DE2919776A1

DE2919776A1 - Geraet und verfahren zum aufbau von darstellungen von teilen des koerpers

Info

Publication number: DE2919776A1
Application number: DE19792919776
Authority: DE
Inventors: John Lynn Ryan
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1978-05-12
Filing date: 1979-05-14
Publication date: 1979-11-15
Also published as: DE2919776C2; GB1602071A; US4275444A; JPS54149534A

Description

Gerät und Verfahren zum Aufbau von Darstellungen von Teilen des Körpers

Die Erfindung befaßt sich mit der Verarbeitung von Signalen, die Messungen einer Quantität in einem interessierenden Bereich darstellen, um eine Darstellung der Verteilung der Quantität in dem Bereich aufzubauen. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit der Verarbeitung von Meßwerten der Schwächung von durchdringender Strahlung in einer Querschnittsscheibe eines Patienten, um eine Darstellung der Verteilung der Schwächung der Strahlung in der Querschnittsscheibe abzuleiten.

In der DT-AS 1 941 433 ist ein Computer-Tomograph zur Gewinnung und Verarbeitung solcher Schwächungsmessungen beschrieben. Das Gerät enthält eine durchdringende Strahlung aussendende Quelle und eine auf diese Strahlung ansprechende Detektoranordnung. Die Quelle und die Detektoranordnung werden in der Ebene der Querschnittsscheibe einer Abtastbewegung relativ zum Körper unterworfen, so daß die Detektoranordnung Ausgangssignale erzeugt, die nach Stufen der Vorverarbeitung zur Erzeugung der gewünschten Darstellung verarbeitet werden können. In der erwähnten Patentanmeldung ist auch ein geeignetes Verfahren zur Verarbeitung der Signale beschrieben. Ein verbessertes Verfahren, das auf einer Faltung beruht, ist in der DT-OS 2 420 500 beschrieben. In beiden Patentanmeldungen werden die Detektorausgangssignale in Gruppen organisiert, von denen jede Schwächungswerte enthält, die sich auf entsprechende Wege einer Gruppe von Wegen beziehen, auf denen die Strahlung durch die zu untersuchende Querschnittsscheibe des Körpers verläuft. Jede Gruppe

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wird dann derart einer Verarbeitung unterworfen, daß jedes Signal durch Kombination mit Beiträgen von anderen Signalen modifiziert wird. Die modifizierten Signale werden in Speicherstellen eingegeben, die den Elementen einer in der Querschnittsscheibe angenommenen Matrix von Elementen entsprechen. Die Verteilung erfolgt so, daß jede Speicherstelle die Summe aller modifizierten Signale für Strahlungswege hält, deren Mittellinien durch das entsprechende Element der Scheibe verlaufen.' Um sicherzustellen, daß die Verteilung auf jede Speicherstelle auf das Maß bezogen wird, mit dem das Element im interessierenden Bereich durch die Strahlenwege geschnitten wird, werden die modifizierten Signale interpoliert, um eine größere Anzahl von Signalen zu erzeugen, die der Schwächung in einer weiteren Zahl von Strahlenwegen entsprechen.

Die Gruppen von Detektorausgangssignalen können zwar Gruppen von parallelen Wegen entsprechen, jedoch ist dies nicht notwendig. Bei einigen Ausführungsformen von Computer-Tomographen₍ beispielsweise bei dem in der US-PS 4 035 647 beschriebenen Gerät, erfolgt die Untersuchung durch Gruppen von Strahlen, die in einem Fächer verteilt sind, dessen Ursprung die Strahlungsquelle bildet. Es ist dann zweckmäßig, die Signale für die fächerförmige Verteilung der Strahlenwege für verschiedene Positionen des Strahlenfächers zu verarbeiten. Dies kann mit der erwähnten Verarbeitung erfolgen, wenn jedoch die Verarbeitung auf einer Faltung beruht, sind als Folge zusätzliche Modifikationen erforderlich, wenn die modifizierten Signale auf die entsprechenden Speicherstellen verteilt werden. Abwandlungen des Faltungsverfahrens sind in der DT-OS 2 709 123 beschrieben, und die Theorie dieser Abwandlungen wurde von Herman , Lakshminarayanan und Naparstek angegeben in "Reconstruction Using Divergent-Ray Shadowgraphs" aus "Reconstruction Tomography

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in Diagnostic Radiology and Nuclear Medicine" Ed. Ter. Pogossian et al Seiten 105-117, 1977, University Park Press Baltimore USA. Die Verteilung von zusätzlich modifizierten Signalen auf die benötigten Speicherstellen kann ohne übermäßige Schwierigkeit erreicht werden, jedoch sind die zu verfolgenden Schritte verhältnismäßig unwirksam in der Organisation der Wege, denen die Signale während der Verarbeitung folgen, und die Folge kann eine lange Verarbeitungszeit sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät und ein Verfahren zu schaffen, mit dem die Verteilung mit größerer Wirksamkeit möglich ist.

Ausgehend von einem Gerät zur Verarbeitung von Signalen, die jeweils die Schwächung einer Strahlung darstellen, die diese entlang einzelner, innerhalb eines Strahlungsfächers verteilter und durch den Körper eines Patienten verlaufenden Wege erfährt, um eine Darstellung der Verteilung der Schwächung der Strahlung in einer Querschnittsscheibe des Körpers zu erzeugen, ist die Lösung der gestellten Aufgabe gekennzeichnet durch Mittel zur Modifizierung der Signale durch Kombination mit gewichteten Beiträgen von anderen Signalen derselben Gruppe, Mittel um von jeder Gruppe auf jede von zahlreichen Speicherstellen, die die Elemente einer in der Querschnittsscheibe angenommenen Matrix von Elementen darstellen, ein modifiziertes Signal zu verteilen, das sich auf einen das Element schneidenden Weg oder auf einen durch Interpolation eines Wertes zwischen den Signalen gewonnenen angenommenen, das Element schneidenden Weg bezieht, Mittel zur Wichtung jedes auf ein Element verteilten Signals durch einen Wichtungsfaktor, der umgekehrt proportional zu einer Potenz des Abstandes D des entsprechenden Elementes von dem Fokus der fächerförmigen Verteilung der Strahlenwege ist, auf das sich das Signal bezieht, wobei die Mittel zur Wichtung

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einerseits Mittel zur Multiplikation jedes der modifizierten und interpolierten Signale einer Gruppe mit einer Potenz von cose enthalten und θ der Winkel des jeweiligen Weges zur Senkrechten auf zahlreiche parallele Zeilen von Matrixelementen ist, und wobei die Mittel zur Wichtung andererseits Maßstabsbewertungsmittel zur Multiplikation aller Signale, die auf Speicherstellen entsprechend den Matrixelementen in einer der Zeilen verteilt werden sollen, mit einem Maßstabsfaktor enthalten, der für die jeweilige Zeile gewählt wird, um die Wichtung zu vollenden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert, in denen bedeuten:

Fig. 1 eine vereinfachte Ausführungsform

eines Computer-Tomographen, der die Erfindung verkörpert,

Fig. 2 ein bekanntes Verfahren der Rück-

- projektion von Signalen, die sich auf parallele Strahlenwege beziehen,

Fig. 3 eine Darstellung zur Veranschau

lichung eines ähnlichen Verfahrens für Gruppen von Strahlenwegen, die in einem Fächer verteilt sind,

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Fig. 4 eine Darstellung zur Erläuterung

eines verbesserten Verfahrens für die Verteilung von Signalen, die sich auf eine fächerförmige Verteilung von Strahlenwegen beziehen.

