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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine strahlungstomographische Bildgebungsvorrichtung
und ein Verfahren, und insbesondere eine strahlungstomographische
Bildgebungsvorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen von tomographischen
Mehrscheibenbildern eines Bereichs, durch welchen ein Strahlungsbündel mit
einer Breite und einer Dicke hindurch tritt.
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Bekannte
strahlungstomographische Bildgebungsvorrichtungen umfassen beispielsweise
eine Röntgen-CT-(Computertomographie)-Vorrichtung, die
Röntgenstrahlen
für die
Strahlung verwendet. In der Röntgen-CT-Vorrichtung
wird eine Röntgenröhre für die Röntgenstrahlungserzeugung
verwendet.
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Die
Röntgen-CT-Vorrichtung
ist dafür
konfiguriert, ein Strahlung emittierendes/detektierendes System,
d. h., ein Röntgenstrahlung
emittierendes/detektierendes System um einen Patienten bzw. Gegenstand
zu drehen (um den Patienten zu scannen); Projektionsdaten des Patienten
durch die Röntgenstrahlen
in mehreren den Patienten umgebenden Ansichtsrichtungen zu messen;
und ein tomographisches Bild auf der Basis der Projektionsdaten
zu erzeugen (rekonstruieren).
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Eine
Röntgenstrahlung
emittierende Vorrichtung in dem Röntgenstrahlung emittierenden/detektierenden
System emittiert ein Röntgenstrahlungsbündel mit
einer Breite, die einen abzubildenden Bereich umfasst und mit einer
bestimmten Dicke in einer Richtung rechtwinklig zu der Breite.
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Die
Dicke des Röntgenstrahlungsbündels kann
durch Steuerung des Öffnungsgrades
einer Röntgenstrahlungs-Durchlassöffnung (Apertur)
in einem Kollimator variiert werden, und die Scheibendicke für eine Ansicht
somit angepasst werden.
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Eine
Röntgenstrahlungs-Detektionsvorrichtung
in dem Röntgenstrahlung
emittierenden/detektierenden System detektiert Röntgenstrahlen durch einen mehrkanaligen
Röntgenstrahlungsdetektor,
in welchem mehrere (z. B. ca. 1000) Röntgen-Detektorelemente in einer
linearen Anordnung, welche hierin nachstehend manchmal als Detektorelementreihe bezeichnet
wird) in der Breitenrichtung des Röntgenstrahlungsbündels angeordnet
sind.
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Der
mehrkanalige Röntgenstrahlungsdetektor
besitzt eine Länge
(d. h., eine Breite) gleich der Breite des Röntgenstrahlungsbündels in
der Breitenrichtung des Röntgenstrahlungsbündels. Er
besitzt auch eine Länge
(d. h., eine Dicke), die größer als
die Dicke des Röntgenstrahlungsbündels in
der Dickenrichtung des Röntgenstrahlungsbündels ist.
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Derartige
mehrkanalige Röntgenstrahlendetektoren
umfassen einen Detktor, in welchem beispielsweise mehrere Detektorelementreihen
nebeneinander in der Dicke des Röntgenstrahlungsbündels (d.
h., in einer Transportrichtung des Patienten in einem von dem Röntgenstrahlen
bestrahlten Raum (der Körperachsenrichtung))
angeordnet sind, so dass die mehreren Detektorelementreihen gleichzeitig
das Röntgenstrahlungsbündel empfangen.
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Da
ein derartiger Röntgenstrahlungsdetektor alle
detektierten Röntgenstrahlen
für mehrere
Scheiben in einem einzigen Scan erfassen kann, wird er als ein Röntgenstrahlungsdetektor
zur Durchführung eines
Mehrfachscheibenscans mit gutem Wirkungsgrad verwendet.
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In
einem derartigen Röntgenstrahlungsdetektor
ist jede Elementreihe des Röntgenstrahlungsdetektors
so konfiguriert, dass sie eine Dicke (die Länge in der Dickenrichtung des
Rönt genstrahlungsbündels) gleich
einer minimalen Scheibendicke (z. B. 1 mm) besitzt und beispielsweise
mehrere bis zu mehreren zehn derartiger Reihen nebeneinander in der
Dickenrichtung des Röntgenstrahlungsbündels so
angeordnet sind, dass die durch die Elementreihe des Röntgenstrahlungsdetektors
detektierten Signale beliebig in Kanälen mit demselben Index kombiniert
werden können.
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In
der Röntgen-CT-Vorrichtung,
die einen derartigen Röntgenstrahlungsdetektor
aufweist, wird ein Mehrfachscheibenscan gleichzeitig für drei Scheiben
durchgeführt,
wovon jede eine Scheibendicke von 1 mm besitzt, indem beispielsweise
die mittigen drei Detektorelementreihen verwendet werden.
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Alternativ
wird ein Mehrfachscheibenscan gleichzeitig für drei Scheiben, wovon jede
eine Scheibendicke von 2 mm besitzt, unter Verwendung der mittigen
sechs Detektorelementreihen durchgeführt, um drei Sätze von
Detektorelementreihen durch Kombination benachbarter Reihenpaare
zu erzeugen.
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In ähnlicher
Weise wird ein Mehrfachscheibenscan gleichzeitig für mehrere
Scheiben durchgeführt,
welche jeweils unterschiedliche Dicken haben, indem eine Anzahl
von Detektorelementreihen verwendet wird, wobei die Anzahl gleich
dem Produkt der Scheibendicken und der Anzahl der Scheiben ist, und
indem Signale einer Anzahl von benachbarten Detektorelementreihen
kombiniert werden, wobei die Anzahl gleich der Scheibendicke ist,
um eine Anzahl von Sätzen
von Detektorelementreihen auszubilden, wobei die Anzahl gleich der
Anzahl der Scheiben ist.
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Obwohl
die herkömmliche
strahlungstomographische Bildgebungsvorrichtung wie z. B. die Röntgen-CT-Vorrichtung
dazu in der Lage ist, die Scheibendicke wie vorstehend beschrieben
zu variieren, wird jedoch die tomographische Bildgebung mit einer
auf einen vorbestimmten Wert festgelegten Dicke während des
Scanvorgangs durchgeführt,
und die Scheibendicke kann nicht während des Scanvorgangs dynamische
umgeschaltet werden.
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Ferner
wird in der herkömmlichen
strahlungstomographischen Bildgebungsvorrichtung üblicherweise
ein Abschnitt in der Nähe
des Mittelpunktes des gesamten Satzes von Detektorelementen in dem
Röntgenstrahlungsdetektor
verwendet und Abschnitte näher
an den Seiten werden nicht verwendet.
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Mit
anderen Worten, die herkömmliche
strahlungstomographische Bildgebungsvorrichtung ermöglicht keine
absichtliche Bewegung des Strahlungsemissionsmittelpunktes in der
Richtung des Transportes des auf dem Schlitten gelagerten Patienten
in den durch die Strahlung bestrahlten Raum (im Wesentlichen in
der Körperachsenrichtung
des Patienten).
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Da
die Scheibendicke während
des Scans nicht dynamisch umgeschaltet werden kann und der Emissionsmittelpunkt
der Strahlung nicht beliebig in der Körperachsenrichtung des Patienten
in der strahlungstomographischen Bildgebungsvorrichtung zur Ausführung eines
Mehrfachscans bewegt werden kann, entsteht der nachstehende Nachteil
beispielsweise bei der Ausführung
einer CT-Durchleuchtungs-(Fluorographie)-Bildgebung.
