DE20022840U1

DE20022840U1 - Röntgen-Computertomograph

Info

Publication number: DE20022840U1
Application number: DE20022840U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2000-05-17
Filing date: 2000-05-17
Publication date: 2002-05-23
Anticipated expiration: 2010-05-18

Description

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Beschreibung
Röntgen-Computertomograph

Die Erfindung betrifft einen Röntgen-Computertomograph nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Herstellung fehlerfreier Bilder mittels eines Röntgen-Computertomographs ist es erforderlich, dass ein vom Röntgenstrahler abgestrahltes fächerförmiges Strahlenbündel stets in exakt einer vorgegebenen Lage bezüglich der z-Achse auf der strahleneingangsseitigen Detektoroberfläche auftrifft. Der Fokus des Röntgenstrahlers driftet während des Betriebs bedingt durch thermische Einflüsse. Um die Drift zu kompensieren, wird die Lage des auf der Detektoroberfläche auftreffenden fächerförmigen Röntgenbündels mittels eines sogenannten &zgr;-Monitors bestimmt. Dabei handelt es sich um ein besonderes Bauelement. Mittels der vom z-Monitor gelieferten Signale wird eine in den Strahlengang eingeschaltete Blende so justiert, dass das fächerförmige Strahlenbündel stets in der

vorgegebenen Lage bezüglich der-&zgr;-Achse die Detektoroberfläche auftrifft. - Das Vorsehen und die Montage eines gesonder-Ä ten &zgr;-Monitors ist aufwendig. Zur Steuerung der Blende ist eine besondere Steuereinrichtung erforderlich.

Ein gattungsgemäßer Röntgen-Computertomograph ist aus der Zusammenfassung der JP 100 95 84 bekannt. Dabei sind am seitlichen Rand des Detektor-Arrays in z-Richtung zwei separate Detektorelemente vorgesehen. Durch Vergleich der auf die Detektorelemente durch das fächerförmige Strahlenbündel eingestrahlten Intensität kann auf dessen Lage in z-Richtung bezüglich der Detektoroberfläche geschlossen werden. Bei einer Abweichung von der vorgegebenen Lage wird mittels der von den Detektorelementen gelieferten Signale die Blende entsprechend nachjustiert, so dass das fächerförmige Strahlenbündel

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stets die vorgegebene Lage bezüglich der z-Achse einnimmt. Die vorgeschlagene Anordnung erfordert die Herstellung und Montage besonderer Detektorelemente. Auch sie ist aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein Röntgen-Computertomograph möglichst einfacher Bauart angegeben werden, der eine Justierung eines, fächerförmigen Strahlenbündels bezüglich der Oberfläche des Detektors in z-Richtung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 6.

Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, dass in z-Richtung eine Hälfte der Fläche des ersten Szintillatorelements und eine der einen Hälfte in z-Richtung folgende andere Hälfte der Fläche eines daneben angeordneten zweiten Szintillatorelements jeweils mit einer für Röntgenstrahlen undurchlässigen Abdeckung versehen sind. - Die vorgeschlagene Anordnung läßt sich überraschend einfach realisieren. Das Vorsehen gesonderter Bau- oder Detektorelemente ist nicht erforderlich. Es kann ein herkömmlicher Detektor ohne weiteres erfindungs-5 gemäß umgerüstet werden.

Vorteilhafterweise sind das erste und das zweite Szintillator element Bestandteil eines im Randbereich des Detektors angeordneten ersten bzw. zweiten Detektorelements. Die Anordnung im Randbereich des Detektors ist deshalb vorteilhaft, weil auf diese Weise eine lückenhafte Wiedergabe der Signale zur Erzeugung der Bildinformation vermieden wird.

Zweckmäßigerweise ist die Abdeckung ein für Röntgenstrahlen undurchlässiges, vorzugsweise aus Tantal, hergestelltes

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Blech. Auch andere Materialien mit einem für Röntgenstrahlen hohen Absorptionskoeffizient, z.B Blei oder dgl., kommen zur Herstellung des.Blechs in Betracht.

