracht. Das Flip-Flop 171 befindet sich im Rücksetzzustand, da zu dieser Zeit beide Eingangsanschlüsse des UND-Tors 167 hoch liegen und dessen Ausgang hoch liegt, wodurch ein Rück­ setzsignal zum Flip-Flop 171 geliefert wird. Andererseits ist ein Eingang des UND-Tors 166 niedrig, da der Ausgang des ODER- Tors 154 niedrig liegt und der andere Eingang dieses UND-Tors aufgrund des hoch liegenden Ausgangs des ODER-Tors 160 hoch liegt.

Zur gleichen Zeit wird das Flip-Flop 172 in seinem zurückge­ setzten Zustand, d. h. ohne Ausgangssignal gehalten, da dessen zugeordnetes UND-Tor 169 zwei hoch liegende Eingänge und einen hoch liegenden Ausgang besitzt und daher die Zurücksetzung be­ wirkt. Es besteht keine Tendenz, das Flip-Flop 172 zu setzen, da der Ausgang des zugeordneten UND-Tors 168 auf einem niedri­ gen Wert liegt, da einer der Eingänge des UND-Tors 168 hoch liegt und der andere Eingang vom ODER-Tor 158 in der Stufe für Seitenbefehl niedrig ist.

Wenn ein Gegenuhrzeigersinn-Befehlsimpuls auf den Eingangsan­ schlüssen 153 oder durch Betätigung des Druckschalters 150 empfangen wird, geht der Ausgang des ODER-Tors 154 hoch, wo­ durch der Ausgang des ODER-Tors 160 auf einen hohen Wert geht. Dadurch gehen die unteren Eingangsanschlüsse des UND-Tors 164 auf einen hohen Wert, der obere Eingang ist jedoch so niedrig, daß das Tor 164 kein Ausgangssignal liefert, und das Flip-Flop 170 nicht gesetzt wird. Es gehen jedoch beide Eingänge des UND-Tors 165 und dessen Ausgang auf einen hohen Wert, so daß das Flip-Flop 170 zurückgesetzt wird. Das Flip-Flop 172 wird ebenfalls dadurch zurückgesetzt, daß der Ausgang des UND-Tors 169 hoch liegt, weil seine beiden Eingänge hoch liegen. Einer der hohen Eingänge des UND-Tors 169 resultiert vom hohen Aus­ gang des ODER-Tors 160. Der andere hohe Eingang rührt vom hohen Ausgang des ODER-Tors 160 her. Der andere hohe Eingang resultiert von dem hohen Ausgang des ODER-Tors 163, das ge­ schaltet wurde, als der Ausgang des ODER-Tors 164 auf einen hohen Wert ging. Es besteht keine Tendenz, das Flip-Flop 172 zu setzen, da der Ausgang des zugehörenden UND-Tors 168 nie­ der liegt, weil der Ausgang des ODER-Tors 158 in Abwesenheit eines Seitenbefehlssignals niedrig liegt. Der untere Eingang des UND-Tors 167, der dem Flip-Flop 171 zugeordnet ist, liegt hoch, aber der obere Eingang liegt niedrig, so daß vom UND- Tor 167 kein Ausgangssignal geliefert wird, welches das Flip- Flop zurücksetzen würde. Beide Eingänge des UND-Tors 166 lie­ gen jedoch hoch, und dessen Ausgang liegt hoch, so daß das Flip-Flop 171 gesetzt wird und das Relais CR 2 erregt wird. Dadurch wird eine Analogspannung an den Summierpunkt 119 in Fig. 8 angelegt, und es wird bewirkt, daß der Azimutmotor 45 den Rotor 25 in eine vorbestimmte Winkelposition treibt.

Aus Gründen der Kürze werden die Abläufe bei Empfang eines Seitenbefehlssignals in der Stufe 143 nicht in Einzelheiten erläutert. Es läßt sich jedoch leicht erkennen, daß bei Emp­ fang eines derartigen Signals beide Eingänge des UND-Tors 168, das dem Flip-Flop 172 zugeordnet ist, und dessen Ausgang auf einen hohen Wert gehen, so daß das Flip-Flop 172 gesetzt und das Relais CR 3 erregt wird, und daß eine analoge Spannung dem Summierpunkt 119 in Fig. 8 zugeführt wird, die die Lageände­ rung des Rotors 25 in seitlicher Richtung bewirkt. Die anderen Flip-Flops 170 und 171 werden dadurch zurückgesetzt, daß beide Eingänge der zugeordneten UND-Tore 165 und 167 hoch liegen, so daß deren Flip-Flops zurückgesetzt werden.

Die selektive Erregung der Relaisspulen CR 1, CR 2 und CR 3 in Fig. 7 bewirkt das Anlegen eines vorgegebenen Analogspannungs­ signals an den Summierpunkt 119 am Eingang des Null-Komparators 121 in Fig. 8, wie schon erläutert wurde. Diese Spannungen werden von den Potentiometern 180, 181 und 182 in Fig. 8 er­ halten. Die gemeinsamen Anschlüsse der Potentiometer sind mit einer Spannungsquelle, die nicht dargestellt ist, über die An­ schlüsse 183 und 184 verbunden. Es soll angenommen werden, daß die Relaisspule CR 1 in Fig. 7 erregt ist, um die Drehung der Abtasteinrichtung oder des Rotors 25 im Uhrzeigersinn zu er­ zwingen. Dies hat zur Folge, daß der normalerweise offene Kon­ takt 185 des Relais CR 1 in Fig. 8 sich schließt, und daß der normalerweise geschlossene Kontakt 186 sich öffnet. Durch an­ dere Einrichtungen, die noch erläutert werden, wird der norma­ lerweise offene Kontakt 198 des Relais CR 4, das unter Bezug­ nahme auf Fig. 6 beschrieben wird, geschlossen, und der benach­ barte, normalerweise geschlossene Kontakt öffnet sich, um die vorgesetzte Analogspannung vom Abriffsanschluß des Potentio­ meters 180 dem Summierpunkt 119 zuzuführen. Wenn das Poten­ tiometer 118, das durch den Rotor 25 angetrieben wird, keine Abgleichsspannung erzeugt, so veranlaßt die Spannungsdifferenz, daß der Null-Komparator den Servoverstärker 116 und den Azimut­ motor antreibt. Die Drehung des Rotors 25 bewirkt, daß das Potentiometer 118 angetrieben wird, bis dessen Ausgangsspannung die analoge Eingangsspannung vom Potentiometer 180 ausgleicht, und wenn der Wert null erreicht ist, wird der Servoverstärker 116 entregt, und der Motor 45 des Azimutantriebs hält an.

In ähnlicher Weise werden, wenn die Relaisspule CR 2 in Fig. 7 erregt wird, die die Drehung im Gegenuhrzeigersinn steuert, die zugehörenden Kontakte 187 bzw. 188 in Fig. 8 geschlossen bzw. geöffnet, und es wird eine Spannung dem Summierpunkt 119 zuge­ führt, die mit der vom rotorgetriebenen Potentiometer 118 ge­ lieferten Spannung verglichen wird, die den vorhandenen Azimut­ winkel des Rotors 25 kennzeichnet.

Der Betrieb der Relaisspule CR 3 in Abhängigkeit von einem Sei­ tenbefehl-Signal bewirkt, daß die Analogspannung vom Potentio­ meter 182 an den Summierpunkt 119 gegeben wird, um einen Ver­ gleich mit dem existierenden Potential vom Potentiometer 118 durchzuführen. Wenn die Spule CR 3 erregt ist, schließt der Kon­ takt 194, und der Kontakt 195 öffnet sich, wodurch die Analog­ spannung angelegt wird. In beiden letzteren Fällen sowie im ersteren Fall wird der Motor 45 des Azimutantriebs erregt, und der Rotor 25 wird so lange angetrieben, bis der Wert null er­ reicht ist, und der Rotor wird anhalten oder freilaufen, bis er anderweitig angehalten wird. In allen Fällen wird das Poten­ tial vom Potentiometer 118, das den Azimutwinkel angibt, über die Kontakte 196 angelegt, wobei die Kontakte durch den System­ stoppkreis gesteuert werden, der in Fig. 6 dargestellt ist und später erläutert wird.

Bevor Fig. 8 verlassen wird, sei bemerkt, daß Grenzwertschal­ ter 189 und 190 vorgesehen sind, die durch Nocken 191 und 192 betätigt werden. Der Schalter 189 öffnet sich in Abhängigkeit davon, daß der Rotor 25 seine letzte Stellung erreicht, die bis zu 90° mehr sein kann als der Ausschaltpunkt der Röntgen­ strahlen der Uhrzeigersinn-Drehrichtung. Der Grenzschalter 190 öffnet sich, wenn die Drehung im Gegenuhrzeigersinn um ungefähr 90° über den Röntgenstrahl-Ausschaltpunkt hinaus erfolgt ist.

Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 7 sei bemerkt, daß die ODER- Tore 161, 162 und 163 die Ausgangs-Flip-Flops 170 bis 172 aus­ lösen und garantieren, daß nichtselektierte Befehle die nicht­ selektierten Flip-Flops 170 bis 172 auf null zurücksetzen. In der Fig. 7 ist ferner eine Leitung 193 vorgesehen, auf der ein Steuersignal alle Q-Ausgänge der Flip-Flops 170 bis 172 unter noch näher zu erläuternden Bedingungen auf null zurück­ setzt.

Nachdem nun die Azimutlogik und das Azimutantriebssystem in Verbindung mit den Fig. 7 und 8 beschrieben wurde, wird nun auf die Einrichtungen eingegangen, die den Rotor von Kör­ perschicht zu Körperschicht verschieben, wobei diese Einrich­ tungen insbesondere durch die Arbeitsbühnenlogik und den Ar­ beitsbühnenantrieb gegeben sind. Diese Einrichtungen werden primär unter Bezugnahme auf die Fig. 9 bis 11 erläutert. Die Arbeitsbühne ist in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 39 be­ zeichnet, auf ihr ist der Rotor 25 angeordnet, der azimutal angetrieben wird. Das nun zu beschreibende Logik- und Antriebs­ system ist auf jede Verschiebevorrichtung in Röntgenstrahlab­ tastgeräten verwendbar, gleichgültig, ob die Verschiebevorrich­ tung in vertikaler Richtung oder in horizontaler Richtung Schritte ausführt, und gleichgültig, ob das Abtastgerät auf Brustuntersuchungen spezialisiert ist oder sich zur Abtastung anderer Teile des Körpers oder des gesamten Körpers eignet.

Das Verschiebesystem für die Abtasteinrichtung, das im Fall der Brustabtasteinrichtung sich längs einer vertikalen Linie nach oben und nach unten bewegt, wird als Arbeitsbühne 39 bezeich­ net und ist in Fig. 1 dargestellt. Eine Funktion der Arbeits­ bühne 39 besteht darin, es der umlaufenden Abtasteinrichtung oder dem Rotor 25 zu gestatten, daß er in einem Schritt zur nächsten Gewebeschicht weitergeführt wird, nachdem die jewei­ lige Umlaufabtastung abgeschlosen ist. Eine weitere Funktion besteht darin, es zu ermöglichen, daß die umlaufende Abtastein­ richtung bei der Vorbereitung zur Durchführung einer Abtast­ folge auf einen ursprünglichen Pegel angehoben wird, um sicher­ zustellen, daß die Abtastungen auf einem geeigneten Pegel star­ ten. Das Steuersystem der Arbeitsbühne ist derart einstellbar, daß es die Abtastfolge beendet, wenn der unterste Pegel oder die Spitze der Brust oder die gewünschte Grenze irgendeines anderen Körperteils erreicht ist. Die Arbeitsbühne wird in diesem Beispiel während der Schichtabtastfolge schrittweise automatisch nach unten bewegt.

Die Arbeitsbühne 39 spricht ebenso auf einen Befehl an, um auf einen Eichpegel zu wandern. Dies ist eine Stellung oder ein Pegel, bei dem der Röntgenstrahl vom Bedienungspersonal angeschaltet werden kann und durch einen wiederholbaren Pe­ gel der Brustbehälter und des darin enthaltenen Wassers pro­ jeziert werden kann, mit dem Ziel, die Detektoren unmittel­ bar vor der Untersuchung jedes Objekts oder, sofern erwünscht, bei derartigen anderen Zeiten auf null abzugleichen.

Die Arbeitsbühne 39 ist ferner mit einer Halteeinrichtung für den Antrieb versehen, die in Verbindung mit Fig. 6 noch näher erläutert wird. Die Halteeinrichtung spricht auf Befehl der Systemsteuereinrichtung an, die den Vorrang über alle zuvor ausgegebenen Befehle annehmen. Ein Rücksetzeingabebefehl für das Arbeitsbühnensystem bewirkt, daß die Arbeitsbühne in die Ausgangsstellung zurückgebracht wird, die in diesem Beispiel gleich der obersten Stellung ist, obwohl die Ausgangsstellung auch wahlweise die unterste Stellung sein kann.

Das Antriebssystem für die Arbeitsbühne ist in Fig. 11 dar­ gestellt. Die Arbeitsbühne ist symbolisch dargestellt und wie in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 39 versehen. Die Arbeitsbühne wird in vertikaler Richtung durch Führungsschrauben, z. B. 55, angetrieben, die durch den Servomotor 60 angetrieben werden. Der Ankerkreis des Antriebsmotors 60 der Arbeitsbühne besitzt einen normalerweise offenen Kontakt 178, der zum Betreiben des Motors durch das Relais CR 8 in Fig. 6 zum Schließen gebracht wird, wenn einige notwendigen Bedingungen für den Motorbetrieb erfüllt sind. Der Servomotor wird von einem Servosignalver­ stärker 200 gespeist. Der Verstärker wird über die Leitung 114 von einem Triac-Treiber in Fig. 6 mit Wechselstromleistung versorgt, ähnlich dem Servoverstärker 116 beim oben erläuterten Azimutantrieb, der in Fig. 8 dargestellt ist.

Ein Tachometer TA-201 wird von der Welle des Servomotors 60 an­ getrieben. Der Tachometer liefert ein Rückkopplungssignal an den Verstärker 200, das bewirkt, daß der Motor 60 bei einer konstanten Geschwindigkeit läuft. Ein Grenzschalter 202 ist vorgesehen, um die Unterbrechung des Antriebs der Arbeitsbühne bei der obersten, akzeptierbaren Pegelgrenze oder Höhengrenze der Arbeitsbühne sicherzustellen. Vorgesehen ist ebenfalls ein Schalter 203 für die untere Pegelgrenze oder Höhengrenze. Das Grenzschalterbetätigungsglied ist durch eine mit Zähnen ver­ sehene Stange 204 dargestellt, auf der die oberen und unteren Grenzschalter 202 bzw. 203 vorgesehen sind. Die Zahnstange treibt ferner ein Antriebsrad oder -zahnrad 207 an, das mit einem die Höhe oder den Pegel der Arbeitsbühne anzeigenden Po­ tentiometer 208 verkoppelt ist. Die Ausgangsspannung auf der Leitung 209 vom Potentiometer 208 ist zu allen Zeiten funktio­ nal der Höhe der Arbeitsbühne zugeordnet.

Ein Null-Komparator 210, dessen Ausgangszustand den Betrieb des Servomotors 60 bestimmt, besitzt einen Eingang, der mit einem Summierpunkt 211 verbunden ist. Wie noch erläutert wird, werden dem Summierpunkt 211 über eine Leitung 212 Analogspannungssig­ nale zugeführt, die jeweils den verschiedenen Höhen oder Pegeln entsprechen, auf die die Arbeitsbühne bewegt werden soll. Das Ausgleichs-Spannungssignal vom Potentiometer 208 wird ebenfalls über die Leitung 209 dem Summierpunkt über den Kontakt 216 in Fig. 11 zugeführt, der durch das Relais CR 7 der Fig. 6 ge­ steuert ist. Wenn immer eine Differenz zwischen der Analogspan­ nung, die einen Höhenbefehl für die Arbeitsbühne kennzeichnet, und der Spannung auf der Potentiometerleitung 209 vorhanden ist, wird diese Differenz durch den Null-Komparator abgefühlt, der veranlaßt, daß der Motor 60 die Arbeitsbühne und das Potentio­ meter 208 so lange antreibt, bis die Differenz auf null reduziert oder auf null gebracht ist und der Motor anhält. In der Leitung 212, die zum Summierpunkt 211 führt, befinden sich zwei Kontakte 213 und 214, die durch das Relais CR 6 gesteuert werden, dessen Stellung und Funktion später in Verbindung mit dem Systemstopp­ kreis der Fig. 6 beschrieben wird. Der Kontakt 213 wird von einem Digital-Analogwandler 215 mit Analogsignalen versorgt, die die Höhe oder den Pegel kennzeichnen. Ein weiteres Kontakte­ paar in der Potentiometerleitung ist mit 216 und 217 bezeichnet. Diese Kontakte werden durch eine Relaisspule CR 7 in Fig. 6 ge­ steuert, die später beschrieben wird. Zur Zeit genügt es, zu beobachten, daß es möglich ist, wenn die Relaiskontakte 213 und 216 geschlossen und 214 und 217 offen sind, die den gewünschten Arbeitsbühnenhöhen entsprechenden Signale und das Ausgleichs­ signal vom Konverter 215 bzw. der Potentiometerleitung 209 an den Summierpunkt 211 zu liefern. Dadurch wird der Antrieb der Arbeitsbühne betätigt, bis der Wert null erreicht ist. Wenn der Arbeitsbühnenschritt erreicht ist, der von einem Analogsignal vom Digital-Analogwandler 215 herrührt, wird vom Komparator 210 durch die Ausgangssignale des einen oder des anderen von zwei UND-Toren 219 und 220 ein Signal zur Rechnersteuerung geliefert. Die Tore erhalten vom Komparator über eine Kurzzeit-Verzöge­ rungseinrichtung 259 ihre Eingangssignale. Das Tor 219 erhält ein Aufwärts-Auslösesignal, wenn die Aufwärtsrichtung befohlen ist. Das Tor 220 erhält ein Abwärts-Auslösesignal, wenn die Ar­ beitsbühne nach unten befohlen wird. Wenn durch Befehl die Ar­ beitsbühne aufwärts gehen soll, liegen beide Eingänge des UND- Tortreibers 219 hoch, bis der Wert null erreicht ist. Zu dieser Zeit stellt der Inverter 256 sicher, daß das andere Abwärts- UND-Tor gesperrt ist. Wenn das Ausgangssignal vom Komparator 210 eine entgegengesetzte Polarität aufweist, sind beide Ein­ gänge des Abwärts-UND-Tors 220 im Auslösezustand. Die Inverter 257 und 258 ermöglichen ein niedriges Ausgangssignal zusammen mit einem hohen Ausgangssignal.

