-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines 1. Verfahren
zum Betrieb eines Computertomographie(CT)-Geräts, welches eine um eine Systemachse
verlagerbare, z.B. rotierbare, Röntgenstrahlenquelle,
ein ein flächenhaftes
Array von in wenigstens im wesentlichen quer zur Richtung der Systemachse
verlaufenden Zeilen und in Spalten angeordneten Detektorelementen
umfassendes Detektorsystem zur Aufnahme der von der Röntgenstrahlenquelle
ausgehenden Röntgenstrahlung
und eine Lagerungsvorrichtung für
ein Untersuchungsobjekt aufweist, wobei die Röntgenstrahlenquelle zur Durchführung einer
Volumenabtastung des Untersuchungsobjekts um die Systemachse verlagert
wird und die Erzeugung eines Röntgenschattenbildes
des Untersuchungsobjekts möglich
ist.
-
Der
Durchführung
einer Untersuchung mittels eines CT-Geräts liegt üblicherweise folgendes Verfahren
zum Betrieb des CT-Geräts zugrunde:
- – Erzeugen
eines Röntgenschattenbildes
(Topogramm) bei nicht rotierender Röntgenstrahlenquelle, wobei
das Untersuchungsobjekt auf der Lagerungsvorrichtung relativ zu
Röntgenstrahlenquelle
und Detektorsystem in Richtung der Systemachse bewegt wird,
- – Definition
des in Richtung der Systemachse bei der eigentlichen Untersuchung
zu erfassenden Bereichs des Untersuchungsobjekts auf Basis des erzeugten
Röntgenschattenbildes,
- – Positionieren
des Untersuchungsobjekts durch Verfahren der Lagerungsvorrichtung
an den Startpunkt des definierten zu erfassenden Bereichs des Untersuchungsobjekts
und
- – Durchführung der
eigentlichen Untersuchung, meist in Form einer Spiralabtastung.
-
Dieses
Verfahren beinhaltet einige prinzipielle Nachteile:
- – Der
gesamte Arbeitsablauf gestaltet sich relativ langwierig, was aus
Effizienzgründen
und aus medizinischen Gründen,
insbesondere wenn es sich um Notfallpatienten handelt, unerwünscht ist.
- – Werden
Röntgenschattenbilder
aus verschiedenen Projektionsrichtungen (Blickwinkeln) gewünscht, z.B. "von vorn" und "von der Seite", so wird der Patient
dreimal mit der Liege verfahren, nämlich zweimal zur Erzeugung
der Schattenbilder und ein drittes Mal für die Spiralabtastung.
- – Es
besteht die Gefahr von Verfälschungen
der Untersuchungsergebnisse durch Patientenbewegungen zwischen Röntgenschattenbildern
und Spiralabtastung.
- – Die
Erzeugung eines oder mehrerer Röntgenschattenbilder
bedeuten eine zusätzliche
Strahlenbelastung für
den zu untersuchenden Patienten.
-
Im
Falle eines Detektorsystems mit nur einer Zeile von Detektorelementen
aufweisender CT-Geräte
können
diese Nachteile durch aus der
EP 0 531 993 B1 und
DE 41 03588 C1 bekannte
Verfahren theoretisch vermieden werden, da hier lediglich eine Spiralabtastung
durchgeführt
wird und aus den dabei gewonnene Daten die für die Rekonstruktion des Röntgenschattenbildes
erforderlichen Daten für
eine oder auch mehrere Projektionsrichtungen extrahiert und entsprechend
verarbeitet werden. Das resultierende Röntgenschattenbild bzw. die
resultierenden Röntgenschattenbilder
werden schritthaltend mit parallel zur Röntgenschattenbild-Rekonstruktion
rekonstruierten Schnittbildern zusammen auf einer Anzeigeeinheit
dargestellt. In der Praxis zeigt sich jedoch, daß die Bildqualität des Röntgenschattenbildes
unzureichend ist, insbesondere wenn mit ungünstigen Betriebsparametern,
z.B. Schichtdicken größer als
2 mm und/oder Verhältnis
von Liegenvorschub pro Umdrehung zu Schichtdicke (Pitch) von größer 1, gearbeitet
wird,.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
genannten Art so auszubilden, dass die Voraussetzungen gegeben sind,
um auch auf Basis einer bei ungünstigen
Betriebsparametern durchgeführten
Spiralabtastung Röntgenschattenbilder
von hoher Qualität
erzeugen zu können.