Die Ermittlung der Abweichung des fächerförmigen Röntgenstrahlbündels von der vorgegebenen z-Position kann mittels folgender Beziehung ermittelt werden:

Abweichung₂-_Position = (U_A - U_B) / (U_A + lh), 10

wobei U_A das vom ersten und U_B das vom zweiten Detektorelement gelieferte Spannungssignal ist.

Aufgrund der so ermittelten Abweichung kann die Einrichtung zur Justierung des fächerförmigen Röntgenstrahlbündels so geregelt werden, dass dieses stets die vorgegebene z-Position einnimmt.

Die Äuslesefrequenz des ersten und des zweiten Detektorele-20' ments betragen zweckmäßigerweise mehr als 1000 Hz, vorzugsweise etwa 2000 Hz. Das ermöglicht ein schnelles Justieren des fächerförmigen Strahlenbündels. Es wird jederzeit eine hohe Bildqualität gewährleistet. Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal ist eine Einrichtung zum Unterdrücken hoher durch einen Anoden-Tellerschlag des Röntgenstrahlen bedingter Frequenzen vorgesehen. Dabei kann es sich um einen Tiefpass-Filter handeln. Das Vorsehen einer solchen Einrichtung trägt weiter zur besonders genauen Justierung der z-Positon des fächerförmigen Röntgenstrahlbündels auf der Oberfläche des Detektors bei.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

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Fig.l eine schematische Darstellung der wesentlichen Teile eines Röntgen-Computertomographen,

Fig.2 eine Draufsicht auf den Randbereich eines erfindungsgemäßen Detektors,

Fig. 3 das Nachstellen der z-Position des fächerförmigen Röntgenbündels und

Fig.4 das Nachstellen gemäß Fig.3 mit Tiefpaß-Filterung.

In Fig.l ist der Fokus eines Röntgenstrahlen 1 gezeigt, von dem ein durch eine nicht dargestellte Blende eingeblendetes fächerförmiges Röntgenstrahlbündel 2 ausgeht, das ein Objekt 3 durchsetzt und auf einem Detektor 4 auftrifft. Der Detektor 4 ist aus einer Reihe nebeneinander angeordneter Detektorelemente 5 gebildet. Jedes der Detektorelemente ist mit einem Szintillatorelement 5 versehen, das strahleneingangsseitig eine in z-Richtung 6 langgestreckte rechteckige Flache aufweist. Die Gesamtheit der nebeneinander angeordneten Flächen bildet die Gesamtfläche des Detektors 4. Das aus Röntgenstrahier 1 und Detektor 4 gebildete Meßsystem ist um die z-Achse 6 drehbar, so dass das Objekt 3 unter verschiedenen Projektionen durchstrahlbar ist. Mittels der vom Detektor 4 gelieferten Signale berechnet ein Computer 7 ein Bild des Objekts 3, welches auf einem Monitor 8 wiedergegeben wird. Die Erfassung der Signale des Detektors 4 erfolgt durch einen Multiplexer 9.

Fig.2 zeigt eine Draufsicht auf den Randbereich des Detektors 4. Es sind vier nebeneinander angeordnete Szintillatorelemente 5a, 5b, 5c und Sd gezeigt. Jedes Szintillatorelement ist Bestandteil eines Detektorelements. Die eine Hälfte der strahleneingangsseitigen Fläche des Szintillatorelements 5b ist einem ersten Tantalblech 10a abgedeckt. Die in z-Richtung

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6 folgende andere Hälfte des daneben angeordneten zweiten Szintillatorelements 5c ist mit einem weiteren Tantalblech 10b abgedeckt. Zur Erzielung der bestmöglichen Bildqualität ist es erwünscht, dass das auf die Gesamtfläche des Detektors 4 auftreffende fächerförmige Strahlenbündel 2 eine mittige Position einnimmt. Im gezeigten Beispiel ist das nicht der Fall. Auf das erste Szintillatorelement 5b entfallen 60% der Intensität bezogen auf die Intensität, welche auf die unabgedeckten Szintillatorelemente 5a oder 5d eingestrahlt wird., Auf das daneben angeordnete zweite Szintillatorelement 5c entfallen 40% der Intensität der auf die unabgedeckten Szintillatorelemente 5a, 5d eingestrahlten Intensität.