Fig. 5 eine Darstellung, um in Verbin

dung mit Fig. 4 die verbesserte Wirkungsweise bei Anwendung der Erfindung zu erläutern,

Fig. 6a und 6b Blockschaltbilder, die bei dem

in Fig. 1 dargestellten Gerät zur Anwendung kommen und

Fig. 7 ein Flußdiagramm, das den Ablauf

der für die Erfindung verwendeten Rückprojektion veranschaulicht.

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Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Computer-Tomographen, in dem die Erfindung verwendet wird. In einem Abtastgerät 2 werden Ausgangssignale gewonnen, die sich auf die Schwächung der Strahlung in einem Körper 1 beziehen. Das Abtastgerät enthält eine Quelle 3, die einen Strahlungsfächer 4 durch den Körper 1 schickt, und Detektoren 5, die die Strahlung empfangen. Ein Gerät dieser Art ist in der US-PS 4 035 647 beschrieben. Es kann aber auch eine andere Ausführungsform eines Computer-Tomographen verwendet werden, beispielsweise ein Gerät, das in der DT-OS 2 709 600 beschrieben ist. Die Ausgangssignale werden in Schaltungen 6 vorverarbeitet und dort beispielsweise in logarithmische und digitale Form umgesetzt, so daß sie Meßwerte der Dämpfung der Strahlung darstellen, die diese entlang von Wegen durch den Körper erfahren hat. Die diese Meßwerte darstellenden Signale werden dann in Schaltungen 7 verarbeitet, um die gewünschte Rekonstruktion der Verteilung der Schwächung in der untersuchten Querschnittsscheibe zu erzeugen. Die verarbeiteten Signale, die nun Schwächungswerte für Elemente der Matrix darstellen, werden in Schaltungen 8 einer weiteren Verarbeitung unterzogen, um sie in kompatible Form für eine gewählte Anzeigeeinheit 9 zu bringen. Die vorliegende Erfindung befaßt sich jedoch primär mit dem Aufbau der Verarbeitungsschaltungen 7, so daß die anschließende Verarbeitung für die Anzeige nicht weiter erläutert wird.

Die Schaltungen 7 erfordern eine Information, die den Fortschritt der umlaufenden Abtastung angibt. Aus diesem Grunde ist das Gerät mit einer Stricheinteilung 10 (nur teilweise dargestellt) versehen, die mit einer Fotozelleneinheit 11 zusammenwirkt und die Verarbeitungsschaltungen 7 mit Signalen versorgt, die orbitale Schritte ^ darstellen.

Es wurde bereits erwähnt, daß die Verarbeitung nach

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dem in der DT-OS 2 420 500 beschriebenen Faltungsverfahren erfolgen kann. Bei der nachfolgenden Beschreibung ist angenommen, daß die Signale in Gruppen angeordnet sind und die Signale jeder Gruppe durch Subtraktion von Beiträgen anderer Signale derselben Gruppe modifiziert und interpoliert oder "expandiert" worden sind, um eine größere Anzahl von Zwischensignalen zu erzeugen, die zwischen aufeinanderfolgenden Paaren der ursprünglichen Signale angeordnet sind. Es gibt daher in jeder Gruppe mehrere Signale, die sich auf eine ausreichend große Zahl von in einem Fächer verteilten Wegen beziehen, die von einem Fokus ausgehen, der eine Position der Strahlungsquelle oder ein durch die verwendete Abtastung definierter angenommener Fokus (DT-OS 2 836 224) sein kann. Der Fokus kann auch ein einzelner Detektor sein, der auf eine Anzahl von Positionen der Quelle sieht (DT-OS 2 709 600). Die Erfindung befaßt sich dann mit der Verteilung der Signale auf Speicherstellen, die Matrixelementen entsprechen, d.h. mit einem Verfahren, das als "Rückprojektion" (back-projection) bekannt ist. Es sei bemerkt, daß bei Modifizierung der Signale gemäß einer sogenannten Faltungsfunktion für parallele Strahlenwege, die Verwendung von Signalen für eine in einem Fächer verteilte Gruppe von Strahlenwegen eine zusätzliche Modifizierung jedes Signals bei seiner Rückprojektion gemäß einer Funktion von D, dem Abstand des jeweiligen Elementes vom Fächerfokus erfordert. Bei einem bevorzugten Verfahren ist die Funktion proportional 1/D², und eine weitere Modifikation ist erforderlich, die von dem Kosinus des Winkels abhängt, den der Strahl im Fächer mit der Halbierenden des Fächers bildet. Die Theorie, der Modifizierung bei fächerförmiger Verteilung der Strahlenwege ist u. .. in der erwähnten Druckschrift "Reconstruction Using Divergent-Ray Shadowgraphs" beschrieben. Die vorliegende Erfindung

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befaßt sich mit einem vorteilhaften Gerät und einem Verfahren zur Erzielung der Wichtung durch die Funktion von D.

Ein Gesichtspunkt der für die Rückprojektion erforderlichen Verarbeitung läßt sich deutlich bei Betrachtung des einfacheren Falles der Rückprojektion von Signalen für parallele Strahlenwege erkennen. Zum Zwecke der Erläuterung zeigt Fig.2 eine vereinfachte Darstellung der Geometrie für diesen Fall. In Fig. 2 ist ein Teil der kartesischen Matrix von elementaren Bereichen in dem zu untersuchenden Körper 1 dargestellt. Es ist angenommen, daß jeder elementare Bereich aus einem massiven Element mit rechteckigen Seiten besteht, wobei die Elemente durch ihren Mittelpunkt 12 bezeichnet sind. Jedem Punkt 12 ist eine entsprechende Speicherstelle in einem sogenannten Matrixspeicher zugeordnet, in dem die Darstellung zusammengestellt werden soll, und die Signale müssen in dem Speicher gemäß dem nachfolgend beschriebenen Verfahren organisiert werden.

Die Matrixelemente haben einen Abstand m voneinander und werden von Strahlen geschnitten, die durch ihre Mittellinien 13 bezeichnet sind. Die Strahlen können eine Breite aufweisen, die gleich dem Abstand zwischen ihren Mittellinien ist, sie können einander aber auch überlappen. Bei einer einzelnen Untersuchung schneiden Strahlengruppen der dargestellten Art den Körper bei zahlreichen unterschiedlichen Orientierungen. Die dargestellte Gruppe ist zu den Matrixreihen unter einem Winkel 0 geneigt. Die Rückprojektion erfordert, daß für jede Speicherstelle die modifizierten Absorptionsdaten für alle Strahlen - und zwar für einen in jeder Gruppe - deren Mittellinien durch das entsprechende Matrixelement verlaufen, summiert werden. Wenn die Mitte eines Elementes tatsächlich von einem Strahl,

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der hier als Mittellinie dargestellt ist, geschnitten wird, wird das modifizierte Schwächungssignal mit vollem Gewicht zugeführt. Wenn die Mittellinie jedoch nicht durch die Mitte eines Elementes verläuft, wird das modifizierte Schwächungssignal mit einem Gewicht (kleiner als eins) zugeführt, das von dem Abstand der Mittellinie des Strahls von der Mitte des Elementes abhängt. Um die erforderlichen Wichtungswerte zu gewinnen, werden die Signale interpoliert, um Zwischenwerte zu erzeugen, die zu angenommenen interpolierten Strahlen gehören, deren Mittellinien zwischen den Mittellinien der tatsächlichen Strahlen liegen. Es wird eine ausreichende Zahl von interpolierten Werten erzeugt, um sicherzustellen, daß ein angenommener oder tatsächlicher Strahl mindestens dicht an der Mitte jedes Matrixelementes vorbeiläuft. In Fig. 2 sind die Positionen der interpolierten Mittellinien 14 dargestellt. Die Interpolation kann nach einer geeigneten Interpolationsfunktion durchgeführt werden.

