DE3039480A1 - Ausrichtvorrichtung und -verfahren fuer rechnergesteuerte tomographie-phantome - Google Patents

Description

fiusriohtvorrichtung und Verfahren für rechnergesteuerte T ο ;;i α ι _Λ r a j j h i b - P h a η t ο in e

Die Erfindung betrifft rechnerGesteuerte Tomographie und insbesondere ein \/erfahren und eine Vor richtung zum Ausrichten υ on Phantomen, wie sie zum Eichen derartiger Ap-, arate eingesetzt werden.

Cs ist bekannt, rechnergesteuerte Tomographie(CT)-Apparate zu verwenden, um Rontgenstrahlen-Schwächungsdaten von einer dünnen Körperschicht zu erhalten, um die Rekonstruktion eines Röntgenstrahlenbildes zu ermöglichen, welche es erlaubt, die Schicht in einer axialen Perspektive zu betrachten. Rechnergesteuerte Tomographie-Apparate weisen eine Röntgenröhre auf, die auf einer Seite eines menschlichen Körpers angeordnet ist, der eine Röntgenstrahlon-Abstastung er f:'ihr t_/ und ein Mehrfachelement-Röntgenstrahlendetektor, der auf der anderen Seite des Körpers angeordnet ist. Die Röntgenröhre und der Detektor befinden sich auf einer gemeinsamen Halterung, die uii' eine horizontale Lringsacfiss drehbar angetrieben ist, so CjaG die Röhre und der Detektor den Patienten reneinsam auf einer Kreisbahn bewegen. Das v/om Brenn-

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■ ,unkt der Röntgenröhre ausgehende Röntgenstrahlenbündel uird zu einem dünnen, div/ergierenden oder fächerförmigen L'.üHürI gesammelt, dessen Dicke der Stärke der Schicht eic; abijetasteten Körpers entspricht. Die gemeinsame HaI-lerunr, für die Röntgenröhre und den Hehrfachelement-Detektar ist Bestandteil eines Hebegerüstes, uelches es crrM-JCjlicht, die Halterung und damit die Drehebene der !'{öhre und des Detektors um eine sich seitlich erstreckende; horizontale Achse, zu der die Längsachse senkrecht verlauft, zu kippen. Dadurch uird es möglich, eine Abt.astunQ auszuführen und Röntgenstrahlen-Schuächungsdaton zu erhalten, für ein Bild einer Querschicht oder -Scheibe des Körpers, die in einem Winkel relativ/ zur Vertikal- und zur L'ingsachse liegen. Es ist erforderlich, da.3 das Hebegsrust so gestaltet ist, daß der Schnittpunkt der L'ings- und Querachsen sich in keiner Richtung v/erschiebt, wenn die Drehebene gekippt uird. Der Schnittpunkt uird Isozentrum genannt. Die Längsachse verlauft durch das Isozentrum.

Lei einer Drehabtastung uird die Röntgenstrahlenquelle in typischer Weise nit einer schnellen OJiederholungsgeschuindigkeit gepulst. In den Zeiten, in denen die Quelle Strahlung abgibt, uird eine Röntgenstrahlenansicht 5eno;runen und das Feld der Detektorelemente, das die divercierten Röntgenstrahlen auffängt, nachdem diese aus dem Körper ausgetreten sind, erzeugt analoge Signale, die für die Röntgenstrahlendämpfung durch u'ie Summe der kleinen l/olumenelemen te des Körpers durch die die Strahlen des Bündels zu den entsprechenden EIenienten des Detekturs hindurchgehen, repräsentativ/ sind. In bekannter Ueise werden dis Analogsignale, die bei

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jeder Röntgenstrahlenansicht erhalten werden, in digitale Daten umgewandelt, die von einem Rechner normiert und verwendet werden, der einen Bild-Rekonstruktions-Algorithrnus ausführt, um eine CT-Nummer-Matrix oder Pixel-Daten zu liefern, die von einem Bildsteuergerst verwendet werden, um eine Darstellung des rekonstruierten Bildes auf der Kathodenstrahlröhre eines Videomonitors zu bewirken.

Es ist erforderlich, den CT-Apparat periodisch zu eichen. Das Eichen erfordert ein Abtasten eines Phantoms und die Darstellung seines Bildes. Das Phantom ist auf einem Tisch befestigt', der benutzt wird, um einen Patienten bei regelmäßigen Prüfungen in den Abtaststrahl zu bewegen. Typische Phantome weisen einen wassergefüllten Kunststoffzylinder auf oder es können feste Kunststoffzylinder sein, die eine axiale Dicke aufweisen, die zumindest so groß ist, wie die Dicke des fächerförmigen Runtgenstrahlenbündels und sie können verschiedene Durchmesser aufweisen, so daß einer ausgewählt werden kann, der in die kreisförmige Bildrekonstruktionszone des CT-Apparates paßt. Phantome haben feste Röntgenstrahlen-Schwächungseigenschaften, die einem Gewebe, wie beispielsweise dem Muskelgewebe im Körper, entsprechen. Das Abtasten des Phantome ermöglicht es dem Rechner. CT-I\!umrnern- oder Dämpfungsdaten zu erzeugen, die den verschiedenen Gebieten der Rekonstruktionszone entsprechen. Die Daten-Ausgabe- und Prozeß-System-Elektroniken können sich in einem oder zwei Tagen etwas verschieben. Wenn daher die Phantom-Schwächungsdaten im Prozeß-System sind, werden die Elektroniken eingestellt, bis die CT~Numiiiern lienen des vom Phantom erwarteten entsprechen. Dadurch /Computer-Tomographie

