DE3227625A1

DE3227625A1 - Computertomograph

Info

Publication number: DE3227625A1
Application number: DE19823227625
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Dipl.-Phys. Dr.rer.nat. Pauli; Manfred Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 8520 Erlangen Pfeiler
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1982-07-23
Filing date: 1982-07-23
Publication date: 1984-01-26

Description

Computertomograph
Die Erfindung betrifft einen Computertomographen zur Herstellung von Transversalschichtbildern eines Aufnahmeobjektes mit einer Patientenliege, einer Strahlenquelle, die ein das Aufnahmeobjekt durchdringendes Strahlenbündel erzeugt, einem Strahlenempfänger, der die Strahlungsintensität hinter dem Aufnahmeobjekt in elektrische Signale umwandelt, einem Rechner für die Verarbeitung der vom Strahlenempfänger gelieferten elektrischen Signale zur Erzeugung eines optisch sichtbaren Bildes und einem Drehkranz, auf dem die Strahlenquelle und der Strahlenempfänger gelagert sind und der zur Abtastung des Aufnahmeobjektes unter verschiedenen Richtungen um eine in der Längsrichtung der Patientenliege verlaufende Achse drehbar gelagert ist, sowie mit Mitteln zur lateralen Bewegung des Röntgenstrahlenbündels in der durchstrahlten Transversalschicht bei jeweils bestimmten Winkelstellungen des Drehkranzes.
Ein Computertomograph dieser Art ist in der DE-OS 25 38 517 beschrieben. Er erlaubt die Berechnung der Schwächungswerte von in einer Matrix in der untersuchten Schicht liegenden Bildpunkten und die bildliche Wiedergabe dieser Schwächungswerte. Hierzu wird die untersuchte Transversalschicht in jeder Winkelstellung des Drehkranzes auf verschiedenen Strahlenwegen von Röntgenstrahlung durchstrahlt. Der Strahlenempfänger ist als Detektorreihe ausgebildet. Jedem Detektor ist demgemäß.ein Strahlenweg zugeordnet, der von ihm zum Fokus der Strahlenquelle verläuft. Zur Erhöhung der Anzahl der Strahlenwege erfolgt bei dem bekannten Computertomographen eine elektronische Ablenkung des Fokus der als Röntgenröhre ausgebildeten Strahlenq#'eIeauf der Anodenbahn. In jeder Winkelstellung des Drehkranzes mit der Strahlenquelle und dem Strahlenempfänger wird demgemäß der Fokus elektronisch um ein vorbestimmtes Maß bewegt. Es können dabei 360 Winkelstellungen vorgesehen sein, so daß bei jedem Winkelgrad eine Abtastung des Aufnahmeobjektes erfolgt.
Durch die elektronische Fokusbewegung wird die Anzahl der Meßinformationen pro Projektion, d.h. pro Winkelstellung, des Drehkranzes erhöht. Dadurch ergibt sich eine Steigerung der Bildauflösung. Die in der DE-OS 25 38 517 beschriebene Lösung, bei der eine elektronische Fokusverschiebung in jeder Winkelstellung erfolgt, ist jedoch relativ aufwendig und schwer realisierbar, da ein Spezialstrahler für die Erzeugung der durchdringenden Strahlung erforderlich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Computertomographen der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem zur Erhöhung der Auflösung ein technischer Aufwand erforderlich ist, der kleiner als beim Stand der Technik ist, so daß eine solche Erhöhung mit einfachen Mitteln realisierbar ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Steuervorrichtung vorhanden ist, die die Bewegung des Drehkranzes und die Verstellung des Fokus der Strahlenquelle derart steuert, daß das Aufnahmeobjekt zunächst bei lateral feststehendem Fokus einer vollständigen Abtastung durch Drehung des Drehkranzes unterworfen wird, daß anschließend der Fokus um ein vorbestimmtes Maß lateral verstellt wird und daß schließlich erneut eine vollständige Abtastung des Aufnahmeobjektes erfolgt. Bei dem erfindungsgemäßen Computertomographen wird das Aufnahmeobjekt