DE3007456C2

DE3007456C2 -

Info

Publication number: DE3007456C2
Application number: DE19803007456
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Dr. 2084 Rellingen De Harding
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1980-02-28
Filing date: 1980-02-28
Publication date: 1988-03-10
Also published as: DE3007456A1

Description

Die Erfindung geht aus von einer Tomographieanordnung zur Untersuchung eines Körpers, mit wenigstens einer Strahlenquelle zur Erzeugung eines Primärstrahls mit geringem Querschnitt und einem ersten Detektor zur Messung der Schwächung des Körpes entlang des Primärstrahls, mit auf beiden Seiten des Primärstrahls befindlichen Detektoranordnungen zur Messung der im Primärstrahl erzeugten Streustrahlung, wobei die Detektoranordnungen Kollimatoranordnungen mit ersten und zweiten Lamellen aufweisen, von denen jeweils eine erste bzw. zweite Lamelle mit einer ersten bzw. zweiten Lamelle der gegenüberliegenden Kollimatoranordnung in einer Ebene liegt, und wobei durch die ersten Lamellen jeweils eine Teilstrecke des Primärstrahls auf jeweils einen bestimmten Bereich der Detektoranordnungen abgebildet wird, und die zweiten Lamellen auf den Primärstrahl zur Unterdrückung von Mehrfachstreustrahlung fokussiert sind, mit einer zusätzlichen Strahlenquellenanordnung zur Durchstrahlung des Körpers durch die Kollimatoranordnungen hindurch, und mit Mitteln zur Berechnung und Darstellung der Dichteverteilung des Körpers entlang des Primärstrahls aus den Meßwerten.The invention is based on a tomography arrangement Examination of a body with at least one radiation source to generate a primary beam with low Cross section and a first detector for measuring the Weakening of the body along the primary ray, with detector arrangements located on both sides of the primary beam for measuring the generated in the primary beam Scattered radiation, the detector arrangements collimator arrangements with first and second slats, each of which has a first or second slat a first or second lamella of the opposite Collimator arrangement lies in one plane, and being by the first slats each a section of the primary beam to a specific area of the detector arrangement is shown, and the second slats the primary beam to suppress multiple scattered radiation are focused, with an additional radiation source arrangement for radiating the body through the Collimator arrangements through, and with means for calculation and representation of the density distribution of the body along the primary beam from the measured values.

Eine derartige Anordnung ist bereits aus der DE 26 55 230 A1 bekannt. Zur Messung der Schwächung bzw. Transmission von Strahlung entlang der durch die Kollimatoren festgelegten Streustrahlenwege durch den Körper wird ein radioaktiver, scheibenförmiger Flächenstrahler benutzt, der z. B. nach Messung der Absorption des Primärstrahls und nach Erfassung der von dem Primärstrahl längs seines durch den Körper verlaufenden Weges erzeugten Streustrahlung mittels der Detektoranordnungen zwischen eine Detektoranordnung und der zugehörigen Kollimatoranordnung geschoben wird, so daß seine Strahlung den Körper auf allen Streustrahlenwegen durchdringen und mittels der zweiten gegenüberliegenden Detektoranordnung gemessen werden kann.Such an arrangement is already known from DE 26 55 230 A1 known. To measure the attenuation or transmission of Radiation along that defined by the collimators Scattered radiation paths through the body becomes a radioactive, disc-shaped surface radiator used, the z. B. after Measurement of the absorption of the primary beam and after detection that of the primary beam along its length through the body scattered radiation generated by means of the Detector arrangements between a detector arrangement and the associated collimator assembly is pushed so that its radiation strikes the body in all stray radiation ways penetrate and by means of the second opposite Detector arrangement can be measured.

Eine derartige Messung der Schwächung bzw. Transmission von Strahlung entlang derjenigen Strahlenwege, auf denen die von einem mittels des Primärstrahls angeregten Körpervolumen ausgehende Streustrahlung verläuft, ist nach Clark und Van Dyk ("Phys. Med. Biol." 18 (1973), No. 4, Seiten 532-539) neben der direkten Messung der vom entsprechenden Körpervolumen ausgehenden Streustrahlung und der Primärstrahlung zur Berechnung der Dichte bzw. des Streukoeffizienten des Körpervolumens erforderlich. Bei der bekannten Anordnung bedeutet der Verschiebevorgang des flächenförmigen Strahles jedoch, daß die Zeit zur Aufnahme aller notwendigen Meßwerte zur Bestimmung der Dichte des Körpers in einem vorgewählten Bereich relativ lang ist. Hinzu kommt ferner, daß bei ihr die Schwächung auf einer relativ großen Anzahl von Streustrahlenwegen unter Zuhilfenahme des radioaktiven Strahles ermittelt wird, so daß aufgrund der großen Datenmenge auch die Zeit zur Berechnung der inneren Körperstruktur relativ lang ist.Such a measurement of the attenuation or transmission of radiation along those pathways on which that of a body volume excited by means of the primary beam outgoing scattered radiation is, according to Clark and Van Dyk ("Phys. Med. Biol." 18 (1973), No. 4, pages 532-539) in addition to the direct measurement of the corresponding Body volume outgoing scattered radiation and the primary radiation to calculate the density or the scattering coefficient of body volume required. With the known Arrangement means the process of moving the sheet Beam, however, that the time to take all the necessary Measured values for determining the density of the body in one preselected area is relatively long. In addition, that with her the weakening on a relatively large number of stray radiation paths with the aid of radioactive Beam is determined so that due to the large amount of data also the time to calculate the internal body structure is relatively long.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tomographieanordnung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die räumliche Verteilung der Streudichte bzw. des Streukoeffizienten eines Körpers in relativ kurzer Zeit ermittelbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Maßnahmen gelöst. The object of the invention is a tomography arrangement of the type mentioned in such a way that the spatial distribution of the scattering density or the scattering coefficient of a body can be determined in a relatively short time. This object is achieved by the in the license plate the measures specified in the main claim.