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kann eine BezugsgröGe geschaffen werden, auf die alle von einem Patienten genommenen Daten bezogen und normiert

u/erden können. Uenn das System nicht in dieser Ueise geeicht würde,könnte man nicht wissen, ob die Dichteunterschiede in den Bildelementen der dargestellten rekonstruierten Bilder sich aus verschiedenen Schwächungen durch das Körpergewebe oder infolge elektronischer Verschiebungen oder anderer Fehler ergeben.

Bevor die Abtastung des Phantoms zu Eichzuecken vorgenommen wird, müssen dem Rechner Daten eingegeben werden, um das fiotationszentrurn zu bestimmen, d.h. die Lage der Längsachse oder des Isozentrums. Zu diesem Zweck weist die fläche kreisförmige Rückseite jedes Phantoms gewöhnlich ein eingeritztes oder aufgedrucktes Fadenkreuz auf. Das Ziel der Einstellung bei der Eichvorbereitung ist es, das Phantom zu verschieben, bis der Schnittpunkt des Phantomfadenkreuzes mit dem Isozentrum ausgerichtet i.t.

Bevor das hier beschriebene neue Phantom-Ausrichtungsverfahren und die Vorrichtung dazu entwickelt waren, wurde die Ausrichtung mittels eines iterativen Verfahrens erzielt. Dabei blickt ein Techniker aus einer Stellung hinter dem CT-Apparat auf das Fadenkreuz und schätzt die Stellung des Fadenkreuzschnittpunktes bezüglich des Isozentrurns oder des Zentrums des Rekanstruktionskreises. Dann benutzt der Techniker die bilateral

einstellbare Phantomhalterung, um den Haarkreuzschnittpunkt zu der Stelle zu bringen, an der er mit dem Isozentrum zusammenzufallen scheint.

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¹Jenn auf diese Ueise eine erste Annäherung erreicht ist, uird das Phantom einer Rontgenstrahienabtastung uie oben beschrieben unteruorfen und nachdem der Rechner die Bildrekonstruktionsdaten ermittelt hat, uird das Bild auf Lern Monitor dargestellt. Uenn das Phantom nicht genau ausgerichtet ist, kann eine Seite des dargestellten Bildes abgeschnitten oder v/erzerrt sein, uobei in diesem Falle das Phantom verschoben und der Vorgang so lange wiederholt uird, bir> der Rechner anzeigt, daß das Isozentrum gefunden ist. Dabei uird ein Rechnerprogramm benutzt, uelches den Techniker informiert, in welcher Weise er das Phantom verschieben rnu'3, um es als vollständigen Kreis auf dem Anzeigeschirm erscheinen zu lassen. Zur Durchführung dieses iterativen Eichverfahrens uird eine Menge Arbeitszeit des Technikers nutzlos vergeudet und sie führt zu einer verrringerten Ausgangsleistung des teuren Apparates, da die Bestimmung der Anordnung des Isozentrums und die Neueichung in manchen Kliniken zumindest einmal am Tag und mehr oder ueniger in anderen Kliniken durchgeführt uird.

Zur Losung der oben beschriebenen Probleme uird erfindunCjSgern'iG ein l/erfahren und eine Vorrichtung vorgeschlagen, um das Zentrum des Phantoms mit dem Isozentrum des CT-Hebegestells schnell, genau und uiederholbar in Übereinstimmung zu bringen.

I'm dies zu erreichen, ist eine Vorrichtung zur Anordnung des Isozentruns vorgesehen, bei der es lediglich erforcerlich ist, das iterative Verfahren bei einer Anfangseinstellung auszufuhren, so dal in der darauffolgenden Zeit, uenn ein Phantom zu Eichzuecken angeordnet uird,

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i'üssen Zentrum schnell in Übereins blmmung mit dem Isazentrum gebracht werden kann, ohne da8 es erforderlich ist, eine Folge von Testbildern zu rekonstruieren und darzustellen. . . .

Das Verfahren und die Vorrichtung des Systems ermöglichen auch eine Ausrichtung des Zentrums des Phantoms mit dem Isozentrum beim ersten l/ersuch mit einer Genauigkeit υ on Li ,5 mm.

