DE10157065A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bereitstellung zusätzlicher Computertomographie-Abbildungsmodi - Google Patents

Abstract

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zur Änderung der Anzahl an Bildschnitten und/oder der In-Ebenen-Auflösungen beschrieben, die in einem vorhandenen Abbildungssystem (10) verfügbar sind. Das Verfahren enthält die Schritte des Ersetzens des vorhandenen Erfassungsarrays (18) durch ein Ersatz-Erfassungsarray (78) entweder mit engeren Erfassungszellen in der X-Richtung als ein vorhandenes Erfassungsarray oder einer größeren Anzahl von Erfassungszellen als das vorhandene Erfassungsarray oder beides und der Auswahl einer In-Ebenen-Auflösung des Ersatz-Erfassungsarrays gemäß einer maximalen Bandbreitengrenze eines Kommunikationswegs (56) in dem Abbildungssystem.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bereitstellung erhöhter Auflösungs- und/oder zusätzlicher Abbildungsschnitte für Computertomographie-Abbildungssysteme, und insbesondere Verfahren und eine Vorrichtung zur Steigerung der Auflösung und/oder der Abbildungsschnittabdeckung vorhandener Computertomographie-Abbildungssysteme.

Bei zumindest einem bekannten Computertomographie-(CT-)­ Abbildungssystemaufbau projiziert eine Röntgenquelle einen fächerförmigen Strahl, der kollimiert ist, dass er in einer X-Y-Ebene eines kartesischen Koordinatensystems liegt, die allgemein als "Abbildungsebene" bezeichnet wird. Der Röntgenstrahl fällt durch das abgebildete Objekt, wie einen Patienten. Nachdem der Strahl durch das Objekt gedämpft wurde, trifft er auf ein Array von Strahlungserfassungseinrichtungen. Die Intensität der am Erfassungsarray empfangenen gedämpften Strahlung hängt von der Dämpfung des Röntgenstrahls durch das Objekt ab. Jedes Erfassungselement des Arrays erzeugt ein separates elektrisches Signal, das ein Maß der Strahldämpfung am Erfassungsort ist. Die Dämpfungsmaße von allen Erfassungseinrichtungen werden separat zur Erzeugung eines Übertragungsprofils erfasst.

Bei bekannten CT-Systemen der dritten Generation drehen sich die Röntgenquelle und das Erfassungsarray mit einem Fasslager in der Abbildungsebene und um das abzubildende Objekt, so dass sich der Winkel, an dem der Röntgenstrahl das Objekt schneidet, konstant ändert. Eine Gruppe von Röntgendämpfungsmaßen, das heißt, Projektionsdaten, vom Erfassungsarray bei einem Fasslagerwinkel wird als "Ansicht" bezeichnet. Eine "Abtastung des Objekts" umfasst einen Satz von Ansichten bei unterschiedlichen Fasslagerwinkeln bzw. Ansichtwinkeln während einer Umdrehung der Röntgenquelle und der Erfassungseinrichtung.

Bei einer axialen Abtastung werden die Projektionsdaten zur Ausbildung eines Bildes verarbeitet, das einem zweidimensionalen Schnitt durch das Objekt entspricht. Ein Verfahren zur Rekonstruktion eines Bildes aus einem Satz von Projektionsdaten wird in der Technik als gefiltertes Rückprojektionsverfahren bezeichnet. Bei diesem Vorgang werden die Dämpfungsmaße von einer Abtastung in ganze Zahlen, sogenannte "CT-Zahlen" oder "Hounsfield-Einheiten" umgewandelt, die zur Steuerung der Helligkeit eines entsprechenden Bildelements auf einer Katodenstrahlröhrenanzeigeeinrichtung verwendet werden.

Zur Verringerung der für vielfache Schnitte erforderlichen Abtastzeit kann eine "Wendel-Abtastung" durchgeführt werden. Zur Durchführung einer "Wendel-Abtastung" wird der Patient in der Z-Achse synchron mit der Drehung des Fasslagers bewegt, während die Daten für die vorgeschriebene Anzahl an Schnitten erfasst werden. Ein derartiges System erzeugt eine einzelne Wendel bzw. Helix aus einer Fächerstrahlwendelabtastung. Die durch den Fächerstrahl ausgebildete Wendel liefert Projektionsdaten, aus denen Bilder in jedem vorgeschriebenen Schnitt rekonstruiert werden können. Zusätzlich zur Verringerung der Abtastzeit liefert die Wendel-Abtastung weitere Vorteile, wie eine bessere Verwendung von injiziertem Kontrastmittel, eine verbesserte Bildrekonstruktion an willkürlichen Orten und bessere dreidimensionale Bilder.

Die Rotationsachse des sich drehenden Fasslagers, um die sich die Erfassungseinrichtung und die Röntgenquelle drehen, wird als Z-Achse bezeichnet. Es wird angenommen, dass das Erfassungsarray eine Z-Richtung hat, die als Richtung parallel zur Z-Achse des rotierenden Fasslagers definiert ist. Wird ein Patient abgetastet, ist die Z- Richtung des Erfassungsarrays üblicherweise zumindest näherungsweise mit der Patientenwirbelsäule ausgerichtet.