Nach Clark und Van Dyk ist es erforderlich, zur Bestimmung der Körper- oder Elektronendichte bzw. des Streukoeffizienten σ in einem vom Primärstrahl durchdrungenen Volumenelement des Körpers die Transmission T des Primärstrahls durch den gesamten Körper zu messen, ebenso wie die Intensität I der im Volumenelement erzeugten Streustrahlung, die auf durch das Volumenelement hindurchtretenden Geraden (Streustrahlenwegen S) in jeweils entgegengesetzten Richtungen verläuft. Dabei können die Geraden beispielsweise in einer Ebene liegen, die durch erste Lamellen begrenzt ist, und wobei die in der Ebene bzw. in dem ebenen Bereich verlaufenden Streustrahlenwege durch zweite Lamellen begrenzt bzw. ausgeblendet sind, die auf den Primärstrahl fokussiert sind. Ferner ist entlang dieser Geraden durch den gesamten Körper noch die Transmission T′ von Strahlung zu messen, deren Energie wenigstens annähernd der Energie der gestreuten Strahlung entspricht.According to Clark and Van Dyk, to determine the body or electron density or the scattering coefficient σ in a volume element of the body penetrated by the primary beam, it is necessary to measure the transmission T of the primary beam through the entire body, as well as the intensity I of those generated in the volume element Scattered radiation which runs in each case in opposite directions on straight lines (scattered radiation paths S) passing through the volume element. The straight lines can lie, for example, in a plane which is delimited by first lamellae, and the scattered radiation paths running in the plane or in the plane area are delimited or masked out by second lamellae which are focused on the primary beam. Furthermore, the transmission T ' of radiation is to be measured along this straight line through the entire body, the energy of which corresponds at least approximately to the energy of the scattered radiation.

Die Erfindung basiert nun auf der Erkenntnis, daß es nicht erforderlich ist, die Transmission T′ auf allen Geraden durch das Volumenelement, auf denen Streustrahlung verläuft, zu messen, sondern es ausreicht, wenn die Transmission T′ lediglich auf einigen wenigen Geraden (Streustrahlenwegen), die z. B. in der genannten Ebene gleichmäßig verteilt sind und zwischen denen jeweils mehrere zweite Lamellen liegen, gemessen wird. Hierzu sind auf den jeweils in Frage kommenden Streustrahlenwegen entsprechende Einzelstrahlenquellen positioniert, durch deren gegenseitige Abstände mehrere Streustrahlenwege umfassende Strahlenwegbereiche derart geschaffen werden, daß in ihrer Mitte jeweils eine Einzelstrahlenquelle liegt. Aus der in jeweils einen Strahlenwegbereich einfallenden Streustrahlung, der dem Strahlenwegbereich zugeordneten Transmission T′ und der Transmission T des Primärstrahls wird dann für jeweils einen Strahlenwegbereich ein vorläufiger Streukoeffizient σ _i gebildet. Anschließend werden die vorläufigen Streukoeffizienten σ _i zur Bildung eines verbesserten Streukoeffizienten σ _i des Volumenelementes verwendet, z. B. gemittelt.The invention is now based on the knowledge that it is not necessary to measure the transmission T ' on all straight lines through the volume element on which scattered radiation runs, but it is sufficient if the transmission T' only on a few straight lines (scattered radiation paths) who z. B. are evenly distributed in the plane mentioned and between which there are several second slats, is measured. For this purpose, corresponding individual radiation sources are positioned on the respective scattered radiation paths, by means of the mutual spacings of which radiation path regions comprising a plurality of scattered radiation paths are created in such a way that an individual radiation source lies in their center. A preliminary scattering coefficient σ _i is then formed from the scattered radiation incident in each case in one beam path region, the transmission T ′ assigned to the beam path region and the transmission T of the primary beam. Subsequently, the preliminary scattering coefficients σ _{i are used} to form an improved scattering coefficient σ _{i of} the volume element, e.g. B. averaged.

Natürlich kann auf den Streustrahlenwegen, auf denen sich eine Einzelstrahlenquelle befindet, keine Streustrahlung mehr gemessen werden. Dies ist aber nicht von großer Bedeutung, da die Zahl der gesamten Streustrahlenwege gegenüber der Zahl der mit Einzelstrahlenquellen besetzten Streustrahlenwege erheblich größer ist. Der Fehler im Streukoeffizienten bzw. in der Dichte- oder Elektronendichteverteilung des Körpers, der aufgrund der Messung der Transmission T′ auf nur einigen wenigen Streustrahlenwegen entsteht, ist ebenfalls nur von untergeordneter Bedeutung.Of course, scattered radiation can no longer be measured on the scattered radiation paths on which a single radiation source is located. However, this is not of great importance since the number of total scattered radiation paths is considerably larger than the number of scattered radiation paths occupied by individual radiation sources. The error in the scattering coefficient or in the density or electron density distribution of the body, which arises due to the measurement of the transmission T ' on only a few scattered radiation paths, is also only of minor importance.

