DE19905975A1 - Computer tomography apparatus with multi-line detector system - Google Patents
Computer tomography apparatus with multi-line detector systemInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein CT-Gerät mit einer Strahlungs quelle, welche zur Spiralabtastung eines Untersuchungsobjekts um eine Systemachse verlagerbar ist und ein Strahlenbündel aussendet, das auf ein aus einem Array von wenigstens einer Zeile und mehreren Spalten von Detektorelementen bestehendes Detektorsystem trifft, wobei eine Lagerungseinrichtung für das Untersuchungsobjekt und die Strahlungsquelle in Richtung der Systemachse relativ zueinander verstellbar sind, und die so gewonnenen Meßwerte einem von einer Vielzahl von Projekti onswinkeln und einer z-Position auf der Systemachse zugeord net sind und einem Rechner zugeführt sind, welcher daraus Bilder des Untersuchungsobjekts berechnet. Die Erfindung be trifft außerdem ein Verfahren zum Betrieb eines solchen CT- Geräts.The invention relates to a CT device with a radiation source, which is used for spiral scanning of an examination object is displaceable about a system axis and a beam of rays sends out that to one of an array of at least one Row and several columns of detector elements existing Detector system hits, with a storage device for the examination object and the radiation source in the direction the system axis are adjustable relative to each other, and the measured values obtained in this way from a large number of projects angles and az position on the system axis net and are fed to a computer, which from it Images of the examination object are calculated. The invention be also applies a method for operating such a CT Device.
Es sind CT-Geräte bekannt, die eine Strahlungsquelle, z. B. eine Röntgenröhre, aufweisen, die ein kollimiertes, pyrami denförmiges Strahlenbündel durch das Untersuchungsobjekt, z. B. einen Patienten, auf ein aus mehreren Detektorelementen aufgebautes Detektorsystem richten. Die Strahlungsquelle und je nach Bauart des CT-Geräts auch das Detektorsystem sind auf einer Gantry angebracht, die um das Untersuchungsobjekt rotiert. Eine Lagerungseinrichtung für das Untersuchungsob jekt kann entlang der Systemachse relativ zur Gantry verscho ben bzw. bewegt werden. Die Position, ausgehend von welcher das Strahlenbündel das Untersuchungsobjekt durchdringt, und der Winkel, unter welchem das Strahlenbündel das Untersu chungsobjekt durchdringt, werden infolge der Rotation der Gantry ständig verändert. Jedes von der Strahlung getroffene Detektorelement des Detektorsystems produziert ein Signal, das ein Maß der Gesamttransparenz des Untersuchungsobjekts für die von der Strahlungsquelle ausgehenden Strahlung auf ihrem Weg zum Detektorsystem darstellt. Der Satz von Aus gangssignalen der Detektorelemente des Detektorsystems, der für eine bestimmte Position der Strahlungsquelle gewonnen wird, wird als Projektion bezeichnet. Eine Abtastung (Scan) umfaßt einen Satz von Projektionen, die an verschiedenen Po sitionen der Gantry und/oder verschiedenen Positionen der La gerungseinrichtung gewonnen wurden. Das CT-Gerät nimmt wäh rend eines Scans eine Vielzahl von Projektionen auf, um ein zweidimensionales Schnittbild einer Schicht des Untersu chungsobjekts aufbauen zu können. Mit einem aus einem Array von mehreren Zeilen und Spalten von Detektorelementen aufge bauten Detektorsystem können mehrere Schichten gleichzeitig aufgenommen werden.CT devices are known which use a radiation source, e.g. B. an x-ray tube, which have a collimated, pyrami deniform beam through the object under examination, e.g. B. a patient, on one of several detector elements set up the detector system. The radiation source and Depending on the design of the CT device, the detector system are also on a gantry attached to the object under examination rotates. A storage facility for the examination object jekt can be moved along the system axis relative to the gantry ben or be moved. The position from which the beam of rays penetrates the object under examination, and the angle at which the beam of rays penetration object, are due to the rotation of the Gantry constantly changing. Anybody hit by the radiation Detector element of the detector system produces a signal which is a measure of the total transparency of the object under investigation for the radiation emanating from the radiation source represents their way to the detector system. The theorem of Aus output signals of the detector elements of the detector system, the obtained for a specific position of the radiation source is called projection. One scan includes a set of projections at different buttocks positions of the gantry and / or different positions of the la were obtained. The CT device is picking up a variety of projections on a scan two-dimensional sectional view of a layer of the subs object to be able to build. With one from an array of several rows and columns of detector elements Built detector system can cover multiple layers at the same time be included.
