DE10017345A1 - Computertomographie-Gerät der vierten Generation - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Computertomographie(CT)-Gerät der vierten Generation mit einer um eine Systemachse bewegbaren Strahlungsquelle, einem relativ zu der Strahlungsquelle ortsfesten ringförmigen Detektorsystem für von der Strahlungsquelle ausgehende Strahlung und einem synchron mit der Strahlungsquelle um die Systemachse bewegbaren, gemeinsam mit der Strahlungsquelle an einem relativ zu dem Detektorsystem drehbaren Träger angebrachten Streustrahlenkollimator mit auf den Fokus der Strahlungsquelle ausgerichteten Kollimatorplatten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Computertomographie(CT)-Gerät der vierten Generation, das demnach eine um eine Systemachse be­ wegbare Strahlungsquelle, von deren Fokus ein Strahlungsbün­ del ausgeht, und ein relativ zu der Strahlungsquelle ortsfes­ tes ringförmiges Detektorsystem für die von der Strahlungs­ quelle ausgehende Strahlung aufweist.

Bei derartigen CT-Geräten, deren Detektorsystem durch eine Reihe von aufeinanderfolgenden Detektorelementen gebildet ist, wird eine sogenannte Projektion üblicherweise derart aufgenommen, dass der Röntgenstrahler um den Öffnungswinkel des Strahlenbündels, den sogenannten Fächerwinkel, um die Systemachse bewegt wird und die die jeweilige Projektion dar­ stellenden Messwerte mittels jeweils desselben Detektorele­ mentes gewonnen werden. Es wird also deutlich, dass anders als im Falle eines CT-Gerätes der dritten Generation, bei dem das Detektorsystem eine bogenförmige Anordnung von Detektor­ elementen aufweist und gemeinsam mit der Strahlungsquelle um die Systemachse bewegt wird, die zu einer Projektion gehöri­ gen Strahlen nicht durch unterschiedliche Detektorelemente verlaufen und sich in dem Fokus der Strahlungsquelle schnei­ den, sondern durch unterschiedliche Positionen des Fokus der Strahlungsquelle verlaufen und sich in einem Detektorelement schneiden.

Damit wird im Falle von CT-Geräten der vierten Generation der Vorteil erreicht, dass alle Strahlen einer Projektion mittels eines einzigen Detektorelementes gemessen werden, mit der Folge dass Exemplarstreuungen der Detektorelemente bezüglich einer Projektion keine Rolle spielen, somit geringere Anfor­ derungen an die Qualität der Detektorelemente zu stellen sind, und schließlich ein Detektorsystem eines CT-Geräts der vierten Generation trotz der größeren Anzahl von Detektorelementen kostengünstiger als ein Detektorsystem eines CT-Geräts der dritten Generation aufgebaut werden kann.

Mit diesem Vorteil geht jedoch der Nachteil einher, dass sich der um den Fächerwinkel ändernde Einstrahlwinkel, mit dem bei der Aufnahme einer Projektion Strahlung in das entsprechende Detektorelement einfällt ein Problem darstellt. Dem Detektor­ system kann nämlich, wenn überhaupt, nur ein Streustrahlen­ kollimator mit geringem Schachtverhältnis, d. h. ein sogenann­ ter Stummelkollimator, vorgesetzt werden, so dass die Gefahr von Einbußen in der Bildqualität infolge von Streustrahlung besteht und versucht werden muss, mit entsprechenden Algo­ rithmen eine rechnerische Streustrahlenkorrektur durchzufüh­ ren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein CT-Gerät der vierten Generation so auszubilden, dass negative Einflüsse auf die Bildqualität infolge von Streustrahlung zumindest vermindert sind.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein CT- Gerät der vierten Generation mit einer um eine Systemachse bewegbaren Strahlungsquelle, von deren Fokus ein Strahlungs­ bündel ausgeht, einem relativ zu der Strahlungsquelle orts­ festen ringförmigen Detektorsystem für die von der Strah­ lungsquelle ausgehende Strahlung und einem synchron mit der Strahlungsquelle um die Systemachse bewegbaren Streustrahlen­ kollimator mit auf den Fokus der Strahlungsquelle ausgerich­ teten Kollimatormitteln.