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Um
die CT-Durchleuchtungs-Bildgebung auszuführen, muss der auf dem Schlitten
gelagerte Patient genau in dem mit Röntgenstrahlen bestrahlten Raum
positioniert werden, und eine Nadel muss in den Patienten eingeführt werden,
um eine zu untersuchende Stelle zu erreichen.
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Indem
die Nadel eingeführt
wird, kann durch CT mit Sicherheit bestätigt werden, dass die Spitze der
Nadel die zu unter suchende Stelle erreicht hat; jedoch muss, wenn
die Position des auf dem Schlitten gelagerten Patienten aufgrund
einer Körperbewegung
des Patienten in der herkömmlichen
strahlungstomographischen Bildgebungsvorrichtung verschoben wird,
der Schlitten in eine Richtung bewegt werden, welche den Schlitten
in den durch mit Röntgenstrahlen
bestrahlten Raum oder in die entgegengesetzte Richtung zur Feineinstellung
der Position transportiert, und der Patient kann gefährdet werden, wenn
beispielsweise die Nadel eingeführt
worden ist.
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts dieser Umstände gemacht
und versucht, eine strahlungstomographische Bildgebungsvorrichtung
und ein Verfahren zu schaffen, in welchem die Scheibendicke dynamisch
während
des Scanvorgangs umgeschaltet werden kann, und der Emissionsmittelpunkt der
Strahlung beliebig in der Richtung des Transportes eines Patienten
bewegt. werden kann, um dadurch eine tomographische Bildgebung mit
Sicherheit und hoher Genauigkeit zu ermöglichen.
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EP 0 982 002 offenbart einen
z-Achsen-Folgekollimator mit variabler Apertur für ein Computertomographiesystem.
Eine Röntgentomographie-Vorrichtung
ist in
US 5 949 843 offenbart.
US 4 394 738 offenbart ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln der Verteilung von
Strahlungsabsorption in einem Körper.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine strahlungstomographische Bildgebungsvorrichtung
bereitgestellt, welche aufweist:
eine strahlungsemittierende
Einrichtung, die ein Strahlungsbündel
emittieren kann und einen durch das Strahlungsbündel bestrahlten Bereich als
Antwort auf ein erstes Steuersignal ändern kann;
eine Detektorelementanordnung,
die mehrere Strahlungsdetektorelemente aufweist, wobei deren bestrahlten
Oberflächen
in eine Auftreffrichtung des Strahlungsbündels zeigen und wobei in der
Anordnung die Strahlungsdetektorelemente in einer von zwei wechselseitig
rechtwinkligen Richtungen angeordnet sind, um eine Detektorelementreihe
zu erzeugen, und mehrere von den Detektorelementreihen nebeneinander
in der anderen von den zwei wechselseitig rechtwinkligen Richtungen
angeordnet sind;
eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen eines Emissionsmittelpunktes
der strahlungsemittierenden Einrichtung in der anderen von den zwei
wechselseitig rechtwinkligen Richtungen als Antwort auf ein zweites
Steuersignal, wobei die Bewegung dafür angepasst ist, den zweiten
Patienten innerhalb oder außerhalb
des abgebildeten Bereichs zu enthalten;
eine Steuereinrichtung
zum Empfangen von Information über
einen bestrahlten Bereich und Ausgeben des ersten Steuersignals
und des zweiten Steuersignals an die strahlungsemittierende Einrichtung
entsprechend dieser Information;
eine Tomographiebild-Erzeugungseinrichtung
zum Erzeugen von Mehrscheiben-Tomographiebildern eines Gebietes,
durch welchen das Strahlungsbündel verläuft, auf
der Basis detektierter Strahlungssignale für mehrere Ansichten, die durch
die Detektorelementanordnung entsprechend der Information über den
bestrahlten Bereich detektiert werden.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein strahlungstomographisches Bildgebungsverfahren
bereit, welches die Schritte aufweist:
Emittieren von Strahlung
aus einer strahlungsemittierenden Einrichtung;
Formen der emittierten
Strahlung in ein Strahlungsbündel,
um das Strahlungsbündel
zu emittieren und einen durch das Strahlungsbündel bestrahlten Bereich als
Antwort auf ein erstes Steuersignal zu ändern;
Aufstrahlen des
Strahlungsbündels
auf eine Detektorelementanordnung mit mehreren Strahlungsdetektorelementen,
wobei deren bestrahlten Oberflächen
in eine Auftreffrichtung des Strahlungsbündels zeigen, wobei in der
Anordnung die Strahlungsdetektorelemente in einer von zwei wechselseitig
senkrechten Richtungen angeordnet sind, um eine Detektorelementreihe
zu erzeugen, und mehrere von den Detektorelementreihen nebeneinander
in der anderen von den zwei wechselseitig senkrechten Richtungen
angeordnet sind;
Bewegen eines Emissionsmittelpunktes der Strahlungsemissionseinrichtung
in einer anderen von den zwei wechselseitig rechtwinkligen Richtungen
als Antwort auf ein zweites Steuersignal, wobei die Bewegung dafür angepasst
ist, den zweiten Patienten innerhalb oder außerhalb des abgebildeten Bereichs zu
enthalten;
Erzeugen des ersten Steuersignals und des zweiten Steuersignals
als Antwort auf die Information über den
bestrahlten Bereich;
Erzeugen von Mehrscheiben-Tomographiebildern
eines Gebietes, durch welchen das Strahlungsbündel auf der Basis von detektierten
Strahlungssignalen für mehrere
Ansichten verläuft,
welche durch die Detektoranordnung entsprechend der Information über den bestrahlten
Bereich detektiert werden.
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Darüber hinaus
kann in dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung die strahlungstomographische
Bildgebungsvorrichtung ferner eine Dreheinrichtung zum Drehen der
strahlungsemittierenden Einrichtung und der Detektoranordnung um
einen in einen durch Strahlung bestrahlten Raum transportierten
Patienten aufweisen.
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Des
Weiteren kann in dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung die
strahlungstomographische Bildgebungsvorrichtung ferner eine Anzeigeeinrichtung
zum Anzeigen der durch die Tomographiebild-Erzeugungseinrichtung
erzeugten tomographischen Bilder aufweisen.
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Zusätzlich weist
in dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Datensammeleinrichtung eine
Umschalteinrichtung zum Sammeln gewünschter Daten auf, indem detektierte
Signale aus den Detektorelementreihen in der Detektorelementanordnung
als Antwort auf ein drittes Steuersignal ausgewählt oder verschieden kombiniert
werden; und eine Umwandlungseinrichtung, um die Daten aus der Umschalteinrichtung
in digitale Daten umzuwandeln und die digitalen Daten an die Tomographiebild-Erzeugungseinrichtung
auszugeben.
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Außerdem kann
in dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Datensammeleinrichtung eine
Umwandlungseinrichtung zum Umwandeln der detektierten Signale aus
den Detektorelementreihen in der Detektorelementanordnung in digitale
Daten aufweisen; und eine Umschalteinrichtung zum Sammeln gewünschter
Daten durch Auswählen
oder variiertes Kombinieren der digitalen Daten aus der Umwandlungseinrichtung
als Antwort auf das zweite Steuersignal und zum Ausgeben der Daten
an die Tomographiebild-Erzeugungseinrichtung.