Größere Volumina des Untersuchungsobjekts werden üblicher weise mittels Spiralabtastung (Spiralscan) aufgenommen. Dabei rotiert die Gantry mit der Strahlungsquelle kontinuierlich um das Untersuchungsobjekt, während die Lagerungseinrichtung und die Gantry kontinuierlich relativ zueinander entlang der Sy stemachse verschoben werden. Die Strahlungsquelle beschreibt so, bezogen auf das Untersuchungsobjekt, eine Spiralbahn, bis das vor der Untersuchung festgelegte Volumen abgetastet ist. Aus den so gewonnenen Spiraldaten werden dann Bilder einzelner Schichten errechnet.Larger volumes of the object to be examined are becoming more common recorded by means of spiral scanning (spiral scan). Here rotates the gantry with the radiation source continuously the object under examination, while the storage device and the gantry continuously relative to each other along the sy stem axis are shifted. The radiation source describes so, based on the object under investigation, a spiral path, up to the volume determined before the examination is sampled. The spiral data obtained in this way then become images of individual layers calculated.
Bei herkömmlichen CT-Geräten liegen die Zeilen der Detektor elemente des Detektorsystems rechtwinklig zur Systemachse. Alle Detektorelemente einer Zeile befinden sich an derselben z-Position.In conventional CT devices, the lines of the detector are located elements of the detector system perpendicular to the system axis. All detector elements of a row are on the same z position.
Bei der Spiralabtastung mit mehrzeiligem Detektorsystem ist diese Detektoranordnung nicht optimal, da die Abtastpunkte nicht gleichmäßig über das Untersuchungsobjekt verteilt sind. Dies kann zu Artefakten im rekonstruierten Bild führen. Hier durch wird der maximal mögliche Pitch (Vorschub der Lage rungseinrichtung pro Umlauf der Strahlungsquelle um 360° (Vollumlauf) um das Untersuchungsobjekt, bezogen auf die Er streckung eines Detektorelements in z-Richtung, d. h. in Rich tung der Systemachse) beschränkt.For spiral scanning with a multi-line detector system this detector arrangement is not optimal since the sampling points are not evenly distributed over the examination object. This can lead to artifacts in the reconstructed image. Here the maximum possible pitch (feed of the position tion device per revolution of the radiation source by 360 ° (Full circulation) around the object under investigation, based on the Er extension of a detector element in the z direction, d. H. in Rich system axis) limited.
Bestimmte Rekonstruktionsverfahren für Aufnahmen mit einem herkömmlichen, mehrzeiligen Detektorsystem können zudem nicht alle Daten zur Rekonstruktion verwenden, die mit einem sol chen Detektorsystem aufgenommen wurden. Dies führt zu vermin derter Detektorsystemeffizienz und zu unnötigen Detektorsy stemkosten durch nicht genutzte Detektorelemente sowie zu ei ner Belastung des Untersuchungsobjekts mit ungenutzter Strah lendosis.Certain reconstruction procedures for taking pictures with a Conventional, multi-line detector systems can also not use all data for reconstruction with a sol Chen detector system were included. This leads to min more detector system efficiency and unnecessary detector system system costs due to unused detector elements and egg ner exposure of the examination object with unused beam dose.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein CT-Gerät der eingangs ge nannten Art so auszubilden, daß dessen Detektorsystem verbes serte Eigenschaften aufweist. Es ist auch Aufgabe der Erfin dung, ein Verfahren zum Betrieb eines solchen CT-Geräts anzu geben.The object of the invention is to provide a CT device at the outset mentioned type so that its detector system verbes has serious properties. It is also the job of the inventor application of a method for operating such a CT device give.