Ein Einfachschnitt-Erfassungsarray wird zumindest bei einem bekannten CT-Abbildungssystem verwendet. Gemäß der Darstellung eines Abschnitts eines Einfachschnitt- Erfassungsarrays 18 in Fig. 3 erstreckt sich lediglich eine Erfassungsreihe in eine Richtung transversal zur Z- Richtung. Zumindest ein weiteres bekanntes CT- Abbildungssystem verwendet ein Mehrfachschnitt- Erfassungsarray mit mehr als einer Reihe, beispielsweise mit vier Reihen oder sechzehn Reihen, wobei sich jede Reihe in einer Richtung transversal zur Z-Richtung erstreckt. Die hier betroffenen CT-Abbildungssysteme haben Erfassungsarrays, bei denen die Reihen in einem oder mehreren Bogen transversal zur Z-Achse angeordnet sind. Es ist daher passend, eine X-Richtung als Richtung entlang des Bogens der Erfassungseinrichtung zu definieren. Erfassungseinrichtungen werden oft durch flache, zweidimensionale Projektionen ihrer Zieloberflächen dargestellt, wobei eine Dimension die Z-Richtung und die andere Dimension die X-Richtung darstellt. Diese Konvention wird in vielen Figuren in dieser Beschreibung verwendet.

Bei bekannten CT-Abbildungssystemen, die die Ausführung des herkömmlichen Erfassungsarrays 18 in Fig. 3 verwenden, liefern das Datenerfassungssystem und das Erfassungsarray des herkömmlichen Abbildungssystems keinen Kompromiss zwischen der Auflösung und der Anzahl an Schnitten. In jedem Fall wird exakt ein Schnitt von Daten von der Erfassungseinrichtung auf einmal empfangen. Eine zusätzliche Flexibilität ist bei einem anderen bekannten Abbildungssystem vorgesehen, das eine Mehrfachschnitt- Erfassungseinrichtung verwendet, die Reihen aufweist, die nicht alle die gleiche Dicke in der Z-Richtung haben. Allerdings ist die Bandbreite des Datenerfassungssystems bei diesem System nicht dazu fähig, mehr als eine feste maximale Anzahl von Schnitten zu verarbeiten, die geringer als die Anzahl der Reihen der Erfassungselemente 20 im Erfassungsarray 18 ist. Beispielsweise können bei Abbildungssystemen mit sechzehn Erfassungsarrayreihen lediglich vier Schnitte von Dämpfungsdaten auf einmal erfasst werden. Bei der Verwendung von mehr als vier Reihen von Erfassungselementen 20 werden die Ausgaben der Erfassungselemente 20 in ausgewählten angrenzenden Reihen des Erfassungsarrays 18 in der Z-Richtung zum Beibehalten der Anzahl von Schnitten kombiniert, und daher zum Bewahren der Datenbandbreite des Abbildungssystems an oder unter seiner maximalen Grenze.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für eine vorhandene klinische Computertomographie-(CT-)Abbildung eine verbesserte Produktivität und neue Anwendungen durch Erhöhung des verfügbaren Bereichs an Abbildungskombinationen vorzusehen. Eine wahre Isotrop- und/oder Hochauflösungsvolumenabtastung würde beispielsweise neue Herz-, Interventions- und Screeninganwendungen sowie eine verbesserte Bildqualität zumindest für Schädel und Innenohren mit erhöhter Produktivität ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung durch ein Verfahren zur Änderung einer Anzahl von Bildschnitten und/oder In-Ebenen-Auflösungen, die bei einem vorhandenen Abbildungssystem verfügbar sind, gelöst, das eine Strahlungsquelle, ein vorhandenes Erfassungsarray mit einer X-Richtung und einer Z-Richtung, das zur Erfassung von Dämpfungsmaßen eines Objekts zwischen der Strahlungsquelle und dem vorhandenen Erfassungsarray eingerichtet ist, eine Bildkonstruktionseinrichtung, die zur Rekonstruktion eines Bildes des Objekts aus Dämpfungsdaten eingerichtet ist, und einen Kommunikationsweg zwischen dem vorhandenen Erfassungsarray und der Bildrekonstruktionseinrichtung aufweist, wobei der Kommunikationsweg ein Datenerfassungssystem enthält, das zwischen das vorhandene Erfassungsarray und die Abbildungskonstruktionseinrichtung geschaltet ist, wobei der Kommunikationsweg auch eine maximale Bandbreitengrenze hat. Das Verfahren beinhaltet die Schritte:
Ersetzen des vorhandenen Erfassungsarrays mit einem Ersatz- Erfassungsarray entweder mit näheren Erfassungszellen in der X-Richtung als das vorhandene Erfassungsarray oder einer größeren Anzahl von Erfassungszellen als das vorhandene Erfassungsarray oder mit beidem, und Auswählen einer In-Ebenen-Auflösung des Ersatzerfassungsarrays gemäß der maximalen Bandbreitengrenze des Kommunikationswegs.

Eine Isotrop- und/oder Hochauflösungsvolumenabtastung wird in Ausführungsbeispielen der Erfindung durch die Verwendung von Ersatz-Erfassungseinrichtungen erreicht, die eine größere Anzahl von Schnitten abbilden können, und/oder eine höhere Auflösung in der X- und/oder Z-Richtung haben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine bildliche Darstellung eines CT- Abbildungssystems,

Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild des in Fig. 1 dargestellten Systems,

Fig. 3 eine zweidimensionale Darstellung eines Abschnitts einer herkömmlichen Einfachschnitt-Erfassungseinrichtung,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Erfassungsarrays, wobei seine Krümmung veranschaulicht wird,

Fig. 5 eine zweidimensionale Darstellung eines Abschnitts eines Mehrfachschnitt-Erfassungsarrays,