Der Digital-Analogwandler 215 braucht kein sehr ausgeklügelter Typ zu sein. In gewissem Sinn dient er als Spannungsteiler mit mehreren Abgriffen, die selektiv mit dem Kontakt 213 derart verbunden werden können, daß die Schrittspannungen verschiede­ nen Höhen der Arbeitsbühne entspricht. Der richtige Abgriff kann durch die vierstellige binäre digitale Zahl ausgewählt werden, die auf den vier Eingangsanschlüssen 218 des Wandlers erscheint. Auf Grund der vier Eingangsanschlüsse besitzt die höchstmögliche binäre Zahl, die dem Wandler zugeführt werden kann, den Wert 15. Einschließlich des Werts null ermöglicht es dies, daß die Arbeitsbühne auf irgendeine von 16 diskreten Höhen oder Körperschichten in Schritten geschaltet werden kann. Um die Auflösung der abgetasteten Ebenen zu erhöhen, lassen sich natürlich unterschiedliche Schrittzahlen verwenden. Die Körperabtast-Ausführungsform sieht Einrichtungen vor, um den Patienten eine genügende Anzahl von Ebenen oder Schritten zu transportieren, um denjenigen Teil der Länge des Körpers zu überstreichen, der für die Untersuchung ausgewählt wird.

In Fig. 9 ist eine Logikschaltung für die Arbeitsbühne darge­ stellt, um die Hauptprinzipien bei der Steuerung der Arbeits­ bühne aufzuzeigen. Die vier Ausgangsanschlüsse 218 in Fig. 9 sind mit denjenigen Anschlüssen der Fig. 11 verbunden, die mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Als binäre Zahl lassen sich die Werte von 0 bis 15 erreichen, wie erläutert wurde. Die kleinste bis größte Ziffernstellen (digits) sind in Fig. 9 mit Exponentialzahlen bezeichnet. Ob eine spezielle Stelle 1 oder 0 ist, hängt vom Ausgangszustand jedes einzelnen Flip-Flops in der Flip-Flop-Gruppe 221 bis 224 ab. Eine Lei­ stung zuführende Rücksetz-Sammelleitung 225 ist mit allen Flip- Flops verbunden, so daß ein geeignetes Signal auf dieser Lei­ tung alle Ausgänge der Flip-Flops 221 bis 224 auf null setzt. Eine weitere Sammelleitung 226 verbindet ebenfalls alle Flip- Flops. Wenn die Sammelleitung 226 ein hohes Signal führt, wer­ den alle Flip-Flops ausgelöst. D. h. es ist möglich, deren Aus­ gangszustand durch ein hohes Signal an ihren mit S gekenn­ zeichneten Setzeingängen von einem niederen auf einen hohen Wert zu schalten. Wie am Flip-Flop 221 verdeutlicht ist, befin­ det sich zwischen jeder Setzleitung und jedem Rücksetzanschluß R jedes Flip-Flops ein Inverter 227. Dadurch ist sichergestellt, daß, wenn irgendeine Setzleitung auf einen hohen Wert geht, um den Zustand eines Flip-Flop-Ausgangs zu ändern, eine 0 am Rück­ setzanschluß erscheint, so daß der Eingang zu einem Flip-Flop- Setzanschluß zur 0 gemacht wird, wobei der Ausgang des Inverters auf einen hohen Wert geht, um die Rücksetzung zu bewirken, und um den Ausgang des Flip-Flops auf einen niederen Wert zu legen.

Es wird nun auf den linken Bereich der Fig. 9 Bezug genommen. Dieser Bereich besitzt drei Eingangsstufen 228 bis 230 für Be­ fehlssignale. Es soll zuerst die oberste Stufe 228 betrachtet werden. Diese Stufe verarbeitet Befehlssignale, entweder von Hand eingegebene oder automatische Befehlssignale, die eine Schrittbewegung der Arbeitsbühne 39 nach unten befehlen. Die Stufe 228 besitzt ein ODER-Tor 231. Eine seiner Eingänge 232 besitzt einen manuell betätigten Drucktastenschalter 233. Der Drucktastenschalter 233 ist mit einer nicht dargestellten Logik­ spannungsquelle derart verbunden, daß der Ausgang des ODER- Tors 321 auf einen hohen Wert geht und bewirkt, daß die Arbeits­ bühne aus noch näher zu erläuternden Gründen einen Schritt nach unten schreitet, wenn der Drucktastenschalter geschlossen ist. Ein weiterer Eingang 234 des ODER-Tors 231 besitzt mit sich in Serienschaltung einen Empfänger 235. Der Empfänger ist einfach ein Isolator des optischen Typs. Automatische Befehlssignale, um die Arbeitsbühne am Ende jeder Abtastung während einer Un­ tersuchung um einen Schritt nach unten schreiten zu lassen, werden auf dem Eingangsanschluß 236 von der Systemsteuereinrich­ tung empfangen. Diese Impulsbefehlssignale bewirken ferner, daß der Ausgangsanschluß des ODER-Tors 231 auf einen hohen Wert geht, und sie bewirken einen der Abwärtsschritte der Arbeits­ bühne.

Die Stufe 229 dient dazu, die Arbeitsbühne auf eine Höhe oder einen Pegel anzutreiben, in der der fächerförmige Röntgenstrahl und der Detektor in einer Ebene der Brustbehälter liegen, in der die Eichung bei eingeschalteter Röntgenstrahlleistung ausge­ führt wird, bevor die Abtastfolge ausgelöst wird, wie schon erläutert wurde. Die Stufe 229 enthält ein ODER-Tor 239, eine von Hand betätigbare Drucktaste 240, einen Empfänger 241 und einen monostabilen Multivibrator 242. Eine Bewegung d 36781 00070 552 001000280000000200012000285913667000040 0002002741240 00004 36662er Arbeits­ bühne auf die Eichhöhe kann dadurch bewirkt werden, daß die Drucktaste 240 für einen kurzen Augenblick niedergedrückt wird. Von der Systemsteuereinheit werden automatische Impulsbefehls­ signale an den Eingangsanschluß 243 geleitet, um die Arbeits­ bühne in Eichstellung zu bringen. Ein durch den Drucktasten­ schalter 240 hervorgerufenes momentanes Befehlssignal oder ein an den Eingangsanschluß 243 angelegtes Impulsbefehlssignal be­ wirkt, daß der Ausgang des ODER-Tors 239 seinen Zustand ändert und den Eichbetrieb verwirklicht.

Die Eingangsstufe 230 signalisiert der Arbeitsbühne, auf ihre oberste oder Ruhestellung zu gehen. Sie empfängt von Hand aus­ gelöste und Impulssignalbefehle von der Systemsteuereinrichtung. Die Stufe 230 enthält ein ODER-Tor 244, einen Drucktastenschal­ ter 245, einen optischen isolierenden Empfänger 246 und einen Eingangsanschluß 247 zum Empfang von Impulsbefehlssignalen von der Steuereinrichtung. Die Drucktaste 245 wird von einer sepa­ raten Spannungsquelle versorgt, wie schon in Verbindung mit den anderen Drucktastenschaltern erläutert wurde.