Das neue Ausrichtsystem verwende^in einfachen Worten eine Laserlichtquelle und ein Phantom mit einem Fadenkreuz auf seiner Vorderseite. Die Laserlichtquelle ist auf einem festen Gebäudeteil, wie beispielsweise einer Uand, angebracht, der von der Längs- oder Drehachse der Abtasteinheit geschnitten wird und hinter d«m Hebegestell, in dem die Abtasteinrichtung angeordnet Ist. Die Laserlichtquelle befindet sich in einem Kasten, in dem kurze und enge horizontale und vertikale Schlitze zum Austritt scharf gebündelter, sich horizontal und vertii'.al erstreckender, senkrecht zueinanderstehender Laser-.1 ichtbündsl, angeordnet sind.. Da das Licht aus tier Lar.erquelle kohärent ist, ergibt sich keine wesentliche Streuung oder Aufächerung der vertikalen und horizontalen Lichtb^nder, die aus den senkrecht zueinander stehenden Schlitzen austreten. Es werden daher sehr feine, gekreuzte Lichtlinien auf das Phantom projeziert.. Die Lichtlinian sind gut sichtbar und werden nicht durch die Parallaxe beeinflußt, so daß das Phantom leicht einr.estellt werden kann, bis der Schnittpunkt der gekreuzten Lichtlinien mit dem Schnittpunkt des Haarkreuzes auf den Phantom zusammenfällt. Uenn das Isozentrum für ein

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i'hantomjgemäß dem ueiter oben beschriebenen Verfahren gefunden ist, uird die Laserquelle eingestellt, so daü die gekreuzten Laserlichtlinien mit dem Fadenkreuz auf der Phantomvorderseite zusammenfallen. Danach brauchen alle folgenden Phantome nur nach oben und unten und den Seiten eingestellt uerden, bis die gekreuzten Laserlichtlinien mit den Fadankreuzen der Phantomfadenkreuze zusammenfallen, so da3 das Isozentrum tatsächlich dauernd bestimmbar ist.

Die Verwendung einer Laserlichtquelle in Verbindung mit einer rechnergesteuerten Tomographie-Vorrichtung ist an sich nicht neu, da derartige Quellen bereits benutzt uerden, um Lichtbündel auf einen Patienten zu projezieren, um sine Körperzone des Patienten mit einem Röntgenstrahlbündel-Abtastueg zu koordinieren. Dies ist in der US-PS 4 117 336 dargestellt.

Zur ausführlicheren Beschreibung einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung u'ird Bezug auf die Zeichnungen genommen, in denen zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines rechnergesteuerten Tomographie-Systems, das zur Anordnung des Isozentrurns eingestellt ist;

Figur 2 eine Teil-Schnittansicht von rechts eines rechnergesteuerten Tomographie-Systems, uobei das Hebeger.tell in geneigter Stellung gezeigt ist;

Figur 3 ein Diagramm zur Erleichterung der Erläuterung der Erfindung;

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Figur 4 eine Vorderansicht eines rechnergesteuerten Tor.ographie-Eich-Phantom; und

Figur 5 ein Diagramm der Vorrichtung zum Halten des Phantoms beim Isuzentrum-Anordnungs-Test.

Die Komponenten eines computergesteuerten Röntgenstrahlen-Tür.iüciraphie-Scanners (CT-Scanner) , bei dem die neue Phantorn-Ausrich tuorrichtung verwendet werden kann, sind in Figur 3 dargestellt. Der Scanner weist eine Quelle einer durchdringenden Strahlung, uie zum Beispiel Röntgen- oder Gamma-Strahlen auf. Der Kürze wegen sollen mit den Ausdrucken Röntgenstrahlen und Röntgenstrahlung auch Gammastrahlen und Gammastrahlungsquellen gemeint sein. Eine finntgenstrahlungsquelle 1G ist mit einem Kollimator uerbunden, der die Röntgenstrahlen, die a.-.is einer Quelle, uie z.B. dem Brennpunkt einer Röntgenröhre, austreten zu üinem dünnen, fächerförmigen Bündel begrenzt, dessen Grenzstrahlen durch die gestrichelten Linien 12 und 13 angedeutet sind. Normalerweise ist das divergierende oder f'!cherförrnige Strahlenbündel etwa 1 cm dick. Das Bündel wird auf einen Röntgenstrahlendetektor 14 projeziert, eier sich aus uinern Feld benachbarter und bogenförmig ancjL'Ji-dneter Detektorzellen 15 zusammensetzt. Ein geeigneter Detektor ist in der US-PS 4 161 655 dargestellt. Die iinntgenstrahlenquelle 10 und der Detektor 14 befinden sich auf einem gemeinsamen (nicht dargestellten) Träger, der urn eine sich längs erstreckende Achse 16 drehbar ist. In Figur 3 ist die Längsrichtung senkrecht zur Zeichenebene. Der Körper 17 eines Patienten, der mittels Röntyenstrahlenabtastung untersucht werden soll, ist in einer liegenden Stellung zwischen der Röntgenstrahlenquelle