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Die
Erfindung wird nun detaillierter im Rahmen eines Beispiels unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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1 eine
Blockdarstellung ist, die die Gesamtkonfiguration der Röntgen-CT-Vorrichtung
darstellt, die als die strahlungstomographische Bildgebungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung dient.
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2 eine
Systemkonfigurationsdarstellung ist, die eine erste Ausführungsform
des Hauptabschnittes einer Röntgen-CT-Vorrichtung darstellt,
die als die strahlungstomographische Bildgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung dient.
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3 schematisch
ein Beispiel einer Konfiguration einer Detektorelementanordnung
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt.
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4 die wechselseitige Beziehung zwischen
einer Röntgenröhre, einem
Kollimator und einer Detektorelementanordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt.
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5 eine
Ansicht ist, die die wechselseitige Beziehung zwischen einer Röntgenröhre, einem
Kollimator, einer Detektorelementanordnung und einem Patienten gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt.
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6 exemplarisch
von einer Eingabevorrichtung gelieferte Statusinformation, einen
Datensammelbereich in einer Auswahl/Additions-Verknüpfungsschaltung
in einem Datensammelabschnitt, und eine Kombination von Detektorelementreihen
gemäß der ersten
Ausführungsform
darstellt.
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7 eine
Darstellung zur Erläuterung
des Betriebs der ersten Ausführungsform
ist.
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8 eine
Systemkonfigurationsdarstellung ist, die eine zweite Ausführungsform
des Hauptabschnittes der Röntgen-CT-Vorrichtung darstellt,
die als die strahlungstomographische Bildgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung dient.
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9 eine
Systemkonfigurationsdarstellung ist, die eine dritte Ausführungsform
des Hauptabschnittes der Röntgen-CT-Vorrichtung darstellt,
die als die strahlungstomographische Bildgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung dient.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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1 ist
eine Blockdarstellung, die die Gesamtkonfiguration der Röntgen-CT-Vorrichtung
darstellt, die als die strahlungstomographische Bildgebungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung dient, und 2 ist eine Systemkonfigurationsdarstellung,
die eine erste Ausführungsform
des Hauptabschnittes einer Röntgen-CT-Vorrichtung
darstellt, die als die strahlungstomographische Bildgebungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung dient.
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Die
Röntgen-CT-Vorrichtung 1 weist
ein Scanportal 2, eine Bedienungskonsole 3 und
einen Bildgebungstisch (Schlitten) 4 gemäß Darstellung
in 1 auf.
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Das
Scanportal 2 weist als seine Hauptkomponenten eine Röntgenröhre 20,
einen Röntgenröhren-Bewegungsabschnitt 21, einen
Kollimator 22, eine Detektorelementanordnung 23,
einen Datensammelabschnitt 24, eine Röntgenstrahlungssteuerung 25,
eine Kollimatorsteuerung 26, einen Drehabschnitt 27 und
eine Drehsteuerung 28 auf.
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Von
diesen Komponenten bilden die Röntgenröhre 20,
der Kollimator 22, die Röntgenstrahlungssteuerung 25 und
die Kollimatorsteuerung 26 die strahlungsemittierende Einrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Die
Röntgenröhre 20 emittiert
Röntgenstrahlen
vorbestimmter Intensität
in Richtung zu dem Kollimator 22 auf der Basis eines Steuersignals
CTL251 aus der Röntgenstrahlungssteuerung 25.
Der Röntgenröhren-Bewegungsabschnitt 21 bewegt
die Position der Röntgenröhre 20,
insbesondere einen Emissionsmittelpunkt der Röntgenröhre 20 in einer Richtung
des Transportes des Bildgebungstisches 4 für die Lagerung
eines Patienten in eine und aus einem durch Röntgenstrahlung bestrahlten
Raum 29 in dem Scanportal 2 (d. h., in einer Richtung
rechtwinklig zur Zeichnungsebene von 1, welche
hierin nachstehend manchmal als eine z-Richtung gemäß Darstellung
in 2 bezeichnet wird), als Antwort auf ein Steuersignal
CTL252 aus der Röntgenstrahlungssteuerung 25 über eine
Strecke, die dem Befehl des Steuerungssignals CTL252 entspricht.
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Der
Röntgenröhren-Bewegungsabschnitt 21 hält normalerweise
den Emissionsmittelpunkt der Röntgenröhre 20 an
einer Position, der dem mittigen Abschnitt der Detektorelementanordnung 23 in
der z-Richtung entspricht.
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Der
Kollimator 22 formt die aus der Röntgenröhre 20 emittierten
Röntgenstrahlen
in ein fächerförmiges Röntgenstrahlungsbündel 5,
d. h., in ein Fächerbündel mit
einer bestimmten Breite und einer bestimmten Dicke (einer Scheibendicke)
auf der Basis eines Steuersignals 261 aus der Kollimatorsteuerung 26,
um einen gewünschten
Bereich auf der Detektorelementanordnung 23 mit dem Fächerbündel zu
bestrahlen.
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Die
Dicke des Röntgenstrahlungsbündels 5 ist
durch eine Öffnungsgradsteuerung
einer Apertur 221 in dem Kollimator 22 auf der
Basis des Steuersignals 261 definiert.
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Die Öffnungsgradsteuerung
der Apertur 221 in dem Kollimator 22 wird, um
eine beliebige Breite während
des Scans (d. h., während
der Drehung des Drehabschnittes 27) zu haben, durch die
Kollimatorsteuerung 26 als Antwort auf einen Steuerbefehl
aus einer zentralen Verarbeitungsvorrichtung 30 dynamisch
umgeschaltet, die in dem Bedienungsabschnitt 3 enthalten
ist, welcher später
beschrieben wird.
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Die
Detektorelementanordnung 23 weist Röntgen-Detektorelemente auf,
die als Strahlungsdetektionselemente dienen. Die Röntgen-Detektorelemente
sind in einer Anordnung (Matrix) in Richtungen der Breite (x-Richtung)
und der Dicke (z-Richtung) des fächerförmigen Röntgenstrahlungsbündels 5 gemäß Definition
durch den Kollimator 22 angeordnet.
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3 stellt
eine exemplarische Konfiguration der Detektorelementanordnung 23 gemäß der vorliegenden
Erfindung dar.
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Die
Detektorelementanordnung 23 ist als ein mehrkanaliger Mehrzeilen-Röntgendetektor
konfiguriert, in welchem mehrere von (i × j) Röntgen-Detektorelementen 231 (i,
j) in einer i × j
Anordnung (Matrix) in einer zweidimensionalen Weise gemäß Darstellung
in 3 angeordnet sind.
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Die
in einer zweidimensionalen Weise angeordneten mehreren Röntgen-Detektorelemente 23 (i, j),
bilden eine Röntgenauftreffoberfläche, die
gekrümmt
ist, dass sie insgesamt eine zylindrische konkave Oberfläche aufweist.