-
Nach
der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum
Betrieb eines Computertomographie (CT)-Geräts, welches eine um eine Systemachse
verlagerbare, z.B. rotierbare, Röntgenstrahlenquelle,
ein ein flächenhaftes
Array von in wenigstens im wesentlichen quer zur Richtung der Systemachse
verlaufenden Zeilen und in Spalten angeordneten Detektorelementen
umfassendes Detektorsystem zur Aufnahme der von der Röntgenstrahlenquelle
ausgehenden Röntgenstrahlung
und eine Lagerungsvorrichtung für
ein Untersuchungsobjekt aufweist, wobei die Röntgenstrahlenquelle zur Durchführung einer
Volumenabtastung des Untersuchungsobjekts um die Systemachse verlagert
wird und wobei die Erzeugung eines Röntgenschattenbildes sowie wenigstens
eines Schnittbildes des Untersuchungsobjekts mittels folgender Verfahrensschritte erfolgt
- a) Durchführung
einer Volumenabtastung,
- b) Extraktion der zu einer gewünschten Projektionsrichtung
gehörigen
Daten aus von mehreren Zeilen des Detektorsystems bei der Volumenabtastung
gelieferten Daten,
- c) Rekonstruktion des Röntgenschattenbildes
auf Basis der extrahierten Daten, und
- d) Rekonstruktion des Schnittbildes auf Basis der bei der Volumenabtastung
gewonnenen Daten,
wobei für die Rekonstruktion des Schnittbildes
die Daten mehrerer Zeilen des Detektorsystems zusammengefasst werden
und die Extraktion der Daten für das
Röntgenschattenbild
vor der Zusammenfassung der Daten für die Rekonstruktion des Schnittbildes
erfolgt.
-
Dabei
kann die Volumenabtastung gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung in Form einer Spiralabtastung erfolgen, zu deren Durchführung die
Lagerungsvorrichtung einerseits und die Röntgenstrahlenquelle und das
Detektorsystem andererseits bei Verlagerung der Röntgenstrahlenquelle
um die Systemachse wenigstens im wesentlichen in Richtung der Systemachse
relativ zueinander verschiebbar sind.
-
Alternativ
können
die Lagerungsvorrichtung einerseits und das Detektorsystem und die
Röntgenstrahlenquelle
andererseits bei der Durchführung
der Volumenabtastung in Richtung der Systemachse eine feste Position
relativ zueinander einnehmen. In diesem Falle ist die Erstreckung
des von der Volumenabtastung in Richtung der Systemachse erfaßten Bereichs
des Untersuchungsobjekts durch die Erstreckung des Arrays von Detektorelementen
in Richtung der Systemachse bestimmt, bzw., wenn nicht das gesamte
Array genutzt wird, durch die Erstreckung des für die Volumenabtastung genutzten Bereichs
des Arrays in Richtung der Systemachse.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
beruht unabhängig
von der Art der Volumenabtastung also zum einen auf der Verwendung
eines CT-Geräts
mit einem Detektorsystem, das nicht nur eine Zeile von Detektorelementen,
sondern ein flächenhaftes
Array mit mehreren Zeilen von Detektorelementen aufweist, und zum
anderen darauf, aus den im Zuge der Volumenabtastung, vorzugsweise
in Form einer Spiralabtastung, gewonnenen Daten nicht nur von einer Zeile
des Detektorsystems stammende Daten, sondern von mehreren Zeilen
des Detektorsystems gelieferte Daten zur Rekonstruktion des Röntgenschattenbildes
zu verwenden.
-
Sofern
nur einerseits die Bedingung eingehalten ist, daß die kollimierte Schichtdicke
bezüglich der
die der Rekonstruktion des Röntgenschattenbildes
zugrunde liegenden Daten liefernden Zeilen des Detektorsystems 2
mm nicht wesentlich übersteigt, und
andererseits sichergestellt ist, daß im Falle einer Volumenabtastung
in Form einer Spiralabtastung der Vorschub pro Umdrehung der Röntgenstrahlenquelle die
Gesamtbreite der die der Rekonstruktion des Röntgenschattenbildes zugrunde
liegenden Daten liefernden Detektorzeilen nicht überschreitet, sind also die
Voraussetzungen für
eine hohe Bildqualität des
Röntgenschattenbildes
gegeben.