z. B. zweimal nacheinander durch Drehung des Drehkranzes mit der Strahlenquelle und dem Strahlenempfänger abgetastet, wobei der Fokus bei der zweiten Abtastung eine andere Stellung als bei der ersten Abtastung einnimmt. Dadurch wird gegenüber dem Fall, in dem der Fokus in lateraler Richtung bei einer Abtastung eine feste Lage einnimmt, die Bildauflösung verbessert. Die Erfindung ist mit relativ geringem Aufwand realisierbar, denn es ist möglich, bei als Röntgenröhre ausgebildeter Strahlenquelle diese lateral geringfügig vor der zweiten Abtastung zu verstellen.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Steuervorrichtung so ausgebildet ist, daß der Drehkranz aus der nach der ersten Abtastung erreichten Endstellung nach der Fokusverstellung für die zweite Abtastung in seine Ausgangsstellung zurückbewegt wird. Dadurch sind für eine vollständige Abtastung nur zwei Drehbewegungen erforderlich.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Darstellung eines Strahlendiagnostikgerätes nach der Erfindung, und Fig. 2 den Strahlengang bei dem Strahlendiagnostikgerät gemäß Figur 1 zur Erläuterung des Erfindungsgedankens.
In der Figur 1 sind vom Strahlendiagnostikgerät eine Röntgenröhre 1 als Strahlenquelle und ein Strahlen- empfänger 2, der größenordnungsmäßig über 100, z. B.
512 Einzeldetektoren in einer Reihe angeordnet aufweist, dargestellt. Die Röntgenröhre 1 sendet ein fächerförmiges Strahlenbündel 1a aus, das eine Transversalschicht eines Patienten 4 durchsetzt, der auf einer Liege 4a liegt. Der Strahlenempfänger 2 ist um den Fokus 11 der Röntgenröhre 1 gekrümmt. Die Meßanordnung 1, 2 ist um eine Achse 3, die etwa mit der Längsachse des Patienten 4 zusammenfällt, mit Hilfe eines Drehkranzes 3a drehbar. Die Anzahl der Detektoren des Strahlenempfängers 2 ist der gewünschten Bildauflösung entsprechend gewählt, so daß aufgrund einer Drehung der Meßanordnung 1, 2 von einem Computer 5 die Schwächungswerte einer Bildpunktmatrix der durchstrahlten Transversalschicht des Patienten 4 berechnet und als Bild auf einem Sichtgerät 6 wiedergegeben werden können. Die Röntgenröhre 1 wird von einem Röntgengenerator 7 gespeist.
Zur Abtastung der Transversalschicht des Patienten 4 wird die Röntgenröhre 1 bei der Drehung des Drehkranzes 3a periodisch gepulst, so daß bei jedem Röntgenstrahlenimpuls ein Satz von Daten von den Einzeldetektoren des Strahlenempfängers 2 aufgenommen wird.
Der Drehkranz 3a wird durch einen Motor 8 angetrieben, der von einer Steuervorrichtung 9 angesteuert ist. Die Steuervorrichtung 9 bewirkt auch, wie dies durch einen Doppelpfeil in der Figur 1 dargestellt ist, eine laterale Verstellung des Fokus 11 der Röntgenröhre 1.
Eine hohe Bildauflösung ist dadurch erreicht, daß durch die Steuervorrichtung 9 die Bewegung des Drehkranzes 3a und die Verstellung des Fokus 11 derart gesteuert wird, daß der Patient 4 zunächst bei lateral feststehendem Fokus 11 einer vollständigen Abtastung durch Drehung des Drehkranzes 3a um 360° unterworfen wird, daß anschließend der Fokus 11 um ein vorbestimmtes Maß la-@@@@ herstellt wird und daß anschließend erneut eine @@@@@@@@@@ Abtastung des Patientes 4 durch Drehung-Die Figur 2 zeigt näher, warum dadurch eine Erhöhung ne Stellung I des Fokus 11 dargestellt und es sind einige in der Mitte der Einzeldetektoren des Strahlenempfängers 2 auftreffende Strahlen voll ausgezogen gezeichnet dargestellt. Für die zweite Abtastung des Patienten 4 erfolgt eine Pulsung der Röntgenröhre zu Zeitpunkten, in denen der Strahlenempfänger 2 um einen Winkel d, versetzt ist gegenüber den Stellungen des Strahlenempfängers 2, bei denen bei der ersten Abtastung die Röntgenröhre 1 gepulst worden ist. Demgemäß