Die Signale können den Speicherstellen in jeder gewünschten Reihenfolge zugeführt werden, jedoch ist es zweckmäßig, eine Reihenfolge vorzusehen, die auf die verwendeten elektronischen Schaltungen abgestellt ist. Daher sollte die Rückprojektion jeweils in eine definierte Gruppe von Speicherstellen erfolgen, die beispielsweise aus einer Reihe, einer Spalte oder auch einer Diagonalen der Matrixelemente besteht. Beispielsweise erhält jede Speicherstelle, die der oberen Reihe von Mittelpunkten in Fig. 2 entspricht, von der dargestellten Gruppe von Strahlen einen Wert für den entsprechenden angenommenen, durch eine gestrichelte Linie 15 dargestellten Strahl, der von einer der Positionen 14 extrapoliert ist.

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Die Gruppe der interpolierten (expandierten) Signale wird zeitweilig an entsprechenden Speicherstellen eines Speichers für die interpolierten Signale in der Schaltung 7 (nach Modifizierung und Interpolation) gespeichert, und die Rückprojektion schließt ein schrittweises Durchlaufen der gespeicherten Werte für eine Gruppe von einem willkürlichen Punkt und die Übertragung der Signale von dem Speicher für die interpolierten Signale zum Matrixspeicher ein. Wenn das schrittweise Durchlaufen von einem willkürlichen Ursprung 0 beginnt, vorzugsweise vom Rotationsmittelpunkt des Abtastgerätes 2, dann werden nach einer anfänglichen Einstellung die Adressen des Matrixspeichers schrittweise durch die Schaltung in gleichen Inkrementen oder Stufen von m Einheiten durchlaufen, und dies gilt für jede Matrixreihe oder -spalte. Um den schrittweisen Durchlauf aufrechtzuerhalten, müssen die Adressen in dem Speicher für die interpolierten Signale Schritte über gleiche Inkremente 16 von m cos 0 ausführen. Die Größe cos ist das Verhältnis des Abstandes zwischen den Mitten benachbarter Matrixelemente und den Abständen zwischen den Mittellinien der durch die expandierten Signale dargestellten Strahlen. Diese Größe ändert sich für eine andere Gruppe von Strahlenwegen, die unter einem unterschiedlichen Winkel 0 orientiert ist, jedoch ist sie zumindest für eine Gruppe konstant und braucht nur bei einer Änderung der Gruppe neu berechnet zu werden. In der Praxis wird ein Wert für cos 0 von einem Speicher in der Schaltung 7 zur Verfügung gestellt, der so organisiert ist, daß er als Nachschlagetabelle für einen Wert von 0 arbeitet, der von Sensoren des Computer-Tomographen erzeugt wird. Bei jeder Stufe wird das entsprechende Signal von der laufenden Adresse in einem Speicher zur laufenden Adresse des anderen Speichers übertragen.

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Das insoweit beschriebene Verfahren für parallele Gruppen von Strahlenwegen ist in der Praxis in Computer-Tomographen der Anmelderin mit Erfolg eingesetzt worden. Vorzugsweise wird daher ein ähnliches Verfahren verwendet, wenn die Gruppen der Strahlenwege fächerförmig verteilt sind.

Fig. 3 zeigt die vereinfachte Geometrie der Fächeranordnung mit der gleichen Matrix von Elementen, die durch die Mittelpunkte 12 dargestellt sind, und die von einer fächerförmigen Verteilung der Strahlen, die nicht einzeln dargestellt sind, die sich von einem Fokus 18 zwischen Begrenzungen 17 über einen Winkel α erstrecken, geschnitten werden. Der Expansionsprozess ist der gleiche wie bei parallelen Gruppen, jedoch wird nun · eine Gruppe von modifizierten und interpolierten Absorptionssignalen erzeugt, die gleichwinklig auf einem Bogen 14 um den Fokus 18 angeordnet sind und sich auf ihre entsprechenden tatsächlichen oder angenommenen Strahlen beziehen, wobei zu bemerken ist, daß wie bei den anderen Figuren aus Gründen der Übersicht und Klarheit die Anzahl der Absorptionsmessungen und der Matrixelemente im Vergleich zu den tatsächlichen Werten stark reduziert ist.

Das Verfahren zur Rückprojektion der Signale zum Matrixspeicher ist im wesentlichen das gleiche wie im Falle der parallelen Gruppen, jedoch sind für gleiche Adressierschritte entlang der Matrixreihe die Adressierschritte für den Speicher für die interpolierten Signale unterschiedlich in Bezug auf den Winkel Θ, der den Winkel eines angenommenen oder tatsächlichen individuellen Strahls zu den Matrixspalten darstellt. Es ist ersichtlich, daß mit fortschreitender Entfernung vom Ursprung 0 jeder aufeinanderfolgende Schritt hinsichtlich der Anzahl der Signalwerte 14 kleiner wird. Wenn die Adressen im Speicher für interpolierte oder expandierte Signale durch Werte von θ identi-

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fiziert werden, was zweckmäßig ist, dann kann für ein Matrixelement x_o + nm von 0 der richtige interpolierte Wert, der ausgewählt und der entsprechenden Speicherstelle in dem Matrixspeicher zugeführt werden sol^ bestimmt werden durch die Gleichung θ = tanip [(x_o+nm)/y] von 0. Dies kann wie zuvor mit Hilfe eines Speichers bestimmt werden, der so organisiert ist, daß er als Nachschlagetabelle arbeitet, jedoch muß bei jedem Schritt ein Zugriff zum Arkustangensspeicher erfolgen (da die Gleichung von η und der Anzahl der Schritte abhängt) und dies ist ein zeitraubendes Verfahren.

In der Praxis wird die Rückprojektion für eine Reihe von Matrixelementen durch Steuerung einer Schaltung bewirkt, die wiederholt betätigt wird, um die Signale in geeigneter Weise für jede Reihe und jede Gruppe von Strahlenwegen zu leiten. Bei einem bevorzugten Bearbeitungsverfahren werden daher die Verbindungen der Verarbeitungsschaltungen so reorganisiert, daß ein Zugriff zu den Nachschlagetabellen für den Arkustangens nur einmal zur Rückprojektion einer Gruppe auf alle Speicherstellen des Matrixspeichers erforderlich ist und nicht für jede Speicherstelle.