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und deiri Detektor angeordnet, wobei sich die Längsachse 16 in L'-'ngsrichtuny durch den Körper erstreckt. Der Um-'aufwey der Rünl_üens Irahlenquelle 10 wird durch dit; strichpunktierte Linie 1β dargestellt und der Detektor 14 I"uft bei einer Kreisbahnabtastung natürlich einem konzentrischen Bewegungsweg. Die kreisfürmige Zone, zu der die Grenzstrahlün 12 und 13 tangential ν erlauf 2 η , ist mit 21 bezeichnet. Diese kreisförmige Zone wird als Lildrekonstruktionszane bezeichnet, da nichts uas aussnrhalb dieser Zone liegt auf dem dargestellten Bild erscheint.

Beim Abtasten laufen die Quelle 1 L' und der Detektor 14 urn 3'.)6° um, u'-'nrenariessen uiird die Rüntgenstrahlungsquelle wiederholt gepulst und werden der Röntgenstrahlenschw"chung entlang der verschiedenen Strahlenwege durch den Körper entsprechende analoge Signale erzeugt. Uie weiter oben erl"utert, worden die Signale derart verarbeitet, da'3 schließlich eine CT-Nummern-Datenmatrix entsteht, die den Bildelementen des rekonstruierten Bilden entspricht. Die CT-Nummern-Flatrix wird won einem Lildsteuercjer'it verwendet, un die Darstellung des Bildes zu steuern.

In Figur 3 ist die Ebene, in der die Rontgenstrahlenquel- Ie 1'J und der Detektor 14 geneinsam umlaufen vertikal·^ und die Längsachse 15 verlauft senkrecht zu dieser vertikalen Ebene. Jedoch können diagnostische Vorgänge eine Ansicht einer Körperschicht erforderlich machen, die bezüglich der Vertikalen geneigt ist, wobei in diesem Fa¹I die Umlaufebene um eine horizontale Achse, die in Figur 7. mit 19 bezeichnet is-;, aus der Vertikalen gekippt

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uiird. Eine vertikale Ebene oder Linie, die sich durch die L'inijSachss 1ö erstreckt, ist mit 20 bezeichnet. Die L"rijsachse 16, die horizontale Kippaehse 19 und die Vertikalachse 20 v/erlaufen jeweils senkrecht zueinander und schneiden sich in einem Punkt, der das .Isozentrum des Systems genannt uiird.

Der Rechner-Algorithmus macht es erforderlich, daß Daten, die den Ort des Isozentrurns enthalten, als Bezugspunkt für die Rekonstruktion der Röntgenstrahlbild.er verwendet uerden, uobei die dargestellten Bildelemente mit dem Ort der l/olumenelemente in der dargestellten Körperschicht korrespondieren. Uie weiter oben beschrieben, wird ein Phantom benutzt, um das Isozentrum zu bestimmen und um das Computer-Tomographie-System (CT) zu eichen.

Ein typischer rechnergesteuerter Tomographie-Apparat ist in den Figuren 1 und 2 dargestellt und wird im folgenden nur insoweit beschrieben, als es erforderlich ist, den Aufbau und die Arbeitsweise der neuen Phantomausrichtungsvorrichtung und des entsprechenden Verfahrens zu erläutern.

In Figur 1 ist ein Auflagetisch für den Patienten allgemein mit 25 bezeichnet. Der Tisch 25 hat eine röntgenstrahlendurchl"ssige Oberfläche 26, auf der ein Körper, wie z.B. der Körper 16 in Figur 2, in liegender Stellung getragen uerden kann. Die Tischoberseite 26 in Figur 1 ist in Längsrichtung verschiebbar, so daß sie sich vom Tischkörper 25 auslegerartig erstreckt, um den Körper in einer Stellung anzuordnen, in der er vom fächerförmigen Röntgenstrahlenbündel abgetastet uerden kann. Der

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Abtastvorgang wird mit einem Hebegestell ausgeführt, dessen Gehäuse in Figur/mit 27 bezeichnet ist und das in Figur 2 geschnitten dargestellt ist. Wie in Figur 1 zu sehen ist, weist das Gehäuse 27 eine kreisförmige Abschirmung 2Fi mit einer zentralen, kreisförmigen Öffnung 29 auf. Der Bild-Rekonstruktionskreis 29 ist normalerweise konzentrisch zur Öffnung 29. Der Körper wird durch diese Öffnung schrittweise indexiert, um Abtastungen von in Längsrichtung aufeinanderfolgenden benachbarten Körperschichten zu erhalten, wobei der Körper freitragend von der Tischoberseite 26 gehalten wird. Figur 2 zeigt den Körper in gestrichelten Linien, wie er vorgeschoben wird, um von dem fächerförmigen Bündel beim Herstellen eines Abtastbildes einer Körperschicht, durchdrungen zu werden.