-
Gemäß der Erfindung
ist vorgesehen, daß auf
Basis der bei der Volumenabtastung gewonnenen Daten wenig stens ein
Schnittbild rekonstruiert wird und die Extraktion der Daten für das Röntgenschattenbild
vor der Rekonstruktion des Schnittbildes erfolgt. Hierdurch ist
sichergestellt, daß die
im Zuge der Rekonstruktion des Schnittbildes stattfindende Verarbeitung
der bei der Volumenabtastung gewonnenen Daten ohne Einfluß auf die
Bildqualität
des Röntgenschattenbildes
bleibt. Dies ist insbesondere von Bedeutung, da für die Rekonstruktion
des Schnittbildes die Daten mehrerer Zeilen des Detektorsystems
zusammengefaßt
werden, beispielsweise um Schnittbilder von Schichten rekonstruieren
zu können,
deren Dicke größer als
die Breite einer Detektorzeile ist. In diesem Falle bleibt nämlich die
Zusammenfassung der Daten mehrerer Zeilen des Detektorsystems ohne
Auswirkungen auf die Bildqualität
des Röntgenschattenbildes.
-
Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
können
also schritthaltend, d.h. parallel zur Volumenabtastung, Röntgenschattenbilder
hoher Qualität
und Schnittbilder rekonstruiert und dargestellt werden.
-
Für den Fall,
daß die
Daten in Fächergeometrie
aufgenommen werden, sieht eine Variante der Erfindung vor, daß zur Vermeidung
bestimmter durch die Fächergeometrie
bedingter Abbildungsfehler des Röntgenschattenbildes
eine Umrechnung der Daten auf Parallelgeometrie erfolgt.
-
Um
die Auflösung
in Richtung der Systemachse zu verbessern, sieht eine Variante der
Erfindung vor, Daten bezüglich
der gewünschten
Projektionsrichtung und einer zu dieser um 180° versetzten Projektionsrichtung
zu extrahieren und zur Rekonstruktion des Röntgenschattenbildes der gewünschten Projektionsrichtung
heranzuziehen, wobei es für
den Fall, daß die
Daten in Fächergeometrie
gewonnen werden, von Vorteil ist, bezüglich der gewünschten Projektionsrichtung
und der zu dieser um 180° versetzten
Projektionsrichtung in der beschriebenen Weise auf Parallelgeometrie
umgerechnete Daten zu verwenden, die demnach erst nach Umrechnung
der Daten der Spiralabtastung auf Parallelgeometrie extrahiert werden.
-
Für den Fall,
daß das
CT-Gerät
ein Detektorsystem aufweist, dessen Zeilen Detektorelemente unterschiedlicher
Breite aufweisen, und daß Daten von
Zeilen mit Detektorelementen unterschiedlicher Breite extrahiert
werden, sieht eine Ausführungsform der
Erfindung vor, daß die
extrahierten Daten vor der Rekonstruktion des Röntgenschattenbildes in mittels eines
Detektorsystems mit äquidistanten
Zeilen gleich breiter Detektorelemente gewonnene Daten umgerechnet
werden.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den beigefügten schematischen
Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 in teils perspektivischer,
teils blockschaltbildartiger Darstellung ein zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
geeignetes CT-Gerät,
-
2 einen Längsschnitt
durch das Gerät gemäß 1,
-
3 und 4 die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens
veranschaulichende Diagramme, und
-
5 in zu der 2 analoger Darstellung eine Variante
der Erfindung.
-
In
den 1 und 2 ist ein zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
geeignetes CT-Gerät
der 3. Generation dargestellt. Dessen insgesamt mit 1 bezeichnete
Meßanordnung
weist eine insgesamt mit 2 bezeichnete Röntgenstrahlenquelle mit
einer dieser vorgelagerten quellennahen Strahlenblende 3 (2) und ein als flächenhaftes
Array von mehreren Zeilen und Spalten von Detektorelementen – eines
von diesen ist in 1 mit 4 bezeichnet – ausgebildetes
Detektorsystem 5 mit einer diesem vorgelagerten detektornahen
Strahlenblende 6 (2)
auf. Die Röntgenstrahlenquelle 2 mit
der Strahlenblende 3 einerseits und das Detektorsystem 5 mit
der Strahlenblende 6 andererseits sind in aus der 2 ersichtlicher Weise an
einem Drehrahmen 7 einander derart gegenüberliegend
angebracht, daß ein
im Betrieb des CT-Geräts
von der Röntgenstrahlenquelle 2 ausgehendes,
durch die einstellbare Strahlenblende 3 eingeblendetes,
pyramidenförmiges
Röntgenstrahlenbündel, dessen
Randstrahlen mit 8 bezeichnet sind, auf das Detektorsystem 5 auftrifft.
