DE2946443A1 - Radiographic sectional imaging system - has X=ray source triggered at points along coplanar path to obtain perspective images - Google Patents
Radiographic sectional imaging system - has X=ray source triggered at points along coplanar path to obtain perspective imagesInfo
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Schicht-Method and device for producing layered
bildern eines dreidimensionalen Objektes Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Schichtbildern eines dreidimensionalen Objektes, bei dem das Objekt zur Aufnahme von Perspektivbildern aus mehreren in einer Strahlenquellenebene liegenden Positionen mittels einer bewegbaren Strahlenquellenanordnung durchstrahlt wird, wobei die Perspektivbilder in einer Aufzeichnungsebene aufgezeichnet werden, und wobei aus den Perspektivbildern in einem Nachverarbeitungsschritt Schichtbilder des Objektes rekonstruiert werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.imaging a three-dimensional object The invention relates to a Method for generating layer images of a three-dimensional object that the object for taking perspective images from several in a radiation source plane irradiated lying positions by means of a movable radiation source arrangement is, the perspective images are recorded in a recording plane, and wherein, in a post-processing step, layer images from the perspective images of the object can be reconstructed, as well as a device for carrying out the method.
Ein Verfahren der obengenannten Art ist bereits aus "Der Radiologe", 9. Jahrgang, Heft 2, Februar 1969, S.37-40 bekannt.A method of the above type is already from "The Radiologist", 9th year, issue 2, February 1969, pp.37-40 known.
Bei diesem Verfahren von Ziedses des Plantes (1938) wird eine einzelne Strahlenquelle jeweils schrittweise an verschiedene in der Strahlenquellenebene liegende Positionen herangeführt, von denen aus das Objekt zur Aufnahme von Perspektivbildern durchstrahlt wird. Die einzelnenPerspektivbilder werden dabei auf getrennten Filmen aufgezeichnet.In this method by Ziedses des Plantes (1938) a single Radiation source step by step to different ones in the radiation source level Lying positions brought up from which the object for taking perspective images is irradiated. The individual perspective images are shown on separate films recorded.
Nachteilig an dem genannten Verfahren ist, daß ein Aufnahmezyklus, also die Herstellung einer Vielzahl von Schattenbildern des Objektes mit unterschiedlicher Perspektive, relativ viel Zeit erfordert, da die Strahlenquelle zur Einnahme einer bestimmten Position jeweils in Bewegung gesetzt und wieder abgebremst werden muß. Nachteilig bei diesem Verfahren ist ferner, daß bei der Rekonstruktion von unterschiedlichen Schichtbildern die jeweils getrennt aufgezeichneten Perspektivbilder gegeneinander verschoben bzw. überlagert werden müssen, was relativ viel Zeit erfordert.The disadvantage of the method mentioned is that an acquisition cycle, thus the production of a large number of shadow images of the object with different Perspective, requires a relatively large amount of time, since the radiation source has to take a certain position must be set in motion and decelerated again. Another disadvantage of this method is that when reconstructing different Layer images the separately recorded perspective images against each other have to be moved or superimposed, which takes a relatively long time.
Aus der DE-OS 26 05 497 ist ferner bekannt, Perspektiv bilder eines Objektes mit Hilfe einer MeI#rfachstrahlenquelle aufzunehmen, die eine Vielzahl von in einem gemeinsamen Tank angeordnete Einzelstrahlenquellen besitzt, die in der Strahlenquellenebene fest positioniert sind. Dabei werden die Perspektivbilder auf einem gemeinsamen Aufzeichnungsträger in getrennter bzw. überlagerter Form aufgezeichnet, indem alle Strahlenquellen gleichzeitig geblitzt werden. Da zur Erzeugung artefaktarmer Schichtbilder das Objekt unter einer sehr großen Zahl von Richtungen durchstrahlt werden muß, sind entsprechend viele Einzelstrahlenquellen, z.B. 30-50, erforderlich.From DE-OS 26 05 497 is also known, perspective pictures of a Object to be recorded with the help of a multiple radiation source, which has a large number of individual radiation sources arranged in a common tank, which in the radiation source plane are firmly positioned. Thereby the perspective pictures recorded on a common recording medium in separate or superimposed form, by flashing all radiation sources at the same time. As for the generation of low artifacts Layer images irradiate the object under a very large number of directions must be, a correspondingly many individual radiation sources, e.g. 30-50, are required.