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Das
Symbol "i" bezeichnet einen
Kanalindex, und beispielsweise ist i = 1–1000. Das Symbol "j" bezeichnet einen Zeilenindex und beispielsweise
ist j = 1–16;
jedoch ist in dieser Ausführungsform "j" nicht kleiner als 4, beispielsweise
8 definiert, um einen Mehrfachscheibenscan zu erzielen. Ein Beispiel,
in welchem die Anzahl der Zeilen gleich acht ist, ist in 2 dargestellt,
und die Reihen sind mit Symbolen A–H bezeichnet.
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Jedes
von den Röntgen-Detektorelementen 231 (i,
j) ist beispielsweise durch einer Kombination eines Szintillators
und einer Photodiode aufgebaut. Jedoch sind die Röntgen-Detektorelemente 231 (i,
j) nicht auf eine derartige Kombination beschränkt, sondern können Halbleiter-Röntgen-Detektorelemente
sein, indem beispielsweise Cadmium-Tellur (CdTe) verwendet wird,
oder Ionenkammer-Röntgen-Detektorelemente,
Xenon-(Xe)-Gas.
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Die
Röntgen-Detektorelemente 231 (i,
j) mit derselben Reihennummer "j" bilden eine Detektorelementreihe.
Mehrere Detektorelementreihen sind parallel nebeneinander angeordnet.
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4 stellt die wechselseitige Beziehung zwischen
der Röntgenröhre 20,
dem Kollimator 22 und der Detektorelementanordnung 23 gemäß der vorliegenden
Erfindung dar. 4(a) ist eine Ansicht von
vorne (in der z-Richtung) und 4(b) ist
eine Ansicht von der Seite (in der x-Richtung).
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Gemäß Darstellung
in 4(a) und (b) werden
die von der Röntgenröhre 20 emittierten
Röntgenstrahlen
durch den Kollimator 22 in das fächerförmige Röntgenstrahlungsbündel 5 geformt,
und das fächerförmige Röntgenstrahlungsbündel 5 trifft
auf die Detektorelementanordnung 23 auf.
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4(a) stellt die Ausdehnung des fächerförmigen Röntgenstrahlungsbündels 5,
d. h., die Breite des Röntgenstrahlungsbündels 5 dar.
Die Breitenrichtung des Röntgenstrahlungsbündels 5 fällt mit der
Richtung der Kanalanordnung (i-Richtung) in der Detektorelementanordnung 23 zusammen.
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4(b) stellt die Dicke des Röntgenstrahlungsbündels 5 dar.
Die Dickenrichtung des Röntgenstrahlungsbündels 5 fällt mit
einer Richtung der Detektorelementreihenanordnung (j-Richtung) in
der Detektorelementanordnung 23 zusammen.
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Ein
auf dem Bildgebungstisch 4 gelagerter Patient 6 wird
in den mit Röntgenstrahlen
bestrahlten Raum 29, wie exemplarisch in 5 dargestellt, transportiert,
wobei die Körperachse
des Patienten die Fächerebene
des Röntgenstrahlungsbündels 5 schneidet.
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Somit
wird ein durch das Röntgenstrahlungsbündel 5 in
Scheibenform erzeugtes Projektionsbild des Patienten 6 auf
die Detektorelementanordnung 23 projiziert.
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Die
Dicke des auf den Patienten aufgebrachten Röntgenstrahlungsbündels 5 ist
durch die Öffnungsgradsteuerung
der Apertur 221 in dem Kollimator 22 gemäß vorstehender
Beschreibung definiert.
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Der
Datensammelabschnitt 24 sammelt die von den einzelnen Röntgen-Detektorelementen 231 (i,
j) in der Detektorelementan ordnung 23 detektierten Daten
und gibt die detektierten Daten an die Bedienungskonsole 3 aus.
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Der
Datensammelabschnitt 24 besteht aus einer Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung (MUX,
ADD) 241 und einem Analog/Digital-Wandler (ADC) 242 gemäß exemplarischer
Darstellung in 2.
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Die
Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung 241 wählt dynamisch
oder addiert in variierender Kombination die aus den Detektorelementreihen (z.
B. acht Reihen (A–H))
in der Detektorelementanordnung 23 während des Scanvorgangs eingegebenen
detektierten Signale als Antwort auf ein Steuersignal (drittes Steuersignal)
CTL303 aus der zentralen Verarbeitungsvorrichtung 30 in
der Bedienungskonsole 3, welche später beschrieben wird, und gibt
das Ergebnis an den ADC 242 aus.
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Der
ADC 242 wandelt die detektierten Signale, die in beliebiger
Kombination bei der Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung 241 ausgewählt oder addiert
werden, in einer analogen Signalform in digitale Signale um und
gibt die digitalen Signale an die zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 in
der Bedienungskonsole 3 aus.
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Die
Röntgenstrahlungssteuerung 25 gibt
das Steuersignal CTL251 an die Röntgenröhre 20 aus, um
die Röntgenemission
als Antwort auf ein Steuersignal CTL301 aus der zentralen Verarbeitungsvorrichtung 30 in
der Bedienungskonsole 3 zu steuern.
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Ferner
gibt die Röntgenstrahlungssteuerung 25 das
Steuersignal CTL252 an den Röntgenröhren-Bewegungsabschnitt 21 aus,
um die Position der Röntgenröhre 20,
d. h., den Emissionsmittelpunkt der Röntgenröhre 20 in der Richtung
des Transportes des Bildgebungstisches 4 für die Lagerung
des Patienten in den und aus den mit Röntgenstrahlen bestrahlten Raum 29 in
dem Scanportal 2 (d. h., in der z-Richtung) als Antwort
auf das Steuersignal (zweites Steuersignal) CTL301 aus der zentralen
Verarbeitungsvorrichtung 30 in der Bedienungskonsole über eine
befohlene Strecke zu bewegen.
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Ferner
hält die
Röntgenstrahlungssteuerung 25 normalerweise
den Röntgenröhren-Bewegungsabschnitt 21 an
einer Position dergestalt, dass der Emissionsmittelpunkt der Röntgenröhre 20 der
mittigen Position der Detektorelementanordnung 23 in der
z-Richtung entspricht.
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Die
Kollimatorsteuerung 26 gibt das Steuersignal CTL261 an
den Kollimator 22 aus, um den Öffnungsgrad der Apertur 221 in
dem Kollimator 22 als Antwort auf ein Steuersignal (erstes
Steuersignal) CTL302 aus der zentralen Verarbeitungsvorrichtung 30 in
der Bedienungskonsole 3 anzupassen, um dadurch die von
der Röntgenröhre 20 emittierten
Röntgenstrahlen
in das fächerförmige Röntgenstrahlungsbündel 25 mit
einer vorbestimmte Breite und Dicke (Scheibendicke) zu formen, um
einen gewünschten
Bereich auf der Detektorelementanordnung 23 mit dem Fächerstrahlbündel 5 zu
bestrahlen.
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Der
Drehabschnitt 27 dreht sich in einer vorbestimmten Richtung
auf der Basis eines Steuersignals CTL28 aus der Drehsteuerung 28.
Auf dem Drehabschnitt 27 sind die Röntgenröhre 20, der Röntgenröhren-Bewegungsabschnitt 21,
der Kollimator 22, die Detektorelementanordnung 23,
der Datensammelabschnitt 24, die Röntgenstrahlungssteuerung 25 und
die Kollimatorsteuerung 26 angeordnet, und diese Komponenten ändern ihre
Positionsbeziehung in Bezug auf den Patienten 6, der in
den mit Röntgenstrahlen
bestrahlten Raum 29 transportiert wird, sobald sich der
Drehabschnitt 27 dreht.
