DE10144261B4

DE10144261B4 - Anordnung zur quantitativen Bildrekonstruktion

Info

Publication number: DE10144261B4
Application number: DE10144261A
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dr. Hoppe; Michael Christen
Original assignee: Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf eV
Current assignee: Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf eV
Priority date: 2001-09-08
Filing date: 2001-09-08
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2021-09-09
Also published as: DE10144261A1

Abstract

Anordnung zur quantitativen tomographischen Bildrekonstruktion, bestehend aus einer mindestens eine Strahlungsquelle und eine Detektionseinrichtung enthaltenden Messanordnung und einer Halterung für das zu untersuchende Objekt, wobei zwischen dem Objekt und der Messanordnung eine relative Drehbewegung stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein zylindrisches Referenzobjekt vorgesehen ist, dessen Mittelachse mit der Achse der relativen Drehbewegung übereinstimmt und dass die Absorption des Referenzobjektes auf mindestens zwei Werte einstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft Materialuntersuchungen mit Hilfe der Tomographie.
Voraussetzung für jede tomographische Rekonstruktion eines Objektbildes ist eine relative Drehung zwischen dem untersuchten Objekt und der tomographischen Messanordnung bzw. dem Tomographen. Der Tomograph besteht aus mindestens einer Strahlungsquelle und einer Detektionseinrichtung. Zwischen der Strahlungsquelle und der Detektionseinrichtung befindet sich das untersuchte Objekt. Zwischen dem Tomographen und dem Objekt gibt es zwei Varianten des Zusammenwirkens:
Bei der ersten Variante steht das Objekt fest und der Tomograph dreht sich um das Objekt. Diese Variante ist in der Medizin weit verbreitet und allgemein bekannt.
Messtechnisch erfasst werden stets nur endlich viele Positionen des Drehwinkels; die Winkelpositionen sind im Allgemeinen äquidistant über den Vollkreis (360 Grad) verteilt. Genügen wenige Positionen des Drehwinkels, so kann in Modifizierung der 1. Variante anstelle einer einzigen rotierenden Messanordnung ein Ensemble feststehender Messanordnungen verwendet werden, die gegeneinander winkelversetzt angeordnet sind [Johannsen, u.a.: A dual sensor flow imaging tomographic system. Meas. Sci. Technol 7 (1996) 297–307]. Eine weitere Modifikation der 1. Variante besteht darin, dass nur die Quelle das Objekt umkreist, während die Detektionseinrichtung im Vollkreis feststehend um das Objekt herum angeordnet sind, [De Vuone, A. C., u.a.: Design of an Isotopic CT Scanner for Two-Phase Flow Measurements – IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. NS-27, No. 1, Feb. 1980], [Tiseanu, I., Simon, M.: High Resolution Cone-Beam Tomography for Two-Phase Flow Diagnostics, 2^nd International Symposium on Two-Phase Flow Modelling and Experimentation, Pisa, Italy, May 23–26, 1999, proc. 1485–1492].
Bei der zweiten Vatiante steht der Tomograph fest und das Objekt dreht sich im Tomograhen. Diese Variante beschränkt sich auf ausgewählte, insbesondere technische Anwendungen [Schmitz, u.a.: X-Ray Computed Tomography for Stationary Multiphase Flow Random and Structured Packings, Proc. Frontiers in Industrial Process Tomography, Delft 1997, proc. 303–308].
In DE 43 17 835 C2 wird eine Tragschale verwendet, um den Patienten zu positionieren und vor allem zu arretieren. Dies dient der Erzeugung möglichst hoch auflösender tomographischer Abbilder und hat damit einen rein qualitativen Charakter.
Nach GB 14 93 594 wird Wasser verwendet, um einem Effekt entgegenzuwirken, der im Deutschen mit Strahlaufhärtung bezeichnet wird. Dieser Effekt ist unter Verwendung von Röntgenstrahlung ein typisches, fundamentales und schwerwiegendes Problem; bei Gammastrahlung existiert es hingegen nicht. Die Unterdrückung der Strahlaufhärtung dient letztlich zur Abschwächung oder Vermeidung von Artefakten in den tomografischen Rekonstruktionsbildern. Dieser Zweck ist wiederum rein qualitativer Natur.
In GB 15 30 621 sind offensichtlich wie in DE 43 17 835 C2 und in GB 14 93 594 beschrieben – die Halterung des Patienten und die Strahlungskorrektur – in einem Bauteil, nämlich GB 15 30 621 – 2 in 1 vereint.
Die bekannten technischen Lösungen erlauben eine quantitative Bildrekonstruktion nur dann, wenn sich im untersuchten Objekt Gebiete bekannter Absorption befinden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch dann eine quantitative Bildrekonstruktion durchführen zu können, wenn im zu untersuchenden Objekt kein Gebiet bekannter Absorption vorhanden ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den im Patentanspruch 1 dargelegten Merkmalen gelöst.
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Die zugehörige Zeichnung zeigt das erfindungsgemäße Referenzobjekt in einer perspektivischen Sicht und im Schnitt.
Dem zu untersuchenden Objekt 1 wird das Referenzobjekt 2 hinzugefügt. Das Referenzobjekt 2 besteht aus zwei konzentrischen Zylindern, deren Zwischenraum senkrecht zur Zylinder-Mittelachse, welche mit der Drehachse 3 des zu untersuchenden Objektes 1 übereinstimmt, in zwei Kammern unterteilt ist, Bild. Die beiden Kammern enthalten Referenzmedien, die bezüglich der Projektions-Strahlung 4 (z.B. Röntgen- oder Gamma-Strahlung) des Tomographen unterschiedliche aber bekannte Absorptionseigenschaften besitzen. Anhand der Referenzmedien läßt sich ein linearer Maßstab festlegen, an dem alle Punkte im rekonstruierten Bild des untersuchten Objektes 1 bewertet werden können. Mit Hilfe einer Verschiebeeinrichtung 5 ist das Referenzobjekt 2 längs der Drehachse 3 verschieblich, so daß sich jede der beiden Kammern einmal in der Projektions-Strahlung 4 befinden kann. Die Projektions-Strahlung 4 durchdringt beide Objekte, d.h. das zu untersuchende Objekt 1 und das Referenzobjekt 2, und wird dabei teilweise absorbiert.
Statt zweier Kammern feststehenden Inhalts kann eine einzige Kammer verwendet werden, in deren Inneren die beiden Referenzmedien gegeneinander ausgetauscht werden. Diese Kammer kann an ihrem Ort verbleiben, d.h. sie braucht nicht verschoben zu werden.

Claims

Anordnung zur quantitativen tomographischen Bildrekonstruktion, bestehend aus einer mindestens eine Strahlungsquelle und eine Detektionseinrichtung enthaltenden Messanordnung und einer Halterung für das zu untersuchende Objekt, wobei zwischen dem Objekt und der Messanordnung eine relative Drehbewegung stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein zylindrisches Referenzobjekt vorgesehen ist, dessen Mittelachse mit der Achse der relativen Drehbewegung übereinstimmt und dass die Absorption des Referenzobjektes auf mindestens zwei Werte einstellbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzobjekt längs seiner Mittelachse oder axial getrennt aus mindestens zwei Materialien unterschiedlichen Absorptionsvermögens besteht und dass das Referenzobjekt axial verschiebbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzobjekt als Hohlzylinder ausgebildet ist und dass der Hohlzylinder mit einer Einrichtung zum Wechsel der Befüllung des Hohlraumes versehen ist.