Dabei ist die Strahlenblende 6 dem mittels der Strahlenblende 3 eingestellten
Querschnitt des Röntgenstrahlenbündels entsprechend
so eingestellt, daß nur
derjenige Bereich des Detektorsystems 5 freigegeben ist,
der von dem Röntgenstrahlenbündel unmittelbar
getroffen werden kann. Dies sind in dem in den 1 und 2 veranschaulichten
Betriebszustand vier Zeilen von Detektorelementen. Daß weitere,
von der Strahlenblende 6 abgedeckte Zeilen von Detektorelementen
vorhanden sind, ist in 2 punktiert angedeutet.
-
Der
Drehrahmen 7 kann mittels einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung
um eine mit Z bezeichnete Systemachse in Rotation versetzt werden. Die
Systemachse Z verläuft
parallel zu der z-Achse eines in 1 dargestellten
räumlichen
rechtwinkligen Koordinatensystems.
-
Die
Spalten des Detektorsystems 5 verlaufen ebenfalls in Richtung
der z-Achse, während
die Zeilen, deren Breite b in Richtung der z-Achse gemessen wird
und beispielsweise 1 mm beträgt,
quer zu der Systemachse Z bzw. der z-Achse verlaufen.
-
Um
ein Untersuchungsobjekt, z.B. einen Patienten, in den Strahlengang
des Röntgenstrahlenbündel bringen
zu können,
ist eine Lagerungsvorrichtung 9 vorgesehen, die parallel
zu der Systemachse Z, also in Richtung der z-Achse verschiebbar
ist, und zwar derart, daß eine
Synchronisation zwischen der Rotationsbewegung des Drehrahmens 7 und
der Translationsbewegung der Lagerungsvorrichtung in dem Sinne vorliegt,
daß das
Verhältnis
von Translations- zu Rotationsgeschwindigkeit konstant ist, wobei dieses
Verhältnis
einstellbar ist, indem ein gewünschter
Wert für
den Vorschub h der Lagerungsvorrichtung pro Umdrehung Drehrahmens
gewählt wird.
-
Es
kann also ein Volumen eines auf der Lagerungsvorrichtung 9 befindlichen
Untersuchungsobjekts im Zuge einer Volumenabtastung untersucht werden,
wobei die Volumenabtastung in Form einer Spiralabtastung in dem
Sinne vorgenommen wird, daß unter
gleichzeitiger Rotation der Meßeinheit 1 und
Translation der Lagerungsvorrichtung 9 mittels der Meßeinheit
pro Umlauf der Meßeinheit 1 eine Vielzahl
von Projektionen aus verschiedenen Projektionsrichtungen aufgenommen
wird. Bei der Spiralabtastung bewegt sich der Fokus F der Röntgenstrahlenquelle
relativ zu der Lagerungsvorrichtung 9 auf einer in 1 mit S bezeichneten Spiralbahn.
-
Die
während
der Spiralabtastung aus den Detektorelementen jeder Zeile des Detektorsystems 5 parallel
ausgelesenen, den einzelnen Projektionen entsprechenden Meßdaten werden
in einem Sequenzer 10 serialisiert und an einen Bildrechner 11 übertragen.
-
Nach
einer Vorverarbeitung der Meßdaten
in einer Vorverarbeitungseinheit 12 des Bildrechners 11 gelangt
der resultierende Datenstrom zu einer Schnittbildrekonstruktionseinheit 13,
die aus den Meßdaten
Schnittbilder von gewünschten
Schichten des Untersuchungsobjekts nach einem an sich bekannten
Verfahren (z.B. 180LI- oder 360LI-Interpolation) rekonstruiert.