Fig. 4 zeigt einen Strahlungsfächer mit einem Winkel α und einer Mittellinie 19. Wie in Fig. 3 können die modifizierten und interpolierten Signale als zugehörig zu Strahlenwegen angesehen werden, die mit gleichem Abstand entlang dem Bogen RGQWS angeordnet sind. Wie zuvor erwähnt wurde, kann dieser Bogen eine Reihe von Detektoren darstellen, wobei das Zentrum des Bogens die Röntgenstrahlenquelle 18 ist. Es ist erwünscht, daß die interpolierten Signale in Speicherstellen rückprojiziert werden, die Matrixelementen 12 entsprechen, von denen drei Reihen dargestellt sind. Es wird vorgeschlagen, zunächst die

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Signale auf eine Linie AGHPB zu projizieren, die parallel zur Matrixreihe und tangential zu RGQWS verläuft, wobei zu berücksichtigen ist, daß bei dem tatsächlichen Verfahren auf elektrische Signale in Simulation der beschriebenen geometrischen Verfahren eingewirkt wird. Die Linie AGHPB hat einen Abstand Y vom tatsächlichen oder virtuellen Fokus 18 des Fächers, und der Winkel θ eines Strahls wird definiert durch seinen Winkelabstand zur Linie vom Fokus 18 zum Punkt g· ^Der Winkel γ ist der Winkel zwischen der Mittellinie eines Strahls und der Mittellinie 19 des Fächerwinkels α. Bei diesen Definitionen erfolgt die Rückprojektion in gleicher Weise wie anhand der Fig. 3 beschrieben, wobei jeder aufeinanderfolgende Schritt entlang der Orte mit interpoliertem Wert auf dem Bogen RGHQS einen Zugriff zu den Arkustangenstabellen erfordert, da GQ gleich arctang (X/Y) ist. Zwei weitere Bedingungen sind jedoch zu erfüllen. Die erste besteht darin, daß alle interpolierten Signale für Strahlenwege auf RGHQS auf AGHPB entlang von Radien projiziert werden, die von dem Fokus 18 ausgehen, und zwar nicht nur jene, die durch eine Reihe von Matrixelementen verlaufen. Die zweite Bedingung besteht darin, daß die Orte, auf die sie projiziert werden, auf AGHPB einen gleichmäßigen Abstand aufweisen, obwohl die gleichwinkligen Projektionslinien nicht einen solchen gleichen Abstand besitzen.

Die verwendete Definition besteht darin, daß für den Abschnitt GH, wo der kleine Bogen für ο Θ einer geraden Linie angenähert ist, die Orte auf der Linie mit ausreichender Genauigkeit den gleichmäßig verteilten Orten auf dem Bogen entsprechen. Sie werden dann auf A und B mit gleichem Abstand ausgedehnt. Die Projektion wird so durchgeführt, daß für jeden Ort auf AGHPB das interpolierte Signal ausgewählt wird, das dem Strahl entspricht, der entlang dem nächsten gleichwinkligen Radius proji-

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ziert wird. Dieses für eine begrenzte Zahl von interpolierten Werten (a - e) zwischen Q und W gezeigte Verfahren bedeutet, daß an den Enden von AGHPB verschiedene Orte den gleichen Wert empfangen. Aus diesem Grunde wird das Verfahren als "Streckung" bezeichnet.

Nachdem die interpolierten Signale auf AGHPB projiziert worden sind, werden sie dann in die Speicherstellen des Matrixspeichers rückprojiziert, die den Elementen der parallelen Matrixreihen entsprechen. Bei dieser Rückprojektion werden in üblicher Weise nur die gestreckten Werte für den angenommenen Strahl, der jedem Matrixelement am nächsten ist, rückprojiziert.

Die Rückprojektion sieht wie zuvor ein stufenförmiges Durchlaufen der Adressen im Matrixspeicher in gleichen Inkrementen entlang der Matrixelemente und ein gleiches stufenförmiges Durchlaufen entsprechend den Adressen in dem Speicher für die "gestreckten" Signale in Inkrementen von A nach B vor, wobei die geeigneten Werte übertragen werden. In diesem Falle entspricht jedoch der Abstand der Matrixelemente in irgendeiner Reihe gleichen Zahlen von Schritten entlang AGHPB. Obwohl für unterschiedliche Matrixreihen unterschiedliche Zahlen von Schritten vorgesehen sind, besteht die erforderliche Änderung lediglich im Verhältnis des Abstandes der Reihe entlang der Linie vom Fokus 16 zum Punkt G.

Es ist ersichtlich, daß die Wirkung der Streckung der Detektorausgangssignale auf AGHPB und die anschließende Rückprojektion entlang von Matrixreihen darin besteht, daß ein Zugriff zu den Arkustangens-Nachschlagetabellen für jedes interpolierte Signal nur einmal erforderlich ist, daß die Schritte für jede Matrixreihe den gleichen Wert haben und die Schritte

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von einer Matrixreihe zur nächsten für eine Gruppe von Strahlen innerhalb des Fächers in einem einfachen Verhältnis stehen.

Fig. 4 zeigt zwar nur eine Gruppe von Strahlen innerhalb eines Fächers, jedoch sei bemerkt, daß Signale für viele solcher Strahlengruppen auf dieselbe Linie AGHPB, die als Streckungslinie bezeichnet werden kann, gestreckt werden. Wenn die Fächermittellinie 45° von der Senkrechten zur Streckungslinie überschreitet, wird eine neue, um 90° versetzte Streckungslinie verwendet, und die Rückprojektion erfolgt auf die Matrixspalten. Im Bedarfsfall kann eine mittlere Streckungslinie verwendet werden, um eine Rückprojektion in Speicherstellen zu bewirken, die einer Diagonale in der Matrix entsprechen. Der wesentliche Gesichtspunkt besteht darin, daß für jede Folge von Speicherstellen, in die Signale rückprojiziert werden sollen, die Streckungslinie parallel zu dieser Reihenfolge verläuft. Obwohl in Fig. 4 die Streckungslinie außerhalb der Matrix der Elemente 12 dargestellt ist, besteht bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Streckungslinie aus einer solchen Reihe, Spalte oder Diagonalen, die vorzugsweise zentral zur Matrix verläuft. Es sollte auch erwähnt werden, daß es wichtig ist, daß die modifizierten Werte vor der Streckung interpoliert und auf Bogen wie RGHQS expandiert werden und keine Expandierung auf die Streckungslinie erfolgt.

Ein wichtiges Merkmal bei der Verarbeitung von fächerförmig verteilten Gruppen von Schwächungssignalen nach dem Faltungsverfahren besteht darin, daß jedes Signal für das Element, auf das es projiziert werden soll, vor der Rückprojektion durch einen in umgekehrter Beziehung zu D stehenden Anpassungs-

faktor multipliziert wird. Vorzugsweise ist der Faktor I/D , jedoch kann er auch beispielsweise I/D³ sein. Der Anpassungs-

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faktor bildet tatsächlich einen Teil des Faltungsverfahrens und nicht der Rückprojektion, und er ist eine Folge der Änderung des Strahlwegabstandes bei unterschiedlichen Entfernungen vom Fokus des Fächers. Da er jedoch unterschiedlich für verschiedene Elemente der Matrix ist, wo ein Strahlenweg mehrere solcher Elemente schneidet, ist es zweckmäßig, die Anpassung während der Rückprojektion durchzuführen, wenn die Positionen der Elemente ohnehin berücksichtigt werden.

