DE2257666A1

DE2257666A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines satzes roentgenbilder fuer die dynamische tomografie

Info

Publication number: DE2257666A1
Application number: DE2257666A
Authority: DE
Inventors: Gary D Cochran; Davind A Crosby; Peter A Franken
Original assignee: CFC PRODUCTS
Current assignee: CFC PRODUCTS
Priority date: 1971-11-26
Filing date: 1972-11-24
Publication date: 1973-06-07
Also published as: FR2163065A5; SE384128B; CA977875A; JPS4861090A; US3809886A; BE791850A

Description

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j>.i-U" H :· i mr.^ ; .23. November 1972

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CFC Produkts, Inc. Ann Arbor, Michigan (V.St.A.)

" Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Satzes Röntgenbilder für die dynamische Tomografie "

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Satzes Röntgenbilder für die dynamische Tomografie.

In der herkömmlichen Tomografie wird ein Röntgenbild eines einzigen Körperabschnittes dadurch hergestellt, daß eine integrierende Belichtung eines einzigen Films unter verschiedenen Winkeln durch den körper oder Gegenstand erfolgt, wobei die

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Strahlungsquelle und der Empfänger durch eine sogenannte tomograf i sehe Bewegung in die vorgesehene Lage gebracht werden. Eine tomografische Bewegung ist jene, die man erreicht, indem eine Röntgenstrahlenquelle und der Empfänger an gegenüberliegenden Enden eines starren Hebels angeordnet werden, der einen Schwenkpunkt in der Ebene des Körperabschnittes des Gegenstandes hat, von dem Röntgenbilder hergestellt werden. Bei diesem Verfahren enthält das entstehende Röntgenbild ein ungehindertes Abbild der Einzelheiten des Körperabschnittes bzw. der in Frage stehenden Ebene, während die Abbilder von Einzelheiten, die sich in den darüberliegenden oder darunterliegenden Ebenen befinden, verdunkelt bzw. unscharf sind, um damit eine klare Ansicht der gewählten Ebene zu ergeben. Diese Methode erzeugt das, was mitunter als ein virtueller Brennpunkt der Röntgenstrahlen genannt wird, um eine scharfe Abbildung der Einzelheiten in der gewählten Ebene entstehen zu lassen. Obgleich die herkömmliche Tomografie für Diagnostikzwecke sehr gut brauchbar ist, hat sie den Nachteil, daß man ein getrenntes Röntgenbild mit mehrfacher Belichtung für jede gewählte Ebene benötigt und daß die Ebene gewählt werden muß, ehe mit der Röntgenabbildung begonnen wird. Die Wahl der gewünschten Ebene kann ein Probieren beinhalten, bei dem mehrere Röntgenbilder hergestellt werden, und jedes Röntgenbild erfordert einen erheblichen Zeitaufwand und eine erhebliche Strahlungsdosierung. Herkömmliche Tomografie wird mitunter als eine Laminagrafie bzw. Körperschnitt-Röntgenabbildung bezeichnet, und diese Be-

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griffe werden häufig gegeneinander in der Literatur ausgewechselt. Eine tomografische Bewegung kann mit der Strahlenquelle durchgeführt werden, und das Aufzeichnungsmedium kann auf Bewegungswege innerhalb der Ebenen beschränkt sein, die parallel zur in Frage stehenden Ebene bzw. zur Bezugsebene liegen. Eine solche Bewegung wird nachstehend als eine ebene Tomografie bezeichnet. Der Bewegungsweg der Strahlenquelle und des Aufzeichnungsmediums innerhalb der gegebenen Ebenen kann längs einer Bogenbahn sein, beispielsweise einer Kreisbahn, einer Spiralbahn, einer Ellipsenbahn oder einer Hypocycloidischen Bahn, um die gewünschten Ergebnisse zu erreichen. Wenn die Ebene, die durch den Weg der Quelle und einen Punkt am Empfänger geht, sich nicht dem Objekt gegenüber dreht, wird die tomografische Bewegung als linear bezeichnet, und das Verfahren nennt man lineare Tomografie. Bei der ebenen Bewegung wandert die Quelle in einer geraden Linie. Eine tomografische Bewegung kann auch dadurch ausgeführt werden, daß sich die Strahlungsquelle und das Aufzeichnungsmedium in Bahnen bewegen, die Kreisbögen um einen Fixpunkt beschreiben, der in der Bezugsebene liegt. Diese tomografische Bewegung wird als nicht ebene Tomografie bezeichnet, und die Bewegung der Bogenarme kann linear oder bogenförmig sein, um die gewünschten Ergebnisse zu erreichen.