Fig. 6 einen schematischen Querschnitt eines Abschnitts eines Abbildungssystems, der einen hinzugefügten, einstellbaren Vor-Patienten-Kollimator zeigt, der zur Einstellung der Dicke eines Strahls eingerichtet ist (die Dicke des Strahls und die Dicke der Erfassungseinrichtung in der Z-Richtung sind zur Verdeutlichung stark übertrieben),

Fig. 7 eine zweidimensionale Darstellung eines Abschnitts eines Ersatz-Erfassungsarray-Ausführungsbeispiels der Erfindung, wobei lediglich komplementäre Erfassungselemente über eine Mittellinie des Ersatz-Erfassungsarrays vorgesehen sind,

Fig. 8 eine zweidimensionale Darstellung eines Abschnitts eines Ersatz-Erfassungsarray-Ausführungsbeispiels der Erfindung, wobei komplementäre Erfassungselemente über eine Mittellinie des Ersatz-Erfassungsarrays unter Verwendung eines Schaltarrays geschaltet werden,

Fig. 9 eine zweidimensionale Darstellung eines Abschnitts eines Ersatz-Erfassungsarrays mit mehr Reihen als das vorhandene Erfassungsarray, das es ersetzt, und das gleich viele oder eine größere Anzahl von Erfassungselementen in der X-Richtung hat,

Fig. 10 eine zweidimensionale Darstellung eines Abschnitts eines Mehrfachschnitt-Ersatz-Erfassungsarrays mit Reihen von Erfassungselementen, von denen nicht alle die gleiche Dicke in der Z-Richtung haben,

Fig. 11 eine perspektivische Darstellung eines einzelnen Erfassungselements (wobei einige verborgene Flächen dargestellt sind), wobei Oberflächen eines Scintillators gezeigt sind, der vorteilhafter Weise durch einen dünnen Niedrig-Schaden-Reflektor in Ausführungsbeispielen der Erfindung bedeckt werden kann, und

Fig. 12 eine Darstellung eines Erfassungsmoduls eines Mehrfachschnitt-Erfassungsarrays der Erfindung, wobei das Erfassungsmodul ein Mehrfacharray von Erfassungselementen umfasst.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Computertomographie-(CT-) Abbildungssystem 10 gezeigt, das ein Fasslager 12 enthält, das eine CT-Abtasteinrichtung einer "dritten Generation" darstellt. Das Fasslager 12 weist eine Röntgenquelle 14 auf, die Röntgenstrahlen 16 in Richtung eines Erfassungsarrays 18 auf der entgegengesetzten Seite des Fasslagers 12 projiziert. Das Erfassungsarray 18 wird durch Erfassungselemente 20 gebildet, die zusammen die projizierten Röntgenstrahlen erfassen, die durch ein Objekt 22, beispielsweise einen medizinischen Patienten, fallen. Das Erfassungsarray 18 kann in einem Einfachschnitt- oder Mehrfachschnitt-Aufbau hergestellt sein. Jedes Erfassungselement 20 ist ein diskretes Element des Erfassungsarrays 18, das ein elektrisches Signal erzeugt, das die Intensität eines auftreffenden Röntgenstrahls darstellt. In einem CT-Abbildungssystem 10 entsprechen die Erfassungselemente 20 keinen bestimmten Bildelementen der Bilder. Allerdings weisen die Erfassungselemente 20 eine Bildelementen ähnliche Eigenschaft auf: Die Erfassungselemente 20 des Erfassungsarrays 18 sind nicht weiter zur Erzeugung zusätzlicher unabhängiger elektrischer Signale teilbar.

(Ein Schaltarray 74 und eine Schaltsteuereinrichtung 76 sind nicht in allen Ausführungsbeispielen der vorhandenen Abbildungssysteme 10 präsent. Da sie bei einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung hinzugefügt sind, sind sie in Fig. 2 separat gezeigt.)

Wenn der Röntgenstrahl durch einen Patienten 22 fällt, wird der Strahl gedämpft. Während einer Abtastung zur Erfassung von Röntgenprojektionsdaten drehen sich das Fasslager 12 und die daran angebrachten Komponenten um einen Drehmittelpunkt 24.

Die Drehung des Fasslagers 12 und der Betrieb der Röntgenquelle 14 werden durch eine Steuereinrichtung 26 des CT-Systems 10 gesteuert. Die Steuereinrichtung 26 enthält eine Röntgensteuereinrichtung 28, die die Röntgenquelle 14 mit Energie und Zeitsignalen versorgt, und eine Fasslagermotorsteuereinrichtung 30, die die Drehgeschwindigkeit und Position des Fasslagers 12 steuert. Ein Datenerfassungssystem (DAS) 32 in der Steuereinrichtung 26 tastet analoge Daten von den Erfassungselementen 20 ab und wandelt die Daten in digitale Signale zur nachfolgenden Verarbeitung um. Eine Bildrekonstruktionseinrichtung 34 empfängt abgetastete und digitalisierte Röntgendaten vom DAS 32 und führt eine Bildrekonstruktion mit hoher Geschwindigkeit durch. Dass rekonstruierte Bild wird einem Computer 36 als Eingangssignal zugeführt, der das Bild in einer Massenspeichereinrichtung 38 speichert.