In den Figuren 2 und 3 ist die Röntgenstrahlenquelle mit 1ü, der Rontgenstrahlenbündel-Kollimator mit 11 und der Detektor mit 14 bezeichnet. Die Längsachse 16 des Systems, um die die Röntgenstrahlenquelle und der Detektor sich in einer Kreisbahn bewegen, erstreckt sich in der Darstellung durch den Patienten 17. In Figur 2 ist das Hebegestell urn die zentrale Querachse 19, die senkrecht zur Zeichenebene steht und infolgedessen als Punkt erscheint und die senkrecht zur Längsachse 16 werl'iuft, nach hinten oder zum Kopf hin gekippt. Beispielsweise ist die Urnlaufebene der Röntgenstrahlenquelle 10 und des Detektors 14 in Figur 2 geneigt dargestellt, wie es erforderlich ist, wenn eine axiale Ansicht einer geneigten Körperschicht gewünscht ist. Das Hebegestell ist so aufgebaut, daß der Schnittpunkt der verschiedenen Systemachsen sich beim Neigen des Hebegestells nicht uer-

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schiebt. Das Heberiesteil ueist eine Basis 3Ü auf, um die reine Komponenten gekippt uerden können, uobei eine Drehunc, um eine zentrale Längsachse 24 möglich ist. Ein geeignetes Hebsgeste.il ist ausführlicher in der US-PS 4 112 303 beschrieben.

LS uird nun wieder auf Figur 1 Bezug genommen, in der der Rechner, der zur Bildrekonstruktion und zu verschiedenen anderen Zuecken verwendet uird, schematisch dargestellt und allgemein durch die Bezugsnummer 31 bezeichnet ist. Das Systemsteuer- und Bildschirmpult ist allgemein mit 32 bezeichnet. Es ueist eine Kathodenstrahlröhre cuf, auf deren Schirm 33 rekonstruierte Bilder von abgetasteten Körperschichten oder v/on einem abgetasten Phantom dargestellt uerden können.

In Figur 1 ist der Apparat für die Eichung mittels eines Phantoms eingestellt. Das Phantom besteht aus einem Zylinder 35, der auf einem einstellbaren Halter angebracht ist, der allgemein mit 36 bezeichnet ist. Der Zylinder

35 kann aus festen Kunststoff, uie beispielsueise Methyll'iethylcrylat, won dem eine Sorte unter dem Uarenzeichen Lucite bekannt ist, bestehen. Alternativ kann das Phantom aus einem kurzen röntgenstrahlenabsorbierenden hohlen Kunststoff zylinder bestehen, dessen Enden mit Scheiben ähnlichen Materials verschlossen sind und dessen Inneres mit Wasser gefüllt ist. BeispielsueisB kann der Zylinder in axialer Richtung etwa 5 cm (2 Zoll) dick sein und einen Durchmesser von etua 41 cm (15 Zoll) aufweisen, obuohl auch größere und kleinere Durchmesser für einige Eichvorgänge verwendet werden können. Der Halter

36 hält das Phantom zeitweise bei dem Ausrichtvorgang an

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υϊπύΜ Lnüt eier L"nys;uür :;chieL'Laren Ti se,über sei te 26 und na fir I ich ucrden aas Phantom und der Hat lter beim norn.a-' r-n Pr triei.' gco Apparates entfernt.

Line Endfl'iche de^cj Phantomzylinders ''5 ist in Figur 4 caries teilt. Sie weist eine feine vertikale Linie 37 und -inn Γ eine fiorizDn'ale Linie "' auf, die eingeritzt oder ü 3 r a υ f y e d r ο c κ L s i η ei. O i e Linien 37 und ?>? sind Fadenkrüuzwn äquivalent und sie schneiden sich rechtwinklig in -./inin Γ-Ii t te l::unk \ 3j. Auf den horizontalen und verti-κ a 1 u η Linien c<?~ F-jcenkretzes sind jeweils Teilstriche i .' und ά 1 a η j e υ r a c h L .

Der Phanto.-'ihal rer nit einem daran angebrachten Phantom ist in Figur 5 dargestellt. Der Phantomhalter kann an eine ei Ende der Tisch Oberseite 26 mittels einer Schraube 41, uelcne mittels eines Rpndelkapfes drehbar ist, um die Eanis 43 des Phant-Jinh.al ter s an der Tischoberseite festzu- * lernten, an der Tischoberseite 2u befestigt werden. Der Phan tüiiihal ter ist so aufgetaut, dal? das Phantom 35 nach ^Den und unten und nach den Seiten verschoben werden kann, ;..n den Schnittpunkt 39 seiner Fadenkreuze 37 und 33 mit cer L-ngsachse 16, die rl as Drenzentrum des Scanners bilüfet, zur Dec-sun;, zl bringen. In Ficur 5 weist der Halter ?C: aeispielsueise einen Schütten 44 auf, der auf Stangen 4C gleitet und eine flutter 4C mit Innengewinde aufweist, ■-'ie sich einstückig uon ihm erstreckt. Eine Schraubenfüh-

ri;spindel 47, die mit ihren entgegengesetzten Enden in sine¹"¹ Rahmen 4^:< gelagert ist, erstreckt sich durch die πι it Innengewinde v/ersehene Mutter 4b und kann gedreht uerden, um aen Schlitten zu heben und zu senken. Dadurch wire das Phantom, welches, am Schlitten 44 hängt, gehoben