Bei der einfachsten Anwendung des Faktors wird jedes rückprojizierte Signal mit I/D² multipliziert, unmittelbar bevor es von der Streckungslinie oder von der gekrümmten interpolierten Gruppe zum Matrixelement rückprojiziert wird. Ein solches Verfahren erfordert jedoch bei jedem kleinsten Schritt des Verfahrens eine schwierige und mühsame Maßstabsbewertung durch ein variables Signal.

Die Erfindung vermeidet dieses Erfordernis, indem die modifizierten und interpolierten Daten durch einen auf cos θ bezogenen Faktor vor der Rückprojektion jeder Fächergruppe gewichtet werden. Dieser Vor-Wichtungsfaktor, der cos² θ für die I/D² Anpassung ist, unterscheidet sich von dem nachfolgend beschriebenen cos γ Faktor und ist zusätzlich zum cos γ Faktor, wenn der letztere benötigt wird. In Verfolgung dieses Schrittes und während der Rückprojektion selbst ist es lediglich erforderlich, die Datenwerte für jede Reihe von Matrixelementen,die rückprojiziert werden, mit einem Maßstabsfaktor zu wichten, der sich von Reihe zu Reihe ändert. Wenn die verbesserte Rückprojektion gemäß der erwähnten älteren Anmeldung verwendet wird, erfolgt die Zuführung des Maßstabsfaktors zu Signalen, die vom Speicher abgeleitet werden und die Streckungslinie für eine Reihe, Spalte oder Diagonale der Matrix darstellen. Dieses Verfahren vermeidet die unerwünschte Maßstabsbewertung für jedes Matrixelement, hat aber

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die gleiche Wirkung. Dies wird durch die Erkenntnis erreicht, daß das Verfahren als besondere geometrische Anordnung von Strahlen in bezug auf den Patienten betrachtet werden kann und daß eine geeignete Berücksichtigung dieser Geometrie die Ableitung eines wirksameren Verfahrens erlaubt.

Die Geometrie einer solchen Anordnung ist in Fig. 5 dargestellt, die mehrere Linien zeigt, die die Mittellinien der Strahlenwege darstellen können, die in einem Fächer angeordnet sind, der von einem Punkt, z.B. dem Fächerfokus 18 ausgeht. Der Fächer wird von zwei parallelen Linien 12a und 12b geschnitten, die im Augenblick als zwei Reihen von Matrixelementen angesehen werden können. Die · lemente der ersten Linie sind a.-\ , a₂ etc, und die Abstände vom Punkt 18 sind dι, d₂ etc, während die Elemente der zweiten Linie Ai , A₂ etc sind und von 18 Abstände D-i , D₂ etc. haben. Aus der bekannten Geometrie für parallele Linien ergibt sich nun D₁ZdI = D₂/d₂ = D₃/d₃ = Konstante C etc. Unter Berücksichtigung der obigen Beschreibung ist dasselbe Signal zu den Orten für ai und Αι hinzuzufügen, jedoch ist das erstere durch Vd₁ ² und das letztere durch 1/D₁ ² zu wichten. Es ist jedoch

(-^Λ)² = ( Konstante )². Wenn daher der Datenwert für den Ort Αι di

durch 1/D₁ ² vorgewichtet worden ist, braucht er nur durch die (Konstante)² gewichtet zu werden, um für a-i brauchbar zu sein.

Da ferner ~ = alle ~ = konstant sind, ist die gleiche di d_n

(Konstante)² brauchbar für alle entsprechenden Paare von Elementen auf den Linien 12a und 12b.

Dies kann auf alle anderen Reihen von zur Linie 12a parallelen Elementen ausgedehnt werden. Somit wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Signal für jeden Strahl in einen Strahlenfächer durch 1/D^z für eine Linie 12b gewichtet, und um

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sie dann brauchbar für jede andere parallele Reihe von Elementen zu machen, werden sie lediglich durch den Maßstabsfaktor C² bewertet, wobei C das Verhältnis des Abstandes der Reihe der Elemente vom Fokus 18 zum Abstand der Linie 12b vom Fokus 18 ist.

Es sei bemerkt, daß die Linie 12b nicht selbst eine Reihe von Matrixelementen sein muß. Sie kann eine dazu parallele Linie sein, für die die erwähnte Maßstabsbewertung durchgeführt wird. Wenn das Verfahren gemäß der erwähnten älteren Anmeldung verwendet wird, kann die Linie 12b die Streckungslinie sein.

Da die gewählte Linie 12b einen konstanten Abstand

vom Fokus 18 für alle Matrixelemente und eine Gruppe von Strahlenwegen hat, ist es nun möglich, die ursprüngliche Maßstabsbewertung durch D² neu zu ordnen. Wenn man die Streckungslinie AGHPB in Fig. 4 betrachtet, auf der der Abstand vom Punkt P zum Fokus 18 für das dem Punkt P entsprechende Signal D ist, sieht man, daß D = Y/cos θ ist. Daher gilt =L. = ^os ₂ . Wenn somit die die Streckungslinie im Sp= icher darstellenden Signale für ihre entsprechenden Winkelpositionen von der Senkrechten zu G durch cos² θ gewichtet werden, wird die D²-Maßstabsbewertung abgesehen von der Konstanten Y² bewirkt. Dieser Y² Faktor kann in den zuvor erläuterten Maßstabsfaktor eingeschlossen werden, so daß der Maßstabsfaktor K wird, wobei K = C²/Y² ist. Die anhand von Fig. 4 beschriebene Wichtung durch cos² θ ist für jede Linie 12b anwendbar, unabhängig davon, ob diese als Streckungslinie verwendet wird oder nicht.

Die zu befolgenden Schritte wurden zwar anhand der Systemgeometrie beschrieben, jedoch wird der gewünschte Effekt dadurch erzielt, daß die Schritte in Verbindung mit den gespeicherten elektrischen Signalen unter Verwendung vorgegebener Wichtungsfaktoren befolgt werden.

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Die Fig. 2, 3 und 4 stellen vereinfachte Erläuterungen einer möglichen Darstellung der Wirkungsweise der die Erfindung verkörpernden elektrischen und elektronischen Schaltungen dar.

Die Fig. 6a und 6b, die nachfolgend in Verbindung mit Fig. 4 erläutert werden, zeigen eine tatsächliche Ausführungsform der Erfindung. Die beschriebene Schaltung dient zur Verarbeitung von Röntgensignalen für eine Folge von fächerförmigen Gruppen von Strahlenwegen innerhalb des erforderlichen Winkels einer Streckungslinie. Dabei wird die Folge mit einer neuen Streckungslinie erneut begonnen, wenn θ einen bestimmten Wert überschreitet. Aufeinanderfolgende Gruppen von Signalen entsprechen benachbarten fächerförmigen Gruppen von Strahlenwegen, deren Mittellinien 19 jeweils einen Winkelabstand ^ voneinander haben. Die Werte von ξ werden für jede Gruppe von der Fotozelleneinheit erzeugt,die die laufende Abtastposition angibt.