Durch die Positionierung von Einzelstrahlenquellen auf einer Anzahl von Streustrahlenwegen kann somit die Zeit zur Aufnahme aller erforderlichen Meßwerte zur Ermittlung der Streukoeffizienten erheblich vermindert werden, da eine mechanische Verschiebung dieser Strahlenquellen, die z. B. aus radioaktivem Material bestehen und innerhalb der Kollimatoren einer Detektoranordnung bzw. zwischen benachbarten zweiten Lamellen angeordnet sind, entfällt. Somit eignet sich diese Anordnung auch zur Untersuchung eines sich bewegenden Objektes, z. B. eines schlagenden Herzens.By positioning individual radiation sources on a number of scattered radiation paths can therefore be the time to record all the necessary measurement values for determination the scattering coefficient can be significantly reduced because a mechanical displacement of these radiation sources, the e.g. B. consist of radioactive material and within the collimators of a detector arrangement or between Adjacent second slats are not required. This arrangement is therefore also suitable for examination a moving object, e.g. B. a beating Heart.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind als Einzelstrahlenquellen um ihre Längsachse drehbare zylindrische Stäbe vorgesehen, die nur erste Lamellen und keine zweiten Lamellen durchstoßen, wobei auf den Stäben jeweils eine sich in Stablängsrichtung erstreckende und nur einen kleinen Teil des Stabumfanges bedeckende radioaktive Schicht angeordnet ist, und wobei jeweils ein Stab in einem fest positionierten Absorbermantel liegt, der in Richtung des Körpers Öffnungen zum Durchtritt der radioaktiven Strahlung besitzt. Durch Drehung des Stabes um seine Längsachse kann dann in einfacher Weise erreicht werden, daß die radioaktive Strahlung zum einen den Körper durchstrahlt, die Strahlenquellen sich also in eingeschaltetem Zustand befinden, während in einer anderen Drehstellung des Stabes die Strahlung von dem Absorbermantel absorbiert wird, die Strahlenquellen also ausgeschaltet sind.According to an advantageous development of the invention are rotatable about their longitudinal axis as single radiation sources cylindrical rods provided only the first slats and do not pierce any second slats, with the Rods each extending in the longitudinal direction of the rod and only covering a small part of the circumference of the bar radioactive layer is arranged, and in each case a rod in a firmly positioned absorber jacket lies in the direction of the body openings for passage that has radioactive radiation. By rotating the rod about its longitudinal axis, you can then can be easily achieved that the radioactive Radiation shines through the body, the radiation sources are in the switched-on state, while in a different rotational position of the rod Radiation is absorbed by the absorber jacket Radiation sources are therefore switched off.

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung besteht eine Detektoranordnung zur Messung der Streustrahlung aus streifenförmigen Detektoren, z. B. Szintillationsdetektoren, wobei jeweils ein streifenförmiger Detektor die Streustrahlung auf allen zwischen zwei ersten Lamellen liegenden Streustrahlenwegen mißt. Dies ist vorteilhaft, da derartige, aus eindimensionalen Detektoren bestehenden Detektoranordnungen die auftreffende Strahlung in einer verglichen mit zweidimensional auflösenden Detektoranordnungen (Gamma-Kameras) kleineren Zeit messen können. Zudem können Szintillationszähler relativ hohe Zählraten verarbeiten.According to another development of the invention a detector arrangement for measuring the scattered radiation from strip-shaped detectors, e.g. B. scintillation detectors, each with a strip-shaped detector the scattered radiation on all between two first slats stray radiation paths. This is beneficial because such, consisting of one-dimensional detectors Detector arrays the incident radiation in a compared to two-dimensionally resolving detector arrangements (Gamma cameras) can measure smaller time. In addition, scintillation counters can have relatively high count rates to process.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigtThe drawing represents an embodiment of the invention It shows

Fig. 1 eine Skizze zur Erläuterung der Berechnung des Streukoeffizienten in einem Volumenelement eines Körpers, Fig. 1 is a sketch for explaining the calculation of the scattering coefficient in a volume element of a body,

Fig. 2a eine Draufsicht auf eine Streustrahlenebene bzw. einen Schnitt gemäß der Linie A-B in Fig. 1, FIG. 2a is a plan view of a scattered radiation level or a section along the line AB in Fig. 1,

Fig. 2b eine Darstellung einer Einzelstrahlenquelle, und Fig. 2b is a representation of a single radiation source, and

Fig. 3 eine Tomographieanordnung. Fig. 3 is a tomography arrangement.

In Fig. 1 sind zwei Primärstrahlenquellen S 1, S 2, z. B. Röntgen- oder γ-Strahlenquellen dargestellt, deren Primärstrahlenbündel P entlang einer gemeinsamen Geraden in entgegengesetzten Richtungen verlaufen. Die Primärstrahlenbündel P durchsetzen dabei u. a. ein in einem Körper 3 liegendes Volumenelement 4, von dem Streustrahlung 5 in alle Richtungen mehr oder weniger stark emittiert wird. Zur Messung dieser Streustrahlung 5 sind zwei Detektoranordnungen D 1, D 2 vorgesehen, die sich auf gegenüberliegenden Seiten des Primärstrahls P befinden, und die längs einer Geraden aufeinander zu gerichtet sind. Auf dieser Geraden liegt ein durch Kollimatoren 6, 7 ausgeblendeter Streustrahlenweg S, der durch das zu untersuchende Volumenelement 4 verläuft. Selbstverständlich können zur Ausmessung einer Gruppe von Teilstrecken des Primärstrahls P bzw. Volumenelementen 4 entlang des Primärstrahls P auch mehrere, z. B. parallel zueinander liegende Streustrahlenwege S mittels geeigneter erster Kollimatorlamellen 8, die z. B. in zueinander parallelen Ebenen angeordnet sind, ausgeblendet werden, wobei jeweils eine erste Lamelle 8 mit einer ersten Lamelle der gegenüberliegenden Kollimatoranordnung in einer Ebene liegt. Durch die ersten Lamellen 8 wird erreicht, daß jeweils eine Teilstrecke des Primärstrahls P bzw. ein bestimmtes Volumenelement 4 auf jeweils einen bestimmten Bereich der Detektoranordnungen 6, 7 abgebildet wird.In Fig. 1, two primary radiation sources S 1 , S 2 , z. B. X-ray or γ- radiation sources are shown, the primary beams P of which run along a common straight line in opposite directions. The primary beams P penetrate, inter alia, a volume element 4 lying in a body 3 , from which scattered radiation 5 is more or less strongly emitted in all directions. To measure this scattered radiation 5 , two detector arrangements D 1 , D 2 are provided which are located on opposite sides of the primary beam P and which are directed towards one another along a straight line. On this straight line lies a scattered radiation path S which is hidden by collimators 6, 7 and which runs through the volume element 4 to be examined. Of course, to measure a group of sections of the primary beam P or volume elements 4 along the primary beam P , several, e.g. B. mutually parallel scattering paths S by means of suitable first collimator blades 8 , the z. B. are arranged in mutually parallel planes, are hidden, each having a first lamella 8 with a first lamella of the opposite collimator arrangement in one plane. The first slats 8 ensure that a partial section of the primary beam P or a specific volume element 4 is imaged on a specific area of the detector arrangements 6, 7 .