sind alle Winkelpositionen des Drehkranzes 3a der zweiten Abtastung (des Rücklaufes) gegenüber den entsprechenden Winkelpositionen der ersten Abtastung (des Hinlaufes) verdreht. Die gestrichelten Linien in Figur 2 zeigen, daß allein durch diese Verdrehung keine Erhöhung der für eine Projektion des Hinlaufes gelieferten Informationen erfolgt. Eine solche Erhöhung ergibt sich aber, wenn für den Rücklauf der Fokus 11 um die Bogenlänge a verschoben wird, so-daß er auch beim Rücklauf in bezug auf den Strahlenempfänger 2 die Stellung I einnimmt. In diesem Fall ergeben sich nämlich die in der Figur 2 strichpunktiert eingezeichneten Strahlenwege, die in der Mitte zwischen den voll ausgezogenen Strahlenwegen liegen, so daß die Zahl der Informationen bezogen auf die Projektionen des Hinlaufes erhöht wird.
Für den Winkel # gilt: Ferner gilt für den Winkel da Bei einer praktischen Ausführungsform haben sich folgende Werte ergeben: a = 760 mm b = 375 mm c = 1135 mm d = 1,6 mm (Detektorabstand) d= = 0,1220 = =1,62 mm Eine besonders leichte Fokusverschiebung mit geringen bewegten Massen ergibt sich, wenn die Röntgenröhre 1 in ihrem ortsfest auf dem Drehkranz 3a gelagerten Gehäuse mit ihrem Fokus in der Ebene des Strahlenbündels 1a verstellbar gelagert wird. Wie oben schon ausgeführt, wird die Abtastzeit sehr kurz, wenn die Steuervorrichtung 9 so ausgebildet wird, daß der Drehkranz 3a aus der nach der ersten Abtastung (Hinlauf) erreichten Endstellung nach der Fokusverstellung für die zweite Abtastung (Rücklauf) in seine Ausgangsstellung zurückbewegt wird.
3 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprüche 1. Computertomograph zur Herstellung von Transversalschichtbildern eines Aufnahmeobjektes mit einer Patientenliege (4a), einer Strahlenquelle (1), die ein das Aufnahmeobjekt (4) durchdringendes Strahlenbündel (la) erzeugt, einem Strahlenempfänger (2), der die Strahlungsintensität hinter dem Aufnahmeobjekt (4) in elektrische Signal umwandelt, einem Rechner (5) für die Verarbeitung der vom Strahlenempfänger (2) gelieferten elektrischen Signale zur Erzeugung eines optisch sichtbaren Bildes und einem Drehkranz (3a), auf dem die Strahlenquelle (1) und der Strahlenempfänger (2) gelagert sind und der zur Abtastung des Aufnahmeobjektes (4) unter verschiedenen Richtungen um eine in der Längsrichtung der Patientenliege (4a) verlaufende Achse (3) drehbar gelagert ist, sowie mit Mitteln (9) zur lateralen Bewegung des Röntgenstrahlenbündels (la) in der durchstrahlten Transversalschicht bei jeweils bestimmten Winkelstellungen des Drehkranzes (3a), d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Steuervorrichtung (9) vorhanden ist, die die Bewegung des Drehkranzes (3a) und die Verstellung des Fokus (11) der Strahlenquelle (1)derart steuert, daß das Aufnahmeobjekt (4) zunächst bei lateral feststehendem Fokus (11) einer vollständigen Abtastung durch Drehung des Drehkranzes (3a) unterworfen wird, daß anschließend der Fokus (11) um ein vorbestimmtes Maß lateral verstellt wird und daß schließlich erneut eine vollständige Abtastung des Aufnahmeobjektes (4) erfolgt.
2. Computertomograph nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Strahlenquelle eine Röntgenröhre (1) ist, die in ihrem ortsfest auf dem Drehkranz (3a) gelagerten Gehäuse mit ihrem Fokus (11) in der Ebene des fächerförmigen Röntgenstrahlenbündels (la) verstellbar gelagert ist.
3. Computertomograph nach Anspruch 1 oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Steuervorrichtung (9) so ausgebildet ist, daß der Drehkranz (3a) aus der nach der ersten Abtastung erreichten Endstellung nach der Fokusverstellung für die zweite Abtastung in seine Ausgangsstellung zurückbewegt wird.