Es ist angenommen, daß die expandierten Werte für Strahlenwege entlang der Linie RGHQS gelten, die bei R beginnen und tatsächlich in einem Speicher 20 gespeichert sind. Jeder Wert entspricht einem Wert von Θ, das die Neigung des jeweiligen Strahls zur Senkrechten auf die Streckungslinie ist. Somit sind die Werte von θ in Fig. 4 zwischen R und G negativ. In der Schaltung ist θ jedoch als bcfe + S definiert, wobei cf© der Schritt zwischen benachbarten Strahlenwegen ist, und b hat den Wert 0 bei R und den Wert N bei S. Die Signale im Speicher 20 können somit wie folgt als b-Werte bezeichnet werden: b₀, bi ... b_N.

Die Signale sind auf die Streckungslinie AGHPB zu strecken, indem sie in den Speicher 21 an Stellen eingegeben werden, die Positionen auf der Streckungslinie mit einem Abstand es entsprechen. Jede Position hat einen Abstand X vom

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Punkt G, wobei X = x₀ + kJs ist, so daß X in Abhängigkeit von
den Stufen des ganzzahligen Wertes k in Stufen von O bis M durchlaufen wird. In gleicher Weise sind die Signale an Stellen, die mit ko bis k„ bezeichnet werden können.

Die Anordnung ist so getroffen, daß k in regelmäßigen Stufen von A bis B durchlaufen wird und dir Stufen bei b von 0
bis N von den Änderungen von k abhängen. Das Signal am Ort des laufenden b-Wertes im Speicher 20 wird zu der Stelle im Speicher 21 übertragen, die den laufenden k-Wert besitzt.

Wie zuvor erwähnt wurde, werden einige expandierte
Signale mehr als einmal als gestreckte Signale verwendet, und
daher erfolgt bei b nicht jedesmal ein schrittweiser Durchlauf, wenn dies bei k der Fall ist.

Fig. 6a zeigt eine Schaltung zur Ableitung von Steuersignalen, die die Übertragung von Detektorausgangssignalen nach Interpolation oder "Expansion" steuern. Ein Zähler 22 hält den
laufenden Wert von k. Für jede Gruppe von Signalen gibt es ein
bestimmtes X₀, das von einem Speicher 23 in Abhängigkeit vom? Eingang von 11 zugeführt wird, so daß die Gruppe identifiziert
wird. Durch Kombination der Eingänge von 22 und 23 bestimmt eine Einheit 24 den laufenden Wert X = X₀ + k-Js. Dieser Wert wird zusammen mit dem Wert von Y, der für das Gerät vorgegeben ist und in einem Nur-Lese-Speicher 25 gespeichert ist, einer Divisionsschaltung 26 zugeführt, die den Ausgang X/Y erzeugt. Eine Einheit 26, die als Nachschlagetafel organisiert ist, erzeugt aus dom
X/Y-Eingang tan:j ¹ X/Y. Hierdurch wird der Winkel des angenommenen Strahlenweges angegeben, der durch den laufenden gestreckten
Punkt verläuft. Der laufende Wert b wird in einem Zähler 27 gehalten, und eine Einheit 28, der der Wert von b zugeführt wird,

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erzeugt den entsprechenden Wert für θ = bJe + v>· Eine Einheit 29 vergleicht diesen Wert mit tan^XY und gibt das Ergebnis an eine Einheit 30. Die Einheit 30 stellt ein Minimum am Ausgang der Einheit 29 fest und instruiert den Zähler 27, den Wert von b zu ändern, bis dies erreicht ist. Solche Anordnungen sind bekannt. Wenn das Minimum erreicht ist, stehen die entsprechenden Werte von b und k am Ausgang 31 der Einheit 30 an.

Fig. 6b zeigt die Schaltungen, die tatsächlich die Detektorausgangssignale verarbeiten, wobei die Werte für b und k einem Adressenwähler 3 2 zugeführt werden, der die Übertragung von entsprechenden Stellen im Speicher 20 zum Speicher 21 bewirkt. In diesem Zustand werden die Signale durch den erforderlichen cos²G-Faktor in einer Multiplikationsschaltung 33 gewichtot. Der laufende Viert von θ wird von der Schaltung 21 durch tano ¹ χ/γ gegeben und in einem Speicher 34, der als Nachschlagetabelle organisiert ist, in cos²0 umgesetzt.

Der nächste Schritt ist die Projektion der Signale auf Stellen im Matrixspeicher 35, die den Matrixelementen entsprechen. In der Praxis sind natürlich viel mehr Stellen vorhanden als in Fig. 6b angegeben sind. Die übertragung ist dabei die gleiche wie zuvor für die Speicher 2 0 und 21 beschrieben wurde, mit Ausnahme, daß der Speicher 35 zweidimensional ist, d.h. daß er Speicherstellen enthält, die den Elementen der in dem interessierenden Körperbereich angenommenen kartesischen Matrix entsprechen. Ein weiterer Zähler 36 durchläuft wie zuvor schrittweise k (aber unabhängig und im Anschluß an 22). Das Problem besteht dann darin, einen Wert von k für jeden Ort eines Matrixelementes zu finden, der einem gestreckten Signal für einen dort hindurch verlaufenden Strahlenweg entspricht. Ein Adressenwähler 37 wählt einen Matrixort im Speicher 35 aus, der

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durch eine Reihennummer r und eine Spaltennummer η identifiziert wird. Der Adressenwähler 37 ist voreingestellt, um eine Reihe schrittweise zu beaufschlagen und dann zum Ausgangspunkt für die folgende Reihe zurückzukehren. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß jede Reihe einen unterschiedlichen Wert von m₀ besitzt (der Abstand des ersten Ortes zum Strahl von 18 durch R und A). Ein Speicher 38 liefert den Wert von m₀ von jedem r. Wie bereits erwähnt wurde, haben die Matrixelemente einen Abstand m, so daß jedes Element durch m₀ + mn identifiziert ist. Eine Multiplikationsschaltung 39 erzeugt das Produkt η χ m vom η-Eingang, und eine Additionsschältung 40 erzeugt m₀ +mn. Tatsächlich haben die Matrixelemente einen konstanten Abstand, jedoch divergieren die Strahlenwege. Um somit eine Beziehung zu den Streckungspunkten k zu schaffen, wird ein Expansionsfaktor benötigt, der das Verhältnis des Abstandes Y zur Zeilennummer r darstellt (das der mittlere Radius vom Fokus 18 ist). Dies wird durch eine Divisionsschaltung 41 bewirkt, und eine Multiplikationsschältung 42 multipliziert den Ausgang der Schaltung 40 mit diesem Faktor.

Der Ausgang der Schaltung 42 stellt die Quantität dar, die ein Maß für den tatsächlichen oder angenommenen Strahl durch das Matrixelement ist, die mit k verglichen werden kann, um die genaue Stelle im Speicher 21 zu identifizieren. Wie zuvor werden sie in einer Vergleichsschaltung 43 verglichen, und ein Minimumdetektor 44 bringt k auf den erforderlichen Wert. Wenn der richtige k-Wert gefunden worden ist, stellt der Adressenwähler 45 den entsprechenden Datenwert im Speicher 21 fest und führt ihn dem Speicher 35 zu. Der Adressenwähler 45 instruiert ferner den Adressenwähler 37, auf eine neue Matrixstelle überzuwechseln.