-
Um
die Lage einer Schicht, bezüglich
derer ein Schnittbild rekonstruiert werden soll, in z-Richtung bestimmen
zu können,
kann neben Schnittbildern auch ein Röntgenschattenbild aus den Meßdaten rekonstruiert
werden. Dazu wird aus dem von dem Sequenzer 10 kommenden
Datenstrom, und zwar bevor dieser zu der Schnittbildrekonstruktionseinheit 13 gelangt,
mittels ei ner Weiche 14 der zur Rekonstruktion eines Röntgenschattenbildes
einer gewünschten
Projektionsrichtung erforderliche Anteil der Meßdaten extrahiert und einer
Röngtenschattenbildrekonstruktionseinheit 15 zugeführt, die
aus den extrahierten Meßdaten
nach einem bekannten Verfahren, ein Röntgenschattenbild rekonstruiert.
-
Die
von der Schnittbildrekonstruktionseinheit 13 und der Röntgenschattenbildrekonstruktionseinheit 15 während der
Durchführung
der Spiralabtastung rekonstruierten Schnitt- bzw. Röntgenschattenbilder werden
parallel zu und synchron mit der Spiralabtastung auf einer an den
Bildrechner 11 angeschlossenen Anzeigeeinheit 16,
z. B. einem Videomonitor, dargestellt.
-
Die
Röntgenstrahlenquelle 2,
beispielsweise eine Röntgenröhre, wird
von einer Generatoreinheit 17 mit den notwendigen Spannungen
und Strömen versorgt.
Um diese auf die jeweils notwendigen Werte einstellen zu können, ist
der Generatoreinheit 17 eine Steuereinheit 18 mit
Tastatur 19 zugeordnet, die die notwendigen Einstellungen
gestattet.
-
Auch
die sonstige Bedienung und Steuerung des CT-Gerätes erfolgt mittels der Steuereinheit 18 und
der Tastatur 19, was dadurch veranschaulicht ist, daß die Steuereinheit 18 mit
dem Bildrechner 11 verbunden ist.
-
Der
Aufbau des Bildrechners 11 ist vorstehend in einer Weise
beschrieben, als seien die Vorverarbeitungseinheit 12,
die Schnittbildrekonstruktionseinheit 13, die Weiche 14 und
die Röntgenschattenbildrekonstruktionseinheit 15 Hardwarekomponenten.
Dies kann in der Tat so sein, in der Regel sind aber die genannten
Komponenten durch Softwaremodule realisiert, die auf einem mit den
erforderlichen Schnittstellen versehenen Universalrechner laufen,
der abweichend von der 1 auch
die Funktion der Steuereinheit 18 übernehmen kann.
-
Wie
die Extraktion der zur Rekonstruktion eines Röntgenschattenbildes für eine bestimmte
Projektionsrichtung benötigten
Meßdaten
erfolgt, ist anhand der 3 und 4 veranschaulicht.
-
Die 3 zeigt für drei beispielhafte
Projektionen die Positionen der Röntgenstrahlenquelle F', F'' und F''' sowie die zugehörigen Positionen
des Detektorsystems 5', 5'' und 5''' einmal in der
xy-Ebene (rechte Seite) und einmal in der yz-Ebene (linke Hälfte der Figur) für den Fall,
daß, wie
in 2 dargestellt, vier
Zeilen des Detektorsystems 5 aktiv sind, wobei in 3 pro Zeile jeweils nur
4 Detektorelemente berücksichtigt
sind. In der yz-Ebene sind in den Positionen F' und F''' jeweils 4 Detektoren
pro Detektorzeile erkennbar, in der Position F'' sind
2 Detektorelemente je Detektorzeile verdeckt, d.h. es sind nur 2
erkennbar. Der Übersichtlichkeit
halber ist dabei nur der Strahlengang eines Detektorelementes je Detektorzeile
mit einer durchgezogener Linie gezeichnet. Die weiteren Detektorelemente
sind mit einer punktierten Linie gekennzeichnet. In der Darstellung
der yz-Ebene ist durch den dem Detektorsystem 5 in den
Positionen in den 5', 5'' und 5''' zugeordnete Pfeile
veranschaulicht, wohin, d. h. nur zur Schnittbildrekonstruktionseinheit 13 oder
zur Schnittbildrekonstruktionseinheit 13 und zur Röntgenschattenbildrekonstruktionseinheit 15,
die den jeweiligen Projektionen entsprechenden Meßdaten der
einzelnen Zeilen des Detektorsystems 5 gelangen.
-
Der
Ursprung des Koordinatensystems der Darstellung der 3 liegt übrigens auf der bewegten Lagerungsvorrichtung 9.