Die Arbeitsbühnenbefehle werden durch einen Schaltkreismodul ausgeführt, der in einer kommerziellen Ausführungsform durch eine Schaltung vom Modell K220 der Firma Digital Equipment Corporation gegeben ist und in Blockform in Fig. 9 dargestellt und mit 250 bezeichnet ist. Der Modul 250 ist mit vier der ver­ fügbaren Ausgangsanschlüsse 215 bis 254 dargestellt. Wenn irgend­ einer der Ausgänge auf einen hohen Wert geht, wird das zugeord­ nete Flip-Flop in der Gruppe 221 bis 224 gesetzt, und der Q- Ausgang des Flip-Flops stellt eine binäre 1 dar. Der entgegen­ gesetzte Vorgang tritt auf, wenn ein Ausgang des Moduls 250 auf einen niederen Wert geht. Dessen zugeordnetes Flip-Flop wird dann zurückgesetzt, und der Q-Ausgang des Flip-Flops in der Gruppe der Ausgänge 218 geht auf null, so daß die Folge von 16 binären Zahlen mit den vier Flip-Flops gebildet werden kann.

Der Modul 250 besitzt einen Takt und einen Zähler. Eine Verbin­ dung zum Modul erfolgt von einem UND-Tor 255. Wenn ein Abwärts­ schrittsignal durch die Stufe 228 abgegeben wird, geht der Aus­ gang des UND-Tors 255 auf einen hohen Wert. Wenn der Ausgang des UND-Tors 255 auf einen hohen Wert geht, zählt der Modul 250 einen Taktimpuls und bewirkt, daß die binäre Zahl 0001 auf den Ausgängen 2⁰ bis 2³ der Flip-Flops 221 bis 224 er­ scheint. Der nächste Befehlsimpuls ruft einen anderen Ausgangs­ impuls vom UND-Tor 255 hervor, und das binäre Ausgangssignal wechselt auf 0010. Aufeinanderfolgende Befehlssignale bewirken schließlich, daß die binäre Zahl 1111 oder Dezimalzahl 15 er­ zeugt wird, sofern nicht die Flip-Flops vorher automatisch aufgrund der Länge der abzutastenden Brust zurückgesetzt wer­ den.

Im folgenden wird die vollständige Betriebsweise der Arbeits­ bühnenlogik gemäß Fig. 9 in Verbindung mit Fig. 10 beschrie­ ben. Die Logikelemente sind als ODER-Tor 260, monostabile Mul­ tivibratoren 261 und 262, UND-Tor 263, Inverter 264, UND-Tore 265 und 266 und ein ODER-Tor 267 gegeben. Die Schaltung wird zusammen mit ihrer Betriebsweise beschrieben. Es wird zuerst angenommen, daß ein Impulssignal durch die Stufe 228 empfangen wird, um die Arbeitsbühne zu veranlassen, einen Schritt nach unten zu schreiten. Der Ausgang 237 des ODER-Tors 231 geht auf einen hohen Wert. Dadurch wird ein Eingang des UND-Tors 255 hoch gehen. Ferner wird das ODER-Tor 260 geschaltet, so daß dessen Aufgang auf einen hohen Wert geht. Wenn der Ausgang des ODER-Tors 260 auf einen hohen Wert geht, wird der monostabile Multivibrator 261 getriggert, um den Impuls A in Fig. 10 zu erzeugen, der auf der in Fig. 9 mit A bezeichneten Leitung erscheint. Wenn die Leitung A momentan hoch liegt, sind die bei­ den Eingänge des UND-Tors 255 hoch, und dessen Ausgang ist hoch, wodurch veranlaßt wird, daß der Modul 215 eine Änderung der binären Zahl am Ausgang durchführt. Der Multivibrator 262 emp­ fängt ein Eingangssignal vom Ausgang des ODER-Tors 260 gleich­ zeitig mit dem Multivibrator 261. Das Ausgangssignal vom Multi­ vibrator 262 ist in Fig. 9 und in der Kurvenverlaufsdarstellung der Fig. 10 mit B bzeichnet. Das Impulssignal A wird vom In­ verter 264 invertiert und einem Eingangsanschluß des UND-Tors 263 zugeführt. Wenn A auf einen niederen Wert geht, ist B noch auf einem hohen Wert, wie sich aus Fig. 10 ersehen läßt, und der andere Eingang des UND-Tors 263 geht aufgrund der Inversion von A auf einen hohen Wert. Dadurch wird der Ausgang des UND- Tors 263 hoch gelegt, und an diesem Ausgang wird ein Auslöse­ signal an verschiedene Flip-Flops 221 bis 224 geliefert. Der Zählwert des Moduls 250 wird dann registriert. Beachte, daß wenn C hoch liegt, ein Eingang der beiden UND-Tore 265 und 266 ebenfalls hoch liegt, daß jedoch deren Ausgänge sich nicht än­ dern, da der jeweils andere Eingang nieder liegt. Es kann daher zwischen dem Schrittzählwert, den Rücksetz- und den Eichsignalen kein Konflikt auftreten. Das UND-Tor 266 wird entregt (disable), da, obwohl C hoch liegt, der andere Eingang niedrig bleibt.

Um die Arbeitsbühne 39 auf die Eichhöhe anzutreiben, wird ein Befehlsimpuls dem ODER-Tor 239 in der Stufe 229 zugeführt. Der Ausgang des ODER-Tors 239 geht auf einen hohen Wert, und der Impuls D erscheint an seinem Ausgang. Der Impuls D steigt an, und der Eingang des ODER-Tors 260 geht auf einen hohen Wert, so daß dessen Ausgang auf einen hohen Wert geht, um die beiden monostabilen Multivibratoren 261 und 262 zu triggern. C geht auf einen hohen Wert, um ein Auslösesignal zu erzeugen, das den Flip-Flops 221 bis 224 zugeführt wird. Wenn C nach D auf einen hohen Wert ansteigt, sind beide Impulse wie auch die Eingänge des UND-Tors 266 auf einen hohen Wert. Folglich geht dessen Aus­ gang auf einen hohen Wert, wobei dieses Ausgangssignal den Modul triggert, um die binäre Zahl der Flip-Flops 221 bis 224 zu set­ zen, die der Höhe entspricht, die zur Eichung gewählt wurde. Vorgesehen ist eine Programmierrangierbaugruppe, die durch den Block 269 dargestellt ist. Beim Eichbetrieb wird die Anstiegs­ höhe durch die Rangierbaugruppe gesetzt. Andere Programmier­ einrichtungen können ersetzt werden.

Die Arbeitsbühne wird durch ein Befehlssignal durch die Stufe 230 auf ihrer Spitze, die oberste oder hohe Stellung angetrie­ ben. Ein derartiges Signal bewirkt, daß der Ausgang des ODER- Tors 244 auf einen hohen Wert geht. Dieses Signal wird als ein Eingangssignal dem ODER-Tor 260 zugeführt, der die monostabilen Multivibratoren 261 und 262 triggert und schließlich die C- Kurvenform hervorbringt, die die Flip-Flops 221 bis 224 eine Änderung ausführen läßt. Das hohe Ausgangssignal vom ODER- Tor 244 wird ferner einem Eingang des ODER-Tors 267 zugeführt, dessen Ausgang seinen Zustand ändert. Dies bestimmt, daß der Modul 250 eine binäre Zahl 0 erzeugt, die der Spitzen- oder Rücksetzstellung der Arbeitsbühne entspricht.

Da alle binären Zahlen in die Flip-Flop-Gruppe 221 bis 224 laufen, wenn sie erzeugt werden, werden die Zahlen kontinuier­ lich mittels des Anschlusses 218 dem Digital-Analogwandler 250 in Fig. 11 zugeführt. Dieser treibt den Servomotor 60 der Ar­ beitsbühne, bis das Potentiometer 208 das Nullsignal erzeugt, das dem angelegten Signal entspricht, wodurch der Motor anhält.

Ein wichtiger Aspekt des Steuersystems stellt das Stoppsystem dar, dessen Schaltbild in Fig. 6 dargestellt ist. Diese Schal­ tung besitzt mehrere wichtige Funktionen. Sie stellt sicher, daß das Bedienungspersonal mit der Einschaltung entweder der Azimut- oder Höhenverstellantriebe befaßt ist. Sie besitzt Einrichtungen, um die Azimut- und Höhenverstellmotorantriebe am Arbeiten zu hindern, wenn einer der Antriebe sich in einer Grenzstellung befindet, wobei derartige Einrichtungen unabhän­ gig von der Servoantriebssteuerung sind. Die Schaltung enthält eine Einrichtung für einen Systemstoppbefehl, um die Azimut- und Höhenverstellmotorantriebe beide durch die normale Servoantriebs­ steuerung und redundant durch die Ankersteuerschaltung anzuhal­ ten. Sie ermöglicht die Einschaltung des Stoppsystems entweder durch einen Drucktastenbefehl vom Bedienungspersonal oder auto­ matisch durch die Systemsteuereinrichtung, wenn die Aufgabe der Abtastung aus irgendeinem von mehreren Gründen angezeigt wird, z. B. weil die Abtastgeschwindigkeit nicht richtig ist. Die Schaltung enthält eine Einrichtung, die verlangt, daß das Be­ dienungspersonal eingreift, bevor entweder der Azimutantrieb oder der Arbeitsbühnenantrieb entweder nach einem Systemstopp­ befehl oder einer Grenzschalterbetätigung erneut eingeschaltet werden kann.