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Die
Drehsteuerung 28 gibt das Steuersignal CTL28 an den Drehabschnitt 27 aus,
um den Drehabschnitt 27 eine gewünschte Anzahl von Malen in
einer bestimmten Richtung als Antwort auf ein Steuersignal CTL304
aus der zentralen Verarbeitungsvorrichtung 30 in dem Bedienungsabschnitt 3 zu
drehen.
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Der
Bedienungsabschnitt 3 weist als eine seiner Hauptkomponenten
die zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 auf, die als die
Steuereinrichtung dient, und die Tomographiebild-Erzeugungseinrichtung,
eine Eingabevorrichtung 31 und eine Anzeigevorrichtung 32 und
eine Speichervorrichtung 33.
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Die
zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 besteht beispielsweise
aus einem Mikrocomputer und gibt ein Steuersignal CTL30b an den
Bildgebungstisch 4 aus, um den Transport des Bildgebungstisches 4 für die Lagerung
des Patienten 6 in den mit Röntgenstrahlen bestrahlten Raum 29 in
dem Scanportal 2 in der z-Richtung als Antwort auf ein über die Eingabevorrichtung 31 eingegebenen
Befehl zu veranlassen.
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Die
zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 gibt das Steuersignal
CTL304 an die Drehsteuerung 28 in dem Scanportal 2 als
Antwort auf einen Befehl, wie z. B. einen Befehl zum Starten eines
Mehrfachscheibenscans, der über
die Eingabevorrichtung 31 eingegeben wird, aus, um den
Drehabschnitt 27 in dem Scanportal 2, auf welchem
die Röntgenröhre 20, der
Röntgenröhren-Bewegungsabschnitt 21,
der Kollimator 22, die Detektorelementanordnung 23,
der Datensammelabschnitt 24, die Röntgenstrahlungssteuerung 25 und
die Kollimatorsteuerung 26 montiert sind, zu veranlassen,
sich eine befohlene Anzahl von Malen in einer bestimmten Richtung
zu drehen.
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Die
zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 gibt auch das Steuersignal
CTL301 an die Röntgenstrahlungssteuerung 25 aus, um
die Röntgenröhre 20 in
dem Scanportal 2 zu veranlassen, Röntgenstrahlen zu emittieren.
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Ferner
gibt als Antwort auf Statusinformation, die als die Bestrahlungsbereichsinformation
zum Definieren der über
die Eingabevorrichtung eingegebenen Scheibendicke dient, die zentrale
Verarbeitungsvorrichtung 30 das Steuersignal CTL301 an
die Röntgenstrahlungssteuerung 25 aus,
um den Emissionsmittelpunkt der Röntgenröhre 20 in der Transportrichtung
des Bildgebungstisches für
die Lagerung des Patienten in den und aus den mit Röntgenstrahlen
bestrahlten Raum 29 in dem Scanportal 2 (d. h., der
z-Richtung) über
eine vorbestimmte Strecke zu bewegen; und gibt das Steuersignal 302 an
die Kollimatorsteuerung 26 aus, um den Kollimator 22 zu
veranlassen, das Röntgenstrahlungsbündel 5 mit
einem bestimmten Öffnungsgrad
zu emittieren.
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Ferner
gibt die zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 das Steuersignal
CTL303 an die Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung 241 in
dem Datensammelabschnitt 24 als Antwort auf die Statusinformation
zur Definition der Scheibendicke, die über die Eingabevorrichtung 31 eingegeben
wird, aus, so dass die Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung 241 dynamisch
in variierender Kombination das von den Detektorelementreihen (z.
B. acht Reihen (A–H))
in der Detektorelementanordnung 23 während des Scanvorgangs detektierte
Signal selektiert oder addiert.
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6 stellt
exemplarisch über
die Eingabevorrichtung 31, den Datensammelbereich in der
Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung 241 in dem Datensammelabschnitt 24 und
eine Kombination der Detektorelemente eingegebene Statusinformation dar.
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Das
in 6 dargestellte Beispiel ist eines, in welchem
die Anzahl der Detektorelementreihen acht ist, d. h., die Rei hen
A–H sind,
und Daten für
vier Reihen in den ADC 242 eingegeben werden.
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In
dem in 6 dargestellten Beispiel schreibt die Statusinformation "a" eine Datensammlung für einen
breiten Bereich z. B. für
alle Reihen vor.
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In
diesem Falle definiert die Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung 241 die
Reihen A und B als ein Satz ➀, die Reihen C und als ein
Satz ➁, die Reihen E und F als ein Satz ➂ und
die Reihen G und H als ein Satz ➃ und wählt Information der Sätze ➀ bis
in ➃ als die Daten für
vier Reihen aus.
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Die
Statusinformation "b" schreibt die Datensammlung
für einen
schmäleren
Bereich, beispielsweise für
die vier Reihen C–F
in dem mittigen Abschnitt vor.
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In
diesem Falle definiert die Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung 241 die
Zeile C als einen Satz ➀, die Reihe D als einen Satz ➁,
die Reihe E als einen Satz ➂ und die Reihe F als einen
Satz ➃ und wählt
die Information der Sätze ➀ – ➃ als
die Daten für
vier Reihen.
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In
diesem Falle wird, wenn die Statusinformation "b" unter
dem Status "a" eingegeben wird,
der Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung 241 durch das
Steuersignal CTL303 aus der zentralen Verarbeitungsvorrichtung 30 befohlen,
eine Datensammlung für
die mittigen vier Reihen auszuführen.
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Ferner
wird, wenn die Statusinformation "a" unter
dem Status "b" eingegeben wird,
der Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung 241 durch das
Steuersignal CTL303 aus der zentralen Verarbeitungsvorrichtung 30 befohlen,
eine Datensammlung für
alle Reihen auszuführen.
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Die
Statusinformation "c" schreibt die Datensammlung
für einen
schmalen Bereich, beispielsweise für die vier Reihen A– D links
in der Zeichnung vor.
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In
diesem Falle definiert die Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung 241 die
Zeile A als einen Satz ➀, die Reihe B als einen Satz ➁,
die Reihe C als einen Satz ➂ und die Reihe D als einen
Satz ➃ und wählt
die Information der Sätze ➀–➃ als
die Daten für vier
Reihen.
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In
diesem Beispiel wird, wenn die Statusinformation "c" unter dem Status "b" eingegeben
wird, der Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung 241 durch
das Steuersignal CTL303 aus der zentralen Verarbeitungsvorrichtung 30 befohlen,
eine Datensammlung für
die vier Reihen auf der linken Seite auszuführen.
-
Ferner
wird, wenn die Statusinformation "b" unter
dem Status "c" eingegeben wird,
der Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung 241 durch das
Steuersignal CTL303 aus der zentralen Verarbeitungsvorrichtung 30 befohlen,
eine Datensammlung für
die vier mittigen Reihen auszuführen.
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Die
Statusinformation "d" schreibt die Datensammlung
für einen
schmalen Bereich, beispielsweise für die vier Reihen E–H rechts
in der Zeichnung vor.