Wie vorstehend erwähnt, wird bei der herkömmlichen Tomografie die tomografische Bewegung üblicherweise dadurch erzeugt, daß

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das Objekt ortsfest gehalten wird und daß die Röntgenstrahlenquelle und das Aufzeichnungsmedium gleichzeitig in entgegengesetzte Richtungen um einen Drehpunkt bewegt werden, der in einer Ebene durch das Objekt liegt. Es ist schon bei herkömmlicher Tomografie bekanntgeworden, die gleiche relative Bewegung der Teile dadurch entstehen zu lassen, daß die Röntgenstrahlenquelle ortsfest gehalten wird und das Objekt und das Aufzeichnungsmedium synchron bewegt werden, wie das beispielsweise aus der US-Patentschrift 2 4oo 516 bekannt ist. Es ferner bereits bekannt, daß man eine ähnliche relative Bewegung für die herkömmliche Tomografie dadurch erreichen kann, daß man einen bestimmten der Teile ortsfest hält und die beiden anderen bewegt, wie das aus der US-Patentschrift 2 ooo 497 bekannt ist. Zu beachten ist, daß bei der herkömmlichen Tomografie bei ortsfestem Objekt eine gleichzeitige Bewegung der Röntgenstrahlenquelle und des Aufzeichnungsmediums erforderlich ist, um eine Unscharfe der ausgewählten Ebene zu verhindern. Es folgt ferner, daß dann, wenn die Röntgenstrahlenquelle oder das Aufzeichnungsmedium ortsfest gehalten wird und die andere bewegt wird, das Objekt synchron bewegt werden muß, um Unscharfen in der ausgewählten Ebene zu vermeiden.

Die dynamische Tomografie ist eine Methode zur Erzeugung eines Abbildes irgendeiner bestimmten Ebene oder eines Körperschnittes, ohne daß die Notwendigkeit der Identifizierung desselben besteht, ehe mit der Röntgenabbildung begonnen wird, und das

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stellt eine erhebliche Verbesserung gegenüber der herkömmlichen Tomografie dar. Die dynamische Tomografie, die mitunter als eine Laminagrafie veränderlicher Tiefe' bezeichnet wird, ist aus der US-Patentschrift 3 499 146 bekannt. Die Technik der dynamischen^ Tomografie· wird ferner in einem Artikel beschrieben, der unter dem Titel steht "Variable Depth Laminagraphy" von Albert G, Richards, Proceedings, Instrument Society of America Bio-Medical Sciences Instrumentation - Volume VI, October, 1969» "Die dynamische Tomografie, wie sie in diesen Druckschriften beschrieben worden ist, macht von einer ebenen tomografischen Bewegung Gebrauch, und sie kann erfolgen mit dem effektiven Drehpunkt des Hebelsystems in einer Ebene durch das Objekt, wobei getrennte Abbilder für jede von mehreren Belichtungen aufgezeichnet werden, die unter, verschiedenen Winkeln durch das Objekt gemacht werden können, d.h. ein anderer Film oder ein anderes Aufzeichnungsmedium wird für jede Belichtung verwendet, um einen Satz Röntgenbilder entstehen zu lassen. Der Satz Röntgenbilder kann dann in einem Stapel übereinander gelegt werden, um ihn anzuschauen, und bei ausgerichteten Röntgenbildern derart, daß die Bilder eines bestimmten Punktes im Objekt alle zusammenfallen, werden alle anderen Punkte oder Objektdetails in derselben Ebene in einer ungehinderten Ansicht offengelegt, und Bilder aller Punkte, die in anderen Ebenen liegen, selbst in nahen angrenzenden Ebenen, werden verdunkelt bzw. durch Unscharfe herausgenommen. Wenn beispielsweise die Verwendung von geschnittenen Filmen angenommen wird, wobei das Bild eines bestimmten Punkts in der Bezugsebene

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in der Mitte jedes Films für jeden Belichtungswinkel fällt, erreicht man einen virtuellen Brennpunkt der Bezugsebene, und die Bilder des bestimmten Punktes werden übereinander gelegt, wenn die Röntgenbilder direkt übereinander gelegt werden. Wenn der bestimmte Punkt zwischen der Bezugsebene und dem Film liegt liegen die Bilder des bestimmten Punktes in den betreffenen Röntgenbildern übereinander, und die Ebene durch den bestimmten Punkt wird in einen virtuellen Brennpunkt gebracht, wenn die Röntgenstrahlen relativ zueinander in einer Richtung parallel zur tomograf!sehen Bewegung verschoben werden, d.h. der Bahnrichtung. Wenn der bestimmte Punkt andererseits zwischen der Bezugsebene der Quelle liegt, liegen die Bilder des bestimmten Punktes übereinander, wobei die betreffenden Röntgenbilder relativ zueinander in entgegengesetzter Richtung parallel zur tomografischen Bewegung verlagert werden. Jede gewünschte Ebene kann in einen virtuellen Brennpunkt durch eine Relativverlagerung des Satzes Röntgenbilder gebracht werden, um die Bilder eines Punktes zu überlagern, der in der in Frage stehenden Ebene liegt. In diesem Zusammenhang verstärken sich die mehreren Bilder auf den verschiedenen Röntgenbildern desselben Punktes. Entsprechend kann jedes Röntgenbild mit verminderter Belichtung aufgenommen werden, je nach der Anzahl der Röntgenbilder im Satz, und die Dichte des zusammengesetzten Bildes ist mit der eines gewöhnlichen Röntgenbildes vergleichbar.