Um nun die Dichte bzw. den Streukoeffizienten σ für das Volumenelement 4, dessen Größe durch die Querschnitte von Primärstrahl P und Streustrahlenweg S bestimmt wird, zu ermitteln, ist es nach Clark und Van Dyk erforderlich, die Transmission T des Primärstrahls P durch den Körper 3, die Intensitäten I der entlang des Streustrahlenweges S gestreuten Strahlung und die Transmission T′ der Streustrahlung entlang des Streustrahlenweges S zu ermitteln.In order to determine the density or the scattering coefficient σ for the volume element 4 , the size of which is determined by the cross sections of the primary beam P and the scattering beam path S , it is necessary, according to Clark and Van Dyk, for the transmission T of the primary beam P through the body 3 to determine the intensities I of the radiation scattered along the scattered radiation path S and the transmission T 'of the scattered radiation along the scattered radiation path S.

Die Ermittlung der Transmission T des Primärstrahls P kann dabei entsprechend dem in der deutschen Offenlegungs-Schrift 27 13 581 beschriebenen Verfahren erfolgen, bei dem vorübergehend zusätzliche erste Detektoren D im Primärstrahl P positioniert werden. Dieses Verfahren soll hier nicht weiter erläutert werden. Die Messung der Intensitäten I mit Hilfe der Detektoren D 1, D 2 erfolgt bei nacheinander eingeschalteten Strahlenquellen S 1, S 2. Zur Messung der Transmission T′ der Streustrahlung 5 entlang des Streustrahlenweges S ist jedoch eine zusätzliche Einzelstrahlenquelle E erforderlich, die auf dem Streustrahlenweg S positioniert wird, und deren Strahlung, deren Energie wenigstens annähernd der Energie der Streustrahlung 5 entspricht, das Volumenelement 4 entlang des Streustrahlenweges S durchstrahlt. Die Messung der Transmission T′ erfolgt dann z. B. mit Hilfe des auf der anderen Seite des Körpers 3 liegenden Detektors D 1.The transmission T of the primary beam P can be determined in accordance with the method described in German Offenlegungsschrift 27 13 581, in which additional first detectors D are temporarily positioned in the primary beam P. This procedure will not be explained further here. The intensities I are measured with the aid of the detectors D 1 , D 2 when the radiation sources S 1 , S 2 are switched on one after the other. To measure the transmission T 'of the scattered radiation 5 along the scattered radiation path S , however, an additional individual radiation source E is required, which is positioned on the scattered radiation path S , and whose radiation, whose energy corresponds at least approximately to the energy of the scattered radiation 5 , the volume element 4 along the scattered radiation path S shines through. The measurement of the transmission T ' then takes place, for. B. with the aid of the detector D 1 lying on the other side of the body 3 .

Abgesehen von Faktoren wie Detektorempfindlichkeiten, geometrischen Faktoren und solchen, die nicht von der Form des Körpers abhängen, z. B. ungleiche Energie zwischen Primärstrahlenquelle S 1, S 2 und zusätzlicher Strahlenquelle E, und die aus diesem Grund durch Kalibrationsmessungen bestimmt werden können, ist nach Clark und Van Dyk der Streukoeffizient σ für ein Volumenelement 4 proportional zuApart from factors such as detector sensitivity, geometric factors and those that do not depend on the shape of the body, e.g. B. unequal energy between primary radiation source S 1 , S 2 and additional radiation source E , and which can be determined for this reason by calibration measurements, according to Clark and Van Dyk the scattering coefficient σ for a volume element 4 is proportional to

mit p ≠i und q ≠j, wobei i, j, p, q jeweils die Werte 1 oder 2 annehmen. Beispielsweise bedeutet I ₁₂ die Intensität derjenigen Strahlung, die von dem mit der Strahlenquelle S 1 erzeugten Primärstrahl in Richtung des Detektors D 2 gestreut wird, während I ₁₂ die Intensität der Strahlung ist, die von dem mit der Strahlenquelle S 2 erzeugten Primärstrahl in Richtung des Detektors D 1 gestreut wird.with p ≠ i and q ≠ j , where i, j, p, q each take the values 1 or 2. For example, I _{12 means} the intensity of that radiation which is scattered by the primary beam generated with the radiation source S 1 in the direction of the detector D 2 , while I _{12 is} the intensity of the radiation which is emitted by the primary beam generated by the radiation source S 2 in the direction of the Detector D 1 is scattered.

Um die Empfindlichkeit und damit die Genauigkeit der Streustrahlenmessung zu vergrößern, kann z. B. ein großer Teil der von dem Volumenelement 4 in eine Streustrahlenebene gestreuten Strahlung gemessen werden, wobei der Streustrahlenweg S in der Streustrahlenebene liegt und diese gegenüber dem Primärstrahl P geneigt ist. Beispielsweise kann die Streustrahlenebene senkrecht auf der durch den Primärstrahl P und den Streustrahlenweg S aufgespannten Ebene stehen. Die Detektoren D 1, D 2 erstrecken sich dann in dieser Streustrahlenebene und detektieren die Streustrahlung über einen möglichst großen Winkel (Winkel a in Fig. 2a).In order to increase the sensitivity and thus the accuracy of the scattered radiation measurement, z. B. a large part of the radiation scattered by the volume element 4 in a scattered radiation plane, wherein the scattered radiation path S lies in the scattered radiation plane and this is inclined with respect to the primary beam P. For example, the scattered radiation plane can be perpendicular to the plane spanned by the primary beam P and the scattered radiation path S. The detectors D 1 , D 2 then extend in this scattered radiation plane and detect the scattered radiation over the largest possible angle (angle a in FIG. 2a).