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In
diesem Falle definiert die Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung 241 die
Zeile E als einen Satz ➀, die Reihe F als einen Satz ➁,
die Reihe G als einen Satz ➂ und die Reihe H als einen
Satz ➃ und wählt
die Information der Sätze ➀–➃ als
die Daten für vier
Reihen.
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In
diesem Beispiel wird, wenn die Statusinformation "d" unter dem Status "c" eingegeben
wird, der Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung 241 durch
das Steuersignal CTL303 aus der zentralen Verarbeitungsvorrichtung 30 befohlen,
eine Datensammlung für
die vier Reihen auf der rechten Seite auszuführen.
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Ferner
wird, wenn die Statusinformation "c" unter
dem Status "d" eingegeben wird,
der Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung 241 durch das
Steuersignal CTL303 aus der zentralen Verarbeitungsvorrichtung 30 befohlen,
eine Datensammlung für
die vier Reihen auf der linken Seite auszuführen.
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Außerdem führt die
zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 eine Bildrekonstruktion
auf der Basis der Daten von mehreren Ansichten aus, die bei dem Datensammelabschnitt 24 gemäß vorstehender
Beschreibung gesammelt wurden, erzeugt mehrere tomographische Bilder
in mehreren Scheiben, und zeigt die Bilder auf der Anzeigevorrichtung 32 an.
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Die
Bildrekonstruktion bei der zentralen Verarbeitungsvorrichtung 30 verwendet
beispielsweise eine gefilterte Rückprojektionstechnik.
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Die
Eingabevorrichtung 31 ist für die Eingabe gewünschter
Bildgebungsbedingungen und dergleichen, einschließlich der
Statusinformation, in die zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 durch
einen menschlichen Bediener vorgesehen, und besteht beispielsweise
aus einer Tastatur und einer Maus. Die Eingabevorrichtung 31 kann
mit dem Scanportal 2 oder dem Bildgebungstisch 4 verbunden
sein.
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Die
Anzeigevorrichtung 32 stellt die rekonstruierten Bilder
und weitere von der zentralen Verarbeitungsvorrichtung 30 gelieferte
Information dar.
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Die
Speichervorrichtung 33 speichert verschiedene Arten von
Daten, rekonstruiert die Bilder und Programme, und auf die gespeicherten
Daten wird von der zentralen Verarbeitungsvorrichtung 30 nach
Bedarf zugegriffen.
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Der
Betrieb der vorstehend erwähnten
Konfiguration wird nun unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
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In 7 repräsentiert
das Symbol I die Intensität
von in den ADC 242 unter dem Status "a"–"d" eingegebenen Signalen; das Bezugszeichen 61 bezeichnet
einen in dem mit Röntgenstrahlen
bestrahlten Raum 29 liegenden großen Gegenstand, und 62 einen
kleineren Gegenstand als den Gegenstand 61, der in dem
mit Röntgenstrahlen
bestrahlten Raum 29 liegt; und "*" repräsentiert
den Emissionsmittelpunkt der Röntgenröhre 20.
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Zuerst
gibt die Bedienungsperson Information bezüglich einer Position, in welche
sich der Bildgebungstisch 4 bewegen soll, in die zentrale
Verarbeitungsvorrichtung 30 über die Eingabevorrichtung 31 ein.
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Die
zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 gibt das Steuersignal
CTL30b an den Bildgebungstisch 4 für den Transport des Bildgebungstisches
für die
Lagerung des Patienten 6 in den und aus dem mit Röntgenstrahlen
bestrahlten Raum 29 in dem Scanportal 2 in der
z-Richtung als Antwort auf den über
die Eingabevorrichtung 31 eingegebenen Befehl aus; führt die
Anpassung und dergleichen aus; und positioniert eine in dem Patienten 6 zu
untersuchende gewünschte
Stelle an einer gewünschten
Posi tion in dem mit Röntgenstrahlen
bestrahlten Raum 29 in dem Scanportal 2.
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Anschließend wird
die zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 mit einem Startbefehl
eines Mehrfachscheibenscans und Statusinformation über die
Eingabevorrichtung 31 beliefert. In diesem Falle wird die
Statusinformation "a" eingegeben, um einen Übersichtsscan
unter Verwendung einer großen Scheibendicke
am Anfang durchzuführen.
Die zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 gibt dann das Steuersignal
CTL301 an die Röntgenstrahlungssteuerung 25 aus.
Auf der Basis des Signals gibt die Röntgenstrahlungssteuerung 25 das
Steuersignal CTL251 an die Röntgenröhre 20 aus,
und die Röntgenröhre 20 emittiert
dementsprechend Röntgenstrahlen.
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Ferner
gibt die Röntgenstrahlungssteuerung 25 das
Steuersignal CTL252 an den Röntgenröhren-Bewegungsabschnitt 21 aus,
um die Röntgenröhre 20 so
zu steuern, dass der Emissionsmittelpunkt der Röntgenröhre 20 an dem Mittelpunkt
der Detektorelementanordnung 23 in der z-Richtung, d. h.,
in etwa auf der Begrenzung zwischen den Reihen D und E gemäß Darstellung
in 7(a) positioniert ist.
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Dann
gibt die zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 das Steuersignal
CTL302 an die Kollimatorsteuerung 26 aus, und die Kollimatorsteuerung 26 liefert
das Steuersignal CTL261, das den Treiberabschnitt für den Kollimator 22 anweist,
den Öffnungsgrad
der Apertur 221 so anzupassen, dass alle Reihen A–H mit dem
Röntgenstrahlungsbündel 5 bestrahlt
werden.
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Ferner
gibt die zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 das Steuersignal
CTL303 an die Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung 241 aus. Demzufolge
führt die
Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung 241 eine
Datensammlung bezüglich der
von allen Reihen in der Detektorelementanordnung 23 detektierten
Signale aus; definiert die Reihen A und B als einen Satz ➀,
die Reihen C und als einen Satz ➁, die Reihen E und F als
einen Satz ➂ und die Reihen G und H als einen Satz ➃;
wählt Information
der Sätze ➀–➃ als
die Daten für
vier Reihen aus; und liefert die Daten an den ABC 242.
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Der
ADC 242 wandelt die analogen Signale aus der Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung 241 in
digitale Signale um und gibt die umgewandelten Signale an die zentrale
Verarbeitungsvorrichtung 30 als Ansichtsdaten aus.
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Die
zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 führt die Bildrekonstruktion
auf der Basis der Daten für
mehrere von dem Datensammelabschnitt 24 gesammelte Ansichten
durch, erzeugt mehrere tomographische Bilder in mehreren Scheiben,
und zeigt die Bilder auf der Anzeigevorrichtung 32 an.
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Da
der große
Gegenstand 61 und der kleine Gegenstand 62 in
dem abgebildeten Bereich in den auf der Anzeigevorrichtung 32 dargestellten
tomographischen Bildern enthalten sind, werden die Bilder der großen und
kleinen Gegenstände 61 und 62 mit einer
Intensitätsverteilung
gemäß Darstellung
in 7(a) dargestellt.
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Wenn
beispielsweise in diesem Falle eine Durchleuchtungsabbildung durchgeführt wird,
wird eine Nadel eingeführt,
um eine bestimmte in dem Gegenstand 6 zu untersuchende
Stelle zu erreichen. Wenn die Nadel beispielsweise durch den kleinen Gegenstand 61 dargestellt
wird, kann die Positionsbeziehung zwischen der Nadel und der zu
untersuchenden Stelle angenähert
bekannt sein, indem die Statusinformation "a" eingegeben
wird.