Nach der Erfindung wird die ein CT-Gerät betreffende Aufgabe gelöst durch ein CT-Gerät mit einer Strahlungsquelle, welche zur Spiralabtastung eines Untersuchungsobjekts um eine Systemachse verlagerbar ist und ein Strahlenbündel aussendet, das auf ein aus einem Array von wenigstens einer Zeile und mehreren Spalten von Detektorelementen aufgebautes Detek torsystem trifft, wobei eine Lagerungseinrichtung für das Un tersuchungsobjekt und die Strahlungsquelle in Richtung der Systemachse relativ zueinander verstellbar sind, und die so gewonnenen Meßwerte einem von einer Vielzahl von Projektions winkeln und einer z-Position auf der Systemachse zugeordnet sind und einem Rechner zugeführt werden, welcher daraus Bil der des Untersuchungsobjekts berechnet, und wobei zumindest eine der Spalten von Detektorelementen des Detektorsystems gegenüber der in Drehrichtung der Strahlungsquelle benachbar ten Spalte in der Richtung, in der die Lagerungsvorrichtung entlang der Systemachse relativ zu der Strahlungsquelle be wegt wird (z-Richtung), versetzt ist. According to the invention, the task relating to a CT device solved by a CT device with a radiation source which for spiral scanning of an examination object by one System axis is displaceable and emits a beam of rays, that to one of an array of at least one row and Detek constructed from several columns of detector elements door system meets, with a storage device for the Un test object and the radiation source in the direction of System axis are adjustable relative to each other, and so Measured values obtained from a variety of projection angles and assigned to a z position on the system axis are and fed to a computer, which Bil that of the object under investigation, and at least one of the columns of detector elements of the detector system opposite to that in the direction of rotation of the radiation source th column in the direction in which the storage device along the system axis relative to the radiation source is moved (z direction), is offset.
Durch eine derartige Anordnung läßt sich eine gleichmäßige Spiralabtastung des Untersuchungsobjekts erreichen mit einer optimalen Ausnutzung aller vom Detektorsystem erfaßten Daten. Das Auftreten von Artefakten im rekonstruierten Bild, die bei nicht gleichmäßiger Abtastung entstehen, wird verhindert, und der maximal mögliche Pitch ist gegenüber herkömmlichen CT-Ge räten erhöht. Außerdem läßt sich mit einem Strahlenbündel mit an die Geometrie des erfinderischen Detektorsystems angepaß tem Querschnitt die dem Untersuchungsobjekt applizierte Strahlendosis minimieren, da stets nur die Bereiche des Un tersuchungsobjekts von Strahlung durchdrungen werden, deren Abtastwerte zur Rekonstruktion von Bildern verwendet werden.Such an arrangement allows a uniform one Achieve spiral scanning of the examination object with one optimal use of all data recorded by the detector system. The appearance of artifacts in the reconstructed image, which at non-uniform scanning is prevented, and the maximum possible pitch is compared to conventional CT-Ge advise increased. You can also use a beam of rays adapted to the geometry of the inventive detector system cross section applied to the object under investigation Minimize the radiation dose, since only the areas of the Un object to be penetrated by radiation, the Samples can be used to reconstruct images.
Mehrzeilige Detektorsysteme sind üblicherweise wie folgt auf
gebaut:
Die kleinste Einheit ist das Detektorelement. Mindestens eine
Zeile und mehrere Spalten solcher Detektorelemente werden
fertigungsbedingt üblicherweise zu Detektorgruppen (Detektor
modulen) zusammengefaßt. Das Detektorsystem setzt sich damit
aus mindestens einer Zeile und mehreren Spalten derartiger
Detektorgruppen zusammen.Multi-line detector systems are usually constructed as follows:
The smallest unit is the detector element. At least one row and several columns of such detector elements are usually combined into detector groups (detector modules) for production reasons. The detector system is thus composed of at least one row and several columns of such detector groups.
Analog dem Versatz der Spalten von Detektorelementen lassen sich nach der Erfindung auch einzelne Spalten von Detektor gruppen gegenüber benachbarten Detektorgruppen versetzen. Die Vorteile, die damit erzielt werden, sind die gleichen wie beim Versatz von Spalten einzelner Detektorelemente, mit dem weiteren Vorteil, daß durch den Aufbau des Detektorsystems aus Detektorgruppen sich diese relativ einfach und kostengün stig gegeneinander verschieben lassen.Analog to the offset of the columns of detector elements according to the invention also individual columns of the detector relocate groups to neighboring detector groups. The Benefits that are achieved are the same as when offset columns of individual detector elements, with the further advantage that by the construction of the detector system from detector groups, these are relatively simple and inexpensive stig move against each other.