Bei der dynamischen Tomografie ist man auf Schwierigkeiten bei

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der Verwendung der tomografisehen Bewegung in der herkömmlichen Tomografie gestoßen, bei der das Aufzeichnungsmedium zwischen den Belichtungen bewegt wird. Das bringt ein Problem mit sich, weil die dynamische Tomografie das Wechseln eines Filmes zwischen den Belichtungen erfordert, und um einen Satz Röntgenbilder in kurzer Zeit zu erzeugen, muß ein sogenannter Filmschnellwechsler verwendet werden. Filmschnellwechsler sind schwer und klobig, und sie eignen sich nicht für eine solche Bewegung, und ferner ist es nicht in der Zeit möglich, die für die Herstellung eines Satzes Röntgenbilder zugelassen ist, den Film zwischen den Belichtungen von Hand zu wechseln.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, diese Schwierigkeit dadurch zu beseitigen, daß man mit einem ortsfesten Filmhalter arbeitet und die Röntgenstrahlenquelle so bewegt, daß deren Achse die Filmebene am selben Punkt für alle Positionen der Quelle schneidet. Diese Anordnung führt jedoch einen weiteren Nachteil ein, den nämlich, daß die Strahlung, die das Objekt durchdringt, auf einen,anderen Teil des Filmhalters für jede andere Lage der Quelle fällt. Folglich muß der Filmwechsler einen Film aufnehmen, der groß genug ist, um die Strahlung aufzufangen, die das Objekt bei allen unterschiedlichen Lagen der Quelle durchdringt, und das führt zu einer Verbrennung von Film und erfordert einen Filmwechsler mit einer Kapazität für einen großflächigen Film.

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Die Erfindung sieht ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Satzes Röntgenbilder für die dynamische Tomografie vor, bei dem bzw. der eine geringste Fläche für das Aufzeichnungsmedium erforderlich ist, beispielweise einen Röntgenstrahlenfilm, für den gesamten Satz. Das wird dadurch erreicht, daß eine Relativbewegung zwischen der Strahlungsquelle und dem Aufzeichnungsmedium erzeugt wird, wobei die eine oder das andere ortsfest gehalten wird, und daß eine Bewegung des Objektes synchron zur relativen Bewegung erzeugt wird. Eine solche Anordnung ermöglicht das Belichten des Aufzeichnungsmediums, wobei die Achse des durchdringenden Strahls das Objekt und das Aufzeichnungsmedium in etwa den gleichen betreffenden Punkten und unter verschiedenen Winkeln für verschiedene unterschiedliche Belichtungen durchdringt, um den Satz Röntgenbilder entstehen zu lassen. Vorzugsweise wird das mit einem ortsfesten bzw. fixierten Halter für das Aufzeichnungsmedium bewirkt, beispielsweise einen Schnellfilmwechsler. Zu diesem Zweck befindet sich die Strahlungsquelle gegenüber dem ortsfesten Halter, und das Objekt, von dem Röntgenbilder herzustellen sind, wird auf einen beweglichen Support dazwischen angeordnet, in der die Bahn des Strahls aus druchdringender Strahlung liegt. Eine Achse des Strahls durchdringt einen bestimmten Punkt im Objekt und einen bestimmten Punkt im Halter auf der Fläche des Aufzeichnungsmediums, und die Quelle wird eingeschaltet, um ein erstes Röntgenbild entstehen zu lassen. Die Quelle wird in sukzessive verschiedene Lagen bewegt, so daß die Strahlenachse

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den^ gewünschten Punkt im Halter in jeder Lage durchdringt,, wobei der Support mit dem daraufliegenden Objekt in der gleichen Richtung bewegt wird, so daß in jeder Lage die Achse des Strahls das Objekt in einem anderen Winkel und etwa im gleichen gewählten Punkt durchdringt. Die Quelle wird in jeder sukzessiven Lage eingeschaltet, um das Medium der Strahlung auszusetzen, wobei die Achse des Strahls beide gewählten Punkte durchdringt, so daß die Strahlung auf den gleichen Bereich des Halters in jeder Lage fällt und das Aufzeichnungsmedium darin für jede Belichtung gewechselt wird. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Support synchron mit der Quelle bewegt, und die Quelle wird in Zeitintervallen eingeschaltet, die die verschiedenen sukzessiven Lagen bestimmen.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus einer fixierten Haltevorrichtung für das wechselbare Aufzeichnungsmedium und Mittel zur Bewegung der Strahlungsquelle in einer bestimmten Bahn, wobei die Achse des Röntgenstrahls in Richtung· auf einen bestimmten Punkt in der Haltevorrichtung auf die Fläche des Mediums gerichtet wird. Ein Support für das Objekt, von dem Röntgenbilder herzustellen sind, 1st mit einem Antrieb versehen, derart, daß er so bewegt wird, daß die Achse des Strahls das Objekt unter einem anderen Winkel und etwa an derselben Stelle für jede andere Lage durchdringt, so daß die Belichtungsblende der Haltevorrichtung der Strahlung ausgesetzt wird, die das Objekt in den sukzessiven Lagen der Quelle durchdringt. Um die gewünschte Ausrichtung zu

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bewirken, sind Mittel zur Synchronisierung der Versetzungsbewegung der Quelle, der Schwenkbewegung der Quelle und der Versetzungsbewegung des Supportes mit dem daraufsitzenden Objekt vorgesehen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 eine Darstellung der Vorrichtung für die Vornahme der dynamischen Tomografie in einem Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Quelle, des

Objektes und des Aufzeichnungsmediums zu Erläuterungszwecken,

Fig. 3 eine schematische Darstellung von Mitteln zur

Synchronisation, die in dem in Fig. 5 gezeigten
Ausführungsbeispiel verwendet werden können,

Fig. 4 ein erstes Ausführungsbeispiel des Antriebs für die erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel des Antriebs und

Fig. 6 ein drittes Ausführungsbeispiel des Antriebs für die erfindungsgemäße Vorrichtung.

