DE2855379C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Röntgendiagnostikgerät nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.

Bei einem solchen Computer-Tomographen ist die Untersuchungs­ zeit im wesentlichen durch die Abtastzeit der Meßanordnung be­ stimmt. Es ist bekannt, die Meßanordnung um einen Winkel von etwa 360° um den Patienten für eine Abtastung zu drehen und anschließend für die nächste Abtastung wieder in ihre Ausgangs­ lage zurückzubewegen. In diesem Fall kann die Röntgenröhre über Hochspannungskabel mit dem Röntgengenerator und der Detektor über Kabel mit der meßwertverarbeitenden Elektronik verbunden werden. Die erforderlichen Zeiten für die Beschleunigung der Meßanordnung setzen aber der Abtastzeit nach unten Grenzen. Eine Verkürzung der Abtastzeit wäre möglich, wenn die Meß­ anordnung schneller bewegt werden könnte, insbesondere dauernd rotieren würde. In diesem Fall können sowohl für die Röntgen­ röhre als auch für den Strahlenempfänger keine Kabel zur Strom­ zuführung bzw. Signalabführung mehr verwendet werden.

Aus der DE-OS 26 50 996 ist ein Röntgendiagnostikgerät der eingangs genannten Art bekannt, bei dem die elektrische Energie zum Betrieb der Röntgenröhre über elektrische Zuleitungen und eine Schleifringanordnung übertragen wird. Eine Schleifring­ anordnung unterliegt einem Verschleiß, so daß sie leicht Anlaß zu Störungen geben kann. Außerdem können Spannungsüberschläge auftreten.

Ein rotierender Übertrager zur Signalübertragung, wie er bei einem Aufnahme-Wiedergabekopf eines Videorecorders Anwendung findet, ist beispielsweise aus der GB-PS 13 21 940 und der GB- PS 15 17 683 bekannt. Bei einem solchen Übertrager werden Signale von einer statischen Spule zu einer um diese rotierende Spule und umgekehrt übertragen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der eingangs genannten Art so auszubilden, daß zwischen dem fest­ stehenden und dem rotierenden Teil keine Hochspannungskabel zur Hochspannungszuführung zur Röntgenröhre erforderlich sind, und daß ein sehr kompakter Aufbau des Gerätes möglich ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Röntgendiagnostikgerät erfolgt die Energieübertragung zur Röntgenröhre auf induktivem Wege, also kontaktlos. Es ist daher möglich, die Meßanordnung dauernd rotieren zu lassen und eine Abtastung in einer sehr kurzen Zeit in der Größenordnung von 0,1 sec durchzuführen. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, auch bewegte Organe zu untersuchen. Bei dieser Anordnung sind die Primär- und Sekundärwicklung als konzentrische Ringe ausgebildet, die eine Öffnung zur Auf­ nahme des Untersuchungsobjektes umschließen. In diesem Fall wird das Untersuchungsobjekt in den Übertrager eingeschoben, dessen Durchmesser so gewählt werden muß, daß ein Einschieben möglich ist. Das Gerät besitzt somit einen sehr kompakten Aufbau.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer, in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Röntgendiagnostikgerät zur Erläuterung des Erfindungsgedankens,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Über­ tragers bei dem Röntgendiagnostikgerät gemäß Fig. 1,

Fig. 3 und 4 Schaltungsanordnungen zur Erläuterung des Röntgendiagnostikgerätes gemäß den Fig. 1 und 2 und

Fig. 5 bis 8 drei Varianten des Übertragers für das Röntgendiagnostikgerät gemäß Fig. 1.

In der Fig. 1 ist ein Röntgendiagnostikgerät zur Her­ stellung von Transversalschichtbildern eines Patienten 1, ein sog. Computer-Tomograph, dargestellt. Das Gerät besitzt in einem Rahmen 2 einen Drehkranz 3 der durch einen Motor 4 um eine senkrecht zur Zeichenebene ver­ laufende Achse 5 drehbar ist. Zur Abtastung des auf einer Liege 6 liegenden Patienten 1 sind eine Röntgen­ röhre 7 und ein Detektor 8 für Röntgenstrahlung vorge­ sehen. Die Röntgenröhre 7 sendet ein fächerförmiges Röntgenstrahlenbündel 9 aus, dessen Ausdehnung so gewählt ist, daß die gesamte zu untersuchende Transver­ salschicht des Patienten 1 von Röntgenstrahlung durch­ setzt wird. Senkrecht zur Schichtebene ist die Stärke des Röntgenstrahlenbündels 9 gleich der Schichtstärke, nämlich wenige Millimeter.