Somit sind für
unterschiedliche Röhrenpositionen
F', F'' und F''' unterschiedliche
Positionen des Detektors 5', 5'' und 5''' in der xy-Ebene
und in der yz-Ebene erkennbar.
-
Aus
der 3 wird deutlich,
daß für alle aufgenommenen
Projektionen die entsprechenden Meßdaten zu der Schnittbildrekonstruktionseinheit 13 gelangen,
während
nur die der Projek tionsrichtung F''/5'', bei der es sich um die gewünschte Projektionsrichtung
des Röntgenschattenbildes
mit Aufnahmerichtung „von
vorn" handelt, entsprechenden Meßdaten zu
der Röntgenschattenbildrekonstruktionseinheit 15 geleitet
werden.
-
Es
wird also deutlich, daß z.B.
bei einer Ausdehnung der Detektorelemente in z-Richtung von 1 mm
unabhängig
davon, wie die Meßdaten
von der Schnittbildrekonstruktionseinheit im weiteren verarbeitet
werden, Röntgenschattenbilder
hoher Bildqualität
rekonstruiert werden können,
solange der Vorschub der Lagerungsvorrichtung 9 in z-Richtung
die Gesamtbreite der vier aktiven Zeilen des Detektorsystems 5,
also 4 mm, pro Umdrehung der Meßeinheit 1 nicht
wesentlich übersteigt,
da dann das Untersuchungsobjekt in z-Richtung im wesentlichen lückenlos
abgetastet wird.
-
Sollen
dagegen Schnittbilder von Schichten größerer Dicke, beispielsweise
2 mm, rekonstruiert werden, so werden, wie in 4 für
die yz-Ebene in zu der 3 analoger
Weise veranschaulicht ist, für die
Rekonstruktion von Schnittbildern die Daten benachbarter Zeilen
des Detektorsystems in an sich bekannter Weise geeignet zusammengefaßt. Dies
ist in 4 durch mit „+"-Zeichen versehene
Kästchen veranschaulicht,
denen jeweils die Daten von zwei Zeilen des Detektorsystems zugeführt sind
und die jeweils nur ein den zusammengefaßten Meßdaten der beiden Zeilen entsprechendes
Datum an die Schnittbildrekonstruktionseinheit 13 geben.
Die zur Rekonstruktion des Röntgenschattenbildes
der Projektionsrichtung F''/5'' werden jedoch extrahiert und der Röntgenschattenbildrekonstruktionseinheit 15 zugeführt, bevor
die Zusammenfassung der Meßdaten
benachbarter Zeilen des Detektorsystem 5 erfolgt. Die Bildqualität des Röntgenschattenbildes bleibt
somit von der Zusammenfassung von Meßdaten unbeeinträchtigt.
-
Im
Interesse einer erhöhten
Auflösung
in z-Richtung besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit,
auch Meßdaten
bei der Rekonstruktion des Röntgenschattenbildes
zu verwenden, die in einer Projektionsrichtung aufgenommen wurde
die um 180° gegen
die gewünschte
Projektionsrichtung des Röntgenschattenbildes
versetzt ist. Mittels der Weiche 14 werden dann also nicht
nur die der gewünschten
Projektionsrichtung des Röntgenschattenbildes entsprechenden
Meßdaten,
sondern auch die Meßdaten
der zu dieser um 180° versetzten
Projektionsrichtung extrahiert und der Röntgenschattenbildrekonstruktionseinheit 15 zugeführt. In
diesem Fall kann jedoch alternativ dazu bei gleichbleibender Auflösung in
z-Richtung der Vorschub der Lagerungsvorrichtung 9 in z-Richtung
pro Umdrehung der Meßeinrichtung 1 über die
Gesamtbreite der vier aktiven Zeilen des Detektorsystems 5 hinaus,
im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels
also über
4 mm hinaus, gesteigert werden.
-
Im
Falle des CT-Gerätes
gemäß den 1 und 2 werden die Meßdaten in Fächergeometrie gewonnen, d.
h. bezüglich
einer Zeile des Detektorsystems 5 werden die Meßdaten mittels
eines von dem Fokus der Röntgenstrahlenquelle
ausgehenden fächerförmigen Teil-Röntgenstrahlenbündels gewonnen.