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In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Röntgenstrahlen-apparatur gezeigt, um eine dynamische Tomografie gemäß der Erfindung durchzuführen. Die Apparatur weist eine Quelle 1o durchdringender Strahlung auf, beispielsweise eine Röntgenstrahlenquelle, die durch eine Schwenkverbindüng an einem beweglichen Schlitten 12 gelagert ist. Der Schlitten 12 seinerseits ist zur linearen Bewegung an einer ortsfesten Schiene 14 gelagert, die an der Decke eines Röntgenstrahlenraums gelagert ist. Ein Tisch 16 steht auf dem Boden des Röntgenstrahlenraums, und dessen Beine befinden sich in einer ortsfesten Lage. Der Tisch ist mit.einer beweglichen Tischplatte 18 versehen, die auf einem Satz ortsfester Schienen gelagert ist, um eine Bewegung in Richtung parallel zur Ver-Schiebungsbewegung des Röntgenstrahlenkopfes 1o ausführen zu können. Ein Halter 22 für ein auswechselbares Aufzeichnungsmedium, beispielsweise einen geschnittenen Röntgenstrahlenfilm, befindet sich in einer geeigneten Lage unter der beweglichen Tischplatte 18. Der Halter 22 ist vorzugsweise ein Schnellfilmwechsler mit einem Magazin 24, der auf einem geeigneten Bodenständer angeordnet ist, der nach Bedarf unter dem Tisch angeordnet sein kann. Das Magazin 24 ist in einer Ausführung vorgesehen, die mit eine» Anzahl von geschnittenen Röntgenstrahlenfilmen geladen ist, die unter der Steuerung des Schnellwechselmechanismus sukzessive in einer Belichtungsblende des Halters angeordnet werden, die die Filmebene für die Belichtung durch

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die durchdringende Strahlung in der Herstellung eines Röntgenbildes beschreibt. Bekanntlich kann der Schnellfilmwechsler auf eine veränderliche Geschwindigkeit eingestellt werden, und er umfaßt Mittel zum Einschalten der Röntgenstrahlenquelle in Jedem Arbeitstakt,, nachdem ein Film in die Belichtungelage gebracht worden ist. Wie in der in Fig. 1 gezeigten Anordnung dargestellt ist, sind die Röntgenstrahlenquelle 1o und der FiImwechsler 22 durch einen tomografisehen Mechanismus 26 miteinander verbunden, der einen Schwenkpunkt (nicht dargestellt) in der Filmebene im Halter hat. Dieser Mechanismus steuert eine Schwenkbewegung der Röntgenstrahlenquelle 1o mit der Bewegung des Schlittens 12 längs der Schiene 14, so daß die Achse des Strahls der Röntgenstrahlen sich um einen bestimmten Punkt auf der Fläche des Röntgenstrahlenfilms im Halter verschwenkt.

Bei der dynamischen Tomografie ist es nicht erforderlich, daß eine bestimmte Achse des Röntgenstrahls durch den selben Punkt im Objekt für jedes der verschiedenen Röntgenbilder geht. Es reicht aus, wenn die Achse des Strahls das Objekt unter einem

für

verschiedenen Winkel jedes Röntgenbild durchdringt, vorausgesetzt, daß die Fläche des Filmsgroß genug ist, um das Abbild des interessierenden Volumens auf jedem der verschiedenen Röntgenbilder aufzunehmen. In der dynamischen Tomografie wird die Röntgenstrahlenquelle eingeschaltet, während sie effektiv dem Film gegenüber ortsfest ist, so daß keine durch die Bewegung herbeigeführte Verschwimmung des Abbildes erfolgt.Andererseits ist es bei der herkömmlichen Tomografie erforderlich,

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daß die bestimmte Achse des Röntgenstrahls durch den selben Punkt im Objekt für alle Positionen der Quelle und des Films geht, da anderenfalls das Abbild der gewählten Ebene, in der der Punkt liegt, verschwommen wird.

Erfindungsgemäß wird zur Ausübung der dynamischen Tomografie mit einem ortsfesten Filmhalter das Abbild des Objektes zum Fallen auf dieselbe Fläche in der Filraebene für jedes Röntgenbild eines Satzes gebracht, um damit die Größe des erforderlichen Filmes auf ein Minimum zu reduzieren. Um zu bewirken, daß das Abbild auf dieselbe Fläche bei verschiedenen Belichtungswinkeln fallt, ist die Abstützung bzw. die Tischplatte für das Objekt in einer bestimmten Beziehung mit der Bewegung der Röntgenstrahlenquelle bewegbar. Die Beziehung, die dazu erforderlich ist, ist in Fig. 2 gezeigt, in der die Teile schematisch dargestellt sind. Der ortsfeste Filmhalter 22 enthält den Film 28, dessen Fläche in der Filmebene des Halters liegt. Das Objekt 3o sitzt auf einem beweglichen Tisch 18 in einer Position direkt über dem Filmhalter. Die Röntgenstrahlenquelle 12 sendet Röntgenstrahlen aus, die eine Achse 32 haben, welche einen bestimmten Punkt P im Objekt durchdringt und außerdem einen Mittelpunkt 0 auf der Oberfläche des Films 28 durchdringt. Aus diesem Diagramm ist zu ersehen, daß das Abbild des Objektes, insbesondere das Abbild der Ebene durch den Punkt P, in der Ebene des Films 28 liegt. Wenn die Röntgenstrahlen-