Zur Abtastung des Patienten 1 wird die Meßanordnung aus Röntgenröhre 7 und Detektor 8 um den Patienten um einen Winkel von etwa 360° gedreht und bei vorbe­ stimmten Projektionen, z. B. bei jedem Winkelgrad, ein Satz von Ausgangssignalen des Detektors 8 abgefragt. Der Detektor 8 besteht aus einer Reihe von Einzeldetek­ toren, z. B. 256 Einzeldetektoren, so daß pro Projek­ tion beispielsweise 256 Signale des Strahlenempfängers 8 abgefragt werden und pro Abtastvorgang z. B. 360×256 Signale zur Verarbeitung zur Verfügung stehen. Die Sig­ nale werden in der nachfolgend näher beschriebenen Weise auf ein ortsfestes Datenverarbeitungsgerät 10 übertragen, das daraus die Schwächungswerte vorbe­ stimmter Stellen in der untersuchten Transversalschicht des Patienten 1 in Form einer Matrix berechnet und die bildliche Wiedergabe auf einem Sichtgerät 11 be­ wirkt.

Zur Übertragung der Detektorsignale ist ein ortsfester, um die Drehachse 5 gekrümmter Ring 12 aus lichtleit­ fähigem Material, z. B. aus Kunstglas, vorgesehen, auf dessen Oberfläche eine Lichtquelle 13 über eine Optik 14 strahlt. Die Lichtquelle 13 ist an einer Modula­ tionsstufe 15 angeschlossen, welche die Detektorsigna­ le in Lichtsignale umwandelt. Beispielsweise kann da­ bei eine Pulsabstandskodierung angewendet werden. Der Ring 12 ist so ausgebildet, daß das Licht von der Lichtquelle 13 über seinen gesamten Umfang weiterge­ leitet wird. Er besitzt einen Spalt 16 und an einer der den Spalt 16 begrenzenden Stirnflächen ist ein Lichtempfänger 17 angeordnet, der die Lichtsignale wieder in elektrische Signale umwandelt. Diese Signale werden in einer Demodulationsstufe 18 demoduliert und dem Datenverarbeitungsgerät 10 zugeführt. Die Signalübertragung erfolgt dabei während einer Projektion aufeinanderfolgend, d. h. die Detektorsignale der ein­ zelnen Detektoren werden aufeinanderfolgend durch die beschriebene Einrichtung übertragen. Die Lichtquelle 13 kann beispielsweise eine im Infrarotbereich arbei­ tende Lumineszens- oder Laserdiode sein. Während ei­ ner Abtastung des Patienten 1 rotieren mit der Meßan­ ordnung 7, 8 die Modulationsstufe 15, die Lichtquelle 13 und die Optik 14, während die Bauelemente 12, 17, 18, 10, 11 stillstehen. Es erfolgt also eine kontakt­ lose Signalübertragung von einem rotierenden zu einem feststehenden Teil. Wird die Hochspannung zur Röntgen­ röhre 7 von einem Röntgengenerator 20 kontaktlos über­ tragen, so ist es möglich, die Meßanordnung 7, 8 dau­ ernd rotieren zu lassen und sehr kurze Abtastzeiten zu erzielen. Die Rotationsgeschwindigkeit des rotie­ renden Teiles, nämlich des Drehkranzes 3 mit der Meß­ anordnung 7, 8, kann sehr hoch gewählt werden. Die Ab­ tastung eines Aufnahmeobjektes erfolgt dabei während eines vorbestimmten Drehwinkels von etwa 360°.

Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die kon­ taktlose, induktive Energieübertragung zur Röntgenröh­ re 7. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Primär­ wicklung 21 und die Sekundärwicklung 22 eines Übertra­ gers als konzentrische Ringe ausgebildet, die die Öff­ nung 23, die zur Aufnahme des Patienten 1 dient, um­ schließen. Der Übertragerkern ist als die Wicklungen 21, 22 umschließender Schalenkern ausgebildet, der aus zwei Teilen 24, 25 U-förmigen Querschnittes besteht, die mit ihren flanschartigen Ansätzen gegeneinander gerichtet sind. Der Kernteil 24 sowie die Sekundär­ wicklung 22 sind ortsfest in bezug auf den Drehkranz 3 und damit auf die Röntgenröhre 7 angeordnet und rotie­ ren mit der Meßanordnung 7, 8. Der andere Kernteil 25 und die Primärwicklung 21 sind ortsfest im Gerät vor­ gesehen. Zwischen den beiden Kernteilen 24, 25 ist ein Luftspalt freigelassen.

Aus der Fig. 3 geht hervor, daß die Röntgenröhre 7 von einem Hochspannungstransformator 26 über einen Hochspannungsgleichrichter 27 gespeist wird. Die Pri­ märwicklung des Hochspannungstransformators 26 ist an einem Wechselrichter 28 für Mittelfrequenz in der Größenordnung von 1 bis 5 kHz angeschlossen, der von einem Gleichrichter 29 gespeist wird. Der Eingang des Gleichrichters 29 ist an der Sekundärwicklung 22 des in der Fig. 2 dargestellten Übertragers angeschlos­ sen. Die Primärwicklung 21 wird von einem Wechselrich­ ter 30 für Mittelfrequenz gespeist, der über einen Netzgleichrichter 31 am Netz angeschlossen ist.

Bei der Anordnung gemäß der Fig. 3 sind die Teile 7, 22 und 26 bis 29 auf dem Drehkranz 3 angeordnet, d. h. sie rotieren während der Abtastung, während die Teile 21, 30, 31 fest stehen. Auch der Teil 24 des Kerns rotiert, während der Teil 25 fest steht.

In der Fig. 4 ist eine Schaltungsanordnung dargestellt, bei der der Übertrager 21, 22, 24, 25 selbst den Hoch­ spannungstransformator bildet. Seine Primärwicklung 21 wird wie bei dem Beispiel gemäß Fig. 3 vom Wechsel­ richter 30 gespeist, der über den Netzgleichrichter 31 am Netz angeschlossen ist.

Der in der Fig. 5 dargestellte Übertrager weist eine Primärwicklung 21 und eine Sekundärwicklung 22 auf. Auch hier sind die Wicklungen 21, 22 als konzentrische Ringe ausgebildet, die eine Öffnung zur Aufnahme des Patienten 1 umschließen. Der Übertragerkern ist eben­ falls als die Wicklungen 21, 22 umschließender Schalen­ kern ausgebildet, der aus zwei Teilen 34, 35 U-förmi­ gen Querschnittes besteht, die mit ihren flanscharti­ gen Ansätzen gegeneinander gerichtet sind. Der Kernteil 35 ist ortsfest in bezug auf die Röntgenröhre 7 angeordnet, d. h. er rotiert mit der Meßanordnung 7, 8. Der andere Kernteil 34 ist zusammen mit der Primär­ wicklung 21 ortsfest im Gerät vorgesehen. Auch hier liegt zwischen den beiden Kernteilen 34, 35 ein Luft­ spalt. Die Sekundärwicklung und der Kernteil 35 sind in einem geschlossenen, hohlringförmigen Gehäuse 36 angeordnet, das noch weitere Hochspannungskomponenten, z. B. Gleichrichter, Kondensatoren und eventuell auch die Röntgenröhre, aufnehmen kann. Es kann zu Isolati­ onszwecken mit Öl gefüllt sein und rotiert mit der Meß­ anordnung 7, 8, d. h. es ist ortsfest auf dem Drehkranz 3 angeordnet.