In Fig. 2a ist ein Schnitt gemäß der Linie A-B nach Fig. 1 dargestellt, der in einer derartigen Streustrahlenebene liegt. Die Detektoren D 1, D 2 erfassen dabei die vom Volumenelement 4 (nicht dargestellt) in den Winkelbereich α gestreute Strahlung. Die ersten Kollimatorlamellen 8 zur Ausblendung der Streustrahlenebene sind dabei in diesem Beispiel als vor und hinter der Zeichenebene und parallel zu ihr liegend zu denken. Um zu verhindern, daß Streustrahlung gemessen wird, die nicht direkt vom Volumenelement 4 in die Detektoren D 1, D 2 gestreut wird, sondern durch Vielfachstreuung zustande kommt, sind zwischen den jeweils ersten Kollimatorlamellen 8 sog. zweite Kollimatorlamellen 9 vorgesehen, die die Streustrahlenebene in einzelne Streustrahlenwege 10 unterteilten, wobei die zweiten Kollimatorlamellen 9 auf den Primärstrahl P fokussiert sind. Beispielsweise können die zweiten Lamellen 9 in Ebenen angeordnet sein, die senkrecht zu den ersten Lamellen 8 liegen, und die sich in einem Punkt auf dem Primärstrahl P oder in einer Linie schneiden, die mit dem Primärstrahl P zusammenfällt. Dabei liegt jeweils eine zweite Lamelle 9 mit jeweils einer zweiten Lamelle 9 der gegenüberliegenden Detektoranordnung in einer Ebene. FIG. 2a shows a section along line AB according to FIG. 1, which lies in such a scattered radiation plane. The detectors D 1 , D 2 detect the radiation scattered by the volume element 4 (not shown) in the angular range α . In this example, the first collimator lamellae 8 for masking out the scattered radiation plane are to be thought of as lying in front of and behind the plane of the drawing and parallel to it. In order to prevent scattered radiation from being measured, which is not scattered directly from the volume element 4 into the detectors D 1 , D 2 , but instead is caused by multiple scattering, so-called second collimator segments 9 are provided between the first collimator segments 8 in each case, which individual scattered radiation paths 10 divided, the second collimator lamellae 9 being focused on the primary beam P. For example, the second slats 9 can be arranged in planes that are perpendicular to the first slats 8 and that intersect at a point on the primary beam P or in a line that coincides with the primary beam P. A second lamella 9 with a second lamella 9 of the opposite detector arrangement lies in one plane.

Die Ermittlung des Streukoeffizienten σ für das Volumenelement 4 erfolgt nun so, daß entlang der Streustrahlenwege 10 die Streuintensitäten gemessen werden. Dazu wird zuerst die Strahlenquelle S 1 eingeschaltet, und die auftretende Streustrahlung mittels der Detektoren D 1 und D 2 gemessen. Anschließend wird nur die Strahlenquelle S 2 eingeschaltet, während die Streustrahlung nur mit den Detektoren D 1 und D 2 gemessen wird. Danach werden für einige Streustrahlenwege 10 die Transmissionen T′ gemessen. Hierzu sind auf entsprechenden Streustrahlenwegen 10 liegende Einzelstrahlenquellen E vorgesehen, die in gleichmäßigem Abstand voneinander angeordnet sind, so daß Strahlenwegbereiche gebildet werden, die jeweils mehrere Streustrahlenwege 10 umfassen und in deren Mitte jeweils eine Einzelstrahlenquelle E liegt, deren Position innerhalb der Kollimatoren 6, 7 bekannt ist. Aus der in einem solchen Strahlenbereich gemessenen Streustrahlung und dem zu diesem Bereich gehörenden Transmissionswert T′, gemessen mit der in diesem Bereich liegenden Einzelstrahlenquelle E, wird über Gleichung 1 für jeden Strahlenwegbereich ein vorläufiger Streukoeffizient σ _i gebildet. Anschließend werden alle vorläufigen Streukoeffizienten σ _i zur Ermittlung eines verbesserten Streukoeffizienten σ gemittelt, z. B. im Verhältnis ihrer statistischen Gewichte.The scattering coefficient σ for the volume element 4 is now determined in such a way that the scattering intensities are measured along the scattered radiation paths 10 . For this purpose, the radiation source S 1 is first switched on and the scattered radiation that occurs is measured by means of the detectors D 1 and D 2 . Then only the radiation source S 2 is switched on, while the scattered radiation is measured only with the detectors D 1 and D 2 . Then the transmissions T 'are measured for some stray radiation paths 10 . For this purpose, individual radiation sources E lying on corresponding scattered radiation paths 10 are provided, which are arranged at a uniform distance from one another, so that radiation path regions are formed which each comprise a plurality of scattered radiation paths 10 and in the middle of which there is in each case an individual radiation source E whose position within the collimators 6, 7 is known is. From the scattered radiation measured in such a radiation area and the transmission value T ′ belonging to this area, measured with the individual radiation source E located in this area, a preliminary scattering coefficient σ _{i is} formed for each radiation path area via equation 1. All preliminary scattering coefficients σ _i are then averaged to determine an improved scattering coefficient σ , e.g. B. in the ratio of their statistical weights.