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quelle 12 längs ihres Bewegungswegs um eine Strecke A bewegt wird, um ein anderes Röntgenbild aufzunehmen, wird die Röntgenstrahl enquelle 12 geschwenkt, um die Achse unter dem entsprechenden Winkel zu halten, so daß der Punkt 0 auf der Oberfläche des Films 28 durchdrungen wird. Damit das Abbild des Objektes 3o, besonders das Abbild der Ebene durch den Punkt P, auf die selbe Fläche auf den Filmhalter 22 fällt, wird der Stütztisch 18 in der gleichen Richtung wie die Quelle um die Strecke B bewegt. Demgemäß durchdringt die Achse 32 des Röntgenstrahls . den Punkt P und den Punkt 0, und das Bild der Ebene durch den Punkt P liegt im selben Bereich des Filmhalters 22. Der Film für jedes Röntgenbild braucht also nur groß genug zu sein, um das Abbild des Objektes bzw. eine Belichtung aufzunehmen, die senkrecht zu den interessierenden Körperabschnitten steht. Wie in Fig. 2 dargestellt, sitzen die Röntgenstrahlenquelle 12 und das Objekt 3o für jedes Röntgenbild in einer solchen Anordnung, daß die Achse 32 des Röntgenstrahls sowohl den Punkt P als auch den Punkt 0 durchdringt. Diese Beziehung kann durch eine synchrone Bewegung der Röntgenstrahlenquelle 1o und des Objektes 3o erreicht werden, wobei das Bewegungsverhältnis derart ist, daß die Achse 32 kontinuierlich beide Punkte P und 0 durchdringt.

In Fig. h ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung mit einer einzigen Antriebseinheit gezeigt, um eine Versetzungs- und

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Schwenkbewegung des Röntgenstrahlenkopfes zu bewirken, wobei eine getrennte Antriebsvorrichtung zur Bewegung des ^isches vorgesehen ist. Gemäß Fig. 4 sitzt der Tisch 16 mit seiner beweglichen Tischplatte 18 unter dem Röntgenstrahlenkopf 1o in einer Ausrichtung mit der Bahn (Nicht dargestellt) für den Röntgenstrahlenkopf. Der Filmhalter 22, zweckmäßigerweise in der Form eines Schnellfilmwechslers, sitzt in einer geeigneten Stelle unter dem Tisch 16. Ein Antrieb 4o sitzt längs des Tisches, und dieser dient zur Bewegung des Röntgenstrahlenkopfes.

Der Antrieb 4o weist einen Elektromotor auf, der eine Hydraulikpumpe 42 antreibt, die hydraulisch mit einem Hydraulikzylinder 44 verbunden ist. Der Hydraulikzylinder weist eine Kolbenstange 46 auf, die mit einstellbarer Geschwindigkeit ausgefahren oder zurückgefahren werden kann und die über einen Kurbelarm 48 mit einer drehbaren Welle 5o verbunden ist. Die Welle 5o ist zur Drehung gelagert, wobei ihre Achse in der Filmebene liegt, die durch den Halter 22 gebildet ist. Ein Joch 52, das drehfest auf dem Ende der Welle 5o sitzt, ist mit einer Hülse 54 verbunden, die sich quer zur Welle 5o erstreckt. Ein Hebel 26 erstreckt sich durch die Hülse 54 in gleitender Anlage daran am unteren Ende, und er ist am oberen Ende mit einer Gelenkverbindung 58 versehen, dessen Gelenkplatte 6o durch einen Gelenkbogen verbunden ist, derart, daß er in der Schwenkachse des Röntgenstrahlenkopfes 12 liegt.

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Wenn der Zylinder 44 mit bestimmter Geschwindigkeit in Funktion gesetzt wird, wird die Drehwelle 5o in Drehung versetzt, so daß der Gelenkarm 26 um die Achse der Welle 5o herumschwenkt· Der Röntgenstrahlenkopf 12 wird vom Gelenkarm 26 so angetrieben, daß er sich quer in der Richtung der Bahn (nicht dargestellt) bewegt, wobei er so verschwenkt wird, daß die Achse 32 des Röntgenstrahls kontinuierlich die Achse der Welle 5o am Punkt P durchdringt.

Der Tisch 16 ist mit einem Elektromotor 64 ausgerüstet, der die Antriebsbewegung erzeugt, um die Tischplatte 18 in Längsrichtung nach vorne und nach hinten zu bewegen. Zu diesem Zweck ist die Motorwelle mit einem Kettenrad 66 versehen, das eine Kette 68 antreibt, die mit der Unterseite der Tischplatte 18 in herkömmlicher Weise verbunden ist. Die Tischplatte 18 ist auf den Bahnen 2o durch Rollen in herkömmlicher Weise gelagert.