Prinzipiell kann der Versatz benachbarter Detektorspalten bzw. Detektorgruppen beliebig sein. Ein Versatz um die Aus dehnung eines Detektorelements in z-Richtung oder ein ganz zahliges Vielfaches davon ist allerdings für die Rekonstruk tionsverfahren im allgemeinen von Vorteil. Je mehr versetzte Detektorspalten bzw. Detektorgruppen gebildet werden, desto geringer ist der bei bestimmten Rekonstruktionsverfahren nicht brauchbare Anteil von Detektorelementen am gesamten De tektorsystem.In principle, the offset of adjacent detector columns can or detector groups can be arbitrary. An offset around the end elongation of a detector element in the z direction or a whole however, numerous multiples of this are for the reconstruction tion process generally advantageous. The more moved Detector columns or detector groups are formed, the more less is the case with certain reconstruction methods not usable proportion of detector elements in the total De detector system.
Wird ein herkömmliches Detektorsystem in die Ebene proji ziert, so hat diese Projektion die Form eines Rechtecks. Hin gegen läßt sich die Projektion eines Detektorsystems nach der Erfindung näherungsweise von einem Parallelogramm mit zwei zur Systemachse parallelen Seiten umschreiben. Die Konstruk tion des Detektorsystems kann in Abhängigkeit des Pitch so optimiert werden, daß eine möglichst gleichmäßige Abtastung des Untersuchungsobjekts bei gleichzeitig maximaler Ausnut zung der Detekorsystemfläche erreicht wird.A conventional detector system is projected into the plane adorned, this projection has the shape of a rectangle. There against the projection of a detector system according to the Invention approximately from a parallelogram with two Rewrite sides parallel to the system axis. The construct tion of the detector system can depend on the pitch be optimized so that sampling is as uniform as possible of the object to be examined with maximum utilization at the same time tion of the detector system area is reached.
Wird beispielsweise der Vorschub der Lagerungsvorrichtung
während einer vollständigen Umdrehung der Gantry um das Un
tersuchungsobjekt so gewählt, daß dieser der Erstreckung ei
ner Detektorspalte in z-Richtung entspricht, so gilt für den
Winkel α, den eine nicht zur Systemachse parallele Seite des
Parallelogramms und eine in der Ebene liegende, zur System
achse rechtwinklige Gerade einschließen:
If, for example, the advance of the bearing device during a complete rotation of the gantry around the examination object is chosen so that it corresponds to the extent of a detector column in the z direction, then the angle α applies to a side of the parallelogram not parallel to the system axis and one Include a straight line lying at right angles to the system axis:
tg α = Δz/2πR
tg α = Δz / 2πR
wobei α der eingeschlossene Winkel, Δz die Erstreckung einer Detektorspalte in z-Richtung und R der Abstand des Detektor systems von der Systemachse sind.where α is the included angle, Δz is the extension of a Detector column in the z direction and R the distance of the detector systems from the system axis.
Ein so konstruiertes Detektorsystem ist damit für einen be stimmten Pitch optimiert. Für davon abweichende Pitch-Werte lassen sich damit zwar noch bessere Ergebnisse als mit einem herkömmlichen Detektorsystem erzielen, das Detektorsystem ist dann jedoch nicht mehr optimal angepaßt.A detector system constructed in this way is therefore suitable for one agreed pitch optimized. For different pitch values you can get even better results than with one achieve conventional detector system, which is detector system then no longer optimally adapted.
Abhilfe schafft hier eine Variante der Erfindung, die vor
sieht, das Detektorsystem so auszugestalten, daß der Versatz
der Detektorelemente bzw. Detektorgruppen vor jeder Abtastung
beliebig eingestellt werden kann. Damit läßt sich für jeden
gewünschten Pitch eine optimierte Anpassung des Detektorsy
stems erzielen. In diesem Fall gilt für den Winkel α:
This is remedied by a variant of the invention which provides for the detector system to be designed in such a way that the offset of the detector elements or detector groups can be set as desired before each scan. This allows an optimized adaptation of the detector system to be achieved for each desired pitch. In this case, the following applies to the angle α:
tg α = nd/2πR
tg α = nd / 2πR
wobei n der Pitch, d die Erstreckung eines Detektorelements in z-Richtung und R der Abstand des Detektorsystems von der Systemachse sind.where n is the pitch, d is the extent of a detector element in the z-direction and R the distance of the detector system from the Are system axis.