Im Falle der Fächergeometrie
treten geometrische Verzerrungen auf, da die Auflösung in
der Nähe der
Röntgenstrahlenquelle 2 größer als
in der Nähe des
Detektorsystems 5 ist. Diese Verzerrungen können vermieden
werden, wenn von Fächergeometrie auf
Parallelgeometrie umgerechnet wird, d. h. aus den in Fächergeometrie
vorliegenden Daten für
mehrere Projektionsrichtungen für
jeweils eine Projektionsrichtung Daten errechnet werden, die denjenigen Daten
entsprechen würden,
die man für
diese Projektionsrichtung erhalten würde, wenn ein Röntgenstrahlenbündel mit
parallelen Röntgenstrahlen
auf die Detektorelemente fallen würde. Dieser als "Rebinning" bekannte Algorithmus
kann im Rahmen der Erfindung sowohl für die Rekonstruktion von Schnittbildern
als auch die Rekonstruktion von Röntgen schattenbildern, sei es
mit oder ohne Heranziehung der zur gewünschten Projektionsrichtung
um 180° versetzten
Meßdaten,
verwendet werden, und wird von der Vorverarbeitungseinheit 12 ausgeführt.
-
Die
Generatoreinheit 17 gestattet übrigens folgende mittels der
Steuereinheit einstellbare Betriebsarten:
- 1.
Dauerbetrieb bei Spiralabtastung mit einer für die Erzeugung von Schnittbildern
parametrierten Röntgenleistung,
- 2. Dauerbetrieb bei Spiralabtastung mit einer für die Erzeugung
von Röntgenschattenbild
parametrierten, gegenüber
der Betriebsart 1 reduzierten Röntgenleistung,
- 3. Schaltbetrieb, in dem nur dann, wenn sich die Röntgenstrahlenquelle
in einer der gewünschten Projektionsrichtung
für das
Röntgenschattenbild entsprechenden
Position befindet, strahlt die Röntgenstrahlenquelle
einen Röntgenpuls
mit der für
die Erzeugung von Röntgenschattenbildern parametrierte
Röntgenleistung
ab, und
- 4. Abschaltbetrieb, in dem die Röntgenstrahlenquelle nicht aktiviert
ist.
-
So
kann z.B. zu Beginn der Untersuchung in der Betriebsart 3 gearbeitet
werden und nur das Röntgenschattenbild
rekonstruiert und angezeigt werden.
-
Alternativ
dazu können
zu Beginn der Untersuchung in der Betriebsart 2 parallel
Röntgenschattenbild-
und Schnittbildrekonstruktion durchgeführt werden. Die Ergebnisse
werden parallel an der Anzeigeeinheit 16 dargestellt. Aufgrund
der reduzierten Röntgenleistung
sind die Schnittbilder nur eingeschränkt diagnostisch verwendbar.
-
Werden
in der Betriebsart 2 oder 3 diagnostisch relevante
Strukturen erreicht, so wird auf die Betriebsart 1 umgeschaltet,
in der nun Meßdaten
gewonnen werden, die aufgrund der nun höheren Röntgenleistung die Rekonstruktion
von Schnitt bildern hoher Qualität
ermöglichen,
die gleichzeitig mit dem Röntgenschattenbild
angezeigt werden.
-
Ist
der diagnostisch relevante Bereich überstrichen so wird in Betriebsart 4 gewechselt
und die Strahlung abgeschaltet.
-
In
einer alternativen Betriebsart, die besonders für CT-Geräte
von Bedeutung ist, deren Detektorsystem 5 eine große Breite
in Richtung der Systemachse Z und damit große Anzahl von Zeilen aufweist,
kann dann, wenn die Erstreckung des Detektorsystems 5 ausreicht,
um den gesamten zu untersuchenden Bereich zu erfassen, auch auf
eine Relativbewegung zwischen der Meßeinheit 1 und der
Lagerungsvorrichtung 9 in Richtung der Systemachse Z und
damit auf eine Spiralabtastung verzichtet werden. Dabei genügt es für den Fall,
daß die
Erstreckung des Detektorsystems 5 in Richtung der Systemachse
Z größer ist
als die entsprechende Erstreckung des zu untersuchende Bereichs,
nur diejenigen Zeilen des Detektorsystems 5 zu aktivieren,
die zur Erfassung des untersuchenden Bereichs erforderlich sind.