Die Einzelstrahlenquellen E können zur Messung der Transmission T′ mittels des Detektors D 1 nacheinander oder auch gleichzeitig eingeschaltet werden. Als Detektoren D 1, D 2 sind z. B. stabförmig Szintillationszähler vorgesehen, die jeweils die Streustrahlung auf allen zwischen zwei ersten Kollimatorlamellen 8 liegenden Streustrahlenwegen 10 messen, und an deren gegenüberliegenden Enden Photomultiplier 11 angeordnet sind. Die Detektoren D 1, D 2 besitzen dabei eine räumliche Auflösung, um die Auftreffkoordinaten der Streustrahlung bzw. der von den Einzelstrahlenquellen E ausgesandten Strahlung zu erfassen. Ferner können die Ausgangssignale der Detektoren D 1, D 2 derart gefiltert werden, daß nur Photonen innerhalb eines bestimmten Energiebereichs gezählt werden. Auf diese Weise können die Detektorausgangssignale von z. B. Photonen niedriger Energie, die vielfach gestreut wurden, unterdrückt werden. Ebenso geschieht dies bei Photonen, deren Energie größer ist als die Energie der Photonen, die durch die Primärstrahlenquelle erzeugt wurden.The individual radiation sources E can be switched on one after the other or simultaneously to measure the transmission T ' by means of the detector D 1 . As detectors D 1 , D 2 z. B. rod-shaped scintillation counter are provided, each measuring the scattered radiation on all lying between two first collimator lamellae 8 scattered radiation paths 10 , and photomultipliers 11 are arranged at their opposite ends. The detectors D 1 , D 2 have a spatial resolution in order to detect the incident coordinates of the scattered radiation or of the radiation emitted by the individual radiation sources E. Furthermore, the output signals of the detectors D 1 , D 2 can be filtered such that only photons within a certain energy range are counted. In this way, the detector output signals of e.g. B. low energy photons, which have been scattered many times, are suppressed. The same applies to photons whose energy is greater than the energy of the photons generated by the primary radiation source.

Als Einzelstrahlenquellen E werden z. B. radioaktive Strahler benutzt, die innerhalb des Kollimators 7 und jeweils zwischen benachbarten zweiten Lamellen 9 angeordnet sind. Die Einzelstrahlenquellen E sind dabei auf um ihre Längsachse drehbaren Stäben 12 jeweils in Form einer zusammenhängenden radioaktiven Schicht 13 (Fig. 2b) aufgebracht, die sich in Längsrichtung eines Stabes 12 erstreckt und nur einen kleinen Teil seines Umfanges bedeckt. Die Stäbe 12 liegen dabei so in der Kollimatoranordnung 7, daß sie nur erste (8) und keine zweiten Lamellen 9 durchstoßen, und daß sich zwischen ihnen jeweils mehrere zweite Lamellen 9 befinden. In Fig. 2a sind drei dieser Stäbe 12 eingezeichnet, deren Querschnitt jedoch aufgrund des Schnittes A-B nach Fig. 1 elliptisch erscheint. In Fig. 2b ist ein Stab 12 mit der erwähnten radioaktiven Schicht 13 größer dargestellt. Der Stab 12 liegt dabei in einem ihn umgebenden Absorbermantel 14, der radioaktive Strahlung absorbiert und Öffnungen besitzt, die die radioaktive Strahlung in Richtung des Körpers 3 austreten lassen. Die radioaktive Strahlung kann dann durch Drehung des Stabes 12 in einfacher Weise "ein- und ausgeschaltet" werden. Die radioaktiven Einzelstrahlenquellen E können aber auch während des gesamten Meßvorganges eingeschaltet bleiben. Da sie monoenergetische Strahlung aussenden, kann diese, wenn sie zusammen mit der Streustrahlung mittels energieauflösender Detektoren gemessen wird, leicht wieder von dem Streustrahlenanteil getrennt werden. Wenn aber der Ein-Ausschaltvorgang der Einzelstrahlenquellen E entfällt, verkürzt sich die Zeit zur Aufnahme aller erforderlichen Meßwerte zur Bestimmung der inneren Körperstruktur erheblich.As individual radiation sources E z. B. radioactive emitters are used, which are arranged within the collimator 7 and in each case between adjacent second slats 9 . The individual radiation sources E are in each case applied to rods 12 rotatable about their longitudinal axis in the form of a coherent radioactive layer 13 ( FIG. 2b) which extends in the longitudinal direction of a rod 12 and covers only a small part of its circumference. The rods 12 lie in the collimator arrangement 7 in such a way that they only penetrate first ( 8 ) and no second slats 9 , and that there are several second slats 9 between them. In Fig. 2a three of these rods 12 are shown, the cross section of which, however, appears elliptical due to the section AB of Fig. 1. A rod 12 with the radioactive layer 13 mentioned is shown larger in FIG. 2b. The rod 12 lies in an absorber jacket 14 surrounding it, which absorbs radioactive radiation and has openings which allow the radioactive radiation to exit in the direction of the body 3 . The radioactive radiation can then be "switched on and off" in a simple manner by rotating the rod 12 . The radioactive individual radiation sources E can also remain switched on during the entire measuring process. Since they emit monoenergetic radiation, it can easily be separated again from the scattered radiation component if it is measured together with the scattered radiation by means of energy-resolving detectors. However, if the switching-on and switching-off process of the individual radiation sources E is omitted, the time for recording all the measurement values required for determining the internal body structure is considerably reduced.