Die mit einem Detektorsystem nach der Erfindung erreichbaren Ergebnisse werden um so genauer, je weniger die Form des in die Ebene projizierten Detektorsystems von einem Parallelo gramm abweicht, d. h., je mehr benachbarte Detektorspalten je weils gegeneinander versetzt sind und je geringer der Versatz im einzelnen ausfällt. Damit wird auch deutlich, daß für eine optimale Anpassung des Detektorsystems an einen gewünschten Pitch eine kontinuierliche Verstellbarkeit der Detektorspal ten von Vorteil ist, aus Kostengründen wegen der einfacheren Realisierbarkeit und zur Vereinfachung des Rekonstruktions verfahrens jedoch auch eine Verstellung um jeweils ganzzah lige Vielfache der Erstreckung eines Detektorelements in z- Richtung eine gute Alternative bietet.Those achievable with a detector system according to the invention Results become more accurate the less the shape of the in the plane projected detector system from a parallelo gram differs, d. that is, the more adjacent detector columns each because they are offset from each other and the smaller the offset fails in detail. This also makes it clear that for a optimal adaptation of the detector system to a desired one Pitch a continuous adjustability of the detector palette ten is advantageous for reasons of cost because of the simpler Feasibility and to simplify the reconstruction procedure, however, also an adjustment by integer in each case major multiples of the extent of a detector element in z Offers a good alternative.
Der ein Verfahren zum Betrieb eines CT-Geräts betreffende Teil der Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 8 gelöst.Which relates to a method for operating a CT device Part of the task is due to the features of the claim 8 solved.
Im Falle des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines CT-Geräts wird also der Querschnitt des von der Strahlungs quelle ausgehenden Strahlenbündels so eingeblendet, daß im wesentlichen nur der Teil des Untersuchungsobjekts von Strah lung durchdrungen wird, aus dem das Detektorsystem Ab tastwerte erfaßt. Dies reduziert die Belastung des Untersu chungsobjekts mit nicht diagnostisch verwertbarer Strahlendo sis.In the case of the method according to the invention for operating a So CT device is the cross section of the radiation source outgoing beam so superimposed that in essentially only that part of the subject of Strah is penetrated from which the detector system Ab sample values recorded. This reduces the burden on the patient object with radiation diagnosis that cannot be used diagnostically sis.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nach folgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausfüh rungsbeispielen erläutert.Further details and advantages of the invention will be made after following with reference to the embodiment shown in the drawings Examples explained.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein CT-Gerät mit mehr zeiligem Detektorsystem, Fig. 1, a schematic representation of a CT apparatus with more contral detector system
Fig. 2 in schematischer Darstellung ein herkömmliches, mehr zeiliges Detektorsystem, Fig. 2 is a conventional schematic representation, more Backlighted detector system
Fig. 3 in schematischer Darstellung ein herkömmliches, mehr zeiliges Detektorsystem mit der für einen bestimmten Pitch teilweise nicht nutzbaren Detektorfläche, Fig. 3 shows a schematic representation of a conventional, more Backlighted detector system with the partially non-usable for a specific pitch detector surface,
Fig. 4 ein mehrzeiliges Detektorsystem nach der Erfindung mit zwei um zwei Detektorelemente versetzten Detek torgruppen, Fig. 4 is a multi-line detector system according to the invention with two by two detector elements staggered Detek torgruppen,
Fig. 5 ein mehrzeiliges Detektorsystem nach der Erfindung mit kontinuierlich versetzten Detektorspalten, Fig. 5 is a multi-line detector system according to the invention, with continuously offset detector columns,
Fig. 6 in schematischer Darstellung ein mehrzeiliges Detek torsystem nach der Erfindung mit der für einen be stimmten Pitch teilweise nicht nutzbaren Detektorflä che. Fig. 6 in a schematic representation of a multi-line detector system according to the invention with the surface for a certain pitch be partially not usable Detektorflä.