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.-•c.Eir gesenkt. Die Schraubenführungsspindel 47 wird mit einem Knauf 49 gedreht. Ein anderer Knauf 50 kann gedreht unrden, um den Schlitten in Querrichtung zu verschieben, Lijbei Einzelheiten des Schlittens, mit dem er zusammenarbeitet, nicht dargestellt sind, da der Fachmann in der Lage ist, einen Träger zum Verschieben des Phantoms in jeder gewünschten Richtung zu bauen.

Ein wesentliches Pierkinal der vorliegenden Erfindung ist es, eine Quelle kohärenten Lichts, uie beispielsweise eine Laserlichtqüelle, zu verwenden, um das Isozentrum eines auf der Tischoberseite befestigten Phantoms gerTÜIG dem Isjzentrum-Anordnungsverfahren zu finden. Die Laserquelle i.efincet sich in einem Kasten 55, der an einer Wand 56 e.G." Raums, in dem sich die Ausrüstung für die rechnergesteuerte Tomographie befindet, angeordnet ist, uie sich dies aus Figur 1 ergibt. Die Laserstrahlenbündelquelle ueisu einen Helium-Neon-Gaslaser der Klasse II auf, der einen Strahlenbündel-Splitter und Linsen besitzt, die üin leuchtendes Fadenkreuzmuster auf die Oberfläche des Phantoms 35, das in Figur 4 dargestellt ist, projezieren. Die inneren Komponenten der Laserquelle 55 sind nicht dargestellt und werden selbst nicht als Teil der Erfindun_ üetrachtet. Eine geeignete Laserquelle ist von der Firma Gamrnex, Inc. in Milwaukee, Wisconsin, erhältlich. Der die Laserquelle enthaltende Kasten 55 weist einen horizontalen Schlitz 57 und einen vertikalen Schlitz 53 auf, aus denen dünne horizontal und vertikal ausgerichtete Bündel 59 und 6G austreten. Das vertikale Bündel CO ist gegen die. Phantomscheibe 35 gerichtet, um, uie in FiCjUr 4 dargeste LIt, mit der vertikalen Fadenkreuzlinie 1-7 zusammenzufallen. Das dünne horizontale Bündel 59 ist

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so gerichtet, daß es mit der horizontalen Fadenkreuzlinie j⁷-! des Phantoms zusammenfallt. Dis senkrecht gekreuzten Lichtbündel 59 und 60 sind sehr scharf oder dünn und können auf der Oberfläche der Phantomscheibe 35 von einem Beobachter, der hinter dem Hebegestell 27 oder nahe der Laserlichtquelle 55 steht, uie in Figur 1 dargestellt, leicht gesehen werden. In dem Kasten 55 befindet sich nur ein (nicht dargesteller) Lastr. Sein scharfes, dünnes Ausgangsstrahlenbündel ist gegen ein einstellbares, nicht dargestelltes, Reflektorsystern gerichtet, das getrennte horizontale und vertikale Bündel liefert. Da die Bündel aus kohärentem Licht bestehen, bleiben sie dünn und scharf, selbst wenn sie auf ein Phantom projeziert werden, das sich in großer Entfernung von der Quelle befincet. Bei einer tatsächlich ausgeführten Ausgestaltung ist die Breite der horizontalen und vertikalen Lichtlinien auf der Phantomflriche etwas geringer als 3 mm, uenn die Laserquelle in etwa 2 m Entfernung vom Phantom angeordnet ist.

Dieser Grad der Schärfe einer leuchtenden Linie konnte in einer Testanordnung, bei der eine Quelle mit inkohärentem Licht, uie beispielsueise eine Glühlampe verwendet wurde, selbst bei Einsatz eines ausgeklügelten optisches Fokussiorsystems nicht erreicht werden. Die Teilstrichmarken 40 und 41 sind nicht absolut notwendig. Sie bilden nur eine grobe sichtbare Prüfmarke dafür, wo sich der Rand der Fadenkreuze befindet. Die endgültige Einstellung erfolgt, um die senkrecht zueinander stehenden Laserlicht-Lündel in Übereinstimmung mit den Fadenkreuzlinien auf CBci Phantom zu bringen, wobei der Schnittpunkt der Bündel niit dem Schnittpunkt 39 der Fadenkreuzlinien zusammen-