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Anschließend wird,
um die genaue Position mit einer reduzierten Scheibendicke festzustellen, beispielsweise
die Statusinformation "b" in die zentrale
Verarbeitungsvorrichtung 30 über die Eingabevorrichtung 31 eingegeben.
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In
diesem Falle gibt die zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 ähnlich wie
vorstehend das Steuersignal CTL301 an die Röntgenstrahlungssteuerung 25 so
aus, dass die Röntgenemission
mit dem Emissionsmittelpunkt der Röntgenröhre 20 in einer Position
in der Mitte der Detektorelementanordnung 23 in der z-Richtung
durchgeführt
wird, d. h., in etwa auf der Grenze zwischen den Reihen D und E
gemäß Darstellung
in 7(b) positioniert ist.
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Dann
gibt die zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 das Steuersignal
CTL302 an die Kollimatorsteuerung 26 aus, und die Kollimatorsteuerung 26 liefert
das Steuersignal CTL261, das den Treiberabschnitt für den Kollimator 22 anweist,
den Öffnungsgrad
der Apertur 221 so anzupassen, dass die mittigen vier Reihen
C–F mit
dem Röntgenstrahlungsbündel 5 bestrahlt
werden.
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Ferner
gibt die zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 das Steuersignal
CTL303 an die Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung 241 aus. Demzufolge
führt die
Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung 241 eine
Datensammlung an den Signalen aus, die durch die mittigen vier Reihen
C–F von den
durch die Detektorelementanordnung 23 detektierten detektiert
werden; definiert die Reihe C als Satz ➀, die Reihe D als
einen Satz ➁, die Reihe E als einen Satz ➂ und
die Reihe F als einen Satz ➃; wählt Information der Sätze ➀–➃ als
die Daten für
vier Reihen aus; und liefert die Daten an den ADC 242.
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Der
ADC 242 wandelt die analogen Signale aus der Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung 241 in
digitale Signale um, und gibt das umgewandelte Signal an die zentrale
Verarbeitungsvorrichtung 30 als Ansichtsdaten weiter.
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Die
zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 führt eine Bildrekonstruktion
auf der Basis der Daten für
mehrere Ansichten durch, die durch den Datensammelabschnitt 24 gespeichert
wurden, erzeugt mehrere tomographische Bilder in Mehrfachscheiben und
zeigt die Bilder auf der Anzeigevorrichtung 32 an. Da ein
Teil des großen
Gegenstands 61 und ein Teil des kleinen Gegenstands 62 in
dem abgebildeten Bereich in den tomographischen Bildern auf der
Anzeigevorrichtung 32 enthalten sind, werden die Bilder eines
Teils der großen
und kleinen Gegenstände 61 und 62 mit
einer Intensitätsverteilung
gemäß Darstellung
in 7(b) dargestellt.
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In
diesem Falle kann man die Positionsbeziehung zwischen den Endabschnitten
der Gegenstände 61 und 62 genauer
erkennen.
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Anschließend wird,
wenn die genaue Position des Gegenstandes 61 festzustellen
ist, die Statusinformation "c" beispielsweise in
die zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 über die
Eingabevorrichtung 31 eingegeben.
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In
diesem Falle gibt die zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 das
Steuersignal CTL301 an die Röntgenstrahlungssteuerung 25 aus,
so dass die Röntgenemission
mit dem Emissionsmittelpunkt der Röntgenröhre 20 in der Position
an dem Abschnitt der Detektorelementanordnung 23 zu der
z-Richtung hin, d. h., angenähert
auf der Grenze zwischen den Reihen B und C gemäß Darstellung in 7(c) positioniert, durchgeführt wird.
-
Dann
gibt die zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 das Steuersignal
CTL302 an die Kollimatorsteuerung 26 aus, und die Kollimatorsteuerung 26 liefert
das Steuersignal CTL261, welches den Treiberabschnitt für den Kollimator 22 anweist,
den Öffnungsgrad
der Apertur 221 so anzupassen, dass die vier Reihen A–D zu der
einen Seite hin mit dem Röntgenstrahlungsbündel 5 bestrahlt
werden.
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Ferner
gibt die zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 das Steuersignal
CTL303 an die Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung 241 aus. Demzufolge
führt die
Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung 241 eine
Datensammlung an den Signalen aus, die von den vier Reihen A–D links
in 7 von den durch die Detektorelementanordnung 23 detektierten,
detektiert werden; definiert die Reihe A als Satz ➀, die
Reihe B als einen Satz ➁, die Reihe C als einen Satz ➂ und
die Reihe D als einen Satz ➃; wählt Information der Sätze ➀–➃ als
die Daten für
vier Reihen aus; und liefert die Daten an den ADC 242.
-
Der
ADC 242 wandelt die analogen Signale aus der Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung 241 in
digitale Signale um und gibt die umgewandelten Signale an die zentrale
Verarbeitungsvorrichtung 30 als Ansichtsdaten aus.
-
Die
zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 führt eine Bildrekonstruktion
auf der Basis der Daten für
mehrere von dem Datensammelabschnitt 24 gesammelte Ansichten
aus, erzeugt mehrere tomographische Bilder mit Mehrfachscheiben
und zeigt die Bilder auf der Anzeigevorrichtung 32 an.
-
Da
nur der große
Gegenstand 61 in dem abgebildeten Bereich in den auf der
Anzeigevorrichtung 32 angezeigten tomographischen Bildern
enthalten ist, wird eine Übersicht
des Gegens tandes 61 mit einer Intensitätsverteilung gemäß Darstellung
in 7(c) angezeigt.
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In
diesem Falle kann man die Positionsbeziehung in dem Gegenstand 61 genauer
erkennen.
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Anschließend wird,
wenn die genaue Position des Gegenstandes 62 festzustellen
ist, die Statusinformation "d" beispielsweise in
die zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 über die
Eingabevorrichtung 31 eingegeben.
-
In
diesem Falle gibt die zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 das
Steuersignal CTL301 an die Röntgenstrahlungssteuerung 25 aus,
so dass die Röntgenemission
mit dem Emissionsmittelpunkt der Röntgenröhre 20 in der Position
an dem Abschnitt der Detektorelementanordnung 23 zu der
z-Richtung hin, d. h., angenähert
auf der Grenze zwischen den Reihen F und G gemäß Darstellung in 7(d) positioniert, durchgeführt wird.
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Dann
gibt die zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 das Steuersignal
CTL302 an die Kollimatorsteuerung 26 aus, und die Kollimatorsteuerung 26 liefert
das Steuersignal CTL261, welches den Treiberabschnitt für den Kollimator 22 anweist,
den Öffnungsgrad
der Apertur 221 so anzupassen, dass die vier Reihen E–H zu der
einen Seite hin mit dem Röntgenstrahlungsbündel 5 bestrahlt
werden.
-
Ferner
gibt die zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 das Steuersignal
CTL303 an die Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung 241 aus. Demzufolge
führt die
Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung 241 eine
Datensammlung an den Signalen aus, die von den vier Reihen E–H rechts
in 7 von den durch die Detektorelementanordnung 23 detektierten,
detektiert werden; definiert die Reihe E als Satz ➀, die
Reihe F als ei nen Satz ➁, die Reihe G als einen Satz ➂ und
die Reihe H als einen Satz ➃; wählt Information der Sätze ➀–➃ als
die Daten für vier
Reihen aus; und liefert die Daten an den ADC 242.