Der Computer 36 empfängt auch Befehle und Abtastparameter von einem Bediener über eine Konsole 40, die eine Tastatur aufweist. Eine zugehörige Katodenstrahlröhrenanzeigeeinrichtung 42 ermöglicht dem Bediener die Überwachung des rekonstruierten Bildes und anderer Daten vom Computer 36. Vom Bediener zugeführte Befehle und Parameter werden vom Computer 36 zur Ausbildung von Steuersignalen und Informationen für das DAS 32, die Röntgensteuereinrichtung 28 und die Fasslagermotorsteuereinrichtung 30 verwendet. Außerdem bedient der Computer 36 eine Tischmotorsteuereinrichtung 44, die einen motorisierten Tisch 46 zur Positionierung des Patienten 22 im Fasslager 12 steuert. Insbesondere bewegt der Tisch 46 Abschnitte eines Patienten 22 durch eine Fasslageröffnung 48. Die Rotationsachse bzw. Drehachse des Fasslagers 12 definiert eine Z-Achse, die üblicherweise zumindest näherungsweise parallel zum Rückgrad eines Patienten 22 ist, der abgebildet wird.

In einem vorhandenen CT-Abbildungssystem 10 kann das Erfassungsarray 18 entweder ein Einfachschnitt- Erfassungsarray mit lediglich einer Reihe von Erfassungselementen sein, wie es in den Fig. 1 und 2 veranschaulicht ist, oder ein Mehrfachschnitt-Array mit einer Vielzahl von Erfassungselementen. In jedem Fall enthält das Erfassungsarray 18 gemäß Fig. 4 typischerweise ein bogenförmiges Erfassungseinrichtungsgehäuse 50 oder ist daran befestigt. Gemäß der vorstehend beschriebenen Konvention werden Erfassungsarrays in einigen Figuren, wie in den Fig. 3 und 5, wie das Array 18 als flache Projektion 52 einer Oberfläche 54 des Arrays dargestellt, das heißt, als Fläche, die der Strahlungsquelle 14 gegenüberliegt.

Durch das Abbildungssystem 10 rekonstruierte Bilder stellen einen oder mehrere "Schnitte" eines Patientenvolumens dar. Dimensionen in der Z-Richtung werden Dicke genannt, da diese Dimensionen der Dicke des Volumens des Patienten 22 entsprechen, das zum Schnittbild oder den Schnittbildern beiträgt.

Eine "In-Ebenen-Auflösung" des Erfassungsarrays 18 wird als Auflösungsgrenze von Dämpfungsmaßen in der X-Richtung definiert. Das Erfassungsarray 18 weist eine maximale In- Ebenen-Auflösung auf, die nur dann erreicht wird, wenn Dämpfungsdaten von jedem Erfassungselement 20 einer Reihe des Erfassungsarrays 18, die einem in Frage kommenden Bildschnitt entspricht, durch das DAS 32 separat erfasst werden. Wird ein Mehrfachschnitt-Erfassungsarray verwendet, können Ausgaben der Erfassungselemente 20 in angrenzenden Reihen des Erfassungsarrays 18 in der Z-Richtung zur Erzeugung eines Schnitts oder von Schnitten kombiniert werden, die einen ausgewählten Dickenschnitt eines Volumens des Patienten 22 darstellen. Die Kombination der Erfassungselemente 20 in der Z-Richtung beeinflusst die In- Ebenen-Auflösung nicht. Nähere bzw. engere Erfassungselemente 20 (das heißt, Erfassungselemente mit geringerem Ausmaß in der X-Richtung) erhöhen die In-Ebenen- Auflösung.

Ein Kommunikationsweg 56 ist zwischen der Erfassungseinrichtung 18 und der Bildrekonstruktionseinrichtung 34 vorgesehen. Der Kommunikationsweg 56 enthält das DAS 32 und ist durch eine oder mehrere der Anzahl an Kommunikationssignalleitungen vom Erfassungsarray 18 zum DAS 32, ein Verarbeitungsvermögen des DAS 32 und eine Signalbandbreite (die beispielsweise in Bytes pro Sekunde gemessen wird) vom DAS 32 zur Bildrekonstruktionseinrichtung 34 begrenzt. Diese maximale Begrenzung des Kommunikationswegs 56 wird als maximale Bandbreitengrenze oder maximale Datenbandbreite bezeichnet.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel und gemäß den Fig. 1, 2 und 5 verwendet ein Mehrfachschnitt-Abbildungssystem ein 16-Reihen-Erfassungsarray 18 in Verbindung mit einem Datenerfassungssystem 32 mit ausreichender Hardware zur gleichzeitigen Verarbeitung von vier Schnitten. Ein aufgespalteter Dualschlitz-Röhrenkollimator oder ein Postpatientenkollimator (nicht gezeigt) wird zur Ausbildung von Schnitten ausgewählter Dicke geringer als eine Dicke einer Erfassungsarrayreihe verwendet. Beispielsweise erzeugt ein einstellbarer Dualschlitzkollimator zwei Röntgenstrahlen 16, die jeweils eine Reihengrenze des Erfassungsarrays 18 überspreizen. Jedes Paar der gedämpften Strahlen 16 trifft lediglich auf einen Abschnitt der zwei Reihen, die an die entsprechende Reihengrenze angrenzen. Somit werden Dämpfungsdaten erhalten, die zur Rekonstruktion von vier Bildschnitten ausreichen, wobei jeder Schnitt eine Dicke geringer als die einer entsprechenden Erfassungsarrayreihe darstellt, von der Daten erhalten werden. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel trifft jedes Paar der gedämpften Strahlen 16 auf separate Gruppen von Erfassungsreihen, wobei die Reihen an den Kanten der Strahlen 16 nicht unbedingt vollständig getroffen werden.