Eine Mehrfachstrahlenquelle dieser Größenordnung besitzt daher einen komplizierten Aufbau und ist zuaem relativ teuer.A multiple beam source of this magnitude therefore has one complicated structure and is also relatively expensive.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Erzeugung von Schichtbildern eines dreidimensionalen Objektes anzugeben, bei dem die Aufnahme der Perspektivbilder in relativ kurzer Zeit und mit einer einfachen Strahlenquellenanordnung vorgenommen werden kann.The object of the invention is therefore to provide a method for producing Specify slice images of a three-dimensional object in which the recording of perspective images in a relatively short time and with a simple radiation source arrangement can be made.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Strahlenquellenanordnung bei der Aufnahme der Perspektivbilder kontinuierlich bewegt und an vorbestimmten Positionen ihrer Bahn geblitzt wird, und daß alle Perspektivbilder auf einem gemeinsamen Aufzeichnungsträger aufgezeichnet werden, der relativ zum Objekt fest positioniert ist.This object is achieved according to the invention in that the radiation source arrangement when taking the perspective images continuously moved and at predetermined Positions of their path is flashed, and that all perspective images on a common Record carriers are recorded that are fixedly positioned relative to the object is.
Hierdurch wird erreicht, daß bei Verwendung einer einzelnen Strahlenquelle die erforderlichen Perspektivbilder des Objektes in sehr kurzer Zeit und mit einer einfachen Strahlenquellenanordnung hergestellt werden können. Die Strahlenquelle wird dabei fortwährend (kontinuierlich) bewegt und an bestimmten Stellen ihrer Bahn geblitzt, ohne daß sie hierzu angehalten werden muß. Dabei werden die Perspektivbilder mit einer Bildschärfe aufgezeichnet, die der Bildschärfe der mit ruhenden Strahlenquellen erzeugten Perspektivbilder entspricht. Die Zeit zur Aufnahme aller erforderlichen Perspektivbilder kann weiter verkürzt werden, wenn statt einer mehrere Strahlenquellen gleichzeitig auf verschiedenen Bahnen bewegt und an vorbestimmten Positionen geblitzt werden, bzw. mehrere Strahlenquellen entlang einer gemeinsamen Bahn bewegt werden.This ensures that when using a single radiation source the required perspective images of the object in a very short time and with a simple radiation source arrangement can be produced. The radiation source is continuously (continuously) moves and at certain Places their path flashed without having to be stopped for this. Be there the perspective images are recorded with an image sharpness that is the same as the sharpness of the image corresponds to perspective images generated with stationary radiation sources. The time to Recording of all required perspective images can be further shortened, if instead of moving several radiation sources simultaneously on different paths and flashing at predetermined positions, or along several radiation sources be moved along a common path.
Die Positionen, an denen die Strahlenquelle bzw. die Strahlenquellen geblitzt werden, können schnell von Aufnahme zu Aufnahme geändert werden. Dies kann entweder durch das Blitzen einer Strahlenquelle zu verschiedenen Zeitpunkten auf ihrer vorbestimmten Bahn oder durch Änderung ihrer Bahn erfolgen. Die Positionen können auch mehrmals nacheinander angesteuert werden, wenn die Belichtungszeit eines Durchlaufes nicht ausreicht. Die Bahnen einer Strahlenquelle können dabei eine geradlinige, kreisförmige, zykloidenartige oder eine andere geeignete Form besitzen, so daß z.B. ein gegebenes Filmformat in gleichmäßiger Weise mit Perspektivbildern belegt werden kann. Eine derartige Anordnung ist im mechanischen Aufbau wesentlich einfacher als eine tomographische Aufnahmeanordnung, bei der sowohl die Strahlenquelle als auch der Aufzeichnungsträger bewegt werden miissen.The positions at which the radiation source or radiation sources flashed can be changed quickly from shot to shot. This can either by flashing a radiation source at different times their predetermined path or by changing their path. The positions can also be controlled several times in succession if the exposure time is a Pass is not enough. The paths of a radiation source can have a straight, circular, cycloidal or any other suitable shape so that e.g. a given film format can be covered in a uniform manner with perspective images can. Such an arrangement is much simpler in mechanical structure than a tomographic recording arrangement in which both the radiation source and the recording medium must be moved.