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Der
ADC 242 wandelt die analogen Signale aus der Auswahl/Additions-Kombinationsschaltung 241 in
digitale Signale um und gibt die umgewandelten Signale an die zentrale
Verarbeitungsvorrichtung 30 als Ansichtsdaten aus.
-
Die
zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 führt eine Bildrekonstruktion
auf der Basis der Daten für
mehrere von dem Datensammelabschnitt 24 gesammelte Ansichten
aus, erzeugt mehrere tomographische Bilder mit Mehrfachscheiben
und zeigt die Bilder auf der Anzeigevorrichtung 32 an.
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Da
nur der kleine Gegenstand 62 in dem abgebildeten Bereich
in den auf der Anzeigevorrichtung 32 angezeigten tomographischen
Bildern enthalten ist, wird eine Übersicht des Gegenstandes 62 mit
einer Intensitätsverteilung
gemäß Darstellung
in 7(d) angezeigt.
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In
diesem Falle kann man die Positionsbeziehung in dem Gegenstand 62 genauer
erkennen.
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Wie
vorstehend beschrieben, werden gemäß der ersten Ausführungsform
eine Röntgenröhre 20 zum
Emittieren von Röntgenstrahlen;
der Röntgenröhren-Bewegungsabschnitt 21,
der den Emissionsmittelpunkt der Röntgenröhre 20 in einer Transportrichtung
des Bildgebungstisches für
die Lagerung des Patienten in den und aus den mit Röntgenstrahlen
bestrahlten Raum 29 in dem Scanportal 2 (d. h., in
der z-Richtung) bewegen kann; der Kollimator 22 mit der
Apertur, deren Öffnungsgrad
angepasst werden kann, um die von der Röntgenröhre 20 emittierten
Rönt genstrahlen
in das fächerförmigen Röntgenstrahlungsbündel 5 mit
einer bestimmten Breite und einer bestimmten Dicke (Scheibendicke)
zu formen, um einen gewünschten
Bereich auf der Detektorelementanordnung 23 mit dem Röntgenstrahlungsbündel 5 zu
bestrahlen; der Datensammelabschnitt 24 zum dynamischen
Auswählen
oder Addieren in variierender Kombination des detektierten Signals,
das von den Detektorelementreihen in der Detektorelementanordnung 23 während des
Scanvorgangs als Antwort auf das Steuersignal CTL303 eingegeben werden;
und eine zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30 für die Änderung
des Emissionsmittelpunktes der Röntgenröhre 20,
des Öffnungsgrades
der Apertur in dem Kollimator 22 und der von dem Datensammelabschnitt 24 zu
sammelnden Daten als Antwort auf die in die Eingabevorrichtung 31 eingegebene
Information bereitgestellt; und deshalb kann die Scheibendicke während des
Scanvorgangs dynamisch umgeschaltet werden.
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Ferner
kann der Brennpunkt der Strahlung beliebig in einer Transportrichtung
des Gegenstands bewegt werden, und somit ein Vorteil erzielt werden, dass
die tomographische Bildgebung mit Sicherheit und hoher Genauigkeit
ausgeführt
werden kann.
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Insbesondere
kann, da die Scheibendicke dynamisch während des Scanvorgangs umgeschaltet
werden kann, wenn beispielsweise eine Durchleuchtungsbildgebung
ausgeführt
wird, in welcher eine Nadel in den Patienten 6 zur Bildgebung
eingeführt
wird, die Scheibendicke zuerst vergrößert werden, um angenähert zur
Position der Nadel zu führen, und
dann zuletzt die Scheibendicke verringert werden, um eine genaue
Position anzuzeigen. Daher kann, wenn die Position des Patienten 6 aufgrund
der Körperbewegung
oder dergleichen verschoben wird, leicht eine Korrektur in der z-Richtung
(in der Körperachsenrichtung)
ohne Bewegung des Schlittens durchgeführt werden.
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Demzufolge
kann die tomographische Bildgebung mit Sicherheit und hoher Genauigkeit
ausgeführt
werden.
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Zweite Ausführungsform
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8 ist
eine Systemkonfigurationsdarstellung, die eine zweite Ausführungsform
des Hauptabschnittes der Röntgen-CT-Vorrichtung darstellt,
die als die strahlungstomographische Bildgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung dient.
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Der
Unterschied zwischen der zweiten Ausführungsform und der ersten Ausführungsform
besteht in dem Datensammelabschnitt 24a. Insbesondere ist
der Datensammelabschnitt 24a so konfiguriert, dass die
bei der Detektorelementanordnung 23 detektierten Signale
zuerst in digitale Daten bei einem ADC 242a umgewandelt
werden, und dann die digitalen detektierten Signalen auf den Detektorelementreihen
(z. B. acht Reihen A–H)
in der Detektorelementanordnung 23 dynamisch in variierender
Kombination als Antwort auf das Steuersignal CTL303 aus der zentralen
Verarbeitungsvorrichtung 30 ausgewählt oder addiert werden.
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Die
restliche Konfiguration und der Betrieb sind dieselben wie die in
der ersten Ausführungsform.
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Gemäß der zweiten
Ausführungsform
können
dieselben Effekte wie die in der ersten Ausführungsform erhalten werden.
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Dritte Ausführungsform
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9 ist
eine Systemkonfigurationsdarstellung, die eine dritte Ausführungsform
des Hauptabschnittes der Röntgen-CT-Vorrichtung darstellt,
die als die strahlungstomographische Bildgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung dient.
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Der
Unterschied zwischen der dritten Ausführungsform und der ersten Ausführungsform
liegt in einem Datensammelabschnitt 24b. Insbesondere ist
nur ein ADC 242b in dem Datensammelabschnitt 24b vorgesehen,
und die von den Detektorelementreihen (z. B. acht Reihen A–H) in der
Detektorelementanordnung 23 detektierten Signale werden
direkt in eine zentrale Verarbeitungsvorrichtung 30b eingegeben.
In der zentralen Verarbeitungsvorrichtung 30b werden die
Rekonstruktionsparameter dynamisch abhängig von einer Eingabe über die
Eingabevorrichtung 31 variiert, um die Scheibendicke und die
Rekonstruktionsposition in der z-Richtung zu verhindern.
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Die
restliche Konfiguration und der Betrieb sind dieselben wie die in
der ersten Ausführungsform.
-
Gemäß der dritten
Ausführungsform
können dieselben
Effekte wie die in der ersten Ausführungsform erhalten werden.
-
Obwohl
die Beschreibung für
einen Fall erfolgte, in welchem Röntgenstrahlen als Strahlung
in den vorhergehenden Ausführungsformen
verwendet wurden, ist die Strahlung nicht auf Röntgenstrahlen beschränkt, sondern
kann jede andere Art von Strahlung wie z. B. Gammastrahlung sein.
Röntgenstrahlen
werden derzeit bevorzugt, da verschiedene praktische Einrichtungen
für deren
Erzeugung, Detektion, Steuerung und dergleichen bestens entwickelt
und allgemein verfügbar
sind.