Der in der Fig. 6 dargestellte Übertrager weist wie der Übertrager gemäß Fig. 2 eine Primärwicklung 21 und eine Sekundärwicklung 22 auf, die konzentrisch zueinander liegen. Der Kern ist jedoch als im Gehäuse ortsfest angebrachter Hohlring 37 ausgebildet, in des­ sen Innerem die Wicklungen 21, 22 liegen. Der Kern 37, in dem die Wicklung 22 rotiert, während die Wicklung 21 fest steht, ist an seinem Umfang mit einem Luft­ spalt 38 versehen, durch den die Zuleitungen zu den Wicklungen 21, 22 sowie die Halterungsmittel für die­ se Wicklungen geführt sein können.

Bei dem in der Fig. 7 in einer Frontansicht und in Fig. 8 in einem Schnitt dargestellten Übertrager ist die Primärwicklung 39 rohrförmig ausgebildet und ortsfest im Gerät angeordnet. Sie wird von dem ortsfest in bezug auf die Röntgenröhre 7 angeordneten, d. h. auf dem Dreh­ kranz 3 befestigten und damit mit der Meßanordnung 7, 8 rotierenden Kern 40 umschlossen. Auf dem Kern 40 sind drei Sekundärwicklungen 41, 42, 43 gewickelt. Die Sekundärwicklung ist also bei dem Beispiel gemäß Fig. 7 von drei Teilwicklungen gebildet.

Claims (5)

1. Röntgendiagnostikgerät für die Erzeugung von Schichtbildern eines Aufnahmeobjektes (1) mit einer Lagerstatt (6) für das Aufnahmeobjekt (1) und mit einer um die Lagerstatt (6) drehba­ ren Meßanordnung (7, 8) zur Durchstrahlung des Aufnahmeobjektes aus verschiedenen Richtungen, wobei die Meßanordnung (7, 8) besteht aus einer mit einer Speiseanordnung (20) versehenen Röntgenröhre (7), welche ein die zu untersuchende Schicht durchdringendes Röntgenstrahlenbündel aussendet, dessen Abmessung senkrecht zur Schichtebene gleich der Schichtstärke ist, und aus einem Strahlenempfänger (8), welcher der gemessenen Strahlenintensität entsprechende elektrische Ausgangssignale liefert, die zu einem Rechner (10) übertragen werden und zur Berechnung der Schwächungswerte bestimmter Bildpunkte der durchstrahlten Schicht dienen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Energieübertragung zur Röntgenröhre (7) ein induktiver Übertrager (Fig. 2, 5, 6, 7, 8) vorgesehen ist, dessen Primärwicklung (21, 39) ortsfest ist, während die Sekundärwicklung (22, 41, 42, 43) mit der Meßanordnung (7, 8) rotiert, und daß die Primärwicklung (21, 39) und die Sekundärwicklung (22, 41, 42, 43) als konzentrische Ringe ausgebildet sind, die eine Öffnung (23) zur Aufnahme des Aufnahmeobjektes (1) umschließen.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der induktive Übertrager (Fig. 2, 5) einen die Wicklungen umschließenden Schalenkern aufweist, der aus zwei Kernhälften (24, 25, 34, 35) mit U-förmigem Quer­ schnitt besteht, die mit ihren flanschartigen Ansätzen gegen­ einander gerichtet sind, daß die eine Kernhälfte (25, 34) orts­ fest ist, während die andere Kernhälfte (24, 35) mit der Meß­ anordnung (7, 8) rotiert, und daß zwischen den beiden Kernhälf­ ten (24, 25, 34, 35) ein Luftspalt freigelassen ist.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sekundärwicklung (22) und die rotierende Kernhälfte (24, 35) zusammen mit weiteren Hochspan­ nungskomponenten in einem geschlossenen hohlringförmigen Gehäu­ se (36) angeordnet sind.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der induktive Übertrager (Fig. 2, 5) einen ortsfest angeordneten und als Hohlring (37) ausgebil­ deten Kern aufweist, in dessen Innerem die Primärwicklung (21) und die Sekundärwicklung (22) liegen, und daß der Hohlring (37) an seinem Umfang eine Öffnung (38) für die Leitungsdurchführung aufweist.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Primärwicklung (39) rohrförmig aus­ gebildet und ortsfest im Gerät angeordnet ist und von dem mit der Meßanordnung (7, 8) rotierenden Kern (40) umschlossen wird und daß die Sekundärwicklung (41, 42, 43) auf den Kern (40) gewickelt ist.