Gemäß Fig. 6 wird eine Flexibilität bei der Auswahl von Schnittbreiten rekonstruierter Bilder erhalten, indem das Abbildungssystem 10 mit einem einstellbaren Kollimator 60 versehen wird. Der einstellbare Kollimator 60 ist beispielsweise ein Vorpatientenkollimator, der zur Steuerung der Dicke eines Strahls 16 konfiguriert ist, der auf das Erfassungsarray 18 trifft, oder ein Postpatientenkollimator, der ähnlich aufgebaut ist.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung und gemäß Fig. 7 wird ein vorhandenes Einfachreihen- Erfassungsarray 18 durch ein Einfachreihen-Ersatz- Erfassungsarray 62 mit engeren Erfassungselementen 20 in der X-Richtung als das vorhandene Erfassungsarray 18, das es ersetzt, ersetzt. Zum Zweck der Beschreibung wird angenommen, dass die X-Richtung des Ersatz-Erfassungsarrays 62 in eine linke Hälfte 64 und eine rechte Hälfte 66 unterteilt ist. (Die Terminologie "links" und "rechts" ist willkürlich, soll aber in dieser Beschreibung konsistent verwendet werden.) Eine höhere Auflösung wird ohne Überschreitung der maximalen Bandbreitengrenze des Kommunikationswegs 56 durch Erfassung von Daten von den Erfassungselementen 20 in "komplementärer Beziehung" in der linken Hälfte 64 und der rechten Hälfte 66 des Ersatz- Erfassungsarrays 62 erreicht. Die Erfassungselemente 20 haben eine "komplementäre Beziehung" zueinander, wenn für jedes Erfassungselement 20 in der linken Hälfte 64, von dem Dämpfungsmaße individuell erfasst werden, ein entsprechendes Erfassungselement 20 in der rechten Hälfte 66 an der gleichen Distanz von einem Mittelpunkt 68 des Erfassungsarray 62 vorhanden ist, von dem während einer Abtastung keine Dämpfungsmaße erfasst werden, und umgekehrt. (Der Mittelpunkt 68 des Erfassungsarrays 62 befindet sich an der Teilung zwischen der linken Hälfte 64 und der rechten Hälfte 66.) Durch die Erfassungs- und Dämpfungsdaten von komplementären Erfassungselementen 20 werden Dämpfungsdaten, die einen vollständigen Abtastwert eines Schnitts bilden, bei einer 360°-Drehung des Fasslagers 12 erhalten.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei dem eine feste In- Ebenen-Auflösung zuvor ausgewählt wird, sind keine Erfassungselemente 20 an Positionen 70 des Ersatz- Erfassungsarrays 62 vorgesehen, wo solche Positionen sich in einer komplementären Beziehung mit Erfassungselementen 20 befinden, die zur Erfassung von Dämpfungsdaten verwendet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat das Ersatz- Erfassungsarray 62 nicht mehr Erfassungselemente 20 als das vorhandene Erfassungsarray 18.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel und gemäß Fig. 8 sind Erfassungselemente 20 an allen Positionen eines Ersatz-Erfassungsarrays 72 vorgesehen. Es sind auch ein Schaltarray 74 und eine Schaltsteuereinrichtung 76 zum Abbildungssystem 10 hinzugefügt. Das Schaltarray 74 ist beispielsweise ein Feldeffekttransistor-(FET-)Array, das physisch ein Teil des Ersatz-Erfassungsarrays 72 ist. Wird eine gesteigerte Auflösung benötigt, werden Dämpfungsmaße von einer Hälfte der nahen bzw. engen Erfassungselemente 20 der linken Hälfte 64 des Ersatz-Erfassungsarrays 62 erfasst, und es werden auch Dämpfungsmaße von einer komplementären Auswahl von Erfassungselementen 20 der rechten Hälfte 66 erfasst. Ist keine gesteigerte Auflösung erforderlich, steuert die Schaltsteuereinrichtung 76 das Schaltarray 74 zur Einstellung der In-Ebenen-Auflösung des Ersatz-Erfassungsarrays 72 durch Gruppieren ausgewählter Ausgaben der Erfassungselemente 20 in der X-Richtung. Die Ladungen von den Gruppen der Erfassungselemente 20 werden somit addiert, wodurch die Anzahl der Dämpfungsmaße, die erfasst werden, verringert wird, so dass die maximale Bandbreite des Kommunikationswegs 56 nicht überschritten wird.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung und gemäß Fig. 9 ist ein Ersatz-Erfassungsarray 78 vorgesehen, das mehr Reihen von Erfassungselementen 20 als das vorhandenen Erfassungsarray 18 hat, das es ersetzt. Das Ersatz-Erfassungsarray 78 hat auch entweder die gleiche oder eine höhere Anzahl von Erfassungselementen 20 in der X-Richtung als das vorhanden Erfassungsarray 18. Beispielsweise hat das Erfassungsarray 78 engere Erfassungselemente in jeder Reihe als das vorhandene Erfassungsarray 18. Bei einem Ausführungsbeispiel hat das vorhandene Erfassungsarray 18 eine Reihe von Erfassungselementen und das Ersatz-Erfassungsarray 78 hat zwei Reihen. Ein Schaltarray 76 und eine Schaltsteuereinrichtung 76, die zur wahlweisen Kombination von Ausgaben der Erfassungselemente 20 des Ersatz- Erfassungsarrays 78 eingerichtet sind, sind auch zum Abbildungssystem 10 hinzugefügt. Sowohl eine In-Ebenen- Auflösung als auch die Anzahl von Schnitten wird ausgewählt, so dass die maximale Bandbreite des Kommunikationswegs 56 durch die Dämpfungsdaten nicht überschritten wird, und die Schaltsteuereinrichtung 76 und das Schaltarray 74 werden zur Einstellung zumindest der In- Ebenen-Auflösung des Ersatz-Erfassungsarrays 78 betrieben. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die In-Ebenen- Auflösung des Ersatz-Erfassungsarrays 78 durch wahlweise Kombination von Ausgaben der Erfassungselemente 20 in der X-Richtung eingestellt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel sind die Schaltsteuereinrichtung 76 und das Schaltarray 74 zur wahlweisen Kombination der Ausgaben der Erfassungselemente 20 in der X-Richtung und/oder der Z- Richtung eingerichtet, um gleichzeitig die Dicke und/oder Anzahl rekonstruierter Bildschnitte und eine In-Ebenen- Auflösung innerhalb der durch die maximale Bandbreitengrenze des Kommunikationswegs 56 eingestellten Begrenzungen auszuwählen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird ein einstellbarer Kollimator 60 des vorstehend beschriebenen Typs zur Anpassung der Dicke und/oder der Anzahl der Schnitte von zu verarbeitenden Bilddaten verwendet.