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Da jedes gestreckte Signal dem Matrixspeicher 35 zugeführt wird, muß es durch den Maßstabsfaktor für die entsprechende Zeile gewichtet werden. Der Maßstabsfaktor kann für die zu rekonstruierende Matrix und das verwendete Röntgengerät sowie für die im Speicher 36 gespeicherten Faktoren vorausberechnet werden. Eine Multiplikationsschaltung 47 führt dann den ausgewählten Faktor den Signalen zu.

Es sei hervorgehoben, daß bei der vorangehenden Beschreibung angenommen wurde, daß eine Projektion nur auf Matrixzeilen durchgeführt wird. Da die Projektion normalerweise auch für Spalten und ggfs. Diagonalen bewirkt wird, müssen Multiplikationen ausgeführt werden, damit die Adressenwähler die erforderliche Drehung erlauben.

Es wurde bereits zuvor erwähnt, daß die Schaltungen

t.

7 in Fig. 1 Verfahrensschritte erzeugen, die die beschriebene Rückprojektion beinhalten. Die Ausbildung dieser Schaltungen zur Erzielung des beschriebenen Verfahrens ist nicht auf eine bestimmte Form beschränkt, sondern kann an die jeweils gegebenen Verhältnisse angepaßt werden. Der wichtige Gesichtspunkt der Erfindung besteht darin, daß die Wichtung durch cos²θ und die anschließende Wichtung durch den relevanten Maßstabsfaktor bei den genauen Verfahrensstufen durchgeführt werden sollte,um die Wirkungsweise zu verbessern. Um das Verständnis der Erfindung weiter zu fördern, wird nachfolgend anhand von Fig. 7 ein Flußdiagramm erläutert, das die Reihenfolge der einzelnen Operationen angibt.

Das anhand von Fig. 5 beschriebene Verfahren wird für jede Gruppe von Signalen solange durchgeführt, bis alle Gruppen für eine Untersuchung verarbeitet worden sind. Jede

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Gruppe von empfangenen Detektorausgangssignalen (48) wird mit der gewählten Reihe entsprechend der DT-OS 2 420 500 gefaltet, wobei für die Fächerverteilung der Wege zugelassen wird, daß modifizierte Signale erzeugt werden (49). Während dieses Verfahrens wird jeder Wert ferner durch cosy gewichtet, wobei γ der Winkel zwischen dem entsprechenden Strahlenweg in der Gruppe und der Mittellinie des Fächers ist. Dies erfolgt gemäß dem bevorzugten Faltungsverfahren für die Fächergruppen und ist ggfs. bei anderen Verfahren nicht erforderlich.

Die Daten werden dann expandiert (50), um genügend Werte auf dem Bogen (z.B. RGHQS) zu erzeugen. Dies wird durch Interpolation erreicht, die beispielsweise in der in der DT-OS 2 5 32 716 beschriebenen Weise erfolgen kann. Wenn der mittlere Winkel der Fächergruppe nahe genug an der Senkrechten zur gewählten Streckungslinie (51) liegt, folgt die nächste Stufe. Wenn die Abweichung zu groß ist, wird die Streckungslinie um 90° gedreht (52) , damit sie besser für den verarbeiteten Fächer geeignet ist. Nachdem eine geeignete Streckungslinie vorgesehen ist, werden die modifizierten und expandierten Signale unter Verwendung der zuvor beschriebenen Arkustangens-Beziehung und der Arkustangenstabellen (53) auf die Streckungslinie projiziert. Die Streckung erfolgt so, daß die modifizierten und expandierten Signale gleichmäßig auf die Streckungslinie mit einem Abstand verteilt werden, der etwa gleich groß wie der ursprüngliche Abstand auf dem Bogen ist. Einige Signale werden mehr als einmal auf der Linie verwendet, um den Abstand zu erzielen.

Um die Maßstabsbewertung durch D² zu bewirken, werden die auf der Streckungslinie verteilten Signale durch cos²θ gewichtet (54). In diesem Falle ist θ für jeden Wert der Winkel

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des tatsächlichen oder angenommenen Weges innerhalb des Fächers, der die Position des Wertes auf der Streckungslinie mit dem Fächerfokus 18 verbindet. Werte für Θ, die ursprünglich vom Computertomographen für tatsächliche Strahlenwege erzeugt werden, werden bei der Expansion und Streckung für angenommene Wege erzeugt.

Nachdem diese Vorwichtung ausgeführt worden ist,

werden die Signale auf diejenigen Matrixelemente rückprojiziert_/ die auf ihren entsprechenden tatsächlichen oder angenommenen Wegen liegen (55). Während der Rückprojektion wird die zweite Stufe der D²-Division durchgeführt. Jedes rückprojizierte Signal wird gleichzeitig durch den Maßstabsfaktor für die relevante Reihe von Elementen gewichtet. Die Maßstabsfaktoren können für jede Zeile in der erforderlichen Weise ausgearbeitet werden, da - wie die vorangehende Beschreibung zeigt - die Überlegungen verhältnismäßig unkompliziert sind. Es sei jedoch bemerkt, daß das für eine Untersuchung durchgeführte Verfahren, abgesehen für die Absorptionssignale selbst und bestimmte Routineeichungen und Korrekturen identisch mit dem Verfahren für andere Untersuchungen sein kann. In diesem Falle ist es zweckmäßig, die Maßstabsfaktoren und andere Verarbeitungsfaktoren im voraus unter Berücksichtigung der Geometrie des Systems zu bestimmen. Diese können dann in einen Speicher eingegeben und bei Gebrauch ve rwendet werden. Wie zuvor erwähnt wurde, wird die Rückprojektion für Elemente in Reihen durchgeführt, die parallel zur Streckungslinie verlaufen. Benachbarte Reihen von Elementen werden der Reihe nach behandelt (56), bis alle Reihen für die laufende Fächergruppe von Wegen (57) behandelt worden sind. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Reihen der Matrixeleitiente entweder Reihen oder Spalten, da die Streckungsl inie sich in Schritten von 90° dreht. Sie kann jedoch auch beispielsweise

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um 45° gedreht werden, so daß jede zweite Drehung dann eine Rückprojektion auf diagonale Reihen von Elementen bewirkt.

Nachdem alle Fächergruppen der Absorptionsdaten in dieser Weise verarbeitet worden sind, ist das Verfahren abgeschlossen, und die Darstellung, die nun zusammengestellt ist, steht zur Weiteren Verarbeitung und Anzeige zur Verfügung.

Die Erfindung wurde zwar anhand der in Fig. 6a und 6b dargestellten Schaltungen erläutert, jedoch können die Scha?tungen auch durch einen Digitalrechner realisiert werden, der entsprechend programmiert ist, wobei geeignete Zwischenverbindungen zu anderen Teilen des Gerätes zur Durchführung der beschrieben· η Aufgabe vorgesehen werden. In diesem Falle gibt das Flußdiagramm von Fig. 7 einen Anhalt für die erforderliche Programmierung.