In Fig. 3 ist eine vollständige Tomographieanordnung dargestellt. Die Strahlenquellen S 1, S 2 sind z. B. Röntgenröhren, die mit einer Höchstspannung von 350 KV betrieben werden. Die Strahlung dieser Quellen S 1, S 2 wird gefiltert und mittels Blenden 15, 16 zu jeweils einem dünnen Primärstrahl P zur Durchstrahlung des Körpers 3 ausgeblendet. Der Körper 3 liegt dabei auf einem Patiententisch 17, der z. B. in Pfeilrichtung 18 zur Durchstrahlung verschiedener Bereiche des Körpers 3 verschiebbar angeordnet ist. Die Kollimatoranordnungen 6, 7 bestehen aus einer Vielzahl parallel liegender erster Lamellen 8, die eine Gruppe unterschiedlicher Teilstrecken des Primärstrahls P bzw. unterschiedliche Volumenelemente 4 ausblenden, während die zweiten Lamellen 9 senkrecht zu den ersten Lamellen 8 liegen und auf den Primärstrahl P gemäß Fig. 2a fokussiert sind. Die Kollimatorlamellen 8 und 9 können dabei z. B. aus Blei bestehen.A complete tomography arrangement is shown in FIG . The radiation sources S 1 , S 2 are e.g. B. X-ray tubes that are operated with a maximum voltage of 350 KV. The radiation from these sources S 1 , S 2 is filtered and masked out by means of diaphragms 15, 16 to form a thin primary beam P for irradiating the body 3 . The body 3 lies on a patient table 17 , the z. B. is displaceably arranged in the direction of arrow 18 to irradiate different areas of the body 3 . The collimator arrangements 6, 7 consist of a plurality of parallel first slats 8 , which hide a group of different sections of the primary beam P or different volume elements 4 , while the second slats 9 are perpendicular to the first slats 8 and are directed onto the primary beam P according to FIG. 2a are focused. The collimator blades 8 and 9 can, for. B. consist of lead.

Die Detektorausgänge der Detektoranordnungen D 1, D 2 sind mit einer elektronischen Einheit 19 zur Aufnahme der Detektorausgangssignale elektrisch verbunden, mit deren Hilfe die Energieselektion der Ausgangssignale und ihre Verstärkung erfolgt. Die Einheit 19 arbeitet ebenso wie die elektrische Einheit 20 zur Ansteuerung der Röntgenröhren S 1, S 2 unter Kontrolle einer Steuer- und Rechnereinheit 21 zur Verarbeitung der Detektorausgangssignale, die z. B. vor ihrer Verarbeitung in einem Speicher 22 gespeichert werden können, der mit der Rechnereinheit 21 verbunden ist. Ferner werden mit Hilfe der Steuer- und Rechnereinheit 21 auch die zylindrischen Stäbe 12 mittels einer elektrischen Versorgungseinheit 23 und eines Motors 24, z. B. eines Schrittmotors, angetrieben.The detector outputs of the detector arrangements D 1 , D 2 are electrically connected to an electronic unit 19 for receiving the detector output signals, with the aid of which the energy selection of the output signals and their amplification takes place. The unit 19 works just like the electrical unit 20 for controlling the X-ray tubes S 1 , S 2 under the control of a control and computer unit 21 for processing the detector output signals which, for. B. can be stored in a memory 22 which is connected to the computer unit 21 before being processed. Furthermore, with the help of the control and computer unit 21 , the cylindrical rods 12 are also by means of an electrical supply unit 23 and a motor 24 , for. B. a stepper motor.

Obwohl die Stäbe 12, die senkrecht zur Längsrichtung der stabförmigen Detektoren D 2 liegen, durch die gesamte Detektoranordnung 7 hindurchtreten, sind sie nur in demjenigen Bereich mit einer radioaktiven Schicht 13 bedeckt, in dem jeweils für einen Streustrahlenweg zwei sich gegenüberliegende Kollimatoren vorgesehen sind. Dies ist bei der in Fig. 3 dargestellten Kollimatoranordnung 7 nur für einen begrenzten Abschnitt a der Fall. Die Strahlungsstärke einer radioaktiven Schicht, die z. B. aus ²⁷Co₅₇ bestehen kann, beträgt etwa 10 Ci. Die außerhalb dieses Abschnittes a liegenden Streustrahlenwege dienen ausschließlich zur Streustrahlmessung. Entsprechendes gilt für die Detektoranordnung 6.Although the rods 12 , which are perpendicular to the longitudinal direction of the rod-shaped detectors D 2 , pass through the entire detector arrangement 7 , they are only covered with a radioactive layer 13 in the region in which two collimators opposite one another are provided for a scattered radiation path. In the collimator arrangement 7 shown in FIG. 3, this is only the case for a limited section a . The radiation intensity of a radioactive layer, e.g. B. may consist of ²⁷ Co ₅₇ , is about 10 Ci. The scattered radiation paths outside this section a serve exclusively for the measurement of scattered radiation. The same applies to the detector arrangement 6 .

Nach Aufnahme aller erforderlichen Messungen zur Ermittlung der Dichte des Körpers entlang des Primärstrahls P wird der Körper 3 relativ zum Primärstrahl P bewegt, z. B. durch Verschiebung des Patiententisches 17, so daß die Körperdichte entlang einer weiteren Geraden ermittelt werden kann. Durch Wiederholung dieses Vorgangs läßt sich dann beispielsweise eine Körperschicht rekonstruieren, die auf einem mit der Rechnereinheit 21 verbundenen Monitor 25 als eine Verteilung von Streukoeffizienten darstellbar ist. After recording all the necessary measurements to determine the density of the body along the primary beam P , the body 3 is moved relative to the primary beam P , z. B. by moving the patient table 17 so that the body density can be determined along another straight line. By repeating this process, a body layer can then be reconstructed, for example, which can be displayed on a monitor 25 connected to the computer unit 21 as a distribution of scattering coefficients.

Für Volumenelemente 4, die in der Mitte des Körpers 3 liegen, besitzen die Streuintensitäten, z. B. I ₂₁. I ₁₂, die mit nacheinander eingeschalteten Röntgenstrahler S 1, S 2 mittels der Detektoren D 1, D 2 gemessen werden, annähernd gleich große Werte. Sie haben daher etwa gleich große statistische Fehler. Für Volumenelemente 4, die am Rande des Körpers 3 liegen, sind die Streuintensitäten jedoch um ca. einen Faktor 100 voneinander verschieden, so daß auch die statistischen Fehler der Meßsignale stark unterschiedlich sind. Die vorgeschlagene Anordnung eignet sich daher vorzugsweise zur Untersuchung von Zentralregionen des Körpers 3. Außenliegende Teile des Körpers 3 könnten dann in der Weise ermittelt werden, wie sie in der deutschen Offenlegungsschrift 27 13 581 beschrieben ist.For volume elements 4 , which are in the middle of the body 3 , the scattering intensities, for. B. I _21st I ₁₂ , which are measured with successively switched on X-ray emitters S 1 , S 2 by means of the detectors D 1 , D 2, values of approximately the same size. They therefore have statistical errors of about the same size. For volume elements 4 , which lie on the edge of the body 3 , the scattering intensities differ from one another by about a factor of 100, so that the statistical errors of the measurement signals are also very different. The proposed arrangement is therefore preferably suitable for examining central regions of the body 3 . External parts of the body 3 could then be determined in the manner described in German Offenlegungsschrift 27 13 581.