In Fig. 1 ist grob schematisch ein CT-Gerät zur Spiralabta stung eines Untersuchungsobjekts 1 dargestellt, das eine Strahlungsquelle 2, z. B. eine Röntgenröhre, mit einem Fokus 3 aufweist, von dem ein durch eine röhrenseitige Strahlungs blende 4 eingeblendetes, pyramidenförmiges Strahlenbündel 5 ausgeht, welches das Untersuchungsobjekt 1, beispielsweise einen Patienten, durchsetzt und auf ein Detektorsystem 6 trifft. Dieses besteht aus einem Array aus mehreren paralle len Zeilen 7 und Spalten 8 von Detektorelementen 9. Bei dem dargestellten Detektorsystem sind gemäß der Erfindung ein zelne Detektorspalten in der gezeigten Weise gegenüber be nachbarten Spalten versetzt angeordnet. Die Strahlungsquelle 2 und das Detektorsystem 6 bilden ein Meßsystem, das um eine Systemachse 10 verlagerbar und entlang der Systemachse rela tiv zum Untersuchungsobjekt 1 verschiebbar ist, so daß das Untersuchungsobjekt unter verschiedenen Projektionswinkeln und verschiedenen z-Positionen entlang der Systemachse 10 durchstrahlt wird. Aus den dabei auftretenden Ausgangssigna len der Detektorelemente 9 des Detektorsystems 6 bildet ein Datenerfassungssystem 11 Meßwerte, die einem Rechner 12 zuge führt werden, der ein Bild des Untersuchungsobjekts 1 berech net, das auf einem Monitor 13 wiedergegeben wird.In Fig. 1, a CT scanner is very schematically for Spiralabta stung an examination object 1 is shown which, for a radiation source 2,. B. has an X-ray tube with a focus 3 , from which a fade-in through a tube-side radiation aperture 4 , pyramid-shaped beam 5 emanates, which passes through the examination object 1 , for example a patient, and strikes a detector system 6 . This consists of an array of several parallel rows 7 and 8 columns of detector elements 9 . In the detector system shown, according to the invention, a single detector column is arranged offset in the manner shown from neighboring columns. The radiation source 2 and the detector system 6 form a measuring system, which can be displaced about a system axis 10 and rela tively displaceable along the system axis to the examination object 1 , so that the examination object is irradiated at different projection angles and different z positions along the system axis 10 . From the resulting output signals of the detector elements 9 of the detector system 6 , a data acquisition system 11 forms measured values which are fed to a computer 12 which calculates an image of the examination object 1 , which is displayed on a monitor 13 .
Während der Spiralabtastung bewegt sich das Meßsystem 2, 6 relativ zum Untersuchungsobjekt 1 kontinuierlich auf der Spi ralbahn 14, so lange, bis der zu rekonstruierende Bereich vollständig erfaßt ist. Dabei wird ein Volumendatensatz gene riert. Der Rechner 12 berechnet daraus mit einem Interpolati onsverfahren einen planaren Datensatz, aus dem sich dann die gewünschten Bilder rekonstruieren lassen.During the spiral scan, the measuring system 2 , 6 moves relative to the examination object 1 continuously on the spiral track 14 until the area to be reconstructed is completely covered. A volume data record is generated. The computer 12 uses an interpolation method to calculate a planar data set, from which the desired images can then be reconstructed.
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung ein in die Ebene projiziertes, aus einem Array von mehreren Zeilen 7 und Spal ten 8 von Detektorelementen 9 gebildetes, herkömmliches De tektorsystem 6 in Form eines Rechtecks. Wird beispielsweise bei der Abtastung eines Untersuchungsobjekts der Lagerungs tisch für das Untersuchungsobjekt relativ zur Gantry, auf der die Strahlungsquelle und üblicherweise auch das Detektorsy stem 6 montiert sind, während einer vollständigen Umdrehung der Gantry um das Untersuchungsobjekt um die Breite Δz des Detektorsystems 6 entlang der Systemachse 10 in z-Richtung verlagert, dann liefern die Detektorelemente 9 des Detektor systems 6, die sich in den in Fig. 3 nicht schraffierten Be reichen befindenden, für bestimmte Rekonstruktionsverfahren teilweise nicht verwertbare Abtastwerte. Dies resultiert dar aus, daß die zugehörigen Bereiche des Untersuchungsobjekts bei jeweils zwei Umläufen des Detektorsystems 6 um das Unter suchungsobjekt abgetastet werden. Dies führt weiterhin dazu, daß das Untersuchungsobjekt mit nicht notwendiger, d. h. dia gnostisch nicht verwertbarer Strahlendosis belastet wird, daß einzelne Detektorelemente 9 des Detektorsystems 6 ineffizient verwendet werden und daß Artefakte im rekonstruierten Bild entstehen können. Fig. 2 shows a schematic representation of a projected into the plane, formed from an array of several rows 7 and columns 8 of detector elements 9 , conventional detector system 6 in the form of a rectangle. For example, when scanning an examination object, the storage table for the examination object relative to the gantry, on which the radiation source and usually also the detector system 6 are mounted, during a complete rotation of the gantry around the examination object by the width Δz of the detector system 6 along the system axis 10 shifted in the z direction, then the detector elements 9 of the detector system 6 , which are located in the areas not hatched in FIG. 3, are partially not usable for certain reconstruction methods. This results from the fact that the associated areas of the examination object are scanned at two revolutions of the detector system 6 around the examination object. This further leads to the fact that the examination object is loaded with an unnecessary, ie diagnostically unusable radiation dose, that individual detector elements 9 of the detector system 6 are used inefficiently and that artifacts can arise in the reconstructed image.