In Fig. 6 sind Relaisspulen CR 4 bis CR 8 dargestellt. Das Relais CR 4 muß erregt sein, um die redundanten Sicherheits­ kontakte 77 im Ankerkreis des Motors 45 in Fig. 8 und um 178 im Ankerkreis des Motors 60 in Fig. 11 zu schließen und den Betrieb dieser Motoren zu ermöglichen. Die Relais CR 4 und CR 5 steuern die Kontakte 198, 199, 196, 197 in der Azimutantriebs­ schaltung nach Fig. 8. Die Relais CR 4 und CR 5 müssen erregt sein, damit der Azimutantriebsmotor erregt werden kann. Die Relais CR 6 und CR 7 steuern Kontakte im Arbeitsbühnenantriebs­ system der Fig. 11. CR 6 steuert die Kontakte 213 und 214, und CR 7 steuert die Kontakte 216 und 217. Die Entregung irgend­ eines dieser Relais bewirkt, daß alle Antriebe anhalten. Sie müssen alle erregt sein, um irgendeinen Antrieb zu starten.

Die Funktionen und der Aufbau der Systemstoppschaltung in Fig. 6 werden gleichzeitig beschrieben. Es wird angenommen, daß das Flip-Flop 281 durch ein Speise-Rücksetzsignal ausgelöst ist. Zu diesem Zeitpunkt liegt die Auslöseleitung 289 auf tief oder auf einem logischen Nullwert. Dies hat zur Folge, daß beide Eingänge des UND-Tors 280 und beide Eingänge des ODER-Tors 294 auf tief liegen. Der Ausgang des ODER-Tors 294 liegt dann auf einem niedrigen Wert, und die UND-Tore 295 und 296 und 290 wer­ den gesperrt, wodurch die Auslösung der CR-Trei­ berkreise verhindert wird.

Das Bedienungspersonal kann tätig werden, um das System da­ durch auszulösen, daß der momentane Drucktastenschalter 299 geschlossen wird und dadurch ein auf einen hohen Wert gehen­ des Setzsignal über die Leitung 288 dem Flip-Flop 281 zuge­ führt wird, wodurch dessen Q-Ausgang und die Auslöseleitung 289 auf einen hohen Wert gehen. Über das ODER-Tor 294 geht der gemeinsame Eingang der UND-Tore 295, 296 und 290 hoch. Sofern jedoch irgendeiner der Azimutschalter 189 oder 190 oder der Arbeitsbühnengrenzschalter 202 oder 203 offen sind, hält der Logikspannungs-Pegelwandler 286 einen niedrigen Wert am ande­ ren Eingang des UND-Tors 295 aufrecht und verhindert damit das Auslösen von CR 8, während gleichzeitig durch den Inverter 285 und das ODER-Tor 284 das Flip-Flop 281 zum Rücksetzen ver­ anlaßt wird, und die Leitung 289 auf einen tiefen Wert geht, wobei die Auslösesignale von den gemeinsamen UND-Toren 295, 296 und 290 entfernt werden. Wenn jedoch die Grenzschal­ ter alle geschlossen sind, so ist das Flip-Flop 281 zurückge­ setzt, und beide Eingänge des UND-Tors 295 liegen hoch, wo­ durch das Triac-Treiber 291 in die Lage gesetzt wird, CR 8 zu erregen, wodurch die Kontakte 177 und 178 in den Ankerkreisen des Azimutmotors und des Höhenverstellmotors geschlossen wer­ den und diese Motoren in die Lage gesetzt werden, um auf Ser­ vobefehle anzusprechen.

Wenn irgendein Grenzschalter ursprünglich offen war und dann anschließend geschlossen wurde, ist eine Systemrücksetzeingabe mittels des Drucktastenschalters 299 erforderlich, um die Lei­ tung 289 und die Treiber für die Relais CR 4 bis CR 8 auszulösen. Ein offener Grenzschalter macht das Ausgangssignal des Logik­ wandlers 286 niedrig, und dieses Signal wird vom Inverter 285 in ein hohes Signal gewandelt, so daß der Ausgang des ODER- Tors 284 einen hohen Wert annimmt, und ein Rücksetzimpuls dem Flip-Flop 281 zugeführt wird, und die Leitung 289 sperrt. Das Setzen des Systems mittels des Druck­ tastenschalters 299 wird dann erforderlich, selbst wenn der Grenzschalter wieder geschlossen ist.

Die Antriebssysteme werden ebenfalls durch automatische Befehle von der Steuereinrichtung gestoppt. Ein auf einen hohen Wert gehendes Befehlssignal auf der Leitung 288 wird derart durch den Opto-Isolatorempfänger 287 gekoppelt, daß der Ausgang des ODER-Tors 284 auf einen hohen Wert geht und das Flip-Flop 281 zurückgesetzt wird. Der Azimut- und der Arbeitsbühnenantrieb können ebenfalls zu jedem Zeitpunkt durch den Benutzer dadurch gestoppt werden, daß der Drucktastenschalter 298 gedrückt wird, wodurch ein hohes Logiksignal geliefert wird, das durch das ODER-Tor 284 geleitet wird, um das Flip-Flop 281 zurückzusetzen. Wenn daher ein vom Benutzer ausgelöstes Systemstoppsignal vom Schalter 298, oder ein automatisches Systemstoppsignal auf der Leitung 288 angelegt wird, so wird die Ausgangsleitung 289 des Flip-Flops 281 gesperrt, und die Relais CR 4 bis CR 8 werden entregt. Wiederum muß der Benutzer oder das Bedie­ nungspersonal tätig werden und ein Rücksetzeingabesignal mit der Drucktaste 298 liefern, bevor die Relais wieder erregt wer­ den können.

Steuersignale, um den Azimutmotor zu betreiben, werden an die Leitung 275 angelegt. Ein Azimutbetriebssignal wird durch das ODER-Tor 297 gekoppelt, um einen Eingang des UND-Tors 280 an­ zuheben, das UND-Tor 280 löst jedoch das Relais CR 8 nicht aus, bis die Leitung 289 ausgelöst wird. Wenn die Leitung 289 aus­ gelöst ist, wird der Azimutrelaistreiber 292 geschaltet, und die Relais CR 4 und CR 5 werden erregt, wodurch die Kontakte 196, 197 und 198 und 199 in der Azimutantriebsschaltung nach Fig. 8 geschaltet werden, was es dem Servomotor ermöglicht, Azimut­ antriebsbefehle durch die Kontakte 185, 187 und 194 anzunehmen, die durch die Relais CR 1, CR 2 bzw. CR 3 in Fig. 7 gesteuert werden. Wie schon erwähnt, kann der Azimutantrieb zu jedem Zeit­ punkt durch den Willen des Benutzers oder durch einen System­ befehl, der mittels der Drucktaste 298 dem ODER-Tor 284 zuge­ führt wird, oder durch ein Stoppsignal von der Systemsteuer­ einrichtung gestoppt werden, welches an die Leitung 288 ange­ legt wird.

Den Eingängen eines ODER-Tors 279 werden selektiv auf einen hohen Wert gehende Befehlssignale zum Rücksetzen der Arbeits­ bühne in Ruhestellung, oder zum schrittweisen Weiterführen nach oben oder unten, oder zum Weiterleiten in eine Eichstellung zu­ geführt. Irgendein auf einen hohen Wert gehendes Eingangssignal bewirkt, daß der Ausgang des ODER-Tors 297 auf einen hohen Wert geht, und dieses hohe Signal wird durch das ODER-Tor 297 einem Eingang des UND-Tors 280, und direkt dem UND-Tor 290 zugeführt, um CR 6 und CR 7 auszulösen, und an den Relaistreiber 293. Wenn CR 6 und CR 7 erregt sind, schließen sich die Kontakte 213 und 216 in Fig. 11, und ermöglichen dadurch die Summie­ rung des durch Kontakt 216 kommenden Positionssignals und eines durch den Kontakt 213 kommenden Analogsignals für die gewünsch­ te Stellung, so daß der Arbeitsbühnen-Servoantrieb läuft, bis der Wert null erreicht ist, wie schon erläutert wurde.

Im folgenden wird unter besonderer Bezugnahme auf die Fig. 12 bis 15 die Kabelaufnahmevorrichtung beschrieben, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 70 bezeichnet ist.