Bei anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung ist ein Mehrfachreihen-Ersatz-Erfassungsarray 18 vorgesehen, das Reihen enthält, die nicht alle die gleiche Dicke in der Z- Richtung haben, wie es in Fig. 10 gezeigt ist. Durch Kombination von Zellen in der X-Richtung (wodurch die In- Ebenen-Auflösung eingestellt wird) und/oder in der Z- Richtung (wodurch die Anzahl von Bildschnitten und/oder Schnittdicken eingestellt wird) wird eine zusätzliche Flexibilität für die Auswahl der In-Ebenen-Auflösung und der Anzahl an Schnitten innerhalb der maximalen Bandbreitengrenze des Kommunikationswegs 56 vorgesehen. Eine weitere Flexibilität ist in solchen Ausführungsbeispielen vorgesehen, bei denen ein einstellbarer Kollimator 60 und/oder eine größere Anzahl von Erfassungselementen 20 in der X-Richtung vorgesehen sind. Diese und weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind bei der Bereitstellung einer besseren und flexibleren Abbildungsüberdeckung für bestimmte Körperabschnitte, wie Schädel, Innenohren und Herzen nützlich.

Erfassungsarrays 18 mit dünnen Niedrig-Schaden-Reflektoren können vorteilhafter Weise in Ausführungsbeispielen der Erfindung verwendet werden. Beispielsweise können OPTIKLAD™-Reflektoren verwendet werden. (OPTIKLAD™ ist eine Marke von General Electric Medical Systems, Inc., Milwaukee, WI.) OPTIKLAD-Reflektoren sind polyesterbasierte Platten mit einer Gold- oder Silberbeschichtung und einer druckempfindlichen adhäsiven Beschichtung, die mit Titandioxid dotiert ist. Gemäß Fig. 11 umfassen gemäß einem Ausführungsbeispiel die Erfassungselemente 20 Scintillatorelemente 82, die in OPTIKLAD-Reflektormaterial 84 an allen Seiten ausgenommen einer Seite 86 eingepackt sind, die mit einem Photodetektorelement 88 optisch gekoppelt ist.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel und gemäß Fig. 12 sind die Erfassungselemente 20 in Modulen 90 vorgesehen, die eine Vielzahl von Erfassungselementen 20 umfassen. Jedes Modul 90 hat seinen eigenen Satz oder seine eigenen Sätze von Schaltelementen 92, beispielsweise Arrays von FETs (Feldeffekttransistoren). Die Module 90 sind in einem Erfassungseinrichtungsgehäuse 50 zusammengesetzt. Das Schaltarray 74 umfasst bei diesen Ausführungsbeispielen einen Satz aller Schaltelemente 92 aller Module 90, die im Erfassungseinrichtungsgehäuse 50 zusammengesetzt sind.

Es ist ersichtlich, dass die Ausführungsbeispiele der Erfindung zur Verbesserung der Erfassungseinrichtungsabdeckung der installierten Basis der CT-Abbildungssysteme durch Bereitstellung einer größeren Flexibilität bei der Auswahl einer Anzahl von Schnitten zur Abbildung und durch die Erhöhung der Auflösung entweder oder sowohl in der X- und Z-Richtung durch Ausbilden kleinerer Erfassungselementgrößen und höherer Auflösung verwendet werden können. Diese Verbesserungen können ohne Erhöhung der maximalen Bandbreite der Kommunikationswege in den vorhandenen CT-Abbildungssystemen gemacht werden. Der Fachmann erkennt, dass die Erfindung nicht auf Verbesserungen vorhandener CT-Abbildungssysteme begrenzt ist. Beispielsweise sind original hergestellte Abbildungssysteme, die den verbesserten, hier beschriebenen Systemen äquivalent sind, an sich nützlich und liefern die hier beschriebenen Vorteile.

Obwohl die Erfindung bezüglich verschiedener bestimmter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, erkennt der Fachmann, dass die Erfindung innerhalb des Schutzbereichs der Patentansprüche abgewandelt werden kann.

Vorstehend ist ein Verfahren zur Änderung der Anzahl an Bildschnitten und/oder der In-Ebenen-Auflösungen beschrieben, die in einem vorhandenen Abbildungssystem verfügbar sind. Das Verfahren enthält die Schritte des Ersetzens des vorhandenen Erfassungsarrays durch ein Ersatz-Erfassungsarray entweder mit engeren Erfassungszellen in der X-Richtung als ein vorhandenes Erfassungsarray, oder einer größeren Anzahl von Erfassungszellen als das vorhandene Erfassungsarray oder beides und der Auswahl einer In-Ebenen-Auflösung des Ersatz-Erfassungsarrays gemäß einer maximalen Bandbreitengrenze eines Kommunikationswegs in dem Abbildungssystem.