Die Abweichung von der gewünschten z-Position kann entsprechend der nachfolgenden Beziehung ermittelt werden:

(U_A - Ub)/(Ua + U_B) = (40% - 60%) / 100% = - 0,2,

wobei Ua und Ub die am ersten bzw. zweiten Detektorelement abfallenden Spannungen sind.

Der ermittelte Wert von —0,2 bedeutet, dass die Auslenkung 20% der halben Breite des fächerförmigen Strahlenbündels in z-Richtung 6 beträgt. Auf der Grundlage des ermittelten Werts erfolgt die Justierung der (hier nicht dargestellten) Blende, so dass das fächerförmige Strahlenbündel 2 eine mittige Position bezüglich der z-Richtung des Detektors 4 einnimmt.

In den Fig.3 und 4 ist über der Zeit bzw. der Anzahl der Ausleseereignisse die z-Position des Strahlenfächers [&mgr;&idiagr;&eegr;] am Detektor aufgetragen. Es ist jeweils die Korrektur der z-Position infolge.der durch die erfindungsgemäße· ,Einrichtung gemessenen Signale gezeigt. Es finden hier eine erste deutlich erkennbare Blendennachführung am Beginn der.Messung und eine zweite Blendennachführung beim Ereignis-Wert 1,5 &khgr; &Igr;&Ogr;⁴

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statt. Die zweite Blendennachführung ist insbesondere aus der Fig.4 deutlich erkennbar. Dabei sind hohe Frequenzen durch eine Tiefpass-Filterung unterdrückt worden. Derartige hohe Frequenzen entstehen durch unvermeidbare Unwuchten der Drehanode.

Die Auslesefrequenz beträgt hier etwa 2000 Hz. Eine solche Auslesefrequenz eignet sich zum raschen Nachführen der
Blende. Sie gewährleistet eine optimale Bildqualität.
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Claims

1. Röntgen-Computertomograph mit einem ein fächerförmiges Röntgenstrahlbündel (2) aussendenden Röntgenstrahler (1) und einem gegenüberliegenden Detektor (4) mit mindestens einer aus einer Reihe von Detektorelementen gebildeten Detektorzeile, wobei jedes Detektorelement ein Szintillatorelement (5, 5a, 5b, 5c, 5d) mit einer strahleneingangsseitig in z- Richtung langgestreckten rechteckigen Fläche aufweist, und wobei eine Einrichtung zur Justierung der durch das Röntgenstrahlbündel (2) beaufschlagten Gesamtfläche des Detektors (4) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in z- Richtung (6) eine Hälfte der Fläche eines ersten Szintillatorelements (5b) und eine der einen Hälfte in z-Richtung (6) folgende andere Hälfte der Fläche eines daneben angeordneten zweiten Szintillatorelements (5c) jeweils mit einer für Röntgenstrahlen undurchlässigen Abdeckung (10a, 10b) versehen sind.

2. Röntgen-Computertomograph nach Anspruch 1, wobei das erste (5b) und der zweite Szintillatorelement (5c) Bestandteil eines im Randbereich des Detektors (4) angeordneten ersten bzw. zweiten Detektorelements sind.

3. Röntgen-Computertomograph nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abdeckung (10a, 10b) ein für Röntgenstrahlen undurchlässiges, vorzugsweise aus Tantal, hergestelltes, Blech ist.

4. Röntgen-Computertomograph nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ermittlung der Abweichung des fächerförmigen Röntgenstrahlbündels (2) von der vorgegeben z-Position mittels folgender Beziehung ermittelbar ist:

Abweichung_z-Position = (U_A - U_B)/(U_A + U_B),

wobei U_A das vom ersten und U_B das vom zweiten Detektorelement gelieferte Spannungssignal ist.

5. Röntgen-Computertomograph nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auslesefrequenz des ersten und des zweiten Detektorelements mehr als 1000 Hz, vorzugsweise etwa 2000 Hz, beträgt.

6. Röntgen-Computertomograph nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Einrichtung zum Unterdücken hoher durch einen Anoden-Tellerschlag des Röngenstrahlers (1) bedingter Frequenzen vorgesehen ist.