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Claims

EIKENBERG & BRÜMMERSTEDT PATENTANWÄLTE IN HANNOVER EMI Ltd. 100/535 Patentansprüche

1. Gerät zur Verarbeitung von Signalen, die jeweils die Schwächung einer Strahlung darstellen, die diese entlang einzelner, innerhalb eines Strahlungsfächers verteilter und durch den Körper eines Patienten verlaufender Wege erfährt, um eine Darstellung der Verteilung der Schwächung der Strahlung in einer Querschnittsscheibe des Körpers zu erzeugen, gekennzeichnet durch Mittel zur Modifizierung der Signale durch Kombination mit gewichteten Beiträgen von anderen Signalen derselben Gruppe, Mittel um von jeder Gruppe auf jede von zahlreichen Speicherstellen, die die Elemente einer in der Querschnittsscheibe angenommenen Matrix von Elementen darstellen, ein modifiziertes Signal zu verteilen, das sich auf einen das Element schneidenden Weg oder auf einen durch Interpolation eines Wertes zwischen den Signalen gewonnenen angenommenen, das Element schneidenden Weg bezieht, Mittel zur Wichtung jedes auf ein Element verteilten Signals durch einen Wichtungsfaktor, der umgekehrt proportional zu einer Potenz des Abstandes D des entsprechenden Elementes von dem Fokus der fächerförmigen Verteilung der Strahlenwege ist, auf das sich das Signal bezieht, wobei die Mittel zur Wichtung einerseits Mittel zur Multiplikation jedes der modifizierten und interpolierten Signale einer Gruppe mit einer Potenz von cos6 enthalten

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und θ der Winkel des jeweiligen Weges zur Senkrechten auf zahlreiche parallele Zeilen von Matrixelementen ist, und wobei die Mittel zur Wichtung andererseits Maßstabsbewertungsmittel zur Multiplikation aller Signale, die auf Speicherstellen entsprechend den Matrixelementen in einer der Zeilen verteilt werden sollen, mit einem Maßstabsfaktor enthalten, der für die jeweilige Zeile gewählt wird, um die Wichtung zu vollenden.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Multiplikation so ausgebildet sind, daß jedes der modifizierten und interpolierten Signale mit cos²© multipliziert wird.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Multiplikation so ausgebildet sind, daß jedes der modifizierten und interpolierten Signale mit cose multipliziert wird.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Maßstabsbewertungsmittel so ausgebildet sind, daß die Signale mit einem Maßstabsfaktor multipliziert werden, der eine Potenz des Abstandes der jeweiligen Linie zum Fokus ist, wobei die Potenz dieselbe ist wie die Potenz von cos0, die von den Multiplikationsmitteln zugeführt wird.

5. Medizinisches radiographisches Gerät mit Mitteln zum Hindurchschicken durchdringender Strahlung durch eine Querschnittsscheibe des Körpers eines Patienten entlang von Strahlenwegen, die in zahlreichen, unterschiedlich zur Querschnittsscheibe orientierten Strahlungsfächern angeordnet sind, mit Mitteln zur Messung der Schwächung der Strahlung beim Durchlaufen der Querschnittsscheibe entlang der Strahlenwege, und mit

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einem Verarbeitungsgerät zur Verarbeitung der Schwächungsmeßwerte, gekennzeichnet durch Mittel zur Modifizierung der Signale durch Kombination mit gewichteten Beiträgen von anderen Signalen derselben Gruppe, Mittel um von jeder Gruppe auf jede von zahlreichen Speicherstellen, die die Elemente einer in der Querschnittsscheibe angenommenen Matrix von Elementen darstellen, ein modifiziertes Signal zu verteilen, das sich auf einen das Element schneidenden Weg oder auf einen durch Interpolation eines Wertes zwischen den Signalen gewonnenen, angenommenen, das Element schneidenden Weg bezieht, Mittel zur Wichtung jedes auf ein Element verteilten Signals durch einen Wichtungsfaktor, der umgekehrt proportional zu einer Potenz des Abstandes D des entsprechenden Elementes von dem Fokus der fächerförmigen Verteilung der Strahlenwege ist, auf das sich das Signal bezieht, wobei die Mittel zur Wichtung einerseits Mittel zur Multiplikation jedes der modifizierten und interpolierten Signale einer Gruppe mit einer Potenz von cos© enthalten und θ der Winkel des jeweiligen Weges zur Senkrechten auf zahlreiche parallele Zeilen von Matrixelementen ist, und wobei die Mittel zur Wichtung andererseits Maßstabsbewertungsmitlel zur Multiplikation aller Signale, die auf Speicherstellen entsprechend den Matrixelementen in einer der Zeilen verteilt werden sollen, mit einem Maßstabsf; ktor enthalten, der für die jeweilige Zeile gewählt wird, um die Wichtung zu vollenden.

6. · Verfahren zur Verarbeitung von Signalen, die jeweils die Schwächung einer Strahlung darstellen, die diese entlang einzelner, innerhalb eines Strahlungsfächers verteilter und durch den Körper eines Patienten verlaufender Wege erfährt, um eine Darstellung der Verteilung der Schwächung der Strahlung in einer Querschnittsscheibe des Körpers zu erzeugen, gekennzeichnet durch

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BAD ORIGINAL

die folgenden Schritte: Modifizierung der Signale durch Kombination mit gewichteten Beiträgen von anderen Signalen derselben Gruppe, Verteilung eines modifizierten Signals von jeder Gruppe auf jedes Element einer in der Querschnittsscheibe angenommenen Matrix von Elementen, wobei das modifizierte Signal sich auf einen das Element schneidenden Weg oder auf einen durch Interpolation eines Wertes zwischen den Signalen gewonnenen angenommenen, das Element schneidenden Weg bezieht, Wichtung jedes auf ein Element verteilten Signals durch einen Wichtungsfaktor, der umgekehrt proportional zu einer Potenz des Abstandes D des entsprechenden Elementes von dem Fokus der fächerförmigen Verteilung der Strahlenwege ist, auf das sich das Signal bezieht, wobei ein Teil der Wichtung durch den Faktor durch Multiplikation der modifizierten und interpolierten Signale einer Gruppe mit einer Potenz von cosG erfolgt, wobei θ der Winkel des jeweiligen Weges zur Senkrechten auf zahlreiche parallele Zeilen von Matrixelementen ist und alle auf die Matrixelemente in 'einer der Zeilen zu verteilenden Signale mit einem Maßstabsfaktor multipliziert werden, der für die jeweilige Zeile gewählt wird, um die Wichtung zu vollenden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstabsfaktor eine Komponente enthält, die proportional zur selben Potenz des Abstandes der jeweiligen Zeile vom Fokus ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnejt, daß der Faktor I/D² und die Potenz von cos9 gleich cos² θ ist.

9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Faktor I/D und die Potenz von cos8 gleich cose ist.

S09846/09I4

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale auf eine Streckungslinie gestreckt werden, die parallel zu den zahlreichen parallelen Zeilen verläuft, um weitere Signale für zahlreiche Strahlenwege darzustellen, die die Streckungslinie mit gleichmäßigem Abstand kreuzen.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wertung durch die Potenz von cos9 den weiteren Signalen zugeführt wird, wenn diese abgeleitet werden.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstabsfaktor eine Komponente enthält, die umgekehrt proportional zum Abstand der Streckungslinie vom Fokus ist.

13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Streckungslinie eine der Zeilen der Matrixelemente ist.

-Beschreibung-

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