Bezugszeichenliste

10

Computertomographie-(CT-)Abbildungssystem

12

Fasslager

14

Röntgenquelle

16

Röntgenstrahlen

18

Erfassungsarray

20

Erfassungselemente

22

Objekt/Patient

24

Rotationsmittelpunkt bzw. Drehmittelpunkt

26

Steuereinrichtung

28

Röntgensteuereinrichtung

30

Fasslagermotorsteuereinrichtung

32

Datenerfassungssystem (DAS)

34

Bildrekonstruktionseinrichtung

36

Computer

38

Massenspeichereinrichtung

40

Konsole

42

Kathodenstrahlröhrenanzeigeeinrichtung

44

Tischmotorsteuereinrichtung

46

motorisierter Tisch

48

Fasslageröffnung

50

Erfassungseinrichtungsgehäuse

52

Flachprojektion

54

Arrayoberfläche

56

Kommunikationsweg

60

Collimator

62

Einfachreihen-Ersatz-Erfassungsarray

64

Ersatz-Erfassungsarray; linke Hälfte

66

Ersatz-Erfassungsarray; rechte Hälfte

68

Ersatz-Erfassungsarrayzentrum

70

Ersatz-Erfassungsarray-Positionen

72

Ersatz-Erfassungsarray

74

Schaltarray

76

Schaltsteuereinrichtung

78

Ersatz-Erfassungsarray

80

Mehrfachreihen-Ersatz-Erfassungsarray

82

Scintillatorelemente

84

Reflektormaterial

86

Photodetektorelementseite

88

Photodetektorelement

90

Detektorelementmodule

92

Schaltelemente

Claims (18)

1. Verfahren zur Veränderung der Anzahl an Bildschnitten und/oder In-Ebene-Auflösungen, die in einem vorhandenen Abbildungssystem (10) verfügbar sind, das eine Strahlungsquelle (14), ein vorhandenes Erfassungsarray (18) mit einer X-Richtung und einer Z-Richtung, das zur Erfassung von Dämpfungsmaßen eines Objekts (22) zwischen der Strahlungsquelle und dem vorhandenen Erfassungsarray eingerichtet ist, eine Bildrekonstruktionseinrichtung (34), die zur Rekonstruktion eines Bildes des Objekts aus Dämpfungsdaten eingerichtet ist, und einen Kommunikationsweg (56) zwischen dem vorhandenen Erfassungsarray und der Bildrekonstruktionseinrichtung aufweist,
wobei der Kommunikationsweg ein Datenerfassungssystem (32) umfasst, das zwischen das vorhandene Erfassungsarray und die Abbildungsrekonstruktionseinrichtung geschaltet ist, wobei der Kommunikationsweg auch eine maximale Bandbreitengrenze hat,
wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Ersetzen des vorhanden Erfassungsarrays durch ein Ersatz-Erfassungsarray (78) mit engeren Erfassungszellen (20) in der X-Richtung als das vorhandene Erfassungsarray und/oder einer größeren Anzahl von Erfassungszellen als das vorhandene Erfassungsarray und
Auswählen einer In-Ebenen-Auflösung des Ersatz- Erfassungsarrays gemäß der maximalen Bandbreitengrenze des Kommunikationswegs.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Auswahl einer In-Ebenen-Auflösung des Ersatz-Erfassungsarrays (78) vor dem Schritt des Ersetzens des vorhandenen Erfassungsarrays (18) durchgeführt wird, und das Ersatz- Erfassungsarray eine feste In-Ebenen-Auflösung hat.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Abbildungssystem (10) ein rotierendes Fasslager (2) aufweist, an dem die Strahlungsquelle (14) und das Erfassungsarray (18) befestigt sind, wobei das Ersatz-Erfassungsarray (78) eine linke Hälfte (64) und eine rechte Hälfte (66) in der X- Richtung und eine größere Anzahl von Erfassungszellen (20) in der X-Richtung als das vorhandene Erfassungsarray aufweist, und wobei das Verfahren ferner den Schritt der Erfassung von Daten von Erfassungszellen in komplementären Beziehungen in einer linken Hälfte und einer rechten Hälfte des Ersatz-Erfassungsarrays umfasst.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ersatz- Erfassungsarray (78) ferner eine Schalteinrichtung (74) umfasst, die zur Einstellung einer In-Ebenen-Auflösung des Ersatz-Erfassungsarrays eingerichtet ist, und wobei das Verfahren ferner den Schritt des Bereitstellens einer Schalt-Steuereinrichtung (76) für das Abbildungssystem (10) umfasst, die zur Steuerung der Schalteinrichtung zur Einstellung der In-Ebenen-Auflösung gemäß der ausgewählten In-Ebenen-Auflösung eingerichtet ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Ersatz- Erfassungsarray (78) eine Anzahl von Reihen (20) in der Z- Richtung aufweist, die größer als die des vorhandenen Erfassungsarrays (18) ist, und wobei der Schritt der Auswahl der In-Ebenen-Auflösung des Ersatz-Erfassungsarrays gemäß der maximalen Bandbreitengrenze des Kommunikationswegs (56) den Schritt der Auswahl sowohl einer In-Ebenen-Auflösung des Ersatz-Erfassungsarrays als auch der Anzahl an Schnitten für die Abbildung entsprechend der maximalen Bandbreitengrenze des Kommunikationswegs umfasst.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt der Auswahl sowohl der In-Ebenen-Auflösung als auch der Anzahl der Schnitte zur Abbildung den Schritt der Auswahl einer Anzahl von Schnitten zur Abbildung umfasst, die größer als die Anzahl an Reihen von Erfassungselementen (20) des Ersatz- Erfassungsarrays (78) ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, ferner mit dem Schritt der Bereitstellung eines einstellbaren Kollimators (60) für das Abbildungssystem (10), der zur Einstellung der Dicke zumindest eines Strahls (16) eingerichtet ist, der auf das Ersatz-Erfassungsarray (78) trifft, wobei der Schritt der Auswahl einer Anzahl von Schnitten zur Abbildung den Schritt der Einstellung des einstellbaren Kollimators umfasst.

8. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Abbildungssystem (10) ein rotierendes Fasslager (12) umfasst, an dem die Strahlungsquelle (14) und das Erfassungsarray (18) befestigt sind, wobei das Ersatz-Erfassungsarray (78) eine linke Hälfte (64) und eine rechte Hälfte (66) in der X- Richtung aufweist, und das Verfahren ferner den Schritt der Erfassung von Daten von Erfassungszellen (20) in komplementären Beziehungen in der linken Hälfte und der rechten Hälfte des Ersatz-Erfassungsarrays umfasst.

9. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt der Bereitstellung eines einstellbaren Kollimators (60) für das Abbildungssystem (10), der zur Einstellung der Dicke zumindest eines Strahls (16) von der Strahlungsquelle (14) in der Z-Richtung eingerichtet ist, und wobei das Ersatz- Erfassungsarray engere Zellen (20) in der X-Richtung als das vorhandene Erfassungsarray (18) hat.

10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ersatz- Erfassungsarray (18) eine Vielzahl von Reihen von Erfassungselementen (20) aufweist, wobei nicht alle Reihen die gleiche Dicke in der Z-Richtung haben.

11. Computertomographie-(CT-)Abbildungssystem (10) mit
einer Strahlungsquelle (14),
einem Erfassungsarray (18) mit einer X-Richtung, einer Z-Richtung und einer einstellbaren In-Ebenen-Auflösung, wobei das Erfassungsarray zur Erfassung von Dämpfungsmaßen eines Objekts (22) zwischen der Strahlungsquelle und dem Erfassungsarray eingerichtet ist,
einem Datenerfassungssystem (32), das zur Erfassung der Dämpfungsmaße von dem Erfassungsarray eingerichtet ist,
einer Bildrekonstruktionseinrichtung (34), die zur Rekonstruktion eines Bildes des Objekts aus Dämpfungsdaten eingerichtet ist, und
einem Kommunikationsweg (56) zwischen dem Erfassungsarray und der Bildrekonstruktionseinrichtung, wobei der Kommunikationsweg ein Datenerfassungssystem enthält, das zwischen das Erfassungsarray und die Bildrekonstruktionseinrichtung geschaltet ist, und wobei der Kommunikationsweg eine maximale Bandbreitengrenze zur Kommunikation der Dämpfungsdaten aufweist.

12. CT-Abbildungssystem (10) nach Anspruch 11, ferner mit einer Schalteinrichtung (74), die zur Einstellung der In- Ebenen-Auflösung des Erfassungsarrays (18) eingerichtet ist.

13. CT-Abbildungssystem (10) nach Anspruch 12, wobei das Erfassungsarray (18) eine Vielzahl von Reihen von Erfassungselementen (20) umfasst, und das CT- Abbildungssystem zur Auswahl einer Anzahl von Schnitten zur Abbildung und einer In-Ebenen-Auflösung des Erfassungsarrays gemäß der maximalen Bandbreitengrenze des Kommunikationswegs (56) eingerichtet ist.

14. CT-Abbildungssystem (10) nach Anspruch 13, das zur wahlweisen Kombination von Ausgaben der Erfassungselemente (20) in der X-Richtung und in der Z-Richtung in Abhängigkeit von der Anzahl und Dicke von Schnitten, die zur Abbildung ausgewählt sind, und der maximalen Bandbreitengrenze des Kommunikationswegs (56) eingerichtet ist.

15. CT-Abbildungssystem (10) nach Anspruch 11, ferner mit einem einstellbaren Kollimator (60), der zur Steuerung der Dicke eines Strahls (16) eingerichtet ist, der auf das Erfassungsarray (18) trifft.

16. CT-Abbildungssystem (10) nach Anspruch 11, wobei das Erfassungsarray (18) eine linke Hälfte (64) und eine rechte Hälfte (66) in der X-Richtung aufweist, und wobei das CT- Abbildungssystem zur Erfassung von Daten von Erfassungszellen (20) des Erfassungsarrays mit komplementären Beziehungen in der linken Hälfte und der rechten Hälfte des Erfassungsarrays eingerichtet ist.

17. CT-Abbildungssystem (10) nach Anspruch 11, wobei das Erfassungsarray (18) ein Mehrfachreihen-Erfassungsarray ist, und ferner mit einem einstellbaren Kollimator (60), der zur Einstellung der Dicke zumindest eines Strahls (16) von der Strahlungsquelle (14) in der Z-Richtung eingerichtet ist.

18. CT-Abbildungssystem (10) nach Anspruch 17, wobei das Erfassungsarray (18) ein Mehrfachreihen-Erfassungsarray ist, und nicht alle Reihen des Mehrfachreihen- Erfassungsarrays die gleiche Dicke in der Z-Richtung haben.