Beim Betrieb der Vorrichtung in Fig. 4 wird das Objekt, von dem Röntgenbilder angefertigt werden sollen, auf die bewegliche Tischplatte 18 gelegt, und die Anfangsausrichtung des Rontgenstrahlenkopfes wird dem Objekt gegenüber vorgenommen. Die Geschwindigkeit des Antriebs 4o zum Antreiben des Röntgenstrahlenkopfes 1o wird entsprechend dem Standardverfahren für die aufzunehmenden Röntgenbilder eingestellt. Die Geschwindigkeit des Tisches zur Bewegung des Objektes wird ebenso durch Steuerung für den Motor 64 eingestellt, so daß der Röntgenstrahlenkopf und das Objekt

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im wesentlichen synchron bewegt werden. Das Verhältnis der Geschwindigkeit wird so aufrechterhalten, daß die Achse des Strahls 32 sich im wesentlichen durch den Punkt P in der Filmebene und den gewählten Punkt 0 im Objekt erstreckt. Es ist festgestellt worden, daß die Geschwindigkeitsregelung für den Zylinder 44 und den Motor 64 ausreichend sind, um das erforderliche Maß an Synchronisation für den vorgesehenen Zweck aufrechtzuerhalten.

In Fig. 5 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Vorrichtung für die dynamische Tomografie gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel hat der Tisch 16 den gleichen Aufbau, wie er im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben worden ist, und er umfaßt die gleiche drehzahlregelbare Antriebsanordnung für die Tischplatte 18. Der Röntgenstrahlenkopf 1o sitzt auf einem Schlitten 12, der seinerseits auf zwei Bahnen 14 gelagert ist, von denen nur eine in den Zeichnungen gezeigt ist. Der Schlitten 12 wird von einem drehzahlregelbaren Elektromotor 7o angetrieben, der ortsfest an der Bahn 14 sitzt. Die Welle des Motors 7o ist mit einer Antriebsscheibe 72 versehen, die ein Kabel 74 antreibt, der sich über eine Freilaufscheibe 76 erstreckt, und an einer Zwischenstelle mit dem Schlitten 12 verbunden ist. Der Filmhalter 22, wie er unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben worden ist, sitzt unter der Tischplatte 18. Um dem Röntgenstrahlenkopf 1o eine Drehbewegung zu verleihen, während er längs der Bahn 14 bewegt wird, ist

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der Gelenkarm 26 vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel ist das obere Ende des Gelenkarms 26 durch die Gelenkverbindung mit der Drehachse des Röntgenstrahlenkopfes 1o verbunden, so daß dadurch der Antrieb erfolgt. Das untere Ende des Gelenkarms 26 ist mit einer Totgangverbindung versehen, zu der die Hülse 54 gehört, die ortsfest an einer drehbaren Welle sitzt, die eine Drehachse hat, welche sich in der Filmebene erstreckt, die durch den falter 22 festgelegt ist. Die Arbeitsweise der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung ist in vieler Hinsicht die gleiche wie die, die im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben worden ist. Die Geschwindigkeit des Röntgenstrahlenkopfes 1o wird durch die Drehzahlregelung am Motor 7 ο eingestellt, und die Geschwindigkeit der Tischbewegung für das Objekt, von dem Röntgenbilder anzufertigen sind, wird entsprechend eingestellt, so daß die Achse des Röntgenstrahls durch den gleichen Punkt im Objekt für alle Positionen des Tisches geht. Die Einstellungen der Drehzahlregelungen für die Antriebsmotoren sind für das erforderliche Maß an Synchronisation in der Bewegung der Quelle und des Objektes adäquat.

In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei dem die Notwendigkeit entfällt, eine mechanische Kopplung zwischen dem Röntgenstrahlenkopf und dem Filmwechsler vorzusehen. In diesem Ausführungsbeispiel hat der Tisch 16 die gleiche Konstruktion, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben worden ist, der Antrieb für die Tischplatte 18 be-

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steht jedoch aus einem elektrischen Servomotor 80, der mit dem Antriebskettenrad 66 verbunden ist» Aus noch zu beschreibenden Gründen wird ein Synchronregelumformer 82 von der Welle des Servomotors 80 angetrieben. Der Filmhalter 22 sitzt unter der Tischplatte 18, wie vorstehend besehrieben. Der Antrieb für den Röntgenstrahlenkopf 1ο umfaßt den Schlitten 12,.der auf der Bahn 14 sitzt, wie vorstehend beschrieben. Ein drehzahlregelbarer Servomotor 84 wird je^doch verwendet, um die Scheibe 72 anzutreiben, und aus noch zu beschreibenden Gründen ist ein Synchrongenerator 86 mit seiner Welle mit dem Motor 84 verbunden und wird von ihm angetrieben. Um die Schwenkverbindung des Röntgenstrahlenkopfes 1o zu steuern, sitzt ein Servomotor 88 am Schlitten 12 und ist durch ein geeignetes Vorgelege mit der Drehachse des Röntgenstrahlenkopfes 1o verbunden. Ein Synchronregelumformer 9o ist mit der Welle des Motors 88 verbunden und wird von ihm angetrieben. Der drehzahlregelbare Motor 84 dient als Steuerantrieb und legt die Geschwindigkeit der Versetzungsbewegung des Röntgenstrahlenkopfes längs der Bahn fest. Der Servomotor 80 für die Tischplatte und der Servomotor 88 für die Schwenkbewegung des Röntgenstrahlenkopfes werden durch die Verbindung der Synchroneinheiten geregelt, die vorstehend erwähnt worden sind, um eine synchrone Bewegung der Elemente des Systemes sicherzustellen.