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Das Laserausrichtsystem wird in folgender Ueise benutzt. Zur Anfangseinstellung oder Eichung des Tomographie-Apparates uird eine Phantomscheibe 35 einer GröGe, die der des gewünschten Rekonstruktionskreises entspricht, vom Halber 36 in Ausrichtung mit einer Laserquelle gehalten. Es wird dann eine tomographische Abstastung des Phantoms durch Verwendung der Röntgenstrahlenquelle 10 und des Detektors 14 als Komponenten des Scanners wie oben beschrieben v/orgenummen. Das rekonstruierte Bild des Phantoms uird auf dem Schirm 33 im Steuer- und Bildschirm-[jult 32 dargestellt. Beim ersten l/ersuch kann es geschehen, daS das dargestellte Bild verzerrt oder in seinen Randbereichen abgeschnitten ist, da es unwahrscheinlich ist, daß der Rechner Daten enthält, die der genauen Stellung des Isozentrums zu diesem Zeitpunkt entsprechen. Uie weiter oben beschrieben, enthält der Rechner jedoch die erforderliche Software, die der Bedienunsperson anzeigt, in welcher Richtung oder in welchen Richtungen das Phantom verschoben werden muß, um ein Bild aufzubauen, das in genauem Bezug zum Isozentrum ist. Dieses iterative Verfahren wird so lange ausgeführt, bis das Isozentrum lokalisiert und das Bild des Phantoms genau rekonstruiert und dargestellt ist. Dann wird die Laserquelle eingestellt, so daG das horizontale Bündel 49 der Ciuelle genau mit dem horizontalen Fadenkreuzstrich 38 auf dem Phantom und das vertikale Bündel 60 genau mit dem vertikalen Fadenkreuzstrich 37 auf dem Phantom zusammentrifft, was bedeutet, daß die Schnittlinie bzw. der Schnittpunkt der gekreuzten Bündel mit dem Schnittpunkt 39 der Fadenkreuzlinien 37 und 38 zusammenfällt.

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Die einzelnen Laserbündel· 59 und 60 bleiben dann dauernd in cMr af."i Ende des ersten Ausrichtvorganges einmal einijes tε 1 11eη S te 11 uηcj . Nachdem ein einmaliges A b t a s t b i 1 d zu Eichzwscken bemacht uurde, kann das Phantom 35 und sein Haitsr T-G vom Tisch entfernt werden und das System ist fertig zum Abtasten von Patienten.

Darauffolgend, d.h. zu einem Zeitpunkt, zu dem der Tomograf hie-Ap parat mittels Verwendung eines Phaη tοms wieder L, G e i c h t uGiden πι u Ω , wird dieses Phantom, welches inner auch verwendet wird, wieder vom Halter 36 in den Uetj der Lichtbündel von der Laserquelle 55 gehalten. Wenn die Laserquello eingeschaltet wird, ist es möglich, da3 die bedienungsperson bemerkt, da3 die gekreuzten Laserlichtb'indel ^J und 50 nicht mit dem vertikalen Fadenkreuzlinien 77 und 30 zusammenfallen. Das heißt, daß der Mittelpunkt 7Λ' des Phantoms weder mit der Längsachse noch mit eiern Ir.uzentrum des Systems zusammenf '-ill t. Alles was unter diesen Umstanden getan werden muß,, ist die Knaufe 49 Linri 5^p der Schraubenführungsspindeln des Phantomhalters ''ο zu drehen, bis der dünne horizontale Lichtstrahl mit der horizontalen Fadenkreuzlinie 30 und der vertikale Lichtstrahl 60 mit der vertikalen Fadenkreuzlinie 37 des Phantoms zusammenfüllt. Der Schnittpunkt der Lichtbündel Γ"11t dann mit dem Mittelpunkt 39 des Phantomfadenkreuzes zusammen, das sich auf dem Isozentrum des Systems befindet. Dadurch deckt sich das Zentrum des zylindrischen Phantoms mit dem Isozentrum und dar Zylinder kommt π it dt-Μπ Rekons truk tionskreis zur Deckung. Es ist zu diesem Zeitpunkt keine Rückmeldung von Einstellungs-Richt.un:j3-Informationen unter der Kontrolle der Computerhart! ware erforderlich, da es positiv bekannt ist, da,3

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^rlei C 'jijfiutfir mit den exakten Informationen der Lage des I ijji η truins v/ersorgt ist, uenn die Lichtbündel und Fadenkreuz linien sich decken. Es wird dann ein Abtastbild des i-'nan^x; Jir^rj zu Eichzuecken erzeugt, und zu diesem Zeitpunkt .:ann das dargestellte Bild beobachtet werden, um einfach festzustellen, daß es mit dem Isozentrum konzentrisch