Mit einem erfindungsgemäßes CT-Gerät, das ein Detektorsystem
6 der in der Fig. 4 dargestellten Art aufweist, lassen sich
obige Nachteile vermeiden. Der Versatz einzelner Detektor
spalten 8 in der gezeigten Weise ist einfach und kostengün
stig zu erreichen, wenn wie im Beispiel gezeigt ganze Detek
torgruppen 15, 15', aus denen das Detektorsystem 6 aufgebaut
ist, gegeneinander versetzt werden. Der jeweilige Versatz um
die Breite eines Detektorelements 9 in z-Richtung oder ein
ganzzahliges Vielfaches davon (im Beispiel um die Breite von
zwei Detektorelementen) ist aufgrund der einfacheren techni
schen Realisierbarkeit und der Vereinfachung des Rekonstruk
tionsverfahrens eine bevorzugte Variante der Erfindung. Bei
einer weitere Variante der Erfindung ist der Versatz der De
tektorspalten vor einer Abtastung einstellbar. Hierzu sind
die im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 schematisch darge
stellten Stellmittel 19 vorgesehen. Weiterhin ist anhand von
Fig. 4 zu erkennen, daß der dort dargestellten Projektion des
Detektorsystems 6 in die Ebene näherungsweise ein Parallelo
gramm 16 mit zwei zur z-Achse parallelen Seiten umschreibbar
ist. Für den Winkel α, den eine nicht zur Systemachse 10 pa
rallele Gerade des Parallelogramms 16 mit einer zur System
achse 10 rechtwinkligen Geraden 17 einschließt, gilt für den
bevorzugten Anwendungsfall, daß sich bei einer vollständigen
Umdrehung der Gantry um das Untersuchungsobjekt der Lage
rungstisch für das Untersuchungsobjekt entlang der System
achse relativ zum Detektorsystem exakt um die Erstreckung ei
ner Detektorspalte in z-Richtung bewegt:
The above disadvantages can be avoided with a CT device according to the invention, which has a detector system 6 of the type shown in FIG. 4. The offset of individual detector columns 8 in the manner shown is simple and inexpensive to achieve if, as shown in the example, entire detector groups 15 , 15 ', from which the detector system 6 is constructed, are offset from one another. The respective offset by the width of a detector element 9 in the z direction or an integer multiple thereof (in the example by the width of two detector elements) is a preferred variant of the invention due to the simpler technical feasibility and the simplification of the reconstruction method. In a further variant of the invention, the offset of the detector columns before a scan is adjustable. For this purpose, the adjusting means 19 schematically shown in the exemplary embodiment according to FIG. 4 are provided. Furthermore, it can be seen from FIG. 4 that the projection of the detector system 6 shown there into the plane is approximately a parallelogram 16 with two sides parallel to the z-axis. For the angle α, the one not to the system axis 10 pa rallele precisely the parallelogram 16 having an axis of system 10 perpendicular line 17 includes applies to the preferred application that positioning table at a complete revolution of the gantry around the examination object position for the Examination object moved along the system axis relative to the detector system exactly by the extent of a detector column in the z direction:
tg α = Δz/2πR
tg α = Δz / 2πR
wobei Δz die Erstreckung einer Detektorspalte in z-Richtung und R der Abstand des Detektorsystems von der Systemachse sind.where Δz is the extension of a detector column in the z direction and R the distance of the detector system from the system axis are.
Es ist jedoch auch ein beliebiger, nicht der Ausdehnung eines Detektorelements in z-Richtung oder einem ganzzahligen Viel fachen davon entsprechender Versatz der Detektorspalten 8 wie in Fig. 5 dargestellt möglich. Der höhere Rechenaufwand bei der Rekonstruktion steht dann einer besseren Anpassung an die Idealform eines Parallelogramms 16 des in die Ebene proji zierten Detektorsystems 6 gegenüber.However, an arbitrary offset of the detector columns 8, not corresponding to the extension of a detector element in the z direction or an integral multiple thereof, is possible, as shown in FIG. 5. The higher computational effort in the reconstruction then stands for a better adaptation to the ideal shape of a parallelogram 16 of the detector system 6 projected into the plane.