Wie schon erläutert, dreht sich der Rotor- oder Abtastarm 25 um mehr als eine volle Umdrehung in jeder Richtung. Eine große Anzahl von Kabeln und anderen Leitern, die von der Außenseite des Geräts zur Röntgenquelle 11 und zur Detektoranord­ nung 13 führen, müssen um diese großen, einander entgegengesetz­ ten Azimutwinkel geschoben oder mitgeführt werden. Die Gruppe von Kabeln oder anderen Leitern ist unten in Fig. 12 allgemein mit dem Bezugszeichen 301 bezeichnet. Beispiele dieser Kabel in dieser Gruppe stellen die Hochspannungskabel dar, die zur Röntgenquelle 11 führen. Weitere Kabel führen den Heiz­ strom der Röntgenstrahlröhre. Ferner sind z. B. Leiter vorge­ sehen, um den Stator zu versorgen, der die sich drehende Anode der Röntgenquelle antreibt, und es sind Kabel vorhanden für die Detektor-Datenerfassungseinrichtungen und für die Lei­ stungsversorgung. Die Kabelaufnahmeeinrichtung, die in Einzelheiten in den Fig. 12 bis 15 gezeigt ist, verhindert, daß die Kabel sich im Aufbau des Geräts verheddern. Sie ver­ hindert außerdem, daß die Kabel oder andere Leiter scharf ge­ knickt, überbeansprucht werden oder sich mit sich selbst ver­ heddern. Die Aufnahmeeinrichtung bündelt die Kabel vielmehr in einer solchen Weise, daß sie nur einen unwesentlichen Wider­ stand der Rotordrehung entgegensetzen.

Die Kabelaufnahmeeinrichtung ist schematisch in Fig. 12 dar­ gestellt. Sie enthält eine feststehende zylindrische Basis 300, durch deren Umfang die Gruppe von Kabeln 301 tangential ein­ tritt. Die Einrichtung besitzt ein zentrales feststehendes zy­ lindrisches Element 302. Ein Hilfszylinder 303 ist konzentrisch mit dem Zylinder 302 angeordnet und dreht sich frei auf letzte­ rem. Eine sich radial erstreckende Platte 304 ist am Hilfszy­ linder 303 befestigt. Die Platte 304 teilt die Einrichtung in einen oberen Toroidraum 305 und einen unteren Toroidraum 306. Die Platte 304 greift in eine äußere und untere Zylinderwand 307. In Fig. 12 läuft das Anfangsende 308 der Kabelgruppe 301 durch eine geeignete Öffnung in der Wand des stationären Zylin­ ders 300, und die Kabel werden durch eine Klemme 309 gehalten. Die Klemme 309 ist im Innern des Zylinders 300 befestigt, un­ mittelbar nachdem die Kabelgruppe eintritt. Von der Klemme 309 an führt die Kabelgruppe eine Spiraldrehung in dem unteren Raum 306 aus und läuft durch eine Öffnung 310 in der Platte 304 nach oben in den oberen Raum 305. Bevor die Kabelgruppe nach oben läuft, wird sie am Hilfszylinder 303 mittels einer Klemme 311 befestigt. Nachdem die Kabelgruppe durch die Öffnung 310 hindurchtrat, wird sie mittels einer Klemme 312 im oberen Raum 305 an den Hilfszylinder 303 angeklemmt. Im Anschluß an die Klemme 312 verführt die Kabelgruppe eine Spiraldrehung und erreicht eine Klemme 313, die eine von mehreren Klemmen dar­ stellt, die behilflich sind, die Kabel in einer geordneten parallelen Gruppe zu führen, die jedoch nicht an irgendeinem Zylinder befestigt sind. Die Kabelgruppe wird dann nach oben gebogen und in einem Paar von Klemmen 314 und 315 gehalten, die auf einem Arm 316 sitzen. Ein Haltearm 317 erstreckt sich vom Arm 316. Der Haltearm 317 ist an einem Lagerring 33 be­ festigt, der in Fig. 1 als dasjenige Teil dargestellt ist, welches den äußeren Wasserbehälter 18 bei der Drehung trägt. Der Ring 33 befindet sich auf einem Lager 318, das sich rela­ tiv zum zentralen stationären Zylinder 302 dreht. Der Ring und der Lageraufbau sind in tatsächlicher Form in Fig. 18 darge­ stellt, die später erläutert wird. In Fig. 12 besitzt der Ring 33 einen Arm 32 und zwei Kugellager 31. Der Ring wird um eine vertikale Achse gedreht, wenn die Lager 31 von dem Stab 30 in Drehbewegung gesetzt werden, wie schon kurz in Verbindung mit Fig. 1 erläutert wurde. Es sei daran erinnert, daß der Stab 30 am Abtastarm oder Rotor 25 befestigt ist und mit diesem umläuft. Da der Rotor 25 sich auch aufwärts und abwärts bewegt, da er auf der Arbeitsbühne 39 angeordnet ist, dreht sich der Ring 33 unter dem Einfluß des umlaufenden Stabs 30, während der Ring 33 sich vertikal nicht bewegt. Die Drehung des Rings 33, die mit der Drehung des Abtastarms 25 koordiniert ist, be­ wirkt, daß sich die spiralförmigen Kabelgruppen in dem oberen und dem unteren Raum 305 und 306 zusammen auf- und abwickeln. Bei einer vollen 1,5fachen Umdrehung des Rotors 25 machen die Rotoraustrittskabelklemmen 314 und 350 die volle 1,5fache Umdrehung mit, die klemme 312 und der Hilfszylinder 303 drehen sich ungefähr eine 3/4-Umdrehung, und die Klemme 325 am Kabel­ eingang bleibt stationär. Auf diese Weise wickeln sich die Ka­ belspiralen im oberen und im unteren Raum 305 und 306 beide gemäß dieser Ausführungsform um eine 3/4-Umdrehung auf und ab.

Periodisch sind längs der Kabelgruppe zusätzliche Klemmen, z. B. 320, 321 und 322 vorgesehen. Diese Klemmen halten lediglich die Kabel parallel, wobei die neutrale Biegeachse jedes Kabels vertikal relativ zu den anderen Kabeln angeordnet ist, um eine richtige Ausrichtung sicherzustellen, wenn sich die Kabel als Gruppe biegen. Diese Klemmen halten lediglich die Kabel.

Zusammen mit den Kabeln laufen im unteren Raum parallele obere und untere Federmetallbänder 324 und 324′ von Klemme zu Klemme. Die Bänder 324 und 324′ sind an sich entsprechenden Enden z. B. an der feststehenden Klemme 309 an der Stelle 325 befestigt. Die Bänderspirale umläuft den unteren Raum 306, und die anderen Enden der Bänder sind an der Stelle 326 an der Klemme 311 be­ festigt. Wie schon erwähnt, ist die Klemme 311 am Hilfszylinder 303 befestigt.

Die Kabelgruppe im oberen Raum 305 besitzt ebenfalls ein oberes und ein unteres Federmetallhalteband 327 und 327′. Eines der Enden 328 ist an der Klemme 312 befestigt, die ebenfalls am Hilfszylinder 303 befestigt ist. Auch das andere Ende 329 der Bänder 327 und 327′ ist ferner an der letzten Klemme 313 im oberen Raum 305 befestigt.

Fig. 14 zeigt schematisch eines der beiden Federbänder 324 vom unteren Raum, und das Federband 327 vom oberen Raum, um die Beziehung der Bänder klarer darzustellen. Das äußere Ende 325 des typischen unteren Federbands 324 ist wirksam an der Innenseite der äußeren stationären Zylinderwand 306 befestigt. Das innere Ende 326 ist am Hilfszylinder 303 befestigt, wie dargestellt ist. Das innere Ende des typischen oberen Feder­ bands 327 ist am Hilfszylinder 303 befestigt, und das äußere Ende 329 ist an der Klemme 313, und effektiv am Arm 316 be­ festigt. Wird Fig. 14 von oben betrachtet, und wird dabei das untere Federband 324 verfolgt, so läßt sich erkennen, daß dieses Band vom festen Punkt 325 spiralförmig im Uhrzeigersinn zum Punkt 326 auf dem inneren Zylinder umläuft. Wird die Figur noch einmal von oben betrachtet, so läßt sich feststellen, daß das obere Federband 327 am Punkt 328 befestigt ist und spiralförmig im Uhrzeigersinn zu seinem freien Ende 329 läuft. Die Spiral­ federbandpaare 324 und 327 sind in ihrem tatsächlichen Aufbau also abgewickelt oder offen, wenn der Abtastarm 25, der das Ende 329 dreht, seine maximale Stellung im Gegenuhrzeigersinn besitzt.

Wenn der Abtastarm 25 gegen seine Drehgrenze im Uhrzeigersinn gedreht ist, bewegt sich das Ende 329 des Bands 327 im Uhr­ zeigersinn, wenn von oben betrachtet wird. Es läuft am Punkt 328 auf dem Hilfszylinder 303 radial außen vorbei, während sich die Wicklung oder Spule aufwickelt. Es läßt sich daher erkennen, daß sich der äußere Teil des oberen Federbands um den inneren Teil herum windet oder wickelt, während es sich aufgrund der Drehung im Uhrzeigersinn strafft. Zur gleichen Zeit wird der Hilfszylinder 303 angetrieben, und zieht das innere Ende 326 des unteren Federbands 324 mit sich in Uhr­ zeigersinnrichtung, wobei das untere Band von innen nach außen gestrafft wird.