-
Das
CT-Gerät
gemäß 5 unterscheidet sich von
dem zuvor beschriebenen dadurch, daß das Detektorsystem 5 Zeilen
aufweist, deren in z-Richtung gemessene Breite unterschiedlich ist.
So sind in dem in 5 beispielhaft
veranschaulichten Betriebszustand vier Zeilen von 1 mm Breite und
beiderseits von diesen je eine Zeile mit 2 mm Breite aktiv.
-
In
diesem Fall nimmt die Röntgenschattenbildrekonstruktionseinheit 15 die
Rekonstruktion des Röntgenschattenbildes
in der Weise vor, daß die durch
Interpolation oder Gewichtung auf äquidistante, gleichbreite Zeilen
umgerechnet wird. So kann durch Interpolation, z.B. auf 8 Zeilen
von je 1 mm Breite oder auf 6 Zeilen zu je 1,33 mm umgerechnet werden.
Durch Gewichtung kann z.B. auf 6 Zeilen von je 1 mm Breite umgerechnet
werden.
-
Es
werden dabei also entsprechend der absoluten Breite der Detektorzeilen
die Daten aus der Projektionsrichtung des Röntgenschattenbilds und, falls
das Röntgenschattenbild
aus Meßdaten
in Parallelgeometrie rekonstruiert, aus benachbarten Projektionsrichtungen
verwendet.
-
Wird
durch die Breite einzelner bzw. aller Detektorzeilen die erreichbare
Bildqualität
in dem oben beschriebenen Sinne reduziert, so kann durch Verwendung
der um 180° versetzten
Daten und die Uminterpolation der Fächerdaten der betroffenen Detektorzeilen
die Auflösung
des Röntgenschattenbildes
in z-Richtung erhöht werden.
-
Falls
dies diagnostisch wünschenswert
ist, können
gleichzeitig mehrere Röntgenschattenbilder in
der beschriebenen Weise erzeugt werden, z.B. für zwei um 90° gegeneinander
versetzten Projektionsrichtungen.
-
Im
Falle der beschriebenen Ausführungsbeispiele
wird die Relativbewegung zwischen der Meßeinheit 1 und Lagerungsvorrichtung 9 jeweils
dadurch erzeugt, daß die
Lagerungsvorrichtung 9 verschoben wird. Es besteht im Rahmen
der Erfindung jedoch auch die Möglichkeit,
die Lagerungsvorrichtung 9 ortsfest zu lassen und statt
dessen die Meßeinheit 1 zu
verschieben. Außerdem
besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, die notwendige Relativbewegung
durch Verschiebung sowohl der Meßeinheit 1 als auch
der Lagerungsvorrichtung 9 zu erzeugen.
-
Im
Zusammenhang mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen
finden CT-Geräte
der dritten Generation Verwendung, d.h. die Röntgenstrahlenquelle und das
Detektorsystem werden während
der Bilderzeugung gemeinsam um die Systemachse verlagert. Die Erfindung
kann aber auch im Zusammenhang mit CT-Geräten der vierten Generation,
bei denen nur die Röntgenstrahlenquelle
um die Systemachse verlagert wird und mit einem feststehenden Detektorring
zusammenwirkt, Verwendung fin den, sofern es sich bei dem Detektorsystem
um ein flächenhaftes
Array von Detektorelementen handelt.
-
Auch
bei CT-Geräten
der fünften
Generation, d.h. CT-Geräten,
bei denen die Röntgenstrahlung nicht
nur von einem Fokus, sondern von mehreren Foken einer oder mehrerer
um die Systemachse verlagerter Röntgenstrahlenquellen
ausgeht, kann das erfindungsgemäße Verfahren
Verwendung finden, sofern das Detektorsystem ein flächenhaftes
Array von Detektorelementen aufweist.
-
Die
im Zusammenhang mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen
verwendeten CT-Geräte
weisen ein Detektorsystem mit nach Art einer orthogonalen Matrix
angeordneten Detektorelementen auf. Die Erfindung kann aber auch
im Zusammenhang mit CT-Geräten
Verwendung finden, deren Detektorsystem in einer anderen Weise fächenhaftes Array
angeordnete Detektorelemente aufweist.
-
Die
vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele
betreffen die medizinische Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Erfindung kann jedoch auch außerhalb der Medizin, beispielsweise bei
der Gepäckprüfung oder
bei der Materialuntersuchung, Anwendung finden.