Gemäß einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung wird bei einem CT-Gerät gemäß Fig. 1 mit einem Detektorsystem 6 nach der Erfindung mit versetzt angeordneten Detektorspalten der Querschnitt des Strahlenbündels 5 an die Geometrie des erfinderischen Detektorsystems angepaßt. Dies geschieht im Beispiel durch Stellmittel 18, die auf die röhrenseitige Strahlungsblende 4 wirken. Damit läßt sich erreichen, daß we nigstens im wesentlichen nur Bereiche des Untersuchungsob jekts 1 mit Strahlendosis belastet werden, aus denen Detektorelemente 9 des Detektorsystems 6 Abtastwerte erfas sen.According to a particularly preferred variant of the invention, in a CT device according to FIG. 1 with a detector system 6 according to the invention with offset detector columns, the cross section of the beam 5 is adapted to the geometry of the inventive detector system. In the example, this is done by adjusting means 18 , which act on the radiation shield 4 on the tube side. It can thus be achieved that at least essentially only areas of the object under examination 1 are exposed to radiation doses from which detector elements 9 of the detector system 6 detect sampled values.
Aus dem Vergleich mit Fig. 3 wird aus Fig. 6 die Verkleine rung der teilweise nicht nutzbaren Detektorfläche - in Fig. 6 ebenfalls nicht schraffiert dargestellt - eines Detektorsy stems 6 nach der Erfindung bei vorgegebenem Pitch ersicht lich.From the comparison with FIG. 3, the reduction of the partially unusable detector area from FIG. 6 - also not shown hatched in FIG. 6 - of a detector system 6 according to the invention at a given pitch is evident.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungen darge stellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfaßt ferner die Abtastung eines Untersuchungsobjekts mit einem anderen als den für ein Detektorsystem nach der Erfindung optimalen Pitch, sowie die Abtastung mit einem Detektorsystem, das vor einer Abtastung durch Versatz einzelner Detektorspalten bzw. Detektorgruppen im Sinne der Erfindung erst für einen ge wünschten Pitch optimierbar ist.The invention is not based on that shown in the drawings presented embodiments limited. It also includes scanning one object under examination with another than that which is optimal for a detector system according to the invention Pitch, as well as the scanning with a detector system that before a scan by offsetting individual detector columns or Detector groups in the sense of the invention only for a ge desired pitch can be optimized.
Weiterhin ist die Erfindung nicht auf die in den Beispielen beschriebene Ausführungsvariante beschränkt, bei der sich das Detektorsystem zusammen mit der Strahlungsquelle auf einer Gantry montiert um das Untersuchungsobjekt bewegt, sondern ist in analoger Weise auch für feststehende Detektorsysteme anwendbar.Furthermore, the invention is not limited to that in the examples described embodiment variant is limited, in which the Detector system together with the radiation source on one Gantry mounted around the examination object but moved is also in an analogous manner for fixed detector systems applicable.
Claims (8)
tg α = Δz/2πR
wobei Δz die Erstreckung einer Detektorspalte in z-Richtung und R der Abstand des Detektorsystems von der Systemachse sind.5. CT device with a detector system according to one of claims 1 to 4, in which a projection of the detector system ( 6 ) in a plane, a parallelogram ( 16 ) with two sides parallel to the system axis is at least approximately rewritable and for the angle α, the Include a side of the parallelogram that is not parallel to the system axis and a straight line ( 17 ) that lies in the plane and is perpendicular to the system axis:
tg α = Δz / 2πR
where Δz is the extension of a detector column in the z direction and R is the distance of the detector system from the system axis.
tg α = nd/2πR
wobei n der Pitch, d die Erstreckung eines Detektorelements in z-Richtung und R der Abstand des Detektorsystems von der Systemachse sind. 7. CT device with a detector system according to claim 5, in which a projection of the detector system into a plane a parallel lelogram ( 16 ) with two sides parallel to the system axis is at least approximately rewritable and for the angle α, which is not a parallel to the system axis Include the side of the parallelogram and an in-plane straight line ( 17 ) perpendicular to the system axis:
tg α = nd / 2πR
where n is the pitch, d is the extent of a detector element in the z direction and R is the distance of the detector system from the system axis.
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