Fig. 12 entspricht der maximalen Drehung des Abtastarms im Gegenuhrzeigersinn, wobei die Kabelschleifen in dem oberen und dem unteren Raum 305 und 306 abgewickelt oder offen sind. Fig. 13 zeigt die Kabelaufnahmeeinrichtung, wenn der Abtast­ arm oder Rotor 25 sich in seine maximal in Uhrzeigerrichtung gedrehte Stellung bewegt hat. Im letzteren Fall sind die Ka­ bel im oberen und im unteren Raum 305 und 306 straffer aufge­ wickelt. Ihrem Aufbau nach sind die Fig. 12 und 13 gleich, bezüglich Fig. 12 ist jedoch Fig. 13 um 90° gedreht, um die Lage einer Kabelgruppe klarer zeigen zu können, wenn die Kabel straff aufgewickelt sind. Es sei bemerkt, daß die Federbänder 324 und 327 relativ dünn und breit sind, um Flexibilität zu ge­ winnen, und daß sie genügend Steifheit besitzen, um die Kabel in den oberen und unteren Spiralen zu halten, die in einzelnen Ebenen liegen. Die Federbandspiralen besitzen beabstandete Öffnungen, um sich mit den Klammern verbinden zu lassen und eine richtige Beabstandung der Klammern sicherzustellen.

In Fig. 12 ist ein Teil des Abtastarms oder Rotors 25 oben rechts dargestellt. Zwei Pfeile sind in der Nähe dieses Teil­ stücks dargestellt, um anzudeuten, daß der Rotor sich dreht und sich anhebt bzw. absenkt. Es wurde die Kompensation der Ortsveränderung durch Drehbewegung für die Kabel beschrieben. Die Kompensation für die sich ändernde Höhe des Rotors 25 wird dadurch erhalten, daß das äußere Ende der Kabel in einer frei­ en Schleife 331 geführt ist, wie insbesondere in Fig. 12 gut sichtbar ist.

Einige Eigenschaften des mit Federbändern versehenen Kabelauf­ nahmesystems, die bisher mehr zufällig erwähnt wurden, werden nun erneut betrachtet, und andere Eigenschaften, die noch nicht erwähnt wurden, werden nun erläutert. So sei z. B. darauf hinge­ wiesen, daß die Federbandpaare 324 und 324′ und 327 und 327′ ihre neutrale Biegeachse so eng wie möglich haben, damit sie verti­ kal zusammenfallen oder über und unter den neutralen Biege­ achsen der Kabel in jeder Gruppe liegen. Dadurch wird ein Bei­ trag zur Vermeidung von Beanspruchungen geliefert, die als un­ erwünschte Steifheit der Kabel- und Federkombination in der horizontalen Ebene auftreten würden und in unerwünschter Weise zur Folge hätten, daß eine größere Torsionskraft erforderlich wäre, um die Kabel spiralförmig auf- und abzuwickeln. Obwohl eine gute Flexibilität der Kabel und Federn in den Biegeebenen erzielt wird, zeigen die Federn dennoch eine Steifheit in einer Richtung, die normal zu den Biegeebenen ist, um das vertikale Durchsacken der Kabel zu begrenzen.

Obwohl es sich nicht darstellen läßt, sind die Federbänder vor­ geformt, bevor sie in den Kabelgruppen angeordnet werden. Wenn die Bänder nicht am inneren Endbereich angeordnet werden, ver­ suchen die Bänder, wie auch die Kabel, nach außen zu drücken und eine Reibungskraft zu erzeugen, wenn sie sich abwickeln. Eine gleichförmige Spiralfeder, deren Gestalt mit der mathema­ tischen Gleichung einer Spirale übereinstimmt, deren äußeres Ende an einem festen Element, und deren inneres Ende an einem drehbaren Element, wie z. B. dem Hilfszylinder 302 befestigt ist, wird, wenn sie straffer gewickelt wird, an ihrem inneren Endbereich einen schärferen oder kleineren Radius annehmen und sich rascher gegen den Hilfszylinder anziehen, während der äußere Teil noch offener oder radial expandiert ist. Auch hier­ aus resultiert eine Reibungsbelastung und ein ungleichförmiges Drehmoment. Wie schon erwähnt, hat diese Belastung oder Wider­ stand beim Abwickeln vielleicht stärkere Folgen. Gemäß der Er­ findung besitzen die Federbänder eine lange Radiuskrümmung von dem äußeren Ende auf das innere Ende hin, und wenn ein Bereich in der Nähe des inneren Endes erreicht ist, wird der Krümmungs­ radius erheblich reduziert. Wenn dann das Federband als eine Näherungsspirale ausgeformt wird, wobei beide Enden befestigt sind, und die Teile zwischen den Enden an die Kabel angeklemmt sind, besitzen die Bänder die Gestalt, um sich richtig abzu­ wickeln, d. h. um sich abzuwickeln, ohne daß die Innenwindungen gegeneinander schleifen. Wird auf diese Weise ein gleichförmiger Aufwickel- und Abwickelvorgang und eine richtige Kontur der Ka­ bel erzielt und aufrecht erhalten, so werden die Kabel zu keiner Zeit scharf gebogen, so daß ihre Überbelastung verhindert wird und eine Reibungsabnutzung und Verwicklung der Kabel oder ande­ rer gehaltener flexibler Elemente der Gruppe vermieden wird.

In Fig. 15 ist ein Vertikalschnitt des tatsächlichen Aufbaus der Kabelaufnehmeeinrichtung gezeigt. In dieser Figur tragen Teile, die den in den Fig. 12 bis 14 dargestellten Teile entsprechen, dieselben Bezugszeichen. Ein freidrehender Hilfs­ zylinder 303 ist konzentrisch mit dem feststehenden inneren Zy­ linder 302 angeordnet. Der Hilfszylinder besitzt mehrere am Um­ fang beabstandet angeordnete Lagereinsätze, wie z. B. 332 und 333. Diese Einsätze können aus Material kleiner Reibung, wie z. B. aus Delrin oder Nylon bestehen. Die Innenkabelklemme 312 im unteren Raum 306 ist am Hilfszylinder 303 befestigt darge­ stellt. Die anderen Kabelklemmen oder Halter, z. B. 321 im obe­ ren Raum 305, oder im unteren Raum, z. B. 334, machen die Ab­ wickel- und Aufwickelbewegung mit. Ein Teilstück des drehbaren und vertikal beweglichen Abtastarms 25 ist mit dem Bezugszei­ chen gemäß Fig. 12 dargestellt.

In den Fig. 16 und 17 ist ein Computer-Tomograph zur Abtastung eines ganzen Körpers schematisch darge­ stellt, bei dem die meisten bisher erläuterten Merkmale an­ wendbar sind. Das Gehäuse 530 der Röntgenröhre ist auf einem drehbaren Ring 531 angeordnet. Eine Vielfach-Detek­ toranordnung 532 befindet sich auf der Halterung 533, die ebenso auf dem Ring 531 angeordnet ist. Die Röntgen­ quelle enthält einen Kollimator 534, der den im wesentlichen von einer Punktquelle herkommenden Strahl in einen fächer­ förmigen Strahl überführt, der innerhalb der durch die ge­ strichelten Linien 535 und 536 dargestellten Grenzen liegt. Der fächerförmige Strahl wird in eine dünne Schicht kolli­ miert, wie schon erläutert wurde, der Ring 531 ist auf einem Rahmen 537 auf Rollen, z. B. 538 angeordnet. Der Ring 531 ist auf diese Weise um eine im wesentlichen horizontale Achse drehbar, so daß die Röntgenröhre 530 und die Detektor­ anordnung 532 gemeinsam um die Patienten zur Abtastung einer einzelnen Schicht des Körpers zu einem Zeitpunkt herumlaufen können, wenn ein Patient auf der horizontalen Achse gehalten wird. Der Rahmen 537 ist auf Säulen 539 und 540 angeordnet. Die Motorantriebseinrichtungen zur Drehung des Rings 531 sind nicht dargestellt. Zusätzlich können die Röntgenquelle 530 und die Detektoren 532 auf dem Ring 531 angeordnet sein, wobei in diesem Fall die Drehabtastgeschwindigkeit erhöht werden kann.

Fig. 17 zeigt, wie der Körper des Patienten auf der Drehachse des Ring 531 gehalten wird. Ein teilweise dargestellter, Röntgenstrahlen durchlassender Tisch 541 wird zum Tragen des Körpers 542 verwendet. Der Tisch ist axial beweglich, wie durch den Pfeil 543 angedeutet ist.