Alle mit den oben beschriebenen Strahlenquellenanordnungen aufgenommenen Perspektivbilder des Objektes können dann nach bekannten Dekodiermethoden, wie sie z.B. in der DE-OS 27 46 035 beschrieben sind, verarbeitet werden, so daß beliebige Schichtbilder des dreidimensionalen Objektes kontinuierlich erzeugt werden können.All recorded with the radiation source arrangements described above Perspective images of the object can then using known decoding methods, such as For example, in DE-OS 27 46 035 are described, processed, so that any Layer images of the three-dimensional object can be generated continuously.
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigen: Fig. 1 eine Strahlenquellenanordnung mit einer geradlinig bewegten Röntgenröhre, die an vorgegebenen Positionen geblitzt wird, Fig. 2 einen schematischen Ausschnitt aus einem blehrfachperspektivbild, Fig. 3 eine linear bewegte Röntgenröhrenanordnung, die aus drei Einzelröhren aufgebaut ist und Fig. 4a-d verschiedene Röhrenpositionen auf kreisförmigen Umlaufbahnen.The drawing shows an embodiment of the invention. It demonstrate: 1 shows a radiation source arrangement with a straight line moving X-ray tube, which is flashed at predetermined positions, Fig. 2 a schematic section from a sheet metal perspective image, FIG. 3 a linearly moving one X-ray tube arrangement which is constructed from three individual tubes and FIGS. 4a-d various Tube positions on circular orbits.
Die Fig. 1 zeigt eine Strahlenquellenanordnung mit nur einer in einer Strahlenquellenebene E liegenden Strahlenquelle 1, z.B. einer Drehanoden-Röntgenröhre. Diese Röntgenröhre 1 wird kontinuierlich verschoben und z.B. in der Position P1 geblitzt, derart, daß das durch eine Blende B ausgeblendete Strahlenbündel ta ein auf einer Lagerstatt 2 liegendes Objekt 3, z.B. ein zu untersuchendes Organ eines Patienten, durchstrahlt. Das entsprechende Perspektivbild B1 wird auf einem für alle Perspektivbilder gemeinsamen Aufzeichnungsträger 4, z.B. auf einem Röntgenfilm mit hochverstärkenden Verstärkerfolien oder mittels einer Bildverstärkerröhre aufgezeichnet, wobei der Aufzeichnungsträger relativ zum Objekt 3 fest positioniert ist und parallel zur Strahlenquellenebene E liegt. Die Röntgenröhre 1 wird anschließend, während sie sich im ausgeschalteten Zustand in der Strahlenquellenebene E in Pfeilrichtung 5 bewegt, in den folgenden Positionen P2 und P3 weitere Male geblitzt. Die entsprechenden Perspektivbilder B2 und B3 werden ebenfalls auf den Aufzeichnungsträger 4 entweder getrennt oder sich überlagernd aufgenommen. Hier sind beispielsweise nur drei Röhrenpositionen dargestellt, die tatsächliche Anzahl der Positionen liegt aber wesentlich höher. Das Blitzen der kontinuierlich bewegten Röntgenröhre 1 kann an beliebig vorgegebenen Positionen erfolgen, und kann über mechanische Kontaktschalter oder direkt elektrisch erfolgen. Die Blitzzeit liegt im ms-Bereich, so daß noch keine Bewegungsunschärfe im Perspektivbild durch die bewegte Röntgenröhre 1 hervorgerufen wird. Die gesamte Aufnahmezeit für alle Perspektivbilder liegt bei etwa 1 bis 6 Sekunden, was einer in der Tomographie üblichen Aufnahmezeit entspricht. Selbstverständlich können die Positionen P1 bis P3 auch mehrmals von der Röntgenröhre 1 eingenommen werden, was dann erforderlich wird, wenn die Belichtungszeit eines Durchlaufs nicht ausreicht. Natürlich kann auch eine andere geeignete Strahlung zur Durchstrahlung des Objektes 3 verwendet werden.Fig. 1 shows a radiation source arrangement with only one in one Radiation source 1 lying on the plane E, e.g. a rotating anode X-ray tube. This X-ray tube 1 is continuously shifted and, for example, in the position P1 flashed in such a way that the beam of rays masked out by a diaphragm B is a Object 3 lying on a deposit 2, e.g. an organ of a to be examined Patient, irradiated. The corresponding perspective image B1 is shown on a for recording medium 4 common to all perspective images, e.g. on an X-ray film recorded with high-gain intensifying screens or by means of an image intensifier tube, wherein the recording medium is fixedly positioned relative to the object 3 and is parallel to the radiation source plane E. The X-ray tube 1 is then, during they are switched off in the radiation source plane E in the direction of the arrow 5 moved, flashed more times in the following positions P2 and P3. The corresponding Perspective images B2 and B3 are also on the recording medium 4 either recorded separately or overlapping. For example, there are only three tube positions here shown, but the actual number of positions is much higher. The flashing of the continuously moving X-ray tube 1 can be preset at any time Positions and can be done using mechanical contact switches or be done directly electrically. The flash time is in the ms range, so that there is still none Motion blur in the perspective image caused by the moving X-ray tube 1 will. The total recording time for all perspective images is around 1 to 6 Seconds, which corresponds to a recording time customary in tomography. Of course the positions P1 to P3 can also be taken several times by the X-ray tube 1 which is required if the exposure time of a run is not sufficient. Of course, another suitable radiation can also be used for radiation of the object 3 can be used.