:.:ein Gebrauch werden die Daten, die für das Isnzentrum '.snn:--:?ichnehd sind und die dem Rechner dann eingegeben ' ■-: :.p, venn das erste Phantom genau lokalisiert ist, auf einer Magnetscheibe gespeichert, so daß sie uerfügl-ar sind, uenn ein Phantom für zukünftige üchworgänge installiert uird. Die Scheibenspeicherung erlaubt es, daß üb" Apparat alle Energie entzogen wird, ohne daß die das identifizierenden Daten verloren gehen.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Vorrichtung zum Ausrichten des Zentrums eines Eichphantons mit dem Isuzentrum eines rechnergesteuerten To;:i jgrar:hiG-Scanner-Apparates, uobei der Scanner einen Rl'.ntcjenstrahlen-Detektor und eine Röntgenstrahlen-uuelle zum Projizieren eines Rontgenstrahles zum Detektor aufueist, die cameinsam um eine Langsachse, die sich durch das Isozentrum erstreckt und das Zentrum eines Rekonstruktionskreises bilden, der zwischen der Quelle und dem Detektor im Röntgenstrahlen b ü η c e !. u g u liegt, auf einer Kreisbahn beuegt uerden,

   dadurch -_.ckennzeichnet,

   da ^; das Phantom (35) einen röntcenstrahlendurchlössigen Zylinder .τι i t einer Endfläche aufueist, auf der

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   BAD ORIGINAL

   sichtbares Fadenkreuz (37, 39) angebracht ist, dessen Schnittpunkt (39) mit dem Zentrum des Zylindors zupamnienfrillt und der zum Eichen der Scanneruorrich tun j mit dem Isozentrum zur Deckung rebracht uercsn soll, da" Mittel (36) uorgesehen sind, um das Phantom (35) ir.i Strahlenbiindeluieg zu halten und in jeder gewünschten Richtung zu verschieben, um den FadenkreuzRiittelpunkt (3^rJ) mit der Längsachse (16) zur Deckung zu bringen, und

   üa:: die Uorrich tuntj eine Laserlichtquelle (55) auf-L'eist, die an einer uorbestimmten Stelle, mit Abstand v.jL: Phantom (^5) und im wesentlichen in der Richtung, in der sich d:.e Längsachse (16) erstreckt befestigt ist, uabei dita Laserlichtquelle (55) betrpibbar ist, um dünne, sich schneidende Bündel kohärenten Lichts auszusenden, die als leuchtende Linien unter dun selben Winkel zueinander verlaufen uie die Faüunkreuzlinien auf der Phantomoberfl"che, uobei der üchnittpunkt der Strahlen (59, üü) mit dem Isozentruni zusammenfrillt und uobei die Strahlen gleichzeitig mit den Fadenkreu.rlinien zusammenfallen, so daß bei \leiuenuung eines ähnlichen Phantoms zu Eichzuecken es lodicjlich erfurderlich ist, dieses zu verschieben, [;i.: die sich schneidenden Laserlichtstrahlen sich mit cn Fadenkreuz linien decken, um das Phantom auf dem isozenlrum anzuordnen.

   ■j'crfahren zum genauen Anordnen von Phantomen zur Eichiunfj coiTipute :gesteuerttjr Tomographie-Apparate zu verschiedenen Zeiten,

   130018/0859

   - BAD ORfGiMAL

   gekennzeichnet durch:

   Anordnen eines zylindrischen Phantoms, das ein Fadenkreuz auf einer Endfläche aufweist mit dem Schnittpunkt des Fadenkreuzes annähernd zusammenf al Lend i.iit dem Isozentrum eines computergesteuerten Tornographie-Rontgenstrahlen-Scanners, der eine Röntgenstrahlen-Quelle und einen Detektor aufueiot, die zusammen beidegbar sind, um ein Abtastbild zu erzeugen,

   Abtasten des Phantoms,um Detektorsignale zu erhalten, die repr"sentativ sind für die FUintgenstrahlenschur-⁵-chunr durch das Phantom unter verschiedenen Uinkeln um das Isozentrum,

   Überarbeiten dieser Signale durch Einrichtungen, die einen Rechner umfassen, um Daten zu erzeugen, die eine Rekonstruktion eines Bildes des Phantoms ermöglichen ,

   Darstellen eines rekonstruierten Eildes des Phantoms und Feststellen, wenn das Bild konzentrisch zum Isozentrum ist,

   Verschieben des Phantoms und Uiederholen des Abtastens und Darstellens, bis Konzentrizifit hergestellt ist,

   Einstellen der Laserlichtquelle bis die sich schneidenden Strahlen kohärenten Lichtes, die sie projiziert mit den Fadenkreuzlinien zur Deckung kommen und namentlich dauernde Fixierung der Einstellung,

   dann bei nachfolgenden Gelegenheiten, wenn vergleich-

   ^{J J} sollen,

   bare Phantome zu Eichzuecken abgetastet werden/ Aktivierung der Laserlichtnuelle zum Projezieren ihrer sich schneidenden Strahlen auf das Phantom, und

   130018/08S9 BAD ORIGINAL

   Verschieben des vergleichbaren Phantoins, bis seine Haarkreuzlinien sich mit den Strahlen decken, wodurch das Phantom oenau konzentrisch mit dem Isozentrurn

   13Q018/08S9

   BAD