Der Betrieb des Ganzkörper-Abtastausführung der Fig. 16 und 17 wurde schon erläutert und es ist lediglich erforder­ lich, darauf hinzuweisen, daß der fächerförmige Strahl eine Schicht abtastet, und daß dann der Körper axial um einen Wert weitergeführt wird, der im wesentlichen gleich der Dicke des Strahls ist. Dieser Prozeß wird so lange wiederholt, bis alle Schichten des interessierenden Körpers abgetastet wurden, und die Röntgenstrahl-Intensitätsdaten aufgenommen sind. Die Ganzkörper-Abtastausführungsform gemäß den Fig. 16 und 17 weist zwar nicht das Merkmal auf, daß der Körper von Wasser umgeben ist, aber es werden die Röntgenstrahl-Intensitäts­ daten mit dem durch Kodierer gesteuerten System aufgenommen.

Claims (13)

1. Computer-Tomograph zur Untersuchung mindestens eines Teils eines Körpers
mit einer rotierenden Abtasteinrichtung, die eine Röntgen­ quelle mit einem Strahlenfächer und auf der gegenüberlie­ genden Seite der Drehachse eine aus einer Vielzahl von Detektoren bestehenden Detektoranordnung enthält,
wobei die Abtasteinrichtung durch eine Antriebseinrichtung drehbar ist, deren Antriebswelle mit einem Kodierer gekop­ pelt ist, der Zeitsteuerimpulse liefert, die jeweils einem Drehwinkel der Abtasteinrichtung entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuerimpulse einer Steuereinrichtung (79) zugeführt sind, die die Röntgenquelle (11) während der Drehung der Abtasteinrichtung (25) pulsartig ein- bzw. ausschaltet.

2. Computer-Tomograph nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (79) für die Röntgenquelle (11) auf das Auftreffen aufeinanderfolgender, vorgegebener Anzahlen der Zeitsteuerimpulse derart anspricht, daß die Röntgenquelle (11) für die Zeitdauer einer gegebenen Zahl von Zeitsteuerimpulsen an vorgegebenen Winkelinkrementen der Abtasteinrichtung (25) einschaltet.

3. Computer-Tomograph nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (45, 47) die Abtasteinrichtung (25) abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen antreibt zum wiederholten Abtasten des Körpers in der einen Dreh­ richtung und dann, nachdem das Abtasten in jeder Richtung abgeschlossen ist, in der entgegengesetzten Drehrichtung, und daß mittels einer zweiten Antriebseinrichtung die Abtasteinrichtung (25) zwischen zwei Abtastvorgängen um eine vorgebbare Strecke verschoben wird.

4. Computer-Tomograph nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (45, 47) einen Motor (45) aufweist, der synchron mit der Netzfrequenz arbeitet und die Röntgenquelle synchron mit der Netzfrequenz gepulst wird.

5. Computer-Tomograph nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abtasteinrichtung (25) während einer Abtastung um einen ersten Drehwinkel, bei dem die Röntgenquelle ausgeschaltet ist, um einen zweiten Drehwinkel, in dem die Röntgenquelle pulsartig ein- und ausgeschaltet wird, und um einen dritten Drehwinkel ge­ dreht wird, bei dem die Röntgenquelle ausgeschaltet ist, der Motor (45) die Abtasteinrichtung (25) mit einer Winkel­ geschwindigkeit antreibt, die eine konstante Beziehung zur Frequenz und Periodizität der Netz-Wechselspannung be­ sitzt, und der Kodierer (40) eine feste Anzahl an Zeitsteuer­ impulsen während der Drehung der Abtasteinrichtung (25) durch den zweiten Drehwinkel erzeugt, wobei die Anzahl der Röntgenbelichtungsimpulse in dem zweiten Drehwinkel derart gewählt ist, daß, wenn diese Anzahl durch die Zeit, in Sekunden, für die Drehung der Abtasteinrichtung (25) um den zweiten Drehwinkel dividiert wird, sich als Ergebnis eine Größe ergibt, die gleich der Netzspannungsperiode (Periodizität) oder einem Vielfachen oder Untervielfachen davon ist, und daß der Kodierer (40) in jedem Winkelinkrement eine spezielle Anzahl von Zeitsteuerimpulsen zwischen den Röntgeneinschaltimpulsen erzeugt,
daß Mittel zum Erzeugen eines Anfangssignals vorgesehen sind, welches mit dem Start der Zeitsteuerimpulsgruppe zusammenfällt, die dem zweiten Drehwinkel entspricht, daß Mittel zum Zählen der Kodierer-Zeitsteuerimpulse vorge­ sehen sind und
daß die Steuereinrichtung (79) auf die gezählten Zeitsteuer­ impulse anspricht und die Röntgenquelle (11) zum ersten­ mal nach Auftreten des Anfangssignals einschaltet und dann die Röntgenquelle bei gleichen Winkelinkrementen pulsartig einschaltet entsprechend dem Auftreten der spe­ ziellen Anzahl der Zeitsteuerimpulse während der Drehung durch den zweiten Drehwinkelbereich.

6. Computer-Tomograph nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (79) auf das Zählen eines oder mehrerer Zeitsteuerimpulse, so lange deren Zahl kleiner als die spe­ zielle Anzahl ist, in jedem Winkelinkrement anspricht zum Einschalten der Röntgenquelle, damit jeder Röntgenimpuls gestartet wird, und die Steuereinrichtung (79) auf ent­ sprechende, gezählte ein oder mehrere Zeitsteuerimpulse anspricht zum Beenden des Röntgenimpulses, wobei alle Röntgenimpulse um die spezielle Anzahl der Zeitsteuerimpulse unabhängig von der Dauer der Röntgenimpulse zentriert sind.

7. Computer-Tomograph nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Mittel zum Erfassen der Zeitintervalle zwischen den Impulsen der Zeitsteuerimpulskette, wenn sich die Abtasteinrichtung (25) während des Durchlaufens des ersten Drehwinkels vor dem Start des zweiten Drehwinkels beschleunigt, wenn die Abtasteinrichtung (25) sich im zweiten Drehwinkel befindet und nachdem sich die Abtasteinrichtung (25) über den zweiten Winkelbereich hinaus in den dritten Drehwinkelbereich gedreht hat, und daß, wenn die Zeitintervalle zwischen den Impulsen im ersten Drehwinkelbereich zeitlich gleichförmig auftreten und somit die Abtasteinrichtung auf eine bestimmte Dreh­ geschwindigkeit beschleunigt hat, die Röntgenimpulse während einer Abtastung im zweiten Drehwinkel ausgestrahlt werden.

8. Computer-Tomograph nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung, wenn sich die Abtasteinrichtung (25) beim Abtasten einer Schicht in den dritten Drehwinkel gedreht hat, eine relative Verschiebung zwischen der Abtastein­ richtung (25) und dem Körper durchführt.

9. Computer-Tomograph nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung beim Start der Zeitsteuerimpulskette, die dem zweiten Drehwinkel in einer der beiden Drehrichtungen entspricht, ein Anfangssignal erzeugt, und daß eine Ein­ richtung auf das Vorhandensein einer vorgegebenen Anzahl von Zeitsteuerimpulsen nach dem Anfangssignal anspricht und die Röntgenquelle (11) derart steuert, daß sie zu vorge­ gebenen Intervallen während der Dauer einer ersten vorge­ gebenen Zahl von Zeitsteuerimpulsen eingeschaltet und während einer zweiten vorgegebenen Zahl zwischen den Zeitsteuer­ impulsen ausgeschaltet ist.

10. Computer-Tomograph nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des Anfangssignals Mittel zur Erzeugung eines ersten Impulssignals, welches einmal pro Umdrehung der Welle des Kodierers (40) auftritt, Mittel zur Erzeugung eines zweiten Impulssignals, welches ein­ mal pro Umdrehung der Abtasteinrichtung (25) in Phase mit dem vorausgehenden Signal auftritt, und Mittel ent­ hält, die auf die Koinzidenz des ersten und des zweiten Signals ansprechen und das Anfangssignal erzeugen.

11. Computer-Tomograph nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei Teilung derjenigen Zeit, die die Abtasteinrichtung (25) zum Drehen um den zweiten Drehwinkel benötigt, durch die Anzahl der innerhalb des zweiten Drehwinkels auf­ tretenden Röntgenimpulse ein Wert ergibt, der gleich der Periode der Netzwechselspannung ist.

12. Computer-Tomograph nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei Teilung der Zeit, die die Abtasteinrichtung (25) zur Drehung um den zweiten Drehwinkel benötigt, durch die Zahl der innerhalb des zweiten Drehwinkels auftretenden Röntgenimpulse ein Wert ergibt, der gleich einem Vielfachen oder Untervielfachen der Periode der Netzwechselspannung ist.

13. Computer-Tomograph nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Anfangssignal in allen Schichten an dem gleichen Dreh­ winkel auftritt, wobei sich entsprechende Röntgenimpulse, die in allen Schichten auftreten, überlagert und phasengleich sind.