In der Fig. 2 ist nochmals der Aufzeichnungsträger 4, z.B. ein Röntgenfilm, dargestellt. Die einzelnen Perspektivbilder B sind hier teilweise überlagert oder auch getrennt voneinander aufgezeichnet worden.In Fig. 2 is again the recording medium 4, for example an X-ray film, shown. The individual perspective images B are here partially superimposed or also recorded separately from each other.
In der Fig. 3 ist eine kontinuierlich bewegbare Strahlenquellenanordnung dargestellt, die aus drei Röntgenröhren 6a-c besteht, die beispielsweise in einem gemeinsamen Röhrentank (nicht dargestellt) angeordnet sind.In Fig. 3 is a continuously movable radiation source arrangement shown, which consists of three X-ray tubes 6a-c, for example in one common tubular tank (not shown) are arranged.
Zur Aufnahme eines ersten Satzes von Perspektivbildern werden die Röntgenröhren 6a-c gleichzeitig in der Position P' geblitzt. Haben die Röntgenröhren 6a-c die Position P'' erreicht, werden sie zur Aufnahme eines weiteren Perspektivbildsatzes auf dem Aufzeichnungsträger 4 erneut geblitzt.To take a first set of perspective images, the X-ray tubes 6a-c flashed simultaneously in position P '. Got the x-ray tubes 6a-c reaches position P ″, they are used to record another set of perspective images flashed again on the recording medium 4.
Mit Hilfe einer derartigen Röhrenanordnung kann die Zeit zur Aufnahme aller Perspektivbilder erheblich verkürzt werden. Selbstverständlich können die Röntgenröhren 8a-c auch durch eine Röntgenröhre mit drei Brennflecken ersetzt werden.With the help of such a tube arrangement, the time for recording of all perspective images can be shortened considerably. Of course they can X-ray tubes 8a-c can also be replaced by an X-ray tube with three focal spots.
In den Fig. 4a-d sind weitere mögliche Röhrenpositionen dargestellt. In Fig. 4a bewegt sich eine Pöntgenröhre 8 in Pfeilrichtung 8a auf einer Kreisbahn 9. Der Radius der Kreisbahn 9 kann dabei kontinuierlich oder schrittweise verändert werden (Pfeil 10). An beliebigen Positionen 11 (kleine Kreise) kann die Röntgenröhre 8 geblitzt werden. Die Zahl und die Lage der Positionen 11 kann von Aufnahme zu Aufnahme variieren. Das gleiche gilt für die Blitzzeit und die Umlaufgeschwindigkeit der Röntgenröhre 8. Die Werte hängen im allgemeinen vom zu untersuchenden Objekt ab. Selbstverständlich können auch andere als kreisförmige Bahnen von der Röntgenröhre 8 durchfahren werden, z.B. ellipsenförmige oder hyperzykloidale Bahnen.Further possible tube positions are shown in FIGS. 4a-d. In FIG. 4a, an X-ray tube 8 moves in the direction of arrow 8a on a circular path 9. The radius of the circular path 9 can be changed continuously or gradually (arrow 10). The X-ray tube can be at any position 11 (small circles) 8 can be flashed. The number and location of positions 11 can vary from inclusion to Recording vary. The same applies to the flash time and the rotational speed of the X-ray tube 8. The values generally depend on the object to be examined away. Of course, paths other than circular can also be used by the X-ray tube 8, e.g. elliptical or hypercycloidal paths.