Im Falle der Erfindung wird also der Streustrahlenkollimator gemeinsam mit der Strahlungsquelle um die Systemachse bewegt, mit der Folge, dass sich die Position des Fokus der Strah­ lungsquelle relativ zu den Kollimatormitteln nicht ändert und somit große Schachtverhältnisse realisiert werden können.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Strahlungsquelle und der Streustrahlenkollimator an einem relativ zu dem Detektorsystem drehbaren Träger angebracht. Es ist so auf einfache Weise gewährleistet, dass die Ausrichtung der Kollimatormittel auf den Fokus während der gemeinsamen Bewegung von Strahlungsquelle und Streustrahlenkollimator er­ halten bleibt.

Als Kollimatormittel sind gemäß einer weiteren bevorzugten Variante der Erfindung auf den Fokus der Strahlungsquelle ausgerichtete Kollimatorplatten vorgesehen, die vorzugsweise analog zu den Kollimatorplatten eines Streustahlenkollimators eines CT-Gerätes der dritten Generation ausgebildet sind. Die Kollimatormittel bestehen aus einem die von der Strahlungs­ quelle ausgehende Strahlung stark schwächenden Material, im Falle von Röntgenstrahlung z. B. Wolfram.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 in teilweise blockschaltbildartiger Darstellung ein erfindungsgemäßes CT-Gerät der vierten Generation im Längsschnitt, und

Fig. 2 eine Ansicht des CT-Gerätes gemäß Fig. 1 in Richtung des Pfeils II.

Das erfindungsgemäße CT-Gerät weist gemäß den Fig. 1 und 2 einen Drehrahmen 1 auf, der mit Hilfe eines Motors 2 um eine Systemachse gedreht werden kann. An dem Drehrahmen 1 ist als Strahlungsquelle ein Röntgenstrahler 4 mit einer schematisch angedeuteten Primärstrahlenblende 5 befestigt.

Die Primärstrahlenblende 5 ein von dem Fokus F des Röntgen­ strahlers 4 ausgehendes Röntgenstrahlenbündel 7 fächerförmig einblendet. Die Mittelebene des Röntgenstrahlenbündels 7, dessen Öffnungs- oder Fächerwinkel in Fig. 2 mit α bezeichnet ist, steht senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1. Auch die aus Fig. 1 ersichtliche Dicke des Röntgenstrahlenbündels 7 wird durch die Primärstrahlenblende 5 eingeblendet.

Das Röntgenstrahlenbündel 7 durchdringt ein in Fig. 2 mit 8 bezeichnetes kreisförmiges Messfeld, in dem eine Liege 9 mit einem Patienten 10 angeordnet ist.

Bei dem erfindungsgemäßen CT-Gerät handelt es sich um ein CT- Gerät der vierten Generation. Demnach ist ein bezüglich des Drehrahmens 1 und damit bezüglich des Röntgenstrahlers 4 sta­ tionäres ringförmiges Detektorsystem 6 vorgesehen, bei dem es sich in nicht dargestellter, an sich bekannter Weise um eine Aneinanderreihung einzelner Detektorelemente handelt, die we­ nigsten eine Zeile von Detektorelementen umfasst. Diese wan­ deln die empfangene Röntgenstrahlung in entsprechende elekt­ rische Signale um, welche einem Rechner 11 zugeführt sind, der daraus ein Bild des Patienten 10 rekonstruiert, welches auf einem Monitor 12 wiedergegeben wird.

Der Röntgenstrahler 4 und der Motor 2 werden von in den Figu­ ren nicht dargestellten elektrischen Versorgungseinheiten mit den erforderlichen Spannungen und Strömen versorgt, wobei diese Versorgungseinheiten von dem Rechner 11 gesteuert wer­ den, der in den Figuren nicht dargestellte Bedienelemente, beispielsweise eine Tastatur, aufweist, so dass es einer Be­ dienperson möglich ist, das CT-Gerät zu bedienen.

Mit Hilfe des CT-Gerätes können beispielsweise Transversal­ schichtbilder von bestimmten Schichten des Patienten 10 er­ zeugt werden. Hierzu wird der Drehrahmen 1 für die Abtastung einer Schicht um 360°, wenigstens aber um 180° plus Fächer­ winkel α gedreht. Die Anzahl der gleichzeitig aufnehmbaren Schichten entspricht der Anzahl von Zeilen von Detektorele­ menten.