Das elektrische System zur Synchronisierung der Bewegung des Röntgenstrahlenkopfes und der Tischplatte ist schematisch in

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Fig· 3 gezeigt. Der drehzahlregelbare Motor 84 ist mit seiner Welle mit dem Läufer des Synchrongenerators 86 verbunden, und die Einphasenwicklung des Rotors des Generators 86 wird mit Wechselstrom von den Wechselstromenergieleitungen erregt. Der Ständer des Synchrongenerators 86 trägt eine Dreiphasensternwicklung, die mit der Ständerwicklung in gleicher Form des Synchronregelumformers 82 verbunden ist. Die Läuferwicklung des Umformers 82 ist elektrisch mit dem Eingang des Servoverstärkers 92 verbunden, der eine Wechselstromspannung von den Energieleitungen erhält, wie das dort angedeutet ist. Der Ausgang des Servoverstärkers 92 ist an die umkehrbare Phasenwicklung 94 des Servomotors 8o angelegt, dessen Bezugsphasenwicklung 96 von den WechselstromenergieMtungen erregt wird. Der Motor 8o ist mit seiner Welle mit dem Läufer des Regelumformers 82 verbunden, und natürlich ist er mit seiner Welle mit dem Tischantriebsmechanismus gekuppelt. In entsprechender Weise sind die Ständerwicklungen des Synchrongenerators 86 mit den Ständerwicklungen des Synchronregelumformers 9o verbunden. Dieser Umformer ist mit seiner Läuferwicklung mit dem Eingang eines Servoverstärkers 98 verbunden, der eine Wechselstromspannung von den Wechsel*· stromenergielieitungen erhält. Der Ausgang des Verstärkers wird an die umkehrbare Phasenwicklung 1o2 des Servomotors 88 angelegt, dessen Bezugsphasenwicklung 1o4 mit den Wechselstromenergieleitungen verbunden ist. Der Servomotor 08 ist mit seiner Welle mit dem Läufer des Regelumformers 9o verbunden^ ferner ist er mit seiner Welle mit dem Drehantriebsmechanißmus des

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- 21 Röntgenstrahlenkopfes 1o gekuppelt.

Beim Betrieb der Synchronisationsanordnung in Fig. 6 werden die Servomotoren 8o und 88 in genauer Synchronisation mit dem drehzahlregelbaren Antriebsmotor 84 gehalten. Solche synchronen Koppelanordnungen sind als solche bekannt, und es ist ausreichend festzustellen, daß jede relative Winkelverlagerung zwischen dem Läufer eines Synchronregelumformers und dem Rotor des Synchrongenerators eine Fehlerspannung im Regelumformer entstehen läßt, die eine Amplitude und Phase hat, die der Größe und Richtung des Positionsfehlers entspricht. Dieses Fehlersignal wird durch den Servoverstärker zur Änderung der Erregung des Servomotors, um den Fehler zu korrigieren und die Positionsfehler auf sehr kleine Werten zu halten.

Die Arbeitsweise der in Fig. 6 gezeigten Vorrichtung ist in vieler Hinsicht die gleiche wie jene, die unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben worden ist. Der Röntgenstrahlenkopf wird zunächst in eine Lage gebracht und ausgerichtet, und zwar derart, daß die Achse 32 den gewählten Punkt in der Filmebene schneidet. Die Geschwindigkeit des Antriebsmotors 84 wird entsprechend dem Standardverfahren entsprechend den Röntgenbildern eingestellt, die aufgenommen werden sollen. Wenn- das System erregt ist, erfolgt eine Bewegung des Röntgenstrahlenkopfes längs der Bahn mit Hilfe des Motors 84, und über die Synchronregelanordnung wird die Drehbewegung des Röntgenstrahlenkopfes

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1o durch den Servomotor 88 gesteuert, während die Bewegung der Tischplatte 18 durch den Servomotor 8o gesteuert wird.

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Claims

- 23 Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung eines Satzes Röntgenbilder für die dynamische Tomografie, dadurch g,e kennzeichnet, daß eine Strahlungsquelle in eine erste Lage gegenüber einem Halter mit einem auswechselbaren Aufzeichnungsmedium darin gebracht wird, wobei die Quelle im erregten Zustand zum Aussenden eines Strahls durchdringender Strahlung eingerichtet ist, das Objekt, von dem Röntgenbilder aufgenommen werden sollen, auf einen beweglichen Stützteil in einer Ausgangslage zwischen der Strahlungsquelle und dem Halter in den Weg des Strahls gebracht wird, wobei eine Achse des Strahls einen bestimmten Punkt in dem Objekt und einen bestimmten Punkt in dem Halter auf der Fläche des Aufzeichnungsmediums durchdringt, die Quelle zur Erzeugung eines ersten Röntgenbilds auf dem Medium eingeschaltet wird, die Quelle und der Halter relativ zueinander in mehrere sukzessive Stellungen bewegt werden, derart, . daß die Strahlenachse den gewählten Punkt in dem Halter in jeder Position durchdringt, der Stützteil mit dem Objekt darauf in der gleichen Richtung wie die Bewegung des Strahls bewegt wird, derart, daß die Achse des Strahls das Objekt unter einem anderen Winkel in jeder sukzessiven Position und etwa in dem gewählten Punkt im Objekt durchdringt, die Quelle in jeder der sukzessiven Positionen eingeschaltet wird, derart, daß das Medium mit der Strahlung belichtet v/ird, wobei die Achse des Strahls den Bereich beider ge-

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wählter Punkte passiert, derart, daß die erforderliche Fläche des Mediums für das Rpntgenbild des Objektes für jede der Positionen auf ein Minimum reduziert wird, und daß das Aufzeichnungsmedium vor jeder Belichtung gewechselt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Quelle und des ^alters relativ zueinander dadurch bewirkt wird, daß der Halter in einer ortsfesten Lage gehalten und die Quelle durch einen bestimmten Bewegungsweg geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützteil synchron mit der Quelle aus der Anfangslage durch die sukzessiven Positionen bewegt wird und daß die Quelle in bestimmten Zeitintervallen eingeschaltet wird, derart, daß die genannte Position jeweils bestimmt wird.