Bevor die gemessenen Streudaten zur Ermittlung der Streukoeffizienten herangezogen werden, können sie noch weiter korrigiert werden. Die Streusignale sind beispielsweise durch Mehrfachstreustrahlung, trotz der Kollimatoranordnungen 6, 7, beeinflußt. Dieser Einfluß kann entsprechend einem Vorschlag (DE 29 39 146 A1) dadurch beseitigt werden, daß der Fokus der Kollimatoranordnung aus dem Primärstrahl P herausbewegt wird. Die dann gemessene Strahlung ist eine reine Mehrfachstreustrahlung, und die hieraus resultierenden Meßwerte können zur Korrektur der ursprünglichen Meßwerte herangezogen werden.Before the measured scatter data are used to determine the scatter coefficients, they can be corrected further. The scatter signals are influenced, for example, by multiple scatter radiation, despite the collimator arrangements 6, 7 . According to a proposal (DE 29 39 146 A1), this influence can be eliminated by moving the focus of the collimator arrangement out of the primary beam P. The radiation then measured is a pure multiple scatter radiation, and the measurement values resulting therefrom can be used to correct the original measurement values.

Ferner muß bei der Ermittlung der Streukoeffizientenverteilung beachtet werden, daß die konstante Energie der radioaktiven Strahlung zur Messung der Transmission T′ nicht genau mit der Energie der Streustrahlung zusammenfällt. Dies ist in erster Linie darauf zurückzuführen, daß die Röntgenstrahler S 1, S 2 ein kontinuierliches Spektrum besitzen, und daß die Strahlung beim Durchgang durch den Körper aufgehärtet wird. Die Abweichungen in der Energie können aber dadurch berücksichtigt werden, daß das gesamte System gegenüber einem Phantom aus Wasser kalibriert wird. Auf diese Weise werden Korrekturfaktoren Kv(t) und Kr(t) für Vorwärts (v)- und Rückwärtsstreuung (r) erhalten, mit denen die Streustrahlung, die t an durch den Körper gelaufen ist, multipliziert werden muß, damit sie Werte annimmt, die denen entsprechen, die bei monochromatischer Röntgenstrahlung und bei einer der radioaktiven Strahlenenergie entsprechenden Röntgenstrahlenergie gemessen worden wären.Furthermore, when determining the scattering coefficient distribution it must be taken into account that the constant energy of the radioactive radiation for measuring the transmission T ' does not exactly coincide with the energy of the scattered radiation. This is primarily due to the fact that the X-ray emitters S 1 , S 2 have a continuous spectrum and that the radiation is hardened as it passes through the body. However, the deviations in energy can be taken into account by calibrating the entire system against a phantom made of water. In this manner, correction factors Kv (t) and Kr (t) for forward (v) - receive and backward scattering (r), with which the scattered radiation which t is run on through the body, must be multiplied so that it assumes values which correspond to those which would have been measured with monochromatic X-ray radiation and with an X-ray energy corresponding to the radioactive radiation energy.

Claims

1. Tomography arrangement for examining a body, with at least one radiation source ( S 1 ) for generating a primary beam ( P) with a small cross-section and a first detector ( P) for measuring the weakening of the body along the primary beam, with located on both sides of the primary beam Detector arrangements ( D 1 , D 2 ) for measuring the scattered radiation generated in the primary beam, the detector arrangements having collimator arrangements ( 6, 7 ) with first ( 8 ) and second slats ( 9 ), each of which has a first and a second slat with a first or second lamella of the opposing collimator arrangement lies in one plane, and wherein a partial section of the primary beam is in each case imaged on a specific area of the detector arrangements, and the second lamellae are focused on the primary beam to suppress multiple scattering radiation, with an additional one Radiation source arrangement for trans cooling of the body through the collimator arrangements, and with means for calculating and representing the density distribution of the body along the primary beam from the measured values, characterized in that the additional radiation source arrangement consists of individual radiation sources ( E) , each of which is directed through the second lamellae (9) limited stray radiation paths ( 10 ) are arranged, and between each of which there are a plurality of second slats.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the first slats ( 8 ) run in mutually parallel planes and the second slats ( 9 ) lie in planes perpendicular thereto.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the individual radiation sources ( E) consist of radioactive material and within the collimators ( 7 ) only one detector arrangement ( D 2 ) are arranged.

4. Arrangement according to claim 1 or 2 or 3, characterized in that as individual radiation sources ( E) rotatable about their longitudinal axis cylindrical rods ( 12 ) are provided which only pierce first slats ( 8 ) and no second slats ( 9 ), whereby on the rods each have a radioactive layer ( 13 ) extending in the longitudinal direction of the rod, and that in each case a rod is located in a fixedly positioned absorber jacket ( 14 ) which has openings in the direction of the body ( 3 ) for the radioactive radiation to pass through.

5. Arrangement according to claim 1, characterized in that the detector arrangements ( D 1 , D 2 ) consist of strip-shaped detectors, and that in each case a strip-shaped detector measures the scattered radiation on all between two first lamellae ( 8 ) scattered radiation paths ( 10 ).

6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the stripe-shaped detectors scintillation detectors are.