Um Einbußen an Bildqualität, die durch die bei der Durchfüh­ rung einer Untersuchung auftretende Streustrahlung verursacht sind, zu vermeiden bzw. zu vermindern, ist im Falle des er­ findungsgemäßen CT-Gerätes an dem Drehrahmen 1 ein Streustrahlenkollimator 13 angebracht. Dieser weist eine in ihrer Größe an den Querschnitt des fächerförmigen Röntgen­ strahlenbündels 7 angepasste Kollimatoröffnung 14 auf, in die aus in der Fig. 2 ersichtlicher Weise auf den mit F bezeich­ neten Fokus des Röntgenstrahlers 4 ausgerichtete ebene Kolli­ matorplatten 15 angeordnet sind, die demnach in parallel zu der Systemachse 3 und durch den Fokus F verlaufenden Ebenen liegen.

Die z. B. aus Blech geeigneten, d. h. Röntgenstrahlung stark schwächenden, Materials, z. B. Wolfram, gebildeten Kollima­ torplatten 15 sind in gleichen Winkelabständen voneinander angeordnet und weisen eine in radialer Richtung gemessene Breite auf, die unter Berücksichtigung des mittleren Abstan­ des zwischen benachbarten Kollimatorplatten 15 so groß ge­ wählt ist, dass sich ein Schachtverhältnis, d. h. ein Verhält­ nis von Breite einer Kollimatorplatte zu dem mittleren Ab­ stand zwischen zwei benachbarten Kollimatorplatten, von min­ destens 10, vorzugsweise aber größer als 10 ergibt.

Letztlich kann der Streustrahlenkollimator 13 genau den glei­ chen Aufbau aufweisen wie der Streustrahlenkollimator eines vergleichbaren CT-Gerätes der dritten Generation.

Mit dem erfindungsgemäßen Gerät können nicht nur Untersuchun­ gen vorgenommen werden, bei denen die Position von Röntgen­ strahler 4, Detektorsystem 6 und Streustrahlenkollimator 13 einerseits und der Liege 9 mit dem Patienten 10 andererseits in Richtung der Systemachse 3 relativ zueinander ortsfest sind, sondern auch solche, als Spiralabtastung bezeichnete Untersuchungen durchgeführt werden, bei denen unter gleich­ zeitiger Rotation von Röntgenstrahler 4 und Streustrahlenkol­ limator 13 der Röntgenstrahler 4, das Detektorsystem 6 und der Streustrahlenkollimator 13 einerseits und die Liege 9 mit dem Patienten 10 andererseits in Richtung der Systemachse re­ lativ zueinander verschoben werden.

Weiter besteht die Möglichkeit, abweichend von der Darstel­ lung der Zeichnungen Untersuchungen durchzuführen, bei denen der Drehrahmen 1 und das Detektorsystem 6 eine relativ zur Längsachse der Liege 9 geneigte Position einnehmen, so dass anders als im Falle der Figuren die Längsachse der Liege nicht rechtwinklig zur Mittelebene des Röntgenstrahlenbündels 7 steht.

Claims (3)

1. Computertomographie(CT)-Gerät der vierten Generation mit einer um eine Systemachse bewegbaren Strahlungsquelle, von deren Fokus ein Strahlungsbündel ausgeht, einem relativ zu der Strahlungsquelle ortsfesten ringförmigen Detektorsystem für die von der Strahlungsquelle ausgehende Strahlung und ei­ nem synchron mit der Strahlungsquelle um die Systemachse be­ wegbaren Streustrahlenkollimator mit auf den Fokus der Strah­ lungsquelle ausgerichteten Kollimatormitteln.

2. CT-Gerät nach Anspruch 1, bei dem die Strahlungsquelle und der Streustrahlenkollimator an einem relativ zu dem Detektor­ system drehbaren Träger angebracht sind.

3. CT-Gerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem als Kollimator­ mittel auf den Fokus der Strahlungsquelle ausgerichtete Kol­ limatorplatten vorgesehen sind.