In Fig. 4b besteht die Strahlenquellenanordnung aus drei Röntgenröhren 12, 13 und 14, die auf einem Kreis 15 gleichzeitig kontinuierlich in Richtung des Pfeils 16 bewegt werden. Die Röntgenröhren 12, 13, 14 können dabei mechanisch miteinander gekoppelt sein, z.B. über ein Gestänge 17. Beispielsweise können die Röntgenröhren 12, 13, 14 zu einer Mehrfachstrahlenquelle gehören, die um ihre Zentralachse 18, die senkrecht zur Ebene des Kreises 15 und durch den Kreismittelpunkt verläuft, drehbar angeordnet ist. Die Mehrfachstrahlenquelle wird dann in verschiedenen Winkelpositionen geblitzt.In Fig. 4b, the radiation source arrangement consists of three X-ray tubes 12, 13 and 14, which on a circle 15 simultaneously continuously in the direction of the Arrow 16 are moved. The X-ray tubes 12, 13, 14 can be mechanically connected to one another be coupled, e.g. via a linkage 17. For example, the X-ray tubes 12, 13, 14 belong to a multiple beam source, which around its central axis 18, which runs perpendicular to the plane of circle 15 and through the center of the circle, is rotatably arranged. The multiple beam source is then in different angular positions flashed.
In Fig. 4c besteht die Strahlenquellenanordnung aus drei Röntgenröhren 19, 20, 21, die sich auf drei konzentrischen Bahnen 22 in Pfeilrichtung kontinuierlich bewegen. Die Röntgenröhren sind z.B. mechanisch miteinander über ein Gestänge 23 gekoppelt und werden gleichzeitig in jeweils verschiedenen Positionen 24a, b geblitzt. Die Röntgenröhren 19, 20, 21 können auch in Umfangsrichtung der Kreise 22 versetzt zueinander angeordnet sein (Fig. 4d).In Fig. 4c the radiation source arrangement consists of three X-ray tubes 19, 20, 21, which are continuous on three concentric tracks 22 in the direction of the arrow move. The X-ray tubes are, for example, mechanically connected to one another via a linkage 23 coupled and are flashed simultaneously in different positions 24a, b. The X-ray tubes 19, 20, 21 can also be offset in the circumferential direction of the circles 22 be arranged to each other (Fig. 4d).
Es gibt viele weitere Möglichkeiten, die Röntgenröhren anzuordnen, die in den Fig. 4a-d beschriebenen Ausführungsformen sollen nur einige Möglichkeiten darstellen. Selbstverständlich können die Strahlenquellen auch schrittweise bewegt und nach Erreichen ihrer Positionen in ruhendem Zustand geblitzt werden. Ferner kann die Strahlenquellenanordnung auch aus einer Röntgenröhre mit mehreren Brennflecken bestehen.There are many more ways the x-ray tubes to order the embodiments described in FIGS. 4a-d are only intended to provide a few possibilities represent. Of course, the radiation sources can also be moved step by step and after reaching their positions are flashed in a resting state. Further The radiation source arrangement can also consist of an X-ray tube with several focal spots exist.
Die ebenen Verteilungen der Röntgenröhrenpositionen entsprechen vorzugsweise nichtredundanten Punktverteilungen, da mit ihnen besonders artefaktarme Schichtbilder erzeugt werden können (siehe "Optics Com.", Vol.11, No.4, S. 368-371, 1974).The planar distributions of the X-ray tube positions preferably correspond non-redundant point distributions, since with them particularly low-artifact slice images can be generated (see "Optics Com.", Vol.11, No.4, pp 368-371, 1974).
Zur Herstellung von Schichtbildern des dreidimensionalen Objektes können die Perspektivbilder entsprechend dem in der DE-OS 27 46 035 beschriebenen Verfahren dekodiert werden. Die Dekodierung (Überlagerung und Aufsummierung der Perspektivbilder) kann dabei mit Hilfe von Linsen erfolgen, deren Positionen den Positionen der Röntgenröhren bei der Aufnahme der Perspektivbilder entsprechen.For the production of layer images of the three-dimensional object can the perspective images corresponding to that described in DE-OS 27 46 035 Procedure to be decoded. The decoding (superposition and summation of the Perspective images) can be done with the help of lenses whose positions the Corresponding positions of the X-ray tubes when taking the perspective images.
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