4. Vorrichtung zur Herstellung eines Satzes Röntgenbilder für die dynamische Tomografie, gekennzeichnet durch einen ortsfesten Halter, der zur Aufnahme eines wechselbaren Aufzeichnungsmediums eingerichtet ist, eine Strahlungsquelle, die im erregten Zustand zum Aussenden eines Strahls durchdringender Strahlung eingerichtet ist, einen ersten beweglichen Stützte!! für die Quelle zur Bewegung der Quelle in einer bestimmten Baiin

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wobei eine Achse des Strahls auf einen gewählten Punkt in dem Halter auf die Oberfläche, des Aufzeichnungsmediums gerichtet ist, einen zweiten beweglichen Stützteil, der zur Aufnahme eines Objektes eingerichtet ist, von dem Röntgenbilder herzustellen sind, und einen Antrieb zur Bewegung des zweiten beweglichen Stützteils derart, daß die Achse des Strahls das Objekt unter einem anderen Winkel und etwa an der gleichen Stelle im Objekt in jeder anderen Position der Quelle in ihrer festgelegten Bahn durchdringt, derart, daß die gleiche Partie des Halters durch die Strahlung belichtet wird, die das'Objekt in jeder der verschiedenen Positionen der Quelle durchdringt und die erforderliche Fläche des Mediums für die Röntgenbilder auf ein Minimum reduziert wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Mittel, die in einer Arbeitsverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten beweglichen Stützteil angeordnet sind, derart, daß deren Bewegung in einem bestimmten Verhältnis synchronisiert wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste bewegliche Stützteil die Quelle in einer geradlinigen Bahn bewegt und gleichzeitig die Quelle so dreht, daß die Achse des Strahls um den Punkt im Halter rotiert.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Antrieb für den ersten beweglichen Stützteil, zu dem ein Motor, der mit einer drehbaren Welle verbunden ist, deren Drehachse in einer Flucht mit der Ebene des Aufzeichnungsmediums und durch einen gewählten Punkt auf der Oberfläche desselben liegt, und ein Hebelarm gehören, der sich quer 'zu der Welle erstreckt und drehfest damit verbunden ist, wobei der Hebelarm mit der Strahlungsquelle so verbunden ist, daß er sie durch den festgelegten Weg bewegt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste bewegliche Stützteil eine Bahn aufweist, ein Schlitten auf der Bahn sitzt und zum Laufen in Richtung der Bahn eingerichtet ist, die Quelle an dem Schlitten schwenkbar gelagert ist, der Hebelarm drehfest mit der Quelle verbunden ist und sich in Richtung der Achse des Strahls erstreckt, und eine Gleitverbindung zwischen der Welle und dem Hebelarm vorhanden ist, derart, daß eine Drehung der Welle eine gleichzeitige Drehung des Hebelarms und der Strahlenachse und eine Bewegung der Quelle längs der Bahn bewirkt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste bewegliche Stützteil eine Bahn aufweist, ein Schlitten auf der Bahn sitzt, die

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Quelle gelenkig an dem Schlitten gelagert ist, ein Antriebsmotor mit dem Schlitten zur Bewegung des^chlittens längs der Bahn verbunden ist, ein Hebelarm drehfest mit der Quelle verbunden ist, ein Schwenksupport für den Hebelarm eine Drehachse in der Ebene des Aufzeichnungsmediums und in Erstreckung durch das Aufzeichnungsmedium bildet, derart, daß der Antriebsmotor zu einer Bewegung des Schlittens längs der Bahn und zu einer'Bewegung der Quelle in einer linearen Bahn führt und der Hebelarm eine gleichzeitige Drehung der Quelle auf dem Schlitten führt, derart, daß die Achse des Strahls um den Punkt auf der Oberfläche des Aufzexchnungsmediums herum gedreht wird.

1o. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß· der erste bewegliche Stützteil eine Bahn aufweist, ein Schlitten auf der Bahn sitzt, die Quelle drehbar an dem Schlitten gelagert ist,ein erster Antriebsmotor in einer Arbeitsverbindung mit dem Schlitten zur Bewegung desselben längs der Bahn steht, ein zweiter Antriebsmotor mit der Quelle zum Drehen derselben um eine Querachse zum bestimmen der Richtung der Achse des Strahls verbunden ist und Synchronisationsmittel zwischen die Antriebsmotoren geschaltet sind, derart, daß eine gleichzeitige Linear- und Winkelbewegung der Quelle bewirkt wird, derart, daß die Achse des Strahls um einen Punkt rotiert, der in der Ebene des Aufzeichnungsmediums liegt.

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11. Vorrichtung nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Antrieb Einstellmittel umfaßt, mittels derer die Geschwindigkeit des Schlittens längs der Bahn wählbar ist.

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